KR100376600B1 - 복합광학부재 및 이것을 구비한 복합광학유닛 및 이광학유닛을 구비한 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 1 개의 복합광학유닛으로 파장이 상이한 복수의 광원을 사용하는 광학장치에 대응하고, 수광소자는 1 개로 되고, 구조를 복잡하게 하지 않고, 비용을 저감시킬 수 있고, 광픽업에도 적용할 수 있는 복합광학유닛을 제공한다.

(해결수단) 광픽업장치 (100) 에 부착되는 하우징 (51) 을 갖고, 하우징 (51) 에는 반도체 레이저 (52) 와 수광부재 (54) 와 복합광학부재 (55) 가 부착고정되고, 반도체 레이저 (52) 는 DVD 용의 단파장 레이저를 출사하는 레이저 다이오드 (53a) 와 CD 용의 장파장 레이저를 출사하는 레이저 다이오드 (53b) 를 갖고, 복합광학부재 (55) 에는 반도체 레이저 (52) 로부터 출사한 광이 입사하는 입사면 (55a) 및 출사하는 출사면 (55b) 과, 출사면 (55b) 에 형성된 광디스크 (D1 (D2)) 에서 반사한 리턴광을 회절하는 회절격자 (55f) 와, 회절격자 (55f) 에서 회절된 광을 수광부재 (54) 에 반사시키는 반사면 (55d') 이 형성되고, 반사면 (55d') 에는 파장이 상이한 광을 수광부재 (54) 의 수광위치 (P) 에 결상시키는 회절격자 (55g) 를 형성하였다.

Description

복합광학부재 및 이것을 구비한 복합광학유닛 및 이 광학유닛을 구비한 광픽업장치{COMPOSITE OPTICAL ELEMENT, COMPOSITE OPTICAL UNIT COMPRISING THIS ELEMENT, AND OPTICAL PICKUP DEVICE COMPRISING THIS UNIT}

본 발명은, 광디스크의 기록 또는 재생을 실시하기 위해, 광디스크에 광빔을 조사하고, 광디스크로부터의 리턴광을 수광 (受光) 하는 광픽업 등의 광학장치에 적용하여 바람직한 수발광 (受發光) 일체형 광학소자로서의 복합광학유닛에 관한 것이다.

복합광학유닛으로서, 광디스크를 기록 또는 재생하기 위해, 광디스크에 레이저광을 조사 또는 광디스크로부터의 레이저광을 수광하는 수발광 일체형 광학소자로서의 광학유닛의 일례가 있다.

CD (콤팩트ㆍ디스크), CD-R (추가기입형 CD), DVD (디지털ㆍ버서타일ㆍ디스크 또는 디지털ㆍ비디오ㆍ디스크) 등의 광디스크에 정보를 기록하거나, 또는 광디스크의 정보기록면의 정보를 재생하기 위해 광픽업이 사용되고, 이 광픽업에 광학유닛이 탑재된다.

최근 들어, CD 에 비해 기록밀도가 높은 광디스크인 DVD 를 기록ㆍ재생하는 DVD 장치가 제품화되어 있다. DVD 장치에서는 CD (CD-R 을 포함) 와 호환되는 제품이 요구되고 있다. 그래서 DVD 용의 단파장 레이저 광원 (650 ㎚ 대) 과, 650 ㎚ 대의 레이저 광원으로는 재생할 수 없는 CD-R 을 기록 또는 재생하기 위한 장파장 레이저 광원 (780 ㎚ 대) 의 파장이 상이한 2 개의 레이저 광원을 구비할 필요가 있었다.

도 18 은 종래의 광학유닛 (4,8) 을 탑재한 광픽업 (20) 을 나타낸 평면도이다. 광픽업 (20) 은 주로 고밀도 광디스크인 DVD (17) 용의 광학유닛 (4) 과, 저밀도 광디스크인 CD (18) 용의 광학유닛 (8) 과, 광학유닛 (4,8) 에서 출사된 파장이 상이한 레이저광을 동일한 광축으로 유도하는 빔스플리터 (10) 와, 레이저광의 파장에 의해 레이저광의 광속의 직경을 규제하는 조리개 역할을 하는 파장필터 (15) 와, 대물렌즈 (16) 와, 상기 각 부재를 소정 위치에 배치하기 위한 캐리지 (20) 로 구성되고, DVD (17) 와 CD (18) 를 함께 재생할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 상기 각 부재에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 광학유닛 (4) 은 DVD 용의 레이저광 (파장 650 ㎚ 대) 을 출사하는 광원 (2) 과, DVD (17) 에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부재인 수광소자 (3) 와, 광원 (2) 과 수광소자 (3) 를 갖는 기판부 (4a) 와, 광원 (2) 과 수광소자 (3) 를 포함하도록 기판부 (4a) 에 부착고정된 측벽부 (4b) 와, 측벽부 (4b) 의 개구창인 출사부 (4d) 와, 출사부 (4d) 를 덮도록 접합된 유리 등의 광투과성의 광학부재 (5) 로 구성되어 있다. 광원 (2) 은 광학부재 (5) 와 대향하도록 기판부 (4a) 상에 고착되어 있고, 수광소자 (3) 는 광원 (2) 과 접근시켜 기판부 (4a) 의 표면에 형성되어 있다. 또한, 광학부재 (5) 에 형성된 회절격자 (5a) 에 의하여 광원 (2) 에서 출사되어 DVD (17) 에서 반사된 레이저광 (리턴광) 을 수광소자 (3) 의 소정 위치로 유도하도록 되어 있다. 또한 광학부재 (5) 는 소정 기준 광학계에 의하여 그 회절격자 (5a) 에 의한 회절광이 수광소자 (3) 의 소정 위치로 유도되도록 위치 조정된 후 출사부 (4d) 에 고착된다.

또한, 광학유닛 (8) 은, CD 용의 레이저광 (파장 780 ㎚ 대) 을 출사하는 광원 (6) 과, CD (18) 에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부재인 수광소자 (7) 와, 광원 (6) 과 수광소자 (7) 를 갖는 기판부 (8a) 와, 광원 (6) 과 수광소자 (7) 를 포함하도록 기판부 (3a) 에 부착고정된 측벽부 (8b) 와, 측벽부 (8b) 의 개구창인 출사부 (8d) 와, 출사부 (8d) 를 덮도록 접합된 유리 등의 광투과성의 광학부재 (9) 로 구성되어 있다. 광원 (6) 은 광학부재 (9) 와 대향하도록 기판부 (8a) 상에 고착되어 있고, 수광소자 (7) 는 광원 (6) 과 접근시켜 기판부 (8a) 의 표면에 형성되어 있다. 광학부재 (9) 에 형성된 회절격자 (9a) 에 의하여 광원 (6) 에서 출사되어 CD 에서 반사된 리턴광을 수광소자 (7) 의 소정 위치로 유도하도록 되어 있다. 또한, 3 빔법에 의한 트레킹 제어를 행하기 위하여 광학부재 (9) 에는 회절격자인 빔형성부 (9b) 를 형성해 놓는다. 또한, 광학부재 (9) 는 소정의 기준광학계에 의하여 그 회절격자 (9a) 에 의한 회절광이 수광소자 (7) 의 소정위치로 유도되도록 조정된 후 출사부 (8d) 에 고착된다.

또한, 빔스플리터 (10) 는 광원 (2) 및 광원 (6) 에서 나온 레이저광의 쌍방을 광디스크 (17 (18)) 방향으로 유도하는 기능을 하는 것이다. 빔스플리터 (10) 는 삼각 기둥 형상의 프리즘을 2 개 접합한 직방체 형상을 하고 있고, 접합면에는 파장선택 기능을 갖는 광학막 (다이크로익 막) 이 코팅되어 있다. 이 다이크로익 막은 CD 용의 레이저광을 투과하고, DVD 용의 레이저광을 반사하도록 형성되어 있기 때문에, 광원 (2) 및 광원 (6) 의 레이저광의 이용효율을 효과적으로 설정할 수 있도록 되어 있다.

또한, 파장필터 (15) 는 광원 (2) 에서 출사된 레이저광을 투과하는 한편, 광원 (6) 에서 출사된 레이저광을 반사 또는 흡수하도록 구성되어 있는 것으로서, 광원 (2) 과 광원 (6) 에서 출사된 레이저광의 광속의 직경을 규제하고 있다. 이렇게 대물렌즈 (16) 에 의하여 광원 (2), 광원 (6) 에서 출사된 레이저광을 집광한 집광 스포트를 각각 DVD (17) 또는 CD (18) 에 조사시켰을 때, 수차가 작아지도록 구성되어 있는 것이다.

다음으로, 광학유닛 (4, 8) 의 배치 및 광디스크 즉 DVD (17), CD (18) 의 재생동작에 대하여 설명한다.

광학유닛 (4) 과 광학유닛 (8) 은 빔스플리터 (10) 를 기점으로 하여 거의 90 도의 각도를 이루도록 배치되어 있고, 파장필터 (15) 에서 대물렌즈 (16) 에 이르는 빛의 광축에 대해 거의 평행한 방향으로 광학유닛 (8) 이 배치되고, 파장필터 (15) 로부터 대물렌즈 (16) 에 이르는 빛의 광축에 대해 거의 수직인 방향으로 광학유닛 (4) 이 배치되어 있다.

이러한 구성에 있어서, DVD (17) 를 재생할 때는, 광원 (2) 으로부터 발진파장 635 ∼ 650 ㎚ 의 파장에서 출사된 레이저광은, 광학유닛 (4) 의 출사부 (4d) 및 회절격자 (5a) 를 통과하여 빔스플리터 (10) 에 입사한다. 그리고 빔스플리터 (10) 에 입사한 레이저광은 반사되고, 그 광축이 거의 90 도 절곡되어 빔스플리터 (10) 로부터 출사되고, 빔스플리터 (10) 에 인접하여 형성되어 있는 파장필터 (15) 에 입사한다. DVD 용 레이저광인 광원 (2) 으로부터의 레이저광은 그 광속의 직경이 거의 규제되지 않고 투과하도록 되어 있다. 그리고 파장필터 (15) 를 통과한 레이저광은 대물렌즈 (16) 에 입사한다. 그리고 대물렌즈 (16) 의 집광작용에 의해, DVD (17) 의 정보기록면에 결상된다.

그 후 DVD (17) 에서 반사된 레이저광은, 다시 대물렌즈 (16) 및 파장필터 (15) 를 투과한 후, 빔스플리터 (10) 에서 반사되고, 그 광축이 광학유닛 (4) 방향으로 절곡되어, 회절격자 (5a) 에 입사한다. 회절격자 (5a) 에 의해 레이저광은 회절되어 수광소자 (3) 에 형성되어 있는 수광부에 입사한다. 이 때, 상기 수광부에 입사된 레이저광은 광전변환됨으로써 DVD (17) 의 정보기록면의 신호에 따른 전류출력을 전압신호로 변환한 재생신호가 형성되고, 광학유닛 (4) 의 외부단자 (4c) 로부터 출력된다. 또, 상기 수광부에 입사된 레이저광의 일부는 포커스 및 트랙킹제어를 위해 사용된다.

한편, CD (18) 를 재생할 때는, 광원 (6) 으로부터 발진파장 770 ∼ 790 nm 의 파장으로 출사된 레이저광은, 광학유닛 (8) 의 출사부 (8d), 빔 형성부 (9b), 및 회절격자 (9a) 를 통과한다. 이 때, 빔 형성부 (9b) 에서 3 빔이 형성된 레이저광은 빔스플리터 (10) 에 입사한다. 그리고, 빔스플리터 (10) 에서 입사되어 온 레이저광은, 빔스플리터 (10) 를 투과하여, 그대로 빔스플리터 (10) 로부터 출사되고, 빔스플리터 (10) 에 인접하여 형성되어 있는 파장필터 (15) 에 입사한다. CD 용 레이저광인 광원 (6) 으로부터의 레이저광은 파장필터 (15) 의 외주부분에 형성된 윤대(輪帶)에 의해 반사되고, 윤대가 형성되어 있지 않은 부분에서는 투과하도록 되어 있다. 이로써, 파장필터 (15) 는 CD 용 레이저광에 대해서는 조리개와 같은 작용을 하여, 대물렌즈 (16) 에 입사하는 레이저광의 직경을 규제한다. 그리고, 파장필터 (15) 를 투과한 레이저광은 대물렌즈 (16) 에 입사한다. 그리고, 대물렌즈 (16) 의 집광작용에 의해, CD (18) 의 정보기록면에 결상된다.

그 후 CD (18) 에서 반사된 레이저광은, 다시 대물렌즈 (16) 및 파장필터 (15) 를 투과한 후, 빔스플리터 (10) 를 투과하여, 회절격자 (9a) 에 입사한다. 회절격자 (5a) 에 의해 레이저광은 회절되고, 빔 형성부 (9b) 에 걸리지 않고 수광소자 (7) 에 형성되어 있는 수광부에 입사한다. 이 때, 상기 수광부에 입사된 레이저광은 광전변환됨으로써 CD (18) 의 정보기록면의 신호에 따른 전류출력을 전압신호로 변환한 재생신호가 형성되고, 광학유닛 (8) 의 외부단자 (8c) 로부터 출력된다. 또, 상기 수광부에 입사된 레이저광의 일부는 포커스제어 및 3 빔법에 의한 트랙킹제어를 위해 사용된다.

그러나, 종래의 광학유닛에서는, 예를 들면 파장이 다른 2 파장의 광원을 사용하는 광학장치인 광픽업에 장착하는 경우에, 2 개의 파장에 각각 대응한 2 개의 광학유닛 (4,8) 을 사용해야 하고, 광학유닛 (4,8) 의 각각의 광원 (2,6) 으로부터 출사되는 레이저광을 동일한 광축으로 유도하기 위해 빔스플리터 (10) 가 추가로 필요했기 때문에, 광픽업의 부품들의 수를 증가시켰을 뿐 아니라, 구조를 복잡화하였다.

그래서, 종래의 광학유닛 (4) 에 CD 용 광원 (6) 만을 추가하여 2 파장광원을 구비함으로써, 2 파장 대응하는 것이 고려되는데, 광학유닛 (4) 에 형성한 광학부재 (5) 에 형성한 회절격자 (5a) 에서 회절되는 레이저광은 파장이 길수록 회절각도가 커지기 때문에, CD 용 레이저광은 DVD 용 레이저광에 비해 회절각도가 커진다. 따라서, DVD 용 레이저광의 회절광을 수광하기 위해 위치가 결정되어 형성된 수광소자 (3) 에서는 CD 용 레이저광의 회절광은 수광할 수 없고, 광원 (6) 을 추가한 것만으로는 2 파장 대응의 광학유닛은 구성할 수 없다.

또, 상기 문제를 해결하기 위해, 광학유닛 (8) 내에, CD 용 레이저광의 회절광을 수광하는 수광소자를 DVD 용 수광소자와는 별도로 형성하는 것이 고려되는데, 이 경우 CD 용 및 DVD 용의 수광소자의 각각의 수광위치에 대응하는 회절광을 수광시키도록 광학부재 (5) 를 조정하는 것은, CD 용 및 DVD 용의 각 수광소자간의 거리의 편차가 발생하기 때문에, 매우 곤란한 것이 된다.

또한, 상기 각 수광소자간의 거리의 편차가 매우 작아지도록 각 수광소자를 형성한 상태에서, 광학부재 (4) 의 부착위치를 정밀하게 위치조정함으로써 2 파장 대응의 광학유닛을 구성했다 하더라도, 수광소자를 추가하기 때문에 부품 수의 증가에 의해, 구조가 복잡해지고, 부재 비용도 증대된다. 또, 수광소자의 형성공정의 고정밀도화에 따른 고비용과 광학부재 (4) 의 보다 정밀한 조정공정에 따른 공정비의 고비용에 의해, 광학유닛은 매우 고가인 것이 되므로 현실적인 방법은 아니다.

본 발명의 목적은, 1 개의 복합광학유닛으로 파장이 다른 복수의 광원을 사용하는 광학장치에 대응할 수 있고, 수광소자는 1 개이면 되므로 구조를 복잡화하지 않고 비용을 감소시킬 수 있으며, 광픽업에도 적용할 수 있는 복합광학유닛을제공하는 데 있다.

도 1 은, 복합광학유닛의 제 1 실시형태를 나타낸 일부단면측면도.

도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태의 복합광학유닛에 관한 것으로, 도 1 에서의 반도체 레이저 (52) 를 설명하기 위한 일부단면사시도.

도 3 은, 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸 일부단면평면도.

도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸 일부단면측면도.

도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, 2 파장 레이저 다이오드 (102) 의 일부단면사시도.

도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, 도 1 에서의 수광소자 (104a) 방향에서 본 일부평면도.

도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, A 는 복합광학부재 (105) 의 평면도, B 는 복합광학부재 (105) 의 입사면 (105a) 측에서 본 측면도, C 는 제 2 회절격자 (105g) 와 3 빔용 회절격자 (105h) 부분을 설명하기 위한 일부확대도, D 는 복합광학부재 (105) 의 출사면 (105b) 측에서 본 측면도, E 는 복합광학부재 (105) 의 정면도.

도 8 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, A 는 복합광학부재 (105) 의 평면도, B 는 제 1 회절격자 (105f) 의 일부확대도, C 는 제 2 회절격자 (105g) 의 일부확대도, D 는 3 빔용 회절격자 (105h) 의 일부확대도.

도 9 는, 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, 제 1 회절격자 (105f) 의 분기효율을 설명하기 위한 그래프.

도 10 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, 3 빔용 회절격자 (105h) 의 분기효율을 설명하기 위한 그래프.

도 11 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, 복합광학유닛 (101) 을 설명하기 위한 설명도.

도 12 는, 본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, 3 빔으로 변환된 레이저광 (103a' (103b')) 이 광디스크의 정보기록면에 집광하여 조사된 상태를 나타낸 모식도.

도 13 은, 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, CD 에 형성된 피트 (PIT 1) 열의 일부확대도.

도 14 는, 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, DVD 에 형성된 피트 (PIT 2) 열의 일부확대도.

도 15 는, 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, DVD-RAM (기억용량 2.6 GB 혹은 4.7 GB) 에 형성된 피트 (PIT 3) 열의 일부확대도.

도 16 은, 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, CD 의포커스 및 트랙킹제어를 설명하기 위한 설명도.

도 17 은, 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 관한 것으로, DVD 및 DVD-RAM 의 포커스 및 트랙킹제어를 설명하기 위한 설명도.

도 18 은, 종래의 광학유닛을 탑재한 광픽업의 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

50 : 복합광학유닛 51 : 하우징

52 : 반도체 레이저 53a, 53b : 레이저 다이오드

54 : 수광부재 55 : 복합광학부재

55a : 입사면 55b : 출사면

55d' : 반사면 55f, 55g : 회절격자

100 : 광픽업장치 101 : 복합광학유닛

102 : 2 파장 레이저 다이오드 103a, 103b : 광원

104 : 수광부재 104a : 수광소자

105 : 복합광학부재 105a : 입사면

105b : 출사면 105d" : 리턴광 반사면

105f : 제 1 회절격자 105g : 제 2 회절격자

105h : 3 빔용 회절격자 105p : 리턴광 출사면

106 : 하우징 200 : 대물렌즈

300 : 반사미러 400 : 콜리메이트렌즈

500 : 캐리지

상기 과제를 해결하기 위한 제 1 해결수단으로서, 광학장치에 부착되는 하우징을 가지며, 그 하우징에는 발광부재와 수광부재와 복합광학부재가 부착고정되고, 상기 발광부재는 파장이 다른 빛을 출사하는 복수개의 발광소자를 가지며, 상기 복합광학부재에는 상기 발광부재로부터 출사된 빛이 입사하는 입사면 및 출사하는 출사면과, 그 출사면에 형성된 상기 광학장치로부터의 리턴광을 회절하는 회절수단과, 그 회절수단에서 회절된 빛을 상기 수광부재에 반사시키는 반사면을 형성함과 동시에, 그 반사면에는 파장이 다른 빛을 상기 수광부재의 동일위치에 결상시키는 보정수단을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 2 해결수단으로서, 상기 발광부재는 상기 발광소자를 포함하는 제 1 패키지와 그 제 1 패키지에 형성된 외부접속단자로 구성되고, 상기 수광부재는 수광소자와 그 수광소자를 포함하는 제 2 패키지와 그 제 2 패키지에 형성된 외부접속단자로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 3 해결수단으로서, 상기 보정수단은 회절격자인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 4 해결수단으로서, 상기 회절격자는 상기 반사면에 직접 형성한 요철부인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 5 해결수단으로서, 상기 입사면과 상기 출사면은 거의 평행하게 형성되고, 상기 발광소자로부터의 출사광의 광축이 상기 출사면과 거의 직교하도록상기 발광부재가 상기 하우징에 배치됨과 동시에, 상기 반사면은 상기 출사면과 경사진 경사면으로 하고, 상기 수광부재는 상기 발광부재와 거의 90 도의 각도를 이루도록 배치되도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 6 해결수단으로서, 상기 회절수단과 상기 보정수단을 구비한 상기 복합광학부재는 수지이며, 성형에 의해 일체형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 7 해결수단으로서, 상기 광학장치는 대물렌즈가 탑재되고 광디스크의 기록 또는 재생을 실시하는 광픽업임과 동시에, 상기 대물렌즈를 통하여 상기 발광부재로부터 출사한 빛을 상기 광디스크에 조사하고, 상기 광디스크로부터의 리턴광을 상기 수광부재에서 수광하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

제 8 해결수단으로서, 파장이 다르고 광축이 서로 평행한 레이저광이 입사하는 입사면과, 그 입사면에 입사된 상기 각 레이저광이 출사되는 출사면과, 그 출사면으로부터 출사된 각 레이저광의 각 리턴광이 입사되는 리턴광 입사면과, 그 리턴광 입사면에 입사된 상기 리턴광이 출사되는 리턴광 출사면과, 상기 리턴광 입사면에 입사된 상기 각 리턴광을 반사시켜 상기 리턴광 출사면으로 유도하는 리턴광 반사면을 구비하고, 상기 리턴광 입사면에는, 상기 각 리턴광을 회절하여 상기 리턴광 반사면의 동일위치로 유도하는 제 1 회절수단을 형성하고, 상기 리턴광 반사면에는, 그 리턴광 반사면으로 유도된 상기 각 리턴광의 상기 리턴광 반사면에 대한 입사각의 차이를 보정하여 반사한 후의 상기 리턴광의 광축을 일치시켜 상기 리턴광 출사면으로 유도하는 제 2 회절수단을 형성하고, 광축이 일치한 상기 리턴광을 상기 출사면으로부터 출사시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 9 해결수단으로서, 하우징에, 발광부재와 수광부재와 상기 복합광학부재를 부착고정하고, 상기 발광부재는, 상기 레이저광을 출사하는 복수의 광원을 가지며, 상기 수광부재는, 상기 리턴광 출사면으로부터 출사한 상기 각 리턴광을 수광하는 수광소자를 가지며, 상기 하우징에는, 상기 출사면으로부터 출사된 상기 각 레이저광을 출사하여 상기 각 리턴광을 입사하는 입출사구를 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 10 해결수단으로서, 상기 발광부재는 1 개의 패키지에 수납된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 11 해결수단으로서, 상기 제 1 및 제 2 회절수단은 상기 리턴광 입사면 및 상기 리턴광 반사면에 각각 직접 형성한 요철부로 이루어지는 회절격자인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제 12 해결수단으로서, 상기 발광부재는 780 nm 대와 650 nm 대의 레이저광을 각각 출사하는 2 개의 광원을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 제 13 해결수단으로 상기 입사면에는 3 빔용 회절격자가 형성되고, 상기 각 레이저광을 3 빔으로 변환시켜 상기 출사면에서 출사되고, 상기 광디스크로부터의 상기 각 리턴광을 상기 수광소자에서 수광하여 상기 780 ㎚ 대의 레이저광에 대해서는 3 빔법에 따른 트랙킹제어를 상기 650 ㎚ 대의 레이저광에 대해서는 DPP (Differential Push Pull) 법과 DPD 법 (위상차법) 모두 트랙킹제어를 하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 제 14 해결수단으로 상기 제 1 및 제 2 회절수단과 3 빔용 회절격자를구비한 상기 복합광학 부재는 수지로, 성형에 의해 일체 형성된 것을 특징으로 한다.

또, 제 15 해결수단으로 복합광학 부재와, 파장이 달라 광축이 소정의 간격으로 서로 평행한 레이저광을 출사하는 복수의 광원을 갖는 발광 부재와, 상기 리턴광 출사면에서 출사된 상기 각 리턴광을 수광하는 수광소자를 갖는 수광 부재와, 상기 출사면에서 출사되는 상기 각 레이저광을 광디스크에 집광하기 위한 대물렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 제 16 해결수단으로 복합 광학유닛과, 상기 출사면에서 출사되는 상기 각 레이저광을 광디스크에 집광하기 위한 대물렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.

발명의 실시형태

본 발명의 제 1 실시형태인 복합 광학유닛에 대해 도 1 및 도 2 를 이용하면서 이하에 설명한다.

도 1 은 본 발명의 복합 광학유닛 (50) 의 실시형태를 포함한 광학장치, 즉 광픽업장치 (100) 를 나타낸 일부 단면측면도이다. 복합 광학유닛 (50) 은 광픽업장치 (100) 에 배치되고 고정되어 있다. 이 복합 광학유닛 (50) 은 수발광 일체형 광학소자로, 레이저광으로 광디스크 (D1(D2)) 에 기록된 정보를 재생시키거나 또는 광디스크 (D1(D2)) 에 대해 정보를 기록하는 데에 사용된다.

그리고, 광픽업장치 (100) 는 광디스크 (D1(D2)) 에 대면하여 배치되어 있으며, 광디스크 (D1(D2)) 면과 직교하는 방향인 포커싱 (F) 방향 및 광디스크 (D1(D2)) 의 반경 방향인 트랙킹 (T) 방향에 가동 지지된 대물렌즈 (101) 를 구비하고 있다.

한편, 본 실시형태에서는 광디스크 (D1) 는 고밀도 광디스크인 DVD 이고, 광디스크 (D2) 는 저밀도 광디스크인 CD (CD-R 를 포함함) 이다.

복합 광학유닛 (50) 은 주로 발광 부재, 즉 반도체 레이저 (52) 와, 수광 부재 (54) 와, 복합 광학 부재 (55) 와, 이들 부재가 부착 고정된 하우징 (51) 으로 되어 있다.

반도체 레이저 (52) 는 도 2 의 일부 단면 사시도에 나타낸 바와 같이 원판형의 기판부 (52a) 와, 기판부 (52a) 일측의 평면부 (52a') 에서 돌출 설치된 직방체형의 기대 (52b), 기대 (52b) 의 측벽면에 위치 결정되고 고착된 레이저칩 (53) 과, 기대 (52b) 를 포함하도록 기판부 (52a) 일측의 평면부 (52a') 에 부착 고정되며 원통형의 몸체부 (52c) 와 개구부 (52d') 를 형성한 천정판 (52d) 으로 이루어진 캡부 (52e) 와, 개구부 (52d') 를 캡부 (52e) 의 내측에서 막도록 고착된 투명한 원판형의 유리판 (52f) 으로 구성되어 있다. 이렇게 해서 기판부 (52a) 와 캡부 (52e) 와 유리판 (52f) 으로 구성된 패키지 내의 밀폐된 공간에 레이저칩 (53) 이 배치되도록 되어 있다.

그리고, 레이저칩 (53) 에는 DVD 용의 단파장 레이저 (파장 650 ㎚ 대) 를 출사하는 발광소자, 즉 레이저 다이오드 (53a) 와, CD 용의 장파장 레이저 (파장 780 ㎚ 대) 를 출사하는 발광소자, 즉 레이저 다이오드 (53b) 가 형성되어 있다. 또, 레이저 다이오드 (53a,53b) 에서 각각 출사되는 레이저광 (53a',53b') 은 기판부 (52a) 일측의 평면부 (52a') 와 직교하는 방향으로 유리판 (52f) 을 투과하도록되어 있다. 또, 도 1 에 나타낸 바와 같이 기판부 (52a) 일측의 평면부 (52a') 와는 반대측인 타측 평면부로부터는 외부 접속단자 (52g) 가 돌출 설치되어 있고, 이 외부 접속단자 (52g) 를 통해 레이저 다이오드 (53a,53b) 로 구동 전류를 공급 하고 있다.

한편, 수광부재 (54) 는 PIN 포토다이오드로 이루어진 수광소자 (도시 생략) 를 내장한 패키지 (54a) 와 패키지 (54a) 로부터 양측에 돌출 설치된 외부 접속단자 (54b) 로 구성되어 있다. 외부 접속단자 (54b) 를 통해 수광소자용의 전원전압을 공급하거나 수광소자에서 광전 변환된 출력신호를 외부로 출력하거나 할 수 있도록 되어 있다.

또, 복합 광학 부재 (55) 는 고투과성을 갖는 수지로 이루어지고, 평행하개 배치된 입사면 (55a) 과 출사면 (55b) 을 갖는 직방체형 부분 (55c) 과, 입사면 (55a) 과 연결되도록 일체 형성된 경사면부 (55d) 와, 직방체형 부분 (55c) 의 측벽부에서 돌출 형성된 돌출부 (55e) 로 구성되어 있다. 또, 출사면 (55b) 에는 회절수단, 즉 회절격자 (55f) 가 소정의 피치로 형성되어 있다. 또, 경사면부 (55d) 표면에는 도시되지 않은 광학막이 코팅됨으로써 경사면부 (55d) 의 내측면에는 반사면 (55d') 이 형성되어 있다. 또한, 반사면 (55d') 에는 보정수단, 즉 반사형의 회절격자 (55g) 가 소정의 피치로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 복합광학 부재 (55) 는 회절격자 (55f,55g) 와 함께 성형형을 사용한 일체 성형으로 형성되어 있다. 또, 복합광학 부재 (55) 의 재질로서 수지를 사용하였으나, 이것에 한정되지 않고 유리재를 사용해도 된다. 또한, 반사면 (55d') 에 형성된 회절격자 (55g) 에 대한 상세함은 후술한다.

또, 하우징 (51) 은 금속제의 블록으로 이루어지고, 그 하부측에는 반도체 레이저 (52) 의 부착용의 부착구멍 (51a) 이 하단면에는 반도체 레이저 (52) 를 위치 결정하고 부착하기 위한 부착구멍 (51b) 이 형성되어 있다. 또한, 하우징 (51) 의 상부측에는 복합광학 부재 (55) 의 부착용의 부착구멍 (51c) 이 부착구멍 (51a) 과 연결되도록 형성되어 있다. 또, 부착구멍 (51c) 의 상부 및 측부에는 각각 복합광학 부재 (55) 를 부착하기 위한 당접면 (51c',51c'') 이 형성되어 있다. 또한, 부착구멍 (51c) 의 당접면 (51c'') 측에서 하우징 (51) 의 높이방향의 중앙부에는 관통구멍 (51d) 이 형성되어 있다. 그리고, 관통구멍 (51d) 을 덮는 외벽면에는 수광부재 (54) 를 위치 결정하고 부착하기 위한 부착면 (51e) 이 형성되어 있다. 한편, 부착구멍 (51c) 의 당접면 (51c') 에는 윗쪽으로 개구된 개구부 (51f) 가 형성되어 있고, 복합광학 부재 (55) 에 형성된 회절격자 (55f) 가 노출되도록 되어 있다. 상기 금속제의 블록은 원주형, 직방체형 또는 다른 다각형의 주형의 것 등을 사용하면 된다. 또, 하우징 (51) 을 수지제의 블록으로 구성해도 된다.

이어서, 도 1을 참조하면서 하우징 (51) 에 대한 반도체 레이저 (52), 수광부재 (54) 및 복합광학 부재 (55) 의 조립 상태에 대해 설명한다.

먼저, 복합광학 부재 (55) 는 그 직방체형 부분 (55c) 이 하우징 (51) 의 부착구멍 (51c) 에 삽입되고, 그 돌출부 (55e) 가 하우징 (51) 의 관통구멍 (51d) 에 결합됨과 동시에 직방체형 부분 (55c) 의 상면이 되는 출사면 (55b) 이 하우징(51) 의 부착구멍 (51c) 에 형성된 당접면 (51c') 에 맞닿고, 직방체형 부분 (55c) 의 측벽면이 부착구멍 (51c) 에 형성된 당접면 (51c'') 에 파형의 판스프링 (56) 에 탄성지지되어 맞닿음으로써 하우징 (51) 에 위치 결정되고 접착제 등으로 고착된다.

이어서, 반도체 레이저 (52) 는 캡부 (52e) 측이 하우징 (51) 의 부착구멍 (51a) 내에 삽입됨과 동시에 기판부 (52a) 일측의 평면부 (52a') 측의 외연부가 하우징 (51) 에 형성된 부착구멍 (51b) 에 끼워맞춤으로써 하우징 (51) 에 위치 결정되고 접착제 등으로 고착된다.

또, 수광부재 (54) 는 그 수광소자가 하우징 (51) 의 관통구멍 (51d) 에 대면하도록 소정의 위치에서 하우징 (51) 에 형성된 부착면 (51e) 에 위치 결정되고 접착제 등으로 고착된다. 또한, 수광부재 (54) 는 반도체 레이저 (52) 에 대해 90 도를 이루고 있다. 또, 수광부재 (54) 는 미리 소정의 기준 광학계에 의해 레이저 다이오드 (53a, 53b) 에서 출사되는 레어저광 (53a', 53b') 의 리턴광이 회절격자 (55f 와 55g) 에서 회절되었을 때에 수광부재 (54) 의 소정 위치 (P) 로 유도되도록 조정된 후 부착면 (51e) 에 고착되는 것이다.

이어서, DVD(D1) 와 CD(D2) 의 재생 동작에 대해 설명한다.

상술한 구성에서 DVD(D1) 를 재생할 때에는 반도체 레이저 (52) 의 레이저 다이오드 (53a) 에서 출사된 레이저광 (53a') 은 복합광학 부재 (55) 의 입사면 (55a) 을 투과한 후 회절격자 (55f) 을 투과하고 출사면 (55b) 에서 출사된다. 그리고, 이 레이저광 (53a') 은 대물렌즈 (200) 로 입사되어 대물렌즈 (200) 의 집광작용에 의해 DVD(D1) 의 정보기록면에 결상된다.

그 후에 DVD(D1) 에서 반사된 레이저광 (53a') 은 다시 대물렌즈 (200) 를 투과한 후 회절격자 (55f) 에 입사되여 소정의 회절각도로 회절된 레이저광 (53a'-2) 이 된다. 레이저광 (53a'-2) 은 다시 복합광학 부재 (55) 에 형성된 반사면 (55d) 에 의해 반사되어 수광부재 (54) 의 수광소자에서의 수광위치 (P) 에 입사된다. 이 때, 상기 수광소자에 입사된 레이저광은 광전 변환됨으로써 DVD(D1) 의 정보기록면의 신호에 따른 전류 출력을 전압 신호로 변환시킨 재생신호가 형성되고, 수광부재 (54) 의 외부 접속단자 (54b) 에서 출력된다. 또, 상기 수광부재 (54) 에 입사된 레이저광 일부는 포커스 및 트랙킹제어를 위해 사용된다.

한편, CD(D2) 를 재생할 때에는 반도체 레이저 (52) 의 레이저 다이오드 (53b) 에서 출사된 레이저광 (53b') 은 복합광학 부재 (55) 의 입사면 (55a) 을 투과한 후 회절격자 (55f) 을 투과하고 출사면 (55b) 에서 출사된다. 그리고, 그 레이저광 (53b') 은 대물렌즈 (200) 로 입사하여 대물렌즈 (200) 의 집광작용에 의해 CD(D2) 의 정보기록면에 결상된다.

그 후에 CD(D2) 에서 반사된 레이저광 (53b') 은 다시 대물렌즈 (200) 를 투과한 후 회절격자 (55f) 에 입사되어 소정의 회절각도로 회절된 레이저광 (53b'-2) 이 된다. 레이저광 (53b'-2) 은 다시 복합광학 부재 (55) 에 형성된 반사면 (55d) 에 의해 반사되어 수광부재 (54) 의 수광소자에서의 수광위치 (P) 에 입사된다. 이 때, 상기 수광소자에 입사된 레이저광은 광전 변환됨으로써 CD(D2) 의 정보기록면의 신호에 따른 전류 출력을 전압 신호로 변환시킨 재생신호가 형성되고, 수광부재 (54) 의 외부 접속단자 (54b) 에서 출력된다. 또, 상기 수광부재 (54) 에 입사된 레이저광 일부는 포커스 및 트랙킹제어를 위해 사용된다.

또, 필요에 따라 광픽업장치(100) 에서 출사면 (55b) 에서 출사된 레이저광 (53a',53b') 을 평행광으로 하는 콜리메이터렌즈나 광속의 지름을 규제하는 파장필터 등을 형성해도 된다.

다음으로, 복합광학부재 (55) 의 반사면 (55d') 에 형성한 회절격자 (55g) 에 대해 도 1 을 참조하여 설명한다.

상술한 바와 같이, DVD (D1) 및 CD (D2) 에서 반사된 레이저광 (53a', 53b') 은 복합광학부재 (55) 의 회절격자 (55f) 에서 각각 회절된 레이저광 (53a'-2 및 53b'-2) 이 된다. 그때, CD (D2) 용의 레이저광은 DVD (D1) 용의 레이저광보다도 파장이 길기 때문에, 회절된 CD (D2) 용의 레이저광 (53b'-2) 의 회절각도는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 DVD (D1) 용의 레이저광 (53a'-2) 의 회절각도보다도 커져 있다.

이 때문에, 복합광학부재 (55) 의 반사면 (55d') 에 있어서, 레이저광 (53a'-2 및 53b'-2) 을 단순히 반사시킨 것만으로는 수광부재 (54) 의 수광위치 (P) 에 2 개의 레이저광을 일치시킬 수 없다. 이것을 보정하기 위해 반사면 (55d') 에 보정수단 즉 회절격자 (55g) 를 형성하고 있다.

회절격자 (55g) 는 다음과 같은 설계방법으로 구성된다. 즉, 수광부재 (54) 의 수광위치 (P) 로부터 DVD (D1) 용의 레이저광과 CD (D2) 용의 레이저광을 회절격자 (55g) 를 향하여 출사하였다고 가정했을 때에, 회절격자의 특성에 의해파장이 긴 광일수록 회절격자에서 회절된 반사광은 외측으로 퍼지기 (회절각이 커지기) 때문에, 이 회절각이 큰 쪽의 광인 CD (D2) 용인 레이저광의 광축을 복합광학부재 (55) 의 회절격자 (55f) 에서 회절되는 레이저광 (53b'-2) 의 광축과 일치시키도록, 또 회절각이 작은 쪽의 광인 DVD (D1) 용인 레이저광의 광축을 복합광학부재 (55) 의 회절격자 (55f) 에서 회절되는 레이저광 (53a'-2) 의 광축과 일치시키도록 회절격자 (55g) 를 복합광학부재 (55) 상에서 배설하면 된다.

이와 같이 하여, 회절격자 (55f) 에서 각각 회절된 레이저광 (53a'-2 및 53b'-2) 을 모두 수광부재 (54) 의 수광위치 (P) 에 수광되도록 보정할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 광픽업장치 (100) 에 부착되는 하우징 (51) 을 갖고, 하우징 (51) 에는 반도체 레이저 (52) 와 수광부재 (54) 와 복합광학부재 (55) 가 부착고정되고, 반도체 레이저 (52) 는 DVD 용의 단파장 레이저를 출사하는 레이저 다이오드 (53a) 와 CD 용의 장파장 레이저를 출사하는 레이저 다이오드 (53b) 를 갖고, 복합광학부재 (55) 는 반도체 레이저 (52) 로부터 출사한 광이 입사하는 입사면 (55a) 및 출사하는 출사면 (55b) 과, 출사면 (55b) 에 형성된 광디스크 D1 (D2) 에서 반사한 리턴광을 회절하는 회절격자 (55f) 와, 회절격자 (55f) 에서 회절된 광을 수광부재 (54) 에 반사시키는 반사면 (55d') 을 형성함과 동시에, 반사면 (55d') 에는 파장이 상이한 광을 모두 수광부재 (54) 의 수광위치 (P) 에 결상시키는 회절격자 (55g) 를 형성하였기 때문에, 1 개의 복합광학유닛 (50) 에서 상이한 2 개의 파장을 사용하는 광픽업장치 (100) 에 대응할 수 있다. 또, 수광부재 (54) 는 1 개로 되고, 이 수광부재 (54) 만을 조정하여 위치를 맞춰두면 되기 때문에, 조정공정에서의 비용을 증가시키는 일은 없다.

또, 반도체 레이저 (52) 는 기판부 (52a) 와 캡부 (52e) 와 유리판 (52f) 으로 이루어진 패키지와 기판부 (52a) 로부터 돌설된 외부접속단자 (52g) 로 구성되고, 수광부재 (54) 는 수광소자를 내장한 패키지 (54a) 와 이 패키지 (54a) 에 형성된 외부접속단자 (54b) 로 구성된 소위 디스크리트부품이고, 각각 단체(單體)로 저렴하게 제조되는 부재를 사용하여 복합광학유닛 (50) 을 구성하고 있기 때문에, 각 부재의 취급도 용이하며 또 하우징 (51) 으로의 집어넣기 작업이 하기 쉬워져 부재비용 및 공정비를 저감시킬 수 있다.

또, 보정수단으로서 회절격자 (55g) 를 사용하고, 회절격자 (55g) 는 수지인 복합광학부재 (55) 의 반사면 (55d') 에 일체성형에 의해 형성되어 있기 때문에, 아주 일반적이고 구성도 간단한 광학소자인 회절격자를 사용함으로써, 보정수단의 구조를 간단히 구성할 수 있고, 또 복합광학부재 (55) 로의 회절격자 (55g) 의 형성도 용이해져 복합광학부재 (55) 의 부재비용을 보다 저감시킬 수 있다.

또, 입사면 (55a) 과 출사면 (55b) 은 대략 평행으로 배설되고, 반도체 레이저 (52) 로부터의 출사되는 레이저광 (53a', 53b') 의 광축이 출사면 (55b) 과 대략 직교하도록 반도체 레이저 (52) 가 하우징 (51) 에 배설됨과 동시에, 광디스크 D1 (D2) 에서 반사한 레이저광이 회절격자 (55f) 에서 회절된 후의 레이저광을 수광부재 (54) 의 수광소자로 유도하기 위한 반사면 (55d') 은 출사면 (55b) 과 경사지는 경사부 (55d) 에 형성한 경사면 (55d') 으로 하고, 수광부재 (54) 는 반도체레이저 (52) 와 거의 90 도의 각도를 이루도록 배설되게 하였기 때문에, 하우징 (51) 에 대해 반도체 레이저 (52) 와 수광부재 (54) 를 병설시켜 배치면적을 크게 취하는 구성으로 하지 않아도, 반도체 레이저 (52) 와 수광부재 (54) 를 하우징 (51) 에 대해 콤팩트하게 배치할 수 있으며 복합광학유닛 (50) 을 실질적인 크기로 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 복합광학부재 (50) 는 저렴한 소재인 수지를 사용하며, 또 복합광학부재 (50) 의 성형시에 회절수단 (55f, 55g) 을 동시에 일체성형하기 때문에, 성형시간도 단축할 수 있으며 복합광학부재 (55) 를 보다 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 복합광학유닛은 대물렌즈 (200) 가 탑재되어 광디스크 D1 (D2) 의 기록 또는 재생을 실시하는 광픽업장치 (100) 에도 적용할 수 있는 것이다.

또 본 발명은, 도 18 에 나타낸 광학유닛 (4) 과 같이, 기판부 (4a) 와 측벽부 (4b) 와 측벽부 (4b) 의 개구부인 출사부 (4d) 에 접합한 광학부재 (5) 로 이루어지고, 기판부 (4a) 상에 광원 (발광부재) 과 수광소자 (수광부재) 를 형성하고, 광원과 수광소자를 측벽부에서 포함하는 타입의 복합광학유닛에도 적용할 수 있다. 이와 같이 한 실시형태에서는, 수광부재로서 레이저 다이오드칩을 사용하고, 수광부재로서 기판부의 표면에 반도체 프로세스 등에 의해 형성한 수광소자를 사용하고, 복합광학부재 (광학부재) 에는 보정수단인 회절격자를 형성함으로써 복합광학유닛의 소형화를 달성할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 파장이 상이한 2 개의레이저 다이오드 (53a, 53b) 를 갖는 반도체 레이저 (52) 를 사용하였지만, 3 개 이상의 파장이 상이한 광원을 갖는 발광부재를 사용한 복합광학유닛의 경우에도 본 발명을 적용할 수 있는 것이다.

또, 본 발명의 복합광학유닛은 광픽업으로의 적용뿐 아니라 파장이 상이한 복수개의 광원을 사용하는 광학장치에도 적용이 가능하다.

본 발명의 제 2 실시형태인 광픽업장치 (100) 에 대해 도면을 사용하여 이하에서 설명한다.

도 3 은 본 발명의 실시형태인 광픽업장치 (100) 의 일부단면평면도, 도 4 는 광픽업장치 (100) 의 일부단면측면도, 도 5 는 2 파장 레이저 다이오드 (102) 의 일부단면사시도이다.

도 3, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 광픽업장치 (100) 는 캐리지 (500) 와, 이 캐리지 (500) 내에 배설된 복합광학유닛 (101) 과, 평판상의 반사미러 (300) 와, 콜리메이트렌즈 (400) 와, 대물렌즈 (200) 로 주로 구성되어 있다. 그리고, 광픽업장치 (100) 는 광디스크 즉 CD 61 혹은 DVD 62 에 대면하여 배치되어 있고, CD 61 (DVD 62) 면과 직교하는 방향인 포커싱 (F) 방향 및 CD 61 (DVD 62) 의 반경방향인 트랙킹 (T) 방향으로 대물렌즈 (200) 가 가동지지되어 있다. 또, 대물렌즈 (200) 는 CD 61 및 DVD 62 양쪽에 대응할 수 있도록 구성된 것이다. 또, CD 61 은 CD-R/RW 등을 포함하고, DVD 62 는 DVD-R/RW/ROM/RAM 등을 포함하는 것으로 한다.

상기의 복합광학유닛 (101) 은, 수발광일체형 광학소자이고, 레이저광을 광디스크에 조사하고, 광디스크로부터의 반사광 (리턴광) 을 수광함으로써 광디스크에 기록된 정보를 재생하거나, 또는 광디스크에 대해 정보를 기록하기 위해 사용된다.

다음으로, 복합광학유닛 (101) 을 상세히 설명한다.

복합광학유닛 (101) 은, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 주로 발광부재 즉 2 파장 레이저 다이오드 (102) 와, 수광소자 (104a) 를 내장한 수광부재 (104) 와, 복합광학부재 (105) 와, 이들 부재가 부착고정되는 하우징 (106) 으로 이루어져 있다.

2 파장 레이저 다이오드 (102) 는, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 원판상의 기판부 (102a) 와, 기판부 (102a) 의 한쪽 평면부 (102a') 로부터 돌설한 직방체상의 기대(基臺) (102b) 와, 기대 (102b) 의 측벽면에 위치결정되어 고착된 레이저칩 (103) 과, 기대 (102b) 를 포함하도록 평면부 (102a') 에 설치고정되어 통형상의 몸통부 (102c) 와 개구부 (102d') 를 형성한 천정판 (102d) 으로 이루어지는 캡부 (102e), 개구부 (102d') 를 캡부 (102e) 의 내측에서 막도록 고착된 투명한 원판형상의 유리판 (102f) 으로 구성되어 있다. 이렇게 해서 기판부 (102a) 와 캡부 (102e) 와 유리판 (102f) 으로 구성되는 하나의 패키지 속에 밀폐된 공간에 레이저칩 (103) 이 배치되게 되어 있다.

그리고, 레이저칩 (103) 에는 DVD 용 단파장 (파장 650 ㎚ 대) 의 레이저광 (103a') 을 출사하는 광원 (103a), CD 용 장파장 (파장 780 ㎚ 대) 의 레이저광 (103b') 을 출사하는 광원 (103b) 이 간격 (D) 이 되도록 근접하여 형성되어 있다.또, 본 실시 형태에서 D 는 120 ㎛ 로 설정하고 있다. 또, DVD 용 650 ㎚ 대는 구체적으로 635 ㎚ 또는 650 ㎚ 이 DVD 규격으로 채용되어 있다.

또, 광원 (103a, 103b) 으로부터 각각 출사되는 레이저광 (103a', 103b') 은 기판부 (102a) 한 쪽 평면부 (102a') 와 직교하는 방향으로 서로 평행해지도록 유리판 (102f) 에서 출사되게 되어 있다. 또, 레이저광 (103a', 103b') 의 출사위치는 레이저칩 (103) 의 선단면 (103' ; 평면부 (102a') 와 평행해지게 배치되어 있다) 의 동일 천면상이 되도록 구성되어 있다. 그리고, 기판부 (102a) 의 한 쪽 평면부 (102a') 와 반대측인 다른 쪽 평면부에서는 복수의 외부접속단자 (102g) (도 3 참조) 가 돌출설치되어 있고, 이 외부접속단자 (102g) 를 통해 레이저칩 (103) 에 구동전류를 공급하고 있다.

또, 2 파장 레이저 다이오드 (102) 를 제작하는 공정에서는 2 개의 광원 (103a, 103b) 을 구비한 레이저칩 (103) 은 소정의 기판면상에 반도체 공정과 유사한 공정에 의해 가공되기 때문에, 각 광원 (103a, 103b) 간의 간격 (D) 은 용이하게 소정 값으로 고정밀도로 균일하게 형성할 수 있다. 또, 그 때문에 디스크리트 부품으로서 대량생산도 가능해지기 때문에 2 파장레이저다이오드 (102) 의 비용도 저렴하게 할 수 있다.

수광부재 (104) 는 도 3 에 나타낸 바와 같이 수광소자 (104a) 를 내장한 패키지 (104b) 와 패키지 (104b) 에서 양측으로 돌출설치된 외부접속단자 (104c) 로 구성되어 있다. 외부접속단자 (104c) 를 통해 수광소자 (104a) 용 전원전압을 공급하거나, 수광소자 (104a) 에 의해 광전변환된 신호를 외부로 출력하거나 할 수있게 되어 있다.

또, 도 6 은 도 3 에서의 수광소자 (104a) 의 방향 (4) 에서 본 일부 평면도이다. 수광소자 (104a) 는 중앙부에 배치되어 4 개의 사각형 포토다이오드 (A, B, C, D) 를 상하좌우 대칭으로 나열한 4 분할 포토다이오드 (104d), 및 이 4 분할 포토다이오드 (104d) 의 양측에 각각 배치된 4 분할 포토다이오드 (104e, 104f) 로 구성되는 수광패턴 (P) 을 갖고 있다. 4 분할 포토다이오드 (104e) 는 작은 사각형 포토다이오드 (E1 와 E4), 및 큰 사각형 포토다이오드 (E2 와 E3) 를 상하대칭으로 배치한 패턴이고, 마찬가지로 4 분할 포토다이오드 (104f) 도 작은 사각형 포토다이오드 (F2 와 F3), 및 큰 사각형 포토다이오드 (F1 과 F4) 를 상하대칭으로 배치한 패턴이다. 또, 수광소자 (104a) 로서 포토다이오드를 이용하고 있지만 이것에 한정되지 않고 다른 수광소자일 수도 있다.

도 3 에 나타내는 복합광학부재 (105) 는 고투과성을 갖는 수지로 이루어지며, 평행하게 배치된 입사면 (105a) 과 출사면 (리턴광 입사면 ; 105b) 을 양단면에 가진 주상 부분 (105c), 입사면 (105a) 에서 돌출하도록 일체로 형성한 경사면부 (105d') 를 가진 사다리꼴형 돌출부 (105d) 로 구성되어 있다.

또, 출사면 (105b) 에는 제 1 회절 수단, 즉 제 1 회절격자 (105f) 가 형성되어 있다. 또, 경사면부 (105d') 의 표면에는 도시하지 않은 광학막이 코팅됨에 따라 경사면부 (105d') 의 내벽면에는 리턴광 반사면 (105d") 이 형성되어 있다. 또, 리턴광 반사면 (105d") 에는 제 2 회절 수단, 즉 반사형 제 2 회절격자 (105g) 가, 입사면 (105a) 에는 3 빔용 회절격자 (105h) 가 형성되어 있다.또, 돌출부 (105d) 의 리턴광 반사면 (105d) 과 반대측 면에는 포커스제어방식인 비점수차법을 위한 실린더면 (105i) 이 형성되어 있고, 실린더면 (105i) 의 도면 중 하부측면이 리턴광 출사면 (105p) 로 되어 있다. 본 실시의 형태에서는 복합광학부재 (105) 는 제 1 및 제 2 회절격자 (105f, 105g) 및 3 빔용 회절격자 (105h), 실린더면 (105i) 과 함께 성형틀을 이용한 일체 성형에 의해 형성되어 있다.

복합광학부재 (105) 의 재질로 수지를 이용하였지만 이것에 한정되지 않고 유리재료를 이용해도 된다. 또, 본 실시의 형태에서는 출사면 (105b) 과 리턴광 입사면을 동일면으로 하였지만, 출사면과 리턴광 입사면을 각각 형성하여, 이 리턴광 입사면에 제 1 회절격자를 형성하도록 해도 된다. 또, 복합광학부재 (105) 의 형상의 상세한 것, 그리고 제 1 및 제 2 회절격자 (105f, 105g) 및 3 빔용 회절격자 (105h) 에 관한 상세한 것은 후술한다.

도 3 에 나타내는 하우징 (106) 은 금속제의 통형 블록으로 이루어지고, 도면 중 좌측 단부측에는 2 파장 레이저 다이오드 (102) 를 삽입하기 위한 삽입구멍 (106a) 이, 좌단면에는 2 파장 레이저 다이오드 (102) 를 위치 결정하여 부착하기 위한 부착구멍 (106b) 이 형성되어 있다. 또, 하우징 (106) 의 우측 단부측에는 복합광학부재 (105) 를 삽입하기 위한 삽입구멍 (106c) 이 삽입구멍 (106a) 과 연결되도록 형성되어 있다. 또, 삽입구멍 (106c) 의 우측단부에는 복합광학부재 (105) 를 위치 결정하기 위한 당접면 (106c') 이 형성되어 있다. 또, 삽입구멍 (106a) 의 도면중 하방측 측벽부에는 관통구멍 (106d) 이 형성되어 있다.그리고, 관통공 (106d) 을 덮는 외벽면에는 수광부재 (104) 를 배치하여 부착하기 위한 부착면 (106e) 이 형성되어 있다. 한편, 삽입구멍 (106c) 의 당접면 (106c') 에는 우측으로 개구된 입출사구, 즉 개구부 (106f) 가 형성되어 있고, 복합광학부재 (105) 에 형성한 제 1 회절격자 (105f) 가 노출하게 되어 있다.

또, 하우징 (106) 에 이용하는 블록은 알루미늄 다이 캐스트, 아연 다이 캐스트, 마그네슘 합금, 또는 다른 금속 등으로 구성되는 것이다. 형상은 원주형상, 직방체형상, 다른 다각형의 주상, 또는 소정의형상의 단면을 갖는 주상인 것을 이용하면 된다. 또, 하우징 (106) 을 금속제로 하지 않고 수지제 블록으로 구성해도 된다.

다음으로, 도 3 을 참조하여 하우징 (106) 에 대한 2 파장 레이저 다이오드 (102), 수광부재 (104) 및 복합광학부재 (105) 의 조립 상태에 관해 설명한다.

먼저, 복합광학부재 (105) 는 소정 지그 (도시생략) 에 의해 그 주상 부분 (105c) 이 하우징 (106) 의 삽입구멍 (106c) 에 삽입되고, 출사면 (105b) 의 가장자리부가 하우징 (106) 의 삽입구멍 (106c) 에 형성된 당접면 (106c') 에 닿게 되어 하우징 (106) 에 위치 결정되어 유지된 상태로, 그 주상 부분 (105c) 의 외주면이 삽입구멍 (106c) 의 내벽면 등의 소정 위치에서 접착제 등에 의해 고착된다 (접착제 및 접착상태는 도시생략).

다음으로, 2 파장 레이저 다이오드 (102) 는 그 캡부 (102e ; 도 5 참조) 측이 하우징 (106) 의 삽입구멍 (106a) 내에 삽입됨과 동시에 기판부 (102a) 에서의 한 쪽 평면부 (102a') 측의 바깥 가장자리부가 하우징 (106) 에 형성한 설치구멍(106b) 에 끼워 맞춰짐으로써 하우징 (106) 에 위치 결정되어 접착제 등에 의해 고착된다 (접착제 및 접착상태는 도시생략).

또, 수광부재 (104) 는 그 수광소자 (104a) 가 하우징 (106) 의 관통구멍 (106d) 에 대면하도록 소정 위치에서 하우징 (106) 에 형성한 설치면 (106e) 에 위치 결정되어 접착제 등에 의해 고착된다 (접착제 및 접착상태는 도시생략). 또, 수광부재 (104) 는 2 파장 레이저 다이오드 (102) 에 대하여 복합광학부재 (105) 를 기점으로 하여 90 도의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 또, 수광부재 (104) 는 미리 소정 기준광학계에 의해 광원 (103a, 103b) 에서 출사되는 레이저광 (103a', 103b') 에 대한 광 디스크로부터의 리턴광이 제 1 및 제 2 회절격자 (105f 와 105g) 에 의해 회절되었을 때 수광소자 (104a) 의 소정패턴 (P) 에 최적 상태로 인도되도록 조정된 후, 부착면 (106e) 에 고착되는 것이다.

다음으로, DVD (62) 와 CD (61) 의 재생동작에 관하여 설명한다.

상술한 구성에 있어서, DVD (62) 를 재생할 때에는 도 3 에 나타낸 바와 같이 2 파장 레이저 다이오드 (102) 의 광원 (103a) 에서 출사한 레이저광 (103a') 은 복합광학부재 (105) 의 입사면 (105a) 에 형성한 3 빔용 회절격자 (105h) 를 투과하여 3 빔으로 변환된 후, 제 1 회절격자 (105f) 를 투과하여 출사면 (105b) 으로부터 출사된다. 그리고, 도 4 에 나타낸 바와 같이 그 레이저광 (103a') 은 레이저광 (103a') 의 진행방향과 45 도가 되도록 배치된 반사미러 (300) 에 의해 90 도 그 각도를 편향하여 반사미러 (300) 의 상측에 배치한 콜리메이트렌즈 (400) 에 입사되게 되어 있다. 그리고 이 콜리메이트렌즈 (400) 에서 대략 평행광으로 된 레이저광 (103a') 은 대물렌즈 (200) 에 입사하여 대물렌즈 (200) 의 집광작용에 의해 DVD (62) 의 정보기록면에 결상된다.

그 후 DVD (62) 로 반사된 레이저광 (리턴광 ; 103a') 은 다시 대물렌즈 (200), 콜리메이트렌즈 (400) 를 투과하여 반사미러 (300) 로 반사한 후, 도 3 에 나타내는 리턴광 입사면, 즉 출사면 (105b) 에 형성한 제 1 회절격자 (105f) 에 입사하여 소정 회절각도로 회절된 1 차 회절광인 리턴광 (103a'-2) 이 된다. 리턴광 (103a'-2) 은 다시 복합광학부재 (105) 에 형성한 리턴광 반사면 (105d") 으로 반사하여 수광부재 (104) 의 수광소자 (104a) 에서의 수광패턴 (P) 에 입사한다. 이 때, 수광소자 (104a) 에서 수광된 리턴광 (103a'-2) 은 광전변환됨에 따라 DVD (620 의 정보기록면 신호에 따른 전류출력이 전압신호으로 변환되어 재생신호가 생성되고, 수광부재 (104) 의 외부접속단자 (104b) 로부터 출력된다. 또, 수광소자 (104a) 에서 수광된 리턴광 (103a'-2) 의 일부는 포커스 및 트랙킹제어를 위해 이용된다.

한편, CD (61) 을 재생할 때에는 2 파장 레이저 다이오드 (102) 의 광원 (103b) 에서 출사한 레이저광 (103b') 은 도 3 에 나타낸 바와 같이 복합광학부재 (105) 의 입사면 (105a) 에 형성한 3 빔용 회절격자 (105h) 를 투과하여 3 빔으로 변환된 후, 제 1 회절격자 (105f) 를 투과하여 출사면 (105b) 에서 출사된다. 그리고, 그 레이저광 (103b') 은 DVD (62) 의 경우와 마찬가지로 대물렌즈 (200) 로 인도되어 대물렌즈 (200) 의 집광작용에 의해 CD (61) 의 정보기록면에 결상된다.

그 후 CD (61) 로 반사된 리턴광 (103b') 은 다시 대물렌즈 (200), 콜리메이트렌즈 (400) 를 투과하여 반사미러 (300) 로 반사한 후, 제 1 회절격자 (105f) 에 입사하여 소정 회절각도로 회절된 1 차 회절광인 리턴광 (103b'-2) 이 된다. 리턴광 (103b'-2) 은 다시 복합광학부재 (105) 에 형성한 리턴광 반사면 (105d") 에 의해 반사되어 수광부재 (54) 의 수광소자 (104a) 에서의 수광패턴 (P) 에서 수광된다. 이 때, 수광소자 (104a) 에서 수광된 리턴광 (103b'-2) 은 광전변환됨에 따라 CD (61) 의 정보기록면의 신호에 따른 전류출력이 전압신호에 변환되어 재생신호가 생성되고, 수광부재 (104) 의 외부접속단자 (104b) 로부터 출력된다. 또, 수광소자 (104a) 에서 수광된 리턴광 (103b'-2) 의 일부는 포커스 및 트랙킹제어를 위해 이용된다.

또, 광픽업장치 (100) 에 있어서, 출사면 (105b) 에서 출사한 레이저광 (103a', 103b') 의 광속 직경을 규제하는 파장 필터 등을 출사면 (105b) 과 대물렌즈 (200) 사이의 광로에 형성하도록 해도 된다.

다음으로, 복합광학부재 (105) 의 형상 및 이 복합광학부재 (105) 에 형성한 제 1, 제 2 회절격자 (105f, 105g) 및 3 빔용 회절격자 (105h) 에 관한 상세 및 복합광학부재 (105) 의 기능에 대하여 도 7 을 참조하여 설명한다.

도 7 의 A 는 복합광학부재 (105) 의 평면도, B 는 복합광학부재 (105) 의 입사면 (105a) 측에서 본 측면도, C 는 제 2 회절격자 (105g) 와 3 빔용 회절격자 (105h) 부분을 설명하기 위한 일부확대도, D 는 복합광학부재 (105) 의 출사면 (105b) 측에서 본 측면도, E 는 복합광학부재 (105) 의 정면도이다.

먼저, 도 7 의 A, D 에 나타낸 바와 같이, 복합광학부재 (105) 는, 직경이 4 ㎜ 로 길이가 LL (= 4.7 ㎜, 도면에는 공차까지 나타내고 있음, 이하 동일) 인 원주상수지 (중심선을 N 이라 함) 의 외주면 중 4 면 (105j, k, m, m) 을 105j 와 k 및 면 105m 과 n 이 서로 간격이 3.5 ㎜ 로 평행이 되도록 90 도 간격으로 커트하고, 또한 입사면 (105a) 과 돌출부 (105d) 가 형성되도록 출사면 (105b) 과는 반대측의 단부를 절결한 것과 같은 형상으로 되어 있다. 또한, 입사면 (105a) 과 출사면 (105b) 과의 거리는 4.0 ㎜ 이다. 또, 도 7 의 A 에 나타낸 바와 같이, 돌출부 (105d) 에 형성된 경사면부 (105d') 의 경사는 입사면 (105a) 에서의 중심선 (N) 으로부터 0.3 ㎜ 만큼 면 (105j) 측에 근접한 위치로부터 개시되고 있고, 그 경사각도는 중심선 (N) 에 대하여 45 도이다.

또, 도 7 의 E 에 나타낸 바와 같이, 면 (105j) 의 돌출부 (105d) 측의 단부로부터는 중심선 (N) 과 35 도의 각도를 이루는 기준선 (N') 을 따라 반경 (R) 이 1.0 ㎜ 인 실린더면 (105i) 의 R 홈이 형성되어 있다. 이 실린더면 (105i) 의 기준선 (N') 에 따른 길이는 출사면 (105b) 으로부터 4.32 ㎜ 의 위치에서 중심선 (N) 과 교차하는 점 (Q) 으로부터 0.7 ㎜ (minium, min 으로 생략함, 이하 동일) 이다. 또한, 이 점 (Q) 으로부터 도 1 에 나타낸 리턴광 (103a'-2 (103b'-2)) 이 수광패턴 (P) 을 향하여 출사되도록 되어 있고, 실린더면 (105i) 의 R 홈이 리턴광 출사면 (105p) 로 되어 있다.

또한, 도 7 의 D 에 나타낸 바와 같이, 출사면 (105b) 에 형성된 제 1 회절격자 (105f) 는 1.5 ㎜ (min) 각의 정방형상으로, 제 1 회절격자 (105f) 의 중심이xy 중심에 위치하도록, 그리고 회절격자의 피치가 y 축방향으로 나열되도록 배치되어 있다. 또, 도 7 의 C 에 나타낸 바와 같이, 반사면 (105d") 에 형성된 제 2 회절격자 (105g) 는, 0.8 ㎜ (min) ×0.84 ㎜ (min) 의 장방형상으로, 회절격자의 피치가 y 축방향으로 나열되도록 배치되어 있다. 또, 입사면 (105a) 에 형성된 3 빔용 회절격자 (105h) 는, 0.8 ㎜ (min) ×0.64 ㎜ (min) 의 장방형상으로, 회절격자의 피치가 x 축방향으로 나열되도록 배치되어 있다.

또, 도 7 의 B 에 나타낸 바와 같이, 3 빔용 회절격자 (105h) 의 격자의 형성방향 (회절격자의 피치와 직교하는 방향) 이 x 축과 시계반대방향으로 1.19 도 경사지도록 하여, 변환된 3 빔이 광디스크의 정보기록면에 최적한 배치가 되도록 3 빔용 회절격자 (105h) 가 형성되어 있다. 또한, 도 7B 에 나타낸 바와 같이, 제 2 회절격자 (105g) 와 3 빔용 회절격자 (105h) 는 모두 그 장방형상의 0.8 ㎜ 인 일변이 xy 중심으로부터 x＋, x－ 방향으로 각각 0.4 ㎜ 할당하도록 배치되어 있다.

다음으로, 제 1, 제 2 회절격자 (105f, 105g) 및 3 빔용 회절격자 (105h) 에 대하여 도 8 내지 도 10 을 사용하여 상세하게 설명한다.

도 8 의 A 는 복합광학부재 (105) 의 평면도, B 는 제 1 회절격자 (105f) 의 일부확대도, C 는 제 2 회절격자 (105g) 의 일부확대도, D 는 3 빔용 회절격자 (105h) 의 일부확대도이다. 도 9 는 제 1 회절격자 (105f) 의 분기효율을 설명하기 위한 그래프이다. 도 10 은 3 빔용 회절격자 (105h) 의 분기효율을 설명하기 위한 그래프이다. 도 11 은 복합광학유닛 (101) 을 설명하기 위한 설명도이다.

먼저 도 8 의 B 에 나타낸 바와 같이, 제 1 회절격자 (105f) 는, 톱날형상 (브레이즈형) 의 일정한 요철부로 형성되어 있고, 날과 날 (볼록과 볼록) 의 피치 (p1) 는 3.08 ㎛, 날의 높이 (h1) 는 0.61 ㎛ (센터값, 이하 동일) 에 설정되어 있다. 또, 도 9 는 제 1 회절격자 (105f) 의 분기효율의 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 8 의 A 에 나타낸 출사면 (105b) 으로부터 출사된 레이저광 (103a'(103b') ; 도 3 참조) 의 광디스크로부터의 리턴광에 대한, 이 제 1 회절격자 (105f) 로 회절된 1차 회절광인 리턴광 (103a'-2 (103b'-2)) 의 비율을 효율 (%) 로 나타낸 것이다. 또한, 제 1 회절격자 (105f) 에서의 0 차광 (제 1 회절격자 (105f) 를 회절되지 않고 그대로 통과하는 레이저광) 은 도 8 의 A 중 (103a'-0 (103b'-0)) 로 나타내고 있고, 재생신호와 포커스 및 트랙킹제어신호의 생성에는 사용되지 않는 레이저광이다. 도 9 에 있어서, 제 1 회절격자 (105f) 의 날의 높이 (h1 = 610㎚ (= 0.61 ㎛)) (센터값) 로 DVD (62) 에 대한 리턴광 (103a'-2) 의 효율은 거의 40 %, CD (61) 에 대한 리턴광 (103b'-2) 의 효율은 거의 28 % 이고, 재생신호와 포커스 및 트랙킹제어신호의 생성을 위해 충분한 값이 얻어지고 있다.

또, 도 8 의 C 에 나타낸 바와 같이, 제 2 회절격자 (105g) 는, 상술한 톱날을 변형시킨 변형브레이즈형의 요철부로 형성되어 있고, 날과 날의 피치 (p2) 는 4.76 ㎛, 날의 높이 (h2) 는 0.33 ㎛ 으로 설정되어 있다. 또, 하나의 날은 각각 길이가 다른 2 변 (LL1, LL2) 으로 구성되어 있고, 그 일변 (LL1) 이 입사면(105a) 과 평행인 직선 (H) 과의 각도 (θ2) 가 53 도가 되도록 형성되어 있다.

또, 도 8 의 D 에 나타낸 바와 같이, 3 빔용 회절격자 (105h) 는, 하나의 날이 이등변인 삼각형의 요철부로 형성되어 있고, 날과 날의 피치 (p3) 는 11.09 ㎛, 날의 높이 (h3) 는 0.32 ㎛ 으로 설정되어 있다. 이 3 빔용 회절격자 (105h) 에서는, 광원 (103a (103b)) 으로부터 출사된 레이저광 (103a' (103b') ; 도 3 참조), 도 8 의 A 에 나타낸 바와 같이, 0 차광인 메인빔 (103a' MAIN (103b' MAIN)) 과 1 차 회절광인 2 개의 서브빔 (103a' SUB (103b' SUB)) 으로 분기하여 3 빔을 형성하도록 되어 있다.

도 10 은 3 빔용 회절격자 (105h) 의 분기효울의 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 상기의 레이저광 (103a' (103b')) 에 대한, 메인빔 (103a' MAIN (103b' MAIN)) 의 비율을 0 차 효율 (%) 로 하여, 서브빔 (103a' SUB (103b' SUB)) 의 비율을 1 차 효율 (%) 로 나타낸 것이다. 도 10 에 있어서, 3 빔용 회절격자 (105h) 의 날의 높이 (h3 = 320 ㎚ (= 0.32 ㎛)) (센터값) 로 DVD (62) 에 대한 메인빔 (103a' MAIN) 의 0 차 효율은 거의 78 %, 서브빔 (103a' SUB) 의 1 차 효율은 거의 10 % 이고, 또, CD (61) 에 대한 메인빔 (103b' MAIN) 의 0 차 효울은 거의 85 %, 서브빔 (103b' SUB) 의 1 차 효율은 거의 7.2 % 이고, 재생신호와 포커스 및 트랙킹제어신호의 생성을 위해 충분한 값이 얻어지고 있다.

이와 같이 구성된 복합광학부재 (105) 는, 도 11 에 나타낸 바와 같이, 하우징 (106) 내에 있어서, 2 파장 레이저 다이오드 (102) 에 내장된 레이저칩 (103) 의 선단면 (103') 과, 복합광학부재 (105) 의 입사면 (105a) 이 평행으로 그들의거리가 1.93 ㎜ 로 되도록 배치되어 고착되어 있다. 이 때, 복합광학부재 (105) 의 중심축 (N) 은 광원 (103a ; 도 4 참조) 으로부터 출사되는 레이저광 (103a') 의 광축과 일치하도록 구성되어 있다.

다음으로, 복합광학부재 (105) 의 기능에 대하여 설명한다.

도 11 에 나타낸 바와 같이, 복합광학부재 (105) 의 출사면 (105b) 으로부터 출사된 레이저광 (103a', 103b') 에 대한 각각의 DVD (62) 및 CD (61) 로부터의 리턴광은 출사면 (105b) 에 형성한 제 1 회절격자 (105f) 로 회절되어 각각 리턴광 (103a'-2 및 103b'-2) 으로 된다. 이 때, CD (61) 에 대응하는 리턴광 (103b'-2) 은 DVD (62) 에 대응하는 리턴광 (103a'-2) 보다도 파장이 길기 때문에, 리턴광 (103b'-2) 의 회절각도는, 도 11 에 나타낸 바와 같이 리턴광 (103a'-2) 의 회절각도보다도 크게 되어 있다 (회절격자에서는 파장이 길수록 회절각도는 커진다는 원리를 이용하고 있음). 그리고, 이 회절각도의 차이를 이용하여, 회절되기 전에 레이저광 (103a', 103b') 의 각각의 광축간거리가 D 이었던 것을 반사면 (105d') 에 리턴광 (103a'-2, 103b'-2) 이 도달할 때에는 양자의 도달위치가 일치하도록 되어 있다.

그러나, 복합광학부재 (105) 의 반사면 (105d") 에 있어서, 리턴광 (103a'-2 및 103b'-2) 을 단순히 반사시킨 것만으로는, 쌍방의 레이저광의 입사각이 상이하기 때문에 수광소자 (104a) 의 수광패턴 (P) 에 2 개의 리턴광 (103a'-2 및 103b'-2) 을 일치시켜 향하게 할 수는 없다. 이것을 보정하기 위해 반사면 (105d") 에는 제 2 회절격자 (105g) 를 형성하고 있다. 즉, 제 2 회절격자 (105g) 에입사된 리턴광 (103a'-2 및 103b'-2) 을 다시 파장의 차이에 의한 회절각도의 차이를 이용하여 반사면 (105") 에서 반사된 리턴광 (103a'-2 및 103b'-2) 의 쌍방의 광축을 일치시키도록 하고 있다.

이와 같이 하여, 제 1 회절격자 (105f) 로 각각 회절된 리턴광 (103a'-2 및 103b'-2) 을, 모두 수광소자 (104a) 의 수광패턴 (P) 에 수광되도록 보정할 수 있고, 2 파장의 광원 (103a, 103b) 을 이용하여도 하나의 수광소자 (104a) 를 갖는 수광부재 (104) 로 쌍방의 레이저광이 수광가능하게 되어 있다.

다음으로, 수광부재 (104) 의 수광소자 (104a) 에서의 포커스 및 트랙킹제어신호의 생성방법에 대하여 설명한다.

도 12 는 3 빔으로 변환된 레이저광 (103a 및 103b') 이 광디스크의 정보기록면에 집광되어 조사된 상태를 나타낸 모식도이다.

먼저, 복합광학부재 (105) 의 입사면 (105a) 에 형성된 3 빔용 회절격자 (105h ; 도 8 참조) 에서 3 빔으로 변환된 후의 레이저광 (103a' (103b')) 이 광디스크 즉 DVD (62 ; CD(61)) 의 정보기록면에 집광되어 조사된 상태를 도 12 에 의해 설명한다.

광디스크의 정보기록면 (기록형의 광디스크에서는 정보가 입력된 후의 것) 에는 트랙 (TRK) 이 형성되어 있다. 트랙 (TRK) 끼리의 간격은 트랙피치 (TP) 라 불려 소정의 값으로 설정된다. 그리고, 트랙 (TRK) 에는 피트 (PIT) 라 불리는 각각 소정의 길이를 갖고 트랙 (TRK) 에 형성된 장원상(長圓狀)의 홈 (또는 그에 상당하는 것) 이 연속하여 형성되어 있다. 그리고, 3 빔으로 변환된 레이저광 (103a'(103b')) 중 0 차광인 메인빔 (103a' MAIN (103b' MAIN)) 에 의해 트랙 (TRK) 상을 주사하여, 피트 (PIT) 열의 정보를 판독함으로써 광디스크의 재생을 실시하도록 되어 있다.

또, 레이저광 (103a'(103b')) 중 1 차광인 2 개의 서브빔 (103a' SUB (103b' SUB) 은, 트랙 (TRK) 을 따른 방향 및 직교하는 방향으로 메인빔 (103a' MAIN (103b' MAIN)) 을 끼워 이들의 간격이 각각 L 및 δ이 되도록 배치되어, 후술하는 트랙킹제어를 위해 사용된다. 또한, 기록형의 광디스크 (CD-R, DVD-RAM 등) 의 경우에는, 피트 (PIT) 를 기록하기 위한 홈이 광디스크의 일부 또는 전면에 미리 형성되어 있어, 피트 (PIT) 를 이 홈에 기록하도록 되어 있다. 그리고, 피트 (PIT) 가 입력된 홈은 재생전용의 CD 또는 DVD 에 있어서의 트랙 (TRK) 과 등가로 되는 것이다. 또, 기록시에는 이 홈을 이용하여 트랙킹제어를 실시하도록 되어 있다.

다음으로, 도 13 내지 도 17 을 사용하여, CD, DVD, DVD-RAM 각각의 광디스크에 대하여 구체적으로 본 실시형태에서 채용한 서보제어방식인 포커스 및 트랙킹제어방법을 순차적으로 설명한다.

도 13 은 CD 에 형성된 피트 (PIT1) 의 예의 일부확대도, 도 14 는 DVD 에 형성된 피트 (PIT2) 의 예의 일부확대도, 도 15 는 DVD-RAM (기억용량 2.6 GB 또는 4.7 GB) 에 형성된 피트 (PIT3) 의 예의 일부확대도, 도 16 은 CD 의 포커스 및 트랙킹제어를 설명하기 위한 설명도, 도 17 은 DVD 및 DVD-RAM 의 포커스 및 트랙킹제어를 설명하기 위한 설명도이다.

우선, CD (CD-R/RW 등을 포함) 에서는 포커스제어로서 비점수차법, 트랙킹제어로서 3 빔법을 사용하고 있다. 도 13 에 나타내는 바와 같이 CD 의 규격에서는 트랙 피치 (TP1) 가 1.6 ㎛ (센터값, 이하 동일) 이다. 그리고, CD 용 레이저광 (103b') 의 2 개의 서브빔 (103b'SUB) 사이의 거리 (δ1) 은 3 빔법의 트랙킹제어로 최적의 값인 트랙킹피치 (TP1) 의 1/2 즉 0.8 ㎛ 으로 설정되어 있다.

한편, 도 16 은 상기 CD 용 레이저광 (103b') 의 메인빔 (103b'MAIN) 과 2 개의 서브빔 (103b'-2 메인) 에 대한 리턴광 (103b'-2 SUB) 의 메인빔 (103b'-2 MAIN) 과 2 개의 서브빔 (103b'-2 SUB) 을 수광소자 (104a) 의 수광패턴 (P) 에서 수광한 상태를 나타내고 있다.

메인빔 (103b'-2 MAIN) 은 비점수차법을 위한 실린더면 (105i) (도 11 참조)을 투과시킴으로써 CD(61) 로 집광된 메인빔 (103b'MAIN) 이 저스트 포커스하였을 때에는 4 분할 포토다이오드 (104d) 의 4 개의 포토 다이오드 (A,B,C,D) 에 각각 균등하게 광량이 수광되고, 또한 저스트 포커스 위치 보다 전후로 벗어날 때에는 A 와 C 또는 B 와 D 로 기울어 수광되므로, 포토다이오드 (A,B,C,D) 에 각각 균등한 광량이 수광되도록 포커스제어가 이루어진다. 따라서, 포커스제어신호 (FE1) 는 FE1 ＝ (VA ＋ VC) － (VB ＋ VD) (단, VA ∼ VD 는 포토다이오드 (A, B, C, D) 에서 광전변환된 후의 각각의 출력전압을 나타냄) 에 의해 생성될 수 있다. 또한, 재생신호는 포토다이오드 (A, B, C, D) 의 총합 즉 A＋B＋C＋D 에 의해 생성될 수 있다. 이는 DVD 또는 DVD-RAM 에서도 동일하므로 이하에서는 설명을 생략한다.

또한, 2 개의 서브빔 (103'-2SUB) 은 각각 4 분할 포토다이오드 (104e, f) 의 포토다이오드 (E2,E3 및 F1, F4) 에서 수광하도록 서브빔 (103'-2SUB) 간 거리 (L1') 가 설계되어 있다. 그리고, 포토다이오드 (E2, E3) 에서 수광되는 광량과 포토다이오드 (F1, F4) 에서 수광되는 광량이 등량으로 되도록 트랙킹제어가 이루어진다. 따라서, 트랙킹제어신호 (TE1) 는 TE1 ＝ (VF1 ＋ VF4) － (VE2 ＋ VE3) (단, VF1, VF4, VE2, VE3 은 포토다이오드 (F1, F4 ,F2, E3) 에서 광전변환된 후의 각각의 출력전압을 나타냄) 에 의해 생성된다.

이어서, DVD (DVD-R/RW/ROM 등을 포함함) 에서는 포커스제어로서 비점수차법, 트랙킹제어로서 DPD (디퍼렌셜·페이즈·디텍션) 법을 사용하고 있다. 도 12 에 나타내는 바와 같이 DVD 의 규격에서는 트랙 피치 (TP2) 가 0.8 ㎛ 이다. 그리고, DVD 용 레이저광 (103a') 의 2 개의 서브빔 (103a' SUB) 간의 거리 (δ2) 는 파장에 의존하고, CD 용 2 개의 서브빔 (103b' SUB) 간의 거리 (δ1) (도면 참조) 를 0.8 ㎛ 로 설정하고 있는 점에서, δ2 ＝ (650 ㎚ / 780 ㎚) ＊δ1 ＝ 0.67 ㎛ 가 된다. 또한, 서브빔 (103a' SUB) 사이의 트랙방향의 거리 (L2) 도 마찬가지로 L2 ＝ (650 ㎚ / 780 ㎚) ＊L1 로 되어 L1 보다 짧아진다.

한편, 도 17 은 상기 DVD 용 레이저광 (103a') 의 메인빔 (103a'MAIN) 과 2 개의 서브빔 (103a' SUB) 에 대한 리턴광 (103a' -2) 의 메인빔 (103a'-2MAIN) 과 2 개의 서브빔 (103a'-2SUB) 을 수광소자 (104a) 의 수광패턴 (P) 에서 수광한 상태를 나타낸다.

메인빔 (103a'-2MAIN) 은 비점수차법을 위한 실린더면 (105i) 을 투과시킴으로써 CD 디스크의 경우와 마찬가지로 포커스제어신호 (FE2) 는 FE2 ＝ (VA ＋ VC) － (VB ＋ VD) 에 의해 생성할 수 있다.

또한, 2 개의 서브빔 (103'-2SUB) 은 각각 4 분할 포토다이오드 (104e, f) 의 포토다이오드 (E1 ∼ E4 및 F1 ∼ F4) 에서 수광되도록 서브빔 (103a'-2SUB) 사이의 거리 (L2') ((650 ㎚ / 780 ㎚) ＊L1') 이 설계되어 있는데, DVD 에 있어서의 트랙킹제어에서는 4 분할 포토다이오드 (104d) 로부터의 출력신호를 사용하도록 되어 있다. 즉, TE2 ＝ PHASE ((VA ＋ VC) － (VB ＋ VD) 즉 (VA ＋ VC) 와 (VB ＋ VD)) 의 위상차에 의해 트랙킹제어신호가 생성되도록 되어 있다.

이어서, DVD-RAM 에 있어서의 포커스제어로서 비점수차법, 트랙킹제어로서 DPP (디퍼렌셜·푸쉬·풀) 법을 사용하고 있다. DVD-RAM 의 규격에서는 디스크 용량이 2.6 GB 의 것과 4.7 GB 의 것 (모두 편면의 용량임) 이 규격화되어 있으며, 도 15 에 나타내는 바와 같이 용량이 2.6 GB 인 경우의 트랙킹피치 (TP3) 는 0.74 ㎛, 용량이 4.7 GB 인 경우에는 0.59 ㎛ 이다. 그리고, 트랙킹제어의 DPP 법은 2 개의 서브빔 (103a' SUB) 사이의 거리 (δ2) 가 트랙킹피치 (TP3) 와 동등할 때가 최적인 설정이 된다. 본 실시형태에서는 δ2 ＝ 0.67 ㎛ 이고, 이 값은 2.6 GB 와 4.7 GB 용량인 경우의 각각의 트랙킹피치 0.74 ㎛ 와 0.59 ㎛ 의 평균과 동등하도록 설정되어 있으므로, 따라서, 용량이 2.6 GB 와 4.7 GB 의 쌍방의 DVD-RAM 디스크에 있어서 DPP 법에 의한 트랙킹제어가 가능하게 되어 있다.

한편, 도 17 은 상기 DVD 용 레이저광 (103a') 의 메인빔 (103a'MAIN) 과 2 개의 서브빔 (103a' SUB) 에 대한 DVD-RAM 으로부터의 리턴광 (103a' -2) 의 메인빔 (103a'-2MAIN) 과 2 개의 서브빔 (103a'-2SUB) 을 수광소자 (104a) 의 수광패턴 (P) 에서 수광한 상태를 나타내고 있다 (DVD 의 경우와 동일).

메인빔 (103a'-2MAIN) 은 비점수차법을 위한 실린더면 (105i) 을 투과시킴으로써 DVD 디스크의 경우와 마찬가지로 포커스제어신호 (FE3) 는 FE3 ＝ (VA ＋ VC) － (VB ＋ VD) 에 의해 생성할 수 있다.

또한, 2 개의 서브빔 (103'-2SUB) 은 각각 4 분할 포토다이오드 (104e, f) 의 포토다이오드 (E1 ∼ E4 및 F1 ∼ F4) 에서 각각 균등하게 수광되도록 서브빔 (103a'-2SUB) 사이의 거리 (L2') ((650 ㎚ / 780 ㎚) ＊L1') 이 설계되어 있으며, DPP 에 있어서의 트랙킹제어에서는 이들 4 분할 포토다이오드 (104e, f) 로부터의 출력신호를 이용하도록 되어 있다. 즉, 트랙킹제어신호 TE3 ＝ (VA ＋ VD) ＋ (VB ＋ VC) － k1 ((VEF1 ＋ VEF4) － (VEF2 ＋ VEF3)) (단, VEF1 ∼ VEF4 는 포토다이오드 E1 과 F1, E2 와 F2, E3 과 F3, E4 와 F4 의 각각을 합계한 전압을 나타낸다. 또한 k1 은 소정의 계수이다.) 에 의해 생성된다.

이상과 같이 CD, DVD, DVD-RAM 모든 광디스크가 1 개의 수광소자 (104a) 를 갖는 수광부재 (104) 를 이용하여 재생신호와 포커스 및 트랙킹제어신호를 생성할 수 있도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 따르면 도 3, 4 에 나타내는 바와 같이 하우징 (106) 에, 복합광학부재 (105) 와, 상호 평행한 DVD 용 레이저광 (103a') (파장 650 ㎚ 대) 과 CD 용 레이저광 (103a') (파장 780 ㎚ 대) (103b')을 각각 출사하는 발광부재 (102) 와, 리턴광 (103a'-2, 103b'-2) 을 수광하는 수광소자 (104a) 를 갖는 수광부재 (104) 가 부착고정된 복합광학유닛 (101), 및 대물렌즈 (200), 반사미러 (300), 콜리메이트렌즈 (400) 를 캐리지 (500) 에 구비하여 광픽업장치 (100) 를 구성하고, 복합광학부재 (105) 에 의해 각 리턴광 (103a'-2, 103b'-2) 을 광축을 일치시켜 리턴광 출사면 (105p) 에서 수광부재 (104)을 향해 출사시킬 수 있으므로, 이 리턴광 (103a'-2, 103b'-2) 을 1 개의 수광소자 (104a) 로 수광할 수 있게 되어, 수광부재 (104) 로서 널리 일반적으로 사용되고 있는 1 개의 수광소자를 구비한 수광부재를 사용할 수 있고, 따라서 2 파장을 사용하는 광학계일지라도 예를 들면 CD 전용의 1 파장광학계와 동등하게 간소화할 수 있다. 또한, 수광소자 (104) 는 종래의 것을 사용할 수 있으므로 비용을 저감시킬 수 있고, 따라서 광픽업장치 (100) 의 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 복합광학유닛 (101) 은 발광부재 (102) 와 수광부재 (104) 와 복합광학부재 (105)를 하우징 (106) 내에 부착고정하여 유닛화하고 있으므로, 광학계의 조정은 복합광학유닛 (101) 마다 그 위치조정을 실시할 수 있고, 그 때 발광부재 (102) 의 발광위치와 수광부재 (104) 의 수광위치의 상대관계가 변화하지 않으므로 복합광학유닛 (101) 의 위치조정의 허용범위를 크게 잡을 수 있어 정밀한 조정이 필요없으므로 조정공정을 보다 간단하게 할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이 발광부재 (102) 는 1 개의 패키지에 수납됨으로써 광원 (103a, 103b) 을 갖는 레이저칩 (103) 은 소정의 기판면 위에 반도체 공정과 유사한 공정으로 가공할 수 있으므로, 발광부재 (102) 는 디스크리트 제품으로서 대량생산도 가능해져서 발광부재 (102) 의 비용을 저렴하게 할 수 있다.따라서, 광픽업장치 (100) 의 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 복합광학부재 (105) 는 수지이고, 복합광학부재 (105) 의 성형형에 의한 성형시에, 제 1 및 제 2 회절격자 (105f, 105g) 및 3 빔용 회절격자 (105h) 를 각각 출사면 (105b) 및 리턴광 반사면 (105d") 및 입사면 (105a) 에 동시에 직접 성형하였으므로, 각 회절격자를 복합광학부재 (105) 와 별체로 설치할 필요가 없어 복합광학부재 (105) 의 비용을 보다 저감시킬 수 있다. 또한, 복합광학부재 (105) 를 수지로 형성하였으므로 유리로 형성한 경우에 비하여 소재의 비용이 저렴하며, 성형도 하기 쉬워지는 이점이 있다.

또한, CD (61) 와 DVD (62) 의 각각의 광디스크에 바람직한 트랙킹제어인 3 빔법 및 DPP 법을 채용하고, 수광부재 (104) 에서 그들의 트랙킹제어신호를 생성할 수 있도록 하였으므로, 신뢰성이 있는 광픽업장치를 실현할 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 복합광학부재 및 복합광학유닛은 광픽업장치에 대한 적용뿐 아니라 파장이 다른 복수개의 광원을 사용하는 광학장치에도 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 광학장치에 부착되는 하우징을 갖고, 이 하우징에는 발광부재와 수광부재와 복합광학부재가 고정부착되며, 상기 발광부재는 파장이 상이한 광을 출사하는 복수개의 발광소자를 갖고, 상기 복합광학부재에는 상기 발광부재에서 출사된 광이 입사하는 입사면 및 출사하는 출사면과, 이 출사면에 형성된 상기 광학부재로부터의 리턴광을 회절하는 회절수단과, 이 회절수단에서 회절된 광을 상기 수광부재에 반사시키는 반사면을 형성함과 동시에, 이 반사면에는 파장이 상이한 광을 상기 수광부재의 동일 위치에 결상시키는 보정수단을 형성했기 때문에, 하나의 복합광학유닛으로 복수개의 파장을 사용하는 광학장치에 대응할 수 있고, 또 보정수단이 있기 때문에 수광부재가 1 개로 가능하며, 또 수광부재만을 조정하여 위치맞춤 해두면 되기 때문에 조정공정에서의 비용이 증가되지 않게 할 수 있다.

또한, 발광부재는 발광소자를 포함하는 제 1 패키지와 이 제 1 패키지에 형성된 외부접속단자로 구성되고, 상기 수광부재는 수광소자와 이 수광소자를 포함하는 제 2 패키지와 이 제 2 패키지에 형성된 외부접속단자로 구성되기 때문에, 발광부재와 수광부재로서 각각 단독체로 저가에 제조되는 소위 디스크리트 부품을 사용하여 복합광학유닛을 구성하기 때문에, 각 부재의 취급도 용이해지고, 또 하우징으로의 주입작업이 용이하게 되어, 부재비용 및 공정비를 저감할 수 있다.

또, 보정수단은 회절격자이기 때문에, 극히 일반적으로 구성도 간단한 광학소자에 의해 보정수단을 구성할 수 있어 구조를 간소화할 수 있다.

또, 회절격자는 반사면에 직접 형성한 요철부이기 때문에, 복합광학부재와 일체로 형성할 수 있어, 회절격자를 별체로 형성할 필요가 없으며, 복합광학부재의 비용을 보다 저감할 수 있다.

또, 입사면과 출사면은 대략 평행으로 배설되고, 발광소자로부터의 출사광의 광축이 상기 출사면과 대략 직교하도록 발광부재가 하우징에 배치됨과 동시에, 상기 반사면은 상기 출사면과 경사진 경사면으로 하고, 수광부재는 상기 발광부재와 거의 90。 각도를 이루도록 배치되도록 했기 때문에, 하우징에 대하여 발광부재와 수광부재를 병설시켜 배치면적을 크게 취하는 구성으로 하지 않아도 발광부재와 수광부재를 하우징에 대해 컴팩트하게 배치할 수 있어, 광학유닛을 실용적인 크기로 할 수 있다.

또, 회절수단과 보정수단을 갖춘 복합광학부재는 수지로서, 성형에 의해 일체로 형성되기 때문에, 복합광학부재를 유리로 형성한 경우와 비교하여 소재의 비용이 저가이고, 성형도 용이하게 되며, 또 회절수단과 보정수단을 복합광학부재의 성형시에 동시에 형성할 수 있어 성형시간도 단축할 수 있고, 복합광학부재의 비용도 보다 저감할 수 있다.

또, 광학장치는 대물렌즈가 탑재되어 광디스크의 기록 또는 재생을 행하는 광픽업으로, 상기 대물렌즈를 통해 발광부재로부터 출사된 광을 상기 광디스크에 조사하고, 상기 광디스크로부터의 리턴광을 수광부재로 수광하도록 했기 때문에, 본 발명은 광픽업에도 적용할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 파장이 상이하고 광축이 상호 평행한 레이저광이 입사하는 입사면과, 이 입사면에 입사된 상기 각 레이저광이 출사되는 출사면과, 이 출사면에서 출사된 각 레이저광의 각 리턴광이 입사되는 리턴광 입사면과, 이 리턴광 입사면에 입사된 상기 각 리턴광이 출사되는 리턴광 출사면과, 상기 리턴광 입사면에 입사된 상기 각 리턴광을 반사시켜 상기 리턴광 출사면으로 인도하는 리턴광 반사면을 갖추고, 상기 리턴광 입사면에는 상기 각 리턴광을 회절하여 상기 리턴광 반사면의 동일위치로 인도하는 제 1 회절수단을 형성하고, 상기 리턴광 반사면에는 상기 리턴광 반사면으로 인도된 각 리턴광의 상기 리턴광 반사면에 대한 입사각의 상이를 보정하여 반사한 후에 상기 각 리턴광의 광축을 일치시켜 상기 리턴광 출사면으로 인도하는 제 2 회절수단을 형성하며, 광축이 일치된 상기 각 리턴광을 상기 출사면에서 출사시킴으로써, 예를 들면 복수의 광원을 갖는 광학장치의 광학계에 본 발명의 복합광학부재를 적용한 경우에는, 복합광학부재에 의해 각 레이저광을 광축을 일치시켜 리턴광 출사면으로부터 출사시키는 것이 가능하기 때문에, 이 리턴광을 하나의 수광소자로 수광할 수 있게 되어, 수광부재로서 널리 일반적으로 사용되고 있는 하나의 수광소자를 갖춘 수광부재를 사용할 수 있으며, 따라서 복수의 파장을 사용하는 광학계라도 1 파장만을 사용하는광학계와 동등하게 간소화할 수 있다. 또, 수광부재는 종래의 것을 사용할 수 있기 때문에 비용을 저감할 수 있다. 또, 광학계의 조정에서는 수광부재만의 위치조정을 행하면 되기 때문에 조정공정도 간단하게 할 수 있다.

또한, 하우징에 발광부재와 수광부재와 복합광학부재를 고정부착하고, 상기 발광부재는 레이저광을 출사하는 복수의 광원을 갖고, 상기 수광부재는 리턴광 출사면에서 출사한 각 리턴광을 수광하는 수광소자를 가지며, 상기 하우징에는 출사면으로부터 출사된 상기 각 레이저광을 출사하여 상기 각 리턴광을 입사하는 입출사구를 형성함으로써 각 부재가 유닛화되기 때문에, 예를 들면 복수의 광원을 사용하는 광학장치의 광학계에 본 발명의 복합광학유닛을 적용한 경우에는, 광학계는 주로 이 모듈화된 복합광학유닛을 사용함으로써 간단하게 구성할 수 있다. 또, 광학계의 조정은 복합광학유닛마다 그 위치조정을 행할 수 있고, 그 때 발광부재의 발광위치와 수광부재의 수광위치의 상대관계가 변화하지 않기 때문에 복합광학유닛의 위치조정의 허용범위가 크게 취해져 정밀한 조정이 필요없게 되므로, 조정공정을 보다 간단하게 할 수 있다.

또, 발광부재는 하나의 패키지에 수납됨으로써, 각 광원은 소정의 기판면상에 반도체 프로세스 유사의 프로세스에 의해 가공되기 때문에, 수광부재는 디스크리트 부품으로서 대량생산도 가능해지고 수광부재의 비용을 저가의 것으로 할 수 있다. 따라서, 복합광학유닛의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 회절수단은 리턴광 입사면 및 리턴광 반사면에 각각 직접 형성한 요철부로 이루어지는 회절격자이기 때문에, 복합광학부재와 일체로 형성할 수 있어 회절격자를 별체로 형성할 필요가 없고, 복합광학부재의 비용을 보다 저감할 수 있어 복합광학유닛의 비용을 저감할 수 있다.

또, 발광부재는 780 nm 대와 650 nm 대의 레이저광을 각각 출사하는 2 개의 광원을 가짐으로써, DVD 및 CD 를 기록 또는 재생하기 위한 2 파장 레이저광을 갖춘 DVD 용 광픽업장치에 적용할 수 있어, 저가의 광픽업장치를 실현할 수 있다.

또, 입사면에는 3 빔용 회절격자가 형성되어, 각 레이저광을 3 빔으로 변환하여 출사면에서 출사하고, 광디스크로부터의 각 리턴광을 수광소자로 수광하며, 780 nm 대의 레이저광에 대해서는 3 빔법에 의한 트랙킹제어를, 650 nm 대의 레이저광에 대해서는 DPP (디퍼렌셜·푸쉬·풀) 법과 DPD 법 (위상차법) 의 양쪽의 트랙킹제어를 행하도록 함으로써, 하나의 수광소자로 각 리턴광을 수광하도록 한 수광부재라도 780 nm 대의 레이저광을 사용하는 CD (CD-R) 와, 650 nm 대의 레이저광을 사용하는 DVD 에 각각 바람직한 트랙킹제어인 3 빔법 및 DPP 법을 채용할 수 있어, 신뢰성있는 광픽업장치를 실현할 수 있다.

또, 제 1 및 제 2 회절수단과 3 빔용 회절격자를 갖춘 복합광학부재는 수지로서, 성형에 의해 일체로 형성되는 것에 의해, 복합광학부재를 유리로 형성한 경우와 비교하여 소재의 비용이 저가이고, 성형도 용이해지며, 또 제 1 및 제 2 회절수단과 3 빔용 회절격자를 복합광학부재의 성형시에 동일한 성형형을 사용하여 동시에 형성함으로써 성형시간도 단축할 수 있고, 복합광학부재의 비용을 보다 저감할 수 있으며, 따라서 광학유닛의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 복합광학부재와, 파장이 상이하여 광축이 소정의 간격으로 상호 평행한 레이저광을 출사하는 복수의 광원을 갖는 발광부재와, 리턴광 출사면으로부터 출사한 각 리턴광을 수광하는 수광소자를 갖는 수광부재와, 출사면으로부터 출사되는 상기 각 레이저광을 광디스크에 집광하기 위한 대물렌즈를 구비함으로써, 복수의 광원을 갖는 광픽업장치의 광학계라도, 복합광학부재에 의해 각 리턴광을 광축을 일치시켜 리턴광 출사면으로부터 출사시킬 수 있기 때문에, 이 리턴광을 1 개의 수광소자로 수광하는 것이 가능해지고, 수광부재로서 널리 일반적으로 사용되고 있는 1 개의 수광소자를 구비한 수광부재를 사용할 수 있고, 따라서, 예를 들면 CD 전용의 1 파장광학계와 동등하게 간소화된 광학계를 갖는 광픽업장치를 실현할 수 있다. 또, 수광부재는 종래의 것을 사용할 수 있는 점에서 광픽업장치의 비용을 저감시킬 수 있다. 또, 광학계의 조정에서는 수광부재만의 위치조정을 실시하면 되기 때문에 조정공정도 간단히 할 수 있다.

또한, 복합광학유닛과, 출사면으로부터 출사되는 각 레이저광을 광디스크에 집광하기 위한 대물렌즈를 구비함으로써, 복합광학유닛은 각 부재가 유닛화되어 구성되기 때문에, 복수의 광원을 갖는 광학계라도, 이 광학계는 주로 이 복합광학유닛과 대물렌즈를 사용하면 되고, 따라서 구성이 간단한 광픽업장치를 실현할 수 있다. 또, 광픽업장치의 광학계의 조정은 복합광학유닛 마다 그 위치조정을 실시할 수 있고, 그때 발광부재의 발광위치와 수광부재의 수광위치의 상대관계가 변화되지 않기 때문에 복합광학유닛의 위치조정의 허용범위를 크게 취할 수 있고 조정공정을 보다 간단히 할 수 있다.

Claims (16)

1. 광학장치에 장착되는 하우징을 갖고, 이 하우징에는 발광부재와 수광부재와 복합광학부재가 부착고정되고, 상기 발광부재는 파장이 상이한 광을 출사하는 복수 개의 발광소자를 갖고, 상기 복합광학부재에는 상기 발광부재에서 출사된 광이 입사되는 입사면 및 출사되는 출사면과, 이 출사면에 형성된 상기 광학장치에서 나온 리턴광을 회절하는 회절수단과, 이 회절수단으로 회절된 광을 상기 수광부재에 반사시키는 반사면을 형성함과 동시에, 이 반사면에는 파장이 상이한 광을 상기 수광부재의 동일 위치에 결상시키는 보정수단을 형성한 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부재는 상기 복수 개의 발광소자를 포함하는 제 1 의 패키지와 이 제 1 의 패키지에 형성된 외부 접속단자로 구성되고, 상기 수광부재는 수광소자와 이 수광소자를 포함하는 제 2 의 패키지와 이 제 2 의 패키지에 형성된 외부 접속단자로 구성된 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보정수단은 회절격자인 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 회절격자는 상기 반사면에 직접 형성된 요철부인 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 입사면과 상기 출사면은 대략 평행으로 배치되고, 상기 발광소자로부터의 출사광의 광축이 상기 출사면과 대략 직교하도록 상기 발광부재가 상기 하우징에 배치됨과 동시에, 상기 반사면은 상기 출사면과 경사진 경사면으로 하고, 상기 수광부재는 상기 발광부재와 거의 90 도의 각도를 이루도록 배치되게 한 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 회절수단과 상기 보정수단을 구비한 상기 복합광학부재는 수지로 되어있고, 성형에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 광학장치는 대물렌즈가 탑재되어 광디스크의 기록 또는 재생을 실시하는 광픽업이며, 상기 대물렌즈를 통하여 상기 발광부재에서 출사된 광을 상기 광디스크에 조사하고, 이 광디스크에서 나온 리턴광을 상기 수광부재에서 수광하도록 한 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
8. 파장이 상이하고 광축이 상호 평행한 레이저광이 입사되는 입사면과, 이 입사면에 입사된 상기 각 레이저광이 출사되는 출사면과, 이 출사면에서 출사된 각 레이저광의 각 리턴광이 입사되는 리턴광 입사면과, 이 리턴광 입사면에 입사된 상기 각 리턴광이 출사되는 리턴광 출사면과, 상기 리턴광 입사면에 입사된 상기 리턴광을 반사시켜 상기 리턴광 출사면으로 유도하는 리턴광 반사면을 구비하고, 상기 리턴광 입사면에는 상기 각 리턴광을 회절시켜 상기 리턴광 반사면의 동일 위치로 유도하는 제 1 의 회절수단을 형성하고, 상기 리턴광 반사면에는 이 리턴광 반사면으로 유도된 상기 각 리턴광의 상기 리턴광 반사면에 대한 입사각의 상이함을 보정하여 반사시킨 후의 상기 각 리턴광의 광축을 일치시켜 상기 리턴광 출사면으로 유도하는 제 2 의 회절수단을 형성하고, 광축이 일치된 상기 각 리턴광을 상기 출사면에서 출사시킨 것을 특징으로 하는 복합광학부재.
9. 하우징에, 발광부재와 수광부재와 상기 제 8 항에 기재된 복합광학부재를 부착고정시키고, 상기 발광부재는 상기 레이저광을 출사하는 복수의 광원을 갖고, 상기 수광부재는 상기 리턴광 출사면에서 출사된 상기 각 리턴광을 수광하는 수광소자를 갖고, 상기 하우징에는 상기 출사면에서 출사된 상기 각 레이저광을 출사하여 상기 각 리턴광을 입사하는 입출사구를 형성한 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 발광부재는 1 개의 패키지에 수납된 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 회절수단은 상기 리턴광 입사면 및 상기 리턴광 반사면에 각각 직접 형성된 요철부로 이루어지는 회절격자인 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 발광부재는 780 ㎚ 대와 650 ㎚ 대의 레이저광을 각각 출사하는 2 개의 광원을 가진 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 입사면에는 3 빔용 회절격자가 형성되고, 상기 각 레이저광을 3 빔으로 변환시켜 상기 출사면에서 출사하고, 광디스크로부터의 상기 각 리턴광을 상기 수광소자에서 수광하여, 상기 780 ㎚ 대의 레이저광에 대해서는 3 빔법에 의한 트랙킹제어용 신호를, 상기 650 ㎚ 대의 레이저광에 대해서는 DPP (Differential Push Pull) 법과 DPD 법 (위상차법) 의 양쪽의 트랙킹제어를 행하도록 한 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 회절수단과 3 빔용 회절격자를 구비한 상기 복합광학부재는 수지로 되어있고, 성형에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 복합광학유닛.
15. 제 8 항에 기재된 복합광학부재와, 파장이 상이하여 광축이 소정 간격으로 상호 평행한 레이저광을 출사하는 복수의 광원을 갖는 발광부재와, 상기 리턴광 출사면에서 출사된 상기 각 리턴광을 수광하는 수광소자를 갖는 수광부재와, 상기 출사면에서 출사되는 상기 각 레이저광을 광디시크에 집광하기 위한 대물렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
16. 제 9 항에 기재된 복합광학유닛과, 상기 출사면에서 출사되는 상기 각 레이저광을 광디스크에 집광하기 위한 대물렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 광픽업장치.