KR100224896B1 - 광이용 효율을 높인 광 픽업 장치 - Google Patents

Abstract

광 이용 효율이 높은 광 픽업 장치를 개시한다. 개시된 광 픽업 장치는 광 이용 효율을 높이기 위하여, 광을 출사하는 광원과, 상기 광을 기록매체로 집속하는 대물렌즈와, 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이에 위치되고, 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 3개의 광으로 분리시키고, 상기 기록매체 쪽에서 입사되는 광을 ±1차 광으로 회절시키는 홀로그램 수단과, 상기 ±1차광의 광 경로상에 배치되며, 동일하게 다중 분할된 2개의 수광소자를 포함하여 된 것을 특징으로 한다. 이와 같은 광 픽업 장치에 있어서, 홀로그램 수단에 회절 격자 패턴이 더 구비되어 있으며, 이 홀로그램 수단에 의해 회절된 ±1차 광을 서보 신호로 모두 이용하므로 광 이용 효율이 높다.

Description

광이용 효율을 높인 광 픽업 장치{Optical pickup apparatus for enhancing optical efficiency}

본 발명은 광 픽업 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 홀로그램 소자에 의해 회절된 ±1차광을 모두 이용하여 광 이용 효율을 높인 광 픽업 장치에 관한 것이다.

일반적으로 광 픽업 장치는 비접촉식으로 광디스크에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 장치이다.

도 1을 참조하면, 종래의 광 픽업 장치는 광을 출사하는 광원(11)과, 그 광원에서 출사된 광을 광디스크(13)로 집속하는 대물렌즈(15)와, 상기 광디스크(13)에서 반사되어 위상이 변화된 광을 회절시키는 홀로그램 소자(20)와, 그 홀로그램 소자(20)에 의해 회절된 +1차광을 수광하는 수광소자(17)로 구성된다. 상기 홀로그램 소자(20)의 일 측면에는 위상이 변화된 광을 회절시키는 홀로그램 패턴이 형성되어 있다. 상기 광원(11)과 홀로그램 소자(11) 사이의 광경로상에는 3빔법에 의한 트랙킹을 수행하기 위하여 입사광을 3개의 광으로 분리하는 회절격자(22)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 대물렌즈(13)는 트랙킹이나 포커싱 등 서보 신호에 의해 구동되는 엑츄에이터(19)에 설치된다.

이와 같은 구조의 광 픽업 장치의 동작을 설명하면, 광원(11)에서 출사한 0차 광은 회절격자(22) 및 홀로그램 소자(20)를 통과하여 3개의 광으로 분리된 후 대물렌즈(15)를 지나 광디스크(13)에 광 스폿으로 형성된다. 이때. 상기 회절격자(22)는 트랙킹을 수행하기 위하여 채용된 것으로 광을 3개로 회절시켜 분리한다.

광디스크(13)에서 반사되면서 위상이 바뀐 반사광은 다시 대물렌즈(13)를 재경유하여 홀로그램 소자(20)로 재입사된다. 이때, 홀로그램 소자(20)에 형성된 패턴에 의해 이 광은 ±1차 회절광으로 분리되어, 이중 +1차 광은 일정한 각도를 가지고 수광소자(17)로 진행하여 서보 신호 및 데이터 신호로 사용되고, -1차 광은 사용하지 않는 손실광이 된다. 수광소자(17)로 집속된 광은 분할된 A,B,C,D 영역에서 전기신호로 변환되어 서보신호(트랙 에러, 포커스 에러) 및 데이터 신호로 사용되며, 상기한 서보 신호는 광디스크(13)상에 정확한 광 스폿이 맺히도록 액츄에이터를 구동한다.

그러나, 상기와 같은 홀로그램 소자(20)를 사용한 광 픽업에 있어서, 광디스크(13)에 의해 위상이 변한 광을 홀로그램 소자(20)에 의해 회절시키고, 이중 +1차 회절광을 서보 및 데이터 신호 검출에 사용함으로 광 이용 효율이 낮다. 따라서, 서보 신호 특성 및 데이터 신호 특성이 좋지 못할뿐더러, 트랙킹을 3빔법에 의해 수행하기 위하여 회절격자을 따로 사용하여야 했다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 광 이용 효율을 높이고, 부품수를 감소시킬 수 있는 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 광 픽업 장치의 광학적 배치를 보인 구성도.

도 2는 본 발명의 광 픽업 장치의 광학적 배치를 보인 구성도.

도 3은 도 2에 도시된 광 픽업 장치에 사용된 수광소자의 평면도.

도 4는 도 3에 도시된 수광소자에 맺힌 광의 형상을 나타낸 도면으로서, 도 4a는 기록매체와 대물렌즈가 온 포커스 상태일 때, 도 4b는 기록매체와 대물렌즈의 거리가 가까울 때, 도 4c는 기록매체와 대물렌즈의 거리가 멀 때를 나타낸 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

111 ... 광원 113 ... 광 디스크

115 ... 대물렌즈 117a, 117b ... 수광 소자

119 ... 엑츄에이터 120 ... 홀로그램 수단

120a ... 회절 격자 패턴

A,B,C,D,E,F ... 제1수광소자 분할 영역

a,b,c,d,e,f ... 제2수광소자 분할 영역

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광 픽업 장치는 광을 출사하는 광원과, 상기 광을 기록매체로 집속하는 대물렌즈와, 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이에 위치되고, 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 3개의 광으로 분리시키고, 상기 기록매체쪽에서 입사되는 광을 ±1차 광으로 회절시키는 홀로그램 수단과, 상기 ±1차광의 광 경로상에 배치되며, 동일하게 다중 분할된 2개의 수광소자;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 홀로그램 수단은, 그 일 측면에는 홀로그램 패턴이 형성되고, 타 측면에는 일정 피치 간격으로 회절 격자가 형성되어 있는 홀로그램 소자인 것이 바람직하고, 상기 홀로그램 수단의 양측면중 어느 일면에는 비점수차를 발생시키는 패턴이 더 구비되는 것이 바람직하며, 상기 2개의 수광 소자는 각각 동일면적을 가지는 4개의 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 포커스에러신호를 검출하는 포커싱영역과, 상기 포커싱영역을 중심으로 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 트랙스에러신호를 검출하는 트랙킹영역을 포함하는 6분할 포토다이오드인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광 픽업 장치를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 광 픽업 장치를 도 2 내지 도 4를 참조하면, 광을 출사하는 광원(111)과, 그 광원에서 출사된 광을 광디스크(113)로 집속하는 대물렌즈(115)와, 상기 광디스크(113)에서 반사되어 위상이 변화된 광을 회절시키는 홀로그램 수단(120)과, 홀로그램 수단(120)에서 회절된 +1차, -1차 광을 수광하는 동일한 방식으로 분할된 2개의 수광소자(117a,117b)로 구성된다. 상기와 같은 상기 홀로그램 수단(120)의 일 측면에는 위상이 변화된 광을 ±1차 회절광으로 회절시키는 홀로그램 패턴이 형성되어 있고, 그 타측면에는 3빔법에 의한 트랙킹 수행을 위해 입사광을 3개의 광으로 회절시켜 분리하도록 회절격자 패턴(120a)이 형성되어 있으며, 포커싱 수행을 위해 비점수차를 발생시키는 패턴이 양측면중 어느 일측면에 형성되어 있는 홀로그램 소자이다. 상기 수광소자(117a)(117b)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 동일면적을 가지는 4개의 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 포커스에러신호를 검출하는 포커싱영역(A,B,C,D)(a,b,c,d)과, 상기 포커싱영역(A,B,C,D)(a,b,c,d)을 중심으로 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 트랙에러신호를 검출하는 트랙킹영역을 포함하는 6분할 포토다이오드이다. 그리고, 상기 대물렌즈(13)는 서보 신호(트랙 에러, 포커스 에러)에 의해 구동되는 엑츄에이터(19)에 설치된다.

한편, 여기서는 상기 홀로그램 수단은 광디스크로 입사하는 광에 대하여 위상이 변환된 광을 회절시키므로, 광디스크와 대물렌즈 사이에 λ/4 파장판을 설치하여도 된다.

이와 같은 구조의 광 픽업 장치의 동작을 설명하면, 광원(111)에서 출사한 0차 광은 일부가 회절격자 패턴(122)을 통과하고 나머지가 곧바로 홀로그램 수단(120)을 통과하여 대물렌즈(115)를 지나 광디스크(113)에 광 스폿으로 형성된다.

이때, 상기 회절격자 패턴(122)을 통과한 광은 3빔 법에 의한 트랙킹을 수행하기 위해 3개의 광으로 분리된다. 상기 광디스크(113)에서 반사된 광은 위상이 변환되어 다시 대물렌즈(113)를 재경유하여 홀로그램 수단(120)으로 재입사되어 그 일측면에 형성된 홀로그램 패턴에 의해 이 광은 ±1차 회절광으로 분리되어, 일정한 각도를 가지고 2개의 수광소자(117a,117b)로 진행한다. 이때, 상기 홀로그램 수단(120)에는 비점수차를 발생시키는 패턴이 형성되어 있으므로, 상기 광 디스크(113)에서 반사된 3개의 광은 상기 대물렌즈(115)와 상기 광디스크(113)사이의 거리, 즉 포커스 정도에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 수광소자(117a,117b)에 형상이 달라져서 맺히게 된다.

이와 같은 형상을 도 4를 참조로 하여 설명하면, 도 4a 는 광디스크(113)와 대물렌즈(113)가 포커스 상태일 때, 도 4b 는 광디스크(113)와 대물렌즈(113)의 거리가 가까울 때, 도 4c 는 광디스크(113)와 대물렌즈(113)의 거리가 멀 때를 수광소자(117a,117b)에 각각 맺히는 형상을 나타내고 있다.

이때, 포커스 및 트랙 에러는,

F.E(Focus Error) = (A+C+b+d)-(B+D+a+c)

T.E(Track Error) = (E+e)-(F+f)

R.F(Radio Frequency) = (A+B+C+D+E+F)+(a+b+c+d+e+f)

로 검출할 수 있다.

상기와 같은 광 픽업 장치에 있어서, 송광계인 광원의 0차 광량과 수광계인 수광소자의 ±1차 광량의 곱을 총 효율로 정의하면, 광 이용 효율은,

(수광계의 광량(-1차 광량＋+1차 광량)/송광계의 0차 광량)×100

로 정의할 수 있다.

홀로그램 소자의 분광비는,

-1차 : 0차 : +1차 = 2 : 5 : 2

종래의 광 픽업 장치에서는 -1차 광만을 사용하였으므로, 그 광 이용 효율은 상기 식에 적용하면 광 이용 효율은 최대 10%(입사광에 대하여)가 가능하다.

그러나, 본 발명의 광 픽업 장치에서는 광 이용 효율은 최대 20% 가 가능하다. 따라서, 기존의 빔 스프리터를 사용할 때의 24% 에 육박하는 광 이용 효율을 가지므로, 홀로그램 광학계의 최대 단점이 저 효율의 문제를 빔 스프리터를 이용한 기존 광학계에 육박하게 향상시킨다. 상기한 서보 신호에 의해 엑츄에이터가 구동되어 광디스크상에 정확한 광 스폿이 맺히게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 픽업 장치는, 상기한 홀로그램 수단을 사용하여 서보 신호(트랙킹 에러, 포커싱 에러) 검출에 +1차 광뿐만 아니라 -1차 광도 사용하므로, 종래의 광 픽업 장치에 비해 광 이용 효율을 2배로 높일 수 있어 검출되는 서보 신호 특성을 좋게 할 수 있다. 또한, 3빔법으로 트랙킹을 수행하기 위하여 별도의 회절 격자를 사용하지 않게 되므로 부품수를 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 광을 출사하는 광원(111)과;

   상기 광을 광디스크(113)로 집속하는 대물렌즈(115)와;

   상기 광원(111)과 상기 대물렌즈(115) 사이에 위치되며, 일측면에 상기 광디스크(113)에서 반사되어 위상이 변화된 광을 ±1차 광으로 회절시키는 홀로그램 패턴이 형성되고, 타측면에 3빔법에 의한 트랙킹 수행을 위해 입사광을 3개의 광으로 분리시키는 회절격자패턴(120a)이 형성되며, 포커싱 수행을 위한 비점수차를 발생시키기 비점수차패턴이 양측면중 어느 일측면에 형성되어 있는 홀로그램 수단(120)과;

   상기 ±1차광의 광 경로상에 각각 배치되며, 각각 동일면적을 가지고 서로 대칭되는 4개의 영역으로 이루어져 입사광으로부터 포커스에러신호를 검출하는 포커싱 영역(A.B.C.D)(a,b,c,d)과 상기 포커싱영역(A.B.C.D)(a,b,c,d)을 중심으로 서로 대칭되게 배치되어 입사광으로부터 트랙에러신호를 검출하는 트랙킹영역(E.F)(e,f)을 포함하는 6분할 포토다이오드(117a)(117b);를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포커스에러신호는 (A+C+b+d)-(B+D+a+c)로 검출하고,

   상기 트랙킹에러신호는 (E+e)-(F+f)로 검출하고,

   데이터 검출신호(Radio Frequency)신호는 (A+B+C+D+E+F)+(a+b+c+d+e+f)로 검출하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.