KR100409277B1 - 광픽업 장치 및 그 수광방법 - Google Patents

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Abstract

공통수광소자에 의해 파장이 다른 레이저광을 수광하는 2광원형 광픽업 장치에 있어서, 광원파장의 변동에 기인하는 수광소자상에서의 수광위치 변동을 억제하는 것을 그 과제로 한다.
이를 해결하기 위한 수단으로 광픽업 장치에서는 2파장 광원에서는 650nm의 레이저광 및 780nm의 레이저광이 광축으로 직교하는 방향으로 어긋난 위치에 있는 발광점으로부터 출사된다. 광기록매체의 기록면에서 반사된 복귀광 L1r, L2r은 회절형 소자(10)에 의해 회절된다. 복귀광 L1r, L2r은 각각 +1차 회절광 L1r(+1), +2차 회절광 L2r(+2)로서 공통수광소자(11)로 안내된다. 양쪽의 복귀광을 다른 회절차수로 회절함으로써 광원의 파장변동에 기인하는 공통수광소자(11)상에서의 수광위치어긋남을 작게할 수 있어 재생·기록성능의 안정화를 도모할 수 있다.

Description

광픽업 장치 및 그 수광방법{LIGHT PICK UP ARRARATUS AND LIGHT RECEIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 발광점이 동일 광축상에 없는 파장이 다른 레이저광을 출사하는여러개의 광원을 구비한 광픽업 장치에 있어서, 광기록 매체의 기록면에서 반사된 이들 레이저광의 복귀광을 공통수광소자에 의해 수광하는 수광방법 및 이 수광방법을 이용한 광픽업 장치에 관한 것이다.
종래의 기술은 두께나 트랙핏치 등이 다른 여러개의 광기록 매체에 대해 신호의 기록·재생을 행하는 광픽업 장치로서는 파장이 다른 레이저광을 출사하는 여러개의 레이저광원을 구비한 다광원형인 것이 알려져 있다. 예를들면 CD-R의 재생에는 780nm파장의 레이저광이 필요하기 때문에 DVD, CD의 재생과 함께 CD-R의 재생을 행하기 위한 광픽업 장치는 650nm파장의 레이저광원과 780nm파장의 레이저광원을 구비한 2광원형으로 된다.
여기서 이와같은 2광원형 광픽업 장치로서는 도 5(a)에 개념도를 도시한 것과 같이 적색 및 근적외 레이저의 발광점(101)(102)이 동일한 반도체칩의 활성층에 만들어진 구성의 모놀리식형의 2파장 반도체 레이저칩을 사용하고, 여기서부터 출사되어 광기록매체의 반사면에서 반사된 복귀광을 홀로그램소자에 의해 회절함으로써 양 파장의 복귀광의 수광점을 모두 공통수광소자에 의해 수광하여 신호검출을 행할 수 있도록 구성한 것이 알려져 있다.
이 경우 반도체 레이저칩(100)에 형성되어 있는 각 파장의 레이저광 L1, L2를 출사하는 발광점(101)(102)은 30 내지 300미크론 떨어져 있다. 따라서 양쪽의 발광점(101)(102)에서 출사되는 레이저광은 동일 축상에 위치하지 않는다. 이 때문에 도 5(b)와 같이 광기록매체(도시하지 않음)에서 반사되어 홀로그램소자(103)로 입사하는 각 파장의 복귀광 L1r, L2r의 광축도 같은 거리만큼 떨어져 있다.
종래에 있어서는 홀로그램소자(103)에 의해 양쪽의 복귀광 L1r, L2r을 1차회절광으로서 회절하고, 공통수광소자(104)로 이끌도록 하고 있다. 일반적으로 복귀광 L1r의 파장은 650nm이며 복귀광 L2r의 파장은 780nm이다. 따라서 각각의 1차회절광 L1r(+1), L2r(+1)을 공통수광소자(104)에 의해 수광가능한 위치는 발광점 간격 △의 약 5배의 거리 D일뿐으로, 홀로그램소자(103)에 입사한 복귀광에 대해 광축으로 직교하는 방향으로 떨어진 위치이다. 도 5(b)에는 발광점 간격과 공통수광소자의 배치위치 D와의 관계를 산출하기 위한 산출식도 아울러 나타내고 있다.
상기 구성의 광픽업 장치에서는 각 파장의 1차회절광을 공통수광소자로 이끌도록 하고 있다. 따라서 회절각도가 비교적 크기 때문에 환경온도에 의해 레이저광원의 파장이 변화한 경우에는 그에 따라 발생하는 회절각도의 변화에 기인하는 공통수광소자상에서의 수광위치의 변화가 크다. 공통수광소자상에서의 수광위치가 변화하면 포커싱에러신호, 트랙킹에러신호에 오프셋이 발생되기 쉽다. 오프셋이 발생하면 에러보정을 적절히 행할 수 없기 때문에 광픽업 장치의 기록·재생성능이 저하될 염려가 있다.
본 발명의 과제는 이러한 점을 해결하고 다광원형의 광픽업 장치에 있어 공통수광소자상에서의 수광위치의 변화를 억제할 수 있는 수광방법 및 이 수광방법을 이용한 광픽업 장치를 제안하는 데에 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 2광원형 광픽업 장치의 광학계를 도시하는 개략구성도.
도 2는 도 1의 회절형 격자 및 공통수광소자를 도시하는 모식도 및 회절형 소자의 일예를 도시하는 설명도.
도 3은 2광원형의 광픽업 장치에서의 발광점 간격과 수광위치의 관계를 도시하는 그래프.
도 4는 2광원형의 광픽업 장치에서의 파장변동에 기인하는 수광위치의 변화를 도시하는 그래프.
도 5는 2광원형의 광픽업 장치에 사용되는 모놀리식형의 2파장 반도체 레이저칩을 도시하는 모식도 및 발광점 간격과, 수광점 및 수광위치의 간격과의 관계를 도시하는 설명도.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 광픽업장치의 수광방법은 서로 다른 광축상에 위치하는 발광점을 갖는 제1광원과 제2광원, 상기 제1광원 및 제2광원으로부터의 제1레이저광 및 제2레이저광을 수속하는 기록면을 갖는 광기록매체, 상기 제1레이저광 및 제2레이저광의 복귀광을 검출하는 공통수광소자를 포함하는 광픽업장치의 수광방법으로서, 상기 제1광원 및 제2광원으로부터 서로 다른 파장의 제1레이저광 및 제2레이저광을 광기록매체의 기록면에 수속시키는 단계와, 상기 기록면에 수속된 제1레이저광 및 제2레이저광을 복귀광으로서 반사시키는 단계와, 상기 복귀광을 공통수광소자로 검출하는 단계를 구비하며, 상기 복귀광을 공통수광소자로 검출하는 단계는 상기 제1레이저광 및 제2레이저광의 복귀광을 다른 회절수차로 회절시켜서 상기 공통수광소자로 수광시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 한다.
파장이 다른 레이저광의 복귀광을 다른 회절차수로 회절하면 각 파장의 회절광의 회절각도를 작게할 수 있기 때문에 광원의 파장변화에 기인하는 공통수광소자상에서의 수광위치 어긋남을 작게할 수 있다. 이 결과 신호의 기록·재생성능이 안정된다.
여기서 상기 제 1 및 제 2의 레이저광의 복귀광을 각각 +1 및 +2의 회절차수 또는 각각 -2 및 -1의 회절차수로 회절시킬 수 있다.
또 본 발명에서는 상기의 구성에 덧붙여 상기 제 1 및 제 2의 레이저광을 확대광학계를 통과시킨 후에 다른 차수로 회절시키거나 또는 상기 제 1 및 제 2의 레이저광을 다른 차수로 회절시킨 후 확대광학계를 통과시키는 것을 특징으로 하고 있다. 이와같이 빔지름을 확대하면 공통수광소자상에서의 수광위치어긋남에 대한 신호검출오차의 발생을 더욱 낮게 억제할 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기 제 1 및 제 2의 레이저광의 포커싱오차를 상기 공통수광소자로 검출된 상기 복귀광의 수광량을 기초로 동일한 처리방법에 의해 검출하는 것을 특징으로 하고 있다. 이와같이 검출방법을 공통화함으로써 신호처리회로가 복잡화하는 것을 억제할 수 있다.
다음 본 발명은 상기의 수광방법을 이용한 광픽업 장치로서 상기 제 1 및 제 2의 레이저광의 복귀광을 각각 다른 회절차수로 회절하는 회절형 소자를 갖고, 이 회절형 소자에 형성한 회절격자의 단면형상이 톱니모양인 것을 특징으로 하고 있다. 회절격자의 단면형상을 톱니모양으로 함으로써 회절방향을 소정의 방향으로 할 수 있고 빛의 이용효율을 높일 수 있다.
또 상기 회절형소자에 오목렌즈기능을 갖게할 수 있고 이와같이 하면 복귀광의 빔지름을 확대하여 공통수광소자에서의 수광위치변화에 기인하는 신호검출오차의 발생을 억제할 수 있으며 또한 이러한 작용효과를 광학소자를 늘리지 않고도 실현할 수 있다.
다음 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 2광원형 광픽업 장치의 실시예를 설명한다.
도 1(a)는 본예의 2광형 광픽업 장치의 광학계를 도시하는 개략구성도이며, 도 1(b)는 그것을 평면상에 전개한 경우의 개략구성도이다. 본 예의 2광원형 광픽업 장치(1)는 650nm파장의 DVD용 레이저광 L1 및 780nm파장의 CD용 레이저광 L2를 출사하는 2파장 광원(2)을 구비하여 DVD 및 CD의 재생, CD-R의 기록·재생을 행한다.
본 예의 2파장 광원(2)은 도 5(a)와 같이 단일의 반도체 레이저칩(100)의 활성층에 파장이 다른 레이저광을 출사하는 2개의 발광점(101)(102)을 형성한 모놀리식형의 것이 있다. 물론 다른 파장의 레이저광 L1, L2를 출사하는 반도체 레이저칩을 별개로 제조하여 공통의 기판상에 장착한 하이브리드형의 2파장 광원을 사용할 수도 있다.
2파장 광원(2)으로부터 출사된 DVD용 레이저광 L1, CD용 레이저광 L2는 3빔생성용의 회절격자(3)를 통해 3빔으로 분할된 후에 평판상 빔스플리터(4)에 입사한다. 빔스플리터(4)는 양쪽의 파장의 레이저광에 대해 반투과특성을 구비한 하프 미러(half mirror)로서 이 빔스플리터(4)에서 직각으로 반사된 레이저광 L1, L2는 세워올린 미러(5)에 의해 직각으로 반사되고 콜리메이트렌즈(6)에 입사한다. 이 콜리메이트렌즈(6)를 통과함으로써 각 레이저광 L1, L2는 평행광속이 되어 대물렌즈(7)에 입사하고, 이 대물렌즈(7)를 통해 광스포트로서 광기록매체 DVD, CD의 기록면(8)(9)위에 수속한다.
각 기록면(8)(9)에서 반사된 레이저광 L1, L2의 복귀광 Lr1, Lr2는 다시 대물렌즈(7), 콜레메이트렌즈(6) 및 세워올린 미러(5)를 경유하여 빔스플리터(4)로 되돌아온다. 빔스플리터(4)로 되돌아 온 복귀광 Lr1, Lr2의 절반의 광(光)성분은 여기를 투과하여 그 배면측에 배치되어 있는 회절형 소자(10)로 입사한다. 이 회절형 소자(10)에 의해 각 복귀광 Lr1,Lr2는 다른 회절차수로 회절되어 공통수광소자(11)로 안내된다.
여기서 2파장 광원(2)에서는 도 5(a)와 같이 각 레이저광 L1, L2의 발광점(101)(102)이 다른 위치에 있으며 그 간격이 약 30 내지 300미크론이다. 이 때문에 한쪽의 발광점을 쌍방의 레이저광에 공통인 콜리메이트렌즈(6)나 대물렌즈(7)를 지나는 시스템광축에 일치시키면 다른쪽의 발광점에서 출사되는 레이저광은 시스템 광축에서 어긋나므로 콜리메이트렌즈(6)나 대물렌즈(7)로 구성되는 공통광학계에 대해서는 비스듬하게 입사하는 구성이 된다. 따라서 여기 까지는 각 레이저광의 복귀광 Lr1, Lr2는 다른 위치에서 수속하므로 공통수광소자(11)에서 양쪽의 복귀광을 수광할 수 없다. 그래서 본 예에서는 회절형 소자(10)를 이용하여 각 복귀광 Lr1, Lr2를 회절시킴으로써 양쪽의 복귀광을 동일 위치에서 수속시키도록 하고 있다. 환언하면 공통수광소자(11)에 대해 각 발광점(101)(102)은 공역인 위치로 되어있다.
도 2는 회절형 소자(10)와 공통수광소자(11)의 배치관계를 도시하는 모식도이다. 이 도면과 같이 레이저광 L1, L2의 발광점(101)(102)이 광축에 직교하는 방향으로 간격 △만큼 어긋나 있기 때문에 회절형소자(10)에 입사하는 각 레이저광의 복귀광 L1r, L2r도 간격 △만큼 어긋나 있다. 본 예에서는 회절형 소자(10)에 의해 복귀광 L1r, L2r을 다른 회절차수로 회절시킴으로써 양쪽의 복귀광 L1r, L2r을, 시스템 광축 Lo로 이루어지기 위해 가까운 위치에 배치한 공통수광소자(11)에 의해 수광가능하게 하고 있다.
도 3(a)는 각 파장의 복귀광 Lr1, Lr2에서의 각 차수의 회절광의 조합에 대해 발광점 간격 △과, 시스템광축 Lo와 복귀광의 수속점 위치 P(공통수광소자(11))의 간격 D와의 관계를 나타내는 그래프이다. 또 도 3(b)는 각 차수의 회절광의 조합에 대해 발광점 간격 △에 대한 D/△의 변화를 나타내는 그래프이다.
이들 도면에 있어서 실선(+1 + 1)이 복귀광 Lr1, Lr2를 모두 1차회절시킨종래의 것이다. 파선(+1 +2)은 복귀광 Lr1을 1차회절시키고, 복귀광 L2r를 +2차회절시킨 경우로서 일점쇄선(-2 -1)은 복귀광 L1r을 -2차 회절시키고, 복귀광 L2r을 -1차 회절시킨 경우이다.
이들 도면에서 알 수 있는 것과 같이 광축이 어긋나 있는 파장이 다른 복귀광을 회절시켜 동일위치에서 수광할 경우, 다른 회절차수를 조합한 경우쪽이 종래와 같이 1차회절광 서로를 이용하는 경우에 비해 시스템광축 Lo에서의 간격 D를 작게할 수 있다는 것을 알았다. 또 간격 △과 간격 D의 관계는 거의 비례관계에 있고, 그 비례계수가 회절차수의 조합에 의해 변화하며 종래와 같이 1차회절광을 이용하는 경우의 비례계수에 비해 다른 회절차수의 회절광을 조합하는 경우쪽이 비례계수가 작은 것을 알았다. 실선으로 나타내는 조합인 경우에는 비례계수가 약 5이고, 파선으로 나타내는 조합의 경우에는 약 0.714이며, 일점쇄선으로 나타내는 조합의 경우에는 약 2.5이다.
여기서 이 비례계수가 작은 만큼 공통수광소자(11)를 시스템광축 Lo에 가까운 위치에 배치할 수 있고 각 복귀광 Lr1, Lr2의 회절각도 Θ1, Θ2도 작게할 수 있다. 회절각도가 작아지면 광원의 파장변동에 기인하는 각 복귀광 Lr1, Lr2의 공통수광소자(11)상에서의 수광위치어긋남도 작아진다.
도 4의 그래프는 이것을 나타내는 것이다. 이 도면에서는 각 복귀광 Lr1, Lr2의 파장이 20nm만 플러스측으로 변화한 경우에 있어서, 발광점 간격 △에 대한 각 복귀광 Lr1, Lr2의 각 차수의 회절광의 조합에 대해 수광위치어긋남을 나타내는 그래프이다. 실선, 파선 및 일점쇄선은 도 3의 그래프의 경우와 같은 회절광의 조합을 나타내고 있다. 이 도면에서 알 수 있는 것과 같이 종래와 같이 복귀광 L1r, L2r의 1차회절광을 이용할 경우에는 수광위치어긋남이 12미크론 이상인 데에 대해 양쪽의 복귀광이 다른 회절차수의 빛을 조합한 경우에는 수광위치어긋남이 대폭적으로 작아지는 것을 알았다.
본 예에서는 상기한 바를 기초로 회절형 소자(10)에 의해 다른 회절차수로 복귀광 L1r 및 L2r을 회절하고 공통수광소자(11)상에 수속시키도록 하고 있다. 예를들어 도 2(a)에 도시하는 것과 같이 650nm파장의 복귀 L1r의 +1회절광 L1r(+1)과, 780nm파장의 복귀광 L2r의 +2차 회절광 L2r(+2)를, 회절형 소자(10)에 의해 생성하고, 이들을 공통수광소자(11)로 수광하도록 하고 있다. 이 경우에는 도 3, 도 4에 있어 파선으로 나타내는 특성을 얻을 수 있고 종래에 있어서의 1차회절광을 이용하는 경우에 비해 광원의 파장변동에 기인한 수광위치어긋남을 대폭적으로 억제할 수 있다.
여기서 회절형 소자(10)로서는 도 2(b)에 도시하는 것과 같이 그 회절격자(10a)의 단면이 일반적인 직사각형 단면이 아닌 톱니모양의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 형상의 것을 사용하면 공통수광소자(11)를 향하는 회절광 L1r(+1) 및 L2r(+2)의 빛의 양을 증가시키고, 반대부호의 동일 차수의 회절광의 발생을 억제할 수 있기 때문에 빛의 이용효율을 높일 수 있다. 또한 본 실시예에 있어서 이 직사각형 단면 또는 톱니모양의 단면은 빛 출사면측에 형성되고 있지만 물론 빛 입사면측에 형성한 것이라도 상관없다.
또 파장변동에 따른 수광위치어긋남에 의한 신호검출오차를 억제하기 위해서는 공통수광소자(11)로 수광되는 각 복귀광 L1r(+1), L2r(+2)의 빔지름을 크게하는 것이 바람직하다. 빔지름을 크게하기 위해서는 오목렌즈를 이용하면 된다. 이 경우 도 2(b)와 같이 회절형 소자(10)에서의 빛 입사면을 오목면(10b)으로 함으로써 이 회절형 소자(10)에 오목렌즈기능을 부여하면 오목렌즈를 별도로 배치할 필요가 없기 때문에 광학계를 콤팩트하게 할 수 있다. 또한 본 실시예에 있어서 이 오목면(10b)은 빛 입사면측에 형성되고 있지만 물론 빛 출사면측에 형성한 것이라도 상관없다. 또한 오목면(10b)이 형성된 측에 직사각형 단면 또는 톱니모양의 단면을 형성해도 좋다.
또한 본 예의 광픽업 장치(1)에서는 이 장치가 조립된 재생장치에 장착되는 광기록매체의 종류에 따라 2파장광원(2)에서 대응하는 파장의 레이저광이 출사되고, 광기록매체에 대한 재생, 또는 기록을 행한다. 본 예에 있어서는 포커싱오차신호의 검출에는 CD, DVD모두 예를들면 비점 수차법(非点收差法)을 채용하고 있다. 또 트랙킹 오차신호의 검출에는 CD의 경우에는 3빔법을 채용하고, DVD의 경우에는 위상차법을 채용하고 있다. 이와같이 본 예에서는 CD, DVD모두 포커싱오차 신호검출에는 동일 원리에 의한 신호처리회로를 공용할 수 있기 때문에 별개의 신호처리회로를 배치하는 경우에 비해 신호처리회로의 복잡화를 피할 수 있다.
(그 외의 실시예)
상기의 예는 2광원형인 것이지만 본 발명은 3파장 이상의 레이저광을 출사하는 다광원형의 광픽업 장치에 대해서도 마찬가지로 적용가능하다. 또 광원파장으로서 650nm 및 780nm에 대해 설명했지만 이 이외의 파장의 레이저광을 출사하는 광원을 구비한 광픽업 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 예를들면 보다 단파장의 청색광원을 구비한 광픽업 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
이상 설명한 것과 같이 본 발명의 광픽업 장치의 수광방법 및 이 방법을 이용한 광픽업 장치에서는 다른 파장의 복귀광을 다른 회절차수로 회절시키고 공통수광소자로 이끌도록 하고 있다. 따라서 본 발명에 의하면 회절차수의 조합을 적절히 선택함으로써 광원의 파장변화에 기인하는 공통수광소자상에서의 수광위치어긋남을 작게할 수 있고 기록·재생성능을 안정화시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 서로 다른 광축상에 위치하는 발광점을 갖는 제1광원과 제2광원, 상기 제1광원 및 제2광원으로부터의 제1레이저광 및 제2레이저광을 수속하는 기록면을 갖는 광기록매체, 상기 제1레이저광 및 제2레이저광의 복귀광을 검출하는 공통수광소자를 포함하는 광픽업장치의 수광방법에 있어서,
    상기 제1광원 및 제2광원으로부터 서로 다른 파장의 제1레이저광 및 제2레이저광을 광기록매체의 기록면에 수속시키는 단계와,
    상기 기록면에 수속된 제1레이저광 및 제2레이저광을 복귀광으로서 반사시키는 단계와,
    상기 복귀광을 공통수광소자로 검출하는 단계를 구비하며,
    상기 복귀광을 공통수광소자로 검출하는 단계는 상기 제1레이저광 및 제2레이저광의 복귀광을 다른 회절수차로 회절시켜서 상기 공통수광소자로 수광시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치의 수광방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 레이저광의 복귀광을 각각 +1 및 +2의 회절차수 또는 각각 -2 및 -1의 회절차수로 회절시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치의 수광방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 레이저광의 복귀광을 확대광학계를 통과시킨 후에 다른 차수로 회절시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치의 수광방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    제 1 및 제 2의 레이저광의 복귀광을 다른 차수로 회절시킨 후에 확대광학계를 통과시킨 것을 특징으로 하는 광픽업 장치의 수광방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 레이저광에 있어 최소한 포커싱오차를 상기 공통수광소자로 검출된 상기 복귀광의 수광량을 기초로 동일한 처리방법에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치의 수광방법.
  6. 청구항 1에 기재한 수광방법을 이용한 광픽업 장치로서,
    상기 제 1 및 제 2레이저광의 복귀광을 각각 다른 회절차수로 회절하는 회절형 소자를 갖고, 이 회절형소자에 형성한 회절격자의 단면형상이 톱니모양인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 회절형 소자는 오목렌즈기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
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