KR100255264B1 - 정보 평면 광학 주사 장치 - Google Patents

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게라르트 오파이예 빌렘
마티아스 마리이 케셀즈 헨리쿠스
헨드릭 프란스 벨첼 크리스티안
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

트랙을 가진 정보 평면(2)을 주사하기 위한 광학 주사 장치가 기술되는데, 이 장치는 주사 빔(3)을 제공하는 방사원(4)과 상기 주사 빔을 정보 평면(2)상에서 주사점에 대해 초점을 맞추기 위한 대물렌즈 시스템(5)을 포함한다. 두개의 트랙점을 얻기 위해, 상기 주사 빔의 양측면에 위치하고 방사 소스로부터 경계 광선을 포착하는 두개의 격자 부분이 사용된다.

Description

정보 평면 광학 주사 장치
제1도는 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예를 도시한 도면.
제2도는 주사 빔을 위한 두개의 검출 시스템을 포함하는 본 장치의 제2 실시예의 일부분을 도시한 도면.
제3도 및 제4도는 주 회절 격자 및 조합된 검출 시스템의 두 실시예를 도시한 도면.
제5도는 주 회절 격자의 제3 실시예를 도시한 도면.
제6도는 조합된 검출 시스템을 도시한 도면.
제7도는 주사 장치의 제3 실시예의 일부분에 대한 투시도.
제8도 및 제9도는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.
제10도는 본장치의 제5 실시예를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광학 기록 캐리어 4 : 방사 소스
5 : 대물렌즈 시스템 6 : 주사점
7 : 검출 시스템 10 및 11 : 트래킹 검출기
본 발명은 트랙을 가진 방사-반사 정보 평면(radiation-reflection informationp plane)을 광학적으로 주사하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 주사빔을 제공하기 위한 방사원, 상기 주사 빔을 정보 평면 내의 주사점에 대해 포커싱하고 정보 신호를 발생시키기 위해 방사선 감지 검출 시스템 상에서 주사점의 영상을 다시 만들기 위한 대물렌즈 시스템(objective system), 및 정보 평면 내의 두 트래킹 점안에서 상기 대물렌즈 시스템에 의해 포커싱되는 두개의 트래킹 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 소스와 대물렌즈 시스템 사이의 방사선 경로 내에 설치된 트래킹 격자(tracking grating)를 포함하는 장치로써, 상기 점의 영상은 트래킹 에러 신호(tracking error signal)를 생성시키기 위해 두 개의 트래킹 검출기안에서 다시 만들어 진다.
주사 빔은 대물렌즈 시스템에 의해 포착되고 주사점을 형성하도록 포커싱되는 방사원에 의해 제공된 방사 빔의 상기 부분을 의미하는 것으로 이해된다. 주사빔은 기록된 정보 평면이 판독될 수 있는 비변조 빔일 수도 있고, 또는 정보가 정보 평면 안에서 기록 및 삭제될 수 있거나, 기록 또는 삭제될 수 있는 변조 또는 비변조 빔일 수도 있다. 트래킹은 정보 평면 내의 주사점의 중심이 주사되는 트랙의 중심선상에 위치하게 됨을 의미한다.
서두에 기술된 것과 같은 장치는 유럽 특허출원 제305,169호에 공지되어 있다. 공지된 장치에 있어서, 두개의 트래킹 빔은 주사빔 내에 설치된 격자에 의해 형성된다. 본 장치는 주사빔의 에너지의 일부분이 트래킹 빔을 형성하는데 사용되어 주사점의 강도가 보다 작아진다는 결점을 갖는다. 이것은 고속에서 정보가 주입될 때 특히 손실을 초래하나, 결과적으로 판독 과정동안 정보 신호의 신호대 잡음비의 감소를 초래할 수도 있다.
본 발명의 목적은 상기 기술된 결점을 갖지 않으면서, 드래킹 빔을 형성하는 경우 방사원에 의해 공급된 방사선을 최대한으로 사용하는 장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 상기 트래킹 격자가 주사빔의 양 측면에서 하나의 평면 내에 위치한 두 부분을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 부분들은 방사선 소스로부터 빔의 경계 부분을 포착한다.
반도체 다이오드 레이저는 광학 기록 캐리어용 현대 주사 장치에서 방사원으로 사용된다. 다이오드 레이저에 의해 제공된 방사빔의 단면은 거의 타원형의 모양을 갖는다. 정보 평면상에서 최소한으로 회절이 제한된 주사점을 형성할수 있도록 하기 위해서는, 빔이 타원형의 단축 방향으로 대물렌즈 시스템의 동공(pupil)을 확실하게 채워야 한다. 현재의 주사 장치에 있어서 타원형의 장축 방향으로의 빔의 경계 부분은 사용되지 않는다.
본 발명은 주사빔으로부터 에너지를 끌어낼 필요가 없도록 이들 경계부분으로부터 트래킹 빔이 형성될 수 있다는 사실을 인식하는 것에 기초를 두고 있다.
유럽 특허출원 제351,953호는 광학 주사 장치를 기술하며, 이 장치에서는 방사원에 의해 방출된 빔의 경계 부분으로부터 두개의 보조 빔을 형성하는데 격자가 사용된다. 한편, 이들 보조 빔은 트래킹 빔은 아니지만 주사 장치의 광학축에 관하여 디스크의 경사도를 측정하는데 사용된다. 상기 트래킹 빔 그 자체는 주사빔으로부터 형성된다.
일본 특허 출원 제58-35737호에는 사다리꼴 프리즘에 의해 빔의 경계부분으로부터 트래킹 빔을 형성하는 것이 공지되어 있다. 격자와 함께 이루어질 수 있는 본 장치 구조의 단순화는 프리즘을 사용하여 실현될 수 없다.
본 발명에 따른 장치는 바람직하게는 정보 평면에 의해 반사된 주사빔의 일부분이 방사원과 대물 렌즈 시스템 사이의 주사 빔의 방사 경로 내에 설치된 주 격자에 의해 편향 시스템을 향해 편향되는 것을 특징으로 하며 주 격자의 평면은 트래킹 격자의 평면과 평행하다. 이때 서로 다른 기능을 실행하기 위해 비슷한 소자가 사용되며, 이것은 기술 제조 관점에서 보았을 때 유리하다.
주 격자 및 트래킹 격자는 한 캐리어의 서로 다른 측면에 배치될 수도 있다. 본 장치는 주 격자 및 트래킹 격자가 한 평면 내에 위치하게 되는 것을 특징으로 한다. 이때 두개의 격자는, 예컨대 복제 과정을 통해 한 주형에 의해 동시에 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 상기 트래킹 빔이 트래킹 격자에 의해 일차 또는 고차로 회절된 방사원으로부터 빔의 경계 부분인 것을 특징으로 한다. 이것은 원하는 파워 및 방향을 가진 트래킹 빔을 얻는 가장 간단한 방법이다. 일반적으로 일차빔은 가장 강력한 회절 빔을 구성한다. 더우기, 이 파워는 트래킹 격자의 홈의 모양을 변형시킴으로써 조정될 수 있다. 소스 빔의 경계 부분이 큰 파워를 가질 경우 트래킹 점의 강도는 예컨대 적은 깊이를 가진 격자 홈을 제공함으로써 레벨에서 유지될 수 있으며, 이들 점은 주사빔을 사용하는 기록에 영향을 미치는 정보층의 예열(preheating)을 야기하지 않는다.
본 발명에 따른 장치의 두 가지 부류의 실시예가 존재한다. 첫 번째 부류의 실시예는 트래킹 격자가 정보 평면에 의해 반사된 트래킹 빔의 방사선 경로 내에 설치되는 것을 특징으로 한다. 트래킹 격자는 이때 트래킹 검출기에 대해 반사된 트래킹 빔을 연결시키는데 사용될 뿐만 아니라 트래킹 빔의 형성에도 사용된다.
제1 부류의 제1 실시예는 주 격자가 트래킹 검출기에 대해 반사된 주사빔을 편향되는 것을 특징으로 한다.
실무상, 특히 주사 빔의 영차에서의 파워가 가능한 한 커서 회절된 차수에서 파워가 거의 없게 되는 경우, 검출 시스템에서 충분한 방사를 얻는 것이 문제가 된다. 그러므로, 제1 부류의 제2 바람직한 실시예는 추가 검출 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 두개의 검출 시스템은 각각 +1 차 및 -1 차로 회절된 반사된 주사빔의 방사를 포착한다.
제1 부류의 제3 실시예는 최소한 하나의 검출 시스템이 하나의 기판상에서 트래킹 검출기와 함께 통합되는 것을 특징으로 한다. 상기 검출기의 통합은 구조적인 이점을 제공한다.
제1 부류의 제4 실시예는 주 격자가 트랙의 방향에 대해 수직인 방향으로 반사된 주사빔을 편향시키는 것을 특징으로 한다. 이 기하학적 구조는 트래킹 에러가, 푸코 방식(Foucault method)에 의해 초점 에러 신호가 발생되는 장치 내에서 초점 에러 신호에 확실히 영향을 미칠 수 없게 한다.
실시예의 제2 부류는 반사된 트래킹 빔의 방사 경로 내에 주 격자가 설치되는 것을 특징으로 한다.
제2 부류의 제1 실시예는 주 격자가 트랙 방향에 수직인 방향으로 반사된 주사 빔과 트래킹 빔을 편향시키는 것을 특징으로 한다. 이 기하학적 구조는 트래킹 에러가, 푸코 방식에 의해 초점 에러 신호가 발생되는 장치 내에서 초점 에러 신호에 확실히 영향을 미칠 수 없게 한다.
제2 부류의 제2 실시예는 검출 시스템과 트래킹 검출기가 하나의 기판상에서 통합되는 것을 특징으로 한다. 이것은 구조적인 이점을 제공한다.
자기-광학 효과에 의해 정보 평면을 판독하는데 적합한 본 발명에 따른 장치는 반사된 주사 빔의 방사선 경로 내의 각 편향 시스템의 정면에 선형 편광자가 설치되는 것을 특징으로 하며, 두 개의 편광자는 상호 수직인 방향으로 향한다. 각각의 검출 시스템은 특정 상태의 편광을 가진 방사선만 검출한다.
여러 초점 에러 검출 방식이 본 발명에 따른 장치에 사용될 수도 있다. 첫 번째 가능성이 실현되는 실시예는 주 격자가 두개의 초점 검출 빔을 형성하게 하기 위한 두개의 부분을 포함하고, 검출 시스템이 각각의 빔에 대해 두 개의 방사-감지 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2 가능성이 실현되는 실시예는 주 격자가 편향된 빔 내에 비점 수차(astigmatism)를 제공하고, 검출 시스템이 방사-감지 4-사분면 검출기(radiation sensitive four-quadrant detector)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1도는 방사선-반사 정보 평면(2)을 구비한 디스크형 광학 기록 캐리어(disc-shaped optical record carrier)(1)의 일부분에 대한 접선 단면도이다. 상기 정보 평면은 화살표로 표시된 방향, 즉 이 실시예에 있어서 도면의 평면에 대해 평행한 다수의 트랙 (도시되지 않음)을 포함한다 연속되는 정보 영역에서 이들 트랙 내에 정보가 저장될 수 있으며, 이들 영역은 도시되지 않고 중간 영역과 번갈아 나타난다. 상기 정보 평면은, 예컨대 다이오드 레이저와 같은 방사원(4)에 의해 방출된 빔(3)에 의해 주사된다. 주사빔이 단일 렌즈에 의해 도식적으로 도시된 대물렌즈 시스템(5)에 의해 정보 평면의 주사점(6)에 대해 포커싱된다. 본 장치는 대물렌즈 시스템의 정면에 설치되어 있는 분리된 시준 렌즈(collimator lens)를 포함할 수도 있다. 주사 빔은 트랙 방향으로 기록 캐리어를 이동시킴으로써 트랙을 주사한다. 트랙에 저장된 정보는 반사된 주사 빔을 변조시킨다. 상기 주사빔은, 예켄대 편광의 상태 또는 세기에 있어서 변조될 수도 있다. 이 빔은 상기 변조가 전기 정보 신호로 변환될 수 있는 검출 시스템(7) 상의 대물렌즈 시스템에 의해 포커싱 될 수 있다.
주사점의 중심이 주사되는 트랙의 중심선상에 정확하게 위치하게 되도록 하기 위해, 본 장치는 정보 평면에 수직인 방향과 이 평면 방향으로 주사점과 트랙 사이의 거리를 검출하는 기능과 얻어진 초점 에러 및 트래킹 에러 신호에 의해 이 편차를 최소화하기 위한 기능을 가져야만 한다.
상기 트래킹 에러 신호는 주사점에 인접한 두개의 트래킹 점(8 및 9)에 대해 대물 렌즈 시스템에 의해 포커싱되는 두개의 트래킹 빔에 의해 공지된 방식으로 생성될 수 있다. 상기 대물렌즈시스템은 트래킹 검출기(10 및 11) 상의 방사점(8′및 9′)안의 각 트래킹 점의 영상을 비춘다. 상기 트래킹 에러 신호는 이들 트래킹 검출기들의 신호들 사이의 차에 의해 검출된다.
유럽 특허 출원 제305,169호에 기술된 바와 같이, 트래킹 수단은 주사빔의 방사 경로안과 대물 렌즈 시스템(5)의 정면에 설치된 회절 격자에 의해 제공될 수 있다. 이 격자는 입사된 방사 빔을, 특히 진행중인 영차 빔과 두개의 편향된 일차빔으로 분할한다. 상기 대물렌즈 시스템은 주사점(6) 안의 영차 빔과 두개의 트래킹 점 내의 일차 중폭 빔에 포커싱한다. 공지된 장치에 있어서, 격자는 대물렌즈 시스템에 의해 포착된 빔, 즉 주사 빔 안에 설치된다. 이들 빔의 파워가 이들 세개의 빔으로 분배되기 때문에, 주사점은 어떠한 격자도 주사 빔 내에 설치되지 않는 경우보다 40% 정도로 작을 수 있다. 이것은 특히 고속에서 정보가 주입될 수 있는 주사 장치에서 손실의 원인이 된다. 더우기, 트래킹 점에서의 파워는 너무 커져 정보층 안에서 광학 변화를 유발한다.
본 발명에 따라, 트래킹 빔은 두개의 격자 부분(12 및 13), 즉 이 기재 내용에서 트래킹 격자로 지칭되는 두개의 부분이 주사 빔의 경로 외부에 설치되고 주사빔(3) 외부의 소스 방사 부분(14)을 상기 대물렌즈 시스템(5)에 대해 편향시킨다. 주사 장치 내에 사용된 다이오드 레이저는 타원형의 단면을 가진 방사 빔을 제공하며, 주사점을 형성하는데 사용되는 중앙의 만곡부(central round portion) 외부에 위치하는 경계 부분은 중앙부에 대응하는 방사 에너지를 갖는다는 사실이 이용된다. 공지된 장치에 있어서, 상기 경계 부분의 방사 에너지가 사용되지 않는 반면, 본원에서 이 방사 에너지는 트래킹 점(8 및 9)을 형성하는데 사용된다.
도면의 평면에 대해 수직인 방향으로 경계부분(14)의 형태에 따라, 제1도의 트래킹 빔이 도면의 평면보다 큰 용적을 가질 수 있다. 트래킹 점은 트랙 방향으로 그것의 장축과 함께 연장될 것이다. 트래킹 점은 트랙에 수직인 방향으로는 폭이 좁으며, 이것은 만족할 만한 트래킹을 위해 필요하다. 상기 점은 종종 트랙 방향으로 크며, 이것은 트래킹에 아무런 영향도 미치지 않는다. 경계면 정면의 웨이브의 특성은 트래킹 점의 기형을 피하기에 충분히 만족스럽다.
트래킹 격자는 제1도의 실시예에 있어서 반사된 트래킹 빔을 결합시키는데 사용된다. 트래킹 에러 신호를 생성하기 위해, 제1도에서 참조번호(15 및 16)로 표시된 파선으로 도시된 반사 트래킹 빔의 0차 부분이 원칙적으로 트래킹 에러 신호를 발생시키는데 사용될 수 있다. 한편, 1 차 또는 고차로 회절된 트래킹 빔 부분이 적절하게 사용되어 트래킹 검출기들이 방사원으로부터 충분히 큰 거리에 설치될 수 있다.
소스 방사의 경계 부분(14) 내의 파워가 매우 커, 1 차로 두 배 정도 회절되고 트래킹 검출기(10 및 11) 상에 입사된 트래킹 빔이 충분히 큰 신호-대-잡음비를 가지는 트래킹 에러 신호를 생성시키기에 충분히 강력하다.
기입된 기록 캐리어 판독시, 이 기록 캐리어에 의해 변조되고 반사된 주사빔은 기록 캐리어로 진행하는 빔으로부터 분리되어야만 한다. 더우기, 주사 장치는 대물렌즈 시스템(5)의 촛점 평면과 정보 평면(2) 사이의 편차를 나타내고, 주사빔 촛점의 위치가, 예켄대 축을 따라 대물렌즈 시스템을 이동시킴으로써 보정될 수 있는 촛점 에러 신호를 발생시키기 위한 촛점 에러 검출 시스템을 포함해야만 한다.
미합중국 특허 제4,829,506호 (PHN 12.206)에 기술된 바와 같이, 회절 격자가 원하는 빔 분리를 설정하고 초점 에러 검출에 적합한 형태를 가진 반사된 주사 빔을 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 본 기술 내용에서 주 격자로 언급된 이 격자(17)는 트래킹 격자의 격자 부분(12 및 13) 사이에 설치될 수 있다. 이 격자에 의해 편향된 주사 빔(3′)은 검출 시스템(7)에 의해 수신된다. 촛점 에러 신호는 물론이고 판독되는 정보를 나타내는 신호, 즉 정보 신호가 이 검출 시스템에 의해 얻어질 수 있다.
제1도의 실시예에 있어서, 주 격자(17)는 이 주 격자에 의해 1 차로 회절되는 빔 부분에 의해 영상이 다시 형성되는 주사점(6)의 재영상(6′)이 트래킹 검출기, 예컨대 검출기(11)의 근처에서 형성되는 방식으로 제공된다. 이것의 장점은 검출 시스템(7) 및 트래킹 검출기(11)가 한 기판상에서 통합될 수 있다는 것이다.
상기 일차 빔 부분(3′)안에서 충분한 세기의 광을 얻기 위해, 격자 홈의 벽에 특정 경사를 제공하는 것, 격자를 ″나타내는 것″이 보통이다.
충분한 광을 얻어내는 다른 가능성은 정보 판독 및 초점 에러 검출을 위해 +1 차 및 -1 차로 회절된 빔 부분을 사용하는 것이다. 이것은 주 격자(17) 아래에 주사 장치의 일부분을 나타내는 제2도에 도시된다. 주사점(6)의 두 개의 영상(6′및 6″)은 각각 두개의 일차 빔 부분(3′ 및 3″에 의해 검출 시스템(7) 및 제2 검출 시스템(18) 상에서 형성된다. 만족스런 특성을 가진 정보 신호는 두개의 검출 시스템에 의해 제공된 신호를 결합시킴으로써 성취될 수 있다.
제2도에서 도식적으로 도시된 주사 장치는 소위 자기-광학 기록 케리어를 기록 및 판독하는데 매우 적합하다. 이러한 기록 캐리어 및 이들 캐리어를 위한 기록 및 판독 장치는, 특히 ″필립스 기술 리뷰(Philips Technical Review)″1985년 제42 권, 제2 호, 페이지 37 내지 47 에서 ″소거가능 자기-광학 레코딩(erasable magneto-optical recording)″이라는 제목의 기사로 기술되어 있다. 이 기사에 기술된 바와 같이, 소위 미분 방식이 자기-광학 기록 캐리어 판독시 사용된다. 편광 방향이 시간적으로 정보가 판독되는 것에 따라 변경되는 정보 평면에 의해 반사된 방사선이 분리된 검출기상에 입사되어 서로 수직적으로 편광된 서브 빔으로 분리된다. 공지된 장치에 있어서, 빔 분할이 편광-감지 빔 분할기에 의해 실현된다.
제2도의 주사 장치는, 격자(17)가 앞서 공간적으로 분리된 두 개의 빔을 제공하기 때문에 빔 분할기와 같은 것을 필요로 하지 않는다. 서로 수직으로 향해져 있는 단지 두 개의 선형 편광자 (분해기)(19 및 20)가 이때 검출 시스템(7 및 18) 정면에 설치되어 검출 시스템(7) 상에 입사된 빔부분(3′)이 제1 편광 방향을 갖게되고 검출 시스템(18) 상에 입사된 빔 부분(3″)이 상기 제1 편광 방향에 수직인 제2 편광 방향을 갖게 된다.
자기-광학 주사 장치 내의 트래킹 검출기(10 및 11)는 각각 한 기판상의 검출 시스템(18 및 10)과 통합 될 수도 있다.
제3도는 적합한 검출 시스템과 함께, 푸코 방식에 따라 초점 에러 신호를 발생시키기에 적합한 주 격자의 제1 실시예를 도시한다. 이 도면에서, 빔(3)은 격자(17)의 위치에서 단면으로 표시된다. 이 격자는 라인(23)에 의해 서로 분리된 두 개의 서브 격자(21 및 22)를 포함한다. 서브-격자의 격자 스트립은(24 및 25)으로 표시된다. 이들 격자 스트립은 중간 스트립(26 및 27)에 의해 분리된다. 이 실시예에서 서브-격자는 동일한 격자 주기를 갖지만, 서브-격자(21)의 구부러진 격자 스트립(24)의 주 방향은 제1 각도에서 경계 라인(23)까지 연장되는 반면, 제2 서브-격자(22)의 구부러진 격자 스트립(25)의 주 방향은 정반대 제2 각도에서 경계 라인까지 연장된다. 서브-빔은 주로 주 방향에 대해 교차 방향으로 편향된다. 주 방향이 서로 다르기 때문에, 서브-빔(28a 및 28b)은 XY평면 내에서 서로 다른 각도에서 편향된다. 이것은 방사점이 검출기의 평면, 즉 XY 평면 내의 Y 방향으로 서로에 대해 오프셋된다. 이 도면과 다음 도면의 참조 부호(X,Y 및 Z)는 원점 0이 다이오드 레이저(4)의 방사-방출 표면의 중심과 일치하는 좌표의 시스템 축을 나타낸다.
폭이 좁은 스트립(34 및 35)에 의해 분리된 광 다이오드(30 및 31, 과 32 및 33) 형태의 방사-감지 검출기는 각각 서브-빔(28a) 및 (28b)와 관련되어 있다. 빔(3)이 정보 평면(2) 상에 정확하게 초점이 맞추어진 경우, 서브-빔(28a) 및 (28b)에 의해 형성된 방사 점(29a) 및 (29b)의 세기 분포는 각각 검출기들 (30), (31), (32), 및 (33)에 대해 대칭이다. 초점 오류가 발생하는 경우, 방사 점(29a) 및 (29b)은 비대칭적으로 커지며, 이들 방사 점들 각각의 방사 분포의 중심은 각각의 연관된 검출기 쌍의 경계 스트립들(bounding strips)(34) 및 (35)을 가로지르게 배치된다.
검출기 (30), (31), (32), 및 (33)이 S30,S31,S32, 및 S30으로 표시되는 경우, 초점에러 신호 Sf
Sf= (S30+ S33) - (S31+ S32)
로 정의된다. 판독되는 정보에 비례하는 신호, 또는 정보 신호, Si
Sf= S30+ S31+ S32+ S33
으로 정의된다.
초점 에러 신호를 발생시키기 위해 제4도에 도시된 주격자(17) 뿐만 아니라 제3도의 합성 주 격자가 사용될 수 있다. 격자 평면 내의 빔(3)의 단면과 서브 빔(28a 및 28b)이 상기 도면 내에 되시된다.
두 개의 서브 격자(21) 및 (22)의 바람직하게 구부러진 격자 스트립의 주 방향은 경계 라인(23)까지 동일한 각도로 연장되며, 두 개의 서브-격자의 평균 격자 주기는 서로 상이하다. 결과적으로, 서브-빔(28a)이 편향되는 각도는 서브-빔(28b)이 편향되는 각도와는 다르다. 이것은 방사점(29a 및 29b)이 검출기(30, 31, 32 및 33)의 평면에서 경계 라인(23)의 방향으로 서로에 대해 오프셋된다.
서브-격자(21 및 22)는 직선 격자 스트립일 수도 있으며 일정한 격자 주기를 갖는다. 한편, 홀로그램으로 지칭되고, 가변 격자 주기를 가진 격자의 타입이 사용되고, 주기의 변화는, 예컨대 평균 격자 주기의 수 퍼센트 차이다. 더욱이, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 두 개의 서브-격자의 격자 스트립이 구부러진다. 따라서 이들 서브-격자는 가변 렌즈 기능을 갖는다. 가변 격자 주기로 인해 방사점(29a 및 29b)의 위치는 자체 평면 내에서 격자(17)를 이동시킴으로써 변화될 수 있다. 경계 라인(23)의 방향에 수직인 방향으로의 수차는 격자 스트립의 적절한 곡률에 의해 최소화 될 수 있다. 방사점의 위치를 이동시킬 가능성은 통합된 레이저-광 다이오드 유니트, 즉 다이오드 레이저 및 광 검출기가 한 기판상에 설치되고 서로에 대해 고정되며 Z 방향으로 일정한 거리에 고정되는 부품이 사용될 경우 특히 중요하다. 이 거리는 제조 오차를 허용하기 쉬우며 Z 방향으로 레이저 다이오드에 대해 광 다이오드를 이동시킴으로써 장치를 어셈블리하는 동안 보정될 수 없다.
직선 격자 스트립과 비교했을 때 구부러진 격자 스트립, 또는 홀로그램을 사용하는 회절 격자의 중요한 이점은 코마와 비점 수차와 같은 광학 수차, 마지막으로 언급된 격자 사용시 발생할 수 있는 수차가 이것을 고려하고 홀로그래픽 격자 제조시 격자 스트립의 곡률을 적용시킴으로써 첫 번째로 언급된 격자에서 제거될 수 있다는 것이다.
제5도는 비점 수차에 따라 초점 에러 신호를 발생시키기 위해 반사된 주사빔(3)을 비점 수차 빔(3′)으로 변환시키는 격자(17)의 실시예를 도시해준다. 원칙적으로, 이 격자는 직선 격자 스트립(36)과 선형으로 변하는 격자 주기를 갖는다. 상기 격자는 반사된 빔(3)의 방사가 대부분 일차, 예컨대 1 차로 회절되는 방식으로 용적이 정해질 수 있다.
1차 빔(3′)은 더 이상 한 점에서 초점이 맞춰지지 않고 서로 수직인 초점라인(38 및 39)내에서 초점이 맞춰지며, 라인(38)은 격자가 비점 수차가 아닐 경우 빔(3′)이 초점이 맞춰지는 위치에 놓이게 된다. 초점 라인(38 및 39)은 초점 에러 발생시 동일한 방향으로 움직이게 된다. 소위 4 사분면 검출기(40)가, 주사빔이 예리하게 정보 평면상에서 초점이 맞춰진 경우 비점 수차 초점 라인에 의해 점유된 위치사이에서 거의 중간인 평면 내에 설치된다. 제6도에 도시된 검출기는 회절된 빔(3′)의 주 광선 주위의 서로 다른 4-사분면안에 위치한 네 개의 검출기(41, 42, 43 및 44)를 포함한다. 주사 빔이 정보 평면(12)상에서 예리하게 초점이 맞추어질 경우, 검출기의 평면 내의 빔(3′)에 의해 형성된 방사점(29)은 직선원에 의해 표시된 바와 같은 원이다. 초점 에러가 발생할 경우, 방사점(29)은 제6도에서 파선 타원형에 의해 표시된 바와 같이 타원형 점으로 변형될 수 있다. 타원형의 장축은 45°의 각도에서 경계 스트립(45 및 46)까지 연장되며, 각도 표시는 초점 에러 표시로 결정된다. 검출기(41, 42, 43 및 44)의 신호가 S41, S42, S43및 S44로 표시되는 경우, 초점 에러 Sf는 Sf= (S41+ S43) - (S42+ S44)에 의해 규정된다.
주 격자가 일차 빔을 두 개의 초점 검출 빔으로 분할시킬 경우 또는 상기 격자가 빔에 비점 수차를 제공할 경우, 두 개의 검출 시스템(7 및 8) 중 하나 내에서 초점 검출을 실행할 수 있다. 일반적으로 다른 검출 시스템을 위한 빔은 초점 검출을 위해 정확한 형태를 가질 필요가 없다.
제7도는 트랙의 방향에 수직인 방향으로 주 격자(17)가 반사된 주사 빔(3)을 편향시키는 주사 장치의 실시예의 일부분을 도시한다. 이 도면에서 주 격자 및 검출 시스템(7)은 푸코 초점 검출을 위해 도시된다. 정보 평면 내의 트랙은 반사된 주사 빔 내에서 중첩 회절을 유발한다. 푸코 초점 검출의 경우 제1,2 및 3도의 기하학에 있어서 이 중첩 회절은 트래킹 에러가 초점 에러 신호에 영향을 미치게 한다.
제7도의 기하학에 있어서, 이들 중첩 회절 차수는, 정체 스트립(34 및 35)이 방향에 수직이기 때문에 초점 에러 신호에 더 이상 어떠한 영향도 미칠 수 없다
제8도는 본 장치의 다른 실시예의 단면도이다.
제1도에 도시된 빔과는 달리, 반사된 트래킹 빔은 트래킹 격자(12 및 13)를 통과하지 않지만 주 격자(17)에 의해 트래킹 검출기를 향해 편향된다. 이 기하학에 있어서 격자(17, 12 및 13)는 한 기판(47)의 두 측면에 설치될 수 있다. 결과적으로, 서로에 관해 안정된 방식으로 격자가 설치된다. 이것은 제조에 있어 유리하고 어셈블리 및 설계에 있어 간단하다.
제9도는 제8도의 하부에 대한 투시도이다. 명료하게 하기위해 빔의 경계부분 및 트래킹 격자는 도시되지 않는다. 동일한 이유로, 각각의 트래킹 검출기(10 및 11)에 대해 두 빔 중 단 하나가 도시된다. 주 격자(17)는 트랙 방향에 수직인 방향으로 반사된 트래킹 빔을 편향시킨다. 제7도에 도시된 바와 같이, 이것은 트래킹 에러가 푸코 초점 검출 방식이 사용될 때, 초점 에러 신호에 어떠한 영향도 미치지 않는다는 이점을 갖는다. 트래킹 검출기(10 및 11)와 검출 시스템(7)이 하나의 기판 상에 통합될 수 있다.
제9도에서 주격자(7) 및 검출 시스템(17)은 제3도에 따라 실행된다. 한편, 제9도의 실시예에 있어서 제4도 및 제5도에 따른 격자 및 검출 시스템이 사용될 수 있다. 자기-광학 효과에 의해 변조된 주사 빔을 검출하기 위해 선형 편광자의 사용이 가능하며, 이러한 경우에도 편향된 주사빔은 두 개의 빔으로 분리되어야만 하고 비점 수차 초점 에러 발생시 추가의 검출 시스템이 요구된다.
본 발명에 다른 트래킹 격자의 많은 장점이 빔-분리 소자로써 격자를 사용하지만, 예를 들어 제10도의 실시예에서와 같이 부분적으로 투명한 거울(48)은 사용하는 광학 시스템에 적용되는 것이 분명하다. 명료하게 하기 위해 이 도면은 두 개의 트래킹 빔 중 단 하나만을 도시한다. 트래킹 검출기(10 및 11)와 검출 시스템(7)이 한 기판 상에 통합될 수 있다. 초점 에러 신호를 발생시키기 위해 추가된 소자(49), 예컨대, 빔-분할 웨지 또는 원기둥 렌즈와 같은 비점 수차 소자가 반사된 주사 빔의 경로 내에 설치되어야만 한다. 한편, 비스듬하게 통과된 빔-분리 플레이트(49)가 비점 수차 효과를 갖는다는 사실을 사용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 주사 빔을 제공하는 방사원과, 정보 평면 내의 주사점(scanning spot)에 상기 주사 빔을 포커싱하고 정보 신호를 생성하기 위해 방사-감지 검출 시스템(radiation-sensitive detection system) 상에 상기 주사점의 영상을 다시 만들기 위한 대물렌즈 시스템(objective system)과, 대물렌즈 시스템에 의해 상기 정보 평면 내의 두 개의 트래킹 점에서 포커싱되는 두 개의 트래킹 빔을 형성하기 위해 방사원 및 상기 대물렌즈 시스템 사이의 방사 경로 내에 설치된 트래킹 격자(tracking grating)를 포함하며, 상기 트래킹 점들은 트래킹 에러 신호(tracking error signal)를 생성하기 위해 두 개의 트래킹 검출기 상에서 영상이 다시 만들어지는, 트랙을 구비한 방사-반사 정보 평면 광학 주사(optically scanning a radiation-reflecting information plane)장치에 있어서, 상기 트래킹 격자는 주사 빔의 양 측면에서 하나의 평면 내에 위치하는 두 개의 부분을 포함하며, 이들 부분들은 방사원으로부터의 빔의 경계부분을 포착하는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 정보 평면에 의해 반사된 주사빔의 일부분은 방사원과 대물렌즈 시스템사이의 주사 빔의 방사 경로 내에 설치된 주 격자에 의해 검출 시스템을 향해 편향되고, 상기 주 격자의 평면은 트래킹 격자의 평면에 평행한 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  3. 제2항에 있어서, 주 격자 및 트래킹 격자는 하나의 평면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  4. 제1항, 제2항, 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트래킹 빔들은 트래킹 격자에 의해 ±1차로 회절되는 방사원으로부터의 빔의 경계 부분인 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  5. 제1항, 제2항, 또는 제3항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 트래킹 격자는 정보 평면에 의해 반사된 트래킹 빔의 방사 경로 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  6. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 격자는 상기 반사된 주사빔을 트래킹 검출기로 편향시키는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  7. 제6항에 있어서, 두 개의 검출 시스템이 각각 ±1 차로 회절된 상기 반사된 주사빔 부분의 방사를 포착하는 부가적인 검출 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 검출 시스템이 하나의 기판 상에서 트래킹 검출기와 함께 통합되는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 주 격자는 트랙 방향에 대해 수직인 방향으로 반사된 주사 빔을 편향시키는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 주 격자는 상기 반사된 트래킹 빔의 방사 경로 내에 또한 설치되는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 주격자는 반사된 주사빔과 트래킹 빔을 트랙 방향에 대해 수직인 방향으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 검출 시스템 및 트래킹 검출기는 하나의 기판 상에서 통합되는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  13. 제7항에 있어서, 자기-광학 효과(magneto-optical effect)에 의해 정보 평면을 판독하기 적합한 장치로써, 선형 편광자가 반사된 주사 빔의 방사 경로 내의 각각의 검출 시스템 정면에 설치되며, 두 개의 편광자들은 서로 수직 방향을 향해 위치하는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  14. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 격자는 두 개의 초점 검출 빔을 형성하기 위한 두 개의 부분을 포함하고, 상기 검출 시스템은 이들 각각의 빔에 대해 두 개의 방사-감지 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
  15. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 주 격자가 편향된 빔 내에 비점 수차를 제공하고, 상기 검출 시스템은 방사-감지 4 사분면 검출기(radiation-sensitve four-quadrant detector)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 평면 광학 주사 장치.
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