KR100656158B1 - 광픽업장치 - Google Patents

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KR100656158B1
KR100656158B1 KR1020050110666A KR20050110666A KR100656158B1 KR 100656158 B1 KR100656158 B1 KR 100656158B1 KR 1020050110666 A KR1020050110666 A KR 1020050110666A KR 20050110666 A KR20050110666 A KR 20050110666A KR 100656158 B1 KR100656158 B1 KR 100656158B1
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홍정우
김명석
박성수
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삼성전자주식회사
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Abstract

광원과, 광디스크와, 광원으로부터 입사되는 광과 반사되는 광을 분리하는 빔스프리터와, 광디스크에서 반사되는 광을 수광하여 광디스크의 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기를 구비하되, 광원과 빔스프리터 사이의 경로 상에 광원으로부터 입사되는 광 중 필요한 편광성분은 투과시키고 광검출기나 광디스크에서 반사되어 돌아오는 불필요한 편광성분은 차단하기 위한 편광 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치를 제공한다. 광픽업장치의 기록 및 재생품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

광픽업장치{OPTICAL PICK-UP APPARATUS}
도 1은 종래의 광픽업장치에 따른 광학계의 대략적인 구성을 보인 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 광픽업장치를 나타낸 구성도이다.
도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 편광렌즈를 나타낸 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 편광렌즈의 작용을 나타낸 개략도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
11 : 제1광원 31 : 제2광원
12, 32: 제1 및 제2회절격자 13: 제1 빔스프리터
14 : 편광필터 15 : 제2 빔스프리터
16 : 광검출기 17 : 미러
18 : 시준렌즈 19 : 1/4 파장판
20 : 대물렌즈 21 : 광디스크
22 : 원통렌즈 23 : 포토 다이오드
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원과 빔스프리터 사이에 편광필터를 구비하여 기록시의 광원출력을 정교하게 제어하고 재생품질을 향상시키는 광픽업장치에 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. 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. 이러한 광디스크는 저장되는 정보의 양에 따라 서로 다른 파장을 가지는 레이저광과 서로 다른 개구수를 가지는 대물렌즈를 사용한다. 즉, CD는 780nm 파장의 근적외선 광과 개구수가 0.45정도인 대물렌즈를 사용하고, CD에 비해 약 6~8배 정도의 기록용량을 가지는 DVD는 650nm 파장의 적외선 광과 개구수가 0.6정도인 대물렌즈를 사용하며, DVD보다 약 5배의 기록용량을 가지는 BD는 405nm파장의 청자색 레이저광과 개구수가 0.85정도인 대물렌즈를 사용하여 정보를 기록, 재생한다.
광픽업장치는 반도체 레이저를 이용하여 비접촉 방법으로 위와 같은 광디스크에 저장되어 있는 정보를 재생하는 장치를 말한다. 광픽업장치에는 디스크에 기록되어 있는 신호를 재생하거나 디스크에 정보를 기록하기 위하여 일반적으로 레이 저 다이오드(LD), 회절격자, 시준렌즈(CL), 광분할기(BS), 대물렌즈(OL), 광검출기(PD) 등과 같은 광학기기를 포함하는 광학계가 내장되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 광픽업장치의 광학계는 소정 파장의 광을 출사하는 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터 입사되는 광을 집속하여 광디스크(2)의 스폿을 형성하는 대물렌즈(3)와 상기 광디스크(2)에서 반사되어 돌아오는 광을 수광하여 정보신호와 오차신호를 검출하는 광검출기(4)를 포함한다. 상기 광원(1)과 대물렌즈(3) 사이의 광경로 상에는 빔스프리터(5), 시준렌즈(6)가 배치되어 있는데, 상기 빔스프리터(5)는 상기 광원이나 광디스크로부터 입사되는 광을 반사 또는 투과시켜 광의 경로를 변경시키는 역할을 하고, 상기 시준렌즈(6)는 입사되는 발산광을 평행광으로 바꾸어 주는 역할을 한다.
이러한 종래의 광픽업장치에서 상기 광원(1)으로부터 출사된 광은 빔스프리터(5)에서 반사되어 시준렌즈(6), 전반사거울(7) 및 대물렌즈(3)를 거쳐 광디스크(2)에 스팟을 형성한 후, 같은 경로를 거쳐 되돌아와서 상기 빔스프리터(5)를 통과해 광검출기(4)에서 검출되게 된다.
또한 상기 빔스프리터(5)와 광검출기(4) 사이에는 광검출기(4)에서 검출되는 신호의 질을 향상시키는 한편, 광검출기(4)에 맺히는 스폿의 크기를 크게 하여 광픽업장치의 성능을 안정화하기 위한 수광렌즈가 배치되어 있다. 도 1에서는 이러한 수광렌즈로서 양면오목렌즈(8)가 사용된 경우를 나타내었다.
이러한 광픽업장치의 광원에서 출사하는 광의 대부분은 S편광과 소정 비율의 P편광이 섞여 있고 광픽업장치의 광원으로 사용되는 반도체 다이오드의 특성상 온 도의 변화에 따라 편광비가 변화하기 때문에 광원의 출력값을 조절하는데 사용되는 광검출기의 감도가 변화하는 문제점이 있다.
또한, 광원에서 출사된 광이 광디스크에서 반사되면서 광이 빔스프리터에서 반사되어 광원 칩에 재유입되고, 광원 칩에 의해 반사된 광이 다시 광원의 출력값을 조절하는데 사용되는 광검출기로 유입되어 광학적 노이즈로 작용하여 광검출기 감도 및 이에 따라 조절되는 광원의 출력을 변화시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광원과 빔스프리터 사이에 편광필터를 구비하여 광원에서 출사되어 빔스프리터로 진행하는 소정파장의 불필요한 편광성분과, 디스크에서 반사된 광이 다시 광원 쪽으로 진행하면서 CD나 DVD 광원의 칩이나 그밖의 광 경로상의 광부품에 의해 재차 반사된 광이 빔스프리터를 거쳐 광검출기 측으로 유입되는 광의 편광성분을 차단하여 기록시의 광원출력을 정교하게 제어하고 재생품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치는 소정 파장의 광을 출사하는 적어도 하나의 광원과, 상기 광원으로부터 광신호를 받아 정보를 기록 및/또는 재생하는 광디스크와, 상기 광원으로부터 입사되는 광과 반사되는 광을 분리하는 적어도 하나 이상의 빔스프리터와, 상기 광디스크에서 출력 또는 반사되는 광을 수광하여 상기 광디스크의 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출 기를 구비하되, 상기 광원과 상기 빔스프리터 사이의 광경로 상에는 상기 광원으로부터 입사되는 광 중 필요한 편광성분은 투과시키고 상기 광디스크에서 반사된 광이 다시 광원 쪽으로 진행하면서 상기 광원의 칩이나 그 밖의 광 경로상의 광부품에 의해 재차 반사되어 광검출기 측으로 유입되는 불필요한 편광성분의 광은 차단하기 위한 편광 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 편광필터는 광원의 편광 방향 성분은 투과시키고 그와 180˚ 다른 편광 성분의 광은 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 광픽업장치는 큐빅형 빔스프리터인 제1 빔스프리터와, 플레이트형 빔스프리터인 제2 빔스프리터를 구비하되 상기 빔스프리터는 제2 빔스프리터인 것을 특징으로 한다.
또한, 광픽업장치는 DVD용 제1광원과 CD용 제2광원을 모두 구비하되 상기 두 광원 중 필요한 광원만을 선택적으로 상기 광디스크에 입사시키기 위하여 상기 제1 또는 제2광원과 상기 제2빔스프리터의 사이의 광경로 상에 상기 제1 빔스프리터를 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 편광필터는 상기 제1 빔스프리터와 상기 제2빔스프리터 사이의 광경로 상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업장치는 DVD용 광을 출사하는 제1광원(11)과, CD용 광을 출사하는 제2광원(31)과, 이러한 광원들에서 출사된 입사광과 반사광을 분리하는 제 1 및 제2 빔스프리터(13, 15)와, 정보의 기록 또는 재생을 위해 광디스크(21)에 광을 집속시켜 스폿을 형성하는 대물렌즈(20)와, 상기 광디스크(21)로부터 반사되어 온 광을 검출하여 광학적 신호를 전기적 신호로 변환하는 광검출기(16)를 포함한다. 또한, 제1 및 제2 광원(11,31)과 제1 및 제2 빔스프리터(13,15) 사이에서 각각 빔을 분할해 주는 제1 및 제2 빔 분할용 회절격자(grating-12,32)를 가진다.
광원으로는 전술한 바와 같이 반도체 레이저 다이오드(LD)가 사용되며, 제1 및 제2 회절격자(12, 32)는 유리 등의 광학재료 표면에 일정간격의 작은 슬릿이 조각되어 있다. 회절격자에 레이저광을 통과시키면 각 슬릿을 통과하는 광의 파가 상호 간섭하여 중앙의 0차 회절광을 중심으로 1, 2, 3,... 차의 많은 회절광이 발생한다. 회절광은 고차로 갈수록 광의 강도가 감쇠한다.
또한, 상기 광원(11, 31)과 광검출기(16) 사이의 광 경로 상에는 제1 및 제2광원(11, 31)에서 출사된 광을 반사시켜 대물렌즈(20) 쪽으로 향하도록 광의 진행방향을 바꾸어주는 한편 광디스크(21)에서 반사되어 돌아오는 광을 상기 광검출기(16) 쪽으로 투과시키는 제1 및 제2 빔스프리터(13,15)가 배치된다. 본 발명의 실시예에서는 두 개의 빔스프리터(13, 15)를 사용하고 있는데 제1 빔스프리터(13)는 큐빅형 빔스프리터로서 제1광원(11)과 제2광원(31) 중 특정파장의 광원만을 선택적으로 반사하여 광디스크(21)에 맺히도록 하기 위하여 사용되는 것이며, 제2 빔스프리터(15)는 플레이트형 빔스프리터로서 전술한 바와 같은 목적으로 사용된다.
또한, 제2 빔스프리터(15)에서 반사된 광을 대물렌즈(20) 측으로 전달시키는 광경로 상에는 제2 빔스프리터(15)에서 반사된 빛을 대물렌즈(20) 측으로 전반사하기 위한 미러(17)와, 렌즈로 입사되는 발산광을 평행광으로 바꾸어 주는 역할을 하는 시준렌즈(Collimated Lens-18)와, 1/4 파장판(Quoter Wave Plate-19)이 더 구비된다.
이러한 1/4 파장판(19)은 입사되는 파의 파장이 1/4파장 위상 변화가 일어나게 하는 역할을 하며 복굴절을 이용하여 직선편광을 원편광으로 변환하기도 하고, 반대로 원편광을 직선편광으로 변환하기도 하는 광학부품이다. 따라서 1/4 파장판(19)을 통과하여 원편광이 된 입사광은 광디스크(21)에 의해 반사되며, 방향은 입사할 때와 반대가 된다. 그러므로 광디스크(21)에서의 반사광은 역회전하는 원의 편파가 되어 1/4 파장판(19)을 통과하고 직선편광으로 변화한다. 따라서, 파장판에 입사하는 광의 편광 성분과 다시 디스크에서 반사되어 재차 파장판을 투과한 광의 편광 성분은 180˚ 다르다. 그 결과 디스크에서 반사되어 다시 제2 빔스프리터(15)를 통과하는 광의 편광 성분과 광원에서부터 제2 빔스프리터(15)를 향하는 광의 편광 성분은 180˚ 다르다.
한편, 제2 빔스프리터(15)의 대물렌즈(20) 측 광 경로가 아닌 타측 광 경로 상에는 광학계 송출기구인 원통렌즈(비점수차용 렌즈-Astigmatism Lens(22))와 포토 다이오드(23)가 마련된다. 원통 렌즈는 포토 다이오드로 수광되는 광에 인위적으로 비점수차를 발생시켜 포토 다이오드의 수광부에 정확하게 광의 초점이 맺히도록 하는 비점수차 포커싱 방법을 사용 가능하게 하기 위한 광부품이며 포토 다이오드는 디스크에서 회절 및 반사되는 광의 세기를 검출하여 광학적 신호를 전기적 신 호로 변환한 후 외부 회로 및 이를 구동하기 위한 서보에서 변환된 전기적 신호를 사용할 수 있도록 하는 부품이다.
본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치는 광원(11, 31)과 플레이트 빔스프리터(15) 사이에 편광필터(14)를 구비한다. 편광필터(14)는 프레넬(Fresnel)의 반사법칙에 따른 것으로 원편광인 빛의 한 방향 편광성분만을 취하는 것이며 종류는 다중평판형, 폴라로이드 박막, 프리즘형, 평판형 등 다양하다. 형상 및 작용은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
이러한 편광필터(14)는 제1 및 제2광원(11, 31)에서 출사된 빛이 제1 빔스프리터(13)를 통과하여 제2 빔스프리터(15)에 도달하는 광경로 상에 설치된다. 편광필터(14)는 광원인 반도체 다이오드의 특성상 대부분의 S편광과 소량의 P편광이 섞여 있다. 이러한 편광의 혼합비율은 제조업체마다 다르지만 온도의 변화에 따라 그 편광비가 변화하는 특성은 동일하다. 따라서, 종래와 같이 편광필터(14)를 장착하지 아니하는 경우에는 제1 및 제2광원(11, 31)에서 제2 빔스프리터(15)로 유입되어야 하는 S편광의 광의 감도가 변화하여 광검출기(16)의 감도변화를 초래할 수 있는 것이다.
또한, 종래의 광픽업장치에서는 광디스크(21)에서 반사되는 광은 광원(11, 31)에서 광디스크(21)에 입사되는 광의 편광방향과 180° 전환된 광으로 제2 빔스프리터(15)에서 반사되어 제1 및 제2광원(11, 31)으로 재유입되었다가 제1 및 제2광원(11, 31)의 칩에 반사되어 다시 광검출기(16)으로 유입되어 광검출기(16)의 감도를 변화시키는 경우가 많았다. 이러한 광검출기(16)의 감도변화는 광학적 노이즈 로 작용하여 기록용 광원의 기록품질에 악영향을 주게 되는 것이다.
자세하게 설명해보면, 종래의 광픽업장치는 광디스크(21)에서 초점이 맺히고 반사되는 광 중 대략 80%의 광이 제1 빔스프리터(13) 측으로 다시 반사되는데 광디스크(21)에 초점이 맺히는 경우 반사율이 큰 DVD광원(11), CD광원(31)의 발광 칩에 반사광의 초점이 정확하게 맺혀 이 광이 다시 광검출기(16)로 입사하여 포커스 온(Focus-on)시 광검출기(16)의 감도가 변화하는 현상이 발생한다.
즉, 포커스 온이 된 상태에서 광검출기(16)에 필요한 광 이상의 빛이 들어오게 되므로 대물렌즈(20)로 출사되는 광을 적당한 파워가 아닌 다른 출력의 광으로 내보내게 된다. 광이 적당한 파워가 아닌 경우에는 기록시 필요한 광보다 적게 광원(11, 31)에서 출력이 되어 광픽업장치의 기록이 잘 안되거나 필요한 광 이상이 출력되어 기록품질이 나빠지는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 재생의 경우 편향이 있는 디스크에서는 포커스 온 위치를 추적하기 위하여 액츄에이터(미도시)가 움직이면서 제1 및 제2광원(11, 31)의 출력이 변해 재생품질이 나빠지는 현상도 발생하게 되는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예와 같이 제1 및 제2광원(11, 31)과 제2 빔스프리터(15) 사이에 편광필터(14)를 구비하게 되면, 광원(11, 31)에서 제2 빔스프리터(15)로 입사되는 광 중에서 S편광만을 통과시키고 P편광은 걸러주어 온도변화에 따라 편광의 비율이 변화하더라도 일정한 감도의 광이 광검출기(16)에 유입될 수 있으므로 제1 및 제2광원(11, 31)의 출력값이 정상적으로 유지되어 재생 및 기록품질이 향상된다.
또한, 본 발명의 실시예와 같이 편광필터(14)를 구비하게 되면, 제1 및 제2광원(11, 31)에서 광디스크(21)까지 가는 광의 편광성분은 투과시키므로 광디스크(21)까지 무리없이 진행하게 된다. 그러나, 광디스크(21)에서 반사되는 광은 제1 및 제2광원(11, 31)에서 광디스크(21)까지 갈 때의 편광방향에서 180° 변화된 광이기 때문에 제2 빔스프리터(15)에서 반사되되 종래와 같이 제1 및 제2광원(11, 31)에 재유입되지 못하고 편광필터(14)에 의하여 차단된다. 따라서, 편광필터(14)는 광검출기(15)가 오작동하여 제1 및 제2광원(11, 31)의 출력값을 적거나 많게 변화시켜 기록 및/또는 재생에 악영향을 미치는 것을 방지하게 된다.
도3은 편광필터(14)의 형상 및 작용을 보인 것인데, 도 3a를 참조하면 편광필터는 S편광과 P편광 중 S편광 만을 통과시키는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 3b를 참조하면 역시 상부의 화살표 성분의 편광인 S편광은 통과시키고 P편광은 통과시키지 않는 모습을 나타내고 있다. 또한, 편광필터(14)는 반사되는 광에 대해서도 같은 작용을 하며 반사광의 경우에는 180° 편광방향이 변화된 광이므로 통과시키지 않는 역할도 하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업장치는 기존의 포커스 온에 따른 광검출기 감도 변화 현상을 제거하여 기록시 광원 출력을 정교하게 제어할 수 있으며 이에 따라 기록 품질이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광픽업장치는 재생시 광원의 출력값이 변하여 재생품질을 악화시킬 수 있는 원인을 제거하여 재생품질을 향상시킬 수 있으며, 광원으로 사용되는 레이저 다이오드의 온도변화에 따른 편광비 변화에 따른 광검출기 감도변화를 제거하여 어느 온도에서나 일정한 광원 출력값을 내보내도록 하여 기록 및 재생품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 소정 파장의 광을 출사하는 적어도 하나의 광원과, 상기 광원으로부터 광신호를 받아 정보를 기록 및/또는 재생하는 광디스크와, 상기 광원으로부터 입사되는 광과 반사되는 광을 분리하는 적어도 하나 이상의 빔스프리터와, 상기 광디스크에서 출력 또는 반사되는 광을 수광하여 상기 광디스크의 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기를 구비하는 광픽업장치에 있어서,
    상기 광원과 상기 빔스프리터 사이의 광경로 상에는 상기 광원으로부터 입사되는 광 중 필요한 편광성분은 투과시키고 상기 광디스크에서 반사된 광이 다시 광원 쪽으로 진행하면서 상기 광원의 칩이나 그 밖의 광 경로상의 광부품에 의해 재차 반사되어 광검출기 측으로 유입되는 불필요한 편광성분의 광은 차단하기 위한 편광 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광필터는 광원의 편광 방향 성분은 투과시키고 그와 180˚ 다른 편광 성분의 광은 차단하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광픽업장치는 큐빅형 빔스프리터인 제1 빔스프리터와, 플레이트형 빔스프리터인 제2 빔스프리터를 구비하되 상기 빔스프리터는 제2 빔스프리터인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광픽업장치는 DVD용 제1광원과 CD용 제2광원을 모두 구비하되 상기 두 광원 중 필요한 광원만을 선택적으로 상기 광디스크에 입사시키기 위하여 상기 제1 또는 제2광원과 상기 제2빔스프리터의 사이의 광경로 상에 상기 제1 빔스프리터를 설치하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 편광필터는 상기 제1 빔스프리터와 상기 제2빔스프리터 사이의 광경로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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