KR20080061751A

KR20080061751A - 광픽업 장치

Info

Publication number: KR20080061751A
Application number: KR1020060136809A
Authority: KR
Inventors: 김봉기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-03
Also published as: EP1939869A3; EP1939869A2; KR101365446B1; CN101295520B; EP1939869B1; US20080156965A1; US7718939B2; CN101295520A

Abstract

듀얼 광디스크에 있어서 재생 인접층에 의한 간섭광에 의해 재생 대상층의 트랙킹 에러신호가 열화되는 것을 효율적으로 방지할 수 있는 광픽업 장치를 개시한다.

개시된 광픽업 장치는 소정 파장의 광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 입사되는 광을 집속하여 다수개의 기록층을 갖는 광디스크에 광스팟을 형성하는 대물렌즈와, 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기와, 광검출기와 상기 대물렌즈 사이의 임의의 영역에 위치하여 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시키는 광산란부를 포함하여 구성된다.

Description

광픽업 장치{Optical pickup apparatus}

도 1a는 종래에 기술에 따라 홀로그램을 사용하는 형태의 광픽업 장치의 광학계를 도시한다.

도 1b는 도 1a의 장치에서 사용되는 홀로그램 패턴을 보이는 도면이다.

도 2는 본 발명에 사용되는 광산란부를 보이는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광픽업 장치의 광학계를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 광검출기의 예를 도시한 도면이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 광픽업을 사용한 듀얼 광디스크의 재생시 광검출기에 집광되는 광분포를 보이는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광픽업 장치를 도시한 도면이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광픽업 장치의 광산란부를 도시한 도면이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광픽업 장치의 광산란부를 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 광픽업이 적용될 수 있는 광기록 및/또는 재생기기의 예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100: 광원 101: 그레이팅

102: 광로변환기 104: 비점수차렌즈

105: 광검출기 106: 콜리메이팅 렌즈

108: 광산란 광학부재 200: 대물렌즈

본 발명은 광기록 및/또는 재생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 기록층을 갖는 다층 광디스크에 있어 재생시 인접층에 의한 트랙킹 신호의 열화를 보다 효율적으로 방지할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.

광디스크는 그 표면에 무수히 많은 피트(pit)를 천공하여 레이저광의 반사를 변화시킴으로써 음성, 화상, 문서 등의 데이터를 기록/재생하는 저장매체를 말하며, 대표적으로 CD(Compact Disk)나 DVD(Digital Versatile Disk)가 이에 해당된다. 최근에는 차세대 광디스크로 기록용량을 더욱 높인 고밀도 기록매체에 대한 연구도 활발하며, 이러한 고밀도 광디스크로는 BD(Blue-ray Disk)와 AOD(Advanced Optical Disk) 등이 해당된다.

광디스크는 저장되는 정보의 양에 따라 서로 다른 파장을 가지는 레이저광과 서로 다른 개구수를 가지는 대물렌즈를 사용하는 광 기록/재생기기에 의해 기록/재생된다. 즉 광디스크의 용량이 커질수록 보다 짧은 파장의 광원 혹은 보다 높은 개 구수의 대물렌즈가 사용된다. 예를 들어 CD의 경우는 780nm의 파장광에 개구수 0.45의 대물렌즈를, DVD의 경우는 보통 650nm의 파장광에 개구수 0.6의 대물렌즈를 사용하였으나, BD의 경우는 보통 405nm의 파장광에 대물렌즈의 개구수는 0.85로 하고 있다.

다시 말해서, 레이저광을 대물렌즈에 의해 집속한 광스팟을 이용하여 광디스크에 정보를 기록하거나 재생하는 광 기록/재생기기에서의 기록 용량은 집광되는 스팟의 크기에 의해 반비례한다. 또한 집광스팟의 크기(S)는 사용하는 레이저광 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA: Numerical Aperture)에 의해 다음의 수학식 1과 같이 결정된다.

S ∝ k*λ/NA (k: 광학계에 의존하는 상수로 보통 1 내지 2사이의 값)

따라서, 광디스크의 밀도를 더 높이기 위해서는 광디스크에 맺히는 광스팟의 크기(S)를 줄여야 하는데, 광스팟의 크기(S)를 줄이기 위해서는 상기 식에서 나타난 바와 같이 레이저광의 파장(λ)을 줄이거나 개구수(NA)를 증가시켜야 한다.

그러나, 레이저광의 파장(λ)을 줄이기 위해서는 고가의 부품을 사용해야 하고, 대물렌즈의 개구수(NA)를 증가시키면 초점심도는 개구수(NA)의 제곱으로 감소하고 코마수차는 개구수(NA)의 3승으로 증가되므로, 상기 두 가지 방법으로 광스팟의 크기(S)를 줄여서 디스크 밀도를 높이는 것은 한계가 있었다.

DVD나 BD는 고밀도 기록매체이므로 종래에 비해 많은 용량을 가진 것은 사실이나, 광디스크의 용량 증가에 대한 계속적인 필요에 따라 다수개의 기록층을 갖는 다층구조 방식도 사용되고 있다. 따라서 한쪽 편면 또는 양쪽 편면에 2층 또는 그 이상의 기록층을 가지는 복수 기록층의 광디스크는 단일 기록층을 가지는 경우에 비해 그 기록용량을 크게 늘릴 수 있다.

한편, 기록형 광디스크의 트랙킹 방식으로는 편심 광디스크 재생시 발생하는 푸시풀 신호의 오프셋을 보정할 수 있는 차동 푸시풀(DPP:Differential Push-Pull) 방식이 일반적으로 채택된다. 통상 DPP 방식은 그레이팅을 이용하여 광을 0차(메인광성분) 및 ±1차광(서브광성분) 3개로 분리하고 이 때 분리된 광들의 광량은 광이용 효율 측면을 고려하여 1차:0차:+1차의 비율을 1:10:1 이상으로 하고 있다.

그런데 다수개의 기록층을 갖는 다층광디스크, 예를 들어 2개의 기록층을 갖는 이층 광디스크(Dual Layer Optical Disk)에서 트랙킹 에러신호의 검출하기 위해 차동 푸시풀(DPP) 방식을 사용할 경우에는 재생 인접층에서 반사된 0차광이 재생 대상층에서 반사된 ±1차광과 오버랩되어 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제점이 있다. 즉 재생 대상층에 의해 반사된 0차광과 인접층에 의해 반사된 0차광은 서로 광량 차이가 매우 크기 때문에 재생신호에 인접층의 0차광이 영향을 주지 않지만, 재생 대상층에서 반사된 ±1차광과 그 인접층에 의해 반사된 메인광(0차광)은 상대적으로 광량 차이가 크지 않기 때문에 DPP법에 의한 트랙킹 에러신호 검출을 위해 사용되는 차동신호(서브트랙킹신호(SPP))에 인접층의 0차광이 상당한 영향을 미치게 된다.

물론 인접층에서 반사된 메인광성분이 서브검출기로 입사된다고 하더라도 반드시 디스크 층간의 크로스토크(cross-talk)에 영향을 주는 것은 아니다. 만약 수광배율 조건이 다음의 수학식 2와 같은 조건을 만족할 수만 있다면 사실상 재생인접층의 메인광이 서브검출기로 입사하더라도 문제를 일으키지 않는다.

그러나 위와 같은 조건을 만족시키기 위해 수광배율(M)을 키우게 되면 결국 픽업의 사이즈가 증가되므로 슬림한 형태의 픽업을 구현하는 것이 불가능해진다. 또한 수광배율을 증가시키면 검출기의 조정 및 신뢰성 부분의 특성 또한 열화된다. 따라서 상기 조건을 충족시킴으로써 상기 재생인접층 메인광을 무시할 수 있는 조건을 만드는 것은 현실적으로 큰 어려움을 야기한다.

따라서, 그와 같은 문제점을 해결하기 위한 한 방식으로서, 대한민국 공개특허 10-2005-0074839호에서는 인접층에 의해 반사된 메인광성분을 검출기 영역외의 타영역으로 회절시키기 위한 편광부재(편광홀로그램)을 사용하여, 상기 재생 인접층에서 반사된 메인광성분이 제1 및 제2 서브 광검출기에 수광되는 것을 차단하는 방식을 이용하였다.

도 1a에는 상기 방식을 이용한 종래의 광픽업 구조가 도시되어 있다. 광원(1)에서 P 편광으로 나온 광은 그레이팅(12)을 거치면서 180도 변화하여 S편광이 된다. S편광된 광은 P편광에 대해서만 반응하는 홀로그램(25)의 영향을 받지 않으므로 이 S편광된 광은 그대로 원편광이 되어 디스크(10)에 스팟을 형성한다. 디스크에 맺힌 스팟은 다시 반사하여 1/4 파장판(19)을 거치면서 원편광이 P 편광으로 변화되고 상기 P편광된 광은 P편광에 대해서만 반응하는 홀로그램(25)의 존재에 의해 해당 부분만 광이 회절된 상태로 광검출기(40)에 스팟이 맺히게 된다. 도 1b는 상기 목적으로 사용되는 홀로그램 패턴(253)의 한 예를 보여준다.

그러나, 신호광도 차단시키는 편광 홀로그램은 패턴의 사이즈를 크게 구성할 수 없는 바, 편광홀로그램의 중심과 대물렌즈의 광축이 조립오차로 정확히 일치하지 않게 되면 재생인접층에서 반사된 메인광의 일부가 결국에는 제1 및 제2 서브 광검출기에 입사되어 여전히 트랙킹 에러신호의 품질에 영향을 주는 문제가 있다. 또한 P,S파를 이용하기 때문에 편광홀로그램의 부착각도 오차에 대해서도 차단효과가 줄어드는 문제점이 존재한다.

그러나 그보다 더 큰 문제점은 상기 편광홀로그램이 재생 인접층에서 반사된 메인광성분이 서브검출기로 입사하는 것을 차단할 뿐만 아니라, 신호를 읽기 위해 초점이 맺힌 재생층에서 반사되어 광검출기로 입사하는 메인광의 성분(신호성분)까지도 더불어 차단하는 현상이 발생한다는 것이다. 즉 재생 대상층에서 반사된 메인광 성분이 메인광검출기로 입사하여 RF 신호를 생성하게 되는데 이 성분의 일부가 상기 편광홀로그램에 의해 차단되므로 결국 검출해야 할 신호의 크기가 줄어들어 신호특성이 열화되는, 다시 말해 지터(jitter)특성이 열화되는 문제가 생긴다. 특히 수광부 입사광의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 형태이며 상기 편광홀로그램의 구조는 가우시안 프로파일의 중심영역, 즉 신호강도(intensity)가 가장 높은 부분을 차단하는 구조이므로 RF 신호특성은 더욱 크게 열화된다.

만약 이러한 RF 신호특성 열화현상을 줄일 목적으로 편광 홀로그램의 면적을 줄이게 되면 재생인접층에서 반사된 메인광 성분이 서브광검출기로 입사하는 것을 억제하는 원래 목적을 달성하기 어렵게 된다. 더 나아가, 수광배율이 작을 경우에는 편광 홀로그램의 차단면적이 더 커져야 하므로 결국 RF 신호의 크기는 더욱 줄어들게 되고 RF 신호 열화현상은 더욱 심해지게 된다.

대한민국 공개특허 10-2005-0074839호에서도 이와 같은 문제점을 인지하였으며, 그에 대한 해결방안으로서 광검출기와 떨어진 별도의 영역으로 회절되어 떨어지는 회절광들을 따로 검출하여 상기 신호특성열화를 보상하기 위한 서브광검출기를 부가적으로 구비할 것을 제시하고 있다. 그러나, 보상을 위해 사용될 신호, 즉 별도의 영역에 회절되어 떨어지는 광신호들은 처음부터 크로스토크 잡음을 포함하는 형태이므로 RF신호를 적절히 보상하는 데에 있어 크게 거의 도움이 되지 않는다.

따라서 RF 신호특성 열화에 대한 개선을 위한 현실적인 방안으로서 재생인접층으로부터의 영향은 최소가 되면서도 재생층으로부터의 원래신호는 최대가 되는 포인트를 찾도록 상기 편광홀로그램을 미세하게 조정하는 것을 생각할 수 있으나 이는 미세조정에 따른 부품증가로 단가상승 및 공정생산 시간이 증가되는 문제를 야기하게 된다.

본 발명의 목적은 다수개의 기록층을 갖는 다층광디스크의 재생시 재생 인접층에서 반사된 광이 재생 대상층에서 반사된 광과 오버랩되어 재생 대상층의 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제를 효율적으로 방지하는 광픽업 장치를 제공하는 것이 다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수개의 기록층을 갖는 다층광디스크의 재생 시 재생 인접층에서 반사된 0차광이 재생 대상층에서 반사된 ±1차광과 오버랩되어 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제를 해결함에 있어서, RF 신호자체의 열화를 최소화하는 광픽업 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 광픽업장치는, 광원; 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈; 상기 광디스크로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 및 상기 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시킴으로써 상기 다수개의 기록층 중 비재생층으로부터의 반사광이 상기 광검출기에 입사되는 것을 감소시키는 산란부를 포함하여 형성된다.

본 발명에 따른 또 다른 광픽업장치는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 경로를 변경시키는 광로변환기; 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈; 및 상기 광디스크로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기를 포함하며, 상기 광로변환기의 일면 중의 표면상에 광산란 영역이 형성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 광픽업장치는 광을 출사하는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 집속시켜 광스팟을 형성하는 대물렌즈; 상기 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출 하는 광검출기; 및 상기 광검출기와 상기 대물렌즈 사이의 임의의 영역에 위치하여, 상기 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시키는 광학부자재를 포함하여 구성된다. 상기 광학부자재는 표면에 일부 산란부가 형성된 플레이트로 할 수 있으며, 상기 대물렌즈와 광검출기 사이의 임의의 위치에 두어도 된다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 광픽업장치는, 광을 출사하는 광원; 상기 광원으로부터의 레이저광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈; 상기 콜리메이팅으로부터 출사되는 평행광을 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 집속시켜 광스팟을 형성하는 대물렌즈; 및 상기 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기를 포함하며, 상기 콜리메이팅 렌즈의 일면 또는 양표면의 일부 영역은 상기 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시키도록 구성된다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 광픽업장치는, 광을 출사하는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 집속시켜 광스팟을 형성하는 대물렌즈; 및 상기 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기를 포함하며, 상기 대물렌즈의 일면 또는 양표면의 일부 영역은 상기 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시키도록 구성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 광픽업 장치는 광을 출사하는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 집속시켜 광스팟을 형성하는 대물렌즈; 및 상기 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 경로를 변경시키는 광로변환기; 및 상기 광로변환기와 광검출기 사이에 포커스 에러신호 검출을 위한 비점수차 를 발생시키는 비점수차렌즈를 더 포함하여 이루어지며, 상기 비점수차렌즈의 일면 또는 양면의 일부는, 상기 광디스크에서 반사되어 나온 광의 일부를 산란시키는 영역을 형성하여 구성된다.

이하에서는 도 2 를 참조하여 상기와 같은 구성으로 전술한 목적을 달성하게 되는 원리를 설명한다.

도 2에 보인 바와 같이 빛의 산란이란 일반적으로 물체의 울퉁불퉁한 표면에 입사한 빛이 여러 방향으로 반사해서 흩어지는 현상을 말한다. 이는 빛이 표면을 맞고 반사할 때 불규칙하게 반사한다고 하여 확산반사라고도 한다. 거울같이 매끄러운 평면에 입사한 빛은 정반대 방향으로만 고르게 반사하는 정반사(거울반사)를 하지만, 대개의 경우 아무리 매끄러워 보이는 평면이라도 빛의 파장과 같은 정도의 미시적 척도로 보면 결코 완전한 평면이 아니며, 여러 방향으로 향한 오톨도톨한 작은 면의 집합체로 형성되어 한 방향에서 입사한 빛이 각각의 작은 면을 기준으로 여러 방향으로 반사하여 흩어지는 산란을 일으킨다. 즉 빛의 산란 또는 난반사란 물체표면이 입사광을 사방으로 반사시키기 때문에 빛이 급격하게 확산되는 현상으로 발생한다.

일반적으로 레이저와 렌즈를 이용하여 광디스크로부터 반사된 광을 일정한 방향으로 보내어 신호를 얻는 광픽업에서 이런 빛의 산란은 노이즈로 작용을 한다. 따라서, 보통의 광학자재를 광픽업으로 이용하기 위해서는 연마(polishing) 작업을 통하여 표면을 매끄럽게 하여 광의 산란을 제거한다. 연마과정을 마친 광학부자재는 빛이 투과하는데 발생될 수 있는 손실을 최소화 할 뿐만 아니라, 빛의 왜곡(수 차)을 억제하는 역할을 한다.

본 발명은 일반적으로 노이즈로 생각하는 광의 산란 현상을 이용함으로써, 인접층에서 생기는 반사광의 영향을 오히려 감소시키는데 사용하는 방법을 제시한다.

통상 저장밀도를 높이기 위해 두 층으로 형성된 듀얼 디스크에 있어서 광디스크의 광입사면으로부터 가까운 층을 L1층, 먼 층을 L2라 할 때, L1층은 반사량 30%, 투과량 70%, L2층은 반사량 95%, 투과량은 5% 미만으로 형성되어 있다. 이런 디스크 특성으로 인하여 L1층 재생/기록시 L1층을 투과한 광이 L2층에서 디포거스(defocus)되어 형성된 반사광량이 존재하며, 반대로 L2층의 재생/기록시 L1층에서 디포거스된 반사광량이 존재한다. 이런 인접층에서 생긴 반사광은 디포거스되므로 광검출기에 맺힐 때는 광사이즈가 커진 상태로 형성된다. 인접층의 광사이즈가 매우 커져서 광이 퍼지는 경우에는 상대적으로 신호광에 영향을 적게 주지만, 인접층으로부터의 광사이즈가 작게(물론 그래도 신호광보다는 크다) 형성될 경우에는 신호광에 상대적으로 큰 영향을 미치게 된다.

현재 DVD 듀얼 디스크인 경우에는 층간의 거리가 충분하게 멀리 형성되어 있어 인접층의 반사광이 검출기에 디포커스되어 맺힐 때 상대적으로 큰 사이즈로 형성된다. 따라서 신호광에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나 DVD보다 고용량을 가지는 고밀도 광디스크의 경우에는 그 고밀도 광디스크를 위한 대물렌즈의 개구수를 높여야 하며, 그렇게 하려면 광디스크의 두께는 광디스크 경사에 의한 성능열화를 방지하기 위해 공차를 확보하는 것이 필요하고 이를 위해서는 광디스크의 두께를 대략 0.1 mm정도로 줄여야 한다.

또한 고밀도 광디스크를 복수의 기록층 구조로 형성한 경우, 층간 간격은 대략 초점의 심도에 비례하여 결정되는데, 초점심도는 λ/NA2에 비례하므로, DVD 듀얼 디스크는 층간의 거리가 대략 55㎛ 인 반면에 BD의 경우는 대략 17㎛ 정도로 DVD의 경우보다 층간거리가 훨씬 짧게 형성된다. DVD보다 고밀도인 광디스크를 복수층으로 구성한 경우는 층간의 거리가 매우 가깝게 되어 인접층의 반사광이 광검출기에 작은 사이즈로 형성되므로, 이들이 재생 신호광에 큰 영향을 줄 수 있는 것이다.

본 발명은 DVD 듀얼 디스크에서와 같이 층간 거리가 상대적으로 멀어 광검출기에 맺히는 인접층의 반사광 사이즈가 크게 되면 결과적으로 신호광에 영향을 적게 준다는 원리에 착안하였다. 즉 앞서 설명한 광의 산란을 적절히 이용하여 광을 사방으로 산란시킴으로써, 광검출기에 맺히는 광량을 줄여주는 방법을 이용한다. 전술한 선행기술은 홀로그램을 이용하여 광검출기의 일정영역에 맺힐 빛을 다른 방향으로 회절시킴으로써 인접층의 반사광 뿐 아니라 신호광도 손실이 발생하나, 본 발명은 광검출기에 맺히는 일정부분만을 산란시켜 광량을 상대적으로 감소시키는 방식이므로, 신호광의 감소도 있으나 홀로그램을 사용하여 광을 차단하는 방식에 비해 그 감소량이 적다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광픽업 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 광픽업 장치를 도시한다. 도시된 광픽 업장치는 광디스크의 종류에 따라 그에 적합한 파장의 레이저광을 생성, 출사하는 광원(100)을 포함한다. 본 실시예에서는 BD규격을 만족하는 청색 파장영역의 광인 405nm 파장의 광을 출사하는 반도체 레이저로 하였다. 그레이팅(101)은 상기 광원으로부터의 광을 3개의 빔으로 나누는 광분할 회절소자로서, 만약 편광방향을 180도 회전시켜주는 1/2파장판(Half Wave Plate)이 필요한 경우에는 그와 일체형 광부품으로 할 수도 있으며 도면에는 일체형으로 도시되었으나 이들을 각각 별개로 구성하는 것도 가능하다. 그레이팅(101)은 DPP법 등에 의해 트랙킹 에러신호를 검출하기 위해 광원(100)에서 출사되는 광을 0차광(메인 광) 및 ±1차광(서브 광)으로 분기시킨다. 이와 같이 그레이팅(101)에 의해 광이 3개의 빔으로 분기되면, 광디스크(300)에서 반사된 0차광 검출신호로부터 재생신호를 얻으며, 광디스크(300)에서 반사된 0차광 및 ±1차광의 검출신호의 연산에 의해 트랙킹 에러신호를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 제 1 실시예에서는 또한 광의 진행경로를 바꾸어 주기 위한 광로변환기(102)와, 이 광로변환기(102)를 통과한 발산광을 평행광으로 바꾸기 위한 콜리메이팅렌즈(106)를 포함한다. 또한 정보의 기록 또는 재생을 위해 광디스크(300)에 광을 집속시켜 스팟을 형성하는 대물렌즈(200)를 포함하며 이 대물렌즈(200)는 포커스 및 트랙오차를 보정하기 위해 액츄에어터(미도시)에 장착된다. 상기 광디스크(300)로부터 반사되어 온 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하기 위한 광검출기(105)는 디스크에서 반사된 광학적 신호를 전기적 신호로 변환한다.

광로변환기(102)는 광원(100)에서 출사된 광을 대물렌즈(200)로 향하도록 안내하고, 광디스크(300)에서 반사된 광은 광검출기(105)쪽으로 향하도록 안내한다. 상기 광로변환기로는 예를 들면 큐빅형 빔스프리터 또는 플레이트형 빔스프리터 등이 사용될 수 있으며 편광형 및 비편광형 모두 사용될 수 있다. 한편 FPD(Feed-Back Photo Diode)(103)를 두어 광원인 레이져 다이오드에서 나오는 광출력 값을 제어하도록 할 수도 있다.

광로변환기(102)를 통과한 발산광은 콜리메이팅렌즈(106)에 의해 평행광으로 바뀌게 되고, 반사미러(107)에 의해 진행경로가 변경되어 대물렌즈(200)로 입사된다. 또한, 반사미러(107)와 대물렌즈(200) 사이에는 대물렌즈로 입사되는 광의 편광을 변화시키는 1/4파장판(109)이 마련될 수 있다. 한편, 광로변환기(102)와 광검출기(105) 사이에는 비점수차법에 의해 포커스 에러신호를 검출할 수 있도록 비점수차를 발생시키는 비점수차렌즈(Astigmatic lens: 104)가 제공될 수 있다.

본 실시 예에서는 광원(100)을 BD규격을 만족하는 청색 파장영역의 광인 405nm 파장의 광을 출사하도록 하였으며, 대물렌즈(200)도 BD규격을 만족하는 개구수인 0.85의 개구수를 갖도록 설정하였다. 또한, 광디스크(300)는 고용량 BD이며 다수개의 기록층(L1,L2)을 가지는 다층광디스크로 설정하였다. 그러나, 반드시 상기와 같을 필요는 없으며, 예를 들어 상기 광디스크가 DVD이고 광원은 DVD규격을 만족하는 영역의 파장의 광을 출사하며 대물렌즈도 DVD규격을 만족하는 개구수를 갖도록 설정될 수도 있다. 또한 본 발명에 따른 광픽업이 BD, AOD, DVD 모두에 이용될 수 있도록 상기 광원으로서 복수파장(예를 들면 청색파장과 적색파장)의 광을 출사하는 광원모듈을 구비하고, 상기 대물렌즈를 여러 경우에 적합한 유효 개구수를 달성할 수 있도록 구성하거나 유효 개구수를 조절하기 위한 별도의 부재를 더 구비할 수도 있다. 또한 고밀도 광디스크의 기록 및/또는 재생 뿐 아니라 DVD 나 CD등에 이용하기 위한 부가적인 광학적 구성을 더 구비하는 것도 가능하다.

도 4는 차동 푸시풀(DPP:Differential Push-Pull)법에 의한 트랙킹 에러신호를 검출할 수 있는 광검출기(40)의 구조예를 보여준다.

광검출기(40)는 광원(10)으로부터 출사된 광이 그레이팅(11)에 의해 적어도 3개의 빔으로 분기된 경우 0차광이 수광되는 메인 광검출기(41)와 ±1차광이 수광되는 서브 광검출기(42a,42b)로 구분된다. 메인 광검출기(41)는 포커스 에러신호/트랙킹 에러신호 검출이 가능하도록 광디스크(20)의 라디얼 방향에 대응되는 방향(R방향)과 탄젠셜 방향에 대응되는 방향(T)으로 각각 2분할된 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)는 DPP법에 의한 트랙킹 에러신호 검출이 가능하도록 R방향으로 각각 2분할된 것이 바람직하다.

이와 같이, 메인 광검출기(41)에 마련되어 0차광을 수광하는 수광영역을 A,B,C,D라 하고, 제1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 마련되어 ±1차광을 수광하는 수광영역을 E,F,G,H라고 할 때, DPP방식에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호 TEPdpp =[(A+D)-(B+C)]-κ[(E-F)+(G-H)]가 된다. 이때, κ는 0차광과 ±1차광의 광량비에 따른 계수로 각 광량비가 1:10:1인 경우, 10/(1+1)=5가 된다.

상기와 같이 0차광과 ±1차광의 광량비를 1:10:1과 같이 하는 이유는 0차광이 정보를 담고 있는 0차광신호로부터 재생신호를 얻을 수 있기 때문에 0차광의 광 량을 크게 하는 것이 광이용 효율 측면에서 유리하기 때문이다.

전술한 바와 같이 광디스크(20)가 2층인 듀얼 디스크의 경우 광디스크(20)의 광입사면으로부터 가까운 층인 L1층 및 먼 L2층 중에서 하나의 층을 기록/재생 시 광검출기로 돌아오는 광은 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 층 뿐만이 아니라 인접한 층의 영향도 받게 된다. 예를 들어, 상기 L1층과 L2층 중에서 광입사면에서 가까운 L1층을 재생 시 L2층에서 반사된 0차광이 L1층에서 반사된 ±1차광이 수광되는 제 1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 도달하여 트랙킹 에러신호에 영향을 주게 된다. 이와 같은 이유는 상기에서 설명한 바와 같이 0차광이 1차광의 광량보다 훨씬 크기 때문이다.

따라서, 상기와 같이 인접층에 의한 0차광이 트랙킹 에러신호에 영향을 주는 것을 방지하기 위해서 본 발명의 제 1 실시 예에 따르면 상기 빔스플리터의 여러 면들중 광검출기를 향하는 면의 일부에 광산란 영역을 형성하도록 할 수 있다. 상기 구성에 의하면 대물렌즈로 입사되는 광에는 영향을 전혀 주지 않으면서 광검출기로 입사되는 재생 인접층의 메인광의 광사이즈를 늘일 수 (즉 특정 지점의 광량을 줄일 수) 있다. 또한 상기와 같이 구성한 경우는 별도의 광학부자재를 사용할 필요가 없어 구성이 보다 간단해 질 수 있다.

전술한 광산란 영역은 광의 발산, 수렴, 평행여부에 상관없이 작용하며, 상기 표면층의 중앙을 지나는 광이 산란될 수 있도록 표면의 거칠기를 부여하면 된다. 또한 광산란 영역의 면적 및 형상은 재생 인접층에 의한 반사광의 사이즈를 광검출기 사이즈에 맞도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉 광산란 영역이 형성하는 모 양은 광검출기의 모양에 따라서 달리 하는 것이 바람직하며, 가장 적합한 형태는 광검출기를 전부 커버하면서도 면적은 최소가 될 수 있는 형태가 되는 것이 바람직하다.

즉 산란영역의 면적은 렌즈의 초점거리와 광검출기의 크기 및 산란영역의 위치에 따라서 달라질 수 있으며, 바람직하기로는 광디스크의 재생 인접층에서 반사된 메인광이 상기 산란영역을 투과하면서 생기는 산란광중 상기 광검출기의 면적에 맺히는 빛을 전부 산란할 수 있을 정도의 면적으로 구성하는 것이 적당하다.

본 발명의 구성에 따른 산란영역을 형성하는 방법은 여러 가지를 생각할 수 있다. 먼저 가장 단순한 방법은 해당 부분에 대해서만 연마작업을 생략하는 것이다. 또 다른 방법은 작은 결정 입자를 가지는 실리콘층으로 구성하는 방법으로서, 먼저 기판 위에 불순물을 포함하지 않은 실리콘층을 저압 화학 기상증착 방법으로 형성한 후, 바로 그 자리에서 (in situ 방식으로) 진공 열처리함으로써 작은 결정 입자(바람직하기로는 그레인 사이즈가 0.05 ㎛ 이하)를 갖는 실리콘층을 형성하는 것이다. 이렇게 하면 적절한 결정 입자 크기를 이용함으로써 광의 산란이 극대화될 수 있도록 하는 것이 가능하다.

또한 엠보필름을 이용하는 방법도 가능하다. 즉 투명 또는 반투명의 광산란 엠보필름을 사용하여 판박이를 만들면 판박이를 했을 때 광산란 엠보필름의 엠보층과 판박이 이형인쇄층이 분리되면서 엠보필름의 올록볼록한 면이 산란부가 위치될 부분에 재현될 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광픽업 장치의 동작에 대해 살펴본다.

광원(100)에서 생성되어 출사된 광은 그레이팅(101)에서 회절되어 트랙킹 에러신호를 검출할 수 있도록 3개의 빔을 형성한 후, 광로변환기(102)를 거쳐 콜리메이팅렌드(106)를 통과하면서 평행광으로 바뀌게 되고 반사미러(107)에 의해 반사되어 대물렌즈(200)를 향하게 된다. 상기 평행광은 대물렌즈(109) 전방에 위치하는 1/4파장판을 통과하면서 원편광으로 바뀌게 된다. 이와 같은 원편광은 대물렌즈(200)를 통과하면서 광디스크(300)의 기록층(L1,L2)에 광스팟을 형성하게 된다.

그런 후, 디스크의 L1층(재생 대상층이라 가정) 및 L2층(인접층이라 가정)에 의해 반사된 빛은 다시 빔스플리터를 거쳐 광검출기로 전달된다. 이 때, 상기 빔스플리터의 광검출기쪽 측면의 중앙부에 형성되어 있는 산란부(108)에 의해, 상기 대물렌즈(200)의 중앙부를 통과한 광중에서 나중에 광검출부로 입사될 부분의 광이 산란된다.

이와 같이 구성하면 재생 대상층에서 반사되어 나온 광 중에서 검출부에 입사되는 광의 일부가 완전히 차단되어버리는 종래 기술의 문제점을 피하면서도, 재생 인접층으로부터 반사된 메인광 중 광검출부에 떨어질 부분만이 산란되어버림으로써 서브광검출부에 도달할 인접층 메인광의 광사이즈는 늘고 광량은 줄어, 재생 대상층으로부터 반사된 ±1차 광으로부터 상기 인접층의 메인광이 확실히 구분될 수 있게 되므로, 인접층에 의한 간섭광으로 인해 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제를 해결할 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 상기 구성에 의한 광픽업을 사용하여 광디스크의 L1층을 재생할 때 광검출기에 집광되는 광분포를 보이는 도면이다. 광산란부를 사용하지 않은 경우는 도 5a에 도시된 바와 같이 인접층의 반사광이 광검출기(특히 서브광검출기)에 영향을 준다. 그러나 본 발명에 따른 광산란부(본 예에 있어서는 타원형 영역의 광산란부)를 적용한 광픽업장치에 있어서는 도 5b에 보인 바와 같이 인접층의 반사광이 넓게 산란되어 광사이즈를 넓히고 광검출부에 입사되는 인접 반사광의 광량을 줄이는 한편, 신호광에 해당하는 부분을 완전히 차단하지는 않는다.

도 5c는 광산란 영역을 이루는 모양이 타원형이 아닌 직사각형인 경우를 보인 예이다.

도 6 에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 산란부를 빔스플리터의 광검출기쪽 측면의 중앙부에 바로 형성하지 않고 별도의 광학부자재인 플레이트(108)를 마련하여 그 일면의 일부 영역에 형성하도록 하는 것도 가능하다. 상기 플레이트는 빔스플리터와 광검출기 사이에 위치하는 것이 가장 바람직하다. 그와 같이 구성하면 대물렌즈로 입사되는 광에는 영향을 전혀 주지 않으면서 광검출기로 입사되는 재생 인접층의 메인광의 광사이즈를 늘일 수 (즉 특정 지점의 광량을 줄일 수) 있다. 나머지 부분은 도 3에 나타난 바와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다. 이렇게 구성하여도 상기 대물렌즈(200)의 중앙부를 통과한 광 중에서 나중에 광검출부로 입사될 부분의 광이 산란되며 전술한 경우와 동일한 방식으로 목적을 달성할 수 있다.

도 6에 도시된 실시예에서는 광산란 영역이 형성된 광학부자재가 반사미러와 1/4 파장판 사이에 위치하도록 하였으나, 사실 광검출기과 대물렌즈 사이의 임의의 위치에 있어도 마찬가지로 동작하여, 기록/재생 대상층에 의해 반사된 0차 및 ±1차광과 오버랩되는 인접층에 의한 0차광의 일부를 약화시켜, 인접층의 간섭광에 의해 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제도 해결할 수 있다.

그러나 빔스플리터와 광검출기와의 사이가 아닌 영역에 상가 광학부자재가 위치하여 광디스크로의 입사광에도 산란을 가져와 입사광량이 약간 줄어드는 경우에도, 재생 인접층으로부터 광검출기의 서브검출부에 도달하는 메인광의 광사이즈를 늘리는 기능은 여전히 달성될 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 3 실시예를 보인 것으로서, 상기 광산란부를 상기 콜리메이팅 렌즈의 일면 또는 양면의 일부 영역에 형성하여도 동일한 목적을 달성할 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 4 실시예를 보인 것으로서, 상기 광산란부를 비점수차 렌즈의 일면 또는 양면의 일부 영역에 형성하여도 동일한 목적을 달성할 수 있다.

또한 도면에 별도로 도시되지는 않았으나, 본 발명의 제 5 실시예에 의하면 대물렌즈의 일부 표면에 광산란 영역이 형성된다. 이렇게 구성하면 역시 별도의 광학부자재를 사용하지 않고도 보다 간단한 방식으로 동일한 목적을 달성할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 광픽업을 채용한 광 기록 및/또는 재생기기의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 9를 참조하면, 광 기록 및/또는 재생기기는 광디스크(10)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(455)와, 상기 광디스크의 반경방향으로 이동가능하게 설치되어 광디스크에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보를 기록하는 광픽업(45)과, 스핀들 모터와 광픽업을 구동하기 위한 구동부(457), 광픽업의 포커스 및 트랙킹 서보 등을 제어하기 위한 제어부(459)를 포함한다. 여기서 참조번호 452는 턴테이블, 453은 광디스크(10)를 처킹하기 위한 클램프를 나타낸다.

광디스크로부터 반사된 광은 광픽업(450)에 마련된 광검출기를 통해 검출되고 광전변환되어 전기적 신호로 바뀐 다음, 이 전기적 신호는 구동부(457)를 통해 제어부(459)로 입력된다. 상기 구동부(457)는 스핀들 모터의 회전속도를 제어하며, 입력된 신호를 증폭시키고 광픽업(450)을 구동한다. 상기 제어부(459)는 구동부(457)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커스 서보 및 트랙킹 서보 명령을 다시 구동부(457)로 보내, 광픽업의 포커싱 및 트랙킹 동작이 구현되도록 한다.

전술한 본 발명에 따른 광픽업을 채용한 광기록 및/또는 재생기기에서는 복수개의 기록층을 가진 광디스크의 기록 및/또는 재생시 인접층에 의한 간섭광이 간편하게 감소되므로 검출된 트랙킹 에러신호의 열화를 용이하게 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 구성에 따르면, 대물렌즈(30)의 중앙부를 통과하는 광의 일부를 산란부를 통하여 산란시킴으로써, 종래기술과 같이 기록/재생 대상층에 의해 반사된 0차 및 ±1차광과 오버랩되는 인접층에 의한 0차광의 일부가 제 1 및 제 2서브 광검출기(42a,42b)로 수광되는 것을 완전히 차단하는 구성에 의해 생기는 문제를 해결하면서도, 인접층으로부터의 간섭광에 의해 재생 트랙킹 신호에 발생되 는 에러를 종래보다 용이하고 효율적으로 줄일 수 있으며 재생신호 자체의 열화 또한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 홀로그램을 이용하는 종래의 방법과는 달리 홀로그램 패턴과 대물렌즈의 광축 및 홀로그램의 기울기를 일치시킬 필요가 없을 뿐 아니라, 재생광의 회절에 따른 재생신호 열화를 보상하기 위한 보조 검출기를 두지 않고도 재생신호의 열화를 막을 수 있고, 본 발명에 의한 광산란부는 광픽업장치의 다양한 영역에 위치되어도 그 목적을 수행할 수 있으므로 장치 설계의 자유도가 증가된다.

이상에서는 본 발명에 따른 광픽업장치 구성이 BD 등의 고밀도 광디스크에 관련하여 설명되었으나, DVD 등의 다른 광디스크에도 동일한 원리를 적용하면 신호특성을 보다 개선 할 수 있다. 또한 본 발명에 대한 전술한 설명은 2개의 광디스크를 도시한 도면을 참조하여 설명되었으나, 3층 이상의 광디스크에 대한 광픽업에서도 마찬가지로 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims

광원;

다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈;

상기 광디스크로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 및

상기 광디스크의 재생시 상기 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시킴으로써 상기 다수개의 기록층 중 비재생층으로부터의 반사광이 상기 광검출기에 입사되는 것을 감소시키는 광산란부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광산란부는 상기 광검출기와 상기 대물렌즈 사이의 임의의 영역에 위치하는 광학부자재로서, 표면 일부에 산란영역이 형성된 플레이트인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원으로부터의 레이저광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하며,

상기 광산란부는 상기 콜리메이팅 렌즈상의 일면 또는 양면의 일부 표면상에 형성된 광산란 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원으로부터 출사되는 광의 경로를 변경시키는 광로변환기를 더 포함하며,

상기 광산란부는 상기 광로변환기의 일면 중의 표면상에 형성된 광산란 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 광산란부는 상기 광로변환기의 측면들 중 상기 광검출기를 향하고 있는 면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광산란부는 상기 대물렌즈상의 일면 또는 양면의 일부 표면에 형성된 광산란 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원으로부터 출사되는 광의 경로를 변경시키는 광로변환기와,

상기 광로변환기와 광검출기 사이에 포커스 에러신호 검출을 위한 비점수차를 발생시키는 비점수차렌즈를 더 포함하여 이루어지며,

상기 광산란부는 상기 비점수차렌즈의 일면 또는 양면의 일부 표면에 형성된 광산란 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광검출기는 광디스크에서 반사된 0차광을 수광하는 메인 광검출기와 상기 광디스크에서 반사된 +1차광과 -1차광을 수광하는 제1 및 제2서브 광검출기를 포함하고, 차동 푸시풀(DPP)법에 의해 트랙킹 에러신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 광산란부의 광산란영역은 상기 광디스크의 비재생층에서 반사된 메인광이 상기 광산란영역을 투과하면서 생기는 광 중 상기 광검출기의 영역에 맺히는 부분이 산란할 수 있을 정도의 면적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광산란부는 입사광의 발산, 수렴, 평행여부에 상관없이 작용하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
광원과, 다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈, 상기 광디스크로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기를 포함하여 이루어지는 광픽업 장치내에 사용되어, 상기 광원으로부터 출사된 광은 상기 대물렌즈 쪽으로 향하도록 안내하고 상기 광디스크로부터 반사된 광은 상기 광검출기 쪽으로 향하도록 안내하는 광로변환기로서,

상기 광로변환기의 여러 면들 중 상기 광검출기와 대향하는 면의 일부에, 상기 광디스크에서 반사되어 나온 광의 일부를 산란시키는 광산란부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광로변환기.
광디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

상기 디스크의 반경방향으로 이동가능하게 설치되어 상기 디스크에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업;

상기 스핀들 모터와 광픽업을 구동하기 위한 구동부; 및

상기 광픽업의 포커스, 트랙서보를 제어하기 위한 제어부;를 포함하여 구성되는 광기록/재생 장치에 있어서,

상기 광픽업은 광원;

다수개의 기록층을 갖는 광디스크상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈;

상기 광디스크로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 및

상기 광디스크의 재생시 상기 광디스크에서 반사되는 광의 일부를 산란시킴으로써 상기 다수개의 기록층 중 비재생층으로부터의 반사광이 상기 검출기에 입사되는 것을 감소시키는 광산란부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록 및/또는 재 생장치.