KR19980022836A - 2광원 광축일치 홀로그램 디스크 호환 광픽업 - Google Patents

Abstract

두께가 다른 디스크의 호환은 물론 기록재료가 다른 디스크의 호환을 위한 것으로 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업이 개시되어 있다. 이것은 파장과 방사각이 다른 제 1, 제 2 광원을 사용하며, 각 광원에서 방사되는 광을 대물렌즈의 광축상에 일치시키기 위한 프리즘을 구비한다. 디스크 두께 및 기록재료에 따라 적합한 파장의 광원이 선택되며, 그 두께 차이에 의한 수차는 상기한 방사각에 의한 대물렌즈의 개구 조절로써 보상된다. 그리고 프리즘에 의하여 광축을 일치시키므로 대물렌즈의 광축 쉬프트에 의한 초점 흐려짐을 방지한다. 따라서 디스크에 따라 각각의 최적 환경으로 기록재생할 수 있는 것이다.

Description

2광원 광축일치 홀로그램 디스크 호환 광픽업

본 발명은 두께가 다른 광 디스크의 호환을 위한 광픽업에 관한 것으로서, 특히 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업에 관한 것이다.

광기록 매체로서 현재 널리 알려진 콤팩트 디스크(CD; compact disk)는 그 기판 두께가 1.2mm로 되어 있으며, 기록층으로서 광이 반사하는 반사면을 가지며 그 반사면에 오목하게 형성되는 피트의 조합으로되는 음향, 문자, 그래픽 등의 정보를 저장한다. 또한 대용량의 영상 정보 저장을 고밀도로서 기판 두께가 0.6mm인 디지탈 비디오 디스크(DVD; digital video disk)도 출현되고 있다. DVD용 광픽업은 CD의 경우와 달리 단파장 광원을 사용하고 개구수(NA; numerical aperture)가 큰 대물렌즈로 광을 집속하여 고밀도 재생을 위한 미소 스폿을 형성한다. 한편, 최근에는 일회 기록한 후 재생만 가능한 기록 매체로서 상변화(相變化) 디스크(CD-R)가 실용화되어 있는데, 이는 기판 두께는 전술한 CD의 그것과 같고 단지 기록층으로서는 CD의 피트(pit)와 달리 특정 파장대에서의 기록 파장과 재생 파장의 반사율이 바뀌는 상변화 재료로 되어 있다. 이러한 CD-R은 CD와 동일한 광픽업 환경으로 기록재생가능한 것이다.

이와 같이 두께 또는 기록재료가 다른 디스크들의 출현에 따라 사용자 입장에서는 그러한 디스크들의 호환이 가능한 광픽업이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 종래에 DVD와 CD의 호환이 가능한 광픽업이 제공된 바 있다. 종래에 알려진 DVD, CD 호환 광픽업은 대체로 단파장(650nm) 광원 한 개를 사용하며, 재생할 디스크의 두께에 따라 대물렌즈의 개구수를 조절하는 수단을 가지고 있다. 즉, DVD 재생시에는 대물렌즈의 모든 개구(NA: 0.6)를 이용하여 미소 스폿을 형성하고, CD 재생시에는 광원으로부터 대물렌즈로 입사되는 광의 빔 직경을 제한하거나 또는 대물렌즈에서 개구수가 작은 부위, 예컨대 그 근축부위를 이용하는 등 그 개구를 0.45로 조정하여 전술한 구면수차를 보정하는 것이다. 이같이 디스크 호환 광픽업에 있어서, 최근에는 광원으로서 면발광 레이저 다이오드(SEL; surface emitting laser diode)를 사용하고 대물렌즈의 개구를 조절하는 수단으로서 홀로그램(hologram)이 많이 이용되고 있는데, 종래의 그 일례를 들면 도 1과 같다.

도 1에서 부호 1은 광원이다. 이 광원(1)의 전방에 제 1, 제 2 홀로그램(3, 4)이 양면에 새겨져 있는 홀로그램 플레이트(2)가 놓여 있는데, 광원(1)에서 출사된 후 그 홀로그램 플레이트(2)를 경유한 광은 콜리메이팅 렌즈(5)에 의하여 평행광으로 된 후 대물렌즈(6)에 입사되며, 이 대물렌즈(6)에 의하여 DVD(7) 또는 CD(8)에 집속된다. DVD(7) 또는 CD(8)로부터 반사된 광은 거꾸로 대물렌즈(6)와 콜리메이팅 렌즈(5)를 경유한 후 제 1 , 제 2 홀로그램(3, 4)에서 회절되어 제 1, 제 2 광검출기(9, 10)에 각각 수광된다.

즉, DVD(7) 재생시에는 제 1 홀로그램(3)을 경유하게 되는 광으로 대물렌즈(6)의 모든 개구를 이용함으로써 DVD(7)에 미소스폿을 형성하고 그 제 1 홀로그램(3)에서 회절되는 반사광을 수광하는 제 1 광검출기(9)의 신호로 재생 및 제어하는 한편, CD(8) 재생시에는 면적이 작은 제 2 홀로그램(4)에 의하여 대물렌즈(6)의 개구 일부(근축부)를 이용함으로써 그 두께차이에 의한 수차가 보정된 스폿이 형성되게 하며 그 제 2 홀로그램(4)에서 회절되는 반사광을 수광하는 제 2 광검출기(10)의 신호로 재생 및 제어하는 것이다.

그러나 이와같은 종래의 광픽업으로는 DVD에의 미소 스폿 형성을 위하여 단파장 광원을 사용하기 때문에 이러한 단파장 광원으로 전술한 CD-R을 재생할 경우에 그 상변화 재료의 특성상 데이터가 손상되는 등 그 호환이 불가한 문제점이 있다.

게다가 종래의 광픽업은 그 광학 환경이 기본적으로 두께가 얇은 DVD에 부합되어 있어 CD를 최적의 조건으로 재생할 수 없는 것은 물론, 특히 CD 재생시의 수차 보상을 위해 홀로그램과 광검출기를 각각 2개씩 구비하여 구조가 복잡하고 대물렌즈의 개구 조절이 까다로운 문제점, 아울러 광손실이 큰 문제점도 가지고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 DVD와 CD와 같이 두께가 다른 디스크의 호환은 물론 CD-R등 기록재료가 다른 디스크의 재생도 가능도록 개선된 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 두께가 다른 디스크 호환성을 가지는 동시에 디스크 각각에 대해 최적의 광학환경에서 기록재생할 수 있는 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조가 간단하고 광손실이 적은 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업을 보인 광학 배치도.

도 2는 본 발명에 따른 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업을 나타낸 광학 배치도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 12 : 광원13 : 프리즘

13a, 13b : 경사면14 : 홀로그램 플레이트

15 : 그레이팅16 : 홀로그램

17 : 콜리메이팅 렌즈18 : 대물렌즈

19 : 광검출기20, 21 : 디스크

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은,

홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업에 있어서,

각각 파장과 방사각이 다른 광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 광원과,

상기한 제 1, 제 2 광원의 광축을 일치시키는 수단과,

상기한 제 1 및 제 2 광원에서 방사되는 광을 두께가 다른 디스크에 각각 집속하기 위한 대물렌즈와,

상기한 디스크에서 반사되는 반사광을 회절시키는 홀로그램, 그리고

상기한 홀로그램에서 회절되는 반사광을 수광하여 전기 신호를 검출하는 광검출기를 포함하여 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업은 파장이 다른 2개의 광원을 재생할 디스크에 따라 각각에 적합한 파장의 광원을 선택하여, 디스크들의 두께 차이를 극복하는 것은 물론 각 디스크에 대해 최적의 광학환경으로 기록재생할 수 있게 된 것으로서, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 의한 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업은 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 광원(11, 12), 프리즘(13), 그레이팅(grating: 15)과 홀로그램(16)이 새겨져 있는 홀로그램 플레이트(14), 콜리메이팅 렌즈(17), 대물렌즈(18), 그리고 광검출기(19)로 구성된다. 참조번호 20 및 21은 두께가 다른 디스크들을 묘사한 것으로서 예를 들면 두께가 얇은 디스크(20)는 전술한 DVD에, 그리고 두꺼운 디스크(21)는 전술한 CD나 CD-R에 해당되는 것이다. 물론 이들 디스크(20, 21)중 어느 하나만이 기록 또는 재생을 위해 대물렌즈(17)의 초점면에 로드(load)되는 것이다.

제 1, 제 2 광원(11, 12)은 파장과 방사각(θ,θ′)이 다른 광을 방사하는 것으로 바람직하게는 SEL을 사용한다. 예를 들면 일측의 제 1 광원(11)은 DVD용으로서 650nm의 광을 대물렌즈의 모든 개구를 경유하는 방사각으로 방사하며, 타측의 제 2 광원(12)은 CD 또는 CD-R용으로서 780nm의 광을 대물렌즈의 개구 일부, 즉 그 근축부를 경유하는 방사각으로 방사한다.

프리즘(13)은 상기한 제 1, 제 2 광원(11, 12)의 광축을 일치시키기 위한 수단으로 구비된 것으로 상호 평행하게 그리고 각 광원의 광축에 대해 45°경사져서 각각 광을 투과 및/또는 반사시키는 2개의 경사면(13a, 13b)을 가진다. 바람직하게는 광손실을 막기 위하여 그 일측 경사면(13a)을 제 1 광원(11)의 파장대가 전투과되는 동시에 제 2 광원(12)의 파장대가 전반사되게 코팅 처리하고, 타측 코팅막(13b)은 제 2 광원(11)의 파장대가 전반사되도록 코팅 처리한다. 이 프리즘(13)에 의하면 제 1, 제 2 광원(11, 12)의 광축을 일치시켜서 대물렌즈의 광축 쉬프트(shift)에 의한 디스크상에서의 스폿이 흐려지는 현상을 방지하고 아울러 반사광으로부터 검출되는 신호의 열화(劣化)를 방지할 수 있는 것이다.

홀로그램 플레이트(14)는 예컨대 유리와 같은 투명한 매질을 사용하는데, 그 입사측에 새겨진 그레이팅(15)은 대물렌즈의 트래킹 서보를 3빔법으로 행하기 위해 그 입사하는 광을 0차 및 ±1차 회절로 회절시키도록 구비된 것이며, 홀로그램(16)은 디스크(20, 21)로부터 반사되어 오는 광을 광검출기(19)로 회절시키도록 구비된 것이다.

콜리메이팅 렌즈(17)는 홀로그램 플레이트(13)를 통해 입사되는 광을 평행하게 진행시키고 반대로 디스크(20, 21)로부터의 반사광을 수렴시키도록 구비된다.

대물렌즈(18)는 얇은 디스크(20)에 대한 미소 스폿 형성을 위하여 개구수가 큰 것을 사용한다. 이러한 개구수가 큰 대물렌즈(17)에 대하여 두꺼운 디스크(21) 재생시의 두께 차이에 의한 수차는 상기한 제 2 광원(12)의 방사각(θ′)으로 그 개구가 조절됨으로써 보상되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업에 있어서, 예를 들면 고밀도용 DVD와 같은 얇은 디스크(20) 재생시는 단파장의 제 1 광원(11)을 사용하고, CD 또는 CD-R과 같은 두꺼운 디스크(21) 재생에는 제 2 광원(12)을 사용한다.

얇은 디스크(20) 재생시에, 제 1 광원(11)에서 출사된 광은 프리즘(13)의 일측 경사면(13a)을 투과한 후 홀로그램 플레이트(14)의 그레이팅(15)에 의하여 0차 및 ±1차로 회절된다. 이 회절광은 그 입사방향으로 홀로그램 플레이트(14)의 홀로그램(16)을 그대로 직진하고 콜리메이팅 렌즈(17)에 의하여 평행광으로 된 후 대물렌즈(18)의 모든 개구로 그 디스크(20)에 미소 스폿으로 집속된다. 그 디스크(20)에서 반사되는 반사광은 거꾸로 대물렌즈(18)와 콜리메이팅 렌즈(17)를 경유하여 홀로그램(16)에서 회절되어 광검출기(19)에 수렴된다.

다음, 두꺼운 디스크(21) 재생시에는, 제 2 광원(12)에서 출사된 광이 프리즘(13)의 타측 경사면(13b)과 일측 경사면(13a)을 차례로 반사하여 전술한 제1광원의 광축을 따라 대물렌즈로 향하게 된다. 그런 다음 똑같이 홀로그램 플레이트(14)의 그레이팅(15)에 의하여 0차 및 ±1차로 회절되며, 홀로그램 플레이트(14)의 홀로그램(16)을 그대로 직진하고 콜리메이팅 렌즈(17)에 의하여 평행광으로 된 후 대물렌즈(17)에 의하여 그 디스크(20)에 집속된다. 이때 그 입사광은 제 2 광원(12)의 방사각으로 대물렌즈(18)의 개구 일부, 즉 근축부를 경유하게 되어 그 두께 차이에 의한 구면수차가 보상되는 것이다. 디스크(21)의 반사광은 마찬가지로 대물렌즈(18)와 콜리메이팅 렌즈(17)를 경유하여 홀로그램(16)에서 광검출기(18)로 회절 및 수렴되어진다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 파장이 다른 2개의 광원을 사용하여 디스크 두께 차이에 의한 수차증가의 문제를 간단히 극복하는 것은 물론, 상변화 디스크와 같은 기록재료가 다른 디스크에 대하여도 데이터 손상없이 재생할 수 있다. 따라서 본 발명은 디스크 호환성을 한층 더 증대시키는 효과를 제공하는 것이다. 또한 광원 2개를 사용하는 대신 홀로그램과 광검출기를 각각 한 개로 줄일 수 있어서 구조를 단순화시킬 수 있는 효과도 제공된다.

또한 본 발명은, 각 디스크에 대해 적합한 파장으로 최적의 광학 환경을 구축하여 그 성능을 증대시키는 효과적인 발명이다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면으로 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 특허 청구의 범위 내에서 또다른 실시예가 가능함은 물론이다.

Claims (3)

1. 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업에 있어서,

   각각 파장과 방사각이 다른 광을 발생하기 위한 제1 및 제2광원과,

   상기한 제 1, 제 2 광원의 광축을 일치시키는 수단과,

   상기한 제 1 및 제 2 광원에서 방사되는 광을 두께가 다른 디스크에 각각 집속하기 위한 대물렌즈와,

   상기한 디스크에서 반사되는 반사광을 회절시키는 홀로그램, 그리고

   상기한 홀로그램에서 회절되는 반사광을 수광하여 전기 신호를 검출하는 광검출기가 구비된 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업.
2. 제 1 항에 있어서, 상기한 제1광원이 상기한 대물렌즈의 광축상에 배치되어 있고,

   상기한 제 1, 제 2 광원의 광축을 일치시키는 수단이 상호 평행하고 광축에 45°경사져서 각각 제 1, 제 2 광원에서 출사되는 광을 투과 및/또는 반사시키는 2개의 경사면을 갖는 프리즘으로 구비된 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업.
3. 제 2 항에 있어서, 상기한 프리즘의 일측 경사면이 제 1 광원의 파장대를 전투과시키는 동시에 제 2 광원의 파장대를 전반사시키도록 코팅 처리되어 있고, 그 타측 경사면이 제 2 광원의 파장대를 전반사시키도록 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그램을 이용한 디스크 호환 광픽업.