KR19980021361A - 두께가 다른 디스크 호환을 위한 기록재생용 광픽업 - Google Patents

두께가 다른 디스크 호환을 위한 기록재생용 광픽업 Download PDF

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Abstract

두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업이 개시되어 있다. 개시된 광픽업은 파장이 다른 제 1, 제 2 광원과 각각의 반사광을 수광하는 광검출기가 포함된 2개의 광모듈을 가지며, 일측 광원에서 출사되는 광에 대해 대물렌즈의 유효 개구를 제한조정하여 디스크 두께 차이에 의한 수차를 극복한다. 따라서 디스크 두께에 따라 수차보정된 스폿을 형성하므로 그 호환성을 가지며, 특히 디스크에 따라 원하는 파장의 광원을 사용하므로 기록재료가 다른 디스크의 호환성도 가진다. 또한 각 디스크에 대해 최적의 광학환경으로 재생할 수 있는 것이다.

Description

두께가 다른 디스크 호환을 위한 기록재생용 광픽업
본 발명은 광기록 매체에 대하여 정보를 광학적으로 쓰고 읽는 광픽업에 관한 것으로서, 특히 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업에 관한 것이다.
광기록 매체로서 현재 널리 알려진 콤팩트 디스크(CD; compact disk)는 그 기판 두께가 1.2mm로 되어 있으며, 기록층으로서 광이 반사하는 반사면을 가지며 그 반사면에 오목하게 형성되는 피트의 조합으로되는 음향, 문자, 그래픽 등의 정보를 저장한다. 또한 대용량의 영상 정보 저장을 고밀도로서 기판 두께가 0.6mm인 디지탈 비디오 디스크(DVD; digital video disk)도 출현되고 있다. DVD용 광픽업은 CD의 경우와 달리 단파장 광원을 사용하고 개구수(NA; numerical aperture)가 큰 대물렌즈로 광을 집속하여 고밀도 재생을 위한 미소 스폿을 형성한다. 이러한 DVD용 광픽업으로 CD를 재생할 경우에는 그 기판 상호간의 두께 차이로 인하여 기록면에서의 구면수차가 크게 증가하여 재생신호가 열화(劣化)하는 등 실질적인 재생이 곤란하다.
따라서 사용자 입장에서 CD와 DVD의 호환성이 요구되어 종래에도 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업이 여러 가지 형태로 제공된 바 있다. 대체로 종래의 디스크 호환을 위한 광픽업은 단파장(650nm) 광원을 사용하며, 재생할 디스크의 두께에 따라 대물렌즈의 개구수를 조절하는 수단을 가지고 있다. 즉, DVD 재생시에는 대물렌즈의 모든 개구(NA: 0.6)를 이용하여 미소 스폿을 형성하고, CD 재생시에는 광원으로부터 대물렌즈로 입사되는 광의 빔 직경을 제한하거나 또는 대물렌즈에서 개구수가 작은 부위, 예컨대 그 근축부위를 이용하는 등 그 개구를 0.45로 조정하여 전술한 구면수차를 보정하는 것이다.
한편, 최근에는 일회 기록한 후 재생만 가능한 기록 매체로서 상변화(相變化) 디스크(CD-R)가 실용화되어 있어 이 또한 전술한 CD, DVD와 함께 그 호환성이 요구되고 있는 것이다. 참고로 CD-R의 기판 두께는 CD의 그것과 같이 1.2mm로 되어 있으며, 기록층으로서는 CD의 피트(pit)와 달리 특정 파장대에서의 기록 파장과 재생 파장의 반사율이 바뀌는 상변화 재료로 되어 있다. 또한 CD-R은 CD와 동일한 광픽업 환경에서 재생될 수 있는 것이다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업의 환경은 단파장 광원을 사용하므로 상변화 재료의 특성상 데이터가 손상되는 등 CD-R 재생에 적합하지 않은 것이다.
뿐만 아니라, 종래의 광픽업은 그 광학환경이 기본적으로 두께가 얇은 DVD에 부합되어 있어 CD를 최적의 조건으로 재생할 수 없는 문제점도 가진다.
따라서 본 발명의 목적은 두께가 다른 디스크 호환은 물론 CD-R등 기록재료가 다른 디스크의 호환성도 가지는 광픽업을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 두께가 다른 디스크 호환성을 가지는 동시에 디스크 각각에 대해 최적의 광학환경에서 기록재생할 수 있는 광픽업을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 두께가 다른 디스크 호환을 위한 기록재생용 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.
도 2는 도 1에 도시된 일측 광모듈의 광로를 보인 상세도.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 광원측의 광검출기를 보인 평면도.
도 4는 도 1에 도시된 제 2 광원측의 광검출기를 보인 평면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 20 : 광모듈11, 21 : 광원
12, 22 : 광검출기13, 23 : 홀로그램 플레이트
13a, 23a : 홀로그램23b : 그레이팅
30 : 빔스프리터40 : 모니터용 광검출기
50 : 콜리메이팅 렌즈60 : 대물렌즈
70, 80 : 디스크
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은,
두께가 다른 디스크 호환을 위한 기록재생용 광픽업에 있어서,
각각 파장이 다른 광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 광원과,
상기한 제 1 및 제 2 광원에서 방사되는 광을 두께가 다른 디스크에 각각 집속하기 위한 대물렌즈와,
상기한 제 1 및 제 2 광원 각각에서 출사되는 광을 상기한 대물렌즈로 입사되게 그 광로를 제어하는 광로제어수단과,
상기한 제 1 및 제 2 광원의 일측에서 발생되는 광에 대하여 상기한 대물렌즈의 유효개구를 제한조정하는 개구조정수단과,
상기한 두께가 다른 디스크로부터 반사되는 각각의 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출하기 위한 제 1 및 제 2 검출수단을 구비하는 것을 그 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 두게가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업은 파장이 다른 2개의 광원을 재생할 디스크에 따라 각각에 적합한 파장의 광원을 선택하여, 디스크들의 두께 차이를 극복하는 것은 물론 각 디스크에 대해 최적의 광학환경으로 기록재생할 수 있게 된 것으로서, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 의한 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업은 제1도에 도시된 바와 같이, 2개의 광모듈(10,20), 빔스프리터(30), 모니터용 광검출기(40), 콜리메이팅 렌즈(50), 대물렌즈(60)로 구성된다. 참조번호 70 및 80은 두께가 다른 디스크들을 묘사한 것으로서 예를 들면 두께가 얇은 디스크(70)는 전술한 DVD에, 그리고 두꺼운 디스크(80)는 전술한 CD나 CD-R에 해당되는 것이다. 물론 이들 디스크(70,80)중 어느 하나만이 기록 또는 재생을 위해 대물렌즈(60)의 초점면에 로드(load)되는 것이다.
2개의 광모듈(10,20)은 각각 파장이 다른 광을 발생하는 광원(11,21)을 가지며, 각각의 광축이 직교하도록 90°방향에 배치되어 있다. 이중 제 1 광원(11)은 얇은 디스크(70) 재생을 위한 것이며, 제 2 광원(21)은 두꺼운 디스크(80)을 위한 것이다. 광모듈(10,20)은 또한 디스크(70,80) 각각으로부터 반사되어 오는 광으로부터 재생 및 상기한 대물렌즈(60)의 위치제어용 신호를 검출하기 위한 광검출수단을 각각 구비한다. 광검출수단에는 반사광으로부터 전기 신호를 검출하는 광검출기(12,22)와 반사광을 각각의 광검출기(12,22)에 수광되게 회절시키는 홀로그램(hologram; 13a,23a)이 새겨져 있는 홀로그램 플레이트(13,23)가 포함되어 있다. 참고로 제 1 및 제 2 광원(11,21)은 면발광 레이저 다이오드(SEL; surface emitting diode)를 사용하여 각각 광검출기(12,22)와 함께 동일 기판(14,24)상에 설치하였다.
빔스프리터(30)는 상기한 제 1 및 제 2 광원(11,21) 각각에서 출사되는 광을 상기한 대물렌즈로 입사되도록 그 광로를 제어하는 수단으로 구비된다. 이것은 2개의 직각 프리즘을 합친 구조로, 상기한 2개의 광모듈(10,20) 광축의 교점에 설치되어 있다. 이 빔스프리터(30)는 양방향에서 각각 입사되는 광을 그 사면(斜面)에서 일부 반사 및 일부 투과시켜 상기한 모니터용 광검출기(40)와 대물렌즈(60)로 향하는 2개의 빔으로 가른다. 빔스프리터(30)의 사면에 특수 박막코팅을 하여 각 파장에 대한 투과율 및 반사율을 조정할 수 있다.
모니터용 광검출기(40)는 상기한 광모듈(10,20)에 대해 광 파우어를 일정하게 유지시키기 위한 것으로, 상기한 빔스프리터(30)에서 갈라져 오는 광의 일부로부터 그 광 파우어 변동의 정도를 알리는 전기 신호를 검출한다. 따라서 그 검출되는 신호를 근거로 광원(11,21) 각각의 구동 전압(또는 전류)을 제어함으로써 일정한 광 파우어로 유지시킬 수 있는 것이다. 이 모니터용 광검출기(40)는 양측 광모듈(10,20)에 있는 제 1 및 제 2 광원(11,21)에 대해 공유되는 것이다.
콜리메이팅 렌즈(50)는 빔스프리터(30)를 경유하여 대물렌즈(60)로 입사되는 광을 광축에 평행하게 진행하는 평행빔으로 바꾸기 위한 것이다.
대물렌즈(60)는 각 광모듈(10,20)에 있는 광원(11,21)으로부터 입사되는 광을 집속하여 각각의 해당되는 두께의 디스크(70,80)상에 스폿을 형성하기 위한 것이다. 이 대물렌즈(50)는 도시되지 않은 통상적인 렌즈구동장치에 의하여 디스크 면에 대해 수직 및 수평으로 미세하게 구동될 수 있게 지지되어 전술한 광검출기(12,22)의 검출신호에서 추출된 포커스 및 트랙 제어신호를 근거로 그 위치에러가 보상되도록 미동되는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 디스크 호환을 위한 광픽업에 있어서, 예를 들면 고밀도용 DVD와 같은 얇은 디스크(70) 재생시는 일측 광모듈(10)을 사용하고, CD 또는 CD-R과 같은 두꺼운 디스크(80) 재생에는 타측 광모듈(20)을 사용한다.
먼저, 얇은 디스크(70) 재생을 위한 일측 광모듈(10)에 있어서, 제 1 광원(11)은 파장 650nm의 SEL을 사용하고, 대물렌즈(60)의 개구(NA)를 0.6으로 한다. 광검출수단의 광검출기(12)는 도 3과 같이 상하 및 좌우로 각각 양분하여 되는 4개의 분할영역(12a∼12d)을 갖는 4분할 광검출기를 사용하고, 그 디스크(70)에 대한 대물렌즈(60)의 포커스 에러 신호 추출을 위하여는 홀로그램(13a)을 이용한 비점수차법으로 행하고, 그리고 트랙 에러 신호 추출에는 단일 빔에 의한 위상차검출법으로 행한다. 즉, 광검출기(12)상에는 디스크(70)에서 반사된 후 홀로그램(13a)에 의하여 회절되는 단일한 스폿(15)이 형성되는데, 이 스폿(15)은 합초상태에서 도 3에 나타낸 바와 같이 원형으로 되고, 디스크(70)가 수직으로 진동시는 그 정도에 따라 대각선 방향으로 타원형 또는 직선에 가까운 형태로 되는 한편, 디스크의 수평진동시에는 전술한 피트의 좌우 경계상에서 그 깊이 변화에 따라 좌우의 위상차 변화에 기인하는 광량의 변동이 생기게 된다. 따라서 각 분할영역(12a∼12d)에서 검출된 신호를 Sa∼Sd라 할 때, 각 신호는
포커스 에러 신호: SFE= ( Sa + Sc ) - ( Sb + Sd )
트랙 에러 신호: STE= ( Sa + Sc )의 위상 - ( Sb + Sd )의 위상
재생신호: SRF= Sa + Sb + Sc + Sd
로 추출할 수 있다.
다음, 두꺼운 디스크(80) 재생을 위한 타측 광모듈(10)에 있어서, 제 2 광원(21)은 파장 780nm의 SEL을 사용하고, 대물렌즈(60)의 유효개구(NA)를 0.45로 제한 조정한다. 대물렌즈 개구를 제한 조정하는 수단으로서는 광원(21)에서 출사되는 광의 방사각을 작게 함으로써 가능하다. 이는 SEL의 광 출사동의 크기를 조정함으로써 가능하다. 이로써 실질적인 재생에 이용되는 광 빔의 직경은 도 1에 도시된 바와 같이 대물렌즈(60)의 근축부를 경유하게 되어 그 두께 차이에 의한 구면 수차를 감소시킨 스폿을 형성할 수 있는 것이다. 광검출수단의 광검출기(22)는 도 4와 같이 6개의 분할영역(22a∼22f)을 갖는 6분할 광검출기를 사용하고, 그 디스크(80)에 대한 대물렌즈(60)의 포커스 에러 신호 추출을 위하여는 홀로그램(23a)을 이용한 비점수차법으로 행하고, 그리고 트랙 에러 신호 추출을 위하여는 도 2와 같이 홀로그램 플레이트(23)에 그레이팅(23b)을 형성하여 그 그레이팅(23b)에 의하여 회절되는 0차 및 ±1차 회절광에 의한 3빔법으로 행한다. 즉, 광검출기(22)상에는 도 4와 같이 그 회절광에 의한 3개의 스폿(25a,25b,25c)이 형성되는데, 각 신호는
포커스 에러 신호: SFE= ( Sa + Sc ) - ( Sb + Sd )
트랙 에러 신호: STE= Se - Sf
재생신호: SRF= Sa + Sb + Sc + Sd
로 추출하면 된다.
이상에 설명된 바와 같은 본 발명에 따르면, 디스크 두께 차이에 의한 수차증가의 문제를 극복하여 두께가 다른 디스크의 호환성을 가지는 광픽업을 제공할 수 있다. 특히 본 발명에 의하면, 디스크에 따라 파장이 다른 광원을 사용하므로 상변화 디스크와 같은 기록재료가 다른 디스크에 대하여도 데이터 손상없이 재생가능하여 그 호환성을 증대시키는 효과가 제공되며, 또한 각 디스크에 적합한 파장으로 최적의 광학환경을 구축할 수 있는 것이다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면으로 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 특허 청구의 범위 내에서 또다른 실시예가 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 두께가 다른 디스크 호환을 위한 기록재생용 광픽업에 있어서,
    각각 파장이 다른 광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 광원과,
    상기한 제 1 및 제 2 광원에서 방사되는 광을 두께가 다른 디스크에 각각 집속하기 위한 대물렌즈와,
    상기한 제 1 및 제 2 광원 각각에서 출사되는 광을 상기한 대물렌즈로 입사되게 그 광로를 제어하는 광로제어수단과,
    상기한 제 1 및 제 2 광원의 일측에서 발생되는 광에 대하여 상기한 대물렌즈의 유효개구를 제한조정하기 위한 광원의 방사각을 조정하는 수단과,
    상기한 두께가 다른 디스크로부터 반사되는 각각의 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출하기 위한 제 1 및 제 2 검출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2 광원이 그 각각의 광축이 직교하는 방향에 배치되어 있고,
    상기한 광로제어수단이 그 광축의 교점에서 상기한 일측 광원에서 출사되는 광을 직진시키고 그 타측의 광을 반사시키는 빔스프리터로 구비된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기한 개구조정수단이 상기한 일측 광원에서 출사되는 광이 상기한 대물렌즈의 근축부를 경유도록 그 광의 방사각이 제한되게 구성된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기한 제 1 검출수단이 반사광을 수광하여 전기 신호를 검출하는 광검출기와 상기한 광원에서 출사되는 광을 투과시키고 그 반사광을 그 광검출기로 회절시키는 홀로그램을 갖는 홀로그램 플레이트로 구비된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기한 광원이 면발광 레이저 다이오드로 구비되어 상기한 광검출기와 함께 동일 기판상에 설치된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기한 제 2 검출수단이 반사광을 수광하여 전기 신호를 검출하는 광검출기와 상기한 광원에서 출사되는 광을 회절시키는 그레이팅과 그 반사광을 그 광검출기로 회절시키는 홀로그램을 갖는 홀로그램 플레이트로 구비된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기한 광원이 면발광 레이저 다이오드로 구비되어 상기한 광검출기와 함께 동일 기판상에 설치된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2 광원의 일정한 광 파우어 유지를 위하여 각 광원에서 출사되는 광의 적어도 일부로부터 그 광 파우어 변동을 알리는 신호를 검출하는 광 파우어 모니터링 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2 광원이 그 각각의 광축이 직교하는 방향으로 배치되어 있고,
    상기한 광 파우어 모니터링 수단이, 그 광축의 교점에서 양방향으로 입사하는 양측 광원에서 출사되는 광을 각각 일부 투과 및 일부 반사시키는 빔스프리터와 이 빔스프리터의 출사측으로 일부 투과 및 일부 반사되는 광을 수광하여 전기 신호를 검출하는 모니터용 광검출기를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2 광원으로부터 상기한 대물렌즈로 입사되는 광을 평행빔으로 바꾸는 콜리메이팅 렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 두께가 다른 디스크 호환을 위한 광픽업.
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