KR100451877B1 - 광 픽업 장치 및 포커스 제어 방법 - Google Patents

광 픽업 장치 및 포커스 제어 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 레이저로부터 출사되어 디스크에 의해 반사된 빛을 집광하는 검출계 집광 렌즈와, 검출계 집광 렌즈를 투과한 빛을, 고개구수 영역을 투과한 레이저빔과 저개구수 영역을 투과한 레이저빔으로 분리하는 홀로그램 소자와, 고개구수 영역을 투과한 레이저빔을 검출하는 제1 수광소자 및 저개구수 영역을 투과한 레이저빔을 검출하는 제2 수광소자를 적어도 가지는 광검출기를 구비하고 있다. 제1 수광소자 및 제2 수광소자로부터의 출력 신호에 기초하여 포커스 에러신호(FE1)를 생성하고, 제2 수광소자로부터의 출력 신호에 기초하여 포커스 에러신호(FE2)를 생성한다. 광검출기의 출력치에 기초하여, 포커스 에러신호(FE1)와 포커스 에러신호 (FE2) 중 어느 한쪽에 의해 포커스 제어를 한다.

Description

광 픽업 장치 및 포커스 제어 방법{OPTICAL PICKUP DEVICE AND FOCUS CONTROL METHOD}
본 발명은, 광학 디스크에 대해서 정보를 기록·재생하는 광 픽업 장치 및 포커스 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 레이저를 이용하여 정보의 기록·재생을 행하는 광디스크나 광자기 디스크 등의 광학 디스크가 알려져 있다. 근래들어, 보다 많은 정보를 기록하기 위해서, 광학 디스크의 고기록 밀도화가 진행되고, 이에 따라, 기록 피트는 소사이즈화되고 있다.
이와 같이 고밀도로 광학 디스크 상에 기록된 정보를 재생하는 광 픽업 장치에서는, 미소 영역에 기록된 정보를 판독하기 위해 광학 디스크에 집광시키는 빛의 스폿을 미소한 영역으로 좁힐 필요가 있다. 이와 같이 스폿 사이즈를 작게 함으로써, 보다 많은 정보를 기록할 수 있다.
상기 스폿 사이즈는, 사용하는 광원의 파장(λ)에 비례하는 한편, 대물 렌즈에 있어서의 개구수(NA)에 반비례한다. 따라서, 빛의 스폿 사이즈를 작게 하기 위해서는, 사용하는 광원의 파장(λ)을 작게 하거나, 또는, 대물 렌즈에 있어서의 개구수(NA)를 크게 할 필요가 있다.
예를 들면, CD(Compact Disc)에 있어서는, 파장(λ)=780㎚, 개구수(NA)=0.45이고, 기록 용량은 650MB이다. 또, DVD(Digital Versatile Disc)에 있어서는, 파장(λ)= 650㎚, 개구수(NA)=0.60이고, 기록 용량은 4.7GB이다. 이와 같이, DVD는 CD와 비교해서, 파장(λ)를 작게 하고, 개구수(NA)를 크게 함으로써, 스폿 사이즈를 작게 할 수 있다. 그 결과, 기록 용량은 약 7배가 되어, 더 많은 정보를 기록할 수 있다.
광학 디스크의 기록·재생시, 광학 디스크에는 면진동이 생긴다. 이 때, 광학 디스크의 정보 기록면을, 항상 대물 렌즈의 초점 심도내로 유지하기 위해서, 광학 디스크와 대물 렌즈의 거리를 일정하게 유지하는 포커스 제어가 행해진다. 이 포커스 제어의 방법으로서는, 종래부터 후코법, 비점수차법 등이 알려져 있다.
후코법에서는, 광학 디스크로부터의 반사광의 광로 중에 나이프 엣지를 설치한다. 나이프 엣지에서는 광학 디스크로부터의 반사광의 절반을 차단한다. 또, 2분할 수광소자를, 대물 렌즈가 광학 디스크에 대해서 합초(合焦)되는 경우의 반사광 검출용 집광 렌즈 초점위치에 배치한다. 상기 반사광은, 합초시에는, 2분할 수광소자의 중앙에 집광하는데, 광학 디스크가 상하로 이동한 경우, 좌우 어느 쪽 검출기에 치우쳐 조사되고, 좌우의 수광소자로부터 얻어지는 신호에 차가 생긴다. 이 신호의 차를 검출함으로써, 포커스 에러신호를 검출한다.
비점수차법에서는, 광학 디스크로부터의 반사광의 광로 상에, 예를 들면, 원주렌즈나 경사진 유리판 등의 광학 부품을 설치한다. 이것에 의해, 반사광에 비점수차를 제공하게 되고, 서로 직교하는 방향의 2개의 초선이 생긴다. 그래서, 2개의 초선의 중간 부근의 최소 착란원에 4분할 디텍터를 설치하고, 이 4분할 디텍터에 있어서의, 대향하는 2조의 수광소자의 방향을, 각각 앞의 2개의 초선 방향과 일치시킨다. 광학 디스크가 초점 위치에 있는 경우, 대향하는 2조의 수광소자의 합의 수광량은 동일해진다. 한편, 광학 디스크가 상하로 이동한 경우, 대향하는 2조의 수광소자의 합의 수광량에 차가 생긴다. 그래서, 수광소자로부터 얻어진 신호의 차를 검출함으로써, 포커스 에러신호를 얻는다.
이상의 포커스 제어에 있어서는, 포커스 에러신호 검출용 집광렌즈에 의해, 광학 디스크로부터의 반사광을 수광소자 상에 집광하고, 수광소자 상의 집광스폿의 수광량을 신호처리한다. 이에 따라, 포커스 에러신호를 검출한다. 포커스 제어에 있어서는, 이와 같이 검출되는 포커스 에러신호의 신호 레벨이 소정의 신호 레벨이 되도록, 대물 렌즈를 탑재한 액튜에이터의 구동을 제어하여 대물 렌즈를 변위시키고, 포커스 서보루프를 형성한다. 이것에 의해, 광학 디스크의 정보 기록면과 대물 렌즈의 거리를 일정하게 유지하여, 레이저광을 합초 상태로 유지한다.
또, 포커스 제어시에는, 광학 디스크의 정보 기록면에 대물 렌즈의 최량상면이 합치하도록 포커스 에러신호로부터 포커스 서보루프를 형성한다. 이 포커스 서보루프를 형성할 수 있는 범위, 즉, 포커스 서보루프 형성가능 영역은, 포커스 에러신호 검출 광학계에 이용한 수광소자의 수광면으로부터 집광 스폿이 벗어나기 시작할 때까지의 범위와 대략 일치한다. 이 때문에, 포커스 서보루프 형성가능 영역은, 대물 렌즈와 포커스 에러신호 검출용 집광렌즈의 종배율과의 관계, 및, 상기 수광소자의 수광면적에 의존한다.
또, 근래들어, CD 등의 광디스크 장치의 소형화·경량화에 따라, 광 픽업 장치에 있어서도 소형화·경량화가 요망되고 있다. 이 요망에 따라, 대물 렌즈의 유효 직경을 작게 한 경우, 대물 렌즈의 초점 거리는 짧아진다. 또, 상술한 바와 같이, 광학 디스크의 기록 용량을 높이기 위해서는 스폿 사이즈를 작게 할 필요가 있다. 이 때문에 대물 렌즈의 개구수를 높인 경우, 대물 렌즈의 초점 거리는 더욱 짧아진다.
그러나, 대물 렌즈의 초점거리를 짧게 한 경우, 대물 렌즈와 포커스 에러신호 검출용 집광렌즈의 종배율의 관계에 의해, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 좁아진다.
이 때문에, 광학 디스크의 기록·재생시에 광학 디스크나 광 픽업 장치에 충격이 가해진 경우나, 광학 디스크의 기록면에 먼지 등이 존재하는 경우나, 반도체 레이저의 발진 파장이 수 ㎚의 범위에서 급격히 변화하여, 대물 렌즈의 최량상면의 위치 어긋남이 발생하는 모드 호핑 현상이 일어난 경우 등에는, 대물 렌즈가 포커스 서보루프 형성가능 영역에서 벗어날 우려가 있다.
또한, 광 픽업 장치에서는, 일단 대물 렌즈가 포커스 서보루프 형성가능 영역에서 벗어난 경우, 대물 렌즈를 탑재하고 있는 액튜에이터를 요동시키고, 포커스 인입동작을 행한다. 이렇게 해서 포커스 서보루프가 재차 형성된다.
이 때, 초점 거리가 짧은 대물 렌즈에서는, 일반적으로, 광학 디스크와 대물 렌즈의 거리(워킹 디스턴스)가 짧아져 있다. 이 때문에, 대물 렌즈가 광학 디스크에 충돌할 우려가 있다. 대물 렌즈와 광학 디스크가 충돌하여 손상되면, 광 픽업장치의 고장의 원인이 될 수 있다.
여기서, 대물 렌즈가 포커스 서보루프 형성가능 영역에서 벗어나지 않도록 하기 위해서는, 이 영역을 크게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 상기 영역을 크게 하기 위해서, 예를 들면, 수광소자의 면적을 크게 하면, 수광소자의 응답 속도가 저하된다. 이 때문에, 광학 디스크로부터의 재생신호 검출의 고속화에 불리해진다.
또, 포커스 서보루프 형성가능 영역을 크게 하기 위해서, 대물 렌즈와 포커스 에러신호 검출용 집광렌즈의 종배율의 관계를 고려하여, 이 집광렌즈의 초점거리를 짧게 하면, 광기록 매체의 변위량에 대한 상기 집광렌즈의 빔 결상위치의 이동량이 작아진다. 따라서, 포커스 에러신호의 검출감도가 나빠진다.
본 발명의 주된 목적은, 포커스 서보루프가 벗어나기 어려운 광 픽업 장치 및 포커스 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 광 픽업 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 광원과, 이 광원으로부터 출사되어, 기록 매체에 의해 반사된 빛을 집광하는 집광 렌즈와, 이 집광렌즈를 투과한 빛을, 상기 집광렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛과 저개구수 영역을 투과한 빛으로 분리하는 분리수단과, 상기 고개구수 영역을 투과한 빛을 검출하는 제1 수광소자, 및 상기 저개구수 영역을 투과한 빛을 검출하는 제2 수광소자를 적어도 가지는 집광수단과, 적어도 제1 수광소자로부터의 출력신호에 기초하여 제1 포커스 에러신호를 생성하는 한편, 제2 수광소자로부터의 출력신호에 기초하여제2 포커스 에러신호를 생성하는 동시에, 상기 수광수단의 출력치에 기초하여, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호 중 어느 한쪽에 의해 포커스 제어를 행하는 포커스 제어수단을 포함하고 있다.
또, 본 발명의 포커스 제어 방법은, 광원으로부터 출사되어 기록 매체에 의해 반사된 빛을, 이 빛을 집광하는 집광렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛과 저개구수 영역을 투과한 빛으로 분리하여 검출하고, 적어도 상기 고개구수 영역을 투과한 빛에 기초하는 제1 포커스 에러신호와, 상기 저개구수 영역을 투과한 빛에 기초하는 제2 포커스 에러신호를 이용하여 포커스 제어를 행하는 포커스 제어 방법으로서, 적어도, 상기 제1 포커스 에러신호의 특성 곡선, 제2 포커스 에러신호의 특성 곡선, 상기 제1 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광량, 및, 상기 제2 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광량 중의 어느 것에 기초하여, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호 중 어느 한쪽에 의해 포커스제어를 행한다.
상기의 구성 및 방법에 따르면, 감도가 높은 제1 포커스 에러신호와, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 넓은 제2 포커스 에러신호 중 어느 한쪽을 선택함으로써, 포커스 서보루프를 형성할 수 있다.
또한, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호를 선택할 때에 사용하는 수광수단의 출력치는, 예를 들면, 포커스 서보루프를 형성하는 신호로서, 제1 포커스 에러신호를 받아들이는 것을 나타내는 신호, 및 제1 포커스 에러신호를 받아들이지 않고, 제2 포커스 에러신호를 받아들이는 것을 나타내는 신호이다.
따라서, 포커스 서보루프 형성가능 영역은 넓어지고, 예를 들면, 디스크나광 픽업 장치 전체에 충격이 가해진 경우나 디스크의 기록면에 먼지 등이 있는 경우에 있어서도, 대물 렌즈의 초점 위치가 포커스 서보루프로부터 좀처럼 벗어날 수 없게 할 수 있고, 또, 확실하면서도 감도가 양호한 포커스 제어를 행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 우수한 점은, 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또, 본 발명의 이점은, 첨부도면을 참조한 다음의 설명으로 명백해질 것이다.
도1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 설명도.
도2는, 도1에 도시한 홀로그램 소자와 광검출기의 구성, 및 홀로그램 소자로부터 광검출기의 광로를 도시하는 사시도.
도3은, 도1에 도시한 광검출기가 구비하는 복수의 수광소자의 배치 상태를 도시하는 상세도.
도4는 도1에 도시한 광 픽업 장치에 있어서, 게인 조정을 하지 않고 검출되는 포커스 에러신호의 특성을 도시하는 그래프.
도5는, 도1에 도시한 광 픽업 장치에 있어서, 게인 조정하여 검출한 포커스 에러신호의 특성을 도시하는 그래프.
도6a는, 대물 렌즈의 최량상면(最良像面)에 대해 디스크의 위치가 먼 경우의, 레이저빔의 광검출기 상에 있어서의 확대 상태를 도시하는 설명도, 도6b는, 디스크의 위치가 대물 렌즈의 최량상면에 합초되는 경우의, 레이저빔의 광검출기 상에 있어서의 확대 상태를 도시하는 설명도, 도6c는, 대물 렌즈의 최량상면에 대해 디스크의 위치가 가까운 경우의, 레이저빔의 광검출기 상에 있어서의 확대 상태를 도시하는 설명도.
도7은, 제1 및 제2 포커스 에러신호의 특성, 제1 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광소자에서의 전수광량, 및 제2 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광소자에서의 전수광량을 도시하는 각 그래프와, 포커스 제어를 위한 각 기준치를 도시하는 도면.
도8은, 도1에 도시한 대물 렌즈에 대해 행해지는 인입 동작의 가능 영역 및 불안정 영역을 도시하는 그래프.
도9는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 설명도.
도10은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 설명도.
도11은, 도10에 도시한 평행 평면판의 구성을 도시하는 상세도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1: 반도체 레이저(광원)
2: 콜리메이터 렌즈
3: 편광 빔스플리터
4: 1/4 파장판
5: 대물 렌즈
6: 검출계 집광 렌즈
7: 홀로그램 소자
8: 디스크(기록 매체)
9: 광검출기
10: 액튜에이터
[실시 형태 1]
본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도1 내지 도8에 기초하여 설명하면, 이하와 같다.
도1은, 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 설명도이다. 본 실시 형태에 의한 광 픽업 장치는, 도1에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저(1, 광원), 콜리메이터 렌즈(2), 편광 빔스플리터(3), 1/4 파장판(4), 대물 렌즈(5), 검출계 집광 렌즈 (6), 홀로그램 소자(7), 광검출기(9), 대물 렌즈(5)를 구동하는 액튜에이터(10) 및 포커스 제어부(11, 포커스 제어수단)를 구비하고 있으며, 디스크(8, 기록 매체)에 정보를 기록·재생한다.
반도체 레이저(1)는 광원으로, 예를 들면, 파장650㎚의 레이저빔을 출사한다. 또한, 반도체 레이저(1)로부터 출사되는 레이저빔의 파장은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 405㎚여도 좋다. 콜리메이터 렌즈(2)는, 반도체 레이저 (1)로부터 출사된 레이저빔을 평행광으로 변환한다.
편광 빔스플리터(3)는, 2개의 직각 프리즘 중 어느 한쪽의 사면에 편광막을 입히고, 접착하여 입방체로 만든 것이다. 편광 빔스플리터(3)에서는, 입사면에 평행한 편광 방향을 가지는 광파를 투과시키고, 입사면에 수직인 편광 방향을 가지는 광파를 반사시킨다.
1/4 파장판(4)은 직선 편광을 원평광으로, 또, 원편광을 직선 편광으로 변환시키기 위한 것이다. 또, 내부를 투과하는 레이저빔에 있어서의 상광선과 다른 상광선 사이에, 1/4 파장분의 광로차를 생성한다.
대물 렌즈(5)는, 개구수(NA)가 0.85로 크고, 또, 개구수(NA)에 대응하여 동작 거리[WD(워킹 디스턴스)]가 0.300mm로 설정되어 있다.
디스크(8)는 기록 밀도가 높고, 정보기록면(8a) 상에는 보호 기판(8b)이 형성되어 있다. 또한, 디스크(8)는, 광학 디스크이면 좋고, 예를 들면, 광 디스크나 광자기 디스크 등, 그 종류는 한정되는 것은 아니다.
검출계 집광렌즈(6)는 편광 빔스플리터(3)에 의해 반사된 디스크(8)로부터의 반사광을 집광하여, 홀로그램 소자(7)를 통해 광검출기(9)에 조사한다. 홀로그램 소자(7)는 복수의 영역으로 분할되어 있고, 검출계 집광렌즈(6)를 거친 입사광을 각 분할 영역에 의해 분할하여 광검출기(9)에 입사시킨다.
광검출기(9)는, 복수의 수광소자를 가지고, 트랙 에러 신호를 출력하기 위해, 각 수광소자에 있어서 입사광(레이저빔)을 전기 신호로 변환한다.
포커스 제어부(11)는, 광검출기(9)로부터의 출력신호에 기초하여 포커스 에러신호를 생성하고, 이 포커스 에러신호에 기초하여 액튜에이터(10)를 제어하여,포커스 제어를 행한다.
반도체 레이저(1)로부터 출사되고, 콜리메이터 렌즈(2)에서 평행광으로 변환된 레이저빔은, 그 후, 도시하지 않은 빔정형 프리즘에 의해, 빔형상이 타원에서 원형으로 정형되어, 편광 빔스플리터(3)로 유도된다.
이 레이저빔은, 편광 빔스플리터(3)를 투과하여, 1/4 파장판(4)에 입사된다. 1/4 파장판(4)을 투과한 레이저빔의 편광 방향은, 직선편광에서 원편광이 된다. 이 레이저빔은 대물 렌즈(5)에 의해, 디스크(8)의 보호 기판(8b)을 투과하여 디스크 정보 기록면(8a) 상에 집광된다.
디스크(8)의 정보 기록면(8a) 상에 집광된 레이저빔은, 정보 기록면(8a) 상에서 반사되고, 다시 대물 렌즈(5)를 투과하여, 1/4 파장판(4)에 입사된다. 1/4 파장판(4)에 있어서, 레이저빔의 편광 방향은, 원편광에서 직선 편광으로 변환되는데, 그 편광 방향은 상술한 복귀 경로의 것과는 90° 다른 직선 편광이 되어, 편광 빔스플리터(3)로 반사된다. 이와 같이, 편광 빔스플리터(3)에서는, 디스크(8)에 입사되는 레이저빔과, 디스크(8)로부터 반사되어 오는 레이저빔을 분리하고 있다.
편광 빔스플리터(3)로 반사된 레이저빔은, 검출계 집광렌즈(6)에 의해 집광되고, 복수의 영역으로 분할된 홀로그램 소자(7)를 투과하여, 광검출기(9)에 있어서의 복수의 수광소자 영역에서 수광된다. 각 수광소자 영역에서 출력되는 신호는, 도시하지 않은 연산 회로에 의해 처리되고, 포커스 에러신호, 트랙 에러신호 및 재생(RF) 신호가 된다.
이하에, 복수로 분할된 홀로그램 소자(7)의 영역, 및 광검출기(9)에 의해 검출되는 포커스 에러신호, 트랙 에러신호 및 재생(RF) 신호에 대해서 설명한다.
홀로그램 소자(7)는, 도2에 도시하는 바와 같이, 원형의 홀로그램 영역이, 디스크(8)의 트랙에 대해서 수직인 분할선(7e)에 의해, 영역(7c, 7d)을 포함하는 반원 영역과, 영역(7a, 7b)을 포함하는 반원 영역으로 2분할되어 있다.
이 2분할된 영역 중, 영역(7c, 7d)을 포함하는 반원 영역은, 디스크(8)의 트랙에 대해서 평행한 분할선(7f)에 의해, 영역(7c)과, 영역(7d)으로 2분할되어 있다. 한편, 영역(7a, 7b)을 포함하는 반원 영역은, 원호형의 분할선(7g)에 의해, 검출계 집광렌즈(6)의 고개구수 영역 및 저개구수 영역에 대응한, 고개구수 영역(7a)과 저개구수 영역(7b)으로 분할되어 있다.
또한, 검출계 집광렌즈(6)의 저개구수 영역이란, 개구수가 0 이상 0.054 이하에 상당하는 영역을 가리키고, 고개구수 영역이란, 개구수가 0.054보다 크고 0.11 이하에 상당하는 영역을 가리킨다.
이와 같이, 홀로그램 소자(7)는, 4개의 영역(7a, 7b, 7c 및 7d)으로 분할되어 있고, 각각의 영역을 투과하여, 영역 내에서 회절된 회절광을 광검출기(9) 상의 다른 영역에 집광한다.
광검출기(9)의 수광면은, 수광소자(9a~9j)의 10영역으로 분할되어 있고, 수광소자(9g~9j)의 4영역은 보조 디텍터로서 이용된다.
또한, (9a~9j)의 치수를 도3에 도시한다. 여기서는, 수광소자(9a와 9b) 사이 및 수광소자(9c와 9d) 사이의 갭(불감대 폭)을 14㎛로 하고 있다.
홀로그램 소자(7)의 영역(7c 및 7d)을 통과하여 회절된 레이저빔은, 양단의수광소자(9e 및 9f)에 집광된다. 푸시풀법에 의해, 이들 수광소자(9e)에서의 수광량과, 수광소자(9f)에서의 수광량의 차를 변환처리하여 트랙 에러신호를 검출한다.
또, 홀로그램 소자(7)의 어느 영역을 통과한 레이저빔이냐 하는 것에는 관계없이, 각 수광소자(9a~9j)에 있어서 수광되는 수광량의 합을 변환처리하는 것에 의해 재생 신호를 얻는다.
한편, 고개구수 영역(7a)을 통과한 레이저빔(P)은, 한쪽으로 늘어서는 수광소자[9a, 9b, 9g 및 9h, (제1 수광소자)] 에 집광되고, 또 저개구수 영역(7b)을 통과한 레이저빔(Q)은, 다른 쪽으로 늘어서는 수광소자[9c, 9d, 9i 및 9j, (제2 수광소자)]에 집광된다.
보조디텍터로서의 수광소자(9g~9j)를 설치함으로써, 그것들을 설치하지 않은 경우와 비교하면, 레이저빔(P 및 Q)이 수광소자(9a, 9b, 9c 및 9d)로부터 벗어날 때에, 포커스 에러신호는 급격히 제로에 근접하게 된다.
또, 포커스 에러신호를 검출하는 수단으로서는, 후코법을 채용한다. 영역 (7a, 7b)에서 회절된 레이저빔(P, Q)을 수광한 수광소자(9a~9d, 9g~9j)로부터의 출력 신호는, 포커스 제어부(11)의 연산 회로에 의해 다음과 같이 연산 처리된다. 즉, 각 출력 신호를 각 수광소자의 부호에 의해 나타내어, 다음
FE1=((9a+9h)-(9b+9g))+((9c+9j)-(9d+9i))…(1)
과 같이 처리된다. 이것에 의해 포커스 에러신호[FE1(제1 포커스 에러신호)]이 생성된다.
또, 영역(7b)에서 회절된 레이저빔(Q)을 수광한 수광소자(9c, 9d, 9i 및 9j)로부터의 출력신호는, 포커스 제어부(11)의 연산 회로에 의해 다음과 같이 연산처리된다. 즉, 각 출력 신호는 각 수광소자의 부호에 의해 나타내어, 다음
FE2=(9c+9j)-(9d+9i)…(2)
와 같이 처리된다. 이것에 의해 포커스 에러신호[FE2(제2 포커스 에러신호)]가 생성된다.
또한, 본 광 픽업 장치에서는, 포커스 에러신호(FE1) 대신에, 고개구수 영역 (7a)에서 회절된 레이저빔(P)을 수광하는 수광소자(9a, 9b, 9g 및 9h)의 출력 신호에 의해 생성되는 포커스 에러신호[FE1'(제1 포커스 에러신호)]를 이용해도 좋다. 포커스 에러신호(FE1')는, 다음
FE1'=(9a+9h)-(9b+9g)…(3)
의 연산 처리에 의해 생성된다.
여기서, 상기한 바와 같이 해서 얻어진 포커스 에러신호(FE1, FE2, FE1')의 특성을, 그래프로서 도4에 도시한다. 동도에서는, 대물 렌즈(5)에 의한 집광 스폿 위치의 정보 기록면(8a)에 대한 어긋남량(포커스 방향)을 나타내는 디포커스량을 횡축으로, 포커스 에러신호를 나타내는 출력 전압을 종축으로 하고 있다. 또, 포커스 서보의 게인이 동일해지도록, 전기 회로에서 게인 조정된 각 포커스 에러신호의 특성을 도5에 도시한다.
동도에 도시하는 바와 같이, 포커스 에러신호(FE1) 및 포커스 에러신호 (FE1')는, 디포커스량이 작은 범위에 있어서는 감도가 높다. 또, 포커스 에러신호 (FE2)는, 감도는 포커스 에러신호(FE1)이나 포커스 에러신호(FE1')에 뒤떨어지기는 하지만, 신호가 출력되는 디포커스량의 범위가 넓다. 즉, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 넓다.
다음에, 포커스 에러신호(FE2)에 의한 포커스 서보루프 형성가능 영역이 넓어지는 이유에 대해서, 레이저빔(P 및 Q)의 광검출기(9) 상에 있어서의 확대 상태를 모식적으로 나타낸 도6a~도6c를 이용하여 설명한다. 여기서, 도(6a)는 대물 렌즈(5)의 최량상면에 대해서 디스크(8)의 위치가 먼 때, 도6b는 디스크(8)의 위치가 대물 렌즈(5)의 최량상면에 대해서 합초하고 있을 때, 도6c는, 대물 렌즈(5)의 최량상면에 대해서 디스크(8)의 위치가 가까운 때를 나타내고 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서의, 포커스 에러신호(FE1)에 의한 포커스 서보루프 형성가능 영역은 약 ±2㎛인데, 포커스 에러신호(FE2)에 의한 포커스 서보루프 형성가능 영역은 약 ±4㎛이다.
이것은, 도6a~도6c에 도시하는 바와 같이, 검출계 집광렌즈(6)의 고개구수 영역을 통과한 레이저빔(P)보다도, 저개구수 영역을 통과한 레이저빔(Q) 쪽이, 대물 렌즈(5)의 최량상면의 위치 어긋남에 대해서, 디스크(8)로부터의 반사광의 수광소자 상에서의 확대가 작은 것에 의한 것이다.
또, 포커스 에러신호(FE1')를 이용한 경우, 포커스 서보루프 형성가능 영역은 약 ±2㎛가 되고, 그 영역은 포커스 에러신호(FE1)와 동일하다.
또한, 포커스 에러 검출계에는, 반도체 레이저의 온도, 경과 시간에 따른 출력 변동, 디스크 기판의 투과율과 기록막의 반사율의 편차, 기록막의 경시적인 감도, 반사율의 차, 어드레스 영역과 데이터 영역에서의 반사광량의 차, 기록 마크가 있는 곳과 없는 곳에서의 반사율의 차 등을 고려한 자동 이득 제어(AGC:Automatic Gain Control)회로를 이용해도 좋다.
이와 같이, 홀로그램 소자(7) 및 광검출기(9)의 수광면의 영역을 분할함으로써, 포커스 에러신호(FE1, FE2)를 검출할 수 있다. 이들 포커스 에러신호(FE1, FE2)는 포커스 제어부(11)에서 연산 처리된다. 그 결과에 기초하여 대물 렌즈(5)를 탑재한 액튜에이터를 구동시키고, 포커스 서보루프를 형성한다.
여기서, 포커스 서보루프를 형성하는 포커스 제어부(11)에 있어서, 포커스 에러신호(FE2)만을 전기 회로에 의해 증폭하여 이용하면, 수광소자(9c, 9d, 9i 및 9j)에서 수광된 수광량의 노이즈 성분도 증폭된다. 이 때문에, 대물 렌즈(5)의 합초 위치에서의 정상 위치 편차가 커진다.
또, 포커스 에러신호(FE1)만을 전기 회로에 의해 증폭하여 이용하면, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 좁기 때문에, 대물 렌즈(5)의 초점 위치가 포커스 서보루프 형성가능 영역에서 벗어나기 쉬워진다.
따라서, 포커스 에러신호(FE1)와 포커스 에러신호(FE2)를 전환하여 포커스 서보루프를 형성하는 것이 바람직하다.
이하에, 포커스 서보루프 형성의 전환에 대해서 도7을 이용하여 설명한다. 도7은, 포커스 에러신호(FE1), 포커스 에러신호(FE2), 포커스 에러신호(FE1)를 생성하기 위한 수광소자(9a~9d, 9g~9j)에 있어서 수광되는 전수광량(72), 포커스 에러신호(FE2)를 생성하기 위한 수광소자(9c, 9d, 9i 및 9j)에 있어서 수광되는 전수광량 (71)의 특성을 그래프로서 나타낸 것이다. 동도에서는, 디포커스량을 횡축으로, 출력 전압을 종축으로 하고 있다.
외란이 존재하지 않을 때에는, 포커스 서보루프가 형성되어 있기 때문에, 대물 렌즈(5)의 위치는, 포커스 에러신호(FE1, FE2)의 출력 전압이 거의 제로가 되는 0점 부근에 있다.
한편, 외란이 존재하고, 레이저빔의 합초 위치가 디스크(8)의 정보 기록면 (8a)으로부터 크게 이간하면, 빔스폿이 광검출기(9)의 수광면으로부터 벗어난다. 이것에 의해, 포커스 에러신호(FE1, FE2)를 나타내는 출력 전압의 극성은 반전하고, 그 그래프는 도7에 도시하는 바와 같은 S자 곡선을 그린다. 즉, 포커스 제어를 할 수 있는 것은, 포커스 에러신호(FE1, FE2)의 출력 전압이 0일 때부터 최고치가 될 때까지이다.
따라서, 포커스 에러신호(FE1)의 출력 전압에 기초한 포커스 제어를 할 수 있는 것은, 도7의 ①의 영역내이고, 포커스 에러신호(FE2)의 출력 전압에 기초한 포커스 제어를 할 수 있는 것은 도7의 ① 및 ②의 영역내이다.
디스크(8)나 광 픽업 장치 전체가 충격이 가해진 경우나 디스크(8)의 기록면에 먼지 등이 있는 경우에 있어서, 그들 외란에 의한 변위가 ①의 영역내인 경우는, 0점 부근에 대물 렌즈(5)가 배치되도록 포커스 서보를 추종하려고 한다.
그러나, 포커스 서보를 추종할 수 없는 외란이 가해진 경우에는, 대물 렌즈(5)의 최량상면이 디스크(8)의 정보 기록면(8a)에 대해서 어긋난다. 이 때문에, 포커스 에러신호(FE1)의 전압이 ①의 영역에서 ②의 영역 또는 ③의 영역에 까지 변화한다. 따라서, 포커스 에러신호(FE1)에 기초한 포커스 제어는 할 수 없게 된다.
또, 온도 변화에 따라 반도체 레이저의 발진 파장이 급격히 변화하고, 정보 기록면(8a)에 대한 대물 렌즈(5)의 최량상면이 어긋나는 모드 호핑 현상이 발생한 경우에도, 포커스 에러신호(FE1)의 전압이 ①의 영역에서 ②의 영역 또는 ③의 영역에 까지 변화한다. 그리고, 포커스 에러신호(FE1)에 기초한 포커스 제어를 할 수 없게 된다.
상기한 바와 같이 포커스 에러신호(FE1)에 기초한 포커스 서보루프를 형성할 수 없게 되었을 때에, 포커스 제어부(11)에서는, 포커스 에러신호(FE1)를 이용한 포커스 제어로부터 포커스 에러신호(FE2)를 이용한 포커스 제어로 전환한다. 이에 따라, 즉석에서 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성가능 영역으로 대물 렌즈(5)의 초점 위치를 이동시킬 수 있다.
또한, ①, ②, ③의 각각의 영역에 있어서의 포커스 제어의 방법을 상세하게 설명한다.
1. ①의 영역에 대물 렌즈(5)의 초점 위치가 있는 경우
대물 렌즈(5)의 초점위치가 ①의 영역에 있는 경우, 즉, 디포커스량이 ①의 영역내인 경우는, 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성시에 있어서, 포커스 에러신호(FE1)의 절대치는 제1 기준치(A)이하이고, 또한, 포커스 에러신호(FE2)의 절대치는 제2 기준치(B)이하이다. 이 때, 포커스 에러신호(FE1)에 기초하여 포커스 서보루프를 형성한다.
또한, 제1 기준치(A) 및 제2 기준치(B)는, 형성하는 포커스 서보루프의 전환의 판단에 이용하는 기준치를 가리킨다. 제1 기준치(A)는, 포커스 에러신호(FE1)의 피크위치(최고치) 부근의 값으로 하고, 제2 기준치(B)는, 포커스 에러신호(FE2)의 피크위치(최고치) 부근의 값으로 한다. 또, 피크위치(최고치) 부근의 값이라는 것은, 피크위치보다도 약간 작은 값을 가리키는 것으로, 포커스 에러신호의 노이즈 성분을 고려한 것이다.
이와 같이, 제1 기준치(A) 및 제2 기준치(B)를 피크위치 부근의 값으로 함으로써, 포커스 서보루프 형성가능 영역을 크게 할 수 있다.
2. ②의 영역에 대물 렌즈(5)의 초점위치가 있는 경우
포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성시에 있어서, 외란에 의해 포커스서보를 추종할 수 없게 되면, 대물 렌즈(5)의 초점위치는 ②의 영역으로 이동한다. 따라서, 포커스 에러신호(FE1)를 나타내는 출력 전압의 절대치는 제1 기준치(A)보다 커지고, 포커스 에러신호(FE2)를 나타내는 출력 전압의 절대치는 제2 기준치(B)이하가 된다.
이 때, 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성에서 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환한다.
이와 같이, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프를 형성한 것에 의해, 대물 렌즈(5)의 초점 위치는 ①의 영역에 근접한다. 따라서, 포커스 에러신호(FE2)의 절대치는 점차 작아지고, 또한, 수광소자(9a~9d, 9g~9j)에 있어서 수광되는 전수광량(72)을 나타내는 출력 전압이 증대한다.
그 후, 상기 전수광량(72)을 나타내는 출력 전압이, 제3 기준치(C, 광량 기준치)보다 커지고, 또한, 포커스 에러신호(FE1)를 나타내는 출력 전압의 절대치가 도7에 도시하는 제4 기준치(D, 신호 기준치)이하가 되는 영역[포커스 에러신호(FE1)에 의한 안정된 인입 동작을 행할 수 있는 영역]으로 들어가면, 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환한다.
즉, 제3 기준치(C) 및 제4 기준치(D)는, 포커스 에러신호(FE1)에 의한 포커스 서보루프 형성이 안정되어 행해지도록 각각 설정되어 있고, 상기 전수광량(72)을 나타내는 출력 전압이 제3 기준치(C)보다 커지고, 또한, 포커스 에러신호(FE1)를 나타내는 출력 전압의 절대치가 제4 기준치(D)이하가 되었을 때에, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성에서 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환한다.
3. ③의 영역에 대물 렌즈(5)의 초점 위치가 있는 경우
③의 영역내에서의, 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성시에 있어서, 외란에 의해 포커스 서보를 추종할 수 없었기 때문에, 수광소자 (9a~9d, 9g~9j)에 있어서 수광되는 전수광량(72)을 나타내는 출력 전압이 포커스 서보 벗어남 검출용 판정치(E)이하가 된 경우(도7의 ④영역), 대물 렌즈(5)를 강제적으로 디스크(8)로부터 멀리 떨어진 장소(제1의 위치)로 이동시킨 후, 디스크(8) 부근(제2의 장소)에까지 이동시키는 인입 동작을 행한다.
포커스 서보 벗어남 검출용 판정치(E)는, 포커스 에러신호(FE1)에 의한 안정된 인입 동작을 행할 수 있는 영역을 결정하는 제3 기준치(C)이하의 값이고, 기록막의 반사율의 차이에 의한 수광량 변화의 최소치보다 작은 값으로 하는 것으로, 확실하게 포커스 서보 벗어남을 검출할 수 있는 것으로 한다.
④의 영역에 있어서 인입 동작을 함으로써, 대물 렌즈(5)의 초점 위치는 ②의 영역에 근접한다. 그리고, 포커스 에러신호(FE2)를 생성하기 위한 수광소자 (9c, 9d, 9i 및 9j)에 있어서 수광되는 전수광량(71)을 나타내는 출력 전압이 제5 기준치 (F)보다 크고, 또한, 포커스 에러신호(FE2)를 나타내는 출력 전압의 절대치가 제6 기준치(G)이하가 되는 영역(포커스 에러신호(FE2)에 의한 안정된 인입 동작을 행할 수 있는 영역)에서, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성을 행한다.
즉, 제5 기준치(F) 및 제6 기준치(G)는, 포커스 에러신호(FE2)에 의한 포커스 서보루프 형성이 안정되어 행해지도록 각각 설정되어 있고, 전수광량(71)을 나타내는 출력 전압이 제5 기준치(F)보다 크고, 또한, 포커스 에러신호(FE2)를 나타내는 출력 전압의 절대치가 제6 기준치(G)이하가 되었을 때에, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환한다.
또한, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성시에 있어서, 수광소자(9a~9d, 9g~9j)에 있어서 수광되는 전수광량(72)을 나타내는 출력 전압이 제3 기준치(C)보다 크고, 또한, 포커스 에러신호(FE1)를 나타내는 출력 전압의 절대치가 제4 기준치(D)이하가 되는 영역[포커스 에러신호(FE1)에 의한 안정된 인입동작을 행할 수 있는 영역]으로 들어가면, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성에서 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환한다.
더욱이, 포커스 인입 동작시에 이용하는 제4 기준치(D)는, 제1 기준치(A)보다 작고, 또, 제6 기준치(G)는, 제2 기준치(B)보다 작다. 이와 같이, 인입 동작을 안정되게 행할 수 있는 영역을 결정하는 제4 기준치(D) 및 제6 기준치(G)를, 종래와 동일하게 포커스 에러신호의 제로크로스 부근에 설정함으로써, 안정된 인입 동작을 행할 수 있다.
이와 같이, 본 광 픽업 장치에서는, 포커스 에러신호의 출력 전압에 따라, 포커스 에러신호(FE1)와 포커스 에러신호(FE2)를 전환하여 포커스 제어를 하고, 포커스 서보루프를 형성한다. 포커스 에러신호(FE1)는, 디포커스량이 작은 범위에 있어서는 감도가 높다. 따라서, 디포커스량이 작은 범위에 있어서는, 감도가 높은 포커스 에러신호(FE1)에 기초하여, 포커스 서보루프를 형성한다.
한편, 디포커스량이 커지고, 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보를 추종할 수 없게 되면, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 넓은 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보로 전환한다.
또, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보로 전환한 후 디포커스량이 작아지면, 감도가 높은 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보로 전환한다.
따라서, 이러한 구성에 따르면, 포커스 서보루프 형성가능 영역은 넓어지고,대물 렌즈(5)의 초점 위치가 포커스 서보루프로부터 좀처럼 벗어날 수 없게 할 수 있다. 이렇게 해서, 확실하면서도 감도가 양호한 포커스 제어를 행할 수 있다.
또한, 포커스 에러신호(FE1) 대신에 포커스 에러신호(FE1')를 이용하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 넓은 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보에도 추종할 수 없게 되는 경우, 즉, 광 픽업 장치의 기동시나, 포커스 서보루프가 벗어난 경우에도, 정보 기록면(8a)에 대물 렌즈(5)의 최량상면이 오도록, 대물 렌즈(5)를 탑재한 액튜에이터(10)를 구동시키고, 대물 렌즈(5)의 위치를 포커스 서보루프 형성가능 영역내에 강제적으로 이동시킨다. 그 후, 광학계와 신호처리부로 구성되는 포커스 서보루프를 ON으로 할 필요가 있다.
이와 같이 강제적으로 대물 렌즈(5)를 움직이게 하여, 포커싱 인입 동작을 행하는 순서를 도8을 이용해서 이하에 기술한다. 도8은, 포커스 에러신호(81) 및 포커스 에러신호(81)를 검출하는 수광소자의 전수광량을 나타내는 신호(82)의 특성을, 디포커스량을 횡축으로 하고, 출력 전압을 종축으로 하여 나타낸 그래프이다.
포커싱 인입 동작을 행할 때에는, 우선, 대물 렌즈(5)를 강제적으로 디스크 (8)에서 멀리한다. 그 후에, 디스크(8)에 서서히 근접하도록 하면, 대물 렌즈(5)가 도8의 제1 포커스 서보루프 형성 불안정 영역(80a)에 들어간다.
여기서, 포커스 서보루프 형성의 개시 스위치를 ON으로 했을 경우, 제1 포커스 서보루프 형성 불안정 영역(80a)은 정귀환 영역이기 때문에, 대물 렌즈(5)를 탑재한 액튜에이터(10)에 가해지는 전류가 과대해지고, 대물 렌즈(5)는 가속되어, 초점이 맞는 위치인 점(O)을 너무 지나가서 제2 포커스 서보루프 형성 불안정 영역(80b)으로 뛰어 들어가 버리고, 그 결과, 적절한 포커스 인입이 행해지지 않을 우려가 있다.
그래서, 대물 렌즈(5)를 제1 포커스 서보루프 형성 불안정 영역(80a)과 제2 포커스 서보루프 불안정 영역(80b) 사이의 영역, 즉, 포커스 서보루프 형성가능 영역내(80c)에 배치한 상태일 때, 포커스 서보루프 형성의 개시 스위치를 ON으로 한다.
포커스 서보루프 형성가능 영역내(80c)에 있어서, 포커스 서보의 루프를 ON으로 하는 방법으로서는, 포커스 에러를 검출하는 수광소자(9a~9d, 9g~9j)의 전수광량을 나타내는 신호(82)의 전광량에 의한 출력 전압이 기준치 전압(H)보다 크고, 또한, 포커스 에러신호(81)의 절대치가 기준치 전압(I)이하가 되는 영역에 있어서, 포커스 서보루프가 형성되도록 스위치를 넣는다. 이에 따라, 안정된 인입 동작을 행할 수 있다.
또한, 기준치 전압(H)은, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성에서 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환될 때에 이용하는 제3 기준치(C) 및 포커스 서보 벗어남을 검출한 후, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환될 때에 이용하는 제5 기준치(F)에 대응한다.
또, 기준치 전압(I)은, 포커스 에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성에서 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환할 때에 이용하는 제4 기준치(D) 및 포커스 서보 벗어남을 검출한 후, 포커스에러신호(FE2)에 기초하는 포커스 서보루프 형성으로 전환할 때에 이용하는 제6 기준치(G)에 대응한다.
또한, 다른 방법으로서는, 상기 신호(82)의 전광량에 의한 출력 전압이 기준치 전압(H)보다 커지고, 다음에, 포커스 에러신호(81)가 제로가 된 시점에서, 포커스 서보루프가 형성되도록 스위치를 넣어도 된다. 이 경우에도, 안정된 인입 동작을 행할 수 있다.
이상과 같이, 대물 렌즈(5)와 디스크(8) 사이의 거리를 변화시키면서 포커스 에러신호(81)의 출력을 검출하여 얻어진 S자 곡선에 있어서, 그 극대와 극소 사이에서 포커스 에러를 검출하는 수광소자의 전수광량을 나타내는 신호(82)가 기준치 레벨 이상일 때에, 포커싱 인입 동작을 개시하고, 포커스 에러신호(81)가 제로가 되는 합초점(合焦点)(O)에 대물 렌즈(5)를 액튜에이터(10)에 의해 이동시킨다. 이에 따라, 안정된 인입 동작을 행할 수 있다.
또한, 액튜에이터(10)에 의한 대물 렌즈(5)의 위치 이동은, 보이스 코일 모터에 전류를 가한 전극 구동에 의해 행한다.
또, 상기한 광 픽업 장치의 구성에서는, 대물 렌즈(5)에 무한계 대물 렌즈를 이용한 광학 구성으로 했으나, 유한계 대물 렌즈를 이용한 광학 구성에 있어서도 적용가능하다.
[실시 형태 2]
본 발명의 다른 실시 형태에 대해서 도9에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 구성 요소와 동등한 기능을가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부기하여 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 의한 광 픽업 장치는, 도9에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 마찬가지로, 콜리메이터 렌즈(2), 대물 렌즈(5) 및 광검출기(9)를 구비하고 있다. 또, 실시 형태 1에서는 별도로 구비되어 있던 홀로그램 소자(7) 및 반도체 레이저(1) 대신에, 홀로그램 소자(7)가 부착되어진 홀로그램 반도체 레이저(90)를 구비하고 있고, 디스크(8)에 정보를 기록·재생한다.
본 실시 형태에 있어서의 광 픽업 장치는, 광원으로서, 출사면에 홀로그램 소자(7)가 부착된 홀로그램 반도체 레이저(90)를 가진다. 또한, 이 홀로그램 반도체 레이저(90)로부터 출사되는 레이저빔은, 직선 편광이며, 그 파장은, 예를 들면, 650㎚이다.
레이저빔은 출사될 때, 홀로그램 소자(7)에서 회절된다. 홀로그램 소자(7)에서 출사된 레이저빔을 0차 회절광(91)으로 하면, 0차 회절광(91)은, 콜리메이터 렌즈(2)에서, 평행광으로 변환된다.
평행광으로 변환된 레이저빔은, 그 후, 도시하지 않은 빔 정형 프리즘에 의해, 빔형상이 타원에서 원형으로 정형되어, 대물 렌즈(5)로 유도된다. 대물 렌즈 (5)를 통과한 레이저빔은, 디스크(8)에서 반사되고, 그 후 다시 대물 렌즈(5)를 통과한다. 이 레이저빔은, 콜리메이터 렌즈(2)를 통과하여, 홀로그램 소자(7)에서 회절된다. 이 때 회절된 레이저빔을 1차 회절광(92)으로 하면, 1차 회절광(92)은 광검출기(9)의 수광면상에 집광된다.
홀로그램 소자(7) 및 광검출기(9)는, 도2에 도시하는, 실시 형태 1과 동일한것을 이용하고 있다. 이것에 의해, 포커스 에러신호(FE1, FE2)를 검출할 수 있다.
이 포커스 에러신호[FE1(제1 포커스 에러신호)]와 포커스 에러신호[FE2(제2 포커스 에러신호)]를 전환하여 포커스 제어를 행하고, 포커스 서보루프를 형성함으로써, 포커스 서보루프 형성가능 영역은 넓어지고, 대물 렌즈(5)의 초점 위치가 포커스 서보루프로부터 좀처럼 벗어날 수 없게 할 수 있다. 이렇게 해서, 확실하면서도 감도가 양호한 포커스 제어를 할 수 있다.
[실시 형태 3]
본 발명의 또 다른 실시 형태에 대해서 도10 및 도11에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 구성 요소와 동등한 기능을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부기하여 그 설명을 생략한다.
도10은, 본 발명의 일 실시 형태인 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 설명도이다. 본 실시 형태에 의한 광 픽업 장치는, 도10에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 마찬가지로, 반도체 레이저(1), 콜리메이터 렌즈(2), 편광 빔스플리터(3), 1/4 파장판(4), 대물 렌즈(5) 및 검출계 집광 렌즈(6)를 구비하고 있다. 또 그 밖에는, 광검출기(100), 광검출기(101), 원주 렌즈(102), 편광 빔스플리터(103), 1/2 파장판(104) 및 평행 평면판(105)을 구비하고 있고, 디스크(8)에 정보를 기록·재생한다.
평행 평면판(105)은, 도11에 도시하는 바와 같이, 검출계 집광 렌즈(6)의 고개구수 영역에 대응하는 부분(105a)과, 검출계 집광 렌즈(6)의 저개구수 영역에 대응하는 부분(105b)을 가지고, 상기 저개구수 영역에 대응하는 부분(105b)에만 1/2 파장판(104)이 붙여져 있다.
또, 평행 평면판(105)은, 검출계 집광 렌즈(6)의 직전에 배치되어 있고, 이것에 의해, 디스크(8)로부터의 복귀광에 있어서, 검출계 집광 렌즈(6)의 저개구수 영역을 통과하는 빛만의 편광 방향을, 90°회전 시킬 수 있다.
원주 렌즈(102)는 광검출기(100) 및 광검출기(101)에 대해서 비점수차를 제공한다. 이 비점수차의 방향은, 광검출기(100) 및 광검출기(101)에 대해서 45°경사진 방향으로 설정되어 있다. 이에 따라, 광검출기(100) 및 광검출기(101)에 대해서 레이저빔에 경사진 비점수차를 제공할 수 있다.
반도체 레이저(1)는, 예를 들면, 파장650㎚ 이상의 레이저빔을 출사한다. 반도체 레이저(1)로부터 출사된 레이저빔은 콜리메이터 렌즈(2)에 의해 평행광으로 변환된다. 이 레이저빔은, 그 후, 도시하지 않은 빔 정형 프리즘에 의해, 빔형상이 타원에서 원형으로 정형되고, 편광 빔스플리터(3)로 유도된다.
편광 빔스플리터(3)에 유도된 레이저빔은, 편광 빔스플리터(3)를 투과하여, 1/4 파장판(4)에 입사하고, 여기서 편광 방향이 직선 편광에서 원편광이 된다. 이 레이저빔은 대물 렌즈(5)를 투과하여, 디스크(8)로 반사되고, 그 후 다시 대물 렌즈(5)를 투과한다. 대물 렌즈(5)를 투과한 레이저빔은, 1/4 파장판(4)에 다시 입사되고, 편광 방향이 원편광에서 직선 편광으로 변환되는데, 그 편광 방향은 상술한 복귀 경로의 것과는 90°다른 직선 편광이 되고, 편광 빔스플리터(3)에서 반사되어, 평행 평면판(105)으로 유도된다.
이 레이저빔은, 평행 평면판(105), 검출계 집광 렌즈(6)를 투과하고, 원주 렌즈(102)로 유도되어 비점수차가 제공된 후 편광 빔스플리터(103)로 유도된다.
편광 빔스플리터(103)로 유도된 레이저빔은, 편광 방향의 차이에 따라, 검출계 집광 렌즈(6)의 고개구수 영역을 통과한 레이저빔(R)과, 저개구수 영역을 통과한 레이저빔(S)의 2광속으로 나뉘어진다. 레이저빔(R)은 그 후 광검출기(100)에 의해, 레이저빔(S)는 광검출기(101)에 의해 검출된다.
레이저빔(R 및 S)의 수광 결과에 기초하여 생성되는 포커스 에러신호를 포커스 에러신호[FE1(제1 포커스 에러신호)]로 하고, 레이저빔의 수광결과에 기초하여 생성되는 포커스 에러신호를 포커스 에러신호[FE2(제2 포커스 에러신호)]로 한다.
이와 같이 출력된 포커스 에러신호(FE1) 및 포커스 에러신호(FE2)에 기초하여, 실시 형태 1과 마찬가지로, 포커스 제어의 전환을 행한다.
이와 같이, 포커스 에러신호(FE1)와 포커스 에러신호(FE2)를 전환하여 포커스 제어를 행하고, 포커스 서보루프를 형성함으로써, 포커스 서보루프 형성가능 영역은 넓어지고, 대물 렌즈(5)의 초점위치가 포커스 서보루프로부터 좀처럼 벗어날 수 없게 할 수 있다. 이렇게 해서, 확실하면서도 감도가 양호한 포커스 제어를 할 수 있다.
또한, 1/2 파장판(104)에 있어서, 검출계 집광 렌즈(6)의 저개구수 영역을 투과하는 레이저빔(S)의 편광 방향을 90°회전시켰으나, 검출계 집광 렌즈(6)의 고개구수 영역을 투과하는 레이저빔(R)의 편광 방향을 90°회전시켜도 상관없다.
포커스 에러신호(FE1)에 의한 포커스 서보루프 형성시에 있어서, 포커스 에러신호(FE1)의 전압의 절대치가, 제1 기준치(A) 이하이고, 또한, 포커스 에러신호 (FE2)의 전압의 절대치가, 제2 기준치(B) 이하인 상태에 있어서는, 제1 포커스 에러신호(FE1)에 기초하여 포커스 서보루프를 형성한다.
포커스 에러신호(FE1)의 전압의 절대치가 제1 기준치(A)보다 크고, 또한, 포커스 에러신호(FE2)의 전압의 절대치가 제2 기준치(B) 이하인 상태에 있어서는, 제1 포커스 에러신호(FE1)에 기초하는 포커스 서보루프의 형성에서 제2 포커스 에러신호 (FE2)에 기초하는 포커스 서보루프의 형성으로 전환한다.
이상과 같이, 본 발명의 광 픽업 장치는, 광원과, 이 광원으로부터 출사되고, 기록 매체에서 반사된 빛을 집광하는 집광 렌즈와, 이 집광 렌즈를 투과한 빛을, 상기 집광 렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛과 저개구수 영역을 투과한 빛으로 분리하는 분리 수단과, 상기 고개구수 영역을 투과한 빛을 검출하는 제1의 수광소자, 및 상기 저개구수 영역을 투과한 빛을 검출하는 제2의 수광소자를 적어도 가지는 수광소자와, 적어도 제1의 수광소자로부터의 출력 신호에 기초하여 제1 포커스 에러신호를 생성하는 한편, 제2의 수광소자로부터의 출력 신호에 기초하여 제2 포커스 에러신호를 생성하는 동시에, 상기 수광수단의 출력치에 기초하고, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호 중 어느 한쪽에 의해 포커스 제어를 행하는 포커스 제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 따르면, 분리수단에 의해, 집광렌즈를 투과한 빛이 집광렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛과 저개구수 영역을 투과한 빛으로 분리되고, 고개구수 영역을 투과한 빛이 수광수단의 제1 수광소자에 의해 검출되고, 저개구수 영역을투과한 빛이 수광수단의 제2 수광소자에 의해 검출된다. 포커스 제어수단은, 적어도 제1 수광소자로부터의 출력 신호에 기초하여 제1 포커스 에러신호를 생성하는 한편, 제2 수광소자로부터의 출력 신호에 기초하여 제2 포커스 에러신호를 생성한다. 또한, 포커스 제어수단은, 수광수단의 출력치에 기초하여, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호 중 어느 것을 선택하여, 그 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어를 행한다.
상기 제1 포커스 에러신호는 감도가 높은 것이고, 제2 포커스 에러신호는 넓은 포커스 서보루프 형성가능 영역을 얻을 수 있는 것이다.
또한, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호를 선택할 때에 사용하는 수광수단의 출력치는, 예를 들면, 포커스 서보루프를 형성하는 신호로서, 제1 포커스 에러신호를 받아들이는 것을 나타내는 신호, 및 제1 포커스 에러신호가 받아들이지 않고, 제2 포커스 에러신호가 받아들이는 것을 나타내는 신호이다.
이와 같이, 수광 수단의 출력치에 기초하여, 감도가 높은 제1 포커스 에러신호와, 포커스 서보루프 형성가능 영역이 넓은 제2 포커스 에러신호 중 어느 한쪽을 선택함으로써, 포커스 서보루프를 형성할 수 있다.
따라서, 고감도의 포커스 서보를 유지하면서, 포커스 서보루프 형성가능 영역을 넓게 할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면, 디스크나 광 픽업 장치 전체에 충격이 가해진 경우나 디스크의 기록면에 먼지 등이 존재하는 경우에 있어서도, 대물 렌즈의 초점 위치를 포커스 서보루프로부터 좀처럼 벗어날 수 없게 할 수 있다. 이 결과, 확실하면서도 감도가 양호한 포커스 제어를 할 수 있다.
상기한 광 픽업 장치에 있어서, 상기한 포커스 제어수단은, 포커스 제어에 사용하는 신호로서, 제1 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제1 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위내에 있을 때에, 제1 포커스 에러신호를 선택하는 한편, 제1 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제1 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위외에 있고, 또한 제2 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제2 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위내에 있을 때에, 제2 포커스 에러신호를 선택하는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 따르면, 포커스 제어수단이, 감도가 높은 제1 포커스 에러신호와, 포커스 서보루프 형성가능 영역을 얻을 수 있는 제2 포커스 에러신호를 적절하게 전환하여 포커스 제어를 할 수 있다. 이에 따라, 포커스 제어에 있어서, 고감도의 포커스 서보를 유지하면서, 포커스 서보루프 형성가능 영역을 넓게 하는 처리를 확실하게 행할 수 있다.
상기한 광 픽업 장치에 있어서, 상기한 포커스 제어수단은, 상기 수광 수단에 있어서의 적어도 제1 수광소자를 포함하는 수광소자의 전수광량을 나타내는 출력 전압이, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 광량 기준치보다 크고, 또한, 상기 제1 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 신호 기준치 이하가 될 때에, 제1 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어를 행하는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 따르면, 포커스 제어수단에 있어서, 사용하는 포커스 에러신호로서 제1 포커스 에러신호에의 전환을 적절하게 행할 수 있다.
상기한 광 픽업 장치는, 대물 렌즈와, 이 대물 렌즈를 포커스 방향으로 구동하는 액튜에이터를 구비하고, 상기한 포커스 제어수단이, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어가 불가능하게 되었을 때에, 상기 대물 렌즈를 기록 매체로부터 멀리 떨어진 제1 위치로 이동시키고, 다음에, 상기 수광수단에 있어서의 포커스 에러신호를 얻기 위한 수광소자의 전수광량을 나타내는 출력 전압이 소정치가 되었을 때에, 상기 대물 렌즈를 제1 위치에서 기록 매체에 근접하는 제2 위치로 이동시키는 인입 동작을 행할 수 있도록 상기 액튜에이터를 제어하는 동시에, 그 후, 제2 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제2 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위내가 되었을 때에, 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어를 행하는 구성으로 해도 좋다.
상기와 바와 같은 포커스 제어수단의 제어에 의해, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어가 불가능해진 경우라도, 예를 들면, 대물 렌즈가 기록 매체에 충돌하여, 대물 렌즈나 기록 매체가 손상되는 사태를 일으키지 않고서, 대물 렌즈를 포커스 제어가 가능한 위치로 되돌릴 수 있다.
상기한 광 픽업 장치는, 분리 수단이, 홀로그램 소자로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 따르면, 분리수단으로서, 홀로그램 소자가 빛을 분리하는 것에 의해, 복수의 포커스 에러신호를 얻을 수 있다.
상기한 광 픽업 장치는, 상기 분리수단으로서, 상기 집광렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛의 광로와 저개구수 영역을 투과한 빛의 광로 중 어느 한쪽에 설치된 1/2 파장판과, 편광 빔스플리터를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 따르면, 1/2 파장판으로, 집광렌즈의 고개구수 영역을 투과한빛의 편광 방향 또는 저개구수 영역을 투과한 빛의 편광 방향 중 어느 한쪽을 회전시킬 수 있고, 편광 방향이 다른 빛을 편광 빔스플리터로 분리할 수 있다. 이것에 의해, 복수의 포커스 에러신호를 얻을 수 있다.
따라서, 적절한 포커스 에러신호를 선택하여 포커스 제어를 행할 수 있다.
발명의 상세한 설명의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하는 것으로서, 그러한 구체예만으로 한정하여 협의로 해석되어야 할 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구사항의 범위내에서, 여러가지 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims (12)

  1. 광원과, 이 광원으로부터 출사되어 기록 매체에서 반사된 빛을 집광하는 집광렌즈와, 이 집광 렌즈를 투과한 빛을 상기 집광 렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛과 저개구수 영역을 투과한 빛으로 분리하는 분리 수단과,
    상기 고개구수 영역을 투과한 빛을 검출하는 제1 수광소자 및 상기 저개구수 영역을 투과한 빛을 검출하는 제2 수광소자를 적어도 가지는 수광수단과,
    적어도 제1 수광소자로부터의 출력신호에 기초하여 제1 포커스 에러 신호를 생성하는 한편, 제2 수광소자로부터의 출력신호에 기초하여 제2 포커스 에러신호를 생성하는 동시에, 상기 수광수단의 출력치에 기초하여, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호 중 어느 한 쪽에 의해 포커스 제어를 하는 포커스 제어 수단을 포함하는 광 픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포커스 제어수단은, 포커스 제어에 사용하는 신호로서, 상기 제1 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제1 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위내에 있을 때에, 제1 포커스 에러신호를 선택하는 한편, 제1 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제1 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위외에 있고, 또한, 상기 제2 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제2 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위내에 있을 때에, 제2 포커스 에러신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포커스 제어수단은, 상기 수광 수단에 있어서의 적어도 제1 수광소자를 포함하는 수광소자의 전수광량을 나타내는 출력 전압이, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 광량 기준치보다 크고, 또한 상기 제1 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 신호 기준치 이하가 될 때에, 제1 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  4. 제1항에 있어서, 대물 렌즈와, 이 대물 렌즈를 포커스 방향으로 구동하는 액튜에이터를 구비하고, 상기 포커스 제어수단은, 상기 제1 포커스 에러신호와 상기 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어가 불가능하게 되었을 때에, 상기 대물 렌즈를 기록 매체로부터 멀리 떨어진 제1 위치로 이동시키고, 다음에, 상기 수광 수단에 있어서의 포커스 에러신호를 얻기 위한 수광소자의 전수광량을 나타내는 출력 전압이 소정치가 되었을 때에, 상기 대물 렌즈를 제1 위치로부터 기록 매체에 근접하는 제2 위치로 이동시키는 인입 동작이 행해지도록 상기 액튜에이터를 제어하는 동시에, 그 후, 제2 포커스 에러신호를 나타내는 값이, 제2 포커스 에러신호에 의해 포커스 제어가 가능한 범위내가 되었을 때에, 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어를 행하고 있을 때에, 상기 수광 수단에 있어서의 적어도 제1 수광소자를 포함하는 수광소자의전 수광량을 나타내는 출력 전압이, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 광량 기준치보다 크고, 또한 상기 제1 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 신호 기준치 이하가 되면, 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어에서 상기 제1 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 분리 수단은, 홀로그램 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 분리 수단은, 상기 집광 렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛의 광로와 저개구수 영역을 투과한 빛의 광로 중 어느 한쪽에 설치된 1/2 파장판과, 편광 빔스플리터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  8. 광원으로부터 출사되어 기록 매체에서 반사된 빛을, 이 빛을 집광하는 집광 렌즈의 고개구수 영역을 투과한 빛과 저개구수 영역을 투과한 빛으로 분리하여 검출하고, 적어도 상기 고개구수 영역을 투과한 빛에 기초하는 제1 포커스 에러신호와, 상기 저개구수 영역을 투과한 빛에 기초하는 제2 포커스 에러신호를 이용하여 포커스 제어를 행하는 포커스 제어 방법으로서,
    적어도, 상기 제1 포커스 에러신호의 특성 곡선, 제2 포커스 에러신호의 특성 곡선, 상기 제1 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광량 및 상기 제2 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광량 중 어느 것에 기초하여, 제1 포커스 에러신호와 제2 포커스 에러신호 중 어느 한 쪽에 의해 포커스 제어를 행하는 포커스 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 포커스 에러신호에 기초하여 포커스 제어를 행하고 있을 때에, 상기 제1 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 제1 기준치보다 커지고, 상기 제2 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 제2 기준치 이하가 되면, 상기 제1 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어에서 상기 제2 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 포커스 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 기준치는, 상기 제1 포커스 에러신호의 최고치 부근의 값으로, 또한, 이 최고치의 절대치보다도 작은 값이며,
    상기 제2 기준치는, 상기 제2 포커스 에러신호의 최고치 부근의 값으로, 또한, 이 최고치의 절대치보다도 작은 값인 것을 특징으로 하는 포커스 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어를 하고 있을 때에, 상기 제1 포커스 에러신호를 생성하기 위한 수광량을 나타내는 출력 전압이 미리 설정된 제3 기준치보다 커지고, 또한, 상기 제1 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 제4 기준치 이하가 된 경우, 상기 제2 포커스에러신호에 기초하는 포커스 제어에서 상기 제1 포커스 에러신호에 기초하는 포커스 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 포커스 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 포커스 에러신호와 상기 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어가 불가능해졌을 때에, 상기 광원으로부터의 빛을 기록 매체에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 기록 매체로부터 멀리 떨어진 제1의 위치로 이동시키고, 다음에, 상기 제1 포커스 에러신호를 얻기 위한 수광량을 나타내는 출력 전압이 소정치가 되었을 때에, 상기 대물 렌즈를 제1의 위치에서 기록 매체에 근접하는 제2의 위치로 이동시키는 인입 동작이 행해지는 동시에,
    그 후, 상기 제2 포커스 에러신호를 얻기 위한 수광량을 나타내는 출력 전압이 미리 정해진 제5 기준치보다 크고, 또한, 상기 제2 포커스 에러신호의 절대치가, 그 특성 곡선에 있어서 설정된 제6 기준치 이하가 되면, 제2 포커스 에러신호에 의한 포커스 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 포커스 제어 방법.
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