KR19990050016A - Reflective Dual Focus Optical Pickup Device - Google Patents

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KR19990050016A
KR19990050016A KR1019970069038A KR19970069038A KR19990050016A KR 19990050016 A KR19990050016 A KR 19990050016A KR 1019970069038 A KR1019970069038 A KR 1019970069038A KR 19970069038 A KR19970069038 A KR 19970069038A KR 19990050016 A KR19990050016 A KR 19990050016A
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최양오
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전주범
대우전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치에 관한 것이다. 이는, 광디스크(60, 70)의 기록면(65)과 평행하게 설치되는 실리콘기판(1)과, 이 실리콘기판(1)의 상부면에서 예각으로 설치되어 레이저광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 편광분리부(12)와, 이 편광분리부(12)의 하측사면에서 레이저광을 전반사시키는 반사부(18)와, 상기 편광분리부(12)와 이격되어 설치되는 레이저다이오드(5)와, 이 레이저다이오드(5)의 설치면 상측에서 양측으로 설치되는 복수개의 광검출기(80, 80', 90, 90')와, 상기 편광분리부(12)의 상측면에서 일체로 레이저광을 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자(20)와, 이 위상 홀로그램격자(20)의 상면에서 일체로 형성되어 레이저광을 광폭에 따라 다른 투과율로 분리투과시키는 광조절 액정판(30)과, 이 광조절 액정판(30)의 상면에서 일체로 레이저광의 위상을 변환시키는 파장판(40)과, 이 파장판(40)을 경유한 레이저광을 집광시키는 대물렌즈(50)를 포함하여 이루어진다. 이로써, 광디스크의 두께 및 신호정보의 기록면 차이로 인하여 발생되는 구면수차를, 대물렌즈에 입사하는 광속의 입사광세기분포를 가변시키므로 대물렌즈의 개구수(NA)가 능동적으로 변환되어 구면수차가 현저히 저하되므로 디지털 오디오 및 디지털 비디오 디스크를 호환재생할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a light control reflective dual focus optical pickup device. This is because the silicon substrate 1 is installed in parallel with the recording surface 65 of the optical disks 60 and 70, and the polarization separation is provided at an acute angle on the upper surface of the silicon substrate 1 to selectively transmit and reflect the laser light. A portion 12, a reflecting portion 18 for totally reflecting the laser light on the lower slope of the polarization separating portion 12, a laser diode 5 spaced apart from the polarization separating portion 12, and the laser A plurality of photodetectors 80, 80 ', 90, 90' installed on both sides of the mounting surface of the diode 5 and selectively diffracted laser light integrally on the upper surface of the polarization splitter 12 A phase hologram lattice 20, a light regulating liquid crystal plate 30 which is formed integrally on the upper surface of the phase hologram lattice 20 and separates and transmits the laser light at different transmittances depending on the width of the phase hologram lattice; Wavelength plate 40 for converting the phase of the laser beam integrally on the upper surface of And an objective lens 50 for condensing laser light via the plate 40. As a result, the spherical aberration caused by the thickness of the optical disk and the recording surface difference of the signal information is varied by varying the incident light intensity distribution of the light beam incident on the objective lens. Therefore, the numerical aperture (NA) of the objective lens is actively converted to reduce spherical aberration. As a result, the digital audio and digital video discs can be interchangeably played.

Description

광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치Reflective Dual Focus Optical Pickup Device

본 발명은 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 광디스크의 두께 및 신호정보의 기록면 차이로 인하여 발생되는 구면수차를 액정판를 이용하여 대물렌즈에 입사하는 광속의 입사광세기분포를 가변시키므로 대물렌즈의 개구수(NA)가 능동적으로 변환되어 구면수차가 현저히 저하되므로 디지털 오디오 및 디지털 비디오 디스크를 호환재생할 수 있는 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optically controlled reflective dual focus optical pickup device. In particular, the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the optical disk and the recording surface of the signal information varies the incident light intensity distribution of the light beam incident on the objective lens using the liquid crystal plate. Since the numerical aperture (NA) of the objective lens is actively converted, the spherical aberration is significantly reduced, and the present invention relates to a light control reflective dual focus optical pickup device capable of compatible reproduction of digital audio and digital video discs.

일반적으로, 광학 데이터 기록매체 즉, 광디스크는 두께가 1.2 mm인 음악재생용 디지탈 오디오 디스크(Digital Audio Disk ;DAD)와 0.6mm인 디지탈 비디오 디스크(Digital Video Disk ;DVD) 등으로 구분되며, 1.2mm두께의 디지탈 오디오 디스크는 한면에 복층으로 데이타를 기록하고, 0.6mm의 두께의 디지탈 비디오 디스크는 중간에 복층으로 데이타를 기록하여 하나의 디스크에 다량의 데이타를 기록하도록 되어 있었다.In general, an optical data recording medium, that is, an optical disk, is divided into a digital audio disk (DAD) for music playback having a thickness of 1.2 mm and a digital video disk (DVD) having a thickness of 0.6 mm. A thick digital audio disc records data in multiple layers on one side, and a 0.6 mm thick digital video disc records data in multiple layers in the middle to record a large amount of data on a single disc.

상기한 두 종류의 디스크에서 기록된 데이타를 재생하는 광 픽업장치는 1.2mm두께의 디지탈 오디오 디스크와 0.6mm두께의 디지탈 비디오 디스크에서 기록된 정보를 읽는 경우, 디지탈 비디오 디스크에서는 기록의 고밀도화를 위해 디스크상의 트랙 피치가 0.74㎛이고 기록신호인 피트간의 최단길이가 0.4㎛이므로 트랙피치가 1.6㎛와 피트간의 최단길이가 0.834㎛인 디지탈 오디오 디스크와 서로 상이하여 재생시 광스폿의 지름이 달라야 하므로 대물렌즈의 구면수차가 일치되지 않아 동시재생이 불가능하고, 디스크의 상호 0.6mm 두께 차이에 의해 광학적 수차가 높아져 노이즈가 증가하여 에러발생율이 증대되므로 기록된 정보를 정확히 읽을 수 없으므로 광 픽업장치는 0.6mm 또는 1.2mm 디스크중 하나의 기록된 정보만을 읽을수 있도록 되어 있었다.An optical pickup apparatus for reproducing data recorded on the above two types of discs reads information recorded on a 1.2 mm thick digital audio disc and a 0.6 mm thick digital video disc. Since the track pitch of the image is 0.74 µm and the shortest length between the pit, which is the recording signal, is 0.4 µm, the diameter of the optical spot must be different during playback because the track pitch is different from that of a digital audio disc having 1.6 µm and the shortest length between the feet is 0.834 µm. Because spherical aberrations do not match, simultaneous playback is impossible, and optical aberration is increased due to the difference of 0.6mm thickness of the discs. Only the recorded information on one of the 1.2mm discs could be read.

따라서, 최근에 들어 1.2mm 디스크와 0.6mm 디스크에 기록된 정보를 선택적으로 독출할 수 있도록 도 1의 상세도에 도시된 바와 같이, 0.6mm 디스크에 대하여 설계된 개구수(NA)가 0.6인 대물렌즈(1130)와, 에칭(Eching)에 의해 다단계 회절층(w1,w2,h0)이 형성된 홀로그래픽 광학소자(1120)가 복합배열된 듀얼포커스렌즈를 채택하고, 이 홀로그래픽 광학소자(1120)에 의해 회절된 0차광은 직진함과 동시에 1차회절된 레이저광은 발산광이 되도록 하므로 회절효율을 조절하여 광량을 적절히 배분하는 듀얼 포커스 광픽업장치가 개발되고 있다.Therefore, an objective lens having a numerical aperture NA of 0.6 designed for a 0.6 mm disk as shown in the detailed view of FIG. 1 to selectively read out information recorded on a 1.2 mm disk and a 0.6 mm disk in recent years. 1130 and a holographic optical element 1120 having a multi-stage diffraction layer w1, w2, h0 formed by etching, adopt a dual focus lens in which a composite array is arranged, and the holographic optical element 1120 The zero-diffracted light is linearly diverged and the first-diffracted laser light is divergent light. Therefore, a dual-focus optical pickup device for controlling the diffraction efficiency and appropriately distributing the amount of light has been developed.

이러한 홀로그래픽 광학소자(1120)가 채택된 듀얼 포커스 광픽업장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 선형편광된 일정파장의 레이저광을 주사하는 레이저다이오드(1100)와, 이 레이저다이오드(1100)에서 주사된 레이저광을 트랙킹에러신호검출을 위한 0차회절광과 ±1차회절광 즉, 쓰리빔(Three Beam)으로 분리시키는 회절격자(1105)와, 이 회절격자(1105)의 일측에서 소정의 기울기를 갖고 설치되어 주사된 레이저광을 일정한 비율로 반사 및 투과시키는 빔스플리터(1110)와, 이 빔스플리터(1110)를 경유한 레이저광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터렌즈(1115)와, 이 콜리메이터렌즈(1115)를 경유한 평행광의 회절효율을 조절하여 광량을 배분하는 홀로그래픽 광학소자(1120)와, 이 홀로그래픽 광학소자(1120)를 경유한 레이저광을 디지탈 비디오 디스크용인 0.6mm 디스크(1150; 이하 "제 1디스크"라함) 및 디지탈 오디오 디스크인 1.2mm 디스크(1160; 이하 "제 2디스크"라함)상에 포커싱시켜 기록된 정보를 독출하는 대물렌즈(1130)와, 상기 기록된 정보를 수반한 레이저광에서 에러신호의 검출을 위해 비점수차법에 의한 포커싱에러신호를 발생시키는 비점수차 발생렌즈(1140)와, 이 비점수차 발생렌즈(1140)를 통과한 광 정보를 검출하여 전류신호로 변환시키는 광검출기(1145)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the dual focus optical pickup device employing the holographic optical device 1120 includes a laser diode 1100 that scans laser light having a linearly polarized constant wavelength, and the laser diode 1100. A diffraction grating 1105 which separates the laser beam scanned by the laser beam into a zero-order diffraction light and a ± first-order diffraction light for detecting a tracking error signal, that is, a three beam, and at one side of the diffraction grating 1105 A beam splitter 1110 which reflects and transmits the scanned laser light at a predetermined ratio with a predetermined slope, and a collimator lens 1115 which converts the laser light via the beam splitter 1110 into parallel light; The holographic optical element 1120 for distributing the amount of light by adjusting the diffraction efficiency of the parallel light via the collimator lens 1115 and the laser light via the holographic optical element 1120 for 0.6 mm digital discs. An objective lens 1130 that reads the recorded information by focusing on a disk 1150 (hereinafter referred to as "first disk") and a 1.2 mm disk (hereinafter referred to as "second disk") that is a digital audio disk; Astigmatism generating lens 1140 for generating a focusing error signal by the astigmatism method for detecting an error signal in the laser light with recorded information, and detecting the optical information passing through the astigmatism generating lens 1140 And a photodetector 1145 for converting the signal into a current signal.

이와 같은 구성을 갖는 종래 광 픽업장치의 작동은 먼저, 소정의 발진파장을 갖는 레이저광은 레이저다이오드(1100)에서 주사되어 회절격자(1105)로 입사되고, 이 입사된 레이저광은 회절격자(1105)를 투과하며 0차 및 ±1차 광 즉, 쓰리빔으로 분리되어 방사된다. 이 쓰리빔은 트랙킹에러용으로 이용되는 것으로, 회절격자(1105)를 투과하여 빔스플리터(1110)로 입사되고, 이 쓰리빔은 빔스플리터(1110)에 의해 일정한 비율로 반사 및 투과된다. 이렇게 반사 및 투과되는 레이저광중에서 반사된 레이저광은 빔스플리터(1110)에서 콜리메이터렌즈(1115)로 입사되고, 이 레이저광은 콜리메이터렌즈(1115)를 경유하므로 직선성이 부여된다. 이렇게 직선성이 부여되어 평행광이 된 레이저광은 콜리메이터렌즈(1115)에서 홀로그래픽 광학소자(1120)로 입사되고, 레어저광은 홀로그램 광학렌즈(1120)에 의해 회절된다. 이렇게 회절된 레이저광중에서 0차회절광은 직진하므로 개구수가 0.6인 대물렌즈(1130)의 구경을 경유하여 0.6mm인 제 1디스크(1150)상에서 지름이 1.6μm인 스폿으로 집광되고, 1차회절광은 발산광으로 변환되어 대물렌즈에서 협폭으로 집광되어 제 2디스크(1155)상에 지름이 0.8μm의 에어리 형태로 집광되므로, 이 레이저광은 디스크상의 피트(1155)가 없는 곳에서는 거의 그대로 반사되어 대물렌즈(1130)로 돌아오게 되나, 피트(1155)가 있는 곳에서는 레이저광이 피트(1155)에 의해 회절되어 대물렌즈(1130)의 범위밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(1145)에 광량차이를 발생시킨다. 이는 피트(1155)의 깊이가 파장의 λ/4에 설정되어 있어 반사광은 피트(1155)의 상하에 반파장이 달라 간섭에 의해 상쇄되므로 광검출기(1145)에 돌아온 광량이 감소하게 되는 것이다.In operation of the conventional optical pickup apparatus having such a configuration, first, the laser light having a predetermined oscillation wavelength is scanned by the laser diode 1100 and incident on the diffraction grating 1105, and the incident laser light is incident on the diffraction grating 1105. ) And radiated into 0th and ± 1st light, that is, three beams. The three beams are used for tracking errors. The three beams penetrate the diffraction grating 1105 and enter the beam splitter 1110. The three beams are reflected and transmitted at a constant rate by the beam splitter 1110. The laser light reflected from the reflected and transmitted laser light is incident from the beam splitter 1110 to the collimator lens 1115, and the laser light passes through the collimator lens 1115, thereby providing linearity. The laser light, which is thus provided with linearity and becomes parallel light, is incident from the collimator lens 1115 into the holographic optical element 1120, and the laser light is diffracted by the holographic optical lens 1120. Since the zero diffraction light goes straight among the diffracted laser beams, the light is collected in a spot having a diameter of 1.6 μm on the first disc 1150 having a diameter of 0.6 mm through the aperture of the objective lens 1130 having a numerical aperture of 0.6, Since the light is converted into divergent light and condensed narrowly by the objective lens, the light is condensed on the second disk 1155 in an airy shape having a diameter of 0.8 μm, so that the laser light is reflected almost as it is in the absence of the pit 1155 on the disk. To return to the objective lens 1130, but where the pit 1155 is present, the laser light is diffracted by the pit 1155 and emitted outside the range of the objective lens 1130, thereby causing only a part of the incident light to return. Thereby generating a light quantity difference in the photodetector 1145. This is because the depth of the pit 1155 is set to λ / 4 of the wavelength, and the reflected light is canceled by interference due to different half wavelengths above and below the pit 1155, thereby reducing the amount of light returned to the photodetector 1145.

그리고, 상기 제 1디스크(1150) 또는 제 2디스크(1160)에서 반사되어 돌아오는 변조된 반사광은 홀로그래픽 광학소자(1120)와 콜리메이터렌즈(1115)를 경유하여 빔스플리터(1110)로 조사되고, 이 반사광은 다시 일정한 비율로 반사 및 투과되며 이중에서 빔스플리터(1110)에 의해 투과되는 레이저광은 광검출기(1145)측으로 직진하게 된다. 이렇게 변조된 반사광은 빔스플리터(1110)에서 비점수차 발생렌즈(1140)로 조사되고, 이 반사광은 비점수차 발생렌즈(1140)에 의해 포커스 에러를 검출하기 위한 비점수차가 발생되며 광검출기(1145)로 보내어지고, 이렇게 디스크에서 변조된 반사광은 광검출기에 의해 알에프(RF), 포커스 에러검출, 트랙킹조절 및 정보를 전류로 변환되며, 이 변환된 전류는 미도시된 제어회로에 의해 원래의 신호로 복조하여 재생시키게 된다.The modulated reflected light reflected by the first disk 1150 or the second disk 1160 is returned to the beam splitter 1110 via the holographic optical device 1120 and the collimator lens 1115. The reflected light is reflected and transmitted again at a constant rate, and the laser light transmitted by the beam splitter 1110 is moved straight toward the photodetector 1145. The modulated reflected light is irradiated from the beam splitter 1110 to the astigmatism generating lens 1140, and the reflected light is generated by the astigmatism generating lens 1140 to detect a focus error, and thus the photodetector 1145. The reflected light, which is modulated by the disk, is converted into RF (RF), focus error detection, tracking control, and information into a current by a photodetector, which is converted into an original signal by a control circuit (not shown). Demodulation is performed.

그러므로, 상기와 같이 레이저다이오드(1100)로 부터 방사되는 레이저광은 홀로그래픽 광학소자(1120)를 경유하여 디스크상에 상호 다른 에어리 형태로 집광되어 빔 포커스가 서로 다른 위치에 형성됨으로서 두께가 1.2mm 디스크와, 0.6mm 디스크에 기록된 정보를 선택적으로 읽어들일 수 있는 것이다.Therefore, as described above, the laser light emitted from the laser diode 1100 is collected in different airy shapes on the disk via the holographic optical device 1120, so that the beam focus is formed at different positions so that the thickness is 1.2 mm. The disc and the information recorded on the 0.6 mm disc can be selectively read.

그러나, 이와 같은 종래 듀얼 포커스 광 픽업장치는, 디스크의 두께에 따라 이중의 포커스로 광디스크에 집광시키기 위하여 광의 회절을 이용하는 홀로그래픽 광학소자(1120)와 대물렌즈(1130)의 복합배치에 따른 가공상 고도의 기술력이 요구되므로 그 제작이 난해함과 동시에 홀로그래픽 광학소자(1120)가 무버(1125)에 고정되어 있으므로 액츄에이터의 동특성에 악영향을 미치고, 제 1디스크(1150)에서 제 2디스크(1160)로 변화시 수차변화에 따른 대물렌즈의 초점거리를 길게 하는데 따른 대물렌즈의 대형화 및 광학소자간에 소정의 간격을 유지해야 하는데 따른 설계치수의 증가로 광 픽업의 소형화에 장애요인이 되는 문제점이 있었다.However, such a conventional dual focus optical pickup device has a processing effect due to the complex arrangement of the holographic optical element 1120 and the objective lens 1130 using diffraction of light in order to focus the optical disk with a double focus according to the thickness of the disk. Since a high level of technical skill is required, manufacturing is difficult and at the same time, the holographic optical device 1120 is fixed to the mover 1125 and thus adversely affects the dynamic characteristics of the actuator, and from the first disk 1150 to the second disk 1160. In the case of change, there is a problem that the obstacle of miniaturization of the optical pickup due to the enlargement of the objective lens by increasing the focal length of the objective lens due to the aberration change and the increase of the design dimension due to maintaining a predetermined distance between the optical elements.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 에칭에 의한 홀로그래픽 광학소자의 층간 정밀배열에 따른 제작상의 난해함과 수차변화를 보상하는데 따른 형상의 복잡함을 해소하여 액츄에이터의 동특성을 향상시키고, 복수의 디스크 두께차이에 의해 발생되는 재생시 수차변화에 의한 대물렌즈의 초점거리 조절에 대한 문제를 해소하여 설계치수를 감소시켜 광픽업장치의 소형화를 도모할 수 있는 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and improves the dynamic characteristics of the actuator by eliminating the complexity of the shape due to the manufacturing difficulties and aberration changes due to the precise interlayer alignment of the holographic optical element by etching, Light control reflective dual focus optical pickup that can reduce the size of the optical pickup device by reducing the design dimension by eliminating the problem of adjusting the focal length of the objective lens due to aberration change during reproducing caused by a plurality of disc thickness differences The object is to provide a device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

광디스크의 기록면과 평행하게 설치되어 상부에 광학소자가 설치되는 실리콘기판;A silicon substrate installed in parallel with the recording surface of the optical disc and having an optical element thereon;

이 실리콘기판의 상부면에서 예각으로 설치되어 입사면에 대하여 평행한 성분의 레이저광을 투과시키고, 입사면에 대하여 수직한 성분의 레이저광을 반사시키는 편광분리부;A polarization separator installed at an acute angle on the upper surface of the silicon substrate to transmit laser light having a component parallel to the incident surface and to reflect the laser light having a component perpendicular to the incident surface;

이 편광분리부의 하측사면에서 일체로 형성되어 레이저광을 전반사시키는 반사부;A reflector integrally formed at the lower slope of the polarization separator to totally reflect the laser light;

상기 편광분리부와 이격되어 상기 실리콘기판상에 설치되며 광의 진행방향에 대하여 수직한 성분으로 편광된 레이저광을 방출시키는 레이저다이오드;A laser diode spaced apart from the polarization separator and disposed on the silicon substrate, the laser diode emitting polarized laser light with a component perpendicular to the traveling direction of the light;

이 레이저다이오드의 설치면 상측에서 양측으로 설치되어 디지털 비디오 디스크에서 반사된 레이저광이 수광되는 제 1광검출기와, 이 제 1광검출기의 외측으로 이격설치되어 디지털 오디오 디스크에서 반사된 레이저광이 수광되는 제 2광검출기;A first photodetector provided on both sides from above the mounting surface of the laser diode to receive the laser light reflected from the digital video disk, and a laser beam reflected from the digital audio disk to be spaced apart from the first photodetector to receive the light; A second photodetector;

상기 편광분리부의 상면에서 일체로 형성되어 레이저광을 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자;A phase hologram grating integrally formed on an upper surface of the polarization separator to selectively diffract laser light;

이 위상 홀로그램격자의 상면에서 일체로 형성되어 광디스크상에 집광되는 레이저광의 최외각입사각을 조절하도록, 상하측에 대향되게 설치되는 투명기판과, 이 투명기판의 내측으로 설치되어 전원이 인가되는 투명전극과, 이 투명전극사이에 설치되어 전원의 인가여부에 따라 상이한 광폭으로 레이저광을 투과시키는 중공액정판으로 이루어지는 광조절 액정판;Transparent substrates which are formed integrally on the upper surface of the phase hologram grating so as to be opposed to the upper and lower sides of the laser beam focused on the optical disc, and which are installed opposite to the upper and lower sides, and which are provided inside the transparent substrate and to which power is applied. And a light control liquid crystal plate disposed between the transparent electrodes and comprising a hollow liquid crystal plate configured to transmit laser light at different widths depending on whether power is applied thereto;

이 광조절 액정판의 상면에서 일체로 광디스크면과 수평하게 설치되어 레이저광의 위상차를 지연시켜 편광성을 변환시키는 파장판;A wavelength plate integrally disposed on an upper surface of the light control liquid crystal plate and horizontally aligned with the optical disk surface to delay the phase difference of the laser light to convert polarization;

이 파장판을 경유한 레이저광을 광디스크에 집속시키는 대물렌즈를 포함하여 이루어지는 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치를 제공한다.Provided is a light control reflective dual focus optical pickup apparatus comprising an objective lens for focusing laser light via a wave plate onto an optical disk.

도 1은 종래 광픽업장치의 구성도,1 is a block diagram of a conventional optical pickup device;

도 2는 본 발명의 구성도,2 is a block diagram of the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 광조절 액정판을 상세히 도시한 도면,3 is a view showing in detail the light control liquid crystal panel according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 광학계가 디지털 비디오 디스크를 재생하는 것을 보인 작동상태 개략도,4 is a schematic diagram of an operating state in which the optical system according to the present invention plays a digital video disc;

도 5는 본 발명에 따른 광학계가 디지털 오디오 디스크를 재생하는 것을 보인 작동상태 개략도,5 is a schematic diagram of an operating state in which the optical system according to the present invention plays a digital audio disc;

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

5 : 레이저다이오드 12 : 편광회절부5: laser diode 12: polarization diffraction portion

18 : 반사부 20 : 위상 홀로그램격자18 reflector 20 phase hologram lattice

30 : 광조절 액정판 32 : 투명기판30: light control liquid crystal plate 32: transparent substrate

34 : 투명전극 36 : 중공액정판34 transparent electrode 36 hollow liquid crystal plate

37 : 중공원형부 38 : 액정층37: hollow park portion 38: liquid crystal layer

40 : 파장판 50 : 대물렌즈40: wave plate 50: objective lens

60, 70 : 광디스크 80, 80', 90, 90' : 광검출기60, 70: optical disk 80, 80 ', 90, 90': photodetector

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 광디스크(60, 70)의 기록면(65)과 평행하게 설치되어 상부에 광학소자가 설치되는 실리콘기판(1)과, 이 실리콘기판(1)의 상부면에서 예각으로 설치되어 레이저광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 편광분리부(12)와, 이 편광분리부(12)의 하측사면에서 레이저광을 전반사시키는 반사부(18)와, 상기 편광분리부(12)와 이격되어 상기 실리콘기판(1)상에 설치되며 일정파장의 레이저광이 방출되는 레이저다이오드(5)와, 이 레이저다이오드(5)의 설치면 상측에서 양측으로 설치되어 디지털 비디오 디스크(60)에서 반사된 레이저광이 수광되는 제 1광검출기(80, 80')와, 이 제 1광검출기(80, 80')의 내측으로 설치되어 디지털 오디오 디스크(70)에서 반사된 레이저광이 수광되는 제 2광검출기(90, 90')와, 상기 편광분리부(12)의 상측면에서 일체로 광디스크(60, 70)와 수평하게 설치되어 레이저광을 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자(20)와, 이 위상 홀로그램격자(20)의 상면에서 일체로 형성되어 레이저광을 광폭에 따라 다른 투과율로 분리투과시키는 광조절 액정판(30)과, 이 광조절 액정판(30)의 상면에서 일체로 레이저광의 위상을 변환시키는 파장판(40)과, 이 파장판(40)을 경유한 레이저광을 광디스크(60, 70)에 집속시키는 대물렌즈(50)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the present invention provides a silicon substrate 1 installed in parallel with the recording surfaces 65 of the optical discs 60 and 70 and having an optical element thereon, and an upper surface of the silicon substrate 1. A polarization splitter 12 installed at an acute angle to selectively transmit and reflect the laser beam, a reflector 18 totally reflecting the laser beam from the lower side of the polarizer splitter 12, and the polarization splitter ( 12 and a laser diode 5 which is installed on the silicon substrate 1 and spaced apart from the laser diode 5 to emit a laser beam of a predetermined wavelength, and is installed on both sides of the laser diode 5 above the mounting surface. The first light detectors 80 and 80 ', which receive the laser light reflected by the light beams), and the laser light reflected from the digital audio disc 70, are installed inside the first light detectors 80 and 80'. The second photodetectors 90 and 90 'and the upper side of the polarization separator 12 The phase hologram grating 20 is installed horizontally with the optical disks 60 and 70 and selectively diffracts the laser light, and is integrally formed on the upper surface of the phase hologram grating 20 to transmit the laser light at different transmittances depending on the width thereof. The light control liquid crystal plate 30 to be separated and transmitted, the wavelength plate 40 which converts the phase of the laser light integrally on the upper surface of the light control liquid crystal plate 30, and the laser light passing through the wave plate 40 It includes an objective lens 50 to focus on the optical disk (60, 70).

상기 레이저다이오드(5)는 광의 진행방향에 대하여 수직한 성분으로 편광된 레이저광 예컨데, S편광된 레이저광을 방출한다.The laser diode 5 emits laser light polarized in a component perpendicular to the traveling direction of the light, for example, S-polarized laser light.

그리고, 상기 편광분리부(12)는 입사면에 대하여 평행한 성분의 레이저광을 투과시키고, 입사면에 대하여 수직한 성분의 레이저광을 반사시키는 것으로, 레이저다이오드(5)로부터 방출되는 S편광의 레이저광을 반사시키는 것이다.The polarization splitter 12 transmits the laser light having a component parallel to the incident surface and reflects the laser light having a component perpendicular to the incident surface, whereby the S-polarized light emitted from the laser diode 5 It reflects the laser light.

또한, 상기 광조절 액정판(30)은 광디스크(60, 70)상에 집광되는 레이저광의 최외각입사각(θ1, θ2)을 조절하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상하측에 대향되게 설치되는 투명기판(32)과, 이 투명기판(32)의 내측으로 설치되어 전원이 인가되는 투명전극(34)과, 이 투명전극(34)사이에 설치되는 중공액정판(36)으로 이루어지고, 이중 중공액정판(36)은 내측에 일정반경으로 형성된 중공원형부(37)와, 이 중공원형부(37)의 외측으로 형성되어 전압인가시 레이저광을 투과시키는 액정층(38)으로 이루어진다.In addition, the light control liquid crystal plate 30 adjusts the outermost incident angles θ1 and θ2 of the laser light focused on the optical discs 60 and 70, and is installed to face the upper and lower sides as shown in FIG. 3. A transparent substrate 32, a transparent electrode 34 provided inside the transparent substrate 32 to which power is applied, and a hollow liquid crystal plate 36 provided between the transparent electrodes 34, The double hollow liquid crystal plate 36 includes a hollow cone-shaped portion 37 formed at a predetermined radius inside thereof, and a liquid crystal layer 38 formed outside of the hollow cone-shaped portion 37 to transmit laser light when voltage is applied thereto.

그러므로, 상기 광조절 액정판(30)은 광디스크(60, 70)상에 집광되는 레이저광의 최외각입사각(θ1, θ2)을 조절하게 된다.Therefore, the light control liquid crystal plate 30 adjusts the outermost incident angles θ1 and θ2 of the laser light focused on the optical discs 60 and 70.

이러한 최외각입사각(θ1, θ2)은 개구수에 비례하므로 광폭에 따른 투과율로 광량이 조절되어 광디스크(60, 70)상에 다른 입사각으로 집광되면 개구수(N.A. : Numerical Aperture)가 조절될 수 있는 것이다.Since the outermost incident angles θ1 and θ2 are proportional to the numerical aperture, the amount of light is controlled by the transmittance according to the width, and when the light is focused at different incidence angles on the optical discs 60 and 70, the numerical aperture NA may be adjusted. will be.

이러한 광조절 액정판(30)에서 조절되는 개구수(N.A.)는 다음과 같이 정리된다.The numerical aperture (N.A.) adjusted by this light control liquid crystal plate 30 is arranged as follows.

본 발명에 의하여 광디스크(60, 70)상에 집광되는 광스폿의 직경은 최외각입사각(θ1, θ2)에 따라 상이하게 그 크기가 결정된다. 두께가 0.6㎜인 디지털 비디오 디스크(60)에 조사되는 최외각입사각을 θ2, 두께가 1.2㎜인 디지털 오디오 디스크(70)에 조사되는 최외각입사각을 θ1라 하고, 매질의 굴절율을 η하면, 이에 대한 개구수 (N.A.)의 결정은 다음 수학식 1에 의해 결정된다.According to the present invention, the diameters of the light spots focused on the optical discs 60 and 70 are differently determined according to the outermost incident angles θ1 and θ2. When the outermost incident angle irradiated to the digital video disk 60 having a thickness of 0.6 mm is θ2, and the outermost incident angle irradiated to the digital audio disk 70 having a thickness of 1.2 mm is θ1, and the refractive index of the medium is η, The determination of the numerical aperture (NA) is determined by the following equation.

N.A.1 = ηsinθ1 N.A.2 = ηsinθ2N.A.1 = ηsinθ1 N.A.2 = ηsinθ2

상기 식 1에 의하여 굴절율이 동일한 경우에 개구수는 최외각입사각(θ1, θ2)에 따라 비례하게 되므로 θ2>θ1이라 하면 개구수는 N.A.2>N.A.1으로 결정된다.When the refractive index is the same according to Equation 1, the numerical aperture is proportional to the outermost incidence angles θ1 and θ2. When θ2> θ1, the numerical aperture is determined to be N.A.2> N.A.1.

그리고, 이와 같이 상이한 개구수에 의한 광스폿의 크기는 다음 수학식 2에 의해 결정된다. 빔의 반경 W은(K는 광의 강도분포특성에 의해 결정되는 상수),Then, the size of the light spots due to the different numerical apertures is determined by the following expression (2). The radius W of the beam (K is a constant determined by the intensity distribution of the light),

이므로, 광스폿의 직경은 개구수에 반비례하게 된다.Therefore, the diameter of the light spot is in inverse proportion to the numerical aperture.

그러므로, 두께가 0.6㎜인 광디스크(60)의 경우에는 트랙간격 및 신호면인 피트(65)의 크기가 작으므로 작은 광스폿지름을 필요로 하게 되어 두께가 1.2㎜인 광디스크(70)보다 큰 개구수의 대물렌즈를 필요로 하게 된다. 이때, 빔스폿직경은 두께가 1.2㎜인 광디스크(70)상에서는 다소 크게 되어도 광신호의 독출이 가능하게 되므로 디지털 비디오 디스크(60) 전용의 개구수(N.A.=0.6)를 가지는 대물렌즈(50)를 사용하므로 호환재생을 시도하게 되는 것이다.Therefore, in the case of the optical disc 60 having a thickness of 0.6 mm, since the track interval and the size of the pit 65 as the signal surface are small, a small optical spot diameter is required, and thus an opening larger than the optical disc 70 having a thickness of 1.2 mm. You will need a number of objectives. At this time, the beam spot diameter can read an optical signal even if it is somewhat larger on the optical disk 70 having a thickness of 1.2 mm, so that the objective lens 50 having a numerical aperture (NA = 0.6) dedicated to the digital video disk 60 can be obtained. As a result, compatible playback will be attempted.

상기 개구수와 대물렌즈에 입사되는 광폭에 대한 관계는 다음 수학식 3에 의해 결정된다. 대물렌즈에 조사되는 광폭을 D, f를 대물렌즈의 초점거리라 하면,The relationship between the numerical aperture and the light width incident on the objective lens is determined by the following equation. If D and f are the focal lengths of the objective lenses,

D=2×f×(N.A.)D = 2 × f × (N.A.)

즉, 상기 식 3에서 동일한 초점거리를 갖는 대물렌즈로의 입사광폭을 제어하게 되면 유효개구수(Effective N.A.)를 조절할 수 있게 된다.That is, by controlling the incident light width to the objective lens having the same focal length in Equation 3, it is possible to adjust the effective N.A.

본 발명에서는 동일한 초점거리를 기준으로 단일한 대물렌즈 즉, 디지털 비디오 디스크 전용 대물렌즈(50)를 채택하므로 0.6㎜두께의 광디스크(60)상에서는 구면수차의 발생없이 광신호를 독출하게 된다.In the present invention, a single objective lens, that is, an objective lens 50 dedicated to a digital video disc, is adopted based on the same focal length, so that the optical signal can be read out without generating spherical aberration on the optical disc 60 having a thickness of 0.6 mm.

그러나, 이때 두께 1.2㎜의 광디스크(70)를 독출하게 되는 경우, 첫째, 초점보상이 되지 않을 경우에는 디포커스(Defocus)로 인하여 집속이 정확하지 않아 에러발생폭이 크게 되며, 둘째, 디스크 두께차이에 의한 구면수차의 발생으로 레이저광의 사이드로브의 분포광량증대 및 중심강도분포의 저하가 되고, 이로 인하여 인접신호간의 크로스토그(Crosstalk)가 증가되어 신호대잡음비(S/N ratio)가 저하되는 등, 광학성능이 현저히 저하되어 광정보의 독출이 불가능하게 된다. 그러므로 상기 식 3에 의해 유효개구수(Effective N.A.)를 조절해야만 한다. 이러한 유효개구수의 범위는 다음과 같이 결정된다.However, in this case, when the optical disc 70 having a thickness of 1.2 mm is read out, first, when the focus compensation is not performed, the focusing accuracy is not accurate due to defocus, and the error occurrence width becomes large. Second, the disc thickness difference The spherical aberration causes the increase in the distribution light intensity of the side lobe of the laser beam and the decrease in the central intensity distribution, thereby increasing the crosstalk between adjacent signals and decreasing the signal-to-noise ratio (S / N ratio). The optical performance is significantly lowered, making it impossible to read optical information. Therefore, the effective N.A. must be adjusted by Equation 3 above. The range of these effective openings is determined as follows.

우선, 디스크두께의 차이에 의한 구면수차발생량은 다음 수학식 4에 의해 결정된다. 굴절율을 η, 디스크의 두께변화량을 Δd 라 하면,First, the amount of spherical aberration caused by the difference in disk thickness is determined by the following equation (4). If the refractive index is η and the disk thickness change is Δd,

한편, 디포커스에 의한 수차발생량을 ΔZ라 하면 상기 수학식 4는 다음과 같이 변형된다.On the other hand, if the amount of aberration generated by defocus is ΔZ, Equation 4 is modified as follows.

상기 식 4의 수차발생량을 디포커스시 보상된 값으로 동일시하여 구면수차를 일치시키면 중심강도분포와 전체파면수차(Wave Aberration)의 관계로부터 무수차계로 표현가능한 본 발명의 광학계전체의 누적파면수차량은 0.07λ이하이어야 한다는 marechal's criterion에 따라 디포커스에 대한 영향을 제거할 수 있어 무수차계로 접근되는 것이다.The cumulative wave front aberration of the optical system of the present invention can be expressed by the aberration system from the relationship between the center intensity distribution and the wave aberration by matching the spherical aberration by equating the aberration generation amount of Equation 4 to a value compensated for defocusing. According to marechal's criterion that should be less than 0.07λ, the effect on the defocus can be eliminated, thus approaching the anhydrometer.

그러므로, 상기의 식들에서 개구수를 보상하게 되면 구면수차값의 최대치 0.5가 얻어지게 된다. 즉, 유효개구수는 0.5이하가 되어야 하며 그 최소치는 수학식 2에 제한되고, 이에 따라 광스폿의 직경이 증가하게 된다. 이러한 광스폿직경의 증가는 발생수차에 의한 강도분포의 변화에 따라 크로스토크보다 광스폿사이즈가 증가되는데 따른 크로스토크가 발생되므로 신호대잡음비가 저하된다. 따라서 그 최소치는 발생수차의 강도분포에 제약되므로 본 실시예에서 사용되는 개구수 0.6인 대물렌즈로 0.6㎜두께의 광디스크를 독출하게 되는 경우에는 다음과 같은 식으로 그 유효개구수가 정리된다.Therefore, when the numerical aperture is compensated for in the above equations, the maximum value of spherical aberration value 0.5 is obtained. That is, the effective number of openings should be 0.5 or less, and the minimum value is limited to Equation 2, thereby increasing the diameter of the light spot. The increase in the light spot diameter causes a crosstalk caused by an increase in the light spot size rather than the crosstalk due to the change in the intensity distribution due to the generated aberration, thereby lowering the signal-to-noise ratio. Therefore, since the minimum value is limited to the intensity distribution of the generated aberration, when the optical disk having a thickness of 0.6 mm is read out by the objective lens having a numerical aperture of 0.6 used in this embodiment, the effective number of openings is summarized as follows.

0.27<N.A.≤0.50.27 <N.A.≤0.5

이와 같이 개구수 변화에 따른 크로스토그의 변화와 재생신호의 감도크기에 대하여 연산된 값중 적절한 수치를 선택하여 개구수를 결정할 수 있고, 본 발명에서는 그 개구수를 0.3으로 결정한다.In this way, the numerical aperture can be determined by selecting an appropriate numerical value from among the values calculated for the change of the crosstalk according to the numerical aperture change and the sensitivity size of the reproduction signal. In the present invention, the numerical aperture is determined to be 0.3.

그러므로, 수학식 1 내지 6에 의하여 광조절 액정판(30)에서 광디스크(60, 70)상으로의 최외각입사각(θ1, θ2)을 조절하게 되면 개구수가 조절되므로 0.6㎜두께 전용의 광디스크(60) 전용 대물렌즈(50)로 1.2㎜두께의 광디스크(70)를 재생할 수 있고, 이렇게 호환재생시에 발생되는 구면수차는 협폭의 레이저광 즉, 광축주변의 레이저광을 전투과시켜 재생하므로 유효개구수가 조절 및 호환재생이 탁월해 질 수 있는 것이다.Therefore, when the outermost incident angles θ1 and θ2 from the light control liquid crystal plate 30 to the optical discs 60 and 70 are adjusted by Equations 1 to 6, the numerical aperture is adjusted so that the optical disc 60 is only 0.6 mm thick. ) The dedicated objective lens 50 can reproduce the optical disk 70 having a thickness of 1.2 mm, and the spherical aberration generated during the compatible playback is reproduced by fighting the narrow laser light, that is, the laser light around the optical axis, so that the effective number of apertures can be adjusted. And compatible playback can be excellent.

다음에는 상기와 같이 개구수조절이 가능한 광조절 액정판(30)이 채택되어 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.Next, a description will be given of the operation of the present invention in which the light control liquid crystal plate 30 capable of adjusting the numerical aperture is adopted as described above.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 일정파장의 레이저광이 레이저다이오드(5)로부터 방출되는데, 이 레이저다이오드(5)로부터 레이저광의 진행방향에 대하여 입사면에 수직성분인 광 예컨데, S편광이 방출되도록 레이저광의 위상이 조절되어 레이저광이 방출된다. 이 편광된 레이저광은 레이저다이오드(5)에서 편광분리부(12)로 조사되는데, 이 편광분리부(12)는 편광스플리팅코팅처리되어 있으므로 입사면에 대해 수직성분인 S편광을 반사시키고 입사면에 수평성분인 P편광을 투과시킨다. 그러므로, 이 편광분리부(12)에 의해 입사된 레이저광은 반사되어 광경로가 위상 홀로그램격자(20)측으로 조사된다. 이렇게 조사된 레이저광은 위상 홀로그램격자(20)를 경유하면서 회절되지 않는다. 이는, 위상 홀로그램격자(20)가 P편광된 레이저광만을 회절시키도록 격자처리되어 있으므로 입사광인 S편광의 레이저광은 회절되지 않고 투과된다. 그리하여, 레이저광은 위상 홀로그램격자(20)로부터 광조절 액정판(30)으로 조사되고, 이 레이저광은 광조절 액정판(30)에 의해 분리투과된다.First, as shown in FIG. 4, a laser beam having a constant wavelength is emitted from the laser diode 5, and the light, which is a component perpendicular to the incident surface with respect to the traveling direction of the laser light, is emitted from the laser diode 5, for example, S polarization is emitted. The phase of the laser light is adjusted so that the laser light is emitted. The polarized laser light is irradiated from the laser diode 5 to the polarization splitter 12. Since the polarization splitter 12 is polarized split coating, the polarized laser beam reflects the S-polarized light which is a vertical component with respect to the incident surface. P-polarized light, which is a horizontal component, is transmitted to the incident surface. Therefore, the laser light incident by the polarization separator 12 is reflected and the optical path is irradiated to the phase hologram grid 20 side. The laser light irradiated in this way is not diffracted via the phase hologram grating 20. This is because the phase hologram grating 20 is grating to diffract only the P-polarized laser light, so that the laser light of S-polarized light, which is incident light, is transmitted without diffraction. Thus, the laser light is irradiated from the phase hologram lattice 20 to the light control liquid crystal plate 30, and the laser light is separately transmitted by the light control liquid crystal plate 30.

이때, 광조절 액정판(30)의 중공액정판(36)을 경유하는 레이저광은 중공액정판(36)에 의해 투과량이 조절되는 것이다. 이러한 투과량의 조절은 입사광세기의 광량분포를 가변시키면서 선택적투과되는 것인데, 광조절 액정판(30)에 전원이 인가된 경우에는 광조절 액정판(30)의 투명전극(36)으로부터 액정층(38)이 전압이 인가되어 있으므로, 이 액정층(38)의 액정분자가 전계방향에 세로방향으로 배열되므로 S편광의 레이저광이 투과될 수 있는 것이고, 이 광조절 액정판(30)에 전원이 인가되지 않은 경우에는 광조절 액정판(30)의 투명전극(34)으로부터 액정층(38)이 전압이 인가되어 있지 않으므로 액정분자가 레이저광의 편광면과 동일방향으로 비틀어져 배향되므로 S편광의 레이저광이 투과되지 못하게 된다.At this time, the laser beam passing through the hollow liquid crystal plate 36 of the light control liquid crystal plate 30 is controlled by the hollow liquid crystal plate 36. The transmission is controlled by selectively varying the light intensity distribution of the incident light intensity. When power is applied to the light control liquid crystal panel 30, the liquid crystal layer 38 is separated from the transparent electrode 36 of the light control liquid crystal panel 30. Since the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 38 are arranged in the vertical direction in the electric field direction, the laser light of S polarization can be transmitted, and power is applied to the light control liquid crystal plate 30. If not, since the voltage is not applied to the liquid crystal layer 38 from the transparent electrode 34 of the light control liquid crystal plate 30, the liquid crystal molecules are twisted and oriented in the same direction as the polarization plane of the laser light. It will not be transmitted.

그러므로, 전압의 인가여부에 따라 레이저광은 중공액정판(36)의 액정층(38)로부터 분리투과되는 것이고, 전압인가시 중공액정판(36)의 액정층(38)과 중공원형부(37)를 모두 투과한 레이저광은 파장판(40)측으로 조사되어 파장판(40)에 의해 직선편광이 원편광으로 편광된다. 이렇게 원편광으로 편광된 레이저광은 파장판(40)에서 대물렌즈(50)를 경유하여 광축을 기준으로 최외각입사각이 θ2로 집광되는 것이고, 상기 광조절 액정판(30)에 전압이 인가되지 않은 경우에는 액정층(38)을 투과하지 못하고 중공원형부(37)만을 투과한 레이저광은 대물렌즈(50)를 경유하여 광축을 기준으로 최외각입사각이 θ1으로 집광된다. 즉, 광조절 액정판(30)을 경유한 레이저광은 각각 다른 최외각입사각(θ1, θ2)을 갖게 되어 전술한 수학식 1 내지 6에 의하여 서로 다른 개구수(N.A.)로 파장판(40)을 동시에 경유하게 된다. 이렇게 파장판(40)과 광조절 액정판(30)를 동시에 경유하면서 원편광으로 편광되어 광량이 조절된 레이저광은 대물렌즈(50)로 조사되어 광디스크(60, 70)상으로 집광된다.Therefore, the laser beam is separately transmitted from the liquid crystal layer 38 of the hollow liquid crystal plate 36 depending on whether voltage is applied, and the liquid crystal layer 38 and the hollow cone part 37 of the hollow liquid crystal plate 36 are applied when voltage is applied. The laser beam having passed through) is irradiated to the wave plate 40 side, and the linear wave is polarized by the wave plate 40 into circularly polarized light. The laser light polarized by circularly polarized light is the outermost incident angle of the optical plate on the optical axis of the wavelength plate 40 via the objective lens 50, and no voltage is applied to the light control liquid crystal plate 30. If not, the laser beam that does not penetrate the liquid crystal layer 38 and passes only the hollow cone-shaped portion 37 is focused to the outermost incident angle θ1 with respect to the optical axis via the objective lens 50. That is, the laser beams passing through the light control liquid crystal plate 30 have different outermost incident angles θ1 and θ2, respectively, and the wavelength plate 40 has different numerical apertures NA according to Equations 1 to 6 described above. Will pass through at the same time. Thus, the laser light polarized by circularly polarized light through the wavelength plate 40 and the light control liquid crystal plate 30 at the same time and the amount of light is adjusted is irradiated onto the objective lens 50 and focused onto the optical discs 60 and 70.

그런데, 상기 상호 다른 개구수로 광조절 액정판(30)을 경유하여 대물렌즈(50)에 의해 집광되는 레이저광은 광디스크(60, 70)상에서 입사시에 레이저광의 최외각입사각(θ1, θ2)의 차이로 인한 광스폿의 직경의 차이는 전술한 바와 같이 광조절 액정판(30)의 중공원형부(37)를 투과하여 집광되는 광보다 액정층(38)을 모두 투과하여 집광되는 광이 더 작게 된다.By the way, the laser light focused by the objective lens 50 via the light control liquid crystal plate 30 with the numerical apertures different from each other when the incident light on the optical disks 60 and 70 is incident to the outermost incident angles θ1 and θ2 of the laser light. The difference in the diameter of the light spot due to the difference of the light is transmitted through the liquid crystal layer 38 is more concentrated than the light is transmitted through the hollow cone-shaped portion 37 of the light control liquid crystal panel 30, the light is focused Becomes small.

그리하여, 각각의 광디스크(60, 70) 예컨데, 두께가 0.6mm인 디지털 비디오 디스크(60)를 재생하는 경우에는 상기 액정층(38)을 투과하여 대물렌즈(50)에 의해 개구수 0.6으로써 광축에 대하여 θ2로 광디스크(60)상에서 약 0.8㎛크기의 광스폿을 형성하게 되어 기록면에서 회절과 간섭이 되어 광량 및 광의 유무로 광정보를 독출하게 된다. 이때, 본 발명에서는 디지털 비디오 디스크(60)전용 대물렌즈(50)를 사용하였으므로 기록면에서 구면수차의 발생없이 정확하게 집광된다.Thus, in the case of reproducing each of the optical discs 60 and 70, for example, a 0.6 mm thick digital video disc 60, the optical lens 60 penetrates the liquid crystal layer 38 and has a numerical aperture of 0.6 by the objective lens 50 in the optical axis. With respect to θ2, an optical spot having a size of about 0.8 占 퐉 is formed on the optical disc 60, which interferes with diffraction on the recording surface, thereby reading optical information with the amount of light and the presence or absence of light. At this time, since the objective lens 50 dedicated to the digital video disc 60 is used in the present invention, it is condensed accurately without generating spherical aberration in the recording surface.

그리고, 두께가 1.2mm인 디지털 오디오 디스크(70)의 재생시에는 도 5에 도시된 바와 같이, 광조절 액정판(30)에 전압이 인가되지 않으므로 액정분자가 편향되게 배열되므로 중공액정판(36)의 액정층(38)을 투과하지 못하고 중공원형부(37)만을 투과한 레이저광이 파장판(40)에 의해 편광되어 대물렌즈(50)에 의해 개구수 0.3으로써 집속되고 광축에 대하여 θ1으로 광디스크(60)상에서 집광되는 것이다.When the digital audio disc 70 having a thickness of 1.2 mm is reproduced, as shown in FIG. 5, since no voltage is applied to the light control liquid crystal panel 30, the liquid crystal molecules are arranged to be deflected so that the hollow liquid crystal plate 36 is disposed. The laser beam, which does not transmit the liquid crystal layer 38 of the light source and passes only the hollow cone-shaped portion 37, is polarized by the wavelength plate 40, is focused by the objective lens 50 at a numerical aperture of 0.3, and the optical disk is at θ1 with respect to the optical axis. It is condensed on (60).

그리하여, 상기와 같은 과정으로 각각의 광디스크(60, 70)상에서 광정보를 독출한 레이저광은, 대물렌즈(50)를 경유함과 동시에 파장판(40)을 경유하면서 원편광이 직선편광으로 편광된다. 이때, 직선편광된 레이저광은 광디스크(60, 70)상에서 반사시 역전된 원편광이 파장판(40)으로 입사되므로, 초기 파장판(40)에 입사시와는 직교하는 편광방향을 갖는 P파의 직선편광이 된다. 이렇게 역전된 직선편광의 레이저광은 파장판(40)에서 광조절 액정판(30)을 경유하여 위상 홀로그램격자(20)로 조사되고, 이 위상 홀로그램격자(20)는 P편광의 레이저광을 회절시키므로 반사광은 회절되어 편광분리부(12)로 조사된다. 그리하여, 이 직선편광의 레이저광은 편광분리부(12)에 의해 투과된다. 이러한 투과는 편광분리부(12)가 P파에 대하여 투과되도록 편광스플리팅코팅되어 있으므로 레이저광은 편광분리부(12)를 투과하게 된다. 그리하여, 상기 편광분리부(12)를 투과한 레이저광은 반사부(18)로 조사된다. 이러한 레이저광의 경로는 반사부(18)에 의해 반사됨과 동시에 위상 홀로그램격자(20)에 의해 회절되어 있으므로 초기 레이저다이오드(5)로부터 방출시와는 다른 광경로와는 다르게 유도됨과 동시에 회절된 반사광은 포커스에러신호를 가지고 반사부(18)에서 전반사되고, 전반사된 레이저광은 레이저다이오드(5)의 설치면 상측에서 양측으로 설치된 제 1광검출기(80. 80') 및 제 2광검출기(90, 90')로 집광되는데, 반사광중 디지털 비디오 디스크(60)상에서 반사된 레이저광은 제 1광검출기(80. 80')로 검출되고, 디지털 오디오 디스크(70)상에서 반사된 레이저광은 제 2광검출기(90, 90')로 검출된다. 이때, 각각의 광검출기(80, 80' 또는 90, 90')는 레이저다이오드(5)의 설치 수직면을 기준으로 일측의 광검출기(80, 90)가 전방배치되어 있고, 타측의 광검출기(80', 90')가 후방배치되어 있으므로 광검출시 포커스 에러 및 트랙킹에러가 각 검출기(80, 80', 90, 90')상의 광량 차이 및 스폿차이로 인하여 검출될 수 있는 것이다. 즉, 디지털 비디오 디스크상에서 반사된 반사광은 전후방 배치되어 있는 광검출기(80, 80')로부터 포커싱에러가 검출되고 양측에 배치되어 동시에 검출되는 반사광으로부터 트랙킹에러가 검출될 수 있는 것이다. 그러므로 각각의 광검출기(80, 80', 90, 90')에서 따로 검출되는 반사광으로부터 광디스크의 두께차이로 인한 반사광사이의 간섭은 방지될 수 있는 것이다.Thus, the laser light that reads the optical information on each of the optical disks 60 and 70 in the above-described process is circularly polarized by linearly polarized light while passing through the objective lens 50 and via the wave plate 40. do. At this time, since the linearly polarized laser light is incident on the wavelength plate 40 when the circularly polarized light is reflected on the optical disks 60 and 70, the P wave having the polarization direction perpendicular to the initial wavelength plate 40 is incident. Linearly polarized light. The inverted linearly polarized laser light is irradiated from the wave plate 40 to the phase hologram grating 20 via the light control liquid crystal plate 30, and the phase hologram grating 20 diffracts the laser light of P polarized light. Therefore, the reflected light is diffracted and irradiated to the polarization separator 12. Thus, the laser light of this linearly polarized light is transmitted by the polarization separator 12. Since the transmission is polarized split coating so that the polarization splitter 12 is transmitted to the P wave, the laser beam is transmitted through the polarization splitter 12. Thus, the laser beam transmitted through the polarization separator 12 is irradiated to the reflector 18. Since the path of the laser light is reflected by the reflector 18 and is diffracted by the phase hologram grating 20, the reflected light is induced differently from the optical path different from when it is emitted from the initial laser diode 5. The laser light totally reflected by the reflector 18 with a focus error signal, and the totally reflected laser light is provided on both sides of the first photodetector 80. 80 'and the second photodetector 90, which are provided on both sides of the laser diode 5 above the mounting surface. 90 ', the laser light reflected on the digital video disk 60 of the reflected light is detected by the first photodetector 80. 80', and the laser light reflected on the digital audio disk 70 is the second light. It is detected by detectors 90 and 90 '. At this time, each photodetector (80, 80 'or 90, 90') of the photodetector (80, 90) of the one side is disposed in front of the installation vertical plane of the laser diode (5), the other photodetector (80) ', 90') is disposed rearward, the focus error and the tracking error during the photodetection can be detected due to the light amount difference and the spot difference on each detector (80, 80 ', 90, 90'). In other words, the reflected light reflected on the digital video disk can detect the focusing error from the photodetectors 80 and 80 'disposed forward and backward, and the tracking error can be detected from the reflected light arranged on both sides and detected simultaneously. Therefore, the interference between the reflected light due to the thickness difference of the optical disk from the reflected light detected separately at each photodetector 80, 80 ', 90, 90' can be prevented.

이와같이, 각각의 경로를 경유하여 광정보를 독출한 레이저광은 회절과 간섭 및 반사 투과되어 디지털 오디오신호 및 디지털 비디오신호를 원래의 전기적 신호로 출력시키고, 이 출력된 광신호는 디지털 신호처리부(도시않됨)에 의해 원래의 신호로 복조됨으로써 광디스크상에 기록된 오디오신호인 알에프(R.F)신호와 에러검출신호인 포커스신호, 트랙킹신호가 출력되는 것이다.In this way, the laser light, which reads the optical information via the respective paths, is diffracted, interfered and reflected and transmitted, and outputs the digital audio signal and the digital video signal as original electrical signals, and the output optical signal is a digital signal processor (not shown). Demodulated to the original signal to output an RF (RF) signal which is an audio signal recorded on the optical disc, a focus signal which is an error detection signal, and a tracking signal.

이와 같이 본 발명은, 전압의 인가여부에 따라 각각 다른 투과율로 레이저광을 투과시키는 광조절 액정판(30)으로 인하여 대물렌즈(50)에서 집광되므로 광디스크상(60)에 약 0.8㎛직경의 크기로 광스폿을 형성하여 디지털 비디오 디스크를 재생하고, 디지털 오디오 디스크의 재생시 레이저광이 상기 광축부분의 광은 중공원형부(37)와 액정층(38)을 모두 전투과하여 최외각입사각이 디지털 비디오 디스크의 재생시보다 작게 입사되어 상호 광디스크(60, 70)의 두께차이로 발생되는 구면수차를 대폭 감소시켜 광디스크(70)상에 1.6㎛크기보다 큰 직경의 광스폿을 형성하므로 기록면의 폭이 큰 디지털 오디오 디스크도 광량의 손실없이 정확하게 재생할 수 있는 것이다.As described above, the present invention is condensed by the objective lens 50 due to the light control liquid crystal plate 30 which transmits the laser light at different transmittances depending on whether the voltage is applied. The digital video disc is reproduced by forming a light spot, and when the digital audio disc is reproduced, the laser light is transmitted to the hollow shaft 37 and the liquid crystal layer 38 so that the light of the optical axis portion is the outermost incident angle of the digital video disc. Since the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the optical disks 60 and 70 is greatly reduced due to the incident of the disk, the optical spot having a larger width of the recording surface is formed on the optical disk 70 because an optical spot having a diameter larger than 1.6 µm is formed. Audio discs can also be played accurately without losing light.

본 발명 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치는, 광디스크의 두께 및 신호정보의 기록면 차이로 인하여 발생되는 구면수차를, 대물렌즈에 입사하는 광속의 입사광세기분포를 가변시키므로 대물렌즈의 개구수(NA)가 능동적으로 변환되어 구면수차가 현저히 저하되므로 디지털 오디오 및 디지털 비디오 디스크를 호환재생할 수 있는 효과가 있다.The optical control reflective dual focus optical pickup device of the present invention changes the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the optical disk and the recording surface of the signal information, thereby varying the incident light intensity distribution of the light beam incident on the objective lens. B) is actively converted to reduce spherical aberration, so that digital audio and digital video discs can be compatible.

Claims (3)

광디스크(60, 70)의 기록면(65)과 평행하게 설치되어 상부에 광학소자가 설치되는 실리콘기판(1);A silicon substrate 1 installed in parallel with the recording surface 65 of the optical discs 60 and 70 and having an optical element thereon; 이 실리콘기판(1)의 상부면에서 예각으로 설치되어 입사면에 대하여 평행한 성분의 레이저광을 투과시키고, 입사면에 대하여 수직한 성분의 레이저광을 반사시키는 편광분리부(12);A polarization separator 12 which is provided at an acute angle on the upper surface of the silicon substrate 1 to transmit laser light having a component parallel to the incident surface and reflects the laser light having a component perpendicular to the incident surface; 이 편광분리부(12)의 하측사면에서 레이저광을 전반사시키는 반사부(18);A reflector 18 which totally reflects the laser light on the lower slope of the polarization separator 12; 상기 편광분리부(12)와 이격되어 상기 실리콘기판(1)상에 설치되며 광의 진행방향에 대하여 수직한 성분으로 편광된 레이저광을 방출시키는 레이저다이오드(5);A laser diode (5) spaced apart from the polarization separator (12) and installed on the silicon substrate (1) and emitting laser light polarized with a component perpendicular to the traveling direction of the light; 이 레이저다이오드(5)의 설치면 상측에서 양측으로 설치되어 디지털 비디오 디스크(60)에서 반사된 레이저광이 수광되는 복수개의 제 1광검출기(80, 80');A plurality of first photodetectors 80, 80 'provided on both sides of an installation surface of the laser diode 5 and receiving laser light reflected from the digital video disk 60; 이 제 1광검출기(80, 80')의 내측으로 설치되어 디지털 오디오 디스크(70)에서 반사된 레이저광이 수광되는 복수개의 제 2광검출기(90, 90');A plurality of second photodetectors 90, 90 'installed inside the first photodetectors 80, 80' and receiving laser light reflected from the digital audio disc 70; 상기 편광분리부(12)의 상측면에서 일체로 광디스크(60, 70)와 수평하게 설치되어 레이저광을 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자(20);A phase hologram lattice 20 integrally installed on the upper side of the polarization separator 12 and horizontally arranged with the optical discs 60 and 70 to selectively diffract laser light; 이 위상 홀로그램격자(20)의 상면에서 일체로 형성되어 레이저광을 광폭에 따라 다른 투과율로 분리투과시키는 광조절 액정판(30);A light control liquid crystal plate 30 formed integrally with the phase hologram grating 20 to separate and transmit the laser light at different transmittances depending on the width thereof; 이 광조절 액정판(30)의 상면에서 일체로 레이저광의 위상을 변환시키는 파장판(40);A wavelength plate 40 for converting the phase of the laser light integrally on the upper surface of the light control liquid crystal plate 30; 이 파장판(40)을 경유한 레이저광을 광디스크(60, 70)에 집속시키는 대물렌즈(50);An objective lens 50 for focusing the laser light via the wave plate 40 onto the optical discs 60 and 70; 상기 구성요소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치.Light control reflective dual focus optical pickup device characterized in that it comprises the component. 제 1 항에 있어서, 상기 광조절 액정판(30)은 광디스크(60, 70)상에 집광되는 레이저광의 최외각입사각(θ1, θ2)을 조절하는 것을 특징으로 하는 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치.The light control reflection type dual focus optical pickup of claim 1, wherein the light control liquid crystal panel 30 adjusts the outermost incident angles θ1 and θ2 of the laser light focused on the optical discs 60 and 70. Device. 제 1 항에 있어서, 광조절 액정판(30)는 상하측에 대향되게 설치되는 투명기판(32)과, 이 투명기판(32)의 내측으로 설치되어 전원이 인가되는 투명전극(34)과, 이 투명전극(34)사이에 설치되어 내측에 일정반경으로 형성된 중공원형부(37) 및 이 중공원형부(37)의 외측으로 형성되어 전압인가시 레이저광을 투과시키는 액정층(38)으로 구성된 중공액정판(36)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광조절 반사형 듀얼 포커스 광픽업장치.The liquid crystal display device of claim 1, wherein the light control liquid crystal plate 30 is provided with a transparent substrate 32 disposed to face the upper and lower sides, a transparent electrode 34 provided inside the transparent substrate 32 to which power is applied, It is formed between the hollow electrode portion 37 provided between the transparent electrode 34 and formed in a predetermined radius inside and the liquid crystal layer 38 that is formed outside the hollow cone portion 37 and transmits laser light when voltage is applied. Light control reflective dual focus optical pickup device, characterized in that consisting of a hollow liquid crystal plate (36).
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