KR0144969B1

KR0144969B1 - 광 픽엎 장치

Info

Publication number: KR0144969B1
Application number: KR1019930025292A
Authority: KR
Inventors: 이문규
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR950015245A

Abstract

본 발명은 광 디스크 플레이어 및 CD-ROM의 재생장치인 광 픽엎장치에 관해 개시한 것이다.

종래 제품에 비해 박형화 및 염가제작이 가능하도록 홀로그램(Hologram) 렌즈를 사용한 광 픽엎 장치의 경우, 광원인 레이저빔이 온도변화에 따라 그 파장이 변화됨으로써 포커스 에러 오프셀(Focus Error Offset)이 발생되는 문제점을 해결하기 위해서, 광원으로부터 출사된 광의 일부를 반사시키고 일부는 투과시키는 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)과, 상기 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism) 아래에 투과한 광을 수광하는 모니터 다이오드(Monitor Diode) 및 신호검출 포토다이오드를 설치하여, 홀로그램을 사용함에 있어서 레이저 다이오드의 파장변화 및 홀로그램 조정시 에러신호의 오프셋(Offset)이 생기지 않도록 한 것이다.

Description

광 픽엎 장치

제1도는 종래의 일반적인 광 픽엎 장치의 기본적 구성도.

제2도는 종래의 일반적인 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 개략적 구성도.

제3도는 제2도의 포토 다이오드 상에서의 신호 검출 상태도.

제4도는 종래의 일반적인 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 다른 예에 대한 개략적 구성도.

제5도는 제4도의 포토 다이오드 상에서의 신호 검출 상태도.

제6도는 본 발명에 따른 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 개략적 구성도.

제7도는 제6도의 포토 다이오드의 개략적 구성도.

제8도는 제7도의 포토 다이오드 상의 신호 검출 상태도로서, (가)는 광 디스크와 대물렌즈가 정촛점(Just Focus)보다 가까운 경우의 검출 스폿 상태도이고, (나)는 정촛점(Just Focus)을 이룬 경우의 검출 스폿 상태도이며, (가)는 광 디스크와 대물렌즈가 정촛점(Just Focus)보다 먼 경우의 검출 스폿 상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:광디스크 11,21:레이저 다이오드

12,22:그레이팅(Grating) 13:평행렌즈

14:광분리기(beam splitter) 17,24:대물렌즈

18:중간렌즈 19:원통형렌즈

20,25:포토 다이오드 23:홀로그램(Hologram) 렌즈

26:모니터 다이오드 27:하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)

본 발명은 광 픽엎 장치에 관한 것으로서, 특히 홀로그램(Hologram) 렌즈를 적용할시 광원인 레이저 빔이 온도변화에 따라 파장이 변화됨으로써 발생하는 포커스 에러 오프셋(Focus Error Offset)을 방지할 수 있도록 된 광 픽엎 장치에 관한 것이다.

일반적으로 광 디스크 플레이어(CDP: Compact Disk Player) 및 CD-ROM 등과 같은 비접촉형 광학식 재생장치인 광 픽엎 장치는 광 방식의 신호 검출을 행하는, 소위 CD방식의 심장부라고 할 수 있는 곳으로써, 레이저광의 발생원인 레이저 다이오드(Laser Diod: LD)를 사용하여 신호를 발생시키고 검출출력은 포토 다이오드(Photo Diode: PD)를 통해서 얻게 된다.

이와 같은 광 픽엎 장치로서, 종래의 일반적인 광 픽엎 장치의 기본적 구성도를 제1도에 도시하였다.

제1도를 참조하면, 비교적 촛점거리가 긴 평행렌즈(13)의 촛점위치에 레이저 다이오드(LD)(11)가 놓이며, 이 레이저 다이오드(LD)(11)에서 조사(照射)된 레이저광은 평행렌즈(13)를 거쳐 평행광선으로 되어 다시 대물렌즈(17)을 통해서 신호면(CD)(10)상에 촛점을 만든다. 그리고, 평행렌즈(13)와 대물렌즈(17) 사이에는 광분리기(beam Splitter)(14)가 놓여 있고, 이 광분리기(14)에서 편향축이 90°벗어나 중간렌즈(18)와 원통형 렌즈(19)를 거쳐 포토 다이오드(PD)(20)쪽으로 유도되어 신호가 검출된다.

한편, CD(10)가 회전할 때 수직축의 불균일성 때문에 촛점사이가 발생하므로. 촛점조절장치(A) 및 트래킹 조절장치(B)로 구성된 서보시스템을 사용하여 대물렌즈(17)를 상하로 움직여서 레이저광이 정확한 촛점을 유지하도록 해준다.

이와 같은 광 픽엎 장치는 소형화 및 박형화가 필수조건이나, 현재까지 CD용으로서 개발되어 있는 것의 대부분은 상기한 바와 같이 약간 복잡한 구성을 가지고 있다. 이와 같이 되는 가장 큰 원인의 하나는, 상기한 바와 같이, 광분리기((14)에서 편향축을 90°편향되게 포토 다이오드(PD)(20) 쪽으로 광 신호를 검출되게 되어 있어서 수광계의 구성이 다소 복잡해지게 된다.

따라서, 광 픽엎 장치의 소형화 및 박형화를 위한 노력으로, 상기 광분리기(14) 대신에 회절각(Deflection Angle)이 작은 홀로그램 렌즈를 사용하여 수광계를 발광원에 근접시킨 광 픽엎 장치가 있다.

이와 같은 홀로그램 광 픽엎 장치를 제2도 내지 제5도에 도시하였는 바, 제2도는 종래의 일반적인 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 개략적 구성도이고, 제3도는 제2도의 포토 다이오드 상에서의 신호 검출 상태도이며, 제4도는 종래의 일반적인 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 다른 예에 대한 개략적 구성도이고, 제5도는 제4도의 포토 다이오드 상에서의 신호 검출 상태도를 나타내 보인 것이다.

제2도 내지 제3도를 참조하면, 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(21)와, 이 레이저 다이오드(14)에서 발생하는 레이저 빔을 회절 한계까지 집광하여 광 디스크(10)에 조사하는 대물렌즈(24)와, 상기 레이저 다이오드(21)와 대물렌즈(24) 사이에 설치되는 그레이팅(Grating)(22) 및 홀로그램(Hologram) 렌즈(23)와, 광 디스크(10)의 피트(pit)에서 반사된 레이저 빔을 수광하여 검출하는 포토 다이오드(25)로 기본적인 광학계를 구성하고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 일반적인 홀로그램 광 픽엎 장치는, 레이저 다이오드(21)에서 방출된 빔이 그레이팅(Grating)(22) 및 대물렌즈(24)를 통해 회절 한계까지 집속되어 디스크(10)의 피트(pit) 신호를 읽어낸다. 디스크(10)에서 수광계로 반사된 빔이 홀로그램(Hologram) 렌즈(23)에서 경로를 바꾸어(+1차 회절광) 포토 다이오드(25)에 입사되어 전기적 신호로 검출된다.

상기 포토 다이오드에서 전기적 신호는 레이저 스폿(Laser Spot)의 포커싱 제어와 트랙킹 제어를 하기 위한 신호 및 피트(pit) 신호로서 사용된다. 이와 같이 전기적 신호를 검출하기 위해서는 수광부의 포토 다이오드를 다수 분할하여 하나로 집적화하도록 하고 있다.

제3도에 도시된 바와 같이, 6분할된 포토 다이오드에서, 비점수차를 일으키는 홀로그램 렌즈에 의하여 촛점이 흐려질 때(defocus시) ABCD 포토 다이오드에 검출되는 스폿(Spot)의 형상이 타원으로 변하는 비점수차법을 사용하여 포커스 에러 신호(Focus Error Signal)를 검출한다. 즉, 포커스 에러 신호는 (A+C)-(B+D)와 같은 형식의 신호차를 이용한다. 그리고, 트랙킹 에러(Tracking Error)와 신호 검출은 회절에 의해 부빔(sub-beam)을 얻을 목적으로 설치된 그레이팅판(Grating Plate)에 의해 하나의 레이저 다이오드로 부터 3개의 스폿(Spot) E, M, F가 발생되어 신호면(CD)상에 위치하게 하므로서 검출이 이루어지는 3-빔법이 사용된다. 즉, 3-빔법의 경우, 스폿 M이 신호트랙으로 부터 벗어나게 되면 스폿 E가 피트와 겹쳐 있는 구역과 스폿 F가 겹쳐 있는 구역 사이에 불균형이 생긴다. 즉, 포토 다이오드에서 검출된 트랙킹 에러(Tracking Error)신호의 값은 (E-F)로서, 이 값은 좌우 트랙킹 오차 신호이다.

결국 이 신호에 의해 트랙킹 장치가 구동되어 광선방향에 대하여 대물렌즈가 조성되므로서 트랙킹 조절이 이루어진다.

여기서, 홀로그램 광 픽엎 장치의 다른 예가 도시되어 있는 제4도 및 제5도를 참조하면, 상술한 바와 같은 그레이팅판(Grating Plate)이 존재하지 않는 동시에 2분할된 홀로그램 렌즈를 구비하여 된 점을 특징으로 하고 있다. 그리고 이에 상응하는 포토 다이오드는 4분할 구조로 되어 있다. 이 경우의 홀로그램 광 픽엎 장치의 포커스 에러 신호(Focus Error Signal) 검출은 비점수차법을 이용하는 제2도 및 제3도의 예와 동일하나, 트랙킹 에러(Tracting Error)의 신호 검출은 푸쉬-풀(Push-Full)법을 사용한다.

즉, 포커스 에러(Focus Error)와 트랙킹 에러(Tracting Error)의 신호 검출은,

FE = (A1 + B2) - (A2 + B1)

TE = (A1 + A2) - (B2 + B1)

로 된다.

이상에서 기술한 바와 같은 홀로그램 픽엎 장치는, 제1도에 도시된 바와 같은 종래의 일반적인 광 픽엎 장치보다 더 소형화 및 박형화를 할 수 있는 장점이 있으나, 그 반면에 상기와 같은 비점수차법을 채용한 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 경우, 홀로그램(Hologram) 렌즈의 위치는 미리 조정되어 설정된 온도에서는 정상적으로 작동하나, 온도 변화시에는 레이저 다이오드에서의 반사광의 파장이 변하여 홀로그램 렌즈의 1차 회절광의 회절 각도가 바뀌게 된다.

이로 인하여 중앙의 4분할 포토 다이오드의 중심으로 부터 스폿(Spot)이 이동하게 되며, 이 현상으로 말미암아 포커스 에러 오프셋(Focus Error Offset)을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 홀로그램(Hologram) 렌즈를 사용한 광 픽엎 장치에 있어서, 레이저 다이오드의 파장 변화시에도 포커스 에러 오프셋(Offset)을 방지할 수 있는 광 픽엎 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광 픽엎 장치는, 광원과, 이 광원으로 부터 출사된 광을 신호면에 집속하는 대물렌즈와, 상기 신호면으로 부터 반사된 반사광을 광전변환하는 광 검출소자와, 상기 반사광을 회절시켜 상기 광 검출소자로 유도하는 홀로그램 렌즈를 구비하여 된 광 픽엎 장치에 있어서,

상기 광 검출소자와 인접되게 위치하여 광축 편차를 모니터링하는 모니터 다이오드(Monitor Diode)와, 상기 광 검출 소자의 광축상에 위치하여 상기 광원으로 부터 출사된 광의 일부를 홀로그램 렌즈로 반사시키고 일부는 투과시켜서 광로를 상기 모니터링 다이오드로 유도하는 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)을 구비하여 된 점을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제6도는 본 발명에 따른 홀로그램(Hologram) 광 픽엎 장치의 개략적 구성도이고, 제7도는 제6도의 포토 다이오드이 개략적 구성도이며, 제8도는 제7도의 포토 다이오드의 신호 검출 상태도이다,

본 발명에 따른 광 픽엎 장치는, 제6도에 도시된 바와 같이, 광원으로서의 레이저 다이오드(21)와, 이 레이저 다이오드(21)에서 출사된 레이저 빔을 회절 한계까지 접속시켜 신호면(광 디스크)(10)에 조사시켜 주는 대물렌즈(24)와, 상기 레이저 다이오드(21)와 대물렌즈(24) 사이에 위치하는 홀로그램 렌즈(23), 그리고 수광계에 있어서 상기 광원으로 부터 출사된 광의 일부를 반사시키고 일부는 투과시키는 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)과, 상기 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)을 투과한 광을 수광하는 모니터 다이오드 (Monitor Diode)를 구비하여 된 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 광 픽엎 장치는, 레이저 다이오드(21)에서 출사된 레이저 빔은 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)(27)에 의해 빔 일부는 홀로그램 렌즈(23)로 반사되고, 또 일부 빔은 투과되어 광로가 상기 모니터링 다이오드(26)로 유도되는데, 반사된 빔은 홀로그램 렌즈(23)를 통과하여 그 0차 빔이 대물렌즈(24)에 의해 회절 한계까지 집속되어 광 디스크(10)상에 집속된다. 그리고, 이 집속된 광은 광 디스크(10) 상으로 부터 반사되어(광 디스크 상의 피트(pit) 신호를 읽음) 다시 대물렌즈(24)를 거쳐 홀로그램 렌즈(23)(본 발명의 실시예에서는 +/- 회절각(Deflection Angle)이 5°이하인 조건이 바람직하다)를 통과하여 광 검출 포토 다이오드(25)에 도달한다. 한편, 하프 미러 프리즘(Half Mirror Prism)(27)에 의해 투과된 빔의 광로의 편차발생 여부를 상기 모니터링 다이오드(26)가 검출하여 광로의 편차발생시 서보시스템을 구동시켜서 조정하게 된다.

수광계인 포토 다이오드(25)는 제7도에 도시된 바와 같이, 0차광을 검출할 중앙부의 2분할 포토다이오드와 그 좌우에 동일한 n분할(n=2, 3, 4) 포토다이오드로 이루어지며, 2분할 포토다이오드는 RF신호와 트랙킹 에러(TE) 신호를 검출한다. 즉,

RF = A1 + A2,

TE = A1 - A2

로 된다.

그리고, 좌우의 동일한 1쌍의 포토 다이오드는 포커스 에러 신호를 얻기 위한 것으로서 제8도에 그 일례가 도시되어 있다.

제8도를 참조하면, 포커스 에러(FE) 신호의 검출은

FE = (B1 + B3 + C2 + C4) - (B2 + B4 + C1 + C3)

로 된다.

중앙부의 2분할 포토 다이오드 정촛점(just focus)의 스폿이 가장 작아지도록 하면, 약간 촛점이 흐려지는 경우(defocus)에도 스폿의 크기가 크게 변하지 않으므로 안정된 트랙킹 에러 신호 및 RF신호를 얻을 수 있다.

제8도의 (가)는 광 디스크와 대물렌즈가 정촛점(Just Focus)보다 가까운 경우 검출 스폿으로,

FE 0

이고,

(나)는 정촛점(Just Focus)을 이룬 경우의 검출 스폿 상태도로서,

FE = 0

이며,

(다)는 광 디스크와 대물렌즈가 정촛점(Just Focus)보다 먼 경우의 검출 스폿 상태도로서,

FE 0

이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 고안 광 픽엎 장치는,

트랙킹 에러 신호가 회절을 거치지 않은 0차 빔이므로 파장변화 및 홀로그램 조정의 영향을 받지 않으며, 포커스 에러 신호는 +/- 1차 회절각에 비례하는 양만큼 파장변화시 이동하게 되는데, 이 때 아주 작은 회절각을 사용할 수 있으므로 포커스 에러 신호에 오프셋(offset)이 거의 없게 된다.

Claims

광원과, 이 광원으로 부터 출사된 광을 광자기기록매체의 신호면에 집속하는 집광렌즈와, 상기 신호면으로 부터 반사된 반사광을 수광하여 광전변환하는 광 신호 검출계를 구비하여 된 광 픽엎 장치에 있어서, 상기 광원의 일측에 설치되어 상기 광원으로부터 출사된 광빔의 일부를 상기 신호면으로 반사시키는 동시에 다른 일부는 투과시키는 하프 미러 프리즘과, 상기 하프 미러 프리즘을 투과한 광을 수광하여 그 출력을 기초로 광축편차를 모니터링하는 모니터링 다이오드와, 상기 광원과 상기 집광렌즈 사이에 배치되어 상기 신호면에서 반사되어 오는 광을 회절시키기 위한 홀로그램 렌즈와, 상기 홀로그램 렌즈에 의해 회절된 회절광을 수광하여 그 출력을 기초로 광자기신호를 검출하는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽엎 장치.
제1항에 있어서, 상기 광검출기는 트랙킹 에러(Tracking Error) 신호를 검출하기 위한 2분할 포토다이오드와, 포커스 에러(Focus Error) 신호를 검출하기 위한 좌우동형의 분할 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽엎 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀로그램 렌즈는 0차광 및 (+/-)1차광이 5°이하의 회절각을 갖는 것을 특징으로 하는 광 픽엎 장치.