KR100604794B1 - 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

두께가 다른 미디어에 대해 호환성을 가지는 광픽업장치에 관해 개시된다.
광픽업장치는: 제1 광축 상에 배치되는 대물렌즈와; 상기 제1 광축과 제1광축을 교차하는 제2광축상에 배치되는 것으로 제1광축과 제2광축에 대해 소정각도 경사지게 배치되는 폴딩 미러와; 상기 폴딩미러에 일정간격을 두고 상기 제2광축상에 배치되는 콜리메이팅 렌즈와; 상기 콜리메이팅 렌즈와 일정 간격을 두고 상기 제2광축상에 소정각도 경사지게 배치되는 것으로 소정 대역의 파장을 반사하고 다른 대역의 광은 통과시키는 판상 광분할기와; 상기 광분할기를 통과한 광의 진행경로 상에 마련되는 수차보정부재와; 상기 수차보정부재를 통과한 광을 수광하는 제1송수광부와; 상기 광분할기에서 반사한 광을 수광하는 제2송수광부를; 구비한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 부품수의 절감으로 광픽업장치를 소형화할 수 있고, 제작이 용이하고 제작단가가 낮으면서도 광학적 신뢰성이 높은 광픽업장치를 얻을 수 있다. 특히, 종래의 QBS 대신에 평판형 광분할기를 사용함으로서, 접착 본드의 경시변화에 따른 신뢰성의 저하가 억제된다.

Description

광픽업장치{Optical pickup device}
도 1은 종래 CD/DVD 호환형 광픽업장치의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 광픽업장치에 따른 제1실시예의 개략적 구성을 보인 사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 본 발명의 광픽업장치에 따른 제1실시예에서 CD 에 대한 광학적 구조를 설명하기 위한 저면도이다.
도 3b는 도 2에 도시된 본 발명의 광픽업장치에 따른 제1실시예에서 CD 에 대한 광학적 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4a는 도 2에 도시된 본 발명의 광픽업장치에 따른 제1실시예에서 DVD 에 대한 광학적 구조를 설명하기 위한 저면도이다.
도 4b는 도 2에 도시된 본 발명의 광픽업장치에 따른 제1실시예에서 DVD 에 대한 광학적 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 광픽업장치에 따른 제2실시예에서 CD에 대한 광학적 구조를 설명하기 위한 저면도이다.
도 5b는 본 발명의 광픽업장치에 따른 제2실시예에서 CD에 대한 광학적 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
본 발명은 광픽업장치에서 파장이 상이한 2개 이상의 복수개의 광원으로 구성되어 CD/DVD와 같이 두께와 기록밀도가 다른 디스크를 모두 사용하기 위해 디스크의 종류에 따라 적합한 광원을 사용할 수 있도록 구성한 광픽업 장치에 관한 것이다.
도 1은 두개의 광원을 가지는 종래 CD/DVD 호환형 광픽업장치의 개략적 구성을 보인다.
도 1을 참조하면, 제1광원(11)과 제2광원(12)으로 부터의 광이 대물렌즈(1)를 통해 광미디어(CD, DVD)에 입사되도록 되어 있다. 대물렌즈(1)의 후방에는 콜리메이팅 렌즈(2)와 폴딩미러(3)가 순차적으로 배치되어 있다. 상기 폴딩미러(3)는 상기 광원(11, 12)으로 부터 출사되어 QBS(Qubic Beam Splitter, 4)를 경유한 광을 상기 광미디어(CD, DVD)쪽으로 반사시키고, 그리고 광미디어(CD, DVD)에서 반사된 광을 상기 QBS(4)측으로 반사시킨다. 상기 제1광원(11)은, 장파장 예를 들어 780nm 파장대역의 광을 발생하며, 제2광원(12)은 단파장 예를 들어 650nm 파장대역을 광을 발생한다. 상기 제1광원(11)과 QBS(4)의 사이에는 그레이팅(grating, 5)이 마련되어 있다. 상기 제2광원(12)의 전방에는 제2광원(12)으로 부터의 광을 상기 QBS(4)로 반사시키고, 그리고 상기 미디어(CD, DVD)로 부터 반사되어 상기 QBS(4)를 통과한 광은 센서렌즈(7)쪽으로 통과시키는 PBS(Plate Beam Splitter, 6)가 위치한다. 센서렌즈(7)의 후방에는 상기 미디어(CD, DVD)로 부터 반사된 광을 수광하는 포토디텍터(8)가 위치해 있다.
이상과 같은 종래 광픽업장치는 CD와 DVD 재생 및 기록을 위한 별도의 광원을 가지고, 그리고 포토디텍터(8)는 같이 공유하도록 되어 있다. 이러한 종래 광픽업장치의 단점의 하나는 상당한 체적을 가지며, 두개의 직각프리즘이 하나로 결합된 QBS(4)와 그리고 별도의 PBS(6)를 가진다는 점이다. 이러한 두개의 소자에 의하면, 대물렌즈(1)로 부터 포토디텍터(8)까지의 광학적 거리가 상당히 길어 지고, 따라서 광픽업장치 전체의 크기가 커짐으로써, 소형화 및 박형화가 어렵게 된다. 또한 상기한 바와 같이 QBS(4)가 별도의 코팅처리된 두개의 직각프리즘이 하나로 접합된 구조이기 때문에 제작이 어렵고, 특히 접합계면에서의 경시변화가 심해 장시간 사용 시 신뢰성 확보가 어렵다는 결점도 가진다. 특히, QBS(4)의 광학적 특성이 각 직각프리즘에 형성된 코팅의 각도에 크게 의존하고 있어서는 이를 제어하기가 어렵다는 결점도 가진다.
본 발명의 제1의 목적은 소형화 및 박형화 용이한 광픽업장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은 제작이 용이하고 광학적 신뢰성이 높은 광픽업장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은 제작단가를 낮출 수 있는 광픽업장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
제1 광축 상에 배치되는 대물렌즈와;
상기 제1 광축과 제1광축을 교차하는 제2광축상에 배치되는 것으로 제1광축과 제2광축에 대해 소정각도 경사지게 배치되는 폴딩 미러와;
상기 폴딩미러에 일정간격을 두고 상기 제2광축상에 배치되는 콜리메이팅 렌즈와;
상기 콜리메이팅 렌즈와 일정 간격을 두고 상기 제2광축상에 소정각도 경사지게 배치되는 것으로 소정 대역의 파장을 반사하고 다른 대역의 광은 통과시키는 판상 광분할기와;
상기 광분할기를 통과한 광의 진행경로 상에 마련되는 수차보정부재와;
상기 수차보정부재를 통과한 광을 수광하는 제1송수광부와;
상기 광분할기에서 반사한 광을 수광하는 제2송수광부를; 구비하는 광픽업장치가 제공된다.
상기 본 발명의 광픽업장치에 있어서, 상기 수차보정부재는 판형 또는 볼록렌즈형 중의 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 판형의 수차보정부재는 상기 광분할기와는 다른 방향으로 경사지게 배치되는 것이 바람직하며, 상기 제1송수광부의 광원은 780nm 대역의 광을 발생하며, 상기 제2송수광부의 광원은 650nm 대역의 광을 발생하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
또한 상기 볼록렌즈형 수차보정부재는 제1방향과 제1방향에 수직인 제2방향으로 서로 다른 굴절율을 가지도록 하는 것이 바람직하며, 나아가서는 상기 볼록렌즈형 수차보정부재는 제1방향과 제1방향에 수직인 제2방향으로 서로 다른 곡률을 가지거나, 적어도 어느 한 면이 실린더형인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 광픽업장치에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
실시예 1
도 2를 참조하면, 제1광축(101)과 제2광축(102)이 교차하며, 바람직하게는 직교한다. 상기 제1광축상에 대물렌즈(100)가 위치하고, 제1광축과 제2광축(102)의 교차점에 폴딩미러(110)가 위치한다. 상기 제1광축(101)과 제2광축(102)은 상기 폴딩미러(110)로 입사하는 광 및 반사하는 광의 진행 경로이다. 상기 제1광축(101)과 제2광축(102)이 상호 직교할 경우, 이들 광축(101, 102)들은 상기 폴딩미러(110)의 평면에 대해 각각 45도 경사를 유지한다.
상기 제2광축상에는 콜리메이팅 렌즈(120) 및 광 분할기(130)가 배치된다.
상기 광분할기(130)는 소정 대역의 광은 통과시킨다. 광분할기(130)를 통과하는 제3광축(103) 상에 수차보정판(140)이 소정각도 경사지게 배치되고, 그 후방에 제1송수광부(150)가 배치된다. 한편, 상기 광분할기(130)에 대한 반사방향인 제4광축(104)상에 제2송수광부(151)가 배치된다.
위의 구조에서 제1, 제2송수광부(150, 151)는 회절소자 및 소정대역의 파장의 광을 발생하는 광원과 입사된 광을 전기적 신호로 변환하는 포토디텍터등을 갖춘다.
상기 제1송수광부(150)의 광원은 장파장 예를 들어 780nm 대역의 레이저광을 발생하며, 그리고 제2송수광부(151)의 광원은 단파장 예를 들어 650nm 대역의 레이저광을 발생한다. 따라서, 이러한 송수광부(150, 151) 들의 광원에 상응하여, 상기 광분할기(130)는 제1송수광부(150)로 부터 발생된 광은 통과시키며, 상기 제2송수광부(151)로 부터 발생된 광은 반사시킨다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 제1송수광부(150)로 부터 출사된 광은 수차보상부재(140), 광분할기(130), 콜리메이팅 렌즈(120) 및 대물렌즈(100)를 통과하여 미디어, 에를 들어 CD의 표면에 초점을 맺은 후 반사되어 동일 경로를 통해 다시 제1송수광부(150)로 진행하고, 제1송수광부(150)의 회절소자에 의해 포토디텍터에 도달하게 된다.
도 4a와 도 4b를 참조하면, 제2송수광부(151)로 부터 출사된 광은 상기 광분할기(130)에서 반사되어 콜리메이팅 렌즈(120) 및 대물렌즈(100)를 통과하여 미디어, 예를 들어 DVD에 초점을 맺은 후 반사되어 동일경로를 통해 다시 제2송수광부(151)로 진행하고, 역시 제2송수광부(151)의 회절소자에 의해 포토디텍터에 도달하게 된다.
상기 수차보상부재(140)는 CD 에 대한 정보 기록 또는 재생 시, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, y-z 평면에 대해 기울어져 있는 광분할기(130)에 의한 수차 발생을 보상한다. 광분할기(130)에 의한 발생되는 수차는 비점수차와 코마수차 등으로서, 광분할기의 굴절률, NA, 파장, 경사각도 및 두께의 함수이다. 이러한 수차를 보정하는 수차보상부재(140)로는 적절한 굴절률과 두께를 가지는 판상 부재를 적용할 수 있는데, 이 판상부재는 x-z 평면에 대해 소정 각도 기울져 있게 된다.
본 실시예 1의 광학적 특성을 다음과 같이 설정될 수 있다.
제1송수광부(150)의 광원의 파장(λ1)은 780nm이고, 수차보정부재(140)에 의한 보정 전후의 수차는 0.017λ1rms(root mean square), 0.005 λ1rms로서 수차 보정효과가 있음을 알수 있다. 제2송수광부(151)의 광원의 파장(λ2) 전술한 바와 같이 650nm 이며, 수차는 0.002λ2rms이다.
제2송수광부(151)의 광원에 대한 대물렌즈(100)의 초점거리(fo) 및 개구수(NA)는 2.33mm 및 0.6, 콜리메이팅 렌즈(120)의 초점거리(fc)와 개구수는 14.192mm 및 0.0985이다. 그리고, 제1송수광부(150)의 광원에 대한 대물렌즈(100)의 초점거리(fo) 및 개구수(NA)는 2.345mm 및 0.45, 콜리메이팅 렌즈(120)의 초점거리(fc)와 개구수는 14.286mm 및 0.0739이다.
그리고, 광결합기(130)는 1.5mm의 두께와 1.52의 굴절율을 가지며, y-z 평면에 대해 20도 경사지게 배치되었다. 한편, 상기 수차보정부재(140)은 x-z 평면에 대해 13.5도 기울어져 있고, 1.5mm의 두께와 1.52의 굴절율을 가진다.
실시예 2
한편, 상기 수차보정부재는 광효율 증대를 위하여 비대칭성 곡률을 가지는 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같은 수차보정렌즈(141)에 의해 제공될 수 있다. 이 경우에 있어서는, 상기 수차보정렌즈(141)는 x, y 방향으로 굴절력이 상이한 특성 을 가지도록 한다. 이와같이 x, y방향으로 굴절력이 상이한 특성을 가지게 하기 위해서는 적어도 한 면이 실린더 형상을 가지게 하거나, 양면 또는 적어도 한 면이 x, y 방향으로 곡률반경이 다른 형성을 가지게 할 수 있다.
이상과 같은 실시예 1, 2의 광학적 특성은 다음과 같이 정의함으로써, CD 와 DVD 에 대한 호환성 부여할 수 있다.
본 실시예 2의 광학적 특성을 다음과 같이 설정될 수 있다.
제2송수광부(151)의 광원의 파장(λ2) 및 수차는 전술한 바와 같이 650nm 및 0.002 λ2 rms, 그리고 제1송수광부(150)의 광원의 파장(λ1)은 전술한 바와 같이 780nm 이며, 보정전 수차 및 보정 후 수차는 각각 0.021λ1rms 및 0.006 λ1 rms로서, 수차 보정용 렌즈의 보정효과가 있음을 알수 있다.
제2송수광부(151)의 광원에 대한 대물렌즈(100)의 초점거리(fo) 및 개구수(NA)는 2.33mm 및 0.6, 콜리메이팅 렌즈(120)의 초점거리(fc)와 개구수는 14.192mm 및 0.0985이다. 그리고, 제1송수광부(151)의 광원에 대한 대물렌즈(100)의 초점거리(fo) 및 개구수(NA)는 2.345mm 및 0.5, 콜리메이팅 렌즈(120)의 초점거리(fc)와 개구수는 14.286mm 및 0.0739이다.
그리고, 광결합기(130)는 1.5mm의 두께와 1.52의 굴절율을 가지며, y-z 평면에 대해 20도 경사지게 배치되었다. 한편, 상기 수차보정렌즈(141)은 x 방향의 초점거리가 13.110mm, y방향의 초점거리가 12,950mm, 평균초점거리는 13.3mm이다.
또한, 콜리메이터 렌즈(120)와 수차보정렌즈(141)의 합성 초점거리는 9.114mm 이며, 개구수 0.1286로서, 제1광원의 광이용 효율이 높음을 알수 있다.
상기 실시예 2의 구조는 수차보정렌즈(141)에 의해 광이용효율을 높일 수 있기 때문에 기록용 광픽업장치로서 적합하다.
상기 본 발명의 실시예들에 주어진 광학적 특성은 특정사양에 관계된 것으로서, 설계적으로 변경이 가능하며, 상기 제1,2송수광부의 위치도 상호변경가능하며, 이에 대응하여 다른 요소의 재배치도 가능하다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 부품수의 절감으로 광픽업장치를 소형화 및 박형화할 수 있고, 제작이 용이하고 제작단가가 낮으면서도 광학적 신뢰성이 높은 광픽업장치를 얻을 수 있다. 특히, 종래의 QBS 대신에 평판형 광분할기를 사용함으로서, 접착 본드의 경시변화에 따른 신뢰성의 저하가 억제된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제1 광축 상에 배치되는 대물렌즈와;
    상기 제1 광축과 제1광축을 교차하는 제2광축상에 배치되는 것으로 제1광축과 제2광축에 대해 소정각도 경사지게 배치되는 폴딩 미러와;
    상기 폴딩미러에 일정간격을 두고 상기 제2광축상에 배치되는 콜리메이팅 렌즈와;
    상기 콜리메이팅 렌즈와 일정 간격을 두고 상기 제2광축상에 소정각도 경사지게 배치되는 것으로 소정 대역의 파장을 반사하고 다른 대역의 광은 통과시키는 판상 광분할기와;
    상기 광분할기를 통과한 광의 진행경로 상에 마련되는 판형의 수차보정부재와;
    상기 수차보정부재를 통과한 광을 수광하는 제1송수광부와;
    상기 광분할기에서 반사한 광을 수광하는 제2송수광부를; 구비하며,
    상기 판형의 수차보정부재는 상기 광분할기와는 다른 방향으로 경사지게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  4. 삭제
  5. 제1 광축 상에 배치되는 대물렌즈와;
    상기 제1 광축과 제1광축을 교차하는 제2광축상에 배치되는 것으로 제1광축과 제2광축에 대해 소정각도 경사지게 배치되는 폴딩 미러와;
    상기 폴딩미러에 일정간격을 두고 상기 제2광축상에 배치되는 콜리메이팅 렌즈와;
    상기 콜리메이팅 렌즈와 일정 간격을 두고 상기 제2광축상에 소정각도 경사지게 배치되는 것으로 소정 대역의 파장을 반사하고 다른 대역의 광은 통과시키는 판상 광분할기와;
    상기 광분할기를 통과한 광의 진행경로 상에 마련되는 수차보정부재와;
    상기 수차보정부재를 통과한 광을 수광하는 제1송수광부와;
    상기 광분할기에서 반사한 광을 수광하는 제2송수광부를; 구비하며,
    상기 수차보정부재는 볼록렌즈형인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 볼록렌즈형 수차보정부재는 제1방향과 제1방향에 수직인 제2방향으로 서로 다른 굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 볼록렌즈형 수차보정부재는 제1방향과 제1방향에 수직인 제2방향으로 서로 다른 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 볼록렌즈형 수차보정부재는 적어도 어느 한 면이 실린더형인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  9. 제5항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1송수광부의 광원은 780 nm 대역의 광을 발생하며, 상기 제2송수광부의 광원은 650 nm 대역의 광을 발생하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1송수광부의 광원은 780nm 대역의 광을 발생하며, 상기 제2송수광부의 광원은 650nm 대역의 광을 발생하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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