KR0176898B1 - Optic-pick-up device using cd/dvd - Google Patents
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Abstract
본 발명은 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 관한 것으로, 레이저 다이오드(21)에서 발광되어 대물렌즈(25)를 거쳐 광디스크(D)에 집광되는 빔(B)의 광축에 대해 대물렌즈(25)의 개구율을 조절하기 위한 액정셔터(30)를 반사광이 광검출기(26)에 입사되지 않는 각도범위만큼 경사지게 광축상에 설치하고, 액정셔터(30)를 통과하는 빔(B)을 편광상태에 따라 투과 또는 반사시키는 유전체층(36)을 구비하여 구성되며, 상기 액정셔터(30)는 광축방향과 평행한 러빙(Rubbing)방향을 가지는 액정층(35)이 제1 및 제2 글래스기판(31)(33) 사이에 구비되고, 상기 제1 및 제2글래스기판(31)(33)의 일면에는 각각 투명전극(32)(33)이 형성되며, 상기 제2 글래스기판(33)의 타면에는 상기 유전체층(36)이 형성되어 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의한 광픽업장치에 의하면 하나의 유니트에서 CD계열의 광디스크와 DVD용 고밀도 광디스크를 독취 또는 기록할 수 있게 될 뿐만 아니라 명암대비율이 좋아져 그 동작특성이 좋아지는 이점이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup device for a CD / DVD device. The optical lens of the objective lens 25 with respect to the optical axis of the beam B that is emitted from the laser diode 21 and is focused on the optical disk D via the objective lens 25 is provided. The liquid crystal shutter 30 for adjusting the aperture ratio is installed on the optical axis so as to be inclined by the angle range where the reflected light does not enter the photodetector 26, and transmits the beam B passing through the liquid crystal shutter 30 according to the polarization state. Or a dielectric layer 36 for reflecting, wherein the liquid crystal shutter 30 includes first and second glass substrates 31 and 33 having a rubbing direction parallel to the optical axis direction. ) And transparent electrodes 32 and 33 are formed on one surface of the first and second glass substrates 31 and 33, respectively, and on the other surface of the second glass substrate 33. 36) is formed and configured. According to the optical pickup device according to the present invention, it is possible not only to read or record the CD-based optical disc and the high-density optical disc for DVD in one unit, but also the contrast ratio is improved, and the operation characteristics are improved.
Description
제1도는 종래 기술에 의한 일반적인 광픽업장치의 구성도.1 is a block diagram of a general optical pickup apparatus according to the prior art.
제2도는 일반적인 광픽업 장치에서 두께가 다른 광디스크상에 분포되는 빔의 강도분포도.2 is an intensity distribution diagram of beams distributed on optical disks having different thicknesses in a typical optical pickup apparatus.
제3도는 종래의 일반적인 액정셔터를 구비한 광픽업장치의 전체구성도.3 is an overall configuration diagram of an optical pickup apparatus having a conventional general liquid crystal shutter.
제4도는 종래의 일반적인 액정셔터를 구비한 광픽업장치의 개구율변환을 위한 작동을 설명하기 위한 도면으로,4 is a view for explaining the operation for the aperture ratio conversion of the conventional optical pickup device having a conventional liquid crystal shutter,
(a)는 액정셔터의 투명전극에 전원이 인가되지 않은 상태를 보인 작동도.(a) is an operation diagram showing a state in which no power is applied to the transparent electrode of the liquid crystal shutter.
(b)는 액정셔터의 투명전극에 전원이 인가된 상태를 보인 작동도.(b) is an operation showing the power is applied to the transparent electrode of the liquid crystal shutter.
제5도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 구성을 도시한 구성도.5 is a block diagram showing the configuration of an optical pickup apparatus according to the present invention.
제6도는 본 발명에 의한 광픽업장치에 사용되는 액정셔터의 구성을 도시한 단면구성도.6 is a cross-sectional view showing the configuration of a liquid crystal shutter used in the optical pickup apparatus according to the present invention.
제7도는 본 발명에 의한 광픽업장치에 사용되는 액정셔터에 형성된 투명전극패턴을 도시한 정면도.7 is a front view showing a transparent electrode pattern formed on the liquid crystal shutter used in the optical pickup device according to the present invention.
제8도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 액정셔터의 액정배열상태를 설명하기 위한 도면으로,8 is a view for explaining a liquid crystal arrangement state of the liquid crystal shutter of the optical pickup apparatus according to the present invention,
(a)는 투명전극에 전압이 인가되지 않은 상태의 액정배열도.(a) is a liquid crystal array in a state where no voltage is applied to the transparent electrode.
(b)는 투명전극에 전압이 인가된 상태에서의 액정배열도.(b) is a liquid crystal array in a state where a voltage is applied to the transparent electrode.
제9도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 액정셔터의 동작을 설명하기 위한 도면으로,9 is a view for explaining the operation of the liquid crystal shutter of the optical pickup apparatus according to the present invention,
(a)는 투명전극에 전압이 인가되지 않은 상태의 동작상태도.(a) is an operating state in a state where no voltage is applied to the transparent electrode.
(b)는 투명전극에 전압이 인가된 상태의 동작상태도.(b) is an operating state in a state where a voltage is applied to the transparent electrode.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 레이저다이오드 23 : 시준렌즈21 laser diode 23 collimating lens
30 : 액정셔터 31,33 : 제1 및 제2 글래스기판30: liquid crystal shutter 31,33: first and second glass substrate
32,34 : 투명전극 34R : 환형전극32,34 transparent electrode 34R annular electrode
34C : 투명전극 35 : 액정층34C: transparent electrode 35: liquid crystal layer
36 : 유전체층36: dielectric layer
본 발명은 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 광축에 대해 소정각도 기울어지게 설치된 액정셔터를 사용하여 대물렌즈의 개구율을 변화시켜 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크를 하나의 유니트(UNIT)로 기록 및 독취할 수 있게 한 씨디/디브이디 겸용 광픽업 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pickup device for both a CD and a DVD, and in particular, each optical disk having different recording densities and thicknesses by changing the aperture ratio of an objective lens by using a liquid crystal shutter installed at an inclined angle with respect to an optical axis is used as a unit. It relates to a CD / DVD combined optical pickup device that can be recorded and read.
제1도에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 광픽업장치는 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드(1)와, 상기 레이저 다이오드(1)로부터 주사된 레이저 빔을 트랙킹 서보(Tracking Servo)를 위해 메인빔과 두 개의 서브빔으로 만드는 회절격자(Grating)(2)와, 상기 회절격자(2)를 통한 빔을 평행광으로 만드는 시준렌즈(3)와, 상기 시준렌즈(3)를 통한 평행광을 광디스크(D)상에 집광시키는 대물렌즈(4)와, 상기 평행광의 경로상에 설치되어 광디스크(D)상에 기록된 정보의 유,무에 따라 반사된 빔과 상기 회절격자(2)를 통한 입사빔을 소정 비율로 투과, 또는 반사시키는 빔분리프리즘(5)과, 상기 빔분리프리즘(5)을 통해 반사된 빔들을 집광시키는 센서렌즈(6)와, 상기 센서렌즈(6)를 통한 빔들의 데이터 신호를 검지하는 광검출기(7)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the optical pickup apparatus according to the prior art has a laser diode (1) for scanning a laser beam and a laser beam scanned from the laser diode (1) for the main purpose of tracking servo. A diffraction grating 2 made of a beam and two sub-beams, a collimating lens 3 which makes the beam through the diffraction grating 2 parallel light, and a parallel light through the collimating lens 3 An objective lens 4 for condensing on the optical disk D, a beam which is installed on the path of the parallel light and reflected by the presence or absence of information recorded on the optical disk D, and through the diffraction grating 2 A beam splitting prism 5 for transmitting or reflecting an incident beam at a predetermined ratio, a sensor lens 6 for focusing beams reflected through the beam splitting prism 5, and a beam through the sensor lens 6 It consists of the photodetector 7 which detects these data signals.
상기와 같은 일반적인 광픽업장치는, 레이저 다이오드(1)에서 나온 빔이 회절격자(2) 및 빔분리프리즘(5)을 지나 시준렌즈(3)에 의해 평행광으로 변환된 후, 대물렌즈(4)를 통해 집광되어 광디스크(D)의 표면에 기록된 정보에 의해 반사 또는 회전된다.In the general optical pickup device as described above, after the beam emitted from the laser diode 1 is converted into parallel light by the collimating lens 3 through the diffraction grating 2 and the beam splitting prism 5, the objective lens 4 Is focused through the light and reflected or rotated by the information recorded on the surface of the optical disc D.
이후, 광디스크(D)의 표면에서 반사된 빔은 동일한 경로를 되돌아와 빔분리프리즘(5)에서 반사되며, 센서렌즈(6)를 지나 광검출기(7)에 의하여 감지된다.Thereafter, the beam reflected from the surface of the optical disc D is reflected by the beam splitting prism 5 after returning the same path, and is detected by the photodetector 7 past the sensor lens 6.
한편, DVD(Digital Video Disk)등의 고밀도 광디스크(D)는 기존의 CD계열의 광디스크(D)보다 기록밀도가 6-8배 이상 증가되므로 대물렌즈(4)의 개구율(NA; Numerical Aperture)이 0.6정도의 높은 값을 가져야만 재생이 가능하게 되는 바, 이 경우 경사(tilt)에 의한 수차는 광디스크(D)의 두께가 두꺼워짐에 따라 커지게 되며, 이를 방지하기 위하여 DVD용 고밀도 광디스크(D)의 두께를 0.6mm로 채택하고 있다.On the other hand, a high density optical disk (D) such as a DVD (Digital Video Disk) has a recording density that is 6-8 times or more higher than that of the conventional CD-based optical disk (D), so that the numerical aperture (NA) of the objective lens 4 is increased. Playback is possible only when it has a high value of about 0.6. In this case, the aberration due to the tilt becomes larger as the thickness of the optical disc D becomes thicker. ) Thickness is 0.6mm.
이때, 제1도와 같은 구성을 가진 하나의 유니트에서 두께가 0.6mm인 DVD용의 고밀도 광디스크(D)와 두께가 1.2mm인 CD계열의 광디스크(D)를 재생하게 되면 다음과 같은 문제가 발생된다.At this time, when one unit having the configuration as shown in FIG. 1 plays a high density optical disk D for a DVD having a thickness of 0.6 mm and an optical disk D having a CD series having a thickness of 1.2 mm, the following problems occur. .
즉, 두께가 0.6mm인 광디스크(D)에 최적 설계로 제작된 개구율(NA)=0.6인 대물렌즈(4)로 광디스크(D)의 면에 초점이 맺힌 상태에서 빔세기 분포는 제2도의 실선과 같이 표시된다.That is, the beam intensity distribution is shown in FIG. 2 in the state where the surface of the optical disk D is focused with the objective lens 4 having an aperture ratio NA of 0.6, which is manufactured with an optimal design for the optical disk D having a thickness of 0.6 mm. Is displayed as:
이때, 1.2mm 두께의 광디스크(D)에 대물렌즈(4)를 통해 빔을 집광하였을 때는 대물렌즈(4)의 구면수차에 기인하여 제2도의 점선과 같이 표시된다.At this time, when the beam is focused on the optical disk D having a thickness of 1.2 mm through the objective lens 4, spherical aberration of the objective lens 4 is displayed as a dotted line in FIG.
즉, 메인로브(main lobe)의 빔 강도가 현저하게 줄어들 뿐만 아니라, 사이드로브들의 빔강도가 상대적으로 증가하여 인접트랙에 기록된 신호로부터의 크로스토크(crosstalk)가 커지게 된다.That is, not only the beam intensity of the main lobe is significantly reduced, but also the beam intensity of the side lobes is relatively increased, so that crosstalk from signals recorded in adjacent tracks becomes large.
이 크로스토크 값은 NA=0.6인 대물렌즈(4)를 CD계열(두께 1.2mm, 트랙피치(pitch) 1.6㎛) 광디스크(D)를 읽을 경우 -20dB보다 열악하게 계산되어 진다.This crosstalk value is calculated to be worse than -20 dB when the objective lens 4 having NA = 0.6 is read in the CD series (thickness 1.2 mm, track pitch 1.6 mu m).
결과적으로, NA= 0.6 인 대물렌즈(4)로 1.2mm 두께의 광디스크(D)를 재생하기 위해서는 광디스크(D)에 대한 구면수차가 너무 커서 기존의 광픽업장치로서는 CD용 1.2mm 광디스크(D) 및 DVD용 0.6mm 광디스크(D)를 하나의 유니트로 재생할 수 없는 문제점이 있었다.As a result, the spherical aberration for the optical disk D is too large to reproduce the 1.2 mm thick optical disk D with the objective lens 4 having NA = 0.6, so that a conventional 1.2 mm optical disk D for a CD is used as an optical pickup device. And 0.6 mm optical disc D for DVD cannot be reproduced in one unit.
이를 해결하기 위해 대물렌즈(4)의 개구율을 조절할 수 있는 개구율 조절수단을 구비한, 제3도에 도시된 바와 같은 구성을 가지는 광픽업들이 개발되었다. 이와 같은 개구율조절수단의 예로서는 액정셔터(10)가 있는데, 이와 같은 액정셔터(10)를 이용한 개구율 조절원리는 다음과 같다. 제3도중 도면 부호 11은 편광홀로그램, 8은 직각프리즘이다.In order to solve this problem, optical pickups having the configuration as shown in FIG. 3 have been developed, which have aperture ratio adjusting means for adjusting the aperture ratio of the objective lens 4. An example of the aperture ratio adjusting means includes a liquid crystal shutter 10, and the principle of aperture ratio adjustment using the liquid crystal shutter 10 is as follows. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a polarization hologram and 8 denotes a rectangular prism.
즉, 구면 수차가 개구율(NA)의 4승에 비례하는 원리를 이용하여, CD용 광디스크(D)에 기록 혹은 독취할 때와 DVD용 광디스크(D)에 기록 혹은 독취할 때의 대물 렌즈(4)의 개구율을 변화시켜 하나의 유니트로 CD 및 DVD용 광디스크 (D) 에 기록 혹은 독취 할 수 있게 한 것이다.That is, the objective lens 4 when recording or reading from the optical disc D for CD and reading or reading from the optical disc D for DVD using the principle that spherical aberration is proportional to the quadratic of the aperture ratio NA. The aperture ratio is changed so that one unit can record or read the optical disc (D) for CD and DVD.
여기서, 대물렌즈(4)의 개구율을 변화시키는 동작은 다음과 같다. 즉, 액정셔터(10)로 입사되는 빔이 P파일 경우, 액정셔터(10)에 전압을 인가하지 않으면, 그 P파는 액정셔터(10)를 지나면서 편광방향이 90° 변환되어 S파로 되고, S파에 대한 회절효율이 0인 편광홀로그램(11)을 아무런 변화없이 통과하여 대물렌즈(4)를 거쳐 DVD용 광디스크(D)에 집광된다. (제4도의 (a)참고)Here, the operation of changing the aperture ratio of the objective lens 4 is as follows. That is, when the beam incident on the liquid crystal shutter 10 is P-file, if no voltage is applied to the liquid crystal shutter 10, the P wave is converted into an S wave through the liquid crystal shutter 10 by 90 ° conversion, The polarization hologram 11 whose diffraction efficiency with respect to the S-wave is zero is passed through the objective lens 4 without any change and is focused on the optical disc D for DVD. (See Figure 4 (a))
한편, 액정셔터(10)에 전압을 인가하게 되면, 액정셔터(10)로 입사되는 P파는 편광방향의 변화없이 그대로 통과하여 P파에 대한 회절효율이 큰 편광홀로그램(11)을 통과하면서 일정부분의 빔이 대물렌즈(4)의 외부로 회절된다. 이와 같이 일정부분의 빔을 대물렌즈(4)의 외부로 회절시킴에 의해 개구율을 줄여 CD용 광디스크(D)에 집광되도록 작동된다.(제4도의 (b)참고)On the other hand, when a voltage is applied to the liquid crystal shutter 10, the P wave incident on the liquid crystal shutter 10 passes through the polarization hologram 11 having a high diffraction efficiency with respect to the P wave as it passes through without changing the polarization direction. The beam of is diffracted out of the objective lens 4. By diffracting a certain portion of the beam out of the objective lens 4 as described above, the aperture ratio is reduced so as to be focused on the optical disc D for CD. (Refer to (b) of FIG. 4)
하지만, 상기와 같은 구성을 가지는 액정셔터(10)를 구비한 광픽업장치에서는 편광홀로그램(11)을 사용하여야 하므로 그만큼 레이저다이오드(1)에서 발광된 빔의 손실이 발생되어 명암대비율의 저하에 따른 지터(Jitter)발생의 문제점이 있으며, 이와 같은 편광홀로그램(11)이 사용됨으로 인해 광픽업장치의 구성이 복잡해지고 제조원가가 상승되는 등의 문제점이 있다.However, in the optical pickup device having the liquid crystal shutter 10 having the above-described configuration, the polarization hologram 11 should be used, so that the loss of the beam emitted from the laser diode 1 may occur, resulting in a decrease in contrast ratio. There is a problem of jitter generation, and the polarization hologram 11 is used, such that the configuration of the optical pickup device is complicated and manufacturing cost is increased.
그리고, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 액정층을 PDLC(Polymer Dispersion Liquid Crystal)을 사용하는 방법이 제안되었으나 이는 실제로 적용되었을 경우에 명암대비율(Contrast Ratio)이 낮은등 효율이 좋지 않은 문제점이 있다.In order to solve such a problem, a method of using a PDLC (Polymer Dispersion Liquid Crystal) has been proposed. However, when the liquid crystal layer is actually applied, there is a problem in that the efficiency is not good, such as low contrast ratio.
따라서, 본 발명의 목적은 CD 및 DVD를 하나의 유니트에서 기록/독취하도록 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치를 제공함과 동시에 광원에서 주사된 광의 흡수율을 높이고 산란율을 감소시키도록 액정셔터를 구성하여 액정셔터의 명암대비율을 향상시켜 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 성능을 향상시키는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a CD / DVD combined optical pickup device for recording / reading CDs and DVDs in one unit, and at the same time, the liquid crystal shutter is configured to increase the absorption rate of the light scanned from the light source and reduce the scattering rate. By improving the contrast ratio of the shutter, the performance of the CD / DVD combined optical pickup device is improved.
본 발명의 다른 목적은 광픽업장치의 구성을 간단하게 하여 장치의 제조원가를 저감시키는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of the device by simplifying the configuration of the optical pickup device.
이와 같은 본 발명의 목적은 레이저다이오드에서 발광된 빔을 대물렌즈를 통하여 두께가 다른 디스크의 정보기록면에 집광하기 위하여 상기 대물렌즈의 개구수(NA)를 조절하는 액정셔터와, 상기 액정셔터를 통과한 빔의 편광 상태에 상응하는 부분의 빔을 반사시키는 유전체층을 액정셔터에 일체로 형성한 것을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 의해 달성된다.The object of the present invention is to adjust the numerical aperture (NA) of the objective lens and the liquid crystal shutter to focus the beam emitted from the laser diode on the information recording surface of the disk having a different thickness through the objective lens. And a dielectric layer for reflecting a beam of a portion corresponding to the polarization state of one beam, which is integrally formed in the liquid crystal shutter.
또한, 본 발명의 목적은 레이저다이오드에서 발광되어 대물렌즈를 거쳐 광디스크에 집광되는 광의 광축에 대해 대물렌즈의 개구율을 조절하기 위한 액정셔터를 반사광이 광검출기에 입사되지 않는 각도범위만큼 경사지게 광축상에 설치하고, 액정셔터를 통과하는 광을 편광상태에 따라 투과 또는 반사시키는 유전체층을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 씨디/디브이비 겸용 광픽업장치에 의해서도 달성된다.In addition, an object of the present invention is to tilt the liquid crystal shutter for adjusting the aperture ratio of the objective lens with respect to the optical axis of the light emitted from the laser diode and focused on the optical disk by the angle range where the reflected light is not incident on the photodetector. And a dielectric layer for transmitting or reflecting light passing through the liquid crystal shutter according to the polarization state.
상기 액정셔터는 광축방향과 평행한 러빙(Rubbing)방향을 가지는 액정층이 제1 및 제2 글래스기판사이에 구비되고, 상기 제1 및 제2글래스기판의 일면에는 각각 투명전극이 형성되며, 상기 글래스기판중의 하나의 면에는 상기 유전체층이 형성되어 구성되며, 상기 글래스기판에 구비된 투명전극은 상기 기판의 중앙에 원형으로 형성되어 광경로차를 없애주는 원형전극과, 상기 원형전극의 둘레에 환형으로 형성되어 광속의 크기를 조절하는 환형전극이다.In the liquid crystal shutter, a liquid crystal layer having a rubbing direction parallel to the optical axis direction is provided between the first and second glass substrates, and transparent electrodes are formed on one surface of the first and second glass substrates, respectively. The dielectric layer is formed on one surface of a glass substrate, and the transparent electrode provided on the glass substrate has a circular electrode formed in the center of the substrate to eliminate the optical path difference, and around the circular electrode. It is an annular electrode formed in an annular shape to control the size of the light flux.
그리고, 상기 유전체층은 굴절율이 MgF2와 ZnS를 여러층 적층하여 형성된다.In addition, the dielectric layer is formed by stacking multiple layers of refractive index MgF 2 and ZnS.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치를 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the CD / DVD combined optical pickup device according to the present invention as described above in detail with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings as follows.
제5도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 구성을 도시한 구성도이고, 제6도는 본 발명에 의한 광픽업장치에 사용되는 액정셔터의 구성을 도시한 단면구성도이며, 제7도는 본 발명에 의한 광픽업장치에 사용되는 액정셔터에 형성된 투명전극패턴을 도시한 정면도이다.5 is a configuration diagram showing the configuration of an optical pickup apparatus according to the present invention, Figure 6 is a cross-sectional configuration diagram showing the configuration of the liquid crystal shutter used in the optical pickup apparatus according to the present invention, Figure 7 is a Is a front view showing a transparent electrode pattern formed on a liquid crystal shutter used in an optical pickup device.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광픽업장치의 일실시예는 레이저다이오드(21)와, 상기 레이저 다이오드(21)로부터 발광된 빔(B)중, 특정 편광의 빔(B)은 투과시키고 다른 특정 편광의 빔(B)은 반사시키는 빔스플리터(22)와, 상기 빔스플리터(22)에서 반사된 빔(B)을 평행빔(B)으로 만드는 시준렌즈(23)와, 상기 시준렌즈(23)를 통과한 평행빔을 소정의 경로로 반사시키는 직각프리즘(24)과, 상기 직각프리즘(24)에서 반사된 평행빔을 통과시키면서 개구율(NA)을 조절하는 액정셔터(30)와, 상기 액정셔터(30)를 통과한 평행빔(B)을 광디스크면(D)에 집광시키는 대물렌즈(25)와, 상기 광디스크(D)에서 반사되고 역순으로 진행하여 빔스플리터(22)를 통과한 빔을 감지하는 광검출기(26)로 구성된다. 도면 부호 27은 액츄에이터이다.As shown in the drawing, one embodiment of the optical pickup apparatus according to the present invention transmits a laser beam 21 of a specific polarization among the laser diode 21 and the beam B emitted from the laser diode 21. The beam B of another specific polarization is reflected by the beam splitter 22, the collimating lens 23 which makes the beam B reflected by the beam splitter 22 into the parallel beam B, and the collimating lens ( 23, a right angle prism 24 for reflecting the parallel beam passing through the predetermined path, a liquid crystal shutter 30 for adjusting the aperture ratio NA while passing through the parallel beam reflected by the right angle prism 24, and An objective lens 25 for condensing the parallel beam B passing through the liquid crystal shutter 30 to the optical disk surface D, and a beam reflected from the optical disk D and traveling in the reverse order and passing through the beam splitter 22 It consists of a photodetector 26 for detecting. Reference numeral 27 is an actuator.
상기 액정셔터(30)는 레이저다이오드(21)에서 발광되어 대물렌즈(25)를 거쳐 광디스크(D)에 집광되는 광경로상의 임의의 위치에 설치될 수 있는 것으로, 광축에 대해 대물렌즈(25)의 개구율을 조절하기 위한 액정셔터(30)를 반사광이 광검출기(26)에 입사되지 않는 각도범위만큼 경사지게 설치된다. 이때, 상기 액정셔터(30)는 가능한한 빔(B)의 진행방향과 수직이 되도록 놓는 것이 바람직하다.The liquid crystal shutter 30 may be installed at an arbitrary position on an optical path that is emitted from the laser diode 21 and condensed on the optical disk D via the objective lens 25, and the objective lens 25 with respect to the optical axis. The liquid crystal shutter 30 for adjusting the aperture ratio is installed to be inclined by an angle range in which reflected light is not incident on the photodetector 26. In this case, the liquid crystal shutter 30 is preferably placed as perpendicular to the traveling direction of the beam B as possible.
이와 같은 액정 셔터(30)의 상세구성은 광축방향과 평행한 러빙(Rubbing)방향을 가지는 액정층(35)이 제1 및 제2 글래스기판(31)(33)사이에 구비되고, 상기 제1 및 제2 글래스기판(31)(33)의 일면에는 각각 투명전극(32)(34)이 형성되며, 상기 제2 글래스기판(33)의 타면에는 상기 유전체층(36)이 형성되어 있다. 상기 액정층(35)의 액정표시형(LCD mode)은 액정분자배열이 상기 제1 및 제2 글래스기판(31)(33)에서 평행한 ECB(Electrically Contralled Birefringency) 모드이다.In the detailed configuration of the liquid crystal shutter 30, a liquid crystal layer 35 having a rubbing direction parallel to the optical axis direction is provided between the first and second glass substrates 31 and 33. And transparent electrodes 32 and 34 are formed on one surface of the second glass substrates 31 and 33, and the dielectric layer 36 is formed on the other surface of the second glass substrate 33. The liquid crystal display (LCD mode) of the liquid crystal layer 35 is an ECB (Electrically Contralled Birefringency) mode in which liquid crystal molecules are arranged in parallel with the first and second glass substrates 31 and 33.
그리고, 상기 제2 글래스기판(33)에 구비된 투명전극(34)은 상기 기판(33)의 중앙에 원형으로 형성되어 광경로차를 없애주는 원형전극(34C)과, 상기 원형전극(34C)의 둘레에 환형으로 형성되어 광속의 크기를 조절하는 환형전극(34R)이다.In addition, the transparent electrode 34 provided on the second glass substrate 33 has a circular electrode 34C formed in the center of the substrate 33 to eliminate the optical path difference, and the circular electrode 34C. The annular electrode 34R is formed in an annular shape to adjust the size of the luminous flux.
한편, 상기 유전체층(34)은 굴절율이 1.38인 MgF2와 굴절율이 2.30인 ZnS를 여러층 적층하여 형성하는 것으로 그 하나의 예는 상세한 설명의 끝부분에 도시된 표1에 상세하게 개시되어 있다.Meanwhile, the dielectric layer 34 is formed by stacking multiple layers of MgF 2 having a refractive index of 1.38 and ZnS having a refractive index of 2.30, one example of which is described in detail in Table 1 shown at the end of the detailed description.
한편, 상기 액정셔터(30)에 구비된 유전체층(34) 대신에 빔스플리터(22)와 시준렌즈(23) 사이에 1/4 파장판(미도시)을 설치하고 상기 빔스플리터(22)를 편광빔스플리터로 바꾸어 편광광속분할기능을 담당하도록 할 수도 있다.Meanwhile, instead of the dielectric layer 34 provided in the liquid crystal shutter 30, a quarter wave plate (not shown) is disposed between the beam splitter 22 and the collimating lens 23, and the beam splitter 22 is polarized. It is also possible to switch to a beam splitter to perform a polarized light beam splitting function.
도면중 미설명 부호 32',34'는 투명전극, 35M은 액정분자이다.In the drawings, reference numerals 32 'and 34' denote transparent electrodes, and 35M denotes liquid crystal molecules.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 광픽업장치의 작용효과를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the effect of the optical pickup device according to the present invention as described above will be described in detail.
먼저, 상기 액정셔터(30)가 작동되는 원리를 설명하면, 제8도의 (a)에 도시된 바와 같이 전압이 인가되지 않은 상태에서의 액정분자(35M)의 배열은 빔(B)의 진행방향과 평행하게 배열되고, 투명전극(34R)에 문턱치 전압이 인가되면, 제8도의 (b)에 도시된 바와 같이 액정분자(35M)가 제1 및 제2글래스기판(31)(33)면에 대해 수직으로 배열된다. 이와 같이 투명전극(34R)에 전압이 가해져 액정분자(35M)가 기판(31)(33)면에 대해 수직으로 배열된 상태에서는 빔(B)이 액정층(35)을 통과하면서 편광의 변화가 발생하게 된다.First, the principle of the operation of the liquid crystal shutter 30 will be described. As shown in (a) of FIG. 8, the arrangement of the liquid crystal molecules 35M in a state in which no voltage is applied is performed in the direction in which the beam B travels. When the threshold voltage is applied to the transparent electrode 34R and the threshold voltage is applied to the transparent electrode 34R, the liquid crystal molecules 35M are formed on the surfaces of the first and second glass substrates 31 and 33 as shown in FIG. It is arranged vertically with respect to. As such, when the voltage is applied to the transparent electrode 34R and the liquid crystal molecules 35M are arranged perpendicularly to the planes of the substrates 31 and 33, the beam B passes through the liquid crystal layer 35 and thus the polarization changes. Will occur.
여기서, 상기와 같이 액정분자(35M)가 기판(31)(33)면에 대해 수직으로 배열된 상태에서 액정층(35)을 통과하는 빔(B)의 편광의 변화가 생기게 하기 위해서는 액정층(35)의 굴절율과 액정층(35)의 두께를 조절하여 액정층(35)을 통과하는 빔(B)의 위상차가 180°가 되도록 설계하여야 한다.Herein, in order to cause the change of polarization of the beam B passing through the liquid crystal layer 35 in a state where the liquid crystal molecules 35M are arranged perpendicular to the planes of the substrates 31 and 33 as described above, The phase difference of the beam B passing through the liquid crystal layer 35 is 180 ° by adjusting the refractive index of the liquid crystal layer 35 and the thickness of the liquid crystal layer 35.
한편, 상기 글래스기판(31)(33)에 대해 수직으로 배열된 상태에서 액정층(35)을 통과하는 빔(B)의 위상차(δ)는 다음의 식으로 주어진다.On the other hand, the phase difference δ of the beam B passing through the liquid crystal layer 35 in a state perpendicular to the glass substrates 31 and 33 is given by the following equation.
δ= 2πdno/λ(1-1/2ne 2)1/2-1-1/2no 2)δ = 2πdn o / λ (1-1 / 2n e 2 ) 1/2 -1-1 / 2n o 2 )
단, d는 액정층(35)의 두께, no는 액정의 상굴절율, ne는 액정의 이상굴절율, λ는 레이저빔의 파장이다.Where d is the thickness of the liquid crystal layer 35, n o is the phase refractive index of the liquid crystal, n e is the ideal refractive index of the liquid crystal, and λ is the wavelength of the laser beam.
상기한 식에서 알 수 있듯이, 액정층(35)의 굴절율과 액정층(35)의 두께를 조절하면 위상차를 180°로 할 수 있게 되어, 레이저다이오드(21)에서 발광된 빔(B)의 편광의 변화를 만들어 낼 수 있다As can be seen from the above equation, by adjusting the refractive index of the liquid crystal layer 35 and the thickness of the liquid crystal layer 35, the phase difference can be set to 180 degrees, and thus the polarization of the beam B emitted from the laser diode 21 I can make a difference
즉, 제9도의 (a)와 같이 투명전극(32,34)에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정의 배열이 광축에 대해 평행하게 되어 있어 레이저 다이오드(21)에서 발광된 P파는 액정층(35)을 통과하면서 편광의 변화없이 그대로 통과되어 유전체층(36)을 지나 대물렌즈(25)로 진행된다.That is, in a state where no voltage is applied to the transparent electrodes 32 and 34 as shown in FIG. 9A, the arrangement of the liquid crystals is parallel to the optical axis, so that the P-waves emitted from the laser diode 21 are separated from the liquid crystal layer 35. While passing through), it passes through the dielectric layer 36 as it is without changing polarization, and proceeds to the objective lens 25.
그러나, 제9도의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 글래스기판(31)의 투명전극(32)과 제2 글래스기판(33)의 환형전극(34R)에 전압이 가해지면 환형전극(34R)에 대응되는 부분의 액정배열이 상기 제8도의 (b)에 도시된 바와 같이 되어, 레이저다이오드(21)에서 발광된 P파가 S파로 된다. 이와 같은 S파는 상기 유전체층(36)에서 반사되어 대물렌즈(25)로 전달되지 않게 된다. 그리고 상기 원형전극(34C)에는 전압을 인가하지 않으므로 원형전극(34C)에 대응되는 액정층(35)의 액정배열은 광축에 대해 평행하게 되므로 이 부분을 통과하는 빔(B)은 레이저다이오드(21)에서 발광된 그대로의 P파가 통과된다. 이와 같은 P파는 상기 유전체층(36)을 통과해 대물렌즈(25)를 통해 광디스크(D)면에 집광된다. 이때, 상기 제2 글래스기판(33)의 환형전극(34R)과 원형전극(34C)의 형태를 대물렌즈(25)의 원하는 개구율을 얻을 수 있도록 형성하면 광디스크(D)에 원하는 크기의 빔스팟(Beam Spot)이 맺히게 된다.However, as shown in FIG. 9B, when the voltage is applied to the transparent electrode 32 of the first glass substrate 31 and the annular electrode 34R of the second glass substrate 33, the annular electrode 34R is applied. The liquid crystal array of the portion corresponding to the < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > becomes as shown in FIG. Such S-waves are reflected from the dielectric layer 36 and are not transmitted to the objective lens 25. Since no voltage is applied to the circular electrode 34C, the liquid crystal array of the liquid crystal layer 35 corresponding to the circular electrode 34C is parallel to the optical axis, so that the beam B passing through the portion is the laser diode 21. P-wave as it is emitted from is passed. Such P waves pass through the dielectric layer 36 and are focused on the optical disk D surface through the objective lens 25. In this case, when the shape of the annular electrode 34R and the circular electrode 34C of the second glass substrate 33 is formed to obtain a desired aperture ratio of the objective lens 25, a beam spot having a desired size on the optical disk D may be formed. Beam Spot) is formed.
이와 같이 하여 대물렌즈(25)의 개구율을 변화시켜 주면 기록밀도와 두께가 각각 다른 CD계열 광디스크(D)와 DVD용 광디스크(D)를 하나의 유니트에서 독취 또는 기록할 수 있게 된다.When the aperture ratio of the objective lens 25 is changed in this way, the CD-based optical disc D and the DVD optical disc D having different recording densities and thicknesses can be read or recorded in one unit.
한편, 상기 광픽업장치의 광학계 구성에 있어서 액정판 혹은 액정홀로그램을 없애주었으므로 전체 장치구성이 간단하게 되고, 액정셔터(30)를 광축에 대해 반사빔이 광검출기(26)에 입사되지 않는 임의의 각도만큼 경사지게 설치하고 글래스기판(33)의 일면에 편광광속분할 기능을 하는 유전체층(36)을 형성하여 주었으므로 액정셔터(30)의 구조가 간단하여 지고 명암대비율이 종래에 비해 개선되어 지터발생이 줄어들게 된다.On the other hand, since the liquid crystal plate or the liquid crystal hologram is eliminated in the optical system configuration of the optical pickup device, the overall device configuration is simplified, and the reflection beam does not enter the photodetector 26 with respect to the optical axis of the liquid crystal shutter 30. Since the dielectric layer 36 having a polarized light beam split function is formed on one surface of the glass substrate 33 by being inclined at an angle of, the structure of the liquid crystal shutter 30 is simplified and the contrast ratio is improved compared to the conventional jitter. The occurrence is reduced.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치는 액정셔터를 광축에 대해 소정만큼 경사지게 설치하고 액정셔터의 일측에 편광광속분할기능을 하는 유전체층을 형성하여 주었으므로 CD 및 DVD 각각에 맞는 대물렌즈의 개구율을 만들어 주어 하나의 유니트에서 기록밀도와 두께가 다른 CD 및 DVD를 독취 및 기록할 수 있게 되는 효과가 있다.The CD / DVD combined optical pickup apparatus according to the present invention as described in detail above has a liquid crystal shutter installed at an inclined angle relative to the optical axis and formed a dielectric layer having a polarized light beam splitting function on one side of the liquid crystal shutter. By creating the aperture ratio of the objective lens, it is possible to read and record CDs and DVDs having different recording densities and thicknesses in one unit.
그리고, 편광판 혹은 편광홀로그램등을 사용하지 않으므로 인해 전체 광학계의 구성이 간단해지고 명암대비율이 향상되어 지터발생이 현저하게 줄어드는 등의 효과가 있다.In addition, since the polarizing plate or the polarizing hologram is not used, the configuration of the entire optical system is simplified, the contrast ratio is improved, and jitter is significantly reduced.
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