KR100335408B1 - 포커스옵셋조정가능한광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

광을 생성 출사하는 광원과, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과, 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와, 광경로변환수단 및 대물렌즈를 경유하여 입사되는 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기를 포함하며, 광검출기는 비점수차법으로 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 서로 독립적으로 광전변환하며 2×2 행렬배치를 갖는 4개의 분할판으로 이루어지고, 분할판들은 포커스 오차신호 옵셋을 감소시키도록 충분한 공간을 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치가 개시되어 있다.
이 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치는 다른 두께의 디스크를 기록/재생하는 경우 두께 차이에 의한 구면수차의 영향을 최소화하도록 분할판 사이가 소정 간격으로 배치된 광검출기를 구비하므로 포커스 오차신호의 옵셋을 줄일 수 있어서, 두께가 서로 다른 디스크를 호환 채용할 수 있다.

Description

포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께가 다른 디스크 기록/재생시 포커스 옵셋이 저감된 포커스 오차신호를 검출할 수 있어서 두께가 서로 다른 디스크를 호환 채용할 수 있는 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광픽업장치는 영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 디스크에 고밀도로 기록하고 재생하는 장치이다. 디스크는 광이 입사되는 방향에서 입사된 광이 투과하는 일정 두께의 플라스틱 또는 유리 등으로 된 기판과 이 기판의 후면에 위치되어 정보가 기록되는 기록층을 포함한다. 이러한 디스크는 규격화된 크기를 가지며, 이에 기록 가능한 정보의 량이 제한된다 따라서, 규격화된 크기의 디스크에 보다 많은 정보를 기록하기 위해 기록층에 대한 정보 기록밀도를 높이려는 노력이 계속되고 있다.
최근에 개발되어 상용화되고 있는 디지털 다기능 디스크(digital versatile disk:DVD), 고밀도(HD)-DVD 등의 DVD 패밀리는 정보를 고밀도로 기록될 수 있는 고용량 디스크이다. 이 DVD 패밀리의 두께는 기구적인 디스크 기울기 허용오차와 대물렌즈 개구수 등으로 인하여 컴팩트 디스크(CD) 등의 CD 패밀리와 다른 규격으로 표준화되었다.
즉, CD 패밀리의 정보를 기록/재생하는 컴팩트 디스크 플레이어(CDP)용 광픽업장치는 대물렌즈의 개구수가 0.45인 반면, DVD 패밀리의 정보를 기록/재생하는디지털 다기능 디스크 플레이어(DVDP)용 광픽업장치는 기록/재생 밀도를 높이기 위해 대물렌즈의 개구수가 0.6이다. 이와 같이 개구수가 큰 대물렌즈의 사용에 따른 기구적인 디스크 기울기 허용오차로 인해 CD 패밀리의 두께가 1.2mm인 반면, DVD 패밀리의 두께는 0.6mm로 표준화되었다.
또한, 재생 광원의 파장에 있어서도 DVD는 CD 패밀리와 다른 파장영역으로 표준화되었다. 즉, 기존 CD 패밀리의 재생 광원의 파장이 대략 780nm인 반면, DVD는 그 재생 광원의 파장이 대략 650nm이다. 또한, HD-DVD의 재생을 위해 보다 짧은 파장 예컨대, 대략 420nm 파장의 광을 출사하는 광원을 채용한다.
상기한 바와 같이, CD 패밀리와 DVD 패밀리의 두께가 서로 다르므로 DVDP용 광픽업장치로 CD 패밀리의 정보를 기록/재생하는 경우에 두께 차이에 의한 구면수차가 발생된다. 그러므로 이 구면수차에 의해 정보신호의 기록에 필요한 충분한 광강도를 얻지 못하거나 재생시의 신호가 열화되는 문제가 발생된다.
도 1은 일반적인 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.
도면을 참조하면, 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(1)과, 입사광의 진행경로를 변환하는 빔스프리터(7)와, 디스크(19)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 수렴하는 대물렌즈(12)와, 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기(18)를 포함한다. 여기서, 상기 광원(1)은 대략 650 nm 또는 대략 420 nm 파장의 광을 생성 출사하며, 대물렌즈(12)의 개구수는 0.6이다.
상기 광원(1)에서 출사된 광은 45도로 기울어지게 배치되고 평판형인 상기 빔스프리터(7)를 경유하여 대물렌즈(12)에 입사되고, 이 입사된 광은 집속되어 디스크(19)의 기록면에 광스폿을 맺는다.
디스크(19)에서 반사된 광은 대물렌즈(12) 및 빔스프리터(7)를 경유하여 광검출기(18)에서 검출된다. 여기서, 광검출기(18)는 비점수차법에 의해 포커스 오차신호(FES)를 검출할 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 독립적으로 광전변환하는 4개의 분할판(A)(B)(C)(D)으로 이루어져 있다. 이때, 상기 분할판 사이의 간격(d)은 대략 10㎛ 미만이다. 여기서, 참조 부호 3은 3빔법으로 트랙 오차신호를 검출할 수 있도록 입사빔을 회절 분기시키는 그레이팅이고, 참조 부호 16은 입사광을 집속시켜 광검출기(18)에 맺히도록 하는 집속렌즈이다.
이때, 디스크(19)에서 반사되어 빔스프리터(7)를 통과한 광은 이 빔스프리터(7)에 의해 비점수차가 발생된다. 그러므로, DVD 패밀리의 기록/재생시 상기 광검출기(18)에 맺히는 광스폿은 대물렌즈(12)와 디스크(19) 사이의 거리에 따라 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이 변화된다. 여기서, 도 3a 및 도 3b는 대물렌즈(12)와 디스크(19) 사이의 거리가 대물렌즈(12)의 초점거리보다 먼 경우, 도 3c는 온 포커스 일 때, 도 3d 및 도 3e는 초점거리보다 가까운 경우에 광검출기(18)에 수광되는 광스폿을 나타낸다.
상기한 바와 같은 광픽업장치에서 포커스 오차신호(FES)는 상기 광검출기(18)의 4개의 분할판(A)(B)(C)(D)의 대각선 방향의 합신호를 차동함으로써 검출된다. 즉, 상기 분할판(A)와 분할판(C)의 합신호와 분할판(B)와 분할판(D)의 합신호를 차동한다. 도 3c와 같이 온 포커스일 때 재생신호값은 최대가 되며 포커스 오차신호의 출력값은 대략 0이 된다. 그리고 오프 포커스일 때는 0 이외의 값이된다.
상기한 바와 같은 광픽업장치로 CD의 정보를 기록/재생하는 경우, DVD 패밀리와 CD 패밀리의 두께 차이에 의한 구면 수차 때문에 광검출기(18) 상에 수광되는 광스폿이 왜곡된다. 이 경우, 포커스 오차신호가 왜곡되어 포커싱이 어려우며, 이에 따라 CD 패밀리의 정보를 기록/재생하기 어렵다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위해, 본 출원인에 의해 대한민국 특허 출원번호 95-27715, 95-31679, 95-33914 등에 대물렌즈 및 이를 적용한 광픽업장치가 제안된 바 있다. 상기 대물렌즈(12)로 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원인에 의해 제안된 환형의 광제어패턴(13)을 구비한 대물렌즈(15)를 채용하면, CD 기록/재생시 도 5에 도시된 바와 같은 포커스 오차신호를 얻을 수 있으며, 이 포커스 오차신호에 따라 CD와 대물렌즈(12) 사이의 거리를 온 포커스 상태로 유지하면서 CD의 정보를 기록/재생할 수 있다. 여기서, 도 5의 가로축은 대물렌즈(15)와 디스크(19) 사이의 거리 즉, 대물렌즈(15)의 이동량을 나타낸고, 세로축은 포커스 오차신호를 나타낸다.
그러나, 이 경우에도 디스크(19) 즉, CD 패밀리와 DVD 패밀리의 두께 차이에 의한 구면수차의 영향으로 CD와 대물렌즈(15) 사이의 거리가 온 포커스 위치 즉, 재생 신호가 최대가 되는 위치에서 포커스 오차신호가 0이 되지 않고 소정 값의 포커스 옵셋을 갖는다. 이 포커스 옵셋은 포커스 오차신호의 피크 대 피크 사이의 값(도 5의 a)에 대해 재생신호가 최대가 되는 위치의 포커스 오차신호(도 5의 b)의 비를 백분율로서 나타내는데, 이 포커스 옵셋량이 10％를 넘는 경우에는 두께가 다른 디스크 즉, CD 패밀리를 호환 채용할 수 없다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 포커스 옵셋을 저감시킬 수 있는 구조가 개선된 광검출기를 구비하여 두께가 서로 다른 디스크를 호환 채용할 수 있도록 된 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,
도 2는 도 1의 광검출기를 개략적으로 보인 평면도,
도 3a 내지 도 3e는 도 1의 광픽업장치로 DVD 패밀리의 기록/재생시 디스크와 대물렌즈 사이의 거리에 따라 광검출기에 수광되는 광스폿을 보인 도면,
도 4는 도 1의 대물렌즈의 다른 예를 개략적으로 보인 도면,
도 5은 도 4의 대물렌즈를 채용한 경우 도 1의 광검출기에서 검출되는 포커스 오차신호를 개략적으로 보인 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 광검출기를 구비한 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,
도 7은 도 6의 광검출기를 보인 평면도,
도 8는 도 6의 광검출기의 분할판 사이의 간격에 따른 포커스 옵셋량을 개략적으로 보인 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1...광원 15...대물렌즈
27...광경로변환수단 28...광검출기
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광을 생성 출사하는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광경로변환수단 및 대물렌즈를 경유하여 입사되는 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서, 상기 광검출기는 비점수차법으로 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 서로 독립적으로 광전변환하며 2×2 행렬배치를 갖는 4개의 분할판으로 이루어지고, 상기 분할판은 주로 비점수차가 발생된 부분의 광스폿을 수광하도록 소정 간격으로 배치된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분할판 사이의 간격은 대략 23㎛∼대략 35㎛인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치는 광원(1)과, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단(27)과, 입사광을 집속시키는 대물렌즈(15)와, 디스크(19)에서 반사되고 광경로변환수단(27)을 경유한 광을 수광하는 광검출기(28)를 포함하여 구성된다. 여기서, 도 1 및 도 4와 동일 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 하는 부재를 나타낸다. 또한, 상기 대물렌즈(15)로 도 4를 참조하여 설명한 광제어패턴(13)을 구비한 대물렌즈(15)를 채용한 것으로 도시하였으나, 본 출원인에 의해 대한민국 특허 출원번호 95-27715, 95-31679, 95-33914 등에 제안된 광제어수단을 포함하는 대물렌즈 장치를 채용하는 것도 가능하다.
상기 광경로변환수단(27)으로는 도시된 바와 같이 입사광의 진행경로를 변환하고 디스크(19)에서 반사되어 이 광경로변환수단(27)을 경유한 광에 비점수차를 발생시키는 평판형 빔스프리터를 구비할 수 있다. 한편, 상기 광경로변환수단(27)으로 입사광의 진행경로를 변환하는 다양한 광학소자를 채용할 수 있으며, 이 광경로변환수단(27)과 광검출기(28) 사이의 광경로 상에 대물렌즈(15)와 디스크(19) 사이의 거리에 따라 비점수차를 발생시키는 비점수차렌즈를 구비하는 것도 가능하다.
상기 광검출기(28)는 도 7에 도시된 바와 같이, 비점수차법으로 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 서로 독립적으로 광전변환하며 2×2 행렬배치를 갖는 4개의 분할판(A)(B)(C)(D)로 이루어진다. 이때, 상기 분할판(A)(B)(C)(D)은 그들 사이의 간격(d)이 소정 간격 예컨대, 수 십 ㎛가 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 광검출기(28)가 이와 같이 마련되면, 두께가 두꺼운 디스크(19) 즉, CD 패밀리의 정보를 기록/재생하는 경우, 광검출기(28)에 입사되는 광스폿 중 구면수차에 의한 영향으로 비점수차 효과가 적게 나타나는 중심부분의 광은 수광하지 않게 된다. 즉, 구면수차 효과가 크게 나타나는 중심부분의 광을 수광하지 않게 된다. 그러므로, 상기한 바와 같은 광검출기(28)의 대각선 방향의 신호를 차동함에 의한 포커스 오차신호는 두께가 다른 디스크(19)를 채용함에 의해 생기는 구면수차의 영향이 최소화되어 포커스 옵셋이 작아진다.
예를 들어, 상기한 바와 같은 광픽업장치가 대략 420 nm 파장의 광을 출사하는 광원(1), 개구수 0.6인 대물렌즈(15)를 채용한 0.6mm 두께의 HD- DVD 기록/재생용인 경우, 이 광픽업장치로 CD를 재생하면 구면수차의 영향으로 포커스 옵셋이 30% 정도가 되어 실제 사용이 불가능하다. 그러나, 본 발명에 따른 광검출기(28)를 채용하면, 구면수차의 영향을 최소화할 수 있으므로 포커스 옵셋이 저감된 포커스 오차신호를 얻을 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같은 광픽업장치는 DVD, HD-DVD 등과 같은 DVD 패밀리의 기록/재생에 적합하다.
도 8은 상기한 바와 같은 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치로 CD 패밀리를 재생할 때, 본 발명에 따른 광검출기(28)의 분할판 사이의 간격 변화에 따른 포커스 옵셋을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 분할판 사이의 간격이 대략 25㎛∼대략 30㎛일 경우, 포커스 옵셋은 ±5％ 이내로 줄어든다. 또한, 그래프에 나타난 바와 같이, 분할판 사이의 간격이 대략 23㎛∼대략 35㎛이면, 포커스 오차신호 옵셋이 ±10％이내가 되므로 CD의 호환 채용이 가능하다.
여기서, 상기 광검출기(28)의 분할판(A)(B)(C)(D) 사이의 간격(d)이 대략 23㎛∼대략 35㎛인 것으로 설명하였으나, 상기 분할판(A)(B)(C)(D) 사이의 간격(d)은 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 달라질 수 있다.
또한, 본 발명의 광검출기(28)가 도 6에 도시된 바와 같은 광픽업장치에 적용되는 것으로 설명 및 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 구조를 갖는 광픽업장치에 적용될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치는 다른 두께의 디스크를 기록/재생하는 경우 두께 차이에 의한 구면수차의 영향을 최소화하도록 분할판 사이가 소정 간격으로 배치된 광검출기를 구비하므로 포커스 오차신호의 옵셋을 줄일 수 있어서, 두께가 서로 다른 디스크를 호환 채용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 광을 생성 출사하는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광경로변환수단 및 대물렌즈를 경유하여 입사되는 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서,
    상기 광검출기는 비점수차법으로 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 서로 독립적으로 광전변환하며 2×2 행렬배치를 갖는 4개의 분할판으로 이루어지고,
    상기 분할판들은 주로 비점수차가 발생된 부분의 광스폿을 수광하도록 대략 23㎛∼대략 35㎛의 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 포커스 옵셋 조정 가능한 광픽업장치.
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