KR100327215B1 - 광픽업의트래킹에러신호검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광디스크의 트랙방향과 평행한 방향으로 4분할된 회절광학소자를 대물렌즈와 광검출기 사이에 삽입하여, 대물렌즈의 이동에 따른 푸시풀 트랙킹신호의 옵셋을 보정하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치에 관한 것으로서, 디스크의 트랙방향과 평행한 방향으로 복수개의 영역으로 분할된 회절격자로 이루어져, 상기 디스크로부터 반사되어 온 빔을 회절시키는 회절광학소자; 상기 회절광학소자의 각 회절격자 영역에서 회절한 빔의 0차 광 및 ±1차 회절광을 검출하는 광검출기; 및 상기 광검출기로부터 검출된 각 회절격자 영역에서의 ±1차 회절광을 이용하여 옵셋을 보상하여 트래킹에러신호를 산출하는 트래킹에러신호 계산부를 포함하여, 기록재생용 광디스크의 기록 및 재생시 광의 효율을 떨어뜨리지 않으면서도 대물렌즈 이동에 따른 옵셋을 저감시킬 수 있다.

Description

광픽업의 트래킹에러신호 검출장치{Tracking error signal detector for optical pickup}
본 발명은 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광디스크의 트랙방향과 평행한 방향으로 4분할된 회절광학소자를 대물렌즈와 광검출기 사이에 삽입하여, 대물렌즈의 이동에 따른 푸시풀 트랙킹신호의 옵셋을 보정하는 광픽업의 트랙킹에러신호 검출장치에 관한 것이다.
종래의 트래킹에러 검출방법에는 대표적으로 3빔법과 푸시풀(push-pull)법이 있는데, 3빔법은 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙의 신호를 읽어 들이는 주빔의 전후에 두 개의 부빔(side beam)을 배치한다, 부빔을 주빔의 앞뒤로 비켜 놓은 것은 검출신호의 누락을 방지하는 것과, 인접트랙으로부터의 크로스토크를 피하기 위해서이다. 도 1의 (c)는 부빔의 차가 제로가 되는 경우이고, 도 1의 (b)와 (d)는 오차신호가 얻어지는 경우이다. 이와 같은 3빔법은 동작이 확실하지만 부빔을 만들기 위한 회절격자들이 필요하고 광학계가 복잡해지며, 광출력에 대한 이용효율이 낮은 단점이 있다.
또한, 푸시풀법은 세 개의 스폿을 필요로 하는 3빔법에 비해, 한 개의 빔으로 오차신호를 얻는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 그 장치는 디스크(20), 대물렌즈(22), 2분할 광검출기(24) 및 감산기(26)를 포함한다. 이 푸시풀법은 피트에 의해 회절, 반사되어 다시 대물렌즈에 입사한 빛의 강도분포가 피트와 스폿과의 상대적인 위치 변환에 따라 변화하는 것을 이용한다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 빔과 피트의 위치가 거의 일치되었을 때에는 좌우가 같은 강도분포가 되지만, 이 위치관계가 어긋나면, 좌우의 강도분포가 비대칭된다, 그리고 비대칭되는 쪽이 빔과 피트의 위치관계에 따라 반대가 되므로 그 극성을 알게 된다. 따라서, 빛의 강도분포를 트랙방향에 따라 두 개의 분할된 광검출기로 받으면 트래킹의 오차신호를 얻을 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 푸시풀 트래킹오차검출방법은 대물렌즈의 이동에 따른 옵셋보상이 정상적으로 이루어지지 못하고, 3빔법의 경우에는 광의 이용효율을 떨어뜨리는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 광의 이용효율을 떨어뜨리지 않고 옵셋을 보정하는 트래킹오차검출장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 3빔법에 의한 트래킹에러검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 푸시풀법 의한 트래킹에러검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치의 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 회절광학소자의 상세도이다.
도 6은 도 4에 도시된 광학검출기의 상세도이다.
도 7은 본 발명에 따른 대물렌즈 이동시, 트래킹에러계산방법의 개념을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 7의 시뮬레이션결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치의 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 광검출기의 상세도이다.
도 11은 DVD-RAM용 광디스크의 헤더영역의 구성도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 DVD-RAM용 광디스크의 헤더영역에서 3T/14T의 변조도를 비교한 그래프이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치는
디스크의 트랙방향과 평행한 방향으로 복수개의 영역으로 분할된 회절격자로 이루어져, 상기 디스크로부터 반사되어 온 빔을 회절시키는 회절광학소자; 상기 회절광학소자의 각 회절격자 영역에서 회절한 빔의 0차 광 및 ±1차 회절광을 검출하는 광검출기; 및 상기 광검출기로부터 검출된 각 회절격자 영역의 ±1차 회절광을 이용하여 옵셋을 보상하여 트래킹에러신호를 산출하는 트래킹에러신호계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회절광학소자는 4개의 회절격자 영역으로 분할됨을 특징으로 하고, 상기 4개의 회절격자 영역으로 분할된 회절광학소자를 각각 A, B, C, D라 하고, 상기 각 회절격자 영역에서 회절된 ±1차 빔을 A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-라 할 때, 상기 광검출기는 A+ 광을 검출하는 제1광검출기와, C- 광을 검출하는 제2광검출기와, A- 광을 검출하는 제3광검출기와, C+ 광을 검출하는 제4광검출기와, B+ 광을 검출하는 제5광검출기와, D- 광을 검출하는 제6광검출기와, B- 광을 검출하는 제7광검출기와, D+ 광을 검출하는 제8광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 4개의 회절격자 영역으로 분할된 회절광학소자를 각각 A, B, C, D라 하고, 상기 각 회절격자 영역에서 회절된 ±1차 빔을 A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-라 할 때, 상기 광검출기는 A+ 와 C- 광을 동시에 검출하는 제1광검출기와, A- 와 C+ 광을 동시에 검출하는 제2광검출기와, B+ 와 D- 광을 동시에 검출하는 제3광검출기와, B- 와 D+ 광을 동시에 검출하는 제4광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트래킹에러신호계산부는 상기 제5 광검출기와 제7 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제1가산기; 상기 제2 광검출기와 제4 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제2가산기; 상기 제1 광검출기와 제3 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제3가산기; 상기 제6 광검출기와 제8 광검출기에서 검출된 광을 가산하는제4가산기; 상기 제1 및 제2 가산기의 출력을 감산하는 제1감산기; 상기 제3 및 제4 가산기의 출력을 감산하는 제2감산기; 상기 제2감산기의 출력이득을 조정하는 이득조정기; 및 상기 제1감산기와 이득조정기의 출력을 감산하는 제3감산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트래킹에러신호계산부는 상기 제3 및 제4광검출기의 출력을 가산하는 제1가산기; 상기 제1 및 제2광검출기의 출력을 가산하는 제2가산기; 및 상기 제1 및 제2가산기의 출력을 감산하는 감산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치의 개략도이다.
도 3에 도시된 장치는 광디스크(300), 대물렌즈(302), 회절광학소자(304), 수광렌즈(306), 광검출기(308) 및 트래킹에러신호계산부(310)를 포함한다.
회절광학소자(304)는 디스크(300)의 트랙방향과 평행한 방향으로 N개의 영역으로 분할되고, 분할된 각 영역이 회절격자로 이루어져서, 디스크(300)로부터 반사되어 온 광을 회절시킨다.
광검출기(308)는 회절광학소자(304)의 각 영역에 해당되는 회절격자를 통과한 빔의 0차 광 및 ±1차 회절광을 검출한다.
트래킹에러신호계산부(310)는 광검출기(308)로부터 검출된 ±1차 회절광을 이용하여 옵셋을 보정하여 트래킹에러신호를 계산한다.
도 3에 도시된 장치의 구체적인 동작은 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 설명할 것이고, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 회절광학소자(304)가 4개의 영역으로 분할된 경우를 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치의 제1실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 이 경우에는 4개 영역의 회절광학소자 중에서 가운데 2개 영역에서 검출된 회절빔의 차에서, 바깥쪽 2개 영역에서 검출된 회절광의 차에 대한 이득조정값을 감산함으로써, 옵셋보정된 트래킹에러신호를 검출하기 위한 것이다.
도 4에 있어서, 참조부호 400은 광디스크를, 참조부호 402는 대물렌즈를, 참조부호 404는 베이스볼 패턴을, 406은 회절광학소자를, 참조부호 408은 집광렌즈를, 참조부호 410은 광검출기를, 참조부호 412는 트래킹에러신호계산부를 각각 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 회절광학소자의 상세도이고, 도 6은 도 4에 도시된 광학검출기의 상세도이다.
도 5에 도시된 회절광학소자는 제1 내지 제4영역(50 내지 56)으로 분할된다. 도 6에 도시된 광검출기는 크게 0차 광검출기(60)와 회절 광검출기(60 내지 66)로 나뉘며, 4영역으로 분할된 회절광학소자를 각각 A, B, C, D라 하고, 상기 각 영역에서 회절된 ±1차 빔을 A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-라 하면, 상기 회절광검출기(60 내지 66)는 A+ 광을 검출하는 제1광검출기(64a)와, C- 광을 검출하는 제2광검출기(64b)와, A- 광을 검출하는 제3광검출기(66a)와, C+ 광을 검출하는 제4광검출기(66b)와, B+ 광을 검출하는 제5광검출기(68a)와, D- 광을 검출하는 제6광검출기(68b)와, B- 광을 검출하는 제7광검출기(62a)와, D+ 광을 검출하는제8광검출기(62b)를 포함한다.
또한, 트래킹에러신호계산부(412)는 제5 광검출기(68a)와 제7 광검출기(62a)에서 검출된 광을 가산하는 제1가산기(412a)와, 제2 광검출기(64b)와 제4 광검출기(66b)에서 검출된 광을 가산하는 제2가산기(412b)와, 제1 광검출기(64a)와 제3 광검출기(66a)에서 검출된 광을 가산하는 제3가산기(412c)와, 제6 광검출기(68b)와 제8 광검출기(62b)에서 검출된 광을 가산하는 제4가산기(412d)와, 제1 및 제2 가산기(412a)(412b)의 출력을 감산하는 제1감산기(412e)와, 제3 및 제4 가산기(412c)(412d)의 출력을 감산하는 제2감산기(412f)와, 제2감산기(412f)의 출력이득을 조정하는 이득조정기(412g)와, 제1감산기(412a)와 이득조정기(412g)의 출력을 감산하는 제3감산기(412h)를 포함한다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 대물렌즈의 이동에 따른 옵셋을 보정한 트래킹에러신호의 검출방법을 설명하면 다음과 같다.
광원에서 나온 광이 대물렌즈(402)의 유효영역을 통과하여, 디스크(400)의 특정 스폿에 집광된다. 디스크(400)에서 반사된 ±1차 회절광과 0차 광이 간섭하여 베이스볼 패턴(404)을 생성한다. 베이스볼 패턴(404)의 빔은 도 5에 도시된 바와 같은 회절광학소자(406)와 집광렌즈(408)를 통과하여, 광검출기(410)에 도달한다. 이 때. 회절광학소자(406)의 A와 C영역에서 회절된 ±1차빔은 제1 내지 제4광검출기(64a)(64b)(66a)(66b)에 결상되고, 회절광학소자(406)의 B와 D영역에서 회절된 ±1차빔은 제5 내지 제8광검출기(68a)(68b)(62a)(62b)에 결상된다. 베이스볼 패턴(404)의 안쪽영역을 통과하여, 회절광학소자(406)의 B와 C영역을 통과하는 빔은 일반적인 푸시풀법에 의해 산출된 트래킹에러신호의 형태를 보이고, 베이스볼 패턴(404)의 바깥쪽을 좁게 통과하여, 회절광학소자(406)의 A와 D영역을 통과하는 빔은 대물렌즈의 이동에 따른 트래킹에러신호의 옵셋을 보정하기 위한 것이다. 즉, 대물렌즈의 이동이 없을 때에는 회절광학소자(406)의 A와 D영역을 통과하는 빔이 세기가 동일하므로, 원래의 푸시풀법에 의해 생성된 트래킹에러신호에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 대물렌즈의 이동이 있을 경우, 트래킹에러신호의 옵셋량은 회절광학소자(406)의 A와 D영역을 통과하는 빔을 계산한 제2감산기(412f)와 이득조정기(412g)에 따라 보정한다.
즉, 트래킹에러신호계산부(412)에서 계산되는 트래킹에러신호(TES)는 다음의 수학식 1과 같다.
TES = [(B+)+(B-)] - [(C+)+(C-)] - G*{[(A+)+(A-)]-[(D+)+(D-)]}
= [B - C]- G*[A - D]
여기서, [B - C]는 회절광학소자의 가운데 영역을 통과한 회절빔의 차로서, 그 값은 일반적인 푸시풀법의 트래킹에러신호이고, G*[A - D]는 회절광학소자의 바깥영역을 통과한 회절빔의 차에 소정의 이득을 곱한 것으로서, 대물렌즈의 이동에 따른 옵셋을 보정하기 위한 것이다. 즉, 대물렌즈의 이동에 따른 최적의 트래킹에러신호를 출력할 수 있도록 G*[A - D]값을 조정한다.
도 7은 본 발명에 따른, 대물렌즈 이동시 트래킹에러신호계산방법의 개념을 나타낸 그래프이고, 도 8은 그에 따른 시뮬레이션결과를 나타낸 그래프로서, x축은대물렌즈의 래디얼방향으로의 이동거리를, y축은 신호의 크기를 나타낸다.
도 7의 (a)에서, 참조부호 70은 수학식 1에서 [(B+)+(B-)] - [(C+)+(C-)]의 파형을 나타내고, 참조부호 72는 {[(A+)+(A-)]-[(D+)+(D-)]}의 파형을 나타내며, (b)에서 참조부호 74는 [(B+)+(B-)] - [(C+)+(C-)] - G*{[(A+)+(A-)]-[(D+)+(D-)]}의 파형을 나타낸다.
또한, 도 8의 (a)에서 참조부호 80 내지 84는 0에서 0.3mm의 래디얼방향으로 대물렌즈가 이동할 때, 옵셋이 보정된 트래킹에러신호의 파형을 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치의 제2실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 회절광학소자가 4개의 영역으로 분할되고, 광디스크에서 반사된 빔이 회절광학소자를 통해 회절된 후, 집광렌즈를 통해 광검출기에 제공되면, 광검출기에서 광이 검출된다. 그러나, 이 경우에는 이득조정기를 사용하지 않고, 4개 영역의 회절광학소자 중에서 가운데 2개 영역에서 검출된 회절빔의 차에서, 바깥쪽 2개 영역에서 검출된 회절광의 차를 조정하여, 두 값을 감산함으로써, 옵셋을 보정한 트래킹에러신호를 검출하기 위한 것이다.
도 9에 있어서, 참조부호 900은 광디스크를, 참조부호 902는 대물렌즈를, 참조부호 904는 베이스볼 패턴을, 906은 회절광학소자를, 참조부호 908은 집광렌즈를, 참조부호 910은 광검출기를, 참조부호 912는 트래킹에러신호계산부를 각각 나타낸다.
도 10은 도 9에 도시된 광검출기의 상세도이다.
도 10에 있어서, 상기 4영역으로 분할된 회절광학소자를 각각 A, B, C, D라하고, 상기 각 영역에서 회절된 ±1차 빔을 A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-라 할 때, 광검출기는 A+ 와 C- 광을 동시에 검출하는 제1광검출기(100)와, A- 와 C+ 광을 동시에 검출하는 제2광검출기(102)와, B+ 와 D- 광을 동시에 검출하는 제3광검출기(104)와, B- 와 D+ 광을 동시에 검출하는 제4광검출기(106)를 포함한다.
또한, 트래킹에러신호계산부(912)는 제3 및 제4광검출기(104)(106)의 출력을 가산하는 제1가산기(912a)와, 제1 및 제2광검출기(100)(102)의 출력을 가산하는 제2가산기(912b)와, 제1 및 제2가산기(912a)(912b)의 출력을 감산하는 감산기(912c)를 포함한다.
여기서, 트래킹에러신호계산부(912)에 의해 옵셋이 보상된 트래킹에러신호(TES)는 다음의 수학식 2와 같이 계산된다.
TES = [(A+ 와 C-) + (A- 와 C+)] - [(B+ 와 D-) + (B- 와 D+)]
= (A+C)-(B+D)
= (A-D)-(B-C)
여기서, (B-C)는 회절광학소자의 가운데영역을 통과한 회절빔의 차로서, 그 값은 일반적인 푸시풀법의 트래킹에러신호이고, (A-D)는 회절광학소자의 바깥영역을 통과한 회절빔의 차로서, 이 값을 조정하여, 대물렌즈의 이동에 따른 옵셋값을 보정한다.
상술한 방법을 이용하여, DVD-RAM 디스크에서 프리피트(Prepit)형태로 구성된 헤더영역을 검출하면, 3T/14T의 변조도를 증가시켜 잡음의 영향을 최소화시킬수 있다.
도 11은 DVD-RAM용 광디스크의 헤더영역의 구성도를 나타내고, 도 12는 DVD-RAM용 광디스크의 헤더영역에서 3T/14T의 변조도를 비교한 그래프이다.
도 12의 (a)는 종래의 방식이고, (b)는 본 발명의 의한 변조도를 나타낸 것이다. 여기서 x축은 트랙이동거리를 나타내고, y축은 신호의 크기를 나타낸다. (a)의 변조도는 53%이고, (b)의 변조도는 59%로서 변조도가 6% 증가하므로 그에 따른 지터도 개선된다. 또한, 광픽업의 생산시 광검출기의 조립성 측면에서, 본 발명의 경우, 약 1000 내지 4000㎛ 직경빔의 광로에서 회절광학소자를 조정하므로, 종래의 100 ㎛ 직경빔의 광로에서 회절광학소자를 조정하던 것과 비교하면, 조립공차를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기록재생용 광디스크의 기록 및 재생시 광의 효율을 떨어뜨리지 않으면서도 대물렌즈 이동에 따른 옵셋을 저감시키고, DVD-RAM용 광디스크의 헤더영역을 재생할 경우, ±0.3mm의 대물렌즈 이동에 대해, 종래의 푸시풀방법에 경우 ±30%의 옵셋발생에 비해, ±5% 이내로 옵셋을 저감시킬 수 있으며, 광픽업의 생산시, 광검출기의 조립공차를 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 디스크의 트랙방향과 평행한 방향으로 복수개의 영역으로 분할된 회절격자로 이루어져, 상기 디스크로부터 반사되어 온 빔을 회절시키는 회절광학소자;
    상기 회절광학소자의 각 회절격자 영역에서 회절한 빔의 0차 광 및 ±1차 회절광을 검출하는 광검출기; 및
    상기 광검출기로부터 검출된 상기 각 회절격자 영역의 ±1차 회절광을 이용하여 옵셋을 보상하여 트래킹에러신호를 산출하는 트래킹에러신호계산부를 포함하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회절광학소자는 4개의 회절격자 영역으로 분할됨을 특징으로 하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 4개의 회절격자 영역으로 분할된 회절광학소자의 상기 회절격자 영역을 각각 A, B, C, D라 하고, 상기 각 회절격자 영역에서 회절된 ±1차 빔을 A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-라 할 때, 상기 광검출기는
    A+ 광을 검출하는 제1광검출기와,
    C- 광을 검출하는 제2광검출기와,
    A- 광을 검출하는 제3광검출기와,
    C+ 광을 검출하는 제4광검출기와,
    B+ 광을 검출하는 제5광검출기와,
    D- 광을 검출하는 제6광검출기와,
    B- 광을 검출하는 제7광검출기와,
    D+ 광을 검출하는 제8광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 4개의 회절격자 영역으로 분할된 회절광학소자의 회절격자 영역을 각각 A, B, C, D라 하고, 상기 각 영역에서 회절된 ±1차 빔을 A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-라 할 때, 상기 광검출기는
    A+ 와 C- 광을 동시에 검출하는 제1광검출기와,
    A- 와 C+ 광을 동시에 검출하는 제2광검출기와,
    B+ 와 D- 광을 동시에 검출하는 제3광검출기와,
    B- 와 D+ 광을 동시에 검출하는 제4광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 트래킹에러신호계산부는
    상기 제5 광검출기와 제7 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제1가산기;
    상기 제2 광검출기와 제4 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제2가산기;
    상기 제1 광검출기와 제3 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제3가산기;
    상기 제6 광검출기와 제8 광검출기에서 검출된 광을 가산하는 제4가산기;
    상기 제1 및 제2 가산기의 출력을 감산하는 제1감산기;
    상기 제3 및 제4 가산기의 출력을 감산하는 제2감산기;
    상기 제2감산기의 출력이득을 조정하는 이득조정기; 및
    상기 제1감산기와 이득조정기의 출력을 감산하는 제3감산기를 포함하는 것을특징으로 하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 트래킹에러신호계산부는
    상기 제3 및 제4광검출기의 출력을 가산하는 제1가산기;
    상기 제1 및 제2광검출기의 출력을 가산하는 제2가산기; 및
    상기 제1 및 제2가산기의 출력을 감산하는 감산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업의 트래킹에러신호 검출장치.
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