KR100234249B1

KR100234249B1 - 광픽업용 2위치 결상 대물렌즈

Info

Publication number: KR100234249B1
Application number: KR1019950014928A
Authority: KR
Inventors: 이철우; 유장훈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1999-12-15
Also published as: JP3319686B2; JP2002245657A; KR970002955A; JPH08334690A; US5703862A; JP2002245656A

Abstract

0.6㎜ 디스크와 1.2㎜ 디스크에 공용될 수 있는 광픽업용 2위치결상 대물렌즈가 개시되어 있다. 그 2위치 결상 대물렌즈는 로드되는 디스크의 기록면에서의 광초점에 대한 수차가 보정된 것으로서, 그 입사면과 출사면의 적어도 한 면이 서로 다른 곡률반경으로 형성되는 제1곡률부와 제2곡률부를 가진다. 0.6㎜ 디스크에는 그 대물렌즈의 제1곡률부와 제2곡률부의 모든 영역을 경유하는 광이 집속되며, 1.2㎜ 디스크에 대하여는 대체로 그 제1곡률부의 영역을 경유하는 광이 이용된다. 이러한 2위치 결상 대물렌즈를 갖는 광픽업에 의하면, 광을 분할하지 않으므로 광효율을 최대한 이용하여 높은 신호대 잡음비로 신호를 재생할 수 있으며, 특히 기록과 재생이 가능한 것이다.

Description

2중 초점 광픽업

제1도는 종래의 2중 초점 광픽업의 광학적 구성을 나타내 보인 개략도.

제2도는 종래 2중 초점 광픽업의 두께 0.6㎜인 디스크에 대한 광로를 나타내 보인 개략도.

제3도는 종래 2중 초점 광픽업의 두께 1.2㎜인 디스크에 대한 광로를 나타내 보인 개략도.

제4도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 광학적 구성을 나타내 보인 개략도.

제5도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 2위치 결상 대물렌즈에 의한, 두께가 0.6㎜인 디스크에 대한 광로를 보인 개략도.

제6도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 2위치 결상 대물렌즈에 의한, 두께가 1.2㎜인 디스크에 대한 광로를 보인 개략도.

제7도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 2위치 결상 대물렌즈에 의한, 두께가 0.6㎜인 디스크에 대한 광스폿의 광강도분포를 보인 개략도.

제8도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 2위치 결상 대물렌즈에 의한, 두께가 1.2㎜인 디스크에 대한 광스폿의 광강도분포를 보인 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

21, 22 : 디스크 23 : 레이저 다이오드

24 : 하프미러 25 : 콜리메이팅렌즈

15 : 2위치 결상 대물렌즈 27 : 센서렌즈

28 : 광검출기 29 : 제1곡률부

30 : 제2곡률부

본 발명은 광디스크와 같은 광정보매체에 대하여 광학적으로 정보를 기록/재생하기 위한 광픽업에 관한 것으로서, 특히 두께가 다른 디스크에 대하여 각각 정보를 광학적으로 기록/재생할 수 있는 2중 초점 광픽업에 관한 것이다.

광기록매체로서 현재 널리 알려진 콤팩트 디스크는 그 기판 두께가 1.2㎜로 되어있다. 또한 최근에는 고밀도 저장용으로서 두께가 0.6㎜인 디스크도 출현하고 있다. 고밀도로 저장된 정보를 읽기 위하여는 광스폿의 크기를 줄여야 하는데, 이를 위해서는 단판장 광원과 개구수(numerical aperture ; NA)가 큰 대물렌즈의 사용이 필수적이다. 그러나 NA가 큰 렌즈는 디스크가 경사(tilt)진 경우에 그 디스크 기판의 수차에 대해 매우 불안정하므로, 재생시에 그 디스크 경사에 대한 엄격한 규제가 요구된다. 디스크 기판의 수차는 그 기판의 두께와 경사진 정도에 비례하여 증가하게 된다. 따라서 기판 두께를 가능한 얇게 하여 디스크 경사에 대한 허용오차를 크게함으로써 실용적인 고밀도 재생을 실현시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 두께가 다른 디스크의 출현에 따라, 사용자 입장에서는 그 두께가 다 른 디스크에 공용될 수 있는 광픽업을 요구하게 되었다. 이에 대하여 제1도에 도시된 바와 같은 0.6㎜ 디스크와 1.2㎜ 디스크를 위한 2중 초점 광픽업(dual focus optical pickup)이 문헌(International Symposium on Optical Memory : 1994년 5월)으로 통해 제안된 바 있다. 물론 그 문헌에 제안된 광픽업에 있어서는 디스크들의 두께 차이에 의한 구면수차가 보정되어 있는 것이다.

제1도에 있어서, 부호 1은 0.6㎜ 디스크를, 2는 1.2㎜ 디스크를 나타낸다. 실질적으로는 도시되지 않은 디스크 드라이브(disk drive)내에 그 디스크(1, 2)의 어느 하나가 로드(load)되는 것이다. 종래의 2중 초점 광픽업은 레이저 광을 발생하는 레이저 다이오드(laser diode ; 3), 광을 일부 반사시키고 일부 투과시키는 하프미러(half mirror ; 4), 이 하프미러(4)에서 디스크(1, 2)를 향하도록 반사되는 광을 평행하게 진행시키는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens ; 5), 이 콜리메이팅 렌즈(5)에 의한 평행광(collimated light)을 회절시키기 위한 홀로그램 렌즈(hologram lens ; 6), 이 홀로그램 렌즈(6)의 투과된 0차광(transmitted zero order light ; 7) 및 1차 회절광(first order diffracted light ; 8)을 상기한 디스크(1, 2)에 각각 집속하는 (focusing) 대물렌즈(9), 그리고 디스크(1, 2)의 반사광으로부터 신호를 검출하기 위하여 배치된 센서렌즈(sensor lens ; 10)와 광검출기(photo detector ; 11)로 구성되어 있다. 여기서 0.6㎜ 디스크(1)는 제2도에 보여진 바와 같이 홀로그램 렌즈(6)의 투과된 0차광(7)으로 읽혀지고, 1.2㎜ 디스크(2)는 제3도에 보여진 바와 같이 그 홀로그램 렌즈(6)의 1차 회절광(8)으로 읽혀진다. 인용된 문헌에 의하면, 상기한 홀로그램 렌즈(7)는 광효율의 저하를 막기위해 +1차 회절광과 -1차 회절광의 하나를 회절하도록 블레이징(blazing)된 것이다.

그러나 상기와 같은 홀로그램 렌즈를 갖는 2중 초점 광픽업에 있어서는, 그 홀로그램 렌즈에 의하여 입사광이 0차광과 1차 회절광으로 나뉘고 이중의 하나가 로드된 디스크의 신호를 읽는 데 이용되므로, 광효율이 매우 낮고 결과적으로 광검출기에 의한 재생신호의 신호대 잡음비(signal-to-noise rate)가 저하된다. 더욱이 로드된 디스크에는 결상위치가 다른 또다른 광스폿이 동시에 맺히게 되므로 그 또다른 광스폿의 광간섭으로 기록이 불가하며, 또한 그 또다른 광스폿 위치에서 반사한 후 광검출기에 수광되어 역시 원래의 재생광에 간섭되므로 깨끗한 재생신호와 정확한 초점위치 신호의 검출이 어려운 문제가 있는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 모두 해결하기 위하여 광을 회절시키지 않고 단일한 입사광을 두께가 다른 디스크에 집속하는 광픽업용 2위치 결상 대물렌즈를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원과, 그 광원으로부터 출사된 광을 집속하여 두께가 다른 디스크의 기록면에 각각 광스폿으로 결상시키기 위한 2중 초점 광집속수단과, 상기 디스크의 기록면에서 반사되어 오는 반사광을 수광하여 신호로 검출하기 위한 광검출기를 포함하는 2중 초점 광픽업에 있어서, 상기 2중초점 광집속수단은, 광입사면과 광출사면의 적어도 일면이 서로 다른 곡률반경을 가지는 제1곡률부와 제2곡률부로 형성된 대물렌즈인 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제4도는 발명에 따른 2위치 결상 대물렌즈를 갖는 2중 초점 광픽업을 보인다. 도면에서 부호 23은 레이저 광을 발생하는 레이저 다이오드, 24는 광을 일부반사시키고 일부 투과시키는 하프미러, 25는 하프미러(24)에서 디스크(21, 22)를 향하도록 반사되는 광을 평행하게 진행시키는 콜리메이팅 렌즈, 26은 콜리메이팅 렌즈(25)에 의한 평행광(collimated light)을 디스크(21) 또는 (22)에 광스폿을 형성하도록 집속하기 위한 2위치 결상 대물렌즈, 그리고 27과 28은 디스크(21, 22)의 반사광으로부터 신호를 검출하기 위하여 배치된 센서렌즈와 광검출기이다. 여기서 얇은 디스크(21)는 예컨대 0.6㎜ 디스크를, 두꺼운 디스크(22)는 예컨대 1.2㎜ 디스크를 나타낸다. 물론, 이들 디스크(21, 22) 중의 어느 하나가 도시되지 않은 드라이브 내에 장착되는 것이다.

상기한 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 2위치 결상 대물렌즈(26)는 제5도 및 제6도에 보인 바와 같이, 입사면과 출사면은 각각 다른 곡률반경으로 형성되는 제1곡률부(29)와 제2곡률부(30)로 구분되는 것으로서, 얇은 디스크(21)에 대하여는, 제5도에 나타낸 보인 바와 같이, 그 제1곡률부(29)와 제2곡률부(30)의 모든 영역을 경유하는 입사광을 소정거리 떨어진 그 디스크(21)의 기록면에 집속하며, 한편 두꺼운 디스크(22)에 대하여는, 제6도에 보인 바와 같이, 중심에서 제1곡률부(29) 부근의 영역을 지나는 입사광의 일부를 그 디스크(22)의 기록면에 집속한다.

이러한 본 발명에 따른 2중초점 광픽업의 2위치 결상 대물렌즈에 대한 바람직한 렌즈 데이타를, 0.6㎜ 디스크와 1.2㎜ 디스크에 공용하는 경우에 대하여 나타내면 다음과 같다.

*제1곡률부(29) :

직경 : 중심으로부터 2.4㎜까지

광축상의 두께 : 3.5㎜

굴절률 : 1.51

입사면 :

곡률반경 : 2.45㎜

원추상수 : -0.428

비구면 계수 : -0.543e^-3, 0.106e^-3, -0.298e^-3, 0.231e^-3

출사면 :

곡률반경 : -7.69㎜

원추상수 : -37.34

비구면 계수 : 0.481e^-2, 0.128e^-2, -0.310e^-3, 0.168e^-4

*제2곡률부(30) :

직경 : 2.4㎜에서 4.8㎜까지

광축상의 두께 : 3.11㎜

굴절률 : 1.51

입사면 :

곡률반경 : 2.37㎜

원추상수 : -0.48

비구면 계수 : -0.160e^-3, 0.340e^-4, -0.659e^-5, 0.247e^-5

출사면 : (제1곡률부(30)에 대한 출사면의 조건과 동일)

곡률반경 : -7.69㎜

원추상수 : -37.34

비구면 계수 : 0.481e^-2, 0.128e^-2, -0.310e^-3, 0.168e^-4

* 0.6㎜ 디스크와의 간격 : 1.885㎜

* 1.2㎜ 디스크와의 간격 : 1.5㎜

상기한 조건으로 실시한 결과, 0.6㎜ 디스크에는 직경 0.8㎛ 광스폿이 형성되고, 1.2㎜ 디스크에는 직경 1.4㎛의 광스폿이 형성되었으며, 그때 각 광스폿에 대한 광강도는 제7도 및 제8도와 같다.

이상에 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업은, 입사면과 출사면의 적어도 한 면에 서로 다른 곡률반경으로 되는 적어도 제1곡률부와 제2곡률부를 갖는 대물렌즈를 구비함으로써 두께가 다른 디스크에 대해 각각 정보를 광학적으로 기록/재생할 수 있는 호환성을 가지게 되며, 두께가 다른 디스크에 대하여 광을 분할하지 않으므로 높은 광효율로써 재생신호의 신호대 잡음비를 증가시키는데 효과적이며, 또한 단일한 입사광을 이용하므로 재생은 물론 기록도 가능한 광픽업을 제공하는 효과적인발명이다.

Claims

광원과, 그 광원으로부터 출사된 광을 집속하여 두께가 다른 디스크의 기록면에 각각 광스폿으로 결상시키기 위한 2중 초점 광집속수단과, 상기 디스크의 기록면에서 반사되어 오는 반사광을 수광하여 신호로 검출하기 위한 광검출기를 포함하는 2중 초점 광픽업에 있어서, 상기 2중초점 광집속수단은, 광입사면과 광출사면의 적어도 일면이 서로 다른 곡률반경을 가지는 제1곡률부와 제2곡률부로 형성된 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 2중 초점 광픽업.
제1항에 있어서, 상기 제1곡률부의 입사측 곡률반경이 상기 제2곡률부의 입사측 곡률반경보다 큰 것을 특징으로 하는 2중 초점 광픽업.
제1항에 있어서, 상기 제1곡률부와 제2곡률부가 0.6㎜ 디스크와 1.2㎜ 디스크에 대하여 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 2중 초점 광픽업.

* 제1곡률부 :

직경 : 중심으로부터 2.4㎜까지

광축상의 두께 : 3.5㎜

굴절률 : 1.51

입사면 :

곡률반경 : 2.45㎜

원추상수 : -0.428

비구면 계수 : -0.543e^-3, 0.106e^-3, -0.298e^-3, 0.231e^-3

출사면 :

곡률반경 : -7.69㎜

원추상수 : -37.34

비구면 계수 : 0.481e^-2, 0.128e^-2, -0.310e^-3, 0.168e^-4

* 제2곡률부 :

직경 : 2.4㎜ 에서 4.8㎜까지

광축상의 두께 : 3.11㎜

굴절률 : 1.51

입사면 :

곡률반경 : 2.37㎜

원추상수 : -0.48

비구면 계수 : -0.160e^-3, 0.340e^-4, -0.659e^-5, 0.247e^-5

출사면 :

곡률반경 : -7.69㎜

원추상수 : -37.34

비구면 계수 : 0.481e^-2, 0.128e^-2, -0.310e^-3, 0.168e^-4

* 0.6㎜ 디스크와의 간격 : 1.885㎜

* 1.2㎜ 디스크와의 간격 : 1.5㎜