KR0180649B1 - 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두께가 서로 상이한 디스크를 동시에 읽기 위한 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치에 관한 것이다.

종래 기술에서는 고밀도 디스크(0.6mm)에서 저밀도 디스크(1.2mm)로 변화시 수차변화를 작게 하기 위해서는 대물렌즈의 초점거리를 길게 해야 하므로 이로 인해 대물렌즈의 크기가 커지고 액츄에이터도 커지게 되어 시스템의 콤팩트화가 어렵고, 저밀도 디스크에 결상하는 경우에는 대물렌즈에 대하여 근축적으로 물점과 상점의 위치만 맞추어 주면서 광학성능을 보상할 수가 없기 때문에 홀로그래픽 광학소자에서 수차변화를 보상해야 하므로 형상이 복잡해지며, 또한 에칭(Etching)에 의해 홀로그래픽 광학소자를 구성하는 경우 층간에 정밀한 배열이 요구되므로 생산성이 낮고 가격이 비싸지는 문제점이 있었다.

이를 개선코자하여 본 발명은 액정판을 이용한 대물렌즈의 개구수 조절에 의해 두께가 서로 상이한 디스크를 읽기 위한 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치를 제공코자 한 것이다.

Description

이중 포커싱이 가능한 광픽업장치

제1도의 (a), (b)는 종래의 홀로그래픽 광학소자의 단면도.

제2도는 종래의 광 픽업장치의 광학계 구성도.

제3도는 종래의 광 픽업 장치의 광학계 구성 원리도.

제4도는 본 발명에 따른 광픽업 장치의 일실시예의 광학계 구성도.

제5도의 (a), (b)는 제4도를 A로 표시된 방향에서 본 광학계 구성도.

제6도는 본 발명에 따른 광 픽업장치의 광학계 구성 원리도.

제7도는 본 발명에서 0.6mm 디스크 경우 광학 특성도.

제8도는 본 발명에서 1.2mm 디스크 경우 광학 특성도.

제9도의 (a), (b)는 본 발명에서 액정판을 이용한 조리개의 상세 구성도.

제10도는 본 발명에서 액정판으로 구성된 조리개의 광선 차단 원리도.

제11도는 본 발명에서 광폭조정수단을 다르게 고정 설치한 다른 실시예의 구성예시도로서,

(a)는 0.6mm 디스크를 읽을 경우 구성도.

(b)는 1.2mm 디스크를 읽을 경우 구성도.

제12도의 (a)내지 (c)는 본 발명에서 디스크가 설치된 스핀들 모터의 턴 테이블 및 디스크의 설치 구성예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 레이저 다이오드 12 : 시준 렌즈

12a : 파형정형수단 12b : PBS

12c : 위상판 14 : 액정조리개

14a, 14b : 전극 15a : 액정판

15b : 편광판 16 : 대물렌즈

17 : 반사경 18 : 광 검출기

19 : 감지렌즈 20 : 액츄에이터무버(Mover)

21 : 턴테이블 22 : 디스크 안착홀

본 발명은 광픽업(Optical pickup)장치에 관한 것으로, 특히 두께가 0.6mm 및 1.2mm와 같이 서로 상이한 디스크를 동시에 읽기 위한 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치에 관한 것이다.

종래기술에서 일본국 코마 요시아키(Yoshiaki comma)등 Dual focus optical head for 0.6mm and 1.2mm disks SPIE VOL 2338 optical data storage 1994의 기술문헌의 내용에 따르면, 고밀도 디스크의 경우 대물렌즈의 개구수(NA)가 커지고 파장이 짧아짐에 따라 디스크경사(Tilt)에 대한 영향을 줄이기 위하여 디스크의 두께를 0.6mm로 함에 따라 종래 1.2mm디스크와 시스템 호환성의 문제가 발생하였다.

따라서, 상기 문제를 개선하기 위하여 0.6mm디스크에 대하여 설계된 NA=0.6인 대물렌즈에 에칭(Etching)에 의해 다단계층이 형성된 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element)(제1도의 (a)와 (b) 참조)를 부가하여 이 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 광중에서 0차 광은 평행광으로 진행하고, 1차 회절된 광은 발산광이 되도록 구성하면서 각각의 광에 대해 회절효율을 조절하여 광량을 적절히 배분하는 형태의 다중 포커싱 시스템을 구성하였다.

상기한 홀로그래픽 광학소자를 이용한 종래 기술의 광픽업장치는 제2도에 도시된 바와 같이, 선형편광된 빔을 주사하는 레이저 다이오드(1)와, 상기 레이저 다이오드(1)에서 주사된 빔과 디스크로부터 반사된 빔을 분리하는 빔 분리 플레이트(2)와, 상기 빔 분리 플레이트(2)를 통해 분리된 빔을 평행광으로 발산하는 시준렌즈(3)와, 상기 시준렌즈(3)를 통한 평행광의 회절효율을 조절하여 광량을 배분하는 홀로그래픽 광학소자(4)와, 상기 홀로그래픽 광학소자(4)를 통과한 광을 두께가 0.6mm인 제1디스크(6a)와 두께가 1.2mm인 제2디스크(6b)에 접속시키는 대물렌즈(5)와, 상기 입사되는 광에 의해 상기 제1 및 제2디스크(6a, 6b)의 정보를 읽은 후 반사된 빔을 상기 빔 분리 플레이트(2)를 통해 분리시켜 이 분리된 빔을 감지하는 감지렌즈(7)와, 상기 감지렌즈(7)를 통해 발산된 광을 감지하여 전기적신호로 변환하는 4 분할된 광검출기(8)로 구성되어져 있다.

이와 같이 구성된 종래의 광 픽업장치의 동작을 제3도를 참조하여 설명한다.

제3도의 (a)에서와 같이 두께가 0.6mm인 제1디스크(6a)를 읽는 경우, 레이저 다이오드(1)에서 주사된 레이저 광은 빔 분리 플레이트(2)와 시준렌즈(3)에 의해 평행광으로 진행하고, 홀로그래픽 광학소자(4)를 통과하면서 회절된다.

이때, 0차 회절된 광은 그대로 평행광으로 진행하므로 개구수(NA)=0.6인 대물렌즈(5)의 구경을 통과하여 제1디스크(6a)의 뒷면에 초점을 형성하여 신호를 읽어들이게 된다.

한편, 제3도의 (b)에서와 같이 두께가 1.2mm인 제2디스크(6b)를 읽는 경우, 시준렌즈(3)에 의하여 평행광으로 진행하는 레이저 광이 홀로그래픽 광학소자(4)에 의해 1차 회절되어 발산광으로 변화하며, 이때 홀로그래픽 광학소자(4)의 구경을 조절하여 필요로 하는 개구수값을 갖도록 하며, 이 발산광은 대물렌즈(5)를 통과하여 제2디스크(6b)의 뒷면에 초점을 형성하여 신호를 읽어들이게 된다.

그러나 이와 같은 종래기술에서는 고밀도 디스크(0.6mm)에서 저밀도 디스크(1.2mm)로 변화시 수차 변화를 작게 하기 위해서는 대물렌즈의 초점거리를 길게 해야 하므로 이로 인해 대물렌즈의 크기가 커지고 액츄에이터도 커지게 되어 시스템의 콤팩트화가 어렵고, 저밀도 디스크에 결상하는 경우에는 대물렌즈에 대하여 근축적으로 물점과 상점의 위치만 맞추어 주면서 광학성능을 보상할 수가 없기 때문에 홀로그래픽 광학소자에서 수차변화를 보상해야 하므로 형상이 복잡해지며, 또한 에칭(Etching)에 의해 홀로그래픽 광학소자를 구성하는 경우 층간에 정밀한 배열이 요구되므로 생산성이 낮고 가격이 비싸지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 액정판을 이용한 대물렌즈의 개구수 조절에 의해 두께가 서로 상이한 디스크를 읽기 위한 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치를 제공코자하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명의 광학계 구성 예시도로써, 이에 도시한 바와 같이 선형편광된 빔을 주사하는 레이저 다이오드(11)와, 상기 레이저 다이오드(11)에서 주사된 빔을 평행광으로 진행되도록 하는 시준렌즈(12)와, 상기 레이저 다이오드(11)의 비점수차를 보정하기 위한 파형정형수단(12a)을 설치하고, PBS(12b)와 위상판(12c) 및 반사경(17)을 구비하여 광폭조정수단을 설치한 후 평행광선을 대물렌즈(16)에 입사시켜 디스크에 집광하고 디스크에서 반사된 광을 광검출기(18)에 전달하기 위해 PBS(12b)에서 광 경로를 분리하여 반사경(17)과 감지렌즈(19)를 설치하여 신호를 가진 광을 광검출기(18)에 전달하는 구성을 갖고 있다.

또한 제5도는 제4도를 A로 표시된 방향에서 본 상세 구성도로서, 액츄에이터의 무버(20)상에 전극(14a, 14b)이 형성된 액정조리개(14)와, 액정으로 이루어진 액정판(15a)과, 광을 차단하는 편광판(15b)으로 구성된 광폭조정수단을 대물렌즈와 함께 설치하여 이동이 가능하도록 구성하며 제1 및 제2디스크(6a, 6b)에 초점을 맞출 수 있도록 구성하거나 제11도에 도시한 바와 같이 상기 광폭조정수단을 파형정형수단(12a)의 앞 혹은 시준렌즈(12)의 앞 또는 기타 평행광 진행구간에 고정설치하여 본 발명을 구성할수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

본 발명은 제6도에 도시한 바와 같이 디스크 두께가 0.6mm에 대하여 설계된 NA=0.6인 대물렌즈에 대하여 1.2mm 디스크를 읽는 경우 액정판으로 구성된 조리개 장치에 의하여 입사광선의 폭을 변화시키고 1.2mm 디스크 뒷면에 초점을 형성할 수 있도록 대물렌즈와 광폭 조정수단이 함께 조립된 액츄에이터의 무버(Mover)(20)를 이동시키거나 디스크 위치를 변경시켜주는 대물렌즈와 디스크간의 상대거리를 단축시켜주는 구성원리이다.

제7도에 도시한 바와 같은 광학성능을 갖는 NA=0.6인 대물렌즈에 대하여 제9도와 같이 구성된 액정조리개를 설치하여 구경을 바꿔주고 다시 초점을 맞추면 제8도와 같은 광학성능을 갖게 되어 고밀도용 픽업으로 기존의 1.2mm 디스크를 읽는 것이 가능하다.

제4도와 같이 광학계를 구성하는 전체시스템의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

레이져 다이오드(11)에서 출사하는 레이저 광은 선형편광의 형태로 시준렌즈(12)를 통과하여 평행광으로 진행한다.

평행광으로 진행하던 레이저 광은 전압이 가해지지 않은 액정판(15a)으로 입사하게 된다.

전압이 가해지지 않은 액정판은 입사하는 선형편광의 방향을 바꾸지 않으며 제9도에서 영역(A)와 영역(B)를 모두 통과하여 원래의 NA값(NA=0.6)을 가지고, 편광판을 통과하여 대물렌즈(16)에 입사된다.

대물렌즈(16)에 입사된 평행광은 집광되어 디스크 뒷면에 초점을 형성하고 디스크 뒷면에 형성된 피트(PIT) 및 반사면에 의하여 반사, 회절되어 신호를 읽어들이게 된다.

또한 이 광학계로 1.2mm의 디스크를 읽는 경우는 제5도에 도시한 바와 같이 레이저다이오드(11)에서 출사하는 선형편광된 레이저 광은 시준렌즈(12)에 의해 평행광으로 진행하고, 진행하던 평행광은 전압이 가해진 제9도의 영역(A)와 전압이 가해지지 않은 영역(B)에 입사된다.

전압이 가해전 영역(A)에 있어서는 액정의 전기광학적 성질에 의하여 편광방향이 90°돌아가게 되고, 영역(B)에 있어서는 입사한 편광상태를 유지하고 진행하게 된다.

이때 편광판 뒷면에는 편광판으로 구성된 아날라이저(ANALYZER)가 설치되어 있어, 편광방향이 90°돌아간 영역(A)의 레이저 광을 차단하고 영역(B)에 입사한 광만을 통과시켜 제5도와 같이 입사광선 경(D)을 변경시켜 NA = D/2F의 식으로 나타나는 바와 같이 대물렌즈(16)의 NA값을 변화시킨다. (F는 대물렌즈 초점거리)(제10도 참조).

입사광전경이 작아진 레이저 광은 대물렌즈(16)를 통과하여 제5도에서 A면에 초점을 형성하게 되는데 이때 A면에 형성된 최소 피트(PIT) 및 트랙피치(TRACK PITCH)는 약 0.48㎛ 및 0.725㎛의 작은값으로 구성되어 있으며 대물렌즈(16)에 의해 형성되는 유효 스포트 크기는로 나타나므로 입사광 구경이 작아져 NA가 작아진 대물렌즈(16)에 의해 형성되는 스포트크기는 확대되어 A면에 정보를 읽을 없게 된다.

따라서 초점 서어보계가 작동하게 되어 대물렌즈(16)와 광폭조정수단을 포함하는 액츄에이터 무버(20)를 디스크 쪽으로 이동시키는 동작이 일어나 초점이 B면으로 이동하면 B면에 형성된 최소피트 및 트랙피치는 각각 0.9㎛, 1.6㎛로 유효구경이 작아진 대물렌즈에 의해 형성된 구성으로도 읽을 수 있으므로 광 디스크에 신호가 나타나게 되어 서어보 동작이 멈추어지게 되어 신호를 읽게 된다.

[실시예 2]

제11도의 (a)(b)는 본 발명에서 0.6mm 디스크와 1.2mm 디스크를 읽는 경우에 있어 광폭 조정수단을 실시예 1과는 다르게 고정설치한 다른 실시예의 광학계 구성도이다.

즉, 액정 조리개(14)를 시준렌즈(12)앞 (a)이나 파형정형수단(b)등 평행광 진행구간에 고정 설치하고 전압을 가하여 실시예 1과 같이 투사광선의 구경을 제어하면서 대물 렌즈(16)만을 디스크 측으로 이동시키거나 취부된 액츄에이터 무버(20)를 디스크 측으로 이동시켜 신호를 읽어낼수도 있다.

[실시예 3]

상기한 실시예 1, 실시예 2에 있어 디스크와 대물렌즈(16) 사이의 상대거리를 축소하기 위하여 대물렌즈(16)와 광폭조정수단을 동시에(실시예 1) 또는 대물렌즈만을(실시예 2)디스크 쪽으로 이동시켰으나 이와는 달리 디스크를 설치하는 스핀들 모터의 턴테이블(21) 및 디스크의 설치 안착홀(22)을 제12도와 같이 약 0.3mm∼0.4mm 정도의 단차를 두고 구경을 차별화하여 디스크가 설치되도록 구성하여 디스크를 대물렌즈(16)쪽으로 이동시켜 A면에 형성된 스포트를 B면으로 이동시키는 구성으로 신호를 읽어낼 수도 있다.

이때 1.2mm 디스크는 A면에 안착되고 0.6mm 디스크는 B면에 안착되어 상대적으로 1.2mm디스크가 대물렌즈쪽으로 접근하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 액정판을 조리개 수단으로 설치하고 액정판을 제어하여 입사광의 광폭을 조절함으로써 고가의 광학소자를 사용하지 않고도 두께가 서로 상이한 디스크를 동시에 읽을 수 있는 고밀도 픽업장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 빔을 주사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 주사된 빔을 투과 또는 반사하는 분리형 편광빔 분리기와, 상기 분리형 편광 빔 분리기를 통과한 빔을 평행빔으로 만드는 시준렌즈와, 상기 시준렌즈를 통과한 빔을 반사하는 미러와, 상기 미러를 통과한 빔을 입사받아 서로 다른 두께를 갖는 디스크 중 현재 장착된 디스크를 포커싱할 수 있도록, 그 일부분에 전극을 설치하여 상기 전극에 전압을 인가 혹은 차단함으로써 전극이 형성된 부분으로 입사된 빔의 편광방향을 변경하는 액정판과, 상기 액정판에 의해 편광방향이 변경된 빔만을 차폐하는 편광판으로 구성되어 대물렌즈의 개구수를 상기 장착된 디스크에 상응하도록 변경하는 액정조리개와, 상기 액정 조리개를 통과한 빔을 상기 장착된 디스크에 집광하는 대물렌즈와, 상기 디스크로부터 반사된 빔을 상기 빔 분리기를 통해 분리시켜 상기 분리된 된 빔을 감지하는 감지 렌즈와, 상기 감지렌즈를 통해 발산된 광을 감지하여 전기적인 신호로 변환하는 광검출기로 구성된 것을 특징으로 하는 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정조리개(14) 및 대물렌즈(16)를 액츄에이터상에 설치하고 상기 액츄에이터를 디스크쪽으로 이동하여 이중 포커싱하도록 구성된 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 액정조리개(14)는 시준렌즈(12) 앞 또는 파형정형수단(12a) 앞 또는 평행광 진행구간의 어느 한 곳에 고정설치하고 대물렌즈(16)만이 취부된 액츄에이터를 디스크쪽으로 이동하여 이중 포커싱하도록 구성된 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 2종류 이상의 디스크는 두께가 각각 1.2mm, 0.6mm인 것을 특징으로 하는 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 액정조리개(14)는 포커싱하고자 하는 디스크의 종류에 따라 변경하고자 하는 빔의 개구수(NA)값에 해당되는 부분의 광폭을 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치.