KR20060045471A - 광 리코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 디바이스 - Google Patents

광 리코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 디바이스 Download PDF

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KR20060045471A
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톰슨 라이센싱
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Abstract

본 발명은 광 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스에 관한 것으로, 상기 디바이스는 스캐닝 빔(5)을 이용하여 광 리코딩 매체(9)를 스캐닝하기 위한 광 픽업 헤드(1)와, 광 리코딩 매체(9)로부터 수신된 수신 빔(11)을 검출하기 위해 광 픽업 헤드(1)로부터 멀리 떨어져 배치된 광 검출기(2)와, 수신 빔(11)을 광 검출기(2)로 안내하기 위해 광 픽업 헤드(1)와 광 검출기(2) 사이에 배치된 광섬유(3)를 구비한다.
본 발명의 목적은, 광섬유를 통해 제어 신호를 송신하기 위해 제공되는 전술한 디바이스를 제안하는 것이다.
본 발명에 따라, 광섬유(3)는 수신 빔(11)에 관해 축에서 벗어나게 배치된다.

Description

광 리코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 디바이스{DEVICE FOR READING AND/OR WRITING OPTICAL RECORDING MEDIA}
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 광섬유 결합된 픽업 헤드 및 검출기를 도시한 도면.
도 2는 다중 모드의 광섬유의 원리를 도시한 도면.
도 3은 수신 빔의 공간 세기 분포를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 광섬유 결합된 광 픽업 헤드 및 검출기를 도시한 도면.
도 5는 검출기 어레이의 제 1 예를 도시한 도면.
도 6은 검출기 어레이의 제 2 예를 도시한 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 광 픽업 헤드 2: 광 검출기
3: 광섬유 5: 스캐닝 빔
9: 광 리코딩 매체 10, 20: 회절 광학 요소
11: 수신 빔 30: 광 결합기
본 발명은, 광섬유를 통해 광 검출기에 연결되는 광 픽업 헤드를 갖는 광 리코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 그러한 디바이스의 픽업 헤드는 컴팩트하고 경량이지만, 광섬유가 투과된 광빔의 공간 세기 분포를 스크램블링(scamble)하기 때문에, 광섬유를 통해 제어 신호를 송신하는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은, 광섬유를 통해 제어 신호를 송신하기 위해 제공되는 전술한 디바이스를 제안하는 것이다.
본 발명에 따라, 스캐닝 빔을 이용하여 광 리코딩 매체를 스캐닝하기 위한 광 픽업 헤드와, 광 리코딩 매체로부터 수신된 수신 빔을 검출하기 위해 광 픽업 헤드로부터 멀리 떨어져 배치된 광 검출기와, 수신된 광 빔을 광 검출기로 안내하기 위해 광 픽업 헤드와 광 검출기 사이에 배치된 광섬유를 구비하는, CD, DVD 등과 같은 광 리코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 디바이스는 수신 빔에 관해 축에서 벗어나게(off-axis) 배치되는 광섬유를 포함한다. 축에서 벗어난 배열은, 광섬유를 통해 안내된 후에도 수신 빔의 상이한 공간 세기 분포를 검출할 수 있게 하고, 이것은 여러 번 반사된다는 것을 의미한다. 축에서 벗어난 배열은, 비록 동일한 분포가 반드시 필요하지 않지만, 비-균일 공간 세기 분포의 정보를 유지한다. 비-균일 세기 분포의 검출은 트래킹(tracking) 및/또는 집속(focussing) 에러 신호, 또는 후속하는 최적의 트랙에 필요한 다른 에러 신호를 생성할 수 있게 한다. 광 픽업 헤드는, 데이터 항목을 판독 및/또는 기록을 가능하게 하기 위해 일반적으로 레이저 광 빔과 같은 광 빔으로 광 리코딩 매체의 데이터 트랙을 추적하기 위해 제공된다. 이러한 배열에서의 광 검출기는 광 픽업 헤드로부터 멀리 떨어져 배치되어, 광 픽업 헤드의 크기 및 중량을 감소시키고, 이에 따라 더 우수한 스캐닝 성능을 제공한다. 광섬유를 통한 광 검출기 및 광 픽업 헤드의 연결은 광 픽업 헤드로부터의 원격지에서 수신 빔을 검출할 수 있게 한다. 이러한 수신된 광 빔은 일반적으로 광 리코딩 매체로부터 반사된 광이지만, 본 발명에서는 광 리코딩 매체를 통해 투과된 빔과 같은 다른 유형의 수신 빔도 또한 가능하다.
광섬유는 다중 모드의 광섬유인 것이 바람직하다. 유리하게, 이러한 유형의 광섬유는, 심지어 광섬유가 구부러질 때조차, 매우 낮거나 왜곡이 전혀 없는 비-균일 공간 세기 분포의 정보를 유지한다.
유리하게, 광 검출기에는, 환형 링 또는 환형 대(zone)의 형태를 갖는 검출기 요소가 제공된다. 광섬유의 대칭축과 수신 빔의 전파 방향 사이에 각 분포를 유지하지만, 방위각의 작용을 보존하지 않는 광섬유에 대해, 최적의 광 검출기 설계는 검출기 요소에 대해 환형 또는 링형태의 검출기 대로 구성된다. 검출기 요소는 다소 이상적인 환형 대로 구성될 수 있다. 그러나, 상기 검출기 요소는, 또한 상이한 대가 검출기 요소 픽셀의 상이한 세트를 결합함으로써 적응적으로 배치되는 픽셀 영역으로 이루어질 수 있다.
수 개의 환형 대는 슈퍼 환형 대를 형성하도록 유리하게 적응적으로 조합된다. 광 매체의 상이한 유형 및/또는 스캐닝 빔의 상이한 파장, 또는 상이한 환경에 대해 일정하지 않은 다른 파라미터에 따라, 환형 영역 대 검출기 요소의 방사상 치수(radial dimension)를 적응적으로 변화시키는 것은 융통성있는 검출기 요소 변화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명에 따라, 픽업 헤드에는 광섬유의 입구상으로 수신 빔을 집속시키기 위한 회절 광 요소가 유리하게 제공된다. 이것은, 수신 빔 세기의 전부 또는 거의 전부가 광섬유로 향하게 되어, 손실을 최소로 감소시키기 때문에 최적화된 신호 세기의 장점을 갖는다.
바람직한 실시예에 따라, 픽업 헤드는 부분 검출 빔을 생성하는 빔 스플리터와, 부분 검출 빔을 광섬유에 결합시키는 광 결합기를 구비한다. 빔 스플리터는 상이한 유형의 에러 신호, 예를 들어 상이한 유형의 트래킹 및/또는 집속 방법을 생성하기 위해 유용한 부분 검출 빔을 생성한다. 빔 스플리터는 회절 광 요소인 것이 바람직하다. 광 결합기는 광섬유를 통해 최적의 송신에 충분한 비-균일 세기 분포를 생성한다. 이러한 분포는 상이한 부분 검출 빔에 대해 상이한 결합각(α)으로 이루어진다.
바람직하게, 광 결합기는 회절 광 요소, 렌즈 어레이, 및 결합 렌즈로 구성된다. 회절 광 요소는 렌즈 어레이의 별도의 렌즈 상에서 부분 검출 빔을 분리시킨다. 렌즈 어레이는 부분 검출 빔을 시준하고, 결합 렌즈는 렌즈 어레이 출력 빔을 광섬유의 입구에 집속시킨다.
본 발명의 다른 장점 및 세부사항은 또한 바람직한 실시예의 다음 설명에서도 또한 알 수 있다. 본 발명이 설명된 실시예에 한정되지 않다고 말할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 광섬유 결합된 광 픽업 헤드(1) 및 광 검출기(2)를 도시한다. 광 픽업 헤드(1) 및 광 검출기(2)는 광섬유(3)를 통해 연결된다. 다이오드 레이저(4)는 다른 광섬유(6)를 통해 광 픽업 헤드(1)에 안내되는 스캐닝 빔(5)을 생성한다. 광섬유-결합된 다이오드 레이저(4)에 의해 방출된 선형 편광 광은 1/4 파장판(7)을 통해 송신되고, 대물 렌즈(8)에 의해 광 리코딩 매체(9)상으로 집속된다. 편광 회절 광학 요소(10)는, 스캐닝 빔(5), 즉 광섬유 결합된 다이오드 레이저(4)로부터 나오는 광에 영향을 미치지 않도록 설계된다. 광 리코딩 매체(9)에 의해 반사된 광, 즉 수신 빔(11)은 대물 렌즈(8), 1/4 파장판(7) 및 시준기를 통해 다시 송신된다. 1/4 파장판(7)으로 인해, 수신 빔(11)의 편광은 스캐닝 빔(5)에 대해 90°만큼 회전되고, 편광 회절 광학 요소(10)는 되반사(returning) 빔에 영향을 미친다. 이 때 회절 광학 요소(10)가 광축(13)에서 약간 오프셋되어 위치하는 다중-모드 광섬유(3)의 입구(12) 상에 광을 집속시킨다. 그러므로, 수신 빔(11)의 상부 절반(U)(회색 부분), 및 수신 빔(11)의 하부 절반(L)(검은색 부분)으로부터의 광은 광섬유에 상이한 결합각(α)으로 결합된다. 점선은 하부 절반 중 가장 밑에 있는 부분에 대해 0°의 결합각을 보여주는 반면, 직선 화살표는 상부 절반 중 가장 위에 있는 부분에 대해 결합각(α)을 보여준다. 결합각이 광섬유(3)를 통해 유지되기 때문에, 2개의 절반의 세기 분포는 적합한 환형 대(AZ1, AZ2, .., AZn)를 통해 광 검출기(2)에 의해 분리될 수 있다.
광 리코딩 매체(9)를 제외한 지금까지 설명된 모든 요소들은 광섬유 결합된 광 픽업에 속한다. 스캐닝 광은 단일-모드의 광섬유(6)를 통해 광 픽업 헤드(1)에 전송된다. 후방 경로에서, 수신 광은 편광 회절 광학 요소(10)를 이용하여 다중-모드의 광섬유(3)에 결합된다. 상부 절반(U)으로부터의 광은 α의 평균각으로 광섬유(3)에 입사하는 반면, 하부 절반(L)으로부터의 광은 0°의 평균각으로 광섬유(3)에 입사한다. 결합각의 절대값이 광섬유(3)를 통해 보존되기 때문에, 환형 대(AZ1, ..., AZn)를 갖는 검출기(2)는 2개의 절반(U, L)을 분리시키는데 적합하다.
도 2는 다중 모드의 광섬유(3)의 원리를 도시한다. 완전한 다중 모드의 계단형(step-index) 광섬유에서, 광섬유의 대칭축과 빔의 주요한 전파 방향(축 각) 사이의 결합각(α)이 유지된다. 방위 방향에서 어떠한 유지 작용도 이루어지지 않기 때문에, 광섬유 출력의 원거리 필드(far field)는 환형 대(AZ1, ..., AZn)에 걸쳐 분포된다. 도 2는, 다중 모드의 광섬유(3)의 출구(14)에서의 원추 각(cone angle)(α)이 입구(12)에서의 입력에서 결합각(α)에 대응한다는 것을 나타낸다.
수신 빔의 공간 세기 분포는 도 3에 도시되며, 도 3에서, 대물 렌즈(8)의 동공(pupil)에서의 일반적인 세기 분포{푸시-풀(push-pull) 코일}가 도시된다. 상부 절반(U)의 총 세기는 하부 절반(L)에서의 총 세기와 다르고, 광 디스크(9) 상의 트랙에 대한 초점 스폿(15)의 위치에 따라 좌우된다. 일반적으로, 광 픽업은 트래킹을 위한 푸시-풀 신호를 이용한다. 이러한 신호는 대물 렌즈(8)의 동공에서의 비대칭 세기 분포를 측정함으로써 생성된다. 일반적인 세기 분포는 도면에 도시된다. 푸시-풀 신호는 상부 절반(U) 및 하부 절반(L)의 세기의 비교, 즉 (U-L)/(U+L)에 의해 얻어진다.
상부 절반(U) 및 하부 절반(L)에 대한 상이한 결합각(α)을 이용함으로써, 적합한 환형 대(AZ1, ..., AZn)를 갖는 검출기를 이용하여 다중-모드 광섬유(3)의 단부에서 2개의 절반을 분리시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따라 광섬유 결합된 광 픽업 헤드(1) 및 검출기(2)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1에서와 동일한 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다. 여기에 도시된 픽업은 푸시-풀 트래킹 방법을 통해 트래킹 에러 신호를 생성하고, 나이프-에지(knife-edge) 방법을 통해 에러 신호를 집속한다. 양쪽 방법은 종래 기술에 널리 알려져 있다. 수신 빔, 즉 디스크로부터 반사된 광은 대물 렌즈(8)를 통해 송신되고, 상기 대물 렌즈(8)는 발산 빔을 수렴 빔으로 변환한다. 이러한 실시예에서의 회절 광학 요소는 빔 스플리커(20)의 역할을 하고, 이러한 수렴 레이저 빔을 2개의 부분, 즉 상부 절반(11U) 및 하부 절반(11L)으로 분리한다. 이러한 2개의 결과적인 빔은 추가 회절 광학 요소(21) 상에 집속된다. 이러한 개략도는 나이프-에지 집속 방법을 이용하는 시스템에 대해 일반적이다. 이러한 집속 방법을 이용하는 통상적인 시스템에서, 4개의 대를 갖는 검출기는 회절 광학 요소(21)의 위치에 위치된다. 데이터 신호, 집속 및 트랙 에러 신호를 생성하기 위해, 회절 광학 요소(21) 상에 마킹된 4개의 대(A, B, C, D)의 세기는 개별적으로 검출될 필요가 있다. 다음 연산은 4개의 검출기 신호로부터 원하는 신호를 산출한다:
데이터 신호: A+B+C+D
푸시-풀: (A+B)-(C+D)
집속 에러: (A-B)+(D-C)
본 발명은 다중-모드의 광섬유(3)를 통해 4개의 신호를 송신하는 방법을 설명한다. 다시 기본 아이디어는 상이한 결합각(α)을 갖는 4개의 대(A, B, C, D)로부터의 광을 다중-모드의 광섬유(3)에 결합시켜, 각 대가 적어도 4개의 환형 대(AZ1, ..., AZn)를 갖는 적합한 검출기(2)를 통해 개별적으로 검출될 수 있다는 것이다. 도 4에서, 이것은 광축(13)에 대해 축에서 오프셋되어 위치되는 회절 광학 요소(21), 렌즈 어레이 및 렌즈(23)를 이용하여 달성된다. 회절 광학 렌즈(21), 렌즈 어레이(22) 및 렌즈(23)는 함께 광 결합기(30)의 역할을 한다. 회절 광학 요소(21)의 임무는 4개의 대(A, B, C, D) 상에 충돌하는 빔을 분리시키는 것이다. 대(A 및 C)에서, 광은 약간 위로 벗어나고, 대(B, D)에서, 광은 약간 아래로 벗어난다.
수신 빔에 대해 광섬유의 중심에서 벗어나는 것은, 도 3에 도시된 바와 같이 동공의 상부 영역(U), 및 하부 영역(L)이 상이한 절대값을 갖는 광섬유에 입사하도록 이루어진다. 이것은 영역(U 및 L)을 개별적으로 검출할 수 있게 한다.
다음으로, 렌즈 어레이(22)는 대(A, B, C, D)로부터 나오는 각 빔을 각각 개별적으로 시준하고, 축에서 벗어나 위치한 집속 렌즈(23)는 상이한 결합각을 갖는 각 빔을 다중 모드의 광섬유(3)로 향하게 한다.
도 5는 검출기 영역의 일례를 도시한다. 광 검출기(2)는 수 개의 환형 검출기 요소 대(AZ1 내지 AZ5)로 구성된다. 이들 환형 대는 상부 우측 4분면에 예시적으로 도시된 바와 같이 더 작은 환형 요소(AZ1i, AZ2i, AZ3i, AZ4i, AZ5i)로 잘 나누어질 수 있다. 상이한 광 리코딩 매체에 따라, 각(α)의 분포는 상이할 수 있다. 이 경우에, 슈퍼 환형 대(SAZi)를 형성하기 위해 수 개의 환형 대(AZi)를 조합하는 것이 제안된다. 예를 들어, 환형 대(AZ1 및 AZ2)는 슈퍼 환형 대(SAZ1)에 조합되는 반면, 환형 대(AZ3 내지 AZ5)는 슈퍼 환형 대(2)에 조합된다. 상이한 광학 상태의 경우에, 다른 배열이 더 적합할 수 있는데, 예를 들어 환형 대(AZ3)는 슈퍼 환형 대(SAZ1)에 속하는 반면, 슈퍼 환형 대(SAZ2)는 환형 대(AZ4 및 AZ5)로만 구성된다.
도 6은 검출기 영역의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 광 검출기(2)는 다수의 광 검출기 요소 픽셀(PDEi)로 구성된다. 이러한 광 검출기 요소 픽셀(PDEi)는 실제 광 파라미터에 따라 환형 대(AZi)를 형성하도록 적응적으로 조합된다. 그러한 조합은 환형 대(AZ1)에 대해 광 검출기 요소(PDEi)를 x표로 표시하는 한편, 광 검출기 요소(PDEi)를 다른 환형 대(AZ2)에 속하는 원으로 표시함으로써 개략적으로 도시된다. 이 예에서, 중심은 환형 대에 속하지 않는 것으로 표시되고, 또한 환형 대(AZ1 및 AZ2) 사이에 경계가 있다. 그러한 할당되지 않은 영역의 존재 및 크기는 특정 배열(constellation)의 광 파라미터에 따라 좌우되고, 적절히 선택된다.
달리 말하면, 본 발명은 광섬유(3)를 통해 트래킹 신호(푸시-풀)를 송신하는 방법을 언급한다. 광 픽엡 헤드(1)와 소스-검출 요소(2) 사이의 광섬유(3)의 도입은, 컴팩트한 경량의 광 픽업 헤드(1)를 달성하는 것이 가능하기 때문에 매력적이다. 그러나, 디스크(9) 및 초점 스폿(15)의 상호 작용에 의해 생성된 공간 세기 분포가 광섬유(3)에서 스크램블링될 때, 제어 신호, 즉 집속 에러 및 트래킹 에러를 광섬유(3)를 통해 송신하기 어렵기 때문에, 본 발명은 다중-모드의 광섬유(3)를 통해 푸시-풀 신호를 송신하는 방법을 제안한다. 셋업, 여기서 회절 광학 요소(10, 20)를 약간 변형시킴으로써, 초점 에러 신호를 또한 송신할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 CD, DVD, 광자기 디스크 및 다른 포맷과 같이 광 정보 캐리어(9)를 스캐닝 또는 기록하기 위한 컴팩트한 경량의 광 픽업 헤드(1)에 관한 것이다. 디스크(9) 및 초점 스폿(15)의 상호 작용에 의해 생성된 공간 세기 분포가 광섬유(3)에서 스크램블링될 때, 제어 신호, 즉 초점 에러 및 트래킹 에러를 송신하는 것이 어렵다는 점으로 인해, 광 검출기(2) 및/또는 다른 초점 및 트래킹 에러 신호 생성 수단은 광 픽업 상에서 광 픽업 헤드(1)로부터 멀리 떨어져 배치된다.
본 발명의 양상은, 광 정보 캐리어(9)를 스캐닝 또는 기록하기 위해 컴팩트한 경량의 광 픽업 헤드(1)를 제공하는 것이다. 본 발명에 따라, 광섬유 결합된 광 픽업이 제공되며, 상기 광 픽업은 광 축(13)에서 약간 벗어나 위치한 다중-모드 광섬유(3)를 통해 광 트랙 에러 신호를 제공한다. 광 픽업 헤드(1)는 광섬유(3, 6)에 의해서만 결합되고, 광 소스(4) 및 광 검출기(2)는 광 픽업 헤드(1)에 별도로 배치되어, 광 정보 캐리어(9)를 스캐닝 또는 기록하기 위한 컴팩트한 경량의 광 픽업 헤드(1)가 형성된다. 일실시예에 따라, 초점 에러 신호는 상기 다중-모드의 광섬유(3)를 통해 또한 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 광섬유를 통해 광 검출기에 연결되는 광 픽업 헤드를 갖는 광 리코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 디바이스 등에 효과적이다.

Claims (7)

  1. 광 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스로서,
    스캐닝 빔(5)을 통해 광 리코딩 매체(9)를 스캐닝하기 위한 광 픽업 헤드(1)와, 상기 광 리코딩 매체(9)로부터 수신된 수신 빔(11)을 검출하기 위해 상기 광 픽업 헤드(1)로부터 멀리 떨어져 배치된 광 검출기(2)와, 상기 수신 빔(11)을 상기 광 검출기(2)로 안내하기 위해 광 픽업 헤드(1)와 광 검출기(2) 사이에 배치된 광섬유(3)를 구비하며, 여기서 상기 광섬유(3)의 축은 상기 수신 빔(11)의 광축에 대해 중심에서 벗어나 배치되는, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광섬유는 다중 모드의 광섬유(3)인, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광 검출기(2)는 환형 대(zone) 검출기 요소(AZ1, ..., AZn)를 갖는 것을 특징으로 하는, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 수 개의 환형 대(AZ1, ..., AZn)는 슈퍼(super) 환형 대(SAZ1, ..., SAZn)를 형성하도록 적응적으로 조합되는 것을 특징으로 하는, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽업 헤드(1)는 상기 수신 빔(11)을 상기 광섬유의 입구(12) 상에 집속하기 위한 회절 광학 요소(10, 20)를 갖는 것을 특징으로 하는, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽업 헤드(1)는, 부분 검출 빔(11U, 11L)을 생성하기 위한 빔 스플리터(20), 및 상기 부분 검출 빔(11U, 11L)을 상기 광섬유(3)에 결합하기 위한 광 결합기(30)를 갖는 것을 특징으로 하는, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 광 결합기(30)는 회절 광학 요소(21), 렌즈 어레이(22), 및 결합 렌즈(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 리코딩 매체(9)를 판독 및/또는 리코딩하기 위한 디바이스.
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