KR100438274B1 - Ｈｄ／ｄｖｄ 호환 광픽업 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HD/DVD 호환용 광픽업 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 HD/DVD 광 디스크의 파장, 개구수, 기록층의 두께 등의 차이를 극복하고 HD/DVD 광 디스크 모두를 하나의 광기록 재생장치에서 기록/재생할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.

본 발명은 HD용 디스크에 맞게 설계된 대물렌즈를 이용해서 DVD용 디스크를 호환 기록/재생할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 광픽업 장치로서, DVD 광학계에 위상판을 추가하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 DVD 광학계는 유한 광학계를 이루며, 상기 위상판은 HD에 맞게 설계된 대물렌즈를 사용하여 DVD 디스크를 재생하기 위하여, HD용 대물렌즈로 DVD 디스크 재생시 발생하는 위상-수차를 상쇄시키는 위상특성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 위상판은 DVD 광 경로상에 위치하며, 바람직하게는 상기 위상판이 광원과 대물렌즈 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＨＤ／ＤＶＤ 호환 광픽업 장치{OPTICAL PICKUP}

본 발명은 HD(고밀도 기록 재생용 디스크)/DVD 호환용 광픽업 장치에 관한 것이다.

광디스크는 기록용량을 증가시키기 위한 꾸준한 개발 노력에 의해 기존의 컴팩트 디스크(Compact Disk; 이하 CD라함) 보다 대용량의 기록용량을 갖는 디지탈 비디오 디스크(Digital Video Disk; 이하 DVD라 함)가 개발되었으며, DVD보다 고밀도인 데이터를 기록 및 재생할 수 있는 고밀도 기록 재생용 디스크(HD)와 그 드라이브도 개발되고 있다. DVD는 CD에 비하여 기록밀도(즉, 트랙 밀도)가 조밀할 뿐만 아니라 디스크의 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 짧다. 이로 인하여, DVD용 광픽업장치는 CD에 정보를 기록/재생하기 곤란하며, 이는 광디스크에서의 표면및 정보 기록면간의 거리가 변화함으로 인한 구면수차와, 광디스크의 틸팅(Tilting)으로 인한 코마수차 및 디포커스에 의한 비점수차 등이 발생하는 것에 기인한다.

구면수차는 정보 기록 매체 영역에 의한 광빔의 메인 로브의 세기가 정보 기록 매체 이외의 영역에 의한 사이드 로브의 세기에 비해 상대적으로 작게하여 정보 트랙간의 간섭 현상을 발생시킨다. 그리고 코마수차 및 비점수차등은 광학계를 불안정하게 하여 광학 특성을 저하시킨다. 이러한 구면수차(SA), 코마수차(CA) 및 비점수차(AS)는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리의 변화, 굴절률, 대물렌즈의 개구수(NA), 디포커스 량, 광디스크의 틸트 정도 등에 의존한다.

그렇지만 광픽업 장치는 개구수(NA)가 다른 대물렌즈들을 이용하여 광원으로부터의 광빔의 직경을 조절할 경우 CD 및 DVD 모두를 억세스 할 수 있게 된다.

따라서, 서로 다른 개구수를 가지는 2종의 대물렌즈를 이용할 수도 있지만, 이 것 보다는 한 개의 대물렌즈에 SWP 필터를 코팅하여 CD와 DVD 모두를 억세스할 수 있는 광픽업 장치가 제안되고 있다.

도1은 일반적인 CD/DVD 겸용 광픽업 장치의 구성을 나타낸다.

도1을 참조하면, DVD용 레이저 광을 출력하기 위한 제1HPM(홀로그램 픽업 모듈)(1)과, CD용 레이저 광을 출력하기 위한 제2HPM(2)과, 상기 제1HPM에서 출력하는 광빔은 투과시키고 제2HPM에서 출력하는 광은 반사시키는 빔 스프리터(3)와, 상기 빔 스프리터로부터 진행하는 광빔을 평행빔으로 만들기 위한 시준 렌즈(4)와, 상기 시준렌즈를 통과한 평행빔을 반사시켜 광경로를 변환하는 반사경(5)과, 상기반사경에 의해서 반사된 빔을 디스크(7) 상의 임의의 한 점에 집속하는 대물렌즈(6a)와, 상기 대물렌즈의 개구수(NA) 조정을 위한 SWP 필터(6b)를 포함하여 이루어지고 있다.

제1HPM(1)에서 출력된 광빔은 빔 스프리터(3)를 투과하여 시준렌즈(4)에 의해서 평행빔으로 되고, 제1HPM(2)에서 출력된 광빔은 빔 스프리터(3)에서 반사되어 시준렌즈(4)에 의해서 평행빔으로 된다. 시준렌즈(4)를 통과하여 이루어진 평행빔은 반사경(Half Mirror)(5)에 의해서 광경로가 수직으로 변경되고, 반사경(5)을 경유한 광빔은 대물렌즈(6a)에 의해 디스크(7) 상의 한 점으로 집속된다. 이 때 반사경(5)을 경유하여 대물렌즈(6a)에 입사되는 광빔은 SWP필터(6b)를 통과하게 됨으로써, 650nm(DVD)와 780nm(CD)의 선택적 필터링에 의한 CD/DVD 공유 액세스가 이루어질 수 있도록 한 것이다. 이와 같이 CD와 DVD의 호환을 위해서 NA의 차, 파장(λ)의 차, 그리고 디스크 두께(t)의 차 등을 모두 고려하는 방법이 요구된다.

특히, HD 기록 또는 재생을 위한 HD용 대물렌즈의 경우는 NA=0.85이고, λ=405nm이며, 커버 글래스는 t=0.1mm이므로, DVD용 대물렌즈(NA=0.6, λ=650nm, t=0.6mm)이므로 HD와 DVD와의 호환을 위해서는 상기한 NA, λ, t의 차를 극복할 수 있는 수단이 요구된다. 즉, HD 광 디스크의 경우 기록/재생용 레이저의 파장은 405nm이고, 디스크 표면에서 기록층 까지의 두께는 0.1t, 대물렌즈의 개구수 NA=0.85로 상대적으로 크며, DVD 광 디스크의 경우 레이저 파장은 650nm이고, 디스크 표면으로부터 기록층 까지의 두께는 0.6t, 대물렌즈의 개구수 NA=0.6이므로, HD디스크에 맞게 제작된 대물렌즈(광픽업 장치)로 DVD 디스크를 재생하기 위해서는디스크 두께의 차에 의한 구면수차 및 레이저 파장의 차이에 의한 색수차 등을 보상할 수 있어야 한다.

본 발명은 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다. 특히 본 발명은 HD/DVD 광 디스크의 파장, 개구수, 기록층의 두께 등의 차이를 극복하고 HD/DVD 광 디스크 모두를 하나의 광기록 재생장치에서 기록/재생할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.

본 발명은 HD용 디스크에 맞게 설계된 대물렌즈를 이용해서 DVD용 디스크를 호환 기록/재생할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.

본 발명은 DVD 광학계에 위상판을 추가하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 DVD 광학계는 유한 광학계를 이루며, 상기 위상판은 HD에 맞게 설계된 대물렌즈를 사용하여 DVD 디스크를 재생하기 위하여, HD용 대물렌즈로 DVD 디스크 재생시 발생하는 위상-수차를 상쇄시키는 위상특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 위상판은 DVD 광 경로상에 위치하며, 바람직하게는 상기 위상판이 광원과 대물렌즈 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 HD/DVD 호환 광기록 및/또는 재생을 위하여, 광기록 매체 상에 빔을 집속하여 결상시켜 주기 위한 광학계의 광 경로 상에서 HD와 DVD의 구면 수차(f)를 상쇄시키는 위상특성 -f(λ,r)을 갖는 위상 보상수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치이다.

상기 위상 특성은 파장λ, 렌즈의 래디얼 r의 함수이며, 파장에 따라 주기성이 발생하는 파면 특성을 이용하여 HD와 DVD 각각의 경우에 대한 위상차를 상쇄시키는 특성을 갖는 위상판에 의해서 HD/DVD 호환 픽업장치가 구현된다.

도1은 일반적인 CD/DVD 겸용 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면

도2는 본 발명의 HD/DVD 호환용 대물렌즈 광학계의 구성을 나타낸 도면

도3의 a,b,c는 본 발명의 위상판을 설명하기 위하여 수차를 위상차의 형태로 나타낸 그래프

도2는 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 위한 대물렌즈 광학계의 구성을 나타낸 도면으로서, 광픽업 장치를 위하여 도시되지 않은 구성요소는 기존의 일반적인 광픽업 장치에 따른다.

광원(11)으로부터 광 디스크(15)에 이르는 광학계는 유한 광학계(수렴계)를 이루고 있다. 광원(11)으로부터 출사된 광(12)은 대물렌즈(13)와 SIL렌즈(Solid Immersion Lens)(14)에 의해서 집속되어 광 디스크(15) 상에 결상된다.

광원(11)으로부터 디스크(15)에 이르는 광 경로 상에 위상판(16)이 개입되며, 바람직하게는 대물렌즈(13)의 전단에 위상판(16)이 위치한다. 상기 위상판(16)의 광학적 위상 특성은 파면을 고려하여 동심원상의 코팅 처리에 의해 구성될 수 있다.

상기 위상판(16)은 HD용 대물렌즈를 이용해서 DVD 광 디스크를 재생할 수 있도록 위상 보정을 수행하는 특성을 갖는데, 이에 대하여 도2를 참조하여 보다 더 상세하게 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 0.1t HD 디스크에 맞게 설계된 NA=0.85 대물렌즈를 사용해서 0.6t의 DVD 디스크를 재생하기 위해서는 광 촛점이 디스크의 기록면에 맺힐 수 있도록 디포커스를 맞춰주어야 한다. 이때 대물렌즈의 가동 가능한 거리가매우 짧기 때문에 무한 광학계(발산계)로 구성된 광픽업 장치의 주빔 광학계를 유한 광학계(수렴계)로 구성한다. 즉, 도2에 나타낸 바와 같이 광원(11)으로부터 디스크(15)에 이르는 광학계를 유한 광학계(수렴계)로 구성한다. 이와 같이 하였을 경우 HD용 디스크와 DVD용 디스크의 두께 차에 의해서 구면 수차가 크게 발생하게 될 것이다.

도3의 (a)는 DVD의 경우 유한 광학계로 구성하였을 때, 즉 HD용 대물렌즈를 이용하고 유한 광학계를 이용해서 DVD를 재생하는 경우 디스크의 두께 차에 따른 구면 수차의 형태를 위상 형태로 나타낸 도면이다. 도3의 (a)에서 y축은 파장(λ) 스케일이고, x축은 렌즈 중심으로부터 래디얼(r)을 나타낸다.

도3의 (a)에 나타낸 바와 같이 디스크 두께 차에 의한 위상의 형태가 파장(λ)에 따라 주기성이 발생하는 파면의 특성을 보이고 있다. 그러므로 이 특성을 이용하면 도3의 (a)에 나타낸 그래프는 도3의 (b)와 등가적이다. 즉, 파장에 따라 주기성이 발생하는 파면 특성을 가지므로 소정 값(Ref)을 기준으로 하여 도3의 (a)와 같은 특성을 -0.5λ에서 +0.5λ의 범위로 변환하면, 실질적인 위상차는 도3의 (b)와 같은 형태가 된다. 따라서, HD에 최적화 되어 제작된 광픽업으로 DVD 디스크를 재생하게 되면 도3의 (b)와 같은 위상을 가지고 디스크 상에 빔이 맺히게 되며 이 위상이 곧 수차를 나타내게 된다.

그러므로 도3의 (b)와 같은 위상 특성을 보상해 준다면 HD에 최적화된 광픽업을 이용해서 DVD 디스크의 재생이 가능하게 될 것이다. 이를 위하여 위상판(16)을 사용하였다. 결국 위상판(16)의 위상 특성은 상기 도3의 (b)와 같은 위상 특성을 보상(상쇄)시켜 줄 수 있도록, 도3의 (b)의 위상 특성의 반전된 특성을 갖는 도3의 (c)와 같은 위상 특성을 갖게 된다. 이렇게 하면 HD에 최적화된 광픽업을 이용해서 DVD 디스크를 재생할 때에도 위상판(12)이 도3의 (c)와 같은 특성으로 광원(11)으로부터 대물렌즈(13)와 SIL렌즈(14), 그리고 광 디스크(15)에 이르는 광의 위상을 보상해 줄 수 있게 된다.

즉, DVD 디스크 재생시에 도3의 (b)와 같은 위상 특성으로 디스크에 맺히게 될 빔이 위상판(16)의 도3의 (c)와 같은 위상 특성에 의해 서로 상쇄되어 구면 수차가 보상된 형태로 디스크 상에 결상될 수 있다.

물론 이때 위상판(16)은 그 특성이 DVD 광학계에 대한 위상차 상쇄 특성을 갖기 때문에 HD 광학계에는 전혀 영향을 미치지 않는다.

본 발명은 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다. 특히 본 발명은 HD에 맞게 설계된 광학계에서 위상판을 추가하는 것만으로 DVD 디스크와의 호환성을 확보해 줄 수 있다.

Claims (3)

1. HD/DVD 호환 광기록 및/또는 재생을 위하여, 광기록 매체 상에 빔을 집속하여 결상시켜 주기 위한 광학계의 광 경로 상에서 HD와 DVD의 구면 수차(f)를 상쇄시키는 위상 특성 -f를 갖는 위상 보상수단을 포함하고, 상기 위상 보상수단이 상기 구면 수차를 위상 형태로 표현하였을 때, 파장에 따라 주기성이 발생하는 파면 특성을 이용하여 위상차를 상쇄시키는 특성의 위상판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 보상수단이 HD에 맞게 설계된 대물렌즈를 사용하여 DVD 디스크를 재생하기 위하여, HD용 대물렌즈로 DVD 디스크 재생시 발생하는 위상-수차를 상쇄시키는 위상특성을 갖는 것을 특징으로 하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 보상수단이 DVD 광 경로상에 위치하는 것을 특징으로 하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치