KR20030035753A - 광정보 처리 장치 - Google Patents

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KR20030035753A
KR20030035753A KR1020020010757A KR20020010757A KR20030035753A KR 20030035753 A KR20030035753 A KR 20030035753A KR 1020020010757 A KR1020020010757 A KR 1020020010757A KR 20020010757 A KR20020010757 A KR 20020010757A KR 20030035753 A KR20030035753 A KR 20030035753A
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optical
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다다끼교꼬
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 광기록 매체에 광빔을 조사할 때에 발생하는 구면 수차의 검출을 용이하고 또한 적절하게 행할 수 있는 광정보 처리 장치를 제공하는 것이다.
광기록 매체의 기록층으로부터 반사되어 제1 광분할 수단에 의해 나누어진 2개의 반원형광(Ra, Rb)을 편향을 받지 않는 1쌍의 제1 광(Ra0, Rb0)과, 편향에 의해 제1 광(Ra0, Rb0)과는 광로 길이가 다르게 된 제2 광(Ra1, Rb1)으로 나누는 제2 광분할 수단(52)과, 제1 및 제2 광(Ra0, Rb0, Ra1, Rb1)을 각각 수광하고, 또한 그 수광 내용에 대응한 신호를 출력하는 광검지기와, 이 광검출기로부터 출력되는 제1 광(Ra0, Rb0)에 대응한 신호에 의거하여 포커스 에러 신호를 작성하는 제1 신호 처리부와, 상기 광검출기로부터 출력되는 제2 광(Ra1, Rb1)에 대응한 신호에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하는 제2 신호 처리부를 구비하고 있다.

Description

광정보 처리 장치{OPTICAL INFORMATION PROCESSOR}
본원 발명은, 대물 렌즈를 이용하여 광빔을 집속시킴으로써 광기록 매체 상에 빔 스폿을 형성할 때의 상기 광기록 매체의 기판 두께 오차에 기인하는 구면 수차를 검출 가능한 광정보 처리 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 말하는 광기록 매체라 함은, 빛을 이용하여 정보의 기록 또는 재생을 행하는 것이 가능한 정보 기록 매체를 의미하고, CD-ROM 등의 좁은 의미의 광디스크 외에, 자계 변조 방식이나 광강도 변조 방식이 채용된 광자기 디스크나 상변화형 광디스크 등도 포함하는 개념이다.
광정보 처리 장치에 있어서의 포커스 에러 검출법으로서는, 푸코법이 자주 이용되고 있다. 푸코법을 이용하는 종래의 광정보 처리 장치의 개략 구조의 일예를 도11에 도시한다. 도11에 도시한 광정보 처리 장치는, 레이저 다이오드(90)로부터 발하게 된 레이저광이 콜리메이트 렌즈(91)에 의해 평행화되고 나서, 제1 빔 분할기(92a)를 투과하여 대물 렌즈(93)로 입사하고, 광디스크(D) 상에 집광되도록 구성되어 있다. 광디스크(D)로부터의 반사광은 대물 렌즈(93) 및 제1 빔 분할기(92a)로 차례로 입사되고 나서, 이 제1 빔 분할기(92a)에 의해 반사됨으로써, 제2 및 제3 빔 분할기(92b, 92c)에 차례로 입사된다. 이들 제2 및 제3 빔 분할기(92b, 92c)에 의해 각각 분리된 빛은 광자기 신호 검출계나 트래킹 에러 검출계로 유도된다.
제3 빔 분할기(92c)를 투과한 반사광은 복합 프리즘(94) 및 광검출기(95)를 갖는 포커스 에러 검출계로 유도되고, 다음에 서술한 바와 같이 푸코법에 의한 포커스 에러 신호의 생성이 이루어진다. 즉, 도12에 도시한 바와 같이 복합 프리즘(94)에 도달한 반사광은 이 복합 프리즘(94)에 의해 상하로 분할됨으로써 2개의 반원형광이 되어, 광검출기(95)에 의해 수광된다. 반사광을 이러한 반원형광으로 하면, 디포커스시에는 광검출기(95) 상에 있어서 이 반원형광이 변위하게 되는 현상을 볼 수 있다. 광검출기(95)는 그 수광면이 2개의 직교하는 분할선(Lx, Ly)에 의해 4개의 영역(a 내지 d)으로 분할된 이른바 4분할 광검출기이며, 그들 4개의 영역(a 내지 d)의 각각에 있어서 빛을 받으면, 그들의 수광량에 대응하는 4개의 신호를 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 이 광검출기(95)로부터 출력되는 신호는 신호 처리부(96)에 입력되고, 이 신호 처리부(96)에 있어서 포커스 에러 신호(FES)가 작성된다. 포커스 에러 신호(FES)의 레벨을 FES로 하면, FES = (a - b) + (c - d)이다[단, 이 식의 a 내지 d는 영역 a 내지 d로부터 출력되는 신호의 레벨임].
도13의 (a2)에 도시한 바와 같이, 대물 렌즈(93)의 촛점이 광디스크(D) 상에 일치한 저스트 포커스일 때에는 도13의 (b2)에 도시한 바와 같이, 광검출기(95) 상의 2개의 빔 스폿은 모두 분할선(Lx)을 사이에 두고 대칭인 타원형이 되어, FES =0이 된다. 이에 대해, 도13의 (a1)에 도시한 바와 같이 대물 렌즈(93)가 광디스크(D)에 지나치게 근접한 경우에는, 2개의 빔 스폿은 예를 들어 도13의 (b1)에 도시한 바와 같은 형태가 되어, FES > 0이 된다. 이와는 반대로, 도13의 (a3)에 도시한 바와 같이 대물 렌즈(93)가 광디스크(D)로부터 지나치게 멀어지는 경우에는, 2개의 빔 스폿은 예를 들어 도13의 (b3)에 도시한 바와 같은 형태가 되어, FES < 0이 된다. 이러한 것으로부터 이해되도록, 포커스 에러 신호(FES)에 따르면 디포커스의 크기와 그 방향을 판단할 수 있다. 포커스 제어는 이 포커스 에러 신호(FES)에 의거하여 대물 렌즈(93)를 포커스 방향(대물 렌즈와 광디스크가 서로 대면하는 방향)으로 이동시킴으로써 행할 수 있다.
광디스크로서는 투명한 기판의 한 쪽면에 기록층이 형성된 구조를 갖는 것이 있으며, 이러한 광디스크가 사용될 때에는 레이저광이 투명한 기판을 투과하고 나서 기록층에 도달하도록 설정되는 경우가 있다. 한편, 시판되고 있는 디스크의 대부분에는 그 기판에 어느 정도의 두께 불균일이 있다. 이로 인해, 종래에 있어서는 기판의 두께 불균일에 기인하는 구면 수차가 발생하는 경우가 있었다. 구면 수차가 있으면, 포커스 제어에 있어서 저스트 포커스로 설정하는 것이 곤란해져, 빔 스폿을 소경으로 교축할 수 없게 되므로, 데이터의 기록이나 판독 처리를 행하는 데에 있어 바람직하지 않다. 특히, 최근에 있어서는 광디스크의 기록 밀도를 높이는 수단으로서, 대물 렌즈의 고NA(NA : 개구수)화가 도모되고 있는 실정에 있지만, 구면 수차량은 NA의 4제곱에 비례하므로, 고NA화를 도모한 경우에는 구면 수차가점점 커진다. 종래에 있어서는, 이러한 기판의 두께 불균일에 기인하는 구면 수차를 용이하고 또한 적절하게 검출하기 위한 수단이 제안되어 있지 않은 실정에 있었다.
본원 발명은 이러한 사정을 근거로 생각해 낸 것으로서, 광기록 매체에 광빔을 조사할 때에 발생하는 구면 수차의 검출을 용이하고 또한 적절하게 행할 수 있는 광정보 처리 장치를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.
도1은 본원 발명의 제1 실시 형태를 도시한 설명도.
도2는 도1의 주요부 개략 사시도.
도3은 도1의 주요부 설명도.
도4는 반사광의 설명도.
도5는 본원 발명의 제2 실시 형태를 도시한 주요부 사시도.
도6은 본원 발명의 제2 실시 형태를 도시한 주요부 설명도.
도7은 본원 발명의 제3 실시 형태를 도시한 설명도.
도8은 도7의 주요부 설명도.
도9는 도7의 주요부 설명도.
도10은 본원 발명의 제4 실시 형태를 도시한 주요부 설명도.
도11은 종래 기술의 일예를 도시한 설명도.
도12는 도11의 주요부 사시도.
도13은 푸코법의 원리를 도시한 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A : 광정보 처리 장치
D : 광디스크
Ra, Rb : 반원형광
Ra0, Rb0: 제1 광
Ra1, Rb1: 제2 광
Ra1′, Rb1′: 제2 광
Ra1″, Rb1″: 제2 광
2 : 대물 렌즈
2a, 2b : 렌즈
4C : 포커스/트래킹 에러 검출계
5 : 포커스 에러/구면 수차 검출계
5A : 구면 수차 검출계
10 : 레이저 다이오드(광원)
50 : 복합 프리즘(제1 광분할 수단)
52, 52A : 홀로그램 소자(제2 광분할 수단)
53, 53A : 광검출기
98 : 기판
99 : 기록층
54a : 제1 신호 처리부
54b : 제2 신호 처리부
55 : 집광 렌즈
56 : 제4 빔 분할기(빔 분할기)
57a, 57b : 광검출기
58 : 신호 처리부
상기한 과제를 해결하기 위해, 본원 발명에서는 다음의 기술적 수단을 강구하고 있다.
본원 발명의 제1 측면에 의해 제공되는 광정보 처리 장치는 광기록 매체의 기록층 상에 빔 스폿을 형성하도록 광원으로부터 진행해 오는 광빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈와, 상기 광기록 매체에 의해 반사되고 나서 상기 대물 렌즈를 투과한 반사광을 2개의 반원형광으로 나누는 제1 광분할 수단을 갖는 광정보 처리 장치로서, 상기 2개의 반원형광을 편향을 받지 않는 1쌍의 제1 광과, 편향에 의해 상기 제1 광과는 광로 길이가 다르게 된 제2 광으로 나누는 제2 광분할 수단과, 상기 제1 및 제2 광을 각각 수광하고, 또한 그 수광 내용에 대응한 신호를 출력하는 광검출기와, 상기 광검출기로부터 출력되는 상기 제1 광에 대응한 신호에 의거하여 포커스 에러 신호를 작성하는 제1 신호 처리부와, 상기 광검출기로부터 출력되는 상기 제2 광에 대응한 신호에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하는 제2 신호 처리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이러한 구성의 광정보 처리 장치에 있어서는, 포커스 에러 신호는 상기 제1 광에 의거하여 얻을 수 있는 것이 되지만, 이것은 종래 기술에서 설명한 포커스 에러 신호의 작성 처리와 마찬가지인 푸코법의 원리로 작성된다. 이에 대해, 구면 수차 신호는 상기 제2 광에 의거하여 얻을 수 있지만, 이 제2 광은 광기록 매체로부터의 반사광이 2개의 반원형광으로 분할된 빛의 일부로서, 또한 편향에 의해 상기 제1 광과는 광로 길이가 다른 광인 것에 의해, 구면 수차가 있을 때에는 이 제2 광의 빔 프로파일에 변화를 초래하게 되어, 이 변화에 의거하여 구면 수차 신호를 얻을 수 있는 것이다. 본원 발명에 있어서는, 포커스 에러 신호 외에 구면 수차 신호도 얻을 수 있으므로, 포커스 제어를 행할 때에는 구면 수차를 적게 하기 위한 제어도 동시에 행하는 것이 가능해지고, 광기록 매체의 기록층 상에 형성되는 빔 스폿의 직경을 작게 하여, 데이터의 기록이나 판독 처리를 적절하게 행하는 것이 가능해진다.
본원 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 제2 광분할 수단은 상기 제2 광을 플러스 1차 회절광과 마이너스 1차 회절광의 2종류의 광으로 더 분할하도록 구성되어 있고, 또한 상기 제2 신호 처리부는 상기 2종류의 광에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하도록 구성되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 상기 제2 광에 포함되어 있는 1차 회절광을 플러스 1차 회절광과 마이너스 1차 회절광으로 나누고 있는 부분만큼, 구면 수차 신호를 실제의 구면 수차에 대응한 보다 정확한 것으로 하는 것이 가능해진다.
본원 발명의 제2 측면에 의해 제공되는 광정보 처리 장치는 광기록 매체의기록층 상에 빔 스폿을 형성하도록 광원으로부터 진행해 오는 광빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈와, 상기 광기록 매체에 의해 반사되고 나서 상기 대물 렌즈를 투과한 반사광에 의거하여 포커스 에러 신호를 작성하는 포커스 에러 검출계를 갖는 광정보 처리 장치로서, 상기 포커스 에러 검출계와는 별도로 상기 광기록 매체로부터의 반사광이 유도되는 구면 수차 검출계를 갖고 있으며, 또한 이 구면 수차 검출계는 상기 반사광의 진행 경로를 2개의 경로로 분리하는 빔 분할기와, 상기 2개의 경로를 진행하는 빛을 집속시키기 위한 집광 렌즈와, 이 집광 렌즈로부터의 거리가 서로 다르도록 배치되고, 또한 상기 집광 렌즈에 의해 집속되는 2개의 빛을 각각 수광하는 1쌍의 광검출기와, 이들 1쌍의 광검출기에 의해 수광된 빛의 강도 분포에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하는 신호 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구면 수차 검출계로 유도되고 나서 상기 빔 분할기에 의해 2개의 경로로 나누어진 2개의 빛이 집광 렌즈에 의해 각각 집광되는 경우, 구면 수차가 있으면, 상기 집광 렌즈로부터의 거리가 다른 1쌍의 광검출기 상에 있어서 수광되는 빛의 강도 분포가 서로 다른 현상을 발생한다. 이로 인해, 이들 2개의 빛의 강도 분포의 차에 의거하여 구면 수차를 검출하는 것이 가능해져, 상기 구성에 따르면 그와 같은 원리에 의해 구면 수차 신호의 작성이 이루어진다. 따라서, 상기 구성에 있어서도 본원 발명의 제1 측면에 의해 제공되는 광정보 처리 장치와 마찬가지로, 포커스 제어를 행할 때에는 이와 동시에 구면 수차 신호에 의거하여 구면 수차를 적게 하는 제어를 행하는 것이 가능해져, 광기록 매체의 기록층 상에 형성되는 빔스폿의 직경을 미소하게 할 수 있다.
본원 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 대물 렌즈는 포커스 방향으로 배열한 복수의 렌즈로 이루어지고, 또한 이들 복수의 렌즈는 포커스 방향으로 일제히 이동 가능한 동시에, 복수의 렌즈 사이의 거리를 변경 가능하게 적어도 그들 중 1개는 포커스 방향으로 개별적으로 이동 가능하다. 또한, 본원 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 있어서는 상기 포커스 에러 신호에 의거하여 상기 복수의 렌즈가 포커스 방향으로 일제히 이동함으로써 포커스 제어가 이루어지는 동시에, 상기 구면 수차 신호에 의거하여 상기 복수의 렌즈 사이의 거리가 변경됨으로써 구면 수차를 적게 하는 제어가 이루어지도록 구성되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 포커스 제어와 구면 수차를 적게 하기 위한 제어를 간이한 구성 수단에 의해 적절하게 행할 수 있다.
본원 발명의 그 밖의 특징 및 이점에 대해서는, 이하에 행하는 발명의 실시 형태의 설명으로부터, 보다 명백해질 것이다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도1 내지 도4는, 본원 발명의 제1 실시 형태를 도시하고 있다. 도1에 잘 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 광정보 처리 장치(A)는 광디스크(D)로의 데이터의 기록 재생이 가능한 광디스크 장치로서 구성되어 있으며, 레이저 다이오드(10)로부터 발하게 된 레이저광이 콜리메이트 렌즈(11)에 의해 평행화되고 나서, 제1 빔 분할기(12A)를 투과함으로써 대물 렌즈(2)로 입사하도록 구성되어 있다. 대물렌즈(2)는 1개의 렌즈 홀더(20)에 보유 지지된 2개의 렌즈(2a, 2b)에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 대물 렌즈를 복수의 렌즈에 의해 구성하면, 각 렌즈 면의 곡율을 그다지 크게 하지 않아도, 고NA화를 도모할 수 있다. 렌즈 홀더(20)는 액튜에이터(3a)의 구동에 의해, 광디스크(D)와 대면하는 방향, 즉 포커스 방향(Fs)으로 왕복 이동 가능하다. 렌즈(2b)는 렌즈 홀더(20) 내에 있어서 액튜에이터(3b)의 구동에 의해 포커스 방향(Fs)으로 왕복 이동 가능하다. 이 렌즈(2b)의 왕복 이동에 의해, 2개의 렌즈(2a, 2b) 사이의 거리(S)는 증감 변경 가능하다.
광디스크(D)는 투명 수지로 이루어지는 기판(98)의 한 쪽면에 기록층(99)을 형성한 것이며, 도시되어 있지 않은 스핀들에 지지되고, 또한 그 축심 주위로 회전 가능하다. 대물 렌즈(2)를 투과한 레이저광은 기판(98)을 거쳐서 기록층(99)에 조사되도록 구성되어 있다. 도4에 도시한 바와 같이, 광디스크(D)의 기록층(99)은, 예를 들어 랜드(99a)와 그룹(99b)이 트래킹 방향(Tg)으로 교대로 배열한 구성으로 되고 있고, 이 기록층(99)에 레이저광이 조사되었을 때의 반사광으로서는 0차 회절광(RO)과 플러스 및 마이너스 1차 회절광(R1)이 있다. 0차 회절광(RO)은 광디스크(D)에 대한 입사 경로를 지나도록 반사되는 비회절광이다. 이에 대해, 1차 회절광(R1)은 랜드(99a)와 그룹(99b)이 배열되어 있는 것에 기인하여 발생하는 1차 회절광이며, 트래킹 방향(Tg)(레이디얼 방향)으로 배열된다. 이들 1차 회절광(R1)과 0차 회절광의 일부분끼리는 간섭하여, 그 간섭광(I)이 반사광 중에 포함되는 것이 된다.
도1에 있어서, 광디스크(D)에 의해 반사된 빛은 대물 렌즈(2)를 상방으로 투과하고 나서 제1 빔 분할기(12A)에 의해 반사됨으로써, 제2 및 제3 빔 분할기(12B, 12C)로 차례로 입사하고, 또한 이들에 의해 각각 분리된 일부의 빛은 광자기 신호 검출계(4A)나 트래킹 에러 검출계(4B)로 유도되도록 되어 있다. 광자기 신호 검출계(4A)는 제2 빔 분할기(12B)에 의해 분리된 일부의 빛이 워라스톤 프리즘(40) 및 집광 렌즈(41)를 투과하고 나서 광검출기(42)에 의해 수광되도록 구성되어 있고, 이 광검출기(42)에 의해 수광된 빛에 의거하여 광디스크(D)의 기록층(99)에 기록된 데이터의「O」「1」이 판별된다. 트래킹 에러 검출계(4B)는 제3 빔 분할기(12C)에 의해 분리된 일부의 빛이 집광 렌즈(43)를 통해 광검출기(44)에 의해 수광되도록 구성되어 있다. 트래킹 에러가 있을 때에는, 도4에 도시한 플러스 및 마이너스 1차 회절광(R1)이 좌우 비대칭이 되므로, 이에 의거하여 트래킹 에러 신호가 작성된다.
제2 및 제3 빔 분할기(12B, 12C)를 통과한 빛은 포커스 에러/구면 수차 검출계(5)로 유도되도록 구성되어 있다. 이 포커스 에러/구면 수차 검출계(5)는 복합 프리즘(50), 집광 렌즈(51), 홀로그램 소자(52) 및 광검출기(53)를 구비하고 있다. 광검출기(53)에는 CPU와 그에 딸린 메모리로 각각 구성된 제1 및 제2 신호 처리부(54a, 54b)가 접속되어 있다. 복합 프리즘(50)은, 종래 기술에 있어서 설명한 복합 프리즘(94)과 마찬가지인 기능을 발휘하는 것으로, 이 복합 프리즘(50)에 입사한 광디스크(D)로부터의 반사광을 좌우로 2분할하여, 원형상의 반사광을 2개의 반원형광으로 한다. 이 복합 프리즘(50)은 본원 발명에서 말하는 제1 광분할 수단의 일예에 상당한다. 홀로그램 소자(52)는 본원 발명에서 말하는 제2 광분할 수단의 일예에 상당하고, 복합 프리즘(50) 및 집광 렌즈(51)를 투과한 2개의 반원형광(Ra, Rb)을, 도2에 도시한 바와 같이 홀로그램 소자(52)에 의해 편향되지 않은 0차광으로서의 제1 광(Ra0, Rb0)과, 홀로그램 소자(52)에 의해 편향된 1차 회절광으로서의 제2 광(Ra1, Rb1)으로 분할한다.
광검출기(53)는 종방향의 분할선(L1)과 횡방향의 복수의 분할선(L2)을 갖고 있으며, 그 수광면은 합계 8개의 수광 영역(a 내지 h)으로 구분되어 있다. 저스트 포커스시에는 제1 광(Ra0)은 수광 영역(a, b)에 걸쳐 도달하는 동시에, 제1 광(Rb0)은 수광 영역(c, d)에 걸쳐 도달하도록 구성되어 있다. 제2 광(Ra1)은 수광 영역(e, f)에 도달하는 한편, 제2 광(Rb1)은 수광 영역(g, h)에 도달하도록 구성되어 있다. 광검출기(53)는 8개의 수광 영역(a 내지 h)에서 빛을 받았을 때에는 그 수광량에 대응한 출력 레벨의 신호를 출력하도록 구성되어 있다.
도3에 잘 나타낸 바와 같이, 제1 신호 처리부(54a)는 광검출기(53)의 수광 영역(a 내지 d)으로부터의 출력 신호에 의거하여 포커스 에러 신호(FES)를 작성한다[도3의 광검출기(53)는, 도2의 화살표 III 방향으로부터 본 도면임]. 이 포커스 에러 신호(FES)는, 종래 기술에 있어서 설명한 푸코법과 마찬가지인 원리에 의한 것이며, 그 신호의 레벨을 FES라 하면, FES = (a - b) + (c - d)의 연산에 의해 구할 수 있다(단, 동일 식에 있어서, a 내지 d는 수광 영역(a 내지 d)으로부터 출력되는 신호의 출력 레벨임). 포커스 에러 신호(FES)의 절대치는 포커스 에러의 크기에 대응하고, 또한 그 신호(FES)의 플러스/마이너스의 부호는 디포커스의 방향을 나타낸다.
제2 신호 처리부(54b)는 수광 영역(e 내지 h)으로부터의 출력 신호에 의거하여 구면 수차 신호(SAS)를 작성한다. 이 구면 수차 신호(SAS)는 그 신호의 레벨을 SAS라 하면, SAS = (e - f) + (g - h)의 연산에 의해 구할 수 있다[단, 동일 식에 있어서 e 내지 h는 수광 영역(e 내지 h)으로부터 출력되는 신호의 출력 레벨임]. 구면 수차가 없을 경우에는, 저스트 포커스점 전후에 있어서 반사광의 빔 프로파일은 대칭이지만, 구면 수차가 있을 경우에는 그 빔 프로파일은 비대칭이 된다. 이 경우, 구면 수차가 클수록 1차 회절광인 제2 광(Ra1, Rb1)이 광검출기(53) 상에 있어서 경계선(L1)을 넘도록 변형하는 정도가 커진다. 구면 수차 신호(SAS)도 상기한 포커스 에러 신호(FES)와 마찬가지로, 그 절대치가 구면 수차의 많음을 나타내고, 또한 플러스/마이너스의 부호가 그 수차의 디포커스 방향을 나타내는 것이 된다.
구면 수차 신호(SAS)에 대해서는 광디스크(D)에 구면 수차가 없을 경우에는 그 출력이 제로가 되도록 미리 조정해 둔다. 이 조정은, 예를 들어 두께 오차가 없는 기준 디스크를 이용하고, 또한 이 기준 디스크에 대한 저스트 포커스시에 구면 수차 신호(SAS)가 제로가 되도록, 회로에 의해 오프셋을 주입함으로써 행한다.
상기한 구성의 광정보 처리 장치(A)에 있어서, 포커스 제어에 대해서는 포커스 에러 신호(FES)가 제로가 되도록, 포커스 에러 신호(FES)에 의거하여 렌즈홀더(20) 및 대물 렌즈(2)를 액튜에이터(3a)를 이용하여 포커스 방향(Fs)으로 이동시킴으로써 행할 수 있다. 광디스크(D)의 기판(98)에 두께 불균일이 있을 경우에는 구면 수차가 발생하고, 상기와 같은 포커스 제어를 행하더라도 구면 수차가 없을 때와 비교하면 광디스크(D)의 기록층(99) 상에 형성되는 빔 스폿의 직경이 커져 버린다. 그러나, 이 때에는 상기 구면 수차에 대응한 레벨의 구면 수차 신호(SAS)가 제2 신호 처리부(54b)로부터 출력된다. 이 구면 수차 신호(SAS)에 의거하여, 액튜에이터(3b)를 구동시킴으로써, 대물 렌즈(2)의 2개의 렌즈(2a, 2b) 사이의 거리(S)를 조정하면 상기 구면 수차를 없애거나, 혹은 적게 할 수 있다. 구면 수차가 적어지면, 광디스크(D)의 기록층(99) 상에 형성되는 빔 스폿의 직경을 그 만큼만 미소하게 할 수 있어, 데이터의 기록이나 판독 처리를 적합하게 행하는 것이 가능해진다.
도5 및 도6은, 본원 발명의 제2 실시 형태를 도시하고 있다. 도5 이후의 도면에 있어서는, 상기의 제1 실시 형태와 동일 또는 유사한 요소에는 상기 제1 실시 형태와 동일 부호를 부여하고 있다.
도5에 도시한 홀로그램 소자(52A)는, 도시되어 있지 않은 복합 프리즘[도1에 도시한 복합 프리즘(50)에 상당함]에 의해 좌우로 분할된 2개의 반원형광(Ra, Rb)을 1쌍의 제1 광(Ra0, Rb0)과, 2쌍의 제2 광(Ra1′, Rb1′, Ra1″, Rb1″)으로 분할하도록 구성되어 있다. 1쌍의 제2 광(Ra1', Rb1')은 플러스 1차 회절광이다. 이에 대해, 제2 광(Ra1″, Rb1″)은 마이너스 1차 회절광이다. 홀로그램 소자(52A)로부터의 빛을 받는 광검출기(53A)의 수광면은 합계 12개의 수광 영역(a 내지 1)으로 구분되어 있고, 저스트 포커스시에는 제1 광(Ra0, Rb0)은 수광 영역(a, b) 및 수광 영역(c, d)에 각각 걸쳐 도달하도록 구성되어 있다. 제2 광(Rb1')은 수광 영역(e, f)에, 제2 광(Rb1')은 수광 영역(g, h)에 각각 도달하는 동시에, 제2 광(Rb1″)은 수광 영역(i, j)에, 제2 광(Rb1″)은 수광 영역(k, 1)에 각각 도달하도록 구성되어 있다.
도6에 도시한 바와 같이, 광검출기(53A)에는 4개의 신호 처리부(54a, 59a 내지 59c)가 접속되어 있다. 신호 처리부(59a, 59b)는 수광 영역(e 내지 1)으로부터의 출력 신호에 의거하여 신호 S1, S2를 작성한다. 신호 S1, S2의 각각의 출력 레벨을 S1, S2라 하면, S1 = (e - f) + (g - h), S2 = (i - j) + (k - 1)이다[단, 이들 식에 있어서 e 내지 1은 수광 영역(e 내지 1)으로부터 출력되는 신호의 출력 레벨임]. 신호 처리부(59c)는 이들 2개의 신호 S1, S2로부터 구면 수차 신호 SAS를 작성한다. 이 구면 수차 신호의 레벨을 SAS라 하면, SAS = S1 + S2이다. 신호 처리부(54a)는 제1 실시 형태의 신호 처리부(54a)와 마찬가지인 것이며, 수광 영역(a 내지 d)으로부터의 출력 신호에 의거하여 포커스 에러 신호(FES)를 작성한다.
본 실시 형태에 있어서는, 광검출기(53A)에 있어서 수광되는 제2 광으로서는 플러스 1차 회절광(Ra1', Rb1')과, 마이너스 1차 회절광(Ra1″, Rb1″)으로 나누고 있지만, 구면 수차가 없고, 또한 저스트 포커스 상태에 있을 때에는 반사광의 빔프로파일은 대칭이므로, 신호 S1, S2는 부호가 반대이고, 또한 절대치가 같은 신호가 되어, 구면 수차 신호(SAS)는 제로가 된다. 이에 반해, 구면 수차가 있을 경우에는 반사광의 빔 프로파일이 비대칭이 되고, 신호 S1, S2의 절대치가 부등해져, 구면 수차 신호(SAS)는 상기 구면 수차에 대응한 크기 및 부호가 된다. 따라서, 본 실시 형태의 경우에 있어서도 상기한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 포커스 에러 신호(FES)에 의거하여 대물 렌즈(2)와 광디스크(D) 사이의 거리 조정을 행함으로써 포커스 제어를 행하면서, 구면 수차 신호(SAS)에 의거하여 대물 렌즈(2)의 2개의 렌즈(2a, 2b) 사이의 거리 조정을 행함으로써 구면 수차를 적게 하고, 광디스크(D) 상에 형성되는 빔 스폿의 직경을 미소하게 할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태와는 달리 구면 수차의 검출에 이용되는 제2 광을 플러스 1차 회절광과 마이너스 1차 회절광으로 나누고 나서 이들의 빛에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하고 있으므로, 제2 광을 2개의 빛으로 나누지 않는 제1 실시 형태의 경우보다도, 구면 수차 신호를 보다 정확한 것으로 할 수 있다.
도7 내지 도9는, 본원 발명의 제3 실시 형태를 도시하고 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도7에 잘 나타낸 바와 같이 제3 빔 분할기(12C)에 의해 분리된 빛이 포커스/트래킹 에러 검출계(4C)와 구면 수차 검출계(5A)로 유도되도록 구성되어 있다. 포커스/트래킹 에러 검출계(4C)는 제3 빔 분할기(12C)에 의해 분리된 일부의 빛이 복합 프리즘(45) 및 집광 렌즈(46)를 투과하여 광검출기(47)에 의해 수광되도록 구성되어 있고, 광검출기(47)의 수광면은 도8에 도시한 바와 같이 종방향으로 연장되는 2개의 분할선(L1)과 횡방향으로 연장되는 3개의 분할선(L2)으로 구분된 6개의 수광 영역(a 내지 f)을 갖고 있다. 광디스크(D)로부터의 반사광 중, 0차 회절광(RO)을 많이 포함하는 빛은 2개의 빛(Rc, Rd)으로 분할되고 나서, 분할선(L1)을 걸치도록 하여 수광 영역(a 내지 d)에 도달하도록 되어 있다. 이에 대해, 간섭광(I)을 많이 포함하는 빛(Re)은 1개의 분할선(L2)을 걸치도록 하여 수광 영역(e, f)에 도달하도록 되어 있다. 이 포커스/트래킹 에러 검출계(4C)에 있어서는 포커스 에러 신호와 트래킹 에러 신호가 작성된다. 그들 신호 각각의 레벨을 FES 및 TES라 하면, FES = (a - b) + (c - d), TES = e - f이다[이들 식에 있어서, a 내지 f는 수광 영역(a 내지 f)으로부터 출력되는 신호의 출력 레벨임].
도7에 도시된 구면 수차 검출계(5A)는 제3 빔 분할기(12C)를 통과한 빛이 집광 렌즈(55)를 투과한 후에 제4 빔 분할기(56)에 입사함으로써 2개의 빛으로 나뉘어지고 나서, 2개의 광검출기(57a, 57b)에 의해 수광되도록 구성되어 있다. 이들 2개의 광검출기(57a, 57b)는 집광 렌즈(55)의 전후로 분리된 배치로 되어 있다. 구체적으로는, 광검출기(57a)는 집광 렌즈(55)의 촛점(F1)을 통과하기 전의 빛을 수광하는 데 비해, 광검출기(57b)는 집광 렌즈(55)의 촛점(F1)을 통과한 후의 빛을 수광하는 배치로 되어 있다. 2개의 광검출기(57a, 57b) 각각의 수광면은, 도9에 도시한 바와 같이 3개씩 수광 영역(g 내지i, j 내지 l)으로 구분되어 있다. 이들의 수광 영역(g 내지i, j 내지 l) 중, 수광 영역(h, k)은 반사광 중의 중앙부 및 그 근방의 빛을 수광하는 한편, 그 이외의 수광 영역은 반사광 중 다른 부분의 빛을 수광하도록 구성되어 있다.
광검출기(57a, 57b)에 접속되어 있는 신호 처리부(58)는 수광 영역(g 내지 l)으로부터 출력되는 신호에 의거하여 구면 수차 신호(SAS)를 작성한다. 이 구면 수차 신호(SAS)는 SSD(Spot Size Detection)법이라 일컬어지는 포커스 에러 검출법과 마찬가지인 연산을 행함으로써 작성하는 것이 가능하며, 구면 수차 신호(SAS)의 출력을 SAS라 하면, SAS = (g + i + k) - (h + j + l)이다. 이 구면 수차 신호(SAS)에 대해서는 두께 불균일이 없을 때에는 그 출력이 제로가 되도록 미리 조정해 둔다.
본 실시 형태에 있어서는 구면 수차가 없고, 저스트 포커스 상태에 있을 때에는 반사광의 빔 프로파일은 대칭이며, 구면 수차 신호(SAS)는 제로가 된다. 이에 대해, 구면 수차가 있을 경우에는 광디스크(D)로부터의 반사광의 강도 분포는 촛점(F1)의 전과 후로 달라지게 되어, 구면 수차가 클수록 그 강도 분포의 변동이 커진다. 이 강도 분포의 변동 정도는, 상기한 식 SAS = (g + i + k) - (h + j + l)에서 얻을 수 있고, 이에 의해 신호 처리부(58)로부터는 구면 수차에 대응한 출력 레벨 및 부호를 갖는 정확한 구면 수차 신호(SAS)를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 상기한 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 포커스 제어에 수반하여, 구면 수차 신호(SAS)에 의거한 렌즈(2b)의 이동 제어를 행함으로써, 구면 수차를 적게 하고 광디스크(D) 상의 빔 스폿의 직경을 미소하게 할 수 있다. 본 실시 형태로부터 이해되도록, 본원 발명에 있어서는 구면 수차를 검출하기 위한 광학계를 포커스 에러나 트래킹 에러를 검출하기 위한 광학계와는 별개인 독립적으로 설치한 구성으로 해도 상관 없다.
도10은, 본원 발명의 제4 실시 형태를 도시하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 광디스크로부터의 반사광을 받는 2개의 광검출기(57a, 57b)의 구성이 상기한 제3 실시 형태와는 다른 것으로 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는 광검출기(57a, 57b)의 수광면이 광디스크로부터의 반사광 중 대략 중앙 부분의 빛을 받는 원형의 수광 영역(a, c)과, 그 이외의 빛을 받는 수광 영역(b, d)으로 구분되어 있다. 신호 처리부(58)는 구면 수차 신호(SAS)를 SAS = (a + d) - (b + c)의 식에 의거하여 구하도록 구성되어 있다. 구면 수차가 존재하는 경우에는 광디스크로부터의 반사광에 동심 원형으로 패턴 변화를 발생시키므로, 본 실시 형태와 같은 구성일지라도, 상기한 제3 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 실제 구면 수차에 대응한 출력 레벨의 구면 수차 신호(SAS)를 얻는 것이 가능하다. 본 실시 형태 및 제3 실시 형태로부터 이해되도록, 본원 발명에 있어서는 광검출기(57a, 57b)를 복수의 수광 영역으로 구분하는 경우의 형태로서는, 여러 가지 형태를 생각할 수 있다.
본원 발명의 내용은, 상술한 실시 형태의 내용에 한정되지 않고 본원 발명에 관한 광정보 처리 장치의 각 부의 구체적인 구성은 여러 가지로 설계 변경 가능하다.
본원 발명에 관한 광기록 매체는, CD 혹은 DVD 등의 구체적인 종류는 한정되지 않는다. 또한, 광기록 매체로서는 디스크형은 아니며, 카드형의 형태를 갖는 것을 이용할 수도 있다. 또한, 광기록 매체로서는 투명한 기판의 한 쪽면에만 기록층을 설치한 것은 아니며, 예를 들어 기판의 양면에 기록층을 설치한 것도 있지만, 이 기록층이 투명한 수지 등에 의해 덮어져 있을 때에는, 이 투명한 부분의 두께 불균일이 있으면, 역시 구면 수차가 발생한다. 따라서, 본원 발명은 이러한 기록 매체를 적용 대상으로 하는 것도 가능하다. 본원 발명에서 말하는 광분할 수단으로서는, 복합 프리즘이나 홀로그램 소자 이외의 수단을 채용할 수도 있다.
이상의 설명으로부터 이해되도록, 본원 발명에 따르면 광기록 매체에 광빔을 조사할 때에 발생하는 구면 수차의 검출을 용이하고 또한 적절하게 행하는 것이 가능하며, 포커스 제어를 행할 때에는 구면 수차 검출 신호에 의거하여 구면 수차를 없애거나, 또는 적게 하여 빔 스폿의 직경을 미소하게 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 광기록 매체의 기록층 상에 빔 스폿을 형성하도록 광원으로부터 진행하여 오는 광빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈와, 상기 광기록 매체에 의해 반사되고 나서 상기 대물 렌즈를 투과한 반사광을 2개의 반원형광으로 나누는 제1 광분할 수단을 갖는 광정보 처리 장치로서,
    상기 2개의 반원형광을 편향을 받지 않은 1쌍의 제1 광과, 편향에 의해 상기 제1 광과는 광로 길이가 다르게 된 제2 광으로 나누는 제2 광분할 수단과,
    상기 제1 및 제2 광을 각각 수광하고, 또한 그 수광 내용에 대응한 신호를 출력하는 광검출기와,
    상기 광검출기로부터 출력되는 상기 제1 광에 대응한 신호에 의거하여 포커스 에러 신호를 작성하는 제1 신호 처리부와,
    상기 광검출기로부터 출력되는 상기 제2 광에 대응한 신호에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하는 제2 신호 처리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광정보 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 광분할 수단은 상기 제2 광을 플러스 1차 회절광과 마이너스 1차 회절광의 2종류의 빛으로 다시 분할하도록 구성되어 있으며 또한, 상기 제2 신호 처리부는 상기 2종류의 빛에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보 처리 장치.
  3. 광기록 매체의 기록층 상에 빔 스폿을 형성하도록 광원으로부터 진행하여 오는 광빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈와, 상기 광기록 매체에 의해 반사되고 나서 상기 대물 렌즈를 투과한 반사광에 의거하여 포커스 에러 신호를 작성하는 포커스 에러 검출계를 갖는 광정보 처리 장치로서,
    상기 포커스 에러 검출계와는 별도로 상기 광기록 매체로부터의 반사광이 유도되는 구면 수차 검출계를 갖고 있으며 또한,
    이 구면 수차 검출계는,
    상기 반사광의 진행 경로를 2개의 경로로 분리하는 빔 분할기와,
    상기 2개의 경로를 진행하는 빛을 집속시키기 위한 집광 렌즈와,
    이 집광 렌즈로부터의 거리가 서로 다르도록 배치되고, 또한 상기 집광 렌즈에 의해 집속되는 2개의 빛을 각각 수광하는 1쌍의 광검출기와,
    이들 1쌍의 광검출기에 의해 수광된 빛의 강도 분포에 의거하여 구면 수차 신호를 작성하는 신호 처리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광정보 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 포커스 방향으로 배열한 복수의 렌즈로 이루어지며, 또한 이들 복수의 렌즈는 포커스 방향으로 일제히 이동 가능한 동시에, 복수의 렌즈 사이의 거리를 변경 가능하게 적어도 그들 중 1개는 포커스 방향으로 각각 이동 가능한 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 포커스 에러 신호에 의거하여 상기 복수의 렌즈가 포커스 방향으로 일제히 이동함으로써 포커스 제어가 이루어지는 동시에, 상기 구면 수차 신호에 의거하여 상기 복수의 렌즈 사이의 거리가 변경됨으로써 구면 수차를 적게 하는 제어가 이루어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보 처리 장치.
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