KR100234255B1 - 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법과 이를 이용한 기록 재생용 광픽업 - Google Patents

Abstract

디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법과 이를 이용한 기록재생용 광픽업이 개시되어 있다. 이는 디스크가 기울어지는데 따라서 그 기울어진 방향 및 정도를 신호로서 검출하고 검출된 신호를 근거로 대물렌즈를 각 방향으로 적절히 기울도록 구동하는 것이다.

디스크의 기울어짐 정도를 각 방향에 대해 검출하기 위해 그 디스크에 대한 탄젠셜 및 래디얼 방향으로 각각 분할된 복수의 영역을 갖는 광검출기를 배치하고, 대물렌즈를 각 방향으로 기울일 수 있게 지지하고 구동하는 액튜에이터가 구비된다. 디스크가 기울어지는데 따라 대물렌즈를 직접 기울여서 보정하므로 구조가 간단하며, 특히 디스크 기울어짐 허용범위를 넓히는 등 고밀도 기록재생에 있어서의 안정성에 효과적이다.

Description

디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법과 이를 이용한 기록재생용 광픽업

제1도는 종래 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법을 설명하기 위한 광학계를 보인 배치도.

제2도는 본 발명에 따른 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법을 실시하기 위한 기록재생용 광픽업의 구성을 보인 배치도.

제3도는 제2도에 도시된 광픽업에 있는 대물렌즈 액튜에이터를 보인 평면도.

제4도는 제2도에 도시된 광픽업에 있는 광검출기를 보인 평면도.

제5도는 제2도에 도시된 광픽업에 의한 반사광의 회절패턴을 보인 부분 배치도.

제6도는 제2도에서 디스크가 기운 경우의 수차보정을 위해 대물렌즈를 기울인 상태를 보인 부분 배치도.

제7도는 반사광의 회절패턴으로서 (a)는 디스크가 기울지 않은 경우, (b) 및 (c)는 디스크가 탄젠셜 및 래디얼 방향으로 각각 기운 경우의 각 패턴을 촬영한 사진.

제8도의 (a) 및 (b)는 제7도의 (b) 및 (c)의 상태에서 대물렌즈를 기울여 보정한 후의 그 회절패턴을 촬영한 사진.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

6 : 레이저 다이오드 7 : 하프미러

8.. 콜리메이팅 렌즈 9 : 대물렌즈

10 : 디스크 매체 11 : 광검출기

12 : 액튜에이터 13 : 제어회로

14 : 홀더 15a- 15d : 스프링 부재

16a-16d : 코일 17a-17d : 자석

18 : 그루우브 19 : 0차빔

20, 21 : ±1차빔 22 : 반사광 스폿

S1-S8 : 광검출기의 분할 영역

A : 디스크 그루우브에 대한 탄젠셜 방향

B : 디스크의 래디얼 방향

본 발명은 디스크형 광기록 매체를 광으로 스캐닝하여 정보를 읽고 및/또는 쓰는 광픽업 또는 이와 유사한 광학기기에 적용될 수 있는 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법과 이를 이용한 기록재생용 광픽업에 관한 것으로서, 특히 고밀도 기록재생에 있어서의 안정성을 높이기 위한 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법과 이를 이용한 기록재생용 광픽업에 관한 것이다.

정보를 저장하는 주된 광기록 매체로서는 예를 들면 콤팩트 디스크(compact disc)와 같은 디스크 형태의 것이 있으며, 최근에는 영상정보 저장을 위한 고밀도 광 디스크와 이에 대한 기록 및/또는 재생을 위한 광픽업이 개발되고 있다.

광기록 매체로서의 디스크는 광이 입사하는 방향에서 소정의 두께의 플라스틱 또는 유리 매질로 되는 기판과 이 기판 위에 코팅된 정보신호(피트)의 기록면(반사면)을 가진다. 광픽업의 대물렌즈에 의하여 집속되는 광은 디스크의 매질에서 굴절되어 기록면에 스폿으로 맺힌 후 그 기록면으로부터 반사되어 광픽업으로 되돌아 간다. 이러한 디스크의 기록밀도를 높이기 위하여 기록면에 맺히는 광의 스폿 크기를 가능한 줄여줘야 한다. 렌즈를 사용하여 회절한계로 집속하여 형성될 수 있는 광의 스폿 직경은 그 렌즈의 개구수와 비례하고 광의 파장과 반비례한다. 따라서 고밀도 기록재생을 위한 미소 스폿을 얻기 위해 개구수(NA ; numerical aperture)가 큰 대물렌즈와 단파장 광원을 사용하는 것이 일반화 되어 있다. 그러나, NA가 큰 대물렌즈를 사용하면, 디스크가 기울 때 그 경사 각도에 따라 기록면에서의 스폿 수차가 비약적으로 증가하게 되어 원하는 강도의 스폿을 형성하기가 곤란하며, 특히 디스트와 이에 광을 집속하는 광픽업의 대물렌즈가 상대적으로 기울어져 있는 경우 디스크에 맺히는 스폿의 강도 분포가 비대칭으로 되어 재생시의 신호 값이 변동되는 등 신호 열화(degradation)의 문제가 생긴다.

이와 같은 디스크의 기울어짐에 의한 신호 열화를 보정하는 기본적인 방법으로서는 광픽업 대물렌즈의 양면을 비구면으로 설계하는 방법이 있다. 그 보정의 기준은 대물렌즈의 축외 파면수차로 정해지는데, 통상적인 콤팩트 디스크 플레이어에 사용되는 대물렌즈의 경우 60분(1°) 정도의 디스크 기울어짐에 대한 성능이 보장되고 있으나, 최근의 영상 정보를 기록/재생하기 위한 고밀도 기록/재생용 광픽업에 사용되는 대물렌즈의 경우는 그 개구수가 0.6으로서 상기한 대물렌즈의 설계만으로는 20분 이상의 디스크 기울어짐에 대한 보정이 실질적으로 불가능한 것으로 알려져 있다. 따라서 고밀도 용으로서 큰 NA의 대물렌즈에 대한 비구면 설계 이외의 다른 방법이 요구되는 것이다.

디스크 기울어짐에 대한 신호 열화를 보상하는 방법으로서 종래에는 제1도와 같이 대물렌즈(1)의 입사측에 2매의 보정렌즈(2, 3)를 추가 배치하여 디스크(4)가 기울어진 정도에 따라 그 2매의 보정렌즈(2, 3)의 상대 위치를 제어하는 방법이 알려져 있다. 즉, 2매의 보정렌즈(2, 3)의 상대위치로 임의의 수차를 그 디스크 기울어짐에 의하여 발생되는 수차의 반대방향으로 발생시켜 보정을 행하는 것이다. 이 방법에 있어서는 렌즈의 매수가 증가하는 것은 물론 디스크 기울어짐 정보를 얻기 위한 별도의 복잡한 기구물이 요구되어 광학계의 구조가 복잡해 지는 등 그 실용성이 낮다.

따라서 본 발명의 목적은 디스크 기울어짐에 의한 수차를 보정하기 위하여 별도의 렌즈요소를 추가하지 않고 간단한 구조로 그 디스크 기울어짐에 적절하게 대응하는 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 또한 상기한 디스크 경사에 의한 수차를 보정하는 방법에 의거하여 디스크 기울어짐에 대응하여 정보의 쓰고/읽기를 수행하는 기록재생용 광픽업을 제공하는데 있다.

상기한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원에서 광을 발생시키고 이를 대물렌즈로 디스크 매체에 집속하며 그 디스크 매체의 반사광을 광검출기로 수광하여 정보의 쓰기 및/또는 읽기를 수행하는 기록재생용 광픽업에서의 그 디스크 매체의 기울어짐에 의한 수차를 보정함에 있어서, 상기한 광검출기에서 상기한 디스크 매체의 기울어짐 정도를 알리는 신호를 검출하는 단계와, 상기한 광검출기의 검출된 신호를 근거로 하여 상기한 대물렌즈를 상기한 디스크 매체가 기울어지는데 따라 기울도록 구동하는 단계를 포함시키는 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기한 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원과, 이 광원에서 발생되는 광을 디스크 매체에 집속하는 대물렌즈와, 그 디스크 매체의 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출하는 광검출기를 포함하며 정보의 쓰기 및/또는 읽기를 수행하는 기록재생용 광픽업에 있어서, 상기한 광검출기에서 상기한 디스크 매체의 기울어짐 정도를 알리는 신호를 검출하는 검출수단과, 상기한 광검출기의 검출된 신호를 근거로 하여 상기한 대물렌즈를 상기한 디스크 매체가 기울어지는데 따라 기울도록 구동하는 구동수단을 구비하여 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 디스크 매체의 기울어짐에 대응하여 별도의 렌즈를 사용하지 않고 그 디스크 매체에 광을 집속하여 스폿을 형성하는 대물렌즈를 적극적으로 기울임으로써 그 디스크 매체의 경사에 의해 발생되는 수차를 보정하는 것으로서, 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 방법을 실시하기 위해 구성된 기록재생 광픽업은 제2도와 같이, 광원으로서 레이저 광을 방출하는 레이저 다이오드(6), 이 레이저 다이오드(6)의 디스크(10)쪽으로 반사시키는 하프미러(7), 하프미러(7)에서 반사되는 광을 평행하게 진행시키는 콜리메이팅 렌즈(8), 그 평행하게 진행되는 광을 디스크(10)에 집속하는 대물렌즈(9), 디스크(10)에서 반사된 후 대물렌즈(9)와 콜리메이팅 렌즈(8)를 지나서 하프미러(7)를 투과하는 반사광을 수광하는 광검출기(11), 대물렌즈(9)를 구동하기 위한 액튜에이터(12), 그리고 광검출기(11)로부터 소정의 신호를 추출하여 그 액튜에이터(12)를 구동하는 제어회로(13)로 구성된다.

상기와 같은 광픽업은 외관상으로는 통상의 그것과 차이가 없는 것처럼 보인다. 그러나, 제3도와 같이, 대물렌즈(9)가 그 렌즈홀더(14)에 탑재된 채 그 렌즈홀더(14)를 사방으로 탄력있게 지지하는 스프링부재(15a-15d)에 의하여 전술된 디스크에 대해 수직 및 수평방향으로 움직일 수 있는 동시에 그 디스크의 정보 트랙(또는 그에 형성되는 랜드나 그루우브)과 나란한 탄젠셜(tangential) 방향(화살표 A)의 어느 한쪽으로, 그리고 그 정보 트랙과 수직한 디스크의 래디얼(radial) 방향(화살표 B)의 어느 한쪽으로 기울수 있게 지지되어 있고, 또한 제4도와 같이, 광검출기(11)가 그 탄젠셜 방향과 래디얼 방향으로 각각 적어도 2분할된 복수의 검출 영역(S1-S8)을 가지는 점에서 통상의 그것과는 많이 다르다. 한편, 전술한 제1도의 제어회로(13)의 경우도 통상의 가산증폭기와 차동증폭기를 포함하여 재생신호와 상기한 디스크에 대한 대물렌즈의 포커스/트랙 제어신호를 검출하며 또한 그 대물렌즈를 각 방향으로 기울이기 위한 신호들도 연산하도록 구성된 것이다.

제5도를 참조하면, 대물렌즈(9)에 의하여 디스크(10)에 집광된 이후의 반사광에는 그에 형성된 그루우브(18)에서 0차, ±1차, ±2차 … 등 여러 빔으로 되돌아 오는데, 일반적으로는 그 회절빔중에서 그 0차빔(19)과 ±1차빔(20, 21)의 각 일부가 그 0차빔(19)에 중첩하도록 대물렌즈(9)를 통과하게 된다. 이 0차빔(19)과 ±1차빔(20, 21)은 서로 다른 위상으로 되며 그 상대적 위치는 그루우브(18)의 피치에 따라 달라진다. 그 0차빔(19)과 ±1차빔(20, 21)은 서로 다른 위상을 가지므로 상호간의 간섭에 의해 광검출기(11)상에 맺히는 스폿(22) 내의 광량변화가 생겨서 이를 근거로 정보의 재생신호의 검출이 가능한 것이다. 또한 그 스폿(22)은 상기한 그루우브(18)의 위치에 따라 어떤 회절무늬를 갖는데, 디스크(10)가 기울어진 경우는 그 스폿의 형상이 변화하게 되고 이에 따라 간섭정도의 변화가 생기고 결국 그 회절무늬도 변화하게 된다. (제7도 참조) 따라서 본 발명은 이러한 디스크 기울어짐에 의하여 발생되는 회절무늬의 변화로부터 그 디스크가 기울어진 방향 및 정도를 알리는 신호를 검출하는 것이다.

신호검출에 있어서 본 발명은 제4도와 같이 광검출기(11)를 탄젠셜방향으로 4등분하고 래디얼 방향으로 2등분하여 총 8개의 영역(S1-S8)으로 나누고, 제1도의 제어회로(13)에서 각 영역의 검출신호를 선택취합하여 재생신호를 비롯한 대물렌즈에 대한 구동신호를 다음과 같이 추출한다.

* 재생신호=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8

* 포커스구동신호=(S1+S2+S5+S6)-(S3+S4+S7+S8) : 비점수차 방식

* 트랙구동신호=(S1+S2+S3+S4)-(S5+S6+S7+S8) : 원빔 푸쉬풀 방식

* 탄젠셜방향 구동신호=(S1+S2+S7+S8)-(S3+S4+S5+S6)

* 래디얼방향 구동신호=(S1+S4+S6+S7)-(S2+S3+S5+S8)

상기와 같이 하여 추출되는 구동신호를 근거로 하여 제어회로는 대물렌즈의 액튜에이터로서 구성되는 제3도에 도시된 바와 같은 각 구동코일(16a-16d)을 선택적으로 구동한다. 구동코일(16a-16d)은 각각에 대응하는 자석(17a-17d)에서 발생되는 자속과 각각 쇄교하여 그 인가되는 전류의 방향과 크기에 따라 각각 상하 및 전후좌우로 이동한다. 이렇게 함으로써 대물렌즈(9)의 포커스 및 트랙 위치는 물론, 제6도와 같이, 상기한 디스크가 기울어지는 방향과 그 정도에 따라서 대물렌즈(9)를 방향성 있게 기울임으로써 그 디스크 기울어짐에 의한 수차를 보정할 수 있는 것이다.

제7도는 디스크 기울어짐 방향에 따라 상기한 회절무늬 변화를 보이기 위해 특수 촬영된 스폿의 사진으로서, (a)는 디스크가 경사지지 않은 경우를, (b)와 (c)는 각각 탄젠셜 방향과 래디얼 방향으로 기운 경우를 보인다. 또한 제8도의 (a)와 (b)는 제7도의 (b)와 (c)의 각 상태에서 본 발명에 따라 대물렌즈를 기울여 수차가 보정된 경우를 보인다.

다음의 표는 디스크 기울어짐 정도(각도)에 따른 수치와 이에 대해 대물렌즈를 기울임으로써 보정된 수차를 비교한 데이타를 보인다.

일례로서 디스크가 0.8°기운 경우의 파면수차는 0.085λ로서 실제 재생이 불가능하나 대물렌즈를 0.506°기울임으로써 파면수차가 0.039λ로 감소하여 재생이 가능하게 된 것이다. 이와 같이 본 발명은 디스크가 기울어진 방향과 그 각도에 따라서 대물렌즈를 적절히 기울임으로써 수차를 보정하고 신호의 열화를 방지하여 원할한 동작을 지속시키는 발명으로서, 고밀도 기록재생용 광픽업으로 기록재생할 때 디스크 경사에 대한 대물렌즈의 안정된 동작으로 꾀할 수 있어서 오동작을 방지하고 특히 허용범위를 넓히는데 효과적이다. 특히 종래에 고밀도용 디스크의 허용범위를 넓히기 위해 디스크 두께를 얇게 함으로써 일반의 디스크와의 호환성이 문제를 야기하였으나, 본 발명에 따르면 굳이 고밀도 디스크를 얇게 할 필요가 없고 그래서 그 호환성 문제도 야기되지 않는다.

Claims (4)

1. 광원에서 광을 발생시키고 이를 대물렌즈로 디스크 매체에 접속하며 그 디스크 매체의 반사광을 광검출기로 수광하여 정보의 쓰기 및/또는 읽기를 수행하는 기록재생용 광픽업에서의 그 디스크 매체의 기울어짐에 의한 수차를 보정함에 있어서, 상기한 광검출기에서 상기한 디스크 매체의 기울어짐 정도를 알리는 신호를 검출하는 단계와 상기한 광검출기의 검출된 신호를 근거로 하여 상기한 대물렌즈를 상기한 디스크 매체가 기울어 지는데 따라 기울도록 구동하는 단계를 포함하고, 상기 신호를 검출하는 단계에서, 상기 디스크의 정보 트랙과 나란한 탄젠셜 방향과 그에 수직한 디스크의 래디얼 방향으로 나누어 행하고, 상기한 대물렌즈를 상기 탄젠셜 방향과 래디얼 방향으로 각각 구동하는 것을 특징으로 하는 디스크 기울어짐에 의한 수차 보정방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 광검출기의 영역을 디스크의 정보트랙과 나란한 탄젠셜 방향과 이에 수직한 디스크의 래디얼 방향으로 각각 적어도 2분할하여 각 분할된 영역의 신호를 선택취합하여 그 디스크의 각 방향에 대한 기울어짐을 알리는 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 디스크의 기울어짐에 의한 수차 보정방법.
3. 광원과, 이 광원에서 발생되는 광을 디스크 매체에 집속하는 대물렌즈와, 그 디스크 매체의 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출하는 광검출기를 포함하여 정보의 쓰기 및/또는 읽기를 수행하는 기록재생용 광픽업에 있어서, 상기한 광검출기에서 상기한 디스크 매체의 기울어짐 정도를 알리는 신호를 검출하는 검출수단과, 상기한 광검출기의 검출된 신호를 근거로 하여 상기한 대물렌즈를 상기한 디스크 매체가 기울어지는데 따라 기울도록 구동하는 구동수단을 포함하고, 상기한 구동수단은, 상기 대물렌즈가 탑재되어 있는 홀더와, 그 홀더를 디스크에 대하여 수직 및 수평 방향으로 움직이는 동시에 디스크의 정보트랙과 나란한 탄젠셜 방향 및 이에 수직한 디스크의 래디얼 방향으로 각각 기울수 있게 지지하는 스프링 부재와, 상기 홀더의 측면에 마주하여 자속을 발생하는 복수의 자석 및 상기 홀더의 측면에 부착되어 상기 복수의 자석으로부터 발생되는 자속에 쇄교되는 복수의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록재생용 광픽업.
4. 제4항에 있어서, 상기한 검출수단이 상기한 광검출기로서 디스크의 정보 트랙과 나란한 탄젠셜 방향과 이에 수직한 디스크의 래디얼 방향을 각각 적어도 2분할된 복수의 검출영역을 갖는 것으로 구비된 것을 특징으로 하는 기록재생용 광픽업.