JPS59175044A - 光学記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザ光をレンズにより記録担体上に
絞り込み、高密度に情報を記録し、記録された記録坦体
上の情報を再生するとともに、記録された記録４旦体上
の情報を選択的に消去するこ冷却によって消去が達成さ
れる特性を有し、これをレンズとレーザ光の波長できま
る回折限界まで小さく絞り込んだレーザ光のスポットに
より、高パワーの光で記録、低パワーの光で再生を行な
い、記録トラック方向にｉ用長いレーザ光で、消去を行
なう光ピツクアップ部を有した光学記録再生装置に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 記録再生及び消去の可能な光記録材料として、種々の材
料が提案されている。−例′をあげると、ＴｅＯｘを主
成分とする材料は、急加熱急冷却により非晶質化し、徐
加熱徐冷却により結晶化する。結晶状態と非晶質状帳と
の材料の反射率、若しくは屈折率、透過率の違いによっ
て、情報読み出しが可能となる。他の例として、樹脂の
上に金属層を蒸着したものは、急加熱急冷却によって金
属層の温度が融点に達した時、下の樹脂層が沸点に達し
て気化し、その圧力で金Ｅ％にふくらみを生ずる。

一方、徐加熱徐冷却によって金属面だけ融点に達し、ふ
くらみはなくなる。これらの例のように急加熱急冷却に
よって情報を記録し、徐加熱徐冷却により消去が行なえ
る例は多い。

記録材料は、例えば回転するディスク上に蒸着されてい
るが、レーザ光を集光して記録材料を加熱する場合、加
熱時間は記録面上のレーザスポットの記録面の移動方向
の長さを記録面の移動速度で割ったものである。従って
、加熱時間は記録面上のレーザスポットの記録トラック
方向の長さに比例する。

従って、レーザ光を記録面上に回折限界まで小さく絞り
込むことによって、急加熱急冷却が可能で、情報は記録
され、セラック方向に創長いスポットを照射することに
よって照射時間を長くし、徐加熱徐冷却して情報を消去
することができる。

ところで、記録写生及び消去を行なう光ピツクアップは
、従来これを一つのピックアップにすることは極めてむ
ずかしかった。その理由は、第１に、記録再生では上述
のように回折限界まで絞り込んだスポットを必要とし、
消去ではトラック方向に細長いスポットを必要とするた
め、途中の光学系は別々に設計する必要があるとともに
、これらの光を一つのレンズによってディスク上に絞り
込むのであるから、これらの光をロスがないように混合
しなければならずこれは非常に複雑な光学系を必要とす
る。９Ｆｊ　２に、記録再生のスポットと消去スポット
はディスク上の同一トラック上を照射する必要があるが
、ディスク上には、トラッキングをかけるための案内ト
ラックがきざまれでおり、成るトラックに選択的に記録
戚いは消去を行なうためには、記録再生と消失のスポッ
トを同一トラック上に０１μｍ以下の精度で持ってくる
ことが必要となる。ところが、このために離れた位；ｄ
に１１Ｒかれたレーザの位置を調整する必要があるので
、高精度の調整機構を必要とする点及び周囲温度の変化
によって温度ドリフトをするという問題があった。半導
体レーザ光を平行光とするコリメートレンズの焦点距離
をｆ２、記録担体上に絞り込む集光レンズの焦点距離を
ｆ、とし、レーザ位置の温度ドリフトによる移動量をｄ
ｌとすると、記録ｊ置体上のスポットの移動量はｄｌ・
ｆ４／　ｆ、となる。ｆ４／　ｆ、をα５とすると、記
録トラック上のスポットのドリフトをα１μｚ以下にす
るためには、ｄ８をα２声以下にする必要がある。レー
ザ間の距離を５０ｍｍと仮定し、これらの間の支持部材
をアノＶミニウムとすると、線膨張率が２．３Ｘ１０　
　であるので、１℃の温度変動に対してレーザ相対位置
のずれは５０Ｘ２．３Ｘ１０−’＝　１（μｍ）となり
、側底温度ドリフトの許容量を満たすことができない。

以上の問題があるため、従来は、記録回生と消去を一つ
の光ピツクデツプで行なわず、記録醪生用と消去用の２
つのピックアップを使用してい丸ところがこのような２
ヘツド溝成では、それぞれに集光レンズ七光学系、サー
ボ系が必要となるはか、消去と記録再生を同一トラック
上で行なうためのトラック位置を示すアドレスを読んで
トラックを合わせるシステムが必要で、消去即記録−再
生の高速アクセスがむずかしくなる等の問題があった。

発明の目的 本発明は上記従来装置の欠点を解消するもので、消去用
、記録及び再生用に、２つ又は３つの半導体レーザを同
一チップ上にアレイ化した半導体レーザ列を使用し、簡
単な構成の一個の光ピツクアップで温度ドリフトなく、
同一トラック上の記録再生と消去を可能とするとともに
、サーボ安定性が良く、消去即記録−写生が可能で、毘
速アクセスにも通した光学記録再生装置を提供すること
を目的とするものである。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の光学記録再生装置は
、記録及び再生用として楕円率の小さい半導体レーザと
、消去用として楕円率の大きい半導体レーザを同−基盤
上に形成し、それぞれ陣立に駆動することを可能とした
半導体レーザ列を光源とし、一系列めレンズ系でディス
ク上に、真円に近い記録及び再生用スポットと、トラッ
ク方向に卸１長い長円の消去用スポットを得ることがで
きる構成としたもので、消去後、時間遅れな・く、記録
ができ、記録後部再生もできる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面に基づいて説明する
。第１図において、（１）は半導体レーザ装−で、レー
ザチップの発光面における発光形状が４５μｍＸ１／７
”ａ度の消去用のレーザが１個と、５μｍ×１μｍ程度
の記録用及び再生用のレーザが２個並んだレーザ列で構
成されている。但し、いずれも接合面方向（と長い形状
である。これらのレーザは。

互いに１ｏｏｌｔｍ程度の間隔を置いて並んでいる。こ
れらのレーザから出た光はコリメートレンズ（２）でほ
ぼ平行光となる。レーザの発光角は発光端面における発
光幅が狭い方向は大きく広がり、発光幅が広い方向は広
がり角が狭くなるので、コリメートレンズアウトでは楕
円形のレーザ光束となる。

円柱レンズ（３）　（４）によって発光角の狭い方向を
広げ、記録と再生用ビームは円柱レンズアウトではほぼ
等方向な光束となる。一方、消去用ビームは発光パター
ンが著しい楕円形であるので、円柱レンズ（３）　（４
）を通過したあとも、１０′：１程度の著しい楕円形の
ビームとなっている。

円柱レンズ（３）　（４）を通過した光は偏光プリズム
（５）を全透過してλ／４板（６）を通過し、絞り込み
レンズ（７）によって記録担体であるディスク（８）上
に集光される。ディスク（８）からの反射光はλ／４板
（６）の作用で入射光とは直交した偏光方向となり、偏
光プリズム（５）を全反射し、レンズ（９）によって集
光される。

その焦点位置に置かれたピンホールαりには再生光のみ
がａ過し、ミラー（１１）で反射し、レンズ（１２１で
再び集光される。レンズθりを通過した光はミラー（１
３１によって約半分に分けられ、一方の光はその焦点位
はに置かれた２分割光検出器θ５）上に入射し、フォー
カスの誤差信号を検出する。他方の光は焦点から離れた
位置に１１ｉかれた２分割光検出器（１舶上に入射し、
トラッキング誤差信号を検出する。ディスク（８）上に
は半導体レーザの波長λに対して光学的に約λ／８の深
さのトラッキング秦内溝がきざまれでおり、２分割光検
出器（１４）上では、この案内溝からの回折パターンか
らトラッキング誤差信号を得る。一方、２分割光検出Ｒ
ｇ　（１５）では、いわゆるナイフェツジ法によってフ
ォーカス誤差信号を得ているが、ミラー（１３１がこの
場合のナイフとなっている。又、再生のＲＦ倍信号、光
検出器（１４＋とθωの出力の和から検出される。

ディスク上での２つの光のスポット間の間隔６２表わさ
れる。ここで、ｆ、、　ｆ２．　ｆ３．　ｆ４は、それ
ぞれレンズ（２）、（３）、（４）、（７）の焦点距離
である。本実施例では、ｆ１＝９、ｆ３／ｆ２＝２、ｆ
、＝　ｉ、ｄ、＝　Ｏ９ｌ　（ｉｍ）であるので、ｄ２
＝２２μｍとなる。

本実施例における光ピツクアップ部の動作については、
次のとおりである。記録再生プレヤーに電源が入ってデ
ィスクが回転し出した時には、消去と記録ビームはＯＦ
Ｆで、再生ビームのみＯＮとする。なぜならば、一般に
、光デイスク装置では、伐タート時に絞り込みレンズを
フォーカス引込み範囲内に入るまで光軸方向に動かし、
引込み範囲内に入るとフォーカスサーボをかける。この
時、消去や記録ビームがあると、デフォーカス位１ｄで
これらの光がピンホーノｖα０を１市遇し、誤ったフォ
ーカス位装置に引き込むことがあるからである。一方、
フォーカスサーボが入ったならば、消去や記録ビームは
もはやピンホー／Ｌ’αＱを妊過することはなく、サー
ボや信号に悪影響を及ぼすことはない。

第２図は、木り３施例における半導体レーザ限２（１）
の出射面における発光パターンを示したもので、■（へ
）０のレーザがそれぞれ記録、消去、再生用の光源とな
る。互いのレーザの間隔は１００μＩｎで、それぞれの
レーザの横方向の長さは再生用、記録用が５μｍ、消去
用が４５μｒｒＬ程度である。

半導体レーザ装置（１）の構造及び製法の例を、消去用
と記録用の２個のプレイについて、第３図に基づいて説
明する。ｎ型ＧａＡｓリッジ基板（３１）のｔｌｏ［ｉ
面上にＱ■の二種類リッジを１２５μｍの間１％をおい
て形成する。第３図（ロ）において、リッジ（６）は２
つのリッジから成り、そのリッジの中１ルは１５μｍ、
リッジ間の溝の幅は５μｍとする。リッジ■は１つのリ
ッジから成ら、そのリッジ幅は２μ−とする。この基板
の１）上に液相エピタキシャル法により第１１ｍ　ｎ型
Ｇａ（１−ｘ）Ａ７ｘＡｓ（ｘ−α３〜α５）クラッド
層ｅ、ｚをリッジ上の平坦部で０．２μｍ厚になるよう
に成長を行なう。この時、第３図（０のようにリッジ〜
とｅ）とでは成長状態が大きく異なる。リッジ基板０１
）上の成長は結晶面の成長速度異方性によってリッジ側
面の成長が促進される反面、リッジ上部への成長は抑制
される。とのリッジ側面と上部への成長速度の差はリッ
ジの幅によって疏えることができる。リッジ（へ）のよ
うにリッジ幅１５μｍ、溝巾琶５μｍ１こなるとす・ン
ジ側面と上部への成長速度差は小さくなるが、リッジ■
のようにリッジ幅２μ隅の１つのりツジでは成長速度差
が大きくなる。したがって、リッジ０では側面方向への
成長が顕著となり、第３１．！１７１■に示すように、
　）１３１クラッド層（３りを成長後、約Ｚｏ。

μゆ平坦な面を形成する。この上に、第３図（ｃ）のよ
うに、アンドープＧａ（ＩＬｙ）ＡｔｙＡｓ（ｙ＝ｏ−
０，１）ｇ性層Ｇ’３４ｐｍ　Ｇａ（１−ｘ）ＡＡｘＡ
ｓ（ｘ−α３〜１５）クラッド層＠４＞よびｎ型Ｇ　ａ
Ａｓ　電流制限層０（へ）を順次成長させる。

各層の１嘆厚は活性層体（至）が０．０５μｓ、ｐ型ク
ラッド層（財）が１５μ”％　ｎ　Ｎ’直流制限層（３
５）が０５μｍになるようにした。

次に、成長表面にＳ　ｉ　０２ｉＪ　（ａｌｌをっけ、
フォトマスク工程によってストライプ状の窓あけを行な
う。

この窓あけは、リッジ（ト）ではりフジ間の溝の上部で
、リッジ■ではリッジから少し１傭れて活性層が平坦に
なっているところの上部で幅４０μ帽こわたって行なう
。そして、εｉ３図（５）のように、この５ｉ０２；漢
（３匂を通してＺｎを選択拡散し、その拡散フロントが
ｐｍクラッドｊ−（財）に達するようにする。その後、
表面につけた選択拡散用のＳ　ｉｏ、膜間をＦＩＦでエ
ツチング除した後、各リッジ間の分離エツチングを硫酸
系のエッチャントで行なう。各々のリッジが１つのレー
ザを１１”４成するため、電気的短路をなくす意味で、
分離エツチングは少なくともｎ浬りラッド層（財）に達
するようにする。さらに、第３図（ｅ）のように分［虐
エツチングで形成された溝の壁に絶縁膜（３９）を形成
した後、成長表面上にｐ側電極緒を蒸着により形成する
。

次に、第３図（ｆ）のように、基板（３１）　４ＦｉＩ
にはｎ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行なってｎ側
オーミック電極（４Ｑ）を形成する。このようにして作
製したウェハをへ＠開し、ステムにボンディングして完
成する。そしてリッジＱ■から成る各々のレーザが別々
に駆動できるように結線をする。

このようにしてできたレーザアレイにそれぞれ電流を流
すと、リッジ＾のレーザではリッジ間の１．；のところ
で、リッジｅ）のレーザはリッジから少し趙れたところ
でレーザ発振を起こし、Ｘと（４２）のようなレーザ発
蛋部が得られる。リッジ＾のレーザでは発光した光の基
板への吸Ｉｌｌの差による屈折率導波機溝によって横モ
ードが支配され高出力領域においても安定な基本（黄モ
ード発振が得ら′ｊＮ７．６しかし、リッジ■のレーザ
では注入された電流分布で決まる利得導波機１１４によ
って偶モードが支配される。

以上の構成で、リッジ（へ）では幅４５μｍにわたって
発光し、リッジＱでは５μｍの幅で発光する。互いの発
光の中心間の距離は約１００μｍとなる。

第４図は本発明の第２の実施例の説明図であ４第１の実
施例と異る点は以下の如くである。プリズム００は半導
体レーザの楕円形の光束を等方向なものに変換する手段
で、第１図の円柱レンズ（３）　（４）と等価の働きを
する。次に偏光プリズム（５）を通過した光は第２の偏
光プリズムθηを通過する。偏光プリズム（１ηはＰ偏
波の光を全透過し、Ｓ偏波の光を一部反射し、一部透過
する性質を持っている。

ディスクからの反射光はλ／４板（６）を再び通過し、
Ｓ偏波となるので、一部反射し、２分゛請光検出器０４
）上に照射される。光検出器＋１４１ではトラッキング
誤差信号を検出する。一方、偏光プリズム（１７１を透
過した光は、偏光プリズム（５）で全反射し、レンズ（
９）で絞られ、第１の実施例と同様に再生ビームのみが
透過−し、プリズム（ｌｓ）で２つに分けられる。これ
らの光は４分割光検出器い）上に結像する。（１０は遮
蔽板である。そして（Ｓ＋＋　ｓ４）　−（Ｓ２＋　Ｓ
ｓ）がフォーカス誤差信号となり、ｓ　１＋ｓ２＋　ｓ
３＋　８４が再生におけるＲＦ倍信号なる。

光検出器α４］？を絞り込みレンズ（７）、λ／４板（
６）、偏光プリズム（１７）と共に一体化され、フォー
カス方向やトラッキング方向に可動なアクチュエータ内
に組み込まれている。これは、トラッキング引込み範囲
を拡大し、よりサーボを安定化させるためで、その理由
は特願昭５５−１２００５３号、＠願昭５６−１１２４
７３号に詳述されている。

但し、第１の実施例では、フォーカスとトラッキングの
両誤差Ｑ号は再生ビームだけからとっていたが、第２の
実施例では、トラッキングの誤差信号のみ記録再生、消
去の全部の光からとる溝造となっている。これらの光は
同一トラック上から反射されているので、全部の光から
とってもトラッキングの誤差の原因にはならないが、反
射光景が大きくなるので、トラッキングサーボゲインの
変動となって表われる。これを補正するには、例えば、
トラッキングサーボのゲインを光検出器に入る全出力で
割ることによりトラッキングサーボゲインは一定となる
（特願昭５７−８１０３　ｇ　＞　。

第５図は、トラッキング信号検出用の２分割光検出器０
舶上に入る円形の記録および再生ビーム（ａ）と、帯状
の消去ビーム■を示す。消去ビーム■は斜線部のみに偏
在するので、この部分のみ遮光用のマスクをすれば、ド
ラッギング信号に消去ビーム（ｂ）の影響をなくすこと
ができる。

又、記録と消去に２いては、高パワーのレーザ光が必要
とされるが再生用は低いパワーでよい。

反面、放られるスポットの大きさは波長に比例するので
、波長が短い程解像度は高くなる。半導体レーザは波長
かう豆かくなる程閤ノクワーは出にくい。

第３の実施例においては、再生光のみを７８０ｍ＋ａ程
度の波長の可視光にしている。一方、記録と消去は８２
０〜８３０ｉＩＩｍ９度の波長の近赤外光にしている。

第２の実施例においては、トラッキング誤差信号が消去
や記録ビームの影響でゲインが変わるという問題があっ
たが、この実施例では第６図に示すように再生光のみを
通す波長選択性フィルタ（２］）を入れることにより、
再生光のみでサーボ信号やＲＦ倍信号得ることができる
。ｅ２Ｚは遮蔽板である。

以上、消去と記録、再生の３つのレーザをアレイにする
実施例を述べたが、記録を再生はスポット形状が同じで
も良いので、消去と記録再生の２ビ一ム方式にすること
も可能であることは言うまでもない。

発明の効果 以上本発明によれば、少なくとも２つの半導体レーザを
同一チップ上にアレイ化した半導体列を使用するので、
光ピップアップを簡単な構成にできるとともに、一系列
のレンズ系でディスク上に真円に近い記録及び再生用ス
ポットと、トラック方向に細長い長円の消去用スポット
を得ることができるので、消去後、［４？間遅れなく記
録ができ、記録後部再生もできる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の光学ピックアップの光
学系を示す溝成図、第２図は半導体レーザアレイの説明
図、第３図は半導体レーザアレイの製法を示す工程図、
第４図は第２の実施例を示す溝成図、第５図は光検出器
上の光分布の説明図。 第６図は第３の実施例を示す構成図である。 （１）・・・半導体レーザ装置、（２）　（３）　（４
）　（７）　（９）　（１２）・・・レンズ（５）　（
７）・・・偏光プリズム、（６）・・・λ／４板、（８
）・・・ディスク０Ｑ・・・ピンホール、（Ｉｌｌ　（
１１・・ミラー％（１４１（ｌω（２０）・−・光検出
＆Ｌ（＋６１０（ト）・・・プリズム、■（財）・・−
遮巌板、ρＢ・・・フィルタ 代理人　　森　本　義　弘 第１図 第２図 ＡＢ 第３図 Ａ　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ − − （Ｃ）置 ！ 第３図 第４図 第５図 第２図 ２５３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　半導体レーザの出射端面における発光パターンの、
   接合面に平行な方向の大きさと、接合面に垂直な方向の
   大きさの比よりなる楕円率が２倍以上達う少くとも２個
   の半導体レーザを同一基ｉ上に形成し、互いに独立に駆
   動可能とした半導体レーザ列と、記録再生及び消去の可
   能な記録担体と、前記半導体レーザ列からの光を前記記
   録担体上に絞り込む集光レンズと、該集光レンズに前記
   レーザ光を導くレンズ系と、前記記録担体と前記集光レ
   ンズ間の距離を一定に保つ為のフォーカスサーボ手段と
   、前記記録担体上の記録トラック上に絞り込まれた前記
   レーデスポットを追随させるためのトラッキングサーボ
   手段を備え、前記少なくとも２個の半導体レーザの光は
   、前記集光レンズによって、同一の記録トラック上又は
   隣り合う記録トラック上に、一方はほぼ円形スポ・ット
   に、他方は記録トラック方向に長い長円形スポットとな
   るように集光させ、前記円形スポットの光によって情報
   の記録又は再生を行ない、長円形スポットの光によって
   記録された情報の消去を行なうようにした光学記録再生
   装置。 ２　半導体レーザ列は、消去と記録と再生の３種類の光
   の光源としての３つの半導体レーザを同一基盤上に形成
   させであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光学記録再生装ｆｉＯａ　フォーカスサーボ或いはト
   ラッキングサーボの誤差信号を再生光の反射光から得る
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光学記録再生装置。 屯　再生光の波長を記録及び消去用の光の波長に比べ短
   くするとともに、記録坦体からの反射光から再生光だけ
   を分敵するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光学記録再生装置。