KR100606689B1 - 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비점수차를 보정하도록 구성된 비점수차 보정기능을 갖는 광픽업장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치는 대물렌즈와 시준렌즈의 사이에 위치하여 레이저 다이오드의 비점수차와 반대방향의 비점수차를 갖는 비점수차 상쇄수단을 구비한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치는 비점수차를 최소화하여 광픽업의 성능을 향상시킴과 아울러, 제조비용을 저감시키게 된다.

Description

비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치 {Apparatus of Optical Pick-Up with Astigmatism Correcting Function}
도 1은 레이저 다이오드에 의한 비점수차 발생원리를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 도 1의 단면별 특성을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 평판에 입사되는 광빔의 비점수차량을 산출하기 위해 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 비점수차 보정원리를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치를 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 레이저 다이오드 칩 12 : 레이저 다이오드
14 : 프리즘 16 : 시준렌즈
18 : 빔정형프리즘 20 : 대물렌즈
22 : 디스크 24 : 센서렌즈
26 : 광검출기 28 : 평판 빔스프리터
30 : 웨지프리즘
본 발명은 광디스크를 광학적으로 액세스하는 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 비점수차를 보정하도록 구성된 비점수차 보정기능을 갖는 광픽업장치에 관한 것이다.
최근의 고밀도 기록용 미디어로 각광받고 있는 디지털 다기능 디스크(Digital Video Disc; 이하 "DVD"라 한다)와 디지털 다기능 디스크램(DVD- Random Access Memory; 이하 "DVD-RAM" 이라 한다) 등의 디스크 드라이브 장치의 핵심부품 중 하나는 단파장을 갖고 고출력을 발생할수 있는 레이저 다이오드(Laser Diode ; 이하 "LD"라 한다)이다. 이러한, LD는 구조적인 특성에 기인하여 광빔의 종축에 대한 발광점(Lt)과 횡축에 대한 발광점(Ls)간의 거리차가 존재하여 비점수차(Astigmatism)가 발생되어 진다. 또한, 비점수차는 광픽업에 사용되는 광학소자들의 제작 및 조립오차에 의해서도 발생하게 된다. 이러한 비점수차는 광디스크상의 빔스폿 특성을 열화시키므로 정보의 기록/재생 성능이 현저하게 저하되어 진다. 이에 대하여 도 1 내지 도 2b를 결부하여 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, LD의 비점수차 발생원리가 도시되어 있다. 비점수차는 LD의 칩 구조에 의해서 결정되며 접합면에 평행방향과 수직방향에 대한 광파면의 초점위치가 어긋나서 발생하게 된다. 도 2를 결부하여 이에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 접합면에 수직인 방향의 발광점(Lt)은 공진기단면과 동일한 위치가 된다. 반면에 접합면과 평행한 방향의 발광점은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 공진기단면의 전단에 위치하게 된다. 이는 LD 칩(10)의 Al 농도가 높고 굴절률이 낮은 GayAl1-yAs층에서 좁아져 있기 때문에 접합면과 평행한 방향은 경계가 없어지는 것에 기인한다. 통상 이득 도파형 LD는 수십㎛, 굴절률 도파형 LD는 수㎛의 비점수차가 발생한다. 이에 따라, LD에서는 접합면에 수직한 방향의 발광점(Lt)과 수평한 방향의 발광점(Ls)의 위치가 달라지게 되어 비점수차가 발생하게 된다. 한편, 광픽업장치에 사용되는 광학소자들의 제작 및 조립오차에 의해서도 비점수차가 발생하게 된다.
상기와 같은 비점수차로 인해 디스크상의 빔스폿 특성이 열화되어 정보의 기록 및 재생특성이 저하되는 문제점이 도출되고 있다. 이로인해, 비점수차의 영향을 최소화 할 수 있는 새로운 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 비점수차를 보정하도록 구성된 비점수차 보정기능 을 갖는 광픽업장치를 제공 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치는 대물렌즈와 시준렌즈의 사이에 위치하여 레이저 다이오드의 비점수차와 반대방향의 비점수차를 갖는 비점수차 상쇄수단을 구비한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 비점수차 보정 원리를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 무수차의 수렴빔(또는 발산빔)이 평판에 경사져서 입사되는 경우, 비점수차가 발생하게 되는데 그 량은 수학식 1에 나타나 있다.
Figure 111999000999074-pat00001
여기에서 Ls는 횡축에 대한 발광점, Lt는 종축에 대한 발광점, t는 평판의 두께, N은 평판의 굴절률, Up는 주빔의 입사각을 의미한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 무수차의 수렴빔(또는 발산빔)이 입사되는 경우 프리즘(14)에서는 비점수차가 발생하게 된다. 이때, 도 3 및 도 4에서 발생한 비점수차는 레이저 다이오드 칩에서 발생하는 비점수차와 서로 반대의 방향을 가지게 되는 것을 알수 있다. 이에 따라, 비점수차의 방향을 서로 상쇄시키도록 LD(12)와 평판 또는 LD(12)와 프리즘(14)의 결합에 의해 비점수차의 발생을 최소화 할수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 광빔을 발생하는 LD(12)와, 광빔을 디스크(22)의 한점에 집속하는 대물렌즈(20)와, LD(12)와 대물렌즈(20)의 사이에 위치하여 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(16)와, 시준렌즈(16)와 대물렌즈(20) 사이에 위치하여 시준렌즈(16)로부터의 타원광빔을 원형광빔으로 변환하여 대물렌즈(20)쪽으로 진행시킴과 아울러, 대물렌즈(20)로 입사되는 반사광빔을 광검출기(26)쪽으로 진행시키는 빔정형프리즘(18)과, 디스크(22)에서 반사된 광빔을 전기적인 신호로 변환하는 광검출기(26)와, 빔정형프리즘(18)과 광검출기(26) 사이에 위치하여 반사광빔을 광검출기(26)에 집속하는 센서렌즈(Sensor Lens;24)를 구비한다. LD(12)에서 방사된 광빔은 시준렌즈(16)에 의해 평행빔으로 진행하게 된다. 이때, LD(12)의 비점수차에 기인하여 시준렌즈(16)를 경유한 광빔에도 비점수차가 동반되므로 타원형빔이 된다. 타원형빔은 빔정형 프리즘(Beam Shape Prism;18 이하 "BSP"라 한다)에 의해 원형빔으로 정형화 된다. 이때, BSP(18)에 입사되는 빔이 수렴빔(또는 발산빔)인 경우 도 4에 도시된 바와 같이 비점수차가 발생하게 된다. 이러한, 비점수차를 최소화하기 위해 LD(12)에 의한 비점수차의 방향과 BSP(18)에 의한 비점수차의 방향이 반대가 되도록 BSP(18)을 배치할 경우, LD(12)와 BSP(18)에 의한 비점수차의 방향이 서로 상쇄되어 비점수차의 발생이 최소화되게 된다. 이렇게 수차보정된 빔은 대물렌즈(20)에 입사되어 디스크(22) 상의 한점에 결상된다. 또한, 디스크(22)에서 반사된 빔은 대물렌즈(20)를 경유하여 BSP(18)으로 진행하게 된다. 반사광빔은 BSP(18)에서 반사되어 센서렌즈(24)쪽으로 진행하게 된다. 센서렌즈(24)를 경유한 반사광빔은 광검출기(26)에 집속되어 전기적인 신호로 변환됨으로써 디스크의 정보가 독취되어 진다. 또한, 설계자의 의도에 따라 시준렌즈(16)를 광축방향으로 조정함으로써 광픽업장치의 광학소자들의 제작 및 조립에 의해 발생된 비점수차가 상쇄될 정도로 발산(또는 수렴)시켜 수차를 보정할수 있을 것이다. 이 경우, 아베(Abbe)수의 차이가 큰 두 재질을 이용하여 색수차를 보정하며 수차의 최소화를 위해 색수차를 고려하여 시준렌즈(16)를 조정하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에따른 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 광빔을 발생하는 LD(12)와, 광빔을 디스크(22)의 한점에 집속하는 대물렌즈(20)와, LD(12)와 대물렌즈(20)의 사이에 위치하여 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(16)와, 시준렌즈(16)와 대물렌즈(20) 사이에 위치하여 시준렌즈(16)로부터의 광빔을 대물렌즈(20)쪽으로 진행시킴과 아울러, 대물렌즈(20)로 입사되는 반사광빔을 광검출기(26)쪽으로 반사시키는 편광 빔스프리터(Beam Splitter;28)와, 디스크(22)에서 반사된 광빔을 전기적인 신호로 변환하는 광검출기(26)와, 편광 빔스프리터(28)와 광검출기(26) 사이에 위치하여 반사광빔을 광검출기(26)에 집속하는 센서렌즈(24)를 구비한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 비점수차 보정기능을 갖는 광픽업장치는 도 5의 BSP(18)를 평판 빔스프리터(28)로 대체한 광학계를 사용하게 된다. 이에 대하여 설명하면, 평판 빔스프리터(28)에 입사되는 빔이 수렴빔(또는 발산빔)인 경우 도 3에 도시된 바와 같이 비점수차가 발생하게 된다. 이러한, 비점수차를 최소화하기 위해 LD(12)에 의한 비점수차의 방향과 평판 빔스프리터(28)에 의한 비점수차의 방향이 반대가 되도록 평판 빔스프리터(28)를 배치할 경우, LD(12)와 평판 빔스프리터(28)에 의한 비점수차의 방향이 서로 상쇄되어 비점수차의 발생이 최소화되게 된다. 또한, 설계자의 의도에 따라 시준렌즈(16)를 광축방향으로 조정함으로써 광픽업장치의 광학소자들의 제작 및 조립에 의해 발생된 비점수차가 상쇄될 정도로 발산(또는 수렴)시켜 수차를 보정할수 있을 것이다. 이 경우, 아베(Abbe)수의 차이가 큰 두 재질을 이용하여 색수차를 보정하며 수차의 최소화를 위해 색수차를 고려하여 시준렌즈를 조정하는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 광빔을 발생하는 LD(12)와, 광빔을 디스크(22)의 한점에 집속하는 대물렌즈(20)와, LD(12)와 대물렌즈(20)의 사이에 위치하여 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(16)와, 시준렌즈(16)와 대물렌즈(20) 사이에 위치하여 시준렌즈(16)로부터의 광빔을 대물렌즈(20)쪽으로 반사시킴과 아울러, 대물렌즈(20)로 입사되는 반사광빔을 광검출기(26)쪽으로 진행시키는 웨지프리즘(Wedge Prism;30)과, 디스크(22)에서 반사된 광빔을 전기적인 신호로 변환하는 광검출기(26)와, 웨지프리즘(30)과 광검출기(26) 사이에 위치하여 반사광빔을 광검출기(26)에 집속하는 센서렌즈(24)를 구비한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치는 도 5의 BSP(18)를 웨지프리즘(30)으로 대체한 광학계를 사용하게 된다. 이에 대하여 설명하면, 웨지프리즘(30)에 입사되는 빔이 수렴빔(또는 발산빔)인 경우 도 4에 도시된 바와 같이 비점수차가 발생하게 된다. 이러한, 비점수차를 최소화하기 위해 LD(12)에 의한 비점수차의 방향과 웨지프리즘(30)에 의한 비점수차의 방향이 반대가 되도록 웨지프리즘(30)을 배치할 경우, LD(12)와 웨지프리즘(30)에 의한 비점수차의 방향이 서로 상쇄되어 비점수차의 발생이 최소화되게 된다. 또한, 설계자의 의도에 따라 시준렌즈(16)를 광축방향으로 조정함으로써 광픽업장치의 광학소자들의 제작 및 조립에 의해 발생된 비점수차가 상쇄될 정도로 발산(또는 수렴)시켜 수차를 보정할수 있을 것이다. 이 경우, 아베(Abbe)수의 차이가 큰 두 재질을 이용하여 색수차를 보정하며 수차의 최소화를 위해 색수차를 고려하여 시준렌즈를 조정하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치는 LD의 비점수차와 동일한 크기를 갖음과 아울러 반대의 방향을 갖는 비점수차 상쇄수단을 배치하거나, 광픽업의 광학계에서 발생된 비점수차가 상쇄되도록 시준렌즈를 조정함에 의해 비점수차를 최소화하여 광픽업의 성능을 향상시킴과 아울러, 제조비용을 저감시키게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비점수차 보정용 광픽업장치는 비점수차를 최소화하여 광픽업의 성능을 향상시킴과 아울러, 제조비용을 저감시킬수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 광빔을 발생하는 레이저 다이오드와, 상기 광빔을 디스크 상의 한점에 집속하는 대물렌즈와, 상기 레이저 다이오드와 대물렌즈의 사이에 위치하여 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈를 구비하는 광픽업장치에 있어서,
    상기 시준렌즈는 상기 광픽업장치의 광학계에서 발생된 비점수차가 상쇄되도록 위치가 조정되고, 상기 대물렌즈와 시준렌즈의 사이에 위치하여 상기 레이저 다이오드의 비점수차와 반대방향의 비점수차를 갖는 비점수차 상쇄수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비점수차 상쇄수단이 빔정형프리즘인 것을 특징으로 하는 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비점수차 상쇄수단이 평판 빔스프리터인 것을 특징으로 하는 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비점수차 상쇄수단이 웨지프리즘인 것을 특징으로 하는 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치.
  5. 삭제
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