KR100238314B1 - 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

광을 생성 출사하는 광원과, 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와, 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 광을 선택적으로 회절 통과시키며 광경로를 변환하는 광학부재와, 디스크에서 반사되어 대물렌즈와 광학부재를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기를 포함하며, 광학부재는 광원쪽에서 입사되는 광을 투과시키고 대물렌즈쪽에서 입사되는 광은 반사시키는 반투과면과 반투과면에 대해 소정 간격 이격되게 배치되어 반투과면에서 반사되어 입사되는 광을 광검출기쪽으로 반사시키는 반사면을 갖는 빔스프리터와, 빔스프리터의 광검출기에 마주하는 면에 형성되어 반사면에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시키며 이 회절광에 비점수차를 발생시키는 홀로그램소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치가 개시되어 있다.

Description

광픽업장치

본 발명은 비접촉식으로 디스크에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광픽업장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 종래의 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(1)과, 입사광을 수렴하는 대물렌즈(11)와, 입사광의 진행경로를 변환하는 홀로그램소자(5)와, 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기(15)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(1)은 레이저 광을 생성 출사하는 반도체 레이저이다. 상기 대물렌즈(11)는 광원(1)에서 출사되어 입사된 광을 집속시켜 디스크(20)의 기록면에 광스폿을 형성한다.

상기 홀로그램소자(5)는 광원(1)과 대물렌즈(11) 사이의 광경로 상에 배치된다. 이때, 상기 홀로그램소자(5)는 몸체(4)의 상기 대물렌즈(11)에 마주하는 면에 형성된다.

상기 홀로그램소자(5)는 상기 광원(1)쪽에서 입사되는 광은 대부분 직진 투과시켜 디스크(20)를 향하도록 한다. 그리고, 상기 대물렌즈(11)쪽에서 입사되는 광은 각 θ 로 회절 투과시켜 상기 광검출기(15)를 향하도록 하며 비점수차법에 의해 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 비점수차를 발생시킨다. 이때, 상기 회절광은 1차 회절광이다.

한편, 상기 몸체(4)의 상기 광원(1)에 마주하는 면에는 그레이팅(3)이 형성된다. 이때, 상기 홀로그램소자(5)과 그레이팅(3) 사이의 거리는 대략 상기 몸체(4)의 두께 t에 해당된다.

상기 그레이팅(3)은 3빔법에 의해 트랙킹 오차신호를 검출할 수 있도록, 상기 광원(1)쪽에서 입사되는 광을 0차 회절광, ± 1차 회절광 등으로 회절시킨다.

상기 광검출기(15)는 디스크(20)의 기록면에서 반사되고, 상기 홀로그램소자(5)에 의해 경로 변환된 광을 수광하여 정보신호와, 트랙 오차신호 및 포커스 오차신호를 검출한다.

이와 같은 종래의 광픽업장치는 상기 홀로그램소자(5)에서 각 θ 로 1차 회절된 광을 상기 광검출기(15)에서 수광함으로써, 오차신호를 이용하여 기록/재생할 디스크(20)의 위치를 결정하고, 디스크(20)의 기록재생을 수행하게 된다.

이때, 오차신호 및 정보신호를 정확히 검출하기 위해서는 상기 홀로그램소자(5)의 1차 회절광이 상기 그레이팅(3)에 의해 다시 회절되지 않도록 해야 한다.

이를 위하여, 상기한 바와 같은 종래의 광픽업장치는 상기 홀로그램소자(5)와 그레이팅(3) 사이의 거리 즉, 몸체(4)의 두께 t를 크게 해주거나, 상기 홀로그램소자(5)에 의한 회절각 θ 를 크게 해주어야 하는 문제가 있다.

또한, 이를 위하여 상기 그레이팅(3)은 그 격자 주기를 크게 함으로써 그 ± 1회절광의 회절각을 작게 만들어 주어야 하는데, 이 경우, 상기 그레이팅(3)에 의한 0차 회절광 및 ± 1회절광의 광스폿이 동시에 세 트랙의 적절한 위치에 맺히도록 하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 홀로그램소자와 그레이팅 사이의 거리 및 상기 홀로그램소자의 회절각을 제한하지 않도록 된 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,

도 3은 도 2의 홀로그램소자를 개략적으로 보인 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,

도 5는 도 4의 홀로그램소자를 개략적으로 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

51...광원 60,160...광학부재

61...반투과면 63...반사면

65,165...홀로그램소자 67...그레이팅

71...대물렌즈 75...광검출기

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광을 생성 출사하는 광원과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 광을 선택적으로 회절 통과시키며, 광경로를 변환하는 광학부재와; 상기 디스크에서 반사되어 상기 대물렌즈와 광학부재를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서, 상기 광학부재는, 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 투과시키고 상기 대물렌즈쪽에서 입사되는 광은 반사시키는 반투과면과, 상기 반투과면에 대해 소정 간격 이격되게 배치되어 상기 반투과면에서 반사되어 입사되는 광을 상기 광검출기쪽으로 반사시키는 반사면을 갖는 빔스프리터와; 상기 빔스프리터의 상기 광검출기에 마주하는 면에 형성되어, 상기 반사면에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시키며, 상기 회절광에 비점수차를 발생시키는 홀로그램소자;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면 상기 광학부재는 상기 광원쪽에서 입사되는 광은 투과시키고 상기 대물렌즈쪽에서 입사되는 광은 반사시키는 반투과면을 갖는 빔스프리터와; 상기 반투과면에 대해 소정 간격 이격되게 상기 빔스프리터의 일측에 배치되며, 상기 반투과면에서 반사되어 입사되는 광을 회절 반사시켜 상기 광검출기쪽으로 향하도록 하고, 상기 회절광에 비점수차를 발생시키는 반사형 홀로그램소자;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(51)과, 입사광을 집속시키는 대물렌즈(71)와, 입사광을 선택적으로 회절 통과시키며 광경로를 변환하는 광학부재(60)와, 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기(75)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(51)으로는 반도체 레이저 예컨대, 모서리 발광 레이저 또는 표면광 레이저를 구비한다. 상기 대물렌즈(71)는 상기 광원(51)과 디스크(80) 사이에 배치되며, 광원(51)에서 출사된 광을 집속하여 디스크(80)의 기록면에 광스폿을 형성한다.

상기 광학부재(60)는 상기 광원(51)과 대물렌즈(71) 사이의 광경로 상에 배치된다. 이 광학부재(60)는 입사광을 투과 및/또는 반사시키는 반투과면(61)과 입사광을 반사시키는 반사면(63)을 갖는 빔스프리터(62)와, 입사광을 회절 통과시키는 홀로그램소자(65)를 구비한다.

상기 반투과면(61)은 상기 광원(51)쪽에서 입사되는 광은 투과시키고, 상기 디스크(80)의 기록면에서 반사되어 상기 대물렌즈(71)쪽에서 입사되는 광은 반사시킨다. 여기서, 상기 반투과면(61)은 입사광을 50:50으로 투과 및 반사시키도록 된 코팅면일 수 있다.

상기 반사면(63)은 상기 반투과면(61)에 대해 소정 간격 이격되게 배치되며, 상기 대물렌즈(71)를 경유하여 상기 반투과면(61)에서 반사된 광을 반사시켜, 상기 광검출기(75)를 향하도록 한다. 이때, 상기 반사면(63)은 입사광을 전부 반사시킬 수 있도록 된 전반사면인 것이 바람직하다.

상기 홀로그램소자(65)는 상기 광학부재(60)의 상기 광검출기(75)에 마주하는 면에 형성되어, 상기 반사면(63)에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시킨다. 이때 상기 홀로그램소자(65)는 비점수차법으로 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 선형 예컨대, 곡선형의 패턴이 다수개 반복 형성된 비점수차 홀로그램 패턴을 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 홀로그램소자(65)의 홀로그램 패턴은 패턴부와 비패턴부가 교대로 반복 형성된다. 도 3은 상기 홀로그램소자(65)의 홀로그램 패턴이 에칭에 의해 형성되어 오목부(65a)와 볼록부(65b)로 이루어진 예를 도시한 것이다. 여기서, 상기 오목부(65a)는 예컨대, 상기 패턴부에 대응되고, 상기 볼록부(65b)는 예컨대, 상기 비패턴부에 대응된다.

상기 볼록부(65b)의 굴절률을 n이라 하고, 상기 오목부(65a)의 깊이 즉, 에칭 깊이를 d라할 때, 상기한 바와 같은 홀로그램소자(65)에 의한 입사광의 0차 회절 광효율( D_o ) 및 1차 회절 광효율( D₁ )은 각각 수학식 1 및 수학식 2와 같다.

D_o=cos²φ

여기서, 상기 φ 는 볼록부(65b)와 오목부(65a)를 통과하는 광 사이의 위상차는 수학식 3을 만족한다.

이때, 상기 λ 는 상기 광원(51)에서 출사된 광의 파장이다.

상기 0차 회절광은 상기 φ 가

가 되도록 상기 홀로그램소자(65)를 제작함으로써 제거될 수 있다. 그러므로 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 상기 홀로그램소자(65)의 홀로그램 패턴은 이진 위상 홀로그램 패턴이 되며, 이 홀로그램소자(65)를 통과하는 회절광은 1차 회절광이다.

광학부재(60)가 상기한 바와 같이 마련되면, 상기 홀로그램소자(65)가 없는 경우에 상기 반사면(63)에서 반사되어 광검출기(75)에 입사되는 광의 광축 상에 상기 홀로그램소자(65)에 의한 1차 회절광이 위치된다. 그러므로 이 1차 회절광은 광원(51)으로부터 대물렌즈(71)를 향하는 광과 진행방향은 반대이면서, 대략 나란하게 된다.

한편, 3빔법에 의해 트랙킹 오차신호를 검출할 수 있도록 상기 광학부재(60)는 상기 광원(51)과 마주하는 면에, 상기 광원(51)쪽에서 입사되는 광을 0차 회절광, ± 1차 회절광 등 적어도 세 개의 광으로 회절시키는 그레이팅(67)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이때 이 그레이팅(67)은 상기 홀로그램소자(65)와 동일면 상에 소정 간격 이격되게 배치되게 된다.

상기 광검출기(75)는 상기 홀로그램소자(65)에서 1차 회절된 광을 수광하여 디스크(80)의 정보신호 및 오차신호를 검출한다. 이 광검출기(75)는 포커스 오차신호를 검출할 수 있도록 각각 독립적으로 광전변환시키는 4개의 분할판을 구비한다. 그리고 3빔법에 의해 트랙킹 오차신호를 검출할 수 있도록 2개의 분할판을 더 구비하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다. 본 실시예의 광픽업장치는, 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하며, 도 2의 반사면(63) 및 홀로그램소자(65)가 본 실시예의 홀로그램소자(165)로 대체된 점에 그 특징이 있다. 이때, 본 실시예의 홀로그램소자(165)는 도 2의 반사면(63) 위치에 위치된다.

상기 홀로그램소자(165)는 도 5에 도시된 바와 같이, 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예의 홀로그램소자(65)와 동일 구조를 가지며, 패턴부와 비패턴부 즉, 오목부(165a)와 볼록부(165b)에 입사되는 광을 회절 및 반사시키는 반사형 홀로그램 패턴인 점에 그 특징이 있다.

상기한 바와 같은 본 실시예의 홀로그램소자(165)에 입사되어 예컨대, 상기 오목부(165a)와 볼록부(165b)에서 각각 반사되는 광 사이의 위상차 φ 가

가 되도록 상기 홀로그램소자(165)를 제작하면, 본 발명의 일 실시예의 경우와 마찬가지로 상기 홀로그램소자(165)의 0차 회절광은 제거되고, 1차 회절광이 상기 광검출기(75)에서 검출된다. 그러므로 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 상기 홀로그램소자(165)의 홀로그램 패턴은 이진 위상 홀로그램 패턴이 된다.

이때, 상기 위상차 φ 는 수학식 4를 만족한다.

여기서, 상기 λ 는 상기 광원(51)에서 출사된 광의 파장이고, d^′ 은 상기 오목부(165a)의 에칭 깊이이고, 도 3의 오목부(65a)의 에칭 깊이와 대략 d∼2d^′ 관계가 있다.

광학부재(160)가 상기한 바와 같이 마련된 경우, 디스크(80)의 기록면에서 반사되고, 대물렌즈(71)를 경유하여, 반투과면(61)에서 반사되어 상기 홀로그램소자(165)에 입사된 광은 1차 회절되고 반사되어 상기 광검출기(75)를 향한다.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하면서 본 발명에 따른 광픽업장치의 동작을 설명한다.

광원(51)에서 출사된 광은 광학부재(60)에 입사되어 그레이팅(67)에서 3개의 광으로 분기된다. 이 광은 빔스프리터(62)의 반투과면(61)을 투과한 후 대물렌즈(17)에 의해 집속되어 디스크(80)의 기록면에 정보의 기록/재생을 위한 적절한 크기의 광스폿으로 맺힌다. 디스크(80)에서 반사된 광은 대물렌즈(71)를 경유하여 광학부재(60)에 재 입사되고, 상기 반투과면(61)에서 반사된다.

이 반투과면(61)에서 반사된 광은 상기 반사면(63)에서 반사되어 홀로그램소자(65)에 입사된다. 이 입사된 광은 상기 홀로그램소자(65)을 회절 통과하여 상기 광검출기(75)를 향하게 된다.

상기 광검출기(75)는 입사되는 광을 광전변환시킴으로써 정보신호, 포커스 오차신호 및 트랙킹 오차신호를 검출한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업장치는 홀로그램소자에 의해 회절된 광이 상기 광원으로부터 대물렌즈를 향하는 광과 대략 나란하게 반대 방향으로 진행하므로, 상기 홀로그램소자와 그레이팅 사이의 거리 및 회절광의 상기 홀로그램소자에 의한 회절각에 제한되지 않게 된다.

또한, 이에 따라 상기 광학부재의 두께를 얇게 만들 수 있으므로, 소형 광픽업장치를 구성할 수 있다

그리고 상기 그레이팅의 격자주기를 적절히 함으로써 이 그레이팅에 의한 회절광이 상기 디스크의 세 트랙 위치에 적절히 맺히도록 할 수 있다.

Claims (6)

1. 광을 생성 출사하는 광원과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 광을 선택적으로 회절 통과시키며, 광경로를 변환하는 광학부재와; 상기 디스크에서 반사되어 상기 대물렌즈와 광학부재를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서,

   상기 광학부재는,

   상기 광원쪽에서 입사되는 광을 투과시키고 상기 대물렌즈쪽에서 입사되는 광은 반사시키는 반투과면과, 상기 반투과면에 대해 소정 간격 이격되게 배치되어 상기 반투과면에서 반사되어 입사되는 광을 상기 광검출기쪽으로 반사시키는 반사면을 갖는 빔스프리터와;

   상기 빔스프리터의 상기 광검출기에 마주하는 면에 형성되어, 상기 반사면에서 반사되어 입사되는 광을 회절 통과시키며, 상기 회절광에 비점수차를 발생시키는 홀로그램소자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램소자는 패턴부와 비패턴부가 교대로 반복 형성되며, 상기 패턴부와 비패턴부 사이의 위상차가

   

   인 이진 위상 홀로그램 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광학부재는 상기 광원에 마주하는 면에, 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 회절시켜 적어도 세 개의 광으로 분기시키는 그레이팅;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
4. 광을 생성 출사하는 광원과; 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 광을 선택적으로 회절 통과시키며, 광경로를 변환하는 광학부재와; 상기 디스크에서 반사되어 상기 대물렌즈와 광학부재를 경유한 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서,

   상기 광학부재는,

   상기 광원쪽에서 입사되는 광은 투과시키고 상기 대물렌즈쪽에서 입사되는 광은 반사시키는 반투과면을 갖는 빔스프리터와;

   상기 반투과면에 대해 소정 간격 이격되게 상기 빔스프리터의 일측에 배치되며, 상기 반투과면에서 반사되어 입사되는 광을 회절 반사시켜 상기 광검출기쪽으로 향하도록 하고, 상기 회절광에 비점수차를 발생시키는 반사형 홀로그램소자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 홀로그램소자는 패턴부와 비패턴부가 교대로 반복 형성되며, 상기 패턴부와 비패턴부를 경유한 광 사이의 위상차가

   

   인 이진 위상 홀로그램 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 광학부재는 상기 광원에 마주하는 면에, 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 회절시켜 적어도 세 개의 광으로 분기시키는 그레이팅;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.

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