KR19980083720A - Tes오프셋의 보정기능을 지닌 광픽업 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 푸시풀(Push Pull)트랙킹방법에서 발생하는 대물렌즈 이동에 따른 오프셋(offset)을 저감시킬 수 있는 광픽업에 관한 것이다. 이 광픽업은 초점거리 및 광파워가 대물렌즈와 동일하고, 곡율중심은 각각 다른 2개의 광학소자 및 광디스크로부터 반사되는 회절광을 검출하는 2개의 2분할 광검출기를 포함한다. 또한, 이 광픽업은 2분할 광검출기로부터 얻는 오프셋크기의 게인을 조정하고, 이 게인조정된 오프셋크기와 0차회절광에 대한 광검출기로부터 얻는 오프셋크기를 차등하여 TES(Tracking Error Signal)의 오프셋을 보정한다. 따라서, 본 발명에 따른 광픽업을 사용하여 기록재생용 광디스크를 기록 및 재생하면 광의 이용효율을 전혀 떨어뜨리지않고, 대물렌즈 이동에 따른 TES오프셋을 보정할 수 있다.

Description

TES오프셋의 보정기능을 지닌 광픽업
본 발명은 푸시풀(Push Pull)트랙킹방법에서 발생하는 대물렌즈 이동에 따른 오프셋(offset)을 저감시킬 수 있는 광픽업에 관한 것이다.
일반적으로 기록재생용 광디스크를 기록 및 재생하는 광픽업에서 트랙킹에러신호(Tracking Error Signal; TES)를 검출하기위해 푸시풀트랙킹방법이 사용된다. 도 1에 종래 푸시풀트랙킹방법을 이용한 광픽업의 구성도를 도시하였다. 이 방법을 이용하면 대물렌즈(12)에서 광디스크(11)에 집광된 스폿은 광디스크(11)로부터의 반사시 트랙중심으로부터의 위치에 따라 0차 회절광과 ±1차 회절광이 보강/상쇄 간섭한다. 이 때 트랙피치(Pitch)를 tp라고 하면, sin(2Π/tp)비례하는 TES를 얻는다. 도 1에서 A는 콜리메이터렌즈, B는 광검출기 그리고 C는 차동앰프를 나타낸다.
그리고, 일반적으로 사용되는 광디스크(CD)의 편심은 규격에 정해져 있으나 실제는 5배 이상의 편심을 갖는 CD가 시중에 유통되고 있다. 이러한 편심은 광픽업에서 대물렌즈의 이동(track shift)을 발생시켜 푸시풀 TES에 오프셋을 발생시킨다. 이를 개선하기위해 종래에는 트윈스폿(Twin Spot)방법, CFT(Correct Far Field)방법 그리고 BPP(Balanced Push Pull)방법을 사용하였다. 도 2, 5, 4에 이 방법을 이용한 광픽업의 구성도를 도시하였다. 이 방법에 대한 개략적인 설명을 하도록 한다.
먼저 도 2는 종래 트윈스폿방법을 이용한 광픽업의 구성도를 나타낸다. 이 방법에서는 회절격자 등을 이용하여 주빔(Main Beam; MB)과 두 개의 부빔(Sub Beam; SB1, 2)을 이용하여 광디스크(21)상에 집광시킨다. 이 때, 두 개의 부빔은 주빔으로부터 각각 tp/4만큼 벗어나게 대각선으로 배치한다. 도 2에서 D는 포토다이오드(Photo Diode)를 나타낸다.
도시한 도 3은 대물렌즈의 이동이 없을 때 종래 트윈스폿방법을 이용한 TES의 개념도를 나타낸 것이고, 도 4는 대물렌즈의 이동이 있을 때 종래 트윈스폿방법을 이용한 TES의 개념도를 나타낸 것이다. 도시한 도 3, 4로부터 대물렌즈의 이동에 의해 광검출기상의 부빔 1에 의한 신호 S1과 부빔 2에 의한 신호 S2에 오프셋이 발생하더라도 이를 차등한 신호 TES=S1-S2는 오프셋이 상쇄됨을 보여준다.
도 5는 종래 CFT방법을 이용한 광픽업의 구성도를 나타낸다. 이 방법에서는 대물렌즈와 홀로그램이 일체(52)로 구성되어 TES가 분리된다. 홀로그램은 대물렌즈의 구경을 2분할해 광디스크(51)로부터 반사되는 광에 대해 회절광을 발생시킨다. 이 회절광은 각각 광검출기(B)에 입사한다. 회절광의 크기는 충분히 작게 하므로 광이 이동해도 각각의 광검출기(B)에서 출력된 광전류에는 오프셋이 발생하지않는다.
도 6은 종래 BPP방법을 이용한 광픽업의 구성도를 나타낸다. 이 방법에서는 평행광을 위상이 반전된 2개의 그레이팅(grating)영역을 갖는 HOE(Holographic Optical Element)에 통과시켜, 두 쌍의 부빔(±1차 회절광)(SB1, 2)에 있어서 각각의 영역을 통과한 부분의 파면간에 180°의 위상지연이 발생하도록 한다. 이 때, 주빔(MB)이 광디스크(61)로부터 반사해 얻어지는 푸시풀 TES신호와 2쌍의 부빔이 각각 광디스크(61)로부터 반사해 얻어지는 푸시풀 TES신호는 역위상(도 7에 도시함)이다. 동시에 대물렌즈 이동에 의한 오프셋은 동위상(도 8에 도시함)이 된다. 그리고, 주빔과 부빔과의 신호진폭이 같지않으므로 게인(Gain)을 조정하여 각각의 차등을 취하면 TES의 오프셋이 상쇄된다. 도 6에서 E는 이득기를 나타낸다. 그리고, 도시한 도 7은 대물렌즈의 이동이 없을 때 종래 BPP방법을 이용한 TES의 개념도를 나타낸 것이고, 도 8은 대물렌즈의 이동이 있을 때 종래 BPP방법을 이용한 TES의 개념도를 나타낸 것이다.
그러나, 상술한 트윈스폿방법과 BPP방법은 그레이팅과 홀로그램을 사용하여 주빔의 일부를 트랙킹에 사용하므로 주빔의 광이용효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, CFT방법은 편광홀로그램과 λ/4파장판을 사용하여 광의 이용효율을 높이지만 10%정도의 광손실을 초래하였다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기위한 본 발명의 목적은 기록재생용 광디스크를 기록 및 재생하는 광픽업에 있어서, 광이용효율의 손실없이 디스크의 편심에 따른 푸시풀 TES의 오프셋을 저감시킬 수 있는 광픽업을 제공하고자 한다.
도 1은 종래 푸시풀트랙킹방법을 이용한 광픽업의 구성도,
도 2는 종래 트윈스폿방법을 이용한 광픽업의 구성도,
도 3은 대물렌즈의 이동이 없을 때 종래 트윈스폿방법을 이용한 TES의 개념도,
도 4는 대물렌즈의 이동이 있을 때 종래 트윈스폿방법을 이용한 TES의 개념도,
도 5는 종래 CFT방법을 이용한 광픽업의 구성도,
도 6은 종래 BPP방법을 이용한 광픽업의 구성도,
도 7은 대물렌즈의 이동이 없을 때 종래 BPP방법을 이용한 TES의 개념도,
도 8은 대물렌즈의 이동이 있을 때 종래 BPP방법을 이용한 TES의 개념도,
도 9는 본 발명에 따른 광픽업의 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 TES에 대한 개념도,
도 11은 본 발명에 사용한 대물렌즈와 광학소자의 개념도,
도 12는 본 발명에 사용하는 일체화된 대물렌즈와 광학소자의 개념도,
도 13은 대물렌즈의 이동이 없을 때 본 발명을 이용한 광검출기에서의 빔의 분포도,
도 14는 대물렌즈의 이동이 있을 때 본 발명을 이용한 광검출기에서의 빔의 분포도,
도 15는 본 발명의 광픽업을 이용하여 DVD-RAM용 광디스크 재생시 광검출기에서의 빔의 분포도.
도면의 주요부분에 대한 설명
91 : 광디스크 92 : 대물렌즈
93, 94 : 광학소자 95, 96, 97 : 광검출기
C : 차동앰프 E : 이득기
F : 비점수차렌즈 H, I : 광로
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 광디스크를 기록재생하는 광픽업에 있어서, 초점거리 및 광파워가 대물렌즈와 동일하고, 곡율중심은 각각 다른 2개의 광학소자 및 광디스크로부터 반사되는 회절광을 검출하는 2개의 2분할 광검출기를 포함하여 TES오프셋을 보정하는 광픽업에 있다. 또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징은 TES의 오프셋을 보정하는 방법에 있어서, 2분할 광검출기로부터 얻는 오프셋크기의 게인을 조정하고, 이 게인조정된 오프셋크기와 0차회절광에 대한 광검출기로부터 얻는 오프셋크기를 차등하여 TES의 오프셋을 보정하는 방법에 있다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 구현한 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명에 따른 광픽업의 구성도를 나타낸 것이다. 본 발명의 광픽업은 도시한 도 1의 장치에 2개의 2분할 광검출기(95, 96) 그리고 초점거리 및 광파워가 대물렌즈(92)와 동일하고, 곡율중심은 각각 다른 두 개의 광학소자(93, 94)가 더 연결된 구성을 이루고 있다. 그리고, 이 광학소자(93, 94)는 대물렌즈의 유효구경 바깥에 위치하고 대물렌즈보다 유효반경이 크게 구성된다. 그래서, 광원에서 나온 광은 대물렌즈(92)의 유효영역을 통과하여 광디스크(91)에 집광된다. 이 때 제 1광학소자(93)를 통과하여 광디스크(91)에 집광된 스폿은 광디스크(91)에서 반사된 후 반대편의 제 2광학소자(94)로 출사된다. 그래서, 제 1, 2광학소자(93, 94)를 통과하는 ±1차 회절광(제 2광로=I)은 0차광(제 1광로=H)과 간섭을 하지않는다. 즉, 이 회절광은 서로 광량이 같고 대물렌즈의 이동에 대해 전체 광량의 변화가 없다(DC값). 그래서, 2개의 2분할 광검출기(95, 96)를 사용하여 대물렌즈(92)의 이동에 따른 오프셋을 검출할 수 있다. 즉, 광검출기(97)를 통하여 얻어지는 푸시풀 TES 오프셋크기와 2분할 광검출기(95, 96)에서 얻는 오프셋의 크기는 같지 않다. 그러므로, 2분할 광검출기(95, 96)로부터 얻는 오프셋크기의 게인을 조정하고, 이 게인조정된 오프셋크기와 광검출기(97)로부터 얻는 오프셋크기를 차등하여 TES의 오프셋을 보정한다.
그리고, 본 발명에서 사용하는 TES는 주빔에 의한 신호를 S1과 S2, 제 1광학소자에 의한 신호를 S3과 S4, 제 2광학소자에 의한 신호를 S5와 S6이라 할 때 다음 수학식 1과 같이 주어진다.
[수학식 1]
여기에서 G는 게인값을 나타내고, 도 10에 이 TES에 대한 개념도를 도시하였다.
도시한 도 11은 본 발명에 사용한 대물렌즈와 광학소자의 개념도를 나타낸 것이다. 광원에서 출사하여 제 1광학소자(93)를 통과하여 광디스크(91)에서 반사된 후 제 2광학소자(94)로 출사되는 광은 제 2광학소자(94)를 기준으로 2Δ만큼의 필드(field)를 가지므로 광검출기(97)를 벗어나게 된다. 그래서 재생하고자하는 신호에는 영향이 없다. 도 11에서 J와 K는 제 1,2광학소자의 곡율중심을 나타낸다. 그리고, 도시한 도 12는 본 발명에 사용하는 일체화된 대물렌즈와 광학소자의 개념도를 나타낸 것이다.
도시한 도 13은 대물렌즈의 이동이 거의 없을 때 본 발명을 이용한 광검출기에서의 빔의 분포도를 나타낸 것이다. 이 때 2분할 광검출기(95, 96)에서 나오는 신호는 거의 0이므로 푸시풀 TES에 영향을 미치지않는다. 도 14는 대물렌즈의 이동이 있을 때 본 발명을 이용한 광검출기에서의 빔의 분포도를 나타낸 것이다. 이 때 푸시풀 TES에 생기는 오프셋량은 2분할 광검출기(95, 96)에서 나오는 신호로 보정한다.
도시한 도 15는 본 발명의 광픽업을 이용하여 DVD-RAM용 광디스크 재생시 광검출기에서의 빔의 분포도를 나타낸 것이다. 이 때 부빔에 의한 광량의 합은 주빔의 10%이상이었다. 점차 구체화되고 있는 DVD-RAM용 광디스크의 경우 시뮬레이션을 통해 ±0.4㎜의 대물렌즈 이동에 대해 본 발명은 ±5% 이내(푸시풀방법의 경우 ±30% 이상)로 오프셋을 저감시킬수 있음을 확인하였다. 도 15에서 부빔의 y축위치는 각 광학소자의 곡율중심의 위치에 따라 변경되고, x축 위치는 대물렌즈의 이동에 따라 결정된다. 따라서 도 15와 같이 구성된 8분할 광검출기를 사용하면, 비점수차법에 의한 포커싱서보를 수행하면서 부빔으로 보정된 트랙킹서보를 수행할 수 있다. 즉, 1개의 광검출기조정만으로 광픽업을 구성할 수 있어 조립성이 용이하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업을 사용하여 기록재생용 광디스크를 기록 및 재생하면 광의 이용효율을 전혀 떨어뜨리지않고, 대물렌즈 이동에 따른 TES오프셋을 보정할 수 있다.

Claims (13)

  1. 광디스크를 기록재생하는 광픽업에 있어서,
    초점거리 및 광파워가 대물렌즈와 동일하고, 곡율중심은 각각 다른 다수 광학소자; 및
    광디스크로부터 반사되는 회절광을 검출하는 다수 2분할 광검출기를 포함하여 TES(Tracking Error Signal)오프셋(offset)의 보정기능을 지닌 광픽업.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자는 상기 대물렌즈 바깥에 위치하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자의 유효반경은 상기 대물렌즈의 유효반경보다 큰 것을 특징으로 하는 광픽업.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광학소자는 상기 대물렌즈와 일체화되어 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광학소자와 2분할 광검출기는 일대일 대응관계가 있는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 광학소자와 2분할 광검출기는 각 두 개씩 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 회절광은 서로 광량이 같고 대물렌즈의 이동에 대해 전체 광량의 변화가 없는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 회절광은 ±1차 회절광인 것을 특징으로 하는 광픽업.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 TES는 다음 수학식과 같이 주어지는 것을 특징으로 하는 광픽업.
    (S1, S2 : 주빔에 의한 신호, S3, S4 : 제 1광학소자에 의한 신호, S5, S6 : 제 2광학소자에 의한 신호, G : 게인값)
  10. TES의 오프셋을 보정하는 방법에 있어서,
    광검출하여 얻는 오프셋크기의 게인을 조정하는 단계; 및
    상기 게인조정된 오프셋크기와 회절광으로부터 얻는 오프셋크기를 연산하는 단계로 이루어진 TES의 오프셋을 보정하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 회절광은 0차 회절광인 것을 특징으로 하는 TES의 오프셋을 보정하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 두 오프셋크기를 차등하여 TES의 오프셋을 보정하는 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 TES는 다음 수학식과 같이 주어지는 것을 특징으로 하는 TES의 오프셋을 보정하는 방법.
    (S1, S2 : 주빔에 의한 신호, S3, S4 : 제 1광학소자에 의한 신호, S5, S6 : 제 2광학소자에 의한 신호, G : 게인값)
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