KR20140106053A - 빔 제어 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치 - Google Patents

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KR20140106053A
KR20140106053A KR1020130020026A KR20130020026A KR20140106053A KR 20140106053 A KR20140106053 A KR 20140106053A KR 1020130020026 A KR1020130020026 A KR 1020130020026A KR 20130020026 A KR20130020026 A KR 20130020026A KR 20140106053 A KR20140106053 A KR 20140106053A
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이찬익
정진호
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Abstract

빔 제어 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치에 대해 기술한다. 빔 제어 방법:은 소스 빔은 반사하고 디스크로 입사한 후 디스크의 기록면에 변조된 반사 빔은 투과하는 판상 빔 스플리터를 이용해 소스 빔을 디스크로 입사시키고 상기 반사 빔은 투과하는 단계; 상기 반사 빔이 상기 빔 스플리터를 투과하면서 굴절에 의해 발생된 비점 수차에 상응하는 역 비점 수차를 발생하여 상기 비점 수차를 보상하는 단계; 그리고 상기 보상 단계에서 수차가 보상된 반사 빔을 수광 소자에 입사시키는 단계;를 포함한다.

Description

빔 제어 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치{method for controlling beam and optical pickup device adopting the method}
본 발명은 광 픽업의 수광계에서 발생하는 비점 수차(非點 收差, astigmatism)를 개선하기 위한 빔 제어 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치에 관련하며, 상세하게 빔 스플리터에 의한 비점 수차를 보상하기 위한 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치에 관련한다.
광 픽업 장치는 광원으로부터 빔 진행 경로와 디스크로부터 반사된 빔의 진행 경로가 일부 영역에서 중첩된다. 중첩되는 경로는, 잘 알려진 바와 같이, 디스크로부터 빔 스플리터까지의 구간이며, 빔 스플리터는 광원으로부터의 빔과 디스크로부터의 빔의 경로는 분리한다. 구체적으로 빔 스플리터는 광원으로부터의 빔을 디스크 방향으로, 디스크로부터의 반사 빔은 광 검출기로 진행시킨다.
상기 빔 스플리터는 판상 부재(板狀部材)로서 광원으로부터의 소스 빔은 디스크 방향으로 반사하고, 디스크의 기록면에 의해 변조(modulation, 變調)된 후 디스크로부터의 반사된 변조 빔(Modulated beam) 또는 반사 빔(Modulated and Reflected beam)은 투과한다. 이때에 디스크로부터의 반사광이 빔 스플리터를 투과하는 과정에서 디스크를 향하는 제1면과 그 반대의 제2면에 굴절하게 되며, 이러한 굴절에 의해 비점 수차가 발생하게 된다. 종래에는 이와 같이 빔 스플리터에 의한 비점 수차에 대한 고려 없이 단순히 수광 소자에 대한 변조 빔의 스팟 사이즈의 조정 등을 위한 오목렌즈 형태의 센싱 렌즈를 적용하였다.
본 발명은 광 픽업 장치의 수광계에서 발생하는 비점 수차를 효과적으로 보상할 수 있는 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치를 제시한다.
본 발명에 따른 빔 제어 방법: 은
소스 빔은 반사하고 디스크로 입사한 후 디스크의 기록면에 변조된 반사 빔은 투과하는 판상 빔 스플리터를 이용해 소스 빔을 디스크로 입사시키고 상기 반사 빔은 투과하는 단계;
상기 반사 빔이 상기 빔 스플리터를 투과하면서 굴절에 의해 발생된 비점 수차에 상응하는 역 비점 수차를 발생하여 상기 비점 수차를 보상하는 단계; 그리고
상기 보상 단계에서 수차가 보상된 반사 빔을 수광 소자에 입사시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 광 픽업 장치: 는
소스 빔을 발생하는 광원;
상기 소스 광을 디스크에 집속하는 대물렌즈;
상기 디스크로부터의 반사 빔이 입사하는 수광 소자;
상기 소스 빔을 상기 디스크로 반사하고 상기 반사 빔은 상기 수광 소자를 향하여 투과하는 빔 스플리터; 그리고
상기 빔 스플리터와 수광 소자의 사이에 마련되는 것으로, 상기 반사 빔이 상기 빔 스플리터를 투과하면서 발생하는 비점 수차를 역 비점 수차에 의해 상쇄하는 수차 보상 소자;를 구비한다.
본 발명의 구체적인 실시 예에 따르면, 상기 빔 스플리터는 임의로 설정된 두께를 가지는 판상 빔 스플리터이다.
본 발명의 구체적인 다른 실시 예에 따르면, 상기 수차 보상 소자는 판상 수자 보상 소자이다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 빔 스플리터와 수차 보상 소자는 동일한 두께와 굴절율을 가진다.
본 발명의 구체적인 다른 실시 예에 따르면, 상기 광원과 빔 스플리터 사이에 3빔 발생용 회절 소자가 마련될 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 수차 보상 소자를 투과한 빔은 상기 수광 소자에 직접 입사할 수 있다.
본 발명에 따르면 빔 스플리터에 의해 발생하는 비점 수차를 효과적으로 보상 또는 상쇄함으로써 양질의 빔 스팟을 수광 소자에 형성할 수 있다. 이러한 비점 수차의 보상이 단순한 굴절형 판상 부재에 의해 수행되며, 기존의 센싱 렌즈를 대체한다. 이러한 구조에 따라 구조가 간단해 지고 또한 조립 공정이 단순해 질 수 있다. 특히 종래의 구조에서는 센싱 렌즈를 적용함으로써 센싱 렌즈뿐 아니라 이의 위치를 조절하기 위한 부품이 요구되었다. 이런 면에서도 본 발명은 적은 부품을 가짐으로 가격 경쟁 면에서 유리하다.
도1은 본 발명의 광 픽업 장치에 따른 한 실시 예의 개략적 입체 구성을 도시한다.
도2는 본 발명의 광 픽업 장치에 따른 한 실시 예의 광 픽업 장치의 평면적 배치를 도시한다.
도3은 본 발명에 따른 광 픽업 장치에서, 빔 스플리터를 중심으로 하는 광학계에서의 소스 빔과 반사 빔의 진행 경로를 보인다.
도 4는 도3은 본 발명에 따른 광 픽업 장치에서 수차 보상의 과정을 설명하는 도면이다.
도5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 픽업 장치의 개략적 구성을 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 빔 제어 방법과 이를 적용하는 광 픽업 장치에 대해 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 빔 제어 방법을 설명하는 것으로 본 발명에 따른 광 픽업 장치의 개략적 입체 구성을 도시하며, 도 2는 평면적 배치를 도시한다.
도1과 도2를 참조하며, 본 발명에 따른 광 픽업 장치는 전송계(10), 광원계 (20) 그리고 수광계(30)를 포함한다. 광원계(10)는 소스 빔(L1)을 발생하는 광원(21)과 소스 빔(L1)을 회절 시켜 소위 "3빔"을 발생하는 회절소자(22)를 포함한다.
전송계(10)는 광 디스크에 광원계(20)로부터의 소스 빔(L1)을 광 디스크(1)을 진행시키고, 그리고 디스크에서 반사된 반사 빔은 수광계(30)로 진행시킨다. 이러한 전송계(10)는 광원계(20)로부터의 소스 빔(L1)을 디스크 또는 매체(1)를 향하여 반사하고 상기 디스크(1)에서 반사된 변조 빔 또는 반사 빔(L2)은 수광계(30)로 투과하는 빔 스플리터(13), 상기 소스 빔(L1)을 평행광화하는 콜리메이팅 렌즈(12) 그리고 소스 빔(L1)을 광 디스크의 기록면에 집속하는 대물렌즈(11)를 포함한다. 이러한 전송계(10)에는 광 경로의 전환을 위한 미러(16)가 하나 또는 그 이상 마련될 수 있다.
한편, 본 발명에서의 특징적 요소가 포함되는 수광계(30)에는 수광 소자(32)와 수차 보상 소자(31)가 마련된다. 상기 수차 보상 소자(31)는 상기 빔 스플리터(13)에 의해 발생하는 반사 빔(L2)의 수차, 구체적으로 비점 수차를 보상 또는 상쇄한다. 구체적으로 도3 및 도4를 참조하여 살펴본다. 도3은 빔 스플리터(13)를 중심으로 하는 광학계에서의 소스 빔과 반사 빔의 진행 경로를 보이며, 도 4는 반사 빔(L2)의 진행 경로의 변화, 즉 수차 보상의 과정을 설명하는 도면이다.
디스크에서 반사되어 온 변조 빔 또는 반사 빔(L2)은 빔 스플리터(13)를 투과한다. 이때에 빔 스플리터(13)를 투과하면서 굴절 영역 또는 수차 발생 영역(A)이 발생한다. 이러한 수차 발생 영역(A)을 통과하면서 반사 빔(L2)의 광 축은 광 전송계(10)에서의 광 축과 다른 방향으로 굴절되고 따라서 비점 수차가 발생한다. 여기에서 본 발명에 따른 특징적 요소로서 상기와 같이 빔 스플리터(13)를 통과하면서 굴절에 의해 발생하는 수차 성분을 제거하는 수차 보상 소자 또는 판상 소자(31)가 위치 조정이 불가피한 기존의 센싱 렌즈에 대체(對替)하여 마련된다. 기존의 센싱 렌즈는 네가티브 파워를 가지기 때문에 수차 보정을 위해 위치 이동이 가능한 구조를 요구한다. 그러나, 본 발명에 따른 수차 보상 소자는 광학적 파워를 가지지 않는다. 따라서 위치 이동이 필요 없고 따라서 정해진 위치에 고정할 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 수차 보상 소자는 입사하는 반사광의 빔 속(beam flux, 光束)에 대해 어떠한 파워가 작용하지 않는다. 다만, 상기 빔 스플리터(13)에 의해 발생한 비점 수차에 상응하는 역(逆) 비점 수차를 상기 수차 보상 소자(31)의 굴절 영역 또는 수차 발생 영역(B)에서 발생하여 상기 빔 스플리터(13)에 의한 비점 수차를 상쇄시킨다. 즉, 빔 스플리터(13)에 의해 굴절된 수광계(30) 내에서의 반사광의 진행 축을 상기 수차 보상 소자(31)의 에 의해 상기 전송계(10)에서의 광 축과 나란하도록 굴절시킨다. 이렇게 함으로써 수광 소자(32)에는 수차가 보상된 반사 빔(L2)에 의한 적절한 빔 스팟이 형성될 수 있게 된다. 여기에서, 상기 수차 보상 소자(31)는 소위 비점 수차법을 이용하여 의도적으로 반사광에 주어지는 수차를 제거하지 않고, 빔 스플리터에 의해 발생된 비점 수차 성분 만을 제거한다.
이러한 수차 보상 소자는 한 실시 예로서, 상기 빔 스플리터와 동일한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 광 이 투과하는 영역의 두께
위에서 설명된 광 픽업 장치는 일반적인 CD/DVD의 구조를 가질 수 있다. 이를 위하여 상기 광원(21)은 CD/DVD용 발광 다이오드를 내장하는 트윈 레이저 다이오드 패키지의 구조를 가질 수 있다. 이에 대응하여, 상기 수광 소자(32)는 CD/DVD 에 대응하는 수광 셀 배치 구조를 가지며 이는 일반적인 CD/DVD 수광 소자의 구조를 가질 수 있다.
또한 상기 광 픽업 장치는 소위 3빔 방식을 구조를 가지고 있으나, 이것은 잘 알려진 1빔 방식으로 수정 가능하다. 이 경우에 있어서는 회절소자(22)가 제외되고, 상기 수광 소자는 공지의 1빔 방식의 수광 셀 배치 구조, 예를 들어 출원번호 10-2010-0118104호의 구조에 따를 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 CD/DVD 및 BD 대응 광 픽업 장치의 개략적 구성을 예시한다.
도5를 참조하면, 광 픽업 장치는 매체(1, 1a, 1b)에 직접 대응하는 전송계(10), 그리고 매체(1)로부터의 정보 재생 및/또는 기록을 위한 빔을 제공하는 광원계(20), 그리고 매체(1)에서 반사된 빔을 수광 하는 수광계(30)를 포함한다.
상기 광원계(20)는 BD 용 제 1 광원(21a), BD 용 제 1 회절소자(22a), 커플링 렌즈(23a), CD/DVD 용 제 2 광원(21b) 및 CD/DVD용 제 2 회절 소자(22), 그리고 제 1 빔 스플리터(24)를 구비한다. 제1 빔 스플리터(24)는 큐빅 구조를 가지는 것으로서, 인접한 제1면(24a)과 제2면(24b)에 제1광원(21a)으로부터의 빔 및 제2광원(21b)으로부터의 빔이 입사하고, 제2면에 대향하는 제3면(24c)으로는 상기 제1, 제2광원(21a, 21b)로부터의 광들이 공통적으로 출사하며, 이로부터의 빔들은 후술하는 제2 빔 스플리터(13)로 입사한다. 상기 커플링 렌즈(23a)는 제1 광원(21a)과 제2 빔 스플리터(24)의 사이에는 광학적 배율, 즉 진행 광의 디포커스(defocus) 량을 조절하여 제1광원(21a)으로부터 매체(1, 1a, 1b)까지의 광학적 거리를 조절한다.
상기 제 1, 2 회절 소자(22a, 22b)는 상기 제1, 제2광원(21a, 21b)으로부터의 단일 빔을 회절효과에 의해 메인 빔과 ±1차 서브 빔을 형성한다. 이들 메인 빔과 서브 빔들은 제 1 방향의 편광 성분(이하 제1편광)과 이와 다른 방향, 즉 이에 직교하는 제2방향으로 편광 성분(이하 제2편광)을 가진다. 잘 알려진 바와 같이 회절 소자(22a, 22b)는 그 격자의 간격 또는 주기에 따라 메인 빔과 서브 빔간의 간격을 변화시킬 수 있다.
전송계(10)는, 제2빔 스플리터(13)로부터 입사하는 광의 경로를 굴절시키는 광 경로 굴절 미러(16)와 광 경로 굴절 미러(16)로부터의 반사광 진행 경로 상에 위치하여 입사 빔 중 특정 파장의 빔, 예를 들어 CD/DVD용 광을 반사하고 BD용 광은 투과하는 이색성 미러(dichroic mirror, 18a) 및 상기 이색성 미러(18a)를 투과한 BD용 빔을 반사하는 전반사 미러(18b)를 구비한다. 그리고 상기 전반사 미러(18b)의 반사광 진행 경로 상에는 BD용 제 1 대물렌즈(11a)가 위치하고, 상기 이색성 미러(18a)로부터의 반사광 진행 경로 상에는 CD/DVD용 제 2 대물 렌즈(11b)과 위치한다.
한편, 수광계(30)는 전술한 특징을 가지는 수차 보정 소자(31) 및 수광 소자(32)를 구비한다. 또한, 수광계(30)는 광원계(20)로부터의 소스 빔의 일부를 직접 수광 하는 것으로 FPD(Front Photo Detector)라 불리는 모니터링 광 검출 소자(33)를 구비한다.
상기 수광 계(30)의 수광 소자(32)와 광원계(20)의 광원(21a, 21b)는 일반적인 구조에서와 같이 광 디스크 드라이버에 마련되는 RF 앰프와 광원 드라이버(Laser Diode Driver)에 연결된다. 상기 수광 소자(32)는 정보가 기록된 매체의 기록면에 의해 변조된 반사 빔 또는 변조 빔을 수광하며, 이때에 입사하는 반사 광의 수광량에 변화에 따라 내부 전자적 특성 변화가 발생함으로써 RF 신호, TES(Tracking Error Signal) 신호 등의 전기적 신호를 획득 가능하게 된다.
도5에 도시된 바와 같은 광 픽업 장치의 경우도 전술한 실시 예에서와 같이 소위 "1빔" 방식의 구조로 변경이 가능하며, 이는 전술하고 공지된 기술들에 의해 용이하게 구현될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 빔 제어 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예로서 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 광원계
11: 대물렌즈
12: 콜리메이팅 렌즈
13: 빔 스플리터
20:송광계
21: 광원
22: 회절소자
30:수광계
31: 수차 보상 소자
32; 수광 소자
33: 모니터링 광 검출 소자
L1: 소스 빔
L2: 반사 빔 또는 변조 빔

Claims (13)

  1. 소스 빔은 반사하고 디스크로 입사한 후 디스크의 기록면에 변조된 반사 빔은 투과하는 판상 빔 스플리터를 이용해 소스 빔을 디스크로 입사시키고 상기 반사 빔은 투과하는 단계;
    상기 반사 빔이 상기 빔 스플리터를 투과하면서 굴절에 의해 발생된 비점 수차에 상응하는 역 비점 수차를 발생하여 상기 비점 수차를 보상하는 단계; 그리고
    상기 보상 단계에서 수차가 보상된 반사 빔을 수광 소자에 입사시키는 단계;를 포함하는 빔 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역 비점 수차는 상기 빔 스플리터와 동일한 굴절율을 가지는 판상 소자에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 빔 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 역 비정 수차는 상기 빔 스플리터와 동일한 물질로 형성된 판상 소자에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 빔 제어 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 상기 반사 빔의 진행 경로에 대해 기울어지게 배치되고,
    상기 판상 소자는 상기 진행 경로에 대해 상기 빔 스플리터의 기울어진 방향의 반대 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 빔 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판상 소자를 투과한 반사 광을 상기 수광 소자로 직접 입사시키는 것을 특징으로 하는 빔 제어 방법.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 판상 소자를 투과한 반사 광을 상기 수광 소자로 직접 입사시키는 것을 특징으로 하는 빔 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비점 수차가 보상된 반사 빔을 상기 수광 소자에 직접 입사시키는 것을 특징으로 하는 빔 제어 방법.
  8. 소스 빔을 발생하는 광원;
    상기 소스 광을 디스크에 집속하는 대물렌즈;
    상기 디스크로부터의 반사 빔이 입사하는 수광 소자;
    상기 소스 빔을 상기 디스크로 반사하고 상기 반사 빔은 상기 수광 소자를 향하여 투과하는 빔 스플리터; 그리고
    상기 빔 스플리터와 수광 소자의 사이에 마련되는 것으로, 상기 반사 빔이 상기 빔 스플리터를 투과하면서 발생하는 비점 수차를 역 비점 수차에 의해 상쇄하는 수차 보상 소자;를 구비하는 광 픽업 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수차 보상 소자는 상기 빔 스플리터와 동일한 굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수차 보상 소자는 상기 빔 스플리터와 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 상기 반사 빔의 진행 경로에 대해 기울어지게 배치되고,
    상기 수차 보상 소자는 상기 진행 경로에 대해 상기 빔 스플리터의 기울어진 방향의 반대 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수차 보상 소자는 상기 수광 소자와 직접 대면하여 수차 보상 소자를 투과한 반사 광이 상기 수광 소자로 직접 입사하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  13. 제8항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 수차 보상 소자는 상기 수광 소자와 직접 대면하여 수차 보상 소자를 투과한 반사 광이 상기 수광 소자로 직접 입사하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
KR1020130020026A 2013-02-25 2013-02-25 빔 제어 방법 및 이를 적용하는 광 픽업 장치 KR20140106053A (ko)

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