KR100198053B1

KR100198053B1 - 디지탈 마이크로 미러 소자를 이용한 광픽업 장치

Info

Publication number: KR100198053B1
Application number: KR1019960021342A
Authority: KR
Inventors: 김영식
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR980004442A

Abstract

본 발명은 디지탈 마이크로 미러 소자를 이용하여 CD 및 DVD에 정보를 기록/재생할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.

상기 디지탈 마이크로 미러 소자를 이용한 광픽업 장치는 광디스크에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 광디스크에 조사될 광빔을 집속하는 대물렌즈와, 광디스크에 의하여 반사된 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 광디스크의 종류에 따라 선택적으로 구동되는 디지탈 마이크로 미러 소자들을 구비하여 상기 광원으로부터 상기 대물렌즈에 입사될 광빔의 직경을 조절하는 광셔터와, 광검출기로부터의 전기적 신호에 응답하여 광셔터내의 디지탈 마이크로 미러 소자들을 제어하기 위한 제어기을 구비한다.

Description

디지탈 마이크로 미러 소자를 이용한 광픽업 장치

제1도는 종래의 광픽업 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.

제2도는 CD 및 DVD에서의 정보 기록 매체 및 그 주변영역에서의 광빔의 분포 특성을 도시하는 도면.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

제4도는 제3도에 도시된 광셔터의 상세도.

제5도는 제3도에 도시된 셔터 구동부의 상세도.

제6도는 제3도에 도시된 제어기의 동작 수순을 설명하는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 12 : 광원 2 : 회절격자

3, 18 : 빔 스프리터 4, 20 : 시준렌즈

5, 28 : 대물렌즈 6, 10 : 광디스크

7, 26 : 센서 렌즈 8, 16 : 광검출기

14 : 광셔터 14A : 고정 반사부

14B : 가변 반사부 14C : DMD

14D : 힌지 22, 24 : 제1 및 제2회절격자

30 : 디스크 판별부 32 : 셔터 구동부

32A : 수평축 구동기 32B : 수직축 구동기

34 : 제어기 36 : 어드레스 발생부

본 발명은 광디스크에 정보를 기록/재생하는 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 디지탈 마이크로미러 소자를 이용하여 포맷이 다른 광디스크들을 구동할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.

최근, 광디스크는 기록용량을 증가시키기 위한 꾸준한 개발 노력에 의해 기존의 컴팩트 디스크(Compact Disk; 이하 CD라 함) 보다 대용량의 기록용량을 갖는 디지탈 비디오 디스크(Digital Video Disk; 이하 DVD라 함)가 개발되었다. DVD는 CD에 비하여 기록밀도(즉, 트랙 밀도)가 조밀할 뿐만아니라 디스크의 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 짧다. 실제로, DVD는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6 mm 인 반면에 CD는 1.2mm 이다. 이로 인하여, DVD용 광픽업장치는 CD에 정보를 기록/재생하기 곤란하며, 이는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리가 변화함으로 인한 구면수차와, 광디스크의 틸팅(Tilting)으로 인한 코마수차 및 디포커스에 의한 비점수차 등이 발생하는 것에 기인한다.

구면수차는 정보 기록 매체에 의한 광빔의 메인 로브의 세기가 정보 기록 매체 이외의 영역에 의한 사이드 로브의 세기에 비해 상대적으로 커지게 하여 정보 트랙간의 간섭 현상을 발생시킨다. 그리고 코마수차 및 비점수차등은 광학계를 불안정하게 하여 광학 특성을 저하시킨다. 이러한 구면수차(SA), 코마수차(CA) 및 비점수차(DA)는

여기서, △d는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리의 변화, n은 굴절률, NA는 대물렌즈의 개구수, △Z는 디포커스 량, θ는 광디스크의 틸트 정도이다.

상기 (식1)에서 광디스크의 굴절률(n)이 1. 54 이고, 광빔의 파장(λ)이 0.65 ㎛ 이고, 대물렌즈의 개구율이 0.6 이고, 광디스크의 표면 및 정보 기록면과의 거리가 0.6 mm 인 경우, 무수차계를 이루는 광픽업 장치가 대물렌즈의 개구율을 그대로 유지하면서 표면 및 정보 기록면과의 거리가 1.2 mm 인 CD를 재생할 때에 구면수차는 CD 및 DVD에서의 표면 및 정보 기록면과의 거리 차이 인 0.6 mm에 의해 파면수차 평균치인 0.43 λ가 된다.

이와는 달리, 대물렌즈의 개구율을 0.35로 변경할 경우에 구면수차는 파면수차 평균치 인 0.048 λ가 되고, 디포커스에 의한 비점수차는 31.67 λ에서 존재하지 않도록 보정되어 광학수차의 평가 기준인 0.07 λ의 마샬 표준(Marechal's Criteron) 이하가 된다.

또한, 상기 (식2)에서 광디스크의 틸트량에 대해서도 개구율의 변화에 의해 기존 CD 보다 2배 이상의 허용도를 갖게 되어 광학계를 안정화 할 수 있다. 그러나, 개구율의 증가는 구면수차의 증가를 초래하고, 반대로 개구율의 감소는 광기스크에 조사되는 빔스폿(Beam Spot)이 커지게 한다. 결과적으로, 대물렌즈의 개구율의 변화는 신호 대 잡음 비율(S/N)의 변화를 초래한다. 따라서, 대물렌즈의 개구율은 0.25 ∼ 0.38의 범위가 유용하다.

이상의 이론에 따르면, 대물렌즈의 개구율은 대물렌즈에 입사되는 광빔의 직경을 조절함에 의하여 변경 가능하고, 이를 이용하여 CD 및 DVD 모두를 구동할 수 있는 광픽업 장치의 필요성이 대두되었다.

그러나, 종래의 DVD를 구동하는 광픽업 장치는 대물렌즈의 개구율의 조절할 수 없도록 구성되어 CD에 수록된 정보를 정복하게 재생하기 곤란하였다. 종래의 DVD용 광픽업 장치의 문제점을 첨부한 제1도 및 제2도를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

제1도는 DVD에 정보를 기록/재생하는 종래의 광픽업 장치를 도시한다. 종래의 광픽업 장치는 트랙킹 서보(Tracking Servo)를 위해 광원(1)으로부터의 광빔을 메인 광빔 및 두개의 서브 광빔으로 분리하는 회절격자(Grating)(2)와, 회절격자(2)를 통과한 광빔을 평행하게 진행하도록 하는 빔 스프리터(Beam Splitter)(3)와, 빔 스프리터(3)로부터 시준렌즈(Collimator Lens)(4)를 통과하여 입사되는 광빔들을 광디스크(6)의 표면상의 한 점에 집광시키는 대물렌즈(Object Lens)(5)를 구비한다. 그리고 종래의 광픽업 장치는 광디스크(6)에 의해 반사된 광빔을 집광시키는 센서렌즈(7)와, 센서렌즈(7)에 의해 집광된 반사광빔을 전기적 신호로 변환하는 광검출기(Photo Detector)(8)를 추가로 구비한다. 센서렌즈(7)은 광디스크(6)으로부터 대물렌즈(5) 및 시준렌즈(4)를 경유 빔 스프리터(3)에 의해 반사된 광빔을 광검출기(8)에 집광시킨다. 그리고 대물렌즈(5)는 0.6 mm의 DVD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 적합한 구면수차를 유지하기 위해 0.6의 개구율을 갖는다.

이러한 구조의 종래의 광픽업 장치는 DVD에 정보를 기록/재생할 경우 DVD의 정보 기록 매체에 광빔이 집중되도록 하여 제2도의 실선과 잘은 광 분포 특성을 갖는다. 이와는 달리, CD에 정보를 재생할 경우에 종래의 광픽업 장치는 정보 기록 매체 이외의 영역에 조사되는 광빔이 증가되도록 하여 제2도의 점선과 같은 광 분포 특성을 갖게 된다. 제2도에 있어서, 실선은 메인 로브가 사이드 로브에 비하여 현저하게 큰 차이를 갖는 반면에 점선은 메인 로브가 사이드 로브에 비하여 그다지 큰 차이를 보이지 못한다. 광픽업 장치는 CD를 재생할 경우 비교적 큰 광빔의 사이드 로브로 인하여 인접 트랙의 정보기록 매체에 의한 크로스토크(Crosstalk)가 커지게 한다. 이는 종래의 광픽업 장치에 포함된 대물렌즈의 구면수차가 CD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 적합하지 않는 것에 기인한다. 그리고 CD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 부적합한 대물렌즈의 구면수차는 CD의 틸팅에 따라 광빔의 사이드 로브를 더욱더 크게 한다. 이러한 이유로, 종래의 광픽업 장치는 CD에 수록된 정보를 재생할 수 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 디지탈 마이크로 미러 소자를 이용하여 CD 및 DVD에 정보를 기록/재생할 수 있는 광픽업 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디지탈 마이크로 미러 소자를 이용한 광픽업 장치는 광디스크에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 광디스크에 조사될 광빔을 집속하는 대물렌즈와, 광디스크에 의하여 반사된 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 광디스크의 종류에 따라 선택적으로 구동되는 디지탈 마이크로 미러 소자들을 구비하여 상기 광원으로부터 상기 대물렌즈에 입사될 광빕의 직경을 조절하는 광셔터와, 광검출기로부터의 전기적 신호에 응답하여 광셔터에 포함된 디지탈 마이크로 미러 소자들을 제어하기 위한 제어 수단을 구비한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부 도면을 참조한 다음의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제3도에는 광픽업 장치는 광디스크(10)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(12)과, 광디스크(10)에 조사된 광빔의 직경을 조절하기 위한 광셔터(14)와, 광디스크(10)에 의해 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하는 광검출기(16)와, 광빔을 스프리팅하는 빔 스프리터(18)를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 장치가 도시되어 있다.

빔 스프리터(18)는 광원(12)으로부터 시준렌즈(20)을 경유하여 입사되는 광빔이 제1회절격자(22)를 경유하여 광셔터(14)쪽으로 진행하도록 반사한다. 그리고 빔 스프리터(18)는 광셔터(14)에 의해 반사되어 제1회절격자(22)를 경유하여 입사되는 광빔이 제2회절격자(24)를 경유하여 광디스크(17)족으로 진행하도록 투과시킴과 아울러 광디스크(10)으로부터 제2회절격자(24)을 경유하여 입사되는 반사 광빔이 센서렌즈(26)를 경유하여 광검출기(16)쪽으로 진행하도록 반사한다.

광셔터(14)는 전장이 인가될 경우 자신의 중앙부쪽으로 입사되는 광빔을 고정 반사부에 의해 제1회절격자(22)를 경유하여 빔 스프리터(18)쪽으로 진행하도록 반사하는 한편 자신의 가장자리 부근쪽으로 입사되는 광빔은 DMD로 이루어진 가변 반사부에 의해 입사 경로와는 다른 경로로 진행하도록 반사시킨다.

이 결과, 광셔터(24)는 광디스크(10)쪽으로 진행하는 광빔의 직경을 감소시킨다. 이와는 달리, 전장이 인가되지 않을 경우에 광셔터(14)는 자신쪽으로 입사되는 광빔이 모두 제1회절격자(22)를 경유하여 빔 스프리터(18)쪽으로 진행하도록 반사시켜 광디스크(10)에 조사된 광빔의 직경을 크게한다.

제4도를 참조하면, 중앙부에 설치된 고정 반사부(14A)와 고정 반사부(14A)의 주변에 위치하는 가변 반사부(14B)를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 광셔터(14)가 도시되어 있다. 고정 반사부(14A)는 입사 광빔을 무조건 반사시키는 일반 미러로 형성된다. 이와는 달리, 가변 반사부(14B)는 일변의 길이가 10㎛인 정사각형의 DMD들(14C)로 구성되어 있다. DMD(14C)는 전장이 인가될 경우 정전기력에 의해 힌지(14D)를 중심으로 선회하여 입사 광빔을 입사 경로와는 다른 경로로 진행하도록 반사시킨다. 전장이 인가되지 않은 경우, DMD(14C)는 입사 광빔이 입사 경로를 따라 되돌아 가도록 반사시킨다.

다시 제3도로 되돌아 가면, 상기 시준젠즈(20)는 상기 장원(12)으로부터의 광빔이 평행하게 상기 빔 스프리터(18)쪽으로 진행하도록 하고, 상기 센서렌즈(26)는 상기 빔 스프리터(18)로부터의 광빔이 광검출기(16)에 집중되도록 집속한다. 그리고 상기 제2회절격자(24) 및 상기 광디스크(10) 사이에 설치된 대물렌즈(22)는 제2회절격자로부터 광디스크(17)쪽으로 진행하는 광빔을 집속하여 광빔이 광디스크(10)의 정보 기록 매체에 집중되도록 한다. 대물렌즈(28)는 입사되는 광빔의 직경이 작은 경우에는 작은 개구수로 구동되어 광빔이 CD의 표면으로부터 비교적 원거리에 있는 정보 기록 매체에 집중되도록 한다. 그리고 입사되는 광빔의 직경이 큰 경우, 대물렌즈(28)는 큰 개구수로 구동되어 DVD의 표면으로부터 비교적 근거리에 위치하는 정보 기록 매체에 집중되도록 한다.

그리고 상기 광픽업 장치는 상기 광검출기(16)로부터의 전기적신호에 의해 구동중인 광디스크의 종류를 판별하는 디스크 판별부(30)와, 상기 광셔터(14)를 선택적으로 구동하는 셔터 구동부(34)를 구비한다. 디스크 판별부(37)는 광검출기(16)로부터의 전기적 신호가 일정한 레벨을 초과하는가를 검사하여 현재 구동되는 광디스크(10)가 CD 또는 DVD인가를 판단한다. 이를 상세히 하면, 디스크 판별부(30)는 상기 전기적 신호가 일정한 레벨을 초과할 경우에 DVD가 구동되고 있는 것으로 판단하고, 반대로 상기 전기적 신호가 일정한 레벨 이하의 래벨을 갖을 경우에는 CD가 구동되고 있는 것으로 판단한다. 그리고 디스크 판별부(30)는 판별된 결과에 따라 DVD의 경우에 일정한 논리값(예를 들면, 하이 논리) 신호를 발생하고 그 신호를 제어기(34)에 인가한다.

상기 제어기(34)는 상기 디스크 판별부(3G)로부터의 판별신호의 논리상태에 따라 어드레스 발생부(36)을 선택적으로 구동시킨다. 좀 더 상세히 하면, 제어기(34)는 판별신호가 일정한 논리값(즉, 로우논리)을 갖는 CD 모드에만 어드레스 발생부(36)를 구동시킨다. 어드레스 발생부(36)은 상기 광셔터(14)내의 디지탈 마이크로 미러 소자들(14C)에 대한 수평 및 수직축 어드레스를 발생하여 셔터 구동부(32)에 공급한다. 그러면, 셔터 구동부(32)는 어드레스 발생부(36)로부터의 수평 및 수직축 어드레스에 의해 광셔터(14)내의 DVD들(14C)에 전장을 인가하여 DMD들(14C)이 힌지(17D)를 중심으로 선회하도록 한다. 이 결과, 광셔터(14)의 가장자리 부근(즉, 가변 반사부(14B))에 입사되는 광빔들은 선회된 DMD들(14C)에 의해 입사 경로와는 다른 경로로 반사되어 대물렌즈(28)에 입사되는 광빔의 직경을 감소시킨다. 대물렌즈(28)에 입사되는 광빔의 직경이 감소되므로 인하여 대물렌즈(28)의 개구수 및 구면수차는 감소되어 광빔이 CD의 정보 기록 매체에 집중되도록 한다.

제5도는 재3도에 도시된 셔터 구동부(32)를 상세하게 도시한다. 제5도에 있어서, 셔터 구동부(32)는 수평 및 수직방향으로 배열된 DMD들(14C)의 상단 및 우단에 각각 배열된 수평축 구동기(32A) 및 수직축 구동기(32B)로 구성된다. 수평축 구동기(32A)는 제3도의 어드레스 발생부(36)로부터의 수평축 어드레스에 의해 DMD들(14C)의 각 수직라인에 제1전위(예를 들면, 양의 전위)의 전압을 인가한다. 그리고 수직축 구동기(32B)도 제3도의 어드레스 발생기(36)로부터의 수직축 어드레스에 의해 DMD들(14C)의 각 수평라인에 제2전위(예를 들면, 기저전위)의 전압을 인가한다. 이 결과, DMD들(14C)는 수평 및 수직축 구동기(32A, 32B)가 형성하는 전기력에 의해 선회하여 입사 광빔의 진행 경로를 변경시킨다.

제6도는 제3도에 도시된 제어기의 동작 수순을 설명하는 흐름도로서 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

제어기(34)는 디스크 판별부(37)로부터의 판별신호의 논리값에 의해 현재 구동중인 광디스크가 CD 인가 판단한다(제38 단계). 제38 단계에서 현재 구동중인 광디스크가 CD인 경우, 제어기(34)는 어드레스 발생부(36)를 턴-온시켜 광셔터(14)가 동작하도록 한다(제40 단계). 이와는 달리, 제38 단계에서 현재 구동중인 광디스크가 CD가 아닌 경우에 제어기(34)는 어드레스 발생부(36)를 턴-오프시켜 광셔터(14)가 구동되지 않도록 한다(제42 단계).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 DMD를 이용한 광픽업 장치는 광디스크가 CD 또는 DVD인가에 따라 선택적으로 DMD를 구동하여 CD의 구동시 광빔의 직경을 감소시켜 대물렌즈의 개구수를 감소시킬 수 있다. 이로 인하여, DMD를 이용한 광픽업 장치는 CD의 정보 기록 매체에 광빔이 집중되도록 하여 CD에 정보를 정확하게 기록/재생 할 수 있는 이점을 제공한다.

Claims

광디스크에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광디스크에 조사될 광빔을 집속하는 대물렌즈와, 상기 광디스크에 의하여 반사된 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 상기 광디스크의 종류에 따라 선택적으로 구동되는 디지탈 마이크로 미러 소자들을 구비하여 상기 광원으로부터 상기 대물렌즈에 입사될 광빔의 직경을 조절하는 광셔터와, 상기 광검출기로부터의 전기적 신호에 응답하여 상기 광셔터에 포함된 상기 디지탈 마이크로 미러 소자들을 제어하기 위한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 디지탈 마이크로 미러 소자를 이용한 광픽업 장치.
제1항에 있어서, 상기 디지탈 마이크로 미러 소자들이 광셔터의 가장자리 부근에 배열되고, 상기 광셔터는 광디스크의 종류와 무관하게 입사 광빔이 입사 경로를 따라 반대방향으로 반사시키도록 중앙부에 설치된 고정 반사부를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 디지탈 마이크로 미러 소자들을 이용한 광픽업 장치.