KR0158448B1 - 광학기록 매체의 광학 판독 장치 - Google Patents

광학기록 매체의 광학 판독 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 테이프로서 광학 기록매체의 판독용 장치에 관한 것이다. 이 장치는 다음을 구비한다. 이러한 장치에 있어서 마스크(1', 1)는 출광원의 외부 표면의 적어도 한 부분에 의해 형성되고, 스플리터 수단(2)이 위치하여, 마스크는 제 3빔(F'3)의 촛점 평면내에 있다. 주 광학축(D1)을 따라 제 1의 광속(F1)을 출광하는 소오스(1)와, 주 광축을 따라 제 1 광속을 기록매체(5)의 표면 방향으로 향하게 하고, 제 2 광학축으로 가는 향하는 제 3 빔을 형성하도록 기록매체의 표면상에서 제 1 빔의 반사에 의해 구해진 제 2 빔(F2)를 분산하도록 하는 스플리터 수단(2)과, 제 1 광속을 상기 표면상에 촛점이 맺히도록, 기록매체의 스플리터 수단과 표면 사이에 제공된 촛점 수단(4)과, 비대칭적으로 제 3 빔을 유도하는 마스크(1', 1)와, 제 3 빔(F'3)의 적어도 일부분을 받도록 적어도 하나의 검출 디바이스를 구비한다.

Description

광학 기록매체의 광학 판독 장치
제 1도는 빔 스플리터 수단으로서 복굴절 격자를 사용한 종래의 광학 판독 장치의 개략적 단면도.
제 2도는 본 발명의 실시예에 따른 광학 판독 장치의 개략적 단면도.
제 3도는 포커싱 시스템의 작용을 도시하는 제 2도의 광학 판독 장치의 단면도
제 4도 및 제 5도는 발광원을 기준으로 한 검출 셀의 위치와, 에러 검출 전기 회로의 접속 관계를 도시한 개략적 평면도.
제 1도는 종래의 광학 판독 장치를 도시한 것으로서, 특히 본 출원인이 한 프랑스 특허출원 제 2,598,249호에 기재된 판독 장치의 실시예이다.
이 도면에서는, 기록매체 또는 광 디스크 뿐만 아니라 광학 판독 장치가 단면도로 도시되어 있다. 광학 디스크의 면은 XX' 축에 의해 형성되고, 디스크상에 기록된 정보의 피스는 (information pieces)는 XX' 축을 따라 주사된다. 또한 제 1도에 도시된 바와 같이, 광학 판독 장치의 여러 요소들은, 기록매체 평면과 수직인, 즉 XX' 축과 수직인 YY' 축상에 배열된다.
제 1도에 도시한 판독 장치는,
- YY' 축 상에 놓여진 레이저 소스로서, YY' 축을 따라 선형적으로 편광된 제 1 광빔을 방출하는 광원(1)과,
- 2개의 매체(22, 23) 사이의 인터페이스에 위치한 개구(21)가 설치된 위상 격자(20)에 의해서 형성된 빔 스플리터(2)로서, 상기 매체(22)는 복굴절 매체가 아니며, 매체(23)는 복굴절 매체이며, 편광 방향 및 형태에 기인한 변형없이 전송하는 빔(F1)에 수직하게 놓여지는 빔 스플리터(2)와,
-선형적인 편광 빔(F1)을 수신하고, 이 빔을 원형의 편광 빔(F' 1)으로 재전송하는 1/4 파 플레이트(3)와,
-광 디스크(5)상에 판독빔을 투사하도록 상기 빔(F'1)을 F1형태로 포커싱하는 포커싱 렌즈(4)와,
-광 디스크(5)의 정보 피스(참조부호 50으로 표시됨)가 상기 판독빔(F1) 아래에 위치되는 광디스크(5)와,
-XX'축과 평행, 즉 YY' 방향과 수직한 방향에 배열되고, YY'축의 한 측면의 레이저 소스(1) 근처에서 디스크(5)의 평면과 결합되지 않은 P' 평면내에 위치한 검출 장치를 구비한다. 빔 스플리터(2)는 또한 프랑스 특허출원 제 2 538 580호에 따른 단순한 굴절 격자나 Wollaston프리즘 같은 편광 스플리터 프리즘으로 형성된다.
제 1도에서는, 검출빔상에서 비점수차의 효과를 얻도록 에칭된 개구가 부가적으로 제공된 복굴절 스플리터 격자를 볼 수 있다.
광 검출기(6, 7)는 실리콘으로 만들어진 단일의 유닛 또는 칩(16)으로 집적되어 있다. 광 검출기(6, 7)의 역할은 원형 또는 수직적 위치 에러를 검출하여, 디스크에 의하여 나타난 신호를 판독한다.
제 1도에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(1)와 광 검출기(6, 7)을 포함하는 칩(16)은 서로 사전위치되어 단일 패키지내에서 조립된다. 렌즈(4)는 분리적으로 탑재되거나 원형 또는 수직적 에러를 추적하기 위하여 조립체의 일부분에 고정될 수 있다.
또한 광 검출기(6, 7)와 같은 칩(16)의 레이저 소스(1)는 전기적 연결선(11, 12, 13, 14)에 의하여 외부 회로(도시하지 않음)와 접속된다.
광 기록 장치의 동작은 판독 빔(F'1)이 빔(F2)의 형태로 디스크에 의해 반사되는 것으로서 기술할 수 있다. 디스크(5)상에 정보가 없을 경우, 빔 F2는 렌즈(4)와 1/4파 플레이트(3)와 스플리터(2)에 의한 전송 이후 적절한 포커싱이 설정될 때 동일한 강도를 갖고 YY'축과 대칭적인 2개의 회절빔(F3, F'3)을 발생시킨다. 이들 빔은 어떤 광량을 검출하는 검출기(6, 7)의 위치에 있는 칩(16)에 도달한다.
광 검출기(7)는 수직적 서보제어로 에러의 검출이 가능하도록, P' 평면내에서 교차적으로 배열된 4개의 광 검출기로 양호하게 형성된다. 결과적으로, 디스크(5)가 렌즈(4)와 약간 이격된 경우, 즉 빔(F1)이 적절히 포커싱되는 경우, 회절빔(F'3)은 순환 형태로 4개의 광 검출기에 도달하며, 각 검출기에 균일하게 조사된다. 그러나, 디스크(5)에서 렌즈(4)가지의 거리가 앞의 경우와 다를 경우, 또는 렌즈(4)가 YY'축을 따라 이동된 경우에, 빔(F'3)은 타원형의 영상을 광검출기에 투사시키며, 이러한 타원형 영상으로부터 에러신호를 구할 수 있다. 이러한 신호를 이용하기 위해서는 칩(16)은 레이저 소스(1)에 대해 정확히 위치하여야 하고, 이들간의 거리에 있어 어떠한 변동도 없어야 한다.
이러한 결점을 극복하기 위하여, 제 2도에 도시한 바와 같이 상술한 하지만 어떠한 비점수차의 영향을 받음이 없는 굴절격자를 이용하는 것이 제안되었으며, 회절빔(F'3)의 비대칭화를 행하는 마스크를 사용하는 것이 제안되었다. 본 발명에 따르면, 마스크는 발광원(1) 자체, 즉 레이저 소스에 의해 형성된다. 특히 마스크는 발광원(1)에서 나온 빔이 제 2도에 도시된 바와 같이 디스크(5)상에 정확히 포커싱될 때 빔(F'3)의 포커싱에 있게될 발광원의 하부 한 엣지에 의해 형성된다. 마스크로서 발광원(1)을 사용하는 것도 가능하기 때문에, 스플리터 수단(2)은 특정한 방식으로 위치된다. 스플리터 수단(2)은 포커싱 렌즈(4)의 탑재전에 위치된다. 스플리터 수단에 의해 회절된 빔(F1)의 약한 부분에서 나오는 허상은 스플리터 수단의 회전과 병진 운동에 의하여 레이저 소스의 엣지(1')상에서 회절된다.
이경우, 칩(16)에 만들어진 검출 수단(7)은 레이저 소스(1)에 대해 정확히 위치될 필요가 없다. 이 경우, 상기 광검출기에 의해서 픽업된 광의 강도는 거리계에서 검사되며 촛점에서는 더이상 검사되지 않는다.
또한 제 2도에서 도시한 바와 같이, 발광원의 상측엣지에 의해 회절빔(F'3)이 가려지는 것을 막기 위해 빔(F'3)의 편향각(α)은 광원(1)측에서 관측한 포커싱 수단(4)의 개구의 절반의 각도(β) 보다도 크다.
다음은 제 3도를 참조하여 마스크의 작동에 관하여 설명한다. 제 2도 및 제 3도에서 도시한 바와 같이, 이 경우 검출 수단(7)은 YY'와 평행하고, 칩(16)과 수직인 평면에 대해 대칭적인 적어도 2개의 검출기 셀(70, 71)에 의해 형성되며, 상기 셀은 제 2 광축(O2)에 의해 결정된 포인트(y1)를 통과한다. 따라서, 판독될 디스크(5)의 평면이 정확한 수직위치(a를 표시)내에 있을때에, 실선으로 표시된 굴절빔(F'3)는 A에서 포커싱이 맺히고, 이 경우 2개의 검출기(70, 71)는 균일한 양의 광선을 받는다. 포커싱이 안 맺혔을때에, 그리고 디스크 평면이 b 위치에 있을때에 반사빔(F2), 굴절빔(F'3)은 파선으로 표시된 경로를 따른다. 이 경우, 빔(F'3)은 B에서 포커싱이 맺히며, 소스(1)에 의해 형성된 마스크는 검출기(71) 방향으로 가는 빔(F'3)의 일 부분을 차단한다. 반대로, 트랙의 평면이 C 위치에 있을때에, 반사빔(F3)과 굴절빔(F'3)은 일점쇄선으로 표시된 경로를 따라간다. 빔(F'3)은 C 위치에서 포커싱이 맺히며, 검출기(70) 방향으로 향하는 광선은 마스크(1)에 의해 차단된다. 2개의 검출기(70, 71)에서 나오는 신호를 처리하는데 있어서, 본 기술분야의 숙련자에 널리 공지된 방식의 서보제어에 의해 보정가능한 포커싱 에러 신호를 얻을 수 있다.
일반적으로, 광원(1)은 반도체 레이저에 의해서 형성된다. 이 경우 칩은 결정축을 따라 절단될 수 있다. 이러한 것은 직선의 엣지를 발생시키며, 무결점의 마스크를 발생시킨다. 또한 제 4도 및 제 5도에 도시된 바와 같이, 레이저의 전면 엣지중의 어느하나, 양호하게는 레이저의 수평 엣지(1')는 마스크로서 사용할 수 있지만 또한 마스크로서 전면 코너(1)의 사용도 가능하다. 이 경우, 가려지는 것은 반사점의 절반이 아니라 바로 1/4이 된다. 따라서, 검출기에서의 감도가 높아진다.
또한 제 4 도 및 5도에 도시된 바와 같이, 상기 검출기(7)는 양호하게는 교차적으로 장착된 4개의 감광성 셀(72, 73, 74, 75)로 이루어진다. 이 경우 교차 중심(y1)은 칩(16)의 평면과 제 2광축(O2)의 접점에 있다. 이것은 포커싱 서보 제어 신호, 즉 수직 서보 제어 신호 뿐만 아니라 방사상의 서보 제어 신호로서 검출기로부터 나오는 신호의 사용을 가능하게 한다. 만일 S2, S3, S4, S5 가 셀 72, 73, 74 및 75로 부터 각각 오는 신호에 부여되는 기준치인 경우 방사상의 서보 제어 신호는 다음 함수를 실행함으로서 구해질 수 있다.
그리고 포커싱 또는 수직적 서보 제어 에러 신호는 다음식을 수행 하면서 구해진다.
또한 다음식을 수행함으로서 검출기(7)로 부터의 판독 신호(HF)를 구하는 것이 가능하다.
이들 수식은 이 분야서 공지된 방식, 즉 제 4도 및 제 5도에서 도시된 바와 같이 연산 증폭기에서의 신호를 합산 또는 감산함으로서 행할 수 있다.
제 5도에 도시된 바와 같이 수직 서보 제어는 검출기셀(73, 75)로부터의 신호를 이용하여 차,
를 구함으로서 달성할 수 있다.
제 2도는 1/4 파 플레이트 없이 도시한 것이다. 그러나 동일 편광이 상기 레이저에 전달되는 것을 막기 위해 필요하다면, 레이저 소스의 노이즈를 감소시키는데 스플리터(2)와 포커싱 렌즈(4) 사이에 이러한 종류의 플레이트를 사용할 수 있다.
이상 설명한 장치는 높은 기계적 안정성을 갖는다. 효과면에서, 레이저 소스에 의해 형성된 마스크 및 반송 영상은 광학 판독 장치의 기계적 변형의 경우에도 동시에 이동된다.
본 발명은 광학 기록매체용 광학 판독 장치에 관한 것이다. 특히 컴팩트 디스크, 비디오 디스크 또는 디지탈 광 디스크와 같은 광학 디스크의 판독 헤드에서 최적으로 사용될 수 있는 광학 판독 장치에 관한 것이다.
표준적인 광학 판독 디스크에서, 프리즘 또는 반투명 미러로 구성된 광에너지 분산용으로 사용되는 수단은 분산장치에서 나오는 반사빔이 인출 광 경로와 수직인 라인을 따라 지향되도록 위치된다. 그 결과, 판독 장치의 규격, 특히 그것의 폭은 중요하다. 이 폭은 시스템 규격의 전체적인 축소화에 방해요소이다.
이러한 결점을 극복하기 위하여, Pioneer Electronic Corporation사의 프랑스 특허출원 제 2 538 580호, 본원 출원인이 한 프랑스 특허출원 제 2 597 249호에서는 사용된 분산수단이 굴절 격자 또는 복굴절 격자로 구성된다. 이 경우, 광기록매체의 표면에서 반사된 빔은 기록매체 평면에 수직인 면과 면축을 따라 발광원(Light-emitting Source)과 정렬된 광 감지 검출 수단 방향으로 반사된다. 따라서, 종래의 장치보다 더 소형인 광학 판독 장치를 얻을 수 있다. 그러나 광 기록매체상에 광 빔의 수직적 서보 제어의 설정을 용이하게 하기 위하여, 비점 수차(astigmatism)의 영향을 검출 빔에 부여하는 굴절 격자가 사용된다. 이 경우, 검출 수단은 발광원 근처의 디스크 평면과 일체된 평면에 근접한 평면에 위치한다. 이러한 평면의 위치는 매우 정밀하게 규정된다. 이 평면은 시스템이 정확히 포커싱될때 검출 빔의 촛점 평면에 대응한다. 이 검출수단의 위치가 중요하기 때문에, 그것은 위치 설정이 행해졌을때, 가령 판독 장치의 기계적 변형으로 인한 변동에 더 이상 영향을 받아서는 안된다.
본 발명의 목적은 수직 서보 제어를 용이하게 달성할 수 있는 신규한 광 기록매체용 광학 판독 장치를 제공함으로서 이러한 결점을 극복하는데 있다.
따라서 본 발명의 목적은 광 기록매체용 광학 판독장치로서, 다음과 같은 요소를 포함한다.
-주 광축을 따라 제 1 광빔을 방출하는 소스(source)와,
-주 광축을 따라 기록 매체 표면 방향으로 상기 제 1 광빔을 지향시키며, 제 2 광축을 따라 지향되는 제 3 광빔을 형성하도록 광 기록매체의 표면상에서 제 1광빔 반사에 의해 구해지는 제 2광빔을 분산시키는 스플리터 수단과,
-제 1광빔을 상기 기록매체의 표면상에 집속하기 위해서 스플리터 수단과 기록매체 사이에 설치된 포커싱 수단과,
-제 3광빔을 비대칭화하는 마스크와,
-제 3광빔의 적어도 한 부분을 수신하고, 검출 내용을 표시하는 적어도 하나의 전기 신호를 발생하는 적어도 하나의 검출 장치를 구비하며,
상기 마스크는 발광 소스의 적어도 한 부분의 외부표면에 의해 형성되고, 상기 스플리터 수단은 상기 제 1 광빔이 정확하게 포커싱될 때 상기 마스크가 제 3 광빔의 포커싱면에 위치되도록 하는 위치에 위치되는 것을 특징으로 하고 있다.
본원의 양호한 실시예에 따르면, 발광원은 반도체칩으로 만들어진 레이저 소자에 의해서 형성된다. 따라서,마스크는 칩의 전면 엣지, 양호하게는 측면 엣지에 의해 형성된다. 또한 마스크는 칩 하부의 한 코너(corner)에 의해 형성된다.
또한 발광원의 상부 엣지 또는 후방 엣지에 의해 제 3광빔이 방해받는 것을 보호하기 위해, 제 3광빔의 편향 각도는 발광원 측에서 관측할때에 포커싱 수단의 개구 각도의 절반보다도 크다.
본 발명의 다른 특성 및 장점에 관하여는 이하에 도면을 참조한 다음의 양호한 실시예의 설명으로 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 주 광축(O1)을 따라 제 1 광빔(F1)을 방출하는 소스(1)와, 상기 주 광축을 따라 제 1 광빔을 기록매체의 표면(5)방향으로 지향시키며, 제 2 광축을 따라 지향되는 제 3 광빔(F'3)을 형성하도록 기록매체의 표면상에서 제 1 광빔의 반사에 의해 구해지는 제 2 광빔(F2)을 분산시키는 스플리터 수단(2)과, 제 1 광빔을 상기 기록매체의 표면상에 포커싱하기 위해 스플리터 수단과 기록매체의 표면 사이에 제공된 포커싱 수단(4)과, 제 3 광빔을 비대칭화하는 마스크(1', 1)와, 제 3 광빔(F'3)의 적어도 한 부분을 수신하고 검출내용을 표시하는 적어도 하나의 전기 신호를 발생하는 적어도 하나의 검출 장치(7)를 구비하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치에 있어서, 상기 마스크(1', 1)는 발광 소스의 외부 표면의 적어도 한 부분에 의해 형성되고, 상기 스플리터 수단(2)은 상기 마스크가 제 3 광빔(F'3)의 포커싱 면에 위치되도록 하는 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 발광 소스(1)는 반도체 칩으로 제조된 레이저로 형성되고, 마스크(1')는 상기 칩의 하나의 전면 엣지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 마스크는 상기 칩의 하나의 전면의 측면 엣지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 발광 소스(1)는 반도체 칩으로 만들어진 레이저에 의해 형성되고, 마스크(1)는 상기 칩의 하나의 하부 코너에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 발광 소스(1)는 결정축을 따라 일정하게 형성된 반도체 칩으로 만들어진 레이저에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 광빔의 편향각(α)은 발광 소스에서 관측되는 포커싱 수단의 개구의 절반각(β)보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  7. 제 1항 내지 제 5항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 장치는 기록 매체의 면에 대한 평행면내에서 상기 평행면과 제 2 광축(O2)의 교점을 통과하여 지지하는 양면상에 위치된 적어도 2개의 광 검출기 셀(70, 71)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  8. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 검출 장치는 기록매체의 평행한 평면에서 교차하는 형태로 배열된 4개의 광 검출기로 구성된 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  9. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 스플리터 수단은 굴절 격자, 복굴절 격자, 월라스톤(Wollaston) 프리즘 같은 편광 스플리터 프리즘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
  10. 제 1항 내지 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 스플리터 수단(4)과 기록매체(5)사이에 위치한 1/4파 플레이트를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기록매체의 광학 판독 장치.
KR1019900702665A 1989-04-25 1990-04-10 광학기록 매체의 광학 판독 장치 KR0158448B1 (ko)

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