KR100717856B1 - 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업에 관한 것으로써, 특히 광 디스크 상에서 부빔의 각도나, 트랙간의 간격에 상관없이 안정적인 트래킹 서보를 구현할 수 있는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 회절격자의 소정 부분의 격자 모양을 변형하여 광 픽업이 트랙을 횡단함에 따라 부빔의 패턴 중 변화하는 부분을 제거하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 부빔의 위치에 관계없이 안정적인 차동 푸쉬풀신호를 검출할 수 있으므로, 회절격자의 조정이 필요 없으며, 대물렌즈의 위치도 중심에 놓일 필요가 없게 되는 효과가 있다.

광디스크, 광픽업, 회절격자, 트래킹에러, 푸쉬풀, DPP, SPP

Description

부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업{Pick-up of Optical Disc System without Angle Controlling for Sub Beam}

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 광 디스크의 트랙 단면 구조를 나타낸 것이다.

도 6은 디스크에서 반사된 빔의 회절 패턴 형상을 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절격자의 단면을 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절격자의 단면을 나타낸 것이다.

{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}

101 : 레이저 다이오드 102 : 회절격자

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 서브빔을 트랙선 방향에 대하여 트랙 피치의 약 1/4(0.4㎛)만 비키어 놓아 대조 조사되도록 배치하여 놓는다. 세 빔의 반사광은 각각의 수광 소자에 인도된다. 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 주사하고 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 받 아 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 같은 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)라고 하는데, 그레이팅의 각도를 조정하여 0차광의 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.

하지만, 이 DPP법을 사용하기 위해서는 ±1차광인 부빔의 각도조정이 필요하며, 조정 정도에 따라서 신호의 특성이 영향을 받게 되는 단점이 있다. 또 다른 문제점으로는 최근에는 다양한 디스크의 호환을 위해서 대물렌즈를 2개를 사용하는 방법이 사용되고 있는데, 대물렌즈가 배열이 되면서 접선방향으로 어긋났을 때에는, 디스크의 내주와 외주 사이에 부빔의 각도가 변하게 되어서 각도조정이 의미가 없게 된다.

따라서 부빔각도에 상관없이 안정적인 트래킹 신호를 검출하기 위한 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 부빔의 각도에 상관없는 트래킹 에러 신호를 검출하는 광 픽업을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업은 회절격자의 소정 부분의 격자 모양을 변형하여 광 픽업이 트랙을 횡단함에 따라 부빔의 패턴 중 변화하는 부분을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 회절격자는 X자형 모양으로 만들어서 위와 아랫부분만 회절격자를 형성하여 부빔의 회절패턴 중 좌, 우 부분은 나타나지 않도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 회절격자는 X자형으로 만들어서 위와 아래의 격자를 동일하게 형성하고, 좌, 우의 격자를 동일하게 형성하여 부빔의 회절패턴 중 좌, 우 패턴은 검출영역 외부로 회절되도록 하여, 상기 부빔의 회절패턴 중 좌, 우 패턴은 실제로 검출되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 격자 간의 간격은 30~60도로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 부빔 푸쉬풀 신호가 교류 성분이 아닌, 직류 성분으로 나오게 되면 가능해 진다. 즉, 부빔을 대물렌즈의 시야 특성이나 경사에 의해 발생하는 오프셋 양만 부빔 푸쉬풀에서 검출이 되도록 하고, 트래킹 신호의 교류 성분은 발생하지 않도록 부빔을 만드는 소자를 기존의 일반 그레이팅(이하, '회절격자' 라 한다)대신 채용하면 본 발명의 목적은 달성 가능해 진다.

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 5는 일반적인 광 디스크 매체의 단면을 나타낸 것이다.

상기 실시예에서, ①은 광 디스크의 랜드부분이고, ②는 광 디스크 상에서 랜드와 그루브의 접면이며, ③은 그루브를 나타내고, ④는 ②와 마찬가지로 랜드와 그루브의 접면이다.

도 5를 참조하여 트래킹 에러 신호인 교류성분이 발생하는 과정을 살펴보면, 빔이 ①에서 ④번 방향으로 트랙을 가로질러 지나갈 때에, 디스크의 ①,②,③,④의 위치에 빔이 집광되고 반사된 광의 빔의 회절된 형상을 살펴보면, 도 6과 같다.

도 6은 광 픽업의 빔이 광 디스크를 가로질러 갈 때 반사된 광의 빔이 회절된 형상을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, ①의 부분에서는 중앙 빔이 랜드에 일치하므로, 빔의 회절패턴이 대칭적으로 나타나게 되나, ②의 부분에서는 중앙 빔이 그루브와 랜드의 사이에 위치하므로 부빔 신호의 차이가 발생하여 빔의 회절 패턴이 좌, 우가 비대칭이 된다. ③의 부분 역시 상기 ①의 부분과 마찬가지로 중앙 빔이 그루브에 일치하여 회절 패턴이 대칭적으로 발생하고, ④역시 상기 ②와 마찬가지로 회절패턴이 비대칭적으로 발생하게 된다.

이렇듯, 빔이 디스크의 트랙을 가로질러 가면서 빔의 회절 패턴 형상은 좌우가 교대로 명암이 바뀌어 나오게 되며 좌우 빔을 나누어 검출한 신호의 차를 구하면 이 신호가 푸시풀 신호로서 트래킹 신호가 된다. 이는 주빔에서 나오는 메인 푸쉬풀신호나 부빔에서 나오는 서브푸쉬풀신호가 동일하다. 이렇듯, 회절패턴에 나타나는 부빔의 신호 패턴이 대칭, 비대칭이 반복됨에 따라 부빔 푸쉬풀 신호가 교류로 발생하게 된다.

따라서 부빔을 만들어 주는 역할을 하는 회절격자를 다른 모양으로 형성한다면 부빔의 패턴을 변형시킴으로써 좌, 우 패턴이 변하는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절격자의 형상을 나타낸 것이다.

상기 실시예에서, 회절격자는 사각형의 형상으로 서로 마주보는 꼭지점을 연결하여 4등분 한 후, 상기 4등분 중 상부와 하부에만 격자가 형성된다.

도 7을 참조하면, 회절격자는 x자형 모양으로 만들어서 아래와 윗부분만 격자의 형상을 만들어진다. 따라서, 이에 의해 부빔의 푸쉬풀 패턴 중 좌, 우 부분은 나타나지 않게 되므로, 생성된 빔에 의해 회절된 빔에 의해 좌우의 명암이 바뀌는 부분은 생성되지 않게 된다. 그러므로 부빔의 푸시풀 신호는 직류성분만이 남게 된다.

상기에서 격자가 형성되는 부분과, 형성되지 않는 부분의 각도는 상기 부빔의 좌, 우 바뀌는 패턴이 형성되지 않는 각도로 조절하는 것이 바람직하다. 본 발 명은 이러한 각도를 측정해본 결과 너무 각도가 작게 되면 교류성분이 발생할 우려가 있고, 너무 각도가 크게 되면, 부빔의 광량이 너무 작아서 경시변화에 따른 오프셋의 보상역할을 부빔이 하지 못할 우려가 있으므로, 30˚~60˚ 의 범위가 가장 적합함을 알아냈다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절격자의 평면도이다.

상기 실시예에서, 회절격자는 사각형의 형상으로 서로 마주보는 꼭지점을 연결하여 4등분한 후, 상기 4등분 중 상부와 하부가 동일한 격자로 형성되고, 좌측과 우측이 동일한 격자로 형성된다.

본 발명의 격자가 있는 부분과 없는 부분의 경계에서 0차 광의 위상을 관리해 주어야 하는데, 이는 격자의 가공 상의 어려움으로 남게 되고, 따라서 부품의 가격상승을 유발한다.

도 8의 실시예는 이를 해결하기 위한 것으로써, 그 아이디어는 부빔의 푸쉬풀에 대한 회절패턴 중 좌, 우 비대칭 부분이 나타나는 부분의 빛을 광 픽업이 감지할 수 있는 이외의 영역으로 벗어나게 하는 것이다.

도 8을 참조하면, 이러한 내용을 달성하기 위하여 도 7에서 격자가 없는 부분에는 다른 방향으로 회절시키는 격자를 삽입하게 되는데, 이 빔은 빔을 검출하는 포토다이오드로 들어가지 않기 때문에 격자가 없는 것과 같은 효과를 가지게 된다. 또한, 같은 깊이의 격자가 전면에 존재하므로, 위상을 관리해야 하는 가공 상의 문제도 해결된다.

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, 부빔의 위치에 관계없이 안정적인 차동 푸쉬풀신호를 검출할 수 있으므로, 회절격자의 조정이 필요 없으며, 대물렌즈의 위치도 중심에 놓일 필요가 없게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 광 디스크 장치에 구비되는 광 픽업에 있어서,

   회절격자를 X자형 모양으로 만들어서 위와 아래부분만 회절격자를 형성하여 부빔의 회절패턴 중 좌, 우 부분은 나타나지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.
3. 제 2항에 있어서, 상기 회절격자 중 회절격자가 형성되는 부분과 회절격자가 형성되지 않는 부분의 각도는 30~60 도인 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.
4. 광 디스크 장치에 구비되는 광 픽업에 있어서,

   회절격자를 X자형으로 만들어서 위와 아래의 격자를 동일하게 형성하고, 좌, 우의 격자를 동일하게 형성하여 부빔의 회절패턴 중 좌, 우 패턴은 검출영역 외부로 회절되도록 하여, 상기 부빔의 회절패턴 중 좌, 우 패턴은 실제로 검출되지 않는 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.
5. 제 4항에 있어서, 상기 격자간의 각도은 30~60도로 형성되는 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.

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