KR100198055B1

KR100198055B1 - 이종 광디스크용 광픽업 장치

Info

Publication number: KR100198055B1
Application number: KR1019960024228A
Authority: KR
Inventors: 김대영
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR980004516A

Abstract

본 발명은 엑츄에이터에 의한 대물렌즈의 진동특성을 개선하고 이종의 광디스크에 정보를 정확하게 기록/재생할 수 있는 이종 광디스크용 광픽업 장치에 관한 것이다.

이종 광디스크용 광픽업 장치는 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 표면에 집중시키도록 액츄에이터에 의해 진동하는 대물렌즈와, 대물렌즈에 입사될 광빔의 편광방향을 제어하는 편광방향 제어수단과, 상기 대물렌즈와 일체화되어 대물렌즈로 입사될 광빔의 편광방향에 따라 그 일부를 차폐하는 편광판을 구비한다. 상기 이종 광디스크용 광픽업 장치는 광빔의 편광방향에 따라 차폐하는 편광영역과 광빔의 편광방향과는 무관하게 광빔을 투과시키는 비편광영역을 통과하는 광빔들간의 경로차가 0.3λ 이하를 유지하도록 한다.

Description

이종 광디스크용 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 이종 광디스크용 광픽업 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

제4도는 제3도에 도시된 액정유닛 및 편광판을 상세하게 도시하는 도면.

제5도는 편광판에 의한 광로차에 따른 광디스크의 정보기록매체 및 그 주변영역에서의 광빔의 분포특성을 도시하는 도면.

제6도는 편광판에 의한 광로차에 따른 광디스크의 정보기록매체 및 그 주변영역에서의 광빔의 분포도의 변화를 도시하는 도면.

제7도는 편광판에 의한 광로차에 따른 광디스크의 정보기록매체 및 그 주변영역에서의 광빔 분포 비율의 변화를 도시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 광원 12 : 빔 스프리터

13 : 시준렌즈 14 : 센서렌즈

15 : 광검출기 17 : 액츄에이터

18 : 대물렌즈 20 : 액정유닛

21 : 액정층 22,23 : 투명기판

24,25 : 투명전극 30 : 편광판

31 : 비편광부 32 : 편광부

B : 광빔 D : 광디스크

본 발명은 광디스크에 정보를 기록/재생하는 광픽업 장치에 관한 것으로, 엑츄에이터에 의한 대물렌즈의 진동특성을 개선하여 광빔의 트래킹 및 포커스 동작이 정확하고 신속하게 진행되도록 하고 이종의 광디스크들에 정보를 정확하게 기록/재생 할 수 있는 이종 광디스크용 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 조밀한 뿐만아니라 디스크의 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 짧다. 실제로, DVD는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6 mm 인 반면에 CD는 1.2 mm 이다. 이로 인하여, DVD용 광픽업장치는 CD의 정보를 기록/재생하기 곤란하며, 이는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리가 변화함으로 인한 구면수차가 발생하는 것에 기인한다.

구면수차는 제1도의 점선과 같이 광디스크상의 정보 기록 매체에 조사되는 광빔의 량(즉, 메인 로브의 크기)에 비하여 정보 기록 매체 이외의 영역에 조사되는 광빔의 양(즉, 사이드 로브의 크기)가 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 (식 1)에서 광터스크의 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 차이인 0.6 mm에 의해 파면수차 꾕균치인 0.43 λ가 된다.

이와는 달리, 대물렌즈의 개구율을 0.35 로 변경할 경우에 구면수차는 파면수차 평균치인 0.048λ가 되고, 디포커스에 의한 비점수차는 31.67 λ에서 존재하지 않도록 보정되어 광학수차의 평가 기준인 0.07 λ 의 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 광디스크에 조사되는 빔스폿(Beam Spot)이 커지게 한다. 결과적으로, 대물렌즈의 개구율의 변환는 신호 대 잡음 비율(S/N)의 변화를 초래한다. 따라서, 대물렌즈의 개구율은 0.25 ∼ 0.38 의 범위가 유용하다.

이상의 이론에 따르면, 대물렌즈의 개구율은 대물렌즈에 입사되는 광빔의 직경을 조절함에 의하여 변경 가능하고, 이를 이용하여 CD 및 DVD 모두를 재생할 수 있는 광픽업 장치가 제안되었다. CD 및 DVD 겸용 광픽업 장치는 제2도에 도시된 바와 같이 엑츄에이터(8)에 의해 구동되는 대물렌즈(7)와 일체화되도록 액정셔터(5) 및 편광판(6)를 부가하여 대물렌즈(7)의 개구수를 변화시킴으로서 CD 및 DVD 모두의 기록/재생을 가능하게 하였다. 액정셔터(5) 및 편광판(6)이 대물렌즈(7)와 일체화됨으로서 액츄에이터(8)는 포커싱 및 트랙킹을 위해 대물렌즈(7)뿐만 아니라 액정셔터(6) 및 편광판(5)을 함께 진동시켜야 한다. 이는 대물렌즈(7)를 빠른 속도로 미세하게 진동시켜야 하는 대물렌즈(7)의 진동특성을 저하시키고 나아가 광빔의 트래킹 및 포커싱 서보동작을 저해하는 요인이 된다.

그리고, 상기 액정셔터(5)는 구동용 전압을 유입하기 위한 전원라인(도시하지 않음)을 필요로 하며, 이 전원라인은 액츄에이터(8)의 구동특성을 변화시키게 된다. 이로 인하여, 대물렌즈(7)의 전동특성이 영향을 받아 광빔의 트래킹 및 포커스 서보동작이 정확하게 수행될 수 없도록 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 엑츄에이터에 의한 대물렌즈의 진동특성을 개선하여 광빔의 트래킹 및 포커스 동작이 정확하고 신속하게 진행되도록 하고 이종의 광디스크들에 정보를 정확하게 기록/재생 할 수 있는 이종 광디스크용 광픽업 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 표면에 집중시키도록 액츄에이터에 의해 진동하는 대물렌즈와, 대물렌즈에 입사될 광빔의 편광방향을 제어하는 편광방향 제어수단과, 상기 대물렌즈와 일체화되어 대물렌즈로 입사될 광빔의 편광방향에 따라 그 일부를 차폐하는 편광판을 구비한다. 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치는 광빔의 편광방향에 따라 차폐하는 편광영역과 광빔의 편광방향과는 무관하게 광빔을 투과시키는 비편광영역을 통과하는 광빔들간의 경로차가 소정값 이하를 유지하도록 한다.

상기 목적외에 본 발명의 다론 목적 및 장점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명를 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 제3도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치를 개략적으로 도시한다. 제3도에 있어서, 이종 광디스크용 광픽업 장치는 소정파장의 광빔을 발생하는 광원(11), 광원(11)으로부터의 광빔(B) 중 특정 편광의 광빔(B)은 투과시키고 그 외의 편광의 광빔(B)은 반사시키는 빔스플리터(12), 빔스플리터(12)를 통과한 광빔(B)을 평행광으로 만드는 시준렌즈(13), 상기 시준렌즈(13)를 통과한 평행빔의 편광방향을 제어하는 편광방향 제어수단인 액정유닛(20)과, 엑츄에이터(17)에 의해 진동 가능하도록 설치되어 상기 액정유닛(20)으로부터 입사되는 광빔(B)의 직경을 조절하는 광선다발조절수단인 편광판(30)과, 편광판(30)을 통과한 광빔(B)을 광디스크(D)의 정보기록면에 집광시키는 대물렌즈(18)와, 상기 기록면에서 반사된 빔(B)을 상기 빔스플리터(12)를 통해 전달받아 정보를 검출하는 광검출기(15)등으로 구성된다. 여기서, 상기 엑츄에이터(17)는 대물렌즈(18)와 편광판(30) 등을 포함하여 가동부를 이루게 되고 상기 광원(11), 빔스플리터(12), 시준렌즈(13), 액정유닛(20) 등은 고정부를 이루게 된다. 액정유닛(20)이 대물렌즈(18)와 분리·설치됨으로 인하여 대물렌즈(18)의 진동특성이 향상되고 아울러 액정유닛(2)에 전원을 공급하는 전원라인이 액츄에이터(17)와 분리됨으로 인하여 액츄에이터(17)의 구동특성이 향상된다. 이로인하여, 광빔의 포커스 및 트래킹 서보 동작이 정확하고 신속하게 진행되게 된다.

상기 액정유닛(20)은 제4도에 도시된 바와 같이 투명기판들(22)(23)의 내측에 소정 두께(d)의 액정층(21)을 중심으로 대치되도록 배열된 투명전극들(24)(25)을 구비한다. 액정층(21)은 투명전극들(24,25)에 전원이 인가되지 않은 상태에서는 입사된 빔(B)의 편광방향을 90°트위스트시켜 주는 반면에 투명전극들(24,25)에 전원이 인가된 상태에서는 입사된 광빔(B)을 변화없이 그냥 통과시킨다.

그리고 상기 액정유닛(20)은 시준렌즈(13)와 대물렌즈(18) 사이의 광빔의 경로상에 설치되었으나, 그 설치 위치는 이에 한정되지 않고 광픽업의 고정부내의 광빔의 경로 어느 곳에 설치될 수 있다.

상기 액정유닛(20)에 포함되어 광빔의 편광방향을 변경시키는 액정층(21)의 두께(d)는 λ에 대한 상광빔 (ordinary beams)의 굴절율이 No 이고 이상 광빔(extraodinary beams)의 굴절율이 Ne인 액정에서 두개의 굴절율의 차를 δn이라고 할 때, 임의의 m차 조건에 의해 다음과 같이 결정된다.

(식4)에서, m은 정수이며, 일반적으로 m=1일 때 광빔의 편광방향이 90°바뀌게 된다. 상기 편광판(30)은 제4도에 도시된 바와 같이 중앙부에 소정 직경의 원형상으로 형성되어 광빔의 편광방향에 상관없이 광빔(B)을 통과시키는 비편광부(31)와, 비편광부(31)의 주위에 형성되어 일정 편광방향의 광빔만을 통과시키는 편광부(32)를 구비한다. 비편광부(31)는 일정 편광방향의 광빔만을 통과시키기 위한 편광물질이 코팅됨에 의해 형성되며, 이 편광물질로 인하여 편광부(32)를 경유하는 광빔은 비편광부(31)를 경유한 광빔에 비하여 위상지연 된다. 즉, 비편광부(31) 및 편광부(32)의 두께의 차이는 광로차를 유발시킨다. 이 광로차는 광디스크(D)의 정보기록매체에 조사되는 광빔의 량(즉, 메인로브) 및 정보기록매체 이외의 지역에 조사되는 광빔의 량(즉,사이드 로브)에 영향을 미쳐 광픽업장치로 하여금 광디스크(D)에 수록된 정보를 재생하기 곤란하게 한다. 제5도를 참조하면, 메인로브의 광의 세기는 비편광부(31) 및 편광부(32)에 의한 광로차가 증가될수록 점진적으로 감소하는 반면에 1차 사이드 로브의 광의 세기는 점진적으로 증가한다. 그리고 제6도에서의 메인로브에 대한 1차 사이드 로브의 광세기의 비율은 제7도에 도시된 곡선과 같이 변화된다. 그리고 재생신호가 노이즈의 영향을 받지 않고 광픽업 장치가 광디스크에 수록된 정보를 정확하게 재생하기 위해서는 1차 사이드 로브가 메인 로브에 대하여 20% 이하의 크기를 갖어야 하며, 또한 1차 사이드 로브가 메인 로브에 비해 20% 이하의 크기를 유기하기 위해서는 제7도에서 볼 수 있듯이 편광판(30)의 비편광부(31)를 경유한 광빔과 편광부(32)를 경유한 광빔과의 위상차가 0.3λ(λ는 광파장) 미만이어야만 한다. 그러므로, 판광판(30)의 편광부(32)는 0.3λ 이하의 광로차를 유지하도록 비편광부(31)와 적절한 두께를 갖도록 설정된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업장치의 작용 및 효과를 상세히 설명하기로 한다.

제3도 및 제4도에 있어서, 광원(11)에서 발생된 광빔(B)은 빔스플리터(12) 및 시준렌즈(13)를 경유하여 제4도의 화살표(V)와 같은 편광방향으로 액정유닛(20)에 입사된다. 이때, 액정유닛(20)의 투명전극(24)(25)에 전원이 인가되지 않은 상태이면, 액정유닛(20)을 경유하여 편광판(30)에 입사되는 광빔(B)의 편광방향은 90°회전된 상태가 된다. 이와 같이 편광방향이 변경된 광빔(B)은 편광판(30)의 비편광부(31) 또는 편광부(32)를 그대로 통과하여 대물렌즈(18)에 의해 광디스크(D)상의 정보기록매체에 집광된다. 이 때, 편광판(30)의 비편광부(31)를 통과한 광빔과 편광부(32)를 경유한 광빔의 위상차가 0.3λ 이하로 유지되어 대물렌즈(18)에 의해 집속된 광빔(B)은 주로 광디스크(D)의 정보기록매체에 분포하게 된다. 이와는 달리, 액정유닛(20)의 투명전극(24,25)에 전원이 인가된 상태이면, 액정유닛(20)을 경유한 광빔(B)은 액정유닛(20)으로 입사되기 전의 편광방향과 동일한 편광방향을 유지하게 된다. 이와 같이 편광방향이 변경되지 않은 광빔(B)은 편광판(30)의 편광부(32)에 의해 직경이 감소된다.

이는 편광판(30)의 편광부(32)로 입사되는 광빔이 편광부(32)에 의해 흡수 또는 반사되므로 인하여 대물렌즈(18)쪽으로 진행하지 못하고 비편광부(31)에 입사되는 광빔만이 대물렌즈(18)쪽으로 진행되는 것에 기인한다. 직경이 감소된 광빔은 대물렌즈(18)에 의하여 광디스크의 표면으로부터 비교적 먼 거리에 있는 정보기 록매체에 집광된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치는 광디스크(CD 또는 DVD)에 따라 액정유닛으로의 전원의 공급을 제어하여 광빔의 편광방향을 선택적으로 변경하여 광빔의 직경을 조절한다. 이러한 동작을 통하여, 이종 광디스크용 광픽업 장치는 광디스크의 종류에 따라 대물렌즈(18)의 개구수를 적절히 조절하여 광디스크의 종류와 무관하게 정보를 기록/재생하게 된다.

그리고 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치는 액정유닛(20)을 대물렌즈(18) 및 액츄에이터(17)와 분리되도록 설치하여 대물렌즈(18)의 고속 진동 특성 및 액츄에이터(17)의 구동특성을 향상시키므로 정밀하고 신속하게 광빔의 트래킹 및 포커스 서보 동작이 정밀하고 신속하게 진행될 수 있도록 한다.

이는 액츄에이터(17)에 의해 구동될 무게 부하가 격감되고 액츄에이터(17)의 전기적 특성이 열화되지 않는 것에 기인한다.

또한, 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치는 편광판(30)의 비편광부(31) 및 편광부(32)간의 두께차를 적절하게 유지하여 편광판(30)의 비편광부(31)를 경유한 광빔에 비하여 편광부(32)를 경유한 광빔이 0.3λ 이하로 위상지연되도록 한다. 이로 인하여, 본 발명의 이종 광디스크용 광픽업 장치는 재생신호가 잡음의 영향을 받지 않도록 하고 더 나아가 광디스크에 수록된 정보가 정확하게 재생될 수 있도록 한다.

Claims

광원으로부터의 광빔을 광디스크의 정보기록매체에 집중시키도록 액츄에이터에 의해 진동하는 대물렌즈와, 대물렌즈에 입사될 광빔의 편광방향을 제어하는 편광방향 제어수단과, 상기 대물렌즈로 입사될 광빔의 편광방향에 따라 그 일부를 차폐하기 위하여, 광빔의 편광방향에 따라 차폐하는 편광영역파 광빔의 편광방향과는 무관하게 광빔을 투과시키고 상기 편광영역을 경유한 광빔과의 광로차를 0.3λ 이내로 유지하기 위해 상기 편광영역과 적절한 두께차를 유지하는 비편광영역으로 구성되고 상기 대물렌즈와 일체화된 편광판을 구비한 것을 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.