KR0176949B1

KR0176949B1 - 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치

Info

Publication number: KR0176949B1
Application number: KR1019960008159A
Authority: KR
Inventors: 김진용; 박성찬
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1999-04-15
Also published as: JPH103685A; KR970067156A; EP0803869A1

Abstract

본 발명은 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 관한 것으로, 점차 고속화되어 가는 광디스크 드라이버의 추세에 맞추어 엑츄에이터의 고속전동특성을 개선하기 위한 것이다. 이와 같은 본 발명은 고정부에 설치되고 광원(11)에서 전달된 빔(B)의 편광방향을 제어하는 편광방향제어수단과, 엑츄에이터(17)에 설치되고 상기 편광방향제어수단을 통과한 빔(B)의 광선다발의 크기를 조절하는 광선다발조절수단을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 액츄에이터의 무게를 상대적으로 가볍게 할 수 있어서 트랙킹 및 포커싱 서보특성이 향상되는 이점이 있다.

Description

씨디/디브이디 겸용 광픽업장치

제1도는 종래 기술에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 전체 구성도.

제2도는 일반적인 광픽업장치에서 두께가 다른 광디스크상에 분포되는 빔의 강도분포도.

제3도는 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 광학계의 구성을 도시한 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 요부 구성을 도시한 분해 사시도.

제5도의 (a)(b)는 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 작동을 설명하기 위한 도면으로,

(a)는 액정층에 전압이 인가되지 않은 상태에서의 작동상태를 설명하기 위한 작동상태도.

(b)는 액정층에 전압이 인가된 상태에서의 작동상태를 설명하기 위한 작동상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 광원 12 : 빔스플리터

13 : 시준렌즈 14 : 센서렌즈

15 : 광검출기 17 : 엑츄에이터

18 : 대물렌즈 20 : 액정유닛

21 : 액정층 22,23 : 투명기판

24,25 : 투명전극 30 : 편광판

31 : 비편광부 32 : 편광부

본 발명은 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 가동부를 이루는 엑츄에이터의 무게를 줄여 트랙킹 및 포커싱동작을 위한 진동특성을 개선시킨 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로 하나의 광픽업장치에서 기록밀도와 두께가 다른 씨디(이하 'CD'라 칭한다.)와 디브이디(이하 'DVD'라 칭한다)를 사용하기 위해서는 광디스크의 종류에 따라 대물렌즈의 개구수를 변화시켜 주는 방법이 채용되고 있다.

이는, 예를 들어 두께가 0.6mm인 DVD를 재생하기에 적합하게 구성된 광픽업장치(즉, 광학성능이 무수차계에 근사하게 보정된)에서 두께가 1.2mm인 CD를 재생하게 되면 다음과 같은 문제점이 발생하기 때문이다.

즉, 광디스크(D) 두께의 변화에 의한 구면수차가 발생되고, 제2도에 도시된 바와 같이, 빔(B)의 메인로드의 강도가 저하되고 상대적으로 1차 사이드로브의 강도가 커져서 크로스토크현상이 발생되는 등 S/N비가 나빠진다.

또한, 광디스크(D)의 경사에 의한 코마수차와 비점수차등이 발생하여 광학계의 불안정성이 커지는 등 광학특성이 나빠져 두께가 1.2mm인 CD상에 기록된 정보를 읽을 수 없게 된다.

한편, 구면수차(SA), 코마수차(CA) 및 디포커스에 의한 수차(DA)는 다음의 식으로 나타난다.

여기서, Δd는 광디스크(D)의 두께변화, n은 굴절률, NA는 대물렌즈(7)의 개구수, ΔZ는 디포커스(defocus) 양, θ는 광디스크(D)의 기울기이다.

상기 (1)식에서 광디스크(D)의 굴절률 n이 1.54이고, 사용파장 λ가 0.65㎛이며,개구수가 0.6이며, 광디스크(D)의 두께가 0.6mm일 때, 무수차계를 이루도록 구성된 광픽업장치에서 개구수를 유지한 채, 두께가 1.2,mm인 CD를 재생하게 될 때, 광디스크(D)의 두께변화, 즉 CD와 DVD와의 두께차이인 0.6mm에 의한 구면수차는 파면수차 평균치(RMS)인 0.43λ이다.

한편, 여기서 개구수를 0.35로 변화시키면 구면수차가 파면수차 평균치인 0.048λ가 되고, 디포커스에 의한 수차는 31.67λ에서 수차가 존재하지 않도록 보정되어, 광학수차의 평가기준인 마샬 표준(Marechal's Criteron), 즉 0.07λ이하가 된다.

또한, 상기 (2)식에서, 광디스크(D) 경사에 대해서도 개구수의 변화에 의하여 기존 CD보다 2배이상의 관용도를 가지게 되어 광학계의 안정화가 가능하다. 그러나 개구수의 증대는 구면수차의 증가를 가져오며, 개구수의 감소는 광디스크(D)에 포커싱되는 빔스팟(beam spot) 크기의 증대를 가져오므로 결과적으로 개구수의 변화는 S/N비의 변화를 가져온다. 따라서 실제로 유효하게 사용될 수 있는 개구수의 범위는 0.25에서 0.38의 범위에 있게 된다.

이상과 같은 원리에 따라, 종래 기술에서는 하나의 광픽업장치에서 CD 및 DVD를 재생하기 위해서 개구수 조절장치를 사용하여 대물렌즈(7)의 개구수를 변화시켜 각각의 광디스크(D)에 적합한 대물렌즈(7)의 개구수를 만들어 주었다.

이와 같은 원리를 이용한 광픽업장치의 광학계의 구성이 제1도에 도시되어 있다. 이에 따르면, 대물렌즈(D)의 개구수를 변화시켜 주기 위한 액정셔터(5)와 편광판(6)이 트랙킹 및 포커싱 서보를 위한 엑츄에이터(8)에 장착되어 있다. 도면중 미설명 부호 1은 광원, 2는 빔스플리터, 3은 시준렌즈, 4는 직각프리즘, 9는 광검출기,

그러나, 상기와 같이 엑츄에이터(8)에 액정셔터(5)와 편광판96)이 장착되어 있으므로 해서 다음과 같은 문제가 발생하였다.

먼저, 포커싱과 트랙킹을 위해 진동하는 엑츄에이터(8)에 소정의 무게를 가지는 액정셔터(5)와 편광판(6)이 장착되므로 인해 엑츄에이터(8)의 무게가 무거워진다. 따라서, 포커싱 및 트랙킹을 위해 빠른 속도로 미세하게 움직여야 하는 엑츄에이터(8)의 고속진동특성이 나빠지게 되어 트랙킹 및 포커싱 서보동작이 나빠지고, 엑츄에이터(8)를 지지하는 와이어(미도시)가 쉽게 피로파괴되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 액정셔터(5)를 구동하기 위해서는 액정셔터(5)에 전원을 인가하여 주어야 하는데, 전원공급을 위한 전선(미도시)은 상기 액츄에이터(8)의 진동을 방해하는 요소가 된다. 따라서, 고속으로 미세하게 진동하여야 하는 액츄에이터(8)의 진동특성에 영향을 미쳐 트랙킹 및 포커싱 서보동작에 영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 엑츄에이터의 고속진동특성을 개선하여 점차 고속화되어 가는 광디스크 드라이버에 적합한 광픽업장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적은 고정부에 설치되고 광원에서 전달된 빔의 편광방향을 제어하는 편광방향제어수단과, 엑츄에이터에 설치되고 상기 편광방향제어수단을 통과한 빔의 편광방향에 따라 일부의 빔을 차페하여 광선다발의 크기를 조절하는 광선다발조절수단을 포함함을 특징으로 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치에 의해 달성된다.

상기 편광방향제어수단은 광원과 대물렌즈 사이의 빔진행경로상의 임의의 위치에 설치되고, 상기 광선다발조절수단에는 소정 직경의 비편광부가 형성되어 대물렌즈로 전달되는 광선다발의 직경을 제어하며, 상기 비편광부는 편광부의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성되어 광선다발조절수단을 통과하는 빔사이에 경로차가 발생하지 않도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 실시예를 설명한다.

제3도 내지 제5도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 소정 파장의 빔을 발광하는 광원(11)과, 상기 광원(11)에서 발광됨빔(B)중 특정 편광의 빔(B)은 투과시키고 다른 특정 편광의 빔(B)은 반사시키는 빔스플리터(12)와, 상기 빔스플리터(12)에서 반사된 빔(B)을 평행광으로 만드는 시준렌즈(13)와, 상기 시준렌즈(13)를 통과한 평행빔의 편광방향을 제어하는 편광방향 제어수단인 액정유닛(20)과, 엑츄에이터(17)에 설치되고 상기 액정유닛(20)을 통과함 빔(B)의 광선다발을 조절하는 광선다발조절수단인 편광판(30)과, 상기 편광판(30)을 통과한 빔(B)을 광디스크(D)의 정보기록면에 집광시키는 대물렌즈(18)와, 상기 정보기록면에서 반사된 빔(B)을 상기 빔스플리터(12)를 통해 전달받아 정보를 검출하는 광검출기(15)등으로 구성된다.

여기서, 상기 엑츄에이터(17)는 대물렌즈(18)와 편광판(30)등을 포함하여 가동부를 이루게 되고, 상기 광원(11), 빔스플리터(12), 시준렌즈(13), 액정유닛(20)등은 고정부를 이루게 된다.

상기 액정유닛(20)은 양측의 투명기판(22)(23)의 내측에 구비된 투명전극(24)(25) 사이에 소정 두께(d)의 액정층(21)이 구비된 것으로, 예를 들면 상기 액정층(21)에 전원이 인가되지 않은 상태에서는 입사된 빔(B)의 편광방향을 90° 트위스트시켜주고, 액정층(21)에 전원이 인가된 상태에서는 입사된 빔(B)을 편광방향의 변화없이 그냥 통과되도록 한다.

본 실시예에서 액정유닛(20)은 시준렌즈(13)와 대물렌즈(13)사이의 빔 경로상에 설치되었으나, 그 설치 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 광픽업의 고정부에 설치된다면 빔경로상의 어디에 설치되어도 무관하다.

그리고, 상기 액정유닛(20)의 액정층(21)의 두께 (d)는 다음의 식에서 결정되는데, 파장λ에 대하여 상광선(ordinary beams)의 굴절율이 No, 이상광선(extraodinary beams)의 굴절율이 N_e인 액정에서 두 개의 굴절율의 차를 δ_n이라고 할 때, 임의의 m차 최소조건은 다음과 같다.

여기서, m은 정수인데, 일반적으로 m=1일 때, 편광방향이 90°바뀌게 된다.

상기 편광판(30)에는 그 중앙에 편광방향에 상관없이 빔(B)을 통과시키는 소정 직경의 원형으로된 비편광부(31)가 형성되고, 그 외의 부분에는 일정 편광방향의 빔만을 통과시키는 편광부(32)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 비편광부(31)와 편광부(32)에서의 편광판(30)의 두께는 동일하게 하여 비편광부(31)를 통과한 빔과 편광부(32)를 통과한 빔사이의 경로차가 없도록 한다.

도면중 미설명 부호 14는 센서렌즈이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치의 일실시예의 작용 및 그 효과를 상세히 설명한다.

제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 광픽업장치의 작동은 다음과 같다. 광원(11)에서 빔(B)이 발광되고, 상기 빔스플리터(12)와 시준렌즈(13)를 통과한 빔(B)이 제4도의 화살표(V)와 같은 편광방향으로 액정유닛(20)에 입사된다. 이때, 상기 액정유닛(20)의 투명전극(24)(25)에 전원이 인가되지 않은 상태이면, 제5도의 (a)와 같이, 최종 출사되는 빔(B)의 편광방향은 입사빔에 비해 90° 회전된 상태가 된다. 이와같은 편광상태가 되면, 상기 액정유닛(20)에서 출사된 빔(B)은 편광판(30)을 그대로 통과하여 대물렌즈(18)을 거쳐 광디스크(D)에 집광된다.

한편, 액정유닛(20)의 투명전극(24)(25)에 전원이 인가된 상태이면, 제5도의(b)와 같이, 최종 출사되는 빔(B)의 편광방향은 편광방향이 변하지 않은 상태가 된다. 이와 같은 출사빔은 고속진동을 하는 액츄에이터(17)에 설치된 상기 편광판(30)에 입사되어 상기 비편광부(31)의 크기만큼만 대물렌즈(18)를 거쳐 광디스크(D)에 집광된다. 즉 상기 비편광부(31)로는 빔(B)의 편광방향에 관계없이 빔(B)이 통과되지만, 상기 편광부(32)로는 빔(B)의 편광방향에 따라 빔(B)이 투과되거나 투과되지 않게 되기 때문이다.

즉, CD 또는 DVD 각각에 적합한 개구수가 되도록 광디스크(D)의 종류에 따라 상기 액정유닛(20)에 전원을 인가하거나 인가하지 않으면, 상기 액정유닛(20)과 편광판(30)의 작용에 의해 광디스크(D)의 종류에 따라 최적의 개구수가 되도록 대물렌즈(18)로 전달되는 빔(B)의 크기가 조절되어 하나의 광픽업장치로 다른 규격의 광디스크(D)를 재생할 수 있게 된다. 한편, 상기 액정유닛(20)은 위에서 언급한 바와 같이, 광픽업의 고정부에 설치된다. 따라서, 트랙킹 및 포커싱을 위해 고속진동을 하는 엑츄에이터(17)의 무게가 상대적으로 줄어들게 되어 고속진동특성이 개선되어 보다 정밀하고 신속하게 트랙킹 및 포커싱 서보를 하는 것이 가능하게 된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치는 액정유닛을 광픽업의 고정부에 설치하여 트랙킹 및 포커싱 서보를 위해 고속으로 진동하는 엑츄에이터의 하중부담을 줄여주었으므로, 트랙킹 및 포커싱을 수행하기 위한 고속진동특성이 개선되어 점차 고속화되어 가는 광디스크 드라이버에의 적용에 특히 유리하다.

Claims

고정부에 설치되고 광원에서 전달된 빔의 편광방향을 제어하는 편광방향제어수단과, 엑츄에이터에 설치되고 상기 편광방향제어수단을 통과한 빔의 편광방향에 따라 일부의 빔을 차폐하여 광선다발의 크기를 조절하는 광선다발조절수단을 포함함을 특징으로 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 편광방향제어수단은 광원과 대물렌즈 사이의 빔진행경로상의 임의의 위치에 설치됨을 특징으로 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 광선다발조절수단에는 소정 직경의 비편광부가 형성되어 대물렌즈로 전달되는 광선다발의 직경을 제어함을 특징으로 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치.
제3항에 있어서, 상기 비편광부는 편광부의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성되어 광선다발조절수단을 통과하는 빔사이에 경로차가 발생하지 않도록 함을 특징으로 하는 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치.