KR100602700B1 - 광픽업 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나란히 설치된 두 개의 대물렌즈가 기울어질 때 나타나는 광 수차 문제를 해결함에 있어서 대물렌즈의 틸트를 최적화하여 조정할 수 있도록 한 호환용 광픽업 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 기록밀도가 가장 높은 광디스크와 그 다음으로 기록밀도가 높은 광디스크, 즉 이용되는 대물렌즈의 개구수가 가장 큰 광디스크와 그 다음으로 큰 광디스크에 대해 하나의 공유 광학계를 구성하고, 기록밀도가 낮은 광디스크에 대해 별도의 광학계를 구성한 후 기록밀도가 상대적으로 높은 두 개의가 하나의 호환용 대물렌즈를 공유하도록 한다. 따라서 본 발명은 나란히 배치된 대물렌즈의 기울기를 서로 다르게 제어하기 위한 별도의 장치 없이도 큰 무리 없이 대물렌즈의 틸트를 최적화하여 조정할 수 있으므로 성능과 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

광픽업 장치, 대물렌즈, 틸트, 호환

Description

광픽업 장치{OPTICAL PICK-UP}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광픽업 장치의 광학계을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 광픽업 장치의 광학계을 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 제1광유니트 13 : CD

20 : 제2광원 20a : 제2광유니트

22 : 제1빔스프리터 27 : DVD

30 : 제3광원 32 : 제2빔스프리터

33 : BD 40 : CD전용 대물렌즈

50 : BD/DVD호환 대물렌즈 60 : 제2광검출기

60a : 제3광검출기

본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기록밀도가 다른 광디스크를 호환하여 기록, 재생할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.

광디스크는 그 표면에 무수히 많은 피트(pit)를 천공하여 레이저광의 반사를 변화시킴으로써 음성, 화상, 문서 등의 데이터를 기록/재생하는 저장매체를 말하며, 대표적으로 CD(Compact Disk)나 DVD(Digital Versatile Disk)가 이에 해당한다. 이러한 광디스크에 기록, 저장할 수 있는 데이터의 용량은 광디스크 표면에 집속되는 광스폿의 크기에 영향을 받는데, 광스폿의 크기는 대물렌즈의 개구수(NA)에 반비례하고 레이저광의 파장에 비례하므로 광디스크에 많은 양의 테이터를 저장하기 위해서는 짧은 파장을 가지는 레이저와 개구수가 큰 대물렌즈를 사용하게 된다. 이와 관련하여 CD는 780nm 파장의 근적외선 광과 개구수가 0.45정도인 대물렌즈를 이용하여 정보를 기록, 재생하고, CD에 비해 약 6~8배 정도의 기록용량을 가지는 DVD는 650nm 파장의 적외선 광과 개구수가 0.6정도인 대물렌즈를 이용하여 정보를 기록, 재생한다.

최근에는 차세대 광디스크로 기록용량을 더욱 높인 고밀도 기록매체에 대한 연구가 활발한데, 이러한 고밀도 기록매체에는 BD(Blue-ray Disc)와 AOD(Advanced Optical Disc)가 있다. 특히 BD는 대용량 광디스크의 새 규격으로서405nm파장의 청자색 레이저와 개구수가 0.85정도인 대물렌즈를 이용하여 일반 DVD 보다 약 5배의 기록용량을 갖는다.

한편, 광디스크의 틸트에 의한 코마수차는 대물렌즈의 개구수의 세제곱에 비 례하고 광디스크의 두께에 비례하는데, 광디스크의 기록용량을 늘리기 위해 대물렌즈의 개구수를 크게 하면 이에 따라 광디스크의 틸트에 의한 코마수차도 함께 커지므로 기록용량이 큰 광디스크의 두께를 얇게 함으로써 광디스크의 틸트에 의한 오류를 방지한다. 따라서 기록용량이 가장 작은 CD계열은 두께가 1.2mm인데 반해 D이보다 기록용량이 큰 DVD, BD 계열은 각각 0.6mm, 0.1mm의 두께를 가진다.

광픽업 장치는 반도체 레이저를 이용하여 비접촉 방법으로 위와 같은 광디스크에 저장되어 있는 정보를 재생하는 장치를 말한다. 광픽업 장치에는 디스크에 기록되어 있는 신호를 검출하기 위하여 일반적으로 레이저 다이오드(LD), 회절격자, 시준렌즈(CL), 광분할기(BS), 대물렌즈(OL), 광검출기(PD) 등과 같은 광학기기를 포함하는 광학계가 내장되어 있다.

근래에는 하나의 광디스크플레이어에서 위와 같은 차이를 가지는 CD, DVD 및 고밀도 기록매체에 대해 호환이 가능하도록 광픽업 장치의 광학계를 구성하는 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 그 중의 하나로서 광디스크의 두께 차이에 따른 구면수차 발생을 고려하고, 각 디스크를 위해 요구되는 대물렌즈의 개구수를 고려하여 두 개의 대물렌즈를 이용하는 방법이 있다.

즉, BD용 광학계와 CD/DVD용 광학계를 각각 별도로 형성하고 그에 따라 BD전용 대물렌즈와 CD 및 DVD에 적합한 개구수를 얻을 수 있는 CD/DVD공용 대물렌즈를 사용함으로써 CD, DVD 및 BD를 호환 채용할 수 있게 하는 것이다.

그런데 이렇게 두 개의 대물렌즈를 사용할 경우에는 일반적으로 두 개의 대 물렌즈가 하나의 렌즈프레임에 나란히 위치하게 되므로 렌즈프레임이 기울어지게 되면 그에 따라 두 개의 대물렌즈도 기울어져 입사광과 대물렌즈의 기울기에 따른 코마수차가 발생하게 되며, 그 크기는 다음 식과 같이 표현된다. 여기서 θ는 대물렌즈의 틸트각, n은 디스크의 굴절율, d는 광디스크의 두께를 나타낸다.

위의 식에서 알 수 있듯이, 코마수차의 크기는 대물렌즈 개구수(NA)의 세제곱에 비례하므로 NA가 큰 렌즈의 수차 보정이 우선순위가 된다. 그런데 BD에 사용되는 대물렌즈의 NA가 가장 크므로 BD전용 대물렌즈를 기준으로 코마수차를 보정하게 되는데, 이와 같은 경우 같은 렌즈프레임에 장착된 DVD/CD공용 대물렌즈에 대해서는 수차 보정이 이루어지지 않아 DVD에 저장된 정보를 읽는데 있어 정확도 가 떨어져 장치의 전체적인 성능이 저하되는 문제점이 있다. 특히 CD의 경우에는 대물렌즈의 개구수가 작아 큰 문제가 없으나, DVD의 경우에는 대물렌즈의 개구수가 상대적으로 커 코마수차로 인한 성능 저하를 무시할 수 없으므로 이에 대한 보정이 필요하다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 나란히 설치된 두 개의 대물렌즈가 기울어질 때 나타나는 광 수차 문제를 해결함에 있어서 대물렌즈의 틸트를 최적화하여 조정할 수 있도록 함으로써 성능의 안정화를 도모하는 광픽업 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업 장치는 서로 다른 파장의 광을 출사하는 적어도 세 개의 광원과, 상기 광원들로부터 입사되는 광을 집속하여 광디스크에 스팟을 형성하는 두 개의 대물렌즈와, 상기 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 광디스크의 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기를 구비하는 광픽업 장치에 있어서, 상기 두 개의 대물렌즈 중 하나는 상기 광디스크 중에서 기록밀도가 상대적으로 높은 제1광디스크와 제2광디스크에 대해 공통으로 사용되는 호환대물렌즈인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1광디스크는 청자색 파장영역의 광을 사용하는 고밀도 기록매체이고, 상기 제2광디스크는 DVD인 것을 특징으로 하며, 상기 고밀도 기록매체는 BD 또는 AOD인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광픽업 장치의 광학계을 나타낸 구성도이다.

본 발명은 기록밀도가 다른 광디스크의 호환을 위해 두 개의 광학계를 포함하나 대물렌즈의 틸트에 따른 수차 보정을 효율적으로 시행하기 위하여 이용되는 대물렌즈의 개구수가 상대적으로 큰 두 개의 기록매체가 하나의 광학계를 공유하도록 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 광픽업 장치는 서로 다른 파장을 생성 출사하는 세 개의 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 집속하여 광디스크에 광스팟을 형성하는 두 개의 대물렌즈와, 광디스크에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기를 포함한다.

상기 광원은 데이터의 기록밀도가 상대적으로 낮은 CD에 적합한 근적외선 파장영역의 레이저를 생성, 출사하는 제1광원(미도시)과 CD보다 기록밀도가 높은 DVD와 고밀도 기록매체에 각각 적합한 적외선 파장영역과 청자색 파장영역의 레이저를 생성, 출사하는 제2광원(20) 및 제3광원(30)으로 이루어진다. 여기서 미도시된 제1광원은 아래에서 설명할 제1광검출기(미도시)와 함께 일체화되어 형성된 제1광유니트(10) 내에 마련되어 있다. 제1광유니트(10) 내에는 이외에도 트랙킹 신호 검출을 위한 3-Beam 형성소자(GT)와 디스크에서 되돌아온 광을 제1광검출기(미도시)로 회절시키는 홀로그램소자(HOE)가 장착되어 있다.

이하에서는 고밀도 기록매체로서 BD를 이용하는 경우에 대해 설명한다.

상기 대물렌즈는 포커스 및 트랙오차를 보정하기 위해 액츄에이터(미도시)에 장착되고, 상기 광원들로부터 입사되는 광을 집속하여 광디스크에 스팟을 형성한다. 본 발명에서는 서로 다른 기록밀도를 가지는 기록매체에 대해 호환이 가능하도록 두 개의 대물렌즈(40, 50)를 사용하되, 상기 두 개의 대물렌즈 중 하나는 상기 광디스크 중에서 기록밀도가 가장 높은 제1광디스크와 그 다음으로 기록밀도가 높 은 제2광디스크에 대해 호환이 가능한 호환대물렌즈를 사용한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 기록밀도가 가장 낮아 이용되는 대물렌즈의 개구수가 상대적으로 작은 CD에 대해서는 CD전용 대물렌즈(40)를 이용하고, 기록밀도가 가장 높은 BD와 그 다음으로 높은 DVD에 대해서는 개구수의 호환이 가능한 하나의 BD/DVD호환 대물렌즈(50)를 이용한다. 이와 같이 상대적으로 기록밀도가 높은 두 개의 기록매체에 대하여 호환이 가능한 하나의 호환대물렌즈를 이용하면, 대물렌즈의 틸트에 의한 코마수차를 보정할 때 BD에 이용되는 대물렌즈의 개구수가 가장 큰 것을 고려하여 BD를 기준으로 틸트보정을 하더라도 BD와 DVD에 이용되는 대물렌즈가 하나의 호환대물렌즈로 구성되어 있으므로 DVD에 대해서도 틸트보정이 되므로 DVD을 재생할 때 장치의 성능이 저하되지 않는다. 이 때 CD전용 대물렌즈(40)에 대해서는 보정이 이루어지지 않지만, CD의 경우에는 데이터의 기록밀도가 낮고, 대물렌즈의 개구수가 작아 기울기의 허용범위가 상대적으로 크므로 크게 문제되지 않는다.

상기 광검출기는 CD에서 반사되어 되돌아오는 광을 수광하여 광학적 신호를 전기적 신호로 변환, 검출하는 제1광검출기(미도시)와 DVD 또는 BD에서 반사되어 되돌아오는 광을 수광하여 검출하는 제2광검출기(60)를 포함한다.

CD광학계는 제1광유니트(10) 및 CD전용 대물렌즈(40) 이외에 상기 제1광유니트와 CD전용 대물렌즈(40) 사이에 제1시준렌즈(11)를 구비할 수 있다. 시준렌즈(Collimated Lens, CL)는 광원에서 출사되는 발산광을 평행광으로 바꾸어주는 역할 을 한다. 또한 제1광유니트(10)와 CD전용 대물렌즈(40)의 사이에는 제1미러(12)가 구비되어 제1광유니트(10)에 출사되는 광의 경로를 대물렌즈 쪽으로 바꾸어 주고 대물렌즈에서 반사되는 광의 경로를 제1광유니트(10) 쪽으로 바꾸어 준다. 따라서 제1광유니트(10)에서 출사된 발산광은 제1시준렌즈(11)를 통과하며 평행광으로 변환되고 제1미러(12)에서 반사되어 CD전용 대물렌즈(40)를 통해 CD(13)에 광스팟을 형성하게 된다. 또한 CD(13)에서 반사된 광은 같은 경로를 거쳐 되돌아와서 제1광유니트(10) 내에 장착되어 있는 홀로그램소자를 통과하여 제1광검출기(미도시)에서 검출되게 된다.

BD/DVD광학계는 제2광원(20), 제3광원(30), 제2광검출기(60) 및 BD/DVD호환 대물렌즈(50) 이외에도 회절격자(21, 31), 제2시준렌즈(23), 제2미러(25), 제1빔스프리터(22), 제2빔스프리터(32), 수광렌즈(26)와 구면수차 보정소자(24)를 포함한다. 회절격자(21, 31)는 유리 등의 광학재료 표면에 일정간격의 작은 슬릿이 형성되어 있는 부재로서, 제2광원(20) 또는 제3광원(30)에서 출사되는 광을 회절시켜 트랙킹 신호 검출을 위한 3-Beam을 형성할 수 있도록 제2광원(20) 및 제3광원(30) 전방에 위치한다. 수광렌즈는(26)는 BD 또는 DVD에서 입사되는 광의 질을 향상하고 제2광검출기(60)에 맺히는 스팟의 크기를 크게 함으로써 신뢰성을 확보하기 위해 제2광검출기(60) 전방에 마련된다.

상기 제1빔스프리터(22)는 상기 제2광원(20)과 BD/DVD호환 대물렌즈(50) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제2광원(20)에서 출사된 광을 반사시켜 상기 BD/DVD호환 대물렌즈(50) 쪽으로 향하도록 하는 한편, DVD(27)에서 반사되어 돌아 오는 광을 투과하여 상기 제2광검출기(60) 쪽으로 향하도록 한다. 또한 상기 제2빔스프리터(32)는 큐빅형을 채용한 경우로서, 상기 제3광원(30)과 BD/DVD호환 대물렌즈(50) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제3광원(30)에서 출사된 광 중 일부를 반사시켜 상기 BD/DVD호환 대물렌즈(30) 쪽으로 향하도록 하는 한편, BD(33)에서 반사되어 되돌아오는 광을 투과하여 상기 제2광검출기(60) 쪽으로 향하도록 한다.

따라서 상기 제2광원(20)에서 출사되는 광은 회절격자(21)를 통과해서 제1빔스프리터(22)에서 반사되고 제2빔스프리터(32), 제2시준렌즈(23), 구면수차 보정소자(24)를 지나 제2미러(25)에서 반사된 후 BD/DVD호환 대물렌즈(50)에 의해 DVD(27)에 스팟을 형성하게 된다. 또한 DVD(27)에서 반사된 광은 위와 같은 경로를 거쳐 되돌아와서 제1빔스프리터(22), 수광렌즈(26)를 거쳐 제2광검출기(60)에서 검출된다.

한편, 상기 제3광원(30)에서 출사되는 광은 회절격자(31)를 통과해서 제2빔스프리터(32)를 통과한 후 DVD의 경우와 마찬가지로 제2시준렌즈(23), 구면수차 보정소자(24), 제2미러(25)를 지나 BD/DVD호환 대물렌즈(50)에 의해 BD(33)에 스팟을 형성하게 되며, BD(33)에서 반사되는 광은 같은 경로를 되돌아와서 제2빔스리터(32), 제1빔스리터(22) 및 수광렌즈(26)를 통과한 후 제2광검출기(60)에서 검출된다.

도 2에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 제2광원(미도시)과 제2광검출기(미도시)가 하나의 제2광유니트(20a)내에 장착된 경우로서, 이 점을 제외하고는 제1실 시예의 경우와 유사하다. 다만 제1실시예에서는 제2광검출기(60)가 제2광원(20) 및 제3광원(30)에서 출사되어 광디스크에서 반사된 후 돌아오는 광을 검출하였으나, 본 실시예에서는 제2광원(미도시)에서 출사되는 광은 제2광유니트(20a) 내에 마련된 제2광검출기에서 검출되고 제3광원(30)에서 출사되는 광은 별도로 마련된 제3광검출기(60a)에서 검출된다는 점이 다르다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 복수의 대물렌즈가 나란히 장착될 경우 대물렌즈의 틸트로 인한 광 수차를 최적화하여 조정할 수 있도록 함으로써 성능의 안정화를 도모하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 나란히 배치된 대물렌즈의 기울기를 서로 다르게 제어하기 위한 별도의 장치 없이도 큰 무리 없이 대물렌즈의 틸트를 최적화하여 조정할 수 있으므로 조립구조를 단순화할 수 있어 양산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 서로 다른 파장의 광을 출사하는 적어도 세 개의 광원과, 상기 광원들로부터 입사되는 광을 집속하여 광디스크에 스팟을 형성하는 두 개의 대물렌즈와, 상기 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 광디스크의 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기를 구비하는 광픽업 장치에 있어서, 상기 두 개의 대물렌즈 중 하나는 상기 광디스크 중에서 기록밀도가 상대적으로 높은 제1광디스크와 제2광디스크에 대해 공통으로 사용되는 호환대물렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1광디스크는 청자색 파장영역의 광을 사용하는 고밀도 기록매체이고, 상기 제2기록매체는 DVD인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 고밀도 기록매체는 BD 또는 AOD인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광원 중 적어도 하나는 광검출기와 함께 광유니트 내에 일체로 마련되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.

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