KR0137218B1 - 광픽업 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

광픽업

제1도는 본 발명에 따른 광픽업의 실시예를 도시한 광학배치도.

제2도는 상기 실시예 중 대물렌즈를 포함한 부분의 광학배치도.

제3도는 상기 실시예 중 보정렌즈의 전후에서의 광속상태를 개념적으로 도시한 설명도.

제4도는 종래의 광픽업의 각종예를 도시한 광학배치도.

제5도는 광픽업의 수광소자면 상에서의 광스포트 이동예를 도시한 정면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 광원2 : 평행평판형 빔 스플리터

6 : 물체(또는 광디스크)7 : 보정렌즈

8 : 수광소자

본 발명은 평행평판형 빔 스플리터를 이용한 광픽업에 관한 것이다. 종래 광디스크 장치 등에 이용되는 광픽업에서는 대물렌즈를 트래킹 방향으로 구동하였을 경우 수광소자 상에서 광스포트가 이동하여 포커싱에라 검출신호에 옵세트 오차가 발생한다. 이것을 회피하기 위해 각종 광학계(光學系)가 제안되어 있다. 제4도는 이와같은 광픽업 광학계의 각종 종래예를 도시한다.

제4도에 있어서, 부호 10은 광디스크의 회전중심을 표시하고, 20은 디스크의 반경방향선을 표시한다. 제4도(1)의 광학계는 프리즘으로 이루어진 빔스플리터(12)를 이용하여 원주형 렌즈(14)로 비점수차(非占收差)를 발생시키는 것이다. 부호 11은 레이저 광원, 13은 빔 스플리터(12)에서의 광속을 수직으로 굴절시켜 디스크의 기록트랙에 인도하는 반사경, 15는 수광배율 확대용 오목렌즈, 16은 수광소자이다. 반사경(13)과 디스크 사이에는 대물렌즈가 배치된다.

제4도(2)의 광학계는 빔 스플리터로서 평행평판형 빔 스플리터(22)를 이용한 광학계이며, 원주형렌즈(24)에 의하여 새로운 비점수차를 합성시키도록 되어있다. 부호 21은 레이저광원, 23은 빔 스플리터(22)에서의 광속을 수직으로 굴절시켜 디스크의 기록트랙에 인도하는 반사경, 25는 수광배율확대용 오목렌즈, 26은 수광소자이다. 반사경(23)과 디스크 사이에는 대물렌즈가 배치된다.

제4도(3)의 광학계는 빔 스플리터로서 평행평판형 빔 스플리터(32)를 이용하여 이 빔 스플리터(32)와 수광소자(36)를 연결하는 광축을 대물렌즈의 트랙구동 방향에 대하여 수십도(예를들면 45도) 경사지게 한 것이다. 상기 빔 스플리터(32)는 비점수차 광속을 수직으로 굴절시켜 디스크의 레이저광원, 33은 빔 스플리터(32)에서의 광속을 수직으로 굴절시켜 디스크의 기록트랙에 인도하는 반사경, 35는 수광배율확대용 오목렌즈, 36은 수광소자이다. 반사경(33)과 디스크 사이에는 대물렌즈가 배치된다.

이상 설명한 것들 중에 어느 광학계에서도 대물렌즈를 트래킹 방향으로 구동하였을 경우에 제5도(2)에 파선으로 표시한 바와같이 광스포트가 수광소자의 수광면을 4분할하여 서로 직교하는 분할선에 따르지않고 이동한다고 하면 포커싱에라 검출신호에 옵세트오차가 발생한다. 여기서 비점수차 발생방향을 대물렌즈의 트래킹 구동방향에 대하여 수십도 회전시켜, 제5도(1)에 도시한 바와같이 4분할 수광소자의 분할선에 따라 광스포트가 이동하도록하여 상기 옵세트오차가 적어지도록 하고 있다.

제4도(1)의 광학계에 의하면, 고가인 프리즘형 빔 스플리터를 이용할 필요가 있으므로 광픽업의 원가상승을 가져온다. 제4도(2)의 광학계로서는 미국특허, 제4,731,527호(일본 특개소 62-9537호)를 이용하는 것에 의하여 상기 옵세트오차가 적게되는 방향으로 합성된 비점수차의 발생방향을 변화시킬 수는 있지만 이 경우에는 빔 스플리터와 원주형 렌즈의 합성에 의해 비점수차를 발생시키고 있기 때문에 비점수차의 발생방향 또는 크기를 자유롭게 선택할 수 없으며, 설계의 자유도가 낮은 문제점이 있다.

제4도(3)의 광학계에 의하면 광축을 복잡하게 굴곡시켜야 하므로 제작상정밀도를 확보하는 것이 곤란하여 성능저하를 가져오기 쉽다. 그리고, 제4도 (2,3)의 광학계에 의하면 빔 스플리터의 비점수차에 의해 포커싱 에라를 생성시키기 위해 소정의 포커싱에라 검출특성을 얻어야 하며, 이 때문에 비점수차의 크기(비점격차)에 따른 평형평판형 빔 스플리터의 두께, 재질이 제약을 받는다. 또, 제4도의 어느 광학계에 있어서나 수광측의 배율을 소정의 값으로 하기 위하여는 오목렌즈 등의 별도의 부재를 필요로 한다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 저렴한 평행평판형 빔 스플리터의 광학계를 이용하여 대물렌즈의 트랙구동에 따른 수광소자면 상에서의 스포트 이동에 의한 포커시에라 검출신호에 발생하는 옵세트오차를 없게하는 동시에 임의의 수광배율을 용이하게 얻게되고, 또한 간단한 광학계로 조정이 용이하면서 고성능을 갖는 광픽업을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 물체와 수광소자 사이에 평행평판형 빔 스플리터를 배치한 광픽업에 있어서, 평행평한형 빔 스플리터와 수광소자 사이에 이방성 곡률면(異方性 曲率面)을 가진 보정렌즈를 배치하고, 상기 이방성 곡률면은 광빔이 빔 스플리터를 투과하는 것에 의해 발생하는 비점수차를 제거하는 동시에 새로운 다른 방향으로 임의 크기의 비점수차를 발생시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

광속이 평행평판형 빔 스플리터를 투과함에 따라 비점수차가 발생하게 된다. 이 비점수차는 보정렌즈의 이방성 곡률면에 의해 일단 제거되는 한편, 이방성 곡률면에 의해 새로운 비점수차가 발생하게 된다. 이 새로운 비점수차의 방향은 이것을 트래킹할 때의 렌즈구동방향에 대하여 약45도 경사지도록 구성되며, 이것에 의하여 포커싱에라 검출신호의 옵세트를 방지할 수 있다.

이하 제1도 내지 제3를 참조하면서 본 발명에 따른 광픽업의 실시예에 대하여 설명한다.

제1도 및 제2도에 있어서, 레이저광원(1)에서 나온 레이저빔은 회절격자(2)에 의해 0차광과 1차광으로 분리된다. 회절격자(2)를 통과한 빔은 평행평판형 빔 스플리터(3)에서 반사되어 광로굴절용 전반사경(4)을 거쳐 대물렌즈(5)에 의하여 대상물체인 광디스크(6)에 집광된다. 광디스크(6)에서 반사된 광빔은 대물렌즈(5), 전반사경(4)을 역으로 통과하여 빔 스플리터(3)를 투과한 후 보정렌즈(7)에 도달한다. 보정렌즈(7)를 투과한 광빔은 수광소자(8)에 도달한다.

대물렌즈(5)의 트래킹 구동방향(T-T)에 대하여 빔 스플리터(3) 또는 수광소자(8)를 포함한 광축(X-X)은 대략 수직으로 되어 있다. 전반사경(4)은 광디스크(6)의 면과 평행한 광축(X-X)을 직각으로 굴곡시켜 광축(Z-Z)으로 함으로써 픽업의 높이 치수를 억제하고 있다. 따라서 픽업의 높이치수를 억제할 필요성이 없을 경우에는 전반사경(4)을 생략하여 광축(X-X)을 다른 광축(Z-Z)에 일치시켜도 좋다.

빔 스플리터(3)와 대물렌즈(5) 사이에 콜리메이터(collimator)렌즈를 설치하여 대물렌즈를 무한배율로 할 수도 있다.

상기 보정렌즈(7)는 유리 또는 플라스틱 재료로 성형되며, 빔 스플리터(3)측과 수광소자(8) 측에 각각 이방성 곡률면(R1,R2)을 가지고 있다. 이방성 곡률면(R1)은 광빔이 빔 스플리터(3)를 투과하는 것에 의하여 발생한 비점수차(δm)를 제거하는 방향으로 비점수차(-δm)를 발생시키는 원환체면 또는 원주형면으로 되어 있다. 그리고 다른 쪽의 이방성 곡률면(R2)은 임의의 방향(원리상은 45도가 바람직하다)으로 비점수차(δc)를 발생시키는 동시에 수광소자(8) 면상의 결상배율(結傷倍率)을 소정값으로 하기위한 원환체면 또는 환상면으로 되어 있다.

상기 실시예의 동작을 설명한다.

제1도에 도시한 바와같이 보정렌즈(7) 앞쪽의 광속단면을 A, 전후 이방성 곡률면(R1,R2)의 중간의 광속단면을 B, 이방성 곡률면(R2)의 뒤쪽의 광속단면을 C로 한다. 빔 스플리터(3)는 경사진 평행평판형이기 때문에 빔 스플리터(3)를 투과한 수속광(收束光)에는 비점수차(δm)가 발생한다. 이 비점수차의 발생방향은 빔 스플리터(3)의 경사방향에 의하여 일의적으로 결정되며, 예를들면 제3도(A)에 도시한 바와같은 방향으로 발생한다. 여기에서는 대물렌즈(5)를 트래킹 방향으로 구동하였을 때 광스포트의 이동에 의한 포커싱에라 검출신호의 옵세트오차를 방지하기 위해 비점수차(δm)의 방향을 렌즈 구동방향에 대하여 약45도 경사지게 한다.

보정렌즈(7)의 면(R1)은 비점수차(δm)를 없애기 위하여 역방향의 비점수차를 발생시키는 이방성 곡률을 가진 원환체면 또는 원주형면으로 되어 있으므로 이것을 통과한 광빔은 제3도(B)에 도시한 바와 같이 수차(收差)를 포함하지 않는 구면수속파(球面收束波)로 된다.

또, 보정렌즈(7)의 면(R2)은 임의 방향(θ)에 이방성 축을 가진 원환체면 또는 화상면으로 되어있어 제3도(C)에 도시한 바와같이 상기 면(R2)의 곡률 이방성의 크기에 따라 새로운 비점수차를 발생한다. 이 비점수차의 크기는 픽업의 포커스에라 검출을 위하여 필요하므로 충분한 것이 되도록 한다. 상기 면(R2)은 그 평균곡률에 의하여 확대렌즈로 작용하고, 수광소자(8)의 면상에서의 결상배율(結傷倍率)이 픽업의 조립조정상 바람직한 소정의 배율이 되도록 설정한다. 콤팩트디스크용 픽업 등에서의 일반적인 것의 배율은 수광면에서의 스포트 치수 등에서 10 내지 20배의 것이 많다. 상기 새로운 비점수차의 방향은 이것을 트래킹 할 때 렌즈구동 방향에 대하여 약45도 경사를 가지게되며, 이에따라 포커싱에라 검출신호의 옵세트를 방지할 수 있다.

도시한 실시예에서는 보정렌즈(7)의 광축(S-S)을 광축(X-X)에 대하여 Φ만큼 경사지게하고 있다. 이것은 빔 스플리터(3)에서 발생하는 코어수차의 영향을 없게하기 위한 것으로, 코어 수차의 영향을 특성상 무시할 수 없을 경우에는 이와같은 방식을 이용할 수 있다.

상기 실시예에 의하면 1개의 단일렌즈에 평행평판형 빔 스플리터의 비점수차를 없게하는 기능과 임의 방향에 새로운 비점수차를 발생시켜 수광소자면 상에서의 결상배율을 소정의 값으로 하는 기능을 집약시켰기 때문에 이하 설명하는 바와같은 많은 이점을 가지고 있다.

(1) 원환체면 또는 환상면으로 되는 이방성 곡률면에 의하여 비점수차의 크기 또는 방향이 자유롭게 선택되기 때문에 설계의 자유도가 매우 높은 동시에 최적의 광학계를 얻을 수 있다.

(2) 빔 스플리터 및 이들과 수광소자를 연결하는 광축을 자유롭게 선택할 수 있기 때문에 광헤드의 형상설계의 자유도가 높은 간소한 광학계를 구성할 수 있다.

(3) 광학소자를 적게 할 수 있으며, 정밀도의 유지가 용이하므로 조정작업의 효율, 즉 작업성이 높다.

(4) 빔 스플리터에 의하여 발생하는 비점수차는 보정렌즈에 의하여 용이하게 없앨 수 있기 때문에 포커싱 에라 검출특성에 하등 영향을 주지않고 빔 스플리터의 재질 또는 두께 등을 자유롭게 선택할 수 있다.

또한 보정렌즈의 2개면(R1,R2)은 이것을 전후로 교체하여도 좋다. 이 경우 각 면의 광축방향의 위치가 전후로 교체되는 것은 최적 곡률이 다소 변하는 것은 물론이다. 빔 스플리터(아이소 레이터)로서는 편광경 또는 프리즘을 이용하여도 좋으며 하프미러 또는 하프프리즘 등이 무편광형 타입을 이용하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 보정렌즈에 평행평판형 빔 스플리터의 비점수차를 없애는 기능과 임의 방향으로 새로운 비점수차를 발생시켜 수광소자 면상에서의 결상배율을 소정의 값으로 하는 기능을 집약시켰기 때문에 이방성 곡률면에 의하여 비점수차의 크기 또는 방향을 자유롭게 선택할 수 있으며, 설계의 자유도가 매우 높으면서도 최적의 광학계를 얻을 수 있다. 또, 빔 스플리터 및 이들과 수광소자를 연결하는 광축을 자유롭게 선택할 수 있기 때문에 광헤드 형상설계의 자유도가 높고 간소한 광학계를 구성할 수 있다. 그리고 보정렌즈를 단일 렌즈로 하는 것에 의해 광학소자를 적게 할 수 있으며 정밀도의 유지가 용이하므로 조정 작업의 효율성도 높다.

Claims (6)

1. 물체(6)와 수광소자(8) 사이에 평행평판형 빔 스플리터(3)를 배치하고, 이 빔 스플리터(3)를 개재하여 광원(1)에서의 광빔을 물체(6)에 조사하여 상기 빔 스플리터(3)를 투과한 물체에서의 반사광을 수광소자(8)에 인도하게 한 광픽업에 있어서, 상기 평행평판형 빔 스플리터(3)와 수광소자(8) 사이에 이방성 곡률면(異方性 曲率面)을 가진 보정렌즈(7)를 배치하고, 상기 이방성 곡률면은 상기 광빔이 빔 스플리터(3)를 투과하는 것에 의해 발생하는 비점수차를 제거하는 동시에 새로운 다른 방향으로 임의 크기의 비점수차를 발생시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
2. 제1항에 있어서, 보정렌즈(7)의 단일렌즈로 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
3. 제1항에 있어서, 보정렌즈(7)의 평행평판형 빔 스플리터(3) 측의 이방성 곡률면(R1)은 상기 평행평한형 빔 스플리터(3)를 투과하는 것에 의해 발생한 비점수차를 제거하는 방향으로 비점수차를 발생시키는 원환체면 또는 원주면으로 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
4. 제1항에 있어서, 보정렌즈(7)의 수광소자(8) 측의 이방성 곡률면(R2)은 임의방향으로 비점수차를 발생시키는 동시에 수광소자면 상의 결상배율을 소정의 값으로 하기위한 원환체면 또는 환상면으로 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
5. 제3항에 있어서, 보정렌즈(7)의 수광소자(8) 측의 이방성 곡률면(R2)에 의한 비점수차의 발생방향을 보정렌즈(7)의 평행평판형 빔 스플리터(3) 측의 이방성 곡률면(R1)에 의한 비점수차의 발생방향에 대하여 대략 45도 경사지도록 한 것을 특징으로 하는 광픽업.
6. 제1항에 있어서, 물체(6)와 평행평판형 빔 스플리터(3) 사이에 전반사경(4)을 배치하고, 광디스크면과 평행한 평행평판형 빔 스플리터(3) 또는 수광소자(8)를 포함한 광축(X-X)을 직각방향으로 굴절시켜 광축(Z-Z)을 형성한 것을 특징으로 하는 광픽업.

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