KR100717024B1 - 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기 - Google Patents

호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기 Download PDF

Info

Publication number
KR100717024B1
KR100717024B1 KR1020050079444A KR20050079444A KR100717024B1 KR 100717024 B1 KR100717024 B1 KR 100717024B1 KR 1020050079444 A KR1020050079444 A KR 1020050079444A KR 20050079444 A KR20050079444 A KR 20050079444A KR 100717024 B1 KR100717024 B1 KR 100717024B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
information storage
storage medium
dvd
incident
Prior art date
Application number
KR1020050079444A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070027068A (ko
Inventor
김태경
이진원
박경태
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050079444A priority Critical patent/KR100717024B1/ko
Priority to US11/510,562 priority patent/US20070047422A1/en
Priority to TW095131719A priority patent/TW200709203A/zh
Priority to EP06798570A priority patent/EP1920435A4/en
Priority to PCT/KR2006/003400 priority patent/WO2007027040A1/en
Priority to CNA2006800310177A priority patent/CN101248488A/zh
Publication of KR20070027068A publication Critical patent/KR20070027068A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100717024B1 publication Critical patent/KR100717024B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G11B7/1369—Active plates, e.g. liquid crystal panels or electrostrictive elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Abstract

호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기가 개시되어 있다. 개시된 호환형 광픽업은, 광원과; 입사된 광을 정보저장매체에 집광시키며, 광원에서 출사된 광을 사용하는 제1정보저장매체에 최적화된 대물렌즈와; 제2정보저장매체용 광을 출사하며, 유한 광학계를 구성하도록 마련된 제1광학계와; 제1 및 제2정보저장매체와 다른 규격의 제3정보저장매체 또는 제2정보저장매체 적용시, 대물렌즈에 입사하는 광의 입사각을 능동적으로 절환하는 능동형 보정소자;를 포함하며, 능동형 보정소자는, 복수의 투명 기판과; 투명 기판 사이에 위치되며, 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지는 적어도 하나의 물질층과; 물질층에 인접한 투명 기판의 면에 물질층의 굴절율 절환에 따라 입사광을 회절없이 투과시키거나 입사광을 회절시켜 광의 발산각을 변화시키도록 형성된 홀로그램 패턴;을 포함하며, 물질층에 인가되는 전압은, 적용되는 정보저장매체에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.

Description

호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기{Compatible optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus employing the same}
도 1은 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 적용되는 능동형 보정소자의 구성을 설명하기 위한 측 단면 모식도이다.
도 3은 도 2의 홀로그램 패턴의 평면도를 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 능동형 보정소자의 동작원리를 보여준다.
도 5는 실리카 재질을 사용하여 홀로그램 소자를 형성할 때, 홀로그램 패턴의 깊이 d에 따른 각 파장 408nm, 785nm, 660nm에서의 회절효율을 나타낸다.
도 6은 도 1의 본 발명의 호환형 광픽업에 적용될 수 있는 능동형 보정소자의 일 실시예를 보여준다.
도 7a 내지 도 7d는 표 1 및 표 2의 설계 데이터에 의해 설계된 대물렌즈 및 능동형 보정소자를 사용할 때의 인가되는 전압 조절에 따른 BD, HD DVD, DVD 및 CD에 대한 광로도를 보여준다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 능동형 보정소자 및 대물렌즈가 표 1 및 표 2에 따라 설계되어, BD, HD DVD, DVD 및 CD에 대해 도 7a 내지 도 7d의 광로도를 나타내 도록 형성되었을 때의 수차도를 보여준다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 능동형 보정소자 및 대물렌즈가 표 3 및 표 4에 따라 설계될 때의 인가되는 전압 조절에 따른 BD, DVD 및 CD에 대한 수차도를 보여준다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업을 보여준다.
도 11은 본 발명에 따른 호환형 광픽업을 적용한 광 기록 및/또는 재생기기의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,20,120...능동형 보정소자 2,2',7,7',7"...투명 기판
4,4',4"...물질층 6,6',6"...홀로그램 패턴
10...정보저장매체 10a,10b,10c,10d...BD,HD DVD,DVD,CD
11...광원 13...편광빔스프리터
14...콜리메이팅렌즈 18...광검출기
19...파장판 30...대물렌즈
50...저밀도 정보저장매체용 광학계
본 발명은 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 규격의 복수의 정보저장매체를 하나의 대물렌즈를 사용 하여 호환할 수 있도록 된 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기에 관한 것이다.
대물렌즈에 의해 집속된 광스폿을 이용하여 정보저장매체인 광디스크에 임의의 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광 기록 및/또는 재생기기에서, 기록용량은 집광스폿의 크기에 의해 결정된다. 집광스폿의 크기(S)는 사용하는 레이저광의 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA, Numerical Aperture)에 의해 수학식 1과 같이 결정된다.
S ∝ λ/NA
따라서, 광디스크의 고밀도화를 위해 광디스크에 맺히는 광스폿의 크기를 줄이기 위해서는, 청색 레이저와 같은 단파장 광원과 0.6 이상의 높은 개구수의 대물렌즈 채용이 필수적이다.
근래에는 파장 405nm 근방의 광원 및 NA 0.85인 대물렌즈를 사용하고, 두께(광입사면에서 정보저장면까지의 간격으로, 여기서는 보호층의 두께에 해당함)가 0.1mm인 광디스크를 사용하는 용량 약 25GB인 블루레이 광디스크(Blu-ray Disc:BD) 규격이 제안되었다. 또한, 사용 파장은 BD와 동일하면서 NA 0.65인 대물렌즈 그리고 두께(광입사면에서 정보저장면까지의 간격으로, 여기서는 기판의 두께에 해당함)가 0.6mm인 광디스크를 사용하는 용량 약 15GB인 HD DVD(High Definiton DVD) 규격이 또 다시 제안되어, DVD에서 여러 규격이 혼재하는 양상을 되풀이하고 있다.
따라서, 하나의 시스템에서 두 개의 광디스크 규격을 호환하는 장치가 필요 할 것으로 예상된다.
DVD 규격 예컨대, DVD-RAM 및 DVD ±RW 규격의 경우, 광원의 파장과 대물렌즈의 NA 그리고, 광디스크 기판의 두께는 거의 동일하고, 다만 트랙 피치나 광디스크 구조가 다르다. 따라서, 광원에서 나온 광을 광디스크에 집광하는데는 광디스크의 규격에 관계없이 거의 동일하고, 단지 트랙 피치에 따른 포커싱과 트랙킹의 호환 방법만 고려하면 된다.
그런데, 차세대 광메모리 규격 즉, BD 및 HD DVD 규격의 경우, 두 규격간의 광디스크의 두께가 달라, 이에 기인한 구면수차 발생이 심각하므로, 이에 대한 보정이 필수적이다.
기존에 발표된 한 개의 광원을 사용하면서 광디스크 두께 차이에 의한 구면수차를 보정하는 방법으로는 홀로그램소자(HOE:Holographic Optical Element)를 사용하는 방법과 2개의 대물렌즈를 사용하는 방법이 있다.
그런데, 하나의 광원에서 출사된 광을 홀로그램소자로 0차광 및 1차광으로 회절시켜 두 광디스크의 두께 차에 따른 구면수차를 보정하는 방법은, 동일한 광원을 이용하여 광을 2개로 분리하므로 광효율이 1/2 이하로 감소하는 문제점이 있다. 또한, 입사광을 0차광 및 1차광으로 회절시키는 홀로그램소자를 사용하여 구면수차를 보정하는 경우에는 낮은 광효율에 기인하여, 보다 큰 광량을 요구하는 고배속에 대응이 어려운 문제점이 있다. 이러한 홀로그램소자를 사용하여 DVD용 광원으로 CD 계열의 광디스크를 호환하는 방식은 일본공개특허 1996-062493에 개시되어 있다.
두 개의 대물렌즈를 사용하는 방법 중 축습동 액츄에이터를 사용하는 방식은 일본 공개특허 평8-252697에 개시되어 있는데, 이 방식은 구조가 복잡하고 감도가 비교적 낮으며 비선형성이 비교적 커 고배속 고정밀 광기록 또는 재생장치에 적합지 못하다. 또한 2조의 대물렌즈를 고정 배치하여 사용하는 경우 광부품수가 증가하고 광축조정이 1조의 대물렌즈를 사용하는 경우에 비해 까다로와진다.
한 개의 광원을 사용하면서 광디스크 두께 차이에 의한 구면수차를 보정하는 또 방법으로는 한국공개특허 2004-91553에 개시된 액정소자를 이용하는 방식이 있다. 이 공개특허에 개시된 광픽업장치는 HD DVD, DVD 및 CD를 호환할 수 있도록, 액정소자를 이용하여 구면수차를 보정한다.
그런데, 이 공개특허에서의 액정소자는 하나의 액정층을 가지며, 전극을 복수개로 분할하여 영역별로 액정층에 인가되는 전압을 조정함으로써 회절각을 변경시킨다. 이와 같이, 하나의 액정층으로는 회절각을 0도 또는 소정의 회절각 θ1으로 절환하는 것은 가능하지만, 또 다른 회절각 θ2로의 절환을 위해서는 아주 복잡한 전극 배치나 2개 이상의 액정층이 필요하다. 따라서, 액정소자의 구조가 복잡해져 광의 투과율이 떨어지고 비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 3개 이상의 정보저장매체 규격을 하나의 대물렌즈를 사용하여 호환할 수 있도록 수차 보정이 가능한 동시에, 그 수차 보정용 소자의 전극 구조를 단순화할 수 있어 광효율이 높은 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 광원과; 입사된 광을 정보저장매체에 집광시키며, 상기 광원에서 출사된 광을 사용하는 제1정보저장매체에 최적화된 대물렌즈와; 제2정보저장매체용 광을 출사하며, 유한 광학계를 구성하도록 마련된 제1광학계와; 상기 제1 및 제2정보저장매체와 다른 규격의 제3정보저장매체 또는 상기 제2정보저장매체 적용시, 상기 대물렌즈에 입사하는 광의 입사각을 능동적으로 절환하는 능동형 보정소자;를 포함하며, 상기 능동형 보정소자는, 복수의 투명 기판과; 투명 기판 사이에 위치되며, 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지는 적어도 하나의 물질층과; 상기 물질층에 인접한 투명 기판의 면에 상기 물질층의 굴절율 절환에 따라 입사광을 회절없이 투과시키거나 입사광을 회절시켜 광의 발산각을 변화시키도록 형성된 홀로그램 패턴;을 포함하며, 상기 물질층에 인가되는 전압은, 적용되는 정보저장매체에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1정보저장매체는 BD 및 HD DVD 중 어느 하나이고, 상기 제2정보저장매체는 DVD 및 CD 중 적어도 어느 하나이고, 상기 제3정보저장매체는 BD 및 HD DVD 중 나머지 하나이며, 상기 제1광학계는, DVD용 광 및 CD용 광 중 적어도 어느 하나를 출사하며, DVD 및 CD 중 적어도 어느 하나를 기록 또는 재생할 수 있도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 광원의 파장은 대략 400nm 근방이고, 상기 제1정보저장매체의 두께는 대략 0.1mm, 제1정보저장매체에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.85이고, 상기 DVD용 광의 파장은 대략 650nm, DVD의 두께는 대략 0.6mm, DVD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.60이고, 상기 CD용 광의 파장은 대략 780nm, 상기 CD의 두께는 대략 1.2mm, CD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.45이고, 상기 제3정보저장매체의 두께는 대략 0.6mm, 제3정보저장매체에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.65이도록 형성될 수 있다.
다른 특징에 따르면, 상기 제1정보저장매체는 BD 및 HD DVD 중 어느 하나이고, 상기 제2정보저장매체는 DVD 및 CD 중 어느 하나이고, 상기 제3정보저장매체는 DVD 및 CD 중 나머지 하나이며, 상기 제3정보저장매체용 광을 출사하며, 상기 제3정보저장매체를 기록 또는 재생할 수 있도록 마련된 제2광학계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2광학계는 무한 광학계일 수 있다.
또한, 상기 광원의 파장은 대략 400nm 근방이고, 상기 제1정보저장매체의 두께 및 제1정보저장매체에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.1mm 및 0.85이거나, 0.6mm 및 0.65이고, 상기 DVD용 광의 파장은 대략 650nm, DVD의 두께는 대략 0.6mm, DVD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.60이고, 상기 CD용 광의 파장은 대략 780nm, 상기 CD의 두께는 대략 1.2mm, CD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.45이도록 형성될 수 있다.
상기 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판과 이에 인접한 물질층의 굴절율 차를 △n, 상기 홀로그램 패턴의 깊이를 d, 입사하는 광의 파장을 λ, 회절광의 차수를 m이라 할 때, 상기 홀로그램 패턴은 하기의 식을 최대로 만족하도록 형성될 수 있다.
<식>
(△n · λ - 1) d = m ·λ
상기 능동형 보정소자는, 상기 정보저장매체로 입사되는 광과 그 정보저장매체로부터 반사되어 돌아오는 광의 편광 상태에 각각 작용하도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 능동형 보정소자와 정보저장매체 사이에는 입사광의 편광을 바꾸어주는 1/4 파장판;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 능동형 보정소자의 물질층 및 홀로그램 패턴은, 상기 정보저장매체로 입사되는 광에 작용하는 제1물질층 및 제1홀로그램 패턴과; 상기 정보저장매체로부터 반사되어 돌아오는 광에 작용하는 제2물질층 및 제2홀로그램 패턴을 포함할 수 있다.
상기 능동형 보정소자는 편광에 관계없이 광의 입사각을 절환하도록 형성될 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정보저장매체의 반경 방향으로 이동가능하게 설치되어 정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업 및 이 광픽업을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 광 기록 및/또는 재생기기에 있어서,
상기 광픽업은 상기한 특징점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 호환형 광픽업을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 바람직 한 실시예들 및 이를 적용한 광 기록 및/또는 재생기기를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 일 실시예로서, BD(10a) 및 HD DVD(10b) 뿐만 아니라 DVD(10c) 및 CD(10d)도 호환 채용할 수 있도록 마련된 광학적 구성도를 개략적으로 보여준다. 도 1에서는 CD용 광원 및 DVD용 광원을 모두 구비하는 경우의 광학적 구성을 보여주는데, DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하기 위해, 이 두 광원 중 어느 하나만을 구비하는 광학적 구성을 가지는 것도 가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업은 광원(11)과, 제1정보저장매체 예컨대, BD(10a)에 최적화되도록 마련된 대물렌즈(30)와, 적용되는 정보저장매체에 따라 대물렌즈(30)에 입사하는 광의 입사각을 능동적으로 절환하는 능동형 보정소자(20)와, DVD(10c) 및 CD(10d)를 위한 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업은, 광원(11)과 대물렌즈(30) 사이에 배치되어 광의 진행 경로를 변환하는 광로변환기와, 정보저장매체(10)에서 반사되고 대물렌즈(30) 및 광로변환기를 경유하여 입사되는 광을 수광하는 광검출기(18)와, 상기 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)로부터 출사된 광이 대물렌즈(30) 쪽으로 진행하도록 이 광의 경로를 BD(10a) 및 HD DVD(10b)용 광원(11)으로부터 출사된 광의 경로와 결합시키는 광로 결합기(70)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원(11)은, 소정 규격의 제1정보저장매체 예컨대, 대략 0.1mm의 두께를 가지는 BD(10a) 및 이와는 다른 두께를 갖는 다른 규격의 제2정보저장매체 예컨 대, 대략 0.6mm의 두께를 가지는 HD DVD(10b)에 공통적으로 사용되는 파장의 광을 출사하기 위한 것이다. 예를 들어, 제1 및 제2정보저장매체 중 어느 하나는 BD(10a), 나머지 하나는 HD DVD(10b)일 때, 상기 광원(11)은 대략 400nm 근방의 청색광을 출사하도록 마련된다. 상기 광원(11)으로는 대략 400nm 근방의 청색광을 출사하는 반도체 레이저를 구비할 수 있다.
상기 대물렌즈(30)는 입사된 광을 정보저장매체(10)에 집광시킨다. 상기 대물렌즈(30)는 예를 들어, BD(10a)에 최적화되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 대물렌즈(30)는, 400nm 근방의 파장을 가지는 광이 입사될 때, 대략 0.85의 유효 개구수로 약 0.1mm 두께의 BD(10a)에 최적의 광스폿을 형성하도록 설계될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 HD DVD(10b)와 저밀도 정보저장매체인 DVD(10c) 및 CD(10d)만을 호환 채용하도록 마련될 수도 있는데, 이 경우에는 상기 대물렌즈(30)는 400nm 근방의 파장을 가지는 광이 입사될 때, 대략 0.65의 유효 개구수로 약 0.6mm 두께의 HD DVD(10b)에 최적의 광스폿을 형성하도록, HD DVD(10b)에 최적화되도록 형성될 수 있다.
상기 능동형 보정소자(20)는, 도 2 내지 도 6을 참조로 자세히 후술하는 바와 같이, 두 투명 기판 사이에 위치되어 전원 구동원(25)에서 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 이루어지는 적어도 하나의 물질층을 구비하며, 투명 기판의 상기 물질층과 접하는 면에 이 물질층에서의 굴절율 절환에 따라 입사광을 회절없이 투과시키거나 입사광을 회절시켜 광의 발산각을 변화시키도록 홀로그램 패턴이 형성된다. 상기 물질층이 특정 편광의 광에 대해서만 굴절율 절환 효과를 나타내도록 배향처리된 액정층인 경우, 상기 능동형 보정소자(20)는 편광선택성을 가질 수 있다.
상기 물질층에 인가되는 전압은 적용되는 정보저장매체에 따라 대응하는 광의 파장에 대해 회절 효율이 최대로 되도록 조절된다.
예를 들어, 상기 정보저장매체(10)로 대물렌즈(30)에 최적화된 두께를 가지는 BD(10a) 기록/재생시에는, 상기 능동형 보정소자(20)에 소정의 제1전압(V1)을 인가하여, 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판의 굴절율과 액정의 굴절율이 동일하도록 구동하여 광이 평행으로 투과하도록 한다. 상기 BD(10a)과 광원의 파장이 같고, 기판 두께 및 대물렌즈 개구수가 다른 HD DVD(10b)를 호환하기 위해, HD DVD(10b) 기록/재생시에는, 상기 능동형 보정소자(20)에 제2전압(V2)을 인가하여, 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판의 굴절율과 액정의 굴절율이 상이하도록 구동하여 광의 회절 효율이 최대가 되도록 조절한다.
BD(10a)와 광원의 파장, 기판 두께 및 대물렌즈 개구수가 다른 제3규격의 정보저장매체 예컨대, DVD(10c)를 호환하기 위해, DVD(10c) 기록/재생시에는, 상기 능동형 보정소자(20)에 제3전압(V3)을 인가하여, 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판의 굴절율과 액정의 굴절율이 상이하도록 구동하여 DVD(10c)용 광원의 파장에서의 광의 회절 효율이 최대가 되도록 조절한다.
BD(10a)와 광원의 파장, 기판 두께 및 대물렌즈 개구수가 다른 제4규격의 정보저장매체 예컨대, CD(10d)를 호환하기 위해, CD(10d) 기록/재생시에는, 상기 능동형 보정소자(20)에 제4전압(V4)을 인가하여, 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판 의 굴절율과 액정의 굴절율이 상이하도록 구동하여, CD(10d)용 광원의 파장에서의 광의 회절 효율이 최대가 되도록 조절한다.
한편, 상기 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, DVD용 제1광모듈(51)과, CD용 제2광모듈(53)과, 제1 및 제2광모듈(51)(53)쪽에서 입사된 광의 경로를 결합하여 동일 광경로로 진행하도록 하며, 정보저장매체(10)에서 반사되어 되돌아온 광을 각각 제1 및 제2광모듈(51)(53)쪽으로 진행하도록 하는 빔스프리터(55)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)는 빔스프리터(55)와 광로 결합기(70) 사이에 제1 및 제2광모듈(51)(53)쪽에서 입사되는 광을 콜리메이팅하여 평행광으로 바꾸어주는 DVD/CD용 콜리메이팅렌즈(55)를 더 포함할 수 있다. 도 1에서 참조부호 57은 DVD용 제1광모듈(51)과 CD용 제2광모듈(53)의 광출력량을 모니터링하기 위한 DVD/CD용 모니터링 광검출기(57)이다.
상기 제1광모듈(51)로는 적색파장 예컨대, 대략 650nm 파장용 광원을 구비하는 DVD용 홀로그램 광모듈을 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2광모듈(53)로는 적외선 파장 예컨대, 대략 780nm 파장용 광원을 구비하는 CD용 홀로그램 광모듈을 구비할 수 있다. 홀로그램 광모듈은 광원, 신호 검출을 위한 광검출기, 광원에서 출사된 광을 직진 투과시키고, 정보저장매체에 의해 반사된 후 재 입사되는 광은 예컨대, 1차로 회절시켜 광검출기로 향하도록 하는 홀로그램을 구비한다. 또한, 홀로그램이 형성된 투명부재의 반대면에 3빔법 등에 의해 트랙킹 에러신호 검출이 가능하도록 입사광을 적어도 3개의 광으로 분기하는 그레이팅 패턴을 더 구비할 수 있다. 이러한 홀로그램 광모듈에 대해서는 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로, 그 도시 및 자세한 설명은 생략한다.
여기서, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, DVD(10c) 및/또는 CD(10d)의 호환 채용을 위해, 도 1에 도시된 바와 같은 DVD용 제1광모듈(51) 및/또는 CD용 제2광모듈(53)을 구비하는 대신에, 광원과 광검출기가 분리되어 있는 분리형 광학계를 구비할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 있어서, 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)의 광학적 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 호환형 광픽업이 BD(10a), HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하도록 된 경우, 상기 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)는 DVD용 광 및 CD용 광에 대해 각각 유한 광학계를 구성하도록 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)는 DVD용 광학계 및 CD용 광학계로 이루어지며, DVD용 광학계 및 CD용 광학계가 모두 유한 광학계를 구성하도록 마련되는 것이 바람직하다.
제1광모듈(51)에 내포된 DVD용 광원과, 제2광모듈(53)에 내포된 CD용 광원으로부터는 발산광이 출사된다. 따라서, 제1 및 제2광모듈(51)(53)와 콜리메이팅렌즈(59)가, 콜리메이팅렌즈(59)에 의해 콜리메이팅된 DVD용 광 및 CD용 광이 거의 평행광에 가까운 발산광이 되도록 배치되면, 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)는 DVD용 광 및 CD용 광에 대해 각각 유한 광학계를 구성할 수 있다.
상기와 같이 DVD용 광학계와 CD용 광학계를 유한 광학계로 구성하는 것이 바람직한 이유는 다음과 같다.
후술하는 바로부터 알 수 있는 바와 같이 능동형 보정소자(20)에서의 전극 구조를 단순화한 경우에는, 액정에 인가하는 전압을 변화시켜도 각 파장에서의 회절각도의 변경은 원하는 만큼 발생하지 않는다. 그러므로, 능동형 보정소자(20)에서 발생하는 회절각도를 HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d) 등 모든 정보저장매체에 대해 최적으로 구성하는 것이 어렵다. 하지만, 능동형 보정소자(20)를 HD DVD(10b)용 청색광에 대해 최적의 회절 각도로 광을 회절시키도록 형성하는 동시에, DVD용 광학계 및 CD용 광학계를 유한 광학계로 구성하면, DVD용 광(적색광) 및 CD용 광(적외선광)이 발산광 형태로 능동형 보정소자(20)로 입사되므로, DVD(10c) 및 CD(10d)용 광에 대해서도 적절한 회절 각도로 광을 회절시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 BD(10a), HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하도록 된 경우, 광원(11)의 파장은 대략 400nm 근방이고, 대략 0.1mm의 두께를 가지는 BD(10a)에 대한 대물렌즈(30)의 유효 개구수는 대략 0.85가 된다. 또한, 능동형 보정소자(20)에 의해 광의 발산각 조절하고 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)를 유한 광학계로 구성함에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업에 있어서, 대략 0.6mm 두께를 가지는 HD DVD(10b)에 대해 대물렌즈(30)의 유효 개구수는 대략 0.65가 된다. 또한, 파장이 대략 650nm인 DVD용 광을 사용할 때, 대략 0.6mm 두께를 가지는 DVD(10c)에 대한 대물렌즈(30)의 유효 개구수는 대략 0.60이 될 수 있다. 또한, 파장이 대략 780nm인 CD용 광을 사용 할 때, 대략 1.2mm 두께를 가지는 CD(10d)에 대한 대물렌즈(30)의 유효 개구수는 대략 0.45가 될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명에 따른 호환형 광픽업이 BD(10a), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하도록 마련되거나, HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하도록 마련된 경우에는, DVD용 광학계 및 CD용 광학계 중 어느 하나만 유한 광학계를 구성하도록 마련되고, 나머지 하나는 무한 광학계를 구성하도록 마련될 수 있다.
예를 들어, 제1광모듈(51)과 콜리메이팅렌즈(55)는 콜리메이팅렌즈(55)에 의해 콜리메이팅된 DVD용 광이 평행광이 되어, DVD용 광학계가 무한 광학계가 되도록 배치되고, 제2광모듈(53)과 콜리메이팅렌즈(55)는 콜리메이팅렌즈(55)에 의해 콜리메이팅된 CD용 광이 평행광에 가까운 발산광이 되어, CD용 광학계가 유한 광학계가 되도록 배치될 수도 있다. 이 경우에, 상기 능동형 보정소자(20)는 인가되는 전압에 따라 BD(10a) 또는 HD DVD(10b) 채용시에는 청색광을 회절없이 투과시키고, DVD(10c)용 적색광을 최적의 회절 각도로 회절시킨다. 또한, CD용 광학계를 유한 광학계로 구성함으로써, CD(10d) 채용시에는, 발산하는 적외선광이 능동형 보정소자(20)로 입사되므로, 적절한 회절 각도로 적외선광을 회절시킬 수 있다.
한편, 상기 광로 결합기(70)로는 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 이색 미러를 구비할 수 있다. 이 이색 미러는, 예를 들어, 광원(11)쪽에서 입사되는 BD 및 HD DVD용 청색광은 반사시키고, 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)에서 입사되는 CD 및 DVD용 광은 투과시키도록 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업은, 광로변환기와 대물렌즈(30) 사이에 입사광의 편광을 바꾸어주는 파장판 즉, 1/4 파장판(19)을 더 포함할 수 있다. 상기 능동형 보정소자(20)가 편광 선택성을 가지는 경우에는, 상기 1/4 파장판(19)은 능동형 보정소자(20)와 대물렌즈(30) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 광원(11) 즉, 반도체 레이저에서 출사된 광은 주로 일 방향으로 선편광된 광 예컨대, s 편광의 광이므로, 광원(11)쪽에서 입사되는 이 선편광된 광은 능동형 보정소자(20)를 전압인가에 따라 회절없이 투과하거나 회절되어 발산각이 변경된다. 이 광은 상기 파장판(19)을 통과하면서 일 원편광의 광으로 되고, 대물렌즈(30)에 의해 정보저장매체(10)에 집속된다. 이 광은 정보저장매체(10)에서 반사되면서 다른 원편광으로 되고 상기 파장판(19)을 다시 통과하면서, 직교하는 다른 선편광 예컨대, p 편광의 광으로 된다.
상기와 같이 파장판(19)을 구비하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업은, 상기 광로변환기로 광효율을 보다 높이기 위해, 편광의존성 광로변환기 예컨대, 편광빔스프리터(13)를 구비하는 것이 바람직하다. 편광빔스프리터(13)는, 입사광을 편광에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜, 광원(11)쪽에서 입사되는 일 선편광의 광은 예컨대, 투과시켜 대물렌즈(30)쪽으로 진행하도록 하고, 정보저장매체(10)에서 반사되어 되돌아오는 직교하는 다른 선편광의 광은 예컨대, 반사시켜 상기 광검출기(18)로 향하도록 한다.
상기와 같이 편광빔스프리터(13)와 1/4 파장판(19)을 결합한 편광 광학계를 사용하는 경우, 기록시의 광효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 능동형 보정소자(20)가 편광선택성을 가지는 경우, 상기 1/4 파장판(19)은 능동형 보정소자(20)와 대물렌즈(30) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 능동형 보정소자(20)는 상기 정보저장매체(10)로 입사되는 광과 그 정보저장매체(10)로부터 반사되어 돌아오는 광의 편광 상태에 각각 작용하도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 능동형 보정소자(20)의 물질층이 액정층으로 이루어진 경우, 이 능동형 보정소자(20)는 액정이 서로 직교하도록 배향된 두 액정층을 구비하며, 일 액정층은 정보저장매체(10)로 입사되는 일 선편광 예컨대, s 편광에 대해 작용하도록 형성되고고, 다른 액정층은 그 정보저장매체(10)로부터 반사되어 돌아오는 직교하는 다른 선편광 예컨대, p 편광에 대해 작용하도록 형성된다.
대안으로, 상기 능동형 보정소자(20)는 정보저장매체(10)로 입사되는 광의 편광 상태에 작용하도록 상기 일 액정층을 구비하는 일 능동형 보정소자와, 정보저장매체(10)로부터 반사되어 돌아오는 광의 편광 상태에 작용하도록 상기 다른 액정층을 가지는 또 다른 능동형 보정소자로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 정보저장매체(10)로 입사되는 광이 s 편광이고, 상기 일 능동형 보정소자가 s 편광의 광에 대해 작용하도록 마련된다면, 상기 또 다른 능동형 보정소자는 p 편광에 대해 작용하도록 마련된다. 그리고, 상기 일 능동형 보정소자는 광로변환기와 1/4 파장판(19) 사이의 광로 상에 배치되고, 상기 또 다른 능동형 보정소자는 1/4 파장판(19)과 광검출기(18) 사이의 광로 상의 어디에나 배치될 수 있다. 상기 일 능동형 보정소자와 상기 또 다른 능동형 보정소자를 구비하는 구조는 상기 능동형 보정소자(20)가 서로 직교하는 편광 상태에 각각 작용하도록 형성된 2층의 액정층을 구비하는 경우와 광의 편광 변환 및 그에 따른 선택적 회절 작용 과정이 실질적으로 동일하며, 이때의 호환형 광픽업 상에 능동형 보정소자 배치는 도 1을 참조로 전술한 바로부터 충분히 유추할 수 있으므로, 그 도시 및 반복적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업은, 광원(11)에서 출사된 광을 적어도 3개의 광으로 분기하기 위한 그레이팅(12), 비점수차법에 의해 포커스 에러신호 검출이 가능하도록 하는 실린더렌즈(17) 등을 더 포함할 수 있다. 도 1에서 참조부호 35는 대물렌즈(30)를 포커스, 트랙킹 및/또는 틸트 방향으로 구동하기 위한 액츄에이터, 참조부호 16은 광원(11)의 광출력을 모니터링하기 위한 모니터링용 광검출기이다.
도 2는 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 적용되는 능동형 보정소자(1)의 구성을 설명하기 위한 측 단면 모식도이다.
도 2를 참조하면, 능동형 보정소자(1)는, 제1 및 제2투명 기판(2)(7)과, 이 제1 및 제2투명 기판(2)(7) 사이에 위치되며 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지는 물질층(4)과, 상기 제1 및 제2투명 기판(2)(7) 중 적어도 일 투명 기판에 형성된 홀로그램 패턴(6)을 포함하며, 상기 제1 및 제2투명 기판(2)(7)에는 상기 물질층(4)에 전압을 인가하기 위한 투명 전극(3)(8)이 형성되어 있다.
상기 물질층(4)은 인가되는 전압에 따라 소정 파장의 입사광에 대해 제1 및 제2투명 기판(2)(7) 중 홀로그램 패턴(6)이 형성된 투명 기판과 동일 굴절율을 가지거나 다른 굴절율을 가지도록 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지도록 된 이방성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 물질층(4)은 인가되는 전압에 따라 굴절율이 절환될 수 있는 액정층일 수 있다. 상기 물질층(4)을 구성하는 액정층에서 액정이 배향 처리된 경우에는, 이 액정층은 편광선택성을 가진다. 즉, 액정이 배향 처리된 경우, 액정층에서는 액정 디렉터(director)의 장축 방향과 동일한 방향으로 편광된 광에 대해서만 전압인가에 따라 굴절율 절환이 일어난다. 액정 디렉터의 장축 방향과 수직한 방향으로 편광된 광은 인가되는 전압이 바뀌는 경우에도, 굴절율 변화를 느끼지 못하므로, 굴절율 절환이 일어나지 않는다. 따라서, 상기 물질층(4)으로 배향 처리된 액정층을 사용하는 경우, 능동형 보정소자(1)는 편광선택성을 가지게 된다.
다른 예로서, 상기 물질층(4)을 구성하는 액정층에서 액정은 특정 방향으로 배향처리 되지 않을 수도 있다. 즉, 액정이 무작위(random)한 방향으로 수평 배향 또는 소정의 선경 사각을 가지도록 배향될 수도 있다. 이 경우, 액정층은 편광선택성을 가지지 않는다. 즉, 입사되는 광의 편광에 관계없이, 입사되는 광에 대해 전압인가에 따라 굴절율 절환이 가능하다.
도 2 및 후술하는 도 4a 및 도 4b에서는 광이 입사되는 쪽에 위치된 제1투명 기판(2)은 평판 기판이고, 광이 출사되는 쪽에 위치된 제2투명 기판(7)에 홀로그램 패턴(6)이 형성된 예를 보여준다. 이하에서는, 홀로그램 패턴(6)이 형성된 기판을 홀로그램 기판(5)으로 표현한다.
상기 홀로그램 패턴(6)은, 예컨대, 제2투명 기판(7)의 물질층(4)에 인접한 면에 물질층(4)의 굴절율 절환에 따라 입사광을 회절없이 투과시키거나 입사광을 회절시켜 광의 발산각을 변화시키도록 형성된다.
도 3은 도 2의 홀로그램 패턴(6)의 평면도를 보여준다. 도 3에서 가로, 세로 축은 그 중심에 대한 홀로그램 패턴이 형성된 반경 범위를 예시적으로 보인 것으로, 단위는 mm이다. 도 3에서 반경 1.5mm는 후술하는 바와 같이, 개구수 0.85에 해당하는 반경 범위일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 홀로그램 패턴(6)은 예를 들어, 반경의 제곱에 비례하는 위상 분포를 발생시키도록 형성될 수 있다. 이 홀로그램 패턴(6)은, 후술하는 rotationally symmetric form으로 나타낸 홀로그램 위상 계수에서, C2항만 값을 가지며, 나머지 계수는 제로(zero)값이 되는 경우에 해당한다. 홀로그램 패턴(6)의 형태는 그 능동형 보정소자(1)가 적용되는 광학시스템의 다른 광학요소의 설계사항을 고려하여 그 홀로그램 계수 값들의 설계치에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 홀로그램 패턴(6)은 다음과 같이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 보여진 바와 같은 반경의 제곱에 비례하는 위상분포를 발생시키는 홀로그램 패턴(6)을 가지는 홀로그램 기판(5: 예컨대, 제2투명 기판(7) + 홀로그램 패턴(6))을 제작하고, ITO(Indium Tin Oxide) 투명 전극(8)을 형성한다. 이 투명 전극(8)은 상기 홀로그램 기판(5)의 홀로그램 패턴(6)이 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다. 대안으로, 투명 전극(8)은 홀로그램 기판(5)의 홀로그램 패턴(6)이 형성된 면상에 형성될 수도 있다.
투명 전극(3)이 형성된 또 다른 평판 기판(2: 예컨대, 유리 재질)을 준비하고, 이 평판 기판(2)과 상기 홀로그램 기판(5) 사이에 액정과 같은 이방성재료를 봉입하여 물질층(4)을 형성하면, 도 2에 도시된 바와 같은 능동형 보정소자(1)가 얻어진다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 능동형 보정소자(1)의 동작원리를 보여준다.
도 4a와 같이, 홀로그램기판(5)의 굴절율(n1)과 액정재료의 굴절율(n2)이 동일하도록 전압 Va을 인가하면, 입사하는 광은 회절없이 투과하게 된다. 반면에, 도 4b와 같이, 전압 Vb를 인가하여 홀로그램기판(5)의 굴절율(n1)과 액정재료의 굴절율(n2')이 서로 달라지면, 입사하는 광은 홀로그램 기판(5)의 홀로그램 패턴(6)에 따라 회절이 발생하고, 이에 따라 광의 발산각이 평행이나 수렴 또는 발산으로 절환되게 된다. 여기서, 전압 Va, Vb 값은 예를 들어 사용되는 액정이 양의 굴절율 이방성을 가지는지, 음의 굴절율 이방성을 가지는지, 수평 배향 상태인지, 수직 배향 상태인지에 따라 달라질 수 있다. 또한, Vb 값은 입사광의 파장을 고려하고, 대상 정보저장매체가 HD DVD(10b), DVD(10c), CD(10d) 중 어떤 것이냐에 따라 조절될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서는 능동형 보정소자(1)에 평행광이 입사되는 경우, 전압 인가에 따라 입사광이 회절없이 투과되거나, 입사광이 1차로 회절되어 발산되는 경우를 예시적으로 보여준다.
이때, 회절효율은 홀로그램기판(5)과 액정재료의 굴절율차, 홀로그램 패턴(6)의 깊이, 입사하는 광의 파장과 관계가 있다.
따라서, 상기 능동형 보정소자(1)는 다음의 조건을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 홀로그램기판(5)의 굴절율(n1)과 전압인가에 따라 홀로그램기판(5)과는 다른 굴절율을 가지도록 절환된 액정재료의 굴절율(n2)의 차이 △n = n1-n2, 홀로그램 패턴(6)의 깊이 d, 입사하는 광의 파장을 λ, 회절광의 차수를 m이라 할 때, 수학식 2를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
(△n ·λ -1) d = m·λ
이 조건을 만족할 때, 회절효율은 거의 100%가 된다.
이러한 원리를 이용하여, 인가하는 전압에 따라 액정의 회전각을 조절하면, 각 파장에 대해 홀로그램 패턴(6)의 깊이 d를 가변시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 각 파장에 대해 최대한의 회절 효율을 얻는 것이 가능해진다. 도 5는 실리카 재질을 사용하여 홀로그램 소자를 형성할 때, 홀로그램 패턴의 깊이 d에 따른 각 파장 408nm, 785nm, 660nm에서의 회절효율을 나타낸다. 도 5에서 파장 408nm에 대한 회절 효율은 2차 회절광에 대한 것이고, 파장 660nm에 대한 회절 효율은 1차 회절광에 대한 것이고, 파장 785nm에 대한 회절 효율은 1차 회절광에 대한 것이다.
도 6은 도 1의 본 발명의 호환형 광픽업에 적용될 수 있는 능동형 보정소자(20)의 일 실시예로서, 정보저장매체(10)로 진행하는 광과 그 정보저장매체(10)로부터 반사되어 돌아오는 광의 편광 상태에 각각 작용하는 두 물질층(4')(4")을 구비하는 경우를 보여준다.
도 6을 참조하면, 상기 능동형 보정소자(20)는, 제1 내지 제3투명 기판(2')(7')(7")과, 제1 및 제2투명기판(2')(7') 사이와 제1 및 제3투명기판(2')(7") 사이에 각각 위치되며 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지는 제1 및 제2물질층(4')(4")과, 상기 제2 및 제3투명 기판(7')(7")의 제1 및 제2물질층(4')(4")에 인접하는 면에 각각 형성된 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6")을 포함하며, 상기 제1 내지 제3투명 기판(2')(7')(7")에는 상기 제1 및 제2물질층(4')(4")에 전압을 인가하기 위한 투명 전극(3')(3")(8')(8")이 형성되어 있다.
여기서, 투명 기판(2')(7')(7"), 물질층(4), 홀로그램 패턴(6')(6"), 투명 전극(3')(3")(8')(8")은 도 2 내지 도 4를 참조로 전술한 능동형 보정소자(1)에서 사용되는 동일 명칭의 부재와 그 구성 및 기능이 동일 또는 유사하므로, 전술한 바를 참조하는 것으로 하고, 여기서는 각 부재에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 6에서는 상기 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6")이 서로 동일한 형상을 가지는 경우를 보여주는데, 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6")의 형상은 설계에 따라 서로 달라질 수 있다.
한편, 도 6에서는, 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6")이 바깥쪽에 위치된 제2 및 제3투명 기판(7')(7")에 각각 형성되는 예를 보여주는데, 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6")은 가운데에 위치된 제1투명기판(2')의 양면에 형성될 수도 있다. 또한, 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6") 중 어느 하나는 제1투명기판(2')에 형성되고, 나머지 하나는 제2 또는 제3투명 기판(7')(7")에 형성되는 것도 가능하다.
또한, 도 6에서는 능동형 보정소자(20)가 세 장의 투명 기판(2')(7')(7")을 사용하는 경우를 보여주는데, 가운데에 위치된 제1투명 기판(2') 대신에 두 장의 투명 기판을 사용하여, 도 2 내지 도 4를 참조로 설명한 능동형 보정소자(1) 두 개를 결합시킨 구조로 형성될 수도 있다.
능동형 보정소자(20)가 도 6에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 경우에도, 제1 및 제2물질층(4)(4") 각각에 인접한 제1 및 제2홀로그램 패턴(6')(6") 각각은 수학식 1의 조건을 만족하도록 형성된다.
제1물질층(4')이 정보저장매체(10)로 진행하는 소정 선편광의 광에 작용하도록 형성되고, 제2물질층(4")이 정보저장매체(10)에서 반사되고, 1/4 파장판(19)을 경유한 직교하는 다른 선편광의 광에 작용하도록 형성되었다고 하자. 이 경우, 제1물질층(4')에 입사되는 소정 파장의 광에 대해 최대의 회절 효율을 낼 수 있는 적절한 전압을 인가하면, 제1물질층(4')의 굴절율이 절환되고, 이에 의해 제1물질층(4')의 굴절율과 제1홀로그램 패턴(6')이 형성된 제2투명기판(7')의 굴절율의 차이가 생긴다. 이러한 굴절율 차이에 기인하여, 정보저장매체(10)로 진행하는 광은 제1홀로그램 패턴(6')에 의해 회절되어 소정 발산각으로 발산된다. 이에 의해 대물렌즈(30)의 설계치와는 다른 두께를 가지는 정보저장매체 예컨대, HD DVD(10b), DVD(10c) 또는 CD(10d) 기록/재생시, 두께 차이에 의해 발생하는 구면수차가 보정된다.
이때, 정보저장매체(10)로 진행하는 광은 상기 제1홀로그램 패턴(6')에서의 회절에 의해 발산광 형태로 대물렌즈(30)로 입사되므로, 정보저장매체(10)에서 반사되고 대물렌즈(30)를 통과하여 능동형 보정소자(20)쪽으로 진행하는 광은 수렴광이 되게 된다. 능동형 보정소자(20)의 제2물질층(4")에 적절한 전압(제2물질층(4") 및 제2홀로그램 패턴(6")이 제1물질층(4') 및 제1홀로그램 패턴(6')과 실질적으로 동일한 경우에는, 제1물질층(4')에 인가되는 전압과 동일한 전압)을 인가하면, 제2 물질층(4")의 굴절율이 절환되고, 이에 의해 제2물질층(4")의 굴절율과 제2홀로그램 패턴(6")이 형성된 제3투명기판(7")의 굴절율의 차이가 생긴다. 이러한 굴절율 차이에 기인하여, 정보저장매체(10)에서 반사된 후 진행하는 광은 제2홀로그램 패턴(6")에 의해 회절되어 광원(11) 또는 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)쪽에서 능동형 보정소자(20)로 입사되는 광의 발산도와 동일한 수렴도를 가지게 된다. 즉, 평행광 또는 평행광에 가까운 수렴광이 되어 동일 광로를 진행하게 된다. 따라서, 양호한 특성의 재생신호 또는 오차신호를 검출하는 것이 가능하게 된다.
표 1은 본 발명이 일 실시예에 따른 호환형 광픽업에 채용되어 BD(10a) 및 HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 할 수 있도록 하는 대물렌즈(30) 및 능동형 보정소자(20)의 설계예를 보여준다.
표 1의 데이터는, 표 2에 정리하여 보인 바와 같이, 408nm 파장의 청색광에 대해, 0.1mm 두께의 BD(10a)에 대해서는, 능동형 보정소자(20)가 회절 없이 광을 투과시키도록(회절차수 0차) 능동형 보정소자(20)에 V1의 전압이 인가되고, 능동형 보정소자(20)를 통과하여 입사되는 0차광에 대해 대물렌즈(30)가 정보저장매체(10)의 두께 0.1mm에서 0.85의 개구수(NA:Numerical Aperture), 2.35mm의 초점거리를 나타내도록 설계된다.
0.6 mm 두께의 HD DVD(10b)에 대해서는, 능동형 보정소자(20)가 파장이 408nm인 입사광을 2차로 회절시키도록 V2의 전압이 인가되고, 능동형 보정소자(20)에 의해 입사광이 2차로 회절되어, 대물렌즈(30)에 입사되는 광의 입사각이 변화되고, 이에 의해 대물렌즈(30)가 0.65의 개구수, 2.35mm의 초점거리를 나타내도록 설 계한 경우이다.
또한, 0.6mm 두께의 DVD(10c)에 대해서는, 능동형 보정소자(20)가 평행광에 가까운 발산광 형태이고 파장 660nm인 입사광을 1차로 회절시키도록 V3의 전압이 인가되고, 이에 의해 대물렌즈(30)에 입사되는 광의 입사각이 변화되어 0.65의 개구수, 2.45mm의 초점거리를 나타내도록 설계한 경우이다.
또한, 1.2mm 두께의 CD(10d)에 대해서는 능동형 보정소자(20)가 발산광 형태이고 파장 785nm인 입사광을 1차로 회절시키도록 V4의 전압이 인가되고, 이에 의해 대물렌즈(30)에 입사되는 광의 입사각이 변화되어 개구수 0.47, 2.47mm의 초점거리를 나타내도록 설계한 경우이다.
표 2에 나타낸 것처럼, 표 1의 설계 데이터는 BD 및 HD DVD에 대해서는 물체면이 무한거리(infinity)에 있는 무한 광학계, DVD 및 CD에 대해서는 물체면이 유한거리에 있는 유한 광학계로 설계한 것이다.
Figure 112005047992774-pat00001
Figure 112005047992774-pat00002
표 1에서는, 홀로그램 패턴이 형성된 면이 s4 면 1개인 것으로 나타냈는데, 그 이유는 다음과 같다. 예를 들어, 능동형 보정소자(20)가 도 6을 참조로 설명한 바와 같이, 2개의 물질층(4')(4")을 구비하고, 이 2개의 물질층(4')(4")에 인접하는 투명 기판의 면에 홀로그램 패턴(6')(6")을 가지도록 형성된 경우, 2개의 물질층(4')(4")은 직교하는 서로 다른 편광의 광에 대해 각각 작용한다.
따라서, 정보저장매체(10)로 진행하는 광은 두 홀로그램 패턴(6')(6") 중 한 홀로그램 패턴에 의해서만 영향을 받고, 마찬가지로, 정보저장매체(10)에서 반사되어 진행하는 광은 나머지 하나의 홀로그램 패턴에 의해서만 영향을 받는다. 이에 의해 정보저장매체(10)로 진행하거나 정보저장매체(10)에서 반사되어 진행하는 광의 입장에서는 실질적으로 광로 상에 하나의 홀로그램 패턴만이 위치되는 경우에 해당하게 된다.
표 1에서는 정보저장매체(10)로 진행하는 광에 작용하는 홀로그램 패턴이 투명 기판의 면(s4)에 형성된 경우를 보여준다. 정보저장매체(10)에서 반사되어 되돌아오는 광에 작용하는 홀로그램 패턴은, 다른 투명 기판의 면(s2 또는 s3)에 형성될 수 있다. 즉, 정보저장매체(10)에서 반사되어 되돌아오는 광의 관점에서는, 홀로그램 패턴이 형성된 면의 위치만이 달라진다.
한편, 표 1 및 표 2를 참조하면, 능동형 보정소자(20)는 입사되는 평행광 형태의 청색광에 대해 BD(10a) 적용시에는 홀로그램 회절차수가 0차이고, HD DVD(10b) 적용시에는 홀로그램 회절차수가 2차가 되도록 작동된다. 또한, 상기 능동형 보정소자(20)는 DVD(10c) 또는 CD(10d) 적용시에는 입사되는 발산광 형태의 적색광 또는 적외선광에 대해 홀로그램 회절차수가 1차가 되도록 작동된다. 여기서, 물질층(4)의 두께는 실질적으로 투명 기판의 두께에 비해 아주 얇기 때문에, 설계에서는 이 물질층(4)의 두께는 고려하지 않았다.
표 1에서 s4 면은, 정보저장매체(10)쪽으로 진행하는 광에 작용하는 홀로그램 패턴(HOE)이 형성된 면을 나타내는 것으로, 이 면(s4)은 물질층에 접한다. C1, C2, C3, C4는 홀로그램 계수를 나타낸다.
표 1에서 s8 및 s9면은 대물렌즈(30)의 두 비구면 렌즈면을 나타내는 것으로, K는 비구면식에서의 원추 상수, A, B, C, D, E, F, G, H, J는 비구면 계수를 나타낸다.
여기서, rotationally symmetric form에서, 홀로그램 위상 계수(HOE Phase Coefficients)는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005047992774-pat00003
여기서, Cn는 홀로그램 계수이고, r은 곡률 반경, λ0은 파장,φ는 위상을 나타낸다.
표 1에서는 상기 대물렌즈(30)의 양 렌즈면이 비구면으로 형성된 예를 보여준다. 렌즈의 비구면에 대한 비구면식은 비구면의 정점으로부터의 깊이를 z라 할 때, 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005047992774-pat00004
수학식 4에서 h는 광축으로부터의 높이, c는 곡율, K는 원추 상수(Conic Coefficient), A - J는 비구면 계수이다.
도 7a 내지 도 7d는 표 1 및 표 2의 설계 데이터에 의해 설계된 대물렌즈(30) 및 능동형 보정소자(20)를 사용할 때의 광로도를 보여주는 것으로, 도 7a는 전압 V1이 능동형 보정소자(20)에 인가되어 408nm 파장의 입사광의 회절이 일어나지 않고 투과하여 BD(10a)에 초점이 맺히는 경우를 나타낸다. 도 7b는 전압 V2 인가시 능동형 보정소자(20)에서 2차 회절이 일어나, 상기 대물렌즈(30)의 설계치와 HD DVD의 두께와의 차이에 의한 구면수차가 보정된 상태로 408nm 파장의 광이 HD DVD(10b)에 초점이 맺히는 경우를 나타낸다. 도 7c는 전압 V3 인가시, 입사되는 발산광 형태의 적색광에 대해 능동형 보정소자(20)에서 1차 회절이 일어나, 대물렌즈(30)의 설계치와 DVD의 두께 차이에 의한 구면수차가 보정된 상태로 660nm 파장의 광이 DVD(10c)에 초점이 맺히는 경우를 나타낸다. 도 7d는 전압 V4 인가시, 입사되는 발산광 형태의 적외선광에 대해 능동형 보정소자(20)에서 1차 회절이 일어나, 대물렌즈(30)의 설계치와 CD의 두께 차이에 의한 구면수차가 보정된 상태로 785nm 파장의 광이 CD(10c)에 초점이 맺히는 경우를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)가 표 1 및 표 2에 따라 설계되어, BD(10a), HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)에 대해 도 7a 내지 도 7d의 광로도를 나타내도록 형성되었을 때의 수차도를 보여준다. 도 8a 내지 도 8d로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기와 같은 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)를 구비하는 광픽업은 BD(10a), HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)에 대해 양호한 수차 특성을 가질 수 있어, BD(10a), HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환하여 기록/재생할 수 있다.
이상에서는 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)가 BD(10a), HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용할 수 있도록 마련된 예를 보여주는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업에서, 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)는 BD(10a) 및 HD DVD(10b) 중 어느 하나, DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하도록 마련될 수 도 있다.
표 3은 대물렌즈(30) 및 능동형 보정소자(20)의 다른 실시예를 보인 것으로, 이를 적용한 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, BD(10a), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용할 수 있다.
표 3의 데이터는, 표 4에 정리하여 보인 바와 같이, 408nm 파장의 청색광에 대해, 0.1mm 두께의 BD(10a)에 대해서는, 능동형 보정소자(20)가 회절 없이 광을 투과시키도록(회절차수 0차) 능동형 보정소자(20)에 V1의 전압이 인가되고, 능동형 보정소자(20)를 통과하여 입사되는 0차광에 대해 대물렌즈(30)는 두께 0.1mm인 정보저장매체에 대해 0.85의 개구수(NA:Numerical Aperture), 2.35mm의 초점거리를 나타내도록 설계된다. 또한, 0.6mm 두께의 DVD(10c)에 대해서는, 능동형 보정소자(20)가 평행광인 파장 660nm인 입사광을 1차로 회절시키도록 V3의 전압이 인가되고, 이에 의해 대물렌즈(30)에 입사되는 광의 입사각이 변화되어 0.65의 개구수, 2.45mm의 초점거리를 나타내도록 설계한 경우이다. 또한, 1.2mm 두께의 CD(10d)에 대해서는 능동형 보정소자(20)가 발산광 형태이고 파장 785nm인 입사광을 1차로 회절시키도록 V4의 전압이 인가되고, 이에 의해 대물렌즈(30)에 입사되는 광의 입사각이 변화되어 개구수 0.47, 2.47mm의 초점거리를 나타내도록 설계한 경우이다. 표 4에 나타낸 것처럼, 표 3의 설계 데이터는 BD(10a) 및 DVD(10c)에 대해서는 물체면이 무한거리(infinity)에 있는 무한 광학계, CD(10d)에 대해서는 물체면이 유한거 리에 있는 유한 광학계로 설계한 것이다.
Figure 112005047992774-pat00005
Figure 112005047992774-pat00006
표 3에서도, 표 1에서와 마찬가지로, 홀로그램 패턴이 형성된 면(s4)이 1개인 것으로 나타냈는데, 그 이유는 앞에서와 동일하다.
한편, 표 3 및 표 4의 실시예에서도, 능동형 보정소자(20)는 입사되는 평행광 형태의 청색광에 대해 BD(10a) 적용시에는 홀로그램 회절차수가 0차가 되도록 작동된다. 또한, 상기 능동형 보정소자(20)는 DVD(10c) 적용시에는 입사되는 평행광 형태의 적색광에 대해 홀로그램 회절차수가 1차가 되도록 작동된다. 또한, 상기 능동형 보정소자(20)는 CD(10d) 적용시에는 입사되는 발산광 형태의 적외선광에 대해 홀로그램 회절차수가 1차가 되도록 작동된다. 여기서, 굴절율 절환이 이루어지는 물질층의 두께는 실질적으로 투명 기판의 두께에 비해 아주 얇기 때문에, 이번 설계에서도 이 물질층의 두께는 고려하지 않았다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)가 표 3 및 표 4에 따라 설계될 때의 인가되는 전압 조절에 따른 BD(10a), DVD(10c) 및 CD(10d)에 대한 수차도를 보여준다. 도 9a 내지 도 9c로부터 알 수 있는 바와 같이, 표 3 및 표 4의 설계 데이터로 형성된 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)를 구비하는 경우에도 광픽업은, BD(10a), DVD(10c) 및 CD(10d)에 대해 양호한 수차 특성을 가질 수 있어, BD(10a), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환하여 기록/재생할 수 있다.
다른 예로서, 상기 능동형 보정소자(20) 및 대물렌즈(30)는 HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환 채용하도록 마련될 수도 있다. 이때, 능동형 보정소자(20)는 평행광 형태의 청색광에 대해 HD DVD(10b) 적용시에는 홀로그램 회절차수가 0차가 되도록 작동되고, DVD(10c) 적용시에는 입사되는 평행광 형태의 적색광에 대해 홀로그램 회절차수가 1차가 되도록 작동되고, CD(10d) 적용시에는 입사되는 발산광 형태의 적외선 광에 대해 홀로그램 회절차수가 1차가 되도록 작동될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, HD DVD(10b), DVD(10c) 및 CD(10d)를 호환하여 기록/재생할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업에 따르면, 대물렌즈(30)의 설계치와는 다른 두께의 정보저장매체 적용시, 상기 능동형 보정소자(20)의 일 홀로그램 패턴에 의해 대물렌즈(30)로 입사되는 광의 입사각이 조절되어, 두께 차이에 기인한 구면수차 등이 보정되어 정보저장매체(10) 상에 양호한 특성의 광스폿을 형성할 수 있다.
또한, 정보저장매체(10)로부터 반사되어 수렴광 형태로 능동형 보정소자(20)로 입사되는 광은 다른 홀로그램 패턴에 의해 회절되어, 광원(11) 및 저밀도 정보저장매체용 광학계(50)로부터 출사되는 광의 발산도와 일치하는 수렴도를 가지는 광으로 되어, 양호한 특성의 재생신호 또는 오차 신호를 검출할 수 있게 된다.
이상에서는, 본 발명에 따른 호환형 광픽업이 정보저장매체(10)로 향하는 특정 편광의 광 및 정보저장매체(10)로부터 반사되어 진행하는 직교하는 다른 편광의 광에 대해 각각 굴절율 절환이 가능한 2개의 물질층 및 그 각 물질층에 인접한 면에 홀로그램 패턴을 구비하는 하나의 능동형 보정소자, 또는 별도로 분리된 2개의 능동형 보정소자를 구비하는 구조를 예를 들어 설명하였는데, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 비편광 선택성을 가지는 하나의 능동형 보정소자만을 구비할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업을 보인 것으로, 비편광 선택성을 가지는 능동형 보정소자(120)를 구비하는 점을 제외하고는, 나머지 광학적 구성은 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업과 실질적으로 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 여기서는, 도 1에서와 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 부재는 동일 참조부호로 표기하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업에 있어서, 능동형 보정소자(120)는 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 능동형 보정소자(1)와 같이 하나의 물질층을 구비하는 구조를 가지며, 그 물질층이 입사광의 편광에 관계없이 굴절율 절환이 가능하도록 마련될 수 있다.
예를 들어, 상기 물질층이 액정층이고, 액정층이 입사광의 편광에 상관없이 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 이루지도록, 무작위(random)로 수평 배향 또는 소정의 선경사각(pretilt angle)을 가지도록 배향될 수 있다. 이 경우, 상기 물질층에 투명 기판과 다른 굴절율을 나타내도록 소정 전압을 인가하면, 정보저장매체(10)로 향하는 특정 편광 예컨대, p 편광의 광은 상기 물질층을 통과하면서, 그 물질층과 투명 기판과의 굴절율 차이에 기인하여, 홀로그램 패턴 부분에서 회절이 일어나게 된다. 이에 의해 대물렌즈에 입사되는 광의 입사각이 변화되어 구면수차 보정이 이루어진다. 정보저장매체(10)에서 반사된 후 진행하는 직교하는 다른 편광의 광 예컨대, s 편광의 광 또한, 상기 물질층을 통과하면서 회절되어, 구면수차 보정을 위해 생성된 광의 발산도가 보정된다. 이에 의해 양호한 특성의 재생신호 또는 오차신호를 검출할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 비편광선택성을 가지는 능동형 보정소자(120)를 구비하는 경우, 1/4 파장판(19)은 능동형 보정소자(120)와 대물렌즈(30) 사이에 반드시 배치될 필요는 없으며, 편광빔스프리터(13)와 대물렌즈(30) 사이 광로 상의 어느 위치에든지 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업은, 편광빔스프리터(13)와 1/4 파장판(19)을 결합한 편광 광학계를 사용하는 대신에, 입사광을 소정 비율로 투과 및 반사시키는 빔스프리터를 사용할 수도 있다.
이상에서는 도면들을 참조로 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 몇몇 실시예를 설명하였는데, 이 외에도 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 청구범위의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 하나의 대물렌즈를 사용하면서도 3개 이상의 정보저장매체 규격을 호환할 수 있는 것으로, 두 투명 전극 사이에 규격차에서 기인하는 수차를 보정하도록 소정 깊이로 제작된 홀로그램 패턴을 위치시키고, 그 사이에 액정층을 봉입한 구조에서, 액정에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 각 파장에서의 회절 효율이 최대가 되도록 하므로, 광효율을 높이는 것이 가능하다. 따라서, 각 규격의 정보저장매체마다 필요한 각각의 위상차를 만들기 위한 복잡한 전극 구조가 불필요하므로 능동형 보정소자의 구조가 종래에 비해 간단해진다.
도 11은 본 발명에 따른 호환형 광픽업을 적용한 광 기록 및/또는 재생기기의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 11을 참조하면, 광 기록 및/또는 재생기기는 정보저장매체(10)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(312)와, 상기 정보저장매체(10)의 반경 방향으로 이동 가능하게 설치되어 정보저장매체(10)에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보를 기록하는 광픽업(300)과, 스핀들 모터(312)와 광픽업(300)을 구동하기 위한 구동부(307)와, 광픽업(300)의 포커스, 트랙킹 및/또는 틸트 서보를 제어하기 위한 제어부(309)를 포함한다. 여기서, 참조번호 352는 턴테이블, 353은 정보저장매체(10)를 척킹하기 위한 클램프를 나타낸다.
상기 광픽업(300)으로는 전술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 호환형 광픽업 중 어느 하나를 구비한다.
광디스크(10)로부터 반사된 광은 광픽업(300)에 마련된 광검출기를 통해 검출되고 광전변환되어 전기적 신호로 바뀌고, 이 전기적 신호는 구동부(307)를 통해 제어부(309)에 입력된다. 상기 구동부(307)는 스핀들 모터(312)의 회전 속도를 제어하며, 입력된 신호를 증폭시키고, 광픽업(300)을 구동한다. 상기 제어부(309)는 구동부(307)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커스 서보, 트랙킹 서보 및/또는 틸트 서보 명령을 다시 구동부(307)로 보내, 광픽업(300)의 포커싱, 트랙킹 및/또는 틸트 동작이 구현되도록 한다. 본 발명에 따른 호환형 광픽업을 채용한 광 기록 및/또는 재생기기는, BD(10a) 및 HD DVD(10b) 중 적어도 어느 하나와, DVD(10c) 및 CD(10d) 중 적어도 어느 하나를 호환 채용할 수 있으며, 능동형 보정소자(20)를 사용함에 의해 광 손실없이 정보저장매체(10)로 향하는 광량을 극대화할 수 있으므로, 광효율이 높고, 기존의 하나의 렌즈 홀더에 2개 이상의 대물렌즈가 구비된 액츄에이터와 비교하여, 하나의 대물렌즈(30)만을 사용하므로 고배속 대응에 유리하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 대물렌즈를 사용하면서도 3개 이상의 정보저장매체 규격을 호환할 수 있는 호환형 광픽업을 실현할 수 있다.
또한, 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 이루어지는 물질층 및 그에 인접한 투명 기판의 적어도 일면에 홀로그램 패턴을 구비하는 능동형 보정소자의 물질층에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 각 파장에서의 회절 효율이 최대가 되도록 할 수 있으므로, 광효율을 높이는 것이 가능해진다. 따라서, 각 정보저장매체마다 필요한 각각의 위상차를 만들기 위한 복합한 전극 구조가 불필요하므로, 능동형 보정소자의 구조가 간단해진다.

Claims (20)

  1. 광원과;
    입사된 광을 정보저장매체에 집광시키며, 상기 광원에서 출사된 광을 사용하는 제1정보저장매체에 최적화된 대물렌즈와;
    제2정보저장매체용 광을 출사하며, 유한 광학계를 구성하도록 마련된 제1광학계와;
    상기 제1 및 제2정보저장매체와 다른 규격의 제3정보저장매체 또는 상기 제2정보저장매체 적용시, 상기 대물렌즈에 입사하는 광의 입사각을 능동적으로 절환하는 능동형 보정소자;를 포함하며,
    상기 능동형 보정소자는,
    복수의 투명 기판과;
    투명 기판 사이에 위치되며, 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지는 적어도 하나의 물질층과;
    상기 물질층에 인접한 투명 기판의 면에 상기 물질층의 굴절율 절환에 따라 입사광을 회절없이 투과시키거나 입사광을 회절시켜 광의 발산각을 변화시키도록 형성된 홀로그램 패턴;을 포함하며,
    상기 물질층에 인가되는 전압은, 적용되는 정보저장매체에 따라 조절되며,
    상기 제1정보저장매체는 BD 및 HD DVD 중 어느 하나이고, 상기 제2정보저장매체는 DVD 및 CD 중 적어도 어느 하나이고, 상기 제3정보저장매체는 BD 및 HD DVD 중 나머지 하나이며,
    상기 제1광학계는, DVD용 광 및 CD용 광 중 적어도 어느 하나를 출사하며, DVD 및 CD 중 적어도 어느 하나를 기록 또는 재생할 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원의 파장은 대략 400nm 근방이고,
    상기 제1정보저장매체의 두께는 대략 0.1mm, 제1정보저장매체에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.85이고,
    상기 DVD용 광의 파장은 대략 650nm, DVD의 두께는 대략 0.6mm, DVD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.60이고,
    상기 CD용 광의 파장은 대략 780nm, 상기 CD의 두께는 대략 1.2mm, CD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.45이고,
    상기 제3정보저장매체의 두께는 대략 0.6mm, 제3정보저장매체에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.65이도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원과 대물렌즈 사이에 배치되어 광의 진행 경로를 변환하는 광로변환기와;
    제1정보저장매체에서 반사되고 상기 대물렌즈 및 광로변환기를 경유하여 입사되는 광을 수광하는 광검출기와;
    상기 제1광학계로부터 출사된 광이 상기 대물렌즈쪽으로 진행하도록, 이 광의 경로를 상기 광원으로부터 출사된 광의 경로와 결합시키는 광로 결합기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  5. 광원과;
    입사된 광을 정보저장매체에 집광시키며, 상기 광원에서 출사된 광을 사용하는 제1정보저장매체에 최적화된 대물렌즈와;
    제2정보저장매체용 광을 출사하며, 유한 광학계를 구성하도록 마련된 제1광학계와;
    상기 제1 및 제2정보저장매체와 다른 규격의 제3정보저장매체 또는 상기 제2정보저장매체 적용시, 상기 대물렌즈에 입사하는 광의 입사각을 능동적으로 절환하는 능동형 보정소자;를 포함하며,
    상기 능동형 보정소자는,
    복수의 투명 기판과;
    투명 기판 사이에 위치되며, 인가되는 전압에 따라 굴절율 절환이 능동적으로 이루어지는 적어도 하나의 물질층과;
    상기 물질층에 인접한 투명 기판의 면에 상기 물질층의 굴절율 절환에 따라 입사광을 회절없이 투과시키거나 입사광을 회절시켜 광의 발산각을 변화시키도록 형성된 홀로그램 패턴;을 포함하며,
    상기 물질층에 인가되는 전압은, 적용되는 정보저장매체에 따라 조절되며,
    상기 제1정보저장매체는 BD 및 HD DVD 중 어느 하나이고, 상기 제2정보저장매체는 DVD 및 CD 중 어느 하나이고, 상기 제3정보저장매체는 DVD 및 CD 중 나머지 하나이며,
    상기 제3정보저장매체용 광을 출사하며, 상기 제3정보저장매체를 기록 또는 재생할 수 있도록 마련된 제2광학계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2광학계는 무한 광학계인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광원의 파장은 대략 400nm 근방이고,
    상기 제1정보저장매체의 두께 및 제1정보저장매체에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.1mm 및 0.85이거나, 0.6mm 및 0.65이고,
    상기 DVD용 광의 파장은 대략 650nm, DVD의 두께는 대략 0.6mm, DVD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.60이고,
    상기 CD용 광의 파장은 대략 780nm, 상기 CD의 두께는 대략 1.2mm, CD에 대한 상기 대물렌즈의 유효 개구수는 대략 0.45인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  8. 제5항에 있어서, 상기 광원과 대물렌즈 사이에 배치되어 광의 진행 경로를 변환하는 광로변환기와;
    제1정보저장매체에서 반사되고 상기 대물렌즈 및 광로변환기를 경유하여 입사되는 광을 수광하는 광검출기와;
    상기 제1 및 제2광학계로부터 출사된 광이 상기 대물렌즈쪽으로 진행하도록, 이 광의 경로를 상기 광원으로부터 출사된 광의 경로와 결합시키는 광로 결합기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광원은 파장이 대략 400nm 근방인 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  10. 제1항 또는 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판과 이에 인접한 물질층의 굴절율 차를 △n, 상기 홀로그램 패턴의 깊이를 d, 입사하는 광의 파장을 λ, 회절광의 차수를 m이라 할 때,
    상기 홀로그램 패턴은 하기의 식을 최대로 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
    <식>
    (△n · λ - 1) d = m ·λ
  11. 제1항 또는 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 능동형 보정소자는, 상기 정보저장매체로 입사되는 광과 그 정보저장매체로부터 반사되어 돌아오는 광의 편광 상태에 각각 작용하도록 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  12. 제11항에 있어서, 상기 능동형 보정소자와 정보저장매체 사이에는 입사광의 편광을 바꾸어주는 1/4 파장판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  13. 제11항에 있어서, 상기 능동형 보정소자의 물질층 및 홀로그램 패턴은,
    상기 정보저장매체로 입사되는 광에 작용하는 제1물질층 및 제1홀로그램 패턴과;
    상기 정보저장매체로부터 반사되어 돌아오는 광에 작용하는 제2물질층 및 제2홀로그램 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  14. 제1항 또는 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 능동형 보정소자는 편광에 관계없이 광의 입사각을 절환하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  15. 정보저장매체의 반경 방향으로 이동가능하게 설치되어 정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업 및 이 광픽업을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 광 기록 및/또는 재생기기에 있어서,
    상기 광픽업은 청구항 제1항 또는 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 호환형 광픽업을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 기록재생기기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판과 이에 인접한 물질층의 굴절율 차를 △n, 상기 홀로그램 패턴의 깊이를 d, 입사하는 광의 파장을 λ, 회절광의 차수를 m이라 할 때,
    상기 홀로그램 패턴은 하기의 식을 최대로 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광 기록재생기기.
    <식>
    (△n · λ - 1) d = m ·λ
  17. 제15항에 있어서, 상기 능동형 보정소자는, 상기 정보저장매체로 입사되는 광과 그 정보저장매체로부터 반사되어 돌아오는 광의 편광 상태에 각각 작용하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광 기록재생기기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 호환형 광픽업은, 상기 능동형 보정소자와 정보저장매체 사이에는 입사광의 편광을 바꾸어주는 1/4 파장판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록재생기기.
  19. 제17항에 있어서, 상기 능동형 보정소자의 물질층 및 홀로그램 패턴은,
    상기 정보저장매체로 입사되는 광에 작용하는 제1물질층 및 제1홀로그램 패턴과;
    상기 정보저장매체로부터 반사되어 돌아오는 광에 작용하는 제2물질층 및 제2홀로그램 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록재생기기.
  20. 제15항에 있어서, 상기 능동형 보정소자는 편광에 관계없이 광의 입사각을 절환하는 것을 특징으로 하는 광 기록재생기기.
KR1020050079444A 2005-08-29 2005-08-29 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기 KR100717024B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050079444A KR100717024B1 (ko) 2005-08-29 2005-08-29 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기
US11/510,562 US20070047422A1 (en) 2005-08-29 2006-08-28 Compatible optical pickup and an optical recording and/or reproducing apparatus employing a compatible optical pickup
TW095131719A TW200709203A (en) 2005-08-29 2006-08-29 A compatible optical pickup and an optical recording and/or reproducing apparatus employing a compatible optical pickup
EP06798570A EP1920435A4 (en) 2005-08-29 2006-08-29 COMPATIBLE OPTICAL BUYER AND OPTICAL RECORDING AND / OR PLAYING DEVICE COMPRISING A COMPATIBLE OPTICAL BUYER
PCT/KR2006/003400 WO2007027040A1 (en) 2005-08-29 2006-08-29 A compatible optical pickup and an optical recording and/or reproducing apparatus employing a compatible optical pickup
CNA2006800310177A CN101248488A (zh) 2005-08-29 2006-08-29 兼容光学拾取器及采用兼容光学拾取器的光学记录和/或再现设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050079444A KR100717024B1 (ko) 2005-08-29 2005-08-29 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070027068A KR20070027068A (ko) 2007-03-09
KR100717024B1 true KR100717024B1 (ko) 2007-05-10

Family

ID=37803916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050079444A KR100717024B1 (ko) 2005-08-29 2005-08-29 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20070047422A1 (ko)
EP (1) EP1920435A4 (ko)
KR (1) KR100717024B1 (ko)
CN (1) CN101248488A (ko)
TW (1) TW200709203A (ko)
WO (1) WO2007027040A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008052823A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Funai Electric Co Ltd 球面収差補正装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08278477A (ja) * 1994-12-27 1996-10-22 Seiko Epson Corp 回折素子、光ヘッド及び光記録再生装置
JP2004138895A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Asahi Glass Co Ltd 光ヘッド装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100386518B1 (ko) * 1996-09-27 2003-09-26 산요 덴키 가부시키가이샤 광픽업장치및파장선택성회절격자
CN1181479C (zh) * 1998-12-16 2004-12-22 三洋电机株式会社 对厚度不同的多种光盘具有互换性的光学拾波器
US6584059B1 (en) * 1999-02-17 2003-06-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Information recording and reproducing apparatus
US6580674B1 (en) * 1999-08-26 2003-06-17 Asahi Glass Company, Limited Phase shifter and optical head device mounted with the same
US6213131B1 (en) * 1999-12-23 2001-04-10 Larry Vien Fingernail stenciling system
JP3886313B2 (ja) * 2000-01-26 2007-02-28 パイオニア株式会社 光ピックアップ
CN1245714C (zh) * 2001-03-12 2006-03-15 索尼株式会社 光头、光学设备和象差校正元件
US7206277B2 (en) * 2001-07-27 2007-04-17 Pioneer Corporation Optical pickup device and focal error detecting device therefor and wave aberration and focal error detecting device therefor
JP4221939B2 (ja) * 2001-08-31 2009-02-12 旭硝子株式会社 偏光性位相補正素子および光ヘッド装置
DE60321414D1 (de) * 2002-02-27 2008-07-17 Ricoh Kk Optischer Abtastkopf für verschiedene Wellenlängen
KR100648912B1 (ko) * 2002-04-18 2006-11-24 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 광학 소자, 광 헤드, 광 정보 기록 재생 장치, 컴퓨터,영상 기록 장치, 영상 재생 장치, 서버, 및 카 내비게이션시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08278477A (ja) * 1994-12-27 1996-10-22 Seiko Epson Corp 回折素子、光ヘッド及び光記録再生装置
JP2004138895A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Asahi Glass Co Ltd 光ヘッド装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101248488A (zh) 2008-08-20
EP1920435A4 (en) 2008-12-24
TW200709203A (en) 2007-03-01
EP1920435A1 (en) 2008-05-14
KR20070027068A (ko) 2007-03-09
US20070047422A1 (en) 2007-03-01
WO2007027040A1 (en) 2007-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3886313B2 (ja) 光ピックアップ
US20060002247A1 (en) Optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus adopting the same
JP3972959B2 (ja) 光ピックアップ装置
KR20030025348A (ko) 홀로그램 소자 및 그 홀로그램 소자를 이용한 광픽업 장치
EP1760705B1 (en) Compatible optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus employing the same
KR100782813B1 (ko) 능동형 보정소자 및 이를 채용한 호환형 광픽업 및 광 기록및/또는 재생기기
KR100717024B1 (ko) 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기
KR101120026B1 (ko) 능동형 보정소자 및 이를 채용한 호환형 광픽업 및 광 기록및/또는 재생기기
KR100546351B1 (ko) 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기
JP2004111012A (ja) 光ピックアップ及びこれを用いる光情報処理装置
JP2006244656A (ja) 対物レンズ、光ピックアップ装置、及び光ディスク装置
JP4377253B2 (ja) 光ピックアップおよび光情報再生装置または光情報記録再生装置
JP4568653B2 (ja) 光ピックアップおよび光情報処理装置
KR100712896B1 (ko) 구면수차 보상을 위한 광픽업 장치 및 상기 광픽업 장치를이용한 광기록/재생 장치
KR100627490B1 (ko) 이종 기록매체 호환 광픽업 장치
KR100922430B1 (ko) 편광 홀로그램 유닛을 구비하는 광픽업 장치
JP2005182861A (ja) 対物レンズ，光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP2007207355A (ja) 光ピックアップ装置
JP2006351090A (ja) 光ピックアップとこれを用いた光情報処理装置
KR20060104097A (ko) 호환형 광픽업
JP2011187133A (ja) 光ピックアップ装置
JP2006228368A (ja) 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスク装置
KR20060013894A (ko) 수차보정용 액정소자를 구비하는 광픽업

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee