KR100243130B1

KR100243130B1 - 호환형 광픽업장치

Info

Publication number: KR100243130B1
Application number: KR1019970042937A
Authority: KR
Inventors: 권순철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2000-02-01
Also published as: KR19990019549A

Abstract

두께가 서로 다른 디스크형 기록매체를 호환 채용 가능한 호환형 광픽업장치가 개시되어 있다.

이 개시된 호환형 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원과, 광원에 대해 움직임 가능하게 광원의 광 출사면에 대향되게 설치되며 광을 통과시키는 개구부를 가지는 차폐부재와, 차폐부재와 광원 사이의 거리를 조절하여 개구부를 통과하는 광의 출사각을 변화시킴으로써 디스크의 기록면에 맺혀지는 광스폿의 크기를 조절하는 조절수단과, 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 차폐부재를 통과하여 입사되는 광을 수렴하는 대물렌즈와, 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 위치되어 광경로를 변환하는 광경로변환수단과, 대물렌즈와 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

호환형 광픽업장치

본 발명은 호환형 광픽업장치에 관한 것으로, 상세하게는 두께가 서로 다른 디스크형 기록매체를 호환 채용 가능한 호환형 광픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로 광픽업장치는 컴팩트 디스크 플레이어(CDP), 디지털 다기능 디스크 플레이어(DVDP), CD-ROM 드라이브, DVD-ROM 드라이브 등에 채용되어 비접촉식으로 기록매체에 정보의 기록 또는 재생을 수행한다.

DVDP와, DVD-ROM은 고밀도 기록재생이 가능한 장치로 영상음향분야에서 주목받고 있다. 이 DVDP에 채용되는 광픽업장치는 그 호환성을 위하여 기록매체로 디지털 다기능 디스크(DVD) 뿐만아니라, 컴팩트 디스크(CD) 등을 채용하는 경우에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하여야 한다.

그러나, DVD의 두께는 기구적인 디스크 기울기 허용오차와 대물렌즈 개구수등으로 인하여 CD의 두께와 다른 규격으로 표준화되었다. 즉, 기존 CD의 두께가 1.2mm인 반면 DVD는 0.6mm이다. 이와 같이, CD 와 DVD의 두께가 서로 다르므로 DVD용 광픽업장치를 CD에 적용한 경우 두께 차이에 의한 구면수차가 발생된다. 그러므로 이 구면수차에 의해 정보신호의 기록에 필요한 충분한 광강도를 얻지 못하거나 재생시의 신호가 열화되는 문제가 발생된다.

이와 같은 표준화의 차이점에 의해 통상의 CDP로는 DVD에 정보의 기록 및 기록된 정보의 재생이 불가능하다.

따라서, 종래에는 상기한 바와 같은 문제점들을 극복하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 포맷이 서로 다른 디스크 호환형 광픽업장치가 개시된 바 있다.

도 1은 종래의 일 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 호환형 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(11)과, 디스크(10)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 수렴하는 대물렌즈(19)와, 상기 광원(11)과 대물렌즈(19) 사이의 광경로 상에 위치하여 광경로를 변환하는 빔스프리터(15)와, 콜리메이팅렌즈(13)와, 상기 대물렌즈(19)와 상기 빔스프리터(15) 사이의 광경로 상에 위치하는 홀로그램소자(17)와, 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기(23)로 구성된다.

상기 빔스프리터(15)는 상기 광원(11)쪽에서 입사되는 광(1)은 대부분 직진 통과시키고, 상기 대물렌즈(19) 쪽에서 입사되는 광은 반사시켜 상기 광검출기(23)로 향하도록 한다.

상기 콜리메이팅렌즈(13)는 상기 빔스프리터(15)와 홀로그램소자(17) 사이에 구비되어 입사되는 발산광을 평행광으로 바꾸어준다.

상기 홀로그램소자(17)는 입사광을 0차광(3)과, +1차광(5)으로 회절 투과시킨다. 상기 0차광(3)은 입사광에 대하여 대체로 직진하고, 상기 +1차광(5)은 발산한다. 그러므로, 상기 0차광(3)과 +1차광(5)은 서로 다른 위치에 초점을 형성한다. 상기 0차광(3)은 두께가 얇은 디스크 즉, DVD(10b)용으로 사용되고, 상기 +1차광(5)은 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크 즉, CD(10a)용으로 사용된다.

상기 광검출기(23)는 상기 디스크(10)의 기록면에서 반사된 광을 수광하여 정보신호와, 트랙 오차신호 및 포커스 오차신호를 검출한다.

한편, 상기 광검출기(23)에서 비점수차법으로 포커스 오차 신호를 검출할 수 있도록 상기 빔스프리터(15)와 광검출기(23) 사이에 비점수차렌즈(21)가 설치된다.

도 2는 종래의 다른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다. 이 호환형 광픽업장치는 실질적으로 도 1을 참조하여 설명한 바와 같으며, 도 1의 홀로그램소자(17)를 가변조리개(18)로 대체한 점에 그 차이가 있다.

상기 가변조리개(18)는 투과하는 광의 직경 즉 개구수를 조절한다. 가변조리개(18)의 개구 직경은 채용된 디스크(10)의 두께에 대응되게 조절된다. 즉, 중심영역의 광은 항상 통과시키면서, 주변영역의 광은 채용된 디스크가 DVD(10b)일 때는 투과시키고 CD(10a)일 때는 차단한다.

이와 같이, 가변조리개(18)의 개구 직경을 조절하여 광스폿의 크기를 조절할 수 있으므로 두께가 다른 디스크 예컨대, DVD(10b)와 CD(10a)의 호환 채용이 가능하다.

이와 같은 종래의 호환형 광픽업장치는 홀로그램소자(17)에 의해 광이 분할되므로 광효율이 떨어질 뿐만아니라, 디스크에 무시되는 차수의 광 스폿도 함께 형성되어 광 간섭을 야기한다.

또한, 가변조리개(18)를 채용한 호환형 광픽업장치는 가변조리개(18)의 개구를 통과한 광만 사용되므로 광효율이 떨어질 뿐만아니라, 광학적 정렬이 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 단점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광효율이 향상되고 광학적 정렬이 용이한 호환형 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 일 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,

도 2는 종래의 다른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,

도 4는 도 3의 표면광 레이저, 차폐부재 및 조절수단을 보인 사시도,

도 5 및 도 6 각각은 본 발명에 따른 차폐부재 및 조절수단의 동작상태를 설명하기 위해, 도 4의 V-V선 단면도를 개략적으로 보인 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

210...디스크 215...광경로변환수단

219...대물렌즈 223...광검출기

300...광원 310...윈도우

312...기판 311,316...제1 및 제2전극

313,315...제1 및 제2반사기층 314...활성층

410...차폐부재 411...개구부

420...조절수단 431...지지부

435...탄성부재 440...베이스부재

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원과; 상기 광원에 대해 움직임 가능하게 상기 광원의 광 출사면에 대향되게 설치되며, 광을 통과시키는 개구부를 가지는 차폐부재와; 상기 차폐부재와 광원 사이의 거리를 조절하여, 상기 개구부를 통과하는 광의 출사각을 변화시킴으로써, 디스크의 기록면에 맺혀지는 광스폿의 크기를 조절하는 조절수단과; 상기 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 상기 차폐부재를 통과하여 입사되는 광을 수렴하는 대물렌즈와; 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이의 광경로 상에 위치되어 광경로를 변환하는 광경로변환수단과; 상기 대물렌즈와 상기 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 호환형 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(300)과, 상기 광원(300)의 광 출사면에 대향되게 설치된 차폐부재(410)와, 상기 차폐부재(410)와 광원(300) 사이의 거리를 조절하는 조절수단(420)과, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단(215)과, 디스크(210)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 수렴하는 대물렌즈(219)와, 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기(223)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(300)은 반도체 물질층의 적층방향으로 광을 출사하는 표면광 레이저(300)인 것이 바람직하다.

상기 광경변환수단(215)은 상기 광원(300)과 대물렌즈(219) 사이의 광경로 상에 배치된다. 이 광경로변환수단(215)으로 상기 광원(300)쪽에서 입사되는 광(100)은 예컨대, 대부분 직진 통과시키고, 상기 대물렌즈(219)쪽에서 입사되는 광은 반사시켜 상기 광검출기(223)를 향하도록 하는 빔스프리터를 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 광경로변환수단(215)으로 입사광을 그 편광 상태에 따라 투과 또는 반사시키는 편광빔스프리터를 구비하는 것도 가능하다. 이와 같이 편광빔스프리터를 구비하는 경우, 상기 편광빔스프리터와 디스크(210) 사이의 광경로 상에 입사광의 편광을 바꾸어주는 사반파장판을 더 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 광원(300)과 대물렌즈(219) 사이의 광경로 상에는 입사되는 발산광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅렌즈(213)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 도 3은 상기 콜리메이팅렌즈(213)가 광경로변환수단(215)과 대물렌즈(219) 사이에 배치된 예를 보여준다.

상기 광검출기(223)는 상기 디스크(210)에서 반사되고, 상기 대물렌즈(219)와 광경로변환수단(215)을 경유하여 입사된 광을 수광하고, 이를 전기신호로 변환함으로써, 상기 디스크(210)이 오차신호 및 정보신호를 검출한다.

이때 이 광검출기(223)는 차동 및 합산에 의해 정보신호와 오차신호를 검출할 수 있도록 각각 독립적으로 광을 수광할 수 있도록 된 다수의 분할판을 포함한다.

한편, 3빔법에 의해 트랙 오차신호를 검출할 수 있도록 상기 광원(300)과 광경로변환수단(215) 사이에 입사빔을 0차회절빔, ±1차회절빔등으로 회절시키는 그레이팅(미도시)을 더 구비할 수 있다. 그리고, 상기 광검출기(223)에서 비점수차법으로 포커스 오차 신호를 검출할 수 있도록 상기 광경로변환수단(215)과 광검출기(223) 사이에 비점수차렌즈를 더 구비한다.

도 4는 도 3의 표면광 레이저(300), 차폐부재(410) 및 조절수단(420)을 보인 사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 표면광 레이저(300)는 반도체물질층의 적층 방향으로 광을 출사시킨다. 이 표면광 레이저(300)는 기판(312)과, 광을 발생시키는 활성층(314)과, 상기 활성층(314)에서 발생된 광을 공진시키는 제1 및 제2반사기층(313)(315)과, 상기 기판(312)의 하부와 상기 제2반사기층(315) 상부에 각각 구비된 제1 및 제2전극(311)(316)과, 광이 출사되도록 상기 제2전극(316)에 형성된 윈도우(310)를 포함한다.

상기 기판(312)은 화합물 반도체 물질에 n형 또는 p형 불순물을 도핑하여 사용하거나 불순물을 함유하지 않는 진성 반도체 물질을 사용한다.

상기 활성층(314)은 진성반도체물질을 단일 및 다중 양자-우물 구조 또는 슈퍼래티스 구조로 적층하여 형성된다. 이 활성층(314)은 상기 제1 및 제2전극(311)(316)에 인가되는 순방향 바이어스에 의해 상기 제1 및 제2반사기층(313)(315)에서 제공된 전자와 정공의 결합에 의해 광을 방출한다.

상기 제1 및 제2반사기층(313)(315)은 상기 활성층(314)의 하부와 상부 각각에 서로 다른 형의 불순물 반도체물질층을 적층하여 형성된다. 이때 상기 두 반사기층(313)(315) 각각은 굴절율이 다른 두 반도체화합물을 교대로 적층하여 형성된다.

그러므로, 이 두 반사기층(313)(315)는 상기 제1 및 제2전극(311)(316)에서 인가되는 순방향 바이어스에 의해 상기 표면광 레이저(300)에 전자와 정공을 제공하며, 반사에 의해 상기 활성층(314)에서 발생된 광을 공진시킨다. 이 두 반사기층(313)(315)은 입사광의 거의 대부분은 반사시키고, 소량의 공진 조건에 맞는 광을 출사시키도록 고 반사율을 갖는다.

상기한 바와 같은 표면광 레이저(300)는 제1 및 제2전극(311)(316)에 순방향 바이어스를 걸어주면, 상기 활성층(314)에서 전자와 정공의 재결합에 의해 광이 방출된다. 이 방출된 광은 상기 제1 및 제2반사기층(313)(315)에서 공진되며, 조건에 맞는 파장의 광만이 상기 윈도우(310)를 통하여 출사된다.

상기 차폐부재(410)는 상기 광원(300)에 대해 움직임 가능하게 설치되며 상기 광원(300)의 광 출사면 즉, 상기 표면광 레이저(300)의 윈도우(310)에 대향되게 위치되는 개구부(411)를 가진다.

이때, 상기 차폐부재(410)는 전기가 통하는 금속이나, 얇은 박막으로 이루어질 수 있다.

상기 조절수단(420)은 상기 차폐부재(410)와 표면광 레이저(300) 사이의 거리를 조절하여 상기 개구부(411)를 통과하는 광의 출사각을 변화시킴으로써, 상기 디스크(10)의 기록면에 맺혀지는 광스폿의 크기를 조절한다.

상기 조절수단(420)은 상기 표면광 레이저(300) 상면의 상기 윈도우(310) 이외의 영역에 형성된 베이스부재(440)와, 상기 차폐부재(410) 양측 위치에서 상기 표면광 레이저(300)에 결합된 지지부(431)와, 상기 지지부(431)에 대해 상기 차폐부재(410)를 탄성바이어스시키는 탄성부재(435)를 포함한다.

상기 차폐부재(410)에 대향되게 상기 표면광 레이저(300) 상면에 설치된 베이스부재(440)는 소정 전위가 인가될 수 있도록 마련될 수 있다. 이때 이 베이스부재(440)는 상기 표면광 레이저(300)의 제2전극(316)과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2전극(316)과 베이스부재(440) 사이에 절연층(443)을 더 구비하여 상기 제2전극(316)과 베이스부재(440)를 전기적으로 절연시킬수도 있다. 도 4는 상기 제2전극(316)과 베이스부재(440) 사이에 절연층(443)이 마련된 예를 도시한 것이다.

상기 차폐부재(410)가 금속이나 얇은 박막으로 이루어진 경우, 상기 지지부(431)는 상기 차폐부재(410)에 소정 전위가 인가되도록, 외부 전원에 연결하기 위한 전극의 역할을 하도록 마련될 수 있다. 그리고 상기 탄성부재(435)는 상기 지지부(431)를 통하여 인가되는 전압을 상기 차폐부재(410)에 전달한다.

이때, 상기 지지부(431)는 상기 표면광 레이저(300)와 전기적으로 절연되도록 마련될 수 있으며, 이 지지부(431)가 상기 제2전극(316)과 일체로 마련되는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 차폐부재(410) 및 베이스부재(440)가 마련된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 차폐부재(410) 및 베이스부재(440)에 서로 다른 극성의 전압을 걸어주면, 정전기적인 인력에 의해 상기 차폐부재(410) 즉, 개구부(411)는 원래 위치로부터 상기 윈도우(310)쪽으로 가까워진다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 차폐부재(410) 및 베이스부재(440)가 등전위가 되면, 정전기적인 인력이 제거되므로, 상기 탄성부재(435)의 복원력에 의해 상기 차폐부재(410)는 원래 위치로 돌아가게 된다.

이때 상기 윈도우(310)로부터 출사되는 광은 소정의 출사각을 가지므로, 상기 윈도우(310)에서 상기 개구부(411)까지의 거리에 따라 상기 개구부(411)의 수치구경이 달라지는 효과가 있다.

그러므로 상기 개구부(411)가 윈도우(310) 가까이에 위치되면, 개구부(411)를 통과하는 광의 출사각이 크게 되며, 이와 같이 출사각이 큰 광(113)은 상기 대물렌즈(219)에 의해 집속되어 두께가 얇은 디스크 즉, DVD의 기록면(210b)에 광스폿을 맺게 된다.

한편, 상기 개구부(411)가 윈도우(310)로부터 멀리 위치되면, 개구부(411)의 수치구경이 작아지므로, 이 개구부(411)를 통과하는 광의 출사각이 작아진다. 그러므로, 이 출사각이 작은 광(115)은 상기 대물렌즈(219)에 의해 집속되어 두께가 두꺼운 디스크(210) 즉, CD의 기록면(210a)에 광스폿을 맺게 된다.

여기서, 상기 차폐부재(410) 및 베이스부재(440)가 전기적인 인력에 의해 디스크(210)의 기록면에 맺혀지는 광스폿의 크기를 조절하는 것으로 설명 및 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

즉, 상기 베이스부재(440)가 자성을 갖는 물질로 형성되고, 상기 지지부(431)를 통해 상기 차폐부재(410)에 소정 전류가 인가될 수 있도록 마련되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 차폐부재(410)에 인가되는 전류의 방향에 따라 상기 베이스부재(440)와 차폐부재(410) 사이에 인력 또는 척력이 작용하게 된다.

상기 차폐부재(410)가 자성을 갖는 물질 즉, 자성체로 이루어지고, 상기 베이스부재(440) 전류가 인가될 수 있도록 마련되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 베이스부재(440)에 인가되는 전류의 방향에 따라 상기 차폐부재(410)와 베이스부재(440) 사이에 인력 또는 척력이 작용하게 된다.

한편, 상기 조절수단(420)이 상기 베이스부재(440)와 차폐부재(410) 사이에 인력이 작용하는 경우에 개구부(411)를 통과한 광은 DVD의 기록면(210b)에 광스폿을 맺게 되고, 차폐부재(410)가 탄성부재(435)의 복원력에 의해 원래 위치가 되돌아간 경우에 CD의 기록면(210a)에 광스폿을 맺게 되는 것으로 설명 및 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

즉, 상기 차폐부재(410)와 베이스부재(440) 사이에 힘이 작용하지 않는 경우에 DVD의 기록면(210b)에 광스폿을 맺게 되고, 상기 차폐부재(410)와 베이스부재(440) 사이에 척력이 작용하는 경우에 CD의 기록면(210a)에 광스폿을 맺을 수 있도록 마련되는 것도 가능한다.

또한, 상기 조절수단(420)에서 탄성부재(435) 없이 상기 차폐부재(410)가 움직임 가능하게 지지부(431)에 의해 지지될 수 있도록 마련되고, 상기 차폐부재(410)와 베이스부재(440) 사이에 인력 및 척력을 작용시킴으로써, 상기 CD 및 DVD의 기록면(210a)(210b)에 광스폿을 맺도록 마련되는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는 상기 광제어수단을 표면광 레이저 상에 일체형으로 구비하므로 제작후 부가적인 조립 공정이 필요없다.

또한, 표면광 레이저에서 출사된 광을 대부분 이용하므로 광효율이 높고, 상기 광제어수단을 따로 정렬할 필요가 없으므로 광학계의 정렬이 용이하다.

Claims

광을 생성 출사하는 광원과;

상기 광원에 대해 움직임 가능하게 상기 광원의 광 출사면에 대향되게 설치되며, 광을 통과시키는 개구부를 가지는 차폐부재와;

상기 차폐부재와 광원 사이의 거리를 조절하여, 상기 개구부를 통과하는 광의 출사각을 변화시킴으로써, 디스크의 기록면에 맺혀지는 광스폿의 크기를 조절하는 조절수단과;

상기 디스크의 기록면에 광스폿이 형성되도록 상기 차폐부재를 통과하여 입사되는 광을 수렴하는 대물렌즈와;

상기 광원과 상기 대물렌즈 사이의 광경로 상에 위치되어 광경로를 변환하는 광경로변환수단과;

상기 대물렌즈와 상기 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 오차신호 및 정보신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 광원은,

기판과;

광을 발생시키는 활성층과;

상기 활성층의 상하부 각각에 반도체 화합물을 교대로 적층하여 상기 활성층에서 발생된 광을 공진시키는 제1 및 제2반사기층과;

상기 기판의 하부와 상기 제2반사기층의 상부에 각각 구비된 제1 및 제2전극과;

광이 출사되도록 상기 제2전극에 형성된 윈도우;를 포함하는 표면광 레이저인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
제2항에 있어서, 상기 조절수단은,

상기 표면광 레이저 상면의 상기 윈도우 이외의 영역에 형성되어 소정 전위가 인가될 수 있도록 된 베이스부재와;

상기 차폐부재 양측 위치에서 상기 표면광 레이저에 결합되며, 상기 차폐부재가 상기 윈도우로부터 소정 간격 이격되도록 지지하는 지지부와;

상기 지지부에 대해 상기 차폐부재를 탄성바이어스시키는 탄성부재;를 포함하며,

전위 인가에 따른 상기 차폐부재와 베이스부재 사이의 정전기적인 인력 및 척력에 의해 상기 광원과 차폐부재 사이의 거리가 조절될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
제3항에 있어서, 상기 베이스부재와 상기 제2전극은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
제3항에 있어서, 상기 베이스부재와 상기 제2전극 사이에 절연층;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.