KR880000362B1 - 광학식 정보 재생 장치에 있어서 신호 검출 방식 - Google Patents

광학식 정보 재생 장치에 있어서 신호 검출 방식 Download PDF

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KR880000362B1
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Abstract

내용 없음.

Description

광학식 정보 재생 장치에 있어서 신호 검출 방식
제1도는 종래의 광학식 정보 재생장치를 보인 도면.
제2도는 제1도에 보인 공지의 트래킹 오차 검출장치의 신호 처리 회로의 블럭도.
제3a도∼제3c도는 제1도 및 제2도의 공지 트래킹 오차 검출장치의 동작을 설명하는 파형도.
제4도는 본 발명에 따른 트래킹 오차신호 검출장치를 수행하기 위한 신호 처리 회로의 실시에의 블럭도.
제5a도∼제5c도는 제4도 회로의 각점에 나타나는 파형도.
제6도는 본 발명에 따라 신호 검출 회로에서 사용하는 초점 오차 검출장치의 실시예를 보인 도면.
제7도는 임계각 근처의 반사광의 세기를 보인 도면.
제8도는 본 발명에 따라 신호 검출장치에서 사용하기 위한 광학 장치의 다른 실시예의 설명도.
제9도는 본 발명에 따라 신호 처리회로를 보인 블럭도.
제10도는 본 발명에 따른 신호 검출장치에 사용되는 광학 장치의 또다른 실시예를 보인 사시도.
제11a도∼제11b도는 피트에 관해 광점의 위치와 빔 패턴의 관계를 나타낸도면.
제12a도∼제12c도는 각각 임계각보다 크고, 같고 작은 각도로 반사면을 설정한 경우의 광검출상의 빔외 광분포를 보인 도면.
제13도는 본 발명에 따른 신호 검출장치에서 사용하기 위한 광학 장치의 또다른 실시예를 보인 도면.
제14도는 본 발명에 따른 신호 검출장치에 사용하기 위한 광학 시스템의 또다른 실시예를 보인 도면.
제15도는 본 발명에 따른 신호 검출장치의 신호 처리 회로의 또다른 실시예의 블럭도.
제16a도∼제16d도는 제15도에 보인 회로의 각점에 나타나는 파형.
제17도는 본 발명에 따른 신호 검출장치의 신호 처리 회로의 또다른 실시예를 보인 블럭도.
본 발명은 광원에서 방출된 광빔이 대물 렌즈의 수단에 의해 한개 또는 다수의 트랙을 따라 정보 신호를 기록한 기록 매체에 입사 시키며 정보 신호에 의해 변조되고 대물렌즈에 의해 집속된 광빔이 기록 매체의 트랙에서 먼 지역에 배치된 광 검출기에 의해 수광되고 입사 공광의 광축에 관해 분할된 4개의 수광 지역을 수직 방향에 구비하여 일 방향은 트랙방향과 평행하고 다른 방향은 트랙방향에 수직한 광학식 정보 재생 자치에 있어서 신호 검출 방식에 관한 것이다.
이런 정보 재생 장치는 공지되 있으며 주사광점이 대물렌즈에 의해 트랙을 따라서 기록된 정보를 독출하기위해 원형 기록 매체에 나선형으로 또는 원형으로 형성된 정보 트랙상에 투사되는 장치에 주로 응용되왔다.
상기 설명된 기록 매체로 부터 정보 신호를 재생하거나 취하는 장치에서 기록 매체는 통상 디지탈 비데오 디스크 비데오를 엔코드한 디지탈 오디오 디스크와 디지탈 데이타 디스크로 불리워지며 오디오 및/또는 데이타 신호가 광학적 투사, 반사 및 위상 특성 등의 광 정보로 기록된다. 그러한 디스크가 초당 30회전의 고속으로 즉 1800rpm으로 회전하는 동안 레이저 광원에서 방출된 레이저 빔이 디스크의 브랙상에, 광점으로 집속되고 광정보는 정보에 의해 변조된 반사 광빔을 검출하므로서 판독된다. 그러한 기록 매체의 중요한 특성중 한가지는 극히 고밀도의 기록 정보이며 정보트랙의 폭은 대단히 협소하고 연속적인 트랙사이의 간격 즉 트랙피처도 또한 대단히 협소하다. 전형적인 디데오 디스크에서 트랙의 피치는 약2㎛이다. 그러므로 광점의 직경은 1∼2㎛로 작아야 한다. 대단히 협소한 폭과 피치를 갖는 그런 트랙에서 기록 정보를 옳바로 취하기 위해 대물렌즈와 트랙 사이의 거리에서의 오차 즉 집속오차는 광점 직경이 될수 있는 한 작게될 수 있게 축호해야 한다.
이 목적을 위해, 장치는 디스크 정보면에 관해 대물렌즈의 비합초 상태의 양과 방향이 검출되는 집속 서어보 제어 장치를 구비하여 집속오차 신호를 발생하고 대물 렌즈가 검출된 집속오차 신호에 따라서 대물렌즈의 광축 방향으로 움직여진다.
또한 재생중 광점은 정확하게 트랙을 추종한다. 이 목적을 위해 트랙에 관한 광점의 위치에서의 오차 즉 트래킹 오차가 검출되고 트래킹 오차신호를 발생하며 광점이 트랙에 수직한 방향 즉 검출된 트래킹 오차신호에 따라서 디스크의 방사 방향으로 움직여지는 트래킹 서어보 제어 시스템도 또한 구비되 있다.
상술한 바와 같이 빔 스포트와 정보 트랙 사이의 상호 편차를 보상하기 위해 집속 오차신호와 트래킹 오차신호가 검출되야 한다.
제1도∼제3도는 일본 특허출원번호 93,223/77에 발표된 공지의 광학 재생 장치를 보인 것이다.
제1도는 상기 광학 장치를 보인 도면이다. 디스크 1은 주축 2에 의해 1800rpm의 속도로 회전된다. 디스크 1에서 정보 신호가 나선형트랙 또는 다수의 원형트랙 3을 따라서 기록된다. 광원4에서 방출된 레이저 빔 등의 광빔은 렌즈5, 하프미러6, 반사경 7과 대물렌즈8의 수단에 의해 작은 광점으로 디스크 1의 트랙3에 입사된다. 디스크 1에 의해 반사된 광속은 대물렌즈의 8에 의해 집속되고 반사경7, 하프미러6과 렌즈9의 수단에 의해 광 검출기10에 입사된다. 광 검출기 10은 수직 방향 즉, 제2도에 보인 바와 같이 트랙방향에 평행한 제1방향 Y와 트랙방향에 수직한 제2방향 X로 분할된 4개의 수광지역 11∼14를 구비하고 있다. 광 검출기 10은 정보 트랙 3의 먼지역에 배치되 있다.
즉 수광지역 11∼14는 대물렌즈 8에 의해 형성된 정보트랙3의 피트 구성의 상에서 충분히 멀리 배치되 있으므로 피트 구성에 의해 생긴 여러 차수의 산란된 빔을 각각 검출할 수 있다.
제2도에 보인 바와 같이 대각선 적으로 배열된 제1 및 제3지역 11과 13에서 출력신호 S1과 S3제1가산기15에 입력되고 제1 합 S5=S1+S3을 발생한다. 유사하게 대각선으로 배열된 제2 및 제4지역 12 및 14의 출력신호 S2및 S4는 제2가산기 16에 입력되며 제2의 합 S6=S2+S4를 발생한다. 그후 합신호 S7=S5+S6이 제3가산기 17에 의해 구해지고 차신호 S8=S5-S6이 감산기 18에 의해 발생된다. 합신호 S7은 제3a도에 보여져 있으며, 정보트랙 3의 피트 구조에 의해 변조되고 피트 주파수를 갖는 재생 정보신호를 구성한다. 차신호 S8은 제3b도 및 제3c도에 보여져 있으며 정보신호 S7에 관해
Figure kpo00001
만큼 위상이 이동되었다. 이동 방향은 정보트랙3의 광점의 방향에 의존한다. 즉 제3b도에서 광점은 좌측으로 편이하며, 그 반면 제3c도에서 광점은 우측으로 편이한다.
그러므로 합신호 S7을
Figure kpo00002
이상기 19에서
Figure kpo00003
만큼 지연하므로서 제3a도에 보인 지연 합신호 S'7를 발생하고 그호 지연합신호 S'7를 차신호 S8과 승산기 20에서 곱을 하므로써 트랙에 관해 광점의 편차 방향을 나타내는 편광공과 편차의 양을 나타내는 크기를 갖는 트래킹 오차신호를 출력돤 21에서 발생하게 할 수 있다. 트래킹 오차신호를 유도하기 위한 이런 공지 방법의 동작 원리는 일본 특허출원 번호 93,223/77에 모두 발표됐으므로 여기서 자세히 설명하지 않는다. 여하튼
Figure kpo00004
의 위상 편차는 트랙에 관해 빔 스포트의 방향에 독립하여 합신호 S7에 관해 차신호 S8에 나타날 것이다. 이런 공지 검출장치에서 합신호 S7의 위상은 합신호 S7의 중심 주파수 즉 피트 주파수에서
Figure kpo00005
의 위상 지연을 갖는 저역필터에 의해 간단히 구성된 이상기 19의 수단에 의해
Figure kpo00006
만큼 지연된다. 또한 그런 저역 필터에서 합신호 S7의 주파수가 변동하면 지연의 양은
Figure kpo00007
에서 변하며 트래킹 오차신호는 정확히 유될 수 없다. 그러한 결점은 위상 지연을 합신호 S7의 모든 주파수에서 항상
Figure kpo00008
가 되게하기 위한 페이스록루푸(phase locked loop)를 제공하므로서 피해질 수 있다. 또한 그러한 페이스록 루푸는 구성상 대단히 복잡하며 값이 비싼 것이 분명하다.
본 발명의 목적은 간단한 구성으로 정확하게 트래킹 오차신호를 검출하는 신규하고 유용한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따라서 광원에서 방출된 광빔이 한개 또는 다수의 트랙을따라 정보신호를 기록한 기록 매체에 대물렌즈의수단으로 입사시키며 정보 신호에 의해 변죄되고 대물렌즈로 집속된 광빔이 트랙에서 멀리 있는 지역에 설치되고 입사 광빔의 광축에 관해 수직방향에서 분할된 4개의 수광 지역을 구비하고 있고 광 검출기에 의해 수광되는 광학적 정보 재생장치에 사용하는 간단한 검출장치에서 일방향은 트랙방향과 평행하며 다른 방향은 트랙방향에 수직함과 함께 출력신호 S2과 S3의 제1합 S5를 대각선으로 배열된 두개의 수광 지역으로 부터 유도하고 출력신호 S2및 S4의 제2합 S6은 두개의 대각선으로 배열된 수광 지역에서 유도하며 제1 및 제2의 합S5및 S6과 제1 및 제2합 S5및 S6사이의 차신호 S8을 유도하며 상기 합신호 S7의 양 및 또는 음의 영 교차점에서 표본 펄스를 발생하며 상기 표본 펄스에 의해 상기 차신호 S8을 추출하여 표본 값을 발생하여 표본 값을 유지하고 트랙방향에 수직한 방향에서 트랙에 관해 광점의 편차의 양과 방향을 나타내는 트래킹 오차신호를 유도하는 표본값을 처리하는 것을 구비한다.
제4도는 본 발명에 따른 신호 검출장치에서 사용하는 신호처리회로의 실시예를 보인 블럭도이다. 제4도에서 광 비데오 디스크 등의 기록 매체에서 반사된 광속을 입력하는 광학장치론 표시하지 않았다. 제1도에 보인 광학 장치는 본 발명에도 동일하게 이용된다. 또한 본 발명에 따라 광검출기 40은 정보트랙에서 먼 지역에 설치하였고 수직방향X 및 Y로 입사 광 빔의 광축에 관해 분할된 수광지역 41∼44를 구비하며 여기서 Y는 트랙이 신장하는 방향 즉 트랙방향과 평행하며 X는 트랙방향에 수직하다. 대각선으로 배열된 지역 41과 43의 출력신호 S1과 S3는 제1가산기 45에 입력되고 제1합 S5를 유도하며 남은 대각선으로 배열된 지역 42와 44의 출력신호 S2와 S4는 제2가산기 46에 입력되어 제2합 S6를 발생한다. 또한 제1 및 제2합 S5및 S6은 제3가산기 47에 입력되고 합 신호 S7=S5+S6을 발생하며 동시에 감산기 48에 입력되어 차신호 S8=S5-S6을 발생한다. 제5a도에 보인 바와 같이 차신호 S8은 트랙에 관해 공점의 편차 방향에 의존하지 않는 극성을 갖는다.
제5b도에 보인 합신호 S7은 정보 트랙의 피트 구조에 의해 변조된다. 그러므로 합신호 S7은 피트 주파수와 같은 주파수와 차신호 S8에 관해
Figure kpo00009
만큼 이동된 위상을 갖는 정보 신호를 구성한다. 가산기 47의 합신호 S7은 리딩에지펄스 발생기 49와 트레일링 에지펄스 발생기 50에 입력되고 감산기 48의 차신호 S8은 제1 및 제2 게이트회로 51과 52에 평행하게 입력된다. 제1 및 제2 펄스 발생기 49, 50은 제5b도에 보인 합신호 S7의 양의 방향과 음의 방향 영고 차점에서 각각 제5c도 및 제5d도에 보인 제1 및 제2 표본펄스 S25와 S26을 발생한다. 제1 및 제2 표본펄스 S25와 S26은 각각 제1 및 제2 게이트회로 51과 52에 입력되고 각 타이밍에서 차신호 S8을 수출한다. 게이트회로 51과 52의 표본값은 각각 제1 및 제2에 홀드회로 53과 54에 보유된다. 제5e도는 제1펄스 발생기 49의 제1표본펄스 S25로 추출된 차신호 값을 보유하는 제1홀드회로 53의 출력신호 S27을 보인 것이 제5f도는 제2펄스 발생기 50의 제2 표본펄스 S26에 의해 추출된 값을 발생하는 제2 홀드회로 52의 출력신호 S28을 나타낸다. 출력신호 S27과 S28은 RF 차동 증폭기 55에 입력되고 여기에서 차를 유도한다. 이 방식으로 차동 증폭기 55는 그 출력 56에서 제5g도에 보인 트래킹 오차신호 S29를 발생한다.
본 발명에 따라 차신호 S8은 합과 차신호 S7과 S8사이의
Figure kpo00010
의 위상차를 고려함과 함께 합신호 S8의 영고차점에서 발생된 표본펄스 S25와 S26에 의해 추출된다. 이것은 트랙에 관해 스포트 편차의 방향에 따라 극성을 갖는 차신호 S8에 피크대 피크 값을 구하는 것과 같고 구해진 펄스는 트래킹 오차신호 S27로 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 표본 펄스의 주파수는 항상 정보신호의 피트 주파수와 동일하기 때문에 피트 주파수가 변한다 하드라도 정확한 트래킹 오차신호를 얻는 것이 가능하다. 또한 이것은 합과 차신호 S7과 S8사이의 위상차를 보상하기 위한 복잡하고 값비싼 페이스 록 루푸를 사용함이 없이 간단하고 값싼 회로 구성으로 실현될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 광 디스크의 정보 트랙에 관한 범스포트의 편차의 양과 방향을 나타내는 크기와 극성을 갖는 정확한 트래킹 오차신호를 유도할 수 있다. 상술한 바와 같이 실제의 오차 재생 자치에서는 대물렌즈의 광축의 방향에서 트랙에 관해 빔 스포트의 편차를 나타내는 집속 오차신호를 검출하는 것이 또한 필요하다. 출원인은 작은 광학장치에서 정확한 방법으로 합초 조건을 검출할 수 있으며 광검축기가 정확하게 조절될 필요없이 쉽게 구성될 수 있는 조정 검출장치를 개발해 왔다.
제6도는 출원인에 의해 개발된 오차 검출장치의 실시예를 구비하고 있는 광학적 취출 장치를 보인 사시도이다.
이 실시예에서 레이저 광원 61에서 방출된 광빔(도면의 평면에서 직선적으로 편광된)이 코리메터 렌즈 62에 의해 평행광으로 되고 편광 프리즘 63과 1/4파장판 64를 통과한다. 그후 평행 광빔은 대물렌즈 65로 입사하여 디스크 66의 정보 트랙상에 광점으로 집속된다. 광빔은 디스크 凹凸 피트형상을 갖는 정보트랙(기록표면)에 의해 반사되고 트랙에 기록된 정보에 따라 광학적으로 변조된다. 그후 광빔은 표면의 평면에 수직 방향에 편광되고 1/4파장판 64를 두번 통과하기 때문에 광빔은 편광 프리즘 63에 의해 반사된다. 편광 프리즘 63에 의해 반사된 광속은 반사면 68을 갖는 검출 프리즘 67에 입사하고 이면 68에 의해 반사된 광속은 광검출기 40에 의해 수광된다.
반사면 68은 입사광에 관해 배열되 있으므로 합초 조건하에서 각도가 임계각과 같거나 임계각보다 다소 작거나 다소 큰 입사광에 관해 주어진 각도를 만든다. 금후 반사면 68은 임계각에 설정되 있다 가정한다. 합초 상태에서 편광 프리즘 63에 의해 반사된 전광속은 전부 반사면 68에 의해 반사된다. 실제에 작은 광량은 반사면 68의 표면 조건의 불완전 때문에 제6도에 보인 방향 n으로 투과된다. 또한 그런 투과된 작은 광량은 무시될 수 있다. 만약 디스크 66이 제6도의 방향 a에서 합초 상태로 부터 편이하고 대물렌즈 65와 디스크 66사이의 거리를 짧게 하면 편광 프리듬 63에 의해 반사된 광은 이미 평행광이 아니며 광선 ai1과 ai2를 품는 발산광빔으로 변한다. 그 반면 디스크 66이 반대방향 b에서 편이하면 평행 광빔은 광선 bi1과 bi2를 품는 수렴 광빔으로 변한다. 제6도에 보인 바와 같이 입사광축 opi에서 광선 ai1까지의 광선은 임계각보다 더 작은 입사각을 갖고 at1ar2에 의해 보인 반사광)에 의해 부분적으로 보인 반사면 68을 통해 투과된다. 이에 반해 광축 opi와 광선 ai2사이의 광선은 이계각보다 더 큰 입사각을 갖고 모두 ar2로 보인면 68에 의해 반사된다. 방향 b로 디스크 66의 편이의 경우 상기 관계는 역으로 되고 입사광축 opi를 품고 제6도의 도면평면 즉 입사평면에 수직한 평면 아래의 광선은 전부 br1으로 표시된 반사면 68에 의해 반사되고 상기면 위의 광선은 적어도 부분적으로 bt2(bt2로 보인 반사광)로 표시된 반사면 68을 통해 투과된다. 상기 설명한 바와 같이 반사면 68에 입사한 광선의 입사각은 광축 opi를 따라 지나가는 중심 광선을 제외하고는 임계각에 관해 연속적으로 변한다. 그러므로 디스크 66이 방향 a 또는 b에서 합초 위치로 부터 편이하면 반사면 68에 의해 반사된 광의 세기는 제7도에 보인 바와 같이 입사각에서 상기 설명된 변화에 따라 임계각 근처에서 급히 변한다. 이경우 입사면에 수직하고 입사광축 opi를 품는 상기 면의 양측에서 광의 세기의 변화 검출은 서로 반대로 변한다. 그 반면 합초 상태에서 검출 프리즘 67에 입사하는 광선은 전부 반사면 68에 의해 반사되고 균일한 광속이 광검출기 40에 입사한다. 광 검출기 40은 상기 평면에 관한 상하 광속이 각각 수광지역 41, 44 및 42, 43에 의해 분리되서 수광 되도록 배치되 있다. 즉 광검출기 40은 수직방향 X와 Y에서 분할되고 X방향은 입사면에 수직하고 반사광의 광축 opr을 품는 평면에 있다.
제7도는 임계각 근처의 입사각에 따라 반사광의 세기의 변화를 보인 도면이다. 곡선 Rp와 Rs는 각각 p와 s편광된 광선의 광의 세기를 나타낸다. 제7도에 보인 바와 같이 p편광된 광의 감도보다 더 높다. 곡선은 검출 프리즘 67이 1.50의 굴절율을 갖는 재료로 제작되면 구해진다. 비편광된 광선의 세기는
Figure kpo00011
의 값과 같다.
제6도에서 디스크 66이 a방향에서 편이하면 입사 광속의 하반부의 광선은 임계각보다 더 작은 입사각을 갖는다. 그러므로 적어도 하반부 광속의 부분은 반사면 68을 통해 투과되며 수광지역 41, 44에 입사하는 광량은 투과광과 같은 양만큼 감소된다. 입사광속의 상반부는 임계각보다 더 큰 입사각을 갖고 면 68에 의해 모두 반사된다. 그러므로 수광지역 42, 43에 입사하는 광량은 변하지 않는다. 그 반면 디스크 66이 b방향에서 편이하면 지역 42, 43에 입사하는 광량은 감소하나 지역 41, 44에 입사하는 광량은 변하지 않는다. 합초 상태에서 지역 41, 44와 42, 43에 입사하는 광량은 서로 같게 된다.
반사면 68은 임계각보다 다소 작거나 큰 각도로 설정된다. 더 작은 경우에는 디스크 66이 a 방향에서 편이하면 지역 42, 43에 입사하는 광량이 처음에는 증가되고 그후 일정하게 되며 지역 41,44에 입사하는 광량은 급히 감소된다. 그 반면 디스크 66이 b방향에서 편이하면 지역 41, 44에 입사하는 광량은 처음에는 증가되고 그후 일정하게 되며 그 반면 지역 42, 43에 입사하는 광량은 감쇠된다.
X방향에 배열된 지역 41과 44의 출력신호 S1과 S4는 제1 가산기 69에 공급되고 제1합을 S30을 발생하며 Y방향에 배열된 지역 42와 43의 출력신호 S2와 S3은 제2가산기 70에 입력하여 제2합 S31을 발생한다. 그후 제1 및 제2 가신가 69와 70으로부터의 합 S30과 S31사이의 차신호 S32를 차동 증폭기 71에서 구하므로서 합초 상태로부터 편차의 양에 비례하는 크기와 합초상태에 관한 편차 방향을 나타내는 극성을 갖는 접속 오차 신호를 구할 수 있다. 그렇게 얻은 접속 오차신호는 그 광축 방향에서 대물렌즈 65를 구동하는 집속제어를 하게 이용된다. 또한 가산기 69와 70의 합 S30과 S31의 합신호 S33을 발생하는 제3 가산기 72의 출력에서 디스크 66의 정보 트랙에 기록된 피트 정보에 대응하는 정보 신호를 유도할 수 있다. 또한 임계각에서만 반사면 68을 설정하는 경우 합초 상태에서 광은 제12a도에 보인 바와 같이 반사면 68을 거의 투과하지 않기 때문에 광의 손실은 작게 변하며 비집속 조건에서 중심 광선에 관한 광속의 반은 전부 반사되나, 면 68에 의해 반사된 광속의 다른 반은 크게 감소되고 지역 41, 44와 42, 42에 입사하는 광량의 차는 크게 되고 큰 차신호 S32가 차동 증폭기 71에서 구해질 수 있다. 그러므로 대단히 정확한 초점 검출이 대단히 고감도로 된다 또한 임계각보다 더 작거나 더 큰 각에서 반사면 68을 설정할 수 있다. 그런 경우 합 S30과 S31사이의 차는 제12a도와 제12c도에 보인 바와 같이 합초 상태에 관해 나타나고 집속 오차신호 S32는 동일하게 구해진다.
특히 반사면 68이 임계각보다 더큰 각도에 의해 입사광축에 관해 기울어지면 제12c도에 보인 바와 같이 합초범위 D가 구해진다. 이 경우에 대물렌즈 65의 초점거리 까지 범위 D가 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들어 초점거리 f=3mm 개구수 NA=0.5를 갖는 대물렌즈 65가 이용되고 반사율 n=1.50을 갖는 검출 프리즘 67이 이용되며 디스크 66이 약 1㎛ 편이하면 입사각의 가장 큰 변화에 걸린 광선의 입사각의 변호는 검출지역 41, 44와 42, 43에 입사하는 광량의 충분히 큰 변화를 야기시킬 수 있는 약 0.015°이다.
제8도 및 제9도는 트래킹 오차신호, 집속 오차신호 및 정보신호를 유도하기 위해 제6도에 도시한 집속오차 검출장치를 갖는 광학식 정보 재생 장치의 실시예를 도시한다. 제8도와 같이 레이저 광원 61로 부터 방출된 레이저 광빔은 렌즈 75 및 76에 의해 평행광 빔으로 변환되어 편광 프리즘 63에 입사된다. 프리즘에 의해 반사된 광속은 1/4파장판 64 및 대물렌즈 65를 통해 광점으로서의 디스크 66의 정보 트랙상에 투과된다. 디스크에 의해 반사된 광속은 렌즈 65에 의해 수집되고, 판 64 및 프리즘 63을 통해 투과한 후 디스크 66의 정보 트랙의 먼 지역에 위치하는 광검출기 40에 입사한다.
제9도와 같이 광검출기 40은 입사광속의 광축에 대해 직교 방향으로 구분된 4개의 수광 지역을 갖는다. 본 실시예에서 제4도내지 제6도의 것과 유사한 소자는 제4도 및제6도에서 사용한 것과 동일한 참고 번호롤 표시된다. 이 실시예에서 트랙방향 Y는 삼각 검출 프리즘 67의 반사면 68에 대한 입사면에 수직이다. 트래킹 오차신호 S29는 각기 제4도에서 상술한 차동 증폭기 48과 가산기 47로 부터 공급된 차이신호 S8과 합계신호 S7으로 부터 출력단자 56에서 얻을 수 있다. 유사하게 정보신호가 함께 신호 S7으로서 출력단자 58에서 얻어질 수 있다. 그리고 집속 오차신호가 제6도와 같이 합계신호 S30과 S31사이의 차이신호 S33으로서 출력단자 57에서 얻어질 수 있다. 이식으로, 정보 신호와 집속 오차신호 및 트래킹 오차신호는 단일 광빔을 수취하는 단일 광 검출기로 부터 정확히 유도될 수 있다.
제10도는 본 발명에 따라서 단일 검출 시스템에 사용되는 광학식 시스템의 다른실시예를 도시하는 사시도다.
이 실시예에서 제8도에 도시한 실시예의 광검출기 40과 검출 프리즘 67은 반사면 68에 대한 입사면이 트랙 방향 Y와 평행되도록 입사광축 opi에 대해 90°회전된다. 검출 프리즘 67을 90°회전시킴으로써 P 편광은 반사면 68에 입사하며, 집속 오차신호의 검출 감도는 제7도의 그래프와 같이 상당히 증가될 수 있다.
제8도의 실시예에서, 정보 트랙을 구성하는 피트의 깊이가 광빔의 1/4 파장과 동등할때, 집속 및 프래킹 오차신호는 정확히 검출될 수 있지만, 피트가 1/4파장과 다른 깊이를 가질때, X 방향과 광분포 변화가 트래킹 오차에 기인하여 대물렌즈의 출구 동공에 나타날 것이며 이 변화의 방향 X는 집속 오차에 의해 유발된 것과 동일하며, 집속 오차신호는 트래킹 오차에 의해 방해된다. 이와 반대로 제10도의 실시예에서는 반사면 68에 대한 입사면이 트랙방향 Y와 평행하도록 검출 프리즘 67이 배치되므로 집속 오차에 기인하여 광분포의 변호가 트랙방향 Y에 나타나며 트래킹 오차에 기인하여 광분포의 변화가 방향 X에 나타났다. 따라서 집속 오차신호는 더이상 트래킹 오차에 의해 영향을 받지 않으며, 따라서 피트 깊이가 1/4 파장과 동등하지 않더라도 정확한 집속 오차신호를 항상 얻을 수 있다. 제10도의 실시예에서, 트래킹 오차에 기인하여 광분포의 변화가 트랙방향 Y에 나타나므로, 집속 오차신호는 수광지역 41 및 42 부터의 출력신호의 제1 합계와 수광지역 43 및 44로 부터의 출력신호의 제2 합계 사이의 차이에 의해 유도되어야 한다.
제11a도 및 제11b도는 피트와 광점의 상호 위치 관계와 매물렌즈의 출구 동공에서 광분포의 패턴을 도시한다. 제11a도에서, 광점 111은 피트 112에 대해 우측으로 편이 되며, 제11b도에서 광점 111은 피트 112에 대해 우측으로 편이된다. 빗금친 지역 D는 원 S에 의해 도시된 횡단면을 갖는 광빔내에 발생된 음영부를 표시한다. 본 발명에 따라서 트래킹 오차신호를 검출하기 위하여, 차이신호 S8은 합계신호 S7의 영교차점에서 발생된 샘플링 펄스에 의해 추출된다. 제11a도 및 제11b도와 같이, 이 영교차점은 광점 111이 피트 112의 접연부 및 후연부에 위치하는 타이밍에 상응한다. 이런 타이밍에 비임 S 내음영부의 패턴은 피트 112에 대해 광점 111의 변이 방향에 따라 상당히 상이해진다. 따라서 트래킹 오차신호는 고감도로 상당히 정확히 얻을 수 있다.
제8도 내지 10도의 실시예에서, 정보신호, 트래킹 오차신호 및 집속 오차신호는 광빔을 구분함이 없이 단일 광학식 시스템에 의해 동시에 검출될 수 있다. 따라서, 광의 손실은 최소화되며, 신호는 효과적으로 그리고 정확히 검출될 수 있으며, 본 장치는 콤펙트하게 경제적으로 제조될 수 있다. 그리고 정보 트랙의 먼 지역에 광검출기 40을 배치하기에 충분하므로, 검출기는 대물렌즈의 영상면을 제외한 검출 프리즘 67의 출구 광학축 상의 임의의 점에 배치될 수 있다. 따라서 광검출기의 정밀한 조정은 전혀 필요없게 된다. 그리고, 광학경도 길이가 단축되며 전체 장치가 콤펙트하게 제조될 수 있다.
제12a도, 제12b도 및 제12c도는 각기 임계각보다 작거나 같거나 큰 각도에서 검출 프리즘 67의 반사면 68을 세팅하는 경우에 합초조건으로 부터의 편이에 의한 합계신호 S30과 S31의 변화를 나타내는 그래프다.
제13도는 본 발명에 따른 신호 검출 시스템에 사용하기 위한 광학식 시스템의 다른 실시예를 설명한다. 이 실시예에서 광원으로 부터 방출된 광빔은 편광 프리즘 63에 의해 반사되며 1/4 파장판 64를 통해 디스크로 부터 반사된 광속은 편공 프리즘 63을 통해 투과되며 임계각으로 세트된 평행 반사면 68' 사이에 반사된다. 반사중, 이 면 68'에 의해 반사된 광량은 감소되지 않지만, 면 68'에 의해 반사되고 투과된 전체 광량은 점진적으로 증가된다. 따라서 광검출기 40에 입사하는 광빔의 광선과 음영부의 차이는 상당히 증진되며 집속 오차신호는 높은 감도로 검출될 수 있다.
제14도는 본 발명에 따른 신호 검출 시스템에 사용하기 위한 광학식 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 평행 반사면 68'를 갖는 신장된 검출 프리즘 67'가 사용되며 광빔은 다수회 그 사이에서 반사된다. 레이저 광원 61로부터 방출된 레이저 광빔(도면에 수직하게 편광된)은 볼록렌즈 62에 의해 발산 광속으로 변환되며 편광 프리즘 63에 입사된다. 프리즘 63에 의해 반사된 광속은 대물렌즈 65과 1/4 파장판 64에 의해 디스크 66에 입사된다. 프리즘 63에 의해 수집되며 수렴 빔으로서 편광 프리즘 63과 판 64에 의해서 볼록렌즈 141에 입사된다. 수렴 광빔은 렌즈 141에 의해 소직경을 갖는 평행 광빔으로 변환되며 변환된 평행 광속은 평행 반사면 68'를 갖는 검출 프리즘 67'에 의해 검출기 40에 입사한다. 광검출기 40은 트랙의 먼지역에 배치되며 직교방향 X 및 Y로 구분된 4개의 수광지역 41 내지 44를 갖는다. 검출 프리즘 67'와 광검출기 40에 입사하는 광속이 소직경을 가지므로, 소형이며 경량으로 제조된다.
제15도는 본 발명에 따른 신호 검출 시스템에 사용하기 위한 신호 처리회로의 또 다른 실시예의 블록 선도다. 제4도 및 제9도의 실시예에서, 샘플링 펄스는 합계 신호 S7의 양의 방향 및 음의 방향 영교차점에서 발생된다. 그러나 본 발명에 따라서 그것은 항상 필요한 것은 아니지만, 양의 방향 또는 음의 방향 영교 차점에서 샘플링 펄스가 얻어진다. 제15도에서 제4도 및 제9도와 동일한 부분은 제4도 및 제9도에서 사용한 것과 동일한 참고번호로 표시된다. 이 실시예에서 제16b도의 합 신호 S7은 제16c도의 합 신호 S7의 양의 방향 영교 차점에서 샘플링 펄스 S25를 발생하는 펄스 발생기 49에 공급된다. 이렇게 발생된 샘플링 펄스는 제16a도의 차 신호 S8을 샘플링하기 위해 게이트회로 51에 공급되며 샘플된 값은 홀드회로 53에 유지된다. 홀드회로 53으로 부터의 출력 신호 S27은 차동 증폭기 55의 1 입력에 공급되며 그 제2 입력에는 기준전 양과 샘플치 S27사이에 차를 유도하기 위해 전위차계 151로부터 적당한 레벨을 갖는 기준 전압이 가해진다. 이식으로 제16d도의 트래킹 오차신호 S29가 출력단자에서 얻어진다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따라 차신호 S8이 합신호 S7의 양의 방향 또는 음의 방향 영교 차점에서 샘플된다. 이 경우 샘플링 기간이 상기 실시예의 2배가 되더라도, 제16d도의 트래킹 오차신호는 실용상 충분히 정확하다.
제17도는 본 발명에 따른 신호검출 시스템의 신호처리 회로의 또 다른 실시예의 블록 선도다. 또한 이 실시예에서 트래킹 및 집속 오차신호와 정보 신호는 단일 광빔으로 부터 유도될 수 있다. 트래킹 오차신호는 제15도와 동일한 식으로 유도될 수 있으며, 집속 오차신호는 제6도와 동일한 식으로 얻어지고, 정보 신호는 제9도와 동일하게 발생한다. 제17도에서 제6도, 제9도 및 제15도의 것과 유사한 부분은 제6도, 제9도 및 15도에서 사용한 것과 동일한 참고번호로 표시된다. 이 실시예의 작동은 전기 실시예로 부터 명백히 이해될 것이며 따라서 그 서술은 생략된다.
트래킹 및 집속 제어는 트래킹 및 집속 서어보 제어기구를 제어함으로써 각기 전술한 식으로 검출된 트래킹 및 집속 오차신호의 도움으로 수행된다. 이 트래킹 및 집속 서어보 제어기구는 다양하게 형성된다. 예를들어, 대물렌즈와 광원 사이에 배치된 회전 가능한 갈바노 미터를 갖는 트래킹 서어보 제어 기구가 사용되며 갈바노미터의 코일은 트랙 방향에 수직한 방향으로 광점을 이동하도록 트래킹 오차신호에 따라 구동된다. 또한 본 출원인에 의해 개발되고 1980. 4. 14일에 출원된 미국 특허출원 제139,756호에 게재된 대물렌즈 구동장치도 사용된다. 이 장치에서 대물렌즈는 트래킹 오차신호에 따라서 트랙방향에 수직한 방향으로 직접 이동한다. 접속 서어보 제어기구로서 가동코일 시스템이 대물렌즈를 집속 오차신호에 따라서 그 광축 방향으로 이동하기 위하여 사용된다.
본 발명은 하기와 같은 많은 이점을 제공할 수 있다.
(1) 트래킹 오차신호를 검출하기 위한 시스템이 고가이며 복잡한 페이스록 루우프를요구하지 않으므로, 전체 시스템이 구조가 간단해지며, 염가가 된다.
(2) 트래킹 오차신호가 합신호 S7의 피트주파수의 변동에 의해 영향 받지 않으므로 대단히 정확한 검출이 얻어진다.
(3) 합신호 S7의 양의 방향 및 음의 방향 영교차점에서 샘플링 펄스가 발생될 때, 트래킹 오차신호가 더욱 정확히 검출될 수 있으며 따라서 기준 전압은 생략될 수 있다.
(4) 디스크에 의해 반사된 광속이 임계각으로 세트된 반사면에 의해 광검출기에 입사될때, 트래킹 오차신호 뿐만 아니라 집속 오차신호도 고감도로 검출될 수 있다.
(5) 트랙 방향에 대해 반사면을 적당히 세트함으로써, 트래킹 집속 오차신호 사이의 간섭을 제거할 수 있으며, 따라서 검출 정도가 더욱 개량된다.
(6) 트래킹 오차신호, 집속 오차신호 및 정보신호가 디스크로 부터 반사된 단일광 빔을 수취하는 단일 광검출기에 의해 유도될 수 있으므로, 이 신호는 큰 계언을 가지며 콤팩트하고 효과적인 재생헤드가 실현될 수 있다.

Claims (21)

  1. 광원에서 방출된 광빔이 한개 또는 다수의 트랙을 따라 정보신호를 기록한 기록 매체에 대물렌즈의 수단으로 입사 시키며 정보 신호에 의해 변조되고 대물렌즈로 접속된 광빔이 트랙에서 멀리 있는 지역에 설치되고 입사 광빔의 광축에 관해 수직 방향에서 분할된 4개의 수광지역을 구비하고 있는 광검출기에 의해 수광되는 광학적 정보 재생장치에 사용하는 간단한 검출장치에서 일방향은 트랙 방향과 평행하며 다른 방향은 트랙 방향에 수직함과 함깨 출력신호 S1과 S3의 제1합 S5를 대각선으로 배열된 두개의 수광지역으로 부터 유도하고 출력신호 S2및 S4의 제2 합 S6을 두개의 대각선으로 배열된 수광지역에서 유도하여 제1 및 제2의 합 S5및 S6과 제1 및 제2 합 S5및 S6사이의 차신호 S8을 유도하며 상기합 신호 S7의 양 및 또는 음의 영교차점에서 표본 펄스를 발생하며 상기 표본 펄스에 의해 상기 차신호 S8을 추출하여 표본 값을 유지하고 트랙 방향에 수직한 방향에서 트랙에 관해 광점의 편차의 양과 방향을 나타내는 트래킹 오차신호를 유도하는 표본 값을 초리하는 것을 구비한 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  2. 제1항에 있어서 상기 표본 펄스가 합신호의 양의 방향과 음의 방향 영교차점 모두에서 발생되고 상기 차신호는 제1의 표본값을 유도하는 양의 방향의 영교차점에 대응하는 표본 펄스와 제2의 표본값을 유도하는 음의 방향의 영교차점에 대응하는 표본 펄스에 의해 각각 추출되고 상기 트래킹 오차신호가 상기 제1 및 제2 표본 값 사이의 차를 구하므로서 유도되는 것을 특징으로 하는 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  3. 제1항에 있어서 상기 표본 펄스가 양의 방향과 음의 방향의 영교차점중 하나에서 발생되고 상기 트래킹 오차신호는 표본값과 기준값을 비교하므로서 유도되는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  4. 제1항에 있어서 정보 신호가 상기 합신호 S7에서 구해지는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  5. 제1항에 있어서 빔 분리소자가 광원과 대물렌즈 사이에 배치되고 기록 매체에 의해 반사된 광속이 빔 분리소자에 의해 광검출기 방향으로 향하는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  6. 제5항에 있어서 상기 빔 분리소자는 편광 프리즘으로 구성되고 상기 광빔이 편광 광빔에 의해 형성되는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  7. 제6항에 있어서 1/4 파장판이 편광 프리즘과 대물렌즈 사이에 배치되 있음을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  8. 제1항에 있어서 크고 작은 굴절율을 갖는 재료 사이의 경계면에 의해 형성된 적어도 한개의 반사면이 대물렌즈와 광검출기 사이에 배치되고 상기 반사면의 입사면에 수직한 방향에 배열된 한쌍의 수광지역의 출력신호의 제3 및 제4 합 S30과 S31이 구해지고 제3 및 제4의 합 사이의 제2의 차신호가 대물렌즈의 광축 방향의 기록 매체에 관해 대물렌즈와 편차 양과 방향을 나타내는 접속 오차신호로서 구해지는 것을 특징으로 하는 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  9. 제8항에 있어서 상기 입사면이 트랙방향에 수직하게 되도록 상기 반사면이 배열된 것을 특징으로 하는 광학적 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  10. 제8항에 있어서 상기 입사 평면이 트럭 방향과 평행하게 되도록 상기 반사면이 배열된 것을 특징으로 하는 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  11. 제8항에 있어서 상기 반사면이 입사 광빔에 관해 임계각에서 실질적으로 설정된 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  12. 제8항에 있어서 상기 반사면이 임계각보다 더 큰 각도에서 입사 광빔에 관해 설정된 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  13. 제8항에 있어서 상기 반사면이 임계각보다 더 작은 각도에서 입사광빔에 관해 설정된 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  14. 제8항에 있어서 상기 반사면이 프리즘으로 형성된 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  15. 제14항에 있어서 상기 반사면이 프리즘이 두개의 평행한 반사면을 갖고 광빔이 복수번 만큼 반사면들 사이에서 반사되는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  16. 제8항에 있어서 상기 표본 펄스가 합신호의 양의 방향과 음의 방향의 영교차점 모두에서 발생되고 상기 차신호는 제1표본 값을 구하는 양의 방향의 영교차점에 대응하는 본 펄스와 제2 표본 값을 구하는 음의 방향의 영교차점에 대응하는 표본값에 의해 각각 추출되고 상기 트래킹 오차신호가 상기 제1 및 제2의 표본값 사이의 차를 형성하므로서 구해지는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  17. 제8항에 있어서 상기 표본 펄스가 양의 방향과 음의 방향의 영교차점 중 1개에서 발생되고 상기 트래킹 오차신호가 표본값과 기준값을 비교하여 구해지는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  18. 제8항에 있어서 정보 신호가 상기 합신호 S7에서 구해지는 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  19. 제8항에 있어서 빔분리 소자가 대물렌즈와 반사면 사이에 배치되고 기록 대체에 의해 반사된 광속이 빔 분리소자에 의해 반사면을 향한 것을 특징으로 한 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  20. 제19항에 있어서 상기 빔 분리소자가 편광 프리즘으로 구성되고 상기 광빔이 편광됨된 광빔에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
  21. 제20항에 있어서 1/4 파장판이 편광 프리즘과 대물렌즈 사이에 배열됨을 특징으로 하는 광학식 정보 재생장치에 있어서 신호 검출 방식.
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