KR100258467B1

KR100258467B1 - 편광조리개를 구비한 dvd용 광픽업장치

Info

Publication number: KR100258467B1
Application number: KR1019970008098A
Authority: KR
Inventors: 유장훈; 정종삼; 이철우
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2000-08-01
Also published as: KR19980073038A

Abstract

개시된 내용은 영상, 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 필요시 재생하기 위해, 기록가능한 컴팩트디스크(CD)를 호환하여 사용할 수 있도록 구성한 디지탈비디오디스크(DVD)용 광픽업장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 DVD용 광픽업장치는 레이져광의 편광성분에 따라 레이져광을 각기 다른 개구수로 투과시키기 위한 편광조리개를 구비하여, CD-R디스크를 쉽게 호환하여 사용할 수 있게 구성되어 있다. 따라서, 기존의 CD 및 CD-R 사양을 가지는 광디스크를 안정되게 재생할 수 있다. 뿐만아니라 편광조리개를 구동하기 위한 별도의 구동장치나 구동회로 등이 필요없게 되므로 소형 경량화 및 생산비 감소의 효과가 있다.

Description

편광조리개를 구비한 DVD용 광픽업장치

본 발명은 영상, 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 필요시 재생하는 광픽업장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 기록가능한 컴팩트디스크(CD)를 호환하여 사용할 수 있도록 구성한 디지탈비디오디스크(DVD)용 광픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로, 정보를 기록하기 위한 기록매체의 형태로는 디스크, 카드 또는 테이프가 있으나 저장의 신뢰도 및 보관의 편리성 때문에 디스크형태가 주로 사용되고 있다. 이러한 디스크의 개발은 레이져디스크, 켬팩트디스크를 거쳐, 최근에는 디지탈비디오디스크로 까지 진행되어 오고 있다. 이에따라, 근래까지 많이 사용하였던 컴팩트디스크를 디지탈비디오디스크 구동장치에 호환가능하게 만드는 문제는 필연적으로 해결해야할 기술과제였다. 그리하여, 디지탈비디오디스크(이하, DVD 이라함)기술은 기록밀도를 높일 수 있도록 대물렌즈의 개구수(NA; Numerical Aperture)를 크게 하고 단파장(대략 650nm)의 광원을 사용토록 하며, 컴팩트디스크 (이하, CD 이라함)의 재생도 가능토록 하였다. 하지만, 최근 기록이 가능한 컴팩트디스크(이하, CD-R 이라함)가 개발됨에 따라, DVD 및 CD-R의 호환성에 또 다른 문제를 야기하게 되었다. CD-R은 사용파장이 대략 780nm인 광을 사용하는데 반하여 DVD에서는 대략 650nm의 단파장을 사용하여야 한다. 이에 따라, DVD는 가변조리개 및 간섭필터형 프리즘을 구비하여 대략 650nm의 단파장은 물론 CD-R의 사용파장인 780nm도 겸용가능하게 함으로써, CD-R을 쉽게 호환하여 사용할 수 있게 하였다.

그럼, 이러한 종래의 DVD에 구성되며 CD-R을 호환가능하게 하는 픽업장치에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 다시 자세히 설명하기로 한다.

도1은 종래의 DVD용 픽업장치중 일예를 도시한 구성도이다. 본 픽업장치는 DVD 뿐만아니라 CD-R도 호환가능하도록 하기 위한 여러 방식중, 가변조리개(variable aperture)를 이용한 가변확대방식(variable magnification type)을 채택하고 있다. 도1에서 보는 바와같이, 픽업장치는 레이져를 발생하기 위한 2개의 레이져다이오드를 구비한다. 2개의 레이져다이오드중 하나는 635nm의 레이져파장을 발생시키는 DVD용 레이져다이오드(10)이고, 다른 하나는 780nm의 레이져파장을 발생시키는 CD-R용 레이져다이오드(100)이다. 이중, 635nm 레이져다이오드(10)측 전방에는 콜리메이터(collimator)(20)가 설치되어 레이져다이오드(10)로부터 입사하는 레이져광선을 평행하게 만들어 준다. 이렇게 평행하게 투사되는 레이져광선은 광분할기(30)에 의해 대략 직각으로 반사되어 파장판(40)쪽으로 향하게 된다. 파장판(40)은 레이져광선의 위상을 1/4파장 변환시켜 가변조리개(50)쪽으로 향하게 한다. 가변조리개(50)는 입사되는 레이져광선 전부를 대물렌즈(60)로 전달하고, 전달된 광은 대물렌즈(60)에 의해 DVD(70)에 집광되게 된다. 이리하여, DVD(70)에 조사된 레이져광은 다시 반사되게 되어, 파장판(40) 및 광분할기(30)를 거쳐 광검출기(80)로 향하게 된다. 이때, 반사되는 레이져광은 파장판(40)에 의해 위상이 변환되게 되므로 광분할기(30)를 통해 직선상으로 통과하게 된다. 따라서, 광검출기(80)는 DVD(70)로부터 반사되어 온 레이져광을 검출하여 DVD상에 담긴 정보를 읽을 수 있게 되는 것이다.

한편, CD-R의 정보를 검출하기 위해 780nm의 광파장을 갖는 레이져다이오드(100)는 그 전방쪽에 콜리메이터(110)가 설치되어 있다. 콜리메이터(110)는 780nm 레이져다이오드(100)로부터 발생된 레이져광을 광분할기(120)로 평행하게 투사해준다. 광분할기(120)는 입사하는 레이져광을 통과시켜 집광렌즈(130)로 향하게 한다. 집광렌즈(130)는 레이져광을 집광하여 간섭필터형 프리즘(140)에 조사하고, 조사된 레이져광은 간섭필터형 프리즘(140)에 의해 반사되어 파장판(40)쪽으로 향하게 된다. 이때, 간섭필터형 프리즘(140)은 입사되는 레이져광의 파장에 따라 선별적으로 통과/반사시키는 장치로서, 780nm의 레이져광이 입사되면 반사시키고 635nm의 레이져광이 입사되면 그냥 통과시킨다. 이와같이, 간섭필터형 프리즘(140)에 의해 반사된 레이져광은 파장판(40), 가변조리개(50) 및 대물렌즈(60)를 거쳐 CD-R(150)에 집광되게 된다. 이렇게 조사된 레이져광은 CD-R(150)으로부터 반사되어 다시 대물렌즈(60), 가변조리개(50), 파장판(40), 간섭필터형 프리즘(140), 집광렌즈(130) 및 광분할기(120)를 거쳐 광검출기(160)로 향하게 된다. 이리하여, 광검출기(160)는 CD-R(150)으로부터 반사된 레이져광을 분석하여 CD-R의 정보를 읽을 수 있는 것이다.

특히, 이러한 구성장치중 가변조리개(50)는 읽어야 할 디스크가 DVD냐 CD-R이냐에 따라 달라지게 되는 기판두께의 차이로 인한 구면수차를 제거할 수 있는 장치로서, 도2에서 보는 바와같이 이중의 박막구조로 구성되어 있다. 도2는 도1의 가변조리개를 도시한 도면으로서, 도2a는 정면도이고 도2b는 도2a의 A-A'선 단면도이다. 가변조리개(50)는 도면에서 보는 바와같이, 석영박막부(52) 및 간섭필터부(54)로 구성되는 이중 박막구조로 되어 있다. 석영박막부(52)는 그 재질이 석영(SiO₂)으로 이루어져 있으며, 0.45의 개구수(NA)를 갖도록 구성되어 있다. 또한, 이 석영박막부(52)의 외측에는 간섭필터부(54)가 형성되어 있다. 이 간섭필터부(54)는 유전체를 사용하여 제작한 것으로서, DVD용 635nm 레이져광의 경우는 전투과하고 CD-R용 780nm 레이져광의 경우는 전반사하도록 구성된다. 따라서, CD-R을 읽고자 할 경우에 선택되게 되는 635nm 레이져광은 가변조리개의 전면에 걸쳐 전투과되며, 반면에 DVD를 읽고자 할 경우에 선택되게 되는 780nm 레이져광은 석영박막부(52)로만 투과되고 그 이외의 영역에서는 전반사되게 된다. 이와같이, 광픽업장치는 가변조리개를 구비한 유한광학계를 채택함으로써, CD-R과 DVD를 선택적으로 사용할 경우에 그들 각각의 기판두께의 차이로 인해 발생되는 구면수차(spherical aberration)를 제거할 수 있는 것이다.

하지만, 이러한 종래의 광픽업장치는 디스크 호환시 발생하게 되는 구면수차를 제거하기 위해 유한광학계를 구비하고 있는데, 이러한 유한광학계에 구성되는 가변조리개는, 대략 개구수 0.4이하의 영역에서 발생하는 광학경로차이를 제거하기 위해 개구수 0.4이하의 영역에는 석영코팅을 실시하고 그외의 영역에는 다층박막으로 형성되어 있다. 따라서, 파장단위 이하인 미세한 박막의 두께를 조절하여 가변 조리개를 제작하기란 무척 어려우므로 대량 생산에는 적합치 않게 된다. 뿐만아니라, 하나의 대물렌즈만을 겸용하여 사용하므로, 사양이 다른 디스크를 사용하여 재생하고자 할 경우에도 그러한 작업을 자유로이 쉽게 실시할 수 없는 문제점이 있었다. 이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 그 목적은 레이져광의 편광성분을 각기 달리 구성하여 편광조리개에 투과되게 함으로써 별도의 구동장치나 구동회로의 구성없이도 사양이 다른 디스크를 안정적으로 재생할 수 있도록 구성된 DVD용 광픽업장치를 제공함에 있다.

제1도는 종래의 DVD용 픽업장치중 일예를 도시한 구성도,

제2도는 제1도의 가변조리개를 도시한 도면으로서, 제2a도는 정면도이고 제2b도는 제2a도의 A-A'선 단면도,

제3도는 본 발명에 따른 광픽업장치를 도시한 구성도,

제4도는 본 발명에 따른 편광조리개를 도시한 평면도 및 그 측단면도로서, 제4a도는 그리드형을, 제4b도는 프리즘형을, 제4c도는 액정소자형을 나타내고 있고,

제5도는 제3도의 편광조리개의 작동예를 설명하기 위한 편광조리개부분의 확대구성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 635nm레이져다이오드 20,110,216 : 콜리메이터

30,120,214 : 광분할기 40 : 파장판

50 : 가변조리개 52 : 석영박막부

54 : 간섭필터부 60,220 : 대물렌즈

70,222 : DVD 80,160 : 광검출기

100,230 : 780nm레이져다이오드 130 : 집광렌즈

140 : 간섭필터형 프리즘 150,234 : CD-R디스크

210 : 650nm레이져다이오드 212,232 : 홀로그램형 광분할기

218 : 편광조리개 224,236 : 광검출기유닛

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 영상, 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 필요시 재생하기 위한 DVD용 광픽업장치에 있어서, 입사광의 편광성분에 따라 입사광을 각기 다른 개구수로 투과시켜 대물렌즈로 향하게 하는 편광조리개; DVD에 기록된 정보를 재생할 수 있도록, 제1편광성분을 갖는 레이져광을 발생시키기 위한 DVD용 레이져장치를 구비한 DVD용 광학계; 및 CD-R을 포함하는 CD디스크에 기록된 정보를 재생할 수 있도록, 제1편광성분과 편광방향이 대략 90°의 각도로 구성되는 제2편광성분을 갖는 레이져광을 발생시키기 위한 CD용 레이져장치를 구비한 CD용 광학계;를 구비하고 있는 DVD용 광픽업장치에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징은 DVD용 광픽업장치에 구성되어 CD-R을 포함하는 CD를 호환하여 사용할 수 있도록, 입사되는 레이져광을 선별적으로 각기 다른 개구수로 투과시키기 위한 광조리개에 있어서, 광조리개의 중심부 이외의 영역에만 편광자가 설치되도록 구성된 편광조리개에 있다.

이하에서 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도3은 본 발명에 따른 광픽업장치를 도시한 구성도이다. 본 광픽업장치는 650nm레이져다이오드(210)를 포함하는 DVD용 광학계와 780nm레이져다이오드 (230)를 포함하는 CD-R용 광학계를 구비하고 있다.

이중, DVD를 위한 650nm레이져다이오드(210)는 P편광방향의 레이져광을 방사하도록 구성되어 있다. 이러한 P편광방향의 레이져광은 홀로그램형 광분할기(212)쪽으로 조사되게 되며, 홀로그램형 광분할기(212)는 레이져광을 투과시켜 광분할기(214)로 향하게 한다. 광분할기(214)는 DVD용 650nm레이져광이 입사되면 전부 투과시키고, CD-R용 780nm레이져광이 입사하면 전부 반사시키도록 구성되어 있다. 따라서, 광분할기(214)로 향해진 650nm레이져광은 전부 투과되어 콜리메이터(216)에 이르게 되고, 콜리메이터(216)는 이러한 레이져광을 평행하게 직진시켜 편광조리개(218)로 보내게 된다. 편광조리개(218)는 입사되는 레이져광의 각기 다른 편광성분을 이용하여 레이져광을 사용파장에 따라 각기 다른 개구수(NA; Numerical Aperture)로 투과시키는 역할을 한다. 예를들어, P편광방향의 레이져광이 입사하게 되면 전투과시키고, S편광방향의 레이져광이 입사하게 되면 대략 개구수가 0.5이내의 영역에서는 투과시키고 0.5이외의 영역에서는 반사시키게 되는 것이다. 따라서, 편광조리개(218)에 보내진 P편광방향의 레이져광은 대물렌즈(220)쪽으로 전투과되고, 대물렌즈(220)는 이러한 레이져광을 DVD(220)에 집광시켜 스폿을 형성하게 한다. 이렇게 집광된 레이져광은 다시 DVD(220)로부터 반사되어, 대물렌즈(220), 편광조리개(218), 콜리메이터(216) 및 광분할기(214)를 거쳐 홀르그램형 광분할기(212)에 이르게 된다. 홀로그램형 광분할기(212)에 이런 레이져광은 중심으로부터 약간 치우치도록 조사되어 광검출기(224)쪽으로 향하게 된다. 따라서, 광검출기(224)는 DVD(222)로부터 반사된 레이져광을 검출함으로써, DVD(222)에 기록된 정보를 재생할 수 있는 것이다.

한편, CD-R용 780nm레이져다이오드를 포함하는 광학계를 살펴보면, CD-R용 780nm레이져다이오드(230)는 S편광방향의 레이져광을 방사하도록 구성되어 있다. 레이져다이오드(230)의 레이져방사쪽 전방에는 홀로그램형 광분할기(232)가 배치되고, 홀로그램형 광분할기(232)는 레이져광을 투과시켜 광분할기(214)로 향하게 한다. 이 광분할기(214)에서 입사되는 광이 CD-R용 780nm레이져광이므로 대략 수직으로 반사되어 콜리메이터(216)로 보내지게 된다. 콜리메이터(216)로 보내진 레이져광은 평행하게 직진되어 편광조리개(218)로 향하게 된다. 편광조리개(218)는 입사되는 광이 S편광방향의 레이져광이므로 대략 개구수가 0.5로 조정되어 대물렌즈(220)로 투과되게 된다. 대물렌즈(220)는 이러한 레이져광을 CD-R디스크(234)에 집광시켜 스폿을 형성하게 한다. 이렇게 집광된 레이져광은 다시 CD-R로부터 반사되어, 대물렌즈(220), 편광조리개(218), 콜리메이터(216) 및 광분할기(214)를 거쳐 홀로그램형 광분할기(232)에 보내지게 된다. 이에, 홀로그램형 광분할기(232)에 보내진 레이져광은 중심으로부터 약간 치우치도록 조사되어 광검출기(236)쪽으로 향하게 된다. 따라서, 광검출기(236)는 CD-R디스크(234)로부터 반사된 레이져광을 검출함으로써, CD-R디스크(234)에 기록된 정보를 재생할 수 있는 것이다.

그럼, 이러한 구성을 갖는 편광조리개의 구조 및 작동예를 다시 상세히 설명하기로 한다. 도4는 본 발명에 따른 편광조리개를 도시한 평면도 및 그 측단면도로서, 도4a는 그리드형을, 도4b는 프리즘형을, 도4c는 액정소자형을 나타내고 있다. 본 도에서 보는 바와같이, 편광조리개는 그리드, 프리즘, 액정소자 등을 이용하여, 입사되는 레이져광의 편광성분에 따라 개구수를 달리하여 투과시킨다. 이러한 역할을 하는 편광조리개는 대략 개구수 0.5이내의 영역에서는 편광자가 설치되어 있지 않아 레이져광의 P,S편광성분 모두를 투과시키고, 개구수 0.5이외의 영역에서는 레이져광중 P편광성분만을 투과시키도록 구성되어 있다.

또한, 이러한 편광조리개의 작동예는 도5를 보면 자세히 알 수 있다. 도5는 도3의 편광조리개의 작동예를 설명하기 위한 편광조리개부분의 확대구성도이다. 본 도에서 보는 바와같이, 편광조리개(218)에는 DVD용 P편광방향의 레이져광 및 CD-R용 S편광방향의 레이져광이 입사되게 된다. DVD를 재생하기 위해 P편광방향의 650nm레이져광이 입사하게 되면, 편광조리개(218)는 레이져광을 전투과하여 대물렌즈(220a)에 해당하는 개구수 0.6으로 대물렌즈(220a)쪽으로 보내게 된다. 대물렌즈(220a)는 이러한 레이져광을 DVD(222)에 집광하여 스폿을 형성하게 한다. 이와 반면에, CD-R을 재생하기 위해 S편광방향의 780nm레이져광이 입사하게 되면, 편광조리개(218)는 개구수0.5이내의 영역으로만 레이져광을 투과시켜 대물렌즈(220a)쪽으로 보내게 된다. 이리하여, S편광방향의 780nm레이져광은 개구수0.5로 투과되어 대물렌즈에 입사되게 되므로, P편광방향의 650nm레이져광 보다는 상대적으로 물점이 멀리 위치하게 되어 기판두께가 큰 CD-R디스크의 정보를 읽을 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 DVD용 광픽업장치는 레이져광의 편광성분에 따라 레이져광을 각기 다른 개구수로 투과시키는 편광조리개를 구비하여 CD-R디스크를 쉽게 호환하여 사용할 수 있게 함으로써, 기존의 CD 및 CD-R디스크 또한 안정되게 재생할 수 있게 된다. 뿐만아니라, 편광조리개를 구동하기 위한 별도의 구동장치나 구동회로 등이 필요없게 되므로 소형 경량화 및 생산비감소의 효과가 있다.

Claims

영상, 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 필요시 재생하기 위한 DVD용 광픽업장치에 있어서, 입사광의 편광성분에 따라 입사광을 각기 다른 개구수로 투과시켜 대물렌즈로 향하게 하는 편광조리개; DVD에 기록된 정보를 재생할 수 있도록, 제 1편광성분을 갖는 레이져광을 발생시키기 위한 DVD용 레이져장치를 구비한 DVD용 광학계; 및 CD-R을 포함하는 CD디스크에 기록된 정보를 재생할 수 있도록, 상기 제 1편광성분과 편광방향이 대략 90°의 각도로 구성되는 제 2편광성분을 갖는 레이져광을 발생시키기 위한 CD용 레이져장치를 구비한 CD용 광학계를 구비하고 있는 DVD용 광픽업장치.
제1항에 있어서, 입사하는 레이져광의 파장에 따라 레이져광을 선택적으로 반사/투과시키기 위한 광분할기를 구비하여, 입사되는 상기 DVD용레이져광 및 CD용레이져광을 하나의 상기 편광조리개에 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 DVD용 광픽업장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광분할기 및 편광조리개 사이에 콜리메이터를 배치하여, 광분할기를 통과한 레이져광을 편광조리개로 평행하게 직진시키는 것을 특징으로 하는 DVD용 광픽업장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이져장치들과 광분할기 사이에 홀로그램형광분할기를 배치하여, 상기 광분할기로부터 전해지는 레이져광을 중심으로부터 약간 치우치도록 투과시켜 상기 레이져광을 검출하기 위한 광검출기유닛의 설치공간을 확보할 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 DVD용 광픽업장치.
DVD용 광픽업장치에 구성되어 CD-R을 포함하는 CD를 호환하여 사용할 수 있도록, 입사되는 레이져광의 편광성분에 따라 각기 다른 개구수로 투과시키기 위한 광조리개에 있어서, 상기 광조리개는 제 1개구수에 대응하는 제 1영역, 및 제 1개구수보다 큰 제 2개구수에 대응하여 상기 제 1영역을 제외한 제 2영역으로 구획되고, 상기 제 2영역은, 상기 입사광의 편광성분에 따라 그 광을 투과 또는 반사하는 편광자로 이루어지고, 상기 편광자는, 그리드형 편광자, 프리즘형 편광자, 및 액정소자형 편광자중의 하나로 구현되는, 편광조리개.
제5항에 있어서, 상기 제 1영역의 크기는 대략 개구수 0.5이내인 것을 특징으로 하는 편광조리개.
제5항에 있어서, 대략 개구수 0.5이내의 영역은 레이져광의 P,S편광성분 모두를 투과시키고, 개구수 0.5이외의 영역은 레이져광중 P편광성분만을 투과시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 편광조리개.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 편광자는, 입사광의 편광성분에 따라 그 광을 투과 또는 반사하는 액정(Liquid Cristal)의 광학적 특성을 이용한 액정소자형으로 제작된 것을 특징으로 하는 편광조리개.