KR100248019B1

KR100248019B1 - 2중 초점 광픽업

Info

Publication number: KR100248019B1
Application number: KR1019950019076A
Authority: KR
Inventors: 신동호; 이철우; 임경화
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR970002960A

Abstract

0.6mm 디스크와 1.2mm 디스크에 공용될 수 있는 2중 초점 광픽업이 개시되어 있다. 그 광픽업은 대물렌즈(26)의 출사면 가까이에 위치하여 그 대물렌즈(26)에 의하여 집속되는 광을 0차광(30)과 1차회절광(31)으로 회절시키는 홀로그램 소자(27)를 가진다. 0차광(30)은 0.6mm 디스크상에 집속되며, 1차회절광(31)은 1.2mm 디스크상에 집속된다. 이것은 그 대물렌즈(26)와 홀로그램 소자(27) 사이의 간격을 좁힐 수 있으므로 광축 쉬프트나 틸트에 의한 영향이 적어서 그 조립성이 좋고 또 소형화가 가능한 것이다.

Description

2중 초점 광픽업

제1도는 종래 이중초점 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.

제2도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.

제3도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업의 광로를 보인 부분 발췌도.

제4도는 본 발명에 따른 광픽업에 사용되는 홀로그램 소자의 적절한 홀로그램 패턴을 얻기 위한 설계조건을 설명하기 위하여 나타낸 좌표.

제5도는 본 발명에 따른 2중 초점 광픽업에 사용되는 홀로그램 소자의 홀로그램 패턴을 보인 평면도.

제6도는 제4도에 나타난 홀로그램 소자의 부분 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

21, 22 : 디스크 26 : 대물렌즈

27 : 홀로그램 소자 27' : 홀로그램 면

30 : 0차광 31 : 1차회절광

본 발명은 두께가 다른 디스크에 공용될 수 있도록 서로 다른 위치에 각각 광스폿을 형성하는 2중 초점 광픽업에 관한 것이다.

광기록매체로서 현재 널리 알려진 콤팩트 디스크는 그 기판 두께가 1.2mm로 되어 있다. 또한 최근에는 고밀도 저장용으로서 두께가 0.6mm인 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 다른 디스크에 공용될 수 있는 광픽업을 요구하게 되었다. 이에 대하여 제1도에 도시된 바와 같은 0.6mm 디스크와 1.2mm 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 0.6mm 디스크를, 2는 1.2mm 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 0.6mm 디스크(1)는 홀로그램 렌즈(6)의 투과된 0차광(7)으로 읽혀지고, 1.2mm 디스크(2)는 그 홀로그램 렌즈(6)의 1차 회절광(8)으로 읽혀진다. 인용된 문헌에 의하면, 상기한 홀로그램 렌즈(7)는 광효율의 저하를 막기 위해 +1차 회절광과 -1차 회절광의 하나를 회절하도록 블레이징(blazing)된 것이다.

이와같은 종래의 2중 초점 광픽업에 있어서는 홀로그램 렌즈가 광원과 대물렌즈 사이에 위치하는데, 어떤 원인에 의하여 그 홀로그램 렌즈나 대물렌즈의 입사광 광축이 쉬프트(shift)되거나 틸트(tilt)되는 경우에, 그 상호간의 간격이 길수록 수차가 비약적으로 증가하게 되고 이로 인하여 디스크 상에 스폿 크기가 커지게 된다. 따라서 종래의 광픽업은 구조적으로 고도의 조립성을 요구하는 등 그 조립성이 좋지 못한 문제점을 가지고 있다. 또한 디스크의 두께 차이를 감안할 때 그 홀로그램 렌즈와 대물렌즈 사이의 요구되는 간격은 3~4mm 정도로 비교적 크기 때문에, 소형화에 불리한 것은 물론, 미소한 조립오차나 작동중의 내외부 충격 등에 기인하여 의하여 기록재생이 불가하게 되는 등 그 실용상의 문제가 많은 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 상기한 홀로그램 렌즈와 대물렌즈 사이의 간격을 좁힐 수 있는 2중 초점 광픽업을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원, 이 광원에서 발생되는 광을 디스크에 집속하는 대물렌즈, 그리고 그 반사광으로부터 신호를 검출하기 위한 광검출기를 포함하는 광픽업에 있어서, 상기 대물렌즈와 디스크 사이에 위치되어 결상위치가 다른 2개의 초점이 형성되도록 상기한 대물렌즈에 의하여 집속되는 광을 회절시키는 홀로그램 소자를 구비하여 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

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

제2도는 발명에 따른 2중 초점 광픽업을 보인다. 이 도면에서 21은 얇은 디스크로서 예를 들면 0.6mm 디스크를, 22는 두꺼운 디스크로서 예를 들면 1.2mm 디스크를 나타낸다. 물론 이들 디스크(21,22) 중의 어느 하나가 도시되지 않은 드라이브 내에 장착되는 것이다.

본 발명에 따른 2중 초점 광픽업은 레이저 광을 발생하는 레이저 다이오드(23), 광을 일부 반사시키고 일부 투과시키는 하프미러(24), 하프미러(24)에서 디스크(21,22)를 향하도록 반사되는 광을 평행하게 진행시키는 콜리메이팅 렌즈(25), 콜리메이팅 렌즈(25)에 의한 평행광(collimated light)을 집속하는 대물렌즈(26), 이 대물렌즈(27)의 출사면 가까이에 설치되어 그 대물렌즈(26)에 의하여 집속되는 광을 회절시키는 홀로그램 소자(27), 그리고 디스크(21,22)의 반사광으로부터 신호를 검출하기 위하여 배치된 센서렌즈(28)와 광검출기(29)로 구성된다.

제3도를 참조하면, 대물렌즈(26)에 의하여 집속되는 광은 홀로그램 소자(27)에 의하여 0차광(30)과 1차회절광(31)으로 회절되어 각각 집속된다. 예를 들어, 그 홀로그램 소자(27)의 투과된 0차광(30)은 0.6mm 디스크(21)를 읽는데 이용되며, 그 홀로그램 소자(27)의 1차 회절광(31)은 1.2mm 디스크(22)를 읽는데 이용되는 것이다.

제4도에 있어서, 홀로그램 소자(27)의 홀로그램면(27')으로부터 0.6mm 디스크(21)의 기록면(21')까지의 축상거리를 D₁, 홀로그램 소자(27)의 홀로그램면(27')으로부터 1.2mm 디스크(22)의 기록면(22')까지의 축상거리를 D₂, 또한 홀로그램 소자(27)의 홀로그램면(27')의 임의의 한 점으로부터 0.6mm 디스크(21)의 그 기록면(21')까지의 거리를 L₁, 홀로그램 소자(27)의 홀로그램면(27')의 임의의 한 점으로부터 1.2mm 디스크(22)의 그 기록면(22')까지의 거리를 L₂라 하면, 홀로그램 소자(27)의 형상을 위한 조건은 다음과 같다.

여기서, m은 정수, λ는 광의 파장이다.

상기한 조건을 위한 홀로그램 패턴을 제5도 및 제6도에 보였다. 제5도에서 다수의 동심원은 통상과 같이 중심에서 외주로 갈수록 점차 좁아진다. 또한 중심에서부터 홀수번째 원과 짝수번째 원의 사이(흑색부분)는 제6도에 보여진 바와 같이 랜드(land)의 형태로서 그 랜드의 높이는 λ/2이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 2개의 초점을 위하여 대물렌즈의 출사측에 홀로그램 소자를 설치하므로, 그 대물렌즈와 홀로그램 소자의 간격을 대단히 짧게 구성할 수 있다. 따라서 본 발명은 입사광이 대물렌즈나 홀로그램 소자의 광축에 대해 쉬프트되거나 또는 틸트되는 경우에도 수차의 증가를 최소로 하여, 동작의 안정성을 부여하며, 그 조립성을 향상시키는데 효과적이다. 또한 본 발명은 홀로그램 소자의 점유공간을 최소화함으로써 광픽업을 소형화할 수 있게 하는데에도 효과적이다.

Claims

광원과, 그 광원으로부터 출사되는 광을 동일한 광축상에서 각각 서로 다른 초점을 가지는 결상위치로 집속시켜 두께가 다른 두 디스크의 신호면에 결상시키기 위한 2중 초점 광집속수단과, 상기 디스크의 신호면에 의해 반사되어 나오는 광을 수광하여 신호를 검출하기 위한 광검출기를 포함하는 2중 초점 광픽업에 있어서, 상기 2중 초점 광집속수단은, 대물렌즈와, 그 대물렌즈와 상기 디스크 사이에 위치하여 상기 대물렌즈에 의해 집속되는 광을 0차광과 1차회절광으로 회절시키도록 다수의 동심원상의 패턴이 형성되어 있는 홀로그램소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 2중 초점 광픽업.
제1항에 있어서, 상기한 홀로그램 소자가 0.6mm 디스크와 1.2mm 디스크에 대하여 다음의 조건을 충족하는 홀로그램 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 2중 초점 광픽업.

여기서, L₁은 홀로그램 소자의 홀로그램면 상의 임의 한 점으로부터 0.6mm 디스크의 기록면까지의 광로, D₁은 그 홀로그램 소자의 홀로그램면과 그 디스크의 기록면 사이의 축상거리, L₂는 홀로그램 소자의 홀로그램면 상의 임의 한 점으로부터 1.2mm 디스크의 기록면까지의 광로, D₂는 그 홀로그램 소자의 홀로그램면과 그 디스크의 기록면 사이의 축상거리, m은 정수, λ는 광의 파장이다.