KR980011096A - 이종 광디스크용 광픽업 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CD 및 DVD를 광학적으로 정확하게 억세스 할 수 있는 이종 광디스크용 광픽업 장치에 관한 것이다.
상기 이종 광디스크용 광픽업 장치는 대물렌즈쪽으로 입사될 광빔의 편광방향을 광디스크에 따라 선택적으로 변환시키기 위해 액정판넬을 이용한다.
액정판넬을 경유한 광빔은 편광방향에 따라 광축을 갖는 크리스탈에 의해 선택적으로 굴절되어 선속경이 증가되도록 한다.

Description

이종 광디스크용 광픽업 장치
제1도는 종래의 광픽업 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
제2도는 CD 및 DVD에서의 정보 기록 매체 및 주변 영역에서의 광빔의 분포 특성을 도시하는 도면.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
제4도는 제3도에 도시된 선속경 변환기의 상세하게 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 12 : 광원 2 : 회절격자
3, 18 : 빔 스피리터 4, 20 : 시준렌즈
5, 14 : 대물렌즈 6, 10 : 광디스크
7, 22 : 센서렌즈 8, 16 : 광검출기
24 : 액정판넬 26 : 선속경 변환기
28 : 액츄에이터
본 발명은 광디스크를 광학적으로 억세스하는 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 이종이 광디스크를 억세스 할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.
최근, 광디스크는 기록용량을 증가시키기 위한 꾸준한 개발 노력에 의해 기존의 컴팩트 디스크 (Compcat Disk; 이하 "CD"라 함)보다 대용량의 기록용량을 갖는 대지탈 비디오 디스크(Digital Video Disk;이하"DVD"라함)가 개발되었다. DVD는 CD에 비하여 기록밀도(즉, 트랙 밀도)가 조밀할 뿐만아니라 디스크의 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 짧다. 실제로 ,DVD는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6mm 인 반면에 CD는 1.2mm이다. 이로 인하여, DVD용 광픽업장치는 CD에 정보를 기록/재생하기 곤란하며, 이는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리가 변화함으로 인한 구면수차와, 광디스크의 틸팅(Tilting)으로 인한 코마수차 및 디포커스에 의한 비점수차 등이 발생하는 것에 기인한다.
구면수차는 정보 기록 매체 영역에 의한 광빔의 메인 로브의 세기가 정보 기록 매체 이외의 영역에 의한 사이드 로브의 세기에 비해 상대적으로 커지게 하여 정보 트랙간의 간섭 현상을 발생시킨다. 그리고 코마수차가 및 비점수차등은 광학계를 불안정하게 하여 광학 특성을 저하시킨다. 이러한 구면수차(SA), 코마수차(CA) 및 비점수차(DA)는
SA = (△d/8)·((n2-1)/n3) NA4(1)
CA = (△d/2)·((n2-1)Sinθ Cosθ/((n2-Sin2θ)5/2)·NA3(2)
DA = (1/4√3)·NA2·△Z (3)
로 표현되고, 여기서 △d는 광디스크에서 표면 및 정보 기록면간이 거리의 변화, n은 굴절률, NA는 대물렌즈의 개구수,△Z는 디포커스 량, θ는 광디스크의 틸트 정도이다.
상기 (식1)에서 광디스크의 굴절률(n)이 1, 54이고, 광빔의 파장(λ)이 0.65μmdlrh, 대물렌즈의 개구율이 0.6이고, 광디스크의 표면 및 정보 기록면과의 거리가 0.6mm인 경우, 무수차계를 이루는 광픽업 장치가 대물렌즈의 개구율을 그대로 유지하면서 표면 및 정보 기록면과의 거리가 1.2mm인 CD를 재생할 때에 구면수차는 CD 및 DVD에서의 표면 및 정보 기록면과의 거리 차이인 0.6mm에 의해 파면수차 평균치인 0.43λ가 된다.
이와는 달리, 대물렌즈이 개구율을 0.35로 변경할 경우에 구면수차는 파면수차 평균치인 0.048λ가 되고, 디포커스에 의한 비점수차는 31.67λ에서 존재하지 않도록 보정되어 광학수차의 평가 기준인 0.07λ의 마샬 표준(Marechal's Criteron)이하가 된다.
또한, 상기 (식2)에서 광디스크의 틸트량에 대해서도 개구율의 변화에 의해 기존 CD보다 2배 이상의 허용도를 갖게 되어 광학제를 안정화 할 수 있다. 그러나, 개구율의 증가는 구면수차의 증가를 초래하고, 반대로 개구율의 감소는 광디스크에 조사되는 빔스폿(Beam Spor)이 커지게 한다. 결과적으로, 대물렌즈의 개구율의 변화는 신호 대 잡음 비율(S/N)의 변화를 초래한다. 따라서, 대물렌즈의 개구율은 0.25 ~ 0.38의 범위가 유용하다.
이상의 이론에 따르면, 대물렌즈의 개구율은 대물렌즈에 입사되는 광빔의 직경을 조절함에 의하여 변경 가능하고, 이를 이용하여 CD 및 DVD 모두를 구동할 수 있는 광픽업 장치가 필요하게 되었다.
그러나, 종래의 DVD를 구동하는 광픽업 장치는 대물렌즈의 개구율의 조절할 수 없도록 구성되어 CD에 수록된 정보를 정확하게 재생하기 곤란하였다. 종래의 DVD용 광픽업 장치의 문제점을 첨부한 제1도 및 제2도를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
제1도는 DVD에 정보를 기록/재생하는 종래의 광픽업 장치를 도시한다. 종래의 광픽업 장치는 광원(1)으로부터의 광빔을 메임 광빔 및 두 개의 서브 광빔으로 분리하는 회절격자(Grating,2)와, 광빔을 분사시키는 빔 스프리터(Beam Splitter,3)과, 시준렌즈(Collimator, 4)로부터의 광빔을 광디스크(6)의 표면상의 한점에 집광시키는 대물렌즈(Object Lens, 5)를 구비한다. 메인 광 빔은 광디스크(6)상이 정보를 억세스하기 위해 사용되고, 두 개의 서브 광빔들은 트래킹 서보(Tracking Servo)용으로 이용된다. 빔 스프리터(3)는 회절격자(2)로부터의 광빔을 시준렌즈(4)쪽으로 통과시킴과 아울러 시준렌즈(4)로부터 입사되는 광빔을 광검출기(Photo Detector,8)쪽으로 반사시킨다. 광검출기(8)는 대물렌즈(5), 시준렌즈(4) 및 빔 스프리터(3)를 경유하여 입사되는 광디스크(6)로부터의 반사 광빔을 전기적신호로 변환한다. 빔 스프리터(3) 및 광검출기(8)사이에 설치된 센서렌즈(Sensor Lens, 7)는 광검출기(8)쪽으로 입사되는 광빔을 집속시킨다. 한편, 시준렌즈(4)는 빔 스프리트(3)로부터 입사되는 광빔이 대물렌즈(5)쪽으로 평행하게 진행되도록 한다. 대물렌즈(5)는 0.6mm의 DVD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 적합한 구면수차를 유지하기 위해 0.6의 개구율를 갖는다.
이러한 구조의 종래의 광픽업 장치는 DVD에 정보를 기록/재생할 경우 DVD의 정보 기록 매체에 광빔이 집중되도록 하여 제2도이 실선과 같은 광 분포 특성을 갖는다. 이와는 달리, CD에 정보를 재생할 경우에 종래의 광픽업 장치는 정보 기록 매체 이외의 영역에 조사되는 광빔이 증가되도록 하여 제2도의 점선과 같은 광 분포 특성을 갖게 된다. 제2도에 있어서, 실선인 메인 로브는 정보 기록 매체 영역의 주변 영역에 비하여 정보 기록 매체 영역에서 현저하게 큰 크기를 갖는 반면에 점선의 사이드 로브는 정보 기록 매체 이외의 영역에 비하여 정보 기록 매체 영역에서의 크기가 그다지 크게되지 않는다. 종래의 광픽업 장치는 CD를 재생할 경우 정보 기록 매체 영역 및 그 이외의 영역에서의 크기가 큰 차이를 갖지 못하는 사이드 로브로 인하여 인접 트랙의 정보 기록 매체에 의한 크로스토크(Crosstalk)가 커지게 된다. 이는 종래의 광픽업 장치에 포함된 대물렌즈의 구면수차가 CD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 적합하지는 않는 것에 기인한다. 그리고 CD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 적합하지 않는 것에 기인한다. 그리고 CD의 표면 및 정보 기록면과의 거리에 부적합한 대물렌즈의 구면수차는 CD의 틸팅에 따라 광빔의 사이드 로브를 더욱 더 평이하게 한다. 이러한 이유로, 종래의 광픽업 장치는 CD에 수록된 정보를 재생할 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은 CD 및 DVD를 광학적으로 정확하게 억세스 할 수 있는 이종 광디스크용 광픽업 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치는 대물렌즈쪽으로 입사될 광빔의 편광방향을 광디스크에 따라 선택적으로 변화시키는 액정판넬과 광빔이 편광방향에 따라 대물렌즈의 입사될 광빔의 선속경을 선택적으로 증가시키는 선속경 변환수단을 구비한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 다음의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제3도를 참조하면, 광디스크(10)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(12)과, 광디스크(10) 및 광원(12) 사이에 위치하는 대물렌즈(14)를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치도 도시되어 있다. 대물렌즈(14)는 광원(12)으로부터의 광빔을 광디스크의 제1 또는 제2 정보 기록년(10A 또는 10B)에 집광시킨다. 제1정보 기록면 (10A)은 DVD의 정보 기록면이고 제2정보 기록면 (10B)는 CD의 정보 기록면이다.
상기 이종 광디스크용 광픽업 장치는 상기 광원(12) 및 상기 대물렌즈(14)사이에 나란하게 설치된 시준렌즈(20) 및 빔 스프리터(18)와, 광검출기(16) 및 빔 스프리터(18)사이에 설치된 센서렌즈(22)를 구비한다. 광검출기(16)는 광디스크(10)의 정보 기록면(10A,10B)에 의해 반사되어 대물렌즈(14), 빔 스프리터(18) 및 센서렌즈(22)를 경유하여 입사되는 반사 광빔을 전기적 신호로 변환한다. 시준렌즈(20)는 광원(12)으로부터의 분산되는 광빔이 평행하게 빔 스프리터(18)쪽으로 진행하도록 한다. 빔 스프리터(18)는 시준렌즈(20)으로부터의 광빔을 대물렌즈(14)쪽으로 통과시킴과 아울러 대물렌즈(14)로부터 입사되는 반사 광빔을 센서렌즈(22)쪽으로 반사시킨다. 센서렌즈(22)는 빔 스프리터(18)로부터의 반사 광빔을 광검출기(16)의 표면에 집광시킨다. 시준렌즈(20) 및 센서렌즈(22)는 대물렌즈가 포커스 및 트래킹 서보로 인하여 수평 및 수직방향에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.
그리고 상기 이종 광디스크용 광픽업 장치는 상기 광원(12) 및 상기 시준렌즈(20)사이에 나란하게 배열된 액정 패널(24)및 선속경 변환기(26)와, 상기 대물렌즈(14)를 수평 및 수직방향에서 이동시키기 위한 액츄에이터(28)를 추가로 구비난다. 액정판넬(24)는 광디스크의 종류에 따라 광원(12)으로부터의 광빔의 편광방향을 선택적으로 변화시킨다. 이를 상세히 하면, 액정판넬(24)는 광디스크(10)가 DVD인 경우에 광원(12)으로부터의 광빔의 편광방향을 수직에서 수평방향으로 또는 수평방향에서 수직방향으로 변경시킨다. 이와는 달리, 광디스크(10)가 CD인 경우에 액정판넬(24)는 광원(12)으로부터의 광빔을 그대로 선속경 변환기(26)쪽으로 통과시킨다. 선속경 변환기(26)는 액정판넬(24)로부터의 광빔을 그 편광방향에 따라 선택적으로 크게 한다. 이를 상세히 하면, 상기 액정판넬(24)로부터 수평(또는 수직)편광의 광빔이 입사될 경우에 선속경 변환기(26)는 광빔을 굴절시켜 광빔의 선속경이 커지도록 한다. 액정판넬(24)로부터 수직(또는 수평) 편광의 광빔이 입사될 경우, 선속경 변환기(26)는 액정판넬(24)로부터의 광빔이 그대로 시준렌즈(20)쪽으로 진행되도록 하여 광빔이 원래의 선속경을 유지하도록 한다. 이를 위하여, 선속경 변환기(26)은 제4도에 도시된 바와 같이 하나의 광축을 갖는 크리스탈을 사용한다.
제4도을 참조하면, 수평편광의 광빔의 선속경을 증가시키는 선속경 변환기(26)를 도시한다. 제4도시 있어서, 선속경 변환기(26)는 광빔의 입사방향에 대하여 평행한 광축(26A)을 구비한다. 광축(26A)은 입사각도에 따라 수직편광의 광빔을 그대로 통과시키는 반면에 수평 편광의 광빔은 사방으로 일정 각도씩 굴절되도록 하여 선속경이 증가되도록 한다. 그리고 선속경 변환기(26)은 광빔의 진행방향쪽에 오목하게 형성된 요부(26B)를 구비한다. 요부(26B)는 굴절율을 점진적으로 완화되도록 하여 수평 편광의 광빔의 선속경이 일정한 한계내로 제한하는 역할를 한다. 이와는 달리, 선속경 변환기(26)은 수직 편광의 광빔의 선속경을 증가시키고자 할 경우에는 광축과 수직한 방향으로 경사진 면을 이루는 광축를 갖게된다.
다시 제3도로 되돌아 가면, 광속경 변환기(26)에 의하여 광빔의 선속경이 증가된 경우에 대물렌즈(14)는 개구율이 증가되어 입사되는 광빔을 광디스크(10)의 제1정보 기록면(10A), (즉 DVD의 정보 기록면)에 집광시켜 DVD 에 수록된 정보가 판독되도록 한다. 이는 광빔이 대물렌즈(14)의 중앙부이 뿐만아니라 가장자리부위까지 조사되는 것에 기인한다. 이와는 달리, 광속경 변환기(26)에 의해 광빔의 선속경이 변화되지 않은 경우에는 대물렌즈(14)는 비교적 작은 개구율을 유지하게 되어 광빔을 광디스크(10)의 제2정보 기록면(10B), (즉, CD의 정보 기록면)에 집광시켜 CD에 수록된 정보가 판독되도록 한다. 이는 광빔이 대물렌즈(14)상이 중앙부위에만 조사되는 것에 기인한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이종 광디스크용 광픽업 장치는 광디스크의 종류에 따라 광빔의 편광방향을 선택적으로 변경시키는 액정판넬과 광빔이 편광방향에 따라 선택적으로 광빔의 선속경을 증가시키는 선속경 변한기를 이용하여 대물렌즈의 개구수를 조절한다. 이로 인하여, 이종 광디스크용 광픽업 장치는 광빔을 CD 및 DVD의 정보 기록 매체들에 광빔을 정확하게 집중시켜 CD 및 DVD를 정확하게 억세스할 수 있는 이점을 제공한다.

Claims (7)

  1. 광디스크의 표면에 조사될 광빔를 발생하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 표면에 집광시키는 대물렌즈와, 상기 광원 및 대물렌즈의 사이에 위치하여 상기 대물렌즈쪽으로 입사될 광빔의 편광방향을 광디스크에 따라 선택적으로 변화시키는 액정판넬과, 상기 액정판넬과 상기 대물렌즈 사이에 위치하여 상기 광빔의 편광방향에 따라 상기 대물렌즈의 입사될 광빔의 선속경을 선택적으로 증가시키는 선속경 변환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선속경 변환수단을 수평편광의 광빔을 굴절시켜 그 선속경을 증가시키는 것을 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 선속경 변환 수단은 광빔의 광축에 대하여 평행한 광축을 갖는 크리스탈을 구비하는 것를 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선속경 변환수단은 수직편광의 광빔를 굴절시켜 그 선속경을 증가시키는 것을 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 선속경 변환수단은 광빔의 광축과 수직한 광축을 갖는 크리스탈을 구비하는 것을 특징으로 하는 이종 강디스크용 광픽업 장치.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 크리스탈은 광효율을 증가시키기 위하여 광빔이 통과되는 면쪽에 오목하게 형성된 요부를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.
  7. 광디스크의 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광빔를 광디스크의 표면에 집광시키는 대물렌즈와, 상기 광디스크에 의해 반사될 광빔을 전기적신호로 변환하는 광검출기와, 상기 광원, 대물렌즈 및 광검출기 사이에 위치하여 광원으로부터의 광빔을 대물렌즈쪽으로 통과시킴과 아울러 상기 광디스크에 의해 반사되어 상기 대물렌즈를 경우하여 입사되는 광빔을 상기 광검출기쪽으로 반사시키는 빔 스프리터와, 상기 광원 및 빔 스프리터 사이에 위치하여 상기 대룰렌즈쪽으로 입사될 광빔의 편광방향을 광디스크에 따라 선택적으로 변하시키는 액정판넬과, 상기 액정판넬 및 빔 스프리터 사이에 위치하여 상기 광빔의 편광방향에 따라 상기 대물렌즈에 입사될 광빔의 선속경을 선택적으로 증가시키는 선속경 변환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이종 광디스크용 광픽업 장치.
    ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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