KR0174473B1 - 광 픽-업 장치 - Google Patents

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KR0174473B1 KR1019960013002A KR19960013002A KR0174473B1 KR 0174473 B1 KR0174473 B1 KR 0174473B1 KR 1019960013002 A KR1019960013002 A KR 1019960013002A KR 19960013002 A KR19960013002 A KR 19960013002A KR 0174473 B1 KR0174473 B1 KR 0174473B1
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Abstract

본 발명은 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 특히 일반적인 음악재생용 디지털 오디오 디스크(DAD)와 영상재생용 디지털 비디오 디스크(DVD)를 동시에 재생할 수 있도록 하는 광 픽-업장치에 관한 것이다.
이를 위하여 실리콘 기판에 레이저 다이오드와 프리즘, 광검출기, 빔스플리트, 회절격자 등 다수의 광학소자를 일체로 형성하고, 프리즘의 소정 부분에 레이저빔을 전량 또는 절반만 투과하는 전(全) 투광부 및 반(半)투광부를 혼합 형성하여 디스크상에 형성되는 빔 사이즈를 형성함으로서 레이저 빔이 상기 전(全) 투광부 반(半) 투광부를 경유할 경우 디스크상에 직경이 1.6㎛와 0.8㎛의 빔 포커스가 동시에 형성되도록하여 디지털 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이터 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지털 비디오 디스크의 재생이 가능토록하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상에 기여할 수 있도록 한 것이다.

Description

광 픽-업장치
제1도는 종래 광 픽-업장치의 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 광 픽-업 장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
55 : 디스크 60 : 실리콘기판
61 : 프레즈넬렌즈 62 : 지지체
63 : 레이저 다이오드 64 : 프리즘
65 : 회절격자 66 : 빔 스플리트
67 : 전(全)투광부 68 : 반(半) 투광부
69 : 광검출기 70 : 대물렌즈
본 발명은 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업 장치에 관한 것으로서, 특히 일반적인 음악재생용 디지털 오디오 디스크(DAD)와 영상재생용 디지털 비디오 디스크(DVD)를 동시에 재생할 수 있도록 하는 광 픽-업장치에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 오디오 디스크(DAD) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 전기신호를 재생시키는 광 픽-업 장치는 대물렌즈, 빔스플리트, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기 등의 개개부품을 사용하여 조립한다.
즉, 일반적으로 디지털 오디오 디스크에 사용되는 광 픽-업(OPTICAL PICK-UP)장치의 구조는 제 1도에 도시된 바와같이 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(51)의 일측에는 레이저빔을 포커스 및 트래킹 에러검출용의 광으로 분리하는 회절격자(52)가 소정간격을 두고 설치된다.
그리고, 상기 회절격자(52)의 일측에는 소정의 기울기를 갖도록 설치되고 일정한 비의 반사율과 투과율을 가져 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하는 빔스플리트(53)가 배치된다.
또한, 상기 빔스플리트(53)의 상부에는 소정파장 이하의 회절한계 성능을 갖고 상기 분리된 광을 집광하여 디스크(55)상에 포커싱시켜 기록된 정보를 읽는 대물렌즈(54)가 소정 간격을 두고 설치되며, 상기 빔스플리트(53)의 하부에는 대물렌즈(54)를 통해 오디오 및 비디오 디스크(55)상에 기록된 광정보를 전류로 변환하는 광검출기(56)가 소정간격을 두고 설치되어 있다.
이와 같은 구조를 갖는 종래 광 픽-업 장치는, 먼저 레이저 다이오드(51)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저 빔을 송출하게 되며, 이러한 레이저 빔은 회절격자(52)를 경유함에 따라 포커스 및 트랙킹 에러 검출용으로 쓰리 빔(THREE BEAM : 0차광, ±1차광)으로 분리하여 방사한다.
따라서 상기의 회절격자(52)에 의해 포커스 및 트랙킹용으로 분리된 광은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔스플리트(53)로 방출되어 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하게 되며, 상기 반사광은 대물렌즈(54)에 의해 소정파장 이하의 회절한계 성능으로 빔을 집광하여 오디오 또는 비디오 디스크(55)상에 보내어져 디스크(55)상에 초점을 맺혀 디스크(55)에 기록된 정보를 읽게 된다.
즉, 대물렌즈(54)에 의해 수 ㎛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, 오디오 또는 비디오 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도가 피트(55a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(54)와 빔스플리트(53)를 통해 광검출기(56)로 보내어져 알.에프(RF)신호, 포커스신호, 트랙킹신호를 전류로 변환시키며, 이 변환된 전류를 미도시된 디지털신호처리부에 의해 원래의 신호로 복조함으로서 디스크(55)상에 기록된 오디오신호를 재생할 수 있는 것이다.
이와 같은 종래 광 픽-업장치는, 디지털 오디오 디스크(DAD) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)중 하나의 디스크에 기록된 정보만을 읽어들일 뿐 두 종류의 디스크에 기록된 데이터를 선택적으로 읽어들일 수 없게 된다.
그 이유는, 디지털 비디오 디스크는 디지털 오디오 디스크에 비해 데이터 기록 용량이 4배에 달하게 되며, 이로인해 피트의 폭이 디지털 오디오 디스크 보다 절반정도로 좁아지게 됨으로서 빔포커스 형성시 스포트 사이즈(SPOT SIZE)역시 작게 형성되어야 한다.
즉, 디지털 오디오 디스크에서의 스포트 사이즈는 직경이 1.6㎛, 그리고 디지털 비디오 디스크에서의 스포트 사이즈는 직경이 0.6㎛가 각각 형성되어야 디스크에 기록된 오디오 및 비디오 데이터를 정확히 재생할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 제1도에 도시된 종래 광 픽-업장치는, 직경이 1.6㎛, 또는 직경이 0.8㎛중 하나만의 스포트 사이즈 형성이 가능하므로 데이터 기록 방식이 서로 다른 오디오 및 디지털 비디오 디스크를 선택적으로 재생할 수 없는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 실리콘기판에 레이저 다이오드와 프리즘, 광검출기, 빔 스플리트, 회절격자 등 다수의 광학소자를 일체로 형성하고, 프리즘의 소정부분에 레이저빔을 전량 또는 절반만 투과하는 전(全) 투광부 및 반(半) 투광부를 혼합 형성하여 디스크상에 형성되는 빔 사이즈를 형성함으로서 레이저빔이 상기 전(全) 투광부 및 반(半) 투광부를 경유할 경우 디스크상에 직경이 1.6㎛와 0.8㎛의 빔 포커스가 동시에 형성되도록하여 디지털 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이터 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지털 비디오 디스크의 재생이 가능토록하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상에 기여할 수 있도록 하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 레이저빔을 대물렌즈에 의해 집속되어 디스크상에 빔 포커스를 형성하여 기록된 정보를 읽어들이는 광 픽-업 장치에 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 형성되어 상기 레이저 다이오드로부터 방출되는 빔을 투과하는 프리즘, 상기 프리즘의 일측면에 형성되어 상기 레이저 다이오드로부터 방사되는 레이저빔에 트랙킹에러를 발생시키는 회절격자, 상기 프리즘의 하부변과 우측세로변이 만나는 꼭지점에서 소정의 각도를 유지하여 형성되어 입사빔을 소정의 비율로 반사 및 투과시키는 빔 스플리트, 상기 빔 스플리트가 위치한 프리즘의 상면에 형성되어 입사빔을 전량 투과시켜 대물렌즈로 조사하는 전 투광부, 상기 전 투광부의 중앙부에 소정의 크기로 형성되어 입사빔을 소정의 비율로 투과 및 반사시키는 반 투광부, 상기 빔 스플리트와 대응되는 위치의 실리콘기판 상부에 형성되어 디스크로부터 돌아오는 광정보에 포커스에러를 발생시키는 프레즈넬렌즈, 상기 프리즘의 타측 상부에 형성되어 디스크로부터 돌아오는 광정보를 전기적신호로 변환하여 출력하는 광검출기로 이루어진 것이다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명에 따른 일체형 광 픽-업장치의 구성도로서, 실리콘 기판(60)의 일측 상부에는 소정의 파장으로 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(63)가 안치되며 방열기능을 갖는 지지체(62)가 형성되고, 상기 실리콘기판(60)의 타측 상부에는 입사빔을 투과하는 프리즘(64)이 배치된다.
그리고, 상기 프리즘(64)의 일측면에는 레이저 다이오드(63)로부터 방사되는 레이저빔을 0차광과 ±1차광의 쓰리빔(three beam)으로 분리하는 회절격자(65)가 형성되며, 상기 프리즘(64)의 하부변과 우측세로변이 만나는 꼭지점에서 소정의 각도를 유지하여 형성되어 회절격자(65)로부터 조사되는 빔을 소정의 비율로 반사 및 투과시키는 빔 스플리트(66)가 형성되어 있다.
또한, 상기 빔 스플리트(66)가 형성되어 있는 프리즘(64)의 상면에는 입사빔을 전량 투과시키는 전 투광부(67)와, 상기 전 투광부(67)의 중앙부에 소정의 크기로 형성되어 입사빔을 소정의 비율로 투과 및 반사시키는 반 투광부(68)가 각각 형성된다.
그리고, 상기 빔 스플리트(66)와 대응되는 위치의 실리콘기판(60)상부에는 디스크(55)로부터 돌아오는 광정보에 포커스에러 검출을 위한 비점수차를 발생시키는 프레즈넬렌즈(61)가 형성되고, 상기 프리즘(64)의 타측 상부에는 디스크(55)로부터 돌아오는 광정보를 전기적신호로 변환하여 출력하는 광검출기(69)가 형성되어 있다.
이와같이 이루어진 본 발명은, 먼저 레이저 다이오드(63)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저 빔을 송출하게 되며, 이러한 레이저빔은 프리즘(64)의 일측면에 형성되어 있는 회절격자(65)를 경유함에 따라 0차광과, ±1차광의 쓰리빔(Three Beam)으로 분리하여 트랙킹에러를 발생시키게 된다.
따라서, 상기 회절격자(65)에 의해 쓰리빔으로 분리된 광은 프리즘(64)을 투과하여 빔 스플리트(66)에 조사됨으로서 일정한 비율로 반사 및 투과를 일으키게 되며, 이 반사된 빔은 전 투광부(67)와 반 투광부(68)로 조사되어 진다.
이때, 빔 스플리트(66)로부터 반사되는 레이저빔은 프리즘(64)의 일측 상부에 형성되어 있는 전 투광부(67)에 의해 전량 투과됨과 동시에 반 투광부(68)에 의해 레이저 빔이 절반은 반사되고 나머지 절반은 투과하게 된다.
따라서 상기 전 투광부(67)와 반 투광부(68)에 의해 투과되는 레이저 빔은 대물렌즈(70)로 조사됨으로서 두 종류의 빔경로를 형성하게 되며, 이 빔경로에 따라 디지털 오디오 디스크(DAD) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 읽게 된다.
즉, 레이저빔이 반 투광부(68)에 의해 절반 투과된 빔은 대물렌즈(70)로 조사됨에 따라 θ2의 각으로 집속되어 디스크(55)에 빔 포커스를 형성함과 동시에 전 투광부(67)에 의해 전량 투과된 빔은 대물렌즈(70)에 조사됨으로서 이 전량 조사된 빔과 반 투광부(68)에 의해 절반이 투과된 빔량이 합해진 θ1의 각으로 디스크(55)에 빔 포커스를 형성하게 된다.
따라서, 상기 전 투광부(67)와 반 투광부(68)에 의해 두 개의 제1 및 제2 개구수(NA1)(NA2)로 나누어지며, 이 두 개구수의 차이에 의해 디스크(55)상에 형성되는 빔의 크기가 변화되고, 이로인해 광량에도 차이가 발생하게 된다.
즉, NA1=η Sinθ이며, NA2=ηSinθ2가 된다.
여기서, η은 굴절율이며, 공기중에서 η은 1이므로 결국 NA1=Sinθ이며, NA2=Sinθ2가 된다.
이때, 빔 사이즈는 K×λ/NA (K는 상수)이고,
초점심도는 R×λ/(NA)2(R은 상수)가 됨으로서, NA가 변함에 의해 빔 사이즈와 초점심도가 변하게 되는 것이다.
그러므로, 반 투광부(68)을 투과하여 θ2의 각도로 집속되는 빔 사이즈와 초점심도는 전 투광부(67)를 투과하여 θ1의 각도로 집속되는 빔 사이즈와 초점심도에 비해 적게 형성된다.(그 이유는 빔 사이즈는 NA에 반비례하고, 초점심도는 (NA)2에 반비례하기 때문)
따라서, 반 투광부(68)를 투과하여 대물렌즈(70)에 의해 θ2의 각으로 집속된 레이저빔은 디스크(55)상에 1.6㎛ 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(55a)의 길이가 보다 넓은 디지털 오디오 디스크(DAD)에 수록된 데이터를 읽어들이며, 또한 반 투광부(68)와 전 투광부(67)를 투과하여 대물렌즈(70)에 의해 θ1의 각으로 집속된 레이저빔은 디스크(55)상에 0.8㎛ 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(55a)의 길이가 보다 좁은 디지털 비디오 디스크(DVD)에 수록된 데이터를 각각 읽어들이게 된다.
즉, 반 투광부(68)와 전 투광부(67) 및 대물렌즈(70)에 의해 θ1, θ2의 각으로 집속된 1.6㎛와 0.8㎛의 에어리 형태로 집광되어 디지털 비디오 디스크 또는 디지털 오디오 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(70)의 범위 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광량차이를 발생시키게 된다.
이러한 상태에서 디스크(55)가 디지털 오디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ1의 각으로 집속되어 돌아오는 디지털 오디오 디스크의 광정보는 다시 θ1의 각으로 대물렌즈(70)와 반 투광부(68)를 통해 빔 스플리트(66)로 조사됨으로서 입사빔을 일정한 비율로 반사 및 투과하게 되며, 이 투과된 빔은 실리콘기판(60)에 형성되어 있는 프레즈넬렌즈(61)로 조사됨에 따라 포커스에러를 검출하기 위한 비점수차를 발생시킨 후 프리즘(64)의 타측 상부에 형성되어 있는 광검출기(69)로 조사되어 진다.
한편, 디스크(55)가 디지털 비디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ2의 각으로 집속되어 돌아오는 디지털 비디오 디스크의 광정보는 다시 θ2의 각으로 대물렌즈(70)와 반 투광부(68) 및 전 투광부(67)를 모두 통해 빔 스플리트(66)로 조사됨으로서 입사빔을 일정한 비율로 반사 및 투과하게 되며, 이 투과된 빔은 실리콘기판(60)에 형성되어 있는 프레즈넬렌즈(61)로 조사됨에 따라 포커스에러를 검출하기 위한 비점수차를 발생시킨 후 프리즘(64)의 타측 상부에 형성되어 있는 광검출기(69)로 조사되어 진다.
그러므로, 상기 광검출기(69)에서는 입사되는 광정보를 전류로 변환시키며, 이 변환된 전류를 미도시된 디지털신호처리부에 의해 원래의 신호로 복조함으로서 디지털 오디오 디스크 및 디지털 비디오 디스크상에 기록된 음성과 영상을 재생하게 되는 것이다.
이상에서 상술한 바와같이 본 발명은, 실리콘 기판에 레이저 다이오드와 프리즘, 광검출기, 빔 스플리트, 회절격자 등 다수의 광학소자를 일체로 형성하고, 프리즘의 소정부분에 레이저빔을 전량 또는 절반만 투과하는 전(全) 투광부 및 반(半) 투광부를 혼합 형성하여 디스크상에 형성되는 빔 사이즈를 형성함으로서 레이저빔이 상기 전(全) 투광부 및 반(半) 투광부를 경유할 경우 디스크상에 직경이 1.6㎛와 0.8㎛의 빔 포커스가 동시에 형성되도록하여 디지털 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이터 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지털 비디오 디스크의 재생이 가능토록하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상에 기여할 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 레이저빔을 대물렌즈(70)에 의해 집속되어 디스크(55)상에 빔 포커스를 형성하여 기록된 정보를 읽어들이는 광 픽-업장치에 있어서, 다수의 광학소자가 안치되는 실리콘기판(60), 소정의 파장으로 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(63), 상기 실리콘기판(60) 일측 상부에 집적 형성되어 상기 레이저 다이오드(63)가 안치되며 방열기능을 갖는 지지체(62), 상기 실리콘기판(60)의 타측 상부에 형성되어 상기 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 빔을 투과하는 프리즘(64), 상기 프리즘(64)의 일측면에 형성되어 상기 레이저 다이오드(63)로부터 방사되는 레이저빔에 트랙킹에러를 발생시키는 회절격자(65), 상기 프리즘(64)의 하부변과 우측세로변이 만나는 꼭지점에서 소정의 각도를 유지하여 형성되어 입사빔을 소정의 비율로 반사 및 투과시키는 빔스플리트(66), 상기 빔 스플리트(66)가 위치한 프리즘(64)의 상면에 형성되어 입사빔을 전량 투과시켜 대물렌즈(70)로 조사하는 전 투광부(67), 상기 전 투광부(67)의 중앙부에 소정의 크기로 형성되어 입사빔을 소정의 비율로 투과 및 반사시키는 반 투광부(68), 상기 빔 스플리트(66)와 대응되는 위치의 실리콘기판(60) 상부에 형성되어 디스크(55)로부터 돌아오는 광정보에 포커스에러를 발생시키는 프레즈넬렌즈(61), 상기 프리즘(64)의 타측 상부에 형성되어 디스크(55)로부터 돌아오는 광정보를 전기적신호로 변환하여 출력하는 광검출기(69)로 이루어진 광 픽-업장치.
KR1019960013002A 1996-04-26 1996-04-26 광 픽-업 장치 KR0174473B1 (ko)

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