KR100695738B1 - 광학 헤드 - Google Patents

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KR100695738B1
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히로노리 도미타
히데키 아이코
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

정보 기록 매체로부터의 반사광의 반사 직진광과 정보 기록 매체의 정보 트랙에 의한 ±1차 회절광과의 대략 간섭 영역 중, 정보 기록 매체와 대물 렌즈의 상대 각도의 변화 및 대물 렌즈의 정보 기록 매체의 방사 방향으로의 시프트에 의해 광량이 변화하는 영역(32a, 32b)에서의 복수의 광속을 각각 회절하는 광속 분리 수단(35)과, 정보 기록 매체에서 반사되고 광속 분리 수단(35)에서 분리된 광속을 수광하는 수광 소자(36a, 36b)와, 정보 기록 매체에 대한 대물 렌즈의 방사 방향으로의 시프트량에 대응하는 방사 방향 위치 신호에 따라서, 수광 소자(36a, 36b)에서 검출한 전기 신호의 값을 보정하고, 정보 기록 매체와 대물 렌즈와의 상대 각도를 검출하는 연산 회로를 구비하고 있다.

Description

광학 헤드{OPTICAL HEAD}
본 발명은 정보 기록 매체에 광 스폿을 투영하여 광학적으로 정보를 기록 재생하는 방식인 디스크 기록 재생 장치에 있어서의 광학 헤드에 관한 것으로, 특히 틸트 검출 장치에 관한 것이다.
광학 헤드 및 디스크 기록 재생 장치는, DVD-RAM, DVD-ROM, MD, CD, CD-R 등 그 용도는 해마다 다양화됨과 동시에, 점점 고밀도, 고성능, 고품질 및 고부가가치화되고 있다. 특히 최근, 디스크 기록 재생 장치는 고밀도화의 일로를 걷고 있고, 기록 재생 방식의 한층 더한 고성능, 고품질 및 고기능화가 요구되고 있다.
광 디스크 매체의 기록 정보가 고밀도해 질수록 광학 헤드의 정밀도 및 성능의 향상이 강하게 요망된다. 특히, 광 디스크 매체에 대한 광학 헤드의 대물 렌즈의 광축에 대한 수직성은 보다 엄밀하게 요구되고, 양자 사이에 틸트라고 불리는 경사 오차가 발생하면, 이것을 고정밀도로 검출하여 보정하는 기술이 필수가 된다(예컨대 일본 특허공개공보 2001-167461호 공보 참조).
종래, 디스크 기록 재생 장치의 광학 헤드의 틸트 검출 장치 및 틸트 보정 장치에 관한 기술에 대해서 수많은 보고가 이루어져 있다. 이하, 도면을 참조하면서, 종래의 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 일례로서, 디스크 기록 재생 장치의 광 학 헤드의 틸트 검출 장치에 관해서 설명한다.
도 24는, 종래의 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 개략적인 구성도 및 그 동작원리를 설명하는 도면이다(예컨대, 일본 실용신안공개공보 소60-127630호 공보 참조).
도 24에 있어서, 80은 광디스크, 81은 광학 헤드, 82는 수광 소자, 83은 차동 앰프, 84는 광원이 되는 LED(Light Emitting Diode), 85a 및 85b는 광 검출기이다. 또한, 2는 반도체 레이저, 79는 대물 렌즈, 47은 턴테이블, 86은 캐리어, 87은 구동 기어, 88은 DC 모터, 89는 틸트 지점이다.
턴테이블(47)은 그 유지면에 광 디스크(80)를 유지하여, 회전 중심축(R)을 중심으로 하여 광 디스크(80)를 규정의 회전수로 정밀도 좋게 회전시킨다.
광학 헤드(81)는 반도체 레이저(2), 대물 렌즈(79), 대물 렌즈 구동 장치(도시하지 않음)를 포함하고 있고, 반도체 레이저(2)로부터의 광속은 대물 렌즈(79)에 입사한다. 대물 렌즈 구동 장치는 광 디스크(80)에 대한 대물 렌즈(79)의 위치를, 포커스 방향 및 트래킹 방향(방사 방향)으로 이동시키고, 광 디스크(80)에 형성되는 광 스폿의 위치를 정확히 제어한다. 또한, 광 디스크(80)의 소정의 정보 트랙에 광을 집광함과 동시에, 그 반사광을 수광 소자(82)로 검출하여 광 디스크(80)의 정보를 재생한다.
한편, 광 검출기(85a, 85b)는, 광학 헤드(81)에 설치되어 있고, LED(84)로부터 광 디스크(80)에 광을 조사하고 반사광을 광 검출기(85a, 85b)에서 수광하며, 차동 앰프(83)는 광 검출기(85a, 85b)에서의 출력의 차를 연산한다. 이 틸트 검출 장치에 있어서, LED(84)로부터 광은, 광 디스크(80)에서 반사되어 광 검출기(85a, 85b)에 도달한다.
여기에서, 소정의 기준에 대한 광 디스크(80)의 틸트가 0°(작을 때), 또는 광 디스크(80)와 광학 헤드(81)의 상대 경사가 0°(작을 때)일 때, 즉 대물 렌즈(79)의 광축과 광 디스크(80)가 수직일 때, 광 검출기(85a와 85b)에 도달하는 반사광의 광량은 대략 동일해지도록 되어 있다.
광 디스크(80)에 틸트가 발생한 경우, 광 디스크(80)로부터의 반사광은 광 검출기(85a, 85b)의 어느 한 쪽에 치우친다. 따라서, 광 검출기(85a, 85b)의 출력의 차를 연산하는 차동 앰프(83)의 출력으로서, 광 디스크(80)의 틸트의 방향에 따른 전기 신호를 얻을 수 있다.
한편, 광학 헤드(81)는 캐리어(86)에 대하여 광 디스크(80)의 방사 방향으로 구동 기어(87) 및 DC 모터(88) 등으로 틸트 지점(89)을 중심으로 하고, 광학 헤드(81)를 도면 중 V 방향으로 구동하여 틸트 보정을 실시한다. 이 때, 광 디스크(80)와 광학 헤드(81)의 틸트 보정은, 차동 앰프(83)의 출력에 따른 전압을 DC 모터(88)에 인가하고, 구동 기어(87) 등에 의해 광학 헤드(81) 전체를 캐리어(86) 또는 광 디스크(80)에 대하여 기울이게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 광학 헤드의 틸트 검출 장치에서는, LED(84)의 확대각 또는 발광점 위치의 편차가 너무 커서 광 검출기(85a, 85b)에서 수광하는 광량의 편차가 커진다. 이 때문에, 광 디스크(80)의 방사 방향의 틸트량에 대한 차동 앰프(83)의 출력의 변화 비율이 되는 검출 감도가 크게 불균일함과 동시에, 광 디스크(80)의 틸트 검출 정밀도도 크게 불균일하다는 문제가 있었다.
또한, LED(84)와 광 검출기(85a 및 85b)의 상대 위치가 크게 변화하여, LED(84)의 발광점과 광 검출기(85a, 85b)의 정확한 위치 조정이 필요해진다. 이 때문에, 조정 공정수가 대폭 증가함과 동시에, LED(84)와 광 검출기(85a, 85b)의 위치도 크게 불균일하여 광학 헤드(81)의 외형 형상의 정밀도가 불균일해진다는 문제도 있었다.
또한, 광학 헤드(81) 상에 별도 광원이 되는 LED(84)를 설치하기 때문에, 광학 헤드(81)의 소형 박형화가 곤란해짐과 동시에, 조립 공정수 및 부품 비용이 대폭 상승한다는 문제가 있었다.
한편, 상기 종래의 틸트 보정 장치는, 광학 헤드(81) 전체를 캐리어(86)에 대하여 기울이는 구성이기 때문에, 틸트 보정 장치를 포함한 광학 헤드(81)가 커져, 디스크 기록 재생 장치의 소형화가 곤란해짐과 동시에, 틸트 보정의 응답성이 나빠진다는 문제도 있었다.
이 때문에, 광학 헤드(81)의 틸트 보정은, 시스템 상에서의 대기 시간이 필요해져 기록 또는 재생 중에 리얼 타임으로 고속으로 틸트 검출할 수 없고, 응답성이 뛰어난 틸트 보정을 할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제를 해결하는 것으로, 틸트 검출의 전용 광원을 마련하지 않고 틸트 검출을 실현하여, 소형·박형화할 수 있고, 응답성이 뛰어난 틸트 보정을 할 수 있는 광학 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 광학 헤드는, 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 반도체 레이저와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하고, 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광의 반사 직진광과 상기 정보 기록 매체의 정보 트랙에 의한 ±1차 회절광과의 대략 간섭 영역 중, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈의 상대 각도의 변화 및 상기 대물 렌즈의 상기 정보 기록 매체의 방사 방향으로의 시프트에 의해 광량이 변화하는 영역에서의 복수의 광속을 각각 회절하는 광속 분리 수단과, 상기 정보 기록 매체에서 반사되고 상기 광속 분리 수단에서 분리된 광속을 수광하여 전기 신호로 변환하는 수광 소자와, 상기 정보 기록 매체에 대한 상기 대물 렌즈의 방사 방향으로의 시프트량에 대응하는 방사 방향 위치 신호에 따라서, 상기 수광 소자에서 검출한 전기 신호의 값을 보정하고, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도 또는 미리 규정한 기준면에 대한 상기 정보 기록 매체의 틸트량을 검출하는 연산 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 광학 헤드는, 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 반도체 레이저로부터의 광속을 반사하여 상기 대물 렌즈의 이동과 일체가 되어 이동하는 광속 반사부와, 상기 광속 반사부에서 반사된 광속을 수광하는 수광 영역을 포함하는 수광 소자와, 상기 수광 소자에서 검출한 전기 신호와 상기 대물 렌즈의 방사 방향의 시프트량에 대응하는 방사 방향 위치 신호를 사용하여, 미리 규정한 기준면에 대한 상기 대물 렌즈의 틸트량을 검출하는 연산 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 광학 헤드는, 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 반도체 레이저와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하여 상기 정보 기록 매체 상에 복수의 광 스폿을 결상하는 광속 분리 수단과, 상기 정보 기록 매체에서 반사된 상기 복수의 광 스폿에 의한 광속을 수광하여 전기 신호로 변환하는 수광 소자와, 상기 수광 소자에 의해 변환된 상기 각 전기 신호를 연산함으로써 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈의 상대 각도를 검출하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 광학 헤드는, 발산광을 출사하는 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터의 발산 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈의 대략 유효 광속경(光束徑) 외의 광속의 일부를 상기 정보 기록 매체 상에 반사하는 광속 반사부와, 상기 광속 반사부에 의해서 반사되고, 또한 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 2분할 이상의 수광부를 포함하는 수광 소자와, 상기 수광 소자의 수광량을 연산함으로써, 미리 규정한 기준면에 대한 상기 정보 기록 매체의 틸트량을 검출하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 광학 헤드는, 발산광을 출사하는 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터의 발산 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 반도체 레이저와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하는 콜리메이트 렌즈와, 상기 대물 렌즈 또는 상기 콜리메이트 렌즈의 대략 유효 광속경 외의 광속의 일부를 상기 정보 기록 매체 상에 반사하는 광속 반사부와, 상기 광속 반사부에 의해서 반사되고, 또한 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 2분할 이상의 수광부를 갖는 수광 소자와, 상기 수광 소자의 수광량을 연산함으로써, 미리 규정한 기준면에 대한 상기 정보 기록 매체의 틸트량을 검출하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 광학 헤드는, 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 구동하는 대물 렌즈 구동 장치와, 상기 대물 렌즈 구동 장치에 전압을 인가하여, 상기 대물 렌즈를 포커스 방향으로 구동하는 전압 제어 수단과, 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하여, 포커스 에러 신호를 생성하는 수광 소자와, 상기 전압 제어 수단에 의해 상기 대물 렌즈 구동 장치에 인가한 구동 신호와, 상기 수광 소자에서 얻어지는 포커스 에러 신호를 사용하여, 미리 규정한 기준 위치에 대한 상기 정보 기록 매체의 포커스 방향의 상대 위치를 검출함과 동시에, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈의 상대 각도, 상기 정보 기록 매체의 틸트량, 휨량 및 단면 형상 중 적어도 어느 하나를 연산하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1A는 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 평면도,
도 1B는 도 1A에 도시한 광학 헤드의 측면도,
도 1C는 광자기 기록 매체의 중심부 근방의 측면도,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 구성을 도시한 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수발광 소자를 설명하는 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 헤드와 광학 헤드 이송 장치의 동작의 관련을 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 따른 헤드의 틸트 검출 장치의 구성을 도시한 분해 사시도 및 틸트 보정 신호 출력까지의 블록도,
도 6A는 포커스 오차 신호의 대략 중심이 GND와 일치한 상태를 도시하는 도면,
도 6B는 포커스 오차 신호의 대략 중심이 GND에서 변위한 상태를 도시하는 도면,
도 6C는 본 발명의 일 실시형태에 따른 포커스 서보를 설명하는 블록도,
도 7A는 트래킹 오차 신호의 대략 중심이 GND와 일치한 상태를 도시한 도면,
도 7B는 트래킹 오차 신호의 대략 중심이 GND에서 변위한 상태를 도시한 도면,
도 7C는 본 발명의 일 실시형태에 따른 트래킹 서보를 설명하는 블록도,
도 8A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 헤드의 조정 방법을 도시한 분해 사시도,
도 8B는 도 8A의 각 구성의 조립 후의 사시도,
도 9A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 대물 렌즈 구동 장치의 구동 파형을 도시하는 도면,
도 9B는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이송 모터의 구동 전압 파형을 도시하는 도면,
도 9C는 본 발명의 일 실시형태에 따른 대물 렌즈(11)의 방사 방향 이동 파형을 도시하는 도면,
도 10A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 틸트도 시프트도 없는 경우의 광속 분포를 도시하는 도면,
도 10B는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방사 시프트가 있는 경우의 광속 분포를 도시하는 도면,
도 10C는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방사 틸트가 있는 경우의 광속 분포를 도시하는 도면,
도 10D는 본 발명의 일 실시형태에 따른 탄젠셜 틸드가 있는 경우의 광속 분포를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 틸트 검출 장치의 분해 사시도 및 틸트 보정 신호 출력까지의 블록도,
도 12는 본 발명의 별도의 일 실시형태에 따른 틸트 검출 장치의 분해 사시도 및 틸트 보정 신호 출력까지의 블록도,
도 13A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 헤드의 평면도,
도 13B는 도 13A에 도시한 광학 헤드의 측면도,
도 14A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치를 도시하는 평면도,
도 14B는 도 14A에 도시한 광학 헤드의 이송 방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면도,
도 15A는 본 발명의 실시형태 4에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 제2 예의 단면도,
도 15B는 본 발명의 실시형태 4에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 제3 예의 단면도.
도 15C는 본 발명의 실시형태 5에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 단면도,
도 16A는 본 발명의 실시형태 5에 따른 수광 소자의 분할 패턴에 있어서, 방사 틸트도 탄젠셜 틸트도 없는 상태의 광속 분포도,
도 16B는 본 발명의 실시형태 5에 따른 수광 소자의 분할 패턴에 있어서, 방사 틸트가 있고, 탄젠셜 틸트가 없는 상태의 광속 분포도,
도 16C는 본 발명의 실시형태 5에 따른 수광 소자의 분할 패턴에 있어서, 방사 틸트가 없고, 탄젠셜 틸트가 있는 상태의 광속 분포도,
도 17A는 본 발명의 실시형태 6에 따른 광 헤드의 개략 구성도,
도 17B는 본 발명의 실시형태 6에 따른 광속 반사부의 별도의 예를 도시하는 도면,
도 17C는 본 발명의 실시형태 6에 따른 광속 반사부의 다른 별도의 예를 도시하는 도면,
도 18A는 본 발명의 실시형태 7에 따른 구동 파형 패턴이 삼각파인 예를 도시하는 도면,
도 18B는 본 발명의 실시형태 7에 따른 구동 파형 패턴이 정현파인 예를 도 시하는 도면,
도 18C는 본 발명의 실시형태 7에 따른 구동 파형 패턴이 사다리형파인 예를 도시하는 도면,
도 19는 본 발명의 실시형태 7에 따른 틸트 검출의 동작 플로우를 도시한 블록도,
도 20은 본 발명의 실시형태 7에 따른 포커스 오차 신호를 도시하는 도면,
도 21은 본 발명의 실시형태 7에 따른 연산 처리 회로 장치의 연산을 설명하는 도면,
도 22는 본 발명의 실시형태 7의 별도의 예에 따른 연산 처리 회로 장치의 연산을 설명하는 도면,
도 23A는 본 발명의 실시형태 8에 따른 광 헤드의 개략 구성도,
도 23B는 본 발명의 실시형태 8에 따른 정보 트랙과 광 스폿과 각도 관계를 도시하는 도면,
도 23C는 본 발명의 실시형태 8의 별도의 예에 따른 정보 트랙과 광 스폿과 각도 관계를 도시하는 도면,
도 24는 종래의 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 개략적인 구성도 및 그 동작원리의 일례를 설명하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
본 발명의 제1 광 헤드에 의하면, 정보 기록 매체의 틸트를 검출하는 광원은, 정보 기록 매체의 정보를 검출하는 반도체 레이저와 공통화할 수 있기 때문에, 틸트 검출용으로 새로운 광원이 불필요해져서, 광학 헤드의 소형, 박형, 저비용화가 가능해지므로, 소형, 박형, 저비용의 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
또한, 검출값을 대물 렌즈의 방사 방향 위치 신호를 사용하여 보정하기 때문에, 방사 방향의 틸트량을 고정밀도로 검출할 수 있어 고성능이면서 저소비 전력인 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다. 또한, 기록 또는 재생 중에 리얼 타임으로 방사 방향의 틸트량을 검출할 수 있고, 고속이며 보다 고성능인 틸트 검출 및 틸트 보정이 가능해진다.
본 발명의 제2 광 헤드에 의하면, 적은 부품 점수의 간단한 구조로, 대물 렌즈의 틸트를 검출할 수 있음과 동시에, 대물 렌즈의 방사 방향의 이동에 의한 상대 각도의 변화량을 보정하기 때문에, 검출 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 광 헤드에 의하면, 정보 기록 매체의 트랙 피치에 따른 틸트 검출을 간단한 구조로 실현할 수 있다.
본 발명의 제4 광 헤드에 의하면, 정보 기록 매체의 틸트를 검출하는 광원은, 정보 기록 매체의 정보를 검출하는 반도체 레이저와 공통화할 수 있어, 틸트 검출용으로 새로운 광원을 필요로 하지 않기 때문에, 광학 헤드의 소형, 박형, 저비용화가 가능해져, 소형, 박형, 저비용의 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 유효 광속경 외의 광속의 일부를 사용하여 틸트 검출을 실시하기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있다.
본 발명의 제5 광 헤드에 의하면, 정보 기록 매체의 틸트를 검출하는 광원은 정보 기록 매체의 정보를 검출하는 반도체 레이저와 공통화할 수 있어, 틸트 검출 용으로 새로운 광원을 필요로 하지 않기 때문에, 광학 헤드의 소형, 박형, 저비용화가 가능해져 소형, 박형, 저비용의 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다. 또한, 콜리메이트 렌즈 또는 대물 렌즈의 유효 광속경 외의 광속의 일부를 사용하여 틸트 검출을 실시하기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있다.
본 발명의 제6 광 헤드에 의하면, 포커스 서보 또는 트래킹 서보를 가하지 않은 상태에서, 정보 기록 매체의 신호 기록면(광속 반사면)의 기준 위치(예컨대 턴테이블의 정보 기록 매체의 유지면)에 대한 높이 정보를 검출할 수 있고, 정보 기록 매체와 대물 렌즈의 방사 방향의 상대 각도 변화, 또는 미리 규정된 기준면에 대한 정보 기록 매체의 방사 방향의 틸트량, 휨량을 고속으로 검출할 수 있다.
또한, 방사 방향의 틸트량의 검출은 기록 또는 재생 중에 리얼 타임으로는 실시할 수 없지만, 틸트 검출용으로서 광원, 수광 소자 및 반사 미러 등의 구성 부품이 일체 불필요하기 때문에, 광학 헤드의 한층 더한 소형·박형화가 가능함과 동시에, 틸트 검출 장치로서의 조립 공정수도 불필요하기 때문에 대폭적인 저비용화도 실현 가능해진다.
또한, 정보 기록 매체의 틸트량, 휨량 또는 형상을 검출하고, 대물 렌즈의 방사 방향 위치에 의해 틸트의 보정의 학습 제어를 실시함으로써, 고속으로 틸트 보정을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 각 발명은 발광점 위치의 정밀도 및 광속의 확대각이 LED에 비교하여 편차가 작은 반도체 레이저를 사용하기 때문에, 수광 소자에서 검출하는 검출 광량 및 틸트의 변화량과 검출 광량의 비가 되는 검출 감도의 편차도 작아져 고정 밀도의 틸트 검출 장치를 실현할 수 있다.
상기 제1 발명에 있어서는, 상기 광속 분리 수단은 상기 대략 간섭 영역의 광속의 일부를 각각 회절하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 정보 기록 매체의 방사 틸트량 및 대물 렌즈의 방사 방향으로의 시프트량을 감도 좋게 검출할 수 있고, 고정밀도의 틸트 검출이 가능해진다.
또한, 상기 복수의 광속은, 상기 반사 직진광의 대략 중심을 통과하는 방사 방향의 축 및 탄젠셜 방향의 축을 경계로 분할한 상기 광속 분리 수단의 4개 영역의 광속인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 정보 기록 매체의 방사 방향 및 탄젠셜 방향의 틸트를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
또한, 상기 대물 렌즈를 방사 방향 및 포커스 방향으로 구동하는 대물 렌즈 구동 장치를 더 구비하고 있고, 상기 방사 방향 위치 신호는 상기 대물 렌즈를 방사 방향으로 구동시키는 인가 전류에서 연산한 신호인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 구성 요소를 증가시키지 않고, 용이하게 대물 렌즈의 방사 방향의 시프트량을 검출할 수 있다.
또한, 상기 방사 방향 위치 신호는, 상기 대략 간섭 영역 외의 광속으로서, 상기 반사 직진광의 대략 중심을 통과하는 탄젠셜 방향의 축을 경계로 분할한 상기 광속 분리 수단의 적어도 2개의 영역의 광량을 연산하여 생성한 신호인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 정밀도 좋게 대물 렌즈의 방사 방향의 시프트량을 검출할 수 있다.
또한, 상기 광속 분리 수단은 수지 또는 글래스로 형성된 홀로그램 또는 회 절 격자인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 광학 헤드의 구성 부품을 저감할 수 있어, 광학 헤드의 저비용화가 가능해진다.
또한, 상기 광속 분리 수단은 λ/4판과, 상기 λ/4판과 상기 반도체 레이저의 사이에 위치하고, 미리 설정된 편광 성분의 광속에만 회절 효과가 있는 편광 홀로그램을 구비하며, 상기 수광 소자는 상기 편광 홀로그램에 의해 회절된 광속을 수광하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 정보 매체로부터의 반사 광속만 회절하는 것이 가능해지기 때문에, 광이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광속 분리 수단은 상기 대물 렌즈와 일체로 구성되고, 또한 상기 대물 렌즈와 일체로 포커스 방향 및 방사 방향으로 이동하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 대물 렌즈가 방사 방향으로 이동한 경우라도 광속 분리 수단에 입사하는 광속의 강도 분포는 크게 변화하지 않기 때문에, 고정밀도의 틸트 검출이 가능해진다.
또한, 상기 대물 렌즈와 상기 반도체 레이저 사이에 콜리메이트 렌즈를 더 구비하고, 상기 콜리메이트 렌즈와 상기 광속 분리 수단이 일체인 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 제2 광 헤드에 있어서는, 상기 광속 반사부는 상기 대물 렌즈를 유지하는 대물 렌즈 홀더에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 구성 요소를 증가시키지 않고 광속 반사부를 형성할 수 있고, 대물 렌즈 홀더는 대물 렌즈의 이동에 추종하기 때문에, 검출 정밀도도 우수하다.
또한, 상기 대물 렌즈의 경사 각도를 조정하는 대물 렌즈 구동 장치와, 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 제2 수광 소자를 더 구비하고 있고, 상기 대물 렌즈 구동 장치로 상기 대물 렌즈의 경사 각도를 조정하면서 검출한 상기 제2 수광 소자의 전기 신호와 상기 수광 소자의 전기 신호에 의해, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도를 검출하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 간단한 구성으로 정보 기록 매체와 대물 렌즈의 상대 각도를 검출할 수 있다.
또한, 상기 대물 렌즈를 방사 방향 및 포커스 방향으로 구동하는 대물 렌즈 구동 장치를 더 구비하고 있고, 상기 방사 방향 위치 신호는 상기 대물 렌즈를 방사 방향으로 구동시키는 인가 전류에서 연산한 신호인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 구성 요소를 증가시키지 않고, 용이하게 대물 렌즈의 방사 방향의 시프트량을 검출할 있다.
또한, 상기 반도체 레이저와 상기 대물렌즈의 사이에, 광속분리수단을 더 구비하고 있고, 상기 방사 방향 위치 신호는, 상기 광속 분리수단상의 광속 중, 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광의 반사 직진광과 상기 정보 기록 매체의 정보 트랙에 의한 ±1차 회절광과의 대략 간섭 영역 외의 광속으로서, 상기 반사 직진광의 대략 중심을 통과하는 탄젠셜 방향의 축을 경계로 분할한 상기 광속 분리 수단의 적어도 2개의 영역의 광량을 연산하여 생성한 신호인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 정밀도 좋게 대물 렌즈의 방사 방향의 시프트량을 검출할 수 있다.
상기 본 발명의 제3 광 헤드에 있어서는, 상기 대물 렌즈를 상기 정보 기록 매체의 방사 방향 및 포커스 방향으로 구동하는 대물 렌즈 구동 장치를 더 구비하고 있고, 상기 대물 렌즈 구동 장치를 상기 대물 렌즈의 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 정보 기록 매체에 대한 상기 광속 분리 수단의 회전 조정을 할 수 있으며, 상기 회전 조정에 의해 상기 정보 기록 매체의 복수의 광 스폿의 배치를 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 방사 방향만의 틸트 검출, 탄젠셜 방향만의 틸트 검출 및 방사 방향과 탄젠셜 방향과의 쌍방의 틸트 검출의 전환이 가능해진다.
또한, 상기 광속 분리 수단은 회절 격자 또는 편광 홀로그램인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 광학 헤드의 구성 부품을 저감할 수 있어, 광학 헤드의 저비용화가 가능해진다.
본 발명의 제4 광 헤드에 있어서는, 상기 반도체 레이저를 유지하는 광학 베이스를 더 구비하고 있고, 상기 광학 베이스는 금속 또는 수지로 성형되며, 상기 광속 반사부는 상기 광학 베이스와 일체로 성형되고, 상기 광속 반사부에 광 반사막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 광속 반사부를 정밀도 좋고 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 광학 베이스는 수지를 재료로 하고, 글래스를 재료로 하는 상기 광속 반사부와 일체 성형되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 광속 반사부를 정밀도 좋고, 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 광속 반사부는 증착 또는 도포에 의해 형성된 광 반사막인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 광속 반사부를 정밀도 좋고, 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제5 광 헤드에 있어서는, 상기 광속 반사부는 상기 콜리메이트 렌 즈의 대략 유효 광속경 외이고, 또한 상기 콜리메이트 렌즈의 외형 부근에 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 구성 요소를 증가시키지 않고, 저비용으로 용이하고 고 정밀도로 광속 반사부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 광속 반사부는 상기 콜리메이트 렌즈의 외형 부근에 알루미늄 또는 광 반사막을 증착, 도포 또는 코팅하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 구성 요소를 증가시키지 않고, 저비용으로 용이하고 고 정밀도로 광속 반사부를 형성할 수 있다.
본 발명의 제6 광 헤드에 있어서는, 상기 기준 위치는 상기 정보 기록 매체를 유지하는 턴테이블, 상기 광학 헤드의 일부 및 상기 광학 헤드의 가이드 샤프트중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 기준 위치의 정밀도가 안정되어 있다.
또한, 상기 전압 제어 수단으로부터의 구동 신호가 삼각파, 사다리형파 및 정현파 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 포커스 에러 신호를 용이하고 고 정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 상기 연산 장치는 상기 정보 기록 매체의 방사 방향으로 상이한 2개소 이상의 위치에서, 상기 기준 위치에 대한 상기 정보 기록 매체의 포커스 방향의 상대 위치를 검출하고, 복수의 상기 상대 위치로부터 상기 정보 기록 매체의 틸트량, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도, 상기 정보 기록 매체의 휨량 및 단면 형상 중 적어도 어느 하나를 연산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연산한 상기 정보 기록 매체의 방사 방향의 위치에 대응하는 틸 트량, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도, 상기 정보 기록 매체의 휨량 및 단면 형상 중 적어도 어느 하나를 메모리에 기억하고, 상기 메모리의 정보를 사용하여 손(手) 방사 방향의 위치에 대응시켜, 상기 대물 렌즈의 상기 정보 기록 매체에 대한 상대 각도를 변화시키기 위한 틸트 보정 신호를 발생하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 소위 학습 효과에 의해 고속으로 틸트 보정을 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 구성도이다. 도 1A는 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 평면도이고, 도 1B는 도 1A에 도시한 광학 헤드의 측면도이며, 도 1C는 광자기 기록 매체의 중심부 근방의 측면도이다.
1은 실리콘 기판, 2는 실리콘 기판(1) 상에 고정된 광원에 대응하는 반도체 레이저, 3은 실리콘 기판(1) 상에 IC 프로세스로써 형성된 다분할 광 검출기, 4는 실리콘 기판(1)을 은 페이스트를 통하여 전열 상태로 유지하는 방열 플레이트이다.
또한, 5는 다분할 광 검출기로부터 와이어 본딩 등으로 배선된 단자, 6은 실리콘 기판(1), 방열 플레이트(4) 및 단자(5)를 유지하는 수지 패키지, 7은 수지로 성형된 홀로그램 소자(회절 격자), 8은 빔 스플리터(8a), 반환 미러(8b) 및 편광 분리 소자(8c)로 구성된 복합 소자이다.
이 구성에 있어서, 실리콘 기판(1), 반도체 레이저(2), 다분할 광 검출기 (3), 방열 플레이트(4), 단자(5), 수지 패키지(6), 홀로그램 소자(7), 복합 소자(8)를 일체 구성으로 한 것을 집적 유닛(9)이라 정의한다.
또한, 10은 반사 미러, 11은 대물 렌즈, 13은 연속 홈인 랜드 및 그루브로 구성되어 자기 광학 효과를 갖는 광자기 기록 매체이다. 반도체 레이저(2)와 대물 렌즈(11) 사이에는 광속 분리 수단인 회절 격자(홀로그램 소자)(35)가 배치되어 있다.
도 2는 도 1에 도시한 광학 헤드의 분해 사시도이다. 대물 렌즈 구동 장치(14)는, 대물 렌즈(11), 대물 렌즈를 고정하기 위한 대물 렌즈 홀더(12), 베이스(15), 서스펜션(16), 자기 회로(17), 코일(18a), 코일(18b) 및 코일(18c)을 구비하고 있다. 19는 광학 베이스이다.
코일(18a) 및 코일(18c)에 같은 값의 전류를 통전하여 대물 렌즈(11)를 포커스 방향으로, 또한 코일(18b)에 통전하여 대물 렌즈(11)를 방사 방향으로 구동하는 것이 가능해진다.
또한, 코일(18a)과 코일(18c)에 상이한 값의 전류를 통전하면, 대물 렌즈(11)를 대물 렌즈(11)의 광축에 대하여 방사 방향으로 회동시키는 것이 가능해지고, 광자기 기록 매체(13)와 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 상대 각도를 변화시키는 것이 가능해진다.
도 3은, 도 1에 도시한 광학 헤드의 수발광 소자를 설명하는 평면도이다. 20은 다분할 광 검출기(3) 상에 형성된 포커스 오차 신호 검출용 광 스폿, 21은 다분할 광 검출기(3) 상에 형성된 트래킹 오차 신호 검출용 광 스폿이다.
22는 다분할 광 검출기(3) 상에 형성되는 메인 빔(P 편광), 23은 다분할 광 검출기(3) 상에 형성되는 메인 빔(S 편광), 24는 포커스 오차 신호 수광 영역, 25 및 26은 트래킹 오차 신호 수광 영역이다.
27은 정보 신호 수광 영역, 28a, 28b, 28c는 감산기이고, 감산기(28a)에 의해 광자기 디스크 신호를 얻으며, 감산기(28b)에 의해 포커스 오차 신호를 얻고, 감산기(28c)에 의해 트래킹 오차 신호를 얻는다.
29는 가산기이고, 가산기(29)에 의해 프리피트 신호를 얻는다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 30 및 31은 포커스 오차 신호 검출용 광 스폿의 초점, 32는 광자기 기록 매체(13) 상에 형성되는 광 스폿이다.
한편, 상기 각 수광 영역에는 수광 소자가 형성되어 있고, 수광 소자는, 수광량을 전기 신호로 변환하는 것이 된다. 이것은 이하의 각 실시형태에 있어서의 수광 영역에 관해서도 마찬가지이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 광학 헤드와 광학 헤드 이송 장치의 동작의 관련을 설명하는 사시도이다. 33은 커버, 34는 접착제이고, 접착제(34)에 의해, 커버(33), 도 2에 도시한 반사 미러(10), 대물 렌즈 구동 장치(14)는 광학 베이스(19)에 고정된다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 구성을 도시한 분해 사시도 및 틸트 보정 신호 출력까지의 블록도를 도시하고 있다. 회절 격자(35)는, 회절 광속 영역(32a 및 32b)의 광속을 각각 회절한다. 회절 광속 영역(32a 및 32b)은 광자기 기록 매체(13)로부터의 반사광 중 반사 직진광과 정보 트 랙에 의한 ±1차 회절광과의 대략 간섭 영역의 일부이다.
이들 회절 광속은, 빔 스플리터(8a)(도 1)를 투과 후, 다분할 광 검출기(3) 상에 형성된 수광 영역(36a 및 36b)에서 수광된다. 또한, 회절 격자(35)는 대물 렌즈 구동 장치(14)(도 2)에 일체로 조립되어 있기 때문에, 대물 렌즈(11)와 일체가 되어 포커스 방향 및 방사 방향으로 이동한다. 한편, 틸트 보정의 상세에 관해서는 후에 구체적으로 설명한다.
다음에, 서보 신호를 고려한 광학 헤드의 광학 조정에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 포커스 오차 신호의 초기 위치 설정은, 다분할 광 검출기(3)의 도 1에 도시한 Z축 방향(광축 방향)의 위치를, 포커스 오차 신호 수광 영역(24)(도 3)이 광 스폿의 초점(30 및 31)(도 1)의 대략 중간에 위치하도록 집적 유닛(9)의 수지 패키지(6)를 광학 베이스(19)(도 2)에 고정한다.
여기에서, 도 6은 광학 헤드의 포커스 서보를 설명하는 도면이다. 도 6A, 도 6B에 있어서, 가로축 Z는 광자기 기록 매체(13)와 대물 렌즈(11)의 상대 거리를 도시하고 있고, 세로축 V는 전압(거리)을 도시하고 있다. 도 6A는 포커스 오차 신호(소위 S자 신호)의 대략 중심이 GND와 일치한 상태를 도시하고 있다. 도 6B는 포커스 오차 신호의 대략 중심이 GND에서 변위한 상태를 도시하고 있다.
반도체 레이저(2)가 정밀도 좋게 집적 유닛(9)에 고정되어 있기 때문에, 광자기 기록 매체(13) 및 대물 렌즈(11)가 Z 방향(광축 방향)에 있어서 정규의 위치(설계센터)에 있을 때, 도 6A에 도시한 바와 같이, 포커스 오차 신호(소위 S자 신호)의 대략 중심이 GND와 일치한다.
도 6C는 도 6B에 도시한 바와 같은 포커스 오차 신호의 대략 중심이 GND에서 변위한 상태에 있어서의 포커스 서보의 블록도를 도시하고 있다. 구체적으로는, SSD(Spot Size Detection) 방식에 의해 검출한 포커스 오차 신호에 의해, GND와의 디포커스량을 연산하고(단계 103), 디포커스량에 따른 오프셋 전류(전압)를 산출하여(단계 104), 오프셋 량에 따른 전류를 코일(18a) 및 코일(18c)에 인가함(단계 105)으로써 GND 부근에서 수속하게 된다. GND와의 디포커스량은 도 6B의 v에 상당하고, 가로축과 S자 신호 중심 사이의 값이다.
다음에, 도 7은 본 발명의 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 트래킹 서보를 설명하는 도면이다. 도 7A, 도 7B에 있어서, 세로축 V는 전압(오프 트랙량), 가로축 X는 방사 방향의 위치를 도시하고 있다. 도 7A는 트래킹 오차 신호의 대략 중심이 GND와 일치한 상태를 도시하고 있다. 도 7B는 트래킹 오차 신호의 대략 중심이 GND에서 변위한 상태를 도시하고 있다.
트래킹 오차 신호의 조정은, 소위 푸시풀 방법을 사용하고, 외부 지그(도시하지 않음)에 의해 광학 베이스(19)(도 4)를 유지하며, 대물 렌즈 구동 장치(14)(도 2)를 X 방향(방사 방향) 및 Y 방향(탄젠셜 방향)으로 이동시킨다. 이 이동에 의해, 도 3에 도시한 트래킹 오차 신호 수광 영역(25 및 26)의 출력이 대략 균일해지도록 조정한다. 이로써, 트래킹 오차 신호의 GND와의 교점에 트래킹 서보가 수속하게 된다.
따라서, 도 7C의 블록도에 도시한 바와 같이, 검출한 트래킹 오차 신호에서 GND와의 오프 트랙량을 연산하고(단계 106), 또한, 오프 트랙량에 따른 오프 트랙 에러 전류를 산출하여(단계 107), 오프 트랙량에 따른 전류를 코일(18b)에 인가함(단계 108)으로써 GND 부근에서 수속하게 된다. 오프 트랙량은 도 7B의 v에 상당하고, 가로축과 S자 신호 중심 사이의 값이다.
이 조정은 결과적으로는, 도 1에 있어서 반도체 레이저(2)의 발광축 중심에 대하여 대물 렌즈(11)의 중심을 맞추게 된다.
다음에, 도 8을 참조하면서 광자기 기록 매체(13)와 대물 렌즈(11)의 상대 경사 조정(틸트 조정)에 관해서 설명한다. 도 8A는 광학 헤드의 조정 방법을 도시하는 분해 사시도이고, 도 8B는 조립 후의 사시도를 도시하고 있다.
틸트 조정은, 외부 지그(도시하지 않음)에 의해 베이스(15)를 유지하고, 도 8A에 도시한 바와 같이, 방사 방향 틸트 조정(Y축 둘레)(θR), 탄젠셜 방향 틸트 조정(X축 둘레)(θT)에 의해 실시한다. 조정 후는 도 8B에 도시한 바와 같이, 베이스(15)를 광학 베이스(19)에 접착제(34)를 사용하여 접착 고정한다.
이상과 같은 공정을 거쳐, 포커스 오차 신호 및 트래킹 오차 신호의 조정, 스큐 조정이 완료하여 광학 헤드가 완성된다.
한편, 광학 헤드 전체를 광자기 기록 매체(13)의 방사 방향(X 방향)으로 이동시키는 광학 헤드 이송 장치는, 도 4에 도시한 바와 같이, 이송 나사(40), 부 축(副軸)(41), 이송 모터(42), 기어(43a), 기어(43b) 및 커버(33)로 구성된 너트판(44), 베어링(45)을 포함하고 있고, 메카베이스(46)에 부착된다(부착의 상세는 도시하지 않음).
또한, 도 1C에 도시한 바와 같이, 턴테이블(47)은 유지면에 의해 광자기 기 록 매체(13)를 규정의 높이(광축 방향 위치)로 유지한다.
이 상태에 있어서, 도 4에 도시한 너트판(44)과 이송 나사(40)가 감합하고 이송 모터(42)의 회전에 의해 기어(43a)와 기어(43b)의 기어비 및 이송 나사(40)의 피치에 의해 산출되는 감속비로부터 결정되는 이송량만큼 광학 헤드 전체가 방사 방향으로 이동한다.
이 때, 대물 렌즈(11)와 광학 베이스(19)의 상대 위치는, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트량으로부터 광학 헤드의 방사 방향의 이송량의 차가 되고, 대물 렌즈(11)의 시프트량(방사 방향의 이동량)의 최대값은, 이송 모터(42)가 회전하기 직전의 값이 된다(도 9 참조).
도 4 및 도 9를 참조하면서, 기록 또는 재생시에 있어서의 대물 렌즈(11)의 광자기 기록 매체(13)의 내주로부터 외주로의 동작에 관해서 설명한다.
도 9A는 대물 렌즈 구동 장치(14)의 구동 파형을 도시하고 있고, 세로축 i는코일(18b)의 인가 전류(또는 인가 전압)이며, 가로축 t는 시간(또는 대물 렌즈(11)의 이동량)이다. 도 9B는 이송 모터(42)의 구동 전압 파형을 도시하고 있고, 세로축 v는 이송 모터(42)의 인가 전압이며, 가로축 t는 시간을 도시하고 있다. 도 9C는 대물 렌즈(11)의 방사 방향 이동 파형을 도시하고 있고, 세로축 v는 전압량(또는 이동량(μm))이며, 가로축 t는 시간(또는 대물 렌즈(11)의 이동량)이다.
우선, 설계 광축(50)(도 1) 부근에 대물 렌즈(11)의 대략 중심이 위치하고, 광자기 기록 매체(13)의 트랙에 추종하도록 대물 렌즈(11)를 방사 방향으로 이동시킨다(도 9A). 이것은 코일(18b)에 전류를 인가하고 대물 렌즈(11)를 방사 방향으 로 시프트시켜 실시한다.
도 9A에 도시한 바와 같이, 광자기 기록 매체(13)의 편심 성분(e)을 가지면서, 대물 렌즈(11)가 외주측으로 시프트함에 따라 코일(18b)의 전류값의 DC 성분이 증가하게 된다. 코일(18b)의 전류값의 하한과 상한 사이의 양이 이송량(F)에 상당한다.
이와 동시에, 코일(18b)에 인가된 전류값에 대응한 전압이 이송 모터(42)에 인가된다(도 9B). 이 전압이 소정값에 달하였을 때에 이송 모터(42)가 회전함으로써, 기어(43a), 기어(43b) 및 이송 나사(40)에 의해서 결정되는 기어비에 대응한 이송량이 광학 헤드에 인가되어, 광학 베이스(19) 전체가 외주 방향(방사 방향)으로 구동된다(도 9C).
도 1- 도 9를 사용하여 설명한 광학 헤드의 구성, 작용은 도 5에 도시한 틸트 검출 장치의 구성을 제외하고, 이하의 각 실시형태에 있어서도 마찬가지이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 1에 관해서, 도면을 참조하면서, 더욱 구체적으로 설명한다. 반도체 레이저(2)에서 발생한 광은, 홀로그램 소자(7)에 의해 상이한 복수의 광속으로 분리된다. 상이한 복수의 광속은 복합 소자(8)의 빔 스플릿터(8a)를 투과하고, 반사 미러(10)에서 반사되어 회절 격자(35)에 입사한다. 회절 격자(35)에 의해 복수의 광속으로 분리되지만, 직진광(0차 광)은 대물 렌즈 홀더(12)에 고정된 대물 렌즈(11)에 의해 광자기 기록 매체(13) 상에 직경 1 마이크론 정도의 광 스폿(32)으로서 집광된다.
또한 복합 소자(8)의 빔 스플리터(8a)에 의해 반사된 광속은 레이저 모니터 용 수광 소자(도시하지 않음)에 입사하여 반도체 레이저(2)의 구동 전류를 제어한다.
광자기 기록 매체(13)로부터의 반사광은 반대의 경로를 거쳐, 복합 소자(8)의 빔 스플릿터(8a)에 의해 반사 분리되어, 반환 미러(8b), 편광 분리 소자(8c)에 입사한다.
반도체 레이저(2)는 도 1A에서 지면에 평행한 편광 방향(W)으로 설치되어 있고, 입사광은 편광 분리 소자(8c)에 의해 서로 직교하는 2개의 편광 성분의 광속으로 분리되어, 정보 신호 수광 영역(27)(도 3)에 입사한다. 도 3에 도시한 P 편광으로 이루어지는 메인 빔(22)과 S 편광으로 이루어지는 메인 빔(23)의 차를 연산함으로써, 차동 검출법에 의한 광자기 디스크 정보 신호의 검출이 가능해진다. 또한, 이들의 합을 구함으로써, 프리피트 신호의 검출이 가능해진다.
또한, 광자기 기록 매체(13)로부터의 반사광 중, 빔 스플릿터(8a)를 투과한 광속은, 홀로그램 소자(7)에 의해 복수의 광속으로 분리된다. 이 분리된 광속은, 도 3에 도시한 바와 같이, 포커스 오차 신호 수광 영역(24)과, 트래킹 오차 신호 수광 영역(25 및 26)에 집광한다. 포커스 서보는, 소위 SSD 법으로 실시하고, 트래킹 서보는 소위 푸시 풀법으로 실시한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 광속 분리 수단인 회절 격자(35)는, 광자기 기록 매체(13)에서 반사된 광속 중, 반사 직진광과, 광자기 기록 매체(13)의 연속 홈에서 회절된 ±1차광이 간섭하는 2개의 영역인 회절 광속 영역(32a 및 32b)의 광속을 각각 회절하는 구성으로 되어 있다.
회절된 2개의 광속은 빔 스플릿터(8a)를 투과 후, 홀로그램 소자(7)의 외측을 통과하여(광속의 일부가 홀로그램 소자(7)에서 회절되는 구성으로 해도 됨), 수광 소자가 배치된 수광 영역(36a 및 36b)에 입사한다.
도 10A 내지 도 10D는, 회절 격자(35) 상의 광속 분포를 도시하고 있다. 90은 0차광의 영역, 91은 +1차광의 영역, 92는 -1차광의 영역을 도시하고 있다. 영역 91에서는, 0차광과 +1차광이 간섭하고 있고, 영역 92에서는 0차광과 -1차광이 간섭하고 있다.
도 10A는, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트량이 적고(대략 제로), 또한 대물 렌즈(11)와 광자기 기록 매체(13)의 방사 방향의 상대 각도 오차(또는 미리 규정한 기준면에 대한 광자기 기록 매체(13)의 방사 틸트)가 작은(대략 제로) 경우의 광속 분포이다.
이 경우는, 회절 광속 영역(32a) 및 회절 광속 영역(32b)의 광량은 거의 같고, 도 5에 도시한 수광 영역(36a) 및 수광 영역(36b)에서 수광하는 광량도 거의 같아지도록 설정되어 있다.
도 10B는 도 10A의 상태로부터, 대물 렌즈(11)가 방사 방향으로 시프트한 경우의 광속 분포를 도시하고 있다. 본 도면은, 시프트에 대해서는, 방사 시프트는 있지만 탄젠셜 시프트는 없고, 틸트에 관해서는, 방사 틸트도 탄젠셜 틸트도 없는 상태이다.
이 상태는 도 10A의 상태에 비하여, 회절 광속 영역(32a)의 광량이 감소하고, 회절 광속 영역(32b)의 광량은 증가한다. 이에 따라, 수광 영역(36a) 및 수광 영역(36b)의 수광량도 마찬가지로 변화하게 된다. 이 때문에, 차동 앰프(37a)의 출력은, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트량과 상관이 있는 것이 된다.
한편, 대물 렌즈 구동 장치(14)의 코일(18b)(도 2)의 DC 전류값을 연산함으로써, 대물 렌즈(11)의 시프트량을 검출하는 것이 가능해진다(내주측이나 외주측의 방사 방향의 이동 방향에 따라 변화의 방향(또는 부호)은 반대가 됨). 즉, 대물 렌즈(11)의 시프트량은 회절 격자(35) 상의 광속 분포와는 별개로 독립하여 검출할 수 있게 된다.
이 검출한 대물 렌즈(11)의 시프트량과, 도 5에 도시한 차동 앰프(37a)의 출력의 관계에 의해, 방사 방향의 시프트량에 대응한 차동 앰프(37a)의 출력값을 산출할 수 있게 된다.
따라서, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트량에 의한 차동 앰프(37a)의 출력 변화 성분은, 코일(18b)의 DC 전류값에 의해 연산한 대물 렌즈(11)의 시프트량에 따른 보정값에 의해 보정됨으로써, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트에 의한 차동 앰프(37a)의 변화는 캔슬되는 것이 가능해진다.
즉, 도 10A의 상태로부터 도 10B의 상태로 변화함으로써, 도 5에 도시한 수광 영역(36a 및 36b)의 수광량은 변화하게 되지만, 상기 캔슬에 의해, 도 5에 도시한 차동 앰프(37b)의 출력값을 제로로 할 수 있다.
도 10C는 틸트가 발생한 경우의 광속 분포를 도시하고 있다. 본 도면은 틸트에 관해서는, 방사 틸트는 있지만 탄젠셜 틸트는 없고, 시프트에 관해서는, 방사 시프트도 탄젠셜 시프트도 없는 상태이다.
보다 구체적으로는, 대물 렌즈(11)의 시프트가 거의 없는 상태에서, 미리 규정한 기준면(예컨대 턴테이블의 광자기 기록 매체(13)의 유지면 등)에 대하여, 광자기 기록 매체(13)에 방사 방향의 틸트가 발생한 경우, 또는 광자기 기록 매체(13)와 대물 렌즈(11)의 상대 각도 변화가 있는 경우이다.
이 상태에서는, 0차광과 ±1차광의 간섭에 의해, 회절 광속 영역(32a)의 광량은 감소하고, 회절 광속 영역(32b)의 광량은 증가한다. 이에 따라, 수광 영역(36a) 및 수광 영역(36b)의 수광량도 마찬가지로 변화한다.
이 경우, 도 10A의 상태와 비교하면, 도 5에 도시한 차동 앰프(37a, 37b)의 출력값은 변화하게 된다. 이 변화량은, 대물 렌즈(11)의 시프트량이 없기 때문에, 광자기 기록 매체(13)의 틸트에만 의한 것이다. 한편, 방사 틸트의 각도가 반대인 경우는, 수광 영역(36a) 및 수광 영역(36b)의 변화도 반대가 된다.
다음에, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트가 있고, 또한 광자기 기록 매체(13)의 방사 방향의 틸트가 있는 경우에는, 회절 광속 영역(32a 및 32b)의 광량이 더 변화하고, 이에 따라 수광 영역(36a) 및 수광 영역(36b)의 수광량도 마찬가지로 변화한다. 이 경우, 수광 영역(36a 및 36b)의 수광량의 변화 중, 방사 방향의 시프트에 상당하는 양은, 상기와 같이 코일(18b)의 DC 전류값(전압값이라도 가능)의 값으로부터 별개로 독립하여 산출 가능하다.
이 때문에, 수광 영역(36a 및 36b)의 수광량의 변화 중, 방사 방향의 시프트에 상당하는 양을 빼면, 방사 방향의 틸트량에 상당하는 광량 변화가 얻어지게 된다.
즉, 회절 격자(35) 상의 영역 중, 시프트만으로 광량이 변화하는 영역의 광량 변화에서는 틸트량을 산출할 수는 없지만, 시프트 및 틸트의 쌍방에서 광량이 변화하는 영역의 광량 변화를 검출하면, 시프트에 의한 광량 변화분은 별개로 산출할 수 있기 때문에, 틸트량에 상당하는 광량 변화가 얻어지게 된다.
따라서, 시프트 및 틸트의 쌍방이 있는 경우라도, 광자기 기록 매체(13)의 틸트량을 정확히 얻을 수 있다.
이하, 도 5의 블록도를 참조하면서, 틸트 제어에 관해서 설명한다. 단계 109에서 코일(18b)의 DC 전류값을 검출하고, 단계 110에서 연산 회로에 의해 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 이동량을 산출한다. 단계 111에서 연산 회로에 의해 방사 방향 이동량에 따른 신호(전압)를 출력한다. 이 출력과, 앰프(37c)에서 출력된 수광 영역(36a 및 36b)의 수광량의 합에 상당하는 출력에 의해, 단계 112에 있어서 게인(xk)을 설정하여 보정값을 산출한다. 차동 앰프(37b)에 의해 차동 앰프(37a)로부터의 출력과 이 보정값의 차가 출력된다.
이 차동 앰프(37b)로부터의 출력값을 사용하여 연산 회로에서 연산함으로써(단계 100), 광자기 기록 매체(13)의 틸트량을 정확히 얻을 수 있다.
또한, 연산 회로는 이 틸트를 상쇄하기 위한 틸트 보정 신호를 산출하고(단계 101), 이것을 구동 회로로 송출하며, 구동 회로는 이것을 받아 코일(18a, 18c)을 구동하는(단계 102) 것에 의해 광자기 기록 매체(13)의 틸트를 제어하는 것이 가능해진다.
이 때, 광자기 기록 매체(13)의 틸트 및 대물 렌즈(11)의 시프트가 없는 상 태에서의 수광 영역(36a), 수광 영역(36b)에서 수광한 광량(시프트 및 틸트가 있을 때의 값이어도 됨)의 가산 앰프(37c) 이후의 토탈 신호로 틸트량의 산출값을 나누는 것, 또는 코일(18b)의 전류값으로부터 산출한 시프트량으로 보정값을 연산할 때에, 이 시프트량을 상기 토탈 신호로 나눔으로써 수광 영역(36a 및 36b)에서의 수광량에 의한 검출 감도의 오차를 보정하는 것이 가능해진다.
또한, 도 5의 블록도의 점선으로 도시한 바와 같이, 차동 앰프(37b 또는 37a)의 출력을 가산 앰프(37c)의 출력으로 나눔에 의해서도, 수광 영역(36a 및 36b)에서의 수광량에 의한 검출 감도의 오차를 보정하는 것이 가능해진다.
또한, 연산 회로에 의해 연산 생성한 방사 방향의 틸트량에 따른 틸트 보정량을 구동 회로에 출력하고(도 5의 단계 102), 대물 렌즈 구동 장치(14)의 코일(18a 및 18c)에 인가함으로써, 대물 렌즈(11)와 광자기 기록 매체(13)의 상대 각도를 고속으로 보정하는 것이 가능해진다. 이것은 코일(18a 와 18c)의 전류값을 변화시켜 포커스 방향으로의 구동력을 변화시킴으로써, 방사 방향의 틸트가 발생하기 때문이다.
또한, 탄젠셜 틸트만이 있는 경우는 도 10D에 도시하는 바와 같은 광량 분포가 된다. 도 10D의 상태는, 틸트에 관해서는, 탄젠셜 틸트는 있지만 방사 틸트는 없고, 시프트에 관해서는 방사 시프트도 탄젠셜 시프트도 없는 상태이다.
탄젠셜 방향의 틸트가 발생하면, 간섭 패턴은 지면 상하 방향으로 어긋난 것이 된다. 도 10D의 예는, 지면 상방향으로 어긋난 간섭 패턴을 도시하고 있다. 이 때문에, 상하로 광속을 분할하여, 각각을 수광함으로써 탄젠셜 방향의 틸트를 검출하는 것이 가능해진다. 이것의 상세는 실시형태 2에서 설명한다.
다음에, 도 11은 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 별도의 예에 따른 틸트 검출 장치의 분해 사시도 및 틸트 보정 신호 출력까지의 블록도를 도시하고 있다. 상기의 예는, 방사 방향의 시프트량을 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 이동량에 대응하는 방사 방향 위치 신호를 코일(18b)의 DC 전류값에서 연산한 예이다. 이에 대하여, 도 11의 예는 방사 방향의 시프트량을 푸시풀 신호에 있어서의 ±1차광의 영향이 적은 광속 영역(48a), 광속 영역(48b)의 광속을 각각 수광하는 수광 영역(36e 및 36f)의 차동 앰프(49) 이후의 출력에 의해 연산하는 예이다.
보다 구체적으로는, 도 11에 도시한 바와 같이, 수광 영역(36e 및 36f)의 수광량차에서 산출한 차동 앰프(49)의 출력을 사용하여, 단계 113에서 연산 회로에 의해 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 이동량을 산출한다. 단계 114에서 연산 회로에 의해, 방사 방향 이동량에 따른 신호(전압)를 출력한다. 이 출력과, 앰프(37c)에서 출력된 수광 영역(36a 및 36b)의 수광량의 합에 상당하는 출력에 의해, 단계 115에 있어서, 게인(xk)을 설정하여 보정값을 산출한다. 차동 앰프(37b)에 의해, 차동 앰프(37a)에서의 출력과 이 보정값의 차가 출력된다. 이후의 단계 100, 101, 102에 관해서는, 도 5의 경우와 마찬가지이다.
도 11의 블록도의 점선은, 도 5의 경우와 마찬가지로, 수광 영역에서의 수광량에 의한 검출 감도의 오차를 보정하는 구성을 도시하고 있다.
또한, 방사 방향의 시프트량의 산출에, 푸시-풀 신호의 오프셋값을 사용해도 된다.
이상과 같이 실시형태 1에 의하면, 대물 렌즈(11)에 대한 광자기 기록 매체(13)의 상대 각도를 고 정밀도로 검출하는 것이 가능해지기 때문에, 대물 렌즈(11)의 방사 방향으로의 이동량에 기인하는 재생 신호 열화 및 서보 신호 열화를 대폭 개선할 수 있어, 광학 헤드 및 디스크 기록 재생 장치에 있어서의 기록 및 재생 성능의 대폭적인 향상이 실현된다.
또한, 연산한 상대 각도에 따른 전류값을 코일(18a) 및 코일(18c)에 인가함으로써, 리얼 타임으로 또한 고속으로 대물 렌즈(11)에 대한 광자기 기록 매체(13)의 상대 각도 오차를 보정할 수 있어, 고정밀도인 광학 헤드의 틸트 검출 장치 및 틸트 보정 장치를 실현할 수 있다.
또한, 틸트 검출용으로서 전용의 다른 광원을 필요로 하지 않기 때문에, 광학 헤드 및 디스크 기록 재생 장치의 소형·박형화와 저비용화도 실현할 수 있다.
한편, 회절 격자(35)는 대물 렌즈(11)와 일체가 되어 방사 방향으로 이동하는 예로 설명했지만, 대물 렌즈(11)와 반도체 레이저(2) 사이에 배치하고, 또한 대물 렌즈(11)와 일체가 아닌 구성이어도 된다. 또한, 콜리메이트 렌즈를 갖는 소위 무한계의 광학 구성의 경우는, 콜리메이트 렌즈와 일체로 해도 된다.
또한, 정보 기록 매체는 광자기 기록 매체(13)로 하였지만, 상변화 미디어 또는 프리피트를 갖는 ROM 디스크라도 되는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 틸트 검출용으로서 빔 스플릿터(8a)를 투과한 광속을 사용하는 구성으로 하였지만, 빔 스플릿터(8a) 및 반환 미러(8b)에서 반사된 광속을 사용해도 되는 것도 말할 필요도 없다.
또한, 회절 격자(35)에 의한 회절 광속이 2개인 예로 설명했지만, 회절 광속이 3개 이상이어도 된다. 이 경우라도, 반사 직진광과 +1차 회절광의 간섭 영역에서 회절된 광속의 광량의 합과, 반사 직진광과 -1차 회절광과의 간섭 영역에서 회절된 광속의 광량의 합과의 차를 연산함으로써 틸트 검출이 가능하다.
(실시형태 2)
실시형태 2에 관해서, 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 12는 실시형태 2에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치의 분해 사시도 및 틸트 보정 신호 출력까지의 블록도를 도시하고 있다. 실시형태 1의 도 5와 동일 구성인 것은, 동일 번호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
실시형태 2는, 광분리 수단인 회절 격자(35)의 영역 중, 실시형태 1의 도 5에 도시한 수광 영역(32a 및 32b)에 상당하는 영역을, 도 12에 도시한 바와 같이 4개의 영역(51a-51d)으로 분할하고 있다.
이들 영역은, 광자기 기록 매체(13)로부터의 반사광의 반사 직진광과 광자기 기록 매체(13)의 정보 트랙에 의한 ±1차 회절광과의 대략 간섭 영역이고, 또한 반사 직진광의 대략 중심을 통과하는 방사 방향의 X축 및 탄젠셜 방향의 Y축을 경계로 분할되어 있다.
다분할 광 검출기(3) 상은 4개의 수광 영역(52a-52d)이 형성되어 있고, 수광 영역(51a-51d)의 각각에 대응하고 있다. 수광 영역(52a-52d)의 수광량에 기인한 차동 앰프(37a-37h)의 출력에 의해, 광자기 기록 매체(13)와 대물 렌즈(11)의 방사 방향 및 탄젠셜 방향의 상대 각도를 함께 검출하는 것이 가능해진다.
탄젠셜 방향의 틸트가 발생하면, 예컨대 도 10D에 도시하는 바와 같이, 도 10A의 회절 격자(35) 상에 형성되는 0차광과 ±1차광의 간섭 패턴은 틸트가 없는 경우에 비교하여, 지면 상하 방향으로 어긋난 것이 된다. 도 10D의 예는, 지면 상방향으로 어긋난 간섭 패턴을 도시하고 있다.
도 12에 있어서, 차동 앰프(37f)에서는, 상측 절반의 수광 영역(52a, 52b)의 수광량의 합에 상당하는 값이 출력되고, 차동 앰프(37g)에서는 하측 절반의 수광 영역(52c, 52d)의 수광량의 합에 상당하는 값이 출력된다. 그리고, 차동 앰프(37h)에서는, 차동 앰프(37f)와 차동 앰프(37g)의 출력차에 상당하는 값이 출력된다. 차동 앰프(37h)에서의 출력은, 탄젠셜 방향의 틸트량과 상관이 있기 때문에, 이 출력을 사용하여, 연산 회로에 의해, 탄젠셜 방향의 틸트량을 산출할 수 있다(단계 116).
한편, 차동 앰프(37d)에서 우측 절반의 수광 영역(52b, 52d)의 수광량의 합에 상당하는 값을 출력하고, 차동 앰프(37e)에서 좌측 절반의 수광 영역(52a, 52c)의 수광량의 합에 상당하는 값을 출력하면, 이후는 실시형태 1의 도 5와 마찬가지로 하여 방사 방향의 틸트량을 산출할 수 있다.
이 때, 대물 렌즈(11)의 방사 방향 시프트량은 코일(18b)의 DC 전류값에 의해 산출해도 되고, 실시형태 1의 도 11과 같이 수광 영역(48a) 및 수광 영역(48b)의 차동 앰프(49)의 출력에서 연산한 값을 사용해도 된다.
방사 방향의 틸트량에 관해서는, 상기 실시형태 1과 같이 코일(18a)과 코일(18b)의 전류값을 변화시켜 보정할 수 있고, 탄젠셜 방향의 틸트량에 관해서는, 승 강 모터 등의 외부 장치를 사용하여 보정할 수 있다. 이것은 이하의 각 실시형태에 있어서도 마찬가지이다.
본 실시형태에 의하면, 탄젠셜 방향 및 방사 방향의 틸트량을 고 정밀도 또한 리얼 타임으로 검출하는 것이 가능해지고, 보다 한층 고 정밀도인 기록 재생이 가능해져, 기록 및 재생의 각종 마진(서보 마진, RF 검출 마진, 기록 파워 마진)의 대폭적인 향상이 가능해진다.
(실시형태 3)
실시형태 3에 관해서 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 13은 실시형태 3에 따른 광학 헤드의 구성도이다. 도 13A는 실시형태 1에 따른 광학 헤드의 평면도이고, 도 13B는 도 13A에 도시한 광학 헤드의 측면도이다. 실시형태 1의 도 1과 동일 구성인 것은 동일 번호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태는 상기 실시형태 1, 2와 비교하여, 틸트 검출용 광속 분리 수단의 구성이 상이하다. 상기 실시형태 1, 2는 광속 분리 수단을 회절 격자(35)로 하고 있는 데에 비하여, 본 실시형태에서는 광자기 기록 매체(13)를 기록 상태에 따라 반사율이 변화하는 소위 상변화 미디어(55)로 하고, 틸트 검출용 광속 분리 수단을 λ/4판(56)과 편광 홀로그램(57)이라 하고 있다.
λ/4판(56)은 대물 렌즈(11)와 반도체 레이저(2) 사이에 위치하고, 편광 홀로그램(57)은 λ/4판(56)과 반도체 레이저(2) 사이에 위치하고 있다. 반도체 레이저(2)의 편광 방향은 지면에 평행한 방향(도면 중 W)이고, 왕로(往路) 광속은 λ/4판(56)을 투과 후에 원편광이 된다. 상변화 미디어(55)에서 반사된 복로(復路)의 광속의 편광 방향은, λ/4판(56)을 투과 후에 지면에 직각인 방향(도면 중G)이 되고, G 방향의 편광 성분에만 회절 효과를 갖는 편광 홀로그램(57)에 의해 복수의 광속으로 분할된다.
이 구성에서는, 반도체 레이저(2)로부터 상변화 미디어(55)로의 광속의 경로인 왕로 광속은 회절되지 않고, 상변화 미디어(55)에서 반사되어 λ/4판(56)을 투과하여 편광 홀로그램(57)에 입사하는 복로의 광속만이 회절된다. 이 때문에, 왕로 광속의 손실이 적고, 광이용 효율이 뛰어난 틸트 검출 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
한편, 반도체 레이저(2)의 편광 방향은 지면에 평행(도면 중 W)하게 하였지만, 지면에 수직으로 해도 된다. 단, 편광 홀로그램(57)이 홀로그램 효과를 발휘하는 편광 방향과 일치시키는 것이 필요한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 부호 56은 λ/4판으로 하였지만, (5/4)λ 판으로 해도 된다.
또한, 본 구성에 있어서, 편광 분리 소자(8c)를 제거한 구성으로 해도 틸트 검출에는 영향이 없는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 실시형태 3에서는 정보 기록 매체는 상변화 미디어로 하였지만 광자기 미디어 또는 프리피트를 갖는 ROM 디스크라도 좋다.
(실시형태 4)
실시형태 4에 관해서, 도 14를 참조하면서 설명한다. 도 14A는 실시형태 4에 따른 광학 헤드의 틸트 검출 장치를 도시하는 평면도이고, 도 14B는 도 14A에 도시한 광학 헤드의 이송 방향과 직교하는 방향에서의 단면도이다.
도 14에 있어서, 62는 광 디스크, 2는 반도체 레이저, 19는 광학 베이스, 50은 콜리메이트 렌즈, 10은 반사 미러, 11은 대물 렌즈, d1은 대물 렌즈의 유효 광속경(입사 광속경), d2는 콜리메이트 렌즈(50)의 유효 광속경(입사 광속경), 60은 광속 반사부인 광속 분기 미러이다. 도시는 생략하고 있지만, 도 2의 대물 렌즈 구동 장치(14)에 상당하는 구성을 구비하고 있다.
또한, 61은 수광 소자이고, 수광 소자(61)는 2분할의 수광 영역(61a, 61b)을 갖고 있다. 63은 수광 영역(61a, 61b)에서 검출되는 각 신호를 차동 연산기에 의해 연산 출력된 차동 출력이다.
반도체 레이저(2), 대물 렌즈 구동 장치(도시하지 않음), 광속 분기 미러(60) 및 수광 소자(61)는 광학 베이스(19)에 유지되어 있다.
콜리메이트 렌즈(50)의 유효 광속경(d2)과, 대물 렌즈(11)의 유효 광속경(d1)의 관계는 이하와 같다. 단, s는 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트량이다.
d2=d1+s
반도체 레이저(2)로부터 출사하는 발산광 중, 콜리메이트 렌즈(50)의 유효 광속경(d2)의 대략 외측의 광속이 되는 유효경 외 광속(58)의 일부를 광속 분기 미러(60)에 의해서 광 디스크(62)상에 반사한다. 광속 분기 미러(60)는 금속 또는 수지로 성형된 광학 베이스(19)의 일부에 광 반사막을 일체로 성형하고, 정밀도 좋게 구성되어 있다. 광 반사막은 증착 또는 도포에 의해 형성할 수 있고, 알루미늄 반사막이나 유전체막 등의 광학 반사막을 사용할 수 있다. 또한, 광속 분기 미러(60)는 수지로 성형한 광학 베이스(19)에 글래스재를 일체 성형한 것이어도 된다.
광속 분기 미러(60)에 의해서 반사되고, 또한 광 디스크(62)에 의해서 반사된 광속은 수광 소자(61)의 수광 영역(61a, 61b)에 입사한다. 이 때, 수광 소자(61)는 광 디스크(62)와 미리 규정한 기준면(예컨대, 턴테이블의 광 디스크 유지부 또는 광학 베이스(19)의 일부)과의 방사 방향의 상대 틸트량이 대략 0도일 때 차동 출력(63)의 출력이 대략 0이 되도록 설정되어 있다. 즉, 방사 방향(X 방향)으로 2분할된 수광 영역(61a와 61b)의 각 수광량에 대응한 각 출력의 차가 대략 0이다. 따라서, 차동 출력(63)의 출력에 의해, 광 디스크(62)의 틸트를 검출할 수 있게 된다.
이 차동 출력(63)의 출력값에 따라서, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 코일(18a)과 코일(18c)의 전류값을 변화시켜 대물 렌즈(11)의 각도를 보정하면, 광 디스크(62)와 대물 렌즈(11)의 상대 각도도 최적값으로 조정할 수 있게 된다.
본 실시형태는 광 디스크(62)의 방사 방향의 틸트 검출로서 콜리메이트 렌즈(50)의 유효 광속경(d2)의 외측의 광속이 되는 유효경 외 광속(58)을 사용하는 점이, 상기 각 실시형태와 다르다. 이에 의해, 더욱 광 이용 효율이 높은(광량의 손실이 적은) 틸트 검출 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
한편, 광속 분기 미러(60)는 광학 베이스(19)의 일부에 반사막을 도포 또는 증착하는 구성의 예로 설명하였지만, 별도의 예라도 좋다. 도 15A, 도 15B는 광속 분기 미러(60)에 상당하는 구성을 별도의 예로 한 광학 헤드의 단면도이다.
도 15A는 글래스 등을 재료로 하여 반사면에 유전체막 등을 증착한 반사 미러(60a)를 광학 베이스(19)에 접착 또는 광학 베이스(19)와 일체 성형하는 예이다. 도 15B는 콜리메이트 렌즈(50)의 외형의 일부이면서 유효 광속경의 외측의 일부에 광속 반사부(64)를 마련하여, 광 디스크(62) 및 수광 소자(61)에 광속을 이끄는 구성으로 한 예이다. 이 때 콜리메이트 렌즈(50)의 광속 반사부(64)의 반사면의 조정은 광축에 대하여 회전 조정이 된다.
(실시형태 5)
실시형태 5에 관해서, 도 15C를 참조하면서 설명한다. 본 실시형태가 상기 각 실시형태와 상이한 점은, 콜리메이트 렌즈(50)가 없는, 소위 유한 광학계라는 점이다.
도 15C는 본 실시형태에 따른 광학 헤드의 이송 방향과 직교하는 방향에서의 단면도이고, 상기 실시형태 4의 도 14B, 도 15A, 도 15B에 상당하는 도면이다.
상기 실시형태 4와 마찬가지로, 광속 분기 미러(60)는 대물 렌즈(11)의 유효 광속경(d1)의 외측의 광속(58)을 반사하는 구성으로 되어 있고, 또한 광학 베이스(19)의 일부에 알루미늄 반사막, 유전체막 등의 광학 반사막을 도포 또는 증착함으로써 정밀도 좋게 구성되어 있다.
본 실시형태는 콜리메이트 렌즈(50)가 없는 유한 광학 구성이기 때문에, 틸트 검출 장치를 가지면서 소형·고효율의 광학 헤드가 실현 가능해지고, 또한 소형·박형·저소비 전력의 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
도 16은 수광 소자를 4분할한 검출을 도시하는 도면이다. 본 도면의 예에서는, 수광 소자(61)의 영역은 방사 방향(X 방향), 탄젠셜 방향(Y 방향)으로 분할되어, 4분할의 수광 영역(61a∼61d)으로 하고 있다. 이에 의해, 방사 틸트 및 탄젠 셜 방향의 틸트를 정밀도 좋게 검출하도록 하고 있다.
도 16A의 상태는 방사 틸트가 없고, 또한 탄젠셜 틸트가 없는 경우이고, 수광 영역(61a∼61d)에는 각각 같은 양의 광속이 입사된다.
도 16B의 상태는 방사 틸트가 있고, 또한 탄젠셜 틸트가 없는 경우이고, 수광 영역(61a, 61c)에 입사하는 광속의 양과 수광 영역(61b, 61d)에 입사하는 광속의 양에 차가 생긴다.
이 경우, 수광 영역(61a, 61c)에서 수광되는 광량의 합과, 수광 영역(61b, 61d)에서 수광되는 광량의 합과의 차분으로부터 방사 틸트를 검출할 수 있다.
또한, 수광 영역(61a, 61b)에서 수광되는 광량의 합과, 수광 영역(61c, 61d)에서 수광되는 광량의 합과의 차분으로부터 탄젠셜 틸트를 검출할 수 있지만, 본 도면의 경우는 이들의 차는 제로가 되기 때문에, 탄젠셜 틸트가 제로인 것을 검출하는 것이 된다.
도 16C의 상태는 방사 틸트가 없고, 또한 탄젠셜 틸트가 있는 경우이고, 수광 영역(61c, 61d)에 입사하는 광속의 양과, 수광 영역(61a, 61b)에 입사하는 광속의 양에 차가 생긴다.
각 방향의 틸트의 검출은 상기와 같고, 수광 영역(61a, 61b)에서 수광되는 광량의 합과, 수광 영역(61c, 61d)에서 수광되는 광량의 합의 차분으로부터 탄젠셜 틸트를 검출할 수 있다.
또한, 수광 영역(61a, 61c)에서 수광되는 광량의 합과, 수광 영역(61b, 61d)에서 수광되는 광량의 합과의 차분은 제로가 되기 때문에, 방사 틸트가 제로인 것 을 검출하는 것이 된다.
한편, 본 실시형태에서 설명한 수광 소자를 4분할한 구성을 상기 실시형태 4에 사용해도 된다.
(실시형태 6)
실시형태 6에 관해서, 도 17을 참조하면서 설명한다. 도 17A는 실시형태 6에 따른 광 헤드의 개략 구성도를 도시하고 있다. 2는 반도체 레이저, 50은 콜리메이트 렌즈, 12는 저부에 광속 반사면(64)을 갖는 대물 렌즈 홀더이다. 광속 반사면(64)은 대물 렌즈 홀더(12)의 저면에 형성되고, 광속 반사막이 도포 또는 증착되어 있다.
75는 다분할 광 검출기(3) 상에 구성된 수광 영역이고, 수광 영역(75)은 방사 방향(X 방향)으로 2분할된 수광 영역(75a, 75b)을 갖는다. 수광 영역(75a, 75b)은 평면도의 상태에서 별개로 도시하고 있고, 77은 광속이다. 76은 수광 영역(75a) 및 수광 영역(75b)에서 출력되는 신호를 차동 연산기에 의해 연산 출력된 차동 출력이다.
본 실시형태는 광속 반사면(64)에 의해 반사된 광속이 수광 영역(75a, 75b)에 입사한다는 점이 상기 실시형태와 다르다. 본 실시형태에 있어서는, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 시프트량이 대략 0μm인 상태이고, 또한 광 디스크(62)의 미리 규정한 기준(예컨대 턴테이블의 광 디스크(62)의 유지면 또는 광학 베이스(19)의 기준면 등)에 대한 방사 틸트량이 대략 0도일 때, 차동 출력(76)이 대략 0mV가 된다.
대물 렌즈(11)가 방사 방향으로 기울면, 광속 반사면(64)도 대물 렌즈(11)와 일체가 되어 경사 차동 출력(76)의 출력이 변화하기 때문에, 대물 렌즈(11)의 방사 틸트가 검출 가능해진다.
또한, 대물 렌즈(11)를 통과하여 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 수광 영역의 검출값을 사용함으로써, 정보 기록 매체와 대물 렌즈(11)의 상대 각도를 검출할 수도 있다. 예컨대, 정보 기록 매체와 대물 렌즈(11)의 상대 각도가 대략 0도일 때의 정보 기록 매체의 반사 광속의 수광 영역의 검출값을 기준값으로 한다. 정보 기록 매체 또는 대물 렌즈(11)에 틸트가 발생하고 있는 경우, 이 검출값은 기준값으로부터 변동하고 있는 것이 된다. 이 상태로부터, 대물 렌즈(11)를 방사 방향으로 기울이면, 정보 기록 매체의 반사 광속의 수광 영역의 검출값도 변화한다. 따라서, 이 검출값이 기준값이 될 때의 차동 출력(76)의 출력에 의해, 정보 기록 매체와 대물 렌즈(11)의 상대 각도를 검출할 수 있는 것이 된다.
한편, 대물 렌즈(11)를 방사 방향으로 기울이는 것은 상기 실시형태 1과 같이, 코일(18a)과 코일(18c)에 상이한 전류를 통전함으로써 가능하다.
도 17B는 광속 반사부의 별도의 예를 도시하는 도면이다. 본 도면의 예는, 대물 렌즈(11)의 에지 부분에 광속 반사부(64a 및 64b)를 형성하고 있다. 광속 반사부(64a 및 64b)에는 광속 반사막이 도포 또는 증착되어 있다. 이 구성에서는, 대물 렌즈 홀더(12)에는 광속 반사부(64a 및 64b)에 대응하는 부분에 광속이 통과하는 개구를 형성하고 있다.
도 17C는 광속 반사부의 또 다른 예를 도시하는 도면이다. 대물 렌즈(11)에 는, 광속 반사면으로서 4개의 광속 반사부(64a-64d)를 마련하고, 렌즈 홀더(12)에 개구인 광속 반사 애퍼처(65)를 설치하고 있다. 이 구성에 대응시켜, 수광 영역을 4개소 마련하고, 각 수광 영역을 4분할함으로써 방사 방향 및 탄젠셜 방향의 틸트를 검출하는 것도 가능해진다.
또한, 대물 렌즈(11)의 방사 방향의 이동량에 의해, 차동 출력(76)의 변화량을 보정함으로써, 대물 렌즈(11)가 방사 방향으로 시프트한 상태에서 틸트가 발생해도, 보다 한층 고 정밀도로 광 디스크(62)의 방사 틸트를 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능해진다.
방사 방향의 이동량은, 상기 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 대물 렌즈 구동 장치의 방사 방향의 인가 전류(코일(18b)의 DC 전류값)에서 연산해도 되고, 회절 격자(35)에 상당하는 구성을 마련하여, 대략 간섭 영역 외의 영역(도 11의 광속 영역(48a, 48B))의 광량에서 연산해도 된다.
본 실시형태에 의하면, 부품점수도 적고 또한 단순한 구성으로 광 디스크(62)의 틸트를 실현할 수 있어, 저비용의 틸트 검출 장치를 실현할 수 있다.
한편, 수광 영역(75)은 도 17A, 도 17B에서는 2개소의 예로 설명하였지만, 1개소라도 된다.
또한, 본 실시형태 6에서는 콜리메이트 렌즈(50)를 갖는 무한 광학계로 하였지만 유한 광학계로 해도 된다.
또한, 광속 반사면(64)을 대물 렌즈 홀더(12)의 저면에 형성한 예로 설명하였지만, 광속 반사면(64)은 대물 렌즈(11)와 일체로 이동하면 되고, 대물 렌즈 홀 더(12) 이외의 대물 렌즈(11)의 대략 유효 광속경 외에 형성해도 된다.
(실시형태 7)
실시형태 7에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태 7은 상기 실시형태에 비교하여 틸트 검출의 구성이 상이하다. 본 실시형태는 틸트 검출이기 때문에, 대물 렌즈 구동 장치(14)에, 미리 규정된 형상의 전압(전류) 패턴이 되는 구동 파형 패턴을 인가한다고 하는 것이다,
본 실시형태는 대물 렌즈(11)를 포커스 방향으로 구동하는 전압 제어 수단(도시하지 않음)과, 연산 처리 회로 장치(도시하지 않음)를 마련하고 있다. 이 전압 제어 수단에 의해, 대물 렌즈 구동 장치(14)에 구동 전압(전류) 패턴을 인가할 수 있다. 이 구동 전압(전류) 패턴에 대한 소위 포커스 오차 신호(S자 신호)는 포커스 신호 수광 영역(24)(도 3)에서 검출할 수 있고, 이 검출값의 연산은 상기 연산 처리 회로 장치에 의해 행해진다.
또한, 상기 구동 파형 패턴의 인가는 코일(18a) 및 코일(18c)(도 2)의 각각에 동일의 파형을 출력하는 것이 된다.
이하, 도면을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다. 도 18은, 미리 규정된 형상의 전압(전류) 패턴인 구동 파형 패턴의 예를 도시하고 있다. 구동 파형 패턴은, 미리 규정한 형상이면 되고, 도 18A는 삼각파의 예이며, 도 18B는 정현파의 예이고, 도 18C는 사다리형파의 예이다.
도 19는 본 실시형태에 따른 틸트 검출의 동작 플로우를 도시한 블록도이다. 우선, 단계 200에 있어서, 전압 제어 수단으로 구동 파형 패턴을 대물 렌즈 구동 장치(14)에 인가하여, 대물 렌즈(11)를 포커스 방향으로 구동시킨다. 이와 병행하여, 단계 201에 있어서, 인가된 구동 파형 패턴에 의한 포커스 오차 신호(S자 신호)를, 포커스 신호 수광 영역(24)으로부터 검출한다.
도 20에, 포커스 오차 신호를 도시하고 있다. 세로축 v는 전압(또는 거리)이고, 가로축은 광자기 기록 매체(13)와 대물 렌즈(11)의 상대 거리를 도시하고 있다. T는 S자 신호의 진폭을 도시하고 있고, T/2의 위치(가로축과 S자 신호의 교점)가 포커스 포인트가 된다. 이들은 도 21, 도 22에 있어서도 마찬가지이다.
단계 202는 연산 처리 회로 장치에 의한 연산을 하는 부분이고, 구동 파형 패턴과 S자 신호의 초점 위치에서, 기준 위치(P)에 대한 광자기 기록 매체(13)의 높이를 검출한다.
보다 구체적으로는, 도 21에 도시한 바와 같이, 연산 처리 회로 장치는, 포커스 오차 신호의 진폭(T)의 약 1/2의 포인트의 전압값(T/2)을 연산한다. 진폭(T)은 S자 신호의 최대값에 상당하는 구동 파형 패턴의 전압값과, S자 신호의 최소값에 상당하는 구동 파형 패턴의 전압값에서 구할 수 있다.
진폭(T)이 구해지면, 전압값(T/2)도 구해지고, 포커스 포인트(S자 신호와 가로축의 교점)에 상당하는 구동 파형 패턴의 전압값도 구해진다. 이 전압값의 산출은, S자 신호의 최소값에 상당하는 구동 파형 패턴의 전압치에 전압값(T/2)을 더하면 되고, S자 신호의 최대값에 상당하는 구동 파형 패턴의 전압값으로부터 전압값(T/2)을 빼도 된다.
이렇게 하여, 포커스 포인트에서의 전압(전류) 패턴(68)의 GND(또는 기준 전압값)로부터의 전압값(D)이 구해진다. 전압값(D)이 구해지면, 대물 렌즈 구동 장치(13)에 의한 대물 렌즈(11)의 포커스 방향으로의 전압 감도(μm/V, μm/A)에 의해, 대물 렌즈(11)의 기준에 대한 포커스 방향의 위치를 연산할 수 있다. 이것에 의해, 기준 위치(턴테이블의 디스크 유지면 등)에 대한 광자기 기록 매체(13)의 정보 기록면의 높이를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 광학 헤드를 방사 방향으로 이동시키면서, 상기 검출시의 방사 방향 위치와는 상이한 방사 방향 위치(복수라도 됨)에 있어서, 상기 처리와 동일한 처리를 실시하여, 광자기 기록 매체(13)의 정보 기록면의 높이(전압)(D)를 검출한다.
이로써, 기준 위치(기준면)에 대한 광자기 기록 매체(13)의 포커스 방향의 상대 위치를 검출할 수 있다. 또한, 광자기 기록 매체(13)에 대한 대물 렌즈(11)의 상대 각도 변화, 광자기 기록 매체(13)의 틸트량, 휨량 또는 단면 형상을 연산하는 것도 가능해진다.
광학 헤드의 방사 방향의 이동은, 도 4에 도시한 바와 같은, 이송 나사(40), 부축(41), 이송 모터(42), 기어(43a, 43b), 너트판(44), 베어링(45), 메카베이스(46)를 갖는 광학 헤드 이송 장치에 의해 가능하다.
광자기 기록 매체(13)에 경사가 없는 경우에는, 광자기 기록 매체(13)의 정보 기록면의 높이(D)는, 방사 방향의 위치에 관계없이, 일정한 값이 검출되게 된다.
또한, 연산한 값을 메모리(70)에서 기억하고, 임의의 대물 렌즈(11)의 방사 방향 위치에 있어서, 대물 렌즈(11)와 광자기 기록 매체(13)의 상대 각도 변화에 따른 전류량(전압량)을 코일(18a) 및 코일(18c)에 인가함으로써, 대물 렌즈(11)와 광자기 기록 매체(13)의 상대 각도 변화를 보정할 수 있어, 소위 학습 제어에 의해 고속으로 틸트 검출 및 틸트 보정을 실현하는 것이 가능해진다.
따라서, 실시형태 7에서는, 포커스 서보 및 트래킹 서보를 가하지 않고, 광자기 기록 매체(13)의 미리 규정한 기준면(턴테이블의 광자기 기록 매체(13)의 유지부 또는 광학 베이스(19)의 기준면 등)에 대한 방사 방향의 틸트량, 광자기 기록 매체(13)의 휨량 또는 단면 형상을 고속으로 검출하는 것이 가능해져서, 보다 고성능인 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다. 또한, 틸트 검출용의 광학 헤드 상의 구성 부품을 필요로 하지 않기 때문에, 소형, 박형, 저비용의 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
한편, 기준 위치(기준면)는 턴테이블의 광자기 기록 매체(13)의 유지부로 하였지만, 광학 베이스(19)의 기준면, 미리 규정한 장소, 또는 샤프트 등의 미리 설정한 장소라면 어디라도 좋다.
또한, 방사 방향에서의 검출 위치는 1개소 이상이면 몇 개소라도 좋다. 또한, 검출은 자기 기록 매체의 내주측 또는 외주측 어느 쪽에서 실시해도 문제없는 것은 말할 필요도 없다.
또한, S자 신호의 발생은 정보 기록면의 1개소만으로 하였지만, 도 22에 도시하는 바와 같이, 광자기 기록 매체(13)의 표면 반사에 의한 S자 신호의 발생(도 22의 높이A 참조), 또는 상변화 미디어와 같이 2층 구조로 되어 있는 경우의 복수의 정보면에 의한 복수의 S자 신호의 발생(도 22의 높이 B, 높이 C 참조)이 있다.
이 때, 틸트를 측정하고자 하는 정보 기록 매체의 정보면의 특정은, S자 신호의 진폭, 구동 파형의 형상과 순차 발생하는 S자 신호의 순서, 또는 반사율 등으로부터 특정할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
(실시형태 8)
실시형태 8에 관해서, 도 23을 참조하면서 설명한다. 도 23A는 실시형태 8에 따른 광학 헤드의 개략 측면도를 도시하고 있다. 도 23B, 도 23C는 자기 기록 매체(13)의 정보 트랙과, 틸트 검출용 광 스폿(77a, 77b)의 각도 관계를 도시하고 있다.
본 실시형태는 회절 격자(35)를 투과 후의 복수의 광속에 의해, 광자기 기록 매체(13) 상에 복수의 광 스폿(32, 77a, 77b)을 형성하는 점이 상기 실시형태와 다르다.
광 스폿(77a 및 77b)은 광자기 기록 매체(13)의 틸트 검출용 광 스폿이고, 정보 트랙에 대하여 규정의 각도로 설정된다. 이 때의 광 스폿의 각도 조정은, 회절 격자(35)를 회전시켜도 되지만, 도 8A에 도시하는 바와 같이, 대물 렌즈 구동 장치(14)를 대물 렌즈(11)의 광축을 중심으로 하여 외부 지그(도시하지 않음)에 의해 회동시켜도 된다.
광자기 기록 매체(13)에서 반사된 틸트 검출용 광 스폿(77a, 77b)의 광속은, 반대의 광로를 따라 각 광 스폿(77a, 77b)에 대응한 다분할 광 검출기(3)(도 3) 상의 수광 영역(도시하지 않음)에 입사한다.
이 때, 각 수광 영역에서 검출되는 2개의 신호의 진폭 또는 DC값을 비교함으 로써, 광자기 기록 매체(13)의 방사 방향 틸트를 검출하는 것이 가능해진다.
여기서, 도 23B는 회절 격자(35)의 조정 각도(θ)가 0도, 도 23C는 회절 격자(35)의 조정 각도(θ)가 90도일 때의, 광자기 기록 매체(13)의 정보 트랙과, 틸트 검출용의 광 스폿(77a, 77b)의 각도 관계를 도시하고 있다.
회절 격자(35)의 조정 각도(θ)는 0도에서 90도의 범위 내의 임의의 위치로 좋지만, 틸트가 0도인 상태에서 광 스폿(77a 및 77b)의 출력의 차가 없는 위치에 광 스폿(77a 및 77b)을 배치할 필요가 있다(정보 기록 매체의 트랙 간격에 따라 다르다).
θ를 0도로 한 도 23B의 예에서는, 상이한 트랙(이 예에서는 인접하는 그루브(13a)(인접하는 랜드(13b)라도 좋음) 상에 각각 광 스폿(77a, 77b)이 위치하도록 하고 있어, 방사 방향만의 틸트 검출이 가능해진다.
또한, θ를 90도로 한 도 23C의 예에서는, 동일 트랙 상에 광 스폿(77a, 77b)이 위치하도록 하고 있어, 탄젠셜 방향만의 틸트 검출이 가능해진다.
또한, 0도와 90도 사이에서의 조정 위치로 함으로써, 탄젠셜 및 방사 방향의 틸트 검출이 가능해진다.
본 실시형태에 의하면, 정보 기록 매체의 트랙 피치에 따른 틸트 검출을 간단한 구성으로 실현하는 것이 가능해져서, 소형·저비용의 틸트 검출 장치와 디스크 기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
한편, 정보 기록 매체는 광자기 기록 매체(13)의 예에서 설명하였지만, 상변화 미디어 또는 프리피트를 갖는 ROM 디스크로 해도 된다.
또한, 광 스폿의 비점수차에 의해 스폿의 타원 방향이 상이하고, 검출 광량의 워블(wobble) 등의 신호의 변조도가 변화하는 것은 말할 필요도 없다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 광학 헤드는 틸트 검출의 전용 광원을 마련하지 않고 틸트 검출을 실현하여, 소형·박형화할 수 있어, 응답성이 뛰어난 틸트 보정을 할 수 있기 때문에, 정보 기록 매체인 광 디스크를 기록 재생하는 디스크 기록 재생 장치에 유용하다.

Claims (29)

  1. 반도체 레이저와,
    상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 반도체 레이저와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하고, 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광의 반사 직진광과 상기 정보 기록 매체의 정보 트랙에 의한 ±1 차 회절광과의 간섭 영역 중, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈의 상대 각도의 변화 및 상기 대물 렌즈의 상기 정보 기록 매체의 방사 방향으로의 시프트에 의해 광량이 변화하는 영역에서의 복수의 광속을 각각 회절하는 광속 분리 수단과,
    상기 정보 기록 매체에서 반사되고 상기 광속 분리 수단에서 분리된 광속을 수광하여 전기 신호로 변환하는 수광 소자와,
    상기 정보 기록 매체에 대한 상기 대물 렌즈의 방사 방향으로의 시프트량에 대응하는 방사 방향 위치 신호에 따라서, 상기 수광 소자에서 검출한 전기 신호의 값을 보정하고, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도 또는 미리 규정한 기준면에 대한 상기 정보 기록 매체의 틸트량을 검출하는 연산 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광속 분리 수단은 상기 간섭 영역의 광속의 일부를 각각 회절하는, 광학 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광속은 상기 반사 직진광의 중심을 통과하는 방사 방향의 축 및 탄젠셜 방향의 축을 경계로 분할한 상기 광속 분리 수단의 4개 영역의 광속인, 광학 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 대물 렌즈를 방사 방향 및 포커스 방향으로 구동하는 대물 렌즈 구동 장치를 더 구비하고 있고, 상기 방사 방향 위치 신호는 상기 대물 렌즈를 방사 방향으로 구동시키는 인가 전류에서 연산한 신호인, 광학 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 방향 위치 신호는 상기 간섭 영역 외의 광속으로서, 상기 반사 직진광의 중심을 통과하는 탄젠셜 방향의 축을 경계로 분할한 상기 광속 분리 수단의 적어도 2개의 영역의 광량을 연산하여 생성한 신호인, 광학 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광속 분리 수단은 수지 또는 글래스로 형성된 홀로그램 또는 회절 격자인, 광학 헤드.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광속 분리 수단은 λ/4판과, 상기 λ/4판과 상기 반도체 레이저 사이에 위치하고, 미리 설정된 편광 성분의 광속에만 회절 효과가 있 는 편광 홀로그램을 구비하며, 상기 수광 소자는 상기 편광 홀로그램에 의해 회절된 광속을 수광하는, 광학 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광속 분리 수단은 상기 대물 렌즈와 일체로 구성되고, 또한 상기 대물 렌즈와 일체로 포커스 방향 및 방사 방향으로 이동하는, 광학 헤드.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 반도체 레이저 사이에 콜리메이트 렌즈를 더 구비하고, 상기 콜리메이트 렌즈와 상기 광속 분리 수단이 일체인, 광학 헤드.
  10. 반도체 레이저와,
    상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 반도체 레이저로부터의 광속을 반사하여 상기 대물 렌즈의 이동과 일체가 되어 이동하는 광속 반사부와,
    상기 광속 반사부에서 반사된 광속을 수광하는 수광 영역을 포함하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자에서 검출한 전기 신호와 상기 대물 렌즈의 방사 방향의 시프트량에 대응하는 방사 방향 위치 신호를 사용하여, 미리 규정한 기준면에 대한 상기 대물 렌즈의 틸트량을 검출하는 연산 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 광속 반사부는, 상기 대물 렌즈를 유지하는 대물 렌즈 홀더에 형성되어 있는, 광학 헤드.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 경사 각도를 조정하는 대물 렌즈 구동 장치와, 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 제2 수광 소자를 더 구비하고 있고, 상기 대물 렌즈 구동 장치로 상기 대물 렌즈의 경사 각도를 조정하면서 검출한 상기 제2 수광 소자의 전기 신호와 상기 수광 소자의 전기 신호에 의해, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도를 검출하는, 광학 헤드.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 대물 렌즈를 방사 방향 및 포커스 방향으로 구동하는 대물 렌즈 구동 장치를 더 구비하고 있고, 상기 방사 방향 위치 신호는 상기 대물 렌즈를 방사 방향으로 구동시키는 인가 전류로부터 연산한 신호인, 광학 헤드.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 반도체 레이저와 상기 대물렌즈의 사이에, 광속분리수단을 더 구비하고 있고, 상기 방사 방향 위치 신호는, 상기 광속 분리수단상의 광속 중, 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광의 반사 직진광과 상기 정보 기록 매체의 정보 트랙에 의한 ±1차 회절광과의 간섭 영역 외의 광속으로서, 상기 반사 직진광의 중심을 통과하는 탄젠셜 방향의 축을 경계로 분할한 상기 광속 분리 수단의 적어도 2개의 영역의 광량을 연산하여 생성한 신호인, 광학 헤드.
  15. 반도체 레이저와,
    상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 반도체 레이저와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하여 상기 정보 기록 매체 상에 복수의 광 스폿을 결상하는 광속 분리 수단과,
    상기 정보 기록 매체에서 반사된 상기 복수의 광 스폿에 의한 광속을 수광하여 전기 신호로 변환하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자에 의해 변환된 상기 각 전기 신호를 연산함으로써 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도를 검출하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 대물 렌즈를 상기 정보 기록 매체의 방사 방향 및 포커스 방향으로 구동하는 대물 렌즈 구동 장치를 더 구비하고 있고, 상기 대물 렌즈 구동 장치를 상기 대물 렌즈의 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 정보 기록 매체에 대한 상기 광속 분리 수단의 회전 조정을 할 수 있으며, 상기 회전 조정에 의해 상기 정보 기록 매체의 복수의 광 스폿의 배치를 조정할 수 있는, 광학 헤드.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 광속 분리 수단은 회절 격자 또는 편광 홀로그램인, 광학 헤드.
  18. 발산광을 출사하는 반도체 레이저와,
    상기 반도체 레이저로부터의 발산 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 대물 렌즈의 유효 광속경(光束徑) 외의 광속의 일부를 상기 정보 기록 매체 상에 반사하는 광속 반사부와,
    상기 광속 반사부에 의해서 반사되고, 또한 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 2분할 이상의 수광부를 포함하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자의 수광량을 연산함으로써, 미리 규정한 기준면에 대한 상기 정보 기록 매체의 틸트량을 검출하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 반도체 레이저를 유지하는 광학 베이스를 더 구비하고 있고, 상기 광학 베이스는 금속 또는 수지로 성형되며, 상기 광속 반사부는 상기 광학 베이스와 일체로 성형되고, 상기 광속 반사부에 광 반사막이 형성되어 있는, 광학 헤드.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 광학 베이스는 수지를 재료로 하고, 글래스를 재료로 하는 상기 광속 반사부와 일체 성형되어 있는, 광학 헤드.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 광속 반사부는 증착 또는 도포에 의해 형성된 광 반사막인, 광학 헤드.
  22. 발산광을 출사하는 반도체 레이저와,
    상기 반도체 레이저로부터의 발산 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 반도체 레이저와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하는 콜리메이트 렌즈와,
    상기 대물 렌즈 또는 상기 콜리메이트 렌즈의 유효 광속경 외의 광속의 일부를 상기 정보 기록 매체 상에 반사하는 광속 반사부와,
    상기 광속 반사부에 의해서 반사되고, 또한 상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하는 2분할 이상의 수광부를 갖는 수광 소자와,
    상기 수광 소자의 수광량을 연산함으로써, 미리 규정한 기준면에 대한 상기 정보 기록 매체의 틸트량을 검출하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 광속 반사부는 상기 콜리메이트 렌즈의 유효 광속경 외이고, 또한 상기 콜리메이트 렌즈의 외형 부근에 일체로 형성되어 있는, 광학 헤드.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 광속 반사부는 상기 콜리메이트 렌즈의 외형 부근에 알루미늄 또는 광 반사막을 증착, 도포 또는 코팅하여 형성되어 있는, 광학 헤드.
  25. 반도체 레이저와,
    상기 반도체 레이저로부터의 광속을 정보 기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 대물 렌즈를 구동하는 대물 렌즈 구동 장치와,
    상기 대물 렌즈 구동 장치에 전압을 인가하여, 상기 대물 렌즈를 포커스 방향으로 구동하는 전압 제어 수단과,
    상기 정보 기록 매체에서 반사된 광속을 수광하여, 포커스 에러 신호를 생성하는 수광 소자와,
    상기 전압 제어 수단에 의해 상기 대물 렌즈 구동 장치에 인가한 구동 신호와, 상기 수광 소자에서 얻어지는 포커스 에러 신호를 사용하여, 미리 규정한 기준 위치에 대한 상기 정보 기록 매체의 포커스 방향의 상대 위치를 검출함과 동시에, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도, 상기 정보 기록 매체의 틸트량, 휨량 및 단면 형상 중 적어도 어느 하나를 연산하는 연산 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 기준 위치는 상기 정보 기록 매체를 유지하는 턴테이블, 상기 광학 헤드의 일부 및 상기 광학 헤드의 가이드 샤프트 중 어느 하나인, 광학 헤드.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 전압 제어 수단으로부터의 구동 신호가 삼각파, 사다리형파 및 정현파 중 어느 하나인, 광학 헤드.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 연산 장치는 상기 정보 기록 매체의 방사 방향으로 상이한 2개소 이상의 위치에서, 상기 기준 위치에 대한 상기 정보 기록 매체의 포커스 방향의 상대 위치를 검출하고, 복수의 상기 상대 위치로부터 상기 정보 기록 매체의 틸트량, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도, 상기 정보 기록 매체의 휨량 및 단면 형상 중 적어도 어느 하나를 연산하는, 광학 헤드.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 연산한 상기 정보 기록 매체의 방사 방향의 위치에 대응하는 틸트량, 상기 정보 기록 매체와 상기 대물 렌즈와의 상대 각도, 상기 정보 기록 매체의 휨량 및 단면 형상 중 적어도 어느 하나를 메모리에 기억하고, 상기 메모리의 정보를 사용하여 방사 방향의 위치에 대응시켜, 상기 대물 렌즈의 상기 정보 기록 매체에 대한 상대 각도를 변화시키기 위한 틸트 보정 신호를 발생하는, 광학 헤드.
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