KR19980057998A - 광 픽-업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 특히 정상광선으로 편광된 레이저 빔을 방사하는 편광레이저다이오드와, 이 편광레이저다이오드와 일정한 거리를 두고 상측에는 제 1직각프리즘의 사면과 제 2직각프리즘의 사면이 결합되며 제 1직각프리즘의 사면에 편광선택투과층이 형성되며 상기 제 2직각프리즘의 상면에는 입사되는 빔을 90°파장 변환하는 제1 λ/4파장판이 소정의 두께로 형성되고 상기 제 2직각프리즘의 일측면에는 입사되는 이상광선의 광정보를 90°파장변환하는 제2 λ/4파장판이 형성되며 이 제2 λ/4파장판의 일측면에 입사되는 광정보의 빔을 비점수차를 발생시켜 소정의 각으로 반사하는 프레즈넬렌즈를 설치하며 이 프레즈넬렌즈와 평행하게 대응대는 제 1직각프리즘의 일측면에는 광검출기가 형성된 입방체프리즘을 구비함으로서 각 광학소자들간의 기구적인 오차를 줄임은 물론 각 구성요소 들간에 정밀성이 요구되지 않음에 따른 조립성이 향상되어 광 픽-업장치를 소형화 할 수 있으며 정상광선으로 편광된 빔을 이용함으로서 광효율이 향상된다.

Description

광 픽-업장치

본 발명은 광 픽-업장치에 관한 것으로, 특히 소정의 두께를 갖는 제 1직각프리즘의 사면과 제 2직각프리즘의 사면을 접합시켜 입방체프리즘을 구성하며 이 입방체프리즘내에 다수의 광학소자를 형성함으로서 기기의 경박단소화는 물론 광효율을 향상시킬 수 있도록 한 광 픽-업장치에 관한 것이다.

일반적으로 광픽업 장치는 대물렌즈, 빔스플리터, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기 등의 개개부품이 조립되어 있어 디스크면의 피트 형상에 광을 조사하여 그 신호를 읽어들이는 것으로 , 기록매체인 디스크는 스포트 사이즈 직경이 1.6μm인 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 스포트 사이즈 직경이 0.8μm인 디지탈 비디오 디스크(DVD)가 많이 사용되고 있다. 또한 광 픽-업장치는 고밀도, 대용량의 정보를 정확히 읽을 수 있도록 좀더 세밀한 정밀성이 요구되고 있으며 기기의 소형화 추세에 더욱더 광학소자들의 직접화 및 단순화가 이루어지고 있다.

여기서 디지탈 오디오 또는 비디오 디스크에 사용되는 일반적인 광 픽-업(OPTICAL PICK-UP)장치는 도 1에 도시된 바와 같이 특정 파장의 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(71)와, 이 레이저 다이오드(71)의 일측에 형성되어 입사되는 레이저 빔을 0차광 및 ±1차광 즉, 쓰리 빔으로 분리하는 회절격자(72)와, 이 회절격자(72)의 일측에 소정의 기울기로 형성되어 입사되는 광을 일정 비율로 반사 및 투과하는 빔스플리터(73)와, 이 빔스플리터(73)의 상부 일측에 형성되어 일정 파장의 회절 한계로 인해 입사되는 레이저 광을 집광하여 디스크(75)상에 포커싱시켜 기록된 정보의 광 신호를 읽는 대물렌즈(74)와, 상기 빔스플리터(73)의 하부 소정의 위치에 형성되어 대물렌즈(74) 및 빔스플리터(73)를 경유해 입사된 디스크(75)상에 기록된 광정보 신호를 일정한 전기적인 신호로 출력하는 광검출기(76)로 이루어진다.

이와같은 종래의 구성으로 이루어진 광 픽-업장치에 동작을 살펴보면, 먼저 레이저 다이오드(71)에서는 소정의 발진파장 즉, 약 780㎚의 레이저 빔을 방사하게 되며, 이때 이 레이저 빔은 방사 방향 일측에 형성된 회절격자(72)로 입사된다. 그러면 이 회절격자(72)로 입사된 광은 회절 현상으로 인해 0차광 및 ±1차광으로 분리 방사된다. 이때, 회절격자(72)를 경유해 분리되는 0차광 및 ±1차광은 포커스 및 트랙킹 에러 검출용으로 이용하기 위한 것으로 통상 쓰리 빔(THREE BEAM : 0차광, ±1차광)이라 한다.

즉, 상기 회절격자(72)에 의해 쓰리 빔으로 분리된 광은 소정의 기울기로 일정한 반사율과 투과율을 갖는 빔스플리터(73)로 입사된다. 그러면 이 빔스플리터(73)로 입사된 광은 일정한 비율로 반사 및 투과하며 이 중 반사된 빔은 대물렌즈(74)로 입사되어 일정 파장 이하의 회절 현상에 의해 빔이 집광된다. 그러므로 이 대물렌즈(74)로 집광된 빔은 오디오 또는 비디오 디스크(75)상에 보내어져 디스크(75)상에 촛점이 맺히게 되며 이로 인해 디스크(75)에 기록된 정보는 일정한 광으로 반사되어 대물렌즈(74)에 입사되는 것이다.

즉, 대물렌즈(74)로 입사된 광은 수 μm 정도의 에어리 형태로 집광되어 디스크(75)의 신호면에 조사되는데 이 조사된 광은 데이터가 기록된 피트(75a)가 없는 곳에서 입사된 빔은 반사되어 전부 대물렌즈(74)의 개구로 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(75a)가 있는 곳에서는 광이 피트(75a)에 의해 회절되어 대물렌즈(74)의 범위 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(76)에 광량차이를 발생시킨다. 이는 피트(75a)의 깊이가 파장의 λ/4에 설정되어 있어 반사광은 피트(75a)의 상하에 반파장이 달라 간섭하여 상쇄되므로 광검출기(76)에 돌아온 광량이 감소하게 되는 것이다.

한편, 오디오 또는 비디오 디스크(75)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도는 피트(75a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(74)와 빔스플리터(73)를 경유해 광검출기(76)로 보내어져 해당하는 전기적인 신호로 출력되며, 이 출력된 전기적인 신호는 디지탈신호처리부(도시안됨)에 의해 원래의 신호가 복조됨으로서 디스크(75)상에 기록된 오디오신호인 알.에프(RF)신호와, 서보신호인 에러 검출용 포커스신호 및 트랙킹신호가 출력되는 것이다

그러나 이와같은 종래 광 픽-업장치는 빔스플리터, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기의 광학부품들이 각각 독립적으로 제작되어 조립에 의해 광 픽-업장치가 구성됨에 따라 조립시 발생되는 기구적인 오차에 의해 동작시 에러 발생률이 높으며 또한, 레이저 다이오드에서 방사된 광이 최종적으로는 광검출기에 미약하게 입사되어 광을 효율적으로 이용하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로 입방체로 구성된 프리즘내에 다수의 광학소자를 형성하며 정상광선으로 편광된 레이저 빔을 사용함으로써 각 광학소자의 기구적인 오차를 줄여 광 픽-업장치의 경박단소화에 기여함은 물론 광기기의 광효율을 향상시킬 수 있는 광 픽-업장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이와같은 본 발명은 정상광선으로 편광된 레이저 빔을 방사하는 편광레이저다이오드와, 이 편광레이저다이오드와 일정한 거리를 두고 상측에 제 1직각프리즘의 사면과 제 2직각프리즘의 사면이 체결되며 제 1직각프리즘의 사면에 편광선택투과층이 형성된 입방체프리즘과, 상기 제 2직각프리즘의 상면에 소정의 두께로 형성되어 입사되는 빔을 90°파장변환하는 제1 λ/4파장판과, 상기 제 2직각프리즘의 일측면에 형성되어 편광선택투과층에서 반사된 이상광선의 빔을 90°파장변환하는 제2 λ/4파장판과, 이 제2 λ/4파장판의 일측면에 형성되어 입사되는 빔을 비점수차를 발생시키며 소정의 각으로 전반사하는 프레즈넬렌즈와, 이 프레즈넬렌즈와 평행하게 대응대는 제 1직각프리즘의 일측면에 형성되어 제2 λ/4파장판과 편광선택투과층을 차례로 투과해 입사되는 원편광 형태의 광정보 빔을 수광하여 전기적인 신호로 출력하는 광검출기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 광 픽-업장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도.

도 3는 본 발명에 따른 포커스 에러를 검출하기 위해 도시한 광검출기의 평면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 편광레이저다이오드 2 : 입방체프리즘

3 : 제 1직각프리즘 4 : 제 2직각프리즘

5 : 편광선택투과층 6 : 제1 λ/4파장판

7 : 대물렌즈 8 : 디스크

9 : 제2 λ/4파장판 10 : 프레즈넬렌즈

11 : 광검출기

이에 본 발명에 의한 광 픽-업 장치를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

여기서 도 2에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 광 픽-업 장치로 정상광선으로 편광된 레이저 빔을 방사하는 편광레이저다이오드(1)와, 이 편광레이저다이오드(1)와 일정한 거리를 두고 상측에 형성되어 제 1직각프리즘(3)의 사면과 제 2직각프리즘(4)의 사면이 결합되며 그 내부에 다수의 광학소자를 포함하는 입방체프리즘(2)과, 상기 제 1직각프리즘(3)의 사면에 형성되어 빔의 편광 상태에 따라 반사 및 투과하는 편광선택투과층(5)과, 상기 편광레이저다이오드(1)와 평행하게 대응되는 제 2직각프리즘(4)의 상면에 소정의 두께로 형성되어 입사되는 빔을 90°파장변환하는 제1 λ/4파장판(6)과, 상기 입방체프리즘(2)과 일정거리를 두고 상부 소정위치에 형성되어 빔을 집광하여 디스크(8)에 조사하며, 이 디스크(8)로부터 반사되는 광정보의 빔을 수광하는 대물렌즈(7)와, 상기 제 2직각프리즘(4)의 일측면에 형성되어 편광선택투과층(5)에서 반사되는 이상광선 형태의 광정보 빔을 90°파장변환하는 제2 λ/4파장판(9)과, 이 제2 λ/4파장판(9)의 일측면에 소정의 두께로 형성되어 입사되는 광정보의 빔을 비점수차를 발생시키며 소정의 각으로 반사하는 프레즈넬렌즈(10)와, 이 프레즈넬렌즈(10)와 평행하게 대응되는 제 1직각프리즘(3)의 일측면에 형성되어 편광선택투과층(5)을 투과해 입사되는 원편광 형태의 빔을 수광하여 전기적인 신호로 출력하는 광검출기(11)로 이루어진다.

한편, 이와같은 구성으로 이루어진 광 픽-업 장치의 동작을 살펴보면 먼저, 편광레이저다이오드(1)에서는 정상광선으로 편광된 레이저 빔을 일정한 각으로 방사하며 이 방사된 레이저 빔은 제 1직각프리즘(3)의 사면에 형성된 편광선택투과층(5)으로 입사된다. 그러면 이 편광선택투과층(5)으로 입사된 정상광선의 빔은 그대로 투과하여 제 2직각프리즘(4)의 상면에 형성된 제1 λ/4파장판(6)으로 입사된다. 여기서 이 정상광선의 레이저 빔은 제1 λ/4파장판(6)을 투과함으로서 빔의 형태는 90°파장변환되어 원편광의 상태로 되어 대물렌즈(7)로 집광되고, 이 대물렌즈(7)로 집광된 레이저 빔은 디스크(8)상의 피트(8a)에 촛점이 맺히게 되며 이로 인해 디스크(8)의 피트(8a)에 기록된 정보는 일정한 광으로 반사되어 대물렌즈(7)로 재차 입사되는 것이다.

한편, 이 대물렌즈(7)로 재차 집속된 원편광 형태의 광정보 빔은 제1 λ/4파장판(6)을 경유함으로서 90°파장변환되어 이상광선(S파)의 광정보 빔 형태로 되고, 이 이상광선으로 파장 변환된 광정보의 빔은 제 1직각프리즘(3)의 사면에 형성된 편광선택투과층(5)으로 입사된다. 그러면 이 편광선택투과층(5)으로 입사된 이상광선의 빔은 소정의 각으로 반사되어 제 2직각프리즘(4)의 일측면에 형성된 제2 λ/4파장판(9)으로 입사되는데 이때 이 제2 λ/4파장판(9)을 투과한 빔은 90°파장변환되어 프레즈넬렌즈(10)로 조사됨으로서 비점수차가 발생되며 이 비점수차가 발생된 빔은 전반사되어 재차 제2 λ/4파장판(9)으로 투과하게 되는 것이다. 그러므로 이 제2 λ/4파장판(9)을 투과한 빔은 90°로 파장 변환되어 최종적으로 빔의 형태는 정상광선으로 되어 편광선택투과층(5)으로 입사된다. 이때, 입사되는 이 정상광선의 광정보 빔은 편광선택투과층(5)을 투과하여 광검출기(11)로 수광되어 일정한 전기적인 신호로 출력되는 것이다.

한편, 상기 디스크(8)에 정확한 포커스가 맺힐 수 있도록 보통 광 픽-업장치는 대물렌즈(7)의 주위에 코일을 감아 광축 방향으로 이동시켜 디스크(8)의 반사면이 초점심도내에 들어오도록 대물렌즈(7)의 위치를 조정하고 있다. 이때, 상기 광검출기(11)에 조사되는 광량을 통해 포커스 에러를 검출하는데 본 발명에서는 비점수차법을 이용해 에러를 검출하고 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와같이 상기 프레즈넬렌즈(10)를 투과함으로서 비점수차가 발생한 광정보의 빔은 보통 4분활로 표시된 광검출기(11)의 포커스 에러영역으로 조시되는 것이다. 이를 수식으로 표시하면 다음과 같다.

[수식 1]

F.E.S = (A + C) - (B + D) (여기서 F.E.S 는 포커스에러 검출신호)

즉, 빔의 포커스가 디스크(8)에 정확하게 맺히면 광검출기(11)의 포커스영역에 조사되는 빔의 형태는 도 3가에 도시된 바와같은 광형태로 조사되며 후단에 있는 차동증폭기(도시안됨)의 출력은 제로로 된다. 또한 상기 대물렌즈(7)가 디스크(8)에 가깝게 위치하여 포커스 빔은 디스크(8)의 뒷쪽에 맺히게 되면 도 3나에 도시된 바와같은 빔의 형태가 광검출기(11)의 포커스 에러영역에 조사되며 후단에 있는 차동증폭기의 연산 출력은 플러스가 나타나게 되는 것이다. 그리고 상기 대물렌즈(7)가 디스크(8)에 멀리 위치하여 포커스 빔은 디스크(8)의 앞쪽에 맺히게 되면 도 3다에 도시된 바와같은 빔의 형태가 광검출기(11)의 포커스 에러영역에 조사되며 후단에 있는 차동증폭기의 연산 출력은 마이너스가 나타나게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서 트래킹 에러검출은 원빔법을 이용하고 있는데 디스크(8)의 피트(8a)에 조사되는 빔이 피트(8a)의 좌우측으로 벗어나면 트래킹에러 검출영역인 두 영역사이에는 광량에 차이가 나타난다. 여기서 트래킹에러 검출신호는 즉, 두 트래킹 검출영역으로 조사되는 광량의 차이를 후단에 설치된 차동증폭기에서 마이너스 및 플러스 값으로 출력하는 것이다.

이와같이 상기 광검출기(11)에 조사된 빔의 형상으로부터 디스크(8)에 대한 픽업 장치의 위치정확도, 즉 포커싱 및 트래킹 에러 신호가 발생되며 그 신호에 응답하여 미도시된 제어장치가 대물렌즈(7)의 액츄에이터의 코일에 전류를 인가하여 보정함으로서 광 픽-업장치가 안정적으로 동작하도록 하는 것이다.

본 발명은 정상광선으로 편광된 빔을 방사하는 편광레이저다이오드와, 이 편광레이저다이오드와 일정거리를 두고 상측에 제 1직각프리즘의 사면과 제 2직각프리즘의 사면이 결합되어 다수의 광학소자를 포함하는 입방체프리즘을 구비함으로서 각 광학소자들간의 기구적인 오차를 줄여 기기의 조립성이 향상시켜 경박단소화 할수 있으며 편광된 빔을 이용함으로서 광 효율이 향상된다.

Claims (1)

1. 일정한 파장을 갖고 입사되는 레이저 빔을 대물렌즈(7)로 집광하여 디스크(8)로 조사함에 따라 그 디스크(8)에서 반사되는 레이저 빔을 수광하는 광 픽-업장치에 있어서,

   상기 대물렌즈(7)와 일정거리를 두고 하측에 형성되어 제 1직각프리즘(3)과 제 2직각프리즘(4)이 사면으로 접합되며 그 사면에는 입사되는 빔의 편광상태에 따라 반사 및 투과시키는 편광선택투과층(5)이 코팅된 입방체프리즘(2)과, 상기 입방체프리즘(2)과 일정거리를 두고 하측에 형성되어 정상광선으로 편광된 빔을 그 입방체프리즘(2) 방향으로 방사하는 편광레이저다이오드(1)와, 상기 편광레이저다이오드(1)와 평행하게 대응되는 제 2직각프리즘(4)의 상면에 소정의 두께로 형성되어 입사되는 빔을 90°파장변환하는 제1 λ/4파장판(6)과, 상기 제 2직각프리즘(4)의 일측면에 소정의 두께로 형성되어 입사되는 광정보의 빔을 90°파장변환하는 제2 λ/4파장판(9)과, 이 제2 λ/4파장판(9)의 일측면에 형성되어 입사되는 빔을 비점수차를 발생시키며 그대로 반사하는 프레즈넬렌즈(10)와, 이 프레즈넬렌즈(10)와 평행하게 대응대는 제 1직각프리즘(3)의 일측면에 형성되어 제2 λ/4파장판(9) 및 편광선택투과층(5)을 차례로 투과해 입사하는 광정보의 빔을 수광하여 전기적인 신호를 출력하는 광검출기(11)가 구비되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.