KR100219605B1 - 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

광원에서 출사된 광의 법정형 및 비점격차를 보정할 수 있도록 된 광픽업장치가 개시되어 있다.

이 개시된 광 픽업장치는 레이저 광을 출사하는 광원과; 광축상에 배치되어 입사광의 입사방향에 따라 그 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과: 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속하는 대물렌즈와: 광경로변환수단과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 기록매체로 향하는 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅렌즈와: 광원과 콜리메이팅렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 광원에서 출사된 발산하는 타원광을 원형 광으로 바꾸어주는 법정형수단과: 법정형수단과, 콜리메이팅렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 법정형수단을 통해 정형된 빔의 비점격차를 보정하는 비점격차보정수단과: 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 정보 및 오차신호를 검출하는 광검출기:를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

광픽업장치

제1도는 일반적인 광픽업장치의 광학적 구성을 보인 도면.

제2도는 제1도의 광원으로 채용된 모서리 발광 레이저 다이오드를 나타낸 개략적인 사시도.

제3도(a)(b)는 레이저 비점격차 보상을 위해 종래의 광 픽업장치에 채용된 제1 및 제2실린드리컬렌즈를 나타낸 도면으로서, 제13도(a)는 Y축 방향에서 본 단면도이고, 제3도(b)는 X축 방향에서 본 단면도.

제4도는 레이저 비점격차 보상을 위해 종래의 광픽업장치에 채용된 제1 및 제2프리즘을 나타낸 개략도.

제5도와 제6도는 본 발명의 제1실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 구성을 나타낸 도면으로서, 제5도는 Y축 방향에서 본 도면이고, 제6도는 X축 방향에서 본 도면.

제7도와 제8도는 본 발명의 제2실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 구성을 나타낸 도면으로서, 제7도는 Y축 방향에서 본 도면이고, 제8도는 X축 방향에서 본 도면.

제9도와 제10도는 본 발명의 제3실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 구성을 나타낸 도면으로서, 제9도는 Y축 방향에서 본 도면이고, 제10도는 X축 방향에서 본 도면.

제11도와 제12도는 본 발명의 제4실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 구성을 나타낸 도면으로서, 제11도는 Y축 방향에서 본 단면도이고, 제12도는 X축 방향에서 본 도면.

제13도와 제14도는 본 발명의 제5실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 구성을 나타낸 도면으로서, 제13도는 Y축 방향에서 본 단면도이고, 제14도는 X축 방향에서 본 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 기록매체 110 : 원

120 : 빔정형수단 130 : 비점격차보정 수단

140 : 광경로변환수단 141 : 편광빔 스프리터

142 : 1/4파장판 150 : 콜리메이팅 렌즈

160 : 대물렌즈 170 : 센서렌즈

180 : 광검출기

본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로서, 광원에서 출사된 광을 원형화시키고 광의 비점격차를 보정할 수 있는 광픽업장치에 관한 것이다.

레이저 광을 이용하여 기록매체에 정보를 기록 및 또는 재생하는 일반적인 광픽업장치는, 제1도에 도시된 바와 같이, 레이저광을 생성 출사하는 광원(10)과, 이 광원(10)에서 출사된 광을 평행광으로 바꾸어주는 콜리메이팅렌즈(20)와, 입사광의 진행 경로를 선택적으로 변환시키는 광경로변환수단(30)과, 기록매체(1)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 기록매체(1)로부터 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기(60)를 포함한다. 또한, 비점수차법(astigmatism method)에 의해 포커스 오차신호를 검출하기 위해 광경로변환수단(30)과 광검출기(60) 사이의 광경로 상에는 센서렌즈(50)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광원(10)으로 소형 경량인 모서리 발광 레이저 다이오드가 채용된다.

그러나, 모서리 발광 레이저 다이오드는 제2도에 도시된 바와 같이, 그 활성층(11)에서 출사되는 출사광의 형태가 타원형이다. 이것은 출사되는 레이저광의 시발점(12a)(12b)의 위치가 다른 것에 기인하는데, 이와 같은 시발점(12a)(12b) 사이의 거리차(ΔZ)는 비점격차로 정의된다.

이 레이저광이 타원형이기 때문에, 원형인 대물렌즈(40)를 투과하면 광손실이 생겨 광효율이 떨어진다. 따라서, 상기 광 픽업장치의 광 효율을 높이기 위해서는 광을 원형화시키고, 광의 비점격차를 보상하는 것이 필수적이다.

레이저 광의 비점격차를 보상하기 위한 종래의 광픽업장치는 제3도(가)(나)에 도시된 바와 같이, 초점거리가 서로 다른 한 쌍의 제1 및 제2실린드리컬렌즈(71)(72)를 콜리메이팅 렌즈 (20) (제 1도 참조 )와 광경로변환수단(30) 사이의 광경로 상에 채용한다. 여기서, 제3도(가)는 활성층(11)(제2도 참조) 상부, 즉 Y축 방향에서 본 제1 및 제2실린드리컬 렌즈(71)(72)를 나타낸 도면이고, 제3도(나)는 활성층(11)의 측면, 즉 X축 방향에서 본 제1 및 제2실린드리컬렌즈(71)(72)를 나타낸 도면이다.

X축 방향에서 제1실린드리컬렌즈(71)의 초점거리를 f1이라 하고, 제2실린드리컬렌즈(72)의 초점거리를 f2라 하면, 제2실린드리컬렌즈(72)를 통과한 광의 직경 항은 입사되는 광의 직경Wo에 대해 다음과 같이 정의된다.

따라서, 제1 및 제2실린드리컬렌즈(71)(72)에 의해 X축 방향 빔의 직경을 조절하여 Y축 방향의 빔의 직경과 맞출 수 있다.

그러나, 이와 같이 실린드리컬렌즈(71)(72)를 채용하여 비점격차를 보상하는 방법은 파면수차가 우수한 렌즈의 제작과 광축조정이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 콜리메이팅렌즈와 대물렌즈 사이에 실린드리컬렌즈를 설치하기 위한 공간이 필요하므로 광 픽업장치의 소형화에 한계가 있다.

비점격차를 보상하는 종래의 또 다른 광픽업장치는 콜리메이팅렌즈(20)(제1도 참조)와 광경로변환수단(30) 사이에 제4도에 도시된 바와 같이 제1 및 제2프리즘(81)(82)을 더 구비한다. 제1프리즘(sl)에서 입사광의 각을 θt라 하고, 출사광의 각을 θo라 할 때, 제1프리즘(81)을 통과한 출사광의 직경(Wo)은 입사광의 직경(Wi)에 대해 다음과 같이 정의된다.

따라서, 광원에서 출사된 광의 비점격차를 보상할 수 있다. 상기 제2프리즘(82)은 상기 제1프리즘(81)에 의해 꺾인 광축을 원래 방향으로 바로 잡아주는 역할을 한다.

그러나, 상기 광픽업장치는 광원(10)(제1도)과 광경로변찬수단(30) 사이에 콜레메이팅렌즈(20)와 두 개의 프리즘(81)(82)이 설치되므로, 광 픽업장치의 소형화가 어렵고, 광로의 틸트(tilt) 또는 시프트(shift)가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 레이저 광을 원형화시키고 광의 비점격차를 보정함과 동시에 제품의 소형화를 꾀할 수 있는 광 픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광픽업장치는 광원으로부터 출사된 타원광을 원형 광으로 바꾸는 법정형수단과 광의 비점격차를 보상하는 비점수차 렌즈를 구비한다. 상기 광 픽업장치의 광원으로부터 출사된 레이저 광은 광경로변환수단에 의해 경로가 변환되고 콜리메이팅렌즈에 의해 평행광으로 변환된 후, 상기 광경로변환수단과 기록매체 사이에 설치된 대물렌즈에 의해 기록매체 상에 접속되고, 상기 기록매체에서 반사된 광은 광 검출기에 의해 수광되어 정보 및 오차신호가 검출된다. 상기 광원과 상기 콜리메이팅렌즈 사이의 광경로 상에는 상기 광원에서 출사된 타원광을 원형 광으로 바꾸는 법정형수단이 설치되는데, 상기 법정형수단은 바람직하게 실린드리컬렌즈이다. 또한, 상기 실린드리컬렌즈는 상기 콜리메이팅렌즈와 일체로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 법정형수단은, 상기 광원과 상기 광경로변환수단 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 광원으로부터의 입사광이 굴절되도록 그 입사면이 상기 광원에 대해 기울어지게 형성되고, 그 출사면이 광축과 수직이 되게 형성된 프리즘이다. 이 경우, 광픽업장치는 상기 프리즘을 통과한 광의 광축이 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축과 나란하도록 상기 프리즘과 상기 광원 사이에 설치된 보조프리즘을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 비점격차 보정수단은 상기 법정형수단과 상기 콜리메이팅렌즈 사이의 광경로 상에 배치되는데, 이러한 비점격차 보정수단은 비점수차렌즈인 것이 바람직하다. 상기 비점수차렌즈는 상기 실린드리컬렌즈를 통과한 광중 일 방향의 광은 직진통과시키고, 다른 방향의 광은 발산시키는 오목형 렌즈인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 레이저 광의 원형화와 비점격차 보상을 통해 광효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 광 픽업장치를 상세히 설명한다.

제5도와 제6도는 본 발명의 제1실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략도이다. 도시된 바와 같이, 광픽업장치는 광원(110)과, 광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단(140)과, 기록매체(100)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 수렴시키는 대물렌즈(160)와, 상기 기록매체(100)로 향하는 광을 평행광으로 바꾸는 콜리메이팅렌즈(150)와, 상기 기록매체(100)에서 반사되고 상기 광경로변환수단(140)을 경유한 광을 수장하는 광검출기(180)와, 광원(110)에서 출사된 타원광을 원형 광으로 변환하는 빔정형수단(120)과,원형화된 빔의 비점격차를 보정하기 위한 비점수차렌즈(131)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(110)은 제2도에 도시된 바와 같은 모서리 발광 레이저 다이오드이다. 상기 광경로변환수단(140)은 상기 광원(110)과 상기 대물렌즈(160) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 광원(110)으로부터 입사되는 광은 기록매체(100) 쪽으로 향하도록 하고, 상기 기록매체(100)로부터 입사되는 광은 상기 광검출기(180) 쪽으로 향하도록 안내한다.

또한, 상기 광경로변환수단(140)은 편광성분에 따라 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광빔스프리터(141)와, 입사광의 위상을 지연시키는 위상지연판(142)을 포함한다. 상기 편광 빔스프리터(141)는 입사광 중 일 편광방향의 광은 투과시키고 나머지 편광방향의 광은 반사시킨다. 상기 위상지연만(142)은 입사하는 광의 위상을 90°지연시키는 1/4파장판인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 광원(110)에서 출사된 광과 편광빔스프리터(140)의 편광방향을 일치시키면, 상기 광원(110)에서 출사된 광은 거의 광손실 없이 상기 편광빔스프리터 (140), 대물렌즈(160) 및 기록매체(100)를 경유하여 상기 광검출기(180)에 도달할 수 있다.

또한, 상기 광경로변환수단(140)으로는 입사광을 소정 광량비에 따라 분할하여 투과 및 반사시키는 빔스프리터를 채용할 수 있다.

상기 콜리메이팅렌즈(150)는 상기 광경로변환수단(140)과 대물렌즈(160) 사이에 배치되며, 상기 광원(110)으로부터 입사되는 광을 평행광으로 바꾸어 준다.

상기 법정형수단(120)으로는 실린드리컬렌즈(121)를 채용할 수 있다. 이 채용된 실린드리컬렌즈(121)는, 제5도에 도시된 바와 같이 Y축 방향에서 본 단면은 볼록렌즈의 형상이고, 제6도에 도시된 바와 같이 X축 방향에서 본 단면은 직사각형인 일방향 볼록렌즈이다. 따라서, 상기 광원(110)으로부터 출사된 광은 상기 실린드리컬렌즈(121)를 통과하면서 X축 방향에 대해서는 수렴되고, Y축 방향에 대해서는 수렴없이 통과된다. 따라서, 상기 광원(110)에서 출사된 타원형상의 광은 상기 실린드리컬렌즈(121)를 통과하면서 원형 광으로 보정된다. 그러나, 상기 원형광의 X축방향과 Y축 방향에 대한 초점 위치는 서로 틀리므로, 상기 실린드리컬렌즈(121)를 통과한 원형광은 여전히 비점격차가 존재하여 상기 기록매체(100)에 타원 형상으로 맺힌다. 이러한 것은 상기 실린드리컬렌즈(121)와 광경로변환수단(140) 사이의 광축상에 배치된 비점격차보정수단(130), 예를 들어 비점수차렌즈(131)에 의해 보정될 수 있다. 상기 비점수차렌즈(131)는 제5도에 도시된 바와 같이 Y축 방향에서 본 단면은 오목하고, 제6도에 도시된 바와 같이 X축 방향에서 본 단면은 직사각형인 일방향 오목렌즈이므로, X축 방향에 대해서는 입사광을 발산시키고, Y축 방향에 대해서는 직진 통과시킨다.

또한, 비점수차방식을 이용하여 상기 광검출기(180)에서 포커스오차신호를 검출하기 위하여, 상기 광경로변환수단(단0)과 상기 광검출기(180) 사이의 광경로 상에 센서렌즈(170)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 광검출기 (180)는 각각 독립적으로 광을 수광하여 전기신호로 변환할 수 있도록 된 다수의 분할 판으로 이루어진다. 이 광검출기(180)는 널리 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 구성이 제7도 및 제8도에 나타나 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다. 본 실시예의 광픽업장치에 따르면, 비점수차렌즈(132)와 콜리메이팅렌즈(150)가 일체로 형성되어 있다. 따라서, 광학부품수를 줄여 광 픽업장치의 소형화가 용이하다. 상기 비점수차렌즈(132)의 입사면은 제7도에 도시된 바와 같이 Y축 방향에서 본 형상은 오목하므로 X축 방향의 입사광은 발산시키고, 제8도에 도시된 바와 같이 상기 X축 방향에서 본 형상은 평 평하므로 Y축 방향으로의 광은 직진 통과시킨다.

제9도와 제10도는 본 발명의 제3실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략도이다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다 본 실시예의 특징에 따르면, 빔정형수단(120)으로 프리즘(123)을 채용한다. 상기 프리즘(123)은 광원(110)과 광경로변환수단(140) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 광원(110)쪽에서 입사되는 광이 굴절되도록 그 입사면이 상기 광원(110)에 대해 기울어져 있으며, 그 출사면이 광측에 수직이 되도록 형성되어 입사되는 타원광을 원형 광으로 바꾸어준다. 즉, 상기 프리즘(123)은 제9도에 도시된 바와 같이 Y축 방향에서 본 단면은 광원(110)쪽에 경사가 진 직각삼각형 형상을 하여 X축방향으로는 입사광의 형상을 바꾸어 주고, 제10도에 도시된 바와 같이, 상기 X축 방향에서 본 단면은 직사각형이므로 Y축방향으로는 입사광을 직진 통과시킨다.

제11도와 제12도는 본 발명의 제4실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략도이다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다. 본 실시 예에 따르면, 비점수차렌즈(132)는 제11도 및 제12도에 도시된 바와 같이, 콜리메이팅렌즈(150)와 일체로 형성된다.

또한, 광원(110)과 광경로변환수단(140) 사이의 광경로 상에 제9도 및 제10도에서와 같은 프리즘(123)이 배치된다.

제13도와 제14도는 본 발명의 제5실시 예에 따른 광 픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략도이다 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

본 실시예의 광픽업장치는 광원(110)과 프리즘(123) 사이에 설치된 보조프리즘(125)을 더 포함한다. 상기 보조프리즘(125)은 상기 광원(110)에서 출사된 광의 광측과, 프리즘(123)을 통과한 후 기록매체(100)로 향하는 광의 광축이 서로 나란하도록 만든다. 상기 보조프리즘(125)의 입사면은 상기 광원(110)에 대해 기울어져 있으며, 그 출사면은 상기 보조프리즘(125)을 통과한 광의 광축에 수직이 되도록 한다.

이와 같이, 구비된 광픽업장치는 비점격차 보정 및 빔의 원형화를 달성할 수 있어서, 광원에서 출사된 광의 효율을 높일 수 있다. 또한, 통상적으로 콜리메이팅렌즈를 상기 광경로변환수단과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치시킴으로써, 최적의 광학적 배치를 실현할 수 있어서 광 픽업장치를 소형화할 수 있고, 그 조립을 용이하게 할 수 있다.

Claims (5)

1. (정정 ) 레이저 광을 출사하는 광원과;

   광축상에 배치되어 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과;

   상기 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와:

   상기 광경로변환수단과 상기 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체로 향하는 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅렌즈와;

   상기 광원과 상기 콜리메이팅렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원에서 출사된 타원광을 원형광에 가깝게 정형하는 실린드리컬렌즈와;

   상기 콜리메이팅렌즈의 일측에 일체로 구비되어 광의 비점격차를 보정하는 비점수차렌즈와;

   상기 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 정보 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
2. (정정) 제1항에 있어서,

   상기 비점수차렌즈는 상기 실린드리컬렌즈를 통과한 광 중 일방향의 광은 직진통과시키고, 다른 방향의 광은 발산시키도록 된 오목형 실린드리컬렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
3. (정정) 레이저광을 출사하는 광원과;

   광축상에 배치되어 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과;

   상기 광경로변환수단과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와

   상기 광경로변환수단과 상기 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 기록매체로 향하는 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅렌즈와;

   상기 광원과 상기 광경로변환수단 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 광원의 광축에 대해 대해 기울어지게 형성되고, 그 출사면이 광축과 수직이 되게 형성된 프리즘과;

   상기 콜리메이팅렌즈의 일측에 일체로 형성되어, 광의 비점격차를 보정하는 비점수차렌즈와;

   상기 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 정보 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
4. (정정) 제3항에 있어서,

   상기 프리즘에서 출사되어 상기 기록매체로 향하는 광의 광축이 상기 광원에서 출사된 광의 광축과 나란하도록 상기 프리즘과 상기 광경로변환수단 사이에 설치된 보조프리즘이 더 포함된 것을 특징으로 하는 광픽업장치 .
5. (정정) 제3항에 있어서,

   상기 비점수차렌즈는 상기 프리즘을 통과한 광중 일 방향의 광은 직진 통과시키고, 다른 방향의 광은 발산시키도록 된 오목형 실린드리컬렌즈 인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.