KR19990067081A - 광헤드 - Google Patents

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다카오 하야시
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모리시타 요이찌
마츠시타 덴키 산교 가부시키가이샤
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Abstract

광헤드는 광디스크(7)로부터 반사된 광(13)을 검출하기 위해 분할된 광감지 영역을 갖는 광검출기(8)와, 광감지 영역으로부터 신호를 동작시킴으로써 트래킹 에러 신호를 얻는 수단(10, 11, 12)을 구비한다. 광검출기(8)는 광디스크상에서 정보 트랙에 평행하는 제1분할선(9a)과, 제1분할선(9f)에 수직이고 광축에 대해 대칭인 제2 및 3분할선(9b, 9c)을 구비한다. 또한, 광차폐 영역(8i)은 분할선(9b 및 9c)간에 반사된 광의 일부를 차폐한다. 신호들은 대물 렌즈의 시프트 및 광디스크의 경사에 기인한 트래킹 에러 신호의 오프세트를 감소시키기 위해 동작된다. 그후, 광헤드는 푸시 풀 기술의 종래 기술의 광헤드로서 간단한 구조로 트래킹 에러 신호의 적은 오프세트를 갖는다.

Description

광헤드
광헤드에서 트래킹 에러 신호를 검출하는 기술에 관한 보고서가 많이 발간되어 왔다. 푸시 풀 기술이 대표적인 기술중 하나이고 그것은 실제로 사용된다.
푸시 풀 기술을 사용하는 광헤드가 하기에서 설명된다. 광헤드에서, 광원에 의해 방출된 광이 대물 렌즈에 의해 집중되어 정보 트랙의 연속적인 홈이 나선형으로 형성되는 정보를 기록하는 광디스크의 평면상에서 광스포트를 형성한다. 2개의 광감지 영역이 광검출기의 광감지 영역을 분할선으로써 분할함으로써 제공된다. 광검출기는 도 1-3의 좌측에서 도시된다. 광디스크로부터 반사된 광이 광검출기로 들어간다. 2개의 광감지 영역으로부터 2개의 광검출 신호는 차동 증폭되어 트래킹 에러 신호를 발생시킨다. 트래킹 제어는 트래킹 에러 신호에 응답해서 대물 렌즈의 위치를 제어함으로써 수행된다. 광스포트가 초점 제어될 때, 반사된 광의 광밀도 분배는 홈으로부터의 광스포트의 위치 시프트에 기인한 연속적인 홈에서 회절에 의해 영향 받는다. 종래 기술의 광헤드가 광디스크에 대해 사용되면, 반사된 광의 광밀도 분배는 연속적인 홈에서 0번째, +1번째 및 -1번째 순서의 회절된 광빔의 간섭 때문으로 공지된다. 도 1-3의 원형 광빔에서 2개의 빗금친 영역이 간섭 영역을 나타낸다. 2개의 영역에서 광밀도는 연속적인 홈으로부터의 스포트의 위치 시프트에 따라 비대칭으로 된다.
상기 언급된 종래 기술의 광헤드는 간단한 구조를 가져서 트래킹 검출 신호를 검출한다. 그러나, 그것은 트래킹 검출 신호의 오프세트가 정보 트랙에 대한 대물 렌즈의 트래킹 이동 및 광디스크의 경사짐에 기인해서 발생된다. 상기 문제는 하기에서 설명된다. 도 1-3은 광검출기상에서 광빔의 위치 및 그것에 대한 트래킹 에러 신호를 3개의 경우로 도시한다. 도 1-3의 우측에서 예시된 3개의 경우에서 트래킹 에러 신호의 그래프의 횡축은 스포트 중심의 상대 위치 X'를 트랙에 나타낸다. 트래킹 에러 신호는 광스포트가 트랙을 횡단할 때 파형을 개략적으로 도시한다. 도 1은 대물 렌즈가 기준점(X=0) 이상에서 위치되는 경우를 도시한다. 광빔이 2개의 광감지 영역간의 분할선에 대해 대칭적으로 있기 때문에, 트래킹 에러 신호는 오프세트없이 대칭적으로 변화한다. 다른 한편으로, 대물 렌즈가 X방향(또는 도 2에 도시된 경우의 +X방향)을 따라 이동하는 경우에, 광빔의 위치는 광검출기상에서 시프트되고 광빔 분배는 비대칭으로 된다. 그후, 트래킹 에러 신호는 기준 전압에 대해 포지티브 오프세트를 갖는다. (A-B)/(A+B)의 값이 20%를 초과하면 트래킹 제어 성능은 저하되고 여기서 A 및 B는 트래킹 에러 신호의 포지티브 및 네가티브 최대 전압을 나타낸다.
또한, 광디스크가 θ방향을 따라 광검출기에 대해 경사질 때, 광빔 분배는 비대칭이다. 도 3은 광디스크가 -θ방향으로 경사지는 경우를 도시한다. 광빔의 위치는 상기 경우에 광검출기상에서 또한 시프트되고 광빔 분배는 분할선에 대해 비대칭으로 된다. 그후, 트래킹 에러 신호는 오프세트를 갖는다. 그러므로, 광디스크가 +θ방향으로 경사지고 대물 렌즈가 +X방향으로 시프트되면, 트래킹 에러 신호의 오프세트는 2개 경우의 합으로서 증가한다. 보통의 광디스크에서, 오프트랙의 허용오차는 오프트랙이 트랙 중심에 대해 제로 트래킹 에러 신호의 위치 시프트를 나타내는 곳에서 약 0.1μm이다. 광디스크용 트래킹 제어는 대물 렌즈의 시프트의 200μm 범위로 및 광디스크의 경사의 약 1도 범위로 보통 필요로 된다. 그러나, 종래 기술의 푸시 풀 광헤드에서, X는 100μm이고 θ방향에 따른 경사는 0.5도이고, (A-B)/(A+B)의 값이 35%이고 오프 트랙이 0.12μm이다. 그러므로, 2개 값이 허용오차를 초과한다.
푸시 풀 기술을 사용하는 종래 기술의 광헤드가 상기 언급된 특징을 갖기 때문에, 광디스크를 종래 기술의 광헤드로써 재생하는 장치는 대물 정보 트랙에 빠른 서치로 또는 약 100μm 등의 큰 편심율을 갖는 광디스크에 대해 정확하게 빠른 속도에서 광헤드를 이송하는 수단을 필요로 한다. 그후, 간단한 구조의 광헤드가 설치되지만, 광디스크 재생 장치는 값비싸다. 또한, 광헤드를 이송하는 수단이 빠른 속도 및 고 정밀도를 필요로 하기 때문에, 외부 쇼크 및 진동에 대한 허용오차를 증가시키는 것이 쉽지 않다. 그러므로, 푸시 풀 기술의 광헤드가 휴대가능한 광디스크 재생 장치에서 설치되기가 어렵다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것이고, 그 목적은 간단한 구조를 푸시 풀 기술의 광헤드로서 갖고 대물 렌즈의 시프트 및 광디스크의 경사에 기인해서 트래킹 에러 신호의 오프세트를 감소시키는 광헤드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 광디스크 등의 정보 기록 매체를 광학적으로 기록, 재생 또는 삭제하는데 사용된 광헤드에 관한 것이다.
도 1은 대물 렌즈가 기준 위치로 위치되고 광디스크가 경사지지 않는 경우에 광검출기 및 트래킹 에러 신호상의 광빔 위치도.
도 2는 대물 렌즈가 +X방향으로 시프트되는 경우에 광검출기 및 트래킹 에러 신호상의 광빔 위치도.
도 3은 대물 렌즈가 기준 위치로 위치되고 광디스크가 -θ방향으로 경사지는 부가적인 경우에 광검출기 및 트래킹 에러 신호상의 광빔 위치도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광헤드의 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 광검출기의 평면도.
도 6은 대물 렌즈가 기준 위치로 위치되고 광디스크가 경사지지 않는 경우에 광검출기상의 광빔 위치도.
도 7은 대물 렌즈가 +X방향으로 시프트되는 다른 경우에 광검출기상의 광빔 위치도.
도 8은 대물 렌즈가 기준 위치로 위치되고 광디스크가 -θ방향으로 경사지는 부가적인 경우에 광검출기상의 광빔 위치도.
도 9는 각종의 조건에서 광헤드의 오프 트랙의 그래프.
도 10은 각종의 조건에서 광헤드에 대한 (A-B)/(A+B)의 값의 그래프.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 광검출기의 평면도.
도 12는 본 발명의 제2실시예의 다른 예에 따른 광검출기의 평면도.
도 13은 본 발명의 제2실시예의 부가적인 예에 따른 광검출기의 평면도.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 광헤드의 개략 단면도.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 광검출기의 평면도.
도 16는 본 발명의 제3실시예의 변형된 예에 따른 광검출기의 평면도.
본 발명의 한 태양에서, 광헤드는 광시스템에 의해 집중된 광을 방출하는 광원을 구비한다. 포커스 제어기는 광시스템을 제어하여 광스포트를 정보 기록 매체상에서 형성한다. 광검출 수단이 광빔을 분할하는 제1분할선 및 상기 제1분할선에 대칭적으로 배열된 적어도 하나의 광차폐 영역을 갖는다. 광검출 수단이 정보 검출 매체로부터 복수의 광빔으로 반사된 광을 분할하고 복수의 광빔을 검출한다. 오퍼레이터는 광검출 수단에 의해 검출된 복수의 광빔 신호를 동작시켜서 트래킹 에러 신호를 공급한다. 그후, 트래킹 제어기는 트래킹 에러 신호에 따른 광시스템을 제어하여 광스포트가 정보 기록 매체상에서 형성된 정보 트랙을 추종하도록 한다. 광검출 수단에서, 제1분할선은 정보 기록 매체로부터 반사된 광빔을 예를 들어 2개로 분할하고, 적어도 하나의 광차폐 영역이 제1분할선에 대칭적으로 배열되고 영역(양호하게는 정보 기록 매체로부터 반사된 제1순서 회절 광빔이 서로 겹쳐지는 영역)의 일부를 차폐한다. 그러므로, 광빔은 광밀도 분배가 광디스크의 경사에 의해 주로 영향받게 되는 광차폐 영역에 의해 커버된 영역을 제외하고 제1분할선에 의해 분할된다. 그러므로, 광디스크의 경사로 인한 트래킹 에러 신호의 오프세트는 감소된다.
양호하게는, 제1분할선과 같은 방향을 따라 광차폐 영역의 폭 V는 다음의 관계를 만족한다.
(1)
여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치이다. 복수의 분할된 광빔이 상설했듯이 폭 V를 세팅함으로써 검출되면, 광밀도는 트래킹 에러 신호를 인출하기에 충분할 수 있는 반면에 광디스크의 경사에 영향받게 되기 쉬운 영역이 차폐된다. 그후, 트래킹 에러 신호는 광디스크의 경사에 의해 주로 영향받지 않게 된다. 또한, 광차폐 영역이 대물 렌즈의 이동 방향에 평행으로 있다면, 그 반사된 광빔이 대물 렌즈의 이동에 기인해서 시프트될지라도, 비슷한 장점이 이루어진다.
본 발명의 다른 태양에서, 광검출 수단에서, 제1분할선에 수직인 제2 및 3분할선은 제1분할선을 제외하고 광빔을 분할한다. 그후, 광빔이 예를 들어 6개로 분할되어 광을 검출한다. 또한, 적어도 하나의 광차폐 영역이 제1분할선에 대칭적으로 있기 위해 배열된다. 그러므로, 광검출 수단이 정보 기록 매체로부터 반사된 광에서 0번째 및 1번째 순서 회절 광빔의 겹치기에 기인해서 주로 영향받게 된 영역으로 광빔을 분할한다. 그러므로, 반사된 빔의 시프트에 기인한 트래킹 에러 신호의 오프세트는 선택적으로 정정될 수 있다. 양호하게는, 제2 및 3분할선간의 거리 U는 다음의 관계를 만족한다.
(2)
여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 "d"는 정보 트랙 피치이다. 그후, 제2 및 3분할선 외측의 광감지 영역은 모든 간섭 영역을 모두 또는 거의 포함하지 않는다. 그러므로, 광디스크의 경사에 의해 거의 영향을 받지 않고 반사된 빔의 시프트에 대응하는 신호들은 선택적으로 꺼내진다. 그러므로, 반사된 빔의 시프트에 기인한 오프세트는 유리하게 정정될 수 있다.
본 발명의 제3태양에서, 광차폐 영역은 제1분할선으로부터 2개의 방향으로 대칭으로 있는 제1광차폐부와, 상기 제1광차폐부(또는 광빔의 주변)의 경계 외측에 제공된 제2 및 3광차폐부를 구비한다. 제2 및 3광차폐부를 구비함으로써, 광디스크로부터 반사된 빔이 시프트할지라도, 광빔의 시프트에 기인한 트래킹 에러 신호의 오프세트는 적게 되고, 오프세트는 감소된다. 양호하게는, 제2 및 3광차폐부간의 거리가 다음의 관계를 만족한다.
(3)
여기서 D는 광빔의 직경이고 a는 광빔의 최대 시프트이다.
본 발명의 장점은 광헤드가 대물 렌즈의 시프트에 기인한 적은 오프세트를 갖는 트래킹 에러 신호를 트래킹 방향을 따라 공급한다는 것이다.
본 발명의 장점은 광헤드가 광디스크의 경사에 기인한 적은 오프세트를 갖는 트래킹 에러 신호를 공급한다는 것이다.
도면에서, 같은 도면 문자는 도면을 통해 같거나 대응하는 부품을 가르키고, 본 발명의 양호한 실시예는 하기에서 더 상세하게 설명된다.
실시예 1
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광헤드를 도시한다. 광헤드에서, 대물 렌즈(5)는 정보를 광으로 기록하는 매체의 예로서 광디스크(7)에 대향한다. 정보 트랙으로서 연속적인 홈은 광디스크상에서 나선형으로 형성되고, 홈의 탄젠트 방향이 도 4에서 상기 종이 시트에 수직이다. 액추에이터(6)는 초점 제어기(14) 및 트랙킹 제어기(15)의 제어하에서 대물 렌즈(5)를 X 및 Y방향으로 이동하고, 거기에서 Y방향은 트랙에 평행이고 X방향은 Y방향에 수직인 방향이다. 2개의 하프 미러(3 및 4)는 광축(1)에 대해 45도 각도로 광헤드의 광축(1)을 따라 대물 렌즈(5) 및 광검출기(8)간에 배열된다. 광원(2)은 제1하프 미러(3)에 측면으로 광축(1)을 벗어나서 위치된다. 광원(2)에 이해 방출된 광빔은 하프 미러(3)에 의해 반사되어 대물 렌즈(5)로 들어간다. 광시스템에 의해 집중된 광빔이 광디스크(7)상에서 광스포트를 형성한다. 광디스크(7)로부터 반사된 광이 대물 렌즈(5) 및 제1하프 미러(3)를 통해 전달되고 제2하프 미러(4)에 의해 2개의 광빔으로 쪼개진다. 제2하프 미러(4)에 의해 반사된 2개의 광빔중 하나는 초점 에러 신호로서 초점 제어기(14)로 들어간다. 초점 제어기(14)는 대물 렌즈(5)를 ±Y방향을 따라 이동하도록 액추에이터(6)를 초점 에러 신호에 응답해서 제어함으로써 광스포트로 하여금 광디스크(7)상에 형성된 정보 트랙에 추종하도록 하여 광스포트는 정보를 기록하는 평면상에서 형성된다. 다른 한편으로, 제2하프 미러(4)를 투과하는 2개의 광빔중 나머지는 광검출기(8)로 들어간다. 나중에 설명하듯이, 광검출기(8)는 광빔을 분할하고 복수의 그 분할된 광빔에 대응해서 복수의 광감지 영역을 출력한다. 출력 신호는 계산 장치로서의 차동 증폭기(10, 11 및 12)를 통해 트래킹을 제어하는 수단으로서의 트래킹 제어기(15)로 공급된다. 도 4에서, 광검출기(8)는 출력 신호의 연결을 차동 증폭기(10-12)로 예시하는 광축으로부터 관측되는 부분 평면도로 예시된다. 트래킹 제어기(15)는 트래킹 에러 신호에 응답해서 정보 트랙의 연속적인 홈의 중앙에 광스포트를 가이드하기 위해 대물렌즈(5)를 ±X방향으로 이동되게 액추에이터(6)를 제어한다.
도 5는 상기 실시예에 따른 복수의 분할된 광감지 영역을 갖는 광검출기(8)를 도시한다. 광검출기(8)는 광검출기(8)에 입사하는 광빔(13)보다 더 넓은 사각형 광감지 영역을 갖는다. 광감지 영역에서, 그 반사된 광빔을 복수의 광빔으로 분할하기 위해, 분할선(9a)은 그 반사된 광빔을 수직 방향으로 양분하기 위해 제공되고, 분할선(9a)에 수직인 2개의 분할선(9b 및 9c)은 광축에 대해 대칭적으로 상하로 더 제공된다. 분할선(9a)은 광학적으로 정보 트랙에 대응하는 방향에 평행으로 세트된다. 또한, 광차폐 영역(8i)이 분할선(9a)에 수직으로 분할선(9b 및 9c)간에 제공된다. 광차폐 영역(8i)은 정보 트랙으로부터 반사된 광빔에서 0번째, +1번째 및 -1번째 순서 회절 광빔이 서로 겹치는 영역의 일부를 차폐하기 위해 분할선에 대해 대칭적으로 배열된다. 그러므로, 세개의 분할선(9a, 9b 및 9c) 및 광차폐 영역(8i)이 광검출기(8)의 광감지 영역을 8개의 분할된 영역(8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g 및 8h)로 분할한다. 영역(8c 및 8e)이 단일 연결된 영역으로 될 필요는 없다는 것으로 인식되며, 그것은 광차폐 영역(8i)의 형태에 대응해서 2개 이상의 보조영역을 구비한다. 도 5에 도시된 예에서, 영역(8c 및 8e)이 분리된다. 그것은 제4영역(8d, 8f)에 대해 또한 유지한다.
그러므로, 광디스크로부터 그 반사된 광빔이 광차폐 영역(8i)을 제외해서 제 1, 2 및 3분할선(9a, 9b 및 9c)에 의해 6개의 영역으로 분할된다. 광감지 영역이 제1분할선(9a)에 대해 수직으로 관찰되면, 상부 좌측은 제1영역(8a)을 구비하고, 상부 우측은 제2영역(8b)을 구비하고, 중심 좌측은 제3영역(8c, 8e)을 구비하고, 중심 우측은 제4영역(8d, 8f)을 구비하고, 하부 좌측은 제5영역(8g)을 구비하고, 하부 우측은 제6영역(8h)을 구비한다. 그후, 6개의 영역상에 입사하는 그 반사된 빔이 다음과 같이 동작된다. 즉 제1 및 5영역(8a, 8g)의 광빔 검출 신호의 합과 제2 및 6영역(8b, 8h)의 그것의 다른 합의 차는 계산된다. 또한, 제3영역(8c, 8e)의 광빔 검출 신호의 합과 제4영역(8d, 8f)의 그것의 다른 합의 차는 계산된다. 그후, 2개의 차의 차동 신호는 트래킹 에러 신호로서 계산된다.
동작이 도 4에 도시된 연결에 따라 더 설명된다. 제1 및 5영역(8a, 8g)이 -단자에 연결되는 반면에, 제2 및 6영역(8b, 8h)이 차동 증폭기(10)의 +단자에 연결된다. 또한, 제3영역의 2개의 영역(8c, 8e)이 -단자에 연결되는 반면에, 제4영역의 2개의 영역(8d, 8f)이 차동 증폭기(11)의 +단자에 연결된다. 2개의 차동 증폭기(10 및 11)의 출력 신호는 제3차동 증폭기(12)의 + 및 -단자에 연결되고, 증폭기(12)의 출력 신호(또는 트래킹 에러 신호)는 트래킹 제어기(15)에 공급된다. 그러므로, 도 4에 도시된 연결을 사용함으로써, 에러 트래킹 신호에 비례해서 신호(TE)는 다음과 같이 얻어진다. 즉,
TE=G1(8a+8g-8b-8h)-G2(8c+8e-8d-8f), (5)
여기서 8a-8h는 대응하는 영역의 검출 신호를 나타내고 G1 및 G2는 제1 및 2차동 증폭기(10 및 11)의 이득을 나타낸다. 즉, 영역(8a 및 8g)의 신호합은 영역(8b 및 8h)의 신호합으로부터 감산되고, 그 차는 이득(G1)의 차동 증폭기(10)에 의해 증폭되는 반면에, 영역(8c 및 8e)의 신호합은 영역(8d 및 8f)의 신호합으로부터 감산되고, 그 차는 이득(G2)의 차동 증폭기(12)에 의해 증폭된다. 그후, 제3차동 증폭기(12)는 신호(TE)를 증폭시켜서 에러 검출 신호를 공급한다.
도 6-8은 광검출기(8)상의 광빔을 세가지 경우로 도시한다. 도 6은 대물 렌즈(5)가 기준 위치에서 위치되고 광디스크(7)가 기울어지지 않는 경우를 도시하고, 도 7은 대물 렌즈(5)가 +X방향으로 시프트되는 다른 경우를 도시하고, 도 8은 대물 렌즈가 기준 위치에서 위치되고 광디스크(7)가 -θ방향으로 기울어지는 다른 경우를 도시한다. 도 6-8에서, 2개의 빗금친 영역(13a, 13b)은 0번째, +1번째, -1번째 순서 회절 광빔이 서로 겹쳐지는 영역을 도시한다.
도 6에서 도시된 경우에, 광빔이 제1분할선(9a)에 대해 대칭적으로 위치된다. 그러므로, 차동 증폭기(12)는 오프세트없이 트래킹 에러 신호를 출력한다. 다른 한편으로, 도 7에 도시된 경우에, 대칭성이 광빔을 우측 방향으로 시프트함으로써 파괴된다. 그후, 영역(8b, 8d, 8f 및 8h)에 포함된 광빔(13) 영역이 증가하는 반면에, 영역(8a, 8c, 8g 및 8i)에 포함된 광빔(13)이 감소한다. 광빔 분배의 변화는 간섭 영역(13a 및 13b)에서 나타나기 때문에, 간섭 영역(13a, 13b)을 포함하는 영역(8c, 8e 및 8d, 8f)간의 광밀도의 차가 주로 문제로 된다. 영역에서, 간섭 영역(13a, 13b)의 광밀도차 이외에, 0번째 순서의 입사광 영역이 광빔(13)의 시프트로써 변화되고, 그것은 오프세트를 야기한다. 다른 한편으로, 영역(8a, 8b, 8g 및 8h)은 주로 0번째 순서 광을 수신하고, 그들은 광빔의 시프트에 의해 영향받게 된다. 그러므로, 차동 증폭기(10 및 11)의 이득(G1 및 G2)이 알맞은 값을 갖도록 세트되면, 광빔 시프트로 인한 오프세트는 트래킹 에러 신호에 비례해서 상기 언급된 신호(TE)의 동작에 의해 선택적으로 정정될 수 있다. 상기 트래킹 에러 신호는
TE=G1(8a+8g-8b-8h)-G2(8c+8e-8d-8f), (5)
여기서 8a-8h는 대응하는 영역의 검출 신호를 나타낸다.
광디스크(7)가 경사지는 도 8에서 도시된 경우에, 광밀도차를 나타내는 영역(13c 및 13d)은 간섭 영역(13a 및 13b)에서 발생된다. 그러나, 상기 영역(13c 및 3d)은 광차폐 영역(8i)에 의해 차폐된다. 그러므로, 그들은 트래킹 에러 신호에 거의 영향을 끼치지 않는다. 또한, 광차폐 영역(8i)이 트래킹 방향에 평행으로 제공되기 때문에, 그들은 대물 렌즈(5)가 시프트될지라도 트래킹 에러 신호에 거의 영향을 미치지 않는다.
도 9는 본 실시예의 광검출기를 푸시 풀 기술의 종래 기술의 광검출기와 비교하기 위해 각종의 조건에서 오프 트랙상에서 수치 계산의 결과를 도시한다. 오프 광헤드가 트랙 중심으로부터 시프트될 때 트랙은 트랙 중심에 대해 제로 트래킹 에러 신호의 위치 시프트이다. 또한, 도 10은 수치 계산의 결과를 각종의 조건에서
(A-B)/(A+B), (4)
의 값으로 도시하고, 여기에서 A 및 B는 트래킹 에러 신호의 포지티브 및 네가티브 최대 전압이다. 도 9 및 10의 횡축은 방사 방향에서 대물 렌즈(5)의 0.3mm의 시프트 및 광디스크(7)의 1도의 경사의 결합으로서 4개의 조건을 도시한다. 도 9 및 10에서, "OL 시프트"는 대물 렌즈(5)의 시프트를 나타내고, "경사"는 광디스크(7)의 경사를 나타낸다. "본 발명"은 본 실시예의 광헤드를 나타내고 "PP"는 종래 기술의 푸시 풀 기술의 광헤드를 나타낸다.
계산 조건은 다음과 같다. 즉, 광헤드상에서 정보 트랙의 연속적인 홈의 폭, 피치 및 깊이가 1.1μm, 100nm 및 1.5μm이고, 대물 렌즈(5)의 초점 길이는 4mm이고, 개구수는 0.45이고, 광원(1)의 파장이 780nm이다. 광빔(13)은 U/D=0.82, V/D=0.21, W/D=0.79, 이득비 G2/G1=2.8로서 분할된다. 실시예의 광헤드의 식(5)의 값 및 오프 트랙이 종래 기술의 광헤드의 대응부보다 매우 낮게 밝혀졌다. 환언해서, 0.33mm의 시프트 및 1도의 경사의 실질적인 결합에 대해, 그 결과는 0.1μm 이하의 오프 트랙 상태 및 20% 이하의 식(5)의 값을 충분한 마진으로써 만족한다.
상기 실시예에서, 광디스크(7)의 경사에 의해 영향받게 된 영역(13c, 13d)을 커버하기 위해 광차폐 영역(8i)을 구비함으로써, 경사의 효과는 억제된다. 또한, 그 반사된 빔은 제2 및 3분할선(9b 및 9c)에 의해 분할된다. 그러므로, 반사된 빔(13)의 시프트에 기인한 트래킹 에러 신호의 오프세트는 특정된 계수로써 승산된 영역(8a, 8b, 8g 및 8h)의 신호를 영역(8c, 8d, 8e 및 8f)의 신호로써 동작시킴으로써 정정될 수 있다.
양호하게는, 제2 및 3분할선(9b 및 9c)은 하기에서 설명했듯이 세트된다. 제2 및 3분할선(9b 및 9c)간의 거리 U는 다음의 식을 만족하도록 세트된다.
(2)
여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치이다. 제2 및 3분할선(9b 및 9c)상에서 식(2)의 상기 상태는 결정되어 반사된 빔(13)의 간섭 영역(13a, 13b)(도 6-8에서 언급)은 분할선(9a) 또는 트랙에 평행한 방향을 따라 제1, 2, 5 및 6영역(8a, 8b, 8g 및 8h)에서 포함되지 않거나 거의 포함되지 않는다. 그러므로, 반사된 빔 시프트에 대응해서 신호만이 선택적으로 꺼집어낼 수 있고, 그것은 에러 정정 신호의 오프세트를 정정하는데 유리하다. 제2 및 3분할선(9b 및 9c)간의 거리 U가 식(2)에 도시된 범위보다 더 넓게 되도록 세트되면, 정정하는데 사용된 신호는 더 적게 된다. 다른 한편으로, 제2 및 3분할선(9b 및 9c)간의 거리 U가 식(2)에 도시된 범위보다 더 좁게 되도록 세트되면, 반사된 빔(13)의 간섭 영역(13a, 13b)은 정정하는데 사용된 신호에 주로 영향을 미치고, 그것은 트래킹 에러 신호의 품질을 저하시킨다.
양호하게는, 광차폐 영역(8i)은 하기 설명했듯이 세트된다. 제1분할선(9a)과 같은 방향을 따라 광차폐 영역(8i)의 폭 V는 다음의 식을 만족하도록 세트된다.
(1)
여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치이다. 광차폐 영역(8i)상에서 식(1)의 상태는 결정되어 트래킹 에러 신호를 얻는 신호 광량이 충분히 확보될 수 있는 동안 광디스크(7)의 경사에 의해 영향받기 쉬운 영역(13c 및 13d)은 차폐된다. 식(1)의 폭을 갖는 광차폐 영역을 구비함으로써, 트래킹 에러 신호는 광디스크(7)의 경사에 의해 덜 영향을 받게 된다. 광차폐 영역(8i)의 폭(V)이 식(1)에 도시된 범위보다 더 좁다면, 간섭 영역(13a, 13b)의 간섭 영역(13c, 13d)은 정정하는데 사용된 신호에 주로 영향을 미치고, 그것은 트래킹 에러 신호의 품질을 저하시킨다. 다른 방법으로, 광차폐 영역(8i)은 대물 렌즈(5)의 시프팅 방향에 평행으로 되도록 세트된다. 그후, 반사된 빔(13)이 대물 렌즈(5)의 시프트에 기인해서 이동될지라도 비슷한 장점이 얻어진다.
본 실시예에서, 광차폐 영역(8i)은 사각형이다. 그러나, 그것은 거의 동일한 크기를 형성하기 위해 함께 놓여진 2개의 사다리꼴을 구비하고 또는 거의 같은 영역을 형성하는 한 곡선으로될 수 있다. 또한, 그것은 복수의 분리 영역을 구비한다.
실시예 2
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 광검출기(108)의 광빔(13)의 분할을 도시한다. 본 실시예는 광빔(13)의 분할에서만 제1실시예와 다르다. 그 점을 제외한 구조 및 광헤드의 동작은 제1실시예의 대응부와 비슷하고 그들은 여기서 설명되지 않는다. 도 11에 도시된 광검출기(108)는 광빔의 주변을 차폐하는 영역이 제2 및 3분할선(109b 및 109c)간에 구비된다는 것이 다르다.
제1실시예의 광검출기(8)와 비슷하게 광검출기(108)의 사각형 광감지 영역에서, 분할선(109a)은 수직 방향으로 광빔을 양분하기 위해 제공되고, 분할선(109a)에 수직인 2개의 분할선(109b 및 109c)은 광축에 대해 상하 대칭으로 제공된다. 분할선(109a)은 광학적으로 정보 트랙에 대응하는 방향에 평행하게 세트된다. 또한, 광차폐 영역(8i)은 분할선(109a)에 수직인 분할선(109b 및 109c)간에 제공되어 광빔을 차폐하고, 또한 광빔을 분할한다. 제1광차폐 영역(108j)은 분할선(109a)에 대해 대칭으로 배열되어 간섭 영역(13a 및 13b)에서 영역(13c 및 13d)을 차폐한다. 또한, 제2 및 3영역(108k 및 108l)이 제공되어 제2 및 3분할선(109b 및 109c)간의 광빔(13)의 주변을 차폐한다. 제2 및 3광차폐 영역(108k 및 108l)은 제1분할선(109a)에 대해 대칭으로 배열된다. 그후, 3개의 분할선(109a, 109b 및 109c) 및 광차폐 영역(108j, 108k 및 108l)은 광검출기(108)의 광감지 영역을 8개로 분할된 영역(108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f, 108g 및 108h)으로 분할한다. 제2 및 3광차폐 영역(108j 및 108k)을 구비함으로써, 트래킹 에러 신호를 검출하는 영역이 좌우측에서 제1분할선(109a)로부터 같은 거리내로 제한된다. 그후, 식(5)의 정정 계수 G1/G2는 감소될 수 있다. 정정 계수 G1/G2가 적을 때, 최적값으로부터의 시프트에 대한 허용오차는 커지고, 정정 계수는 쉽게 세트될 수 있다.
양호하게는, "a"가 한측에서 광빔(13)의 최대 시프트이면, 제2 및 3광차폐 영역(108k 및 108l)의 내부 경계간의 폭 W는 다음의 식을 만족하도록 세트된다.
(3)
여기서 D는 광빔 직경이다. 광차폐 영역(108k 및 108l)은 광빔 시프트에 의해 주로 영향받지 않는 영역을 커버한다. 제2 및 3광차폐 영역(108k 및 108l)간의 폭 W가 식(3)에 도시된 범위보다 더 넓게 되도록 세트되면, 정정하는데 사용된 신호는 광빔의 시프트에 영향을 받지 않는 신호를 포함한다. 다른 한편으로, 폭 W가 식(3)에 도시된 범위보다 더 좁게 되도록 세트되면, 정정하는데 사용된 신호는 적어지고, 그것은 트래킹 에러 신호의 품질을 저하시킨다.
상기 언급된 제1실시예와 비슷하게, 제1분할선(109a)과 같은 방향을 따라 광차폐 영역(108j)의 폭 V는 다음의 식을 만족하도록 세트된다.
(1)
여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치이다. 광차폐 영역(108j)상에서 식(1)의 상태는 결정되어 트래킹 에러 신호를 얻는 신호 광량이 충분히 확보될 수 있는 동안 광디스크(7)의 경사에 의해 영향받기 쉬운 영역(13c 및 13d)은 차폐된다.
본 실시예에서, 제2 및 3광차폐 영역(108k 및 108l)은 선형 경계를 갖고 제1의 것(108j)에 연속적이다. 그러나, 그들은 거의 같은 영역이 형성되는 한 곡선으로될 수 있다. 또한, 그들 각각은 복수의 분리된 영역을 구비한다.
도 12는 제2실시예의 다른 예에 따라 광검출기의 광빔 분할을 도시한다. 도 11에 도시된 예와 비슷하게, 제2 및 3광차폐 영역(108k' 및 108l')은 제2 및 3분할선(109b 및 109c)간의 광빔의 주변을 차폐하기 위해 제1의 것(108j)을 제외하고 제공된다. 그러나, 제2 및 3광차폐 영역(108k' 및 108l')은 제1의 것(108j)에 연속적으로 되지 않는다. 본 예에서, 반사된 광빔이 6개로 분할된다. 광빔의 주변 영역이 차폐되기 때문에, 광빔 시프트에 기인한 신호 오프세트는 감소될 수 있고, 식(5)에서 정정 계수 G1/G2는 쉽게 세트될 수 있다.
도 13은 제2실시예의 부가적인 실시예에 따라 광검출기의 광빔의 분할을 도시한다. 도 11에 도시된 예와 비슷하게, 제2 및 3광차폐 영역(108k" 및 108l")은 제2 및 3분할선(109b 및 109c)간의 광빔의 주변을 차폐하기 위해 제1의 것(108j)을 제외하고 제공된다. 제2 및 3광차폐 영역(108k" 및 108l")은 제1의 것(108j)에 연속적이나 그 폭은 일정하지 않다. 그 폭은 내부측에서의 제1광차폐 영역(108j)의 폭으로부터 광수신 영역의 제2 및 3경계(109b 및 109c)간의 거리로 증가된다. 상기 예와 비슷하게, 광빔의 주변 영역이 차폐되기 때문에, 광빔의 시프트로 인한 신호의 오프세트는 감소될 수 있고, 식(5)의 정정 계수는 쉽게 세트될 수 있다.
실시예 3
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 광헤드를 도시하고 도 15는 제3실시예에 따른 광검출기(208)의 광빔(13)의 분할을 도시한다. 본 실시예는 광빔(13)의 분할 및 신호의 동작에서만 제1실시예와 다르다. 그점을 제외한 구조 및 광헤드의 동작은 제1실시예의 대응물과 비슷하고, 그들은 본원에서 설명되지 않는다. 도 14 및 15에 도시된 광검출기(208)는 반사된 빔의 분할이 간단하다는 점이 다르다.
광검출기(208)의 사각형 광감지 영역에서, 제1실시예의 광검출기(8)와 비슷하게, 분할선(209)은 광빔을 수직 방향으로 양분하기 위해 제공된다. 분할선(209)은 광학적으로 정보 트랙에 대응하는 방향에 평행되게 세트된다. 또한, 분할선(209a)에 수직인 적어도 하나의 광차폐 영역(208e)은 분할선(209)에 대해 대칭으로 배열되어 0번째, +1번째 및 -1번째 순서 회절 광빔을 서로 겹쳐지게 하는 간섭 영역(13a 및 13b)에서 광디스크(7)의 경사에 의해 영향받게 되도록 영역(13c 및 13d)을 차폐한다. 그러므로, 광검출기(208)의 광감지 영역이 분할선(209)에 의해 분할되고 광차폐 영역(208e)은 분할선(209)에 수직으로 더 제공되어 4개의 광감지 영역(208a, 208b, 208c 및 208d)을 형성한다.
영역(13c 및 13d)이 광차폐 영역(208e)에 의해 커버되기 때문에, 광디스크(7)의 경사로 인한 오프세트는 감소될 수 있다. 그후, 광헤드는 광빔의 시프트가 적어져서 오프세트가 광디스크(7)의 경사에 의해 주로 야기되는 상태에서 안정되게 트래킹을 제어할 수 있다.
영역(208a 및 208c)이 반드시 분리할 필요는 없고, 또는 광차폐 영역(208e)의 형태에 대응해서 2개 이상의 보조영역을 구비하는 것이 인식된다. 도 15에서 도시된 예에서, 영역(208a 및 208c)은 분리된다. 그것은 제2영역(208b, 208d)에 대해 또한 유지한다. 그 영역에서 검출된 신호의 동작에서, 제1영역의 2개의 영역(8a, 8c)은 차동 증폭기(210)의 +단자에 연결된다. 차동 증폭기(210)의 출력 신호는 트래킹 제어기(15)에 트래킹 에러 신호로서 공급된다.
양호하게는, 광차폐 영역(208e)은 제1실시예와 비슷하게 하기에서 설명된다. 분할선(209)과 같은 방향을 따라 광차폐 영역(208e)의 폭 V는 다음의 식을 만족하도록 세트된다.
(1)
여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치이다. 광차폐 영역(208e)상에서 식(1)의 상태는 결정되어 트래킹 에러 신호를 얻는 신호 광량이 충분히 확보될 수 있는 동안 광디스크(7)의 경사에 의해 영향받기 쉬운 영역(13c 및 13d)은 차폐된다. 그러므로, 식(1)의 폭을 갖는 광차폐 영역을 구비함으로써, 트래킹 에러 신호는 광디스크(7)의 경사에 의해 덜 영향받는다.
광차폐 영역(208c)을 대신해서, 광차폐 영역이 제2실시예에서 처럼 3개의 영역을 구비한다. 그 경우에, 제2 및 3광차폐 영역의 내부 경계간의 폭 W는 식(3)을 만족하도록 양호하게 세트된다.
도 16은 제3실시예의 변형된 실시예에서 광검출기의 광빔의 분할을 도시한다. 2개의 광차폐 영역(208i' 및 208i")은 분할선(209)에 대칭적으로 분할선(209)의 2개측에서 제공되나, 그들은 도 15에서 도시된 예와 대조적으로 서로 분리된다. 광차폐 영역(208i' 및 208i")은 겹치는 영역(13a 및 13b)에서 광디스크(7)의 경사에 의해 주로 영향받게 된 영역을 차폐하기 위해 제공된다. 그후, 광디스크의 경사로 인한 트래킹 에러 신호의 오프세트는 감소될 수 있다. 제1 및 2 실시예의 예에서 광차폐 영역(8i 및 108i)은 도 16에서 도시된 것과 비슷하게 복수의 부분으로 또한 구성된다.
상기 언급된 실시예에서, 반사된 빔이 광검출기(8, 108, 208)에서 복수의 광빔으로 분할된다. 그러나, 본 발명에 따른 광헤드는 광검출기를 대신해서 광경로에서 제공된 광빔을 쪼개는 광소자를 구비한다. 예를 들어, 광소자는 복수의 부분으로 분할된 격자를 갖는 회절 격자 또는 평면상에 제공된 복수의 프리즘을 구비하는 소자일 수 있다.
상기 언급된 실시예에서, 광디스크의 정보 트랙은 연속적인 홈을 구비한다.그러나, 차동 증폭기(10, 11, 12, 210) 및 트래킹 제어기(15)는 저역 필터의 알맞은 특성을 갖고, 적은 오프세트는 트래킹 에러 신호는 피트(pit) 어래이를 구비하는 정보 트랙에 대해 또한 얻어질 수 있다.
본 발명이 첨부 도면을 참고로 양호한 실시예와 결부시켜 충분히 설명되지만, 각종의 변화 및 변형이 상기 기술에 숙련된 자에게는 명백함을 알 수 있다. 그런 변화 및 변형이 첨부된 청구범위에 의해 한정되듯이 본 발명의 범위내에서 포함되도록 이해된다.

Claims (16)

  1. 광헤드에 있어서,
    광원과;
    상기 광원으로부터 방출된 광을 집중시키는 광시스템과;
    광스포트를 정보 기록 매체상에서 형성하기 위해 상기 광시스템을 제어하는 초점 제어기와;
    정보 기록 매체로부터 복수의 광빔으로 반사된 광빔을 분할하고 복수의 광빔을 검출하는 광검출 수단과;
    트래킹 에러 신호를 공급하기 위해 상기 광검출 수단에 의해 검출된 복수의 광빔 신호를 동작시키는 트래킹 제어기를 구비하며,
    상기 광검출 수단이 정보 트랙 방향에 대응하는 제1분할선 및 상기 제1분할선에 대칭으로 배열된 적어도 하나의 광차폐 영역에 의해 분할된 복수의 광빔을 검출하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광검출 수단이 복수의 광검출 영역을 갖는 광검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광검출 수단이 반사된 광빔을 복수의 광빔으로 분할하는 광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  4. 제1-3항에 있어서, 상기 광차폐 영역이 사각형인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  5. 제1-3항에 있어서, 상기 광차폐 영역은 정보 트랙으로부터 회절된 0번째 및 1번째 순서 회절 광빔이 서로 겹쳐지게 되는 반사된 광빔의 일부를 차폐하는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  6. 제1-5항에 있어서, 상기 광검출 수단이 제1분할선 및 광차폐 영역에 의해 분할된 4개의 광빔을 수신하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  7. 제1-5항에 있어서, 상기 광검출 수단이 제1분할선 및 광차폐 영역에 의해 분할된 4개의 광빔을 수신하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  8. 제1-7항에 있어서, 상기 제1분할선과 같은 방향을 따라 상기 광차폐 영역의 폭 V가 다음의 관계:
    를 만족하고, 여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  9. 제1-8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광차폐 영역이 제1분할선의 2개측에서 제1광차폐부와, 제1분할선에 대해 제1광차폐부의 외부측에 제공된 제2 및 3광차폐 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 및 3광차폐부의 내부 경계간의 거리 W는 다음의 관계:
    를 만족하고, 여기서 "a"는 광빔의 최대 시프트이고 D는 광빔의 직경인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  11. 제1-5항에 있어서, 상기 광검출 수단이 상기 제1분할선을 횡단하는 제2 및 3분할선에 의해 부가적으로 분할된 광빔을 수신하고, 상기 광차폐 영역이 상기 제2 및 3분할선간에 배열되는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광검출 수단이 제1, 2 및 3분할선 및 광차폐 영역에 의해 분할된 6개 광빔을 수신하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  13. 제11항에 있어서, 상기 광검출 수단이 제1, 2 및 3분할선 및 광차폐 영역에 의해 분할된 8개 광빔을 수신하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  14. 제11-13항에 있어서, 상기 제2 및 3분할선간의 거리 U가 다음의 관계:
    를 만족하고, 여기서 D는 빔 직경이고, NA는 개구수이고, λ는 파장이고 d는 정보 트랙 피치인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  15. 제11-14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광차폐 영역이 제1분할선의 2개측에서 제1광차폐부와, 제1분할선에 대해 제1광차폐부의 외부측에 제공된 제2 및 3광차폐 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 및 3광차폐부의 거리 U는 다음의 관계:
    를 만족하고, 여기서 "a"는 광빔의 최대 시프트이고 D는 광빔의 직경인 것을 특징으로 하는 광헤드.
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