KR0129954B1 - 광픽업 - Google Patents

Abstract

오차신호 검출을 위한 광검출수단을 개량한 광픽업이 개시되어 있다.

이 개시된 광픽업은 포커스 오차신호와 트래킹 오차신호 검출시 광디스크의 흔들림 등에 의해 야기된 직류옵셋에 의한 영향을 적게 받도록 하는 광검출수단을 마련하였다.

이 광검출수단으로 광이 입사되는 부분이 평면으로 된 원기둥형상의 두 비점수차렌즈와, 이 비점수차렌즈를 통과한 광을 수광하도록 된 적어도 이분할된 분할판을 가지는 복수개의 광검출기를 구비하였다. 상기 광검출기의 분할판은 상기 비점수차렌즈 각각의 수평방향 움직임에 영향을 받고 수직방향 움직임에 무관하므로 직류옵셋에 의한 포커스 오차신호 및 트랙킹 오차신호에 포함된 오정보 신호 검출을 차단할 수 있다.

Description

광픽업

제1a도는 종래 광픽업의 오차신호 검출수단을 나타낸 개략도이고, b도는 위치에 따른 광검출기를 통하여 검출된 포커스 오차신호를 나타낸 개략도.

제2a도는 본 발명에 따른 광픽업의 오차신호 검출수단을 나타낸 개략도이고, b도는 본 발명에 채용된 이중 비점수차 렌즈를 나타낸 사시도이며, c도는 본 발명에 채용된 다른 이중 비점수차 렌즈와 그 렌즈에 맺힌 광량의 분포를 나타낸 사시도 및 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 광검출기의 포커스 오차 신호 검출수단을 나타낸 개략도로서, (a)도는 초점에 스폿이 형성된 경우이고, (b)도는 대물렌즈가 디스크에 대하여 초점 거리 보다 가까이 있는 경우이고, (c)도는 대물렌즈가 디스크에 대하여 초점 거리보다 멀리 있는 경우를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : 압축렌즈 50 : 비점수차렌즈

61 : 제1광검출기 62 : 제2광검출기

65 : 분할판 70 : 디스크

80 : 대물렌즈

본 발명은 광기록 재생 장치인 광픽업에 관한 것으로, 상세하게는 포커스 및 트래킹 오차신호를 검출수단으로 채용된 비점수차 렌즈와 광검출기를 개량한 광픽업에 관한 것이다.

일반적으로, 광픽업은 디스크에 수록된 정보를 재생 시 그 RF(radio frequency)신호를 입력받아 정보를 재생하는 재생부와 오차신호 검출 및 시크(seek)의 수행과 디스크의 회전 등을 제어하는 서보 제어부로 이루어져 있다. 이 서보 제어부 중에서 오차신호를 검출하는 서보부는 크게 액츄에이터에 의하여 디스크 상에 광을 주사하는 광픽업과 이 디스크 상의 거리 변화와 디스크의 회전 시 기울어짐에 의하여 발생된 포커스 오차신호를 검출하는 서보부와 디스크의 기록면에 입사되는 광스폿(spot)이 원하는 트랙의 랜드(land)부를 정확히 따르지 못하고 글루브(gloove)를 통과하거나 다른 트랙을 주행함으로써 발생되는 트랙킹 오차신호를 검출하는 서보부로 이루어져 있다.

트래킹 오차신호를 검출하는 대표적인 방법으로 푸시풀(push-pull)법이 이용되고 있다. 이 푸시풀 법은 디스크의 안내 글루브에서 반사회절된 광을 트랙 중심에 대하여 대칭으로 배치시킨 이분할 광검출기의 각분할판에 수광된 출력을 비교하여 트래킹 오차를 검출하는 방식이다.

또한, 포커스 오차신호를 검출하는 방법으로 비점수차법이 이용되고 있다. 이 비점수차법은 원통형의 비점수차 렌즈를 채용하여 이 렌즈의 수직방향으로 입사하는 광과 이 렌즈의 수평방향으로 입사하는 광의 초점거리를 달리하도록 하고, 상기 수평방향의 초점과 상기 수직방향의 초점 사이에 광검출기를 위치하여 이 광검출기에 맺히는 상의 광량분포에 검출하는 방법이다.

비점수차법에 의하여 신호를 검출하는 광검출기는 주로 4분할 광검출기이며, 물론, 이 광검출기를 상기 트래킹 오차신호를 검출하는 2분할 광검출기와 일체형으로 할 수 있다. 이 경우 상기 4분할 광검출기의 이웃하여 위치하는 두 분할판을 통하여 수광된 광을 전기적으로 합산하여 상기 2분할판의 일 분할판으로 이용할 수 있다.

제1a도는 종래의 오차신호 검출수단을 나타낸 개략도이고, b도는 위치에 따른 광검출기를 통하여 검출된 포커스 오차신호를 나타낸 개략도로서, 이 도면을 참조하여 종래의 오차신호 검출수단을 설명하면, 다음과 같다.

오차신호 검출수단은 미도시된 광경로 변환수단에 의하여 디스크의 기록면에서 반사되어 그 경로가 바뀐 광(30)을 검출하도록 된 광검출기(20)와, 상기 광경로 환수단과 상기 광검출기(20) 사이에 마련되어 비점수차를 일으키는 비점수차 렌즈(12)로 이루어져 있다. 또한, 광의 수렴과 발산을 조절하기 위하여 상기 광경로 변환수단과, 상기 광검출기(20) 사이의 일 광경로 상에 비점수차렌즈(12)에 수직방향으로 입사하는 광도 수렴 가능하도록 압축렌즈(10)를 구비하였다.

상기 비점수차렌즈(12)는 원둘레의 일부에 평면이 마련되도록 절단된 원기둥 형상으로, 둘레의 평면부를 통하여 입사광이 인입되도록 되어 있다.

상기 비점수차렌즈(12)는 수직방향으로 입사하는 광은 굴절없이 직진 투과시키고 수평방향으로 입사하는 광은 수렴한다. 즉, 광디스크에 의하여 반사되어 수직방향으로 입사한 광은 상기 압축렌즈(10)의 초점 위치에 광이 수렴되고, 수평방향으로 입사한 광은 상기 압축렌즈(10)과 상기 비점수차렌즈(12)의 영향에 의한 광축상에 수렴된다.

그러므로, 상기 비점수차렌즈(12)를 통하여 수직방향으로 출사한 광(30a)의 초점 위치가 수평방향으로 출사한 광(30b)의 초점 위치 보다 렌즈에서 멀리 위치한다. 상기 광검출기(20)는 상기 비점수차렌즈(12)를 통하여 출사된 광의 최단 촛점 위치와 최장 초점 위치 사이에 구비되어 있다. 이 광검출기(20)는 통상 4분할판으로 이루어져 있으며, 광기록 매체인 디스크(미도시)와 이 디스크에 스폿을 형성하도록 하고 발산광을 직선광으로 바꾸어 주는 대물렌즈(미도시) 사이의 거리 변화에 따라 상기 수평방향 초점 위치와 수직방향 초점 위치가 변화하게 된다. 이 변화되는 광량분포가 상기 광분할판의 각 경계면에 마련되는 것을 방지하기 위하여 상기 광검출기(20)는 상기 비점수차렌즈(12)에 대하여 약 45도 회전배치되어 있다.

제1b도를 통하여 도시한 바와 같이 상기 광검출기(20)에 형성되는 광량분포는 디스크와 대물렌즈 사이의 거리에 의존하며, 상기 디스크와 대물렌즈의 사이가 초점이 맞은 상태 보다 멀리 위치하는 경우 도면부호 20a를 통하여 나타낸 바와 같이 상기 비점수차렌즈를 통과한 광은 수평방향으로 넓게 광의 분포를 가지게 된다. 도면부호 20b는 초점이 맞아서 원형의 광량분포를 가지는 경우이고, 도면부호 20c는 디스크와 대물렌즈 사이의 거리가 기준 보다 가까운 경우를 나타낸다.

4분할판은 도시한 바와 같이 A, B, C, D로 임의로 나눌 수 있으며, 포커싱 오차신호(FES)이 경우는

FES(focusing error signal)=(A+C)-(B+D) 와 같이 각 분할판에서 수광된 광량을 가감한다.

트래킹 오차신호(TES)인 경우는

TES(tracking error signal)=(A+B)-(C+D) 와 같이 각 분할판에서 수광된 광량을 가감한다.

따라서, 상기 대물렌즈를 구동하는 액츄에이터에 검출된 신호를 전달하므로써 오차를 보정하도록 한다. 이와 같은 구조의 오차신호 검출수단은 이상적인 경우에는 타당하나, 실제 설계 및 사용에 있어서, 상기 디스크는 고속 주행으로 인하여 경사 및 흔들림 등이 발생한다. 또한, 상기 광검출기가 틀어질 우려가 있다. 이러한 현상에 의하여 이차원 상의 어느 방향으로 상기 광검출기가 이동 위치하여도 트래킹 및 포커싱 오차신호에 직류 옵셋이 포함되므로, 정확한 재생 신호를 검출하는데 제한 요소로 작용하였다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 오차신호 검출수단의 직류 옵셋신호를 제거하기 위하여 안출된 것으로서, 이중 비점수차렌즈를 채용하여 옵셋 신호를 제거하고, 포커스 오차 신호의 감도를 높임으로써 고밀도 기록에서의 서보 능력을 향상시키는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원과, 이 광원으로 부터 생성된 광을 디스크에 접속하는 대물렌즈와, 그 디스크에서 반사된 광을 수광하여 트래킹 오차신호와 포커싱 오차신호를 검출하는 광검출수단이 구비된 광픽업에 있어서, 상기 디스크에서 반사되는 광의 광축을 중심으로 이웃하게 위치하여 각각 그 광의 일부를 분담하여 2개의 접속광을 형성하는 두개의 비점수차 렌즈를 구비하고, 상기 광검출수단이 그 렌즈에 의하여 형성되는 2개의 접속광을 각각 수광하도록 적어도 2개의 이분할 광검출기를 포함하여 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 광검출수단을 나타낸 개략도이다. (a)도를 참조하면, 디스크에서 반사된 평행광 또는 평행에 가까운 광은 수직방향으로 수직하게 절단된 기둥 형상의 두 비점수차렌즈가 절단면이 일 평면을 이루도록 이웃하여 결합된 한 쌍의 비점수차렌즈(50)를 통과한다. 이 때 입사광은 상기 한 쌍의 비점수차렌즈(50)의 절단면으로 입사되어 블록한 면으로 출사된다.

상기 비점수차렌즈(50) 각각은 수직방향으로 입사하는광은 거의 굴절이 발생하지 않고, 수직방향으로 입사하는 광은 보다 많이 굴절 수렴한다. 수직방향으로 입사하는 광을 모아주기 위하여 상기 비점수차렌즈의 입사측에 압축렌즈(40)를 구비하였다. 이 압축렌즈(40)를 통과하여 상기 비점수차렌즈를 통과한 광은 각기 다른 위치에 스폿이 형성된다.

비점수차렌즈(50)를 투과한 광량을 검출하기 위하여 상기 비점수차렌즈의 스폿이 형성되는 최장위치와 최단위치 사이에 제1광검출기(61)와 제2광검출기(62)를 각각 구비하였다. 두 광검출기(61,62)는 평행하게 위치되며, 각각은 이분할 광검출기이다. 제1광검출기(61) 및 제2광검출기(62)의 분할면은 광 기록 재생 매체인 디스크에 스폿을 형성하도록 하는 대물렌즈의 중심부를 통하여 상기 디스크에 입사되고 동일 광 경로로 반사되어 상기 한 쌍의 비점수차렌즈(50)의 경계 부분으로 입사되어 언제나 동일 위치로 굴절하는 광의 경로와 상기 대물렌즈가 정확한 위치에 고정되었을 때의 초점 위치에 놓여 있다.

제2b도는 상기 이중 비점수차렌즈를 구체적으로 도시한 일예로서 일절단면을 가지는 제1비점수차렌즈(51)와 제2비점수차렌즈(52)를 그 절단면이 일평면을 이루도록 이웃하여 결합하였다. 상기 제1비점수차렌즈(51)와 상기 제2비점수차렌즈(52)의 초점거리는 반드시 일치할필요가 없다. 만일 두 비점수차렌즈의 초점거리에 위치차가 존재하면 상기 두 광검출기(61,62)의 위치를 각각 조절하여 보정할 수 있다.

제2c도는 상기 이중 비점수차렌즈의 다른 예를 나타낸 사시도이다. 이 도면을 참조하면, 제1비점수차렌즈(56)와 이에 이웃한 제2비점수차렌즈(57) 사이의 두 블록면이 끝나는 부분 사이 거리가 d만큼 이격된 평면부(58)가 형성되어 있다. 이와 같이 두 렌즈 사이의 간격을 조절하여 상기 디스크에서 반사되어 트래킹 오차 신호 검출을 위하여 3빔으로 분리된 0차 광선과 ±1차 광선이 중첩되어 형성된 광량분포를 두 부분으로 미리 분리시 상기 광검출기의 틀어짐에 영향을 받지 않고 직류 옵셋을 제거할 수 있다.

제3a, b, c도는 디스크와 대물렌즈 사이의 거리 관계에 따른 광검출수단을 나타낸 개략도이다.

광원과 이 광원으로 부터의 입사수단은 도시하지 않았으며, a도는 광원으로 부터 광경로 변환수단을 통하여 대물렌즈(80)로 입사한 광이 광디스크(70)에 정확히 스폿을 형성한 예를 나타낸 개략도이다. 이와 같이 광디스크(70)에 정초점이 맺히는 경우는 상기 대물렌즈(80)와 이 대물렌즈(80)를 통한 광을 모아주는 압축렌즈(40)를 통과하여 비점수차렌즈(50)에 입사 통과하여, 정확히 이분할렌즈의 분할면에 광이 투사되어 두 분할판 A와 B, 그리고 C와 D 사이에 광량이 분포된다.

이때 상기 4개의 분할판 A, B, C, D에서 수광된 광을 종래의 방법과 동일하게 적절히 가감하여 포커스 오차신호와 트래킹 오차신호를 검출할 수 있다. 분할판 A와 D에서 수광된 신호를 합산하고 분할판 B와 C에서 수광된 신호를 합산한 후, 이 합산된 차신호를 검출하므로써 포커스 오차신호를 검출하게 되는데 두 합신호 A+D, B+C 각각에 포함된 직류옵셋 신호는 각각 보상되어 검출신호에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 디스크의 포커스 상태에 따른 올바른 정보를 검출할 수 있다.

b도는 광디스크와 대물렌즈 사이의 거리가 가까운 경우 포커스 오차신호와 트래킹 오차신호를 검출하는 광검출기(61,62)에 수광되는 광량 분포의 특성을 나타내는 개략도이다. 도시된 바와 같이 상기 대물렌즈(80)를 투과하여 입사하는 광은 동일 경로로 반사되지 않고 그 광축을 중심으로 더 가까운 거리를 통과한다. 이 광디스크(70)에서 반사되어 대물렌즈(80)를 통과한 광은 압축렌즈(80)에 의하여 소정 폭으로 광폭이 집속되고 실린드리컬렌즈(50)에 의하여 광검출기(61,62)로 향한다. 이 때 상기 비점수차렌즈를 통과하는 광 중 두 비점수차렌즈(50)의 경계부분을 통과하는 광은 대물렌즈(80)와 디스크(70)의 거리에 무관하게 광축을 통하여 입사한 광은 동일 광경로로 재입사되므로, 제1광검출기(61)와 제2광검출기(62)의 분할면에 정확히 떨어지고, 상기 비점수차렌즈(50)의 바깥부분을 통과하는 광은 그 초점거리가 광검출기(61,62) 보다 멀리 위치하여 제1광검출기(61)의 분할판 A와 제2광검출기(62)의 분할판 D에 광이 분포하게 된다. 따라서,상기에서 언급한 바와 같은 포커스 오차신호 검출수단과, 트래킹 오차신호 검출수단을 이용하여 오차신호를 검출할 수 있다. 이 경우 상기 a도를 통하여 언급한 바와 같이 디스크의 흔들림, 기울어진 상태로의 회전등에 의하여 발생된 직류 옵샛의 영향을 어느 정도 배제할 수 있다.

c도는 b도의 경우와는 반대로 광검출기(70)와 대물렌즈(80) 사이의 거리가 초점거리 보다 멀리 배치된 경우이다. 이 경우는 대물렌즈(80)의 광축을 중심으로 광검출기(70)로 입사되는 광의 경로 보다 출사되는 광의 경로가 멀리 통과한다. 따라서, 압축렌즈(40)를 통과하여 비점수차렌즈(50)에 입사 통과한 광은 그 초점이 이 비점수차렌즈(50)와 광검출기(61,62) 사이에 맺히게 되어 제1광검출기(61)의 분할판 B와, 제2광검출기(62)의 분할판 C에 보다 많은 광량이 분포하게 된다.

이상에서와 같이 이웃한 두 비점수차렌즈(50)와 이분할된 두 광검출기(61,62)를 구비함으로써 포커스 오차신호 검출과 트래킹 오차신호 검출 시 직류 옵셋에 의한 오정보 검출을 줄일 수 있어서, 높은 품위의 정보를 재생할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (5)

1. 광원과, 이 광원으로 부터 생성된 광을 디스크에 접속하는 대물렌즈와, 그 디스크에서 반사된 광을 수광하여 트래킹 오차신호와 포커싱 오차신호를 검출하는 광검출수단이 구비된 광픽업에 있어서, 상기 디스크에서 반사되는 광의 광축을 중심으로 이웃하게 위치하여 각각 그 광의 일부를 분담하여 2개의 집속광을 형성하는 두 개의 비점수차렌즈를 구비하고, 상기 광검출수단이 그 렌즈에 의하여 형성되는 2개의 집속광을 각각 수광하도록 적어도 2개의 이분할 광검출기를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
2. 제1항에 있어서, 상기 두 비점수차렌즈 각각은 둘레 일부분에 일평면을 가지도록 절단된 원기둥 형상으로 절단된 두 평면으로 광이 입사하도록 상기 두 평면이 이웃하여 하나의 평면을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 두 비점수차렌즈의 경계부분이 상기 대물렌즈와 동일 광축상에 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
4. 제1항에 있어서, 상기 광검출기는 상기 제1비점수차렌즈를 통과한 광을 수광하도록 된 제1광검출기와 상기 제2비점수차렌즈를 통과한 광을 수광하도록 된 제2광검출기로 이루어 지고, 각 광검출기에 포함된 분할판이 이분할 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
5. 제4항에 있어서, 상기 광검출기는 상기 두 이분할 된 분할판의 경계선이 상기 두 비점수차렌즈의 기둥 방향으로 되고, 상기 두 비점수차렌즈의 경게부분을 통과한 광이 상기 분할판의 경계부분에 수광되도록 상기 두 비점수차렌즈와 소정 간격 이격되어 위치되는 것을 특징으로 하는 광검출기.