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KR930007024B1 - 광픽업 - Google Patents

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KR930007024B1
KR930007024B1 KR1019910007716A KR910007716A KR930007024B1 KR 930007024 B1 KR930007024 B1 KR 930007024B1 KR 1019910007716 A KR1019910007716 A KR 1019910007716A KR 910007716 A KR910007716 A KR 910007716A KR 930007024 B1 KR930007024 B1 KR 930007024B1
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강진구
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Abstract

내용 없음.

Description

광픽업
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 광픽업의 단면도.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 의한 광픽업의 단면도.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 3빔법의 광검출 원리를 설명하기 위한 빔궤적도.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램의 동작원리를 설명하기 위한 빔궤적도.
제5도는 (a)(b)(c)는 본 발명의 실시예에 따른 광검출기상의 상태도.
제6도는 본 발명의 실시예에 따른 오차검출 회로도.
제7도는 본 발명의 실시예에 디스크 경사를 감지하는 과학계통도.
제8도(a)는 종래 광픽업의 설치예를 보인 측면도.
(b)는 본 발명에 의한 광픽업의 설치예를 보인 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 케이스 2 : 비구면 단렌즈
3 : 홀로그램부 반사면 4, 4' : 반사경
5 : 회절격자 6 : 레이저다이오드
7 : 광검출기 8a, 8b : 광센서
본 발명은 광정보의 재생 및/또는 기록용으로서 광디스크 드라이버나 광자기 디스크 드라이버등에 장착되는 광픽업에 관한 것이며, 특히 비구면 단렌즈와 홀로그램을 이용하여 초소형ㆍ초경량화된 광학계를 구성하는 광픽업에 관한 것이다.
현재의 광정보를 재생하거나 기록하기 위한 시스템으로는, 광정보 매체로서 원반형 광디스크나 광자기 디스크를 사용하여 이것을 일정 선속도로 회전시키고, 광픽업을 구비하여 그 디스크에 광빔을 접속주사하는 구조의 각종 디스크장치가 있다.
이러한 디스크장치내에서, 광픽업은 디스크상의 원하는 위치에 광빔을 주사하기 위하여 그 디스크의 반경범위내에서 경방향으로의 직선 또는 곡선적으로 왕복이동하도록 그 송출기구와 함께 장착되며, 또한 액세스된 트랙내에서의 광빔의 정확한 집속위치 서보제어, 즉 포커싱/트랙킹 서보를 위하여 그 광학계 전체 또는 대물렌즈를 포함한 광학계 일부가 수직ㆍ수평방향으로 각각 제어되도록 그 액튜에이터와 함께 장착된다. 따라서 광픽업을 구성함에 있어서는 고속 엑세스 및 고도한 포커싱/트래킹 제어를 실현시키기 위해 상기한 송출기구나 액튜에이터로 움직여지는 가동부의 중량을 가능한 줄일 필요가 있다.
광픽업은 그 가동부에 따라 광학계 전체를 움직이는 일체형과 그 광학계 일부만을 움직이는 분리형이 있다. 포커싱/트래킹 서보의 측면에서는 광원의 광축과 대물렌즈의 광축이 언제나 일치하는 일체형의 구조가 유리하나 이는 그 전체를 움직여야 하기때문에 엑세스시간의 측면에서 볼때 불리하다. 그래서 고속엑세스가 요구되는 디스크장치 예컨대 광자기 디스크장치에는 주로 분리형 광학계가 사용되고 있다. 그러나 이것은 광빔의 집속위치에 따라 광원과 대물랜즈와의 광축이 언제나 일치하지는 않게 되어 포커스오차/트랙오차 검출에 에러가 자주 발생되고 있으며, 특히 디스크의 진동에 따른 영향이 심하여 그 에러보상을 위한 복잡한 논리의 제어계를 이용하지않으면 안되는 것이었다. 따라서 고속엑세스와 정밀서보를 위해서는 픽업전체가 신속히 이동되어질 수 있는 초소형ㆍ초경량화된 픽업이 바람직한 것이다.
그러나 종래의 광픽업은 대개 광원으로부터의 발산광을 평행빔으로 정형하고 이를 다시 집속하여 디스크상에 주사시키고, 그 디스크로부터 반사된 광을 그 입사광으로부터 분리하여 최종적으로 광검출기상에 맺게 하는 일련의 렌즈군으로 이루어지는 것이었으므로 소형ㆍ경량화하는데 한계가 있었으며 특히 수 ㎞단위의 초정밀도가 요구되어 그 조립이 매우 까다로운 문제점을 가진다.
한편, 비교적 간단한 구조로서는 홀로그래피의 빛의 간섭패턴을 갖는 홀로그램을 대물렌즈로 응용하여(이를 홀로렌즈라 함) 픽업을 구성한 예가 있다. 이것은 홀로그램의 파면변화 기능에 의하여 참조광(參照光)으로부터 한점에 집광하는 구면파가 회절되어 오는 성질을 이용한 것인데, 그러나 이것만으로는 디스크가 상하로 움직이는데 따라 그 평행빔로 그대로 두고 홀로렌즈만을 움직일때 그 개구(NA ; Numerical Aperture)의 유효값이 매우 작게 되는 문제가 있다. 그렇다고 하여 그 평행빔을 함께 움직이는 것은 매우 어려운 일이며 실질적으로 그 홀로렌즈 이외의 광학계 구성을 매우 복잡하게 만든다.
본 발명의 목적은 광정보를 재생 또는 기록하는 광픽업을 구성함에 있어서, 광원으로부터 디스크에 이르는 입사광과 그 디스크로부터 광검출로 되돌아 오는 반사광이 한개의 렌즈를 경유하게 하여 지극히 간단하고 일체로서 고속 시이크가 가능한 최소형ㆍ초경량화된 광픽업을 제공하는데 잇다.
상기 목적은, 홀로그램에 퍼지는 광을 조사하면 그 촛점(광원)위치로부터 약간 떨어진 곳에서 집광되는 성질을 적극 이용하여, 집속렌즈에 그러한 홀로그램을 직접 형성하는등 기존 홀로렌즈와는 다른 형식의 홀로그램부 렌즈를 응용하는 것에 의하여 달성될 수 있을 것이다.
이에 따라 본 발명은, 광을 집속하는 매질로서 일측 매질면 중앙부에 입사광을타측 매질면쪽으로 반사하는 동시에 광정보매체에서 반사되는 반사광으로부터 구면파가 회절되어 그 촛점 이외의 다른 한점에 집속되게 하는 소정의 홀로그램 패턴을 갖는 홀로그램부 반사면이 형성되어 있는 비구면 단렌즈 ; 상기 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면으로부터 반사하는 광의 일부가 그 비구면 단렌즈를 경유하여 상기 매질에 주사되게 하는 동시에 상기 반사광이 경유하게 하는 반사경 ; 상기 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면에 대하여 상기 입사광을 제공하는 광원 ; 및 상기 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면으로부터 오는 광을 검출하는 광검출기, 를 포함하여, 광정보의 재생 또느 기록동작을 수행하도록 구성함을 그 특징으로 한다.
이와 같이 구성하는 본 발생에 있어서는, 상기한 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면에서 그 입사광과 반사광의 실질적인 분리가 행해져 상호 간섭하는 일이 없게 된다. 따라서 종래와 같이 그 입사광과 반사광의 분리를 위한 광학부품이 필요없으며, 초소형ㆍ초경량화된 광픽업을 제공할 수 있게 된다.
본 발명을 실시함에 있어서는 상기한 비구면 단렌즈에 의하여 집속되는 광의 수직ㆍ수평위치 검출을 위하여 3빔법을 이용할 수 있다. 이것은 예컨대 상기 광원 전방에 회절격자를 위치시켜 0차, ±1차, ±2차…광이 발생되게 하여 그 0차광과 ±차광을 이용하므로써 매체에 대한 집속광의 위치검출이 가능할 것이다. 또한 광원으로부터 발산되는 것중 상기 비구면 단렌즈나 상기 회절격자 주위로 조사되는 주변광을 이용하여 그 매체의 경사나 흔들림등에 에러를 보정할 신호를 얻을 수 있을 것이다. 특히 본 발명의 픽업은 상기에 언급된 요소들을 하나의 패케이지화함으로써 그 조립공정을 감소시키고 양산체제가 가능한 이점을 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 광픽업의 단면도로서, 컵형케이스(1)의 상단 개구내측에 비구면 단렌즈(2)가 결합되고, 그 비구면 단렌즈(2)의 매질표면(2a)(2b)중 디스크(D)측에대향된 매질표면(2a)에 홀로그램부 반사면(3)이 형성되고 또한 그 타측 매질표면(2b)에 환형 반사경(4) 및 회절격자(5)가 각각 취부되어 있다. 그리고 상기 케이스(1)내의 바닥에는 광원으로서 레이저다이오드(6)와 광검출기(7) 및 복수의 광센서(8a)(8b)가 배치되어 있다.
여기서 레이저다이오드(6)로부터 발산된 레이저광은 회절격자(5)를 경유하여 비구면 단렌즈(2)의 일측 매질표면(2a)상의 홀로그램부 반사면(3)에 의하여 그 타측매질면(2b)측으로 광경로를 바꾸고 다시 반사경(4)에 의하여 그 일측 매질표면(2a)측으로 편향되어짐으로써 그 매질 의하여 디스크(D)상에 집속된다. 따라서 본 발명에서의 비구면 단렌즈(2)는 반사면(3)에서 광이 확산되는 것에 의하여 디스크(D)상에서 요구되는 0.45~0.6정도의 NA값을 갖는다. 그 디스크(D)로부터 반사된 광은 상기 반사경(4)을 통해 다시 상기 홀로그램부 반사면(3)에 이른다. 그러면 그 반사광은 그 홀로그램부 반사면(3)이 갖는 홀로그램패턴(제4도 참조)에 의하여 상기 레이저다이오드(6)의 점광원과는 이격된 곳, 즉 광검출기(7)상에 집속된다. 이때, 그 입사광은 회절격자(5)에 의하여 0차, ±1차, ±2차…광으로 회절하게 되어 디스크(D)상에 0차광인 주빔(B1)과 ±1차광인 부빔(B2)(B3)의 상태로 집속된다. 이것은 후술하는 바와 같이, 주빔(B1)으로부터 그 디스트(D)상에 수록된 정보를 독취하는 동시에 디스크(D) 트랙내에서의 빔촛점의 포커스오차를 검출하고, 부빔(B2)(B3)으로부터 그 빔의 트랙오차를 검출하기 위한 것이다. 또한 상기한 광센서(8a)(8b)는 상기와 같은 빔의 포커스오차 및 트랙오차 검출에 있어서, 상기 레이저다이오드(6)의 가우스빔 분포영역 이외의 부분 즉, 상기 회절격자(5)를 벗어나는 광을 이용하여 상기 디스크(D)가 진동하거나 기울어지는 것에 의한 오차검출 에러를 보상하기 위한 것으로서 이 역시 후술한다.
제2도는 본 발명의 제2실시예이다. 이것은 제1도와 달리 상기한 입사광과 반사광의 광경로를 바꾸기 위하여 케이스(1)내의 바닥전면에 반사경(4')을 직접 형성하여 광의 경로를 충분이 연장시킨 실시예이다. 그외 다른 요소들은 제1도와 동일한 것이다.
제3도는 상기한 본 발명의 실시예로부터 디스크(D)상에 집속되는 빔의 상태를 도시적으로 나타낸 것이다. 가운데의 주빔(B1)은 트랙(T)의 중심에 조사되어 그로부터 반사된 광이 그 트랙(T)에 수록된 광정보와 그 촛점위치를 알리는 정보가 실린 광으로 변조되게 하며, 양측의 부빔(B2)(B3)은 상호간의 트랙(T)에 맺히는 광량차로써 그 주빔(B1)의 트랙오차 정보를 제공한다. 이들 주빔(B1)고 부빔(B2)(B3)은 제1도 및 제2도에서 보는 바와 같이 반사경(4) 또는 (4')을 경유하여 원래의 위치인 홀로그램부 반사면(3)으로 그 경로를 형성한다. 홀로그램부 반사면(3)에서는 홀로그램패턴에 의하여 구면파가 회절되어 나오는데, 이는 그 본래의 촛점 부근에 있는 레이저다이오드(6)로부터 약간 떨어져 위치한 광검출기(7)상에 도달하는 것이다. 따라서 그 홀로그램패턴과 광검출기(7)상의 검출영역을 소정의 조건으로 형성 배치하여 상기 주빔(B1)과 부빔(B2)(B3)에 의한 변조광으로부터 재생신호, 포커스/트랙오차 신호등의 검출을 행할 수 있는 것이다.
제4도에 의하면, 홀로그램패턴이 레이저다이오드(6)로부터 나와 회절격자(5)를 통과한 발산광 영역내에 있으며, 그 영역은 원형으로서 2개의 반원형 영역으로 구분되어 있다. 그 각 영역에는 피치가 다른 격자상의 패턴이 각각 형성되어 있다. 이것에 의하면, 그 서로 다른 두 패턴의 각 회절특성에 의하여 0차광인 주빔(B1)의 집속점과 ±1차광인 부빔(B2)(B3)의 집속점이 각각 한쌍씩 맺힌다. 따라서 이 경우의 광검출기(7)는 5개의 검출영역(7a)~(7e)을 가지며, 입사광에 대한 디스크(D)의 수직위치에 따른 검출상태는 제5도 (a)~(c)와 같다. 제5도 (a)는 디스크(D)가 가까이 있는 경우를, (b)는 합촛점인 경우를, 그리고 (c)는 멀리 있는 경우를 나타낸다.
이와 같은 광검출기(7)에 있어서는, 제6도에서 보는 바와 같이, 가운데의 검출영역(7b)(7c)(7d)에 맺히는 0차 회절광의 광량 총화로 디스크(D)에 수록된 광정보의 재생신호가 얻어지며, 이중의 두 검출영역(7c)(7d)에 맺히는 0차 회절광의 광량차로는 포커스 오차신호가, 그리고 좌우측 검출영역(7a)(7e)에 맺히는 ±1차 회절광의 광량차로는 트랙오차신호가 각각 얻어진다.
제7도는 디스크(D)면이 진동하는 것에 따라 θ각만큼 경사지는 경우의 상기 포커스 및 트랙오차신호검출의 에러를 보상하기 위한 광학계를 도식적으로 나타낸 것으로서, 정상상태(실선)에서는 디스크(D)로부터 양측 광센서(8a)(8b)에 반사되는 광의 발산각이 상호 동일하여 같은 광량으로 검출되며, 경사상태(가상선)에서는 양측광센서(8a)(8b)에 검출되는 광량에 차이가 생긴다. 따라서 그 2개의 광센서(8a)(8b)의 차동신호로써 트랙오차검출에러를 보상할 수 있는 것이다. 도시하지않았으나 상기와 같은 광센서 4개를 사용하여 90°간격으로 배치함으로써, 래디얼(radial)방향과 단젠셜(tangential)방향의 각 경사에 의한 트랙오차검출에러의 보상도 가능할 것이다. 또한 유사한 방법으로써 디스크(D)가 수직방향으로 진동하는 것에 의한 포커스오차검출에러보상은 적어도 하나의 광센서로 검출되는 광량으로써(복수 설치한 경우는 그 광량의 총화로써) 가능함은 물론일 것이다.
다음, 제8도의 (a)(b)는 종래의 광픽업과 본 발명에 의한 광픽업의 설치예를 비교하여 도시한 것으로서, 종래에는 픽업본체(P) 상부에 액튜에이터(A)를 탑재하여 그 픽업본체(P)의 광학계 일부의 포커싱 및 트래킹서보제어를 행하였던 반면에, 본 발명에 의한 픽업본체(P')는 지극히 간단한 구조의 초소형ㆍ초경량이므로 그 자체을 하나의 액튜에이터로 구성할 수 있음을 보여준다. 여기서 본 발명에 의한 픽업본체 자체를 하나의 액튜에이터로 구성하는 경우 그 본체의 케이스(1)가 비자성체인 것이 요구된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 비구면 단렌즈만으로 광정보의 재생 및/또는 기록을 위한 광학계의 역활을 충분히 수행할 수 있게 되고 그 구성이 지극히 간단함은 물론 그 부가적인 요소들은 그다지 큰 공간이나 무게를 차지하지않으므로 초소형ㆍ초경량의 광픽업을 제공할 수 있으며, 아울러 그 비구면 단렌즈와 그 요소들을 패케이지화 함으로써 조립공정을 대폭 축소시킬 수 있고 또 양산이 가능하여 저가 대량보급이 가능하게 되는 이점이 있다. 특히 본 발명에 의한 광픽업에 있어서는 광원과 대물렌즈(비구면단렌즈)의 광축이 언제나 일치하게 되어 장치내에서의 오동작, 소음발생이 거의 없는 지극히 효과적이라 하였다.
본 발명은 상기에 설명되고 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 특허정구의 범위내에서 더 많은 변형, 변용가능한 것이다.

Claims (7)

  1. 광을 집속하는 매질로서 일측 매질면 중앙부에 입사광을 타측 매질면쪽으로 반사하는 동시에 광정보매체에서 반사되는 반사광으로부터 구면파가 회절되어 그 촛점 이외의 다른 한점에 집속되게 하는 소정의 홀로그램 패턴을 갖는 홀로그램부 반사면이 형성되어 있는 비구면 단렌즈 ; 상기 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면으로부터 반사하는 광의 일부가 그 비구면 단렌즈를 경유하여 상기 매질에 주사되게 하는 동시에 상기 반사광이 경유하게 하는 반사경 ; 상기 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면에 대하여 상기 입사광을 제공하는 광원 ; 및 상기 비구면 단렌즈의 홀로그램부 반사면으로부터 오는 광을 검출하는 광검출기, 를 포함하여, 광정보의 재생 또는 기록동작을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비구면 단렌즈의 광원측 매질 표면에 상기 광원의 광을 회절시키는 회절격자가 부착되고, 상기 홀로그램부 반사면의 홀로그램패턴과 상기 광검출기가 상기 회절격자의 회절광으로부터 재생신호, 포커스/트랙오차신호를 검출하도록 형성는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  3. 제2항에 있어서, 상기 홀로그램패턴이 서로 다른 2개의 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  4. 제1항 또는 제2항 중의 어느 한항에 있어서, 상기 광원의 가우스빔 분포에서 빔의 여분을 이용하여, 상기 디스크의 진동으로 인한 포커스 및/또는 트랙오차검출에러를 보상하기 위한 에러검출수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에러검출수단이 상기 광원의 양측에 배치되는 적어도 한쌍의 광센서를 구비하여 각각 상기 반사광의 일부를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  6. 제1항에 있어서, 컵형 케이스를 구비하여 상기 비구면 단렌즈를 그 케이스의 상단 개구내에 결합시킨 것을 특징으로 하는 광픽업.
  7. 제1항에 있어서, 상기 케이스가 비자성체인 것을 특징으로 하는 광픽업.
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