KR100234254B1 - 디스크 호환을 위한 재생신호 검출방법과 이를 이용한 고밀도 기록/재생용 광픽업 - Google Patents

Abstract

두께가 얇은 고밀도 디스크 매체에 대한 기록과 재생은 물론 두꺼운 일반 디스크의 재생을 수행할 수 있는 디스크 호환을 위한 재생신호 검출방법과 이를 이용한 고밀도 기록/재생용 광픽업이 개시되어 있다. 개시된 광픽업은 고밀도 기록재생에 적합하도록 개구수가 큰 대물렌즈와 단파장 광원을 가지는 한편, 반사광의 근축부로부터 신호를 검출하기 위하여 그 근축부만을 투과시키는 개구를 가진 슬릿을 구비하거나 또는 그 근축부만을 수광하도록 분할된 영역을 갖는 광 검출기를 구비한다. 즉, 두꺼운 디스크 상에서의 파면수차에 의한 주변광의 간섭요인을 제거함으로써, 두께가 얇은 고밀도 디스크를 위한 광픽업으로도 두꺼운 일반의 디스크에 대한 재생을 원할하게 수행하는 것이다.

Description

디스크 호환을 위한 재생신호 검출방법과 이를 이용한 고밀도 기록/재생용 광픽업

제1도는 종래의 2중 초점을 갖는 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.

제2도는 본 발명에 따른 디스크 호환을 위한 고밀도 기록재생용 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.

제3도는 제2도에 도시된 광픽업의 대물렌즈에 의하여 0.6mm 디스크에 집속되는 광의 프로파일.

제4도는 제2도에 도시된 광픽업의 대물렌즈에 의하여 1.2mm 디스크에 집속되는 광의 프로파일.

제5도는 제3도에 도시된 0.6mm 디스크에 맺히는 광 스폿의 크기와 강도분포를 측정한 3차원 그래프.

제6도는 제4도에 도시된 1.2mm 디스크에 맺히는 광 스폿의 크기와 강도분포를 측정한 3차원 그래프.

제7도는 제2도에 도시된 광픽업을 수광부에 슬릿을 위치시킨 상태로 나타낸 배치도.

제8도는 제2도에 도시된 광픽업에 있는 광 검출기의 다른 예를 보인 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 레이저 다이오드 12 : 하프미러

13 : 콜리메이팅 렌즈 14 : 대물렌즈

15,16 : 디스크 17 : 반사광

17a : 반사광의 근축부 17b : 반사광의 원축부

17′ : 반사광 스폿 18 : 센서렌즈

19,23 : 광 검출기 20 : 슬릿

21 : 구멍 22 : 작동기

24,25 : 분할된 영역

본 발명은 디스크 호환(互換)을 위한 재생신호 검출방법과 이를 이용한 고밀도 기록재생용 광픽업에 관한 것으로서, 더 상세하게는 두께가 얇은 고밀도 디스크에 대한 기록과 재생은 물론 두께가 다른 일반 디스크의 재생 기능도 원할하게 수행할 수 있는 디스크 호환을 위한 재생신호 검출방법과 이를 이용한 고밀도 기록재생용 광픽업에 관한 것이다.

광 정보를 저장하는 기록 매체로서 기판 두께가 1.2mm이고 재생전용인 콤팩트 디스크(compact disc)가 잘 알려져 있으며, 또한 최근에는 정보를 고밀도로 쓰고 읽는 것이 가능한 기판 두께가 0.6mm인 디지탈 비디오 디스크(digital video disc)가 알려져 있다. 이러한 디스크 매체들에 대한 기록재생용 광픽업을 구성함에 있어서 그 두께가 다른 디스크들의 호환성은 사용자 입장에서 중요한 과제이다.

디지탈 비디오 디스크와 같은 고밀도 광기록 매체를 위한 기록재생용 광픽업은 미소 광 스폿을 형성하기 위해, 일반적으로 NA(numerical aperture)가 큰 대물렌즈와 파장이 짧은 광을 방출하는 광원을 가진다. 이렇게 고밀도 디스크 매체에 적합하게 설계된 광픽업으로 콤팩트 디스크의 정보를 읽는 경우에는 그 두께 차이에 대한 수차가 보정되어 있지 않아서 원하는 기록 피트(pit)에 인접한 부근에 위치한 다른 피트도 읽히게 되어 상호간의 간섭(corss-talk)이 커진다. 그래서 디스크 두께 차이에 대한 수차가 보정되지 않은 광픽업은 그 두께가 다른 디스크들의 호환에 실용성이 없는 것이다.

종래에도 전술한 콤팩트 디스크와 디지탈 비디오 디스크와 같이 두께가 다른 디스크들의 호환성을 위하여, 제1도와 같이 HOE(holographic optical element)를 대물렌즈를 입사측에 설치하여 입사광을 회절시키는 기술이 알려져 있다. 제1도에서, 광원인 레이저 다이오드(laser diode; 1)에서 출사된 광은 하프미러(half mirror; 2)에서 반사되고, 콜리메이팅 렌즈(collimating lens; 3)에 의하여 광축에 평행한 상태로 HOE(4)에 입사되어 그 HOE(4)에 의하여 0차 회절광(5)과 +1차 회절광(6)으로 회절된다. 0차광은 실질적으로 회절되지 않은 투과광으로서 대물렌즈(7)에 의해 두께가 얇은 디스크(8)의 기록면에 집속되고, +1차 회절광(6)은 발산 형태로서 대물렌즈(7)에 의해 두께가 두꺼운 디스크(9)의 기록면에 집속된다. 즉, HOE(4)에서 회절되는 광의 출사각 차이를 이용하여 그 두께가 다른 디스크들의 기록면에 수차가 보정된 스폿을 각각 형성하는 것이다. 물론 두께가 얇은 디스크(8)와 두꺼운 디스크(9)는 그 하나가 광픽업에 대해 로드되며, 전술한 0차 회절광(5)과 +1차 회절광(6)에 의한 2개의 스폿중 하나가 그 로드된 디스크의 기록면에 형성되어 정보의 기록 또는 재생에 이용되고 다른 하나는 무시된다. 디스크에서 반사된 광은 대물렌즈(7), HOE(4), 콜리메이팅 렌즈(3), 하프미러(2) 및 센서렌즈(10)를 차례로 경유하게 되며 최종적으로 광 검출기(11)에 수광되는 것에 의해 전기 신호로서 검출된다.

이러한 광픽업에 의하여 두께가 다른 디스크들 간의 호환성을 달성할 수 있으나, 상기한 HOE에 의하여 광이 분할되므로 광효율이 낮은 단점이 있다. 따라서 고밀도용인 두께가 얇은 디스크에 대한 기록시에 요구되는 충분한 광 파우어를 얻기 위해 고출력 레이저 다이오드를 갖춰야 하며, 동작중에 광축이 약간만 흔들려도 집속된 광스폿의 특성이 급속히 저하되어 여전히 그 실용상에 문제가 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 고밀도 기록재생을 위한 광픽업으로 콤팩트 디스크와 같은 일반 광 디스크 매체에 대한 재생 기능을 수행할 수 있는 디스크 호환을 위한 재생 신호 검출방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 재생 신호 검출방법을 이용하여 고밀도 디스크 매체에 대한 고밀도 기록과 재생은 물론 일반 광 디스크 매체의 재생에 적합한 디스크 호환을 위한 고밀도 기록재생용 광픽업을 제공하는데 있다.

상기한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원에서 광을 발생시키고 이를 광 디스크 매체에 집속하며 그 광 디스크 매체의 반사광을 광 검출기로 수광하여 전기적 신호를 단계로 정보를 기록재생함에 있어서, 상기한 광 검출기 앞에서 상기한 반사광의 근축부(近軸部)를 투과 또는 통과 시키고 그 나머지 원축부를 차단하는 단계를 포함하여 그 반사광의 근축부로부터 재생 신호를 검출하는 것을 그 특징으로 한다.

상기한 첫 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명은 또한, 광원에서 광을 발생시키고 이를 광 디스크 매체에 집속하며 그 광 디스크 매체의 반사광을 광 검출기로 수광하여 전기적 신호를 단계로 정보를 기록재생함에 있어서, 상기한 광 검출기로서 적어도 상기한 반사광의 근축부(近軸部)만을 수광할 수 영역을 갖는 것을 사용하여 그 영역으로부터 재생신호를 추출하는 것을 그 특징으로 한다.

한편, 상기한 두 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광원과, 광원에서 발생되는 광을 광 디스크 매체에 집속하는 대물렌즈와, 그 광 디스크 매체의 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출하는 광 검출기를 포함하여 정보를 기록재생하는 광픽업에 있어서, 상기한 반사광을 적어도 그 근축부만을 수광하기 위한 수단을 구비하여 그 반사광의 근축부로부터 재생신호를 검출하도록 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은, 두께가 다른 디스크의 호환 사용을 위하여, 반사광을 수광하는 단계에서 그 두께 차이에 기인하는 수차에 의한 주변광(원축부)의 간섭 요인을 제거하여, 고밀도 쓰기와 읽기에 적합한 환경에서 일반 디스크를 재생할 경우에도 깨끗한 재생 신호의 검출이 가능하게 하는 것으로서, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 호환을 위한 재생신호 검출방법을 실시하기 위한 고밀도 기록재생용 광픽업은 제2도와 같아. 광원으로서 단파장 레이저 광을 방출하는 레이저 다이오드(11), 이 레이저 다이오드(11)에서 방출되는 광을 반사하는 하프미러(12), 이 하프미러(12)에서 반사되는 광을 평행하게 진행시키는 콜리메이팅렌즈(13), 그 평행하게 진행되는 광을 디스크(15, 16)에 집속하는 대물렌즈(14), 디스크(15, 16)에서 반사되고 그 대물렌즈(14)와 콜리메이팅 렌즈(13)를 경유하여 하프미러(12)를 투과하는 반사광(17)으로부터 신호를 검출하기 위해 배치된 센서렌즈(18)와 광 검출기(19), 이들 센서렌즈(18)와 광 검출기(19) 사이에 배치되어 이동가능하고 소정 직경의 구멍(21)을 가지는 슬릿(20), 이 슬릿(20)을 그 반사광의 경로상에 출입시키는 작동기(22)로 구성된다. 여기서 일측 디스크(15)는 예컨대 두께 0.6mm인 디지탈 비디오 디스크를, 그리고 타측 디스크(16)는 두께 1.2mm인 콤팩트 디스크를 나타낸다. 물론 이들 디스크(15, 16) 중의 하나가 로드되는 것이다. 작동기(22)는 1.6mm 디스크(15)가 로드될 때 작동되어 제7도에 보인 바와 같이 슬릿(20)을 반사광(17) 경로상에 위치시킨다.

상기한 구성에 있어서, 광의 유효직경이 4.2mm인 경우에 고밀도 기록재생용으로서 시뮬레이션 검증을 통한 대물렌즈(14)의 바람직한 설계예는 다음과 같다.

* NA : 0.6

* 굴절률 : 1.5

* 중심부 두께 : 2.7mm

* 입사면 :

곡률반경 : 2.119mm

원추상수 : -0.357

비구면 계수 : -0.133×10^-2, -0.41×10^-3, 0.363×10^-4, -0.133×10^-4

* 출사면 :

곡률반경 : -6.943mm

원추상수 : -10

비구면 계수 : 0.158×10^-1, -0.277×10^-2, 0.17×10^-3, 0.401×10^-4

* 0.6mm 디스크(15)와의 간격 : 1.681mm

* 1.2mm 디스크(16)와의 간격 : 1.301mm

제3도 및 제4도는 각각 상기한 대물렌즈(14)에 의하여 0.6mm 디스크(15)와 1.2mm 디스크(16)에 집속되는 광의 프로파일을 보인다.

그리고 제5도 및 제6도는 각 디스크(15, 16)에 맺히는 스폿의 크기와 강도분포를 보인 3차원 그래프이다. 이 그래프에 의하면, 고밀도 기록과 재생시에 개구수(0.6)가 큰 대물렌즈(14)에 의하여 0.6mm 디스크(15)에 형성되는 스폿은 평면파로서 그 중심 강도의 1/e²지점에서의 직경은 약 0.85㎛로서 아주 양호한 반면, 1.2mm 디스크(16)에 형성되는 스폿은 그 두께 차이에 의한 구면수차의 영향으로 스폿이 커지고 주변광이 많아짐을 알 수 있다.

이에 대하여 본 발명은 제7도와 같이 슬릿(20)을 그 반사광(17) 경로에 위치시켜 그 구멍(21)을 통해 반사광(17)의 근축부(17a)를 통과시키고 그 원축부(17b)를 차단시킨다. 따라서 광 검출기(19)에는 그 반사광(17)의 근축부(17a)만이 수광되어 상기한 주변광의 간섭에 의한 잡음이 제거된 깨끗한 재생신호가 검출되는 것이다.

참고로 상기한 슬릿(20)을 디스크 두께와 무관하게 그 반사광 경로상에 고정시킬 수도 있다. 물론 이 경우에 디스크 두께와 관계없이 재생신호의 검출에는 전혀 문제가 없으며, 재생신호 검출 외에 대물렌즈의 위치제어를 위한 제어신호 검출시에 그 광검출기에 수광되는 광량이 다소 감소하게 되나 그다지 문제되지는 않는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 바와 같이 1.2mm 디스크를 사용할 때의 주변광량에 의한 간섭 영향을 제거할 수 있는 다른 실시예로서, 제8도와 같이 변형된 광 검출기(23)가 사용할 수 있다. 그 광 검출기(23)는 기판(24) 상에 동심원 형태로 분할된 2개의 영역(25, 26)을 가진다. 이중 가운데 영역(25)은 반사광(17)의 스폿(17′)의 전술한 근축부(17a)에 해당하는 부분으로 신호를 검출하기 위한 것이다. 즉, 1.2mm 디스크를 재생하는 경우에는 그 가운데(25)으로부터 신호를 추출하고, 0.6mm 디스크를 재생하는 경우에는 두 영역(25, 26)에서 추출되는 신호를 가산하여 재생한다. 이러한 광 검출기(23)에 의하여 대물렌즈의 위치 제어를 위한 신호 검출기에 반사광의 모든 광량을 이용할 수 있어서 높은 효율로서 신호를 검출할 수 있는 이점이 제공되는 것이다.

이상에 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 입사하는 광을 분할하지 않으므로 광효율이 높아서 고출력 광원을 채용할 필요가 없다. 또한 본 발명은 기존 고밀도 기록재생용 광픽업에도 전술한 슬릿을 부가하거나 또는 광 검출기를 교체하는 것으로 간단히 적용할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 광원으로부터 출사된 광을 광디스크 매체에 집속하여 그 광 디스크 매체로부터 반사되어 오는 반사광을 광검출기로 수광함으로써 상기 광디스크 매체에 수록된 정보를 독취하기 위한 재생신호 검출방법에 있어서, 상기 광 디스크 매체의 두께에 따라 상기 대물렌즈와 상기 광 검출기의 사이의 광경로상에 구멍이 형성된 슬릿을 선택적으로 위치시켜 상기 광 디스크로부터 반사되어 오는 반사광의 원축부를 차단하고 근축부만을 선택적으로 통과시키는 단계와; 복수로 분할된 수광영역을 가지는 광검출기의 어느 하나의 수광영역에 의해 상기 슬릿의 구멍을 통과한 반사광의 근축부만을 수광하는 단계와; 상기 광 검출기의 분할된 어느 하나의 수광영역으로부터 재생신호를 추출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 호환을 위한 재생신호 검출방법.
2. 광원과, 그 광원으로부터 출사되는 광을 광 디스크 매체에 집속하는 대물렌즈와, 상기 광 디스크 매체로부터 반사되어 오는 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출하는 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록재생용 광픽업에 있어서, 상기 광 디스크 매체의 두께에 따라 그로부터 반사되어 오는 반사광의 원축부를 차단하고 근축부를 통과시키는 구멍(21)이 형성된 슬릿(20)과, 상기 슬릿을 상기 대물렌즈와 상기 광 검출기의 사이의 광경로상에 선택적으로 위치시키기 위한 작동기(22)를 포함하고, 상기 광 검출기는 상기 반사광이 상기 슬릿의 구멍을 통과한 반사광의 근축부만을 수광하도록 분할된 수광영역을 가지고, 그 수광영역으로부터 재생신호를 추출함으로써 광 디스크의 두께에 따른 호환성을 가지는 것을 특징으로 하는 디스크 호환을 위한 고밀도 기록재생용 광픽업.
3. 제2항에 있어서, 상기 광 검출기는 상기 반사광의 광축 중심과 일치하는 중심을 가지고, 동심원 형태로 분할된 복수의 광 검출영역을 가지는 것을 특징으로 하는 디스크 호환을 위한 고밀도 기록재생용 광픽업.