KR100551115B1

KR100551115B1 - 광픽업장치

Info

Publication number: KR100551115B1
Application number: KR1019980042108A
Authority: KR
Inventors: 정성윤
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2006-05-22
Also published as: KR20000025158A

Abstract

본 발명은 크로스토크 성분 제거를 위한 부빔들을 쉽게 분리할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 크로스토크 성분을 제거하기 위한 부빔을 생성하는 광픽업 장치에 있어서, 광디스크에 빔을 조사하는 집광광학계의 광로 상에 배치된 제1 편광위상판과, 상기 광디스크로부터의 반사광을 검출하는 수광광학계의 광로상에 배치된 제2 편광위상판을 구비하고, 상기 제1 편광위상판은 인접한 위상편들과 180°의 위상차가 나도록 배치된 적어도 2개 이상의 위상편으로 구성되고, 상기 제2 편광위상판은 인접한 위상편들과 180°의 위상차가 나도록 배치된 적어도 5개 이상의 위상편으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

광픽업 장치{Optical Pick-up Apparatus}

본 발명은 광 기록/재생에 이용되는 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 고밀도 광디스크에 적합한 광픽업 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광픽업 장치는 광디스크의 기록면에 광을 조사하여 반사된 광을 검출함으로써 정보의 기록/재생 동작을 수행한다. 이를 위하여, 광픽업 장치는 광을 출사하는 레이져 다이오드와, 출사된 광을 디스크의 기록면에 집광하는 대물렌즈와, 광디스크로부터 반사된 광을 검출하는 광검출기와, 집광 및 수광에 필요한 기타 광학계로 이루어져 있다.

광디스크는 상용화된 CD(Compact Disc)에 이어 기록용량이 향상된 DVD(Digital Versatile Disc)가 개발되어 보급되고 있으며, 오디오 및 비디오 데이터와 컴퓨터 데이터 등의 기록/재생용으로 그 용도가 더욱 증대되고 있다. 최근에는 단파장의 광을 발생하는 블루레이져의 개발성공으로 보다 기록용량이 향상된 광디스크의 개발이 기대되고 있다.

광디스크의 기록용량을 증대시키기 위하여 블루 레이져 등과 같은 단파장의 광원과 함께 대물렌즈의 개구수(NA) 증대, 트랙피치의 협소화 등이 시도되고 있다. 그런데, 트랙피치를 좁히는 경우 인접트랙간의 크로스토크 현상이 문제가 되고 있다.

상세히 하면, 도 1에 도시된 바와 같이 임의의 트랙에 빔을 조사하는 경우 통상 광스폿(SP)은 인접트랙에 걸친 형태로 조사되게 된다. 이에 따라, 반사광빔으로부터 검출된 재생신호에는 인접트랙에 의한 크로스토크 성분이 포함되게 된다. 이러한 크로스토크 성분을 제거하기 위한 방법 중의 하나로서 편광위상판(Polarizing Phase Plate)을 이용하는 방법이 알려져 있다.

도 2는 종래의 크로스토크 성분 제거를 위한 광픽업장치의 구조를 도시한 것으로서, 도 2에 도시된 광픽업 장치는 광빔을 발생하는 광원(12)과, 광원(12)으로부터 발생된 광빔을 광디스크(22)의 기록면에 집속하기 위한 대물렌즈(20)와, 광디스크(22)로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하기 위한 제1 및 제2 광검출기(30, 32)와, 광원(12)과 대물렌즈(20) 및 제1 및 제2 광검출기(30, 32) 사이에 배치된 빔스프리터(18)와, 빔스프리터(18)와 제1 및 제2 광검출기(30, 32) 사이에 배치된 편광 빔스프리터(이하, PBS라 한다)(26)와, 광원(12)과 빔스프리터(18) 사이에 배치된 편광위상판(16)과, 광원(12)과 편광위상판(16)과 사이에 배치된 제1 시준렌즈(14)와, 빔스프리터(18)가 PBS(26) 사이에 배치된 제2 시준렌즈(24)와, PBS(26)와 제1 광검출기(30) 사이에 배치된 센서렌즈(28)를 구비한다.

도 2의 광픽업 장치에서 광원(12)은 서로 직교하여 유동하는 편광특성을 갖는 2가지 성분의 편광빔을 발생한다. 제1 시준렌즈(14)는 광원(12)으로부터 편광위상판(16)을 경유하여 빔스프리터(18) 쪽으로 진행하는 발산형의 광빔을 평행광빔으로 변환하여 광빔의 누설을 방지한다. 빔스프리터(18)는 제1 시준렌즈(14) 및 편광위상판(16)을 경유하여 입사되는 광빔을 대물렌즈(20) 쪽으로 진행하도록 통과시킴과 아울러 광디스크(22)의 기록면에서 반사되어 대물렌즈(20)를 경유하여 입사되는 반사광빔을 제2 시준렌즈(24) 쪽으로 진행하도록 반사시킨다. 대물렌즈(20)는 빔스프리터(18)로부터 입사되는 광빔을 광디스크(22)의 기록면에 집속시키게 된다. 편광위상판(16)은 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 좌우 위상이 180°차이가 나는 2개의 위상편(16A, 16B)으로 이루어져 광원(12)으로부터 제1 시준렌즈(14)를 경유하여 입사되는 광빔을 편광특성에 따라 선택적으로 위상을 변화시킨다. 상세히 하면, 광원(12)으로부터 출사된 2가지 성분의 편광빔 중 어느 한방향의 제1 편광빔은 편광위상판(16)의 영향을 받지 않은 상태로 그대로 통과하여 빔스프리터(18) 및 대물렌즈(20)를 경유하여 광디스크(22)의 기록면에 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 주빔(MB)으로 조사되게 된다. 반면에, 광원(12)으로부터 출사된 광빔 중 제1 편광빔에 수직한 방향으로 유동하는 제2 편광빔은 편광위상판(16)을 통과하면서 위상이 변조됨으로써 광디스크(22)의 기록면에 주빔의 양측부에 중첩된 쌍봉 모양의 부빔(SB1, SB2)으로 조사된다. 여기서, 주빔(MB)은 억세스하고자 하는 신호트랙에 조사되어 정보신호를 재생하는데 이용되고 부빔(SB1, SB2)은 인접트랙에 조사되는 것으로서 재생신호에 포함된 크로스토크 성분을 검출하는데 이용되게 된다. 제2 시준렌즈(24)는 광디스크(22)로부터 반사되어 대물렌즈(20)와 빔스프리터(18)를 경유하여 입사되는 평행광빔을 집속하는 역할을 하게 된다. PBS(26)는 빔스프리터(18)에 의해 반사되어 제2 시준렌즈(24)를 경유하여 입사되는 반사광빔 중 제1 편광성분의 주빔(MB)은 센서렌즈(28)를 경유하여 제1 광검출기(30) 쪽으로 진행하도록 그대로 통과시키게 된다. 반면에, PBS(26)는 반사광빔 중 제2 편광성분의 부빔(SB1, SB2)은 제2 광검출기(32) 쪽으로 진행하도록 반사시키게 된다. 센서렌즈(28)는 PBS(26)를 그대로 통과하여 입사되는 제1 편광성분의 주빔(MB)을 제1 광검출기(30)에 집속시키게 된다. 제1 광검출기(30)는 센서렌즈(28)를 경유하여 입사되는 주빔(MB)을 검출하고 제2 광검출기(32)는 PBS(26)로부터 분리되어 입사되는 부빔(SB1, SB2)을 검출하여 전기적인 신호로 변환한다. 다시말하여, 제1 광검출기(30)는 주빔(MB)으로부터 재생신호가 포함된 고주파신호를 검출하고 제2 광검출기(32)는 부빔(SB1, SB2)으로부터 인접트랙의 크로스토크 성분을 검출하게 된다. 그리고, 제1 광검출기(30)에서 검출된 고주파신호에서 제2 광검출기(32)에서 검출된 크로스토크 성분을 제거함으로써 재생신호가 검출되게 된다.

여기서, 인접트랙으로부터 반사된 제1 및 제2 부빔(SB1, SB2)은 서로 다른 주파수특성을 갖고 있다. 특히, 대물렌즈(20)와 광디스크 사이에 틸트(Tilt)가 생겼을 경우 두 부빔(SB1, SB2)에 대한 주파수특성은 크게 차이가 나게 된다. 이에 따라, 제1 광검출기(30)에서 검출된 고주파신호에서 크로스토크 성분을 효과적으로 제거하기 위해서는 제1 부빔(SB1)과 제2 부빔(SB2)을 각각 검출하여 각각의 주파수 특성에 맞는 필터에 의해 필터링하여 주빔(MB)으로부터 검출된 고주파신호와 연산처리를 해야만 한다. 이를 위하여, 제2 광검출기(32)는 제1 및 제2 부빔(SB1, SB2)을 각각 검출하기 위한 2개의 광검출셀을 구비하고 있다. 그런데, 전술한 광픽업 장치에서는 제2 광검출기(32)에 집광되는 제1 및 제2 부빔(SB1, SB2) 사이의 간격이 너무 좁아 각각의 광검출셀에서 분리하여 검출하는 것이 곤란한 문제점이 있다.

예컨대, 광디스크(22) 상에서 부빔(SB1, SB2) 사이의 간격이 0.72㎛로 설계되고 집광부와 수광부 사이의 배율이 10배로 설계된 경우 제2 광검출기(32) 상에 맺힌 부빔(SB1, SB2) 사이의 간격은 7.2㎛밖에 되지 않으므로 부빔(SB1, SB2)을 효과적으로 분리하기가 힘들다. 여기서, 부빔(SB1, SB2) 사이의 간격을 늘릴 수 있는 방법으로 그 간격이 집광부와 수광부 사이의 배율에 비례하는 것을 감안하여 그 배율을 증가시키는 것을 고려할 수 있지만 그 배율을 무한정 증가시키는 것은 곤란하다. 이는 기록밀도를 높이기 위해 줄어든 트랙피치에 대응하여 디스크 상에 조사되는 부빔사이의 간격은 좁아야하기 때문이다.

따라서, 디스크 상에서의 부빔사이의 간격은 좁더라도 광검출기에서는 부빔사이의 간격을 늘여줄 수 있는 장치가 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 크로스토크 성분 제거를 위한 부빔들을 쉽게 분리할 수 있는 광픽업 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 광디스크에 빔을 조사하는 집광광학계의 광로 상에 배치된 제1 편광위상판과, 광디스크로부터의 반사광을 검출하는 수광광학계의 광로상에 배치된 제2 편광위상판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광픽업 장치의 구성을 나타내는 것으로서, 도 4에 도시된 광픽업장치는 광빔을 발생하는 광원(12)과, 광원(12)으로부터 발생된 광빔을 광디스크(22)의 기록면에 집속하기 위한 대물렌즈(20)와, 광디스크(22)로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하기 위한 제1 및 제2 광검출기(30, 32)와, 광원(12)과 대물렌즈(20) 및 제1 및 제2 광검출기(30, 32) 사이에 배치된 빔스프리터(18)와, 빔스프리터(18)와 제1 및 제2 광검출기(30, 32) 사이에 배치된 PBS(26)와, 광원(12)과 빔스프리터(18) 사이에 배치된 제1 편광위상판(34)과, 광원(12)과 제1 편광위상판(34) 사이에 배치된 제1 시준렌즈(14)와, 빔스프리터(18)와 PBS(26) 사이에 배치된 제2 시준렌즈(24)와, PBS(26)와 제1 광검출기(30) 사이에 배치된 센서렌즈(28)와, 빔스프리터(18)와 제2 시준렌즈(24) 사이에 배치된 제2 편광위상판(36)을 구비한다.

도 4의 광픽업 장치에서 광원(12)은 서로 직교하여 유동하는 편광특성을 갖는 2가지 성분의 편광빔을 발생한다. 제1 시준렌즈(14)는 광원(12)으로부터 제1 편광위상판(34)을 경유하여 빔스프리터(18) 쪽으로 진행하는 발산형의 광빔을 평행광빔으로 변환하여 광빔의 누설을 방지한다. 빔스프리터(18)는 제1 시준렌즈(14) 및 제1 편광위상판(34)을 경유하여 입사되는 광빔을 대물렌즈(20) 쪽으로 진행하도록 통과시킴과 아울러 광디스크(22)의 기록면에서 반사되어 대물렌즈(20)를 경유하여 입사되는 반사광빔을 제2 시준렌즈(24) 쪽으로 진행하도록 반사시킨다. 대물렌즈(20)는 빔스프리터(18)로부터 입사되는 광빔을 광디스크(22)의 기록면에 집속시키게 된다. 제1 편광위상판(34)은 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 인접한 위상편과 180°의 위상차가 나도록 배치된 4개의 위상편(34A, 34B, 34C, 34D)으로 구성된다. 광원(12)으로부터 출사된 제1 편광빔은 제1 편광위상판(34)을 그대로 통과하여 광디스크(22)의 기록면에 주빔(MB)으로 조사되고, 제2 편광빔은 제1 편광위상판(34)에 마련된 4개의 위상편에 의해 위상변조되어 쌍봉모양의 부빔(SB1, SB2)으로 조사된다. 이때, 광디스크(22)에 맺히는 부빔(SB1, SB2)간의 간격은 제1 편광위상판(34)의 중앙부에 위치하는 제1 및 제2 위상편(34A, 34B)의 폭에 의존하게 된다. 다시 말하여, 제1 편광위상판(34)에서 제1 및 제2 위상편(34A, 34B)의 폭은 광디스크의 트랙피치에 따라 적절하게 설정하여 크로스토크 성분을 제거하기 위한 정확한 위치에 부빔을 위치시킬 수 있다.

제2 편광위상판(36)은 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 인접한 위상편과 180°의 위상차가 나도록 배치된 4개의 위상편(36A, 36B, 36C, 36D)으로 구성된다. 이 제2 편광위상판(36)은 광디스크(22)로부터 반사되어 대물렌즈(20) 및 빔스프리터(18)를 경유하여 입사되는 제1 편광성분의 주빔(MB)은 그대로 통과시키게 된다. 반면에, 제2 편광성분의 부빔(SB1, SB2)은 제2 편광위상판(36)에 의해 위상변조되게 된다. 결과적으로, 제1 및 제2 편광위상판(34, 36)을 통과하여 PBS(26)에 의해 제2 광검출기(32)에 맺히는 부빔(SB1, SB2)은 도 5의 (C)에 도시된 바와 같이 주기적으로 위상차를 갖는 8개의 위상영역을 갖게 된다. 이에 따라, 제2 광검출기(32)에 맺히는 부빔(SB1, SB2) 간의 간격은 늘어나게 된다. 실제로, 제2 편광위상판(36)을 사용하지 않은 경우와 사용한 경우에 대하여 제2 광검출기(32)에 맺히는 부빔(SB1, SB2) 간의 간격은 도 6의 (A), (B)에 도시된 바와 같이 3배 정도의 차이가 남을 알 수 있다.

제2 시준렌즈(24)는 빔스프리터(18)를 경유하여 입사되는 반사광빔을 집속하는 역할을 한다. PBS(26)는 제2 시준렌즈(24)를 경유하여 입사되는 반사광빔 중 제1 편광성분의 주빔(MB)은 센서렌즈(28)를 경유하여 제1 광검출기(30) 쪽으로 진행하도록 그대로 통과시키게 된다. 반면에, PBS(26)는 반사광빔 중 제2 편광성분의 부빔(SB1, SB2)은 제2 광검출기(32) 쪽으로 진행하도록 반사시키게 된다. 센서렌즈(28)는 PBS(26)를 그대로 통과하여 입사되는 제1 편광성분의 주빔(MB)을 제1 광검출기(30)에 집속시키게 된다. 제1 광검출기(30)는 센서렌즈(28)를 경유하여 입사되는 주빔(MB)을 검출하고 제2 광검출기(32)는 PBS(26)로부터 분리되어 입사되는 부빔(SB1, SB2)을 검출하여 전기적인 신호로 변환한다. 제1 및 제2 편광위상판(34, 36)에 의해 제2 광검출기(32)에 맺히는 부빔(SB1, SB2) 사이의 간격은 늘어나게 된다. 이에 따라, 제2 광검출기(32)는 부빔 각각을 용이하게 검출할 수 있게 된다. 그리고, 제2 광검출기(32)에서 검출된 각각의 크로스토크 성분을 주파수 특성에 맞게 필터링하여 제1 광검출기(30)에서 검출된 고주파신호와 연산함으로써 크로스토크 성분이 제거된 재생신호를 얻을 수 있게 된다.

도 7은 도 5에 도시된 제2 편광위상판(36)의 다른 구조를 나타낸 것이다.

도 7의 (A)에 도시된 제2 편광위상판(36)은 인접한 인접한 위상편과 180°의 위상차가 나도록 배치된 13개의 위상편으로 구성된다. 결과적으로, 광디스크(22)에서 반사되어 제2 광검출기(32)에 맺히는 부빔(SB1, SB2)은 제1 편광위상판(34)과 상기 제2 편광위상판(36)에 의해 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 주기적으로 180°의 위상차를 갖는 16개의 위상영역을 갖게 된다. 이에 따라, 제2 광검출기(32)에 맺히는 부빔(SB1, SB2) 간의 간격은 더욱 늘어나게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업 장치에 의하면, 다수개의 위상편으로 이루어진 제1 및 제2 편광위상판을 이용함으로써 부빔을 용이하게 분리하여 검출할 수 있게 된다. 이에 따라, 광검출기에 의해 각각의 부빔으로부터 검출된 크로스토크성분을 각각의 주파수특성에 맞게 필터링하여 주빔으로부터 검출된 고주파신호와 연산함으로써 크로스토크 성분이 최적으로 제거된 재생신호를 얻을 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 크로스토크 현상을 나타낸 도면.

도 2는 종래 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 도 2에 도시된 편광위상판의 구조를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 5는 도 4에 도시된 제1 및 제2 편광위상판의 구조와 제2 편광위상판을 통과한 광빔의 위상영역을 나타낸 도면.

도 6은 제2 편광위상판을 사용하지 않은 경우와 사용한 경우 제2 광검출기에 맺히는 부빔의 형태를 나타낸 도면.

도 7은 도 4에 도시된 제2 편광위상판의 다른 구조와 그에 따른 광빔의 위상영역을 나타낸 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명＞

12 : 광원 14, 24 : 시준렌즈

16, 34, 36 : 편광위상판 18 : 빔스프리터

20 : 대물렌즈 22 : 광디스크

26 : 편광빔스프리터(PBS) 28 : 센서렌즈

30: 제1 광검출기 32 : 제2 광검출기

Claims

크로스토크 성분을 제거하기 위한 부빔을 생성하는 광픽업 장치에 있어서,

광디스크에 빔을 조사하는 집광광학계의 광로 상에 배치된 제1 편광위상판과,

상기 광디스크로부터의 반사광을 검출하는 수광광학계의 광로상에 배치된 제2 편광위상판을 구비하고,

상기 제1 편광위상판은 인접한 위상편들과 180°의 위상차가 나도록 배치된 적어도 2개 이상의 위상편으로 구성되고,

상기 제2 편광위상판은 인접한 위상편들과 180°의 위상차가 나도록 배치된 적어도 5개 이상의 위상편으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 편광위상판을 통과한 부빔은 180°의 위상차가 주기적으로 반복되는 다수개의 위상영역을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1 항에 있어서,

광빔을 발생하는 광원과,

상기 광원으로부터 상기 제1 편광위상판을 경유한 광빔을 광디스크에 집광하는 대물렌즈와,

상기 제1 편광위상판으로부터의 광빔을 상기 대물렌즈 쪽으로 진행시키고 상기 광디스크로부터 상기 대물렌즈를 경유한 반사광빔을 상기 제2 편광위상판 쪽으로 진행시키는 빔스프리터와,

상기 제2 편광위상판을 경유한 반사광빔을 주빔과 부빔으로 분리하기 위한 편광빔스프리터와,

상기 편광빔스프리터에 분리된 주빔과 부빔의 광빔을 각각 검출하기 위한 제1 및 제2 광검출기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.