KR20000071779A

KR20000071779A - 광헤드장치

Info

Publication number: KR20000071779A
Application number: KR1020000021402A
Authority: KR
Inventors: 아사다쥰이치; 니시와키세이지; 다카하시유이치; 나가시마겐지; 마츠미야히로아키; 사이토유이치; 모모오가즈오
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-22
Publication date: 2000-11-25
Also published as: CN1146883C; JP2001176122A; CN1271931A; US20040071072A1; CN1560842A; US6674709B1; KR100370790B1; US6914870B2; JP4309019B2; CN1323392C

Abstract

본 발명은 고 주파수 응답으로 광량을 모니터링하고 적은 부품의 단순화 구조로 반도체 레이저의 비점수차를 보정하는 광헤드장치에 관한 것이다. 반도체 레이저광원(101)으로부터 출력되는 광빔 중 주변빔 성분은 광반사소자(107)에 의하여 반도체 레이저광원(101)에 근접 형성된 전방광 모니터용 광검출기(103)로 들어간다. 또한, 광반사소자의 구형의 반사 표면은 일그러지게 형성되고, 이로인해, 초점의 맞춤 없이 광검출기 상의 적절한 크기에 집광되고, 고 주파수 응답성을 제공한다. 또한, 광 반도체 레이저광원(101)의 비점수차를 상쇄하기 위하여 광반사소자(107)가 설정된 각도로 경사지게 배치된다. 또한, 반사광(108)이 광반사소자(107)의 경사에 의하여 굴절되는 방향으로 광검출기(103)가 배치되므로, 반사소자(107)의 조정중에 평행 변위의 양이 감소된다.

Description

광헤드장치 {OPTICAL HEAD APPARATUS}

본 발명은 광 정보 기록매체를 기록 또는 재생하는 광헤드장치에 관한 것이다.

일반적으로, 재기록할 수 있는 형태의 광 디스크는 고정밀도의 신호 기록품질을 확보하기 위하여 디스크의 기록면에 입사되는 입사광의 양을 모니터하여야만 한다. 이러한 이유로, 재생전용 광헤드에 사용되는 레이저 칩의 후단면에서 출력되는 광을 사용하여 광량을 모니터하는 시스템의 정밀도는 높지 않으므로 레이저 칩의 전단면으로부터 방사되는 광(이하 "전방광(anterior light)"이라 한다)을 이용하여 광량을 모니터하는 것이 필요하다.

한편, 광 디스크는 대용량의 정보 기억장치로서 관심을 끌고 있지만, 광헤드장치는 광 디스크의 고속 기록 또는 재생을 위한 수요에도 유의할 필요가 있다. 이 요구를 충족시키기 위하여, 반도체 레이저광원의 변조 속도를 증가시키는 동시에 전방광의 상술한 모니터 응답성을 향상시키는 것이 필수적이다.

종래의 광 픽업을 첨부도면을 참조하여 설명한다. 도 14는 종래의 광헤드장치의 개략 구성의 예를 보여준다. 반도체 광원(801)으로부터 방사된 발산빔(802)이 광축에 대하여 대각선으로 배치된 평행 평판(803)을 통과하여, 콜리메이트 렌즈(Collimate lens)(804)에 의하여 평행빔(805)으로 변환된다.

이 평행빔(805)은 편광빔 스플리터(806)에 의하여 부분적으로 반사되어 광검출기(809)로 들어간다. 평행빔(805)의 대부분인 빔(810)은 편광빔 스플리터(806)를 통과하여 1/4 파장판(811)에 의하여 원형의 편광빔으로 변환된 다음 액츄에이터(812)에 설치된 대물렌즈(813)를 통과하여 광디스크(814)에 집광된다.

광디스크(814)에 의하여 반사된 빔은 대물렌즈(813)를 통과하여 1/4파장판(811)에 의하여 선형의 편광빔으로 변환된다. 상기 선형편광빔은 반도체 레이저광원(801)에서 외부로 방사되는 빔의 편광면에 대하여 직각을 이루면서 편광빔 스플리터(806)로 들어간다.

편광빔 스플리터(806)로 들어간 입사빔의 편광면이 광로의 최초의 반에 대하여 직각이므로, 상기 입사빔은 편광빔 스플리터(806)에 의하여 반사되고, 홀로그램소자(815)에 의하여 회절되며, 대칭축으로써의 입사광인 광축을 가지는 양의 1차 회절광(817)과 음의 1차 회절광(818)으로 분기된다. 그 다음, 상기 입사빔은 검출렌즈(816)에 의하여 집광되어 포커싱신호, 트랙킹신호 및 RF 신호와 같은 제어신호를 검출하기 위하여 신호검출기(819,820)로 각각 들어간다.

한편, 편광빔 스플리터(806)에 의하여 반사된 광을 검출하는 광검출기(809)는 반도체 레이저광원(801)의 출력 광량 모니터로서 작용한다.

여기에서, 평행판(803)이 반도체 레이저광원(801)과 콜리메이트 렌즈(804) 사이의 입사빔의 광축에 대하여 직각으로 배치된 이유를 설명한다. 일반적으로, 광 특성에 관점에서 광헤드장치의 광원에 사용되는 반도체 레이저에 있어서는, 반도체 레이저소자(901)의 발진빔의 모드 웨스트는 반도체 구성평면(X-Z축 평면)과 그 수직평면(Y-Z축 평면) 사이에서는 다르다.

즉, 모드 웨스트는 수직면(Y-Z축 평면) 내의 거울면(902)과 일치하는 점이지만, 반도체 레이저소자(901)의 활성층(903) 내측에 있는 점, 즉 거울면(902)으로부터 구성평면(X-Z축 평면) 내의 공명기 속의 소정의 깊이에 있는 점이다.

그러므로, 상기 발진빔의 집광점은 상기 구성평면(X-Z축 평면)과 그 수직평면(Y-Z축 평면) 사이에서 다르고, 이렇게 해서 광 기간내에 비점수차(astigmatic difference)(904)가 생성된다.

비점수차가 발생되면, 빔 스폿(spot)은 평평하거나, 수직 또는 수평의 타원형의 스폿으로 일그러진다. 그러므로, 빔 스폿은 광디스크의 기록 트랙들과 서로 이웃하게 되어, 신호 특성을 저하시키는 문제점을 야기한다.

그 이유는, 반도체 레이저(801)로부터 방사된 광빔의 비점수차를 보정하기 위해, 도 14에 도시된 바와 같이, 평행판(803)이 역 방향으로 소정각도 경사져 배치되기 때문이다.

또한, 이러한 광빔의 비점수차를 보정하기 위해 레이저 빔의 동일 광로에 원통형 렌즈를 삽입하여 광 스폿의 비점수차를 상쇄한 다른 방법이 제안되어 있다.

상술한 종래의 광헤드장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로, 재기록할 수 있는 형태의 광 디스크에 신호를 기록할 때, 상기 디스크에 충분한 광파워를 확보하는 것이 필요하다. 그러므로 광헤드의 광 이용 효율이 확보되어야만 한다.

그러나, 상술한 종래예의 구성은 빔 형상 없이 수행하므로, 대물렌즈의 설계와 관련된 이유로 인해 외부영역에 있는 광의 부분은 버리게 되는데, 이는 광량의 손실을 의미한다.

더욱이, 유효구경 내의 빔 부분은 광량을 모니터(검사)하기 위해 광검출기(809)에서 반사되어 사용되는데, 이는 광량의 손실을 더욱 증가시킨다. 이를 해소하기 위하여, 광량 모니터로 인도된 광량을 감소하고 유효구경 내의 광량을 증가하는 것은 모니터 신호의 S/N 비율을 저하시키게 된다.

또한, 레이저 변조의 속도를 증가하는 것은 개선된 전방광 모니터 자체의 응답성을 요구한다. 이러한 이유로, 광검출기의 광수용 영역을 감소하는 것이 바람직하고, 광 검출의 응답 주파수 특성을 향상하기 위하여 집광빔을 투입하는 것이 바람직하다.

그러나, 광검출기를 과도하게 집광된 빔에 노출시키면 검출기 표면의 단위 면적당 광세기를 증가시키게 되고, 검출기의 광수용 표면상의 캐리어 농도를 증가시키면 캐리어가 포화되어 캐리어의 이동속도를 저하시킨다. 즉, 검출기에 빔을 집광하면 광검출의 응답 주파수 특성을 저하시키는 문제점을 과도하게 야기시킬 수 있다.

또한, 반도체 레이저소자들 사이의 비점수차에 의하여 생성된 광빔의 비점수차를 보정하기 위한 상기의 모든 방법들은 투명한 평행 평판 및 원통형 렌즈와 같은 특수한 부품을 별도로 구비하여야 하기 때문에, 부품수의 증가라는 피할 수 없는 부가적인 문제점을 야기시켜 원가가 상승된다.

게다가, RF신호, 포커싱 및 트랙킹 제어신호용 광검출기는 레이저 광량을 모니터하는 광검출기와는 별개로 구비되어야 하기 때문에, 부품수가 증가하고 광시스템이 복잡해지며, 광헤드의 크기를 축소시키기가 어렵다.

본 발명은 종래의 광헤드장치의 문제점들을 고려하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 높은 광이용 효율을 갖는 광헤드장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 컴팩트한 광헤드장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 광 검출의 우수한 응답 주파수 특성을 가지는 광헤드장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광헤드의 개략 구성도.

도 2는 본 발명의 상기 실시예에 사용된 요소들의 구성도.

도 3은 본 발명의 상기 실시예의 따른 스폿 형상들의 개략도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광헤드의 개략 구성도.

도 5는 본 발명의 상기 실시예에 따른 스폿 형상들의 개략도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광헤드의 개략 구성도.

도 7은 본 발명의 상기 실시예에 사용된 요소들의 구성도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광헤드장치의 구성도.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 홀로그램의 평면도.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 홀로그램소자, 레이저광원 및 광검출기의 배치도.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광헤드의 구성도.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 홀로그램소자, 레이저광원 및 광검출기의 배치도.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 홀로그램소자 및 광검출기의 배치도.

도 14는 종래의 광헤드장치를 도시한 도면.

도 15는 반도체 레이저의 비점수차를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 레이저광원 2 : 반사형 홀로그램소자

3 : 콜리메이트 렌즈 4 : 대물렌즈

5 : 편광 홀로그램소자 6 : 전방광 모니터용 광검출기

7 : 신호 검출용 광검출기 8 : 광디스크면

9 : 액츄에이터 10 : 반사 홀로그램

101 : 반도체 레이저광원 102 : 발산광

103 : 광검출기 104 : 콜리메이트 렌즈

105 : 평행광 106 : 편광빔 스플리터

107 : 광반사소자 108 : 반사광

109 : 광집적모듈 110 : 투과광

111 : 1/4 파장판 112 : 액츄에이터

113 : 대물렌즈 114 : 광디스크

115 : 홀로그램소자 116 : 검출렌즈

117 : 양의 1차 회절광 118 : 음의 1차 회절광

119 : 신호검출기 120 : 신호검출기

201 : 레이저광축 202 : 투과면

203 : 알루미늄 증착면 407 : 광반사소자

607 : 반사형 홀로그램소자 608 : 반사/회절광

701 : 레이저광축 702 : 투과면

703 : 반사 홀로그램면 801 : 반도체 레이저광원

802 : 발산광 803 : 평행판

804 : 콜리메이트 렌즈 805 : 평행광

806 : 편광빔 스플리터 807 : 반사광

809 : 광집적모듈 810 : 투과광

811 : 1/4 파장판 812 : 액츄에이터

813 : 대물렌즈 814 : 광디스크

815 : 홀로그램소자 816 : 검출렌즈

817 : 양의 1차광 818 : 음의 1차광

819 : 신호검출기 820 : 신호검출기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제 1 광헤드장치는, 반도체 레이저광원과, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 적어도 일부를 수신하는 광검출기와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 주변광을 반사하여 상기 광검출기 속으로 집광하는 주변부와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 중앙광을 투과하는 중앙부를 구비하는 광반사소자와, 상기 광반사소자를 통과하는 광을 광디스크 상에 집광하는 집광렌즈를 구비하며, 상기 광반사소자의 중앙부의 각 표면은 평평한 형상을 가지고, 상기 광반사소자의 주변부의 적어도 하나의 표면은 구형 또는 비구형 형상을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 제 2 광헤드장치는, 반도체 레이저광원과, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 적어도 일부를 수신하는 광검출기와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 주변광을 반사하여 상기 광검출기 속으로 집광하는 기능과, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 중앙광을 투과하는 기능을 구비하는 광반사소자와, 상기 광반사소자를 통과하는 광을 광디스크 상에 집광하는 집광렌즈를 구비하며, 상기 반도체 레이저광원과 상기 광검출기는 하나의 패키지로 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 제 3 광헤드장치는, 반도체 레이저광원과, 상기 반도체 레이저광원에 인접되게 배치된 복수의 광검출기와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 주변광을 반사하고 회절하여 상기 복수의 광검출기 중의 하나에 집광하는 주변부와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 중앙광을 투과하는 중앙부를 구비하는 반사형 홀로그램소자와, 상기 반사형 홀로그램소자의 상기 중앙부를 통과하는 광을 광디스크 상에 집광하는 집광렌즈를 포함하며, 상기 반사되고 회절된 광을 수신하는 광검출기는 상기 반도체 레이저광원에 대하여, 상기 반도체 레이저광원으로부터 외부로 향하는 광의 타원형의 원시야 패턴(far field pattern)의 타원의 단축의 방향보다 장축의 방향으로 가깝게 배치되며, 상기 광디스크로부터의 신호 광을 수신하는 광검출기는 상기 반도체 레이저광원에 대하여 상기 반도체 레이저광원으로부터 외부로 향하는 광의 타원형의 원시야 패턴의 타원의 단축의 방향보다 장축의 방향으로 가깝게 배치된다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 종래의 예와 동일한 기능을 갖는 구성요소에 관한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 광헤드장치의 개략 구성도이고, 도 2는 광헤드장치의 구성으로 사용되는 광반사소자와 레이저와 광검출기의 구성도이다. 도 1의 구성에 사용된 광반사소자(107)는 유리로 제조되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 중심 레이저광축(201)을 갖는 중앙부(본 발명의 중앙부에 대응)에는 평평한 형상의 투과면(202)과 상기 투과면(202)을 둘러싸는 링 형상 영역(본 발명의 주변부에 대응)에 구형이 아니게 형성된 알루미늄 증착면(203)을 구비한다.

도 1에서 반도체 레이저광원(101)으로부터 방사된 상기 광빔 중의 주변빔 성분은 광반사소자(107)에 의하여 반사되고 집광되어, 반도체 레이저광원(101)에 인접하여 형성된 전방광 모니터용 광검출기(103)속으로 집광된다. 반도체 레이저광원(101)과 전방광 모니터용 광검출기(103)는 크기와 무게를 감소하기 위하여 광집적모듈(109)에 통합된다.

한편, 중앙부의 빔은 콜리메이트 렌즈(104)에 의하여 평행빔으로 되어 편광빔 스플리터(106)를 통과하고, 광디스크(114) 표면 위의 액츄에이터(112)에 설치된 대물렌즈(113)에 의하여 집광된다.

광디스크(114)에서 반사된 반사빔은 대물렌즈(113)를 통과한 후, 1/4 파장판(111)에 의하여 반도체 레이저의 편광면에 대하여 수직하는 선형 편광광으로 변환되어 방시빔으로 외부로 출력되어 편광빔 스플리터(106)로 들어간다.

편광빔 스플리터(106)로 들어간 입사빔의 편광면은 상기 광로의 최초의 반에 대하여 수직이기 때문에, 입사빔은 편광빔 스플리터(106)에 의하여 반사되고 홀로그램소자(115)에 의하여 회절된다. 상기 회절빔은 대칭축으로서 입사광의 광축을 가지는 양의 1차 회절광(117)과 음의 1차 회절광(118)으로 분기되고, 검출렌즈(116)에 의하여 집광되어 신호감지기(119,120)로 각각 들어가며, 포커싱, 트랙킹 및 RF신호와 같은 제어 신호를 위해 사용된다.

반도체 레이저(101)로부터 방사된 광빔의 비점수차는 설정된 각도로 광반사소자(107)를 경사시킴으로써 보상된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 광반사소자(107)의 경사로 인해 반사광(108)의 광축은 반도체 레이저광원(101)으로부터 방사된 광의 광축에 대하여 경사지게 된다. 광검출기(103)는 반사광(108)의 방향으로 배치된다. 여기서, 제조시에, 반사광(108)이 광검출기(103)속으로 들어가도록 하기 위한 조정이 필요하다. 이를 위하여, 적절하게 도 1에 화살표로 표시된 방향으로 중심축의 평행 변위를 통해 광반사소자(108)의 반사 구면의 중심축을 조정할 필요가 있다. 상술한 광검출기(103)의 경사는 경사가 없는 경우와 비교하여 평행 변위의 양을 감소시킨다.

조정을 위한 평행 변위의 양을 감소시키는 능력은 광반사소자(107)의 중앙 평면 부분의 영역을 감소시킬 수 있고, 상기 주변부의 광 반사면을 보다 넓게 형성할 수 있으며, 더욱 많은 반사광을 포획할 수 있다. 이것은 조정을 위한 큰 평행변위가 광반사소자(107)의 중앙 평면부가 미리 많은 공차를 가지도록 설계될 것을 요구하기 때문이다.

또한, 반사 구형 표면의 반사 각도를 작게 설계하는 것이 가능하므로, 광반사소자(107)의 반사면은 작은 곡률을 가지는 구형의 면이 되어 반사면을 형성하기가 쉽다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 광반사소자(107)의 주변부가 일그러진 비 구형으로 형성되면, 광반사소자(107)에 의하여 반사되고 집광된 광의 초점은 도 2의 X-Z축 평면과 거기에 수직하는 Y-Z축 평면 사이에서 다르다. 즉, 광검출기(103)의 표면상의 스폿의 초점은 도 3에 도시된 바와 같이 비점수차를 가진다. 비록, 광부품 등의 설치 오류에 기인하여 초점 이탈이 발생해도, 비점수차는 광검출기의 표면의 단위 영역당 광 세기를 증가시켜 캐리어의 집중에 의하여 야기된 주파수 응답성의 악화를 방지한다.

도 4는 도 1의 실시예에서 비점수차를 가지는 반사 및 집중된 광을 갖는 광반사소자(107) 대신 구면수차를 가지는 반사 및 집중된 광을 갖는 광반사소자(407)를 사용하는 실시예를 보여준다. 이 경우에는, 광검출기(103)의 표면의 스폿 초점은 도 5에 도시된 바와 같이, 구면수차를 가진다. 이로인해, 설치되는 광 부품 등의 설치 오류에 기인하여 초점 이탈이 발생되어도, 구면수차가 없는 스폿들 보다 광검출기의 표면의 단위 면적당 광세기를 보다 낮게 유지할 수 있고, 캐리어의 집중에 의하여 야기된 주파수 응답성의 악화를 방지한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예의 개략도를 나타낸다. 도 6의 구성에 사용된 반사형 홀로그램소자(607)는 도 7에 도시된 바와 같이, 중심 위치로서의 레이저광축(701)에 대한 주변부에서의 링형상 영역(본 발명의 주변부에 대응)에 형성된 반사 홀로그램면(703)을 구비하며, 레이저광축(701) 부근에는 원형의 광 투과영역(702)(본 발명의 중심부에 대응)이 있다.

도 6의 반도체 레이저광원(101)으로부터 방사된 광빔 중 주변빔의 성분은 반사홀로그램(607)에 의하여 반사되고 회절된다. 이 반사형 홀로그램의 피치와 그루브 방향은 레이저 빔의 입사광과 입사 위치에 따라 다르고, 반사/회절빔(608)은 반도체 광원(101)의 주변에 배치된 광검출기(103)속으로 집광된다.

또한, 반사형 홀로그램소자(607)는 전술한 광반사소자(107)의 경우처럼 비점수차를 갖도록 형성되므로, 스폿 빔은 초점을 형성하는 것이 아니라 초점선을 형성한다. 이로인해, 광부품 등의 설치 오류에 기인하여 초점 이탈이 발생되어도, 비점수차가 없는 스폿들 보다 광검출기의 표면의 단위 면적당 광세기를 낮게 유지할 수 있고, 캐리어의 집중에 의하여 야기된 주파수 응답성의 악화를 방지할 수 있다.

또한, 조정을 위하여, 반사형 홀로그램소자(607)로부터 방사된 반사/수렴광이 도 6의 화살표로 표시한 방향으로 반사형 홀로그램소자(607)의 평행변위를 통해 상기 광검출기로 들어갈 필요가 있다. 이 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 경사진 반사형 홀로그램소자(607)에 의하여 광이 반사된 방향으로 광검출기(103)를 배치하는 것은 광검출기(607)가 반사형 홀로그램소자(607)를 조정하기 위한 평행 변위의 양을 감소시킬 수 있다.

이는 반사형 홀로그램소자(607)가 경사지지 않으면서 반사형 홀로그램소자(407)로 하여금 보다 넓은 피치를 갖도록 설계되게 하는 경우와 비교하여 반사형 홀로그램소자(607)의 회절각도를 감소시킬 수 있어, 홀로그램 합성 피치 한도의 면에서 장점을 확보한다.

도 6의 실시예에서는, 비점수차를 가지는 반사/회절광을 갖는 반사 홀로그램소자(607) 대신 구면수차를 가지는 반사/회절광을 갖는 광반사소자를 사용하는 것은 말할 필요도 없고, 도 4의 실시예의 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 8의 (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광헤드장치의 개략 구성을 보이고, 도 8의 (b)는 그것의 구성요소로서 사용되는 반사형 홀로그램소자, 레이저 및 광검출기의 배치를 보인다.

도 8의 (a)의 구성에 사용된 반사형 홀로그램소자(2)는 중심 위치로서의 레이저광축(15)의 외주면의 링형상의 영역에 형성된 반사형 홀로그램(10)과 도 8의 (b)에 도시된 레이저광축(15)에 인접하는 원형의 광투과영역(11)으로 구성된다.

도 8의 (a)의 반도체 레이저광원(1)으로부터 방사된 광빔 중 주변빔 성분(22)은 반사형 홀로그램(10)에 의하여 반사되고 회절된다. 이 반사 홀로그램의 피치와 그루브 방향은 레이저빔의 입사광과 입사 위치에 따라 다르고, 반사/회절빔(23)은 반도체 광원(1)에 인접되게 배치되어 전방광 모니터용 광검출기(6)속으로 집광된다.

한편, 반도체 레이저광원으로부터 방사된 빔 중 내부 빔 성분은 제한된 구경을 가지는 반사형 홀로그램소자(2), 편광 홀로그램소자(5) 및 1/4 파장판(20)을 통과하고, 콜리메이트 렌즈(3)에 의하여 평행빔으로 변화된 후, 액츄에이터(9) 상에 설치된 대물렌즈(4)를 통해 광디스크(8)속으로 집광된다.

광 디스크(8)에 의하여 반사된 빔은 대물렌즈(4), 콜리메이트 렌즈(3), 1/4 파장판(20) 및 편광 홀로그램소자(5)에 의하여 회절되고, 반도체 레이저광원(1)의 주위에 형성되어 RF신호, 포커싱 및 트랙킹 제어신호와 같은 신호를 감지하는 신호 검출 광검출기(7)속으로 들어간다.

원래 전방광 모니터링에 사용되지 않는 외주의 광 성분을 사용하는 이와 같은 구성에 의해 본 발명의 실시예는 광헤드의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 반도체 레이저광원(1)과, 신호 검출용 검출기(7)와, 전방광을 모니터하는 광검출기(6)를 모두 하나의 장치 내에 일체화 할 수 있고, 따라서 광헤드장치의 부품의 수를 줄일 수 있다.

또한, 집광기능을 가지는 반사형 홀로그램(10)은 렌즈와 같은 다른 집광수단 없이 작은 영역을 가지는 광검출기 속으로 광빔을 집광시킬 수 있고, 광헤드장치의 크기를 단순화하고 줄이면서 전방광 모니터의 고속 응답성을 확보한다.

여기에서, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 레이저광원(1), 전방광 모니터용 광검출기(6) 및 신호 검출용 광검출기(7)는 다음과 같이 구성된다.

도 8의 (b)의 점선으로 도시된 바와 같이, 레이저 외향 방사의 원시야 패턴(far field pattern)(12)에 있어서, 전방광을 모니터하는 광검출기(6)는 타원의 장축 방향에 근접한 방향(13)에 배치되고, 광디스크로부터의 신호를 검출하는 신호 검출용 광검출기(7)는 타원의 단축 방향에 근접한 방항(14)에 배치된다.

즉, 전방광 모니터용 광검출기(6)는 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 대한 단축보다 타원의 장축 방향에 근접되게 배치된다. 한편, 신호를 검출하는 광검출기(7)가 타원의 단축 방향에 근접 배치된다. 이들은, 예를 들면, 타원의 장축 및 단축의 방향에 대해 각각 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 이러한 구성은 다음과 같은 효과를 가진다. 반사홀로그램(10)은 전방광 모니터용 광검출기(6)측으로 회절된 차수를 가지는 빔과, 그 반대방향으로 회절된 차수를 가지는 빔 및 0 차의 회절빔을 생성한다. 그러나, 전방광 모니터용 광검출기(6)측으로 회절되는 차수를 가지는 빔 외의 다른 불필요한 빔이 원시야 패턴의 타원의 장축방향으로 이동하기 때문에 이 빔들은 미광(stray light)처럼 광디스크로부터의 신호를 검출하는 광검출기(7)속으로 들어가지 못한다.

또한, 각 광검출기는 레이저 칩에 근접하여 배치될 수 있으므로, 반사홀로그램(10) 또는 편광 홀로그램소자(5)에 의한 단지 작은 회절각도를 요구하여 큰 홀로그램피치를 가지는 것을 가능하게 하고 홀로그램 합성 피치 한도에 대해 충분한 공차를 보증해 준다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 홀로그램소자(2)의 평면도를 보여준다. 이 실시예는 반도체 레이저광원의 외향 방사의 원시야 패턴(12)의 타원의 장축의 보다 많은 광이 반사되고 회절되도록 레이저광원의 전개 각도, 홀로그램 영역 및 광원과 홀로그램 사이의 상대 거리를 설정한다.

일반적으로, 반도체 레이저의 밀도 분포는 온도변화에 때문에 장축의 방향에서 보다 단축의 방향에서의 더 변한다. 이 변화는 전방광을 모니터하는 광량의 선형성과 반사 홀로그램소자(2)를 통과하는 광의 광량의 선형성에 영향을 준다. 그러므로, 본 발명의 실시예의 경우처럼 초고정밀도를 갖는 광량의 제어를 요구하는 시스템에 있어서는, 전방광을 모니터하는 광처럼 장축 방향의 광만을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 반사형 홀로그램소자(2)의 홀로그램(10) 형성 영역은 전술한 반도체 레이저의 타원형 원시야 패턴의 축의 중심에 대하여 타원의 장축 방향으로 더욱 넓게 형성된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 있는 반사형 홀로그램과 광검출기의 위치의 평면도이다. 본 실시예에서는, 반사형 홀로그램(10)의 영역은 레이저광축(15) 상의 중심점에 대하여 비대칭으로 형성된다. 즉, 전방광 모니터용 광검출기(6)에 의하여 레이저 빛이 반사/회절되면 레이저 빔이 레이저광축(15)으로부터 벗어나고, 홀로그램 피치는 반사/회절된 레이저 빔의 입사각과 위치에 따라서 필연적으로 변한다. 그러나, 상기 피치는 또한 합성 한도를 가지고 있으므로, 상기 영역은 이 한도에 속한다.

그러나, 어떤 방향들은 피치 합성 한도에 대해 광축으로부터 큰 거리를 허용한다. 그러므로, 도 10에 도시된 점에 대하여 비대칭인 영역으로 표시된 합성 피치 한도의 경계(17)까지 반사형 홀로그램(10)을 형성하므로서 전방광을 모니터하는 반사/회절광의 광량을 증가시킬 수 있다.

도 11의 (a)는 본 발명의 다른 실시예의 광헤드장치, 도 11의 (b)는 그 구성에 사용되는 반사형 홀로그램소자의 평면도이다.

도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 반사형 홀로그램소자(2)는 중심에 타원 또는 긴구멍 형상의 투과영역(11)을 가진다. 도 11의 (a)에서 포커싱 또는 트랙킹과 같은 신호를 검출하기 위한 광검출기(7)에 광디스크로부터 반사된 반사광을 회절하여 인도하는 편광 홀로그램소자(5)와 1/4 파장판(20)은 대물렌즈 액츄에이터(9)의 가동부 상에 대물렌즈(4)와 함께 설치된다.

그러므로, 광디스크의 편심에 의한 트랙킹 에러를 추적하기 위하여 대물렌즈(4)가 상기 트랙에 대해 수직방향으로 움직이면, 편광홀로그램소자(5)에 의하여 회절된 광(25)도 함께 움직인다.(실선 화살표 25 →점선 화살표 25')

도 11의 (b)의 반사형 홀로그램소자(2)에 따르면, 반사 홀로그램(10)의 광투과영역(11)은 이 운동방향으로 넓게 확장된다. 그러므로, 전방광을 모니터하는 반사/회절광의 광량의 감소를 최소화하는 신호 검출광이 그늘지는 것을 방지하는 구조를 실현할 수 있다. 도 11의 (a)와 도 11의 (b)는 반전된 수직방향과 전환된 수평방향을 가지는 트랙킹 조절방향을 도시한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예의 광헤드장치의 부분도이다. 도 12에서, 편광 홀로그램소자는 편광홀로그램층(26)과 두 개의 유리판사이에 끼워진 1/4파장 필름(19)과 함께 형성된다. 또, 반사형 홀로그램(10)은 다른 편의 유리기판에 형성된다.

이것은 요소들이 일체로 되는 것을 허용하고 광헤드의 구성을 단순화하며, 반사형 홀로그램(10)의 반사/회절광 스폿이 모니터용 광검출기에 위치되었을 때, 동시에 위치된 신호 검출용 홀로그램이 광헤드 제조공정 중의 조정을 간단하게 하는 것을 가능하게 한다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광헤드장치의 반사형 홀로그램소자(2), 전방광 모니터용 광검출기(6) 및 반사형 홀로그램에 의해 회절된 광빔을 보여준다.

도 13에 도시된 바와 같이, 반사형 홀로그램소자(12)에 의하여 반사되고 회절된 광빔의 집광점은 레이저광원의 파장이 온도 변화 등에 의하여 변하기 때문에 광검출기(6)의 전후로 초점이 이탈된다.

그러한 초점이탈 때문에 광빔이 전방광 모니터용 광검출기(6)의 가장자리로 벗어나는 것을 방지하기 위해서는 집광점이 광헤드의 동작온도범위에 있는 최소 온도에서의 초점(31)과 최대온도에서의 초점(30) 사이의 중간점(32)에서 광검출기의 평면과 일치하도록 설계하는 것이 바람직하다. 이것은 레이저 파장에서의 변화에도 불구하고 모니터링 광량의 변화들을 줄일 수 있어 제품의 보증 온도 범위 내에서 광량의 안정적인 제어를 허용한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 광헤드장치는 광검출기 상에서 설정된 크기로 집광되는 빔에 의하여 고속 응답성을 가지는 전방광 모니터링을 수행할 수 있고, 이 광반사소자를 이용하여 반도체 레이저의 비점수차를 보정할 수 있으며, 반도체 레이저와 광검출기를 하나의 유니트로 일체로 할 수 있으므로, 광헤드의 크기를 단순화하고 그 크기를 축소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구성은 구경 외부의 광빔을 유효하게 이용하므로써 레이저 방사 빔의 광량을 모니터하여 광량의 손실을 줄일 수 있고, 반사/회절 격자의 위치를 최적화함으로써 모니터링 광량을 증가시킬 수 있어, 모니터 신호들의 높은 S/N 비율을 제공한다.

게다가, 반사형 홀로그램자체가 고수준의 집광을 제공하므로, 광검출기 상의 광 스폿의 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 광검출 영역을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 고속 응답성으로 전방광을 모니터할 수 있고, DVD 램과 같은 기록형 광헤드에 의한 기록 품질을 안정화할 수 있다.

또한, 본 발명은 전방광 모니터용 광검출기, 레이저칩 및 신호 검출용 광검출기 등을 하나의 유니트내에 일체화함으로써 광헤드의 크기를 단순화하고 줄일 수 있다.

Claims

반도체 레이저광원과,

상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 적어도 일부를 수신하는 광검출기와,

상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 주변광을 반사하여 상기 광검출기 속으로 집광하는 주변부와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 중앙광을 투과하는 중앙부를 구비하는 광반사소자와,

상기 광반사소자를 통과하는 광을 광디스크 상에 집광하는 집광렌즈를 구비하며,

상기 광반사소자의 중앙부의 각 표면은 평평한 형상을 가지고,

상기 광반사소자의 주변부의 적어도 하나의 표면은 구형 또는 비구형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광반사소자의 주변부의 집광기능은 비점수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광반사소자의 주변부의 집광기능은 구면수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 2 항에 있어서,

상기 광반사소자의 주변부의 집광기능은 구면수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광반사소자의 중앙부의 양 표면은 평행하고, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 수직인 법선의 방향에 대하여 설정 각도로 경사지며,

상기 광반사소자의 중앙부의 경사 배치에 의하여 생성된 상기 비점수차는 상기 반도체 레이저광원의 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 2 항에 있어서,

상기 광반사소자의 중앙부의 양 표면은 평행하고, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 수직인 방향에 대하여 설정 각도로 경사지며,

상기 광반사소자의 중앙부의 경사진 배치에 의하여 생성된 상기 비점수차는 상기 반도체 레이저광원의 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광반사소자의 중앙부의 어느 하나의 표면은 다른 하나의 표면과 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 2 항에 있어서,

상기 광반사소자의 중앙부의 어느 하나의 표면은 다른 하나의 표면과 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광반사소자의 주변부로부터 반사되는 반사광의 광축은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 2 항에 있어서,

상기 광반사소자의 주변부로부터 반사되는 반사광의 광축은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
반도체 레이저광원과,

상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 적어도 일부를 수신하는 광검출기와,

상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 주변광을 반사하여 상기 광검출기 속으로 집광하는 기능과, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 중앙광을 투과하는 기능을 구비하는 광반사소자와,

상기 광반사소자를 통과하는 광을 광디스크 상에 집광하는 집광렌즈를 구비하며,

상기 반도체 레이저광원과 상기 광검출기는 하나의 패키지로 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
반도체 레이저광원과,

상기 반도체 레이저광원에 인접되게 배치된 복수의 광검출기와,

상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 주변광을 반사하고 회절하여 상기 복수의 광검출기 중의 하나에 집광하는 주변부와, 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사된 광의 중앙광을 투과하는 중앙부를 구비하는 반사형 홀로그램소자와,

상기 반사형 홀로그램소자의 상기 중앙부를 통과하는 광을 광디스크 상에 집광하는 집광렌즈를 포함하며,

상기 반사되고 회절된 광을 수신하는 광검출기는 상기 반도체 레이저광원에 대하여, 상기 반도체 레이저광원으로부터 외부로 향하는 광의 타원형의 원시야 패턴(far field pattern)의 타원의 단축의 방향보다 장축의 방향으로 가깝게 배치되며,

상기 광디스크로부터의 신호 광을 수신하는 광검출기는 상기 반도체 레이저광원에 대하여 상기 반도체 레이저광원으로부터 외부로 향하는 광의 타원형의 원시야 패턴의 타원의 단축의 방향보다 장축의 방향으로 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자는 상기 반도체 레이저광원으로부터 외부로 향하는 광의 타원형의 원시야 패턴의 타원의 단축의 방향에 있는 광보다 장축의 방향에 있는 광을 더 많이 반사하고 회절하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 홀로그램 형성 영역은 상기 반도체 레이저의 타원형의 원시야 패턴의 축의 중심에 대하여 타원의 장축의 방향으로 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 13 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 홀로그램 형성 영역은 상기 반도체 레이저의 타원형의 원시야 패턴의 축의 중심에 대하여 타원의 장축의 방향으로 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 주변부의 집광기능은 비점수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 13 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 주변부의 집광기능은 비점수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 주변부의 집광기능은 구면수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 13 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 주변부의 집광기능은 구면수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 양 표면은 평행하고,

상기 양 표면들은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 수직인 방향에 대하여 설정 각도로 경사지며,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 경사진 배치에 의하여 생성되는 상기 비점수차는 반도체 레이저광원의 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 13 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 양 표면은 평행하고,

상기 양 표면들은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 수직인 방향에 대하여 설정 각도로 경사지며,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 경사진 배치에 의하여 생성되는 상기 비점수차는 반도체 레이저광원의 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 어느 하나의 평면은 다른 하나의 평면과 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 13 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 어느 하나의 평면은 다른 하나의 평면과 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 주변부로부터 반사되고 회절된 광의 광축은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 13 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 상기 주변부로부터 반사되고 회절된 광의 광축은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반도체 레이저광원과 상기 반도체 레이저광원에 인접하여 구비되는 상기 복수의 광검출기는 하나의 패키지로 형성되는 것을 특징으로 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 레이저광원으로부터 방사된 광이 통과하는 것을 허용하고 상기 광디스크에 의하여 반사된 광이 회절하는 것을 허용하는 편광 홀로그램소자를 추가로 구비하며,

상기 편광 홀로그램소자는 대물렌즈와 함께 대물렌즈 액츄에이터의 가동부에 설치되고,

상기 반사형 홀로그램소자의 중앙부의 광 투과영역은 상기 대물렌즈 액츄에이터의 트랙킹 동작 방향으로 장축이 놓이는 준 타원형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 레이저광원으로부터 광이 통과하는 것을 허용하고 상기 광디스크에 의해 반사된 광이 회절되는 것을 허용하는 편광 홀로그램소자를 추가로 구비하고,

상기 편광 홀로그램소자는 상기 반사형 홀로그램소자와 일체로 되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자에 의한 상기 광 집광점은 실온에서 상기 광검출기의 광수용 소자의 평면으로부터 떨어지고,

상기 광 집광점은 온도 변화로 의한 파장 파동에 의해 이동하며,

상기 광 집광점은 상기 광헤드장치의 동작 온도 범위의 중심점과 인접하는 상기 광수용소자의 평면과 중심이 일치하는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.
제 12 항에 있어서,

상기 반사형 홀로그램소자의 홀로그램 형성 영역은 상기 반도체 레이저광원으로부터 방사되는 광의 광축 상에 집중된 점에 대하여 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광헤드장치.