KR100624851B1 - 광 픽업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 픽업장치에 있어서, 특히 2파장 레이저 다이오드의 방사위치를 고려한 광 검출기의 위치 조정하여, 다른 빔에 대한 조정이 불필요하도록 한 광 픽업장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광 픽업 장치는, 하나의 패키지에 제 1 및 제 2LD칩을 구비하여, 제 1 및 제 2광원을 각각 발생하는 광원모듈과; 상기 발생되는 광빔을 대물렌즈 방향 또는 그 역 경로로 반사 또는 투과시키는 프리즘과; 상기 프리즘으로부터 전달되는 빔을 대물렌즈 방향으로 안내하는 하프미러와; 상기 대물렌즈 방향으로 진행하는 빔을 평행하게 변경하는 콜리메이터 렌즈와; 입사된 광빔들을 디스크에 집광시키는 대물렌즈와; 프리즘으로부터 전달되는 반사광빔을 적어도 4개의 셀을 이용하여 수광하고, 제 1반사광빔에 대한 위치 조정으로 제 2반사광빔의 위치 조정이 가능한 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이파장, 레이저 다이오드, 광 검출기

Description

광 픽업장치{Optical pick-up apparatus}

도 1은 종래 이파장 대응 광픽업장치를 나타낸 구성도.

도 2는 이파장 광원모듈을 나타낸 구성도.

도 3은 종래 광검출기의 위치 조정 과정을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명 실시 예에 따른 이파장 대응 광 픽업장치를 나타낸 구성도.

도 5는 본 발명 실시 예에 따른 광 검출기의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31...광원모듈 31a,31b...LD칩

32...프리즘 33...하프미러

34...콜리메이터렌즈 35...대물렌즈

36...디스크 38...광검출기

38a~38d...셀

본 발명은 광 픽업장치에 있어서, 특히 2파장 레이저 다이오드의 방사위치를 고려한 광 검출기의 위치 조정이 자동으로 수행되도록 함으로써, 다른 빔에 대한 조정이 불필요하도록 한 광 픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광디스크는 상용화된 CD(Compact Disc)에 이어 기록용량이 향상된 DVD(Digital Video Disc)가 개발되어 시판되고 있다. 이러한 광디스크는 고밀도화될수록 기록마크와 트랙피치가 작아지고 있다. 또한, 광디스크는 고밀도화될수록 디스크의 표면으로부터 정보기록 면까지의 거리가 짧아지고 있다. 실제로, DVD 계열의 광디스크는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6 mm인 반면에 CD 계열의 광디스크는 1.2 mm이다. 또한, DVD 계열 광디스크와 CD 계열의 광디스크를 억세스하기 위한 광빔의 파장(λ)과 빔 사이즈(BS) 그리고 대물렌즈의 개구수(NA)는 서로 다르게 된다. 예를 들면, CD 계열의 광디스크를 억세스하기 위한 광픽업 장치에 사용되는 광빔의 파장(λC)과 빔사이즈(BSC)는 각각 780 nm와 1.4 μm 를 갖어야 하고, 대물렌즈의 개구수(NAC)는 0.35∼0.45를 유지하여야 한다. 반면에, DVD 계열의 광디스크를 억세스하기 위한 광픽업 장치에 사용되는 광빔의 파장(λD)과 빔사이즈(BSD)는 각각 635∼650 nm와 0.9 μm 를 가져야 하고, 대물렌즈의 개구수(NAD)는 0.6 을 유지하여야 한다.

도 1은 2파장 LD를 적용한 종래의 광 픽업장치를 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 서로 다른 파장을 발생하는 제 1 및 제 2레이저 다이오드 칩(Laser Diode Chip : 이하 'LD 칩'이라 함)(11a)(11b)을 갖는 광원모듈(11)과, 상기 광원모듈(11)로부터 조사된 광을 반사시키거나 투과시켜 광 경로를 변경하는 프리즘(12)과, 상기 반사된 광을 대물렌즈 방향으로 변경하는 하프미러(13)와, 빔을 평행하게 변화시키는 콜리메이터 렌즈(14)와, 상기 평행 광을 디스크(16)로 집 속시키기 위한 대물렌즈(15)와, 상기 디스크(16)에서 반사되어 돌아오는 광을 수광하여 검출하는 광검출기(18)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 프리즘(12)과 광 검출기(18) 사이에 빔 콤바이너(beam combiner)(17)를 구성하여 광축 조정된 빔을 중심으로 다른 빔이 셀 중앙에 오도록 조정하게 된다.

상기와 같은 2파장 LD를 이용한 광 픽업장치에 대하여 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원모듈(11)은 서로 다른 파장을 발생하는 제1LD칩(11a)과 제2LD 칩(11b)이 하나의 패키지로 탑재되어 구성된다. 상기 제1LD칩(11a)의 광원(1a)은 예를 들어, 650nm 파장의 광을 조사하는 레이저 다이오드이고, 상기 상대적으로 얇은 디스크, 예를 들어 DVD용으로 사용된다. 상기 제2LD칩(11b)의 광원(1b)은 예를 들어, 780nm 파장의 광을 조사하는 CD용 레이저 다이오드이고, 상기 상대적으로 두꺼운 디스크 예를 들어 CD용으로 사용된다. 이들 제1 및 제2 LD칩(11a)(11b)은 대략 (100±2)㎛ 정도 떨어져 배치된다.

그리고, 상기 광원모듈(11)과 상기 빔스프리터(12) 사이의 광 경로상에는 상기 제1 및 제 2광원(1a)(1b)으로부터 조사된 광을 3빔으로 각각 분광시키는 그레이팅을 각각 구비하는 것이 바람직하다.

상기 광원모듈(11)로부터 발생되는 광이 프리즘(12)을 통해서 화된 빔을 만들어지고 편광 방향에 따라 투과 또는 반사하게 된다. 상기 프리즘(12)을 통해 반사된 빔은 하프미러(13)에 의해 대물렌즈 방향으로 광 경로가 변경되고 콜리메이터 렌즈(14)에 의해 평행 빔으로 만들어져, 대물렌즈(15)를 통해서 디스크(16)에 집광된다.

여기서, 대물렌즈(15)에 의해 집광되는 제 1광원은 상대적으로 얇은 디스크에 스폿이 맺히며, 제 2광원은 상대적으로 두꺼운 디스크에 스폿이 맺히게 된다.

그리고, 디스크(16)에 집광된 빔은 대물렌즈(15), 콜리메이터 렌즈(14), 하프미러(14), 프리즘(12)을 통해서 투과되어 빔 콤바이너(17)로 합성된 후 광 검출기(18)에 검출된다. 이러한 광 검출기(18)는 4분할 구조를 갖는 세 개의 셀(18a,18b,18c)로 구성되어 분광된 +1차, 0차, -1차의 반사광빔을 각각 검출하게 된다.

이러한 광 검출기(18)는 상기 디스크에서 반사된 광을 전기적 신호로 변환하여 트래킹 에러 검출 및 포커스 에러 검출을 하게 된다.

이러한 광 픽업 장치는 호환형 광픽업 장치로서, 두께가 다른 디스크에 호환적으로 사용할 수 있다. 다시 말하면, 상기 CD/DVD 디스크 중 한 디스크는 상대적으로 얇은 DVD 디스크이고, 다른 디스크는 상대적으로 두꺼운 CD 디스크 모두에 적용될 수 있다.

여기서, 2파장의 광원을 사용하기 때문에 광 검출기(23)에 맺히는 광 스폿이 모두가 한 점에 맺히지 않고 떨어지게 된다. 이는 2개의 LD칩들(11a,11b) 간의 간격(d)으로 발생된다.

즉, 도 3과 같이 제1 반사 광빔(1a')을 기준으로 광검출기(18)의 셀(18a,18b,18c)에 얼라인(Align)시키면 제2 반사광빔(1b')은 어느 한 쪽으로 치우 쳐서 광 검출기(18) 상에 맺히게 된다. 그러면 제1 반사광빔(1a')에 대응하는 광디스크에 대해서만 서보신호와 재생신호를 검출할 수 있고, 제2반사광빔(1b')에 대응하는 광디스크에 대한 서보신호와 재생신호는 검출될 수 없게 된다.

이로 인해 디스크에서 다시 광검출기(PD)(18)로 돌아왔을 때 맺히는 두 빔의 거리의 차를 보상해주게 되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, PD 플레이트(28)를 이동(X,Y)하여 광 검출기 상에 제 1반사광빔 즉, DVD 스폿(1a')가 맺히도록 조정하게 된다. 이로써, 가운데 0차 빔이 세 개의 셀(18a,18b,18c) 중 가운데에 빔이 맞춰지게 되며 이때 DVD 디 포커스(de-focus) 조정을 수행하게 된다.

그리고, 광검출기의 전단에 위치한 빔 콤바이너를 이동시켜 제 2반사광빔 즉, CD 스폿(1b')이 셀 중앙에 오도록 조정을 하게 된다.

그러나, 기존에는 2파장 LD를 이용하여 DVD 기록용 픽업의 광 검출기(18)의 위치(X,Y)를 조정시 2파장을 생성하기 위한 제조 방식상 두 빔 사이에 단차가 발생된다. 즉, 상기 광원모듈에서 제1광원과 제2광원이 대략(100±2)㎛ 떨어져 있기 때문에 광축이 서로 일치되지 않는다. 따라서, 디스크에서 반사되어 상기 광검출기(18)에 맺히는 두 빔의 거리의 차를 보상해 주기 위해, 광 검출기(18) 앞에 있는 빔 콤바이너(17)를 사용하여 ±1차 빔이 광 검출기 셀 중에 중앙에 오도록 조정을 한다.

이에 따라 두 개의 빔 스폿을 조절하기 위해 빔 콤바이너(17)를 반드시 광 경로상에 구비해야 하기 때문에, 광 픽업 장치의 크기 증가와 부품수의 증가로 인한 제품 가격이 상승하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광 검출기에서 이파장 반사광빔을 수광한 후 하나의 반사광빔을 셀 중앙에 오도록 조정하게 되면, 다른 광빔에 대한 조정이 자동으로 이루어질 수 있도록 한 광 픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.

다른 목적은 광 검출기에 네 개의 4분할된 셀을 구비하고, 중앙의 두 개가 서로 다른 파장의 반사광빔에 대한 0차빔이 수광되며, 다른 인접한 셀들이 ±1차 빔이 오도록 한 광 픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.

다른 목적은 기존의 빔 콤바이더에 의한 CD 위치 조정 과정을 통해 CD 스폿을 셀 중앙에 오도록 조정하는 과정을 제거하기 위한 것으로서, 부품 감소 및 시간 단축이 가능한 광 픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 광 픽업 장치는,

하나의 패키지에 제 1 및 제 2LD칩을 구비하여, 제 1 및 제 2광원을 각각 발생하는 광원모듈과;

상기 발생되는 광빔을 대물렌즈 방향 또는 그 역 경로로 반사 또는 투과시키는 프리즘과;

상기 프리즘으로부터 전달되는 빔을 대물렌즈 방향으로 안내하는 하프미러와;

상기 대물렌즈 방향으로 진행하는 빔을 평행하게 변경하는 콜리메이터 렌즈와;

입사된 광빔들을 디스크에 집광시키는 대물렌즈와;

프리즘으로부터 전달되는 반사광빔을 적어도 4개의 셀을 이용하여 수광하고, 제 1반사광빔에 대한 위치 조정으로 제 2반사광빔의 위치 조정이 가능한 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 광 검출기는 4분할된 4개의 셀을 각각 구성하고, 제 1 내지 제 3셀은 제 1반사광빔의 PD용 사용하고, 제 2내지 제 4셀은 제 2반사광빔의 PD용으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 광 검출기의 제2셀 및 제 3셀의 간격을 제 1LD 칩 및 제2LD 칩 사이의 간격과 동일하게 구성하여, 제 2셀의 중앙에 제 1반사광빔의 0차 빔이 오도록 조정하여, 다른 제 2반사광빔이 제 3셀에 자동으로 조정되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 2파장 대응 광 픽업장치를 나타낸 구성도이며, 도 5는 광 검출기의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 하나의 패키지에 제 1 및 제 2LD칩(31a,31b)을 구비하여, 제 1 및 제 2광원(30a,30b)을 각각 발생하는 광원모듈(31)과; 상기 발생되는 광빔을 대물렌즈 방향 또는 그 역 경로로 반사 또는 투과시키는 프리즘(32)과; 상기 프리즘(32)으로부터 전달되는 빔을 대물렌즈 방향으로 안내하는 하프미러(33)와; 상 기 대물렌즈 방향으로 진행하는 빔을 평행하게 변경하는 콜리메이터 렌즈(34)와; 입사된 광빔들을 디스크(36)에 집광시키는 대물렌즈(35)와; 프리즘(34)으로부터 전달되는 제 1 및 제 2반사광빔을 적어도 4개의 셀을 이용하여 수광하고, 제 1반사광빔에 대한 위치 조정으로 제 2반사광빔의 위치 조정이 가능한 광검출기(38)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광 검출기(38)는 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 4분할된 셀(38a,38b,38c,38d)를 구비하고 제 1내지 제 3셀(38a~38c)은 제 1반사광빔을 수광하고, 제 2 내지 제 4셀(38b~38d)는 제 2반사광빔이 수광되도록 하는 구성이다.

그리고, 제 2 및 제 3셀(38b,38c) 간의 간격은 제 1LD칩 및 제 2LD칩(31a,31b) 사이의 간격과 동일하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4를 참조하면 이파장 광원모듈(31) 내에 실장된 제 1 및 제 2LD 칩(31a,31b) 각각은 서로 다른 종류의 광 디스크에 대응하는 파장의 광빔을 발생하게 된다. 제 1LD칩(31a)은 DVD 계열 광디스크에 대응하는 635~650nm 파장의 제 1광원(30a)을 발생하고 제 2LD칩(31b)은 CD 계열 광디스크에 대응하는 780nm 파장의 제 2광원(30b)을 발생하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 광원모듈과 동일한 구성이다.

상기 광원모듈(31)로부터 출사된 제 1 및 제 2광원(30a,30b)은 프리즘(32)에 의해 편광 방향에 따라 투과 또는 반사되며, 광빔이 하프미러(33)에 의해 대물렌즈 방향으로 광의 경로를 변환되고, 콜리메이터 렌즈(34)는 프리즘(32)과 대물렌 즈(35) 사이에 위치하여 광을 평행하게 만들어주며, 대물렌즈(35)는 입사광을 디스크(37)에 집광시켜 준다.

여기서, 제 1LD칩(31a)에서 출사된 광은 상대적으로 얇은 디스크에 광 스폿이 맺히고, 제 2LD칩(31b)에서 출사된 광은 상대적으로 두꺼운 디스크에 광 스폿이 맺히게 된다.

이와 같이 디스크(37)에 맺히는 광 스폿은 반사되어 역행하여 대물렌즈(35), 콜리메이터 렌즈(34), 하프미러(33), 프리즘(32)을 투과하여 광 검출기(38)에 수광된다. 즉, 기존의 콤 바이너를 제거한 상태로서 이파장 광원의 반사광빔을 검출하게 된다.

이를 위해, 광 검출기(38)는 4분할 구조를 갖는 네 개의 셀(38a,38b,38c,38d)을 구비하고, 빔의 분포에 따라 PD 플레이트(미도시)를 X,Y로 조정하고 이후 DVD 디 포커스 조정을 수행하게 된다. 즉, 네 개의 셀 중에서 두 빔중 하나의 빔만을 이용하여 광 검출기(38)의 위치(X,Y)를 조정하게 되면 다른 빔에 대한 조정이 자동으로 이루어지게 된다.

다시 말하면, 제 1광원의 반사광빔은 광 검출기(38)의 네 개의 셀(38a,38b,38c,38d) 중에서 제 1 내지 제 3셀(38a,38b,38c)에 맺히게 되며, 제 2셀에 0차의 반사광 빔을 맞추고, 나머지 제 1 및 제 3셀에 -1차, +1차의 반사광 빔을 맞추게 된다.

그리고, 제 2광원의 반사광빔은 광검출기(38)의 네 개의 셀(38a,38b,38c,38d) 중에서 제 2내지 제 3셀(38b,38c,38d)에 맺히게 되며, 제 3셀 에 0차의 반사광 빔을 맞추고, 나머지 제 2 및 제 3셀에 -1차, +1차의 반사광 빔을 맞추게 된다.

즉, 제 1반사광빔들은 두 번째의 셀(38b)을 중심으로 인접한 세 개의 셀(28a,28b,28c)에 -1차광, 0차광, +1차광이 맺히고, 제 2반사광빔들은 세 번째의 셀(38c)을 중심으로 인접한 세 개의 셀에(38b,38c,38d) -1차광, 0차광, +1차광이 맺히게 된다.

여기서, 광검출기(38)의 제 2 및 제 3셀(38b,38c)은 제 1반사광빔 및 제 2반사광빔의 0차 빔이 맞추어지게 되므로, 하나의 빔을 조정하면 다른 빔이 자동으로 맞추어지도록 제 2 및 제 3셀(38b,38c)의 간격은 제 1 LD칩(31a) 및 제 2LD칩(31b)의 간격과 동일하게 해 주면 된다.

이에 따라 광 검출기(38)에서는 광검출기 플레이트를 이동시킨 후 특정 반사광빔을 셀 중앙에 오도록 조정한 후 디포커스를 수행하게 되는 과정으로 PD 조정이 완료된다. 이는 기존에 수행한 CD 콤 바이더 조정을 수행하지 않아도 CD 위치 조정이 자동으로 이루어진다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 픽업장치에 의하면, 서로 다른 파장의 광원이 디스크로부터 반사되어 수광될 때, 네 개의 셀을 이용하여 두 빔중 하나의 빔을 조정하면 다른 빔이 자동으로 조정될 수 있도록 함으로써, 기존과 같은 빔 콤바이너를 구비하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한 PD 조정에 따른 시간 단축과 두 번의 조정시에 사용되는 부품을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 서로 다른 파장의 빔을 방출하는 제1레이저 다이오드 및 제2레이저 다이오드가 형성된 광원모듈과; 입사되는 빔을 편광방향에 따라 투과 또는 반사하는 투과 및 반사유닛과;입사되는 빔을 평행하게 하는 콜리메이터 렌즈와; 입사된 빔을 광 디스크에 집광시키는 대물렌즈가 포함되는 광 픽업장치에 있어서,

   상기 광 디스크에서 반사된 빔을 검출하기 위해 4분할된 네개의 셀이 배열된 광 검출기가 포함되어 구성되고,

   상기 광 검출기의 4분할된 네개의 셀 중에서 상기 제1레이저 다이오드에서 방출된 0차 빔이 수광되는 셀과 상기 제2레이저 다이오드에서 방출된 0차 빔이 수광되는 셀의 간격은 상기 제1레이저 다이오드 및 제2레이저 다이오드의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광 검출기는 제1셀, 제2셀, 제3셀, 제4셀이 직선으로 배열되고,

   상기 제1셀, 제2셀, 제3셀은 상기 제1레이저 다이오드에서 방출된 빔을 수광하고, 상기 제2셀, 제3셀, 제4셀은 제2레이저 다이오드에서 방출된 빔을 수광하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
3. 삭제

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