KR100421354B1 - 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CD/DVD 겸용 광픽업장치에 관한 것으로, 종래의 CD/DVD 겸용 광픽업장치에서는 회절격자(12)가 픽업장치 내에 고정적으로 설치되어 있기 때문에 DVD광디스크의 재생시에도 3빔으로 빔이 분할되므로 메인 빔의 효율이 크게(약 65%) 저하되는 문제가 있는 바, 본 발명은 상, 하부 글라스 기판(31)(32)과, 상기 글라스 기판(31)(32) 사이에 주입되는 액정(33)으로 구성된 종래의 액정판의 구조에 상기 상, 하부 기판(31)(32) 중에 일측 또는 양측에 스트립 형상의 전극(34)(35)을 배열하여 액정판을 구성함으로써 DVD 재생시에는 액정판으로 된 개구수 변환수단 (30)에 검은색 전극(34)과 흰색 전극(35)에 모두 구동 전압을 인가하여 TN 효과, 즉 편광방향을 90°바꾸는 효과를 제거하여 노멀 블랙모드시 전체 빔이 차단되지 않고 모두 대물렌즈(14)로 입사되고, CD 재생시에는 검은색 전극(34)에만 구동신호가 가해져 액정의 인덱스 모듈레이션(Index Modulation)을 일으켜서 그레이팅 역할을 함으로써 3빔이 형성되도록 함으로써 정상적인 CD의 재생이 가능하도록 한 것이다.

Description

광픽업장치
본 발명은 CD/DVD 겸용 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 개구수 변환수단인액정판에 회절격자의 기능을 추가하여 DVD 재생시의 광효율을 극대화하도록 한 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적인 광픽업장치는 제1도에 도시한 바와 같이, 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드(1)와, 상기 레이저 다이오드(1)로부터 주사된 레이저 빔을 트랙킹 서보를 위해 메인 빔과 두 개의 서브 빔으로 만드는 회절격자(grating)(2)와, 상기 회절격자(2)를 통과한 빔을 평행광으로 만드는 시준렌즈(collimator lens)(3)와, 상기 시준렌즈(3)를 통과한 평행광을 광디스크(D) 상에 집광시키는 대물렌즈(4)와, 상기 평행광의 경로상에 설치되어 광디스크(D) 상에 기록된 정보의 유,무에 따라 반사된 빔과 상기 회절격자(2)에 의하여 분할되어 트랙킹 서보에 사용되는 서브 빔을 소정의 비율로 투과 또는 반사시키는 빔 스플리터(5)와, 상기 빔 스플리터(5)에 의해 반사된 빔들을 광검출기(7)에 집광시키는 센서렌즈(6)와, 상기 센서렌즈(6)를 통과한 빔들의 데이터 신호를 검지하는 광검출기(7)로 구성되어 있다.
이와 같은 일반적인 광픽업장치는 레이저 다이오드(1)에서 나온 빔이 회절격자(2) 및 빔 스플리터(5)를 지나 시준렌즈(3)에 의해 평행광으로 변환된 후, 대물렌즈(4)를 통해 집광되어 광디스크(D)의 표면에 기록된 정보에 의해 반사 또는 회절된다.
이후에 광디스크(D)의 표면에 반사된 빔은 동일한 경로로 되돌아와 빔 스플리터(5)에 의해 반사되어 센서렌즈(6)를 광검출기(7)에서 감지되는 것이다.
한편 DVD(Digital Video Disk) 등의 고밀도 광디스크는 기존의 CD계열보다도 기록 밀도가 6~8배 이상 증가되므로 대물렌즈(4)의 개구율(Numerical Aperture)이0.6 정도의 높은 값을 가져야만 재생이 가능하게 되는 바, 이러한 경우에 경사 (tilt)에 의한 수차는 광디스크의 기판 두께가 두꺼워짐에 따라 커지게 되며, 이를 방지하기 위하여 DVD의 디스크 기판 두께를 0.6mm로 채택하고 있다.
이때, 두께가 0.6mm인 DVD 등의 고밀도 광디스크와, 두께가 1.2mm인 CD계열의 광디스크를 재생시 대물렌즈로 광디스크면에 초점이 맺힌 상태에서의 빔 세기 분포를 제2도에 도시하였는 바, 실선이 두께 0.6mm인 광디스크인 경우이고, 점선이 1.2mm두께의 광디스크에 의한 경우이다.
이와 같이 1.2mm 두께의 광디스크인 경우에는 메인 로브(main lobe)의 빔 강도 비율이 현저하게 줄어들 뿐만 아니라, 사이드 로브(siae lobe)들의 빔 강도가 상대적으로 증가하여 인접 트랙에 기록된 신호로부터 크로스토크(crosstalk)가 커지게 된다.
이러한 크로스토크 값은 NA=0.6인 대물렌즈로 CD계열의 광디스크를 읽을 경우에 -20dB 보다 열악하게 계산되어진다.
결과적으로 NA=0.6인 대물렌즈로 1.2mm 두께의 광디스크를 재생하기 위해서는 광디스크에 대한 구면수차가 너무 커서 기존의 장치로서는 CD용 광디스크 및 DVD용 광디스크를 모두 재생할 수 없는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해소하기 위하여 제안된 CD/DVD 겸용 광픽업장치의 구성을 제 3도를 참조하여 설명하면, 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드(11)와, 상기 레이저 다이오드(11)로부터 주사된 레이저 빔을 트랙킹 서보를 위해 메인 빔과 두 개의 서브빔으로 만드는 회절격자(12)와, 상기 회절격자(12)를 지나는 빔 스플리터(13), 상기 빔 스플리터(13)의 전방 또는 후방에 위치하여 필요에 의하여 설치할 수도 있는 레이저 다이오드(11)에서의 발산광을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈(미도시)와, 상기 시준렌즈를 통과한 빔을 광디스크(D) 상에 집광시키는 대물렌즈 (14)와, 상기 레이저 다이오드(11)와 대물렌즈(14) 사이에 설치되어 빔의 투과광속경을 조절한 후에 대물렌즈(14)로 입사시킴으로써 대물렌즈(14)의 유효 개구수 (Effective Numerical Aperture)를 변경시키는 개구수 조절수단(15)과, 상기 빔 스플리터(13)에 의해 반사된 빔들을 집광시키는 센서렌즈(16)와, 상기 센서렌즈(16)를 통과한 빔들의 데이터 신호를 검지하는 광검출기(17)로 구성되어 있는 바, 상기 개구수 조절수단(15)은 액정의 TN효과라는 전기광학 효과를 이용하여 전압인가시에 편광 방향의 회전이 해제되고, 무전원시 편광이 회전되는 기능을 가진 LCD(Liquid Crystal Device;이하 '액정 소자' 라 칭함)이다.
그러나 이러한 액정 소자는 그 구성의 변화에 의하여 다른 기능을 추가할 수 있는 바, 제4도에 도시한 바와 같이, 2장의 플레이트 형태의 하부 투명기판(21) 및 상부 투명기판(22)과, 상기 투명기판(21)(22)에 형성되어 전압 인가 유무에 의해 전압 인가시 후기의 액정층(25)의 굴절율의 변조가 발생하여 페이즈 그레이팅으로 사용할 수 있는 소정의 패턴 형상을 갖는 전극(23)(24)과, 그 사이에 형성되는 액정층(25)으로 구성하고, 상기 하부 및 상부 투명기판(21)(22)에 각각 형성되는 전극(23)(24) 중에서 일측의 전극은 공통전극으로 패터닝되고, 타측의 전극은 일정 주기를 갖는 패턴으로 형성되거나, 상하패턴이 모두 일정 주기를 갖는 패턴으로 형성되어 상기 전극(23)(24)은 동일한 구동원에 의하여 구동되도록 구성한다.
이와 같은 구조의 액정소자를 구비한 광픽업장치는 액정 소자를 페이즈 그레이팅의 역할을 하도록 제어하여 3빔을 사용하는 CD디스크의 광을 ±1차 및 고차 회절광으로 회절시킴으로써 메인 빔과 서브 빔을 얻을 수 있고, l빔법에 의한 DVD디스크의 재생의 경우에 TN액정의 역할을 하도록 인가하는 전기 신호를 제어하여 대물렌즈의 개구수를 조절하는 효과를 얻게 되어 하나의 유니트로 기록 밀도 및 두께가 다른 각각의 광디스크(Dl2)(D6)를 재행함에 있어 독립적으로 필요한 기능을 발휘하는 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 CD/DVD 겸용 광픽업장치에서는 회절격자 (12)가 픽업장치 내에 고정적으로 설치되어 있기 때문에 DVD 광디스크의 재생시에는 l빔법에 의한 서보를 실시함에도 불구하고 3빔으로 빔이 분할되므로 메인 빔의 효율이 크게(약 65%) 저하되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 액정방식을 적용한 CD/DVD 겸용 픽업장치에 있어서 개구수의 크기를 조절하기 위하여 사용되는 액정판에 회절격자의 기능을 부가하여 DVD 재생시에 광효율의 저하를 방지하려는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 회절격자를 별도로 설치하지 않도록 하며 부품수를 절감하여 제조비용을 줄이려는 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 빔과, 디스크로부터 반사되는 빔을 일정 비율로 분할하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터를 통과한 빔을 재생시키고자 하는 디스크의 종류에 따라 전기적 제어에 의해 그레이팅의 기능을 부과 또는 해제시켜 개구수를 변환시키 위한 개구수 변환 수단과, 상기 개구수 변환 수단에 의해 변환된 빈을 디스크에 집광하는 대물렌즈와, 상기 디스크에서 반사된 빔의 정보를 읽어들이는 광검출기를 포함하여 구성되는 광픽업장치에 있어서, 상기 개구수 변환 수단이, 개구수 변환 기능과 함께 회절격자 기능을 갖도록, 상, 하부 기판과, 상기 상, 하부 기판 중에서 어느 일측 기판 또는 양측 기판 모두에 회절격자모양으로 교호로 배열되는 두 종류의 전극과, 상기 상, 하부 기판 사이에 주입되는 액정으로 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업 장치가 제공된다.
상기 개구수 변환 수단은 상, 하부 기판과, 상기 상, 하부 기판 중에서 어느 일측 기판 또는 양측 기판 모두에 교호로 배열되는 두 종류의 전극과, 상기 상, 하부 기판 사이에 주입되는 액정으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명을 첨부도면에 도시한 실시례에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부도면 제5도는 본 발명에 의한 CD/DVD 겸용 광픽업장치의 구성도이고, 제6도는 본 발명에 의한 개구수 변환수단(30)인 액정판의 구성을 보인 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 CD/DVD 겸용 광픽업장치는 액정판에 회절격자의 기능을 부가한 것을 특징으로 한다.
즉, 전극(36)이 설치된 상, 하부 글라스 기판(31)(32)과, 상기 글라스 기판 (31)(32) 사이에 주입되는 액정(33)으로 구성된 종래의 액정판의 구조에 상기 상, 하부 기판(31)(32) 중에 일측 또는 양측에 특별히 스트립 형상의 전극(34)(35)을배열하여 액정판을 구성한 것이다.
상기 스트립 형상의 전극(34)(35)은 도면에서 검은 색과 흰 색의 두 종류로 구분할 때, 서로 독립적으로 전압이 인가될 수 있도록 구성하여 두 종류의 전극에 모두 전압을 인가하거나, 일측에만 전압을 인가하여 두 종류의 전극이 모두 전압이 인가된 경우에는 편광 방향의 회전이 발생하여 개구수 조절수단을 구성하는 또 다른 소자인 편광판과 결합되어 개구수 조절수단의 기능을 발휘하고 두 종류중 한 종류에만 전압을 인가하는 경우에는 액정내에 굴절율 변조가 발생하여 페이즈 그레이팅의 역할을 하도록 한다.
본 발명에 의한 광픽업장치는 개구수 변환수단(30)인 액정판에 회절격자의 기능을 부가한 것이기 때문에 별도의 회절격자는 설치하지 않았고, 다른 구성은 종래 기술과 동일하게 구성하였다.
이와 같이 구성된 CD/DVD 겸용 광픽업장치는 DVD 재생시에는 액정판으로 된 개구수 변환수단(30)에 도면에서의 검은색 전극(34)과 흰색 전극(35)에 모두 구동 전압을 인가하여 TN 효과, 즉 편광방향을 90°바꾸는 효과를 제거하여 노멀 블랙모드시 전체 빔이 차단되지 않고 모두 대물렌즈(14)로 입사되고, CD 재생시에는 검은색 전극(34)에만 구동신호가 가해져 액정의 인덱스 모듈레이션(Index modulation)을 일으켜서 그레이팅 역할을 함으로써 3빔이 형성되도록 함으로써 정상적인 CD의 재생이 가능하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 광픽업장치는 DVD 재생시에 메인 빔의 효율이 100%로 증대되어 광효율이 극대화되는 효과가 있고, CD 재생을 위한 별도의회절격자를 설치하지 않기 때문에 제조 비용이 절감되는 효과도 있다.
또한, 상기에는 개구수 조절수단을 구비하여 DVD/CD 디스크를 재생하는 광 픽업 시스템에 대하여 기술하였으나, 기존에 3빔법으로 트랙킹 제어를 실시하는 CD디스크용 광픽업 시스템이나, DVD재생시에는 l빔법을 사용하고 CD재생시에는 3빔법에 의하여 트랙킹 제어를 하는 DVD/CD겸용 광픽업 시스템에도 적용함으로써 현저한 광효율 증대 효과를 거둘 수 있다.
제1도는 일반적인 광픽업장치의 구성도.
제2도는 일반적인 광픽업장치에 의한 두께가 서로 다른 광디스크 상에서의 빔강도 분포도.
제3도는 CD/DVD 겸용 광픽업장치의 구성도.
제4도는 제3도에서 사용되는 액정 디플렉터의 분해사시도.
제5도는 본 발명에 의한 CD/DVD 겸용 광픽업장치의 구성도.
제6도는 본 발명에 의한 개구수 변환수단인 액정판의 구성을 보인 사시도.
( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )
11 ; 광원 13 ; 빔 스플리터
14 ; 대물렌즈 17 ; 광검출기
30 ; 개구수 변환 수단 31,32 ; 상, 하부 기판
33 ; 액정 34,35 ; 전극

Claims (1)

  1. 광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 빔과, 디스크로부터 반사되는 빔을 일정 비율로 분할하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터를 통과한 빔을 재생시키고자 하는 디스크의 종류에 따라 전기적 제어에 의해 그레이팅의 기능을 부과 또는 해제시켜 개구수를 변환시키 위한 개구수 변환 수단과, 상기 개구수 변환 수단에 의해 변환된 빈을 디스크에 집광하는 대물렌즈와, 상기 디스크에서 반사된 빔의 정보를 읽어들이는 광검출기를 포함하여 구성되는 광픽업장치에 있어서,
    상기 개구수 변환 수단이, 개구수 변환 기능과 함께 회절격자 기능을 갖도록, 상, 하부 기판과, 상기 상, 하부 기판 중에서 어느 일측 기판 또는 양측 기판 모두에 회절격자모양으로 교호로 배열되는 두 종류의 전극과, 상기 상, 하부 기판 사이에 주입되는 액정으로 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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