KR870000797B1 - 광학적 기록 담체의 정보해독 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광학적 기록 담체의 정보해독 장치

제1도는 종래의 광학적 기록담체의 정보 해독 장치의 광학계의 개념도.

제2도는 광학적 기록 담체상의 정보기록 비트 및 이들에 조사되는 광점의 상태를 모식적으로 도시하는 평면도.

제3도는 세개의 광속의 수광소자 상에서의 결상위치 관계를 모식적으로 도시하는 평면도.

제4도는 투과형 회절격자의 확대평면도.

제5도는 본 발명에 관한 광학적 기록담체의 정보 해독 장치의 실시예를 도시하는 광학계의 개념도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 직선편광 레이저 광원 7 : 대물렌즈

2 : 투과형 회절격자 8 : 광학적 기록 담체

4 : 편광 빔 스플리터 10 : 수광소자

5 : 1/4파장판 18 : 광속경 확대렌즈

6 : 가동거울

본 발명은 광학적 기록 담체에 기록되어 있는 정보를 해독하기 위한 정보 해독 장치에 관한 것이다.

제1도는 종래의 이 종류 재생장치의 광학계의 개념도이다. 우선 이 도면에 의거하여 종래 장치의 구성과 광학적 기록 담체로부터의 정보 해독 원리 및 결점을 설명한다. 직선편광 레이저광원(예를들면 파장633㎜의 He－Ne레이저)(1)은 P편광상태(이 도면의 경우는 지면을 기준으로 하여 편광상태를 정의한다)의 가는 평행광속(통상 0.8㎜

정도)를 발하고 이 평행광속은 투과형 회절격자(2)를 통하여 3개의 광속으로 나누어진 후 확대렌즈(3)에 의해 P₁에 한번 촛점을 묶는다. P₁로 부터는 발산광속으로 되고 편광비임스플리터(4), 1/4파장판(5), 가동거울(6)을 경유하여 대물렌즈(7)에 입사하며 이 렌즈에 의해 광학적 기록 담체(8)의 정보기록 면상에 다시 촛점 P₂를 묶는다.

1/4파장판(5)는 직선편광 상태에서 입사하는 광속을 원편광 상태의 광속에 변환하는 기능 및 그 반대의 기능을 가지는 것이며, 또 편광 비임스플리터(4)는 P편광상태의 직선 편광 광속은 투과시키고, S편광 상태의 직선 편광광속을 그 반사면 4R에서 반사 굴절시키는 기능을 가진다.

이 편광 비임 스플리터(4)와 1/4파장판(5)은 양자에서 직선편광 레이저광에 대한 비임스플리터를 구성하는 것이나, 광학원리상은 단일의 하프(half)미러도 또 직선편광 레이저 광에 대한 비임스플리터로서 사용할 수 있다는 것이 알려져 있다.

그러므로 광학적 기록 담체(8)의 정보 기록면상에 촛점을 묶은 광속은 거기서 반사되어 다시 대물렌즈(7) 가동 거울을 경유하여 1/4파장판(5)에 도달하지만, 기록담체(8) 상에서의 반사의 경우 광속에는 (5)을 통하여 기록담체(8)에 향하는 원편광 상태의 광속과 기록담체(8)로 부터 1/4파장판(5)에 복귀하는 광속으로는 원편광의 회전방향이 반대로 되어 있다. 따라서 1/4파장판(5)을 재투과하여 편광 비임 스플리터(4)에 들어오는 광속은 S편광상태의 직선 편광 광속이 되며 이 때문에 이 반사광은 그 비임 스플리터(4)의 반사면 4R에서 입사광과는 직교하는 방향으로 반사굴절되어서 수속렌즈 (9)에 입사하여 수광소자(10)에서 전기 신호에 변환된다.

광학적 기록담체(8)의 정보 기록면상에는 제2도에 모식적으로 도시하는 바와같이 정보기록 비트(11)의 배열이라는 형태로 정보가 기록되어 있고 이 비트(11)의 반사율은 다른 부분의 그것과는 다르도록 형성되어 있다. 이 때문에 정보기록면상에 촛점을 묶은 광점(12) (13, 14)이 그 비트(11)상에 조사될 경우와 그렇지 않을 경우와는 수광소자(10)의 수광부(15) (16, 17)의 전기출력에 차가 생기고 이에 따라 정보신호의 식별이 행하여 진다.

상기 정보기록 비트(11)는 현재로서는 1.6㎛라는 대단히 고밀도인 배열간격로 기억되어 있다. 이 때문에 정보 기록면상에 촛점을 묶는 광점은 직경 1㎛ 정도로 조이는 것이 필요하며 또 그 광점이 정보기록 비트(11)의 배열을 바르게 추적하는 것이 필요하다. 대물렌즈(7)는 광점을 작게 조이기 위하여 개구수 N, A, 가 0.5 전후의 밝은 고성능 렌즈로 하고 또 촛점 불균형을 일으키지 않도록 광학적 기록담체(8)와의 간격을 일정하게 유지하기 위해 구동 가능케 할 필요가 있다. 이 두 가지 요구를 만족하기 위해 일반적으로 대물렌즈(7)는 촛점거리가 10㎜ 이하의 단 촛점렌즈가 사용되고 있다.

다른쪽 상기 투과형 회절격자(2)와 가동거울(6)은 정보기록 비트(11)의 배열을 바르게 광점이 추적하도록 하는 트래킹 수단이다. 투과형 회절격자(2)는 예를들면 제4도에 도시하는 바와같이 광의 투과면(2T)과 불투과면(20)을 피치 d에서 규칙적으로 격자형으로 배열한 것으로 이에 수직으로 평행광속이 입사하면 회절현상에 의하여 (m＝0, ±1, ±2,…)의 방향으로 광은 회절한다. λ는 광의 파장이다. 이중 m＝0에 대응하는 0 차광을 정보신호 검출용 광점으로서 이용하고, m＝±1에 대응하는 ＋1차광 및 －1차광을 트래킹 신호의 검출 수단으로서 사용된다. 즉, 이 ±1차광의 광점(12), (13)을 제2도에 도시하는 바와같이 기록담체(8)상에서 정보기록 비트(11)의 배열에 대하여 미소각도만 경사하여 상을 맺도록 세팅하면 정보신호를 해독하는 0 차광의 스포트(12)가 정보기록비트(11)의 배열에 대하여 횡 불균형(제2도 A－A방향)을 일으켰을 경우에는, ＋1차광의 광점(13)과 －1차광의 광점(14)의 반사율 사이에 차가 생기고 이 때문에 제3도에 도사하는 ＋1차광의 수광부(16)와 －1차광의 수광부(17)의 전기출력 신호에 차이가 생긴다. 즉, 트래킹의 오차가 검출되어 이 트래킹의 오차 신호에 의거 가동 거울(6)을 구동하면 바른 트래킹을 행하게 할 수 있다.

그러나 이상에서 설명한 종래의 정보 해독 장치는 대물렌즈(7)를 중심으로 생각하면 소위 유한 축소의 결상(結像)관계, 즉 촛점 P₁및 P₂에 향하여 광선경을 축소하는 관계에 있으므로 다음과 같은 가지가지의 결점이 있다.

1) 촛점 P₁과 P₂의 거리가 고정되어 버리므로 전체의 계통의 크기를 자유로 조정할 수가 없다. 즉, 장치의 소형화를 도모하기 힘들다.

2) 트래킹 보정을 위해 가동 거울(6)이 회동했을 때 촛점 P₁과 P₂의 거리가 변화하는 위험성이 크며 기록담체(8)상에서의 P₂의 불균형이 생길 가능성이 높다.

3)편광 빔 스플리터(4) 및 1/4 파장판(5)은 수직에 입사하는 광 이외의 광에 대하여는 본질적으로 그 광학적 성능이 나빠진다. 즉, 이들의 소자(4), (5)는 가장 성능이 좋은 상태에서는 사용되고 있지 않다.

4)투과형 회절격자(2) 편광빔 스플리터(4) 및 1/4 파장판(5)을 투과하는광속경이 작으므로 이들의 광학 소자에 작은 이물 혹은 결함이 있었을 경우에도 그 영향도가 크다.

5) 회절격자(2)에 의한 ±1 차광 의 회절각도를 크게하지 않으면 안되므로 격자 간격 d를 작게하지 않으면 안되고, 그 제조가 곤란하다.

본 발명은 이와같은 종래 장치의 결점을 해소하는 것을 목적으로 된 것이며, 이상의 결점은 결국 대물렌즈에서 보아 유한 축소의 광학계에 의해 정보의 해독을 행하는 점에 원인이 있다는 해석에 의거하여 직선편광 레이저광의 광원과 빔 스플리터와의 사이에 그 레이저광을 확정하여 평행광선으로 하는 광속경 확대렌즈를 위치시킨 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면 광속경 확대렌즈로부터 대물렌즈에 도달하는 광속 및 대물렌즈로부터 편광 빔 스플리터에 복귀하는 광속은 모두 확경된 평행 광속으로 되므로 상술의 결점을 해소되고 또 투과형 회절격자는 광속 경확대 렌즈와 편광 빔 스플리터사이의 확경 평행 광선중에 설치할 수 있으므로 격자간격은 거치른 것으로 된다.

도시된 실시예에 대하여 상술하면 제5도는 본 발명 정보해독 장치의 광학계의 개념도이며 제1도의 종래장치와의 차이는 확대렌즈(3)에 대신하여 광원(1)으로 부터의 가는 평행광속을 확경하여 다시 평행광속으로 하는 광속경 확대렌즈(18)를 사용한 점 및, 이 광속경 확대렌즈(18)의 후측, 즉 확대된 평행광속중에 투과형 회절격자(2)를 배치한 점의 두 가지이다. 광속경 확대렌즈(18)는 최저 전후 2군의 렌즈계에 의해 구성된다. 이 외의 구성요소는 제1도의 종래 장치와 동일하므로 동일요소에는 동일의 부호를 부착하여 설명을 생략한다.

상기 구성의 정보 해독장치는 광원(1)에서 나오는 가는 평행광속의 직선 편광 레이저광이 즉시 회절되는 일이 없고 우선 광속경확대 렌즈(18)에 의해 확경되고 다시 평행광속으로 된후 투과형 회절격자(2)에 의해 회절된다. 그리고 확경 평행광속은 그대로 편광 빔 스플리터(4), 1/4 파장판(5) 및 가동거울(6)을 통하여 대물렌즈(7)에 입사하고 대물렌즈(7)는 광학적 기록담체(8)의 정보기록 면상에 촛점 P₂를 묶는다. 그 기록면으로부터의 반사광은 위상을 반전하여 다시 대물렌즈(7)에 들어가고 거기서 다시 평행광속으로 된 후 가동 거울(6) 및 1/4 파장판(5)을 경유하여 편광 빔 스플리터(4)에 들어가면, 반사면 4R에서 반사 굴절되어 수속렌즈(9)에 의해 수광소자(10)에 입사한다.

이상의 광선의 경로는 광속경 확대렌즈(18)의 대물렌즈(7)사이의 광선이 평행광속인점을 제외하면 제1도의 종래 장치와 동일하며 동일의 동작원리에 의해 광학적 기록담체(18)에 기록된 정보가 해독된다. 또 회절격자(2)에 의한 0 차광 및 ±1 차광에 의해 가동거울(6)을 통해서의 트래킹 보정이 행해진다.

그러므로 제2도에 도시하는 0차 회절광점(12)과 ±1차 회절광점(13), (14)와의 간격은 20 내지 40㎛이 최적으로 되어 있다. 제1도의 종래장치에서는 촛점 P₁과 P₂는 통상 20：1 정도의 유한축소계를 형성하고 있고, 이 경우 촛점에서의 0차 광점과 ±1차 광점과의 간격은 400 내지 800㎛ 정도 격리되어 있는 것이 필요하게 된다. 이 간격을 얻기 위해서는 확대렌즈(3)의 촛점거리를 가령 10㎜로 하면 투과형 회절격자(2)에 의한 1차광의 회절각을 2.3°내지 4.6°로 할 필요가 있다. 레이저광의 파장을 633nm로 하고 이것을 상술한 식 θ＝sin^-1(min/d) (m＝0, ±1,…)에 맞추면 종래 장치에서의 투과형 회절격자(2)의 간격 d는 16내지 7㎛로 할 필요가 있다. 이것에 대하여 본 발명 장치에서는 대물렌즈(7)의 촛점거리를 10nm으로 가정하면 ±1차광의 회절각은 0.1°내지 0.2°로 충분하고 따라서 투과형 회절격자(2)의 간격 d는 360 내지 180㎛로 좋은 것이 된다.

이와같은 본 발명 장치에 의하면 투과형 회절 격자의 간격을 거칠게 할 수 있기 때문에 그 제조가 용이하며 또 광속경 확대렌즈(18)와 대물렌즈(7) 사이의 광속은 평행광속이 되므로 상술의 결점은 모두 해소되는 것이다.

또한 전술한 바와 같이 광학원리상은 단일의 1/2 거울도 편광 빔 스플리터(4)와 1/4 파장판(5)으로부터 구성한 빔 스플리터로 바꾸어서 사용된다.

즉 최후로 본 발명장치의 효과를 열거하면 다음과 같다.

1) 투과형 회절격자(2) 이후의 각 광학소자의 배치가 자유로 되고, 장치 전체의 소형화가 도모된다.

2) 가동 거울이 이렇게 회동하여도 촛점 P₁과 P₂의 거리가 변화하지 않으므로 (본 발명장치에서는 촛점 P₁은 항상 무한 원거리에 있다고 볼 수 있다) 기록 담체상에서의 촛점 불균형은 생기지 않는다.

3) 빔 스플리터로서 1/4 파장판과 편광빔 스플리터의 정합을 사용한 경우, 1/4 파장판은 원리적으로 형행광속(수직으로 입사하는 광)에 대하여 밖에 그 본래의 성능을 발휘할 수 없으나 그 본래의 성능을 인출할 수 있음으로 정보신호의 재생특성을 향상시킬수가 있다.

4) 빔 스플리터로서 1/4 파장판과 편광 빔 스플리터의 정합을 사용했을 경우, 편광 빔 스플리터(4)는 원리적으로는 평행광속(수직으로 입사하는 광)에 대하여 최고의 특성을 발휘하는 것이며, 종래장치와 같은 발산광속에 대한 편광 빔스플리터를 제작하는것은 곤란하고 값이 비싸다. 따라서 저렴한 스플리터을 가장 바람직한 상태로 사용하여 정보신호의 재생특성을 향상시킬수가 있다.

5) 투과형 회절격자, 편광 빔 스플리터 및 1/4 파장판을 통과하는 광속경은 확대된 것으로 되기 때문에 이들의 광학소자에 우발적으로 발생하는 미소한 결함의 영향을 작게 할 수가 있다.

6) 투과형 회절격자의 회절각이 작아도되므로 회절격자의 간격을 크게 할 수가 있고 따라서 회절격자를 용이하게 또는 저렴하게 제조할 수가 있다.

Claims (2)

1. 직선편광 레이저광을 투과형 회절격자 빔 스플리터 가동거울 및 대물렌즈를 통하여 광학적 기록담체에 조사하고, 그 기록담체로부터의 반사광을 다시 상기 대물렌즈 및 가동거울을 통하여 상기 빔 스플리터로 인도하고 이 빔 스플리터에서 입사광과는 다른 방향으로 굴절되는 상기 반사광에 의해 상기 광학적 기록담체에 기록되어 있는 정보를 해독하는 광학적 기록담체의 정보 해독장치에서 상기 직선 편광 레이저광의 광원과 빔 스플리터와의 사이에 그 레이저광을 확정하여 평행광선으로 하는 광속경확대렌즈를 위치시킨 것을 특징으로 하는 광학적 기록 담체의 정보해독 장치.
2. 특허청구의 범위 제 1 항에서 투과형 회절격자는 광속경 확대 렌즈와 빔 스플리터와의 사이에 배치되어 있는 광학적 기록담체의 정보해독 장치.

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