KR100319855B1

KR100319855B1 - 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차 신호 검출장치

Info

Publication number: KR100319855B1
Application number: KR1019980046935A
Authority: KR
Inventors: 이용재; 김태경; 성평용; 유장훈; 유병열; 손용기; 김석중
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2002-02-19
Also published as: KR20000031073A; DE69911146T2; DE69911146D1; EP1003158A3; EP1003158A2; CN1258907A; CN1130704C; EP1003158B1; US6167004A; JP2000149285A

Abstract

기록매체로부터 반사된 광을 집속하는 광검출렌즈와, 광검출렌즈쪽에서 2×2 행렬배치를 가지며 시계방향으로 배치되고 입사된 광을 서로 다른 방향으로 회절시키도록 패턴이 형성된 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)을 구비하고 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에서 회절된 +1차 회절광의 제1초점(f1)이 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에서 회절된 +1차 회절광의 제2초점(f2)보다 상대적으로 광검출렌즈에서 먼쪽에 위치하도록 마련된 홀로그램 그레이팅과, 제1 및 제2초점(f1)(f2) 사이에 배치되어 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 광을 각각 수광하여 독립적으로 광전변환하는 제1 내지 제4수광부를 구비한 광검출기와, 수광부들의 검출신호로부터 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출하는 신호연산부를 포함하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치가 개시되어 있다. 이러한 장치는 광원의 파장 변화에 의한 포커스 오차신호 옵셋, 광검출기의 틀어짐에 의한 포커스 및 트랙 오차신호 옵셋 발생을 억제할 수 있다.

Description

홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치

본 발명은 광픽업에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포커스 및/또는 트랙 오차신호의 옵셋 발생을 억제할 수 있도록 된 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치에 관한 것이다.

고용량의 기록 및/또는 재생 광픽업에 있어서 포커스 및/또는 트랙 오차 신호의 검출은 안정된 서보 기능을 수행하는데 필수적이다. 일반적으로 기록 재생용 광픽업에서 광원에서 출사된 광은 광경로변환수단 예컨대, 빔스프리터에 의해 경로 변환되고 대물렌즈에 의해 집속광으로 바뀌어 디스크에 입사된다. 그리고, 디스크 기록면에서 반사된 정보신호를 포함하는 광은 광경로변환수단에 의해 경로 변환된 후 광검출렌즈 및/또는 비점수차렌즈를 거쳐 광검출기에서 검출된다.

도 1은 종래의 광픽업의 오차신호 검출장치를 개략적으로 보인 도면이다. 참조부호 2는 광검출렌즈, 4는 비점수차렌즈, 6은 독립적으로 광전변환하는 4개의 수광영역(A,B,C,D)을 갖는 광검출기를 나타낸다.

상기 광검출기(106)의 각 수광영역에서 검출된 신호를 각각 A,B,C 및 D라 할 때, 포커스 오차신호(FES)는 (A+C)-(B+D)가 되며, 트랙 오차 신호(TES)인 푸쉬-풀신호는 (A+D)-(B+C)가 된다.

도 2는 대물렌즈(미도시)와 디스크(미도시) 사이의 거리에 따라 광검출기(6)에 수광되는 광스폿의 변화를 보여준다. 참조부호 8 및 12는 대물렌즈와 디스크 사이의 거리가 상기 대물렌즈의 초점거리보다 크거나 작은 경우 광검출기(6) 상에 맺혀지는 광스폿을 나타낸다. 참조부호 10은 대물렌즈와 디스크 사이의 거리가 상기 초점거리와 같은 경우, 즉, 온 포커스 위치에서 광검출기(6) 상에 맺혀지는 광스폿을 나타낸다. 여기서, 8은 포커스 오차신호가 0보다 작은 경우, 10은 포커스 오차신호가 0과 같은 경우, 12는 포커스 오차신호가 0보다 큰 경우에 해당된다.

상기한 바와 같은 종래의 오차신호 검출장치의 경우, 광검출기(6)에 맺혀지는 광스폿의 크기가 대략 직경 100μm 정도로 작기 때문에 포커스 오차신호 및 트랙 오차신호는 광검출기(6)의 틀어짐에 민감하게 변화되고, 이에 따라 온 포커스 및 온 트랙 위치에서 포커스 오차신호 및 트랙 오차신호가 0 이외의 값이 되는 포커스 및/또는 트랙 옵셋이 발생할 수 있다.

한편, 디스크상에 정보신호 기록시 또는 온도변화에 따라 광원에서 출사되는 광의 파장이 변하고, 이에 의해 광부품에 색수차가 발생하면(대부분의 광부품은 파장이 길어지면 굴절률은 작아진다.), 온 포커스 상태인 경우에도 광검출기(6)상에는 도 3에 도시된 바와 같이 색수차가 없는 경우의 온 포커스 상태와는 다른 광스폿(14)이 수광되고 포커스 오차신호는 0이 되지 않는다.

이와 같이 파장 변화에 의해 색수차가 발생한 경우에도 서보는 무조건 포커스 오차 신호가 0가 되도록 대물렌즈를 구동하여 포커싱을 하게 된다. 따라서, 실제 디스크에는 디포커스(defocus)된 광스폿이 맺혀지게 되고, 이와 같이 기록시 디포커스가 발생하면 재생신호의 특성이 열화되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 광검출렌즈와 광검출기 사이에 홀로그램 그레이팅을 배치하여 광원의 파장 변화에 의한 포커스 오차신호 옵셋, 광검출기의 틀어짐에 의한 포커스 및/또는 트랙 오차신호 옵셋 발생을 억제할 수 있도록 된 광픽업의 오차신호 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 광픽업의 오차신호 검출장치를 개략적으로 보인 도면,

도 2는 대물렌즈와 디스크 사이의 거리에 따라 광검출기에 수광되는 광스폿의 변화를 보여주는 도면,

도 3은 도 1에서 파장 변화시 온 포커스 상태일 때 광검출기에 수광되는 광스폿을 보여주는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치를 개략적으로 보인 도면,

도 5는 본 발명에 따른 홀로그램 그레이팅을 개략적으로 보인 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 광검출기를 개략적으로 보인 평면도,

도 7a, 도 7b는 본 발명에 따른 오차신호 검출장치에서 디스크와 대물렌즈 사이의 거리가 대물렌즈의 초점거리보다 가까울 때와 멀 때 광검출기에 수광되는 광스폿의 변화를 보여주는 도면,

도 8a, 도 8b는 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 트랙 오차신호의 옵셋 발생을 억제하는 원리를 설명하기 위한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 광검출기의 틀어짐에 의한 포커스 오차신호 옵셋 발생을 억제할 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면,

도 10은 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 기록시 또는 온도 변화에 따른 광원의 출사 광 파장 변화시 회절광의 초점 위치 변화를 보여주는 도면,

도 11, 도 12는 파장변화시 포커스 옵셋 발생 억제 원리를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20...광검출렌즈 30...홀로그램 그레이팅

50...광검출기 60...신호연산부

상기 목적을 달성하기 위하여 광픽업이 기록매체의 올바른 트랙 위치를 추종하면서 정보신호를 기록/재생하도록 광원에서 조사되고 상기 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출하는 광픽업의 오차신호 검출장치에 있어서, 상기 기록매체로부터 반사된 광을 집속하는 광검출렌즈와; 상기 광검출렌즈쪽에서 2×2 행렬배치를 가지며 시계방향으로 배치되고 입사된 광을 서로 다른 방향으로 회절시키도록 패턴이 형성된 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)을 구비하고, 상기 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에서 회절된 +1차 회절광의 제1초점(f1)이 상기 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에서 회절된 +1차 회절광의 제2초점(f2)보다 상대적으로 상기 광검출렌즈에서 먼쪽에 위치하도록 마련된 홀로그램 그레이팅과; 상기 제1 및 제2초점(f1)(f2) 사이에 배치되어, 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 광을 각각 수광하여 독립적으로 광전변환하는 제1 내지 제4수광부를 구비한 광검출기와; 상기 수광부들의 검출신호로부터 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출하는 신호연산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 내지 제4수광부는 각각 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 ±1차 회절광 중 일 회절광을 수광하는 2분할수광영역(A1,A2) (B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)을 포함한다.

이때, 상기 분할수광영역(A2)(C2)는 상기 분할수광영역(A1)(C1)의 내측에 배치되고, 상기 분할수광영역(B1)(D1)은 상기 분할수광영역(B2)(D2)의 내측에 배치되며, 상기 2분할수광영역(A1,A2)(B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)들은 서로 나란한 방향으로 분할된 것이 바람직하다.

상기 신호연산부는 상기 각 2분할수광영역의 검출신호를 차동하고 이들을 합산하여 포커스 오차신호(A1+B1+C1+D1) - (A2+B2+C2+D2)를 검출한다.

한편, 상기 제1 내지 제4수광부는 각각 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 다른 회절광을 수광하는 단일 수광영역(A)(B)(C)(D)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 신호연산부는 상기 단일 수광영역들(A)(D)의 합신호와 상기 단일 수광영역들(B)(C)의 합신호를 차동하여 트랙 오차신호를 검출한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치를 개략적으로 보인 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 홀로그램 그레이팅을 개략적으로 보인 평면도이다. 본 발명에 따른 오차신호 검출장치는 광픽업이 기록매체 즉, 디스크(미도시)의 올바른 트랙 위치를 추종하면서 정보신호를 기록/재생하도록 광원(미도시)에서 조사되고 상기 디스크에서 반사된 광을 수광하여 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출한다. 또한, 정보신호를 검출할 수 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 오차신호 검출장치는 디스크로부터 반사된 광을 집속하는 광검출렌즈(20)와, 상기 광검출렌즈(20)쪽에서 입사되는 광을 서로 다른 방향으로 회절시키는 홀로그램 그레이팅(30)과, 상기 홀로그램 그레이팅(30)에 의해 회절된 광을 수광하는 광검출기(50)와, 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출하는 신호연산부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 홀로그램 그레이팅(30)은 2×2 행렬배치를 가지며 시계방향으로 배치된 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)을 구비하며, 이 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)은 이 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)은 입사광을 4분할하여 각각 사반구 형태인 광스폿(71)(72)(73)(74)을 ±1차 회절광으로 회절시킨다.

상기 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)은 각 사반구 광스폿(71)(72)(73)(74)을 서로 다른 방향으로 회절시키도록 패턴들이 서로 소정 각도를 이루도록 배치되며, 이 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)의 적어도 일부에는 이에 의한 동일 차수의 회절광의 회절각이 서로 다르도록 서로 다른 간격의 패턴이 형성된다.

여기서, 상기 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)의 배치 방향 및 패턴 간격은 후술하는 상기 광검출기(50)의 수광영역들의 배치와 연관되게 설계된다. 즉, 상기 제1 및 제4홀로그램패턴영역(A,D)은 입사 광스폿(71)(74)을 각각 회절시켜 도 6에 도시된 좌표에 대해 +1차 회절광이 대략 제1사분면, -1차 회절광이 대략 제3사분면에 위치되도록 마련될 수 있다. 제2 및 제3홀로그램패턴영역(B,C)은 입사 광스폿(72)(73)을 각각 회절시켜 +1차 회절광이 대략 제4사분면, -1차 회절광이 대략 제2사분면에 위치되도록 마련될 수 있다.

한편, 본 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)은 상기 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에 의해 회절된 +1차 회절광의 제1초점(f1)이 상기 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에 의해 회절된 +1차 회절광의 제2초점(f2)보다 상대적으로 상기 광검출렌즈(20)에서 멀리 위치하도록 마련된다. 여기서, 상기 광검출기(50)는 상기 제1 및 제2초점(f1)(f2) 사이에 배치된다. 즉, 상기 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에 의한 +1차회절광은 상기 광검출기(50)의 뒤쪽에 초점이 맺혀지고, 상기 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에 의한 +1차회절광은 상기 광검출기(50)의 앞쪽에 초점이 맺혀진다. 바람직하게는, 상기 광검출기(50)는 상기 제1 및 제2초점(f1)(f2) 사이의 중심에 배치된다. 이 경우, 온 포커스 위치에서 상기 광검출기(50) 상에 수광되는 상기 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에 의한 +1차 회절광(71a)(73a)과 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에 의한 +1차 회절광(72a)(74a)의 광스폿은 대략 같은 크기이다.

한편, 상기 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에 의한 -1차 회절광(71b)(73b)은 상기 광검출기(50)의 앞쪽(f2)에 초점이 맺혀지고, 상기 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에 의한 -1차 회절광(72b)(74b)은 상기 광검출기(50)의 뒤쪽(f1)에 초점이 맺혀진다. 따라서, 온 포커스 위치에서는 상기 광검출기(50) 상에 수광되는 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)에 의한 ±1차 회절광의 광스폿의 크기는 대략 동일하다.

이때, 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)은 입사되는 광스폿을 분할하여 각각 그 영역내에 입사되는 광만을 회절시키므로, ±1차 회절광의 광스폿은 도 6에 도시된 바와 같이 서로 역상이 되며, 도 5의 O점이 이와 같은 역상의 기준이 된다.

한편, 본 실시예는 상기 홀로그램 그레이팅(30)과 광검출기(50) 사이에 초점 조정렌즈(40)를 더 구비할 수 있다. 이때, 상기 초점 조정렌즈(40)는 홀로그램 그레이팅(30)과 제2초점(f2) 사이에 배치된다.

상기 광검출기(50)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)에 의해 회절된 광을 각각 수광하여 독립적으로 광전변환하는 제1 내지 제4수광부를 구비한다.

상기 제1 내지 제4수광부는 각각 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)에 의해 회절된 -1차 회절광(71b)(72b)(73b)(74b)을 각각 수광하는 단일 수광영역(A)(B)(C)(D)과 +1차 회절광(71a)(72a)(73a)(74a)을 각각 수광하는 2분할수광영역(A1,A2)(B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)을 포함한다. 여기서, 편의상 홀로그램패턴영역의 참조부호와 그 홀로그램패턴영역에 의해 회절된 광이 수광되는 수광영역의 참조부호를 일관성 있게 표시하였다.

상기 2분할수광영역(A1,A2)(D1,D2), 단일 수광영역(B)(C), 단일 수광영역(A)(D), 2분할수광영역(B1,B2)(C1,C2)은 각각 상기 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)의 설계와 연관되어 도 6에 도시된 바와 같이, 대략 제1, 제2, 제3 및 제4사분면에 각각 x-축을 따르는 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 2분할수광영역들(A1,A2)(B1,B2)(C1,C2)(D1,D2) 각각은 서로 나란하게 분할되어 그 분할 경계선이 예컨대, x-축과 평행하다. 그리고, 분할수광영역(A2)(C2)(B1)(D1) 각각이 이와 결합하여 각 2분할수광영역을 이루는 분할수광영역(A1)(C1)(B2)(D2)보다 x-축에 가까이 배치된다. 즉, 분할수광영역(A2)와 분할수광영역(C2)은 분할수광영역(A1)과 분할수광영역(C1)의 내측에 배치되고, 분할수광영역(B1)와 분할수광영역(D1)은 분할수광영역(B2)과 분할수광영역(D2)의 내측에 배치된다.

한편, 상기 단일 수광영역(D)과 분할수광영역(D1)은 제4홀로그램패턴영역(도 5 참조: 회절광이 x-축과 나란한 방향으로 회절되도록 패턴이 형성됨)에 의해 회절된 ±1차 회절광(74a)(74b)을 수광할 수 있도록 그 일부가 x-축에 걸쳐 배치된다.

이와 같은 광검출기(50)가 대략 상기 제1 및 제2초점(f1)(f2) 사이의 중심에 배치되면, 온 포커스 위치에서 상기 각 수광영역에 수광되는 홀로그램패턴영역들(A,B,C,D)에 의해 회절된 ±1차 회절광들의 광스폿의 크기는 도 6에 보여진 바와 같이, 대략 동일하다.

상기 신호연산부(60)는 상기 수광영역들의 검출신호로부터 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출한다. 상기 신호연산부(60)는 상기 각 2분할수광영역(A1,A2)(B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)의 검출신호를 차동하고 이들을 합산하여 포커스 오차신호를 검출한다. 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에 의해 회절된 광의 경우에는 x-축에 대해 먼쪽에 배치된 분할수광영역(A1)(C1)의 검출신호에서 x-축에 가까운쪽에 배치된 분할수광영역(A2)(C2)의 검출신호를 차동하며, 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에 의해 회절된 광의 경우에는 x-축에 가까운쪽에 배치된 분할수광영역(B1)(D1)의 검출신호에서 x-축에 대해 먼쪽에 배치된 분할수광영역(B2)(D2)의 검출신호를 차동한 후 이를 합산한다. 따라서, 각 분할수광영역과 이 분할수광영역에서 검출된 검출신호를 동일 기호로 표시하면 포커스 오차신호(FES)는 수학식 1과 같다.

FES = (A1+B1+C1+D1) - (A2+B2+C2+D2)

이때, 온 포커스 위치에서는 검출신호값이 A1=A2, B1=B2, C1=C2, D1=D2가 되어 포커스 오차신호는 0이 된다(FES=0). 이와 같은 검출결과는 상기 홀로그램 그레이팅(30)과 연관지어 2분할수광영역의 분할경계선의 위치를 적절히 설계하거나, 신호연산부(60)에서 각 분할수광영역의 검출신호를 적절히 증폭시킴으로써 얻어질 수 있다.

한편, 디스크와 대물렌즈 사이의 거리가 대물렌즈의 초점거리보다 가까울 때에는 홀로그램 그레이팅(30)에 의해 회절된 광의 초점이 전체적으로 광검출렌즈(20)에서 먼쪽으로 이동하므로 도 7a에 도시된 바와 같이 광스폿(71a)(73a)은 꼭지점(O:홀로그램패턴영역들의 교차점)을 중심으로 커지게 되며, 광스폿(72a)(74a)은 상기 꼭지점(O)을 중심으로 작아지게 된다. 따라서, 포커스 오차신호는 0보다 큰값이 된다(FES > 0).

또한, 디스크와 대물렌즈 사이의 거리가 대물렌즈의 초점거리보다 멀때는 도 7b에 도시된 바와 같이 광스폿(71a)(73a)은 작아지고, 광스폿(72a)(74a)은 커지게 되어 포커스 오차신호는 0보다 작은 값이 된다(FES < 0).

한편, 상기 신호연산부(60)는 상기 단일 수광영역들(A)(D)의 합신호(A+D)와 단일 수광영역들(B)(C)의 합신호(B+C)를 차동하여 트랙 오차신호를 검출한다. 따라서, 이러한 푸시풀 방식에 의해 검출된 트랙 오차신호(TES)는 수학식 2와 같다.

TES = (A+D) - (B+C)

여기서, 트랙 오차신호(TES)는 단일 수광영역(A)(C)의 합신호(A+C)와 단일 수광영역(B)(D)의 합신호(B+D)의 위상차를 검출하는 위상차법(DPD)에 의해 검출할 수도 있다. 이는 특히, DVD-ROM의 경우에 유용하다.

다른 한편으로, 상기 신호연산부(60)는 상기 단일 수광영역들(A)(B)(C)(D)의 검출신호 또는 상기 단일 수광영역들(A)(B)(C)(D) 및 2분할수광영역들(A1,A2) (B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)의 검출신호를 모두 합산하여 정보신호를 검출할 수 있다. 따라서 정보신호(SUM)는 수학식 3과 같다.

SUM = (A+B+C+D) 또는 (A+B+C+D+A1+A2+B1+B2+C1+C2+D1+D2)

한편, 본 발명에 따른 광검출기(50)가 2분할수광영역들(A1,A2)(B1,B2) (C1,C2)(D1,D2)로만 이루어지고, 신호연산부(60)가 상기 2분할수광영역들의 검출신호를 이용하여 트랙 오차신호 및 정보신호를 검출하는 것도 가능하다. 이 경우, 트랙 오차신호(TES)는 수학식 4와 같다.

TES = (A1+A2+D1+D2) - (B1+B2+C1+C2)

이하, 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 트랙 오차신호 옵셋 및/또는 포커스 오차신호 옵셋을 억제하는 원리를 도 8 내지 도 12를 참조로 설명한다.

도 8a는 디스크에서 반사되고 본 발명에 따른 홀로그램 그레이팅(30)에 입사되는 광스폿을 보여주는 것으로, 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 트랙 오차신호의 옵셋 발생을 억제하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

종래의 오차신호 검출장치에서는 도 8b에 도시된 바와 같이 광검출기(6)에 수광되는 약 100μm 직경의 광스폿(10)을 분할하여 오차신호를 검출하기 때문에 광검출기(50)의 틀어짐에 민감하게 옵셋 특히, 트랙 오차신호(T1-T2) 옵셋이 크게 발생하였으나, 본 발명에서는 도시된 바와 같이, 홀로그램 그레이팅(30)에 입사되는 대략 4.1 mm 직경의 광스폿(70)을 분할하고 회절시켜 오차신호를 검출하기 때문에 광검출기(50) 틀어짐에 따른 옵셋 발생이 억제된다. 본 발명에서 옵셋이 발생할 수 있는 요인은 홀로그램 그레이팅(30)의 시프트인데, 이 홀로그램 그레이팅(30) 상의 광스폿의 직경이 대략 4.1 mm 로 충분히 크기 때문에 이 홀로그램 그레이팅(30)이 어느 정도 시프트되어도 T1영역(패턴영역A + 패턴영역D)과 T2영역(패턴영역B + 패턴영역C)을 통과하는 광스폿의 크기 변화 즉, 광량 변화가 작으므로 옵셋 발생 정도는 미미하다.

도 9는 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 광검출기(50)의 틀어짐에 의한 포커스 오차신호 옵셋 발생을 억제할 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 오차신호 검출장치는 x-축 방향으로의 광검출기(50) 틀어짐에 의해서는 포커스 오차신호 분할 방향이 y-축 방향이므로 옵셋이 발생하지 않는다.

y-축 방향으로의 광검출기(50) 틀어짐 예컨대, +y 쪽으로 광검출기(50) 틀어짐에 대해 온 포커스 상태에서 2분할수광영역들(A1,A2)(C1,C2)에서의 검출신호 차이는 A1-A2=-S, C1-C2=S가 되며, 다른 2분할수광영역들(B1,B2)(D1,D2)에서의 검출신호 차이는 B1-B2=-T, D1-D2=T가 된다. 따라서, 포커스 오차신호는 (A1-A2)+ (C1-C2)+(B1-B2)+(D1-D2)=-S+S-T+T=0가 되어 옵셋이 발생하지 않는다. 반대 방향으로의 틀어짐에 대해서도 역으로 상쇄되기 때문에 옵셋이 발생하지 않는다.

도 10은 본 발명에 따른 오차신호 검출장치가 기록시 또는 온도 변화에 따른 광원의 출사 광 파장 변화시 포커스 옵셋 발생을 억제하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

파장이 조립 조정시보다 길어지면 광부품의 굴절율이 변하고, 광원으로부터 광검출기(50)까지의 전체 광학계를 고려할 때, 온 포커스 상태에서 홀로그램 그레이팅(30)에 의해 회절된 광의 제1 및 제2초점(f1)(f2)이 광검출렌즈(20)쪽으로 이동하게 되어 초점이 f1',f2'으로 바뀐다(대물렌즈의 영향에 의해).

광검출기(50)에 수광되는 ±1차 회절광의 회절각도 변화를 고려하지 않았을 때, 온 포커스 위치에서 도 11에 도시된 바와 같이 광검출렌즈(20)쪽으로의 초점당겨짐에 의해 2분할수광영역(A1,A2)(C1,C2)에 맺혀지는 광스폿의 크기는 화살표 방향으로 작아져, 그 검출신호는 A1<A2, C1<C2가 되며, 다른 2분할수광영역(B1,B2) (D1,D2)에 맺혀지는 광스폿의 크기는 화살표 방향으로 커져서 그 검출신호는 B1<B2, D1<D2가 되어 포커스 오차신호 (A1+B1+C1+D1+) - (A2+B2+C2+D2) <0 이 되는 옵셋이 발생한다.

하지만, 광검출기(50)에 수광되는 광은 홀로그램 그레이팅(30)에 의해 회절된 ±1차 회절광이고, 이 회절광들의 회절각도 θ는 파장(

λ

)과

sinθ=λ/p

(

p

: 그레이팅(30)의 피치)의 관계가 있으므로 파장(

λ

)이 길어지면 회절각도 θ는 커지게 된다. 따라서, 도 12에서와 같이, 2분할수광영역들(A1,A2)(B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)에 수광된 +1차 회절광들(71a)(72a)(73a)(74a)은 원점에 대해 멀어지는 방향으로 시프트된다(도시되지는 않았으나 -1차 회절광들도 마찬가지로 원점에 대해 멀어지는 방향으로 시프트됨).

이에 의해, 2분할수광영역(A1,A2)(C1,C2)에 수광되는 +1차 회절광(71a)(73a)은 각각 분할 수광영역(A2)(C2)쪽에서 분할수광영역(A1)(C1)쪽(화살표 방향)으로 이동 즉, 광검출렌즈(20)쪽으로의 초점 당겨짐에 의해 발생된 옵셋을 감소시키는 방향으로 이동된다.

또한, 2분할수광영역(B1,B2)에 수광되는 +1차 회절광(72a)은 분할수광영역(B1)에서 분할수광영역(B2)쪽(화살표 방향)으로 이동 즉, 상기 초점 당겨짐에 의해 발생된 옵셋을 증가시키는 방향으로 이동된다. 또한, 2분할수광영역(D1,D2)에 수광되는 +1차 회절광(74a)은 상기 2분할수광영역(D1,D2)의 분할 경계선에 나란한 방향(화살표 방향)으로 이동되며, 이 경우 상기 초점 당겨짐에 의해 발생된 옵셋은 변하지 않는다. 따라서, 전체적인 포커스 오차신호 옵셋은 감소된다.

결과적으로 광원에서 출사되는 광의 파장 변화에 의해 발생되는 포커스 오차신호 옵셋은 본 발명에 따른 홀로그램 그레이팅(30) 및 광검출기(50)의 채용에 의해 거의 상쇄된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업의 오차신호 검출장치는 서로 다른 방향으로 입사광을 회절시키는 제1 내지 제4홀로그램패턴영역을 구비한 홀로그램 그레이팅 및 이 홀로그램 그레이팅에 의해 회절된 ±1차 회절광을 수광하는 단일 및 2분할수광영역들을 구비한 광검출기를 채용하여 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출한다. 따라서, 광원의 파장 변화에 의한 포커스 오차신호 옵셋, 광검출기의 틀어짐에 의한 포커스 및 트랙 오차신호 옵셋 발생을 억제할 수 있다.

Claims

광픽업이 기록매체의 올바른 트랙 위치를 추종하면서 정보신호를 기록/재생하도록 광원에서 조사되고 상기 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출하는 광픽업의 오차신호 검출장치에 있어서,

상기 기록매체로부터 반사된 광을 집속하는 광검출렌즈와;

상기 광검출렌즈쪽에서 2×2 행렬배치를 가지며 시계방향으로 배치되고 입사된 광을 서로 다른 방향으로 회절시키도록 패턴이 형성된 제1 내지 제4홀로그램패턴영역(A,B,C,D)을 구비하고, 상기 제1 및 제3홀로그램패턴영역(A,C)에서 회절된 +1차 회절광의 제1초점(f1)이 상기 제2 및 제4홀로그램패턴영역(B,D)에서 회절된 +1차 회절광의 제2초점(f2)보다 상대적으로 상기 광검출렌즈에서 먼쪽에 위치하도록 마련된 홀로그램 그레이팅과;

상기 제1 및 제2초점(f1)(f2) 사이에 배치되어, 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 광을 각각 수광하여 독립적으로 광전변환하는 제1 내지 제4수광부를 구비한 광검출기와;

상기 수광부들의 검출신호로부터 포커스 오차신호 및/또는 트랙 오차신호를 검출하는 신호연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 내지 제4수광부는 각각 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 ±1차 회절광 중 일 회절광을 수광하는 2분할수광영역(A1,A2)(B1,B2) (C1,C2)(D1,D2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치.
제2항에 있어서, 상기 분할수광영역(A2)(C2)는 상기 분할수광영역(A1)(C1)의 내측에 배치되고, 상기 분할수광영역(B1)(D1)은 상기 분할수광영역(B2)(D2)의 내측에 배치되며,

상기 2분할수광영역(A1,A2)(B1,B2)(C1,C2)(D1,D2)들은 서로 나란한 방향으로 분할된 것을 특징으로 하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 신호연산부는 상기 각 2분할수광영역의 검출신호를 차동하고 이들을 합산하여 포커스 오차신호(A1+B1+C1+D1) - (A2+B2+C2+D2)를 검출하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제1 내지 제4수광부는 각각 상기 제1 내지 제4홀로그램패턴영역에 의해 회절된 다른 회절광을 수광하는 단일 수광영역(A)(B)(C)(D)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치.
제5항에 있어서, 상기 신호연산부는 상기 단일 수광영역들(A)(D)의 합신호와 상기 단일 수광영역들(B)(C)의 합신호를 차동하여 트랙 오차신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 그레이팅을 채용한 광픽업의 오차신호 검출장치.