KR100716942B1 - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
광픽업장치에 관해 개시된다. 개시된 광픽업장치는: 서로 다른 파장의 레이저 광을 발생하는 제1, 제2광원과; 상기 광원으로부터의 레이저 광을 미디어에 집속하는 대물렌즈와; 상기 미디어에서 반사된 제1광원과 제2광원으로부터의 레이저광을 각각 수광하는 제1광검출기 및 제2광검출기와; 상기 레이저 광 중, 적어도 상대적으로 짧은 파장의 레이저광이 진행하는 광진행 경로 상에 위치하는 것으로, 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈와 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈를 구비하는 콜리메이팅 렌즈를; 구비하며, 상기 콜리메이팅 렌즈의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족한다. 본 발명은 아직 표준화가 이루어지지 않은 400nm 근방의 청색광원과 0.6 이상의 개구수를 가지는 대물렌즈를 사용하는 소위 HD(High Definition) DVD 용 광픽업에 기존의 DVD 계열의 디스크에 대한 호환성을 부여한다.An optical pickup apparatus is disclosed. The disclosed optical pickup apparatus includes: first and second light sources for generating laser light having different wavelengths; An objective lens for focusing the laser light from the light source onto the media; A first photodetector and a second photodetector for receiving laser light from the first and second light sources reflected from the media, respectively; A collimating lens positioned on an optical path through which at least a relatively short wavelength laser light travels, the collimating lens including a negative lens having a negative power and a positive lens having a positive power; And satisfies an expression expressed as -1.5> f / fn when f is the total focal length of the collimating lens and fn is the focal length of the negative lens. The present invention gives compatibility to existing DVD-based discs for the so-called HD (High Definition) DVD optical pickup using a blue light source near 400nm and an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more, which has not yet been standardized.
광픽업장치Optical pickup device
Description
도 1은 레이저 다이오드를 수용하는 케이스의 온도대별 출력변화에 따른 방출 파장의 변화를 보인 선도이다. 1 is a diagram showing a change in emission wavelength according to a change in output for each temperature band of a case accommodating a laser diode.
도 2는 광학재료 별 파장변동에 따른 굴절율의 변동을 보인 선도이다.2 is a diagram showing variation in refractive index according to wavelength variation of optical materials.
도 3은 색수차 보정을 위한 종래 대물렌즈의 개략적 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a conventional objective lens for chromatic aberration correction.
도 4는 본 발명의 광픽업에 따른 제1실시예의 개략적 구성도이다.4 is a schematic structural diagram of a first embodiment according to the optical pickup of the present invention.
도 5는 본 발명의 광픽업에 따른 제2실시예의 개략적 구성도이다.5 is a schematic structural diagram of a second embodiment according to the optical pickup of the present invention.
도 6은 본 발명의 광픽업에 따른 제3실시예의 개략적 구성도이다.6 is a schematic structural diagram of a third embodiment according to the optical pickup of the present invention.
도 7은 본 발명의 광픽업에 따른 제4실시예의 개략적 구성도이다.7 is a schematic structural diagram of a fourth embodiment according to the optical pickup of the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 광픽업장치에서 400nm의 광원에 대한 광로도이며, 8 is an optical path diagram of a light source of 400 nm in the optical pickup device according to the present invention,
도 9는 도 8에 도시된 광로도에 대한 수차도이다.FIG. 9 is an aberration diagram for the optical path diagram shown in FIG. 8.
도 10는 본 발명에 따른 광픽업장치에서 650nm의 광원에 대한 광로도이며, 도 11은 이의 수차도이다.FIG. 10 is an optical path diagram of a light source of 650 nm in the optical pickup apparatus according to the present invention, and FIG. 11 is an aberration diagram thereof.
도 12는 도 8에 도시된 광로도에 있어서, 400nm와 401nm의 광원에 대한 수차도이다.FIG. 12 is an aberration diagram for light sources of 400 nm and 401 nm in the optical path diagram shown in FIG. 8.
도 13은 종래 일반적인 콜리메이팅 렌즈를 사용한 광픽업의 광로도이다.13 is an optical path diagram of an optical pickup using a conventional general collimating lens.
도 14는 도 13도에 도시된 광로도에 따른 수차도이다. 14 is an aberration diagram according to the optical path diagram shown in FIG. 13.
도 15는 본 발명에 따른 콜리메이팅 렌즈를 사용한 광픽업 장치의 광로도이다.15 is an optical path diagram of an optical pickup apparatus using a collimating lens according to the present invention.
도 16는 도 15도에 도시된 광로도에 따른 수차도이다.FIG. 16 is an aberration diagram according to the optical path diagram shown in FIG. 15.
본 발명은 고밀도 정보 기록/재생 장치에 적용되는 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세히 청색계열의 광원을 이용할 시 발생되는 색수차를 저감할 수 있는 광픽업장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup apparatus applied to a high density information recording / reproducing apparatus, and more particularly, to an optical pickup apparatus capable of reducing chromatic aberration generated when using a blue light source.
광픽업에서 레이저광과 대물렌즈에 의한 집광스폿을 이용하여 광디스크에 임의의 정보를 기록하거나 이에 기록된 정보를 재생하는 장치에서, 기록용량은 집광되는 스폿의 크기에 의해 결정된다. 일반적으로 집광스폿의 크기(S)는 아래의 t수학식1에서와 같이 파장(λ)에 비례하고, 개구수(NA, Numerical Aperture)에 반비례한다.In an apparatus for recording arbitrary information on an optical disc or reproducing the information recorded therein by using a condensed spot by a laser light and an objective lens in an optical pickup, the recording capacity is determined by the size of the spot to be condensed. In general, the size S of the condensing spot is proportional to the wavelength λ and is inversely proportional to the numerical aperture (NA) as in Equation 1 below.
따라서, 현재의 CD(Compact Disc) 나 DVD(Digital Versatile Disc)로 부터 얻어지는 정보의 기록밀도에 비해 보다 높은 정보 기록 밀도를 얻기 위해서는 광디스크에 맺히는 스폿의 크기를 보다 더 줄여야 한다. 스폿의 크기를 줄이기 위해서 는, 상기 수학식 1에서 보는 바와 같이 레이저광의 광을 파장(λ)을 짧게 가져감과 아울러 대물렌즈의 개구수(NA)는 크게 확대하여야 한다. 이와 같이 고밀도의 정보 기록을 위해서는 청색 레이저와 같은 단파장의 레이저 광원이 사용되어야 하고, 그리고 대물렌즈의 개구수는 0.6 이상이 유지되어야 한다.Therefore, in order to obtain a higher information recording density than the recording density of information obtained from a current CD (Compact Disc) or a DVD (Digital Versatile Disc), it is necessary to further reduce the size of spots formed on the optical disc. In order to reduce the size of the spot, as shown in Equation 1, the light of the laser beam should be shortened and the numerical aperture NA of the objective lens should be greatly enlarged. In order to record information with high density, a short wavelength laser light source such as a blue laser should be used, and the numerical aperture of the objective lens should be maintained at 0.6 or more.
도 1은 케이스의 온도대별 출력변화에 따른 방출파장의 변화를 보인 선도이다. 도 2는 광학재료 별 파장변동에 따른 굴절율의 변동을 보인 선도이다.1 is a diagram showing a change in emission wavelength according to the output change for each case temperature range. 2 is a diagram showing variation in refractive index according to wavelength variation of optical materials.
도 1을 참조하면, 레이저 다이오드의 특성 상 출력이 증가하면 그에 비례해서 방출광의 파장도 길어짐을 알수 있다. 그러나, 단파장 영역에서 광학 광학재료의 굴절율 변동은 제2도에 도시된 바와 같이 CD 에 적용되는 780nm와 DVD에 적용되는 650nm의 파장에서 비해 400nm 파장 대역의 근방에서 매우 가파른 특성을 보임을 알수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that when the output increases due to the characteristics of the laser diode, the wavelength of the emitted light also increases. However, it can be seen that the refractive index variation of the optical optical material in the short wavelength region is very steep in the vicinity of the 400 nm wavelength band as compared to the wavelength of 780 nm applied to the CD and 650 nm applied to the DVD as shown in FIG.
광디스크에 정보를 기록할 때에는, 먼저 재생출력으로 원하는 위치를 찾아 주소를 확인한 후, 기록출력으로 파워를 높여 광디스크에 기록마크를 형성한다. 그러나, 이 순간적인 출력변동에 의한 광학계의 색수차에 의해 광스폿은 디포커스(Defocus)되며, 이를 서보회로에서 제어하여 디포커스를 보상하는데에 상당한 시간이 지연된다. 또한 광디스크에서 광원으로 되돌아 오는 광에 의한 레이저 다이오드의 노이즈를 감소시키기 위해 HF(High Frequency) 모듈을 사용하게 되면, 광원의 파장 선폭이 증가하게 되는데, 이에 따르면 광학적 부품, 특히 대물렌즈에서의 색수차가 증가되어 재생신호가 열화된다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 픽업장치의 온도의 상승에 의해서도 파장이 길어지며, 레이저 단품의 파장편차에 대한 색수차가의 변화가 고려되어야 한다.When recording information on an optical disc, first, the desired position is found by the reproduction output to confirm the address, and then the recording mark is formed on the optical disc by increasing the power by the recording output. However, the optical spot is defocused by the chromatic aberration of the optical system due to this instantaneous output fluctuation, and a considerable time is delayed in controlling the servo circuit to compensate for the defocus. In addition, when the HF (High Frequency) module is used to reduce the noise of the laser diode caused by the light returning from the optical disk to the light source, the wavelength line width of the light source is increased, which causes chromatic aberration in the optical component, especially the objective lens. This increases and the playback signal deteriorates. In addition, as shown in FIG. 1, the wavelength becomes longer due to the increase in the temperature of the pick-up apparatus, and a change in the chromatic aberration value with respect to the wavelength deviation of the laser unit must be considered.
적색광원과 NA가 0.6인 대물렌즈를 사용하는 0.6mm 두께의 DVD용 광픽업의 경우, CD계열의 1.2mm 두께의 디스크에 대한 호환성을 가지기 위해 650nm의 광원과 한매의 대물렌즈를 이용한 여러가지 방법이 제시되었다. 일례로서, 원축과 근축영역사이의 중간영역의 광을 디스크에 도달되지 못하도록 하는 소위 환형차폐방식, 액정셔터를 이용해 실질적인 광픽업의 개구율을 조절하는 방법, 홀로그램을 이용해 두께가 다른 두개의 디스크에 각각에 초점을 가지도록 하는 광을 분리하는 HOE 방식 등이 있다. 그러나, CD-R (Compact Disc Recordable)의 경우, 적색광에 대한 반사율의 급격히 저하되기 때문에, 이 경우 780nm 광원의 채용이 불가피하게 되고, 이에 따라 하나의 대물렌즈로 780nm와 650nm 광에 대한 호환성을 가지는 DVD무한/CD 유한 광학계에 의한 방식과, 환형렌즈방식 등이 제안되었다. 특히 CD 유한 광학계방식의 경우, 대물렌즈와 디스크 두께에 따른 수차를 보정하기 위해 개구수의 제한과 대물렌즈에 발산광을 입사시키는 방식이 적용된다.In the case of 0.6mm thick DVD optical pickup using a red light source and an objective lens with a NA of 0.6, various methods using a 650nm light source and a single objective lens have been adopted to ensure compatibility with a CD-based 1.2mm thick disk. Presented. For example, a so-called annular shielding method that prevents light in the middle region between the circular axis and the paraxial region from reaching the disk, a method of controlling the aperture ratio of the actual optical pickup using a liquid crystal shutter, and two disks having different thicknesses using holograms, respectively There is a HOE method for separating the light to have a focus on. However, in the case of CD-R (Compact Disc Recordable), since the reflectance of red light is drastically reduced, in this case, the adoption of a 780 nm light source is inevitable, and thus, one objective lens has compatibility with 780 nm and 650 nm light. A DVD infinity / CD finite optical system, an annular lens system, and the like have been proposed. In particular, in the case of a CD finite optical system, a limiting numerical aperture and a method of injecting divergent light into the objective lens are applied to correct an aberration according to the objective lens and the disk thickness.
DVD 보다도 고밀도화된 정보의 기록 및 재생을 위하여서는 보다 짧은 파장의 광원을 이용하는 광픽업장치가 요구된다. 이의 한예로서 소위 HD (High Definition) DVD 용 광픽업를 들 수 있는데, 이 경우 DVD에 적용되는 650nm의 레이저 광보다 더 짧은 파장의 레이저 광이 적용되어야 한다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 650nm 보다 짧은 파장 대역에서 광학재료의 매우 가파른 굴절율 변화를 나타내 보이기 때문에 수차가 다량 발생된다. 따라서, 이를 위하여는 색수차를 효과적으로 저감할 수 있는 광학계가 요구된다. 또한 이 광학계는 HD-DVD 뿐 아니라 기존의 DVD에 대한 호환성을 유지하는 것이 필요하다.In order to record and reproduce information denser than a DVD, an optical pickup apparatus using a light source with a shorter wavelength is required. An example of this is a so-called optical pickup for HD (High Definition) DVD, in which case a laser light of a shorter wavelength than the 650 nm laser light applied to the DVD should be applied. However, as shown in FIG. 2, since a very steep refractive index change of the optical material is shown in a wavelength band shorter than 650 nm, a large amount of aberration is generated. Therefore, for this purpose, an optical system capable of effectively reducing chromatic aberration is required. The optics also need to maintain compatibility with existing DVDs as well as HD-DVDs.
일회 기록용의 DVD-R 디스크도 적색광이 아닌 광에 대한 반사율이 떨어지므로, 역시 호환을 위해서는 650nm 광원의 채용이 불가피하다. 그러나, 400nm용 대물렌즈는 650nm에 대해 대물렌즈에 입사하는 광의 발산정도 조절에 의해 수차가 충분히 제거되지 않는다.DVD-R discs for write-once also have a low reflectance for light other than red light, and therefore, a 650 nm light source is inevitable for compatibility. However, in the objective lens for 400 nm, the aberration is not sufficiently removed by controlling the degree of divergence of the light incident on the objective lens for 650 nm.
최근에는 DVD 에 비해 더 짧은 파장, 예를 들어 400nm 전후의 광원을 이용하는 소위 HD DVD(High Density Digital Versatile Disc)에 대한 연구가 진행되고 있는데, 이 연구에서 중요한 과제는 효과적인 색수차의 보정 방법 연구이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 400nm 전후에서 모든 물질이 매우 가파른 굴절율 변화를 나타낸다. 이러한 가파른 굴절율의 변화는 광학계에서의 수차, 특히 색수차를 다량 발생 시킴으로써, 광학적 품질을 극히 저하시킨다.Recently, studies on so-called HD DVD (High Density Digital Versatile Disc) using shorter wavelengths than the DVD, for example, around 400 nm, have been studied. An important task in this research is the effective chromatic aberration correction method. That is, as shown in FIG. 2, all materials exhibit a very sharp refractive index change around 400 nm. Such a sharp change in refractive index causes a large amount of aberration, especially chromatic aberration, in the optical system, thereby dramatically reducing optical quality.
도 3은 일본 특허공개번호 평10-123410호에 개시된 색수차 보정 기능을 갖는 대물렌즈의 구조를 보인다.3 shows the structure of an objective lens having a chromatic aberration correcting function disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-123410.
도 3을 참조하면, 종래 대물렌즈는 제1렌즈(3)와 제2렌즈(4)의 2군 2매의 구성를 가진다. 즉, 미디어인 디스크(6)와 광을 집속하는 제2렌즈(4)의 사이에 색수차를 보정하는 제1렌즈(1)가 마련되어 있다. 이러한 구조에 따르면, 개구수를 0.7이상으로 높일 수 있어서, 고밀도의 정보기록이 가능한 미디어에 대한 광학계 부품으로 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3, the conventional objective lens has a configuration of two groups of two, a
그러나, 이러한 구조의 대물렌즈는 두매의 렌즈에 의해 광학적 거리가 길어질 뿐 아니라, 양 렌즈 간의 상대 위치의 변화에 민감하게 광의 품질이 크게 변화 된다.However, the objective lens of such a structure not only has a long optical distance by the two lenses, but also a large change in the light quality sensitive to a change in relative position between both lenses.
본 발명의 제1의 목적을 단파장 대역의 서로 다른 두 파장의 레이저 광을 이용하는 호환형 광픽업장치를 제공하는 것이다.It is a first object of the present invention to provide a compatible optical pickup apparatus using laser light having two different wavelengths in a short wavelength band.
본 발명은 제2의 목적은 광학재료의 급격한 굴절율 변화에 따른 수차의 발생을 효과적으로 보정할 수 있는 호환형 광픽업장치를 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a compatible optical pickup apparatus capable of effectively correcting the occurrence of aberration caused by a sudden change in refractive index of an optical material.
본 발명은 제3의 목적은 650nm의 레이저광이 적용되는 DVD 와 이 보다 짧은 400nm 전후의 레이저 광을 적용할 수 있는 호환형 광픽업장치를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a DVD to which 650 nm laser light is applied and a compatible optical pickup apparatus capable of applying shorter laser light around 400 nm.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1유형에 따르면,In order to achieve the above object, according to the first type of the present invention,
서로 다른 파장의 레이저 광을 발생하는 제1, 제2광원과;First and second light sources for generating laser light having different wavelengths;
상기 광원으로부터의 레이저 광을 미디어에 집속하는 대물렌즈와;An objective lens for focusing the laser light from the light source onto the media;
상기 미디어에서 반사된 제1광원과 제2광원으로부터의 레이저광을 각각 수광하는 제1광검출기 및 제2광검출기와;A first photodetector and a second photodetector for receiving laser light from the first and second light sources reflected from the media, respectively;
상기 레이저 광 중, 적어도 상대적으로 짧은 파장의 레이저광이 진행하는 광진행 경로 상에 위치하는 것으로, 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈와 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈를 구비하는 콜리메이팅 렌즈를; 구비하며,A collimating lens positioned on an optical path through which at least a relatively short wavelength laser light travels, the collimating lens including a negative lens having a negative power and a positive lens having a positive power; Equipped,
상기 콜리메이팅 렌즈의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족하는 것을 특징을 하는 광픽업장치가 제공된다. When the total focal length of the collimating lens is f, and the focal length of the negative lens is fn, an optical pickup apparatus is provided that satisfies an expression represented by -1.5> f / fn.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2유형에 따르면,In order to achieve the above object, according to the second type of the present invention,
미디어에 대면하는 대물렌즈와;An objective lens facing the media;
상기 대물렌즈의 광축 상에 위치하는 제1광원과;A first light source positioned on an optical axis of the objective lens;
상기 대물렌즈와 제1광원 사이에 마련되는 광분할기와;A light splitter provided between the objective lens and the first light source;
상기 광분할기에서 분기되는 반사광의 진행 경로상에 위치하는 제2광원과;A second light source positioned on a traveling path of reflected light branched from the light splitter;
상기 미디어로 부터 반사된 제1광원으로부터의 광을 수광하는 제1광검출기와;A first photodetector for receiving light from the first light source reflected from the media;
상기 미디어로 부터 반사된 제2광원으로부터의 광을 수광하는 제2광검출기와;A second photodetector for receiving light from a second light source reflected from the media;
상기 광분할기와 대물렌즈의 사이에 위치하는 것으로, 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈와 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈를 구비하는 콜리메이팅 렌즈를; 구비하며,A collimating lens positioned between the light splitter and the objective lens, the collimating lens including a negative lens having a negative power and a positive lens having a positive power; Equipped,
상기 콜리메이팅 렌즈의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족하는 것을 특징을 하는 광픽업장치가 제공된다. When the total focal length of the collimating lens is f, and the focal length of the negative lens is fn, an optical pickup apparatus is provided that satisfies an expression represented by -1.5> f / fn.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제3유형에 따르면,In order to achieve the above object, according to the third type of the present invention,
미디어에 대면하는 대물렌즈와;An objective lens facing the media;
상기 대물렌즈의 광축 상에 위치하는 제1광원과;A first light source positioned on an optical axis of the objective lens;
상기 대물렌즈와 제1광원 사이의 광축 상에 제1광원측으로부터 소정간격을 두고 마련되는 상기 제1, 2, 3 광분할기와;First, second, and third light splitters provided on the optical axis between the objective lens and the first light source with a predetermined distance from the first light source side;
상기 제1광분할기에서 분기되는 반사광의 진행경로 상에 위치하여 상기 제1광분할기를 통해 상기 미디어에 레이저 광을 제공하는 제2광원과;A second light source positioned on a traveling path of reflected light branched from the first light splitter and providing laser light to the media through the first light splitter;
상기 제3광분할기에서 분기되는 반사광의 진행경로 상에 위치하여 상기 미디어에서 반사된 제1광원으로부터의 레이저 광을 수광하는 제1광검출기와;A first photodetector positioned on a traveling path of the reflected light branched from the third optical splitter and receiving laser light from the first light source reflected from the media;
상기 제2광분할기에서 분기되는 반사광의 진행경로 상에 위치하여 상기 미디어에서 반사된 제2광원으로부터의 레이저 광을 수광하는 제2광검출기와;A second photodetector positioned on a traveling path of reflected light branched from the second light splitter and receiving laser light from a second light source reflected from the media;
상기 제2광분할기와 제3광분할기의 사이에 위치하는 것으로, 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈와 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈를 구비하는 콜리메이팅 렌즈를; 구비하며,A collimating lens positioned between the second light splitter and the third light splitter, the collimating lens including a negative lens having a negative power and a positive lens having a positive power; Equipped,
상기 콜리메이팅 렌즈의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족하는 것을 특징을 하는 광픽업장치가 제공된다. When the total focal length of the collimating lens is f, and the focal length of the negative lens is fn, an optical pickup apparatus is provided that satisfies an expression represented by -1.5> f / fn.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제4유형에 따르면,In order to achieve the above object, according to the fourth type of the present invention,
미디어에 대면하는 대물렌즈와;An objective lens facing the media;
상기 대물렌즈의 광축 상에 위치하는 제1광원과;A first light source positioned on an optical axis of the objective lens;
상기 대물렌즈와 제1광원 사이의 광축 상에 제1광원측으로부터 소정간격을 두고 마련되는 상기 제1, 2, 3 광분할기와;First, second, and third light splitters provided on the optical axis between the objective lens and the first light source with a predetermined distance from the first light source side;
상기 제1광분할기에서 분기되는 반사광의 진행경로 상에 위치하여 상기 제1광분할기를 통해 상기 미디어에 레이저 광을 제공하는 제2광원과;A second light source positioned on a traveling path of reflected light branched from the first light splitter and providing laser light to the media through the first light splitter;
상기 제3광분할기에서 분기되는 반사광의 진행경로 상에 위치하여 상기 미디어에서 반사된 제1광원으로부터의 레이저 광을 수광하는 제1광검출기와;A first photodetector positioned on a traveling path of the reflected light branched from the third optical splitter and receiving laser light from the first light source reflected from the media;
상기 제2광분할기에서 분기되는 반사광의 진행경로 상에 위치하여 상기 미디어에서 반사된 제2광원으로부터의 레이저 광을 수광하는 제2광검출기와;A second photodetector positioned on a traveling path of reflected light branched from the second light splitter and receiving laser light from a second light source reflected from the media;
상기 대물렌즈와 제3광분할기의 사이에 위치하는 것으로, 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈와 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈를 구비하는 콜리메이팅 렌즈를; 구비하며,A collimating lens positioned between the objective lens and the third light splitter, the collimating lens including a negative lens having a negative power and a positive lens having a positive power; Equipped,
상기 콜리메이팅 렌즈의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족하는 것을 특징을 하는 광픽업장치가 제공된다.When the total focal length of the collimating lens is f, and the focal length of the negative lens is fn, an optical pickup apparatus is provided that satisfies an expression represented by -1.5> f / fn.
상기 광검출기 들 중 적어도 어느 하나의 전방에, 각 검출기로 입사하는 레이저 광을 집속하는 와 광분할기의 사이에는 미디어로 부터 반사된 광을 광검출기에 집속시키는 집속렌즈가 더 구비되는 것이 바람직하다.In front of at least one of the photodetectors, a focusing lens for focusing the light reflected from the media to the photodetector is further provided between the light splitter and the laser beam incident on each detector.
또한 상기 대물렌즈의 이에 인접하는 광학소자의 사이에 개구수를 조절하는 파장선택성 필터가 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the wavelength selective filter for adjusting the numerical aperture between the optical element adjacent to the objective lens is preferably further provided.
그리고, 상기 제1광원은 400nm 전후의 청색 레이저 광을 발생하며, 상기 제2광원은 650nm 전후의 적색 레이저 광을 발생하는 것이 바람직하다.The first light source may generate blue laser light at about 400 nm, and the second light source may generate red laser light at around 650 nm.
또한 상기 본 발명의 광픽업장치에 있어서, 상기 제1광원 측으로부터 렌즈의 초점거리를 각각 f1, f2,...fn 이라하고, 각 부품의 광학재료의 d선에서의 아베수를 각각 v1, v2,...vn 이라 할 때, -0.005< 1/(f1·v1) + 1/(f2·v2) + ,,, +1/(fn·vn) < 0.0005 로 표현되는 부등식을 만족하는 것이 바람직하다.
여기에서 색수차는 ∑1/(fi/vi)에 비례한다(W.J. Smith : 'Modern Optical Engineering' McGraw-Hill Book Co. p.334 (12.1) 식과 p.342(12.12) 식 참조).In the optical pickup apparatus of the present invention, the focal lengths of the lenses from the first light source side are f1, f2, ... fn, respectively, and the Abbe number of the optical material of each part is denoted by v1, When v2, ... vn, satisfying the inequality represented by -0.005 <1 / (f1 · v1) + 1 / (f2 · v2) + ,,, + 1 / (fn · vn) <0.0005 desirable.
Here, chromatic aberration is proportional to Σ1 / (fi / vi) (see WJ Smith: 'Modern Optical Engineering' McGraw-Hill Book Co. p.334 (12.1) and p.342 (12.12)).
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예 1Example 1
도 4를 참조하면, 미디어(100)에 대면하는 대물렌즈(200)의 광축 상의 종단부에 제1광원(600)이 위치한다. 상기 대물렌즈(200)과 제1광원(600)의 사이에는 개구수의 조절을 위한 파장선택성 필터(300), 본 발명을 특징지우는 콜리메이팅 렌즈(400) 및 광분할기(500)가 위치한다.Referring to FIG. 4, the first
상기 광분할기(500)는 상기 제1광원으로부터의 레이저 광은 통과시키고, 후술하는 제2광원(700)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 상기 제2광원(700)은 상기 광분할기(500)의 반사광 진행 경로 상에 위치한다.The
상기 파장선택성 필터(300)는 선택적인 것으로서, 상기 제1광원(600)과 제2광원(700)에 대한 개구수 조절이 필요한 경우, 설치되는 것으로서, 예를 들어 상기 제1광원(600)이 400nm 파장의 청색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.7이고, 제2광원(700)이 650nm 파장의 적색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.6인 경우, 상기 파장선택성 필터(300)는 상기 650nm 파장의 레이저 광에 대해서는 개구수가 0.6 이 되도록 개구를 좁히고, 400nm 파장의 레이저 광에 대해서는 모두 통과되도록 허용한다.The wavelength
상기 제1광원(600)과 제2광원(700)은 광검출기를 갖는 기존의 송수광장치가 적용된다. 즉, 레이저 광의 방출 및 반사된 레이저 광의 수광이 같이 이루어 진다. The first
한편 본 발명을 특징지우는 상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈(401)와 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈(402)를 구비한다. 이때에 상기 콜리메이팅 렌즈(103)의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족한다.Meanwhile, the
상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 레이저광을 평행광으로 만듦과 동시에 색수차를 보정한다.The
실시예 2Example 2
도 5를 참조하면, 미디어(100)에 대면하는 대물렌즈(200)의 광축 상의 종단부에 제1광원(601)이 위치한다. 상기 대물렌즈(200)과 제1광원(601)의 사이에는 개구수의 조절을 위한 파장선택성 필터(300), 본 발명을 특징지우는 콜리메이팅 렌즈(400) 및 제1, 제2, 제3 광분할기(501, 502, 503)이 소정 간격을 두고 위치한다.Referring to FIG. 5, a first
상기 제3광분할기(503)는 상기 제1광원으로부터의 레이저 광은 통과시키고, 후술하는 제2광원(700)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 상기 제2광원(700)은 상기 제3광분할기(501의 반사광 진행 경로 상에 위치한다.The third
상기 제2광분할기(502)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 광은 모두 통과시키고, 미디어(100)에서 반사된 광 중 제2광원(701)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 제2광분할기(502)에서 반사된 미디어로 부터의 반사광은 제2집속렌즈(802)를 통해 제2광검출기(702)로 집속된다.The second
상기 제3광분할기(502)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 광은 모두 통과시키고, 미디어(100)에서 반사된 광 중, 제1광원(701)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 제1광분할기(501)에서 반사된 미디어로부터의 반사광은 제1집속렌즈(801)를 통해 제1광검출기(602)로 집속된다.The third
상기 파장선택성 필터(300)는 역시 선택적인 것으로서, 상기 제1광원(601)과 제2광원(701)에 대한 개구수 조절이 필요한 경우, 설치되는 것으로서, 예를 들어 상기 제1광원(601)이 400nm 파장의 청색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.7이고, 제2광원(701)이 650nm 파장의 적색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.6인 경우, 상기 파장선택성 필터(300)는 상기 650nm 파장의 레이저 광에 대해서는 개구수가 0.6 이 되도록 개구를 좁히고, 400nm 파장의 레이저 광에 대해서는 모두 통과되도록 허용한다.The wavelength
본 발명을 특징지우는 상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈(401)와 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈(402)를 구비한다. 이때에 상기 콜리메이팅 렌즈(103)의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족한다.The
상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 레이저광을 평행광으로 만듦과 동시에 색수차를 보정한다.The
제3실시예Third embodiment
도 6를 참조하면, 미디어(100)에 대면하는 대물렌즈(200)의 광축 상의 종단부에 제1광원(601)이 위치한다. 상기 대물렌즈(200)과 제1광원(601)의 사이에는 개구수의 조절을 위한 파장선택성 필터(300) 및 제1, 제2, 제3 광분할기(501, 502, 503)이 소정 간격을 두고 위치한다. 상기 제1광분할기(501)와 제2광분할기(502)의 사이에는, 본 발명을 특징지우는 콜리메이팅 렌즈(400)가 위치한다.Referring to FIG. 6, a first
상기 제3광분할기(503)는 상기 제1광원(601)으로부터의 레이저 광은 통과시키고, 후술하는 제2광원(700)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 상기 제2광원(700)은 상기 제3광분할기(501의 반사광 진행 경로 상에 위치한다.The third
상기 제2광분할기(502)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 광은 모두 통과시키고, 미디어(100)에서 반사된 광 중 제2광원(701)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 제2광분할기(502)에서 반사된 미디어로 부터의 반사광은 제2집속렌즈(802)를 통해 제2광검출기(702)로 집속된다.The second
상기 제3광분할기(502)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 광은 모두 통과시키고, 미디어(100)에서 반사된 광 중 제1광원(701)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 제1광분할기(501)에서 반사된 미디어로 부터의 반사광은 제1집속렌즈(801)를 통해 제1광검출기(602)로 집속된다.The third
상기 파장선택성 필터(300)는 역시 선택적인 것으로서, 상기 제1광원(601)과 제2광원(701)에 대한 개구수 조절이 필요한 경우, 설치되는 것으로서, 예를 들어 상기 제1광원(601)이 400nm 파장의 청색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.7이고, 제2광원(701)이 650nm 파장의 적색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.6인 경우, 상기 파장선택성 필터(300)는 상기 650nm 파장의 레이저 광에 대해서는 개구수가 0.6 이 되도록 개구를 좁히고, 400nm 파장의 레이저 광에 대해서는 모두 통과되도록 허용한다.The wavelength
본 발명을 특징지우는 상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈(401)와 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈(402)를 구비한다. 이때에 상기 콜리메이팅 렌즈(103)의 전체 초점 거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족한다.The
상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 레이저광을 평행광으로 만듦과 동시에 색수차를 보정한다.The
제4실시예Fourth embodiment
도 7을 참조하면, 미디어(100)에 대면하는 대물렌즈(200)의 광축 상의 종단부에 제1광원(601)이 위치한다. 상기 대물렌즈(200)과 제1광원(601)의 사이에는 개구수의 조절을 위한 파장선택성 필터(300) 및 제1, 제2, 제3 광분할기(501, 502, 503)이 소정 간격을 두고 위치한다. 상기 제2광분할기(502)와 제2광분할기(503)의 사이에는, 본 발명을 특징지우는 콜리메이팅 렌즈(400)가 위치한다.Referring to FIG. 7, a first
상기 제3광분할기(503)는 상기 제1광원(601)으로부터의 레이저 광은 통과시키고, 후술하는 제2광원(700)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 상기 제2광원(700)은 상기 제3광분할기(501의 반사광 진행 경로 상에 위치한다.The third
상기 제2광분할기(502)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 광은 모두 통과시키고, 미디어(100)에서 반사된 광 중 제2광원(701)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 제2광분할기(502)에서 반사된 미디어로 부터의 반사광은 제2집속렌즈(802)를 통해 제2광검출기(702)로 집속된다.The second
상기 제3광분할기(502)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 광은 모두 통과시키고, 미디어(100)에서 반사된 광 중 제1광원(701)으로부터의 레이저 광은 반사시킨다. 제1광분할기(501)에서 반사된 미디어로 부터의 반사광은 제1집속렌즈(801)를 통해 제1광검출기(602)로 집속된다.The third
상기 파장선택성 필터(300)는 역시 선택적인 것으로서, 상기 제1광원(601)과 제2광원(701)에 대한 개구수 조절이 필요한 경우, 설치되는 것으로서, 예를 들어 상기 제1광원(601)이 400nm 파장의 청색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.7이고, 제2광원(701)이 650nm 파장의 적색 계열의 레이저 광을 발생하고, 이에 요구되는 개구수가 0.6인 경우, 상기 파장선택성 필터(300)는 상기 650nm 파장의 레이저 광에 대해서는 개구수가 0.6 이 되도록 개구를 좁히고, 400nm 파장의 레이저 광에 대해서는 모두 통과되도록 허용한다.The wavelength
본 발명을 특징지우는 상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 포지티브 파워를 가지는 포지티브 렌즈(401)와 네가티브 파워를 가지는 네가티브 렌즈(402)를 구비한다. 이때에 상기 콜리메이팅 렌즈(103)의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현되는 식을 만족한다.The
상기 콜리메이팅 렌즈(400)는 제1, 제2광원(601, 701)로 부터의 레이저광을 평행광으로 만듦과 동시에 색수차를 보정한다.The
위의 표 1은 레이저 광의 파장이 400nm일때, 초점거리 약 20mm 인 콜리메이팅 렌즈와 개구수가 0.75인 대물렌즈에 대해 설계한 것이다. 이러한 실시예에 의하면, 파장변동 ±5nm에 대해 미디어에서의 디포커스량이 초점심도 ±0.36㎛ 이내이 며, 650nm에서의 축상 광학적 거리(OPD)는 0.012λ650를 보인다.Table 1 above is designed for a collimating lens having a focal length of about 20 mm and an objective lens having a numerical aperture of 0.75 when the wavelength of the laser light is 400 nm. According to this embodiment, the amount of defocus in the media for the wavelength variation ± 5 nm is within the depth of focus ± 0.36 μm, and the axial optical distance OPD at 650 nm shows 0.012λ 650 .
도 8은 400nm의 광원에 대한 광로도이며, 도 9는 이의 수차도이다.8 is an optical path diagram for a 400 nm light source, and FIG. 9 is an aberration diagram thereof.
도 10는 650nm의 광원에 대한 광로도이며, 도 11은 이의 수차도이다.FIG. 10 is an optical path diagram for a 650 nm light source, and FIG. 11 is an aberration diagram thereof.
도 12는 도 8에 도시된 광로도에 있어서, 400nm와 401nm의 광원에 대한 수차도이다.FIG. 12 is an aberration diagram for light sources of 400 nm and 401 nm in the optical path diagram shown in FIG. 8.
도 13은 종래 일반적인 콜리메이팅 렌즈를 사용한 광픽업의 광로도를 나타내며, 도 14는 그에 따른 수차도이다. FIG. 13 shows an optical path diagram of an optical pickup using a conventional general collimating lens, and FIG. 14 is an aberration diagram according thereto.
그리고 도 15는 본 발명에 따른 콜리메이팅 렌즈를 사용한 광픽업의 광로도이며, 도 16는 그에 따른 수차도이다.15 is an optical path diagram of an optical pickup using a collimating lens according to the present invention, and FIG. 16 is an aberration diagram according thereto.
도 13와 도 14에 도시된 바와 같이, 500nm 이상의 장파장의 광원에 대해 사용하던 종래 콜리메이팅 렌즈는 네가티브 렌즈의 파워가 그리 크지않은 구조여서, 500nm 이하의 단파장 광원에서의 색수차를 효과적으로 보정할 수 없다. 도 13에서의 각 렌즈의 초점거리는 -15.646/8.999/2.667로서 아베수가 43.0/53.9/61.3 이며, 따라서, Σ1/(fi·vi) = 0.0067 이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 400nm의 광에 대한 수차는 그리 그지 않으나, 405nm의 광에 대해서는 수차가 매우 급격하게 변화한다. 따라, 종래의 콜리메이팅 렌즈는 이와 같은 단파장 대역의 광에 대하여 사용할 수 없다.As shown in FIG. 13 and FIG. 14, the conventional collimating lens used for a light source having a long wavelength of 500 nm or more is a structure in which the power of the negative lens is not so large, and thus, chromatic aberration in the short wavelength light source of 500 nm or less cannot be effectively corrected. . The focal length of each lens in Fig. 13 is -15.646 / 8.999 / 2.667, and the Abbe number is 43.0 / 53.9 / 61.3, thus, Σ1 / (fi · vi) = 0.0067. As shown in Fig. 14, the aberration for the light of 400 nm is not so great, but the aberration changes very rapidly for the light of 405 nm. Therefore, conventional collimating lenses cannot be used for light in such a short wavelength band.
그러나, 도 15와 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 400nm와 405nm에서의 수차변화가 크지 않다. 이는 본 발명의 콜리메이팅 렌즈에 있어서, 네가티브 렌즈의 파워를 크게함으로써 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 따라서, 광의 파장변화에 대해 미디어의에서의 스폿을 초점심도 이내로 맺힐 수 있게 한다.However, as shown in Figs. 15 and 16, according to the present invention, the aberration change at 400 nm and 405 nm is not large. This makes it possible to effectively correct the aberration by increasing the power of the negative lens in the collimating lens of the present invention, thus making it possible to bring the spot in the media within the depth of focus to the wavelength change of light.
여기에서 상기와 같이 단파장의 광에 대한 효과적인 색수차를 보정하기 위하여, 상기 콜리메이팅 렌즈의 전체 초점거리를 f, 네가티브 렌즈의 초점거리를 fn 이라 할 때 -1.5 > f/fn 로 표현식는 식을 만족하는 것이 필요한다.Here, in order to correct the effective chromatic aberration for light of short wavelength as described above, when the total focal length of the collimating lens is f and the focal length of the negative lens is fn, the expression -1.5> f / fn satisfies the equation. It is necessary.
나아가서는 상기 본 발명의 광픽업장치에 있어서, 상기 광원측으로부터 렌즈의 초점거리를 각각 f1, f2,...fn 이라하고, 각 부품의 광학재료의 d선에서의 아베수를 각각 v1, v2,...vn 이라 할때, -0.005< 1/(f1·v1) + 1/(f2·v2) + ,,, +1/(fn·vn) < 0.0005 로 표현되는 부등식을 만족하는 것이 바람직하다.Furthermore, in the optical pickup apparatus of the present invention, the focal lengths of the lenses from the light source side are f1, f2, ... fn, respectively, and the Abbe number of d-line of the optical material of each component is v1, v2, respectively. , ... vn, it is desirable to satisfy the inequality expressed as -0.005 <1 / (f1 · v1) + 1 / (f2 · v2) + ,,, + 1 / (fn · vn) <0.0005 Do.
본 발명은 아직 표준화가 이루어지지 않은 400nm 근방의 청색광원과 0.6 이상의 개구수를 가지는 대물렌즈를 사용하는 소위 HD(High Definition) DVD 용 광픽업에 기존의 DVD 계열의 디스크에 대한 호환성을 부여한다.The present invention gives compatibility to existing DVD-based discs for the so-called HD (High Definition) DVD optical pickup using a blue light source near 400nm and an objective lens having a numerical aperture of 0.6 or more, which has not yet been standardized.
이것은 본 발명을 특징지우는 콜리메이팅 렌즈에 의해 청색 계열의 단파장 레이저 광의 색수차를 효과적으로 보정함으로써 가능하게 된다.This is made possible by effectively correcting the chromatic aberration of the blue series short wavelength laser light by the collimating lens which characterizes this invention.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 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 특허청구범위 한해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined only by the appended claims.
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KR20010039381A (en) * | 1999-10-30 | 2001-05-15 | 윤종용 | Optical pickup device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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EPO 조사보고서 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010039383A (en) | 2001-05-15 |
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