KR100195082B1 - Optical head - Google Patents
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Abstract
광디스크에 형성돈 레이저 빔의 스폿 직경을 작게하여 고해상도의 신호를 얻을 수 있도록 된 광헤드가 개시되어 있다. 이 광헤드는 광원과, 광디스크에 스폿을 형성 되도록 하는 대물렌즈와, 광디스크로부터 반사된 빔을 통하여 전기신호를 검출하는 광검출기가 구비되어 있고, 광원과 대물렌즈 사이의 광경로상에 회절광학소자가 채용되어 있다. 이 회절광학소자는 그 중심부의 광투과율이 외부보다 상대적으로 낮도록 설계되어 광원으로부터 이 회절광학소자를 통과하는 광빔이 그 중심부로 굴절하게 되어 광디스크에 형성되는 스폿의 크기가 축소되도록 되었다. 따라서, 간섭에 의한 신호 열화의 발생과 크로스 토크가 야기되는 원인이 제거되어 기록시에는 기록밀도를 증가 시키고, 기록된 정보의 재생시에는 부호간의 간섭을 감소시켜 지터를 감소시키는 효과를 얻는다.Disclosed is an optical head in which a spot diameter of a laser beam formed on an optical disk can be reduced to obtain a high resolution signal. The optical head includes a light source, an objective lens for forming a spot on the optical disc, and an optical detector for detecting an electrical signal through a beam reflected from the optical disc. The optical head includes a diffraction optical element on an optical path between the light source and the objective lens. Is employed. The diffractive optical element is designed such that the light transmittance at the center thereof is relatively lower than the outside so that the light beam passing through the diffraction optical element from the light source is refracted to the center thereof so that the size of the spot formed on the optical disc is reduced. Therefore, the cause of signal degradation and crosstalk caused by interference is eliminated to increase the recording density at the time of recording and to reduce the jitter by reducing the interference between codes when the recorded information is reproduced.
Description
제1도는 종래의 차광판을 이용한 광헤드의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.1 is a schematic view showing an optical arrangement of an optical head using a conventional light shielding plate.
제2도는 종래의 일 예에 의한 광기록매체 상에서의 광분포를 나타낸 그래프.2 is a graph showing light distribution on an optical recording medium according to a conventional example.
제3도의 (a)(b)는 광원에서 출사한 빔의 횡모드를 나타낸 개략도로서, (a)는 원시야상에 의한 수평 횡모드와 수직 횡모드를 나타낸 도면이고, (b)는 수평 횡모드와 수직 횡모드의 광량을 비교한 광분포를 나타낸 그래프.(A) and (b) of FIG. 3 are schematic views showing the lateral mode of the beam emitted from the light source, (a) is a diagram showing the horizontal and vertical transverse modes due to the far-field image, and (b) the horizontal lateral mode. Graph showing the distribution of light compared with the amount of light in vertical transverse mode.
제4도는 본 발명의 실시예에 다른 회절광학소자의 투과율을 나타낸 그래프.4 is a graph showing the transmittance of the diffractive optical element according to the embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절광학소자를 채용한 고밀도용 초해상도 광헤드의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical arrangement of a high resolution optical head for high density employing a diffractive optical element according to an embodiment of the present invention. FIG.
제6도는 회절광학소자를 통과한 후의 수평 횡모드와 수직 횡모드의 광량을 비교한 광분포 그래프.6 is a light distribution graph comparing the amount of light in the horizontal transverse mode and the vertical transverse mode after passing through the diffractive optical element.
제7도는 입사광이 회절광학소자에 의하여 회절되는 모습을 나타낸 개략도.7 is a schematic view showing the incident light is diffracted by the diffractive optical element.
제8도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고밀도용 초해상도 광헤드의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.8 is a schematic view showing an optical arrangement of a high resolution super resolution optical head according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 광원 22 : 콜리메이팅렌즈21: light source 22: collimating lens
24 : 빔스프리터 26 : 대물렌즈24: beam splitter 26: objective lens
27 : 광기록매체 28 : 회절광학소자27 optical recording medium 28 diffraction optical element
29 : 집속렌즈 31 : 원통형렌즈29: focusing lens 31: cylindrical lens
33 : 광검출기 35 : 홀로그램소자33: photodetector 35: hologram element
본 발명은 광기록매체에 광학적으로 기록 및/또는 재생하는 광헤드에 관한 것으로서, 상세하게는 광기록매체에 형성되는 스폿의 크기를 줄일 수 있도록 된 광헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical head for optically recording and / or reproducing an optical recording medium, and more particularly, to an optical head capable of reducing the size of spots formed on an optical recording medium.
일반적으로 반도체 레이저에서 조사된 빔은 가우스분포를 하고 있어서 광기록 매체에 빔이 형성될 때 비교적 직경이 큰 스폿이 형성되므로, 광기록 매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생할 때 정확한 신호를 픽업하기 곤란하였다. 따라서, 스폿의 직경을 작게 하기 위한 수단이 필요하게 되었다. 또한 광기록 매체에 기록된 정보는 조밀하게 분포되어 있기 때문에 정확한 트래킹을 필요로 한다. 따라서 3빔법, 푸시풀법, 또는 DPD(Differential Phase Detection)법등을 통하여 트래킹 오차신호를 검출하여 트래킹 서보를 한다.In general, a beam irradiated from a semiconductor laser has a Gaussian distribution, so that a spot having a relatively large diameter is formed when the beam is formed on the optical recording medium. Therefore, an accurate signal is picked up when recording or reproducing the recorded information on the optical recording medium. It was difficult to do it. Therefore, a means for reducing the diameter of the spot is required. In addition, since information recorded on the optical recording medium is densely distributed, accurate tracking is required. Therefore, a tracking servo is detected by detecting a tracking error signal through a 3-beam method, a push-pull method, or a differential phase detection (DPD) method.
제1도는 스폿의 직경을 작게할 수 있도록 된 종래 광헤드의 광학적 배치를 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 schematically shows the optical arrangement of a conventional optical head which makes it possible to reduce the diameter of the spot.
도시된 바와 같이, 반도체 레이저(1)에서 조사된 레어저 빔은 콜리메이팅렌즈(2)를 통과하면서 평행광이 된다. 이 평행빔은 광축의 중심부에 설치되어 광차폐기능을 갖는 차광판(3)에 의하여 중심부분이 차폐되고, 외곽부분의 광빔 만이 통과하여 링형상의 단면을 갖게 된다. 링형상화된 평행빔의 일부는 빔스프리터(4)에 의하여 반사되어 광량 모니터용 광검출기(5)에 검출되고, 빔스프리터(4)를 투과한 링형상의 빔은 대물렌즈(6)를 통과한 후 광기록매체(7)의 기록면에 접속된다. 이때, 링형상의 빔에 의하여 형성된 접속빔의 스폿은 중심광 분포가 있는 링형상이 아닌 광빔의 스폿에 비하여 그 크기가 작게 된다. 따라서 광기록매체에 정보를 기록시 기록밀도의 증가 및 재생시 해상력이 증가하게 된다. 그러나, 제2도에 도시한 바와 같은 문제점을 내포하고 있다.As shown, the laser beam irradiated from the semiconductor laser 1 becomes parallel light while passing through the collimating lens 2. The parallel beam is provided at the center of the optical axis, and the center portion is shielded by the light shielding plate 3 having a light shielding function, and only the light beam in the outer portion passes through to have a ring-shaped cross section. A part of the ring-shaped parallel beam is reflected by the beam splitter 4 and detected by the light detector 5 for light quantity monitoring, and the ring-shaped beam passing through the beam splitter 4 passes through the objective lens 6. Then, it is connected to the recording surface of the optical recording medium 7. At this time, the spot of the connection beam formed by the ring-shaped beam is smaller in size than the spot of the non-ring-shaped light beam having the central light distribution. Therefore, the recording density increases when recording information on the optical recording medium and the resolution increases when playing back. However, there is a problem as shown in FIG.
제2도는 광기록 매체상에서의 광분포를 비교하여 나타낸 그래프로서, 참조번호 20은 차광판이 없는 경우의 광기록 매체상에 나타난 광분포의 그래프이고, 참조번호 22는 차광판(3)을 통한 빔에 의해 나타난 광분포의 그래프이다. 두 그래프를 비교하여 보면, 상기의 접속광의 축소효과는 상기 차광판(3)의 광빔 차폐율이 크면 클수록 커지게 되지만, 광축 부분의 광의 차폐가 커지므로 광손실이 증가하게 되어 가우스 분포를 광빔의 중심부분 광강도가 감소한다. 또한, 주변의 특정각도에서의 광강도 증가에 의하여 신호간섭 및 신호대 잡음비(S/N)가 증가하는 문제와, 지터(Jitter) 발생을 야기하는 문제점이 있다.2 is a graph showing a comparison of light distribution on an optical recording medium, where reference numeral 20 is a graph of light distribution on an optical recording medium in the absence of a light shielding plate, and reference numeral 22 is a beam through the light shielding plate 3. It is a graph of the light distribution shown. Comparing the two graphs, the reduction effect of the connection light becomes larger as the light beam shielding ratio of the light shielding plate 3 becomes larger, but the light loss increases because the light shielding of the optical axis portion increases, so that the Gaussian distribution is centered on the light beam. The partial light intensity is reduced. In addition, there is a problem that signal interference and signal-to-noise ratio (S / N) increase due to an increase in light intensity at a specific angle, and cause jitter.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 광효율을 저하시키지 않고 광기록 매체에 형성되는 스폿의 크기를 축소하여 고해상도의 재새이 가능하도록 된 광헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical head capable of rehabilitation of high resolution by reducing the size of spots formed on an optical recording medium without reducing optical efficiency. .
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention
광원과, 이 광원쪽에서 입사된 광을 집속시켜 광기록매체 상에 광스폿이 형성되도록 하는 대물렌즈와, 그 광기록매체에서 반사된 광으로부터 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기를 구비한 광헤드에 있어서,A light source, an objective lens for focusing the light incident from the light source to form a light spot on the optical recording medium, and a light detector for detecting an information signal and an error signal from the light reflected from the optical recording medium. In the head,
상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 중심부의 광투과율이 외주부보다 낮은 회절광학소자를 구비하여 상기 광기록매체 상에 형성되는 광스폿의 크기가 축소되도록 된 것을 특징으로 한다.The optical path between the light source and the objective lens is provided with a diffraction optical element having a light transmittance at a central portion lower than that of the outer circumferential portion, so that the size of the light spot formed on the optical recording medium is reduced.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 광헤드는 그 구성에 있어서, 광원(21)에서 출사한 레이저 빔은 가우스 분포를 갖는다. 제3도의 (a)(b)는 광원에서 출사한 빔의 횡모드를 나타낸 개략도로서, (a)는 원시야상의 수평 횡모드와 수직 횡모드를 나타낸 도면이고, (b)는 수평 횡모드와 수직 횡모드의 광량을 비교한 광분포 그래프이다. 제3도에서와 같이 수평 횡모드의 사이즈가 수직 횡모드의 사이즈에 비해 1/2 ~ 1/3정도가 된다. 상기 수평 횡모드와 수직 횡모드의 사이즈가 거의 동일한 경우 레이저 광의 수직단면의 강도분포는 원형에 가까움으로 광기록 매체에 원형의 스폿을 형성됨으로써 정확한 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있다.In the configuration of the optical head according to the embodiment of the present invention, the laser beam emitted from the light source 21 has a Gaussian distribution. (A) and (b) of FIG. 3 are schematic views showing the transverse mode of the beam emitted from the light source, (a) is a diagram showing the horizontal and vertical transverse modes of the far field and (b) is the horizontal transverse mode It is a light distribution graph comparing the quantity of light of a vertical transverse mode. As shown in FIG. 3, the size of the horizontal transverse mode is about 1/2 to 1/3 of the size of the vertical transverse mode. When the size of the horizontal transverse mode and the vertical transverse mode are substantially the same, the intensity distribution of the vertical cross section of the laser light is close to a circular shape, so that a circular spot is formed on the optical recording medium, so that accurate information can be recorded and / or reproduced.
또한, 회절이론에 의하면 빔 사이즈가 작을수록 대물렌즈에 의해 광기록매체 상에 형성되는 스폿의 크기가 증가하여 지터(Jitter)의 증가 원인이 된다. 이 지터를 감소 시키기 위하여 본 발명은 후술하는 바와 같은 회절광학소자를 구비한 것에 특징이 있다.Further, according to the diffraction theory, the smaller the beam size, the larger the spot size formed on the optical recording medium by the objective lens, which causes an increase in jitter. In order to reduce this jitter, the present invention is characterized by having a diffractive optical element as described below.
제4도는 회절광학소자의 투과율 분포를 나타내는 그래프로서, 도시한 바와 같이 회절광학소자(28)의 중심을 기준으로 그 중심부는 투과율이 낮고, 외곽으로 갈수록 투과율이 증가한다.4 is a graph showing the distribution of transmittance of the diffractive optical element. As shown in FIG. 4, the central portion of the diffractive optical element 28 has a low transmittance and the transmittance increases toward the outer side.
제5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 광헤드의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도면을 참조하면, 광원(21)으로부터 출사하여 상기 회절광학소자(28)를 투과한 빔은 콜리메이팅렌즈(22)를 투과하여 평행광이 되고, 이 빔은 빔스프리터(24)에 의하여 일부는 투과하고 일부는 반사된다. 이때 투과한 빔은 대물렌즈(26)를 통하여 광기록매체(27)에 스폿을 형성하며, 이 광기록매체(27)에 의해 반사된 빔은 입사 경로의 역순으로 대물렌즈(26)를 통하여 평행빔이 되고 빔스프리터(24)에 의해 일부는 반사되고 일부는 투과된다. 이때 반사된 빔은 집속렌즈(29)를 통하여 집속되고, 원통형렌즈(31)를 통하여 광검출기(33)에 수광된다. 상기 광검출기(33)는 수광된 광량으로부터 포커스 및 트랙오차신호와 정보신호를 검출한다. 이때 상기 회절광학소자(28)를 투과하는 빔은 투과율이 낮은 중심부분으로 굴절되어 차광판을 설치했을때와 마찬가지로 스폿 사이즈가 감소하고, 광분포가 변화하여 광기록매체(27) 상에 수직 횡모드와 수평 횡모드의 광분포를 나타낸 제6도와 같은 그래프가 형성된다. 따라서 축소된 크기의 원형에 가까운 스폿이 형성되어 고밀도 기록과 초해상 재생을 얻을 수 있는 것이다.5 is a schematic view showing an optical arrangement of an optical head according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, a beam emitted from the light source 21 and transmitted through the diffractive optical element 28 passes through the collimating lens 22 to become parallel light, and the beam is partly blocked by the beam splitter 24. Transmitted and part is reflected. At this time, the transmitted beam forms a spot on the optical recording medium 27 through the objective lens 26, and the beam reflected by the optical recording medium 27 is parallel through the objective lens 26 in the reverse order of the incident path. It becomes a beam and part is reflected and part is transmitted by the beam splitter 24. At this time, the reflected beam is focused through the focusing lens 29 and received by the photodetector 33 through the cylindrical lens 31. The photodetector 33 detects focus and track error signals and information signals from the received amount of light. At this time, the beam passing through the diffractive optical element 28 is refracted to a central portion having low transmittance, and thus the spot size is reduced, and the light distribution is changed, as in the case of installing a light shield plate, so that the vertical transverse mode is on the optical recording medium 27. And a graph like FIG. 6 showing the light distribution in the horizontal transverse mode. Therefore, a spot close to the circular shape of a reduced size can be formed to obtain high density recording and super resolution reproduction.
또한, 제7도에 도시한 바와 같이 회절광학소자(28)를 통과한 빔은 0차 회절광과 ±1차 회절광 및 ±2차 회절광등으로 회절된다, 이 회절광들 중 0차 회절광 및 ±1차 회절광을 유효광으로 이용하여 통상의 3빔법으로 트래킹 오차신호를 검출 할 수 있다.Further, as shown in FIG. 7, the beam passing through the diffractive optical element 28 is diffracted into 0th order diffracted light, ± 1st order diffracted light, and ± 2nd order diffracted light, among which 0th diffracted light And the tracking error signal can be detected by a conventional three-beam method using the ± 1st order diffracted light as the effective light.
제8도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고밀도용 초해상도 광헤드의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 광원(21)과 빔스프리터(24) 사이의 광경로 상에 홀로그램소자(35)를 더 구비한 것에 그 특징이 있다. 상기 홀로그램소자(35)는 그 내부에 포함된 패턴에 따라 입사빔을 소정 각도만큼 회절 투과시킴에 의해 빔의 광로를 바꾸어 주고, 가우스 분포의 빔을 균일 광량 분포의 빔으로 바꾸어 준다. 이 홀로그램소자(35)의 특성을 이용하여 제6도에 도시한 바와 같은 수직 횡모드와 수평 횡모드의 광 분포를 형성하도록 조절함으로써 고밀도용 초해상을 위한 광헤드를 구현 할 수 있다.8 is a schematic view showing an optical arrangement of a high resolution optical head for high density according to another embodiment of the present invention. As shown, the hologram element 35 is further provided on the optical path between the light source 21 and the beam splitter 24. The hologram element 35 changes the optical path of the beam by diffraction-transmitting the incident beam by a predetermined angle according to the pattern included therein, and converts the beam of the Gaussian distribution into the beam of uniform light quantity distribution. By using the characteristics of the hologram element 35, an optical head for high resolution for high resolution can be realized by adjusting to form a light distribution in a vertical transverse mode and a horizontal transverse mode as shown in FIG.
또한, 제8도와 같이 트래킹 오차신호 검출방식에 따라 회절광학소자(28)와 홀로그램소자(35)를 동시에 구비함으로써 상기 홀로그램소자(35)를 통하여 가우스 분포의 레이저 빔을 균일 광량분포로 바꾸어 원형의 스폿이 형성되도록 하고, 상기 회절광학소자(28)를 통하여 전기 신호를 검출할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8, the diffraction optical element 28 and the hologram element 35 are simultaneously provided according to the tracking error signal detection method, thereby converting the Gaussian distribution laser beam into a uniform light amount distribution through the hologram element 35. The spot is formed, and an electrical signal can be detected through the diffractive optical element 28.
이상과 같은 본 발명의 광헤드는 광학적으로 신호를 기록, 재생함에 있어서, 회절광학소자(28)와 홀로그램소자(35)를 이용하여 광기록매체(27)에 형성되는 광스폿의 직경을 축소하는 점에 그 특징이 있으며, 회절광학소자(28)를 사용한 경우에 광원(21)에서 출사하는 가우스 분포의 빔은 중앙부에는 투과율이 낮고 가장자리 부분에는 투과율이 높은 회절광학소자(28)를 통하여 링 형상의 빔 분포를 이루에 함으로써, 종래의 차광판을 사용한 초해상도 광헤드의 단점인 광간섭을 억제하고, 지터특성을 개선할 수 있다.As described above, the optical head of the present invention reduces the diameter of the optical spot formed on the optical recording medium 27 using the diffractive optical element 28 and the hologram element 35 in optically recording and reproducing a signal. In the case where the diffractive optical element 28 is used, the beam of Gaussian distribution emitted from the light source 21 has a ring shape through the diffractive optical element 28 having a low transmittance at the center portion and a high transmittance at the edge portion. By achieving a beam distribution of, it is possible to suppress optical interference, which is a disadvantage of a super resolution optical head using a conventional light shielding plate, and to improve jitter characteristics.
또한, 상기 회절광학소자(28)를 통하여 회절된 빔을 이용하여 트래킹 오차신호를 검출할 수 있고, 상기 홀로그램소자(35)를 이용하여 가우스 분포의 빔을 균일 광량 분포의 빔으로 바꾸어 광기록매체(27)에 형성된 스폿의 크기를 작게 하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, a tracking error signal may be detected using a beam diffracted through the diffractive optical element 28, and the beam of a Gaussian distribution is converted into a beam having a uniform light amount distribution by using the hologram element 35. The effect of reducing the size of the spot formed in (27) can be obtained.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20230083394A (en) | 2021-12-02 | 2023-06-12 | 대한민국(국립재활원장) | Multifunctional bed which can be converted to a sitting posture and various postures for the prevention of bedsores, and has a moving function and a bath aid function |
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1994
- 1994-05-31 KR KR1019940012150A patent/KR100195082B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20230083394A (en) | 2021-12-02 | 2023-06-12 | 대한민국(국립재활원장) | Multifunctional bed which can be converted to a sitting posture and various postures for the prevention of bedsores, and has a moving function and a bath aid function |
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| KR950034130A (en) | 1995-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| S901 | Examination by remand of revocation | ||
| GRNO | Decision to grant (after opposition) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080130 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |