KR0186153B1 - 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 광디스크(D)로부터 반사되는 광이 두 개의 반원형 스폿의 상을 맺고 포커싱에러에 따라 두 개의 반원형 스폿이 어긋나도록 그 반사광을 갈라서 각각 굴절시키기 위해 특수 제작된 스프리트프리즘(10)과, 상기 스프리트프리즘(10)을 통과한 광(B)을 수광하여 포커싱신호 및 트랙킹신호를 검출하는 광검출기(5)를 포함하여 구성되어 포커싱 및 트랙킹신호검출감도를 높여 준 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면 포커싱 및 트랙킹신호 검출감도가 높아져 고속화, 고밀도화되어 가는 광픽업장치의 개발추세에 부합된다.

Description

광픽업장치

제1도는 종래 기술에 의한 광픽업장치의 개략구성을 도시한 구성도.

제2도의 (a)(b)(c)는 종래 기술에 의한 광픽업장치의 신호검출상태를 도시한 도면으로, (a)는 광디스크와 대물렌즈사이가 가까워 초점이 맞지 않은 경우의 신호검출상태도, (b)는 광디스크의 빔의 초점이 정확하게 형성된 경우의 신호검출상태도, (c)는 광디스크와 대물렌즈사이가 멀어 초점이 맞지 않은 경우의 신호검출상태도.

제3도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 신호검출을 위한 스프리트프리즘의 형상을 도시한 사시도.

제4도의 (a)(b)(c)는 본 발명에 의한 광픽업장치의 포커스에러신호검출상태를 도시한 도면으로, (a)는 광디스크에 정확하게 초점이 맞아진 상태를 도시한 도면, (b)는 광디스크와 대물렌즈사이의 초점이 맞지 않은 상태를 도시한 도면, (c)는 광디스크와 대물렌즈사이의 거리가 가까워 초점이 맞지 않은 상태를 도시한 도면.

제5도의 (a)(b)(c)는 본 발명에 의한 광픽업장치에서 트랙킹에러신호검출을 설명하기 위한 도면.

제6도의 (a)(b)는 본 발명에 의한 광픽업장치의 포커싱 및 트랙킹신호 출력접속도로서, (a)는 포커스신호 출력접속도, (b)는 트랙킹신호 출력접속도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원 2 : 빔분리기

3 : 대물렌즈 5 : 광검출기

9 : 집광렌즈 10 : 스프리트프리즘

11,11 : 경사면 B : 광

BX : 광축 C : 교차점

본 발명은 광디스크에 광을 집속하여 정보를 쓰거나 읽기 위한 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 광디스크에 집속되는 광의 포커싱에러신호와 트래킹에러신호를 검출하기 위해 특별히 제작된 스프리트프리즘을 구비한 광픽업장치에 관한 것이다.

광픽업 광학계는 광원에서 출사되는 광을 광디스크에 집속하는 대물렌즈, 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출기, 광디스크에 입사되는 광빔과 그로부터 반사되는 광의 경로를 분리하는 빔분리기를 가지고 있으며, 또한 광디스크의 진동에 따라 대물렌즈의 포커싱 트래킹 제어를 위해 그 포커싱에러와 트래킹에러를 알리는 신호를 검출하기 위한 수단을 포함한다.

광픽업 광학계에 있어서 포커싱에러를 검출하는 방법에는 비점수차법, 나이프에지법, 임계각법, 그리고 정각프리즘법 등이 잘 알려져 있다. 한편 트래킹에러를 검출하는 방법에는 3빔법 및 1빔에 의한 푸쉬풀법이 익히 알려져 있다.

종래기술로서, 제1도는 본 발명과 가장 관련있는 정각프리즘법을 이용하여 포커싱에러신호를 검출하는 종래 광픽업장치의 개략구성을 도시한 구성도이고, 제2도의 (a)(b)(c)는 종래 기술에 의한 광픽업장치의 신호검출상태를 도시한 도면으로, (a)는 광디스크와 대물렌즈가 가까워 초점이 맞지 않은 경우의 신호검출상태도, (b)는 광디스크에 빔의 초점이 정확하게 형성된 경우의 신호검출상태도, (c)는 광디스크와 대물렌즈가 멀어 초점이 맞지 않은 경우의 신호검출상태도이다.

이에 도시된 바와 같이, 가장 기본적인 종래 기술에 의한 광픽업장치의 광학계는 광원(1)에서 발광된 광(B)이 빔분리기(2)와 대물렌즈(3)등을 통해 광디스크(D)에 조사되고, 상기 광디스크(D)에 조사된 광(B)이 반사되어 대물렌즈(3)를 거쳐 빔분리기(2)에서 90°편향되어 정각프리즘(4)을 통해 공간적으로 분리된 2개의 2분할광검출기(5.5')로 전달되도록 구성된다.

여기서, 정각프리즘(4)은 2등변 삼각프리즘이라고도 하는데, 그 꼭지점(부호 생략됨)이 광축상에 놓이고 또한 대물렌즈(3)의 뒤초점거리에 정확히 위치된다.그러면 반사광의 광축은 그 꼭지점 부근에서 회절되고 따라서 2개의 2분할광검출기(5,5')에는 그 회절에 의한 광스폿이 각각 맺히게 된다.

따라서 광디스크(D)의 기록면이 대물렌즈(3)의 초점면에 있으면, 제2도(b)와 같이 반사광이 정각프리즘(4)에 정확히 접속되며, 이때 2개의 2분할광검출기(5,5')에는 각 분할중심에 원형의 스폿이 맺히게 된다. 그러나 광디스크(D)가 대물렌즈(3)의 초점면으로 가까워지면 그 반사광이 확산되어 대물렌즈(3)에 의한 반사광 초점은 제2도(a)와 같이 정각프리즘(4)의 꼭지점을 지난 지점에 모이고, 이때 2개의 2분할광검출기(5,5')의 각 외측 영역에 반원형스폿이 맺힌다. 반대로 광디스크(D)가 대물렌즈(3)의 초점면에서 멀어지면 그 반사광이 수속되어 대물렌즈(3)에 의한 반사광 초점은 제2도(c)와 같이 정각프리즘(4)의 꼭지점 전방에 모이고, 이때 2개의 2분할광검출기(5,5')의 각 내측 영역에 반원형스폿이 맺히게 된다.

이와같이, 대물렌즈(3)의 초점상태에 따라서 공간적으로 분리된 2개의 2분할광검출기(5,5')에 수광되는 반사광 스폿의 상태가 달라지므로, 그 2분할광검축기(5,5')의 각 영역에서 검출되는 신호를 조합함으로써 현재의 광디스크(D)에 대한 대물렌즈(3)를 포커싱에러신호와 트래킹에러신호를 연산할 수 있고, 그 연산된 포커싱에러신호와 트래킹에러신호를 기초로 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹 제어가 가능하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 정각프리즘(4)을 이용하면, 그 꼭지점에서 회절하는 광을 수광하게 되므로 광량손실이 크기 때문에 광검출기상에서의 수신 감도가 좋지 못한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광픽업 광학계에 있어서의 광디스크에 대한 대물렌즈의 포커싱에러와 트래킹에러를 알리는 신호를 검출함에 있어서, 상하 및 좌우로 양분된 단일의 4분할광검출기를 사용하고 또한 종래의 정각프리즘 대신 사용하도록 특별히 제작된 스프리트프리즘을 구비하여 포커싱에러 및 트래킹에러에 대한 신호의 검출감도가 높은 광픽업장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 광원에서 출사되는 광을 광디스크에 집속하는 대물렌즈와, 광원에서 광디스크로 입사되는 광과 그 광디스크에서 반사되는 광을 분리하는 빔분리기와, 이 빔분리기에서 분리되는 광디스크의 반사광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함하는 광픽업장치에 있어서,

상기한 광디스크에 대한 대물렌즈의 포커스에러 및 트랙에러를 알리는 신호를 검출하는 수단으로서, 상기 광검출기가 상하 및 좌우로 각각 양분되어 각기 신호를 검출하는 4개의 분할영역을 가지고 있으며, 상기 빔분리기와 그 4분할된 광검출기 사이에 설치되어 대물렌즈의 포커스가 맞을 때는 그 4분할된 광검출기의 중심에 원형 스폿의 상이 맺히도록 상기 반사광을 그대로 투과시키고 포커스에러시에는 두 개의 반원형 스폿이 접하는 상태에서 어긋나는 상태로 맺히도록 그 에러의 정도에 따라 상기 반사광을 갈라서 각 방향으로 굴절시키는 스프리트프리즘이 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업장치에 의해 달성된다.

상기 스프리트프리즘은 동일경사의 경사면을 가진 2개의 프리즘요소를 그 경사면이 동일방향을 향하고 서로 대향되는 방향으로 어긋나도록 접합하여 되며, 그 접합면상의 교점이 상기한 반사광의 집속위치에 놓이도록 배치하여 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 광픽업장치를 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 신호검출을 위한 스프리트프리즘의 형상을 도시한 사시도이고, 제4도의 (a)(b)(c)는 본 발명에 의한 광픽업장치의 포커스에러신호검출 상태를 도시한 도면으로, (a)는 광디스크에 정확하게 초점이 맞아진 상태를 도시한 도면, (b)는 광디스크와 대물렌즈 사이가 멀어서 초점이 맞지 않은 상태를 도시한 도면, (c)는 광디스크와 대물렌즈사이의 거리가 가까워 초점이 맞지 않은 상태를 도시한 도면이며, 제5도의 (a)(b)(c)는 본 발명에 의한 광픽업장치에서 트랙킹에러신호검출을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 본 발명에 따른 광픽업장치는 종래의 광픽업장치를 나타내는 제1도에 있어서 정각프리즘(4)대신 제3도에 도시된 바와 같은 스프리트프리즘(10)을 배치하고, 또한 광검출기로서 제4도에 보인 같이 4분할광검출기(5)를 배치하여 된다.

상기 스프리트프리즘(10)은 동일경사의 경사면(11,11')을 가진 2개의 프리즘요소의 접합으로 이루어진다. 즉, 2개의 프리즘요소는 각 경사면(11,11')이 동일방향을 향하는 동시에 서로 대향되는 방향으로 어긋나는 형태로 접합된다. 광학계에 있어서 스프리트프리즘(10)은 제4도에 보인 바와 같이 그 경사면(11,11')의 교점(C)이 반사광의 광축(BX)상에 놓이고 또한 그 반사광을 집광하는 집광렌즈(9)의 초점 위치에 놓이도록 배치되는 것이다.

상기 광검출기(5)는 상하 및 좌우로 각각 양분된 4개의 분할열력을 갖는 4분할광검출기로서 상기 4분할된 영역에 조사되는 광(B)의 분포상태를 증폭부로 전달하여 포커싱 및 트랙킹신호를 검출하도록 하는 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 광픽업장치의 작용효과를 설명한다.

광원(1)에서 발광된 광(B)는 시준렌즈(미도시), 빔분리기(2), 대물렌즈(3)를 거쳐 광디스크(D)의 정보면에 집광되고, 상기 광디스크(D)에 집광된 광(B)이 다시 반사되어 대물렌즈(D)를 거쳐 상기 빔분리기(2)로 전달된다. 상기 빔분리기(2)에서 상기 광(B)이 편향되어 집광렌즈(9)를 거쳐 스프리트프리즘(10)으로 입사된다. 이때, 상기 광(B)의 광축(BX)은 상기 스프리트프리즘(10)의 교차점(C)을 통과하도록 된다. 이와 같이 스프리트프리즘(10)의 교차점(C)에 포커스된 후 4분할광검출기(5)에 입사되는 광(B)는 포커싱의 상태에 따라, 제4도에 도시된 바와 같이 광검출기(5)상에 분포되어 전기신호로 전환된다.

즉, 제4도의 (a)는 광디스크에 정확하게 포커싱이 된 상태를 도시하는 것으로, 광검출기(5)의 중심에 입사되는 광(B)은 원형의 스폿으로 상을 맺는다. 그리고, 광디스크(D)에 초점이 맞지 않게 되는 경우에는, 각각 제 4도의 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 집광렌즈(9)에 의하여 반사광(B)이 그 스프리트프리즘(10)의 교점(C)을 못미치는 지점에서 또는 지나친 지점에서 집광되고, 이때 두 개의 경사면(11,11')을 지나는 부분의 굴절률이 변화되어 광검출기(5)에 광(B)이 분포되는 상태가 광검출기(5)의 수평선을 기준으로 두 반원이 서로 어긋나게 분포된다.

상기와 같이 광(B)이 광검출기(5)상에 분포되면, 이와 같은 분포상태를 이용하여 ΔP=(P_a+P_d)-(P_b+P_c)의 부호를 조사하여 포커싱신호를 검출하게 된다. 여기서, P_a, P_b, P_C,P_d는 광검출기(5)의 a,b,c,d 영역에 각각 분포되는 광량에 따라 검출되는 광검출기(5)의 각 영역에서 검출되는 신호값을 나타낸다. 즉 상기 ΔP의 값이 0이 되면 포커싱이 정확하게 이루어진 것이고, 상기 ΔP의 값이 0보다 크거나 작은 경우에는 포커싱이 이루어지지 않은 상태이다. 그리고, 상기 ΔP의 (+)(-)값에 각각 광디스크(D)의 전방에 초점이 맞은 경우와 광디스크(D)의 후방에 초점이 맞은 경우에 대응되는 부호를 부여하여 포커스서보용 출력을 구한다.

한편, 트랙킹서보신호를 검출하는 원리는 광디스크(D)상의 피트요철에 의해 발생되는 ±1차회절광과 0차회절광의 간섭현상을 이용하여 광검출기(5)의 각 영역에 분포되는 광량차를 검출하도록 하는 것이다. 즉, 제5도에 도시된 바와 같이, 회절광에 의해 광검출기(5)에 형성되는 회절무늬에 따른 광검출기(5) 각 영역의 광분포의 차이를 검출하여 트랙킹신호를 검출하게 된다.

즉, 제5도의 (a)의 경우가 정확하게 트랙킹이 이루어진 경우이고, 제5도의 (b)(c)는 트랙킹이 정확하게 이루어지지 않은 경우이다. 이와 같이 광검출기(5)의 각 영역에 광(B)이 분포하게 되는 것을 이용하여 ΔT= (P_a+P_c)-(P_b+P_d)의 부호를 조사하여 트랙킹신호를 검출하게 된다. 즉 상기 ΔT의 값이 0이면 트랙킹이 정확하게 이루어진 것이고, ΔT의 값이 (+)혹은 (-)이면 광(B)이 트랙중심에서 벗어난 상태이다. 그리고, 트랙킹서보용 출력은 상기 ΔT값에 광디스크(D)상의 트랙위치와 입사되는 광스폿 위치의 관계에 대응하여 위치오차 방향에 대응하는 부호를 붙여 구하게 된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 광픽업장치는 포커싱신호와 트랙킹신호를 검출하기 위해 빔분리기에서 편향되어 전달된 광을 동일경사의 경사면을 가진 프리즘을 서로 대향되는 방향으로 배치한 스프리트프리즘에 입사시켜 광검출기로 전달되는 광의 입사위치를 반원씩 비껴가게 하여 트랙킹신호 및 포커싱신호를 검출하도록 한것이다. 즉, 본 발명은 종래의 정각 프리즘에서 회절하는 반사공을 검출하는 것에 비하여 그 광량손실이 아주 작은 이점을 가지고 있으며, 따라서 신호 검출 감도가 종래에 비해 높아지게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. (정정) 광원에서 출사되는 광을 광디스크에 집속하는 대물렌즈와, 광원에서 광디스크로 입사되는 광과 그 광디스크에서 반사되는 광을 분리하는 빔분리기와, 이 빔분리기에서 분리되는 광디스크의 반사광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함하는 광픽업장치에 있어서, 상기한 광디스크에 대한 대물렌즈의 포커스에러 및 트랙에러를 알리는 신호를 검출하는수단으로서, 상기 광검출기가 상하 및 좌우로 각각 양분되어 각기 신호를 검출하는 4개의 분할영역을 가지고 있으며, 상기 빔분리기와 그 4분할된 광검출기 사이에 설치되어 대물렌즈의 포커스가 맞을 때는 그 4분할된 광검출기의 중심에 원형 스폿의 상이 맺히도록 상기 반사광을 그대로 투과시키고 포커스 에러시에는 두 개의 반원형 스폿이 서로 접하는 상태에서 어긋나는 상태로 맺히도록 그 에러의 정도에 따라 상기 반사광을 갈라서 각 방향으로 굴절시키는 스프리트프리즘이 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업장치
2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 스프리트프리즘은 동일경사의 경사면을 가진 2개의 프리즘요소를 그 경사면이 동일방향을 향하고 서로 대향되는 방향으로 어긋나도록 접합하여 되고, 그 접합면상의 교점이 상기한 반사광의 집속위치 부근에 높이도록 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치