KR940003550B1 - 부상형 광헤드 및 광정보 기록재생장치 - Google Patents

부상형 광헤드 및 광정보 기록재생장치 Download PDF

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마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
다니이 아끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

부상형 광헤드 및 광정보 기록재생장치
제1도는 본 발명의 제1실시예의 광헤드의 구성도.
제2도는 제1도의 실시예의 광헤드의 초점보정 동작설명도.
제3도는 본 발명의 제2실시예의 광헤드의 구성도.
제4도는 본 발명의 제3실시예의 광헤드의 구성도.
제5도는 본 발명의 제4실시예의 광헤드의 구성도.
제6도는 본 발명의 광파이버에 의한 대물렌즈의 구성도.
제7도는 본 발명의 제5실시예의 광헤드의 구성도.
제8도는 본 발명의 제6실시예의 광기록재생장치의 구성도.
제9도는 제8도의 실시예에 적용되는 레이저광원의 일례를 도시한 도면.
제10도는 비임웨이스트위치 d와 광비임폭 w의 위치관계를 도시한 도면.
제11도는 비임웨이스트위치 d와 광비임폭 w의 측정그래프.
제12도는 종래의 광기록재생장치의 광헤드부의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광디스크 2 : 고정광학부
3 : 콜리메이트광 4,19 : 가동광학부
5 : 트랙 6 : 레이저
7 : 조준렌즈 8 : 편광비임분할기
9 : λ/4판 10 : 원기둥렌즈
11 : 광검출기 12 : 작동기
13 : 전반사거울 14,21,31 : 대물렌즈
15,25 : 리니어모우터 16 : 레일
17a : 모우터 17b : 회전축
18 : 기록재생면 20 : 전반사프리즘
22 : 슬라이더 23,26,28,32,35 : 구동소자
24 : 레버 27 : 스키이부
29,36 : 고정부 30 : 광파이버
33 : 집속형 광파이버 34 : 클래드형 광파이버
37 : 레이저 다이오드 38 : 출사광
39 : 레이저발진부 40 : 렌즈부
41,42,43 : 전극
본 발명은 광디스크에 정보를 기록재생하기 위한 광헤드 및 광정보 기록재생장치에 관한 것으로써, 특히 광디스크의 표면을 부상해서 레이저광에 의해서 신호를 기록재생하는 광헤드와 이 광헤드에 의해서 기록재생하는 광기록재생장치에 관한 것이다.
광디스크를 기록매체로서 사용한 기록재생장치는 기록밀도면에서 자기기록재생장치보다 우수하나, 도달속도는 충분하다고는 할 수 없다. 이것은 신호를 기록재생하는 기록재생헤드의 질량의 차이에 의한다. 즉 자기헤드는 매우 경량, 소형인데 대해서 광헤드는 대형이며 무겁다. 이와 같은 과제를 해결하는 방법으로서, 분리광학계 방식의 광헤드가 있다. 또 면기록밀도의 점에서는, 광디스크가 트랙밀도의 우위성으로 인하여 수배에서부터 10배정도 고밀도이다. 그러나 드라이브장치로서 비교하면 메모리 용량은 거의 동일레벨에 있다.
이것은 자기헤드가 매우 소형이기 때문에, 자기 디스크를 복수장 쌓아올린 스택구조를 채용할 수 있다는데 그 이유가 있다. 따라서, 광디스크의 메모리용량을 올리려면 면기록밀도의 향상과 광헤드의 소형화에 따른 광디스크의 스택화가 과제이다.
광기록의 면기록밀도 D는 광파장을 λ, 대물렌즈의 개구수를 NA로 하여 DOC(NA/λ)2이므로, 면기록밀도를 높이려면 파장을 짧게 하거나 렌즈의 NA를 높이는 2가지의 접근방법이 있다.
광파장 λ의 단파장화는 반도체레이저기술의 진보를 기다리지 않으면 안된다. 현재 670nm의 반도체레이저기술의 개발을 서두르고 있으나, 이 이하의 파장의 레이저를 가능하게하는 결정재료는 아직 실용할 수 있는 것이 아니므로 대물렌즈의 NA를 올리는 것이 현실적이다.
그러나, 광비임을 디스크기판을 통과시켜 기록층에 조사하여 신호를 기록재생하는 디스크구조에서는 렌즈의 작동거리 WD(Working Distance)가 길고, 렌즈의 NA를 올리는 것은 직접 렌즈의 대형화로 연결되어 헤드를 소형으로 할 수 없다. 또 광디스크는 면흔들림이 100㎛정도이며, 가동범위가 넓은 렌즈 작동기가 필요하다는 것도 광헤드의 소형화를 방해하고 있었다.
종래의 광헤드로서는 예를들면 일본국 특개소 64-35734호 공보에 표시되어 있다.
제12도는 이 종래의 광헤드의 구성도를 도시한 것으로서, (1)은 광디스크, (2)는 콜리메이트광(3)을 출사하는 고정광학부, (4)는 레이저광(3)을 광디스크(1)의 트랙(5)에 집광시키는 가동광학부, (5)는 신호를 기록재생하는 트랙, (6)은 레이저, (7)은 레이저(6)의 출사광을 평행광으로 정형하는 조준렌즈, (8)은 광디스크(1)로부터의 반사광을 레이저(6)에 복귀시키지 않고 광검출기(11)에 반사해서 신호를 검출하기 위한 편광비임분할기, (9)는 λ/4판, (10)은 비점수차를 발생시키는 원기둥렌즈, (11)은 광디스크(1)로부터의 반사광을 수광하여 서어보신호나 재생신호를 검출하는 광검출기, (12)는 조준렌즈(7)를 집속이나 트래킹하기 위하여 작동시키는 작동기, (3)은 콜리메이트광, (13)은 전반사거울, (14)는 콜리메이트광(3)을 광디스크(1)의 트랙(5)에 집광하는 대물렌즈, (15)는 리니어모우터, (16)은 가동광학부(4)를 안내하는 레일이다.
이상과 같이 구성된 광헤드에 대하여 이하 설명한다. 제12도에 있어서, 광헤드부는 고정광학부(2)와 가동광학부(4)로 분할되고, 가동광학부(4)를 회전하는 광디스크(1)의 직경방향으로 리니어모우터(15)에 의해서 레일(16)을 따라서 이동시킨다. 조준렌즈(7)에 의해서 집광된 레이저(6)의 콜리메이트광(3)은 전반사거울(13)에 반사되어, 대물렌즈(14)에 의해서 광디스크(1)의 트랙(5)에 거의 수직으로 집광된다. 광디스크(1)로부터의 반사광은 λ/4판(9)의 작용으로 편광비임분할기(8)에 의해서 거의 전반사되어, 원기둥렌즈(10)를 개재해서 광검출기(11)에 입사한다. 광검출기(11)는 원기둥렌즈(10)의 비점수차에 의해서 초점오차신호를, 또 원거리에 푸시풀법에 의해서 트래킹오차신호를 검출한다. 광디스크(1)의 면흔들림에 의해서 발생되는 대물렌즈(14)의 초점어긋남은, 조준렌즈(7)를 작동기(12)에 의해서 구동하므로서 합초점상태로 한다. 레이저(6)를 데이터신호에 의해서 기록파우어레벨로 강도변조하면 대응한 트랙에 데이터가 기록된다.
그러나 상기한 바와같은 구성에서는, 작동기(12)는 고정광학부(2)의 조준렌즈(7)를 광디스크(1)의 면흔들림량과 동일한 정도로 이동시킬 필요가 있다. 그 때문에 작동기(12)가 대형화하고 구동파우어가 필요하며, 또 조준렌즈(7)의 이동거리가 크다는 것은 이 큰 발산각도 혹은 수속각도를 가지게 되기 때문에, 대물렌즈(14)에 입사하는 콜리메이트광(3)은 평행광이 아닌 것이 되어 양호하게 집속할 수 없고, 또 광디스크광(1)의 반사광이 광검출기(11)상에서 위치 어긋남을 발생한다. 그 결과 초점오차신호에 오프셋을 가져 서어보정밀도가 나빠진다는 과제가 있었다.
또, 가동광학부(4)는 레일(16)에 장착되어 레일(16)을 따라서 이동함으로써 트랙검색을 행하기 때문에 광디스크(1)의 면흔들림등으로 인하여 대물렌즈(14)는 비교적 큰 작동거리 WD가 필요하게 되고, 렌즈의 직경을 소형화할 수 없고, 그 결과 높은 NA의 대물렌즈(14)를 사용하면 가동광학부(4)가 대형이 된다는 과제를 가지고 있었다.
본 발명은 이러한 점에 비추어 광헤드를 소형경량화할 수 있고, 아울러서 높은 NA의 대물렌즈를 가지고, 고밀도로 기록재생할 수 있는 광헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 레이저광원과, 레이저광원의 출사광을 집광하는 조준렌즈로 이루어진 집광수단과, 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단으로 이루어진 고정광학부와, 콜리메이트광을 광디스크의 기록재생면에 거의 수직으로 반사하는 광반사수단과, 광반사수단에서 반사된 광비임을 기록재생면에 집속하는 대물렌즈와 대물렌즈와 광반사수단을 장착하여 기록재생면상에 부상하는 슬라이더로 이루어진 가동광학부와, 대물렌즈 혹은 조준렌즈에 장착된 구동소자, 또는 슬라이더와 이송수단을 결합하는 레버를 구동하는 구동소자를 구비한 것이다.
본 발명의 제2구성은 고정광학부로부터 출사하는 광비임을 가동광학부까지 광파이버에 의해서 전파하는 구성으로서, 또 광집속수단은 광파이버의 종단면을 구면 가공한 렌즈 혹은 집속형 광파이버 자체의 렌즈작용을 사용한 것이다.
또, 집광수단 혹은 광집속수단을 광축방향으로 움직이도록 장착한 구동소자를 구비한 것이다.
또, 본 발명의 제3구성은 레이저광원이 발광점위치를 움직이게 하는 발광점위치 가변수단과, 레이저광원의 출사광을 집광하는 집광수단과, 콜리메이트광을 광디스크의 기록재생면에 집속하는 광집속수단과, 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단과, 광집속수단을 기록재생면상에 기체층을 개재해서 부상시키는 슬라이더를 구비한 것이다.
본 발명은 상기한 구성에 의해 대물렌즈와 광반사수단을 슬라이더에 의해서 광디스크의 기록재생면상에 기체층을 개재하여 부상시키고, 광비임을 기록재생면에 집속하는 동시에 광디스크의 기록재생면의 둘레속도 변화에 의한 슬라이더의 부상높이변동을 구동소자에 의해서 대물렌즈 혹은 조준렌즈를 광축방향으로 움직이게 해서 보정하고, 대물렌즈를 기록재생면에 합초점한다.
혹은 레이저광원의 출사광을 광파이버에 의해서 광집속수단에 전송하고 광파이버와 광집속수단을 함께 슬라이더에 의해서 광디스크의 기록재생면과의 사이에 기체층을 개재하여 부상시키고, 부상한 광집속수단에 의해서 광비임을 기록재생면에 집속하여 신호를 기록재생한다.
또 본 발명은 상기한 구성에 의해 광집속수단을 장착한 슬라이더를 광디스크의 기재표면의 기록재생면상에 기체층을 개재하여 부상시키고, 발광점위치가변수단에서 레이저광의 발광점위치를 움직이게 하여 광집속수단의 집속광을 기록재생면에 합초점하여 신호를 기록재생한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 대물렌즈를 장착한 슬라이더를 광디스크의 기록재생면에 기체층을 개재하여 부상시키므로써, 기록재생면의 면흔들림에 거의 관계없이 슬라이더의 부상높이변화를 거의 수 ㎛이하로 해서 초점제어에 필요한 렌즈의 가동거리를 억제하여 높은 NA의 대물렌즈에 의해서 광비임을 미소스폿에 집속할 수 있고, 오프셋이 적은 서어보오차신호를 검출할 수 있는 소형ㆍ경량의 광헤드를 실현할 수 있고, 트랙액세스의 고속화와, 기록재생면을 겹쳐 쌓아서 스택구조에 의한 대용량의 메모리장치를 실현할 수 있는 등 그 실용적 효과는 크다.
또, 본 발명에 의하면, 광파이버에 의해서 레이저광을 기록재생면상에 부상하는 슬라이더에 장착된 광집속수단에 전송하므로서 광헤드를 구성하는 광학부품을 감소시켜, 광파이버가 가볍고 구부러지기 쉽기 때문에, 소형ㆍ경량설계의 자유도가 높은 광헤드를 실현할 수 있고, 또 광파이버 자체를 광집속수단으로서 사용할 수 있다. 또 본 발명에 의하면 레이저광원의 발광점위치를 바꾸어 기록재생면상에 부상한 광집속수단의 집속광을 기록재생면에 합초점하는 가동부가 없는 소형ㆍ경량의 광헤드를 가진 광기록 재생장치를 실현할 수 있고, 고속도달과 기록재생면을 겹쳐 쌓은 스택구조의 채용으로 대용량화가 가능하다는 등 그 실용적 효과는 크다.
이하 본 발명의 일실시예의 광헤드에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 광헤드의 구성도이다.
제1도에 있어서, 제12도와 동일한 번호는 제12도의 구성요소와 동일한 것을 표시한다. (17a)는 광디스크(1)를 회전하는 모우터, (17b)는 광디스크(1)를 모우터(17a)에 고정하는 회전축, (18)은 디스크기재의 표면에 트랙을 형성하여 기록매체를 증착한 신호의 기록재생면, (19)는 콜리메이트광(3)을 조여서 광디스크(1)의 기록재생면(18)에 집속하여 신호를 기록재생하는 가동광학부, (20)은 콜리메이트광(3)을 거의 직각으로 반사하는 전반사프리즘, (21)은 대물렌즈, (22)는 대물렌즈와 전반사프리즘(20)을 기록재생면(18)에 기체층을 개재해서 부상시키는 슬라이더, (23)은 대물렌즈(21)를 슬라이더(22)의 부상면을 기준으로 오르내리게 하는 PZT 세라믹 등의 압전소자이다. 제1도에 있어서는 가동광학부(19)를 광디스크(1)의 반경방향으로 이송하는 동시에 트래킹제어하기 위한 지지부재는 생략하였다(제3도의 (24)참조).
상기와 같이 구성된 광헤드에 대하여 이하 자세히 설명한다.
광헤드부는 고정광학부(2)와 가동광학부(19)로 분할되고, 가동광학부(19)를 고속회전하는 광디스크(1)의 직경방향으로 이동시켜 트랙검색을 행한다. 조준렌즈(7)에 의해서 조준된 레이저(6)의 콜리메이트광(3)은, 전반사프리즘(20)에 의해서 반사되어 대물렌즈(21)에 의해서 광디스크(1)의 기록재생면(18)에 거의 수직으로 집속된다. 광디스크(1)로부터의 반사광은 λ/4판(9)의 작용으로 편광비임분할기(8)에 의해서 거의 전반사되어 널리 알려진 원기둥렌즈(10)를 개재해서 광검출기(11)에 입사한다. 광검출기(11)는 원기둥렌즈(10)의 비점수차에 의해서 초점오차신호를 또 원거리에 푸시풀법에 의해서 트래킹오차신호를 검출한다.
슬라이더(22)는 광디스크(1)의 둘레속도와 슬라이더의 형상 및 가동광학부(19)의 질량으로 결정되는 부상 높이로 기록재생면(18)상에 기체층을 개재하여 부상하기 때문에, 광디스크(1)의 바깥둘레와 안둘레에서 슬라이더(22)의 부상높이가 달라, 대물렌즈(21)가 기록재생면에서 초점 어긋남을 발생한다.
예를들면, 1그램정도의 가동광학부(19)를 회전수 1800rpm이며 면적 1㎠ 정도인 슬라이더를 사용하면 수 ㎛에서부터 10㎛의 부상높이를 얻을 수 있고, 가장안둘레와 가장 바깥둘레에서는 약 수 ㎛의 차가 발생한다.
대물렌즈(21)의 초점어긋남은 링형상의 압전소자(23)에 광검출기(11)에서 검출한 초점오차신호를 증폭한 전압을 인가해서 두께변위를 일으켜 보정하여 합초점으로 한다.
슬라이더(22)의 기록재생면(18)으로부터의 부상높이는 매우 낮기 때문에 작동거리 WD를 매우 짧게 할 수 있어 대물렌즈(21)의 사이즈를 한계까지 소형으로 할 수 있다.
또, 슬라이더(22)는 광디스크(1)의 기록재생면(18)을 따라서 부상하고, 대물렌즈(21)의 광축이 기록재생면(18)과 거의 수직이 되어 광디스크(1)의 경사의 영향을 받기 어렵고, 대물렌즈(21)의 NA를 크게 할 수 있다.
특히, 부상높이를 1㎛ 정도로 하면 부상높이변화를 10수분의 1㎛ 이하가 되어 아주 약간의 초점조정으로도 된다.
일반적으로 PZT로 대표되는 압전세라믹은, 전압을 인가함으로서 ~10-2정도의 변위를 하기 때문에, 1㎛의 변위는 0.1㎜ 정도 두께의 소형 압전소자로 용이하게 얻을 수 있다.
대물렌즈(21)의 허용초점심도는 집속광비임의 중심강도가 80% 이상을 유지하는 거리로 하면, Δλ/2(NA)2으로 부여된다. 예를들면 λ=780nm, NA=0.8로 하면 Δ=0.6㎛가 되고, 초점제어이득은 종래의 50수 dB에 비교해서 25dB나 낮은 이득으로도 되게 된다.
부상높이의 보정은 대물렌즈(21)를 이동하여 행하여지므로 고정광학부(2)로부터 가동광학부(19)의 대물렌즈(21)에 입사하는 콜리메이트광(3)은 완전한 평행광이기 때문에, 대물렌즈(21)에 의해서 양호한 집광스폿을 얻을 수 있고, 또 반사광의 각도변화가 작기 때문에 오프셋이 적은 초점오차신호를 얻을 수 있다.
제2도는 제1도의 실시예에 있어서의 초점보정동작을 도시한 도면으로서, a도는 슬라이더(22)가 지나치게 부상한 경우, b도는 슬라이더(22)가 적정한 부상상태에 있는 경우, c도는 슬라이더(22)가 부상부족인 경우이다.
제2a도,b도,c도에 있어서, 광디스크(1)의 기록재생면(18)으로부터의 슬라이더(22)의 부상면(기록재생면쪽의 면, 제3도 스키이부(27) 참조)의 부상높이 h1, h2, h3은 h1＞h2＞h3이다. 따라서, 각각에서 합초점으로 하기 위해서는 제2도에 도시한 바와 같이 대물렌즈(21)의 작동거리 H가 일정해지도록 압전소자(23)의 두께를, t1, t2, t3(t1＜t2＜t3)으로 바꾸면 된다.
부상높이의 변동은 겨우 수 ㎛ 정도로서, 이것은 압전소자로 용이하게 제어가능한 값이다. 한편 부상형이 아닌 종래의 광헤드에서는, 디스크 면흔들림량 100㎛ 정도의 거리를 보정할 필요가 있으나, 이것을 소형의 압전소자로 실현하는 것은 극히 곤란하다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 가동광학부(19)를 기록재생면(18)에 기체층을 개재하여 부상시키므로서 기록재생면(18)의 초점어긋남량을 종래의 수 10분의 1로 억제하고, 대물렌즈(21)를 미동하여, 부상높이 변동을 보정하므로서 양호한 광집속성능과 서오보오차신호를 검출할 수 있는 소형ㆍ경량의 가동광학부(7)를 가진 광헤드가 가능하다.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 광헤드의 구성도이다.
제3도에 있어서, 제1도와 동일번호는 제1도의 구성요소와 동일한 것을 표시한다. (24)는 가동광학부(19)를 리니어모우터(25)에 고정하는 레버, (25)는 가동광학부(19)를 광디스크(1)의 직경방향으로 이송하여 트랙검색하는 리니어모우터, (26)는 레버(24)를 사이에 끼워 맞붙인 압전소자, (27)은 슬라이더(22)의 스키이부이다.
상기와 같이 구성된 광헤드에 대하여 이하 설명한다. 고정광학부(2)로 부터 출사된 콜리메이트광(3)은 전반사프리즘(20)에 의해서 반사되어 대물렌즈(21)에 의해서 광디스크(1)의 기록재생면(18)에 거의 수직으로 집광된다.
슬라이더(22)는 스키이부(27)에 의해서 광디스크(1)의 기록재생면(18)으로부터 광디스크회전수로 결정되는 높이로 부상한다.
레버(24)에 붙여진 압전소자(26)는 초점오차신호전압을 인가받아서, 레버(24)의 표리에 붙여진 압전소자가 각각 신장ㆍ수축하여 레버(24)를 거의 광디스크(1)에 수직으로 굴곡변위시켜 가동광학부(19)를 움직이게 한다. 이 결과, 디스크둘레속도의 차에 의한 슬라이더(22)의 부상높이의 차이가 보정된다. 대물렌즈(21)의 변위는 레버(24)의 결과 이면에 붙인 압전소자를 반대방향으로 변위시키는 것과, 레버(24)의 지레작용으로 증폭된다. 따라서 부상높이가 커서 그 변동이 큰 경우라도 소형 압전소자로 용이하게 그 변동을 보정할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 가동광학부(19)를 기록재생면(18)에 기체층을 개재해서 부상한 슬라이더(22)의 부상높이변동을 슬라이더(22)를 고정하는 레버(24)에 설치한 소형 압전소자(26)에 의해서 용이하게 보정할 수 있고, 또 가동광학부(19)는 특별한 작동기소자를 내장하지 않기 때문에 소형화가 가능하고, 제1도의 실시예와 마찬가지로 콜리메이트광(3)은 평행광인 그대로이므로 대물렌즈(21)에 의해서 양호한 집속스폿을 얻을 수 있고 서어보오차신호에 오프셋이 적다.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 있어서의 광헤드의 구성도이다. 제4도에 있어서, 제1도와 동일번호는 제1도의 구성요소와 동일한 것을 표시한다. (28)은 링형상의 압전소자, (29)는 압전소자(28)를 고정하는 고정부이다.
가동광학부(19)는 슬라이더(22)에 의해서 광디스크(1)의 기록재생면(18)상에 기체층을 개재해서 부상하나, 고속회전하는 디스크(1)의 가장안둘레와 가장 바깥둘레의 둘레속도의 차에 의해서 부상높이에 변화가 발생하여 대물렌즈(21)는 기록재생면(18)에서 합초점할 수 없다. 광검출기(11)에 의해서 검출된 초점어긋남을 표시하는 초점오차신호를 전압증폭하여 압전소자(28)에 인가하여 두께변화를 일으켜서 조준렌즈(7)를 광축방향으로 구동한다. 조준렌즈(7)의 이동은 콜리메이트광(3)을 평행광으로부터 발산광 혹은 집속광으로 변화시켜 대물렌즈(21)의 집광스폿을 합초점위치로 유지한다. 따라서 부상높이가 변화하여도 대물렌즈(21)의 집광스폿을 기록재생면에서 항상 합초점으로 유지할 수 있다.
조준렌즈(7)의 이동거리는 부상높이변동치의 조준렌즈(7)와 대물렌즈(21)의 광학계의 세로배율배가 되기 때문에 겨우 수 10㎛이다. 한편 종래의 광헤드에서는 디스크 면흔들림량 100㎛ 정도의 거리를 보정할 필요가 없고, 조준렌즈(7)의 이동거리는 수 100㎛라는 큰 값이 된다.
즉, 상기 실시예에 있어서는 조준렌즈(7)의 이동이 약간이기 때문에 콜리메이트광(3)은 거의 평행광이 되고, 대물렌즈(21)가 양호한 집속성능을 나타내고 또한 반사광의 평행광으로부터의 각도변화가 작아지기 때문에 외란이 작은 초점오차신호를 얻을 수 있다.
특히, 가동광학부(19)를 기록재생면(18)상에 부상시키므로서, 슬라이더(22)가 광디스크(1)의 기록재생면(18)을 따라서 부상하여 대물렌즈(21)의 광축이 기록재생면(18)과 거의 수직이 되기 때문에 광디스크(1)의 경사에 매우 강해진다. 따라서 대물렌즈(21)의 NA를 크게 할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 가동광학부(19)의 부상높이변동을 고정광학부(2)의 조준렌즈(7)를 구동하여 용이하게 보정할 수 있고, 또 가동광학부(19)는 특별한 작동기소자를 내장하지 않기 때문에 소형화가 가능하다.
제5도는 본 발명의 제4실시예에 있어서의 광헤드의 구성도이다.
제5도에 있어서 제1도와 동일번호는 제1도의 구성요소와 동일한 것을 표시한다. (30)은 콜리메이트광(3)을 대물렌즈(31)에 전파하는 광파이버(31)은 광파이버(30)의 종단부에 형성한 대물렌즈, (32)는 대물렌즈(31)를 슬라이더(22)의 부상면을 기준으로 오르내리는 PZT 세라믹 등의 압전소자로 이루어진 구동소자이다.
상기한 바와 같이 구성된 광헤드에 대하여 이하 설명한다.
조준렌즈(7)에 의해서 조준된 레이저(6)의 콜리메이트광(3)은 광파이버(30)에 의해서 대물렌즈(31)까지 전파되고, 광디스크(1)의 기록재생면(18)에 거의 수직으로 집속된다. 대물렌즈(31)는 광파이버(30)의 종단면에 장착되어 있다. 광디스크(1)로부터의 반사광은 λ/4판(9)의 작용으로 편광비임분할기(8)에 의해서 거의 전반사되어 원기둥렌즈(9)를 개재해서 광검출기(11)에 입사한다. 압전소자(32)는 대물렌즈(31)와 광파이버(30)를 광검출기(11)의 초점오차신호전압에 의해서 구동시켜, 부상높이 변화를 보정한다. 광파이버(30)는 가볍고 구부러지기 쉽기 때문에 압전소자(32)에 의해서 자유롭게 움직이게 할 수 있다.
슬라이더(22)의 기록재생면(18)으로부터의 부상높이는 매우 낮기 때문에 대물렌즈(31)의 작동거리 WD를 매우 짧게 할 수 있고, 그 사이즈를 한계까지 소형으로 할 수 있다.
제6도는 본 발명의 일실시예의 광파이버를 사용한 대물렌즈(31)의 구성도이다. 제6a도는 집속형광파이버(33)를, b도는 클래드형광파이버(34)의 예를 도시한다.
제6a도의 광파이버(30)로 집속형광파이버(33)를 사용하여, 그 종단부의 렌즈작용에 의해서 전파한 콜리메이트광(3)을 기록재생면(18)에 집속하는 것이다. 즉 파이버의 반경방향으로 2승 굴절율 분포를 가진 집속형 광파이버(33)는 입사한 콜리메이트광(3)의 위상상태를 보존하여 전파하기 때문에 파이버종단면을 적당히 절단하므로서 종단부를 출수한 콜리메이트광(3)을 한점으로 집속할 수 있다.
제6b도는 광파이버(30)로 클래드형 광파이버(34)를 사용하여 파이버(34)의 종단부를 구면 가공해서 마이크로 렌즈를 형성하여 기록재생면(18)에 집속하는 것이다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 광파이버에 의해서 레이저광을 기록재생면상에 부상하는 슬라이더에 장착된 광집속수단에 전송하므로서 광헤드를 구성하는 광학부품을 감소시킬 수 있고, 광파이버가 가볍고 구부러지기 쉽기 때문에 광헤드의 구성의 자유도가 높아 소형ㆍ경량화가 가능하다.
제7도는 본 발명의 제5실시예에 있어서의 광헤드의 구성도이다. 제7도에 있어서, 제1도와 동일번호는 제1도의 구성요소와 동일한 것을 표시한다. (35)는 조준렌즈(7)를 광축방향으로 움직이게 하는 압전소자등의 구동소자, (36)은 구동소자(35)의 고정부이다.
고정광학부(2)로부터 출사된 콜리메이트광(3)은 광파이버(30)에 의해서 대물렌즈(3)에 전파되어 광디스크(1)의 기록재생면(18)에 거의 수직으로 집광된다. 슬라이더(22)는 광디스크(1)의 둘레속도로 결정되는 높이로 부상한다. 광디스크(1)의 안둘레와 바깥둘레의 둘레속도의 차이에 의한 부상높이의 차는, 구동소자(35)에 의해서 조준렌즈를 광축방향으로 움직여서 행한다. 구동소자(35)는 초점오차신호전압을 인가받아서, 조준렌즈(7)가 광파이버(30)에 입사하는 콜리메이트광(3)의 입사각도를 변화시켜 대물렌즈(31)를 기록재생면(18)에 대하여 합초점한다. 이 결과, 디스크둘레속도의 차에 의한 슬라이더(22)의 부상높이의 차이가 보정된다.
조준렌즈(7)의 이동거리는 부상높이변동치의 조준렌즈(7)와 대물렌즈(31)의 광학계의 세로배율배가 되기때문에 겨우 수 10㎛이다. 한편 종래의 광헤드에서는 광디스크 면흔들림량 100㎛ 정도의 거리를 보정할 필요가 있고, 조준렌즈(7)의 이동거리는 수 100㎛라는 큰 값이 되어 구동소자(35)가 대형이 된다. 즉, 상기 실시예에 있어서는 조준렌즈(7)의 이동이 약간이기 때문에 콜리메이트광(3)은 거의 평행광이 되고, 광파이버(30)에 입사하여 전송되는 광량의 변화가 적다. 또 대물렌즈(31)에 의한 양호한 집속과 반사광의 평행광으로부터의 각도변화가 작아지기 때문에 외란이 적은 초점오차신호를 얻을 수 있다. 예를들면, 부상높이를 1㎛ 정도로 하면 콜리메이트광(3)의 평행광으로부터의 어긋남은 1㎛ 정도의 초점조정으로도 되므로 무시할 수 있고, 집속성능이나 서어보오차신호검출에의 영향도 거의 무시할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 가동광학부(19)를 기록재생면(18)에 기체층을 개재하여 부상한 슬라이더(22)의 부상높이변동을 조준렌즈(7)에 설치한 소형의 구동소자(35)에 의해서 용이하게 보정할 수 있고, 또 가공광학부(19)는 특별한 작동기소자를 내장하지 않기 때문에 소형화가 가능하다.
제8도는 본 발명의 제6실시예에 있어서의 광기록재생장치의 구성도이다.
제8도에 있어서, 제1도와 동일번호는 제1도의 구성요소와 동일한 것을 표시한다. (37)은 발광점가변형의 레이저다이오우드, (38)은 레이저다이오우드(37)의 출사광이다.
제9도는 제8도의 실시예에 적용되는 레이저다이오우드(37)의 일례이다. 제9도에 있어서, (39)는 레이저다이오우드(37)의 레이저발진부, (40)은 레이저다이오우드(37)의 렌즈부, (41)(42)(43)은 전극이다.
레이저다이오우드(37)는 일본국 제35회 응용물리관계연합강연회(1988년 3월), 강연예고집 제3분책, P.863, 강연번호 29a-ZP-7, “캐리어주입형 렌즈와 집적된 비임웨이스트위치가변 다이오우드 레이저”에 기재된 레이저 다이오우드를 적용할 수 있다. 제9도에 있어서, 레이저발진부(39)는 전극(43)으로부터 전류Ⅰ3을 주입하여 레이저발진한다. 레이저발진부(39)를 발진시킨 상태에서 렌즈부(40)의 전극(41)(42)에 전류Ⅰ2, Ⅰ2를 흐르게 하면 전극(41)(42) 사이에 굴절률의 변화가 발생하여 출사광의 발광점인 부분의 비임웨이스트의 위치가 변화된다.
상기와 같이 구성된 광기록재생장치에 대하여 이하 상세하게 설명한다.
레이저다이오우드(37)의 출사광(38)은 조준렌즈(7)에 의해서 조준된다. 콜리메이트광(3)은 전반사프리즘(20)에 의해서 반사되어 슬라이더(22)에 장착되고 광디스크(1)의 기록재생면(18)상을 부상하는 대물렌즈(21)에 의해서 기록재생면(18)에 거의 수직으로 집속된다. 광디스크(1)로부터의 반사광은 λ/4판(9)의 작용으로 편광비임분할기(8)에 의해서 거의 전반사되고, 원기둥렌즈(10)를 개재해서 광검출기(11)에 입사한다. 광검출기(11)는 원기둥렌즈(10)의 비점수차에 의해서 초점오차신호를, 또 원거계 푸시풀법에 의해서 트래킹오차신호를 검출한다.
슬라이더(22)의 부상높이는 광디스크(1)의 바깥둘레와 안둘레에서 다르므로 기록재생면(18)에서 초점 어긋남을 발생한다. 대물렌즈(21)의 초점 어긋남은 레이저 다이오우드(37)의 렌즈부(40)의 전극(41)(42)에 광검출기(11)에 의해서 검출한 초점오차신호로부터 발생한 전류를 흐르게 하므로서 출사광(38)의 비임웨이스트 위치를 광축방향으로 움직이게 하고 조준렌즈(7)의 콜리메이트광(3)의 파면을 발산 혹은 집속시켜서 대물렌즈(21)의 집속점을 기록재생면(18)상에 합초점한다.
제10도는 렌즈부(40)에 있어서의 출사광(38)의 비임웨이스트의 위치 d와 광비임폭 w의 관계를 도시한 도면이다. 제11도는 제10도의 광비임폭 w와 비임웨이스트위이 d의 측정그래프이다. 제9도, 제10도 및 제11도에 있어서 레이저다이오우드(37)는 레이저발진부(39)와 렌즈부(40)를 집적화한 것으로서, 렌즈부(40)는 주입하는 전류 Ⅰ1, Ⅰ2를 바꾸면 출사광(38)의 비임웨이스트위치 d가 변화한다. 예를들면, Ⅰ3=370㎃에서 레이저발진시키고, 렌즈부(40)의 전류가(A : 실선) Ⅰ1=Ⅰ2=20㎃에서부터(B : 파선) Ⅰ1=130㎃, Ⅰ2=175㎃로 변화하면, 비임웨이스트의 폭 w를 거의 일정하게 유지한 상태에서 비임웨이스트위치 d가 45㎛에서부터 55㎛로 약 10㎛ 안쪽으로 이동한다.
상기 레이저다이오우드(37)를 사용하였을때에 보정할 수 있는 초점 어긋남은 발광점위치의 이동거리의 조준렌즈(7)와 대물렌즈(21)가 구성하는 결상광학계의 세로배율(일반적으로 5에서부터 10)분의 1이 되기 때문에 1㎛에서부터 2㎛이다. 이것은 상기 레이저다이오우드(37)에 의해서 가능한 값이다.
그런데 제12도에 도시한 종래의 광기록재생 장치에서는 광디스크(1)의 수 100㎛의 면흔들림을 보정할 필요에 의해서 상기 레이저다이오우드(37)의 발광점의 이동거리 1㎛에서부터 2㎛로는 합초점할 수는 없다.
즉, 종래와 같이 기계적인 작동기를 사용하지 않고 레이저다이오우드(37)의 렌즈부(40)에 흐르게 하는 전류를 제어하므로서 초점보정을 행할 수 있고, 기록재생면(18)에 합초점할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 기록재생면상에 부상하는 슬라이더에 장착된 대물렌즈의 초점 어긋남을, 레이저광원의 발광점 위치를 가변함으로써 보정할 수 있고, 가동부도 없고 부품점수가 적은 소형ㆍ경량의 광헤드를 구성할 수 있어 도달이 빠른 광기록재생장치가 가능하다.
또, 광헤드를 매우 소형경량으로 할 수 있기 때문에 자기디스크와 마찬가지로 기록재생면을 겹쳐 쌓은 스택구조의 광디스크가 가능하여 메모리 용량을 대폭으로 증가할 수 있다.
이상의 실시예에서는 기록재생면(18)은 광디스크(1)의 디스크기재의 표면에 증착한 기록매체를 예로서 설명하였으나, 기록매체는 산화방지막 혹은 슬라이더(22)의 충돌에 의한 파괴를 방지하는 보호박막이 형성되어도 된다.
또한, 본 발명은 광디스크 기재의 두께 정밀도 혹은 경사와 대물렌즈의 NA수차의 관계로부터 기재두께를 적당히 선택하면 디스크기재쪽으로부터 광비임에 의해서 신호를 기록매체에 기록재생하는 통상의 광디스크에도 적용할 수 있다.
또, 조준렌즈(7)와 레이저(6)의 광로중에 비임분할기(8)와 λ/4판(9)을 배치한 고정광학계(2)를 표시하였으나, 레이저(6)의 바로 뒤에 조준렌즈(7)를 배치해서 콜리메이트광(3)을 비임분할기(8)와, λ/4판(9)에 입사하는 광학계라도 된다.
또, 이상에서 예시한 실시예는 본 발명의 설명에 필요한 최저한의 구성요소를 나타낸데 지나지 않으며, 예를들면 서어보 변복조신호처리ㆍ오차정정회도 등, 광디스크드라이브장치를 구성하는데 필요한 널리 알려진 수단이 필요에 따라서 사용되는 것은 말할 나위도 없다.

Claims (17)

  1. 레이저광원과, 상기 레이저광원의 출사광을 집광하는 조준렌즈로 이루어진 집광수단과, 집광된 광비임을 광디스크의 기록재생면에 거의 수직으로 반사하는 광반사수단과, 상기 광반사수단에 의해서 반사된 광비임을 상기 기록재생면에 집속하는 대물렌즈와, 상기 광디스크 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단으로 이루어진 광헤드에 있어서, 상기 레이저광원과 상기 집광수단이 고정부에 장착되고, 상기 대물렌즈는 광축방향으로 미동하는 구동소자에 고정된 상태에서 상기 광반사수단과 함께 슬라이더에 장착되고, 상기 슬라이더가 상기 기록재생면상에 기체층을 개재하여 부상하고, 부상한 상기 대물렌즈를 상기 구동소자를 구동하므로서 상기 기록재생면에 합초점 하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  2. 제1항에 있어서, 구동소자는 링형상의 압전소자인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  3. 레이저광원과, 상기 레이저광원의 출사광을 집광하는 조준렌즈로 이루어진 집광수단과, 집광된 광비임을 광디스크의 기록재생면에 거의 수직으로 반사하는 광반사수단과, 상기 광반사수단에 의해서 반사된 광비임을 상기 기록재생면에 집속하는 대물렌즈와, 상기 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단으로 이루어진 광헤드에 있어서, 상기 레이저광원과 상기 집광수단이 장착된 고정부와, 상기 조준렌즈를 장착한 구동소자와, 상기 대물렌즈와 상기 광반사수단을 장착한 슬라이더를 구비하고, 상기 슬라이더가 상기 기록재생면상에 기체층을 개재하여 부상하고, 상기 조준렌즈를 상기 구동소자에 의해서 광축방향으로 구동하므로서 부상한 상기 대물렌즈를 상기 기록재생면에 합초점 하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  4. 제3항에 있어서, 구동소자는 링형상의 압전소자인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  5. 레이저광원과, 상기 레이저광원의 출사광을 집광하는 조준렌즈로 이루어진 집광수단과, 집광된 광비임을 광디스크의 기록재생면에 거의 수직으로 반사하는 광반사수단과, 상기 광반사수단에 의해서 반사된 광비임을 상기 기록재생면에 집속하는 대물렌즈와, 상기 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단으로 이루어진 광헤드에 있어서, 상기 레이저광원과 상기 집광수단이 장착된 고정부와, 상기 대물렌즈와 상기 광반사수단을 장착한 슬라이더로 이루어진 가동광학수단과, 상기 가동광학수단을 상기 광디스크의 직경방향으로 이송하는 이송수단과, 상기 가동광학수단을 상기 이송수단에 고정하는 레버와, 상기 레버를 구동하는 구동소자를 구비하고, 상기 슬라이더가 상기 기록재생면과의 사이에 기체층을 개재하여 부상하고, 부상한 상기 대물렌즈를 상기 구동소자를 구동하여 상기 레버를 굴곡시켜 광축방향으로 움직이게 해서 상기 기록재생면에 합초점 하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  6. 제5항에 있어서, 구동소자는 2장의 압전소자를 레버를 사이에 끼워 맞붙이고, 상기 압전소자를 차동적으로 구동하여 상기 레버를 굴곡시켜 대물렌즈를 광축방향으로 움직이도록 한 것을 특징으로 하는 광헤드.
  7. 레이저광원과, 상기 레이저광원의 출사광을 집광하는 집광수단과, 집광된 광비임을 광디스크의 기록재생면에 집속하는 광집속수단과, 상기 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단으로 이루어진 광헤드에 있어서, 상기 집광된 광비임을 상기 광집속수단까지 전파하는 광파이버와, 상기 광파이버와 광집속수단을 장착한 슬라이더를 구비하고, 상기 슬라이더가 상기 기록재생면과의 사이에 기체층을 개재하여 부상하고, 상기 집속수단에서 집속한 집속광에 의해서 신호를 기록재생하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  8. 제7항에 있어서, 광파이버의 종단부와 광집속수단을 함께 광축방향으로 움직이게 하는 구동소자를 설치하고, 상기 구동소자에 의해서 상기 광집속수단을 구동하여 상기 기록재생면에 합초점하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  9. 제8항에 있어서, 구동소자는 압전소자인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  10. 제7항에 있어서, 집광수단인 조준렌즈에 구동소자를 설치하고, 상기 구동소자에 의해서 상기 조준렌즈를 광축방향으로 구동하여 상기 광집속수단을 상기 기록재생면에 합초점하는 것을 특징으로 하는 광헤드.
  11. 제10항에 있어서, 구동소자는 압전소자인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  12. 제7항에 있어서, 광파이버의 종단면을 구면가공하여 광집속수단으로 한 것을 특징으로 하는 광헤드.
  13. 제7항에 있어서, 광파이버는 집속형 광파이버인 것을 특징으로 하는 광헤드.
  14. 제13항에 있어서, 집속형 광파이버의 렌즈작용을 광집속수단으로서 사용한 것을 특징으로 하는 광헤드.
  15. 레이저광원과, 상기 레이저광원의 발광점위치를 움직이게 하는 발광점위치가변수단과, 상기 출사광을 집광하는 집광수단과, 집광광을 광디스크이 기록재생면에 집속하는 광집속수단과, 상기 기록재생면으로부터의 반사광을 분리하는 광분리수단과, 분리한 반사광을 수광하는 광검출수단으로 이루어진 광기록재생장치에 있어서, 상기 광집속수단을 상기 기록재생면상에 기체층을 개재하여 부상시키는 슬라이더를 구비하고, 상기 발광점위치가변수단에 의해서 상기 레이저광원의 발광점위치를 움직이게 하고, 상기 광집속수단의 집속광을 상기 기록재생면에 합초점하는 것을 특징으로 하는 광기록재생장치.
  16. 제15항에 있어서, 발광점위치가변수단은 비임웨이스트위치를 가동하는 렌즈부로서 레이저발진부와 집적된 것을 특징으로 하는 광기록재생장치.
  17. 제15항에 있어서, 디스크기재의 표면에 트랙과, 기록층과, 상기 기록층을 보호하는 보호층을 형성한 광디스크에 정보를 기록재생하는 것을 특징으로 하는 광기록재생장치.
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