KR950005031B1 - 초점 검출 장치 - Google Patents

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요시유끼 마쯔모또
히데히로 구메
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소니 가부시끼가이샤
오오가 노리오
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Abstract

내용없음

Description

[발명의 명칭]
초점 검출 장치
[도면의 간단한 설명]
제1a도는 본 발명과 관련있는 한 종래예를 나타내는 측면도이다.
제1b도 및 제1c도는 한 종래예에 있어서의 광 검출기의 평면도이다.
제2도는 본 발명의 제1실시예를 나타내는 측면도이다.
제3도는 제1실시예의 광 검출기 및 그 주변 회로를 나타내는 개략도이다.
제4도는 제1실시예의 사용예를 나타내는 측면도이다.
제5도는 제3도의 회로로부터 얻어지는 신호를 나타내는 그래프이다.
제6도 및 제7도는 본 발명의 각각의 제2 및 제3실시예를 나타내는 측면도이다.
제8도는 본 발명의 제4실시예를 나타내는 평면도이다.
제9도는 본 발명의 제5실시예를 적용한 광학헤드의 측면도이다.
제10도는 제9도의 광학헤드의 분해 사시도이다.
제11도 및 제12도는 제5실시예의 각각 측면도 및 정면도이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 광학기록매체의 지속 상태를 검출하기 위한 초점 검출 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
광학기록매체의 집속 상태를 나타내는 초점 오차 신호에는 제로크로스점에 관한 대칭성, 제로크로스점 근처에서의 직선성, 및 재생신호의 혼합의 배제 등이 요구되고 있다.
특허공개 소화 60-217535호 공보에는 상술의 요구를 충족하는 초점 검출 장치로서 제1a도에 나타내는 것같은 초점 검출 장치(10)가 도시되어 있다.
이 초점 검출 장치(10)는 레이저 다이오드 등의 광원(11)으로부터 방출된 빔(12)을 빔 분리기(13), 콜리메이터 렌즈(14) 및 대물렌즈(15)를 투과시켜서 광 디스크 등의 광학기록매체(16)로 입사시키고 이 광학기록매체(16)에 의해서 반사되어 대물렌즈(15) 및 콜리메이터 렌즈(14)를 투과하고 다시 빔 분리기(13)에 반사된다. 이 반사된 빔(17)을 빔 분리기(21)에 의해서 제1 및 제2의 빔(22), (23)으로 분할하고, 제1의 빔(22)의 집중점과 광학기록매체(16) 사이의 거리보다 이 광학기록매체(16)로부터, 더 이간해서 제1의 광 검출기(24)를 배치함과 동시에 제2의 빔(23)의 집중점과 광학기록매체(16)사이의 거리보다 근접해서 이 광학기록매체(16)로부터 제2의 광 거출기(25)를 배치한다. 제1b도 및 제1c도에 나타내는 바와같이 제1의 광 검출기(24)의 양측의 광 검출 소자(24a), (24c) 및 제2의 광 검출기(25)의 중앙의 광 검출 소자(25b)에 의한 검출 신호의 합과 제1의 광 검출기(24)의 중앙의 광 검출 소자(24b) 및 제2광 검출부(25)의 양측 광 검출 소자(25a, 25c)에 의한 검출신호의 합과를 비교함으로 초점 오차 신호를 얻도록 한 것이다.
[발명의 개시]
그런데 이같은 초점 검출 장치(10)에서는 2개의빔 분리기(13), (21)가 필요하며 게다가 광원(11), 빔 분리기(13), (21) 및 광 검출기(24), (25)가 서로 별개로 배치되어 있어서 조립이 용이하지 않으므로 장치가 대형이자 또한 고가이다.
이같은 과제를 해결하기 위해 본 발명에 의한 초점 검출 장치는 반도체 기판에 고정되어 있는 반도체 레이저와 이 반도체 기판에 고정되어 있는 프리즘과, 이 프리즘중에서 상기 반도체 레이저에 대향하고 있는 프리즘 면에 형성되어 있는 제1의 반투과 반사면과 상기 반도체 기판에 대접한 프리즘면으로 구성되고 또한 상기 제1의 반투과 반사면을 투과한 빔이 입사하는 위치에 형성된 제2의 반투과 반사면과, 상기 반도체 기판중에서 상기 제2의 반투과 반사면에 대접하고 있는 위치에 형성되고 있으며 소정 방향으로 정렬되어 있는 3개의 괌 검출 소자를 갖는 제1의 광 검출부와, 상기 반도체 기판중에서 상기 제2의 반투과 반사면에서 반사된 빔이 입사하는 위치에 형성되어 있으며 소정 방향으로 정렬되어 있는 3개의 광 검출 소자를 갖는 제2의 광 검출기를 각각 구비하고, 상기 반도체 레이저로부터 방출되어서 상기 제1의 반투과 반사면에서 반사된 빔으로 광학기록매체를 조사하고, 상기 제1의 반투과 반사면을 투과한 상기 광학기록매체로부터의 빔이 상기 제2의 반투과 반사면에 반사된 다음이자 또한 상기 빔이 상기 제2광 검출기로 입사하기 전에 집중되고, 상기 제1의 광 검출기 양측의 상기 광 검출 소자 및 상기 제2의 광 검출기 중앙의 상기 광 검출 소자의 검출신호의 합과 상기 제1의 광 검출기 중앙의 광 검출 소자와 상기 제2광 검출 소자 양측에 의한 검출신호의 합을 비교함으로써 상기 광학기록매체의 초점 오차 신호를 얻도록 되어 있다.
그리고 본 발명에 의한 초점 검출 장치에서는 프리즘이 제1 및 제2의 반투과 반사면을 가지고 있다. 단일 프리즘은 광학기록매체를 조사하는 빔과 광학기록매체로부터의 빔을 분리하는 빔 분리 기능과 상기 광기록매체로부터의 빔을 집중점의 빔을 검출하는 빔들로 분리하는 기능을 갖는다.
게다가 반도체 레이저, 프리즘과 제1 및 제2의 검출기가 일체로 되어 있다. 이들 복수의 광학부품을 반도체 기판의 동일 평면에 배치될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 초점 검출 장치에서 광학기록매체로부터의 빔의 집중점의 전후에 위치한 2개의 광검출기를 이용한 초점 검출은 단일 프리즘으로 수행될 수 있다. 따라서 부품수가 적으며 장치가 소형이며, 저가이다.
게다가 복수의 광학부품이 일체로 되어 있으므로 조립이 용이하며 또한 이들 복수의 광학부품을 반도체 장치의 동일 평면에 배치할 수 있으므로 제조가 매우 용이하며 이전 것들로 보아서도 장치의 원가가 낮다.
[발명을 실시하기 위한 최적의 형태]
이하 본 발명의 제1 내지 제5실시예를 제2도 내지 제12도를 참조하면서 설명한다.
제2도는 제1실시예를 나타내고 있다. 이 제1실시예의 초점 검출 장치(1)는 레이저 다이오드(31)를 주석땜 등으로 Si 기판(32)에 고정함과 동시에 이 Si 기판(32)에 광 다이오드인 광 검출기(33) 내지 (36)를 형성하고 BK7로 되는 사다리꼴 단면형의 프리즘(37)을 접착제로 광 검출기(33) 내지 (35)상에 고정한 혼성 집적 장치이다.
프리즘(37)에 있어서는 레이저 다이오드(31)에 대향하고 있는 면(37a)과 Si 기판(32)에 대접하고 있는 면(37b)중에서 광 검출기(35)의 근처 이외의 부분의 반투과 반사면으로 되어 있으며 면(37b)에 대향하고 있는 면(37e)이 반사면이다.
광 검출기(33), (34)는 제3도에 나타내는 바와같이, 소정 방향으로 정렬되어 있는 3개의 광 검출 소자(33a) 내지 (33c)와 (34a) 내지 (34c)를 각각 구비하고 있다. 또 이들의 광 검출 소자(33a) 내지 (33c), (34a) 내지 (34c)는 연산 증폭기(41) 내지 (43)에 접속되어 있다.
광 검출기(35)는 제8도에 나타내는 바와같이 배치되어 있는 4개의 광 검출 소자를 가지고 있느며 트래킹 검출용으로 쓰인다. 또 광 검출기(36)는 레이저 다이오드(31)의 자동 전력 제어용으로 이용된다.
또한 초점 검출 장치(1)는 제4도에 나타내는 바와같이 캡(44)중에 봉입되어 있다.
이같은 제1실시예의 초점 검출 장치(1)에서 레이저 다이오드(31)로 방출된 빔(45)의 일부가 면(37a)으로 반사되어 유한배율의 대물렌즈(46)를 투과해서 광학기록매체(16)를 조사한다.
광학기록매체(16)에 의해서 반사되어 대물렌즈(46)를 투과해서 면(37a)으로 입사한 빔(45)의 일부는 이 면(37a)을 투과해서 면(37b)으로 입사한다. 그런데 면(37b)중에서 광 검출기(33)의 근처는 반투과 반사면이므로 빔(45)의 일부는 면(37b)을 통과해서 광 검출기(33)로 입사하여 나머지는 면(37)에 의해 반사된다.
면(37b)에 의해 반사된 빔(45)은 면(37c)에 의해 반사되어 면(37b)으로 재차 입사한다. 그리고, 면(37b)으로 입사한 빔(45)의 일부가 광 검출기(34)로 입사되고 나머지는 이 면(37b) 및 면(37c)에 의해서 반사되어서 광 검출기(35)로 입사한다.
그리고 본 제1실시예의 초점 검출 장치(1)에서는 광학기록매체(16)가 빔(45)의 집중점에 위치하고 있는 경우에 이 빔(45)의 집중점의 공랙점이 면(37c)상에 위치하도록 프리즘(37)의 크기 등이 선정되어 있다.
따라서 제3도에 나타내는 바와같이 광 검출기(33), (34)상에 있어서의 빔(45)의 스포트(47)는 광학기록매체(16)가 빔(45)의 집중점에 위치하고 있는 경우는 서로 동등한 크기를 가지고 있으며 광학기록매체(16)가 빔(45)의 집중점으로부터 편향된 경우에 한 스폿(47)은 더 커지고 다른 스폿(47)은 더 작아진다.
그결과, 연산 증폭기(41), (42), (43)로부터는 제5도중의 곡선(51), (52), (53)으로 나타내어지는 신호가 얻어진다. 따라서 연산 증폭기(43)로부터 얻어지는 신호는 초점 오차 신호 역할을 하면, 이 초점 오차 신호는 제로크로스점에 관한 대칭성, 제로크로스점 근처에서의 직선성, 및 재생신호의 혼입의 배제등에 있어서 양호하다.
제6도는 제2실시예를 나타내고 있다. 이 제2실시예의 초점 검출 장치(2)는 프리즘(57)이 사다리꼴 단면형이 아니고 빔(45)이 면(57c)상에선 집중되지 않는다는 것을 제외하고는 제1실시예의 초점 검출 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성이다.
따라서 이 제2실시예의 초점 검출 장치(2)에서는 면(57c)중에서 빔(45)을 반사하는 부분에 작은 홈이 있어도 이 홈으로 빔(45)이 받는 영향은 적다. 그 때문에 초점 검출이 안정적으로 행해진다.
제7도는 제3실시예를 나타내고 있다. 이 제3실시예의 초점 검출장치(3)는 레이저 다이오드(31)로부터 방출되어서 면(37a)으로 향하는 빔(45)이 프리즘(58) 표면에서 수직으로 입사하며 또한 면(37a)에 의해서 반사된 빔(45)이 수직으로 출사하도록 프리즘(37)과 동일한 재질 즉 BK7로 이뤄지는 프리즘(58)이 프리즘(37)의 면(37a)에 밀접되고 있음을 제외하면 제1실시예의 초점 검출 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성이다.
제3실시예의 초점 검출 장치(3)에서, 제7도에서 보는 바와같이 레이저 다이오드(31)로부터 방출되어 면(37a)을 투과하는 빔(45)은 회절없이 직전한다. 이러한 이유로 작은 량의 미광이 광 검출기(33) 내지 (35)에 입사하여 높은 감도로 초점 검출을 수행할 수 있다.
제8도는 제4실시예를 나타낸다. 제4실시예의 초점 검출장치(4)는 레이저 다이오드(31)와 광 검출기(36)를 집속하는 선이 광 검출기(33)에서 (35)를 접속하는 선과 교차한다는 점을 제외하고는 제1실시예의 초점 검출장치와 동일하다.
따라서 이 제4실시예의 초점 검출장치(4)로도 레이저 다이오드(31)로부터 방출되어 면(37a)을 투과한 빔(45)이 광 검출기(33) 내지 (35)로 향하지 않으므로 이들 광 검출기 (33) 내지 (35)로 입사하는 미광이 적다.
제9도 및 제10도는 제5실시예를 적용한 광학헤드를 나타내고 있다. 이 광학헤드(60)에서는 베이스(61)에 판상인 요크부재(62)가 장착되고 있으며 몰드 성형된 힌지부재(63)가 핀(64)을 거쳐서 요크부재(62)에 장치되어 있다.
힌지부재(63)의 선단에는 물상간 거리가 14mm인 유한비율의 대물렌즈(46)와 제5실시예의 초점 검출 장치(5)를 홀딩하고 있는 홀딩부재(67)가 장치되고 있다. 또 홀딩부재(67)에는 개구(68a)를 가지는 뚜껑(68)이 접착되고 있으며 이 뚜껑(68)에는 거울(71)이 접착되어 있어서 개구(68a)를 폐쇄한다.
그 때문에 초점 검출장치(5)가 위치하고 있는 홀딩부재(67)내의 공간은 이 홀딩부재(67), 대물렌즈(46), 뚜껑(48) 및 거울(71)로 공기 밀폐 상태로 되어 있다.
또한 힌지부재(63)는 초점을 조절하도록 때문에 제9도에 일점쇄선으로 나타내듯이 홀딩부재(67) 등을 대물렌즈(46)의 광축 방향으로 요동시키기 위한 힌지(63a)와 트래킹을 조절하도록 홀딩부재(67) 등을 대물렌즈(46)의 광축과는 직교하는 방향으로 요동시키기 위한 힌지(63b)를 가지고 있다.
또, 광학헤드(60)의 전체가 기울어졌을 때에 홀딩부재(67) 등이 그 무게 때문에 힌지(63b)를 중심으로해서 회동하지 않도록 홀딩부재(67)중에서 힌지(63b)에 관해서 대물렌즈(46)와는 반대의 위치에 균형추(72)가 장치되어 있다.
요크부재(62)에는 수직 굴곡부(62a), (62b)가 형성되고 있으며 수직 굴곡부(61a) 이에 수직 굴곡부(62b)에 대향하는 면에는 자석(73)이 장치되어 있다. 또 홀딩부재(67)에는 수직 굴곡부(62b)를 둘러싸도록 초점용 코일(74)이 장치되어 있으며, 이 초점용 코일(74)에는 자석(73)에 대향하도록 트래킹용 코일(75)이 장치되어 있다.
수직 굴곡부(62a, 62b), 자석(73), 초점용 코일(74) 및 트래킹용 코일(75)은 힌지부재(63)에 대해서 대칭인 위치에 한쌍씩 설치되어 있다.
요크부재(62)와는 반대측의 홀딩부재(67)면에는 유연성 배선기판(76)의 일단부가 고착되어 있다. 이 유연성 배선기판(76)은 홀딩부재(67)의 절단부를 통해 연장되고 대물렌즈(46)의 광축과 평행하고 요크부재(62)의 베이스(61)측을 지나 핀(64)과 평행인 위치로까지 도달하고 있다.
힌지부재(63)나 홀딩부재(67) 등을 대물렌즈(46)에 대응하는 위치에 개구(77a)가 형성되고 있는 캡(77)으로 덮어 쓰워져 있다.
제11도 및 제12도는 초점 검출장치(5) 및 그 근처의 상세도를 나타내고 있다.
이 초점 검출장치(5)는 제1실시예의 초점 검출장치(1)와 실질적으로 동일 구성을 하고 있으며 레이저 다이오드(31)를 Si 기판(32)에 고정함과 동시에 이 Si 기판(32)에 광 검출기(33) 내지 (36)를 형성하고 프리즘(37)을 광 검출기(33) 내지 (35) 상에 고정한 혼성 집적 장치이다.
레이저 다이오드(31) 및 광 검출기(33) 내지 (36)는 와이어 결선으로 핀(81)에 전기적으로 접속되어 있다. 핀(81)은 유리(82)로 홀딩부재(67)에 대해서 절연된 상태로 이 홀딩부재(67)의 벽면을 관통하고 있으며 핀(1)이 선단부는 유연성 배선기판(76)에 접속되어 있다.
이상과 같은 광학헤드(60)에서는 레이저 다이오드(31)로부터 방출되어서 프리즘(37)의 면(37a)으로 반사된 빔(45)은 거울(71)로 다시 반사되어 대물렌즈(46)를 투과해서 광학기록매체(16)의 기록면상에서 결상한다.
광학기록매체(16)의 기록면에서 반사된 빔(45)은 상술의 경로를 반대로 나아가 프리즘(37)의 면(37a)에 도달한다. 이 면(37)으로부터 프리즘(37)내로 입사된 빔(45)은 프리즘(37)내에서 반사를 반복하면서 광 검출기(33) 내지 (35)에 입사된다.
프리즘(37)내에 있어서의 빔(45)을 광 검출기(33)와 (34) 사이의 광로상에서 결상한다. 따라서 이들 광 검출기(33), (34)의 차동 출력이 초점 오차 신호로서 초점용 코일(74)로 공급된다.
또 광 검출기(35)의 대각합 출력 사이의 차 출력이 트래킹 오차 신호로서 트래킹용 코일(75)로 공급된다. 또 광 검출기(33) 내지 (35)의 합 출력이 RF 신호로서 쓰인다.
이상과 같은 광학헤드(60)에서는 대물렌즈(46)가 유한 배율이므로 콜리메이터 렌즈가 불필요하며 게다가 단일 초점 검출 장치(5)로 발광 및 수광의 양쪽을 행하므로 부품의 수효가 적다.
따라서 광학헤드(60)는 부품의 수효가 적기 때문에 소형이자 또한 경량이며, 게다가 부품의 수효가 적기 때문에 부품 자체의 원가 및 조립, 조정원가가 낮으며 전체로서의 원가도 낮다.
또 발광부 및 수광부가 단일 초점 검출 장치(5)에 설치되어 있으므로 대물렌즈(46)의 홀딩부재(67)가 초점 검출장치(5)의 패키지로서 겸용되고 있으며 이것으로서도 광학헤드(60)의 원가가 감소된다. 게다가, 광학헤드(60) 전체가 소형이자 또한 경량이므로 넓은 서보 대역을 얻을 수 있으며 광학헤드로서의 성능이 높다.
본 발명에 의하면 소형이자 또한 저원가인 초점 검출 장치를 제공할 수 있다. 따라서 본 발명은 소형, 경량, 저원가이며 게다가 고성능이라는 것이 요구되는 광학헤드에 이용가능하다.

Claims (11)

  1. 초점 검출 장치(1-5)로서, 반도체 기판(32)에 고정되어 있는 반도체 레이저(31)와, 상기 반도체 기판(32)에 고정되어 있는 프리즘(37, 57, 58)과, 상기 반도체 레이저(31)에 대향하고 있는 프리즘 면(37a)에 형성되어 있는 제1의 반투과 반사면과, 상기 반도체 기판(32)에 대접하고 있는 프리즘 면(37b)이며 또한 상기 제1의 반투과 반사면을 투과하는 빔(45)이 입사하는 위치에 형성된 제2의 반투과 반사면과, 상기 반도체 기판(32)에서 상기 제2의 반투과 반사면에 대접하는 위치에 형성되고 소정 방향으로 정렬된 3개의 괌 검출 소자(33a, 33b, 33c)를 갖는 제1의 광 검출기(33)와, 상기 제2반투과 반사면에 반사된 빔이 입사하는 상기 반도체 기판(32)의 위치에 형성되고 소정 방향으로 정렬된 3개의 광 검출 소자(34a, 34b, 34c)를 갖는 제2광 검출기(34)를 포함하고, 상기 광기록매체(16)는 상기 반도체 레이저로(31)부터 방출되고 상기 제1반투과 반사면에서 반사된 빔(45)으로 조사되고, 상기 제1반투과 반사면을 통과한 광기록매체(16)로부터의 빔(45)은 이 빔(45)이 상기 제2반투과 반사면에 반사된 후 상기 광 검출기(34)에 입사하기 전에 집중되며, 상기 제1광 검출기(33) 상기 3개의 광 검출 소자(33a, 33b, 33c)의 양측 광 검출 소자(33a, 33c)와 상기 제2광 검출기(34)의 상기 3개의 광 검출 소자(34a, 34b, 34c)의 중앙 광 검출 소자(34b)로부터의 검출 신호의 합과 상기 제 1광 검출기 (33)의 상기 3개의 광 검출소자 (33a, 33b, 33c)의 중앙 광 검출소자 (33b)와 상기 제 2광 검출기 (34)의 상기 3개의 광 검출 소자의 양측 광 검출 소자(34a, 34c)로부터의 검출 신호의 합이 비교되어 상기 광기록매체(16)의 초점 에러 신호를 발생하는 초점 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 광 검출기(33)의 상기 3개의 광 검출 소자(33a, 33b, 33c)가 정렬하고 있는 소정 방향이 상기 제2의 광 검출기(34)의 상기 3개의 광 검출 소자(34a, 34b, 34c)가 배열하고 있는 소정 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1의 광 검출기(33)의 상기 3개의 광 검출 소자(33a, 33b, 33c)가 각각 상기 제2의 광 검출기(34)의 상기 3개의 광 검출부 소자(34a, 34b, 34c)에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 초점 검출 장치(1-5)가 캡(44)중에 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서, 대물렌즈(46)를 홀딩하는 홀딩부재(67)중에서 상기 초점 검출 장치(1-5)가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 홀딩부재(67)에 고정되어 있는 상기 대물렌즈(46)와 상기 홀딩부재(67)에 장치되어 있는 뚜껑(68)으로 상기 초점 검출 장치(1-5)를 봉입하는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 뚜껑(68)에 거울(71)이 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 거울(71)이 상기 대물렌즈(46)의 광축에 대해서 소정 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 홀딩부재(67)가 집속 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 홀딩부재가 트래킹 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 홀딩부재(67)가 트래킹 방향으로도 이동 가능한 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
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