KR100470469B1 - 광학식 헤드 장치 - Google Patents

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KR100470469B1
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Abstract

반도체 레이저 소자(1)와 정보 기록 매체(7) 사이의 광로 중에, 반도체 레이터 소자(1)측으로부터 순서대로 3빔 생성용 회절 격자(2), 콜리메이터 렌즈(3), 편광 빔 스플리터(4), 상승 미러(5) 및 대물 렌즈(6)를 배치한다. 편광 빔 스플리터(4)의 반사면에 반사광(L2)의 입사 각도가 45°일 때에 반사율이 최소가 되고, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°에서 벗어남에 따라서 반사율이 증가하는 반사 특성을 갖게 한다. 이 구성에 의하면, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트해도 트랙킹 오차 신호의 신호량의 열화가 거의 생기지 않는 광학식 헤드 장치를 실현할 수 있다.

Description

광학식 헤드 장치{Optical head device}
종래, 이 종류의 광학식 헤드 장치로서는, 예를 들면, 일본국 특개평 6-168462호 공보 등에 개시된 것이 알려져 있다.
이하, 종래의 광학식 헤드 장치의 구성 및 동작에 대해서 설명한다. 도 7은 종래 기술에 있어서의 광학식 헤드 장치의 광학 시스템 및 정보 기록 매체를 도시하는 배치도이다.
먼저, 종래의 광학식 헤드 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 유닛(107) 내부에는 반도체 레이저 소자(101)와, 포커스 오차 신호 및 트랙킹 오차 신호를 검출하기 위한 서보 신호용 수광 소자(102)가 설치되어 있다. 반도체 레이저 소자(101)와 정보 기록 매체(114) 사이의 광로 중에는 반도체 레이저 소자(101)측에서 순서대로, 편광 빔 스플리터(111), 콜리메이터 렌즈(112) 및 대물 렌즈(113)가 배치되어 있다. 편광 빔 스플리터(111)는 반도체 레이저 유닛(107)의 상면에 고정되어 있다. 또, 편광 빔 스플리터(111)의 반도체 레이저 소자(101)측의 표면에는 회절 격자(109)가 형성되어 있다. 또한, 반도체 레이저 소자(101)와 정보 기록 매체(114) 사이의 광로 외에는 편광 빔 스플리터(111)의 옆쪽(도 7에서는 오른쪽 방향)에 배치하여 정보 신호용 수광 소자(104)가 설치되어 있고, 편광 빔 스플리터(111)의 정보 신호용 수광 소자(104)측의 측면에는 규회석 프리즘(116)이 설치되어 있다.
다음에, 상기 종래의 광학식 헤드 장치의 동작에 대해서 설명한다. 반도체 레이저 소자(101)로부터 출사되고, 정보 기록 매체(114)에서 반사한 광(이하『반사광』이라고 한다)은 대물 렌즈(113) 및 콜리메이터 렌즈(112)를 순서대로 투과한 후, 편광 빔 스플리터(111)에 입사한다. 이 편광 빔 스플리터(111)는 반사광의 일부를 규회석 프리즘(116)의 방향으로 반사시켜서 분기한다. 규회석 프리즘(116)에 있어서는, P편광과 S편광에서 굴절율이 다르기 때문에, 규회석 프리즘(116)에 입사한 반사광은 규회석 프리즘(116)에서 P편광 성분과 S편광 성분으로 분리된다. 이와 같이 2개의 성분으로 분리된 정보 신호 광이 각각 집광하는 위치에 2분할의 정보 신호용 수광 소자(104)가 배치되어 있고, 이 정보 신호용 수광 소자(104)의 출력에 기초하여 정보 신호가 검출된다. 한편, 편광 빔 스플리터(111)를 그대로 투과한 반사광은 회절 격자(109)에서 회절된 후, 서보 신호용 수광 소자(102)에 입사한다. 그리고, 이 서보 신호용 수광 소자(102)로부터의 출력에 기초하여 포커스 오차 신호 및 트랙킹 오차 신호가 검출된다. 또, 도 7에 있어서, 반도체 레이저 소자(101)로부터 출사된 광 및 반사광은 파선으로 나타내고 있다.
일반적으로, 반도체 레이저 소자로부터 출사된 광의 광 강도는 도 8A의 곡선(T)으로 나타내는 바와 같은 출사각 의존성을 갖고 있다. 그 때문에, 상기 종래의 광학식 헤드 장치에서 대물 렌즈(113)가 정보 기록 매체(114)의 방사 방향으로 시프트한 경우에, 대물 렌즈(113)에 입사되는 광의 광 강도가 저하해 버리기 때문에, 도 8B의 곡선(U)으로 나타내는 바와 같이 트랙킹 오차 신호의 신호량이 저하하고, 서보 동작이 불안정하게 되어 버린다.
<발명의 개시>
본 발명은 종래 기술에서의 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트해도 트랙킹 오차 신호의 신호량의 열화가 거의 생기지 않는 광학식 헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 광학식 헤드 장치의 구성은 정보 기록 매체에 레이저 광을 조사하는 반도체 레이저 소자와, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광을 반사시키는 반사 수단을 구비한 광학식 헤드 장치에 있어서, 상기 반사 수단에서의 상기 레이저 광의 반사율이 상기 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 것을 특징으로 한다. 반도체 레이저 소자로부터 출사되는 레이저 광의 광 강도는 광축 중심으로부터 어긋남에 따라서 저하하는 출사각 의존성을 갖고 있지만, 이 광학식 헤드 장치의 구성에 의하면, 반사 수단에서의 레이저 광의 반사율이 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 반사 특성을 갖기 때문에, 레이저 광의 광 강도의 출사각 의존성을 보정할 수 있다. 따라서, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성이 종래에 비해서 대단히 작아지기때문에, 안정한 서보 동작을 실현할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광학식 헤드 장치의 구성에 있어서는, 상기 반사 수단에서 반사한 레이저 광을 수광하는 수광 소자가 또한 구비되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 광학식 헤드 장치의 구성에 있어서는, 상기 반사 수단으로서 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광을 분기시키는 편광성 광 분기 수단을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 상기 편광성 광분기 수단이 편광 빔 스플리터인 것이 바람직하다. 또, 이 경우에는, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광의 상기 편광성 분기 수단의 반사면으로의 입사 각도가 45°일 때에 상기 레이저 광의 P편광 성분의 반사율이 최소가 되는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, P편광 성분을 사용하여 트랙킹 오차 신호를 검출하는 광학식 헤드 장치에 있어서, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 방지할 수 있다. 또, 이 경우에는, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광의 상기 편광성 분기 수단의 반사면으로의 입사 각도가 45°일 때에 상기 레이저 광의 S편광 성분의 반사율이 최소가 되는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, S편광 성분을 사용하여 트랙킹 오차 신호를 검출하는 광학 헤드 장치에 있어서, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 방지할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광학식 헤드 장치의 구성에 있어서는, 상기 반도체 레이저 소자로부터 출사되는 상기 레이저 광을 선행 서브 빔 및 후행 서브 빔을 포함하는 다수의 서브 빔으로 분기하는 회절 수단과, 트랙킹 오차 신호를 검출하는 수단을 또한 구비하고, 상기 선행 서브 빔 또는 상기 후행 서브 빔에 관한 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광을 상기 반사 수단에 의해서 반사하고, 그 반사광을 이용하여 상기 트랙킹 오차 신호를 검출하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성이 종래에 비해서 대단히 작아지기 때문에, 안정한 서보 동작을 실현할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광학식 헤드 장치의 구성에 있어서는, 상기 반도체 레이저 소자로부터 출사되는 상기 레이저 광을 선행 서브 빔 및 후행 서브 빔을 포함하는 다수의 서브 빔으로 분기하는 회절 수단과, 정보 신호 및 트랙킹 오차 신호를 검출하는 수단을 또한 구비하고, 상기 선행 서브 빔 또는 상기 후행 서브 빔에 관한 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광을 상기 반사 수단에 의해서 반사하고, 그 반사광을 또한 편광성 광분기 수단에 의해서 P편광 성분 및 S편광 성분의 2광속으로 분기하고, 상기 2광속을 동일한 수광 영역에서 검출하여 상기 정보 신호 및 상기 트랙킹 오차 신호를 검출하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 P편광 성분 및 S편광 성분에 의해서 얻어지는 정보 신호 및 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 광자기 방식에 의해 정보 기록 매체로의 정보의 기록 또는 재생을 행하기 위한 광학식 헤드 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 구성을 도시하는 배치도,
도 2A는 본 발명의 제1 실시형태에서의 광학식 헤드 장치에 이용되는 반도체 레이저 소자로부터 출사된 레이저 광의 광 강도의 출사각 의존성을 도시하는 도면, 도 2B는 본 발명의 제1 실시형태에서의 광학식 헤드 장치에 이용되는 편광 빔 스플리터의 반사율의 입사각 의존성을 도시하는 도면, 도 2C는 본 발명의 제1 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 구성을 도시하는 배치도,
도 4는 도 3에 도시하는 광학 유닛의 단면도,
도 5는 도 4에 도시하는 수광 기판의 평면도,
도 6은 도 3 및 도 4에 도시하는 홀로그램 광학 소자의 일부 평면도,
도 7은 종래 기술에서의 광학식 헤드 장치의 광학 시스템 및 정보 기록 매체를 도시하는 배치도,
도 8A는 종래 기술에서의 광학식 헤드 장치에 이용되는 반도체 레이저 소자로부터 출사된 레이저 광의 광 강도의 출사각 의존성을 도시하는 도면, 도 8B는 종래 기술에서의 광학식 헤드 장치의 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성을 도시하는 도면이다.
이하, 실시형태를 이용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
[제1 실시형태]
먼저, 본 발명의 제1 실시형태에서의 광학식 헤드 장치에 있어서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 구성을 도시하는 배치도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 소자(1)와, 예를 들면 CD(컴팩트 디스크)나 DVD(디지털 비디오 디스크)로 대표되는 정보를 기록 또는 재생하기 위한 정보 기록 매체(7) 사이의 광로 중에는 반도체 레이저 소자(1)측에서 순서대로, 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사되는 레이저 광을 선행 서브 빔 및 후행 서브 빔을 포함하는 다수의 서브 빔으로 분기하는 3빔 생성용 회절 격자(2), 콜리메이터 렌즈(3), 편광 빔 스플리터(4), 상승 미러(5) 및 대물 렌즈(6)가 배치되어 있다. 또, 편광 빔 스플리터(4)와 정보 신호용 수광 소자(13) 사이의 광로 중에는 편광 빔 스플리터(4)측부터 순서대로, 빔 스플리터(8), 편광 렌즈(11) 및 규회석 프리즘(12)이 배치되어 있다. 또, 편광 빔 스플리터(4)와 서보 신호용 수광 소자(10) 사이의 광로 중에는 편광 빔 스플리터(4)측에서 순서대로 빔 스플리터(8) 및 편광 렌즈(9)가 배치되어 있다. 또, 편광 빔 스플리터(4)는 그 반사면이 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 레이저 광(L1)(도 1에 있어서 파선으로 나타낸다) 및 정보 기록 매체(7)에서 반사한 광(이하 『반사광』이라고도 한다)(L2)(도 1에 있어서 파선으로 나타낸다)의 광축(a)(도 1에 있어서 1점 점선으로 나타낸다)에 대해서 45°만큼 기운 상태로 배치되어 있다. 여기에서, 편광 빔 스플리터(4)의 반사면은 도 2B의 곡선(Y)으로 나타내는 바와 같이, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°일 때에 반사율이 최소가 되고, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°로부터 벗어남에 따라서(즉, 반사광(L2)의 광축(a)으로부터 벗어남에 따라서) 반사율이 증가하는 반사 특성을 갖고 있다.
상기와 같은 반사 특성을 실현하기 위해서는, 편광 빔 스플리터(4)를 예를 들면 이하와 같은 구조로 하면 된다. 즉, 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사되는 레이저 광으로서 예를 들면 파장 λ=780㎚의 레이저 광을 사용하는 경우에는, 예를 들면 MgF2(굴절율 n=1.38)와 SiO2(굴절율 n=1.4538)를 각각의 막두께를 λ/4로 하여 교대로 6층씩 적층하고(토탈 12층), 그것을 글래스(굴절율 n=1.5113)로 끼워 넣음으로써, 편광 빔 스플리터(4)를 구성하면 된다. MgF2와 SiO2의 적층막(반사면)에 입사 각도 45°에서 파장 λ=780㎚의 레이저 광을 입사시키면, 입사 각도가 45°일 때에 반사율은 최소가 되고, 또한 반사 특성은 아래로 볼록한 포물선이 된다(도 2B 참조).
반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 레이저 광(L1)의 광 강도는 도 2A의 곡선(X)으로 나타내는 바와 같은 출사각 의존성을 갖고 있고, 광축 중심으로부터 벗어남에 따라서 광 강도가 저하한다. 그리고, 이 상태에서는, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트한 경우에, 대물 렌즈(6)에 입사되는 레이저 광(L1)의 광 강도가 저하해 버려서, 그 결과, 트랙킹 오차 신호의 신호량이 저하하고, 서보 동작이 불안정하게 되어 버린다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 편광 빔 스플리터(4)의 반사면이 반사광(L2)의 입사 각도가 45°일 때에 반사율이 최소가 되고, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°로부터 벗어남에 따라서 반사율이 증가하는 반사 특성을 갖고 있기 때문에(도 2B 참조), 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사되는 레이저 광(L1)의 광 강도의 출사각 의존성을 보정할 수 있다. 따라서, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 도 2C의 곡선(Z)에 도시하는 바와 같이, 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성이 종래의 경우(도 8B)에 비해서 대단히 작아지기 때문에, 서보 동작이 불안정하게 되는 경우는 없다.
또, 반사광(L2)의 편광 빔 스플리터(4)의 반사면으로의 입사 각도가 45°일 때에 반사광(L2)의 P편광 성분의 반사율이 최소가 되도록 구성하면, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 P편광 성분의 광량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또, 반사광(L2)의 편광 빔 스플리터(4)의 반사면으로의 입사 각도가 45°일 때에 반사광(L2)의 S편광 성분의 반사율이 최소가 되도록 구성하면, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 S편광 성분의 광량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 본 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 레이저 광(L1)은 3빔 생성용 회절 격자(2)를 투과할 때에, 0차 회절 광, ±1차 회절 광의3개의 빔으로 분기되고, 그 후, 콜리메이터 렌즈(3)에 입사한다. 콜리메이터 렌즈(3)에 입사한 레이저 광(L1)은 콜리메이터 렌즈(3)를 통과할 때에 발산 광속으로부터 평행 광속으로 변환되고, 그 후, 편광 빔 스플리터(4)를 투과한다. 편광 빔 스플리터(4)를 투과한 레이저 광(L1)은 상승 미러(5)에서 반사한 후, 대물 렌즈(6)에 의해서 정보 기록 매체(7) 상에 집광된다. 정보 기록 매체(7)에서 반사한 광은 반사광(L2)이 되어 상술한 광로를 역으로 거슬러 올라가서, 다시 편광 빔 스플리터(4)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(4)에 입사한 반사광(L2)의 일부는 반사되고(이하, 편광 빔 스플리터(4)에서 반사된 반사광(L2)을 『반사 분기 광』이라고 한다), 그 후, 빔 스플리터(8)에 입사한다.
빔 스플리터(8)에 입사한 반사 분기 광의 일부는 그대로 빔 스플리터(8)를 투과하고, 집광 렌즈(11)에 의해서 집광 작용을 받은 후, 규회석 프리즘(12)에 입사한다. 규회석 프리즘(12)에 입사한 광은, 거기에서 P편광 성분과 S편광 성분으로 분리된 후, 정보 신호용 수광 소자(13)에 의해서 수광된다. 그리고, 이 2개의 광(P편광 성분과 S편광 성분)을 차동 검출함으로써, 정보 신호(RF)를 얻을 수 있다.
한편, 빔 스플리터(8)에 입사한 분기 광의 나머지 일부는 빔 스플리터(8)에서 반사되어, 집광 렌즈(9)에 의해서 집광 작용을 받은 후, 서보 신호용 수광 소자(10)에 의해서 수광된다. 그리고, 비점수차 방식에 의해서 포커스 오차 신호가 검출되고, 3빔 방식에 의해서 트랙킹 오차 신호가 검출된다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 편광 빔 스플리터(4)로부터의 반사 분기 광을 이용하여 트랙킹 오차 신호를 검출하는 구성으로 되어 있고, 또한, 상기한 바와 같이 편광 빔 스플리터(4)의 반사면이 반사광(L2)의 입사 각도가 45°일 때에 반사율이 최소가 되고, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°로부터 벗어남에 따라서 반사율이 증가하는 반사 특성을 갖는 구성으로 되어 있기 때문에, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 억제하고, 서보 동작의 안정한 광학식 헤드 장치를 실현할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 3빔 방식에 의해서 트랙킹 오차 신호를 검출하는 방법을 예를 들어서 설명하였지만, 반드시 이 방식의 것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 위상차 방식 혹은 푸시풀 방식, 또는 차동 푸시풀 방식 등을 이용한 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는 콜리메이터 렌즈(3) 및 대물 렌즈(6)를 구비한 무한계형(無限系型)의 광학 시스템을 갖는 광학식 헤드 장치를 예를 들어서 설명하였지만, 반드시 이 구성으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 대물 렌즈(6)만을 사용한 유한계형(有限系型)의 광학 시스템을 이용한 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 정보 신호(RF)도 편광 빔 스플리터(4)로부터의 반사 분기 광을 이용하여 검출하고 있기 때문에, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트한 경우에도, 정보 신호의 신호량이 열화하는 것은 거의 없고, 품질이 양호한 정보 신호를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 규회석 프리즘(12)을 이용하여 반사광(L2)을 P편광 성분과 S편광 성분으로 분리하고, 정보 신호를 검출하는 광자기 방식의 헤드 장치를 예를 들어서 설명하였지만, 규회석 프리즘(12)을 이용하지 않고(P편광 성분과 S편광 성분으로 분리하지 않고), 집광 렌즈(11)로부터의 집광광을 모두 수광함으로써, 광량 변화를 알아내어 정보 신호를 검출하는 광학식 헤드 장치에 대해서도 동일하게 적응할 수 있다. 또, 그 경우에는, 편광 빔 스플리터(4) 대신에 편광성을 갖지 않는 빔 스플리터를 사용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
[제2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에서의 광학식 헤드 장치에 대해서 도 3 내지 도 6을 참조하면서 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 구성을 도시하는 배치도, 도 4는 도 3에 도시하는 광학 유닛의 단면도, 도 5는 도 4에 도시하는 수광 기판의 평면도, 도 6은 도 3 및 도 4에 도시하는 홀로그램 광학 소자의 일부 평면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 콜리메이터 렌즈(3), 상승 미러(5) 및 대물 렌즈(6) 이외의 광학식 헤드 장치를 구성하는 데에 필요한 모든 구성 부재가 광학 유닛(14)으로서 일체적으로 집적되어 있다. 또, 도 3 중, 7은 정보 기록 매체를 도시하고 있다.
이하, 광학 유닛(14)의 구성에 대해서 설명한다. 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 소자(1)는 수광 기판(23)에 형성된 오목부에 배치되어 있다. 또한, 수광 기판(23) 상에는 다수의 엘리먼트로 구성되는 수광 소자(26, 27 및 28)와 수광 소자(29, 30)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 수광 소자(26)는 6개의 엘리먼트(26a, 26b, 26c, 26d, 26e 및 26f)로 구성되고, 수광 소자(27)도 동일하게, 6개의 엘리먼트(27a, 27b, 27c, 27d, 27e 및 27f)로 구성되며, 수광 소자(28)는 2개의 엘리먼트(2a 및 28b)로 구성되어 있다. 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 수광 기판(23)은 다수의 단자(24)를 갖는 패키지(15)의 내부에 배치되고, 패키지(15)의 상부에는 3빔 생성용 회절 격자(18) 및 회절 격자(19)가 일체적으로 형성된 홀로그램 광학 소자(16)가 캡으로서 배치되어 있다. 또, 도 6에 도시하는 바와 같이, 회절 격자(19)는 렌즈 효과가 다른 2개의 회절 격자 영역(19a 및 19b)으로 구성되어 있다. 또, 도 6 중 곡선 및 그 간격은 회절 격자의 피치의 곡선 및 그 간격의 대강의 모양을 나타내고 있다. 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 홀로그램 광학 소자(16) 상에는 편광 빔 스플리터(20), 반사 미러(21) 및 규회석 프리즘(22)이 일체적으로 형성된 복합 마이크로 프리즘(17)이 탑재되어 있다.
편광 빔 스플리터(20)는 그 반사면이 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 레이저 광(L1)(도 3, 도 4에 있어서 파선으로 나타낸다) 및 반사광(L2)(도 3, 도 4에 있어서 파선으로 나타낸다)의 광축(b)(도 3에 있어서 1점 점선으로 나타낸다)에 대해서 45°만큼 기운 상태로 배치되어 있다. 여기에서, 편광 빔 스플리터(20)의 반사면은 도 2B의 곡선(Y)으로 나타내는 것과 동일하게, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°일 때에 반사율이 최소가 되고, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°로부터 벗어남에 따라서(즉, 반사광(L2)의 광축(b)으로부터 벗어남에 따라서) 반사율이 증가하는 반사 특성을 갖고 있다. 이 반사 특성도 상기 제1 실시형태와 동일하게 해서 실현할 수 있다.
반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 레이저 광(L1)의 광 강도는 도 2A의 곡선(X)에 도시하는 것과 동일한 출사각 의존성을 갖고 있고, 광축 중심으로부터 벗어남에 따라서 광 강도가 저하한다. 그리고, 이 상태에서는 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트한 경우에, 대물 렌즈(6)에 삽입되는 레이저 광(L1)의 광 강도가 저하해 버리고, 그 결과, 트랙킹 오차 신호의 신호량이 저하하고, 서보 동작이 불안정하게 되어 버린다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 편광 빔 스플리터(20)의 반사면이 반사광(L2)의 입사 각도가 45°일 때에 반사율이 최소가 되고, 반사광(L2)의 입사 각도가 45°로부터 벗어남에 따라서 반사율이 증가하는 반사 특성을 갖고 있기 때문에, 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사되는 레이저 광(L1)의 광 강도의 출사각 의존성을 보정할 수 있다. 그 결과, 대물 렌즈(6)가 광 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 도 2C의 곡선(Z)으로 나타내는 것과 동일하게, 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성이 종래의 경우(도 8B)에 비해서 대단히 작아지기 때문에, 서보 동작이 불안정하게 되는 경우는 없다.
다음에, 본 실시형태에서의 광학식 헤드 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 레이저 광(L1)은 3빔 생성용 회절 격자(18)를 투과할 때에, 0차 회절 광, ±1차 회절 광의 3개의 빔으로 분기되고, 편광 빔 스플리터(20)를 투과한 후, 콜리메이터 렌즈(3)에 입사한다. 콜리메이터 렌즈(3)에 입사한 레이저 광(L1)은 콜리메이터렌즈(3)를 투과할 때에 발산 광속으로부터 평행 광속으로 일단 변환되고, 상승 미러(5)에서 반사한 후, 대물 렌즈(6)에 의해서 정보 기록 매체(7) 상에 집광된다. 정보 기록 매체(7)에서 반사한 광은 반사광(L2)이 되어 상술한 광로를 역으로 거슬러 올라가서, 다시 편광 빔 스플리터(20)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(20)에 입사한 반사광(L2)의 일부는 그대로 편광 빔 스플리터(20)를 투과하고(이하, 편광 빔 스플리터(20)를 투과한 반사광(L2)을『투과 분기 광』이라고 한다), 회절 격자(19)에 입사하였을 때에, 2개의 회절 격자 영역(19a 및 19b)에 의해서 각각 다른 회절·집광 작용을 받는다. 즉, 회절 격자 영역(19a)에 입사한 투과 분기 광 중의 메인 빔은 그 +1차 회절 광이 수광 소자(26)의 엘리먼트(26d, 26e 및 26f)에 입사하고, 그 -1차 회절 광이 수광 소자(27)의 엘리먼트(27a, 27b 및 27c)에 입사한다. 동일하게, 회절 격자 영역(19b)에 입사한 투과 분기 광 중의 메인 빔은 그 +1차 회절 광이 수광 소자(26)의 엘리먼트(26a, 26b 및 26c)에 입사하고, 그 -1차 회절 광이 수광 소자(27)의 엘리먼트(27d, 27e 및 27f)에 입사한다. 여기에서, 포커스 오차 신호(FE)는 D-SSD(더블 스폿 사이즈 디텍션, Double Spot Size Detection)법에 의해, 하기 [식 1]로 표기되는 연산을 이용하여 검출할 수 있다.
[식 1]
FE={(26b+26e)+(27a+27c+27d+27f)}-{(26a+26c+26d+26f)+(27b+27e)}
또, 상기 [식 1]에 있어서, 26a, 26b 등의 엘리먼트를 나타내는 부호가 그대로 엘리먼트에 입사하는 광의 강도를 나타내는 것으로 한다.
또, 도 5 중, 25는 반도체 레이저 소자(1)로부터 출사된 광을 반사시켜서 3빔 생성용 회절 격자(18)의 방향으로 인도하기 위한 마이크로 미러를 나타내고 있고, 회절 격자(19)에 의해서 회절되는 서브 빔은 간단하게 하기 위해서 생략되어 있다.
한편, 편광 빔 스플리터(20)에 입사한 반사광(L2)의 나머지 일부는 편광 빔 스플리터(20)에서 반사되고(이하, 편광 빔 스플리터(20)에서 반사된 반사광(L2)을『반사 분기 광』이라고 한다), 그 후, 또한 반사 미러(21)에서 반사되어, 규회석 프리즘(22)에 입사한다. 규회석 프리즘(22)에 입사한 반사 분기 광은 거기에서 P편광 성분과 S편광 성분으로 분리되고, 메인 빔은 수광 소자(28)의 2개의 엘리먼트(28a 및 28b)에 의해서 각 편광 성분마다 수광된다. 또, 2개의 서브 빔은 각각 수광 소자(29, 30)에 의해서 P편광 성분 및 S편광 성분이 합쳐져서 수광된다. 여기에서, 트랙킹 오차 신호(TE)는 3빔법에 의해 하기 [식 2]로 표기되는 연산을 이용하여 검출할 수 있다.
[식 2]
TE=29-30
또, 정보 신호(RF)는 예를 들면 MD의 RAM 디스크나 MO 디스크의 경우, 하기 [식 3]으로 표기되는 차동 연산을 이용하여 검출된다.
[식 3]
RF=28a-28b
또, 예를 들면, CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW, MD의 ROM 디스크, DVD, DVD-ROM,DVD-RAM 등의 디스크의 경우, 하기 [식 4]로 표기되는 연산을 이용하여 검출된다.
[식 4]
RF=28a+28b
도, 상기 [식 2]∼[식 4]에 있어서, 29, 28a 등의 수광 소자 및 엘리먼트를 나타내는 부호가 그대로 수광 소자 및 엘리먼트에 입사하는 광의 강도를 나타내는 것으로 한다.
이상과 같이, 편광 빔 스플리터(20)로부터의 반사 분기 광을 이용하여 트랙킹 오차 신호를 검출하도록 하면, 상기 제1 실시형태와 동일한 효과에 의해 서보 동작의 안정한 광학식 헤드 장치를 실현할 수 있다. 또한, 광학식 헤드 장치를 구성하는 데에 필요한 구성 부재를 거의 모두 집적하여 일체화하고 있기 때문에, 소형·경량의 광학식 헤드 장치를 실현할 수 있다. 또, 정보 신호(RF)도 편광 빔 스플리터(20)로부터의 반사 분기 광을 이용하여 검출하고 있기 때문에, 대물 렌즈(6)가 정보 기록 매체(7)의 방사 방향으로 시프트한 경우에도 정보 신호의 신호량이 열화하는 경우는 거의 없고, 품질이 양호한 정보 신호를 얻을 수 있다.
본 발명의 광학식 헤드 장치에 의하면, 반사 수단에 있어서의 레이저 광의 반사율이 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 반사 특성을 갖기 때문에, 레이저 광의 광 강도의 출사각 의존성을 보정할 수 있다. 따라서, 대물 렌즈가 정보 기록 매체의 방사 방향으로 시프트하였을 때의 트랙킹 오차 신호의 신호량의 저하는 억제할 수 있다. 그 결과, 트랙킹 오차 신호 강도의 대물 렌즈 시프트 의존성이 종래에 비해서 대단히 작아지기 때문에, 안정한 서보 동작을 실현할 수 있는 광학식 헤드 장치를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 정보 기록 매체에 레이저 광을 조사하는 반도체 레이저 소자와, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광을 반사시키는 반사 수단을 구비한 광학식 헤드 장치에 있어서,
    상기 반사 수단은 상기 레이저 광의 파장의 1/4배의 두께를 갖는 막이 내부에 형성된 것으로서, 또한 상기 반사 수단에서의 상기 레이저 광의 반사율이 상기 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 것을 특징으로 하며,
    상기 광학식 헤드 장치는, 상기 반도체 레이저 소자로부터 출사되는 상기 레이저 광을 선행 서브 빔 및 후행 서브 빔을 포함하는 다수의 서브 빔으로 분기하는 회절 수단과, 트랙킹 오차 신호를 검출하는 수단을 또한 구비하고, 상기 선행 서브 빔 또는 상기 후행 서브 빔에 관한 상기 정보 기록 매체로부터의 반사 광을 상기 반사 수단에 의해서 반사하고, 그 반사광을 이용하여 상기 트랙킹 오차 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 광학식 헤드 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 수단에서 반사한 레이저 광을 수광하는 수광 소자가 또한 구비된 것을 특징으로 하는 광학식 헤드 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 수단으로서, 상기 정보 기록 매체에서 반사되어 되돌아오는 상기 레이저 광을 분기시키는 편광성 광 분기 수단을 이용하는 것을 특징으로 하는 광학식 헤드 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 편광성 광 분기 수단이 편광 짐 스플리터인 것을 특징으로 하는 광학식헤드 장치.
  5. 정보 기록 매체에 레이저 광을 조사하는 반도체 레이저 소자와, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광을 반사시키는 반사 수단을 구비한 광학식 헤드 장치에 있어서,
    상기 반사 수단은 상기 레이저 광의 파장의 1/4배의 두께를 갖는 막이 내부에 형성된 것으로서, 또한 상기 반사 수단에서의 상기 레이저 광의 반사율이 상기 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 것을 특징으로 하며,
    또한, 상기 반사 수단으로서, 상기 정보 기록 매체에서 반사되어 되돌아오는 상기 레이저 광을 분기시키는 편광성 광 분기 수단을 이용하며, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광의 상기 편광성 분기 수단의 반사면으로의 입사 각도가 45°일 때에 상기 레이저 광의 P편광 성분의 반사율이 최소가 되는 것을 특징으로 하는 광학식 헤드 장치.
  6. 정보 기록 매체에 레이저 광을 조사하는 반도체 레이저 소자와, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광을 반사시키는 반사 수단을 구비한 광학식 헤드 장치에 있어서,
    상기 반사 수단은 상기 레이저 광의 파장의 1/4배의 두께를 갖는 막이 내부에 형성된 것으로서, 또한 상기 반사 수단에서의 상기 레이저 광의 반사율이 상기 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 것을 특징으로 하며,
    또한, 상기 반사 수단으로서, 상기 정보 기록 매체에서 반사되어 되돌아오는 상기 레이저 광을 분기시키는 편광성 광 분기 수단을 이용하며, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광의 상기 편광성 분기 수단의 반사면으로의 입사 각도가 45°일 때에 상기 레이저 광의 S편광 성분의 반사율이 최소가 되는 것을 특징으로 하는 광학식 헤드 장치.
  7. 삭제
  8. 정보 기록 매체에 레이저 광을 조사하는 반도체 레이저 소자와, 상기 정보 기록 매체에서 반사하여 되돌아오는 상기 레이저 광을 반사시키는 반사 수단을 구비한 광학식 헤드 장치에 있어서,
    상기 반사 수단은 상기 레이저 광의 파장의 1/4배의 두께를 갖는 막이 내부에 형성된 것으로서, 또한 상기 반사 수단에서의 상기 레이저 광의 반사율이 상기 레이저 광의 광축으로부터 벗어남에 따라서 증가하는 것을 특징으로 하며,
    상기 광학식 헤드 장치는, 상기 반도체 레이저 소자로부터 출사되는 상기 레이저 광을 선행 서브 빔 및 후행 서브 빔을 포함하는 다수의 서브 빔으로 분기하는 회절 수단과, 정보 신호 및 트랙킹 오차 신호를 검출하는 수단을 또한 구비하고, 상기 선행 서브 빔 또는 상기 후행 서브 빔에 관한 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광을 상기 반사 수단에 의해서 반사하고, 그 반사광을 또한 편광성 광 분기 수단에 의해서 P편광 성분 및 S편광 성분의 2광속으로 분기하고, 상기 2광속을 동일한 수광 영역에서 검출하여 상기 정보 신호 및 상기 트랙킹 오차 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 광학식 헤드 장치.
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