KR100253812B1 - 고밀도 광디스크용 광픽업 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주변 빔에 의한 트랙간의 크로스토크와 피트간의 간섭을 최소로하여 고밀도로 기록된 광디스크의 정보를 읽어내는데 적합한 고밀도 광디스크용 광픽업 장치에 관한 것이다.
본 발명의 고밀도 광디스크용 광픽업 장치는 광검출기의 크기를 일정 크기로 제한한다.
따라서, 본 발명에 의하면 크로스토크에 의한 노이즈가 감소하는 효과가 있다.

Description

고밀도 광디스크용 광픽업 장치
본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 주변 빔에 의한 트랙간의 크로스토크(Crosstalk)와 피트간의 간섭을 최소로 하여 고밀도로 기록된 광디스크의 정보를 읽어내는데 적합한 고밀도 광디스크용 광픽업 장치에 관한 것이다.
최근 광디스크는 대용량화의 요구에 따라 기존의 컴팩트디스크(CD)에 이은 디지털 버서타일 디스크(DVD)가 등장하였다. 이에 따라, 이러한 고밀도용 광디스크로부터 정보를 재생할 수 있는 광픽업의 개발이 계속되고 있다. 종래의 광픽업은 피트와 트랙 간격을 좁게 하여 고밀도로 기록된 광디스크로부터 정보를 읽어내기 위하여 광빔을 집광하는 대물렌즈의 개구수를 증가시켜 광디스크의 기록면에 조사되는 광빔의 직경을 작게하고 있다. 그런데, 이 대물렌즈의 개구수는 함부로 크게 할 수는 없고 일정한 한계 이하로 제한되어야 한다. 이하, 도1 내지 도3을 참조하여 종래의 광픽업 장치를 상세히 살펴보기로 한다.
도1은 통상의 광픽업 장치를 도시한 것으로서, 광픽업 장치는 광빔을 발생하는 레이저 다이오드(Laser Diode; 이하, LD라 한다, 1)와, 광빔을 광디스크(5)의 기록면에 집광시키는 대물렌즈(4)와, 광디스크(5)로부터 반사되는 광빔을 검출하는 광검출기(Photo Detector; 이하, PD라 한다, 7)와, LD(1)로부터의 광빔을 반사시켜 광디스크(5)로 진행토록 하고 광디스크(5)로부터 반사되는 광빔을 PD(7)쪽으로 통과시키는 반사거울(3)과, LD(1)와 반사거울(3)의 사이에 위치하여 LD(1)로부터의 광빔을 3개로 분할하는 회절격자(Grating, 2)와, 대물렌즈(4)를 상하좌우로 구동시키는 액츄에이터(8)를 구비한다.
통상, 광픽업은 광디스크(5)에 광빔을 반사시켜 정보를 읽어낸다. 이를 위하여, 광픽업의 LD(1)에서 발생된 광빔은 회절격자(2)에 의해 주빔 및 두개의 주변빔으로 분산된다. 회절격자(2)에 의해 회절된 광빔은 반사거울(3)에서 대물렌즈(4)쪽으로 반사되고, 대물렌즈(4)에 의해 광디스크(5)의 정보기록면의 트랙 위에 연속적으로 기록된 피트(6)에 집광된다. 광디스크(5)의 피트(6)에 집광된 광빔은 피트(6)에서 반사되고, 이 반사광빔은 대물렌즈(4) 및 반사거울(3)을 투과하여 PD(7)에 집광된다. PD(7)는 집광된 반사광빔을 전기적신호로 변환하여 RF신호를 얻음과 동시에 포커스 및 트랙킹 서보용 에러신호를 검출한다.
그리고, 광픽업의 PD(7)에는 포커스 서보(Focus Servo, 9)와, 트랙킹 서보(Tracking Servo, 9) 및 RF 신호부(11)가 병렬로 연결된다.
이를 상세히 하면, PD(7)는 도2에 도시된 바와 같이 상기 회절격자(2)에 의해 분할된 3개의 광빔을 각각 검출하기 위하여 3개의 PD로 구성된다. 여기서, 제1 PD(7A)는 3개의 반사광빔 중 0차 빔, 즉 강도가 큰 주빔을 검출하고, 이 주빔으로부터 RF신호와 포커스 에러(Focus Error) 신호를 검출한다. 상세히 하면, 제1 PD(7A)는 a, b, c, d와 같이 4분할되어 있다. RF 신호부(11)는 제1 PD(7A)의 a영역과 c영역으로부터의 합신호와 b영역과 d영역으로부터의 합신호를 가산 증폭하여 RF 신호를 검출한다. 포커스 서보(9)는 제1 PD(7A)의 a와 c로부터의 합신호와 b와 d로부터의 합신호간의 차신호에 의해 액츄에이터(8)를 상하로 조절하여 광빔의 초점이 일정토록 제어한다. 그리고, 제2 및 제3 PD(7B 및 7C)는 2개의 +/- 1차 빔, 즉 주변 빔을 검출하고, 이 주변 빔들은 트랙킹 서보(Tracking Servo)용으로 사용된다. 트랙킹 서보(10)는 제2 PD(7B)와 제3 PD(7C)로부터의 전기적 신호의 합신호에 의해 액츄에이터(8)를 좌우로 조절하여 광빔이 정확한 정보트랙을 추적하도록 제어한다.
한편, 종래의 광픽업은 고밀도화된 광디스크로부터 정확한 정보를 읽어내기 위하여 도3에 도시된 바와 같이 대물렌즈의 개구수를 증가시켜, 광디스크에 조사되는 광빔의 크기를 작게 하였다.
이를 상세히 하기 위하여 도3을 참조하면, 일반적인 광픽업의 LD(1)에서 나오는 광빔의 분포는 가우시안(Gaussian) 함수로 출사 단면적의 크기에 의하여 수직 및 수평의 발산각도가 다르게 나오므로 파 필드(Far Field)의 형태는 도시된 바와 같이 타원형의 형태이다. 따라서, 광픽업은 광디스크에 집광되는 광빔의 형태를 원형으로 만들고 광빔의 크기를 작게 하기 위하여 대물렌즈(4)의 개구수를 조절한다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
[수학식 1]
NA=nsinθ
단, NA는 대물렌즈(4)의 개구수로, n은 매질의 굴절율이고, θ는 대물렌즈(4)에 의하여 LD(1)의 광빔이 디스크(5)에 집광되는 각도이다. 그리고, 디스크(5)에 맺히는 광빔의 크기는 다음과 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure kpo00002
단, ω0은 광디스크(5)에 맺히는 광빔의 크기이고, k는 정수, λ는 광빔의 파장, NA는 대물렌즈의 개구수이다. 이때, k값은 광빔의 가우시안 분포일 때 1.3 정도이고, 광빔이 일정한 분포일 때는 0.96정도이다. 이에 따라, 광디스크(5)에 맺히는 광빔의 크기(ω0)를 작게 하기 위하여 광속 절단부(도시하지 않음)에 의해, LD(1)의 광빔의 파 필드(Far Field) 형태의 타원형 중앙부의 일부인 원형만을 사용하여 일정한 분포의 광빔을 만들어 사용하고 있다.
그런데, 상기 일정한 광빔이 대물렌즈(4)에 의하여 광디스크(6)에 집광될 때 광디스크상의 광빔은 도3에 도시된 바와 같은 형태로서, 광빔은 강도(Intensity)가 큰 주빔(Main Beam)과 강도가 작은 주변 빔(Side Beam)으로 분포한다. 따라서, 광디스크의 정보를 읽어내기 위하여, 상기 일정한 광빔을 대물렌즈(4)에 의해 광디스크(5)의 피트에 집광시키면 상기 주변 빔에 의하여 주변의 피트가 읽혀지므로 재생 신호에는 노이즈가 생기게 된다. 상세히 하면, 고밀도화를 위하여 광디스크의 트랙들 간의 간격(Track Pitch)을 작게 하므로, 정보 재생시 트랙간의 신호가 혼합되어 크로스토크(Crosstalk)가 발생하게 된다. 또한, 고밀도화를 위하여 피트간의 길이가 짧아져서 피트들 간의 간섭이 발생하여 타임 지터(Time Jitter)가 커지므로, 재생신호의 비트 에러(Bit Error)비가 증가하고 디스크의 기울기에 영향을 받아 신호가 나빠진다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 주변 빔에 의한 트랙들 간의 크로스토크와 피트들 간의 간섭을 최소화 할 수 있는 고밀도용 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비트 에러를 줄이고 광디스크의 기울기에 의한 영향을 최소화하여 고밀도용 광디스크의 정보를 읽어내는데 적합한 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
도1은 통상의 광픽업 장치를 도시한 도면.
도2는 도1에 도시된 광검출기(PD)의 상세한 구성을 도시한 도면.
도3은 종래의 기술에 따른 고밀도 광디스크용 광픽업 장치를 도시한 도면.
도4는 광디스크에 집광되는 광빔의 분포 특성을 보인 도면.
도5는 본 발명에 따른 고밀도 광디스크용 광픽업 장치를 도시한 도면.
도6은 광검출기의 크기와 크로스토크의 관계를 보인 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : LD(Laser Diode) 2 : 회절격자(Grating)
3 : 반사판 4 : 대물렌즈
5 : 광디스크 6 : 피트
7, 20 : PD(Photo Diode) 8 : 액츄에이터
9 : 포커싱 서보 10 : 트랙킹 서보
11 : RF 신호부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고밀도용 광픽업 장치는 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광빔을 광디스크에 집광시키는 대물렌즈와, 일정 범위 내로 제한된 크기를 가지고 상기 광디스크로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 상기 광원 및 광검출기와 대물렌즈의 사이에 위치하여 광빔의 경로를 결정하는 반사판과, 상기 광원으로부터의 광빔을 분리하는 회절격자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도1과 도2 및 도5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도1은 통상의 광픽업 장치의 구성을 보인 도면이고, 도2는 도1의 광픽업의 구성에서 PD(7)의 상세한 구성을 도시한 도면으로서 각 구성의 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도5는 본 발명에 따른 광픽업 장치를 도시한 도면이다.
도1의 LD(1)에서 발생된 광빔은 회절격자(2)에 의해 주빔 및 두개의 주변빔으로 분사된다. 회절격자(2)에 의해 회절된 광빔은 반사거울(3)에서 대물렌즈(4)쪽으로 반사되고, 대물렌즈(4)에 의해 광디스크(5)의 정보 트랙 위에 연속적으로 기록된 피트(6A, 6B, 6C)에 집광된다. 이때, 3개의 광빔 중 주빔은 읽고자 하는 피트 6A에 집광되고, 2개의 주변 빔은 주변 피트 6B와 6C에 집광되어 도5의 (b)에 도시된 바와 같은 형태로 광디스크(5) 상에 결상된다. 광디스크(5)의 피트(6A, 6B, 6C)에서 반사된 광빔은 대물렌즈(4) 및 반사거울(4)을 투과하여 PD(7)에 집광된다. PD(7)는 집광된 반사광빔을 전기적신호로 변환하여 RF신호를 얻음과 동시에 포커스 및 트랙킹 서보용 에러신호를 검출한다.
이때, 도5 (a)에 도시된 PD(20) 상에 결상되는 반사광빔은 주빔 및 주변 빔의 반사광빔이 혼합되어 도5의 (c)에 도시된 바와 같은 형태를 갖게 된다. 따라서, 본 발명에서는 도5의 (c)에 도시된 반사 광신호 중 노이즈 성분이 되는 b와 c의 신호가 검출되지 않도록 PD(20)의 크기를 제한하고자 한다.
우선, RF 신호를 검출하는 PD(20)의 크기는 다음의 원리에 의하여 결정된다.
광디스크(5)에서 반사된 광빔이 PD(20)에 결상될 때 대물렌즈(4)의 배율을 M이라 하고, 광디스크(5) 상의 정보 피트 6A와 6B 간의 거리, 즉 트랙 피치(Track Pitch) 간의 거리를 D, PD(20) 상의 a와 b 간의 거리를 d라 하면 다음 식과 같이 표현된다.
[수학식 3]
Figure kpo00003
이때, PD(20)의 크기가 충분히 크면 a, b, c의 반사 광신호를 전부 읽어내어 신호b와 c가 노이즈로 작용하게 되고, PD(20)의 크기를 너무 작게하면 PD상의 신호이득이 작아지는 문제점이 있다.
따라서, 이를 고려하여 본 발명에서 제한하고자 하는 PD(20)의 크기는 다음과 같은 범위 내에서 결정할 수 있다.
[수학식 4]
D×M ＜d ＜D×M×2
도6은 본 발명에 따라 조절한 PD의 크기와 크로스토크간의 관계도를 도시한 것이다.
예를 들어, 트랙 피치(D)가 0.9μm인 고밀도 광디스크로부터 대물렌즈(4)의 배율(M)이 6인 광픽업을 사용하여 정보를 재생할 때, PD의 크기에 따른 크로스토크의 발생률을 광디스크의 기울기(0도 내지 0.3도) 별로 도시한 것이다. 이때, 도6은 상기 수학식4에 의하여 5.4μm에서 10.8μm 사이의 크기를 가진 PD가 정보 재생시 크로스토크에 의한 영향이 감소된다는 것을 보여주고 있다.
또한, 재생 신호가 광디스크(5)의 기울기에도 민감하였지만, PD(20)의 크기를 상기 범위 내로 조절하면 도6에 도시된 바와 같이 디스크의 기울기에 대한 민감도가 떨어지므로 재생신호는 디스크의 기울기에 의한 영향을 작게 받게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도용 광픽업 장치에 의하면, 재생신호를 검출하는 PD의 크기를 일정 범위 내로 제한함으로써 크로스토크에 의한 노이즈가 감소하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 고밀도용 광픽업 장치를 정보 기록 시에 사용하면 피트 및 트랙간의 간격을 줄일 수 있으므로 광디스크의 고밀도화에도 이바지 할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (1)

  1. 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광빔을 광디스크에 집광시키는 대물렌즈와, 일정 범위 내로 제한되어진 크기를 가지고 상기 광디스크로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 상기 광원 및 광검출기와 대물렌즈의 사이에 위치하여 광빔의 경로를 결정하는 반사판과, 상기 광원으로부터의 광빔을 분리하는 회절격자를 구비하고, 상기 광검출기 크기의 제한 범위는
    D×M＜ d <D×M×2
    (단, D는 광디스크의 트랙 피치 간의 거리, M은 반사광빔이 광검출기에 결상될 때의 대물렌즈의 배율, d는 광검출기의 크기이다)인 것을 특징으로 하는 고밀도 광디스크용 광픽업 장치.
KR1019970034326A 1997-07-22 1997-07-22 고밀도 광디스크용 광픽업 장치 KR100253812B1 (ko)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0973640A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Canon Inc 光学的情報記録再生装置
KR970012363A (ko) * 1995-08-31 1997-03-29 배순훈 듀얼 포커스 광 픽업장치

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