KR0141006B1 - Optical pick-up available dual focusing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고가이면서도 제작이 매우 까다로운 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 사용하지 않고서도 보다 우수한 광학 특성을 갖는 이중 포커싱이 가능한 광픽업 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pickup apparatus capable of double focusing having better optical characteristics without using a holographic optical element (HOE), which is expensive and very difficult to manufacture.
종래 기술은 고가이면서도 제작이 매우 까다로운 HOE의 사용으로 많은 광이 회절에 의한 손실이 발생하여 사용되는 광의 효울이 낮을 뿐 아니라 고차회절된 광에 의해 잡음이 커지며 제품의 실용화가 용이하지 못한 문제점이 있고 또한 편광 빔 분리기와 다수개의 미러 및 入/ 4 플레이트를 사용하므로 이 역시도 제작이 용이하지 못하고이로 인해 제품코스트가 상승되는 문제점이 있다.In the prior art, the use of HOE, which is expensive and very difficult to manufacture, causes a lot of light to be lost due to diffraction, resulting in low efficiency of light used, and high noise due to high order diffracted light. In addition, since a polarizing beam splitter and a plurality of mirrors and 入 / 4 plates are used, this is also not easy to manufacture, and there is a problem in that the product cost is increased.
이를 개선코자 하여 본 발명은 기존의 HOE 또는 편광 빔 분리기를 사용하지 않고 구조가 간단한 비등방성 북굴절(Anisotropic)특성을 갖는 플레이트 또는 플레이트형 렌즈를 사용하여 제조공정의 단순화를 도모함으로써 제품의 양산성 향상 및 코스트를 절감 할 수 있도록 한 것이다.To improve this, the present invention aims to simplify the manufacturing process by using a plate or plate-type lens having an anisotropic characteristic with simple structure without using a conventional HOE or polarizing beam splitter. To improve and reduce costs.
Description
제 1 도는 종래의 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치의 결상 광학계 구성도로서 (a)는 일실시예의 구성도, (b)는 다른 실시예의 구성도.1 is a configuration diagram of an imaging optical system of a conventional dual focusing optical pickup apparatus, in which (a) is a configuration diagram of one embodiment and (b) is a configuration diagram of another embodiment.
제 2 도는 본 발명에 의한 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치의 결상 광학계 구성도로서. (a)는 일실시예의 구성도, (b) 는 다른 실시예의 구성도.2 is a configuration diagram of an imaging optical system of an optical pickup apparatus capable of double focusing according to the present invention. (a) is a block diagram of one embodiment, and (b) is a block diagram of another embodiment.
제 3 도의 (a)내지 (c)는 본 발명에 의한 플레이형 렌즈의 작용 설명도3 (a) to 3 (c) are explanatory diagrams of the operation of the play type lens according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 레이저 다이오드 2 : 시준 렌즈1: laser diode 2: collimating lens
3 : 호로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element)3: holographic optical element
4 : 대물렌즈 5 : 편광 빔 분리기4: objective lens 5: polarized beam separator
10 : 플레이트 20 : 플레이트형 렌즈10: plate 20: plate-type lens
D1: 고밀도 디스크 D2 :일반 디스크D 1 : High Density Disc D 2: Normal Disc
no : 정상광선(Ordinary Ray) ne : 비정상광선 (Extra - Ordinary Ray)no: Ordinary Ray ne: Extra-Ordinary Ray
본 발명은 이중 포커싱(Dual Focusing)이 가능한 광픽업장치에 관한 특히 고가이면서도 제작이 매우 까다로운 홀로그래픽 광학소자(HOE)를 사용하지 않고서도 보다 우수한 광학특성을 갖는 포커싱 광픽업장치에 관한 것이다BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup apparatus capable of dual focusing, particularly to a focusing optical pickup apparatus having better optical characteristics without using a holographic optical element (HOE), which is expensive and very difficult to manufacture.
종래의 이중 포커싱 기능을 갖는 광픽업장치는 제 1 도의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 HOE(3)와 편광 빔 분리기 (Polarization Beam Splitter)를 사용한 2가지 형태로 구성되어져 있다. 제 1 도의 (a) 에 도시된 전자의 경우는 레이저 다이오드 (1)에서 발사된 빔은 시준렌즈(collimator Lens)(2)를 통하여 평행 빔으로 되고 이 평행빔은 HOE(3)에 입사된다.The conventional optical pickup apparatus having a dual focusing function is composed of two types using the HOE 3 and the polarization beam splitter as shown in FIGS. 1A and 1B. In the case of the electron shown in Fig. 1 (a), the beam emitted from the laser diode 1 becomes a parallel beam through a collimator lens 2 and the parallel beam is incident on the HOE 3.
이와 같이 HOE(3)에 입사된 빔중에서 회절되지 않는 0차 빔은 그대로 대물렌즈(4)에 입사되어 높은 개구수(NA)를 갖는 상태로 되어 두께가 0.6㎜인 고밀도 디스크(D1)의 신호를 읽게 된다.In this way, the zero-order beam which is not diffracted among the beams incident on the HOE 3 enters the objective lens 4 as it is, and has a high numerical aperture NA, so that the high-density disk D 1 having a thickness of 0.6 mm is used. The signal will be read.
한편 HOE(3)에 입사된 빔 중에서 회절된 1차 빔은 HOE(3)를 통해 발산된 상태로 대물렌즈(4)에 입사되어 낮은 개구수(NA)를 갖는 상태로 되어 이 경우에는 두께가 1.2㎜인 일반디스크(D2)의 신호를 읽게된다.On the other hand, among the beams incident on the HOE 3, the diffracted primary beam is incident on the objective lens 4 in a state diverging through the HOE 3 to have a low numerical aperture NA, in which case the thickness is The signal of the general disc D 2 of 1.2 mm is read.
제 1도의 (b)에 도시된 후자의 경우는 레이저 다이오드(1)에서 발사된 빔은 상기한 바와같이 시준레즈(2)를 통하여 평행빔으로도고 이 평행빔은 편광 빔분리기(5)를 통해 투과파 (P파)와 반사파(S파)로 분리되는데 상기한 투과파(P파)는 그대로 대물렌즈(4)에 입사되어 높은 개구수(NA)를 갖는 상태로 되어 고밀도 디스크(D1)의 신호를 읽게 된다.In the latter case shown in (b) of FIG. 1, the beam emitted from the laser diode 1 is turned into a parallel beam through the collimation legs 2 as described above, and the parallel beam is passed through the polarization beam splitter 5. transmission wave (P-wave) and reflected wave above are separated to the (S-wave) transmitted wave (P-wave) is incident on the same objective lens 4 is in a state having a high numerical aperture (NA) of the high density disc (D 1) Will be read.
한 편 편광빔 분리기(5)를 통해 분리된 반사파(S파)는 제 1의 入/4플레이트(6), 제 1미러(7), 제 1의 入/4 플레이트(6), 편광빔 분리기(5) 제 2 의 入/4 플레이트(8), 제 2 미러(9), 제 2의 入/4 플레이트(8) 및 편광빔 분리기(5)를 순차적으로 통해 대물렌즈(4)에 입사되어 낮은 개구수(NA)를 갖는 상태로 되어 일반 디스크(D2)의 신호를 읽게 된다.On the other hand, the reflected wave (S wave) separated by the polarization beam splitter 5 is provided with a first insert / 4 plate 6, a first mirror 7, a first insert / 4 plate 6, and a polarization beam separator. (5) Through the second immersion / 4 plate 8, the second mirror 9, the second immersion / 4 plate 8, and the polarization beam separator 5, they are sequentially incident on the objective lens 4 The state is set to have a low numerical aperture NA, and the signal of the general disc D 2 is read.
그러나 이러한 종래기술에 있어 전자의 경우는 고가이면서도 제작이 매우 까다로운 HOE의 사용으로 많은 광이 회절에 의한 손실이 발생하여 사용되는 광의효율이 낮을 뿐 아니라 고차 회절된 광에 의해 잡음이 커지며 제품의 실용화가 용이하지 못한 문제점이 있고 후자의 경우는 편광 빔 분리기와 다수개의 미러 및 入/4 플레이트를 사용하므로 이역시도 제작이 용이하지 못하고 이로 인해 제품 코스트가 상승되는 문제점이 있었다.However, in the case of the former, the use of HOE, which is expensive and very difficult to manufacture, causes a lot of light to be lost due to diffraction, resulting in low efficiency of light used, and high noise due to high-order diffracted light. In the latter case, since the polarizing beam splitter and the plurality of mirrors and 入 / 4 plate are used, the production cost is not easy because of this, and thus the product cost is increased.
따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하여 제안된 것으로서, 기존의 HOE 또는 편광 분리기를 사용하지 않고 구조가 간단한 비등방성 복굴절(Anisotropic)특성을 갖는 플레이트 또는 플레이트형 렌즈를 사용하여 제조공정의 단순화를 도모함으로써 제품으 양산성향상 및 코스트를 절감할 수 있도록 한 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치를 제공함을 그 목적으로 하는 것이다.Therefore, the present invention is proposed to solve the problems of the prior art, a manufacturing process using a plate or plate-type lens having a simple anisotropic birefringence (Anisotropic) characteristics without using a conventional HOE or polarization separator The aim of the present invention is to provide an optical pickup device capable of double focusing, which can improve the mass production efficiency and reduce the cost of the product.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 2 도의 (a)는 본 발명에 의한 일실시예의 결상 광학계 구성도로서 이에 도시한 바와 같이 빔을 주사하는 레이저 다이오드(1)와 상기 레이저 다이오드(1)에서 주사된 빔을 입사 받아 정상광선(Ordinary Ray)(no)과 비정상 광선(Extra - orainary Ray)(ne)에 대하여 각각 상이한 광학특성을 갖는 비등방성 복굴절 플레이트(10)와 상기 비등방성 복굴절 플레이트 (1) 를 통과한 정상광선과 비정상광선을 평행빔으로 만드는 시준레즈(2)와 상기 시준렌즈(2)를 통과한 평행빔을 고밀도 디스크(D1) 및 일반 디스크(D2)에 집광하는 대물렌즈(4)로 구성된것이다.FIG. 2 (a) is a schematic diagram of an imaging optical system according to an embodiment of the present invention. As shown therein, a laser diode 1 for scanning a beam and a beam scanned by the laser diode 1 are incident to normal light beams. Normal and abnormal light passing through the anisotropic birefringence plate 10 and the anisotropic birefringence plate 1 having different optical characteristics for Ordinary Ray) (no) and Extra-orainary Ray (ne), respectively It consists of a collimation legs (2) for making a parallel beam and an objective lens (4) for condensing the parallel beam passing through the collimating lens (2) on a high-density disk (D 1 ) and a general disk (D 2 ).
또한 제 2의 (b)는 본 발명에 의한 다른 실시예의 결상 광학계 구성도로서 이는 제 2 도의 (a)에 도시된 비등방성 복굴절 플레이트(10)에 대신하여 비등방성 복굴절 플레이트형 렌즈(20)를 설치 구성한 것이고 그밖의 구성은 제 2도의 (a)와 동일하다.Also, (b) of FIG. 2 is an image forming optical system configuration according to another embodiment of the present invention, which replaces the anisotropic birefringent plate lens 20 instead of the anisotropic birefringence plate 10 shown in FIG. The other components are the same as those in Fig. 2 (a).
또한 제 2 도의 (b )에서는 비등방성 복굴절 플레이트형 렌즈(20)를 레이저 다이오드(1)와 시준렌즈(2) 사이에 설치 구성한 예를 도시하였으나 상기 비등방성 복굴절 플레이트형 렌즈(20)를 시준렌즈(2)와 대물렌즈(4) 사이에 설치 구성하더라도 제 2도의 (b)와 동일한 효과를 얻을 수가 있다.In addition, in FIG. 2B, an anisotropic birefringent plate-type lens 20 is provided between the laser diode 1 and the collimating lens 2, but the anisotropic birefringent plate-type lens 20 is provided by the collimation lens. Even if it is provided between (2) and the objective lens 4, the same effect as (b) of FIG. 2 can be obtained.
또한 제 2도의 (b)에서 시준 렌즈(2)를 설치하지 않고 상기 비등방성 복굴절 플레이트형 렌즈(20)를 레이저 다이오드(1)와 대물렌즈(4) 사이에 설치 구성하더라도 제 2 도의 (b) 와 동일한 효과를 얻을 수가 있다.In addition, even if the anisotropic birefringent plate lens 20 is installed between the laser diode 1 and the objective lens 4 without the collimating lens 2 in FIG. 2 (b), FIG. You can get the same effect as
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 제 3 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3 the operation and effect of the present invention configured as described above is as follows.
광픽업장치에서 정상광선(no)과 비정상 광선(ne)에 대하여 굴절율이 서로 다른 재료를 사용하면 정상광성(no)과 비정상광선(ne)의 광로가 달라지므로 두개의 각 특성의 광선에 대하여 높은 개구수를 갖도록 하는 광학적 배치와 보다 낮은 개구수를 갖는 광학적 배치로 구분된다.In the optical pickup apparatus, when materials having different indices of refraction for the normal light (no) and the abnormal light (ne) are used, the optical paths of the normal light (no) and the abnormal light (ne) are different. It is divided into an optical arrangement having a numerical aperture and an optical arrangement having a lower numerical aperture.
이러한 배경하에 제 2도의 (a)에 도시된 본 발명 일실시예의 비등방성 복굴절 특성을 갖는 플레이트(10)는 정상광성(no)에서는 평행판 (parallel plate)역활을 하고 비정상광선(ne)에서는 두께가 다른 플레이트 역활을 한다.Under such a background, the plate 10 having the anisotropic birefringence characteristic of the embodiment of the present invention shown in (a) of FIG. 2 serves as a parallel plate at normal light (no) and a thickness at abnormal light (ne). Plays a different plate.
한편 제 2 도의 (b)에 도시된 본 발명 다른 실시예의 비등방성 복굴절 특성을 갖는 플레이트형 렌즈(20)는 정상광선 (no)에서는 일실시예와 같은 평행판 역활을 하고 비정상광선(ne)에서는 렌즈 역활을 하게 되므로 정상 광선(no)과 비정상 광선(ne)에 대하여 각각 상이한 광학 특성을 갖게되는데 이들 각각의 경우에 대하여 상세히 설명한다.Meanwhile, the plate-shaped lens 20 having the anisotropic birefringence characteristic according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 2 (b) functions as a parallel plate in the normal light no as in one embodiment, and in the abnormal light ne Since the lens serves as a lens, the optical beams have different optical characteristics with respect to the normal light beam no and the abnormal light beam ne. Each of these cases will be described in detail.
일실시예 (제 2 도의 (a)참조)One Embodiment (See FIG. 2 (a))
개구수(NA)가 높은 경우 즉 고밀도 정보기록 재상 경우에는 대물렌즈(4)에 입사되는 광선이 평행하도록 하고 개구수(NA)가 보다 낮은 경우에는 대물렌즈(4)에 광선이 발산되도록 해야 한다.When the numerical aperture NA is high, that is, when the high-density information recording image is reproduced, the light rays incident on the objective lens 4 should be parallel, and when the numerical aperture NA is lower, the light rays should be emitted to the objective lens 4. .
먼저 정상광선(no)의 굴절율이 비정상 광선(ne)의 굴절율보다 작은 경우에는 정상광선(no)의 굴절율에 플레이트(10)의 두께에 해당되는 것을 고려하여 레이저 다이오드(1)의 위치를 시준렌즈(2)의 초점위에 두도록하여 시준렌즈(2)를 통한 레이저 광선은 평행 상태가 되도록 한다.First, when the refractive index of the normal light no is smaller than the refractive index of the abnormal light ne, the position of the laser diode 1 is determined by considering that the refractive index of the normal light no corresponds to the thickness of the plate 10. Place the laser beam through the collimating lens 2 in parallel so that it is positioned above the focal point of (2).
한편 비정상 광성(ne)에 대한 경우에는 플레이트(10)의 굴절율이 다르므로 레이저 다이로드(1)의 위치가 초점 내부에 위치하는 것으로 되어 레이저 광선은 발산 상태로 되어 대물렌즈(4)에 입사되므로 낮은 개구수 (na)에도 대응할수가 있다.On the other hand, since the refractive index of the plate 10 is different in the case of the abnormal light ne, the position of the laser die rod 1 is located inside the focal point, and the laser beam is divergent and enters the objective lens 4. It is also possible to cope with a low numerical aperture na.
다른 실시예 (제 2 도의 (b ) 참조)Another embodiment (see (b) of FIG. 2)
플레이트형 렌즈(20)는 정상광선(no)에 대하여는 평행판 역활을 하고 비정상 광선(ne)에 대하여는 렌즈 역활을 하도록 되어 있다.The plate-shaped lens 20 serves as a parallel plate for the normal light no and a lens for the abnormal light ne.
즉 no 〉ne, no 〈 ne 인 경우를 들수가 있는데 이 경우 렌즈 고율(curvature)의 부호에 따라 파워(power)가 + 혹은 - 로 될수가 있다.That is, if no> ne and no <ne, the power may be + or-depending on the sign of the lens curvature.
제 3 도의 (a)의 경우에서 ne 〉no 상태이면 파워가 +로 되고 no 〉ne 상태이면 파워가 -로 된다.In case of (a) of FIG. 3, the power becomes + when ne> no state and the power becomes − when no> ne state.
제 3 도의 (b)의 경우는 제 3 도의 (a)의 경우와 반대이다The case of (b) of FIG. 3 is the reverse of the case of (a) of FIG.
또한 제 3 도의 (c)의 경우도 예상할 수 있는데 이는 제 3 도의 (b)의 경우와 동일효과를 얻을 수가 있다.In addition, the case of FIG. 3 (c) can be expected, which can achieve the same effect as the case of FIG. 3 (b).
상기한 모든 경우에서와 같이 플레이트형 렌즈(20)가 정상광선(no)에 대하여는 평행판으로 작용하고 비정상광선(ne)에 대하여는 렌즈로서 작용하도록 함으로써 정상광선(no)에 대하여는 높은 개구수(NA)를 갖도록 하고 비정상광선(ne)에 대하여는 보다 낮은 개구수(NA)를 갖도록 한다.As in all of the above cases, the plate-shaped lens 20 acts as a parallel plate for the normal light no and acts as a lens for the abnormal light ne, thereby increasing the numerical aperture (NA) for the normal light no. ) And lower numerical aperture (NA) for the abnormal light (ne).
이 경우에 비정상 광선(ne)에 대한 초점기이의 시차(parkxodl)치는 f ~ C/△n이다.In this case, the parallax (parkxodl) value of the focus difference with respect to the abnormal light beam ne is f to C / Δn.
여기서 C : no = ne , ne ≠ ne 면의 곡면의 곡률(Curvature)이다.Where C: no = ne and the curvature of the surface of ne ≠ ne.
상기 플레이트형 렌즈(20)가 정상 광선(no)에 대하여 높은 개구수(NA)를 갖도록 하여 고밀도 디스크(D1)의 신호를 읽는 경우에 대하여 설명한다.The case where the plate-shaped lens 20 has a high numerical aperture NA with respect to the normal light ray no to read the signal of the high density disk D 1 will be described.
정상 광선(no)인 경우에 평행판은 렌즈로서의 파워는 0이므로 시준렌즈(2)를 통해 평행 광선이 되도록 하면 대물렌즈(4)는 평행광선에 입사되므로 높은 개구수(NA)에 해당되어 고밀도 디스크(D1) 신호를 읽게 된다.In the case of the normal light beam (no), the parallel plate has a power of 0, so when the parallel light beam is passed through the collimating lens 2, the objective lens 4 is incident on the parallel light beam, so it corresponds to a high numerical aperture (NA) and thus high density. The disk D1 signal is read.
한편 비정상 광선(ne)인 경우에 -파워인 평행판과 시준렌즈(2)의 결합으로 시준렌즈(2)에서 출사되는 광은 발산광이 되므로 대물렌즈(4)에 의하여 출사되는 광은 낮은 개구수를 갖게 된다.On the other hand, in the case of the abnormal light beam (ne), the light emitted from the collimating lens (2) by the combination of the parallel plate and the collimating lens (2) becomes divergent light, so the light emitted by the objective lens (4) has a low aperture. You have a number.
즉 정상광선(no)의 경우에는 고밀도 디스크(D1)의 신호를 읽게 되고 비정상광선(ne)의 경우에는 일반디스크(D2)의 신호를 읽게 된다.That is, in the case of the normal light no, the signal of the high density disk D 1 is read, and in the case of the abnormal light ne, the signal of the general disk D 2 is read.
이 경우 비정상 광선(ne)에 대한 플레이트의 파워를 계산하고 시준렌즈(2)의 파워를 고려한 통합 렌즈로 볼수가 있으므로 통합된 렌즈의 초점길이 (f)는In this case, the focal length (f) of the integrated lens is calculated as the integrated lens considering the power of the collimating lens 2 is calculated by calculating the power of the plate against the abnormal light beam ne.
이다. to be.
여기서 fplate는 C / △n이고 dplate - collimator는 플레이트형렌즈(20)와 시준렌즈(2) 사이의 거리이다Where fplate is C / Δn and dplate-collimator is the distance between the plate lens 20 and the collimator lens 2
즉 본 발명의 와 다른 실시예에 있어서 모두 정상광선 (no)과 비정상광선(ne)의 파워비는 레이저 다이오드(1)의 방향을 조정하여 달성할 수가 있고 그의 방향은 비등방성 복굴절 플레이트의 결합체의 방향과 레이저 다이오드(1) 방향에 의해 결정된다.That is, in the embodiments different from the present invention, the power ratio of the normal light beam (no) and the abnormal light beam (ne) can be achieved by adjusting the direction of the laser diode (1) and the direction of the combination of the anisotropic birefringent plate Direction and laser diode 1 direction.
이상에서와 같이 본 발명은 구조가 간단한 비등방선 복굴절(Anisotropic) 특성을 갖는 플레이트 또는 플레이트형 렌즈를 사용함으로써 제조공정의 단순화 및 제품코스트 절감을 도모할 수가 있고 또한 광사용 효율이 우수하므로 신호대잡음(S/ N)비 특성을 향상시킬 수가 있는 것이다.As described above, the present invention can simplify the manufacturing process and reduce the product cost by using a plate or plate-type lens having anisotropic birefringence (Anisotropic) characteristics with a simple structure, and also has excellent light use efficiency. S / N) ratio characteristics can be improved.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070221 Year of fee payment: 10 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |