KR100261085B1

KR100261085B1 - 광픽업장치

Info

Publication number: KR100261085B1
Application number: KR1019970044411A
Authority: KR
Inventors: 유장훈; 이철우
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-08-30
Filing date: 1997-08-30
Publication date: 2000-07-01
Also published as: KR19990020934A

Abstract

광픽업장치에 관해 기술된다. 기술된 광픽업장치는: 레이저 광원과; 대물렌즈와 레이저 광원의 사이에 마련되어 상기 디스크로 향하는 제1방향의 제1편광을 원편광화하며, 디스크에서 반사된 원편광을 제2방향으로의 제2편광으로 변환하는 제1반사형 광학소자와; 상기 제1반사형 광학소자와 레이저 광원의 사이에 마련되어 상기 제2방향의 제2편광을 복수의 광검출기로 분할하여 반사하는 제2반사형 광학소자를; 구비한다. 이러한 광픽업장치는 적은 수의 광학부품을 적용하기 때문에 소형 경량화가 가능하고, 고가의 광학부품을 사용하지 않기 때문에 제작단가가 저렴하다.

Description

광픽업장치{Optical pickup device}

본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세히는 소형화된 광픽업장치에 관한 것이다.

광픽업은 영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 기록매체에 고밀도로 기록하고 재생하는 것이다. 기록 매체에는 디스크, 카드 및 테이프등이 있으며, 디스크가 기록매체의 대종을 이룬다. 디스크는 광이 투과하는 일정한 두께의 플라스틱 또는 유리등으로된 기판과 기판의 후면에 정보가 기록되는 기록층을 갖춘다. 디스크는 규격화된 크기를 가지고 있고, 이에 기록가능한 정보의 량이 제한된다. 따라서, 규격화된 크기의 디스크에 보다 많은 정보를 수록하기 위해서는 기록층에 대한 정보 기록밀도를 높이는 것이 필요한다. 기록밀도를 높이기 위해서는 기록층에 형성되는 빔스포트의 크기를 줄여야 한다. 빔스포트의 크기는 대물렌즈의 개구수(numericl apature)를 크기와 빔의 파장에 밀접한 관계를 맺는다. 즉, 대물렌즈의 개구수가 클수록, 그리고 빔의 파장이 짧을수록 빔스포트의 크기가 줄어들게 된다.

최근에 개발되어 사용화되고 있는 디지털 다기능 디스크(digital versatile disk, DVD)는 정보가 고밀도로 기록된 고용량 디스크의 일례이다. DVD는 고용량이면서도 기록 및 재생이 가능하기 때문에 이를 위한 DVDP(Digital Versatile Disk Drive)는 최근에 VTR(video tape recoder)의 대체품으로 부상되면서, 계속적인 연구가 진행되고 있다.

DVDP는 광원으로 고출력의 레이저 다이오드를 적용한다. 재생시 1mW 내외의 광원의 파워가 요구되고, 기록시에는 10mW 이상의 높은 파워가 요구된다. 따라서, 보다 효과적인 정보의 기록 및 재생을 위하여 광학적 광이용효율의 증대화가 절실하다. 광이용효율을 높이기 위해서는 편광분할소자와 함께 파장판이 일반적으로 사용된다. 이러한 광학적 부품 사용으로 인해 기존의 CD 재생용 광픽업에 비해 기록 및 재생을 위한 DVD 용 광픽업은 결과적으로 무겁다. 이와 같이 무거워진 광픽업은 디스크의 기록층에 대한 엑세스 및 정보서치에 불리하다.

도 1은 종래 광픽업장치의 개략적 구성도이다.

도 1을 참조하면, 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(1)의 양측에 디스크(7)로부터 반사된 광을 수광하는 광검출기(8)가 설치되어 있다. 레이저 다이오드(1)로부터 출사된 레이저 빔은 콜리메이팅 렌즈(2)를 통과한 후 반사평판(3)에 의해 반사된 후 디스크(7) 쪽으로 진행한다. 반사평판(3)과 디스크(7)의 사이의 광진행 축상에 광진행 방향으로 편광 홀로그램 소자(4)와 1/4파장판(5) 및 대물렌즈(6)가 설치되어 있다. 상기 레이저 다이오드(1)에서 출사된 레이저 빔은 직선편광으로서, 1/4 파장판(5)을 통과하면서 원편광화된다. 그리고 디스크(7)에서 반사된 광이 1/4파장판(5)을 다시 통과하면서 초기편광방향에 90도 회전된 선편광으로 바뀐다. 편광 홀로그램 소자(4)는 1/4파장판(5)에 의해 90도 회전된 선편광을 ±1광으로 회절시킨다. 회절된 광은 반사평판(3)에서 반사된 후 콜리메이팅렌즈(2)를 지나 레이저 다이오드(1)의 양측에 마련된 광 검출기(8)에 도달된다.

상기 편광 홀로그램 소자(4)는 도 2에 도시된 바와 같이 편광을 회절을 위한 회절격자(41)를 가진다. 일반적으로로 편광 홀로그램 소자(4)는 기판으로 복굴절물질인 LiNbO₃로 제작되며, 회절격자(41)의 양성자 교환영역(proton exchanged region, 42)과 유전체막(43)이 형성되어 있다. 상기 양성자 교환영역에는 보통광선(ordinary ray)이 가지는 것과 같은 비슷한 굴절율의 양성자로 채워져 있다. 또한 상기 1/4파장판은 소정의 광학적 두께(D, D =(2m+1/4)λ, m: 임의 정수, λ : 레이저 빔의 파장)의 쿼츠(quartz)로 이루어 진다.

이상과 같은 종래 광픽업장치는 편광 홀로그램 소자를 적용함으로서 소형경량화가 어느 정도 가능하지만, 고가의 복굴절 물질로된 편광 홀로그램 소자의 사용하기 때문에 가격면에 불리하다.

본 발명은 소형 경량화된 광픽업을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 가격이 저렴한 광픽업을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 광픽업장치의 개략적 구성도,

도 2는 도 1의 "A" 부분의 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 광픽업장치의 개략적 구성도,

도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 광픽업장치의 주요부품의 발췌 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 광픽업장치의 제1반사형 광학소자의 반사면에 형성되는 회절격자의 제1, 제2실시예를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 광픽업장치의 제3실시예의 개략적 구성도,

도 7은 도 6에 도시된 광픽업장치의 제1반사형 광학소자의 반사면에 대한 제1편광의 입사방향을 보인 도면, 그리고

도 8은 도 6에 도시된 광픽업장치의 제1반사형 광학소자의 반사면에 대한 광진행 경로를 보인 기하학적으로 보인 도면이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면, 레이저 광원과; 상기 광원으로 부터의 제1방향으로의 직선편광을 발생하는 레이저 빔을 디스크에 집광하는 대물렌즈와; 상기 디스크에서 반사된 광을 검출하는 복수의 광검출기와; 상기 대물렌즈와 레이저 광원의 사이에 마련되어 상기 디스크로 향하는 제1방향의 편광을 원편광화하며, 디스크에서 반사된 원편광을 제2방향으로의 직선편광으로 변환하는 제1반사형 광학소자와; 상기 제1반사형 광학소자와 레이저 광원의 사이에 마련되어 상기 제2방향의 직선편광을 상기 복수의 광검출기로 분할하여 반사하는 제2반사형 광학소자를; 구비하는 광픽업장치가 제공된다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제1반사형 광학소자는 두 개의 광통과면과 하나의 광반사면을 가지는 것으로서 상기 광반사면에 제1직선편광을 원편광으로, 그리고 원편광을 제2직선편광으로 변환할수 있는 회절격자가 형성된 프리즘을 적용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제2반사형 광학소자는 광의 회절에 의한 복굴절작용에 의해 상기 제2직선편광을 두 개의 경로로 분할시킬 수 있는 회절격자가 형성되는 반사면를 갖는 평판형 반사판 또는 제1반사형 광학소자에서와 같이 두 개의 광통과면과 하나의 반사면을 갖는 프리즘을 적용하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 광픽업의 바람직한 실시예를 상세히 설명하다.

실시예 1, 2

도 3과 도4를 참조하면, 제1방향으로의 진동되는 레이저 빔, 즉, 제1편광을 발생하는 레이저 다이오드(100)의 양측에 디스크(700)로부터 반사된 광을 수광하는 광검출기(800)가 설치되어 있다. 상기 디스크(700)와 레이저 다이오드(100)의 사이에는 레이저 다이오드(100)로부터 광진행 방향으로 콜리메이팅 렌즈(200), 제2반사형 광학소자(400), 제1반사형 광학소자(500) 및 대물렌즈(600)이 설치되어 있다. 상기 제1, 제2광학소자(500, 400)은 프리즘과 같이 두 개의 광통과면(501, 502), (401, 402) 및 광반사면(503, 403)이 형성되어 있다. 상기 제2광학소자의 광반사면은 입사되는 광의 진행경로와 반사되는 진행 경로가 위치하는 가상의 평면, 즉 입사면(incident surface)에 대해 나란한 벡터성분(405)을 가지는 회절격자(404)를 가진다. 상기 벡터성분(405)은 회절격자의 길이 방향에 대해 수직하다. 상기 제1광학소자(500)의 광반사면(503)에는 레이저 다이오드로부터 입사된 제1편광을 원편광으로, 그리고 디스크(100)에서 반사된 원편광을 제1편광에 대해 90도 회전된 제2편광으로 변환하는 회절격자(504)가 형성된다. 상기 회절격자(504)는 제1편광 및 제2편광에 대해 45도의 각도를 유지하도록 배치된다. 도 5의 (A)와 (B)에 도시된 바와 같이 상기 반사면(503)에 회절격자(504)를 형성할 수 있으며, 이때에 회절격자(504)의 방향이 제1편광에 대해 45도를 유지하도록 상기 제1반사형 광학소자(500)를 배치한다. 제2반사형 광학소자(400)의 반사면에도 회절격자(404)가 형성된다. 제2반사형 광학소자(400)의 회절격자(404)는 제2편광에 복굴절작용이 일어나도록 형성된다. 상기 제2반사형 제2광학소자(400)의 반사면(403)에 회절격자(404)가 새겨져 있고, 이위에 금속 또는 유전체 박막이 증착되어 있다. 상기 회절격자(404)의 피치(pitch)는 광 파장보다 작을 값을 가지며, 그 방향은 제2편광에 나란하다. 이는 회절격자의 주기가 광 파장보다 작을 때 나타나는 복굴절 현상을 이용하기 위한 것이다. 그리고 격자 방향에 대한 편광의 방향에 따라 회절효율이 다르게 나타난다.

실시예 3

도 6을 참조하면, 제1방향으로의 진동되는 레이저 빔, 즉, 제1편광을 발생하는 레이저 다이오드(100)의 양측에 디스크(700)로부터 반사된 광을 수광하는 광검출기(800)가 설치되어 있다. 상기 디스크(700)와 레이저 다이오드(100)의 사이에는 레이저 다이오드(100)로부터 광진행 방향으로 콜리메이팅 렌즈(200), 제2반사형 광학소자(400), 제1반사형 광학소자(500) 및 대물렌즈(600)이 설치되어 있다. 상기 제1, 제2광학소자(500, 400)은 프리즘과 같이 두 개의 광통과면(501, 502), (401, 402) 및 광반사면(503, 403)이 형성되어 있다. 상기 제2광학소자의 광반사면은 입사되는 광의 진행경로와 반사되는 진행 경로가 위치하는 가상의 평면, 즉 입사면(incident surface)에 대해 나란한 벡터성분(405)을 가지는 회절격자(404)를 가진다. 상기 제1광학소자(500)의 광반사면(503)에는 레이저 다이오드로부터 입사된 제1편광을 원편광으로, 그리고 디스크(100)에서 반사된 원편광을 제1편광에 대해 90도 회전된 제2편광으로 변환하는 회절격자(504)가 형성된다. 상기 회절격자(504)는 제1편광 및 제2편광에 대해 45도의 각도를 유지하도록 배치된다. 한편, 상기 제2광학소자(500)의 광통과면(501)이 상기 제1광학소자(400)에 대해 회전되어 있다. 이때에, 제7도에 제2광학소자(500)로 입사되는 제1편광이 광반사면(503)의 회절격자(504)에 대해 45°경사지게 입사되도록 회전된다. 한편, 도 8을 참조하면, 상기 제2광학소자(500)로 입사되는 광의 진행경로(i)와 반사되는 광의 진행경로(o)가 위치하는 가상의 면, 즉 입사면(incident surface, 600)이 광반사면(503)에 대해 수직을 이룬다. 도 8에서 x, y, z 는 상기 입사면(600)과 반사면(503)의 상대적 위치를 도시하기 위하여 도시된 3차원 좌표선이다.

상기와 같은 구조를 가지는 세 실시예의 광픽업의 광학적 작용을 살펴보면 다음과 같다.

레이저 다이오드(100)는 그 내부의 물리적 구조에 의해 제1방향으로 진동축을 가지는 제1편광빔을 발생한다. 실제적으로는 상기 레이저 다이오드(100)로부터 발생되는 레이저 빔은 타원편광이며, 그 중에 제1방향으로 강하게 진동되는 제1편광빔 성분이 대부분을 이룬다. 상기 제1편광빔을 콜리메이팅 렌즈(200)를 통과한 빔은 평행광화되어 제2반사형 광학소자(500)로 입사한 후, 그 반사면(503)에서 회절되지 않고 반사된 후 제1반사형 광학소자(400)로 입사한다. 제1편광은 제1반사형 광학소자(400)의 반사면(403)에서 회절되면서 원편광, 즉 모든 방향으로 진동되는 자연광과 같은 상태로 변환된 후 대물렌즈(200)에 의해 디스크(100)에 초점을 맺는다. 그리고, 디스크(100)에서 반사된 광은 다시 대물렌즈(200)를 통과한 후 제1반사형 광학소자(300)로 입사한다. 이때에 반사면에서 광은 제1편광에 대해 90도 회전된 방향의 제2편광으로 변환된다. 이 제2편광은 제2반사형 광학소자(400)로 입사하고 제2반사형 광학소자(400)의 반사면(403)에서 복굴절되어 분광된다. 분광된 제2편광은 레이저 다이오드(100)의 양측에 마련된 광검출기(800)로 입사한다.

이상의 실시예에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 광픽업은 그 구조가 간단하고, 종래의 광픽업에 비해 적은 광학 부품이 사용되기 때문에 경량화가 가능하다. 또한 고가의 광학적 부품이 사용되지 않기 때문에 제작단가가 저렴하다.

Claims

레이저 광원과;

상기 광원으로 부터의 제1방향으로의 제1편광을 발생하는 레이저 빔을 디스크에 집광하는 대물렌즈와;

상기 디스크에서 반사된 광을 검출하는 복수의 광검출기와;

상기 대물렌즈와 레이저 광원의 사이에 마련되어 상기 디스크로 향하는 상기 제1편광을 원편광화하며, 디스크에서 반사된 원편광을 제2방향으로의 제2편광으로 변환하는 것으로, 광의 입사면(incident surface)에 대해 나란한 벡터성분을 가지는 회절격자가 구비된 반사면을 가지는 제1반사형 광학소자와;

상기 제1반사형 광학소자와 레이저 광원의 사이에 마련되어 상기 제2편광을 상기 복수의 광검출기로 분할하여 반사하는 제2반사형 광학소자를; 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 제1반사형 광학소자와 제2반사형 광학소자 중 적어도 어느 하나가 두 개의 광통과면과 하나의 반사면을 가지는 프리즘 형인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제2항에 있어서, 상기 제1반사형 광학소자는 상기 제1편광에 대해 45도 경사진 회절격자가 형성된 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제2항에 있어서, 상기 제2반사형 광학소자는 상기 제2편광에 대해 나란한 방향의 회절격자가 형성된 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 제1반사형 광학소자는 상기 제1편광에 대해 45도 경사진 회절격자가 형성된 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 제2반사형 광학소자는 상기 제2편광에 대해 나란한 방향의 회절격자가 형성된 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 제1반사형 광학소자의 회절격자는 제1반사형 광학소자로 입사되는 광의 입사면(incident surface)에 대해 수직한 벡터성분을 가지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.