KR19990047817A - Beam shaping prism with chromatic aberration correction and optical pickup device - Google Patents
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Abstract
빔정형을 위한 광학계(optical system)는 서로다른 굴절율 및 분산값을 갖는 복수의 프리즘을 포함하고 복수의 프리즘은 시준된 광을 입사받아 최종 출사광의 빔단면이 소망하는 형태가 되도록 빔정형하며, 입사되는 광의 파장의 변화에 관계 없이 최종 출사각이 항상 일정해지도록 출사한다.An optical system for beam shaping includes a plurality of prisms having different refractive indices and dispersion values, and the plurality of prisms receives collimated light and beams the beam so that the beam cross section of the final output light is desired. Irradiation is made so that the final exit angle is always constant regardless of the change in the wavelength of light.
종래의 빔정형을 위한 광학계는 광원의 출력이 가변적일 경우 광학계를 통과한 광의 출사각이 달라진다는 문제점이 있었다. 본 발명은 광원의 출력의 변화에 따른 파장의 변화에 관계없이 광학계를 통과한 광의 진행방향(출사각)이 일정하여 본 발명의 광학계를 기록 가능한 광픽업장치에 이용할 경우 광출력변동시 광스폿의 트랙이탈을 방지하여 안정된 기록이 가능하다.The conventional optical system for beam shaping has a problem that the output angle of light passing through the optical system is changed when the output of the light source is variable. According to the present invention, when the optical system of the present invention is used in an optical pickup apparatus capable of recording an optical pickup device having a constant traveling direction (emission angle) of light passing through the optical system irrespective of a wavelength change caused by a change in output of the light source, Prevents track deviation and enables stable recording.
Description
본 발명은 빔정형을 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 광원으로부터 출사되는 광을 소망하는 형태로 빔정형하기 위한 광학계 및 이를 채용한 광픽업에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for beam shaping and an optical pickup apparatus employing the same, and more particularly, to an optical system for beam shaping the light emitted from a light source in a desired form and an optical pickup employing the same.
현재, CD, DVD등과 같은 광저장매체를 위한 광픽업은 그 절단면이 타원형인 광빔을 출사하는 레이저광원을 사용한다. 이러한 레이저광원은 레이저 다이오드의 활성층에 의해 발생되는 광을 발산하는 빔형태로 출사한다. 도 1을 참조하여 레이저광의 발생을 간략히 설명하면 다음과 같다.Currently, optical pickups for optical storage media such as CDs, DVDs, etc. use a laser light source that emits an optical beam having an elliptical cross section. This laser light source is emitted in the form of a beam that emits light generated by the active layer of the laser diode. Referring to Figure 1 briefly described the generation of the laser light as follows.
도 1은 레이저다이오드로부터 타원형으로 출사되는 광빔을 보여준다. 도 1에서, 레이저다이오드의 접합면 방향 즉, 활성층에 나란한 방향을 "∥"로 표시하고 접합면에 수직한 방향을 "⊥"로 표시하였다. 여기서, 방향⊥는 레이저다이오드의 활성층을 통하여 흐르는 전류의 방향과 일치한다. "블루스카이리서치(BLUE SKY RESEARCH)"에서 제작한 '모델번호 PS010-00'의 레이저다이오드의 경우, 도 1의 B를 중심으로 1μm(방향⊥)×3μm(방향∥)인 크기의 활성층영역을 갖는다. 이 활성층영역으로부터 레이저광이 발생한다. 활성층영역을 통해 출사되는 광의 시발점은 서로 다른 두 지점 A 및 B이므로, 출사되는 광은 지점 A 및 지점 B간의 거리를 나타내는 비점격차(非點隔差, ΔZ)를 갖게된다. 그리고, 이 레이저광의 발산각은 일반적으로 θ ⊥ = 20∼40o및 θ∥= 8∼20o이며, 따라서, 출사되는 광빔은 그 광학축에 대한 수직 절단면이 타원형이 되며, 특히 그 장축에 해당하는 빔직경이 큰 방향은 방향⊥에 일치하며 그 단축에 해당하는 빔직경이 작은 방향은 접합면에 나란한 방향∥과 일치하는 타원형이 된다.1 shows an optical beam emitted elliptical from a laser diode. In Figure 1, we show a joint surface direction, that is, a direction parallel to the active layer of the laser diode with "∥", and displays the direction perpendicular to the bonding surface to the "⊥". Here, the direction 한다 coincides with the direction of the current flowing through the active layer of the laser diode. In the case of the laser diode of 'Model No. PS010-00' manufactured by "BLUE SKY RESEARCH", the active layer region having a size of 1 μm (direction ⊥ ) × 3 μm (direction ∥ ) centering on B of FIG. Have Laser light is generated from this active layer region. Since the starting point of the light emitted through the active layer region is two different points A and B, the emitted light has a non-point difference (ΔZ) representing the distance between the points A and B. And the divergence angle of this laser light is generally θ ⊥ = 20-40 o and θ ∥ = 8-20 o , therefore, the emitted light beam has an elliptical perpendicular cross section with respect to its optical axis, in particular its long axis. The direction in which the beam diameter is large corresponds to the direction 하며 and the direction in which the beam diameter corresponding to the short axis is small becomes an ellipse corresponding to the direction ∥ parallel to the joint surface.
그러나, 광저장매체에서는 대물렌즈가 원형이므로, 광이용효율을 높이기 위해서는 그 절단면 또한 원형인 광빔이 요구된다. 이러한 요구에 의해 제안된 종래의 빔정형을 위한 광학계를 도 2를 참조하여 간단히 설명한다.However, in the optical storage medium, since the objective lens is circular, in order to increase the light utilization efficiency, a circular light beam is also required. The optical system for conventional beam shaping proposed by this request will be briefly described with reference to FIG.
도 2는 종래기술의 빔정형프리즘이다. 도 2는 방향∥와 일치하는 평면에서 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 도 1에 관련하여 전술한 레이저광원으로부터 발산하는 빔형태로 출사되는 광은 미도시된 콜리메이터렌즈에 의해 시준(視準)된 다음 프리즘에 입사한다. 이때 타원형 입사광의 단축의 길이가
이상은 광저장매체에 기록된 데이터를 레이저광원을 이용하여 재생시, 레이저광원의 출력 및 파장이 일정한 경우에 대해서만 고려하였다. 하지만, 광저장매체에 데이터를 기록할 경우 레이저광원의 출력의 변화가 발생하여 광원의 파장이 수 nm증가하게 되고, 이러한 파장의 변화(
상술한 바와 같이, 종래의 빔정형을 위한 광학계는 광원의 출력이 가변적일 경우 광학계를 통과한 광의 출사각이 달라진다는 문제점이 있었다.As described above, the conventional optical system for beam shaping has a problem that the output angle of light passing through the optical system is changed when the output of the light source is variable.
따라서 본 발명의 목적은 광원의 출력의 변화에 따른 색수차 발생에 관계없이 광학계를 통과한 광의 진행방향(출사각)이 일정한 색수차 보정기능을 구비한 빔정형프리즘을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a beam shaping prism having a chromatic aberration correction function having a constant traveling direction (emission angle) of light passing through an optical system regardless of chromatic aberration caused by a change in output of a light source.
본 발명의 다른 목적은 전술한 색수차 보정기능을 구비한 빔정형프리즘을 채용한 광픽업장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an optical pickup apparatus employing the beam shaping prism having the above-described chromatic aberration correction function.
도 1은 타원형 광빔을 출사하는 레이저광원을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining a laser light source for emitting an elliptical light beam,
도 2는 종래기술의 빔정형프리즘,2 is a beam shaping prism of the prior art,
도 3은 본 발명에 따른 빔정형을 위한 광학계,3 is an optical system for beam shaping according to the present invention;
도 4는 도 3의 광학계를 이용한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광픽업장치.4 is an optical pickup apparatus according to an embodiment of the present invention using the optical system of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
31 : 레이저다이오드 32 : 콜리메이터31: laser diode 32: collimator
33 : 제 1빔정형프리즘 34 : 제 2빔정형프리즘33: first beam shaping prism 34: second beam shaping prism
이와 같은 목적을 달성하기 위한 색수차 보정기능을 구비한 빔정형프리즘은 빔정형을 위한 광학계(optical system)에 있어서, 시준된 광을 입사받아 최종 출사광의 빔단면이 소망하는 형태가 되도록 빔정형하며, 입사되는 광의 파장의 변화에 관계 없이 최종 출사각이 일정해지도록 출사하는 광학적 특성들을 갖는 복수의 프리즘을 포함한다.The beam shaping prism with chromatic aberration correction function for achieving the above object is a beam shaping in the optical system for beam shaping, so that the beam cross-section of the final output light to the desired shape by receiving the collimated light, It includes a plurality of prisms having optical properties that emit the final exit angle is constant regardless of the change in the wavelength of the incident light.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 색수차 보정기능을 구비한 빔정형프리즘을 채용한 광픽업장치의 바람직한 일실시예는 서로 다른 사양의 제 1 및 제 2레이저광원으로부터 방사되는 광을 각각 시준(視準)하는 제 1 및 제 2콜리메이터를 구비하는 광학적 저장매체를 위한 광픽업장치에 있어서, 제 1콜리메이터로부터 시준된 타원형광을 입사받아 빔단면이 원형이 되도록 빔정형하여 광의 파장변화에 관계없이 일정한 각으로 출사하며, 제 2콜리메이터로부터 시준된 광을 입사받아 직각 반사하여 출사하는 빔정형수단, 및 빔정형수단으로부터 출사되는 광을 광학적저장매체에 집광하는 대물렌즈를 포함한다.One preferred embodiment of the optical pickup apparatus employing a beam shaping prism with chromatic aberration correction for achieving another object of the present invention is to collimate the light emitted from the first and second laser light sources of different specifications, respectively. I) An optical pickup device for an optical storage medium having a first collimator and a second collimator, wherein the elliptical light collimated from the first collimator is beam-formed so that the beam cross section becomes circular and is constant regardless of the wavelength change of the light. And a beam shaping means that emits light at an angle, receives collimated light from the second collimator, and reflects the light collimated at right angles, and the objective lens condenses the light emitted from the beam shaping means on the optical storage medium.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 색수차 보정기능을 구비한 빔정형프리즘 및 이를 채용한 광픽업장치의 바람직한 일실시예를 상세히 기술하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a beam shaping prism having a chromatic aberration correcting function and an optical pickup device employing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 빔정형을 위한 광학계이다. 도 3은 전술한 레이저광원의 방향∥와 일치하는 평면에서 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 빔정형을 위한 광학계는 타원형 레이저광원을 발생하는 레이저다이오드(31)를 구비한다. 레이저다이오드(31)에서 출사되는 광은 후단에 연결된 콜리메이터(32)에 의해 시준되어 제 1빔정형프리즘(33)으로 입사된다. 제 1빔정형프리즘(33)은 콜리메이터(32)에서 시준된 광을 입사받아 일정값의 굴절율 및 분산값으로 굴절시켜 제 2빔정형프리즘(34)으로 출사한다. 제 2빔정형프리즘(34)은 제 1빔정형프리즘(33)으로부터 입사되는 광을 제 1빔정형프리즘(33)과 다른 굴절율 및 분산값으로 굴절시켜 출사한다.3 is an optical system for beam shaping according to the present invention. Figure 3 illustrates in matching the direction ∥ of the above-described laser light source plane. As shown, the optical system for beam shaping according to the present invention includes a laser diode 31 for generating an elliptical laser light source. The light emitted from the laser diode 31 is collimated by the collimator 32 connected to the rear end and incident to the first beam shaping prism 33. The first beam shaping prism 33 receives light collimated by the collimator 32 and is refracted to a predetermined refractive index and dispersion value and exits to the second beam shaping prism 34. The second beam shaping prism 34 emits the light incident from the first beam shaping prism 33 at a refractive index and dispersion value different from that of the first beam shaping prism 33.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 빔정형을 위한 광학계의 동작을 좀 더 구체적으로 설명한다.The operation of the optical system for beam shaping according to the present invention configured as described above will be described in more detail.
레이저다이오드(31)에서 방사되는 파장이
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이상은 도 3의 색수차 보정기능을 구비한 빔정형 광학계의 동작에 관련하여 설명하였다. 도 4는 도 3의 광학계를 채용한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광픽업장치의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 650㎚레이저다이오드(1), 제 1콜리메이터(2) 및 제 1빔정형프리즘(3)은 도 3의 대응소자들과 동일한 기능 및 배치를 갖는다. 하지만 제 2빔정형프리즘(4)은 780㎚레이저다이오드(11)로부터 출사되는 레이저광을 반사프리즘(7)쪽으로 반사시키기 위한 제 1광분할기(5)와 결합되어 있다. 따라서, 제 1빔정형프리즘(3)으로부터 출사되는 광이 제 2빔정형프리즘(4)으로 입사하는 각은 제 2빔정형프리즘(4)의 좌측빗변의 연장선과 제 1광분할기(5)의 우측수직변의 연장선이 이루는 각과 동일하다. 그리고, 제 2빔정형프리즘(4) 및 제 1광분할기(5)의 굴절율 및 분산값은 동일하다. 제 1광분할기(5)는 제 2빔정형프리즘(4)으로부터 출사되는 광을 그대로 통과시켜 650㎚레이저광의 파장변화에 관계없이 제 1광분할기(5)외부로의 출사각이 항상 0˚가 되도록 출사하며 780㎚레이저다이오드(11)로부터 출사되어 제 2콜리메이터(12)에서 시준된 광을 입사받아 45˚경사면으로 반사시켜 0˚의 출사각으로 제 2광분할기(6)로 출사한다. 제 2광분할기(6)는 제 1광분할기(5)로부터 입사되는 광은 반사프리즘(7)쪽으로 통과 시키며 반사프리즘(7)으로부터 입사되는 광은 두 개의 45˚반사면으로 반사시켜 광검출렌즈(13)로 출사시킨다. 광검출렌즈(13)는 제 2광분할기(6)로부터 입사되는 광을 광검출기(14)로 집광하며 광검출기(14)는 집광되는 광신호를 검출한다. 반사프리즘(7)은 제 2광분할기(6)로부터 입사되는 광을 45˚경사면으로 수직 반사하여 대물렌즈(8)로 출사하며 대물렌즈(8)로부터 입사되는 광은 제 2광분할기(6)쪽으로 수직반사 시킨다. 대물렌즈(8)는 반사프리즘(7)으로부터 입사되는 650㎚파장의 광은 DVD디스크(9)에 초점을 맞추어 집광하고 DVD디스크(9)면으로부터 다시 반사되는 광을 반사프리즘(7)쪽으로 출사한다. 그리고, 대물렌즈(8)는 반사프리즘(7)으로부터 입사되는 780㎚파장의 광은 CD-R디스크(10)에 초점을 맞추어 집광하고 CD-R디스크(10)면으로부터 다시 반사되는 광을 반사프리즘(7)쪽으로 출사한다.The foregoing has described the operation of the beam shaping optical system with the chromatic aberration correction function of FIG. 3. 4 is a block diagram of an optical pickup apparatus according to a preferred embodiment of the present invention employing the optical system of FIG. As shown, the 650 nm laser diode 1, the first collimator 2 and the first beam shaping prism 3 have the same function and arrangement as the corresponding elements of FIG. However, the second beam shaping prism 4 is coupled with the first light splitter 5 for reflecting the laser light emitted from the 780 nm laser diode 11 toward the reflecting prism 7. Therefore, the angle of the light emitted from the first beam shaping prism 3 to the second beam shaping prism 4 is the extension of the left hypotenuse of the second beam shaping prism 4 and the first light splitter 5. It is equal to the angle formed by the extension line of the right vertical side. The refractive indices and dispersion values of the second beam shaping prism 4 and the first light splitter 5 are the same. The first light splitter 5 passes the light emitted from the second beam shaping prism 4 as it is, and the exit angle to the outside of the first light splitter 5 is always 0 ° regardless of the wavelength change of the 650 nm laser light. The light is emitted from the 780 nm laser diode 11 and incident on the collimated light from the second collimator 12 to be incident on the 45 ° inclined plane to be emitted to the second light splitter 6 at an exit angle of 0 °. The second light splitter 6 passes the light incident from the first light splitter 5 toward the reflective prism 7, and the light incident from the reflective prism 7 reflects the two 45 ° reflecting surfaces to form a photodetector lens. Exit to (13). The photodetector lens 13 condenses the light incident from the second light splitter 6 to the photodetector 14, and the photodetector 14 detects the condensed optical signal. The reflecting prism 7 reflects the light incident from the second light splitter 6 to the objective lens 8 by reflecting it vertically to the 45 ° inclined plane, and the light incident from the objective lens 8 receives the second light splitter 6. Reflect it vertically. The objective lens 8 condenses the 650 nm wavelength light incident from the reflective prism 7 to focus on the DVD disk 9 and emits the light reflected back from the DVD disk 9 surface toward the reflective prism 7. do. The objective lens 8 collects light of 780 nm wavelength incident from the reflective prism 7 while focusing on the CD-R disc 10 and reflecting light reflected back from the surface of the CD-R disc 10. Eject toward the prism (7).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 색수차 보정기능을 구비한 빔정형프리즘 은 빔정형을 위한 광학계에 있어서, 서로 다른 굴절율 및 분산값을 갖는 복수의 빔정형프리즘을 이용함으로써 광원으로부터 출사되는 타원형 또는 원형의 광을 파장의 변화에 관계 없이 최종 출사각이 일정해지도록 하면서 소망하는 비율로 빔정형을 할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the beam shaping prism having a chromatic aberration correction function according to the present invention is an elliptical or circular shape emitted from a light source by using a plurality of beam shaping prisms having different refractive indices and dispersion values in an optical system for beam shaping. It provides the effect of beam shaping at the desired rate while keeping the final emission angle constant regardless of the wavelength change.
또한, 본 발명에 따른 빔정형 광학계를 채용한 광픽업장치는 서로다른 사양을 갖는 복수의 광저장매체에 데이터를 기록 및 재생하기 위한 장치에 있어서, 레이저광원의 출력변화에 대해 광스폿의 디스크상의 트랙 이탈을 방지하여 안정된 기록을 할 수 있으며 두 개의 빔정형프리즘 중에서 하나를 광분할기로 사용함으로서, 별도의 광분할기를 사용하지 않아도 되므로 소형의 광픽업을 구성할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, an optical pickup apparatus employing a beam shaping optical system according to the present invention is an apparatus for recording and reproducing data on a plurality of optical storage media having different specifications, wherein the optical pickup apparatus is provided on a disk of an optical spot in response to an output change of a laser light source. It prevents track deviation and enables stable recording. By using one of the two beam shaping prisms as a light splitter, a separate optical splitter is not required, thereby providing a compact optical pickup.
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KR1019970066349A KR19990047817A (en) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | Beam shaping prism with chromatic aberration correction and optical pickup device |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN112305773A (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 三星显示有限公司 | Laser beam homogenizer and laser heat treatment device comprising same |
-
1997
- 1997-12-05 KR KR1019970066349A patent/KR19990047817A/en not_active Application Discontinuation
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