KR20000043287A - 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치에 관한 것이다. 이는, 광디스크에서 변조시 저하되는 광효율을 향상시켜 재생신호를 양호하게 하며, 렌즈의 범위 밖으로 회절되는 변조광을 수광하여 재생신호의 검출량을 향상시켜 에러신호의 검출도 용이할 수 있도록, 일정매질내로 광선속을 전도시키거나 반사시켜 이중의 광경로를 형성하는 도파관 광학소자(20) 및 광디스크(D)에서 회절되는 다차회절광을 상기 도파관 광학소자(20)에 수속시키는 복식렌즈(30)를 포함하여 이루어진 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치를 제공한다. 이로써, 광정보의 수반여부에 따라 산란되는 레이저광을 환원시켜 별도의 렌즈부를 경유하여 광을 수속시키므로 수속광량이 증대되어 광픽업장치의 재생효율이 증대되고, 다수의 광검출기에 각각의 레이저광이 수광되므로 에러신호의 검출도 용이해져 광픽업장치의 신뢰성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Description

부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치

본 발명은 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치에 관한 것으로, 특히 광디스크에서 반사되어 산란되는 레이저광을 수속할 수 있는 복식렌즈와, 광량손실을 최소화할 수 있는 광전도수단인 웨이브가이드를 구비하여 광검출기에 환원되는 광량이 증대되어 재생효율이 향상되며 에러신호의 검출도 용이하게 될 수 있는 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로 광픽업장치는 광정보가 기록된 광디스크의 피트상에 레이저광을 집광 및 회절시켜 레이저광을 변조시키고, 변조된 레이저광을 광검출기에 수속시켜 광정보를 재생시키는데 사용된다.

이러한 종래 광픽업장치의 일례로는, 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 파장을 갖는 레이저광이 발생되는 레이저다이오드(100)와, 이 레이저다이오드(100)의 상측에 형성되어 입사되는 레이저광의 회절현상을 이용해 0차 회절광과 ±1차 회절광 즉, 쓰리빔(Three Beam)으로 분리시키는 회절격자(105)와, 이 회절격자(105)를 경유한 레이저광에 평행성을 부여하는 콜리메이트렌즈(110)와, 이 평행광을 부분반사 및 투과시켜 입사광과 반사광을 분리하는 빔스플리터(120)와, 이 빔스플리터(120)를 투과한 레이저광의 편광성을 변환시키는 파장판(125)과, 이 파장판(125)을 경유한 레이저광을 광디스크(D)에 집광시키는 대물렌즈(130)와, 상기 빔스플리터(120)에서 반사된 레이저광을 광검출기(150)에 집광시키며 포커스에러신호를 부여하는 수속렌즈부(140)로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 광 픽업장치의 작동은 먼저, 소정의 발진파장을 갖는 레이저광은 레이저다이오드(100)에서 회절격자(105)로 입사되고, 이 입사된 레이저광은 회절격자(105)를 투과하며 0차 및 ±1차 광 즉, 쓰리빔으로 분리되어 방사된다. 이 쓰리빔은 포커스 및 트랙킹에러용으로 이용되는 것으로, 회절격자(105)를 투과하여 콜리메이트렌즈(110)를 경유하면서 직선성이 부여된다. 이렇게 직진되는 레이저광은 빔스플리터(120)로 입사되고, 이 쓰리빔은 빔스플리터(120)에 의해 일정한 비율로 반사 및 투과된다. 이중 투과되는 레이저광은 빔스플리터(120)에서 파장판(125)으로 입사되고, 파장판(125)을 경유하면서 레이저광은 원편광으로 변환된다. 이 레이저광은 대물렌즈(130)에 의해 집광되어 광디스크(D)상의 피트신호면에 조사되며, 이 레이저광은 광디스크(D)상의 피트가 없는 곳에서는 거의 그대로 반사되어 대물렌즈(130)로 돌아오게 되나, 피트가 있는 곳에서는 레이저광이 피트에 의해 회절되어 대물렌즈(130)의 범위밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(150)에 광량차이를 발생시킨다.

그리고 상기 광디스크(D)에서 반사되어 돌아오는 변조된 반사광은 다시 파장판(125)을 경유하면서 입사시와는 90°역전된 직선편광으로 변환되므로 빔스플리터(120)에서 반사가 가능하여 광경로가 변환된다. 상기 광경로가 변환된 반사광은 수속렌즈부(140)를 경유하면서 포커스 에러신호가 부여되어 광검출기(150)에 수광된다. 수속된 레이저광은 광검출기에 의해 알에프(RF), 포커스 및 트랙킹 에러검출신호가 전류로 변환되며, 이 변환된 전류는 미도시된 제어회로에 의해 원래의 신호로 복조하여 재생시키게 된다.

그러나, 이와 같은 종래 광 픽업장치는 상기 광디스크(D)에서 변조시 회절되는 광중에서 0차회절광만을 대물렌즈로 수속시키고 ±1차로 회절되는 변조광은 버리게 되어 광효율이 현저히 저하되므로 RF신호의 재생신호가 불량하게 되며, 광학소자들을 경유하면서 손실되는 광량으로 인하여 에러신호의 검출이 어려워져 광픽업장치의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 광디스크에서 변조시 렌즈의 범위밖으로 회절되는 변조광을 수광하여 재생신호를 양호하게 하며, 광학소자의 경유시 저하되는 광투과율이나 이상굴절 등으로 인한 광량손실을 해소하여 에러신호의 검출이 용이해지며 광픽업장치의 신뢰성이 향상되는 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광디스크에서 회절되는 0차회절광을 수속하는 주광 대물렌즈와, 상기 주광대물렌즈의 양측에서 일체로 형성되어 ±1차광을 수속하는 부차광 대물렌즈로 구성되는 복식렌즈; 일측 벽면에 설치되어 일정파장의 레이저광을 방출하는 레이저다이오드와, 상기 레이저다이오드가 설치된 측방의 상면에서 레이저광의 귀환경로상에 형성되어 입사광과 수속광의 광경로를 분리하기 위한 홀로그램격자부와, 상기 홀로그램격자부가 설치된 상면에 걸쳐 형성되며 수속광을 분리하기 위한 격자면이 형성된 웨이브가이드와, 상기 레이저다이오드의 양측에 배치되어 상기 광디스크에서 반사되는 0차의 회절광이 집광되는 제1주광검출기 및 제2주광검출기와, 상기 주광검출기의 양측에 설치되어 상기 광디스크에서 반사되는 ±1차의 회절광이 집광되기 위한 제1부광검출기 및 제2부광검출기와, 상기 웨이브가이드를 경유한 레이저광을 집광하기 위한 제1에러 광검출기 및 제2에러 광검출기들이 일체로 형성된 도파관 광학소자를 포함하여 이루어진 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치를 제공함으로써 달성되는 것이다.

도 1은 종래 광픽업장치의 구성도,

도 2a, 도2b는 본 발명에 따른 웨이브가이드의 원리를 나타내는 설명도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광픽업장치의 구성도,

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 광픽업장치의 작동상태도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 레이저다이오드 20 : 도파관 광학소자

22 : 웨이브가이드 24 : 격자면

26 : 홀로그램격자부 30 : 복식렌즈

32 : 주광 대물렌즈 34 : 제1부차광 대물렌즈

36 : 제2부차광 대물렌즈 40 : 제1주광검출기

42 : 제2주광검출기 44 : 제1부광검출기

46 : 제2부광검출기 48 : 제1에러 광검출기

50 : 제2에러 광검출기

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 입사광의 입사각 변화에 따라 일정매질로 도파될 수 있는 웨이브가이드를 이용하여 광경로를 이중으로 하므로 RF신호와 에러신호를 분리하여 검출하는 것이다.

상기 웨이브가이드의 특성은 도 2a에 도시된 바와 같이, 일정파장의 레이저광이 유전되는 굴절율(ηi)인 매질로부터 매질의 굴절율(ηt)인 웨이브가이드로 입사되는 광의 입사각변화가 Δθ인 경우, 입사광의 세기가 Ii이면, 웨이브가이드에서 도파되는 도파광의 세기는 It가 되고, 이 입사광과 도파광의 세기는 일정한 조건을 만족하게 되면 도 2b와 같이 얻어진다.

상기 도파광의 세기를 결정하는 조건 즉, 커플링 조건(Coupling Conditions)을 만족하게 되면 도파광의 광세기는 입사광의 광세기에 근접되는 것이다.

상기한 커플링 조건을 결정하는 변수로는 웨이브가이드의 굴절율이나 두께 및 입사각의 변화량이나 광의 편광상태를 나타내는 변수 등이 있다.

상기와 같은 변수를 적절히 조절하여 최적의 상태로 웨이브가이드를 도파관내에 부착하게 되면 도파관에서 전파되는 광을 손실없이 분리할 수 있게 된다.

이러한 웨이브가이드가 구비된 도파관 광학소자가 도 3에 도시되어 있다.

이러한 도파관 광학소자를 설치한 광픽업장치는, 일정매질내로 광선속을 전도시키거나 반사시켜 이중의 광경로를 형성하는 도파관 광학소자(20)와, 광디스크(D)에서 회절되는 다차회절광을 상기 도파관 광학소자(20)에 수속시키는 복식렌즈(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 복식렌즈(30)는 상기 광디스크(D)에서 회절되는 0차회절광을 수속하는 주광 대물렌즈(32)와, 이 주광 대물렌즈(32)의 양측에서 일체로 형성되어 ±1차광을 수속하는 제1부차광 대물렌즈(34) 및 제2부차광 대물렌즈(36)로 구성된다.

한편, 상기 도파관 광학소자(20)는, 일측 벽면에 설치되어 일정파장의 레이저광을 방출하는 레이저다이오드(10)와, 상기 레이저다이오드(10)가 설치된 측방의 상면에서 레이저광의 귀환경로상에 형성되어 입사광과 수속광의 광경로를 분리하기 위한 홀로그램격자부(26)와, 상기 홀로그램격자부(26)가 설치된 상면에 걸쳐 형성되며 수속광을 분리하기 위한 격자면(24)이 형성된 웨이브가이드(22)와, 상기 레이저다이오드(10)의 양측에 배치되어 상기 광디스크(D)에서 반사되는 0차의 회절광이 집광되는 제1주광검출기(40)와 제2주광검출기(42)와, 상기 주광검출기(40, 42)의 양측에 설치되어 상기 광디스크(D)에서 반사되는 ±1차의 회절광이 집광되기 위한 제1부광검출기(44) 및 제2부광검출기(46)와, 상기 웨이브가이드(22)를 경유한 레이저광을 집광하기 위한 제1에러 광검출기(48) 및 제2에러 광검출기(50)들이 일체형으로 형성된다.

다음에는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일정파장의 레이저광이 도파관 광학소자(20) 내측에 설치된 레이저다이오드(10)로부터 방출되어 일정한 광경로를 유지한다.

상기 광경로가 유지되는 레이저광은 도파관 광학소자(20)의 하단면에서 반사되어 도파관 광학소자(20)의 외부로 방출되고, 방출된 레이저광은 도파관 광학소자(20)로부터 복식렌즈(30) 측방으로 조사된다.

상기와 같이 집적소자(20)에서 방출된 레이저광은 복식렌즈(30)의 중앙에 형성된 주광 대물렌즈(32)에 의해 광디스크(D)에 집광되고, 집광된 레이저광은 광디스크(D)의 피트유무에 따라 변조되어 회절된다.

이렇게 변조된 레이저광은 그 회절정도에 따라 0차, ±1차, ±2차, ..등의 다차회절광으로 회절 및 산란되는데, 이 회절차수는 광의 변조량이 동일하게 수반되어 각각의 회절차수로 배분 및 산란되므로 다차회절광 모두가 개별적으로 변조된 회절광으로써 광정보가 수반되는 것이다.

이러한 레이저광에서 종래 0차의 회절광만이 회귀되던 주광 대물렌즈(32)로의 귀환입사광량은 30% 가량되는데, 그 외의 ±1차회절광을 제1부차광 대물렌즈(34)와 제2부차광 대물렌즈(36)를 통해 귀환시켜 환원하면 회절광의 광량이 증가되어 광신호의 증폭시 적은 입력량으로도 만족한 광량을 증폭시킬 수 있음과 동시에 환원되는 광량만큼 잡음비는 감소되어 S/N비가 향상되므로 광정보의 재생성이 향상가능하게 된다.

상기와 같이 회절되는 레이저광중에서 0차회절광은 다시 주광 대물렌즈(32)로 조사되며, ±1차회절광은 상기 주광 대물렌즈(32)의 양측에 형성된 제1부차광 대물렌즈(34)와 제2부차광 대물렌즈(36)로 각각 조사된다. 이는, 상기 +1차회절광과 -1차회절광은 0차회절광을 중심으로 대칭적으로 회절되므로 상기 주광 대물렌즈(32)의 양측에 대칭형성된 제1부차광 대물렌즈(34)와 제2부차광 대물렌즈(36)로 각각 조사되는 것이다.

상기와 같이 복식렌즈(30)를 경유한 다차회절광은 도파관 광학소자(20)로 조사되고, 이 레이저광은 도파관 광학소자(20)의 저면에서 반사되어 일정 광경로를 유지하면서 도파관 광학소자(20) 내측에서 광의 손실없이 도파된다.

상기와 같이 도파관 광학소자(20) 내측에서 전도되는 레이저광중에서 상기 주광 대물렌즈(32)를 경유한 레이저광은 홀로그램격자부(26)로 조사되며, 상기 제1부차광 대물렌즈(34)와 제2부차광 대물렌즈(36)를 경유한 레이저광은 상기 홀로그램격자부(26)의 측방으로 대칭되어 조사된다.

한편, 상기 홀로그램격자부(26)로 조사된 레이저광은 격자면(24)에 의해 그 일부가 웨이브가이드(22) 내로 전파되는데, 이는 도파관 광학소자(20) 내측의 굴절율(ηi)과 웨이브가이드(22)의 굴절율(ηt) 및 입사각에 따라 전파되는 광량이 결정된다.

그리하여 상기와 같이 웨이브가이드(22) 내측으로 전파된 레이저광은 제1에러 광검출기(48) 및 제2에러 광검출기(50)로 집광되어 포커스 에러신호를 전용으로 검출하고, 나머지 레이저광은 홀로그램격자부(26)로부터 레이저다이오드(10)의 양측에 설치된 주광검출기(40, 42)로 조사된다.

또한, 상기 제1부차광 대물렌즈(34)와 제2부차광 대물렌즈(36)를 경유하여 상기 홀로그램격자부(26)의 측방으로 대칭조사된 레이저광은 제1부차광검출기(44)와 제2부차광검출기(46)에 집광되어 상기 주광검출기(40, 42)에 집광된 레이저광의 광신호와 연산되어 RF신호를 출력한다.

그러므로, 상기 주광검출기(40, 42)에서 전기적신호로 변환되는 신호를 증폭하여 각각 트랙킹 에러신호와 RF신호의 검출에 사용하게 되고, 상기 제1부차광검출기(44)와 제2부차광검출기(46)의 신호를 증폭하여 RF신호를 연산하고, 연산된 신호로부터 단일한 RF신호를 출력하게 된다.

또한, 상기 웨이브가이드(22)를 통해 도파된 레이저광은 제1에러 광검출기(48)와 제2에러 광검출기(50)에 집광되어 포커스 에러신호가 검출된다.

이와 같이 본 발명은, 일정한 매질로부터 통과광량이 결정되는 웨이브가이드(22)로부터 광을 분리하여 제1에러 및 제2에러 광검출기(48, 50)로 집광시켜 에러전용신호를 검출 및 출력하고, 광디스크(D)로부터 산란되는 레이저광중 ±1차로 회절 및 산란되는 레이저광을 재집광하여 제1부광검출기(44)와 제2부광검출기(46)로 환원시켜 전기적신호로 출력시키므로 환원되는 광량이 증대되어 광정보의 재생이 향상됨과 동시에 각각의 수속광에 대하여 광검출기(40, 42)를 개별적으로 구분하여 설치시키므로 에러신호의 검출도 향상되는 것이다.

본 발명 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치는, 광디스크에서 산란되는 레이저광을 환원시켜 별도의 렌즈부를 경유하여 광을 수속시키므로 수속광량이 증대되어 광픽업장치의 재생효율이 증대되고, 웨이브가이드를 통하여 에러전용의 신호를 재생하여 다수의 광검출기에 각각의 레이저광이 수광되므로 에러신호의 감도가 향상되어 광픽업장치의 신뢰성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 광디스크(D)에서 회절되는 0차회절광을 수속하는 주광 대물렌즈(32)와, 상기 주광 대물렌즈(32)의 양측에서 일체로 형성되어 ±1차광을 수속하는 부차광 대물렌즈(34)로 구성된 복식렌즈(30); 및

   일정매질내로 광선속을 전도시키거나 반사시켜 이중 광경로를 형성하도록 일측 벽면에 설치되어 일정파장의 레이저광을 방출하는 레이저다이오드(10)와, 상기 레이저다이오드(10)가 설치된 측방의 상면에서 레이저광의 귀환경로상에 형성되어 입사광과 수속광의 광경로를 분리하기 위한 홀로그램격자부(26)와, 상기 홀로그램격자부(26)가 설치된 상면에 걸쳐 형성되며 상기 수속광을 분리하기 위한 격자면(24)이 형성된 웨이브가이드(22)와, 상기 레이저다이오드(10)의 양측에 배치되어 상기 광디스크(D)에서 반사되는 0차의 회절광이 집광되는 제1주광검출기(40)와 제2주광검출기(42)와, 상기 제1주광검출기(40)와 제2주광검출기(42)의 양측에 설치되어 상기 광디스크(D)에서 반사되는 ±1차의 회절광이 집광되기 위한 제1부광검출기(44) 및 제2부광검출기(46)와, 상기 웨이브가이드(22)를 경유한 레이저광을 집광하기 위한 제1에러 광검출기(48) 및 제2에러 광검출기(50)가 일체로 형성된 도파관 광학소자(20)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부차광을 수속하는 웨이브가이드형 광픽업장치.