KR100765393B1 - 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 발명의 광 디스크 장치에 구비되는 광 픽업은 상기 광 픽업 내의 회절격자의 격자패턴이 소정의 주기를 가지고 어긋나 있다. 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 신호 파형을 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 부빔 푸쉬풀 신호에서 교류가 제거되는 회절격자의 형상이다.

도 8은 상기 도 7의 회절격자에 의해 형성되는 회절패턴을 나타낸 것이다.

도 9는 상기 도 7의 회절격자 설치시 래디얼 쉬프트가 있는 경우, 부빔의 회절 패턴 형상이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절격자의 형상을 나타낸 것이다.

도 11은 상기 도 10의 회절격자에 의해 형성되는 회절패턴을 나타낸 것이다.

도 12는 상기 도 10의 회절격자 설치시 래디얼 쉬프트가 있는 경우, 부빔의 회절 패턴 형상이다.

{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}

101 : 레이저 다이오드 102 : 회절격자

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.

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 메인 빔으로, 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 서브빔은 아직 반사광량이 높고, 뒤의 서브빔은 반사광량이 낮은 상태가 된다. 따 라서, 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 부적당한다.

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 서브빔을 트랙만 비켜 놓아 배치하고 여기서도 푸쉬풀을 잡고 메인 빔의 푸쉬풀과 뺄셈하는 것이 차동푸쉬풀법이다. 이렇게 하면 오프셋은 메인 빔과 서브빔에 같은 양이 실리 기 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)이라고 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 량은 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 광 디스크 장치에 구비되는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업에 있어서, 상기 광 픽업내의 회절격자의 격자패턴이 소정의 주기를 가지고 어긋나 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 격자패턴이 어긋나는 주기는 π/2 이고, 상기 회절격자의 격자패턴은 좌,우 대칭인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 회절격자의 중앙부분의 영역 크기는

(f는 대물렌즈의 초점거리이고, Tp는 디스크 랜드와 그루브의 한 주기이며, λ는 사용하는 광의 파장)에 의해서 정해지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 회절격자의 중앙부분을 제외한 나머지 부분은 상기 중앙부 분을 중심으로

(f는 대물렌즈 초점거리이고, Tp는 디스크의 랜드와 그루브의 한 주기이며, r은 대물렌즈 반경이고, λ는 사용하는 광은 파장)에 의해 정해지는 간격을 가지고 적어도 하나 이상이 분할되는 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 량만 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 짐의 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.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업에 구비된 회절격자의 모습을 나타낸 것이다.

상기 실시예에서, 회절격자는 중앙에 소정의 구간을 두고 좌, 우가 대칭되어 형성된다.

도 7을 참조하면, 부빔을 만드는 회절격자를 가운데 부분의 영역의 크기가 대물렌즈 입사동에서 보았을 때, 소정의 크기가 되도록 나누는데 본 발명에서는

의 크기가 되도록 영역을 나누도록 한다. 상기에서 f는 대물렌즈 초점거리이고, Tp 디스크의 랜드와 그루브의 한 주기이며, λ는 사용하는 광의 파장이다.

도 7에서는 상기 중앙부분을 주심으로 양쪽이 소정의 간격을 두고 격자패턴이 어긋나 있는데, 가운데 부분의 영역과 바깥의 부분의 영역의 회절격자의 패턴이 π/2 만큼 이동되어 있는 형상일 때, 즉, 회절 격자 주기의 1/4 만큼 어긋나 있을 때, 디스크에서 집광된 빔이 디스크에서 회절되어 반사된 빔의 회절 패턴은 ①,②,③,④의 위치에서 도 8과 같은 모양이 된다.

도 8을 참조하면, 빔이 트랙을 가로질러 가면서 발생하는 회절패턴은 좌우 대칭이 되어 부빔 푸쉬풀 신호는 교류성분은 나오지 않게 된다. 따라서, 부빔 푸쉬풀신호는 직류 오프셋만이 존재하게 된다.

그러나 도 7의 회절격자를 이용하는 경우 대물렌즈가 트랙을 따라서 이동했을 때라든지, 회절격자의 중심이 대물렌즈의 중심에서 틀어졌다든지 할 때에는, 도 9와 같은 회절 패턴 형태가 된다.

도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 이 경우 비대칭성이 크게 증가하여 부빔의 푸시풀 신호는 재차 교류성분이 발생하게 되어 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다. 따라서 이러한 회절격자의 개선안으로서 도면 10과 같은 모양의 회절격자를 구성할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절격자를 나타낸 것이다.

도 10을 참조하면, 상기 회절격자는 도 7에서 설명한 회절격자 패턴과 같이 가운데 부분을

의 간격으로 나누고, 나누어진 간격을 중심으로

의 간격의 영역을 좌우로 2~3개 더 분할한다. 상기에서 f는 대물렌즈 초점거리이고, Tp: 디스크의 랜드와 그루브의 한 주기이며, λ는 사용하는 광의 파장이고, r은 대물렌즈 반경을 나타낸다. 그리고 반복되는 영역을 0과 π/2 의 위상 이동을 가지는 회절격자로 구성한다.

이러한 회절격자를 사용하였을 경우 부빔이 트랙을 가로지르며 나타나는 회절 패턴은 도 11과 같다. 도 11을 참조하면, 각 회절패턴은 좌우 대칭이 되어 부빔 푸쉬풀 신호에서 직류성분이 제거됨을 알 수 있다.

또한, 래디얼 쉬프트가 있을 때의 회절 패턴을 나타내면 도 12와 같다. 이는 상기 도 9와는 달리 좌우 대칭이 유지되어 래디얼 쉬프트나 중심의 틀어짐에 상관없이 교류성분이 제거되므로 항상 부빔 푸쉬풀 신호에는 직류성분의 오프셋 신호만이 존재하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 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. 광 디스크 장치에 구비되는 광 픽업에 있어서,

   상기 광 픽업 내의 회절격자의 격자패턴이 소정의 주기를 가지고 어긋나 있으며,

   상기 회절격자의 중앙부분의 영역 크기는 하기의 식에 의해서 정해지는 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.

   회절격자 중앙부분 영역의 크기 =

   

   (상기에서 f는 대물렌즈의 초점거리이고, Tp는 디스크 랜드와 그루브의 한 주기이며, λ는 사용하는 광의 파장을 나타낸다.)
2. 제 1항에 있어서, 상기 격자패턴이 어긋나는 주기는 π/2 인 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.
3. 제 1항에 있어서, 상기 회절격자의 격자패턴은 좌,우 대칭인 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 회절격자의 중앙부분을 제외한 나머지 부분은 상기 중앙부분을 중심으로 하기의 식에 의해 정해지는 간격을 가지고 적어도 하나 이상이 분할되는 것을 특징으로 하는 부빔의 각도 조정이 필요없는 광 디스크 장치의 광 픽업.

   

   (상기에서, f는 대물렌즈 초점거리이고, Tp는 디스크의 랜드와 그루브의 한 주기이며, r은 대물렌즈 반경이고, λ는 사용하는 광은 파장이다)

Images