KR200172920Y1 - 홀로그램소자를 채용한 광픽업 장치 - Google Patents

Abstract

광검출기의 위치오차에 따른 포커스 옵셋(offset)을 경감시킬 수 있도록 된 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치가 개시되어 있다.

이 개시된 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원과, 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와, 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 광원에서 출사되어 입사되는 광은 투과시키고 디스크에서 반사되어 입사되는 광은 회절 통과시키는 홀로그램소자와, 디스크에서 반사되어 대물렌즈와 홀로그램소자를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기를 포함하며, 홀로그램소자는 디스크에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시켜 그 광 중 일부는 광검출기를 향하도록 하고 나머지 광은 광원쪽을 향하도록 하는 제1홀로그램과, 광원과 제1홀로그램 사이에 배치되며 제1홀로그램쪽에서 입사되는 광을 회절 통과시켜 광검출기를 향하도록 하는 제2홀로그램을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

홀로그램소자를 채용한 광픽업장치{Optical pick-up apparatus by employing hologram optic element}

본 고안은 광픽업장치에 관한 것으로, 상세하게는 광검출기의 위치오차에 따른 포커스 옵셋(offset)을 경감시킬 수 있도록 된 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로 광픽업장치는 비접촉식으로 광디스크에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 장치이다.

도 1은 종래 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 종래의 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(1)과, 입사광을 수렴하는 대물렌즈(11)와, 입사광의 진행경로를 변환하는 홀로그램소자(5)와, 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기(15)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 홀로그램소자(5)의 상기 광원(1)과 마주하는 면에 입사광을 0차 회절광, ±1차회절광 등으로 회절시키는 그레이팅(3)을 더 구비한다.

상기 광원(1)은 레이저 광을 생성 출사하는 반도체 레이저이다. 상기 대물렌즈(11)는 광원(1)에서 출사되어 입사된 광을 집속시켜 디스크(20)의 기록면에 광스폿을 형성한다. 상기 홀로그램소자(5)는 광원(1)과 대물렌즈(11) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원(1)쪽에서 입사되는 광은 대부분 직진 투과시켜 디스크(20)를 향하도록 하며, 상기 대물렌즈(11)쪽에서 입사되는 광은 회절 투과시켜 상기 광검출기(15)를 향하도록 하며 비점수차를 발생시킨다.

상기 광검출기(15)는 도 2에 도시된 바와 같이, 정보신호 및 포커스 오차신호 검출을 위한 4개의 분할판(A, B, C, D)과, 3빔법에 의해 트랙킹 오차신호 검출을 위한 2개의 분할판(E, F)을 구비한다. 이때 상기 각 분할판은 광을 수광하여 각각 독립적으로 광전변환시킨다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 광픽업장치는 상기 광검출기(15)에서 수광된 오차신호를 이용하여 디스크(20) 상의 정보를 기록/재생할 위치를 결정한다.

상기 광검출기(15)는 디스크(20)의 기록면에서 반사되고, 상기 홀로그램소자(5)에 의해 경로 변환된 광을 수광하여 정보신호(RFS)와, 포커스 오차신호(FES) 및 트랙킹 오차신호(TES)를 검출한다. 이는 각 분할판(A, B, C, D, E, F) 각각에서 광전변환된 전기신호를 수학식 1과 같이 합산 및 차동 증폭함에 의해 검출된다. 여기서, 상기 포커스 오차신호(FES)의 검출은 상기 홀로그램소자(5)에 의해 발생된 비점수차를 이용한다.

그러나 기구적인 공차 등으로 인해 상기 광검출기의 위치오차가 발생되면, 이 광검출기(15)에 맺혀지는 광스폿은 예컨대, 대물렌즈(11)와 디스크(20)의 기록면 사이의 거리가 온 포커스인 경우 도 3에 도시된 바와 같이 위치될 수 있으며, 이에 따라 포커스 오차신호의 검출 오차에 따른 포커스 옵셋(offset)이 발생될 수있다. 그리고 이로 인해 정보신호의 정확한 재생이 어렵게 된다.

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광검출기의 위치오차 발생에 따른 포커스 옵셋을 경감시킬 수 있도록 된 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 도면,

도 2는 도 1의 광검출기를 개략적으로 보인 평면도,

도 3은 도 1의 광픽업장치에서 광검출기의 위치오차가 발생된 경우의 일예를 보인 도면,

도 4는 본 고안에 따른 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 도면,

도 5a 및 도 5b는 각각 본 고안에 따른 홀로그램소자의 제1 및 제2홀로그램에 의해 형성되는 광스폿의 모선축을 보인 도면,

도 6은 도 4의 광검출기를 개략적으로 보인 평면도,

도 7a, 도 7b, 도 7c는 대물렌즈와 디스크 사이의 거리에 따라 본 고안에 따른 광검출기에 맺혀지는 광스폿을 보인 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51...광원 60...홀로그램소자

63...제1홀로그램 64,66...모선축

65...제2홀로그램 71...대물렌즈

75...광검출기

상기한 바와 같은 본 고안은 광을 생성 출사하는 광원과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원에서 출사되어 입사되는 광은 투과시키고, 상기 디스크에서 반사되어 입사되는 광은 회절 통과시키는 홀로그램소자와; 상기 디스크에서 반사되어 상기 대물렌즈와 홀로그램소자를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하여 된 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치에 있어서, 상기 홀로그램소자는 상기 디스크에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시켜 그 광 중 일부는 상기 광검출기를 향하도록 하고, 나머지 광은 상기 광원쪽을 향하도록 하는 제1홀로그램과; 상기 광원과 제1홀로그램 사이에 배치되며, 상기 제1홀로그램쪽에서 입사되는 광을 회절 통과시켜 상기 광검출기를 향하도록 하는 제2홀로그램;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 각각 본 고안에 따른 홀로그램소자의 제1 및 제2홀로그램에 의해 형성된 광스폿의 모선축을 보인 도면이며, 도 6은 도 4의 광검출기를 개략적으로 보인 평면도이며, 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 대물렌즈와 디스크 사이의 거리에 따라 본 고안에 따른 광검출기에 맺혀지는 광스폿을 보인 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 고안에 따른 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치는 레이저광을 생성 출사하는 광원(51)과, 입사광을 집속시키는 대물렌즈(71)와, 입사광을 회절시키는 홀로그램소자(60)와, 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기(75)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(51)으로는 반도체 레이저 예컨대, 모서리 발광 레이저 또는 표면광 레이저를 구비한다. 상기 대물렌즈(71)는 상기 광원(51)과 디스크(80) 사이에 배치되어 광원(51)에서 출사된 광을 집속하여 디스크(80)의 기록면에 광스폿을 형성한다.

본 고안에 따른 상기 홀로그램소자(60)는 상기 광원(51)과 대물렌즈(71) 사이의 광경로 상에 배치된다. 상기 홀로그램소자(60)는 상기 광원(51)에서 출사되어 입사되는 광은 투과시키고, 상기 디스크(80)에서 반사되어 입사되는 광은 선택적으로 회절 및/또는 통과시키도록 된 제1 및 제2홀로그램(63)(65)을 구비한다. 여기서, 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65)는 광을 투과시키는 몸체(61)의 대향되는 면에 각각 구비되어, 일체로 마련될 수 있다. 이 경우 상기 제1홀로그램(63)은 상기 몸체(61)의 디스크(80)에 대향되는 면에 형성되며, 상기 제2홀로그램(63)은몸체(61)의 상기 광원(51)에 대향되는 면에 형성된다.

상기 제1홀로그램(63)은 상기 디스크(80)에서 반사되고 상기 대물렌즈(71)를 경유한 광을 회절 통과시켜 그 광 중 일부는 상기 광검출기(75)를 향하도록 하고, 나머지 광은 상기 광원(51)쪽 즉, 상기 제2홀로그램(65)쪽을 향하도록 한다.

그리고 상기 제2홀로그램(65)은 상기 광원(51)과 제1홀로그램(63) 사이에 배치되며, 상기 제1홀로그램(63) 쪽에서 입사되는 광을 회절 통과시켜 상기 광검출기(75)를 향하도록 한다. 이때, 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65)은 광검출기(75)으로 향하는 광이 상기 광검출기(75) 상의 두 위치에서 광스폿으로 맺힐 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65)의 회절각 및 후술하는 상기 광검출기(75)의 상기 홀로그램소자(60)와의 거리를 적절히 함으로써 가능하게 된다.

여기서, 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65) 각각은 비점수차를 발생시키는 비점수차 패턴을 가지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65) 각각의 모선축(64)(66)(여기서, 모선축은 홀로그램에 의해 회절되어 형성된 광스폿의 장축을 의미함)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 광검출기에 상호 선대칭되는 광스폿이 맺혀질 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 도 5a는 상기 제1홀로그램(63)에 의해 형성된 광스폿의 모선축(64)이 x축에 대해 45도의 각을 이루고, 도 5b는 상기 제2홀로그램(65)에 의해 형성된 광스폿의 모선축(66)이 x축에 대해 -45도의 각을 이루는 예를 보여준다. 여기서 x축은 디스크(80)의 반경 방향, y축은 디스크(80)에 형성된 피트 방향을 의미한다.

이와 같이 홀로그램소자(60)를 구비하면, 상기 대물렌즈(71)와 디스크(80) 사이의 거리가 온 포커스인 경우, 상기 광검출기(75)에 원형의 광스폿이 맺히게 되며, 그렇지 않은 경우 타원형의 광스폿이 광검출기(75)에 맺히게 된다. 이때 상기 타원형 광스폿의 모선축(64)(66) 즉, 장축 방향은 예컨대, 서로 직교한다.

상기 광검출기(75)는 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 독립적으로 광전변환시키며,행렬 배치를 가지는 6 분할판(A)(B)(C)(D)(E)(F)으로 이루어진다. 이때 상기 6 분할판(A)(B)(C)(D)(E)(F)은 시계 방향으로 배치되는 것이 바람직하며, 이 6분할판 상에는 상기 홀로그램소자(60)에 의해 2개의 광스폿이 형성된다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 상기 분할판(A)(B)(E)(F)에는 상기 제1홀로그램(63)에 의한 광스폿이 형성되며, 상기 분할판 (B)(C)(D)(E)에는 상기 제2홀로그램(65)에 의한 광스폿이 형성된다. 이때, 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65) 각각에 의해 광검출기(75)에 맺혀지는 2개의 광스폿은 상기한 바와 같이 제1 및 제2홀로그램(63)(65)의 모선축이 광검출기(75)에 상호 선대칭되므로 예컨대, 분할판 B 및 E의 중심축에 대해 서로 대칭 형성된다. 여기서 도 7a, 도 7b 및 도 7c 각각은 대물렌즈(71)와 디스크(80) 사이의 거리가 대물렌즈(71)의 초점거리보다 가까운 경우, 온 포커스인 경우, 초점거리보다 먼 경우 상기 광검출기(75)에 형성된 광스폿을 도시한 것이다. 이때 상기 광검출기(75)에 맺혀지는 광스폿은 기구적인 공차등으로 인해 예컨대, 분할판 B와 분할판 C쪽으로 치우쳐 맺혀질 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7c를 참조하여 본 고안에 따른 홀로그램소자(60)를 채용한 광픽업장치의 동작을 설명한다.

광원(51)에서 출사된 광은 홀로그램소자(60)를 통과한 다음, 대물렌즈(71)에 의해 집속되어 디스크(80)의 기록면에 정보의 기록/재생을 위한 적절한 크기의 광스폿으로 맺힌다. 디스크(80)에서 반사된 광은 대물렌즈(71)를 경유하여 제1홀로그램(63)에 다시 입사된다.

이 입사된 광은 제1홀로그램(63)에 의해 회절 및/또는 통과되어 일부는 상기 광검출기(75)를 향하고, 나머지는 통과하여 제2홀로그램(65)에 입사된다. 그리고 이 제2홀로그램(65)에 입사된 광은 회절되어 상기 광검출기(75)를 향하게 된다. 이때 광은 상기 제1 및 제2홀로그램(63)(65)에 의해 광검출기(75)의 각각 다른 위치에 광스폿으로 맺힌다.

상기 대물렌즈(71)와 디스크(80) 사이의 거리가 초점거리보다 짧거나 긴 경우에는 상기 제1 및 제2홀로그램(63)에 의해 야기된 비점수차에 의해 각각 도 7a 및 도 7c에 도시된 바와 같이 상기 광검출기(75)에 그 모선축이 서로 직교하는 타원형의 광스폿이 형성된다. 그리고 상기 대물렌즈(71)와 디스크(80) 사이의 거리가 온 포커스인 경우에는 도 7b에 도시된 바와 같이 상기 광검출기(75)에 원형의 광스폿이 형성된다. 이때 상기 광스폿의 형상은 대물렌즈(71)와 디스크(80) 사이의 거리가 온 포커스에서 대물렌즈(71)의 초점거리보다 가까운 쪽으로 벗어난 정도 또는 온 포커스에서 대물렌즈(71)의 초점거리보다 먼쪽으로 벗어난 정도에 따라 그 타원도가 변하게 된다.

상기 광검출기(75)은 입사되는 광을 광전변환시킴으로써 정보신호(RFS) 및포커스 오차신호(FES)를 검출한다. 이는 분할판(A)(B)(C)(D)(E)(F) 각각에서 광전변환된 전기신호를 수학식 2와 같이 합산 및 차동 증폭함에 의해 검출된다.

그리고 트랙킹 오차신호는 상기 A, C 및 E 분할판의 합신호(A+C+E)와 상기 B, D 및 F 분할판의 합신호(B+D+F)의 위상차를 구함으로써 검출된다. 이때 이와 같은 방식으로 포커스 오차신호를 검출하면 광스폿의 위치가 기구적인 공차등으로 인해 예를 들어 B 및 C 분할판 쪽으로 지나치게 치우치는 경우에도 서로 상쇄되어 정확한 포커스 오차신호의 검출이 가능하다.

상기한 바와 같은 본 고안에 따른 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치는 비점수차 패턴을 가지는 제1 및 제2홀로그램을 이용하여 광스폿을 형성하고, 6개의 분할판을 구비하는 광검출기를 이용하므로, 광검출기의 위치오차에 따른 포커스 옵셋이 경감된다. 따라서 광검출기의 위치오차에 상관없이 포커스 오차신호의 검출이 가능하므로, 정보신호를 정확히 재생할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 광을 생성 출사하는 광원과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원에서 출사되어 입사되는 광은 투과시키고, 상기 디스크에서 반사되어 입사되는 광은 회절 통과시키는 홀로그램소자와; 상기 디스크에서 반사되어 상기 대물렌즈와 홀로그램소자를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하여 된 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치에 있어서,

   상기 홀로그램소자는 상기 디스크에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시켜 그 광 중 일부는 상기 광검출기를 향하도록 하고, 나머지 광은 상기 광원쪽을 향하도록 하는 제1홀로그램과; 상기 광원과 제1홀로그램 사이에 배치되며, 상기 제1홀로그램쪽에서 입사되는 광을 회절 통과시켜 상기 광검출기를 향하도록 하는 제2홀로그램;을 구비하며,

   상기 제1 및 제2홀로그램 각각의 모선축은 상기 제1홀로그램에 의해 상기 광검출기상에 맺혀지는 제1광스폿과 상기 제2홀로그램에 의해 상기 광검출기상에 맺혀지는 제2광스폿이 상기 광검출기에 상호 선대칭되게 맺혀질 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광검출기는 각각 독립적으로 광전변환시키며, 3×2 행렬 배치를 가지며 시계방향으로 배치된 6분할판(A)(B)(C)(D)(E)(F)으로 이루어지고,

   상기 각 분할판과 그 검출신호를 동일 기호로 표시할 때, 포커스 오차신호(FES)는 아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2홀로그램 각각은 비점수차를 발생시키는 비점수차 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 홀로그램소자를 채용한 광픽업장치.