KR20080076651A

KR20080076651A - 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치

Info

Publication number: KR20080076651A
Application number: KR1020070016858A
Authority: KR
Inventors: 김봉기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-08-20
Also published as: EP1968055A2; CN101246713B; EP1968055B1; CN101246713A; DE602007010233D1; EP1968055A3; US8004953B2; US20080198708A1; KR101106646B1

Abstract

본 발명은 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치에 관한 것으로, 다수의 기록층을 가지는 광디스크의 기록 및/또는 재생 시 인접층의 반사광에 의한 트랙킹 신호의 열화를 효율적으로 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은, 소정 파장의 광을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광을 집속하여 다수의 기록층을 가지는 광디스크에 광 스폿을 형성하는 집광부; 상기 광디스크에서 반사된 광을 수광하여 신호를 검출하는 광 검출기; 및 상기 광디스크에서 반사된 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시켜 상기 광 검출기에 수광되는 노이즈 광량을 감소시키는 광학부재;를 포함한다.

Description

광 픽업과 이를 갖는 디스크장치{Optical pick-up and disc apparatus having the same}

도 1은 다층 광디스크의 재생 시 광 경로의 모식도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 광 픽업의 개략적인 광학적 구성 사시도,

도 3은 도 2의 광 픽업의 배치 평면도,

도 4는 본 발명에 적용되는 광학부재의 예를 도시한 구조도,

도 5는 본 발명에 적용되는 광 검출기의 예를 도시한 구조도,

도 6은 본 발명에 적용되는 광학부재의 투과율을 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 의한 광 픽업을 갖는 디스크장치의 개략적인 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 광디스크 20 : 광원

30 : 대물렌즈 40 : 광 검출기

41 : 메인 광 검출기 42a,42b : 제1 및 제2서브 광 검출기

50 : 광학부재 51a,51b : 투명기판

52a,52b : 투명전극 53 : 액정층

54 : 전원부 61 : 그레이팅

62 : 빔 스프리터 63 : 콜리메이팅 렌즈

66 : 1/4파장판

본 발명은 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 기록층을 가지는 광디스크의 기록 및/또는 재생 시 인접층의 반사광에 의한 트랙킹 신호의 열화를 효율적으로 방지할 수 있는 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치에 관한 것이다.

영상 및 음성매체가 발전함에 따라 고화질의 영상정보와 고음질의 음성정보를 장시간동안 기록 저장할 수 있는 광디스크가 개발되어 상용화되고 있다.

이러한 광디스크는 그 표면에 무수히 많은 피트(pit)를 천공하여 레이저 광의 반사를 변화시킴으로써 음성, 화상, 문서 등의 정보를 기록 및/또는 재생할 수 있는 기록매체로 기존에는 CD(Compact Disc)나 DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광디스크가 주로 사용되었으나, 최근 들어 이러한 광디스크가 갖고 있는 기록용량이 점차 한계점에 도달함에 따라 새로운 광디스크, 예를 들어 수십 Gbyte 이상 대용량의 정보를 기록할 수 있는 BD(Blu-Ray Disc Recordable/Rewritable)나 AOD((Advanced Optical Disk)가 개발되어 그 사용이 확대되고 있다.

이러한 각종 광디스크에 기록할 수 있는 정보의 용량은 광디스크 표면에 집속되는 광 스폿의 크기에 반비례하여 결정되는데, 광 스폿의 크기(S)는 사용하는 레이저 광의 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA, Numerical Aperture)에 의해 [식 1] 과 같이 결정된다.

S ∝ k*λ/NA ..... [식 1]

여기에서, k는 광학계에 의존하는 상수로 보통 1~2의 값이다.

따라서, 광디스크에 많은 양의 정보를 기록하기 위해서는 광디스크에 맺히는 광 스폿의 크기(S)를 줄여야 하는데, 광 스폿의 크기(S)를 줄이기 위해서는 상기 [식 1]에 나타난 바와 같이 레이저 광의 파장(λ)을 줄이거나 개구수(NA)를 증가시켜야 한다.

즉, 광디스크의 용량이 커질수록 보다 짧은 파장의 광원과 보다 높은 개구수의 대물렌즈를 사용해야 한다. 예를 들어 CD의 경우 780㎚ 파장의 근적외선 광과 개구수가 0.45 정도인 대물렌즈를 사용하며, CD에 비해 약 6~8배 정도의 기록용량을 가지는 디지털 다기능 디스크(Digital Versatile Disc; 이하 DVD라 한다)의 경우 잘 알려진 바와 같이 650㎚(또는 630㎚) 파장의 적색 광과 개구수가 0.6(기록 가능형인 경우 0.65) 정도인 대물렌즈를 사용하였으나, BD의 경우 광원으로서는 단파장(405 내지 408㎚)의 광 즉, 청색 광과 개구수가 0.85 정도인 대물렌즈를 사용하고 있다.

최근에는, 이러한 고밀도 광디스크(BD)에 기록하고자 하는 정보량이 보다 방대해지면서 고밀도 광디스크(BD)의 한쪽 면 또는 양쪽 면에서 두 개 이상의 기록층을 가지는 다층 광디스크가 개발되고 있으며, 이러한 다층 광디스크의 경우 기록 및/또는 재생 시 광 검출기로 돌아오는 광은 대물렌즈의 초점에 위치된 층(기록 및/또는 재생 대상층)뿐만 아니라 인접한 층으로부터도 영향을 받게 된다.

따라서, 규격에서 정하는 기록층간의 간격은 광디스크 정보가 층간 신호간섭(cross-talk)에 영향을 주지 않는 선에서 결정되므로 광 픽업에서는 이러한 층간 신호간섭 효과가 서보 신호에 영향을 주지 않도록 해야 한다.

도 1은 다층 광디스크 재생 시 광 경로의 모식도로서, 광 입사면에 가까운 L1층(재생 대상층;이하 재생층이라 한다) 재생 시 광 검출기(1)에 수광되는 광 L11에 대해, L0(재생 인접층;이하 인접층이라 한다)에서 반사된 광 L10은 초점이 상기 광 L11보다 앞쪽에 위치한다. 반대로 광 입사면에 먼 L0층(재생층) 재생 시 광 검출기(1)에 수광되는 광 L00에 대해, L1(인접층)에서 반사된 광 L01은 초점이 상기 광 L00보다 뒤쪽에 위치함을 알 수 있다.

이러한 다층 광디스크에서 트랙킹 에러신호의 검출을 위해 통상 차동 푸시풀(DPP:Differential Push-Pull)법을 사용하는데, DPP법은 그레이팅을 이용하여 광을 0차광(메인 광) 및 ㅁ1차광(서브 광) 3개로 분리하며, 이때 분리된 광들의 광량비는 -1차광:0차광:+1차광의 비율을 1:10:1 이상으로 한다. 이는 0차광 빔의 광량을 크게 하는 쪽으로 사용하는 것이 광 이용 효율 측면에서 유리하기 때문이다.

그러나, 다층 광디스크에서 트랙킹 에러신호의 검출을 위해 DPP법을 사용하는 경우 인접층에서 반사된 0차광이 재생층에서 반사된 ㅁ1차광과 오버랩되어 트랙킹 신호가 열화되는 문제점이 있다. 즉 재생층에 의해 반사된 0차광과 인접층에 의해 반사된 0차광은 서로 광량 차이가 매우 크기 때문에 재생신호에 인접층의 0차광이 영향을 주지 않지만, 재생층에서 반사된 ㅁ1차광과 그 인접층에 의해 반사된 0차광(메인 광)은 상대적으로 광량 차이가 크지 않기 때문에 DPP법에 의한 트랙킹 신 호 검출을 위해 사용되는 차동신호(서브 트랙킹 신호)에 인접층의 0차광이 상당한 영향을 미치게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허 제2005-0074839호에서는 인접층에서 반사된 0차광(메인 광)을 억제하여 인접층에 의한 트랙킹 신호의 열화를 개선하도록 한 광 픽업이 개시되었다.

동 공보에 개시된 광 픽업은 인접층에 의해 반사된 0차광을 검출기 영역 외 다른 영역으로 회절시키기 위한 편광 홀로그램을 사용하여 인접층에서 반사된 0차광이 서브 광 검출기로 입사되는 것을 차단하도록 하였으나, 이러한 편광 홀로그램이 인접층에서 반사된 0차광이 서브 광 검출기로 입사되는 것을 차단할 뿐만 아니라 초점이 맺힌 재생층(신호 기록층)에서 반사되어 메인 광 검출기로 입사되는 0차광(신호광)까지도 더불어 차단하는 현상을 발생하여 재생층에서 반사된 0차광(신호광)이 메인 광 검출기로 입사하여 RF(Radio Frequency)신호를 검출하게 될 때, 이 성분의 일부(약 10%)가 상기 편광 홀로그램에 의해 차단되므로 결국 검출해야 할 신호의 크기가 줄어들어 신호 특성이 열화되는 즉, 지터(jitter) 특성이 열화되는 문제를 발생한다. 특히 광 검출기 입사광의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 형태이며 상기 편광 홀로그램의 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 인접층에서 반사된 0차광(노이즈 광)이 서브 광 검출기로 입사하는 것 을 억제하는 원래 목적을 달성하기 어렵게 된다. 더 나아가, 수광 배율이 작을 경우에는 편광 홀로그램의 차단면적이 더 커져야 하므로 결국 RF 신호의 크기는 더욱 줄어들게 되고 RF 신호 열화현상은 더욱 심해지게 된다.

동 공보에 개시된 광 픽업에서도 이러한 문제점을 인지하여 광 검출기와 떨어진 별도의 영역으로 회절되어 떨어지는 회절광들을 따로 검출하여 상기 신호 특성 열화를 보상하기 위한 서브 광 검출기를 부가적으로 구비할 것을 제시하고 있으나, 이 경우 보상을 위해 사용될 신호, 즉 별도의 영역에 회절되어 떨어지는 광 신호들은 처음부터 층간 신호간섭(cross-talk) 잡음을 포함하는 형태이므로 RF신호를 적절히 보상하는 데에 있어 크게 도움이 되지 않는다.

따라서 RF 신호 특성 열화에 대한 개선을 위한 현실적인 방안으로서 인접층으로부터의 영향은 최소가 되면서도 재생층으로부터의 원래 신호는 최대가 되는 포인트를 찾도록 상기 편광 홀로그램을 미세하게 조정하는 것을 생각할 수 있으나 이는 미세조정에 따른 부품증가로 단가 상승 및 공정생산 시간이 증가되는 문제를 야기하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다층 광디스크의 기록 및/또는 재생 시 인접층에서 반사된 광의 투과율을 작게 하여 인접층의 반사광에 의한 트랙킹 에러신호의 열화 문제를 효율적으로 방지할 수 있는 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 대물렌즈와 콜리메이팅 렌즈 사이에 광의 입사각도에 따라 투과율이 변화하는 광학부재를 설치하여 인접층에서 반사된 노이즈 광량을 신호 광량에 비해 상대적으로 줄여 줌으로써 광디스크의 층간 신호간섭 효과를 제거하면서 RF 신호 특성 열화 현상을 보다 효율적으로 개선할 수 있는 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광 픽업은 소정 파장의 광을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광을 집속하여 다수의 기록층을 가지는 광디스크에 광 스폿을 형성하는 집광부; 상기 광디스크에서 반사된 광을 수광하여 신호를 검출하는 광 검출기; 및 상기 광디스크에서 반사된 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시켜 상기 광 검출기에 수광되는 노이즈 광량을 감소시키는 광학부재;를 포함한다.

또한, 상기 광원은 BD 규격을 만족하는 청색 파장영역의 광을 출사하는 광 출력부이고, 상기 집광부는 BD 규격을 만족하는 대략 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물렌즈인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 광 픽업은 상기 광원에서 출사된 광이 상기 집광부로 향하도록 안내하고, 상기 광디스크에서 반사된 광이 상기 광 검출기로 향하도록 안내하는 광로 변환기를 더 포함하고, 상기 광학부재는 상기 광로 변환기와 집광부 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광로 변환기는 상기 광원에서 출사된 광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈를 포함하고, 상기 광학부재는 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 집광부 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광학부재에는 상기 광디스크에서 반사되어 수직하게 입사되는 광은 투과시키고, 발산이나 수렴되어 입사되는 광은 흡수하여 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시키는 액정층이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액정층은 고분자들의 액정으로 이루어지며, 상기 액정층의 두께는 약 0.2~100㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노이즈 광량은 상기 광디스크의 다수의 기록층 중 신호 기록층이 아닌 인접층에서 반사된 광량인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 광 픽업은 상기 광원에서 출사된 광을 0차광과 ㅁ1차광으로 분리하여 상기 광디스크에 조사하는 그레이팅을 더 포함하고, 상기 광 검출기는 상기 광디스크에서 반사된 0차광을 수광하는 메인 광 검출기와, 상기 광디스크에서 반사된 ㅁ1차광을 각각 수광하는 제1 및 제2서브 광 검출기를 포함하되, 상기 광학부재는 상기 인접층에서 반사된 0차광의 투과율을 작게 하여 상기 제1 및 제2서브 광 검출기에 수광되는 상기 인접층의 반사광량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광학부재는 상기 인접층의 반사광량이 상기 신호 기록층의 신호광량에 비해 적도록 상기 인접층에 의한 반사광의 투과율을 작게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호 기록층은 기록 및/또는 재생 대상층인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 디스크장치는 다수의 기록층을 가지는 광디스크에 정보를 기록 및/또는 재생하는 광 픽업과, 상기 광 픽업을 구동하는 구동부와, 상기 광 픽 업의 포커스 및 트랙킹 서보를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 광 픽업은 상기 광디스크에서 반사된 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시켜 상기 광디스크의 다수의 기록층 중 신호 기록층이 아닌 인접층에서 반사된 광량을 감소시키는 광학부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광디스크는 적어도 한쪽 면에 다수의 신호 기록층을 가지는 BD 규격의 다층 광디스크인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 광 픽업의 개략적인 광학적 구성 사시도이고, 도 3은 도 2의 광 픽업의 배치 평면도로서, 사용파장이 다르고 기록밀도가 다른 여러 종류의 광디스크를 호환할 수 있는 광학구조와 광 경로 변환을 가지며, 광학구조는 다양하게 구성 가능하다.

일반적으로, 광 픽업은 광디스크의 신호 기록층에 레이저 광을 조사하여 정보를 기록하거나 광디스크의 신호 기록층에서 반사되는 반사광을 수광하여 비접촉 방식으로 광디스크에 기록되어 있는 정보를 재생하는 장치이다.

도 2 및 도 3에서, 본 발명의 광 픽업은 BD 규격의 광디스크(10)와, 상기 광디스크(10) 포맷에 대응하는 파장의 레이저 광을 출사하는 광원(20)과, 상기 광원(20)에서 출사된 광을 집속하여 광디스크(10)의 신호 기록층(L0,L1)에 광 스폿을 형성시키는 대물렌즈(30)와, 상기 대물렌즈(30)에 의해 광디스크(10)에 집속된 뒤 상기 광디스크(10)에서 반사되어 되돌아오는 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 광 검출기(40)와, 상기 광디스크(10)에서 반사되어 오는 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시켜 상기 광 검출기(40)에 수광되는 노이즈 광량을 감소시키는 광학부재(50)와, 광의 진행경로를 바꾸어 주기 위한 광로 변환기(60)를 포함하여 구성된다.

상기 광디스크(10)는 사용파장이 다르고 기록밀도가 다른 여러 종류의 광디스크 중 기록 가능한 다수의 신호 기록층(예를 들어, L0,L1)을 가지는 BD 규격의 다층 광디스크로서, 2개의 듀얼 기록층(L0,L1)을 보호하는 C.G(Cover Glass)와 그 내부의 기록층(L0,L1)에 Pit라는 기록신호를 갖는다.

통상, BD 싱글 광디스크(10)의 C.G 두께는 0.1㎜로 기록층은 C.G 표면에서부터 0.1㎜ 내부에 있으며, 본 발명 BD 듀얼 광디스크(10)의 경우 C.G 표면에서부터 0.075㎜ 내부에 있는 L1층과 0.1㎜ 내부에 있는 L0층의 2개의 기록 가능한 신호 기록층이 존재한다.

상기 광원(20)은 소정 파장영역 구체적으로는, AOD 및 BD 규격을 만족하는 청색 파장영역의 광 예컨대, 405㎚ 파장의 광을 출사하는 것이 바람직하다.

상기 대물렌즈(30)는 BD 규격을 만족하는 고 개구수(NA) 즉, 대략 0.85의 개구수를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 광원(20)이 청색 파장영역의 광을 출사하고, 상기 대물렌즈(30)가 0.85의 개구수를 가지는 경우, 본 발명의 광 픽업은 적어도 하나의 면에 다수의 기록층(L0,L1)을 가지는 고밀도 광디스크(10) 특히, BD 규격의 다층 광디스크(10)를 기록 및/또는 재생할 수 있다.

상기 광 검출기(40)는 상기 광디스크(10)에서 반사되어 되돌아오는 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 Photo Diode로, 도 4를 참조하여 이후에 상세히 설명하기로 한다.

상기 광학부재(50)는 상기 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 층(기록 및/또는 재생 대상인 신호 기록층)에서 반사되어 오는 신호광(0차광)의 투과율에는 영향을 거의 주지 않으면서 인접층(기록 및/또는 재생 인접층)에서 반사되어 오는 노이즈 광(0차광)의 투과율이 작아지도록 광의 입사각도에 따라 투과율이 변화하는 액정판으로, 도 5를 참조하여 이후에 상세히 설명하기로 한다.

상기 광로 변환기(60)는 상기 광원(20)에서 출사된 광이 대물렌즈(30)로 향하도록 안내하고, 상기 광디스크(10)에서 반사된 광이 광 검출기(40) 쪽으로 향하도록 안내하는 것으로, 상기 광원(20)에서 출사되는 광을 3개의 빔으로 분리하는 그레이팅(61)과, 광의 진행경로를 편광 방향에 따라 변경시키는 빔 스프리터(62)와, 상기 빔 스프리터(62)를 통과한 발산광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈(63)와, 광의 진행경로를 꺾어 주는 반사 미러(64)와, 비점수차법에 의해 포커스 에러신호를 검출하도록 비점수차를 발생시키는 비점수차 렌즈(65)와, 대물렌즈(30)로 입사되는 광의 편광성분을 90° 회전시켜 주는 1/4파장판(66;Quarter Wave Plate)을 포함한다.

상기 그레이팅(61)은 3빔 법이나 DPP법 등에 의해 트랙킹 에러신호를 검출하 도록 상기 광원(20)에서 출사되는 광을 0차광(메인 광) 및 ㅁ1차광(서브 광)으로 분리하는 광분할 회절소자로, 광디스크(10)에서 반사된 0차광의 검출신호로부터 재생신호를 얻으며, 광디스크(10)에서 반사된 0차광 및 ±1차광의 검출신호의 연산에 의해 트랙킹 에러신호를 얻을 수 있다. 또한 편광 방향을 180° 회전시켜 주는 1/2파장판(Half Wave Plate)을 일체로 구성할 수도 있다.

또한, 상기 광로 변환기(60)에는 광원(20)에서 출사되는 광 출력값을 제어하기 위한 피드백 광 검출기(67;Feed-Back Photo Diode)가 마련된다.

도 4는 본 발명에 적용되는 광 검출기의 예를 도시한 구조도로서, DPP법에 의한 트랙킹 에러신호를 검출할 수 있는 광 검출기(40)의 구조를 나타낸 것이다.

도 4에서, 광 검출기(40)는 광원(10)에서 출사된 광이 그레이팅(61)에 의해 0차광(메인 광)과 ±1차광(서브 광)의 3개 광으로 분기된 경우 상기 광디스크(10)에서 반사된 0차광을 수광하는 메인 광 검출기(41)와, 그 양쪽에 상기 광디스크(10)에서 반사된 ±1차광을 각각 수광하는 제1 및 제2서브 광 검출기(42a,42b)를 구비한다.

상기 메인 광 검출기(41)는 포커스 에러신호/트랙킹 에러신호 검출이 가능하도록 광디스크(10)의 래디얼 방향에 대응되는 방향(R방향)과 탄젠셜 방향에 대응되는 방향(T방향)으로 각각 2분할된 것이 바람직하다. 즉, 메인 광 검출기(41)는 R방향으로 2분할, T방향으로 2분할되어 적어도 4분할 구조를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2서브 광 검출기(42a,42b)는 DPP법에 의한 트랙킹 에러신호 검출이 가능하도록 R방향으로 각각 2분할된 것이 바람직하다.

이와 같이, 메인 광 검출기(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, DPP법에 의해 검출되는 트랙킹 에러신호 TEP_DPP =[(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 0차광 신호로부터 재생신호를 얻을 수 있기 때문에 0차광의 광량을 크게 하는 것이 광 이용 효율 측면에서 유리하기 때문이다.

도 5는 본 발명에 적용되는 광학부재의 예를 도시한 구조도이다.

도 5에서, 상기 광학부재(50)는 상호 대향되게 형성된 복수의 투명기판(51a,51b)과, 상기 복수의 투명기판(51a,51b) 내측에 각각 설치되어 전압이 인가되는 투명전극(52a,52b)과, 상기 투명전극(52a,52b) 사이에 형성되어 전압 인가 시 입사되는 광의 편광 방향에 따라 서로 다른 굴절율로 광을 투과시키는 액정층(53)과, 상기 투명전극(52a,52b)에 인가되는 전압을 공급하는 전원부(54)를 구비하며, 그 두께는 0.2~100㎛이고, 상기 1/4파장판(66)과 같이 수평방향으로 설치된다.

상기 액정층(53)은 상기 투명전극(52a,52b)에 인가되는 전압의 온/오프 동작에 따라 입사되는 광의 흡수율을 변화하여 광의 입사각도에 따라 서로 다른 굴절율로 광을 투과시키는 고분자들의 액정으로 형성되어 전압을 액정에 인가하면 고분자들이 전압을 인가한 방향으로 일렬로 정렬하게 됨에 따라 입사되는 광은 흡수가 적 어 대부분 투과하게 된다. 반대로 액정에 인가된 전압을 해제하면 고분자들이 원래의 상태로 복귀하여 입사되는 광에 대해서 소정의 각도로 형성되어 입사되는 광이 맺히는 면적이 넓어짐에 따라 흡수가 증가하여 대부분 투과하지 못하게 된다.

이러한 특징을 이용하여 상기 광학부재(50)는 상기 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 층(신호 기록층)에서 반사되어 오는 신호광(0차광)은 대부분(약 98% 이상) 투과시키고, 인접층에서 반사되어 오는 노이즈 광(0차광)은 10% 미만으로 투과시키도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

먼저, 광원(20)에서 생성되어 출사된 광은 그레이팅(61)에서 회절되어 트랙킹 에러신호를 검출할 수 있도록 0차광(메인 광) 및 ±1차광(서브 광)으로 분리되어 3개의 빔을 형성한 후, 빔 스프리터(61)를 거쳐 콜리메이팅 렌즈(63)를 통과하면서 평행광으로 바뀌게 되고 반사 미러(64)에 의해 반사되어 대물렌즈(30)를 향하게 된다. 상기 평행광은 대물렌즈(30) 전방에 위치하는 1/4파장판(66)을 통과하면서 원편광으로 바뀌게 된다. 이 원편광은 대물렌즈(30)를 통과하면서 광디스크(10)의 신호 기록층(L0,L1)에 광 스폿을 형성하게 된다.

이후, 광디스크(10)의 신호 기록층(L0 또는 L1) 및 인접층(L1 또는 L0)에서 반사된 광은 다시 빔 스프리터(61)를 거쳐 광 검출기(40)로 수광된다.

이에, 상기 광 검출기(40)에서는 신호 기록층(L0 또는 L1)에서 반사된 0차광(신호광)을 메인 광 검출기(41)에서 수광하고, 신호 기록층(L0 또는 L1)에서 반사 된 ±1차광(서브 광)을 제1 및 제2서브 광 검출기(42a,42b)에서 각각 수광하는데, 이때 인접층(L1 또는 L0)에서 반사된 0차광(노이즈 광)이 디포커스 현상으로 광이 확대되어 메인 광 검출기(41)와 제1 및 제2서브 광 검출기(42a,42b)에서 동시에 수광된다.

이와 같이, 신호 기록층(L0,L1)이 2개인 듀얼 광디스크(10)의 경우 광디스크(10)의 광 입사면으로부터 가까운 층인 L1층 및 먼 L0층 중에서 하나의 층을 기록/재생 시 광 검출기(40)로 돌아오는 광은 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 층(신호 기록층) 뿐만이 아니라 인접한 층의 영향도 받게 된다. 예를 들어, 상기 L1층과 L0층 중에서 광 입사면에서 가까운 L1층을 재생 시 디포커스 현상으로 광이 크게 맺히는 L0층에서 반사된 0차광이 제 1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 도달하여 L1층에서 반사된 ±1차광의 트랙킹 에러신호에 영향을 주게 된다. 이와 같은 이유는 상기에서 설명한 바와 같이 0차광이 ±1차광의 광량보다 훨씬 크기 때문이다.

따라서, 상기와 같이 인접층에서 반사된 0차광이 트랙킹 에러신호에 영향을 주는 것을 방지하기 위해서 본 발명에서는 대물렌즈(30)와 콜리메이팅 렌즈(63) 사이에 광학부재(50)를 설치하여 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 층(기록 및/또는 재생 대상인 신호 기록층)에서 반사되는 신호광(0차광)의 투과율에는 영향을 거의 주지 않으면서 인접층에서 반사되는 노이즈 광(0차광)의 투과율을 작게 하여 상대적으로 제1 및 제2서브 광 검출기(42a,42b)로 수광되는 노이즈 광량을 줄일 수 있도록 하였다. 예를 들어, 상기 L1층과 L0층 중에서 광 입사면에서 가까운 L1층을 재생 시 L0층에서 반사된 0차광(노이즈 광)의 투과율을 작게 하여 제 1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 도달하는 노이즈 광(L0층에서 반사된 0차광)의 반사광량을 상대적으로 줄여 줌으로써 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제를 방지하게 된다.

도 6은 본 발명에 적용되는 광학부재의 투과율을 나타낸 도면이다.

도 6에서, 액정층(53)이 형성된 광학부재(50)는 대물렌즈(30)와 콜리메이팅 렌즈(63) 사이에 위치하여 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 신호 기록층(기록 및/또는 재생 대상층)에서 반사되어 오는 신호광(0차광)의 투과율에는 영향을 거의 주지 않으면서 인접층(기록 및/또는 재생 인접층)에서 반사되어 오는 노이즈 광(0차광)의 투과율이 작아지게 변화시키는데, 그 원리는 다음과 같다.

상기 대물렌즈(30)의 초점에 위치된 광디스크(10)의 신호 기록층(L0 또는 L1)에서 반사되어 오는 0차광(신호광)은 평행하게 진행하기 때문에 액정층(53)이 형성된 광학부재(50)에 입사되는 신호광의 입사각도가 0도로 수직하게 입사되어 입사 시 광의 흡수가 적기 때문에 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 신호광의 98% 이상이 액정층(53)이 형성된 광학부재(50)를 투과하는 투과율을 갖는다.

그러나 인접층(L1 또는 L0)에서 반사되어 오는 0차광(노이즈 광)은 발산이나 수렴되어 진행하기 때문에 액정층(53)이 형성된 광학부재(50)에 입사되는 노이즈 광의 입사각도가 대략 0.1도 수준으로 입사되어 입사 시 광의 흡수가 많기 때문에 도 6의 (b),(c)에 도시한 바와 같이, 노이즈 광의 10% 미만이 액정층(53)이 형성된 광학부재(50)를 투과하는 투과율을 갖는다.

이와 같이 인접층에서 반사되어 오는 노이즈 광의 투과율이 작아짐에 따라 제1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 맺히는 인접층의 0차광 반사광량을 상대적으로 작게 하여 노이즈를 감소시키는 것이다.

이와 같이 구성하면, 신호 기록층(예를 들어, L1층)에서 반사되어 나온 신호광(0차광) 중에서 광 검출기(40)의 메인 광 검출기(41)에 입사되는 광의 일부가 완전히 차단되어 버리는 종래의 문제점을 해결할 수 있으면서도, 인접층(예를 들어, L0층)에서 반사되어 나온 노이즈 광(0차광) 중 광 검출기(40)의 제1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 맺히는 투과율을 감소시킴으로써 제1 및 제2서브 광검출기(42a,42b)에 도달할 인접층 노이즈 광의 광량은 줄어, 신호 기록층(예를 들어, L1층)에서 반사된 서브 광(±1차광)으로부터 상기 인접층의 노이즈 광(0차광)이 확실히 구분될 수 있게 되므로, 인접층에 의한 간섭광으로 인해 트랙킹 에러신호가 열화되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 광학부재(50)는 발산이나 수렴의 입사각도를 이용하므로 광학부재(50)를 조절할 필요는 없고 대물렌즈(30)와 콜리메이팅 렌즈(63) 사이의 어느 곳에도 위치할 수 있으며, 1/4파장판(66)과 그 위치를 서로 바꾸어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 광 픽업을 갖는 디스크장치의 개략적인 구성도이다.

도 7에서, 본 발명의 광 픽업을 갖는 디스크장치는 광디스크(10)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(455)와, 상기 광디스크(10)의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되어 광디스크(10)에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보를 기록하는 광 픽업(450)과, 스핀들 모터(455)와 광 픽업(450)을 구동하기 위한 구동부(457), 광 픽업(450)의 포커스 및 트랙킹 서보 등을 제어하기 위한 제어부(459)를 포함한다. 여기서 참 조번호 452는 턴테이블, 453은 광디스크(10)를 처킹하기 위한 클램프를 나타낸다.

광 픽업(450)은 도 2 및 도 3에 도시한 본 발명의 광 픽업 광학구조를 가진다.

광디스크(10)로부터 반사된 광은 광 픽업(450)에 마련된 광 검출기(40)를 통해 검출되고 광전 변환되어 전기적 신호로 바뀌고, 이 전기적 신호는 구동부(457)를 통해 제어부(459)로 입력된다. 상기 구동부(457)는 스핀들 모터(455)의 회전속도를 제어하며, 입력된 신호를 증폭시키고 광 픽업(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 광 픽업(450)의 포커싱 및 트랙킹 동작이 구현되도록 한다.

이러한 본 발명에 의한 광 픽업(450)을 갖는 디스크장치에서는 다수의 신호 기록층(L0,L1)을 가진 광디스크(10)의 기록 및/또는 재생 시 평행광인 원래 신호의 투과량은 그대로 유지시키고 인접층에 의한 노이즈 광의 투과량만을 적게 하여 신호광이 광 검출기(40)에 그대로 입사되므로 검출된 트랙킹 에러신호의 열화를 용이하게 방지할 수 있다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 광 픽업과 이를 갖는 디스크장치에 의하면, 다층 광디스크의 기록 및/또는 재생 시 인접층에서 반사된 광의 투과율을 작게 하여 인접층의 반사광에 의한 트랙킹 에러신호의 열화 문제를 효율적으로 방지할 수 있으며, 대물렌즈와 콜리메이팅 렌즈 사이에 광의 입사각도에 따라 투과율 이 변화하는 광학부재를 설치하여 인접층에서 반사된 노이즈 광량을 신호 광량에 비해 상대적으로 줄여 줌으로써 다층 광디스크의 층간 신호간섭 효과를 제거하면서 RF 신호 특성 열화 현상을 보다 효율적으로 개선할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

소정 파장의 광을 출사하는 광원;

상기 광원에서 출사된 광을 집속하여 다수의 기록층을 가지는 광디스크에 광 스폿을 형성하는 집광부;

상기 광디스크에서 반사된 광을 수광하여 신호를 검출하는 광 검출기; 및

상기 광디스크에서 반사된 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시켜 상기 광 검출기에 수광되는 노이즈 광량을 감소시키는 광학부재;를

포함하는 광 픽업.
제 1항에 있어서,

상기 광원은 BD 규격을 만족하는 청색 파장영역의 광을 출사하는 광 출력부인 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 1항에 있어서,

상기 집광부는 BD 규격을 만족하는 대략 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 1항에 있어서,

상기 광원에서 출사된 광이 상기 집광부로 향하도록 안내하고, 상기 광디스크 에서 반사된 광이 상기 광 검출기로 향하도록 안내하는 광로 변환기를 더 포함하고,

상기 광학부재는 상기 광로 변환기와 집광부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 4항에 있어서,

상기 광로 변환기는 상기 광원에서 출사된 광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈를 포함하고,

상기 광학부재는 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 집광부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 1항에 있어서,

상기 광학부재에는 상기 광디스크에서 반사되어 수직하게 입사되는 광은 투과시키고, 발산이나 수렴되어 입사되는 광은 흡수하여 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시키는 액정층이 형성된 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 6항에 있어서,

상기 액정층은 고분자들의 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 6항에 있어서,

상기 액정층의 두께는 약 ???인 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 1항에 있어서,

상기 노이즈 광량은 상기 광디스크의 다수의 기록층 중 신호 기록층이 아닌 인접층에서 반사된 광량인 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 9항에 있어서,

상기 광원에서 출사된 광을 0차광과 ±1차광으로 분리하여 상기 광디스크에 조사하는 그레이팅을 더 포함하고,

상기 광 검출기는 상기 광디스크에서 반사된 0차광을 수광하는 메인 광 검출기와, 상기 광디스크에서 반사된 ±±±±±각 수광하는 제1 및 제2서브 광 검출기를 포함하되,

상기 광학부재는 상기 인접층에서 반사된 0차광의 투과율을 작게 하여 상기 제1 및 제2서브 광 검출기에 수광되는 상기 인접층의 반사광량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 10항에 있어서,

상기 광학부재는 상기 인접층의 반사광량이 상기 신호 기록층의 신호광량에 비해 적도록 상기 인접층에 의한 반사광의 투과율을 작게 하는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
제 11항에 있어서,

상기 신호 기록층은 기록 및/또는 재생 대상층인 것을 특징으로 하는 광 픽업.
다수의 기록층을 가지는 광디스크에 정보를 기록 및/또는 재생하는 광 픽업과, 상기 광 픽업을 구동하는 구동부와, 상기 광 픽업의 포커스 및 트랙킹 서보를 제어하는 제어부를 포함하고,

상기 광 픽업은 상기 광디스크에서 반사된 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시켜 상기 광디스크의 다수의 기록층 중 신호 기록층이 아닌 인접층에서 반사된 광량을 감소시키는 광학부재를 구비한 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제 13항에 있어서,

상기 광디스크는 적어도 한쪽 면에 다수의 신호 기록층을 가지는 BD 규격의 다층 광디스크인 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제 13항에 있어서,

상기 광학부재는 상기 인접층의 반사광량이 상기 신호 기록층의 신호광량에 비해 적도록 상기 인접층에 의한 반사광의 투과율을 작게 하는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제 13항에 있어서,

상기 광학부재에는 상기 광디스크에서 반사되어 수직하게 입사되는 광은 투과시키고, 발산이나 수렴되어 입사되는 광은 흡수하여 광의 입사각도에 따라 투과율을 변화시키는 액정층이 형성된 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제 16항에 있어서,

상기 액정층은 고분자들의 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제 17항에 있어서,

상기 액정층의 두께는 약 0.2~100㎛인 것을 특징으로 하는 디스크장치.