KR100354733B1 - Optical pickup apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 상세하게는 대물렌즈의 구조를 변경하여 소형 박형화가 가능한 구조를 갖는 광픽업장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pickup apparatus, and more particularly, to an optical pickup apparatus having a structure capable of miniaturizing and reducing the structure of an objective lens.
일반적으로 광픽업장치는 영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 재생하는 장치로, 재생전용과 기록/재생이 가능한 방식이 있다. 이러한 광픽업장치가 채용되는 제품의 소형 박형화에 따라 광픽업장치의 슬림화 및 소형화에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한 기록 가능한 광픽업장치는 기록시 높은 광출력이 요구되므로 광픽업의 광전달효율(광원에서의 출력에 대한 대물렌즈를 경유하여 기록매체로 입사되는 광량의 비율)이 높아야한다.In general, an optical pickup device is a device that records and reproduces information such as an image, sound, or data at a high density, and has a method of exclusively reproducing and recording / reproducing. With the miniaturization of products in which the optical pickup device is adopted, the demand for slimming and miniaturization of the optical pickup device is increasing. In addition, since a recordable optical pickup device requires a high light output at the time of recording, the optical pickup efficiency (the ratio of the amount of light incident on the recording medium via the objective lens to the output from the light source) must be high.
종래의 기록가능한 광픽업장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 광을 출사하는 반도체 레이저(10)와, 상기 반도체 레이저(10)에서 출사된 광을 평행광으로 바꾸어주는 콜리메이팅렌즈(20)와, 입사빔을 정형하는 빔정형 프리즘(25)과, 입사광의 진행 경로를 변환하는 빔스프리터(30)와, 기록매체(1)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속하는 대물렌즈(50)와, 상기 기록매체(1)에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기(60)를 포함한다.The conventional recordable optical pickup apparatus includes a semiconductor laser 10 for emitting light, a collimating lens 20 for converting light emitted from the semiconductor laser 10 into parallel light, and the like. A beam shaping prism 25 for shaping the incident beam, a beam splitter 30 for converting the traveling path of the incident light, and an objective lens 50 for focusing the incident light such that an optical spot is formed on the recording surface of the recording medium 1. And a photodetector 60 which receives the light reflected from the recording medium 1 and detects an information signal and an error signal.
상기 반도체 레이저(10)는 모서리 발광 레이저로서, 그로부터 출사된 광은 콜리메이팅렌즈(20)에 의해 평행광으로 바뀌고 빔정형 프리즘(25)에 의해 정형되어 빔스프리터(30)에 입사된다. 빔스프리터(30)를 투과한 광은 반사미러(40)에서 반사되고 대물렌즈(50)에 의해 집속되어 디스크(1)의 기록면에 맺힌다. 상기 디스크(1)에서 반사된 광은 대물렌즈(50)를 경유하여 빔스프리터(30)에 입사되고, 이 빔스프리터(30)에서 반사되어 광검출기(70)를 향한다. 한편, 상기 빔스프리터(30)와 광검출기(70) 사이의 광경로 상에는 입사광을 집속시켜 상기 광검출기(70)에 수광되도록 하는 집속렌즈(60)가 더 구비된다.The semiconductor laser 10 is an edge emitting laser, and the light emitted from the semiconductor laser 10 is converted into parallel light by the collimating lens 20 and shaped by the beam shaping prism 25 to be incident on the beam splitter 30. Light transmitted through the beam splitter 30 is reflected by the reflecting mirror 40 and focused by the objective lens 50 to be formed on the recording surface of the disc 1. The light reflected by the disk 1 is incident on the beam splitter 30 via the objective lens 50, and is reflected by the beam splitter 30 toward the photodetector 70. On the other hand, a focusing lens 60 is further provided on the optical path between the beam splitter 30 and the photodetector 70 to focus the incident light to be received by the photodetector 70.
일반적인 기록/재생 디스크에서 정보를 기록하기 위해서는 대략 15mW의 광출력이 필요하다. 통상적인 반도체 레이저(10)의 펄스 구동출력이 50mW 정도, 연속출력이 30mW 정도이므로, 기록/재생을 위해서 상기한 바와 같은 광픽업장치는 약 30% 이상의 광전달효율을 가져야 한다. 이와 같이, 기록에 필요한 광출력을 얻기 위해 상기 콜리메이팅렌즈(20)로는 초점거리가 짧은 렌즈를 사용하고 상기한 바와 같이 빔정형 프리즘(25)를 채용하여 대물렌즈(50) 상에서 가우시안 광분포의 림강도(rim intensity)를 0.2 ~ 0.5 정도로 유지한다. 여기서, 림강도란 대물렌즈(50)의 중심부에서의 광 강도에 대한 대물렌즈(50)의 최외곽부에서의 광강도를 나타낸다.In order to record information on a general recording / playback disc, an optical output of approximately 15 mW is required. Since the pulse driving output of the conventional semiconductor laser 10 is about 50 mW and the continuous output is about 30 mW, the optical pickup apparatus as described above should have a light transmission efficiency of about 30% or more for recording / reproducing. As described above, a lens having a short focal length is used as the collimating lens 20 to obtain the light output required for recording, and as described above, a beam shaping prism 25 is employed to produce a Gaussian light distribution on the objective lens 50. Keep the rim intensity between 0.2 and 0.5. Here, the rim intensity refers to the light intensity at the outermost part of the objective lens 50 with respect to the light intensity at the center of the objective lens 50.
이때, 상기 반도체 레이저(10)에서 출사되는 광은 타원형의 발산광으로 광을 발생하는 활성층(미도시)과 나란한 방향으로 FWHM(Full Width Half Maximum)이 약 9^O`, 상기 활성층에 수직한 방향으로 FWHM이 약 22^O`의 발산각을 가진다.At this time, the light emitted from the semiconductor laser 10 has a FWHM (Full Width Half Maximum) of about 9 ^ O` in a direction parallel to an active layer (not shown) that generates light as elliptical divergent light, and is perpendicular to the active layer. Direction, the FWHM has a divergence angle of about 22 ^ O`.
이와 같이 발산되는 타원형 광으로부터 원하는 광전달효율 및 림 강도를 얻기 위해 종래에는 발산각이 큰 방향의 림강도가 원하는 값이 되도록 콜리메이팅렌즈(20)의 초점거리를 결정하고, 발산각이 작은 쪽을 빔정형 프리즘(25)으로 확대하였다.In order to obtain a desired light transmission efficiency and rim strength from the elliptical light emitted as described above, the focal length of the collimating lens 20 is conventionally determined so that the rim intensity in the direction of large divergence angle becomes a desired value, and the divergence angle is smaller. Is enlarged to the beam shaping prism 25.
한편, 최근 규격협의와 개발이 진행되고 있는 DVD-RAM용 광픽업장치의 경우, 광원의 파장은 635nm ~ 650 nm, 대물렌즈의 개구수는 0.6이다. 현재 파장 635 ~650 nm의 적색 파장영역에서 일반적인 반도체 레이저의 출력은 연속구동시 30mW, 펄스 구동시 50mW이다. 그러므로, 기록에 필요한 15mW 정도의 광출력을 얻기 위해 상기한 바와 같은 광픽업장치는 30% 이상의 광전달효율이 요구된다.On the other hand, in the case of the optical pickup device for DVD-RAM, which has recently undergone standard discussion and development, the wavelength of the light source is 635 nm to 650 nm, and the numerical aperture of the objective lens is 0.6. Currently, the output of a typical semiconductor laser in the red wavelength range of 635 ~ 650 nm is 30mW in continuous driving and 50mW in pulse driving. Therefore, the optical pickup device as described above requires a light transmission efficiency of 30% or more in order to obtain an optical output of about 15 mW necessary for recording.
종래의 광픽업장치에서 광전달효율을 30% 정도로 유지하면서 디스크(1)의 기록면에서 광스폿의 크기를 최적화하기 위해 빔정형 프리즘(25)에 의한 빔 정형비는 2.0 ~ 3.0, 콜리메이팅렌즈(20)의 초점거리는 8 ~ 12 mm(대물렌즈(50)의 초점거리가 3 ~ 4 mm일 경우)가 요구된다.In order to optimize the size of the light spot on the recording surface of the disc 1 while maintaining the light transmission efficiency of about 30% in the conventional optical pickup device, the beam shaping ratio of the beam shaping prism 25 is 2.0 to 3.0, and the collimating lens ( The focal length of 20 is required to be 8 to 12 mm (when the focal length of the objective lens 50 is 3 to 4 mm).
한편, 디스크(1)의 편심이나, 시크(seek) 동작시 대물렌즈(50)를 구동하는 액츄에이터(미도시)의 이동량 및 광픽업장치의 조립오차 등을 고려할 때 광픽업장치를 안정적으로 조립하기 위해서는, 상기한 바와 같은 종래의 광픽업장치에서 편광빔스프리터(30) 등의 광부품들은 상기 대물렌즈(50)에서 사용하는 광의 유효지름보다 약 30%정도 크게 구성하는 것이 바람지하다.On the other hand, in order to reliably assemble the optical pickup device in consideration of the eccentricity of the disk 1, the amount of movement of an actuator (not shown) driving the objective lens 50 during the seek operation, and an assembly error of the optical pickup device. In order to achieve this, optical components such as the polarization beam splitter 30 and the like may be configured to be about 30% larger than the effective diameter of the light used in the objective lens 50 in the conventional optical pickup apparatus as described above.
그러므로, 상기한 바와 같은 기록재생이 가능한 종래의 광픽업장치는 부피가 크고 박형화가 어려운 문제가 있다.Therefore, the conventional optical pickup apparatus capable of recording and reproducing as described above has a problem of being bulky and difficult to thin.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 작은 입사광에 대해 개구수 증가가 가능하도록 대물렌즈의 구조를 변경하여 광부품들을 소형화함으로써 소형 박형화가 가능한 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical pickup apparatus capable of miniaturization by changing the structure of an objective lens so as to increase the numerical aperture for small incident light and miniaturizing optical components. have.
도 1은 종래의 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,1 is a view schematically showing an optical arrangement of a conventional optical pickup device;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,2 is a view schematically showing an optical arrangement of an optical pickup apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 대물렌즈를 확대 도시한 도면,3 is an enlarged view of the objective lens of FIG. 2;
도 4는 본 발명에 따른 대물렌즈와 일반적인 대물렌즈의 필드각에 따른 수차를 나타낸 그래프,4 is a graph illustrating aberration according to field angles of an objective lens and a general objective lens according to the present invention;
도 5는 림강도와 광스폿의 크기율의 관계를 나타낸 그래프,5 is a graph showing the relationship between the rim intensity and the size ratio of the light spot;
도 6a 및 도 6b는 각각 종래의 빔정형방법과 본 발명에 따른 빔정형방법에 따른 콜리메이팅렌즈와 림 강도와의 관계를 나타낸 그래프,6A and 6B are graphs showing the relationship between the collimating lens and the rim intensity according to the conventional beam shaping method and the beam shaping method according to the present invention, respectively;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1...기록매체30...광경로변환수단1.Recording medium 30 ... Light path converting means
70...광검출기120...콜리메이팅렌즈70 photodetector 120 collimating lens
125...빔정형 프리즘150...대물렌즈125 Beam Orthogonal Prism 150 Objective Lens
151,157...제1 및 제2투과면153,155...제1 및 제2반사면151,157 ... first and second transmissive surfaces 153,155 ... first and second reflective surfaces
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광을 출사하는 광원과; 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 콜리메이팅하는 콜리메이팅렌즈와; 상기 광원과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 진행 경로를 변환하는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단과 기록매체 사이에 배치되어 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속하는 대물렌즈와; 상기 기록매체에서 반사되고 상기 대물렌즈 및 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서, 상기 대물렌즈는, 상기 광경로변환수단을 향하는 쪽에 형성되어 입사되는 광을 투과시키는 제1투과면과; 상기 제1투과면에 마주하도록 상기 기록매체를 향하는 쪽에 형성되어 입사되는 광을 소정 각도로 반사시키는 제1반사면과; 상기 제1투과면의 외주에 형성되어 상기 제1반사면에서 반사된 광을 상기 기록매체쪽으로 반사시키는 제2반사면과; 상기 제1반사면의 외주에 형성되어 상기 제2반사면쪽에서 입사되는 광을 투과시켜 상기 기록매체의 기록면 상에 집속되도록 하는 제2투과면;을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a light source for emitting light; A collimating lens collimating the light incident from the light source; Optical path converting means disposed on an optical path between the light source and the recording medium to convert an advancing path of incident light; An objective lens disposed between the optical path converting means and the recording medium to focus incident light to form a light spot on the recording surface of the recording medium; And an optical detector for reflecting light from the recording medium and receiving light through the objective lens and the optical path converting means to detect an information signal and an error signal, wherein the objective lens is configured to convert the optical path. A first transmission surface formed on the side facing the means and transmitting incident light; A first reflection surface formed on a side facing the recording medium so as to face the first transmission surface and reflecting incident light at a predetermined angle; A second reflection surface formed on an outer circumference of the first transmission surface to reflect the light reflected from the first reflection surface toward the recording medium; And a second transmission surface formed on an outer circumference of the first reflection surface to transmit light incident from the second reflection surface to focus on the recording surface of the recording medium.
여기서, 상기 제1 및 제2반사면은 소정 곡률을 갖는 곡면인 것이 바람직하다.Here, the first and second reflecting surfaces are preferably curved surfaces having a predetermined curvature.
상기 대물렌즈의 출사 개구수에 대한 상기 대물렌즈의 중앙부 차단영역의 개구수의 비는 대략 0.2 이상 이고 0.4 이하인 것이 바람직하다.The ratio of the numerical aperture of the central blocking region of the objective lens to the output numerical aperture of the objective lens is preferably about 0.2 or more and 0.4 or less.
또한, 상기 콜리메이팅렌즈의 초점거리에 대한 상기 대물렌즈의 초점거리의 비는 대략 0.1이상 이고 0.25 이하인 것이 바람직하다.Further, the ratio of the focal length of the objective lens to the focal length of the collimating lens is preferably about 0.1 or more and 0.25 or less.
한편, 본 발명은 상기 콜리메이팅렌즈와 광경로변환수단 사이의 광경로 상에 입사되는 광을 정형하는 빔정형수단;을 더 구비한다.On the other hand, the present invention further comprises a beam shaping means for shaping the light incident on the optical path between the collimating lens and the optical path converting means.
이때, 상기 빔정형수단에 입사하는 광의 직경이 상기 빔정형수단을 통과한 광의 직경에 비해 대략 2 내지 3배인 것이 바람직하다.In this case, the diameter of the light incident on the beam shaping means is preferably about 2 to 3 times the diameter of the light passing through the beam shaping means.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.2 is a view schematically showing an optical arrangement of an optical pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 광을 출사하는 광원(110)과, 상기 광원(110)에서 출사된 광을 평행광으로 바꾸어주는 콜리메이팅렌즈(120)와, 입사광의 진행 경로를 변환하는 광경로변환수단(30)과, 기록매체(1)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 입사광을 집속하는 대물렌즈(150)와, 상기 기록매체(1)에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기(70)를 포함한다. 또한, 상기 광경로변환수단(30)과 광검출기(70) 사이의 광경로 상에는 입사광을 집속시켜 상기 광검출기(70)에 수광되도록 하는 집속렌즈(60)가 더 구비된다. 여기서, 도 1과 동일 참조부호는 실질상 동일부재를 나타내므로 그 자세한 설명을 생략한다.Referring to the drawings, a light source 110 for emitting light, a collimating lens 120 for converting light emitted from the light source 110 into parallel light, and a light path converting means for converting a traveling path of incident light ( 30), an objective lens 150 for focusing incident light to form an optical spot on the recording surface of the recording medium 1, and light for receiving information reflected from the recording medium 1 to detect information signals and error signals. Detector 70. In addition, a focusing lens 60 is further provided on the optical path between the optical path converting means 30 and the photodetector 70 to focus the incident light to be received by the photodetector 70. Here, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote substantially the same members, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 광원(110)은 반도체 레이저 즉, 모서리 발광 레이저(edge emitting laser) 또는 표면광 레이저(surface emitting laser)이다. 상기 광원(110)으로 모서리 발광 레이저를 구비하는 경우, 그로부터 출사되는 타원광을 정형하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 콜리메이팅렌즈(120)와 광경로변환수단(30) 사이의 광경로 상에 빔정형수단 예컨대, 빔정형 프리즘(125)을 더 구비하는 것이 바람직하다.The light source 110 is a semiconductor laser, that is, an edge emitting laser or a surface emitting laser. When the edge light emitting laser is provided as the light source 110, an optical path between the collimating lens 120 and the optical path converting means 30, as shown in FIG. 2, to shape the elliptical light emitted therefrom. It is preferable to further include beam shaping means, for example, beam shaping prism 125 on the top.
본 실시예에 있어서, 상기 대물렌즈(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광경로변환수단(30)을 향하는 쪽의 중앙부에 형성된 제1투과면(151)과, 상기 제1투과면(151)에 마주하도록 상기 기록매체를 향하는 쪽에 형성된 제1반사면(153)과, 상기 제1투과면(151)의 외주에 형성된 제2반사면(155)과, 상기 제1반사면(153)의 외주에 형성된 제2투과면(157)을 구비한다.In the present embodiment, the objective lens 150, as shown in Figure 3, the first transmission surface 151 formed in the central portion of the side toward the optical path conversion means 30, and the first transmission surface A first reflecting surface 153 formed on a side facing the recording medium so as to face 151, a second reflecting surface 155 formed on an outer circumference of the first transparent surface 151, and the first reflecting surface 153 It has a second transmission surface 157 formed on the outer periphery.
상기 제1 및 제2투과면(151)(157)은 평면이고, 상기 제1 및 제2반사면(153)(155)은 소정 곡률을 갖는 곡면인 것이 바람직하다.The first and second transmission surfaces 151 and 157 may be flat, and the first and second reflection surfaces 153 and 155 may be curved surfaces having a predetermined curvature.
상기 광경로변환수단(30)쪽에서 입사된 평행광은 상기 제1투과면(151)을 통과하여 제1반사면(153)에 입사되고, 이 제1반사면(153)에 의해 소정 각도로 반사되어 확산된다. 이 확산된 광은 상기 제2반사면(155)을 향하고 이 제2반사면(155)에서 반사되어 집속광으로 바뀌고, 제2투과면(157)을 통과하여 기록매체(30)의 기록면 상에 집속된다.Parallel light incident from the light path converting means 30 passes through the first transmission surface 151 and is incident on the first reflection surface 153, and is reflected by the first reflection surface 153 at a predetermined angle. And spread. The diffused light is directed toward the second reflecting surface 155 and is reflected by the second reflecting surface 155 to be focused light, and passes through the second transmissive surface 157 on the recording surface of the recording medium 30. Focused
이와 같은 상기 대물렌즈(150)는 작은 직경의 입사광을 확산하고 집속시켜 기록매체(30)에 광스폿을 형성하므로, 작은 직경의 입사광에 대해 개구수를 키우는 효과가 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2반사면(153)(155)의 곡률은 기록매체(1) 상에 맺고자하는 광스폿의 크기를 고려하여 설계된다.The objective lens 150 diffuses and focuses a small diameter of incident light to form a light spot on the recording medium 30, thereby increasing the numerical aperture of the small diameter of incident light. Here, the curvatures of the first and second reflecting surfaces 153 and 155 are designed in consideration of the size of the light spot to be formed on the recording medium 1.
이때, 상기한 바와 같은 대물렌즈(150)는 대물렌즈(150)에서 출사된 후의 개구수(NAm)와 중심부의 차단영역 즉, 상기 제1 및/또는 제2반사면(153)(155)에 의해 한정되는 광 차단영역의 개구수(NAobs)는 대략 다음 식을 만족하도록 마련되는 것이 바람직하다.In this case, the objective lens 150 as described above may be formed on the first and / or second reflecting surfaces 153 and 155 of the numerical aperture NAm and the blocking region of the central portion after exiting the objective lens 150. The numerical aperture NAobs of the light blocking region defined by the above is preferably provided so as to satisfy approximately the following equation.
여기서, 상기 NAobs/NAm``이 대략 0.4보다 커지면 광 차단영역이 너무 커져 광효율이 떨어질 수 있으며, NAobs/NAm``이 0.2보다 작아지면 상기 제1 및/또는 제2반사면(153)(155)을 작은 곡률로 만들어야 하므로 제작이 어렵다.Herein, when the NAobs / NAm`` is greater than about 0.4, the light blocking area may be too large, resulting in a decrease in light efficiency. When the NAobs / NAm`` is less than 0.2, the first and / or second reflecting surfaces 153 and 155 may be used. ) Is difficult to make, because it has to be made with a small curvature.
상기한 바와 같이 마련된 본 발명에 따른 대물렌즈(150)는 축외수차 성능이 우수하며, 또한 상기 제1 및 제2반사면(153)(155)에서 필드각(광축에 대해 입사광이 이루는 각) 에 따른 축외수차 보정이 가능하여 양산성을 높일 수 있는 이점이 있다.The objective lens 150 according to the present invention provided as described above has excellent out-of-axis aberration performance, and also has a field angle (an angle formed by the incident light with respect to the optical axis) on the first and second reflection surfaces 153 and 155. The off-axis aberration correction is possible, there is an advantage to increase the mass productivity.
도 4는 동일 개구수를 갖는 본 발명에 따른 대물렌즈(150)와 일반적인 대물렌즈(도 1의 50)의 필드각에 따른 수차를 비교해 보인 그래프이다. 가로축은 필드각을 나타내며, 세로축은 광경로차(optical path difference) 즉, 수차량을 나타낸다. 여기서, 상기 광경로차의 단위는 λrms(광 파장의 root-mean-square)이다.4 is a graph illustrating aberrations according to field angles of the objective lens 150 and the general objective lens 50 of FIG. 1 having the same numerical aperture. The horizontal axis represents the field angle, and the vertical axis represents the optical path difference, that is, the amount of aberration. Here, the unit of the optical path difference is λ rms (root-mean-square of the optical wavelength).
도시된 바와 같이, 개구수 0.6, 광원(110)의 파장 650 nm, 디스크형 기록매체(1)의 두께가 0.6 mm일 때, 본 발명에 따른 대물렌즈(150)의 수차특성(A)이 일반적인 대물렌즈(도 1의 50)의 수차 특성(B)에 비해 8배 정도 우수함을 알 수 있다.As shown, when the numerical aperture is 0.6, the wavelength of the light source 110 is 650 nm, and the thickness of the disc-shaped recording medium 1 is 0.6 mm, the aberration characteristic A of the objective lens 150 according to the present invention is general. It can be seen that it is about 8 times superior to the aberration characteristic (B) of the objective lens (50 of FIG. 1).
한편, 상기 광원(110)으로 모서리 발광 레이저를 채용하는 경우, 이 모서리 발광 레이저는 그 구조상 타원형의 발산광을 출사하며, 이 광은 광을 발생하는 활성층(미도시)과 나란한 방향으로 약 9^O`, 상기 활성층에 수직한 방향으로 약 22^O`의 발산각을 가진다. 이 모서리 발광 레이저(파장 650 nm)로부터 출사된 광을개구수 0.6인 대물렌즈로 집속하는 경우, 대물렌즈의 최외곽부에서의 광강도 분포(림강도)에 따른 광스폿 크기율은 도 5에 도시된 바와 같으며, 림강도가 작을수록 기록매체의 기록면에서의 광스폿 크기는 증가한다. 도시된 바와 같이, 림 강도가 0.13일 때의 광스폿의 크기는 균일한 광분포를 가질 때의 광스폿 크기에 비해 대략 12% 커짐을 알 수 있다. 여기서, 도 5의 가로축은 대물렌즈의 중심부의 광강도에 대해 상대적인 림강도, 세로축은 상대적인 광스폿의 크기를 나타낸다.On the other hand, when the edge light emitting laser is employed as the light source 110, the edge light emitting laser emits an elliptical diverging light in its structure, and the light is approximately 9 ^ in a direction parallel to an active layer (not shown) that generates light. O ', having a divergence angle of about 22 ^ O` in a direction perpendicular to the active layer. In the case where the light emitted from the edge-emitting laser (wavelength 650 nm) is focused on an objective lens having an aperture of 0.6, the light spot size ratio according to the light intensity distribution (rim intensity) at the outermost portion of the objective lens is shown in FIG. As shown, the smaller the rim strength, the larger the light spot size on the recording surface of the recording medium. As shown, it can be seen that the size of the light spot when the rim intensity is 0.13 is approximately 12% larger than the size of the light spot when having a uniform light distribution. Here, the horizontal axis of FIG. 5 represents the rim intensity relative to the light intensity at the center of the objective lens, and the vertical axis represents the size of the relative light spot.
이와 같이, 광스폿의 크기와 림강도가 서로 관계가 있으므로, 원하는 광효율과 림강도를 얻기위해 본 발명은 다음과 같이, 콜리메이팅렌즈(120) 및 빔정형 프리즘(125)을 이용하여 광원(110)에서 출사된 광을 콜리메이팅하고 정형한다.As such, since the size of the light spot and the rim intensity are related to each other, the present invention provides the light source 110 using the collimating lens 120 and the beam shaping prism 125 as follows to obtain a desired light efficiency and rim intensity. Collimating and shaping the light exiting from).
먼저, 대물렌즈(150)를 구비한 본 발명에 따른 광픽업장치에서 종래의 빔정형 방법 즉, 발산각의 큰 방향의 림강도가 원하는 값이 되도록 콜리메이팅렌즈의 초점거리를 결정하고 발산각이 작은 쪽을 빔정형 프리즘을 사용하여 확대시키는 방법에 의해 빔을 정형하면, 콜리메이팅 렌즈의 유효 초점거리에 대한 림강도는 도 6a에 도시된 바와 같이 빔정형비(BSR)에 따라 변화되며, 기록에 필요한 림강도를 얻기 위해 콜리메이팅 렌즈의 유효 초점거리가 짧아야 한다. 예컨대, 정형된 후의 발산각이 작은 쪽의 림강도(RIMp)와 발산각이 큰 쪽의 림강도(RIMn)가 각각 0.4가 되고, 빔정형비가 2.5가 되도록 하려면, 상기 콜리메이팅렌즈의 초점거리는 대략 2.4 mm가 된다. 이와 같이 콜리메이팅렌즈의 초점거리가 짧아지면 모서리 발광 레이저의 비점격차(발산각이 큰쪽과 작은 쪽의 시발점의 차이)로 인해 대물렌즈에 의한 집광스폿 특성이 열화될 수 있다. 또한, 콜리메이팅 렌즈를 통과하는 평행광의직경이 지나치게 줄어들게 되어 먼지나 이물질에 의한 신호 열화가 커질 수 있다.First, in the optical pickup apparatus according to the present invention having the objective lens 150, the focal length of the collimating lens is determined so that the conventional beam shaping method, that is, the rim intensity of the large direction of the divergence angle, becomes a desired value. When shaping the beam by the method of enlarging the smaller one using the beam shaping prism, the rim intensity with respect to the effective focal length of the collimating lens is changed according to the beam shaping ratio (BSR) as shown in FIG. The effective focal length of the collimating lens should be short in order to obtain the rim strength required. For example, the focal length of the collimating lens is approximately to make the rim strength RIMp of the smaller divergence angle and the rim intensity RIMn of the larger divergence angle become 0.4 and the beam shaping ratio to 2.5 after shaping. It is 2.4mm. As such, when the focal length of the collimating lens is shortened, the condensing spot characteristics of the objective lens may be deteriorated due to the non-point difference (difference between the start points of the large and small divergence angles) of the edge-emitting laser. In addition, the diameter of the parallel light passing through the collimating lens is reduced too much may increase the signal degradation due to dust or foreign matter.
이러한 단점을 보완하기 위해, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 콜리메이팅렌즈(120) 및 빔정형 프리즘(125)을 발산각이 작은 쪽의 림강도가 원하는 값이 되도록 콜리메이팅렌즈(120)의 유효 초점거리를 결정하고 발산각이 큰 쪽을 빔정형 프리즘(125)을 사용하여 축소하도록 배치한다.In order to compensate for this disadvantage, the present invention, as shown in Figure 2, the collimating lens 120 and the beam shaping prism 125, the collimating lens 120 so that the rim strength of the smaller divergence angle is a desired value ) Is arranged to reduce the effective focal length by using the beam shaping prism 125.
본 실시예에 있어서, 상기 콜리메이팅렌즈(120)의 유효 초점거리(f_c`)와 대물렌즈(150)의 유효 초점거리(f_o`)는 대략 다음 식을 만족하도록 마련되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the effective focal length f_c` of the collimating lens 120 and the effective focal length f_o` of the objective lens 150 are preferably provided to satisfy the following equation.
또한, 빔정형 프리즘(125)에 입사하는 광의 직경 D_O`이 이 빔정형 프리즘(125)을 출사하는 광의 직경 D_1`에 비해 대략 다음 식을 만족하도록 마련되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the diameter D_O` of light incident on the beam shaping prism 125 is provided so as to satisfy approximately the following equation as compared to the diameter D_1` of light exiting the beam shaping prism 125.
즉, 입사하는 광의 직경 D_O`이 통과하는 광의 직경 D_1`에 비해 대략 2 내지 3배인 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the diameter D_O` of incident light is about 2 to 3 times compared with the diameter D_1` of the light which passes.
상기한 바와 같이 콜리메이팅렌즈(120)와 빔정형 프리즘(125)을 배치하면, 상기 콜리메이팅렌즈(120)의 유효 초점거리는 도 6b에 도시된 바와 같이 빔정형비에 따라 변화되고, 적절한 유효 초점거리를 얻을 수 있다. 예컨대, 발산각이 작은쪽의 림강도(RIMp)와 발산각이 큰 쪽의 림강도(RIMn)가 각각 0.4가 되고 빔정형비(D_1 /D_o`)가 0.4가 되도록 하면, 상기 콜리메이팅렌즈(120)의 초점거리는 대략 6 mm가 된다.When the collimating lens 120 and the beam shaping prism 125 are disposed as described above, the effective focal length of the collimating lens 120 is changed according to the beam shaping ratio as shown in FIG. You can get distance. For example, when the rim intensity RIMp of the smaller divergence angle and the rim intensity RIMn of the larger divergence angle are 0.4 and the beam shaping ratio D_1 / D_o` is 0.4, the collimating lens ( The focal length of 120 is approximately 6 mm.
여기서, 도 6a 및 도 6b는 각각 모서리 발광 레이저의 작은 발산각 8.9^O`, 큰 발산각 22.2^O` ; 대물렌즈의 입사동 직경 1.08 mm, 개구수 0.6, 유효 초검거리 0.9 mm에 대해 빔정형비에 따른 콜리메이팅렌즈의 유효 초점거리와 림강도의 관계를 시뮬레이션한 그래프이다.6A and 6B show a small divergence angle 8.9 ^ O` and a large divergence angle 22.2 ^ O` of the edge-emitting laser, respectively; It is a graph simulating the relationship between the effective focal length and the rim strength of the collimating lens according to the beam shaping ratio for the incident pupil diameter 1.08 mm, the numerical aperture 0.6, and the effective ultra-short detection distance 0.9 mm.
상기한 바와 같은 광픽업장치는 동일 개구수와 작용거리(working distance:대물렌즈 출사면에서 기록매체 표면까지의 거리)일 경우, 본 발명에 따른 대물렌즈(150)에 입사되는 광의 직경을 일반적인 대물렌즈(도 1의 50)에 비해 작게 할 수 있다. 그러므로, 조립오차 등을 고려할 때 대물렌즈(150)에 입사되는 광의 유효경보다 대략 30% 정도 커야하는 광경로변환수단 등의 광부품의 소형화가 가능하다.In the optical pickup apparatus as described above, when the same numerical aperture and the working distance (the distance from the objective lens exit surface to the surface of the recording medium) are used, the diameter of the light incident on the objective lens 150 according to the present invention is a general objective. It can make it small compared with the lens (50 of FIG. 1). Therefore, in consideration of assembly error, it is possible to miniaturize an optical component such as an optical path changing means, which should be about 30% larger than the effective diameter of the light incident on the objective lens 150.
또한, 상기한 바와 같은 광픽업장치는 DVD-RAM 등의 기록시에 필요한 충분한 광전달효율을 가지며, 기록매체(1)의 기록면 상에서 광스폿의 크기를 최적화할 수 있다.In addition, the optical pickup apparatus as described above has sufficient light transmission efficiency required for recording a DVD-RAM or the like, and can optimize the size of the light spot on the recording surface of the recording medium 1.
한편, 상기 광원(110)으로 표면광 레이저를 채용하는 경우, 이 표면광 레이저는 반도체 물질층의 적층방향으로 광을 출사하므로 거의 원형에 가까운 빔이 출사된다. 따라서, 이 경우, 빔정형수단이 불필요하며 상기 대물렌즈(150)의 제1투과면(151)에 적절한 직경의 광이 입사되도록 적절한 초점거리를 갖는콜리메이팅렌즈(120)를 배치함에 의해 본 발명에 따른 광픽업장치를 구성할 수 있다.On the other hand, when the surface light laser is employed as the light source 110, the surface light laser emits light in the stacking direction of the semiconductor material layer, so that a beam nearly circular is emitted. Therefore, in this case, the beam shaping means is unnecessary and the collimating lens 120 having an appropriate focal length is disposed so that light having an appropriate diameter is incident on the first transmission surface 151 of the objective lens 150. The optical pickup apparatus according to the present invention can be configured.
한편, 본 실시예는 기록매체의 두께가 대략 0.6 mm인 DVD(Digital Versatile Disc) 등에 최적화되도록 설명 및 도시하였으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양하게 변형될 수 있다.Meanwhile, the present embodiment has been described and illustrated to be optimized for a DVD (Digital Versatile Disc) having a thickness of a recording medium of approximately 0.6 mm, but is not limited thereto, and may be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업장치는, 작은 입사광에 대해 개구수 증가가 가능하도록 된 대물렌즈를 구비하므로, 소형의 광부품들을 채용할 수 있어서 광픽업장치의 소형 박형화가 가능하다.Since the optical pickup apparatus according to the present invention as described above has an objective lens capable of increasing the numerical aperture with respect to small incident light, it is possible to employ small optical components, thereby making it possible to reduce the size of the optical pickup apparatus.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업장치는 기록시에 필요한 충분한 광전달효율을 가지며, 기록매체의 기록면에서의 광스폿 크기를 최적화할 수 있다.In addition, the optical pickup apparatus according to the present invention as described above has sufficient light transmission efficiency required for recording, and can optimize the size of the light spot on the recording surface of the recording medium.
또한, 상기 대물렌즈의 두 반사면에서 축외수차 보정이 가능하여 종래의 투과형 대물렌즈 방식에 비해 필드각에 따른 수차 특성이 우수하므로 조립성이 향상된다.In addition, since the off-axis aberration can be corrected on the two reflective surfaces of the objective lens, as compared with the conventional transmission type objective lens method, the aberration characteristic according to the field angle is improved, thereby improving the assemblability.
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