KR100275682B1

KR100275682B1 - 광 기록/재생 장치

Info

Publication number: KR100275682B1
Application number: KR1019960064017A
Authority: KR
Inventors: 이용재
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR19980045806A

Abstract

대용량 정보매체인 광기록/재생장치를 개시한다. 광디스크의 편심량에 의한 DC 오프셋을 방지하기 위하여, 광을 출사하는 광원과, 광을 기록 매체로 집속하는 대물렌즈와, 광원과 상기 대물렌즈 사이의 광경로상에 위치하여 입사방향에 따라 입사빔의 진행경로를 결정하는 광경로변환수단과, 기록매체와 광경로변환수단 사이의 광경로상에 위치되어 입사광의 위상을 지연시키는 파장판과, 기록매체와 상기 광경로변환수단 사이의 광경로상에 위치되어 입사광을 다수의 광으로 분리시키는 홀로그램광분할소자와, 그 대물렌즈, 파장판 및 홀로그램광분할소자를 함께 연동시키는 액츄에이터와, 홀로그램광분할소자를 통과한 광빔을 수광하여 서보신호 및 데이터신호를 검출하는 광검출수단을 포함한다. 이와 같은 광기록/재생장치에 따르면, 대물렌즈와 홀로그램광분할소자를 함께 연동시키는 구조를 가짐으로써 DC 오프셋을 방지할 수 있다.

Description

광 기록/재생 장치{Optical rocording/reproduction apparatus}

본 발명은 광기록/재생장치에 관한 것으로, 상세하게는 홀로그램소자를 사용하여 DC-오프셋을 방지하여 정확한 서보신호 및 데이터신호를 검출할 수 있는 광기록/재생장치에 관한 것이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 종래의 광기록/재생장치는 광원(1)과, 이 광원(1)에서 출사된 광을 집속하여 광디스크(2)에 광스폿을 형성하는 대물렌즈(3)를 포함한다. 이때, 상기 대물렌즈(3)는 후술할 서보신호에 의해 구동되는 액츄에이터(10)에 설치되어 있다. 상기 광원(1)과 대물렌즈(3) 사이에는 광의 입사방향에 따라 입사빔의 진행경로를 결정하는 편광 빔스프리터(4)가 위치되고, 그 편광 빔스프리터(4)를 지나는 광의 광경로상에는 광디스크(2)에서 입사된 광을 수광하여 서보신호 및 데이터신호를 검출하는 2분할된 광검출수단(6)이 설치된다. 상기 광원(1)과 편광 빔스프리터(4) 사이의 광경로상에는 입사광을 평행광으로 바꾸는 콜리메이팅 렌즈(5)가 위치되고, 상기 편광 빔스프리터(4)와 광검출수단(6) 사이의 광경로상에는 광을 광검출수단으로 집속시키는 디텍팅 렌즈(7)와 포커싱을 수행하는 비점수차 렌즈(8)가 위치된다.

이와 같은 광기록/재생장치의 동작을 설명하면, 광원(1)에서 출사된 광은 편광 빔스프리터(4)에 의해 반사되어 대물렌즈(3)를 통해 광디스크(2)상에 광스폿을 형성하고, 이 광디스크(2)상에서 반사된 광은 편광 빔스프리터(4)를 통과하고 디텍팅 렌즈(7)와 비점수차 렌즈(8)를 경유하여 광검출수단(6)으로 조사된다. 이때, 트랙킹은 널리 공지된 푸쉬풀 법으로 한다. 상기 광검출수단(6)으로 입사되는 광은 광디스크(2)의 그루부(미도시) 및 랜드(미도시)에 의해 반사되어 0차와 ±1차 회절광(A,B)으로 분리된 광은 광검출수단(6)에 야구공 형상의 광스폿으로 맺히게 되고, 상기와 같은 회절광(A,B)의 광량차, 즉 A-B 를 구하는 것에 의해 트랙에러신호를 검출한다.

그러나, DVD 와 같은 방식의 광디스크는 대물렌즈(3)의 중심축과 광축과의 편차나 디스크의 기울어짐 등에 의한 편심량이 크게 발생한다. 이러한 편심량에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 광검출수단(6)의 중심에서 광속 전체가 쉬프트 하게 되어 DC 오프셋이 발생되고, 이 DC 오프셋을 보상하기 위해 대물렌즈(3)가 이동하여 광량차가 A-B=0이 되면 대물렌즈(3)는 트랙에서 벗어나게 된다. 따라서, 트랙에러신호의 광량차가 0을 표시하여도 광은 트랙의 중심에 없게 되어 검출되어 서보신호가 매우 불안하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 편심량에 의한 DC-오프셋을 방지하여 정확한 트랙에러신호를 검출할 수 있는 광기록/재생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 광기록/재생장치의 개략적 광학적 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 광기록/재생장치에서 발생되는 DC 오프셋을 나타내 보인 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광기록/재생장치의 개략적 광학적 구성도

도 4는 도 3에 도시된 홀로그램광분할소자중 제1홀로그램소자의 평면도.

도 5는 도 3에 도시된 홀로그램광분할소자중 제2홀로그램소자의 부분 사시도.

도 6은 도 3에 도시된 광검출수단의 개략적 구성도.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

2 ... 광디스크 101 ... 광원

103 ... 대물렌즈 104 ... 편광 빔스프리터

105 .... 콜리메이팅 렌즈 106 ... 광검출수단

107 ... 디텍팅 렌즈 180 ... 비점수차 렌즈

110 ... 액츄에이터 113 ... λ/4 파장판

114 ... 홀로그램광분할소자

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광기록/재생장치는, 광을 출사하는 광원과; 상기 광을 기록 매체로 집속하는 대물렌즈와; 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이의 광경로상에 위치하여 입사방향에 따라 입사빔의 진행경로를 결정하는 광경로변환수단과; 상기 기록매체와 상기 광경로변환수단 사이의 광경로상에 위치되어 입사광의 위상을 지연시키는 파장판과; 상기 기록매체와 상기 광경로변환수단 사이의 광경로상에 위치되어 입사광을 다수의 광으로 분리시키는 홀로그램광분할소자와; 상기 대물렌즈, 상기 파장판 및 상기 홀로그램광분할소자를 함께 연동시키는 액츄에이터와; 상기 홀로그램광분할소자를 통과한 광빔을 수광하 여 서보신호 및 데이터신호를 검출하는 광검출수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광경로변환수단은 소정 편광의 입사광을 투과시키고 다른 편광의 광을 반사시키는 편광빔스프리터인 것이 바람직하고, 상기 파장판은 λ/4파장판인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 홀로그램광분할소자는, 2개의 패턴영역과 1개의 비패턴영역으로 구성된 제1홀로그램소자와; 그 상면에 다수의 스트라이프상의 격자패턴이 연속으로 형성되어 있는 제2홀로그램소자로 구성된 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 광검출수단은, 각각 동일면적을 가지는 4개의 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 포커스에러신호를 검출하는 포커싱영역과, 상기 포커싱영역을 중심으로 각각 2개 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 트랙에러신호를 검출하는 트랙킹영역을 포함하는 8분할 포토다이오드인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 광기록/재생장치를 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 광기록/재생장치는 광원(101)과, 이 광원(101)에서 출사된 광을 광디스크(2)로 집속하여 광스폿을 형성하는 대물렌즈(103)로 구성된다. 상기 광원(101)과 대물렌즈(103) 사이의 광경로상에는 광의 입사방향에 따라 입사빔의 진행경로를 결정하는 편광 빔스프리터(104)가 배치된다.

상기 대물렌즈(103)와 상기 편광 빔스프리터(104) 사이의 광경로상에는 입사광의 편광 방향을 90°회전시키는 λ/4 파장판(113)과 입사광을 서보 및 데이터신호를 가지는 다수의 광으로 분리하는 홀로그램광분할소자(114)가 배치된다. 이때, 상기 대물렌즈(103), λ/4 파장판(113) 및 홀로그램광분할소자(114)는 액츄에이터(110)와 함께 구동되도록 설치된다. 상기 편광 빔스프리터(104)를 지나는 광의 광경로상에는 광디스크(2)에서 반사된 광이 수광되는 8분할된 광검출수단(106)이 마련된다. 그리고, 상기 광원(101)과 빔스프리터(104)사이의 광경로상에는 광빔을 평행빔으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈(36)가 더 구비되는 것이 바람직하고, 상기 편광 빔스프리터(104)와 상기 광검출수단(106) 사이에 위치되어 입사하는 광을 집속시키는 디텍팅 렌즈(107)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 홀로그램광분할소자(114)는 3개의 영역으로 나누어진 제1홀로그램소자(114a)와 상면에 다수의 스트라이프상의 격자패턴이 연속으로 형성되어 있는 제2홀로그램소자(114b)로 이루어진다.

상기 제1홀로그램소자(114a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 각각 다른 격자패턴이 형성된 패턴영역(α,β)과, 격자패턴이 형성되지 않은 비패턴영역(γ)으로 이루어진다. 상기 패턴영역(α,β)은 격자패턴의 간격이 각각 다르게 형성되어 있어 이곳으로 입사되는 회절광을 각각 다른 각도로 회절시킨다. 이때, 상기 패턴영역(α,β)은 공지의 나이프에지(Knife-Edge)법에 포커스에러신호를 검출하기 위한 것으로서, 비패턴영역(γ)을 통과하는 광에 의해 포커싱을 수행하기 위한 차단판으로 역할을 수행한다. 즉, 상기 패턴영역(α,β)을 지나는 광이 비패턴영역( γ)을 통과하는 광과 중첩되지 않게하여 패턴영역(α,β)을 포커싱을 수행하기 위한 차단판으로 사용한다. 광디스크(2)에서 반사되는 광은 그루브(미도시) 및 랜드(미도시)에 의해 반사광과 회절광으로 나누어지는데, 이때, 상기 제1홀로그램소자(114a)로 입사되는 광중 회절광은 상기한 패턴영역(α,β)으로 입사되어 ±1차 회절광으로 분리되어 진행하고, 비회절광은 비패턴영역(γ)을 0차광으로 통과한다.

상기 제2홀로그램소자(114b)는 복굴절 물질인 LiNbO₃기판위에 5에 도시된 바와 같이, 광변환(Proton Exchange)영역과 보상홈(Compensation Groove)영역으로 이루어져 있는 편광홀로그램소자이다. 이곳으로 입사하는 편광되지 않은 광(비해칭화살표)은 곧바로 통과하고, 편광된 광(해칭화살표)은 ±1차 회절광으로 회절되어 통과한다. 즉, 입사하는 광의 편광 정도에 따라 투과 및 회절투과를 결정하는 편광홀로그램소자이다.

상기 광검출수단(106)은 도 6에 도시된 바와 같이, 동일 기판(106a)상에 위치되어 포커스에러신호를 검출하는 포커싱영역(A)(B)(C)(D)과 트랙에러신호를 검출하는 트랙킹영역(E)(F)(G)(H)으로 이루어진 8분할 포토다이오드이다. 상기 포커싱영역(A)(B)(C)(D)는 동일 면적의 4개의 광검출영역이 서로 대칭되게 배치되어 이루어지며, 이곳으로 입사되는 광은 상기 제1홀로그램광소자(114a)의 비패턴영역(γ)을 통과한 0차광이다. 상기 트랙킹영역(E)(F)(G)(H)은 포커싱영역(A)(B)(C)(D)을 중심으로 대칭으로 각각 2개의 영역(E)(F), (G)(F)이 위치되며, 이곳으로 입사되는 광은 상기 제1홀로그램소자(114a)의 패턴영역(α,β)을 통과한 ±1차광이다. 이때, 상기 광검출수단(106)을 이용한 데이터의 검출은 모든 영역에 입사되는 광의 강약을 검출하여 사용된다.

여기서 광검출수단으로 8분할 포토다이오드가 사용되었지만, 상기한 광검출수단과 동일한 포커싱영역에 그 양측에 대칭으로 위치된 트랙킹영역이 각각 1개영역으로 이루어진 6분할 포토다이오드를 사용할 수 도 있다.

이와 같은 구조의 광기록/재생장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 광원(106)을 통과한 광은 콜리메이팅 렌즈(105)를 거쳐 평행광으로 된 후, 편광빔스프리터(104)로 입사된다. 이때, 상기 편광빔스프리터(104)에 의해 반사된 광은 편광되어 그 진동방향이 홀로그램광분할소자(114b)의 제2홀로그램소자(114a)의 격자방향과 평행하게 되어 홀로그램광분할소자(114)에 의해 회절하지 않고 통과한다. 이 광은 진행하여 λ/4 파장판(113)을 통과하여 원편광으로 된다. 이 원편광은 광디스크(2)에서 반사되면서 신호를 담게 되고, 이 광은 다시 λ/4 파장판(113)을 통과하면서 편광방향이 90°회전되어 홀로그램광분할소자(114)로 입사한다. 이 편광방향이 90°회전된 광중 상기 광디스크(2)에 의해 회절된 광은 제1홀로그램소자(114a)의 패턴영역(α,β) 및 비패턴영역(γ)을 통과하는 것에 의해 2쌍의 ±1차 회절광과 하나의 0차광인 5개의 광으로 분리되어 상기 8분할 광검출수단(106)으로 입사된다. 여기서, 제1홀로그램소자(114)는 패턴영역(α,β)과 비패턴영역(γ)으로 나누어져 있으므로, 패턴영역(α,β)을 나이프 에지법에 의해 포커싱을 수행하기 위한 차단판으로의 역할을 수행한다.

상기 포커싱은 비패턴영역(γ)을 통과한 광을 광검출수단(106)의 포커싱영역(A)(B)(C)(D)에서 수광하여 수행하며, 이때, 포커스에러신호는 포커싱영역(A)(B)(C)(D)에 도달한 광량을 (A+D)-(B+C)=0 으로 검출한다. 상기 트랙킹은 패턴영역(α,β)을 통과한 한 쌍의 ±1차 회절광을 광검출수단(106)의 트랙킹영역(E)(F)(G)(H)에서 수광하여 수행하며, 이때, 트랙에러신호는 트랙킹영역(E)(F)(G)(H)에 도달한 광량을 (E+H)-(F+G)=0 으로 검출한다. RF(데이터신호)는 상기한 트랙에러신호와 포커스에러신호를 모두 사용하여 검출하며, RF(Radio Frequency) = (A+B+C+D)+k(E+F+G+H)로 검출한다. 이때, 상기 k는 제2홀로그램소자(114b)를 지나는 광의 회절 효율이 80% 수준이므로 RF신호에서 (A∼D)와 (E∼H)의 광강도분포의 연속성을 보상하기 위한 보상 계수이다.

광디스크(2)는 고속으로 회전함에 따라 대물렌즈(3)의 중심축과 광축과의 편차나 디스크의 기울어짐 등에 의한 편심량이 크게 발생한다. 이러한 편심량이 발생하면, 본 발명의 광기록/재생장치에서는 상기 서보 신호에 의해 편심정도를 검출하여 상기 액츄에이터(110)를 구동하여 대물렌즈(103), 파장판(113) 및 상기 홀로그램광분할소자(114)를 동시에 연동시킬 수 있으므로, 광검출수단(106)의 중심에서 광속 전체가 쉬프트 하게 되는 DC 오프셋을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 포커싱 및 트랙킹에 의해 검출된 서보신호에 의해서 광스폿이 광디스크(2)의 트랙을 따라 정확한 초점을 맺게하여 정보의 정확한 독출이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 광기록/재생장치는 대물렌즈, 파장판, 및 홀로 그램광분할소자를 함께 연동시키며, 홀로그램광분할소자를 사용함으로써, 대물렌즈의 중심축과 광축과의 편차나 디스크의 기울어짐에 의한 편심량이 크게 발생하여도 DC 오프셋이 방지할 수 있어 서보신호를 올바르게 검출할 수 있다. 따라서, 광디스크에 담겨진 정보를 정확하게 독출할 수 있다.

Claims

광을 출사하는 광원(101)과;

상기 광을 광 디스크(2)로 집속하는 대물렌즈(103)와;

상기 광원(101)과 상기 대물렌즈(103) 사이의 광경로상에 위치하여 입사방향에 따라 입사빔의 진행경로를 결정하는 편광빔스프리터(104)와;

상기 광 디스크(2)와 상기 편광빔스프리터(104) 사이의 광경로상에 위치되어 입사광의 위상을 지연시키는 λ/4 파장판(113)과;

상기 광 디스크(2)와 상기 편광빔스프리터(104) 사이의 광경로상에 위치되어 입사광을 다수의 광으로 분리시킬 수 있도록, 2개의 패턴영역(α,β)과 1개의 비패턴영역(γ)으로 구성된 제1홀로그램소자(114a)와, 그 상면에 다수의 스트라이프상의 격자패턴이 연속으로 형성되어 있는 제2홀로그램소자(114b)로 구성된 홀로그램광분할소자(114)와;

상기 대물렌즈(103), 파장판(113) 및 홀로그램광분할소자(114)를 함께 연동시킬 수 있도록, 그 대물렌즈(103), 파장판(113) 및 홀로그램광분할소자(114)가 일체로 결합되는 액츄에이터(110)와;

상기 홀로그램광분할소자(114)를 통과한 광빔을 수광하여 서보신호 및 데이터신호를 검출하는 광검출수단(106);을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록/재생장치.
제1항에 있어서,

상기 광검출수단(106)은, 각각 동일면적을 가지는 4개의 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사광으로부터 포커스에러신호를 검출하는 포커싱영역(A)(B)(C)(D)과, 상기 포커싱영역을 중심으로 각각 2개 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사광으로부터 트랙에러신호를 검출하는 트랙킹영역(E)(F)(G)(H)을 포함하는 8분할 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 광기록/재생장치.
제1항에 있어서,

상기 광검출수단은, 각각 동일면적을 가지는 4개의 영역이 서로 대칭되게 배치되어 입사광으로부터 포커스에러신호를 검출하는 포커싱영역과, 상기 포커싱영역을 중심으로 서로 대칭되게 배치되어 입사되는 광으로부터 트랙에러신호를 검출하는 트랙킹싱영역을 포함하는 6분할 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 광기록/재생장치.
제1항에 있어서,

상기 광원(101)과 상기 광경로변환수단(104) 사이의 광경로상에는 입사광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈(105)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광기록/재생장치.
제2항에 있어서,

상기 포커스에러신호(F.E)는 (A+D)-(B+C)로 검출하고,

상기 트랙에러신호(T.E)는 (E+H)-(F+G)로 검출하며,

데이터신호(R.F)는 (A+B+C+D)+k(E+F+G+H)로 검출하는 것을 특징으로 하는 광기록/재생 장치.