KR930005782B1 - 광자기 디스크 구동장치의 광헤드 - Google Patents

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Description

광자기 디스크 구동장치의 광헤드

제1도는 종래 광자기 디스크 구동장치의 광헤드에 대한 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 광헤드의 전반적인 구성을 나타낸 도면.

제3a, b도는 본 발명에 따른 광헤드에 있어서, 광검출기의 단면도.

제4도 내지 제6도는 본 발명에 따른 촛점오차 검출방법을 나타낸 도면.

제7도는 광디스크(15)를 정단면에서 절단하여 트랙홈(34)을 확대도시하고, 트랙오차 검출방법을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15 : 광디스크 20 : 레이저 다이오드

21 : 콜리메터렌즈 22 : 조리개

23 : 정형프리즘 24,25 : 펜타프리즘

26 : 대물렌즈 27 : 1/2 파장판

28 : 접속렌즈 29 : 광속분리기

30,31 : 광검출기 32 : 자계입력장치

33 : 초기광검출기 34 : 트랙홈

35 : 코일

본 발명은 광자기 디스크장치의 광헤드에 관한 것으로, 구체적으로는 펜타프리즘을 사용하고, 대물렌즈의 사용 갯수를 줄이며, 조래개의 채택으로 오차 검출의 신뢰성 향상과 회로의 간략화를 꾀한 광헤드에 관한 것이다.

고도정보화 시대의 도래에 따라 고밀도, 대용량의 정보들을 기록, 재생할 수 있는 장치 및 매체에 대한 요구가 갈수록 높아지면서, 이에 최근에는 광학적인 방법으로 정보를 기록, 재생할 수 있는 장치 및 매체가 고안되어 왔다. 이러한 매체로서, 예컨대 콤팩트 디스크(CD)나 콤팩트 디스크 롬(CD-ROM) 장치 혹은 광자기 디스크 장치 등이 있는데, 본 발명은 특히 광디스크에 정보를 기록, 재생시키주는 광헤드를 그 안출 대상으로 하고 있다.

이러한 종래 광헤드는, 제1도에서와 같이 레이저에 의해 광을 발생시키는 반도체 레이저(1)와, 타원 발산광속을 평행 원형광속으로 정형화하는 콜리메터렌즈(2), 이 렌즈(2)로부터의 빛이 정형화되는 빔정형 프리즘(3)과 반사경(5), 상기 반사경(5)으로부터의 빛을 집속시키는 대물렌즈(6), 이 대물렌즈(6)로부터의 빛이 광디스크(15)로부터 반사되어 광속분리기(4)를 거친 후 도달되는 1/2파장판(7)과 집속렌즈(8) 및 편광광속분리기(9), 그리고 이들로부터의 빛이 검출되는 원통렌즈(10,11)와 광검출기(12,13)로 구성되며, 상기 대물렌즈(6)는 코일(16)등에 의해 구동되며, 광디스크(15)에는 자계입력장치(14)에 의해 자화되도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 광헤드는, 광속을 정형화하려면 레이저 광속의 광축에서 빔정형 프리즘(3)의 입사경사가 크거나, 매질의 굴절률이 큰 소자의 선택이 필요함으로써 원형광속의 변환이 어렵고, 광속분리기(4)면이나, 반사경(5)에 의한 상의 위상차 발생, 정보신호의 검출에서 신뢰성 향상을 위한 차동구성 중, 오차신호의 검출을 위한 비점수차 발생용 원통렌즈(10,11)등을 사용하고 있어 구조가 복잡하고 광축조정의 어려움이 있을 뿐 아니라, 기록, 재생에 따른 레이저 출력 및 변조를 조정할 수 없었던 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 반도체 레이저는 특성상 비점수차에 의한 광의 발생으로 방사각의 비는 1/2-1/4정도가 되어 있어, 콜리메터렌즈에 의한 평행 광속으로 변형하여도 타원광속을 지니고 있기 때문에 원형광속으로 정형화시켜야 정확한 광정보의 기록 재생이 가능하지만, 하나의 프리즘으로 완전한 광속정형은 지나친 광축의 기울어짐 등으로 곤란하기 때문에, 본고안에서는 단축광속을 기준으로 프리즘의 재질과 입사하는 각도를 기준으로 타원형 조리개를 프리즘앞에 설정시킨 것이다.

또한, 한면의 반사는 상의 위상을 180도 회전시킴으로 역상에 의한 오차 발생 가능성이 있으므로, 본 발명에서는 펜타프리즘을 사용하여 두번 반사에 의한 광로변경을 하였으며, 따라서 반사경 보다는 설치시나 광축 조정시 용이하고 정형프리즘 A면에 부분반사 코팅을 하여 레이저 출력의 극소부분을 감지함으로써 레이저출력 및 변조주파수를 조절할 수 있도록 하며, 기록매체의 기울기, 축진동에 의한 대물렌즈의 촛점 이동을 보상할 수 있는 광학계 수단을 제공하고, 기록매체에서 대물렌즈의 촛점이동에 같은 위치의 역방향으로 광검출기를 떨어지게 두어 정확한 차동신호에 따라 촛점이동을 보상하게 하였다.

또한, 광정보 신호, 기록매체에서 대물렌즈의 촛점 이동신호, 트랙에서 벗어난 신호를 동시에 두개의 똑같은 광검출기로 정확히 검출하는 수단을 사용하였으며, 펜타프리즘의 B면에 부분반사 코팅을 한 후, 정형프리즘과 발삼하여 광로의 변경방지 및 기저판의 설치를 쉽게 하였다.

따라서, 광축의 과도한 기울기의 방지와 하나의 프리즘으로 완전한 원형광속이 가능하게 되며, 그렇다하더라도 광속의 지름을 원하는 크기로 조절할 수 있으며, 전체적인 조립공차의 허용도를 높여줌은 물론, 기록과 재생에 필요한 출력 및 주파수 변조의 제어로써 제품신뢰성을 높이고, 부품절감으로 코스트 다운효과와 회로의 간략화 및 광로변경의 차단과 기저판에 대한 설치가 쉽도록 한 것이다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상술한다.

본 발명은 광자기 디스크 구동장치의 광헤드에 있어서, 광발생 수단인 반도체 레이저 다이오드(20)와, 발산되는 타원광속을 평행의 원형광속으로 바꾸어 주는 콜리메터렌즈(21), 이 렌즈(21)로부터의 광폭을 조절하는 조리개(22), 광속정형용의 프리즘(23), 광로의 변경을 위한 펜타프리즘(24,25), 상기 프리즘(24,25)으로부터의 광을 집속시켜 주는 대물렌즈(26), 정보기록용 광디스크(15)에서 반사된 편광 정보신호인 광을 원하는 만큼 회전시켜 주는 1/2파장판(27), 정보신호인 광을 집속시키는 집속렌즈(28), 정보신호인 광을 P,S편광으로 분리하는 편광광속분리기(29), 정보신호인 광을 검출하는 광검출기(30,31)로 구성되고, 상기 프리즘(23)상에는 반도체 레이저(20)광의 출력 및 변조주파수를 감지하여 피드백신호를 검지해주는 초기 광검출기(33)가 설치되며, 광디스크(15)는 자계입력장치(32)로 자장이 인가되도록 조립된 특징을 갖는 것이다.

제2도는 본 발명에 따른 광학헤드의 구성도로써, 단축광속을 기준으로 프리즘의 재질과 입사하는 각도를 기준으로 타원형 조리개(22)가 정형프리즘(23)앞에 설치되며, 이 정형프리즘(23)으로부터의 반사광을 검출하는 광검출기(33)가 소정각도 위치에 설치된다.

또한, 한면의 반사는 상의 위상을 180도 회전시킴으로 역상에 의한 오차 발생 가능성이 있으므로 본 발명에서는 두개의 펜타프리즘(24,25)을 사용하여 두번 반사에 의한 광로변경을 시도하였고, 따라서 반사경보다는 설치 및 광축 조정이 용이하도록 하였다.

특히, 정형프리즘(23)의 일측면(A)에 부분반사코팅을 시켜, 레이저(20) 출력의 극소부분이 감지됨으로써 레이저출력 및 변조주파수가 조절되게 하며, 광디스크(15)가 기울어지거나 축진동에 의한 촛점이동을 보상할 수 있는 광학검출기(30,31)가 설치되고, 광정보신호와, 광디스크(15)에서 대물렌즈(26)의 촛점이 이동되는 신호, 트랙에서 벗어난 신호가 광검출기(30,31)로 동시에 정확히 검출하게 된다.

또한, 펜타프리즘(24,25)의 일측면(B)에는 다층막 코팅이 되어지며, 초기 광검출을 위하여 정형프리즘(23)의 입사면에 입사광의 1~2% 정도를 부분반사하도록 다층막 코팅이 행해지며, 정보매체(4)에서 반사후 되돌아오는 광이 부분반사 되어져서 집속렌즈(28)로 향하게 된다.

상기의 구성의 본 발명에 따른 광헤드에 있어서 정보의 기록 및 소거방법과, 정보재생방법, 촛점오차 검출방법 및 트랙오차 검출방법을 분리하여 작동을 설명하면 다음과 같다.

우선 레이저 다이오드(20)로부터 발사되는 타원형 단면의 광은 콜리메터렌즈(21)를 거쳐 조리개(22)를 지나면서 원형 단면으로 각 프리즘(23,24,25)을 지나 대물렌즈(26)에 집속된다. 이러한 원형의 평행광은 대물렌즈(26)에 의해 광디스크(15)상에 촛점을 이루면서 집광되어 이 부분의 온도를 상승시키면, 광디스크(15)의 특성상 자계입력장치(32)의 자장방향에 따라서 쉽게 자화방향의 변화가 일어난다. 즉, 광디스크(15)의 이면위치에 설치한 입력자장으로 하향방향의 자계를 주면, 집광된 부분만 하향으로 자화되어 디지탈 신호의 "1"에 대응하게 되고, "0"의 신호를 기록하기 위해서는 레이저 다이오드(20)를 발광시키지 않으면, 매체상에 온도가 상승하지 않아 자화방향은 원래대로 있게 된다. 따라서, 레이저 다이오드(20)의 ON-OFF로 자화에 의한 광디스크(15)상의 기록이 가능하며, 기록 소거시는 역방향의 자장을 걸어주어 기록방법을 행하면 된다.

다음으로, 정보의 재생을 위한 작동순서를 설명한다.

재생에서는 레이저 다이오드(20)의 직선 P편광이 이용된다. 이런 편광 성분의 광이 광디스크(15)에 집속되면 집광부분의 자화방향에 대응하여 반사광이 진동축이 커(Kerr)효과에 의해 ±0.5도 만큼 회전하는 현상이 발생하게 되고, 리턴광로를 거쳐 1/2 파장판(27)에 입사하게 되면 다시 진동축은 45도 회전을 하게 된다. 본 발명에서는 이렇게 회전한 편광광원을 집속렌즈(28)로 광검출기(30,31)에 집속시키면서 광로중에 편광광속분리기(29)를 설치시켜 P편광, S편광으로 분리하여 각각을 검출 후, 차동계산을 함으로서 정확한 정보신호를 유도하였다.

제3도에는 광자기 디스크 장치의 광헤드에 사용되는 광검출기(30,31)위치에 따른 촛점상태를 보여준다. 광속분리기(29)로부터 P편광 또는 S편광으로 분리되는 편광은 그 촛점이 제3a와 b도처럼 동일한 경우가 광디스크상의 촛점이 맞는 것으로, 이 촛점일치가 어긋나면 촛점오차 검출수단에 의해 대물렌즈(26)가 코일(34)에 구동되면서 일치할때까지 발지하며, 상기한 예에서는 3분할을 예로 하였으나 그 이상의 분할이 가능함은 물론이다.

다음에는 촛점오차 검출순서에 대해 설명한다.

제4도 내지 제6도에서는 본 발명에서 구성한 촛점오차 검출의 구성요소 및 원리가 나타내어져 있다. 우선 제4도에 도시된 도면에서와 같이 광디스크(15)상에 대물렌즈(26)의 촛점이 정확히 집광되면, 집속렌즈(28)에 의해 두개의 광검출기(30,31)에 맺히는 광속의 직경은 같아져 리턴광로를 통한 두개의 광검출기 차동신호는 Fe=(A+B+C)-(A'+B'+C')라는 식에 의해 0(Zero)이 된다.

그러나, 만일 제5도에 도시된 바와 같이, 대물렌즈(26)가 광디스크(15)와 가까워지면 리턴광로의 광속이 두개 광검출기(30,31)에 맺는 크기의 차이로 차동신호 Fe는 0이 아닌 + 혹은 -의 오차신호가 유발된다. 또한, 제6도에 도시된 바와 같이 대물렌즈(26)가 광디스크(15)와 멀어지는 경우에도 같은 원리로 촛점오차 신호가 유발되어 이를 수정하는 구동이 이루어진다.

다음으로, 트랙의 오차검출순서를 설명한다.

제7도는 광디스크(15)를 정면에서 절단하여, 설명을 위해 트랙홈(34)을 확대예시한 것으로, 트랙홈(34)의 중심에 정확히 광스폿(SPOT)이 위치하고 있을 경우에는, 안내구에서 회절된 반사광은 광검출기(30,31)수광면에 좌우 대칭인상을 형성함으로서, 트랙오차신호 Te=(A-C)+(A'-C')가 0이 된다.

그러나, 안내구 중앙에서 스폿의 위치가 벗어나면 회절된 반사광은 광검출기에 좌우 비대칭으로 인하여 트랙오차신호는 0이 아닌 오차신호가 위치를 수정시켜 정위치에서의 트랙을 좇아 작동하게 한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 광학소자로서 콜리메터렌즈, 타원형조리개, 프리즘을 사용함으로서 타원광속의 단축직경이 정형프리즘의 굴절율 및 광축 기울기의 선정에 따라 입사면을 통과후 커지는 만큼 계산하여 타원광속의 장축직경을 줄이는 값을 선정하고, 타원조리개를 제작함으로써 광축의 과도한 기울기의 방지와 하나의 프리즘으로 완전한 원형광속이 가능하게 되고, 원하는 광속의 지름을 임의로 바꿀수 있도록 하는 효과가 있고, 펜타프리즘에 의한 광로의 변경은 상의 위상차에 대한 변화가 없고 설치가 용이할 뿐 아니라, 기울기에 의한 상의 편차가 적어서 전체적인 조립공차의 허용도를 높여주는 효과가 있다.

한편, 초기 광검출기의 설치에 의해 레이저 다이오드가 갖고 있는 자체 출력제어 이외의 것, 즉 기록과 재생에 필요한 출력 및 주파수 변조에 제어를 행함으로서 신뢰성이 향상되는 효과가 있으며, 광정보신호와 촛점오차신호 및 트랙오차신호를 하나의 광검출기로 검출함으로서 부품수가 절약되고 가격이 하락되는 효과가 있고, 상기 광정보신호와 촛점오차신호 및 트랙오차신호를 검출하는 광검출기 이외에 또다른 광검출기를 집속렌즈의 촛점 전, 후에 놓아서 오차검출에 대한 차동신호의 유발로, 오차검출의 신뢰성 향상 및 회로의 간략화가 실현되는 효과가 있으며, 펜타프리즘의 B면에 부분반사 코팅을 하고, 다시 정형프리즘에 발산함으로서 광로변경의 차단과 기저판에 대한 설치가 용이하게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 레이저 다이오드(20)로부터의 발사광이 광디스크(15)에 조사되고 광정보를 기록하고, 재생, 소거할 수 있도록 된 광자기 디스크 구동장치의 광헤드에 있어서, 상기 레이저 다이오드(20)로부터의 타원광속을 평행의 원형광속으로 바꾸어 주는 콜리메터렌즈(21)와 타원조리개(22) 및 정형프리즘(23), 상기 정형프리즘(23)에 접하는 펜타프리즘(24)과 광로를 변경시켜 주기 위한 별도의 펜타프리즘(25), 상기 펜타프리즘(25)으로부터의 광을 집속시켜주며 코일(35)로 구동되는 대물렌즈(26), 광디스크(15)에서 반사된 편광정보신호인 광을 원하는 만큼 회전시켜 주는 1/2파장판(27), 상기 1/2파장판(27)으로부터의 광을 집속시키는 집속렌즈(28), 집속렌즈(28)로부터의 광을 P,S편광으로 분리하는 편광광속분리기(29), 상기 편광 광속분리기(29)로부터의 P편광 촛점앞에 설치되는 광정보신호를 검출하는 P편광 광검출기(30)와 S편광 촛점뒤에 설치되는 S편광검출기(31), 상기 레이저 다이오드(20)광의 출력 및 변조주파수를 감지하여 피드백 신호를 검지해 주는 초기 광검출기(33) 및 정보기록매체에 자장을 인가하는 자계입력장치(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 구동장치의 광헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 정형프리즘(23)의 입사면(A)에는 초기 광검출용의 입사광이 부분반사되도록 다층막 코팅이 된 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 구동장치의 광헤드.
3. 제1항에 있어서, 펜타프리즘(24,25)의 일측면(B)에는 부분반사 다층막 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 구동장치의 광헤드.
4. 제1항에 있어서, 조리개(22)는 타원형조리개인 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 구동장치의 광헤드.
5. 제1항에 있어서, 상기 광검출기(30,31)는 3분할 광검출기가 사용되어지는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 구동장치의 광헤드.

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