KR100200815B1

KR100200815B1 - Detection method for focus error

Info

Publication number: KR100200815B1
Application number: KR1019930015006A
Authority: KR
Inventors: 김태경
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1993-07-31
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR950004133A

Abstract

광픽업의 포커스 서보에 이용될 수 있는 포커스 에러 검출방법이 개시되어 있다. 개시된 방법에서는 별도의 광학부품을 추가하지 않기 위해, 2개의 광검출기를, 반사광을 집속하는 집속렌즈의 초점 부근에 소정의 간격으로 이격시키는 동시에 그 반사광의 광축에 대해 소정의 각도로 경사지는 동일 평면상에 나란하게 배치하여 그 반사광을 수광하고, 광검출기에는 차동증폭기를 연결하여 그 2개의 광검출기에서 각각 검출되는 신호들을 차동한다. 차동증폭기로부터 디스크의 진동에 따라 부호가 바뀌는 신호가 출력됨으로써 대물렌즈의 포커스 에러를 검출하는 것이다. 개시에 의하면 포커스 에러 검출을 위한 광학계를 저렴하게 구성할 수 있고 또 C/N비를 향상시킬 수 있다.A focus error detection method that can be used for a focus servo of an optical pickup is disclosed. In the disclosed method, two photodetectors are spaced at predetermined intervals near the focal point of the focusing lens that focuses the reflected light at a predetermined interval while inclining at a predetermined angle with respect to the optical axis of the reflected light so as not to add a separate optical component. They are arranged side by side to receive the reflected light, and a differential amplifier is connected to the photodetector to differential the signals respectively detected by the two photodetectors. The differential error amplifier outputs a signal whose sign changes in accordance with the vibration of the disk to detect the focus error of the objective lens. According to the disclosure, the optical system for focus error detection can be configured at low cost and the C / N ratio can be improved.

Description

Focus error detection method

제1도는 본 발명의 포커스 에러 검출방법을 실시하기 위한 광학계의 배치도.1 is a layout view of an optical system for implementing the focus error detection method of the present invention.

제2도는 제1도의 광학계에 있어서 디스크의 위치에 따른 검출과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면으로서, (a)는 정초점의 상태를, (b)는 디스크가 가까운 상태를, (c)는 디스크가 먼 상태를 각각 나타낸다.FIG. 2 is a diagram illustrating the detection process according to the position of the disk in the optical system of FIG. 1, (a) shows a near-focal state, (b) shows a disk near, and (c) shows a disk far away. Each state is shown.

제3도의 (a)(b) 및 (c)는 제2도의 각 상태에서 광검출기에 수광되는 광스폿을 설명하기 위하여 나타낸 평면도.(A) (b) and (c) of FIG. 3 are plan views shown for explaining the light spots received by the photodetector in each state of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 입사광 2 : 빔스프리터1: incident light 2: beam splitter

3 : 대물렌즈 4 : 디스크3: objective lens 4: disc

5,5a,5b,5c : 반사광 6 : 집속렌즈5,5a, 5b, 5c: reflected light 6: focused lens

7,8 : 광검출기 10 : 차동증폭기7,8: photodetector 10: differential amplifier

11 : 액튜에이터11: Actuator

본 발명은 어떤 피사체를 향해 빛을 투사하고 그로부터 반사하는 빛을 수광하여 소정의 기능을 수행하는 각종 광학기구에 이용가능하고, 특히 정보를 광학적으로 기록 및/또는 재생하는 광픽업의 포커스 서보(focus servo)에 유용한 포커스 에러 검출방법에 관한 것이다.The present invention is applicable to a variety of optical devices that perform a predetermined function by projecting light toward a subject and receiving light reflected therefrom, and in particular, a focus servo of an optical pickup that optically records and / or reproduces information. A focus error detection method useful for servos.

콤팩트디스크나 광자기디스크와 같은 광정보매체에 대한 정보의 기록재생용 광픽업에 있어서는, 그 기록 또는 재생중에 디스크가 상하방향으로 면진동하는데 따라서 그의 대물렌즈를 수직적으로 구동시켜, 그 디스크와 대물렌즈 사이의 거리를 일정하게 유지시켜야만 한다. 이를 위하여 광픽업은 디스크에서 반사되어 되돌아 오는 반사빔으로부터 그 대물렌즈에 의하여 디스크상에 집속되는 빔의 집속위치, 즉 광축상의 광촛점위치의 정보를 순시해독하여 전기적 신호를 검출하고, 그 검출된 신호로써 대물렌즈의 수직구동용 액튜에이터를 작동시키는, 이른바 포커스 서보를 기록재생과 동시에 행하도록 구성되고 있다.In optical pickup for recording and reproducing information on an optical information carrier such as a compact disc or a magneto-optical disc, the objective lens is driven vertically as the disc vibrates up and down in the middle of recording or reproducing. The distance between the lenses must be kept constant. To this end, the optical pickup detects an electrical signal by instantaneously reading information on a focused position of a beam focused on the disk by the objective lens, that is, an optical focus position on the optical axis, from the reflected beam reflected back from the disk, and detects the detected electrical signal. The so-called focus servo, which operates an actuator for vertical driving of the objective lens as a signal, is configured to simultaneously perform recording and reproduction.

광픽업에 있어서의 포커스 서보를 위한 종래의 포커스 에러 검출방법에는 원통형(또는 반원통형)렌즈를 사용하는 비점수차(非点收差)법, 칼과 같이 끝이 뾰족한 일종의 차광판을 사용하는 나이프 엣지(knife edge)법, 그리고 프리즘을 사용하는 푸코법과 임계각법 등이 있다.Conventional focus error detection methods for focus servo in optical pickup include astigmatism using a cylindrical (or semi-cylindrical) lens, knife edges using a kind of light shielding plate with a sharp tip such as a knife ( knife edge method, Foucault method using prism and critical angle method.

그런데 이들의 방법으로 포커스 서보를 행하도록 구성된 광픽업들은 원통형렌즈, 나이프에지, 프리즘 등의 부품이 추가되어 가격이 비싸고 그 조립과 조정이 매우 까다롭다는 문제점을 가지고 있다. 뿐만아니라 각 방법에서는 반사광의 일부가 분할되고 광검출기에 수광되는 광량이 줄기 때문에 C/N 값이 저하되는 문제도 있었던 것이다.However, optical pickups configured to perform focus servo by these methods have a problem in that a component such as a cylindrical lens, a knife edge, and a prism is added, which is expensive and its assembly and adjustment are very difficult. In addition, in each method, a part of the reflected light is divided and the amount of light received by the photodetector decreases, which causes a problem that the C / N value decreases.

본 발명의 목적은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 별도의 광학부품을 사용하지 않고 또 광량 손실이 없는 포커스 에러 검출방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a focus error detection method without using a separate optical component and no light loss in order to solve such a conventional problem.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

피사체에 광을 집속하는 대물렌즈의 포커스 에러의 정도를 나타내는 신호를 검출하기 위한 포커스 에러 검출방법에 있어서,A focus error detection method for detecting a signal indicating a degree of focus error of an objective lens for focusing light on a subject,

상기 피사체로부터 반사되는 반사광을 집속렌즈로 집속시키는 단계와,Focusing the reflected light reflected from the subject with a focusing lens;

각각 광량에 따른 신호를 검출하는 2개의 광검출기를 상기 집속렌즈의 집속점 부근을 중심으로 소정의 간격으로 이격시키는 동시에 상기 반사광의 광축에 대해 소정의 경사를 이루는 동일 평면상에 나란히 배치하여, 그 집속렌즈에 의하여 집속되는 반사광을 검출하는 단계와,Two photodetectors, each detecting a signal according to the amount of light, are spaced apart at predetermined intervals around the focal point of the focusing lens and arranged side by side on the same plane making a predetermined inclination with respect to the optical axis of the reflected light. Detecting the reflected light focused by the focusing lens;

상기 2개의 광검출기로부터 각각 검출되는 신호를 비교하는 단계를 포함하는 포커스 에러 검출방법을 제공한다.The method provides a focus error detection method including comparing signals detected from two photodetectors, respectively.

즉, 본 발명은 기존의 비점수차 렌즈나 나이프 엣지 또는 프리즘과 같은 광학부품을 전혀 사용하지 않고 2개의 광검출기 또는 적절히 2분할된 2개의 검출영역을 갖는 2분할 광검출기를 소정의 각도로 기울이는 것만으로 포커스 에러를 검출하는 것으로서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.That is, the present invention does not use any conventional optical components such as astigmatism lenses or knife edges or prisms, but only tilts the two photodetectors or the two-split photodetectors having two appropriately divided detection regions at a predetermined angle. As an example of detecting a focus error, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 통상적인 기록재생용 광픽업 광학계의 일부를 나타낸다. 도시하지 않은 광원으로부터 제공된 평행한 입사광(1)이 빔스프리터(2)를 경유하여 대물렌즈(3)에 입사되고, 그 대물렌즈(3)에 의하여 피사체인 디스크(4)에 집속된다.1 shows a part of a conventional recording and reproducing optical pickup optical system. Parallel incident light 1 provided from a light source (not shown) is incident on the objective lens 3 via the beam splitter 2, and is focused on the disk 4 as a subject by the objective lens 3.

디스크(4)로부터는 그 입사광(1)이 반사되어 다시 대물렌즈(3)를 경유하고 빔스프리터(2)에서 분리되어 진행하는 반사광(5)을 제공한다. 그 반사광(5)은 집속렌즈(6)에 의하여 집속된다.The incident light 1 is reflected from the disk 4 to provide the reflected light 5 which passes through the objective lens 3 again and proceeds separately from the beam splitter 2. The reflected light 5 is focused by the focusing lens 6.

본 발명은 그 집속렌즈(6)에 의하여 집속되는 반사광(5)을 수광하기 위하여 그 집속점 부근에 2개의 광검출기(7)(8)를 소정의 조건으로 배치하고, 또 그 2개의 광검출기(7)(8)의 신호를 차동하는 차동증폭기(9)를 연결한다. 차동증폭기(9)는 또한 대물렌즈(3)를 디스크(4)에 대해 수직적으로 구동하는 액튜에이터(10)에 연결된다.In the present invention, in order to receive the reflected light 5 focused by the focusing lens 6, two photodetectors 7 and 8 are arranged in the vicinity of the focusing point under predetermined conditions, and the two photodetectors (7) (8) Connect the differential amplifier (9) to differential the signal. The differential amplifier 9 is also connected to an actuator 10 which drives the objective lens 3 perpendicularly to the disk 4.

2개의 광검출기(7)(8)는 광검출영역이 분할된 2개의 검출영역을 갖는 2분할 광검출기 한 개로 대신 할 수 있다. 그 2개의 광검출기(7)(8)는 반사광(5)이 광축(a)에 평행하게 진행할 때 그 반사광(5)이 집속되는 집속렌즈(6)가 초점 부근에 약간의 간격(d)으로 이격되는 동시에 그 초점(f₁)을 지나고 광축(a)에 대해 소정의 각도(θ)로 경사진 동일 평면(p)상에 나란히 배치된다.The two photodetectors 7 and 8 can be replaced by one two-segment photodetector having two detection regions in which the photodetection region is divided. The two photodetectors 7 and 8 have a focusing lens 6 to which the reflected light 5 is focused when the reflected light 5 travels parallel to the optical axis a at a slight distance d near the focal point. At the same time they are spaced apart and are arranged side by side on the same plane p which passes their focal point f ₁ and is inclined at a predetermined angle θ with respect to the optical axis a.

다음에 제2도 및 제3도를 참조하여 상기한 광학계에서 디스크(4)에 대한 대물렌즈(3)의 위치에 따라 각 상태에서 검출되는 포커스 에러에 대해 설명한다.Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the focus error detected in each state according to the position of the objective lens 3 with respect to the disk 4 in the above-described optical system will be described.

제2도의 (a)는 디스크(4)가 대물렌즈(3)의 초점면에 있는 상태이다. 이 경우에, 반사광(5a)은 입사광(1)과 똑같은 평행광으로 반사된다. 그 평행한 반사광(5a)은 집속렌즈(6)의 제1초점거리(f₁)에 집속된다. 그 제1초점은 2개의 광검출기(7)(8)의 사이에 있으므로, 제3도의 (a)에서 보는 바와 같이 광검출기(7)(8) 사이에 아주 작은 광초점(s₁)이 맺힌다. 즉, 각 광검출기(7)(8)에 수광되는 광량은 없으며 각각의 검출신호도 없다. 따라서 그 광검출기(7)(8)의 신호들을 차동하는 차동즉폭기(9)의 출력은 0으로 된다.(A) of FIG. 2 is a state where the disk 4 is in the focal plane of the objective lens 3. In this case, the reflected light 5a is reflected by the same parallel light as the incident light 1. The parallel reflected light 5a is focused at the first focal length f ₁ of the focusing lens 6. Since the first focus is between the two photodetectors 7 and 8, a very small optical focus s ₁ is formed between the photodetectors 7 and 8 as shown in FIG. . That is, there is no amount of light received by each photodetector 7 (8) and there is no respective detection signal. Thus, the output of the differential instantaneous amplifier 9 that differentials the signals of the photodetectors 7 and 8 becomes zero.

제2도의 (b)는 디스크(4)가 이동하여 대물렌즈(3)와 가까와진 상태이다. 이때 디스크(4)로부터 반사되어 대물렌즈(3)를 경유하는 반사광(5b)은 발산형태로 된다. 그 발산형태의 반사광(5b)은 집속렌즈(6)의 제1초점거리(f₁)보다도 먼 제2초점거리(f₂)에 집속되어 그 앞에 위치하는 2개의 광검출기(7)(8)에 나뉘어 수광된다. 여기서 2개의 광검출기(7)(8)는 기울어져 있으므로, 제3도의 (b)에서 보는 바와 같이, 아래로 치우친 광초점(s₂)이 형성되어 그 상부에 위치한 광검출기(7)보다 하부에 위치한 광검출기(8)에 검지되는 광량이 더 많게 된다. 따라서 차동증폭기(9)로부터 네거티브(-)의 출력이 얻어진다.(B) of FIG. 2 is a state where the disk 4 is moved and comes close to the objective lens 3. At this time, the reflected light 5b reflected from the disk 4 and passing through the objective lens 3 becomes divergent. The divergent reflected light 5b is focused on a second focal length f ₂ farther than the first focal length f ₁ of the focusing lens 6 and is located in front of the two photodetectors 7 and 8. It is divided into and is received. Here, since the two photodetectors 7 and 8 are inclined, as shown in FIG. 3 (b), a down-focused optical focus s ₂ is formed and is lower than the photodetector 7 positioned thereon. The amount of light detected by the photodetector 8 located at will be greater. Thus, a negative output is obtained from the differential amplifier 9.

제2도의 (c)는 디스크(4)가 반대로 이동하여 대물렌즈(3)로부터 멀어진 상태이다. 이때에는 디스크(4)로부터 반사되어 대물렌즈(3)를 경유하는 반사광(5c)이 수렴형태로 된다. 그 수렴형태의 반사광(5c)은 집속렌즈(6)의 제1초점거리(f₁)보다도 짧은 제3초점거리(f₃)에 집속되며 그 초점을 지나 반전되는 광을 2개의 광검출기(7)(8)가 나뉘어 수광하게 된다. 이때에는 제3의 (c)와 같이 광초점(s₂)이 위로 치우치게 된다. 따라서 2개의 광검출기(7)(8) 중 상부에 위치한 광검출기(7)에 더 많은 광량이 검지되며, 차동증폭기(10)의 출력은 포지티브(+)값을 갖는 것이다.(C) of FIG. 2 is a state in which the disk 4 moves away from the objective lens 3. At this time, the reflected light 5c reflected from the disk 4 and passing through the objective lens 3 is converged. The converging reflected light 5c is focused at a third focal length f ₃ , which is shorter than the first focal length f ₁ of the focusing lens 6, and the two light detectors 7 convert light that is inverted past the focal point. (8) is divided and receives. At this time, the optical focus s ₂ is biased upward as shown in the third (c). Therefore, more light is detected in the photodetector 7 located above the two of the two photodetectors 7 and 8, and the output of the differential amplifier 10 has a positive value.

즉, 디스크(4)의 진동에 따라 최종적으로 검출되는 되는 신호의 부호가 바뀌므로, 그 디스크(4)에 대한 대물렌즈(3)의 포커스 에러를 검출할 수 있는 것이다. 그 신호로 제1도의 액튜에이터(10)를 작동시킴으로써 그 포커스 에러를 보상할 수 있음은 물론일 것이다.That is, since the sign of the signal finally detected according to the vibration of the disk 4 changes, the focus error of the objective lens 3 with respect to the disk 4 can be detected. It will be appreciated that the focus error can be compensated by operating the actuator 10 of FIG. 1 with the signal.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명은, 단순히 광검출기만의 배치조건을 바꾸는 것만으로 디스크에 대한 대물렌즈의 포커스 에러의 검출을 행하고 다른 부품의 추가를 필요로 하지 않으므로 광학계의 구성을 단순화하여 그 가격을 낮출 수 있게 하며, 또한 반사광의 거의 모든 광량으로부터 에러신호를 검출하므로 C/N 비를 향상시키는 등, 광학계의 저가격화와 성능향상에 기여하는 지극히 효과적인 발명이다.As described above, the present invention merely detects the focus error of the objective lens with respect to the disc by simply changing the arrangement condition of the photodetector and does not require the addition of other components. It is an extremely effective invention that can reduce the cost and improve the C / N ratio by improving the C / N ratio by detecting error signals from almost all light amounts of reflected light.

Claims

A focus error detection method for detecting a signal indicating a degree of focus error of an objective lens focusing light on a subject, comprising the steps of: focusing reflected light reflected from the subject to a focus lens; Two photodetectors spaced at predetermined intervals around the focal point of the focusing lens and arranged side by side on the same plane making a predetermined inclination with respect to the optical axis of the reflected light to detect the reflected light focused by the focusing lens And comparing the signals detected from the two photodetectors, respectively.