KR19990050022A - Dual Focus Optical Pickup Device Using Optical Control Liquid Crystal Panel - Google Patents

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KR19990050022A KR1019970069044A KR19970069044A KR19990050022A KR 19990050022 A KR19990050022 A KR 19990050022A KR 1019970069044 A KR1019970069044 A KR 1019970069044A KR 19970069044 A KR19970069044 A KR 19970069044A KR 19990050022 A KR19990050022 A KR 19990050022A
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Abstract

본 발명은 광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치에 관한 것이다. 이는, 광디스크(50, 60)의 하방에서 수평하게 설치되어 전압의 인가여부에 따라 레이저광을 상이한 굴절율로 투과 및 반사시켜 편광성을 변환시키며 반사광을 회절시키는 액정소자(20)와, 이 액정소자(20)의 하방에서 일정파장의 레이저광을 방출하는 제 1레이저다이오드(10)와, 이 제 1레이저다이오드(10)와 수직으로 설치되며 상기 액정소자(20)의 설치 수직면과 대향되게 설치되는 제 2레이저다이오드(15)와, 상기 제 1레이저다이오드(10)의 양측에서 반사광이 수광되는 복수개의 광검출기(12, 14)와, 상기 액정소자(20)와 광디스크(50, 60)사이에서 레이저광을 집광시키는 대물렌즈(40)를 포함하여 이루어진다. 그리하여, 광디스크의 두께 및 신호정보의 기록면 차이로 인하여 발생되는 구면수차를, 대물렌즈에 입사하는 광속의 굴절율을 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 dual focus optical pickup apparatus using a light control liquid crystal plate. The liquid crystal device 20 is installed horizontally below the optical disks 50 and 60 to transmit and reflect the laser light at different refractive indices to convert polarization by diffusing the reflected light according to the application of voltage, and the liquid crystal device is diffracted. A first laser diode 10 emitting a laser beam having a predetermined wavelength from below 20, and installed perpendicular to the first laser diode 10 and opposed to an installation vertical surface of the liquid crystal element 20; Between the second laser diode 15, the plurality of photodetectors 12 and 14 which receive reflected light from both sides of the first laser diode 10, and between the liquid crystal element 20 and the optical disks 50 and 60. It comprises an objective lens 40 for condensing laser light. Thus, since the spherical aberration generated by the thickness of the optical disk and the recording surface difference of the signal information varies the refractive index of the light beam incident on the objective lens, the numerical aperture (NA) of the objective lens is actively converted so that the spherical aberration significantly decreases. It has the effect of playing compatible audio and digital video discs.

Description

광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치Dual Focus Optical Pickup Device Using Optical Control Liquid Crystal Panel

본 발명은 광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 광디스크의 두께 및 신호정보의 기록면 차이로 인하여 발생되는 구면수차를 대물렌즈에 입사하는 광속의 굴절율을 가변시키므로 대물렌즈의 개구수(NA)가 능동적으로 변환되어 구면수차가 현저히 저하되므로 디지털 오디오 및 디지털 비디오 디스크를 호환재생할 수 있는 광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dual focus optical pickup apparatus using an optical control liquid crystal plate. 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 refractive index of the luminous flux incident on the objective lens. The present invention relates to a dual focus optical pickup apparatus using an optical control liquid crystal panel capable of compatible reproduction of digital audio and digital video discs since the number NA is actively converted and spherical aberration is significantly reduced.

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 액정판을 이용한 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, Dual focus using an optical control liquid crystal panel that can reduce the size of the optical pickup device by eliminating the problem of adjusting the focal length of the objective lens due to aberration change during playback caused by a plurality of disc thickness differences. The object is to provide an optical pickup device.

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

광디스크상의 기록면과 수평하게 설치되어 레이저광의 편광성에 따라 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자 및,A phase hologram lattice provided horizontally with the recording surface on the optical disc and selectively diffracting according to the polarization of the laser light,

이 위상 홀로그램격자의 상측에 형성되며 복수개로 대향되게 형성된 투명기판과, 이 투명기판 사이에서 전압인가시 전압인가 방향으로 편광된 레이저광을 전압인가 방향과 수직된 방향으로 편광된 레이저광보다 크게 회절시키는 액정층과, 이 액정층의 중앙부와 일측면에서 전압이 인가되는 투명전극으로 구성되어 레이저광의 편광에 따라 각각 다른 굴절율로 투과시키는 광조절액정판 및,A transparent substrate formed on the phase hologram lattice and opposed to the plurality of transparent substrates, and a laser light polarized in the voltage application direction when voltage is applied between the transparent substrates is larger than a laser light polarized in the direction perpendicular to the voltage application direction. A light adjusting liquid crystal panel comprising a liquid crystal layer to which a voltage is applied at a central portion and one side of the liquid crystal layer to transmit at different refractive indices according to the polarization of the laser light;

이 광조절액정판의 상측에서 레이저광의 위상을 변환시키는 파장판,A wavelength plate for converting a phase of a laser beam above the light control liquid crystal plate,

이 파장판과 상기 광조절액정판 및 위상 홀로그램격자가 일체로 형성되는 액정소자;A liquid crystal element in which the wave plate, the light control liquid crystal plate and the phase hologram grid are integrally formed;

이 액정소자의 하방에서 일정파장의 레이저광을 방출하는 제 1레이저다이오드;A first laser diode which emits laser light of a constant wavelength under the liquid crystal element;

이 제 1레이저다오드와 수직으로 설치되며 상기 액정소자의 설치수직면과 대향되게 설치되는 제 2레이저다이오드;A second laser diode which is installed perpendicular to the first laser diode and installed to face the mounting vertical surface of the liquid crystal element;

상기 제 1레이저다이오드의 양측에서 반사광이 수광되는 복수개의 광검출기;A plurality of photodetectors for receiving reflected light from both sides of the first laser diode;

상기 액정소자와 광디스크 사이에서 레이저광을 집광시키는 대물렌즈;An objective lens for condensing laser light between the liquid crystal element and the optical disk;

상기 구성요소를 포함하여 이루어지는 광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치를 제공한다.Provided is a dual focus optical pickup apparatus using a light control liquid crystal panel including the above components.

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 발명의 일부 상세도,3 is a partial detailed view of the present invention;

도 4는 본 발명이 디지털 비디오 디스크 재생을 보인 작동상태도,4 is an operating state in which the present invention shows a digital video disc playback;

도 5는 본 발명이 디지털 오디오 디스크 재생을 보인 작동상태도,5 is an operational state in which the present invention shows digital audio disc playback;

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

10, 15 : 레이저다이오드 20 : 액정소자10, 15: laser diode 20: liquid crystal device

22 : 위상 홀로그램격자 24 : 빔스플리터면22: phase hologram lattice 24: beam splitter surface

28 : 파장판 30 : 광조절액정판28: wave plate 30: light control liquid crystal plate

40 : 대물렌즈 12, 14 : 광검출기40: objective lens 12, 14: photodetector

50, 60 : 광디스크50, 60: optical disc

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(50, 60)의 하방에서 수평하게 설치되어 전압의 인가여부에 따라 레이저광을 상이한 굴절율로 투과 및 반사시켜 편광성을 변환시키며 반사광을 회절시키는 액정소자(20)와, 이 액정소자(20)의 하방에서 일정파장의 레이저광을 방출하는 제 1레이저다이오드(10)와, 이 제 1레이저다이오드(10)와 수직으로 설치되며 상기 액정소자(20)의 설치 수직면과 대향되게 설치되는 제 2레이저다이오드(15)와, 상기 제 1레이저다이오드(10)의 양측에서 반사광이 수광되는 복수개의 광검출기(12, 14)와, 상기 액정소자(20)와 광디스크(50, 60)사이에서 레이저광을 집광시키는 대물렌즈(40)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the liquid crystal is installed horizontally under the optical disks 50 and 60 to transmit and reflect laser light at different refractive indices according to whether voltage is applied to convert polarization and diffracted reflected light. An element 20, a first laser diode 10 that emits a laser beam of a constant wavelength from below the liquid crystal element 20, and a first laser diode 10 perpendicular to the first laser diode 10 and disposed above the liquid crystal element 20 A second laser diode 15 which is installed to face a vertical surface of the panel, a plurality of photo detectors 12 and 14 that receive reflected light from both sides of the first laser diode 10, and the liquid crystal device 20 And an objective lens 40 for condensing laser light between the optical discs 50 and 60.

상기 액정소자(20)의 저부에는 제 1레이저다이오드(10)와, 이 제 1레이저다이오드(10)와 수직으로 설치되며 상기 액정소자(20)의 설치 수직면과 대향되게 설치되는 제 2레이저다이오드(15)가 설치되어 일정한 편광성분 즉, 광의 진행방향에 대하여 수직한 성분인 S파로 위상변화된 일정파장의 레이저광을 방출한다.On the bottom of the liquid crystal device 20, a first laser diode 10 and a second laser diode installed perpendicularly to the first laser diode 10 and installed opposite to an installation vertical surface of the liquid crystal device 20 ( 15) is installed to emit a laser light of a constant wavelength phase shifted to a constant polarization component, that is, the S-wave which is a component perpendicular to the direction of light travel.

상기 제 1레이저다이오드(10)의 양측에는 광디스크상에서 반사되어 광정보가 독출된 반사광이 수광되는 광검출기(12, 14)가 설치되고, 각각의 광검출기(12, 14)는 통상 각각 포커싱에러가 검출되도록 4분할 포토디텍터가 설치되며, 반사광의 강도분포에 따라 트랙킹에러가 검출되도록 제 1레이저다이오드(10)의 양측으로 두 개 설치되고, 양측의 광검출기(12, 14)는 상호 이격설치되어 수광부 사이의 임의의 점에서 결상되므로 각각의 광검출기(12, 14)에 광신호가 집광되어 전기적신호로 출력된다.On both sides of the first laser diode 10, there are provided photo detectors 12, 14 for receiving reflected light reflected on the optical disk and reading the optical information. Each photo detector 12, 14 has a focusing error. A four-segment photodetector is installed to detect the light. Two photodetectors are provided on both sides of the first laser diode 10 to detect tracking errors according to the intensity distribution of the reflected light. The photodetectors 12 and 14 on both sides are spaced apart from each other. Since an image is formed at an arbitrary point between the light receiving sections, an optical signal is condensed on each of the photodetectors 12 and 14 and output as an electrical signal.

그리고, 액정소자는(20)는 입방체의 프리즘으로 형성되어 빗사면에 레이저광을 일정비율로 투과 및 반사시키는 빔스플리터면(24)이 형성되고, 이 빔스플리터면(24)의 상측에는 레이저광의 편광성에 따라 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자(22)가 설치되고, 이 위상 홀로그램격자(22)의 상측에는 상이한 굴절율로 레이저광을 투과시키는 광조절액정판(30)이 설치되고, 이 광조절액정판(30)의 상측에는 레이저광의 위상을 변환시키는 파장판(28)이 형성된다.The liquid crystal element 20 is formed of a prism of a cube, and a beam splitter surface 24 for transmitting and reflecting a laser beam at a predetermined ratio is formed on a splined surface, and an upper portion of the beam splitter surface 24 is formed of a laser beam splitter. A phase hologram lattice 22 that selectively diffracts in accordance with polarization is provided, and a light adjusting liquid crystal plate 30 for transmitting laser light at different refractive indices is provided on the upper side of the phase hologram lattice 22. On the upper side of the liquid crystal plate 30, a wave plate 28 for converting the phase of the laser light is formed.

이중, 광조절액정판(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개로 대향되게 형성된 투명기판(32)과, 이 투명기판(32) 사이에 형성된 액정층(38)과, 이 액정층(38)의 중앙부와 일측면에서 전압이 인가되는 투명전극(34)으로 구성되고, 액정층(38)은 전압인가시 레이저광의 편광방향에 따라 상이한 굴절율로 투과시키는데, 이는 전압인가 방향(Y)으로 편광된 레이저광을 전압인가 방향과 수직된 방향(X)으로 편광된 레이저광보다 크게 굴절시키는 것이다.As shown in FIG. 4, the light control liquid crystal plate 30 includes a plurality of transparent substrates 32 formed to face each other, a liquid crystal layer 38 formed between the transparent substrates 32, and the liquid crystal layer ( 38 is composed of a transparent electrode 34 to which a voltage is applied at one side of the center and the liquid crystal layer 38 transmits at a different refractive index according to the polarization direction of the laser light when voltage is applied, which is applied in the voltage application direction (Y). The polarized laser light is refracted larger than the laser light polarized in the direction X perpendicular to the voltage application direction.

이렇게 상이한 굴절율(ηs, ηℓ)은 개구수에 비례하므로 광폭에 따른 투과율로 광량이 조절되어 광디스크(50, 60)상에 다른 굴절율로 집광되면 개구수(N.A. : Numerical Aperture)가 조절될 수 있는 것이다.Since the different refractive indices (ηs, ηℓ) are proportional to the numerical aperture, the amount of light is controlled by the transmittance according to the width, so that the numerical aperture (NA: Numerical Aperture) can be adjusted when the refractive index is focused on the optical discs 50 and 60 at different refractive indices. .

이러한 액정소자(20)에서 조절되는 개구수(N.A.)는 다음과 같이 정리된다.The numerical aperture N.A. adjusted in the liquid crystal element 20 is arranged as follows.

본 발명에 의하여 광디스크(50, 60)상에 집광되는 광스폿의 직경은 굴절율(ηs, ηℓ)에 따라 상이하게 그 크기가 결정된다. 두께가 0.6㎜인 디지털 비디오 디스크(52)의 재생시에 투과되는 굴절율을 ηs, 두께가 1.2㎜인 디지털 오디오 디스크(54)의 재생시 투과되는 굴절율을 ηℓ라 하고, 광디스크(50, 60)상에 집광되는 광의 최외각입사각을 θ라 하면, 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 50 and 60 are differently determined according to the refractive indices η s and η ℓ. The refractive index transmitted during reproduction of the digital video disc 52 having a thickness of 0.6 mm is η s and the refractive index transmitted during reproduction of the digital audio disc 54 having a thickness of 1.2 mm is η ℓ on the optical discs 50 and 60. Assuming that the outermost incident angle of the light to be focused is θ, the determination of the numerical aperture NA for this is determined by the following equation (1).

N.A.1 = ηS sinθ N.A.2 = ηℓ sinθN.A.1 = ηS sinθ N.A.2 = ηℓ sinθ

상기 식 1에 의하여 최외각입사각이 동일한 경우에 개구수는 굴절율(ηs, ηℓ)에 따라 비례하게 되므로 ηℓ>ηs 라 하면 개구수는 N.A.2>N.A.1으로 결정된다.According to Equation 1, when the outermost incidence angles are the same, the numerical aperture is proportional to the refractive indexes η s and η ℓ.

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(50)의 경우에는 트랙간격 및 신호면인 피트의 크기가 작으므로 작은 광스폿지름을 필요로 하게 되어 두께가 1.2㎜인 광디스크(60)보다 큰 개구수의 대물렌즈를 필요로 하게 된다. 이때, 빔스폿직경은 두께가 1.2㎜인 광디스크(60)상에서는 다소 크게 되어도 광신호의 독출이 가능하게 되므로 디지털 비디오 디스크(50) 전용의 개구수(N.A.=0.6)를 가지는 대물렌즈(40)를 사용하므로 호환재생을 시도하게 되는 것이다.Therefore, in the case of the optical disc 50 having a thickness of 0.6 mm, since the track interval and the size of the pit which is the signal surface are small, a small optical spot diameter is required, and an object having a numerical aperture larger than the optical disc 60 having a thickness of 1.2 mm is required. You need a lens. At this time, the beam spot diameter can read the optical signal even if the beam spot diameter is somewhat larger on the optical disk 60 having a thickness of 1.2 mm, so that the objective lens 40 having the numerical aperture (NA = 0.6) dedicated to the digital video disk 50 can be obtained. It will try to play compatible.

한편, 상기 개구수와 대물렌즈에 입사되는 입사각에 대한 관계는 다음 수학식 3에 의해 결정된다. 대물렌즈에 조사되는 광폭을 D, f를 대물렌즈의 초점거리라 하면,On the other hand, the relationship between the numerical aperture and the incident angle incident on the objective lens is determined by the following equation (3). 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(40)를 채택하므로 0.6㎜두께의 광디스크(50)상에서는 구면수차의 발생없이 광신호를 독출하게 된다.In the present invention, since a single objective lens, i.e., an objective lens 40 dedicated to a digital video disc, is adopted on the basis of the same focal length, the optical signal is read out on the optical disc 50 having a thickness of 0.6 mm without the occurrence of spherical aberration.

그러나, 이때 두께 1.2㎜의 광디스크(60)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 60 having a thickness of 1.2 mm is read out, first, when focus compensation is not performed, the focusing accuracy is not accurate due to defocus, and thus 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, 상기 수학식 4와 수학식 5에 의해서 최외각입사각을 조절하거나, 상기 수학식 1 내지 수학식 3에 의해 굴절률을 조절하여 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 outermost incident angle is adjusted by Equations 4 and 5 or the refractive index is adjusted by Equations 1 to 3 to compensate for the numerical aperture, 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 액정소자(20)에서 광디스크(50)상으로의 최외각입사각 및 굴절율(ηs, ηℓ)을 조절하게 되면 개구수가 조절되므로 0.6㎜두께 전용의 광디스크(50) 전용 대물렌즈(40)로 1.2㎜두께의 광디스크(60)를 재생할 수 있고, 이렇게 호환재생시에 발생되는 구면수차는 상이한 굴절율로 레이저광을 굴절투과시켜 재생하므로 유효개구수가 조절 및 호환재생이 탁월해 질 수 있는 것이다.Therefore, when the outermost incident angle and the refractive index (ηs, ηℓ) from the liquid crystal element 20 onto the optical disc 50 are adjusted by Equations 1 to 6, the numerical aperture is adjusted, so that only the optical disc 50 having a thickness of 0.6 mm can be used. The objective lens 40 can reproduce the optical disc 60 having a thickness of 1.2 mm, and the spherical aberration generated during the compatible reproduction is reproduced by refracting and transmitting the laser light at different refractive indices, so that the effective number of apertures can be controlled and the compatible reproduction is excellent. It can be.

다음에는 상기와 같이 개구수조절이 가능한 액정소자(20)가 채택되어 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.Next, a description will be given of the operation of the present invention in which the liquid crystal device 20 capable of adjusting the numerical aperture is adopted as described above.

먼저, 광디스크(50, 60)중 두께가 0.6mm인 디지털 비디오 디스크(50)를 재생하는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 도시되지 않은 제어부에서 광디스크(50, 60)의 재생신호가 발생되면 제어부는 일정전압을 액정소자(20)의 광조절액정판(30)에 인가시킴과 동시에 제 1레이저다이오드(10)로부터 일정파장(λ2)의 레이저광이방출되는데, 이 제 1레이저다이오드(10)는 레이저광의 진행방향에 대하여 입사면에 수직성분인 광 예컨데, S편광이 방출되도록 편광성이 조정되어 레이저광을 방출한다. 이 편광된 레이저광은 레이저다이오드(10)로부터 액정소자(20)로 조사되고, 이 레이저광은 빔스플리터면(24)을 경유하면서 부분 반사 및 투과시키므로 이중, 투과된 레이저광이 위상 홀로그램격자(22)로 조사된다. 이렇게 투과된 레이저광은 위상 홀로그램격자(22)를 경유하면서 회절되지 않는다. 이는, 위상 홀로그램격자(22)가 S편광된 레이저광을 회절시키지 않고, 광축방향과 평행한 즉, P편광된 레이저광만을 회절시키므로 입사광은 회절없이 투과된다.First, when reproducing the digital video disk 50 having a thickness of 0.6 mm among the optical disks 50 and 60, when a reproduction signal of the optical disks 50 and 60 is generated by a controller (not shown) as shown in FIG. The control unit applies a constant voltage to the light control liquid crystal panel 30 of the liquid crystal device 20 and emits a laser light having a predetermined wavelength λ 2 from the first laser diode 10. The first laser diode 10 ) Is a light perpendicular to the plane of incidence with respect to the advancing direction of the laser light, for example, polarization is adjusted so that S-polarized light is emitted to emit laser light. The polarized laser light is irradiated from the laser diode 10 to the liquid crystal element 20, and the laser light is partially reflected and transmitted while passing through the beam splitter surface 24. Therefore, the transmitted laser light is a phase hologram lattice ( 22). The laser beam thus transmitted is not diffracted via the phase hologram lattice 22. This does not diffract the S-polarized laser light, but rather diffracts only the laser light parallel to the optical axis direction, that is, the P-polarized laser light, so that incident light is transmitted without diffraction.

그리하여, 위상 홀로그램격자(22)를 경유한 레이저광은 액정소자(20)의 광조절액정판(30)으로 조사되고, 이 레이저광은 광조절액정판(30)에 의해 굴절율이 조절되는 것이다. 이러한 굴절율의 조절은 입사광세기의 광량분포를 가변시키면서 굴절투과되는 것으로, 전압인가시에는 전압인가 방향(Y)으로 편광된 레이저광을 전압인가 방향과 수직된 방향(X)으로 편광된 레이저광보다 크게 굴절시키므로, 수직방향(Y)의 굴절율(ηs)과 수평방향(X)의 굴절율(ηℓ)이 각각 다르게 형성되어 수평방향의 굴절이 기립방향의 굴절보다 크게 굴절되므로, 상이한 굴절율로 투과된 레이저광은 전술한 수학식 1 내지 6에 의하여 서로 다른 개구수(N.A.)로 파장판(28)을 동시에 경유하게 된다. 이렇게 파장판(28)을 경유하면서 원편광으로 편광되어 광량이 조절된 레이저광은 대물렌즈(40)로 조사되어 광디스크(50)상으로 집광된다.Thus, the laser light passing through the phase hologram lattice 22 is irradiated to the light adjusting liquid crystal plate 30 of the liquid crystal element 20, and the laser light is adjusted by the light adjusting liquid crystal plate 30 to adjust the refractive index. The refractive index is adjusted by varying the light intensity distribution of the incident light intensity. When voltage is applied, laser light polarized in the voltage application direction (Y) is lower than laser light polarized in the direction (X) perpendicular to the voltage application direction. Since the refractive index (ηs) in the vertical direction (Y) and the refractive index (ηℓ) in the horizontal direction (X) are formed differently so that the refractive is greatly refracted, the laser beam transmitted at different refractive indices is made because the refractive in the horizontal direction is larger than that in the standing direction. The light passes through the wave plate 28 at the same time by different numerical apertures NA according to the above-described equations (1) through (6). The laser light polarized by circularly polarized light through the wave plate 28 and whose light amount is adjusted is irradiated onto the objective lens 40 and focused onto the optical disk 50.

그런데, 상기 상호 다른 개구수로 광조절액정판(30)을 경유하여 대물렌즈(40)에 의해 집광되는 레이저광은 광디스크(50, 60)상에서 입사시에 레이저광의 굴절율(ηs, ηℓ)의 차이로 인한 광스폿의 직경의 차이는 전술한 바와 같다.By the way, the laser light focused by the objective lens 40 via the light control liquid crystal plate 30 at different numerical apertures is different in refractive index (ηs, ηℓ) of the laser light when it is incident on the optical disks 50 and 60. The difference in the diameter of the light spot due to is as described above.

그리하여, 각각의 광디스크(50, 60) 예컨데, 두께가 0.6mm인 디지털 비디오 디스크(50)를 재생하는 경우에는 전압의 인가로 인하여 수평방향(X)의 굴절율(ηℓ) 및 대물렌즈(40)에 의해 개구수 0.6으로써 광디스크(50)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(50)전용 대물렌즈(40)를 사용하였으므로 기록면에서 구면수차의 발생없이 정확하게 집광된다.Thus, in the case of reproducing each of the optical discs 50 and 60, for example, the digital video disc 50 having a thickness of 0.6 mm, the refractive index ηℓ in the horizontal direction X and the objective lens 40 are applied due to the application of voltage. As a result, a numerical aperture of about 0.6 mu m is formed on the optical disc 50 at a numerical aperture of 0.6, which interferes with diffraction on the recording surface, thereby reading optical information with an amount of light and the presence or absence of light. At this time, since the objective lens 40 dedicated to the digital video disc 50 is used in the present invention, the recording surface is accurately focused without generating spherical aberration.

그리고, 두께가 1.2mm인 디지털 오디오 디스크(60)의 재생시에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부가 광조절액정판(30)으로부터 전압을 차단시킴과 동시에 액정소자(20)의 일측에 설치된 제 2레이저다이오드(15)로부터 일정파장(λ1)의 레이저광이 방출되는데, 이 제 2레이저다이오드(15)도 상기 제 1레이저다이오드(10)와 동일하게 S편광이 방출되도록 편광성이 조정되어 레이저광을 방출한다. 이 편광된 레이저광은 상기 제 1레이저다이오드(10)의 일정파장(λ2)보다 큰 파장의 레이저광으로, 제 2레이저다이오드(15)로부터 액정소자(20)로 조사되고, 이 레이저광은 액정소자(20)의 빔스플리터면(24)에서 부분 반사 및 투과되고, 이중 반사된 레이저광은 위상 홀로그램격자(22)로 조사되어 회절되지 않고 투과다. 이는, 위상 홀로그램격자(22)가 P편광의 레이저광만을 회절시키므로 입사광은 회절없이 투과되고, 투과된 레이저광은 광조절액정판(30)을 경유하면서 전압이 인가되어 있지 않으므로 수직방향(Y)의 굴절율(ηs)로 투과되어 대물렌즈(40)에 의해 개구수 0.3으로써 광디스크(60)상에서 집광되는 것이다.When the digital audio disc 60 having a thickness of 1.2 mm is reproduced, as shown in FIG. 5, the control unit cuts off the voltage from the light adjusting liquid crystal plate 30 and is provided on one side of the liquid crystal element 20. The laser light of a predetermined wavelength λ1 is emitted from the second laser diode 15, and the second laser diode 15 also has the same polarization as the first laser diode 10 so that the polarization is adjusted so that the laser light is emitted. Emits light. The polarized laser light is a laser light having a wavelength larger than a predetermined wavelength λ 2 of the first laser diode 10, and is irradiated from the second laser diode 15 to the liquid crystal element 20, and the laser light is a liquid crystal. Partially reflected and transmitted at the beam splitter surface 24 of the element 20, the double reflected laser light is irradiated to the phase hologram lattice 22 and transmitted without diffraction. This is because the phase hologram lattice 22 diffracts only the P-polarized laser light, the incident light is transmitted without diffraction, and the transmitted laser light is not applied while passing through the light control liquid crystal panel 30, so the vertical direction (Y) It is transmitted by the refractive index η s and is collected by the objective lens 40 on the optical disk 60 with a numerical aperture of 0.3.

그리하여, 상기와 같은 과정으로 각각의 광디스크(50, 60)상에서 광정보를 독출한 레이저광은, 대물렌즈(40)를 경유하여 액정소자(20)로 조사된다.Thus, the laser light, which reads the optical information on each of the optical disks 50 and 60 in the above-described process, is irradiated to the liquid crystal element 20 via the objective lens 40.

이 레이저광은 액정소자(20)의 파장판(28) 투과시에 원편광이 직선편광으로 편광된다. 이때, 직선편광된 레이저광은 광디스크(50, 60)상에서 반사시 역전된 원편광이 파장판(28)으로 입사되므로, 초기 파장판(28)에 입사시와는 직교하는 편광방향을 갖는 직선편광이 된다. 이렇게 역전된 직선편광의 레이저광은 광조절액정판(30)을 경유하여 위상 홀로그램격자(22)로 입사된다.In the laser beam, circularly polarized light is polarized by linearly polarized light when the wavelength plate 28 of the liquid crystal element 20 is transmitted. At this time, since the linearly polarized laser light is incident on the wavelength plate 28 when the inverted circular polarized light is reflected on the optical disks 50 and 60, the linearly polarized light having the polarization direction orthogonal to the time of incidence upon the initial wavelength plate 28. Becomes The laser light of the inverted linearly polarized light is incident on the phase hologram lattice 22 via the light control liquid crystal plate 30.

그리하여, 반사광은 직선편광의 위상이 지연되어 위상 홀로그램격자(22)에 조사되는데 이때, 디지털 비디오 디스크(50)상에서 반사된 레이저광은 위상 홀로그램격자(22)로부터 회절된다.Thus, the reflected light is irradiated onto the phase hologram lattice 22 with the phase of the linearly polarized light being delayed, wherein the laser light reflected on the digital video disc 50 is diffracted from the phase hologram lattice 22.

그리하여, 회절된 레이저광은 위상 홀로그램격자(22)로부터 광검출기(12, 14)로 조사되고, 이 반사광은 광검출기(12, 14)에서 포커스에러가 검출되도록 하며 회절되어 양측의 광검출기(12, 14)로 결상되는 광량을 연산하여 트랙킹에러가 검출되는 것이다.Thus, the diffracted laser light is irradiated from the phase hologram lattice 22 to the photodetectors 12 and 14, and the reflected light is diffracted to cause the focus error to be detected in the photodetectors 12 and 14 and to be diffracted to both photodetectors 12 Tracking error is detected by calculating the amount of light to be formed.

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, 투과율이 각각 다르게 되는 광조절액정판(30)으로 레이저광을 경유시키므로 디지털 비디오 디스크의 재생시에는 광조절액정판(30)을 투과율(ηℓ)로 투과시켜 대물렌즈(40)에서 집광되므로 광디스크상(50)에 약 0.8㎛직경의 크기로 광스폿을 형성하여 광검출기(12, 14)에 수광되므로 디지털 비디오 디스크를 재생하고, 디지털 오디오 디스크의 재생시에는 레이저광이 광조절액정판(30)으로부터 굴절율(ηs)로 투과되어 대물렌즈(40)에 의해 광디스크(60)상에 집광되어 광검출기(12, 14)에 수광되므로 상호 광디스크(50, 60)의 두께차이로 발생되는 구면수차를 대폭 감소시킴과 동시에 각각의 광정보가 다른 광검출기에 수광되므로 광의 간섭없이 호환재생할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the light control liquid crystal plate 30 has a different transmittance, the laser light is passed through the objective lens 40 by transmitting the light control liquid crystal plate 30 with a transmittance η 1 at the time of reproduction of the digital video disc. Since light is condensed at the optical disc 50, a light spot having a diameter of about 0.8 μm is formed and received by the photodetectors 12 and 14, so that the digital video disc is reproduced. Since the light is transmitted from the plate 30 with the refractive index ηs and is collected on the optical disk 60 by the objective lens 40, it is received by the photodetectors 12 and 14, which is caused by the thickness difference between the optical disks 50 and 60. The spherical aberration is greatly reduced and each optical information is received by a different photodetector, so that compatible reproduction can be performed without interference of light.

본 발명 광조절 액정판을 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 dual focus optical pickup apparatus of the optical control liquid crystal panel 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. Since the NA) is actively converted, the spherical aberration is significantly reduced, so that digital audio and digital video discs can be interchangeably played.

Claims (2)

광디스크(50, 60)의 하방에서 수평하게 설치되어 전압의 인가여부에 따라 레이저광을 상이한 굴절율로 투과 및 반사시켜 편광성을 변환시키며 반사광을 회절시키는 액정소자(20);A liquid crystal device 20 horizontally disposed below the optical discs 50 and 60 to transmit and reflect the laser light at different refractive indices to convert polarization and diffract the reflected light according to whether voltage is applied; 이 액정소자(20)의 하방에서 일정파장의 레이저광을 방출하는 제 1레이저다이오드(10) 및 이 제 1레이저다이오드(10)와 수직으로 설치되며 상기 액정소자(20)의 설치 수직면과 대향되게 설치되는 제 2레이저다이오드(15);The first laser diode 10 and the first laser diode 10 which emit a laser beam having a predetermined wavelength below the liquid crystal element 20 are installed perpendicularly to each other and face the mounting vertical surface of the liquid crystal element 20. A second laser diode 15 installed; 상기 제 1레이저다이오드(10)의 양측에서 반사광이 수광되는 복수개의 광검출기(12, 14);A plurality of photodetectors (12, 14) for receiving reflected light from both sides of the first laser diode (10); 상기 액정소자(20)와 광디스크(50, 60)사이에서 레이저광을 집광시키는 대물렌즈(40);An objective lens 40 for condensing laser light between the liquid crystal element 20 and the optical disks 50 and 60; 상기 구성요소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치.Dual focus optical pickup apparatus using a light control liquid crystal panel comprising the component. 제 1 항에 있어서, 상기 액정소자(20)는 빗사면에서 레이저광을 부분 반사 및 투과시키는 빔스플리터면(24)과, 이 빔스플리터면(24)의 상측에서 레이저광의 편광성에 따라 선택적으로 회절시키는 위상 홀로그램격자(22)와, 이 위상 홀로그램격자(22)의 상측에서 일체로 형성되어 복수개로 대향되게 형성된 투명기판(32)과, 이 투명기판(32) 사이에 형성되어 전압 인가시 전압인가 방향(Y)으로 편광된 레이저광을 전압인가 방향과 수직된 방향(X)으로 편광된 레이저광보다 크게 굴절시키는 액정층(38)과, 이 액정층(38)의 중앙부와 일측면에서 전압이 인가되는 투명전극(34)으로 구성된 광조절액정판(30)과, 이 광조절액정판(30)의 상측에서 일체로 레이저광의 위상을 변환시키는 파장판(28)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광조절 액정판을 이용한 듀얼 포커스 광픽업장치.2. The liquid crystal device (20) according to claim 1, wherein the liquid crystal element (20) is selectively in accordance with a beam splitter surface (24) for partially reflecting and transmitting a laser beam on a splined surface and in accordance with the polarization of the laser light on the beam splitter surface (24). A phase hologram lattice 22 to be diffracted, a transparent substrate 32 formed integrally on the upper side of the phase hologram lattice 22 so as to face each other, and a voltage formed when the voltage is applied A liquid crystal layer 38 that refracts the laser light polarized in the application direction Y more than the laser light polarized in the direction X perpendicular to the voltage application direction, and a voltage at the central portion and one side of the liquid crystal layer 38. Light comprising a light control liquid crystal plate 30 composed of the transparent electrode 34 to be applied, and a wavelength plate 28 for converting the phase of the laser light integrally on the upper side of the light control liquid crystal plate 30. Dual focus light using adjustable liquid crystal panel Up device.
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KR100433277B1 (en) * 2001-07-30 2004-05-31 대한민국 Three-dimensional display

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