KR930002163B1 - 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치

제1도는 발명의 요부의 한예를 도시한 도면.

제2도는 발명의 한예를 설명하기 위한 도면.

제3도는 경사도의 한예를 도시한 도면.

제4도는 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치의 광학계의 배치도의 한예를 도시한 도면.

제5도 내지 제7도는 배치도를 설명하기 위한 도면.

제8도는 간섭을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 레이저 장치 1A 및 1A : 레이저빔 출사단면

1d : 활성층 2 : 콜리미이터 렌즈

3 : 회절격자 4 : 빔스프리터

5 : 대물렌즈 6 : 광학식 디스크

8 및 11 : 헤드부 10 : 레이저칩

11s : 경사부

본 발명은 광학식 기록장치, 재생장치 및 기록 재생장치에 사용되기에 가장 적합한 광학식 헤드의 트랙킹오차 검출장치에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 레이저장치로부터의 레이저빔을 회절격자에 의해 회절시켜서 0차 및 ±1차의 빔을 얻어, 이 3개의 빔중 적어도 2개의 빔의 광학식 기록 매체로부터의 반사빔을 광검출기로 검출하여, 그 검출출력에서 트랙킹에러 신호를 얻는 것에 있어서, 상기 반사빔의 반도체 레이저 장치로 되돌아오는 것 가운데 특히 반도체레이저장치의 헤드부에 입사하는 사이드빔이 반사하여 또다시 기록 매체에 입사하지 아니하도록, 헤드부의 빔 입사부를 경사부로 한 것이다. 이 경우에, 레이저 출사 단면측에 입사할 수 있는 빔에 대해서는, 이 레이저 출사단면에서의 빔의 반사를 억제하도록 하여 둔다.

이와같이 하면, 광학식 디스크에 경사가 있더라도, 트랙킹에러 신호가 경사에 영향을 받지 않는다.

제4도는 종래의 광학식헤드의 트랙킹오차 검출장치의 한예로, OH는 광학식헤드를 전체로서 표시한다. (1)은 예컨대 레이저 다이오드를 사용한 반도체레이저장치로, 이것의 레이저빔 출사단면(1A)에서 출사한, 단면이 파원인 발산 레이저빔(L)은 콜리미이터렌즈(2)(불필요한 경우도 있음)에 입사한 평행빔으로 한 후, 회절격자(그래팅)(3)에 입사한다. 이 회절격자(3)에서는 0차 빔(L₀) 및 ±1차 빔(L₊₁,L_-1)(또한, +2차 이상,-2차 이하의 빔은 무시한다)이 얻어져, 이것이 무편광 빔 스프리터(4)(하프밀러)(편향빔 스프리터의 경우는, 대물렌즈(5)와의 사이에 1/4파장판을 설치한다)를 통과한 후, 대물렌즈(5)에 입사하여 집속되어, 집속된 0차빔(L₀) 및 ±1차 빔(L₊₁,L_-1)은 광학식 기록 매체(광자기 기록매체도 포함함)로서의 광학식 디스크(6)의 기록면에 소정간격(예컨대 10㎛)을 두고서 입사한다.

광학식 디스크(6)로 반사된 0차빔(L₀) 및 ±1차빔(L₊₁,L_-1)은 대물렌즈(5)를 통과한 후, 빔 스프리터(4)에 입사하여, 그 일부는 그 반사면(4a)에서 반사하여 광검출기(7)에 입사한다. 이 광검출기(7)는, 0차 빔(L₀) 및 ±1차빔(L₊₁,L_-1)이 특별히 입사하도록 된 3개의 광검출부로서 구성된다.

따라서, 소위 3스폿법이라 불리우는 트랙킹 에러 검출법의 경우, ±1차빔이 각각 입사하는 한쌍의 광검출부에서의 한쌍의 광검출출력의 차를 취하므로서, 0차빔(L₀)의 광학식디스크(6)의 기록면상에서 트랙킹 상태의 따른 트랙킹 에러 신호가 얻어진다.0차빔이 입사하는 광검출부에서는, 재생신호, 포커스에러 신호 등이 얻어진다.

또한, 이 3개의 빔 중, 0차빔과 그 양측의 사이드 빔의 한쪽 혹은 3개의 빔의 전부를 사용해서 소위 푸시풀법에 의한 트랙킹에러 신호의 검출법을 개량한 방법도 있다(특허원 제59-215860호 참조).

즉, 이 방법은 3개의 빔에 대한 광검출기가 1/2로 분활되는 것을 이용한다. 그래서 디스크상의 0차 빔에 의한 스폿이 트랙킹에 있을때 양측의 사이드 빔에 의한 스폿은 랜드에 오도록하여 둔다. 즉 1/2트랙피치몫만큼 변경된다. 이와 같이 하면, 각각의 스폿에 대한 광검출기의 각 분활부의 검출출력의 차의 출력, 즉 푸시풀 출력은, 0차빔에 의한 것과, ±1차 빔에 의한 것에서는 역상으로 된다. 한편, 대물렌즈의 가로 벗어남이나 디스크 경사에 의한 광검출기의 푸시풀출력에 생기는 직류 변동분은 동상으로 된다.

따라서 0차빔에 대한 광검출기의 푸시풀출력(PP₀)과, +1차 또는 -1차 빔에 대한 광검출기의 푸시풀출력(PP₁) 또는 (PP₂)와의 차를 취하면, 대물렌즈의 가로 벗어남이나 디스크에 경사가 있더라도 직류변동분이 없는 트랙킹에러 신호를 얻을 수가 있다.

또한, 3개의 푸시풀 출력을 사용하여, PP₀(G₁PP₁+G₂PP₂)인 연산에 의해 트랙킹에러신호를 얻도록 하여도 좋다. 이 경우,(G₁) 및 (G₂)는 광검출 기간의 이득차를 고려한 정수이다.

다음에, 반도체레이저장치(1)의 한 예에 대해서 제5도를 참조하여 설명한다. 반도체레이저장치(1)는 통상 한쪽의 전극을 겸한 구리 등의 금속으로 구성된 히트싱크로 되는 헤드부(8)위에 고착된다.

즉, 이 예에서는 헤드부(8)는 히트싱크만으로 구성되어 있다.

반도체레이저장치(1)의 레이저칩의 구조를 도면으로 상층에서부터 하층으로 설명하면,(1a)은 전극층, (1b)는 n-GaAs층(기체층), (1c)는 n-Ga₁, -yAl_yAs층(클래드층),(1d)는 Ga₁-×Al×As층(활성층), (1l)는 P-Ga₁-yAl_yAs층(클래드층),(1f)는 p-GaAs층이다. 그래서, 활성층(1d)에서 상술하는 레이저빔(L)이 출사된다. 이 반도체레이저장치(1)의 레이저빔 출사단면(벽개면)(1A)을 정면으로 하면, 그 폭이 100 내지 300㎛, 높이(두께)가 80 내지 100㎛, 깊이가 200 내지 300㎛이다. 활성층(1d)의 헤드부(8)의상면에서의 높이는 수 ㎛이다.

그러나, 실제적으로는, 3스폿법 뿐 아니라 전술한 바와 같은 개량된 푸시풀 방식의 트랙킹에러 검출법을 사용한 경우에도, 광학식디스크에 레이디얼 방향의 경사가 있을시에는, 트랙킹에러 신호에 직류변동이 발생해서, 정확한 트랙킹에러를 검출할 수가 없었다.

본 발명자들은 그 원인을 규명하였던바, 다음과 같은 것을 알 수 있었다.

광학식디스크(6)에서 반사한 0차빔(L₀) 및 ±1차빔(L₊₁,L_-1)은 대물렌즈(5)를 통과한후, 빔 스프리터(4)의 반사면(4a)에서 반사할 뿐만 아니라, 빔 스프리터(4)를 통과하여 회절격자(3)에 입사하여, 각각에 대응하여 격별한 0차빔 및 ±1차빔이 발생하여, 콜리미이터렌즈(2)를 통과하여 반도체레이저장치(1)로 향한다.이 반도체레이저장치(1)로 향하는 빔의 빔량은, 무편광빔스프리터를 사용한 경우에는 많고, 편광빔스프리터를 사용한 경우는 적다. 이 경우, 반도체레이저장치(1)의 레이저빔 출사단면(1A)과, 회절격자(3)와의 상대회동각 위치에 따라서, 반도체레이저장치(1)로 향하는 중심빔(1_A) 및 그 양측에 위치하는 사이드빔(L_b,L_c)의 배치는 제6도에 도시된 바와 같이, 각각 중심빔(1_A)의 레이저빔 출사단면(1A)상의 활성층(1d)에 위치하여, 양측빔(L_b,L_c)이 중심빔(1_A)의 위치를 지나 활성층(1d)과 직교하는 직선상에 있어서 상하에 위치하는 수직 방향으로 일렬로 되는 경우와, 중심빔(1_A) 및 양측빔(L_b,L_c)이 공히 활성층(1d)위에 위치하는 수평방향으로 일렬로 되는 경우와, 중심빔(1_A) 및 양측빔(L_b,L_c)을 연결하는 직선이 상기 2개의 경우의 중간 임의의 각도위치로 오는 경우가 있다. 그래서, 이들 중심빔(L_A) 및 양측빔(L_b,L_c)은, 0차빔(L₀)과 ±1차빔(L₊₁,L_-1)이 회절격자(3)에 의해 재회절되고, 또한 혼재하여 중첩된 것이다.

그런데, 양측빔(L_b,L_c)의 적어도 한쪽이 헤드부(8)의 면에 입사한 경우는, 그면이 조면이므로, 그 빔은 거기에서 난반사된다. 한편, 양측빔(L_b, L_c)의 한쪽이 반도체레이저소자(1)의 레이저빔 출사단면(1A)입사하는 경우는, 이 단면(1A)은 반사율이 양호(예컨대 10%)하므로, 단면(1A)에서 반사한다. 이와 같이 레이저장치(1)에 입사된 0차빔 및 ±1차빔은 반사되어, 또다시 회절격자(3)에서 회절되어, 디스크(6)에 이르며, 결국 광검출기(7)상에서는 복잡한 간섭패턴을 나타낸다.

여기서, 이 간섭패턴은 0차빔과 ±1차 빔의 광로길이의 차(위상차)에 의해 변화한다. 따라서, 디스크(6)의 경사각의 변화에 의해 변화한다. 따라서, 브랙킹에러 신호도 디스크의 경사각의 변화에 의해 변화하여, 예컨대 제7도와 같은 주기성을 가진 것으로 된다. 또한, 실제로는, |α| 가 증대함에 따라서, 트랙킹 에러 신호(Se)의 레벨은 감쇄한다. 또한, 양측빔(L_b,L_c)이 함께 레이저빔 출사단면(1A)에 입사하는 경우는, 제7도에 대응하는 파형의 진폭이 제7도의 2배로 되며, 위상은 제7도와 다르다.

다음에, 이상과 같은 간섭패턴을 제8도(렌즈계는 도시되어 있지 않음)을 참조하면서 설명한다.

제8도에 있어서, 실선으로 표시되는(1A)는 레이저빔 출사단면이나, 파선으로 표시되는 정규의 위치의 출사단면(1A)에 대해서 기울어져 있는 일반적인 경우를 나타내고, 또한, 실선으로 표시되는 (6)은 디스크나, 경사를 가져서, 파선으로 표시되는 정규의 위치에 대해 경사져 있는 경우를 나타낸다. 0차빔(L₀)은 정규의 위치의 레이저빔 출사단면(1A) 및 정규의 위치의 광학식 디스크(6)의 기록면에 대해서 연직이다. θ는 +1차빔 (L₊₁)의 0차빔(L₀)에 대한 각도다. ι₁은 레이저빔 출사단면(1A) 및 회절격자(3)간의 광로길이, ι₂는 회절격자(3) 및 광학식디스크(6)의 기록면간의 광로길이다.

ι₁,

ι₂는 각각 광로길이(ι₁,ι₂)에 대한 0차빔(L₀), 및 +1차비임(L₊₁)간의 광로차다.(

ι₃),(

ι₄)는 각각 광학식디스크(6)의 경사에 의한 광로차, 레이저빔 출사단면(1A)의 경사에 의한 광로차다.

또한, g를 회절격자(3)에 있어서 0차비임(L₀) 및 +1차비임(L₊₁)간의 위상차로 한다. i₀,i₁을 각각 회절격자(3)에 있어서 0차빔, +1차빔의 투과율, t를 하프밀러(4)의 투과율, r,f를 각각 광학식 기록매체(6)의 기록면상, 레이저빔 출사단면(1A)위의 반사율로 한다.

+1차빔(L₊₁)이 입사하는 광학식디스크(6)의 기록면 상의 점(A)에 있어서 광의 복소진폭을 다음 4가지 경우로 생각하기로 한다.

(1) a₁: +1차빔(L₊₁)이 직접점(A)에 입사한 경우.

(2) a₂: 0차빔(L₀)이 광학식디스크(6)에서 반사하며, 재차회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 0차빔이 레이저빔 출사단면(1A)에서 반사하여, 재차 회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 +1차빔이 점(A)에 입사한경우.

(3) a₃: 0차빔(L₀)이 광학식디스크(6)에서 반사하며, 재차회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 +1차빔이 레이저빔 출사단면(1A)에서 반사하여, 재차회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 0차 빔이 점(A)에 입사한 경우.

(4) a₄: +1차빔(L₊₁)이 광학식디스크(6)에서 반사하며, 재차회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 0차빔이 레이저출사단면(1A)에서 반사하여, 재차 회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 0차빔이 점(A)에 입사한 경우.

다음에 a₁내지 a₄를 식으로서 나타낸다.

계산을 간단히 하기 위해서, 레이저빔의 가간섭거리를 2(ι₁+ι₂)이하로 하면, 점(A)에 있어서 광의 강도(I_A)는 다음 식과 같이 표시된다.

또한, 양측빔(L_b,L_c)의 양쪽 레이저빔 출사단면(1A)에 입사하는 경우에 있어서, +1차빔(L₊₁)이 광학식디스크(6)의 기록면상의 점(A)에 입사하여, -차빔(L_-1)이 0차빔(L₀)에 대해서 대칭인 점(B)에 입사하는 경우는, 점(A)의 빛의 강도(I_A)는 (5)식과 같으나, 점(B)의 빛의 강도(I_B)는 다음식과 같이 표시된다.

이상과 같이 하여, 광검출기(7)상에서는 복잡한 간섭패턴이 생기나, 특히, 중심빔(1_A)에 대해, 양측빔(L_b,L_c)이 수직방향으로 늘어서, 빔(L_b)이 레이저 출사단면(1A)에, 빔(L_c)이 헤드부(8)에 각각 입사하는 경우, 빔(L_c)은 출사단면(1A)에서 반사되며, 빔(L_c)은 헤드부(8)(조면으로되어 있음)에서 난반사되므로, 반도체레이저장치(1)로 되돌아간 양측빔(L_b,L_c)에 대해서 재차디스크(6)측으로 가는 빔에 불균형이 생겨, 이 때문에 트렉킹에러 신호에 직류변동이 생긴다. 이 사실은, 전술한 3스폿법 및 개량된 푸시풀법의 어떤 경우에도 같다.

여기서, 헤드부(8)측에 입사하는 빔은 난반사되므로 광학계로 되돌아가지 않을 것으로 생각해, 레이저 빔 출사단면(1A)측에 입사하는 빔에 대해서 이것의 반사를 억제하는 수단이 제공되는 것으로 생각하였다.

예컨대, 레이저 소자인 레이저다이오드칩을 엷게 하여 사이드빔이 되돌아와도 그것이 출사단면밖이 되도록 하고 있었다.

또한, 레이저다이오드로서 고 출력의 것에서는 레이저 출사단면의 반사율이 낮은 것(예컨대 2 내지 3%정도)이 사용되고 있으나, 이와 같은 레이저다이오드를 사용해서, 출사단면측으로 되돌아오는 빔의 반사를 억제하고 있었다.

이와 같이, 출사단면측에 있어서 되돌아오는 빔 반사의 억제 대책은 강구되고 있었으나, 전술한 바와 같이 헤드부에 대한 대책은 강구되지 않고 있었다.

그러나, 본 발명이 해결하고져 하는 문제점은 상기한 바와 같이 레이저 출사단면축에 있어서 되돌림빔 반사의 억제가 충분히 이루어지면, 헤드부에 있어서 난반사된 것이, 클리메이터레즈(2)를 거치고, 회절격자(3)를 거쳐서 디스크(6)쪽으로 되돌아가는 빛의 몫이 무시할 수 없게되어, 트랙킹에러 신호의 직류변동분을 완전히 제거할 수는 없었다.

문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에서는 반도체레이저장치의 레이저 출사단면측은, 단면측으로 이 되돌림빔의 반사를 억제하는 수단이 사용되는 경우에, 헤드부에 입사하는 빔에 대해서, 헤드부의 빔입사부를 경사부로서 반사빔이 광학계로 재입사하지 않도록 한다.

레이저 출사단면측의 뿐만 아니라, 헤드부측에도 사이드빔의 반사를 억제하는 수단이 설치되었으므로, 반도체레이저장치에서의 반사빔은 거의 메인빔만으로 되어, 트랙킹에러 신호의 직류변동분은 제거되는 것이다.

제1도는 본 발명장치에 사용된 반도체레이저장치(1)의 한예로, (10)은 레이저다이오드칩, (11)은 금속으로된 헤드부다.

(10A)는 레이저 출사단면이며, (10d)는 활성층이다.

상기예에 있어서, 제1도에서 파선의 광로로 표시한 콜리미이터렌즈(2)를 거쳐서 사이드빔이 입사하는 헤드부(11)의 면은, 도면과 같이 경사져서 그 반사빔이 콜리미이터렌즈(2)에 재차 입사하지 않도록 한다.

이 경우, 이 경사부(11s)는 조면은 아니고, 경면으로서 난반사를 하지 않도록 하면 그 효과는 더욱 크다.

또한, 제2도에 도시하는 바와 같이, 이 경사부(11s)가 메인빔에 대해서 수직인 면과 이루는 각(

_h)은, 메인빔과 사이드빔이 이루는 각을 (

_G), 콜리미이터렌즈(2)의 N.A를 NA_C라 하여, θ_C=Sin^-1NA_C라 하였을때,

_h

_G

_g〉

로 되도록 결정하면, 헤드부(11)에서의 사이드빔의 반사광은 클러미이터렌즈(2)에 입사하지 않는다.

이 경우에, 헤드부(11)의 클리미이터렌즈(2)와의 대향면의 가로방향의 전역에 걸쳐서 경사부(11S)를 설치할 필요는 없고, 제3도에 도시하는 바와 같이, 헤드부(11)에 있어서 레이저칩(10)아래쪽 사이드빔의 입사부만에 경사부(11s)를 갖는 凹부(12)를 형성하도록 하여도 좋다. 이 경우에, 이 凹부(12)의 양쪽변(12A)및 (12B)은 레이저칩(10)을 헤드부(11)상에 설치할때 가로방향의 자리 맞춤용 표시로서 사용할 수가 있다. 즉, 양측변(12A)(12B)간의 거리를 레이저칩(10)의 단면(10A)의 폭과 같게 하여 두면, 레이저칩(10)의 양측을 凹부(12)의 양측변(12A)(12B)에 맞추는 것만으로 자리맞춤이 된다. 물론, 양측변(12A)(12B)를 함께 표시로서 사용하는 것이 아니고, 그 한쪽을 자리 맞춤용의 표시로 하여도 좋다.

또한, 경사부로서는 직선적인 것이 아니고, 곡면이라도 좋다.

본 발명의 효과에 의하면, 사이드빔중 헤드부에 입사하는 빔의 반사빔이 또다시 광학계로 되돌아가는 일이 없어지므로, 레이저칩의 출사단면측에 있어서, 그 반사빔을 억제하도록 대책을 세워두면, 트랙킹에러 신호의 디스크 경사에 의한 직류변동을 보다 효과적으로 제거할 수가 있다.

Claims (1)

1. 반도체레이저장치와, 회절격자와, 빔스프리터와, 대물렌즈와, 광공검출기를 가지며, 상기 반도체레이저장치로부터의 레이저빔이 상기 회절격자에 의해 메인빔 및 그 양측의 2개의 사이드빔으로 나누어져, 이 3개의 빔이 상기 빔스프리터 및 대물렌즈를 거쳐서 광학식 기록 매체에 입사되며, 이 광학식 기록매체에서 반사된 빔이 상기 대물렌즈를 거쳐 빔스프리터에 입사되어서 반사되고, 반사빔이 상기 광검출기에 입사되어, 상기 3개의 빔중 적어도 2개의 빔의 상기 광검출기로부터의 검출출력을 사용해서 상기 광학식기록매체상의 상기 메인빔의 트랙킹 상태에 따른 트랙킹에러신호를 얻도록 한 것에 있어서, 상기 광학식 기록매체로부터의 반사빔이, 상기 대물렌즈, 상기 빔스프리터 및 상기 회절격자를 통과하여 상기 반도체레이저장치로 되돌아가는 메인빔 및 그 양측의 사이드빔에 대해서 레이저출사단면에서의 빔반사를 억제함과 동시에, 상기반도체레이저장치의 헤드부에 입사하는 사이드빔의 반사빔이 상기 광학계에 재입사하지 아니하도록 상기 헤드부의 상기 빔 입사 부분이 경사부로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치.

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