KR20070070343A - 광 픽업 장치 - Google Patents

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KR20070070343A
KR20070070343A KR1020050132814A KR20050132814A KR20070070343A KR 20070070343 A KR20070070343 A KR 20070070343A KR 1020050132814 A KR1020050132814 A KR 1020050132814A KR 20050132814 A KR20050132814 A KR 20050132814A KR 20070070343 A KR20070070343 A KR 20070070343A
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Abstract

본 발명은 광 픽업 장치에 관한 것으로, 제 1 트랙피치를 갖는 광디스크에 대한 서브빔을 분할하기 위하여 형성된 패턴을 가지는 제 1 회절격자 면과, 상기 제 1회절격자 면에 의해 분할되는 서브빔을 제 2 트랙피치를 갖는 광 기록매체에 대한 서브빔으로 분할하기 위해 형성된 패턴을 가지는 제 2 회절격자 면을 가지는 그레이팅을 포함하는 광 픽업 장치를 통하여 서로 다른 트랙피치를 가지는 두 개의 광 기록 매체에 대하여 별도의 조정 없이 최대 차동 푸시풀 신호를 발생시킬 수 있도록 한다.
광 픽업, DPP, 그레이팅

Description

광 픽업 장치{Optical pick-up apparatus}
도 1a는 종래예의 광 픽업의 광학계를 나타낸 개략 구성도이다.
도 1b는 도 1a의 광학계에 포함되는 그레이팅의 정면도이다.
도 2a는 트랙피치가 0.74um인 광디스크에서 최대 DPP신호를 얻기 위한 서브빔의 위치를 나타낸다.
도 2b는 트랙피치가 1.23um인 광디스크에서 최대 DPP신호를 얻기 위한 서브빔의 위치를 나타낸다.
도 2c는 상기 도 2a 및 도 2b의 광디스크의 서브빔 위치에 따른 서브빔 레벨을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이팅의 회절격자 무늬를 나타낸다.
도 3b는 상기 도 3a의 반대편의 회절격자 무늬를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 그레이팅을 통과한 광빔이 트랙피치가 0.74um인 기록매체에 조사되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 그레이팅을 통과한 광빔이 트랙피치가 1.23um인 기록매체에 조사되는 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명은 광디스크나 광카드 등의 정보 기록 매체에 대하여 광학적으로 정보를 기록 재생하는 광 픽업에 관한 것으로, 특히 트래킹 오차 신호를 발생하는 오프셋을 이용하도록 하고, 저비용으로 보정할 수 있도록 하는 광 픽업 장치에 관한 것이다.
광디스크는 다량의 정보 신호를 고밀도로 기록할 수 있으므로, 오디오, 비디오, 컴퓨터 등의 많은 분야에 있어서 이용되고 있다. 최근에는 동영상과 같이 컴퓨터 등에서 취급하는 데이터량이 비약적으로 증가하고 있어서, 기록 피트와 트랙 피치의 축소화를 통한 광디스크의 대용량화가 진행되고 있다.
상기 정보 기록 매체는 미크론 단위로 기록된 정보 신호를 재생하기 위해, 정보 트랙에 대하여 광 빔을 정확히 트래킹 시킬 필요가 있다.
정확한 트래킹을 위한 트래킹 오차 신호(TES; Tracking Error Signal)의 검출 방법으로는 다양한 방법이 알려져 있으나, 가장 단순한 방법으로서 푸시풀법이 알려져 있다.
그러나 푸시풀 방법은 트래킹시 대물렌즈가 반경 방향으로 시프트하거나, 디스크가 기울어진 경우 TES에 오프셋이 발생하게 된다. 따라서 이러한 오프셋을 제거하기 위해 3빔을 이용한 차동 푸시풀(Differential Push Pull; 이하 DPP라 함)방법이 개발되었다.
상기한 DPP법을 개선한 것으로 위상 시프트 DPP법이 있는데 이 방법에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 종래예의 광 픽업의 광학계를 나타낸 개략 구성도이다.
도 1a를 참조하면, 광 픽업 장치는 반도체 레이저(101)로부터 나온 레이저광을 콜리메이터 렌즈(102)에 의해 평행광으로 변환하고, 그레이팅(103)에 의해 메인빔(130), 서브빔(131, 132)으로 분할한다.
상기 세 개의 빔(130, 131, 132)은 빔 스플리터(104)를 통과한 후, 대물렌즈(105)에 의해 광디스크(106)의 트랙(161)에 집광되고, 광디스크(106)에 의해 반사된 세 개의 빔(130, 131, 132)은 대물렌즈(105)를 통하여 빔 스플리터(104)에서 반사되고, 집광 렌즈(107)를 통해 광검출기(108)로 유도된다.
메인빔(130), 서브빔(131, 132)은 반사광 파 필드(far field) 패턴은 각각 트랙 방향에 상당하는 분할선을 갖는 2분할 광검출기(108; 108A, 108B, 108C)에 수광되고, 각 2분할 광검출기(108; 108A, 108B, 108C)로부터의 차신호 즉 푸시풀(Push Pull; 이하 PP라 함) 신호(PP130, PP131, PP132)를 얻는다.
도 1b는 도 1a의 광학계에 포함되는 그레이팅의 정면도이다.
도 1b를 참조하면, 빔의 중심을 원점으로 하고, 디스크의 래디얼 방향을 x 방향, 그에 직교하는 트랙방향을 y방향으로 하는 xy 좌표계를 설정한다. 그레이팅(103)에서 제 1 상한(Quadrant)의 트랙 홈의 주기 구조의 위상은 다른 상한의 것과 180도 다르다, 이에 따라 홈부에 의해 회절된 서브빔(131, 132)에 있어서는, 제 1 상한의 부분만 180도의 위상차가 발생한다.
이때, 서브빔(131, 132)을 이용한 PP131, PP132 신호는 위상차가 가해지지 않는 메인빔의 PP130 신호에 비하여 진폭이 거의 0이 된다. 이는 트랙의 위치에 관 계없이 PP 신호가 검출되지 않으므로, 서브빔(131, 132)을 메인빔(130)과 같은 트랙 상에 배치하더라도 또한 다른 트랙 상에 배치하더라도 거의 같은 신호가 된다.
한편, 대물렌즈 시프트나 디스크의 기울기에 의한 TES의 오프셋에 대해서는 메인빔의 PP130 신호와 서브빔의 PP131, PP132 신호가 각각 광량에 따라
Figure 112005077532755-PAT00001
및
Figure 112005077532755-PAT00002
만큼 같은 측(동상)으로 오프셋이 발생한다.
따라서 다음의 수학식 1에 의하여 오프셋을 제거한 DPP 신호를 검출한다.
DPP = PP130 - k(PP131 + PP132) = PP130 - k*PP133
이때, 계수 k는0차광의 메인빔(130)과 +1,1- 차광인 서브빔(131, 132)의 광 강도의 차이를 보정하기 위한 것으로, 강도비가 0차광, +1차광, -1차광 = a: b: b 이면, 계수 k = a/(2b) 이다.
그리고 PP133은 서브빔(131, 132)의 PP 신호의 합이며, 이에 따라 서브빔의 PP 신호는 홈 깊이에 관계없이 진폭이 0이 된다. 즉, 트랙상의 어느 위치에 있더라도 진폭이 0이므로, 3빔의 위치조정이 불필요하게 되고, 픽업의 어셈블리 조정을 대폭 간략화할 수 있다.
그러나 상기한 방법을 이용하는 경우, 위상 시프트를 부가하는 영역은 광디스크의 피치나 깊이, 픽업의 광학계 배율이나 광원 측의 사용 개구수에 맞추어 최적 설계를 수행해야 할 필요가 있다. 따라서 제작 오차에 의해 위상 시프트 영역의 폭이나 위치가 설계로부터 어긋난 경우나, 이 그레이팅을 탑재하는 픽업의 광학 파라미터가 변경된 경우 특성이 악화되어 버린다.
현재 광기록 매체인 광디스크의 트랙 피치는 0.74um과, 1.23um으로 두종류가 있다. 따라서 종래의 한 면에 회절격자를 구비하는 종래의 광 픽업은 어느 한쪽의 트랙피치에 맞추어 생산되므로, 다른 종류의 트랙피치를 가지는 광디스크에 대하여 최대 DPP 신호를 발생시킬 수 없는 문제가 있으며, 이로 인하여 광디스크의 재생 및 저장 등의 성능이 열화 되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 트랙피치를 가지는 광디스크에 대해 최대 차동 푸시풀 신호를 발생시킬 수 있도록 하는 그레이팅을 구비하는 광 픽업 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광 픽업 장치는,
광 빔을 출력하는 반도체레이저와, 상기 반도체레이저로부터 출사되는 광 빔을 광기록 매체 상에 집광시키는 대물렌즈와, 상기 반도체레이저와 대물렌즈 사이에 설치되어 반도체레이저로부터 출사하는 광 빔을 메인 빔과 서브 빔의 3빔 이상으로 분할하기 위한 그레이팅 소자와, 상기 광기록 매체로부터의 반사광을 분할하여 수광하는 광검출 소자를 갖는 광 픽업 장치에 있어서, 제 1 트랙피치를 갖는 광디스크에 대한 서브빔을 분할하기 위하여 형성된 패턴을 가지는 제 1 회절격자 면과, 상기 제 1회절격자 면에 의해 분할되는 서브빔을 제 2 트랙피치를 갖는 광 기록매체에 대한 서브빔으로 분할하기 위해 형성된 패턴을 가지는 제 2 회절격자 면을 가지는 그레이팅을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 광 픽업 장치는,
광 빔을 출력하는 반도체레이저와, 상기 반도체레이저로부터 출사되는 광 빔을 광기록 매체 상에 집광시키는 대물렌즈와, 상기 반도체레이저와 대물렌즈 사이에 설치되어 반도체레이저로부터 출사하는 광 빔을 메인 빔과 서브 빔의 3빔 이상으로 분할하기 위한 그레이팅 소자와, 상기 광기록 매체로부터의 반사광을 분할하여 수광하는 광검출 소자를 갖는 광 픽업 장치에 있어서, 상기 그레이팅 소자는 제 1 트랙피치를 갖는 서브빔으로 분할하기 위하여 형성된 패턴을 가지는 제 1 회절격자 면과, 상기 제 1회절격자 면에 의해 분할되는 서브빔을 상기 제 1 트랙피치와 다른 피치의 제 2 트랙피치의 서브빔으로 분할하기 위해 형성된 패턴을 가지는 제 2 회절격자 면을 가지는 것을 특징으로 한다.
언급된 바와 같이 본 발명에 따른 광 픽업 장치는, 트랙 피치가 서로 다른 광기록매체에 대하여 파동 푸시풀 신호를 최대로 발생시킬 수 있도록 양면에 회절격자를 구비하는 그레이팅을 구비하는 것을 특징으로 하며, 이하에서는 도면을 참조하여 광 픽업 장치에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서 종래에 공지가 되어 알려진 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2a는 트랙피치가 0.74um인 광기록매체인 광디스크에서 최대 DPP신호를 얻기 위한 서브빔의 위치를 나타내고, 도 2b는 트랙피치가 1.23um인 광디스크에서 최대 DPP신호를 얻기 위한 서브빔의 위치를 나타내며, 도 2c는 상기 도 2a 및 도 2b의 광디스크의 서브빔 위치에 따른 서브빔 레벨을 나타낸 도면이다.
도 2a를 참조하면, 트랙피치가 0.74um인 광디스크는
Figure 112005077532755-PAT00003
로서, 메인빔은 그루브(Groove)에, 서브빔은 그루브의 중간 즉, 랜드(Land)부분에 있어야 최대 DPP 신호를 발생시킬 수 있다.
도 2b는 트랙피치가 1.23um인 DVD-RAM의 서브빔위치를 나타낸 것으로 도 2a와 비교하여 서브빔의 위치가 다른 것을 알 수 있다.
상기한 메인빔(MPP)과 서브빔(SPP)을 이용하여 푸시풀(DPP)신호를 계산하기 위해서는 다음의 수학식 2를 이용한다.
Figure 112005077532755-PAT00004
상기 수학식 2에서 MPP(Main Push Pull)은 그레이팅을 통화한 0차 빔으로 형성된 푸쉬풀 신호(PPS; Push Pull Signal)이고, SPP(Sub Push Pull)은 그레이팅을 통과한 +1/-1차 빔으로 형성된 PPS 이다.
또한, k는 DPP 신호를 최대로 발생시키기 위한 보정 상수이고, θ는 PPS가 트랙을 가로지르면서 형성하는 Sin파의 Sinθ로 표시되며, φ는 메인빈과 서브의 조정에 따라 MPP와 SPP Sin 파의 위상차가 발생할 때의 위상차를 나타내며, A와 B는 Sin 파의 진폭을 나타낸다.
또한 도 2c를 참조하면, 트랙피치에 따라 서브빔의 신호 레벨이 최대가 되는 지점이 다른 것을 알 수 있다.
상기한 트랙피치가 서로 다른 광디스크에 대해 최대의 서브빔 신호 레벨을 갖도록 하여 DPP신호를 발생시킬 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 그레이팅은 서로 다른 회절격자 무늬를 양면에 성형하게 된다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이팅의 회절격자 무늬를 나타내고, 도 3b는 상기 도 3a의 반대편의 회절격자 무늬를 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 광 픽업의 그레이팅의 일측면을 나타낸 것으로, 회절격자 A로 성형되어 의하여 트랙피치가 0.74um인 광디스크에 랜드 부분에 서브빔 A가 정확히 생성되며, 광디스크에 의해 반사된 반사광은 광검출기에 정확히 입력되도록 설계된다.
또한 도 3b는 상기 도3a와 같이 일측면에 트랙피치가 0.74um인 광디스크에 맞게 회절격자 A가 형성되어 있는 그레이팅의 맞은편을 나타낸 것으로 회절격자 B가 성형되어 있다. 반도체 레이저에서 출사된 광빔이 상기 회절격자 B를 통과하게 됨에 따라 생성된 서브빔 B는 트랙피치가 1.23인 광디스크의 랜드에 맞추어지고, 광검출기에 반사광이 입사되도록 설계된다.
이때, 상기 그레이팅의 회절격자 A와, 회절격자 B는 그레이팅의 마주보는 양면에 각각 성형되고, 직각으로 회절패턴이 어긋나있으며, 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이 레이저 빔이 통과한다.
상기 회절격자 A에 의해 생성된 서브빔 A는 트랙피치가 0.74um인 광디스크에 맞게 설계되고, 회절격자 B에 의해 생성된 서브빔 B는 우선 회절격자 B를 거쳐 회절격자 A에 의해 서브빔 B가 트랙피치가 1.23um인 광디스크에 맞도록 설계된다.
상기 그레이팅은 상기 회절격자 A 또는 B가 반도체 레이저를 향하는 위치에 따라 다르게 설계될 것이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 그레이팅을 통과한 광빔이 트랙피치가 0.74um인 기록매체에 조사되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 그레이팅을 통과한 광빔이 트랙피치가 1.23um인 기록매체에 조사되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기한 양면 회절격자에 의해 그레이팅을 포함하는 광 픽업 장치는 메인빔과, 서브빔 A 및 서브 빔 B를 생성하고, 각각의 서브빔 A 또는 서브빔 B는 삽입되는 광디스크의 트랙피치에 따라 광검출기에 정확한 반사광을 입사시킬 수 있도록 설계된다.
다음은 디스크의 종류에 따른 동작을 설명한다.
첫번째로 도 4a를 참조하여 디스크에 형성된 트랙의 피치가 상대적으로 짧은 0.74μm인 DVD+R/-R 또는 DVD+RW/-RW 등의 디스크가 재생되는 경우를 설명하며, 광 디스크는 그루브와 랜드로 도시한 바와 같이 트랙이 형성된다.
본 발명의 그레이팅렌즈에 형성된 회절격자 A, B에 의해 메인빔과 서브빔 A,B가 동시에 디스크에 조사된다. 이때, 메인빔은 그루브의 전폭에 걸쳐 조사되고 서브빔 A는 랜드의 거의 전폭에 걸쳐 조사되는 반면에 서브빔 B는 랜드의 일부에만 조사되는 형태가 된다. 따라서 디스크에 반사된 상기 메인빔과 서브빔 A에 의해 광검출기는 최대 DPP신호를 검출하는 것이 가능하다.
두번째로 상기 도 4b를 참조하면, 디스크에 형성된 트랙의 피치가 상대적으 로 긴 1.23μm인 DVD-RAM등의 디스크가 재생되는 경우에 디스크는 도 4b의 그루브와 랜드로 도시한 바와 같이 트랙이 형성된다.
본 발명의 그레이팅렌즈에 형성된 회절격자 A, B에 의해 메인빔과 서브빔 A, B가 동시에 디스크에 조사된다. 이때, 메인빔은 그루브의 거의 전폭에 걸쳐 조사되고 서브빔 B는 랜드의 거의 50%이상의 영역에 조사되고 있어 디스크에 반사된 상기 메인빔과 서브빔 B에 의해 광검출기는 최대 DPP신호를 검출하는 것이 가능하다.
따라서 사용자에 의한 별도의 조작이 없어도 트랙피치가 0.74um인 광디스크가 삽입되면, 서브빔 A에 의해 광검출기는 최대 DPP 신호를 생성하고, 트랙피치가 1.23um인 광디스크가 삽입되면 서브빔 B에 의해 최대 DPP 신호를 생성하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 픽업 장치는 트랙피치가 다른 광디스크에 대한 서브빔을 발생시키기 위한 양면 회절격자를 가지는 그레이팅을 포함하여 트랙피치가 다른 광디스크에 대한 최대 DPP 신호를 발생시킬 수 있는 특징이 있으며, 본 발명을 올바르게 이해하는 당업자는 본 발명의 사상 범위 내에서 구성 요소의 취사선택에 의해서 또 다른 실시 예를 만들어 내는 것은 쉬운 일이다.
상기된 바와 같은 본 발명에 따른 광 픽업 장치는 레이저 빔을 3빔으로 분할하는 그레이팅의 양면에 각기 다른 형태의 회절격자를 형성함으로써, 피치가 서로 다른 두 개의 서브빔을 생성하여 트랙피치가 다른 광디스크에 대한 최대 차동 푸시풀 신호를 발생시킬 수 있도록 하여 트래킹 보정을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 광 빔을 출력하는 반도체레이저와, 상기 반도체레이저로부터 출사되는 광 빔을 광기록 매체 상에 집광시키는 대물렌즈와, 상기 반도체레이저와 대물렌즈 사이에 설치되어 반도체레이저로부터 출사하는 광 빔을 메인 빔과 서브 빔의 3빔 이상으로 분할하기 위한 그레이팅 소자와, 상기 광기록 매체로부터의 반사광을 분할하여 수광하는 광검출 소자를 갖는 광 픽업 장치에 있어서,
    제 1 트랙피치를 갖는 광디스크에 대한 서브빔을 분할하기 위하여 형성된 패턴을 가지는 제 1 회절격자 면과,
    상기 제 1회절격자 면에 의해 분할되는 서브빔을 제 2 트랙피치를 갖는 광 기록매체에 대한 서브빔으로 분할하기 위해 형성된 패턴을 가지는 제 2 회절격자 면을 가지는 그레이팅
    을 포함하는 광 픽업 장치.
  2. 광 빔을 출력하는 반도체레이저와, 상기 반도체레이저로부터 출사되는 광 빔을 광기록 매체 상에 집광시키는 대물렌즈와, 상기 반도체레이저와 대물렌즈 사이에 설치되어 반도체레이저로부터 출사하는 광 빔을 메인 빔과 서브 빔의 3빔 이상으로 분할하기 위한 그레이팅 소자와, 상기 광기록 매체로부터의 반사광을 분할하여 수광하는 광검출 소자를 갖는 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 그레이팅 소자는 제 1 트랙피치를 갖는 서브빔으로 분할하기 위하여 형성된 패턴을 가지는 제 1 회절격자 면과,
    상기 제 1회절격자 면에 의해 분할되는 서브빔을 상기 제 1 트랙피치와 다른 피치의 제 2 트랙피치의 서브빔으로 분할하기 위해 형성된 패턴을 가지는 제 2 회절격자 면을 가지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 트랙피치는 0.74um이고, 제 2 트랙피치는 1.23um 인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 회절격자 면과 제 2 회절격자 면은 상기 그레이팅의 마주보는 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 회절격자 면과 제 2 회절격자면은 서로 직각방향으로 회절패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
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