KR100562338B1 - Optical pickup apparatus - Google Patents
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Abstract
기판 및 신호기록면을 가지는 광기록 매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광픽업 장치는 빔을 생성, 출사하는 광원부와, 광원부에서 나온 빔을 광기록 매체의 신호기록면에 집광시키는 광학 부재를 포함하여, 광기록 매체에 기록된 정보를 기록 또는 재생할 수 있다. 광학 부재는 광원부에서 나온 빔이 입사하는 입사면과, 입사면을 통과한 빔을 일부 반사시키는 부분 반사면, 오목 반사면 및 출사면으로 이루어지고, 부분 반사면은 광원부에서 나온 빔을 그 광축과 대략 90° 방향으로 일부 반사시키고, 오목 반사면은 부분 반사면에서 반사된 빔을 다시 광기록 매체 쪽으로 반사, 집광시킨다. An optical pickup apparatus for recording or reproducing information on an optical recording medium having a substrate and a signal recording surface includes a light source unit for generating and emitting a beam, and an optical member for condensing the beam from the light source unit on the signal recording surface of the optical recording medium. In addition, the information recorded on the optical recording medium can be recorded or reproduced. The optical member is composed of an incidence surface to which a beam from the light source unit is incident, a partial reflection surface, a concave reflection surface and an outgoing surface that partially reflects the beam passing through the incidence surface, and the partial reflection surface is configured to transmit the beam from the light source unit to its optical axis. The light is partially reflected in the approximately 90 ° direction, and the concave reflection surface reflects and condenses the beam reflected from the partial reflection surface toward the optical recording medium.
광픽업 장치, 광기록 매체, 광디스크, 근접장 효과, 원격장 효과, 부분 반사Optical pickup device, optical recording medium, optical disc, near field effect, remote field effect, partial reflection
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광픽업 장치를 도시한 도면이고,1 is a view showing an optical pickup device according to a first embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 광학 부재의 각각의 블럭을 설명하는 도면이고,2 is a view for explaining each block of the optical member of the first embodiment of the present invention,
도 3과 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광픽업 장치의 다른 예를 도시한 도면이고,3 and 4 are views showing another example of the optical pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention,
도 5는 도 3 또는 도 4의 광학 부재의 부분 반사면의 홀로그램을 형성하는 것을 설명하는 도면이고, FIG. 5 is a diagram for explaining forming a hologram of the partially reflective surface of the optical member of FIG. 3 or 4;
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업 장치를 도시한 도면이고,6 is a view showing an optical pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 광학 부재의 각각의 블럭을 설명하는 도면이고,7 is a view for explaining each block of the optical member of the second embodiment of the present invention,
도 8과 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업 장치의 다른 예를 도시한 도면이고,8 and 9 illustrate another example of the optical pickup apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention.
도 10a는 및 도 10b는 도 8 또는 도 9의 광학 부재의 부분 반사면의 홀로그램을 형성하는 것을 설명하는 도면이고, 10A and 10B are views for explaining forming a hologram of the partially reflective surface of the optical member of FIG. 8 or 9;
도 11은 종래 기술에 따른 광픽업 장치의 개략적인 도면이며,11 is a schematic diagram of an optical pickup apparatus according to the prior art,
도 12는 도 11의 광픽업 장치에서 광기록매체의 신호기록면에 맺히는 광스폿 의 형상을 도시한 도면이다.FIG. 12 illustrates the shape of an optical spot formed on a signal recording surface of an optical recording medium in the optical pickup device of FIG.
본 발명은 광디스크와 같은 광기록 매체에 정보를 기록, 재생하기 위한 광픽업 장치에 관한 것으로서, 특히 원격장(far field) 및 근접장(near field) 효과에 의한 기록, 재생에 모두 사용 또는 응용할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup apparatus for recording and reproducing information on an optical recording medium such as an optical disc. In particular, the present invention can be used or applied to both recording and reproducing by far field and near field effects. An optical pickup apparatus.
최근 컴퓨터의 기록 장치나 음악, 화상정보의 패키지 미디어로서의 광디스크나, 광자기 디스크 등의 광기록 매체의 고밀도화가 진행되고 있다. 광기록 매체의 고밀도화를 위해서 정보를 기록, 재생하는 광픽업 장치의 광스폿의 크기를 줄여야 할 뿐 아니라 광픽업 장치를 소형화시킬 필요가 있다.Background Art In recent years, densification of optical recording media such as optical discs and magneto-optical discs as a recording medium of a computer recording device, music, and image information has been advanced. In order to increase the density of the optical recording medium, it is necessary to reduce the size of the optical spot of the optical pickup apparatus for recording and reproducing information, and to miniaturize the optical pickup apparatus.
이러한 필요성에 의하여, 미국 특허 제6,275,453호에서 제안된 바와 같이, 입사광을 구면 또는 비구면 반사면에서 반사시켜 입사 방향과 수직하게 향하게 하는 투명 광학부재를 사용하는 소형 광픽업 장치가 개발되어 왔다. 그러나, 도 11에 도시되어 있는 이러한 광픽업 장치는 투명 광학부재(6)의 1개의 비축 반사면(7)을 사용하기 때문에 최종적으로 광디스크(8)에 입사하는 광스폿의 형상이 원형이 아니라 도 12에 도시된 바와 같이 왼쪽으로 퍼지는 형상을 취하게 되어 실제적으로 광디스크에 저장된 정보를 재생하거나 기록할 수 없게 된다. 이러한 광스폿의 형상이 일그러지는 현상은 광디스크의 신호기록면에 입사하는 입사빔이 광축을 중심으로 가장자리 광선(marginal ray)의 수렴각이 서로 다르기 때문에 발생한다. 즉, 도 11에서, θ1과 θ2의 값이 다르게 되기 때문이다.Due to this necessity, as proposed in US Pat. No. 6,275,453, a small optical pickup device using a transparent optical member that reflects incident light on a spherical or aspheric reflective surface and is directed perpendicular to the direction of incidence. However, this optical pickup device shown in FIG. 11 uses one non-axis reflecting surface 7 of the transparent
따라서, 본 발명의 목적은 상기에서 언급한 문제점을 해소하는 개선된 광픽업 장치를 제공하는 것으로서, 광기록 매체에 집광되는 광스폿의 형상이 이상적인 원형에 근접하여 고밀도 기록 재생이 가능한 소형 광픽업 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved optical pickup device which solves the above-mentioned problems, wherein the shape of the optical spot focused on the optical recording medium is close to the ideal circular shape and enables high density recording and reproduction. To provide.
본 발명의 다른 목적은 다양한 종류의 광기록 매체의 기록, 재생에 사용할 수 있는 광픽업 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optical pickup apparatus which can be used for recording and reproducing various kinds of optical recording media.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 및 신호기록면을 가지는 광기록 매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광픽업 장치로서, 빔을 생성, 출사하는 광원부와 상기 광원부에서 나온 빔을 상기 광기록 매체의 신호기록면에 집광시키는 광학 부재를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is an optical pickup device for recording information on or reproducing recorded information on an optical recording medium having a substrate and a signal recording surface, comprising: a light source unit for generating and emitting a beam and a beam from the light source unit; And an optical member for condensing on the signal recording surface of the optical recording medium.
광학 부재는 광원부에서 나온 빔을 반사시키기 위하여, The optical member reflects the beam from the light source unit,
광원부에서 나온 빔을 그 광축과 대략 90° 방향으로 일부 반사시키는 부분 반사면과, A partial reflecting surface that partially reflects the beam emitted from the light source in the direction of approximately 90 ° to the optical axis;
부분 반사면에서 반사된 빔을 다시 광기록 매체 쪽으로 반사, 집광시키며, 광기록 매체 쪽으로 오목한 오목 반사면으로 이루어진다.The beam reflected from the partially reflective surface is reflected and collected again toward the optical recording medium, and is made of a concave reflective surface concave toward the optical recording medium.
또한, 광학 부재는 바람직하게 광원부에서 나온 빔이 입사하는 입사면과, 오목 반사면에서 반사된 빔이 출사하는 출사면을 더 포함할 수 있다.In addition, the optical member may preferably further include an incident surface on which the beam from the light source unit is incident and an exit surface on which the beam reflected from the concave reflection surface exits.
한편, 부분 반사면은 바람직하게 입사빔의 광축과 대략 45° 또는 그 이하의 각도를 이루도록 형성되며, 부분 반사면에 반사 그레이팅(grating) 또는 홀로그램이 형성될 수 있다.On the other hand, the partially reflective surface is preferably formed at an angle of approximately 45 ° or less with the optical axis of the incident beam, and the reflective grating or hologram may be formed on the partially reflective surface.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명은 일반적인 컴팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD) 등 원격장 방식의 종래의 광기록 매체뿐 아니라 근접장 방식의 고밀도 광기록 매체 등의 모든 광학 기록 매체의 기록/재생에 사용할 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention. The present invention can be used for recording / reproducing all optical recording media such as a near field type high density optical recording medium as well as a conventional long field type optical recording medium such as a general compact disc (CD) or a digital multifunction disc (DVD).
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광픽업 장치가 도시되어 있다. 제1 실시예에 따른 광픽업 장치는 무한 광학계를 사용하는 광픽업 장치에 관한 것으로서, 평행빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. 광원부(100)는 레이저 다이오드인 발광소자와 콜리메이터 렌즈를 포함하여 평행빔을 방출하게 된다.First, referring to FIG. 1, an optical pickup apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention is illustrated. The optical pickup apparatus according to the first exemplary embodiment relates to an optical pickup apparatus using an infinite optical system, and includes an
광학 부재(200)는 평면인 입사면(210), 부분 반사면(220), 오목 반사면(230) 및 출사면(240)으로 이루어지며, 그 굴절률이 1.0 또는 그 이상인 투명 광학 재료로 형성된다. The
부분 반사면(220)은 입사빔의 광축과 45° 또는 그 이하의 각도를 이루도록 형성되며, 입사빔의 일부는 투과시키고 나머지는 반사시키는 면이다. 오목 반사면(230)은 입사빔측에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면으로서, 그 외측으로 금속 또는 기타 반사 재료로 코팅이 되어 있어서 내부에서 진행하는 빛이 반사할 수 있도록 형성되어 있다.The
출사면(240)은 구면, 비구면, 또는 평면으로 형성될 수 있으며, 광디스크쪽 으로 볼록한 구면 또는 비구면으로 형성되는 경우 집속되는 빔을 더욱 집속시켜 개구수를 높일 수 있다. 도 1에는 곡률반경이 큰 구면 또는 비구면으로 형성된 것이 도시되어 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 평면인 출사면(240)에 리플리카 렌즈(replicated lens)를 형성하여, 각종 광학 수차를 줄이도록 할 수도 있다. 리플리카 렌즈는 출사면에 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터 두께로 광학적 성질이 다른 재료를 평면, 구면 또는 비구면 형상으로 코팅하는 것으로서 광학적인 성능을 높이기 위하여 사용된다. 즉, 구면수차, 파워의 증대, 비점 수차, 코마 수차, 색수차 등을 포함한 각종 수차를 제거하여 원하는 광로차를 최소화하기 위하여 사용될 수 있고, 각종 성능을 만족시키는 충분한 공차를 확보하기 위해서나 내부재료의 강성 내지 화학적 안정을 위하며 광학적 특성의 향상을 위하여 사용될 수 있다. The
한편, 광학 부재(200)는 제조 시의 편의성을 위하여 여러 블럭으로 나누어 제조한 후 접합하여 사용할 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 광학 부재(200)는 A 내지 C의 블럭으로 나누어 투명 광학 재료로 형성한 후 A와 B의 접합면을 부분 반사 코팅하여 접합하고, 나머지 블럭도 각각의 위치에 접합한다. 이 때, 각각의 블럭의 재료가 동일하여 동일한 굴절률을 가질 수도 있고, 각각의 블럭의 재료가 상이하여 서로 상이한 굴절률을 가질 수도 있다. 각각의 블럭은 굴절률이 1.0 또는 그 이상이다.On the other hand, the
또한, 제조 공정의 용이성에 따라 각각의 블럭을 나누는 것이 가능하다. 즉, A와 C 블럭을 하나의 블럭으로 제조하고, B와 D를 하나의 블럭으로 제조하여 그 접합면을 부분 반사 코팅한 후 접합하여 사용할 수도 있다.It is also possible to divide each block according to the ease of the manufacturing process. That is, A and C blocks may be manufactured in one block, and B and D may be manufactured in one block, and the joint surface may be partially bonded and then bonded to each other.
도 1에 도시된 광픽업 장치의 동작원리는 광원부(100)에서 발생된 평행빔이 광학부재(200)의 입사면(210)을 통하여 입사한 후 부분 반사면(220)에서 일부의 입사빔이 원래의 진행 방향과 수직하게 반사하여 오목 반사면(230)으로 향하게 되고, 오목 반사면(230)에서 빔이 수렴하도록 반사되어 부분 반사면(220)을 그대로 통과한 빔은 출사면(240)으로 향하게 된다. 이때, 최종적으로 출사면(240)으로 향하는 빔은 정축(on-axis) 광학계인 오목 반사면(230)에 의하여 집광되기 때문에 가장자리 광선의 수렴각이 같아지게 된다. 따라서, 광디스크(300)에 맺히는 빔스폿의 형상은 이상적인 원형에 근접하게 된다. 도 1에 도시된 광학 부재(200)의 출사면(240)은 광디스크쪽으로 볼록한 구면 또는 비구면으로 이루어져 있어서 수렴되는 빔을 더욱 수렴하도록 집속시켜 개구수를 높일 수 있다. The operating principle of the optical pickup device shown in FIG. 1 is that a parallel beam generated by the
광디스크(300)에 집광된 빔은 광디스크의 신호기록면에서 반사하여 다시 광학부재(200)를 거쳐 광원부(100)로 향하게 되고 광원부(100) 내에서 도시되지 않은 빔스플리터와 광학계를 거쳐 수광소자로 입사하게 되어, 광디스크에 기록된 신호를 재생하거나 광디스크에 신호를 기록하게된다.The beam focused on the
표 1은 도 1의 광학 부재(200)를 사용한 경우의 원격장 형태에 사용되는 광픽업 장치의 구체적인 예를 보여준다.Table 1 shows a specific example of the optical pickup device used in the form of a far field when the
도 1에 도시된 광픽업 장치가 CD나 DVD 등의 광기록 매체를 위한 원격장 방식의 광픽업 장치였다면 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명이 근접장 방식의 광픽업 장치에 적용된 예시를 설명한다.If the optical pickup apparatus shown in FIG. 1 is a remote field optical pickup apparatus for an optical recording medium such as a CD or a DVD, an example in which the present invention is applied to a near field type optical pickup apparatus will be described with reference to FIGS. .
먼저 도 3을 참조하면, 근접장 효과를 이용한 광픽업 장치는 평행빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. 광학 부재(200)는 입사면(210), 부분 반사면(220), 오목 반사면(230) 및 출사면(240)으로 이루어지며, 그 굴절률은 통상 1.5 이상의 고굴절인 투명 광학 재료로 형성된다. 또한, 광학 부재(200)는 입사면(210)이 평면이고, 부분 반사면(220)은 입사광의 광축과 45° 이하의 각도를 이루도록 형성된 반사 그레이팅 또는 반사 홀로그램면이며, 오목 반사면(230)은 입사광측에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면으로서, 그 외측으로 금속 또는 기타 반사 재료로 코팅되어 있다. 출사면(240)은 평면으로 이루어지고, 광디스크(300)와 근접하여 배치되게 된다. First, referring to FIG. 3, the optical pickup apparatus using the near field effect includes a
근접장 방식에서는 개구수가 높아야 함에도, 부분 반사면(220)이 입사광과 45°로 기울어져 있고 입사빔의 직경이 d라고 할 때, 입사면(210)의 직경이 적어도 빔의 직경 d가 되어야 하므로 오목 반사면(230)에서 반사되어 수렴되는 빔의 수렴 정도 θ는 In the near field method, although the numerical aperture must be high, when the partial reflecting
를 만족하는 26.5° 보다 작게 되어 개구수는 n×0.45 (여기서 n은 광학부재의 굴절률)이하가 된다. 따라서, 부분 반사면(220)의 경사각(입사빔의 광축과 이루는 각도)을 45°보다 작게 하는 경우에는 근접장 광학계의 개구수를 n×0.45 보다 높게 할 수 있다.It becomes smaller than 26.5 degrees which satisfy | fills N, and numerical aperture becomes nx0.45 (where n is refractive index of an optical member) or less. Therefore, when the inclination angle (angle formed with the optical axis of the incident beam) of the
그러나, 부분 반사면(220)의 경사각이 45°보다 작아지는 경우, 입사빔의 반사 각도는 45°보다 커지게 되므로, 부분 반사면(220)에서의 반사빔의 광축은 오목 반사면(230)의 회전중심축과 어긋나게 되고, 입사빔과 수직한 방향으로 진행할 수 없다. 따라서, 부분 반사면(220)에서의 반사빔이 오목 반사면(230)의 회전중심축과 일치시키는 방향, 즉 입사빔과 수직한 방향으로 진행하여 오목 반사면(230)으로 향하기 위해서는 그레이팅(grating) 또는 홀로그램을 부분 반사면에 형성한다.However, when the inclination angle of the
부분 반사면(220)에 그레이팅 또는 홀로그램을 형성하는 방법은 도 5에서와 같이, 설계된 부분 반사면의 경사각 φ로 기울어져 있는 부분 반사면에 평행인 기준빔(R)과 물체빔(O)를 간섭하여 광학적으로 형성하는 방법과 일정 간격의 패턴을 기계적인으로 형성하는 방법 등을 이용할 수 있다. 이렇게 형성된 그레이팅 또는 홀로그램에 부분 반사 코팅을 한 후 다른 블럭과 접합하여 사용하며, 최종적인 광학부재(200)는 도 2를 참조하여 설명하였던 바와 같이 여러 개의 블럭으로 나누어 제조할 수 있다.The method of forming the grating or the hologram on the partial reflecting
본 실시예에 따른 광픽업 장치는 기판(302) 위에 정보가 기록된 신호기록면(301)이 형성된 광디스크(300)에 사용하기 위한 것이다. 광원부(100)에서 나온 평행빔은 광학 부재(200)의 입사면(210)으로 입사하여 광학부재의 부분 반사면의 반사 그레이팅(또는 반사 홀로그램)에서 1차 회절 반사되어 입사빔과 수직한 방향의 오목 반사면(230)으로 향하게 된다. 오목 반사면(230)에서 빔이 수렴하도록 반사되어 부분 반사면(220)을 그대로 통과한 빔은 출사면(240)에서 집광된다. 이때, 출사면(240)과 광디스크의 신호기록면(301)이 충분히 근접함으로써 근접장 효과에 의하여 광디스크의 신호기록면(301)에 기록된 정보를 재생하거나 광디스크의 신호기록면(301)에 정보를 기록할 수 있게 된다.The optical pickup apparatus according to the present embodiment is for use in the
한편, 도 4에 도시된 근접장 효과를 이용한 광픽업 장치는 평행빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. 도 4에 도시된 광픽업 장치는 도 3에 도시된 광픽업 장치와 유사하나, 재생, 기록할 수 있는 광디스크(300)의 구조가 약간 다른 것이다. 즉, 도 4의 광디스크(300)는 기판(302)을 통하여 빛이 입사하여 신호기록면(301)에 기록된 정보를 재생, 기록하는 종류로서 본 발명은 이러한 광디스크용의 광픽업 장치에도 적용될 수 있다. 즉, 도 4의 광픽업 장치는 평행빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. 광학 부재(200)는 입사면(210), 부분 반사면(220), 오목 반사 반사면(230) 및 출사면(240)으로 이루어지며, 그 굴절률은 1.5 이상의 고굴절인 투명 광학 재료로 형성된다. 또한, 광학 부재(200)는 입사면(210)이 평면이고, 부분 반사면(220)은 입사광의 광축과 45° 이하의 각도를 이루도록 형성된 반사 그레이팅 또는 홀로그램면이며, 오목 반사면(230)은 입사광측에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면으로서 그 외측으로 금속 또는 기타 반사 재료로 코팅되어 있다. 출사면(240)은 평면으로 이루어지고, 광디스크(300)와 근접하여 배치되게 된다. Meanwhile, the optical pickup apparatus using the near field effect illustrated in FIG. 4 includes a
본 실시예에 따른 광픽업 장치는 광원부(100)에서 나온 평행빔이 광학 부재(200)의 입사면(210)으로 입사하여 광학부재의 부분 반사면(220)의 반사 그레이팅(또는 반사 홀로그램)에서 1차 회절 반사되어 입사빔과 수직한 방향의 오목 반사면(230)으로 향하게 된다. 오목 반사면(230)에서 빔이 수렴하도록 반사되어 부분 반사면(220)을 그대로 통과한 빔은 출사면(240)으로 향하게 된다. 이때, 최종적으로 출사면(240)에서 출사된 수렴광은 광디스크(300)의 기판(302)을 통하여 신호기록면(301)에 집광된다. 이때, 출사면(240)과 광디스크의 기판(302)이 충분히 근접함으로써 근접장 효과에 의하여 광디스크의 신호기록면(301)에 기록된 정보를 재생하거나 광디스크의 신호기록면(301)에 정보를 기록할 수 있게 된다.In the optical pickup apparatus according to the present exemplary embodiment, the parallel beam from the
한편, 도 3 또는 도 4와 같이 기판(302)을 통하여 신호기록면(301)에 집광되는 근접장 기록의 경우에 있어서는 광학부재(200)의 두께 및 광디스크의 기판(302)두께의 오차로 인하여 신호기록면(301)에 정확히 광스폿을 형성할 수 없는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 본 출원인의 특허출원 10-2002-0009877 "광기록매체의 두께 편차를 보상할 수 있는 광픽업 장치"에서 무한광학계에서 제안한 바와 같이 해결할 수 있으며, 상기 출원은 본 명세서에서 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다. 즉, 광원부(100)가 통상의 레이저 다이오드인 발광소자와 콜리메이터 렌즈로 구성 되고, 광학 부재(200) 또는 광기록 매체기판의 두께 편차에 대응되도록 발광소자 또는 콜리메이터 렌즈의 위치를 이동시켜서, 두께 편차에 따라 평행광은 발산광 또는 수렴광으로 만들게 되고, 최종적으로 신호기록면에는 수차 없이 광스폿을 형성하게 하는 것이다.On the other hand, in the case of near-field recording focused on the
다음으로 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업 장치가 도시되어 있다. 제2 실시예에 따른 광픽업 장치는 유한 광학계를 사용하는 광픽업 장치에 관한 것으로서, 발산하는 빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. Next, referring to FIG. 6, an optical pickup apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention is illustrated. The optical pickup apparatus according to the second exemplary embodiment relates to an optical pickup apparatus using a finite optical system, and includes an
광학 부재(200)는 입사면(210), 부분 반사면(220), 오목 반사면(230) 및 출사면(240)으로 이루어지며, 그 굴절률이 1.0 또는 그 이상인 투명 광학 재료로 형성된다. The
입사면(210)은 입사하는 빔 쪽에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면으로 이루어져 있어서 발산하는 빔의 수차를 줄일 수 있다.The
부분 반사면(220)은 입사광의 광축과 45° 또는 그 이하의 각도를 이루도록 형성되며, 입사하는 빛의 일부는 투과시키고 나머지는 반사시키는 면이다. 오목 반사면(230)은 입사광측에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면으로서, 그 외측으로 금속 또는 기타 반사 재료로 코팅이 되어 있다.The
출사면(240)은 평면, 구면 또는 비구면으로 이루어진다. 즉, 개구수를 높이기 위하여 광디스크쪽으로 볼록한 구면 또는 비구면으로 이루어질 수도 있고, 각종 광학 수차를 줄이기 위하여 리플리카 렌즈를 형성할 수도 있다.The
한편, 광학 부재(200)는 제조시의 편의성을 위하여 제1 실시예에서와 마찬가지로 여러 블럭으로 나누어 제조한 후 접착하여 사용할 수 있다. 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 광학 부재(200)는 E 내지 H의 블럭으로 나눌 수도 있고, 도시되지는 않았지만 출사면 쪽으로도 하나의 블럭을 더 형성할 수도 있으며, E 내지 G블럭을 하나의 블럭으로 제조하고, H 블럭과 접합하여 사용할 수도 있다. 이 때, 각각의 블럭의 재료가 동일하여 동일한 굴절률을 가질 수도 있고, 각각의 블럭의 재료가 상이하여 서로 상이한 굴절률을 가질 수도 있음도 제1 실시예와 마찬가지이다. 각각의 블럭은 굴절률이 1.0 또는 그 이상이다.In the meantime, the
도 6에 도시된 광픽업 장치의 동작원리는 광원부(100)에서 발생된 발산빔이 광학부재(200)의 입사면(210)을 통하여 입사하여 부분 반사면(220)에서 일부의 입사빔이 원래의 광축 방향과 수직하게 반사하여 오목 반사면(230)으로 향하게 되고, 오목 반사면(230)에서 빔이 수렴하도록 반사되어 부분 반사면(220)을 그대로 통과한 빔은 출사면(240)으로 향하게 된다. 이때, 최종적으로 출사면(240)으로 향하는 빔은 정축 광학계인 오목 반사면(230)에 의하여 집광되기 때문에 가장자리 광선의 수렴각이 같아지게 된다. 따라서, 광디스크(300)에 맺히는 빔스폿의 형상은 이상적인 원형에 근접하게 된다. The operating principle of the optical pickup device shown in FIG. 6 is that a diverging beam generated by the
광디스크(300)에 집광된 빔은 광디스크의 신호기록면에서 반사하여 다시 광학부재(200)를 거쳐 광원부(100)로 향하게 되고 광원부(100) 내에서 도시되지 않은 빔스플리터와 광학계를 거쳐 수광소자로 입사하게 되어 광디스크에 기록된 신호를 재생하거나 광디스크에 신호를 기록하게 된다.The beam focused on the
표 2는 도 6의 광학 부재(200)를 사용한 경우의 원격장 방식의 광픽업 장치의 구체적인 예를 보여준다.Table 2 shows a specific example of the optical pickup apparatus of the remote field method when the
도 6에 도시된 광픽업 장치가 CD나 DVD 등의 광기록 매체를 위한 원격장 방식 광픽업 장치였다면 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명이 근접장 방식의 광픽업 장치에 적용된 예시를 설명한다.If the optical pickup apparatus shown in FIG. 6 is a remote field optical pickup apparatus for an optical recording medium such as a CD or a DVD, an example in which the present invention is applied to an optical pickup apparatus of a near field method will be described with reference to FIGS.
먼저 도 8을 참조하면, 근접장 효과를 이용한 광픽업 장치는 발산빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. 광학 부재(200)는 입사면(210), 부분 반사면(220), 오목 반사면(230) 및 출사면(240)으로 이루어지고, 그 굴절률은 통상 1.5 이상의 고굴절인 투명 광학 재료로 형성된다. 또한, 광학 부재(200)는 입사면(210)이 오목한 구면 또는 비구면이고, 부분 반사면(220)은 입사광의 광축과 45° 이하의 각도를 이루도록 형성된 반사 홀로그램면이며, 오목 반사면(230)은 입사광측에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면으로서 그 외측으로 금속 또는 기타 반사 재료로 코팅되어 있다. 출사면(240)은 평면으로 이루어지고, 광디스크(300) 와 근접하여 배치되게 된다. First, referring to FIG. 8, an optical pickup apparatus using a near field effect includes a
부분 반사면(220)은 도 3의 광픽업 장치에서 설명하였던 바와 마찬가지로, 그 경사각을 45°보다 작게 해야 개구수를 높게 할 수 있다. 부분 반사면(220)이 입사광의 광축과 45°보다 작은 각도를 이루도록 형성됨에도 그 반사광이 입사광과 수직한 방향으로 반사되어 오목 반사면(230)으로 향하기 위해서는 홀로그램을 부분 반사면에 형성한다.As described in the optical pickup apparatus of FIG. 3, the partially
부분 반사면(220)에 홀로그램을 형성하는 방법은 도 10a에서와 같이 설계된 부분 반사면의 경사각 φ로 기울어져 있는 부분 반사면에 발산하는 기준빔(R)과 평행한 물체빔(O)을 간섭하여 광학적으로 형성하거나, 도 10b에서와 같이 발산하는 기준빔(R)과 발산하는 물체빔(O)을 간섭하여 광학적으로 형성하는 방법을 이용할 수 있다. 물체빔을 발산하는 빔 또는 평행한 빔을 사용하는 차이는 광학 부재의 오목 반사면(230)이 타원면에 근접하는 비구면인 지 또는 포물면에 근접하는 비구면인 지에 따라 결정할 수 있다. 이렇게 형성된 홀로그램에 부분 반사 코팅을 한 후 다른 블럭과 접합하여 사용하며, 최종적인 광학부재(200)은 도 7을 참조하여 설명하였던 바와 같이 여러 개의 블럭으로 나누어 제조할 수 있다.The method of forming the hologram on the partial reflecting
본 실시예에 따른 광픽업 장치는 기판(302) 위에 정보가 기록된 신호기록면(301)이 형성된 광디스크(300)에 사용하기 위한 것이다. 광원(100)에서 발산된 빔은 광학 부재(200)의 입사면(210)으로 입사하여 광학부재의 부분 반사면의 반사 홀로그램에서 1차 회절 반사되어 입사빔의 광축과 수직한 방향의 오목 반사면(230)으로 향하게 된다. 오목 반사면(230)에서 빔이 수렴하도록 반사되어 부 분 반사면(220)을 그대로 통과한 빔은 출사면(240)으로 향하게 된다. 이때, 최종적으로 출사면(240)에서 출사된 수렴광은 광디스크(300)의 기판(302)을 통하여 신호기록면(301)에 집광된다. The optical pickup apparatus according to the present embodiment is for use in the
한편, 도 9에 도시된 근접장 효과를 이용한 광픽업 장치는 발산빔을 방출하는 광원부(100)와 광학부재(200)로 이루어진다. 도 9에 도시된 광픽업 장치는 도 4에 도시된 광디스크와 같이 기판(302)을 통하여 빛이 입사하여 신호기록면(301)에 기록된 정보를 재생, 기록하는 종류이다. 광학 부재(200)는 입사면(210), 부분 반사면(220), 오목 반사면(230) 및 출사면(240)으로 이루어지고, 그 굴절률은 통상 1.5 이상의 고굴절인 투명 광학 재료로 형성된다. 또한, 광학 부재(200)는 입사면(210)이 오목한 구면 또는 비구면이고, 부분 반사면(220)은 입사광의 광축과 45° 이하의 각도를 이루도록 형성된 반사 홀로그램면이며, 오목 반사면(230)은 입사광측에서 봤을 때 오목한 구면 또는 비구면이다. 출사면(240)은 평면으로 이루어지고, 광디스크(300)와 근접하여 배치된다. Meanwhile, the optical pickup apparatus using the near field effect illustrated in FIG. 9 includes a
본 실시예에 따른 광픽업 장치는 기판(302) 위에 정보가 기록된 신호기록면 (301)이 형성된 광디스크(300)에 사용하기 위한 것이다. 광원부(100)에서 나온 발산빔은 광학 부재(200)의 입사면(210)으로 입사하여 광학부재의 부분 반사면의 반사 홀로그램에서 1차 회절 반사되어 입사빔의 광축과 수직한 방향의 오목 반사면(230)으로 향하게 된다. 오목 반사면(230)에서 빔이 수렴하도록 반사되어 부분 반사면(220)을 그대로 통과한 빔은 출사면(240)으로 향하게 된다. 이때, 최종적으로 출사면(240)에서 출사된 수렴광은 광디스크(300)의 기판(302)을 통하여 신호기록면(301)에 집광된다. 이때, 출사면(240)과 광디스크의 기판(302)이 충분히 근접함으로써 근접장 효과에 의하여 광디스크의 신호기록면(301)에 기록된 정보를 재생하거나 광디스크의 신호기록면(301)에 정보를 기록할 수 있게 된다.The optical pickup apparatus according to the present embodiment is for use in the
이때, 도 8 및 도 9의 광픽업 장치에서, 도시되지는 않았지만 광학 부재(200)의 입사면(210)에 리플리카 렌즈를 덧붙여 사용할 수도 있다.8 and 9, although not shown, a replica lens may be added to the
한편, 도 8 또는 도 9와 같이 기판(302)을 통하여 신호기록면(301)에 집광되는 근접장 기록의 경우에 있어서는 광학부재(200)의 두께 및 광디스크의 기판(302)두께의 오차로 인하여 신호기록면(301)에 정확히 광스폿을 형성할 수 없는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 도 3 또는 도 4를 참고하여 설명하였던 바와 유사하게, 광원부로 사용하는 발광소자의 위치를 이동시켜 두께 편차에 따른 결상 위치를 조정할 수 있다. 역시 상기 특허출원 10-2002-0009877 "광기록매체의 두께 편차를 보상할 수 있는 광픽업 장치"에서 제안한 바와 같이 해결할 수 있으며, 유학광학계에 관한 내용은 본 명세서에서 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다. 즉, 광원부(100)가 통상의 레이저 다이오드와 같은 발광소자로 구성되고, 광학부재 또는 광기록 매체기판의 두께 편차에 대응되도록 발광소자의 위치를 이동시켜서, 발광소자와 본 발명의 광학부재와의 거리를 미세하게 이동시킴으로써 광학부재(200)의 제작상의 두께 및 광디스크의 두께 편차를 보상하여 최종적으로 신호기록면에는 수차 없이 광스폿을 형성하게 하는 것이다.On the other hand, in the case of near field recording focused on the
본 발명에 따른 광픽업 장치는 일반적인 CD, DVD 등의 원격장 방식의 광픽업 장치 뿐 아니라 근접장 방식의 광픽업 장치에도 적용할 수 있어서 적용 범위가 매우 넓다. The optical pickup device according to the present invention can be applied not only to general optical field devices such as CDs and DVDs but also to near field type optical pickup devices, and thus has a wide range of application.
또한, 부분 반사면과 오목 반사면을 사용하여 광원부에서 나오는 빔과 최종적으로 집광되는 빔이 이루는 각도를 90°로 할 수 있어서 소형 광픽업 장치를 구현할 수 있을 뿐 아니라, 광기록 매체에 집광되는 광스폿의 형상이 이상적인 원형에 근접하도록 할 수 있어서 고밀도 기록 재생이 가능해진다.In addition, by using the partial reflecting surface and the concave reflecting surface, the angle formed by the beam coming from the light source unit and the beam which is finally focused can be set to 90 °, so that not only a small optical pickup device can be realized but also the light condensed on the optical recording medium. The shape of the spot can be made close to the ideal circle, so that high density recording and reproduction can be performed.
더욱이 본 발명의 광학 부재는 여러 개의 블럭으로 나누어 제조할 수 있기 때문에 종래의 빔스플리터와 렌즈 등에서 사용하던 금형을 이용할 수 있어서, 새로이 금형을 제작하여 제조하는 것보다 비용이 절감될 수 있고, 용이하게 제조할 수 있다.Furthermore, since the optical member of the present invention can be manufactured by dividing into several blocks, the mold used in the conventional beam splitter and the lens can be used, and thus the cost can be reduced and easily produced by manufacturing a new mold. It can manufacture.
이상에서 본원 발명의 기술적 특징을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위 내에서도 여러 가지 변형 및 수정을 가할 수 있음은 명백하다.Although the technical features of the present invention have been described above with reference to specific embodiments, those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes and modifications within the scope of the technical idea according to the present invention. It is obvious.
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