KR0186129B1

KR0186129B1 - 광픽업장치

Info

Publication number: KR0186129B1
Application number: KR1019950068685A
Authority: KR
Inventors: 김진용
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1995-12-30
Filing date: 1995-12-30
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970050397A

Abstract

본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 기록밀도 및 두께가 상이한 광디스크에 대응하여 기록 및 재생이 가능하도록 대물렌즈의 개구수를 조절하는 수단으로서 액정의 전기 광학 효과를 이용하여 전압 인가시 페이즈 그레이팅으로 사용함으로써 원하는 부분의 빛을 다른 방향으로 편향시켜 제거하는 LCD(Liquid Crystal Deflector)를 적용하여, 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크를 하나의 유니트(unit)로 기록 및 독취를 가능하도록 한 것이다.

Description

광픽업장치

제1도는 일반적인 광픽업장치의 구성도.

제2도는 일반적인 광픽업장치에 의한 두께가 서로 다른 광디스크 상에서의 빔 강도분포도.

제3도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 광학계 및 회로계 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 주요부 구성인 액정디플렉터의 분해 사시도.

제5도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 광픽업장치를 구성하는 액정디플렉터의 원리를 설명하기 위한 것으로, (a)는 평면도, (b)는 측단면도.

제6도는 제5도에 도시한 액정디플렉터에 레이저빔이 통과되는 상태를 보인 사시도.

제7도의 (a) 및 (b)는 제5도에 도시한 액정디플렉터의 전극에 전원이 인가된 상태를 보인 것으로, (a)는 평면도, (b)는 측단면도.

제8도는 제5도에 도시한 액정디플렉터의 투과도를 보인 도표.

제9도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 광픽업장치를 구성하는 액정디플렉터의 원리를 설명하기 위한 다른 형태의 액정디플렉터를 보인 것으로, (a)는 평면도, (b)는 측단면도.

제10도의 (a) 및 (b)는 제9도에 도시한 액정디플렉터의 전극에 전원이 인가된 상태를 보인 것으로, (a)는 평면도, (b)는 측단면도.

제11도는 제9도에 도시한 액정디플렉터의 투과도를 보인 도표.

제12도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 광픽업장치를 구성하는 액정디플렉터의 전극패턴을 보인 것으로, (a)는 평면도, (b)는 제12도(a)의 A-A선 단면도.

제13도의 (a) 및 (b)는 제12도에 도시한 액정디플렉터에 형성된 전극패턴의 다른 실시예를 보인 것으로, (a)는 평면도, (b)는 제13도(a)의 A-A선 단면도.

제14도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 액정디플렉터에 형성된 전극패턴의 또 다른실시예를 보인 평면도.

제15도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 액정디플렉터에 따른 각 회절광을 보인 작용도.

제16도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 실시예에 따른 전극패턴의 평면도.

제17도는 제15도에 도시한 액정디플렉터의 각 회절광에 따른 빔스폿을 보인 작용도.

제18도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 액정디플렉터의 작용으로 반사빔이 이동된상태를 보인 작용도.

제19도 및 제20도는 본 발명에 의한 액정디플렉터에 형성된 전극패턴의 또 다른 실 시예를 보인 것으로, 제19도는 x축 방향의 이동에 따른 주기의 변화를 보인 도표, 제20도는 x축 방향의 이동에 따른 전극패턴의 주기 변화를 보인 평면도.

제21도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 액정디플렉터에 형성된 전극패턴의 또 다른실시예를 보인 평면도.

제22도 내지 제24도는 본 발명에 의한 액정디플렉터에 형성된 전극패턴의 또 다른실시예를 보인 평면도.

제25도는 종래의 홀로그램을 이용한 광픽업장치의 대물렌즈와 홀로그램의 관계를 보인 구성도.

제26도는 제25도에 도시한 홀로그램을 이용한 광픽업장치를 구성하는 홀로그램의평면도.

제27도의 (a) 및 (b)는 제25도에 도시한 마쓰시다 방식 광픽업장치에 본 발명의 액정디플렉터를 적용한 광픽업장치의 다른 실시예를 보인 것으로, (a)는 전압이 인가되지 않은 상태를 보인 작용도, (b)는 전압이 인가된 상태를 보인 작용도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 레이저다이오드 12 : 빔스플리터

13 : 콜리메이터렌즈 14 : 직각프리즘

15 : 액정디플렉터 21 : 하부투명기판

22 : 상부투명기판 23 : 하부전극

24 : 상부전극 25 : 액정층

본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 액정(LC; liquid crystal)의 전기광학(electro-optic) 효과에 의한 페이즈그레이팅(phase grating)의 사용으로 원하는 부분의 빛을 다른 방향으로 편향시켜서 제거하는 LCD(liquid crystal deflector; 액정디플렉터)를 이용하여, 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크를 하나의 유니트(unit)로 기록 및 독취할 수 있게 한 광픽업장치에 관한 것이다.

일반적인 광픽업장치는, 제1도에 도시한 바와 같이, 레이저빔(beam)을 주사하는 레이저다이오드(1)와, 상기 레이저다이오드(1)로부터 주사된 레이저빔을 트래킹서보(tracking servo)를 위해 메인빔(main beam)과 두 개의 서브빔(sub beam)으로 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.

상기와 같은 일반적인 광픽업장치는, 레이저다이오드(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 회절된다.

이후, 광디스크(D)의 표면에 반사된 빔은 동일한 경로로 되돌아와 빔분리프리즘(5)에서 반사되며, 센서렌즈(6)를 지나 광검출기(7)에 의하여 감지된다.

한편, DVD(Digital Video Disk) 등의 고밀도 광디스크는 기존의 CD계열 보다 기록밀도가 6∼8배 이상 증가되므로 대물렌즈(4)의 개구수(NA; numerical aperture)가 0.6 정도의 높은 값을 가져야만 재생이 가능하게 되는 바, 이 경우 경사(tilt)에 의한 수차는 광디스크의 기판 두께가 두꺼워짐에 따라 커지게 되며, 이를 방지하기 위하여 DVD의 디스크기판 두께를 0.6mm로 채택하고 있다.

이때, 두께가 0.6mm인 DVD 등의 고밀도 광디스크와, 두께가 1.2mm인 CD 계열의 광디스크를 재생하기 위하여 제1도와 같이 구성함에 있어서는 다음과 같은 문제가 발생된다.

즉, 두께 0.6mm인 광디스크에 최적설계로 제작된 개구수(NA)=0.6인 대물렌즈(4)로 광디스크 면에 초점이 맺힌 상태에서 빔세기분포는 제2도의 실선과 같이 표시된다.

이때, 1.2mm 두께의 광디스크에 대물렌즈(4)를 통해 빔을 집광하였을 때는 대물렌즈(4)의 구면수차에 기인하여 제2도의 점선과 같이 표시된다.

즉, 메인로브(main lobe)의 빔강도 비율이 현저하게 줄어들 뿐만 아니라, 사이드로브(side lobe)들의 빔강도가 상대적으로 증가하여 인접 트랙에 기록된 신호로부터의 크로스토크(crosstalk)가 커지게 된다.

이 크로스토크 값은 NA=0.6인 대물렌즈(4)를 CD계열(두께 1.2mm, 트랙피치(pitch) 1.6μm) 광디스크를 읽을 경우 -20dB 보다 열악하게 계산되어 진다.

결과적으로, NA=0.6인 대물렌즈(4)로 1.2mm 두께의 광디스크를 재생하기 위하여는 광디스크에 대한 구면수차가 너무 커서 기존의 광픽업장치로서는 CD용 1.2mm 광디스크 및 DVD용 0.6mm 광디스크 모두를 재생할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 액정(LC; liquid crystal)의 전기광학(electro-optic) 효과에 의한 페이즈그레이팅(phase grating)의 사용으로 원하는 부분의 빛을 제거하는 LCD(liquid crystal deflector; 액정디플렉터)를 이용함으로써 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크를 하나의 유니트(unit)로 기록 및 독취할 수 있게 한 광픽업장치를 제공함에 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 1.(2회정정) 광원으로부터 입사되는 광빔을 광디스크에 집속하는 대물렌즈를 포함하는 기록재생용 광픽업장치에 있어서, 기록밀도 및 두께가 다른 광디스크들을 호환하여 기록 또는 재생하기 위하여, 상기한 대물렌즈의 개구수가 작은 부분으로 입사되는 광빔을 그대로 투과시키는 제1부분과 그 대물렌즈의 개구수가 큰 부분으로 입사되는 광빔을 광디스크에 따라 그대로 투과시키거나 또는 다른 방향으로 편향시키도록 제어될 수 있는 제2부분으로 이루어지는 개구수조절수단이 구비되어 있으며, 상기한 개구수조절수단이 하부투명기판과 상부투명기판 및 이들 사이에 형성된 액정층을 포함하고, 그 하부투명기판과 상부투명기판중 적어도 어느 일측에 상기한 제2부분에 대응하여 형성되어 선택된 광디스크에 따른 인가되는 전기신호로 그 액정층을 구동하여 광빔이 그 액정층에서 그레이팅효과에 의해 편향되도록 하는 패턴으로 형성된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 광픽업장치를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 광학계 및 회로계 구성도이고, 제4도는 본 발명에 의한 광픽업장치의 주요부 구성인 액정디플렉터의 분해 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 광픽업장치는, 레이저빔을 주사하는 레이저다이오드(11)와, 상기 레이저다이오드(11)로부터 주사된 레이저빔을 트래킹서보를 위해 메인빔과 두 개의 서브빔으로 만드는 회절격자(12)와, 상기 회절격자(12)를 지난 빔(beam) 중, 특정 파장의 빔은 투과시키고 다른 특정 파장의 빔은 반사시키는 빔스플리터(beam spliter)(13)와, 상기 빔스플리터(13)를 지난 빔을 광디스크(D) 상에 집광시키는 대물렌즈(14)와, 상기 빔스플리터(13)와 대물렌즈(14)의 사이에 설치되어 빔의 투과광속경을 조절한 후, 대물렌즈(14)에 입사시킴으로써 대물렌즈(14)의 유효개구수(effective numerical aperture)를 변경시키는 개구수 조절수단(15)과, 상기 빔스플리터(13)에 의해 반사된 빔들을 집광시키는 센서렌즈(16)와, 상기 센서렌즈(16)를 통과한 빔들의 데이터 신호를 검지하는 광검출기(17)로 구성되어 있다.

본 발명에 의한 광픽업장치의 개구수 조절수단(15)은, 액정의 전기광학(electro-optic) 효과를 이용하여 전압 인가시 페이즈그레이팅(phase grating)으로 사용함으로써 원하는 부분의 빛을 다른 방향으로 편향시켜서 제거하는 LCD(liquid crystal deflector; 이하, '액정디플렉터'라 칭함)인 것을 특징으로 한다.

도면중 미설명 부호 18은 액츄에이터 가동부를 보인 것이다.

상기 개구수 조절수단인 액정디플렉터(LCD)는, 제4도에 도시한 바와 같이, 2장의 플레이트 형태의 하부투명기판(21) 및 상부투명기판(22)과, 상기 투명기판(21)(22)에 형성되어 전기광학효과에 의해 전압인가시 페이즈그레이팅으로 사용되는 소정의 패턴(pattern) 형상을 갖는 전극(23)(24)과, 그 사이에 형성되는 액정층(25)으로 구성되어 있다.

상기 하부 및 상부투명기판(21)(22)에 각각 형성되는 전극(23)(24) 중, 일측의 전극은 공통전극으로 패터닝되고, 타측의 전극은 일정 주기를 갖는 패턴으로 형성되어 있으며, 상기 전극(23)(24)은 동일한 구동원에 의하여 구동된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 광픽업장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시한 바와 같이, 레이저다이오드(21)로부터 나온 빔은 회절격자(2)와, 빔스플리터(13)를 통과하게 되며, 그 빔스플리터(13)를 통과한 빔은 개구수 조절수단을 위한 반사수단(15)인 액정디플렉터(LCD)를 통과하면서 투과광속경이 조절되고,대물렌즈(14)에 의하여 광디스크(D)에 집광된다. 이후, 광디스크(D)로부터 반사된 빔은 대물렌즈(14) 및 액정디플렉터(LCD)를 지나 빔스플리터(13)에서 반사되며, 센서렌즈(16)를 거쳐서 광검출기(17)에 도달된다.

이하, 개구수 조절수단을 위한 반사수단(15)인 액정디플렉터(LCD)에 의한 CD용 광디스크(D12) 및 DVD용 광디스크(D6)의 재생 작용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 액정디플렉터(LCD)의 원리를 설명하면, 적절하게 방향성을 부여한 액정층(25)에 전계를 가할 경우, 전계를 가하지 않을 때와 비교하여 이상광선(extra ordinary)에 대한 굴절률 ne가 변하는 현상은 잘 알려져 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 투명기판(21)(22)에 원하는 모양의 패턴으로 전극(23)(24)을 제작하게 되면, 전압 인가시 굴절률의 공간분포를 원하는 모양으로 변화시킬 수 있으므로 페이즈그레이팅, 즉 페이즈홀로그램(hologram)을 제작할 수 있는 것이다.

이때, 원하는 모양의 패턴은 전극(23)(24) 중, 어느 한 쪽에만 형성하는 것이 바람직하다.

제5도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 광픽업장치를 구성하는 액정디플렉터(LCD)의 원리를 설명하기 위한 도면으로, 이에 도시한 바와 같이, 하부투명기판(21)의 상면 및 상부투명기판(22)의 하면에 각각 전극(23)(24)을 형성하고, 그 사이에 액정층(25)을 형성하며, 상기 하부전극(23)은 공통전극으로 패터닝(pattering)하고, 상부전극(24)은 소정의 주기를 갖는 패턴을 형성하며, 상기 액정층(25)의 액정 배열은 전극(23)(24)에 직각을 이루도록 한다.

한편, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같이, 전극(23)(24)에 전원을 인가하게 되면,액정디플렉터(LCD)를 통과하는 레이저빔이 통상적인 그레이팅 효과에 의하여 회절하게 된다. 이때 전극(23)(24)의 주기를 Λ라 하고, 파장을 λ라 할 경우, 1차 회절광의 회절각도(θ)는 다음의 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.

sinθ = λ / Λ --------------------------- 식 (1)

또한, 일반적으로 굴절률이 정현파로 모듈레이션(modulation)되었을 때, 페이즈그레이팅회절효율 η_m(여기서, m은 회절차수)은 다음의 식 (2)로 나타낼 수 있다.

η_m(△) = | J_m(△) |²----------------------- 식 (2)

여기서, J_m(x)는 1종 Besse1 함수이고, 페이즈 차 △는 다음의 식(3)으로 나타낼 수 있다.

△ = 2π / λ·△n·d ----------------------- 식 (3)

여기서, △n는 액정의 이상 굴절률과, 정상 굴절률의 차이를 보인 것으로, 액정의 종류 및 형태에 따라 고유한 값을 가지며, 일반적으로 0.05~0.2 정도의 값을 갖는다.

또한, d는 액정층(25)의 두께를 보인 것으로, 일반적인 액정의 주입공정에 따를 경우, 수 ㎛~ 수십 ㎛ 내에서 정밀하게 조절(control)할 수 있다.

따라서, 레이저빔의 0차 회절광(투과파)의 효율이 0이 되는 점은 J₀(△)=0이 되는지점으로, 이는 투과율이 0이 되기를 원하는 지점이며, △=2.4, 5.8, 8.7...이 되도록 △n 및 d를 조절하여 맞추면 투과파가 없이 모두 고차회절광으로 편향(deflect)된다.

제8도는 제5도의 (a) 및 (b)에 도시한 형태의 액정투과율 및 인가전압 특성도로서, 이와 같은 형태는 굴절률의 변화가 x방향을 따라 진행되므로 입사레이저빔의 편광이 x방향으로 되어 있는 경우에만 인가전압의 문턱(threshold) 값을 넘을 때, 예를 들어, 4V를 넘을 때, 투과파가 없어지는 셔터(shutter) 역할을 할 수 있다.

또한, 제9도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 광픽업장치를 구성하는 액정디플렉터(LCD)의 다른 실시예를 보인 것으로, 하부투명기판(21)의 상면 및 상부투명기판(22)의 하면에 각각 전극(23)(24)을 형성하고, 그 사이에 액정층(25)을 형성하여 구성하되, 상기 전극(23)(24)을 서로 교호(交互)로 엇갈리게 배치하며, 상기 액정층(25)의 액정 배열은 전극(23)(24)과 평행하도록 한다.

상기와 같은 액정디플렉터(LCD)의 전극(23)(24)에 전원이 인가되면, 제10도의(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 액정층(25)의 액정 분자 배열에 의하여 x축, y축 방향 모두 굴절률의 변화가 발생되어(phase modulation) 제11도에 도시한 바와 같이, 입사광의 편광 방향에 관계 없이 셔터 작용을 수행할 수 있다.

상기 전극(23)(24)을 이루는 패턴은 투명기판(21)(22)에 통상적인 방법에 의하여형성되는 ITO막으로, 그 일실시예를 설명하면, 제12도의 (a) 및 (b)에 도시한 바와같이, 수개의 막대형상 에칭부(e)에 의하여 역시 막대 형상의 패턴(p1)이 형성된 구조로서, 그 패턴(p1)은 모두 하나로 연결된 형태를 취하고 있다.

제13도의 (a) 및 (b)는 제12도의 다른 실시예를 보인 것으로, 패턴(p1)을 형성함에 있어서는, 에칭부(e)의 중간부에 패턴(p1)과 격리된 잔류ITO막(i)을 형성하여 에칭부(e)의 면적이 클 경우에 발생이 예상되는 노이즈(noise)를 저감시키도록 한 것으로, 상기 잔류ITO막(i)에는 전원이 인가되지 않는다.

이 경우, 에칭부(e)에 별도의 잔류ITO막(i)을 형성하는 것을 의미하는 것은 아니며, 잔류ITO막(i)을 남겨 놓은 상태에서 소정 부위를 에칭함으로써 에칭부(e)에 의하여 패턴(p1)과 잔류ITO막(i)이 분리형성되는 것이다.

또한, 전극(23)(24)에 형성되는 패턴의 다른 실시예로서, 제14도에 도시한 바와같이, 수개의 동심원형상 에칭부(e)에 의하여 형성되는 수개의 동심원형부(p2a)와, 그 동심원형부(p2a)를 각각 연결하는 수개의 연결부(p2b)에 의하여 모두 하나로 연결된 형태의 패턴(p2)이다.

이하, 편의상 제12도 및 제13도에 도시한 형태의 패턴(p1)은 막대형 패턴이라 하고, 제14도에 도시한 형태의 패턴(p2)을 동심원형 패턴이라 칭한다.

전자의 막대형 패턴(p1)은, 제5도 및 제9도에 도시한 형태에 모두에 적용이 가능하다.

제5도에 도시한 형태의 경우, 제4도에 도시한 하부투명기판(21)에 패턴(p1)을 도포하여 전극(23)을 형성할 수 있으며, 제9도에 도시한 다른 형태의 경우, 하부투명기판(21) 및 상부투명기판(22)에 패턴(p1)을 교호로 엇갈리게 각각 도포하여 전극(23)(24)을 구성할 수 있다.

또한, 후자의 동심원형 패턴(p2)은 제9도에 도시한 형태에만 적용이 가능하다.

상기와 같이, 제5도에 형태에 적용한 경우, 픽업에서 사용하는 광편광은 전극(23)(24)과 수직하는 방향의 직선편광만 사용하고, 제9도에 도시한 형태애 적용한 경우, 임의 방향의 직선편광뿐만 아니라, 원편광도 사용가능하다.

또한, 막대형 패턴(p1)에 의하면, 전극(23)(24)과 수직방향으로 고차회절광이 빠져나가게 되고, 동심원형 패턴(p2)에 의하면, 반경방향으로 고차회절광이 빠져나가게된다.

이하, 막대형 패턴(p1)이 적용된 액정디플렉터(LCD)을 갖는 광픽업장치의 작용을 살펴보기로 한다.

제15도에 도시한 바와 같이, 도면중 31은 CD용 메인빔(main beam), 32는 주변광의 -1차회절광, 33은 +1차회절광을 각각 보인 것으로, 이 경우, 제16도에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 대물렌즈(14)의 직경 및 액정디플렉터(LCD)의 직경을 4mm로하고, 개구부의 내경을 2.33mm으로 하며, 전극의 주기(Λ)를 10㎛로 하면, 식 (1)에 의하여 ±1차회절광의 진행각도 θ=sin^-1(0.65/10)=3.7°가 되어, 광디스크(D)의 초점면에서 ±1차광이 메인빔과의 거리가 Δx=ftan(θ)(f는 대물렌즈(14)의 초점거리)이므로, f=3.3mm일 경우, Δx=213㎛로서, 광디스크(D) 면에서는 초점심도를 수 ㎛(약 7㎛) 이상 벗어난 점이 되어, 실제로 광디스크(D) 면에서의 집광 스폿(spot)은 제17도에 도시한 모양을 갖게 된다.

상기와 같이, 액정디플렉터(LCD)를 이용하여 광을 ±1차 및 고차회절광으로 디플렉트(deflect; 편향) 시킴으로써 대물렌즈(14)의 개구수를 조절하는 효과를 얻게 됨으로써 하나의 유니트(unit)로 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크(D12)(D6)의 기록 및 재생이 가능하게 되는 것이다.

상기 전극의 주기(a)는 넓게 할수록 Δx가 작아지고, 좁게 할수록 Δx가 커지게 되는 바, 액정공정이 허용하는 범위 내에서 좁게 할수록 유리하다.

상기와 같은 광학계 파라메터(parameter)를 갖는 경우, 1㎛Λ50㎛ 이내의 범위를 갖도록 제작하면, ±1차광을 충분히 메인빔에서 벗어나도록 할 수 있다.

한편, ±1차회절광이 광디스크(D)에서 반사되어 되돌아온 빛이 다시 대물렌즈(14)를 지나 액정디플렉터(LCD)에 도달하면 다시 회절이 일어나게 된다.

즉, +1차로 회절되었던 광은 -1차로 회절되고, -1차로 회절되었던 광은 +1차로회절된다. 이와같은 회절현상에 의하여 0차광인 메인빔과 같은 방향으로 광검출기(17)로 되돌아가는 성분이 발생하게 되며, 그 성분은 노이즈의 원인으로 작용하게 된다. 상기의 ±1차회절광은 앞에서 언급한 바와 같이, 초점심도를 벗어나 넓은 면적으로 광디스크(D) 면에서 반사되므로 광검출기(17) 면에 도달한 빔은 넓게 퍼져 노이즈성분으로 크게 작용하지는 않는다. 그러나, 이와 같은 미세한 노이즈라도 줄이기 위한 방법을 생각할 수 있으며, 그 하나의 방법을 설명하면 다음과 같다.

즉, 제18도에 도시한 바와 같이, Λ=10㎛이면, 회절각(θ)=3.7°가 되어 초점거리 f=3.3mm인 대물렌즈(14)를 거쳐 광디스크(D) 면에 반사된 후, 다시 대물렌즈(14)를 지나 평행광에 근접한 빔이 되었을 때, 위치이동(shift)량은 이동량=2ftan(θ)=430㎛로서, 실선이 입사광의 패턴이면, 430㎛ 시프트(shift)된 점선 부분이 액정디플렉터(LCD)를 되돌아 갈 때, 출사광의 패턴이 된다.

이때, 제19도 및 제20도에 도시한 바와 같이, 전극주기(Λ)의 패턴을 x축 방향으로 일정하게 변화(chirping)시키면, 첫째로 ±1차 회절광이 액정디플렉터(LCD)의 위치에 따라 회절각도가 각각 다르므로 광디스크(D) 면에서 더욱 더 디포거스(defocus)되어, 반사되고 되돌아오는 광에 의한 노이즈성분을 줄일 수 있는 것이며, 둘째로 되돌아와서 액정디플렉터(LCD)에 입사될 때, 상기와 같이 시프트되는데, 이점에서의 전극주기(Λ)가 다르므로 0차광과 같은 방향이 아닌 다른 방향으로 회절되므로 광검출기(17)에서 벗어나게 하는 이점이 있다.

또 다른 방법으로는, 제21도에 도시한 바와 같이, 전극을 y축 방향으로 약간 휘도록 소정의 R을 부여하여 동일 효과를 얻을 수도 있다.

한편, 동심원형 패턴(p2)이 적용된 액정디플렉터(LCD)을 갖는 본 발명에 의한 광픽업장치의 작용을 살펴 보면, 동심원형 패턴(p2)으로 전극(23)(24)을 엇갈리게 배치함으로써 입사광 편광과 무관하게 액정디플렉터(LCD) 효과를 얻을 수 있으며, 이경우에도 상기와 동일한 방법으로 주기를 변동시키거나, 모양을 타원형상 등으로 변형(deformation)시켜, 노이즈의 저감효과를 얻을 수 있다.

이상의 본 발명에 의한 광픽업장치를 구성하는 액정디플렉터(LCD)의 패턴형상이 막대형 패턴(p1), 또는 동심원형 패턴(p2)인 경우를 설명하였으나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니고, 제22도 내지 제24도에 도시한 바와 같이, 전극의 형태를 임의의 형태로 배치하여 빛을 산란시킴으로써 소기의 목적을 달성할 수 있다.

한편, 제25도 및 제26도는 종래의 홀로그램을 이용한 광픽업장치를 보인 것으로, 동심원상의 그레이팅이 형성된 홀로그램(41)을 사용하여 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크(D12)(D6)의 재생을 가능하도록 한 기술이 알려지고 있으나, DVD광디스크(D6)의 기록 및 재생시 홀로그램(41)의 회절에 의한 광 파워(power)의 분산으로 효율이 저하되는 개선의 여지가 있었다.

상기와 같은 홀로그램을 이용한 광픽업장치에 본 발명에 의한 액정디플렉터(LCD)를 적용하여, 전극패턴을 홀로그램(41)의 패턴과 동일한 형태로 형성하게 되면, 제27도(a)에 도시한 바와 같이, 전압을 인가하지 않을 경우에는 DVD 광디스크(D6)의 기록 및 재생이 가능하고, 제27도(b)에 도시한 바와 같이, 전압을 인가하면, +1차 회절광을 이용하여 CD광디스크(D12)의 기록 및 재생이 가능하게 됨으로써 특히 DVD 광디스크(D6)의 사용할 때 광 파워를 100% 사용할 수 있으며, 따라서 광효율을 향상시키는 이점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 광픽업장치는, 기록밀도 및 두께가 상이한 광디스크에 대응하여 기록 및 재생이 가능하도록 대물렌즈의 개구수를 조절하는 개구수 조절수단으로서 액정의 전기광학효과를 이용하여 전압인가시 페이즈그레이팅으로 사용함으로써 원하는 부분의 빛을 제거하는 LCD(liquid crystal deflector)를 적용하여, 기록밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크를 하나의 유니트(unit)로 기록 및 독취를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims

(2회정정) 광원으로부터 입사되는 광빔을 광디스크에 집속하는 대물렌즈를 포함하는 기록재생용 광픽업장치에 있어서, 기록밀도 및 두께가 다른 광디스크들을 호환하여 기록 또는 재생하기 위하여, 상기한 대물렌즈의 개구수가 작은 부분으로 입사되는 광빔을 그대로 투과시키는 제1부분과 그 대물렌즈의 개구수가 큰 부분으로 입사되는 광빔을 광디스크에 따라 그대로 투과시키거나 또는 다른 방향으로 편향시키도록 제어될 수 있는 제2부분으로 이루어지는 개구수조절수단이 구비되어 있으며, 상기한 개구수조절수단이 하부투명기판과 상부투명기판 및 이들 사이에 형성된 액정층을 포함하고, 그 하부투명기판과 상부투명기판중 적어도 어느 일측에 상기한 제2부분에 대응하여 형성되어 선택된 광디스크에 따른 인가되는 전기신호로 그 액정층을 구동하여 광빔이 그 액정층에서 그레이팅효과에 의해 편향되도록 하는 패턴으로 형성된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
(정정) 제1항에 있어서, 상기한 전극이 상기 상, 하부투명기판에 각각 형성되어 있고, 그중 일측의 전극은 공통전극으로 패터닝되고, 타측의 전극은 일정 간격 주기를 갖는 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
(정정) 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극의 패턴은 수개의 막대형상 에칭부에 의하여 수개의 막대 형상으로 형성되어 모두 하나로 연결된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제3항에 있어서, 상기 에칭부의 중간부에 패턴과 격리된 잔류 ITO막이 형성되어 페이즈 차를 최소화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
(정정) 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전극의 패턴 주기(Λ)는 1㎛Λ50㎛의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
(정정) 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전극의 패턴 주기는 광디스크로부터 반사되는 회절광의 영향을 감소시키기 위하여 x축 방향으로 일정하게 변화되도록 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
(정정) 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전극의 패턴은, 광디스크로부터 반사되는 회절광의 영향을 감소시키기 위하여 y축 방향으로 소정의 곡률로 휘어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
(정정) 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전극의 패턴은 수개의 동심원형상 에칭부에 의하여 형성되는 수개의 동심원형부와, 그 동심원형부를 각각 연결하는 수개의 연결부에 의하여 모두 하나로 연결된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제2항에 있어서, 상기 상, 하부투명기판에 각각 형성되는 전극이 일정 주기를 갖고 교호로 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
기록밀도 및 두께가 상이한 광디스크에 대응하여 기록 및 재생이 가능하도록 대물렌즈의 개구수를 조절하는 개구수 조절수단으로서 액정의 전기 광학 효과를 이용하여 전압 인가시 페이즈 그레이팅으로 사용함으로써 원하는 부분의 빛을 제거하는 LCD(Liquid Crystal Deflector)를 적용하되, 상기 LCD에 전압의 인가여부에 관계없이 광 파워의 저하를 방지하도록 홀로그램과 동일 형상의 전극패턴을 형성하여 구성함을 특징으로 하는 광픽업장치.
제2항에 있어서, 상기 타측의 전극은 일정 반경을 갖는 부분에만 형성되며, 그 이외의 부분에는 임의의 모양을 갖는 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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