KR20070119281A - 호환형 광픽업 - Google Patents

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KR20070119281A
KR20070119281A KR1020060053706A KR20060053706A KR20070119281A KR 20070119281 A KR20070119281 A KR 20070119281A KR 1020060053706 A KR1020060053706 A KR 1020060053706A KR 20060053706 A KR20060053706 A KR 20060053706A KR 20070119281 A KR20070119281 A KR 20070119281A
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diffraction grating
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KR1020060053706A
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정충인
양선호
이경언
이현민
고의석
이홍규
박세환
임부빈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, CD, DVD, HD-DVD 및 BD 호환용 광픽업에 관한 것으로, 하나의 광픽업에 CD, DVD, HD-DVD 호환용 대물렌즈와 BD용 대물렌즈를 탄젠셜 방향(트랙 방향)으로 탑재하고, 상기 CD, DVD와 같은 저밀도용 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 제 1광학계와 상기 BD, HD-DVD와 같은 고밀도용 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 제 2광학계를 기존의 CD, DVD용 드라이버의 DECK 내에서 함께 사용할 수 있도록 독립적으로 배치하되, 상기 제 2광학계는 BD 인지 HD-DVD인지 여부에 따라 편광변환소자에 의해 선택적으로 제 1광학계의 일부를 공유하도록 함으로써, 하나의 기기에 의해 고밀도용 광디스크와 저밀도용 광디스크 각각을 기록 및/또는 재생할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
광픽업, 광학계, 편광변환소자, 커플링렌즈, 대물렌즈, 비축배치.

Description

호환형 광픽업{Compatible optical pick-up}
도 1은 2개의 대물렌즈가 하나의 액츄에이터에 트랙 방향으로 배열된 실시예를 도시한 것이고,
도 2는 DPP법에 따른 트래킹 신호를 검출하는 원리를 개략적으로 도시한 것이고,
도 3은 타층 노이즈광이 포토디텍터에 유입되는 것을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 CD, DVD를 기록 및/또는 재생하기 위한 제1광학계와 BD, HD-DVD를 기록 및/또는 재생하기 위한 제2광학계가 하나의 DECK 내에 배치된 실시예를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 빔 스플리터 등의 광학부품이 yawing, pitching 또는 rolling 조정되는 실시예를 도시한 것이고,
도 6은, 제 1광학계에 2파장 1칩 레이저 다이오드가 적용된 실시예를 도시한 것이고,
도 7은, 제 1광학계에 Coupling Lends를 배치한 실시예를 도시한 것이고,
도 8은, 편광변환소자에 의해 광경로가 선택적으로 변경되는 실시예를 도시한 것이고,
도 9는 1 Beam DPP법이 적용되는 광픽업의 일실시예를 도시한 것이고,
도 10은 1 Beam DPP법이 적용되는 광픽업의 다른 실시예를 도시한 것이고,
도 11은 광디스크에 의한 반사광이 분기되는 형태의 일실시예를 도시한 것이고,
도 12는 광디스크에 의한 반사광으로부터 ac 성분이 제거된 서브빔을 얻는 원리를 개략적으로 도시한 것이고,
도 13은 ac 성분이 제거된 서브빔을 얻기 위한 회절격자의 다양한 실시예를 도시한 것이고,
도 14는 도 10에 의한 회절격자에 의해 서브빔의 ac 성분이 제거되고 dc 성분만 남은 결과를 도시한 것이고,
도 15는 회절격자의 패턴에 의해 타 층 노이즈광이 필터링 되는 실시예를 도시한 것이고,
도 16은 층간 간섭을 제거하기 위한 메인 검출수단과 서브 검출수단의 위치를 도시한 것이고,
도 17은 구면수차를 보정하기 위한 액정소자의 작동원리를 개략적으로 도시한 것이고,
도 18은 액정소자에 의해 구면수차가 보정된 결과를 도시한 것이고,
도 19는 액정소자에 의해 코마수차가 보정된 결과를 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,110: 광원 20,120: 콜리메이터 렌즈
30,130: 빔 스플리터 40,140: 회절격자
50,150: 액정소자 60: 1/4 파장판
70,170: 대물렌즈 80,180: 센서렌즈
90,190: 검출수단
본 발명은 호환형 광픽업에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차세대 디스크로 제안되고 있는 BD(Blu-ray Disc), HD-DVD와 현재 사용되는 DVD(Digital Video Disc) 및 CD(Compact Disc)를 동시에 기록 및/또는 재생할 수 있게 하는, CD, DVD, HD-DVD 및 BD 호환형 광픽업에 관한 것이다.
현재 상용화되고 있는 광디스크로 CD, DVD 등을 들 수 있는데, 광디스크는 광학적 특성을 이용하여 데이터를 저장하거나, 재생하는 저장매체이다. CD는 74분 분량의 음악을 저장할 수 있는 광디스크이고, DVD는 2시간 분량의 SD(Standard Definition)급의 영화를 저장할 수 있는 광디스크이다.
한편, 차세대 기록저장매체로서 HD(Standard Definition) 영화를 저장할 수 있는 BD와 HD-DVD가 부상하고 있는데, BD는 대물렌즈 개구수(NA) 0.85 파장 405nm를 사용하고 있고, HD-DVD는 대물렌즈 개구수(NA) 0.65 파장 405nm를 사용하고 있다.
그런데, BD와 HD-DVD는 서로 다른 규격을 채용하고 있으므로, 상호간에 호환이 이루어지지 않아 BD와 HD-DVD를 한꺼번에 사용할 수 있는 통합규격에 대한 노력과 논의가 끊임없이 진행되고 있으나, 전망은 낙관적이지 않다.
또한, BD 및 HD-DVD은 종전의 CD나 DVD의 광드라이버에서 사용될 수 없으므로, 종전의 광드라이버 외에 별도의 장치를 구입해야 하는 어려움이 있었다.
이를 개선하기 위해 기존의 CD, DVD와 동시에 기록 및/또는 재생할 수 있는 제품을 BD, HD-DVD 각각에서 출시하고 있으나, BD 혹은 HD-DVD를 위한 광픽업은 그 크기가 커서 기존의 CD, DVD용 드라이버에서 사용되기가 어렵고, 사용될 수 있는 경우라고 하더라도, 레이저 다이오드와 포토 다이오드 등과 같은 주요한 부품은 드라이버의 DECK 외부에 배치되기 때문에 약간의 충격에 대해서도 쉽게 파손되어, 광픽업의 성능 확보가 어려워지는 문제점이 있다.
한편, BD용 대물렌즈의 개구수는 0.85로써 CD용 대물렌즈(개구수 0.45), DVD용 대물렌즈(개구수 0.6), HD-DVD용 대물렌즈(개구수 0.65)에 비해 현저히 커서, 하나의 대물렌즈만으로 모든 종류의 광디스크를 재생할 수 없으므로, BD용 대물렌즈는 나머지 세 종류의 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물렌즈와 독립되는 별도의 대물렌즈를 사용하여야 하는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 광픽 업에 2개의 대물렌즈 즉, CD, DVD, HD-DVD를 위한 제 1대물렌즈와 BD를 위한 제 2대물렌즈를 장착해야 한다.
상기 2개의 대물렌즈는 광디스크를 기준으로 탄젠셜 방향(트랙 방향) 또는 래디얼 방향(내외주 방향)으로 배열될 수 있다. 그런데, 래디얼 방향(내외주 방향)으로 배열되는 경우 디스크의 최내주에 접근이 어려우므로, 일반적으로 2개의 대물렌즈를 탄젠셜 방향(트랙방향)으로 배열하게 된다.
그런데, 상기와 같이 디스크의 중심에서 벗어나 비축 배치되는 제 2대물렌즈의 경우에는 광픽업이 내주로 이동함에 따라 메인빔과 서브빔의 상대적 위치가 변하므로, 서브빔의 위치 조정이 의미가 없어지게 되어 메인빔과 서브빔의 위치에 의하여 트래킹 에러 신호를 검출하는, 도 2에 도시한 바와 같은, 기존 DPP법을 적용할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.
한편, BD나 HD-DVD 등은 저장 용량을 높이기 위해 다수의 기록층이 형성된 멀티 레이어 디스크가 적용되어 사용될 것으로 예상되는데, 멀티 레이어 디스크에 대해 기록 및/또는 재생동작을 수행하게 되면, 도 3에 도시한 바와 같이, 현재 기록 및/또는 재생되고 있는 기록층이 아닌 다른 기록층에서 반사되는 광, 즉 타층 노이즈 광이, 포토 디텍터에 유입되어, 메인 포토 디텍터와 서브 포토 디텍터에 영향을 미치게 되는데, 상대적으로 광량이 적은 서브빔을 수광하는 서브 포토 디텍터에 더 큰 영향을 미치게 되고, SPP의 신호를 왜곡하여 트래킹 에러 신호에 오류를 일으키는 문제점이 발생한다.
또한, 광디스크가 고밀도화가 됨에 따라 레이저광의 파장은 짧아지고 대물렌즈의 개구수(NA:Numerical Aperture)는 커지게 되는데, 광디스크의 고밀도화에 따른 개구수가 높아짐에 따라 광디스크의 경사에 따른 공차를 확보하기 위해서 광디스크의 두께를 줄여야 한다.
구면수차는, 광디스크의 두께가 균일하지 않으면 발생하므로, 특히 대략 0.1mm 정도의 두께를 가지는 BD용 광디스크는, 그 두께의 오차가 +/-3㎛이하가 될 수 있도록 균일하게 해야 한다. 만약, 광디스크의 두께의 오차가 +/-3㎛ 이상이 되는 경우에는 0.03λ이상의 파면수차가 발생하게 되므로, BD와 같이 개구수가 큰 고밀도 광디스크를 사용하는 경우에는 반드시 구면수차를 보정해야 한다.
또한, 광디스크가 틸트되거나 대물렌즈가 래디얼 방향으로의 이동하는 경우에 코마수차가 발생하여 광학적인 분해능이 저해되므로, 반드시 코마수차를 고려해야 한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, BD, HD-DVD와 같은 고밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 광학계와 CD, DVD와 같은 저밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 광학계를 기존의 CD, DVD용 드라이버의 DECK 내에서 함께 사용할 수 있도록 배치함으로써, 하나의 기기에 의해 각각의 광디스크를 기록 및/또는 재생할 수 있는 CD, DVD, HD-DVD 및 BD 호환용 광픽업을 제공하는데, 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 CD, DVD, HD-DVD 및 BD 호환형 광픽업은 소정의 파장의 광을 발진시키는 광원과, 상기 광원에서 발진된 광을 광디스크의 기록층에 집광하는 대물렌즈와, 상기 광원에서 발진되는 광 또는 상기 광디스크의 기록층에서 반사되는 광을 투과하거나 반사시키는 빔 스플리터와, 상기 광디스크의 기록층에 의해 반사되어 분기된 회절광을 통과 및/또는 회절시키는 회절격자와, 상기 광디스크에서 반사된 광에 비점을 발생시키는 센서렌즈와, 상기 센서렌즈에 의해 집광된 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 검출수단을 포함하는 광학계가 구비된 광픽업에 있어서, 상기 광학계는 저밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 제 1광학계와, 고밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 제 2광학계로 구성되고, 상기 제 2광학계는, 상기 제 1광학계와 독립하여 작동하되, 편광변환소자에 의해 선택적으로 제 1광학계의 일부를 공유하며, 상기 제 1광학계의 대물렌즈와 제 2광학계의 대물렌즈는 하나의 액츄에이터에서 광디스크의 트랙방향으로 배치되되, 상기 제 1광학계의 대물렌즈는 광디스크의 중심축상에 배치되고, 상기 제 2 광학계의 대물렌즈는 비축배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 2파장 1레이저 칩 다이오드는, 레이저광의 광축 중심을 제 1레이저광에 맞추고, 광부품거리는 제 2레이저광에 최적화하여 정하되, 중심축에서 벗어난 제 2레이저광의 포토디텍터 밸런스를 상기 레이저 다이오드를 회전함으로써 조정하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게, 상기 저밀도 광디스크는 CD 및/또는 DVD를 포함하며, 상기 제 1광학계의 광원은, DVD를 기록 및/또는 재생하기 위한 적색 파장영역의 광을 발진시키는 제 1레이저광과 CD를 기록 및/또는 재생하기 위한 적외선 파장영역의 광을 발진시키는 제 2레이저광이 하나의 레이저 다이오드에 내장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1광학계의 광원과 빔 스플리터 사이에 커플링 렌즈가 구비된다.
그리고, 상기 고밀도 광디스크는, BD 및/또는 HD-DVD를 포함하며, 상기 제 2광학계는, BD 및/또는 HD-DVD를 위한 청자색 파장영역의 광을 발진시키는 광원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 고밀도 광디스크는 적어도 일면에 복수의 기록층을 가지는 구조로 된 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1광학계의 대물렌즈는 CD, DVD, HD-DVD에 대해서 사용 가능한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 2광학계의 대물렌즈는 BD에 대해서 사용 가능한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 2광학계의 대물렌즈의 초점거리는 0.1mm 내지 1.2mm인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 빔 스플리터는 yawing, rolling 및/또는 pitching 조정에 의해 조립되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 회절격자는, 상기 광디스크의 기록층에 의해 반사되어 분기된 회절광의 원형패턴 중, 0차의 광만으로 구성되는 영역의 광을 통과 및/또는 회절시키는 격자패턴이 형성된 제 1영역과, +/-1차광 및 상기 0차광과 상기 +/-1차광이 중첩되는 부분의 광을 차단시키는 격자패턴이 형성된 제 2영역으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회절격자는, 상기 광디스크의 기록층에 의해 반사되어 분기된 회절광의 원형패턴 중, 0차의 광만으로 구성되는 영역의 광을 통과 및/또는 회절시키는 격자패턴이 형성된 제 1영역과, +/-1차광 및 상기 0차광과 상기 +/-1차광이 중첩되는 부분의 광을 상기 제 1영역에 의해 상이 맺히는 위치와 다른 위치로 회절시키는 격자패턴이 형성된 제 2영역으로 이루어진 것도 바람직하다.
그리고, 상기 회절격자는, 현재 기록 또는 재생이 진행 중인 광디스크의 기록층과 다른 층에서 반사되는 광이 상기 서브 검출수단에 유입되지 않도록 하는 격자패턴이 형성된 제 3영역이 제 1영역 내에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회절격자는, 상기 빔 스플리터와 상기 대물렌즈 사이에 위치하고, 상기 회절격자와 상기 대물렌즈 사이에 1/4 파장판이 더 구비된다.
이때, 상기 회절격자는, 상기 광원에서 발진되는 광은 회절시키지 않고, 상기 저장매체에 의한 반사광을 회절시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 대물렌즈와 상기 회절격자 사이에 광디스크의 두께 차이에 의한 구면수차를 보정하기 위하여 위상차를 발생시키는 액정소자가 더 구비되는 것이 바 람직하다.
이때, 상기 대물렌즈와 상기 회절격자 사이에 코마수차를 보정하는 액정소자가 더 구비된다.
한편, 상기 검출수단은, 상기 회절격자를 곧바로 통과한 후 상기 센서렌즈에 의해 집광되는 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 메인 검출수단과 상기 회절격자에 의해 회절된 후 상기 센서렌즈에 의해 집광되는 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 2개의 제 1서브 검출수단을 포함하여 구성된 다.
또한, 상기 제 1서브 검출수단은, 현재 기록 또는 재생이 진행 중인 광디스크의 기록층과 인접한 층에서 반사되는 광이 상기 회절격자를 그대로 통과하여 맺히는 상의 유효반경 밖에 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광학계에는, 광원에서 발진되는 광을 0차광과 +/-1차광으로 회절시켜 상기 광디스크의 기록층에 입사시키는 그레이팅이 상기 광원과 상기 빔 스플리터 사이에 더 포함되고, 상기 광디스크의 기록층에서 반사된 +/-1차광을 수광하는 제 2 서브 검출수단이 더 구비되되, 상기 제 1 서브 검출수단과 상기 메인 검출수단과의 거리는 상기 제 2서브 검출수단과 상기 메인 검출수단과의 거리보다 5배 이상 더 먼 것이 바람직하다.
이하 본 발명에 따른 CD, DVD, HD-DVD 및 BD 호환형 광픽업에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4에는 본 발명에 따른 CD, DVD, HD-DVD 및 BD 호환형 광픽업에 광학계가 배치되어 있는 구조가 개략적으로 도시되어 있는데, 상기 광학계는 제 1광학계와 제 2광학계로 구성되어 있으며, 상기 제 1광학계는 CD용 광원 및 DVD용 광원과, 상기 CD 및 DVD 광원과 후술할 제 2광학계의 HD-DVD용 광원에서 발진된 레이저광을 광디스크의 기록층에 집광하는 CD, DVD, HD-DVD 호환용 대물렌즈와, 상기 광원에서 발진되는 광 또는 상기 광디스크의 기록층에서 반사되는 광을 투과하거나 반사시키는 빔 스플리터와 미러, 상기 광디스크에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 검출수단 등을 포함하고, 상기 제 2광학계는 BD용 광원 및 HD-DVD용 광원과, 상기 광원에서 발진된 광을 광디스크의 기록층에 집광하는 BD용 대물렌즈와, 상기 광원에서 발진되는 광 또는 상기 광디스크의 기록층에서 반사되는 광을 투과하거나 반사시키는 빔 스플리터와 미러, 상기 광디스크에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 포토 디텍터 등을 포함한다.
앞에서 설명한 바와 같이, BD용 대물렌즈 개구수는 0.85로써 CD용 대물렌즈 개구수 0.45, DVD용 대물렌즈 개구수 0.6, HD-DVD용 대물렌즈 개구수 0.65에 비해 현저히 크다. CD, DVD, HD-DVD용 대물렌즈의 개구수는 서로 비슷하므로 서로 호환이 가능하지만, BD용 대물렌즈는 호환 가능한 형태로 제작하기가 매우 곤란하다. 따라서, 하나의 광픽업 액츄에이터에 CD, DVD 및 HD-DVD 호환용 대물렌즈와 BD용 대물렌즈 2개를 각각 장착해야 한다.
그런데, 도 1에 도시한 바와 같이, BD용 대물렌즈는, CD, DVD, HD-DVD 호환용 대물렌즈와 달리, 디스크의 중심을 지나는 축상에서 벗어나게 배치되어 있으므로, 종래의 DPP법 같은 방법에 의해 트래킹 신호를 검출하는 것은 문제점이 있다.
또한, BD, HD-DVD는 저장 용량을 높이기 위해 다수의 기록층이 형성된 멀티 레이어를 적용하는데, 멀티 레이어 디스크에 대해 기록 및/또는 재생동작을 수행하게 되면, 현재 기록 및/또는 재생되고 있는 기록층이 아닌 다른 기록층에서 반사되는 광, 즉 타층 노이즈 광에 의해 트래킹 신호가 왜곡되는 문제점을 해결해야 한다.
따라서, BD, HD-DVD에 대해 작동되는 광학계와 CD, DVD에 대해 작동되는 광학계를 독립적으로 배치시켜, 각각의 광학계에서 발생할 수 있는 문제들이 서로간에 영향을 미치지 않도록 한다.
그런데, 제 1광학계와 제 2광학계를 하나의 광픽업에 적용시킬 경우, 특히, BD, HD-DVD와 같은 고밀도용 광디스크를 기록 및/또는 재생시키기 위한 제 2광학계는 종전의 CD, DVD용 드라이브의 표준 사양인 주축과 부축 사이의 거리인 47.5mm를 벗어나게 되므로, 광원인 레이저 다이오드와 검출수단인 포토 디텍터 등을 광드라이버의 DECK 외부에 배치하게 되어, 레이저 다이오드와 포토 디텍터 등과 같은 주요부품이 충격에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 발생한다.
따라서, 제 1광학계와 제 2광학계의 배치를 효율적으로 하여 종전의 CD, DVD용 드라이브의 표준 사양 내에 레이저 다이오드와 포토 디텍터 등이 수용될 수 있도록 하여, 레이저 다이오드와 포토 디텍터 등이 파손되지 않게 해야 한다.
BD용 광디스크와 HD-DVD용 광디스크는 저장용량을 높이기 위해 멀티 레이어로 출시될 예정인데, 멀티 레이어 디스크를 기록 및/또는 재생시키는 경우, 각 레이어에 대응하여 작동할 수 있도록 콜리메이트 렌즈는 움직이는 구조로 되어 있어야 한다. 또한, 콜리메이트 렌즈가 가동하기 위해서는 스텝 모터와 같은 동력장치가 필요하며, 이에 따른 공간상의 제약이 필연적이므로, 제 2 광학계에 포함된 각각의 소자들을 적절하게 배치하여 공간을 적절하게 활용하여야 한다.
따라서, 광경로가 광디스크를 기준으로 래디얼 방향이 되도록 제 2광학계의 미러를 배치하여, 스텝 모터에 의해 콜리메이터 렌즈의 이동방향이 래디얼 방향이 되도록 하여 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 한다.
또한, 제 2광학계의 배치를 더욱 효율적으로 하여 공간을 활용하기 위해서, BD용 대물렌즈의 초점거리를 1.2mm 이하로 제한시킨다. 이 경우 워킹 디스턴스는 0.3mm 이하가 되고, 이에 대응하는 콜리메이터 렌즈의 초점거리는 12mm 정도가 되며, BD용 대물렌즈의 중심으로부터 외주방향으로의 광픽업의 크기는 22mm 이하가 된다.
또한, 광픽업이 소형화가 됨에 따라 초점거리가 짧은 대물렌즈 및 콜리메이트 렌즈 등을 사용할 뿐만 아니라, 빔 스플리터 등과 같은 광학부품 자체의 크기도 작아져야 한다. 그런데, 소형의 광학부품을 사용하는 경우에 기존의 방법과 같이 사출 성형된 베이스의 안착면에 별도의 가공없이 빔 스플리터 등과 같은 광학부품을 밀착시키는 방법으로 조립하는 것은 무리가 있다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 빔 스플리터 등의 광학부품을 yawing, pitching 또는 rolling 조정을 할 수 있도록 구성하여, 빔 스플리터 등의 위치 및 방사각을 확인하고 조정하여 조립해야 한다.
한편, 제 1광학계의 광원은 CD를 기록 및/또는 재생하기 위한 적외선 영역의 레이저 다이오드와 DVD를 기록 및/또는 재생하기 위한 적색광의 레이저 다이오드가 사용되어야 하는데, 도 6에 도시한 바와 같이, 광픽업을 소형화하기 위해 상기 2개의 레이저 다이오드를 하나의 레이저 다이오드로 채택하여 사용할 수 있다.
도 6(b)에는, 1개의 레이저 다이오드의 패키지 내에 하나의 칩을 이용하여 각기 다른 파장의 레이저광을 발진시킬 수 있는 2파장 1칩 레이저 다이오드가 도시되어 있다. 상기 2파장 1칩 레이저 다이오드를 적용함으로써, 광학계의 배치를 효율적으로 할 수 있게 되어, 공간절약을 할 수 있으며, 광픽업의 크기를 최소화 시킬 수 있다.
상기와 같은 2파장 1칩 레이저 다이오드에는 CD를 위한 제 1발광점과 DVD를 위한 제 2발광점이 배치되어 있는데, 발광점의 위치 및 광부품의 거리배치는, 대물렌즈의 특성 및 포토디텍터 밸런스 등을 고려하여 결정된다.
포토디텍터 밸런스란, 조립공정에 있어서, 레이저광의 형상을 감지하여 포토다이오드를 움직여 광축을 맞추는 일련의 과정을 수행함에 있어 활용하게 되는 참고값을 말한다. 광축을 정확히 맞추기 위해서는 레이저광이 포토디텍터의 셀의 정 중앙에 위치하도록 조정해야 하지만, 실제 조립공정에서는 정 중앙을 중심으로 포 토디텍터에 수광되는 레이저광은 미세하게 산포를 가지게 되며, 이 때의 틀어짐의 양을 포토디텍터 밸런스로 표시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광축 중심은 CD를 위한 제 1발광점에 맞추고, 광부품거리는 DVD를 위한 제 2발광점에 최적화하여 정하되, 110㎛ 정도 떨어져 위치하는 것이 바람직하다.
이때, 중심축에서 벗어난 DVD의 포토디텍터 밸런스가 커지게 되는데, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 레이저 다이오드를 회전함으로써, 미세하게 조정할 수 있다.
또한, CD용 광학계는 광효율이 좋지 못하므로, 배율을 조정할 필요성이 있는데 이를 보완하고자, 도 7에 도시한 바와 같이, Coupling Lends가 사용된다. 상기 Coupling Lends를 통과한 레이저광은 배율이 향상되는데, 레이저광의 방사각 α에서 방사각 β로 크게 향상되어, 광학계의 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 광디스크에 데이터를 기록하기 위해서는 기록파워를 원하는 값으로 제어해야 한다. 광디스크에 데이터가 기록되는 원리는, 기록막에 레이저광을 조사하여 그것의 열에너지에 의해 기록막의 일부를 용융한 후 증발시켜 피트를 형성함으로써 이루어지는데, 기록파워가 부족하거나 과잉되는 경우, 피트의 형상이 불량되어 품질이 저하된다. 따라서, 기록파워의 레이저 강도를 모니터하여 원하는 값이 되도록 피드백제어를 해야 한다. 일반적으로 사용되는 MPD(Monitor Photo Detector) 대신 LDD(Laser Drive Device)를 사용하면, 외부에 front monitor 포토디텍터를 설치하지 않아도 되므로, 부품 수를 줄일 수 있어, 공간을 효율적으로 사 용할 수 있다.
한편, 제 2광학계의 광원으로 405nm의 파장의 청자색광을 발진시키는 레이저 다이오드를 사용하게 되는데, 상기 레이저 다이오드는 BD를 기록 및/또는 재생하기 위한 광원이 되거나, HD-DVD를 위한 광원이 될 수 있다. 광픽업을 소형화 시키기 위해서 상기 레이저 다이오드는 BD 및 HD-DVD를 위한 광원으로 겸하여 사용됨이 바람직하다.
그런데, 제 2광학계의 대물렌즈는 BD용 대물렌즈로서, HD-DVD용 대물렌즈와 호환이 되지 않으므로, HD-DVD를 기록 및/또는 재생하기 위해서는 제 1광학계의 일부를 이용하여 광경로가 진행되게 하여, CD, DVD 및 HD-DVD 호환용 대물렌즈가 사용되도록 해야 한다.
따라서, HD-DVD를 기록 및/또는 재생할 것인지 아니면, BD를 기록 및/또는 재생할 것인지에 따라, 선택적으로 광경로가 제 2광학계만을 따라 진행되거나 제 1광학계를 부분적으로 이용하여 진행되도록 결정되어야 하는데, 이는 도 8에 도시되어 있다.
도 8(a)는 BD를 기록 및/또는 재생하는 경우를 도시한 것으로, 제 2광학계의 광원에서 발진된 광이 제 2광학계를 따라 진행하여 제 2광학계의 BD용 대물렌즈에 집광된 후 다시 반사되는 광경로가 나타나 있다.
도 8(b)는 HD-DVD를 기록 및/또는 재생하는 경우를 도시한 것으로, 제 2광학계의 광원에서 발진된 광이 편광변환소자에 의해 90도 만큼의 위상차가 발생하게 되어, 제 2광학계의 빔 스플리터를 그대로 통과한 후, 제 1광학계의 빔 스플리터에 의해 광경로가 변경되어 제 1광학계의 CD, DVD 및 HD-DVD용 대물렌즈에 집광된 후 다시 반사되는 광경로가 나타나 있다.
상기 편광변환소자는 액정소자를 이용한 것으로, 레이저광의 편광상태를 변경시키는데, 액정 양단에 전압을 인가하는 경우에는 편광상태가 그대로 유지되지만, 액정 양단에 전압을 OFF 시키는 경우에는 편광상태가 90도 만큼 변경된다. 상기 편광변환소자를 통과한 빛은 편광선택형 빔 스플리터에 의해 편광방향에 따라 경로가 바뀌게 되는데, 일반적으로 S편광은 반사시키고, P편광은 투과시킨다.
한편, 트래킹 오류 신호를 검출하는 방법으로서, 도 2에 도시된 3 beam을 이용한 DPP법이 일반적으로 사용되는데, 대물렌즈가 광디스크의 중심을 지나는 축상에 위치하는 경우 서브빔이 메인빔에 대해 1/2 트랙 피치만큼 벗어난 상태로써 위치하도록 배치시켜,메인 빔에 의한 신호와 서브 빔에 의한 신호를 이용하여 트래킹 신호를 검출한다.
그러나, 도 1에 도시한 바와 같이, 광디스크의 중심을 지나는 축상에 대물렌즈가 배치된 경우에는, 광디스크의 내외주 중 어느 곳에 광스폿이 위치하는가에 따라 서브빔의 상대적인 위치는 달라지게 된다. 특히, 광디스크의 기록/미기록 경계에서 DPP 신호의 오프셋 값이 커지고, 오프셋의 발생구간의 길이가 늘어나게 된다. 기록/미기록 영역의 차이는 반사율의 차이로서, 3 beam을 이용한 DPP법에서 대물렌즈가 기록/미기록 영역을 주행할 때 각 영역에서 DPP 신호의 레벨차이가 나타난다.
3 beam을 이용하는 경우 기록/미기록 경계에서 DPP 신호의 오프셋이 발생하는 문제를 해결하기 위해 1 beam DPP법이 본 발명의 출원인에 의해 다른 출원에서 제안되었는데, 간략하게 설명하면 다음과 같다.
1 beam DPP법이란, 광원에서 하나의 빔을 방출하여 디스크에 입사시켜, 디스크에서 분기되어 반사되는 광을 회절격자에 의해 메인빔과 서브빔으로 발생시킨 후, 서브빔을 이용하여, 디스크의 틸트나 대물렌즈의 래디얼 시프트 등에 의해 메인빔에 발생하는 오프셋을 제거하는 방법으로, 도 9에 상기 One beam DPP법에 따른 광픽업의 일 실시예가 도시되어 있다.
상기 광픽업에는 광원(10), 콜리메이터 렌즈(20), 빔 스플리터(30), 회절격자(40), 수차보정용 액정소자(50), 1/4파장판(60), 대물렌즈(70), 센서렌즈(80), 광검출수단(90)을 포함되어 있으며, 상기 광픽업의 작동원리는 다음과 같다.
광원(10)에서 레이저광을 방출하면, 콜리메이터 렌즈(20)는 원형편광을 직선편광으로 변환시킨다. 변환된 직선편광은 빔 스플리터(30)를 그대로 투과하여 1/4 파장판(60)을 지나게 되는데, 상기 1/4 파장판(60)에 의해 원형편광으로 변환된다.
상기 변환된 원형편광은 대물렌즈(70)를 통해 광디스크의 기록층에 집광된다. 그런데, 광디스크의 기록층은 랜드와 그루브의 구조를 가지므로, 입사광을 반사시키는데, 반사광은 0차 광과 +/-1차광으로 분기된다.
상기 분기된 반사광은 다시 대물렌즈(70)를 통과하게 되는데, 상기 대물렌즈(70)에 의해서 원형편광은 다시 직선편광으로 변환되며, 상기 직선편광은 빔 스플리터(30)에 의해 광경로가 변경된다.
상기 직선편광은 회절격자(40)를 통과하거나 회절격자(40)에 의해 회절되는데, 회절격자(40)를 그대로 통과하는 광은 메인빔이 되고, 회절격자(40) 내에 형성된 패턴에 의해 회절되는 광은 서브빔이 된다. 상기 메인빔에는 광디스크의 트랙에서 현재 빔이 존재하는 위치를 반영하는 ac성분과 광디스크의 틸트 또는 대물렌즈의 래디얼 시프트를 반영하는 dc 성분이 모두 포함되어 있다.
그런데, 상기 회절격자 내에 형성된 회절패턴은 광디스크 기록층에 의해 분기된 반사광 중에서 ac 성분을 제외한 광을 회절시키는 모양의 패턴을 형성하고 있으므로, 상기 회절격자에 의해 회절된 서브빔에는 dc 성분만이 나타나 있게 된다.
상기 회절격자를 통과하여 생성되는 메인빔은 메인 검출수단에 수광되어 MPP 신호가 되고, 상기 회절격자에 의해 회절되어 생성되는 서브빔은 서브 검출수단에 수광되어 SPP1, SPP2 신호가 된다.
상기 MPP 신호를 검출하기 위해 상기 메인 검출수단은 트랙 방향(래디얼 방향)과 내외주 방향(탄젠셜 방향)으로 각각 2분할되어 있으며, 상기 SPP1, SPP2 신호를 검출하기 위한 서브 검출수단은 래디얼 방향으로 각각 2분할되어 있다.
본 발명에 따른 회절 격자는 도 10과 같이 구성되는 광 픽업에도 적용될 수 있다. 본 발명이 적용되는 도 10의 광 픽업은, 광원(110), 콜리메이터 렌즈(120), 빔 스플리터(130), 본 발명에 따른 회절격자(140), 대물렌즈(170), 센서렌즈(180), 및 광 검출 수단(190)을 포함하여 구성된다.
도 10의 광 픽업은 앞서 설명한 도 9의 광 픽업과 그 구성이 비슷하나, 도 9의 광픽업이 1/4 파장판을 구비하지 않은 점과 회절격자의 위치가 빔 스플리터와 센서렌즈 사이에 위치하는 점이 다르다. 도 10의 광 픽업에는, 광원으로부터 디스크까지의 경로에 회절 격자가 놓여 있지 않기 때문에, 편광 회절 격자가 사용될 필요가 없게 된다. 이러한 차이를 제외하고는 도 10의 광 픽업의 구성과 동작은 도 9의 광 픽업과 동일하다.
도 11은, 광디스크의 기록층에 입사되는 광이 반사되는 형태를 도시한 것이다. 광디스크의 기록층에 형성된 랜드/그루브의 구조로 인해, 기록층의 단면이 요철로 되어 있어서, 회절격자와 같은 효과가 발생되므로, 입사광은 0차광과 +/-1차광으로 분기되어 반사된다. 분기된 반사광은 원형패턴을 형성하여 대물렌즈를 통과하는데, 원형패턴의 크기는 대물렌즈의 EPD(Entrance Pupil Diameter)와 동일한 값인 2×f×NA(f:초점거리, NA:개구수)라는 값을 갖는다.
또한, +1차광 및 -1차광은 0차광에 대해서 좌우로 이동하는데, 그 이동량은 f×λ×Tp(f:초점거리,Tp:광디스크의 트랙피치)는 값을 갖는다. 0차광과 +/-1차광의 원형패턴(P1,P2,P3)은 광디스크의 종류에 따라 그 크기와 서로 겹치는 정도가 다르게 되는데, BD의 경우 이동량이 커서 겹치는 정도가 작게 되며 야구공과 같은 베이스볼 패턴이 형성된다.
도 12는 광디스크의 기록층에서 분기된 반사광으로부터 ac성분을 제거하는 원리를 개략적으로 설명한 것으로, 일반적으로 ac 성분은 원형패턴이 서로 겹치는 부분에 의해 발생된다. 광디스크의 기록층에 의한 반사광은 +/-1차광 및 0차광으로 분기되어 베이스볼 패턴이 형성되는데, 상기 베이스볼 패턴 중에서 +/-1차광과 겹치는 부분이 제외된 순수한 0차광만을(P5) 회절시켜 서브빔을 만들도록 회절격자의 패턴이 형성되어 있다.
메인빔은 상기 회절격자를 그대로 통과하여 발생되므로, 메인빔의 푸시풀 신호인 MPP에는 ac 성분과 dc성분이 모두 나타나지만, 서브빔은 회절격자에 의해 회절되어 발생되므로, 서브빔의 신호인 SPP에는 ac성분이 제외되고, dc성분만이 나타난다. 따라서, MPP 신호에서 DC 성분만이 나타난 SPP 신호를 빼주면, 오프셋이 제거된 트래킹 신호를 얻을 수 있다.
도 13은 ac 성분이 제거된 서브빔을 얻기 위한 회절격자의 실시예를 도시한 것이다. 일반적으로 ac 성분은 원형패턴이 서로 겹치는 부분에 의해 발생하므로, 원형패턴이 서로 겹치는 부분이 제외되도록 회절격자의 격자패턴을 설계하면 된다. 즉, 회절격자를 구분하되, 사용영역인 제 1패턴과 비사용영역인 제 2패턴으로 나눈다.
도 13(a)에 도시된 회절격자는, 수직으로 세워진 장구형태("I"자)의 영역에 제 1패턴(A1)을 형성하고, 나머지 영역에 제 2패턴(A2)이 형성되도록 설계한다.
제 1패턴은 +/-1차광(b1, b3)의 원형패턴영역(P1, P3) 및 0차광(b2)의 원형패턴영역(P2)과 +/-1차광(b1, b3)의 원형패턴영역이 중첩되는 영역(P4)을 제외한 영역(P5)에 형성된다. 그리고, 제 1패턴의 상측/하측 끝단(중간 원형 오목부를 제외한 사각형 부분)은 +/-1차광(b1, b3)의 원형패턴영역(P1, P3)을 침범하지 않는 범위 내에서 회절격자의 양측면까지 연장될 수 있다.
도 13(b)에 도시된 회절격자는, 중앙부에 상하로 긴 직사각형의 제 1패턴(A3)과 제 1 패턴(A3)의 양쪽에 형성된 제 2패턴(A4)을 포함하여 이루어진다. 여 기서, 제 1패턴(A3)의 위치 및 폭이 중요한 요소인데, 제 1패턴(A3)은 +/-1차 빔(b1 ,b3)의 원형 패턴(P1, P3)이 포함되지 않도록 하는 직사각형 형태이다. 즉, 0차 빔(b2)의 원형패턴(P2) 내에 놓인, +/-1차광(b1,b3)의 원형패턴(P1, P3)의 끝과 접하는 가상의 선을 맨 가장자리로 하여, 중앙부에서 상기 가상의 선 이내에 해당하게 하는 제 1패턴(A3)의 위치와 폭을 결정한다.
도 13(c)에 도시된 회절격자는, 가장자리에 두 개의 길이방향의 긴 직사각형의 제 1패턴(A5)과 제 1패턴(A5) 사이에 형성된 제 2패턴(A6)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 0차광(b2)의 원형패턴(P2)과 +/-1차광(b1, b3)의 원형패턴(P1, P3)의 경계가 만나는 4점 중 위쪽 2점과 아래쪽 2점을 각각 연결한 가상의 선을 기준으로 그 내부에 해당하게 하는 제 1패턴(A5)의 위치와 폭을 결정하는 것이 바람직하다.
도 14은 도 13의 회절격자에 각각에 의해 서브빔의 신호 SPP에 dc성분만 남고 ac성분이 제거된 결과를 도시한 것으로, 회절격자에 의해 메인빔의 푸시풀 신호 MPP는 영향을 거의 받지 않은 반면, 서브빔의 푸시풀 신호 SPP의 ac성분은 제거된 것을 볼 수 있다.
MPP 신호와 SPP 신호의 오프셋(DC 레벨)은 대물렌즈의 래디얼 시프트의 양과 선형적인 관계를 가지므로, DPP=MPP-k×(SPP1+SPP2)에 의해 대물렌즈의 래디얼 시프트에 따른 오프셋을 제거할 수 있다. k는 비례상수로서, 대물렌즈의 래디얼 시프트 양 대비 MPP 신호의 DC 레벨의 기울기를 a, SPP 신호의 DC 레벨의 기울기를 b라고 할 때, k=a/2b가 된다.
한편, BD 등과 같은 광디스크는 저장 용량을 높이기 위해 다수의 기록층이 형성된 멀티 레이어 광디스크가 개발되어 사용되고 있는데, 멀티 레이어 디스크에 대해 기록 및/또는 재생동작을 수행하게 되면, 현재 기록 및/또는 재생되고 있는 기록층이 아닌 다른 기록층에서 반사되는 광, 즉 타층 노이즈 광이 포토 디텍터에 유입되어, 메인빔을 수광하는 메인 포토 디텍터와 서브빔을 수광하는 서브 포토 디텍터에 영향을 미치게 되는데, 상대적으로 광량이 적은 서브빔을 수광하는 서브 포토 디텍터에 더 큰 영향을 미친다.
따라서, 타층 노이즈광에 의해 SPP의 신호가 왜곡되어 트래킹 신호에 오류가 생기는 문제를 해결하기 위한 방법이 본 발명의 출원인에 의해 다른 출원에서 제안되었는데, 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 15는 회절격자의 패턴에 의해 타 층 노이즈광이 필터링 되는 실시예를 도시한 것으로, 상기 회절격자는 도 6의 광픽업의 회절 격자(40)에 적용될 수 있다.
상기 회절 격자의 패턴은 사용영역(A11, A13)과 비사용영역(A12)로 구분하고, 상기 사용영역(A11, A13)의 격자 방향은 서로 다른 방향으로 형성되어 있다.
도 12(a)의 회절 격자는, A13 패턴이 A11 패턴 내에 형성되어 있는 것을 제외하고는, 10(b)의 회절 격자와 유사하므로, 상기 도 9와 10을 참조로 설명한 바를 참고하고, 상세한 설명은 생략한다.
A11과 A12 패턴은, 1 beam DPP법에서 서브빔에 ac성분이 포함되지 않도록 설계된 격자패턴으로, 광디스크의 기록층에서 분기된 반사광(0차 빔과 +/-1차 빔)이 형성하는 베이스볼 패턴에서 ±1차 빔(b1, b3)의 원형 패턴(P1, P3)이 서브 빔에 포함되지 않도록, 직사각형 모양으로 구성된다.
메인빔은 상기 회절 격자를 통과하여 발생되는 것으로, 메인 검출수단에 상이 맺혀 RF 신호, 포커스 신호, 및 푸시풀 신호에 이용된다. 그리고, 서브빔은 상기 회절 격자에 의해 회절되어 발생하는 것으로, A11 패턴은 수평방향의 격자가 형성되어 있으므로, 상기 A11 패턴에 의해 회절되어 생성되는 서브빔은 메인 검출수단의 상하에 위치한 서브 검출수단에 상이 맺힌다. 메인 빔과 서브 빔은 A11 패턴의 외곽 모양, A11 패턴을 형성하는 골과 마루의 형상 등에 의해 그 광량에 차이가 난다.
한편, 타층 노이즈광도, 상기 회절격자를 그대로 통과하여 메인 검출수단 혹은 서브 검출수단에 상이 맺히는데, 타층 노이즈광은, 상대적으로 광량이 작은 서브빔에 더 큰 영향을 주어, 트래킹 신호를 왜곡시키게 되므로, 상기 서브 검출수단에 타층 노이즈광이 유입되지 않도록 해야 한다.
상기의 문제를 해결하기 위한 첫 번째 방법으로, A11에 의해 회절하는 타층의 노이즈 광이 서브 검출수단에 유입되지 않도록, A11과 다른 방향의 격자패턴이 형성된 A13을 A11 내에 배치한다.
상기 회절격자는 광원에서 발진되어 입사되는 레이저빔을 그대로 투과시키는데, 상기 회절격자를 통과한 레이저빔은 상기 1/4파장 플레이트에 의해 1/4파장만큼 변환되어 멀티 레이어 디스크로 진행하게 된다. 그리고, 상기 멀티 레이어 디스크에 의해 반사되는 레이저빔은 다시 상기 1/4 파장판에 의하여 1/4파장만큼 변환되므로, 전체적으로는 1/2 파장만큼 변환된다.
그런데, 상기 회절격자에 형성된 A11영역은 1/2 파장만큼 변환된 레이저빔을 만을 투과시키도록 설계되어 있으므로, 타 층에서 유입되는 타층 노이즈 광을 효과적으로 필터링 할 수 있다.
즉, 멀티 레이어 디스크의 특정 기록 층, 예를 들면 제 1기록층에 대해 서보 동작을 수행하는 경우, 상기 제 1기록층에 의해 반사되는 광은 1/2 파장 변환되어, 상기 회절격자로 입사되고, 나머지 다른 기록층에 의해 반사되는 광은 불규칙한 파장으로 변환되어 입사되는데, 1/2 파장만큼 변환된 레이저빔을 만을 투과시키도록 설계된 상기 회절격자에 형성된 A11영역에 의하여, 타 층 노이즈광은 거의 차단되므로, 1/2 파장만큼 변환된 제 1기록층의 반사광만을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
그리고, A12영역은 레이저빔을 차단하도록 회절격자의 패턴이 설계되어 있으므로 타 층 노이즈광은 상기 영역을 투과할 수 없게 된다.
또한, 타 층 노이즈 광에 의해 서브빔의 신호가 민감하게 영향을 받지 않도록 하기 위하여, 상기 회절격자의 A11 영역 내에 A11의 격자방향과 다른 방향으로 격자가 형성된 소정의 A13의 영역을 배치하여, 타 층 노이즈광이 서브빔에 유입되지 않도록 하여, 상기 서브빔의 신호가 왜곡되는 것을 한 차원 더 방지할 수 있게 한다.
한편, A11과 A13의 격자 방향이 반드시 직각일 필요는 없고, 타층 노이즈광 이 서브 검출수단에 유입되지 않도록 하면 된다.
또한, 본 발명에 따른 도 12(a)의 회절 격자는 도 6의 광 픽업의 회절격 자(40)에 적용될 수 있는데, 도 12(a)의 회절 격자가 빔 스플리터(30)와 1/4 파장판(60) 사이에 위치하는 경우에는, 디스크에 입사하는 빔은 회절시키지 않고 디스크에서 반사되는 광만을 회절시킬 수 있도록 편광회절격자를 사용한다.
그리고, 상기의 문제를 해결하기 위한 두 번째 방법으로, 현재 기록 및/또는 재생 중인 기록층에 의한 반사광이 A11에 의해 회절되어 생성되는 서브빔이 타층 노이즈광의 유효 반경밖에 상이 맺힐 수 있도록, 상기 A11의 요철 모양(회절 각도를 결정)과 서브 검출수단의 위치를 조정한다.
즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 서브 검출수단을 종래의 서브빔을 검출하기 위한 서브 검출수단보다 더 멀리 배치한다. 다시 말하면, 메인 서브검출수단과 서브 검출수단의 거리를 크게 하는 것으로, 본 발명에 따른 서브 검출수단과 메인 검출수단의 거리 D를 종래의 서브 검출수단과 메인 검출수단과의 거리 d에 비해 5배 이상이 되게 한다.
한편, 본 발명이 적용되는 도 9의 광픽업에는, 빔 스플리터(30)와 1/4파장판 사이(60)에 액정소자(50)가 구비되는데, 상기 액정소자(50)는 광디스크의 기록 및/또는 재생시, BD와 같은 고밀도용 광디스크의 광입사면으로부터 기록층까지의 두께가 대물렌즈의 설계값보다 일정 한도의 한계오차를 벗어나는 경우 발생하게 되는 구면수차를 보정하기 위한 구면수차 보정용 액정소자(50a)와, 중심축에 대해 비축배치되어 래디얼 방향으로 쉬프트 할 때 발생되는 코마수차를 보정하기 위한 코마 수차 보정용 액정소자(50b)로 구성된다.
상기 구면수차 보정용 액정소자(50a)는 전원이 인가되면 광디스크의 두께에 의해 발생되는 구면수차를 상쇄시킬 수 있는 위상차가 발생되도록 설계되어 있는데, 예를들면, 광원에서 광디스크로 진행하는 광이 원형의 광이라고 가정하면, 광디스크의 두께차이에 의한 구면수차를 상쇄시킬 수 있는 위상차를 발생시켜 상기 원형의 편광의 위상, 즉 파면을 변화시키고, 상기 변화된 광이 광디스크에 입사됨으로써, 광디스크의 두께 차이에 의한 구면수차가 보정된다.
그리고, 상기 액정소자에 전원이 차단되면, 입사광은 위상차가 발생되지 않고, 파면의 변화 없이 그대로 투과된다.
이 경우, 구면수차의 보정은 광원에서 액정소자로 입사되는 광에 대해서만 행해져야 하므로, 광원에서 액정소자로 입사되는 광의 편광과 광디스크에서 반사되어 액정소자로 입사되는 광의 편광이 서로 다르도록 하여야 한다. 따라서, 상기 액정소자는 빔 스플리터와 1/4 파장판 사이에 배치됨이 바람직하다.
도 17의 S는 광디스크의 두께차이에 따른 구면수차의 위상 즉, 파면을 나타낸 것이고, S'는 그 두께 차이에 의한 구면수차를 보정하기 위해 액정소자에서 발생된 위상 즉, 파면을 보여준다. 상기 위상 분포 S, S'는 발산광 형태로 방출된 광을 평행광으로 바꿔주는 콜리메이팅 렌즈가 광원과 대물렌즈 사이에 배치됨으로써, 액정소자에 입사되는 광이 평행광인 경우에 대한 것이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 광디스크의 두께 차이에 의해 구면수차가 발생하기 때문에, 액정소자를 통과한 광이 구면수차의 위상 분포와 반대되는 위상 분포를 갖는 광으로 되어 대물렌즈로 입사되도록 구면수차 보정용 액정소자를 형성하여 전원을 인가시키면, 광디스크의 두께 차이에 의한 구면수차를 보정할 수 있다.
또한, 광디스크의 틸트 또는 대물렌즈 래디얼 방향으로의 이동에 따라 발생되는 코마수차도, 도 19에 도시한 바와 같이, 코마수차 보정용 액정소자에 의해 보정될 수 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, BD, HD-DVD와 같은 고밀도용 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 광학계를 기존의 CD, DVD용 드라이버의 DECK 내에서 함께 사용할 수 있도록 배치하여, 하나의 기기에 의해 저밀도용 광디스크와 고밀도용 광디스크 각각을 기록 및/또는 재생할 수 있고, 고배속의 기록 및/또는 재생이 가능하며, 레이저 다이오드와 포토 다이오드 등과 같은 주요한 부품이 DECK 내에 배치되어, 충격에 의해 쉽게 파손되지 않아 광픽업의 성능이 확보되며, 대물렌즈가 비축 배치된 경우 발생했던 트래킹 서보 방식의 문제점이 개선되고, 멀티 레이어 광디스크의 사용시 타층 노이즈광이 서보 신호에 유입되지 않게 하며, 광디스크의 두께 차이에 따른 구면수차가 보정될 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (23)

  1. 소정의 파장의 광을 발진시키는 광원과,
    상기 광원에서 발진된 광을 광디스크의 기록층에 집광하는 대물렌즈와,
    상기 광원에서 발진되는 광 또는 상기 광디스크의 기록층에서 반사되는 광을 투과하거나 반사시키는 빔 스플리터와,
    상기 광디스크의 기록층에 의해 반사되어 분기된 회절광을 통과 및/또는 회절시키는 회절격자와,
    상기 광디스크에서 반사된 광에 비점을 발생시키는 센서렌즈와,
    상기 센서렌즈에 의해 집광된 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 검출수단을 포함하는 광학계가 구비된 광픽업에 있어서,
    상기 광학계는 저밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 제 1광학계와, 고밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 제 2광학계로 구성되고,
    상기 제 2광학계는, 상기 제 1광학계와 독립하여 작동하되, 편광변환소자에 의해 선택적으로 제 1광학계의 일부를 공유하며,
    상기 제 1광학계의 대물렌즈와 제 2광학계의 대물렌즈는 하나의 액츄에이터에서 광디스크의 트랙방향으로 배치되되, 상기 제 1광학계의 대물렌즈는 광디스크의 중심축상에 배치되고, 상기 제 2 광학계의 대물렌즈는 비축배치되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저밀도 광디스크는 CD 및/또는 DVD를 포함하며,
    상기 제 1광학계의 광원은, DVD를 기록 및/또는 재생하기 위한 적색 파장영역의 광을 발진시키는 제 1레이저광과 CD를 기록 및/또는 재생하기 위한 적외선 파장영역의 광을 발진시키는 제 2레이저광이 하나의 레이저 다이오드에 내장되는 2파장 1레이저 칩 다이오드인 것을 특징으로 하는 광픽업.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 2파장 1레이저 칩 다이오드는, 레이저광의 광축 중심을 제 1레이저광에 맞추고, 광부품거리는 제 2레이저광에 최적화하여 정하되, 중심축에서 벗어난 제 2레이저광의 포토디텍터 밸런스를 상기 레이저 다이오드를 회전함으로써 조정하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1광학계의 광원과 빔 스플리터 사이에 커플링 렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고밀도 광디스크는, BD 및/또는 HD-DVD를 포함하며,
    상기 제 2광학계는, BD 및/또는 HD-DVD를 위한 청자색 파장영역의 광을 발진시키는 광원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 고밀도 광디스크는 적어도 일면에 복수의 기록층을 가지는 구조로 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1광학계의 대물렌즈는 CD, DVD, HD-DVD에 대해서 사용 가능한 것을 특징으로 하는 광픽업.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2광학계의 대물렌즈는 BD에 대해서 사용 가능한 것을 특징으로 하는 광픽업.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2광학계의 대물렌즈의 초점거리는 0.1mm 내지 1.2mm인 것을 특징으로 하는 광픽업.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 yawing, rolling 및/또는 pitching 조정에 의해 조립되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 회절격자는, 상기 광디스크의 기록층에 의해 반사되어 분기된 회절광의 원형패턴 중, 0차의 광만으로 구성되는 영역의 광을 통과 및/또는 회절시키는 격자패턴이 형성된 제 1영역과, +/-1차광 및 상기 0차광과 상기 +/-1차광이 중첩되는 부분의 광을 차단시키는 격자패턴이 형성된 제 2영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 회절격자는, 상기 광디스크의 기록층에 의해 반사되어 분기된 회절광의 원형패턴 중, 0차의 광만으로 구성되는 영역의 광을 통과 및/또는 회절시키는 격자패턴이 형성된 제 1영역과, +/-1차광 및 상기 0차광과 상기 +/-1차광이 중첩되는 부분의 광을 상기 제 1영역에 의해 상이 맺히는 위치와 다른 위치로 회절시키는 격자패턴이 형성된 제 2영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업.
  13. 제 9항 또는 제 10항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 회절격자는, 현재 기록 또는 재생이 진행 중인 광디스크의 기록층과 다른 층에서 반사되는 광이 상기 서브 검출수단에 유입되지 않도록 하는 격자패턴이 형성된 제 3영역이 제 1영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 회절격자는, 상기 빔 스플리터와 상기 대물렌즈 사이에 위치하고,
    상기 회절격자와 상기 대물렌즈 사이에 1/4 파장판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 회절격자는, 상기 광원에서 발진되는 광은 회절시키지 않고, 상기 저장매체에 의한 반사광을 회절시키는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 대물렌즈와 상기 회절격자 사이에 광디스크의 두께 차이에 의한 구면수차를 보정하기 위하여 위상차를 발생시키는 액정소자가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 대물렌즈와 상기 회절격자 사이에 코마수차를 보정하는 액정소자가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 회절격자는, 상기 빔 스플리터와 상기 센서렌즈 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 대물렌즈와 상기 빔스플리터 사이에 광디스크의 두께 차이에 의한 구면수차를 보정하기 위하여 위상차를 발생시키는 액정소자가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 대물렌즈와 상기 빔 스플리터 사이에 코마수차를 보정하는 액정소자가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 검출수단은, 상기 회절격자를 곧바로 통과한 후 상기 센서렌즈에 의해 집광되는 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 메인 검출수단과 상기 회절격자에 의해 회절된 후 상기 센서렌즈에 의해 집광되는 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 2개의 제 1서브 검출수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제 1서브 검출수단은, 현재 기록 또는 재생이 진행 중인 광디스크의 기록층과 인접한 층에서 반사되는 광이 상기 회절격자를 그대로 통과하여 맺히는 상의 유효반경 밖에 배치되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 광학계에는, 광원에서 발진되는 광을 0차광과 +/-1차광으로 회절시켜 상기 광디스크의 기록층에 입사시키는 그레이팅이 상기 광원과 상기 빔 스플리터 사이에 더 포함되고, 상기 광디스크의 기록층에서 반사된 +/-1차광을 수광하는 제 2 서브 검출수단이 더 구비되되,
    상기 제 1 서브 검출수단과 상기 메인 검출수단과의 거리는 상기 제 2서브 검출수단과 상기 메인 검출수단과의 거리보다 5배 이상 더 먼 것을 특징으로 하는 광픽업.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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