KR950014835B1

KR950014835B1 - 광헤드장치

Info

Publication number: KR950014835B1
Application number: KR1019920006497D
Authority: KR
Inventors: 요시아끼 콤마; 세이지 니시노; 요시카즈 호리
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1995-12-15
Also published as: DE69215951D1; JPH04318333A; DE69215951T2; EP0509526B1; EP0509526A1; US5301182A; KR920020427A

Abstract

내용 없음.

Description

광헤드장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 광헤드장치의 개략적인 단면도.

제2도는 본 발명의 제1실시예인 블레이즈화 홀로그램의 작성법의 설명도.

제3도는 본 발명의 제1실시예인 블레이즈화 홀로그램의 위상변조량(0)과 회절 효율의 관계를 표시한 특성도.

제4도는 본 발명의 제2실시예인 블레이즈화 홀로그램의 격자패턴의 개략적인 설명도.

제5도는 본 발명의 제3실시예에 의한 광헤드장치의 개략적인 사시도.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 의한 블레이즈화 홀로그램의 격자패턴의 개략적인 설명도.

제7도는 본 발명의 제3실시예에 의한 광검출기 위에서의 회절광의 모양을 나타내는 평면도.

제8도는 본 발명의 제4실시예에 의한 광헤드장치의 주요부의 개략적인 사시도.

제9도는 본 발명의 제5실시예에 의한 반사막의 반사율과 광의 이용효율의 관계를 표시한 특성도.

제10도는 본 발명에 있어서의 역방향의 +1차 회절광의 광로를 표시한 개략 단면도.

제11도는 본 발명의 제6실시예에 의한 광헤드장치의 개략적인 단면도.

제12도는 본 발명의 제7의 실시예에 의한 광헤드장치의 개략적인 단면도.

제13도는 종래의 제1예에 의한 광헤드장치의 개략적인 단면도.

제14도는 종래의 제1예에 의한 광헤드장치에 있어서의 주요부의 평면도.

제15도는 종래의 제2의 예에 의한 광헤드장치의 개략단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 블레이즈화 홀로그램 2 : 방사광원

3 : 순방향의 광비임 4 : 대물렌즈

5 : 정보기록매체 6 : 역방향의 +1차 회절광

7 : 광검출기 9 : 투명기판

12 : 반투명막 15 : 역방향의 반사광

18 : λ/4판 19 : 편광반사막

20 : 콜리메이트렌즈

본 발명은, 광기록매체나 광자기 기록매체에 정보를 기록하거나 소거하고, 또는 광기록매체나 광자기 기록매체로부터 정보를 재생하는 광헤드장치에 관한 것이다.

고밀도, 대용량의 기억매체로서, 피트(Pit) 형상패턴을 가진 광디스크를 사용하는 광메모리기술은, 디지틀 오디오디스크, 비디오디스크, 문서파일디스크 또는 데이터파일과 용도를 확장하면서, 실용화 되어 왔다. 미소하게 조여진 광비임을 통하여 광디스크에의 정보의 기록재생이 높은 신뢰성을 바탕으로 순조롭게 실행되는 메카니즘은, 광학계에만 의존하고 있다. 광학계의 주요부분인 광헤드장치의 기본적인 기능은, 회절한계의 미소스포트를 형성하는 집광성, 상기 광학계의 초점제어와 트래킹제어 및 피트신호의 검출로 대별된다. 이들은, 목적과 용도에 따라서, 각종의 광학계 및 광전변환 검출방식의 조합에 의해서 나타내고 있고, 특히 최근, 광픽업헤드장치를 부품 절약화, 소형화하기 위하여, 홀로그램을 사용한 광픽업헤드장치가 개시되어 있다.

제1종래예로서, 「일본국, 카네마루, 쯔카이, 수기우라타 : "레이저디스크용 초소용 픽업(1)" 1990년 텔레비젼 학회년차대회 P.145-146」및 「일본국, 케나마루, 코타카, 쿠사노 : "레이저디스크용 초소형픽업(2)", 1990년 텔레비젼 학회년차대회 P.147-148」에 개시된 광헤드의 구성도를 제13도에 도시하고 있다.

제13도에 있어서, (2)는 반도체레이저 등의 방사광원이다. 이 광원으로부터 출사한 순방향의 광비임(3)(레이저광)은 평행평판(91)의 표면에 형성된 반투명막(12a)에서 반사되어 대물렌즈(4)에 입사하고, 정보기록매체(5)위에 집광된다. 정보기록매체(5)에서 반사한 광비임은 원래의 광로와 역방향으로 도달하고 평행평판(91)에 입사된다. 이 평행평판(91)의 이면에서 반사한 역방향의 광비임(3a)는 반투명막(12a)을 투과해서 광검출기(7a)에 입사한다. 광검출기(7)는 입사된 역방향의 광비임(3a)에 대응하는 전기신호로 변환하여 출력한다. 광검출기(7a)의 출력을 연산함으로써, 서보신호 및 정보신호를 얻을 수 있다.

예를들면 포커스서브신호(FE)는 역방향의 광비임(3a)의 평행평판(91)을 투과함으로써 발생하는 비점수차를 이용하고 있다. 포커스서보신호 "FE"는 제14b도에 표시한 4분할 광검출기(7a)로부터의 출력을 S1-S4로해서,

FE=(S1+S4)-(S2+S3).............................................................(1)

의 연산에 의해서 얻을 수 있다.

즉, 평행평판(91)을 광비임의 분할수단과 비점수차발생수단의 양쪽으로 사용함으로써 부품절약화를 도모하고 있다.

또 이때 역방향의 광비임(3a)이 평행평판(91)을 투과한다는 사실로부터 코마수차가 발생한다. 비점수차법을 사용해서 포커스에러검출을 행하기 위해서는, 일반적으로 제14a도에 표시한 바와같은 형상의 광검출기(7c)을 사용하나, 제1종래예에서는 코마수차의 영향에 의해서 발생하는 포커스에러신호와 트래킹에얼신호의 크로스 토크를 억제하기 위하여, 광검출기는 제13도와 같은 형상으로 되어 있다.

제2종래예로서 일본국 특개소 63-191328호 공보에 개시된 광헤드 구성도를 제15도에 도시하고 있다.

제15도에 있어서, (2)는 반도체레이저등의 방사광원이고, (101)은 표면반사율이 높은 반사형 블레이즈화 홀로그램이다. 이 광원으로부터 출사한 순방향의 광비임(3)(레이저광)중에서 홀로그램(101)에서 반사하여 발생한 순방향의 0차 회절광(61)이 대물렌즈(4)에 입사하고, 정보기록매체(5)위에 집광된다. 정보기록매체(5)에서 반사하여 발생한 역방향의 0차 회절광은 원래의 광로와 역방향으로 도달하여 홀로그램(101)에 입사된다. 상기 홀로그램으로부터 발생하는 역방향의 +1차 회절광(6)은 광검출기(7b)에 입사된다. 광검출기(7b)의 출력을 연산함으로써, 서보신호 및 정보신호를 얻을 수 있다.

일반적으로, 순방향의 0차 회절광(61)량과 역방향의 1차 회절광(66)량의 곱과 동일한 광의 이용효율을 최대화하기 위하여 홀로그램(101)을 블레이즈화한다.

제2종래예에서는, +1차 회절광의 파면(wavefront)을 자유롭게 설계할 수 있으므로, 제1종래예와 같이 특수한 광검출기를 사용하지 않고 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스토크를 억제할 수 있다. 또, 비점수차법이외의 서보방식에 의해서 포커스에러신호를 얻는것도 용이하다.

제1종료예에서는, 이하와 같은 과제가 있다.

① 광검출기를 특수한 형상으로 하여 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스 토크를 억제하고 있으나, 조립오차, 광정보매체의 경사(틸트), 온도변화나 경시변화에 의해서 광검출기 위에서 광비임이 이동하였을 때에는, 광검출기의 형상이 특수하여 분할영역 "S1ㆍS3"과, "S2ㆍS4"의 형상이 현저하게 다르기 때문에 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스토크가 발생하기 쉽다.

② 포커스에러신호를 얻기 위해서는, 광검출기의 분할영역 "S1+S3"과 "S2+S4"의 조로분할해서 이들의 조의 출력차를 포커스에러신호로 하고 있다. 그러나 분할영역 "S1ㆍS"과 "S2ㆍS4"의 형상이 현저하게 다르므로, 미광(迷光)에 대해서 오프셋이 대단히 발생하기 쉽다.

③ 광검출기는 특수한 형상을 가지므로 제조단가가 높아진다.

④ 포커스에러신호의 검출방식으로서, 비점수차법이외의 방법으로는 검출하기 어렵다.

⑤ 광비임을 분할하기 위하여 반투명막을 사용하고 있으므로 광의 이용효율이 낮고, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 낮다.

⑥ 방사광원(2)과 광검출기(7a)과 평행평판(91)에 대해서 같은 쪽에 배치되어 있으므로, 광검출기(7a)에 미광이 들어가지 않도록하기 위해서는 정보기록매체(5)에 대해서 수직인 방향으로 대물렌즈(4)와 평행평판(91)이 어느정도의 거리를 가지는 것이 필요하며, 광헤드장치가 두껍게 된다.

또, 제2실시에에서는, 다음과 같은 과제가 있다.

⑦ 홀로그램으로부터 발생하는 순방향의 0차 회절광을 광정보 기록매체위에 집광해서 정보신호등을 판독하는 구성이므로, 미소한 스포트로 집광하기 위하여 0차 광의 파면 수차나 광량의 불균일을 극히 작게하지 않으면 안되고, 또한 홀로그램을 대단히 정밀하게 제작하지 않으면 안된다. 따라서, 홀로그램의 제조단가가 높게된다.

⑧ 순방향의 0차 회절광과 역방향의 +1차 회절광의 강도를 강하게 하기 위하여 홀로그램을 블레이즈화하지 않으면 안되기 때문에, 불필요한 차수의 회절광도 발생한다. 순방향에서 발생한 불필요한 차수의 회절광은, 그 일부가 광정보 기록매체에서 반사해서 광검출기에 입사하기 때문에, 서보신호나 정보신호에 대해서 노이즈로 되어 S/N비가 저하한다.

본 발명의 목적은, 상기한 문제를 감안하여, 개선된 광헤드장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면에 따르면 방사광원과, 반투명막을 가진 투명기판과, 정보기록매체위에 광비임을 집광시키는 집광광학계와, 상기 투명기판의 상기 반투명막과 반대쪽의 면에 홀로그램을 형성한 반사형 홀로그램과, 상기 반사형 홀로그램으로부터 광비임을 수광하는 광검출기를 구비하고, 상기 반사광원으로부터의 순방향의 광비임은, 상기 투명기판위에 형성한 상기 반투명막에서 상기 광비임의 일부가 반사되어, 상기 집과광학계에 의해 상기 정보기록매체위에 산기 순방향의 광비임을 집광하고, 상기 정보기록매체에서 반사하여 상기 반투명막을 투과한 광비임을 상기 홀로그램에서 역방향의 회절광으로서 회절하고, 복수의 광검출부로 이루어진 상기 검출부에서 상기 역방향의 회절광을 수광하고, 수광된 역방향의 회절광에 대응하는 광전류로 출력되고, 상기 방사광원과 상기 광검출기는 상기 투명기판에 대해서 동일한 쪽에 배치되고, 상기 반투명막은 상기 방사광원과 상기 광검출기의 가까운쪽에 있는 투명기판의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치를 제공한다.

본 발명의 제2측면에 다르면, 직선편광의 광비임을 방사하는 방사광원과, 상기 방사광원으로부터 출사하는 광비임의 편광방향과 동일방향의 평광비임을 전반사하고, 상기 광비임의 편광방향과 직각방향의 편광비임을 전부투과하는 편광반사막을 가진 투명기판과, 정보기록매체위에 광비임을 집광시키는 집광광학계와, 상기 정보기록매체와 상기 투명기판사이에 설치된 λ/4판과 상기 투명기판의 상기 편광반사막과 반대쪽의 면에 홀로그램을 형성한 반사형 홀로그램과, 상기 반사형 홀로그램으로부터 광비임을 수광하는 광검출기를 구비하고, 상기 방사광원으로부터의 편광방향이 일치한 순방향의 광비임은, 상기 편광반사막에서 전반하고, 상기 λ/4판에서 편광을 원편광으로 변경한 후에, 상기 집광광학계에 의해 상기 정보기록매체위에 상기 광비임을 집광하고, 상기 정보기록매체에서 반사하고, 상기 λ/4판에서 편광을 상기 방사광원으로부터 출사하는 광비임의 편광방향과 직각방향의 직선편광으로 변경한 후에, 상기 편광반사막을 전부투과하고, 상기 편광반사막을 투과한 광비임을 상기 홀로그램에서 역방향의 회절광으로서 회절하고, 복수의 광검출부를 이루어진 상기 검출부에서 상기 역방향의 회절광을 수광하고, 수광된 역방향의 회절광에 대응하는 광전류를 출력하고, 상기 방사광원과 상기 광검출기는 상기 투명기판에 대해서 동일한 쪽에 배치되고, 상기 편광반사막은 상기 방사광원과 상기 광검출기의 가까운 쪽에 있는 상기 투명기판의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치를 제공한다.

상기 수단을 사용함으로써,

① 반사형 블레이즈화 홀로그램을 투명기판의 뒤쪽에 형성함으로써 광비임이 평행평판을 투과할때에 발생하는 코마수차를 보정할 수 있으므로, 제1종래예와 같은 특수한 형상의 광검출기를 사용하지 않고 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스토크를 억제할 수 있다. 따라서, 조립오차, 광정보 기록매체의 경사(틸트), 온도변화나 경시변화에 의해서 광검출기 위에서 광비임이 이동하여도, 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스토크가 발생하지 않으므로, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 향상한다.

또, 광검출기의 분할영역 "S1ㆍS3"과 "S2ㆍS4"의 형상을 제14a도와 같이 대칭으로 할 수 있으므로, 미광에 대해서 오프셋을 발생하기가 대단히 어렵고, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 향상한다.

또, 광검출기의 형상이 일반적으로 대량으로 사용되고 있는 것과 동일하므로, 제조단가가 낮게 된다.

② 투명기판의 뒤쪽에 형성한 블레이즈화 홀로그램에 의해서 +1차 회절광은 임의의 방향으로 회절시키는 것이 가능하므로, 정보기록매체의 수직방향으로 대물렌즈와 평행평판을 접근시켜서 배치하여도, 평행평판에 대해서 같은 쪽에 배치되어 있는 방사광원과 광검출기를 서로 간섭하는 일없이 동작시킬 수 있다. 따라서, 광헤드장치를 박형화할 수 있다.

③ 반투명막에서 반사된 광비임을 정보매체위에 집광해서 정보신호를 판독하는 구성이므로 블레이즈화 홀로그램의 제작정밀도에 관계없이, 정보기록매체위의 집광스포트의 사이즈를 회절한계까지 감소시킬 수 있다. 따라서 저렴한 값으로 서보신호나 정보신호의 S/N비가 높은 광헤드장치를 제공할 수 있다.

④ 블레이즈화 홀로그램(1)은 +1차 회절광의 회절효율이 최대로 되도록 제작하여, 불필요한 회절광을 용이하게 억제할 수 있으므로, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 높은 광헤드장치를 제공할 수 있다.

⑤ 더블나이프에지법(double knife edge method)을 사용해서 포커스에러신호검출을 행함으로써, 포커스 에러신호와 디포커스에 대한 감도가 현저하게 높게 된다.

⑥ 포커스서보신호의 검출방식으로서, 스포트사이즈 검출법(SSD법)을 사용함으로써, 광헤드장치의 조립 허용오차를 현저하게 완화할 수 있고 또한 파장의 변동에 대해서도 안정적으로 서보신호를 얻을 수 있다.

⑦ 반사막의 반사율(R)을 1/3 또는 약 0.33으로하여 광의 이용효율을 향상시킬 수 있으므로 서보신호나 정보신호의 S/N비가 높은 광헤드장치를 구성할 수 있다.

⑧ 편광반사막과 λ/4판을 사용해서 광헤드장치를 구성함으로써 광의 이용효율 η을 한층 더 향상시킬 수 있다. 또 역방향의 +1차 회절광(6) 이외에는 광검출기(7)에 입사하는 광비임이 발생하지 않으므로, S/N비가 보다 양호한 신호를 얻을 수 있는 광헤드장치를 구성할 수 있다.

이하 도면을 사용해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명 제1실시예에 의한 구성도이다. 동도면에 있어서, (1)은 +1차 회절광의 회절효율이 최대로 되도록 제작된 블레이즈화 홀로그램이고, (2)는 반도체 레이저등의 반사광원이고, (9)는 투명기판이다. 또, 동도면에서는 생략되어 있으나 투명기판(9)의 블레이즈화 홀로그램(1)을 형성하고 있는 쪽(이후 투명기판(9)의 뒤쪽으로 칭함)에는 전반사막을 형성하고, 블레이즈화 홀로그램(1)은 반사형 홀로그램으로서 사용한다.

본 발명의 특징은 반사형 블레이즈화 홀로그램(1)을 투명기판(9)의 뒤쪽에 형성하는 데 있다. 이하, 그 동작에 대해서 설명한다.

방사광원(2)으로부터 출사한 광비임(3)레이저광은, 투명기판(9)의 반사광원(2)에 가까운쪽(이후 앞쪽으로 칭함)에 알루미늄의 증착막이나 유전체막으로서 형성된 광비임을 일부반사하는 반투명막(12)에서 반사되어 대물렌즈(4)에 입사하고, 정보기록매체(5)상에 집광된다. 정보기록매체(5)에서 반사한 광비임은 원래의 광로와 역방향으로 도달하여, 광비임을 일부 반사하는 반투명막(12)을 투과해서, 블레이즈화 홀로그램(1)에 입사한다. 이 블레이즈화 홀로그램(1)으로부터 발생하는 역방향의 +1차 회절광(6)은 광비임을 일부반사하는 반투명막(12)을 다시 투과하여 광검출기(7)에 입사한다. 광검출기(7)는 입사된 역방향의 +1차 회절광(6)에 대응하는 전기신호로 변환하여 출력한다. 광검출기(7)의 출력을 연산함으로써, 서보신호 및 정보신호를 얻을 수 있다.

여기서 제2도를 참조하면서 블레이즈화 홀로그램(1)의 홀로그램 패턴(격자패턴)의 작성법에 대하여 설명한다. 제2도에 있어서, (16)은 역방향의 반사광이 정보기록매체위에서 반사한 광비임을 나타내고, (6)은 역방향의 +1차 회절광을 나타낸다. 또, 홀로그램면(106)은 블레이즈화 홀로그램(1)을 형성하는 평면이더, 물체광(6a)은 홀로그램면(106)에서 반사해서 역방향의 +1차 회절광(6)으로 되는 가상의 광비임이다. 광비임(16)과 물체광(6a) 사이의 간섭에 의해 발생하는 줄무늬를 계산한다. 계산된 줄무늬에 따라서 블레이즈화 홀로그램(1)의 홀로그램 패턴이 발생된다. 예를들면, 계산된 간섭줄무늬와 동일한 패턴을 가진 포토마스크를 형성하고, 포토리소그래피에 의해 투명기판상에 패턴을 프린트한다. 또는 전자비임을 사용한 패턴기록 방법에 의해 블레이즈화 홀로그램(1)을 제작한다.

제1종래예에서는 제13도에 있어서, 순방향의 광비임(3a)이 평행평판(91)을 투과하므로 코마수차가 동시에 발생한다. 이에 대해서, 본 발명에서는, 블레이즈화 홀로그램(1)에 의해서 코마수차를 보정할 수 있으므로 제1종래예와 같은 특수한 형상의 광검출기를 사용하지 않아도 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스토크를 억제할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 블레이즈화 홀로그램(1)에 의해서 역방향의 +1차 회절광(6)은 임의의 방향으로 회절시키는 것이 가능하므로, 정보기록매체(5)의 수직방향으로 대물렌즈(4)와 투명기판(9)을 접근시켜서 배치하여도, 투명기판(9)의 같은쪽에 배치되어 있는 방사광원(2)과 광검출기(7a)는 서로 간섭하는 일 없이 동작 시킬수 있다. 따라서, 광헤드장치를 박형화할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또, 반투명막(12)에서 반사된 순방향의 광비임을 정보기록매체(12)위에서 집광해서 정보신호를 판독하는 구성이므로, 블레이즈화 홀로그램의 제작정밀도와 관계없이 정보기록매체(12)위의 집광스포트의 사이즈를 회절한계까지 감소시킬 수 있다.

또, 본 발명에서는, 블레이즈화 홀로그램(1)은 역방향의 +1차 회절광의 회절효율이 최대가 되도록 설계되어 있다. 제2종래예와 같이 0차 회절광의 강도를 증가하도록 블레이즈화 홀로그램(1)을 설계할 필요는 없다. 따라서 불필요한 회절광을 용이하게 억제할 수 있다. +1차 회절광의 회절효율을 최대로하였을때에 불필요한 회절광을 용이하게 억제할 수 있는 것에 대하여 제3도를 참조하면서 설명한다. 제3도에 도시한 바와같이, 블레이즈화 홀로그램에 의한 광의 위상변조량 "0"를 횡축으로 표시하고 회절효율을 종축으로 표시하였다. 후지타, 니시하라, 꼬야마 : "전자비임 묘화제작 마이크로프레널렌즈의 블레이즈화", 일본국 전자통신학회 기술연구보고, Vol.82, No. 47, PAGE.47-55(OQE 82-25) 1982등에서도 상세하게 표시되어 있다.

제3도에서 명백한 바와같이 위상변조량 "0"이 2π일때에 +1차 회절광의 회절효율이 최대로 된다. 이때 이상적으로는 +1차 회절광의 회절효율이 1로 되어 다른 차수의 회절광은 발생하지 않는 것을 알수 있다.

이에 대해서, 제2종래예에서는, 제15도에 있어서 순방향의 0차 회절광(61)이 정보기록매체(5)위에서 반사해서 블레이즈화 홀로그램(101)에서 회절한 역방향의 +1차 회절광(6)을 신호검출에 사용하기 때문에, 순방향의 0차 회절광(61)의 회절효율(투과율)도 크지 않으면 안된다. 따라서, 제3도에 도시된 바와같이 0=π 정도로 하지 않으면 안되는 것을 알 수 있다. 그러나 이때 불필요한 차수의 회절광인 -1차 회절광의 회절효율은 0이 아닌, 0.1정도이므로, 제15도에 도시된 바와같이 정보기록매체(5)위에서 반사하고 광검출기(7b)에 입사하여 노이즈의 원인으로 된다.

또 상기한 바와같이, 본 발명에서는,+1차 회절광으로서 임의의 파면을 얻을 수 있으므로, 포커스에러신호의 검출방식으로서 비점수차방법이외의 방법을 채용할 수 있다. 이에 대해서 이하에 예시한다.

제2실시예로서, 더블나이프에지법(double knife edge method)을 사용해서 포커스에러신호를 검출하는 예를 제4도에 표시한다. 제4a도에 있어서, (103)은 홀로그램을 표시하고, (155)와 (156)은 홀로그램(103)의 분할영역을 표시한다. 또, 분할영역(155)으로부터 발생하는 회절광은 제4b도의 (143)이고, 분할영역(156)으로부터 발생하는 회절광은 제4b도의 (144)이다. 광검출기(73)의 분할영역으로부터의 출력을 "S11~S14"로 하면, 포커스에러신호 "FE"는,

FE=(S11+S14)-(S12+S13)..................................................(2)

의 연산에 의해 얻을 수 있다.

또, 제4a도에 있어서 표시한 홀로그램(103)의 분할영역(155)은 회절광(143)을 제2도의 +1차 회절광(6)으로 교체하여 홀로그램 패턴을 작성한다. 마찬가지로, 제4a도에 있어서, 표시한 홀로그램(103)의 분할영역(156)은, 회절광(144)을 제2도의 +1차 회절광(6)으로 교체하여 홀로그램 패턴을 작성한다.

이렇게하여 실현되는 더블나이프에지법에 의해 포커스에러신호를 검출하면, 포커스 에러신호의 디포커스에 대한 감도가 현저하게 높게 된다고하는 효과를 얻게 된다.또 본 발명의 제3실시예를 제5도에 표시한다. 제5도에 있어서 (2)는 방사광원이고, (4)는 대물렌즈이고, (5)는 정보기록매체이다. 본 실시예에서는 포커스서보신호의 검출방식으로서, 스포트사이즈검출법(SSD법)을 사용한다. SSD법은 일본국 특개평 2-185722호 공보에도 개시되어 있는 바와같이 광헤드장치의 조립허용 오차를 현저하게 완화할 수 있고, 또한 파장의 변동에 대해서도 안정적으로 서보신호를 얻을수 있는 검출방법이다.

SSD법을 실현하기 위해서는, 제5도에 표시한 바와같이 홀로그램으로부터 발생하는 역방향의 +1차 회절광은 곡율이 다른 2종류의 구면파로 구성된다. 역방향의 ±1차 +은 각각 광검출기면의 앞쪽(e)과 뒤쪽(f)에 초점을 가진다.

SSD법을 이용하여 블레이즈화 홀로그램(104)를 실현한 예를 제6도에 표시한다. 제6도에 있어서, A영역(151)은 광검출기의 앞쪽에 초점을 가지는 구면파(141)(제5도)를 발생시키고, B영역(152)은 광검출기의 뒤쪽에 초점을 가지는 구면파(142)(제5도)를 발생시킨다. 제6도와 같은 홀로그램 패턴으로부터 회절하는 파면의 퍼어피일드패턴(fur field pattern)은 홀로그램 패턴이 분할되어 있는 것을 반영해서 제7도에 표시한 바와같이 일부분에 결함이 있지만, 포커스서보신호에는 영향이 없다. 제7도에 있어서, (b)가 저스트포커스상태이며, (a),(c)가 디포커스상태를 나타낸다. 따라서, 포커스에러신호 "FE"는,

FE=(S10+S30-S20)-(S40+S60-S50)...................................(3)

의 연산에 의해서 얻게된다.

이와같이 홀로그램을 영역분할함으로써,분할된 각각의 영역을 블레이즈화하여 SSD법을 실현할 수 있다.

또한, 정보기록매체(5)위에서 반사한 광은, 정보기록매체(5)위의 트랙홈에 의해 회절되는 회절패턴을 가진다. 이 때문에, 정보기록매체(5)위의 집광스포트와 트랙홈의 상대위치변화에 의해 홀로그램위에서 광량분포에 변화가 일어난다. 예를들면 제6도의 X방향을 정보기록매체의 트랙홈과 병행된 방향으로 해서, +Y방향이 밝게 되고 -Y방향이 어둡게 되거나, 이반대의 광량변화가 일어난다.

그래서 제6도의 영역분할은 여기서 표시한 바와같이 수개~수10개 정도로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이와같이 홀로그램의 영역을 다분할함으로써 +Y방향과 -Y방향의 비대칭성을 적게하고, 정보기록매체(5)위의 집광스포트와 트랙홈의 상대위치변화에 의한 홀로그램위에서 광량분포변화의 영향으로 포커스서보신호에 오프셋이 발생하는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 따라서, 홀로그램의 영역을 다분할하면, 안정적인 포커스서보특성을 얻게 된다.

또, 정보기록매체(5)위의 집광스포트와 트랙홈의 상대위치변화에 의한 홀로그램 위에서의 광량분포변화를 트래킹에러신호 "TE"로서 인출하기 위하여, 제4실시예로서 제8도에 표시한 바와같이 또다른 회절영역(153)이나 회절영역(154)을 홀로그램위에 형성하여도 된다. 이 회절영역(153)이나 회절영역(154)으로부터의 트래킹에러신호검출용 회절광(163)을 트래킹에러신호 검출용 광검출기(72)에 의해서 수광하여, (4)식의 연산에 의해서 트래킹에러신호 "TE"를 얻을 수 있다.

TE=S70-S80...................................................................(4)

제5실시예로서 광의 이용효율을 향상시키기 위하여 제1도의 반사막(12)의 반사율을 최적화한 예를 설명한다. 제1도에 있어서, 방사광원(2)으로부터 순방향의 광비임(3)을 출사한 후, 광검출기(7)에 역방향의 +1차 회절광(6)으로서 입사하기 까지에, 광은 반사막(12)에 대해서 1회의 반사와 2회의 투과를 하고 있다. 따라서, 블레이즈화 홀로그램(1)은 완전히 블레이즈화되어 +1차 회절광의 회절효율은 1이고, 또한 대물렌즈(4)와 정보기록매체(5)에서 광량의 손실이 없다고 가정하고 또한 대물렌즈(4)의 개구에 의한 광량손실도 무시하면, 광의 이용효율 "η"은,

η=R×(1-R)²..................................................................(식5)

로 된다. 여기서, "R"은 제1도에 도시된 반투명막(12)의 반사율이다.

제9도에 도시한 바와같이, 횡축을 제1도에 도시된 반사막(12)의 반사율 "R"로 하고, 종축을 광의 이용효율 "η"로하여, "R"와 "η"의 관계를 표시한다. R=1/3, 즉 "R"가 약 0.33일때에 광의 이용효율 "η"가 최대인 것을 알수 있다. 그래서 본 발명에 있어서는 반투명막(12)의 반사율 "R"을 1/3 또는 약 0.33으로 한다. 본 발명에 유사한 구성으로 광헤드장치를 구성한 제3종래예가 일본국 특개소 56-57013호에 개시되어 있다. 제3종래예에 의하면 반투명막(12)의 반사를 "R"을 마찬가지로 0.3정도로 하고 있으나, 이것은 정보기록매체(5)에서 반사한 광비임이 반투명막(12)에서 반사하여 방사광원(2)에 피드백하는 광량을 감소시키는 것이 목적이다. 따라서 본 발명의 목적인 광의 이용효율 "η"을 향상시키는 본 발명의 목적과 제3종래예의 목적은 서로 상이하다.

여기서 제1도에 도시된 반투명막(12)에서 반사하지 않고 투과한 광비임이 서보신호나 정보신호에 주는 영향에 대해서 설명한다. 제10도에 있어서, (81)은 반투명막(12)에서 반사하지 않고 투과한 광비임이 블레이즈화 홀로그램(1)에서 회절한 순방향의 +1차 회절광이고, (81a)는 순방향의 +1차 회절광(81)이 다시 반투명막(12)을 투과한 광비임이고, (81b)는 광비임(81a)이 블레이즈화 홀로그램(1)에서 회절한 +1차 회절광이 또 반투명막(12)에서 반사한 광비임이다. 광비임(81c)은 광비임(81b)이 블레이즈화 홀로그램(1)에서 재회절한 +1차 회절광이 반투명막(12)을 투과한 광비임으로서 광검출기(7)에 입사한다. 그러나, 상기 광비임(81c)는

① 방사광원(2)으로부터 광검출기(7)에 도달하기 까지에 반투명막(12)에서 4회의 투과와 1회의 반사를 하고 있기 때문에 광량이 작고,

② 방사광원(2)으로부터 정보기록매체(5)에 도달하기 까지 투명기판(9)에 의해 수차가 발생되어 정보기록매체위에서 집광되지 않으므로, 정보신호를 가지고 있지 않고,

③ 방사광원(2)으로부터 광검출기(7)에 도달하기 까지 투명기판(9)을 3회 통과하여 블레이즈화 홀로그램(1)에서 3회 회절되므로, 광검출기(7)위에서는 수차에 의해 현저하게 크게 확대되어 있따.

이와같은 이유에 의해서, 광비임(81c)이 서보신호나 정보신호에 주는 영향은 대단히 작은 것을 알 수 있다. 또 마찬가지의 고찰에 의해서 역방향의 +1차 회절광(6)이나 광비임(81c)이외에는 광검출기(7)에 입사하는 광량은 대단히 적고, 서보신호나 정보신호에 주는 영향은 광비임(81c)보다 대단히 작은 것을 알 수 있다.

다음에 제6실시예를 제11도에 표시한다. 제11도에 있어서, (2a)는 직선편광한 광비임을 출사하는 방사광원이고, (19)는 방사광원(2a)으로부터 출사하는 직선편광된 광비임(3b)을 전반사하고 이것과 직각방향의 직선편광된 광비임은 전부 투과하는 편광반사막이고, (18)은 λ/4판이다. 본 실시예에서는 편광반사막(19)과 λ/4판(18)을 사용한 점과, 반사형 블레이즈화 홀로그램(1)을 투명기판(9)의 뒤면에 형성한 점이 특징이다. 방사광원(2a)으로부터 출사한 광비임(3b)(직선편광된 레이저광)은, 투명기판(9)의 방사광원(2)의 가까운쪽(이후 앞쪽으로 칭함)에 형성된 편광반사막(19)에서 전반사되어 λ/4판을 1회째 투과한다. 그리고 대물렌즈(4)을 투과하여 정보기록매체(5)위에 집광된다. 정보기록매체(5)에서 반사한 광비임은 원래의 광로와 역방향으로 도달하고, λ/4판을 2회째 투과하고, 이에 의해 광비임의 편광반향은 90°회전한다. 광비임은 편광반사막(19)을 전부 투과해서, 블레이즈화 홀로그램(1)에 입사한다. 이 블레이즈화 홀로그램(1)으로부터 발생하는 역방향의 +1차 회절광(6)은 편광반사막(19)을 전부 투과하여, 광검출기(7)에 입사한다. 광검출기(7)는 입사된 역방향의 +1차 회절광(6)에 대응하는 전기신호로 변환하여 출력한다. 광검출기(7)의 출력을 연산함으로써, 서보신호 및 정보신호를 얻을 수 있다.

본 실시예의 구성에 의하면, 블레이즈화 홀로그램(1)이 완전히 블레이즈화되어 +1차 회절광의 회절효율은 1로되고, 또한 대물렌즈(4)와 정보기록매체(5)에서의 광량의 손실이 없다고 가정하고, 또한 대물렌즈(4)의 개구에 의한 광량손실도 무시하면, 광의 이용효율 "η"는 1로 되어 광량의 손실이 없다. 또 역방향의 +1차 회절광(6) 이외에는 광검출기(7)에 입사하는 광비임도 발생하지 않으므로 S/N비가 한층 더 양호한 신호를 얻을 수 있는 광헤드장치를 제공할 수 있다.

또한 상기 설명한 어느 실시예에서도 콜리메이트렌즈를 방사광원과 투명기판사이에 삽입하는 구성도 가능하며, 이 경우에도 상기와 마찬가지의 효과를 얻게 된다. 이 경우에 대한 제7실시예로서 제12도에 표시한다. 제12도에 있어서, (20)은 방사광원(2)으로부터 출사한 광비임(3)을 평행광으로 하는 콜리메이트렌즈이다. 제12도는, 제1도에 표시한 제1실시예에 콜리메이트렌즈를 방사광원과 투명기판 사이에 삽입하는 구성을 표시하고 있으나, 상기에 설명한 어느 실시예에 있어서도 마찬가지로 구성이 가능하다. 본 실시예에 의하면 반사막(12)에 입사하는 광비임은 평행광이므로, 반사율과 투과율이 균일하게 되어 순방향의 반사광을 보다 용이하게 정보기록매체(5)위에서 회절한계까지 감소시킬 수 있다. 또, 순방향의 +1차 회절광도 균일하게 되기 때문에 서보신호에 오프셋이 한층더 발생하기 어렵다고하는 효과가 있다.

또, +1차 회절광의 회절방향은 자유롭게 설계할 수 있으므로, 제13도에 표시한 제1종래예와 마찬가지로, 방사광원(2)에 대해서 정보기록매체(5)의 반대쪽에 광검출기(7)를 배치하는 구성도 가능하다. 이때 홀로그램의 피치를 크게할 수 있으므로 홀로그램의 제작이 용이하다고하는 효과가 있다. 그러나, 제1도에 표시한 바와같은 구성이, 제13도에 표시한 바와같은 구성에 비해, 렌즈에 가까운 공간에 광검출기(7)를 배치할 수 있고, 이에 의해 한층더 소형이고 박형인 광헤드장치를 제공할 수 있다고 하는 특별한 효과가 있다.

이상에 설명한 사실로부터 명백한 바와같이 본 발명에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

① 반사형 블레이즈화 홀로그램을 투명기판의 뒤쪽에 형성함으로써 광비임이 평행평판을 투과할때에 발생하는 코마수차를 보정할 수 있으므로, 제1종래예와 같은 특수한 형상의 광검출기를 사용하지 않아도 포커스에러신호와 트랭킹에러신호의 크로스토크를 억제할 수 있다. 따라서, 조립오차, 광정보 기록매체의 경사(틸트), 온도 변화나 경시변화에 대해서 광검출기 위에서 광비임이 이동하여도, 포커스에러신호와 트래킹에러신호의 크로스토크가 발생하지 않으므로, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 향상한다.

또한 광검출기의 분할영역 "S1ㆍS3"과 "S2ㆍS4"의 형상을 제14a도와 같이 대칭으로 할수 있으므로, 미광에 대해서 오프셋이 대단히 발생하기 어렵고, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 향상된다.

또한 광검출기의 형상이 일반적으로 대량으로 사용되고 있는 것과 동일하므로, 제조단가가 저렴하게 된다.

② 투명기판의 뒤쪽에 형성한 블레이즈화 홀로그램에 의해서 +1차 회절광은 임의의 방향으로 회절시키는 것이 가능하므로, 정보기록매체의 수직방향으로 대물렌즈와 평행평판을 접근시켜서 배치하여도, 평행평판에 대해서 같은쪽에 배치되어 있는 방사광선과 광검출기를 서로 간섭하는 일 없이 동작시킬 수 있다. 따라서, 광헤드장치를 박형화할 수 있다.

③ 반사막에서 반사된 광비임을 정보기록매체위에서 집광해서 정보신호를 판독하는 구성이므로 블레이즈화 홀로그램의 제작정밀도에 관계없이, 정보기록매체위의 집광스포트의 사이즈를 회절한계까지 감소시킬 수 있다. 따라서 저렴한 값으로 서보신호나 정보신호의 S/N비가 높은 광헤드장치를 제공할 수 있다.

④ 블레이즈화 홀로그램(1)은 +1차 회절광의 회절효율이 최대로 되도록 제작하고, 불필요한 회절광을 용이하게 억제할 수 있으므로, 서보신호나 정보신호의 S/N비가 높은 광헤드장치를 제공할 수 있다.

⑤ 더블나이프에지법을 사용해서 포커스에러신호 검출을 행함으로써, 포커스에러신호의 디포커스에 대한 감도가 현저하게 높게 된다.

⑥ 포커스 서보신호의 검출방식으로서, 스포트사이즈검출법(SSD법)을 사용함으로써, 광헤드장치의 조립허용오차를 현저하게 완화할 수 있고 또한 파장의 변동에 대해서도 안정적으로 서보신호를 얻을 수 있다.

⑦ 반사막의 반사율 "R"을 1/3 또는 약 0.33으로 하여 광의 이용효율을 향상시킬 수 있으므로 서보신호나 정보신호의 S/N비가 높은 광헤드장치를 제공할 수 있다.

⑧ 편광반사막과 λ/4판을 사용해서 광헤드장치를 구성함으로써 광의 이용효율 "η"을 한층더 향상시킬 수 있다. 또 역방향의 +1차 회절광(6)이외에는 광검출기(7)에 입사하는 광비임이 발생하지 않으므로, S/N비가 한층더 양호한 신호를 얻을 수 있는 광헤드장치를 제공할 수 있다.

Claims

방사광원과, 반투명막을 가진 투명기판과, 정보기록매체위에 광비임을 집광시키는 집광광학계와, 상기 투명기판의 상기 반투명막과 반대쪽의 면에 홀로그램을 형성한 반사형 홀로그램과, 상기 반사형 홀로그램으로부터 광비임을 수광하는 광검출기를 구비하고, 상기 방사광원으로부터의 순방향의 광비임은, 상기 투명기판위에 형성한 상기 반투명막에서 상기 광비임의 일부가 반사되어, 상기 집광광학계에 의해 상기 정보기록매체위에 상기 순방향의 광비임을 집광하고, 상기 정보기록매체에서 반사하여 상기 반투명막을 투과한 광비임을 상기 홀로그램에서 역방향의 회절광으로서 회절하고, 복수의 광검출부로 이루어진 상기 검출부에서 상기 역방향의 회절광을 수광하고, 수광된 역방향의 회절광에 대응하는 광전류로 출력되고, 상기 방사광원과 상기 광검출기는 투명기판에 대해서 동일한 쪽에 배치되고, 상기 반투명막은 상기 방사광원과 상기 광검출기의 가까운쪽에 있는 상기 투명기판의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제1항에 있어서, 상기 반투명막의 반사율은 1/3인 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
직선편광의 광비임을 방사하는 방사광원과, 상기 방사광원으로부터 출사하는 광비임의 편광방향과 동일방향의 편광비임을 전반사하고, 상기 광비임의 편광방향과 직각방향의 편광비임을 전부투과하는 편광반사막을 가진 투명기판과, 정보기록매체위에 광비임을 집광시키는 집광광학계와, 상기 정보기록매체와 상기 투명기판 사이에 설치된 λ/4판과, 상기 투명기판의 상기 편광반사막과 반대쪽의 면에 홀로그램을 형성한 반사형 홀로그램과, 상기 반사형 홀로그램으로부터 광비임을 수광하는 광검출기를 구비하고, 상기 방사광원으로부터의 편광방향이 일치한 순방향의 광비임은, 상기 편광반사막에서 전반사하고, 상기 λ/4판에서 편광을 원편광으로 변경한 후에, 상기 집광광학계에 의해 상기 정보기록매체위에 상기 광비임을 집광하고, 상기 정보기록메체에서 반사하고, 상기 λ/4판에서 편광을 상기 방사광원으로부터 출사하는 광비임의 편광방향과 직각방향의 직선편광으로 변경한 후에, 상기 편광반사막을 전부투과하고, 상기 편광반사막을 투과한 광비임을 상기 홀로그램에서 역방향의 회절광으로서 회절하고, 복수의 광검출부로 이루어진 상기 검출부에서 상기 역방향의 회절광을 수광하고, 수광된 역방향의 회절광에 대응하는 광전류를 출력하고, 상기 방사광원과 상기 광검출기는 상기 투명기판에 대해서 동일한 쪽에 배치되고, 상기 편광반사막의 상기 방사광원과 상기 광검출기의 가까운쪽에 있는 상기 투명기판의 면에 형성되는 것을 특징으로 광헤드장치.
제3항에 있어서, 상기 홀로그램은 제1영역과 제2영역으로 분할되고, 상기 제1영역은 광검출기의 동작면의 앞쪽에 초점을 가지는 역방향 회절광의 구면파를 발생하고, 상기 제2영역은 광검출기의 동작면의 뒤쪽에 초점을 가지는 역방향 회절광의 구면파를 발생하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제1항에 있어서, 상기 홀로그램은 제1영역과 제2영역으로 분할되고, 상기 제1영역은 광검출기의 동작면의 앞쪽에 초점을 가지는 역방향 회절광의 구면파를 발생하고, 상기 제2영역은 광검출기의 동작면의 뒤쪽에 초점을 가지는 역방향 회절광의 구면파를 발생하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제2항에 있어서, 상기 홀로그램은 제1영역과 제2영역으로 분할되고, 상기 제1영역은 광검출기의 동작면의 앞쪽에 초점을 가지는 역방향 회절광의 구면파를 발생하고, 상기 제2영역은 광검출기의 동작면의 뒤쪽에 초점을 가지는 역방향 회절광의 구면파를 발생하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.