KR0176595B1 - 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치 - Google Patents
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Abstract
두 개의 광 제어면을 가지는 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용하여 두께가 다른 디스크를 기록매체로 채용할 수 있도록 된 광픽업장치가 개시되어 있다.
이 개시된 대물렌즈장치는 디스크 면을 향하는 광경로 상에 마련되는 대물렌즈와; 이 대물렌즈의 광 입사면, 출사면 또는 별도의 투명부재에 마련된 제1광제어면과; 제2광제어면;을 포함한다.
또한, 개시된 광픽업장치는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로 변환수단과; 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광을 수렴시켜 기록매체에 광스폿이 형성되도록 하는 대물렌즈와; 기록매체에서 반사되고, 대물렌즈와 광경로 변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기와; 대물렌즈로부터 이격된 광경로 상에 배치되고, 대물렌즈의 중간영역을 통과하는 광의 적어도 일부를 차단시키는 제1광제어면과, 대물렌즈의 원축영역을 통과하는 광의 일부를 차단시키는 제2광제어면을 가지며, 제1광제어면과 제2광제어면 이외의 면으로 입사되는 광을 투과시키는 투명부재;를 포함한다.
따라서, 두께가 다른 두 디스크를 기록매체로 호환 사용할 수 있으며, 두께가 두꺼운 디스크의 사용할 때 발생되는 광간섭을 줄일 수 있다.
Description
제1도는 본 출원인에 의해 제안된 대물렌즈장치의 일 형태에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
제2도는 본 출원인에 의해 제안된 대물렌즈장치의 다른 형태에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
제3도는 제1도의 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치의 일 형태에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
제4도는 제2도의 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치의 다른 형태에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
제5도는 기록매체로 CD를 채용한 제3도와 제4도에 따른 광픽업장치의 초기 광검출기에서 검출된 포커스 오차신호를 나타낸 그래프.
제6도는 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 일 실시예의 광학적 배치를 보인 개략도.
제7도는 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 다른 실시예의 광학적 배치를 보인 개략도.
제8도 내지 제12도 각각은 제7도에 도시된 대물렌즈의 제1 및 제2광제어면의 다양한 실시예들을 설명하기 위해 제7도의 E부분을 확대한 대물렌즈의 부분확대도.
제13도는 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 또 다른 실시예의 광학적 배치를 보인 개략도.
제14도는 제6도에 도시된 대물렌즈장치를 채용한 본 발명의 광픽업장치의 일 실시예에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
제15도는 제14도의 광검출기의 일 실시예를 보인 개략도.
제16도는 상대적으로 두꺼운 디스크를 기록매체로 채용한 경우, 제15도의 광검출기에 수광된 광분포를 나타낸 개략도.
제17도는 상대적으로 얇은 디스크를 기록매체로 채용한 경우, 제15도의 광검출기에 수광된 광분포를 나타낸 개략도.
제18도는 제14도의 광검출기의 다른 실시예를 보인 개략도.
제19도 내지 제21도는 상대적으로 두꺼운 디스크를 기록매체로 채용한 경우, 제18도의 광검출기에서 수광된 광분포를 나타낸 개략도.
제22도 내지 제24도는 상대적으로 얇은 디스크를 기록매체로 채용한 경우, 제18도의 광검출기에서 수광된 광분포를 나타낸 개략도.
제25도는 기록매체로 CD를 채용한 본 발명에 따른 광픽업장치의 초기 광검출기에서 검출된 포커스 오차신호를 나타낸 그래프.
제26도는 제7도에 도시된 대물렌즈장치를 채용한 본 발명의 광픽업장치의 다른 실시예에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
제27도는 제13도에 도시된 대물렌즈장치를 채용한 본 발명의 광픽업장치의 또 다른 실시예에 따른 광학적 배치를 보인 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기록매체 200,300,300' : 대물렌즈
210 : 투명부재 211 : 제1광제어면
213 : 제2광제어막 230 : 콜리메이팅렌즈
240 : 빔스프리터 250 : 광원
260 : 비점수차렌즈 270 : 광검출기
310,310' : 제1광제어면 330,330' : 제2광제어면
본 발명은 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용하여 두께가 다른 디스크를 기록매체로 호환 채용할 수 있도록 된 기록 및/또는 재생용 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광픽업장치는 컴팩트 디스크 플레이어(CDP), 다지탈 비데오 디스크 플레이어(DVDP)등에 채용되어 비접촉식으로 기록매체에 정보의 기록/재생을 수행한다.
DVDP는 고밀도 기록/재생이 가능한 장치로 영상/음향분야에서 주목받고 있다. 이 DVDP에 채용되는 광픽업장치는 그 호환성을 위하여 기록매체로 디지탈 비데오 디스크(DVD) 뿐만 아니라 컴팩트 디스크(CD) 또는 CD-ROM을 채용하는 경우에도 정보의 기록/재생이 가능하여야 한다.
그러나, DVD의 두께는 기구적인 디스크 기울기 허용오차와 대물렌즈 개구수 등으로 인하여 CD 또는 CD-ROM의 두께와 다른 규격으로 표준화되었다. 즉, 기존 CD의 두께가 1.2mm 인 반면 DVD는 0.6mm이다.
이와 같이, CD와 DVD의 두께가 서로 다름으로 DVD용 광픽업장치를 CD에 적용한 경우 두께 차이에 의한 구면수차가 발생된다. 이 구면수차에 의하여 정보신호의 기록에 필요한 충분한 광강도를 얻지 못하거나 재생시의 신호가 열화되는 문제가 발생된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 특허출원 제95-31679호를 통하여 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치를 제안한 바 있다.
본 출원인에 의해 제안된 대물렌즈장치는 광진행 중심축 주위, 즉 구면수차가 거의 발생하지 않는 근축영역과, 근축영역을 에워싸는 원축영역 사이의 중간영역의 광을 차단 또는 차폐하도록 함으로써 디스크에 상기 중간영역의 광의 간섭 영향이 억제된 작은 크기의 주변광을 가지는 광스폿을 형성한다.
이를 위하여 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 입사되는 광(120)중 근축영역과 원축영역 사이에 위치된 중간영역으로 입사되는 광(122)을 차단 또는 산란시키는 도너츠 형상 또는 사각테두리형상 또는 다각형 테두리 형상의 광제어수단을 마련한다. 제1도는 상기 광제어수단으로 대물렌즈(100)로부터 소정 거리 이격된 위치에 배치되어 중간영역으로 입사되는 광(122)을 차단 또는 산란시키는 제어막(111)이 형성된 투명부재(110)를 구비한 예를 나타낸다. 제2도는 광제어수단으로 대물렌즈(100')에 중간영역으로 입사되는 광(122)을 산란시키는 광제어홈(111')이 형성된 예를 나타낸다.
이는 근축영역으로 입사되는 광(121)은 중심광에 영향을 거의 주지 않고, 원축영역으로 입사되는 광(123)은 중심광에 영향을 준다는 사실에 근거한 것이다.
여기에서 근축영역이라함은 실용상 무시될 수 있는 정도의 구면수차를 가지는 렌즈 중심출(광축) 주위의 영역을 의미하며, 원축영역은 근축영역보다 광축으로부터 상대적으로 먼 부분의 영역을 의미하고, 그리고 중간영역은 근축영역과 원축영역 사이의 영역을 의미한다.
제3도는 본 출원인에 의해 제안된 광픽업장치의 일 형태를 나타낸 개략도이다. 이 광픽업장치는 제1도를 참조하여 설명한 제어막(111)이 형성된 투명부재(110)을 채용한다. 따라서, 광원(150)에서 출사된 광은 빔스프리터(140)를 통과하고, 콜리메이팅렌즈(130)에 의하여 광축에 평행한 상태로 대물렌즈(100)에 입사된다. 이때, 투명부재(110)에 형성된 광제어막(111)에 의해 근축영역과 원축영역으로 입사되는 광(121)(123)만이 대물렌즈(100)로 향하고, 상기 대물렌즈(100)의 의해 수렴되어 각기 다른 위치에 광스폿이 형성되어 두께가 다른 디스크(10) 예컨대 CD와 DVD의 호환이 가능하도록 한다.
상기 디스크(10)에서 반사되고 대물렌즈(100), 콜리메이팅렌즈(130) 및 빔스프리터(140)를 경유한 광은 광검출기(170)에 수광된다. 상기 광검출기(170)는 적어도 네 개의 분할판으로 이루어져 있으며, 각 분할판에서 수광되어 전기신호로 변환된 값은 오차신호 및 정보신호로 이용된다. 여기서, 상기 빔스프리터(140)와 광검출기(170) 사이에 수속렌즈(160)가 구비된다.
제4도는 본 출원인에 의해 제안된 광픽업장치의 다른 형태를 나타낸 개략도이다. 이 광픽입장치는 중간영역으로 입사되는 광(122)이 차단 또는 산란되도록 제2도를 참조하여 설명한 광제어홈(111')이 형성된 대물렌즈(100')를 채용한 것에 특징이 있으며, 설명되지 않은 부재들은 제3도에서 설명된 동일 도면부호를 가지는 부재들과 동일 또는 유사하다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 출원인에 의해 제안된 광픽업장치에 있어서, 상기 광검출기로 네 개의 분할판 또는 8분할판을 채용한 경우, 포커스 오차신호는 대각선상으로 배열된 분할판에서 검출된 값끼리 합산하고, 이 합산된 두 값을 서로 차동함으로써 검출된다.
제5도는 컴팩트 디스크를 기록매체로 채용한 경우, 초기의 광픽업장치의 포커스오차 그래프를 나타낸 것이다. 이 도면은, 개구수가 0.6이고, 구경이 4.04mm인 대물렌즈를 채용하고, 상기 대물렌즈에 내측반경이 1.2mm이고 그 폭이 0.15mm인 환형의 광제어홈을 형성한 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.
여기서, X축은 디포커스(defocus)정도를 나타낸 좌표이고, Y축은 오차정도의 척도가 되는 검출 전압값을 나타내는 좌표이다.
이 제5도를 분석하여 보면, 검출된 전압값이 0인 지점이 A,B 두 지점에서 나타난다. A지점은 초기 광픽업장치의 포커스 위치 조절시 실질적으로 바른 포커스위치인 경우의 결과이다. 그러나 B지점은 채용된 기록매체의 두께차이에 의해 발생되는 구면수차에 의한 것으로 기생파형으로 정의한다. 이 기생파형이 존재하는 이유는 대물렌즈의 구면수차에 의하여 원축영역을 통과한 광의 집광점이 넓게 위치하기 때문이다.
상기 기생파형이 존재하는 경우, 기구적인 진동에 의한 기록매체의 흔들림 등에 의해 B지점이 온 포커스로 인식될 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 언급한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 구면수차에 의해 야기되는 기생파형의 크기를 줄여 보다 정확한 초기 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 된 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 대물렌즈장치는,
기록매체로 입사되는 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈로부터 이격된 광경로 상에 배치되고, 상기 대물렌즈의 중간영역을 통과하는 광의 적어도 일부를 차단시키는 제1광제어면과, 상기 대물렌즈의 원축영역을 통과하는 광의 일부를 차단시키는 제2광제어면을 가지며, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 이와의 면으로 입사되는 광을 투과시키는 투명부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 다른 유형은 , 기록매체로 입사되는 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성되어 상기 대물렌즈의 중간영역광의 적어도 일부를 제어하는 제1광제어면과; 상기 대물렌즈에 형성되어 상기 대물렌즈의 원축영역으로 입사되는 광 또는 상기 중간영역을 통과한 광의 일부를 제어하는 제2광제어면;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광픽업장치는, 광을 생성 조사하는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광을 수렴시켜 상기 기록매체에 광스폿이 형성되도록 하는 대물렌즈와; 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈와 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기와; 상기 대물렌즈로부터 이격된 광경로 상에 배치되고, 상기 대물렌즈의 중간영역을 통과하는 광의 적어도 일부를 차단시키는 제1광제어면과, 상기 대물렌즈의 원축영역을 통과하는 광의 일부를 차단시키는 제2광제어면을 가지며, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 이외의 면으로 입사되는 광을 투과시키는 투명부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광픽업장치의 다른 유형은, 광을 생성 조사하는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광을 수렴시켜 상기 기록매체에 광스폿이 형성되도록 하는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성되어 상기 대물렌즈의 중간영역광의 적어도 일부를 제어하는 제1제어면과; 상기 대물렌즈에 형성되어 상기 대물렌즈의 원축영역으로 입사되는 광의 일부를 제어하는 제2광제어면과; 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈와 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
제6도는 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 일실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이, 대물렌즈장치는 기록매체(10)로 입사되는 광경로상에 배치된 대물렌즈(200)와, 이 대물렌즈(200)로부터 이격된 광경로 상에 배치된 투명부재(210)를 포함한다.
상기 대물렌즈(200)는 상기 기록매체(10)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광(220)을 집속시킨다. 기록매체(10)로서 두께가 다른 디스크(20)(30)의 호환이 가능하도록 상기 대물렌즈(200)의 구면수차를 응용한다. 이를 위하여 상기 대물렌즈(200)의 중간영역으로 입사되는 광(222)을 차단 또는 산란시킨다.
대물렌즈(200)의 원축영역으로 입사되는 광(223)(225)은 두께가 얇은 디스크(20) 예컨대, DVD를 기록매체로 채용한 경우에 이용한다.
그리고, 대물렌즈(200)의 근축영역으로 입사되는 광(221)은 두께가 얇은 디스크(20) 및 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크(30) 예컨대, CD를 채용한 경우에 이용한다. 여기서, 근축영역은 실용상 무시될 수 있을 정도의 구면수차를 가지는 광축 주위의 영역을 의미하며, 원축영역은 큰 수면수차를 가지며 상기 근축영역보다 광축으로부터 상대적으로 먼 부분의 영역을 의미하고, 상기 중간영역은 상기 근축영역과 원축영역을 구별하기 위한 영역으로 상기 근축영역과 원축영역 사이의 영역을 의미한다.
상기 투명부재(210)는 상기 대물렌즈(200)의 중간영역을 통과하는 광(222)을 차단시키는 제1광제어면(211)과, 상기 대물렌즈(200)의 원축영역을 통과하는 광중 일부광(224)을 차단시키는 제2광제어면(213)을 가진다.
상기 투명부재(210)는 상기 제1광제어면(211)과 제2광제어면(213)이외의 면으로 입사되는 광은 투과시킨다.
상기 제1광제어면(211)과 제2광제어면(213) 각각은 상기 투명부재(210)의 적어도 일면 소정 위치에 도포된 전반사코팅 또는 차단막의 형성에 의해 제공된다.
상기 제1광제어면(211)과 제2광제어면(213)은 그 형상에 있어서, 환형인 것이 바람직하며, 사각, 오각 또는 그 이상의 다각 테두리형 일 수 있다.
제6도는 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 다른 실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다. 이 대물렌즈장치는 대물렌즈(300)와, 이 대물렌즈(300)의 광입사쪽면 즉, 기록매체 반대쪽면에 형성된 제1광제어면(310) 및 제2광제어면(330)을 포함한다. 상기 제1광제어면(310)은 상기 대물렌즈(300)의 중간영역으로 입사되는 광(222)의 적어도 일부를 차단 또는 산란시키고, 상기 제2광제어면(330)은 상기 대물렌즈(330)의 원축영역으로 입사되는 광중일부광(224)를 차단 또는 산란시킨다.
상기 제1광제어면(310)과 제2광제어면(330)는 실질적으로 동일한 형상으로 제공될 수 있다.
제8도는 대물렌즈(300)의 일부분을 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2광제어면(310)(330)은 입사되는 광을 반사시키도록 도포된 전반사코팅 또는 반사거울을 부착한 전반사부재(320)에 의해 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1광제어면(310)과 제2광제어면(330) 각각은 입사광을 산란 또는 산시시키도록 된 광제어패턴에 의해 제공될 수 있다.
이 광제어패턴의 실시예들을 대물렌즈의 일부분을 개략적으로 도시한 제9도 내지 제12도 각각을 참조하여 설명한다.
제7도 및 제9도에 도시된 바와 같이, 상기 광제어패턴은 V형의 홈(322)으로 형성되어 이 부분으로 입사되는 광을 산란 또는 반사시킨다.
제10도와 도시된 바와 같이, 상기 광제어패턴은 돌출된 쐐기형(324)으로 형성될 수 있다. 또한, 미도시 되었지만, 돌출된 계단형으로 형성되는 경우도 무방하다. 제11도에 도시된 바와 같이, 상기 광제어패턴은 입사광을 산란 또는 반사시키는 회절격자(326)의 형성에 의해 제공될 수 있다.
그리고, 제12도에 도시된 바와 같이, 상기 광제어패턴은 입사광을 산란시키도록 된 미세요철 패턴(328)의 형성에 의해 제공될 수 있다.
상기 제1광제어면(310)과 제2광제어면(330)은 그 형상에 있어서, 환형인 것이 바람직하며, 사각, 오각 또는 그 이상의 다각 테두리형 일 수 있다.
상기 제1광제어면(310)과 제2광제어면(330)이 환형인 경우, 개구수(NA)가
(n : 매질의 굴절율)로 정의되므로, 제1광제어면(310)과 제2광제어면(330)의 위치는 개구수로 한정될 수 있다.
예컨대, 개구수가 0.6인 대물렌즈를 채용하면, 상기 제1광제어면(310)은 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.37와 개구수 0.4 사이인 위치에 형성되고, 상기 제2광제어면(330)은 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.44와 개구수 0.46사이인 곳에 형성되는 것이 바람직하다.
제13도는 본 발명에 따른 대물렌즈장치의 또 다른 실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이, 상기 대물렌즈(300')의 기록매체와 마주하는 면에 제1광제어면(310')과 제2광제어면(330')을 형성할 수 있다.
상기 제1광제어면(310')과 제2광제어면(330')은 제7도 내지 제12도를 참조하여 설명한 제1광제어면(310)과 제2광제어면(330)와 실질적으로 같으며, 그 형성 위치 및 반경의 사이즈에 있어서 차별화 된다.
또한, 미도시하였지만, 상기 제1광제어면과 제2광제어면은 상기 대물렌즈의 양면에 형성될 수 있다. 이 경우 상기 기록매체와 마주하는 쪽에 형성된 제1광제어면과 제2광제어면 각각의 반경이 다른 면에 형성된 제1광제어면과 제2광제어면 각각의 반경보다 작게 형성된다.
한편, 상기 대물렌즈장치의 실시예들에 있어서, 대물렌즈로서 볼록렌즈를 나타내었는데, 이 볼록렌즈는 회절이론에 의한 홀로그램렌즈와 프레즈넬 등의 평판렌즈로 대체될 수 있다. 이는 널리 알려져 있으므로, 도면 및 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 언급한 바와 같은 대물렌즈장치는 렌즈의 구면수차를 감안하여 중간영역으로 입사되는 광과 원축영역의 일부분으로 입사되는 광을 차단 또는 산란시킴으로써 기생파형의 크기를 대폭 감소시킬 수 있어서, 광응용분야에 널리 이용될 수 있다.
제14도는 본 발명에 따른 광픽업장치의 일 실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다. 도시된 바와 같이, 광원(250)과, 광경로변환수단(240)과, 대물렌즈장치 및 광검출기(270)를 포함한다.
상기 광원(250)은 소정 파장의 레이저 광을 생성 출사한다.
이 광원(250)으로 그 크기가 소형인 반도체 레이저를 채용하는 것이 바람직하다. 상기 광경로변환수단(240)은 입사광을 투과 및/또는 반사시켜 입사광의 진행경로를 바꾸어준다. 즉, 상기 광경로변환수단(240)은 상기 광원(250)쪽에서 입사되는 광을 기록매체(10) 방향으로 향하도록 하고, 상기 기록매체(10)에서 반사되어 입사되는 광은 상기 광검출기(270)방향으로 향하도록 안내한다. 상기 광경로변환수단(240)은 도시된 바와 같은, 하프미러 또는 소정 편광의 입사광만을 투과시키도록 된 편광빔스프리터로 구현될 수 있다. 또한, 소정 회절패턴을 갖는 홀로그램소자(미도시)를 채용할 수도 있다.
상기 대물렌즈장치는 상기 광경로변환수단(240)과 상기 기록매체(10)사이의 광경로 상에 위치되며, 상기 기록매체로 향하는 광을 수렴시키는 대물렌즈(200)와, 이 대물렌즈(200)로 향하는 일부 영역의 광을 차단시키는 제1제어막(211)및 제2광제어막(213)이 형성된 투명부재(210)를 포함한다.
이 대물렌즈장치는 제6도를 참조하여 설명한 대물렌즈장치의 일 실시예와 실질적으로 동일하다.
상기 광검출기(270)는 상기 기록매체(10)에서 반사되고, 상기 대물렌즈(200)와 광경로변환수단(240)을 경유하여 입사되는 광을 수광하여 상기 기록매체(10)에 수록된 포커스 오차신호와 트랙 오차신호 및 정보신호를 검출한다.
본 발명의 광픽업장치는 상기 광원(250)과 대물렌즈(200) 사이의 광경로 상에 입사광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅렌즈(230)를 더 포함하여 상기 대물렌즈(200)로 입사되는 광이 평행광을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광경로변환수단(240)과 상기 광검출기(270) 사이의 광경로 상에 비점수차렌즈(260)를 더 구비한다.
상기 광검출기(270)는 비점수차법에 의해 포커스 오차신호를 검출하기 위하여 제15도에 도시된 바와 같이 네 개의 분할판(A,B,C,D)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 광검출기의 중앙에 형성된 스폿은 제16도 및 제17도에 도시된 바와 같이 근축영역으로 입사되는 광(제14도 221)에 대응하는 중심부분(221a)(221b)과 원축영역으로 입사되는 광(225)에 대응하는 주변부분(225a)(225b)을 가진다.
제16도는 상대적으로 두꺼운 두께의 기록매체 예컨대 컴팩트디스크를 적용한 경우 바른 포커스 상태의 광분포를 나타낸 경우이고, 제17도는 비교적 얇은 두께의 기록매체 예컨대 DVD를 적용한 경우 바른 포커스 상태의 광분포를 나타낸 것이다.
제16도와 제17도를 비교하여 보면, 근축영역의 광에 의한 중심부분(221a)(221b)은 직경의 변화가 거의 없다.
다만, 원축영역의 광에 의한 주변부분(225a)(225b)의 직경과 제1광제어면에 의해 광이 차단된 부분(222a)(222b)및 제2광제어면에 의해 광이 차단된 부분(224a)(224b)의 직경은 크게 변화된다.
제16도를 살펴보면, 근축영역에 대응되는 중심부분(221a)은 광검출기(270)의 중앙에 도달해 있고, 주변부분(225a)은 광검출기(270)의 주변을 에워싼다.
또한, 상기 검출기는 제18도에 도시된 바와 같이 네 개의 사각형 분할판(A1,B1,C1,D1)과 네 개의 L형 분할판(A2,B2,C2,D2)으로 이루어질 수 있다.
제19내지 제21도는 얇은 두께의 기록매체를 사용할 때의 광검출기의 수광상태를 보이며, 제22도 내지 제24도는 두꺼운 두께의 기록매체를 사용할 때의 광검출기의 수광상태를 보인다.
상기 사각형 분할판(A1,B1,C1,D1)은 두꺼운 디스크로부터 정보를 읽을 때에 근축영역의 광을 최대한으로 수광할 수 있고, 이와 아울러 원축영역의 광은 최소한 수광할 수 있는 정도의 크기를 가지도록 설계된다.
특히, 얇은 디스크로부터 정보를 읽을 때에는 제19도에 도시된 바와 같이, 일정한 크기를 유지하는 근축과 최소한으로 축소된 원축영역의 광 모두를 수광할 수 있도록 설계된다. 그리고 두꺼운 두께의 디스크로부터 정보를 읽을 때에는 제22도에 도시된 바와 같이, 원축영역의 광은 대개 L형 분할판(A2,B2,C2,D2)에 도달되도록 한다. 도면중 제19도는 얇은 디스크에 대해 대물렌즈장치가 포커스 위치에 있을 때, 제20도는 얇은 디스크에 대해 대물렌즈장치가 먼 거리에 있을 때, 그리고, 제21도는 얇은 디스크로부터 대물렌즈장치가 가까워져 있을 때의 수광상태를 보인다.
또한, 도면중 제22도는 두꺼운 디스크에 대해 대물렌즈장치가 포커스 위치에 있을 때, 제23도는 두꺼운 디스크에 대해 대물렌즈장치가 먼 거리에 있을 때, 그리고, 제24도는 두꺼운 디스크로부터 대물렌즈장치가 가까워져 있을 때의 수광상태를 보인다. 이상과 같은 구조의 광검출기로부터 출력되는 신호는 얇은 디스크로부터 정보를 읽을 경우, 사각형 분할판(A1,B1,C1,D1) 및 L형 분할판(A2,B2,C2,D2)으로부터의 모든 신호를 사용하며, 두꺼운 두께의 디스크로부터 정보를 읽을때에는 사각형 분할판으로부터의 신호만을 사용한다.
이와 같이, 구비된 본 발명에 따른 광픽업장치에 있어서, 기록매체로 컴팩트 디스크를 채용한 경우, 상기 광검출기에서 검출된 초기 포커스 오차신호에 관한 그래프를 제25도에 나타내었다. 이를 제5도와 비교하여 보면 다음과 같다.
원축영역의 일부에 제2광제어막을 구비함으로써, 원축영역을 통과하는 광의 구면수차에 의해 야기되는 광섭을 억제됨으로 기생파형(B)의 크기가 대략 40%정도 감소함을 알 수 있다.
따라서 광픽업장치의 기구적 진동과 기록매체의 흔들림에 의해 기생파형에 의해 B지점에서 온 포커스 되는 것을 방지할 수 있다.
제26도는 본 발명에 따른 광픽업장치의 다른 실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광픽업장치는 제14도 내지 제24도를 참조하여 설명한 광픽업장치의 일 실시예와 본질적으로 동일하다.
다만, 대물렌즈장치에 있어서, 제7도 내지 제12도를 참조하여 설명한 대물렌즈장치를 채용한 것에 특징이 있다.
여기서, 제14도 및 제7도와 동일 참조부호를 사용한 부재는 동일 기능을 하는 유사 또는 동일부재이다.
이와 같이, 구비된 광픽업장치에 있어서, 소정 개구수를 갖는 대물렌즈에 대한 제1광제어면과 제2광제어면의 위치는 개구수로 나타낼 수 있다.
즉, 상기 제1광제어면(310)과 제2광제어면(33)이 환형인 경우, 개구수(NA)가
(n : 매질의 굴절율)로 정의되므로, 기록매체(10)로써 두께가 1.6mm ± 0.15mm이고 굴절율이 1.5 ± 1인 디스크(20)와, 두께가 1.2mm ± 0.15mm이고 굴절율이 1.5 ± 1인 디스크(30) 모두를 채용할 수 있고, 기생파형의 크기를 효과적으로 감소시키기 위하여, 예컨대, 개구수가 0.6인 대물렌즈를 채용하면, 상기 제1광제어면(310)은 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.37와 개구수 0.4 사이인 위치에 형성되고, 상기 제2광제어면(330)은 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.44와 개구수 0.46사이인 곳에 형성되는 것이 바람직하다.
제27도는 본 발명에 따른 광픽업장치의 또 다른 실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광픽업장치는 본질적으로 제14도 내지 제24도를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 광픽업장치의 일 실시예와 본질적으로 동일하다. 다만, 대물렌즈장치에 있어서, 제13도를 참조하여 설명한 대물렌즈장치를 채용한 것에 특징이 있다.
여기서, 제14도 및 제13도와 동일 참조부호는 동일 기능을 하는 유사 또는 동일부재이다. 또한, 본 발명에 따른 광픽업장치는 대물렌즈장치로서 대물렌즈의 양면에 제1광제어면과 제2광제어면이 형성될 수도 있다.
이 경우, 상기 기록매체와 마주하는 쪽에 형성된 제1광제어면과 제2광제어면 각각의 반경이 다른 면에 형성된 제1광제어면과 제2광제어면 각각의 반경보다 작게 형성된다.
따라서, 본 발명에 따른 광픽업장치는 중간영역 뿐만 아니라 원축영역에 광제어막을 형성하여 이 막으로 입사되는 광을 차단 또는 산란시킴으로서, 기생파형의 크기를 대폭 줄일 수 있다.
따라서, 광픽업장치의 초기 포커스 위치 조절시 기구적인 진동 등에 의한 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술이 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (28)
- 기록매체로 입사되는 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈로부터 이격된 광경로 상에 배치되고, 상기 대물렌즈의 중간영역을 통과하는 광의 적어도 일부를 차단시키는 제1광제어면과, 상기 대물렌즈의 원축영역을 통과하는 광의 일부를 차단시키는 제2광제어면을 가지며, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 이외의 면으로 입사되는 광을 투과시키는 투명부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 상기 투명부재의 적어도 일면에 형성된 전반사코팅에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대물렌즈는 개구수 0.6이고, 상기 제1광제어면은 환형으로 그 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 대물렌즈의 개구수 0.37와 개구수 0.4 사이인 대물렌즈의 입사면에 대응되는 상기 투명부재에 형성되고, 상기 제2광제어면은 환형으로 그 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 대물렌즈의 개구수 0.44와 개구수 0.46사이인 대물렌즈의 입사면에 대응되는 상기 투명부재에 형성된 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 기록매체로 입사되는 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성되어 상기 대물렌즈의 중간영역으로 입사되는 광 또는 상기 중간영역을 통과한 광의 적어도 일부를 차단 또는 산란시키는 제1광제어면과; 상기 대물렌즈에 형성되어 상기 대물렌즈의 원축영역으로 입사되는 광 또는 상기 중간영역을 통과한 광의 일부를 차단 또는 산란시키는 제2광제어면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성되어 입사광을 반사시키도록 된 소정 형상의 반사코팅에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 그 면으로 입사되는 입사광을 산란 또는 반사시키도록 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성된 광제어패턴에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제6항에 있어서, 상기 광제어패턴은 환형의 홈인 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제7항에 있어서, 상기 광제어패턴은 V형으로 형성된 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제7항에 있어서, 상기 광제어패턴은 돌출된 계단형 또는 쐐기형인 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 그 면으로 입사되는 입사광을 산란 또는 반사시키는 회절격자의 형성에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 그 면으로 입사되는 입시광을 산란시키는 미세요철 패턴의 형성에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물렌즈는 개구수 0.6이고, 상기 제1광제어면은 환형으로 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.44와 개구수 0.4사이인 대물렌즈의 입사면에 형성되고, 상기 제2광제어면은 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.44와 개구수 0.46 사이인 대물렌즈의 입사면에 형성되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 광을 생성 조사하는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광을 수렴시켜 상기 기록매체에 광스폿이 형성되도록 하는 대물렌즈와; 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈와 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기와; 상기 대물렌즈로부터 이격된 광경로 상에 배치되고, 상기 대물렌즈의 중간영역을 통과하는 광의 적어도 일부를 차단시키는 제1광제어면과, 상기 대물렌즈의 원축영역을 통과하는 광의 일부를 차단시키는 제2광제어면을 가지며, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 이외의 면으로 입사되는 광을 투과시키는 투명부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제13항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 상기 투명부재의 적어도 일면에 형성된 전반사코팅에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 대물렌즈는 개구수 0.6이고 상기 제1광제어면은 환형으로 그 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 대물렌즈의 개구수 0.37와 개구수 0.4 사이인 대물렌즈의 입사면에 대응되는 상기 투명부재에 형성되고, 상기 제2광제어면은 환형으로 그 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 대물렌즈의 개구수 0.44와 개구수 0.46사이인 대물렌즈의 입사면에 대응되는 상기 투명부재에 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 입사광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제16항에 있어서, 상기 광경로변환수단과 광검출기 사이의 광경로 상에 비점수차렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 광을 생성 조사하는 광원과; 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광을 수렴시켜 상기 기록매체에 광스폿이 형성되도록 하는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성되어 상기 대물렌즈의 중간영역광을 제어하는 제1광제어면과; 상기 대물렌즈에 형성되어 상기 대물렌즈의 원축영역으로 입사되는 광의 일부를 제어하는 제2광제어면과; 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈와 광경로변환수단을 경유한 광을 수정하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성되어 입사광을 반시시키도록 된 소정 형상의 반사코팅에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 그 면으로 입사되는 입사광을 산란 또는 반사시키도록 상기 대물렌즈의 적어도 일면에 형성된 광제어패턴에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제20항에 있어서, 상기 광제어패턴은 환형의 홈인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제21항에 있어서, 상기 광제어패턴은 V형으로 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제21항에 있어서, 상기 광제어패턴은 돌출된 계단형 또는 쐐기형인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 그 면으로 입사되는 입사광을 산란 또는 반사시키는 회절격자 패턴의 형성에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1광제어면과 제2광제어면 각각은 그 면으로 입사되는 입사광을 산란시키는 미세요철 패턴의 형성에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
- 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물렌즈는 개구수 0.6이고, 상기 제1광제어면은 환형으로 내측반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.37와 개구수 0.4 사이인 대물렌즈의 광원쪽 입사면에 형성되고, 상기 제2광제어면은 내측 반경과 외측반경의 위치 각각이 개구수 0.44와 개구수 0.46사이인 대물렌즈의 광원쪽 입사면에 형성되는 것을 특징으로 하는 대물렌즈장치.
- 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 입사광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광업장치.
- 제27항에 있어서, 상기 광경로변환수단과 광검출기 사이의 광경로 상에 비점수차렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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