KR930007175B1 - 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치 - Google Patents

광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치 Download PDF

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KR930007175B1
KR930007175B1 KR1019860700143A KR860700143A KR930007175B1 KR 930007175 B1 KR930007175 B1 KR 930007175B1 KR 1019860700143 A KR1019860700143 A KR 1019860700143A KR 860700143 A KR860700143 A KR 860700143A KR 930007175 B1 KR930007175 B1 KR 930007175B1
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아쯔시 후까모또
기요시 오사또
미찌오 오까
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소니 가부시끼가이샤
오오가 노리오
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치
[도면의 간단한 설명]
제1a도, 제1b도 및 제2도는 본 발명에 의한 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치의 한 실시예의 주요부를 도시하는 배치도 및 그 설명에 제공하는 파형도.
제3도는 종래의 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치를 도시하는 개략적 배치도.
제4도 및 제5도는 종래의 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치에 있어서 반도체 레이저 소자의 일예를 도시하는 정면도.
제6도는 파형도.
제7도는 간섭의 설명에 제공하는 선도.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 광학식 기록장치, 재생장치 및 기록 재생장치에 적용하기에 적합한 광학식 헤드의 트랙킹 오차검출 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
먼저, 제3도를 참조하여, 종래의 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치에 대해서 설명한다. OH는 광학식 헤드를 전체로서 표시한다 (1)은 반도체 레이저 소자(레이저 다이오드)로서, 이것의 레이저비임 출사단면(1A)측에서 출사한 단면이 타원과 같은 발산 레이저 비임 L은, 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(필요없는 경우도 있음)(2)에 입사되어서 평행비임으로된 후, 회절격자(grating)(3)에 입사시켜진다. 회절격자(3)에서 출사한 0차 비임 L0및 ±1차 비임 L+1, L-1(또한, +2차 이상, -2차 이상의 비임은 무시한다)은 무편광비임 스플리터(splitter)(하프미러)(편광비임 스플리터의 경우는, 대물렌즈(5)와의 사이에 1/4파장판을 설치한다)(4)을 통과한 후, 대물렌즈(5)에 입사시켜져서 접속시켜지고, 그 접속된 0차 비임 L0및 ±1차 비임 L+1, L-1은 광학식 기록 매체(광자기 기록매체도 포함)(6)의 기록면에 소정의 간격(예컨대 10㎛)을 두고 입사시켜진다.
광학식 기록매체(6)에서 반사한 0차 비임 L0및 ±1차 비임 L+1, L-1은 대물렌즈(5)를 통과한 후, 비임 스플리터(4)에 입사되어, 그 일부는 그 반사면(4a)에서 반사하여 광검출기(7)에 입사된다. 이 광검출기(7)는, 0차 비임 L0및 ±1차 비임 L+1, L-1이 특별히 입사되는 3개의 광검출부로 구성된다. 그리고, ±1차 비임이 각각 입사되는 1쌍의 광검출부에서의 1쌍의 광검출 출력의 차를 취하므로서, 0차 비임 L0의 광학식 기록매체(6)의 기록면상에서의 트랙킹 상태에 의한 트랙킹 오차신호가 얻어진다. 또한, 0차 비임의 입사된 광검출부에서는, 재생신호, 포커스 에러 신호등이 얻어진다.
다음에, 반도체 레이저 소자(1)의 일예에 대해서 제4도를 참조하여 설명한다. 이 반도체 레이저 소자(1)는 통상 한쪽의 전극을 겸한 동 등으로 구성되는 히트싱크(heat sink)(8)상에 고착되어 있다. 반도체 레이저 소자(1)의 구조를 도면에 있어서 그 상층에서 하층으로 향해서 설명하면, (1a)은 전극층, (1b)는 n-GaAs층(기본층), (1c)n-Ga1-yAlyAs층(클래딩 (cladding)층), (1d)는 Ga1-xAlxAs층(활성층), (1e)는 P-Ga1-yAlyAs층(클래딩층), (1f)는 P-GaAs층이다. 그리고, 활성층(1d)에서 상술한 레이저 비임 L이 출사한다. 이 반도체 레이저 소자(1)의 레이저 비임 출사 단면(벽개면(1A)을 정면으로 하면, 반도체 레이저 소자(1)는, 그 폭이 100 내지 300㎛, 높이(두께)가 80 내지 100㎛, 깊이가 200 내지 300㎛이다. 활성층(1d)의 히트싱크(8)의 상면에서의 높이는 수 ㎛이다.
그런데, 0차 비임 L0의 광학식 기록매체(6)의 기록면에 대한 탄젠셜스큐각이 변화하면, 트랙킹 에러신호도 그것에 의하여 주기적으로 변화하고, 정확한 트랙킹 에러를 검출할 수가 없었다.
본 발명자들은 그 원인을 규명한 바, 다음과 같은 것을 알았다. 광학식 기록매체(6)에서 반사한 0차 비임 L0및 ±1차 비임 L+1, L-1은 대물렌즈(5)를 통과한 후, 비임 스플리터(4)의반사면(4a)에서 반사할 뿐만 아니라, 비임 스플리터(4)를 통과하고, 회절격자(3)에 입사하여, 각각에 대응하여 0차 비임 및 ±1차 비임이 발생하고, 콜리메이터 렌즈(2)를 통과하여 반도체 레이저 소자(1)로 향한다. 이 반도체 레이저 소자(1)로 향하는 비임의 비임량은, 무편광 비임 스플리터를 사용한 경우에는 많고, 편광 비임 스플리터를 사용한 경우는 적다. 이 경우, 제5도에 도시하는 바와같이, 반도체 레이저 소자(1)의 레이저 비임 출사단면(1A)과, 회절격자(3)와의 상대 회동각 위치에 의하여, 반도체 레이저 소자(1)로 향하는 중심비임 1a 및 그 양측에 위치하는 양측 비임 Lb, Lc의 배치는, 각각 중심비임 La가 레이저 비임 출시단면(1A)상의 활성층(1d)에 위치하고, 양측 비임 Lb, Lc가 중심비임 La의 위치를 지나, 활성층(1d)과 직교하는 직선상에 있어서 상하로 위치하는 경우와, 중심비임 La 및 양측비임 Lb, Lc가 함께 활성층(1d)상에 위치하는 경우와, 중심비임 La 및 양측비임 Lb, Lc를 잇는 직선이 상기 2개의 경우의 중간의 임의의 각도위치로 오는 경우가 있다. 또한, 이들 중심비임 La 및 양측 비임 Lb, Lc는 제3도의 0차 비임 L0및 ±1차 비임 L+1, L-1이 회절격자(3)에 의해 재회절되고, 또한 혼재하여 중첩된 것이다.
그런데, 양측비임 Lb, Lc의 최소한 한쪽이 히트싱크(8)의 면에 입사한 경우는, 그 면이 거칠은 면이므로, 그 비임은 거기에서 난반사되므로 문제는 없으나, 양측비임 Lb, Lc중 최소한 한쪽이 반도체 레이저 소자(1)의 레이저 비임 출사 단면(1A)에 입사하는 경우는, 이 단면(1A)은 반사율이 양호(예컨대 10%)하므로, 이 단면(1A)에서 반사하고, 상술한 광로를 통과하여 광검출기(7)에 입사하므로, +1차 또는 -1비임과 간섭을 일으킨다. 이때문에 0차 비임 L0의 광학식 기록매체(6)의 기록면에 대한 탄젠셜 스큐각에 의하여, 광검출기(7)에 입사하는 +1차 또는 -1차 비임의 강도가 변화하고, 트랙킹 에러신호가 그 스큐각에 의하여 주기적으로 변화한다.
제6도는 양측비임 Lb, Lc중 한쪽 Lb가 반도체 레이저 소자(1)의 레이저 비임 출사단면(1A)에 입사하고, 다른쪽 Lc가 히트싱크(8)에 입사한 경우의, 0차 비임 L0의 광학식 기록매체(6)의 기록면에 대한 탄젠셜 스큐각 α°에 대한 트랙킹 에러신호 Se의 레벨변화의 주기성을 표시한다. 또한, 실제로는 ｜α｜가 증대함에 따라서, 트랙킹 에러신호 Se의 레벨은 감쇠한다. 또한, 양측비임 Lb, Lc이 다같이 레이저 비임 출사단면(1A)에 입사하는 경우는, 제6도에 대응하는 파형의 진폭이 제6도의 그것의 2배로 되고, 위상은 제6도와는 다르다.
다음으로, 양측비임 Lb, Lc중 한쪽 Lb가 반도체 레이저 소자(1)의 레이저 비임 출사단면(1A)에 입사하고, 다른쪽 Lc가 히트싱크(8)에 입사하는 경우의 간섭에 대해서, 제7도(렌즈계의 도시를 생략하였음)을 참조하여 설명한다. 제7도에 있어서, 실선으로 표시된(1A)는 레이저 비임 출사단면이나, 파선으로 표시된 정규위치의 출사단면(1A)에 대해 경사져 있는 일반적인 경우를 도시한다. 또한, 실선으로 표시된 (6)은 광학식 기록매체이나, 파선으로 표시된 정규 위치의 광학식 기록매체(6)에 대해 경사져 있는 경우를 표시한다. 0차 비임 L0은 정규 위치의 광학식 기록매체(6)의 기록면에 대해 수직이다. θ는 +1차 비임 L+1의 0차비임 L0에 대한 각도다.
Figure kpo00002
1은 레이저 비임 출사단면(1A) 및 회절격자(3)간의 광로길이,
Figure kpo00003
2는 회절격자(3) 및 광학식 기록매체(6)의 기록면간의 광로 길이이다.
Figure kpo00004
Figure kpo00005
1
Figure kpo00006
Figure kpo00007
2
Figure kpo00008
1
Figure kpo00009
2 0 +1
Figure kpo00010
Figure kpo00011
3
Figure kpo00012
Figure kpo00013
4
또한, g를 회절격자(3)에 있어서 0차 비임 L0및 +1차 비임 L+1간의 위상차라한다. i0, i1을 각각 회절격자(3)에 있어서 0차 바임, +1차 비임의 투과율, t를 하프미러(4)의 투과율, r, f를 각각 광학식 기록매체(6)의 기록면상과, 레이저 비임 출사단면(1A)상의 반사율이라 한다.
그런데, +1차 비임 L+1이 입사하는 광학식 기록매체(6)의 기록면상의 점 A에 있어서 광의 복소진폭을 다음의 4개의 경우로 나누어서 생각한다.
(1) a1: 1차 비임 L+1이 직접 점 A에 입사한 경우.
(2) a2: 0차 비임 L0가 광학식 기록매체(6)에서 반사하고, 재차 회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 0차 비임이 레이저 비임 출사단면(1A)에서 반사하고, 재차 회절격차(3)에 입사하므로서 얻어진 +1차 비임이 점 A에 입사한 경우이다.
(3) a3: 0차 비임 L0가 광학식 기록매체(6)에서 반사하고, 재차 회절격차(3)에 입사하므로서 얻어진 +1차 비임이 레이저 비임 출사단면(1A)에서 반사하고, 재차 회절격차(3)에 입사하므로서 얻어진 0차 비임이 점 A에 입사한 경우다.
(4) a4: +1차 비임 L+1이 광학식 기록매체(6)에서 반사하고, 재차 회절격차(3)에 입사하므로서 얻어진 0차 비임이 레이저 비임 출사단면(1A)에서 반사하고, 재차회절격자(3)에 입사하므로서 얻어진 0차 비임 점 A에 입사하는 경우다.
다음에 a1내지 a4를 식으로 표시한다.
a1=i1t·exp{j(
Figure kpo00014
1+g+
Figure kpo00015
2+
Figure kpo00016
Figure kpo00017
2,
Figure kpo00018
Figure kpo00019
3)} …………………………………… (1)
a2=i0 2i1t3rf·exp[j{3(
Figure kpo00020
1+
Figure kpo00021
2)+g+
Figure kpo00022
Figure kpo00023
2+
Figure kpo00024
Figure kpo00025
3}] ……………………… (2)
a3=i0 2i1t3rf·exp[j{3(
Figure kpo00026
1+
Figure kpo00027
2)+g+2
Figure kpo00028
Figure kpo00029
1+
Figure kpo00030
Figure kpo00031
2+
Figure kpo00032
Figure kpo00033
3+2
Figure kpo00034
Figure kpo00035
4}]………(3)
a4=i0 2i1t3rf·exp[j{3(
Figure kpo00036
1+
Figure kpo00037
2)+g+3(
Figure kpo00038
Figure kpo00039
2+
Figure kpo00040
Figure kpo00041
3)+2
Figure kpo00042
Figure kpo00043
1+2
Figure kpo00044
Figure kpo00045
4}]… (4)
계산을 간단히 하기 위해, 레이저 비임의 가간섭 거리를 2(
Figure kpo00046
1+
Figure kpo00047
2)이하로 하면, 점 A에 있어서 광의 강도 ⅠA는 다음식과 같이 표시된다.
ⅠA=｜a1｜2+｜a2+a3+a4｜2=i1 2t2[1+i0 4t4r2f2{3+2cos 2(
Figure kpo00048
Figure kpo00049
1+
Figure kpo00050
Figure kpo00051
4)+2cos 2(
Figure kpo00052
Figure kpo00053
1+
Figure kpo00054
Figure kpo00055
4+
Figure kpo00056
Figure kpo00057
2+
Figure kpo00058
Figure kpo00059
3)+2cos 2(
Figure kpo00060
Figure kpo00061
2+
Figure kpo00062
Figure kpo00063
3)}] …………… (5)
또한, 양측 비임 Lb, Lc의 양쪽이 레이저 비임 출사단면(1A)에 입사하는 경우에 있어서, +1차 비임 L+1이 광학식 기록매체(6)의 기록면상의 점 A에 입사하고, -1차 비임 L-1이 0차 비임 L0에 대해 대칭인 점 B에 입사하는 경우는, 점 A의 강도 ⅠA는 (5)식과 같으나, 점 B의 광의 강도 Ⅰ8는 다음식과 같이 표시된다.
ⅠB=i1 2t2[1+i0 4t4r2f2{3+2cos 2(
Figure kpo00064
Figure kpo00065
1-
Figure kpo00066
Figure kpo00067
4)+2cos 2(
Figure kpo00068
Figure kpo00069
1-
Figure kpo00070
Figure kpo00071
4+
Figure kpo00072
Figure kpo00073
2-
Figure kpo00074
Figure kpo00075
3)+2cos 2(
Figure kpo00076
Figure kpo00077
2-
Figure kpo00078
Figure kpo00079
3)}] …………………………………… (6)
상술한 점에 감안하여 본 발명은, 상술한 광학식 트랙킹 오차 검출방식에 있어서, 광학식 헤드의 0차 비임의 광학식 기록매체에 대한 탄젠셜 스큐각의 변화에 따라서는 변화할 염려가 없는 트랙킹 에러신호를 얻을 수가 있는 것을 제안하려는 것이다.
[발명의 개시]
본 발명은, 반도체 레이저 소자와, 이 반도체 레이저 소자로부터의 레이저 비임이 입사되는 회절격자와, 이 회절격자에서 출사한 0차 비임 및 ±1차 비임이 통과되는 비임 스플리터와, 이 비임 스플리터에서 출사한 0차 비임 및 ±1차 비임이 접속되어서 광학식 기록매체에 입사되는 대물렌즈와, 광학식 기록매체에 의해 반사된 0차 비임 및 ±1차 비임이 대물렌즈를 통과하고, 또다시 비임 스플리터의 반사면에서 반사한 후, 입사되는 광검출기를 갖고 있으며, 광검출기에서 ±1차 비임에 대응한 1쌍의 광검출 출력을 얻고, 이 1쌍의 광검출 출력의 차에 의하여 0차 비임의 광학식 기록매체상의 트랙킹 상태에 의한 트랙킹 오차신호를 얻도록 한 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치에 있어서, 반도체 레이저 소자와 회절격자 사이에 1쌍의 정렌즈와, 그 1쌍의 정렌즈사이에, 광학식 기록매체에서 반사하고, 대물렌즈, 비임 스플리터 및 회절격자를 통과하여 반도체 레이저 소자로 향하는 중심비임 및 그 양측의 양측 비임중 중심 비임을 통과시키거나 양측 비임을 차단하는 차광체를 설치하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태]
다음에 제1a도 및 제1b도를 참조하여, 본 발명의 일실시예를 설명하나, 제1a도 및 제1b도에 있어서, 제3도 내지 제7도와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다. 콜리메이터 렌즈(2) 및 회절격자(3) 사이에, 1쌍의 정렌즈(凸렌즈)(9, 10)를 설치하고, 또한 그 1쌍의 정렌즈(9, 10) 사이에, 광학식 기록매체(6)에서 반사하고, 대물렌즈(5), 비임 스플리터(4) 및 회절격자(3)를 통과하여 반도체 레이저 소자(1)로 향하는 중심 비임 La 및 그 양측비임 Lb, Lc중 중심비임 La만을 통과시키나 양측 비임 Lb, Lc를 차단하는 차광판(차광체)(11)를 설치한다.
렌즈(9, 10)로서는, 수차가 적은 것, 유효지름이 큰 것, 초점거리가 긴 것이 바람직하고, 예컨대 초점거리가 17mm, NA가 0.14의 것이다 .또한, 차광판(11)의 중심구멍(11a)은 직경(또는 폭)이 60㎛, 두께가 10㎛의 것이다. 또한, 레이저 비임 L의 파장은 830nm이다. 또는, 비임간 간격은 75㎛, 기록매체(6)의 비임 스포트 사이즈는 7㎛이다.
따라서, 제1a도에 도시하는 바와같이, 반도체 레이저 소자(1)에서 출사한 발산 레이저 비임은 콜리메이터 렌즈(2)에서 평행비임으로 되고, 렌즈(9)에 입사하여 집속되고, 또다시 렌즈(10)에 입사하여 재차 평행 비임으로 되어 회절격자(3)에 입사시켜진다. 그래서, 차광판(11)을 렌즈(9)로 하여금 출사한 집속 비임의 집속점 부근에 설치한다. (11a)는 차광판(11)의 중심구멍(slit)으로, 중심비임만을 통과시키기 위한 것이다. 기타의 구성은 제3도 내지 제7도와 같다.
이와같이 하면, 제1b도에 도시하는 바와같이, 기록매체(6)에서 반사하고, 대물렌즈(5), 비임 스플리터(4) 및 회절격자(3)를 통과하여 반도체 레이저 소자(1)로 향하는 중심비임 La 및 그 양측의 양측비임 Lb, Lc중 중심비임 La는 차광판(11)의 중심구멍(slit)(11a)을 통과하나, 양측비임 Lb, Lc는 차강판(11)으로 가려진다. 또한, 차광판91)의 회절격자(3)측의 면은 광흡수성 또는 광난 반사성을 가지고 있다.
제2도 및 제6도에 있어서, 탄젠셜 스큐각 α°에 대한 트랙킹 에러신호 Se의 레벨변화의 특성을, 본 발명과 같은 렌즈(9, 10) 및 차광판(11)을 설치하지 않은 경우와, 설치한 경우에서 각각 곡선 a, b(진폭 a, b의 도출과정은 시뮬레이션(similation)의 결과에 의해 얻음)로서 표시하고, 곡선(실선) a에 비해 곡선(파선) b쪽이 진폭레벨이 상당히 적어져 있다.
이같이 하여, 이같은 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치에 의하면, 광학식 기록매체(6)에서 반사한 비임이 대물렌즈(5), 비임 스플리터(4) 및 회절격자(3)를 통하여 반도체 레이저 소자(1)로 향해져도, 그 레이저 비임 출사단면(1A)에서 반사할 염려가 없으므로, 광학식 헤드 O의 OH차 비임의 광학식 기록매체(6)에 대한 탄젠셜 스큐각의 변화에 따라서 변화될 염려가 없는 트랙킹 에러신호를 얻을 수 있는 뛰어난 효과를 갖게 된다.

Claims (1)

  1. 반도체 레이저 소자와, 상기 반도체 레이저 소자로부터 레이저 비임이 입사되는 회절격자와, 이 회절격자에서 출사한 0차 비임 및 ±1차 비임이 통과되는 비임 스플리터와, 이 비임 스플리터에서 출사한 0차 비임 및 ±1차 비임이 집속되어서 광학식 기록매체에 입사되는 대물렌즈와, 상기 광학식 기록매체에 의해 반사된 0차 비임 및 ±1차 비임이 상기 대물렌즈를 통과하고, 또다시 상기 비임 스플리터의 반사면에서 반사한 후, 입사된 광검출기를 갖고, 이 광검출기에서 상기 ±1차 비임에 대응한 1쌍의 광 검출 출력을 얻고, 이 1쌍의 광검출 출력의 차에 의하여 상기 0차 비임의 상기 광학식 기록매체상의 트랙킹 상태에 의한 트랙킹 오차신호를 얻도록한 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출장치에 있어서, 상기 반도체 레이저 소자 및 상기 회절격자 사이에 배치된 1쌍의 정렌즈와, 그 1쌍의 정렌즈 사이에, 상기 광학식 기록매체에서 반사하고, 상기 대물렌즈, 상기 비임스플리터 및 상기 회절격자를 통과하여 상기 반도체 레이저 소자로 향하는 중심비임 및 그 양측의 양측 비임중 상기 중심비임만을 통과시키나 상기 양측 비임을 차단하는 차광체(차광판)를 설치한 것을 특징으로 하는 광학식 헤드의 트랙킹 오차 검출 장치.
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