KR100486291B1 - 호환형 광픽업장치 - Google Patents

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KR100486291B1
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Abstract

포맷이 다른 광기록매체에 대해 정보의 기록 재생을 수행할 수 있도록 된 것으로, 두 경면을 가지는 큐빅형 빔스프리터를 이용한 호환형 광픽업장치가 개시되어 있다.
이 개시된 호환형 광픽업장치는, 소정 파장의 제1광을 생성 조사하는 제1광원과; 제1광의 파장과 다른 파장을 가지는 제2광을 생성 조사하는 제2광원과; 제1광원과 제2광원 사이의 광경로 상에 배치되는 것으로, 입사된 제1 및 제2광이 동일한 광로로 진행되도록 제1 및 제2광 각각의 진행경로를 바꾸어주는 제1 및 제2경면을 가지는 큐빅형 빔스프리터와; 입사된 제1 및 제2광을 집속시켜 광기록매체에 맺히도록 하는 대물렌즈와; 광기록매체에서 반사되고, 대물렌즈와 큐빅형 빔스프리터를 경유하여 입사된 제1 및 제2광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 메인 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

호환형 광픽업장치{Compatible optical pickup apparatus}
본 발명은 포맷이 다른 광기록매체에 대해 정보의 기록 재생을 수행할 수 있도록 된 호환형 광픽업장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 두 경면을 가지는 큐빅형 빔스프리터를 이용한 호환형 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로, 호환형 광픽업장치는 포맷이 서로 다른 광기록매체 예컨대 DVD와 CD에 대하여 정보의 기록/재생을 수행하는 장치이다.
도 1을 참조하면, 종래의 호환형 광픽업장치는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제1 및 제2광원(1)(11)과, 입사광의 진행경로를 변환하기 위한 제1 및 제2빔스프리터(7)(17)와, 광기록매체(10)에 광스폿이 맺히도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈(23) 및, 상기 광기록매체(10)에서 반사되고 상기 대물렌즈(23)와 상기 제1 및 제2빔스프리터(7)(17)를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 메인 광검출기(27)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1빔스프리터(7)에 대한 상기 제1 및 제2광원(1)(11) 각각의 배치를 살펴보면, 상기 제1빔스프리터(7)는 상기 제1광원(1)에서 조사된 광에 대해서는 그 경면(7a)을 투과한 광이 광기록매체(10)로 향하는 광으로 이용되도록 배치된다. 그리고, 상기 제2광원(11)에 조사된 광에 대해서는 그 경면(7a)에서 반사된 광이 상기 광기록매체(10)로 향하는 광으로 이용되도록 배치된다. 이때, 상기 제1광원(1)에서 조사된 광의 수차를 최소화 하도록, 상기 제1빔스프리터(7)는 도시된 바와 같이 큐빅형 빔스프리터로 구성된다.
그리고, 상기 제2빔스프리터(17)는 평판형 빔스프리터로 구성되는 것으로, 광학수차를 감안하여 상기 제2광원(11)에서 조사되어 반사된 광이 유효광으로 이용되도록 배치된다.
또한, 상기 제1광원(1)과 상기 제1빔스프리터(7) 사이의 광로 상에는 상기 제1광원(1)에서 조사된 광을 0차, ±1차, ±2차,...등으로 회절 투과시키는 제1그레이팅(3)과, 상기 제1광원(1) 쪽에서 입사된 발산광을 일차적으로 집속시키는 커플링렌즈(5)가 마련되어 있다. 이 커플링렌즈(5)는 상기 제1광원(1)의 기구적 거리 및 광이용 효율을 고려하여 마련된 것이다. 그리고, 상기 제2광원(11)과 상기 제2빔스프리터(17) 사이의 광로 상에는 상기 제2광원(11)에서 조사된 광을 회절 투과시키는 제2그레이팅(13)이 마련되어 있다.
또한, 상기 제1 및 제2광원(1)(11) 각각에서 조사되고 상기 제1빔스프리터(7)를 경유하여 입사된 광을 수광하여, 상기 제1 및 제2광원(1)(11)의 광출력 정도를 검출하는 모니터링 광검출기(29)를 포함한다.
또한, 상기 제1빔스프리터(7)와 상기 대물렌즈(23) 사이의 광로 상에 배치되어, 입사된 발산광을 집속하여 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈(21)를 더 포함한다. 또한, 상기 제2빔스프리터(17)와 상기 메인 광검출기(27) 사이의 광로 상에는 센서렌즈(25)가 배치된다.
상기한 바와 같이 구성된 종래의 두 광원을 이용한 호환형 광픽업장치는 그 광학적 구성요소가 복잡하고, 그 광학적 특성 등을 고려할 때 실질상 광학적 구성요소를 줄이거나 변경할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 제1광원의 광학적 배치에 있어서 기구적인 거리를 짧게 하기 위한 방편으로, 커플링렌즈를 채용함으로써 광학적 구성이 보다 복잡해진다. 따라서 제조 단가가 비싸고 조립 공수 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 광학적 구성을 보다 콤팩트화 함과 아울러, 커플링렌즈의 추가 없이도 제1 및 제2광원에서 조사된 광의 초점거리를 짧게 할 수 있도록 된 호환형 광픽업장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는, 소정 파장의 제1광을 생성 조사하는 제1광원과; 상기 제1광의 파장과 다른 파장을 가지는 제2광을 생성 조사하는 제2광원과; 상기 제1광원과 상기 제2광원 사이의 광경로 상에 배치되는 것으로, 입사된 제1 및 제2광이 동일한 광로로 진행되도록 상기 제1 및 제2광 각각의 진행경로를 바꾸어주는 제1 및 제2경면을 가지는 빔스프리터와; 입사된 제1 및 제2광을 집속시켜 광기록매체에 맺히도록 하는 대물렌즈와; 상기 광기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈와 상기 빔스프리터를 경유하여 입사된 제1 및 제2광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 메인 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 호환형 광픽업장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업장치는 소정 파장의 광을 각각 조사하는 제1 및 제2광원(31)(41)과, 입사광의 진행경로를 변환하는 큐빅형 빔스프리터(51)와, 입사광을 집속하여 광기록매체(10)에 맺히도록 하는 대물렌즈(57) 및, 상기 광기록매체(10)에서 반사되고 상기 대물렌즈(57)와 상기 큐빅형 빔스프리터(51)를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 메인 광검출기(61)를 포함하여 구성된다.
상기 제1광원(31)은 소정 파장의 제1광을 생성 조사한다. 이 제1광원(31)은 광기록매체(10)로 예컨대, DVD가 채용시에 이용되는 것으로, 조사되는 제1광의 파장은 대략 650nm 이다. 그리고, 상기 제1광원(31)은 반도체 레이저로 구성되는 것으로, 상기 큐빅형 빔스프리터(51)의 제1경면(51a)에서의 입사파, 반사파, 굴절파가 공통적으로 놓여있는 입사평면에 대해 수직한 편광방향의 S편광을 가지는 제1광을 생성 조사하는 것이 바람직하다.
상기 제2광원(41)은 상기 제1광의 파장과는 다른 소정 파장의 광을 생성 조사한다. 즉, 이 제2광원(41)은 상기 광기록매체(10)로 예컨대, CD가 채용되는 경우에 이용되는 것으로, 조사되는 제2광의 파장은 대략 780nm이다. 이 제2광원(41)은 상기한 제1광원(31)과 마찬가지로 반도체 레이저로 구성되는 것으로, 상기 큐빅형 빔스프리터(51)의 제2경면(51b)에서의 입사평면에 수직한 편광방향의 S편광을 가지는 제2광을 생성 조사하는 것이 바람직하다.
상기 큐빅형 빔스프리터(51)는 상기 제1광원(31)과 상기 제2광원(41) 사이의 광경로 상에 배치된다. 이 큐빅형 빔스프리터(51)는 입사된 제1 및 제2광이 동일한 광로로 진행되도록 한다. 이를 위하여, 상기 제1광의 진행경로를 바꾸어 주는 제1경면(51a)과, 제2광의 진행경로를 바꾸어주는 제2경면(51b)을 구비한다.
상기 제1경면(51a) 및 제2경면(51b)은 편광 및 파장에 따라서 투과율을 달리하도록 코팅 형성된다.
도 3을 참조하면, 제1경면(51a)은 입사된 P편광의 광은 파장에 관계없이 대부분 투과시킨다. 한편, 이 제1경면(51a)은 입사된 S편광의 광에 대해서는 파장에 따라 투과율을 달리한다. 즉, 앞서 설명된 바와 같이, 대략 650nm 파장의 제1광은 대부분 반사시키고, 대략 780nm 파장의 상기 제2광은 대부분 투과시킨다.
도 4를 참조하면, 제2경면(51b)은 입사된 P편광의 광은 파장에 관계없이 대부분 투과시킨다. 한편, 이 제2경면(51b)은 입사된 S편광의 광에 대해서는 파장에 따라 투과율을 달리한다. 즉, 앞서 설명된 바와 같이, 대략 780nm 파장의 제2광은 대부분 반사시키고, 대략 650nm 파장의 상기 제1광은 대부분 투과시킨다.
이와 같은 투과반사율 특성을 가지는 제1 및 제2경면(51a)(51b)을 포함한 편광빔스프리터를 마련하고, 상기 제1 및 제2광원(31)(41) 각각을 상기 제1 및 제2경면(51a)(51b)에 마주하도록 배치함으로써, 제1 및 제2광원(31)(41) 각각에서 조사된 제1 및 제2광을 동일한 광경로로 상기 대물렌즈(57) 쪽으로 향하도록 할 수 있다.
한편, 상기 광기록매체(10) 쪽에서 입사된 광은 후술하는 광학요소 및 상기 광기록매체(10)의 기록 특성 등에 의하여, 유효광이 P편광의 광이 된다. 따라서, 이 P편광의 광은 상기 편광빔스프리터(51)의 제1 및 제2경면(51a)(51b)을 직진 투과하여 상기 메인 광검출기(61)로 향한다.
이 메인 광검출기(61)는 상기 큐빅형 빔스프리터(51)를 투과하여 입사된 제1 및 제2광을 수광하여 광기록매체(10)의 정보신호 및 상기 대물렌즈(57)의 구동에 필요한 포커스 오차신호와 트랙 오차신호를 검출한다. 여기서, 상기 큐빅형 빔스프리터(51)와 광검출기(61) 사이의 광로 상에는 센서렌즈(59)가 배치된다. 이 센서렌즈(59)는 입사광의 크기 조절 및 초점 위치를 바꾸어 주는 것으로써, 이 센서렌즈(59)를 구비함으로써, 상기 광검출기(61)의 광학적 배치를 보다 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는 상기 제1광원(31)과 상기 큐빅형 빔스프리터(51) 사이의 광로 상에 배치되는 제1그레이팅(33)과, 상기 제2광원(41)과 상기 큐빅형 빔스프리터(51) 사이의 광로 상에 배치되는 제2그레이팅(43)을 더 포함한다. 이 제1 및 제2그레이팅(33)(43) 각각은 입사광을 0차광, ±1차광, ±2차광 등으로 회절 투과시킨다. 이는 상기 메인 광검출기(61)에서 3빔법 등으로 트랙오차신호를 검출하고자 하는데 이용된다. 이 3빔법 자체는 잘 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명은 상기 큐빅형 빔스프리터(51)와 상기 대물렌즈(57) 사이의 광로 상에 배치되는 1/4 파장판(52)(도 3의 54)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 1/4 파장판은 도 2에 도시된 바와 같이, 광로 상에 독립적으로 배치될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 큐빅형 빔스프리터(51)의 일면 즉, 상기 대물렌즈(57)를 향하는 면에 1/4파장판(54)을 결합 형성할 수 있다. 이와 같이, 1/4파장판(54)를 큐빅형 빔스프리터(51)에 결합 형성하는 경우 광학적 구성을 콤팩트화 할 수 있다.
이 1/4 파장판(54)은 입사광의 편광방향을 바꾸어주는 것으로, 입사된 직선편광의 광은 원편광의 광으로 그리고 입사된 원편광의 광은 직선편광의 광이 되도록 한다. 즉, 상기 큐빅형 빔스프리터(51)에서 반사된 직선편광인 S 편광의 광은 원편광의 광이 되도록 하고, 상기 광기록매체 쪽에서 반사된 원편광의 광은 직선편광인 P편광의 광이 되도록 한다. 이는 상기 1/4 파장판(54)을 두 번 통과함으로써, 편광방향이 두 번 바뀌게된 것이다.
또한, 본 발명은 입사광을 편광반향에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광 빔스프리터(53)와, 상기 제1 및 제2광원(31)(41)에서 출력된 광의 일부를 수광하여 그 광출력을 모니터링하는 모니터링 광검출기(63)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 편광 빔스프리터(53)는 상기 1/4 파장판(52)과 광로 상에 배치되는 것으로, 상기 1/4파장판(52)을 투과하여 입사된 원편광의 광을 편광방향에 따라 나누어 일부는 투과시키고 일부는 반사시킨다. 상기 모니터링 광검출기(63)는 상기 편광 빔스프리터(53)에서 분기된 광 예컨대, 편광 빔스프리터(53)를 투과한 광을 수광할 수 있도록 배치된다. 따라서, 상기 모니터링 광검출기(63)에서 수광된 광량으로부터 상기 제1 및 제2광원(31)(41)의 광출력을 모니터링하고, 이를 이 모니터링 된 광출력 정보를 토대로, APC(Auto power controller) 회로를 통하여 상기 제1 및 제2광원(31)(41)의 광출력을 제어한다.
또한, 본 발명은 상기 큐빅형 빔스프리터(51)와 상기 대물렌즈(57) 사이의 광로 상에 배치되어, 입사된 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈(55)(56)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 2는 콜리메이팅렌즈(55)가 1/4 파장판(52)과 편광 빔스프리터(53) 사이의 광로 상에 배치된 것을 예로 들어 나타낸 것이다. 그리고, 도 5는 콜리메이팅렌즈(56)가 편광 빔스프리터(53)와 대물렌즈(57) 사이의 광로 상에 배치된 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
이하, 도 2를 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 동작을 살펴보기로 한다.
우선, 광기록매체(10)로 입사면과 정보면 사이의 두께가 상대적으로 얇은 DVD가 채용시에는 제1광원(31)이 구동된다. 이 제1광원(31)에서 조사된 대략 650nm 파장을 갖는 S편광의 제1광은 상기 제1그레이팅(33)을 투과하면서 0차빔을 포함한 적어도 세 개의 빔으로 회절된다. 이 제1광은 상기 제1경면(51a)에서는 대부분 반사되어 상기 대물렌즈(57) 쪽으로 향하게 된다. 한편, 제2경면(51b)은 대부분 그대로 투과하므로, 이 제2경면(51b)은 제1광의 진행에 거의 영향을 주지 못한다.
한편, 상대적으로 두꺼운 CD가 채용시에는 제2광원(41)이 구동된다. 이 제2광원(41)에서 조사된 대략 780nm 파장을 갖는 S편광의 제2광은 상기 제2그레이팅(43)을 투과하면서 0차빔을 포함한 적어도 세 개의 빔으로 회절된다. 이 제2광은 상기 제2경면(51b)에서는 대부분 반사되어 상기 대물렌즈(57) 쪽으로 향하게 된다. 한편, 제1경면(51a)은 대부분 그대로 투과하므로, 이 제1경면(51a)은 제2광의 진행에 거의 영향을 주지 못한다.
상기한 바와 같이 큐빅형 빔스프리터(51)의 두 경면(51a)(51b) 각각에서 반사되어 동일한 광로로 진행하는 제1 및 제2광은 1/4 파장판(52)을 투과하면서 원편광의 광으로 바뀌게 된다. 이 원편광의 광의 일부는 편광빔스프리터(53)에서 반사되어 광기록매체(10) 쪽으로 향하고, 나머지는 편광빔스프리터(53)를 투과하여 모니터링 광검출기(63)에 맺히게 된다. 이 모니터링 광검출기(63)는 입사된 광을 수광하여 상기 제1 및 제2광원(31)(41)의 광출력을 모니터링한다.
상기 편광 빔스프리터(53)에서 반사된 발산 광은 콜리메이팅렌즈(55)를 투과하면서 수렴되어 평행광이 되고, 이 평행광은 대물렌즈(57)에서 집속되어 광기록매체(10)의 기록면에 맺히게 된다.
한편, 상기 광기록매체(10)에서 반사된 광은 상기 대물렌즈(57), 콜리메이팅렌즈(55), 편광빔스프리터(53) 및 1/4 파장판(52)을 경유하여 상기 큐빅형 빔스프리터(51)에 입사된다. 이때, 이 반사된 광은 1/4 파장판(52)을 두 번 투과한 것으로, 1/4 파장판(52)을 재차 투과하면서, 직선 편광인 P편광의 광이 된다. 따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 제1 및 제2경면(51a)(51b)의 투과율 특성에 따라서, 상기한 P편광을 갖는 반사광 대부분은 상기 큐빅형 빔스프리터(51)를 투과하고, 상기 센서렌즈(59)를 경유하여, 상기 메인 광검출기(61)에 맺히게 된다. 따라서, 메인 광검출기(61)는 수광된 제1 및 제2광으로부터 상기 광기록매체(10)에 기록된 정보신호 및 오차신호를 검출할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는, 제1 및 제2경면을 가지는 큐빅형 빔스프리터를 이용함으로써, 광학적 구성을 단순화 할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 종래의 광학요소로 채용되던 커플링렌즈 등을 채용할 필요가 없으므로, 광학적 구성을 단순화 할 수 있다.
따라서, 제조 단가를 낮출 수 있고, 조립 공수를 단순화할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래의 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 3은 도 2에 도시된 큐빅형 빔스프리터의 제1경면의 파장에 따른 광 투과율을 보인 그래프
도 4는 도 2에 도시된 큐빅형 빔스프리터의 제2경면의 파장에 따른 광 투과율을 보인 그래프.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...광기록매체 31...제1광원
33...제1그레이팅 41...제2광원
43...제2그레이팅 51...큐빅형 빔스프리터
51a...제1경면 51b...제2경면
52,54...파장판 53...큐빅형 빔스프리터
55,56...콜리메이팅렌즈 57...대물렌즈
59...센서렌즈 61...메인 광검출기
63...모니터링 광검출기

Claims (9)

  1. 대략 650nm 파장의 S편광을 가지는 제1광을 생성 조사하는 제1광원과;
    대략 780nm 파장의 S편광을 가지는 제2광을 생성 조사하는 제2광원과;
    상기 제1광원과 상기 제2광원 사이의 광경로 상에 배치되는 것으로, 입사된 제1 및 제2광이 동일한 광로로 진행되도록 상기 제1 및 제2광 각각의 진행경로를 바꾸어주는 제1 및 제2경면을 가지는 큐빅형 빔스프리터와;
    입사된 제1 및 제2광을 집속시켜 광기록매체에 맺히도록 하는 대물렌즈와;
    상기 광기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈와 상기 큐빅형 빔스프리터를 경유하여 입사된 제1 및 제2광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 메인 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1경면은,
    입사된 P편광의 광은 투과시키고,
    입사된 S편광의 광에 대해서는 파장에 따라 투과율을 달리하여, 상기 제1광은 대부분 반사시키고, 상기 제2광은 대부분 투과시키도록 코팅 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2경면은,
    입사된 P편광의 광은 투과시키고,
    입사된 S편광의 광에 대해서는 파장에 따라 투과율을 달리하여, 상기 제1광은 대부분 투과시키고, 상기 제2광은 대부분 반사시키도록 코팅 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1광원과 상기 큐빅형 빔스프리터 사이의 광로 상에 배치되는 것으로, 입사광을 회절투과시키는 제1그레이팅과;
    상기 제2광원과 상기 큐빅형 빔스프리터 사이의 광로 상에 배치되는 것으로, 입사광을 회절 투과시키는 제2그레이팅;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 큐빅형 빔스프리터와 상기 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되는 것으로, 입사광의 편광방향을 바꾸어주어, 입사된 직선편광의 광은 원편광의 광으로 그리고 입사된 원편광의 광은 직선편광의 광이 되도록 하는 1/4 파장판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 1/4 파장판은 상기 큐빅형 빔스프리터의 일면에 결합 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 1/4 파장판과 상기 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되는 것으로, 입사광을 편광방향에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광 빔스프리터와;
    상기 편광 빔스프리터에서 분기된 일 편광의 광을 수광하여, 상기 제1 및 제2광원에서 출력된 광출력을 모니터링하는 모니터링 광검출기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 큐빅형 빔스프리터와 상기 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되어, 입사된 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
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