KR100401372B1 - 광 픽업장치 - Google Patents

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KR100401372B1
KR100401372B1 KR10-2001-0003817A KR20010003817A KR100401372B1 KR 100401372 B1 KR100401372 B1 KR 100401372B1 KR 20010003817 A KR20010003817 A KR 20010003817A KR 100401372 B1 KR100401372 B1 KR 100401372B1
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파이오니아 코포레이션
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Abstract

판독 파장이 다른 복수 종류의 디스크로부터 정보를 판독하는 광 픽업장치에 있어서, 각각 파장이 다른 레이저 빔을 출사하는 복수의 발광부가 일체화 되어 파장이 다른 레이저 빔을 선택적으로 출사하는 발광수단과, 상기 레이저 빔을 수광하는 광 검출수단과, 상기 발광수단에서 출사된 상기 레이저 빔을 상기 디스크로 안내함과 동시에 상기 디스크에서 반사한 레이저 빔을 상기 광 검출수단으로 안내하는 광학계를 구비한다. 상기 발광수단은, 상기 복수의 발광부의 각각의 발광점을 연결하는 직선이 재생되는 디스크의 트랙 접선과 일치하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

광 픽업장치{OPTICAL PICKUP APPARATUS}
본 발명은 판독 파장이 다른 복수 종류의 디스크로부터 정보를 판독하는 광픽업장치에 관한 것으로서, 특히 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 광원과, 해당 복수의 레이저 빔을 검출하는 광 검출기를 포함하는 광 픽업장치에 관한 것이다.
종래부터 CD 재생장치와 DVD 재생장치의 광 픽업장치를 공용하는 DVD/CD 호환(compatible) 재생장치가 활발하게 제안되어, 1파장 2초점 렌즈의 광 픽업을사용한 DVD/CD 호환 재생장치나 2초점 렌즈의 광 픽업을 사용한 DVD/CD 호환 재생장치 등의 구성이 있다.
CD와 DVD의 디스크의 구조를 비교하면, DVD용 디스크의 보호층의 두께는 CD용 디스크의 보호층의 약 절반의 두께(0.6㎜)이므로, 1초점 렌즈를 사용한 광 픽업에서 쌍방의 디스크를 재생하는 경우, 이하와 같은 문제가 발생한다. DVD용 디스크의 정보 기록면에 최적이 되는 광 빔을 집광하면, CD용 디스크에 대해서는 광 빔이 통과하는 보호층이 DVD보다 두꺼우므로, 광 빔에 구면수차 등의 수차가 발생하고, CD용 디스크의 정보 기록면에 대해서 최적으로 집광할 수 없다.
또한, CD와 DVD의 디스크에서는, 기록을 위해 형성되는 정보 피트(pit)의 크기가 다르므로, 각각의 정보 피트를 판독하기 위해서는 정보 피트의 크기에 대해서 최적인 크기의 빔 스폿을 정보 기록면상에 형성할 필요가 있다.
빔 스폿의 크기는, 레이저 빔의 파장과 레이저 빔을 정보 기록면에 집광하기 위한 대물렌즈의 개구수와의 비에 비례한다. 레이저 빔의 파장을 일정하게 하면, 개구수가 크게 되는 만큼 빔 스폿이 작아지게 된다. 1초점 렌즈를 사용한 광 픽업으로 CD 및 DVD의 디스크를 재생하는 경우, 레이저 빔의 파장을 일정하게 하여, 개구수를 예컨대 DVD용 디스크의 정보 피트에 적합하게 하도록 구성하면, CD용 디스크의 정보 피트에 대해서는 빔 스폿이 너무 작아지게 된다. 따라서, 해당 CD를 재생할 때의 재생신호에 왜곡이 발생하고, 정확한 판독이 어렵게 된다.
그래서, 동일 직선상의 다른 위치에 초점을 맞추고, 각 정보 피트의 크기에 대응하여 적절한 크기의 빔 스폿을 형성하는 2개의 레이저 빔을 조사하는 것이 가능한 2초점 렌즈를 사용한 광 픽업이 DVD/CD 호환 재생장치의 주류로 되어 있다.
예컨대, 도 1에 나타내는 광 픽업장치는, CD용의 제1 광원(10)과 DVD용의 제2 광원(15)을 합성 프리즘인 제1 빔 스플리터(13)에서 합성하고, 대물렌즈와 회절소자로 구성되는 2초점 렌즈를 가지고 있다. 이러한 광 픽업장치를 가지는 DVD/CD호환 재생장치의 구성 및 동작을 이하에 설명한다.
도 1에 있어서, 제1 광원(10)은 제1 구동회로(11)에서의 구동신호에 따라서 CD로부터의 정보 판독에 최적인 파장(780㎚)의 레이저 빔(파선으로 나타낸다)을 발생한다. 이것을 3빔을 생성하는 회절격자(grating)(12)을 통해서 제1 빔 스플리터(13)로 조사한다. 제1 빔 스플리터(13)는 제1 광원(10)에서의 레이저 빔을 반사하고, 반사광을 제2 빔 스플리터(14)로 안내한다.
한편, 제1 광원(10)에 대해서 90도로 배치된 제2 광원(15)은 제2 구동회로(16)에서의 구동신호에 따라서 DVD로부터의 정보 판독에 최적인 파장(650㎚)의 레이저 빔(실선으로 나타낸다)을 발생하고, 회절격자(17)을 통해서 제1 빔 스플리터(13)로 조사한다. 제1 빔 스플리터(13)는 제2 광원(15)에서의 레이저 빔을 투과하여 제2 빔 스플리터(14)로 안내한다.
제2 빔 스플리터(14)는, 상기 제1 빔 스플리터(13)를 통해서 공급된 레이저 빔, 즉 제1 광원(10) 또는 제2 광원(15)에서의 레이저 빔을 조준렌즈(18)를 통해서 2초점 렌즈(19)로 안내한다. 2초점 렌즈(19)는, 제2 빔 스플리터(14)에서의 레이저 빔을 1점에 집광한 것을 정보 판독광으로 하여, 스핀들 모터(20)로 회전 구동하는 디스크(21)의 정보 기록면에 조사된다.
제1 광원(10)에서의 레이저 빔(파선으로 나타낸다)은, 디스크(21)의 정보 기록면(C)에 초점이 일치하도록, 2초점 렌즈(19)에 의해 집광된다. 또한, 제2 광원(15)에서의 레이저 빔(실선으로 나타낸다)은 디스크(21)의 정보 기록면(D)에 초점이 일치하도록 2초점 렌즈(19)에 의해 집광된다.
상기 2초점 렌즈(19)에서의 정보 판독광이 디스크(21)에 조사되는 것에 의해 발생한 반사광은 2초점 렌즈(19) 및 조준렌즈(18)를 통과하고, 제2 빔 스플리터(14)에서 반사되며, 비점수차 발생소자인 원통형 렌즈(22)를 통과하여 광 검출장치(23)로 입사한다. 광 검출장치(23)는, 입사광량에 대응한 아날로그 전기신호를 발생하고, 이것을 판독신호로 하여 정보데이터 재생회로(24) 및 디스크 판별회로(25)로 공급한다.
정보데이터 재생회로(24)는 얻어진 판독신호에 의거한 디지털 신호를 생성하고, 또 이 디지털 신호에 대해서 복조 및 에러 정정을 시행하여 정보데이터의 재생을 행한다. 디스크 판별회로(25)는, 예컨대 본 출원인이 일본공개특허 평 10-255274호 공보에서 개시되어 있는 바와 같이 디스크(21)상에 레이저 빔을 조사한 때에 형성되는 빔 스폿의 크기에 의거해서 디스크(21)의 종별(種別)을 식별하고, 이것을 컨트롤러(26)로 공급한다. 컨트롤러(26)는 디스크 식별신호에 따라서, 제1 구동회로(11) 및 제2 구동회로(16)의 어느 것인가 한쪽을 선택적으로 구동상태로 하기 위해 구동 제어한다. 컨트롤러(26)는 디스크 판별회로(25)에서 CD를 나타내는 디스크 식별신호가 얻어진 경우는, 제1 구동회로(11)만을 구동한다. 따라서, 제1 광원(10)에서 발사된 레이저 빔은, 회절격자(12), 제1 빔 스플리터(13), 제2 빔 스플리터(14), 조준렌즈(18) 및 제2 초점 렌즈(19)로 이루어지는 광학계를 통해서 디스크(21)에 조사된다.
또한, 컨트롤러(26)는 디스크 판별회로(25)에서 DVD를 나타내는 디스크 식별신호가 얻어진 경우는, 제2 구동회로(16)만을 구동한다. 따라서, 제2 광원(15)에서 발사된 레이저 빔은 회절격자(17), 제1 빔 스플리터(13), 제2 빔 스플리터(14), 조준렌즈(18) 및 제2 초점 렌즈(19)로 이루어지는 광학계를 통해서 디스크(21)에 조사된다.
즉, CD 등과 같이 비교적 저기록밀도의 디스크(21)에서의 정보 판독에 최적의 파장을 가지는 레이저 빔을 발생하는 제1 광원(10)과, DVD와 같이 고기록밀도의 디스크(21)에서의 정보 판독에 최적의 파장을 가지는 레이저 빔을 발생하는 제2 광원(15)을 구비하고 있고, 재생 대상이 되는 디스크(21)의 종별에 대응한 쪽을 택일적으로 사용하는 구성으로 하고 있다. 디스크(21)의 정보 기록면에서 반사한 반사광(반환광)은, 2초점 렌즈(19) 및 조준렌즈(18)를 통과하여 제2 빔 스플리터(14)에서 반사되어, 원통형 렌즈(22)를 통과해서 광 검출장치(23)로 입사된다.
이상 설명한 바와 같이, 2개의 광원을 가지는 DVD/CD 호환 재생장치는, 제1 광원(10)을 제1 빔 스플리터(13)의 한쪽 면에서 조사한 경우에 있어서, 제2 광원(15)은 제1 광원(10)에 대해서 직각이 되는 다른쪽의 면에서 조사할 필요가 있고, 광학계를 배치하는 공간이 크게 되어 광 픽업장치가 대형화 한다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 프리즘 등의 결합 광학요소를 사용하지 않고, 소형화가 가능한 다파장 대응의 광 픽업장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 예에서의 광 픽업장치의 구조도,
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광 픽업장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광 픽업장치에 사용되는 반도체 레이저 소자의 구조도,
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광 픽업장치에 사용되는 반도체 레이저 소자의 구조도,
도 5는 광원과 렌즈의 중심축과의 관계를 설명하는데 사용한 도면,
도 6은 상(像) 높이와 수차와의 관계를 설명하는데 사용한 도면,
도 7은 광원과, 디스크의 트랙 및 광 검출장치와의 배치관계를 나타내는 도면,
도 8은 광원과, 디스크의 트랙 및 광 검출장치와의 배치관계를 나타내는 도면,
도 9는 광원과, 디스크의 트랙 및 광 검출장치와의 배치관계를 나타내는 도면,
도 10은 스폿(spot)의 트랙 벗어남에 의한 포커스 에러신호로의 영향을 설명하는데 사용한 도면,
도 11은 스폿의 트랙 벗어남에 의한 포커스 에러신호로의 영향을 설명하는데 사용한 도면,
도 12는 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도,
도 13은 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도,
도 14는 3빔법을 설명하는데 사용한 도면,
도 15는 비점수차법을 설명하는데 사용한 도면,
도 16은 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치에 사용되는 광 검출부의 검출신호를 처리하는 연산처리부의 블록도,
도 17은 본 발명의 제2 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도,
도 18은 본 발명의 제2 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도,
도 19는 본 발명의 제2 실시형태의 광 픽업장치에 사용되는 광 검출부의 검출신호를 처리하는 연산처리부의 블록도,
도 20은 본 발명의 제3 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도,
도 21은 본 발명의 제3 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도,
도 22는 본 발명의 제4 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 반도체 레이저의 구조도,
도 23은 본 발명의 제4 실시형태의 광 픽업장치에 사용한 광 검출부의 구조도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 제 1 광원 11 : 제 1 구동회로
12 : 회절격자 13 : 제 1 빔 스플리터
14 : 제 2 빔 스플리터 15 : 제 2 광원
16 : 제 2 구동회로 17 : 회절격자
18 : 조준렌즈 19 : 2초점렌즈
20 : 스핀들 모터 21 : 디스크
22 : 원통형렌즈 23 : 광검출장치
24 : 정보데이터 재생회로 25 : 디스크 판별회로
26 : 컨트롤러 1∼16 : 수광소자
30 : 원칩 레이저 다이오드 31 : GaAs 기판
32 : 분리 홈 33 : n형의 AlxGayIn1-x-yP층
34 : AlxGayIn1-x-yP 활성층 35 : p형의 AlxGayIn1-x-yP층
36 : 650㎚ 발광부 36 : 제1 레이저 빔 발광부
37 : n형의 AlxGa1-xAs층 38 : AlxGa1-xAs 활성층
39 : p형의 AlxGa1-xAs층 40 : 780㎚ 발광부
40 : 제2 레이저 빔 발광부 41 : 공통전극
42, 43 : Au 전극 44 : 실리콘 서브 마운트
45, 46 : Al 전극 47, 48 : 발광창
50 : 반도체 레이저 소자 51 : 회절격자 렌즈
52 : 하프미러 53 : 조준렌즈
54 : 2초점 렌즈 54a : 회절소자
54b : 대물렌즈 55 : 디스크
55a : 트랙 55b : 피트
56 : 원통형 렌즈 60 : 광 검출장치
61 : 제1의 4분할 수광부 61a : 중앙분할선
62 : 제2의 4분할 수광부 62a : 중앙분할선
63a : 제1 서브 빔 수광부 63b : 제2 서브 빔 수광부
65 : 광 검출장치 70 : 광 검출장치
74 : 반도체 레이저 75 : 광 검출장치
80 : 연산처리부 81∼86 : 가산기
87∼90 : 감산기 100 : 광 픽업장치
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 기재의 발명에 관한 광 픽업장치는, 판독 파장이 다른 복수 종류의 디스크로부터 정보를 판독하는 광 픽업장치에 있어서, 각각 파장이 다른 레이저 빔을 출사하는 복수의 발광부가 일체화 되어 파장이 다른 레이저 빔을 선택적으로 출사하는 발광수단과, 레이저 빔을 수광하는 광 검출수단과, 발광수단에서 출사된 레이저 빔을 디스크로 안내함과 동시에 디스크에서 반사한 레이저 빔을 광 검출수단으로 안내하는 광학계를 구비하고, 발광수단은, 복수의 발광부의 각각의 발광점을 연결하는 직선이 재생되는 디스크의 트랙 접선과 일치하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 2 기재의 발명에 관한 광 픽업장치는, 청구항 1 기재의 광 픽업장치에 있어서, 광학계는, 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자를 포함하여 구성되고, 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 이들의 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 배치되어 구성되며, 광 검출수단은, 중앙분할선과 트랙 접선이 일치하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 3 기재의 발명에 관한 광 픽업장치는, 청구항 1 기재의 광 픽업장치에 있어서, 광학계는, 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자와 레이저 빔에서의 한쌍의 서브 빔을 생성하는 회절소자를 포함하여 구성되고, 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 복수의 4분할 수광부는 그 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 정렬하여 배치되며, 또 중앙분할선의 연장방향으로 전후하여 상기 서브 빔을 수광하기 위한 한쌍의 서브 빔 수광부가 설치되고, 복수의 4분할 수광부중, 선택된 서브 빔을 수광하는 4분할 수광부에 인접하는 다른 4분할 수광부에 의해 서브 빔의 한쪽을 수광하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 4 기재의 발명에 관한 광 픽업장치는, 청구항 1 기재의 광 픽업장치에 있어서, 광학계는, 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자와 레이저 빔에서의 한쌍의 서브 빔을 생성하는 회절소자를 포함하여 구성되고, 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 복수의 4분할 수광부는 그 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 정렬하여 배치되며, 또 중앙분할선의 연장방향으로 전후하여 서브 빔을 수광하기 위한 한쌍의 서브 빔 수광부가 설치되고, 서브 빔 수광부는, 발광수단에서 발사되는 파장이 다른 모든 레이저 빔에서 생성된 모든 서브 빔을 수광 가능한 영역을 갖게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 5 기재의 발명에 관한 광 픽업장치는, 청구항 1 기재의 광 픽업장치에 있어서, 광학계는, 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자와 레이저 빔에서의 한쌍의 서브 빔을 생성하는 회절소자를 포함하여 구성되고, 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 복수의 4분할 수광부는 그 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 정렬하여 배치되며, 임의의 레이저 빔을 수광하는 4분할 수광부중 2개의 분할영역은 임의의 레이저 빔과는 다른 파장의 레이저 빔을 수광하는 4분할 수광부중 2개의 분할영역으로 됨과 동시에, 2개의 분할영역 이외의 다른 2개의 분할영역은, 서브 빔을 수광하는 서브 빔 수광부로 겸용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 6 기재의 발명에 관한 광 픽업장치는, 청구항 1 기재의 광 픽업장치에 있어서, 발광수단은, 복수의 발광부의 한쪽의 전극이 공통 전극으로 형성된 원칩 레이저 다이오드인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 판독 파장이 다른 DVD와 CD 또는 CDR을 재생하는 광 픽업장치를 예로서 설명한다. 더구나, 재생되는 정보기록 미디어는 이것들에 한정되는 것은 아니고, 판독 파장이 다른 복수 종류의 디스크를 재생하는 픽업장치라면 본 발명은 적용 가능하다. 도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)의 주요부 구성도이고, 도면에 의거해서 광 픽업장치(100)의 구성을 설명한다.
발광수단으로서의 반도체 레이저 소자(50)는, 2파장의 레이저 빔을 선택적으로 출사하고, 회절소자인 회절격자 렌즈(51)는 레이저 빔에서 한쌍의 서브 빔을 생성한다. 하프미러(52)는 반도체 레이저 소자(50)에서 출사된 레이저 빔을 반사함과 동시에, 디스크(56)의 정보 기록면에서 반사된 레이저 빔을 투과하고, 조준렌즈(53)는 레이저 빔을 평행광으로 변환한다. 2초점 렌즈(54)는 동일 직선상의 다른 위치에 초점을 맞추는 각 정보 피트의 크기에 대응해서 적절한 크기의 빔 스폿을 형성한다. 비점수차 소자인 원통형 렌즈(56)는 레이저 빔에 비점수차를 주고, 광 검출수단인 광 검출장치(60)는 레이저 빔을 수광한다.
이와 같이 본 실시형태는, 포커스 조정은 비점수차법으로 행하고, 트래킹 서보조정은 3빔법으로 행하는 것이다. 더구나, 반도체 레이저 소자(50)의 구동회로나 디스크 판별회로 등의 전기회로는 종래 예와 동일하여 생략하고 있다.
반도체 레이저 소자(50)는 CD 및 CDR 판독용으로 파장이 780㎚인 레이저 빔과 DVD 판독용의 파장 650㎚인 레이저 빔을 출사하는 원칩 레이저 다이오드(30)이다. 도 3은 원칩 레이저 다이오드(30)의 단면도를, 도 4는 원칩 레이저 다이오드(30)의 서브 마운트도를 나타내고 있다.
원칩 레이저 다이오드(30)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 외형 치수가 300㎛ ×400㎛ ×100∼120㎛ 정도를 가진다. GaAs 기판(31)상에 n형의 AlxGayIn1-x-yP층(33)과, AlxGayIn1-x-yP 활성층(34)과, p형의 AlxGayIn1-x-yP층(35)이 적층되고, 활성층(34)의 중앙에 파장 650㎚의 레이저 빔(이하, 제1 레이저 빔이라 기술한다)을 출사하는650㎚ 발광부(36)가 형성됨과 동시에, n형의 AlxGa1-xAs층(37)과, AlxGa1-xAs 활성층(38)과, p형의 AlxGa1-xAs층(39)이 적층되어 활성층(38)의 중앙에 파장 780㎚의 레이저 빔(이하, 제2 레이저 빔이라 기술한다)을 출사하는 780㎚ 발광부(40)가 형성되어 있다. 두께 4㎛ 정도의 2개의 활성층(34, 38)은 분리 홈(32)에 의해 분리된다. 650㎚ 발광부(36)와 780㎚ 발광부(40)는 약 100㎚ 간격으로 형성되어 있다.
또한, 원칩 레이저 다이오드(30)는, GaAs 기판(31)의 저면측에 공통전극(41)이 650㎚ 발광부(36)측에 650㎚용의 Au 전극(42)이, 780㎚ 발광부(40)측에 780㎚용의 Au 전극(43)이 각각 형성되어 있다. 요컨대, 원칩 레이저 다이오드(30)는, 2개 발광부의 한쪽 전극이 공통전극으로서 형성된 반도체 레이저 소자(50)이다. 이 원칩 레이저 다이오드(30)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 2개의 Al 전극(45, 46)이 형성된 실리콘 서브 마운트(44)상에 얹혀진 형태로 사용된다.
더구나, 일반적으로「원칩」의 소자로는, 원칩 상에 종류가 다른 복수의 활성층을 선택성장법에 의해 형성함으로써 복수의 레이저 빔을 출력할 수 있도록 한 소자를 의미하고 있지만, 본 발명에서는 각각이 1파장의 레이저 빔을 발사하는 복수의 레이저 소자를 하이브리드적으로 예컨대 실리콘 웨이퍼상에 배치하여 형성한 소자, 즉 복수의 1파장 레이저 소자를 일체화하여 유닛화한 것의 의미이다.
실리콘 서브 마운트상에는, 650㎚ 레이저용의 Al 전극(45)과 780㎚ 레이저용의 Al 전극(46)이 형성되고, 그 위에 공통전극(41)을 위로 해서 원칩 레이저 다이오드(30)가 얹혀져 있다. 650㎚ 레이저용의 Au 전극(42)과 780㎚ 레이저용의 Au 전극(43)이 Al 전극(45, 46)에 각각 납땜 부착되어 있고, 공통전극(41) 및 2개의 Al 전극(45, 46)에 도시하지 않은 인출선을 납땜 부착하여 사용된다. 공통전극(41)과 Al 전극(45) 사이에 소정의 전압이 인가되면 발광창(47)에서 파장 650㎚의 제1 레이저 빔이 출사되고, 공통전극(41)과 Al 전극(46) 사이에 소정의 전압이 인가되면 발광창(48)에서 파장 780㎚의 제2 레이저 빔이 출사된다. 서브 마운트상의 원칩 레이저 다이오드(30)는, 예컨대 도시하지 않은 발광창과 복수의 단자를 설치한 케이스에 수납되어, 반도체 레이저 소자(50)로서 사용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 반도체 레이저 소자(50)는, 원칩 상에 제1 레이저 빔의 650㎚ 발광부(36)와 제2 레이저 빔의 780㎚ 발광부(40)가 불과 약 100㎚만의 간격을 두고 형성되어 있으므로, 이것을 거의 동일한 발광위치로 간주하여 종래 필요하게 된 제2 빔 스플리터에 상당하는 구성을 삭제할 수 있다. 그러나, 엄밀하게 말하면 2개의 발광부(36, 40)의 위치는 다르게 되어 있으므로, 이하에 설명하는 바와 같이, 대물렌즈의 광축에 대한 2개의 발광부(36, 40)의 위치관계의 배려가 필요해진다.
이것에 대해서, 도 5 및 도 6을 이용해서 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이 광원(Ei)을 렌즈(L)의 중심축(Y)상에 배치하면, 빔 스폿 지름이 가장 작게 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 렌즈(L)의 중심축(Y)에 위치하는 광원(Ei)은, 이상적인 발광점으로 할 수 있다. 그러나, 광원(Ei)의 중심(Ea)과 광축(Y)이 일치하지 않는 경우는「상 높이(像高)」(H)로 되어 「수차(收差)」가 존재한다. 수차는 판독신호에 악영향을 미치는 것이기 때문에, 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다.
도 6은 반도체 레이저 소자(50)의 상 높이와 수차의 관계를 나타낸 것이고, 점선은 DVD를 재생할 때의 상 높이에 대한 수차를 나타내고, 실선은 CD를 재생할 때의 상 높이에 대한 수차를 나타내고 있다. 동 도면에서 알 수 있는 바와 같이, DVD는 NA가 CD에 비해서 크고, 빔 스폿 지름은 CD보다 작으므로, DVD 재생시의 수차는 CD 재생시의 수차에 비해서 상 높이에 관계없이 크고, 또한 DVD 재생시에서의 수차 증가의 비율(점선의 기울기)은 CD 재생시에서의 수차 증가의 비율(실선의 기울기)에 비해 크다.
따라서, 본 발명의 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 반도체 레이저 소자(50)는, 제1 레이저 빔을 출사하는 650㎚ 발광부(36)를 광학계의 중심축 상에 배치하던가 혹은 650㎚ 발광부(36)에서 광학계의 중심축까지의 거리를 제2 레이저 빔을 출사하는 780㎚ 발광부(40)에서의 광학계의 중심축까지의 거리보다 작게 되도록 설정하고 있다. 즉, 상 높이 렌즈에 의한 수차의 악영향이 큰 DVD가 CD에 비해 상 높이 렌즈가 작게 되도록 하고 있다.
다음에 본 발명의 제1 실시형태에 사용되는 광 검출기(60)의 구성에 대해서 도 9를 이용해서 설명한다. 또, 본 실시형태는 포커스 서보조정을 비점수차법으로 행하고, 트래킹 서보법을 3빔법으로 행하는 것이기 때문에, 광 검출기(60)는 판독신호 이외에 비점수차법에 의한 포커스 에러신호 및 3빔법에 의한 트래킹 에러신호를 검출하는 구성으로 되어 있다.
동 도면에 나타낸 바와 같이, 광 검출기(60)는 제1 레이저 빔의 메인 빔을 수광하여 제1 레이저 빔의 판독신호 및 포커스 에러신호를 생성하는 제1의 4분할수광부(61)와, 제2 레이저 빔의 메인 빔을 수광하여 제2 레이저 빔의 판독신호 및 포커스 에러신호를 생성하는 제2의 4분할 수광부(62)와, 제1 및 제2 레이저 빔의 서브 빔을 수광하여 그들의 트래킹 에러신호를 생성하는 한쌍의 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)를 가진다. 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)과 제2의 4분할 수광부(62)의 중앙분할선(62a)은 동일한 직선이 되도록 배치되고, 중앙분할선(61a, 62a)의 연장 방향으로 전후하도록 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)가 배치된다. 이와 같이, 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)과 제2의 4분할 수광부(62)의 중앙분할선(62a)을 동일한 직선이 되도록 하는 이유에 대해서는 후술한다.
다음에, 본 실시형태에서의 디스크(55)의 트랙(55a)에 대한 광원의 2개의 발광부(36, 40)와 광 검출기(60)의 3자의 위치관계에 대해서 도 7 내지 도 9를 이용해서 설명한다. 더구나, 도 7에 있어서, Md는 제1 레이저 빔이 디스크상에 조사된 스폿을 나타내고, Mc는 제2 레이저 빔이 디스크상에 조사된 스폿을 나타내고 있다.
우선, 디스크(55)의 트랙(55a)과 반도체 레이저 소자(50)의 제1 레이저 빔 발광부(36) 및 제2 레이저 빔 발광부(40)와의 위치관계에 대해서는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 발광부(36)와 발광부(40)의 각각의 발광점을 연결하는 직선이 재생되는 디스크(55)의 트랙(55a)의 접선과 평행하게 되는 위치관계로 설정한다.
또한, 디스크(55)의 트랙(55a)과 광 검출기(60)의 위치관계는, 도 7 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 중앙분할선(61a) 및 중앙분할선(62a)과 트랙(55a)의 접선이 일치하는 위치관계로 설정된다.
이와 같이, 광 검출기(60)를 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)과 제2의 4분할 수광부(62)의 중앙분할선(62a)이 동일한 직선이 되도록 구성한 뒤에, 디스크(55)의 트랙(55a)에 대한 광원의 2개의 발광부(36, 40)와 광 검출기(60)의 위치관계를 상술한 바와 같이 설정하는 것은, 트래킹 에러신호가 발생한 순간에 포커스 에러에 오프셋이 생기는 악영향을 회피하기 위함이고, 그 이유에 대해서 이하에 설명한다.
우선, 4분할 수광부의 중앙분할선과 트랙 접선과의 위치관계가 포커스 에러신호에 미치는 영향에 대해서 도 10 및 도 11을 기초로 설명한다. 이들 도면은 디스크상의 트랙과 4분할 수광부의 위치관계와, 그 상태에서의 포커스 서보가 적정하게 조정되어 있는 빔 스폿(거의 원형의 스폿)의 위치 및 광량분포를 나타낸 것이고, 제1 레이저 빔을 제1의 4분할 수광부(61)에서 수광한 경우를 예로서 나타낸 것이다.
도 10은 트랙(55a)과 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)이 일치하도록 배치되고, 빔 스폿이 트랙에서 벗어난 경우(트래킹 에러를 가짐)를 나타내고, 도 11은 본 실시형태에서의 비교예로서 트랙(55a)과 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)이 일치하지 않도록 배치되어, 빔 스폿이 트랙에서 벗어난 경우를 나타내고 있다.
일반적으로 광 픽업장치(100)의 광 검출장치(60)는, 디스크에 기록된 피트(55b)의 유무를 반사광량의 대소로 판단하고 있다. 총 광량은 단위 면적당의 광량과 수광면적으로 구해진다. 피트(55b)상에 빔 스폿이 형성되면, 피트(55b)면상에 조사된 레이저 빔은 난반사하고, 반사광량이 적어지게 되므로, 어둡게 되어 수광량이 적어지게 된다(도 10 내지 도 12의 해칭으로 나타내는 부분). 또한, 피트(55b)가 없는 부분은, 디스크의 경면에서 전반사하므로 밝게 되어 수광량이 크게 된다.
포커스 에러신호는, 주지와 같이 4분할 수광부의 대각 연산, 즉 (5+8)-(6+7)의 연산에 의해 구해지지만, 도 10에 나타내는 경우는, 수광소자(7, 8)의 수광면적 및 광량분포가 동일하므로, 검출되는 포커스 에러신호는 0으로 되고, 적정한 포커스 서보조정을 행할 수 있다. 즉, 트랙(55a)(트랙 접선)과 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)이 일치하고 있는 경우는, 트랙 벗어남이 발생하여도 포커스 에러신호는 영향을 받지 않는다.
그런데, 도 11에 나타내는 경우는, 도시되는 수광면적 및 광량분포로부터 명백해진 바와 같이, 검출되는 포커스 에러신호는 0으로 되지 않고 오프셋이 가해지는 것으로 된다. 즉, 트랙(55a)과 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)이 일치하지 않고 경사진 상태로 배치된 경우는, 포커스 조정이 적절하게 이루어지지 않은 상태(포커스 에러가 없는 상태)라도, 트랙 벗어남이 발생하면 검출되는 포커스 에러신호는 0에 관계없이 오프셋의 영향을 받아 버린다.
이와 같이, 트랙(55a)과 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)을 일치시키는 것이 비점수차법에 의한 포커스 서보조정을 적절하게 행하기 위해 필요한 것을 고려하여, 본 발명에서는 광 검출기(60)를 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙분할선(61a)과 제2의 4분할 수광부(62)의 중앙분할선(62a)이 동일한 직선이 되도록 구성하고, 그 위에 중앙분할선(61a) 및 중앙분할선(62a)을 트랙(55a)의 접선을 일치시키며, 또 반도체 레이저 소자(50)의 발광부(36)와 발광부(40)의 각각의 발광점을 연결하는 직선이 트랙(55a)의 접선과 평행하게 되도록 배치하고 있는 것이다.
이 구성에 의해, 제1 레이저 빔의 스폿에서 DVD를 재생하는 경우, 또는 제2 레이저 빔의 스폿에서 CD를 재생하는 경우의 어느 경우라도, 트랙(55a)과 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62)의 중앙분할선(61a, 62a)을 일치시킬수 있고, 비점수차법에 의한 포커스 서보조정을 적절하게 행할 수 있다. 또한, 제1의 4분할 수광부(61)과 제2의 4분할 수광부(62)는 2행 4열로 정렬한 8분할 수광부로서 구성할 수 있기 때문에, 그 형성을 용이하게 행할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)의 동작을 도 2를 이용해서 설명한다. 더구나, 광 픽업장치(100)는 디스크 판별을 행하고, 해당 디스크 판별결과에 의거해서 반도체 레이저 소자(50)의 한쪽의 발광원만을 구동하도록 제어된다.
DVD용의 디스크(55)를 재생하는 경우에 있어서, 반도체 레이저 소자(50)에서 출사된 제1 레이저 빔의 입사광(Ld)(도면중 실선으로 나타낸다)은, 회절격자 렌즈(51)를 통해서 하프미러(52)에 의해 일부가 반사되고, 조준렌즈(53)에 의해 평행한 광속으로 된 후, 2초점 렌즈(54)로 입사한다. 그리고 2초점 렌즈(54)로 입사한 레이저 빔은 회절소자(54a)에 의해 0차광, ±1차광 및 그 이외의 고차광으로 회절된다. 회절소자(54a)에 의해 회절된 레이저 빔의 0차광은, 대물렌즈(54b)에 의해 디스크(55)의 정보 기록면(D)의 트랙상에 빔 스폿을 형성한다. 그리고, DVD의 정보 기록면(D)에서 반사된 제1 레이저 빔의 반환광(Ldr)은 2초점 렌즈(54) 및 조준렌즈(53)를 통과하고, 하프미러(52)에 의해 그 일부가 투과되며, 원통형 렌즈(56)를 통과하여 광 검출장치(60)의 제1의 4분할 수광부(61)로 입사한다.
더구나, 회절소자(54a)는 DVD와 CD의 표면 기판(커버층)의 두께의 차이에 의해 생기는 구면수차를 억제하는 것이고, 제1 레이저 빔이 입사한 경우는, 0차광으로 회절함으로써 정보 기록면(D)상에서 구면수차가 발생하지 않도록 형성된다.
한편, CD용의 디스크(55)를 재생하는 경우에 있어서, 반도체 레이저 소자(50)에서 출사된 제2 레이저 빔의 입사광(Lc)(도면중 실선으로 나타낸다)은, 회절격자 렌즈(51)를 통해서 하프미러(52)에 의해 일부가 반사되고, 조준렌즈(53)에 의해 평행한 광속으로 된 후, 2초점 렌즈(54)로 입사한다. 회절소자(54a)에 의해 회절된 제2 레이저 빔의 입사광(Lc)의 1차광은 대물렌즈(54b)에 의해 디스크(55)의 정보 기록면(C)상에 빔 스폿이 집광된다. 회절소자(54a)는 레이저 빔이 입사한 경우는, 1차광으로 회절함으로써 정보 기록면(C)상에서 구면수차가 발생하지 않도록 형성된다. CD의 정보 기록면(C)에서 반사된 제2 레이저 빔의 반환광(Lcr)은 2초점 렌즈(54) 및 조준렌즈(53)를 통과하고, 하프미러(52)에 의해 그 일부가 투과되며, 원통형 렌즈(56)를 통과하여 광 검출장치(60)의 제2의 4분할 수광부(62)로 입사한다.
도 12 및 도 13은 광 검출기(60)가 수광하는 상태를 나타내고 있다. 보다 상세하게는 도 12는 DVD 재생시에 제1 레이저 빔의 3빔(메인 빔(Md), 서브 빔(Sd1,Sd2))을 수광하는 상태를 나타내는 광 검출장치(60)의 평면도이고, 도 13은 CD 재생시에 제2 레이저 빔의 3빔(메인 빔(Mc), 서브 빔(Sc1, Sc2))을 수광하는 상태를 나타내는 광 검출장치(60)의 평면도를 나타내고 있다.
광 검출장치(60)는 제1 레이저 빔의 3빔이 조사된 경우는, 도 12에 나타내는 바와 같이 메인 빔(Md)의 빔 스폿을 제1의 4분할 수광부(61)의 중앙에서 수광하고, 2개의 서브 빔(Sd1, Sd2)의 빔 스폿을 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)에서 수광한다. 또한, 제2 레이저 빔의 3빔이 조사된 경우는, 도 13에 나타내는 바와 같이 메인 빔(Mc)의 빔 스폿을 제2의 4분할 수광부(62)의 중앙에서 수광하고, 2개의 서브 빔(Sc1, Sc2)의 빔 스폿을 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)에서 수광한다. 이들 도면에서 명백해진 바와 같이, 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)는 수광위치가 다른 2종류의 서브 빔을 수광할 필요가 있기 때문에, 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62)보다 크게 구성하고 있다.
다음에, 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)에 채용되는 3빔법 및 비점수차법의 개요에 대해서 도 14 및 도 15a∼도 15c를 기초로 설명한다. 도 14는 3빔법을 설명하는 3빔과 트랙(55a)과의 관계를 나타내는 도면이고, 도 15a∼도 15c는 비점수차법을 설명하는 메인 빔의 형상을 나타내는 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)는, 광학계에 회절격자 렌즈(51)와 비점수차 소자인 원통형 렌즈(56)를 사용하고 있으므로, 회절격자 렌즈(51)에서 생성된 3빔 내의 2개의 서브 빔을 사용해서 트래킹 에러(TE)신호를 검출하고, 메인 빔의 비점수차의 영향을 검출하여 포커스 에러(FE)신호로 하고 있다.
3빔법은, 도 14에 나타낸 바와 같이 2개의 서브 빔 스폿(S1d, S2d)을 메인 빔 스폿(Md)에 대해서 각각 역방향으로 Q만큼 오프셋시키고, 오프셋 량 Q를 트랙 피치(P)의 약 1/4로 하며, 각 서브 빔 스폿(S1d, S2d)에 의한 반사광을 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)에서 검출하고, 그 검출신호의 차분을 트래킹 에러(TE)신호로 하는 방식이며, 검출된 신호는 후술하는 연산처리부(80)에서 연산 처리되고, 트래킹 에러 보정신호가 생성된다.
또한, 비점수차법에 있어서, 제1의 4분할 수광부(61)에 형성된 메인 빔(Md)의 빔 스폿은 포커스가 취해지고 있는 경우는, 도 15b에 나타낸 바와 같이, 빔 스폿이 거의 원 형상으로 된다. 따라서, 4분할 수광부(61)의 각 수광소자(5, 6, 7, 8)에 조사된 빔 스폿의 면적은 같게 되며, 포커스 에러(FE) 신호성분은「0」으로 된다.
한편, 제1의 4분할 수광부(61)에 형성된 메인 빔(Md)의 빔 스폿은 포커스가 취해지고 있지 않은 경우는, 원통형 렌즈(56)의 비점수차 특성에 의해 도 15a∼도 15c에 나타낸 바와 같이 대각선 방향으로 타원 형상의 빔 스폿이 형성된다. 이 경우는, 한쪽의 대각선상에 있는 수광소자(5, 8)의 빔 스폿의 면적과, 다른쪽의 대각선상에 있는 수광소자(6, 7)의 면적이 다르고, 이들의 차분량이 포커스 에러(FE)신호로서 출력된다. 요컨대, 비점수차법은 각 수광소자에 형성되는 빔 스폿의 형상에 대응하여 검출신호가 출력되며, 그 검출신호의 차분을 포커스 에러(FE)신호로 하는 방식이고, 검출된 신호는 후술하는 연산처리부(80)에서 연산 처리되어, 포커스 에러 보정신호가 생성된다.
다음에, 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)의 광 검출장치(60)에 의해 트래킹 에러(TE)신호, 포커스 에러(FE)신호 및 RF 신호를 산출하는 동작을 도 16을 이용해서 설명한다.
도면에 나타낸 바와 같이, 연산처리부(80)는 6개의 가산기(81∼86)와, 3개의 감산기(87∼89)로 구성된다. 제1 서브 빔 수광부(63a)의 검출신호를 s1, 제2 서브 빔 수광부(63b)의 검출신호를 s2, 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62)에서 출력되는 8개의 검출신호를 d1∼d8로 나타낸다.
우선, 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔에 대해서 공유하는 트래킹 에러(TE)신호 검출용이고, 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)에서 출력되는 2개의 검출신호(s1, s2)는 감산기(89)에서 감산되어, s1-s2가 광 검출장치(60)의 트래킹 에러(TE)신호로 된다.
다음에, 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62)에 있어서, 제2의 4분할 수광부(62)에서 출력되는 검출신호(d1)와 검출신호(d4)는 가산기(81)에서 가산된다. 또한, 검출신호(d2)와 검출신호(d3)는 가산기(82)에서 가산된다. 그리고, 가산기(81)와 가산기(82)의 출력은 가산기(85)에서 가산된다. 가산기(85)의 출력신호는 d1+d4+d2+d3이 되어, 제2의 4분할 수광부(62)의 RF 신호로 된다. 또한, 가산기(81)와 가산기(82)의 출력은 감산기(87)에서 감산된다. 감산기(87)의 출력신호는 (d1+d4)-(d2+d3)이 되어, 제2의 4분할 수광부(62)의 포커스 에러(FE)신호로 된다.
한편, 제1의 4분할 수광부(61)에서 출력되는 검출신호(d5)와 검출신호(d8)는가산기(83)에서 가산된다. 검출신호(d6)와 검출신호(d7)는 가산기(84)에서 가산된다. 가산기(83)와 가산기(84)의 출력은 가산기(86)에서 가산된다. 가산기(86)의 출력신호는 d5+d8+d6+d7이 되어, 제1의 4분할 수광부(61)의 RF 신호로 된다. 가산기(83)와 가산기(84)의 출력은 감산기(88)에서 감산된다. 감산기(88)의 출력신호는 (d5+d8)-(d6+d7)이 되어, 제1의 4분할 수광부(61)의 포커스 에러(FE)신호로 된다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)는, 발광수단으로서 2파장의 레이저 빔을 선택적으로 출사하는 원칩 레이저 다이오드(30)로 구성하는 반도체 레이저 소자(50)를 사용하였다. 광 검출장치(60)는 제1 및 제2 레이저 빔의 메인 빔을 수광하기 위해 4개의 수광소자를 포함하는 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62)와, 2개의 서브 빔을 수광하는 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)로 구성함으로써, 3빔법에 의한 트래킹 서보조정과, 비점수차법에 의한 포커스 서보조정을 알맞게 행할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 광 검출장치(65)의 구성을 도 17 및 도 18을 이용해서 설명한다. 더구나, 도 17은 제1 레이저 빔의 3빔이 수광된 상태의 광 검출장치(65)의 평면도를, 도 18은 제2 레이저 빔의 3빔이 수광된 상태의 광 검출장치(65)의 평면도를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 광 검출장치(60)는 메인 빔 수광용으로 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62)를 설치함과 동시에, 2개의 서브 빔 수광용으로 서브 빔 전용의 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a,63b)를 설치하여 구성한 것에 비해서, 제2 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 광 검출장치(65)는 제1 및 제2의 4분할 수광부(61, 62) 및 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)로 구성하고, 3빔 내의 메인 빔을 한쪽의 4분할 수광부에서 수광하고, 서브 빔을 다른쪽의 4분할 수광부와 서브 빔 수광부에서 수광하도록 구성하고 있다.
예컨대, 도 17은 제1 레이저 빔의 메인 빔(Md)을 제1의 4분할 수광부(61)에서 수광하고, 한쪽의 서브 빔(S1d)을 제1 서브 빔 수광부(63a)에서 수광하며, 다른쪽의 서브 빔(S2d)을 제2의 4분할 수광부(62)에서 수광하는 상태를 나타내고 있다. 또한 도 18은 제2 레이저 빔의 메인 빔(Mc)을 제2의 4분할 수광부(62)에서 수광하고, 한쪽의 서브 빔(S1c)을 제1의 4분할 수광부(61)에서 수광하며, 다른쪽의 서브 빔(S2c)을 제2 서브 빔 수광부(63b)에서 수광하는 상태를 나타내고 있다. 요컨대, 한쪽의 서브 빔을 4분할 수광부에서 담당하도록 구성하고 있다. 이와 같이 구성함으로써 제1 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용한 광 검출장치(60)에 비해서 제1 및 제2 서브 빔 수광부(63a, 63b)를 작게 할 수 있고, 광 픽업장치(100)의 소형화1가 가능해진다.
상술한 제2 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 광 검출장치(65)는, 도 19에 나타내는 바와 같이 6개의 가산기(81∼86)와 4개의 감산기(87∼90)로 구성하는 연산처리부(80)를 사용함으로써 트래킹 에러(TE)신호, 포커스 에러(FE)신호 및 RF신호가 산출된다.
도면에 나타낸 바와 같이, 제2의 4분할 수광부(62)에서 출력되는검출신호(d1)와 검출신호(d4)는 가산기(81)에서 가산된다. 검출신호(d2)와 검출신호(d3)는 가산기(82)에서 가산된다. 가산기(81)와 가산기(82)의 출력은 가산기(85)에서 가산된다. 가산기(85)의 출력신호는 d1+d4+d2+d3이 되어, 제2의 4분할 수광부(62)의 RF 신호로 된다. 가산기(81)와 가산기(82)의 출력은 감산기(87)에서 감산된다. 감산기(87)의 출력신호는 (d1+d4)-(d2+d3)이 되어, 제2의 4분할 수광부(62)의 포커스 에러(FE)신호로 된다.
또한, 제1의 4분할 수광부(61)에서 출력되는 검출신호(d5)와 검출신호(d8)는 가산기(83)에서 가산된다. 검출신호(d6)와 검출신호(d7)는 가산기(84)에서 가산된다. 가산기(83)와 가산기(84)의 출력은 가산기(86)에서 가산된다. 가산기(86)의 출력신호는 d5+d8+d6+d7이 되어, 제1의 4분할 수광부(61)의 RF 신호로 된다. 가산기(83)와 가산기(84)의 출력은 감산기(88)에서 감산된다. 감산기(88)의 출력신호는 (d5+d8)-(d6+d7)이 되어, 제1의 4분할 수광부(61)의 포커스 에러(FE)신호로 된다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 제1 레이저 빔을 수광하는 경우는, 한쪽의 서브 빔(S1d)은 제1 서브 빔 수광부(63a)에서 수광되고, 다른쪽의 서브 빔(S2d)은 제2의 4분할 수광부(62)에서 수광된다. 따라서, 제1 레이저 빔의 트래킹 에러(TE)신호는, 제1 서브 빔 수광부(63a)의 검출신호(s1)와, 상술한 제2의 4분할 수광부(62)의 RF 신호 (d1+d4+d2+d3)를 감산기(90)에서 감산하여 구해진다. 따라서, 제1 레이저 빔의 트래킹 에러(TE)신호는 (d1+d4+d2+d3)-s1이 된다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 제2 레이저 빔을 수광하는 경우는, 한쪽의 서브빔(S1c)은 제1의 4분할 수광부(61)에 형성되고, 다른쪽의 서브 빔(S2c)은 제2 서브 빔 수광부(63b)에서 형성되고 있다. 따라서, 제2 레이저 빔의 트래킹 에러(TE)신호는, 상술한 제1의 4분할 수광부(61)의 RF 신호 (d5+d8+d6+d7)와, 제2 서브 빔 수광부(63b)의 검출출력(s2)을 감산기(89)에서 감산하여 구해진다. 따라서, 제2 레이저 빔의 트래킹 에러(TE)신호는 s2-(d5+d8+d6+d7)이 된다.
다음에, 본 발명의 제3 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 광검출기(70)의 구성을 도 20 및 도 21을 이용해서 설명한다. 도 20은 제1 레이저 빔의 3빔이 수광된 상태의 광 검출장치(70)의 평면도를, 도 21은 제2 레이저 빔의 3빔이 수광된 상태의 광 검출장치(70)의 평면도를 나타낸다.
본 실시형태의 광 검출장치(70)는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 제1 레이저 빔의 메인 빔(Md)을 4분할 수광부를 구성하는 수광소자(4, 5, 11, 12)로 수광하도록 한 경우는, 제1 서브 빔(S1d)은 수광소자(6, 7, 13, 14)로 수광하고, 제2 서브 빔(S2d)은 수광소자(2, 3, 9, 10)로 수광한다. 또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 제2 레이저 빔의 메인 빔(Mc)을 4분할 수광부를 구성하는 수광소자(3, 4, 10, 11)로 수광하고, 제1 서브 빔(S1c)은 수광소자(5, 6, 12, 13)로 수광하며, 제2 서브 빔(S2c)을 수광소자(1, 2, 8, 9)로 수광하도록 하고 있다.
요컨대, 제1 레이저 빔을 수광하는 4분할 수광부(수광소자(4, 5, 11, 12))의 내, 2개의 분할영역(수광소자(4, 11))은 제2 레이저 빔을 수광하는 4분할 수광부(수광소자(3, 4, 10, 11))의 내의 2개의 분할영역(수광소자(4, 11))으로 됨과 동시에, 2개의 분할영역 이외의 다른 2개의 분할영역(수광소자(3, 10) 및수광소자(5,12))은, 서브 빔을 수광하는 서브 빔 수광부에 겸용하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 광 검출장치(70)가 소형화 되고, 광 픽업장치(100)의 소형화가 가능해진다.
제3 실시형태의 광 검출장치(70)는 제1 및 제2 실시형태에서 사용한 연산처리부(80)와 다른 논리연산 구성으로 되지만, 동작은 동일하므로 그 설명은 생략하고, 연산 결과만을 설명한다. 도 19에 나타낸 바와 같이 제1 레이저 빔의 메인 빔(Md)은 수광소자(4, 5, 11, 12)에 빔 스폿을 형성하고, 제1 서브 빔(S1d)은 수광소자(6, 7, 13, 14)에 빔 스폿을 형성하며, 제2 서브 빔(S2d)은 수광소자(2, 3, 9, 10)에 빔 스폿을 형성하므로, 메인 빔(Md)에 의한 RF 신호는 d4+d5+d11+d12로 구해지고, 포커스 에러(FE)신호는 (d4+d12)-(d5+d11)로 구해지며, 2개의 서브 빔(S1d, S2d)에 의한 트래킹 에러(TF)신호는, (d6+d14+d7+d13)-(d2+d3+d9+d10)으로 구해진다.
또한, 도 21에 나타낸 바와 같이 제2 레이저 빔의 메인 빔(Mc)은 수광소자(3, 4, 10, 11)에 빔 스폿을 형성하고, 제1 서브 빔(S1c)은 수광소자(5, 6, 12, 13)에 빔 스폿을 형성하며, 제2 서브 빔(S2c)은 수광소자(1, 2, 8, 9)에 빔 스폿을 형성하므로, 메인 빔(Mc)에 의한 RF 신호는 d3+d4+d10+d11로 구해진다. 포커스 에러(FE)신호는 (d3+d11)-(d4+d10)로 구해지며, 2개의 서브 빔(S1c, S2c)에 의한 트래킹 에러(TF)신호는, (d5+d6+d12+d13)-(d1+d2+d8+d9)으로 구해진다.
다음에, 본 발명의 제4 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 반도체 레이저(74)와 그 광 검출기(75)의 구성을 도 22 및 도 23을 이용해서 설명한다. 도22는 파장이 다른 3개의 레이저 빔을 출사하는 원칩 레이저 다이오드(74)의 단면도 이고, 도 23은 제1 레이저 빔의 3빔이 조사된 상태를 나타내는 광 검출장치(75)의 평면도이다.
도 22는 CD용의 780㎚의 제1 레이저 빔과, DVD용의 650㎚의 제2 레이저 빔에 부가해서 차세대의 DVD 디스크용으로서, 예컨대 400㎚대의 제3 레이저 빔을 출사하는 원칩 레이저 다이오드(74)를 나타낸 것이다. 3개의 발광원이 소정의 간격으로 형성되고, 3개의 레이저 빔이 선택 구동된다. 또, 대물렌즈의 광축에 대해서는 중간에 위치하는 650㎚의 제2 레이저 빔 발광부가 일치하도록 배치한다.
또한, 본 발명의 제4 실시형태의 광 픽업장치(100)에 사용되는 광 검출기(75)는 제1, 제2 및 제3 레이저 빔의 메인 빔과 서브 빔을 16 분할한 수광소자로 수광하도록 구성하고 있다.
도 23은 광 검출기(75)에 제1 레이저 빔의 빔 스폿이 형성된 경우를 나타낸 것이므로, 예컨대 메인 빔(Md)을 수광소자(5, 6, 13, 14)에 형성하고, 제1 서브 빔(S1d)을 수광소자(7, 8, 15, 16)에 형성하며, 제2 서브 빔(S2d)을 수광소자(3, 4, 11, 12)에 형성한다. 다음에, 제2 레이점 빔이 선택 구동된 경우는, 2개의 분할영역(수광소자(6, 14))를 건너뛰어 메인 빔(Md)을 수광소자(4, 5, 12, 13)에 형성하고, 제1 서브 빔(S1d)을 수광소자(6, 7, 14, 15)에 형성하며, 제2 서브 빔(S2d)을 수광소자(2, 3, 10, 11)에 형성한다.
또한, 제3 레이저 빔이 선택 구동된 경우는, 상기와 같이 2개의 분할영역(수광소자(5, 13))을 건너뛰어 메인 빔과 한쌍의 서브 빔을 형성한다. 이와 같이 구성함으로써, 3개의 파장이 다른 레이저 빔을 검출함과 동시에 복수의 파장이 다른 레이저 빔에 대해서도 동일하게 구성할 수 있고, 광 검출장치의 범용성을 높일 수 있다.
더구나, 본 발명의 실시형태에 의한 광 픽업장치(100)는, 조준렌즈(53)를 사용해서 발산광을 평행광으로 하여 무한 광학계로 구성하였지만, 이것에 한정되지 않고 유한 광학계로 구성하여도 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 반도체 레이저 소자는 원칩 레이저 다이오드로 구성하였지만, 이것에 한정되지 않고, 1개의 레이저 빔을 출사하는 복수의 레이저 빔 발광원을 하이브리드 형태로 집합하여 구성하는 반도체 레이저 소자로 구성하여도 좋다.
또한, 대물렌즈는 본 실시형태의 2초점 렌즈의 양태에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 일본공개특허 평10-199021호 공보에 기재되어 있는 것처럼 절결에 의해 복수의 분할면이 형성된 2초점 렌즈를 사용하여도 좋다. 또, DVD 재생용의 대물렌즈와 CD 재생용의 대물렌즈를 2개 구비하여 이들을 전환하여 사용하여도 좋다.
또한, 트래킹 서보의 방법에 대해서도 본 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 주지의 각종 방법을 사용하여도 좋고, 또 DVD의 재생과 CD의 재생에서 반드시 동일한 조정방법을 사용할 필요는 없다. 예컨대 CD의 재생시는 3빔법으로 행하고 DVD의 재생시는 위상차법으로 행한다는 조합도 가능하다.
본 발명에 의하면, 다파장 원칩 레이저 다이오드를 사용한 광 픽업장치에 있어서, 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 단일 광로에서 안내할 수 있고, 합성 프리즘이 불필요해지며, 저코스트화와 스페이스 저감화가 가능하다. 또한, 비점수차법에 의한 포커스 서보조정을 알맞게 행할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서 그 바람직한 실시예를 참조하면서 설명하였다. 당업자는 여러가지 변형이나 변경에 생각이 미칠 수 있는 것이 이해되어야 한다. 그와 같은 변형이나 변경 예의 전체는 첨부되는 청구항의 범위에 포함되는 것으로 생각한다.

Claims (6)

  1. 판독 파장이 다른 복수 종류의 디스크로부터 정보를 판독하는 광 픽업장치에 있어서,
    각각 파장이 다른 레이저 빔을 출사하는 복수의 발광부가 일체화 되어 파장이 다른 레이저 빔을 선택적으로 출사하는 발광수단과, 상기 레이저 빔을 수광하는 광 검출수단과, 상기 발광수단에서 출사된 상기 레이저 빔을 상기 디스크로 안내함과 동시에 상기 디스크에서 반사한 레이저 빔을 상기 광 검출수단으로 안내하는 광학계를 구비하고,
    상기 발광수단은, 상기 복수의 발광부의 각각의 발광점을 연결하는 직선이 재생되는 디스크의 트랙 접선과 일치하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자를 포함하여 구성되고, 상기 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 이들의 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 배치되어 구성되며,
    상기 광 검출수단은, 상기 중앙분할선과 상기 트랙 접선이 일치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자와 상기 레이저 빔에서의 한쌍의 서브 빔을 생성하는 회절소자를 포함하여 구성되고, 상기 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 상기 복수의 4분할 수광부는 그 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 정렬하여 배치되며, 또 상기 중앙분할선의 연장방향으로 전후하여 상기 서브 빔을 수광하기 위한 한쌍의 서브 빔 수광부가 설치되고,
    상기 복수의 4분할 수광부 중, 선택된 서브 빔을 수광하는 4분할 수광부에 인접하는 다른 4분할 수광부에 의해 상기 서브 빔의 한쪽을 수광하도록 한 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자와 상기 레이저 빔에서의 한쌍의 서브 빔을 생성하는 회절소자를 포함하여 구성되고, 상기 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 상기 복수의 4분할 수광부는 그 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 정렬하여 배치되며, 또 상기 중앙분할선의 연장방향으로 전후하여 상기 서브 빔을 수광하기 위한 한쌍의 서브 빔 수광부가 설치되고,
    상기 서브 빔 수광부는, 상기 발광수단에서 발사되는 파장이 다른 모든 레이저 빔에서 생성된 모든 서브 빔을 수광 가능한 영역을 갖게 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 레이저 빔에 비점수차를 주는 비점수차 소자와 상기 레이저 빔에서의 한쌍의 서브 빔을 생성하는 회절소자를 포함하여 구성되고, 상기 광 검출수단은 파장이 다른 복수의 레이저 빔의 각각에 대응하여 설치된 복수의 4분할 수광부를 포함함과 동시에, 상기 복수의 4분할 수광부는 그 중앙분할선이 동일한 직선이 되도록 정렬하여 배치되며,
    임의의 레이저 빔을 수광하는 4분할 수광부중 2개의 분할영역은 상기 임의의 레이저 빔과는 다른 파장의 레이저 빔을 수광하는 4분할 수광부중 2개의 분할영역으로 됨과 동시에,
    상기 2개의 분할영역 이외의 다른 2개의 분할영역은, 상기 서브 빔을 수광하는 서브 빔 수광부로 겸용되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광수단은, 상기 복수의 발광부의 한쪽의 전극이 공통 전극으로 형성된 원칩 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
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