KR20040090967A - 광 픽업 - Google Patents

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KR20040090967A
KR20040090967A KR10-2004-7010561A KR20047010561A KR20040090967A KR 20040090967 A KR20040090967 A KR 20040090967A KR 20047010561 A KR20047010561 A KR 20047010561A KR 20040090967 A KR20040090967 A KR 20040090967A
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KR10-2004-7010561A
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니시모토마사히코
하마구치신이치
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

반도체레이저(101)로부터 조사된 광을 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔으로 분리하는 회절격자(106)와, 광 기록매체(110)로부터 반사된 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔 각각의 광을 제 1∼제 8 메인빔, 제 1∼제 8 선행 서브빔, 제 1∼제 8 후행 서브빔으로 분리하는 홀로그램소자(107)와, 제 1∼제 8 메인빔을 수광하는 메인광 검출기와, 제 1∼제 8 선행 빔을 수광하는 선행 서브광 검출기와, 제 1∼제 8 후행 빔을 수광하는 후행 서브광 검출기를 구비하는 광 픽업이다.

Description

광 픽업{OPTICAL PICKUP}
고밀도·대용량의 기록매체로서, 피트형상 패턴을 갖는 광 디스크를 이용하는 광 메모리 기술은, 디지털오디오디스크, 비디오디스크, 문서파일디스크, 또 데이터파일 등 그 응용이 점차 확대되고 있다. 이 광 메모리 기술에서, 정보는 미소하게 조여진 광 빔을 통해 광 디스크에 높은 정밀도와 신뢰성을 갖고 기록재생된다. 이 기록재생 동작은, 오직 그 광학계에만 의존한다. 이 광학계의 주요부인 광 픽업의 기본적인 기능은, 회절한계의 미소 스폿을 형성하는 집광, 상기 광학계의 초점제어와 트랙킹제어, 및 피트신호의 검출로 대별된다. 이들 기능은, 그 목적과 용도에 따라 각종 광학계와 광전변환 검출방식의 조합에 의해 실현된다.
특히 근년, 광 픽업의 소형화, 박형화를 위해, 홀로그램소자를 이용한 광 픽업이 개발되고 있다. 또 트랙킹 제어에 3 빔법을 이용하는 종래의 기술은, 광 빔을 메인빔 및 서브빔으로 회절시키기 위해 회절소자를 사용하고 있다.
이하, 종래예를 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 여기서 각 도면의 왼쪽 하부에 표시한 xyz좌표에서, 동일 좌표축은 동일방향을 나타낸다.
도 8은 종래의 광 픽업 구성을 나타낸다. 도 8에 나타낸 광 픽업은, 반도체레이저(1)와, 광검출기(2, 3)와, 회절소자(4)와, 홀로그램소자(5), 콜리메이터 렌즈(6)와, 대물렌즈(7)로 구성되며, 이 구성에 의해 광 디스크(8)의 피트형상 패턴의 판독 등을 행한다. 이하 이 동작을 설명하기로 한다.
반도체레이저(1)로부터의 출사광(L0)은, 회절소자(4)를 투과함으로써 트랙킹에러신호 검출용의 1 쌍의 서브빔(도시 생략)과 메인빔으로 분할된다. 이 메인빔, 서브빔은 홀로그램소자(5)를 투과하고 콜리메이터 렌즈(6)에서 집광되어, 대물렌즈(7)로 입사된다. 그리고 대물렌즈(7)에 의해 광 디스크(8) 상에 집광된다.
광 디스크(8)에 반사된 광 빔은 원래 경로를 역으로 거슬러 홀로그램소자(5)로 입사된다. 홀로그램소자(5)에서 발생하는 ±1 차 회절광(L1, L2)은 광검출기(2, 3)로 입사되어 검출된다. 광검출기(2 및 3)의 출력을 연산함으로써, 초점에러신호(FE)와 트랙킹에러신호(TE)를 포함한 서보신호 및 정보신호가 얻어진다.
홀로그램소자(5) 및 광검출기(2, 3)의 구성을 각각 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸다. 도 9의 (a) 및 (b)는, 도 8 중 z축의 음 방향(지면상에서 광 디스크(8)에서 광검출기(2, 3)로 향하는 방향)에서의 홀로그램소자(5) 및 광검출기(2, 3) 각각의 평면구성을 나타낸다.
홀로그램소자(5)는 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같은 홀로그램패턴을 갖는 단일 영역으로 이루어지는 프레넬 윤대판(Fresnel zone plate)이다. 도 9의 (b)는 반도체레이저(1)의 외견상 발광점(1a)과, 광검출기(2 및 3)의 위치관계를 나타낸다.
도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 광검출기(2)의 검출면은, 영역(2a, 2b, 2c, 2d 및 2e)으로 분할된다. 그리고 광검출기(3)의 검출면은, 영역(3a, 3b, 3c, 3d 및 3e)으로 분할된다.
도 8에 나타낸 바와 같이 홀로그램소자(5)에 의한 회절광(L1, L2)은 각각 광검출기(2 및 3)로 입사된다. 도 9의 (b)에서는 그 광검출기(2, 3) 표면에서의 광 빔 단면을, 도면 중의 원(L1a, L1b, L1c, L2a, L2b, L2c)으로 나타낸다. 여기서 단면(L1b, L2b)은 메인빔에 의한 스폿을 표시한다. 또 단면(L1a, L1c, L2a, L2c)은 서브빔에 의한 스폿을 나타낸다.
홀로그램소자(5)는 프레넬 윤대판이므로, 회절광(L1)은 반도체레이저(1)의 외견상 발광점(1a)에 대하여 전방(z축의 양 방향, 지면 수직상방)으로 수속된다. 또 회절광(L2)은 후방(z축의 음 방향)으로 수속된다.
초점에러신호(FE)는, 이 수속위치의 차이를 이용하는 주지의 SSD(spot size detection)법에 의해 검출된다. 즉, 초점에러신호(FE)는, 광검출기(2, 3)의 각 검출영역 부호로 그 출력값을 표기하면, 하기(식 1)의 연산에 의해 얻어진다.
식 1 FE＝(2c－2b－2d)－(3c－3b－3d)
한편, 트랙킹에러신호(TE)는, 주지의 3빔법에 의해 검출된다. 즉, 트랙킹에러신호(TE)는, 각 검출영역 부호로 그 출력값을 표기하면, 하기(식 2)의 연산에 의해 얻어진다.
식 2 TE＝(2a＋3a)－(2e＋3e)
그러나 상기 종래예에서의 광 픽업에 의하면, CD, DVD-ROM 또는 DVD-RAM과 같은 물리 포맷이 다른 광 기록매체의 재생 또는 기록에 대응하기가 어렵다는 문제가 있다. 이 문제에 대응하기 위해, 일특개 2001-229573호 공보에는, 이들 물리 포맷이 다른 광 기억매체의 재생 또는 기록에 대응할 수 있는 광 픽업이 개시됐지만, 신뢰성이 우수한 제품이라는 면에서는 불충분하다. 즉, 상기 공보에 개시된 광 픽업에서는, 광 스폿의 시프트량이 매우 제한되며, 예를 들어 0.1㎜ 정도의 시프트밖에 허용되지 못하는데 반해, 이와 같은 시프트량 레벨의 광 픽업을 양산하는 것은 실제로 쉽지 않다는 과제가 새로 생긴다.
부연하여 설명하자면, 일특개 2001-229573호 공보에서는, 광검출기 및 홀로그램소자 등과, 반도체레이저(광원)가 별개로 배치되므로, 적은 시프트량으로 광학계의 위치조정을 행하기가 어렵다. 또 반도체레이저(광원)가 별개 배치이므로, 진동에도 약하다는 결점도 있다.
본 발명은 이러한 여러 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 광 기록매체의 기록포맷 차이에 관계없이 재생 또는 기록을 행할 수 있음과 동시에, 광 스폿의 위치시프트 문제를 완화시킨 광 픽업을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 광 픽업에 관한 것이다. 특히, 광 기록매체 상의 정보를 재생, 또는 광 기록매체 상에 정보를 기록·재생, 또는 소거하기 위한 광 기록재생장치에 이용되는 광 픽업에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서 광 픽업의 광학계 주요부 구성을 나타내는 개략단면도.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 실시형태에 있어서 홀로그램소자 및 광검출기의 구성을 나타내는 평면도.
도 3의 (a) 및 (b)는 광 빔이 들어가는 것을 저감하는 효과를 설명하기 위한 도.
도 4의 (a) 및 (b)는 광 빔이 들어가는 것을 저감하는 효과를 비교하기 위한 도.
도 5는 발광점 시프트와 광량 차의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서 광검출기와 전류전압 변환회로와 신호연산회로를 접속하는 배선 예를 나타내는 도.
도 7은 도 6의 전류전압 변환회로와 신호연산회로를 저감한 배선 예를 나타내는 도.
도 8은 종래 광 픽업의 광학계 주요부 구성을 나타내는 개략단면도.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 종래의 홀로그램소자와 광검출기의 구성을 나타내는 평면도.
본 발명에 의한 광 픽업은, 반도체레이저와, 상기 반도체레이저로부터 조사된 광을 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔으로 분리하는 회절소자와, 광 기록매체로부터 반사된 상기 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔 각각의 광을 제 1∼제 8 메인빔, 제 1∼제 8 선행 서브빔, 제 1∼제 8 후행 서브빔으로 분리하는 홀로그램소자와, 상기 제 1∼제 8의 메인 빔을 수광하는 메인광 검출기와, 상기 제 1∼제 8의 선행 빔을 수광하는 선행 서브광 검출기와, 상기 제 1∼제 8의 후행 빔을 수광하는 후행 서브광 검출기를 구비하며, 또 상기 반도체레이저와 상기 회절소자와 상기 홀로그램소자와 상기 메인광 검출기와 선행 서브광 검출기와 후행 서브광 검출기가 일체형성되어 이루어지는, 광 픽업이다.
상기 메인광 검출기는, 상기 제 1∼제 8의 메인 빔을 수광하기 위한, 제 1∼제 8 메인광 검출기로 구성되며, 상기 제 1∼제 8의 메인광 검출기는 각각, 적어도 2 개 이상의 수광부를 갖는 것이 바람직하다.
상기 선행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8의 선행 서브빔을 수광하기 위한, 제 1∼제 4 선행 서브광 검출기로 구성되며, 또 상기 후행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8의 후행 서브빔을 수광하기 위한, 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 제 1∼제 8 메인광 검출기와, 상기 제 1∼제 4 선행 서브 광 검출기와, 상기 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기의 각각에 접속된 신호선으로 구성되며, 트랙킹에러신호의 푸시풀검출법을 실행하는 수광신호를 전송하는 배선군과, 상기 제 1∼제 8 메인광 검출기 각각에 접속된 신호선으로 구성되며, 트랙킹에러신호의 위상차검출법과 초점에러신호의 스폿크기검출법을 실행하기 위한 수광신호를 전송하는 배선군을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 메인광 검출기, 상기 선행 서브광 검출기 및 상기 후행 서브광 검출기는 반도체기판에 형성되며, 또 상기 메인광 검출기, 상기 선행 서브광 검출기 및 상기 후행 서브광 검출기로부터의 전류신호 출력을 전압신호로 변환시키는 전류전압 변환회로와, 상기 배선군이, 상기 반도체기판에 집적되어 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 위상차검출법 및 푸시풀검출법에 의한 트랙킹에러신호와 상기 초점에러신호를 산출하는 기능을 가지며, 가산기, 감산기 및 승산기를 포함하는 신호연산회로가, 상기 반도체기판에 집적되어 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 메인광 검출기는, 상기 제 1∼제 8 메인 빔을 수광하는 제 1∼제 8 메인광 검출기로 구성되고, 또 상기 제 1∼제 8 메인광 검출기는 각각, 적어도 2 개의 수광부를 가지며, 상기 선행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8 선행 서브빔을 수광하는 제 1∼제 4 선행 서브광 검출기로 구성되고, 또 상기 후행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8 후행 서브빔을 수광하는 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기로 구성되며, 더욱이 각각 적어도 2 개의 수광부를 갖는 상기 제 1∼제 8 메인광 검출기에 있어서 2 개 이상의 당해 수광부로부터의 전류신호 출력을 전압변환시키는 공통 전류전압변환회로와, 상기 제 1∼제 4 선행 서브광 검출기와 상기 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기로부터의 2 개 이상의 수광부로부터의 전류신호 출력을 전압변환 시키는 공통 전류전압변환회로를 추가로 구비한다.
-실시형태-
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 실시형태를 설명한다. 이하의 도면에서는 설명의 간략화를 위해, 실질적으로 동일 기능을 갖는 구성요소를 동일 참조부호로 나타낸다. 또 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.
우선 도 1 및 도 2를 참조한다. 도 1 및 도 2 중에 나타내는 xyz좌표에서,동일 좌표축은 동일방향을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 광 픽업의 구성을 모식적으로 나타낸다. 도 1에 나타내는 광 픽업은, 반도체레이저(101)와, 반도체레이저(101)로부터 조사된 광을 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔으로 분리하는 회절소자(106)와, 광 기록매체(110)로부터 반사된 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔 각각의 광을 제 1∼제 8 메인빔, 제 1∼제 8 선행 서브빔, 제 1∼제 8 선행 서브빔으로 분리하는 홀로그램소자(107)를 구비한다. 홀로그램소자(107)에 의해 분리된 광을 수광하는 광검출기(102, 103, 104, 105)는 반도체레이저(101)가 형성된 기판(200) 상에 배치되며, 본 실시형태의 광검출기(102∼105)는 반도체기판(실리콘기판)(200)에 형성된 포토다이오드이다. 또 pin다이오드 등으로 구성돼도 된다.
광검출기(102, 103, 104, 105)는 제 1∼제 8 메인빔을 수광하는 메인광 검출기와, 제 1∼제 8의 선행빔을 수광하는 선행 서브광 검출기와, 제 1∼제 8의 후행빔을 수광하는 후행 서브광 검출기로 구성된다. 그리고 본 실시형태의 광 픽업은, 반도체레이저(101)와 회절소자(106)와 홀로그램소자(107)와 광검출기(메인 광검출기, 선행 서브광 검출기, 후행 서브광 검출기)(102∼105)가 일체형성된 구성을 갖는다. 또 광검출기(102∼105)가 형성된 반도체기판(200)의 둘레에는 벽부(250)가 형성된다. 또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 홀로그램소자(107)와 광 디스크(110) 사이에는, 콜리메이터 렌즈(108)와 대물렌즈(109)가 배치된다.
다음에, 본 실시형태에 관한 광 픽업의 동작을 설명한다.
우선, 반도체레이저(101)로부터 출사광(L100)이 출사되며, 이 출사광(L100)은 회절소자(106)를 투과함으로써 트랙킹 에러신호검출용 선행 서브빔(도시 생략), 후행 서브빔(도시 생략)과 메인빔으로 분할된다. 이어서, 이 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔은 홀로그램소자(107)를 투과하고, 콜리메이터 렌즈(108)에서 집광되어, 대물렌즈(109)로 입사된다. 그 후, 대물렌즈(109)에 의해 광 디스크(110) 상에 집광된다.
다음에 광 디스크(110)에서 반사된 광 빔은, 원래 경로를 역으로 거슬러 홀로그램소자(107)로 입사된다. 홀로그램소자(107)에서 발생하는 ±1 차 회절광(L101, L102, L103, L104)은 광검출기(102, 103, 104, 105)로 입사하여 검출된다. 광검출기(102, 103, 104, 105)의 출력을 연산함으로써, 초점에러신호(FE)와 트랙킹에러신호(TE)를 포함한 서보신호 및 정보신호가 얻어진다.
홀로그램소자(107) 및 광검출기(102, 103, 104, 105)의 상세한 구성을 도 2의 (a) 및 (b)에 나타낸다. 도 2의 (a) 및 (b)는 도 1 중 z축의 음 방향(지면상에서 광 디스크(110)로부터 광검출기(102, 103, 104, 105)로 향하는 방향)에 있어서 홀로그램소자(107)와 광검출기(102, 103, 104, 105)의 평면구성을 나타낸다.
홀로그램소자(107)는 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이 홀로그램패턴을 갖는 4분할된 영역으로 구성되는 프레넬 윤대판(Fresnel zone plate)이다. 그리고 도 2의 (a)에 나타낸 홀로그램소자(107)는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같은 빔 스폿(L101a, L101b 등)이 얻어지는 홀로그램패턴을 갖는다.
도 2의 (b)는, 반도체레이저(101)의 외견상 발광점(101a)과, 광검출기(102, 103, 104 및 105)의 위치관계를 나타낸다. 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 광검출기(102)의 검출면은, 영역(102a, 102b, 102c, 102d, 102e 및 102f)으로 분할된다. 광검출기(103)의 검출면은, 영역(103a, 103b, 103c, 103d, 103e 및 103f)으로 분할된다. 광검출기(104)의 검출면은, 영역(104a, 104b, 104c, 104d, 104e 및 104f)으로 분할된다. 그리고 광검출기(105)의 검출면은, 영역(105a, 105b, 105c, 105d, 105e 및 105f)으로 분할된다.
여기서 102b, 102c, 102d, 102e, 103b, 103c, 103d, 103e, 104b, 104c, 104d, 104e, 105b, 105c, 105d, 105e는, 메인빔용 메인광 검출기이다. 또 102a, 103a, 104a, 105a는, 선행 서브빔용 선행 서브광 검출기이다. 그리고 102f, 103f, 104f, 105f는, 후행 서브빔용 후행 서브광 검출기이다. 바꾸어 말하면, 메인광 검출기는, 제 1∼제 8의 메인빔을 수광하기 위한 제 1∼제 8의 메인광 검출기로 구성되며, 제 1∼제 8의 메인광 검출기는 각각, 적어도 2 개 이상의 수광부를 갖는다. 또 선행 서브광 검출기는, 제 1∼제 8의 선행빔을 수광하기 위한 제 1∼제 4의 선행 서브광 검출기로 구성되며, 후행 서브광 검출기는 제 1∼제 8의 후행 서브빔을 수광하기 위한 제 1∼제 4의 후행 서브광 검출기로 구성된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 홀로그램소자(107)에 의해 4분할된 ±1 차 회절광(L101, L102, L103, L104)은 광검출기(102, 103, 104 및 105)로 입사된다. 이 광검출기(102, 103, 104, 105) 표면에서 광 빔의 단면은, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 원호(L101a, L101b, L101c, L101d, L102a, L102b, L102c, L102d, L103a, L103b, L103c, L103d, L104a, L104b, L104c, L104d)가 된다.
여기서 단면(L101c, L101d, L102c, L102d, L103c, L103d, L104c, L104d)은,메인빔에 의한 8 개의 스폿을 나타낸다. 또 단면(L101a, L101b, L102a, L102b, L103a, L103b, L104a, L104b)은, 선행 서브빔에 의한 8 개의 스폿을 나타낸다. 또한 단면(L101e, L101f, L102e, L102f, L103e, L103f, L104e, L104f)은, 후행 서브빔에 의한 8 개의 스폿을 나타낸다.
본 실시형태의 구성조건을 예시적으로 나타내면 다음과 같다. 기판(200)의 치수는 1∼3㎜×1∼3㎜이다. 또 각 광검출기의 검출면 치수는 5∼300㎛×5∼300㎛이며, 각 광검출기 사이의 간격은 0∼1㎜이다. 홀로그램소자(107)의 직경은 0.3∼1㎜이다. 또한 홀로그램소자(107)의 형상은 원형에 한정되지 않고 사각형이라도 된다.
본 실시형태에서는 홀로그램소자(107)를 4 분할하여 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔을 형성함으로써, 메인빔에 의한 8 개의 스폿(L101c, L101d, L102c, L102d, L103c, L103d, L104c, L104d)이 X방향, 또는 Y방향으로 광검출기 상에서 광 빔이 어긋나도 서로 인접하는 광검출기로 광 빔이 들어가버리는 것을 저감하는 효과가 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하면서 이 효과를 다시 설명한다.
도 3 및 도 4는, 도 2의 (b)에 있어서 광검출기(103)의 영역(103b, 103c, 103d, 103e)과, 반도체레이저(101)의 외견상 발광점(101a)을 나타낸다. 도 3은 본 실시형태 홀로그램소자(107)로부터의 1차 회절광(L102)의 원호(L102c, L102d)를 나타내는 한편, 도 4는 본 실시형태 홀로그램소자(107)의 Y방향 분할을 없앴을 때 1차 회절광의 원호(L201)를 나타낸다. 여기서 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)는, 반도체레이저(101)의 외견상 발광점(101)이 설계위치에 있는 경우를 나타내며, 또 도 3의(b) 및 도 4의 (b)는, 반도체레이저(101)의 외견상 발광점(101a)이 설계위치에서 Y방향으로 시프트된 경우를 나타낸다.
도 3의 (a) 및 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태의 구성일 경우에는, 양 a의 시프트가 발생했다 하더라도, 서로 인접하는 광검출기(103c)에 광 빔(L102d)이 들어가지 않는다. 한편, 도 4의 (a) 및 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 분할을 없앤 경우, 약간의 양의 시프트가 발생해도, 서로 인접하는 광검출기(103c)에 광 빔(L201의 아래쪽 절반부분)이 들어가 버린다.
도 5는 도 3 및 도 4에 나타낸 경우의 발광점 시프트와 광량 차의 관계를 나타낸다. 보다 상세하게 서술하면, 반도체레이저(101)의 외견상 발광점(101a)이 설계위치에서 Y방향으로 시프트된 경우의 광검출기(103) 영역(103b, 103c, 103d, 103e)의 광량 차를 나타낸다. 또 이 때의 광량 차는, 다음 식의 트랙킹신호(TE)(DPD)의 광검출기(103) 부분만으로 계산한다.
식 2 TE(DPD)＝(103b＋103c)－(103d＋103e)
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 도 4에 나타낸 회절광을 분할하지 않을 경우에는, 외견상 발광점이 설계위치보다 어긋나면, 어긋난 양에 따라 수광영역에서 받는 광량((103b＋103c), (103d＋103e))이 각각 변화한다. 따라서 이 2 개의 광량 차로 정해지는 트랙킹신호(DPD신호)가 변화해버려, 오동작이 발생하기 쉬워진다. 즉, 근소한 발광점 시프트라도 오동작을 발생시킬 수 있기 때문에, 위치조정의 요구가 매우 엄격해지며, 따라서 발광점 시프트가 허용되는 범위는 매우 좁아진다.
한편, 도 3에 나타낸 본 실시형태의 회절광을 분할할 경우에는, ±a의 발광점 시프트가 발생해도 허용범위로서 처리할 수 있다. 즉, 회절광을 분할하여, 발광점과 광 조사영역과의 마진(＝a)을 줄 수 있어, 외견상의 발광점이 설계위치에서 어긋나도, 시프트량이 a를 초과할 때까지는 각 영역((103b＋103c), (103d＋103e))에서의 광량은 각각 변화하지 않는다. 이와 같이 트랙킹신호가 시프트의 영향을 받지 않다는 것은, 오동작에 대한 마진을 넓게 취할 수 있음을 의미한다. 그 결과, 제조공정 시 제조의 용이함을 향상시킬 수 있음과 더불어, 수율의 향상, 제조원가의 저하를 달성할 수 있다. 본 실시형태의 구성의 경우, 마진(＝a)은 예를 들어 3㎛∼10㎛ 정도 취할 수 있다.
또 마진을 넓게 취할 수 있다는 것은, 진동에 강한 광 픽업을 실현할 수 있다는 것을 의미한다. 또 본 실시형태의 광 픽업은, 반도체레이저(101)와 회절소자(106)와 홀로그램소자(107)와 광검출기(메인광 검출기, 선행 서브광 검출기, 후행 서브광 검출기)(102∼105)가 일체형성된 구성을 가지므로, 일체형성되지 않은 구성에 비해, 위치조정 정밀도가 높다. 즉, 각각의 광학부품이 위치조정되도록 일체형성되므로, 개개의 광학부품의 위치를 조정하여 위치조정하는 경우보다 위치조정 정밀도가 높다. 또 일체형성된 광 픽업이므로 진동에도 강하다.
상술한 메인빔에 대한 것은, 선행 서브빔, 후행 서브빔에 대해서도 마찬가지이다. 이 점에서, 반도체레이저(101), 광검출기(102∼105), 회절소자(106), 홀로그램소자(107) 및 콜리메이터 렌즈(108) 그리고 대물렌즈(109)의 장착 마진 확대가 가능해진다.
본 실시형태의 홀로그램소자(107)는 프레넬 윤대판이므로, 회절광(L102,L102)은 반도체레이저(102)의 외견상 발광점(101a)에 대하여 전방(z축의 양 방향, 지면 수직 상방)으로 수속된다. 또 회절광(L103, L104)은 후방(z축의 음 방향)으로 수속된다.
초점에러신호(FE)는, 이 수속위치의 차이를 이용하는 주지의 SSD(spot size detection)법으로 검출한다. 즉, 초점에러신호(FE)는, 광검출기(102, 103, 104, 105)의 각 검출영역 부호로 그 출력값을 표기하면, 하기(식 3)의 연산에 의해 얻어진다.
식 3FE＝(102c＋102d－102b－102e)
＋(103c＋103d－103b－103e)
－(104c＋104d－104b－104e)
－(105c＋105d－105b－105e)
한편, DVD-ROM 등에 이용되는 트랙킹에러신호(TE)는 위상차검출법(DPD)으로 검출한다. 즉, 트랙킹신호(TE(DPD))는 각 검출영역의 부호로 그 출력값을 표기하면, 하기(식 4)의 연산에 의해 얻어진다.
식 4TE(DPD)＝(102d＋102e＋103b＋103c
＋104d＋104e＋105b＋105c)
－(102b＋102c＋103d＋103e
＋104b＋104c＋105d＋105e)
또 DVD-RAM 등에 이용되는 트랙킹에러신호(TE)는, 푸시풀검출법(DPP)으로 검출한다. 즉, 트랙킹에러신호(TE)(DPP)는 각 검출영역 부호로 그 출력값을 표기하면, 하기(식 5)의 연산에 의해 얻어진다. 또 (식 5)의 k는 임의의 계수이다.
식 5TE(DPD)＝(103b＋103c＋103d＋103e
＋104b＋104c＋104d＋104e)
－(102b＋102c＋102d＋102e
＋105b＋105c＋105d＋105e)
－k((103a＋103f＋104a＋104f)
－(102a＋102f＋105a＋105f))
정보신호(RF)는 메인광 검출기 전체의 합이며, 각 검출영역 부호로 그 출력값을 표기하면, 하기(식 6)의 연산에 의해 얻어진다
식 6 RF＝102b＋102c＋102d＋102e
＋103b＋103c＋103d＋103e
＋104b＋104c＋104d＋104e
＋105b＋105c＋105d＋105e
도 6은 도 2의 (b)에 나타낸 광검출기에, 전류전압 변환회로(300)와 신호연산회로(400)를 접속한 배선예를 나타낸다. 도 6 중의 201∼221은 가산기이며, 222∼226은 감산기이고, 또 227은 k 배로 하는 승산기이다. 신호연산회로(400)는 이들 가산기, 감산기, 승산기로 구성된다. 또 도 6의 광검출기(102∼105)의 단자명은, 도 2의 (b)의 각 검출영역 부호로 표기한다.
본 실시형태에서는, 광 기록매체로부터의 신호를 광검출기(102∼105)에서 받고, 그 광검출기(102∼105)로부터의 전류출력을, 각 전류전압 변환회로(300)에 의해 전압신호로 변환시켜 출력한다. 초점에러신호(FE), 위상차검출법(DPD)에 의한 트랙킹에러신호, 푸시풀검출법(DPP)에 의한 트랙킹에러신호, 정보신호(RF)는, 도 6에 나타내는 가산기(201∼221), 감산기(222∼226), 승산기(227)의 조합에 의해 산출할 수 있다.
즉, 도 6에 나타내는 구성은, 제 1∼제 8의 메인광 검출기와 제 1∼제 4의 선행 서브광 검출기와 제 1∼제 4의 후행 서브광 검출기 각각에 접속된 신호선으로 이루어지며 푸시풀검출법을 실행하기 위한 수광신호를 전송하는 배선군과, 제 1∼제 8 메인광 검출기의 각각에 접속된 신호선으로 이루어지며 위상차검출법을 실행하기 위한 수광신호를 전송하는 배선군을 구비한다. 그리고 광검출기로부터의 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류전압 변환회로(300)와, 신호연산회로(400)도 구비한다. 소자의 소형화를 도모하기 위해, 이들 배선군이나, 전류전압 변환회로(300), 신호연산회로(400)는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같은 반도체기판(200)에 집적시켜 형성해두는 것이 바람직하다.
또 도 6에 나타낸 배선 예는 도 7에 나타내는 바와 같이 개변하는 것도 가능하다. 도 7에 나타내는 배선 예는, 도 6의 전류전압 변환회로(300) 및 신호연산회로(400)의 구성을 보다 단순하게 한 것이다. 도 7에 나타내는 전류전원 변환회로(300`)는, 공통 전류전압 변환회로이다. 보다 상세하게 서술하자면, 제 1∼제 8 메인광 검출기에서의 2 개 이상 수광부로부터의 전류신호 출력을 전압변환 시키는 공통 전류전압 변환회로, 및 제 1∼제 4 선행 서브광 검출기와 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기로부터의, 2 개 이상 수광부로부터의 전류신호 출력을 전압변환 시키는공통 전류전압 변환회로가, 도 7에 나타내는 전류전원 변환회로(300`)이다. 그리고 이 전류전원 변환회로(300`)에는, 이에 대응하는 신호연산회로(400`)가 접속된다. 또 도 7 중의 301∼311은 가산기이며, 312∼316은 감산기이고, 또 317은 k 배로 하는 승산기이다. 도 6과 마찬가지로, 도 7의 광검출기(102∼105) 단자명은, 도 2의 (b)의 각 검출영역 부호로 표기한다.
여기서는 광 기록매체로부터의 신호를 광검출기(102∼105)에서 받고, 그 광검출기(102∼105)로부터의 전류출력을, 도 7에서 나타내는 2 개 이상의 광검출기 조합에 의한 전류전압 변환회로에 의해 전압신호로 변환시켜 출력한다. 초점에러신호(FE), 위상차검출법(DPD)에 의한 트랙킹에러신호, 푸시풀검출법(DPP)에 의한 트랙킹에러신호, 정보신호(RF)를, 도 7에 나타내는 가산기(301∼311), 감산기(312∼316), 승산기(317)의 조합에 의해 산출할 수가 있다. 이 구성에 의하면, 도 6에 나타낸 구성에 비해 회로구성을 간소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 소자의 소형화나 구성의 간략화를 도모하기 위해, 도 6 또는 도 7에 나타낸 광검출기(102∼105)와, 전류전압 변환회로(300)(또는 300`)를 반도체기판(200) 상에 일체화시켜, 광 픽업을 구성하는 것이 바람직하지만, 반도체기판(200) 이외의 개소에 이들 회로의 적어도 1 개를 배치해도 된다. 또 가산기, 승산기, 감산기 중 어느 한 가지만을 반도체기판(200)에 일체화시킨 광 픽업을 제작하는 것도 가능하다.
또 반도체기판(200) 상에 반도체레이저(101)를 실장하여, 회절소자(106)와 홀로그램소자(107)를 동일 유리 또는 수지재료로 형성한 것을 동일 패키지에 조립함으로써, 홀로그램 유닛에 의한 광 픽업이 가능해진다.
상술한 본 발명의 실시형태의 광 픽업은, 재생전용 광 기록매체, 추기형 광 기록매체, 또는 기입변환형 광 기록매체에 이용하는 모든 광 픽업에 대해서도 적용 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태로 설명했지만, 이러한 서술은 한정사항이 아니라, 여러 가지 개변이 가능함은 물론이다. 즉, 당업자에 의하면, 본 발명의 본질 및 정신에서 일탈되는 일없이 여러 가지 개변을 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제 1∼제 8 메인빔, 제 1∼제 8 선행 서브빔, 제 1∼제 8 후행 서브빔으로 분리되는 홀로그램소자와, 상기 제 1∼제 8 메인빔을 수광하는 메인광 검출기와, 상기 제 1∼제 8 선행빔을 수광하는 선행 서브광 검출기와, 상기 제 1∼제 8 후행빔을 수광하는 후행 서브광 검출기를 구비하며, 또 상기 반도체레이저와 상기 회절소자와 상기 홀로그램소자와 상기 메인광 검출기와 선행 서브광 검출기와 후행 서브광 검출기가 일체형성되므로, 광 기록매체의 기록포맷 차이에 관계없이 재생 또는 기록을 행할 수 있음과 동시에, 광 스폿의 위치시프트 문제가 완화된 광 픽업을 실현할 수 있다.
본 발명의 광 픽업은 디지털오디오디스크, 비디오디스크, 문서파일디스크, 또는 데이터파일 등에의 정보 기록, 및 이들로부터의 정보 재생을 행하는 경우에 유용하며, 본 발명은, 특히 광 기록매체의 기록포맷 차이에 관계없이 기록재생 또는 소거를 행할 수 있음과 동시에, 광 스폿의 위치시프트 문제를 완화할 수 있는점에서 산업상의 이용 가능성은 높다.

Claims (7)

  1. 반도체레이저와,
    상기 반도체레이저로부터 조사된 광을 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔으로 분리하는 회절격자와,
    상기 메인빔, 선행 서브빔, 후행 서브빔이 광 기록매체로부터 반사된 각각의 광을 제 1∼제 8 메인빔, 제 1∼제 8 선행 서브빔, 제 1∼제 8 후행 서브빔으로 분리하는 홀로그램소자와,
    상기 제 1∼제 8의 메인 빔을 수광하는 메인광 검출기와,
    상기 제 1∼제 8의 선행 빔을 수광하는 선행 서브광 검출기와,
    상기 제 1∼제 8의 후행 빔을 수광하는 후행 서브광 검출기를 구비하며, 또 상기 반도체레이저와 상기 회절격자와 상기 홀로그램소자와 상기 메인광 검출기와 선행 서브광 검출기와 후행 서브광 검출기가 일체형성되어 이루어지는, 광 픽업.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인광 검출기는, 상기 제 1∼제 8의 메인 빔을 수광하는 제 1∼제 8의 메인광 검출기로 구성되며,
    상기 제 1∼제 8의 메인광 검출기는 각각, 적어도 2 개 이상의 수광부를 갖는, 광 픽업.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8의 선행 서브빔을 수광하는 제 1∼제 4의 선행 서브광 검출기로 구성되며, 또
    상기 후행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8의 후행 서브빔을 수광하는 제 1∼제 4의 후행 서브광 검출기로 구성되는 광 픽업.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1∼제 8의 메인광 검출기와, 상기 제 1∼제 4의 선행 서브 광 검출기와, 상기 제 1∼제 4의 후행 서브광 검출기의 각각에 접속된 신호선으로 구성되며, 트랙킹에러신호의 푸시풀검출법을 실행하는 수광신호를 전송하는 배선군과,
    상기 제 1∼제 8의 메인광 검출기 각각에 접속된 신호선으로 구성되며, 트랙킹에러신호의 위상차검출법과 초점에러신호의 스폿크기검출법을 실행하기 위한 수광신호를 전송하는 배선군을 구비하는, 광 픽업.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 메인광 검출기, 상기 선행 서브광 검출기 및 상기 후행 서브광 검출기는 반도체기판에 형성되며,
    또 상기 메인광 검출기, 상기 선행 서브광 검출기 및 상기 후행 서브광 검출기로부터의 전류신호 출력을 전압신호로 변환시키는 전류전압 변환회로와, 상기 배선군이 상기 반도체기판에 집적되어 형성되는, 광 픽업.
  6. 제 5 항에 있어서,
    위상차검출법 및 푸시풀검출법에 의한 트랙킹에러신호와 상기 초점에러신호를 산출하는 기능을 가지며, 가산기, 감산기 및 승산기를 포함하는 신호연산회로가, 상기 반도체기판에 집적되어 형성되는, 광 픽업.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인광 검출기는, 상기 제 1∼제 8 메인 빔을 수광하는 제 1∼제 8 메인광 검출기로 구성되고, 또 상기 제 1∼제 8 메인광 검출기는 각각, 적어도 2 개의 수광부를 가지며,
    상기 선행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8 선행 서브빔을 수광하는 제 1∼제 4 선행 서브광 검출기로 구성되고, 또
    상기 후행 서브광 검출기는, 상기 제 1∼제 8 후행 서브빔을 수광하는 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기로 구성되며, 더욱이
    각각 적어도 2 개의 수광부를 갖는 상기 제 1∼제 8 메인광 검출기에 있어서 2 개 이상의 당해 수광부로부터의 전류신호 출력을 전압변환시키는 공통 전류전압변환회로와,
    상기 제 1∼제 4 선행 서브광 검출기와 상기 제 1∼제 4 후행 서브광 검출기로부터의 2 개 이상의 수광부로부터의 전류신호 출력을 전압변환 시키는 공통 전류전압변환회로를 추가로 구비하는, 광 픽업.
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