KR100200858B1 - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 픽업 장치에 관한 것으로서, 특히 두께가 다른 디스크에 대한 정보의 읽기 및 쓰기가 가능한 광 픽업 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup device, and more particularly, to an optical pickup device capable of reading and writing information on discs of different thicknesses.
본 발명의 장치는 광원과; 디스크 면을 향하는 상기 광원으로 부터의 광 진행 경로 상에 마련되는 것으로 소정의 유효직경을 가지는 대물 렌즈와; 상기 대물 렌즈와 상기 광원의 사이에 마련되는 광분할소자와; 상기 광분할소자로 부터 분할되어 입사되는 것으로 상기 디스크로 부터 반사된 광을 검지하는 광 검출기와; 상기 광 검출기를 향하는 광 진행 경로 상에 마련되어 입사광의 근축과 원축 사이 영역의 광을 차단 또는 산란 또는 반사하는 광 제어 수단을; 구비한다.The apparatus of the present invention comprises a light source; An objective lens provided on a light propagation path from the light source facing the disk surface and having a predetermined effective diameter; A light splitting element provided between the objective lens and the light source; A photo detector which detects the light reflected from the disk as being incident from the light splitting element; Light control means provided on a light propagation path toward the light detector to block or scatter or reflect light in a region between the paraxial and circular axes of the incident light; Equipped.
이러한 본 발명 장치는 구조가 간단하고 제작단가가 저렴할 뿐 아리나 광에 대한 구면수차의 영향을 줄임으로써 두께가 다른 디스크를 하나의 디스크 드라이브에서 사용할 수 있게 된다.Such an apparatus of the present invention is simple in structure, low in manufacturing cost, and can reduce the influence of spherical aberration on light, so that disks of different thicknesses can be used in one disk drive.
Description
제1도는 홀로그램 렌즈를 갖는 종래 렌즈 장치의 개략도로서 얇은 두께의 디스크에 광이 접속되는 상태를 보인다.1 is a schematic diagram of a conventional lens device having a hologram lens, showing a state in which light is connected to a thin disk.
제2도는 제1도에 도시된 종래 렌즈 장치에 의해 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크에 광이 접속되는 상태를 보인다.FIG. 2 shows a state in which light is connected to a disk having a relatively thick thickness by the conventional lens device shown in FIG.
제3도는 종래 다른 렌즈 장치를 가지는 광 픽업 장치의 개략적 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device having another conventional lens device.
제4도는 본 발명에 따른 광 픽업 장치의 개략적 구성도이다.4 is a schematic configuration diagram of an optical pickup apparatus according to the present invention.
제5도는 제4도에 도시된 본 발명 광 픽업 장치에 있어서, 광검출기와 광제어막과의 관계를 보인 발췌 사시도이다.FIG. 5 is an excerpt perspective view showing the relationship between the photodetector and the light control film in the optical pickup device of the present invention shown in FIG.
제6도는 본 발명에 따른 광픽업 장치에 적용되는 8분할 광검출기의 평면적 구조를 보인다.6 shows a planar structure of an eight-segment photodetector applied to the optical pickup apparatus according to the present invention.
제7도 내지 제9도는 얇은 디스크에 대한 대물렌즈의 위치에 따라 형성되는 8분할 광검출기의 광도달분포를 보인 평면도이다.7 to 9 are plan views showing the light delivery distribution of the 8-segment photodetector formed according to the position of the objective lens with respect to the thin disk.
제10도 내지 제12도는 두꺼운 디스크에 대한 대물렌즈의 위치에 따라 형성되는 8분할 광검출기의 광도달분포를 보인 평면도이다.10 to 12 are plan views showing the light delivery distribution of the 8-segment photodetector formed according to the position of the objective lens with respect to the thick disk.
제13도는 8분할 광검출기로 부터 얻어지는 포커스 신호 곡선이다.Fig. 13 is a focus signal curve obtained from an eight split photodetector.
본 발명은 광디스크로 부터 정보를 재생하고 기록하는 광픽업장치에 관한 것으로서, 두께가 다른 적어도 두 개의 디스크로 부터 정보를 재생하고 기록하는 광픽업장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pickup apparatus for reproducing and recording information from an optical disc, and more particularly, to an optical pickup apparatus for reproducing and recording information from at least two discs having different thicknesses.
광픽업은 영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 디스크, 카드 테이플 등과 같은 메디아에 기록하고 재생하는 것이다. 디스크는 플라스틱 또는 유리고 된 기판에 정보가 실려있는 기록면이 형성되어 있는 구조를 가진다. 디스크에 대한 기록 밀도를 높이기 위해서는 광 스폿의 크기를 줄이는 것이 필요하다. 이를 위하여 일반적으로 대물렌즈의 개구수(Numerical Aperture, NA)를 크게하고 짧은 파장의 광원을 사용한다. 한편, 기록 정보의 고밀도화에 따른 디스크의 광측에 대한 기울어짐 허용 공차가 엄격해 지게됨으로써, 따라서 디스크의 두께를 줄여 디스크 기울어짐 허용공차가 줄어들도록하고 있다.Optical pickup records and reproduces information such as video, sound, or data on media such as disks and card tapes. The disk has a structure in which a recording surface on which information is loaded is formed on a plastic or glass substrate. In order to increase the recording density for the disc, it is necessary to reduce the size of the light spot. For this purpose, the numerical aperture (NA) of the objective lens is generally increased and a light source having a short wavelength is used. On the other hand, the tilt allowance on the optical side of the disc becomes stricter due to the higher density of the recording information, so that the disc tilt is allowed to be reduced by reducing the thickness of the disc.
디스크의 기울어진 각도를 θ라 할 때 코마수치계수 W31의 크기는 아래 식1으로부터 얻어진다.When the inclination angle of the disk is θ, the magnitude of the coma value coefficient W 31 is obtained from Equation 1 below.
위의 식에서 d는 매질의 두께, n은 매질의 굴절을, NA는 개구수이다. 위 식에서알수 있듯이 수차 W31은 NA의 3제곱에 비례한다. 즉, 1.2㎜의 두께를 가지는 기존의 CD에 비례 고밀도화한 DVD(Digital Video Disc)는 동일한 매질 두께에서 기울어짐 허용공차가 약 4배에 달하는 엄격한 관리가 요구된다. 따라서 디스크의 두께를 기존의 컴팩트디스크에 비해 두께를 0.6㎜정도로 절반 가량 줄여 허용공차를 완화하고 있다.Where d is the thickness of the medium, n is the refraction of the medium, and NA is the numerical aperture. As can be seen from the above equation, the aberration W 31 is proportional to the third power of NA. That is, a DVD (Digital Video Disc), which has a high density proportional to an existing CD having a thickness of 1.2 mm, requires strict management of about 4 times the tilt tolerance at the same medium thickness. Therefore, the thickness of the disk is reduced to about half the thickness of the conventional compact disk to about 0.6mm to reduce the tolerance.
이상과 같이 기록정보의 고밀도화에 따른 디스크 기울어짐 허용공차를 완화시키기 위하여 두께가 줄어든 고밀도 디스크는 기존의 CD용 드라이브 장치에 사용될 수 없다. 이는 디스크 두께가 변하면 그에 해당하는 구면수차가 발생하여 정보기록면에 형성되는 스폿의 크기가 커지게 되어 신호를 기록할 때 기록에 필요한 강도를 얻지 못하거나 재생신호가 열화되는 문제가 생기기 때문이다. 따라서, 서로 다른 두께를 디스크에 공히 사용될 수 있는 호환성이 있는 광픽업이 필요하다.As described above, the high-density disc whose thickness is reduced in order to alleviate the tilting tolerance of the disc due to the high density of the recording information cannot be used in the conventional CD drive apparatus. This is because spherical aberration corresponding to the change of the disk thickness causes the size of the spots formed on the information recording surface to increase, resulting in a problem that the intensity required for recording is not obtained when the signal is recorded or the playback signal is degraded. Thus, there is a need for compatible optical pickups that can be used with discs of different thicknesses.
이를 위하여 하나의 광 디스크 드라이브에 두께가 다른 2개의 디스크를 사용할 수 있도록 하기 위한 연구가 진행되고 있는데 그 하나의 결과로 일본 특개평 7-98431호를 통하여 홀로그램 렌즈와 굴절형 렌즈를 적용한 렌즈 장치가 제안되었다.To this end, research is being conducted to use two disks of different thicknesses in one optical disk drive. As a result, a lens device using a hologram lens and a refractive lens is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-98431. Proposed.
제1도와 제2도는 0차 회절광(the Zero order diffracted light)과 1차 회절광(the lst order diffracted light)에 의한 디스크에 대한 입사광의 접속상태를 보인다. 도면번호 3은 정보 기록 대상인 디스크이다. 이 디스크(3a,3b)의 전방에는 굴절형 렌즈(2)와 홀로그램 렌즈(1)가 광진행 경로 상에 마련된다. 상기 홀로그램 렌즈(1)는 격자패턴(11)을 가지고 있어서 이를 통과한 빛은 회절되게 된다. 따라서, 광원(미도시)으로 부터의 빛은 홀로그램 렌즈(1)를 통과하면서 회절된 1차광(41)과 회절되지 않은 0차광(40)으로 분리된다. 따라서, 회절된 1차광(41)과 회절되지 않은 0차광(40)은 대물렌즈(2)에 의해 서로 다른 강도 접속되게 됨으로서 두꺼운 디스크(3b)의 얇은 디스크(3a)에 초점을 맺게 된다.1 and 2 show the connection state of the incident light to the disk by the zero order diffracted light and the lst order diffracted light. Reference numeral 3 denotes a disc for recording information. In front of the disks 3a and 3b, a refractive lens 2 and a hologram lens 1 are provided on the optical path. The hologram lens 1 has a grating pattern 11 so that light passing through the hologram lens 1 is diffracted. Thus, light from a light source (not shown) is separated into diffracted primary light 41 and non-diffracted zero order light 40 while passing through hologram lens 1. Thus, the diffracted primary light 41 and the non-diffracted zero order light 40 are connected to different intensities by the objective lens 2 to focus on the thin disk 3a of the thick disk 3b.
이러한 렌즈 장치는 0차광과 1차광을 이용하여 서로 다른 두께의 디스크에 대한 정보 저장 및 읽기가 가능한데, 입사광을 0차광과 1차광으로 분리하게 됨에 따른 광 이용효율의 저하의 결점이 있다. 즉, 입사광이 홀로그램 렌즈(2)에 의해 0차광과 1차광으로 나뉘기 때문에 실제 재생된 이용효율은 15% 내외가 된다. 그리고 정보 재생시 0차 또는 1차광 중의 어느 하나에만 정보가 실려 있기 때문에, 정보가 실려 있지 않은 1차광 또는 0차광이 광검출기에 검출되어 실효 정보의 노이즈로 작용할 가능성이 높다. 한편, 상기 렌즈장치의 홀로그램 렌즈를 가공함에 있어서 미세한 홀로그램 패턴의 식각과정이 높은 정밀도의 공정이 요구되기 때문에 제작 단가의 상승이 필연적으로 따른다.Such a lens device is capable of storing and reading information on discs having different thicknesses using the 0th order light and the 1st order light, and there is a drawback of deterioration in the light utilization efficiency due to the separation of the incident light into the 0th order light and the primary light. That is, since the incident light is divided into 0-order light and 1-order light by the hologram lens 2, the practically reproduced utilization efficiency is about 15%. When information is reproduced, only information in either zero order or primary light is loaded, so that the primary light or zero light without information is detected by the photodetector, which is likely to act as noise of the effective information. On the other hand, in the processing of the holographic lens of the lens device, since the etching process of the fine hologram pattern is required a high precision process, an increase in manufacturing cost is inevitably followed.
제3도는 미국특허공부 5,281,797호에 개새된 다프노의 광학장치의 개략적 구조도이다. 이 광학장치는 광진행 중심축에 가까운 근축광의 스폿에 영향을 미치는 근축 바깥의 광을 분리하는 가변조리개를 구비한다.3 is a schematic structural diagram of an optical device of Daphno, which is disclosed in U.S. Patent No. 5,281,797. The optical device has a variable iris that separates light outside the paraxial axis that affects the spot of paraxial light close to the central axis of light traveling.
이것은 디스크(3a,3b)를 대면하고 있는 대물렌즈(2)와 콜리메이팅렌즈(5)의 사이에 광원(9)으로 부터 방출되어 공분할기(6)를 투과한 광(4)을제어하는 것으로로서, 전술한 홀로그램 렌즈 대신에 마련되어, 광통과 영역의 면적, 즉 개구율의 적절히 조절하는 것이다. 즉, 이 광학장치는 상기 광(4)의 통과 면적을 조절할 수 있는 가변조리개(1a)를 구비하여 광(4)의 근축 영역 광(4a)을 제외한 근축 영역 바깥의 광(4b)을 전절히 분리할 수 있도록 된 것이다. 도면에서 7은 집속 렌즈 등의 검출광학계이며, 그리고 8은 광검출기이다.This is to control the light 4 emitted from the light source 9 between the objective lens 2 and the collimating lens 5 facing the disks 3a and 3b and transmitted through the co-divider 6. As an alternative to the hologram lens described above, the area of the light passing area, that is, the aperture ratio is appropriately adjusted. In other words, the optical device is provided with a variable aperture 1a for adjusting the passage area of the light 4 to completely remove the light 4b outside the paraxial region except for the paraxial region light 4a of the light 4. It can be separated. In the figure, 7 is a detection optical system such as a focusing lens, and 8 is a photodetector.
이상과 같은 구조의 종래 광학 장치에 있어서, 실용적인 면에 있어서 가변조리개를 기계적인 조리개로 구성을 하면 조리개의 유효구경에 따라서 구조적인 공진 특성이 변하기 때문에 대물 렌즈 구동기구인 액츄에이터에 장착하기 어려운 문제가 있고, 그리고 조리개로서 액정을 이용하면, 위와 같은 문제는 해결되지만 반면에 소형화가 어렵고, 그리고 내열성, 내구성 등에 있어서 블리하게 됨은 물론 가격이 상승되게 되는 문제가 생긴다.In the conventional optical apparatus having the above-described structure, when the variable aperture is configured as a mechanical aperture in practical terms, the structural resonance characteristic changes according to the effective diameter of the aperture, which makes it difficult to mount it to an actuator which is an objective lens driving mechanism. When the liquid crystal is used as the aperture, the above problem is solved, but on the other hand, it is difficult to miniaturize, and the problem is that the price is increased as well as blitting in heat resistance and durability.
상기한 바와 같은 방법 외에 각 디스크를 위한 별개의 대물렌즈를 마련하여 특정 디스크에 대해 특정 대물렌즈가 사용되도록 하는 것이 있는데, 이것은 렌즈 교체를 위한 구동장치가 필요하기 때문에 구조가 복잡해짐은 물론 제조단가가 상승하는 문제가 발생한다.In addition to the above-described method, there is a separate objective lens for each disc to allow a specific objective lens to be used for a specific disc. This requires a driving device for lens replacement, which makes the structure complicated and the manufacturing cost. Raises the problem.
본 발명은 제작 단가가 저렴하고 부품의 제작 및 조립이 용이한 광픽업장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pickup device which is low in cost and easy to manufacture and assemble.
또한 본 발명은 광 이용효율이 높고, 종래에 비해 작은 빔 스폿을 형성할 수 있는 광픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an optical pickup device having a high light utilization efficiency and capable of forming a beam spot smaller than that of the related art.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광픽업 장치는,In order to achieve the above object, the optical pickup device of the present invention,
광원과;A light source;
디스크 면을 향하는 상기 광원으로 부터의 광 진행 경로 상에 마련되는 것으로 소정의 유효직경을 가지는 대물 렌즈와;An objective lens provided on a light propagation path from the light source facing the disk surface and having a predetermined effective diameter;
상기 대물 렌즈와 상기 광원의 사이에 마련되는 광분할소자와;A light splitting element provided between the objective lens and the light source;
상기 광분할소자로 부터 분할되어 입사되는 것으로 상기 디스크로 부터 반사된 광을 검지하는 광 검출기와;A photo detector which detects the light reflected from the disk as being incident from the light splitting element;
상기 광 검출기를 향하는 광 진행 경로 상에 마련되어 입사광의 근축과 원축 사이 영역의 광을 차단 또는 산란 또는 반사하는 광 제어수단을;Light control means provided on a light propagation path toward the light detector to block or scatter or reflect light in a region between the paraxial and circular axes of the incident light;
구비하는 점에 특징이 있다.It has a feature in that it is provided.
상기 본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물렌즈로서는 일반적인 구면형 렌즈나프레즈넬 렌즈가 사용될 수 있다. 상기 광 제어수단은 별도의 부재에 단독적으로 마련될 수 도 있으나 광검출기로 향하는 광진행경로상의 어느 광학부품에 마련될 수 있다.In the optical pickup apparatus of the present invention, a general spherical lens or Fresnel lens may be used as the objective lens. The light control means may be provided alone in a separate member, but may be provided in any optical component on the optical path to the photodetector.
상기 광제어수단은 광을 차단, 흡수, 산란, 반사 등을 할 수 있는 코팅막의 형태로 마련될 수 있고, 한편으로는 광통과 영역상에 마련되는 독립된 투명부재나 아니면 기존의 광학부품의 일측에 원축과 근축 사이의 광을 산란 또는 반사시킬 수 있는 광제어홈의 형식으로 마련될 수 있다.The light control means may be provided in the form of a coating film capable of blocking, absorbing, scattering, reflecting light, etc., and on the other hand, an independent transparent member provided on the light passing area or one side of an existing optical component. It may be provided in the form of a light control groove that can scatter or reflect light between the original axis and the paraxial axis.
또한, 상기 광 제어 수단인 광제어막과 광제어홈은 도너츠 형상 또는 4각형 또는 그 이상의 다각형의 형상을 가질수도 있다. 또한 바람직하게는 상기 광제어홈은 입사된 광선이 산란에 됨에 있어서 광진행측에 나란하지 않은 방향으로 반사시킬 수 있도록 그 바닥면이 광진행축에 수직이 아닌 소정각도 경사지게 또는 구면형으로 가공됨이 바람직하다.In addition, the light control film and the light control groove which is the light control means may have a donut shape or a quadrangle shape or a polygon shape. Also preferably, the light control groove is processed to be inclined or spherical at a predetermined angle, not perpendicular to the optical axis of propagation, so that the incident light beams may be reflected in a direction that is not parallel to the optical advancing side in scattering. This is preferable.
한편 상기 본 발명 광픽업 장치에 있어서, 상기 광검출기는 두꺼운 디스크로 부터 반사된 근축영역의 광에 대응함과 동시에 얇은 디스크로 부터 반사된 광의 근축영역과 원축영역의 공에 대응하는 크기와 광검지영역을 가지도록 하여 얇은 디스크를 사용할 때에는 근축 영역의 광만을 검출할 수 있도록 하고, 그리고 얇은 디스크를 사용할 때에는 근축을 포함하는 원축 영역의 광을 함께 검출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the optical pickup device of the present invention, the photodetector corresponds to the light in the paraxial region reflected from the thick disk and at the same time the size and the photodetection region corresponding to the ball of the paraxial region and the circular region of the light reflected from the thin disk. When using a thin disk, only light in the paraxial region can be detected, and when using a thin disk, the light in the circular axis region including the paraxial axis can be detected together.
더욱 바람직하게는 상기 광검출기는 다수 분할될 중앙 영역과, 그리고 상기 제1광검지영역을 애워싸는 다수 분할된 제2광검지영역으로 구분되도록 하는 것이 바람직하다. 이때에 상기 제1광검지영역은, 두꺼운 디스크로 부터 반사된 근축영역의 광에 대응함과 동시에 얇은 디스크로 부터 반사된 광의 근축영역과 원축영역의 광에 대응하는 크기의 광검지영역을 가지도록 하여 두꺼운 디스크를 사용할 때에는 근축 영역의 광만을 검출할 수 있도록 하고, 그리고 얇은 디스크를 사용할 때에는 근축을 포함하는 원축 영역의 광을 함께 검출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제2광검지영역은 근축 바깥의 광, 축 원축의 광을 디스크과 대물렌즈가 거리에 따라 수광할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.More preferably, the photodetector is divided into a central region to be divided into a plurality of parts and a second divided photodetection area surrounding the first photodetection area. At this time, the first optical detection region has a light detection region having a size corresponding to the light of the paraxial region and the circular axis region of the light reflected from the thin disk and at the same time as the light of the paraxial region reflected from the thick disk. When using a thick disk, it is preferable to be able to detect only the light in the paraxial region, and when using a thin disk so that the light in the circular axis region including the paraxial can be detected together. In addition, the second optical detection region is preferably such that the disk and the objective lens can receive the light outside the paraxial axis and the light on the axial axis along the distance.
특히, 상기 광검출기의 제1광검지영역과 이를 에워싸는 제2광검지영역은 전체적으로 상하좌우 대칭형을 이루도록 하는 것이 바람직하고, 특히 각 영역은 상하좌우 대칭적으로 4분할되는 것이 가장 바람직하다.In particular, it is preferable that the first photodetection area of the photodetector and the second photodetection area surrounding the photodetector form an overall symmetrical shape. In particular, each area is most preferably divided into four symmetrically.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 렌즈 장치의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the lens device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 광검출기로 향하는 광진행 중심축 주위. 즉 근축과, 근축으로부터 먼 원측 사이의 중간 영역의 광, 즉 구면수차 성분이 많은 광을 차단 또는 차폐하도록 함으로써 광검출기에 구면수차 성분이 적은 광만이 도달되도록 한다. 이와 같이 함으로써 포커스 신호를 안정화시킬 수 있게 되어 두께가 다른 디스크, 예를 들어 1.2㎜의 CD 나 현재 개발 도상에 있는 0.6㎜의 DVD(Digital Video Disc)의 겸용이 가능한 디스크 드라이브를 용이하고 저렴한 가격으로 마련할 수 있게 된다.The present invention is around a central axis of light traveling towards the photodetector. That is, by blocking or shielding light in the intermediate region between the paraxial axis and the far side away from the paraxial axis, that is, the light having a large amount of spherical aberration components, only the light having a small amount of spherical aberration components is reached by the photodetector. In this way, the focus signal can be stabilized, and a disc drive capable of combining discs of different thicknesses, for example, a 1.2 mm CD or a 0.6 mm DVD (Digital Video Disc) currently in development, can be easily and at a low cost. You can prepare.
제3도는 본 발명에 따른 광픽업의 개략적인 전체 구조도로서, 얇은 디스크(SD)와 두꺼운 디스크(CD)에 대해 광의 집속상태를 비교할 수 있도록 작성되어 있다.FIG. 3 is a schematic overall structure diagram of an optical pickup according to the present invention, and is prepared to compare the focused state of light with respect to a thin disk SD and a thick disk CD.
제4도에 있어서, 도면 번호 300a 는 비교적 얇은 정보 기록 및 재생매체, 예를 들어 0.6㎜의 두께를 가지는 디스크, 300b는 비교적 두꺼운, 예를 들어 1.2㎜의 두께를 가지는 디스크이다. 상기 디스크(300a,300b)의 정면에 일반적인 형상의 대물렌즈(200)가 위치한다. 상기 대물렌즈(200)를 소정의 유효직경을 가지는 것으로 상기 광원(900)으로 부터의 입사광(400)을 디스크(300a,300b)에 접속 또는 디스크(300a,300b)로부터 반사된 광을 받아들인다. 상기 대물렌즈(200)의 후방에는 1/4파장판(500)이 마련되어 있고, 이 1/4파장판(500)과 광원(900)에 인접한 콜리메이팅 렌즈(600)의 사이에 빔스프리터(700)이 위치해 있다.In Fig. 4, reference numeral 300a denotes a relatively thin information recording and reproducing medium, for example, a disk having a thickness of 0.6 mm, and 300b is a disk having a relatively thick thickness, for example, 1.2 mm. The objective lens 200 having a general shape is located in front of the disks 300a and 300b. The objective lens 200 has a predetermined effective diameter to connect the incident light 400 from the light source 900 to the disks 300a and 300b or to receive the light reflected from the disks 300a and 300b. A quarter wave plate 500 is provided at the rear of the objective lens 200, and the beam splitter 700 is disposed between the quarter wave plate 500 and the collimating lens 600 adjacent to the light source 900. ) Is located.
빔스프리터(700)로 부터 반사빔 진행 경로 상에는 집속렌즈(800)과 본 발명을 특징지우는 광제어부재(810), 그리고 광검출기(820)이 위치한다.The focusing lens 800, the light control member 810, and the photodetector 820, which characterize the present invention, are positioned on the path of the reflected beam from the beam splitter 700.
상기 광검출기(820)는 광자기디스크 판단 회로(830)에 전기적으로 접속되고, 광자기 판단회로(830)는 광자기신호를 얻기 위한 자동증폴회로(841)와 합산회로(842)에 접속된다.The photodetector 820 is electrically connected to the magneto-optical disc determination circuit 830, and the magneto-optical determination circuit 830 is connected to the automatic amplification circuit 841 and the summation circuit 842 for obtaining the magneto-optical signal. .
위와 같은 구조의 본 발명 광픽업장치에 있어서, 상기 광제어부재(810)는 투명한 소재로 이루어지며, 그 표면에 이를 통과하여 광검출기(820)로 향하는 광 중, 구면수차 성분이 많은 근축과 원축 사이 중간 영역의 광을 흡수, 산란, 반사하는 광제어막(811)을 구비한다.In the optical pickup device of the present invention having the above structure, the light control member 810 is made of a transparent material, and the paraxial and circular axis with a lot of spherical aberration component among the light passing through the surface to the photodetector 820 The light control film 811 which absorbs, scatters, and reflects the light of the intermediate region is provided.
즉, 상기 광제어막(811)은 제5도에 도시된 바와 같이, 입사광 중 근축광과 원축광 간의 중간영역의 광을 차단한다. 따라서, 광검출기에는 근축광과 원축광 만이 도달되게 된다. 이와 같이 중간영역의 광을 차단하는 상기 광제어막(811)은 도너츠형, 사각 테두리형, 다각 테두리형 등의 다양한 형상을 가질 수 있으며, 그 형태에 있어서도 코팅막의 형태 또는 물리적 가공부위에 의한 광진행 차단구조물 등에 의해 제공될 수 있는데, 이하 광제어막(811)은 포괄적인 의미로 사용된다.That is, as shown in FIG. 5, the light control film 811 blocks light in the intermediate region between the paraxial and circular axes of the incident light. Therefore, only paraxial and circular luminescence reaches the photodetector. As such, the light control film 811 for blocking the light in the intermediate region may have various shapes such as a donut type, a square edge shape, and a polygonal edge shape. The light control layer 811 may be used in a generic sense.
상기 광검출기는 다음과 같은 구조적 특징을 가진다.The photodetector has the following structural features.
상기 광검출기(820)는 전체적으로 마름모형을 이루고 있고, 그 중앙에 4분할된 마름모형 제1광검지영역(821)이 위치하고, 그 주위에 4분할된 제3광검지영역(822)이 마련된다. 제1광검지영역(821)은 네개의 마름모형 광검지요소(A1, B1, C1, D1)를 구비하고, 제2광검지영역(822)은 네개의 L형 광검지요소(A2, B2, C2, D2)를 구비한다.The photodetector 820 has a rhombus shape as a whole, and a quadrangular first photodetection area 821 is positioned at the center thereof, and a third photodetection area 822 divided into four is provided around the photodetector 820. . The first photodetection area 821 has four rhombic photodetection elements A1, B1, C1, D1, and the second photodetection area 822 has four L-type photodetection elements A2, B2, C2, D2).
상기 제1광검지영역(821)은 얇은 두께의 디스크에 대물렌즈가 포커스 위치에 있을 때, 상기 광제어막의 내측을 통과한 빛에 의한 영역이 내접하는 정도의 크기를 가지도록 하며, 그리고 이때에 제2광검지영역(822)은 광제어막의 외측으로 입사한 빛 모두를 수광할 수 있는 정도가 된다.The first optical detection region 821 has a size such that when the objective lens is in a focus position on a thin disk, the region by the light passing through the inside of the light control film is inscribed. The second light detection region 822 is such that it can receive all light incident to the outside of the light control film.
이를 보다 이해하기 쉽기 위하여 제7도 내지 12도를 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIGS. 7 to 12 for easier understanding.
제7도는 얇은 디스크에 대물렌즈가 정확한 포커스 위치에 있을 때의 광분포를 보인다. 광제어막의 내측을 통과한 근축의 광 분포는 제1광검지영역에 내접하고, 광제어막의 외축을 통과한 빛은 제2광검지영역에만 좁은 폭으로 분포한다.Figure 7 shows the light distribution when the objective lens is in the correct focus position on a thin disk. The light distribution of the paraxial axis passing through the inner side of the light control film is inscribed in the first light detecting region, and the light passing through the outer axis of the light control film is distributed in a narrow width only in the second light detecting region.
제8도는 얇은 디스크에 대물렌즈가 포커스 우치보다 떨어져 있을 때의 광분포를 보인다. 이때에는 도시된 바와 같이 광분포는 횡방향으로 누워있어서, 수평방향의 수광요소(B2,B1,D1,D2)에 걸쳐서 분포되어 있다.FIG. 8 shows the light distribution when the objective lens is farther away from the focus space on the thin disk. At this time, as shown, the light distribution lies in the transverse direction and is distributed over the light receiving elements B2, B1, D1, and D2 in the horizontal direction.
제9도는 얇은 디스크에 대물렌즈가 포커스 위치보다 가까워져 있을 때의 광분포이다. 이경우에는 도시된 바와 같이 공분포가 수직방향으로 세워져 있어서 수직방향의 수광요소(A2, A1, C1, C2)에 걸쳐서 광분포 영역이 형성되어 있다.9 is a light distribution when the objective lens is closer to the focus position than the thin disk. In this case, as shown, the co-distribution is erected in the vertical direction so that the light distribution region is formed over the light receiving elements A2, A1, C1, and C2 in the vertical direction.
한편, 제10도는 두꺼운 디스크에 대물렌즈가 정확한 포커스 위치에 있을 때의 광분포를 보인다. 광제어막의 내축을 통과한 근축의 광 분포 영역은 역시 얇은 디스크의 경우에서의 마찬 가지로 제1광검지영역에 내접하고, 광제어막의 외축을 통과한 빛은 제2광검지영역에 넓은 폭으로 분포하여, 제2광검지 영역이 광제어막의 외측을 통과한 광분포영역에 내접하는 형태가 된다.On the other hand, Fig. 10 shows the light distribution when the objective lens is in the correct focus position on the thick disk. The light distribution area of the paraxial axis passing through the inner axis of the light control film is also inscribed in the first optical detection area as in the case of a thin disk, and the light passing through the outer axis of the light control film has a wide width in the second optical detection area. The second photodetection area is inscribed to the light distribution area passing through the outside of the light control film.
제11도는 두꺼운 디스크에 대물렌즈가 포커스 위치보다 떨어져 있을 때의 광분포를 보인다. 이때에는 도시된 바와 같이 광분포는 횡방향으로 누워있어서, 수평방향의 수광요소(B2, B1, D1, D2)에 걸쳐서 분포되어 있다. 이때에도 역시 광제어막의 내축을 통과한 빛은 제1광검지영역에 분포되고, 단지 광제어막의 외축을 통과한 빛은 제2광검지영역을 수평방향으로 훨씬 넓게 분포되어 있다.11 shows the light distribution when the objective lens is farther from the focus position on the thick disk. At this time, as shown, the light distribution lies in the horizontal direction and is distributed over the light receiving elements B2, B1, D1, and D2 in the horizontal direction. At this time, the light passing through the inner axis of the light control film is also distributed in the first light detecting region, and only the light passing through the outer axis of the light control film is much wider in the horizontal direction.
제12도는 두꺼운 디스크에 대물렌즈가 포커스 위치보다 가까워져 있을 때의 광분포이다. 이 경우에는 제11도의 경우와는 달리 광분포가 수직방향으로 세워져 있어서 수직방향의 수광요소(A2, A1, C1, C2)에 걸쳐서 광분포 영역이 형성되어 있다. 그러나 이때에도 역시 광제어막의 내축을 통과한 빛은 제1광검지영역에 분포하게 된다.FIG. 12 shows light distribution when the objective lens is closer to the focus position than the thick disk. In this case, unlike in the case of FIG. 11, the light distribution is erected in the vertical direction, so that the light distribution region is formed over the light receiving elements A2, A1, C1, and C2 in the vertical direction. However, also at this time, the light passing through the inner axis of the light control film is distributed in the first light detecting region.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 상기 제1광검지영역에는 항상 광제어막의 내축을 통과한 빛, 즉 구면 수차 성분이 적은 근축광만이 도달한다.According to the present invention as described above, only the light passing through the inner axis of the light control film, that is, the paraxial light having a small spherical aberration component, reaches the first optical detection region.
본 발명의 광픽업을 구동함에 있어서, 얇은 두께의 디스크로부터 정보를 재생하거나 기록하는 경우에는 제1광검지영역과 제2광검지영역으로 부터의 검출신호를 모두 사용하며, 두꺼운 디스크로부터 정보를 재생하거나 기록하는 경우에 있어서는, 제1광검지영역으로부터 발생된 검출신호만을 사용하도록 한다.In driving the optical pickup of the present invention, when reproducing or recording information from a thin disk, both detection signals from the first optical detection area and the second optical detection area are used, and information is reproduced from the thick disk. Or recording, only the detection signal generated from the first optical detection area is used.
제13도는 두꺼운 디스크에 대하여, 본 발명을 특징지우는 광제어막을 사용하고 제1광검지영역으로부터 만의 검출신호에 의한 포커스 신호와, 광제어막을 사용하지 않고 그리고 제1광검지영역과 제2광검지영역으로 부터의 모든 검출신호에 의한 포커스 신호를 비교한 곡선이다. 여기에서 사용된 광검출기의 제1광검지영역의 폭은 90마이크로미터로 하고 제1광검지영역을 포함하는 제2광검지영역의 폭은 160마이크로미터로 하였다. 이에 의하면, 도시된 바와 같이, 두꺼운 디스크를 사용할 시, 광제어막을 적용하고, 그리고 제1광검지영역을 사용한 경우가 제1광검지영역과 제2광검지영역 모두를 사용하는 것에 비해 안정된 포커스 신호를 얻을 수 있다. 또한 이러한 본 발명에 있어서는 두꺼운 디스크를 적용할 시 제2광검지영역에 구면수차가 큰 원축광선이 크게 분포되도록 함으로써 포커스 신호를 증가시키고 포커스 방향에 대한 대칭성을 유지시킬 수 있게 된다.FIG. 13 shows, for a thick disk, a focus signal by a detection signal only from the first optical detection region using a light control film characterizing the present invention, without using the light control film, and without the first light detection area and the second light detection. It is a curve comparing focus signals by all detection signals from an area. The width of the first photodetection area of the photodetector used here was 90 micrometers and the width of the second photodetection area including the first photodetection area was 160 micrometers. As a result, as shown, when the thick disk is used, the light control film is applied, and the use of the first light detection area is more stable than the use of both the first light detection area and the second light detection area. Can be obtained. In the present invention, when the thick disk is applied, the circular axis of the spherical aberration having the large spherical aberration is largely distributed in the second optical detection region, thereby increasing the focus signal and maintaining symmetry with respect to the focus direction.
이상과 같이 본 발명에 의한 광픽업 장치는 광제어막과 8분할된 광검출기를 적용함으로써, 두 개의 다른 두께의 디스크로 부터 정보를 읽어 내기 위하여, 두꺼운 디스크로 부터 정보를 읽은 때에는 광검출기에 근축 영역의 광 만이 도달되고, 그리고 얇은 디스크로 부터 정보를 읽을 때에는 근축과 원축 영역의 빛이 모두 도달될 수 있도록 설계된 광검출기를 적용한다. 따라서, 광검출기에 의해 두께가 두꺼운 디스크를 사용할때에는 근축영역의 광에 대응하는 신호를 얻고, 얇은 디스크를 사용할때에는 모든 영역, 즉 근축과 원축영역의 광에 대응하는 상대적으로 높은 신호를 얻는다.As described above, the optical pick-up apparatus according to the present invention is applied to the photodetector to read information from two different thickness disks by applying an optical control film and an eight-segment photodetector. Only the light in the area is reached, and when reading information from a thin disk, a photodetector designed to reach the light in both the paraxial and axial areas is applied. Therefore, when a thick disk is used by a photodetector, a signal corresponding to light in the paraxial region is obtained, and when a thin disk is used, a relatively high signal corresponding to light in all regions, namely, paraxial and circular axis regions, is obtained.
이상과 같은 본 발명 렌즈 장치는 홀로그램 렌즈를 적용한 종래 렌즈 장치에 비해 여러 측면에서 유리하다. 즉, 종래 렌즈 장치는 가공이 어렵고 따라서 제작 단가가 높은 홀로그램 렌즈를 사용하는데 반해, 본 발명의 광픽업 장치는 매우 간단하고 제작이 용이한 광 차단 또는 산란 수단, 구체적으로 투명 부재에 광 제어막을 적용한다. 또한 광이용 효율면에 있어서 본 발명의 장치는 종래 장치에 비해 높다. 이는 본 발명 장치가 종래 장치와 같이 홀로그램 렌즈에 의해 광을 분리하지 않고 그대로 사용하기 때문이다. 또한 디스크 종류를 구분할 수 있는 신호를 얻을 수 있기 때문에 별도의 수단이 불필요하다.The lens device of the present invention as described above is advantageous in various aspects compared to the conventional lens device to which the hologram lens is applied. That is, the conventional lens device is difficult to process and therefore uses a high-cost holographic lens, whereas the optical pickup device of the present invention is very simple and easy to manufacture light blocking or scattering means, specifically, applying a light control film to a transparent member do. In addition, in terms of light utilization efficiency, the apparatus of the present invention is higher than the conventional apparatus. This is because the apparatus of the present invention uses the hologram lens as it is without separating the light as in the conventional apparatus. In addition, since a signal capable of distinguishing disc types can be obtained, no additional means is required.
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