KR20060126800A - Optical device for recording and reproducing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 트랙들을 구비한 정보매체를 주사하며, 구면수차를 보상하는 수단을 구비한 광학주사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical scanning device having means for scanning an information carrier with tracks and for compensating spherical aberration.
본 발명은, 광 디스크에 대해 기록 및 판독을 하는 광 디스크 장치, 예를 들어, CD, DVD 및/또는 블루레이 디스크(BD) 레코더 및 플레이어에 특히 적합하다.The present invention is particularly suitable for optical disc devices, such as CD, DVD and / or Blu-ray Disc (BD) recorders and players, which record and read to optical discs.
다수의 광학주사장치는 구면수차를 보상하는 수단을 필요로 한다. 실제로는, 정보층을 보호하는 투명층을 통해 광학주사장치에 의해 정보매체가 주사되는 일이 빈번하다. 투명층의 두께의 작은 변동은 투명층을 통과하는 고개구율 방사빔에 기인한 구면수차의 상당한 변화를 일으킨다. 한 층으로부터 다른 층으로 점프할 때 2개의 층 사이에 있는 스페이서층이 구면수차를 발생하므로, 구면수차 보상은 다층 정보매체를 주사하는데에도 필요하다. 또한, 구면수차 보상은 다양한 커버층 두께를 갖는 다양한 종류의 정보매체를 주사하는데에도 필요하다.Many optical scanning devices require a means to compensate for spherical aberration. In practice, the information carrier is often scanned by the optical scanning device through the transparent layer protecting the information layer. Small variations in the thickness of the transparent layer cause a significant change in spherical aberration due to the high aperture radiation beam passing through the transparent layer. Spherical aberration compensation is also necessary for scanning multilayer information carriers, as the spacer layer between the two layers generates spherical aberration when jumping from one layer to another. In addition, spherical aberration compensation is also required for scanning various kinds of information carriers having various cover layer thicknesses.
다양한 구면수차 보상수단이 공지되어 있다. 첫 번째 예로는 광 경로에 배치된 액정 셀을 들 수 있다. 액정 셀의 굴절률이 액정 셀의 양단에 전압을 인가함으 로써 국부적으로 변화된다는 점에서 방사빔에 구면수차가 도입된다. 두 번째 예로는 2개의 렌즈 사이에 놓인 보상판(compensating plate)을 들 수 있다. 방사빔에 구면수차를 도입할 필요가 있을 때에는, 보상판이 광 경로에 배치되는 한편, 구면수차가 필요하지 않을 때에는 보상판이 광 경로에서 기계적으로 제거된다. 복굴절 복제된 폴리머 위상판 등의 다른 예도 알려져 있다.Various spherical aberration compensation means are known. The first example is a liquid crystal cell disposed in the light path. Spherical aberration is introduced into the radiation beam in that the refractive index of the liquid crystal cell is locally changed by applying a voltage across the liquid crystal cell. A second example is a compensating plate placed between two lenses. When it is necessary to introduce spherical aberration to the radiation beam, a compensation plate is placed in the optical path, while when spherical aberration is not necessary, the compensation plate is mechanically removed from the optical path. Other examples such as birefringent replicated polymer phase plates are also known.
더구나, 다수의 광학주사장치에서는 분할 광학장치(split optics)의 사용이 필요한 경우가 빈번하다. 분할 광학장치를 사용하는 광학주사장치는, 특히 방사원을 포함하는 고정부와, 절첩 거울(folding mirror)과 대물렌즈를 포함하는 가동부를 구비한다. 분할 광학장치의 사용은, 광학주사장치를 단순화하며, 방사원이 고정될 때 히트싱크가 방사원의 근처에 놓일 수 있으므로 방사원 수명을 증가시킨다.Moreover, many optical scanning devices often require the use of split optics. The optical scanning device using the splitting optical device includes, in particular, a fixing part including a radiation source, and a movable part including a folding mirror and an objective lens. The use of split optics simplifies optical scanning and increases radiation source life as heat sinks can be placed in the vicinity of the radiation source when the radiation source is fixed.
분할 광학장치를 구현하며 구면수차를 보상하는 수단을 포함하는 광학주사장치는, 방사원과 구면수차 보상수단을 갖는 고정부와, 절첩 거울 및 대물렌즈를 포함하는 가동부를 구비한다. 이 광학주사장치는, 트랙 교차 방향으로 가동부를 이동하여 트랙 선택을 달성하는 수단을 더 구비한다. 또한, 이 광학주사장치는, 정보매체의 편심율에 관계없이 방사빔을 트랙에 초점이 맞추어진 상태로 유지하도록 보장하기 위해, 트랙 교차 방향으로 대물렌즈를 이동시켜 미세한 트랙킹을 달성하는 수단을 더 구비한다.An optical scanning device which implements a split optical device and includes means for compensating spherical aberration, has a fixing part having a radiation source and spherical aberration compensating means, and a movable part including a folding mirror and an objective lens. The optical scanning device further includes means for moving the movable portion in the track crossing direction to achieve track selection. In addition, the optical scanning device further provides a means for achieving fine tracking by moving the objective lens in the track crossing direction to ensure that the radiation beam remains focused on the track regardless of the eccentricity of the information carrier. Equipped.
그러나, 본 출원인은, 이와 같은 광학장치에서는, 트랙킹 중에 다량의 코마수차가 발생된다는 것을 알게 되었다.However, the applicant has found that in such an optical device, a large amount of coma aberration occurs during tracking.
결국, 본 발명의 목적은, 분할 광학장치와 구면수차를 보상하는 수단을 구비하며, 트랙킹 중에 코마수차의 양을 줄일 수 있는 광학주사장치를 제공함에 있다.After all, it is an object of the present invention to provide an optical scanning device having a splitting optic and a means for compensating spherical aberration, which can reduce the amount of coma aberration during tracking.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 트랙들을 포함하는 정보매체를 주사하는 광학주사장치로서, 방사원과 구면수차 보상수단을 갖는 고정부와, 절첩 거울 및 대물렌즈를 포함하는 가동부를 구비하고, 트랙 선택 모드에서 상기 가동부를 트랙 교차 방향으로 이동시키는 제 1 이동수단과, 미세 트랙킹 모드에서 상기 대물렌즈를 트랙 교차 방향으로 이동시키고 상기 절첩 거울이 상기 대물렌즈를 뒤따라가도록 상기 미세 트랙킹 모드에서 상기 절첩 거울을 이동시키는 제 2 이동수단을 구비한 광학주사장치를 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides an optical scanning device for scanning an information carrier including tracks, comprising: a fixing unit having a radiation source and spherical aberration compensation means, and a movable unit including a folding mirror and an objective lens. First moving means for moving the movable part in a track crossing direction in a track selection mode, and moving the objective lens in a track crossing direction in a fine tracking mode and the folding mirror to follow the objective lens in the fine tracking mode. An optical scanning device having a second moving means for moving a folding mirror is provided.
본 출원인은, 구면수차를 보상하는 수단의 중심이 광 경로에서 대물렌즈의 중심과 정렬된 상태로 유지되지 않는다는 사실로 인해 트랙킹 중에 코마수차가 발생된다는 것을 알게 되었다. 본 발명에 따르면, 대물렌즈의 반경방향의 위치에 대한 절첩 거울의 반경방향의 위치가 항상 동일하게 유지된다. 반경방향의 위치는 트랙 교차 방향으로의 위치이다. 이에 따르면, 구면수차 보상수단의 중심이 대물렌즈의 중심과 정렬된 상태로 유지된다. 따라서, 트랙킹 중에 코마수차가 제거된다.Applicants have found that coma aberration occurs during tracking due to the fact that the center of the means for compensating spherical aberration does not remain aligned with the center of the objective lens in the optical path. According to the present invention, the radial position of the folding mirror with respect to the radial position of the objective lens is always kept the same. The radial position is the position in the track cross direction. According to this, the center of the spherical aberration compensating means is maintained in alignment with the center of the objective lens. Thus, coma aberration is eliminated during tracking.
제 1 실시예에서는, 제 2 이동수단이 상기 미세 트랙킹 모드에서 상기 가동부를 이동하도록 구성된다. 본 실시예에 따르면, 절첩 거울 또는 대물렌즈를 이동시키기 위해 래디얼 액추에이터가 사용되지 않는다. 가동부 자체가 트랙킹 중에 이동한다. 따라서 광학주사장치가 비교적 간단하다.In the first embodiment, the second moving means is configured to move the movable portion in the fine tracking mode. According to this embodiment, no radial actuator is used to move the folding mirror or the objective lens. The movable part itself moves during tracking. Therefore, the optical scanning device is relatively simple.
제 2 실시예에서는, 제 2 이동수단이 상기 대물렌즈를 이동시키는 제 1 액추에이터와 상기 절첩 거울을 이동시키는 제 2 액추에이터를 구비한다. 트랙킹 중에 가동부가 이동할 수 없을 때 본 실시예가 바람직한데, 이것은 상기 가동부에 의해 지지되는 중량이 너무 큰 경우일 수 있다.In a second embodiment, the second moving means includes a first actuator for moving the objective lens and a second actuator for moving the folding mirror. This embodiment is preferred when the movable portion cannot move during tracking, which may be the case when the weight supported by the movable portion is too large.
바람직하게는, 광학주사장치는, 대물렌즈의 위치를 검출하는 수단과, 상기 위치를 표시하는 신호를 상기 제 2 액추에이터에 전송하는 수단을 더 구비한다. 이와 같은 구성은 비교적 높은 정밀도로 대물렌즈의 반경방향의 위치에 대한 절첩 거울의 반경방향의 위치를 제어할 수 있게 한다.Preferably, the optical scanning device further comprises means for detecting the position of the objective lens and means for transmitting a signal indicating the position to the second actuator. Such a configuration makes it possible to control the radial position of the folding mirror with respect to the radial position of the objective lens with relatively high precision.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 액추에이터는 동일한 트랙킹 신호에 의해 제어된다. 이 경우에는, 대물렌즈의 위치를 검출하는 수단이 필요하지 않으므로, 광학주사장치를 단순화한다.Preferably, the first and second actuators are controlled by the same tracking signal. In this case, since the means for detecting the position of the objective lens is not necessary, the optical scanning value is simplified.
본 발명의 상기한 발명내용과 또 다른 발명내용은 이하에서 설며하는 실시예를 참조하여 더욱 더 명백해질 것이다.The above and other inventions of the present invention will become more apparent with reference to the following examples.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다:Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which:
도 1은 종래기술에 따른 광학주사장치를 나타낸 것이고,1 shows an optical scanning device according to the prior art,
도 2는 트랙킹 중의 도 1에 도시된 광학주사장치의 일부를 나타낸 것이며,FIG. 2 shows a part of the optical scanning device shown in FIG. 1 during tracking;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학주사장치를 나타낸 것이고,3 shows an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학주사장치를 나타낸 것이다.4 shows an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.
종래기술에 따른 광학주사장치를 도 1에 예시하였다. 이 광학주사장치는 고정부(10)와 가동부(11)를 구비한다. 고정부(10)는 방사원(101), 빔 스플리터(102), 시준렌즈(103), 구면수차 보상수단(104), 서보 렌즈(105) 및 검출수단(106)을 구비한다. 가동부(11)는 절첩 거울(111) 및 대물렌즈(112)를 구비한다. 이 광학장치는 정보매체(12)를 주사하도록 의도된 것이다.The optical scanning device according to the prior art is illustrated in FIG. 1. This optical scanning device includes a
기록 동작 또는 판독 동작일 수 있는 주사동작 중에, 정보층(12)이 방사원(101)에 의해 발생된 방사빔에 의해 주사된다. 시준렌즈(103)와 대물렌즈(112)는 정보매체(12)의 정보층에 방사빔의 초점을 맞춘다. 정보층 상의 방사빔의 위치지정의 에러에 대응하여, 초점에러신호가 검출될 수도 있다. 이와 같은 초점에러신호는 검출수단(106)에 의해 검출되어, 대물렌즈(112)의 축방향 위치를 교정하는데 사용되어, 방사빔의 초점에러를 보상할 수 있다. 이를 위해, 제어기는 액추에이터를 구동하여, 축방향으로, 즉 정보매체에 수직한 F로 표시된 이동량으로 대물렌즈(112)를 움직인다.During the scanning operation, which may be a writing operation or a reading operation, the
정보매체는 데이터가 기록되는 트랙들을 포함한다. 일정한 트랙을 주사하기 위해서는, 방사빔이 상기 일정한 트랙에 초점이 맞추어져야 한다. 이를 위해, 가동부(11)가 S로 표시된 이동량을 갖는 트랙 교차 방향으로 이동하여, 방사빔이 원하는 트랙에 도달한다. 이것은, 방사빔이 원하는 트랙에 초점이 맞추어질 때까지 가동부가 트랙 교차 방향으로 이동하는 트랙 선택 모드에 해당한다. 원하는 트랙에 방사빔의 초점이 맞추어지면, 정보매체(12)의 회전 중에 방사빔이 상기 트랙에 초점이 맞추어진 상태로 유지되어야 한다. 그러나, 정보매체는 편심을 나타낸다. 따라서, 방사빔이 트랙에 초점이 맞추어지게 유지되도록 대물렌즈(12)가 이동한다. 이것은, 방사빔이 원하는 트랙에 초점이 맞추어진 상태로 유지되도록 대물렌즈가 T로 표시된 이동량으로 트랙 교차 방향으로 움직이는 트랙킹 모드에 해당한다.The information carrier comprises tracks on which data is recorded. In order to scan a constant track, a radiation beam must be focused on the constant track. For this purpose, the
가동부는 트랙 선택 모드에서 보통 선형 모터를 사용하여 움직이는 한편, 대물렌즈는 트랙킹 모드에서 보통 액추에이터를 사용하여 움직인다. 액추에이터는 방사빔의 위치와 트랙의 중심 사이의 차이를 표시하는 트랙킹 신호에 의해 제어된다. 트랙 선택 및 트랙킹은 당업자에게 공지되어 있으므로, 더 이상 상세히 설명하지 않는다.The movable part is moved using a normal linear motor in track selection mode, while the objective lens is moved using a normal actuator in tracking mode. The actuator is controlled by a tracking signal that indicates the difference between the position of the radiation beam and the center of the track. Track selection and tracking are known to those skilled in the art and will not be described in further detail.
도 2는 트랙킹 모드에서의 종래기술에 따른 광학주사장치의 일부를 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 트랙킹 중의 대물렌즈(112)의 변위는, 광 경로에서 구면수차 보상수단(104)의 중심이 대물렌즈(12)의 중심과 정렬된 상태로 유지되지 않는다는 사실을 낳는다. 이것은 구면수차 보상수단(104)이 없다면 발생하지 않을 것이다. 실제로, 코마수차의 발생은, 구면수차 보상수단(104)에 의해 방사빔 내부에 파면 수차를 도입하는 것과, 구면수차 보상수단(104)에 대한 대물렌즈(112)의 중심 어긋남의 결합에 기인한다.2 shows a part of an optical scanning device according to the prior art in a tracking mode. As shown in FIG. 2, the displacement of the
본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학주사장치는 도 3에 예시되어 있다. 본 도면에서, 도 1의 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 의미한다. 이 제 1 실시예에 따르면, 절첩 거울(111)과 대물렌즈(112)가 가동부(11)에 부착되어, 가 동부(11)와 대물렌즈(112) 사이에 반경방향의 변위가 가능하지 않다. 이것은, 종래기술의 광학주사장치에 비교할 때, 도 3의 광학주사장치가 트랙킹 중에 대물렌즈를 트랙 교차 방향으로 이동시키는 래디얼 액추에이터를 구비하지 않는다는 것을 의미한다. 그 대신에, 트랙킹 중에 이동수단을 사용하여 가동부(11)를 이동량 T로 트랙 교차 방향으로 이동시킨다. 이 이동수단은 트랙 선택 모드에서 가동부(11)를 트랙 교차 방향으로 이동시키는데 사용된 이동수단일 수 있다. 예를 들면, 트랙 선택 모드에서 가동부(11)를 이동시키는데 사용된 선형 모터가 트랙킹 모드에서 사용될 수도 있다. 이와 같은 선형 모터는, 트랙 선택 중에 가동부(11)를 이동시키기 위한 비교적 큰 스트로크와, 트랙킹 모드에서 가동부(11)를 이동시키기 위한 비교적 높은 대역폭을 가져야 한다. 이와 달리, 트랙킹 모드에서 가동부(11)를 이동시키는데 사용된 이동수단이 1차원 래디얼 액추에이터를 구비할 수도 있다. 적절한 1차원 액추에이터의 예로는, 당업자에게 널리 공지된 선형 전자기 액추에이터 및 압전 세라믹 액추에이터를 들 수 있다. 이와 같은 1차원 래디얼 액추에이터는 트랙킹 모드에서 가동부(11)를 이동시키기 위한 비교적 높은 대역폭을 가져야 한다. 이것은, 분할 광학장치를 사용하지 않는 광학장치의 대차의 총 중량에 비해 가동부의 총 중량이 비교적 낮은 분할 광학장치를 사용하는 광학주사장치에서 가능하다.The optical scanning device according to the first embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 3. In the drawings, the same reference numerals as the reference numerals of FIG. 1 mean the same components. According to this first embodiment, the
제 1 실시예에 따르면, 대물렌즈(112)와 절첩 거울(111)만이 가동부(11)와 함께 반경방향으로 이동할 수 있으므로, 절첩 거울(11)의 반경방향의 위치가 대물렌즈(112)의 반경방향의 위치에 대해 항상 동일하게 유지된다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학주사장치에서는, 도 2에 나타낸 것과 같은 종래기술에서 트랙킹 중에 일어나는 중심 어긋남이 더 이상 발생하지 않는다. 그 결과, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면 트랙킹 중에 코마수차가 발생하지 않는다.According to the first embodiment, since only the
이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학주사장치가 종래기술에 따른 광학주사장치보다 간단하다는 점에 주목하기 바란다. 종래기술의 광학주사장치에서는, 각각의 이동량 F 및 T로 대물렌즈(112)를 이동시키기 위해 2차원 액추에이터가 가동부(11)에 부착된다, 본 제 1 실시예에 따른 광학주사장치에서는, 1차원 액추에이터가 가동부(11)에 부착되어, 대물렌즈를 이동량 F로 이동시킨다. 1차원 액추에이터는 2차원 액추에이터에 비해 단순하고 부피가 더 작으며 값이 더 저렴하다.At this time, it should be noted that the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention is simpler than the optical scanning device according to the prior art. In the optical scanning device of the prior art, a two-dimensional actuator is attached to the
본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학주사장치는 도 4에 예시되어 있다. 이 도면에서는, 도 1의 참조부호와 동일한 참조부호가 동일한 구성요소를 나타낸다. 제 2 실시예에 따르면, 가동부(11)가 도 4에 미도시된 제 1 및 제 2 액추에이터를 구비한다. 제 1 액추에이터는 대물렌즈(112)를 트랙킹 모드에서 이동량 T1으로 트랙 교차 방향으로 이동하도록 설계되고, 제 2 액추에이터는 절첩 거울(111)을 트랙킹 모드에서 이동량 T2로 트랙 교차 방향으로 이동하도록 설계된다. 이와 달리, 대물렌즈(112)를 이동량 F로 이동시키기 위해 또 다른 1차원 액추에이터를 사용할 수도 있다.The optical scanning device according to the second embodiment of the present invention is illustrated in FIG. In this figure, the same reference numerals as those of Fig. 1 denote the same components. According to a second embodiment, the
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 이동 T1 및 T2는 거의 동일하다. 따라서, 절첩 거울(111)의 반경방향의 위치가 대물렌즈(112)의 반경방향의 위치에 대해 항상 거의 동일하게 유지된다. 종래기술에서 트랙킹 중에 발생하는 중심 어긋남이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학주사장치에서는 발생하지 않거나 영향을 미치지 않 는다. 그 결과, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면 트랙킹 중에 코마수차가 발생하지 않는다.According to a second embodiment of the invention, the movements T1 and T2 are almost identical. Therefore, the radial position of the
이동량 T2가 이동량 T1이 거의 동일하도록, 즉 절첩 거울(11)이 트랙킹 중에 대물렌즈의 반경방향의 이동을 따르도록 보장하기 위해, 첫 번째 방법은 트랙킹 중에 대물렌즈(112)의 반경방향의 위치를 측정하는 단계로 구성된다. 절첩 거울(111)의 위치에 대한 상기 측정된 위치에 따라, 신호가 액추에이터로 전송되어 절첩 거울(111)을 이동하여, 절첩 거울이 대물렌즈(112)와 동일한 반경방향의 위치에 도달할 때까지 절첩 거울이 이동한다.In order to ensure that the movement amount T2 is about the same as the movement amount T1, that is, the
두 번째 방법은, 제 1 액추에이터를 제어하는 신호와 동일한 신호를 사용하여 제 2 액추에이터를 제어하는 단계로 구성된다. 도 1에서 설명한 것과 같이, 종래의 광학주사장치는 트랙킹 신호를 발생하는 수단을 구비하며, 이 트랙킹 신호가 액추에이터로 전송되어 대물렌즈를 이동시킴으로써 트랙킹 중에 대물렌즈를 이동시킨다. 이와 같은 트랙킹 신호는 방사빔의 위치와 트랙의 중심 사이의 차이를 표시한다. 이 트랙킹 신호는, 예를 들면, 소위 3 스폿 푸시풀 트랙킹법을 사용하여 얻어진다. 절첩 거울(111)을 이동시키는 액추에이터가 대물렌즈(112)를 이동시키는 액추에이터와 동일한 신호에 의해 제어되면, 절첩 거울(111)이 대물렌즈(112)와 동일한 이동량을 갖게 된다.The second method consists in controlling the second actuator using the same signal as the signal controlling the first actuator. As described in FIG. 1, a conventional optical scanning device has means for generating a tracking signal, which is sent to an actuator to move the objective lens during tracking by moving the objective lens. This tracking signal indicates the difference between the position of the radiation beam and the center of the track. This tracking signal is obtained using the so-called three-spot push-pull tracking method, for example. When the actuator for moving the
첨부된 특허청구범위의 참조부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 동사 "구비한다", "포함한다"와 그것의 활용형의 사용이 청구항에 기재된 것 이외의 구성요소들의 존재를 배제하는 것이 아니라는 것이 자명하다. 구성요소 앞의 단어 "a" 또는 "an"이 이와 같은 복수의 구성요소의 존재를 배제하는 것도 아니다.Reference signs in the appended claims should not be construed as limiting the claim. It is obvious that the use of the verbs "comprise", "comprises" and their conjugations does not exclude the presence of components other than those described in the claims. The word "a" or "an" in front of a component does not exclude the presence of such a plurality of components.
Claims (5)
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