KR0167943B1 - 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 집적형성하여 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 지지체 양측에 소정간격을 두고 배치되며 상기 실리콘기판 상부에 집적 형성되어 상기 빔 스플리트를 통해 되돌아오는 디스크의 광정보를 검출하는 제1 및 제2광검출기, 상기 빔 스플리트 상부에 일체로 형성되어 레이저 다이오드의 방출 빔과 디스크 광정보를 회절시켜 포커스에러를 발생시키는 홀로그램 격자, 상기 빔 스플리트의 일측면에 일체로 형성되어 인가되는 전압에 의해 레이저 빔을 투과 및 회절시켜 광검출기에 디스크상의 정보를 검출하게 하는 액정 홀로그램으로 구성된 것이다.

Description

일체형 광픽업장치

제1도는 종래 광픽업장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 일체형 광픽업장치의 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 일체형 광픽업장치의 평면도.

제4도는 본 발명에 적용되는 액정 홀로그램의 구성도.

제5도는 본 발명에 적용되는 액정 홀로그램에 인가되는 전압과 액정 투과율과의 관계를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

54 : 대물렌즈 55 : 디스크

61 : 실리콘기판 62 : 지지체

63 : 레이저 다이오드 64 : 빔 스플리트

65 : 홀로그램 격자 66a, b : 제1 및 제2광검출기

67 : 액정 홀로그램

본 발명은 다수의 광학소자를 일체로 집적형성되는 광픽업장치에 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 광픽업장치에 관한 것이다.

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

이러한 광픽업장치는 다수 광학소자의 조립 과정과 위치선정의 정확도에 따라 개별 부품의 크기 및 설치의 제한을 받게되며, 부품 상호간의 위치선정을 조절하는 매카니즘이 필요함으로써 광픽업장치의 초소형화할 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 광픽업장치는, 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 1.6μm 정도의 촛점을 맺혀 디스크(55)에 기록된 정보를 읽게 된다.

즉 대물렌즈(54)에 의해 약 1.6μm 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 됨으로써 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 복조함으로써 디스크(55)상에 기록된 오디오신호를 재생할 수 있는 것이다.

이와 같은 종래 광픽업장치는, 빔 스플리트, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기의 광학부품들이 각각 독립적으로 제작되어 조립에 의해 광픽업장치가 구성됨에 따라 조립시 발생되는 기구적인 오차에 의해 동작시 에러가 발생률이 높을 뿐만 아니라 위치선정의 정확도에 따라 개별 부품의 크기 및 설치의 제한을 받게됨으로써 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 광픽업장치의 소형화를 실리콘 기판에 다수의 광학소자를 일체로 직접 형성하여 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화에 기여할 수 있으며 에러신호 부여수단을 손쉽게 설치하며 광효율을 향상시킬 수 있도록 하는 일체형 광픽업장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광픽업장치에 있어서, 다수의 광학소자가 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 지지체 양측에 소정간격을 두고 배치되며 상기 실리콘 기판 상부에 집적 형성되어 상기 빔 스플리트를 통해 되돌아오는 디스크의 광정보를 검출하는 제1 및 제2광검출기, 상기 빔 스플리트 상부에 일체로 형성되어 레이저 다이오드의 방출광과 디스크 광정보를 회절시켜 포커스에러신호를 부여하는 홀로그램 격자, 상기 빔 스플리트의 일측면에 일체로 형성되어 인가되는 전압에 의해 레이저광을 투과 및 차단함과 동시에 트랙킹에러신호를 부여하는 광검출기에 디스크상의 정보를 검출하게 하는 액정 홀로그램으로 구성된 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 일체형 광픽업장치의 구성도로서, 실리콘기판(61)의 일측 상부에는 소정의 파장으로 레이저광을 발생하는 레이저 다이오드(63)가 안치되며 방열기능을 갖는 지지체(62)가 형성되고, 상기 실리콘기판(61)의 타측 상부에는 상기 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 광을 일정한 비의 반사광과 투과광으로 분리하는 빔 스플리트(64)가 집적 형성된다.

또한, 상기 빔 스플리트(64)의 상부에는 레이저 다이오드(63)의 방출광과 디스크 광정보를 회절시켜 포커스에러를 발생시킴과 동시에 광경로를 변환시키는 홀로그램 격자(65)가 일체로 형성되며, 상기 빔 스플리트(64)의 일측면에는 인가되는 전압에 의해 레이저 다이오드(63)로부터 발생되는 레이저광을 투과 및 회절시켜 트랙킹에러신호로 사용되도록 쓰리 빔(0차, ±1차)으로 분리하여 광검출기에 디스크상의 정보를 검출하게 하는 액정 홀로그램(67)이 일체로 형성되어 있다.

그리고, 상기 지지체(62)의 양측에는 소정간격을 두고 배치되며 실리콘기판(61) 상부에 집적 형성되어 빔 스플리트(64)를 통해 되돌아오는 디스크의 광정보를 검출하는 제1 및 제2광검출기(66a)(66b)가 형성되어 구성된다.

또한, 상기 일체형 광픽업장치의 홀로그램 격자(65)와 소정간격을 두고 레이저광을 집광하여 디스크(55)상에 포커스를 형성하는 대물렌즈(54)가 배치되어 있다.

제3도는 본 발명에 따른 일체형 광픽업장치의 평면도이다.

제4도는 본 발명에 적용되는 액정 홀로그램의 구성도로서, 판 형태의 제1투명전극(67a), 상기 제1투명전극(67a)과 서로 대향되게 설치되고 다수의 격자형태로 형성되어 상기 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 광을 회절시켜 트랙킹에러를 발생시키는 제2투명전극(67b), 상기 제1 및 제2투명전극(67a)(67b) 사이에 내장되어 레이저광을 투과 및 차단하는 액정층(67c)이 형성되며, 상기 제1, 제2투명전극(67a)(67b)의 양단에 소정레벨의 전원을 공급하도록 되어 있다.

제5도는 본 발명에 적용되는 액정 홀로그램에 인가되는 전압과 액정층의 투과율 관계를 도시한 그래프이다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 먼저 레이저 다이오드(63)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저광을 송출하게 되며, 이러한 레이저광은 액정 홀로그램(67)을 경유함에 따라 회절되어 0차광과, ±1차광의 쓰리빔으로 분리하여 트랙킹에러신호가 부여된다.

여기서, 상기 액정 홀로그램(67)의 동작과정을 살펴보면, 액정층(67c)에 존재하는 액정은 액체와 같은 유기체적인 유동물질로 분자구조는 고체의 성질과 유사하며, 분자들은 막대모양을 갖고 한 방향으로 배열되어 있어 제5도의 그래프에서와 같이 상기 제1, 제2투명전극(67a)(67b)에 소정레벨의 전압(여기서는 3V)이 인가되기 전에는 액정층(67c)의 분자들은 막대모양을 갖고 한 방향으로 배열되어 투과율이 거의 없지만, 일단 제1, 제2투명전극(67a)(67b)에 인가되는 전압이 3V 이상일 경우 각 분자의 배열이 깨지므로 투과율이 거의 100%로 상승하게 된다.

따라서, 디지탈 오디오 디스크 플레이어가 동작상태일 경우 제1, 제2투명전극(67a)(67b)에 전원이 자동 공급되어 액정층(67c)의 투과율이 90% 이상이 됨으로써 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 광이 액정 홀로그램(67)의 제1투명전극(67a)과 액정층(67c)을 통해 제2투명전극(67b)으로 조사된다.

이때, 상기 제2투명전극(67b)은 일정한 간격으로 요철형태의 다수격자로 형성되어 있어 상기 요철형태의 격자에 의해 액정층(67c)을 통과한 레이저광이 회절을 일으켜 쓰리 빔(0차, ±1차)으로 분리하여 트랙킹에러를 발생하게 된다.

한편, 상기 액정 홀로그램(67)에 의해 쓰리빔으로 분리된 광은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔 스플리트(64)로 방출되어 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하게 되며, 상기 반사광은 홀로그램 격자(65)에 의해 포커스에러신호를 부여받은 후 대물렌즈(54)로 조사되며, 상기 대물렌즈(54)에 의해 소정 파장 이하의 회절한계 성능으로 광을 집광하여 디스크(55)상에 보내어져 약 1.6μm 정도의 촛점을 맺혀 디스크(55)에 기록된 정보를 읽게 된다.

즉, 대물렌즈(54)에 의해 약 1.6μm 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 됨으로써 제1 및 제2광검출기(66a)(66b)에 광량차이를 발생시키게 되는 것이다.

한편, 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도가 피트(55a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(54)와 홀로그램 격자(65)를 통해 빔 스플리트(64)로 조사되어 광정보인 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하게 되고, 빔 스플리트(64)를 경유한 레이저광은 액정 홀로그램을 경유하면서 입사시와는 다른 광경로로 변환되므로 제3도의 지지체(62) 양측에 소정간격을 두고 배치되며 실리콘기판(61) 상부에 집적 형성되어 있는 제1 및 제2광검출기(66a)(66b)로 조사된다.

이렇게 조사된 레이저광은 제1 및 제2광검출기(66a)(66b)로부터 알.에프(RF)신호, 포커스신호, 트랙킹신호를 전류로 변환시키며, 이 변환된 전류를 미도시된 제어회로에 의해 원래의 신호로 복조함으로써 디스크(55)상에 기록된 오디오 및 비디오신호를 재생할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 실리콘기판에 레이저 다이오드, 빔 스플리트, 홀로그램 격자, 액정 홀로그램, 광검출기 등 다수의 광학소자를 일체로 집적 형성됨과 동시에 트랙킹에러 및 포커싱에러신호의 부여수단이 용이하게 설치되므로 광픽업의 신뢰성이 향상된 경박단소화된 광픽업장치를 구현할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다수의 광학소자가 일체로 형성된 광픽업장치에 있어서, 레이저광을 선택적으로 분리투과시키기 위한 빔 스플리트(64); 상기 빔 스플리트(64)의 일측면에 일체로 형성되어 광원으로부터의 레이저광을 투과하는 제1투명전극(67a)과 서로 대향되게 설치되며 다수의 격자가 형성되어 트랙킹에러신호를 부여하는 제2투명전극(67b)의 사이에 내장되어 제1, 제2투명전극(67a)(67b)의 양단에 공급되는 소정레벨의 전원에 의해 레이저광을 선택적으로 투과 및 차단하는 액정층(67c)으로 구성된 액정 홀로그램(67); 상기 빔 스플리트(64)의 상부에 일체로 형성되어 광원으로부터의 레이저광에 포커스에러신호를 부여하며 반사광을 회절시키는 홀로그램 격자(65)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 광픽업장치.