KR101013765B1

KR101013765B1 - 광 픽업장치 및 광 디스크장치와 광 기록 또는 재생 방법

Info

Publication number: KR101013765B1
Application number: KR1020040020794A
Authority: KR
Inventors: 코바야시타카시; 타니구치타다시
Original assignee: 소니 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2011-02-14
Also published as: US20040240370A1; JP2004303298A; KR20040085033A; TWI300925B; JP3772851B2; US7327662B2; TW200425122A

Abstract

장치를 대형화하는 일 없이 광의 이용 효율을 변환한다.

반도체 레이저(11)와 시준렌즈(12)와의 사이에 회절소자(2)를 삽입한다. 회절소자(2)에 의해 생기는 0차 광 이외의 회절광은 광 기록매체 상에 집광되는 일은 없고, 0차 광의 초점에 집광되는 광의 양이 저하한다. 이 회절소자(2)는 회절 효율이 가변이며, 회절소자의 회절 효율을 높게 하면 광 픽업장치(1)의 광의 이용 효율이 저하하고, 회절소자의 회절 효율을 낮게 하면 광 픽업장치(1)의 광의 이용 효율이 향상된다.

Description

광 픽업장치 및 광 디스크장치와 광 기록 또는 재생 방법 {OPTICAL PICKUP AND DISC APPARATUS}

도 1은 투과형의 회절소자를 적용한 광 픽업장치의 광학계를 도시하는 도면.

도 2는 투명 전극을 이용한 회절소자를 도시하는 도면.

도 3은 진동자를 이용한 회절소자를 도시하는 도면.

도 4는 광학 리본을 이용한 회절소자를 도시하는 도면.

도 5는 반사형의 회절소자를 적용한 광 픽업장치의 광학계를 도시하는 도면.

도 6은 회절 격자의 패턴을 도시하는 도면.

도 7은 광 디스크장치의 내부 구성을 도시하는 도면.

도 8은 종래의 광 픽업의 광학계를 도시하는 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광 픽업장치 2, 3, 4, 5 : 회절소자

11 : 반도체 레이저 13 : 대물렌즈

31, 41 : 투명 광학 재료 32 : 투명 전극

42 : 진동자 51 : 기판

52 : 고정 광학 리본 53 : 가변 광학 리본

100 : 광 디스크장치

본 발명은 광(光) 기록매체에 광을 조사하여 신호의 기록이나 판독을 행하는 광 픽업(pickup) 장치 및 광 픽업장치를 구동하는 광 디스크장치에 관한 것이다.

광 기록매체에 광을 조사하여 광 기록매체의 반사광을 검출하는 장치로서 광 픽업장치가 존재한다. 광 픽업장치(90)는 도 8에 도시하는 바와 같이, 광원인 반도체 레이저(91), 반도체 레이저(91)로부터의 광을 광 기록매체(10)에 집광시키는 대물렌즈(93), 광 기록매체(10)로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기 (97) 등으로 구성된다.

이와 같은 광 픽업장치(90)는, 광 디스크장치에 내장되어 광 기록매체 (10)로의 신호의 기록입력 및 광 기록매체(10)에 기록된 신호의 판독출력을 행한다.

광 디스크장치에서는, 광 기록매체로부터의 정보 신호를 재생할 때와 정보 신호를 광 기록매체에 기록할 때, 예를 들면 발광소자로서 이용되는 반도체 레이저로부터의 광 출력을 변화시킬 필요가 있다. 또한, 다층(多層) 광 기록매체나 고속 재생, 고속 기록 광 기록매체 등, 광 기록매체의 종류나 재생 기록 속도에 따라, 광 출력을 변화시킬 필요가 있다.

통상, 반도체 레이저로부터 광 기록매체에 도달하는 광의 이용 효율을 결정할 때, 우선 반도체 레이저의 광출력이 예를 들면 3㎽ 이상으로 되도록 설정한다. 이것은 반도체 레이저의 광출력이 3㎽ 미만으로 되면, 반도체 레이저의 레이저 노이즈가 급격하게 증대하여 광 기록매체의 재생 신호가 악화되기 때문이다. 한편 광 기록매체에 도달하는 광 강도(强度)는, 광 기록매체의 특성에 의해 결정되는 것으로, 예를 들면 O.3㎽로 된다. 상기 반도체 레이저와 광 기록매체를 이용한 광 픽업장치에서는, 광의 이용 효율을 10%로 설정함으로써 반도체 레이저의 광 출력이 3㎽에서 재생시에 광 기록매체에 도달하는 광 강도가 O.3㎽로 된다. 다음에, 기록할 때 필요하게 되는 광 기록매체에 도달하는 광 강도인데, 이것도 광 기록매체의 특성에 따라 결정되는 것이다. 예를 들면, 재생시의 광 강도가 O.3㎽로 되고, 기록할 때, 재생시의 광 강도의 10배가 필요하게 되는 광 기록매체에서는, 기록할 때 광 기록매체에서 필요하게 되는 광 강도는 3㎽로 된다. 이 때, 기록할 때 필요하게 되는 반도체 레이저의 광출력은 30㎽로 된다. 상기 디스크가 1층의 1배속 광 기록매체라고 한다면, 2층 광 기록매체에도 대응하기 위해서는, 2층 광 기록매체로 기록할 때 광 기록매체에서 필요하게 되는 광강도는 예를 들면 6㎽로 될 때, 필요하게 되는 반도체 레이저의 광출력은 60㎽로 된다. 더욱이 2층이고 또한 2배속의 광 기록매체에 대응하기 위해서는, 2층 광 기록매체로 기록할 때 광 기록매체에서 필요하게 되는 광 강도는 12㎽로 되며, 필요하게 되는 반도체 레이저의 광 출력은 120㎽로 된다.

이와 같이, 여러가지 광 기록매체에 신호를 기록하는 경우, 반도체 레이저의 출력을 고출력화하지 않으면 안된다. 반도체 레이저의 출력을 고출력화하면, 반도체 레이저의 신뢰성의 악화나 단면(端面) 파괴, 수명의 저하 등을 일으키는 원인이 된다. 더욱이 반도체 레이저의 소비 전력이 증가하고, 반도체 레이저의 발열도 증가하게 된다.

이 문제를 해결하는 수단으로서, 감쇠기(attenuator)를 이용하는 방법이 고안되어 있다. 예를 들면, 상술한 광 기록매체에서 광의 이용 효율을 20%로 설정하고, 신호를 재생할 때에는, 감쇠기를 작동시켜 광 강도를 1/2로 감쇠시키는 과정이 실행된다. 감쇠기를 이용함으로써 이 경우, 반도체 레이저의 기록시의 출력이 상기의 1/2로 조달할 수 있게 된다.

이 감쇠기로서는, 종래 액정소자나 회절소자를 이용한 것이 제안되어 있다. 예를 들면 회절소자를 이용한 것으로서는, 회절소자에 의해 회절 효율의 광 변조를 하고, 회절된 광을 차광함으로써 0차 광을 감쇠시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또한, 재생시와 기록시의 광 감쇠와는 다르지만, 회절소자에 의해 회절 효율의 광 변조를 하고, 3 빔을 이용하여 서보(servo) 검출을 행할 때의 ±1차 광과 광 기록매체의 광 검출에 이용되는 0차 광과의 광량비(光量比)를 변경함으로써 0차 광을 감쇠시키는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 특개평 9-223328호 공보

특허문헌 2 : 일본 특개 2002-90784호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 회절광을 차광하기 위해 회절각을 크게 하거나 혹은 대물렌즈에 설치된 개구(aperture)와 회절소자와의 거리를 충분히 떼어 놓지 않으면 안된다. 회절각을 충분히 크게 하기 위해서는, 회절 격자의 간격을 충분히 넓게 하지 않으면 안되어, 회절소자의 작성이 곤란하다. 또한, 대물 렌즈에 설치된 개구와 회절소자와의 거리를 크게 하기 위해서는, 광 픽업장치가 대형화하지 않으면 안된다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 변조된 회절광을 광 검출에 이용하기 위해, ±1차 광 강도를 0차 광의 광 강도보다도 크게 하면, ±1차 광에 의해 광 기록매체 상의 기록 신호가 소거된다는 문제가 생긴다. 또한, 광 검출기로 되돌아오는 ±1차 광의 광 강도도 변화하기 때문에, 광 검출기의 검출 감도 대역을 넓게 하지 않으면 안된다.

또한, 액정 소자를 이용한 광 감쇠기도 존재하지만, 이것은 액정을 통과하는 광의 편광 방향을 변조하여, 그 선단(先端)에 설치된 편광 빔 스플리터를 투과하는 광의 광량을 제어하는 것이다. 그러나, 이 소자의 경우, 소자를 평행광 중에 설치할 필요가 있다. 평행광 중에 소자를 삽입하면 발산광 중에 소자를 삽입하는 것보다도 소자가 대형화되어 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 반도체 레이저를 시준하는(collimating) 광학 렌즈와, 광 검출기로 집광하는 광학 렌즈를 공유하는 소형의 광 픽업장치에서는, 왕복의 광이 감쇠기를 통과해 버리기 때문에, 광 검출기에 집광되는 광도 감쇠되어 버린다는 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로, 장치를 대형화하는 일 없이, 광의 이용 효율을 변환하는 광 픽업 및 이 광 픽업을 구동하는 광 디스크장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서 제안되는 본 발명에 관계된 광 픽업장치는, 광 기록매체에 대해서 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터 사출(射出)된 광을 광 기록매체 상에 집광하는 집광 수단과, 광원과 집광 수단 사이에 설치되고, 광원으로부터 사출된 광을 회절하여 생기는 0차 회절광이 집광 수단에 의해서 광 기록매체 상에 초점을 맺음과 동시에, 0차 회절광 이외의 회절광의 광축 방향의 초점 위치가 변환되어, 광 기록매체 상에 집광되지 않도록 광원으로부터 사출된 광을 회절시키고, 또한 그 광의 회절 효율이 변화하도록 제어되는 회절 수단과, 이 회절 수단에 의해 얻어진 0차 회절광의 광 기록매체 상으로부터의 반사광을 검출하는 광 검출수단을 구비한다.

또, 본 발명에 관계된 광 디스크장치는, 광 기록매체에 대해서 신호의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 디스크장치에 있어서, 광 기록매체에 대해서 광을 조사하는 광원과, 이 광원으로부터 사출된 광을 광 기록매체 상에 집광시키는 집광 수단과, 광원과 집광 수단 사이에 설치되고, 광원으로부터 사출된 광을 회절하여 생기는 0차 회절광이 집광 수단에 의해서 광 기록매체 상에 초점을 맺음과 동시에, 0차 회절광 이외의 회절광의 광축 방향의 초점 위치가 변환되어, 광 기록매체 상에 집광되지 않도록 광원으로부터 사출된 광을 회절시키는 회절수단과, 이 회절수단에 의해 얻어진 0차 회절광의 광 기록매체 상으로부터의 반사광을 검출하는 광 검출수단과, 광원에서의 재생광 또는 기록광의 출력 및 회절수단에서의 회절 효율을 제어하는 기록 재생 동작 수단을 구비한다.
또, 본 발명은, 광 기록매체에 대해서 신호의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 기록 및/또는 재생방법으로서, 광원으로부터 사출된 광을, 집광수단에 의해서 광 기록매체 상에 집광시키는 0차 회절광과, 광축 방향의 초점 위치를 변환해서 광 기록매체 상에 집광되지 않도록 회절된 0차 회절광 이외의 회절광으로 회절하고, 광 기록매체 상에 집광되고, 이 광 기록매체 상으로부터 반사된 0차 회절광의 반사광을 광 검출수단에 의해 검출하고, 광원으로부터 출사되는 광의 출력을 기록매체에 대한 신호의 기록시와 재생시에 변화시킴과 동시에, 광원으로부터 사출되는 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 광 기록매체 상에 집광되는 0차 회절광의 이용 효율을 변화시키는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 광 픽업장치(1)를 설명한다. 도 1은 광 픽업장치(1)의 하나의 예를 도시하는 도면이다. 광 픽업장치(1)는 광 기록매체(10)에 광을 조사하고, 광 기록매체(10)로부터 반사한 복귀광(復歸光)을 검출하 는 장치이다. 광 픽업장치(1)는, 광원인 반도체 레이저(11)와 반도체 레이저(11)로부터 방사(放射)되는 광을 광 기록매체(10)에 집광하는 시준렌즈 (collimating lens)(12)나 대물렌즈(13) 등을 가지는 광학계이다.

시준렌즈(12)와 대물렌즈(13)에 이르는 광로 상에는, 광 기록매체(10)로부터의 반사광의 편광을 회전시키는 λ/4 판(板)(14)과, 광원으로부터 출사(出射)된 광과 광 기록매체(10)로부터 반사한 복귀광을 편광 분리하는 빔 스플리터 (15)가 배치되어 있다. 빔 스플리터(15)는, 반도체 레이저(11)로부터 발사된 광을 대물렌즈(13) 측에 투과시킴과 동시에, 대물렌즈(13)로부터의 복귀광을 광 검출기(17)의 방향으로 반사시킨다. 빔 스플리터(15)를 통과한 복귀광은, 집광렌즈(16)에서 집광되고 광 검출기(17)에서 검출된다.

또한, 반도체 레이저(11)와 시준렌즈(12)와의 사이에, 회절소자(2)가 설치되어 있다. 회절소자(2)는 회절 효율이 가변이고, 회절 효율이 낮을 때에는 반도체 레이저(11)로부터 발사된 광을 거의 통과시키고, 회절 효율이 높을 때에는 반도체 레이저(11)로부터 발사된 광을 회절시킨다.

회절소자(2)의 회절 효율을 올리면, 광 기록매체(10)의 기록면에 도달하는 광의 양이 적어진다. 이것은 회절소자(2)를 그대로 통과한 광은 대물렌즈 (13)의 초점에 집광되어 광 기록매체(10)의 기록면을 조사(照射)하지만, 회절된 광은 광 기록매체(10)의 기록면에는 집광하지 않기 때문이다.

본 실시예에서의 광 픽업장치(1)는, 회절 효율이 가변인 회절소자(2)를 설치하여, 0차 회절광 이외의 회절광을 광 기록매체(10)의 기록면에 집광시키지 않음으 로써, 광 기록매체(10)의 기록면을 조사하는 광의 이용 효율을 가변으로 한 점을 특징으로 하고 있다.

이하, 회절소자의 구체예를 설명한다. 도 2에 도시하는 회절소자(3)는, 전계(電界)에 의해 굴절율이 변화하는 투명 광학재료(31)에 투명 전극(32)을 부가한 전기 광학소자이다. 이 회절소자(3)에서는, 투명 전극(32)에 전압을 인가함으로써, 투명 광학재료(31)의 복굴절을 변화시켜 회절 효율의 광변조를 일으킨다.

투명 전극(32)은 투명 광학 재료(31)의 광축과 수직인 면에 설치된다. 투명 전극(32)은 2개로 한 쌍이 되어 있다. 한쪽 투명 전극(32)은 광의 입사측의 면에 설치되고, 다른쪽 투명 전극(32)은 광의 출사측의 면에 설치된다. 한쌍의 투명 전극(32)은, 서로 대칭 위치에 설치되어 있으며, 한쌍의 투명 전극(32)을 연결하는 위치에 전계가 발생했을 때, 회절소자는 회절 격자로 된다.

회절광의 회절 방향은 투명 전극(32)의 배치에 따라 변화한다. 도 2에 도시하는 예에서는 평행한 투명 전극(32)이 복수 설치되어 있으며, 인접하는 투명 전극(32)의 간격은 광축으로부터 멀어짐에 따라 좁아지고 있다. 이와 같이 투명 전극(32)을 배치하면, 회절광의 초점 위치가 1축 방향으로 변환된다.

이 회절소자(3)를 통과한 광은 도 1에 도시하는 바와 같은 광로를 진행한다. 도 1에서 점선(33)은 1차광의 광로를 나타내고, 일점쇄선(34)은 -1차광의 광로를 나타내며, 실선(35)은 0차광의 광로를 나타내고 있다. 각 회절광의 초점은 투명 전극(32)에 수직인 방향에서, 0차광은 광 기록매체(10)에서 초점이 포커싱(focusing; 合焦)되고, 1차광은 기록매체에 도달하기 바로 전에 포커싱되며, -1차 광은 기록매 체를 통과한 후에 포커싱된다.

이와 같이, O차광의 초점 위치와 다른 회절광의 초점과는 크게 어긋나기 때문에, O차광의 초점에 집광하는 광의 양은 적어진다. 이 회절소자(3)는 전극에 인가되는 전압의 변화에 따라 회절 효율을 변환하고, 0차광의 초점에 도달하는 광의 비율을 변환하고 있다. 이것은 신호 재생시와 신호 기록시에 있어서의 광 강도 변환에 이용된다.

실제로는, 광 강도 변환은 반도체 레이저(11)의 광 출력의 변환과 조합하여 행한다. 예를 들면, 신호의 재생시에 있어서의 반도체 레이저(11)의 광출력을 3㎽, 광의 이용 효율을 10%로 설정하면, 광 기록매체(10)에 도달하는 광 강도가 O.3㎽ 로 되고, 신호의 재생시에 있어서의 반도체 레이저(11)의 광 출력을 10㎽, 광의 이용 효율을 30%로 설정하면, 광 기록매체(10)에 도달하는 광 강도가 3㎽로 된다.

또, 본 발명에서는 0차광의 초점 위치와 회절광의 초점 위치는 광축 방향에 있어서 크게 어긋나기 때문에, 0차광의 광 강도에 대해 회절광의 광 강도가 커진 경우에서도, 광 기록매체(10) 상에서의 광 밀도가 충분히 작아져, 재생 신호나 서보 신호에 영향을 미치지 않고, 또한 회절광에 의해 기록 신호가 소거되는 일도 없다.

이어서, 회절소자(4)의 다른 구체예에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 이 회절소자(4)는 투명 광학재료(41)의 일부에 진동자(42)를 구비한 음향 광학소자이다. 진동자(42)는 전극(43)에 고주파가 인가되면 초음파를 발생한다. 진동자(42)가 발생하는 파는 투명 광학재료(41) 내에서 정재파(定在波)로 되고, 파의 배와 마디 에서 다른 굴절률을 가진다. 투명 광학재료(41) 상의 실선은 파의 배(44)를 표현하고 있다.

이 회절소자(4)에서는 진동자(42)의 형상에 따라 다른 회절광을 발생한다. 도 3에 도시하는 진동자(42)는 임의의 곡률(曲率)을 가지고 있으며, 진동자 (42)가 발생시키는 파는 구면파로 된다. 이 회절소자(4)가 생성한 회절광은 기록매체와 다른 위치에 수속(收束)된다. 그 때문에, 기록매체에 집광되는 광의 양이 적어진다.

회절소자(4)는 진동자(42)의 진동 유무에 따라 회절 효율을 변화시킬 수가 있기 때문에, 회절소자(4)의 회절 효율의 전환을 재생광과 기록광의 광 강도의 전환에 적용할 수가 있다.

이어서, 회절소자(5)에 대해 설명한다. 이 경우, 회절소자(5)는 예를 들면 GLV(Grating Light Valve)와 같은 위상 변조형 회절 격자이며, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(51) 상에 고정된 고정 광학 리본(52)과, 기판(51)으로부터 부유(浮遊)한 가변 광학 리본(53)으로 구성된다. 고정 광학 리본(52)과 가변 광학 리본(53)은 교대로 설치되어 있다. 가변 광학 리본(53)과 기판(51)에는 전극(54)이 설치되어 있다. 가변 광학 리본(53)은, 기판(51)과 가변 광학 리본(53)에 설치된 대향 전극(54)의 정전 용량의 변화에 따라 기판(51) 측에 가까워지거나 멀어지거나 한다. 가변 광학 리본(53)과 기판(51)과의 거리는 레이저광의 파장을 기준으로 하여 변화한다. 가변 광학 리본(53)의 표면에서 반사하는 광과 고정 광학 리본(52)의 표면에서 반사하는 광은 위상차를 일으켜서 회절광을 생성한다.

회절소자(5)는 반사형의 회절소자이다. 도 5는 반사형의 회절소자(5)를 이용 한 광학계를 도시하는 도면이다. 회절소자(5)는 반도체 레이저(11)와 시준렌즈(12)와의 사이에 배치된다. 회절소자(5)는 소정의 각도를 두어 배치되어 있고, 반도체 레이저(11)로부터 발사된 광을 시준렌즈(12)의 방향으로 반사한다. 시준렌즈(12)를 통과한 광은, 도 5에 도시한 광학계와 마찬가지로 광 기록매체 (10)를 조사하고, 광 기록매체(10)에서 반사된 복귀광은 광 검출기(17)에 검출된다.

또, 회절소자(5)가 회절광을 발생시키지 않는 경우에는 반도체 레이저 (11)로부터 발사된 모든 광이 대물렌즈(13)의 초점에 집광되지만, 회절소자(5)가 회절광을 발생시키는 경우에는 0차광 만이 광 기록매체 상에 집광된다. 이와 같이, 회절소자(5)는 대물렌즈(13)의 초점에 집광되는 광 강도를 조절한다.

또, 광학 리본의 폭이 작을수록 회절소자(5)의 회절 효율이 향상되지만, 현행 기술에서는 광학 리본의 폭을 너무 작게 가공하는 것이 곤란하다. 회절소자(5)의 광학 리본의 폭은 8㎛에 조금 못 미치는 정도, 가변 광학 리본(53)과 기판(51)과의 간격은 O.5㎛ 정도이고, 높은 회절각을 얻기는 어렵지만, 본 발명에서는 회절에 의해 기록매체를 조사하는 레이저 파워를 줄이는 것이 목적이기 때문에, 현행의 GLV에서도 충분히 실현 가능하다. 이 회절소자(5)는 회절 효율을 변화시킬 때에 필요한 바이어스 전압이 수 볼트∼수십 볼트이고, 다른 회절소자보다도 적은 소비 전력으로 구동할 수가 있다.

이어서, 상술한 회절소자(3)에 설치되는 투명 전극(32)의 패턴에 대해 설명한다. 투명 전극(32)의 패턴에는 예를 들면 도 6의 (a)∼(d)에 도시하는 바와 같은 패턴이 있다. 도 6의 (a)는 회절광의 초점을 O차 광의 초점에 대해 초점 변환시키는 패턴의 예이다. 이 예에서는, 투명 광학 재료(31)에는 평행한 투명 전극(32)이 설치되어 있다. 인접하는 투명 전극(32)의 간격은, 투명 광학 소자(투명 광학 재료)(31)의 한 변에서 다른 변으로 향함에 따라 서서히 좁아지고 있다. 이 회절소자 (3)에 의해 생기는 0차 광 이외의 회절광은, 0차 광의 초점에 대하여 l축 방향으로 초점 변환된다.

도 6의 (b)도 회절광의 초점을 O차 광의 초점에 대해 초점 변환시키는 패턴의 예이다. 이 예에서는, 투명 광학 재료(31)에는 소정의 곡률을 가지는 투명 전극(32)이 설치되어 있다. 인접하는 투명 전극(32)의 간격은 투명 광학 소자(투명 광학 재료)(31)의 한 변에서 다른 변으로 향함에 따라 서서히 좁아지고 있다. 이 회절소자 (3)에 의해 생기는 0차 광 이외의 회절광은, 0차 광의 초점에 대해 광축 방향의 초점 위치가 변환된다.

도 6의 (c)는 회절광을 발산시키는 패턴의 예이다. 이 예에서, 투명 전극 (32)은 레이저광의 광축의 중심으로부터 방사상(放射狀)으로 퍼지고 있다. 투명 전극(32)은 광축의 중심 부근에는 설치되어 있지 않고, 방사선은 광축의 중심으로부터 소정의 거리 만큼 떨어진 위치를 시점으로 하여 퍼지고 있다. 이 회절소자(3)는 회절광을 발산시켜 0차광의 초점에 집광되는 광의 양을 적게 한다.

도 6의 (d)도 회절광을 발산시키는 패턴의 예이다. 이 예에서는, 투명 광학재료(31)에는 파형(波形)의 투명 전극(32)이 병렬로 설치되어 있다. 인접하는 투명 전극(32)의 간격은, 투명 광학 재료(31)의 한 변에서 다른 변으로 향함에 따라 서서히 좁아지고 있다. 이 회절소자(3)는 회절광을 발산시켜 O차 광의 초점에 집광되는 광의 양을 적게 한다.

또, 상술한 패턴은 회절소자(3) 뿐만 아니라 다른 회절소자(4, 5)에도 적용할 수 있다. 회절소자(4)에 패턴을 형성하는 경우, 상술한 투명 전극(32)에 대응하는 위치에 정재파의 배 또는 마디를 발생시켜 회절소자(5)에 패턴을 형성하는 경우, 투명 전극(32)에 대응하는 위치에 가변 광학 리본 또는 고정 광학 리본을 배치하면 좋다. 회절소자(5)에서는 곡선 형상의 패턴을 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 도 6의 (a), (c)에 도시하는 패턴의 형성이 적합하고, 회절소자(4)에서는 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같은 격자 간격이 일정하고 1축 방향으로 초점 변환하는 패턴의 형성이 적합하다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 적용한 광 픽업장치(1)는, 광 기록매체(10)를 조사하는 광의 광로 상에 회절소자를 설치하여 불필요한 광을 회절시키고 또한 회절광이 광 기록매체 상에서 집광되지 않도록 함으로써, 0차광의 초점에 집광되는 광의 양을 적게 한다. 회절소자의 회절 효율은 가변이고, 신호의 기록시와 재생시에 있어서 광 기록매체(10)를 조사하는 광 강도를 변경할 수가 있다.

또한, 이 광 픽업장치(1)는 다층 광 기록매체나 다배속 기록매체 등 여러 종류의 광 기록매체를 조사할 때, 광 기록매체를 조사하는 광 강도를 변경할 수가 있다.

본 발명은 회절소자를 발산광 중이나 수속광 중에 삽입할 수가 있기 때문에, 시준기(collimator)를 이용할 필요가 없다. 회절소자를 반도체 레이저 근방에 배치함으로써, 회절소자를 소형화할 수가 있다.

또한, 본 발명의 회절소자로서 투명 광학 재료에 진동자를 구비한 음향 광학 소자를 이용하면 미세한 격자 형상을 작성할 필요가 없어져 회절소자의 작성이 용이해진다.

더욱이, 본 발명의 회절소자로서 위상 변조형 회절 격자를 이용하면, 회절소자를 광 픽업의 굴곡 미러와 공유할 수가 있어 부품 수를 삭감하는 것이 가능케 된다. 또한, 광학 리본의 기판에 광 검출기를 설치하여 반도체 레이저의 광 출력의 검출기로 하는 것도 가능하다.

이하, 이 광 픽업장치(1)가 적용되는 광 디스크장치에 대해 설명한다. 광 디스크장치(100)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 광 기록매체인 광 기록매체(10)를 회전 조작하는 구동 수단으로서의 스핀들 모터(101)와, 본 발명에 관련되는 광 픽업장치(1)와 그 구동 수단으로서의 이송 모터(102)를 구비하고 있다. 여기서, 스핀들 모터(101)는 디스크 종류 판별수단도 되는 시스템 컨트롤러(103) 및 서보 제어부(105)에 의해 구동 제어되며 소정의 회전수로 구동된다.

광 기록매체(10)는 광 변조 기록을 이용한 여러 방식의 기록 재생 디스크, 이른바 「광 자기 기록」, 「상(相) 변화 기록」및 「색소 기록」 등을 포함하는 광 디스크, 구체적으로는 「CD-R/RW」, 「DVD-RAM」, 「DVD-R/RW」, 「DVD+RW」, 「Blue-ray Disc」 등, 또는 각종 광 자기 기록매체이다. 또한, 이 광 기록매체(10)로서 기록층 상에서의 최적의 기록 및/또는 재생 광 파워가 다른 적어도 2 이상의 기록 영역에 기록층이 분할된 광 디스크, 복수의 기록층이 투명 기판을 개재하여 적층된 광 디스크이더라도 사용할 수 있다.

기록층 상에서의 최적의 기록 및/또는 재생광 파워의 차이는, 광 디스크에 서의 기록 방식 그 자체가 다른 것에 기인하는 것 외에, 광 디스크의 회전 속도{ 광 헤드에 대한 선속도(線速度)}의 차이에 의해 생기는 것(이른바 표준 속도 디스크에 대한 n배속 디스크)이어도 좋다.

또한, 이 광 기록매체(10)로서는 최적의 기록 및/또는 재생 광 파워가 다른 기록매체, 또는 동일한 적어도 2 이상의 기록층을 가지는 다층 광 디스크를 사용할 수가 있다. 이 경우, 다층 광 디스크의 설계에 의해, 각 기록층에 대한 최적의 기록 및/또는 재생광 파워에 차이가 생긴다.

광 픽업장치(1)는 광 기록매체(10)의 기록층에 대해 광속(光束)을 조사하고, 이 광속의 기록층에 의한 반사광을 검출한다. 또한 광 픽업장치(1)는 광 기록매체(10)의 기록층으로부터의 반사광에 의거하여 후술하는 각종 광속을 검출하고, 각 광속에 대응하는 신호를 프리앰프부(120)에 공급한다. 이 광 픽업장치 (1)의 광학계는 도 1을 이용하여 이미 설명하였다.

프리앰프부(120)의 출력은 신호 변복조부(變複調部) 및 ECC 블록(104)으로 송출된다. 이 신호 변복조부 및 ECC 블록(104)은 신호의 변조, 복조 및 ECC(에러 수정 부호)의 부가를 행한다. 광 픽업장치(1)는 신호 변복조부 및 ECC 블록(104)의 지령에 따라 회전하는 광 기록매체(10)의 기록층에 대해 광 조사를 행하고, 광 기록매체(10)에 대한 신호의 기록 또는 재생을 행한다.

프리앰프부(120)는 각 광속에 대응하는 신호에 의거하여, 포커스 에러 신호, 트랙킹 에러 신호, RF 신호 등을 생성하도록 구성되어 있다. 기록 또는 재생의 대상 매체가 되는 광 기록매체의 종류에 따라, 서보 제어부(105), 신호 변복조부 및 ECC 블록(104) 등에 의해, 이들 신호에 의거한 복조 및 오류 정정 처리 등의 소정의 처리가 실행된다.

복조된 기록 신호는, 광 기록매체(10)가 예를 들면 컴퓨터의 데이터 스토리지용이면 인터페이스(111)를 거쳐 외부 컴퓨터(130) 등으로 송출된다. 외부 컴퓨터(130) 등은 광 기록매체(10)에 기록된 신호를 재생 신호로서 수취할 수가 있다.

또한, 광 기록매체(10)가 이른바 「오디오 비쥬얼(audio visual」용 디스크이면, D/A, A/D 변환기(112)의 D/A 변환부에서 디지털/아날로그 변환되어, 오디오 비쥬얼 처리부(113)에 공급된다. 오디오 비쥬얼 처리부(113)에 공급된 신호는, 오디오 비쥬얼 처리부(113)에서 오디오 비디오 신호 처리되어 오디오 비쥬얼 신호 입출력부(114)를 거쳐 외부의 촬상(撮像) 영사 기기로 전송된다.

광 픽업장치(1)는 이송 모터(102)에 의해 광 기록매체(10) 상의 소정의 기록 트랙까지 이동 조작된다. 스핀들 모터(101)의 제어, 이송 모터(102)의 제어 및 광 픽업장치(1)에 있어서 광 집광수단이 되는 대물렌즈를 유지하는 2축 액츄에이터(actuator)의 포커싱(focusing) 방향의 구동과 트랙킹 방향의 구동 제어는, 각각 서보 제어부(105)에 의해 실행된다.

서보 제어부(105)는, 광 픽업장치(1) 내에 배치된 광 결합 효율 가변소자를 동작시키고, 광 픽업장치(1)에서의 광 결합 효율, 즉 반도체 레이저 소자 등의 레이저 광원으로부터 출사되는 광속의 총 광량과 광 기록매체(10) 상에 집광하는 광량과의 비율이, 기록 모드, 재생 모드시, 혹은 광 기록매체(10)의 종류에 따라 변 경되도록 제어하고 있다.

레이저 제어부(121)는 광 픽업장치(1)의 레이저 광원을 제어한다. 특히, 이 구체예에서는 레이저 광원의 출력 파워를 기록 모드시와 재생 모드시에서, 또한 광 기록매체(10)의 종류에 따라 달리하는 제어를 행하고 있다.

또한, 레이저 제어부(121)에서는 광 기록매체(10)가 기록층 상에서의 최적의 기록 및/또는 재생광 파워가 다른 적어도 2종류 이상의 광 디스크 중에서 선택적으로 사용된 것인 경우(기록 방식이 다른 것, 분할된 기록 영역 중 어느 하나이거나, 적층된 기록층 중 어느 하나이거나, 광속에 대한 상대 선속도가 다른 것 등의 어느 것도 포함한다), 디스크 종류 판별 센서(115)가 광 기록매체 (10)의 종류를 판별한다. 광 기록매체(10)로서는, 상술한 바와 같이 광 변조 기록을 이용한 여러 방식의 광 디스크, 또는 각종 광자기 기록매체를 들 수 있고, 그 중에는 기록층 상에 서의 최적의 기록 및/또는 재생광 파워가 다른 기록매체도 포함되어 있다. 디스크 종류 판별 센서(115)는, 광 기록매체(10)의 표면 반사율이나, 그 외의 형상적 및 외형적인 차이 등을 검출할 수 있다.

시스템 컨트롤러(103)는, 디스크 종류 판별 센서(115)로부터 전송되는 검출 결과에 의거하여 광 기록매체(10)의 종류를 판별한다. 광 기록매체의 종류를 판별하는 수법으로서는, 광 기록매체가 카트리지에 수납되는 타입이라면, 이 카트리지에 검출 구멍을 설치해 두는 수법을 들 수 있다.

또한, 다른 예로서는, 광 기록매체 최내주(最內周)에 있는 프리매스터드 (primastered) 피트(pit)나 그루브 등에 기록된 목록 정보(Table Of Contents; TOC)에 의한 정보에 의거하여, 「디스크 종별」혹은 「추장(推奬) 기록 파워 및 추장 재생 파워」를 검출하고, 이 광 기록매체의 기록 및 재생에 적합한 기록 및 재생 광 파워를 설정하는 수법을 들 수 있다.

광 결합 효율 제어수단이 되는 서보 제어부(105)는 시스템 콘트롤러(103)에 의해 제어되고, 디스크 종류 판별 센서(115)의 판별 결과에 따라, 광 픽업장치(1)에서의 광 결합 효율을 제어한다.

광 기록매체(10)이 최적의 기록 및/또는 재생광 파워가 다른 적어도 2 이상의 기록 영역으로 기록층이 분할된 광 디스크인 경우, 기록 영역 식별수단에 의해 기록 및/또는 재생하고자 하는 기록 영역을 검출한다.

복수의 기록 영역이 광 기록매체(10)의 중심으로부터의 거리에 따라 동심원 형상으로 분할되어 있는 경우에는, 기록 영역 식별수단으로서 서보 제어부 (105)를 이용할 수가 있다. 서보 제어부(105)는, 예를 들면 광 픽업장치(1)와 광 기록매체(10)와의 상대 위치를 검출함{광 기록매체(10)에 기록된 어드레스 신호를 기초로 위치 검출하는 경우를 포함한다)으로써, 기록 및/또는 재생을 하려고 하는 기록 영역을 판별할 수 있다. 그리고, 서보 제어부(105)는 기록 및/또는 재생을 하려고 하는 기록 영역의 판별 결과에 따라 광 픽업장치(1)에서의 광결합 효율을 제어한다.

또한, 광 기록매체(10)가 최적의 기록 및/또는 재생 광 파워가 다른 적어도 2 이상의 기록층을 가지는 다층 광 디스크인 경우, 기록층 식별수단에 의해 기록 및/또는 재생하고자 하는 기록층을 판별한다. 기록층 식별수단으로서는 서보 제어 부(105)를 이용할 수가 있다. 서보 제어부(105)는 예를 들면 광 픽업장치(1)와 광 기록매체(10)와의 상대 위치를 검출함으로써, 기록 및/또는 재생하고자 하는 기록층을 검출할 수 있다. 서보 제어부(105)는, 기록 및/또는 재생하고자 하는 기록층의 판별 결과에 따라, 광 픽업장치(1)에서의 광결합 효율을 제어한다.

또, 이들 광 디스크의 종류, 기록 영역, 기록층에 대한 정보는 각 광 디스크에 기록된 이른바 TOC 등의 목록 정보를 판독하는 것에 의해서도 판별할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 회절수단을 이용하여 회절 효율의 광변조를 행하고 또한 회절광이 광 기록매체 상에서 집광되지 않도록 함으로써, 광 픽업장치에서의 광의 이용 효율을 변화시키는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 신호 기록시와 신호 재생시의 광의 이용 효율을 변화시킬 수가 있다. 또한, 광 기록매체의 종류에 따라 광의 이용 효율을 변화시킬 수가 있다. 회절소자와 광원을 조합하여 광의 출력을 조정함으로써, 광원의 광 출력을 저감시킬 수 있게 되어 광원의 신뢰성이 향상된다. 또한, 광원의 소비 전력도 감소하여 광원의 발열도 저감된다.

또한, 본 발명에서는 0차 광에 대해 회절광의 초점 변환을 행함으로써, 회절광이 광 기록매체 상에서 집광되지 않도록 하여 O차 광의 감쇠를 행하고 있고, 회절광을 차광할 필요는 없다. 이 때문에, 회절각을 크게 하기 위해 회절수단의 격자 간격을 작게 할 필요가 없고 회절소자의 제조가 용이해진다. 또한, 회절수단과 차광부와의 거리를 크게 취할 필요도 없어서 광 픽업장치를 소형화할 수가 있다.

더욱이 회절수단에 의해 생기는 회절광은 광 기록매체 상에서 충분히 퍼져 있으며, 광밀도가 충분히 작기 때문에, O차 광의 광 강도보다도 회절광의 광 강도를 크게 해도 광 기록매체 상의 기록 신호를 소거하는 일이 없다. 또한, 회절광의 반사광은 광밀도가 충분히 작기 때문에, 재생 신호나 서보 신호에 영향을 미치는 일은 없다.

Claims

광(光) 기록매체에 신호의 기록시와 재생시에 상기 광 기록매체에 조사되는 광 강도를 변경하기 위한 광 픽업 장치에 있어서,

상기 광 기록매체에 대해서 광을 조사(照射)하는 광원과,

상기 광원으로부터 사출(射出)된 광을 상기 광 기록매체 상에 집광하는 집광 수단과,

상기 광원과 상기 집광 수단 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 사출된 광을 회절하여 생기는 0차(次) 회절광이 상기 집광 수단에 의해서 상기 광 기록매체 상에 초점을 맺음과 동시에, 상기 0차 회절광 이외의 회절광은 광축 방향의 초점 위치가 변화되어, 상기 광 기록매체 상에 초점을 맺지 않도록 상기 광원으로부터 사출된 광을 회절시키고, 또한 그 광의 회절 효율을 변화시켜 상기 광 기록매체에 초점을 맺는 0차 회절광의 광량을 변화시키도록 제어되는 회절수단과,

상기 회절수단에 의해 얻어진 0차 회절광의 상기 광 기록매체 상으로부터의 반사광을 검출하는 광 검출수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업(pickup) 장치.
제1항에 있어서,

상기 회절수단은 신호의 기록시와 신호의 재생시에 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 상기 광 기록매체 상에 집광되는 0차 회절광의 이용 효율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
제1항에 있어서,

상기 회절수단은 광 기록매체의 종류에 따라서 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 상기 광 기록매체 상에 집광되는 0차 회절광의 이용 효율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
제1항에 있어서,

상기 회절수단은, 상기 광원의 근방에 배치되어 있고,

상기 광원으로부터 출사(出射)된 발산광이 상기 회절수단에 입사되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
제1항에 있어서,

상기 회절수단은 투명 전극을 구비한 투명 광학 재료이고, 상기 투명 전극에 전압이 인가되면, 투명 광학 재료의 복굴절이 변화되고, 회절 효율의 광 변조를 하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
제1항에 있어서,

상기 회절수단은 진동 발생 수단을 구비한 투명 광학 재료이고, 상기 진동 발생 수단이 초음파를 발생하면, 투명 광학 재료의 복굴절이 변화되고, 회절 효율의 광 변조를 하는 음향 광학 소자를 이용하고 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
제1항에 있어서,

상기 회절 수단은, 위상 변조형 회절 격자인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
광(光) 기록매체에 신호의 기록시와 재생시에 상기 광 기록매체에 조사되는 광 강도를 변경하기 위한 광 디스크장치에 있어서,

상기 광 기록매체에 대해서 광을 조사하는 광원과,

상기 광원으로부터 사출된 광을 상기 광 기록매체 상에 집광하는 집광 수단과,

상기 광원과 상기 집광 수단 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 사출된 광을 회절하여 생기는 0차 회절광이 상기 집광 수단에 의해서 상기 광 기록매체 상에 초점을 맺음과 동시에, 상기 0차 회절광 이외의 회절광은 광축 방향의 초점 위치가 변화되어, 상기 광 기록매체 상에 초점을 맺지 않도록 상기 광원으로부터 사출된 광을 회절시켜 상기 광 기록매체에 초점을 맺는 0차 회절광의 광량을 변화시키는 회절수단과,

상기 회절수단에 의해 얻어진 0차 회절광의 상기 광 기록매체 상으로부터의 반사광을 검출하는 광 검출수단과,

상기 광원에서의 재생광(再生光) 또는 기록광(記錄光)의 출력 및 상기 회절수단에서의 회절 효율을 제어하는 기록 재생 동작 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
제8항에 있어서,

상기 회절수단은 신호의 기록시와 신호의 재생시에 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 상기 광 기록매체 상에 집광되는 0차 회절광의 이용 효율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
제8항에 있어서,

상기 회절수단은 광 기록매체의 종류에 따라서 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 상기 광 기록매체 상에 집광되는 0차 회절광의 이용 효율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
제8항에 있어서,

상기 회절수단은 상기 광원의 근방에 배치되어 있고, 상기 광원으로부터 출사된 발산광이 상기 회절수단에 입사되는 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
제8항에 있어서,

상기 회절수단은 투명 전극을 구비한 투명 광학 재료이고, 상기 투명 전극에 전압을 인가하면, 투명 광학 재료의 복굴절이 변화되고, 회절 효율의 광 변조를 하는 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
제8항에 있어서,

상기 회절수단은 진동 발생 수단을 구비한 투명 광학 재료이고, 상기 진동 발생 수단이 초음파를 발생하면, 투명 광학 재료의 복굴절이 변화되고, 회절 효율의 광 변조를 하는 음향 광학 소자를 이용하고 있는 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
제8항에 있어서,

상기 회절 수단은 위상 변조형 회절 격자인 것을 특징으로 하는 광 디스크장치.
광(光) 기록매체에 신호의 기록시와 재생시에 상기 광 기록매체에 조사되는 광 강도를 변경시키는 광 기록 또는 재생 방법에 있어서,

광원으로부터 사출된 광을, 집광 수단에 의해서 상기 광 기록매체 상에 초점을 맺는 0차 회절광과, 광축 방향의 초점 위치를 변화시켜, 상기 광 기록매체 상에 초점을 맺지 않도록 회절된 0차 회절광 이외의 회절광으로 회절시키는 단계와,

상기 광 기록매체 상에 초점을 맺고, 상기 광 기록매체 상으로부터 반사된 상기 0차 회절광의 반사광을 광 검출수단에 의해 검출하는 단계와,

상기 광원으로부터 사출되는 광의 출력을 상기 기록매체에 대한 신호의 기록시와 재생시에 변화시킴과 동시에, 상기 광원으로부터 사출되는 광의 회절 효율을 변화시켜 상기 광 기록매체에 초점을 맺는 0차 회절광의 광량을 변화시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 또는 재생 방법.
제15항에 있어서,

상기 광 기록매체 상에 초점을 맺는 0차 회절광의 이용 효율은, 신호의 기록시와 신호의 재생시에 상기 광원으로부터 사출되는 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 광 기록 또는 재생 방법.
제15항에 있어서,

상기 광 기록매체 상에 초점을 맺는 0차 회절광의 이용 효율은, 광 기록매체의 종류에 따라서 상기 광원으로부터 사출되는 광의 회절 효율을 변화시키는 것에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 광 기록 또는 재생 방법.