KR20000007596A - 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크로스토그(Crosstalk) 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.
본 발명의 광픽업 장치는 편광위상판을 이용하여 크로스토크 성분을 제거하기 위한 부빔을 생성하는 광픽업 장치로서 편광위상판이 위상판 중심을 기준으로 양측이 적어도 2개 이상의 위상이 다른 위상편으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광픽업 장치에 의하면, 다수개의 위상편으로 이루어진 편광위상판을 이용하여 광디스크의 트랙피치에 따라 부빔의 위치를 용이하게 조절함으로써 크로스토크성분을 최적으로 제거할 수 있게 된다.

Description

광픽업 장치(Optical Pick-up Apparatus)
본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 크로스토그(Crosstalk) 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광픽업 장치는 광디스크의 기록면에 광을 조사하여 반사된 광을 검출함으로써 정보의 기록/재생 동작을 수행한다. 이를 위하여, 광픽업 장치는 광을 출사하는 레이져 다이오드와, 출사된 광을 디스크의 기록면에 집광하는 대물렌즈와, 광디스크로부터 반사된 광을 검출하는 광검출기와, 집광 및 수광에 필요한 기타 광학계로 이루어져 있다.
광디스크는 상용화된 CD(Compact Disc)에 이어 기록용량이 향상된 DVD(Digital Versatile Disc)가 개발되어 보급되고 있으며, 오디오 및 비디오 데이터와 컴퓨터 데이터 등의 기록/재생용으로 그 용도가 더욱 증대되고 있다. 최근에는 단파장의 광을 발생하는 블루레이져의 개발성공으로 보다 기록용량이 향상된 광디스크의 개발이 기대되고 있다.
광디스크의 기록용량을 증대시키기 위하여 블루 레이져 등과 같은 단파장의 광원과 함께 대물렌즈의 개구수(NA) 증대, 트랙피치의 협소화 등이 시도되고 있다. 그런데, 트랙피치가 좁히는 경우 인접트랙간의 크로스토크 현상이 문제가 되고 있다.
상세히 하면, 도 1에 도시된 바와 같이 임의의 피트(P1)를 재생하기 위하여 광빔을 조사하는 경우 P1에 조사된 광스폿의 크기가 피트의 폭보다 크기 때문에 인접트랙의 피트들에도 조사된다. 이에 따라, 재생신호에는 인접트랙의 피트들에 의한 크로스토크 성분이 포함되게 된다. 이러한 크로스토크 성분을 제거하기 위한 방법 중의 하나로서 편광위상판(Polarizing Phase Plate)을 이용하는 방법이 알려져 있다.
도 2는 종래의 크로스토크 성분 제거를 위한 광픽업장치의 구조를 도시한 것으로서, 도 2에 도시된 광픽업 장치는 광빔을 발생하는 광원(12)과, 광원(12)으로부터 발생된 광빔을 광디스크(22)의 기록면에 집속하기 위한 대물렌즈(20)와, 광디스크(22)로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하기 위한 제1 및 제2 광검출기(26, 28)와, 광원(12)과 대물렌즈(20) 및 제1 및 제2 광검출기(26, 28) 사이에 배치된 빔스프리터(18)와, 빔스프리터(18)와 제1 및 제2 광검출기(26, 28) 사이에 배치된 편광 빔스프리터(이하, PBS라 한다)(24)와, 광원(12)과 빔스프리터(18) 사이에 배치된 편광위상판(14)과, 편광위상판(14)과 빔스프리터(18) 사이에 배치된 시준렌즈(16)를 구비한다.
도 2의 광픽업 장치에서 광원(12)은 상호 직교하여 유동하는 편광특성을 갖는 2개의 편광빔을 발생한다. 시준렌즈(16)는 광원(12)으로부터 편광위상판(14)을 경유하여 빔스프리터(18) 쪽으로 진행하는 발산형의 광빔을 평행광빔으로 변환하여 광빔의 누설을 방지한다. 빔스프리터(18)는 시준렌즈(16)로부터의 광빔을 대물렌즈(20) 쪽으로 진행하도록 통과시킴과 아울러 광디스크(22)의 기록면에서 반사되어 대물렌즈(20)를 경유한 반사광빔을 PBS(24) 쪽으로 진행하도록 반사시킨다. 대물렌즈(20)는 빔스프리터(18)로부터의 입사광빔을 광디스크(22)의 기록면에 집속시킨다. 편광위상판(14)은 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 좌우 위상이 180°차이가 나는 2개의 위상편(0,π)으로 이루어져 광원(12)으로부터의 광빔을 편광특성에 따라 선택적으로 위상을 변화시킨다. 상세히 하면, 광원(12)으로부터 출사된 2개의 편광빔 중 어느 한방향의 제1 편광빔은 편광위상판(14)의 영향을 받지 않은 상태로 그대로 통과하여 시준렌즈(16)와 빔스프리터(18) 및 대물렌즈(20)를 경유하여 광디스크(22)의 기록면에 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 주빔으로 조사된다. 한편, 광원(12)으로부터의 광빔 중 제1 편광빔에 수직한 방향의 제2 편광빔은 편광위상판(14)을 통과하면서 위상이 변조됨으로써 광디스크(22)의 기록면에 주빔의 양측부에 중첩된 쌍봉 모양의 부빔으로 조사된다. 여기서, 주빔은 억세스하고자 하는 신호트랙에 조사되어 정보신호를 재생하는데 이용되고 부빔은 인접트랙에 조사되는 것으로서 재생신호에 포함된 크로스토크 성분을 검출하는데 이용되게 된다. PBS(24)는 광디스크(22)로부터 반사되어 대물렌즈(20)와 빔스프리터(18)을 경유하여 입사되는 반사광빔 중 주빔은 제1 광검출기(26) 쪽으로 진행하도록 그대로 통과시키고, 반사광빔 중 부빔은 제2 광검출기(28) 쪽으로 진행하도록 반사시킨다. 제1 광검출기(26)는 PBS(24)로부터 분리되어 입사되는 주빔을 검출하고 제2 광검출기(26, 28)는 PBS(24)로부터 분리되어 입사되는 부빔을 검출하여 전기적인 신호로 변환한다. 다시말하여, 제1 광검출기(26)는 주빔으로부터 정보신호가 포함된 고주파신호를 검출하고 제2 광검출기(28)는 부빔으로부터 인접트랙의 크로스토크 성분을 검출하게 된다.
그리고, 도 2에 도시된 광픽업은 제2 광검출기(28)에 접속된 증폭기(30)와, 제1 광검출기(26)와 증폭기(32)에 접속된 차동증폭기(32)를 추가로 구비한다. 증폭기(30)는 제2 광검출기(28)의 크로스토크 성분을 증폭하여 출력하고, 차동증폭기는(32)는 제1 광검출기(26)로부터의 고주파신호에서 증폭기(32)로부터의 크로스토크 제거하여 출력한다.
한편, 도 3의 (B)에 도시된 쌍봉모양의 부빔의 중심부에서 피크치까지의 거리 즉, 부빔의 위치를 x라 가정하는 경우 x 값은 x = fsinθ(여기서, f는 대물렌즈의 초점거리, θ는 부빔과 대물렌즈 중심부를 잇는 선이 대물렌즈의 광축과 이루는 각)가 된다. 또한, 대물렌즈의 지름을 a, 빔의 파장을 λ라고 하면 회절식에 의해 asinθ = λ이 된다. 이들에 의하여, x 값은 다음 수학식에 의해 유도될 수 있게 된다.
여기서, f는 대물렌즈의 초점거리, a는 대물렌즈의 지름, λ는 빔의 파장, NA는 대물렌즈의 개구수를 나타낸다. 상기 수학식 1로부터 부빔의 위치를 나타내는 x 값은 대물렌즈의 개구수(NA)와 빔의 파장(λ)에만 의존한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 빔의 파장(λ)이 650nm 이고, 대물렌즈의 개구수(NA)가 0.6인 경우 x 값은 0.54㎛가 된다.
그런데, 부빔의 위치를 나타내는 상기 x값은 트랙피치(P)에 따라서 조절될 수 있어야만 크로스토크 성분을 최적으로 제거할 수 있게 된다. 다시 말하여, 동일한 파장과 개구수가 적용되는 디스크 계열일지라도 각 디스크에 형성되는 트랙피치는 서로 다르므로 부빔의 위치를 나타내는 x 값이 트랙피치에 따라 적응적으로 조절될 수 있어야만 한다.
그러나, 도 2에 도시된 광픽업 장치에 의하면 디스크의 트랙피치에 대응하는 거리 x를 조절하기 위해서는 빔의 파장이나 대물렌즈의 개구수를 조절해야 하므로 설계상 자유도가 떨어질 수밖에 없다. 따라서, 트랙피치에 따라 크로스토크를 최적으로 제거할 수 있는 위치에 부빔을 정확하게 위치시킬 수 있는 광픽업 장치가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 크로스토크 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 위치에 부빔을 정확하게 위치시킬 수 있는 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 트랙피치에 용이하게 대응하여 크로스토크 성분을 제거할 수 있는 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 크로스토크 현상을 나타낸 도면.
도 2는 종래 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 편광위상판의 구조와 그에 의한 부빔의 형상을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 도시된 편광위상판의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 도 4에 도시된 편광위상판의 다른 구조를 나타낸 도면.
도 7은 도 4에 도시된 편광위상판의 또 다른 구조를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
12 : 광원 14, 34 : 편광위상판
16 : 시준렌즈 18 : 빔스프리터
20 : 대물렌즈 22 : 광디스크
24 : 편광빔스프리터(PBS) 26, 28 : 제1 및 제2 광검출기
30 : 증폭기 32 : 차동증폭기
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 편광위상판을 이용하여 크로스토크 성분을 제거하기 위한 부빔을 생성하는 광픽업 장치로서 편광위상판이 위상판 중심을 기준으로 양측이 적어도 2개 이상의 위상이 다른 위상편으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광픽업 장치의 구성을 나타내는 것으로서, 도 4에 도시된 광픽업장치는 도 2에 도시된 종래의 광픽업 장치와 대비하여 편광위상판(34)의 구조가 다른 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 구비한다. 따라서, 도 2와 중복되는 구성요소들에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4에 도시된 광픽업 장치는 광디스크(22)의 트랙피치에 따라 부빔의 위치를 조절하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 4개의 위상편으로 이루어지는 편광위상판(34)을 구비한다. 이 편광위상판(34)은 제1 내지 제4 위상편(34a, 34b, 34c, 34d)으로 이루어지고, 이 제1 내지 제4 위상편(34a, 34b, 34c, 34d)은 인접한 위상편과 180°의 위상차가 나도록 배치되어 있다. 광원(12)으로부터 출사된 2개의 편광빔 중 제1 편광빔은 편광위상판(34)의 위상변조없이 통과하여 광디스크(22)의 기록면에 주빔으로 조사되고, 제2 편광빔은 편광위상판(34)에 마련된 4개의 위상편에 의해 위상변조되어 쌍봉모양의 부빔으로 조사된다. 이때, 부빔의 위치 x는 편광위상판(34)에서 중앙부에 위치하는 제1 및 제2 위상판(34a, 34b)의 폭 d에 따라서 결정된다. 다시 말하여, 부빔의 위치를 나타내는 x 값은 다음 수학식 2와 같이 제1 및 제1 위상편(34a, 34b)의 폭 d에 의존하게 됨을 알 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d를 조절하여 부빔의 위치 x를 용이하게 설정할 수 있으므로 크로스토크 성분을 제거하기 위한 정확한 위치에 부빔을 위치시킬 수 있게 된다.
여기서, 부빔의 쌍봉이 인접트랙에 정확하게 위치할 때, 즉 부빔의 위치를 나타내는 x 값이 트랙피치를 p와 동일할 때 크로스토크 성분이 최적으로 제거된다고 가정하는 경우 편광위상판(34)에서 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d는 fλ/p로 설정되게 된다.
또한, 상기 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d1이 임의의 상수 k배일 때 크로스토크 성분이 최적으로 제거된다고 가정하는 경우 편광위상판(34)에서 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d는 k·f·λ/p 로 설정되게 된다.
예를 들어, k=1인 경우 즉, 부빔의 쌍봉을 인접트랙에 정확하게 위치시키고자 하는 경우 대물렌즈의 초점거리 f=3.3mm, 빔의 파장 λ=410nm, 트랙피치 p=0.37㎛ 라 가정하면 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d는 d=3.67mm로 설정되게 된다. 여기서, 대물렌즈의 개구수(NA)는 0.6이라 가정하는 경우, 대물렌즈의 초점거리(f)가 3.3mm가 되기 위한 대물렌즈의 지름 a는 상기 수학식 1에 의해 4mm(즉, f×NA×2=a)이어야 한다. 이에 따라, 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d(3.67mm)가 대물렌즈의 지름 a(4mm)보다는 작게 설정됨을 알 수 있다. 다시 말하여, 부빔의 위치 x가 트랙피치 p에 따라 적응적으로 조절되기 위해서는 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d가 대물렌즈의 지름 a보다는 작게 설정되어야 함을 의미한다. 이는 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)의 폭 d가 대물렌즈의 지름 a보다 크게 설정된 경우 부빔의 위치 x는 종래와 같이 트랙피치와는 무관하게 빔의 파장과 대물렌즈의 개구수에 의해서만 결정되기 때문이다.
그리고, 편광위상판(34)에서 중앙부에 배치되는 제1 및 제2 위상편(34a, 34b)은 도 6에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 갖는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 위상판(34a, 34b)의 양측부에 배치된 제3 및 제4 위상판(34c, 34d)이 도 7에 도시된 바와 같이 인접한 위상판과 180°+ α의 차이가 나도록 형성하는 것도 가능하다. 여기서, α는 -π/2<α<π/2의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
이에 따라, 광디스크(22)의 기록면에는 주빔과 크로스토크성분을 최적으로 제거하기 위한 부빔이 조사되고 그 기록면으로부터 반사된 주빔과 부빔은 대물렌즈 (20)및 빔스프리터(18)를 경유하여 PBS(24)에 입사되고 이 PBS(24)에 의해 분리되어 제1 및 제2 광검출기(26, 28)에 각각 입사되어진다. 제1 광검출기(26)는 주빔으로부터 정보신호가 포함된 고주파신호를 검출하고 제2 광검출기(28)는 부빔으로부터 인접트랙의 크로스토크 성분을 검출하게 된다. 차동증폭기(32)는 제1 광검출기(26)로부터의 고주파신호에서 제2 광검출기(28)로부터의 크로스토크 성분을 제거하여 정확한 재생신호를 출력하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업 장치에 의하면, 다수개의 위상편으로 이루어진 편광위상판을 이용하여 광디스크의 트랙피치에 따라 부빔의 위치를 용이하게 조절함으로써 크로스토크성분을 최적으로 제거할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 편광위상판을 이용하여 크로스토크 성분을 제거하기 위한 부빔을 생성하는 광픽업 장치에 있어서,
    상기 편광위상판이 위상판 중심을 기준으로 양측이 적어도 2개 이상의 위상이 다른 위상편으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부빔의 위치는 상기 편광위상판의 중심에 배치되는 2개의 위상편의 폭에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광위상판의 중심에 배치되는 2개의 위상편은 외측으로 소정의 곡률을 갖는 것을 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상편은 인접한 위상편들과 180°의 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    외측에 배치된 위상편은 인접한 위상편들과 180°+α(-π/2<α<π/2) 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광빔을 발생하는 광원과,
    상기 광원으로부터 상기 편광위상판을 경유한 광빔을 광디스크에 집광하는 대물렌즈와,
    상기 광디스크로부터 반사된 광빔을 검출하기 위한 광검출기와,
    상기 편광위상판으로부터의 광빔을 상기 대물렌즈 쪽으로 진행시키고 상기 광디스크로부터 상기 대물렌즈를 경유한 반사광빔을 상기 광검출기 쪽으로 진행시키는 빔스프리터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광검출기는
    상기 광디스크로부터 반사된 주빔을 검출하기 위한 제1 광검출기와,
    상기 광디스크로부터 반사된 부빔을 검출하기 위한 제2 광검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사광빔을 상기 주빔과 부빔을 분리하여 상기 제1 및 제2 광검출기 각각으로 진행시키기 위한 편광빔스프리터와,
    상기 편광위상판으로부터 광빔을 상기 빔스프리터쪽으로 평행하게 진행시키는 시준렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광위상판의 중심에 배치되는 2개의 위상편의 폭은 상기 대물렌즈의 직경보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
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