KR100439372B1 - 이종 기록매체 호환 광픽업 장치 - Google Patents

이종 기록매체 호환 광픽업 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈를 이용하여 HD/DVD 호환이 가능하도록 한 대물렌즈를 포함하는 광픽업 장치를 제공한다.
본 발명의 HD/DVD 호환 대물렌즈를 이용한 광픽업 장치는, 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈의 광 입사 중심부를 콘(Cone) 렌즈 형상으로 구성하고, 상기 콘 렌즈 형상의 중심부 주변에 대해서는 파장에 따라 광을 반사시키거나 투과시키는 코팅 처리를 함으로써, HD의 경우는 입사되는 광이 콘 렌즈부분으로만 투과된 후 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈 내부에서 반사 및 집속되도록 하고, DVD의 경우는 입사되는 광이 콘 렌즈부분 및 그 주변부 전체를 포함하는 영역에 걸쳐서 투과 및 집속되도록 함으로써, 하나의 대물렌즈로 HD/DVD용 대물렌즈를 겸용할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.

Description

이종 기록매체 호환 광픽업 장치{OPTICAL PICKUP}
본 발명은 광기록 및 재생을 위한 광픽업 장치의 대물렌즈에 관한 것으로, 특히 기록 밀도가 상이한 이종 기록매체의 호환 광픽업 장치에 관한 것이다.상기 이종이라함은 기록밀도가 서로다른 2개이상의 기록매체를 말한다.
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, 기존의 CD를 이용해서고밀도(2배 밀도이상)로데이터를 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 표면 및 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 커지게 하여 정보 트랙간의 간섭 현상을 발생시킨다. 그리고 코마수차 및 비점수차등은 광학계를 불안정하게 하여 광학 특성을 저하시킨다. 이러한 구면수차(SA), 코마수차(CA) 및 비점수차(DA)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 가지는이종의 대물렌즈를이용할 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, 상기 반사경에 의해서 반사된 빔을 디스크(7) 상의 임의의 한 점에 집속하는대물렌즈(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(1)에서출력된 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 위해서는 디스크 두께의 차에 의한 구면수차 및 레이저 파장의 차이에 의한 색수차 등을 보상할 수 있어야 한다.
본 발명은 기록밀도가 상이한 이종 기록매체 호환용 대물렌즈를 제공함을 목적으로 한다. 본 발명은 특히 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈를 이용하여 이종 기록매체 호환이 가능하도록 한 대물렌즈를 포함하는 광픽업 장치를 제공한다.상기 이종이라함은 기록밀도가 서로다른 2개이상의 기록매체를 말한다.
본 발명의 HD/DVD 호환 대물렌즈를 이용한 광픽업 장치는, 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈를 통해 디스크 상에 집속/결상되는 광에 대하여, HD/DVD 각각에 대응하도록 반사파장과 투과파장을 각각 달리하는 구조 및 광 반사/투과 특성처리를 함으로써, HD/DVD 호환이 가능하도록 한 광픽업 장치를 제공한다.
본 발명의 HD/DVD 호환 대물렌즈를 이용한 광픽업 장치는, 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈의 광 입사 중심부를 콘(Cone) 렌즈 형상으로 구성하고, 상기 콘 렌즈 형상의 중심부 주변에 대해서는 파장에 따라 광을 반사시키거나 투과시키는 코팅 처리를 함으로써, HD의 경우는 입사되는 광이 콘 렌즈부분으로만 투과된 후 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈 내부에서 반사 및 집속되도록 하고, DVD의 경우는 입사되는 광이 콘 렌즈부분 및 그 주변부 전체를 포함하는 영역에 걸쳐서 투과 및 집속되도록 함으로써, 하나의 대물렌즈로 HD/DVD용 대물렌즈를 겸용할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.
본 발명의 HD/DVD 호환 대물렌즈를 이용한 광픽업 장치는, 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈의 광 입사 중심부를 콘 렌즈 형상으로 구성하고, 상기 콘 렌즈 형상의 중심부 주변에 대해서는 HD용 레이저 광(파장)은 반사(R405),DVD용 레이저 광(파장)은 투과(T650)되는 특성의 광필터링 코팅처리를 하여 HD/DVD 호환 대물렌즈를 구성함으로써, HD의 경우는 중심부의 코팅되지 않은 상기 콘 렌즈부를 통과하는 HD용 레이저 광이 반사 및 집속되어 디스크 상에 결상되도록 하고, DVD의 경우는 중심부 및 그 주변부 전체 영역을 통과하는 DVD용 레이저 광이 반사 및 집속되어 디스크 상에 결상되도록 하여, 하나의 대물렌즈를 이용해서 HD/DVD 호환이 가능하도록 한 광픽업 장치를 제공한다.
도1은 일반적인 CD/DVD 겸용 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면
도2는 본 발명 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 HD/DVD 호환용 대물렌즈의 구성 및 작용 원리를 나타낸 도면
도2는 본 발명의 기록밀도가 상이한 이종 기록매체 호환용 대물렌즈의 예로, HD/DVD 호환용 대물렌즈의 구성과 그 작용을 나타낸 도면으로서, 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈를 기반으로 하고 있다.
대물렌즈(21)에 광이 입사되는 방향 즉, 광원 방향에는 콘 렌즈부(22)를 형성하였다. 상기 콘 렌즈부(22)는 입사되는 광이 파장과 관계없이 모두 투과되는 구조이며, 콘 렌즈부에 입사되는 광은 소정의 굴절률에 따라 굴절되어 렌즈 내부로 진행한다. 상기 콘 렌즈부(22)의 주변부분은 상기 입사 광의 파장에 따라 광을 반사시키거나 광을 투과시키기 위한 코팅처리가 이루어져서 입사면 반사/투과부(23)가 형성된다. 코팅에 의한 광 반사/투과 특성은 HD용 레이저 광에 대해서는 반사, DVD용 레이저 광에 대해서는 투과이다. 한편, 대물렌즈(21)에 입사된 광이 출사되는 방향 즉, 디스크 방향에는 상기 콘 렌즈부(22)에 대향하는 위치에 투과부(22a)가 형성되며, 이 투과부(22a) 주변부분은 광의 파장에 따라 광을 반사시키거나 광을 투과시키기 위한 코팅처리가 이루어져서 출사면 반사/투과부(24)가 형성된다. 출사면 반사/투과부(24)의 광 반사/투과 특성 또한 상기 입사면 반사/투과부(23)와 같이 HD용 레이저 광에 대해서는 반사, DVD용 레이저 광에 대해서는 투과이다.상기의 동작에 대해 부연설명한다. 먼저, 광학 박막의 성질 및 특성에 있어서, 일반적으로 반사율이 매우 높은 거울은 1/4파장 광학두께의 고굴절률과 저굴절률을 박막을 이용하여 다층 박막으로 만든다. 흡수가 없는 유전체 박막의 광학두께가 1/4파장이나 1/2파장이면 광학코팅의 특성을 간단한 형태로 표현할 수 있으며 광학박막의 특성을 이해하는데 많은 도움이 되고 근사계산을 할 수 있어 광학박막 설계와 제작에 널리 이용되고 있다. 광학 박막에서는 1/4파장 광학 두께의 박막을 간단한 부호로 표시한다. 광학박막 설계에서 두개의 박막을 이용할 경우 두 박막중 굴절률(n H )이 큰 1/4파장 광학 두께의 박막은 H로 나타내고, 굴절률(n L )이 작은 1/4파장 광학 두께의 박막은 L로 표시한다. 고굴절률 박막으로 시작하여 저굴절률 박막과 교대로 반복하며 고굴절률 박막으로 끝나는 5층 1/4파장 광학두께의 다층 박막은 (HLHLH), 또는 [H(LH) 2 ]로도 표시하는데 이는 (LH)를 한짝으로 2회 반복한 후 H를 더 증착한 다층 박막이다. 입사매질과 기판을 포함하여 [공기|H(LH) 2 |기판]과 같이 표시한다. 이하 광학박막의 구체적인 구성예에서, 굴절률이 n sub 인 유리기판에 유전체인 TiO 2 와 SiO 2 를 이용한 다층막 코팅으로 405nm에서 투과, 650nm에서 반사가 일어나는 구체적인 구성예의 일반적인 식은 다음과 같다. 상기에서 H = TiO2, L = SiO2, n H = 2.25, n L = 1.45, 유리의 굴절률n sub = 1.51, 기준파장은 λo=400nm 이다.
도2에서 부호 25는 HD용 디스크이고, 26은 DVD용 디스크이다.
HD의 경우는 NA=0.85이고, λ=405nm, t=0.1mm이고,DVD 경우는NA=0.6, λ=650nm, t=0.6mm이므로 상기 광 반사/투과부(23,24)의 광 필터링 특성은 λ=405nm에 대해서는 반사(R405), λ=650nm에 대해서는 투과의 특성을 갖는다.
HD용 대물렌즈로 동작하는 경우를 설명한다. HD의 경우 광의 진행(집속/결상)을 도2에서 실선으로 나타내었다. HD의 경우 입사되는 광은 콘 렌즈부(22)로만 통과한다. 즉, 콘 렌즈부(22)는 파장에 관계없이 광 투과의 특성을 갖고, 그 주변부의 입사면 반사/투과부(23)는 R405/T650의 반사/투과 특성을 가지므로 HD용 광의 파장인 λ=405nm에 대해서 콘 렌즈부 주변에서는 모두 반사를 일으키기 때문이다.
따라서, 콘 렌즈부(22)로 입사된 광은 콘 렌즈부 측벽에서 굴절되어 대물렌즈 내부를 진행하여 대물렌즈의 출사면 반사/투과부(24)에 도달하고, 여기에 도달한 광은 R405/T650의 특성을 갖는 출사면 반사/투과부(24)에서 반사되어 입사면 반사/투과부(23)에 도달하고, 입사면 반사/투과부(23)에서 다시 반사되어 투과부(22a)를 통해 HD용 디스크(25) 상에 집속 및 결상된다.
다음, DVD용 대물렌즈로 동작하는 경우를 설명한다. DVD의 경우 광의 진행(집속/결상)을 도2에서 점선으로 나타내었다. DVD의 경우 입사되는 광은 콘 렌즈부(22)를 포함하여 그 주변부 전체에 걸쳐서 통과한다. 즉, 콘 렌즈부(22)는 파장에 관계없이 광 투과의 특성을 갖고, 그 주변부의 입사면 반사/투과부(23)는R405/T650의 반사/투과 특성을 가지므로 DVD용 광의 파장인 λ=650nm에 대해서 콘 렌즈부 주변에서는 모두 투과시키기 때문이다.
따라서, 콘 렌즈부(22) 및 그 주변부를 포함하여 대물렌즈(21)로 입사된 광은 DVD용 디스크(26) 상에 집속 및 결상된다.
상기 콘 렌즈부(22)의 직경은 HD 빔경에 대응하며, 그 주변부의 반사/투과부를 포함하는 렌즈 직경은 DVD 빔경에 대응한다.
그리고, 앞서 설명한 바와 같이 DVD 빔에 대해서는 콘 렌즈부(22)가 광 집속의 효과를 주기 때문에 고집적, 고용량의 초해상 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 하나의 대물렌즈를 이용해서 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 구현할 수 있다. 본 발명은 하나의 대물렌즈를 이용해서 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 구현할 수 있으므로 HD/DVD 겸용 광학계의 구조를 경박 단소화할 수 있다. 또한 DVD 빔의 경우 콘 렌즈에 의한 고집적, 고용량, 초해상 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 서로다른 파장의 광을 발생하는 하나이상의 광원과; 상기 광원에서 출사된 광에 대해 굴절, 통과 및 반사를 하나이상 수행하는 빔 분리수단인 BS와; 상기 BS를 통과한 광을 평행광 또는 반사를 수행하는 수단 및 기록매체에 광을 집속하는 대물렌즈를 포함하는 광시스템에서,
    기록 밀도가 상이한 이종 기록매체 호환 광기록 및/또는 재생을 위하여, 파장에 따라 광을 반사시키거나 투과시키는 이종의 광 반사/투과 특성을 갖는 카타디옵틱(Catadioptic) 렌즈 기반 대물렌즈와; 상기 대물렌즈는 기록밀도가 상이한 이종 기록매체 중에서 어느 하나의 광기록 매체용 광은 반사시키고, 나머지 다른 광기록 매체용 광은 투과시키는 특성을 가지며; 상기 대물렌즈는 광 입사면 중심부에 광의 파장에 관계없이 투과 특성을 갖는 콘 렌즈부가 형성되고, 그 주변부에 광의 파장에 따른 반사 및 투과의 특성을 함께 갖는 입사면 반사/투과부가 형성되고, 광 출사면 중심부에 광 파장에 관계없이 투과되는 투과부가 형성되고, 이 투과부 주변에 광의 파장에 따른 반사 및 투과의 특성을 함께 갖는 출사면 반사/투과부가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 반사/투과 특성은 λ=405nm에 대해서는 반사(R405), λ=650nm에 대해서는 투과의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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