KR100624864B1 - 광 픽업 및 광 픽업의 구면수차 검출방법 - Google Patents

광 픽업 및 광 픽업의 구면수차 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 픽업 및 광 픽업의 구면수차 검출방법에 관한 것으로서, 특히 광 디스크 두께 차이에 의해 발생되는 구면수차를 검출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광 픽업의 구면수차 검출방법은 레이저 다이오드에서 출사된 빔에서 메인 빔과 서로 다른 부호의 두개의 서브 빔을 생성하여 광 디스크에 입사되도록 하는 단계와, 상기 광 디스크에서 반사된 빔이 수광소자에 입사되도록 하는 단계와, 상기 수광소자에 입사된 각각의 서브 빔에서 푸쉬-풀(push-pull) 신호를 검출하는 단계와, 상기 두개 서브 빔의 푸쉬-풀 신호에서 차동신호를 통해 구면수차를 검출하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
광 픽업, 구면수차, 디스크 두께

Description

광 픽업 및 광 픽업의 구면수차 검출방법{OPTICAL PICK-UP AND METHOD FOR DETECTING SPHERICAL ABERRATION SIGNAL}
도 1은 종래의 구면수차 검출방법을 설명하는 예.
도 2는 종래의 광 스폿의 강도(Intensity) 분포 변화를 이용하여 구면수차 검출방법을 설명하는 도면.
도 3은 구면수차의 변화에 따라 빔 강도의 분포를 설명하는 도면.
도 4는 종래의 RF 신호에 따라 구면수차를 검출하는 방법을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 구면수차 검출방법을 설명하는 도면으로서, 광 픽업의 구조가 도시된 도면.
도 6은 광 디스크의 트랙에 형성된 3빔을 설명하는 도면.
도 7은 서브 빔의 고유의 구면수차를 설명하는 도면.
도 8은 광 디스크의 두께에 따라 구면수차의 변화를 설명하는 도면.
도 9는 수광소자를 설명하는 도면.
도 10은 서브 빔의 고유의 구면수차와 광 디스크의 두께 변화에 따른 구면수차를 설명하는 도면.
도 11은 디스크의 두께 변화에 따라 SPP2 와 SPP1의 변화가 도시된 도면.
도 12는 SPP2 와 SPP1의 차동신호를 통해 검출한 디스크 두께 에러 신호를 설명하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 ; 대물렌즈 11 ; 홀로그램 소자
12 ; 4분할 수광소자 13 ; 4분할 수광소자
20 ; 8분할 수광소자 30 ; 레이저 다이오드
31 ; 빔 스프리터 32 ; 콜리메이터 렌즈
33 ; 홀로그램 소자 34 ; 대물렌즈
35 ; 광 디스크 37 ; 수광소자
본 발명은 광 픽업 및 광 픽업의 구면수차 검출방법에 관한 것으로서, 특히 광 디스크 두께 차이에 의해 발생되는 구면수차를 검출하는 방법에 관한 것이다.
광 디스크란 광학적인 특성을 이용하여 정보를 기록, 재생하는 제품으로 일반적으로 작은 원판형상 모양을 가진다.
광 디스크를 사용하기 위해서는 광 디스크 드라이버가 필요하고, 광 디스크 드라이버 내부에 장착되어 있는 광 픽업 장치에 의해 광 디스크의 정보를 재생하거나 기록하게 된다.
광 디스크로서 종래의 CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disk)가 사용되고 있으며, 최근 BD(Blue-ray Disk)가 연구되고 있다.
이러한, 광 디스크는 메인 빔(main beam)과 ±서브 빔(±sub beam)으로 구성된 3빔 및 비점수차 방식으로 트랙킹 에러(track error)와 포커스 에러(focus error)를 검출하고, 검출된 에러 신호를 바탕으로 서보(servo)를 행하여 RF 신호의 기록/검출을 하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.
또한, 최근 연구되고 있는 BD(Blue-ray Disk)의 경우 대물렌즈의 NA(Numerical Aperture)가 0.85 이상인 렌즈를 사용함에 따라 광 디스크의 두께 차에 의한 구면수차의 영향이 증대되어 이에 대한 검출 및 보상이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
도 1은 종래의 구면수차 검출방법을 설명하는 예이다.
도 1에 도시된 구면수차 검출방법은 구면수차의 영향이 대물렌즈(10)로 입사하는 광의 입사동에 있어 중심부는 작게 나타나고 주변부는 크게 나타나는 성질을 이용한 것으로서, 홀로그램 소자(11)를 이용하여 광을 중심부 광과 주변부 광으로 분할하고 4분할 수광소자(12)(13)에 입사되도록 하여 구면수차를 검출한다.
보다 상세히 설명하면, 하나의 4분할 수광소자(13)에는 주변부 광이 입사되도록 하고, 다른 4분할 수광소자(12)에는 중심부 광이 입사되도록 한다.
그리고, 상기 4분할 수광소자(12)(13)으로 부터 얻어지는 포커스 에러 신호(FES, Focus Error Signal)를 검출하여 구면수차(SAS, Spherical Aberration Signal)를 검출하게 된다.
그러나, 상기와 같은 방법은 중심부 광을 감지하는 4분할 수광소자(12)의 포커스 에러 신호를 제로(zero)로 맞춘 상태에서 주변부 광을 감지하는 4분할 수광소 자(13)에서의 구면 수차량에 따라 디포커스를 검출하여 구면수차의 크기를 검출하는 원리이므로, 초점 위치에서 포커스 에러 신호를 검출하지 않는 비점수차법이나 스폿 사이즈 디텍션(spot size detection)과 같은 비점수차가 크거나 수광계쪽에 디포커스(defocus)가 큰 경우 구면수차의 검출 감도가 떨어지는 문제점이 있다.
도 2는 종래의 광 스폿의 강도(Intensity) 분포 변화를 이용하여 구면수차 검출방법을 설명하는 도면이다.
도면에는 8분할 수광소자(20)가 도시되어 있으며, 수광소자가 8개의 영역(cell)으로 나뉘어져 있다.
그리고, 내부 영역의 강도 분포와 외부 영역의 강도 분포의 차이를 이용하여 구면수차를 측정하게 된다.
즉, 구면수차(SAS)는 다음과 같이 내부 영역(A,B,C,D)의 광 강도 분포와 외부 영역(E,F,G,H)의 광 강도 분포의 차이에 의해 계산되어 진다.
SAS=SUM(A,B,C,D)-SUM(E,F,G,H)
만약, 구면수차가 증가하기 되면 도 3에 도시된 바와 같이 광 강도 분포가 더욱 퍼지게 된다.
그러나, 상기와 같은 구면수차 검출방법은 구면수차에 의한 광 강도 분포 변화와 디포커스(defocus)에 의한 강도 변화를 구분할 수 없기 때문에, 구면수차 보상을 위한 보상 소자와 디포커스 보상을 위한 엑츄에이터(actuator) 중 어느 소자를 구동시켜야 최적의 조건을 얻을 수 있는지를 판별해야 하는 복잡한 과정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.
도 4는 종래의 RF 신호에 따라 구면수차를 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4에 도시된 방법은 구면수차에 의해 짧은 피트(Pit, 예를들어, 2T)에 대한 RF 최대(Maximum) 위치와 긴 피트(예를들어, 8T)에 대한 RF 최대(Maximum) 위치가 디포커스에 따라 달라지는 성질을 이용하여 구면수차를 검출하는 방법이다.
그러나, 도 4에 도시된 방법은 RF 신호를 이용하므로 미기록 디스크에 대해서는 사용할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 포커스 에러 신호와 구면수차 검출 신호의 구분을 용이하게 하고, 검출 감도가 향상된 구면수차 검출 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 광 픽업의 구면수차 검출방법은 레이저 다이오드에서 출사된 빔에서 메인 빔과 서로 다른 부호의 두개의 서브 빔을 생성하여 광 디스크에 입사되도록 하는 단계와, 상기 광 디스크에서 반사된 빔이 수광소자에 입사되도록 하는 단계와, 상기 수광소자에 입사된 각각의 서브 빔에서 푸쉬-풀(push-pull) 신호를 검출하는 단계와, 상기 두개 서브 빔의 푸쉬-풀 신호에서 차동신호를 통해 구면수차를 검출하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수광소자는 메인 빔의 신호를 검출하는 셀과 두개의 서브 빔의 신호를 검출하는 두개의 셀로 구성되고 상기 서브 빔을 위한 두개의 셀은 각각 두 개의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 디스크는 블루레이 디스크인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 픽업은 레이저 다이오드에서 출사된 빔이 광 디스크에 입사되도록 하고 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하여 서보를 행함으로써 정보를 기록하거나 재생하는 광 픽업에 있어서, 상기 광 디스크로 입사되는 빔의 경로상에는 입사되는 빔을 메인 빔과 서로 다른 부호의 구면수차를 갖는 두개의 서브 빔을 생성하는 홀로그램 소자가 형성되고, 상기 광 디스크에서 반사된 빔이 입사되며 상기 두개의 서브 빔의 푸쉬-풀 신호를 검출하는 수광소자가 구비되며, 상기 푸쉬-풀 신호의 차동신호를 통해 구면수차를 검출하는 제어부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구면수차 검출 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 구면수차 검출방법을 설명하는 도면으로서, 광 픽업의 대략적인 구조가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 레이저 다이오드(30)에서 출사된 광은 빔 스프리터(31)를 지나 콜리메이터 렌즈(32)에 의해 평행광으로 변환되어 홀로그램 소자(33)에 입사된다.
상기 홀로그램 소자(33)는 ±회절광에 대하여 서로 다른 부호를 갖는 소정의 고유 구면수차를 갖도록 설계되며, 그 결과 소정의 곡률을 가지는 그레이팅의 형태를 나타내게 된다. 이러한 홀로그램 소자(33)에 입사된 광은 그레이팅의 피치와 깊 이에 의하여 일정한 회절 각도와 회절비를 가지고 회절한다.
0차 회절광은 대물렌즈(34)를 통과하여 광 디스크 상에 메인 빔(A)을 구성하고, +1차 회절광은 대물렌즈(34)를 통과하여 서브 빔(B)을 구성하며, -1차 회절광은 대물렌즈(34)를 통과하여 광 디스크상에 서브 빔(C)를 구성한다. 여기서 광 디스크는 블루레이 디스크가 사용될 수 있다.
상기 3빔은 도 6에 도시된 바와 같이 메인 빔(A)은 트랙의 중앙에 위치하고, 서브 빔(B),(C)는 메인 빔(A)에 대하여 피치/2 만큼 어긋나게 배열된다. 이때, 배열된 각각의 빔은 도 7에 도시된 바와 같이 고유한 구면수차를 가지게 된다.
그리고, 광 디스크의 두께에 변화가 있는 경우, 즉 도 8과 같이 광 디스크의 두께가 두꺼워지는 경우와 얇아지는 경우에 대하여 구면수차는 다르게 나타나므로 광 디스크의 두께 변화에 따라 상기 서브 빔(B)(C)의 구면수차가 감소 또는 증가하게 된다.
상기 서브 빔(B)(C)가 트랙을 가로지를 때 광 디스크의 피트(Pit) 또는 랜드/그루브(Land/Groove) 구조에 의하여 회절이 일어나 트랙 크로스(Track Cross) 신호를 포함하는 광으로 변조되는데, 구면수차가 적은 경우 광 스폿이 작아지게 되므로 더 큰 변조도를 가지고 신호가 나타나며 구면수차가 큰 경우 광 스폿이 커지므로 변조도가 낮은 광 신호로 나타난다.
이와 같이 변조 신호를 포함한 각각의 광은 광 디스크에서 반사되어 다시 대물렌즈(34)에 집광되어 홀로그램 소자(33)로 입사된다.
이렇게 입사된 광은 다시 홀로그램 소자(33)에 의하여 0차 및 ±1차광으로 회절되며, 콜리메이터 렌즈(32)와 빔 스프리터(31)을 지나 도 9에 도시된 바와같이 수광소자(37)에 입사한다.
수광소자(37)에 입사된 광은 상술한 바와 같이 피트(Pit) 열 또는 광 디스크의 랜드/그루브(Land/Groove) 구조에 의하여 광 스폿이 트랙을 가로지르는 동작으로 트랙 크로스 신호를 포함하고 있다.
일반적으로 기록용 광 픽업에서는 트랙킹 서보로 기록/재생을 하는 메인 빔과는 별도로 두개의 서브 빔을 구성하여 각각의 서브 빔으로 부터 푸쉬-풀(push-pull) 신호의 합과 메인 빔의 푸쉬-풀(push-pull) 신호의 차를 구함으로써 상쇄된 트랙 에러신호를 얻을 수 있는 DPP(Differential Push-Pull)법이 사용되고 있다.
따라서, 종래에는 다음과 같은 식을 이용하여 DPP신호를 검출하였다.
MPP(Main Push-Pull)=(VA+VD)-(VB+VC)
SPP1(Sub Push-Pull 1)=VE-VF
SPP2(Sub Push-Pull 2)=VG-VH
DPP(Differential Push-Pull)=MPP-α(SPP1+SPP2)
그러나, 본 발명에서는 종래에 검출하던 신호 외에 디스크 두께 에러 신호(DTE)를 검출한다.
DTE=SPP2-SPP1
디스크 두께 에러 신호(DTE)의 검출 원리를 설명하면, 도 7에서 설명한 바와 같이 두개의 서브 빔(B)(C)는 각각 서로 다른 부호를 갖는 고유 구면수차를 가지고 있고, 디스크 두께 차이에 의해 발생하는 구면수차도 두께의 변화 방향에 따른 서 로 다른 부호를 가지고 나타남을 도 8에서 설명하였다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이 서브 빔(B)는 고유의 구면수차를 가지고 있으며, 디스크 두께의 변화에 따라 발생되는 구면수차에 의해 구면수차가 상쇄되거나 오히려 증가하는 현상이 발생된다.
따라서, 서브 빔(B)가 가지고 있는 구면수차는 디스크의 두께 변화에 따라 커지거나 작아지게 되고, 트랙 크로스 신호의 진폭은 변화된다.
도 11에는 디스크의 두께 변화에 따라 SPP2 와 SPP1의 변화가 도시되어 있다.
즉, 도 12와 같이 SPP2-SPP1의 그래프가 나타나고 이와 같은 차동신호를 통해 제어부(미도시)는 디스크 두께의 변화에 따른 디스크 두께 에러 신호(DTE)를 검출할 수 있다.
따라서, 디스크 두께 변화에 따라 발생되는 구면수차를 검출할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 홀로그램 소자를 이용하여 광 디스크 상에 구면수차가 잘 보정된 메인 빔과 구면수차가 각각 ±로 보정된 두개의 서브 빔을 동시에 형성하고, 광 디스크의 두께 변화에 의한 구면수차가 상기 두개의 서브 빔의 구면수차를 상쇄 또는 열화시키는 성질을 이용하여 차동신호를 검출함으로써 구면수차의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 구면수차 검출방법은 포커스 에러 신호와 구면수차 검출 신호의 구분을 용이하게 하고, 검출 감도가 향상된 구면수차 검출 방법을 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 레이저 다이오드에서 출사된 빔이 홀로그램 소자의 그레이팅에 의해 회절되어 대물렌즈를 통해 광 디스크 상에 메인 빔과 서로 다른 부호의 두 개의 서브 빔으로 구성되는 단계와,
    상기 광 디스크에서 반사된 빔이 수광소자에 입사되도록 하는 단계와,
    상기 수광소자에 입사된 각각의 서브 빔에서 푸쉬-풀(push-pull) 신호를 검출하는 단계와,
    상기 두 개의 서브 빔에 대한 퓌쉬-풀 신호의 차동 신호를 통해 구면수차를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업의 구면수차 검출방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 레이저 다이오드에서 출사된 빔이 광 디스크에 입사되도록 하고 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하여 서보를 행함으로써 정보를 기록하거나 재생하는 광 픽업에 있어서,
    상기 레이저 다이오드에서 출사된 빔이 평행빔으로 변환하는 콜리메이터 렌즈와,
    상기 입사되는 평행 빔을 그레이팅에 의해 회절하여 메인 빔과 서로 다른 부호의 구면수차를 갖는 두 개의 서브빔을 생성하는 홀로그램 소자와,
    상기 메인 빔 및 두 개의 서브 빔을 광 디스크에 조사하는 대물렌즈와,
    상기 광 디스크에서 반사된 빔이 입사되며 상기 두 개의 서브 빔의 푸쉬-풀 신호를 검출하는 수광소자와,
    상기 푸쉬-풀 신호의 차동신호를 통해 구면수차를 검출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
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