KR0127482B1 - 광학 주사장치, 주사장치에 사용하기 적합한 미러 대물렌즈, 주사장치가 설치된 광학 기록 및/또는 재생장치 - Google Patents
광학 주사장치, 주사장치에 사용하기 적합한 미러 대물렌즈, 주사장치가 설치된 광학 기록 및/또는 재생장치Info
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 따른 광학 주사장치의 개략 단면도.
제2,3 및 4도는 미러 대물렌즈의 3개의 다른 실시예를 보여주는 주사장치의 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 광학 기록 캐리어(매체)20 : 주사빔
30 : 미러 대물렌즈40 : 방사원
본 발명은 광 방사선에 의해 광학 기록 캐리어(매체)의 정보 평면을 주사하는 주사장치에 관한 것으로, 상기 주사장치는 주사빔을 공급하는 방사원과 주사빔을 정보 평면내의 주사점에 포커싱하는 미러 대물렌즈를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 주사장치에 사용하기 적합한 미러 대물렌즈와 상기 주사장치를 갖추고 있는 광 기록 및/또는 재생장치에 관한 것이다.
정보 평면을 주사한다는 것은 평면으로부터 사전에 기록된 정보를 판독하기 위해 주사하는 것과, 기록되는 정보에 따라서 세기(강도) 변조되는 방사빔에 의해 정보 평면에 정보를 기록하기 위해 주사하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
광학 기록 캐리어를 판독하는 것으로 서두에서 설명된 주사장치에 관한 공지의 문헌으로 영국 특허원 제1,541,596호가 있다. 상기 특허 명세서에는 반사면이 서로 마주보고 있는 두개의 미러를 구비한은 대물렌즈를 갖춘 광학 주사장치가 기술되어 있다. 그중 한 미러는 오목하며, 그것의 반사면은 기록 캐리어와 마주하고 있다. 상기 미러 보다 훨씬 작은 또다른 미러는 볼록하며, 그의 반사면은 방사원과 마주하고 있다. 방사원으로부터의 방사면은 큰 오목 미러내의 경로를 통해서 볼록 미러에 도달한다. 방사선은 오목 미러를 향해 계속해서 반사되고 상기 미러에 의해 기록 캐리어의 정보 평면내의 방사점에 포커스 된다.
공지된 대물렌즈는 전체 미러계가 자기 코일에 매달려 있는(현수되어 있는) 2단 포커싱계(2-stage focussing system) 부분을 형성하고, 기록 캐리어에 따라 대물렌즈의 위치가 상기 자기 코일에 의해 조절된다. 작은 미러는 압전 재료 부분위에 장착되어 그것의 도움으로 상하로 이동될 수 있다. 그러므로서 디포커스의 작은 범위는 검출장치에 의해 검출되는 정보 평면에서 주기적으로 발생하며, 결과적으로 포커스 에러 신호가 유도되고, 이 신호는 자기 코일에 의해 피사체의 위치를 재조정하는데 사용된다.
서로 밀접한 작용관계에 있는 두개의 별도 미러를 사용하므로써, 공지된 주사장치는 오히려 복잡한 구조를 가지며, 기계적인 동요에도 민감하다.
본 발명은 목적은 서로 밀접한 작용관계로 배열된 최소 부품수로 이루어진 강건한 주사장치를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 주사장치는 미러 대물렌즈가 방사원과 마주하는 측상의 제1표면과 방사원으로부터 먼측의 제2표면에 의해 경계지어지는 투명체를 포함하며, 상기 제1표면은 미러 대물렌즈의 광학 축을 중심으로 그 둘레에 위치한 제1방사창을 갖고 있고 또한 제1방사창 둘레에 위치하고 내부에서 반사하는 제1반사기를 갖고 있으며, 상기 제2표면은 내부에서 반사하며 미러 대물렌즈의 광학축을 중심으로 둘레에 위치한 제2반사기를 갖고 있고 또한 제2반사기 둘레에 위치한 제2방사창을 갖고 있으며, 방사원에서 기록 캐리어에 이르는 주사빔의 방사선 경로는 제1방사창을 통하여 미러 대물렌즈로 들어가서, 제1반사기와 제2반사기에서 그 빔의 방향을 연속해서 반전하고, 최종적으로 제2방사창을 통해 미러 대물렌즈를 나가는 것을 특징으로 한다. 상기 두 미러는 동일 투명체의 표면상에 두개의 마주하는 반사기를 배열시키므로써 서로 직접 결합되어 있다. 서로에 대해서 두 미러의 배열은 제조하는 동안 결정된다.
이러한 형의 미러 대물렌즈는 광학 기록 캐리어 예로 이동식 또는 차에 장착된 장치상에 기록된 정보를 재생시키는 이동식 장치에 사용하기에 아주 적합하다. 본 발명에 따른 주사장치는 투명체내의 방사선 경로가 접혀져서 주사장치의 높이가 낮아질 수 있고 그래서 콤팩트한 장치내에 만들어질 수 있다는 장점을 갖고 있다.
본 발명에 따른 주사장치는 또한 제1반사기가 비구형(非球形)으로 굽어 있는 것을 특징으로 한다. 그리하여 명확한 주사점을 주사빔의 방사선 경로내에 보정 광학소자들을 배열시키는 것에 의존하지 않고도 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 주사장치의 부가적인 실시예는 제1 및 제2반사기가 굽어 있는 것을 특징으로 한다. 이 실시예는 또한 제2방사창이 구형으로 굽어 있는 것을 특징으로 한다. 그러한 주사장치들은 미러 대물렌즈의 굴곡진 면들이 이 구형이기 때문에 비교적 쉽게 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 주사장치는 투명체가 다른 굴절률을 갖고 있는 재료들로부터 제조된 적어도 두개의 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다. 구면수차는 투명체에 방사선 굴절면을 적절히 제공하므로써 상당히 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 주사장치는 반사 정보평면을 갖고 있는 기록 캐리어와 전송중에 판독되는 기록 캐리어를 주사하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 주사장치는 반사 정보평면을 갖고 있는 기록 캐리어를 사용할 때 가장 적합하다. 미러 대물렌즈는 또한 정보면 내의 주사점으로부터의 방사선을 수신하여 그것을 방사선 감지 검출계시에 포커스하는데 사용될 수 있다.
반사 정보 평면을 주사하기에 적합하며 방사선 감지 검출계를 구비하는 본 발명에 따른 주사장치의 실시예는 미러 대물렌즈가 방사원에 의해 방출된 빔과 정보 평면으로부터 반사된 빔을 공간적으로 분리시키는 빔 분리소자를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다. 빔 분리 소자는 제1방사창의 표면에 장치된 분리 입방체 또는 분리미러이다. 판독장치로서 사용된 상기 주사장치는 필수 광소자가 단일 구성요소로 집적되기 때문에 콤팩트하고 로버스트하다.
본 발명에 따른 주사장치는 빔 분리소자가 격자 또는 홀로그램을 구비하는 것을 특징으로 한다. 격자는 종래의 격자 및 홀로그래픽 격자 또는 홀로그램 모두를 의미하는 것으로 이해한다. 격자 또는 홀로그램은 미러 대물렌즈의 투명체의 기존 표면상에 제공되거나 투명체내에 장치된다.
본 발명에 따른 주사장치의 실시예는 격자 또는 홀로그램에 제2반사기에 제공되는 반사 격자 또는 반사 홀로그램인 것을 특징으로 한다. 격자 또는 홀로그램은 위상 구조인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 주사장치의 다른 실시예는 격자 또는 홀로그램에 제1방사창에 제공되는 전송 격자 또는 전송 홀로그램인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 주사장치의 다른 실시예는 미러 대물렌즈의 투명체가 두개의 상호 접속된 부분을 구비하고 격자 또는 홀로그램이 다른 부분과 접하는 측면위의 두 부분중 하나에 제공되는 전송 격자 또는 전송 홀로그램인 것을 특징으로 한다.
반사된 빔을 결합하기 위해 격자를 이용하므로써 포커스 에러 검출 및 트랙킹 에러 검출이 격자에 의해 실현되는 추가의 이점을 갖는다. 이를 위해, 본 발명에 따른 주사장치는 격자 또는 홀로그램이 다른 격자 파라메타를 갖는 적어도 두개의 서브 격자를 구비하는 것을 특징으로 한다. 서브 격자는 격자 라인의 방향 및 곡률 또는 격자 주기에서 다르다. 한 격자 부분을 횡단하는 빔 부분은 다른 격자 부분을 횡단하는 빔부분과는 다른 각도로 반사된다. 방사 감지 검출계상의 빔부분에 의해 결과적으로 형성된 방사점들 사이의 거리는 대물렌즈계와 정보 평면 사이의 거리에 따라 좌우된다. 상기 초점 에러검출 방법은 1980년 제6호, 페이지 3의 Meues aus der Technik에 기술된 원리이다.
다른 초점에러 검출방법이 이용된 본 발명에 따른 주사장치의 실시예는 격자 또는 홀로그램이 일정하게 또는 선형적으로 변화하는 격자 주기를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 격자는 정보 평면으로부터 반사된 방사빔에 비점수차를 유도할 수 있으며, 상기 비점수차는 예를 들면 미합중국 특허 제4,358,200호에 기술된 것처럼 초점 에러를 결정하기 위해 사용된다.
주사장치내의 투명체와 함께 미러 대물렌즈를 이용하는 것은 방사원과 방사감지 검출계의 위치설정에 관한 다른 이점을 갖는다.
본 발명에 따른 주사장치의 실시예는 방사원이 제1방사창에 광학적으로 접속되는 것을 특징으로 한다. 방사원은 그러므로 예를 들면 그것의 방사선 방사 표면이 방사창에 제공되는 반도체 레이저이거나, 방사원은 광섬유 또는 일련의 섬유를 통해 방사창에 접속된다.
게다가 방사 감지 검출계에 제공되는 본 발명에 따른 주사장치의 실시예는 방사 감지 시스템이 정보 평면으로부터 반사되고 미러 대물렌즈를 횡단한 방사선의 방사경로내 제1방사창상에 장치되는 것을 특징으로 한다.
방사원, 광섬유 또는 방사 감지 검출계는 투명한 접착제에 의해 제1방사창에 고착된다. 이에 따라 주사장치의 전체 광 영역을 수용하는 단일한 컴팩트하고 로버스트한 구성요소가 된다.
본 발명에 따른 주사장치의 여러 실시예는 단일 반도체 레이저, 반도체 레이저 트레인 또는 광섬유에 의해 또는 직접 미러 대물렌즈에 접속될 수 있는 다른 방사원과 같은 방사원의 상이한 형태로 이루어진다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 의해 보다 상세히 기술하기로 한다.
제1도는 정보평면(11)이 제공된 광학 기록 캐리어(매체)(10)의 일부를 도시한다. 도시된 주요 소자가 미러 대물렌즈(30) 및 방사원(40)인 주사장치는 기록 캐리어에 근접하여 설치된다. 방사원(40)은 주사빔(20)을 방사하는데 이것은 미러 대물렌즈(30)에 의해 정보평면(11)의 주사점(21)에 초점이 맞춰진다. 주사장치 및 기록 캐리어는 서로에 대해 이동할 수 있기 때문에, 예를 들어 기록 캐리어는 기록 캐리어의 평면과 직각인 축(도시하지 않음) 둘레로 회전할 수 있고 주사장치는 같은 축에 대해 방사상의 방향으로 움직일 수 있기 때문에, 주사점은 정보면의 어디라도 될 수 있는 것이다.
주사빔(20)은 미러 대물렌즈를 가로질러 제1방사창(31)을 경유하여 대물렌즈의 투명체로 들어간다. 그후에, 주사빔은 볼록 반사기(32)에서 반사되어 주사빔은 볼록 반사기(32)에서 반사되어 주사빔은 넓어지고 오목 반사경(33)의 사실상 전체 표면에 입사된다. 상기 반사기는 주사빔을 수렴성 빔으로 반사하여 이 빔은 방사창(34) 및 투면 기록 캐리어(10)의 일부를 경유하여 정보면(11)에서 주사점(11)에 초점이 맞춰진다.
예컨대, 콤펙트 디스크란 이름으로 알려진 광학적으로 읽혀지는 디지탈 오디오 디스크를 구비하는 반사정보 표면의 경우에 있어, 점(21)에서 반사된 빔은 미러 대물렌즈에 의해 되받아지고 방사창(31) 속으로 역방향 경로를 가로질러 간다. 반사된 빔은 방사원으로 들어가고 방사원으로 반도체 레이저를 사용할 때, 그것에 의해 검출될 수 있다. 상기 피드백 읽어내기는 예로서, 독일 특허원 제1,584,664호에 기술되어 있다. 어쨌든 빔 분리소자, 예컨대, 그것을 통과하면 반사된 방사선 일부가 주사빔(20)으로부터 분리되어 방사 감지 검출계(60)에 투영되는 분리 입방체(50)는 방사 및 반사된 방사빔의 공통 방사경로에 배치되어 있다. 정보평면(11)으로부터 반사된 방사선은 상기 정보평면에 저장된 정보와 변조되고 방사점에 의해 주사되므로 정보 전류는 이후의 처리를 위해서 방사 감지 검출계(60)에 의해 전기적 신호로 변환된다.
제2도, 3도 및 4도는 본 발명에 따른 광학 주사장치를 보이는데 여기서 격자형태의 빔 분리소자를 가진 미러 대물렌즈의 세가지 다른 실시예가 도시되어 있다.
제2도에서, 투명체(30)는, 제1반사기(33)로 둘러싸여진 제1방사창(31)이 구비되어 있는 비구면의 제1표면을 갖는다. 투명체의 반대편 제2표면은 그곳을 통해 방사선이 방출되는 환상 평면 부분(34) 및 중앙원형부분(35)를 포함한다. 상기 부분(35)은 굽어 있고, 위상 격자이면 좋은 반사 격자를 가진다. 투명체(30), 방사창 및 반사기들은 광학축 주위에 임의대로 대칭적으로 배열되어 있다. 방사원(40), 예로서 반도체 레이저는 광학축 위의 윈도우(31)에 직접 혹은 광섬유를 통하여 연결되어 있다.
주사장치가 광학 기록 캐리어로부터 정보를 읽게 하려면, 반사격자는 되도록 반사된 방사가 0차 회절차수와 1차 혹은 그 이상의 회절차수중 하나에서 균일하게 분포되도록 하는 기하 구조를 갖는다. 그리하여 투영된 빔의 0차 회절과 되돌아온 빔의 고차 회절의 곱이 최대로 된다. 그 이외의 차수는 가능한 한 억압된다. 정보를 기록하려는 주사장치에 있어서 방사선의 대다수 부분이 0차에서 반사되어 주사점의 명도가 높고 다른 방사부분은 가능한 한 1차 혹은 그 이상의 회절차수중 하나에서 반사되게 하는 것이 좋다.
방사원(40)으로부터의 방사선은 반사기(35)에 의해 반사기(33)로 향하고, 0차에서 반사되는 방사선부분은 맨 나중에 언급된 반사기에 의해 초점이 맞춰져 정보 평면에서 주사점(21)를 형성한다. 정보 평면으로부터 반사되는 방사선은 투명체(30)의 반사창(31) 안의 반사기(33) 및 (35)를 경유하여 역방향 경로를 따라 반사된다. 반사격자(35)의 기하구조로 인하여, 1차 영상점은 방사원(40)의 위치 다음에 놓여진다. 방사감지 검출(60)은 영상점에 배치되어 있다.
제3도는 본 발명에 따른 주사장치의 한 실시예를 보인다. 이 실시예는 방사창(31) 및 반사기(33)을 지지해 주는 표면이 구형이고 투명체(30)는 전송 격자(38)가 그 사이에 배치되어 있는 투명물질(36) 및 (37)의 두 부분을 포함한다는 점을 제외하고는 제2도의 실시예와 거의 같다.
두 부분(36) 및 (37)은 도면에 도시된 바와 같은 방법으로 서로 직접 닿아 있거나 전송격자에 인접하여 하나의 공동(cavity)이 부분(36) 및 (37) 사이에 남겨지는데 이 공동은 비어있거나 상기한 두 부분의 물질의 굴절률과 상당히 다른 굴절률을 갖는 물질로 채워져 있다. 부분(36)과 (37)이 서로 연결되면, 격자(38)은 흑백 격자가 될 것이다. 공동이 있을 때, 격자에서 방사선 손실이 없거나 또는 거의 없는 장점을 제공하는 위상 격자를 배치하는 것이 대안적으로 가능하다. 전송격자(38)은 제2도의 격자(35)와 동일한 방식으로 동작한다. 반사기(31)이 제공되는 한 부분(36)은, 예로, Schott사의 유리형 BK 7 또는 수정으로 만들어지는 반면, 반사기(32)를 지지하는 나머지 한 부분은 Schott사의 제품인 SFL 6 또는 LaKN 22로 만들어진다.
투명체가 대략 0.3 정도의 차이가 있는 굴절률을 갖는 재료로 만들어지는 두 부분을 포함하므로 미러 대물렌즈의 구면수차는 균질의 투명체의 구면수차와 비교할 때 상당히 작다. 대략 0.2 내지 0.4 굴절률차는 이러한 목적을 위해 충분하다는 것이 발견되었다. 물론 구면수차를 줄이기 위해 투명체의 부분(36)과 (37) 사이의 계면상에 격자를 설치할 필요는 없다. 한편, 격자(36)는 상이한 굴절률을 갖는 재료로 부분(36 및 37)을 제조하지 않고도 투명체 용적내에 제공될 수 있다. 예로 이것은 미러 대물렌즈의 구경이 작은 것에 기인하거나 반사기(33)의 모양에 기인하여 문제가 되는 구면 수차가 없는 경우이다.
제4도는 본 발명에 따른 광 주사장치의 제3실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 제2방사창(34)과 제2반사기(32)는 둘다 구형으로 굽어져 있다. 비교적 구경이 작은 경우에, 반사기와 창의 곡률 반경은 동일할 수 있고 구경이 큰 경우에, 곡률의 반경은 종종 다르게 선택된다. 이 실시예에서 정보 평면(11)으로부터 반사되는 방사선은 부분적으로 결합되고, 이 결합된 방사선은 투명체의 제1방사창(33)에 배치되는 전송 격자(39)에 의해 방사 감기 검출계(60)쪽으로 진행된다. 이 실시예에서, 방사원(40)과 방사 감지 검출 시스템(60)은 방사창(33)으로부터 약간의 거리를 두고 배열된다.
격자(39) (또는 제2 및 3도의 격자 35 및 38)는 격자 주기와, 격자 라인의 방향 및 곡률과 같은 파라메터들이 각각 다른 다수의 서브격자로 구성될 수 있으므로, 방사 감지 검출계를 향해 진행하는 분리된 빔은 앞서 인용된 Neues aus der Technik 1980년, No. 6, 3페이지에 기술되어 있는 소위 Foucault 방법에 따라서 포커스 에러를 검출하기 위해 사용될 수 있는 여러 빔으로 갈라진다. 만약 격자가 상수 또는 선형으로 변하는 격자 주기를 갖고 있다면, 출현 빔은 비점수차일 수 있고, 포커스 에러는 예로 미국 특허 제4,358,200(PHN 9597)에 기술되어 있는 소위 비점수차법으로 검출될 수 있다. 상기 격자는 종래의 격자 또는 홀로그래픽 격자 또는 홀로그램 격자일 수 있다.
Claims (16)
- 광학 방사선에 의해 광학 레코드 캐리어(매체)내의 정보 평면을 주사하는 주사장치로서 상기 주사장치는 주사빔을 공급하는 방사원과 상기 주사빔을 상기 정보 평면내의 주사점에 포커싱하는 미러 대물렌즈를 포함하는 주사장치에 있어서, 방사원과 마주하는 측상의 제1표면과 방사원으로부터 떨어져 있는 측상의 제2표면에 의해 경계지어지는 투명체를 포함하되, 상기 제1표면은 상기 미러 대물렌즈의 광학 축을 중심으로 상기 축 둘레에 위치한 제1방사창 및 투명체 내부에서 주사빔을 반사시키고 상기 제1방사창 둘레에 배치된 제1반사기를 갖고 있고, 상기 제2표면은 투명체 내부에서 주사빔을 반사시키고 상기 미러 대물렌즈의 광학축을 중심으로 상기 축 둘레에 배치된 제2반사기와, 상기 제2반사기 둘레에 배치된 제2방사창을 갖고 있으며, 상기 주사빔의 상기 방사원에서 상기 기록 캐리어에 이르는 방사선 경로는 상기 제1방사창을 통하여 미러 대물렌즈로 들어가고, 연속해서 제2반사기와 제1반사기상에서 주사빔의 방향을 바꾸고 마지막으로 제2방사선 창을 통하여 미러 대물렌즈를 떠나는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1반사기는 비구형으로 굽어 있는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2반사기는 구형으로 굽어 있는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제3항에 있어서; 상기 제2방사창은 구형으로 굽어 있는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 투명체는 굴절률이 상이한 재료들로 제조되는 적어도 두 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 주사장치는 반사 정보 평면을 주사하기 위해 방사선 감지 검출계를 구비하되, 상기 미러 대물렌즈는 상기 방사원에 의해 방사된 주사빔과 상기 정보 평면으로부터 반사된 주사빔을 공간적으로 분리시키기 위한 빔 분리소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제6항에 있어서, 상기 빔 분리소자는 격자 또는 홀로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제7항에 있어서, 상기 격자 또는 홀로그램은 상기 제2반사기상에 제공된 반사 격자 또는 반사 홀로그램인 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제7항에 있어서, 상기 격자 또는 홀로그램인 제1반사창에 제공된 전송 격자 또는 전송 홀로그램인 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제7항에 있어서, 상기 미러 대물렌즈의 상기 투명체는 두개의 상호 연결된 부분을 포함하고, 상기 격자 또는 홀로그램은 나머지 한 부분과 마주하는 측상의 두 부분중 하나에 제공된 전송 홀로그램 또는 전송 격자인 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제7항에 있어서, 상기 격자 또는 홀로그램은 격자 파라메터들이 다른 적어도 2개의 서브 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제7항에 있어서, 상기 격자 또는 홀로그램은 상수 또는 선형으로 변화하는 격자 주기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 방사원은 상기 제1방사창에 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 주사장치는 방사 감지 검출계를 구비하되, 상기 방사 감지 검출계는 상기 정보 평면으로부터 반사되어 상기 미러 대물렌즈를 횡단하는 상기 방사선의 상기 방사선 경로에서 상기 제1방사창에 배치되는 것을 특징으로 하는 주사장치.
- 제1항에 따른 주사장치에 사용하기 적합한 내부적으로 반사하는 반사기를 포함하는 투명체.
- 제1항에 따른 주사장치를 갖추고 있는 광학 기록 및/또는 재생장치.
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