KR0135859B1 - 광헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기록 매체인 메디아에 수록된 신호를 광학적으로 읽고 쓰는 광 헤드에 관한 것으로서, 상세하게는 포커싱 오차신호 및 트랙킹 신호의 검출을 위한 구조가 개선된 광헤드에 관한 것이다. 본발명 광헤드는 레이저 다이오드와 대물렌즈사이의 광경로상에 마련되어 통과빔을 평행광으로 변형하는 콜리메이팅 렌즈, 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 레이저 다이오드의 사이에 마련되어 디스크로 부터 반사된 빔을 일방향으로 반사하는 빔스플리터, 상기 빔스플리터로 부터의 반사된 빔의 진행경로상에 위치되는 반파장판, 상기 반파장판을 통과한 하나의 빔을 적어도 두개의 나란한 경로상의 빔으로 분리하는 소정경사각의 양 반사면을 갖는 편광프리즘을 구비한다. 본 발명에 따르면, 따라서, 헤드 전체의 소형 경량화가 가능하게 되며, 이로 인해 조립성이 향상될 뿐 아니라 그 제조단가에 있어서 종래의 어느것에 비해 유리하게 된다.

Description

광헤드

제1도는 종래 광헤드의 개념적인 구성도,

제2도와 제3도는 종래 광헤드에 적용되는 광검출기의 패턴도,

제4도는 본 발명에 따른 광헤드의 구성도,

제5도는 본 발명에 적용되는 광검출기의 패턴도,

제5도는 본 발명 광헤드에 적용되는 광검출기의 패턴도,

제6도내지 제8도는 본 발명 광헤드에 있어서, 디스크에 대한 레이저빔의 포커스 상태에 따른 광검출기에 대한 레이저 빔의 포커스 상태에 따른 광검출기에 대한 빔의 집속상태의 변화를 보이는 측면도,

제9도는 본 발명 광헤드에 적용되는 광헤드의 광검출기의 패턴도로서, 레이저 빔의 촛점상태를 보인 정면도,

제10도는 본 발명 광헤드에 적용되는 광검출기의 다른 유형의 패턴도,

본 발명은 기록 매체인 메디아에 수록된 신호를 광학적으로 읽고 쓰는 광 헤드에 관한 것으로서, 상세하게는 포커싱 및 트랙킹 오차의 검출을 위한 구조가 개선된 광헤드에 관한 것이다.

광자기 기록 장치에서, 신호의 재생은 직선 편광상태(Linearly Polarized State)의 레이저 빔이 광자기 디스크 표면에서 반사되면서 편광면이 회전하는 커 효과(Kerr Effect) 를 이용한 것으로 그 회전 각도가 0.2°내지 0.4°정도로 미소하다.

따라서 이를 위한 광학 시스템은 상기와 같은 미세한 광 특성 변화를 정확하게 검지 제어해야 하기 때문에 높은 정밀도를 가지며 그리고 그 구조가 있어서 매우 복잡한 구성요소로 이루어 져야만 한다.

제1도는 통상의 광자기 헤드의 광학계를 개략적으로 보인다.

반도체 레이저 소자(1)에서 출사된 빔(2)이 콜리메이팅 렌즈(3)를 통과하면서 평행빔으로 형성되고 곧 바로 빔스플리터(4)를 통과한다.

빔스플리터는 광축에 대해 45°기울어진 코팅막에 의해 빔의 투과율과 반사율이 결정되며, 대개 P-파의 투과율이 60 ~ 80%, 반사율이 20 ~ 40%, S파는 전량 반사된다. 빔 스플리터(4)를 투과한 빔은 대물렌즈(5)를 통하여 디스크상에 촛점을 맺은 후 반사되면서 편광면(축)이 회전되어 원래의 P파 외에 S파 성분을 같이 갖게 된다. 이 빔이 대물렌즈(5)를 통과하면서 다시 평행광이 되고 빔스플리터를 통과하면서 일부는 투과하고 나머지 반사되어 이 반사된 빔이 신호 재생에 이용된다. 반사시 P파는 20 ~ 40% 정도 S파는 100%가 반사되므로 커 각(Kerr Angle : 편광면 회전각)이 커지는 효과(Kerr Angle Enhancement)가 얻어 진다. 반사된 평행광은 편광 프리즘(Polarizing Beam Splitting Cube:8)을 투과하면서 편광 방향에 따라 진행 방향이 다른 두개의 빔으로 나뉘는데, 이는 차동 검출(Differential Detection)이 필요하기 때문이다. 효과적인 차동 검출을 위해서는 편광면의 45°회전시켜야 하나 픽업의 소형화 및 조립의 용이함을 위해 전자가 선호된다. 편광 프리즘(8)은 P파를 투과시키고, 반면에 S파는 반사시키는 작용을 하며, 비슷한 강도의 두빔이 각각 제1,2광 검출기(12)(13)에 각각 입사하게 되며, 이로써 얻어지는 제1광 검출기(12)와, 제2광검출기(13)로 부터의 신호들의 차이는 광자기 신호가 된다.

제1렌즈는 제1광검출기(12)로 빔을 모아 주며, 제2렌즈(10)는 제2광검출기로 빔을 모아 주며, 그리고, 제3렌즈(11)는 요면과 원통형으로 구성된 렌즈로서 요면은 촛점의 위치를 조정하며, 원통형 면은 비점수차 발생에 의한 포커스 에러 검출을 위한 것이다.

제2,3도에는 제1,2 광검출기(12)(13)가 도시되어 있다. 각 검지요소로부터의 신호를 A,B,C,D,A^9,B⁹,C⁹그리고 D⁹라고 할때 트랙킹 에러는 (A+B)-(C+D), 포코스 에러는 (A+C)-(B+D)로 부터 얻어지며, 제1광 검출기(12)의 편향(RF) 신호는 A+B+C+D, 제1광검출기의 편형신호는 A⁹+B⁹+C⁹+D⁹로 부터 얻어 진다. 그리고 광자기의 신호는 (A+B+C+D)-(A⁹+B⁹+C⁹+D⁹)에 비례한다.

이러한 종래 광자기 헤드의 광학계의, 트랙킹 에러 신호발생은 소위 비점수차법으로, 그리고 포커스 에러 신호발생으로 푸쉬-풀법을 이용하고 있는데, 그 구조가 상기한 바와 같이 최소 11개의 부품을 요구하기 때문에 전체 구조가 상당한 규모를 가질 뿐 아니라, 각 부품 제작이 번거로울 뿐 아니라 그 조립과정이 매우 까다롭다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 부품수가 대폭 절감되어 보다 소형화되고, 그 제조 조립성이 개선된 광자기 헤드를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광자기 헤드는, ,

광지기 디스크에 대면하는 대물렌즈,

대물렌즈를 통해 상기 디스크에 레이저 빔을 조사하는 레이저 다이오드,

상기 레이저 다이오드와 대물렌즈사이의 광경로상에 마련되어 통과빔을 평행광으로 변형하는 콜리메이팅 렌즈,

상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 레이저 다이오드의 사이에 마련되어 디스크로 부터 반사된 빔을 일방향으로 반사하는 빔스플리터,

상기 빔스플리터로 부터의 반사된 빔의 진행 경로상에 위치되는 반파장판,

상기 반파장판을 통과한 하나의 빔을 적어도 두개의 나란한 경로상의 빔으로 분리하는 소정경사각의 양 반사면을 갖는 편광프리즘,

상기 편광프리즘으로 부터의 광진행 경로상에는 마련되는 적어도 두개 요소의 광검지부를 갖는 광검출기를 구비하는 점에 그 특징이 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 편광프리즘의 양반사막은 입사 광진행 경로에 대해 45°도 경사지게 마련됨이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 광자기 헤드의 일실시예를 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 있어서, 제4도는 본 발명에 따른 광헤드의 구성을 개략적 구성도, 제5도는 본 발명에 적용되는 광검출기의 패턴도, 제5도는 본 발명 광헤드에 적용되는 광검출기의 패턴도, 제6도내지 제8도는 본 발명 광헤드에 있어서, 디스크에 대한 레이저 빔의 포커스 상태에 따른 광검출기에 대한 빔의 집속상태의 변화를 보이는 측면도, 제9도는 본 발명 광헤드에 적용되는 광헤드의 광검출기의 패턴도로서, 레이저 빔의 촛점상태를 보인 정면도, 제10도는 본 발명 광헤드에 적용되는 광검출기의 다른 유형의 패턴도이다.

먼저, 제4도를 참조하면, 광자기 디스크(6)으로의 광진행 경로상에 디스크로 부터 대물렌즈(5), 콜리메이팅 렌즈(3), 빔스플리터(16), 레이저 다이오드(1)가 그 순서대로 위치하고, 상기 빔스플리터로 부터의 반사된 빔의 진행 경로상에는 반파장판(17), 45도의 양 반사면을 갖는 편광프리즘(18)이 마련된다. 상기 편광프리즘의 후측반사면은 전반사면으로서, 일측면에서는 S파가, 그리고 타측면에서는 P파가 반사된다. 상기 편광프리즘(18)으로 부터 반사된 빔의 진행 경로상에는 제5도에 도시된 바와 같이, 두개의 광검지 요소를 갖는 가지는 광검출기(19)가 마련된다. 그리고 각 광검지 요소는 3개의 스트라이프 상광검지부(A,B,C)(A⁹,B⁹,C⁹)를 가진다. 그리고, 제10도는 다른유형의 광검출기(19⁹)를 보인다.

상기 대물렌즈는 광자기 디스크에 대면하게 되고, 그리고 상기 레이저 다이오드는 직선 경로를 통하여 상기 대물렌즈를 지나 상기 디스크에 레이저 빔을 조사한다.

상기 콜리메이팅 렌즈는 상기 레이저 다이오드와 대물렌즈 사이의 광경로상에 마련되어 통과빔을 평행광으로 변형하며, 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 레이저 다이오드의 사이에 마련되는 빔스플리터는 디스크로 부터 반사된 빔을 반파장판측으로 반사시킨다.

상기 반파장판은 상기 빔스플리터로 부터의 반사된 빔의 편광축을 45°회전시켜 편광프리즘으로 투과시킨다. 그리고 편광프리즘은 상기 반파장판을 통과한 빔을 두개의 나란한 경로상의 빔으로 분리 반사하여 상기 광검출기로 반사한다.

이상의 본 발명 광자기 헤드의 특징은 상기 빔스플리터로 부터 반사된 광의 진행경로상에 마련되는 반파장판(17), 편광 프리즘(18)이 빔 스플리터(16)가 인접되게, 바람직하게는 특히 일체로 결합되어 있고, 상기 편광 프리즘은 광축에 대해 45°의 경사각을 이루는 나란한 두개의 반사면을 가짐으로써 입사된 광을 두개의 나란한 진행 경로상으로 분기하여 반사하여 하나의 광검출기(19)에 촛점을 맺을 수 있도록 된 점이다. 여기에서 상기 경사각은 설계에 따라 변화될 수 있는데, 입사된 빔을 원하는 방향으로 반사시키는 것이므로 이에 따라 상기 광검출기(19)의 위치가 같이 변화될 것이다.

이하 본 발명 광자기 헤드의 동작을 살펴본다.

레이저 다이오드(1)에서 출사된 빔(2)은 빔스플리터(16)를 통과하여 콜리메이팅 렌즈(3)에서 평행광이 되며, 그 일부는 빔스플리터(5)를 P파는 투과한다. 평행빔은 대물렌즈에 의해 디스크상에 초점을 맺은 후 반사되어 대물렌즈(5)와 콜리메이팅 렌즈(3)를 통과하여 집속빔이 되고, 빔스플리터(16)의 코팅면에서 일부 반사된 빔이 신호검출에 사용된다. 복합 빔 스플리터 내의 반파장판에 의해 편광면이 45도 회전되며, 편광프리즘(18)의 첫번째 면에서 S파가 반사되어 분리된 빔(23)을 얻고, P파는 투과된 후 전반사 코팅된 두번째 면에서 반사되어 분리된 빔 (24)을 얻게 된다. S파의 분리 빔(23)는 광로가 짧고 P파는 광로가 길기 때문에 P파의 빔 (24)이 먼저 초점을 맺고, S파는 뒤에 초점을 맺는다. 따라서 이와 같은 상태에서 광검출기를 두개빔(23)(24)의 각 초점사이에 놓으면 제9도에서와 같이 검출기(19)상에서 S파 빔(23)의 스포트 사이즈는 작아지고 P파 빔(24)의 스포트 사이즈는 커지며, 그 반대의 경우는 S파의 빔스포트의 사이즈는 커지고, P파의 빔스포트의 사이즈는 작아지게 되게 된다. 제6도 내지 제8도는 포커스 에러 검출에 따르는 두 빔(23)(24)의 광검출기에 대한 집속상태를 여러형태로 보인다. 제6도는 초점이 멀 경우이며, 제7도는 촛점이 맞았을 경우이며, 그리고 제8도는 촛점이 가까웠을 경우를 도시한다.

이러한 작용에 의해 빔사이즈를 검출함으로써 초점에서 어긋난 정도, 즉 포커스 에러를 측정할 수 있다. 상기 제9도에는 이를 구체적으로 보여준다. 각 요소로 부터의 신호를 A,B,C,A⁹,B⁹, 그리고 C⁹라 할때 빔스포트의 사이즈는 A(A⁹)+C(C⁹)-B(B9)에 비례한다. S파의 빔(23)의 스포트 사이즈는 A+C-B, P파 빔(24)의 스포트 사이즈는 A⁹+C⁹-B⁹에 비례하므로 포커스 에러는 (A+C-B)-(A⁹+C⁹-C⁹)로 표시가 가능하다.

트래킹에러 검출방법으로서는 푸쉬풀법을 사용할 경우, 트래킹 에러신호는 (A-C)+(A⁹-C⁹)에 비례한다.

이러한 본 발명에 있어서, 상기 실시예의 다른 변형례로서 3-빔법에 의한 트래킹에러검출법을 적용하는 경우, 레이저 다이오드의 전방에 그래이팅을 배치하여 빔을 3개로 나눌수 있고, 또한 콜리메이팅 렌즈에서의 광효율의 증가를 위해 빔스플리터 전에 구면렌즈를 한매 더 마련함으로써 렌즈2매에 의해 고효율 콜이메이팅을 행하고, 한쪽을 광검출기로의 빔집속에 사용할 수 도 있게 된다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 광학부품수는 최소 5개로서 종래에 비해 그 수가 대폭 감소되게 된다. 따라서, 헤드 전체의 소령 경량화가 가능하게 되며, 이로 인해 조립성이 향상될 뿐아니라 그 제조단가에 있어서 졸애의 어느것에 비해 유리하다.

Claims (4)

1. 광자기 디스크에 대면하는 대물렌즈;

   대물렌즈를 통해 상기 디스크에 레이저 빔을 조사하는 레이저 다이오드 ;

   상기 레이저 다이오드와 대물렌즈의 사이의 광경로상에 마련되어 통과빔을 평행광으로 변형하는 콜리메이팅 렌즈;

   상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 레이저 다이오드의 사이에 마련되어 디스크로 부터 반사된 빔을 일방향으로 반사하는 빔스플리터;

   상기 빔스플리터로 부터 반사된 빔의 진행 경로상에 위치되는 반파장판;

   상기 반파장판을 통과한 하나의 빔을 적어도 두개의 나란한 경로상의 빔으로 분리하는 소정 경사각의 양 반사면을 갖는 편광프리즘;

   상기 편광프리즘으로 부터의 광진행 경로 상에 마련되는 적어도 두개 요소의 광검지부를 갖는 광검출기를; 구비하며,

   상기 콜리메이팅 렌즈와 반파장판, 편광프리즘이 하나의 구조체를 이루도록 상호 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 광헤드,
2. 제1항에 있어서, 상기 편광프리즘의 양반사막은 입사 광진행 경로에 대해 45도 경사지게 마련된 것을 특징으로 하는 광헤드,
3. 제1항에 있어서, 상기 광검출기는 3개의 나란한 스트라이프상의 광검지요소를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광검출기의 각요소는 적어도 3개의 나란한 스트라이프상의 검지부를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드.