KR100248219B1 - 광픽업장치 - Google Patents

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KR100248219B1
KR100248219B1 KR1019970073056A KR19970073056A KR100248219B1 KR 100248219 B1 KR100248219 B1 KR 100248219B1 KR 1019970073056 A KR1019970073056 A KR 1019970073056A KR 19970073056 A KR19970073056 A KR 19970073056A KR 100248219 B1 KR100248219 B1 KR 100248219B1
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Abstract

본 발명은 DVD와 CD-ROM과 같이 매체표면으로부터 기록면까지의 거리가 다른 광기록매체에 대해서 서로 다른 파장대의 광을 조사하는 셀들을 갖는 하나의 모듈로 이루어진 픽-업장치에 관한 것으로, 정전기력에 의해서 가동되는 가동자를 갖는 정전모터와 상기 정전모터의 가동자의 상면에 배치되는 서로다른 높이에서 광 빔을 조사하기 위한 복수의 광원들을 포함함으로써 상기 광 디스크의 종류에 따라서 상기 정전모터를 회전시켜 상기 복수의 광원들중 특정 광원을 지정된 위치에 위치시켜 광 빔을 조사하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 의하면, 서로 다른 종류의 광 디스크를 픽업할 수 있는 소형이며, 저소비전력형인 광픽업장치를 제공할 수 있다.

Description

광픽업장치
본 발명은 DVD와 CD-ROM과 같이 매체표면으로부터 기록면까지의 거리가 다른 광기록매체에 대해서 높이차이를 갖으며 서로 다른 파장대의 광을 조사하는 면발광 반도체 레이져 다이오드(surface emitting laser diode: SEL)들을 집적회로기술로 형성된 정전모터(electrostatic motor)에 의해서 상호위치를 변경함으로써 픽업할 수 있도록하는 광 픽업장치에 관한 것이다.
디스크의 일면 또는 양면에 광 빔을 조사하여 정보를 기록하거나 재생하기위한 광디스크등의 광 기록매체는 일반 자기 디스크, 자기테프등의 타기록매체에 비하여 대용량의 기록이 가능하다는 장점 때문에 그 이용이 확대되고 있다. 또한 커다란 기억용량을 필요로하는 동화상의 디지털 데이터의 기록을 가능하게 하는 고밀도의 광디스크로서 DVD(Digital Video Disk)의 실용화가 이루어졌다.
또한 DVD등의 고밀도 기록매체는 CD(Compact Disk)등의 기존의 광기록매체에 비해서 기록밀도를 높이기위하여 기록면상의 트랙이 협소하게되고, 기록면상에 조사되는 광 빔의 파장이 CD등에 조사되는 광빔에 비해서 단파장의 레이져를 조사하게되고, 대물렌즈의 개구수(Numercial Aperture: NA)를 크게함으로써 대물렌즈에 의해서 기록면상에 집광되는 광빔의 스포트 직경을 적게 유지하도록 하고 있다.
DVD의 광픽업장치는 CD등의 일반적인 광디스크용의 광픽업장치와 동일한 양상으로 기록/재생용 레저광의 광원과 기록면에 근접된 대물렌즈사이에는 반사, 회절 또는 집광을 위한 광학부재가 배치된다. 일반적으로 광원으로부터 발산된 광 빔을 일단 평행광으로 만들고, 이것을 대물렌즈에 의해서 집광하여 광 디스크의 기록면에 포커싱하도록 한다. 또한, 기록면으로부터 반사된 광을 대물렌즈를 통하여 입사광과는 다른 각도로 반사 및 회절에 의해서 편향하도록하여 수광부에 유도함으로써 디스크의 기록데이터를 판독하게된다.
DVD의 광디스크는 기록밀도를 높이기 위한 여러 가지 방법이 고안되었고, 그 한가지 방법은 양면에 데이터를 기록하고 판독하는 방법이 효과적인 것으로 제시되고 있다. 또한 제조설계상 DVD의 디스크는 그 두께가 CD와 같은 일반 기록매체보다 그 두께가 얇다.
따라서 픽업장치가 고밀도 기록매체인 DVD와 CD등의 일반 기록매체를 함께 판독하기 위한 호환 광픽업 장치를 구현하기 위하여 단파장(650nm) 광원 한 개를 사용하고, 재생할 기록면의 위치에 따라서 대물렌즈의 개구수를 조절하도록 하였다. 즉, DVD재생시에는 대물렌즈의 모든 개구(NA:0.6)를 이용하여 미소 스포트를 형성하고, CD재생시에는 광원으로부터 대물렌즈로 입사되는 광의 빔 직경을 제한하거나 또는 대물렌즈에서 개구수가 작은 부위인 근축부위를 이용하는 방법등을 사용하여 NA를 0.45로 조정함으로써 구면수차를 보정하였다. 또한 홀로그램 기술이 개량되어 홀로그램의 1차 회절된 광원을 이용함으로써 NA를 보정하는 방법이 개발되어져 왔다.
도 1은 2종류의 디스크를 판독하기 위한 종래의 픽업장치의 일실시예를 나타내기 위한 모식도이다.
광원(1)의 전방에 제 1, 제 2 홀로그램(3, 4)이 양면에 새겨있는 홀로그램 프레이트(2)가 놓여 있는데, 광원(1)에서 출사된 후 홀로그램 플레이트(2)를 경유한 광은 콜리메이팅 렌즈(5)에 의하여 평행광으로 된 후 대물렌즈에 입사되며, 이 대물렌즈(6)에 의하여 DVD(7) 또는 CD(8)로부터 반사된 광은 거꾸로 대물렌즈(6)와 콜리메이팅 렌즈(5)를 경유한 후 제 1, 제 2 홀로그램(3, 4)에서 회절되어 제 1, 제 2 광 검출기(9, 10)에 각각 수광된다.
즉, DVD(7)재생시에는 제 1 홀로그램(3)을 경유하게 되는 광으로 대물렌즈(6)의 모든 개구를 이용함으로써 DVD(7)에 미소스포트를 형성하고 제 1 홀로그램에서 회절되는 반사광을 수광하는 제 1 광검출기(9)의 신호로 재생 및 제어하는 한편, CD(8) 재생시에는 면적이 작은 제 2 홀로그램(4)에 의하여 대물렌즈(6)의 근축부를 통과하는 광 빔을 이용함으로써 그 두께차이 및 기록면의 위치차이에 의한 수차가 보정된 스포트를 형성하게 되며 제 2 홀로그램(4)에서 회절되는 반사광을 수광하는 제 2 광검출기(10)의 신호로 재생 및 제어한다.
이와 같은 광픽업환경은 DVD에 적합하도록 구성되어 있어 CD 재생시에 적합한 파장보다 짧은 파장으로 조사되기 때문에 최적의 조건으로 재생할 수 없는 것은 물론 홀로그램과 광 검출기를 별도로 구비해야 된다. 또한 이와 같은 방식의 광 픽업은 홀로그램에 의해서 회절된 0차 또는 1차 회절광을 이용하는 것이기 때문에 손실열이 많이 발생하게 되어 커다란 광손실의 문제점을 내포하고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 일본 특허 공개공보 특개평8-321067(공개일96.12.3)에 기재된 바와 같이 광원의 위치를 전자석장치를 이용하여 변화하도록 하는 장치가 연구개발되었다.
도 2는 2종류의 디스크를 판독하기 위한 종래의 픽업장치의 다른 실시예를 나타내기 위한 모식도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광디스크(100)에 대향하는 대물렌즈(6)와 대물렌즈(6)를 기준으로 광디스크(100) 반대편에 대향하는 광원유니트(20)를 구비하고, 상기 광원유니트(20)에는 광원유니트(20)를 대물렌즈(6)방향으로 이동시키기위한 광원 이동수단(12)이 설치된다.
이와 같은 종래구성에 있어서는 DVD등의 기록면과 광원사이의 거리가 긴 경우에 있어서의 광원 유니트(20)의 위치를 기준위치로 설정할 때, CD등의 기록면과 광원사이의 거리가 짧은 경우는 광원 이동수단(12)을 작동하여 광원 유니트를 대물렌즈방향으로 이동하도록 함으로써 디스크(100)의 기록면(11)상에 스포트를 형성하도록 한다.
그러나, 이와 같은 구성의 광 픽업장치의 광원 유니트(20)는 코일로 이루어진 전자석의 여자장치가 필수적으로 수반되기 때문에 장치의 크기가 커질 수밖에 없고, 많은 전력소모가 발생하게 된다.
또한, 이러한 장치는 두께가 다른 광디스크를 픽업하기 위하여 동일한 파장의 광원을 이용하여 동일한 대물렌즈에 투사하기 때문에 디스크의 기록면상에 적정한 스포트를 정확히 형성하기가 곤란하고, 파장에 따른 구면수차를 보정하기가 곤란하다.
본 발명은 이러한 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 서로다른 두께의 광디스크를 픽업하기 위하여 회전가능한 광원 유니트상에 높이차이를 갖는 복수의 광원을 구비하여 광디스크의 종류에 따라 광원 유니트를 회전시켜 일정위치에서 각각의 광디스크의 종류에 적합한 광원을 조사하도록 함으로써 보다 소형이며, 전력소비가 적은 광픽업장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 각각의 파장이 다른 별개의 광원을 조사함으로써 종류가 다른 디스크의 기록면상에 정확한 스포트를 형성하기 위한 것이다.
도 1은 2종류의 디스크를 재생/기록하기 위한 종래의 픽업장치의 일실시예를 나타내기 위한 모식도이다.
도 2는 2종류의 디스크를 재생/기록하기 위한 종래의 픽업장치의 다른 실시예를 나타내기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 도시하기 위한 개략적 구성을 나타내기 위한 개념도이다.
도 4도는 본 발명의 실시예의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 광픽업장치의 일부인 광원 유니트의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 광원 유니트의 다른 실시예를 도시하기 위한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30: 정전모터 31: 고정자 32: 가동자 33: 제 1 광원
34: 제 2 광원 37: 대물렌즈 39: CD기록면 51: DVD기록면
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대물렌즈와 상기 대물렌즈로부터 이격된 거리가 작은 기록면과 이격거리가 큰 기록면을 갖는 광 디스크를 픽업하기 위한 호환 광픽업장치에 있어서,
정전기력에 의해서 가동되는 가동자를 갖는 정전모터; 및
상기 정전모터의 가동자의 상면에 배치되는 서로 다른 높이에서 광 빔을 조사하기 위한 복수의 광원들을 포함함으로써
상기 광 디스크의 종류에 따라서 상기 정전모터를 회전시켜 상기 복수의 광원들중 특정 광원이 지정된 위치에서 광 빔을 조사하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 광디스크들중 상기 대물렌즈로부터 이격거리가 큰 위치에 기록면을 갖는 디스크의 기록면을 픽업하기 위해서 상기 광원들중 높은 위치의 광원으로부터 광빔을 조사하고, 상기 이격거리가 작은 위치에 기록면을 갖는 디스크의 기록면을 픽업하기 위해서는 상기 광원들중 낮은 위치의 광원으로부터 광빔을 조사하도록 한다.
또한, 상기 낮은 위치의 광원으로부터 조사되는 광빔의 파장이 상기 높은 위치의 광원으로부터 조사되는 광빔의 파장보다 짧게 한다.
또한, 상기 정전모터는 반도체 집적기술에 의해서 제조된다.
또한, 상기 가동자는 회전운동 또는 직선운동을 한다.
상기 본 발명의 목적 및 구성의 특징들을 이하 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 도시하기 위한 개략적 구성을 나타내기 위한 개념도이다.
광원 유니트는 정전모터(30)와 정전모터의 가동자(32)에 고정설치된 광원들로 구성된다. 또한, 정전모터(30)는 고정자(31)와 가동자(32)로 이루어진다. 상기 가동자(32)는 축(40)을 중심으로 고정자와 가동자사이에 발생되는 정전기력에 의하여 회전을 한다. 가동자(32)의 상부면(41)에는 광원의 높이가 서로 d 만큼차이가 나는 제 1 광원(33)과 제 2 광원(34)이 서로 대각선상에 위치한다. 제 1 광원(33)과 제 2 광원(34)은 면발광 반도체 레이져 다이오드(surface emitting laser diode: SEL)가 적합하며, 또한 제 1 광원(33)의 높이는 가동자(32)의 상부면(41)을 기준으로 할 때 제 2 광원(34)보다 d만큼 높게 형성된다. 또한, 가동자(32)의 상부면(41)의 특정위치에는 수광소자(35)가 배치된다.
CD의 기록면의 데이터를 재생 또는 판독하기 위하여는 높이가 높은 제 1 광원(33)으로부터 장파장의 780nm의 광 빔이 조사되고, 이 광빔은 콜리 메이팅 렌즈(36)을 통하여 평행광선으로 변화되어 대물렌즈(37)에 입사된다. 대물렌즈(37)로부터 출사된 광은 CD의 기록면(39)에 스포트를 형성하고, 기록면(39)으로부터 반사된 광은 입사시의 역순서로 진행한 후 홀로그램 플레이트(미도시)에 의해서 편향되고, 수광소자(35)에서 집속됨으로해서 기록면(39)의 데이터가 판독된다.
만일 DVD(50)가 배치되는 경우에는 콘트롤러(미도시)에 의해서 정전모터(30)의 가동자(32)는 축(40)을 중심으로 반 회전을 하여 제 1 광원과 제 2 광원의 위치를 서로 바꾼다. 콘트롤러(미도시)에서는 제 2 광원으로부터 광을 조사하도록 제어하며, 제 2 광원으로 부터는 단파장인 650nm의 광빔을 조사한다. 제 2 광원으로부터 조사된 광 빔은 콜리 메이팅 렌즈를 통하여 평행광선으로 변화되고, 대물렌즈(37)에 의해서 DVD(50)의 기록면(51)상에 스포트를 형성한다.
도 4 a, b도는 본 발명의 실시예의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4a는 CD가 배치될 때의 광 픽업 상태를 나타내고, 도 4b는 DVD가 배치될 때의 광 픽업장치를 나타낸다. 도 4a에 배치된 제 1 광원(33)으로부터 조사된 광 빔은 대물렌즈(37)를 통과하여 CD(38)의 기록면(39)에 스포트를 형성한다.
이때 대물렌즈(37)의 초점거리를 f, 대물렌즈(37)로부터 기록면(39)까지의 이격거리를 S, 대물렌즈(37)와 제 1 광원(33)까지의 거리를 L이라할 때 다음 [수학식1]과 [수학식2]이 성립한다.
[수학식1]
1/f = 1/S + 1/L
[수학식2]
S = fL/ (L - f)
상기 수학식2에서 S는 대물렌즈(37)를 통과한 광빔이 스포트를 형성하는 위치로서 L의 변동으로 인해서 스포트의 위치를 변경할 수 있다. 만일 대물렌즈(37)와 제 1 광원(33)사이의 이격거리가 L'로 변화되었을 때, 스포트되는 위치S'는 [수학식3]에 의해서 결정된다.
[수학식3]
S-S'=fL/(L-f) - fL'/(L'-f)
=f2(L'-L)/(L-f)(L'-f)
상기 수학식3에서 나타난 바와 같이, 대물렌즈(37)과 제 1 광원(33)사이의 거리가 길어진다면 기록면(39)와 대물렌즈(37)사이의 거리가 짧아진다는 것을 알 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 광픽업장치에 의하여 DVD를 픽업하는 경우에 있어서는 광 디스크 기록면(51)과 대물렌즈(37)사이의 거리가 CD경우보다 짧기 때문에 제 2 광원(34)과 대물렌즈(37)사이의 거리를 길게하여야 한다. 따라서 가동자(32) 평면(41)상에 제 1 광원(33) 보다 높이가 낮은 제 2 광원(34)으로부터 광 빔이 조사되도록한다. 이때 제 2 광원(34)은 가동자(32)의 회전에 의하여 제 1 가동자(33)의 위치로 변환되고, 제 1 가동자(33)는 제 2 가동자(34)의 이전 위치로 변경되게 된다.
도 5는 본 발명의 광픽업장치의 일부인 광원 유니트의 평면도이다.
광원 유니트는 원주상에 돌극이 형성된 가동자(32)를 일정 공극을 유지하며 둘러싸는 고정자(31)로 이루어진 정전모터(30)와, 상기 가동자(32)의 평면상에 서로 방사상으로 대칭되며 높이 차이를 갖는 제 1 광원(33)과 제 2 광원(34) 및 기록면으로부터 반사되는 광을 수광하기 위한 수광소자(35)로 이루어진다.
정전모터(30)는 반도체 집적기술에 의해서 하나의 기판상에 형성될 수 있어 소형화가 용이하며, 가동자(32)와 고정자(31)사이에 반대극성의 전기를 공급하고, 이들 사이에 발생하는 정전기력을 이용함으로써 가동자(32)에 회전력이 발생한다. 제 1 광원(33), 제 2 광원(34)은 특정위치에서 광 빔을 조사하게 되는 데 광픽업장치에서 기록/재생될 디스크의 종류를 판단하여 CD인 경우에는 제 1 광원(33)을 조사위치에 놓이도록 가동자(32)를 회전시키고, DVD인 경우에는 제 1 광원보다 낮은 제 2 광원(34)이 조사위치에 놓이도록 가동자(32)를 회전시킨다.
정전모터(32)는 도 5에 도시된 바와 다르게 가동자가 직선운동을 이루도록 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 광원 유니트의 다른 실시예를 도시하기 위한 평면도이다.
도 6에 도시된 직선가동형 정전모터(60)는 a, b방향으로 직선이동하는 가동자(62)와 고정된 고정자(61)로 이루어져 있다. 고정자(61)와 가동자(62)의 대향면들에는 상호 맞물려지도록 돌출된 빗모양의 돌극부들이 형성되어져 상호 다른 전하가 대전될 때는 a 방향으로 이동하게 되고, 동일 부호의 전하가 충전될 때에는 b방향으로 이동하게 된다. 가동자(62)상면에는 제 1 광원(33)과 제 2 광원(34)이 배치되고, 고정자(61)의 상면에는 수광소자(35)가 배치되게 된다.
상기 제 1 광원(33)은 제 2 광원(34)보다 높은 위치에서 광을 조사하도록 설치되고, 이들의 작용은 도 4a 및 도 4b에서 기술한 동작을 하게됨으로써 광 디스크의 종류에 따라 적절한 파장의 광을 조사하게 된다.
상기 본 발명의 구성에 의하면, 하나의 광원을 이용하여 대물렌즈와 기록면사이의 거리차이를 갖는 서로 다른 종류의 광 디스크를 픽업할 때, 조사된 광의 일부만을 사용함으로써 발생되는 광손실을 제거할 수 있으며, 광원의 높이가 다른 디스크 종류에 따라서 최적의 파장을 조사하는 광원을 반도체 집적기술을 이용하여 제조가능한 정전모터를 사용하여 일정 조사위치에 놓이게 함으로써 광픽업장치를 소형화 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 대물렌즈와 상기 대물렌즈로부터 이격된 거리가 작은 기록면과 이격거리가 큰 기록면을 갖는 광 디스크를 픽업하기 위한 호환 광픽업장치에 있어서,
    정전기력에 의해서 가동되는 가동자를 갖는 정전모터; 및
    상기 정전모터의 가동자의 상면에 배치되어 광 빔을 조사하기 위한 복수의 광원들을 포함함으로써
    상기 광 디스크의 종류에 따라서 상기 정전모터의 가동자를 가동시켜 상기 복수의 광원들중 특정 광원이 지정된 위치에서 광 빔을 조사하도록 하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광원들은 상기 가동자의 상면으로 부터의 이격된 높이차이가 존재하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광디스크들중 상기 대물렌즈로부터 이격거리가 큰 위치에 기록면을 갖는 디스크의 기록면을 픽업하기 위해서 상기 광원들중 높은 위치의 광원으로부터 광빔을 조사하고, 상기 이격거리가 작은 위치에 기록면을 갖는 디스크의 기록면을 픽업하기 위해서는 상기 광원들중 낮은 위치의 광원으로부터 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 낮은 위치의 광원으로부터 조사되는 광빔의 파장이 상기 높은 위치의 광원으로부터 조사되는 광빔의 파장보다 짧은 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전모터는 반도체 집적기술에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동자는 회전운동을 하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동자는 직선운동을 하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
KR1019970073056A 1997-12-24 1997-12-24 광픽업장치 KR100248219B1 (ko)

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