KR19990057190A - 다중 빔 재생 광픽업 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 다이오드에서 발생된 광을 다중빔으로 다중화하여 광 디스크의 기록면에 형성된 복수개의 여러 트랙을 동시에 읽도록 함으로써 재생속도를 향상시켜 데이터의 전송률을 향상시킬 수 있도록 하는 것으로, 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빛을 일정 강도를 갖는 복수의 다중빔으로 다중화하는 회절소자(2)와, 상기 회절소자(2)에 의해 동일한 강도를 갖는 복수개의 다중빔에서 입사면에 평행한 P파는 투과시키고 입사면에 수직인 S파는 반사시키는 빔 스프리터(3)와, 상기 빔 스프리터(3)에서 편광된 다중빔을 평행광으로 집속하는 콜리메이팅 렌즈(4)와, 상기 콜리메이팅 렌즈(4)에서 평행하게 입사된 다중빔을 광 디스크(D)의 기록면상에 일련되게 집속하는 대물렌즈(5)와, 상기 대물렌즈(5)에서 디스크(D)의 소정트랙에 동시에 집속된 후 반사되는 다중빔의 편광면을 90도 바꾸는 1/4파장판(6)과, 상기 1/4파장판(6)을 통과하여 다시 상기 빔 스프리터(4)에서 반사된 빔을 수렴하는 수렴렌즈(7)와, 상기 수렴렌즈(7)에서 수렴된 복수개의 다중빔을 개별적으로 각각 수광하여 데이터를 읽어들 일 수 있도록 수 개의 광검출부(80)가 구비된 광 검출소자(8)로 구성된다.

이러한 본 발명은 별다른 기구장치를 사용하지 않고 광 디스크 상에 기록된 정보의 재생속도를 향상시킬 수 있게 됨으로써 구조를 단순하게 하여 제품의 슬림화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 저가격의 대량생산이 가능하게 되어 제품의 제작비용을 절감할 수 있게 하는 효과를 가지게 된다.

Description

다중 빔 재생 광픽업 장치

본 발명은 광 디스크의 기록면에 광을 조사하여 기록을 행하거나, 기록체의 기록면에 광을 조사하고 그 되돌아오는 광을 검출하여 광 디스크 상에 기록된 정보를 판독하는 광픽업 장치(Optical Pickup System)에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드에서 발생된 광을 다중빔으로 다중화하여 광 디스크 상에 형성된 복수개의 트랙을 판독하여 정보를 동시에 읽을 수 있도록 하는 다중빔 재생 광픽업 장치에 관한 것이다.

일반적으로 광픽업 장치는, 도 1A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 광원으로 사용되는 레이저 다이오드(laser diode)(100)와, 상기 레이저 다이오드(100)에서 나온 빛을 트래킹 서보(tracking servo)로 이용할 수 있도록 3빔으로 분할하는 회절격자(200)와, 상기 회절격자(200)를 통과하는 레이저 다이오드(100)의 발산광을 평행광으로 집속하는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(300)와, 상기 콜리메이팅 렌즈(300)에서 집속된 평행광에서 입사면에 평행한 P파는 투과시키고 입사면에 수직인 S파는 반사시키는 빔 스프리터(polarizing beam splitter)(400)와, 상기 빔 스프리터(400)에서 편광된 광을 90도 상향으로 반사하는 전반사미러(500)와, 상기 전반사미러(500)에 의해 상향으로 광경로가 변경된 입사광을 광 디스크(D)의 기록면상에 집속하는 대물렌즈(600)와, 상기 대물렌즈(600)에 의해 광 디스크(D)에 집속된 후 반사되는 빛의 편광면을 90도 변화시키는 1/4파장판(700)과, 상기 1/4파장판(700)을 통과하여 다시 상기 빔 스프리터(4)에서 반사된 빔을 수렴하는 수렴렌즈(800)와, 상기 수렴렌즈(800)에서 수렴된 빔을 검출하는 광 검출기(900)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 광픽업 장치는 상기 레이저 다이오드(100)에서 발광된 빛이 회절격자(200)에서 트래킹서보를 제어할 수 있도록 3빔으로 분할되어 콜리메이팅 렌즈(300)로 입사된 후, 상기 콜리메이팅 렌즈(300)를 통과하며 평행광으로 집속된다. 이때, 이와 같이 집속되는 상기 평행광의 P파는 상기 빔 스프리터(400)를 투과하여 1/4파장판(700)에서 원형 편광되고, 이어 전반사미러(500)에서 상향으로 90도 반사된 후 대물렌즈(600)에 의해 광 디스크(D)의 기록면 상에 집속된다.

이와 같이 집속된 빔은 광 디스크(D) 상에 기록된 요철모양에 따라 반사되어 원 편광의 상태는 유지되지만 회전방향이 역전되므로써 광 디스크(D)에서의 반사광은 역회전의 원형파가 되어 재차 1/4파장판(700)을 통과하게 된다.

상기 1/4파장판(700)을 통과한 빔은 직선편광으로 다시 원위치되어 반사광의 편광면이 입사광의 편광면에 대하여 90도 회전되고, 그 결과 빔 스프리터(400)를 통과하는 반사광의 편광면이 입사광의 편광면과 90도 다른 S파가 되어 빔 스프리터(400)에 입사된다.

이와 같이 광 디스크(D)의 정보를 가지고 입사된 빔은 상기 빔 스프리터(400)에서 반사 후 수렴렌즈(800)로 입사하여 포커싱 서보(focusing servo)로 이용하기 위한 비점수차를 갖는 광신호로 되고, 이 빔은 광 검출기(900)에 감지되어 영상/음성신호 및 트래킹 및 포커싱 서보의 전기적 신호로 이용되는 것이다.

그러나, 이와 같이 구성되는 종래의 광픽업 장치는 상기 레이저 다이오드에서 발광된 빔으로 광 디스크에 형성된 여러 트랙에서 하나의 트랙만을 따라 판독된 정보를 읽어들임으로써 멀티미디어 등에서 요구되는 고속의 데이터 재생속도를 만족시키지 못하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 이를 해결하고자 광 디스크의 회전속도를 향상시켰지만, 이것 역시 스핀들 모터 등의 기계적인 제한으로 재생속도의 한계가 발생하게 될 뿐만 아니라 이에 따라, 구조가 복잡해지고 가격이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같이 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 레이저 다이오드에서 발생된 광을 다중빔으로 다중화하여 광 디스크의 기록면에 형성된 복수개의 여러 트랙을 동시에 읽도록 함으로써 재생속도를 향상시켜 데이터의 전송률을 향상시킬 수 있도록 하는 다중빔 재생 광픽업 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저 다이오드에서 발광된 빛을 일정 강도를 갖는 복수의 다중빔으로 형성되도록 회절시켜 광 디스크로 조사하는 회절소자와, 상기 회절소자에 의해 동일한 강도로 다중화되어 광 디스크로 입사된 후, 상기 광 디스크에서 형성된 복수개의 트랙에서 각 트랙의 정보를 동시에 판독하고 반사된 복수개의 다중빔을 동시에 수광하여 정보를 읽어들이는 광 검출소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 광픽업 장치의 광학계를 보인 것으로,

A는 광학계의 구성을 보인 사시도이고,

B는 광학계의 구성을 보인 평면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 광픽업 장치의 요부구성을 보인 평면도.

도 3은 본 발명에 의한 회절소자의 일부를 보인 일측면도.

도 4는 본 발명에 의한 회절소자를 통과하고 난 후에 다중빔의 강도분포도.

도 5는 본 발명에 의한 광 검출소자의 패턴을 보인 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:레이저 다이오드 2:회절소자

3:빔 스프리터 4:콜리메이팅 렌즈

5:대물렌즈 6:1/4파장판

7:수렴렌즈 8:광 검출소자

2a:입사면

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 다중빔 재생 광픽업 장치의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 들어 구성, 동작 및 작용효과를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 의한 광픽업 장치의 요부구성을 보인 평면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 회절소자의 일부를 보인 일측면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 회절소자를 통과하고 난 후에 다중빔의 강도분포도이고, 도 5는 본 발명에 의한 광 검출소자의 패턴을 보인 정면도이다.

본 발명이 적용되는 다중빔 재생 광픽업 장치는 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빛을 일정 강도를 갖는 복수의 다중빔으로 다중화하는 회절소자(2)와, 상기 회절소자(2)에 의해 동일한 강도를 갖는 복수개의 다중빔에서 입사면에 평행한 P파는 투과시키고 입사면에 수직인 S파는 반사시키는 빔 스프리터(3)와, 상기 빔 스프리터(3)에서 편광된 다중빔을 평행광으로 집속하는 콜리메이팅 렌즈(4)와, 상기 콜리메이팅 렌즈(4)에서 평행하게 입사된 다중빔을 광 디스크(D)의 기록면상에 일련되게 집속하는 대물렌즈(5)와, 상기 대물렌즈(5)에서 디스크(D)의 소정트랙에 동시에 집속된 후 반사되는 다중빔의 편광면을 90도 바꾸는 1/4파장판(6)과, 상기 1/4파장판(6)을 통과하여 다시 상기 빔 스프리터(4)에서 반사된 빔을 수렴하는 수렴렌즈(7)와, 상기 수렴렌즈(7)에서 수렴된 복수개의 다중빔을 개별적으로 각각 수광하여 데이터를 읽어들 일 수 있도록 수 개의 광검출부(80)가 구비된 광 검출소자(8)로 구성되는 것으로, 상기 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빔이 입사되는 상기 회절소자(2)의 입사면(2a)은 요철모양으로 형성된다.

또한, 상기 회절소자(2)는 상기 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빔이 입사하게 되는 입사면의 요철모양이 홀로그램(hologram)으로 새겨진 홀로그램 소자(holographic grating)로 형성된다.

다음은 상기에서와 같이 구성된 본 발명의 광경로를 설명한다.

상기에서와 같이 구성된 다중빔 재생 광픽업 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빛은 회절소자(2)에서 일정 강도를 갖는 복수의 다중빔으로 형성되어 빔 스프리터(3)로 집속된다. 이때, 이와 같이 집속되는 상기 각 다중빔의 P파는 상기 빔 스프리터(3)를 투과한 후 콜리메이팅 렌즈(4)를 통과하며 평행광으로 집속된다. 또한, 상기 콜리메이팅 렌즈(4)에서 평행하게 조사되는 복수의 다중빔은 1/4파장판(6)에서 원형 편광된 후 대물렌즈(5)에 의해 광 디스크(D)의 기록면상에 각각 일련되게 집속된다.

이와 같이 집속된 복수개의 다중빔은 광 디스크(D) 상에 기록된 복수개의 트랙을 따라 동시에 정보를 판독한 후 반사되어 원 편광의 상태는 유지되지만 회전방향이 역전되므로써 광 디스크(D)에서의 반사광은 역회전의 원형파가 되어 재차 1/4파장판(6)을 통과하게 된다.

상기 1/4파장판(6)을 통과한 복수개의 다중빔은 각각 직선편광으로 다시 원위치되어 반사되는 다중빔의 편광면이 입사되는 다중빔의 편광면에 대하여 90도 회전되고, 그 결과 빔 스프리터(3)를 통과하는 반사광의 편광면이 입사광의 편광면과 90도 다른 S파가 되어 빔 스프리터(3)에 각각 입사된다.

이와 같이 광 디스크(D)의 별도 트랙의 정보를 가지고 입사된 각각의 다중빔은 상기 빔 스프리터(3)에서 반사되어 수렴렌즈(7)로 입사된 후, 이 복수개의 다중빔은 상기 광 검출소자(8)로 조사되어 해당되는 광검출부(80)로 각각 입사되므로써 영상/음성정보가 기록된 광 디스크상의 소정트랙을 동시에 읽을 수 있게 되는 것이다.

이때, 상술한 광학계의 회절소자(2)에서 회절된 레이저 다이오드(1)의 광은 광 디스크(D) 상에서 정보를 읽기 위해 사용됨으로써 트래킹 오류신호검출은 푸쉬-풀(push-pull)법을 이용하고, 포커싱 에러신호검출은 비점수차를 이용한 방법을 사용하여 정정하게 된다.

또한, 상기 회절소자(2)에서 동일한 강도를 갖도록 회절된 복수개의 다중빔은 도 4에 도시된 바와 같은 광의 강도분포를 갖게 된다.

이와 같은 광의 분포는 도 3에 도시된 바와 같은 회절소자(2)의 입사면(2a)에 형성된 요철모양을 조정하므로써 광강도의 분포뿐만 아니라 다중빔간의 상호 폭을 조정할 수 있게 된다. 구체적으로 설명하면, c로 표시된 요철의 깊이를 조정함으로써 0차, ±1차, ±2차 … 광의 강도를 조정할 수 있게 되고, a, b로 표시된 각 요철의 피치를 조정함으로써 기준 0차광으로부터 벌어진 각도 θ 를 조정할 수 있게 된다. 또한, 상기 요철의 피치비인 a/b에 따라 광의 짝수차 또는 홀수차를 없앨 수 있게 된다.

따라서, 사용자는 소정 폭으로 동일한 강도를 갖는 원하는 개수의 다중빔을 얻을 수 있게 되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 입사되는 다중빔의 패턴과 동일하게 광검출부(80)를 갖는 광 검출소자(8)를 구비하게 되어 복수개의 트랙에서 판독된 정보를 읽을 수 있게 된다. 다만, 여기에서 회절소자(2)에 입사되는 다중빔의 광경로는 입사광의 지름이 보통 2m인 반면 상기 회절소자(2)의 입사면(2a)에 형성된 요철의 피치는 보통 20 μ 이므로 입사된 다중빔은,

2×10^-3/20×10^-6=100

에서 나타난 바와 같이, 상기 회절소자(2)의 입사면(2a)에 형성된 요철에서 100여개의 피치를 포함하여 상기 회절격자(2)를 통과하며 회절된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 레이저 다이오드(1)에서 발생된 빛을 복수개의 다중빔으로 다중화하여 광 디스크(D) 상에 형성된 복수개의 트랙정보를 동시에 판독할 수 있어 픽업을 사용하는 CDP(Compact disk player), VDP(Video disk player), ODP(Optical disk player), MDP(Multi disk player) 등에서 정보의 재생속도를 향상시킬 수 있도록 사용될 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 별다른 기구장치를 사용하지 않고 광 디스크 상에 기록된 정보의 재생속도를 향상시킬 수 있게 됨으로써 구조를 단순하게 하여 제품의 슬림화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 저가격의 대량생산이 가능하게 되어 제품의 제작비용을 절감할 수 있게 하는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 기구장치의 동작시에 발생하게 되는 고장의 원인을 제거하게 됨으로써 동작을 원활하게 하여 기기의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 효과를 가지게 된다.

Claims (3)

1. 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빛을 일정 강도를 갖는 복수의 다중빔으로 다중화하는 회절소자(2)와;

   상기 회절소자(2)에 의해 동일한 강도를 갖는 복수개의 다중빔에서 입사면에 평행한 P파는 투과시키고 입사면에 수직인 S파는 반사시키는 빔 스프리터(3)와;

   상기 빔 스프리터(3)에서 편광된 다중빔을 평행광으로 집속하는 콜리메이팅 렌즈(4)와;

   상기 콜리메이팅 렌즈(4)에서 평행하게 입사된 다중빔을 광 디스크(D)의 기록면상에 일련되게 집속하는 대물렌즈(5)와;

   상기 대물렌즈(5)에서 디스크(D)의 소정트랙에 동시에 집속된 후 반사되는 다중빔의 편광면을 90도 바꾸는 1/4파장판(6)과;

   상기 1/4파장판(6)을 통과하여 다시 상기 빔 스프리터(4)에서 반사된 빔을 수렴하는 수렴렌즈(7)와;

   상기 수렴렌즈(7)에서 수렴된 복수개의 다중빔을 개별적으로 각각 수광하여 데이터를 읽어들 일 수 있도록 수 개의 광검출부(80)가 구비된 광 검출소자(8)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다중빔 재생 광픽업 장치.
2. 제 1항에 있어서 회절소자(2)는,

   상기 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빔이 입사되는 입사면(2a)이 요철모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 다중빔 재생 광픽업 장치.
3. 제 1항에 있어서 회절소자(2)는,

   상기 레이저 다이오드(1)에서 발광된 빔이 입사하게 되는 입사면의 요철모양이 홀로그램(hologram)으로 새겨진 홀로그램 소자(holographic grating)로 형성된 것을 특징으로 하는 다중빔 재생 광픽업 장치.