KR20000055631A - 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치 및 포커스에러 보정방법 - Google Patents

포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치 및 포커스에러 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포커스에러 신호를 안정적으로 보정하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 포커스에러 보정기능을 갖는 광픽업장치는 디스크에서 반사되는 광빔의 포커스 오프셋량이 상쇄되도록 자신의 광검출편들이 배치된 광검출기와, 반사광빔을 상기 광검출기의 광검출편으로 맵핑시키는 홀로그램소자를 구비한다.
이에따라, 본 발명에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 랜드/그루브의 트랙구조를 갖는 디스크의 포커스 오프셋량에 대응하도록 포커스에러를 보정하여 안정적인 포커스 서보를 수행하게 된다.

Description

포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치 및 포커스에러 보정방법 {Optical Pick-Up Apparatus with Focus Error Correcting Function and Focus Error Correcting Method}
본 발명은 광디스크에 광학적으로 액세스 하는 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 포커스에러 신호를 안정적으로 보정하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치 및 포커스에러 보정방법에 관한 것이다.
최근, 광 기록/재생분야에 있어 기하급수적으로 늘어나고 있는 정보를 효율적으로 처리하기 위해서 대용량의 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구에 대응하여 DVD-RAM(Digital Versatile Disc - Random Access Memory) 등의 광디스크에서는 산(Land)과 골(Groove) 모두에 정보를 기록하는 소위 산/골 기록방식이 제안되고 있다. 또한, 디스크에 정보를 기록/재생하기위해 광학적으로 액세스하는 광픽업장치들은 통상 비점수차법을 이용하여 포커스 서보를 행하게 된다. 이러한 비점수차법은 산/골 트랙구조를 갖는 디스크의 포커스 서보를 안정적으로 수행하기 어렵게 된다. 이하, 도 1 내지 도 2를 결부하여 이에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 종래의 광픽업장치는 광빔을 발생하는 광원(2)과, 광빔을 디스크(10)상의 한점에 집속시키는 대물렌즈(8)와, 광원(2)과 대물렌즈(8) 사이에 위치하여 광원(2)에서 입사되는 광빔은 투과시킴과 아울러, 반사광빔을 반사시키는 빔스프리터(Beam Splitter;6 이하 "BS"라 한다)와, 광원(2)과 빔스프리터(6) 사이에 위치하여 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(4)와, 빔스프리터(6)에서 반사된 광빔을 광검출기(14)쪽으로 집속하는 센서렌즈(Sensor Lens;12)를 구비한다. 광원(2)에서 방사된 빔은 시준렌즈(4)에 의해 평행하게 BS(6)쪽으로 진행하게 된다. BS(6)를 투과한 광빔은 대물렌즈(8)에의해 디스크(10) 상의 한점에 집광된다. 디스크(10)에서 반사된 광은 역광로를 경유한후 BS(6)에의해 반사되어 센서렌즈(12)로 진행하게 된다. 이 경우, 센서렌즈(12)는 비점수차법에의해 포커스 서보를 수행하기위해 실린더렌즈(Cylinder Lens)를 사용하는 것이 바람직하다. 센서렌즈(12)를 경유한 광빔은 4분할 광검출기(Photo Detector;14 이하 "PD"라 한다)에 입사되어 디스크의 재생/기록 및 서보가 수행되어 진다. 이때, 센서렌즈(12)를 경유하여 4분할 광검출기(14)에 형성되는 빔의 형상 및 포커스 에러신호(Focus Error Signal; 이하 "FES"라 한다)가 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 결부하여 비점수차법에 대하여 살펴보기로 한다. 센서렌즈(12)를 경유한 광빔의 종축이 결상되는 A부분에 4분할 PD(14)를 설치할 경우, 도 2의 (a)에 도시된 형태의 광빔이 검출되며 FES는 음(-)에 해당된다. 센서렌즈(12)를 경유한 광빔이 횡축이 결상되는 C부분에 4분할PD(14)를 설치할 경우, 도 2의 (c)에 도시된 형태의 광빔이 검출되며 FES는 양(+)에 해당된다. 또한, A부분과 C부분의 중앙에 4분할 PD(14)를 설치할 경우, 도 2의 (b)에 도시된바와같이 원형을 갖는 광빔이 검출되며 FES는 "0"에 해당된다.
한편, 랜드/그루브의 트랙구조를 갖는 디스크는 비점수차법으로 포커스 서보를 수행하기위해 랜드/그루브의 트랙구조를 가로질러 지나갈때 허위의(False) FES가 발생한다. 이에 대하여 상세히 설명하면, 랜드/그루브의 트랙구조를 갖는 디스크의 재생시에는 기하광학적인 영향에의해 4분할 PD(14)가 디포커스위치에 설치된 것과 동일하게 된다. 이에따라, 4분할 PD(14)에서는 포커스 오프셋(Focus Offset)이 발생하게 된다. 실제로, 랜드의 트랙구조에서는 대물렌즈(8)가 정확한 위치에 있더라도 PD(14)상에는 횡축의 타원형으로 맵핑되며, 그루브의 트랙구조에서는 대물렌즈(8)가 정확한 위치에 있더라도 PD(14)상에는 종축의 타원형이 맵핑되어진다. 즉, 랜드/그루브 트랙구조를 갖는 디스크를 비점수차법으로 포커스 서보할 경우 기하광학적 영향에의해 포커스 오프셋량에 대응하는 허위의 FES(또는 광학적 크로스토크(Optical Crosstalk))가 발생하게 된다. 이때, 랜드/그루브의 트랙구조를 갖는 디스크를 비점수차법으로 포커싱 서보를 수행할 경우 디포커스량에 대한 "S곡선"이 도 3의 (a)에 도시되어 있다. 또한, 허위의 FES는 광픽업과 광디스크의 특성에 따라 달라지지만 도 3의 (b)에 도시된바와같이 특히, 트랙방향과 ±45°인 비점수차가 다른 수차들보다 상대적으로 큰 포커스에러가 발생하게 됨을 알수있다. 즉, 트랙방향과 특정 각도의 비점수차를 갖는 광픽업으로 랜드/그루브 디스크에 대한 포커스에러 신호가 너무 크게되어 기록/재생을 정확하게 수행하기 어렵게 된다. 이로인해, 랜드/그루브 트랙구조를 갖는 디스크를 비점수차법을 이용하여 FES를 정확하게 검출하기 어려운 문제점이 도출되고 있다. 이에따라, 트랙방향과 임의의 각도 (특히, ±45°)를 갖는 비점수차를 갖는 광픽업으로도 랜드/그루브 디스크의 포커스 서보 및 트랙킹 서보를 안정적으로 수행하기위한 새로운 방안이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 포커스에러 신호를 안정적으로 보정하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치 및 포커스에러 보정방법을 제공 하는데 있다.
도 1은 종래의 광픽업장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 비점수차법에의한 포커스서보 방법을 설명하기위해 도시한 도면.
도 3은 도 1의 허위 포커스에러 신호의 파형을 도시한 파형도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치의 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 홀로그램 소자에 입사되어 광검출기 상에 분포되는 광빔의 강도를 설명하기위해 도시한 도면.
도 6은 도 4의 광검출기의 구조 및 광빔의 분포를 설명하기위해 도시한 도면.
도 7은 보정된 허위의 포커스에러 신호를 도시한 파형도.
도 8은 도 7을 확대하여 도시한 도면.
도 9는 45°비점수차를 갖는 광빔이 랜드/그루브에 따른 광검출기상에 맵핑된 형태를 도시한 도면.
도 10은 종래의 포커스 에러신호와 본 발명의 포커스 에러신호의 파형을 도시한 파형도.
도 11 본 발명의 다른 실시예에 따른 광픽업장치의 구성을 도시한 도면.
도 12는 도 11의 홀로그램소자의 형태와 광검출기상의 광빔의 분포를 도시한 도면.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
2,22 : 광원 4,24,36 : 시준렌즈
6,26 : 빔스프리터 8,28 : 대물렌즈
10,30 : 디스크 12 : 비점수차 렌즈
14,40 : 광검출기 32 : λ/4판
34 : 반사미러 38 : 홀로그램 소자
42 : 센서렌즈
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 포커스에러 보정기능을 갖는 광픽업장치는 디스크에서 반사되는 광빔의 포커스 오프셋량이 상쇄되도록 자신의 광검출편들이 배치된 광검출기와, 반사광빔을 상기 광검출기의 광검출편으로 맵핑시키는 홀로그램소자를 구비한다.
본 발명에 따른 포커스에러 보정방법은 광검출기에서 검출되는 광빔의 위치 및 광량으로부터 복수개의 서로 다른 포커스에러 신호를 검출하는 단계와, 포커스에러 신호의 차신호로부터 최종 포커스에러신호를 구하는 단계를 포함한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 4 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 포커스에러 보정기능을 갖는 광픽업장치는 광빔을 발생하는 광원(22)과, 광빔을 디스크(30)상의 한점에 집속시키는 대물렌즈(28)와, 광원(22)과 대물렌즈(28) 사이에 위치하여 광원(22)에서 입사되는 광빔을 투과시킴과 아울러, 반사광빔을 반사시키는 편광 빔스프리터(Polarizing Beam Splitter;26 이하 "PBS"라 한다)와, 광원(22)과 PBS(26) 사이에 위치하여 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(24)와, PBS(26)와 대물렌즈(28) 사이에 위치하여 광빔의 경로를 수직으로 반사시키는 반사미러(34)와, 반사미러(34)와 PBS(26) 사이에 위치하여 광빔의 편광특성을 변화시키는 λ/4판(32)과, 디스크(30)에서 반사되는 광빔의 포커스 오프셋량이 상쇄되도록 자신의 광검출편들이 배치된 PD(40)와, PBS(26)에서 반사된 반사광빔을 PD(40)쪽으로 집속하는 집광렌즈(36)와, 집광렌즈(36)와 PD(40) 사이에 위치하여 반사광빔을 상기 광검출기의 광검출편으로 맵핑시키는 홀로그램소자(38)를 구비한다. 본 발명에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 홀로그램 소자(Hologram Optical Element;38 이하 "HOE"라 한다)를 사용하여 랜드/그루브 트랙구조를 갖는 디스크에서 트랙 크로싱시 발생하는 디포커스량에 대응하도록 광강도 패턴(Intensity Pattern)의 보정이 가능하게 된다. 이 경우, HOE(38)는 트랙에 대해 소정의 (예를들면, ±45°)방향으로 실린더리컬 렌즈의 기능을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와같이 HOE(38)에 입사된 반사광빔은 8분할 PD(40)상에 맵핑되어진다. HOE(38)에 반사광빔이 원형으로 입사될 경우, 원형을 4개의 부분으로 나누어 각 부분을 a, b, c, d라고 한다. 이 경우, HOE(38)에는 탄젠셜방향 축을 중심으로 좌우측 홀로그램의 비점수차축이 트랙방향과 소정의 각도(예를들면, ±45°)를 이루고 있어 실린더리컬 렌즈의 기능을 수행하게 된다. 이 경우, 반사광빔의 a부분은 8분할 PD(40)상의 A 및 G에 맵핑되고 반사광빔의 b부분은 8분할 PD(40) 상의 C 및 E에 맵핑된다. 또한, 반사광빔의 c부분은 8분할 PD(40)상의 D 및 F에 맵핑되며 반사광빔의 d부분은 8분할 PD(40)상의 B 및 H에 맵핑된다.
또한, 도 6에 도시된바와같이 8분할 PD(40)에서는 A, B, E, F 4개의 광검출편에서 제1 FES를 검출하고 C, D, G, H 4개의 광검출편에서 제2 FES를 검출하게 된다. 한편, FES는 제1 FES와 제2 FES의 차를 구하여 검출하게 된다. 이 경우, 제1 FES의 포커스 오프셋이 상쇄되도록 8분할 PD(40)의 C,D,G,H를 배치하는 것이 바람직하다. 8분할 PD(40)에서의 FES와 트랙킹에러신호(TES)는 수학식 1에 나타나 있다.
수학식 1에의해 산출된 FES는 도 7에 도시된바와같이 제1 FES와 제2 FES의 차를 의미하게 된다. 이때, 제1 FES의 파형과 제2 FES의 파형은 포커스 오프셋량이 크게 나타나고 있으나, 제1 및 제2 FES의 차에 해당하는 FES의 포커스 오프셋량은 매우 작아짐을 알 수 있다. 즉, 허위의 FES가 보정됨을 알 수 있다. 본 발명에따른 FES의 파형이 도 8에 상세하게 도시되어 있다. 이 경우, 본 발명의 FES는 무수차계 및 3차 사이들(Seidel)수차에 비해 더 작은 포커스 오프셋량을 가지게 됨을 알 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면 45° 비점수차를 갖는 빔이 8분할 PD(40)에 맵핑되는 광빔의 형상이 도시되어 있다. 실제로, 랜드의 중심에 대물렌즈가 정확하게 위치하더라도 PD상에는 횡축의 타원형 광빔이 맵핑되고 그루브의 중심에 대물렌즈가 정확하게 위치하더라도 PD상에는 종축의 타원형 광빔이 맵핑된다. 이때, 45°비점수차를 갖는 빔이 PD에 맵핑될 경우, 45°기울어진 광빔이 맵핑되어 진다. 도 9의 (a)에 도시된바와같이 랜드중심일 경우 45°기울어진 횡축의 타원형광빔이 8분할 PD(40)에 맵핑되어진다. 도 9의 (b)에 도시된바와같이 그루브중심일 경우 45°기울어진 종축의 타원형광빔이 8분할 PD(40)에 맵핑되어진다.
또한, 본 발명에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 45°비점수차에 대해서만 보정효과가 있는 것이 아니고 도 10에 도시된바와같이 모든 비점수차 각에 대해서도 우수한 보정효과가 있음을 알수있다. 이때, 도 10에서 1' 은 종래의 비점수차 각에 따른 포커스에러량의 관계를 의미하며 3' 곡선은 본 발명에 따른 비점수차 각에 따른 포커스에러량의 관계를 의미한다. 상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 랜드/그루브를 갖는 디스크에 비점수차법을 적용하여도 허위의 FES를 보정하여 안정적인 포커스 서보를 수행하게 된다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치가 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 광픽업장치는 HOE(38)를 대물렌즈(28)와 반사미러(34) 사이에 위치한 λ/4판(32)에 일체화되도록 HOE(38)를 마련하여 대물렌즈(28)와 함께 액츄에이팅 되도록 구성되어 있다. 이 경우, HOE(38)에의해 8분할 PD(40)상에 맵핑되는 광빔의 형상이 도 12에 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스에러 보정기능을 갖는 광픽업장치의 동작 및 기능에 대해서는 도 4에서 충분히 기술하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 랜드/그루브의 트랙구조를 갖는 디스크에 비점수차법을 적용하여도 FES를 보정하여 안정적인 포커스 서보를 수행하게 된다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 랜드/그루브의 트랙구조를 갖는 디스크의 포커스 오프셋량에 대응하도록 포커스에러를 보정하여 안정적인 포커스 서보를 수행 할수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광빔을 랜드/그루브 트랙구조를 갖는 디스크상의 한점에 집속시키는 대물렌즈와, 상기 광원과 대물렌즈 사이에 위치하여 광원에서 발생된 광빔을 대물렌즈쪽으로 진행시킴과 아울러, 반사광빔을 반사시키는 빔분리/결합수단을 구비하는 광픽업장치에 있어서,
    상기 디스크에서 반사되는 광빔의 포커스 오프셋량이 상쇄되도록 자신의 광검출편들이 배치된 광검출기와,
    상기 반사광빔을 상기 광검출기의 광검출편으로 맵핑시키는 홀로그램소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램소자가 4분할된 것을 특징으로 하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광검출기가 8분할된 광검출편으로 구성된 것을 특징으로 하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램소자가 상기 대물렌즈와 상기 빔분리/결합수단 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  5. 광빔을 발생하는 광원과, 디스크로부터 반사되는 빔을 검출하는 광검출기를 구비한 광픽업장치를 이용한 포커스에러 보정방법에 있어서,
    상기 광검출기에서 검출되는 광빔의 위치 및 광량으로부터 복수개의 서로 다른 포커스에러 신호를 검출하는 단계와,
    상기 포커스에러 신호의 차신호로부터 최종 포커스에러신호를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스에러 보정방법.
KR1019990004370A 1999-02-09 1999-02-09 포커스에러 보정 기능을 갖는 광픽업장치 및 포커스에러 보정방법 KR100568376B1 (ko)

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