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KR940008404B1 - 자동초점장치 및 방법 - Google Patents

자동초점장치 및 방법 Download PDF

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KR940008404B1
KR940008404B1 KR1019910006924A KR910006924A KR940008404B1 KR 940008404 B1 KR940008404 B1 KR 940008404B1 KR 1019910006924 A KR1019910006924 A KR 1019910006924A KR 910006924 A KR910006924 A KR 910006924A KR 940008404 B1 KR940008404 B1 KR 940008404B1
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사다오 모리
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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미다 가쓰시게
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Abstract

내용 없음.

Description

자동초점장치 및 방법
제1도는 본원 발명의 일실시예의 자동초점장치를 사용하는 광디스크장치의 구성도.
제2a,2b,2c,2d도는 제1도의 동작설명도로서,
제2a도는 이상광선분포도.
제2b도는 실시예의 투과패턴도.
제2c도는 제2b도의 투과패턴을 통과한 제2a도의 이상광선의 강도분포도.
제2d도는 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율변화도.
제3도는 포토리프랙티브결정에 이상광선이 입사했을 때의 상태의 설명도.
제4도는 본원 발명의 다른 일실시예를 나타낸 자동초점장치의 구성도.
제5a,5b는 방사형편광선택의 일실시예를 나타낸 확대도.
제6a,6b는 본원 발명의 또다른 일실시예를 나타낸 광집적회로를 사용하는 자동초점장치의 구성도.
제7도는 본원 발명의 실시예의 연산회로의 블록도.
제8도는 본원 발명의 다른 집광용 광학계의 구성도.
본원 발명은 자동초점장치 및 방법에 관한 것이며, 상세하게는 광디스크장치에 있어서의 자동초점기구 및 트랭킹기구의 구성을 간략화하는 자동초점장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 광디스크장치에 있어서의 자동초점기구 및 트래킹기구로서, 예를 들면 1989년 레디오기술사발행의 「광디스크기술 제124페이지」에 광디스크에 대향하는 렌즈를 보이스코일모터 등에 의해서 이 디스크에 대하여 수직 및 수평으로 이동시켜 광스폿의 위치를 포커싱방향과 트래킹방향으로 이동시키는 방식이 소개되어 있다.
상기 종래의 기술은 자동초점기구로서 렌즈를 광디스크에 수직방향으로 이동시켜 광스폿의 포커싱을 조정하고, 트래킹기구로서 이 렌즈를 수평방향으로 이동시켜 광스폿의 위치를 조정하고 있다. 이 종래 기술에 있어서, 광성중량이 큰 렌즈를 기계적으로 이동시키기 때문에 자동초점기구 및 트래킹기구가 복잡하고 대형화되는 문제점이 있었다.
본원 발명의 목적은 렌즈를 이동시키지 않고 포커싱 및/또는 트래킹을 가능하게 하는 자동초점장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 목적은 또한 렌즈와 비교하여 관성중량이 작은 투과패턴을 이동시킴으로써 집광위치의 조정을 가능하게 하고, 자동초점장치의 기구를 소형화하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 자동초점장치는 피집광광(被集光光)을 출사하는 광원과, 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브(photorefractive)결정체를 사용하여 피집광광을 집광위치에 집광하는 집광용 광학계와, 소정의 강도분포를 가진 굴절용분포형성광을 형성하여 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여, 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 굴절율분포형성광의 형성수단과, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생함 굴정율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 포토리프랙티브 결정체에 출사하는 제어광출사를 위한 수단과, 상기 제어광출사수단을 제어하기 위한 수단을 가진다.
또, 본원 발명의 자동초점장치는 직선편광의 코히렌트(coherent)광을 출사하는 피집광광의 광원과, 광원으로부터의 직선편광의 빛을 원편광(圓偏光)으로 변환하는 편광수단과, 이 원편광으로부터 이상광(異常光)과 정상광(正常光)을 분리하여 이상광만을 통과시키는 수단과, 소정의 강도분포를 부여하도록 빛을 투과시키는 투과장치와, 분리된 이상광을 렌즈효과를 가지는 집광용 포토리프랙티브결정체를 사용하여 집광위치에 집광하고, 이 포토리프랙티브결정체는 입사되는 피집광광의 강도분포에 따라 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 발생하고, 이 굴절율에 의거하여 피집광광을 집광하는 집광용 광학계와, 출사하는 빛의 강도를 조정하는 수단을 가지며, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 강도조정수단으로 조정하여 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 제어광출사를 위한 수단과, 상기 집광 위치로부터 반사된 피집광광을 수광하는 수광수단과 피집광광의 어긋남을 검출하는 검출수단을 가지며, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 이 수광수단으로 수광하여, 상기 검출수단에 의해 피집광광의 포컹싱의 어긋남을 검출하고, 검출된 어긋남을 기초로 상기 광강도조정수단에 피집광광의 포커싱을 제어하는 제어신호를 부여하여 상기 제어광출사수단을 제어하는 제어수단을 가진다.
또한, 본원 발명의 자동초점장치는 직선편광의 코히렌트광을 출사하는 피집광광의 광원과, 광원으로부터의 직선편광의 빛을 원편광으로 편광하는 편광수단과, 상기 원편광으로부터 이상광과 정상광을 분리하여 이상광만을 통과시키는 수단과, 분리된 이상광을 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브결정체를 사용하여 집광위치에 집광하는 집광용 광학계와, 소정의 강도분포를 부여하도록 빛을 투과시키는 투과장치를 가지며, 이 투과장치에 빛을 투과시켜 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 형성하고, 이 굴절율분포형성광을 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 굴절율분포형성광형성을 위한 수단과, 출사하는 빛의 강도를 조정하는 수단을 가지며, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 광강도조정수단으로 조정하여, 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 제어광출사를 위한 수단과, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하는 수광수단과 피집광광의 어긋남을 검출하는 검출수단을 가지며, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 이 수광수단으로 수광하고 상기 검출수단에 의해 피집광광의 포커싱의 어긋남을 검출하여, 검출된 어긋남을 기초로 상기 광강도조정수단에 피집광광의 포커싱을 제어하는 제어신호를 부여하여, 상기 제어광출사수단을 제어하는 제어수단을 가진다.
또한, 본원 발명의 자동초점장치는 편광빔스플리터와 굴절율분포형렌즈와, 포토리프랙티브결정과, 상기 편광빔스플리터의 상하면동일 광축상에 제1반도체레이저광원과 제2반도체레이저광원을 설치하고, 또한 상기 광축과 직각방향으로 피집광위치로부터의 반사광으로부터 포커싱방향 및 트래킹방향의 초점위치어긋남을 검출하는 광집적회로를 설치하고, 상기 편광빔스플리터와 상기 굴절율분포형렌즈와의 사이의 상기 제2반도체레이저광원의 주위에 스페이서와, 1/4파장판을 배설하고, 상기 포토리프랙티브결정의 상면의 상기 피집광위치의 대향위치에 미소차폐수단을 가진다.
본원 발명의 자동초점방법은 피집광광을 광원으로부터 출사하는 스텝과, 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브 결정체를 사용하여 피집광광을 집광위치에 집광하는 스텝과, 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여, 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 스텝과, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 스텝과, 상기 제어광의 강도를 제어하여, 피집광광의 집광위치를 조정하는 스텝으로 이루어진다.
또, 본원 발명의 자동초점방법은 적선편광의 코히렌트광을 피집광광의 광원으로부터 출사하는 스텝과, 광원으로부터의 직선편광의 빛을 원편광으로 편광하는 스텝과, 이 원편광으로부터 이상광과 정상광을 분리하여 이상광만을 통과시키는 스텝과, 분리된 이상광을 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브결정체를 사용하여 집광위치에 집광하는 스텝과, 소정의 강도분포를 부여하는 투과장치를 사용하여, 이 투과장치에 빛을 투과시켜 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 형성시키고, 이 굴절율분포형성광을 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 스텝과, 출사하는 빛의 강도를 조정장치를 사용하여, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 광강도조정장치로 조정하여 이 포토리프랙티브결정체에 출사하여 스텝과, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하여, 피집광광의 포커싱의 어긋남을 검출하고, 검출된 어긋남을 기초로 피집광광의 포커싱을 제어하도록 상기 광강도조정수단에 제어신호를 부여하여, 상기 제어광의 강도를 제어하는 스텝으로 이루어진다.
본원 발명의 자동초점장치는 빛의 조사에 의해 유기(誘起)된 공간적인 전하의 분포가 포켈스(pockels)효과에 의해 굴절율의 변화를 초래하는 현상 즉 포토리프랙티브효과를 가진 포토리프랙티브결정을 사용하여 초점의 위치를 조정한다. 이 포토리프랙티브결정에 렌즈효과를 발생시키기 위해 강도분포를 가진 굴절율분포형성광출사광을 출사하고, 상기 포토리프랙티브결정에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 포토리프랙티브결정에 출사한다. 그리고, 상기 포토리프랙티브결정에 대해서는 예를 들면 1989년 3월 발행의 광학 제18권 제3호 제146페이지 「BaTi-O3와 위상선역(先役)(Ⅱ)-발생과 그 응용」또는 「퀀텀 일렉트로닉스(Quantom electronics 3rd edition P495~P529 by Amnon Yari, John Wiley & Sons Inc.)를 참조한다.
본원 발명은 조사광강도에 의해서 굴절율이 변화하는 포토리프랙티브결정에 적당한 강도패턴을 가진 빛을 조사함으로써 상기 포토리프랙티브결정에 렌즈작용을 부여하고, 그 조사강도, 위치를 변화시킴으로써 상기 포토리프랙티브결정 또는 렌즈의 위치를 이동하는 렌즈 집광위치를 이동가능하게 한 것이다.
다음에, 본원 발명의 일실시예를 나타낸 제1도 및 제2도에 대해 설명한다.
제1도는 본원 발명의 일실시예인 자동초점장치를 가진 광디스크장치의 구성을 나타낸다. 제1도에 있어서, (110)은 제1레이저발진수단으로서, 직선편광의 코히렌트광을 출사하는 레이저발진기(111)와, 편광판(112), 직선편광을 원편광으로 변환하는 1/4파장판(113)으로 구성되어 있다. (120)은 빔익스팬더(beam expander)로서, 렌즈(121),(122)로 구성되어 있다. (130)은 입사되는 광선중 이상광선성분만 추출하는 방사형편광선택수단으로서 예를 들면 방해석(方解石) 등으로 이루어지는 1축성(軸性)결정으로 형성된 구면렌즈(131)와, 중심부에 미소차단부(132a)를 가진 차폐판(132)으로 구성되어 있으며 상기 구면렌즈(131)는 그 광축이 1축성결정의 결정축의 C축과 일치시키고 있다. (140)은 광학계로서, 비구면렌즈(141)와, 투과패턴을 형성한 판(143)과, 하프미러(144)와, 집광렌즈(145)와 포토리프랙티브결정체(146)와, 광디스크(147)와, 미러(148)와, 렌즈(149)로 구성되어 있다. 이중 집광렌즈(145)와 포토리프랙티브결정체(146)는 집광용 광학계를 구성한다. 상기 비구면렌즈(141)는 외측부분의 초점거리가 중앙부보다는 짧게 형성되고, 상기 방사형편광선택수단(130)으로부터의 출사광을 평행광으로 변환한다. 상기 투과패턴(143)은 제2b도에 도시한 바와 같이 축대칭으로 형성되고, 트래킹기구를 구성하는 액튜에이터(142)에 의해 화살표방향으로 이동한다. 상기 포토리프랙티브결정(146)은 예를 들면 티탄산바륨 등으로 형성되고, 입사광축이 상기 C축과 일치되어 있다. (150)은 초점어긋남검출계로서, 렌즈(151)와 실린드리컬렌즈(152)와, 4분할디텍터(153)와, 연산회로(154)와, 후술하는 광강도변조기를 구성하는 EO(electrooptic) 모듈레이터(170)의 전가광학결정(172)에 접속하는 증폭기(155)와, 상기 액튜에이터(142)에 접속하는 증폭기(156)로 구성되어 있다.
또한, 제1도는 도면을 간단히 하기 위해 실린드리컬 렌즈(152)의 축이 렌즈(151)의 축과 일치하도록 그려져 있으나, 실제로는 실린드리컬 렌즈는 지면(紙面)에 대해 45°경사져 배치되어 있다.
상기 연산회로(154)는 상기 4분할디텍터(153)로 수광한 광디스크(147)로부터의 반사광으로부터 초점위치 어긋남(포커싱의 어긋남, 트래킹의 어긋남)를 검출하여 포커싱신호 a와 트래킹 신호 b를 출력하는 동시에, 이 반사광으로부터 광디스크의 정보를 독출하여, 독출신호 c를 출력한다.
이 연산회로(154)의 블록도를 제7도에 도시한다. 연산회로는 4분할디텍터(153)의 수광면(701),(702),(703),(704)으로부터의 출력이 가해지는 가산기(711)~(715)와, 이 가산기(712)~(715)로부터의 출력이 가해지는 감산기(721),(722)로 이루어지며, 가산기(711)의 출력을 독출신호 c로 하고, 감산기(721),(722)의 출력을 트랭킹신호 b, 포커싱신호 a로서 각각 출력하는 구성으로 되어 있다.
다시 제1도로 돌아와서, (170)은 초점을 조정하는 포커스기구를 구성하는 EO 모듈레이터로서, 편광판(171)과, 전기광학결정(172)과, 편광판(173)과, 1/4파장판(174)으로 구성되어 있다. 상기 전기광학결정(172)은 상기 증폭기(155)로부터의 포커싱신호 a에 의해 제2레이저발진기(160)로부터 가해진 전계의 굴절각을 변화시킨다. 상기 1/4파장판(174)의 진상축(進上軸)지상축(遲相軸))은 상기 편광판(173)의 투과축에 대해 45°경사져 설치되고 상기 편광판(173)을 투과하는 빛을 원편광으로 변환한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
제1레이저발진수단(110)에서 레이저발진기(111)로부터의 빛을 편광판(112), 1/4파장판(113)에 의해 원편광으로 변환하고, 빔익스팬더(120)로 확대한다. 여기서, 직선편광의 레이저발진기(111)로부터의 출사광을 원편광으로 변화하는 것은 방사형 편광선택수단(3)의 출사광의 강도분포가 광축에 관해서 대칭인 분포가 되도록 하기 위해서이다. 빔익스팬더(120)에서 확대된 광빔은 방사형편광선택수단(130)의 구면렌즈(131)에서 집광된다. 이때, 구면렌즈(131)는 방해석으로 이루어지고 이방성을 가지므로, 구면렌즈(131)에 입사한 광선이 복굴절에 의해 정상광선과 이상광선으로 구분되고, 정상광선은 입사위치(광축으로부터의 어긋남)에 관계없이 1점에 집광되는데 대해 이상광선은 입사위치에 의해서 상이한 위치에 집광된다.
즉, 상기 구면렌즈(131)를 형성하는 방해석은 이상광선에 대한 굴절율 ne이 정상광선에 대한 굴절율 no보다 작으므로, 이상광선은 외측의 빛이 멀리에 집광한다. 상기 방사형편광선택수단(130)에는 상기 정상광선의 집광위치를 차폐하는 미소차폐부(132a)를 가진 차페판(132)을 설치하고 있으므로, 광축에 대하여 축대칭이고 방사형으로 진동하는 이상광선성분만을 추출할 수 있다. 이와 같이 하여 상기 방사형편광선택수단(130)으로부터 추출된 이상광선은 비구면렌즈(141)로 평행광으로 변환된다. 이 경우, 상기 비구면렌즈(141)의 정확한 형상은 이 비구면렌즈(141) 및 상기 구면렌즈(131)를 투과하는 이상광선에 대하여 레이트레이스(ray-trace)(광선추적)를 행함으로써 구할 수 있다.
그리고, 여기서 광선으로부터 이상성분만을 추출하는 것은 후술하는 바와 같이 포토리프랙티브결정의 굴곡율은 이상광선에 대해 크게 변화하기 때문이다.
평행광선으로 변환된 이상광선은 광축으로부터의 거리 r(＞0)의 함수로서 다음 식으로 표현되며, 제2a도에 도시한 바와 같은 가우스빔(Gaussian beam)의 강도분포를 갖는다.
여기서 I : 이상광선의 강도
Io: 광축에 있어서의 이상광선의 강도
r : 광축으로부터의 거리
ro: 이상광선의 빔반경(I=Io/e2이 되는 r의 위치)
이 빔을 제2b도에 도시한 바와 같이 축대칭으로 형성된 투과패턴을 가진 투과패턴을 형성한 판(143)을 통과시켜 이 빔에 소정의 강도분포를 부여한다. 이 투과패턴(143)의 투과율로서는 예를 들면 포토리프랙티브결정으로서 티탄산 바륨을 사용하는 경우 다음 식으로 표현되는 투과율을 부여할 수 있다.
이때, r≥r(T=0 이때 0≤r≤r)
여기서, r1: 플러스상수
rε: 플러스상수(소)
즉 이 부분이 결락되어 있어도 영향이 없을 정도로 작은 상수
Δn : 플러스상수
r42: 포켈스상수
θ(r): θ는 r의 함수, θ에 대해서는 후술의 제3도 참조할것
(B)식의 투과율을 가진 투과패턴(143)에 (A)식의 강도분포를 가진 가우스법을 통과시킨 투과광은 제2c도의 강도분포를 가지며, 다음 식으로 표현된다.
즉, 포토리프렉티브결정에의 입사위치를, r, 입사각을 θ(r)이라 하여, 본 식에서 부여되는 강도분포를 가진 빛을 포토리프랙티브결정에 입사시킨다. 이와 같은 강도분포가 부여된 평행광을 하프미러(144)로 집광렌즈(145)의 방향으로 변환된다. 집광렌즈(145)는 미리 포토리프랙티브결정(146)과 조합했을때 이상광선이 1점에 집광하도록 레이트레이스의 수법을 사용하여 그 형상을 설정해 둔다 (이때, 티탄산바륨의 이상광선굴절율은 후술하는 바와 같이, 입사광에 강도분포가 있으면 이것에 의해서 굴절율이 변화하므로, 입사광에 강도분포가 없는 것으로서 설정한다). 집광렌즈(145)를 통과한 이상광선은 포토리프랙티브결정(146)에 입사하면, 포토리프랙티브결정(146)의 포토리프랙티브효과 즉 빛의 조사에 의해 유기된 공간적인 전하의 분포가 포켈스효과에 의해 굴절율의 변화를 초래하는 현상(1989년 3월 발행 광학 제18권 제3호 제146페이지 및 제147페이지 참조)때문에, 광축으로부터 r의 위치에 있어서의 이상광선에 대한 굴절율은 다음 식으로 주어지는 양 ΔnEXT(X)만큼 변화한다(J. Opt, Soc, Am/Vol.72, No.1/January 1982, P47∼48 참조).
여기서, n(θ)는 (-ne 2Sinθ+noCosθ)-1/2 ,ne는 이상광선굴절율, no는 정상광선굴절율, r13,r42,r33은 포켈스상수, E()는 위치에 있어서의 전계,는 광선과 직교하는 방향의 단위백터, θ는 광선의 진행방향과 C축이 이루는 각도이다(제3도 참조).
여기서, 전계분포 (E())는 빛의 진행방향과 수직인 방향에 대한 강도 I()의 미분로 유지된다.
다음에, 제2c도에서 주어지는 빛의 강도분포가 포토리프랙티브결정(406)에 입사하는 경우의 굴절율의 변화에 대해 설명한다.
이 경우, 상기 θ는 포토리프랙티브결정(406)을 형성하는 티탄산 바륨의 굴절율이 ne,no 2.4로 크므로, 예를들면 입사각 45°로 입사한 빛에 대해서도 θ≒17°가 되어 그다지 커지지 않는다.
r42=1700×10-1-m/v＞＞r33=28×10-12m/v
r42＞＞r13=8×10-12m/v
의 2조건을 고려하면, 상기 (1)식은 다음의 (2)식과 근사하다.
상기 E()를 제2c도의 경사에서 구하면, 굴절율변화는 제2d도에 도시한 바와 같이, 방물선(放物線)형으로 변화한다. 이것은 다음 식으로 표현할 수 있다.
여기서 r≥r
따라서, 입사빔은 광축방향을 향해서 집중한다.
그런데, 상기 포토리프랙티브결정(146)에서는 제2c도와 같이 투과광이 강도분포하고 있음으로써 굴절율이 변화하고, 광디스크(147)상에 집광하는 위치가 어긋나는 수가 있다.
그래서, 제2레이저발진기(160)로부터의 출사광에 의해 집광위치의 조정(제어)을 도모한다. 즉, 제2레이저발진기(160)로부터 EO 모듈레이터(170)에 출사하면, EO 모듈레이터(170)에서는 편광판(171), 전기광학결정(172), 편광판(173), 1/4파장판(174)을 통해 미러(148)에 출사하고, 렌즈(149)를 통해서 상기 포토리프랙티브결정에 입사하며, 이 입사광은 투과패턴(143)을 통과하고 있지 않으므로, 비교적 강도분포가 균일하다. 그 때문에, 이 입사광에 의해 앞서 기술한 방사형 편광에 의해 만들어진 굴절율분포를 없애는 방향으로 작용하고, 이로써 상기 포토리프랙티브결정(146)으로부터 광디스크(147)상에 집광하는 방사형편광의 위치를 제어한다.
그런데, 상기와 같이 하여 제어된 방사형편광의 집광위치가 광디스크(147)에 대한 광학계(140)이 위치가 어긋나 있는 등의 이유때문에, 광디스크(147)상의 소정위치에 위치하고 있지 않을 수가 있다.
그 경우, 본 실시예에서는 광디스크(147)로부터의 반사광을 하프미러(144)를 통해서 초점위치어긋남검출계(150)에 인도하고, 이 검출계의 렌즈(151), 실린드리컬렌즈(152), 4분할디텍터(153)을 통해서 연산회로(154)에 입력하여, 이 연산회로에서 제7도를 참조하여 명백히 밝힌 바와 같이, 광디스크(147)상의 집광위치의 포커싱방향 및 트래킹방향의 위치어긋남을 검출한다. 그리고, 포커싱신호 a 및 트래킹신호 b를 각각 증폭기(155), (156)를 통해서 EO 모듈레이터(170)의 전기광학결정(172) 및 광학계(140)의 액튜에이터(142)에 출력한다.
전기광학결정(172)은 포커싱신호 a에 의거하여 제2레이저발진기(160)로부터의 입사광의 지면에 대하여 수직방향으로 진동하는 성분의 위상차를 변화시킨다. 이로써, EO 모듈레이터(170)는 당해 레이저 발진기로부터의 입사광의 강도를 조정하고, EO 모듈레이터(170)로부터의 출사광이 포토리프랙티브결정(146)에 입사되고, 이것에 포토리프랙티브결정(146)에 입사하는 방사형편광의 굴절각이 제어되므로, 광디스크(147)상의 집광위치를 포커싱방향으로 이동한다. 또 액튜에이터(142)는 트래킹신호 b'에 의거하여 투과패턴(143)을 화살표방향으로 이동하여 포토리프랙티브결정(146)중에 발생한 강도분포를 평행방향으로 이동시키므로, 광디스크(147)의 집광위치는 트래킹방향(제1도 상하방향)으로 이동한다.
따라서, 렌즈를 이동하지 않고, 포토리프랙티브결정에 있어서의 방사형편광의 굴절각의 제어 및 결정에 발생한 강도분포를 평행방향으로 이동함으로써 광디스크상의 집광위치를 조정할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 집광장치를 사용한 광디스크장치의 정보의 독출에 대해 설명한다.
기록매체인 디스크(147)상에는 정보가 스폿으로서 원주방향으로 기록되어 있다. 이 디스크는 구동장치(181)에 의해 회전되고, 또 트래킹조정기구(182)에 의해 트래킹방향(제1도 상하방향)으로 이동되도록 되어 있다. 제1레이저발진수단(110)으로부터의 피집광광은 광학계(140)의 집광용 광학계(비구면렌즈(145), 포토리프랙티브결정체(146))로 디스크(147)상의 스폿에 조사된다. 이 스폿으로부터의 반사광(독출된 신호)은 초점어긋남검출계(150)에 입사되고, 4분할디텍터(153)에 입력된다. 그리고, 연산회로(154)에서 연산되어 독출신호 c로서 출력된다.
한편, 연산회로(154)는 상술한 바와 같이 반사광으로부터 포커싱 및 트래킹의 어긋남을 검출하고, 포커싱신호 a, 트래킹신호 b로서 출력한다. 증폭기(155)는 포커싱신호 a에 의해 EO 모듈레이터(170)로부터의 출사광의 강도를 조정하고, 그것에 의해 피집광광의 포커싱방향의 조사위치를 조정한다. 또, 트래킹신호 b는 증폭기(156)에 입력되고, 이 증폭기는 트래킹방향을 조정한다. 이때 증폭기(156)는 트래킹의 조조정(粗調整)에 대해서는 b"출력으로 상기 트래킹조정기구(182)를 사용하여 광디스크를 이동시키고, 미조정(微調整)에 대해서는 b'출력으로 액튜에이터(142)를 사용하여 투과패턴(143)을 이동시킴으로써 조정을 행한다.
또한, 본원 발명의 다른 일실시예에 의한 자동초점장치를 제4도를 참조하면서 설명한다. 제1도의 실시예에 있어서는 구성을 간이화하기 위해 피집광광(방사형편광)자체에 굴절율분포형성의 역할을 부여하였다. 이에 대해 제4도의 실시예에서는 설계의 자유도를 증대시키기 위해 피집광광과는 별도로 결정중에 원하는 굴절율분포를 형성하는 굴절율분포형성광을 출사하는 기구를 배치하였다.
제4도에 있어서, 제1도의 실시예에 도시한 장치와 대략 동일한 부재에 대해서는 동일성이 있는 부호를 사용하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
제4도에 있어서, (510)은 제3레이저발진수단으로서, 제1레이저발진기(411)와 상이한 파장의 빛을 출사하는 제3레이저발진기(511)와, 하프미러(512)와, 미러(513)와, 편광판(514)과, 1/4파장판(515)으로 구성되어 있다. 상기 하프미러(512)는 제3레이저발진기(511)로부터의 출사광을 상기 편장판(514)에 출사하는 동시에, 방향을 바꾸어 미러(513)를 통해서 EO 모듈레이터(470)에 출사한다. (520)은 제2빔의 스팬더로서, 렌즈(521),(522)로 구성되어 있다. (530)은 제2방사형 편광선택수단으로서, 예를들면 방해석 등으로 이루어지는 1축성결정으로 형성된 구면렌즈(531)와, 중심부에 구면렌즈(531)로부터의 정상광선을 통과하는 핀홀(532a)을 가지며, 그 외측의 이상광선을 차폐하는 핀홀판(532)로 구성되어 있다. (540)은 광학계로서, 비구면렌즈(541)와, 투과패턴(543)과, 서로 동일축상에 배치된 3개의 하프미러(444), (544), (545)와, 제1도에 도시한 실시예와 대략 동일한 집광렌즈(445)와, 포토리프랙티브결정(446)과, 광디스크(447)로 구성되어 있다. 상기 3개의 하프미러(444),(544),(545)중, 제1의 하프미러(444)는 비구면렌즈(441)로부터의 출사광을 반사하고, 제2의 하프미러(544)는 상기 투과패턴(543)으로부터의 출사광을 반사하고, 제3의 하프미러(545)는 후술하는 제3빔익스팬더(550)로부터의 출사광을 반사하여, 각각 포토리프랙티브결정(446)에 출사한다. 상기 투과패턴(543)은 트래킹기구를 구성하는 액튜에이터(542)에 의해 화살표방향으로 이동한다. 이 투과패턴은 제1도에 관련하여 설명한 투과패턴(143)과 대략 같은 특성을 가진 상기 제3빔익스팬더(550)는 제1도에 도시한 실시예와 동일구성으로 하고, 포커싱기구를 구성하는 EO 모듈레이터(470)로부터의 출사광을 2개의 렌즈(551),(552)로 확대하여 상기 하프미러(545)에 출사한다.
다음에, 동작에 대해 설명한다.
제1레이저발진수단(1)의 레이저발진기(411)로부터의 빛을 구면렌즈(431)에서 정상광선과 이상광선으로 구분하고, 차폐판(432)으로 이상광선만 추출하여 비구면렌즈(441)에서 평행광을 변환한다. 이때, 본 실시예에서는 평행광(피집광광)은 제1도의 실시예와는 달리 투과패턴(543)을 통과시키지 않기 때문에 비교적 균일한 강도분포를 가진 가우스빔의 상태로 하프미러(444) 및 집광렌즈(445)를 통해서 포토리프랙티브결정(446)에 입사한다. 이어서, 이상광선은 포토리프랙티브결정(446)에서 굴절하여 광디스크(447)에 집광한다.
한편, 제3레이저발진수단(510)의 제3레이저발진기(511)로부터의 빛은 구면렌즈(531)에서 정상광선과 이상광선으로 구분되고, 핀홀판(532)으로 정상광선만 추출되어서 비구면렌즈(541)에서 평행광으로 변환된다.
이어서, 이 평행광은 투과패턴(543)을 통과할때, 상술한 제2c도에 도시한 가우스빔의 강도분포가 부여되고, 그리고 하프미러(544) 및 집광렌즈(445)를 통해서 포토리프랙티브결정(446)에 입사한다. 이 평행광은 제2c도의 강도분포를 가지고 있으므로, 포토리프랙티브결정(446)중에 방물선형의 굴절율분포를 발생시켜서 상기 이상광(제1레이저발진기(411)로부터의 출사된 피집광광)에 대한 굴절율을 제어한다.
또, EO 모듈레이터(470)로부터는 통과패턴을 통과하지 않은 비교적 강도분포가 균일한 빛을 포토리프랙티브결정(446)에 입사하고, 이것에 의해 상기 투과패턴(543)을 통과한 평행광에 의해 형성된 포토리프랙티브결정중의 굴절율분포를 없애는 방향으로 작용하고, 상기 포토리프랙티브결정(446)으로부터 광디스크(447)상에 집광하는 이상광의 집광위치를 제어한다.
또한, 광디스크(447)로부터의 반사광을 하프미러(444),(544),(545)를 통해서 초점위치어긋남검출계(450)로 인도하고, 렌즈(145), 실린드리컬렌즈(452) (제1도의 실린드리컬렌즈(152)와 대략 같은 위치에 배치되어 있음), 4분할디텍터(453)를 통해서 연산회로(454)에서 4분할디텍터(453)로부터의 출력으로부터 상기 광디스크(447)상의 집광위치의 포커싱방향 및 트래킹방향의 위치어긋남을 검출하는 동시에, 위치어긋남이 발생하고 있을 때는 위치어긋남의 방향에 상당하는 포커싱신호 a 및 트래킹신호 b를 각각 증폭기(455),(456)를 통해서 EO 모듈레이터(470)의 전기광학결정(472) 및 광학계(540)의 액튜에이터(542)에 출력한다. EO 모듈레이터(470)는 제3레이저발진기(511)로 부터 입사되는 빛의 강도를 조정한다. 이로써, 포토리프랙티브결정(446)에 입사하는 제1레이저발진기(411)로부터의 빛(피집광광)의 굴절각을 제어하므로, 광디스크(447)상의 집광위치를 포커싱방향으로 조정한다. 또, 액튜에이터(542)는 트래킹신호 b에 의거하여 투과패턴(543)을 화살표방향으로 이동하여 포토리프랙티브결정(446)중의 강도분포를 평행방향으로 이동시키므로, 광디스크(447)상의 집광위치를 트래킹방향(제4도의 상하방향)으로 이동한다. 여기서, 트래킹방향의 이동량이 빔경에 대해 충분히 작은 경우, 초점위치어긋남검출광학계가 고정되어서 이동하지 않는 것에 기인되는 포커싱어긋남량검출오차, 트래킹어긋남량검출오차는 무시할 수 있다.
다음에, 제1,4도에 관련하여 설명한 방사형편광선택수단의 다른 구성예를 제5a, 제5b도를 참조하면서 설명한다.
제5a도에 있어서, (20)은 루틸(rutile)결정으로서, C축방향을 광축과 일치시키고 있다. (21)은 비구면렌즈로 하여, 이상광선이 핀홀(22)의 구멍(23)의 위치에 집광하도록 구성되어 있다.
다음에, 동작에 대해 설명한다.
비구면렌즈(21)에 입사한 원편광은 굴절하여 루틸결정(20)내를 통과한다. 이때 원편광은 이상광선과 정상광선으로 구분되고, 이상광선은 굴절각이 크고, 핀홀(22)의 구멍(23)에 집광한다.
이에 대해 정상광선은 굴절각이 작고, 이상광선의 외측이 되므로, 이상광선만 핀홀(22)로부터 추출할 수 있다.
또한, 정상광선만을 추출하는 경우에는 제5b도에 도시한 바와 같이, 핀홀(22)대신에 차폐판(24)을 배치하고, 그 중앙위치에 미소차폐부(25)를 배설함으로써 행할 수 있다.
제5a,5b도와 같이 구성함으로써 제1도, 제4도의 실시예에 비해 설계의 자유도를 증대시킬 수 있다.
다음에, 제1,4도의 집광용 광학계(비구면렌즈(145),(445), 포토리프랙티브결정체(146),(446))의 다른 구성예를 제8도를 참조하면서 설명한다.
제8도에 있어서, 포토리프랙티브결정체(801)는 렌즈형으로 구성되고, 제1,4도의 실시예의 비구면렌즈 및 포토리프랙티브결정체작용을 아울러 갖는다. 렌즈형 포토리프랙티브결정체(801)는 입사되는 빛의 광축과 C축이 일치하는 위치에 놓인다. 이 렌즈형 결정체의 면형상은 레이트레이싱수법을 사용함으로써 구성할 수 있다.
제8도의 집광용 광학계는 제4도의 것에 대해 구성이 간단히 되는 이점이 있다.
다음에, 본원 발명의 또다른 일실시예인 집광장치를 도시한 제6a,6b도에 대해 설명한다. 또한, 제6b도는 제6a도의 a화살표방향에서 본 광집적회로를 나타낸 도면이다.
제6a,6b도에 있어서, (30)은 제4반도체레이저광원, (31)은 편광빔스플리터(이하, P.B.S라 함), (32)는 1/4파장판으로서, 그 지상축(진상축)은 지면에 대해 45°의 방향이 되도록 스페이서(33)를 통해서 P.B.S(31)를 부착하고 있다. 상기 스페이서(33)는 제1도의 투과패턴과 대략 같은 특성을 가진 투과패턴(34)을 배설하고, 또한 이 스페이서(33)에 의해서 형성되는 공간에는 제5반도체광원(356)을 배설하고 있다. (36)은 굴절율분포형렌즈(굴절율이 보통 반경방향으로 분포를 가진 원주형 렌즈)(이하 GRIN렌즈라 함), (37)은 포토리프랙티브결정(38)에 설치한 미소차폐판으로서, 중앙부에 미소차폐부(39)를 구비하고 있다. 또, (40)은 실리콘기판으로서, 상면에는 광집적회로(41)를 형성하고, 다시 그 상면에는 스페이서(45)를 통해서 상기 P.B.S(31)가 부착되어 있다. 상기 광집적회로(41)는 처프그레이팅(chirped grating)(간격이 일정하지 않은 격자)(601)과, 그레이팅빔 스플리터(602),(603)와, 광디텍터(604),(605),(606),(607)로 구성되어 있다. (42)는 초점위치어긋남검출회로로서, 상기 광집적회로(41)의 출력신호 a',b',c',d'(각각 광디텍터(604),(605),(606),(607)의 출력신호)로부터 포커싱신호 e, 트래킹신호 f를 출력한다. (43)은 콘트롤러로서, 상기 포커싱신호 e를 증폭하여 제5반도체레이저광원(35)의 출력을 제어한다. (44)는 광디스크로서, 도시하지 않은 구동수단에 의해 트래킹방향 즉 수평방향으로 이동된다. 상기 구동수단은 초점위치어긋남검출회로(42)로부터의 트래킹신호 f에 의거하여 구동제어된다.
다음에, 동작에 대해 설명한다.
제4반도체레이저광원(30)으로부터의 빛이 P.B.S(31), 투과패턴(34), 1/4파장판(32)을 통과함으로써 강도분포를 가진 원편광으로 변환된다. 이 원편광 GRIN렌즈(36)에서 수속된 포토리프랙티브결정(38)에 입사하면, 입사광중 정상광선성분은 미소차폐부(39)에서 차폐된다. 또, 이상광선성분은 광디스크(44)상에 집광된 후 반사한다. 이 반사광은 다시 포토리프랙티브결정(38), GRIN 렌즈(36), 1/4파장판(32), 스페이서(42)를 통해서 P.B.S(31)에 도달한 후 반사하여 광집적회로(41)에 입사한다. 여기서, 반사광은 처프그레이팅(601), 그레이팅빔스플리터(602),(603)를 통해서 광디텍터(604),(605),(606),(607)에 달하고, 이광디텍터(604),(605),(606),(607)로 부터의 출력신호 a',b',c',d'에 의거하여 초점위치어긋남검출회로(42)에 의해 포커싱방향 및 트래킹방향의 초점위치어긋남이 검출된다. 이 경우의 검출원리에 대해서는 예를들면 전기통신학회발행의 기술보고 OQE ; 85-72 제39페이지 내지 제46페이지 「광디스크픽업의 광집적회로화」 또는 저널 오브 라이트웨이브 테크놀로지(Jurnal of Lightwave Techonology, Vol. LT 4 No.7 1986년 7월, 913∼915페이지에 소개되어 있는 바와 같이, 이미 알려져 있으므로 설명을 생략한다. 이어서, 초점위치어긋남검출회로(42)는 검출결과에 의거하여 포커싱신호 e［(a'+d')-(b'+c')］, 트래킹신호 f［(a'+b')-(c'+d')］를 출력한다. 상기 포커싱신호 e를 콘트롤러(43)가 증폭하여 제5반도체광원(5)의 출력을 제어한다. 또, 상기 트래킹신호 f는 광디스크 구동수단에 출력하여 광디스크(44)의 트래킹방향의 위치를 제어한다.
따라서, 본 실시예에 있어서는 상기 실시예와 비교하여 전체의 구성을 콤팩트하게 할 수 있고, 또한 위치어긋남검출부분과 광디스크를 제외하고 일체화 되어 있으므로, 각 부품의 상호위치를 용이하게 위치결정할 수 있고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1도의 실시예의 광디스크장치에 있어서는 정보의 독출에 대해 설명하였으나, 본원 발명에 의하면 독출만이 아니라 기입도 할 수 있는 것은 물론이다. 또, 광원으로서 2개의 레이저발진기를 사용하였으나, 하프미러 등을 사용함으로써 하나의 레이저발진기로 이것을 공용하는 것도 가능하다. 또한, 제4도의 실시예에서는 소정의 굴절율을 포토리프랙티브결정체에 발생시키는 빛과, 초점위치를 제어하는 제어광의 광원을 공용하였으나, 각각에 레이저발진기를 설치하는 것도 가능하다.

Claims (24)

  1. 피집광광(被集光光)을 출사하는 광원(111)과, 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브결정체(146)를 사용하여 피집광광을 집광위치에 집광하는 집광용 광학계(145,146)와, 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 형성하여 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여, 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 굴절율분포형성광의 형성수단(143)과, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 제어광출사를 위한 수단(160,170)과, 상기 제어광출사수단을 제어하기 위한 수단(150)을 가진 자동초점장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 굴절율분포형성수단(143)은 빛에 소정의 강도분포를 부여하는 투과장치를 가지며, 이 투과장치에 상기 광원으로부터의 피집광광을 투과시켜 이 피집광광에 이 투과장치의 강도분포를 부여하여 굴절율분포형성광을 형성하는 자동초점장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 집광용 광학계의 상기 포토리프랙티브결정(146)은 1축성(軸性)의 결정으로 그 중심축을 상기 굴절율분포형성광형성수단(143)의 광축과 일치하도록 배치된 자동초점장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 집광용 광학계는 최소한 1개의 집광렌즈(145)와, 평판형의 포토리프랙티브결정(146)로 이루어지는 자동초점장치
  5. 제1항에 있어서, 상기 집광용 광학계는 렌즈형으로 형성된 포토리프랙티브결정체(801)로 이루어지는 자동초점장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 집광용 광학계의 포토리프랙티브결정체는 티탄산바륨으로 이루어지고, 상기 투과장치는 다음식으로 표현되는 강도분포를 투과광에 부여하는 자동초점장치 .
    ne: 이상광선에 대한(포토리프랙티브결정의) 굴절율
    no: 이상광선에 대한(포토리프랙티브결정의) 굴절율
    r : 광축으로부터의 거리
    r1: 플러스상수
    rε: 플러스상수(소)
    : ro: 플러스상수
    r42: 포켈스상수
    Io: 광축에 있어서의 이상광선의 광도
    θ : 광선의 진행방향과 C축이 이루는 각
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어광출사수단은 상기 굴절율분포형성광과 상이한 강도분포를 가진 빛을 출사하도록 구성된 자동초점장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 굴절율분포형성광출사수단은 최소한 1개의 렌즈(21)와, 중심축을 광축과 일치하도록 배치되어 빛을 복굴절에 의해서 정상광선과 이상광선으로 2분하는 광선분리용 광학부재(20)와, 상기 정상광선의 집광위치에 이 정상광선의 투과를 차단하는 차단부재(24)로 이루어지는 축대칭편광수단을 구비한 자동초점장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 굴절율분포형성광출사수단은 최소한 1개의 렌즈(21)와, 중심축을 광축과 일치하도록 배치되고, 빛을 복굴절에 의해서 정상광선과 이상광선으로 2분하는 광선분리용 광학부재(20)와, 상기 정상광선의 집광위치에 이 정상광선을 투과하는 투과부재(22)로 이루어지는 축대칭편광수단을 구비한 자동초점장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 축대칭편광수단(130)에 있어서 상기 렌즈(131)가 상기 광선분리용 광학부재를 겸하는 자동초점장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 광선분리용광학부재(20)는 루틸결정으로 이루어지는 자동초점장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 광선분리용 광학부재(20)는 루틸결정으로 이루어지는 자동초점장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제어광출사수단(150)은 이 수단의 출사광의 강도를 조정하는 수단(170)을 가지고, 상기 제어수단은 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하는 수광수단(153)과 피집광광의 어긋남을 검출하는 검출수단(154)을 가지며, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하는 이 수광수단으로 수광하여, 상기 검출수단에 의해 피집광광의 포커싱의 어긋남을 검출하고, 검출된 어긋남을 기초로 상기 광강도조정수단(170)에 피집광광의 포커싱을 제어하는 제어신호를 부여하여 상기 제어광출사수단의 출사광을 제어하는 자동초점장치.
  14. 직선편광의 코히렌트광을 출사하는 피집광광의 광원(111)과, 광원으로부터의 직선편광의 빛을 원편광(圓偏光)으로 변환하는 편광수단(112,113)과, 상기 원편광으로부터 이상광과 정상광을 분리하여 이상광만을 통과시키는 수단(130)과, 소정의 강도분포를 부여하도록 빛을 투과시키는 투과장치(143)와, 분리된 이상광을 렌즈효과를 가지는 집광용 포토리프랙티브결정체(146)를 사용하여 집광위치에 집광하고, 이 포토리프랙티브결정체는 입사되는 피집광광의 강도분포에 따라 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 발생하고, 이 굴절율에 의거하여 피집광광을 집광하는 집광용 광학계(145,146)와, 출사하는 빛의 강도를 조정하는 수단(170)을 가지며, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 강도조정수단으로 조정하여 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 제어광출사를 위한 수단(160,170)과, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하는 수광수단(153)과 피집광광의 어긋남을 검출하는 검출수단(154)을 가지며, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 이 수광수단으로 수광하여, 상기 검출수단에 의해 피집광광의 포커싱의 어긋남을 검출하고, 검출된 어긋남을 기초로 상기 광강도조정수단에 피집광광의 포커싱을 제어하는 신호를 부여하여 상기 제어광출사수단을 제어하는 제어수단(150)을 가진 자동초점장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 투과장치는 이 장치를 지지하고, 이 투과장치를 입사되는 광축과 수직방향으로 이동시키는 이동수단(142)을 가지고, 상기 제어수단의 검출수단은 다시 반사된 피집광광으로부터 피집광광의 수평방향의 어긋남을 검출하고, 이 제어수단은 검출된 어긋남에 의거하여 상기 투과수단의 이동수단에 피집광광의 수평방향으로 조정하는 제어신호를 부여하는 자동초점장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 집광용 광학계의 포토리프랙티브결정체는 티탄산바륨으로 이루어지고, 상기 투과장치는 다음 식으로 표현되는 강도분포를 투과광에 부여하는 자동초점장치.
    ne: 이상광선에 대한(포토리프랙티브결정의) 굴절율
    no: 이상광선에 대한(포토리프랙티브결정의) 굴절율
    r : 광축으로부터의 거리
    r1: 플러스상수
    rε: 플러스상수(소)
    ro: 플러스상수
    r42: 포켈스상수
    Io: 광축에 있어서의 이상광선의 강도
    θ : 광선의 진행방향과 C축이 이루는 각
  17. 직선편광의 코히렌트광을 출사하는 피집광광의 광원(411)과, 광원으로부터의 직선편광의 빛을 원편광으로 편광하는 편광수단(412,413)과, 상기 원편광으로부터 이상광과 정상광을 분리하여 이상광만을 통과시키는 수단(430)과, 분리된 이상광을 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브결정체(446)를 사용하여 집광위치에 집광하는 집광용 광학계(445,446)와, 소정의 강도분포를 부여하도록 빛을 투과시키는 투과장치(543)를 가지며, 이 투과장치에 빛을 투과시켜 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 형성하고, 이 굴절율분포형성광을 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 굴절율분포형성광형성을 위한 수단(543)과, 출사하는 빛의 강도를 조정하는 수단(470)을 가지며, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 광강도조정수단으로 조정하여, 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 제어광출사를 위한 수단(470)과, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하는 수광수단(453)과 피집광광의 어긋남을 검출하는 검출수단(454)을 가지며, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 이 수광수단으로 수광하고, 상기 검출수단에 의해 피집광광의 포커싱의 어긋남을 검출하여, 검출된 어긋남을 기초로 상기 광강도조정수단에 피집광광의 포커싱을 제어하는 제어신호(a)를 부여하여, 상기 제어광출사수단을 제어하는 제어수단(450)을 가진 자동초점장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 굴절율분포형성광의 형성수단(543)은 상기 투과수단을 지지하며, 이 투과수단을 입사되는 광축과 수직방향으로 이동시키는 이동수단(542)을 가지고, 상기 제어수단의 검출수단(454)은 다시 반사된 피집광광으로부터 피집광광의 수평방향의 어긋남을 검출하고, 이 제어수단은 검출된 어긋남을 기초로 상기 투과수단의 이동수단에 피집광광을 수평방향으로 조정하는 제어신호(b)를 부여하는 자동초점장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 집광용 광학계의 포토리프랙티브결정체는 티탄산바륨으로 이루어지고, 상기 투과장치는 다음 식으로 표현되는 강도분포를 투과광에 부여하는 자동초점장치.
    ne: 이상광선에 대한(포토리프랙티브결정의) 굴절율
    no: 이상광선에 대한(포토리프랙티브결정의) 굴절율
    r : 광축으로부터의 거리
    r1: 플러스상수
    rε: 플러스상수(소)
    ro: 플러스상수
    r42: 포켈스상수
    Io: 광축에 있어서의 이상광선의 강도
    θ : 광선의 진행방향과 C축이 이루는 각
  20. 편광빔스플리터와 굴절율분포형렌즈와, 포토리프랙티브결정과, 상기 편광빔스플리터의 상하면 동일 광축상에 제1반도체레이저광원과 제2반도체레이저광원을 설치하고, 또한 상기 광축과 직각방향으로 피집광위치로부터의 반사광으로부터 포커싱방향 및 트래킹방향의 초점위치어긋남을 검출하는 광집적회로를 설치하고, 상기 편광빔스플리터와 상기 굴절율분포형렌즈와의 사이의 상기 제2반도체레이저광원의 주위에 스페이서와, 1/4파장판을 배설하고, 상기 포토리프랙티브결정의 상면의 상기 피집광위치의 대향위치에 미소차폐수단을 구비한 자동초점장치.
  21. 피집광광을 광원으로부터 출사하는 스텝과, 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브결정체를 사용하여 피집광광을 집광위치에 집광하는 스텝과, 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여, 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 스텝과, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 스텝과, 상기 제어광의 강도를 제어하여, 피집광광의 집광위치를 조정하는 스텝으로 이루어지는 자동초점방법.
  22. 직선편광의 코히렌트광을 피집광광의 광원으로부터 출사하는 스텝과, 광원으로부터의 직선편광의 빛을 원편광으로 편광하는 스텝과, 이 원편광으로부터 이상광과 정상광을 분리하여 이상광만을 통과시키는 스텝과, 분리된 이상광을 렌즈효과를 가진 포토리프랙티브결정체를 사용하여 집광위치에 집광하는 스텝과, 소정의 강도분포를 부여하는 투과장치를 사용하여, 이 투과장치에 빛을 투과시켜 소정의 강도분포를 가진 굴절율분포형성광을 형성하고, 이 굴절율분포형성광을 상기 포토리프랙티브결정체에 출사하여 이 포토리프랙티브결정체에 렌즈효과를 발생시키는 스텝과, 출사하는 빛의 강도를 조정장치를 사용하여, 상기 포토리프랙티브결정체에 발생한 굴절율분포에 의한 렌즈효과를 제어하기 위한 제어광을 이 광강도조정장치로 조정하여 이 포토리프랙티브결정체에 출사하는 스텝과, 상기 집광위치로부터 반사된 피집광광을 수광하여, 피집광광의 포커싱의 어긋남을 검출하고, 검출된 어긋남을 기초로 피집광광의 포커싱을 제어하도록 상기 광강도조정수단에 제어신호를 부여하여, 상기 제어광의 강도를 제어하는 스텝으로 이루어지는 자동초점방법.
  23. 청구항 제1항의 자동초점장치를 사용한 광디스크장치.
  24. 청구항 제14항의 자동초점장치를 사용한 광디스크장치.
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