KR100452540B1 - 광학부재 및 이 광학부재를 사용한 광픽업 - Google Patents

광학부재 및 이 광학부재를 사용한 광픽업 Download PDF

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Abstract

(과제) 저비용으로 평면도를 고정밀도로 확보할 수 있는 빔 스플리터를 얻는다.
(해결수단) 수지 부재 (2) 에 슬릿 (3) 이 형성되고, 이 슬릿 (3) 내에 유리판 (5) 이 삽입된다. 유리판 (5) 의 일면측에는 반(半)반사막 (6) 이 형성되고, 슬릿 (3) 내에 형성된 지지돌기 (4a,4a,4b,4b) 사이에 유리판 (5) 의 양측이 끼워진다. 수지 부재 (2) 와 유리판 (5) 사이에 형성된 공기층 (7) 에는 접착제 (8) 가 충전된다.

Description

광학부재 및 이 광학부재를 사용한 광픽업{OPTICAL MEMBER AND OPTICAL PICKUP USING THE OPTICAL MEMBER}
본 발명은 광디스크 장치에 탑재되어 예컨대 분광 수단으로서 기능하는 광학 부재 및 상기 광학 부재를 사용한 광픽업에 관한 것이다.
광픽업은 CD 나 DVD 등의 광디스크 장치에 탑재되어 있다. 이러한 종류의 광픽업에는 대물 렌즈, 발광 소자 및 수광 소자가 탑재되고, 또한 상기 렌즈와 상기 소자간에서 빛을 안내하는 광학 부재가 설치되어 있다. 상기 광학 부재로서, 발광 소자로부터의 빛을 대물 렌즈로 안내하고, 또한 대물 렌즈로부터의 복귀광을 수광 소자로 안내하는 분광 수단 (빔 스플리터) 이 설치되어 있다.
종래의 빔 스플리터로는 프리즘이나 프리즘을 부착한 것이 사용되고 있으며, 그 프리즘의 일면에 빛의 일부를 반사하는 반사면이 형성되어 있다.
상기 종래의 프리즘이나 프리즘을 부착한 빔 스플리터는 반사면을 평면으로 할 필요가 있기 때문에, 평면도를 고정밀도로 형성할 수 있는 유리제의 것이 사용되었다.
그러나, 유리제의 것은 연마가 필요하여 제조비용이 높아진다. 또한 유리판을 사용한 것도 있지만, 광축에 대해 45°기운 상태에서 지지하는 지지부를 형성할 필요가 있다.
한편, 빔 스플리터를 수지로 형성하면 저비용으로 대량 제조할 수 있고, 또한 굴절율도 선택할 수 있다. 그러나, 수지제의 것은 성형시의 수지의 수축으로 인해 평탄면을 형성하기 어려우며, 또한 접착시의 접착력으로 인한 변형이나 탑재후의 온도변화로 인한 변형의 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 평면도를 고정밀도로 확보할 수 있음과 동시에, 비용이 적게 드는 광학 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 부재를 사용한 광픽업을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 광학 부재가 탑재된 광픽업을 나타내고, 도 1a 는 평면도이고, 도 1b 는 측면도이고,
도 2 는 본 발명의 광학 부재의 조립전의 상태를 나타내는 사시도이고,
도 3 은 본 발명의 광학 부재의 조립후의 상태를 나타내는 평면도이고,
도 4 는 본 발명의 다른 광학 부재를 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 빔 스플리터 (광학 부재) 2 : 수지 부재
3 : 슬릿 4a,4b : 지지돌기
5 : 유리판 6 : 반반사막
7 : 공기층 8 : 접착제
13 : 미러 (다른 광학 부재) 17 : 위치결정 부재
20 : 광픽업
본 발명은 빛을 투과시키는 수지 부재에 슬릿이 형성되고, 이 슬릿내에 빛의 적어도 일부를 반사시키는 반사면을 갖는 광학판이 삽입되어 있고, 상기 슬릿내에서의 상기 광학판과 상기 수지 부재 사이에 빛을 투과시키는 접착제가 주입되고, 상기 수지 부재내를 통과하는 빛이 상기 광학판의 상기 반사면과 상기 접착제의 경계면에서 반사가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 경우에, 상기 접착제의 굴절율이 상기 수지 부재의 굴절율과 거의 같거나, 또는 상기 접착제의 굴절율이 상기 광학판의 굴절율보다 상기 수지 부재의 굴절율에 가까운 것이 바람직하다.
또한, 상기 수지 부재에는 상기 슬릿내로 돌출하여 상기 광학판의 주위부분을 지지하는 지지돌기가 형성되어 있는 것을 구성할 수 있다.
또는 상기 수지 부재는 상기 슬릿을 통해 2 개로 분리되어 있고, 상기 광학판을 사이에 둔 상태에서 상기 접착제에 의해 양 수지 부재가 접합될 수도 있다.
또한, 상기 수지 부재는 육면체이고, 상기 광학판의 상기 반사면이 상기 수지 부재의 어느 한 면에 대해 경사지게 배치된 것으로 구성할 수 있다.
예컨대 상기 광학판의 상기 반사면에 반(半)반사막이 형성되어 하프 미러로서 기능하는 것이어도 되고, 또는 상기 광학판의 상기 반사면에 편광막이 형성되어 편광 빔 스플리터로서 기능하는 것이어도 되고, 또는 상기 광학판의 상기 반사면이 전반사면이어도 된다.
또한, 상기 수지 부재의 외면에 렌즈 및/또는 회절격자가 일체로 형성되어 있는 것을 구성할 수 있다. 또한 상기 광학판이 유리재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 본 발명은 수지내에 유리재로 이루어지는 광학판을 매립함으로써 평면도가 높은 반사면을 형성할 수 있고, 또한 외형은 육면체 등의 입방체로 형성할 수 있으므로, 입방체의 면을 기준으로 장착함으로써 반사면을 광축에 대해 45 도로 설치하기 쉽다. 또한 제조비용이 감소된다.
또한 본 발명의 광픽업은 발광 소자에서 발해진 빛을 기록매체로 집광시키는 대물 렌즈와, 기록매체에서 반사된 복귀광을 수광하는 수광 소자와, 상기 광학 부재가 설치되고, 상기 발광 소자에서 발해진 빛이 상기 광학 부재의 상기 반사면을 투과하여 대물 렌즈에 입사되고, 상기 복귀광이 상기 반사면에 의해 반사되어 상기 수광 소자에 의해 수광되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또는 발광 소자에서 발해진 빛을 기록매체로 집광시키는 대물 렌즈와, 기록매체에서 반사된 복귀광을 수광하는 수광 소자와, 상기 광학 부재가 설치되고, 상기 발광 소자에서 발해진 빛이 상기 반사면에 의해 전반사되어 상기 대물 렌즈에 입사되고, 상기 복귀광이 상기 반사면에서 전반사되어 상기 수광 소자에 부여되는것을 특징으로 하는 것이다.
상기 본 발명은 저비용의 광학 부재가 탑재되어 있으므로 제조비용을 낮게 억제할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 광학 부재가 탑재된 광픽업을 나타내고, 도 1a 는 평면도, 도 1b 는 측면도이고, 도 2 는 본 발명의 광학 부재의 조립전의 상태를 나타내는 사시도이고, 도 3 은 광학 부재의 조립후의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 1 에 나타내는 광픽업 (20) 은 CD 와 DVD 의 쌍방에 대응한 광디스크 장치에 탑재되어 있다. 광픽업 (20) 은 그 일례이고, 캐리지 (11) 위에는 광헤드 (12) 가 탑재되어 있다.
광헤드 (12) 는 대물 렌즈 (12a) 가 렌즈홀더 (12b) 에 지지되고, 렌즈홀더 (12b) 가 지지체 (12c) 에 금속와이어로 지지된 것이다. 또한 광헤드 (12) 에는 도시하지 않은 보정 구동 수단이 설치되고, 대물 렌즈 (12a) 가 트래킹 방향과 포커싱 방향으로 세밀하게 구동할 수 있게 되어 있다. 상기 보정 구동 수단에는 트래킹 보정제어용 코일과 마그넷이 설치되어, 대물 렌즈 (12a) 를 트래킹 방향 (도 1 의 지면 수평방향) 으로 이동시킴과 동시에, 포커싱 보정제어용 코일과 마그넷이 설치되어 포커싱 방향 (도 1 의 지면 수직방향) 으로 이동시킬 수 있다. 예컨대 상기 트래킹 보정제어용과 포커싱 보정제어용 코일이 상기 지지체 (12c) 와 함께 캐리지 (11) 위에 고정되고, 상기 마그넷이 대물 렌즈 (12a) 를 지지하고 있는 렌즈홀더 (12b) 에 고정되어 있다.
또한 캐리지 (11) 위에는 발광 소자 (15) 와 수광 소자 (16) 가 설치되어 있다. 발광 소자 (15) 는 반도체 레이저 장치이고, CD 용 디스크가 장전되었을 때에 동작하는 약 780 ㎚ 파장 (λ1) 의 레이저광을 발하는 소자와, DVD 용 디스크가 장전되었을 때에 동작하는 약 650 ㎚ 파장 (λ2) 의 레이저광을 발하는 소자가 일체로 설치되어 있다. 수광 소자 (16) 는 PD (포토다이오드) 로 이루어지는 포토 센서이고, 3 빔법 등에 의해 트래킹 보정과 포커싱 보정이 행해진다. 그리고, CD 용 발광 소자와 DVD 용 발광 소자가 각각의 위치에 배치되어, 일방의 발광 소자에서 발사된 빛이 투과되고, 타방의 발광 소자에서 발사된 빛이 반사되는 것이어도 된다.
도 1 에 도시하는 바와 같이, 캐리지 (11) 는, 광디스크 (D) 의 직경방향으로 연장되어 형성된 구동축 (21) 과 가이드 바 (22) 에 각각 지지되어 있다. 구동축 (21) 의 일단에는 도시하지 않은 스레드 모터가 설치되어 있고, 이 스레드 모터의 회전구동력에 의해 캐리지 (11) 가 디스크 (D) 의 반경방향으로 이동된다. 이 때 광헤드 (12) 는 가이드 바 (22) 에 의해 수평으로 지지됨으로써 대물 렌즈 (12a) 가 디스크 (D) 의 기록면을 따라 이동된다.
도 2 에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 광학 부재로서 기능하는 빔 스플리터 (1) 는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 등으로 성형된 수지 부재 (2) 가 육면체로 이루어지는 입방체 형상으로 형성되어 있다. 상기 수지 부재 (2) 의 상면 (2a) 에는 슬릿 (3) 이 형성되고, 이 슬릿 (3) 내에 광학판으로서의 유리판 (5) 이 삽입된다. 슬릿 (3) 은 수지 부재 (2) 의 일측면에 대해 45 도로 경사지게 형성되어 있다. 또한 슬릿 (3) 은 그 상면 (2a) 에만 개구 (3a)가 형성되어 오목형상으로 형성되어 있지만, 관통되어 있는 것이어도 된다.
상기 수지 부재 (2) 에는, 상기 슬릿 (3) 내로 돌출하는 지지돌기 (4a,4a,4b,4b) 가 형성되어 있다. 이들 지지돌기 (4a 와 4a, 4b 와 4b) 는 각각 슬릿 (3) 의 단부에 대향하여 형성되어 있다. 상기 지지돌기 (4a,4a,4b,4b) 는 슬릿 (3) 의 상단으로부터 하단에 걸쳐 돌조로 형성될 수도 있고, 또는 슬릿 (3) 의 상단으로부터 하단에 걸쳐 복수개의 돌기가 소정 간격을 두고 형성될 수도 있고, 또는 슬릿 (3) 의 상단과 하단에만 작은 돌기로서 형성될 수도 있다.
도 2 에 도시하는 바와 같이, 상기 슬릿 (3) 내에는 유리판 (5) 이 삽입된다. 유리판 (5) 의 일면측 (5a) 에는 은 등의 증착막이 얇게 형성된 반(半)반사막 (6) 이 형성되어 있다. 이 반반사막 (6) 은 빛의 일부를 반사하는 반사면을 갖는 하프 미러로서 기능한다. 그리고, 이 증착막을 짙게 형성함으로써 전반사막을 형성할 수 있고, 또한 일정방향의 직선편광을 투과시키고, 타방향의 직선편광은 반사시키는 편향 빔 스플리터로 할 수도 있다.
상기 유리판 (5) 이 슬릿 (3) 내에 삽입되면, 지지돌기 (4a,4a,4b,4b) 사이에 유리판 (5) 의 양단이 끼워진다. 이 경우, 유리판 (5) 의 양단이 지지되므로, 유리판 (5) 의 중심부분에서는 변형이 발생하는 일이 없어 평면도를 고정밀도로 유지할 수 있다. 상기 경우에 상기 슬릿 (3) 과 유리판 (5) 사이에는 공기층 (7) 이 형성되지만, 이 공기층 (7) 에 빛을 투과하는 접착제 (8) 가 주입된다 (도 3 참조). 이는 수지 부재 (2) 안에서 유리판 (5) 의 면을 실질적인 반사면으로 할 필요가 있기 때문이며, 상기 반반사막 (6) 과 수지 부재 (2) 사이에 공기층 (7) 이 없을 필요가 있다. 따라서, 상기 공기층 (7) 을 상기와 같이 접착제 (8) 로 메우게 된다. 상기 접착제 (8) 는 UV 경화형 접착제이며, 충전후에 UV 가 조사되어 수지가 경화된다.
상기한 바와 같이 공기층 (7) 이 접착제 (8) 로 충전되는데, 이 때 수지 부재 (2) 의 굴절율 (n1) 과 접착제 (8) 의 굴절율 (n3) 이 크게 다르면, 접착제 (8) 와 수지 부재 (2) 의 계면(界面)이 반사면으로서 형성된다. 따라서, 수지 부재 (2) 와 접착제 (8) 의 굴절율은 동등한 것이 바람직하고, 또한 유리판의 굴절율 (n2) 도 상기 수지 부재 (2) 및 접착제 (8) 와 동등한 것이 바람직하다. 또한 상기 수지 부재 (2) 와 접착제 (8) 와 유리판 (5) 의 3 부재의 굴절율이 다른 경우에, 접착제 (8) 의 굴절율 (n3) 을 유리판 (5) 의 굴절율 (n2) 보다 수지 부재 (2) 의 굴절율 (n1) 에 가깝게 하는 것이 바람직하다. 상기 수지 부재 (2) 는 구체적으로는 굴절율 (n1) 이 1.3 ∼ 1.6 인 것을 선택할 수 있고, 유리판 (5) 은 굴절율 (n2) 이 1.4 ∼ 1.9 인 것을 선택할 수 있고, n1 과 n2 의 차이가 0.3 정도 이내로 억제되는 것이 바람직하다.
그리고 접착제 (8) 는 상기 수지 부재 (2) 와 유리판 (5) 의 굴절율에 따라 에폭시계의 접착제 등, 광학부품을 부착할 때에 통상 사용되는 빛을 투과시키는 접착제로부터 선택할 수 있다. 또한 상기 접착제 (8) 는 접착제에 국한되지 않고 액상의 오일 등이어도 되지만, 이 경우에는 오일이 새나오지 않도록 누출방지처리할 필요가 있다.
또한 캐리지 (11) 위에는 도 1b 에 도시하는 바와 같이 본 발명의 다른 광학부재인 미러 (13) 가 탑재된다. 미러 (13) 는 상기 빔 스플리터 (1) 와 마찬가지로, 입방체 형상으로 슬릿이 형성된 수지 부재 (13a) 에 유리판 (13b) 이 삽입되고, 유리판 (13b) 과 수지 부재 (13a) 의 틈새에 접착제가 충전된 것이다. 이 경우, 유리판 (13b) 의 표면에는 은 증착된 전(全)반사막이 형성된다. 그럼으로써, 발광 소자 (15) 로부터의 빛의 광축이 대물 렌즈 (12a) 를 향해 직각으로 꺾어지고, 또한 디스크로부터의 반사광이 수광 소자 (16) 를 향해 직각으로 반사된다.
그리고, 상기 수지 부재 (2) 는 슬릿 (3) 을 통해 2 개로 분리되어, 유리판 (5) 을 사이에 둔 상태에서 접착제 (8) 에 의해 양 수지 부재가 접합되는 것이어도 된다. 또한 광축상에는 필요하다면 1/4 파장 판이 설치되어 있어도 된다.
도 2 및 도 3 에 도시하는 바와 같이, 빔 스플리터 (1) 의 하단에는 측방으로 연장되어 형성된 위치결정 부재 (17,17) 가 형성되어 있다. 한편 캐리지 (11) 측에 상기 위치결정 부재 (17,17) 가 걸리는 돌기 등이 형성됨으로써, 빔 스플리터 (1) 가 용이하게 위치결정된다. 또한 수지 부재 (2) 는 수지이므로 다양한 형상으로 가공할 수 있으며, 예컨대 설치면을 넓게 하여 빔 스플리터 (1) 를 안정되게 고정할 수 있다.
본 실시형태의 빔 스플리터 (1 ; 광학 부재) 가 탑재된 디스크 장치에서는, CD 용 디스크가 장전되면 광픽업 (20) 이 디스크의 반경방향으로 이동된다. 이 때, 발광 소자 (15) 로부터는 파장 (λ1) 의 레이저광이 빔 스플리터 (1) 를 향해 발사되어 빔 스플리터 (1) 에 입사한 빛은 수지 부재 (2), 접착제 (8), 및 반반사막 (6) 이 형성된 유리판 (5) 을 투과하고, 또한 수지 부재 (2) 안을 통과하여 대물 렌즈 (12a) 로 안내된다. 그리고 상기 대물 렌즈 (12a) 에서는 입사된 레이저광의 초점이 조여져서 디스크 트랙의 피트 (기록층) 에 조사된다.
또한 디스크로부터의 반사광은 빔스플리터 (1) 로 안내된다. 빔 스플리터 (1) 에서는, 입사한 빛이 수지 부재 (2) 와 접착제 (8) 를 투과하여 반반사막 (6) 에서 직각으로 전반사되어 수광 소자 (16) 로 안내된다. 또한 DVD 용 디스크가 장전된 경우에도, 상기와 마찬가지로 발광 소자 (15) 로부터 파장 (λ2) 의 레이저광이 발해져서 대물 렌즈 (12a) 로 안내되고, 또한 반사광이 빔 스플리터 (1) 에서 전반사되어 수광 소자 (16) 에 도달한다.
CD 용이나 DVD 용 디스크가 장전되었을 때의 광헤드의 보정방법으로는, 3 빔법이나 위상차법 등이 있다.
도 4 는 본 발명의 다른 광학 부재를 나타내는 사시도이다. 이 광학 부재 (30) 는 상기 빔 스플리터 (1) 의 일측면에 회절격자 (31) 가 설치된 복합광학 부재이다. 상기 회절격자 (31) 는 수지 부재 (2) 를 형성할 때에 함께 성형된 것이어도 되고, 렌즈를 사용하여 별체로 형성된 회절격자가 접착제 등으로 고정된 것이어도 된다.
상기와 같이 형성된 광학 부재 (30) 는 3 빔법으로 보정되는 디스크 장치용 회절격자로서 사용할 수 있다. 예컨대 광학 부재 (30) 의 회절격자 (31) 가 수광 소자측을 향하도록 하여 배치됨으로써, 광축이 서로 어긋나서 되돌아온 반사광의 복귀 위치를 보정할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 평면도가 높은 반사면을 저비용으로 제조할 수 있고, 또한 외형은 입방체로 할 수 있으므로, 입방체의 면을 기준으로 장착함으로써, 반사면을 광축에 대해 소정의 각도로 설치하기 쉽다.

Claims (13)

  1. 빛을 투과시키고 슬릿이 형성된 수지부재와, 이 슬릿내에 삽입되어 빛의 적어도 일부를 반사하는 반사면을 갖는 광학판 및, 상기 슬릿내에 삽입된 광학판과 상기 수지부재사이의 공기층에 주입되어 빛을 투과시키는 접착제를 구비하며, 상기 수지부재내를 통과하는 빛이 상기 광학판의 반사면과 상기 접착제와의 경계면에서 반사가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광학부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제의 굴절율이 상기 수지 부재의 굴절율과 거의 같거나, 또는 상기 접착제의 굴절율이 상기 광학판의 굴절율보다 상기 수지 부재의 굴절율에 가까운 광학 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수지 부재에는 상기 슬릿내로 돌출하여 상기 광학판의 주위부분을 지지하는 지지돌기가 형성되어 있는 광학 부재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수지 부재는 상기 슬릿을 통해 2 개로 분리되어 있고, 상기 광학판을 사이에 둔 상태에서 상기 접착제에 의해 양 수지 부재가 접합되어 있는 광학 부재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수지 부재는 육면체이고, 상기 광학판의 반사면이 상기 수지 부재의 어느 한 면에 대해 경사지게 배치되어 있는 광학 부재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 광학판의 상기 반사면에 반반사막이 형성되어 하프 미러로서 기능하는 광학 부재.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 광학판의 상기 반사면에 편광막이 형성되어 편광 빔 스플리터로서 기능하는 광학 부재.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 광학판의 상기 반사면이 전반사면인 광학 부재.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수지 부재의 외면에 렌즈 및/또는 회절격자가 일체로 형성되어 있는 광학 부재.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학판이 유리재로 이루어지는 광학 부재.
  11. 발광소자와, 상기 발광소자에서 발해진 빛을 기록매체로 집광시키는 대물렌즈와, 상기 기록매체에서 반사된 복귀광을 수광하는 수광소자 및, 제 1 항 기재의 광학부재를 구비하며, 상기 광학부재는 그의 광학판의 반사면에 반반사막이 형성된 하프미러이며, 또한, 상기 발광소자에서 발해진 빛이 상기 광학부재의 상기 반사면을 투과하여 대물렌즈에 입사되고, 상기 복귀광이 상기 반사면에 의해 반사되어 상기 수광소자에 의해 수광되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  12. 발광소자와, 상기 발광소자에서 발해진 빛을 기록매체로 집광시키는 대물렌즈와, 상기 기록매체에서 반사된 복귀광을 수광하는 수광소자 및, 제 1 항 기재의 광학부재를 구비하며, 상기 광학부재는 그의 광학판의 반사면에 편광막이 형성된 빔 스플리터이며, 또한, 상기 발광소자에서 발해진 빛이 상기 광학부재의 상기 반사면을 투과하여 대물렌즈에 입사되고, 상기 복귀광이 상기 반사면에 의해 반사되어 상기 수광소자에 의해 수광되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  13. 발광소자와, 상기 발광소자에서 발해진 빛을 기록매체로 집광시키는 대물렌즈와, 상기 기록매체에서 반사된 복귀광을 수광하는 수광소자 및, 제 1 항에 기재된 광학부재를 구비하며, 상기 광학부재의 광학판의 반사면이 전반사면이며, 또한, 상기 발광소자에서 발해진 빛이 상기 광학부재의 상기 반사면을 투과하여 대물렌즈에 입사되고, 상기 복귀광이 상기 반사면에 의해 전반사되어 상기 수광소자에 의해 수광되는 것을 특징으로 하는 광픽업.
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