KR20070103877A - 고효율 호환 광픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 또는 재생 장치 - Google Patents

고효율 호환 광픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 또는 재생 장치 Download PDF

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KR20070103877A
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박경태
김태경
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Abstract

고효율 호환 광픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생 장치가 개시된다.
개시된 광픽업 장치는, 서로 다른 규격을 가지는 제1 및 제2 정보 저장매체에 대해 호환적으로 사용 가능한 광픽업 장치에 있어서, 광원: 입사광을 편광 방향에 따라 투과시키거나 반사시키는 편광 빔스프리터; 상기 편광 빔스프리터를 경유하여 입사된 광의 편광 방향을 변환하는 1/4 파장판: 상기 1/4 파장판을 통과한 광빔을 편광 방향에 따라 직진 투과시키거나 발산시키기 위한 회절 패턴이 형성되고, 이방성 물질로 형성된 홀로그램 소자: 상기 직진 투과되는 제1 편광빔에 대해서는 제1개구수를 가지고 상기 제1 정보저장매체에 집광시키고, 상기 발산되는 제2 편광빔에 대해서는 제2개구수를 가지고 상기 제2 정보저장매체에 집광시키는 대물 렌즈;를 포함한다.

Description

고효율 호환 광픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생 장치{Compatible optical pickup apparatus having high efficiency and optical recording and/or reproducing employing the same}
도 1은 종래 일본공개특허 1996-062,493호에 개시된 광픽업 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 광픽업 장치에 채용된 홀로그램 소자의 차수에 따른 회절 효율을 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광픽업 장치를 나타낸 것으로, 광픽업 장치가 제1 정보저장매체에 적용된 경우를 도시한 것이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 광픽업 장치가 제2 정보저장매체에 적용된 경우를 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명에 따른 광픽업 장치에서 정보저장매체의 종류를 판별할 때 검출되는 제1 정보저장매체에 대한 포커싱 에러 신호를 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명에 따른 광픽업 장치에서 정보저장매체의 종류를 판별할 때 검출되는 제2 정보저장매체에 대한 포커싱 에러 신호를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 광픽업 장치에서 정보저장매체의 종류를 판별하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 광픽업 장치를 채용한 광 기록 및/또는 재생 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 설명>
100...광원, 103...콜리메이팅 렌즈
105...편광 빔스프리터, 107...1/4 파장판
110...홀로그램소자, 115...대물렌즈
125...광검출기, D1,D2...정보저장매체
본 발명은 고효율 호환 광픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 매의 대물렌즈를 이용하여 서로 다른 종류의 정보저장매체에 대해 고효율을 가지고 호환적으로 사용할 수 있는 광픽업 장치 및 광 기록 및/또는 재생 장치에 관한 것이다.
대물렌즈에 의해 집속된 광스폿을 이용하여 정보저장매체인 광디스크에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광 기록 및/또는 재생기기에서, 기록용량은 광스폿의 크기에 의해 결정된다. 광스폿의 직경(S)은 사용하는 광의 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA, Numerical Aperture)에 의해 수학식 1과 같이 결정된다.
S ∝ λ/NA
따라서, 광디스크의 고밀도화를 위해 광디스크에 맺히는 광스폿의 크기를 줄이기 위해서는, 광빔의 단파장화, 대물렌즈의 고개구수화가 요구된다.
근래에는 파장 405nm 근방의 광원 및 NA 0.85인 대물렌즈를 사용하고, 두께(광입사면에서 정보 기록면까지의 두께로, 여기서는 보호층의 두께에 해당함)가 0.1mm인 광디스크를 사용하는 용량 약 25GB의 블루레이 디스크(Blu-ray Disc:BD) 규격이 제안되었다. 또한, 사용 파장은 BD와 동일하면서 NA 0.65 대물렌즈 그리고 두께(광입사면에서 정보 기록면까지의 간격으로, 여기서는 기판의 두께에 해당함)가 0.6mm인 광디스크를 사용하는 용량 약 15GB의 HD DVD(High Definition DVD) 규격이 제안되기도 하여, 여러 가지 규격의 정보저장매체가 혼재되어 사용된다.
따라서, 하나의 시스템에서 서로 다른 규격을 적용하는 정보저장매체를 호환적으로 사용할 수 있도록 하는 것이 필요하다.
DVD 규격 예컨대, DVD-RAM 및 DVD ±RW 규격의 경우, 광원의 파장과 대물렌즈의 NA 그리고, 광디스크 기판의 두께는 거의 동일하고, 다만 트랙 피치나 광디스크 구조가 다르다. 따라서, 광원에서 나온 광빔을 대물렌즈에 의해 광디스크에 집광하는 것은 광디스크의 규격에 관계없이 거의 동일하고, 단지 트랙 피치에 따른 포커싱과 트랙킹의 호환 방법만 고려하면 된다.
그런데, 차세대 정보저장매체의 규격 예컨대, BD 및 HD DVD 규격의 경우, 두 규격간의 정보저장매체의 두께가 다르고, 이로 인해 구면수차가 크게 발생되므로, 이에 대한 보정이 필수적이다.
종래에 한 개의 광원을 사용하면서 정보저장매체의 두께 차이에 의한 구면수 차를 보정하는 방법으로는 홀로그램소자(Holographic Optical Element)를 사용하는 방법과 2개의 대물렌즈를 사용하는 방법이 있다.
2개의 대물렌즈를 사용하는 경우에는 광부품수가 증가되어 생산 단가가 증가되고, 2개의 대물렌즈에 대한 광축 조정이 까다로워지는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 하나의 대물렌즈를 사용하고, 홀로그램소자를 이용하여 구면수차를 줄이는 방법이 제안되었다.
일본 공개특허 평08-062493에는 홀로그램소자를 사용하여, DVD 광원으로 CD 계열의 디스크를 호환하는 방법이 개시되어 있다. 도 1은 여기에 개시된 광픽업 장치를 도시한 것이다. 제1두께(t1)를 가지는 제1 정보매체(5)와, 제2두께(t2)를 가지는 제2 정보매체(51)에 대해 하나의 대물렌즈(4)를 이용하여 광빔을 집광시킨다. 하나의 광원에서 출사된 광빔은 홀로그램소자(107)를 통해 회절되고, 0차빔(61)(61a)은 제2 저장매체(5)에 집광되고, 1차빔(64)은 제1저장매체(51)에 집광된다. 그런데, 종래의 시스템에서는 하나의 광원에서 출사된 광빔(3a)(3)을 홀로그램소자(107)에 의해 분리하는데 있어서 회절효율의 한계로 인해 광효율을 증가시키는데 한계가 있다. 광효율을 증가시키는데 한계가 있는 원인에 대해 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 홀로그램소자의 회절 차수에 따른 회절 효율을 나타낸 것이다. 홀로그램소자는 0차빔과 1차빔에서 큰 효율을 가지도록 설계되었고, 사용 목적에 따라 0차빔 또는 1차빔 중 어느 한 광이 더 큰 효율을 가지도록 설계할 수 있다. 평행광으로 입사되는 0차빔(3a)은 무발산 빔형태로 대물렌즈에 입사되고, 이 입사광은 상 대적으로 두께가 얇은 제2저장매체(51)에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생한다. 한편, 1차빔은 발산하게 되어 두께가 상대적으로 두꺼운 제1저장매체(5)에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생한다. 상기 홀로그램소자(107)는 4단의 계단 모양으로 형성된 블레이즈 타입의 회절소자로서, 그레이팅 간격의 깊이로 각 회절차수의 효율을 조절한다.
도 2를 참조하면, 0차빔과 1차빔 중 어느 한 쪽의 광의 효율을 높게 하는 경우, 예를 들어 0차 회절 효율이 60%이면, 1차 회절 효율은 25% 정도가 되고, 입력 광량을 100이라고 할 때, 0차 광은 홀로그램소자를 왕복하게 되면 0.6×0.6×100=36이고, 1차빔은 0.25×0.25×100=6.25이다. 0차 광량이 커지면, 1차 광량은 상대적으로 급속하게 작아지며, 0차빔과 1차빔의 광량차가 커지면 0차빔에 의한 간섭으로 인하여 1차빔의 광스폿에 악영향을 미치게 된다. 따라서, 서로 다른 두 종류의 저장매체 모두에 적당한 신호 품질을 얻기 위해서는 0차빔과 1차빔의 회절 효율에 큰 차이가 없는 것이 좋다.
하지만, 0차빔과 1차빔의 회절 효율이 동일한 값을 가질 때에는 점 A로 표시된 부분으로서 각각 40%의 회절 효율을 가진다. 이 경우에는 20%의 광 손실을 가진다. 또한, 0차 회절빔과 1차 회절빔이 모두 홀로그램소자를 왕복하게 되면 입력 광량을 100이라고 할 때, 출력 광량은 0.4×0.4×100=16이다. 0차빔과 1차빔 양쪽의 회절 효율을 동일하게 가지도록 하는 경우 회절 패턴의 설계상 0차빔과 1차빔 각각 최대 40%의 효율을 가지는데 그치므로 광효율을 높이는데 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 하나의 광원과 하나의 대물렌즈를 사용하여 서로 다른 종류의 정보저장매체에 호환적으로 사용가능하면서 광효율이 높은 광픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광픽업 장치는, 서로 다른 규격을 가지는 제1 및 제2 정보 저장매체에 대해 호환적으로 사용 가능한 광픽업 장치에 있어서,
광원: 입사광을 편광 방향에 따라 투과시키거나 반사시키는 편광 빔스프리터; 상기 편광 빔스프리터를 경유하여 입사된 광의 편광 방향을 변환하는 1/4 파장판: 상기 1/4 파장판을 통과한 광빔을 편광 방향에 따라 직진 투과시키거나 발산시키기 위한 회절 패턴이 형성되고, 이방성 물질로 형성된 홀로그램 소자: 상기 직진 투과되는 제1 편광빔에 대해서는 제1개구수를 가지고 상기 제1 정보저장매체에 집광시키고, 상기 발산되는 제2 편광빔에 대해서는 제2개구수를 가지고 상기 제2 정보저장매체에 집광시키는 대물 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홀로그램 소자는 상기 제2 편광빔을 하나의 회절 차수로 회절시키도록 되어 있다.
상기 제2 편광빔은 +1차빔으로 회절될 수 있다.
상기 홀로그램 소자는 블레이즈 타입의 패턴을 가진다.
상기 제1 및 제2 정보저장매체는 서로 다른 두께를 가진다.
상기 광원과 편광 빔스프리터 사이에 콜리메이팅 렌즈를 구비할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광 기록/재생 장치는, 서로 다른 규격을 가지는 제1 및 제2 정보 저장매체에 대해 호환적으로 사용 가능한 광픽업 장치; 상기 광픽업 장치를 구동하기 위한 구동부; 상기 광픽업 장치를 제어하기 위한 제어부;를 포함하는 광기록/재생 장치에 있어서,
상기 광픽업 장치는,
광원: 입사광을 편광 방향에 따라 투과시키거나 반사시키는 편광 빔스프리터; 상기 편광 빔스프리터를 경유하여 입사된 광의 편광 방향을 변환하는 1/4 파장판: 상기 1/4 파장판을 통과한 광빔을 편광 방향에 따라 직진 투과시키거나 발산시키기 위한 회절 패턴이 형성되고, 이방성 물질로 형성된 홀로그램 소자: 상기 직진 투과되는 제1 편광빔에 대해서는 제1개구수를 가지고 상기 제1 정보저장매체에 집광시키고, 상기 발산되는 제2 편광빔에 대해서는 제2개구수를 가지고 상기 제2 정보저장매체에 집광시키는 대물 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 픽업 장치 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 광 픽업 장치(200)는 하나의 광원과 하나의 대물렌즈를 이용하여 서로 다른 규격이 적용되는 제1 및 제2 정보저장매체에 호환적으로 적용될 수 있다. 제1 및 제2 정보저장매체는 트랙피치, 두께 등 여러 가지 물리적인 조건이 다르게 구성될 수 있다. 이러한 물리적 조건이 달라짐에 따라 정보 용량에도 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 정보저장매체의 두께가 다른 경우 하나의 대물렌즈를 이용하여 집광시킬 때 두께 차와 워킹 디스턴스 차로 인한 수차 문제를 해결해야 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 광 픽업 장치(200)가 제1 정보저장매체(D1)에 적용된 경우를 도시한 것이고, 도 3b는 제2 정보저장매체(D2)에 적용된 경우를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 광 픽업 장치(200)는 소정 파장의 빔을 조사하는 광원(100)과, 상기 빔의 편광 방향을 원편광으로 변환하기 위한 1/4 파장판(107)과, 입사빔의 편광 방향에 따라 회절 특성이 달라지는 홀로그램 소자(110)와, 상기 제1 및 제2 정보저장매체(D1)(D2)에서 반사된 빔을 검출하기 위한 광검출기(125)를 포함한다.
상기 홀로그램 소자(110)는 입사빔의 편광 방향에 따라 굴절률이 달라지는 이방성 물질로 형성되어, 제1편광빔을 직진 투과시키며 제2편광빔을 회절시킨다. 이방성 물질로는 PET(PolyEthyleneTerephthalate), PBT(PolyButyleneTerephthalate), PEN(PolyEthyleneNaphthalate) 등이 사용될 수 있다. 상기 홀로그램 소자(110)의 하부면 또는 상부면에는 홀로그램 패턴이 형성된다. 상기 홀로그램 소자(110)의 하부면에는 상기 홀로그램 소자(110)가 상기 제1편광빔에 대해 가지는 굴절률과 같은 굴절률을 가지는 광투과성 물질로 형성된 플레이트(109)가 배치된다. 상기 제1 편광빔과 제2 편광빔은 대물렌즈(115)를 통해 각각 제1 및 제2 정보저장매체에 집광된다. 상기 대물렌즈(115)는 상기 제1 편광빔에 대해서는 제1개구수를 가지고 집광시키며, 제2 편광빔에 대해서는 제2개구수를 가지고 집광시킨다.
상기 광원(103)과 1/4 파장판(107) 사이에는 광원(103)으로부터의 빔을 평행광으로 만들어 주기 위한 콜리메이팅 렌즈(103)와, 입사빔을 그 편광 방향에 따라 투과시키거나 반사시키는 편광 빔스프리터(105)가 구비된다. 상기 콜리메이팅 렌즈(103)는 광원(100)과 편광 빔스프리터(105) 사이 대신에 상기 편광 빔스프리터(105)와 1/4 파장판(107) 사이에 배치될 수 도 있다.
상기 광픽업 장치(200)가 제1 정보저장매체(D1)와 제2 정보저장매체(D2)에 대해 적용되는 경우의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 광원(100)에서 단파장의 직선 편광빔(Lp)이 조사된 후 콜리메이팅 렌즈(103)를 통해 평행광으로 된다. 상기 직선 편광빔(Lp)은 편광 빔스프리터(105)에 의해 반사되어 1/4 파장판(107)으로 입사된다. 상기 직선 편광빔(Lp)은 1/4 파장판(107)을 통과하면서 원편광빔으로 변환되고, 플레이트(109)를 통해 홀로그램소자(110)에 입사된다. 원편광빔은 제1편광빔 성분(Lcp)과 제2편광빔 성분(Lcs)으로 이루어져 있다. 상기 홀로그램소자(110)는 제1편광빔(Lcp)에 대해서는 플레이트(109)와 같은 굴절률을 가지고 있어 상기 제1편광빔(Lcp)은 홀로그램소자(110)를 직진투과하는 한편, 제2편광빔(Lcs)에 대해서는 플레이트(109)와 다른 굴절률을 가지고 있어 상기 제2편광빔(Lcs)은 홀로그램소자(110)에 의해 회절된다. 다시 말하면, 상기 제1 편광빔은 홀로그램 소자를 직진투과하여 무발산 빔으로 되고, 제2 편광빔은 +1차 회절빔 또는 -1차 회절빔일 수 있다. 홀로그램 소자는 회절 효율을 최대로 하기 위해 하나의 회절차수를 사용하며, 그 차수에서 회절 효율이 최대가 되도록 블레이즈 타입의 홀로그램 패턴을 가진다. 그리고, 제조 비용을 절감하기 위 해 홀로그램 소자는 수동소자로 제작하며, 회절 패턴의 깊이와 간격을 조절하여 회절 효율을 조절할 수 있다.
제1편광빔(Lcp)은 대물렌즈(115)를 통해 제1개구수의 광스폿으로 제1 정보저장매체(D1)에 집광된다. 그리고, 제2편광빔(Lcs)은 대물렌즈(115)를 통해 제2개구수의 광스폿으로 제2 정보저장매체(D2)에 집광된다. 즉, 제1 편광빔 성분이 만드는 제1스폿과 제2 편광빔 성분이 만드는 제2스폿은 각각 다른 초점거리를 가진다. 이와 같이, 제1편광빔과 제2편광빔은 각각에 대응되는 정보저장매체에 대해 적합한 초점거리를 가지고 집광되므로 정보저장매체의 두께 차로 인한 구면수차를 보정할 수 있다.
상기 제1정보저장매체와 제2정보저장매체는 서로 다른 두께(s1)(s2)를 가지며, 서로 다른 워킹 디스턴스(WD1)(WD2)를 가진다. 제1 정보저장매체(D1)는 예를 들어 파장 405nm 근방의 광원 및 NA 0.85인 대물렌즈를 사용하고, 두께(s1)가 0.1mm인 블루레이 디스크(Blu-ray Disc:BD)일 수 있다. 여기서, 두께(s1)는 광입사면에서 정보 기록면(L1)까지의 두께로 보호층의 두께에 해당될 수 있으며, 약 25GB의 용량을 가질 수 있다. 상기 제2 정보저장매체(D2)는 상기 정보저장매체(D1)와 동일한 파장의 광원과, NA 0.65 대물렌즈를 사용하고, 두께(s2)가 0.6mm인 HD DVD(High Definition DVD)일 수 있다. 여기서, 두께(s2)는 광입사면에서 정보 기록면(L2)까지의 간격으로, 기판의 두께에 해당되며, 약 15GB의 용량을 가질 수 있다.
또는, 상기 제1 정보저장매체(D1)는 예를 들어 DVD이고, 제2 정보저장매체(D2)는 CD일 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 광 픽업 장치는 서로 다른 두께 를 가지고 서로 다른 규격이 적용되는 정보저장매체에 호환적으로 적용될 수 있다.
상기 제1 정보저장매체(D1)에서 반사된 제1편광빔(Lcp)은 대물렌즈(115)와 홀로그램소자(110)를 통해 1/4 파장판(107)에 입사된다. 상기 제1편광빔(Lcp)은 1/4 파장판(107)에 의해 원편광으로 변환되고, 원편광 중 제1 편광빔 성분은 편광빔스프리터(105)에서 반사되고, 제2 편광빔 성분(Lcs)은 투과되어 광검출기(125)에 맺힌다. 상기 편광 빔스프리터(105)와 광검출기(125) 사이에는 정보저장매체서 반사된 빔을 광검출기(125)에 집속시키기 위한 렌즈(120)가 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 제2 정보저장매체(D2)에서 반사된 제2편광빔(Lcs)은 대물렌즈(115)와 홀로그램소자(110)를 통해 1/4 파장판(107)에 입사된다. 상기 제2편광빔(Lcs)은 1/4 파장판(107)에 의해 원편광으로 변환되고, 원편광 중 제1 편광빔 성분은 편광빔스프리터(105)에서 반사되고, 제2 편광빔 성분(Lcs)은 투과되어 광검출기(125)에 맺힌다.
본 발명에 따른 광 픽업 장치에 의한 광효율을 살펴보면, 광원(100)으로부터 조사되는 광량을 100이라고 할 때, 제1 정보저장매체(D1)에 집속되는 제1편광빔은 홀로그램 소자(110)를 통과할 때 50%로 감소되고, 제1 정보저장매체(D1)에서 반사되어 편광 빔스프리터(105)를 통과할 때 다시 50%로 감소된다. 따라서, 광검출기(125)에서 검출되는 제1편광빔의 광량은 100×0.5×0.5=25가 된다.
한편, 도 2를 참조하면 단일 차수(+1차 회절빔 또는 -1차 회절빔)의 회절빔에 대한 최대 회절효율은 95%이다. 그러므로, 제2 정보저장매체(D2)에 대해 홀로그램 소자(110)에 의해 최대의 회절 효율을 가지는 단일 차수의 회절빔을 이용한다고 할 때, 제2 정보저장매체(D2)에 집속되는 제2편광빔은 홀로그램 소자(110)를 통과할 때 0.5×0.95×100=47.5%로 감소되고, 제2 정보저장매체(D2)에서 반사되어 홀로그램 소자(110)와 편광 빔스프리터(105)를 통과할 때 0.5×0.95×100=47.5% 감소된다. 결과적으로, 광검출기(125)에서 검출되는 제2편광빔의 광량은 100×0.475×0.475=22.56가 된다. 제1 정보저장매체에 사용되는 제1편광빔과 제2 정보저장매체에 사용되는 제2편광빔의 광량이 대략 비슷하므로, 상대적으로 광세기가 큰 어느 한쪽의 빔에 의해 상대적으로 광세기가 작은 빔이 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 제1 및 제2 정보저장매체 양쪽에 모두 안정적으로 데이터의 기록/재생 동작을 할 수 있다.
또한, 광원에서 출사된 광빔을 원편광으로 변환한 다음, 원편광의 제1편광빔 성분과 제2편광빔 성분을 각각 제1 및 제2 정보저장매체에 이용할 수 있으므로 높은 광효율을 얻을 수 있다. 도 1에 도시된 종래의 광 픽업 장치에서는 0차빔과 1차빔 양쪽의 회절 효율을 동일하게 가지도록 하는 경우 회절 패턴의 설계상 0차빔과 1차빔 각각 최대 40%의 효율을 가지는데 그치므로 100의 입력광에 대해 16의 출력광을 얻을 수 있었다. 이에 비해, 본 발명에서는 제1편광빔과 제2편광빔에 대해 각각 50%의 효율을 가질 수 있으므로 광효율을 증가시킬 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 광 픽업 장치에서 제1 및 제2 정보저장매체를 판별하는 방법에 대해 설명한다.
본 발명에서는 제1 및 제2 정보저장매체(D1)(D2)에 대한 포커싱 에러 신호를 검출하여 판별한다. 대물렌즈에 의한 제1 및 제2 정보저장매체에 대한 초점 거리와 워킹 디스턴스의 차이로 인해 포서킹 에러 신호가 검출되는데 걸리는 시간이 다르다. 또한, 어느 한 초점이 규격이 다른 저장매체의 기록면에서 반사되는 광량은 저장매체 표면에서의 반사 광량보다는 크지만 구면수차로 인해 규격에 맞는 저장매체의 기록면에서 반사되는 광량보다는 작다.
제1 정보저장매체에 대응되는 초점 거리를 가지는 빔을 제1 광빔이라고 하고, 제2 정보저장매체에 대응되는 초점 거리를 가지는 빔을 제2 광빔이라고 할 때, 어느 정보저장매체로부터 제1광빔과 제2광빔이 각각 반사되어 검출되는 신호는 제1광빔이 정보저장매체의 표면에서 반사되어 검출되는 제1레벨신호, 제2광빔이 정보저장매체의 표면에서 반사되어 검출되는 제2레벨신호, 제1광빔이 정보저장매체의 기록면에서 반사되어 검출되는 제3레벨신호, 제2광빔이 정보저장매체의 기록면에서 반사되어 검출되는 제4레벨신호이다. 상기 제 3 및 제4 레벨신호 중 각 광빔에 대응되는 정보저장매체의 기록면에서 반사되어 검출되는 신호가 가장 크게 나타나며, 다른 규격의 정보저장매체의 기록면에서 반사되어 검출되는 신호가 그 다음으로 크게 나타난다. 그리고, 제1 및 제2 레벨신호는 각각 정보저장매체의 표면에서 반사되는 것으로 거의 비슷한 크기를 갖는다. 따라서, 포커싱 신호 검출의 시간차를 이용하여 제1 및 제2 정보저장매체의 종류를 판별할 수 있다.
좀더 구체적으로, 정보저장매체의 판별 방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 4a는 제1 정보저장매체에 대해 검출된 포커싱 신호를 도시한 것이고, 도 4b는 제2 정보저장매체에 대해 검출된 포커싱 신호를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 정보저장매체의 판별을 위한 준비 단계로 대물렌즈를 구동 하한까지 내린 후(S10), 광빔을 조사하면서 대물렌즈를 저장매체 쪽을 행해 제1레벨신호가 검출될 때까지 상향 구동한다(S13). 제1레벨신호가 검출되는지를 판별하여(S15) 일정한 시간(T1)동안 업 스위칭 동작을 유지한다(S17). 도 4a에 도시된 바와 같이 제1 정보저장매체(D1)의 경우에는 제2광빔이 제1 정보저장메체의 표면에서 반사되는 신호(FE1a)가 먼저 검출되고, 그 다음 T1 간격 후에 제1광빔이 제1정보저장매체의 표면에서 반사되는 신호(FE1b)가 검출되며, 거의 비슷한 시점에 제2광빔이 제1정보저장매체의 기록면에서 반사되는 신호(FE2c)가 검출된다. 그런 다음 T2 간격 후에 제1광빔이 제1 정보저장매체의 표면에서 반사되는 신호(FE1d)가 검출된다. 한편, 제2 정보저장매체(D2)에 대해서는, 제2광빔이 제2 정보저장매체의 표면에서 반사되는 신호(FE2a)가 먼저 검출된 다음, T1 간격 후에 제1광빔이 제2 정보저장매체의 표면에서 반사되는 신호(FE2b)가 검출된다. 그리고, 제1광빔이 제2정보저장매체의 기록면에서 반사되는 신호(FE2c)가 검출되며, 제2광빔이 제2정보저장매체의 기록면에서 반사되는 신호(FE2d)가 검출된다. 이때, 제2 정보저장매체는 제1 정보저장매체에 비해 기록면까지의 거리가 크므로 기록면에서 반사되는 신호가 검출되는 시간 간격(T3)이 제1 정보저장매체에 비해 상대적으로 크다.
상기 신호 들 중 FE1a, FE1b, FE2a, FE2b가 제1레벨신호와 제2레벨신호로 해당되며, 제1레벨신호와 제2레벨신호는 신호레벨이 거의 비슷하므로 구별이 잘 되지 않는다. 하지만, 제1레벨신호와 제3레벨신호는 구별이 쉽게 되므로 일정시간(T1) 경과 후에 제1레벨신호와 제3레벨신호 중 어느 신호가 검출되는지를 판별한다(S20). 제1레벨신호가 검출되는 경우에는 일정시간(T3) 동안 업 스위핑 동작을 유지하며(S22), 제3레벨신호가 검출되는 경우에는 일정시간(T2) 동안 업스위핑 동작을 유지한다(S30). 그런 다음, 상기 S22 단계 후에는 제4레벨 신호가 검출될 때까지 대물렌즈를 업 스위핑한다(S24,S26). 제4레벨 신호가 검출되면 제2 정보저장매체인 것으로 판단하여 제2 정보저장매체에 대한 규격에 맞추어 광픽업 장치가 작동된다.
한편, 상기 S30 단계 후에 제4레벨신호가 검출되는지를 판별하여 제4레벨신호가 검출되면 제1정보저장매체인 것으로 판단하여 제1 정보저장매체에 대한 규격에 맞추어 광픽업 장치가 작동된다. 그리고, 제4레벨 신호가 검출되지 않으면, 일정시간(T3-T2) 동안 대물렌즈를 업 스위핑하여(S34) 제4레벨 신호가 검출되면 제2정보저장매체인 것으로 판단한다. 이것은 각 광빔에 대응되는 정보저장매체의 기록면에서 반사되는 제4레벨신호의 검출시간이 다르다는 것에 기초하여 제1 및 제2 정보저장매체의 종류를 판별하는 방법이다.
상기와 같은 방법에 의해 정보저장매체의 종류를 판별한 후에, 광 픽업 장치에 의해 각 정보저장매체에 대응되는 워킹 디스턴스로 정보저장매체와 대물렌즈의 간격이 조절되고, 각 정보저장매체에 대응되는 규격에 따라 광 기록 및/또는 재생동작이 수행된다.
본 발명에 따른 광기 록/재생 장치는 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 정보저장매체(D1)(D2)를 회전시키기 위한 스핀들모터(215)가 턴테이블(205) 아래 설치되고, 상기 턴테이블(205)에 정보저장매체가 장착되며, 상기 턴테이블(205)과의 상호작용에 의한 전자기력에 의해 정보저장매체를 척킹하기 위한 클램핑(210)이 상기 턴테 이블(205)과 대향되게 설치된다.
상기 스핀들모터(215)에 의해 정보저장매체가 회전될 때, 광픽업 장치(200)가 상기 정보저장매체(D1)(D2)의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되어 정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하도록 되어 있다. 상기 정보저장매체는 트랙피치가 서로 다르거나, 두께가 다른 여러 가지 종류의 매체일 수 있다. 다만, 이들 서로 다른 정보저장매체는 하나의 광원과 하나의 대물렌즈를 이용한다.
상기 스핀들 모터(215)와 광픽업 장치(200)는 구동부(220)에 의해 구동되고, 제어부(230)에 의해 상기 광픽업 장치(200)의 포커싱 및 트랙킹 서보를 제어함으로써 정보저장매체에 대한 데이터의 기록 및/또는 재생이 수행된다.
상기 광픽업 장치(200)는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 구조를 가진다.
상기 광픽업 장치(200)를 통해 검출되어 광전변환된 신호는 상기 구동부(220)를 통해 상기 제어부(230)에 입력된다. 상기 구동부(220)는 상기 스핀들모터(215)의 회전속도를 제어하고, 입력된 신호를 증폭시키며, 광픽업 장치(200)를 구동시킨다.
상기 제어부(230)는 구동부(220)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커싱 서보 명령 및 트랙킹 서보 명령을 다시 구동부(220)로 보내 포커스 서보 및 트래킹 서보를 수행하도록 한다. 상기 광픽업 장치(200)의 홀로그램 소자(110)와 하나의 대물렌즈(115)를 통해 서로 다른 규격이 적용되는 정보 저장매체에 대해 구면수차를 보정하고, 상기 제어부(220)에서는 정보저장매체에서 반사되어 검출된 신호를 사용하여 서로 다른 종류의 정보 저장매체에 대해 호환적으로 포커싱 및 트랙킹 제어를 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 픽업 장치는 하나의 광원과 하나의 대물렌즈를 이용하여 서로 다른 규격을 적용하는 정보저장매체에 호환적으로 사용할 수 있는 것으로, 광효율을 증가시킨 이점이 있다. 서로 다른 규격의 정보저장매체에 대해 호환적으로 사용할 수 있고, 대물렌즈를 하나만을 구비하므로 광학계 부품이 줄고, 광축 보정을 할 필요가 없으므로 광학계가 간단해진다. 또한, 입사광의 편광에 따라 회절 특성을 달리하는 홀로그램 소자를 이용하여 정보저장매체의 규격 차로 인해 발생하는 수차 문제를 해결하고, 간단하게 광효율을 증가시킬 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (14)

  1. 서로 다른 규격을 가지는 제1 및 제2 정보 저장매체에 대해 호환적으로 사용 가능한 광픽업 장치에 있어서,
    광원:
    입사광을 편광 방향에 따라 투과시키거나 반사시키는 편광 빔스프리터;
    상기 편광 빔스프리터를 경유하여 입사된 광의 편광 방향을 변환하는 1/4 파장판:
    상기 1/4 파장판을 통과한 광빔을 편광 방향에 따라 직진 투과시키거나 발산시키기 위한 회절 패턴이 형성되고, 이방성 물질로 형성된 홀로그램 소자:
    상기 직진 투과되는 제1 편광빔에 대해서는 제1개구수를 가지고 상기 제1 정보저장매체에 집광시키고, 상기 발산되는 제2 편광빔에 대해서는 제2개구수를 가지고 상기 제2 정보저장매체에 집광시키는 대물 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 상기 제2 편광빔을 하나의 회절 차수로 회절시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 편광빔은 +1차빔으로 회절되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 블레이즈 타입의 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정보저장매체는 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 정보저장매체의 두께는 0.1mm이고, 상기 제2 정보저장매체의 두께는 0.6mm인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원과 편광 빔스프리터 사이에 콜리메이팅 렌즈를 구비하는 것을 특징으로하는 광픽업 장치.
  8. 서로 다른 규격을 가지는 제1 및 제2 정보 저장매체에 대해 호환적으로 사용 가능한 광픽업 장치; 상기 광픽업 장치를 구동하기 위한 구동부; 상기 광픽업 장치 를 제어하기 위한 제어부;를 포함하는 광기록/재생 장치에 있어서,
    상기 광픽업 장치는,
    광원:
    입사광을 편광 방향에 따라 투과시키거나 반사시키는 편광 빔스프리터;
    상기 편광 빔스프리터를 경유하여 입사된 광의 편광 방향을 변환하는 1/4 파장판:
    상기 1/4 파장판을 통과한 광빔을 편광 방향에 따라 직진 투과시키거나 발산시키기 위한 회절 패턴이 형성되고, 이방성 물질로 형성된 홀로그램 소자:
    상기 직진 투과되는 제1 편광빔에 대해서는 제1개구수를 가지고 상기 제1 정보저장매체에 집광시키고, 상기 발산되는 제2 편광빔에 대해서는 제2개구수를 가지고 상기 제2 정보저장매체에 집광시키는 대물 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
  9. 제 10항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 상기 제2 편광빔을 하나의 회절 차수로 회절시키는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 편광빔은 +1차빔으로 회절되는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 블레이즈 타입의 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
  12. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정보저장매체는 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
  13. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 정보저장매체의 두께는 0.1mm이고, 상기 제2 정보저장매체의 두께는 0.6mm인 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
  14. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원과 편광 빔스프리터 사이에 콜리메이팅 렌즈를 구비하는 것을 특징으로하는 광 기록 및/또는 재생 장치.
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