KR100224895B1 - 호환형 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

포맷이 다른 기록매체에 모두 적용할 수 있는 호환형 광픽업장치를 개시한다. 개시된 호환형 광픽업장치는, 광을 출사하는 광원과, 광원에서 출사된 광을 기록매체의 기록면으로 집속시키는 대물렌즈와, 광원과 대물렌즈 사이의 광경로상에 배치되며, 광원쪽에서 입사하는 광은 투과시키고, 두꺼운 기록매체에서 반사된 광을 소정각도로 회절시키기 위한 제1홀로그램패턴이 형성된 제1홀로그램소자와, 광원과 대물렌즈 사이의 광경로상에 배치되며, 광원쪽에서 입사하는 광은 투과시키고, 얇은 기록매체에서 반사된 광을 소정각도로 회절시키기 위한 제2홀로그램패턴이 형성된 제2홀로그램소자와, 제1홀로그램소자와 제2홀로그램소자 중 어느 하나에 형성된 비점수차를 발생시키는 비점수차패턴과, 제1홀로그램소자 및 제2홀로그램소자에 의해 각각 회절된 광의 초점 위치에 각각 배치된 제1,제2광검출기를 포함한다. 이와 같은 호환형 광픽업장치에 의하면, 포맷이 다른 기록매체를 호환적으로 사용함에 있어서, 렌즈 교체를 위한 구동장치가 필요없고 내열성, 내구성이 좋을 뿐 아니라 단가를 저렴하게 할 수 있다.

Description

호환형 광픽업장치{Interchangible optical pickup apparatus}
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세하게는 포맷이 서로 다른 디스크형 기록매체를 호환하여 사용할 수 있는 디스크 호환형 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광픽업장치는 콤팩트 디스크 플레이어(CDP), 디지털 비디오 디스크 플레이어(DVDP), CD-ROM 드라이버, DVD-ROM 드라이버 등에 채용되어 비접촉식으로 기록매체에 정보의 기록/재생을 수행한다.
DVDP와, DVD-ROM은 고밀도 기록/재생이 가능한 장치로 영상/음향분야에서 주목받고 있다. 이 DVDP에 채용되는 광픽업장치는 그 호환성을 위하여 기록매체로 디지털 비디오 디스크(DVD) 뿐만 아니라 콤팩트 디스크(CD), CD-R(Recordable), CD-I, CD-G 등의 CD 패밀리를 채용하는 경우에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하여야 한다.
도 1은 종래의 호환형 광픽업장치의 일 예를 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 종래의 호환형 광픽업장치는 두께가 다른 CD 계열의 광디스크뿐만 아니라 DVD 계열의 광디스크에도 각각 광스폿이 맺히게 하기 위하여 입사하는 광의 개구경을 변경할 수 있는 가변조리개(18)가 구비된다. 상기 가변조리개(18)는 광디스크(10)를 대면하고 있는 대물렌즈(19)와 콜리메이팅 렌즈(13)의 사이에서 마련되어 광원(11)으로 부터 출사된 후 광분할기(15)를 투과한 광(1)의 통과 영역의 면적을 조절한다. 즉, 가변조리개(18)의 개구경은 사용되는 디스크의 두께에 대응하여 조절되는 것으로, 중심영역의 광(1a)은 항상 통과시키면서 주변영역의 광(1b)은 통과 또는 차단된다. 이때, 상기 가변조리개(18)는 기계식을 사용하거나 액정방식을 사용한다. 그리고, 21은 집속 렌즈이며 그리고 23은 광검출기이다.
그러나, 상기와 같은 구조의 광픽업장치에서, 기계식인 가변조리개는 그 개구경의 변화에 따라 기계적인 공진 특성이 변하기 때문에 대물 렌즈를 구동하기 위한 액츄에이터에 장착되기 어려운 문제가 있다. 또한, 액정방식인 액정 조리개는 기계식 가변조리개에 비해 내열성, 내구성 등이 취약하고, 그리고 제작 단가가 높다. 상기한 바와 같은 방법 외에 각 디스크를 위한 별개의 대물렌즈를 마련하여 특정 디스크에 대해 특정 대물렌즈가 사용되도록 하는 것이 있는데, 이것은 렌즈 교체를 위한 구동장치가 필요하기 때문에 구조가 복잡해짐은 소형화가 어렵고 제조단가가 상승하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 렌즈 교체를 위한 구동장치가 필요없고 내열성, 내구성이 좋을 뿐 아니라 단가를 저렴하게 할 수 있는 호환형 광픽업장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적 구성도.
도 3a는 도 2에 도시된 호환형 광픽업장치에 사용된 홀로그램 수단에서 제1홀로그램패턴을 나타내보인 도면이며, 도 3b는 제2홀로그램패턴을 나타내보인 도면.
도 4a는 도 2에 도시된 호환형 광픽업장치에 사용된 제2광검출기의 평면도이며, 도 4b는 제1광검출기의 평면도.
도 5는 도 2에 도시된 호환형 광픽업장치에 있어서, 기록매체가 DVD일 때 광의 진행 경로를 나타내보인 도면.
도 6은 도 2에 도시된 호환형 광픽업장치에 있어서, 기록매체가 CD일 때 광의 진행 경로를 나타내보인 도면.
도 7a는 도 5에 도시된 호환형 광픽업장치에 있어서, 제2광검출기에 맺힌 광의 형상을 나타내보인 도면이며, 도 7b는 제1광검출기에 맺힌 광의 형상을 나타내보인 도면.
도 8a는 도 6에 도시된 호환형 광픽업장치에 있어서, 제2광검출기에 맺힌 광의 형상을 나타내보인 도면이며, 도 8b는 제1광검출기에 맺힌 광의 형상을 나타내보인 도면.
도 9는 본 발명의 호환형 광픽업장치의 다른 실시예를 나타내보인 도면.
도 10은 본 발명의 호환형 광픽업장치의 또 다른 실시예를 나타내보인 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 ... 기록매체 10a ... DVD
10b ... CD 119 ... 대물렌즈
130 ... 홀로그램 수단 130a ... 제1홀로그램패턴
130b ... 제2홀로그램패턴 140 ... 제1광검출기
150 ... 제2광검출기 250 ... 회절격자
230 ... 제1홀로그램소자
240 ... 제2홀로그램소자
350 ... 회절격자
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는, 광을 출사하는 광원과; 상기 광원에서 출사된 광을 기록매체의 기록면으로 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로상에 배치되며, 상기 광원쪽에서 입사하는 광은 투과시키고, 두꺼운 기록매체에서 반사된 광을 소정각도로 회절시키기 위한 제1홀로그램패턴이 형성된 제1홀로그램소자와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로상에 배치되며, 상기 광원쪽에서 입사하는 광은 투과시키고, 얇은 기록매체에서 반사된 광을 소정각도로 회절시키기 위한 제2홀로그램패턴이 형성된 제2홀로그램소자와; 상기 제1홀로그램소자와 상기 제2홀로그램소자 중 어느 하나에 형성된 비점수차를 발생시키는 비점수차패턴과; 상기 제1홀로그램소자 및 상기 제2홀로그램소자에 의해 각각 회절된 광의 초점 위치에 각각 배치된 제1,제2광검출기;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1홀로그램소자의 제1홀로그램패턴은, 입사되는 광이 2개로 분리되도록 2분할되어 있는 것이 바람직하고, 상기 제2홀로그램소자의 제2홀로그램패턴은, 입사되는 광이 2개로 분리되도록 2분할되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1홀로그램소자와 상기 제2홀로그램소자는 일체형으로 된 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치를 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 호환형 광픽업장치를 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 호환형 광픽업장치는 그 구성에 있어 광을 출사하는 광원(111)과, 이 광원(111)에서 출사된 광을 기록매체(10)의 기록면으로 집속시키는 대물렌즈(119)를 포함한다. 상기 대물렌즈(119)는 다른 두께를 가지는 상이한 포맷의 광디스크 표면에 호환적으로 광스폿이 형성될 수 있도록 그 구면이 결정되어 있다. 즉, 대물렌즈(119)의 중심에서 근접되게 입사하는 광과 그 중심에서 멀리 입사되는 광이 서로 다른 초점으로 맺히도록 되어 있는 것이다. 상기 광원(111)과 대물렌즈(119) 사이의 광경로상에는 광원(111)쪽에서 입사하는 광은 투과시키고, 기록매체(10)쪽에서 입사하는 광은 소정의 각도로 회절 시키되, CD 계열(10a)의 기록매체에서 반사된 광이 맺히는 초점 위치와 DVD 계열(10b)의 기록매체에서 반사된 광이 맺히는 초점 위치가 다르도록 각각의 패턴이 상,하부면에 형성된 홀로그램 수단(130)이 위치된다. 상기 홀로그램 수단(130)에 의해 다른 경로로 회절된 광의 초점 위치에 서보 신호 및 데이터 신호를 검출하는 제1,제2광검출기(140,150)가 각각 배치된다.
상기 홀로그램 수단(130)을 도 3a, 3b를 참조하여 설명하면, 소정의 두께를 가지는 투명한 평판부재의 상부면에 제1홀로그램패턴(130a)이, 하부면에 제2홀로그램패턴(130b)이 형성되어 있다. 상기 제1홀로그램패턴(130a)은 이곳을 통과하는 광을 소정의 각도를 가지고 진행되도록 회절시키고, 상기 제2홀로그램패턴(130a)은 이곳을 통과하는 광을 소정의 각도를 가지고 진행되도록 회절시킨다. 여기서, 상기 제1홀로그램패턴(130a)과 제2홀로그램패턴(130b)은 그들을 각각 통과한 광이 상호 중첩, 간섭되지 않도록 패턴의 형상이 다르게 되어 있다. 한편, 상기 제1홀로그램패턴(130a) 및 제2홀로그램패턴(130b)은 이들을 통과하는 광이 각각 2개로 분리되도록 2분할 패턴으로 되어 있다. 상기 제1홀로그램패턴(130a)을 통과한 2개로 분리된 광은 제1광검출기(140)로 진행하고, 제2홀로그램패턴(130b)을 통과한 2개로 분리된 광은 역시 2개로 분리되어 제2광검출기(150)로 진행한다. 이 광들은 광검출기(140, 150)에 각각 입사되어 트랙에러신호검출에 사용된다. 한편, 상기 홀로그램 수단(130)의 양면중 일측 일면에는 비점수차를 발생시키는 패턴(미도시)이 형성되어 있다. 상기한 비점수차패턴을 통과한 광은 포커스에러신호검출에 사용된다. 즉, 상기한 홀로그램 패턴들(130a,130b)과 비점수차패턴(미도시)을 통과한 광들에 의하여 트랙킹은 물론 포커싱도 수행되는 것이다. 여기에서, 상기 호환형 광픽업장치는 원빔법에 의해 트랙에러신호를 검출하지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 광원(111)과 홀로그램수단(130) 사이의 광경로상에 회절격자(350)를 위치시키면 공지의 3빔 법으로 트랙에러신호를 검출할 수 도 있다.
또, 여기에서, 상기 홀로그램수단은 투명한 부재에 각기 다른 제1홀로그램패턴(130a)과 제2홀로그램패턴(130b)이 형성되어 있는 구조이지만, 도 10에 도시된 바와 같이 각각 다른 홀로그램패턴이 형성된 2개의 홀로그램소자(230,240)를 소정 간격 이격시켜 위치시키면 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.
상기 광검출기(140,150)는 도 4a에 도시된 바와 같이 각각 4분할되어 있는 포토다이어드이다. 상기 제1광검출기(140)는 도 5에 도시된 바와 같이, DVD(10a)에서 반사된 광(103)이 제1홀로그램패턴(130a)을 거쳐 정확한 초점으로 맺히는 곳에 위치된다. 이때, 제2광검출기(150)에 맺히는 광은 정확한 초점이 맺히지 않게 된다. 상기 제2광검출기(150)는 도 6에 도시된 바와 같이, CD(10b)에서 반사된 광(105)이 제2홀로그램패턴(130b)을 거쳐 정확한 초점으로 맺히는 곳에 위치된다. 이때, 상기 제1광검출기(140)에 맺히는 광은 정확한 초점이 맺히지 않게 된다. 따라서, 기록매체로 DVD(10a) 또는 CD(10b)를 호환적으로 사용할 때, 제1광검출기(140)나 제2광검출기(150)중 어느 하나에만 초점이 맺히게 된다. 즉, DVD(10a)를 기록매체로 사용할 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1광검출기(140)에는 초점이 맺히게 되나 제2광검출기(150)에는 초점이 맺히지 않고, CD(10b)를 기록매체로 사용할 때, 도 6에 도시된 바와 같이 제2광검출기(150)에는 초점이 맺히게 되나 제1광검출기(140)에는 초점이 맺히지 않게 되는 것이다. 이는, CD(10a)와 DVD(10b)의 두께차에 의해 반사되어 광검출기들로 진행하는 회절광의 광 경로 차이 때문이다. 한편, 상기 홀로그램수단(130)은 상기한 기록매체(10)에 의해 반사되어 위상이 바뀐 광들을 회절 시키므로, 상기 기록매체(10)와 대물렌즈(130) 사이에 λ/4 파장판을 설치하여도 홀로그램수단(130)에 의한 회절 효과는 동일하다.
이와 같은 구조의 호환형 광픽업장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기록매체가 DVD(10a)일 때 도 5를 참조하여 설명하면, 광원(111)에서 출사된 0차광은 홀로그램소자(130)를 통과하여 대물렌즈(119)를 거쳐 DVD(10a)표면에 광 스폿으로 수렴된다. 상기 DVD(10a)에서 반사된 광은 다시 홀로그램소자(130)로 진행하여 제1홀로그램패턴(130a)과 제2홀로그램패턴(130b)을 거치게 되는데, 제1홀로그램패턴(130a)에 의해 일부광은 제1광검출기(140)로 회절되어 진행하고, 나머지 광은 제2홀로그램패턴(130b)에 의해 제2광검출기(150)로 회절하여 진행한다.
상기 제1홀로그램패턴(130a)에 의해 회절된 광은 도 7a, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1광검출기(140)에 정초점으로 형성되고, 제2홀로그램패턴(130b)에 의해 회절된 광은 제2광검출기(150)에 열화된 초점으로 맺히게 된다.
상기 광검출기들에 맺히는 광의 형상으로 트랙 및 포커스 에러 신호나 데이터 신호를 검출한다. 이때, 상기 트랙에러신호(T.E), 포커스에러신호(F.E) 및 데이터 신호(R.F)는,
T.E = (A1+C1)-(D1+B1) : 위상차
F.E = (A1+C1)-(D1+B1) : 광량차
R.F = (A1+B1+C1+D1)+(A2+B2+C2+D2) : 광량차
로 구할 수 있다.
다음, 기록매체가 CD(10b)일 때를 도 6을 참조하여 설명하면, 광원(111)에서 출사된 0차광은 홀로그램소자(130)를 통과하여 대물렌즈(119)를 거쳐 CD(10b)표면에 광 스폿으로 수렴된다. 이 CD(10a)에서 반사된 광은 다시 홀로그램소자(130)로 진행하여 제1홀로그램패턴(130a)과 제2홀로그램패턴(130b)을 거치게 되는데, 제1홀로그램패턴(130a)에 의해 일부광은 제1검출기(140)로 회절되어 진행하고, 나머지 광은 제2홀로그램패턴(130b)에 의해 나머지 광은 제2광검출기(150)로 회절하여 진행한다. 상기 제2홀로그램패턴(130b)에 의해 회절된 광은 도 8a, 도 8b 에 도시된 바와 같이, 제2광검출기(150)에 정초점으로 형성되고, 제1홀로그램패턴(130a)에 의해 회절된 광은 제1광검출기(140)에 열화된 초점으로 맺히게 된다.
이때, 서보 신호로서 트랙에러신호(T.E), 포커스에러신호(F.E) 및 데이터 신호(R.F)는
T.E = (A2+C2)-(D2+B2) : 위상차
F.E = (A2+C2)-(D2+B2) : 광량차
R.F = (A1+B1+C1+D1)+(A2+B2+C2+D2) : 광량차
로 구할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 호환형 광픽업장치는, 기계식이거나 액정식의 가변조리개를 사용하지 않으므로, 그 구조를 간단히 할 수 있고, 내열성, 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 별개의 대물렌즈를 마련하지 않아도 되므로 렌즈 교체를 위한 구동장치가 필요없다.

Claims (4)

  1. 광을 출사하는 광원(111);
    상기 광원(111)에서 출사된 광을 다른 두께의 기록매체(10a)(10b)의 기록면에 각각 집속시키는 대물렌즈(119);
    상기 광원(111)과 대물렌즈(119) 사이의 광경로상에 배치되어 상기 광원(111)쪽에서 입사하는 광은 투과시키고, 두꺼운 기록매체(10b)에서 반사된 광을 2개로 분리할 수 있도록 2분할되어 있고 그 2개의 광을 소정각도로 회절시키는 제1홀로그램패턴(130a)이 형성된 제1홀로그램소자와, 얇은 기록매체(10a)에서 반사된 광을 2개로 분리할 수 있도록 2분할되어 있고 그 2개의 광을 또 다른 소정각도로 회절시키는 제2홀로그램패턴(130b)이 형성된 제2홀로그램소자로 이루어진 홀로그램수단(130);
    상기 제1홀로그램소자와 상기 제2홀로그램소자 중 어느 하나에 형성된 비점수차를 발생시키는 비점수차패턴;
    상기 제1홀로그램소자에 의해 회절된 광의 초점위치에 배치되며, 서로 대칭되는 A1, B1, C1, D1 영역으로 이루어진 제1광검출기(140); 및
    상기 제2홀로그램소장에 의해 회절된 광의 초점위치에 배치되며, 서로 대칭되는 A2, B2, C2, D2 영역으로 이루어진 제2광검출기(150);를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1홀로그램소자와 상기 제2홀로그램소자는 일체형으로 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원(111)과 상기 대물렌즈(119) 사이의 광경로상에는 입사하는 광을 3 개로 회절 분리시키는 회절격자(350)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포커스에러신호(F.E)는 (A1+C1)-(D1+B1)로 검출하고,
    상기 트랙에러신호(T.E)는 (A1+C1)-(D1+B1)로 검출하며,
    데이터신호(R.F)는 (A1+B1+C1+D1)+(A2+B2+C2+D2)로 검출하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0798431A (ja) * 1993-02-01 1995-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 対物レンズ及び集光光学系及び光ヘッド装置及び光ディスク装置及び光ディスク及び顕微鏡及び露光装置

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