NL1004928A1 - Parallel Read VCSEL CD-ROM Head. - Google Patents
Parallel Read VCSEL CD-ROM Head. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1004928A1 NL1004928A1 NL1004928A NL1004928A NL1004928A1 NL 1004928 A1 NL1004928 A1 NL 1004928A1 NL 1004928 A NL1004928 A NL 1004928A NL 1004928 A NL1004928 A NL 1004928A NL 1004928 A1 NL1004928 A1 NL 1004928A1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- recording head
- optical recording
- storage medium
- data storage
- optical
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0901—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following only
- G11B7/0903—Multi-beam tracking systems
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
- G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/13—Optical detectors therefor
- G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
Description
PARALLELLE LEES-VCSEL-CD-ROM-KOPPARALLEL READ VCSEL CD-ROM HEAD
GEBIED VAN DE UITVINDINGFIELD OF THE INVENTION
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op optische reproducerende opneemkoppen.The present invention relates to optical reproducing recording heads.
In een verder en meer specifiek aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op verbeteringen van optische reproducerende opneemkoppen voor het verminderen van de toegangstijd voor het lezen van data vanuit het opslagmedium.In a further and more specific aspect, the present invention relates to improvements of optical reproducing recording heads for reducing the access time for reading data from the storage medium.
In weer een verder en meer specifiek aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op verbeteringen in optische reproducerende opneemkoppen voor miniaturisatie.In yet a further and more specific aspect, the present invention relates to improvements in optical reproducing recording heads for miniaturization.
ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION
Optische reproducerende opneemkoppen voor het lezen van opgeslagen informatie op een oppervlaktemedium zoals een compact disc zijn bekend. Een voorbeeld is de gebruikelijke optische opneemkop die in het algemeen uit een lichtemitterende bron en een lichtzend- en -ont-vangsamenstel bestaat.Optical reproducing recording heads for reading stored information on a surface medium such as a compact disc are known. An example is the conventional optical recording head, which generally consists of a light-emitting source and a light transmitting and receiving assembly.
Kort gezegd bestaat de lichtemitterende bron van een gebruikelijke optische reproducerende opneemkop uit een typische randemitterende diodelaser die is gevormd door een halfgeleider van het dubbele hetero junctietype, bijvoorbeeld van GaAlAs (gallium-aluminium-arsenide). De diodelaser is ingericht voor het emitteren van een laserbundel die aan zijn emitterende positie een dwarsdoorsnedevorm heeft van een langgerekte rechthoek met bij benadering dimensies van een halve micrometer bij vijf tot tien micrometer lengte.Briefly, the light-emitting source of a conventional optical reproducing recording head consists of a typical edge-emitting diode laser formed by a semiconductor of the double hetero junction type, for example, of GaAlAs (gallium aluminum arsenide). The diode laser is adapted to emit a laser beam which, at its emitting position, has a cross-sectional shape of an elongated rectangle of approximately half a micrometer by five to ten micrometer length.
Het lichtontvangsamenstel bestaat uit een leesmechanisme dat een optische leeskop omvat inclusief een vastestoflaser, met een focusse-rend mechanisme dat lenzen, spiegels en prisma's heeft. Aanvankelijk loopt de lineair gepolariseerde laserbundel door bundelvormende prisma’s, en wordt deze door een polarisatiebundelsplitser gereflecteerd naar een plaat van een kwart golflengte. Deze polarisatie wordt dan veranderd in cirkelvormige polarisatie door de laserbundel door de kwart-golflengte-plaat te laten lopen. De laserbundel wordt dan door middel van een volgspiegel gericht en door de objectieflens op de schijf gefocusseerd.The light receiving assembly consists of a reading mechanism comprising an optical reading head including a solid state laser, with a focusing mechanism having lenses, mirrors and prisms. Initially, the linearly polarized laser beam passes through beam-forming prisms and is reflected by a polarization beam splitter to a quarter-wavelength plate. This polarization is then changed to circular polarization by passing the laser beam through the quarter wavelength plate. The laser beam is then aligned by means of a tracking mirror and focused on the disk by the objective lens.
Het licht wordt van het schijfoppervlak terug gereflecteerd naar de kwart-golflengte-plaat, die verder de polarisatie van de laserbundel van de cirkelvormige modus in de lineaire modus terug verandert, en door de polarisatiebundelsplitser loopt en wordt gereflecteerd door een kritieke-hoekprisma, dat de richting van de bundel onder rechte hoeken ten opzichte van de geprojecteerde bundel verandert. Het licht wordt dan op een array van fotodioden gericht. De veranderingen in lichtintensiteit door het geleidbaarheidsmechanisme van de fotodioden informeert het systeem over de overgang van een put naar een contact-vlak en vice versa. Tijdens bedrijf verstrooien de putten de laserbundel wanneer de schijf roteert, en de contactvlakken reflecteren deze. De richting en hoeveelheid van het gereflecteerde licht veranderen wanneer het schijfoppervlak verandert van een contactvlak in een put en vice versa. Deze veranderingen, die worden gedetecteerd door de optische en elektronische leesinrichtingen, vertegenwoordigen een "één". Als de opto-elektronische schakeling geen verandering in het gereflecteerde signaal detecteert, wordt dit geïnterpreteerd als een serie nullen waarvan het aantal afhangt van de lengte van de put of het contactvlak.The light is reflected from the disc surface back to the quarter-wavelength plate, which further changes the polarization of the laser beam from the circular mode back to the linear mode, and passes through the polarization beam splitter and is reflected by a critical angle prism, which direction of the beam changes at right angles to the projected beam. The light is then directed at an array of photodiodes. The changes in light intensity through the conductivity mechanism of the photodiodes inform the system about the transition from a well to a contact surface and vice versa. During operation, the wells scatter the laser beam as the disc rotates, and the contact surfaces reflect it. The direction and amount of the reflected light change when the disc surface changes from a contact surface in a well and vice versa. These changes, which are detected by the optical and electronic readers, represent a "one". If the optoelectronic circuit does not detect a change in the reflected signal, it is interpreted as a series of zeros the number of which depends on the length of the well or the contact patch.
Het gereflecteerde licht is niet altijd uniform en gelijk over het fotodiode-array verdeeld. Deze verandering in lichtintensiteit maakt focus- en volginstellingen mogelijk. Door het berekenen van de verschillen tussen de sommen van de lichtintensiteit in verschillende diodenparen kan het systeem focus- en volgfouten compenseren.The reflected light is not always uniformly and evenly distributed across the photodiode array. This change in light intensity allows focus and tracking settings. By calculating the differences between the sums of the light intensity in different diode pairs, the system can compensate for focus and tracking errors.
Een verschillend mechanisme kan worden gebruikt voor het detecteren van volgfouten door gebruikmaking van een buigingsrooster dat de laserbundel in drie gedeelten splitst. De laserbundel wordt een hoofd-volgbundel met twee zwakkere bundels die op de linker- en rechterzijden van het spoor zijn gefocusseerd om de hoofdbundel in het midden te houden.A different mechanism can be used to detect tracking errors using a diffraction grating that splits the laser beam into three sections. The laser beam becomes a main tracking beam with two weaker beams focused on the left and right sides of the track to keep the main beam in the center.
Het oppervlak van de compact disc reflecteert de zijbundels samen met de hoofdvolgbundel. Een afzonderlijk stel fotodioden wordt gebruikt voor het detecteren van de volgfout. Wanneer de zijbundels niet van gelijke intensiteit zijn, activeert het systeem een servomechanis-me dat de optische kop beweegt om de volgfout te corrigeren.The surface of the compact disc reflects the side beams together with the main tracking beam. A separate set of photodiodes is used to detect the tracking error. When the side beams are not of equal intensity, the system activates a servo mechanism that moves the optical head to correct the tracking error.
De beschreven optische leeskop maakt gebruik van een halfgelei-derlaserbron van een type dat bekend is als de randemitterende diode- laser. Dit is een gebruikelijke laser die in optische leeskoppen van compact-disc-apparatuur wordt gebruikt. De randemitterende diodelaser heeft echter zekere beperkingen met betrekking tot de miniaturisatie van de optische-kop-componenten.The described optical reading head uses a semiconductor laser source of a type known as the edge-emitting diode laser. This is a common laser used in optical reading heads of compact disc equipment. However, the edge-emitting diode laser has certain limitations with regard to the miniaturization of the optical head components.
Bij gebruikelijke optische opneemkoppen zijn er meer dan zes optische componenten nodig voor bedrijf. Dit zijn de laserdiode, een bundelsplitser, buigingsrooster, reflectiespiegel, objectieflens, en fotodiode-arrays die uiteindelijk de lichtintensiteit interpreteren die van het oppervlak van de compact disc wordt gereflecteerd. Als gevolg van de hoeveelheid afzonderlijke componenten wordt de optische opneemkop dik en groot.With conventional optical recording heads, more than six optical components are required for operation. These are the laser diode, a beam splitter, diffraction grating, reflecting mirror, objective lens, and photodiode arrays that ultimately interpret the light intensity reflected from the surface of the compact disc. Due to the amount of individual components, the optical recording head becomes thick and large.
Een verbetering ten opzichte van de gebruikelijke optische opneemkop is de hologramlasereenheid die een reductie mogelijk maakt van discrete componenten waaruit de optische opneemkop bestaat. De hologramlasereenheid maakt het mogelijk om de optische opneemkop te minia-turiseren, omdat deze uit slechts twee optische componenten bestaat, een optisch hologramelement en een reflectiespiegel. Bij de gebruikelijke fabricage bestaat de conventionele hologramlasereenheid uit de laserdiode en de fotodiode, die driedimensionaal op een koperen warm-teafvoerlichaam zijn geïntegreerd. De conventionele laserbehuizing wordt groot en ongeschikt voor een optische opneemkop van een draagbare compact-disc-speler.An improvement over the conventional optical recording head is the hologram laser unit which allows a reduction of discrete components that make up the optical recording head. The hologram laser unit makes it possible to miniaturize the optical recording head because it consists of only two optical components, an optical hologram element and a reflecting mirror. In conventional manufacturing, the conventional hologram laser unit consists of the laser diode and the photodiode, which are integrated three-dimensionally on a copper heat sink. The conventional laser housing becomes large and unsuitable for an optical recording head of a portable compact disc player.
Verdere verbeteringen werden verkregen door de miniaturisatie van een optische opneemkop, door de laserdiode-hologrameenheid op een silicium (Si)-substraat met een geconstrueerde ^"graden-spiegel te construeren. Het optische hologramelement wordt dan geïntegreerd met de laserdiode in een uit plastic gevormde platte behuizing.Further improvements were obtained by miniaturizing an optical recording head by constructing the laser diode hologram unit on a silicon (Si) substrate with a constructed ^ "degree mirror. The optical hologram element is then integrated with the laser diode in a plastic molded flat housing.
Het laserdiodehologram wordt geconstrueerd op een Si-substraat, waarbij een essentieel gedeelte van de fabricage van dit samenstel de ^5-graden-microspiegel is die op het substraat is geconstrueerd om de geëmitteerde laserbundel van de laserdiode te reflecteren. De laserdiode emitteert de laserbundel op de 45-graden-microspiegel, en de bundel wordt loodrecht ten opzichte van het substraat gereflecteerd. De constructie van de microspiegel op het Si-substraat is kritisch voor de functie van het laserdiodehologram. De laserdiode is aangebracht op het holle oppervlak van het Si-substraat, wat leidt tot een vlak en compact samenstel. De laserdiode en de fotodetectoren kunnen optisch worden gecombineerd, en in het midden worden doorlopen door de micro- spiegel en het holografische optische element. In deze configuratie is het mogelijk om een paar fotodetectoren aan zowel de rechter- als linkerzijde van de laserdiode te monteren.The laser diode hologram is constructed on a Si substrate, an essential part of the fabrication of this assembly being the 5-degree micro mirror constructed on the substrate to reflect the laser beam emitted from the laser diode. The laser diode emits the laser beam on the 45-degree micro-mirror, and the beam is reflected perpendicular to the substrate. The construction of the micro mirror on the Si substrate is critical to the function of the laser diode hologram. The laser diode is applied to the hollow surface of the Si substrate, resulting in a flat and compact assembly. The laser diode and the photodetectors can be optically combined and traversed in the center by the micro-mirror and the holographic optical element. In this configuration it is possible to mount a pair of photo detectors on both the right and left side of the laser diode.
De laserdiode-hologrameenheid gebruikt de puntgrootte-detectie-werkwijze voor het focusseren van de laserbundel met gebruikmaking van een servomechanisme. De laserbundel die is geëmitteerd door de rand-emitterende diodelaser wordt gereflecteerd van de microspiegel loodrecht ten opzichte van het Si-substraat. De laserbundel loopt door een roosterpatroon op het optische hologramelement dat de hoofdlaserbundel in drie bundels splitst die door het onderste oppervlak van het optische hologramelement lopen. De drie bundels worden op de compact disc gefocusseerd door de focusserende objectieflens die integraal in het optische hologramelement is gevormd. Elke gereflecteerde bundel van het reflectie-oppervlak van de compact disk wordt gedetecteerd op een paar fotodetectoren. Elke fotodetector heeft vijf elementen voor het detecteren van de signalen. Deze signalen worden gebruikt door het optische kopmechanisme om de signalen zoals het FES, een focusserend foutsignaal, het TES, een volgfoutsignaal, en het RFS, dat het datasignaal is, te focusseren. Deze diverse signalen voor focus- en volg-correcties worden wiskundig als volgt beschreven: FES = [1+3+5] - [2+4+6] TES = [T1-T2] + [T3-T4] RFS = [1+3+5] + [2+4+6]The laser diode hologram unit uses the spot size detection method to focus the laser beam using a servo mechanism. The laser beam emitted by the edge-emitting diode laser is reflected from the micro mirror perpendicular to the Si substrate. The laser beam passes through a grid pattern on the optical hologram element which splits the main laser beam into three beams passing through the bottom surface of the optical hologram element. The three beams are focused on the compact disc by the focusing objective lens integrally formed in the optical hologram element. Each reflected beam from the reflection surface of the compact disk is detected on a pair of photo detectors. Each photo detector has five elements for detecting the signals. These signals are used by the optical head mechanism to focus the signals such as the FES, a focusing error signal, the TES, a tracking error signal, and the RFS, which is the data signal. These various focus and tracking correction signals are described mathematically as follows: FES = [1 + 3 + 5] - [2 + 4 + 6] TES = [T1-T2] + [T3-T4] RFS = [1 + 3 + 5] + [2 + 4 + 6]
De essentiële factor bij de productie van het laserdiodehologram is de correcte fabricage van de microspiegel met een optisch plat oppervlak op het Si-substraat. De werkwijze voor het verkrijgen van de correcte 45~graden-hoek op het siliciumsubstraat is het etsen van de hoek op het siliciumsubstraat. De dwarsdoorsnede van een anisotroop geëtst Si-substraat heeft een <111> plat oppervlak met een hoek tot het <100> oppervlak van 54 graden. In een twee-stappen-proces, door het chemisch etsen van een Si-substraat waarbij het <100> oppervlak reeds onder 9 graden helt in de richting van het <110>-vlak, zal de anisotropische etsing resulteren in het 45-graden-oppervlak dat vereist is voor de correcte reflectie van de laserbundel. Bij het fabriceren van de microspiegel wordt de bovenhoek van de laserchip verwijderd.The essential factor in the production of the laser diode hologram is the correct fabrication of the micro mirror with an optically flat surface on the Si substrate. The method of obtaining the correct 45 degree angle on the silicon substrate is to etch the angle on the silicon substrate. The cross section of an anisotropically etched Si substrate has a <111> flat surface with an angle to the <100> surface of 54 degrees. In a two-step process, by chemically etching a Si substrate with the <100> surface already inclined below 9 degrees towards the <110> plane, the anisotropic etching will result in the 45 degrees- surface area required for correct reflection of the laser beam. When manufacturing the micro mirror, the top corner of the laser chip is removed.
Voor het verwezenlijken van een dunne, kleine compact-disc-speler in zakformaat moet de optische opneemkop van de disc-speler worden geminiaturiseerd. Een gebruikelijke optische opneemkop omvat veel componenten, waardoor een groot samenstel wordt vereist. De randemit-terende laserdiode- en hologrameenheid heeft het mogelijk gemaakt om de optische opneemkop te miniaturiseren. Maar het ontwerp van deze eenheid vereist een microspiegel die is geconstrueerd op het Si-sub-straat om de laserbundel in een richting loodrecht ten opzichte van het substraat af te buigen. De constructie van de microspiegel behelst een fabricageproces dat duur en arbeidsintensief is.To achieve a slim, small pocket-sized compact disc player, the optical player head of the disc player must be miniaturized. A conventional optical pick-up head includes many components, requiring a large assembly. The edge emitting laser diode and hologram unit has made it possible to miniaturize the optical recording head. But the design of this unit requires a micro-mirror constructed on the Si substrate to deflect the laser beam in a direction perpendicular to the substrate. The micro-mirror construction involves a manufacturing process that is expensive and labor-intensive.
De bovenstaande middelen, inclusief de gebruikelijke optische reproducerende opneemkop en de op het substraat aangebrachte randemit-terende laserhologram-opneemkop verschaffen de opneming en reproductie van informatie die op een oppervlaktemedium is opgeslagen. De inrichting heeft zich echter niet als volledig bevredigend bewezen. De gebruikelijke opneemkop omvat bijvoorbeeld te veel discrete componenten voor bevredigende miniaturisatie. De randemitterende laserhologram-opneemkop vereist extensief etswerk van het siliciumsubstraat voor het verschaffen van een microspiegel in een afzonderlijke toepassing of in een toepassing van een veelheid elementen.The above means, including the conventional optical reproducing recording head and the edge emitting laser hologram recording head applied to the substrate, provide the recording and reproduction of information stored on a surface medium. However, the device has not proven to be completely satisfactory. For example, the conventional recording head includes too many discrete components for satisfactory miniaturization. The edge-emitting laser hologram recording head requires extensive etching of the silicon substrate to provide a micro-mirror in a separate application or in an application of a plurality of elements.
De bovenstaande en andere onvolkomendheden die inherent zijn aan de stand van de techniek worden verholpen door de uitvinding die is verschaft in een samenhangende aanvrage, U.S. octrooiaanvrage met de titel "CD ROM Head With VCSEL or VCSEL Array", ingediend op dezelfde datum als deze, dossiernummer gemachtigde CR95-1014, en overgedragen aan dezelfde rechthebbende, waarbij een uitvoeringsvorm van een verbeterde optische opneemkop een (VCSEL * vertical cavity surface emitting laser = verticale-holte-oppervlakte-emitterende-laser) omvat voor het emitteren van een lichtbundel, focusseringsmiddelen voor het richten van de lichtbundel op het data-opslagmedium, lichtontvangmiddelen voor het ontvangen van licht dat van het data-opslagmedium is gereflecteerd en volgmiddelen.The above and other deficiencies inherent in the prior art are remedied by the invention provided in a copending application, U.S. Pat. patent application entitled "CD ROM Head With VCSEL or VCSEL Array", filed on the same date as this, File Number Authorized CR95-1014, and assigned to the same assignee, wherein an embodiment of an improved optical recording head includes a (VCSEL * vertical cavity surface emitting laser = vertical cavity surface-emitting laser) comprises for emitting a light beam, focusing means for directing the light beam on the data storage medium, light receiving means for receiving light reflected from the data storage medium and tracking means.
Veel problemen die inherent zijn aan de stand van de techniek worden verder verbeterd door de uitvinding die is geopenbaard in de hierboven beschreven samenhangende aanvrage, waarbij een uitvoeringsvorm van een verbeterde optische opneemkop een VCSEL (vertical cavity surface emitting laser = verticale-holte-oppervlakte-emitterende-la-ser) omvat voor het emitteren van een lichtbundel, een holografisch optisch element voor het richten van de lichtbundel op het data-op-slagmedium, lichtontvangmiddelen voor het ontvangen van licht dat van het data-opslagmedium is gereflecteerd en volgmiddelen. De hierboven genoemde samenhangende aanvrage openbaart een inrichting die efficiënt werkt en een kleine grootte heeft. De leessnelheid van de inrichting is echter beperkt.Many problems inherent in the prior art are further corrected by the invention disclosed in the copending application described above, wherein an embodiment of an improved optical recording head includes a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). emitting laser) for emitting a light beam, a holographic optical element for directing the light beam on the data storage medium, light receiving means for receiving light reflected from the data storage medium and tracking means. The aforementioned related application discloses a device that operates efficiently and is small in size. However, the reading speed of the device is limited.
Het zou daarom zeer voordelig zijn om de bovenstaande en andere onvolkomenheden die inherent zijn aan de stand van de techniek te verhelpen en om de uitvinding te verbeteren die in de hierboven genoemde samenhangende US-octrooiaanvrage is aangegeven.It would therefore be very advantageous to overcome the above and other imperfections inherent in the prior art and to improve the invention disclosed in the above-referenced copending U.S. application.
Dienovereenkomstig is het een doelstelling van de onderhavige uitvinding om verbeteringen te verschaffen in optische reproducerende opneemkoppen.Accordingly, it is an object of the present invention to provide improvements in optical reproducing recording heads.
Een andere doelstelling van de uitvinding is het verschaffen van verbeteringen in een verticale-holte-oppervlakte-emitterende-laser-hologram-optische-opneemkop.Another object of the invention is to provide improvements in a vertical cavity surface emitting laser hologram optical recording head.
En een andere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verminderen van de toegangstijd voor het lezen vein de data uit een opslagmedium.And another object of the present invention is to reduce the access time for reading data from a storage medium.
Weer een andere doelstelling van de uitvinding is het verschaffen van verbeteringen die speciaal zijn aangepast voor gebruik in de volgen focusseersystemen van een optische leeskop.Yet another object of the invention is to provide improvements specially adapted for use in the tracking focusing systems of an optical reading head.
Een verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een vereenvoudigde optische opneemkop die relatief weinig componenten heeft.A further object of the present invention is to provide a simplified optical recording head that has relatively few components.
En een verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een vereenvoudigde optische opneemkop die geminiaturi-seerd kan worden.And a further object of the present invention is to provide a simplified optical recording head that can be miniaturized.
En nog een andere doelstelling van de uitvinding is het verschaffen van middelen en verbeteringen volgens het voorafgaande die de kosten van een optische opneemkop in materieel opzicht zullen reduceren.And yet another object of the invention is to provide the means and improvements of the foregoing that will materially reduce the cost of an optical recording head.
Om kort te gaan is, voor het bereiken van de gewenste doelstellingen van de onderhavige uitvinding overeenkomstig een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, een optisch opneemkopsamenstel verschaft voor het lezen van informatie uit een data-opslagmedium. Het opneemkopsamenstel omvat een veelheid VCSEL's voor het emitteren van lichtbundels, focusseringsmiddelen voor het richten van de lichtbundels op het data-opslagmedium, lichtontvangmiddelen voor het ontvangen van licht dat is gereflecteerd van het data-opslagmedium, en volgmiddelen.Briefly, to achieve the desired objects of the present invention according to a preferred embodiment thereof, an optical recording head assembly for reading information from a data storage medium is provided. The recording head assembly includes a plurality of VCSELs for emitting light beams, focusing means for directing the light beams to the data storage medium, light receiving means for receiving light reflected from the data storage medium, and tracking means.
In een specifiekere uitvoeringsvorm omvatten de volgmiddelen een bundelsplitser die tussen de VCSEL's en de focusseringsmiddelen is gepositioneerd. De focusseringsmiddelen omvatten een veelheid holografische optische elementen die in serie langs het pad van de bundels zijn gepositioneerd. De lichtontvangmiddelen omvatten een veelheid fotodetectoren voor het ontvangen van licht van het data-opslagmedium.In a more specific embodiment, the tracking means comprises a beam splitter positioned between the VCSELs and the focusing means. The focusing means includes a plurality of holographic optical elements positioned in series along the path of the beams. The light receiving means comprises a plurality of photo detectors for receiving light from the data storage medium.
Overeenkomstig een specifiekere uitvoeringsvorm omvat een optisch opneemkopsamenstel verder een substraat, waarbij het substraat de veelheid VCSEL's en de fotodetectoren draagt. De fotodetectoren omvatten een veelheid fotodioden die in het substraat zijn gevormd en de focusseringsmiddelen omvatten een veelheid optische hologramelementen die in het pad van de lichtbundels zijn gepositioneerd. De veelheid optische hologramelementen zorgt voor het polariseren en focusseren van de lichtbundels. Het substraat dat de veelheid VCSEL's en de fotodetectoren draagt omvat in het midden een gevormde behuizing dat tevens de veelheid holografische optische elementen draagt.According to a more specific embodiment, an optical recording head assembly further comprises a substrate, the substrate carrying the plurality of VCSELs and the photodetectors. The photo detectors comprise a plurality of photodiodes formed in the substrate and the focusing means comprise a plurality of optical hologram elements positioned in the path of the light beams. The multitude of optical hologram elements ensures the polarization and focusing of the light beams. The substrate carrying the plurality of VCSELs and the photodetectors includes in the center a molded housing that also carries the plurality of holographic optical elements.
De bovenstaande en verdere en specifiekere doelstellingen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen de vakman snel duidelijk worden door de volgende gedetailleerde beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan in verbinding met de tekeningen.The above and further and more specific objects and advantages of the present invention will become readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description of a preferred embodiment thereof in conjunction with the drawings.
Figuur 1 is een isometrisch aanzicht van een optische parallelle-dataleesopneemkopbehuizing die is geconstrueerd overeenkomstig de leer van de onderhavige uitvinding;Figure 1 is an isometric view of an optical parallel data reading recording head housing constructed in accordance with the teachings of the present invention;
Figuur 2 is een doorsnede langs lijn 2-2 van figuur 1;Figure 2 is a section along line 2-2 of Figure 1;
Figuur 3 is een schematisch bovenaanzicht van een gedeelte van de optische parallelle-dataleesopneemkopbehuizing; enFigure 3 is a schematic plan view of a portion of the optical parallel data read head housing; and
Figuur 4 is een schematisch aanzicht van het focusseringsmecha-nisme van de lichtbundel die is geëmitteerd van het VCSEL-array op het data-opslagmedium dat de Gaussiaanse transformatie van de geëmitteerde lichtbundel door een focusseringslens beschrijft.Figure 4 is a schematic view of the focusing mechanism of the light beam emitted from the VCSEL array on the data storage medium describing the Gaussian transformation of the emitted light beam through a focusing lens.
Met verwijzing nu naar de tekeningen waarin dezelfde verwijzings-cijfers in de verscheidene aanzichten overeenkomstige elementen aanduiden, wordt eerst aandacht geschonken aan de figuren 1 en 2, die een parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing illustreren die algemeen is aangeduid met 30, en die is geconstrueerd overeenkomstig de leer van de onderhavige uitvinding. De parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30 omvat een gevormde behuizing 32 die een kamer 27 defineert en zijwanden 22, een bovenkant 23, een bodem 24, en een basis 28 omvat die daarin wordt gedragen en die een deel van de bovenkant 25 vormt. De basis 28 is in het algemeen transparant en omvat een veelheid holografische optische elementen 31 die hieronder in meer detail beschreven zullen worden. Een aansluitraam 36 strekt zich uit van de zijwanden 22.Referring now to the drawings in which like reference numerals designate like elements throughout the several views, attention is first given to Figures 1 and 2, which illustrate a parallel read data recording head housing generally designated 30 and constructed in accordance with the teachings of the present invention. The parallel read data recording head housing 30 includes a molded housing 32 that defines a chamber 27 and includes side walls 22, a top 23, a bottom 24, and a base 28 supported therein that forms part of the top 25. The base 28 is generally transparent and includes a plurality of holographic optical elements 31 which will be described in more detail below. A connecting frame 36 extends from the side walls 22.
Met specifieke verwijzing naar figuur 2 omvat de parallelle-lees-data-opneemkopbehuizing 30 verder een parallelle-leesdata-opneemkop-samenstel 40 dat binnen de kamer 27 van de gevormde behuizing 32 wordt gedragen. Het parallelle-leesdata-opneemkopsamenstel 40 omvat een halfgeleidersubstraat 34 dat een VCSEL-array 33, fotodetectoren 39 voor de focussering, volging en data-opneming vanuit een data-opslag-medium 35 en holografische optische elementen 31 omvat. Halfgeleidersubstraat 34, VCSEL-array 33, en holografische optische elementen 31 worden in het midden doorlopen door de gevormde behuizing 32 om alle componenten als een integrale behuizing te omvatten.With specific reference to Figure 2, the parallel read data record head housing 30 further includes a parallel read data record head assembly 40 carried within the chamber 27 of the shaped housing 32. The parallel read data recording head assembly 40 includes a semiconductor substrate 34 that includes a VCSEL array 33, photodetectors 39 for focusing, tracking and data recording from a data storage medium 35 and holographic optical elements 31. Semiconductor substrate 34, VCSEL array 33, and holographic optical elements 31 are traversed centrally through the formed housing 32 to include all components as an integral housing.
Nog steeds met verwijzing naar figuur 2 omvat het VCSEL-array 33 een veelheid VCSEL's, bijvoorbeeld tien VCSEL's van 780nm. Het VCSEL-array 33 wordt gedragen door het substraat 34, wat het mogelijk maakt dat het array wordt gefabriceerd met gebruikmaking van conventionele halfgeleidertechnieken. Elke VCSEL van het VCSEL-array 33 emitteert een laserbundel langs een pad, dat algemeen is gericht naar de basis 28, en specifiek door overeenkomstige holografische optische elementen 31. Elk holografisch optisch element werkt op een wijze die soortgelijk is aan een lens.Still referring to Figure 2, the VCSEL array 33 includes a plurality of VCSELs, for example, ten 780nm VCSELs. The VCSEL array 33 is carried by the substrate 34, allowing the array to be fabricated using conventional semiconductor techniques. Each VCSEL of the VCSEL array 33 emits a laser beam along a path generally directed to the base 28, and specifically through corresponding holographic optical elements 31. Each holographic optical element operates in a manner similar to a lens.
De VCSEL’s van het VCSEL-array 33 emitteren laserlichtbundels die loodrecht zijn ten opzichte het halfgeleidersubstraat 34 door roosters die langs het pad van de lichtbundels en grenzend aan het benedenop-pervlak van de holografische optische elementen 31 zijn gepositioneerd. De laserlichtbundels worden gesplitst in een hoofdbundel en secundaire bundels, en worden gefocusseerd op het data-opslagmedium 35· Het data-opslagmedium 35 kan althans nagenoeg elk data-opslagmedium zijn waartoe een laser toegang heeft. In dit voorbeeld is het data-opslagmedium 35 datgene waarnaar gewoonlijk wordt verwezen als een compact disc, waarvan het oppervlak bestaat uit contactvlakken en putten die de informatie dragen die door de fotodetectoren 39 moet worden gedetecteerd. Het data-opslagmedium 35 kan ook een bandmedium of dergelijke zijn. De gesplitste bundels worden van het data-opslagmedium 35 op de fotodetectoren 39 gereflecteerd, die bij voorkeur fotodioden zijn. De veranderingen in de lichtintensiteit door het geleidbaarheidsmechanisme van de fotodetectoren op het halfgeleider-substraat informeert het data-opzoeksysteem van de parallelle-data-leesopneemkopbehuizing 30 over de overgang van het data-opslagmedium 35 vein een put naar een contactvlak, en vice versa.The VCSELs of the VCSEL array 33 emit laser light beams perpendicular to the semiconductor substrate 34 through grids positioned along the path of the light beams and adjacent the bottom surface of the holographic optical elements 31. The laser light beams are split into a main beam and secondary beams, and are focused on the data storage medium 35. The data storage medium 35 can be at least virtually any data storage medium to which a laser has access. In this example, the data storage medium 35 is what is commonly referred to as a compact disc, the surface of which consists of contact pads and wells carrying the information to be detected by the photodetectors 39. The data storage medium 35 can also be a tape medium or the like. The split beams are reflected from the data storage medium 35 on the photodetectors 39, which are preferably photodiodes. The changes in light intensity by the conductivity mechanism of the photodetectors on the semiconductor substrate informs the data lookup system of the parallel data read head housing 30 about the transition of the data storage medium 35 from a well to a contact face, and vice versa.
De parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30 verhoogt de snelheid van de toegang tot de data van het data-opslagmedium 35 aanzienlijk door de veelheid VCSEL's die het VCSEL-array 33 vormen. De veelheid VCSEL's verhoogt de hoeveelheid informatie waartoe toegang kan worden genomen in één enkele passage van het data-opslagmedium 35· Aangezien elke afzonderlijke VCSEL op een verschillend en afzonderlijk informa-tiespoor op het data-opslagmedium 35 wordt gefocusseerd, wordt de optische opneming vermenigvuldigd met het aantal gebruikte VCSEL's.The parallel read data recording head housing 30 greatly increases the rate of access to the data from the data storage medium 35 by the plurality of VCSELs constituting the VCSEL array 33. The plurality of VCSELs increases the amount of information that can be accessed in a single pass of the data storage medium 35 · Since each individual VCSEL is focused on a different and separate information track on the data storage medium 35, the optical recording is multiplied by the number of VCSELs used.
Op het data-opslagmedium 35 wordt de informatie gecodeerd door contactvlakken en putten die zijn gedrukt op het schijfoppervlak dat ofwel de gefocusseerde laserbundel reflecteert ofwel de bundel verstrooit voor het registreren van de informatie die op het schijfopper-vlak is opgeslagen. De gereflecteerde bundel van het schijfoppervlak loopt door het holografische optische element 31 en wordt op de foto-detectoren 39 gereflecteerd om het datasignaal af te leiden.On the data storage medium 35, the information is encoded by contact surfaces and wells printed on the disc surface that either reflects the focused laser beam or scatters the beam to record the information stored on the disc surface. The reflected beam from the disc surface passes through the holographic optical element 31 and is reflected on the photo detectors 39 to derive the data signal.
De parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30 maakt een eenvoudige samenbouw mogelijk en de eliminatie van verscheidene discrete componenten die in structuren uit de stand van de techniek vereist zijn, zoals een kwart-golflengte-plaat en objectieflens, door de integratie daarvan in het holografische optische element 31· De eenvoudige samenbouw van de gevormde behuizing 32 integreert de componenten van het parallelle-leesdata-opneemkopsamenstel 40, wat de verlaging van de fabricagekosten bewerkstelligt en de miniaturisatie van een optische opneemkop verbetert. Het VCSEL-array 33 maakt tevens een lagere data-toegangstijd mogelijk voor het opzoeken van data van het data-opslagmedium 35 als gevolg van de veelheid leeslichtbundels, exemplair zijn de 7ÖOnm VCSEL's met actieve gebieden van AlGaAs (gallium-aluminium-arsenide) of actieve gebieden van InGaAlAs. Het parallelle-leesdata-opneemkopsamenstel 40 omvat het halfgeleidersubstraat 34 dat de aan-drijfelektronica draagt voor het focusseren en volgen, zoals schematisch in figuur 3 is geïllustreerd. Het samenstel 40 gebruikt een geïntegreerde servomechanisme-aandrijfschakeling 37 en een geïntegreerde servomechanisme-ontvanger-schakeling 38 voor het instellen van de parallelie-leesdata-opneemkop voor het focusseren en volgen. Dit is mogelijk door de verbeterde nauwkeurigheid van de plaatsing van het VCSEL-array 33 en de fotodetectoren 39 door middel van fotolithografie.The parallel read data record head housing 30 allows for easy assembly and elimination of various discrete components required in prior art structures, such as a quarter-wavelength plate and objective lens, by integrating them into the holographic optical element 31 · The simple assembly of the molded housing 32 integrates the components of the parallel read data recording head assembly 40, which reduces manufacturing costs and improves the miniaturization of an optical recording head. The VCSEL array 33 also allows a lower data access time for looking up data from the data storage medium 35 due to the plurality of reading light beams, exemplified by the 7ÖOnm VCSELs having active regions of AlGaAs (gallium aluminum arsenide) or active areas of InGaAlAs. The parallel read data recording head assembly 40 includes the semiconductor substrate 34 which carries the drive electronics for focusing and tracking, as illustrated schematically in Figure 3. The assembly 40 uses an integrated servo mechanism driving circuit 37 and an integrated servo mechanism receiver circuit 38 to set the parallel reading data recording head for focusing and tracking. This is made possible by the improved accuracy of the placement of the VCSEL array 33 and the photodetectors 39 by photolithography.
De parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30 verschaft een optische opneemkop die compacter en goedkoper is met een kortere werkaf-stand tussen het VCSEL-array 33 en het data-opslagmedium 35· Er bevindt zich tevens een dichter gefocusseerd punt van cirkelvormig licht 43 (slechts één is geïllustreerd), zoals is aangegeven in figuur op het data-opslagmedium 35 van elke VCSEL van het VCSEL-array 33. Het parallele-leesdata-opneemkopsamenstel 40 elimineert de noodzaak voor een kwart-golflengte-plaat of bundelvormende lenzen door de integratie van het holografische optische element 31· Een verdere verbetering in het parallelle-leesdata-opneemkopsamenstel 40 is de integratie van fotodetectoren 39 op het halfgeleidersubstraat 34 die ook de geïntegreerde servomechanisme-aandrijfschakeling 37 en de servomechanisme-ontvanger 38 draagt.The parallel read data recording head housing 30 provides an optical recording head that is more compact and cheaper with a shorter working distance between the VCSEL array 33 and the data storage medium 35. There is also a more focused point of circular light 43 (only one is illustrated), as indicated in Figure on the data storage medium 35 of each VCSEL of the VCSEL array 33. The parallel read data recording head assembly 40 eliminates the need for a quarter-wavelength plate or beamforming lenses by integrating the holographic optical element 31 · A further improvement in the parallel read data recording head assembly 40 is the integration of photo detectors 39 on the semiconductor substrate 34 which also carries the integrated servo mechanism driving circuit 37 and the servo mechanism receiver 38.
Het voordeel van de parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30 is de verhoging van de leessnelheid van data van het data-opslagmedium 35 als gevolg van het parallelle optische leesproces door het gebruik van het VCSEL-array 33 dat gelijktijdig een veelheid sporen op het data-opslagmedium 35 leest. Een verder voordeel van de parallelle-leesdata-opneemkop 30 is de compactheid van de gevormde behuizing 32 dat in het midden ligt van het VCSEL-array 33 dat is gemonteerd op, of integraal is gevormd op het halfgeleidersubstraat 34, en de fotodetectoren 39, en dat de basis 28 met holografische optische elementen 31 in het pad van de lichtbundels van het VCSEL-array 33 draagt. Een voordeel van de parallelle-leesdata-opneemkop zijn de lagere kosten van vormtechnieken die worden gebruikt voor het fabriceren van de gevormde behuizing 32 met integrale componenten.The advantage of the parallel read data recording head housing 30 is the increase in the read speed of data from the data storage medium 35 due to the parallel optical read process by using the VCSEL array 33 which simultaneously tracks a plurality on the data storage medium 35 reads. A further advantage of the parallel read data recording head 30 is the compactness of the shaped housing 32 which is in the center of the VCSEL array 33 mounted on, or integrally formed on the semiconductor substrate 34, and the photo detectors 39, and which carries the base 28 with holographic optical elements 31 in the path of the light beams of the VCSEL array 33. An advantage of the parallel read data recording head is the lower cost of molding techniques used to fabricate the molded housing 32 with integral components.
Met verwijzing naar figuur 3 wordt een deel van het parallelle-leesdata-opneemkopsamenstel 40 geïllustreerd, waarbij het halfgeleidersubstraat 34 het VCSEL-array 33 draagt, en fotodetectoren 39 omvat die de datasignalen, signalen voor focusseringscorrectie, en volgsig-nalen detecteren. Het parallelle-leesdata-opneemkopsamenstel 40 gebruikt de puntgrootte-detectiewerkwijze voor het focusseren van de laserbundels met gebruikmaking van een servomechanisme. De laserbundels die door het VCSEL-array 33 zijn geëmitteerd zijn loodrecht ten opzichte van het halfgeleidersubstraat 3^· De laserbundels passeren het hologrampatroon op de optische hologranelementen 31 en worden gefocusseerd op het compact-disc-dataopslagmedium 35· Elke gereflecteerde bundel van het data-opslagmedium 35 wordt gedetecteerd op de fotodetectoren PD1 - PD10 en PD11 - PD20, die in paren fotodetectoren 39 werken. De signalen die zijn verkregen van deze fotodetectoren worden gebruikt door een optische-kop-mechanisme voor het instellen voor signalen zoals een FES (focussing error signal * focussingsfout-signaal), en een TES (tracking error signal = volgfoutsignaal). Deze diverse signalen voor focus- en volgcorrecties worden wiskundig als volgt beschreven:Referring to Figure 3, a portion of the parallel read data recording head assembly 40 is illustrated, the semiconductor substrate 34 carrying the VCSEL array 33, and comprising photodetectors 39 detecting the data signals, focus correction signals, and sequential signals. The parallel read data recording head assembly 40 uses the spot size detection method to focus the laser beams using a servo mechanism. The laser beams emitted by the VCSEL array 33 are perpendicular to the semiconductor substrate 3 ^ The laser beams pass through the hologram pattern on the optical halo elements 31 and are focused on the compact disc data storage medium 35 · Each reflected beam of the data storage medium 35 is detected on the photodetectors PD1-PD10 and PD11-PD20 operating in pairs of photodetectors 39. The signals obtained from these photodetectors are used by an optical head mechanism for setting signals such as an FES (focusing error signal *) and a TES (tracking error signal). These various signals for focus and tracking corrections are described mathematically as follows:
De focusseringsfout wordt gecorrigeerd door het toevoeren van de signalen van de buitenste fotodetectoren zoals wiskundig getoond:The focus error is corrected by applying the signals from the outer photodetectors as shown mathematically:
Focusseringsfout = (PD1 + PD10) - (PD11 + PD20)Focusing error = (PD1 + PD10) - (PD11 + PD20)
De volgfout wordt gecorrigeerd door het toevoeren van de signalen van de buitenste fotodetectoren zoals wiskundig getoond:The tracking error is corrected by applying the signals from the outer photodetectors as shown mathematically:
Volgfout = (PD1 + PD11) - (PD10 + PD20)Tracking error = (PD1 + PD11) - (PD10 + PD20)
De fotodetectoren 39 die hierboven zijn beschreven worden gebruikt voor het corrigeren van focusserings- en volgfouten. Wanneer de gedetecteerde bundels niet van gelijke intensiteit zijn, wordt een servomechanisme (niet getoond) geactiveerd dat de parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30 beweegt om de focusserings- en volgfouten te corrigeren. Het gereflecteerde licht van het data-opslagmedium 35 is niet altijd uniform en gelijk verdeeld op de fotodetectoren 39» wat focus- en volginstellingen mogelijk maakt. Door het berekenen van de verschillen tussen de sommen van de lichtintensiteit in verschillende paren fotodetectoren 39 zoals boven beschreven, kan het systeem focus-en volgfouten compenseren.The photo detectors 39 described above are used to correct for focusing and tracking errors. When the detected beams are not of equal intensity, a servo mechanism (not shown) is activated that moves the parallel read data recording head housing 30 to correct the focusing and tracking errors. The reflected light from the data storage medium 35 is not always uniform and evenly distributed on the photo detectors 39, allowing focus and tracking settings. By calculating the differences between the sums of the light intensity in different pairs of photodetectors 39 as described above, the system can compensate for focus and tracking errors.
De beschreven foutcorrectie is in het algemeen die van een kwa-drantfotodetectorsysteem dat bestaat uit vier fotodetecteringselemen-ten die identieke dimensies hebben. De focus wordt ingesteld door gebruikmaking van de som van de signalen van de fotodetectoren PD1 en PD10 en aftrekking van de som van signalen van de fotodetectoren PD11 en PD20. Het focusmechanisme wordt dan ingesteld door gebruik te maken van het verschil tussen de som van gereproduceerde signalen op twee tegenovergestelde fotodetectie-elementen die op één hemisfeer van het kwadrant zijn aangebracht in tegenstelling tot de tweede door de optelling van signalen van beide zijden. Het focusfoutsignaal wordt toegevoerd aan het besturingsapparaat dat de parallelle-leesdata-op-neemkopbehuizing 30 beweegt.The error correction described is generally that of a quadrant photodetector system consisting of four photodetecting elements having identical dimensions. Focus is adjusted using the sum of the signals from the photodetectors PD1 and PD10 and subtracting the sum of the signals from the photodetectors PD11 and PD20. The focus mechanism is then adjusted by using the difference between the sum of reproduced signals on two opposite photo-sensing elements arranged on one hemisphere of the quadrant as opposed to the second by summing signals from both sides. The focus error signal is applied to the control device which moves the parallel read data recording head housing 30.
Een volgfoutsignaal kan ook worden verkregen door gebruikmaking van het verschil tussen de som van gereproduceerde signalen aan twee fotodetectie-elementen van de linkerzijde, zoals aangegeven door de som van de fotodetectoren PD1 en PD11 als de som van de linkerzijde, en de som van de fotodetectoren PD10 en PD20 als de som van de rechterzijde. De volgfout is het verschil van optelling van signalen van de linker met de rechterzijde. Dit volgfoutsignaal wordt ingesteld voor het besturen van het gehele optische systeem, inclusief de paral-lelle-leesdata-opneemkopbehuizing 30.A tracking error signal can also be obtained by using the difference between the sum of reproduced signals on two photodetection elements of the left, as indicated by the sum of the photodetectors PD1 and PD11 as the sum of the left, and the sum of the photodetectors PD10 and PD20 as the sum of the right side. The tracking error is the difference of addition of signals from the left to the right. This tracking error signal is set to control the entire optical system, including the parallel read data recording head housing 30.
Geïllustreerd in figuur *4 is de Gaussiaanse bundeltransformatie van een lichtbundel van het VCSEL-array 33» waarbij de resulterende gefocusseerde bundel door de focusseringslens *41 loopt, die dan wordt gefocusseerd op het data-opslagmedium 35· Er worden wiskundige vergelijkingen beschreven voor het kwantificeren van afstanden die gepaard gaan met het focusseringsmechanisme van de parallelle-leesdata-opneem-kopbehuizing 30. De focusseringslens *41 wordt vertegenwoordigd als één enkele optische lens, maar kan ook worden geïntegreerd in het optische hologramelement 31 als een integrale lens in het hologrampatroon. Een VCSEL-emitterende-opening *42 die zich in het VCSEL-array 33 bevindt is wiskundig geïllustreerd als 2W0 s 6 micrometer (in diameter). De lichtbundel van de VCSEL wordt gefocusseerd op het data-opslagmedium 35 als een gefocusseerd punt *43 van cirkelvormig licht, dat wiskundig is geïllustreerd als 2W0' * 1 micrometer.Illustrated in Figure * 4 is the Gaussian beam transformation of a light beam from the VCSEL array 33 »with the resulting focused beam passing through the focusing lens * 41, which is then focused on the data storage medium. 35 Mathematical equations for quantification are described from distances associated with the focusing mechanism of the parallel read data recording head housing 30. The focusing lens * 41 is represented as a single optical lens, but can also be integrated into the optical hologram element 31 as an integral lens in the hologram pattern. A VCSEL emitting aperture * 42 located in the VCSEL array 33 is mathematically illustrated as 2W0 s 6 μm (in diameter). The light beam from the VCSEL is focused on the data storage medium 35 as a focused point * 43 of circular light, which is mathematically illustrated as 2W0 * 1 micrometer.
Een afstand LI (aangeduid door *45) tussen de opening *42 en de focusseringslens *11 is geïllustreerd in figuur *4 en kan wiskundig worden bepaald door: a = Ll/f waarbij a een constante van de lens *41 is en f de focale lengte is. In dit specifieke voorbeeld zijn deze afstanden: LI = 21 millimeter a = 7 f = 3 millimeterA distance LI (indicated by * 45) between the opening * 42 and the focusing lens * 11 is illustrated in Figure * 4 and can be mathematically determined by: a = L1 / f where a is a constant of the lens * 41 and f is the focal length. In this specific example, these distances are: LI = 21 millimeters a = 7 f = 3 millimeters
Een afstand L2 (aangeduid met 44) tussen de focusseringslens 4l en het oppervlak van het data-opslagmedium 35 kan wiskundig worden berekend als: a’ = L2/f waarbij a' = a/a-1A distance L2 (denoted by 44) between the focusing lens 41 and the surface of the data storage medium 35 can be calculated mathematically as: a '= L2 / f where a' = a / a-1
In dit specifieke voorbeeld zijn deze afstanden L2 = 3,5 millimeter f = 3 millimeterIn this specific example, these distances are L2 = 3.5 millimeters f = 3 millimeters
Een vergelijking van de Gaussiaanse bundeltransformatiefactor is:A comparison of the Gaussian beam transformation factor is:
W0'/W0 = 1/a-l, a' = a/a-1 waarbij a = 7.W0 '/ W0 = 1 / a-1, a' = a / a-1 where a = 7.
wo = 3 micrometer, en NA = 0,5,wo = 3 micrometers, and NA = 0.5,
De parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing verschaft veel verbeteringen ten opzichte van de stand van de techniek, zoals lagere fabri-cagekosten, een compactere optische opneemkop door gebruikmaking van een VCSEL-array, gebruikmaking van holografische optische elementen en geschikt gevormde behuizingen. Het holografische optische element is een verbetering ten opzichte van de systemen uit de stand van de tech niek die een veelheid focusserings- en vormlenzen vereisen, aangezien het in het algemeen één enkele optische focusseringslens (zoals weergegeven in figuur 4) voor de miniaturisatie nodig heeft. Het VCSEL-array is een verbetering ten opzichte van één enkele VCSEL-optische-opneemkop door de verminderde toegangstijd die mogelijk is voor het lezen van data vanuit een data-opslagmedium.The parallel read data recording head housing provides many improvements over the prior art, such as lower manufacturing costs, a more compact optical recording head using a VCSEL array, using holographic optical elements and appropriately shaped housings. The holographic optical element is an improvement over the prior art systems that require a plurality of focusing and shape lenses, as it generally requires a single optical focusing lens (as shown in Figure 4) for the miniaturization. The VCSEL array is an improvement over a single VCSEL optical recording head by the reduced access time possible for reading data from a data storage medium.
Het voordeel van de parallelle-leesdata-opneemkopbehuizing overeenkomstig de onderhavige uitvinding is de verhoging van de leessnelheid van data als gevolg van het gebruik van een VCSEL-array die gelijktijdig een veelheid sporen op een data-opslagmedium leest. Een verder voordeel van de parallelle-leesdata-opneemkop is de compactheid van de gevormde behuizing, die een VCSEL-array omvat dat is gemonteerd op, of integraal is gevormd op een halfgeleidersubstraat, en fotode-tectoren, en dat een basis draagt met holografische optische elementen in het pad van de lichtbundels van het VCSEL-array. Een ander voordeel van de parallelle-leesdata-opneemkop zijn de lagere kosten van vorm-technieken die worden gebruikt voor het fabriceren van de gevormde behuizing met integrale componenten.The advantage of the parallel read data recording head housing according to the present invention is the increase in the read speed of data due to the use of a VCSEL array that simultaneously reads a plurality of tracks on a data storage medium. A further advantage of the parallel read data recording head is the compactness of the shaped housing, which includes a VCSEL array mounted on, or integrally formed on a semiconductor substrate, and photode detectors, which bears a base with holographic optical elements in the path of the beams of the VCSEL array. Another advantage of the parallel read data recording head is the lower cost of molding techniques used to fabricate the molded housing with integral components.
Diverse veranderingen en modificaties aan de uitvoeringsvormen die hierin zijn gekozen voor illustratieve doeleinden zullen de vakman snel duidelijk zijn. Voor zover dergelijke modificaties en variaties niet afwijken van de geest van de uitvinding, zijn deze bestemd om binnen de reikwijdte daarvan te vallen die alleen door een redelijke intepretatie van de volgende conclusies wordt bepaald.Various changes and modifications to the embodiments selected herein for illustrative purposes will be readily apparent to those skilled in the art. Insofar as such modifications and variations do not depart from the spirit of the invention, they are intended to fall within the scope thereof which is only determined by a reasonable interpretation of the following claims.
Nu de uitvinding volledig is beschreven in zodanig duidelijke en korte termen dat de vakman deze kan begrijpen en uitvoeren, volgen hieronder de conclusies.Now that the invention has been fully described in such clear and short terms that those skilled in the art can understand and practice it, the claims follow below.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US58264096A | 1996-01-04 | 1996-01-04 | |
| US58264096 | 1996-01-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1004928A1 true NL1004928A1 (en) | 1997-07-07 |
Family
ID=24329913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1004928A NL1004928A1 (en) | 1996-01-04 | 1997-01-04 | Parallel Read VCSEL CD-ROM Head. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09198692A (en) |
| KR (1) | KR970060106A (en) |
| NL (1) | NL1004928A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6314223B1 (en) * | 1998-08-31 | 2001-11-06 | Digital Optics Corporation | Diffractive vertical cavity surface emitting laser power monitor and system |
-
1996
- 1996-12-30 JP JP8358819A patent/JPH09198692A/en active Pending
-
1997
- 1997-01-03 KR KR1019970000702A patent/KR970060106A/en not_active Application Discontinuation
- 1997-01-04 NL NL1004928A patent/NL1004928A1/en active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970060106A (en) | 1997-08-12 |
| JPH09198692A (en) | 1997-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1130582B1 (en) | Semiconductor laser device and optical pickup device using the same | |
| US5233444A (en) | Focus error detecting apparatus | |
| JPH10188336A (en) | Optical reader for recording medium | |
| EP0692785B1 (en) | Optical head device | |
| EP0860819A2 (en) | Optical pickup using two semiconductor lasers with different wavelengths | |
| US5757741A (en) | CD ROM head with VCSEL or VCSEL array | |
| KR900003687B1 (en) | Optical head unit | |
| KR19990009630A (en) | Two-wavelength light source module and optical pickup device using same | |
| JPH09180238A (en) | Optical pickup system | |
| JP2527903B2 (en) | Multi-channel data storage and multi-channel laser optics | |
| EP1592000A2 (en) | Laser/detector device for optical recording with adjustable detector position | |
| JP2001217500A (en) | Semiconductor device and light pickup device | |
| NL1004928A1 (en) | Parallel Read VCSEL CD-ROM Head. | |
| JP3520675B2 (en) | Optical pickup | |
| US5793732A (en) | Optical apparatus having reflecting porton split by an edge | |
| JPH07182666A (en) | Light pickup system | |
| JP2857258B2 (en) | Optical pickup device | |
| JP3162167B2 (en) | Light head | |
| JP3439363B2 (en) | Optical pickup device | |
| JPH11242828A (en) | Optical device and optical pickup device | |
| JP3163184B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| US6985421B2 (en) | Optical device having a light emission unit emitting a light beam reflected by a light reflection unit to a substrate, and optical information recording apparatus using the same | |
| US20030035359A1 (en) | Optical pickup device | |
| JP3351863B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2728211B2 (en) | Light head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AD1A | A request for search or an international type search has been filed |