KR100263154B1 - 광학적 위상판을 사용한 광픽업 - Google Patents

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Abstract

CD-R 및 DVD 디스크에 호환 가능한 광픽업장치는 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광중의 하나를 사용한다. 이 광픽업장치의 레이저광원들은 DVD 디스크를 위한 짧은 파장의 제 1광 및 CD-R 디스크를 위한 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하며, 대물렌즈는 DVD 디스크의 정보기록면의 위치에 일치하는 기설정된 초점거리(focal length)를 갖는다. 광경로조절부는 레이저광원들로부터 출사되는 광이 대물렌즈 쪽으로 향하도록 대물렌즈로부터의 광이 광검출부를 향하도록 한다. 광경로조절부와 대물렌즈 사이에 위치한 위상변화(phase shift)부는 광경로조절부로부터 대물렌즈로 진행하는 제 2광의 위상을 변화(shift)시켜, CD-R 디스크의 정보기록면의 위치에 형성되는 광스폿의 크기(size)를 축소시킨다.

Description

광학적 위상판을 사용한 광픽업
제1도는 DVD와 CD-R의 광원으로 두 개의 레이저다이오드(LD)와 단일의 대물렌즈를 사용하는 기존의 광픽업의 광학 구조를 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 가변조리개를 설명하기 위한 도면.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광픽업의 광학 구조를 나타낸 도면.
제4도는 제3도의 위상판부와 환형차폐 대물렌즈를 나타낸 도면.
제5도는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 광픽업의 광학구조를 나타낸 도면.
제6도는 위상판기능을 갖는 환형차폐 대물렌즈를 나타낸 도면.
제7(a)도 및 제7(b)도는 발명에 따른 위상판과 가변조리개가 결합된 구조를 나타낸 도면들.
제8도는 본 발명에 의한 스폿크기와 사이드로브(side robe)의 감소 효과를 보여주는 다이아그램.
제9도는 CD-R의 재생시에 포커스서보신호의 특성을 나타낸 다이아그램.
제10도는 위상판의 홈의 깊이에 따른 광의 위상변화를 보여주는 다이아그램.
제11도는 본 발명에 따른 가변조리개의 그루브(groove)깊이에 대응하는 0차회절된 광의 회절효율의 변화를 보여주는 다이아그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
35 : 가변조리개 36 : 위상판
37,47 : 대물렌즈
[발명의 목적]
본 발명의 목적은 위상판을 사용하여 구면수차를 제거하므로써 디지털 비디오 디스크와 기록 가능한 콤팩트디스크에 호환되는 광픽업장치를 제공함에 있다.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 디지털 비디오 디스크(DVD)와 기록 가능한(recordable) 콤팩트디스크(CD-R)에 정보를 기록하고 재생할 수 있는 광픽업장치에 관한 것이다.
영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 재생하기 위한 기록매체는 디스크, 카드 또는 테이프로 구성되어 있으나 디스크 형태가 주류이다. 최근 광디스크 기기분야는 레이저디스크(LD), 콤팩트디스크(CD)로부터 디지털 비디오 디스크(DVD)로 까지 제품이 개발되어 오고 있다. 이러한 광디스크는 광이 입사하는 축방향에서 일정한 두께를 갖는 플라스틱 또는 유리매질과 그 위에 위치하여 정보가 기록되는 신호기록면으로 구성된다.
현재까지의 고밀도 광디스크 시스템은 기록밀도를 높이기 위해 대물렌즈의 개구수(numerical aperture)를 크게하고 635nm 또는 650nm의 단파장 광원을 사용하므로써, 디지털 비디오 디스크에 기록 및 재생할 수 있으면서 CD의 재생도 가능하도록 개발되었다. 그러나, CD의 최근 형태인 기록 가능한 콤팩트디스크(CD-R)의 호환을 위해서는 780nm 파장의 빛을 사용해야 한다. 이것은 CD-R 기록매체의 기록특성에 기인한 것으로, 780nm 파장의 빛과 650nm 파장의 빛을 하나의 광픽업에서 모두 사용할 수 있게 하는 것은 DVD와 CD-R의 호환을 위하여 대단히 중요한 기술로 대두되었다. DVD와 CD-R에 호환되는 기존의 광픽업을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 DVD와 CD-R의 광원으로 두 개의 레이저다이오드(LD)와 단일의 대물렌즈를 사용하는 광픽업을 보여준다. 제1도의 광픽업은 DVD 재생시에는 635nm 파장의 레이저파장을 사용하고 CD-R의 기록과 재생시에는 780nm 파장의 레이저광을 사용한다. 레이저다이오드인 광원(1)으로부터 출사된 635nm 파장의 광은 시준렌즈(collimating lens 2) 및 편광광분할기(polarization beam splitter 3)를 통과한 다음 간섭필터형 프리즘(4)으로 진행한다. 레이저다이오드인 광원(11)로부터 출사된 780nm 파장의 광은 시준렌즈(12), 편광광분할기(13) 및 집광렌즈(14)를 통과한 다음 프리즘(4)으로 진행한다. 여기서 780nm 파장의 광은 프리즘(4)에서 수렴되어지며 이러한 구조의 광학계를 '유한광학계'라 한다. 프리즘(4)은 편광광분할기(3)에 의해 반사된 635nm 파장의 광을 투과시키며 집광렌즈(14)에 의해 집광된 광을 반사시킨다. 그 결과, 광원(1)으로부터의 광은 시준렌즈(2)에 의해 평행하게된 형태로 1/4파장판(5)에 입사되며 광원(11)으로부터의 광은 집광렌즈(14) 및 프리즘(4)에 의해 발산하는 형태로 1/4파장판(5)에 입사된다. 1/4파장판(quarter-wave plate 5)을 투과한 광은 대물렌즈(7)로 입사한다.
대물렌즈(7)는 두께가 0.6mm인 DVD 디스크(8)의 신호기록면에 초점이 맞도록 설계된 것으로서, 광원(1)으로부터 출사된 635nm 파장의 광을 DVD 디스크(8)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 그러므로, DVD 디스크(8)의 신호 기록면에서 반사된 광은 그 신호 기록면에 기록된 정보를 담게된다. 이 반사된 광은 편광광분할기 (3)를 투과하여 광학적 정보를 검출하는 광검출기(10)로 입사된다.
광원(11)로부터 출사된 780nm 파장의 광을 전술한 대물렌즈(7)를 사용하여 그 두께가 1.2mm인 CD-R 디스크(9)의 신호기록면에 초점맺히게 하면, DVD 디스크(8)의 두께와 CD-R 디스크(9)의 두께가 서로 다름에 의한 구면수차(spherical aberration)가 발생한다. 보다 상세하게는, 이 구면수차는 대물렌즈(7)에 대하여 CD-R 디스크(9)의 신호기록면이 DVD 디스크(8)의 신호기록면 광축상에서 보다 멀리 떨어져 있음에 기인한다. 이러한 구면수차를 줄이기 위하여 1/4 파장판(5)과 대물렌즈(7) 사이의 위치에서 가변조리개(6)를 사용한다. 제2도와 함께 나중에 설명될 가변조리개(6)의 사용에 의해, 780nm 파장의 광은 CD-R 디스크(9)의 신호기록면에 정확하게 광스폿을 형성하게 되며, CD-R디스크(9)에서 반사된 780nm 파장의 광은 프리즘(4)에 의해 반사되며 편광광분할기(13)에 의해 반사되어 광검출기(15)에 의해 검출될 수 있게 된다.
제2도의 가변조리개(6)는 대물렌즈(7)의 직경에 일치하는 개구수(NA) 0.6 이하의 영역에 들어있는 광들을 선택적으로 투과할 수 있는 박막형 구조를 갖는다. 즉, 가변조리개(6)는 광축에 대하여 개구수(NA) 0.45를 중심으로 635nm 파장과 780nm 파장의 광들을 모두 투과시키는 영역 1과 635nm 파장의 광을 전투과하며 780nm 파장의 광을 전반사하는 영역 2로 구분된다. 영역 1은 개구수(NA) 0.45 이하의 영역이며, 영역 2는 영역 1 바깥의 영역으로 유전체박막의 코팅에 의해 만들어진다. 전술의 영역 1은 유전체박막 코팅된 영역 2에 의해 발생되는 광학수차(optical aberration)를 제거하기 위하여 석영(SiO2)박막으로 구성된다. 이러한 가변조리개(6)의 사용에 의해 개구수(NA) 0.45 이하의 영역 1을 통과하는 780nm 파장의 광은 CD-R 디스크(9)에 적합한 광스폿을 그 신호기록면에 형성하게 된다. 따라서, DVD 디스크(8)로부터 CD-R 디스크(9)로 변경할때에 발생되는 구면수차가 제거된다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
그러나, 제1도에 관련한 전술의 광픽업은 DVD 디스크와 CD-R 디스크의 호환시에 발생하는 구면수차를 제거하기 위하여 780nm 파장의 광에 대하여 유한광학계를 구성해야 한다. 뿐만 아니라, 가변조리개(6)의 개구수 0.45 이상인 영역 2에 형성되는 광학박막인 유전체박막에 의해 개구수 0.45 이하인 영역 1과 개구수 0.45 이상인 영역 2를 통과하는 광들간에 광학경로차(optical path difference)가 발생하므로, 이를 제거를 위하여 영역 1에 특별한 광학박막의 형성을 필요로 하였다. 이런 이유로, 영역 1에 석영코팅과 영역 2에 다층박막을 각각 형성하였으나, 그 제조공정이 복잡할뿐 만 아니라 박막두께의 조절을 '㎛단위'의 정밀도로 행해야 하므로 양산에 적합하지 못한 문제가 있었다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명의 목적을 달성하기 위한, 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로 다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 광기록매체들을 위한 광픽업장치는, 상대적으로 짧은 파장의 제 1광 및 상대적으로 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하는 레이저광원들과, 제 1광에 의한 대물렌즈의 초점이 대물렌즈에 가까운 쪽에 정보기록면을 갖는 제 1광기록매체의 정보기록면의 위치에 일치되게 하는 기설정된 초점거리(focal length)를 갖는 대물렌즈와, 광검출수단과, 레이저광원들로부터 출사되는 광을 대물렌즈 쪽으로 향하도록 대물렌즈로부터의 광을 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단, 및 광경로조절수단과 대물렌즈 사이에 위치하며, 광경로조절수단으로부터 대물렌즈로 진행하는 제 2광의 위상을 변화(shift)시켜, 대물렌즈에 의해 집광되는 제 2광에 의해 대물렌즈에서 먼쪽에 정보기록면을 갖는 제 2광기록매체의 정보기록면의 위치에 형성되는 광스폿(beam spot)의 크기(size)를 축소시키는 위상변화(phase shift)수단을 포함하며, 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광중의 하나를 사용한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한, 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 광기록매체들을 위한 또다른 광픽업장치는 상대적으로 짧은 파장의 제 1광 및 상대적으로 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하는 레이저광원들과, 제 1광에 의한 대물렌즈의 초점이 대물렌즈에 가까운쪽에 정보기록면을 갖는 제 1광기록매체의 정보기록면의 위치에 일치되게 하는 기설정된 초점거리(focal length)를 갖는 대물렌즈와, 광검출수단과, 레이저광원들로부터 출사되는 광을 대물렌즈 쪽으로 향하도록 대물렌즈로부터의 광을 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단, 및 광경로조절수단과 대물렌즈 사이에 위치하며, 광경로조절수단으로부터 입사하는 제 1광 및 제 2광 둘 다를 투과시키는 제1영역(region)과 제 1광만을 투과시키는 제 2영역을 가지며, 제1 및 제2영역은 대물렌즈의 광축을 동일 축으로(coaxial) 하는 가변조리개수단을 포함하며, 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광중의 하나를 사용한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한, 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 광기록매체들을 위한 또다른 광픽업장치는 상대적으로 짧은 파장의 제 1광 및 상대적으로 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하는 레이저광원들과, 제 2광의 위상을 변화시키는 위상변화영역을 구비하고, 위상변화영역은 최소한 하나의 광기록매체에 대하여 구면수차를 최소화하며, 위상변화영역과 그 안쪽영역 또는 위상변화영역을 제외한 안쪽영역은 복수의 광기록매체의 두께에 관계없이 공동으로 사용되어 정보기록면에 형성되는 광스폿(beam spot)의 크기(size)를 축소시키는 대물렌즈와, 광검출수단, 및 레이저광원들로부터 출사되는 광을 대물렌즈 쪽으로 향하도록 대물렌즈로부터의 광을 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단을 포함하며 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광중의 하나를 사용한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 구현한 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광픽업 구조를 보여준다. 제3도를 참조하면, 레이저다이오드 광원(31)이 동작하는 경우, 광원(31)으로부터 발산되는 형태로 출사되는 650nm 파장의 광은 제 1편광광분할기(32) 및 제2편광광분할기(33)에 의해 순차적으로 반사 및 투과하며, 투과된 광은 시준렌즈(34)로 입사한다. 레이저다이오드 광원(40)이 동작하는 경우, 광원(40)으로부터 발산되는 형태로 출사되는 780nm 파장의 광은 제 2편광광분할기(33)에 의해 반사된 다음 시준렌즈(34)로 입사한다. 시준렌즈(34)는 제 2편광광분할기(33)로부터 입사하는 광을 가변조리개(35)의 면에 수직한 광축에 평행하도록 시준(collimation)시키며, 시준된 광들은 가변조리개(35)에 의해 파장선택적으로 투과된다.
제7(a)도-제7(b)도를 참조하면, 가변조리개(35)는 780nm 파장의 광 및 650nm 파장의 광 둘 다가 투과하는 '영역 3'과 650nm 파장의 광만이 투과하는 '영역 4'를 갖는다. 영역 4는 홀로그램구조를 갖는 것으로서, 이 홀로그램구조는 회절차수(diffraction order)가 0차가 아닌 780nm 파장의 광에 대한 회절효율이 최대가 되도록 하며 회절차수가 0차인 650nm 파장의 광에 대한 회절효율이 100%인 회절격자(diffraction grating)로 구성된다. 즉, 650nm 파장의 광은 회절되지 않고 투과되도록 한다. 회절격자의 그루브(grove)깊이에 따른 0차 회절된 광의 회절효율을 보여주는 제11도를 참조하면, 그루브깊이가 3.8㎛인 경우, '++기호'가 겹쳐진 실선으로 표시된 650nm 파장의 광은 100%의 회절효율을 가지며 둥근원이 겹쳐진 실선으로 표시된 780nm 파장의 광은 0%의 회절효율을 갖는다. 그러므로, 가변조리개(35)의 영역 4는 그루브깊이가 3.8㎛인 회절격자로 설계된다. 본 발명의 실시예에서는, 전술의 영역 3과 영역 4를 구분하기 위하여 개구수(NA) 0.5를 사용한다. 그러므로, 영역 3은 개구수(NA) 0.5 이하인 부분이 되며 영역 4는 개구수(NA)가 0.5보다 큰 부분이 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 대물렌즈(37)의 직경에 일치하는 개구수(NA) 0.6 이하의 영역을 통과하는 광은 그 파장에 따라 가변조리개(35)의 영역 3과 영역 4에서 파장선택적으로 투과된다. 제7(b)도에 도시된 가변조리개는 비대칭 형상의 홀로그램패턴으로 구성된 것으로서, 수광부를 향해 진행하는 광에 의한 피드백(feedback) 노이즈를 방지할 수 있다.
가변조리개(35)를 투과한 광들은 제4도를 참조하여 나중에 설명할 위상판(phase plate)부(36)를 통과한 다음 환형차폐 대물렌즈(37)로 입사한다. 본 발명에 따른 대물렌즈(37)는 DVD(8)의 정보기록면에 초점이 맞도록 설계되어 있다. 본 발명의 위상판부(36)를 사용하지 않는다면, 사용되는 디스크가 DVD(8)로부터 CD-R(9)로 교체되는 경우, CD-R(9)의 정보기록면에 형성되는 광스폿의 크기는 일반적으로 1.8㎛이상이 된다. 그러나, CD-R(9)에 사용되는 광스폿의 크기는 일반적으로 1.4㎛이므로, 1.8㎛의 스폿크기로는 CD-R(9)에 정보를 기록 또는 재생할 수 없게 된다. 그러므로, 본 발명에서는 CD-R(9)에 정보를 기록 또는 재생할 수 있도록 광스폿의 크기를 줄이기 위하여 위상판부(36)를 사용한다.
위상판부(36)는, 제3도에 보인 것처럼, 가변조리개(35)와 대물렌즈(37)사이에 위치한다. 이 위상판부(36)는, 제4도에 보인 것처럼, 가변조리개(35)에 가까이 있는 면으로부터 안쪽으로 옴폭하며 일정한 폭과 깊이를 갖는 환형홈(361)을 구비한다. 이 환형홈(361)은 식각이나 금형을 제작하여 사출이나 몰딩(molding)으로 제작되는 것으로, 그 깊이(D)는 다음의 수학식(1) 및 (2)에 의해 결정된다.
[수학식 1]
[수학식 2]
여기서, m은 임의의 정수이며, n'과 n은 λ'(=650nm)과 λ(=780nm)에서의 굴절율을 각각 나타낸다. 위의 수학식 1 및 2에서 m'=3 및 m=2인 경우, 환형홈(361)의 깊이(D)는 3.8㎛ 정도가 된다. 이러한 깊이(D)의 환형홈(361)을 갖는 위생판부(36)는 가변조리개(35)로부터 대물렌즈(37)로 진행하는 780nm 파장의 광을 180도 위상 변화(shift)시키며 650nm 파장의 광을 360도 위상변화시킨다. 제10도는 위상판부(36)의 환형홈(361)의 깊이(D)에 따라 두가지 파장의 위상변화를 보여주는 것으로, 실선은 650nm 파장의 광에 대한 위상변화를 나타낸 것이며, 점선은 780nm 파장의 광에 대한 위상변화를 나타낸 것이다. D=3.8㎛에서, 780nm 파장의 광은 180도의 위상을 갖는 동시에 650nm 파장의 광은 360도 위상을 갖는다.
따라서, 180도 위상변화된 780nm 파장의 광은 위상판부(36)를 사용하지 않을때에 비하여 실질적으로 초해상효과를 가지고 개구(aperture)를 통과하게 된다. 이러한 위상판부(36)에 의해, CD-R(9)의 정보기록면에 형성되는 광스폿의 크기(size)는 CD-R(9)에 대한 정보의 기록 및 재생이 가능할 정도로 축소되어지며, 구면수차가 제거된다.
전술의 위상판부(36)는 가변조리개(35)에 가까이 있는 표면위의 바깥쪽으로 튀어나온 일정한 폭과 높이의 돌출부 형태로 변형할 수도 있다. 이러한 변형은 위상판의 기능을 잘 알고 있는 당업자에게는 명백한 것이므로 그 구체적인 설명을 생략하였다.
위상판부(36)를 투과한 광이 입사하는 대물렌즈(37)는 제4도에 보인 것처럼 환형차폐영역(371)을 구비한다. 이 환형차폐영역(371)은 영역 3을 통과하는 광의 일부를 차폐시킨다. 따라서, DVD(8)로부터 CD-R(9)로의 교환에 따른 구면수차가 감소되어진다. 또한, 포커스서보계(미도시)의 초점에러신호에 대한 감도를 증가시킨다.
DVD(8) 또는 CD-R(9)의 정보기록면에서 반사한 광은 대물렌즈(37)로부터 광검출렌즈(38)로 진행하며, 광검출렌즈(38)에의해 광검출기(39)에 접속된다. 따라서, 제3도의 장치는 DVD(8) 및 CD-R(9) 둘 다에 대한 정보의 기록 및 재생을 할 수 있게 된다.
제6도는 제3도의 위상판부(36)와 대물렌즈(37)를 하나의 유닛으로 결합한 대물렌즈(47)를 보여주며, 제5도는 이러한 대물렌즈(47)를 구비한 광픽업의 광학 구조를 보여준다. 제6도의 대물렌즈(47)는 가변조리개(35)에 가까이 있는 그 표면위에 안쪽으로 옴폭하면서 일정한 폭과 깊이를 갖는 환형홈(471)을 구비한다. 이러한 환형홈(471)이 새겨진 대물렌즈(47)는 위상판부(36)와 마찬가지로 780nm 파장의 광을 180도 위상 변화(shift)시키며 650nm 파장의 광을 360도 위상변화시킨다. 따라서, 가변조리개(35)로부터 대물렌즈(47)로 입사하는 780nm 파장의 광중에서, 환형홈(471)에 의해 회절된 광은 CD-R(9)에 대한 구면수차를 감소시키는 작용을 한다. 이러한 환형홈(471)에 의해 DVD(8)로부터 CD-R로 교환할 때의 구면수차가 제거되며, 780nm 파장의 광에 대하여 CD-R(9)에 대한 정보의 기록 및 재생이 가능할 정도로 작은 크기의 광스폿이 그 정보기록면에 형성된다. 제5도의 광픽업의 650nm 파장의 광을 위한 광원(31), 광검출렌즈(51) 및 광검출기(53)에 더하여 780nm 파장의 광을 위한 광원(491) 및 광검출기(493)가 하나로 결합된 유닛(49)을 포함한다. 제5도의 광픽업은 또한 유닛(49)의 광원(491)으로부터 나오는 광과 그 광검출기(493)로 입사하는 광을 위하여 홀로그램형 광분할기(48)를 추가로 사용한다. 이러한 제5도의 구성 및 동작은 전술의 설명을 통하여 제3도의 장치를 충분히 이해할 당업자에게는 명백한 것이므로 그 구체적인 설명을 생략하였다.
전술한 제6도의 대물렌즈(47)에 형성되는 환형홈(471)을 대물렌즈(47)의 표면위에 바깥쪽으로 튀어나온 일정한 폭과 높이의 돌출부 형태로 변형할 수도 있다.
제7도는 본 발명에 따른 위상판과 가변조리개가 하나로 결합된 구조를 보여준다. 제7도를 참조하면, 개구수(NA) 0.5 이하의 영역에 들어있는 위상변화영역은 고리형태를 가진다. 이러한 위상변화영역은 전술한 위상판부(36)와 동일한 기능을 수행하므로 그 구체적인 설명은 생략하였다.
제8도는 본 발명의 광픽업장치에 의한 스폿크기와 사이드로브(side robe)의 감소효과를 설명하기 위한 다이아그램이다. 제8도에서, (a)는 CD-R에 DVD를 위해 최적화된 기존 방식의 광픽업을 사용하는 경우로, 이 경우 CD-R의 정보기록면에 형성되는 스폿크기는 1.53㎛이다. (b)는 본 발명의 광픽업장치를 사용하는 경우로, 이 경우 그 스폿크기는 1.33㎛이다. (c)는 기존의 CD 전용 광픽업을 CD-R에 사용하는 경우로, 그 스폿크기는 1.41㎛이다. 이러한 제8도를 통하여, 본 발명의 광픽업 장치는 기존의 광픽업을 사용하는 경우에 비하여 스폿크기가 대략 8% 감소함을 알 수 있으며, 또한 디스크 기록과 재생시에 사이드로브의 크기가 작으면 작을수록 바람직한 광특성을 갖는 광픽업에 대하여 사이드로브라고 하는 스폿주변의 광량도 감소함을 알 수 있다. 제9도 역시 본 발명에 따른 광픽업장치가, 비점수차방식으로 광신호를 검출하는 경우에, CD-R 재생시의 포커스서보신호에 대하여 양호한 특성을 가짐을 상대적으로 아래쪽에 위치한 그래프를 통해 보여준다.
전술한 실시예들은 가변조리개, 위상판 및 환형차폐대물렌즈를 포함하는 구성으로 설명되었으나, 이들중에서 위상판만의 사용으로 디스크교환에 의한 구면수차를 줄이면서 CD-R에 적합한 광스폿을 그 정보기록면에 형성할 수 있다. 또한, 가변조리개만의 사용으로도 디스크교환에 의한 최적의 개구수를 설정하는 광픽업에 적용하여 사용할 수도 있다. 이러한 홀로그램형 가변조리개는 기존의 박막형 가변조리개를 대체하여 적절하고 양산성이 뛰어난 광픽업에 적용가능하다.
전술한 실시예들은 시준렌즈(34)에 의해 만들어지는 무한광학계에 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 광분할기와 대물렌즈사이에 놓여있는 시준렌즈를 제거함에 의해 형성되는 유한광학계에 대해서도 동일하게 적용할 수 있음은 당업자에게 명백한 사실이다.
[발명의 효과]
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업장치는 위상판을 사용하므로써 제조공정상의 문제를 야기하는 기존의 광학기기를 사용하지 않으면서도 단일 대물렌즈로 DVD 디스크와 CD-R 디스크의 호환되는 광픽업을 제작할 수 있게 한다.

Claims (30)

  1. 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 광기록매체들을 위항 광픽업장치에 있어서, 상대적으로 짧은 파장의 제 1광 및 상대적으로 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하는 레이저광원들; 상기 제 1광에 의한 대물렌즈의 초점이 대물렌즈에 가까운쪽에 정보기록면을 갖는 제 1광기록매체의 정보기록면의 위치에 일치되게 하는 기설정된 초점거리(focal length)를 갖는 대물렌즈; 광검출수단; 상기 레이저광원들로부터 출사되는 광을 상기 대물렌즈 쪽으로 향하도록 상기 대물렌즈로부터의 광을 상기 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단; 및 상기 광경로조절수단과 상기 대물렌즈 사이에 위치하며, 상기 광경로조절수단으로부터 상기 대물렌즈로 진행하는 제 2광의 위상을 변화(shift)시켜, 상기 대물렌즈에 의해 집광되는 상기 제 2광에 의해 대물렌즈에서 먼쪽에 정보기록면을 갖는 제 2광기록매체의 정보기록면의 위치에 형성되는 광스폿(beam spot)의 크기(size)를 축소시키는 위상변화(phase shift)수단을 포함하며, 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광중의 하나를 사용하는 광픽업장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위상변화수단은 상기 광경로조절수단에 멀리 있는 면으로부터의 두께가 서로 다른 두 영역을 갖는 위상판(phase plate)인 광픽업장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 위상판의 두께가 얇은 영역은 제 2광의 위상을 변화시키는 부분으로, 상기 광경로조절수단에 가까이 있는 면으로부터 안쪽으로 옴폭한 일정한 폭과 깊이의 홈으로 이루어진 광픽업장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위상판의 두께가 얇은 영역은 대물렌즈의 광축에 대하여 동심원의 모양을 한 광픽업장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 홈은 제 1광에 대해서는 360도 위상변화를 일으키고 제 2광에 대해서는 최적화된 위상변화를 일으키도록 하는 광학적 깊이를 갖는 광픽업장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 위상판의 두께가 두꺼운 영역은 제 2광의 위상을 변화시키는 부분으로, 상기 광경로조절수단에 가까이 있는 면으로부터 바깥쪽으로 튀어나온 일정한 폭과 높이의 돌출부로 이루어진 광픽업장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 위상판의 두께가 두꺼운 영역은 대물렌즈의 광축에 대하여 동심원의 모양을 한 광픽업장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 돌출부는 제 1광에 대해서는 360도 위상변화를 일으키고 제 2광에 대해서는 최적화된 위상변화를 일으키도록 하는 광학적 높이를 갖는 광픽업장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 위상판은 식각, 사출 및 몰딩중의 하나에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 위상변화수단은 상기 광경로 조절수단에 가까이 있는 대물렌즈의 표면위에 안쪽으로 옴폭한 일정한 폭과 깊이의 홈으로 식각된 것임을 특징으로 하는 광픽업장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 위상변화수단은 상기 광경로조절수단에 가까이 있는 대물렌즈의 표면위에 바깥쪽으로 튀어나온 일정한 폭과 높이의 돌출부 형태인 것임을 특징으로 하는 광픽업장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 위상변화수단은 대물렌즈와는 동일한 곡율을 가지면서 상기 광경로조절수단에 가까이 있는 대물렌즈의 표면에 접합된 것임을 특징으로 하는 광픽업장치.
  13. 제1항에 있어서, 사용하는 광기록매체가 다른 것으로 교환될 때마다 그에 적합한 광만을 교체하고 나머지 구성요소들은 모두 그대로 사용할 수 있는 소형화된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 레이저광원들과 광검출수단이 하나의 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 광원과 상기 위상변화수단 사이에 위치하며, 상기 광경로조절수단으로부터 입사하는 제 1광 및 제 2광 둘 다를 투과시키는 제1영역(region)과 제 2광만을 투과시키는 제2영역을 가지며, 상기 제1 및 제2영역은 상기 대물렌즈의 광축을 동일 축으로(coaxial) 하는 가변조리개수단을 더 포함하는 광픽업장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가변조리개수단은 상기 제2영역에 회절격자구조를 갖는 광픽업장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 위상변화수단과 상기 가변조리개수단은 상기 가변 조리개수단의 제1영역의 내부에서 상기 위상 변화 수단이 형성되는 형태로 하나의 유닛으로 구성된 광픽업장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 대물렌즈는 제1영역을 통해 투과되는 광의 일부를 차폐하기 위한 적어도 하나의 환형 차폐막을 포함하는 광픽업장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 위상변화수단과 상기 가변조리개수단은 상기 가변 조리개수단의 제1영역의 내부에서 상기 위상 변화 수단이 형성되는 형태로 하나의 유닛으로 구성된 광픽업장치.
  20. 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로 다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 광기록매체들을 위한 광픽업장치에 있어서, 상대적으로 짧은 파장의 제 1광 및 상대적으로 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하는 레이저광원들; 상기 제 1광에 의한 대물렌즈의 초점이 대물렌즈에 가까운쪽에 정보기록면을 갖는 제 1광기록매체의 정보기록면의 위치에 일치되게 하는 기설정된 초점거리(focal length)를 갖는 대물렌즈; 광검출수단; 상기 레이저광원들로부터 출사되는 광을 상기 대물렌즈 쪽으로 향하도록 상기 대물렌즈로부터의 광을 상기 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단; 및 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이에 위치하며, 상기 광경로조절수단으로부터 입사하는 제 1광 및 제 2광 둘 다를 투과시키는 제1영역(region)과 제 1광만을 투과시키는 제2영역을 가지며, 상기 제1 및 제2영역은 상기 대물렌즈의 광축을 동일 축으로(coaxial) 하는 가변조리개수단을 포함하며, 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광중의 하나를 사용하는 광픽업장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 가변조리개수단은 상기 제2영역에 회절격자구조를 갖는 광픽업장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 대물렌즈는 제1영역을 통해 투과되는 광의 일부를 차폐하기 위한 적어도 하나의 환형 차폐막을 포함하는 광픽업장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 가변조리개수단과 상기 대물렌즈 사이에 위치하며, 상기 가변조리개수단으로부터 상기 대물렌즈로 진행하는 제 2광의 위상을 변화(shift)시켜, 상기 대물렌즈에 의해 집광되는 상기 제 2광에 의해 대물렌즈에서 먼쪽에 정보기록면을 갖는 제 2광기록매체의 정보기록면의 위치에 형성되는 광스폿(beam spot)의 크기(size)를 축소시키는 위상변화(phase shift) 수단을 더 포함하는 광픽업장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 위상변화수단과 상기 가변 조리개수단은 상기 가변 조리개수단의 제 1 영역의 내부에서 상기 위상변화수단이 형성되는 형태로 하나의 유닛으로 구성된 광픽업장치.
  25. 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 광기록매체들을 위한 광픽업장치에 있어서, 상대적으로 짧은 파장의 제 1광 및 상대적으로 긴 파장의 제 2광을 각각 출사하는 레이저광원들; 상기 제 2광의 위상을 변화시키는 위상변화영역을 구비하고, 상기 위상변화영역은 최소한 하나의 광기록매체에 대하여 구면수차를 최소화하며, 상기 위상변화영역과 그 안쪽영역 또는 위상변화영역을 제외한 안쪽영역은 복수의 광기록매체의 두께에 관계없이 공동으로 사용되어 정보기록면에 형성되는 광스폿(beam spot)의 크기(size)를 축소시키는 대물렌즈; 광검출수단; 및 상기 레이저광원들로부터 출사되는 광을 상기 대물렌즈 쪽으로 향하도록 상기 대물렌즈로부터의 광을 상기 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단; 사용되는 광기록매체에 따라 제 1광 및 제 2광 중의 하나를 사용하는 광픽업장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 대물렌즈는 위상변화영역을 광축에 대하여 동심원의 모양인 환형홈으로 가지며, 복수의 광기록매체에 대하여 최소화된 수차를 만족시키기 위하여 광학적 위상이 최적화된 광픽업장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 광검출수단은 단일의 광검출수단인 광픽업장치.
  28. 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 적어도 두가지의 광기록매체들을 위한 광픽업장치에 있어서, 상기 적어도 두가지의 광기록매체들을 호환하기 위해 한쪽면에 위상변화영역을 구비하고, 상기 위상변화영역은 최소한 하나의 광기록매체에 대하여 구면수차를 최소화하며, 상기 위상변화영역과 그 안쪽영역 또는 위상변화영역을 제외한 안쪽영역은 복수의 광기록매체의 두께에 관계없이 공동으로 사용되어 정보기록면에 형성되는 광스폿(beam spot)의 크기(size)를 축소시키는 대물렌즈를 포함하는 광픽업장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 대물렌즈는 위상변화영역을 광축에 대하여 동심원의 모양인 환형홈으로 가지며, 복수의 광기록매체에 대하여 최소화된 수차를 만족시키기 위하여 광학적 위상이 최적화된 광픽업장치.
  30. 제29항에 있어서, 하나이상의 레이저광원; 하나이상의 광검출수단; 및 상기 레이저광원으로부터 출사되는 광을 상기 대물렌즈 쪽으로 향하도록 상기 대물렌즈로부터의 광을 상기 광검출수단을 향하도록 광경로를 조절하는 수단을 사용하는 광픽업장치.
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