KR100657290B1 - 대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호 검출 방법 및이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기 - Google Patents

대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호 검출 방법 및이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기 Download PDF

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Abstract

광정보 저장매체에 광빔을 조사하는 단계와; 광정보 저장매체로부터 반사된 광빔을 공간적으로 3분할하여, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역과, 나머지 광영역이 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역으로 공간적으로 분할하는 단계와; 광검출기 상에 제1 내지 제3광영역에 해당하는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿을 형성하여, 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출하고, 제2 및 제3광스폿을 각각 검출하는 단계와; 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출한 신호들의 차이로서 제1푸시풀신호를 검출하고, 제2 및 제3광스폿을 검출한 신호들의 차이로서 제2푸시풀신호를 검출하는 단계와; 제1 및 제2푸시풀신호의 차이로서 대물렌즈 시프트 신호를 얻고, 제1 및 제2푸시풀신호의 합신호로부터 소정 계수를 곱한 상기 대물렌즈 시프트 신호를 뺀 결과로서 트랙킹 에러신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙킹 에러신호 검출 방법 및 이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기가 개시되어 있다.

Description

대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호 검출 방법 및 이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기{Method of tracking error signal detection corrected for objective lens shift and optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus for realizing it}
도 1은 본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방식을 적용한 광 기록 및/또는 재생기기의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 광픽업에 의해 광정보 저장매체 상에 광스폿으로 형성되는 광빔(LB)을 보여준다.
도 3은 도 1의 광픽업의 빔 분할 광학소자의 일 실시예 및 이에 조사되는 광빔(LB)을 보여준다.
도 4에서는 도 1의 광검출기가 4분할 구조로 형성된 예를 보여준다.
도 5는 상기 수학식 1의 트랙킹 에러신호를 검출하도록 구성된 신호처리부의 일 실시예를 보여준다.
도 6은 종래의 푸시풀 방식, 종래의 CFF 방식 및 본 발명에 트랙킹 에러신호 검출 방식을 적용할 때, 대물렌즈 시프트에 의해 유발된 TES 에러를 비교하여 보여준다.
도 7은 종래의 푸시풀 방식, 종래의 CFF 방식, 종래의 MCFF 방식 및 본 발명 에 트랙킹 에러신호 검출 방식을 적용할 때, 검출되는 트랙킹 에러신호를 비교하여 보여준다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1...광정보 저장매체 10...광원
19...1/4 파장판 21...대물렌즈
30...빔 분할 광학소자 31,33,35...제1 내지 제3회절영역
50...광검출기 51,53,55,57...제1 내지 제4수광영역
70...신호처리부
본 발명은 대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호 검출 방법 및 이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기에 관한 것이다.
정보 저장 분야 특히, 광정보 저장 분야에서 일반적인 경향(trend)은 기록 밀도를 보다 증가시키는 것이다. 고개구수를 가지는 대물렌즈가 디스크형 광정보 저장매체(즉, 광디스크) 면 상에 작은 스폿크기를 생성하도록 광픽업에 사용된다. 보통, 대물렌즈는 트랙킹을 수행하도록 래디얼 방향으로 액츄에이터에 의해 움직여진다. 광검출기에 대한 대물렌즈의 상대적인 위치는 고정되지 않으며, 이에 의해 광정보 저장매체로부터 반사되고 광검출기 상에 디포커스된 스폿으로 형성되는 광이 대물렌즈 시프트에 대응되게 광검출기를 가로질러 움직인다. 이러한 움직임은 트랙킹 에러신호 검출에 푸시풀 방법이 사용된다면 트랙킹 옵셋(tracking offset)을 유발한다. 이는 트랙킹 서보 루프(tracking servo loop)가 닫혀질 때, 기록/재생을 위해 사용되는 광스폿이 그루브(또는 랜드) 중심에 대해 잘못된 위치에 위치하게 됨을 의미한다. 결과적으로 기록/재생 특성이 열화되게 된다. 따라서, 양질의 고밀도 기록/재생 성능을 유지하기 위해서는, 트랙킹 에러신호에서 대물렌즈 시프트의 영향을 수정(correct)할 수 있는 검출 방법이 사용되어야 한다.
광픽업에서 대물렌즈 시프트를 수정하기 위한 종래의 트랙킹 에러신호 검출 방법으로는 "correct far-field(CFF) 방법"과 "modified correct far-field(MCFF) 방법"이 있다. 상기 종래의 방법들에 대해서는 "Journal of Japanese Applied Physics Vol. 41 p. 6386-6389"에 나와 있다.
상기 문헌에 개시된 종래의 CFF 방법은, 광정보 저장매체 면에 포커스된 광스폿을 형성하고, 대물렌즈 홀더에 빔 분할 광학소자를 부착하고, 광정보 저장매체 면으로부터 반사된 광빔을 두 부분으로 나눈다. 그리고, 상기 공간적으로 두 개로 분리된 광빔 부분을 다분할 구조의 광검출기의 분할영역 상에 두 개의 디포커스된 광스폿으로 형성하고, 다분할 구조의 광검출기의 분할영역으로부터의 검출신호들의 합신호로 정규화한 다분할 구조의 광검출기의 분할영역에 의해 검출된 신호들의 차이로서 대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호를 검출한다.
그런데, 상기와 같은 종래의 CFF 방법에 따르면, 대물렌즈 시프트에 의해 유발된 트랙킹 에러신호의 에러(이하, TES 에러)의 충분한 저감을 얻는 것이 불가능하다. 예를 들어, 블루레이 디스크(Blu-ray Disc:BD) 시스템에 트랙킹 에러신호를 검출하는데 종래의 CFF 방법을 적용하는 경우, 0.4mm의 대물렌즈 시프트에 대해 약 12nm의 잔존하는 TES 에러가 생성된다. BD 규격(Specifications)에 따르면 TES 에러의 한계는 9nm이어야 하는데, 상기한 종래의 CFF 방법에 의해서는 대물렌즈 시프트에 대해 충분히 TES 에러가 저감된 트랙킹 에러신호를 얻을 수 없기 때문에, 이러한 종래의 방법을 BD 시스템에 적용하는 것은 불가능하다.
한편, 상기 문헌에 개시된 종래의 MCFF 방법은 광정보 저장매체 면에 포커스된 광스폿을 형성하고, 대물렌즈 홀더에 빔 분할 광학소자를 부착하고, 광정보 저장매체 면으로부터 반사된 광빔을 0차광, +1차광, -1차광으로 회절시킴과 동시에, +1차광과 -1차광을 두 부분으로 나누고, 이를 다분할 구조의 광검출기 상에 디포커스된 광스폿으로 형성한다. 상기 다분할 구조의 광검출기의 두 분할영역에 형성되는 0차광의 스폿을 사용하여 제1푸시풀 신호(PP1')를 검출하고, 두 부분으로 나뉘어진 -1차광의 2개의 스폿들을 사용하여 제2푸시풀 신호(PP2')를 검출한다. 그리고, 제2푸시풀신호(PP2')로부터 계수(k')가 곱해진 제1푸시풀신호(PP1')를 뺀 결과로서 대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호(TESmcff = PP2' - k' × PP1')를 검출한다.
상기 제1푸시풀신호(PP1')는 트랙킹 에러신호 상의 정보, 광검출기를 가로지르는 광스폿 시프트 및 대물렌즈 시프트에 기인한 광강도 분포의 비대칭을 포함한다. 제2푸시풀 신호(PP2')는 단지 트랙킹 에러신호 상의 정보 및 광강도 분포의 비대칭을 포함한다. 상기 상수 계수(k')는 사용되는 광디스크 타입과 정의된 대물렌즈 시프트 간격에 따라 최적화된 상수이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 MCFF 방법은 일반적인 푸시풀 신호에 비해 트랙킹 에러신호의 진폭이 저감된다는 심각한 단점이 있다.
예를 들어, BD 시스템에 트랙킹 에러신호를 검출하는데 종래의 MCFF 방법을 적용하는 경우, MCFF 방법에 의해 얻어진 트랙킹 에러신호의 진폭은 일반적인 푸시풀 신호의 진폭의 0.3배와 대략 같다. 이러한 진폭 저감은 작동 포인트에서 트랙킹 에러신호 커브의 저감된 슬로프에 기인하여 트랙킹 에러신호 검출의 정확도 한계를 저감시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 CFF 방법 및 MCFF 방법의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 푸시풀 신호에 비해 트랙킹 에러신호의 진폭의 저감 없이 MCFF방법과 유사하게 무시할 수 있는 잔존하는 TES 에러를 제공할 수 있는 대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호 검출 방법 및 이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방법은, 광정보 저장매체에 광빔을 조사하는 단계와; 상기 광정보 저장매체로부터 반사된 광빔을 공간적으로 3분할하여, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역과, 나머지 광영역이 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역으로 공간적으로 분할하는 단계와; 광검출기 상에 상기 제1 내지 제3광영역에 해당하는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿을 형성하여, 제1광스폿을 래디얼 방향 으로 2분할하여 검출하고, 제2 및 제3광스폿을 각각 검출하는 단계와; 상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출한 신호들의 차이로서 제1푸시풀신호를 검출하고, 제2 및 제3광스폿을 검출한 신호들의 차이로서 제2푸시풀신호를 검출하는 단계와; 상기 제1 및 제2푸시풀신호의 차이로서 대물렌즈 시프트 신호를 얻는 단계와; 상기 제1 및 제2푸시풀신호의 합신호로부터 소정 계수를 곱한 상기 대물렌즈 시프트 신호를 뺀 결과로서 트랙킹 에러신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업은, 광원과; 입사광을 집속하여 광정보 저장매체에 포커싱하는 대물렌즈와; 상기 광원쪽으로부터의 광빔을 그대로 진행시키며, 광정보 저장매체에서 반사된 광빔은 3분할하여, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역과, 나머지 광영역이 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역으로 공간적으로 분할하는 빔 분할 광학소자와; 상기 제1 내지 제3광영역에 해당하는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿이 형성되며, 상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출하고, 상기 제2 및 제3광스폿을 각각 검출하도록 된 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광검출기는, 상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 수광하는 제1 및 제2수광영역과; 상기 제2 및 제3광스폿을 각각 수광하는 제3 및 제4수광영역;을 구비할 수 있다.
상기 빔 분할 광학소자는 입사광의 편광에 따라 선택적으로 광을 회절시키는 편광회절소자를 구비하며, 상기 빔 분할 광학소자와 대물렌즈 사이에 입사광의 편 광을 바꾸어주는 1/4파장판;을 더 포함할 수 있다.
상기 빔 분할 광학소자는 상기 광정보 저장매체에서 반사된 광빔을 상기 제1 내지 제3광영역으로 공간적으로 분할하기 위한 제1 내지 제3회절영역을 구비하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1회절영역은 광빔의 반원에 해당하도록 형성되며, 제2 및 제3회절영역은 광빔의 사분원에 해당하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생기기는, 상기한 특징들 중 적어도 어느 하나를 구비하는 광픽업과; 상기 광픽업의 광검출기에서 검출된 신호들을 이용하여, 하기의 식 1에 따라 트랙킹 에러신호(TES)를 검출하도록 된 신호처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
<식 1>
TES = PP1 + PP2- k ×OLS
여기서, PP1은 상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출한 신호들의 차이, PP2는 제2 및 제3광스폿을 검출한 신호들의 차이, 상기 OLS는 대물렌즈 시프트 신호로서 PP1-PP2에 해당하며, k는 트랙킹 에러신호 수정 계수이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서, 본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방법 및 이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방법에 따르면, 광빔은 광픽업에 의해 광정보 저장매체 상에 포커싱되어 광스폿으로 형성된 후 반사된다. 광정보 저장매 체로부터 반사된 광빔은, 빔 분할 광학소자(30)에 의해 탄젠셜 방향으로 2분할되고, 그 중 하나가 래디얼 방향으로 2분할되어 "T"자형 구조로 공간적으로 3분할된다(도 3 및 도 4 참조). 또한, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역을 제1광영역, 나머지의 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역을 제2 및 제3광영역이라 할 때, 이 제1 내지 제3광영역은 각각 광검출기 상에 디포커스된 제1 내지 제3광스폿으로 형성된다. 이 디포커스된 제1 내지 제3광스폿은 공간적으로 서로 분리되어 있다.
제1광영역에 해당하는 디포커스된 제1광스폿은 광검출기에서 래디얼 방향으로 2분할되어 검출된다. 제2 및 제3광영역에 해당하는 디스포커스된 제2 및 제3광스폿은 각각 상기 광검출기에서 검출된다.
상기 광검출기에 형성된 디포커스된 제1광스폿을 사용하여, 광정보 저장매체 상에 포커스된 광스폿으로부터의 제1푸시풀 신호(PP1)를 검출한다. 제1푸시풀 신호(PP1)는 제1광영역을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출한 신호들의 차이로서, 광검출기 상에 형성되는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿의 검출신호의 합신호에 의해 정규화(normalized)될 수 있다.
상기 광검출기에 형성된 디포커스된 제2 및 제3광스폿을 사용하여, 광정보 저장매체 상에 포커스된 광스폿으로부터의 제2푸시풀 신호(PP2)를 검출한다. 제2푸시풀 신호(PP2)는 디포커스된 제2광스폿의 검출신호와 디포커스된 제3광스폿의 검출신호의 차이로서, 광검출기 상에 형성되는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿의 검출신호의 합신호에 의해 정규화(normalized)될 수 있다.
상기 제1 및 제2푸시풀 신호(PP1)(PP2)의 차이로서 대물렌즈 시프트 신호 (OLS)를 얻고, 제1 및 제2푸시풀 신호(PP1)(PP2)의 합신호(PP1+PP2)에서 대물렌즈 시프트 신호에 소정의 수정 계수(k)를 곱한 신호를 뺀 결과로서 대물렌즈 시프트에 대해 수정된 트랙킹 에러신호(TES)를 얻는다.
수학식 1은 본 발명에 따라 얻어지는 트랙킹 에러신호(TES)를 나타낸다.
TES = PP1 + PP2 -k × OLS
수학식 1에서, OLS는 대물렌즈 시프트 신호로서, 제1 및 제2푸시풀신호(PP1)(PP2)의 차신호(PP1-PP2)에 해당한다. k는 트랙킹 에러신호 수정 계수(correction coefficient)이다. 이 수정 계수 k는 정의된 대물렌즈 시프트 거리(shift interval)에 대해 최적화된 상수이다.
도 1은 이러한 본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방식을 적용한 광 기록 및/또는 재생기기의 일 실시예를 개략적으로 보여준다. 도 2는 도 1의 광픽업에 의해 광정보 저장매체(1) 상에 광스폿으로 형성되는 광빔(LB)을 보여준다. 도 3은 도 1의 광픽업의 빔 분할 광학소자(30)의 일 실시예 및 이에 조사되는 광빔(LB)을 보여준다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록 및/또는 재생 기기는 광정보 저장매체(1) 상에 광스폿을 형성하고 이로부터 반사된 광빔(LB)을 상기와 같이 "T" 자형 구조로 분할하고 이를 수광하여 검출하는 광픽업과, 광픽업의 검출신호를 이용하여 상기한 수학식 1에 따른 트랙킹 에러신호를 검출하도록 된 신호 처리부(70)를 포함한다.
상기 광픽업은, 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광빔을 "T"자형 구조로 3분할하여, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역(LB1), 나머지 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역(LB2)(LB3)으로 공간적으로 분할하고, 제1광영역(LB1)을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출하고, 제2 및 제3광영역(LB2)(LB3)을 각각 검출하도록 된 광학적 구성을 가진다.
이를 위하여, 상기 광픽업은, 광원(10)과, 입사광을 집속하여 광정보 저장매체(1)에 포커싱하는 대물렌즈(21)와, 광원(10)쪽으로부터의 광빔은 그대로 진행시키며 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광빔(LB)은 "T"자형 구조로 3분할하는 빔 분할 광학소자(30)와, 상기 빔 분할 광학소자(30)에 의해 분기된 광영역들을 수광하는 광검출기(50)를 포함한다. 또한, 상기 광픽업은, 입사광의 진행 경로를 변환하는 광로변환기(15)와, 대물렌즈(21)에 평행광을 입사시키도록 콜리메이팅렌즈(13)를 포함할 수 있다.
상기 광원(10)은 광정보 저장매체(1)를 기록 및/또는 재생하기에 적합한 소정 파장의 광을 출사한다. 상기 광원(10)은 청색파장 예컨대, 405nm 파장의 광을 출사하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생기기는, 청색파장의 광을 사용하는 광정보 저장매체 예컨대, BD 또는 AOD(Advanced Optical Disc)를 기록 및/또는 재생할 수 있다.
도 1에서는 상기 광픽업이 광원(10)과 광검출기(50)가 분리된 분리형 광학계이고, 광원(10)과 광검출기(50)를 각각 하나씩 구비하는 예를 보여준다. 여기서, 상기 광원(10)은 단일 파장의 광을 출사하도록 마련될 수 있다. 또한 상기 광원(10)은 복수 포맷의 광정보 저장매체 예컨대, BD(또는 AOD) 및 DVD를 호환 채용할 수 있도록 복수 파장의 광을 출사하는 멀티형 광원일 수도 있다. 상기 광픽업은, 서로 다른 파장의 광을 사용하는 복수 포맷의 광정보 저장매체를 호환 채용할 수 있도록, 홀로그램 광모듈(미도시) 등을 추가적으로 더 구비할 수도 있다. 이외에도 상기 광픽업의 광학적 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
한편, 상기 빔 분할 광학소자(30)는, 액츄에이터(미도시)의 대물렌즈(21)가 탑재되는 렌즈 홀더에 부착되는 것이 바람직하다. 대물렌즈(21)는 액츄에이터의 렌즈 홀더에 탑재된 상태로 액츄에이터에 의해 포커스, 트랙킹 및/또는 틸트 방향으로 구동된다.
상기 빔 분할 광학소자(30)는, 광원(10)쪽에서 입사되는 광은 분할하지 않고 그대로 통과시키고, 광정보 저장매체(1)에서 반사되어 입사되는 광은 "T"자형 구조로 3분할하여 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역(LB1)과, 나머지 광영역을 래디얼 방향으로 2분할한 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역(LB2)(LB3)으로 분할하도록 마련된다. 이 빔 분할 광학소자(30)에 의해, 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광은 제1 내지 제3광영역(LB1)(LB2)(LB3)으로 공간적으로 분할된다.
상기 빔 분할 광학소자(30)로는 입사광의 편광에 따라 선택적으로 광을 회절시키는 편광회절소자 즉, 편광홀로그램소자를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 본 발명에 따른 광픽업은 빔 분할 광학소자(30)와 대물렌즈(21) 사이의 광로 상에 입사광의 편광을 바꾸어주는 1/4파장판을 더 구비한다. 이때, 1/4파장판은 빔 분할 광학소자(30)와 함께 액츄에이터의 렌즈 홀더에 부착되는 것이 바람직하다.
상기 편광회절소자는 잘 알려져 있는 바와 같이, 입사광의 편광에 따라 특정 편광의 광은 회절시키고, 이에 직교하는 다른 편광의 광은 직진 투과시킬 수 있다. 따라서, 입사광의 편광에 따라 선택적으로 광을 회절시키는 것이 가능하다.
상기 광원(10)으로 사용되는 반도체 레이저는 일 직선 편광 성분이 우세한 레이저광을 출사한다. 따라서, 반도체 레이저에서는 대략적으로 S 편광 또는 P 편광된 광이 출사된다.
따라서, 상기 빔 분할 광학소자(30)로 광원(10)에서 출사되어 입사되는 소정 직선편광의 광을 직진투과시키도록 된 편광회절소자를 구비하면, 빔 분할 광학소자(30)를 직진 투과한 광은 1/4 파장판을 통과하면서 일 원편광의 광으로 되고, 이 일 원편광의 광은 광정보 저장매체(1)에서 반사되면서 직교하는 다른 원편광의 광으로 된다. 이 원편광의 광은 1/4 파장판을 다시 경유하면서 직교하는 다른 직선편광의 광으로 되고, 빔 분할 광학소자(30)에 의해 회절된다.
상기 빔 분할 광학소자(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광빔(LB)을 제1 내지 제3광영역(LB1)(LB2)(LB3)으로 분할하기 위한 제1 내지 제3회절영역(31)(33)(35)을 가진다.
상기 빔 분할 광학소자(30)의 제1 내지 제3회절영역(31)(33)(35)은 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광빔(LB)을 T 자형 구조로 3분할할 수 있도록 형성된다. 제1회절영역(31)은 광빔(LB)의 180°부채꼴 즉, 반원에 해당하도록 형성되며, 그 회절 패턴이 트랙 방향 즉, 래디얼 방향을 따라 형성되어 있다. 제2 및 제3회절영역(33)(35)은 광빔(LB)의 90°부채꼴 즉, 사분원에 해당하도록 형성되며, 그 회절 패턴이 서로에 대해 90°를 이루도록 트랙 방향에 대해 45°방향을 따라 형성되어 있다.
이러한 구성을 가지는 빔 분할 광학소자(30)는 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광빔(LB)의 단면을 상기 제1 내지 제3회절영역(31)(33)(35)에 대응하는 제1 내지 제3광영역(LB1)(LB2)(LB3)으로 공간적으로 분할한다.
따라서, 광정보 저장매체(1)쪽으로 진행하는 광은 광영역 분할없이 빔 분할 광학소자(30)를 그대로 통과하여 단일 광빔(LB)이 광정보 저장매체(1) 상에 조사되며, 광정보 저장매체(1)에서 반사된 광빔(LB)은 빔 분할 광학소자(30)를 통과하면서 제1 내지 제3광영역(LB1)(LB2)(LB3)이 공간적으로 분할된다. 이때, 제1 내지 제3광영역(LB1)(LB2)(LB3)의 공간적인 분할은 광빔(LB)이 빔 분할 광학소자(30)의 제1 내지 제3회절영역(31)(33)(35)에 의해 +1차 또는 -1차로 회절되어 얻어진다.
한편, 상기 빔 분할 광학소자(30)로 편광회절소자를 구비하고, 빔 분할 광학소자(30)와 대물렌즈(21) 사이에 1/4 파장판(19)을 구비하는 경우, 상기 광원(10)으로부터 대략적으로 일 직선편광(S 편광 또는 P 편광)의 광이 출사되면, 광정보 저장매체(1)에서 반사되고 빔 분할 광학소자(30)를 경유하여 광로변환기(15)로 입 사되는 광은 이에 직교하는 다른 직선편광의 광이 된다.
따라서, 광원(10)으로부터 광정보 저장매체(1)로 향하는 광과 광정보 저장매체(1)에서 반사되고 빔 분할 광학소자(30)에 의해 분할되어 광검출기(50)로 향하는 광의 광량을 극대화할 수 있도록, 상기 광로변환기(15)로는 입사광을 편광에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광빔스프리터를 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 빔 분할 광학소자(30)에 의해 공간적으로 분할된 제1 내지 제3광영역(LB1)(LB2)(LB3)은 광검출기(50) 상에 디포커스된 제1 내지 제3광스폿(LB1')(LB2')(LB3')으로 형성된다. 이 디포커스된 제1 내지 제3광스폿(LB1')(LB2')(LB3')은 공간적으로 서로 분리되어 있다.
도 4에서는 상기 광검출기(50)가 4분할 구조로 형성된 예를 보여준다. 상기 광검출기(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1광스폿(LB1')을 2분할하여 수광하기 위한 제1 및 제2수광영역(51)(53)과, 제2 및 제3광스폿(LB2')(LB3')을 각각 수광하는 제3 및 제4수광영역(55)(57)을 구비할 수 있다.
제1광영역(LB1)에 해당하는 디포커스된 제1광스폿(LB1')은 제1 및 제2수광영역(51)(53)에 의해 래디얼 방향으로 2분할되어 검출된다. 제2 및 제3광영역(LB2)(LB3)에 해당하는 디스포커스된 제2 및 제3광스폿(LB2')(LB 3')은 각각 제3 및 제4수광영역(55)(57)에 의해 검출된다.
상기 신호처리부(70)는 상기 광검출기(50)의 제1 내지 제4수광영역 (51)(53)(55)(57)의 검출신호로부터 상기한 수학식 1에 따른 트랙킹 에러신호(TES)를 검출하도록 마련될 수 있다.
도 5는 상기 수학식 1의 트랙킹 에러신호를 검출하도록 구성된 신호처리부(70)의 일 실시예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 신호처리부(70)는, 제1 내지 제4차동기(71)(73)(75)(79), 가산기(77) 및 게인 조정기(78)를 구비한다.
상기 제1차동기(71)는 제1 및 제2수광영역(51)(53)에 형성된 디포커스된 제1광스폿(LB1')을 사용하여, 광정보 저장매체(1) 상에 포커스된 광스폿으로부터의 제1푸시풀 신호(PP1)를 생성한다. 제1푸시풀신호(PP1)는 디포커스된 제1광스폿(LB1')을 2분할하여 수광한 제1 및 제2수광영역(51)(53)의 검출신호의 차신호이다.
상기 제2차동기(73)는 제3 및 제4수광영역(55)(57)에 형성된 디포커스된 제2 및 제3광스폿(LB2')(LB3')을 사용하여, 광정보 저장매체(1) 상에 포커스된 광스폿으로부터의 제2푸시풀 신호(PP2)를 생성한다. 상기 제2푸시풀 신호(PP2)는 제2 및 제3광스폿(LB2')(LB3')을 각각 수광한 제3 및 제4수광영역(55)(57)의 검출신호의 차신호이다.
여기서, 상기 제1 및 제2푸시풀 신호(PP1)(PP2)는 광검출기(50)의 제1 내지 제4수광영역(51)(53)(55)(57)의 검출신호의 합신호에 의해 정규화(normalized)될 수 있다.
상기 제3차동기(71)는 제1 및 제2푸시풀 신호(PP1)(PP2)를 입력받아, 대물렌 즈 시프트 신호(OLS(objective lens shift signal)=PP1-PP2)를 출력한다.
가산기(77)는 제1 및 제2푸시풀 신호(PP1)(PP2)를 입력받아 그 합신호(PP1+PP2)를 출력한다.
게인 조정기(78)는 대물렌즈 시프트 신호(OLS)를 입력 받아 소정 게인(k)을 가한다.
제4차동기(79)는 제1 및 제2푸시풀 신호(PP1)(PP2)의 합신호(PP1+PP2)와 소정 게인이 가해진 대물렌즈 시프트 신호 즉, k×OLS를 입력 받아 그 차신호를 출력한다. 이 제4차동기(79)에서 출력되는 차신호가 수학식 1을 만족하는 대물렌즈 시프트가 수정된 트랙킹 에러신호(TES)가 된다.
한편, 상기 콜리메이팅렌즈(13)는 광원(10)과 광로 변환기(15) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 광픽업은 광정보 저장매체(1)에서 반사되어 광검출기(50)쪽으로 진행하는 광을 집속하여 적정 크기의 광스폿이 광검출기(50) 상에 형성되도록 하는 센싱렌즈(23)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 센싱렌즈(23)는 광검출기(50)로 진행하는 돌아오는 빔의 비점수차를 조정하여 비점수차 원리를 이용한 포커스 에러신호를 검출할 수 있도록 마련될 수 있다. 도 1에서 참조 번호 17은 광 경로를 수직으로 꺾어주기 위한 반사 미러이다.
이상에서는 본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방법을 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생 기기에 대해 구체적인 예를 들어 설명 및 도시하였는데, 이는 어디까지나 예시일 뿐이다.
즉, 본 발명에 따른 광픽업의 광학적 구성 및 이를 구비한 광 기록 및/또는 재생기기의 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 광 기록/재생기기의 광검출기(50)의 구조 및 신호 처리부의 기술적 구성은 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 광픽업의 광학적 구성은 일 예일 뿐으로, 광픽업의 광학적 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 트랙킹 에러신호 검출 방법 및 이를 실현할 수 있는 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기에 의하면, 무시할 수 있는 잔존 TES 에러(BD 시스템의 경우 0.4mm의 대물렌즈 시프트에 대해, 약 0.4nm)를 가지는 대물렌즈 시프트에 대해 수정된 트랙킹 에러신호의 검출을 실현할 수 있다. 0.4mm의 대물렌즈 시프트에 대해, 종래의 CFF 방법에 의해서는 약 12nm의 잔존하는 TES 에러가 생성되어, BD 규격(Specifications)에 따른 9nm의 TES 에러 한계를 만족하지 못하는데 반하여, 본 발명에 따르면, BD 규격에 따른 TES 에러 한계를 충분히 만족할 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 종래의 푸시풀 신호의 진폭에 비해 트랙킹 에러신호의 진폭 저감이 없으며, 이에 의해 수정이 적용될 때, 트랙킹 에러신호 정보를 잃어버리는 일이 생기지 않게 된다.
도 6은 종래의 푸시풀 방식, 종래의 CFF 방식 및 본 발명에 트랙킹 에러신호 검출 방식을 적용할 때, 대물렌즈 시프트에 의해 유발된 TES 에러를 비교하여 보여준다. 도 6에서 아래쪽의 표는 종래의 푸시풀, 종래의 CFF 및 본 발명의 방식을 적용할 때의 TES 에러의 크기를 나타낸다.
도 6에서, 1, 2, 3, 4 그래프 그룹은 각각, 대물렌즈 시프트 0.1, 0.2, 0.3 및 0.4mm에 대응한다. 도 6에서 세로축의 스케일 단위는 정규화된 푸시풀 신호 진폭 단위이다. BD 시스템에 대해, 0.2의 TES 에러는 약 8nm 트랙 옵셋에 대응한다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 0.4mm의 대물렌즈 시프트에 대해, 종래의 푸시풀 및 CFF 방식을 적용한 경우의 TES 에러는 각각 1.57, 0.3으로, 0.2의 TES 에러가 약 8 nm 트랙 옵셋에 해당하므로, 이를 환산해보면, 약 62.8nm, 12nm가 된다. 따라서, BD 규격에서 요구하는 0.4mm의 대물렌즈 시프트에 9nm 이하의 TES 에러 조건을 만족하지 못한다.
하지만, 본 발명의 트랙킹 에러 신호 검출방식을 적용한 경우의 TES 에러는, 0.008로, 이를 환산해보면, 0.32nm가 되어, BD 규격을 충분히 만족하고도 남는다.
한편, 도 7은 종래의 푸시풀 방식, 종래의 CFF 방식, 종래의 MCFF 방식 및 본 발명에 트랙킹 에러신호 검출 방식을 적용할 때, 검출되는 트랙킹 에러신호를 비교하여 보여준다. 도 7은 대물렌즈 시프트가 다양한 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호에 미치는 영향을 살펴보기 위한 것으로, 대물렌즈 시프트가 없을 때의 종래 푸시풀 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호를 제외하고, 나머지 모든 트랙킹 에러신호 커브는 0.4mm의 대물렌즈 시프트된 경우에 대해 얻어진 것이다. 대물렌즈 시프트가 없을 때의 종래 푸시풀 방식에 의한 트랙킹 에러신호 커브는 비교를 위한 기준 커브이며, 이하에서는 편의상 이를 기준 푸시풀 신호라 한다.
도 7을 살펴보면, 종래 푸시풀 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호(이하, PP 신호)를 살펴보면, 옵셋은 정규화된 기준 푸시풀 신호 진폭의 1.5배가 된다. 따라서, 옵셋량이 어마어마하게 커서 예컨대, 실제 BD 시스템에 이 PP신호를 사용하 는 것은 어렵다.
종래 CFF 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호(이하, CFF 신호)를 살펴보면, 옵셋은 정규화된 기준 푸시풀 신호 진폭의 0.3배가 된다. 이 0.3배의 옵셋량은 BD 시스템에서 약 12nm 트랙 옵셋에 해당한다. BD에 대해 규정된 옵셋 마진(margin)은 9nm이므로, 이 CFF 신호의 트랙 옵셋은 BD 규격에서 요구하는 바를 넘어선다.
종래 MCFF 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호(이하, MCFF 신호)를 살펴보면, 옵셋은 무시할만하다는 것을 알 수 있다. 그러나, MCFF 신호 진폭은 기준 푸시풀 신호에 비해 2배 이상 줄어드는 문제가 있다.
본 발명에 따른 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호를 살펴보면, 옵셋도 MCFF 신호와 유사하게 무시할만할 뿐만 아니라, 신호 진폭도 전혀 줄어들지 않아, 기준 푸시풀신호와 거의 같은 진폭을 가진다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호는, 대물렌즈 시프트에 대해 BD 규격의 제한보다 훨씬 작은 무시할수 있는 TES 에러를 나타내므로, 본 발명의 기술은 기록가능한 랜드/그루브형 광정보 저장매체 예컨대, BD에 적용할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 종래의 푸시풀 신호에 비해 트랙킹 에러신호의 진폭의 저감 없이 MCFF방법과 유사하게 무시할 수 있는 잔존하는 TES 에러 특성을 제공할 수 있는 대물렌즈 시프트를 수정한 트랙킹 에러신호 검출을 실현 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 광정보 저장매체에 광빔을 조사하는 단계와;
    상기 광정보 저장매체로부터 반사된 광빔을 공간적으로 3분할하여, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역과, 나머지 광영역이 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역으로 공간적으로 분할하는 단계와;
    광검출기 상에 상기 제1 내지 제3광영역에 해당하는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿을 형성하여, 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출하고, 제2 및 제3광스폿을 각각 검출하는 단계와;
    상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출한 신호들의 차이로서 제1푸시풀신호를 검출하고, 제2 및 제3광스폿을 검출한 신호들의 차이로서 제2푸시풀신호를 검출하는 단계와;
    상기 제1 및 제2푸시풀신호의 차이로서 대물렌즈 시프트 신호를 얻고, 상기 제1 및 제2푸시풀신호의 합신호로부터 소정 계수를 곱한 상기 대물렌즈 시프트 신호를 뺀 결과로서 트랙킹 에러신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙킹 에러신호 검출 방법.
  2. 광원과;
    입사광을 집속하여 광정보 저장매체에 포커싱하는 대물렌즈와;
    상기 광원쪽으로부터의 광빔을 그대로 진행시키며, 광정보 저장매체에서 반사된 광빔은 3분할하여, 탄젠셜 방향으로 한쪽의 광영역에 해당하는 제1광영역과, 나머지 광영역이 래디얼 방향으로 2분할된 두 광영역에 해당하는 제2 및 제3광영역으로 공간적으로 분할하는 빔 분할 광학소자와;
    상기 제1 내지 제3광영역에 해당하는 디포커스된 제1 내지 제3광스폿이 형성되며, 상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출하고, 상기 제2 및 제3광스폿을 각각 검출하도록 된 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광검출기는,
    상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 수광하는 제1 및 제2수광영역과;
    상기 제2 및 제3광스폿을 각각 수광하는 제3 및 제4수광영역;을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  4. 제2항에 있어서, 상기 빔 분할 광학소자는 입사광의 편광에 따라 선택적으로 광을 회절시키는 편광회절소자를 구비하며,
    상기 빔 분할 광학소자와 대물렌즈 사이에 입사광의 편광을 바꾸어주는 1/4파장판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  5. 제4항에 있어서, 상기 빔 분할 광학소자는 상기 광정보 저장매체에서 반사된 광빔을 상기 제1 내지 제3광영역으로 공간적으로 분할하기 위한 제1 내지 제3회절영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  6. 제2항에 있어서, 상기 빔 분할 광학소자는 상기 광정보 저장매체에서 반사된 광빔을 상기 제1 내지 제3광영역으로 공간적으로 분할하기 위한 제1 내지 제3회절영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1회절영역은 광빔의 반원에 해당하도록 형성되며, 제2 및 제3회절영역은 광빔의 사분원에 해당하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  8. 청구항 2항 내지 4항 중 어느 한 항의 광픽업과;
    상기 광픽업의 광검출기에서 검출된 신호들을 이용하여, 하기의 식 1에 따라 트랙킹 에러신호(TES)를 검출하도록 된 신호처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생기기.
    <식 1>
    TES = PP1 + PP2- k ×OLS
    여기서, PP1은 상기 제1광스폿을 래디얼 방향으로 2분할하여 검출한 신호들의 차이, PP2는 제2 및 제3광스폿을 검출한 신호들의 차이, 상기 OLS는 대물렌즈 시프트 신호로서 PP1-PP2에 해당하며, k는 트랙킹 에러신호 수정 계수이다.
  9. 제8항에 있어서, 상기 빔 분할 광학소자는 상기 광정보 저장매체에서 반사된 광빔을 상기 제1 내지 제3광영역으로 공간적으로 분할하기 위한 제1 내지 제3회절영역을 구비하며,
    상기 제1회절영역은 광빔의 반원에 해당하도록 형성되며, 제2 및 제3회절영역은 광빔의 사분원에 해당하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생기기.
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