KR100750073B1 - 집적 광학 유닛, 광학 헤드 및 광 기록 및/또는 재생 장치 - Google Patents

집적 광학 유닛, 광학 헤드 및 광 기록 및/또는 재생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장이 다른 두 레이저 빔들을 사용하여 두 종류의 광 디스크들에/로부터 정보를 기록 및/또는 판독하는 것을 가능하게 함으로써 3 빔법(three-beam method)에 의한 트래킹 에러 신호의 검출을 가능하게 하는 집적 광학 유닛, 광학 헤드 및 광 기록 및/또는 재생 장치를 제공한다. 집적 광학 유닛의 평면에 위치하는 복수의 광 검파기들을 사용하여 광 디스크들로부터 반사된 레이저 빔들의 복귀 성분들을 검출함으로서 에러 신호가 발생된다. 1차 복귀 성분들을 검출하는 광 검파기들은 2-파장 반도체 레이저로부터 출사되는 제 1 레이저의 주 광선 (main ray)이 통과하는 패키지의 개구부 내부에 있는 지점과 제 2 레이저의 주 광선이 통과하는 개구부 내부에 있는 지점을 연결하는 선의 연장선상에 배치된다.
광 기록 재생 장치, 광학 헤드, 집적 광학 유닛, 발광기, 광 검파기

Description

집적 광학 유닛, 광학 헤드 및 광 기록 및/또는 재생 장치{Intergrated optical unit, optical head and optical recording and/or reproducing apparatus}
도 1은 본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생 장치의 실시예에 대한 블록도.
도 2는 도 1의 광 기록 및/또는 재생 장치에서 사용되는 광학 헤드의 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 광학 헤드에서 사용되는 집적 광학 유닛(integrated optical unit)의 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 집적 광학 유닛의 패키지 내부를 도시하는 집적 광학 유닛의 투시도.
도 5는 패키지의 평면도.
도 6은 집적 광학 유닛에서 사용되는 홀로그램의 예를 도시하는 평면도.
도 7은 집적 광학 유닛에 제공되는 광 검출기 IC의 변형을 수납하는 패키지의 평면도.
도 8은 광 검출기 IC의 또 다른 변형을 수용하는 패키지의 평면도.
도 9는 집적 광학 유닛에 제공되는 홀로그램의 다른 변형의 평면도.
도 10은 광 검출기 IC의 또 다른 변형을 수용하는 패키지의 평면도.
도 11은 집적 광학 유닛의 변형을 개략적으로 도시하는 도면.
도 12는 종래 집적 광학 유닛의 광원과 광 검출기 사이의 관계를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2: 광 디스크 4: 광학 헤드
23: 개구 26: 기판
28: 반사기 32: 광학 부재
34: 홀로그램 70: 집적 광학 유닛
발명의 분야
본 발명은 다른 종류들의 광기록 매체와 호환가능한 광 디스크 드라이브에서 사용하는 집적 광학 헤드 및 이 집적 광학 헤드를 사용하는 광 기록 및/또는 재생 장치에 관한 것이다.
관련된 기술의 설명
기존에는 CDs("compact disc")라 칭하여지는 판독 전용 광 디스크들 및 CD-R (Compact Disc-Recordable)이라 칭하여지는 기록가능한 광 디스크들을 포함하여, 이용가능한 광 디스크 매체들이 다수 있다. 이들 광 디스크들은 비싸지 않게 대량 제작될 수 있고 그에 기록 또는 그로부터 판독되는 정보가 비교적 안정하기 때문에 널리 사용된다.
이 분야의 최근 경향은 이들 광 디스크의 기록 용량을 증가시키도록 시도하는 것이다. 최근에는, DVD (Digital Versatile 또는 Video Disc)가 인기있는 매체이다. DVD는 CD와 똑같은 외부 차원을 갖고 기록 용량이 많이 증가되었다. DVD의 용량은 방송 영상 품질로 전체 영화 데이터를 기록하기에 충분하다. 이와 같이 더 높은 기록 밀도와 더 큰 기록 용량을 얻기 위해, DVD는 CD에서 사용되었던 것보다 더 짧은 파장의 레이저를 사용한다.
광 기록 및/또는 재생 장치는 DVD, CD, 및 CD-R 포맷들로 및 그로부터 정보를 기록 및 판독하도록 최근 개발되었다. 모든 포맷과 호환가능한 이들 장치에서는, CD 및 CD-R를 위한 광 시스템과 DVD를 위한 광 시스템이 더 간결하게 설계되고 제작 비용들을 줄이기 위해 바람직하게 가능한 한 많은 공통 부품들(common parts)을 사용하여야 한다. 이와 똑같은 이유들로, 이들 시스템들을 형성하는 광 소자들은 가능한 한 많이 집적되어야 한다.
가능한 한 많은 부품들을 집적하기 위해, CD, CD-R, 및 DVD에 레이저 광을 선택적으로 출사하도록 적응된 광원과, 광검출 소자들이 광원으로부터 출사된 레이저 빔의 복귀 성분을 검출하는 하나의 칩내의 집적 광학 유닛을 집적한 광학 헤드가 제안된다. 이러한 광학 헤드를 갖는 광 기록 및/또는 재생 장치는 현재 개발중이다.
도 12는 종래의 광학 헤드에서 사용되는 종래의 집적 광학 유닛(100)을 도시한다. 집적 광학 유닛(100)은 CD 및 CD-R에 대한 레이저가 출사되는 발광점(102)을 갖는 광원(101), CD 및 CD-R에 대한 레이저의 복귀 성분을 검출하도록 제 1 발광점(102)에 마주대하는 위치에 배치된 제 1 광 검파기(103), 및 DVD에 대한 레이저의 복귀 성분을 검출하도록 DVD에 대한 레이저가 출사되는 광원(101)의 제 2 발광점(104)에 마주대하는 위치에 배치된 제 2 광 검파기(105)를 포함한다. 제 1 및 제 2 광 검파기들(103, 105)은 서로 매우 가깝게 위치한다. 그래서, 제 1 및 제 2 광 검파기들(103, 105) 사이에는 다른 광 검파기를 제공하기 어렵다.
CD 및 CD-R에 대한 트래킹 에러 신호를 검출하기 위해, 높은 판독 기능을 제공하는 3-빔법이 주로 사용된다. 3 빔법에 의해 트래킹 에러 신호를 검출하기 위해, 레이저 광은 하나의 주 빔(main beam)과 2개의 사이드 빔(side beam)들로 분할된다. 두 사이드 빔들의 복귀 성분들은 주 빔의 복귀 성분을 검출하도록 위치되는 광 검파기의 좌우측에 배치된 2개의 광 검파기들에 의해 검출된다.
상술된 종래의 집적 광학 유닛(100)은 CD 및 CD-R에 대한 레이저의 주 빔 복귀 성분을 검출하는 제 1 광 검파기(103) 부근에 제 2 광 검파기(105)가 위치하기 때문에, 사이드 빔 복귀 성분들을 검출하도록 유닛에 다른 광 검출기들을 설비하는 것이 어렵다. 그러므로, 상술된 종래의 집적 광학 유닛에서는 CD 및 CD-R로부터 트래킹 에러 신호를 검출하는 3 빔법이 사용될 수 없다.
상기 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 다른 파장의 레이저 빔들을 사용하여 정보가 기록 및/또는 판독되고 광 검파기들이 비교적 자유롭게 배치될 수 있는 두 종류의 광 디스크들과 호환가능하도록 적응된 집적 광학 유닛을 제공하는 것이고, 그에 의해 3-빔 방식이 트래킹 에러 신호를 검출하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 집적 광학 유닛을 사용하는 광학 헤드, 및 그 광학 헤드를 사용하는 광 기록 및/또는 재생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들 및 이점들은 본 명세서 및 도면들로부터 명확히 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 구하기 위해, 본 발명은 이후 설명될 바와 같은 집적 광학 유닛, 광학 헤드, 및 광 기록 및/또는 재생 장치를 제공한다. 집적 광학 유닛은 정보가 제 1 레이저로 기록 및/또는 판독되는 제 1 광기록 매체, 및 정보가 제 1 레이저로부터 파장이 더 짧은 제 2 레이저로 기록 및/또는 판독되는 제 2 광기록 매체와 모두 호환가능한 광학 헤드에서 사용되도록 의도된다. 집적 광학 유닛은 서로 가까운 지점들에서 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 출사하는 발광기를 포함한다. 또한, 집적 광학 유닛은 제 1 광기록 매체로부터 반사된 제 1 레이저의 복귀 성분과 제 2 광기록 매체로부터 반사된 제 2 레이저의 복귀 성분을 검출하는 광 검출기를 포함한다. 발광기 및 광 검출기는 집적 패키지내에 수용된다.
정보가 집적 광학 유닛에 의해 제 1 광기록 매체로부터 판독 및/또는 기록될 때, 제 1 레이저는 개구부를 통해 패키지 밖으로 광을 출사하는데 사용되어 제 1 광기록 매체로 유도된다. 제 1 광기록 매체로부터 반사된 제 1 레이저의 복귀 성분은 개구부를 통해 패키지로 유도되고, 광 검출기에 의해 검출된다.
유사하게, 정보가 집적 광학 유닛에 의해 제 2 광기록 매체로부터 판독 및/또는 기록될 때, 제 2 레이저는 개구부를 통해 패키지 밖으로 광을 출사하는데 사용되어 제 2 광기록 매체로 유도된다. 제 2 광기록 매체로부터 반사된 제 2 레이저의 복귀 성분은 개구부를 통해 패키지로 유도되고, 광 검출기에 의해 검출된다.
광 검출기는 복수의 광 검파기를 포함하고, 이들 중 적어도 2개는 패키지의 개구부 내부의 지점(발광기로부터 출사된 제 1 레이저의 광 중 주 광선이 통과하는) 및 패키지의 개구부내 발광기부의 지점(로부터 출사된 제 2 레이저의 광 중 주 광선이 통과하는)을 연결시키는 선의 연장선에서 집적 광학 유닛의 평면에 놓인다.
상술된 바와 같이, 집적 광학 유닛은 광 검파기들 중 적어도 2개를 배치되므로, 다른 방법들로 광 검출기에서 다른 광 검파기들을 사용하면서 제 1 및 제 2 레이저 빔들의 복귀 성분들을 검출하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 1 레이저의 포지티브과 네거티브 1차 광 빔들을 검출하는 광 검파기는 3 빔법에 의해 트래킹 에러 신호를 검출하도록 적절하게 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 헤드는 정보가 제 1 레이저로 기록 및/또는 판독되는 제 1 광기록 매체, 및 정보가 제 1 레이저로부터 파장이 더 짧은 제 2 레이저로 기록 및/또는 판독되는 제 2 광기록 매체와 모두 호환가능하다. 광학 헤드는 집적 광학 유닛, 및 제 1 레이저 광을 집속시켜 이를 제 1 광기록 매체에 조사하고, 제 2 레이저 광을 집속시켜 이를 제 2 광기록 매체에 조사하는 광 수렴기(light converger)를 포함한다.
광학 헤드에 포함된 집적 광학 유닛은 서로 가까운 지점들로부터 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 출사하는 발광기, 및 제 1 광기록 매체로부터 반사된 제 1 레이저 빔의 복귀 성분과 제 2 광기록 매체로부터 반사된 제 2 레이저 빔의 복귀 성분을 검출하는 광 검출기(복수의 광 검파기들을 포함하는)를 포함한다. 발광기 및 광 검출기는 개구부를 갖는 패키지에 싸여진다.
정보가 광학 헤드에 의해 제 1 광기록 매체로부터 판독 및/또는 기록될 때, 제 1 레이저 빔은 개구부를 통해 패키지 밖으로 발광기로부터 출사되어 제 1 광기록 매체로 유도된다. 제 1 레이저 빔의 복귀 성분은 제 1 광기록 매체로부터 반사되어 개구부를 통해 패키지에 유도되고, 광 검출기에 의해 검출된다.
유사하게, 정보가 광학 헤드에 의해 제 2 광기록 매체로부터 판독 및/또는 기록될 때, 제 2 레이저 빔은 발광기로부터 출사된다. 제 2 레이저는 개구부를 통해 패키지 밖으로 출사되어 제 2 광기록 매체로 유도된다. 제 2 레이저 빔의 복귀 성분은 제 2 광기록 매체로부터 반사되어 개구부를 통해 패키지에 유도되고, 광 검출기에 의해 검출된다.
광 검출기에서 광 검파기들 중 적어도 2개는 발광기로부터 출사된 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선이 통과하는 패키지의 개구부 내부의 지점, 및 발광기로부터 출사된 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 통과하는 패키지의 개구부 내부의 지점을 연결시키는 선의 연장선에서 집적 광학 유닛의 평면에 놓인다.
본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생 장치에는 상술된 광학 헤드가 제공되고, 정보가 제 1 레이저 광으로 기록 및/또는 판독되는 제 1 광기록 매체, 및 정보가 제 1 레이저로부터 파장이 더 짧은 제 2 레이저로 기록 및/또는 판독되는 제 2 광기록 매체와 모두 호환가능하다.
본 발명의 더 완전한 이해를 위해서, 다음의 설명 및 첨부하는 도면(들)이 참조된다.
도 1은 본 발명에 따른 광 기록 재생 장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 광 기록 및/또는 재생 장치(1)는 CD-R(compact disc-recordable) 및 DVD(digital versatile 또는 video disc)와 같이, 정보가 다른 2개의 파장들을 갖는 레이저 빔들을 사용해 기록 및/또는 판독될 수 있는 두 종류의 광 디스크들과 호환가능하다. 도시된 바와 같이, 장치(1)의 보다 주요한 소자들은 광 디스크(2)를 회전시키는 스핀들 모터(3); 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 광빔을 출사하고 광 디스크로부터의 복귀광을 검출하는 광학 헤드(4); 광학 헤드(4)에 의해 검출된 복귀광을 기초로 판독 신호 및 제어 신호를 만드는 신호 처리 회로(5); 신호 처리 회로(5)로부터의 제어 신호를 기초로 포커싱 및 트래킹을 제어하는 포커싱 및 트래킹 서보 메커니즘(6); 광 디스크(2)상의 미리 결정된 트랙으로 광학 헤드(4)를 이동시키는 액세스 메커니즘(7); 및 신호 처리 회로(5), 스핀들 모터(3), 포커싱 및 트래킹 서보 메커니즘(6), 및 액세스 메커니즘(7)에 의해 만들어진 신호를 기초로 제어하는 시스템 제어기(8)를 포함한다. 스핀들 모터(3)는 미리 결정된 속도로 광 디스크(2)를 회전시키도록 시스템 제어기(8)의 제어하에서 구동된다.
광학 헤드(4)는 스핀들 모터(3)에 의해 회전되는 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 광빔을 조사하고, 신호 처리 회로(5)에 검출 신호를 제공하기 위하여 광 디스크의 신호 기록 표면으로부터 반사된 복사광을 검출한다. 출사된 광빔은 사용되는 광 디스크(2)의 종류에 대해 최적의 파장을 갖는다. 예를 들어, 광 디스크(2)가 CD-R일 때, 광학 헤드(4)는 약 780 nm의 파장을 갖는 광빔을 출사하게 된다. 광 디스크(2)가 DVD일 때, 광학 헤드(4)는 약 650 nm의 파장을 갖는 광빔을 출사하게 된다.
신호 처리 회로(5)는 광학 헤드(4)에 의해 검출된 광 디스크(2)로부터의 복귀광을 기초로 얻어진 판독 신호 및 제어 신호를 그의 복조 회로에 의해 복조하고, 또한 그에 제공된 에러 정정 회로를 사용해 변조 신호들에서 에러들을 정정한다. 신호 처리 회로(5)에 의해 복조되고 에러 정정된 판독 신호는 신호가 컴퓨터에서 데이터 저장되도록 의도될 때 인터페이스(9)를 통해 외부 컴퓨터에 전송된다. 신호가 청각적 및 시각적으로 사용되도록 의도될 때, D/A 및 A/D 변환기(10)의 D/A 변환기 섹션들에 의해 디지털로부터 아날로그로 변환되어 오디오 및 비디오 장치로 전송된다.
신호 처리 회로(5)에 의해 복조된 제어 신호들은 시스템 제어기(8)에 제공된다. 시스템 제어기(8)는 초점 에러 신호 및 트래킹 에러 신호에 기초하여 포커싱 및 트래킹 서보 메커니즘(6)을 구동한다. 시스템 제어기(8)의 제어하에서, 포커싱 및 트래킹 서보 메커니즘(6)은 광학 헤드(4)에 포함된 대물 렌즈를 이축 방향으로, 즉 광 디스크(2) 쪽과 그로부터 멀어지는 쪽으로 광 디스크(2)의 중심과 엣지 사이에 방사형으로 이동시킨다. 시스템 제어기(8)로부터 공급된 신호들을 기초로, 액세스 메커니즘(7)은 광 디스크(2)상에서 미리 결정된 기록 트랙을 따라 방사형으로 광학 헤드(4)를 이동시킨다.
본 발명의 기본 부분을 형성하는 광학 헤드(4)는 추후 더 상세히 논의된다. 도 2는 광학 헤드(4)의 실시예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 광학 헤드는 서로 다른 파장을 갖는 두 종류의 레이저 빔들을 출사하는 광원과 광 디스크(2)의 신호 기록 표면으로부터 반사된 레이저 빔의 복귀 성분을 검출하는 광 검파기들을 집적하여 배치한 한 칩의 집적 광학 유닛(11), 집적 광학 유닛(11)으로부터 발산하는 빔으로 출사된 레이저를 평행한 광빔으로 정형화하는 시준 렌즈(collimator lens)(12), 시준 렌즈(12)로부터의 평행한 광의 광로를 반사시켜 휘어지게 하는 광로 휨 미러 (optical path bending mirror)(13), 레이저의 지름을 제한하는 개구 제한 필터(aperture limiting filter)(14), 및 레이저를 수렴시켜 이를 광 디스크(2)의 신호 기록 표면상에 초점을 맞추는 대물 렌즈(15)를 포함한다.
대물 렌즈(15)는 이동가능한 렌즈 지지대(도시되지 않음)로 지지된다. 초점 에러 신호 및 트래킹 에러 신호(5)를 기초로 포커싱 및 트래킹 서보 메커니즘(6)에 의해 렌즈 지지대가 이동되므로, 대물 렌즈(15)는 이축 방향으로 이동된다. 즉, 렌즈는 디스크 쪽과 그에 멀어지는 쪽으로 그에 대해 방사형으로 이동된다. 집적 광학 유닛(11)으로부터 출사된 레이저 빔이 항상 광 디스크(2)의 신호 기록 표면상에 초점을 맞추도록 하기 위해, 대물 렌즈(15)는 레이저 광을 수렴하고 디스크상의 기록 트랙들을 따라 이어진다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 집적 광학 유닛(11)에는 합성 수지(synthetic resin)로 구성된 패키지(21)가 제공된다. 패키지(21)는 패키지(21)의 주 측면들 중 하나에 개구부(23)를 갖는 기판 구획부(substrate compartment)(22)를 갖는다. 이 기판 구획부(22)에는 다른 파장들의 두 레이저 빔들을 출사하는 2-파장 반도체 레이저(24) 및 광 디스크(2)의 신호 기록 표면으로부터 다시 반사된 2-파장 반도체 레이저(24)로부터 출사된 광의 복귀 성분을 검출하는 광 검출기 IC(25)를 그 위에 설치한 기판(26)이 있다. 기판(26)은 일반적으로 개구부(23)와 평행하도록 수용된다.
2-파장 반도체 레이저(24)는 반도체의 재조합 방사를 사용하는 종류이다. 이는 CD-R에 대한 약 780 nm의 최적 파장을 갖는 레이저 빔(이후 "제 1 레이저(L1)"이라 칭하여지는)과 DVD에 대한 약 650 nm의 최적 파장을 갖는 레이저 빔(이후 "제 2 레이저(L2)"라 칭하여지는)을 선택적으로 출사하도록 적응된다. 즉, CD-R이 광 디스크(2)로 장착될 때, 2-파장 반도체 레이저(24)는 CD-R에 대한 최적 레이저(L1)를 출사한다. 유사하게, DVD가 광 디스크(2)로 장착될 때, 2-파장 반도체 레이저(24)는 DVD에 대한 최적 레이저 광 (L2)을 출사한다.
2-파장 반도체 레이저(24)는 제 1 레이저(L1)이 출사되는 제 1 포트(24a)와 제 2 레이저 (L2)가 출사되는 제 2 포트(24b)를 갖고, 이들은 서로 가까운 위치에 배치된다(도 5를 참고). 그러므로, 2-파장 반도체 레이저(24)로부터 출사된 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)는 광 디스크(2)를 출사하도록 거의 동일한 광로를 따라 유도될 것이다.
2-파장 반도체 레이저(24)는 기판(26)상에 설치된 지지 부재(27)에서 지지된다. 지지 부재(27)는 제 1 레이저(L1) 및 제 2 레이저(L2)를 반사시키도록 한 끝부분에 반사기(28)를 집적하여 형성된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 반사기(28)는 기판(26)에 대해 약 45도 각도로 기울어진 반사면(28a)을 갖는다. 반사면(28a)은 제 1 및 제 2 발광 포트들(24a, 24b)와 마주 대한다. 그래서, 제 1 레이저(L1)는 일반적으로 기판(26)에 평행한 방향으로 제 1 포트(24a)에서 출사되고 반사면(28a)에 의해 반사된다. 제 1 레이저(L1)에 대한 광로는 이와 같이 기판(26)에 대해 거의 직각으로 휘어진다. 그래서, 제 1 레이저(L1)는 개구부(23)를 통해 패키지(21) 외부로 유도된다. 유사하게, 제 2 레이저(L2)는 일반적으로 기판(26)에 평행한 방향으로 제 2 포트(24b)에서 출사되고 반사면(28a)에 의해 반사된다. 제 2 레이저(L2)에 대한 광로는 또한 기판(26)에 대해 거의 직각으로 휘어진다. 그래서, 제 2 레이저(L2)는 개구부(23)를 통해 패키지(21) 외부로 유도된다.
광 검출기 IC(25)는 광 디스크(2)(CD-R)의 신호 기록 표면으로부터 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분 및 광 디스크(2)(DVD)의 신호 기록 표면으로부터 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출하는 광 검파기들, 및 광 검파기들로부터의 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환 회로로부터 집적되어 형성된다.
광 검출기 IC(25)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분을 검출하는 4개의 광 검파기들(A 내지 D) 및 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출하는 2개의 광 검파기들(E, F)을 포함한다.
광 검파기들(A, B)은 각각 3개의 광검파 영역들(A1, A2, A3 및 B1, B2, B3)로 나뉜다. 이들 영역들은 도 5에 도시된 바와 같이 광 디스크(2)의 반지름 방향에 대응하는 방향으로 운행된다. 광검파 영역(A1 내지 A3 및 B1 내지 B3)는 검출 신호를 광 디스크(2)에 제공하도록 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분들을 검출한다. 검출 신호로부터, 차동 3분할법(differential trisection method)을 기초로 하는 판독 신호 및 초점 에러 신호가 계산된다. 나머지 두 광 검파기들(C 및 D)은 광 검파기(A)의 좌우측에 배치된다. 즉, 광 디스크(2)의 반지름 방향에 수직인 방향으로 광 검파기(A)에서 떨어진 위치들에 배치된다. 이들 광 검출기들(C 및 D)은 검출 신호를 제공하도록 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분들을 검출한다. 3 빔법을 기초로 하는 트래킹 에러 신호는 이 검출 신호로부터 계산된다.
제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출하는 두 광 검파기들(E 및 F)은 도 5에 도시된 바와 같이, 광 디스크(2)의 반지름 방향에 대응하는 방향으로, 4개의 광검파 영역들(E1, E2, E3, E4 및 F1, F2, F3, F4)로 나뉜다. 이들 광검파 영역들(E1 내지 E4 및 F1 내지 F4)은 광 디스크(2)(DVD)에 검출 신호를 제공하도록 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출한다. 이 검출 신호로부터, 판독 신호, 차동 3분할법을 기초로 하는 초점 에러 신호, 및 DPD(Differential Phase Detection)법을 기초로 하는 트래킹 에러 신호가 계산된다.
집적 광학 유닛(11)의 평면에는 2-파장 반도체 레이저(24)로부터 출사되고 반사기(28)의 반사면(28a)에서 반사된 제 1 레이저(L1)의 광 중 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23) 내부의 지점(p1)과, 2-파장 반도체 레이저(24)로부터 출사되고 반사기(28)의 반사면(28a)에서 반사된 제 2 레이저(L2)의 광 중 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23) 내부의 지점(p2)을 연결시키는 선상에서 연장되어 배치된 광 검파기들(A, B, E, F)이 있다.
반사면(28a)에 의해 반사된 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)은 일반적으로 기판(26)에 수직인 방향으로 이동되어 개구부(23)를 통과한다. 그러므로, 집적 광학 유닛(11)의 평면에서, 점(p1)은 제 1 레이저의 주 광선이 반사된 반사기(28)의 반사면(28a)상에서 점(p3)에 투영되고, 점(p2)는 제 2 레이저의 주 광선이 반사된 반사면(28a)상에서 점(p4)에 투영된다. 그래서, 점(p3)와 점(p4)를 연결시키는 선은 점(p1)과 점(p2)를 연결시키는 선과 평행하게 된다. 4개의 광 검파기들(A, B, E, F)은 이 선의 연장선상에 배치된다.
4개의 광 검파기들은 전체적인 집적 광학 유닛(11)의 간결한 설계 및 전체 장치의 간결하고 얇은 설계가 되도록 이 방식으로 배치된다. 광 검파기들(C, D)는 3 빔법에 의한 트래킹 제어를 실행하도록 적절하게 위치된다.
광학 부재(32)(도 3)는 개구부(23)가 형성된 패키지(21)의 주 측면상에 지지판(support plate)(31)을 통해 설치된다. 2-파장 반도체 레이저(24)로부터 출사되고 반사기(28)의 반사면(28a)에서 반사되는 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)은 지지판(31) 및 광학 부재(32)를 통해 전송된다. 유사하게, 제 1 및 제 2 레이저의 복귀 성분은 지지판(31) 및 광학 부재(32)를 통해 패키지(21)의 기판 구획부(22)에 다시 전달된다.
지지판(31)은 광학 부재(32)를 지지하면서 패키지(21)의 개구부(23)를 봉합한다. 이는 유리와 같은 투명 물질로 구성되고, 개구부(23)를 덮기에 충분한 크기를 갖는 플레이트로 정형화된다. 지지판(31)은 접착제 등으로 개구부(23)가 형성된 패키지(21)의 주 측면에 부착된다. 광학 부재(32)는 유리와 같은 투명 물질로 형성되고, 직사각형 평행파이프의 형태를 갖는 블록으로 정형화된다. 광학 부재(32)는 접착제 등으로 지지판(31)에 부착된다.
격자(grating)(33)는 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)이 입사되는 위치에서 지지판(31)에 부착된 광학 부재(32)의 하단 측면상에 광분할 수단(light splitting means)으로 형성된다. 격자(33)는 광학 부재(32)에 입사되는 제 1 레이저(L1)를 주 빔(main beam)인 0차 회절광과 사이드 빔(side beam)들인 포지티브과 네거티브 1차 회절빔들을 포함하는 적어도 3개의 빔들로 분할한다.
CD-R이 광 기록 및/또는 재생 장치(1)에 장착된 광 디스크(2)일 때, 격자(33)에 의해 만들어진 두 사이드 빔들의 복귀 성분들은 3 빔법에 의해 트래킹 제어를 실행하도록 상술된 광 검출기 IC(25)의 광 검파기(C, D)에 의해 검출된다. 격자(33)는 바람직하게 거의 100%의 0차 광을 통과시키고 제 2 레이저(L2)를 회절시키지 않도록 설계되어야 함을 주목한다. 이 방식으로 격자(33)를 설계함으로서, 제 2 레이저(L2)의 강도가 약해지지 않아 광사용도의 효율성이 개선된다.
제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분이 입사되는 위치에서 광학 부재(32)의 상단측에 광로 분기(optical path branching) 수단으로 홀로그램 (hologram)(34)이 형성된다. 홀로그램(34)은 도 6에 도시된 바와 같이, 광 디스크(2)에 대해 접하여 2개의 홀로그래픽 영역 (34a, 34b)으로 이등분된다. 두 홀로그래픽 영역(34a, 34b)은 그 위에 홀로그래픽 격자들(holographic gratings)을 형성한다; 각각은 다른 격자 상수들을 갖는다. 홀로그래픽 영역들(34a, 34b) 중 하나(34a)에 입사된 광과 다른 홀로그래픽 영역(34b)에 입사된 광이 각각 다른 각도들로 회절되므로, 홀로그램(34)에 입사된 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분들은 복수의 광학 경로들을 따라 유도될 것이다.
CD-R이 본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생 장치(1)에 장착될 때, 홀로그램(34)의 한 홀로그래픽 영역(34a)에 의해 회절된 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분 중 포지티브 1차광과 다른 홀로그래픽 영역(34b)에 의해 회절된 포지티브 1차광은 각각 광 검파기들(A, B)에 의해 검출된다. 포지티브 1차 회절빔들은 차동 3분할법에 의해 포커싱 제어(focusing control)를 실행하도록 각각 초점 전후에서 초점이 흐려진다.
유사하게, 본 발명에 따른 광 기록 재생 장치(1)에 DVD가 장착될 때, 홀로그램(34)의 한 홀로그래픽 영역(34a)에 의해 회절된 제 2 레이저 (L2)의 복귀 성분 중 포지티브 1차광과 다른 홀로그래픽 영역(34b)에 의해 회절된 포지티브 1차광은 각각 광 검파기(E 및 F)에 의해 검출된다. 포지티브 1차 회절빔들은 차동 3분할법에 의해 포커싱 제어를 실행하도록 각각 초점 전후에서 초점이 흐려진다.
이후에는 상술된 광 기록 기록 및/또는 재생 장치(1)의 동작이 설명된다.
먼저, 광 기록 및/또는 재생 장치에서 광 디스크(2)로 CD-R을 사용하는 경우가 설명될 것이다. 광 디스크가 장치에 장착될 때, 스핀들 모터(3)는 시스템 제어기(8)의 제어하에서 미리 결정된 속도로 광 디스크를 회전시킨다. 구동 전류는 광헤더(4)에 제공되는 집적 광모듈(11)에 포함된 2-파장 반도체 레이저(24)에 공급되고, 약 780 nm의 파장을 갖는 제 1 레이저(L1)가 제 1 포트(24a)로부터 출사된다. 이와 같이 출사되는 제 1 레이저(L1)는 패키지(21)의 기판 구획부(22)에 수용된 기판(26)과 일반적으로 평행한 방향으로 이동되고, 반사면(28a)에서 반사된다. 그러러므로, 제 1 레이저(L1)는 기판(26)에 대해 직각인 광로를 따라 유도되고, 패키지(21)의 개구부(23)를 통해 지지판(31)에 들어간다. 제 1 레이저(L1)는 이어서 지지판(31)을 통과하여 광학 부재(32)에 전송되고, 광학 부재(32)의 하단측에 제공된 격자(33)를 통과한다. 제 1 레이저(L1)는 그에 의해 0차 주 빔 및 포지티브과 네거티브 1차 사이드 빔들을 포함하는 적어도 3개의 빔들로 분할된다. 하나의 주 빔과 2개의 사이드 빔들을 포함하는 3개의 빔들은 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 거의 평행한 방향으로 집적 광학 유닛(11) 밖으로 전해진다. 제 1 레이저(L1)는 시준 렌즈(12)에 의해 평행빔으로 정형화되고, 광로 휨 미러(13)에 의해 반사된다. 그래서, 90도로 휘어진 광로를 따라 유도되고, 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 거의 수직인 방향으로 이동한다. 이때, 빔 지름은 개구 제한 필터(14)에 의해 조정되고 대물 렌즈(15)로 입사된다. 입사광은 대물 렌즈(15)에 의해 수렴되어 회전하는 광 디스크(2)의 신호 기록 표면상의 미리 결정된 기록 트랙에 초점이 맞추어진다. 이 지점에서, 격자(33)에 의해 만들어진 주 빔과 2개의 사이드 빔들은 광 디스크(2)의 신호 기록 표면상에 3개의 스폿들을 정의한다.
광 디스크(2)의 신호 기록 표면으로부터 반사된 신호 성분을 포함하는 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분은 대물 렌즈(15), 개구 제한 필터(14), 광로 휨 미러(13), 및 시준 렌즈(12)를 통해 다시 집적 광학 유닛(11)의 광학 부재(32)에 전달된다. 이때, 제 1 레이저 광(L1)의 복귀 성분 일부분은 광학 부재(32)의 상단측에 제공된 홀로그램(34)의 한 홀로그래픽 영역(34a)을 통과하고, 복귀 성분의 다른 부분은 다른 홀로그래픽 영역(34b)을 통과한다. 그러므로, 복귀 성분은 각각 홀로그래픽 영역들(34a, 34b)에 의해 다른 각도들로 회절되고, 복수의 광학 경로들을 따라 유도된다. 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분들은 광학 부재(32) 및 지지판(31)을 통해 패키지(21)에 전달된다. 홀로그래픽 영역들(34a, 34b)에 의해 회절된 포지티브 1차광들은 광 검파기들(A, B)에 의해 각각 검출된다. 포지티브 1차 회절빔들은 각각 초점 전후에서 초점이 흐려진다. 2개의 사이드 빔들은 광 검파기들(C, D)에 의해 각각 검출된다.
광 검파기들(A, B, C, D)에 의해 검출된 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분들은 광 검출기 IC(25)에 의해 광전기적으로 변환되고 신호 처리 회로(5)에 검출 신호로 공급된다. 신호 처리 회로(5)는 검출 신호로부터 판독 신호 RF, 차동 3분할법에 의한 초점 에러 신호 FE, 및 3 빔법에 의한 트래킹 에러 신호 TR를 계산한다. 여기서는 광검파 영역들(A1, A2, A3 및 B1, B2, B3)과 광 검파기들(C, D)에 의해 검출된 빔들을 기초로 만들어진 검출 신호들이 각각 (SA1, SA2, SA3), 및 (SB1, SB2, SB3, SC, SD)인 것으로 가정한다. 이때, 판독 신호 RF1, 초점 에러 신호 FE1, 및 트래킹 에러 신호 TR1은 다음의 관계들로부터 결정된다:
RF1 = SA1 + SA2 + SA3 + SB1 + SB2 + SB3 (1)
FE1 = (SA1 + SA3 + SB2) - (SA2 + SB1 + SB3) (2)
TR1 = SC - SD (3)
다음에는, 장치(1)에서 광 디스크(2)로 DVD를 사용하는 경우가 설명된다. 광 디스크(2)가 장치(1)에 장착될 때, 스핀들 모터(3)는 시스템 제어기(8)의 제어하에서 미리 결정된 속도로 광 디스크(2)를 회전시킨다. 구동 회로는 광학 헤드(4)에 제공되는 집적 광모듈(11)에 포함되는 2-파장 반도체 레이저(24)에 공급되고, 약 650 nm의 파장을 갖는 제 2 레이저 (L2)가 제 2 포트(24b)로부터 출사된다. 이와 같이 출사된 제 2 레이저(L2)는 제 1 레이저(L1)과 거의 같은 광로를 따라 이동한다. 이는 패키지(21)의 기판 구획부(22)에 수용된 기판(26)에 일반적으로 평행한 방향으로 이동되고, 반사면(28a)에서 반사된다. 그래서, 제 2 레이저(L2)는 기판(26)에 대해 직각인 광로를 따라 유도되어, 패키지(21)의 개구부(23)를 통해 지지판(31)에 들어간다. 제 2 레이저(L2)는 이어서 지지판(31)를 통해 광학 부재(32)에 전달된다. 광학 부재(32)의 하단측에 제공되는 격자(33)가 제 2 레이저 (L2)의 0차 성분을 거의 100% 통과시키도록 설계되면, 제 2 레이저(L2)는 회절되지 않고 격자(33)를 통과하고, 광학 부재(32)를 통해 집적 광학 유닛(11) 밖으로 유도된다. 제 2 레이저(L2)는 이어서 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 일반적으로 평행한 방향으로 이동된다. 그 광은 시준 렌즈(12)를 통과하여 평행빔으로 정형화되고, 광로 휨 미러(13)에 의해 반사된다. 이는 약 90도 만큼 휘어진 광로를 따라 유도되고, 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 거의 수직인 방향으로 이동된다. 제 2 레이저(L2)는 이때 개구 제한 필터(14)에 의해 제 1 레이저(L1)과 다른 지름으로 조정된 빔 지름을 갖는다. 입사 제 2 레이저(L2)는 대물 렌즈(15)에 의해 수렴되고, 회전되고 있는 광 디스크(2)의 신호 기록 표면상의 미리 결정된 기록 트랙에 초점이 맞추어진다.
신호 기록 표면으로부터의 신호 성분을 포함하는 제 2 레이저 (L2)의 복귀 성분은 다시 대물 렌즈(15), 개구 제한 필터(14), 광로 휨 미러(13), 및 시준 렌즈(12)를 통과한다. 이어서, 집적 광학 유닛(11)의 광학 부재(32)로 전송되어 홀로그램(34)을 통과한다. 이와 같이, 복귀 성분은 홀로그램(34)에 의해 회절되어 복수의 광로들을 따라 유도된다. 제 2 레이저(L2)의 회절된 복귀 성분은 지지판(31)를 통해 패키지(21)에 전달된다. 홀로그램(34)의 홀로그래픽 영역들(34a) 중 하나에 의해 회절된 포지티브 1차광과 다른 홀로그래픽 영역(34b)에 의해 회절된 포지티브 1차광은 각각 광 검파기들(E, F)에 의해 검출된다. 포지티브 1차 회절빔은 또한 초점 전후에서 초점이 흐려진다.
광 검파기들(E, F)에 의해 검출된 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분은 광 검출기 IC(25)에 의해 광전기적으로 변환되어 신호 처리 회로(5)에 검출 신호로 공급된다. 신호 처리 회로(5)는 검출 신호로부터 판독 신호 RF, 차동 3분할법에 의한 초점 에러 신호 FE, 및 DPD법에 의한 트래킹 에러 신호 TR를 계산한다. 여기서는 광검파 영역들(E1, E2, E3, E4 및 F1, F2, F3, F4)에 의해 검출된 빔들을 기초로 하는 검출 신호들이 각각 (SE1, SE2, SE3, SE4 및 SF1, SF2, SF3, SF4)인 것으로 가정한다. 이때, 판독 신호 RF2, 초점 에러 신호 FE2 및 트래킹 에러 신호 TR2는 다음의 관계들로부터 계산된다:
RF2 = SE1 + SE2 + SE3 + SE4 + SF1 + SF2 + SF3 + SF4 (4)
FE2 = (SE1 + SE4 + SF2 + SF3) - (SE2 + SE3 + SF1 + SF4) (5)
TR2 = (SE1 + SE2 + SF3 + SF4) - (SE3 + SE4 + SF1 + SF2) (6)
상기 논의에서는, 하나의 광 검출기 IC(25)에 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분을 검출하기 위한 광 검파기들(A, B, C, D) 및 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출하기 위한 광 검파기들(E, F)이 형성되고, 광 검출기 IC(25)가 2-파장 반도체 레이저(24)의 한 측면에 위치한 본 발명의 실시예가 설명되었다. 그러나, 광 기록 및/또는 재생 장치(1)에서 광 검출기 IC(25)의 구성은 이 실시예에 제한되지 않고, 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분을 검출하기 위한 광 검파기들(A, B, C, D) 및 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출하기 위한 광 검파기들(E, F)가 도 7에 도시된 바와 같이, 2-파장 반도체 레이저(24)의 반대측들에 위치하는 분리된 광 검출기 ICs(25a, 25b)로 형성될 수 있음을 주목하여야 한다.
이 경우, 광 검출기 IC(25a)에 형성된 광 검출기들(A, B)과 광 검출기 IC(25b)에 형성된 광 검파기들(E, F)은 제 1 레이저(L1)의 광 중 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23) 내부에 있는 지점(p1)과 제 2 레이저(L2)의 광 중 주 광선이 통과하는 개구부(23) 내부에 있는 지점(p2)을 연결시키는 선의 투영 연장선상에 배치된다. 즉, 레이저(L1)의 주 광선이 반사되는 반사기(28)의 반사면(28a)상의 지점(p3)과 제 2 레이저(L2)가 반사된 지점(p4)을 연결시키는 선의 연장선상에 배치된다. 본 실시예에서, 홀로그래픽 영역들(34a)에 의해 회절된 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분 중 포지티브 1차광과 홀로그래픽 영역(34b)에 의해 회절된 것은 광 검출기 IC들 중 하나(25a)에 형성된 광 검파기들(A, B)에 의해 각각 검출됨을 주목한다. 반면에, 광 검파기(A)에 의해 검출된 광의 사이드 빔들은 다른 광 검출기 IC(25)에 형성된 광 검파기들(C, D)에 의해 검출된다. 또한, 홀로그래픽 영역(34a)에 의해 회절된 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분 중 네거티브 1차광과 홀로그래픽 영역(34b)에 의해 회절된 것은 다른 광 검출기 IC(25b)에 형성된 광 검파기(E, F)에 의해 각각 검출될 것임을 주목한다.
상술된 바와 같이, 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분과 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분은 광 검출기 IC(25)에 형성되는 분리된 광 검파기들에 의해 각각 검출된다. 그러나, 본 발명의 광 기록 및/또는 재생 장치(1)에서, 광 검파기들은 제 1 레이저(L1) 및 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 모두 검출하는데 공통적으로 사용될 수 있다.
도 8은 광 검출기 IC의 다른 변형을 수용하는 패키지의 평면도이다. 이 광 검출기 IC(40)에서, 광 검파기들은 제 1 레이저(L1) 및 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분들을 검출하는데 공통적으로 사용되도록 제공된다. 광 검출기 IC(40)는 제 1 레이저(L1) 및 제 2 레이저(L2) 모두의 복귀 성분들을 검출하기 위한 2개의 광 검출기들(G, H)와 제 1 레이저(L1)의 다른 복귀 성분들을 검출하기 위한 2개의 광 검출기들(I, J)를 포함한다. 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)의 복귀 성분 검출을 위해 제공된 2개의 광 검출기들(G, H)는 광 디스크(2)의 반지름 방향에 대응하는 방향으로 4개의 광검파 영역들(G1, G2, G3, G4 및 H1, H2, H3, H4)로 구성된다. 광 검출기 IC(40)는 광검파 영역들(G1, G2, G3, G4 및 H1, H2, H3, H4)에 의해 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분을 검출하여 광 디스크(2)(CD-R)에 대한 검출 신호를 제공하고, 그로부터 판독 신호 및 차동 3분할법을 기초로 하는 초점 에러 신호가 계산된다. 또한, 광 검출기 IC(40)는 광검파 영역들(G1, G2, G3, G4 및 H1, H2, H3, H4)에 의해 제 2 레이저(L2)의 복귀 성분을 검출하여 광 디스크(2)(DVD)에 대한 검출 신호를 제공하고, 그로부터 판독 신호, 차동 3분할법을 기초로 하는 초점 에러 신호, 및 DPD법을 기초로 하는 트래킹 에러 신호가 계산된다. 광 검출기 IC(40)는 나머지 2개의 광 검출기들(I, J)에 의해 3 빔법을 기초로 하는 트래킹 에러 신호가 계산하여 검출 신호를 제공하기 위해 제 1 레이저(L1)의 복귀 성분 중 사이드 빔들을 검출한다.
여기서, 광검파 영역들(G1, G2, G3, G4 및 H1, H2, H3, H4)와 광 검출기 IC(40)의 광 검파기들(I, J)에 의해 검출된 복귀빔들의 함수로 만들어진 검출 신호들은 SG1, SG2, SG3, SG4, SH1, SH2, SH3, SH4, SI, 및 SJ인 것으로 가정된다. 광 디스크(2)(CD-R)에 대해, 판독 신호 RF1, 초점 에러 신호 FE1, 및 트래킹 에러 신호 TR1은 다음의 관계들로부터 계산된다:
RF1 = SG1 + SG2 + SG3 + SG4 + SH1 + SH2 + SH3 + SH4 (7)
FE1 = (SG1 + SG4 + SH2 + SH3) - (SG2 + SG3 + SH1 + SH4) (8)
TR1 = SI - SJ (9)
광 디스크(2)(DVD)에 대해, 판독 신호 RF2, 초점 에러 신호 FE2, 및 트래킹 에러 신호 TR2는 다음의 관계들로부터 계산된다:
RF2 = SG1 + SG2 + SG3 + SG4 + SH1 + SH2 + SH3 + SH4 (10)
FE2 = (SG1 + SG4 + SH2 + SH3) - (SG2 + SG3 + SH1 + SH4) (11)
TR2 = (SG1 + SG2 + SH3 + SH4) - (SG3 + SG4 + SH1 + SH2) (12)
광 검출기 IC가 상기와 같이 구성될 때, 집적 광학 유닛(11)이 투영되는 평면에서, (G, H) 광 검파기들은 제 1 레이저(L1)의 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23) 내부에 있는 지점(p1)과 제 2 레이저(L2)의 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23) 내부에 있는 지점(p2)을 연결시키는 선의 투영선의 연장선상에 배치된다. 즉, 레이저(L1)의 주 광선이 반사되는 반사기(28)의 반사면(28a)상의 지점(p3)과 제 2 레이저(L2)가 반사되는 반사면(28a)상의 지점(p4)을 연결시키는 선의 연장선상에 배치된다. (G, H) 광 검파기들은 상기와 같이 배치되므로, 전체적인 광학 소자(11)는 간결하게 설계되는 반면, 나머지 2개의 (I, H) 광 검출기들은 3 빔법에 의해 적절한 트래킹 제어를 실시하도록 적절하게 배치될 수 있다.
상기에서, 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분은 차동 3분할법에 의해 초점 에러 신호 FE1 또는 FE2를 만들도록 검출된다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 제한되지 않는다; 초점 에러 신호 FE1 및 FE2는 또한 푸컬트 방법 (Foucault method)에 의해 만들어질 수 있다. 푸컬트 방법이 사용될 때, 홀로그램(50)은 도 9에 도시된 것과 유사하게 사용된다. 홀로그램(50)은 다른 격자 상수들을 갖는 홀로그래픽 격자들을 형성하는 3개의 홀로그래픽 영역들(50a, 50b, 50c)로 구성된다. 홀로그램(50)에 입사된 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)의 복귀 성분들은 복귀빔들이 입사되는 홀로그래픽 영역들의 격자 상수들에 의존하여 각각 다른 각도들로 회절된다.
이 경우, 집적 광학 유닛(11)은 도 10에 도시된 광 검출기 IC(60)를 사용한다. 광 검출기 IC(60)는 광 디스크(2)의 반지름 방향에 대응하는 방향으로 각각 2등분되는 3개의 광 검파기들(K, L, M)로 구성된다. 홀로그램(50)의 제 1 홀로그래픽 영역(50a)에 의해 회절되는 포지티브 1차광은 광 검출기 IC(60)의 광 검출기(K)에 의해 검출된다. 홀로그램(50)의 제 3 홀로그래픽 영역(50c)에 의해 회절되는 포지티브 1차광은 광 검파기(L)에 의해 검출된다. 홀로그램(50)의 제 2 홀로그래픽 영역(50b)에 의해 회절되는 포지티브 1차광은 광 검파기(M)에 의해 검출된다. 홀로그램(50)은 제 1 또는 제 2 레이저 광(L1 또는 L2)이 통과되는 광학 부재(32)의 상단측상의 위치에 형성되고, 또한 도 10에 도시된 광 검출기 IC(60)를 포함한다. 초점 에러 신호들 FE1 및 FE2는 푸컬트 방법에 의해 만들어질 수 있고, 트래킹 에러 신호들 TR1 및 TR2는 DPD법에 의해 만들어질 수 있다.
또한, 집적 광학 유닛(11)이 투영되는 평면에서, 광 검출기 IC(60)에 포함되는 3개의 광 검파기들(K, L, M)은 제 1 레이저(L1)의 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23)내에 있는 지점(p1)과 제 2 레이저(L2)의 주 광선이 통과하는 지점(p2)을 연결시키는 선의 투영 연장선상에 배치된다. 즉, 레이저(L1)의 주 광선이 반사되는 반사기(28)의 반사면(28a)상의 지점(p3)과 제 2 레이저(L2)의 주 광선이 반사되는 반사면(28a)상의 지점(p4)을 연결시키는 선의 연장선상에 배치된다.
상기 실시예들에서, 본 발명은 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분이 통과하는 광학 부재(32)의 상단측상의 위치에 형성된 광로 분기 수단인 홀로그램(34 또는 50)으로 설명되었다. 그러나, 본 발명의 광 기록 및/또는 재생 장치(1)에 포함된 집적 광학 유닛(11)은 상기 실시예들에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 복합 프리즘(71)이 지지판(31)를 통해 패키지(21)에 부착되어 광로 분기 수단으로 사용될 수 있다.
도 11은 집적 광학 유닛(70)의 변형을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 집적 광학 유닛(70)에 사용되는 복합 프리즘(71)은 광 디스크(2)로부터 반사된 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분으로부터 광 디스크(2) 쪽으로 출사된 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)를 분리하도록 빔 분할층(72)이 형성되는 제 1 프리즘 부재(73); 복귀 성분의 다른 부분을 반사하면서 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분 일부를 통과시키도록 허용하는 반투과층(74)이 형성되는 제 2 프리즘 부재(75); 및 반투과층(74)을 통과한 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분을 전체적으로 반사하는 전반사층(76)이 형성되는 제 3 프리즘 부재(77)를 포함한다. 제 1 프리즘 부재(73)는 기판(26)에 대해 약 45도로 기울어진 표면을 갖는 투명 삼각 프리즘이다. 빔 분할층(72)은 제 1 프리즘 부재(73)의 기울어진 표면상에 형성된다. 제 2 프리즘 부재(75)는 기판(26)에 대해 약 45도 기울어진 한쌍의 표면을 갖춘 평행사변형 부분을 갖는 투명 프리즘이다. 제 2 프리즘 부재(75)는 제 1 프리즘 부재(73)의 기울어진 표면 중 하나에서 그들 사이의 빔 분할층(72)과 결합된다. 반투과층(74)은 제 2 프리즘 부재(75)의 다른 기울어진 표면상에 형성된다. 제 2 프리즘 부재(75)와 유사하게, 제 3 프리즘 부재(77)는 기판(26)에 대해 약 45도 기울어진 한쌍의 표면을 갖춘 평행사변형 부분을 갖는 투명 프리즘이다. 제 3 프리즘 부재(77)는 제 2 프리즘 부재(75)의 기울어진 표면 중 하나에서 그들 사이의 반투과층(74)과 결합된다. 전반사층(76)은 제 3 프리즘 부재(77)의 다른 기울어진 표면상에 형성된다.
제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분이 상술된 바와 같이 구성된 복합 프리즘(71)에 입사할 때, 복귀 성분은 빔 분할층(72)에 의해 부분적으로 반사될 것이다. 빔 분할층(72)에 의해 반사된 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분은 제 2 프리즘 부재(75)를 통과하여 반투과막(74)에 입사한다. 입사 복귀 성분의 일부는 반사될 것이고, 다른 부분은 반투과막(74)을 통과할 것이다. 그에 의해, 복귀 성분에 대한 광로가 2개의 광로들로 분할된다. 반투과막(74)에 의해 반사된 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분은 패키지(21)에 입사되어 광 검출기 IC(25)내의 광 검파기들에 의해 검출된다. 반투과막(74)을 통과하는 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분은 제 3 프리즘 부재(77)를 통과하고, 이어서 반사층(76)에 의해 패키지(21)로 반사되고, 여기서 광 검출기 IC(25)의 광 검파기들에 의해 검출된다.
광 검출기 IC(25)의 광 검파기들에 의해 검출된 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)의 복귀 성분은 광전기적으로 변환되어 신호 처리 회로(5)에 공급되는 검출 신호를 제공한다. 신호 처리 회로(5)는 검출 신호로부터 판독 신호, 초점 에러 신호, 및 트래킹 에러 신호를 계산한다.
상기에서, 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)는 일반적으로 기판(26)에 평행한 방향으로 출사되고, 기판(26)에 거의 수직인 방향으로 약 90도 휘어진 광로를 따라 반사면(28a)에 의해 반사되고, 이어서 패키지(21)내의 개구부(23)를 통해 패키지(21) 밖으로 전해진다. 그러나, 본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생 장치(1)는 상술된 것에 제한되지 않는다. 예를 들면, 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)는 2-파장 반도체 레이저(24)로부터 출사되어, 반사기(28)를 사용하지 않고 일반적으로 기판(26)에 수직인 방향으로 유도될 수 있다. 이러한 예에서, 제 1 레이저 광(L1)이 출사되는 2-파장 반도체 레이저(24)의 제 1 발광 포트(24a)는 제 1 레이저(L1)의 주 광선이 통과하는 패키지(21)의 개구부(23) 내부에 있는 지점(p1)과 일치하고, 제 2 레이저(L2)가 출사되는 2-파장 반도체 레이저의 제 2 발광 포트(24b)는 지점(p2)과 일치한다. 이러한 경우, 광 검출기 IC(25)상의 광 검파기들(A, B, E, F), 광 검출기 IC(40)상의 광 검파기들(G, H), 또는 광 검출기 IC(60)상의 광 검파기들(K, L, M)은 제 1 및 제 2 발광 포트를 연결시키는 선의 연장선상에 배치된다.
상기에서, 집적 광학 유닛(11)은 제 1 및 제 2 레이저 빔들(L1, L2)을 출사하도록 적응된 2-파장 반도체 레이저(24)를 갖는다. 그러나, 다른 방법으로, 제 1 레이저(L1) 및 제 2 레이저(L2)를 위한 분리된 반도체 레이저들이 제공될 수 있고, 두 레이저들은 서로 가깝게 배치된다.
상기에서, 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)는 시준 렌즈(12)에 의해 평행한 광선으로 정형화된다. 그러나, 대물 렌즈(15)로서 유한 대물 렌즈가 사용될 때, 시준기(collimator; 12)는 필요하지 않게 된다.
또한, 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)는 미러(13)에 의해 휘어진 광로를 갖고 개구부 한정 필터(14)를 통해 대물 렌즈(15)에 입사되어, 그에 의해 원형 변이가 정정되는 것으로 설명된다. 그러나, 원형 변이를 정정하기 위한 다른 수단이 제공되면, 개구부 한정 필터(14)는 필요하지 않게 된다. 또한, 광학 헤드(4)는 광로가 휘어지지 않고 제 1 또는 제 2 레이저(L1 또는 L2)가 대물 렌즈(15)에 직접 입사되도록 적응될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 광로가 일반적으로 광 디스크(2)의 신호 기록 표면에 평행하여 광 기록 및/또는 재생 장치(1)를 더 얇게 설계하도록 허용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광 기록 및/또는 재생 장치(1)는 또한 각각 다른 파장들의 레이저 빔으로 둘 이상의 종류의 기록 매체에 정보를 기록하고 그로부터 정보를 판독하도록 적응될 수 있다. 그러므로, 광 디스크(2)의 종류가 상술된 CD-R 및 DVD로 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 집적 광학 유닛에서는, 복수의 광 검파기들 중 적어도 2개가 제 1 및 제 2 레이저들의 광 중 주 광선들이 통과하는 점들을 연결시키는 선의 연장선상에 배치되므로, 제 1 또는 제 2 레이저 광의 복귀 성분이 적절하게 검출될 수 있고, 복귀광 검출 수단의 나머지 광 검파기들이 비교적 자유롭게 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 1 레이저의 포지티브과 네거티브 1차 성분들을 검출하는 광 검파기들은 3 빔법에 의해 트래킹 에러 신호를 만들도록 배치되어야 한다.
이와 같이, 상기 설명으로부터 명확해진 것 중에서 상술된 목적이 효과적으로 얻어지는 것을 알 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 설명된 구성(들) 및 상기 방법의 실행에서 특정한 변화들이 이루어질 수 있기 때문에, 상기 설명에 포함되고 첨부된 도면들에 도시된 모든 내용은 설명되는 것이지 제한된 의미로 해석되지 않도록 의도되었다.

본 발명은 다른 파장의 레이저 빔들을 사용하여 정보가 기록 및/또는 판독되고 광 검파기들이 비교적 자유롭게 배치될 수 있는 두 종류의 광 디스크들과 호환가능하도록 적응된 집적 광학 유닛을 제공할 수 있고, 그에 의해 3-빔 방식이 트래킹 에러 신호를 검출하는데 사용될 수 있다.

Claims (23)

  1. 정보가 제 1 레이저로 기록 또는 판독되는 제 1 광기록 매체, 및 정보가 상기 제 1 레이저의 파장보다 더 짧은 파장을 갖는 제 2 레이저로 기록 또는 판독되는 제 2 광기록 매체 모두와 호환가능한 광학 헤드(optical head)에 사용하기 위한 집적 광학 유닛(integrated optical unit)에 있어서,
    상기 집적 광학 유닛은, 개구부를 갖고 발광기(light emitter) 및 광 검출기를 수용하는 패키지를 포함하고,
    상기 발광기는 상기 제 1 레이저 및 상기 제 2 레이저로부터 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 각각 출사하고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들은 서로 가깝게 위치하는 포트들(ports)로부터 출사되고,
    상기 광 검출기는, 상기 제 1 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 1 레이저의 복귀 성분(return component)과, 상기 제 2 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 2 레이저의 복귀 성분을 검출하기 위해 복수의 광 검파기들을 구비하며,
    상기 광 검출기의 상기 복수의 광 검파기들 중 적어도 2 개는, 상기 집적 광학 유닛의 평면에 배치되고, 상기 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선(main ray)이 상기 패키지 밖으로 통과하는 상기 개구부의 내부에 있는 지점과 상기 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 패키지 밖으로 통과하는 상기 개구부 내부에 있는 지점을 연결하는 제 1 선의 연장선상에 배치되는, 집적 광학 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광기로부터 출사된 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 상기 패키지의 개구부 쪽으로 반사시키는 광 반사기를 더 포함하고,
    상기 광 반사기는, 상기 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 광 반사기에 의해 반사되는 지점과 상기 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 광 반사기에 의해 반사되는 지점을 연결하는 제 2 선을, 상기 제 1 선과 평행하도록 규정하는, 집적 광학 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광기의 발광점들을 연결하는 제 3 선은 상기 제 1 선 및 상기 제 2 선과 평행한, 집적 광학 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 1 레이저 빔의 복귀 성분을 제 1 복수의 광로(optical path)들로 분기시키고, 상기 제 2 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 2 레이저 빔의 복귀 성분을 제 2 복수의 광로들로 분기시키는 광로 분기기(optical path brancher)을 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 복수의 광로들은 상기 광 검출기로 입사되는, 집적 광학 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광로 분기기는 상기 제 1 레이저 빔의 복귀 성분 및 상기 제 2 레이저 빔의 복귀 성분을 각각 회절시키는 회절기(diffracter)를 포함하는, 집적 광학 유닛.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광로 분기기는 반투과막(semi-permeable membrane)을 갖는 광학 프리즘(optical prism)을 포함하는, 집적 광학 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광기로부터의 상기 제 1 레이저 빔을, 0차 광빔, 포지티브 1차 광빔 및 네거티브 1차 광빔을 포함하는 적어도 3개의 광빔들로 분할하는 빔 스플리터(beam splitter)를 더 포함하는, 집적 광학 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 0차 광빔 모두를 실질적으로 통과시키도록 설계되는, 집적 광학 유닛.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 포지티브 및 네거티브 1차 광빔들은 상기 제 1 선의 연장선상에 배치되지 않은 상기 복수의 광 검파기들 중의 광 검파기들에 의해 검출되고, 그에 따라 3빔 방식(three-beam method)에 기초한 트래킹 에러 신호의 계산을 용이하게 하는, 집적 광학 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 선의 연장선상에 배치된 상기 2개의 광 검파기들은 상기 제 1 레이저 빔 및 상기 제 2 레이저 빔의 복귀 성분들에 기초한 초점 에러 신호의 계산을 용이하게 하는 검출 신호들을 제공하는, 집적 광학 유닛.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 선의 연장선상에 배치된 2개의 광 검파기들은 차동 3분할법 (differential trisection method)에 기초한 초점 에러 신호(focus error signal) 및 DPD(Differential Phase Detection)법에 기초한 트래킹 에러 신호의 계산을 용이하게 하는 검출 신호들을 제공하는, 집적 광학 유닛.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 선의 연장선상에 배치된 3개의 광 검파기들은 푸코 방식(Foucault method)에 기초한 초점 에러 신호 및 DPD법에 기초한 트래킹 에러 신호의 계산을 용이하게 하는 검출 신호들을 제공하는, 집적 광학 유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 선의 연장선상에 배치된 상기 2개의 광 검파기들은 상기 제 1 및 제 2 광기록 매체들에 기록된 정보 신호를 검출하는, 집적 광학 유닛.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광기는 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 출사하도록 구성된 2-파장 반도체 레이저 다이오드를 포함하는, 집적 광학 유닛.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광기는 상기 제 1 레이저 빔을 출사하도록 구성된 제 1 반도체 레이저 다이오드 및 상기 제 2 레이저 빔을 출사하도록 구성된 제 2 반도체 레이저 다이오드를 포함하는, 집적 광학 유닛.
  16. 정보가 제 1 레이저로 기록 또는 판독되는 제 1 광기록 매체, 및 정보가 상기 제 1 레이저 광의 파장보다 더 짧은 파장을 갖는 제 2 레이저로 기록 또는 판독되는 제 2 광기록 매체 모두와 호환가능한 광학 헤드에 있어서:
    상기 제 1 레이저를 집속하여 이를 상기 제 1 광기록 매체에 조사하고, 상기 제 2 레이저를 집속하여 이를 상기 제 2 광기록 매체에 조사하는 광 집속기(optical converger); 및
    집적 광학 유닛을 포함하며,
    상기 집적 광학 유닛은, 개구부를 갖고 발광기 및 광 검출기를 수용하는 패키지를 포함하고,
    상기 발광기는 상기 제 1 레이저 및 상기 제 2 레이저로부터 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 각각 출사하고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들은 서로 가깝게 위치하는 포트들로부터 출사되고,
    상기 광 검출기는, 상기 제 1 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 1 레이저의 복귀 성분과, 상기 제 2 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 2 레이저의 복귀 성분을 검출하기 위해 복수의 광 검파기들을 구비하며,
    상기 광 검출기의 상기 복수의 광 검파기들 중 적어도 2 개는, 상기 집적 광학 유닛의 평면에 배치되고, 상기 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 패키지 밖으로 통과하는 상기 개구부의 내부에 있는 지점과 상기 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 패키지 밖으로 통과하는 상기 개구부 내부에 있는 지점을 연결하는 제 1 선의 연장선상에 배치되는, 광학 헤드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 발광기로부터 출사된 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 상기 패키지의 개구부 쪽으로 반사시키는 광 반사기를 더 포함하고,
    상기 광 반사기는, 상기 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 광 반사기에 의해 반사되는 지점과 상기 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 광 반사기에 의해 반사되는 지점을 연결하는 제 2 선을, 상기 제 1 선과 평행하도록 규정하는, 광학 헤드.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 발광기의 발광점들을 연결하는 제 3 선은 상기 제 1 선 및 상기 제 2 선과 평행한, 광학 헤드.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 1 레이저 빔의 복귀 성분을 제 1 복수의 광로들로 분기시키고, 상기 제 2 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 2 레이저 빔의 복귀 성분을 제 2 복수의 광로들로 분기시키는 광로 분기 수단을 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 복수의 광로들은 상기 광 검출기로 입사되는, 광학 헤드.
  20. 정보가 제 1 레이저로 기록 또는 판독되는 제 1 광기록 매체, 및 정보가 상기 제 1 레이저의 파장보다 더 짧은 파장을 갖는 제 2 레이저로 기록 또는 판독되는 제 2 광기록 매체 모두와 호환가능한 광학 헤드가 제공되는 광 기록 재생 장치에 있어서,
    상기 광학 헤드는:
    상기 제 1 레이저를 집속하여 이를 상기 제 1 광기록 매체에 조사하고, 상기 제 2 레이저를 집속하여 이를 상기 제 2 광기록 매체에 조사하는 광 집속기; 및
    집적 광학 유닛을 포함하며,
    상기 집적 광학 유닛은, 개구부를 갖고 발광기 및 광 검출기를 수용하는 패키지를 포함하고,
    상기 발광기는 상기 제 1 레이저 및 상기 제 2 레이저로부터 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 각각 출사하고, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들은 서로 가깝게 위치되는 포트들로부터 출사되고,
    상기 광 검출기는, 상기 제 1 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 1 레이저의 복귀 성분과, 상기 제 2 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 2 레이저의 복귀 성분을 검출하기 위해 복수의 광 검파기를 구비하며,
    상기 광 검출기의 상기 복수의 광 검파기들 중 적어도 2 개는 상기 집적 광학 유닛의 평면에 배치되고, 상기 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 패키지 밖으로 통과하는 상기 개구부의 내부에 있는 지점과 상기 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 패키지 밖으로 통과하는 상기 개구부 내부에 있는 지점을 연결하는 제 1 선의 연장선상에 배치되는, 광 기록 재생 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광기로부터 출사된 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 상기 패키지의 개구부 쪽으로 반사시키는 광 반사기를 더 포함하고,
    상기 광 반사기는, 상기 제 1 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 광 반사기에 의해 반사되는 지점과 상기 제 2 레이저 빔의 광 중 주 광선이 상기 광 반사기에 의해 반사되는 지점을 연결하는 제 2 선을, 상기 제 1 선과 평행하도록 규정하는, 광 기록 재생 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광기의 발광점들을 연결하는 제 3 선은 상기 제 1 선 및 상기 제 2 선과 평행한, 광 기록 재생 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 1 레이저 빔의 복귀 성분을 제 1 복수의 광로들로 분기시키고, 상기 제 2 광기록 매체로부터 반사된 상기 제 2 레이저 빔의 복귀 성분을 제 2 복수의 광로들로 분기시키는 광로 분기 수단을 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 복수의 광로들은 상기 광 검출기로 입사되는, 광 기록 재생 장치.
KR1020000038882A 1999-07-08 2000-07-07 집적 광학 유닛, 광학 헤드 및 광 기록 및/또는 재생 장치 KR100750073B1 (ko)

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