KR20090043883A - 광픽업 및 이를 채용한 광정보저장매체 시스템 - Google Patents

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KR20090043883A
KR20090043883A KR1020070109676A KR20070109676A KR20090043883A KR 20090043883 A KR20090043883 A KR 20090043883A KR 1020070109676 A KR1020070109676 A KR 1020070109676A KR 20070109676 A KR20070109676 A KR 20070109676A KR 20090043883 A KR20090043883 A KR 20090043883A
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박경태
김태경
배재철
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Abstract

광원; 복수의 기록층을 갖는 광정보저장매체상에 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈; 입사광의 진행 경로를 변환하는 편광 의존형 광로변환기; 광정보저장매체로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 및 광정보저장매체에서 반사되고 대물렌즈를 통과하여 광검출기로 진행하는 신호광의 광로 상에, 신호광의 인접층에서 반사된 광과 중첩되는 부분의 적어도 일부분에서 광의 편광 상태를 변경시켜, 수광면에서의 신호광과 인접층에서 반사된 광의 간섭을 감소시키는 편광 소자;를 포함하는 광픽업 및 이를 채용한 광정보저장매체 시스템이 개시되어 있다.

Description

광픽업 및 이를 채용한 광정보저장매체 시스템{Optical pickup and optical information storage medium system}
본 발명은 다층 광정보저장매체에 적용할 수 있는 광픽업 및 이를 채용한 광정보저장매체 시스템에 관한 것이다.
광정보저장매체 예컨대, 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 개구수의 대물렌즈가 사용된다. 예를 들어 CD의 경우는 780nm의 파장 광에 개구수 0.45의 대물렌즈를, DVD의 경우는 보통 650nm의 파장광에 개구수 0.6의 대물렌즈를 사용하였으나, BD(Blu-ray Disc)의 경우는 보통 405nm의 파장 광에 대물렌즈의 개구수는 0.85로 하고 있다.
다시 말해서, 레이저광을 대물렌즈에 의해 집속한 광스폿을 이용하여 광디스크에 정보를 기록하거나 재생하는 광 기록/재생기기에서의 기록 용량은 집광되는 광스폿의 크기에 반비례한다. 또한 집광스폿의 크기(S)는 사용하는 레이저광 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA: Numerical Aperture)에 의해 다음의 수학식 1과 같 이 결정된다.
S ∝ k*λ/NA (k: 광학계에 의존하는 상수로 보통 1 내지 2사이의 값)
따라서, 광디스크의 밀도를 더 높이기 위해서는 광디스크에 맺히는 광스폿의 크기(S)를 줄여야 하는데, 광스폿의 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 광스폿의 크기(S)를 줄여서 광디스크 밀도를 높이는 것은 한계가 있었다.
DVD나, HD DVD(High-Definition DVD), 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.
이와 같이 광 기록/재생기기의 용량 증대를 위해서 다층 광디스크 채용이 필요하다. 그러나, 다층 광디스크를 사용할 때, 신호층 즉, 재생/기록 대상층 이외의 인접층에서 반사되는 광들이 신호광과 간섭을 일으키며 노이즈를 발생시키는 문제가 생긴다.
기록가능형 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(메인광) 및 ±1차광(서브광) 3개로 분리하고 이 때 분리된 광들의 광량은 광이용 효율 측면을 고려하여 -1차:0차:+1차의 비율을 대략적으로 1:10:1 이상으로 하고 있다.
그런데 다수개의 기록층을 갖는 다층 광디스크, 예를 들어 2개의 기록층을 갖는 이층 광디스크(Dual Layer Optical Disk)에서 트랙킹 에러신호의 검출하기 위해 차동 푸시풀(DPP) 방식을 사용할 경우에는 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 크지만, 재생 대상층에서 반사된 ±1차광과 그 인접층에 의해 반사된 0차광은 상대적으로 광량 차이가 크지 않기 때문에 DPP법에 의한 트랙킹 에러신호 검출을 위해 사용되는 차동신호(서브광에 대한 서브 푸시풀(SPP) 신호)에 인접층의 0차광이 상당한 영향을 미치게 된다.
이러한 SPP 신호가 층간 간섭광으로 인해 불안정해지는 것을 제거하기 위하여, 서브광의 사용을 배제하고, 메인광만을 사용하는 1빔 트랙킹 방법이 일본 공개특허 2006-054006호에 제안된 바 있는데, 광량이 큰 신호광 역시 층간 간섭에서 자유로울 수는 없다. 다층 디스크를 구현할 경우, 층간 간격이 더욱 좁아지게 되고, 층간 간격이 줄어들수록 메인광에 대한 푸시풀 검출신호 즉, 메인 푸시풀(MPP) 신호 열화는 늘어날 수밖에 없으므로, MPP 신호 열화를 개선하는 것 역시 다층 광디스크 장치에서 필수적인 고려 사항이 된다.
본 발명은 층간 거리가 짧은 다층 광정보저장매체의 기록/재생층에서 반사되는 신호광과 다른층에서 반사되어 돌아오는 노이즈광 사이에서 발생되는 간섭 영향을 약화시켜 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 개선하는 동시에 하나의 빔만으로 트랙킹을 이룰 수 있는 광픽업 및 이를 적용한 광정보저장매체 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업은, 광원; 복수의 기록층을 갖는 광정보저장매체상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈; 입사광의 진행 경로를 변환하는 편광 의존형 광로변환기; 상기 광정보저장매체로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 및 상기 광정보저장매체에서 반사되고 상기 대물렌즈를 통과하여 상기 광검출기로 진행하는 신호광의 광로 상에, 상기 신호광의 인접층에서 반사된 광과 중첩되는 부분의 적어도 일부분에서 광의 편광 상태를 변경시켜, 수광면에서의 상기 신호광과 인접층에서 반사된 광의 간섭을 감소시키는 편광 소자;를 포함할 수 있다.
상기 편광 소자는 상기 신호광의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키는 편광 변경 영역을 구비하며, 상기 편광 변경 영역은 1/2 파장판으로서 역할을 하거나 랜덤 편광기로서 역할을 하도록 마련될 수 있다.
상기 신호광은 상기 광정보저장매체에서 반사되면서 0차 회절광, -1차 회절 광 및 +1차 회절광으로 회절되어, 0차 회절광과 +1차 회절광이 중첩된 제1중첩 영역과, 0차 회절광과 -1차 회절광이 중첩되고 상기 제1중첩 영역으로부터 이격된 제2중첩 영역과, 0차 회절광만으로 이루어진 비중첩영역을 포함하며, 상기 편광 소자는 상기 신호광의 비중첩영역의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 편광 소자는 상기 신호광의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키는 편광 변경 영역을 구비하며, 상기 편광 변경 영역은 1/2 파장판으로서 역할을 하거나 랜덤 편광기로서 역할을 하도록 마련될 수 있다.
상기 광검출기는, 상기 신호광의 비중첩영역의 중심 부분을 검출하는 제1수광부와, 상기 제1중첩영역을 포함하는 부분을 검출하는 제2수광부와; 상기 제2중첩영역을 포함하는 부분을 검출하는 제3수광부와; 상기 제1 내지 제3수광부의 일측의 상기 신호광의 나머지 부분을 제1분할선으로 2분할하여 검출하는 제4 및 제5수광부와; 상기 제1 내지 제3수광부의 다른측의 상기 신호광의 나머지 부분을 상기 제1분할선과 일직선상의 제2분할선으로 2분할하여 검출하는 제6 및 제7수광부;를 포함하며, 상기 제2수광부, 상기 제4수광부 및 상기 제6수광부는 일렬로 배치되고, 상기 제3수광부, 상기 제5수광부 및 상기 제7수광부는 일렬로 배치될 수 있다.
상기 제2 및 제3수광부는 각각 상기 제1 및 제2분할선과 크로스되는 방향의 일직선상의 제3 및 제4분할선으로 2분할되어, 상기 광검출기는 9분할 구조를 가질 수 있다.
상기 제1수광부는, 상기 제1 및 제2분할선과 일치하는 분할선과 상기 제3 및 제4분할선과 일치하는 분할선에 의해 4분할될 수 있다.
상기 일렬 배치 방향으로의 상기 제1수광부의 폭은 상기 제2 및 제3수광부의 폭보다 작을 수 있다.
상기 일렬 배치 방향으로의 상기 제1수광부의 폭은 상기 제2 및 제3수광부의 폭과 일치하거나 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광정보저장매체 시스템은, 광정보저장매체를 회전시키는 스핀들 모터; 상기 광정보저장매체의 반경방향으로 이동가능하게 설치되어 상기 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광픽업; 상기 스핀들 모터와 광픽업을 구동하기 위한 구동부; 및 상기 광픽업의 포커스, 트랙서보를 제어하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보저장매체 시스템은, 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광픽업; 상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 트랙킹 에러신호를 검출하는 트랙킹 에러신호 검출부;를 포함하며, 상기 트랙킹 에러신호 검출부는, 상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와, 상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와, 상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부;를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광정보저장매체 시스템은, 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광픽업; 상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 트랙킹 에러신호를 검출하는 제1 및 제2트랙킹 에러신호 검출부;를 포함하며, 상기 제1트랙킹 에러신호 검출부는, 상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와, 상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와, 상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 제1트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부를 포함하며, 상기 제2트랙킹 에러신호 검출부는, 상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부의 검출신호의 합신호, 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부의 검출신호의 합신호, 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부의 검출신호의 합신호, 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부의 검출신호의 합신호로부터 차동 위상차 신호를 검출하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시에에 따른 광정보저장매체 시스템은, 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광픽업; 상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 트랙킹 에러신호를 검출하는 제1트랙킹 에러신호 검출부와 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부;를 포함하며, 상기 제1트랙킹 에러신호 검출부는, 상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와, 상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상 기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와, 상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 제1트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부를 포함하며, 상기 재생신호 검출부는, 상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하도록 마련될 수 있다.
상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부의 검출신호, 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부의 검출신호, 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부의 검출신호, 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부의 검출신호로부터 포커스 에러신호를 검출하는 포커스 에러신호 검출부;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 포커스 에러신호 검출에 이용되는 상기 제2 내지 제7수광부의 검출신호를 이용하여 차동 위상차 신호를 검출하는 제2트랙킹 에러신호 검출부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부의 검출신호의 제1합신호, 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부의 검출신호의 제2합신호, 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부의 검출신호의 제3합신호, 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부의 검출신호의 제4합신호를 검출하는 제1 내지 제4합산기를 더 구비하며, 상기 정보 재생신호, 상기 포커스 에러신호, 상기 차동 위상차 신호 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4합신호를 이용하여 검출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광정보저장매체 시스템은, 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 본 발명의 광검출기의 제1수광부가 4분할된 실시예의 광픽업; 상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 제1트랙킹 에러신호 검출부, 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부 및 포커스 에러신호를 검출하는 포커스 에러신호 검출부;를 포함하며, 상기 제1트랙킹 에러신호 검출부는, 상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와, 상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와, 상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 제1트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부를 포함하며, 상기 재생신호 검출부는, 상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하며, 상기 포커스 에러신호 검출부는, 상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부, 상기 제1수광부의 상기 제2수광부의 일 분할영역과 상기 제4수광부에 인접한 분할영역의 검출신호; 상기 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부, 상기 제1수광부의 상기 제2수광부의 다른 분할영역과 상기 제6수광부에 인접한 분할영역의 검출신호; 상기 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부, 상기 제1수광부의 상기 제3수광부의 일 분할영역과 상기 제5수광부에 인접한 분할영역의 검출신호; 상기 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부, 상기 제1수광부의 상기 제3수광부의 다른 분할영역과 상기 제7수광부에 인접한 분할영역의 검출신호;로부터 포커스 에러신호를 검출하도록 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 광픽업 및 이를 적용한 광정보저장매체 시스템에 의하면, 층간 거리가 짧은 다층 광정보저장매체의 기록/재생층에서 반사되는 신호광과 다른층에서 반사되어 돌아오는 노이즈광 사이에서 발생되는 간섭 영향을 약화시켜 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 개선하는 동시에 하나의 빔만으로 트랙킹을 이룰 수 있다.
광정보저장매체 예컨대, 광디스크에서 반사되어 수광부로 입사하는 신호광의 필드는 수학식 2와 같이 표현할 수 있으며 타층에서 반사되어 수광부로 입사하는 노이즈광은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. 신호광과 노이즈광이 결합될 때의 광의 강도(P)는 수학식 4와 같이 표현될 수 있고, 수학식 5는 신호광과 노이즈광이 결합할 때 시간에 따른 강도, P(t)를 표현한다. 수학식 5에서 신호광과 노이즈광의 편광이 일치하게 될 때, cosθ의 값은 최대가 되고, 신호광과 노이즈광 사이에 발생하는 위상차 변화에 따라서 수학식 5의 값은 변동하게 된다.
수학식 2에서, As는 신호광의 필드 진폭, Es는 신호광의 필드, φs는 신호광의 위상(phase)을 나타낸다. 수학식 3에서 An은 노이즈광의 필드 진폭, En은 노이즈광의 필드, φn은 노이즈광의 위상을 나타낸다. 수학식 5에서, Ps는 신호광의 강도 크기, Pn은 노이즈광의 강도 크기를 나타낸다.
Figure 112007077992847-PAT00001
Figure 112007077992847-PAT00002
Figure 112007077992847-PAT00003
Figure 112007077992847-PAT00004
수학식 5에 보인 바와 같이, 타층에서 반사되는 노이즈광의 절대 크기는 작다고 할지라도 노이즈광이 신호광과 간섭을 일으킬 때 저주파의 DC 변동(fluctuation)을 야기하게 된다. 일례로 신호광의 크기가 100%이고 노이즈광의 크기가 1%라고 할 때 노이즈광의 절대 크기는 신호광 대비 무시할 만큼 작지만, 간섭광의 크기는
Figure 112007077992847-PAT00005
로, 최대 20% 가량으로 증가하게 된다(cosθ=1일 때). 이러한 간섭광은 저주파의 DC 변동 성분으로 재생신호 즉, RF 신호보다 저주파 성분인 트랙킹 신호를 크게 열화 시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이후부터 신호광과 타층에서 반사되어 들어오는 노이즈광의 간섭을 층간 간섭이라고 표현하며 층간 간섭에 의해 생성되는 노이즈 성분을 층간 간섭 노이즈라고 표현한다.
랜드/그루브(land/groove) 타입 광정보저장매체에 대한 일반적 트랙킹 방법인 DPP 방식의 경우, 층간 간섭 노이즈는 신호광의 크기가 MPP 신호보다 작은 SPP 신호에 큰 영향을 미치게 되는데, 이는 트랙킹 에러 신호의 DC 오프셋(offset) 성 분 제거를 위해 SPP 신호가 k 배만큼 증폭될 때, 층간 간섭 노이즈도 k 배만큼 증폭됨으로써 전체적인 DPP 신호에 DC 변동이 그대로 인가되기 때문이다.
이러한 이유로 층간 간섭에 의한 트랙킹 신호를 안정화시키기 위해, 일본 공개특허 2006-054006호에 개시된 바와 같은 기존의 1 빔을 사용하는 방식은 층간 간섭에 대해 MPP 신호보다 취약한 SPP 신호의 사용을 배제함으로써 트랙킹 신호의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나, MPP 신호도 층간 간섭의 영향을 받을 수밖에 없으므로, 이 방법 역시 층간 간섭으로부터 자유로울 수 없다. 다층 광정보저장매체를 구현해야 할 경우 층간 간격이 더욱 좁아지게 되고 층간 간격이 줄어들수록 MPP 신호 열화는 늘어날 수밖에 없으므로 MPP 신호 열화를 제거하는 것 역시 다층 광정보저장매체 시스템에서 필수적인 고려 사항이 될 수밖에 없다.
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수학식 6은 신호층이 인접층들 사이에 끼여 있을 때 신호광과 노이즈광의 시간에 따른 강도를 나타낸 것으로써, 광정보저장매체의 일 편면에 형성되는 기록층이 많아질수록 층간 간섭 노이즈는 커지고 그 층간 간섭 노이즈 요소가 많아지게 됨을 보여준다. 수학식 6에서, Pn1, Pn2는 예를 들어 신호층(기록/재생 대상층) 전,후에 위치된 인접층 1, 2에 의한 노이즈광의 강도 크기를 나타내며, φn1, φn2는 상기 인접층 1,2에 의한 노이즈광의 위상을 나타낸다.
본 발명에 따른 광정보저장매체 시스템에서는, 1 빔 트랙킹 방법을 사용하여 SPP 신호의 사용을 배제할 뿐만 아니라 MPP 신호에 영향을 미치는 층간 간섭을 제거함으로써 더욱 안정적인 1 빔 트랙킹 방법을 제공할 수 있다.
통상 저장밀도를 높이기 위해 두 층으로 형성된 듀얼 광정보저장매체에 있어서 광정보저장매체의 광입사면으로부터 가까운 층을 L1층, 먼 층을 L0라 할 때, L1층은 반사량 30%, 투과량 70%, L0층은 반사량 95%, 투과량은 5% 미만으로 형성되어 있다. 이런 디스크 특성으로 인하여 L1층 재생/기록시 L1층을 투과한 광이 L0층에서 디포거스(defocus)되어 형성된 반사광량이 존재하며, 반대로 L0층의 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 광디스크인 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 광정보저장매체 예를 들어, BD의 경우에는 대물렌즈의 개구수를 높여야 하며, 그렇게 하려면 광정보저장매체의 두께는 광정보저장매체 경사에 의한 성능열화를 방지하기 위해 공차를 확보하는 것이 필요하고 이를 위해서는 광정보저장매체의 두께를 대략 0.1 mm정도로 줄여야 한다.
또한 고밀도 광정보저장매체를 복수의 기록층 구조로 형성한 경우, 층간 간 격은 대략 초점의 심도에 비례하여 결정되는데, 초점심도는 λ/NA2에 비례하므로, DVD 듀얼 광디스크는 층간의 거리가 대략 55㎛ 인 반면에 BD의 경우는 대략 그 절반 이하로 DVD의 경우보다 층간거리가 훨씬 짧게 형성된다. 또한, 편면에 적층되는 기록층의 수가 증가하면, 층간거리는 더욱 짧게 형성되게 된다.
따라서, DVD보다 고밀도인 광정보저장매체를 복수 기록층 예를 들어, 2층 또는 4층으로 구성한 경우는 층간의 거리가 매우 가깝게 되어 인접층의 반사광이 광검출기에 DVD의 경우보다 작은 사이즈로 형성되므로, 이들이 재생 신호광에 큰 영향을 줄 수 있는 것이다.
본 발명은 수학식 5 또는 6에서의 간섭 광의 크기 성분이 작으면 인접층에 의한 노이즈광이 결과적으로 신호광에 영향을 적게 준다는 원리에 착안하였다. 신호광과 노이즈광의 편광이 달라지면, 수학식 5나 수학식 6에서의 간섭광의 크기 성분에서 cosθ값이 달라지므로, 이 cosθ 값을 줄일 수 있도록 광학계를 구성하면, 노이즈광이 신호광에 주는 영향을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 및 이를 적용한 광정보저장매체 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업의 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 1을 참조하면, 광픽업(10)은, 소정 파장의 광을 출사하는 광원(11)과, 입사된 광을 복수의 기록층을 갖는 광정보저장매체(1)에 집광시키는 대물렌즈(30)와, 입사광의 진행 경로를 변환하는 편광 의존형 광로변환기와, 광정보저장매체(1)에서 반사된 광을 수광하는 광검출기(19)와, 수광면에서 신호광과 인접층에서 반사된 광 즉, 노이즈광 간의 간섭을 감소시키기 위한 편광소자(40)를 포함한다.
상기 광픽업(10)은, 상기 광원(11)과 대물렌즈(30) 사이의 광로 상에 광원(11)에서 출사된 발산광을 평행광으로 콜리메이팅하는 콜리메이팅렌즈(13)를 더 구비할 수 있다. 도 1에서는 콜리메이팅렌즈(13)가 광로변환기의 편광빔스프리터(15)와 대물렌즈(30) 사이에 배치된 예를 보여준다. 또한, 광로변환기와 광검출기(19) 사이의 수광로 상에 광정보저장매체(1)에서 반사된 광이 적정 크기의 광스폿으로 광검출기(19)로 수광되도록 하는 검출렌즈(18)를 더 구비할 수 있다. 이 검출렌즈(18)로는 비점수차법에 의해 포커스 에러신호 검출이 가능하도록 비점수차렌즈를 구비할 수 있다. 도 1에서 참조번호 14는 광의 경로를 꺾어주기 위한 미러이다.
상기 광원(11)은 광정보저장매체(1)의 종류에 따라 그에 적합한 파장의 레이저광을 생성 출사하도록 마련된다. 예를 들어, 상기 광원(11)으로 BD 또는 HD DVD 규격을 만족하는 청색 파장영역의 광 예컨대, 405nm 파장의 광을 출사하는 반도체 레이저를 사용할 수 있다.
상기 대물렌즈(30)는 광정보저장매체의 종류에 따라 적합한 개구수를 달성하도록 마련된다. 예를 들어, 상기 광정보저장매체(1)가 BD인 경우, 상기 대물렌즈(30)는 0.85의 개구수를 달성하도록 마련될 수 있다. 또한, 상기 광정보저장매체(1)가 HD DVD인 경우, 상기 대물렌즈(30)는 0.65의 개구수를 달성하도록 마련될 수 있다. 또한, 예를 들어, BD 및 HD DVD를 호환 채용하는 경우, 상기 대물렌즈(30)는 0.85 및 0.65의 유효 개구수를 달성하도록 마련되거나, 상기 대물렌즈(30)는 0.85의 유효 개구수를 달성하도록 마련되고, 개구수 조절을 위한 추가적인 부재(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
상기 편광 의존형 광로변환기는 광원(11)과 대물렌즈(30) 사이의 광로 상에 배치되어 입사광의 진행 경로를 변환한다. 상기 편광 의존형 광로변환기는, 예를 들어, 편광빔스프리터(15)와 1/4 파장판(17)을 포함할 수 있다. 상기 편광빔스프리터(15)는 입사광을 편광에 따라 투과 또는 반사시킨다. 1/4 파장판(17)은 입사광의 편광을 바꾸어준다. 도 1에서는 광원(11)에서 출사된 광 중 일 편광의 광이 편광빔스프리터(15)를 투과하여 광정보저장매체(1)로 향하고, 광정보저장매체(1)에서 반사된 광은 편광빔스프리터(15)에서 반사되어 광검출기(19)로 수광되는 예를 보여준다. 상기 1/4 파장판(17)은 편광빔스프리터(15)로부터 입사되는 제1선편광의 광을 일 원편광으로 바꾸어주며, 광정보저장매체(1)에 반사된 다른 원편광의 광을 상기 제1선편광과 직교하는 제2선편광의 광으로 바꾸어준다. 일 원편광의 광은 광정보저장매체(1)에서 반사되면서 다른 원편광의 광으로 변환된다.
상기와 같이 광로변환기를 편광의존형으로 구성하는 경우, 광정보저장매체(1)에서 반사되고 광로변환기를 경유하여 광검출기(19)로 향하는 수광로 상의 광은 특정 편광 예컨대, 제2선편광의 광이 된다.
상기 편광 소자(40)는, 광정보저장매체(1)에서 반사되고 대물렌즈(30)를 통과하여 광검출기(19)로 진행하는 신호광(기록/재생 대상층으로부터 반사된 광)의 광로 상에, 상기 신호광의 인접층에서 반사된 광과 중첩되는 부분의 적어도 일부분에서 광의 편광 상태를 변화시켜, 수광면 예컨대, 광검출기(19)의 면상에서의 상기 신호광과 인접층에서 반사된 광(이하, 노이즈 광이라 표현한다)의 간섭을 감소시키기 위한 것이다.
도 2는 도 1의 편광소자(40) 구조의 일 실시예와 편광소자(40)를 통과한 후 수광면에 형성되는 빔의 형태를 예시적으로 보인 것이다. 도 2에서의 빔 형태는 신호층(기록/재생 대상층)보다 가까운 쪽과 먼쪽이 각각 인접층이 위치될 때에 편광소자(40)와 수광면에 입사되는 빔 분포를 예시적으로 보여준다.
도 2를 참조하면, 상기 신호광(SB)은 상기 광정보저장매체(1)에서 반사되면서 0차 회절광, -1차 회절광 및 +1차 회절광으로 회절되어, 0차 회절광과 +1차 회절광이 중첩된 제1중첩 영역(SB1)과, 0차 회절광과 -1차 회절광이 중첩되고 상기 제1중첩 영역(SB1)으로부터 이격된 제2중첩 영역(SB2)과, 0차 회절광만으로 이루어진 비중첩영역(SBm)을 포함한다.
편광 소자(40) 상에서 신호광의 빔(SB)보다 크게 형성되는 빔(NB0)은 신호층 앞쪽에 위치되는 인접층에서 반사된 노이즈 광, 신호광의 빔(SB)보다 작게 형성되는 빔(NB1)은 신호층 뒤쪽에 위치되는 인접층에서 반사된 노이즈 광을 나타낸다.
상기 편광 소자(40)는 그 중심부에 상기 신호광의 비중첩영역(SBm)의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키도록 마련된 편광 변경 영역(41)을 구비할 수 있다. 편광 소자(40)의 편광 변경 영역(41) 주변의 비 변경 영역(43)은 입사광을 편광 변경 없이 통과시키는 일반적인 투명 재질로 형성될 수 있 다. 편광 소자(40)는 편광 변경 영역(41)만으로 이루질 수도 있다.
상기 편광 변경 영역(41)은, 이 영역을 통과하는 광의 편광이 이 편광 변경 영역(41) 이외의 비 변경 영역(43)을 통과하는 광의 편광과 달라지도록 한다.
상기 편광 변경 영역(41)은 1/2 파장판(half wave plate)로서 역할을 하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 편광 변경 영역(41)은 광로변환기의 편광빔스프리터(15) 쪽에서 입사되는 특정 선편광의 광을 직교하는 다른 선편광의 광으로 바꿀 수 있다. 이에 따라, 편광 변경 영역(41)을 통과하는 광과 비 변경 영역(43)을 통과하는 광은 그 편광이 서로 직교하여 상관(correlation)하지 못하게 할 수 있다.
대안으로, 상기 편광 변경 영역(41)은 랜덤 편광기(random polarizer) 즉, depolarizer로 동작하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 랜덤 편광기로서 동작하는 편광 변경 영역(41)을 통과한 광과 비 변경 영역(43)을 통과한 광이 상관하지 못하도록 할 수 있다.
상기와 같이 편광소자(40)의 중심부에 편광 변경 영역(41)을 구비하면, 이 편광 변경 영역(41)을 통과하는 빔과 이 편광 변경 영역(41) 이외의 영역 즉, 비 변경 영역(43)을 통과하는 빔의 편광이 달라지게 된다.
도 2에서 오른쪽 그림은 광선 추적을 통해서 편광 소자(40)를 통과하는 빔이 수광면에 형성되는 형태를 보인 것으로써, 편광 변경 영역(41)을 통과한 광선과 그렇지 않은 한 광선들의 구분을 위해서 편광 변경 영역(41)을 통과한 광선은 수광면에 공백 영역으로 표시하였다. 신호층에서 반사된 빔(신호빔)은 검출렌즈(18) 예컨대, 비점수차렌즈를 통과한 후 초점 거리 안에 빔이 형성되는 반면, 인접층에서 반 사된 빔들은 퍼지게 된다. 도 2에서 볼 수 있듯이 신호빔의 내부 영역을 제외한 대부분의 영역이 인접층 반사광과 편광 상태가 달라지게 된다. 따라서, 수학식 5나 수학식 6에서의 cosθ 값이 줄어들게 될 수 있다. 편광 변경 영역(41)과 편광 비변경 영역(43)을 통과한 후의 빔이 편광 상태가 직교가 될 때 cosθ의 값은 제로(zero)가 되거나, 편광 변경 영역(41)을 통과한 빔이 랜덤 편광 상태로 될 때 cosθ 값을 제로에 가까운 값으로 만들 수 있어, 층간 간섭 노이즈는 제거 또는 감소될 수 있게 된다.
상기와 같이, 편광 소자(40)를 구비함에 의해 수광면에서의 상기 신호광과 인접층에서 반사된 노이즈광의 간섭을 감소시킬 수 있다.
한편, 편광 소자(40)에 의해 층간 간섭 노이즈는 감소 또는 제거될 수 있으나, 신호빔의 내부영역은 인접층에서 반사된 노이즈광과 편광 상태가 여전히 일치하므로, 층간 간섭의 영향이 완전히 제거되지는 않게 될 수 있다.
따라서, 층간 간섭의 영향을 보다 감소시키거나 제거하기 위하여 상기 광검출기(19) 및 신호 검출 회로의 구조를 다음의 실시예들에서와 같이 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출기(19) 및 신호 검출 회로(100) 구조를 보여준다. 광정보저장매체 시스템은 도 1을 참조로 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업의 광학적 구성과 상기 신호 검출 회로(100)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 광검출기(19)는 상기 신호광의 비중첩영역(SBm)의 중심 부 분을 검출하는 제1수광부(50)와, 상기 제1중첩영역(SB1)을 포함하는 부분을 검출하는 제2수광부(51)와, 상기 제2중첩영역(SB2)을 포함하는 부분을 검출하는 제3수광부(53)와, 상기 제1 내지 제3수광부(50)(51)(53)의 일측의 상기 신호광의 나머지 부분을 제1분할선(l1)으로 2분할하여 검출하는 제4 및 제5수광부(54)(55)와, 상기 제1 내지 제3수광부(50)(51)(53)의 다른측의 상기 신호광의 나머지 부분을 상기 제1분할선(l1)과 일직선상의 제2분할선(l2)으로 2분할하여 검출하는 제6 및 제7수광부(56)(57)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2수광부(51), 상기 제4수광부(54) 및 상기 제6수광부(56)는 일렬로 배치될 수 있으며, 상기 제3수광부(53), 상기 제5수광부(55) 및 상기 제7수광부(57)는 일렬로 배치될 수 있다.
한편, 상기 제2 및 제3수광부(51)(53)는 각각 상기 제1 및 제2분할선(l1)(l2)과 크로스(cross)되는 방향의 일직선상의 제3 및 제4분할선(l3)(l4)으로 2분할되어, 상기 광검출기(19)는 도 3에서와 같이 구분할 된 구조를 가질 수 있다.
이때, 일렬 배치 방향으로의 상기 제1수광부(50)의 폭은 상기 제2 및 제3수광부(51)(53)의 폭보다 작을 수 있다.
상기 신호 검출 회로(100)는 상기 광검출기(19)의 제2 내지 제7수광부(51)(53)(54)(55)(56)(57)의 검출신호로부터 차동 푸시풀 법에 근거한 트랙킹 에러신호를 검출하는 제1트랙킹 에러신호 검출부(110)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 신호 검출 회로(100)는 상기 제1 내지 제7수광부(50)(51)(53)(54)(55)(56)(57)의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부(130)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 신호 검출 회로(100)는 제2 내지 제7수광 부(51)(53)(54)(55)(56)(57)의 검출신호로부터 포커스 에러신호를 검출하는 포커스 에러신호 검출부(170)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 신호 검출 회로(100)는 제2 내지 제7수광부(51)(53)(54)(55)(56)(57)의 검출신호로부터 위상차 검출법에 근거한 트랙킹 에러신호를 검출하는 제2트랙킹 에러신호 검출부(150)를 더 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1트랙킹 에러신호 검출부(110)는 상기 제2 및 제3수광부(51)(53)의 검출신호(A1,B1)(C1,D1)의 푸시풀 신호에 해당하는 제1차신호(MPP'), (A1+B1)-(C1+D1)를 검출하는 제1연산부(111)와, 상기 제4 및 제6수광부(54)(56)의 검출신호(A2)(B2)의 합신호(A2+B2)와 상기 제5 및 제7수광부(55)(57)의 검출신호(D2)(C2)의 합신호(C2+D2)의 푸시풀 신호에 해당하는 제2차신호(SPP'), (A2+B2)-(C2+D2)를 검출하는 제2연산부(113)와, 제1 및 제2연산부(111)(113)에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 차동 푸시풀법에 근거한 트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부(115)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 제1트랙킹 에러신호 검출부(110)는 예를 들어, 상기 제2연산부(113)에서 얻어지는 제2차신호에 소정 게인(k)을 인가하는 게인 조정부(117)를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 제3연산부(115)에서 출력되는 트랙킹 에러신호(TES)는 TES=MPP'-k*SPP'이 된다. 상기 제2연산부(113)은 DC 오프셋 검출부에 해당한다.
상기 재생 신호 검출부(130)는 제1 내지 제7수광부(50)(51)(53)(54)(55)(56)(57)의 검출신호를 모두 합산하여 정보 재생신호(RF sum)를 검출한다.
도 3에 보여진 9분할 광검출기(19)의 가운데 위치된 제1수광부(50)의 영역은 신호광과 인접층 반사광의 편광이 일치하여 층간 간섭 노이즈가 생성되는 부분이므로, 이 제1수광부(50)의 검출신호(RF)는 트랙킹 신호를 검출하는데는 사용되지 않고 정보 재생신호를 검출하는데만 사용되는 것이 바람직하다.
상기 포커스 에러신호 검출부(170)는 제2 내지 제7수광부 중 대략적으로, 일 대각선 방향에 위치된 수광부 부분에서 검출된 신호들의 합신호와, 다른 대각선 방햐에 위치된 수광부 부분에서 검출된 신호들의 합신호의 차신호로서 포커스 에러신호(FES)를 검출한다.
상기 제2트랙킹 에러신호 검출부(150)는 위상차 검출법에 근거한 트랙킹 에러신호를 검출하도록 구성되는 것으로, 상기 포커스 에러신호(FES) 검출에 이용되는 제2 내지 제7수광부(51)(53-57)의 검출신호를 이용하여 DPD 블록(block)에서 차동 위상차 신호를 검출한다.
한편, 상기 제2수광부(51)의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부(54)의 검출신호(A1)(A2)의 제1합신호(A1+A2), 제2수광부(51)의 다른 분할영역와 이에 인접한 제6수광부(56)의 검출신호(B1)(B2)의 제2합신호(B1+B2), 제3수광부(53)의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부(55)의 검출신호(D1)(D2)의 제3합신호(D1+D2), 제3수광부(53)의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부(57)의 검출신호(C1)(C2)의 제4합신호(C1+C2)는 상기 정보 재생신호(RF sum), 포커스 에러신호(FES) 및 차동 위상차(DPD) 신호 검출에 각각 사용될 수 있다.
따라서, 신호 검출 회로(100)는 정보 재생신호 검출부(130), 포커스 에러신 호 검출부(170) 및/또는 제2트랙킹 에러신호 검출부(150)의 앞단에 상기 제1 내지 제4합신호를 검출하는 제1 내지 제4합산기(101)(103)(105)(107)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 정보 재생신호, 상기 포커스 에러신호, 상기 차동 위상차 신호 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4합신호를 이용하여 검출될 수 있다.
상기와 같이 제1 내지 제4합산기(101)(103)(105)(107)를 구비하는 경우, 제2트랙킹 에러신호 검출부(150)의 DPD 블록에는 상기 제1 내지 제4합신호가 입력된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 층간 간섭 노이즈를 1차적으로는, 편광 소자(40)를 써서 신호광과 인접층에서 반사된 노이즈광의 편광 상태가 달라지도록 변동시키는 방법을 통해서 제거한다. 또한 2차적으로 신호광과 인접층에서 반사된 광의 편광이 동일한 신호광 중심부를 도 3에서와 같은 광검출기(19) 및 신호 검출 회로(100)를 통해 트랙킹 에러신호 검출에서 제외시킴으로써, 층간 간섭 노이즈를 거의 제거시킬 수 있다.
도 3에서는 신호 검출 회로(100)가, 제1 및 제2트랙킹 에러신호 검출부(110)(150), 정보 재생신호 검출부(130), 포커스 에러신호 검출부(170)를 모두 포함하는 예를 보여주는데, 신호 검출 회로(100)는 제1트랙킹 에러신호 검출부(110)를 포함하며, 나머지 검출부들은 일부만 포함할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광검출기(19') 및 신호 검출 회로(100') 구조를 보여주는 것으로, 도 3과 비교할 때, 제1수광부(50)가 4분할되고, 이에 따라 신호 검출 회로(100')가 변형된 경우를 보여준다.
도 4를 참조하면, 광검출기(19)의 제1수광부(50)는, 제1 및 제2분할선(l1)(l2)과 일치하는 분할선과 상기 제3 및 제4분할선(l3)(l4)과 일치하는 분할선에 의해 4분할될 수 있다. 이 경우, 차동 위상법에 의한 트랙킹 에러신호, 포커스 에러신호 검출에 제1수광부(50)의 검출신호들(A3)(B3)(C3)(D3)이 이용될 수 있다.
예를 들어, 포커스 에러신호는 상기 제2수광부(51)의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부(54), 상기 제1수광부(50)의 상기 제2수광부(51)의 일 분할영역과 상기 제4수광부(54)에 인접한 분할영역의 검출신호(A1)(A2)(A3); 상기 제2수광부(51)의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부(56), 상기 제1수광부(50)의 상기 제2수광부(51)의 다른 분할영역과 상기 제6수광부(56)에 인접한 분할영역의 검출신호(B1)(B2)(B3); 상기 제3수광부(53)의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부(55), 상기 제1수광부(50)의 상기 제3수광부(53)의 일 분할영역과 상기 제5수광부(55)에 인접한 분할영역의 검출신호(D1)(D2)(D3); 상기 제3수광부(53)의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부(57), 상기 제1수광부(50)의 상기 제3수광부(53)의 다른 분할영역과 상기 제7수광부(57)에 인접한 분할영역의 검출신호(C1)(C2)(C3)로부터 검출될 수 있다.
또한, 제2트랙킹 에러신호 검출부(150)에서의 차동 위상차 신호 검출은 상기 포커스 에러신호 검출에 이용되는 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 이용하여 얻어질 수 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4합산기(101)(103)(105)(107)를 구비하고, 제1합산기(101)에서 검출신호(A1)(A2)(A3)의 합신호(A1+A2+A3)를 구하고, 제2합산기(103)에서 검출신호(B1)(B2)(B3)의 합신호(B1+B2+B3)를 구하고, 제3합산기(105)에서 검출신호(C1)(C2)(C3)의 합신호(C1+C2+C3)를 구하고, 제4합산기(107)에서 검출신호(D1)(D2)(D3)의 합신호(D1+D2+D3)를 구하도록 된 경우, 정보 재생신호 검출부(130), 포커스 에러신호 검출부(170) 및 제2트랙킹 에러신호 검출부(150)의 회로 구성은 도 3의 경우와 실질적으로 동일하게 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광검출기(19") 및 신호 검출 회로(100) 구조를 보여주는 것으로, 도 3과 비교할 때, 일렬 배치 방향으로의 제1수광부(50)의 폭을 보다 길게 만든 차이가 있으며, 회로 구성을 실질적으로 동일하다. 도 5에서는 제1수광부(50)의 폭이 제2 및 제3수광부(51)(53)의 폭과 동일하게 형성된 경우를 보여준다. 제1수광부(50)의 폭은 제2 및 제3수광부(51)(53)의 폭보다 크게 형성될 수도 있다.
광정보저장매체에서 반사되는 광빔에는 +1차 회절광 및 -1차 회절광이 0차 회절광에 중첩될 뿐만 아니라, 베이스볼(baseball) 패턴의 중심부에 보다 고차의 회절광이 생성되는데, 일렬 배치 방향으로의 제1수광부(50)의 폭을 보다 크게 하면, 이러한 고차 회절광을 차동 푸시풀법에 근거하여 검출되는 트랙킹 에러신호에서 제거시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 다층 광정보저장매체를 사용하는 광정보저장매체 시스템에서 수광로에 신호빔의 비중첩 영역의 중심 부분의 편광을 변경시킬 수 있는 편광 소자를 배치하고, 이에 부가하여 광검출기 및 신호 검출 회로를 적절히 설 계함으로써 층간 간섭 노이즈를 효과적으로 제거하여, 트랙킹이 안정될 수 있을 뿐만 아니라, 1빔 트랙킹이 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 광픽업을 적용한 광정보저장매체 시스템의 전체 구성의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 6을 참조하면, 광정보저장매체 시스템은 광정보저장매체(1)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(312)와, 상기 광정보저장매체(1)의 반경 방향으로 이동 가능하게 설치되어 광정보저장매체(1)에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보를 기록하는 전술한 다양한 실시예들에 따른 광픽업(10)과, 스핀들 모터(312)와 광픽업(10)을 구동하기 위한 구동부(307)와, 광픽업(300)의 포커스, 트랙 서보 등을 제어하기 위한 제어부(309)를 포함한다. 여기서, 참조번호 352는 턴테이블, 353은 광정보저장매체(1)를 척킹하기 위한 클램프를 나타낸다.
광정보저장매체(1)로부터 반사된 광은 광픽업(10)에 마련된 광검출기(19)를 통해 검출되고 광전변환되어 전기적 신호로 바뀌고, 신호 검출 회로(100)에서 연산된다. 신호 검출 회로(100)에서 얻어진 신호는 구동부(307)를 통해 제어부(309)에 입력된다. 상기 구동부(307)는 스핀들 모터(312)의 회전 속도를 제어하며, 입력된 신호를 증폭시키고, 호환형 광픽업(10)을 구동한다. 상기 제어부(309)는 구동부(307)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커스 서보, 트랙킹 서보 명령 등을 다시 구동부(307)로 보내, 호환형 광픽업(10)의 포커싱, 트랙킹 동작이 구현되도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업의 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 편광 소자 구조의 일 실시예와 편광 소자를 통과한 후 수광면에 형성되는 빔의 형태를 예시적으로 보인 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출기 및 신호 검출 회로 구조를 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광검출기 및 신호 검출 회로 구조를 보여준다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광검출기 및 신호 검출 회로 구조를 보여준다.
도 6은 본 발명에 따른 광픽업을 적용한 광정보저장매체 시스템의 전체 구성의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.

Claims (20)

  1. 광원;
    복수의 기록층을 갖는 광정보저장매체상에 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집속시키는 대물렌즈;
    입사광의 진행 경로를 변환하는 편광 의존형 광로변환기;
    상기 광정보저장매체로부터 반사되는 광을 수광하여 신호를 검출하는 광검출기; 및
    상기 광정보저장매체에서 반사되고 상기 대물렌즈를 통과하여 상기 광검출기로 진행하는 신호광의 광로 상에, 상기 신호광의 인접층에서 반사된 광과 중첩되는 부분의 적어도 일부분에서 광의 편광 상태를 변경시켜, 수광면에서의 상기 신호광과 인접층에서 반사된 광의 간섭을 감소시키는 편광 소자;를 포함하는 광픽업.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광 소자는 상기 신호광의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키는 편광 변경 영역을 구비하며,
    상기 편광 변경 영역은 1/2 파장판으로서 역할을 하거나 랜덤 편광기로서 역할을 하도록 마련된 광픽업.
  3. 제1항에 있어서, 상기 신호광은 상기 광정보저장매체에서 반사되면서 0차 회절광, -1차 회절광 및 +1차 회절광으로 회절되어, 0차 회절광과 +1차 회절광이 중 첩된 제1중첩 영역과, 0차 회절광과 -1차 회절광이 중첩되고 상기 제1중첩 영역으로부터 이격된 제2중첩 영역과, 0차 회절광만으로 이루어진 비중첩영역을 포함하며,
    상기 편광 소자는 상기 신호광의 비중첩영역의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키도록 마련된 광픽업.
  4. 제3항에 있어서, 상기 편광 소자는 상기 신호광의 중심 부분에 대응하는 영역을 통과하는 광의 편광을 변경시키는 편광 변경 영역을 구비하며,
    상기 편광 변경 영역은 1/2 파장판으로서 역할을 하거나 랜덤 편광기로서 역할을 하도록 마련된 광픽업.
  5. 제3항에 있어서, 상기 광검출기는,
    상기 신호광의 비중첩영역의 중심 부분을 검출하는 제1수광부와,
    상기 제1중첩영역을 포함하는 부분을 검출하는 제2수광부와;
    상기 제2중첩영역을 포함하는 부분을 검출하는 제3수광부와;
    상기 제1 내지 제3수광부의 일측의 상기 신호광의 나머지 부분을 제1분할선으로 2분할하여 검출하는 제4 및 제5수광부와;
    상기 제1 내지 제3수광부의 다른측의 상기 신호광의 나머지 부분을 상기 제1분할선과 일직선상의 제2분할선으로 2분할하여 검출하는 제6 및 제7수광부;를 포함하며, 상기 제2수광부, 상기 제4수광부 및 상기 제6수광부는 일렬로 배치되고, 상 기 제3수광부, 상기 제5수광부 및 상기 제7수광부는 일렬로 배치된 광픽업.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 및 제3수광부는 각각 상기 제1 및 제2분할선과 크로스되는 방향의 일직선상의 제3 및 제4분할선으로 2분할되어, 상기 광검출기는 9분할 구조를 가지도록 된 광픽업.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1수광부는, 상기 제1 및 제2분할선과 일치하는 분할선과 상기 제3 및 제4분할선과 일치하는 분할선에 의해 4분할된 광픽업.
  8. 제5항에 있어서, 상기 일렬 배치 방향으로의 상기 제1수광부의 폭은 상기 제2 및 제3수광부의 폭보다 작은 광픽업.
  9. 제5항에 있어서, 상기 일렬 배치 방향으로의 상기 제1수광부의 폭은 상기 제2 및 제3수광부의 폭과 일치하거나 큰 광픽업.
  10. 광정보저장매체를 회전시키는 스핀들 모터;
    상기 광정보저장매체의 반경방향으로 이동가능하게 설치되어 상기 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 청구항 1항 내지 9항 중 어느 한 항의 광픽업;
    상기 스핀들 모터와 광픽업을 구동하기 위한 구동부; 및
    상기 광픽업의 포커스, 트랙서보를 제어하기 위한 제어부;를 포함하는 광정보저장매체 시스템.
  11. 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 청구항 4항 내지 9항 중 어느 한 항의 광픽업;
    상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 트랙킹 에러신호를 검출하는 트랙킹 에러신호 검출부;를 포함하며,
    상기 트랙킹 에러신호 검출부는,
    상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와,
    상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와,
    상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부;를 포함하는 광정보저장매체 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보저장매체 시스템.
  13. 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 청구항 5항 내지 9항 중 어느 한 항의 광픽업;
    상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 트랙킹 에러신호를 검출하는 제1 및 제2트랙킹 에러신호 검출부;를 포함하며,
    상기 제1트랙킹 에러신호 검출부는,
    상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와,
    상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와,
    상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 제1트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부를 포함하며,
    상기 제2트랙킹 에러신호 검출부는,
    상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부의 검출신호의 합신호, 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부의 검출신호의 합신호, 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부의 검출신호의 합신호, 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부의 검출신호의 합신호로부터 차동 위상차 신호를 검출하는 광정보저장매체 시스템.
  14. 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 청구항 5항 내지 9항 중 어느 한 항의 광픽업;
    상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 트랙킹 에러신호를 검출하는 제1트랙킹 에러신호 검출부와 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부;를 포함하며,
    상기 제1트랙킹 에러신호 검출부는,
    상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와,
    상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와,
    상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 제1트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부를 포함하며,
    상기 재생신호 검출부는, 상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하는 광정보저장매체 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부의 검출신호, 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부의 검출신호, 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부의 검출신호, 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부의 검출신호로부터 포커스 에러신호를 검출하는 포커스 에러신호 검출부;를 더 포함하는 광정보저장매체 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 포커스 에러신호 검출에 이용되는 상기 제2 내지 제7수광부의 검출신호를 이용하여 차동 위상차 신호를 검출하는 제2트랙킹 에러신호 검출부;를 더 포함하는 광정보저장매체 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부의 검출신호의 제1합신호, 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부의 검출신호의 제2합신호, 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부의 검출신호의 제3합신호, 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부의 검출신호의 제4합신호를 검출하는 제1 내지 제4합산기를 더 구비하며,
    상기 정보 재생신호, 상기 포커스 에러신호, 상기 차동 위상차 신호 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4합신호를 이용하여 검출되는 광정보저장매체 시스템.
  18. 광정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 청구항 6항의 광픽업;
    상기 광픽업의 광검출기의 검출신호로부터 제1트랙킹 에러신호 검출부, 정보 재생신호를 검출하는 재생신호 검출부 및 포커스 에러신호를 검출하는 포커스 에러신호 검출부;를 포함하며,
    상기 제1트랙킹 에러신호 검출부는,
    상기 제2 및 제3수광부의 검출신호의 제1차신호를 검출하는 제1연산부와,
    상기 제4 및 제6수광부의 검출신호의 합신호와 상기 제5 및 제7수광부의 검출신호의 합신호의 제2차신호를 검출하는 제2연산부와,
    상기 제1 및 제2연산부에서 얻어진 제1 및 제2차신호의 차신호를 검출하여 제1트랙킹 에러신호를 생성하는 제3연산부를 포함하며,
    상기 재생신호 검출부는, 상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 합산하여 정보 재생신호를 검출하며,
    상기 포커스 에러신호 검출부는,
    상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부, 상기 제1수광부의 상기 제2수광부의 일 분할영역과 상기 제4수광부에 인접한 분할영역의 검출신호; 상기 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부, 상기 제1수광부의 상기 제2수광부의 다른 분할영역과 상기 제6수광부에 인접한 분할영역의 검출신호; 상기 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제5수광부, 상기 제1수광부의 상기 제3수광부의 일 분할영역과 상기 제5수광부에 인접한 분할영역의 검출신호; 상기 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부, 상기 제1수광부의 상기 제3수광부의 다른 분할영역과 상기 제7수광부에 인접한 분할영역의 검출신호;로부터 포커스 에러신호를 검출하도록 된 광정보저장매체 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 포커스 에러신호 검출에 이용되는 상기 제1 내지 제7수광부의 검출신호를 이용하여 차동 위상차 신호를 검출하는 제2트랙킹 에러신호 검출부;를 더 포함하는 광정보저장매체 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2수광부의 일 분할영역과 이에 인접한 제4수광부, 상기 제1수광부의 상기 제2수광부의 일 분할영역과 상기 제4수광부에 인접한 분할영역의 검출신호의 제1합신호; 상기 제2수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제6수광부, 상기 제1수광부의 상기 제2수광부의 다른 분할영역과 상기 제6수광부에 인접한 분할영역의 검출신호의 제2합신호; 상기 제3수광부의 일 분할영역과 이에 인 접한 제5수광부, 상기 제1수광부의 상기 제3수광부의 일 분할영역과 상기 제5수광부에 인접한 분할영역의 검출신호의 제3합신호; 상기 제3수광부의 다른 분할영역과 이에 인접한 제7수광부, 상기 제1수광부의 상기 제3수광부의 다른 분할영역과 상기 제7수광부에 인접한 분할영역의 검출신호의 제4합신호를 검출하는 제1 내지 제4합산기를 더 구비하며,
    상기 정보 재생신호, 상기 포커스 에러신호, 상기 차동 위상차 신호 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4합신호를 이용하여 검출되는 광정보저장매체 시스템.
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