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KR100312803B1 - 광헤드장치 - Google Patents

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KR100312803B1
KR100312803B1 KR1019980041576A KR19980041576A KR100312803B1 KR 100312803 B1 KR100312803 B1 KR 100312803B1 KR 1019980041576 A KR1019980041576 A KR 1019980041576A KR 19980041576 A KR19980041576 A KR 19980041576A KR 100312803 B1 KR100312803 B1 KR 100312803B1
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KR
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light
signal
light receiving
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track
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KR1019980041576A
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다카시 요시자와
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니시무로 타이죠
가부시끼가이샤 도시바
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Priority claimed from JP9285101A external-priority patent/JPH11120607A/ja
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Abstract

본 발명은 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분 및 렌즈 시프트 제어에 의해 생기는 트랙 오프셋에 영향을 미치지 않는 광 헤드 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 광 헤드 장치(3)는 트랙 편차 신호를 검출하는 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 23b)의 일부에 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분의 출력을 제거하기 위한 오프셋 성분 검출용 수광 영역(24a, 24b)을 설치함으로써, 광 디스크로부터 반사된 반사광중의 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 부분의 광을 이용하여 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분 즉 렌즈 시프트에 의한 트랙 에러 신호로의 영향을 제거한다. 또한, 광검출기(23)의 외측 2개의 검출 영역의 출력을 이용하여 헤더 신호를 정확하게 판독할 수 있고, 랜드 그루브 기록 방식의 광 디스크에도 대응할 수 있다. 또, 외측의 2개의 검출 영역을 각각, 추가로 2개로 분할하여 얻어지는 4개의 검출 영역(124a, 124b, 125a, 125b)에 의해, 4개의 검출 영역의 출력에 의해 트랙 편차 신호를 생성하기 때문에 트랙 편차 신호중에 오프셋 성분이 중첩되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 안정한 트래킹 제어가 가능해진다.

Description

광 헤드 장치{AN OPTICAL HEAD APPARATUS}
본 발명은 기록 매체로서의 광 디스크에 정보를 기록하고, 또한, 광 디스크로부터 정보를 재생하기 위한 광 헤드 장치의 개량에 관한 것이다.
광 디스크 장치는 기록 매체로서의 광 디스크의 기록면에 단면 빔 직경이 소정의 크기로 설정된 광 빔을 조사하는 대물렌즈를 갖는 광 헤드 장치를 포함하고, 기록면에 광 빔을 조사함으로써 광 디스크에 기록되어 있는 정보에 대응하는 반사광을 취출하여 정보를 재생한다.
상술한 광 헤드 장치는 광 빔을 발생하는 광원으로서의 반도체 레이저 소자(이하, 단지 레이저 소자라고 나타냄)와, 레이저 소자로부터 방사된 광 빔을 기록 매체로서의 광 디스크의 기록면에 수속(收束)시키는 동시에 기록면에서 반사된 반사 광 빔을 취출하는 대물렌즈와, 대물렌즈에 의해 취출된 반사 광 빔을 광전 변환하여 광 디스크에 기록되어 있는 정보에 대응하는 재생 신호를 출력하는 광검출기와, 각각의 요소 사이에서, 광 빔의 광로를 구성하는 복수의 광학 부재 등에 의해형성되어 있다.
그런데, 광 디스크의 기록면에는 대물렌즈에 의해 집광된 광 빔의 집광 스폿이 항상 소정의 반경 위치를 추종할 수 있도록 하기 위해서 그루브라 불리는 안내홈이 설치되어 있다.
이 그루브의 중심에 대물렌즈에 의해 집광된 집광 스폿의 중심을 항상 일치시키기 위해서, 주지의 트래킹 제어에 의해 대물렌즈가 광 디스크의 반경방향으로 이동된다.
이 경우, 대물렌즈를 이동해야 할 양 즉 트래킹 제어량은 예컨대 주지의 푸시풀법 등을 이용하여 얻어지는 트랙 에러 신호에 기초하여 설정된다. 또, 푸시풀법은 예컨대 「광 디스크 기술」(무라야마노보루 외, 1989년 라디오 기술사)의 86∼88 페이지 및 도 1·99 등에 표시되어 있다.
또한, 광 디스크의 매체상에는 예컨대, 「광 디스크 스트리지의 기초와 응용」(오지마쇼우케이 외, 1995년 전자 정보 통신 학회)의 제 140 페이지 내지 141 페이지 등에 기술되어 있는 바와 같이, 어드레스 정보를 제공하는 ID부, 동기 신호를 제공하는 동기부 등이 프리피트로서 형성되어 있는 헤더부가 있다. 이 헤더부는 그루브의 소정 위치에 소정 간격으로 배열되어 있다. 또, 이 헤더부는 통상, 원주방향으로 보았을 때, 그루브가 연장되어 있는 방향으로 편차없이 소정의 여러가지 길이의 피트열로서 형성되어 있다.
그런데, 근래 광 디스크의 보다 더한 고밀도화의 요청으로부터, 그루브뿐만 아니라, 그루브와 그루브 사이, 즉 랜드에도 정보를 기록하는 방식(랜드 그루브 기록 방식)이 제안되어 있다. 보다 상세하게는 예컨대, 「차세대 광 디스크 기술」(후지와라타쿠토시 외, 1995년 트리캡스)의 59∼74 페이지 외에 설명되어 있다.
랜드 그루브 기록 방식에 있어서의 헤더부의 구성 방법중 하나로서, 예컨대「1995년 전자 정보 통신 학회 종합 대회 강연집의 C-287항」에 나타나 있는 바와 같이, 헤더부가 그루브 피치의 4분의 1만큼 내주측과 외주측으로 각각 어긋난 상태에서 각각 2쌍씩 모두 4쌍 형성된 것이 있다. 이 제안에 따르면, 4개의 헤더부에 기록되어 있는 모든 정보로부터 트랙 위치 등이 검출된다.
상술한 랜드 그루브 기록 방식에 있어서는 랜드, 그루브의 양쪽에 데이터를 기록하는(기록된 데이터가 존재함) 것이기 때문에, 바꿔 말하면 집광 스폿은 랜드, 그루브의 각각을 추적하지 않으면 안된다.
이 경우, 헤더부에 기록되어 있는 정보에 의해, 집광 스폿이 랜드와 그루브중 어느쪽을 추적하고 있는지를 판별하지 않으면 안되지만, 주지와 같이 분할선이 광 디스크의 원주방향을 따라서 형성되어 있는 광검출기를 이용하여 수광 패턴의 차신호로서 출력을 취출함으로써 검출된다. 즉, 헤더부를 구성하고 있는 피트를 집광 스폿이 통과할 때마다, 어떤 진폭을 가진 재생 신호 파형이 예컨대, 헤더부가 우선 처음에 그루브의 내주측에 시프트되어 있는 경우는 예컨대 우선 +의 편위 성분을 포함하고, 또한, 헤더부가 우선 처음에 그루브의 외주측에 시프트되어 있는 경우는 우선, -의 편위 성분을 포함하여 각각 출력되므로, 이 편위 성분의 극성을 특정함으로써, 랜드와 그루브가 식별된다.
그런데, 광 디스크상의 현재의 트랙(그루브)과 다른 위치(그루브 또는 랜드)에 있는 정보를 독출하거나 또는 다른 트랙에 새롭게 정보를 기록할 필요가 생겼을 때에는 현재 집광 스폿이 닿고 있는 트랙으로부터 소정의 목표로 하는 트랙으로 집광 스폿을 이동시키지 않으면 안된다.
대부분의 경우, 예컨대 리니어 모터에 의해 액츄에이터를 반경방향으로 구동하는 것 및 액츄에이터상의 대물렌즈를 트래킹 방향으로 편위하는 것(이하, 렌즈 시프트라 함)의 2개를 적절히 조합하여 제어함으로써 이루어진다.
이 때, 정보가 빠른 독출 또는 기록을 실현한다고 하는 관점에서는 원하는 트랙으로 집광 스폿이 도달했다면, 트래킹 제어에 의해 집광 스폿이 가능한 한 신속하게 트랙 중심으로 추종하는 것이 요망된다. 이것을 실현하기 위해서는 일반적으로는 우선 리니어 모터에 의해, 대략 액츄에이터 전체를 목표로 하는 트랙의 부근, 예컨대 5∼10 트랙앞까지 보내고, 나머지 수트랙분의 이동을 렌즈 시프트에 의해 트래킹을 제어하며, 또, 목표 트랙에 접근함에 따라서, 또는 목표 트랙에 도달한 후에 리니어 모터를 미동시킴으로써 렌즈 시프트의 양을 감소해 나가는 방법을 취할 수 있다.
그러나, 대물렌즈를 목표 트랙에 트래킹할 때, 상술한 렌즈 시프트를 이용하면, 위상차 신호에 오프셋 성분이 중첩되고, 목표로 하는 트랙의 중심에 대하여 집광 스폿의 중심이 어긋난 상태를 트랙 중심으로 판별하는 것으로 간주하는 트랙 오프셋이 생겨 트래킹 제어가 불안정하게 되는 문제가 있다.
또한, 푸시풀 방식에 의한 트랙 편차 신호의 검출에 있어서, 트랙 중심과 집광 스폿의 중심이 일치하고 있음에도 불구하고, 마치 트랙 편차가 발생하고 있는 것 같은, 원하지 않는 트랙 편차 신호(가짜 트랙 편차 신호)가 출력되어 동일하게 트래킹 제어가 불안정해진다. 또, 가짜 트랙 편차 신호와 트랙 오프셋이 동일 극성인 경우, 트래킹 제어에 의해, 트랙 이탈이 생길 우려도 있다.
이것과는 달리, 랜드 그루브 기록 방식에 있어서는 헤더부에서의 신호에 미리, 편위 성분 즉 상술한 트랙 오프셋 또는 가짜 트랙 편차 신호의 어느것으로나 식별될 우려가 있는 성분이 포함되어 있기 때문에, 본래의 편위 성분을 명확하게 분리할 필요가 생긴다. 즉, 랜드 그루브 기록에 있어서는 본래의 편위 성분을 분리하지 않으면, 내주측 또는 외주측중 어느 한쪽 헤더로부터의 재생 신호가 상술한 트랙 오프셋 또는 가짜 트랙 편차 신호에 파묻혀 버리고, 헤더부에 기록되어 있는 정보의 재생 정밀도가 저하하여 최악의 경우에는 판독 오류를 일으키거나, 판독 불능이 되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 트랙 에러 신호중에 포함되는 오프셋 성분 및 렌즈 시프트 제어에 의해 생기는 트랙 오프셋에 영향을 미치지 않는 광 헤드 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 (청구범위 제1항의 광 헤드 장치)를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 (청구범위 제9항의 광 헤드 장치)를 제공하는 것이다.
또 본 발명은 (청구범위 제10항의 광 헤드 장치)를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 광 헤드 장치를 갖는 광 디스크 장치를 도시하는 개략도(6052의 1).
도 2는 도 1에 도시한 광 디스크 장치에 내장되는 광 헤드 장치의 구성을 나타내는 개략도(6052의 2).
도 3은 도 2에 도시한 광 헤드 장치의 액추에이터의 일례를 나타내는 개략도(6052의 3).
도 4는 도 2에 도시한 광 헤드 장치의 고정 광학계의 일례를 나타내는 개략도(6052의 4).
도 5는 도 3에 도시한 액추에이터의 렌즈 홀더와 그 부근을 설명하는 개략도(6052의 5).
도 6은 도 3 및 도 5에 도시한 액추에이터의 대물렌즈에 되돌려지는 광 디스크로부터의 반사 레이저 빔의 상태를 설명하는 개략도(6052의 6).
도 7은 도 6에 도시한 반사 레이저 빔에 포함되는 오프셋 성분을 검출할 수 있는 트랙 편차 검출에 이용되는 광검출기의 검출 영역을 나타내는 개략 평면도.
도 8은 도 1에 도시한 광 디스크 장치의 신호 처리부 및 제어부에 이용할 수 있는 신호 처리부 및 제어부의 일례를 나타내는 개략 블록도.
도 9는 도 8에 도시한 신호 처리부 및 제어부의 변형예를 나타내는 개략 블록도.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시한 신호 처리부 및 제어부와는 다른 신호 처리부의 예를 나타내는 개략 블록도.
도 11은 도 7에 도시한 광검출기에 의해 얻어지는 오프셋량을 나타내는 그래프.
도 12는 도 7에 도시한 광검출기로부터의 출력과 도 8에 도시한 신호 처리부 및 제어부에 의해 제공되는 트랙 편차 신호를 나타내는 그래프(6052의 15).
도 13은 도 7에 도시한 광검출기와 도 8에 도시한 신호 처리부 및 제어부에 의해 얻어지는 오프셋량을 나타내는 그래프.
도 14는 도 7에 도시한 광검출기로부터의 출력과 도 8에 도시한 신호 처리부 및 제어부에 의해 제공되는 트랙 편차 신호를 나타내는 그래프.
도 15는 랜드 그루브 기록에 이용되는 광 디스크 헤더부의 그루브와 피트의 관계를 모식적으로 나타내는 개략도(6052의 16).
도 16은 랜드 그루브 기록된 광 디스크 헤더부를 재생한 헤더 신호의 진폭이 렌즈 시프트의 증가와 함께 어떻게 변화하는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그래프(6052의 17).
도 17은 종래부터 이용되고 있는 도시하지 않은 2분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트량을 「0」으로 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프(비교용).
도 18은 도 7에 도시한 본 발명의 4분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트량을 「0」으로 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 19는 종래부터 이용되고 있는 도시하지 않은 2분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트로서 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 내주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내)는 그래프.
도 20은 도 7에 도시한 본 발명의 4분할 광검출기를 이용하여 대물렌즈 개구율의 10% 크기의 렌즈 시프트를 부여하고, 그 렌즈 시프트가 그루브의 내주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 21은 종래부터 이용되고 있는 2분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트로서 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 22는 도 7에 도시한 본 발명의 4분할 광검출기를 이용하여 대물렌즈 개구율의 10% 크기의 렌즈 시프트를 부여하고, 그 렌즈 시프트가 그루브의 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 23은 도 6에 도시한 반사 레이저 빔에 포함되는 오프셋 성분을 검출할 수 있는 트랙 편차 검출에 이용되는 광검출기의 검출 영역의 다른 실시 형태(6052-7)를 나타내는 개략 평면도.
도 24는 도 23에 도시한 광검출기에 검출 영역의 분할 중심과 0차 회절광의 광강도의 중심이 어긋나 입사하는 상태를 나타내는 개략도(6052-8).
도 25는 도 23에 도시한 광검출기로부터의 출력 신호를 처리하는 신호 처리계의 일례를 나타내는 개략 블록도(6052-9).
도 26은 종래부터 이용되고 있는 주지의 4분할 광검출기의 검출 영역의 분할 중심과 0차 회절광의 광강도 중심의 편차 관계를 설명하는 개략도(6052-10).
도 27은 도시하지 않은 주지의 2분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트의 크기를 0, 0.2 및 0.4 mm의 각각으로 했을 때의 위상차 신호의 예를 나타내는 그래프(6052-12).
도 28은 도 25에 도시한 본 발명의 5분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트의 크기를 0, 0.2 및 0.4 mm의 각각으로 했을 때의 위상차 신호의 예를 나타내는 그래프(6052-13).
도 29는 도 25에 도시한 신호 처리계의 다른 실시 형태를 나타내는 블록도(6052-14).
도 30(6052-21…★도 19와 동일★)은 도 26에 도시한 주지의 4분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트를 「0」으로 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 31(★도 20과 동일★)은 도 23에 도시한 본 발명의 5분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트를 「0」으로 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 32(★도 21과 동일★)는 도 26에 도시한 주지의 4분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트로서 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 내주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 33(6052-22…★도 20과 동일★)은 도 23에 도시한 본 발명의 5분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트로서 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 내주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 34(6052-20…★도 21과 동일★)는 도 26에 도시한 주지의 4분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트로서 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 렌즈 시프트를 「0」으로 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
도 35(6052-23…★도 22와 동일★)는 도 23에 도시한 본 발명의 5분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트로서 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
3 : 광 헤드 장치
5 : 신호 처리부
9 : 제어부
11: 반도체 레이저
23: 광검출기
36: 대물렌즈
51: 정보 재생 회로
62: 포커스 에러 검출 회로
74: 가산기
86: 차동 증폭기
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 광 헤드 장치가 내장되는 광 디스크 장치를 개략적으로 설명하는 블록도이다.
도 1에 있어서, 광 헤드 장치(3)는 제어부(9)로부터의 제어 신호에 의해 광 디스크(D)에 조사하는 레이저 빔의 조사 위치가 제어되면서, 신호 처리부(5)와의 전기 신호의 수수에 동반하여 광 디스크(D)와의 사이에서 레이저 빔의 수수를 행한다.
신호 처리부(5)는 외부 장치(99)로부터의 지시에 기초하여 광 헤드 장치(3)에 의해 광 디스크(D)로부터의 독출된 정보를 전기 신호로 변환하여, 기록 정보로서 재생함과 동시에, 광 디스크(D)에 기록해야 할 정보를 광 헤드 장치(3)가 출사하는 레이저 빔의 광강도의 변화에 대응시키기 위해서 기록 신호를 생성한다.
제어부(9)는 광 헤드 장치(3)로부터 광 디스크(D)에 조사되는 레이저 빔의 광강도, 레이저 빔의 광 디스크상에서의 위치 및 모터(7)에 의해 회전되는 광 디스크(D)의 회전 속도 등을 제어한다.
다음에, 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한 광 헤드 장치(3)에 있어서의 레이저 빔의 흐름에 대해서 설명한다
반도체 레이저(11)로부터 출사된 레이저 빔 Rf는 콜리메이터 렌즈(12)에 의해 평행 광속으로 변환되고, 타원 보정 프리즘(13)에 의해 단면 형상이 대체로 원형으로 보정되어 빔 분할기(14)를 투과한다.
빔 분할기(14)를 투과한 레이저 빔 Rf는 1/4 파장판(15)을 통과함으로써 편광의 방향이 직선편광에서 원편광으로 변환되어 액추에이터(3b)의 상승 미러(35)를향해 출사된다.
상승 미러(35)에 안내된 레이저 빔 Rf는 상승 미러(35)에 의해, 대략 90°구부려져 렌즈 홀더(37)에 유지되어 있는 대물렌즈(36)에 안내된다.
또, 대물렌즈(36)는 도 5를 이용하여 이하에 설명하는 렌즈 홀더에 의해 도 6을 이용하여 후단에 상세하게 기술하는 광 디스크(D)의 기록면과 평행한 방향으로서 광 디스크(D)의 기록면에 미리 형성되어 있는 안내홈 즉 그루브(g)와 대체로 직교하는 트래킹 방향 및 광 디스크(D)의 기록면과 직교하는 포커스 방향의 각각으로 이동할 수 있도록 유지되어 있다.
또한, 대물렌즈(36)는 반도체 레이저(11)가 방사하는 레이저 빔의 파장 650 nm에 대하여 대략 0.6의 개구율이 부여되어 있고, 초점 거리(Fo)는 Fo=3.3 mm, 유효 직경은 약 4 mm로, 광 디스크(D)의 기록면에 있어서, 대략 0.001 mm의 집광 빔 스폿 직경을 제공한다. 또, 광 디스크(D)에 형성되는 기록 마크 즉 피트의 크기는 피트 폭(그루브와 직교하는 방향)으로 0.4 내지 0.44 μm, 피트 길이(그루브에 따른 방향)로 0.63 μm 또는 0.84 μm이고, 피트의 깊이는 대략 0.07 μm, 그루브 방향의 피트의 간격은 대략 0.74 μm이다. 또한, 광 디스크(D)로서는 두께 0.6 mm의 기판을 이용하는 것으로 한다. 또, 사용가능한 레이저 빔의 파장은 예컨대, 635 내지 685 nm이다.
레이저 빔 Rf는 대물렌즈(36)에 유도되어 수속된 후, 스폿으로서 광 디스크(D)로 조사된다.
광 디스크(D)에 조사된 레이저 빔 Rf가 광 디스크(D) 기록면의 안내홈 즉 그루브(g)에서 반사된 반사 레이저 빔 Rr은 대물렌즈(36) 및 상승 미러(35)를 순서대로 되돌리고, 1/4 파장판(15)으로 다시 원편광에서 직선편광으로 편광 상태가 변환되어 빔 분할기(14)에 안내된다. 반사 레이저 빔 Rr의 편광 방향은 반도체 레이저(11)로부터 출사된 당초의 레이저 빔 Rf의 편광 방향에 대하여 정확히 90°다른 방향으로 회전되어 있기 때문에 반사 레이저 빔 Rr은 빔 분할기(14)의 편광면에 의해 이번에는 반사된다.
빔 분할기(14)에 의해, 반도체 레이저(11)로부터 대물렌즈(36)로 향하는 레이저 빔 Rf와 분리된 반사 레이저 빔 Rr은 빔 분할기(16)에 의해, 대개 같은 광강도를 갖는 2개의 반사 레이저 빔 Rra 및 Rrb로 분할된다.
빔 분할기(16)를 투과한 반사 레이저 빔 Rra는 수속 렌즈(17)에 의해 소정의 결상 특성 및 수속성이 부여된 후, 오목 렌즈(18)에 의해 수차 특성이 개선되고, 또 원통 렌즈(19)에 의해 포커스 편차 검출을 위한 비점 수차성이 부여되어 광검출기(20)에 조사된다.
광검출기(20)에 조사된 반사 레이저 빔 Rra는 광검출기(20)에 의해 광강도에 대응한 크기의 전기 신호로 변환되고, 포커스 에러 신호 및 재생 신호에 이용된다. 또, 포커스 에러 신호의 검출은 이 예에서는 주지의 비점 수차 방식이므로 상세한 설명은 생략한다.
광검출기(20)에 의해 생성된 포커스 에러 신호를 바탕으로 대물렌즈(36)로 수속된 스폿의 촛점과 광 디스크(D)의 기록면의 광축 방향의 편차를 없애기 위한 포커스 제어 즉 포커싱이 실시된다. 또, 포커싱에 있어서는 포커스 에러 신호에 기초하여 코일(40, 40)에 소정 방향의 전류가 공급됨으로써, 자석(43, 43)에 의해 제공되고 있는 자계와의 전자계 상호 작용에 의한 흡인 또는 반발의 결과, 렌즈 홀더(37)(대물렌즈(36))가 광 디스크(D)의 기록면에 접근하는 방향 또는 멀어지는 방향중 어느 한쪽으로 이동된다.
빔 분할기(16)로 반사된 나머지 반사 레이저 빔 Rrb는 미러(21)에 의해 광로가 90°구부려지고, 수속 렌즈(22)로 소정의 수속성이 부여되어 트랙 편차의 검출과 오프셋량의 검출에 이용되는 광검출기(23)에 안내된다. 또, 광검출기(23)는 도 7을 이용하여 후단에 상세히 기술하는 바와 같이, 분할선(23c)에 의해 분할된 2개의 수광 영역(23a, 23b)과 분할선(23c)을 대칭축으로 하여 설정되는 직선형의 분할선(23d, 23e)에 의해 분할선(23c)에 대하여 대칭으로 배열되는 2개의 띠형 수광 영역(24a, 24b)을 갖는다. 또한, 띠형 수광 영역(24a, 24b)의 분할선(23c)과 반대측에 규정되는 분할선(23d)과 분할선(23e)은 반사 레이저 빔 Rr의 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 영역의 반사 레이저 빔의 일부 또는 전부를 광전 변환할 수 있도록 형성된다. 또한, 분할선(23c)은 광 디스크(D)의 그루브(g)의 그림자가 투영되는 방향과 대체로 평행하게 되도록 배열된다.
광검출기(23)의 2개의 수광 영역(23a, 23b)에 의해 광전 변환된 동일각신호는, 도 8을 이용하여 후단에 상세히 기술하는 바와 같이, 주지의 푸시풀법이 적용되어 트랙 편차 신호의 생성에 이용된다. 별도의 2개의 수광 영역(24a, 24b)에 의해 광전 변환된 각 신호는 동일하게 주지의 푸시풀법이 적용되어 트랙 편차 신호에 포함되는 오프셋 성분의 정도를 나타내는 신호의 생성에 이용된다.
광검출기(23)에 의해 생성된 트랙 편차 신호 및 오프셋 신호를 기초로, 도 8에 도시하는 신호 처리부에 의해 트랙 에러 신호가 생성되어 대물렌즈(36)로 수속된 스폿의 촛점과 광 디스크(D)의 기록면의 그루브(g)의 중심과의 사이의 편차를 없애기 위한 트랙 제어 즉 트래킹이 실시된다. 또, 트래킹에 있어서는 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 23b)의 출력의 차인 트랙 편차 신호에 기초하여 코일(41, 41)에 소정 방향의 전류가 공급됨으로써, 자석(44, 44)에 의해 제공되고 있는 자계와의 전자계 상호 작용에 의한 흡인 또는 반발의 결과, 렌즈 홀더(37)(대물렌즈(36))가 광 디스크(D)의 기록면을 따라 그루브(g)와 직교하는 방향의 광 디스크(D)의 반경 방향의 중심 부근 또는 외주 부근 중 어느 한 쪽으로 이동된다. 또한, 2개의 수광 영역(24a, 24b)의 출력의 차인 오프셋 신호를 기초로, 코일(41, 41)에 공급되는 전류의 크기가 보정된다.
그런데, 오늘날은 종래부터 이용되고 있는 음악용 광 디스크(CD)에 비하여 기록 밀도가 높고 영상 정보도 기록되어 있는 고밀도 디지탈 기록용 광 디스크(DVD)가 실용화되고, 또한 DVD와 동등한 기록 밀도에서 정보의 기록 및 재생이 가능한 DVD-RAM〔그루브(g)를 가지며, 그루브 상호간 거리는 대략 1.48 마이크로미터(이하, μm로 나타냄〕이 실용화되고 있고, 인접하는 그루브(g) 상호간의 거리가 좁혀진 것에 의해 오프셋의 발생은 인접한 그루브(g)사이의 크로스토크를 증대시키기 때문에, 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분은 확실하게 제거되지 않으면 안된다. 또, 광검출기(23)의 중앙 부근의 2개의 수광 영역(24a, 24b)은 동시에 0차 회절광 성분중에서도 그 고강도 부분에 대응하고 있는 것이므로광검출기(23)에 의해 얻어지는 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분을 보정하기 위해서 유익하다.
보다 상세하게는 광검출기(23)에 조사되는 반사 레이저 빔 Rrb의 0차 회절광은 대물렌즈(36)에 의해 외주 부분이 찍히지 않지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 각각은 0차 회절광과 일부가 겹치는 동시에 또 상호 일부분이 겹친다. 또, 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 각각이 겹치는 영역에 있어서는 0차 회절광은 상술한 바와 같이 반사 레이저 빔 Rr의 대략 중심에 상당하는 레이저 빔이기 때문에, 충분한 광강도를 갖고 있다. 이 때문에, 렌즈 시프트가 생긴 경우에는 0차 회절과의 중심부근의 강도 변화는 0차 회절광과 1차 회절광이 겹치는 영역 및 0차 회절광과 -1차 회절광이 겹치는 영역의 각각에 있어서의 광강도의 변동을 잘 반영하고 있다.
즉, 광검출기(23)의 2개의 중앙부근의 수광 영역(24a, 24b)의 수광 면적은 예컨대 수광 영역(23a, 23b)의 수광 면적에 비하여 작지만, 수광 영역(24a, 24b)으로부터 얻어지는 광전 변환 신호는 대물렌즈(36)의 중심을 통과한 반사 레이저 빔 Rrb와 그루브(g)의 중심이 약간 어긋난 경우에도, 그 어느 쪽인가 한쪽은 급격한 출력 변화를 나타낸다. 즉 수광 영역(24a, 24b)으로부터 얻어지는 광전 변환 신호의 차신호는 오프셋을 반영한 오프셋 신호가 될 수 있다. 여기서, 수광 영역(24a, 24b)의 면적을 규정하는 수광 영역의 폭 즉 분할선으로부터의 거리는 광 디스크(D)의 규정, 반도체 레이저(11)가 출사하는 레이저 빔 Rf의 파장, 대물렌즈(36)의 개구율 및 결상 특성 및 고정 광학계(3a)의 광학적 설계 규정 등으로부터, 용이하게구해진다. 일례를 나타내면, 광 디스크(D)의 기록면에 형성되어 있는 그루브(g)의 중심간(상호간) 거리가 대략 1.48μm인 경우, 광 디스크(D)에서 반사된 반사 레이저 빔의 빔 스폿 직경(0차 회절광 성분)의 대략 1/3로 설정된다. 또, 이 설정은 광 디스크(D)의 기록면에 정보가 기록되는 경우에, 그루브(g) 상호간 또는 그루브(g)의 중심중 어느쪽에나 정보를 기록할 수 있게 한다.
이렇게 해서 얻어진 오프셋 신호를 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 23b)에 의해 출력되는 트랙 편차 신호에서 뺄셈하여 보정 트랙 편차 신호 즉 트랙 에러 신호를 생성하여 대물렌즈(36)의 위치를 보정함으로써 적정한 트랙 제어가 가능해진다.
이 결과, 대물렌즈(36)에 의해 얻어지는 집광 스폿의 중심과 광 디스크(D)의 그루브(g)의 중심을 정확하게 일치시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 정보 재생 회로(51)에는 광검출기(20)의 도시하지 않은 4개의 수광 영역의 각각에 접속되고, 각 수광 영역으로부터 출력된 출력 전류를 전압으로 변환하는 제1 내지 제4 전류-전압 변환기(71a∼71d)의 각각으로부터의 출력인 전압 신호의 총계를 구하는 가산기(72)의 가산 출력이 입력된다.
포커스 에러 검출 회로(62)에는 제1 내지 제4 전류-전압 변환기(71a∼71d)의 각각으로부터 출력된 출력 전압중 소정의 2출력끼리의 차동 출력을 구하는 제1 및 제2 차동 증폭기(73a, 73b)의 각각의 출력을 가산기(74)로 가산한 출력이 입력된다.
트랙 편차 및 오프셋 검출 회로(64) 및 리니어 모터 제어 회로(61)의 각각에는 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 24a, 23b, 24b)의 각각으로부터 출력된 전류를 제5 내지 제8 전류-전압 변환기(81a∼81d)의 각각에 의해 전류-전압 변환하여 얻어진 신호를 소정의 조합에 의해 처리하여 얻어지는 합성신호가 입력된다. 또, 조합의 일례는 도시되는 바와 같이, 광검출기(23)의 수광 영역(23a)으로부터의 출력 즉 제5 전류-전압 변환기(81a)의 출력에, 직사각형 모양의 수광 영역(24a)으로부터의 출력 즉 제6 전류-전압 변환기(81b)의 출력을 가산기(82a)로 가산한 출력과, 수광 영역(23b)으로부터의 출력 즉 제7 전류-전압 변환기(81c)의 출력에 직사각형 모양의 수광 영역(24b)으로부터의 출력 즉 제8 전류-전압 변환기(81d)의 출력을 가산기(82b)로 가산한 출력을 차동 증폭기(83)로 감산하여 제1 차신호를 생성하고, 차동 증폭기(84)에 의해 2개의 직사각형 모양의 수광 영역(24a, 24b)의 출력의 차 즉 제6 및 제7 전류-전압 변환기(81b, 81c)의 출력의 차를 구하며, 차동 증폭기(85)에 의해, 차동 증폭기(83)로 생성한 제1 차신호와 차동 증폭기(84)의 출력과의 차를 구한 제2차 신호가 입력된다.
이상 설명한 바와 같이, 도 2 내지 도 8에 도시한 광 헤드 장치(3)에 따르면, 대물렌즈(36)의 트랙 편차는 가산기(82b)에 의해 가산된 광검출기(23)의 수광 영역(23a)으로부터의 출력과 직사각형 모양의 수광 영역(24a)으로부터의 출력으로부터 가산기(82a)에 의해 가산된 광검출기(23)의 수광 영역(23b)으로부터의 출력과 직사각형 모양의 수광 영역(24b)으로부터의 출력을 뺄셈한 제1 차신호로부터, 차동 증폭기(84)에 의해 얻어진 광검출기(23)의 2개의 중앙부근의 직사각형 모양 수광 영역(24a, 24b)의 출력의 차를 차동 증폭기(85)에 의해 뺄셈하여 얻어지는 제2 차신호에 의해 표시된다.
또, 상술한 실시 형태는 이미 설명한 바와 같이, DVD-RAM용 광 디스크에도 적용할 수 있기 때문에 가산기(82b)의 출력을 L1, 가산기(82a)의 출력을 L2로 하고, 신호(L1-L2)의 최대치를 (L1-L2)pp, 광 디스크(D)의 기록면의 정보가 기록되어 있지 않은 영역 또한 그루브(g)가 형성되어 있지 않은 영역으로부터 반사된 반사 광 빔에 대한 신호를 (L1+L2)a로 하면,
0.35≤[(L1-L2)pp/(L1+L2)a], [(L1-L2)pp/(L1+L2)a]≤1.05가 충족된다.
즉, 차동 증폭기(83)에 의해 얻어지는 트랙 편차량과 차동 증폭기(84)에 의해 검출되는 오프셋량이 트랙 편차 및 오프셋 검출 회로(64)에 의해 연산됨으로써, 대물렌즈(36)의 렌즈 시프트에 기인하여 마치 트랙 에러로서 행해지는 오프셋량, 즉 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분의 영향을 보상할 수 있다.
또한, 광 디스크(D)의 기록면에 있어서의 정보의 유무에 관계없이, 신호 레벨(L1-L2)의 순간치를 신호 레벨(L1+L2)의 순간치로 제산하여 얻어지는 진폭의 최대치를 [(L1-L2)/(L1+L2)]pp로 하면, 1.10≤[(L1-L2)/(L1+L2)=PP≤1.65가 충족된다.
또, [(L1-L2)/(L1+L2)]pp의 최대치를 나타내는 [(L1-L2)/(L1+L2)]ppmax와 [(L1-L2)/(L1+L2)]pp의 최소치를 나타내는 [(L1-L2)/(L1+L2)ppmin에 대해서, [(L1-L2)/(L1+L2)]ppmin/[(L1-L2)/(L1+L2)]ppmax≥0.70이 만족된다.
따라서, DVD-RAM용 광 디스크로 대표되는 고밀도 광 디스크에 있어서의 크로스토크를 대폭 감소할 수 있다. 또, 상술한 가산기 및 차동 증폭기의 출력의 조합은 예컨대 도 9에 도시된 바와 같이, 제5 및 제8 전류-전압 변환 회로(81a, 81d)의 출력을 차동 증폭기(86)로 가산하여 얻어지는 출력 신호와 차동 증폭기(84)로 구해진 출력 신호를 가산기(87)로 가산한 신호로부터 차동 증폭기(85)에 의해 다시 차동 증폭기(84)의 출력을 제거하여도 좋다.
도 10에 도시하는 신호 처리부는 광검출기(23)의 수광 영역(23a)으로부터의 출력 즉 제5 전류-전압 변환기(81a)의 출력에 직사각형 모양의 수광 영역(24a)으로부터의 출력 즉 제6 전류-전압 변환기(81b)의 출력을 가산기(82a)로 가산한 출력과 수광 영역(23b)으로부터의 출력 즉 제7 전류-전압 변환기(81c)의 출력에 직사각형 모양의 수광 영역(24b)으로부터의 출력 즉 제8 전류-전압 변환기(81d)의 출력을 가산기(82b)로 가산한 출력의 각각에 포함되는 수광 영역(24a, 24b)중 어느 한쪽의 출력(이 예에서는 수광 영역(24b))의 출력 게인을 다른쪽 출력의 출력 게인에 맞추어 게인을 조정하는 게인 컨트롤러(89)와, 차동 증폭기(85)에 의해 가산되는 제1 차 신호와 제2 차신호중 어느 한쪽(이 예에서는 제2 차신호)의 차신호의 출력 레벨을 다른쪽 차신호의 출력 레벨에 정합하도록 게인을 조정하는 게인 컨트롤러(88)를 추가로 갖는다.
이 구성에 따르면, 도 7에 도시한 각 차의 회절광의 겹침 상태가 광 디스크의 그룹의 피치, 레이저광의 파장 및 대물렌즈의 개구수 또는 각각의 수광 영역의 면적의 오차 등에 의해 변동했을 경우에 생기는 가장 적합한 푸시풀 신호 진폭 및 보정 신호 진폭 기준치로부터의 편차를 임의로 보상할 수 있다. 이것에 의해, 트래킹 에러 신호의 오프셋 감소 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 또, 게인컨트롤러(89, 88)는 필요에 따라서 어느 한쪽이 생략되어도 좋다.
도 11 및 도 12는 각각 도 7에 도시한 광검출기로부터의 출력과 도 8에 도시한 신호 처리부 및 제어부로부터 제공되는 트랙 에러 신호를 나타내는 그래프이다.
도 12로부터 밝혀진 바와 같이, 광검출기(23)의 직선형 수광 영역(24a, 24b)의 출력을 이용하여 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 23b)으로부터 출력되는 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분을 트랙 편차 및 오프셋 검출 회로(64)에 의해 제거함으로써, 도 12에 점선으로 도시한 렌즈 시프트의 영향을 포함한 종래의 트랙 에러 신호에 비교하여 트랙 제어 회로(65)에 입력되는 트랙 편차 신호의 중심치가 0에 접근하는 것이 인지된다.
도 13 및 도 14는 각각, 도 7에 도시한 광검출기로부터의 출력과 도 8에 도시한 신호 처리부 및 제어부에 의해 제공되는 트랙 에러 신호를 나타내는 그래프이다.
도 14로부터 밝혀진 바와 같이, 광검출기(23)의 직사각형 모양 수광 영역(24a, 24b)의 출력을 이용하여 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 23b)으로부터 출력되는 트랙 편차 신호중에 포함되는 오프셋 성분을 트랙 편차 및 오프셋 검출 회로(64)에 의해 제거하고, 또, 광검출기(23)의 수광 영역(23a, 23b)의 한쪽 면적과 다른쪽 면적과의 차, 광 헤드 장치(3)에 고유의 출력 레벨의 편차 및 수광 영역(23a) 및 수광 영역(23b)과 직사각형 모양 수광 영역(24a, 24b)사이의 출력 레벨의 차 등에 기인하는, 출력 레벨의 크기를 외관상 변화시키는 요소에 관련하는 출력을 제거함으로써, 도 14에 점선으로 도시한 렌즈 시프트의 영향을 포함한 종래의 트랙 에러 신호에 비교하여 트랙 제어 회로(65)에 입력되는 트랙 편차 신호의 중심치를 대략 0에 근사시킬 수 있다. 또, 도 14에 있어서, 종축은 트래킹 에러 신호의 레벨을 표시하여 1.0 및 -1.0이라는 레벨은 광 디스크(D)로의 입사광이 전부 광 디스크(D)에서 반사되었을 때, 광검출기의 2개의 광감수 영역중 어느 한쪽으로 그 전부가 입사한다고 하는 경우에 대응하고 있다. 이 도면으로부터 밝혀진 바와 같이, 종래부터 이용되고 있는 광검출기를 이용했을 경우에는 렌즈 시프트가 부가됨으로써 큰 트랙 오프셋이 발생하는 것을 재확인할 수 있다.
다음에, 도 7에 도시한 분할 영역을 갖는 광검출기 및 도 8에 도시한 신호 처리계의 랜드 그루브 기록 방식으로 자주 이용되는 헤더 신호로의 적용에 대해서 상세히 설명한다.
랜드 그루브 기록 방식에 있어서는, 광 디스크(D)상의 피트열은 도 15에 모식적으로 도시된 바와 같이, 헤더부가 그루브의 피치의 4분의 1만큼 내주측과 외주측으로 어긋난 상태로 각각 2쌍씩 모두 4쌍 형성되어 있다.
즉, 랜드 그루브 기록 방식으로 정보가 기록되어 있는 광 디스크(D)에 있어서는 집광 스폿이 예컨대 그루브상에 있으면, 도 15에 도시한 제1, 제2 헤더부(각각 ID1, ID2라 칭함)로부터의 재생 신호는 예컨대, +의 극성을 갖는 파형으로서 나타나고 제3, 제4 헤더부(각각 ID3, ID4라 칭함)로부터의 재생 신호는 -의 극성을 갖는 파형으로서 나타난다. 또한, 집광 스폿이 랜드상에 있으면, ID1, ID2로부터의 재생 신호는 -의 극성을 갖는 파형으로서 나타나고, ID3, ID4로부터의 재생 신호는 +의 극성을 갖는 파형으로서 나타난다. 또한, 상기 헤더 재생 신호는 주지의 2분할광검출기의 차신호로서 생성하는 것이다. 이것에 대한 본 발명에 의한 개선에 대해서 이하에 상세히 설명한다.
따라서, 렌즈 시프트가 부가된 상태에 있어서, 도 26에 도시하는 바와 같은 주지의 4분할 또는 도시하지 않은 주지의 2분할 광검출기에 의해 헤더 재생 신호를 얻는 경우, 광검출기의 분할선에 대하여 비대칭인 위치 관계로 반사 레이저 빔이 입사됨으로써 얻어지는 2개의 신호 레벨에는 큰 차가 생긴다. 또, 종래예에 있어서 헤더 신호의 진폭이 렌즈 시프트의 증가와 함께 어떻게 변화하는지를 시뮬레이션한 결과를 도 16의 곡선 a, b에 나타낸다. 또한, 도 16에 있어서, 곡선 a는 피트 길이가 0.64 μm의 경우를 나타내고, 곡선 b는 비트 길이가 0.83 μm의 경우를 나타내고 있다. 또, 도 16의 곡선 a, b는 ID1, ID2 또는 1D3, ID4중 어느 한쪽을 나타내고, 반대의 헤더부라면, 출력은 도 16의 종축에 관하여 대칭 이동시킨 그래프가 된다. 도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, ID1, ID2 또는 ID3, ID4중 어느 한쪽에 주목하면, 한쪽 렌즈 시프트에 대해서는 헤더 신호의 진폭은 증가하고, 다른 한쪽의 렌즈 시프트에 대해서는 감소한다고 하는 동작을 나타낸다. 또, 시뮬레이션에 이용한 계산 조건은 반도체 레이저로부터의 레이저 빔의 파장 λ=660 nm, 대물렌즈의 개구수 0.60, 광 디스크의 그루브 피치 1.48 μm, 피트폭(평균치) 0.74 μm, 비트 깊이 70nm, 광 디스크의 두께 0.6 mm로 설정하고 있다. 또, 비트와 비트의 간격은 피트의 길이와 같은 것으로 하고 있다.
이것에 대하여, 도 7에 도시한 4분할의 광검출기와 도 8에 도시한 신호 처리계를 이용함으로써, 도 16의 곡선 A 및 곡선 B에 나타내는 바와 같은 헤더 신호의진폭의 변화가 인지되고 있다. 또, 곡선 A는 피트 길이가 0.64 μm의 경우를 나타내고, 곡선 B는 피트 길이가 0.83 μm의 경우를 나타내고 있다.
도 16으로부터 밝혀진 바와 같이, 고속도의 시크를 달성하기 위해서, 렌즈 시프트를 부가했음에도 불구하고, 상대 진폭의 변화는 곡선 a, b에 비하여 1/2 이하로 감소되고 있다.
이하, 도 16에 도시한 바와 같이, 상대 진폭의 변화를 개선할 수 있는 이유를 설명한다.
광 디스크(D)의 그루브와 헤더부의 피트열이 도 15에 도시한 바와 같이 배열되어 있는 경우, 각 피트는 그루브의 중심에서 보면, 내주측 또는 외주측으로 편재하고 있으므로, 헤더 신호중의 AC 성분의 대부분은 집광 스폿중의 내주측의 거의 절반 또는 외주측의 거의 절반 부분에 의한 회절광의 강도 변화로서 얻어진다.
그런데, 렌즈 시프트가 부가되면, 이미 설명한 바와 같이, 광검출기의 검출면에 안내된 광 디스크(D)로부터의 반사 레이저 빔은 광검출기(23)상에 있어서 0차 회절광의 광강도의 중심이 편위된다.
그러나, 도 8(도 9, 도10)을 이용하여 설명한 바와 같이, 0차 회절광과 1차 회절광과 -1차 회절광(단, 여기서 말하는 회절광으로 나타나는 방향은 광 디스크의 반경 방향임)의 전부가 겹치는 영역의 출력은 헤더 신호의 검출에 이용되지 않기 때문에, 렌즈 시프트가 부가됨으로써 광검출기(23)에 입사하는 반사 레이저 빔의 0차 회절광의 광강도의 중심이 편위했을 경우에도, 그 편위량이 중앙에서의 2개의 수광 영역(24a, 24b)의 범위에 들아가는 경우에는 헤더 신호에 렌즈 시프트의 영향이 발생하는 일이 거의 없다. 또, 2개의 수광 영역(24a, 24b) 즉 분할선(23d, 23e)사이의 거리는 바람직하게는 상술한 바와 같이 0차 회절광에 의해 제공되는 집광 스폿 원의 직경의 대략 1/3이며, 예컨대, 0.001 mm 정도로 설정된다. 또, 헤더 신호는 예컨대, 도 8에 도시한 신호 처리부의 가산기(85)의 출력에 의해 얻어진다.
도 17은 비교를 위해, 광검출기에 투영되는 그루브의 그림자와 직교하는 방향 및 평행한 방향의 각각 분할된 주지의 2분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트의 크기를 「0」로 하여 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프로서, 곡선 h는 헤더 신호의 출력을 나타내고, 곡선 r은 광검출기에 투영되는 그루브의 그림자를 대칭축으로 하여 우측에 위치하는 2개의 검출 영역으로부터의 출력의 합 즉 신호를 나타내며, 곡선 I는 광검출기에 투영되는 그루브의 그림자를 대칭축으로 하여 좌측에 위치하는 2개의 검출 영역으로부터의 출력의 합 즉 신호를 나타내고, 곡선 s는 모든 검출 영역으로부터의 출력의 총계를 나타내고 있다. 또, 횡축은 집광 스폿이 몇 개의 피트를 추적할 때의 집광 스폿의 위치이고, 종축은 재생 신호의 레벨을 상대치로서 나타낸 것이다. 또, 도 19 및 도 21은 각각, 도 17에 나타낸 조건으로, 렌즈 시프트의 크기를 대물렌즈의 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 피트열의 내주측 및 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동의 크기를 계산한 계산치를 나타내는 그래프이다.
도 18은 도 7에 도시한 본 발명의 실시 형태인 광검출기에 투영되는 그루브의 그림자와 평행하게 4분할된 광검출기의 외측의 2개의 검출 영역의 출력을 이용하여 렌즈 시프트의 크기를 「0」으로 하여 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 각 곡선이 나타내는 조건은 곡선 h가 헤더 신호의 출력을 나타내고, 곡선 r은 광검출기(23)에 투영되는 그루브의 그림자를 대칭축으로 하여 우측에 위치하는 검출 영역(23b)으로부터의 출력 신호를 나타내며, 곡선 I는 광검출기(23)에 투영되는 그루브의 그림자를 대칭축으로 하여 좌측에 위치하는 검출 영역(23a)으로부터의 출력 신호를 나타내고, 곡선 s는 검출 영역(23a, 23b)의 출력의 총계를 나타내고 있다. 또한, 그 이외의 조건은 도 17과 동일하다.
도 20은 도 18에 나타낸 조건으로, 그루브의 내주측을 향하여 대물렌즈의 개구율의 10% 크기의 렌즈 시프트를 부여한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 각 곡선이 나타내는 조건은 도 18과 동일한 부호로 도시하고 있다.
도 22는 도 20에 나타낸 조건으로, 그루브의 외주측을 향하여 대물렌즈의 개구율의 10% 크기의 렌즈 시프트를 부여한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 각 곡선이 나타내는 조건은 도 20과 동일한 부호로 도시하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 도 17 내지 도 22의 각각으로부터 밝혀진 바와 같이, 렌즈 시프트가 「0」인 경우의 양쪽을 비교
(도 18, 도 17의 경우)
헤더 재생 신호(곡선 h)의 진폭은 실시예를 이용하여도 종래예와 거의 같은 레벨로 되어 있다;
렌즈 시프트가 내주측에 생기고 있는 경우의 양쪽을 비교
(도 20, 도 19의 경우)
헤더 재생 신호의 진폭 변동(곡선 s)은 대폭으로 감소된다; 그리고
렌즈 시프트가 외주측에 생기고 있는 경우의 양쪽을 비교
(도 22, 도 21의 경우)
헤더 재생 신호의 진폭 변동이 감소된다.
또, 본 실시예에 따르면, 렌즈 시프트가 부가된 경우에도, 도 17에 도시한 주지의 2분할 광검출기를 이용하는 예에 비하여 헤더 신호의 변동이 적고, 도 20에 도시한 렌즈 시프트가 「0」인 경우에 근사가능한, 특별한 보정을 필요로 하지 않는 헤더 신호를 얻을 수 있는 것이 확인되고 있다. 또한, 상술한 계산 결과는 도 15에 도시한 바와 같은 그루브의 중심에 대하여 광 디스크의 내주 방향 및 외주 방향에 각각 2개씩 모두 4개인 제1 헤더부, 제2 헤더부, 제3 헤더부 및 제4 헤더부가 편재한 상태에 있어서,
LVFO를 헤더부를 구성하는 프리피트중 VFO 부분에 있어서의 신호 진폭,
LO를 광 디스크의 기록면의 정보가 기록되어 있지 않은 미러부에 있서의 신호 레벨,
Lhmax를 헤더부의 신호 진폭의 최대치로 할 때,
LVFO/LO≥0.25, 또한,
LVFO/Lhmax≥0.50을 만족하는 동시에,
LAMHD1을 제1헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치,
LAMHD2를 제2헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치,
LAMHD3을 제3헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치 및
LAMHD4를 제4 헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치로 할 때,
0.9≤LAMHD2/LAMHD1≤1.1
0.9≤LAMHD4/LAMHD3≤1.1
0.8≤LAM13/LAMHD1, 및
0.8≤LAM31/LAMHD3
과,
LαHD1을 제1 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LαHD2를 제2 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LαHD3을 제3 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LαHD4를 제4 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LβHD1을 제1 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있 을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨,
LβHD2를 제2 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨,
LβHD3을 제3 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있 을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨,
LβHD4를 제4 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨로 하고,
-0.1≤(LβHD1-LαHD1)/2LAMHD1≤0.1
-0.1≤(LβHD2-LαHD2)/2LAMHD1≤0.1
-0.1≤(LβHD3-LαHD3)/2LAMHD1≤0.1 및
-0.1≤(LβHD4-LαHD4)/2LAMHD1≤0.1이 만족되고,
LHD1을 제1 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨,
LHD2를 제2 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨,
LHD3을 제3 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨,
LHD4를 제4 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여, 그 진폭의 하한 레벨로 할 때,
｜[(LHD1+LHD2)-(LHD3+LHD4)]/2L0｜≤0.05가 만족되고, 또한,
집광 스폿이 상기 그루브의 중심에서 0.1μm 만큼 상기 정보 기록 매체의 반경 방향으로 오프셋하고 있을 때,
0.15≤｜[(LHD1+LHD2)-(LHD3+LHD4)]/2L0｜인 것을 만족하고 있다.
도 23은 도 7에 도시한 4분할 광검출기로 대체하여 가능한 다른 형태의 광검출기의 수광 영역의 특징을 나타내는 개략 평면도이다.
우선, 위상차 트래킹 에러 신호(이하, DPD 신호라 함)의 특성 개선에 대해서 설명한다. DPD 신호는 DVD-ROM 디스크에 있어서도 리드인부를 재생할 때의 트래킹 에러 검출 방식으로서 불가결한 것이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 광검출기(123)는 대물렌즈(36)의 대략 전역을 통과하는 0차 회절광과 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 영역에 대응되는 제1 검출 영역(123a), 제1 검출 영역(123a)을 따라, 제1 검출 영역(123a)에 투영되는 그루브(g)의 외측과 내측에 배열되는 제2 및 제3 검출 영역(124a, 124b)과, 제4 및 제5 검출 영역(125a, 125b)을 포함한다. 또, 제1 검출 영역(123a)은 그루브의 방향으로 평행하고, 서로 평행한 제1 및 제2 구분선(123b, 123c)에 의해 구분된다. 또한, 제2 및 제3 검출 영역(124a, 124b)과, 제4 및 제5 검출 영역(125a, 125b)의 각각은 구분선(123b, 123c)과 직교하는 방향으로 정의된 구분선(124, 125)에 의해 분할되어 있다. 또, 도 23에 도시한 광검출기(123)의 제2 및 제3 검출 영역(124a,124b)과 제4 및 제5 검출 영역(125a, 125b)은 광 디스크(D)로부터의 반사 레이저 빔에 렌즈 시프트에 의한 편위 성분이 부가되어 있는 경우에도, 제2 및 제3 검출 영역(124a, 124b)과 제4 및 제5 검출 영역(125a, 125b)중 어느 한쪽의 검출 영역에 있어서도, 광강도의 변동이 거의 생기지 않도록, (상술한 그루브와 평행한 방향의 각 구분선(123b, 123c)에 의해) 그 면적이 설정되어 있다. 즉, 예컨대 도 24에 도시된 바와 같이, 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 영역의 반사 레이저 빔이 제2 내지 제5 검출 영역(124a, 124b, 125a, 125b)중 어느 한쪽 검출 영역에도 거의 입사하지 않도록, 제1 검출 영역(123a)의 크기를 설정함으로써, DPD 신호에 있어서는 트랙 편차 신호중의 오프셋 성분의 영향을 제거할 수 있다.
도 25는 도 23에 도시한 제1 내지 제5 검출 영역(123a, 124a, 124b, 125a, 125b)을 갖는 광검출기(123)로부터 얻어지는 검출 신호의 처리에 이용되는 신호 처리계의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 제2 내지 제5 검출 영역(124a, 124b, 125a, 125b)에 관하여, 서로 대각 위치에 있는 검출 영역, 즉 124a 및 125b와 124b 및 125a로부터의 광전 변환 신호의 각각을, 제1 내지 제4 전류-전압 변환 회로(151a, 151b, 151c, 151d)에 의해 전류-전압 변환한 신호를, 제1 및 제2 가산기(153a, 153b)에 의해 가산하여 2개의 가산 신호(「1a+1c」와 「1b+1d」이고, 이하, 이들을 각각 제1 대각 가산 신호 및 제2 대각 가산 신호라 칭함)를 얻는다.
이 제1 대각 가산 신호 즉 제1 가산기(153a)의 출력으로부터 제2 대각 가산신호 즉 제2 가산기(153b)의 출력을 뺄셈하고, 위상 비교함으로써, 후술하는 바와 같이, 렌즈 시프트의 영향을 받지 않는 트랙 편차 신호를 얻을 수 있다.
다음에, 상술한 5분할 광검출기(123)에 의해, 렌즈 시프트시에 발생하는 오프셋을 감소시킬 수 있는 이유를 설명한다.
주지의 트랙 편차 검출용 광검출기로서 이용되는 경우가 많은 4분할 광검출기를 도 26에 도시한다.
도 26에 있어서, 광검출기(223)에 대하여, 도 6을 이용하여 설명한 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광이 디트랙이 생기지 않는 상태, 또한 집광 스폿이 피트열을 추적하고 있는 상태로(광 디스크로) 반사되어 입사하고 있으면, 광검출기(223)에는 렌즈 시프트에 의해 0차 회절광의 강도 중심이 광검출기의 분할 중심으로부터 시프트되고 있는 정도에 대응하여 시프트가 부여된 위치 관계로 입사한다. 이 때, 그 면적을 크게 차지하는 쪽에 레이저 빔의 강도 중심이 위치하고 있다. 또, 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광으로 기재한 것은 충분히 긴 피트에 의한 반경 방향으로의 각 차수의 회절이라는 의미로서, 이 밖에도 피트의 전후단에서의 회절광이 생기지만, 여기서는 생략하고 있다.
이 때문에, 광검출기(223)의 검출 영역(223α, 223γ, 223β 및 223δ)으로부터의 광전 변환 신호의 각각을, 도 25에 도시한 제1 내지 제4 전류-전압 변환 회로와 동등한 회로에 의해 전류-전압 변환한 신호를, 동일하게 제1 및 제2 가산기에 의해 가산하여 2개의 가산 신호를 얻을 때, 도 25에 있어서 설명한 제1 및 제2 대각 가산 신호에 대응하는 출력은 렌즈 시프트가 가질 때에는 예컨대, 검출영역(223γ, 223δ)으로부터의 출력에 지배된다.
그런데, 광검출기의 각 검출 영역의 출력이, 광 디스크(D)에 존재하는 피트로부터의 회절광의 영향에 따라 변화되는 경우, 집광 스폿중 추적 방향의 앞쪽 절반(여기서는 검출 영역(223α, 223δ)을 앞쪽으로 함)으로부터, 출력이 변화된다. 예컨대, 지면의 우측 절반의 출력(1b, 1c)에 주목하면, 우선, 피트에 의한 회절광의 강도 변화로서 「1b」(검출 영역(223δ)의 출력)의 레벨이 변화되고, 다음에 「1c」(검출 영역(223γ)의 출력)의 레벨이 변화된다.
따라서, 주지의 4분할 광검출기를 이용했을 경우, 피트 통과시의 2개의 대각 가산 신호 「1a+1c」 및 「1b+1d」의 위상 관계는, 신호 「1b」와 「1c」의 위상 관계에 유사한 것이 되며, 결과적으로 위상의 편차가 생겨 이것이 트랙 오프셋이 된다.
도 27은 도 26에 도시한 4분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트의 크기를 0, 0.2 및 0.4 mm의 각각으로 했을 때의 위상차 신호의 계산예를 나타내고, 도 28은 도 23에 도시한 5분할 광검출기(123)를 이용하여 렌즈 시프트의 크기를 나타내며, 0, 0.2 및 0.4 mm의 각각으로 했을 때의 위상차 신호의 계산예를 나타내고 있다. 또, 도 27 및 도 28의 각각에 있어서, 횡축은 트랙 피치를 단위로 한 디트랙량, 종축은 채널 비트 시간을 단위로 한 위상차 신호의 레벨을 나타내고 있다.
도 27 및 도 28로부터, 도 23에 도시한 바와 같이, 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 영역의 출력을 이용하지 않음으로써, 제2 내지 제5 검출 영역(124a, 124b, 125a, 125b)의 각각으로부터 얻어지는 2개의 대각 가산신호의 레벨이, 렌즈 시프트의 영향을 매우 받기 어려운 것, 즉 트랙 오프셋의 크기가 감소되는 것이 인지된다.
또, 도 25에 도시하는 신호 처리계에 있어서는 모든 검출 영역(123a, 124a, 124b, 125a, 125b)의 출력의 총계로서, 재생 신호(Rf 신호)도 용이하게 얻을 수 있다.
그러나, 렌즈 시프트에 따라, 대물렌즈(36)에 공급되는 평행 광속의 강도 중심이 대물렌즈 개구의 중심과 어긋남으로써, 집광 스폿의 강도 분포에도 영향을 주며, 결과적으로, 피트의 반경 방향에서의 회절광의 강도에, 내외주에서 차가 생긴다. 이 때문에, 도 23에 도시한 5분할 광검출기(123)를 이용한 경우에도, 트랙 오프셋의 영향을 완전하게 제거할 수는 없다.
이하에, 5분할 광검출기를 이용하여 트랙 오프셋을 포함한 모든 신호 처리에 이용할 수 있는 신호 처리계에 대해서 설명한다.
즉, 도 23에 도시한 5분할 광검출기(123)를 바탕으로 설명한 상술의 오프셋 성분의 발생의 요인으로부터, 트랙 편차 신호에 트랙 오프셋의 영향을 주지 않기 위해서는 1차 회절광과 -1차 회절광에 대해서는 그 강도가 높은 부분을 중심으로 하여 가능한 한 많은 광을 수광하고, 반대로 0차 회절광에 대해서는 그 강도가 높은 중심 부분의 광을 가능한 한 입사시키지 않는 것이 중요해진다. 도 29는 도 25에 도시한 신호 처리계의 변형예로서, 트랙 오프셋의 영향을 받지 않는 트랙 편차 신호 등을 생성할 수 있는 신호 처리계의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 29에 도시된 바와 같이, 제2 내지 제5 검출 영역(124a, 124b, 125a,125b)에 관하여, 광 디스크(D)로부터의 반사 레이저 빔에 포함되는 그루브의 그림자(도시하지 않음)에 대해서 평행하게 위치되는 검출 영역, 즉 124a 및 124b와 125a 및 125b로부터의 광전 변환 신호의 각각을, 제1 내지 제4 전류-전압 변환 회로(151a, 151b, 151c, 151d)에 의해 전류-전압 변환한 신호를, 제3 및 제4 가산기(156a, 156b)에 의해 가산하여 2개의 가산 신호(「1a+1d」와 「1b+1c」이고, 이하, 이들을 각각 제1 평행 가산 신호 및 제2 평행 가산 신호라고 부름)를 얻는다. 즉, 제3 및 제4 가산기(156a, 156b)는 제2 및 제3 검출 영역(124a, 124b)과 제4 및 제5 검출 영역(125a, 125b)을 실질적으로 1개의 검출 영역으로 간주한 상태를 제공하는 것이다.
이 제3 및 제4 가산기(156a, 156b)의 각각의 출력의 차를 가산기(158)에 의해 구함으로써 푸시풀 신호를 얻을 수 있다. 또, 이 가산기(158)의 출력은 CAPA(Complementary Allocated Pit Address) 신호, 즉 헤더 신호의 근원이 되는 어드레스 신호로서도 이용할 수 있다.
이와 같이, 도 25에 도시한 5분할 광검출기(123)를 이용하여 신호 처리계에 의한 신호 처리를 최적화함으로써, 도 7에 도시한 제1 실시예인 광검출기(23)를 이용한 것과 동일하게 출력 신호 즉 도 14의 실선과 같은 트랙 편차 신호의 중심치가 대략 「0」이 되는 트래킹 에러 신호를 얻을 수 있다.
또, 도 25에 도시한 5분할 광검출기를 이용함으로써, 제1 대각 가산 신호와 제2 대각 가산 신호사이의 위상차의 평균 시간을 △T,
도 1에 도시한 광 헤드 장치가 적용되는 광 디스크 장치의 채널 클록의 간격을 Tw로 할 때,
집광 스폿의 중심과 피트열의 중심이 0.1 μm만큼 반경 방향으로 어긋난 경우에 △T/Tw의 최소치가 0.5이고,
집광 스폿의 중심과 피트열의 중심과의 편차에 따라서 변화하는 △T/Tw의 값중, +측의 최대치를 T1으로 하고, 한쪽면의 최대치를 T2로 했을 때,
｜(T1-T2)/(T1+T2)｜의 최대치는 0.2인 것을 만족하는 것이다.
또한, 도 25에 도시한 5분할 광검출기를 이용함으로써,
제1 검출 영역에 입사한 레이저 빔을 광전 변환하여 얻어지는 있는 제1 트래킹 보조 신호 및 제2 광감수 영역에 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 제2 트래킹 보조 신호는,
L1 및 L2를 각각, 가산기(156a, 156b)의 출력으로 하고, (L1-L2)pp를, L1과 L2의 차신호 진폭으로 하고, (L1+L2)a를 광 디스크(D)의 기록면의 정보가 존재하지 않는 영역 즉 미러부에 집광 스폿이 조사되어 있을 때의 L1과 L2의 가산 신호의 레벨로 할 때,
0.35≤(L1-L2)pp/(L1+L2)a≤1.05가 만족되며,
[(L1-L2)/(L1+L2)pp를 광 디스크(D)에 정보가 기록되어 있는지 여부에 관계없이, (L1-L2)로 표시되는 신호의 순간치를 신호 레벨(L1+L2)의 순간치로 나눈 것의 진폭치를 나타내고, 첨자 min 및 max는 각각 그 최소치 및 최대치를 나타낼 때,
1.10≤[(L1-L2)/(L1+L2)]pp≤1.65, 또한
{[(L1-L2)/(L1+L2)pp}min/
{[(L1-L2)/(L1+L2)pp}max≥0.70이 만족되는 것을 특징으로 한다.
또, 도 25에 도시한 5분할 광검출기에 의해서도 도 15에 모식적으로 도시한 바와 같은 형태의 랜드 그루브 기록 방식에 있어서는 집광 스폿이 예컨대 그루브상에 있으면, 도 15에 도시한 제1, 제2 헤더부(각각 ID1, ID2라 부름)로부터의 재생 신호는 예컨대, +의 극성을 갖는 파형으로서 나타나고, 제3, 제4 헤더부(각각 ID3, ID4라고 부름)으로부터의 재생 신호는 -의 극성을 갖는 파형으로서 나타난다. 또한, 집광 스폿이 랜드상에 있으면, ID1, ID2로부터의 재생 신호는, -의 극성을 갖는 파형으로서 나타나고, ID3, ID4로부터의 재생 신호는 +의 극성을 갖는 파형으로서 나타나며, 도 16의 곡선 A 및 곡선 B에 도시한 바와 같이, 헤더 신호의 진폭이 변화하는 것이 인지되고 있다. 또, 곡선 A는 피트 길이가 0.64 μm의 경우를 나타내고, 곡선 B는 피트 길이가 0.83 μm의 경우를 나타내고 있다.
도 16으로부터 밝혀진 바와 같이, 고속도의 시크를 달성하기 위해서, 렌즈 시프트를 부가했음에도 불구하고, 상대 진폭의 변화는 곡선 a, b에 비하여 1/2 이하로 감소되어 있다.
이하, 도 16을 이용하여 도 7에 도시한 4분할 광검출기(23)를 예로 설명한 바와 같은 이유로부터, 렌즈 시프트가 부가되었다고 해도, 0차 회절광과 1차 회절광과 -1차 회절광의 전부가 겹치는 검출 영역(123a)의 출력은 트랙 편차의 검출에 이용되지 않기 때문에, 렌즈 시프트가 부가됨으로써 광검출기(123)에 입사하는 반사 레이저 빔의 0차 회절광의 광강도의 중심이 편위했을 경우에도, 그 편위량이 제1 검출 영역(123a)의 범위에 들어가는 경우에는 헤더 신호에 렌즈 시프트의 영향이 발생하는 경우가 거의 없다. 또, 제1 검출 영역(123a)의 폭, 즉 분할선(123b, 123c)사이의 거리는 바람직하게는 상술한 바와 같이 0차 회절광에 의해 제공되는 집광 스폿 원의 직경의 대략 1/3이다.
도 30은 도 25에 도시한 5분할 광검출기와 도 26에 도시한 종래형의 4분할 광검출기의 비교를 위해, 도 26에 도시한 4분할 광검출기를 이용하여 렌즈 시프트를 「0」으로 하여 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프로서, 곡선 h는 헤더 신호의 출력을 나타내고, 곡선 r은 검출 영역 δ과 γ의 출력의 합 즉 신호 「1d+1c」를 나타내며, 곡선 I은 검출 영역 α와 β의 출력의 합 즉 신호 「1a+1b」를 나타내고, 곡선 s는 신호「1d+1c」와 신호 「1a+1b」와의 합 즉 모든 검출 영역으로부터의 출력의 총계를 나타내고 있다. 또, 횡축은 집광 스폿이 몇 개의 피트를 추적할 때의 집광 스폿의 위치이고, 종축은 재생 신호의 레벨을 상대치로서 나타낸 것이다. 또, 도 32는 도 30에 나타낸 조건으로, 렌즈 시프트의 크기를 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 내주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동의 크기를 계산한 계산치를 나타내고, 도 34는 도 30에 나타낸 조건으로, 렌즈 시프트의 크기를 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동의 크기를 계산한 계산치를 나타내는 그래프이다.
도 31은 도 25에 나타낸 5분할 광검출기를 이용하여 도 30에 설명한 조건으로, 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 각 곡선이 나타내는 조건은 도 30과 동일한 부호로 도시하고 있다.
도 33은 도 31에 나타내는 조건으로, 렌즈 시프트로서, 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 내주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 각 곡선이 나타내는 조건은 도 30과 동일한 부호로 도시하고 있다.
도 35는 도 31에 나타내는 조건으로, 렌즈 시프트로서, 대물렌즈 개구율의 10% 크기로 하여 그 렌즈 시프트가 그루브의 외주측에 위치하는 조건을 부가한 경우의 헤더 신호의 변동을 계산한 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 각 곡선이 나타내는 조건은 도 30과 동일한 부호로 도시하고 있다.
도 31, 도 33 및 도 35로부터, 도 25에 도시한 바와 같은 그루브와 평행한 방향에서 반사 광 빔의 대략 중앙에 상당하는 영역 즉 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 중첩된 출력 신호를 트랙 에러 신호로부터 제거함으로써, 헤더 신호의 변동이 적고 특별한 보정을 필요로 하지 않는 헤더 신호를 얻을 수 있는 것이 인지된다.
또, 도 31, 도 33 및 도 35에 도시한 계산 결과는 도 15에 도시한 바와 같이, 그루브의 중심에 대하여 광 디스크의 내주 방향 및 외주 방향으로 각각 2개씩 모두 4개인 제1 헤더부, 제2 헤더부, 제3 헤더부 및 제4 헤더부가 편재한 상태에 있어서,
LVFO를 헤더부를 구성하는 프리피트중 VFO 부분(즉, 광 디스크의 회전 변동에대하여, 확실한 데이터 재생을 확보하기 위한 연속적인 반복 데이터 패턴 부분)에 있어서의 신호 진폭,
LO를 광 디스크의 기록면의 정보가 기록되어 있지 않은 미러부에 있어서의 신호 레벨,
Lhmax를 헤더부의 신호 진폭의 최대치로 할 때,
LVFO/LO≥0.25, 또한,
LVFO/Lhmax를 만족하는 동시에,
LAMHD1을 제1 헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치,
LAMHD2를 제2 헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치,
LAMHD3을 제3 헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치, 및
LAMHD4를 제4 헤더부로부터의 신호 진폭의 최대치로 할 때,
0.9≤LAMHD2/LAMHD1≤1.1
0.9≤LAMHD4/LAMHD3≤1.1
0.8≤LAM13/LAMHD1및
0.8≤LAM31/LAMHD3과
LαHD1을 제1 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LαHD2를 제2 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LαHD3을 제3 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LαHD4를 제4 헤더부의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨,
LβHD1을 제1 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨,
LβHD2를 제2 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨,
LβHD3을 제3 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨,
LβHD4를 제4 헤더부로부터의 신호에 관하여, 집광 스폿이 그루브상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 하한치와 헤더 신호 전체의 하한치와의 차의 레벨, 동 집광 스폿이 랜드상에 있을 때에는 도시하지 않은 VFO부로부터의 신호의 상한치와 헤더 신호 전체의 상한치와의 차의 레벨로 하고,
-0.1≤(LβHD1-LαHD1)/2LAMHD1≤0.1
-0.1≤(LβHD2-LαHD2)/2LAMHD1≤0.1
-0.1≤(LβHD3-LαHD3)/2LAMHD1≤0.1 및
-0.1≤(LβHD4-LαHD4)/2LAMHD1≤0.1이 만족되며,
LHD1을 제1 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨,
LHD2를 제2 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨,
LHD3을 제3 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨,
LHD4를 제4 헤더부에 대하여 광검출기로 입사한 광 빔을 광전 변환하여 얻어지는 신호에 관하여 그 진폭의 하한 레벨로 할 때,
｜[(LHD1+LHD2)-(LHD3+LHD4)]/2LO｜≤0.05가 만족되고, 또한,
집광 스폿이 상기 그루브의 중심으로부터 0.1 μm만큼 상기 기록 매체의 반경 방향으로 오프셋하고 있을 때,
0.15≤｜[(LHD1+LHD2)-(LHD3+LHD4)]/2LO｜인 것을 만족하고 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 광 헤드 장치에 따르면, 트랙 에러 신호를 검출하는 광검출기의 수광 영역의 일부에 트랙 에러 신호중에 포함되는 오프셋 성분의 출력을 제거하기 위한 오프셋 성분 검출용 수광 영역을 설치한 것에 의해, 광 디스크로부터 반사된 반사광중의 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 부분의 광을 이용하여 트랙 에러 신호중에 포함되는 오프셋 성분 즉 렌즈 시프트에 의한 트랙 에러 신호로의 영향을 제거할 수 있으며, 안정한 트래킹 제어가 가능해진다.
또한, 본 발명의 광 헤드 장치에 따르면, 오프셋 성분 검출용 직선형 수광 영역과 트랙 편차 검출용 수광 영역의 각각의 출력은 게인 컨트롤러에 의해 적정한 크기로 설정된다. 따라서, 오프셋 성분을 검출할 수 있는 광검출기를 염가에 제공가능하고, 또한 광검출기의 출력에 기인하여 오프셋 성분이 검출되거나 크기가 변동하는 것이 방지된다.
또, 본 발명의 광 헤드 장치에 따르면, 오프셋 성분의 검출에 이용하는 2개의 수광 영역의 면적의 차 또는 광 헤드 장치의 요소의 부품 정밀도 또는 광 헤드 장치의 조립에 기인하여 생길 우려가 있는 고유의 차성분은 게인 컨트롤러에 의해 적정한 크기로 설정된다. 따라서, 오프셋 성분의 검출를 위해 조립하여 비용 및 부품 비용이 증대하는 일도 없다.
또한, 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 영역의 반사 레이저 빔이 입사하지 않도록 배열된 4개의 검출 영역과, 그 중앙에 배치되어 0차 회절광, 1차 회절광 및 -1차 회절광의 전부가 겹치는 영역의 반사 레이저 빔이 입사되는 제5 검출 영역을 갖는 광검출기를 이용하여 4개의 검출 영역의 출력에 의해 트랙 편차 신호를 생성하기 때문에, 트랙 편차 신호중에 오프셋 성분이 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 4개의 검출 영역으로부터 출력되는 신호중, 대각 가산 신호의 차를 위상차의 검출에 이용하기 때문에, 트랙 오프셋이 생기지 않는 광 헤드 장치가 제공된다.
또, 4개의 검출 영역으로부터 출력되는 신호중, 평행 가산 신호의 차를 트랙편차의 검출에 이용함으로써, 렌즈 시프트가 부가된 경우에 있어서도, 오프셋 성분의 영향을 받지 않는 트랙 편차 신호를 얻을 수 있다.
또한, 헤더 신호의 판독 방법을 고안함으로써, 랜드 그루브 기록 방식의 광 디스크에 있어서의 헤더 정보도 판독할 수 있다.
이것에 의해, 편재한 프리피트로부터의 헤더 신호 및 재생 신호의 생성도 양호하게 검출할 수 있게 된다. 이것에 의해, 예컨대 DVD-RAM 디스크의 기록 재생을 실현하기 위한 신호를 취출할 수 있다.

Claims (10)

  1. 소정 파장의 광 빔을 방사하는 광원과;
    상기 광원이 출사된 상기 광 빔을 기록 매체의 기록면의 소정 위치에 소정의 깊이로 최소 빔 스폿을 제공할 수 있도록 집속시키는 동시에 기록 매체의 기록면에서 반사된 반사 광 빔을 집광(포획)하는 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈로써 상기 기록면에 집속된 상기 광 빔의 빔 스폿이 기록 매체의 반경 방향으로 이동함으로써 상기 반사 광 빔의 빔 스폿이 이동하는 방향과 직교하는 방향으로 연장된 제1 및 제2 구분선에 의해 구분된 적어도 3개의 수광 영역을 포함하고, 상기 반사 광 빔의 광강도에 대응하는 전류를 출력하는 광검출기를 포함하고;
    상기 광검출기의 제1 수광 영역은 기록 매체의 기록면에서 반사된 가장 광강도가 큰 중앙부 빔 스폿과 기록면에서의 회절에 의해 상기 중앙부 빔 스폿에 대하여 상기 반사 광 빔의 빔 스폿이 이동하는 방향으로 소정의 간격을 두고 생성되는 2개의 주변부 빔 스폿의 각각이 겹치는 영역을 커버하는 크기를 가지며, 원하지 않는 신호 성분을 제거하고,
    상기 광검출기의 제2 수광 영역은 상기 중앙부 빔 스폿과 상기 주변부 빔 스폿중의 한쪽 빔 스폿이 겹치는 영역에서 상기 제1 수광 영역의 영역을 제거한 영역을 커버하는 크기를 가지며, 제1 헤더 보조 신호를 생성하고,
    상기 광검출기의 제3 수광 영역은 상기 중앙부 빔 스폿과 상기 주변부 빔 스폿중 다른 한쪽 빔 스폿이 겹치는 영역에서 상기 제1 수광 영역의 영역을 제거한 영역을 커버하는 크기를 가지며, 제2 헤더 보조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광검출기의 상기 제1 수광 영역은 상기 2개의 주변부 빔 스폿의 중심으로부터 대략 등거리로서, 상기 제1 및 제2 구분선에 평행한 제3 구분선에 의해 추가로 2개의 띠형의 수광 영역으로 구분되어 있는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2개의 띠형의 수광 영역으로부터의 출력은 상기 제1 및 제2 헤더 보조 신호에 혼입하는 오프셋 성분의 제거에 이용되는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 2개의 띠형의 수광 영역으로부터의 출력은 상기 제1 및 제2 헤더 보조 신호를 서로 가산하여 얻어지는 헤더 신호로부터, 상기 제1 및 제2 헤더 보조 신호에 혼입하는 오프셋 성분의 제거에 이용되는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광검출기의 상기 제2 및 제3 수광 영역의 각각은 상기 제1 및 제2 구분선에 직교하는 제4 및 제5 구분선에 의해 추가로 2개의 수광 영역으로 구분되어 있는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 수광 영역의 상기 제4 구분선에 의해 구분된 한쪽 수광 영역으로부터의 출력과 이 수광 영역과 회전 대칭의 위치에 있는 상기 제3 수광 영역의 상기 제5 구분선에 의해 구분된 한쪽 수광 영역으로부터의 출력의 제1합과, 상기 제2 수광 영역의 상기 제4 구분선에 의해 구분된 나머지 한쪽 수광 영역으로부터의 출력과 이 수광 영역과 회전 대칭의 위치에 있는 상기 제3 수광 영역의 상기 제5 구분선에 의해 구분된 나머지 한쪽 수광 영역으로부터의 출력의 제2합의 차를 구하여 이 차 신호를 트랙 에러 신호로서 출력하는 가산기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 트랙 에러 신호는 상기 대물렌즈와 기록 매체의 기록면에 형성되는 안내홈에 대한 상기 대물렌즈의 트래킹 편차 제어 신호인 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 구분선은 기록 매체에 형성되는 안내홈[그루브] 또는 피트열이 연장되는 방향의 접선 방향을 따라서 설치되는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  9. 광 빔을 방사하는 광원과;
    상기 광원으로부터 방사된 광 빔을 기록 매체를 향해 안내하는 편광성 빔 분할기와;
    상기 편광성 빔 분할기를 통과된 광 빔에 소정의 결상 특성을 부여하여 기록 매체의 기록면에 수속시키는 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈를 기록 매체에 고유의 안내홈과 직교하는 방향으로 이동하기 위한 추진력을 발생하는 트랙 제어 코일과;
    상기 대물렌즈에 의해 기록 매체의 기록면에 수속되고, 상기 기록면에서 반사되어 다시 상기 대물렌즈를 통과된 광 빔이 상기 편광성 빔 분할기로 반사되어 상기 대물렌즈를 향하는 광 빔으로부터 분리된 광 빔을 대략 같은 광강도의 2개의 광 빔으로 분할하는 하프 미러로서 기능하는 비편광성 빔 분할기와;
    기록 매체에 고유 안내홈의 그림자가 투영되는 방향 또는 피트열을 따라서 연장된 분할선에 의해 분할된 제1 및 제2의 2개의 수광 영역과 이 제1 및 제2 수광 영역내에 상기 분할선을 대칭축으로 하여 대칭으로 규정된 직선형의 외곽 분할선에 의해 분할된 제1 및 제2의 2개의 직선형 수광 영역을 가지며, 상기 제1 및 제2 수광 영역에 의해 상기 비편광성 빔 분할기에 의해 분할된 광 빔을 수광하여 광전 변환하는, 기록 매체에 고유 안내홈의 중심과 상기 대물렌즈에 의해 수속되는 광 빔의 중심과의 편차 정도를 나타내는 트랙 에러 신호를 생성하고, 상기 제1 및 제2 직선형 수광 영역에 의해, 상기 기록 매체의 기록면에서 반사된 광 빔의 0차 회절광과 1차 회절광과 -1차 회절광의 각각이 겹치는 영역에 조사된 광 빔을 수광하여 광전 변환하여 기록 매체에 고유 안내홈의 중심과 상기 대물렌즈에 의해 수속되는광 빔의 중심과의 편차 정도를 나타내는 트랙 에러 신호중의 오프셋 성분에 대응하는 신호를 생성하는 광검출기와;
    상기 광검출기의 상기 제1 및 제2 수광 영역의 각각으로부터 출력되는 출력에 상기 제1 및 제2 직선형 수광 영역의 각각으로부터 출력된 출력을 소정 조합의 기초로 가산하여 얻어지는 2개의 신호 상호의 차신호에서, 상기 제1 및 제2 직선형 수광 영역의 각각으로부터 출력된 출력 신호 상호의 차신호를 빼어 기록 매체에 고유 안내옴의 중심과 상기 대물렌즈에 의해 수속되는 광 빔의 중심 사이의 실제의 편차 정도를 구하는 트랙 편차 및 오프셋 검출 회로와;
    상기 트랙 편차 및 오프셋 검출 회로에 의해 얻어지는 트랙 편차 신호에 기초하여 상기 트랙 제어 코일에 소정 방향의 전류를 공급하는 트래킹 제어 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  10. 광 빔을 방사하는 광원과;
    상기 광원으로부터 방사된 광 빔을 기록 매체를 향해 안내하는 편광성 빔 분할기와;
    상기 편광성 빔 분할기를 통과된 광 빔에 소정의 결상 특성을 부여하여 기록 매체의 기록면에 수속시키는 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈를 기록 매체에 고유 안내홈과 직교하는 방향으로 이동하기 위한 추진력을 발생하는 트랙 제어 코일과;
    상기 대물렌즈에 의해 기록 매체의 기록면에 수속되고, 상기 기록면에서 반사되어 다시 상기 대물렌즈를 통과된 광 빔이 상기 편광성 빔 분할기로 반사되어 상기 대물렌즈를 향하는 광 빔으로부터 분리된 광 빔을 대략 같은 광강도의 2개의 광 빔으로 분할하는 하프 미러로서 기능하는 비편광성 빔 분할기와;
    기록 매체에 고유의 안내홈의 그림자가 투영되는 방향 또는 피트열을 따라 연장된 제1 및 제2 구분선에 의해 구분된 제1 및 제2 수광 영역과, 그들 사이에 끼워진 중앙부 수광 영역과, 상기 제1 및 제2 수광 영역을 상기 제1 및 제2의 구분선에 직교하는 제4 및 제5 구분선에 의해 추가로 구분하여 얻어지는 총 5개의 수광 영역을 포함하고, 상기 제1 및 제2 수광 영역에 의해 상기 비편광성 빔 분할기에 의해 분할된 광 빔을 수광하여 광전 변환하며, 상기 제2 수광 영역의 상기 제4 구분선에 의해 구분된 한쪽 수광 영역으로부터의 출력과, 이 수광 영역과 회전 대칭의 위치에 있는 상기 제3 수광 영역의 상기 제5 구분선에 의해 구분된 한쪽 수광 영역으로부터의 출력의 합과 상기 제2 수광 영역의 상기 제4 구분선에 의해 구분된 나머지 한쪽 수광 영역으로부터의 출력과, 이 수광 영역과 회전 대칭의 위치에 있는[대각] 상기 제3 수광 영역의 상기 제5 구분선에 의해 구분된 나머지 한쪽 수광 영역으로부터의 출력의 합과의 차를 출력할 수 있는 광검출기와;
    상기 광검출기로부터의 상기 2개의 [대각]출력의 차에 기초하여 기록 매체에 고유의 안내홈의 중심과 상기 대물렌즈에 의해 수속되는 광 빔의 중심과의 편차의 정도를 나타내는 트랙 에러 신호로 하는 트랙 편차 검출 회로와;
    상기 트랙 편차 검출 회로에 의해 얻어진 트랙 편차 신호에 기초하여 상기 트랙 제어 코일에 소정 방향의 전류를 공급하는 트래킹 제어 회로로 구성되는 것을특징으로 하는 광 헤드 장치.
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