KR930002165B1 - 광학헤드장치 - Google Patents

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KR930002165B1
KR930002165B1 KR1019900700716A KR900700716A KR930002165B1 KR 930002165 B1 KR930002165 B1 KR 930002165B1 KR 1019900700716 A KR1019900700716 A KR 1019900700716A KR 900700716 A KR900700716 A KR 900700716A KR 930002165 B1 KR930002165 B1 KR 930002165B1
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세이지 니시와끼
요시나오 다께도미
신지 우찌다
다까아끼 도미다
준이찌 아사다
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마쓰시다 덴끼 산교오 가부시기가이샤
다니이 아끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
광학헤드장치
[도면의 간단한 설명]
제1도는 종래의 박막광학헤드장치에의 구조를 나타내는 단면도.
제2도는 종래예에 의해 수행되는 신호의 검출을 나타내는 도면.
제3도는 종래예에서 돌아온 광선의 입사각의 변화를 나타내는 단면도.
제4(a)도 및 제4(b)도는 종래예에서 반사면의 위치가 이동될때 돌아온 광선의 입력결합효율의 변화와 FE신호 출력의 변화를 각기 나타내는 그래프.
제5(a)도 및 제5(b)도는 종래예에서 직선으로 편광된 광선을 동심으로 편광된 광선으로 변환하는 원리를 도시하는 도면.
제6도는 본 발명의 일실시예에 따른 광학헤드장치의 구조를 나타내는 단면도.
제7도는 제6도에 나타낸 광학헤드장치의 동작을 나타내는 도면.
제8도는 제6도에 나타낸 광학헤드장치에 의해 실행되는 신호검출 동작을 도시하는 도면.
제9(a)도 및 제9(b)도는 편광의 상태가 변하고 구멍의 상태가 변할때 촛점면에서의 빛의 세기분포를 비교하기위한 그래프.
제10(a)도 및 제10(b)도는 본 발명의 일실시예에 따른 광학헤드장치에 의해 동심편광 광선이 직선편광광선으로 변환되는 원리를 도시하는 도면.
제11(a)도 및 제11(b)도는 본 발명의 일실시예에 따른 광학헤드장치에서 방사광선의 위상지연이 동심원의 중심에 대한 방위각에 일치하게되는 방식을 도시하는 도면.
제12(a)도 및 제12(b)도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학헤드장치를 나나태는 단면도.
제13도는 본 발명의 제2실시에에 따른 광학헤드장치에 의한 자기신호를 재생하는 신호의 검출을 도시하는 도면.
제14도는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학헤드장치에서 발생하는 편광상태의 변화를 도시하는 도면.
제15도는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학헤드장치에서 발생하는 돌아온 도파관 광선의 출력밀도와 방위각 사이의 관계를 도시하는 도면.
제16도는 본 발명의 제3실시예에 따른 광학헤드장치에서 TE 신호에 대한 신호 검출을 도시하는 도면.
제17도는 본 발명의 제3실시예에 따른 광학헤드장치에서 TE 신호를 검출하는 원리를 도시하는 도면.
제18도는 제16도에 나타낸 광학헤드장치의 사인파동작을 나타내는 도면. 그리고
제19도는 제16도에 나타낸 광학헤드장치를 나타내는 블록회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, Si : 기판 2,3A,3B,3C,5A,5B : 투명층
4A,4B,4C,4B1,4B2,4B3,4B4,4B5,4B6 : 격자 결합기
6A,6B : 광 검출기 7 : 반사층
8 : 반도체 레이저 디스크 9 : 수렴렌즈
10A,10B : 편광자 11 : 레이저비임
12B,12C,18A,18B : 도파관광선 13 : 반사광
15 : 광학 디스크 16 : 반사면
17A,17B : 반사광 O : 중심
L : 중심축 F,FA,FB,FC : 수렴점
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 광학디스크에서 정보를 기록 및 재생할 수 있는 광학헤드에 관한 것이다.
[배경기술]
지금까지 광학디스크에서 정보를 기록 및 재생할 수 있는 광학헤드장치를 얇은 층으로 형성하는 기술은 제안되어있다. 예를들면, PCT/JP88/01344에 개시된 기술이 있었다. 제1도는 이 종래 박막 광학헤드장치의 구조를 나타내는 도면이다.
제1도를 참조하면, 투명기판(2S)은 중간에 중공 Si-기판(1)을 보유하고 있고, 투명기판(2S)의 표면에는 격자(4B 및 C)가 형성되어있다. 투명기판(2S)은 가령 열경화성 수지로 되어있다.
격자(4B 및 4C)의 표면에 형성된 오목과 블록은 스탬퍼(stamper)의 격자를 옮겨서 된 것이다. 격자(4C)는 그 중심축의 점 0를 지나는 축 L인 원의 지역에 형성되고, 그 형태는 중심축 L의 주위에 형성된 동심 또는 나선원의 오목과 블록구조로 되어있다.
격자들(4B 및 4C)은 서로 겹치지 않고 그들 사이에는 환형간격이 있다. 도파관층들(3B 및 3C)은 낮은 굴절율의 투명층(5)을 사이에 두고, 투명기판(2S)상에 형성되어 있는데, 도파관층들(3B 및 3C)은 각기 투명층(5)보다 높은 굴절율을 가진다.
투명층(5)의 두께는 얇기 때문에 투명기판(2S)상의 격자들의 요철은 투명층(5)에 남겨진다. 그위에 형성된 도파관 층들(3B 및 3C)은 요철과 함께 격자결합기의 구실을 한다.
도파관층(3B)의 굴절율은 도파관 층(3C)의 굴절율보다 크지만 도파관층(3B)의 막두께는 도파관층(3C)의 막두께보다 작다.
도파관층(3B)은 중심축 L에 대해서 환형지역에 형성되는 반면 도파판층(3C)은, 중심축 l에 대해서 원형지역에 형성된다.
도파관층(3B)의 안쪽주변부와 도파관층(3C)의 바깥쪽 주벽부는 도파관층(3C)이 도파관층(3B)을 덮도록 서로 겹쳐져있으며, 이 겹친부분은, 격자 결합기(4C)의 격자 결합기(4B)사이에 위치된 환형지역에 있다.
고리형 광검출기(6)는 도파관층(3B)의 가장 안쪽부분에서 기판(1)상에 형성되어 있다. 반도체 레이저(8)에서 방출된 레이저비임들은 수집렌즈(9)에 의해 평행광선으로 바뀐다. 사분의 일파장판(10C)과 편광요소(10)에 의해 동심편광(진동면이 원에 정접하는 편광상태) 또는 방사상 편광(편광면이 원에 정접하는 편광상태)으로 변환된 레이저비임(11)은, 격자 결합기(4C)에 입사되어 결합되고 TE 모드 또는 TM모드의 도파관광선(12C)이 되어 도파관층(3C)에서 방사상으로 전파된다. 도파관광선(12C)은 도파관층들(3C 및 3B)로 부터 이동된후 도파관광선(12B)으로 변환되고, 도파관광선(12B)은 격자결합기(4B)에서 방사된후 중심축 L상의 점 F에 모이는 방사모드 광선(13)으로 다시 변환된다. 광학 디스크의 반사면(16)은 축 L에 수직이고 그 위치는 촛점 F의 위치와 같다.
따라서, 광선은 반사면(16)에 의해 반사되어 반사광(17B)이 되고 반사광(17B)은 격자결합기(4B)에 입사되어 결합된다.
그 결과 광선은 도파관층(3B)의 중심으로 이동하는 도파관 광선(18B)으로 변환된다. 이렇게 형성된 도파관광선(18B)은 도파관층(3B)의 가장안쪽위치에서 방사되고 그 광량은 기판(1)상의 광검출기(6)에 의해 검출된다.
제2도는 종래예에 의하여 수행된 신호의 검파를 도시한다. 격자 결합기(4B)는 중심 0를 지나는 3개의 직선에 의해 6개지역(즉,4B1,4B2,4B3,4B4,4B5, 및 4B6)으로 분할된다. 지역 (4B4,4B5 및 4B6)은 중심 0에 대해 대응지역 (4B1,4B2 및 4B3)에 대각선으로 위치되고, 격자에서 서로 대각선으로 위치된 지역들은 같은 형태(같은 요철구조)로 되어있다.
격자결합기(4B1및 4B4)에서 방사된 광선들은 FC에 모이고 격자결합기(4B2 및 4B5)에서 방사된 광선들과 격자결합기(4B3 및 4B6)에서 방사된 광선들은 중심축 L상의 해당지점 FA와 FB에 모인다. 지점 FC는지점 FA와 FB의 중점에 있다.
광검출기(6)는 중심 0를 지나는 4개의 직선에 의해 8개지역(즉, 6B1, 6B2, 6B3, 6B4, 6B4', 6B5, 6B6 및 6B')으로 나누어진다. 지역들(6B1, 6B1', 6B4 및 6B4')은 각기 격자결합기(4B1 및 4B4)의 안쪽면들과 대향하도록 광학디스크의 회전방향으로 분할되어있다. 그결과, 광검출기(6)는 격자결합기(4B1 및 4B4)에 의해 공급되고 결합된 돌아온 도파관 광선의 양을 검출한다.
또한, 지역들(6B2,6B3,6B5 및 6B6)은 각기 지역들(4B2,4B3,4B5 및 4B6)의 안쪽면들과 대향하도록 배열되어 있어 해당 결합기들에 의해 공급되고 결합된 도파관 광선의 양이 검출된다.
지역(6B1 및 6B4)의 합신호와 지역(6B1' 및 6B4')의 합신호는 가산증폭기(100 및 101)에 의해 유도되고, 상기 지역들 사이의 차는 차동증폭기(102)에 의해 유도되어 TE신호(103)가 발생된다.
한편, 재생신호(105)는 가산증폭기(104)로 가산을 함으로써 발생된다. 마찬가지로 지역(6B2 및 6B5)의 합신호와 지역(6B3 및 6B6)의 합신호는 가산증폭기(106 및 107)에 의해 유도되고, 상기 지역들 사이의 차는 차동증폭기(108)에 의해 유도되어 FE 신호(109)가 발생된다.
제3도는 반사광의 입사각의 변화를 도시한다.
방사광선의 발생위치 A에서의 격자피치 ∧는 다음 방정식으로부터 직경 r의 함수로 구해질 수 있다.
즉, 초점 F로의 수렴은 직경 r의 함수로 격자피치 ∧를 이용하므로써 실현되고, 상기 식에서 기호 λ는 레이저비임의 파장을 나타내고, N은 도파관 경로의 등가굴절율을 나타내고, f는 촛점거리를 나타낸다. 그러나, {광선이 반사되는 광학디스크의 표면에는 대개 투명판이 덮여 있으므로 수렴된 빛이 평행판을 투과할때 발생될 수 있는 구명수차에 대한 보정이 필요하다.
즉, 방정식(1)에 보정항을 부가하여야 한다.} 방사모드 광선(13)의 회전각 θ는 다음 방정식으로부터 주어질 수 있다.
인자 q, r 및 f는 다음 관계를 갖는다.
반사면(16)이 촛점위치 F에 놓이면 빛은 AFA'를 지나면서 반사되고 반사면(16)이 거리 ε를 두고 촛점 F에 가까이 위치되면(또는 촛점 F에서 그거리만큼 멀리 위치되면) 빛은 ABC를 지나면서 반사된다. 격자 결합기상의 C점에 방향 FC로 입사되는 광선은 도파관 광선으로 효율적으로 변환될 수 있으나, 그 변환효율(입력결합효율)은 방향 FC로부터의 편향에 비례하여 떨어진다. 방향 FC에 대한 편향의 각도 (θ-θ')는 다음 방정식으로부터 대략적으로 구해질 수 있다 :
따라서, 펀향각(θ-θ')은 ε이 증가함에 따라 증가하여 변환효율을 떨어뜨린다. 격자 결합기들(4B1,4B2및 4B3)에서 반사된 광선이 각기 수렴되는 지점들을 다르게 하기 위하여 여러 촛점거리은 f에 해당하는 여러 격자 결합기들을 설계하는 방법이 있는데, 그 설계는 방정식(1)에 따라 수행된다.
방정식(2)에 따르면, 같은 격자를 이용하여 결합기 지역들의 각각에 있는 도파관경로에 대하여 등가 굴절율 N을 변화시킴으로써 촛점들은 서로 다르게 될 수 있다. 예를들어, 도파관 층의 두께를 4B2,4B1 및 4B3의 순서로 증가시키면 등가굴절을 N은 이 순서로 증가된다. 따라서, 촛점들은 쉽게 다르게될 수 있다. 등가굴절율을 변화시키는 다른방법에서는 상이한 굴절율을 가진 재료들이 하나의 도파관층 위에 배치된다.
제4(a)도는 반사면의 위치가 변함에 따라 반사광의 입력결합효율이 변하는 것을 도시한다. 제4(b)도는 반사면의 위치가 변함에 따라 FE 신호출력이 변하는것을 도시한다.
방정식(4)에서 나타나듯이, 격자결합기(4B2 및 4B5)로 도파관 광선으로의 변환을 수행할때의 입력결합효울(19A)은 반사면의 위치에 따라 변하는데, 입력결합효율(19A)은 반사면이 위치 FA에 있을때 그 최대값을 갖는 곡선을 그린다. 마찬가지로, 격자결합기(4B3 및 4B6)로 도파관 광선으로의 변환을 수행할때의 결합효율(19B)은, 반사면이 위치 FB에 있을때 그 최대값을 가지는 곡선을 그린다.
결합효율은 돌아오는 도판관 광선의 양에 정비례하므로 FE신호(109)는 제4B도에 나타낸것과 같이 반사면의 촛점이탈에 대하여 S곡선 특성을 갖는다. 따라서, 촛점조정이 수행될 수 있다.
또한, FE신호(109)의 출력의 0과 교차점은 반사면이 위치 FC에 있는 경우에 해당한다. 이때, 격자결합기(4B1 및 4B4)로 도파관광선으로의 변환을 수행할때의 결합효율(19C)은 최대이다.
따라서, 반사면이 위치 FC에 있을때 광학디스크의 반사면상의 신호(오목 또는 점)로 부터의 영향은 반사광(17B)의 광학분포변화나 광량의 변화, 즉 돌아온 도파관 광선(18B)의 양의 변화라는 형태로 나타난다. 그결과 고급의 재생신호가 신호(105)에서 유도될 수 있다. 한편, 광학디스크의 반사면(16)에는 디스크의 회전방향으로 방사상으로 주기적인 안내홈 또는 오목들이 있어서 반사면이 FC에 있을때 디스크의 반경방향으로 반사광으로(17B)의 양의 불균형의 형태로 트래킹오차가 나타난다.
따라서, 도파관(18B)의 빛의 양이 디스크의 회전방향으로 그어진 분할선에 의해 균등하게 분할되고 그 광량간의 차이가 유도되면 TE신호가 푸시-풀(push-pull)방법이라 하는것에 기초하여 신호(103)로부터 구해질 수 있다.
제5도는 직선편광을 동심편광으로 변환하는 원리를 나타낸다. 수렴렌즈(9)에 의해 평행광선으로 변화될 직선으로 편광된 레이저비임들은 사분의 일 파장판(10C)을 통과한 후 원형으로 평광된 광선(11')(편광11A',11B',11C' 및 11D'의 상태)로 변환된다. 평광요소(10)는 균일형 액정요소로서, 균일형액정(24)이 투명기판들(22 및 23) 사이에 배치된것으로 된다. 투명기판(22 및 23)의 표면 (25 및 26)은 중심 0 둘레의 동심원에 대한 접선들에서 45°각도로 기울여진 방향들(방향 24A,24B,24C 및 24D)로 연마된다. 액정(24)역시같은 방향으로 배향된다. 따라서, 원형으로 편광된 광선(11')은, 액정(24)의 설계를 액정(24)을 그 배향의 방향으로 투과하는 빛의 성분이 사분의 일 파장만큼 뒤쳐지게(또는 앞서게)함으로써 방사상 또는 동심으로 편광된 광선(11)으로 변환될 수 있다.
이때 편광변환에 의해 발생된 광행차(위상지연)는 투염기판(22 또는 23)의 두께를 조절함으로써 보정되고, 따라서 동심편광 또는 방사성 편광으로의 변환이 완전하게(광행차 없이) 이루어질 수 있다.
따라서, 다음의 설명은 이 완전편광에 근거한다. 동심으로 편광된 광선의 경우에 편광의 방향은 11A,11B,11C 및 11D가 된다. 동심으로 평광된 광선이 격자결합기(4C)에 의해 도파관층(3C)에 전파되고 결합되면 그 도파관 광선(12C)은 TE 모드로 변환되고 방사상으로 편광된 광선은 TM모드로 변환된다. 한편, 도파관 광선(12C, 즉12B)이 TE 모드에 있을때 격자결합기(4B)에서 방사되는 광선은 동심으로 편광된 광선이다. 그것이 TM 모드에 있을때 방사되는 광선은 방사상으로 편광된 광선이다.
이 구조는 편광요소(10) 없이 구성될 수 있다. 이 상태에서, 격자결합기(4C)의 격자피치 ∧가 TE 모드에서 결합하도록 설계되었다면(즉, 그것이 TE 모드에 있는 도파관 광선의 등가 굴절율에 대한 방정식(1)의 해답으로 설계되었다면), 도파관광선(12C)은 TE 모드에 있고, 반면에 격자피치 ∧가 TM 모드에서 결합되도록 설계되었다면 그 도파관광선은 TM모드에 있다.
그러나, 상술한 유형의 광학헤드장치는 다음과 같은 문제를 일으킨다 :
첫째로, 격자결합기(4B)에서 방사된 동심으로 또는 방사상으로 편광된 광선(13)의 수렴도가 떨어진다. 제9도의 곡선(a)는 반사면{좌표(ξ,η)}에서 동심으로 편광된 광선(또는 방사상으로 편광된 광선)의 세기분포의 단면을 나타낸다. 즉, 중심에 대하여 대각선으로 위치된 원심으로 편광된(또는 방사상으로 편광된) 광선의 장(場)벡터들은 서로 정반대쪽에 있다. 따라서, 장벡터들은 수렴지점에서 상쇄되어 수렴도를 떨어뜨린다.
둘째로, 격자결합기(4B)가 고리형으로 배열되므로 광학디스크에서 반사된 빛은 광학디스크가 광선을 쉽게 회절(분산)시키는 경향이 있는 반사면을 가질때 그 고리형 부분에서 과도하게 이동된다. 이 때문에 격자결합기(4B)에 의해 도파관 광선으로 변환될 수 있는 빛의 양은 감소되고 재생신호 또는 제어신호의 질(C/N등)은 떨어진다.
세째로, 신호재생이 반사광과 입력결합광의 양의 증감에 의해 이루어지므로, 자기신호의 변화를 이용한 신호재생, 즉 빛의 편광상태를 이용한 신호재생이 수행될 수 없다.
넷째로, 푸시-풀 방법에 기초한 TE신호의 출력은, 오목의 깊이가 1/8파장일때 최대이고 1/4파장일때는 0이다.
따라서, 종래의 푸시-풀 방법에 의거한 TE 신호의 출력은, 오목의 깊이가 거의 1/5파장인 콤팩트 디스크(CD)에서는 수행될 수 없다.
[발명의 개시]
그 결과 본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복할 수 있는 신규의 광학헤드장치를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 도파관 경로의 바깥지점에서 수렴하도록 주기적 구조가 도파관경로에서 동심으로 또는 나선형으로 배열되어 있는 광학헤드장치로서, 주기적구조에서 방사된 광선을 직선으로 또는 원형으로 편광된 광선으로 변화하는 수단 또는 방사된 광선의 위상지연이 동심원의 중심에 대한 방위각에 일치하게하는 위상차수단을 가지는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치가 제공된다.
또한, 반사면 상에서의 자기신호 재생은 사분의 일 파장판이나 이판과 위상차수단의 조합을 통해서 방사된 광선을 수집하고 수신함으로써 수행된다.
[발명의 최선실시형태]
이하, 본 발명의 실시예들을 설명하면 다음과 같다. 제6도 내지 제10도는 본 발명의 일실시예를 도시한다. 종래예에 이용된 것과 동일한 요소들에는 동일한 참조부호가 주어지고 그들의 설명은 이후에 생략된다. 제6도는 본 발명의 제1실시예를 나타내는 도면이다.
제6도를 참조하면 낮은 굴절율을 가진 투명층(2)은 Si기판(1)상에 형성되어 있고, 높은 굴절율을 가진 투명층(3)은 투명층(2) 상에 형성되어 있다. 투명층(3)은 원형부분(3A)과 원형부분(3A)을 둘러싸는 환형부분(3B)으로 구성되고, 이 두 부분들은 서로 절연되어 있다.
중심축 L의 둘레에 배열된 동심 또는 나선형 격자결합기들(4A 및 4B)은 투명층들(3A 및 3B)의 표면에서 중심축 L의 주위에 형성된 원형지역(또는 고리형지역)과 고리형지역으로 형성되어 있다.
격자는 가령 마스크 노출 및 에칭기술을 이용하여 투명층의 표면에 오목과 볼록을 형성하므로서 제조될수 있다. 높은 굴절율을 가진 투명층(3C)은 투명층(3A)의 표면에 형성되어 있고 그들 사이에는 낮은 굴절율을 가진 투명층(5A)이 보유되어 있다. 투명층(3C)은 투명층(3B)와 그 격자결합기(4B)의 내주면에 대면하는 지역에서 접촉하도록 위치된다. 중심축 L의 주위에 배열되는 동심 또는 나선형 격자결합기(4C)는 투명층(3C)의 표면에서 중심축 L과 동심으로 형성되어있다. 낮은 굴절율을 가진 투명층(5B)은 격자결합기(4B)가 투명층(3B)의 표면에 형성되어 있는 지역을 덮도록 형성되는데, 투명층(5B)의 굴절율은 투명층(5A)의 굴절율과 같다. 즉, 투명층들(3A 및 3B)이 같은 필름두께를 가지면 그들의 등가 굴절율은 동일하다.
Si기판(1)에서 투명층들(3A 및 3B)사이의 절연부분에 해당하는 위치들에는 광검출기(6A 및 6B)가 있다. 반사막(7)은 광검출기(6A 및 6B)를 덮도록 투명층(5A)에 형성되어 있는데, 광검출기(6A)는 광검출기(6B)의 내부면과 대면하고 있다.
중심축 L의 근처에 있는 Si기판(1)부분은 에칭등에 의하여 중공이 되도록 되어있다.
반도체 레이저(8)에서 방출된 직선으로 편광된 광선은 수렴렌즈(9)에 의해 수렴된후 편광자(10A)에 의하여 동심으로 편광된(또는 방사상으로 편광된)광선(11)으로 변환된다. 이렇게 변환된 광선(11)은 격자결합기(4C)에 의해 도파관(3C)에 입력되어 결합되므로써 그 층을 통해 외주로 전파되는 TE 모드(또는 TM 모드)의 도파관 광선(12C)이 발생된다. 도파관층(3C)의 최외측 지역의 도파관 광선(12C)는 도파관 층(3B)으로 이동되면서 도파관 광선(12B)로 변환된다. 도파관 광선(12B)은 격자결합기(4B)에 의해 방사된후 동심으로 편광된(또는 방사상으로 편광된) 방사광선(13)으로 변환된다.
방사광선(13)은 편광자(10B)를 통과한후 직선편광 광선(14)으로 변환된다. 그후에 광선(14)은 광학 디스크의 반사면(16)상의 점 F에 수렴된다. 반사면(16)에 의해 반사된 광선은 편광자(10B)를 통과한후 다시 동심편광(또는 방사상 편광) 광선(17A 및 17B)으로 변환된다.
광선들(17A 및 17B)은 도파관층(3A 및 3B)에 입력되고 결합되어 그층들에서 바깥쪽 또는 안쪽으로 전파되는 TE 모드(또는 TM 모드)의 도파관 광선(18A 및 18B)이 발생된다. 이 두 도파관 광선(18A 및 18B)은 각기 광검출기(6A 및 6B)에 수신되기 전에 도파관층들, (3A 및 3B)의 가장 바깥쪽 부분과 안쪽부분에서 방사된다. 반사막(7)온 도파관층들(3A 및 3B)의 끝에서 방사된 광선을 반사할 수 있어 거의 모든 방사광선이 광검출기(6A 및 6B)에 수신되게 한다.
또한 반사막(7)은 도파관 광선(12C)의 산란광이나 방해광선이 광검출기(6A 및 6B)에 침입하는 것을 막아주는 역할도 한다.
제7도는 이 실시예에 따른 장치의 외관을 나타낸다. 격자결합기(4B)는 중심 0를 지나는 3개의 직선에 의해 6개지역(즉, 4B1,4B2,4B3,4B4,4B5 및 4B6)으로 나뉘어진다. 격자결합기들(4B1 및 4B4)은 거기에서 방사된 광선이 촛점 FC에서 수렴되도록 중심 0에 대해 서로 대각선으로 위치된다. 격자결합기들(4b2 및 4B5,4B3 및 4B6)도 거기에서 방사된 광선이 각기 중심축 L상의 해당 지점 FA 또는 FB에서 수렴되도록 중심 0에 대해 서로 대각선으로 위치된다. 지점 FC는 지점 FA 및 FB 사이의 중간위치에 놓인다.
제8도는 본 발명의 이 실시예에 따른 광학헤드장치에 의한 신호 검출 동작을 도시한다. 광검출기(6B)는 중심 0를 지나는 4개의 직선에 의하여 8개 지역(즉,6B1,6B2,6B3,6B4,6B4',6B5,6B6 및 6B1')으로 나뉘어진다. 광검출기(6A)도 중심 0를 지나는 직선에 의해 2개지역(즉,6A1 및 6A2)으로 나뉘어진다. 광검출기들 (6B1,6B1',6B4 및 6B4')은 격자결합기(4B1 및 4B4)에 입력되고 도파관광선의 양을 검출하도록 격자결합기(4B1 및 54B4)의 안쪽면들과 각기 대면한다. 광검출기들(6B2,6B3,6B5 및 6B6)도 해당 격자결합기(4B2,4B3,4B5 및 4B6)에 입력되고 결합되는 도파관 광선의 양을 검출하도록 그 해당 격자결합기들의 안쪽면들과 대면한다. 광검출기들(6A1 및 6A2)은 격자결합기(4A)에 입력되고 결합된 도파관 광선의 양을 검출하도록 광검출기들(6B1,6B2,6B3,6B4,6B4',6B5,6B6 및 6B1')의 안쪽면들과 각기 대면한다. 광검출기들(6A1과 6B1',와 6B4 그리고 6A1과 6A2)은 각기 똑같이 분할되는데, 그 분할선은 수렴점 FC에서의 광학디스크의 회전방향과 나란히 뻗어있다. 신호검출은, 광검출기(6B1,6B4 및 6A1)의 합신호와 광검출기(6B',6B4' 및 6A2)의 합신호가 가산 증폭기(100 및 101)를 통해 유도되고 상기 광검출기를 사이의 차이는 차동증폭기(102)를 통해 유도되어 TE(트래킹 오차)신호가(103)가 발생되는 방식으로 수행된다.
한편, 재생신호(105)는 가산증폭기(104)로 가산을 수행하므로써 발생된다. 마찬가지로, 광검출기(6B2 및6B5)의 합신호와 광검출기(6B3 및 6B6)와 합신호는 가산증폭기(106 및 107)에 의해 유도되고 상기 광검출기들 사이의 차는 차동증폭기(108)에 의해 유도되어 FE(초점오차)신호(109)가 발생된다. TE,FE 및 재생신호들의 검출원리는 종래에 이용되던것들과 같다. 따라서, 그 설명은 생략된다.
다음으로 본 발명에 따른 광학 헤드장치의 수렴특성를 설명한다. 상술한 바와같이, 격자결합기(4B)에서 방사된 광선(13)은 도파관 광선(12B)이 TE 모드에 있으면 동심편광광선이 되고, 그 도파관 광선이 TM모드에 있으면 방사상편광광선이 된다. 제9(a)도 및 제9(b)도에 나타낸 곡선(a),(b) 및 (c)는 sinθ=0.44내지 0.60 그리고 균일한 강도분포의 고리형 구멍의 경우 촛점평면 {좌표(ε,η)}상의 빛의 강도분포의 단면들을 나타내는데, 곡선(a)는 동심편광(또는 방사상 편광)광선을 나타내고, 곡선(c)는 직선편광(또는 원형편광)광선을 나타낸다. 곡선(a)와 (c)간의 비교에서 분명한 바와같이 중심에 대해 대각선으로 배치된 장벡터들은 서로 반대로 되어있어 장벡터들이 수렴점에서 상쇄되게 하므로 동심편광(또는 방사상 편광) 광선의 수렴성능은 불충분하다. 우수한 수렴성능을 얻기위해 방사광선(13)은 직선편광광선과 원형편광광선 같은 공간적으로 균일한 평판상태로 변환되어야 한다. 한편, 격자결합기로 들어가는 반사광선(17A 및 17B)의 입력 결합 효율은 반사광선의 편광상태에 따라 결정되게 되어 있어 반사광선의 편광상태로부터의 반사광선의 편차는 비례적으로 결합효율을 떨어뜨린다. 따라서, 동심(또는 방사상)편광 방사광선이 우수한 수렴성능과 반사광 입력결합의 높은 효율을 갖도록 하기위해서는 직선(또는 원형)편광과 동심(또는 방사상)편광 사이에 가역 변화를 수행할 수 있는 편광자가 필요하다. 제9(B)도에 나타낸 곡선(d)는 sinθ-0.00 내지0.50 그리고 균일한 강도분표의 고리형구멍의 경우 촛점평면상의 직선편광 (또는 원형편광)의 빛의 강도분포의 단면을 나타낸다. 곡선(c)와 (d)사이를 비교하면 알 수 있듯이 주 로브(main lobe)의 스포트의 직경을 고리형구멍을 채용하므로써 상당히 감소될 수 있다. 스포트직경 d (즉, 가변은 디스크의 검은성 부분의 직경)는 원형구멍의 스포트의 직경 1.90㎛보다 아주 작은 1.10㎛ 정도 된다. 따라서, 기록 광학디스크의 경우에 반사신호의 직경은 레이저비임의 스포트직경 d에 의해 결정되므로 신호기록 밀도는 상당히 향상된다.
제10(a)도와 제10(b)도는 직선편광 광선과 동심편광 광선사이에 변환을 수행할 수 있는 편광자를 도시한다. 변환을 할 수 있는 편광자는 종래 장치를 나타내는 제5도에 도시되었다. 또한, 일본국특허출원제 63-19653호에 개시된 다른 종류의 편광자가 있다. 즉, 액정(24)이 투명기판들(22 및 23)사이에 배치되고, 투명기관(22)에는 중심 O둘레의 동심원에 접선방향으로 연마된 표면(25)이 있다. 한편, 투명기판(23)에는 한방향으로 연마된 표면(26)이 있다. 따라서 액정(24)은 기판표면(25)의 근처에서 중심 O둘레의 동심원에 접선방향 21A,21B,21C,21D,21E,21F,21G 및 21H)으로 배향되고 또한 그것을 기판표면(26)의 근처에서 방향(20)으로 배향된다. 상기 편광자가 평광자(10B)로 이용되고 적절한 액정재료와 적절한 두께가 이용되는 구조는 동심(또사 방사상)편광 방사광선(13)을 직선 편광광선(14)으로 변환할 수 있고 직선편광광선(14)을 동심(또는 방사상)편광광선(17)으로 변환할 수 있다. 따라서, 제9도에 나타낸 곡선(C)같이 우수한 수렴성능을 나타내는 소프트가 직선편광광선으로의 변환을 수행하므로써 얻어질수 있다.
그 결과, 편광상태의 차이로 인한 결합효율의 저하는 편광의 변환의 가역성에 의해서 방지될 수 있다. 상술한 종류의 편광자는 직선편광 광선을 동심(또는 방사상)편광 광선(11)으로 변환하는 편광자(10A)로 이용될 수 있다.
제11(a)도는 동심(또는 방사상)편광광선을 다른 편광상태로 변환하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.
제11(a)도를 참조하면, 위상차 판(27)에는 중심에 대해 방위각의인 위치에서 방사된 광선에 위상지연을 주도록 한바퀴에 걸쳐 크기 λ/(n-1){기호 n은 위상차 판(27)의 굴절을} 의 계단이 있다.
중심에 대해 대향위치에 있는 동심편광 광선(또는 방사상 편광광선)의 장벡터들은 서로 반대이므로 수렴점에서의 빛의 강도분포들은 제9도의 곡선(a)에서 알았던 바와같이 중심에서 서로 상쇄된다.
한편, 위상차 판(27)이 광학헤드와 반사면(16)사이에 위치되는 구조에서는 위상차 판(27)을 통과하는 광선(13)이 그 장벡터들이 중심에 대해 서로 대면하는 위치들에서 서로 동일한 광선(28)으로 바뀐다. 따라서,수렴점에서의 빛의 강도 분포는 제9도의 곡선(b)에 의해 나타나듯이 향상 될 수 있다.
위상차 판(27)이 광학헤드와 반사면(16)사이에 위치된 상기 구조의 대신으로 위상차 판(27)을 광원(8)과 입력격자결합기(4C)사이에 위치시켜 같은 효과를 나타낼수있는 구조가 구성될 수 있다.
제11(b)도는 제11(a)도의 구조에서 얻은것과 같은 효과를 얻기 위해 동심편광(또는 방사상 편광)광선을 다른 편광상태로 변환할 수 있는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 즉, 낮은 굴절율을 가지고 도파관 층(3C)과 접촉하는 투명층(5A)의 외주면에는 중심에 대한 방위각이인 위치에서 도파관 광선(12B)의 위상지연이가 되게 하기위하여 크기 λ/(NB-NC){NB와 NC는 각기 도파관 광선 (12B 및 12C)의 등가굴절율들을 나타냄}를 가진 계단이 형성되어있다. 따라서, 격자결합기(4B)에서 방사된 광선(13)은, 중심에 대하여 대면하는 위치들에게 서로 동일한 장벡터들을 가진 광선으로 바뀌어 수렴점에서의 빛의 강도분포는 제9도의 곡선(b)로 나타나있듯이 향상될 수 있다.
제12(a)도와 제12(b)도는 도파관 층의 구조가 바꿔 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다. 제1실시예에서 이용된것들을 지정하는 같은 부호들은 설명을 생략하기 위해서 같은 요소들에 주어진다. 제12(a)도를 참조하면, 낮은 굴절율을 가진 투명층(2)은 Si기판(1)상에 형성되어 있다. 투명층(2)(또는 그위에 형성된 다른 투명층)의 표면에는 에칭기술에 의해 요철이 형성되어 격자결합기들(4A,4B 및 4C)이 형성된다. 높은 굴절율을 가진 투명층(3)은 투명층(2)상에 형성되고, 투명층(3)은 고리형 부분(3A)과 그둘레에서 절연되어있는 고리형부분(3B)으로 구성되어있다.
높은 굴절율의 투명층(3C)은 낮은 굴절율의 투명층(5A)을 사이에 두고 투명층(3A)의 표면에 형성되어있다. 투명층(3C)은, 투명층(3C)이 투명층(3B)의 격자결합기(4B)의 안쪽면과 대면하는 지역에서 투명층(3B)과 그 바깥면으로 접촉하도록 위치되고 또한 그것을 그안쪽면상에 위치된 원형지역에서 투명층(2)과 접촉하도록 위치된다.
낮은 굴절율의 투명층(5B)이 투명층(3B)의 표면에 형성되어 격자결합기(4B)가 형성된 지역을 덮는다, 투명층(5B)의 굴절율은 가진 투명층(5A)의 굴절율과 같고, 투명층(3A)의 등가굴절율은 투명층(3B)의 등가굴절율과 같다.
광검출기들(6A 및 6B)은 투명층들(3A 및 3B)사이의 절연위치에 해당하는 위치들에서 Si기판(1)의 표면에 형성되어 있다.
반사막(7)은 광검출기(6A 및 6B)를 덮도록 투명층(5A)안에 형성되어있다. 그 결과 격자결합기(4A,4B및 4C)는 투명층(2)의 표면에 집합적으로 형성될 수 있다. 따라서, 격자결합기를 제조하는 노동력을 절약할 수 있고 결합기들 사이에 일어날 수도 있는 위치오차가 발지될 수 있어 제1실시예에서보다 우수한 결과가 얻어진다.
한편, 제12(b)도를 참조하면 낮은 굴절율의 투명층(2)이 Si기판(1)상에 형성되고 높은 굴절율을 가진 투명층(3)은 그 위에 형성되어 있다.
투명층(3)은 고리형부분(3A)과 그 둘레에서 절연되어 있는 고리형부분(3B)으로 구성된다. 높은 굴절율의 투명층(3C)은 낮은 굴절율의 투명층(5A)을 사이에 두고 투명층(3A)의 표면에 형성되어 있다.
투명층(3C)은, 투명층(3C)이 격자결합기(4B)의 내주면과 접촉하여 있는 지역에서 투명층(3B)과 접촉하여 위치되고 또한 그것은 격자결합기(4B)의 내주면에 위치된 원형지역에서 투명층(2)과 접촉하여 위치된다. 낮은 굴절율의 투명층(5B)은 격자결합기(4B)의 지역을 덮도록 투명층(3B)의 표면에 형성되어 있다. 투명층(5B)의 굴절율은 투명층(5A)의 굴절율과 같고 투명층(3A 및 3B)의 등가굴절율들은 같다. 중심축 L에 대하여 동심 또는 나선으로 배열된 격자결합기(4C)는 투명층(3C)의 표면에 형성되어있고 또한 그것은 중심축 L 과 동심인 원형지역내에 형성된다. 광검출기(6B)는 투명층들(3A 및 3B)사이의 절연지역에 해당하는 위치에서 Si기판(1)의 표면에 형성되고, 광검출기(6A)는 투명층(3A)의 가장안쪽 주변부에 해당하는 위치에 형성되어 있다. 반사막(7A 및 7B)은 광검출기들(6A 및 6B)을 덮도록 투명층(5A)내에 형성되어있다.
동심편광광선(또는 방사상 편광광선)으로 변환된 광선(11)은 격자결합기(4C)에 의해 도파관층(3C)에 입력되고 결합되어 광선(11)은 도파광층을 통해 외주를 향하여 전파되는 TE모드(또는 TM모드)의 도파관광선(12C) 으로 변환된다. 도파관광선(12C)은 도파관층(3C) 의 가장바깥쪽 주변지역에서 도파관 층(3C) 으로부터 도파관 층(3B)으로 이동되어 도파관 광선(12C)는 도파관 광선(12B)로 변환된다.
도파관 광선(12B)은 격자결합기(4B)에서 방출되어 동심편광(또는 방사상 편광)방사광선(12)으로 바뀌후 편광자(10B)를 지나면서 직선편광광선(14)으로 변환된다. 그후에 광선(14)은 광학디스크의 반사면(16)상이 점 F에 설명된다. 반사면(16)에 의해 반사된 광선은 편광자(10B)를 통과해서 동심편광(또는 방사상 편광)광선(17A 및 17B)으로 다시 변환된다. 광선들(17A 및 17B)은 격자결합기(4A 및 4B)에 의해 도파관 층(3A 및 3B)에 입력되고 결하된후 그 층을 통해 내주면을 향하여 각기 진행하는 TM모드(또는 TM모드)의 도파관 광선(18A 및 18B)으로 변환된다. 도파관 광선(18A 및 18B)모두는 도파관층(3A 및 3B)의 가장안쪽 주변부에서 방사되어 광검출기(6A 및 6B)에 수신된다. 반사막(7A 및 7B)은 도파관층 (3A 및 3B)의 끝부분에서 방출된 광선을 반사시켜 거의 모든 방사광선은 광검출기(6A 및 6B)에 수신된다.
반사막(7A 및 7B)은 도파관 광선(12C)의 산란광 또는 방해광선이 광검출기(6A 및 6B)에 들어가는 것을 막는 역활도 한다. 일반적으로, 반사광선(17A)이 격자결합기(4A)에 의해 도파관 광선(18A)으로 결합되는 효율을 반사광선(17A)의 광선분포에 따른다. 따라서, 돌아오는 도파관 광선의 전파방향을 안쪽주변쪽으로 설정 하므로써 광선분포에 따라 높은 결합효율이 실현될 수 있는 경우가 있다. 이 경우에 반사광선의 결합효율은 이 실시예에 따라 향상될 수 있다. 돌아오는 도파관 광선의 전파방향 안쪽 주변쪽으로 설정할 것인가 아니면 바깥쪽 주변쪽으로 설정할것인가는 격자 결합기(4A)의 설계피치에 따라 결정된다.
다음으로, 제13도 내지 제15도를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 제2실시예에 따른 광학헤드 장치는, 방사광선에 대한 편광변환수단과 재생신호 검출방법을 제외하고 본 발명의 제1실시예에 따른 광학헤드장치와 유사하게 구성되어 있다. 제1실시예를 설명하는데 이용된 제6도 와 제7도는 여기에서도 이용되며 유사한 요소들에 대한 설명은 생략한다. 제1실시예에서는 편광자(10B)가 편광변환수단으로 이용되었지만 제2실시예에서는 사분의 일 파장판이 이용된다.
제13도는 제2실시예에 따른 광학헤드장치에 수행되는 신호검출동작을 도시한다. 광 검출기(6A 또는 6B)는, 사분의 일 파장판으로 광학축에 나란하게 뻗는 직선은 포함하는 중심 0를 지나는 4개의 직선에 의해 8개지역(즉,33A,33B,33C,33D,33E,33F,33G 및 33H)으로 똑같이 분할된다. 광검출기(33A,33C,33E 및33G)의 가산은 가산증폭기(110,112 및 114)에 의해 수행되고, 광검출기(33B,33D,33F, 및 33H)의 가산은 가산증폭기(111,113 및 115)에 의해 수행된다. 다음으로 상기 광검출기들의 차는 차동증폭기(16)에 의해 유도된다. 그 결과, 기록점신호(자기신호)로부터의 재생신호(118) 가 얻어 질 수 있다. 한편, 오목(요철)신호부터의 재생신호(119)는 가산회로(117)를 이용하여 합을 유도하므로써 구해질 수 있다.
제14도는 본 발명의 제2실시예에 다른 광학헤드장치에 의해 수행되는 편광의 상태 변화를 도시한다. 방사광선(13)은 동심편광 광선의 형태로 되어 있다. 진동면의 방향은 화살표 (13A,13B,13C,13D,13E,13F,13G 및 13H)로 표시됨. 따라서, 광선(13)의 편광상태는 방위각가 0, 90,180 또는 270도 일때 광선(13)이 광학축(29)상의 사분의 일 파장판을 통과하더라도 변하지 않는다. 그러나, 광선(13)의 편광상태는 방위각가 45, 135, 225 또는 315도 일때 원형편광 광선으로 변환된다.
광선(13)은 상기 각도들 사이의 편향된 위치들에서 타원형으로 편광된 광선으로 변환된다. 반사광선(17A및 17B)의 편향상태는, 방위각가 0, 90, 180 또는 270도일때 반사광선(17A 및 17B)이 사분의 일 파장판을 2번 통과하더라도 변하지 않는다. 반사광선(17A 및 17B)은 방위각가 45, 135, 225 또는 315도일때 방사상으로 편광된 상태(31B,31D,31F 및 31H)로 변화된다. 반사광선(17A 및 17B)은 상기 각도들 사이의 방위위치들에서 타원형으로 편광된 광선으로 변환된다.
제15도는 본 발명의 제2실시예에 따른 돌아온 도파관 광선의 에너지 밀도와 방위각 사이의 관계를 도시한다.
반사광선(17A 도는 17B)은 격자결합기(4A 또는 4B)에 입력되고 결합되어 도파관 광선(18A 또는 18B)으로 변환된다. 방출측의 도파관 광선이 TM 모드에 있다고 가정하면 방향(13A,13C,13E 및 13G)의 동심편광 광선들은 입력되고 결합되어 TM 모드의 도파관 광선으로 변환되고, 방사상 편광 광선들(13B,31D,31F 및 31H)은 TM 모드의 도파관 광선으로 변환된다. 상기 위치들 사이의 방위위치에 있는 타원형으로 편광된 광선은 TM 모드와 TM 모드가 혼합된 도파관 광선이 된다,
TM 모드의 도파관 광선과 TM 모드의 도파관 광선의 등가 굴절율은 그 차이가 미소하기는 하지만 대체로 서로 다르다, 따라서, 방정식(1)에서 분명한 바와같이, 방사모드 광선의 회절각은 TM 모드와 TM모드사이에서 다르게된다. 따라서, TM 모드 도파관 광선의 방사 회절각으로 돌아온 동심편광 광선의 도파관광서(TM 모드)으로의 입력결합효율은 높다. 그러나, 같은 각도로 돌아온 방사상 편광 광선(31B,31D,31F및 31H)의 도파관 광선(TM 모드)으로의 입력결합효율은 낮다.
즉, 입력결합된 도파관 광선은 TM 모드 도파관 광선이 제거되어 TM 모드로 되어있으므로 돌아온 도파관 광선의 에너지 밀도는 제5도에 나타낸 바와같이 방위각에 대하여 주기적 곡선(32)을 그린다.
광학 디스크의 반사면이 자성재료로 되고 반사광선의 편광면이 자기광학효과 때문에 a 만큼 회전되었다면 반사광의 편광상태의 배열은 반사광이 제14도에 나타낸 사분의 일 파장판을 통과한 후 a 만큼 회전된다.
따라서, 제15도에 나타낸 주기적 곡선(32)은 a만큼 이동되어 주기적곡선(32)은 주기적 곡선(33)으로 된다.
상술한 바와같이, 자기신호의 존재에 따른 편광면의 변화는 돌아온 도파관광선의 양의 분포에 회전이라는 형태로 나타나므로, 자기신호는 차동증폭기(116)의 신호출력에 의해 재생될 수 있다, 도파관 광선(12B)이 상기 설명에서 TE 모드의 광선으로 설명되었으나, 도파관 광선(12B)이 TM 모드에 있더라도 자기 신호의 재생은 같은 원리에 근거하여 수행될 수 있다. 사분의 일 파장판이 편광자(10B) 대신으로 이용된 상기 실시예에서 장벡터들은 중심 0에 대한 대각선위치들에서 서로 반대이고 따라서 광선의 수렴점에서 서로 상쇄된다.
따라서, 수렴성능은 불충분한다. 따라서, 수렴성능을 향상시키기 위해서 방사광선의 위상지연이 제11도에 나타낸 것과 같이 동심원의 중심 0에대한 방위각와 같게 만드는 수단을 조합해서 이용하여야 한다.
예를들어, 사분의 일 파장판이 광학축을 따라 나란하게 배열되도록 제11(a)도에 나타낸 위상차 판(27)과 조합되면 수렴점에서의 빛의 강도분포는 제9도에 나타낸 곡선(b)에 가깝게 될 수 있어서 수렴성능은 향상될 수 있다.
다음으로 제16도와 제17도를 참조하여 본 발명에 따른 TM 신호검출의 제3실시예를 설명한다. 제3실시예의 광학헤드장치는 TM신호의 검출방법을 제외하면 본 발명의 제1실시예의 광학헤드장차와 유사하게 구성되어 있다.
따라서, 제6도와 제7도는 다시 여기에 이용되고 같은 요소에 대한 설명은 생략된다.
제16도는 본 발명의 제3실시예에 따른 신호검출용 장치응 도시한다.
광검출기(6A 또는 6B)는, 광학디스크의 회전방향(34)에 나란하게 뻗는 직선을 포함해서 중심 0를 지나는 2개의 직선에 의해 4개지역(즉, 35A,35B,35C 및 35D)으로 똑같이 분할된다. 광검출기들(35B 및 35D)의 가산은 가산증폭기(120)에 의해 수행되고, 광검출기를(35A 및 35C)의 가산은 가산증폭기(121)에 의해 수행된다.
두가산신호들은 가산증폭기(122)에 의해 가산되어 재생신호(124)가 발생되고 신호 (125)는 차동증폭기(123)으로 두 가산신호들간의 차를 유도함으로써 발생된다.
제17도는 TM 신호검출의 원리를 도시하고, 제18도는 신호의 동작파형을 도시하고, 제19도는 이 실시예의 블록회로도이다. 광점이 광학디스크의 반사면에 형성된 오목(36)을 오프트랙(off-tradk) 값 T로 주사하면, 빛은 광점이 37A에 위치될때 방향 38A°으로 회절하므로 광검출기(35C)에 의해 검출될 수 있는 빛의 양은 증가된다. 광점이 37B에 위치되면 빛은 방향38B로 회전한다. 따라서, 광검출기(35D)에 의해 검출될수 있는 빛의 양은 증가된다.
광점이 37A와 37B사이에 위치되면 광검출기들의 각각에 의해 검출될 수 있는 빛의 총량은 오목(36)에서 발생된 회절 때문에 감소된다. 따라서, 차신호(125)는 파형(a)를 나타내고 재생신호(124)는 파형(b)를 나타낸다.
신호(124)가 레벨 V1에서 비교를 받을때 레벨 V1을 초과하는 신호파형(c)이 얻어질수 있다.
신호파형(d)는 지연회로(127)에서 신호파형(c)를 지연시켜 얻어지고 신호파형(c)는 반전회로(128)에서 신호파형(e)를 발전시키고 AND 회로에서 지연신호(d)와의 AND 신호를 유도함으로써 얻어진다.
신호파형(a)에서 신호(133)의 진폭 VT의 극성은 오프트랙 값 T가 플러스인가 마아너스인가에 따라 발전된다.
진폭 VT는 오프트랙 값 T의 정도에 따라 증감된다.
따라서, 신호(132)는, 신호파형(e)를 게이트 신호로 이용하고 샘플홀드 회로(130)를 가지고 신호 파형(a)의 피크출력 VT를 검출하므로서 TM신호로 이용될 수 있다.
특히 콤팩트 디스크 같이 오목깊이가 λ/5인 디스크가 푸시풀 방법에 따라 TM 신호검출을 수행하는 것은 지금까지 어려웠다.
그러나, 고감도를 나타내는 TM 신호검출이 상기 방법에 따라 수행될 수 있다.
신호파형(a)상의 신호(133)의 진폭 VT가 TM 신호로 이용되지만 그것은 신호(134)의 진폭으로 대체될 수도 있다.
신호파형(a)가 어떤 레벨에서 비교를 받았을때 얻어진 검출신호의 기간이 진폭대신으로 TM 신호로 이용될 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 광학헤드장치는 직선 및 동심(방사상) 편광광선들 사이에서 변환을 수행할 수 있는 편광요소 : 및 반대위치들에서 서로 동일한 장벡터들을 가진 동심편광((방사상편광) 광선으로 빛을 변환할 수 있는 위상차 판 같은 수단으로 구성된다. 그러므로, 높은 수렴성능을 나타내는 스포가 얻어질 수 있고, 따라서 고밀도신호를 기록할 수 있는 박막 광학헤드장치가 제공될 수 있다. 또한 빛을 수신하는 격자결합기가 빛을 방사하는 결자결합기의 안쪽에 있는 원형지역에서 형성되므로 이 지역에서 반사된 광선은 도파관 광선으로 변환되고 검출될 수 있어 재생신호와 제어신호의 질이 개선될 수 있다.
더우기 사분의 일 파장판 및/또는 상기 위상차 판들이 채용되므로 격자결합기는 자기신호 성분을 포함하는 광학디스크로부터 반사광을 위한 분석기로 적용한다. 따라서, 자기신호의 재생은 수광요소들을 분할하고 돌아온 도파관 광선을 검출하므로써 수행될 수 있다. 또한 깊이가 1/5 내지 1/4 파장인 오목들을 가진 유형의 판독전용 광학디스크같은 광학디스크를 위한 트래킹제어를 할 수 있는 광학헤드장치가, 수광요소를 분할하고 돌아온 도파관 광선을 검출하므로써 제공될 수 있다.

Claims (12)

  1. 레이저비임 소오스에서 도파관층으로 방출되는 레이저비임을 안내하여 상기 레이저비임을 도파관 광선으로 변환하는 결합수단과 상기 도파관층의 지점 0으로부터 상기 도파관 광선을 방사상으로 안내하는 제1도파관 경로와, 상기 제1도파관 경로에서 상기 지점 0의 둘레에 형성된 동심 또는 나선형의 주기적구조 A와로 구성되어 있어, 상기 도파관광선이 상기 주기적 구조 A에 의해 방사되어 상기 제1도파관 경로의 밖에 있는 적어도 하나의 수렴점에서 수렴되게 하는 수렴수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수렴수단과 상기 수렴점 사이에 편광수단이 형성되고, 상기 수렴수단에서 방사된 광선이 직선 또는 원형편광 광선으로 변환되는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수렴점의 근처에 있는 반사면에서 반사된 광선이 상기 편광수단을 투과한후 상기 방사광선의 편광상태로 변환되는 것을 특징으로하는 광학헤드장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수렴수단과 상기 수렴점 사이에 위상차 판이 배치되고, 상기 위상차 판을 투과광선의 위상지연이 방위각이인 위치에서와 같게 되도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방사광선의 상기 위상지연이, 상기 제1도파관 경로를 형성하는 상기 도파관층과 상기 도파관층에 이웃하는 다른 투명층 사이의 접촉길이를 상기 방위각에 비례하여 증가시킴으로서 상기 방위각이인 위치에서와 같아지게 되는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 레이저비임 소오스와 상기 결합수단 사이에 위상차 판이 형성되고, 상기 위상차 판은 상기 결합수단에 입사된 광선의 위상지연이 상기 방위각이 상기 도파관 경로표면의 상기 지점 0 에 대해인 위치에서와 같아지게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  7. 제1항 및 제2항 내지 제6항중 어느한 항에 있어서 상기 수렴점의 근처에 있는 상기 방사면에서 반사된 광선은 상기 제1도파관 경로에서 상기 주기적 구조 A에 의해 도파관 광선으로 변환되고, 광검출수단이 상기 제1도파관 경로 또는 상기 제1도파관 경로에서 분기된 다른 도파관 경로의 근처에 형성되고, 돌아온 도파관 광선의 양이 상기 검출수단에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  8. 제1항 및 제2항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 제2의 도파관 경로가 상기 주기적구조 A의 안쪽주변측에 형성되고, 동심 또는 나선형의 주기적구조 B가 상기 제2도파관 경로에서 상기 지점 0에 대하여 형성되고, 상기 수렴점의 근처에 있는 상기 반사면에 의해 반사된 광선이 상기 제2도파관경로에서 상기 주기적구조 B에 의해 도파관 광선으로 변환되는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  9. 제8항에 있어서, 광검출수단이 상기 제2도파관 경로 또는 상기 제2도파관경로에서 분기된 다른 도파판 경로의 근처에 형성되고 돌아온 도파관 광선의 양이 상기 검출수단에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  10. 제7항 또는 제9항에 있어서, 사분의 일 파장판이 상기 수렴수단과 상기 수렴점 사이에 형성되고, 상기 반사면이 자성재료로 되고, 상기 검출수단이 상기 사분의 일 파장판의 광학축을 포함하는 직선들에 의해 8개지역으로 똑같이 분할되고, 돌아온 도파관 광선이 분할된 검출수단의 각각에 의해 검출되고, 서로 인접하지 않은 4개의 분할된 검출수단의 검출신호들이 가산되고, 나머지 분할검출수단들로부터의 검출신호들이 가산되고, 그들 사이의 차이가 재생신호로 이용되는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  11. 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 반사면에는 트랙을 따라 오목들 또는 점들이 형성되어 있고, 상기 검출수단이 상기 중심 0를 지나고 상기 트랙의 방향의 직선을 포함하는 2개의 직선에 의해 4개 지역으로 똑같이 분할되고, 돌아온 도파관 광선이 분할된 검출수단의 각각에 의해 검출되고, 대각선으로 배치된 상기 분할된 검출수단들로부터의 검출신호들이 가산되고, 나머지 분할검출수단들로부터의 검출신호들이 가산되고, 상기 두 가산신호가 서로 감산되어 차신호를 제공하고, 상기 두 가산신호가 가산되어 재생신호를 제공하고, 상기 차신호와 상기 재생신호가 조합되어 트랭킹오차신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 광학헤드장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 재생신호를 제1비교회로를 통해 검출레벨 VI에서 비교함으로서 2진검출신호가 제공되고, 상기 2진신호를 지연회로를 통해 지연시킴으로서 지연 신호가 제공되고, 상기 검출신호를 반전회로를 통해 반전시킴으로서 반전신호가제공되고, 상기 지연신호와 상기 반전신호 사이의 AND 신호가 AND회로를 통해 제공되고, 상기 차신호의 피크값이나 길이가 상기 AND 신호를 게이트신호로 이용하여 샘플홀드(sample-hold)되고, 상기 샘플홀드신호가 트랭킹에러신호로 이용되도록 된 것을 특징으로 하는광학헤드장치.
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