KR100224800B1 - 렌즈 구동방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

기록재생용 광픽업에 있어서 대물렌즈의 포커스 및 트랙 서보에 이용될 수 있는 렌즈 구동방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 개시된 방법 및 창치에 있어서는 대물렌즈가 수직 또는 수평방향으로 이동했을 때 발생되고 있는 광축옵셋 현상을 광학적으로 보정하기 위하여, 기록면으로부터의 반사광을 수광하여 대물렌즈의 포커스 및 트택에러 신호를 검출하는 검출소자 앞에 그 반사광의 광로가 변할 수 있는 광로변경소자를 설치한다. 그 광로변경 소자는 압전체로 구동되어 그 두께가 변화하는 매질을 사용한다. 압전체는 광검출기로부터 검출되는 포커스에러 신호와 트랙에러 신호를 비교하여 광축옵셋의 유무를 판단하는 회로로부터 제어된다. 그리고 대물렌즈는 그 광축옵셋이 보정된 상태에서 광검출로부터 검증되는 포커스 및 트랙에러 신호에 따라 작동되는 액튜에이터에 의하여 구동된다. 개시에 의하면 광축옵셋이 자동적으로 보정되므로 그 광축옵셋에 의한 서보에러가 발생되지 않으며, 특히 광축옵셋을 광학적으로 보정하므로 복잡한 서보제어계를 사용하지 않아도 된다.

Description

렌즈 구동방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 의한 대물렌즈 구동장치의 블록도.

제2도의 (a) 및 (b)는 포커스에러 신호의 변화에 따른 트랙 에러 신호의 진폭변화를 설명하기 위하여 나타낸 각각의 신호 파형도.

제3도는 본 발명에 의한 대물렌즈 구동방법을 설명하기 위하여 나타낸 동작 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 대물렌즈 6 : 액튜에이터

8 : 집속렌즈 10 : 광검출기

11 : 포커스 및 트랙에러 검출회로 12 : 서보회로

14 : 광경로변환 소자 15 : 매질

16, 17 : 유리판 18 : 압전체

20 : 광축옵셋 판단회로

본 발명은 예를 들면 기록재생용 광픽업에 있어서 대물렌즈의 포커스 및 트랙 서보(focus and track servo control)에 이용될 수 있는 렌즈 구동방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 대물렌즈가 수직 또는 수평방향으로 이동했을 때 발생되고 있는 광축의 옵셋(offset) 현상을 자동적으로 보정할 수 있는 렌즈 구동방법 및 그 구동장치에 관한 것이다.

통상, 기록재생용 광픽업은 광을 발생시키는 광발생소자와 그 광을 집속하여 광기록매체에 광스폿을 형성하는 대물렌즈 및 광기록매체로부터 반사하는 광을 검지하는 적어도 하나의 광검출기를 가지며, 또한 그 대물렌즈의 포커스 및 트랙에러를 보상하기 위하여 그 대물렌즈를 수직 및 수평방향으로 미동(fine seek)시키기 위한 서보계(servo system)를 포함하고 있다.

즉, 광픽업의 대물렌즈는 포커스 및 트랙에러를 보상하도록 수직 및 수평방향으로 움직일 수 있게 설치되는데, 기록매체가 기울어져 있는 등 기록매체의 위치나 그 자세에 따라서는, 대물렌즈가 수직 또는 수평방향으로 이동했을 때, 그 이동한 대물렌즈의 광축이 원래의 위치, 구체적으로 말해서 상기한 광검출기의 중심축으로부터 벗어나게 되어 이른바 광축옵셋이 생기게 된다.

그런데 문제는, 광검출기에서 그 광축옵셋을 포커스 또는 트랙에러로 인식하게 되고 이에 따른 신호를 대물렌즈의 서보계에 보내는데 있다. 결과적으로 광축옵셋은 대물렌즈의 이상진동을 유발시키는 2차적인 서보제어의 에러의 원인이 되고 있는 것이다.

종래에는 이와같은 서보에러를 회로적으로 해결하려는 노력을 기울여 왔었다. 그러나 순수 포커스 및 트랙에러 신호와 광축옵셋에 의한 신호를 구별하는 것이 용이하지 않기 때문에, 완벽하게 해결하지 못하는 실정에 있으며, 게다가 복잡한 서보계의 사용으로 광픽업의 원가를 상승시켜왔던 것이다.

본 발명의 첫번째 목적은 상기한 광축옵셋이 포커스 및 트랙서보에 영향을 미치지 아니하도록 그 광축옵셋이 자동적으로 보정되는 렌즈 구동방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 두번째 목적은 상기한 광축옵셋이 광학적으로 보정되는 간단한 구조의 렌즈구동장치를 제공하려는 것이다.

상기의 첫번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 렌즈를 통해 광이 조사되는 피사체의 반사광을 광검출기로 수광하여 그 피사체에 대한 렌즈의 포커스 및 트랙에러의 정도를 나타내는 신호를 검출하는 단계와, 상기 검출되는 신호로부터 포커스 및 트랙에러를 상호 비교하여 렌즈의 광축옵셋을 보정하는 단계와, 상기 광축옵셋이 보정된 상태에서 상기 광검출소자로부터 검출되는 신호에 따라 렌즈를 수직 및 수평방향으로 구동하는 액튜에이터를 작동시키는 단계로, 렌즈를 구동케 하는 것을 그 특징으로 한다.

또한 상기 두번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 렌즈를 통해 광이 조사되는 피사체의 반사광을 수광하도록 배치되어 그 피사체에 대한 렌즈의 포커스 및 트랙에러의 정도를 나타내는 신호를 검출하는 적어도 하나의 광검출소자와, 상기 광검출소자로 향하는 반사광의 경로를 이동시키기 위한 광로변환 수단과, 상기 광검출소자에서 검출된 신호로부터 광축옵셋을 판단하고 그 광축옵셋을 보정하도록 상기 광로변경수단을 작동시키기 위한 광축옵셋 판단수단과, 상기 광축옵셋이 보정된 상태에서 상기 광검출소자로부터 검출되는 신호에 따라 렌즈의 액튜에이터를 구동하는 서보회로를 구비하여 되는 렌즈구동장치를 제공한다.

여기서 본 발명은, 상기 광로변경수단에 대해, 소정의 굴절률을 가지며 그 굴절률이 가변되도록 두께의 변화가 가능한 광투과매질과 그 두께를 변화시키도록 작동하는 액튜에이터를 사용하여, 상기 반사광이 그 광투과매질을 경우하게 하고 그 액튜에이터가 상기 판단수단에 의하여 선택적으로 작동되게 함으로써, 그 광축옵셋을 광학적으로 해결하는 점을 또 다른 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 있어서, 예를 들면 광픽업에 있는 대물렌즈의 이동에 의한 광축옵셋은 그 수광부인 광검출소자 앞에서 미리 보정된다. 따라서 광검출소자로부터 순수히 대물렌즈의 포커스 및 트랙에러를 나타내는 신호만이 검출되어질 뿐, 전술한 바와 같이 광축옵셋에 의한 에러 신호를 검출되지 않게 된다. 대물렌즈의 서보계는 그 순수하게 검출되는 포커스 및 트랙에러의 신호에 따라서만 대물렌즈의 액튜에이터를 작동시킨다. 따라서 대물렌즈의 서보제어에 에러가 발생하지 않는 것이다.

특히 본 발명은 상기한 광축옵셋을 광학적으로 해결하므로써 그 서보계의 간소화 저가격화를 꾀할 수 있는 발명으로서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 렌즈 구동장치를 블록도로서, 기록재생용 광픽업의 경우를 도시한다. 광픽업은 레이저 광을 제공하는 레이저 다이오드(1)와 그 레이저 광을 광기록매체인 디스크(7)에 집속시키는 대물렌즈(5)와 그 디스크(7)로부터 반사되는 광을 수광하는 광검출기(10)를 갖고 있다. 레이저 다이오드(1)에서 방출되는 광은 콜리메이팅 렌즈(2)에 의하여 평행하게 진행하며, 빔스프리터(3)와 반사 프리즘(4)을 경유하여 대(5)로 입사된다. 여기서 디스크(7)가 수직 또는 수평방향으로 진동함으로써 그 대물렌즈(5)의 포커스 또는 트랙에러가 발생되는 것이다. 대물렌즈(5)는 액튜에이터(6)에 탑재되어 있으며, 그 포커스 및 트랙에러를 보상하도록 액튜에이터(6)에 의하여 수직 및 수평방향으로 움직일 수 있게 설치된 것이다.

디스크(7)의 반사광은 빔스프리터(3)에서 분리되고 집속렌즈(8)와 비점수차렌즈(9)를 경유하여 광검출기(10)에 이른다. 광검출기(10)는 포커스 및 트랙에러 검출회로(11)를 통하여 상기한 액튜에이터(6)를 작동시키는 서보회로(12)에 연결되어 있다.

이와같은 광픽업 광학계에 있어서, 레이저 다이오드(1)로부터 대물렌즈(5)에 이르는 입사광은 광축에 고정되어 있다. 또한 광검출기(10)의 중심도 그 광축에 맞춰진 것이다. 따라서 디스크(7)가 대물렌즈(5)의 초점면에 놓인 상태에서 그 수평진동으로 인한 트랙에러가 발생하여 이를 보상하도록 대물렌즈(5)가 이동하게 되며, 그때 대물렌즈(5)가 입사광의 광축에 일치하지 않게 되고, 광검출기(10)는 그 광축의 옵셋을 또 다른 에러로 인식하게 된다.

본 발명은 상기한 광픽업에 있어서, 대물렌즈(6)의 이동으로 인한 광축옵셋을 광학적으로 보정하기 위하여, 집속렌즈(8)와 비점수차 렌즈(9)사이의 반사광 경로상에 광경로변경 소자(14)를 설치한다. 그 광로변경 소자(14)는 통과하는 광선이 굴절되도록 하는 굴절률을 가지며 투명하고 신축성 있는 예를 들면 유체의 매질(15)과, 이 매질을 수납하며 그 광축방향으로의 두께를 한정하는 2개의 유리판(16), (17), 그리고 그 유리판(16), (17)의 간격을 변화시키도록 그중의 적어도 하나를 움지이는 압전체(18)로 구성되어 있다. 이 압전체(18)는 압전소자 구동부(19)에 연결된다.

또한 본 발명은 상기한 포커스 및 트랙에러 검출회로로부터 검출되는 포커스 및 트랙에러 신호를 비교하여 광축옵셋을 판단하고 그 광축옵셋을 보정하도록 압전소자 구동부(19)를 제어하고 또한 광축옵셋이 보정된 상태에서 액튜에이터(6)가 작동하도록 그 서보회로(12)를 제어하는 광축옵셋 판단회로(20)를 설치한다.

제2도는 상기한 포커스 및 트랙에러 검출회로로부터 검출되는 신호파형의 한 예로서, (a)는 포커스에러 신호(FS)를, (b)는 트랙에러 신호(TS)를 각각 나타낸다. 제2도에 있어서, 포커스에러 신호가 0이 되는 싯점에서 트랙에러 신호의 진폭(Vp-p)가 최대값을 가질 때 정상상태이다. 즉, 실선으로 도시된 포커스에러 신호는 전술한 광축옵셋이 있는 경우의 신호이고, 점선으로 도시된 포커스에러 신호는 광축옵셋이 없는 경우의 신호이다.

이하에서 제3도의 동작 흐름도를 참조하여 제2도의 포커스 및 트랙에러 신호로부터 렌즈를 구동하는 방법을 설명한다.

제1단계(21)는 제1도의 광검출기(10)와 포커스 및 트랙에러 검출회로(11)를 이용하여, 제1단계(21)를 이용하여, 예를 들면 제2도의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같은 포커스에러 신호(FS)와 트랙에러 신호(TS)를 검출하는 단계이다.

제2단계(22)는 제1도의 광축옵셋 판단회로(20)를 사용하여 상기한 포커스에러 신호(FS)와 트랙에러 신호(TS)를 비교함으로써 광축옵셋에 의한 에러의 여부를 판단하고, 제1도의 광로변경 소자(14)를 구동하여 그 광축옵셋을 보정하는 단계이다. 즉, 제2도에서 포커스에러 신호(FS)가 0인 싯점에서 트랙에러 신호(TS)의 진폭(Vp-p)을 읽어낸다. 그 진폭(Vp-p)이 임의의 값을 갖는다 하면, 일단 광축옵셋의 상태로 판단하여 제1도의 압전소자 구동회로(19)를 광로변경 소자(14)의 압전체(18)를 작동시킨다. 처음에 그 압전체(13)는 임의의 일방향으로 구동된다. 압전체(18)가 구동되면 2개의 유리판(16), (17)의 간격이 변화하고 그 사이의 매질(15)의 두께도 변화된다. 매질(15)의 두께가 변하면 광로가 변하게 되어 포커스에러 신호(FS)가 0인 위치에서의 트랙에러 신호(TS)의 진폭(Vp-p)도 변하게 된다.

본 발명은 그 진폭(Vp-p)이 증가될 때 압전체(18)를 같은 방향으로 구동하고 감소될 때에는 반대방향으로 구동하여 그 진폭(Vp-p)이 최대값으로 될 때까지 상기한 매질(15)의 두께를 가변시킴으로써 광축옵셋을 보정하는 것이다. 따라서 제2단계 이후에는 디스크의 진동에 따른 대물렌즈의 순수한 포커스 및 트랙에러 신호가 검출될 것이다.

끝으로 제3단계(23)에서는 트랙에러 신호의 진폭(Vp-p)이 더이상 증가하지 않을 때, 그 순수한 포커스 및 트랙에러 신호에 따라 제1도의 서보회로(12)와 액튜에이터(6)를 작동시킴으로써 그 대물렌즈(5)의 포커스 및 트랙에러를 보상하는 것이다.

이와 같이 본 발명을 실시하기 위하여 자체적으로 실험한 결과 다음의 데이타를 얻을 수 있었다.

대물렌즈(5)의 초점거리 : f₀= 4mm

집속렌즈(8)의 초점거리 : f_c= 40mm

대물렌즈와 집시렌즈의 횡배율 : m = f_c/f_o= 10

매질(15)의 굴절율 : η = 1.5

광축옵셋 조정범위 : ε = ±3㎛

이상의 데이타에 광축옵셋 보정을 위한 압전체(18)의 최대 가동범위 구하면 다음과 같다.

즉, ±3㎛의 옵셋 조정범위를 조정하려면 상기한 매질(15)의 두께를 가변시키는 압전체(18)의 가공범위가 ±0.9mm로 되어야 하며, 이는 현재의 기술수준에서 충분히 만족시킬 수 있는 정도이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 대물렌즈의 포커스 및 트랙서보 작동중 광축옵셋에 의한 서보에러를 막기 위해 그 광축옵셋이 수광부에서 광학적으로 보정되게 하는 발명으로서, 렌즈의 이상진동을 막고 안정된 동작에 기여할 수 있으며, 광학적으로 광축옵셋을 보정하므로 복잡한 서보계를 사용할 필요가 없어 간소화 및 저가격화를 실현할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은 기록재생용 광픽업뿐 아니라 피사체에 대한 렌즈의 정밀위치를 제어할 필요가 있는 각종의 광학계에 적용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 피사체에 광을 집속하고 그 피사체에 대해 수직 및 수평방향으로 움직이도록 액튜에이터에 탑재되는 렌즈요소를 구동하는 렌즈구동방법에 있어서, 상기 피사체로부터 반사되어 오는 반사광을 광검출소자로 수광하여 그 피사체에 대한 렌즈요소의 포커스 및 트랙에러의 정도를 나타내는 신호를 검출하는 단계와, 상기 검출되는 신호로부터 포커스 및 트랙에러를 상호 비교하여 렌즈요소의 광축옵셋을 보정하는 단계와, 상기 광축옵셋이 보정된 상태에서 상기 광검출소자로부터 검출되는 신호에 따라 상기 액튜에이터를 작동시키는 단계를 포함하며, 상기 광축옵셋을 보정하는 단계는, 상기 반사광의 경로에 소정의 굴절률을 갖는 매질을 설치하고, 광축옵셋의 정도에 따라 그 반사광의 광로가 변하도록 그 매질의 굴절률을 변화시켜 행하는 것을 특징으로 하는 렌즈구동방법.
2. 피사체에 광을 집속하고 그 피사체에 대해 수직 및 수평방향으로 움직이도록 액튜에이터에 탑재되는 렌즈요소를 구동하는 렌즈구동장치에 있어서, 상기 피사체로부터 반사되어 오는 반사광을 수광하도록 배치되어 그 피사체에 대한 렌즈요소의 포커스 및 트랙에러의 정도를 나타내는 신호를 검출하는 적어도 하나의 광검출소자와, 상기 광검출소자로 향하는 반사광의 경로를 이동시키기 위한 광로변경 수단과, 상기 광검출소자에서 검출된 신호로부터 광축옵셋을 판단하고 그 광축옵셋을 보정하도록 상기 광로변경수단을 작동시키기 위한 광축옵셋 판단수단과, 상기 광축옵셋이 보정된 상태에서 상기 광검출소자로부터 검출되는 신호에 따라 상기 액튜에이터를 구동하는 서보회로를 구비하며, 상기 광로변경 수단이, 상기 광축옵셋 판단수단에 의하여 작동되는 구동소자와, 상기 반사광의 경로상에 배치되고 그 구동소자에 의하여 두께가 변하며 그 두께의 변화에 따라 광로가 변하는 광로변경 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
3. 제3항에 있어서, 상기 광로변경 소자가, 상기 구동소자에 의하여 간격이 조절되는 2개의 유리판과, 이 2개의 유리판 사이에 밀봉되어 굴절률을 갖는 유체로 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 광로변경 소자의 두께가 광축방향으로가 변하는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.