KR20010054243A - 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업 방법 및 광픽업장치 - Google Patents

홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업 방법 및 광픽업장치 Download PDF

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KR20010054243A
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손동준
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Abstract

광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자 기능과 디스크에서 반사되어 돌아온 보조빔과 주빔을 검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자 기능을 하나의 소자로 실행하는 광픽업 방법 및 광픽업 장치에 관한 것으로서, 레이저 광원, 레이저광원에서 출사된 빔을 하나의 주빔과 두 개의 보조빔으로 분할하여 회절시키는 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈, 홀로그래픽 광학소자 모듈을 통과한 빔을 광 디스크상에 초점??춤하는 대물렌즈와 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하는 광검출기를 포함하고, 홀로그래픽 광학소자 모듈은 광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자의 영역과 광 디스크에서 반사되어 돌아온 세 개의 빔을 포커싱오차신호 측정 및 트래킹오차신호 측정을 위해 검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자의 영역을 갖고, 회절격자 영역과 홀로그래픽 광학소자의 영역은 모듈의 하나의 면내에 동시에 형성된다.
이러한 광픽업 장치 및 방법을 이용하는 것에 의해 기존의 광픽업에서 회절격자 홀로그래피 광학소자 모듈을 만들기 위해 두번하던 식각을 한 번의 식각으로 제작하므로, 제작비용을 감소시킬 수 있다.

Description

홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업 방법 및 광픽업 장치{ Optical Pick-up Head using Holographic Optical Elcment }
본 발명은 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업 방법 및 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자 기능과 디스크에서 반사되어 돌아온 보조빔과 주빔을 검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자 기능을 하나의 소자로 실행하는 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업 방법 및 광픽업 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이중칼날 주사방법으로 포커싱오차신호를 검출하는 기존의 광픽업 헤드장치는 도1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 도 1에 있어서, (1)은 레이저광원, (2)는 유리나 플라스틱으로 된 육면체의 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈, (3)은 모듈(2)의 아랫면에 형성된 회절격자, (4)는 모듈(2)의 윗면에 형성된 홀로그래픽 광학소자, (5)는 대물렌즈, (6)은 정보를 기록 또는 재생하는 광디스크, (7)은 광검출기이다. 회절격자(3)과 홀로그래픽 광학소자(4)는 도 2에 도시된 바와 같이 모듈(2)에 각각 식각되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저광원(1)에서 나온 빔은 모듈(2)의 하부에 형성된 회절격자(3)를 통과하면서 회절격자에 영향받지 않고 그대로 통과하는 투과빔과 회절격자에 의해 ±1차로 회절되는 두개의 회절빔으로 분할된다. 투과빔은 포커싱오차신호 측정에 사용되는 주빔이고, ±1차로 회절된 두개의 빔은 트래킹오차신호 측정에 사용되는 보조빔이다. 이 세개의 빔은 홀로그래픽 광학소자(4)를 지나면서 일부가 회절되지만, 이 빔들은 사용하지 않고 홀로그래픽 광학소자(4)를 그대로 투과하는 나머지 빔만을 이용한다. 홀로그래픽 광학소자(4)를 투과한 세개의 빔은 대물렌즈(5)에 의해 디스크(6)의 트랙에 집광되어 기록된 정보를 읽은 후 반사되어 다시 대물렌즈(5)를 거쳐 홀로그래픽 광학소자(4)로 입사한다. 홀로그래픽 광학소자(4)는 도 2와 같이 격자주기가 서로 다른 두 개의 반원 홀로그램(H1과 H2)으로 이루어져 있으며, 광검출기(7)은 도 3과 같이 5개의 분할검출기(D1∼D5)로 이루어져 있다. 홀로그래픽 광학소자(4)에서 주빔의 일부는 주기가 긴 영역(H1)에 의해 분할검출기(D2)로 회절되어 빔 s2a가 되고 나머지는 주기가 짧은 영역(H2)에 의해서 분할검출기(D3와D4)로 회절되어 빔 s2b가 된다. 마찬가지로 두개의 보조빔은 광학소자(4)내의 H1과 H2에 의해 분할검출기(D1)과 (D2)로 회절되어 각각 빔 s1a, s1b 및 s3a, s3b가 된다. 회절된 빔들은 대물렌즈(5)와 디스크(6) 사이의 거리가 변함에 따라 빔 모양이 도 3의 a, b, c와 같이 변한다. 대물렌즈의 초점이 디스크의 트랙에 잘 맞은 경우에는 도3b와 같이 빔 s2b의 모양이 작은 원형이 되면서 분할검출기(D3)과 (D4)로 똑같이 양분되지만, 초점이 맞지 않으면 빔 모양이 반원형으로 변하면서 두 분할검출기에 도달하는 빔의 양에 차이가 생긴다. 따라서, 두 분할검출기(D3)와 (D4)의 출력신호의 차이를 구하면 초점 조절이 가능한 포커싱오차신호를 얻는다.
분할검출기(D1)과 (D5)는 보조빔을 측정하여 트래킹오차신호를 얻기 위한 분할검출기로 보조빔들이 2분할 홀로그래픽 광학소자(4)에 의해 분할되어 회절되어도동일한 보조면에서 회절된 빔은 동일한 분할검출기에 도달하면 홀로그래픽 광학소자의 영향을 받지 않고 보조빔이 가지고 있는 트랙의 위치정보를 그대로 얻는다.
이 트래킹오차신호는 빔 모양과는 관계가 없으며 주빔이 광디스크(6)의 트랙 중앙에 정확히 입사할 경우에 두 보조빔의 위치도 트랙의 중앙에 대하여 대칭이 되므로, 똑 같은 양의 빔이 반사되고, 주빔이 트랙에서 벗어나면 두 보조빔의 위치가 비대칭이 되어 반사되는 양이 달라지게 되므로, 두 보조빔의 차이를 측정하여 주빔의 위치를 정확하게 제어한다.
상기 종래기술에서는 두 개의 소자로 분리된 홀로그래픽 광학소자(4)와 회절격자(3)를 함께 사용하기 때문에 두 광학소자를 하나의 유리보틀에 배치하기 위해 어느 하나의 소자를 식각한 후에 나머지 소자를 반대면의 정확한 위치에 식각하여야 하기 때문에 제조공정이 까다롭고 식각을 두 번 시행해야 하는 문제가 있다. 또한,주물을 사용하여 제작하는 경우에도 두 면에 형상으로 기록하여야 하므로, 그만큼 어렵고 제조비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 홀로그래픽 광학소자의 기능과 회절격자의 기능을 구현하는 하나의 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업 방법 및 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 한 번의 식각만으로 필요한 소자를 제작하고,광학소자 모듈 제작시 두 소자의 상호위치를 정밀하게 조절할 필요가 없는 광픽업 방법 및 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈을 사용하여 이중칼날 주사방법으로 포커싱 오차신호를 측정하는 종래의 광픽업 헤드의 개략 정면도,
도 2는 도 1의 광픽업에 사용되는 회절격자와 2분할 홀로그래픽 광학소자를 나타내는 도면,
도 3은 광디스크와 대물렌즈의 거리에 따라 검출기에서의 빔 변화를 나타낸 도면으로서, 도3a는 거리가 가까울 때, 도3b는 초점이 맞았을 때, 도3c는 거리가 멀 때를 나타낸 도면,
도 4a는 소자 하나로 도 1의 종래의 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈의 기능을 실행하는 본 발명의 홀로그래픽 광학소자를 나타낸 도면이고, 도4b는 디스크 트랙과의 상대적인 위치관계를 나타낸 도면,
도 5는 광픽업에서 도 4의 홀로그래픽 광학소자와 함께 사용되는 광검출기의 위치 관계도,
도 6은 도 4의 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광픽업의 설명도,
도 7은 광원에서 나온 빔이 홀로그래픽 광학소자를 지나면서 여럿으로 분할된 상태를 나타내는 도면,
도 8은 디스크에서 반사되어 되돌아 오고, 포커싱 오차측정에 사용되는 주 빔이 홀로그래픽 광학소자를 지나면서 여러빔으로 분할된 상태를 나타내는 도면,
도 9는 첫번째 보조빔이 홀로그래픽 광학소자에 의해 각 검출기로 분할된 상태를 나타내는 도면,
도 10은 두번째 보조빔이 홀로그래픽 광학소자에 의해 각 검출기로 분할된 상태를 나타내는 도면.
*도면의 주요부호에 대한 설명*
(1) : 레이저광원, (2) : 광학소자 모듈,
(3) : 회절격자, (4) : 홀로그래픽 광학소자,
(5) : 대물렌즈, (6) : 광디스크,
(7) : 광검출기 (21a) : 회절격자 영역
(21b) : 홀로그래픽 광학소자 영역
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광픽업장치는 레이저 광원, 레이저광원에서 출사된 빔을 하나의 주빔과 두 개의 보조빔으로 분할하여 회절시키는 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈, 홀로그래픽 광학소자 모듈을 통과한 빔을 광 디스크상에 초점??춤하는 대물렌즈와 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하는 광검출기를 포함하고, 홀로그래픽 광학소자 모듈은 광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자의 영역과 광 디스크에서 반사되어 돌아온 세 개의 빔을 포커싱오차신호 측정 및 트래킹오차신호 측정을 위해 검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자의 영역을 갖고, 회절격자 영역과 홀로그래픽 광학소자의 영역은 모듈의 하나의 면내에 동시에 형성된다.
또 본 발명에 있어서, 회절격자 영역과 홀로그래픽 광학소자의 영역의 식각 깊이는 동일하다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광픽업 방법은 레이저 광원, 레이저광원에서 출사된 빔을 하나의 주빔과 두 개의 보조빔으로 분할하여 회절시키는 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈, 홀로그래픽 광학소자 모듈을 통과한 빔을 광 디스크상에 초점??춤하는 대물렌즈와 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하는 광검출기를 포함하는 광픽업장치의 광픽업으로서, 광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자의 영역과 광디스크에서 반사되어 돌아온 세 개의 빔을 포커싱오차신호 측정 및 트래킹오차신호 측정을 위해 검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자의 영역을 갖고, 회절격자 영역과 홀로그래픽소자의 영역이 하나의 면내에 동시에 형성된 홀로그래픽 광학소자 모듈을 사용한다.
또, 본 발명에 있어서, 광픽업에서 포커싱오차신호 측정용 주빔으로서 광원에서 나온 빔중에서 홀로그래픽 광학소자 영역에서 회절되지 않고 그대로 통과한 빔이 디스크에서 반사되어 홀로그래픽 광학소자 영역을 지나면서 회절된 ±1차 회절빔을 사용한다.
또, 본 발명에 있어서, 광픽업에서 트래킹오차신호 측정용 두 보조빔으로서 광원에서 나온 빔중에서 홀로그래픽 광학소자의 회절격자영역에서 ±1차 회절된 두 빔이 각각 디스크에서 반사되어 홀로그래픽 광학소자의 회절격자영역을 다시 지나면서 회절하지 않고 그대로 투과한 빔을 사용한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 구체적으로 설명한다. 또한, 동일 구성요소에는 동일 부호를 부여하고 반복적인 설명은 생략한다.
도 4a는 소자 하나로 도 1의 종래의 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈의 기능을 실행하는 본 발명의 홀로그래픽 광학소자를 나타낸 도면이고, 도4b는 디스크 트랙과의 상대적인 위치관계를 나타낸 도면이다. 도 4a에 있어서, (21)은 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학소자 모듈이다. 이 광학소자 모듈(21)의 가운데영역(21a)이 광원(1)에서 나온 빔을 셋으로 분할되어 하나의 주빔과 두 보조빔을 만드는 회절격자 기능을 하고, 그 좌우로 나누어진 영역(21b)가 디스크(6)에서 반사되어 돌아온 빔을 검출기로 회절시켜 포커싱오차신호를 측정할 수 있게 하는 홀로그래픽 광학소자기능을 한다. 본 발명에 있어서는 두 영역(21a)과 (21b)의식각두께를 같게 형성하므로, 두 영역(21a)과 (21b)의 회절효율은 같다.
회절격자영역(21a)은 트래킹오차신호를 측정하기 위한 두 보조빔이 디스크(6)의 트랙(9)위에 도4b와 같이 위치하도록 트랙(9)와 일정한 각도 θ로 기울어져 있다. 한편, 회절격자영역(21a)을 지나는 보조빔을 트래킹오차신호 측정에 사용하고, 홀로그래픽 광학소자 영역(21b)에서 회절되는 빔을 포커싱오차신호 측정에 사용하므로, 도5에 도시된 바와같이 광픽업의 검출기(7A1, 7A2, 7B1, 7B2)는 광원을 기준으로 포커싱오차신호 측정용 검출기와 트래킹오차신호 측정용 검출기가 분리되어 서로 수직한 방향에 놓여 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면 포커싱 오차측정방법에 따라 포커싱오차 측정용 검출기는 하나만 사용할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학소자 모듈(21)을 사용하는 광픽업을 나타낸 도면이고, 도 7은 광원(1)에서 나온 빔이 홀로그래픽 광학소자를 지나면서 여럿으로 분할된 상태를 나타내는 도면이다. 광원(1)에서 나온 빔은 홀로그래픽 광학소자 모듈(21)을 지나면서 도 7과 같이 여러 빔으로 분할된다. 분할되는 빔은 회절되지 않고 그대로 통과되는 원형빔(11a), 회절격자영역(21a)를 지나면서 회절된 ±1차 회절빔((11b), (11c)), 홀로그래픽 광학소자영역(21b)을 지나면서 회절된 4개의 ±1차 빔(11d, 11e, 11f, 11g) 등 7개이다. 이중에서 4개의 회절빔(11d, 11e, 11f, 11g)은 회절각도를 조절하여 대물렌즈(5) 바깥으로 사라지게하여 사용하지 않는다. 따라서, 광원(1)에서 나온 빔은 홀로그래픽 광학소자모듈(21)을 지나면서 홀로그래픽 광학소자 모듈(21)을 그대로 투과한 원형빔(11a)와회절격자 영역에 의해 회절된 두 개의 ±1차 회절빔(11b, 11c)으로 분할된다. 투과원형빔(11a)는 포커싱오차신호 측정에 사용될 주빔이 되고, 나머지 두개의 ±1차 회절빔(11b)와 (11c)은 트래킹오차신호를 측정하는 보조빔이 된다. 주빔(11a)는 대물렌즈(5)에 의해 디스크(6)의 중앙에 상(8a)을 맺고 두 개의 보조빔(11b, 11c)는 각각 트랙(9)의 상단과 하단에 위치(8b, 8c)하게 된다.
디스크(6)에서 반사되어 대물렌즈(5)를 거쳐 다시 홀로그래픽 광학소자 모듈(21)로 되돌아온 주빔(11a)은 홀로그래픽 광학소자 모듈(21)을 지나면서 다시 일곱 개의 빔으로 분할된다. 도 8과 같이 원형투과빔(12a), 회절격자영역(21a)을 지나면서 회절된 ±1차 회절빔(12b, 12c), 홀로그래픽 광학소자영역(21b)을 지나면서 회절된 4개의 ±1차 회절빔(12d, 12c, 12f, 12g)으로 분할된다. 원형투과빔(12a)는 레이저 광원(1) 방향으로 가고, 4개의 ±1차 회절빔(12d∼12g)은 포커싱오차신호 측정을 위한 검출기(7A1, 7A2)로 가서 포커싱오차신호 측정에 사용된다. 이때 포커싱오차신호를 위한 방법은 홀로그래픽 광학소자영역(21b)와 검출기 배열을 적절하게 조절함으로써 이중칼날 측정방법 이외에도 비점수차방법 등 여러 가지 방법으로 포커싱 오차신호를 측정할 수 있다.
한편, 2개의 ±1차 회절빔(12b, 12c)은 트래킹오차신호를 측정하기 위한 검출기(7B1, 7B2)로 가는데 두 빔의 양이 항상 같게되므로, 트래킹오차신호 측정에 영향을 끼치지 않는다.
한편, 두 보조빔(11b, 11c)도 디스크(6)에서 반사되어 대물렌즈(5)를 거쳐 홀로그래픽 광학소자 모듈(21)로 되돌아오는데 대부분의 빔이 회절격자영역(21a)으로 들어온다. 두 보조빔중 ±1차 회절빔(11b)은 회절격자영역(21a)을 지나면서 투과빔(13a)과 ±1차 회절빔(13b, 13c)의 세 빔으로 분할된다. 이때, 도 9와 같이 -1차 회절빔(13c)은 레이저광원(1)으로 가고 투과빔(13a)은 트래킹오차 측정용 검출기(7B1)로 가고 +1차 회절빔(13b)은 검출기가 없는 바깥영역으로 간다. 다른 보조빔(11c)도 회절격자영역(21a)을 지나면서 도 10과 같이 투과빔(14a)과 ±1차 회절빔(14b, 14c)의 세 빔으로 분할되고, -1차 회절빔(14c)은 레이저광원(1)으로 가고, 투과빔(14a)은 트래킹오차측정용 검출기(7B2)로 가고, +1차 회절빔(14b)은 검출기가 없는 바깥영역으로 간다. 여기서, 빔(12b)와 빔(12c)는 그 양이 항상 같으므로 두 검출기(7B1, 7B2)신호의 차이값은 빔(13a)와 빔(14a)의 값에만 영향을 받는다. 따라서, 트래킹오차신호는 두 검출기(7B1), (7B2)로부터 그 차이를 구하여 얻는다.
이상 본 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 변경가능한 것은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 광픽업에서 회절격자 홀로그래픽 광학소자 모듈을 만들기 위해 두번하던 식각을 홀로그래픽 광학소자와 회절격자의 기능을 가진 홀로그래픽 광학소자를 한 번의 식각으로 제작하므로, 제작비용을 많이 감소시킬 수 있다.
또한 상하의 회절격자와 홀로그래픽 광학소자를 정밀하게 배치하는 작업이필요없으므로, 제작 비용을 더 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 레이저 광원,
    상기 레이저광원에서 출사된 빔을 하나의 주빔과 두 개의 보조빔으로 분할하여 회절시키는 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈,
    상기 홀로그래픽 광학소자 모듈을 통과한 빔을 광 디스크상에 초점??춤하는 대물렌즈와
    상기 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하는 광검출기를 포함하고,
    상기 홀로그래픽 광학소자 모듈은 상기 광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자의 영역과 상기 광 디스크에서 반사되어 돌아온 세 개의 빔을 포커싱오차신호 측정 및 트래킹오차신호 측정을 위해 상기 검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자의 영역을 갖고,
    상기 회절격자 영역과 상기 홀로그래픽 광학소자의 영역은 상기 홀로그래픽 광학소자 모듈의 하나의 면내에 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회절격자 영역과 상기 홀로그래픽 광학소자의 영역의 식각 깊이는 동일한 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  3. 레이저 광원, 상기 레이저광원에서 출사된 빔을 하나의 주빔과 두 개의 보조빔으로 분할하여 회절시키는 회절격자-홀로그래픽 광학소자 모듈, 상기 홀로그래픽 광학소자 모듈을 통과한 빔을 광 디스크상에 초점??춤하는 대물렌즈와 상기 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하는 광검출기를 포함하는 광픽업장치의 광픽업으로서,
    상기 광원에서 나온 빔을 두 개의 보조빔과 하나의 주 빔으로 분할하는 회절격자의 영역과 상기 광 디스크에서 반사되어 돌아온 세 개의 빔을 포커싱오차신호 측정 및 트래킹오차신호 측정을 위해 상기 광검출기로 보내는 홀로그래픽 광학소자의 영역을 갖고, 상기 회절격자 영역과 상기 홀로그래픽 광학소자의 영역이 하나의 면내에 동시에 형성된 홀로그래픽 광학소자 모듈을 사용하는 것을 특징으로 하는 광픽업 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광픽업에서 포커싱오차신호 측정용 주빔으로서 상기 광원에서 나온 빔중에서 상기 홀로그래픽 광학소자 영역에서 회절되지 않고 그대로 통과한 빔이 상기 광 디스크에서 반사되어 상기 홀로그래픽 광학소자 영역을 지나면서 회절된 ±1차 회절빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 광픽업 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광픽업에서 트래킹오차신호 측정용 두 보조빔으로서 상기 광원에서 나온 빔중에서 상기 홀로그래픽 광학소자의 회절격자영역에서 ±1차 회절된 두 빔이각각 상기 광 디스크에서 반사되어 상기 홀로그래픽 광학소자의 회절격자영역을 다시 지나면서 회절하지 않고 그대로 투과한 빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 광픽업 방법.
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