KR100242215B1 - 피트 높이가 다른 광기록매체에 사용할 수 있는 개선된 광학 판독 헤드 - Google Patents

피트 높이가 다른 광기록매체에 사용할 수 있는 개선된 광학 판독 헤드 Download PDF

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Abstract

다치정보 기록매체로 사용되는 광학 판독 헤드에 있어서, 재생신호 대 잡음비의 요동을 대폭 저감하여 일정한 성능의 반사광으로 재생할 수 있다. 광학판독 헤드에서, 광원으로부터 출사된 광이 대물렌즈에 의해 집광된 후, 복수의 피트 높이를 갖는 다치정보 광기록매체에 의해 반사되고, 그 반사광은 대물렌즈를 통과한 후, 광검출기에 의해 검출된다. 대물렌즈로부터 광검출기에 도달한 반사광의 광로중에, 반사된 입사광을 다른 피트 높이를 제공하는 차수의 회절광별로 분리하는 광학적 분파수단이 설치된다. 광학적 분파수단에 의해 분리된 회절빔을 별도로 수광하기 위해 광검출기를 포함한 수광구조가 설치된다.

Description

피트 높이가 다른 광기록매체에 사용할 수 있는 개선된 광학 판독 헤드
본 발명은 통상적인 광학 판독 헤드(optial read-out head)에 관한 것이고, 보다 상세하게는 광 디스크와 같은 광기록 매체로부터 정보를 광학적으로 재생하기 위한 광학 판독 헤드에 관한 것이다.
제1도는 종래의 광학 판독 헤드를 개략적으로 도시한 것이다. 동 도면에 있어서, 종래의 광학 판독 헤드는 반도체 레이저(1), 회절격자(2), 빔 스플릿터(3), 대물렌즈(4) 및 광검출기(6)로 구성되어 있고, 광디스크(10)상에 광빔에 의해서 미소 스폿(spot)이 형성되고, 반사광은 정보 재생 신호를 발생하기 위해 사용된다.
이러한 종래의 광학 판독 헤드 장치의 동작에 대해서 설명하겠다. 즉, 반도체 레이저(1)로부터 출사한 레이저광은 회절격자(2)를 투과하여 트래킹 에러(tracking error) 신호를 검출하기 위해 3 레이저 빔으로 전환된다. 그 후, 이들 3개의 빔은 빔 스플릿터(3)에 의해 반사되어 대물렌즈(4)에 의해 광디스크(10)의 정보면상에 포커싱되고 여기에서 반사된다.
광디스크(10)에 의해 반사된 광은 대물렌즈(4) 및 빔 스플릿터(3)를 각각 투과하여 광검출기(6)에 입사되어, 전기신호로 변환된다. 포커싱 서보(focusing servo) 조절에서, 광 스폿은 광 스폿이 광디스크(10)의 정보면상에 포커싱되고 그 후 광디스크(10)로부터 반사된 광이 다시 대물렌즈(4) 및 빔 스플릿터(3)를 투과하는 광디스크(10)의 수직 편차를 따른다. 이 빔 스플릿터(3)에서, 입사광은 비점수차(astigmatism)를 발생시킨 후, 광검출기(6)로 입사되어 포커싱 에러(focusing error) 신호가 검출된다.
또한, 이러한 포커싱 서보(focusing servo) 조절에서는, 스폿은 광디스크(10)에 형성된 트랙을 통해 광 스폿 추적-주사된 광디스크(10)의 편심을 따르고, 그 후 회절격자(2)에 의해 형성된 상술한 3개 빔은 광디스크(10)상에 조사된다. 회절격자(2)의 회전위치는 2개의 빔(±1차 회절광)이 트래킹 피트(tracking pit)의 양면에 위치하고, 이들 2개의 빔이 가운데 빔에 대하여 주사방향을 따라 전후로 이동되고, 또한 가운데 빔에 대하여 디스크의 반경으로 이동되도록 설정된다.
광검출기(6)에 있어서, ± 1차 회절광의 반사광의 광전변환신호간의 차를 계산하여 트래킹 에러 신호를 검출한다.
상술한 종래의 광학 판독 헤드를 갖는 광학적 정보재생장치에서는, 광디스크(10)의 기록용량의 증대화가 요구된다. 이 목적을 성취하기 위해서는 광디스크(10)에 조사되는 광 스폿의 직경을 작게 하는 것이 가장 용이한 수법이다.
광디스크(10)에 조사된 광 스폿의 직경은, 조사된 레이저광의 파장 "λ"에 정비례하고, 또한 대물렌즈(4)의 개구수 NA에 반비례하기 때문에, 파장 λ를 짧게 하거나, 개구수 NA를 크게 하도록 설계가 행해진다. 그러나, 레이저광의 파장을 짧게 하고 대물렌즈(4)의 개구수 NA를 크게 하는 것은 반도체 레이저(1)나 대물렌즈(4)의 설계상의 비용상승으로 인해 한계가 있다.
따라서, 종래 광디스크의 고밀도화를 실현하는 다른 방법으로서 복수의 기록 피치를 갖는 다층 디스크를 형성하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 일본 특허공개 소61-12974호 공보). 이들 종래 방법 중에서, 기록매체상의 기록 방향을 수직방향으로도 사용할 수 있는 포맷 또는 각각 다른 마크(mark)의 단위정보형상으로 기록하는 것이 제안되었다(일본 특허공개 소61-12974호, 특개소64-49141호 공보, 특개평4-92212호 공보 등).
예를 들면, 일본 특개평4-92212호 공보에 따르면, 광디스크상에 판독 광빔을 조사함으로써 재생된 회절광의 회절패턴의 회절 방향이 검출되어, 다치 정보를 재생하는 구성이 있다.
한편, 상기한 종래의 광학 판독 헤드에서는 정보를 광디스크로부터 읽을 때, 마크의 단위정보형상 또는 마크 단위 정보 포맷중 어느 하나의 차이 때문에 신호진폭이 다르게 된다. 이것은 재생신호 대 잡음비의 불균형과 요동을 일으킨다. 따라서, 다치 정보를 일정한 성능으로 재생하는 것을 아주 곤란하게 하고 있다.
제2도는 다치구조에 의한 신호진폭의 변화를 나타낸다. 제2도에 있어서, 횡폭은 피트(pit) 높이를 나타내고 λ는 파장이다. 또한, 종축은 트래킹 에러 검출에서 대표적인 푸쉬풀법(push-pull method)의 에러 검출 감도와, 기록 신호의 변조진폭을 나타낸다. 또한, 실선으로 나타낸 곡선I는 푸쉬풀법의 에러 검출감도와 피트 높이와의 관계를 나타내고, 점선으로 나타낸 곡선II는 기록신호의 변조 진폭과 피트 높이의 관계를 나타낸다.
제2도의 곡선I로부터 명백해진 바와 같이, 푸쉬풀법의 에러 검출감도가 최대로 얻어지는 피트 높이는 λ/8가 된다. 만약, 파장 λ = 780nm의 광을 사용하는 경우는, 피트 높이가 975Å이 될 때 최대의 트래킹 에러 신호가 얻어질 수 있다. 한편, 제2도의 곡선II로부터 명백해진 바와 같이, 기록신호의 변조진폭이 최대로 얻어지는 피트 높이는 약 λ/5 이기 때문에, λ = 780nm의 광을 사용하는 경우는 피트 높이가 1500Å 근방이 될 때 최대의 기록신호의 변조진폭이 얻어지게 된다.
이와 같이, 푸쉬풀법의 에러 검출 감도와 기록 신호의 변조진폭에 있어서 최적 피트 높이간에 차이가 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 피트 높이를 변조시킨 다치정보 기록매체에 대해서는, 피트 높이가 수 백Å 일 때조차도 각각의 신호진폭에 변화가 나타나고 이 변화에 근거하여 신호레벨이 검출된다.
따라서, 종래의 다치정보 기록매체를 재생하기 위한 광학 판독 헤드에서는, 다치구조에 의한 재생신호진폭의 차의 발생없이 다치정보를 검출할 수 없다. 이 때문에 검출기에 과잉 노이즈가 발생하고 다치기록정보매체의 대용량화를 충분하게 실현할 수 없게 된다.
그러므로, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 광기록매체의 고 기록밀도를 실현하기 위해 기록된 다치정보를 갖는 광기록매체로부터 일정한 값으로 재생신호의 진폭을 검출할 수 있는 광학 판독 헤드를 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 광학 판독 헤드는 복수의 피트 높이를 갖는 다치정보 광기록매체상에, 광원으로부터 출사한 광을 대물렌즈에 의해 집광시킨 후 반사시켜, 그 반사광을 상기 대물렌즈에 투과시킨 후 광검출기로 수광하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 반사광을 각각 다른 피트 높이의 정보를 제공하는 차수의 회절빔으로 분리하는 광학적 분파수단이 상기 대물렌즈로부터 상기 광검출기로 한정되는 반사광의 광로중에 설치된다. 상기 광검출기를 포함한 수광수단은 상기 광학적 분파수단에 의해 분파된 회절빔을 별도로 수광하기 위해 설치된다.
또한, 본 발명의 광학적 분파수단은 양호하게는 상기 반사광의 투과를 통해서 간섭무늬패턴(interference fringe pattern)을 갖는 홀로그램(hologram)광학소자이다. 또한, 이 간섭무늬패턴은 상기 다치정보 광기록매체의 기준 피트 높이에 상당하는 위치에 배치된 제1 광원으로부터 출사된 광, 및 상기 기준 피트 높이 위치와 다른 위치에 배치된 1 또는 2 이상의 광원으로부터 출사된 광에 의해 기록된다.
본 발명에 따르면, 광학적 분파수단에 의해 각각의 반사광(회절광)을 별도로 수광하도록 하고 있기 때문에, 반사광은 수광수단에 의해 별도로 분리될 수 있고, 따라서 관련 신호 진폭의 다른 피트 높이를 별도로 검출할 수 있다.
제1도는 종래의 광학 판독 헤드의 일례를 나타내는 구성도.
제2도는 종래의 광디스크의 다치구조에 의해 발생된 신호진폭의 변화를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광학 판독 헤드의 구성도.
제4(a)도 및 제4(b)도는 제3도의 홀로그램소자가 제조될 때 구조예, 및 다른 패턴의 예를 나타낸 구성도.
제5(a)도는 광디스크의 다치구조를 나타내는 단면도이고, 제5(b)도 및 제5(c)도는 제3도에 나타낸 광학 판독 헤드의 재생신호의 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 레이저 2 : 회절 격자
3 : 빔 스플릿터 4 : 대물렌즈
5 : 홀로그램 광학소자 6, 7, 8 : 광검출기
10 : 광디스크
다음으로, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면과 함께 설명하겠다.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광학 판독 헤드의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다. 동 도면중에서는, 제1도와 동일 구성부분에는 동일 부호를 첨부하고 있다. 제3도에 표시된 바와 같이, 본 광학 판독 헤드는 반도체 레이저(1), 회절격자(2), 빔 스플릿터(3), 대물렌즈(4), 홀로그램 광학소자(5) 및 광검출기(6,7,8)로 구성되어 있다.
동작시, 반도체 레이저(1)로부터 출사된 레이저광은 트래킹 스폿을 형성하기 위해 회절격자(2)를 통과한다. 빔 스플릿터(즉, 45° 반사 미러)(3)에 의해 광로를 90° 변환하고, 광로가 변환된 광은 대물렌즈(4)로 입사된다. 그래서, 대물렌즈(4)로 입사된 레이저 광은 미스 스폿에 집광되어 광디스크(10)로 조사된다.
광디스크(10)에 조사된 레이저 광은 광디스크(10)에 기록되어 있는 정보에 따라 반사되고, 다시 대물렌즈(4)를 통과한다. 입사 레이저 광은 레이저 광이 광 디스크로 입사될 때와는 반대 방향으로 광로를 따라 운행한다. 대물렌즈(4)를 투과한 레이저광은 빔 스플릿터(3)를 투과하고, 이 때 비점수차를 발생할 수 있다. 이 레이저광은 다치정보재생용의 홀로그램 광학소자(5)를 통하여 광검출기(6)에 입사시켜서 광전변환되어, 비점수차에 의한 포커스 에러 신호가 작성된다.
이러한 경우에, 빔 스플릿터(3)와 광검출기(6) 사이의 광학계에 설치된 홀로그램 광학소자(5)는 재생된 피트 높이의 차가 소자로부터 나온 다른 회절빔에 대응하도록 설치된다. 기준 높이를 갖는 피트에 대응하는 간섭무늬는 0차 회절광으로서 기록 되는 반면 상기 기준 높이와 다른 높이를 갖는 피트에 대응하는 간섭무늬는 1차 회절광으로서 기록된다.
즉, 제4(a)도에 나타낸 바와 같이, 홀로그램 광학소자(5)는 기준 피트 높이(13)에 배치한 광원(11)으로부터 출사된 광을 참조광(15)으로 하고, 이 참조광과 기준 높이로부터 거리 "d" 만큼 차가 나는 피트의 위치에 배치한 광원(12)으로부터 출사된 광(16)과의 간섭을 발생시켜서 광을 기록한다. 사용시, 이와 같이 하여 형성된 홀로그램 광학소자(5)에 반사광이 도달하면, 이 광은 참조광의 반사위치에 대응하는 피트 높이의 차로 인해 0차 회절광과 1차 회절광으로 분리할 수가 있다.
따라서, 제3도의 빔 스플릿터(3)을 투과한, 광디스크(10)로부터의 반사광은, 홀로그램 광학소자(5)에 참조광으로서 입사되어, 광디스크(10)에 기록되어 있는 피트 높이의 차에 의해, 0차 회절광과 ± 1차 회절광으로 분리된다. 즉, 0차 회절광 "a"는 광검출기(6)으로 입사되며, + 1 차 회절광 b는 광검출기(7)로 입사되고, - 1차 회절광 c는 광검출기(8)로 입사된다.
본 실시예에서는, ± 1차 회절광을 검출하기 위해 각각 별도로 광검출기(7) 및 (8)을 설치하고 있다. 다르게는, 광학 판독 헤드를 보다 소형화하기 위해, 실제로는 홀로그램 광학소자(5)의 회절각의 설정에 의해 1개의 광검출기내에 복수의 광검출기를 설치한 구성도 가능하다.
다치정보 기록디스크를 재생할 때, 예를 들면, (제5(b)도의 광디스크 단면도에 나타난 바와 같이), 2개의 피트 높이가 선택되는 경우, 홀로그램 광학소자(5)에 의해 분리된 0차 회절광과 + 1차 회절광이 광검출기(6,7)에 의해 검출된다. 이것으로부터 얻어지는 재생신호의 파형은 제5(a)도에 나타낸 바와 같다.
또한, 광디스크(10)의 고밀도화를 달성하기 위하여, 피트 높이 방향에 따른 높이 차가 제5(c)도의 광디스크의 단면도에 나타낸 바와 같이 3개 이상의 피트 높이가 선택될 경우에는, 0차 회절광과 ± 1차 회절광, 더나아가 ± 2차 회절광을 재생신호검출에 도입하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 의하면, 다치정보기록광디스크(10)로부터 재생신호를 판독할 때, 피트 높이 방향의 차에 따라서 별도의 광검출기에 의해 반사광을 검출하는 것이기 때문에, 피트 높이 방향의 차에 의한 재생신호 대 잡음비의 불균형 및 요동을 대폭 저감할 수 있다. 따라서, 다치정보는 일정한 성능으로 재생될 수 있다.
홀로그램 광학소자(5)는 제4(b)도에 나타낸 바와 같은 분할구조로 구성할 수 있다.
이러한 경우는, 제4(b)도의 평면도에 타나낸 바와 같이, 중앙수평 방향을 따라 분할선(17)을 사이에 두고 상하의 각각의 영역에, 동심원상의 간섭무늬패턴이 형성된다.
이와 같은 분할된 영역에 동시원상의 간섭무늬패턴이 형성된 홀로그램 광학소자를 작성하는 경우는, 제4(a)도상의 광원(13)을 중심으로 하여 광원(12)와 대칭의 위치에 제3의 광원을 설치하고, 각각의 광원으로부터 출사된 광에 의해 참조광과 간섭시켜서 작성한다.
이와 같은 홀로그램 광학소자를 이용한 경우는 포커싱 에러에 의한 대물렌즈의 초검거리의 차를 이용한 포커싱 에러 검출법으로서 대표적인 나이프 에지법(knife edge method)에 의해 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 나이프 에지와 렌즈등과 같은 총 부품 수가 감소될 수 있기 때문에, 저렴한 비용으로 광학 판독 헤드를 실현 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반사광(회절광)은 광학적 분파수단에 의해 다치정보광기록매체의 피트 높이 방향의 차이에 따라서 차수별로 분파된다. 각 광검출기는 피트 높이의 차이에 따라서 반사광을 개별적으로 검출할 수 있기 때문에, 피트 높이 방향의 차에 의한 재생신호부호 대 잡음비의 불균형 및 요동을 종래에 비해 대폭 감소하여 일정한 성능으로 재생할 수있다.
또한, 본 발명에 따르면, 2개 이상의 다른 피트 높이는 홀로그램 광학소자의 설계에 의해 적당하게 재생될 수 있다. 그러므로, 다치정보 광기록매체의 저장 용량을 충분히 증가시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 광원과, 복수의 다른 피트 높이를 갖는 광기록 매체상에 집광하는 대물렌즈와, 상기 광기록 매체로부터 반사된 광을 검출하는 1개 이상의 광검출기를 포함하는 광학 판독 헤드에 있어서, 반사광을 상기 광기록 매체의 다른 피트 높이의 정보내용을 각각 제공하는 차수의 회절빔으로 분리하여, 상기 대물렌즈로부터 광검출기로 한정되는 상기 반사광의 광로중에 제공하는 광학적 분파수단과, 상기 차수의 회절빔을 별도로 수광하기 위해 상기 광검출기롤 1개 이상 포함하는 수광수단을 포함하는 광학 판독 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 1개의 광검출기내에 복수의 광검출기 영역이 설치된 광학 판독 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학적 분파수단은 간섭무늬패턴을 갖는 홀로그램 광학소자인 광학 판독 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 홀로그램 광학소자는 상기 다치정보 광기록매체의 기준 피트 높이 위치에 대응하는 위치에 배치된 제1광원으로부터 출사된 광을 참조광으로 사용하고, 상기 기준 피트 높이 위치와는 다른 위치에 대응하는 위치에 배치된 1개 이상의 광원으로부터 출사된 광과의 간섭에 의해 형성된 광학 판독 헤드.
KR1019960034132A 1995-08-15 1996-08-13 피트 높이가 다른 광기록매체에 사용할 수 있는 개선된 광학 판독 헤드 KR100242215B1 (ko)

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