KR100288967B1 - 빔정형을 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업 - Google Patents

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Abstract

빔정형을 위한 광학계(optical system)는, 광원, 복수의 평판들, 및 광원과 복수의 평판들 사이에 위치한 실린더형(cylindrical) 렌즈를 포함하고, 복수의 평판들 및 실린더형 렌즈는 광원으로부터 출사되는 광의 빔단면이 소망하는 형태가 되도록 빔정형한다. 이 광학계에 의해 발산하는 형태로 빔정형된 광을 이용하는 광픽업은, 광저장매체로부터 반사되는 수렴광을 얻을 수 있으며, 하나의 평판만을 투과한 수렴광은 비점수차를 그대로 가지고 있으므로, 광검출을 위하여 별도의 렌즈를 사용하지 않고서도 비점수차법을 채용하기에 적합한 광검출기를 이용하여 포서커서보등을 행할 수 있다.

Description

빔정형을 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업
본 발명은 빔정형을 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광원으로부터 출사되는 광을 소망하는 형태로 빔정형하기 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업에 관한 것이다.
현재, CD, DVD등과 같은 광저장매체를 위한 광픽업은 그 절단면이 타원형인 광빔을 출사하는 레이저광원을 사용한다. 이러한 레이저광원은 레이저 다이오드의 활성층에 의해 발생되는 광을 발산하는 빔형태로 출사한다. 도 1을 참조하여 레이저광의 발생을 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 레이저다이오드로부터 타원형으로 출사되는 광빔을 보여준다. 도 1에서, 레이저다이오드의 접합면 방향 즉, 활성층에 나란한 방향을 ″∥″로 표시하고 접합면에 수직한 방향을 ″⊥″로 표시하였다. 여기서, 방향 ⊥는 레이저다이오드의 활성층을 통하여 흐르는 전류의 방향과 일치한다. ″블루스카이리서치(BLUE SKY RESEARCH)″에서 제작한 '모델번호 PS010-00'의 레이저다이오드의 경우, 도 1의 B를 중심으로 1μm(방향⊥)×3μm(방향∥)인 크기의 활성층영역을 갖는다. 이 활성층영역으로부터 레이저광이 발생한다. 활성층영역을 통해 출사되는 광의 시발점은 서로 다른 두 지점 A 및 B이므로, 출사되는 광은 지점 A 및 지점 B간의 거리를 나타내는 비점격차(非點隔差, ΔZ)를 갖게된다. 그리고, 이 레이저광의 발산각은 일반적으로 θ⊥= 20∼40o및 θ∥= 8∼20o이며, 따라서, 출사되는 광빔은 그 광학축에 대한 수직 절단면이 타원형이 되며, 특히, 그 장축에 해당하는 빔직경이 큰 방향은 방향 ⊥에 일치하며 그 단축에 해당하는 빔직경이 작은 방향은 접합면에 나란한 방향 ∥과 일치하는 타원형이 된다.
그러나, 광저장매체에서는 대물렌즈가 원형이므로, 광이용효율을 높이기 위해서는 그 절단면 또한 원형인 광빔이 요구된다. 이러한 요구에 의해 제안된 종래의 빔정형방법들을 도 2a 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a-2b의 광학계는 두 개의 원통형 렌즈들(11,12)을 구비한다. 도 2a는 방향 ∥와 일치하는 평면에서 렌즈들(11,12)을 도시한 것이며, 도 2b는 방향 ⊥에 나란한 평면상에서 렌즈들(11,12)을 도시한 것이다. 이 렌즈들(11,12)은 서로 다른 초점거리를 갖는다. 도 1에 관련하여 전술한 레이저광원으로부터 발산하는 빔형태로 출사되는 광은 미도시된 콜리메이터렌즈에 의해 시준(視準)된 다음 렌즈(11)에 입사한다. 렌즈(11)는 방향 ∥와 일치하는 방향에서는 평면-오목한(plano-concave) 형상을 가지므로, 그 방향으로 입사하는 광을 발산시킨다. 렌즈(11)는 또한 방향 ⊥에 나란한 방향으로 입사하는 광을 굴절 없이 투과시킨다. 렌즈(11)로부터 출사되는 광은 렌즈(12)에 입사한다. 렌즈(12)는 방향 ∥와 나란한 방향으로는 평면-볼록한(plano-convex) 형상에 의해 입사된 광을 거의 평행광으로 출사한다. 그리고, 방향 ⊥에 나란한 방향으로 입사하는 광은 굴절없이 투사시켜, 거의 평행광이 되게 한다. 그러므로, 도 2a에 보여진 방향 ∥와 나란한 방향에서는, 빔직경(Wi)을 갖는 입사 광은 그 보다 큰 빔직경(Wo)으로 변경된다. 그 결과, 레이저광원으로부터 나오는 타원형의 광빔은 거의 원형에 가까운 단면을 갖는 광빔으로 빔정형된다.
도 3은 종래 기술에 따른 빔정형을 위한 프리즘을 보여준다. 도 3의 프리즘으로 입사하는 광빔은, 도 2와 마찬가지로, 레이저광원으로부터 타원형으로 출사된 다음 콜리메이터렌즈에 의해 시준된 광빔이다. 시준된 광빔은 프리즘(21)의 표면(23)으로 입사한다. 도 3에 보여진 입사면(incident plane)에서, 입사각 θi를 갖는 그 직경이 작은 방항의 광빔은 굴절율(n)을 갖는 프리즘(21)에 의해 굴절각(θo)만큼 굴절된 다음, 표면(25)으로부터 출사된다. 이러한 프리즘(21)은 도 3의 입사면으로 입사하는 광빔의 직경(Wi)을 그보다 큰 직경(Wo)로 변경시킨다. 그러나, 프리즘(21)은 전술의 입사면에 수직한 평면으로 입사하는 광의 빔직경을 거의 변경시키지 않는다. 따라서, 표면(25)으로부터 출사되는 광빔은 거의 원형이 된다.
도 4는 마이크로렌즈를 이용하여 빔정형하는 종래의 광학계를 보여준다. 활성층(41)로부터 출사되는 광은 도 1에 관련하여 전술한 바와 같이 그 단면이 타원형을 갖는다. 이 광은 활성층(41)과 수 마이크로미터의 간격을 갖는 마이크로렌즈(42)로 입사한다. 마이크로렌즈(42)는 도 4에서 점선으로 표시된 빔직경이 작은 방향에 대하여 입사되는 광을 거의 굴절없이 투과시키는 광학적 특성을 갖는다. 이 마이크로렌즈(42)는 그러나, 실선으로 표시된 빔직경이 큰 방향에 대해서는 볼록한 표면(421)을 통해 입사광을 거의 평행하게 되도록 굴절시키며, 표면(423)을 통해 빔직경이 작은 방향의 빔직경과 거의 일치하도록 발산시킨다.
그러나, 전술의 실린더형 렌즈들을 이용하는 방법은 우수한 파면수차(wavefront aberration)를 갖는 실린더형 렌즈를 제작하기 어렵고 광축조정 역시 어렵기 때문에 그다지 사용되지 않는다.
프리즘의 경우, 거의 평행한 광이 입사하는 경우에만 소망된 빔정형을 이룰 수 있기 때문에, 레이저광원으로부터 발산하는 형태로 출사되는 광을 시준시키기 위한 별도의 콜리메이터렌즈가 요구된다. 이것은 광로가 길어지는 원인이 되며, 따라서, 소형의 광픽업을 제작하기 어렵다는 단점이 있다.
마이크로렌즈를 이용하는 방법의 경우, 레이저다이오드의 출사창내에 마이크로렌즈를 조립해야 하므로, 레이저다이오드의 제조업체가 아니면 제작하기 어렵고 그 제작단가도 높게된다. 그리고, 성능이 우수한 마이크로렌즈를 제작하는 것 역시 어렵다는 문제가 있다.
전술의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 광의 이용효율 및 파면수차를 극대화할 수 있도록 빔정형하는 광학계를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전술의 빔정형 광학계를 채용한 광픽업을 제공함에 있다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 빔정형을 위한 광학계(optical system)는, 광원, 복수의 평판들, 및 광원과 복수의 평판들 사이에 위치한 실린더형(cylindrical) 렌즈를 포함하고,
복수의 평판들 및 실린더형 렌즈는 광원으로부터 출사되는 광의 빔단면이 소망하는 형태가 되도록 빔정형하는 광학적 특성들을 갖는다.
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한, 광학적 저장매체를 위한 광픽업은, 빔단면이 실질적으로 타원이 되는 광을 발산하는 형태로 출사하는 레이저광원, 복수의 평판들, 레이저광원과 복수의 평판들 사이에 위치한 실린더형(cylindrical) 렌즈, 및 복수의 평판들로부터 입사하는 광을 광학적 저장매체에 집광시키는 대물렌즈를 포함하고,
복수의 평판들 및 실린더형 렌즈는 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔단면이 실질적으로 원형이 되도록 빔정형하는 광학적 특성들을 갖는다.
도 1은 타원형 광빔을 출사하는 레이저광원을 설명하기 위한 도면,
도 2a 및 2b는 원통형 렌즈를 이용하여 빔정형하는 종래의 광학계를 설명하기 위한 도면,
도 3은 종래 기술에 따른 빔정형을 위한 프리즘을 보여주는 도면,
도 4는 마이크로렌즈를 이용하여 빔정형하는 종래의 광학계를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 빔정형을 위한 광학계를 보여주는 도면으로서, 도 5a는 본 발명에 따른 광학계를 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 큰 방향에 따라 도시한 도면이며, 도 5b는 본 발명에 따른 광학계를 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 작은 방향에 따라 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 광학계를 나타낸 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 레이저다이오드53 : 실린더형 렌즈
55, 57 : 평판58 : 반사거울
60 : 대물렌즈63 : 광검출기
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광학계 및 이를 채용한 광픽업을 상세히 설명한다.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 광학계를 다른 각도에서 보여주는 도면들이다. 도 5a는 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 큰 방향에서 본 발명에 따른 광학계를 보여주며, 도 5b는 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 작은 방향에서 본 발명의 광학계를 보여준다. 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 큰 방향은 도 1에 관련하여 전술한 방향 ⊥과 일치하며, 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 작은 방향은 방향 ∥과 일치한다. 본 발명에 따른 광학계에 의해 레이저광원으로부터 타원형으로 출사되는 광빔은 최종적으로는 거의 원형에 가깝게 빔정형된다. 그러므로, 방향들의 표시를 위하여, 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 작은 방향 및 그로부터 출사되는 광의 빔직경이 큰 방향 대신에 전술의 방향들 ⊥ 및 ∥을 사용한다.
본 발명에 따른 광학계는, 실린더형 렌즈(53), 2개의 평판들(55,57) 및 콜리메이터렌즈(59)를 구비한다. 레이저다이오드(51)는 빔단면이 실질적으로 타원이 되는 레이저광을 발산하는 형태로 출사한다. 이 레이저광은 실린더형 렌즈(53)로 입사한다. 실린더형 렌즈(53)는 그 축이 방향 ∥에 나란한 표면들(533, 535)을 구비한다. 실린더형 렌즈(53)는 방향 ⊥에 대하여 표면(533)이 음의 광학적 파워를 가지며 표면(535)이 양의 광학적 파워를 갖도록 제작된다. 이때, 표면(533)의 광학적 파워는 표면(535)의 광학적 파워에 비하여 그 크기가 상대적으로 미세한 크기를 갖는다. 이러한 실린더형 렌즈(53)가 본 발명을 한정하는 것은 아니므로, 방향 ∥에 나란한 축을 가지며 방향 ⊥로는 그 면들이 볼록-볼록한 형태를 갖도록 변형하는 것 도 가능하다.
레이저다이오드(51)로부터 광이 입사하면, 전술의 구성을 갖는 실린더형 렌즈(53)는 방향 ⊥에 대하여 도 5a에 보인 바와 같이 광빔의 발산정도가 줄어들도록 입사광을 굴절시킨다. 그러나, 실린더형 렌즈(53)는 방향 ∥에 대하여 도 5b에 보인 바와 같이 입사하는 광을 그대로 출사시킨다. 그러므로, 실린더형 렌즈(53)로부터 출사되는 광은 방향 ⊥에 대한 발산정도가 약간 줄어들며 방향 ∥에 대한 발산정도가 레이저다이오드(51)로부터 출사될 때와 거의 동일하게 유지된다.
실린더형 렌즈(53)로부터의 광이 입사하는 제 1평판(55)은 평판면들(553, 555)이 서로 평행한 평면평행평판(plane-parallel plate)이다. 제 1평판(55)은 레이저다이오드(51)의 광학축에 나란한 직선을 기준으로 제 1평판(55)이 각도 ″θ″만큼 기울어지도록 배치된다. 실린더형 렌즈(53)에 의한 광의 굴절정도가 고정된 경우, 제 1평판(55)의 기울어진 각도 ″θ″의 조절에 의하여 방향 ⊥에 대한 빔직경과 방향 ∥에 대한 빔직경을 최종적으로는 동일하게 만들 수 있다. 그러나, 잘 알려진 바와 같이, 발산(또는 수렴)하는 광의 경로상에 제 1평판(55)을 경사지게 삽입하면, 코마(coma) 및 비점수차(astigmatism)가 발생한다.
코마(coma)는 광경로상의 다른 위치에서 서로 교차되는 형상으로 배치된 평판들을 이용하여 보정할 수 있다. 그러므로, 제 1평판(55)의 평판면(555)과 마주보는 평판면(573)을 구비한 제 2평판(57)을 이용한다. 제 2평판(57) 역시 평면평행평판으로서, 평판면(573)과 평판면(575)은 서로 평행하다. 평판들(55,57)은 레이저다이오드(51)의 광학축에 수직한 단면에 대하여 서로 면대칭의 관계를 갖도록 배치된다. 이러한 면대칭관계는 도 5a에서 보여졌다. 그러므로, 레이저다이오드(51)의 광학축에 나란한 직선을 기준으로 제 1평판(55)이 각도 ″θ″만큼 기울어진 경우, 제 2평판(57)은 각도 ″-θ″만큼 기울어지게 된다. 평판들(55,57)은 동일한 굴절률을 갖는 광학소자로 제작되며, 그 광학소자의 예로는 유리 등이 있다. 한편, 평판들(55,57)의 삽입에 의해 발생하는 비점수차는 본 발명에 따른 광학계에서 사용되는 실린더형 렌즈(53)에 의해 보상된다. 이 실린더형 렌즈(53)는 또한 도 1에 관련하여 전술한 비점격차, 즉, 레이저다이오드로부터 출사되는 광의 활성층영역에서의 시발점들이 서로 다름에 의해 생기는 비점격차를 보상한다.
제 1평판(55)은 평판면(553)을 통해 실린더형 렌즈(53)로부터 입사하는 광을 도 5a의 방향 ⊥으로는 굴절시키며, 도 5b의 방향 ∥로는 거의 굴절 없이 투과시킨다. 제 2평판(57) 역시 이와 동일한 광학적 기능을 수행한다. 즉, 제 2평판(57)은 평판면(573)을 통해 제 1평판(55)의 평판면(555)으로부터 입사하는 광을 도 5a의 방향 ⊥로는 굴절시키며, 도 5b의 방향 ∥로는 거의 굴절 없이 투과시킨다. 그러므로, 제 1 및 제 평판(55,57)을 투과한 광은 도 5a 및 5b에서 알 수 있는 것처럼, 방향 ⊥에서의 빔단면이 방향 ∥에서의 빔단면과 거의 동일한 원형의 광빔이 된다. 그리고, 큰 빔직경이 아니라 작은 빔직경과 동일하게 되도록 하는 빔정형이 이루어지므로, 빔정형된 광이 광기록매체의 신호기록면에 형성하는 광스폿의 크기를 작게 할 수 있다. 제 2평판(57)의 평판면(575)과 마주보는 콜리메이터렌즈(59)는 제 2평판(57)으로부터 출사되는 발산하는 광을 시준시킨다. 그러므로, 콜리메이터렌즈(59)의 뒷단에 대물렌즈를 설치하면 광픽업 등에서 사용할 수 있는 완전한 광학계를 만들 수 있다.
도 5a 및 5b에 관련하여 전술한 실시예는 빔단면이 실질적으로 타원인 광빔을 출사하는 레이저광원에 관련하여 설명되었다. 그러나, 백색광(또는 자연광) 등을 포함하여 빔정형을 필요로하는 다양한 광빔들이 있으며, 이러한 광빔들에 대하여 빔정형하는 다양한 변형들이 본 발명의 범주내에서 가능함은 당업자에게 명백하다.
한 변형은 빔단면이 원형인 광빔을 출사하는 광원을 전술한 레이저다이오드(51) 대신에 사용하는 것이다. 이 경우, 빔단면이 원형인 광빔은 그 빔직경이 타원형 빔단면의 장축직경 및 단축직경중의 어느 하나와 동일한 타원형 빔단면을 갖는 광빔이 되도록 빔정형되어진다.
다른 변형은 빔단면이 타원형인 광빔을 출사하는 광원을 콜리메이터렌즈(59)의 위치에 위치시키는 것이다. 이 경우, 빔단면이 타원형인 광빔은 타원형 빔단면의 장축직경 및 단축직경중의 어느 하나와 동일한 빔직경을 갖는 원형의 광빔으로 빔정형된다.
이러한 변형들은 전술의 실시예를 잘 이해할 당업자에게는 자명한 것이므로, 다양한 변형들에 관련한 더 이상의 예시를 생략한다.
도 6은 도 5a 및 5b에 관련하여 전술한 광학계를 채용한 광픽업을 보여준다. 도 6에서, 레이저다이오드(51), 실린더형 렌즈(53) 및 제 2평판(57)은 도 5a의 대응 소자들과 동일한 기능 및 배치를 갖는다. 그러나, 제 1평판(55)의 평판면(555)은 도 5a에 관련하여 설명된 것과는 달리, 평판면(535)으로부터의 광을 투과시키며 제 2평판(57)으로부터의 광을 반사시키는 광학적 특성을 갖는다. 즉, 평판면(555)은 잘 알려진 빔분할기의 광학적 특성을 갖게 된다. 그러므로, 제 2평판(57)으로부터 입사하는 광은 평판면(555)에 의해 반사된다.
도 6의 광픽업은 전술한 광학소자들에 더하여 반사거울(58), 대물렌즈(60) 및 광검출기(63)을 더 구비한다. 이러한 도 6의 광픽업은 레이저다이오드(51)의 광학축과 광기록매체(61)의 신호기록면에 입사광을 집광시키는 대물렌즈(60)의 광학축이 평행하지 않도록 배열된다. 그리고, 반사거울(58)은 제 2평판(57)으로부터 입사하는 광을 콜리메이터렌즈(59)쪽으로 반사시키도록 배치된다. 그러므로, 레이저다이오드(51)의 광학축과 대물렌즈(60)의 광학축이 서로 직각이 되도록 배치할 수 있으며, 이러한 배치에 의해 광픽업을 소형으로 제작할 수 있다.
광기록매체(61)의 신호기록면에서 반사되는 광은 대물렌즈(60) 및 콜리메이터렌즈(59)를 투과한 다음 반사거울(58)로 입사한다. 반사거울(58)로 입사하는 이 광은 콜리메이터렌즈(59)에 의해 수렴하는 형태를 가지므로, 반사거울(58)에서 반사된 다음 제 2평판(57)에서 굴절된 광 역시 그 광빔이 수렴하는 형태를 갖는다. 따라서, 평판면(555)에서 반사되는 광은 수렴하는 형태로 진행할 뿐 만 아니라 비점수차를 갖고 있다. 이것은 평판면(555)에서 반사된 수렴광은 광기록매체(61)의 신호기록면에 집광되는 광과는 달리 하나의 평판(57)만을 투과한 광이기 때문이다. 본 발명에서는 평판면(555)에서 반사된 광이 지닌 비점수차를 포커싱서보 등에 이용하기 위하여, 잘 알려진 비점수차법을 채용하기에 적합한 구조를 갖는 광검출기(63)을 사용한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학계는 광의 빔정형에 실린더형 렌즈 및 평판들을 이용하므로써 광원으로부터 출사되는 타원형 또는 원형의 광을 저렴한 비용으로 빔정형을 할 수 있다. 그에 더하여, 광원으로부터 출사되는 타원형의 광에 대하여 작은 빔직경과 일치하도록 빔직경이 큰 방향에 대한 빔정형을 수행하므로써, 레이저광의 이용효율 및 파면수차를 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 빔정형 광학계로부터 출사되는 광이 발산광일 뿐 만 아니라 복수의 평판들을 사용하므로써, 광기록매체로부터 반사된 광의 경우 수렴광이면서 동시에 비점수차가 그대로 남아 있게 된다. 따라서, 비점수차법을 사용하여 포커서서보를 행할 수 있을 뿐 만 아니라 광검출기에 광을 수렴시키기 위하여 별도의 수광렌즈를 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 이에 더하여, 레이저광원과 대물렌즈의 광학축들을 서로 수직하게 만들 수 있으므로, 소형의 광픽업을 구성할 수 있다.

Claims (23)

  1. 빔정형을 위한 광학계(optical system)에 있어서,
    광원;
    상기 광원의 광축에 수직한 평면에 대하여 서로 면대칭된 복수의 평판들; 및
    상기 광원과 상기 복수의 평판들 사이에 위치한 실린더형(cylindrical) 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 평판들 및 상기 실린더형 렌즈는 상기 광원으로부터 출사되며 그 빔단면이 실질적으로 타원형인 광을 그 빔단면이 원형인 광으로 빔정형하는 광학적 특성들을 갖는 광학계.
  2. 빔정형을 위한 광학계(optical system)에 있어서,
    광원;
    상기 광원의 광축에 수직한 평면에 대하여 서로 면대칭된 복수의 평판들; 및
    상기 광원과 상기 복수의 평판들 사이에 위치한 실린더형(cylindrical) 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 평판들 및 상기 실린더형 렌즈는, 상기 광원으로부터 출사되며 그 빔단면이 실질적으로 원형인 광을 그 빔단면이 타원형인 광으로 빔정형하는 광학적 특성들을 갖는 광학계.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 평판들 및 상기 실린더형 렌즈는, 상기 빔정형된 광의 빔직경이 상기 광원으로부터 출사되는 광의 타원형 빔단면의 장축직경 및 단축직경중의 어느 하나와 동일하게 된 실질적으로 원형의 빔단면을 갖도록 상기 광원으로부터 출사되는 광을 빔정형하는 광학계.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 복수의 평판들은 제 1기준면에서의 광빔의 발산정도가 제 2기준면에서의 광빔의 발산정도보다 작게하며, 여기서 상기 제 1기준면은 상기 광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 큰 방향의 면이며 상기 제 2기준면은 상기 광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 작은 방향의 면인, 광학계.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 복수의 평판들 각각은 입사되는 광을 굴절시키는 광학적 특성을 갖는 평면평행평판(plane-parallel plate)인 광학계.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 복수의 평판들은, 상기 광원의 광학축에 수직한 평면에 대하여 서로 면대칭 관계를 가지며 입사하는 광을 투과시키는 두 개의 평판인 광학계.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 실린더형 렌즈는 상기 복수의 평판들 쪽을 바라보며 상기 제 2기준면에 평행한 축을 장축으로 하는 원통형 표면을 가지며, 상기 원통형 표면은 양의 광학적 파워를 갖는 광학계.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 실린더형 렌즈는 상기 광원과 마주보는 쪽에는 상기 제 2기준면에 평행한 축을 장축으로 하는 원통형 표면을 가지며, 상기 원통형 표면은 음의 광학적 파워를 갖는 광학계.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 음의 광학적 파워는 상기 양의 광학적 파워의 크기에 비하여 미세한 크기를 갖는 광학계.
  10. 광학적 저장매체를 위한 광픽업에 있어서,
    빔단면이 실질적으로 타원이 되는 광을 발산하는 형태로 출사하는 레이저광원;
    상기 레이저광원의 광축에 수직한 평면에 대하여 서로 면대칭된 복수의 평판들;
    상기 레이저광원과 상기 복수의 평판들 사이에 위치한 실린더형(cylindrical) 렌즈; 및
    상기 복수의 평판들로부터 입사하는 광을 상기 광학적 저장매체에 집광시키는 대물렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 평판들 및 상기 실린더형 렌즈는 상기 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔단면이 실질적으로 원형이 되도록 빔정형하는 광학적 특성들을 갖는 광픽업.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 복수의 평판들 및 상기 실린더형 렌즈는 상기 실질적으로 타원인 광빔의 단축직경과 실질적으로 일치하는 직경을 갖도록 상기 실질적으로 타원인 광빔을 빔정형하는 광픽업.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 복수의 평판들은 제 1기준면에서의 광빔의 발산정도가 제 2기준면에서의 광빔의 발산정도보다 작게하며, 여기서 상기 제 1기준면은 상기 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 큰 방향의 면이며 상기 제 2기준면은 상기 레이저광원으로부터 출사되는 광의 빔직경이 작은 방향의 면인, 광픽업.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 복수의 평판들 각각은 입사되는 광을 굴절시키는 광학적 특성을 갖는 평면평행평판(plane-parallel plate)인 광픽업.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 복수의 평판들은, 상기 레이저광원의 광학축에 수직한 평면에 대하여 서로 면대칭 관계를 가지며 입사하는 광을 투과시키는 두 개의 평판인 광픽업.
  15. 제 14항에 있어서, 광검출기를 더 포함하며,
    상기 광검출기에 가깝게 위치한 제 1평판은 상기 광검출기에서 멀리 위치한 제 2평판으로부터 입사하는 광을 상기 광검출기쪽으로 반사시키는 광학적 특성을 갖는 광픽업.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 광검출기는 비점수차법에 따라 광검출하기에 적합한 구조를 갖는 광픽업.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제 1평판의 상기 광검출기에 가까운 평판면은 상기 제 2평판으로부터 입사하는 광을 상기 광검출기쪽으로 반사시키는 광학적 특성을 구비한 광픽업.
  18. 제 17항에 있어서, 광픽업은 상기 레이저광원의 광학축과 상기 대물렌즈의 광학축이 평행하지 않도록 배열되며,
    상기 제 2평판으로부터 입사하는 광을 상기 대물렌즈쪽으로 반사시키는 반사거울을 더 포함하는 광픽업.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 레이저광원의 광학축과 상기 대물렌즈의 광학축이 서로 수직하도록 배치된 광픽업.
  20. 제 12항에 있어서, 상기 실린더형 렌즈는 상기 복수의 평판들과 마주보는 쪽에는 상기 제 2기준면에 평행한 축을 장축으로 하는 원통형 표면을 가지며, 상기 원통형 표면은 양의 광학적 파워를 갖는 광픽업.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 실린더형 렌즈는 상기 레이저광원과 마주보는 쪽에는 상기 제 2기준면에 평행한 축을 장축으로 하는 원통형 표면을 가지며, 상기 원통형 표면은 음의 광학적 파워를 갖는 광픽업.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 음의 광학적 파워는 상기 양의 광학적 파워의 크기에 비하여 미세한 크기를 갖는 광픽업.
  23. 제 10항에 있어서, 상기 레이저광원으로부터 상기 복수의 평판들을 통해 입사하는 광을 시준(視準)시켜 상기 대물렌즈로 투사시키는 콜리메이터렌즈를 더 포함하는 광픽업.
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GB9707538A GB2322455B (en) 1997-01-28 1997-04-14 An optical system for beam shaping and an optical pickup employing the same
CNB981042287A CN1156722C (zh) 1997-01-28 1998-01-14 使用光束整形系统的光学头
MYPI98000147A MY118337A (en) 1997-01-28 1998-01-14 An optical system for shaping beam and an optical pickup employing the same.
JP10009027A JPH10208291A (ja) 1997-01-28 1998-01-20 ビーム整形のための光学系及びこれを採用した光ピックアップ
DE19802389A DE19802389B4 (de) 1997-01-28 1998-01-22 Optisches System zur Strahlformung und ein dieses verwendender optischer Aufnehmer
NL1008116A NL1008116C2 (nl) 1997-01-28 1998-01-23 Optisch stelsel voor bundelvorming en een optische opneeminrichting die daarvan gebruik maakt.
RU98102160/28A RU2176097C2 (ru) 1997-01-28 1998-01-27 Оптическая система для формирования пучка (варианты) и оптический датчик
US09/014,625 US6088170A (en) 1997-01-28 1998-01-28 Optical system for shaping light beams and an optical pickup employing the same
HK98110744A HK1009876A1 (en) 1997-01-28 1998-09-19 An optical pickup employing an optical system for shaping beam.

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3347676B2 (ja) * 1998-10-29 2002-11-20 キヤノン株式会社 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置
KR20010054955A (ko) * 1999-12-08 2001-07-02 구자홍 광픽업 장치
DE10117402A1 (de) * 2001-04-06 2002-10-10 Thomson Brandt Gmbh Strahlformungsmittel
DE10248769B3 (de) * 2002-10-18 2004-07-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optische Anordnung zur geometrischen Strahlformung eines Strahlprofils und Verfahren zur Herstellung derselben
US10551038B2 (en) 2012-03-18 2020-02-04 Robe Lighting S.R.O. Modular multisource beam shaping system
CN104285095B (zh) * 2012-03-18 2018-07-24 罗布照明公司 一种多源光束整形系统
CN103279005B (zh) * 2013-05-13 2015-08-19 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 激光光源、波长转换光源、合光光源及投影系统
CN104836114B (zh) * 2015-05-27 2018-04-06 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种半导体激光器的快慢轴光束质量匀化装置
CN111939304A (zh) * 2020-10-19 2020-11-17 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种基于光束整形及折反控制的激光杀毒装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01211332A (ja) * 1988-02-19 1989-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学ヘッド

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1204199A (en) * 1982-02-19 1986-05-06 Shigeo Kubota Optical apparatus
JPS60241013A (ja) * 1984-05-16 1985-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ピツクアツプ
DE3787282T2 (de) * 1987-10-05 1994-03-31 Philips Nv Optischer Aufbau mit einer phasenstarr gekoppelten Laserdiodenzeile.
JPH0827968B2 (ja) * 1988-08-19 1996-03-21 松下電器産業株式会社 ビーム整形装置と光学ヘッド装置
JPH0289384A (ja) * 1988-09-27 1990-03-29 Sony Corp 半導体レーザ装置
EP0429243A3 (en) * 1989-11-17 1991-12-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Beam shaping system using diffraction
US5237457A (en) * 1990-10-04 1993-08-17 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for adjusting an optical axis including a laser beam source and a beam shaping prism
JPH04287011A (ja) * 1991-03-18 1992-10-12 Hitachi Ltd 光走査装置及び該光走査装置を使用した記録装置
US5251060A (en) * 1991-09-30 1993-10-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Light-source unit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01211332A (ja) * 1988-02-19 1989-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学ヘッド

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NL1008116A1 (nl) 1998-07-29

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