KR0167929B1 - 일체형 광 픽-업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 광학소자를 일체로 집적 형성하여 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화에 기여할 수 있도록 하는 일체형 광 픽-업장치에 관한 것이다.

이를 위하여 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 있어서, 다수의 광학소자가 안치되는 실리콘기판, 소정의 파장으로 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드, 상기 실리콘기판 일측 상부에 집적 형성되어 상기 레이저 다이오드가 안치되며 방열기능을 갖는 지지체, 상기 실리콘기판의 타측 상부에 집적 형성되어 상기 레이저 다이오드로부터 방출되는 빔을 일정한 비의 반사광과 투과광으로 분리하는 빔 스플리트, 상기 지지체에 소정간격을 두고 배치되며 상기 실리콘기판 상부에 집적 형성되어 상기 빔 스플리트를 통해 되돌아오는 디스크의 광정보를 검출하는 광검출기, 상기 빔 스플리트의 일측면에 일체로 형성되어 이상광선은 투과하고, 상광선은 회절시켜 디스크상의 정보를 검출하게 하는 복굴절 회절격자, 상기 빔 스플리트의 상부에 일체로 형성되어 이상광선은 상광선로, 상광선는 이상광선으로 변환하는 파장변환부로 구성되는 것이다.

Description

일체형 광 픽업장치

제1도는 종래의 광 픽업장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 일체형 광 픽업장치의 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 복굴절 회절격자의 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

54 : 대물렌즈 55 : 디스크

61 : 실리콘기판 62 : 지지체

63 : 레이저 다이오드 64 : 빔 스플리트

65 : 파장변환부 66 : 제2광검출기

67 : 복굴절 회절격자 67a : 교환영역

67b : 비교환영역 67c : 위상보상막

67d : 글래스(GLASS)

본 발명은 다수의 광학소자를 일체로 집적 형성되는 광 픽업장치에 관한 것으로, 특히 광학소자를 일체로 배열하는 경우 에러신호검출수단과 편광변환수단을 일체로 형성시켜 설치하므로 정확한 에러신호검출과 광효율을 향상시켜 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화에 기여할 수 있도록 하는 일체형 광 픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 오디오 디스크(DAD), 디지털 비디오 디스크(DVD)등과 같은 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호를 재생시키는 광 픽업장치는 대물렌즈, 빔 스플리트, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기 등의 개개부품을 사용하여 조립한다.

이러한 광 픽업장치는 다수 광학소자의 조립 과정과 위치선정의 정확도에 따라 개별 부품의 크기 및 설치의 제한을 받게 되며, 부품 상호간의 위치선정을 조절하는 메카니즘이 필요함으로서 광 픽업장치의 초소형화 할 수 없는 단점이 있다.

즉, 일반적으로 사용되는 광픽업(OPTICAL PICK-UP)장치의 구조는 제1도에 도시된 바와 같이 레이저광을 발생하는 레이저 다이오드(51)의 일측에는 레이저광을 포커스 및 트래킹 에러검출용의 광으로 분리하는 회절격자(52)가 소정 간격을 두고 설치된다.

그리고 상기 회절격자(52)의 일측에는 소정의 기울기를 갖도록 설치되고 일정한 비의 반사율과 투과율을 가져 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하는 빔 스플리트(53)가 배치된다.

또한 상기 빔 스플리트(53)의 상부에는 소정 파장 이하의 회절한계 성능을 갖고 상기 분리된 광을 집광하여 디스크(55)상에 포커싱시켜 기록된 정보를 읽는 대물렌즈(54)가 소정 간격을 두고 설치되며, 상기 빔 스플리트(53)의 하부에는 대물렌즈(54)를 통해 디스크(55)상에 기록된 광정보를 전류로 변환하는 광검출기(56)가 소정간격을 두고 설치되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 종래 광 픽업장치는, 먼저 레이저 다이오드(51)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저광을 송출하게 되며, 이러한 레이저광은 회절격자(52)를 경유함에 따라 트랙킹 에러 검출용으로 쓰리 빔(THREE BEAM : 0차광, ±1차광)으로 분리하여 방사한다.

따라서 상기의 회절격자(52)에 의해 트랙킹용으로 분리된 광은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔 스플리트(53)로 입사되어 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하게 되며, 상기 반사광은 대물렌즈(54)에 의해 소정파장 이하의 회절한계 성능으로 광을 집광하여 디스크(55)상에 보내어져 디스크(55)상에 약 1.6㎛정도의 촛점을 맺혀 디스크(55)에 기록된 정보를 읽게 된다.

즉 대물렌즈(54)에 의해 약 1.6㎛정도의 에어리 형태로 집광되어 디스크(55)의 신호면에 조사되며, 이 빛은 데이터가 기록된 피트(55a)가 없는 곳에서는 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(55a)가 있는 곳에서는 광이 피트(55a)에 의해 회절되어 대물렌즈(54)의 범위 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(56)에 광량차이를 발생시킨다.

한편 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도가 피트(55a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(54)와 빔 스플리트(53)를 통해 광검출기(56)로 보내어져 알.에프(RF)신호, 포커스신호, 트랙킹신호를 전류로 변환시키며, 이 변환된 전류를 미도시된 제어회로에 의해 원래의 신호로 복조함으로서 디스크(55)상에 기록된 오디오신호를 재생할 수 있는 것이다.

이와 같은 종래 광 픽업장치는, 빔 스플리트, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기의 광학부품들이 각각 독립적으로 제작되어 조립에 의해 광픽업 장치가 구성됨에 따라 조립시 발생되는 기구적인 오차에 의해 동작시 에러가 발생율이 높을 뿐만 아니라 위치선정의 정확도에 따라 개별 부품의 크기 및 설치의 제한을 받게 됨으로써 소형화 하기에 많은 어려움이 있으며, 특히, 광학소자가 일체화되는 경우에는 에러신호 부여수단의 설치가 어려우며 광학소자의 일체화로 인하여 레이저광의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 광 픽업장치의 소형화를 위해 실리콘기판에 다수의 광학소자를 일체로 집적 형성하여 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화에 기여할 수 있으며 에러신호 부여수단을 손쉽게 설치하며 광효율을 향상시킬 수 있도록 하는 일체형 광 픽업장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽업장치에 있어서, 다수의 광학소자에 안치되는 실리콘기판, 소정의 파장으로 레이저광을 발생하는 레이저 다이오드, 상기 실리콘기판 일측 상부에 집적 형성되어 상기 레이저 다이오드가 안치되며 방열기능을 갖는 지지체, 상기 실리콘기판의 타측 상부에 집적 형성되어 상기 레이저 다이오드로부터 방출되는 광을 일정한 비의 반사광과 투과광으로 분리하는 빔 스플리트, 상기 지지체에 소정간격을 두고 배치되며 상기 실리콘기판 상부에 집적 형성되어 상기 빔 스플리트를 통해 되돌아오는 디스크의 광정보를 검출하는 광검출기, 상기 빔 스플리트의 일측면에 일체로 형성되어 트랙킹 에러신호를 부여하는 복굴절 회절격자, 상기 빔 스플리트의 상부에 일체로 형성되어 레이저광의 편광성을 변환시키는 파장변환부로 구성된 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 일체형 광 픽업장치의 구성도로, 실리콘기판(61)의 일측에는 소정의 파장으로 레이저광을 발생하는 레이저 다이오드(63)가 안치되며 방열기능을 갖는 지지체(62)가 형성되고, 상기 실리콘기판(61)의 타측에는 상기 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 광을 일정한 비의 반사광과 투사광으로 분리하는 빔 스플리트(64)가 집적 형성되어 있다.

그리고 상기 빔 스플리트(64)의 상부에는 레이저 다이오드(63)으로부터 방출된 레이저광의 편광성을 변환시키는 예컨데, 직선편광을 원편광으로 변환하거나 그 반대로 편광성을 변환시키는 λ/4 플레이트의 파장변환부(65)가 일체로 형성되며, 상기 빔 스플리트(64)의 일측면에는 레이저 다이오드(63)로부터 발생되는 레이저광에 트랙킹에러신호를 부여하도록 쓰리빔으로 분리하는 복굴절 회절격자(67)가 일체로 형성되어 있다.

그리고 상기 지지체(62)의 일측에 소정간격을 두고 배치되며 실리콘 기판(61) 상부에 집적 형성되어 빔 스플리트(64)를 통해 되돌아오는 디스크의 광정보를 검출하는 광검출기(66)가 형성되어 구성된다.

또한 상기 일체형 광 픽업장치의 파장변환부(65)의 상부에 배치되어 레이저광을 집광하여 디스크(55)상에 포커스를 형성하는 대물렌즈(54)가 배치되어 있다.

여기서 상기 복굴절 회절격자(67)는 제3도에 도시된 바와 같이 글래스(GLASS)(67d)에 안식향산(安息香酸)에 의한 광자(photon) 교환으로 교환영역(67a)과 비교환영역(67b)을 일정한 간격으로 격자형태로 형성하고, 상기 교환영역(67a) 상면에 교환영역(67a)과 비교환영역(67b)을 통과하는 광의 위상차를 보상하기 위해 소정 두께의 위상보상막(67c)을 형성하여 구성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명은, 먼저 레이저 다이오드(63)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저광을 송출하게 되며, 이러한 레이저광은 복굴절 회절격자(67)을 경유함에 따라 복굴절로 회절시키게 된다.

즉, 복굴절 회절격자(67)는 제3도에 도시된 바와같이 글래스(67d)의 결정광축에 평행한 편광방향을 갖는 광원의 이상광선(S파)에 대한 굴절율은 약 0.11% 감소하고, 광축에 수직한 편광의 광으로 되어 있는 상광선(P파)에 대한 굴절율은 약 0.04% 감소한다.

따라서 안식향산(安息香酸)에 의한 광자(photon)의 교환영역(67a)과 비교환영역(67b)을 주기적으로 배치한 격자를 형성하면 회절격자로서 작용하게 되며, 이 격자의 교환영역(67a)과 비교환영역(67b)을 통과하는 광의 위상차를 상쇄하기 위하여 교환영역(67a)상에 적당한 두께의 위상보상막(67c)을 형성하면 상광선(P파)에 대해서는 이 격자는 회절격자로서 작용하지 않고 회절없이 투과시키는 것이 가능하게 된다.

그러므로 위의 회절격자를 상광선(P파)에 대한 위상차 상쇄조건을 만족시키면서 교환영역(67a)의 길이를 변화하여 이상광선(S파)에 대한 위상차가 π로 될 때 이상광선(S파)은 완전한 회절이 이루어지게 된다.

한편, 전술한 바와같은 복굴절 회절격자(67)에 의해 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 광에 포함된 이상광선(S파)의 회절로 인해 트랙킹 에러 검출용의 쓰리 빔(THREE BEAM : 0차광, ±1차광)을 발생하게 되며, 이러한 광은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔 스플리트(64)로 조사되어 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하게 된다.

이때, 상기 빔 스플리트(64)에 의해 반사된 이상광선(S파)은 λ/4 플레이트로 이루어진 파장변환부(65)로 보내어져 이상광선(S파)인 직선편광이 원평광으로 변환되어 대물렌즈(54)로 보내어짐으로서 소정 파장 이하의 회절한계 성능으로 광을 집광하여 디스크(55)상에 보내어져 약 1.6㎛ 정도의 초점을 맺혀 디스크(55)에 기록된 정보를 읽게 된다.

즉, 대물렌즈(54)에 의해 약 1.6㎛정도의 에어리 형태로 집광되어 디스크(55)의 신호면에 조사되며, 이 빛은 데이터가 기록된 피트(55a)가 없는 곳에서는 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(55a)가 있는 곳에서는 광이 피트(55a)에 의해 회절되어 대물렌즈(54)의 범위 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(66)에 광량차이를 발생시키게 되는 것이다.

한편, 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도가 피트(55a)에 의해 변조되며, 이 변조된 상광선(P파)의 광정보는 대물렌즈(54)를 통하여 λ/4 플레이트의 파장변환부(65)로 보내어져 원편광이 다시 이상광선(S파)인 직선편광으로 재변환되며 이때, 변환된 직선편광은 상기 대물렌즈(54)에 입사시와는 90° 역전된 직선편광으로 빔 스플리트(64)로 조사된다.

따라서, 상기 빔 스플리트(65)는 디스크(55)에서 반사된 광정보인 이상광선(S파)인 입사광을 모두 반사시키고 , 반사된 이상광선(S파)은 복굴절 회절격자(67)를 통해 일정각으로 회절되어 레이저 다이오드(63)의 광경로와는 상이하게 된다.

즉, 복굴절 회절격자(67)에 의해 레이저 다이오드(63)에서 방출시와는 다른 광경로를 갖게된 반사광은 수속부분에 설치된 광검출기(66)로 수광되어 알에프(RF)신호, 포커스신호, 트랙킹신호를 전류로 변환시키며, 이 변환된 전류를 미도시된 제어회로에 의해 원래의 신호로 복조함으로서 디스크(55)상에 기록된 오디오신호를 재생할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 다수의 광학소자가 일체화 됨과 동시에 에러신호를 부여하는 복굴절 회절격자와 편광성을 변환시키는 λ/4 플레이트의 파장변환부가 일체로 용이하게 설치가 가능하여 광효율이 증대되며 광 픽업장치의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다수의 광학소자를 일체로 형성된 광 픽업장치에 있어서, 레이저광을 선택적으로 분리투과시키는 빔 스플리트(64) : 상기 빔 스플리트(64)의 일측면에서 일체로 형성되며 글래스(67a)에 안식향산(安息香酸)에 의한 광자(photon) 교환으로 생성되는 교환영역(67a)과 비교환영역(67b)이 격자형태로 형성되며 교환영역(67a) 상면에 광의 위상차를 보상하는 위상보상막(67b)이 형성되어 레어저광을 회절시켜 에러 검출신호를 부여하기 위한 복굴절 회절격자(67): 상기 빔 스플리트(64)의 상부에서 일체로 형성되어 레이저광의 편광성을 변환시키는 파장변환부(65)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 광 픽업장치.