KR100683111B1 - 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업 - Google Patents

두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업에 관한 것으로써, 특히 하나의 패키지 내에 2개의 칩이 구비된 레이저 다이오드를 이용한 광 픽업의 차동 푸쉬풀(DPP)신호를 구현하기 위한 광 픽업에 관한 것이다. 본 발명의 광 픽업은 두 개의 서로 다른 종류의 파장을 가지는 광원을 발산하는 레이저 다이오드 패키지부; 상기 두 개의 서로 다른 종류의 파장을 가지는 광원 중 하나의 광원의 편광 특성을 변경하는 적어도 하나 이상의 반파 편광판; 및 상기 편광 특성이 변경된 광원의 위상차를 발생시키고 트래킹 에러신호를 생성하는 적어도 하나 이상의 편광 선택 그레이팅을 포함한다. 본 발명에 의하면, 광 디스크 장치의 광 픽업이 트래킹 에러 체킹을 위해 차동 푸쉬풀 법을 사용할 때, 불필요한 부빔을 제거함으로써 좀 더 정확한 트래킹 에러 체크가 가능함으로써 정확한 데이터의 읽기, 쓰기가 가능한 효과가 있다.
DPP, 트래킹 에러, 광 디스크

Description

두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업{Optical Pick-up consisting of Two Laser-Diode Package with different wavelength}
도 1a 및 도 1b는 3빔법을 이용한 트래킹 에러검출방법을 나타낸 것이다.
도 2a는 3빔 방식에서 트래킹 에러 신호의 앰프 구성을 나타낸 것이다.
도 2b는 E-F 신호파형을 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3e는 푸쉬풀법을 이용한 트래킹 에러 검출방법을 나타낸 것이다.
도 4는 차동 푸쉬-풀 방식을 이용한 트래킹 에러 검출방법을 나타낸 것이다.
도 5는 일반적인 2 레이저 다이오드 1 포토다이오드 광학계의 블록도이다.
도 6은 일반적은 2 레이저 다이오드 1 패키지의 블록도이다.
도 7은 1 패키지 2 칩 레이저 다이오드를 사용한 광 픽업의 포토다이오드 상의 빔 모양을 나타낸 것이다.
도 8은 2 레이저 다이오드 1 패키지의 발광부 구성을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업을 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드 상의 빔모양을 나타낸 것 이다.
{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}
901 : 레이저 다이오드 패키지부 902 : DVD전용 반파 편광판
903 : DVD용 편광 선택 그레이팅 904 : CD용 편광 선택 그레이팅
905 : CD전용 반파 편광판
본 발명은 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업에 관한 것으로써, 특히 하나의 패키지 내에 2개의 칩이 구비된 레이저 다이오드를 이용한 광 픽업의 차동 푸쉬풀(DPP)신호를 구현하기 위한 광 픽업에 관한 것이다.
광 픽업은 일반적으로 광디스크 내에 있는 소정의 기록 트랙 상에 올바르게 광 스팟을 집광시키기 위해서 포커스 에러 및 트래킹 에러신호를 검출하고 상기 에러신호를 이용하여 대물렌즈의 위치를 제어하는 방법으로 구성되어 있다. 상기 트래킹 에러신호를 검출하기 위해서 여러 방법이 사용되고 있는데, 현재 가장 일반적인 CD-ROM용 픽업 신호 검출법에 3빔법을 사용하고 있다. 이것은 1개의 레이저로부터 회절 격자에 의해 3가지의 빔을 만든다. 한가운데의 빔이 메인빔으로, 나머지 2개의 서브 빔을 트랙선 방향에 대하여 트랙 피치의 약 1/4(0.4㎛)만 비키어 놓아 대조 조사되도록 배치하여 놓는다. 세 빔의 반사광은 각각의 수광 소자에 인도된 다. 메인 빔의 총합신호가 재생 정보 신호가 된다. 또한, 포커스(초점)추적 서보용의 포커스 오차 신호는 여러 가지 방식이 있지만, 일반적인 비점수차법으로는 반사광의 광로중에 실린드리컬 렌즈 등의 비점수차를 일으키는 광학 소자를 4분할하여 그 대각 합의 차를 잡아 검출한다.
도 1a 및 도 1b는 3빔법을 이용한 트래킹 에러 검출 방법을 나타낸 것이다.
트랙 추적 서보용의 트래킹 오차 신호는 서브빔의 평균 레벨차를 잡아서 검출할 수 있다. 원리는 도 1a과 같이 어떤 빔이 트랙 중심을 주사하였을 때는 피트로부터의 변조가 가장 깊게 되고, 트랙과 트랙의 중간을 주사하였을 때는 피트로부터의 변조는 가장 얕게 되는 것에 의한다. 따라서, 평균레벨은 트랙 중심에서 가장 낮게, 트랙 사이에서 가장 높다. 메인 빔이 트랙 중심을 주사하고 있을 때 서브빔의 평균 레벨은 어느 쪽이나 같은 레벨이다. 메인 빔의 트랙으로부터 1.4트랙 피치정도 어긋나 주사하고 있을 때는 어느 쪽인가의 서브 빔은 트랙 중심에 있으며 한쪽의 서브 빔은 트랙 중간에 있다. 따라서, 이때 서브 빔의 평균 레벨의 차가 최대로 된다. 이렇게 하여 메인 빔의 트랙 중심으로부터 편차량을 가로축에 잡으면 트래킹 오차 신호는 정현파 위에 얻어진다.
이러한 CD-ROM용 픽업을 그대로 이용하여 레이저를 하이 파워로 하면 CD-R/RW용의 픽업이 될 것 같지만 실은 그렇지 않다.
기록 중에는 메인 빔에 의해 피트(마크)가 형성되어 가기 때문에 선행하는 서브 빔은 아직 반사 광량이 높고, 뒤의 서브 빔은 반사 광량이 낮은 상태가 된다. 따라서, 서브빔으로부터 광량차인 트래킹 오차 신호는 메인 빔이 트랙 중심을 주사 하고 있더라도 0이 되지 않는다. 바꿔말하면 트래킹 오차 신호가 0이 되는 위치는 트랙 중심에서 어긋나게 된다. 이렇게 되면 빔은 트랙 중심에 서보할 수 없게 되므로 부적당하다.
그래서 일반적으로 CD-R/RW, MO, PD라고 하는 광기록 픽업에서는 트래킹 오차를 검출하는 데 푸쉬풀법이라고 불리는 수법을 사용하는 것이 많다.
푸쉬풀법에서는 반사 빔을 트랙(그루브)과 평행하게 2분할된 수광 소자로 받아 그 차를 취한다. 그 원리는 빔은 그루브에 의해 회절을 받아 그 반사광의 강도분포 패턴의 변화를 잡는 것에 있다. 즉, 빔이 트랙 중심에 있을 때는 강도분포 패턴은 좌우 균형이 잡혀 있지만 트랙 중심에서 벗어나면 비대칭이 되는 것을 이용한다. 이것으로서 3빔인 때와 마찬가지로 트랙 중심에서 0이 되는 정현파 모양의 트래킹 오차 신호를 얻을 수 있다.
푸쉬풀법은 1빔으로 끝나기 때문에 기록 중에서도 정확히 트래킹 오차를 검출할 수 있다. 이 때문에 기록용 픽업에서 자주 사용된다. 그렇지만, 푸쉬풀법에는 트래킹에 따르는 대물 렌즈의 이동이나 디스크의 경사에 의해 수광 소자상의 빔이 어긋나면 빔이 트랙 중심에 있더라도 오차 신호가 0 이 되지 않는다는 결점이 있다.
그러나 상기 1빔의 푸쉬풀에서는 오프셋이 발생한다. 그래서 3빔의 서브 빔을 트랙만 비켜 놓아 배치하고 여기서도 푸쉬풀을 잡고 메인 빔의 푸쉬풀과 뺄셈하는 것이 차동푸쉬풀법이다. 이렇게 하면 오프셋은 메인 빔과 서브 빔에 같은 양이 실리기 때문에 그 차를 잡으면 캔슬된다. 또한, 푸쉬풀은 메인 빔과 서브 빔에 같 은 양이 실리기 때문에 그 차를 잡으면 캔슬된다. 또한, 푸쉬풀은 메인 빔과 서브빔으로 반대 극성이 되므로 그 차를 잡으면 2배가 된다.
이 차동푸쉬풀(DPP)법은 그레이팅이라는 회절소자를 이용하여 레이저에서 나오는 광을 0차 광과 ±1차 광의 3개 빔으로 나누어서 0차 광에서 푸시풀 신호를 검출하여 이 신호를 메인푸쉬풀(MPP)신호라고 한다. ±1차 광에서 검출되는 푸시풀 신호를 서브푸쉬풀(SPP)이라고 하는데, 그레이팅의 각도를 조정하여 0차 광의 주빔이 디스크 트랙의 그루브에 배치되어 있을 때, ±1차 광의 부빔을 랜드에 배치를 하면, MPP와 SPP의 위상이 반대로 발생하게 된다. 한편, 대물렌즈의 래디얼 쉬프트나 틸트에 따라서 발생하는 오프셋의 부호는 MPP나 SPP 모두 같은 방향으로 발생하게 되므로 DPP=MPP-k SPP (k:비례상수)를 연산하면 푸시풀 신호만 남고, 오프셋 양은 제거되는 원하는 신호를 얻을 수 있게 된다.
이 DPP법의 기존의 1 빔 푸쉬풀법의 개량된 방법으로 전술한 바와 같이 대물렌즈의 래디얼 쉬프트나 틸트에 따라서 발생하는 오프셋을 제거하고 안정된 트래킹 신호를 검출할 수 있는 방법이다.
상기와 같은 트래킹 에러방법은 DVD와 CD 등과 같이 밀도가 다른 두 가지 이상의 디스크를 호환하여 재생할 수 있는 광 디스크 장치에서도 동일하게 적용된다. 이렇게 밀도가 다른 두 가지 이상의 디스크를 호환하여 재생할 수 있는 장치에는 여러가지 방법이 있으나, CD-R 등과 같은 특정 파장에서만 읽을 수 있는 디스크를 재생하기 위해서는 도 5에서와 같이 레이저 다이오드를 2가지로 사용하여야 한다. 이러한 경우 광 픽업의 크기도 커지고, 구조도 복잡해 지는 단점이 있다. 이를 해 결하기 위해서 하나의 패키지 내에 2개의 칩을 갖는 레이저 다이오드가 개발되었다.
그러나, 1 패키지 2칩 레이저 다이오드를 사용할 경우, 각 칩 간의 거리가 대략 110mm 정도 되므로, 디스크 상에서 수차가 최적인 점에 맺히기 힘든 단점이 있다. 그리고 보다 큰 단점으로는 광학계를 도 6과 같이 1 레이저 다이오드, 1 포토다이오드형태로 설계할 경우, 포토다이오드에서 CD와 DVD의 빔이 도 7과 같이 서로 다른 점에 맺히게 되므로, DVD를 기준으로 포토다이오드를 조정하고 나면, CD의 빔은 포토다이오드에서 틀어지게 되므로 정확한 서보신호와 RF신호를 검출할 수 없게 된다. 이를 해결하기 위하여서는 CD용 PD를 하나 더 사용하여야 하게 된다. 그러나 이 경우는 CD용 PD의 조정이 또다시 필요하게 되고 구조도 복잡해 진다.
따라서 1 패키지 2칩 레이저 다이오드를 사용한 광 픽업장치에서 650nm 의 DVD용 레이저 다이오드의 빔 뿐만이 아니라 780nm의 CD용 레이저 다이오드의 빔 또한 간단히 조정 가능하고 구조가 가능한 광 픽업 및 포토다이오드의 구조가 필요하게 된다.
기록 가능한 2 레이저다이오드 1 패키지에서는 트랙킹 서보용 3빔 생성을 위한 그레이팅이 필요하다. 그러나 2 레이저 다이오드 1 패키지에서는 2 레이저 다이오드/1 포토다이오드를 사용한 픽업과는 달리 CD, DVD의 광 경로가 동일하므로, 동일 경로상에 CD, DVD용 두 개의 그레이팅이 놓이게 되고, 이에 원하지 않는 서브빔이 생기게 된다.
이러한 경우 정확한 트래킹 에러신호의 검출이 어려워 광 디스크에 데이터를 정확하게 기록하는 것이 어려워 진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 1 패키지 2 칩 레이저 다이오드에서 1개의 포토다이오드를 사용하여 두 가지 종류의 디스크를 기록, 재생할 수 있는 광 픽업 중 원하지 않는 서브빔을 제거하거나 회피하여 기록에 필요한 DPP신호를 생성 가능한 광 픽업을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업은 두 개의 서로 다른 종류의 파장을 가지는 광원을 발산하는 레이저 다이오드 패키지부; 상기 두 개의 서로 다른 종류의 파장을 가지는 광원 중 하나의 광원의 편광 특성을 변경하는 적어도 하나 이상의 반파 편광판; 및 상기 편광 특성이 변경된 광원의 위상차를 발생시키고 트래킹 에러신호를 생성하는 적어도 하나 이상의 편광 선택 그레이팅을 포함한다.
본 발명에서 상기 레이저 다이오드 패키지부에서 발산되는 광원은 P파이고, 상기 반파 편광판에 의해 S파로 변경되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 반파 편광판 및 상기 편광선택 그레이팅은 일체화 되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 레이저 다이오드 패키지의 다음단에는 상기 서로 다른 종류의 파장을 가지는 두 개의 광원이 가지는 위치의 차이를 보정하는 빔 위치 조절용 광 소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 편광선택 그레이팅은 P파에 대해서는 0°의 위상차를 발생시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 레이저 다이오드가 1 패키지지화된 레이저 다이오드부를 구비하는 광 픽업의 단면도이다.
상기 실시예에서, 광 픽업은 레이저 다이오드 패키지부(901), 반파 편광판(902, 905), 및 편광선택 그레이팅(903, 904)을 포함한다.
상기 실시예는, 상기 광픽업에서 발산되는 서로 다른 파장의 광원을 트랙킹 에러신호 검출을 위해 3빔으로 분할하는 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 레이저 다이오드 패키지부(901)에서는 서로 다른 파장의 광원이 발산된다. 상기 레이저 다이오드 패키지부(901)에는 2개의 레이저 다이오드 가 구비되는데, 이는 각각의 광 디스크 마다 피치 및 트랙의 크기가 다르므로 상기 광 디스크에서 데이터를 읽거나 쓰기 위해서는 소정의 파장을 지니는 광원을 이용하여야 한다. 본 발명에서는 광 저장장치가 CD 와 DVD를 동시에 읽고 쓰기가 가능하다고 가정한다. 따라서, 상기 레이저 다이오드 패키지부(901)에는 CD를 위한 광원과 DVD를 위한 광원을 발산하기 위한 두 개의 레이저 다이오드가 하나의 패키지에 구비된다. 상기 CD를 위한 광원은 780nm이며, 상기 DVD를 위한 광원은 650nm이다. 또한, 상기 레이저 다이오드에서 발산되는 빛은 P파의 성질을 지니는 것이 바람직하다.
상기 레이저 다이오드 패키지(901)부 다음단에는 DVD전용 반파 편광판(902)이 구비된다. 상기 반파 편광판은 소정의 광원이 입사되면 파의 성질을 바꾸는 것으로써, 본 발명의 반파 편광판은 P파 성질의 광원이 입사되면 S파 성질의 광원으로 변경하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 DVD전용 반파 편광판(902)은 DVD 디스크를 읽고 쓰기 위해 상기 레이저 다이오드 패키지부(901)에서 발산되는 P파 성질의 광을 S파 성질의 DVD 전용 광원으로 바꾼다. 상기 DVD전용 반파 편광판(902)은 DVD 디스크를 위한 광의 성질만을 변경할 뿐 CD를 위한 광의 성질은 전혀 변경시키지 않는다.
따라서, 상기 DVD전용 반파 편광판(902)을 거친 DVD용 광은 S파로 변경되나, CD용 광은 위상차의 변화도 없이 그냥 통과하여 P파의 성질을 여전히 가지게 된다.
상기 DVD전용 반파 편광판(902)의 다음단에는 DVD용 편광 선택 그레이팅(903)이 구비된다. 상기 편광 선택 그레이팅은 트래킹 에러신호를 만들기 위해여 빔을 3분할하는 소자이다. 상기 소자는 일반적으로 차동 푸쉬풀 트래킹 에러 검출방법을 이용하기 위해여 사용되는 그레이팅 소자와 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 DVD용 편광 선택 그레이팅(903) 다음단에는 CD용 편광선택 그레이팅(904)과 CD 전용 반파 편광판(905)이 일체화 되어 있는 소자가 구비된다. 상기 소자는 CD용 편광선택 그레이팅(904)과 CD 전용 반파 편광판(905)이 하나로 붙어있는 형상으로 그 순서가 바뀌어도 상관은 없다.
상기 DVD용 편광 선택 그레이팅(903)을 통과한 CD광은 상기 CD용 편광 선택 그레이팅(904)을 거치면서 차동 푸쉬풀 트래킹 에러검출방법을 이용하기 위해 사용되는 3빔으로 분할된다. 상기 DVD용 편광 선택 그레이팅(903)에 의해서 3빔으로 분할된 DVD광은 아무런 변화가 없이 상기 CD용 편광 선택 그레이팅(904)을 통과한다. 상기 CD용 편광 선택 그레이팅(904)을 통과한 CD광은 상기 CD 전용 반파 편광판(905)을 투과하면서 S파 성질을 지니는 광원으로 변환된다.
상기 CD전용 반파 편광판(905)은 구비되지 않아도 무방하다. 또한, 상기 DVD전용 반파 편광판(902)과 상기 DVD용 편광 선택 그레이팅(903) 역시 하나로 일체화 되어 장착되는 것도 바람직하다.
상기 도 9에서는 광이 출사되는 순서대로 살펴보면, 레이저 다이오드 패키지부(901) - DVD 전용 반파 편광판(902) - DVD용 편광 선택 그레이팅(903) - DVD용 편광 선택 그레이팅(904) - CD 전용 반파 편광판(905) 순으로 장착이 되나 상기 순서는 꼭 상기와 같이 한정될 필요는 없다.
상기 광 픽업에 구비되는 포토다이오드 전단에는 빔 결합 그레이팅(도면 미도시)이 추가로 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 빔 결합 그레이팅은 레이저 다이오드의 위치차에 따른 광의 어긋남을 보상하는 것으로써, CD광(혹은 DVD광) 110um차이를 보상해준다. 상기 빔 결합 그레이팅은 레이저 다이오드 패키지부 다음단에 결합되는 것도 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광 디스크 장치의 광 픽업이 트래킹 에러 체킹을 위해 차동 푸쉬풀 법을 사용할 때, 불필요한 부빔을 제거함으로써 좀 더 정확한 트래킹 에러 체크가 가능함으로써 정확한 데이터의 읽기, 쓰기가 가능한 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 광 디스크 저장장치의 광 픽업에 있어서,
    두 개의 서로 다른 종류의 파장을 가지는 광원을 발산하는 레이저 다이오드 패키지부; 상기 두 개의 서로 다른 종류의 파장을 가지는 광원 중 하나의 광원의 편광 특성을 변경하는 적어도 하나 이상의 반파 편광판; 및 상기 편광 특성이 변경된 광원의 위상차를 발생시키고 트래킹 에러신호를 생성하는 적어도 하나 이상의 편광 선택 그레이팅을 포함하는 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 다이오드 패키지부에서 발산되는 광원은 P파 인 것을 특징으로 하는 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 레이저 다이오드 패키지부에서 발산되는 P파 광원은 상기 반파 편광판에 의해 S파로 변경되는 것을 특징으로 하는 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 반파 편광판 및 상기 편광선택 그레이팅은 일체화 되 는 것을 특징으로 하는 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 다이오드 패키지의 다음단에는 상기 서로 다른 종류의 파장을 가지는 두 개의 광원이 가지는 위치의 차이를 보정하는 빔 위치 조절용 광 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 편광선택 그레이팅은 P파에 대해서는 0°의 위상차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업.
KR1020050095600A 2005-10-11 2005-10-11 두 개의 서로 다른 파장을 지니는 레이저 다이오드를하나의 패키지로 구비하는 광 디스크 저장장치의 광 픽업 KR100683111B1 (ko)

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