KR0166959B1 - 광학 헤드 장치 - Google Patents

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KR0166959B1 KR1019890008044A KR890008044A KR0166959B1 KR 0166959 B1 KR0166959 B1 KR 0166959B1 KR 1019890008044 A KR1019890008044 A KR 1019890008044A KR 890008044 A KR890008044 A KR 890008044A KR 0166959 B1 KR0166959 B1 KR 0166959B1
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오오가 노리오
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Abstract

본 발명은 레이저 광 빔 등의 광 빔을 광 디스크 등의 기록 매체에 입사시켜, 기록 매체로부터의 광 빔을 수광부로 검출하며, 수광부로부터 얻어지는 출력신호가, 기록 매체에 기록된 정보의 판독 출력 형성과, 기록 매체에 입사하는 광빔에 대한 트래킹 오차 신호의 형성에 이용되는 광학 헤드 장치에 있어서, 수광부가 특정 방향으로 연장하는 2조의 평행 분리부로 분리되어 나란히 설치된 3개의 광검출 소자로 이루어지며, 기록 매체로부터의 광 빔이 입사되어져서 3개의 광 검출 소자의 각각으로부터 검출 출력이 얻어지는 광검출 소자의 한쌍(조)을 가지며, 상술의 특정 방향이 광 검출 소자의 한쌍에 입사하는 광 빔에 의해서 형성되는 빔 스폿에 있어서 그 가운에에 나타나는 기록 매체에 형성된 기록 트랙에 기인하는 회절패턴의 이동 방향에 대해서 0 내지 90도 사이의 소정의 각도가 되도록 선정되며, 또한 광 검출 소자의 한쌍에서 중앙의 광 검출 소자로부터 얻어지는 검출 출력과, 중앙의 광 검출 소자를 사이에 놓고 배치된 2개의 광 검출 소자로부터 각각 얻어지는 검출 출력의 합이, 트래킹 오차 신호의 형성에 이용되므로서 집적형의 발광 수광부를 구비하는 구성이 취해진 것에 있어서도 간이화된 수광부를 가지고 또한, 그 수광부로의 광 빔의 도입에 대한 엄밀한 2차원적 조정을 요함이 업이 트래킹 오차신호를 얻을 수 있게 한 것이다.

Description

광학 헤드 장치
제1도는 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 한 예에 있어서의 발광 수광부를 도시하는 평면도.
제2도는 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 한 예의 외관을 도시하는 사시도.
제3도는 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 한 예에 있어서의 가동 광학계를 도시하는 단면도.
제4도는 제3도에 도시되는 가동 광학계에서 발광 수광부를 도시하는 단면도.
제5a, 5b, 5c도는 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 한 예에 있어서의 트래킹 상태 검출 설명에 제공되는 상태도.
제6도는 제1도에 도시된 발광 수광부에 내장된 수광부로부터 얻어지는 출력 신호에 의거해서 트래킹 오차 신호를 포함하는 신호를 형성하는 신호 형성 회로의 한 예를 도시하는 회로 구성도.
제7도는 종래의 수광부를 도시하는 개략도.
제8a, 8b, 8c도는 종래의 광학 헤드 장치에서의 트래킹 상태 검출 설명에 제공되는 상태도.
제9도는 제7도에 도시되는 수광부로부터 얻어지는 출력 신호에 의거해서 트래킹 오차 신호를 포함하는 신호를 형성하는 신호 형성 회로를 도시하는 회로 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 대물렌즈 38 : 발광 수광부
39 및 40 : 미러 50 : 반도체 기판
51 및 52 : 프리즘
본 발명은 광 빔을 기록 매체에 입사시켜 기록 매체로부터의 광 빔을 받아서 수광부로 안내하고 수광부로부터의 출력 신호가, 기록 매체에 기록된 정보의 판독 출력의 형성과, 기록 매체에 입사하는 광 빔에 대한 트래킹 오차 신호의 형성에 사용되는 광학 헤드 장치에 관한 것이다.
[발명의 개요]
본 발명은 레이저 광 빔 등의 광 빔을 광 디스크 등의 기록 매체에 입사시켜, 기록 매체로부터의 광 빔을 수광부로 검출하며, 수광부로부터 얻어지는 출력신호가, 기록 매체에 기록된 정보의 판독 출력 형성과, 기록 매체에 입사하는 광빔에 대한 트래킹 오차 신호의 형성에 이용되는 광학 헤드 장치에 있어서, 수광부가 특정 방향으로 연장하는 2조의 평행 분리부로 분리되어 나란히 설치된 3개의 광 검출 소자로 이루어지며, 기록 매체로부터의 광 빔이 입사되어져서 3개의 광 검출 소자의 각각으로부터 검출 출력이 얻어지는 광검출 소자의 한쌍(조)을 가지며, 상술의 특정 방향이 광 검출 소자의 한쌍에 입사하는 광 빔에 의해서 형성되는 스폿에 있어서 그 가운데에 나타나는 기록 매체에 형성된 기록 트랙에 기인하는 회절패턴의 이동 방향에 대해서 0 내지 90도 사이의 소정의 각도가 되도록 선정되며, 또한 광 검출 소자의 한쌍에서 중앙의 광 검출 소자로부터 얻어지는 검출 출력과, 중앙의 광 검출 소자를 사이에 놓고 배치된 2개의 광 검출 소자로부터 각각 얻어지는 검출 출력의 합이, 트래킹 오차 신호의 형성에 이용되므로서 집적형의 방광 수광부를 구비하는 구성이 취해진 것에 있어서도 간이화된 수광부를 가지고 또한, 그 수광부로의 광 빔의 도입에 대한 엄밀한 2차원적 조정을 요함이 없이 트래킹 오차신호를 얻을 수 있게 한 것이다.
[종래 기술]
기록 매체로서의 광 디스크로부터 기록 정보를 재생하는 광학식 디스크 플레이어에 있어서는 광 디스크에 레이저 광 빔을 입사시켜서 광 디스크레 기록된 정보의 판독을 행하는 광학 헤드 장치가 제공된다. 이와 같은 광학 헤드 장치틀 레이저 광 빔을 발생하며, 그것을 광 디스크에 형성된 매우 협소한 기록 트랙상에 적당한 집속 상태를 가지고 입사시켜서 기록 트랙에 정확하게 추정시키며 또한 광 디스크의 기록 트랙으로부터의 반사 레이저 광 빔을 광 검출기에 정확하게 안내하는 것이 요구되며, 따라서 반도체 레이저 소자, 광 디스크에 대향되는 대물렌즈, 기타의 렌즈, 미러 또는 프리즘, 광 검출기 등의 여러 가지의 광학 소자가 정밀 배치됨과 더불어 그것들의 전체가 대물렌즈의 광축을 따르는 방향 및 그것에 직교하는 방향으로 변위 가능하게 지지되어서 구성되며, 레이저 광 빔을 광 디스크에 형성된 기록 트랙상에 적정한 집속 상태를 가지고 입사시키기 위한 포커스 제어와, 레이저 광 빔을 광 디스크레 형성된 기록 트랙에 정확하게 추종시키기 위한 트래킹 제어가 행해지게 된다.
광학 헤드 장치에서 행해지는 포커스 제어는 광 디스크에 있어서의 기록 트랙으로부터의 반사 레이저 광 빔이 수광부로 검출되어 얻어지는 검출 신호에 의거해서 광 디스크에서의 기록 트랙에 입사하는 레이저 광 빔의 집속 상태에 따라서 변화하는 포커스 오차 신호가 형성되며 그 포커스 오차 신호에 따라서 예컨대 대물렌즈가 그 광축 방향을 따라서 이동되어지게 하며, 또한, 트래킹 제어는 광 디스크에서의 기록 트랙으로부터의 반사 레이저 광 빔이 수광부로 검출되어 얻어지는 검출 신호에 의거해서, 광 디스크에 있어서의 기록 트랙에 입사하는 레이저 광 빔의 기록 트랙에 대한 추종 상태에 따라 변화하는 트래킹 오차 신호가 형성되며, 그 트래킹 오차 신호에 대응해서 예컨대 대물렌즈의 광축 방향이 기록 트랙에 직교하는 방향으로 변위되어 짐으로써 행해진다.
이와 같이 광학 헤드 장치는 재생 기록 정보를 나타내는 판독 정보 신호와 더불어, 포커스 오차 신호 및 트래킹 오차 신호를 얻으며, 그를 위해 수광부가 제7도에 도시되는 바와 같이 서로 인접하는 4개의 광 검출 소자(d1),(d2),(d3),(d4)로 구성된다. 이들 광 검출 소자(d1) 내지(d4)는 예컨대 광 검출 소자(d1)와 광 검출 소자(d3), 또한 광 검출 소자(d2)와 광 검출 소자(d4)가 각각 광 디스크에 있어서 기록 트랙 방향에 디응하는 방향(화살표 X로 도시된다)을 따라서 배열 배치된 상태에 놓이며, 그 위에 대물렌즈를 통한 광 디스크에서 기록 트랙으로부터 반사 레이저 광 빔에 의해 제7도에서 일점쇄선으로 도시한 바와 같은 빔 스폿 Q가 형성된다. 그리고, 광 검출 소자(d1-d4)는 각각 대응하는 빔 스폿 Q의 부분에 따른 검출 출력신호(S1),(S2),(S3),(S4)가 얻어지며, 판독 정보 신호는 검출 출력 신호(S1) 내지 (S4)의 총합으로 형성된다.
여기서 트래킹 오차에 대해서 고찰한다.
광 디스크에서의 기록 트랙은 통상, 입사하는 레이저 광 빔의 파장의 1/4의 깊이를 가진 피트 배열로 형성되며, 이와 같은 기록 트랙을 조사하는 레이저 광 빔은 피트로 회절되어서 반사된다. 따라서 대물렌즈를 통해서 수광부에 안내되며, 광 검출 소자(d1) 내지(d4)상에 빔 스폿 Q를 형성하는 반사 레이저 광 빔은, 광 디스크에서의 기록 트랙을 형성하는 피트와 그것을 조사하는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿과의 위치 관계에 대응한 회절 패턴을 만들며, 이와 같은 회절 패턴은 광 검출 소자(d1) 내지(d4)에 대해서 제7도에 있어서 화살표(X)로 도시되는 광 디스크에 있어서 기록 트랙 방향으로 대응하는 방향으로, 기록 트랙을 조사하는 레이저 광 빔에 대한 기록 트랙의 이동 속도에 따른 속도를 가지고 이동해간다. 제8a, 8b 및 8c도는 그 모양을 도시하며, 제8a, 8b 및 8c의 각각에 있어서 a는 피트 P와 그것을 조사하는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿 L과의 위치 관계를 나타내며, b는 각 위치 관게에 대응해서 반사 레이저 광 빔이 형성되는 대물렌즈의 출사 동 면(exit pupil surface)에 있어서의 회절 패턴(사선부)을 나타낸다. 그리고, b에 있어서의 4 분할부(d1), (d2), (d3) 및 (d4)는 각각 수광부를 형성하는 4개의 광 검출 소자(d1), (d2), (d3) 및 (d4)로 광량 검출되는 부분을 도시하고 있으며, 또, 빔 스폿 L에 대해 피트 P는 (t1)의 상태에서 (t2)의 상태로 움직여간다. 제8a도는 피트 P에 대해서 빔 스폿 L이 우측으로 벗어나서 위치한 경우이며, 제8b도는 피트 P에 대해서 빔 스폿 L이 그 중앙에 위치했을 경우, 즉 레이저 광 빔이 기록 트랙상에 바르게 도달한 적정한 트래킹 상태에 있을 경우이며, 또한 제8c도는 피트 P에 대해서 빔 스폿 L이 좌측으로 벗어나서 위치한 경우이다.
이와 같이 제 8a, 8b, 8c도로부터 피트 P에 대한 빔 스폿 L의 위치가 그 중앙에 있는 경우 즉, 적정한 트래킹 상태에 있는 경우, (d1) 및 (d4)의 조합과 (d2) 및 (d3)의 조합에 대해서 대칭인 광량 분포로 되는 회절 패턴이 얻어지며 또, 피트 P에 대한 빔 스폿 L의 위치가 우측 또는 좌측으로 벗어나서 위치했을 경우, (d1) 및 (d4)의 조합과 (d2) 및 (d3)의 조합에 대한 광량 분포의 대칭성이 무너지며, 게다가 우측에 위치했을 경우와 좌측에 위치했을 경우에는 대칭성의 붕괴 방향이 역전하는 회절 패턴이 얻어진다는 것을 알 수 있다. 이것으로 해서, 상술한 바와 같은 4분할부(d1) 내지 (d4)에 대한 광량 분포를 각각 대응해서 받아서 광량 검출하는 광 검출 소자(d1) 내지 (d4)의 출력을 소정의 신호 형성 회로에 공급해서 처리하며 피트 P에 대한 빔 스폿 L의 위치 관계에 따라서 변화하는 신호, 즉 트래킹 에러 신호가 얻어진다는 것이 이해된다.
제9도는 상술한 수광부를 형성하는 광 검출 소자 (d1) 내지(d4)로부터 얻어지는 검출 출력 신호(S1) 내지 (S4)에 의거해서 판독 정보 신호 및 트래킹 오차 신호를 얻는 신호 형성 회로의 한 예를 도시한다.
이 회로에 있어선 화살표 X로 도시되는 피트와 그것을 조사하는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿과의 위치 관계에 대응한 회절 패턴의 이동 방향에 대해서 도시되는 바와 같은 배치 관계를 갖고 배치된 광 검출 소자(d1) 내지 (d4)중의 (d1) 및 (d4) 부터의 검출 출력 신호(S1) 및 (S4)가 가산 회로(11)에서 가산되며, 또, (d2) 및 (d3)으로부터의 검출 출력 신호(S2) 및 (S3)이 가산 회로(12)에서 가산된다. 또, 가산 회로(13)에서 가산 회로(11) 및 (12)의 양 출력 신호의 합이 취해지며, 또, 감산회로(14)에서 가산회로(11,12)의 양 출력의 신호차가 취해진다. 가산 회로(13)의 출력 신호(S5)는 판독 정보 신호로 되며, 또 감산 회로(14)의 출력 신호(S6)는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿이 피트를 통과할 때마다 변화하는 기록된 정보 신호 주파수 대역의 신호이며 기록 트랙에 대해서 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿이 어느 위치에 있는가의 위치 정보를 가지는 것, 즉 트래킹 에러 신호로 된다.
또한, 제9도에 도시되는 회로에 있어서는 가산 회로(13)의 출력 신호(S5)가 리딩 엣지(선행 구간, leading edge) 펄스 발생부(15)에 공급되어서 그 출력에 출력 신호(S5)의 리딩 엣지에 대응해서 발생하는 펄스 신호(S7)가 얻어지며, 트레일링 엣지(하강 구간, trailing edge) 펄스 발생부(16)에 공급되어서 그 출력에 출력 신호(S5)의 트레일링 엣지에 대응해서 발생하는 펄스 신호(S8)가 얻어진다. 한편, 감산 회로(14)의 출력 신호(S6)는 2개의 샘플링 홀드부(17) 및 (18)에 공급되며, 샘플링 홀드부(17)에서는 출력 신호(S6)가 펄스 신호(S8)에서 샘플되어서 그 값이 홀드된 값으로 되어지는 출력 신호(S9)가 얻어지며, 또한 샘플링 홀드부(18)에서는 출력 신호(S6)가 펄스 신호(S7)에서 샘플되어서 그 값이 홀드된 출력 신호(S10)가 얻어진다. 이것들의 출력 신호(S9) 및 (S10)은 기록 트랙에 대한 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿의 위치가 기록 트랙을 지나는 방향에, 예컨대, 광 디스크의 외주 엣지측으로부터 내주 엣지측으로 이동함에 따라서 극성이 부에서 정으로, 또는 정에서 부로 변화되며, 다시, 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿의 위치의 기록 트랙의 중심으로부터의 이탈에 따른 레벨을 갖는 신호로 되며, 따라서 트래킹 제어 신호로서 쓸 수 있는 신호로 된다. 그리고, 이것들의 출력 신호(S9,S10)가 차동 회로(19)에 공급되며, 단자(20)에서는 보다 확실한 트래킹 제어 신호(S11)가 도출된다.
상술한 바와 같이 해서 트래킹 오차 신호를 얻도록 구성된 광학 헤드 장치에 있어서는 수광부를 형성하는 4개의 광 검출 소자가 그것들의 상호 배치 관계 및 배치 방향이 엄밀하게 관리 되어질 것이 요구되며, 이와 같은 요구를 채우기 위해 실제로 수광부가 설치되는데 있어서 수광부 및 그 주위의 구성이 복잡화되지 않으며, 또한 수광부에 안내되는 광 디스크의 기록 트랙으로부터의 반사 레이저 광 빔의 수광부를 형성하는 4개의 광 검출 소자에 대한 입사 위치를 직교하는 2방향의 각각에 있어서 엄밀하게 적정한 것으로 하게끔, 2차원적으로 조정할 수 있는 광학계가 필요하게 되는 단점이 있다.
특히, 에컨대, 특개소 62-197931호 공보에 도시되는 바와 같은 반도체 기판에 수광부가 형성됨과 더불어 그 반도체 기판상으로 반도체 레이저 소자와 반도체 레이저 소자로부터 방출된 레이저 광 빔이 광 디스크에 입사되도록 외부로 안내함과 더불어, 광 디스크로부터의 반사 레이저 광 빔을 수광부로 안내하는 프리즘이 배치되어 구성되는 집적형인 발광 수광부를 구비한 광학 헤드 장치에 있어서는 상술한 바와 같이 트래킹 에러 신호를 얻도록 4개의 광 검출 소자로 이루어진 수광부를 설치함으로써 이에 수반되는 상술의 단점은 가일층 심각해진다.
이와 같은 점을 감안하여 본 발명은 레이저 광 빔 등의 광 빔을 광 디스크 등의 기록 매체에 입사시키고, 기록 매체로부터의 광 빔을 수광부에 의해 검출하며, 수광부로부터 얻어지는 출력 신호에 의거해서, 기록 매체에 기록된 정보에 대한 판독 출력 신호 및 트래킹 오차 신호나 포커스 오차 신호 등의 제어 신호를 얻음에 있어서 집적형인 발광 수광부를 갖추는 구성이 채용된 것에 있어서도, 간이화된 수광부를 갖고 또한, 그 수광부로의 광 빔의 도입에 대한 엄밀한 2차원적 조정을 필요로 함이 없이 트래킹 오차 신호가 얻어지도록 한 광학 헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하게끔, 본 발명에 따른 광학 헤드 장치는, 광 빔 발생부와, 그것으로부터의 광 빔을 기록 트랙이 형성된 기록 매체에 입사시킴과 더불어 기록 매체로부터의 광 빔을 받는 렌즈 수단과, 렌즈 수단으로 받은 기록 매체로부터의 광 빔이 안내되는 수광부를 구비한다. 그리고, 수광부는 특정 방향으로 연장하는 2줄의 평행 분리부로 분리되어서 나란히 설치된 3개의 광 검출 소자로 이루어지며, 기록 매체로부터의 광 빔이 입사되어져서 3개의 광 검출 소자의 각각으로부터 검출 출력이 얻어지는 광 검출 소자의 한쌍을 가지며, 상수의 특정 방향이 광 검출 소자의 한쌍에 입사하는 광 빔에 의해서 형성되는 빔 스폿에 있어서, 그중에 나타나는 기록 트랙에 기인하는 회절 패턴의 이동 방향에 대해서 0 내지 90도간의 소정의 각도로 선정되어짐과 더불어 광 검출 소자의 한쌍에 있어서의 중앙의 광 검출 소자로부터 얻어지는 검출 출력과 중앙의 광 검출 소자를 사이에 두고 배치된 2개의 광 검출 소자로부터 각각 얻어지는 검출 출력의 합이 트래킹 오차 신호의 형성에 이용된다.
또한, 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 한 예에 있어선, 수광부는 상술한 바와 같은 광 검출 소자의 한쌍을 2개 가지며, 2개의 광 검출 소자의 한쌍의 각각에 입사되어지는 기록 매체로부터의 광 빔이 2개의 광 검출 소자의 한쌍 사이의 광학 경로상에서 집속점을 형성하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 광학 헤드 장치에 있어선 수광부가 특정 방향으로 연장하는 2줄의 평행 분리부로 분리되어서 나란히 설치된 3개의 광 검출 소자로 이루어진 광 검출 소자의 한쌍이, 그 특정 방향을 광 검출 소자의 한쌍에 입사하는 기록 매체로부터의 광 빔에 의해서 형성되는 빔 스폿에서 그 가운데에 나타나는 기록 트랙에 기인하는 회절 패턴의 이동 방향에 대해, 0 내지 90도간의 소정의 각도를 이루도록 배치 되어지므로서 광 검출 소자의 한쌍에 입사하는 기록 매체로부터의 광 빔에 의해서 형성되는 빔 스폿에 있어서의 회절 패턴은 전술의 수광부가 4개의 광 검출 소자로 형성되는 경우나 마찬가지로 기록 매체의 기록 트랙에 대해 그것에 입사하는 광 빔으로 형성되는 빔 스폿의 위치 관계에 따라서 변화하게 된다.
그리고, 광 검출 소자의 한쌍에 있어서 중앙의 광 검출 소자로부터 얻어지는 검출 출력과, 중앙의 광 검출 소자를 사이에 두고 배치된 2개의 광 검출 소자로부터 각각 얻어지는 검출 출력의 합에 의거해서 트래킹.오차 신호가 형성된다.
이같은 상황에선, 광 검출 소자의 한쌍에 있어서의 2줄의 평행 분리부의 방향의 설정은 엄밀성이 요청되지 않게 되며, 또, 광 검출 소자의 한쌍에 대한 기록 매체로부터의 광 빔의 입사 위치도 광 검출 소자의 한쌍에 있어서의 2줄의 평행 분리부를 따르는 방향에 있어선 엄밀성이 요청되지 않게 된다.
따라서, 집적형인 발광 수광부를 갖추는 구성이 채용된 경우에 있어서도 간이화된 수광부를 가지고, 또한, 그 수광부로의 광 빔의 도입에 대한 엄밀한 2차원적 조정이 요청됨이 없이 트래킹.오차 신호도 얻어지게 된다.
또한, 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 한 예와 같이, 3개의 광검출 소자로 구성된 광 검출 소자의 한쌍을 2조 구비한 경우에는 트래킹 오차 신호에 부가되어 포커스 오차 신호도 얻어지게 된다.
제1도 내지 제4도는 본 발명에 관계하는 광학 헤드 장치의 한 예를 도시한다.
이 예는 제2도에 도시된 바와 같은 외관을 가지며, 전체를 덮는 케이스(30)를 갖추고 있다. 케이스(30)에는 그 상면에 개구(30a)가 형성되어 있으며, 케이스(30)에 수용된 대물렌즈(31)가 개구(30a)에 대면하도록 되어 있다.
이와 같은 예는 예컨대 디스크 플레이어에 조립되어져서 사용되며, 디스크 플레이어에 조립됨에 있어선 제2도에 도시되는 바와 같이 디스크 플레이어내에 배치된 가이드 부재 (32) 및 (33)에 이동 가능하게 결합한 이동 가능한 베이스부재(34)상에 부착한다. 상기 이동 가능한 베이스부재(34)는 그것에 설치된 랙(34a)에 결합하는 피니언을 갖춘 구동 수단으로 구동되며, 가이드 부재(32) 및 (33)을 따라서 디스크 플레이어에 장착된 광 디스크의 반경 방향으로 이동된다.
그리고, 케이스(30)의 내부에는 대물렌즈(31)을 포함하는 가동 광학계가 그것을 지지함과 더불어 소정의 방향으로 변위되어지게 구동하는 지지 구동부를 수반해서 배치되어 있다.
제3도에 도시되는 바와 같이 가동 광학계는 상면부에 대물렌즈(31)와 집적부품 기판(35)이 부착된 지지 부재(36)를 가지고 있으며, 집적 부품 기판(35)에는 플렉시블 배선 접속 기판(35a)이 접속되어 있다.
지지 부재(36)의 내부에는 집적 부품 기판(35)의 내면에 피키지(37)에 수용된 발광 수광부(38)가 부착되어 배치되고 있으며, 또, 발광 수광부(38)의 아래쪽에 미러(39)가 또한, 대물렌즈(31)의 아래쪽에서 대물렌즈(31)의 광축상에 미러(40)가 각각 지지 부재(35)로 지지되어 배치되고 있다.
이와 같은 가동 광학계는 지지 부재(36)로 지지된 대물렌즈(31)가 광 디스크(R)의 하면에 대면하게 배치된다. 그리고, 패키지(37)에 수용된 발광 수광부(38)는 아래쪽의 미러(39)로 향하는 레이저 광 빔을 발하며, 발광 수광부(38)로부터의 레이저 광 빔은 미러(39)로 반사되며, 또한, 미러(40)로 반사되어서 위쪽으로 향하게로 되며, 대물렌즈(31)에 입사되어진다. 대물렌즈(31)에 입사되어진 레이저 광 빔은 대물렌즈(31)에 의해 집속 상태로 되어서 광 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)에 입사되는 것으로 된다. 또한, 광 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)로부터의 반사 레이저 광 빔이 대물렌즈(31)를 통해서 미러(40)에 입사되며, 미러(40)로 반사되며, 또한, 미러(39)로 반사되어서 위쪽으로 향해져 패키지(37)에 수용된 발광 수광부(38)로 안내된다.
제4도에 도시되는 바와 같이, 발광 수광부(38)를 수용해서 집적 부품 기판(35)의 내면에 부착되는 패키지(37)는 아래쪽으로 개구된 본체부(41)과, 그 본체부(41)에 그 개구를 폐쇄하도록 고착된 유리판부(42)를 가진 구성으로 되어 있으며, 발광 수광부(38)부터의 레이저 광 빔은 유리판부(42)를 투과해서 광 디스크(R)로 향하도록 출사되며, 또, 광 디스크(R)로부터의 반사 레이저 광 빔이 유리판부(42)를 투과해서 발광 수광부(38)로 안내된다.
발광 수광부(38)는, 예컨대 제4에 도시되는 바와 같이 반도체 기판(50)의 내부에 2개의 수광부(51,52)가 배열 형성됨과 더불어 반도체 기판(50) 면에 반도체 레이저 소자(53)가 배치되며 또한, 반도체 기판 (50)에서의 반도체 레이저 소자(53)가 배치된 면이 보호막(54)에 의해서 덮히며, 이같은 보호막(54)상에 있어서 수광부(51,52)에 대응하는 위치에 프리즘(55)이 배치되어 구성된 집적화된 것으로 되어 있다. 프리즘 (55)은 반도체 레이저 소자(53)에 대향하는 면이 반도체 기판(50)에 있어서의 반도체 레이저 소자(53)가 배치된 면에 대해서 경사된 광 반도체 반사면 (55a)을 형성하는 것으로 된다.
이와 가타은 상황하에서, 제3도 및 제4도에 도시되는 바와 같이 반도체 레이저 소자(53)로부터 방출되는 레이저 광 빔이 프리즘 (55)의 광 반투과 반사면 (55a)으로 반사되어서, 패키지 (37)의 유리판부(42)를 투과해서 미러(39)로 향하게 되며, 미러(39), 미러(40) 및 대물렌즈(31)을 통해서 광 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)에 입사된다. 그리고, 광 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)으로부터의 반사 레이저 광 빔이 대물렌즈(31), 미러(40) 및 미러(39)를 통과한 다음, 패키지(37)의 유리판부(42)를 투과해서 되돌아 오며, 프리즘(55)의 광 반투과 반사면(55a)를 투과해서 프리즘(55)내에 입사된다.
프리즘(55)내에 입사된 반사 레이저 광 빔은 그 일부분이 수광부(51)에 도달함과 더불어 다른 일부분이 프리즘(55)내에서 반사되어 수광부(52)에 도달하게 된다. 그때, 반사 레이저 광 빔은 프리즘(55)내에 형성되는 수광부(51)로부터 수광부(52)에 이르는 광학 경로상에 있어서 집속점을 가지게 설정되어 있다. 따라서, 수광부(51) 및 (52)는 각각에 광 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)으로부터의 반사 레이저 광 빔이 입사되어지게 된다.
제1도에 도시되는 바와 같이 반도체 기판(50)에 설치된 수광부(51) 및 (52)는 각각이 3개의 광 검출 소자로 이루어지게 된다. 즉, 수광부(51)이 동일면내에 있어서 2줄의 평행 분리부(E1) 및 (E2)로 분리되어 나란히 설치된 3개의 직사각형 광 검출 소자(D1),(D2),(D3)로 형성되며 또, 수광부(52)가 동일면내에 있어서 2줄의 평행 분리부(E1) 및 (E2)로 분리되어 나란히 설치된 3개의 직사각형인 광 검출 소자(D1),(D2) 및 (D3)로 형성된다.
그리고, 이와 같은 수광부(51) 및 (52)가 형성되며, 반도체 레이저 소자(52) 및 프리즘(55)이 설치된 반도체 기판(50)은 집적 부품 기판(35)의 내면에 부착된 패키지(37)에 있어서의 본체부(41)의 저면에 수광부(51)에 있어서의 평행 분리부(E1) 및(E2)의 각각이 연장하는 방향 및 수광부(52)에서의 평행 분리부(E1) 및 (E2)의 각각이 연장하는 방향이 광 디스크(R)에서의 기록 트랙 방향에 대응하는 방향(화살표 X로 도시된다)에 대해서 0 내지 90도 간의 소정의 각도θ(예컨대 45도)를 이루도록 고정된다. 따라서, 수광부(51)을 형성하는 3개의 직사각형 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)의 각각 및 수광부(52)를 형성하는 3개의 직사가가형 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)의 각각은 화살표(X)로 도시되는 광 디스크(R)에서의 기록 트랙 방향으로 대응하는 방향에 대해서 각도θ를 이루고 신장되는 것으로 되며, 이와 같은 배치가 이루어진 수광부(51)을 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)의 위 및 수광부(52)를 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D3) 위에 대물렌즈(31)를 통과한 광 디스크(R)에 있어서의 기록 트랙(Rt)으로부터의 반사 레이저 광 빔에 의한 제1도에 있어서 일점쇄선으로 도시되는 바와 같은 빔 스폿(U) 및 (U') 가 형성된다. 그리고 수광부(51)을 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D2)로부터는 각각, 각각에 대한 빔 스폿 U의 부분에 따른 검출 출력 신호 (V1),(V2) 및 (V3)이 얻어지며, 또 수광부(52)를 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D2)부터는 각각, 각각에 대한 빔 스폿 (U')의 부분에 따른 검출 출력 신호(V1),(V2),(V3)가 얻어져서 그것들이 집적 부품 기판(35) 및 플렉시블 배선 접속 기판(35a)을 통해서 도출된다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광학 헤드 장치의 일례로 구비된 가동 광학계가 대향하게 되어 있는 광 디스크(R)도 그 기록 트랙(Rt)이 각각에 입사하는 레이저 광 빔의 파장 λ의 1/4의 깊이를 갖는 피트의 배열로 형성된 것으로 되며, 그러므로 대물렌즈(31)를 통해서 광 디스크(R)에 있어서의 기록 트랙(Rt)에 입사하는 레이저 광 빔은 피트로 회절되어서 반사된다.
따라서 광 디스크(R)에 있어서의 기록 트랙(R1)으로부터 대물렌즈 (31)를 통해서 되돌아가며, 수광부(51) 및 (52)에 안내되어서 광 검출 소자(D1) 내지(D3)상 및 광 검출 소자(D1) 내지(D3)상에 빔 스폿(U) 및 (U')를 각각 형성하는 반사 레이저 광 빔은 광 디스크(R)에 있어서의 기록 트랙(Rt)을 형성하는 피트와 그것을 조사하는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿과의 위치 관계에 대응한 회절 패턴을 만들며, 이같은 회절 패턴은 수광부(51)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3) 및 수광부(52)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)의 각각에 대해 제1도의 기록 트랙 방향으로 대응하는 방향으로, 기록 트랙(Rt)을 조사하는 레이저 광 빔에 대한 기록 트랙(Rt)의 이동 속도에 따른 속도로 이동해간다.
제5a, 5b, 5c도의 각각에 있어서 (a)가 피트(P)와 그것을 조사하는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿(L)과의 위치 관게를 나타내며, (b)는 각 위치 관계에 대응해서 반사 레이저 광 빔이 형성하는 대물렌즈(31)의 출사 동면에 있어서의 회절패턴(사선부)를 나타낸다. 그리고, (b)에 있어서의 3분할부 D1(D1), D2(D2) 및 D3(D3)은 각각 수광부 (51)을 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D2) 및 수광부(52)를 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)로 광량 검출되는 부분을 도시하고 있으며, 또 빔 스폿(L)에 대해서 피트(P)는 (T1)의 상태로부터 (T2)의 상태로 움직여 간다. 제5a도는 피트(P)에 대해서 빔 스폿(L)이 우측으로 이탈되어 위치한 경우이며, 제5b도는 피트(P)에 대해서 빔 스폿(L)이 그 중앙에 위치했을 경우, 즉, 레이저 광 빔이 기록 트랙(Rt)상에 정확하게 도달한 적정한 트래킹 상태에 있는 경우이며, 또한 제5c도는 피트(P)에 대해서 빔 스폿(L)이 좌측으로 이탈되어 위치했을 경우이다.
이와 같은 제5a, 5b 및 5c도로부터 피트(P)에 대한 빔 스폿(L)의 위치가 그 중앙에 있는 경우, 즉 적정한 트래킹 상태에 있는 경우에는 D1(D1) 및 D3(D3)의 조합과 D2(D2)에 대한 광량 분포가 거의 대칭적으로 되는 회절 패턴이 얻어지며 또, 피트(P)에 대한 빔 스폿(L)의 위치가 우측 또는 좌측으로 이탈되어 위치했을 경우엔 D1(D1) 및 D3(D3)의 조합과 D2(D2)에 대한 광량 분포의 대칭성의 붕괴되고, 게다가, 우측에 위치했을 경우와 좌측에 위치했을 경우에는 대칭성의 붕괴 방향이 역전하는 것 같이 되는 회절 패턴이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이것으로 해서 상술한 바와 같은 3분할부 D1(D1), D2(D2) 및 D3(D3)에 대한 광량 분포를 각각 대응하게 받아 광량 검출하는 수광부(51)를 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D3) 및 수광부(52)를 형성하는 3개의 광 검출 소자 (D1) 내지 (D3)부터의 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3) 및 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3) 및 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)을 소정의 신호 형성 회로에 공급해서 (V1) 내지 (V3)에 대해서(V1) 및 (V3)의 합과 (V2)로 나누어 처리하고, 다시 (V1) 내지 (V3)에 대해서도 (V1) 및 (V3)의 합과 (V2)로 나누어 처리하면, 피트(P)에 대한 빔 스폿(L)의 위치 관계에 따라서 변화하는 신호를 얻을 수 있고, 광 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)에 입사하는 레이저 광 빔의 트래킹 상태를 검출할 수 있게 되며 이와 같은 신호가 트래킹 오차 신호로 된다는 것이 이해된다.
제6도는 수광부(51)를 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지(D3) 및 수광부(52)를 형성하는 3개의 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)부터의 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3) 및 검출 출력 신호(V1) 내지(V3) 에 의거해서 트래킹 오차 신호 등을 형성할 수 있는 신호 형성 회로의 일례를 도시한다.
이 예에선 화살표 (X)로 도시되는 광 디스크(R)에서의 기록 트랙(Rt)을 형성하는 피트와 그것을 조사하는 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿과의 위치 관계에 대응한 회절 패턴의 이동 방향에 대해서, 각도(θ)를 이루고 배치된 수광부(51)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3) 및 수광부(52)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지(D3)중의 수광부(51)에 있어서 (D1) 및 (D3)의 각각에서 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 및 (V3)이 가산 회로(61)에서 가산되며 수광부(52)에 있어서의 (D1) 및 (D3)의 각각에서 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 및(V3)이 가산 회로(62)에서 가산되며, 다시, 수광부(51)에서의 (D2)로부터 얻어지는 검출 출력 신호V2와, 수광부(52)에서의 (D2)로부터 얻어지는 검출 출력 신호(V2)가 가산 회로(63)에서 가산된다.
또, 가산 회로(61)의 출력 신호(V4) 및 가산 회로(62)의 출력 신호(V4)가 가산 회로(64)에서 가산된다.
그리고, 가산 회로(65)에 있어서, 가산 회로 (63)의 출력 신호(V5)와 가산 회로(64)의 출력 신호(V6)와의 합이 취해지며 또, 감산 회로(66)에 있어서, 가산 회로(63)의 출력 신호(V5)와 가산 회로(64)의 출력 신호(V6) 사이에서의 차가 취해진다. 가산 회로(65)의 출력 신호(V7)는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3) 및 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)의 총합에 상당하는 것으로 되어서 판독 정보 신호로 되며, 또, 감산 회로(66)의 출력 신호(V8)는 광 디스크(R)에 있어서 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿이 기록 트랙(Rt)을 형성하는 피트를 통과할 때마다 변화하는 광 디스크(R)에서의 기록 트랙(Rt)에 대해서 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿이 어느 위치에 있는가의 위치 정보를 갖는 것 즉, 트래킹 오차 신호로 된다.
또한, 이 예에 있어선 감산 회로(73)에 있어서 가산 회로(61)의 출력 신호(V4)와 수광부(51)에서의 (D2)로 얻어지는 검출 출력 신호(V2) 사이에서의 차가 취해지며, 또 감산 회로(74)에 있어서 가산 회로(62)의 출력 신호(V4)와 수광부(52)의 (D2)에서 얻어지는 검출 출력 신호(V2) 사이에서의 차가 취해진다. 그리고 감산 회로(75)에 있어서 감산 회로(73) 및 (74)의 양측 신호의 차가 취해지며 그것으로 얻어지는 감산회로 (75)의 출력 신호(V14)는 디스크(R)의 기록 트랙(Rt)에 입사하는 레이저 광 빔의 집속 상태에 따라서 변화하는 신호로 되며, 포커스 오차 신호로서 단자(76)에 도출된다.
이상에 덧붙여서 이 예에 있어선 가산 회로(65)의 출력 신호(V7)이 리딩 엣지 펄스 발생부(67)에 공급되어서 그 출력에 출력 신호(V7)의 리딩 엣지에 대응해서 발생하는 펄스 신호(V9)가 얻어지며, 또, 리딩 엣지 펄스 발생부(68)에 공급되어서 그 출력에 출력 신호(V7)의 트레일링 엣지에 대응해서 발생하는 펄스 신호(V10)이 얻어진다. 한편, 감산 회로(66)의 출력 신호(V8)는 2개의 샘플링 홀드부 (69) 및 (70)에 공급되며, 샘플링 홀드부(69)에선 출력 신호(V8)가 펄스 신호(V10)로 샘플되어서 그 값이 홀드된 출력 신호(V11)이 얻어지며, 또, 샘플링 홀드부(70)에선, 출력 신호(V8)가 펄스 신호(V9)로 샘플되어서 그 값이 홀드된 출력 신호(V12)가 얻어진다. 이것들의 출력 신호(V11) 및 (V12)는 기록 트랙에 대한 레이저 광 빔에 의한 빔 스폿의 위치가 기록 트랙을 지나는 방향으로 예컨대, 광 디스크의 외주 엣지 측으로부터 내주 엣지측으로 이동함에 따라서 극성이 부에서 정으로, 또는 정에서 부로 변화되며, 다시 레이저 광 빔에 의한 스폿의 위치의 기록 트랙의 중심으로부터의 이탈에 따른 레벨을 갖는 신호로 되며 따라서 트래킹 제어 신호로서 쓸 수 있는 신호로 된다. 그리고 이들 출력 신호(V11) 및 (V12)가 차동 회로(71)에 공급되며, 단자(72)에서 보다 확실한 트래킹 제어 신호(V13)가 도출된다.
이상과 같이 해서 수광부(51)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)으로부터 각각 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)중의 (V1) 및 (V2)의 합과 (V2)가 또, 수광부(52)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)으로부터 각가 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)중의(V1) 및 (V3)의 합과 (V2)가 각각 신호 형성 회로에서의 트래킹 오차 신호로 되는 출력 신호(V8)의 형성에 제공하는 것이다.
상술의 예에선 수광부(51)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)으로부터 각각 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)과 수광부(52)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)으로 부터 각각 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)의 양자가 쓰여서, 트래킹 오차 신호가 되는 출력 신호(V8)가 형성되도록 되어 있으나 그것과는 달리, 수광부(51)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)으로부터 각각 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3) 및 수광부(52)를 형성하는 광 검출 소자(D1) 내지 (D3)으로부터 각각 얻어지는 검출 출력 신호(V1) 내지 (V3)이 쓰여져서 (V1) 및 (V3)의 합과 (V2)가 신호 형성 회로에서의 트래킹 오차 신호가 되는 출력 신호(V8)의 형성에 제공되도록 하여도 좋다.
이상의 설명으로부터 명확하듯이 본 발명에 따른 광학 헤드 장치에 의하면 레이저 광 빔 등의 광 빔을 광 디스크 등의 기록 매체에 입사시키고 기록 매체로부터의 광 빔을 수광부로 검출해서 수광부로부터 얻어지는 출력 신호에 의거한, 기록 매체에 기록된 정보에 대한 판독 정보 신호 및 트래킹 오차 신호나 포커스 오차 신호 등의 제어 신호를 얻는데 있어서 에컨대, 공통의 반도체 기판에 광 빔 발생부와 수광부가 배치되어서 형성되는 집적형인 발광 수광부를 구비하는 구성이 채용된 것에 있어서도 간이화된 수광부를 가지며, 또한 그 수광부로의 광 빔의 도입에 있어서 엄밀한 2차원적 조정을 필요로 하지 않고, 트래킹 오차 신호를 얻을 수 있게 된다.
또한, 상술의 실시예와 같이 3개의 광 검출 소자로 이루어진 수광부를 3개 구비하여 이루어진 경우엔 판독 정보 신호 및 트래킹 오차 신호에 부가하여 포커스 오차 신호도 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 광 빔 발생 수단과, 상기 광 빔 발생수단으로부터의 광 빔을 기록 트랙이 형성된 기록 매체에 입사시켜 상기 기록 매체로부터 반사된 광 빔을 받는 렌즈 수단과, 상기 렌즈 수단으로 받은 상기 반사된 광 빔이 안내되는 광검출 수단에서, 상기 광검출 수단은 소정 방향을 따라서 연장하는 평행 분리부에 의해서 서로 분할되는 중앙 및 측면 광검출 소자의 그룹으로 이루어지며, 상기 광검출 소자의 그룹은 단일 빔 스폿이 상기 반사된 광빔을 검출하고 상기 중앙 광검출 소자에 대응하는 검출 출력 신호와 상기 측면 광검출 소자에 대응하는 검출 출력 신호를 서로 가산하여 구한 가산 신호를 발생하기 위해 상기 반사된 광빔으로 형성되고, 상기 평행 분리부는 상기 공통 광 수용면 상에 형성된 상기 단일 광빔 스폿의 크기보다 작은 폭이며, 상기 평행 분리부가 연장하는 상기 소정 방향은 상기 기록 매체의 기록 트랙에 응답하여 상기 공통 광 수광 면 상에 형성된 상기 단일 광빔에 나타나는 회절 패턴의 이동 방향에 대해서 0도와 90도 사이에서 선택되는 상기 광 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 검출 수단은 상기 소정 방향을 따라서 연장하는 평행 분리부에 의해서 서로 분할된 중앙 및 2개의 측면 광검출 소자를 포함하는 제2그룹의 광검출 소자를 더 포함하며, 상기 제2그룹의 광검출 소자는 제2의 단일 빔 스폿이 상기 반사된 광빔을 검출하여 제2검출 출력 신호를 발생하는 상기 광검출 수단에 안내된 상기 반사된 광 빔에 의해서 형성된 제2의 단일 광 수광면을 형성하도록 배치되고, 상기 광검출 수단에 안내된 상기 반사된 광 빔은 상기 제1그룹의 광검출 소자와 상지 제2그룹의 광검출 소자 사이에 형성된 광학경로 상에 그의 집속점으로 연속해서 상기 제1 및 제2의 광검출 소자에 입사되게 되는 것을 특징으로 하는 광학 헤드 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광검출 수단은 상기 검출 출력 신호를 수신하는 신호 발생수단과 결합되며 상기 중앙 광검출 소자에 대응하는 상기 검출 출력 신호와 상기 측면 광검출 소자에 대응하는 상기 검출 출력 신호를 서로에 가산함으로써 얻어진 상기 가산 신호간의 차이에 의거하여 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광검출 수단은 상기 검출 출력 신호를 수신하는 신호 발생수단과 결합되며 상기 제1그룹의 광검출 소자의 상기 중앙 광검출 소자에 대응하는 상기 검출 출력 신호와 상기 제2그룹의 광검출 소자의 상기 중앙 광검출 소자에 대응하는 상기 검출 출력 신호를 서로 가산하여 구한 가산 신호와 상기 제1그룹의 광검출 소자의 상기 측면 광검출 소자에 대응하는 상기 검출 출력 신호와 제 2그룹의 광검출 소자의 상기 측면 광검출 소자에 대응하는 상기 검출 출력 신호를 합산하여 구한 가산 신호와의 차이에 의거하여 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 광검출 수단은 상기 제1그룹의 광검출 소자가 형성되고 상기 소정 방향으로 정렬되는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 위에 배치되며 상기 반사된 레이저 광 빔을 상기 제1그룹의 광검출 소자 및 상기 제2그룹의 광검출 소자에 안내하는 광학 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 평행 분리부가 연장하는 상기 소정 방향은 상기 기록 매체의 기록 트랙에 응답하여 상기 공통 광수광면에 형성된 상기 광 빔 스폿에 나타나는 상기 회절 패턴의 이동 방향에 대해서 거의 45도의 각도로 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 헤드 장치.
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