KR20000074835A - 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치 - Google Patents
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Abstract
광선 위치 제어 및 광 신호 검출을 위한 마이크로-미러(micro-mirror) 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치에 관한 것으로, 광원으로부터 발생된 광을 광 기록 매체의 표면에 집속하는 제 1, 제 2 집속부가 있고, 제 1 집속부 및 제 2 집속부 사이에 액튜에이터로 미러를 구동하여 입사되는 광의 위치를 미세 조절하고 광 기록 매체로부터 되 반사된 광을 검지하여 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드가 집적된 마이크로-미러 소자로 구성된다. 이와 같이 광의 미세 위치 조절을 위한 분광 미러와 광 신호 검출을 위한 포토다이오드를 하나의 일체형 소자에 집적화하여 광학계의 크기를 초소형화하고, 광학계의 조립 과정을 단순화하여 양산성을 높이고, 광학계의 단가를 줄인다. 또한, 미러 구동을 위한 미세 액츄에이터를 결합시켜 광의 위치 조절 정밀도를 개선한다.
Description
본 발명은 고밀도 광 기록 매체의 광 픽업 장치에 관한 것으로, 특히 광선 위치 제어 및 광 신호 검출을 위한 마이크로-미러(micro-mirror) 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치에 관한 것이다.
최근 멀티미디어 기술의 급속한 발달은 정보 저장 장치의 대용량화, 고속화, 정보 저장 밀도에 대한 단가의 저렴화 등에 힘입은 바 크다.
개인용 컴퓨터의 성능 향상과 인터넷 등 데이터 통신의 급속한 보급, VOD(Video On Demand), 고품위 텔레비전의 출현 등은 동화상, 음성 신호를 포함한 대량의 데이터를 실시간(real time)으로 처리할 수 있는 대용량 정보 저장 매체의 필요성을 더욱 강하게 요구하고 있다.
기존의 HDD(Hard Disk Drive)의 저장 밀도 및 용량을 증대시킴으로써, 이러한 요구에 부응하기 위한 자기 저장 장치(magnetic storage) 상품들이 선보이고 있으나, 자기 저장 방식의 경우 기록 밀도의 물리적 한계로 인하여 평방 인치당 10 기가 바이트 이상을 실현하는 것이 상당히 어렵다고 알려져 있다.
광학계를 이용한 정보 저장 장치는 컴팩트 디스크(compact : CD)계열의 보편화를 시발로 개인용 컴퓨터의 주요 보조 기억 장치로 자리잡았으며, 보다 광범위한 멀티미디어 환경에 적용할 수 있는 디지털 다기능 디스크(digital versatile disc : DVD)시스템의 상용화로 진전되고 있다.
특히, 광학 방식의 정보 저장 장치는 빠른 응답 속도, 비접촉식 픽업 등의 장점을 갖고 있으며, 무엇보다 데이터 밀도가 기록/재생을 위한 레이저 광원의 파장 범위까지 고밀도화 할 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 데이터 밀도가 높아진다는 것은 데이터 비트간의 간격 또는 데이터 트랙(track)간의 간격인 트랙 피치(track pitch)가 기록/재생용 광원의 파장 범위만큼 축소된다는 것을 의미한다.
따라서, 트랙 피치의 위치에 기록/재생용 레이저 빔이 정확히 조사될 수 있도록 레이저 빔의 위치를 조절할 수 있는 광학계가 고밀도 광 정보 저장 장치의 중요한 과제가 된다.
마이크로머시닝(micromachining)기술을 이용한 초미세 광학계의 출현은 앞서 언급한 초정밀 레이저 빔 변위 제어를 실현할 수 있는 기술로 기대된다.
광 정보 저장 장치의 영역 뿐만 아니라 새로운 개념의 화상 표시 장치(display)인 텍사스 인스투루먼트(Texas Instrument)사의 DMD(Digital Mirror Display)의 예는 미소 광학 소자인 마이크로 미러(micro mirror) 배열을 응용한 사례이다.
또한, 다결정 실리콘 표면 마이크로머시닝(surface micromachining)을 이용한 바 코드(bar code) 판독기용 레이저 빔 스캐너(scanner)에 관한 연구(J. Microelectromech. Syst. vol. 7, no. 1, pp. 27-37, 1998)도 보고되는 등 마이크로머시닝으로 구현되는 초미세 광학계의 응용 분야가 확대되고 있는 추세이다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 광픽업 장치는 광원인 레이저 다이오드(21)로부터 레이저 빔이 출력되고, 이 레이저 빔은 시준 렌즈(collimating lens or collimator)(22), 집속 렌즈(24,26,28) 및 광 분할기(beam splitter)(23), 서브마운트(25)의 45도 경사면에 위치한 미러(30) 등이 적절히 정렬된 광학계의 요소들을 통과하여 입력 광이 디스크(27)면의 특정한 데이터 비트 위치에 도달한 다음, 디스크(27)면으로부터 다시 반사되어 광 신호 검출용 포토다이오드 소자(29)에 도달함으로써, 특정 데이터의 디지털 부호(0 또는 1)을 판별하는 방식이다.
여기서, 미러(30)는 레이저 빔이 광 디스크상의 특정 위치에 있는 데이터를 찾아가기 위해 미세하게 이동되는데, 이 미러의 미세 이동은 보이스 코일 액튜에이터(voice coil motor actuator) 등의 위치 조절 장치에 의해 제어된다.
그러나, 위에 열거한 종래 기술의 미세 광학계는 광원의 위치 조절이나 반사 각도의 변화 등 입력 광의 위치 조절에 국한되어 있고, 광학계의 구조가 매우 복잡하여 단가가 높은 단점이 있다.
상기 종래의 광픽업 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 광학계는 광원의 위치 조절이나 반사 각도의 변화 등 단순히 입력 광의 위치 조절에만 국한 될 뿐만 아니라 광의 위치 조절 정밀도면에서도 다소 떨어진다.
둘째, 종래의 광학계는 광학계의 부품 수가 많아 광학계의 크기가 크고 복잡하여 양산성이 떨어지고 단가가 높다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 광선의 위치 조절 기능과 광신호 검출 기능을 일체화하여 광학계의 부품수를 줄이고, 광학계의 구성을 단순화시킬 수 있는 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 미세 구동 미러를 이용하여 입력 광선의 위치 조절 정밀도를 향상시킬 수 있는 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 보여주는 도면
도 2a는 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자의 구조를 보여주는 사시도
도 2b는 도 2a의 A-B 선상에 따른 마이크로-미러 소자의 내부 구조를 보여주는 사시도
도 3은 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자를 이용한 광 픽업 장치를 개략적으로 보여주는 도면
도 4는 본 발명에 따른 평행 구동 광 분할 마이크로-미러에 의한 기록/재생용 레이저 빔의 반사를 보여주는 단면도
도 5a는 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자에 전원을 인가하지 않은 경우의 레이저 빔의 반사를 보여주는 단면도
도 5b는 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자에 전원을 인가한 경우의 레이저 빔의 반사를 보여주는 단면도
도 6은 포토다이오드의 출력 전류를 이용하여 광 정보를 디지털화한 그래프
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 스페이서
3 : 외팔보 4 : 지지체
5 : 액튜에이터 6 : 미러
7 : 포토다이오드 11 : 마이크로-미러 소자
12 : 서브마운트 13 : 광원
14 : 제 1 집속 렌즈 15 : 제 2 집속 렌즈
16 : 광 디스크 17 : 반사 영역
18 : 흡수 영역 31,32,33,34 : 반사광
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토다이오드가 집적된 마이크로-미러 소자는 기판상에 소정의 형태로 형성되는 미러 구동부와, 미러 구동부에 의해 상하로 평형하게 이동되어 입사되는 광의 위치를 미세 조절하여 반사시키고 상기 광의 일부를 투과시키는 광 분할 미러부와, 광 분할 미러부의 하부에 위치하여 광 분할 미러부로부터 투과된 광을 감지하는 광 감지부가 마련되는데, 광 감지부는 pn 접합 포토다이오드, 핀(pin) 접합 포토다이오드 중 어느 하나로 이루어진다.
그리고, 미러 구동부는 인가되는 제어신호에 따라 변위가 발생하는 압전 액튜에이터와, 광 분할 미러부와 압전 액튜에이터에 연결되어 압전 액튜에이터의 변위를 광 분할 미러부로 전달하여 광 분할 미러부를 이동시켜주는 연결부와, 압전 액튜에이터의 변위를 제어하는 제어부가 더 마련되며, 압전 액튜에이터는 기판과 미러부 사이에 소정 두께로 형성되는 스페이서와, 스페이서상에 형성되는 제 1 부분과 제 1 부분 및 연결부에 연결되어 기판 표면에 대해 일정 간격 떨어져 형성되는 제 2 부분으로 이루어진 외팔보와, 외팔보의 제 2 부분상 혹은 내부에 형성되는 압전체가 더 마련된다.
또한, 광 분할 미러부는 입사되는 광의 일부는 반사시키고 광의 다른 일부는 투과시키는 미러와, 미러 하부면에 형성되어 미러를 지지하는 투명 지지체가 더 마련되는데, 미러는 그레이팅 하프 미러(grating half mirror), 프레즈넬 렌즈(fresnel lens) 중 어느 하나로 이루어진다.
그리고, 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자를 이용한 광 픽업 장치는 광을 발생하는 광원 모듈과, 광원 모듈로부터 발생된 광을 광 기록 매체의 표면에 집속하는 제 1, 제 2 집속부와, 제 1 집속부 및 제 2 집속부 사이에 위치하고, 제 1 집속부를 통해 입사되는 광의 위치를 미세 조절하여 제 2 집속부를 통해 광 기록 매체로 반사시키며, 광 기록 매체에 의해 되 반사된 광을 검지하여 전기적 신호로 변환하는 마이크로-미러 소자가 마련된다.
이와 같이 광의 미세 위치 조절을 위한 분광 미러와 광 신호 검출을 위한 포토다이오드를 하나의 일체형 소자에 집적화하여 광학계의 크기를 초소형화하고, 광학계의 조립 과정을 단순화하여 양산성을 높이고, 광학계의 단가를 줄인다.
또한, 미러 구동을 위한 미세 액츄에이터를 결합시켜 광의 위치 조절 정밀도를 개선한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.
본 발명에 따른 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 A-B 선상에 따른 마이크로-미러 소자의 내부 구조를 보여주는 사시도이다.
먼저, 도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 마이크로 미러 소자는 크게 광 분할 미러를 구동시키는 미러 구동부와, 미러 구동부에 의해 상하로 이동되는 광 분할 미러부와, 광 분할 미러부의 하부에 위치하여 광 분할 미러부로부터 투과된 광을 감지하는 광 감지부로 구성된다.
여기서, 광 감지부는 실리콘 기판(1) 상부 또는 내부에 확산(diffusion)이나 이온 주입(ion implantation) 등의 도핑(doping)공정으로 필요한 면적만큼 형성된 pn 또는 핀(pin) 접합 포토다이오드(7)로 구성되며, 포토다이오드(7)의 표면에는 입사되는 광의 반사 손실을 최소화하기 위하여 반사 방지(anti-reflection)막이 추가로 형성될 수도 있다.
그리고, 미러 구동부는 외팔보(cantilever)(3)와 압전(piezoelectric) 물질로 이루어진 압전 액튜에이터(actuator)(5)와, 압전 액튜에이터와 광 분할 미러부를 연결시켜주는 연결 힌지(hinge)(도시되지 않음)와, 압전 액튜에이터의 변위를 제어하는 제어부(도시되지 않음)로 구성된다.
여기서, 압전 액튜에이터의 외팔보(3)는 기판(1)의 가장자리에 소정 두께로 형성된 스페이서(spacer)(2) 위에 형성되는데, 이 스페이서(2)에 의해 외팔보(3)의 일부분이 기판(1)의 중앙부분에 위치한 포토다이오드(7) 표면상에 일정 간격 떨어져 있도록 형성한다.
포토다이오드(7) 표면으로부터 떨어진 외팔보(3)의 일부분은 광 분할 미러부의 각 면에 대해 대칭적으로 형성되고, 그 일부분은 연결 힌지에 의해 광 분할 미러부의 지지체(4)에 연결된다.
여기서, 대칭적으로 형성되는 외팔보의 일부분은 일예로 도시한 것으로, 이외에도 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 광 분할 미러부는 입사되는 광의 일부는 반사시키고 광의 다른 일부는 투과시키는 미러(6)와, 미러(6) 하부면에 형성되어 미러(6)를 지지하는 투명 지지체(4)로 구성된다.
여기서, 미러(6)는 그레이팅 하프 미러(grating half mirror) 또는 프레즈넬 렌즈(fresnel lens)와 같이 입력광에 대해 반사도가 높은 물질로 형성한다.
그리고, 광 분할 미러부의 투명 지지체(4)는 외팔보(3)의 일부분과 마찬가지로 포토다이오드(7)의 표면으로부터 일정 간격 떨어져 형성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 마이크로-미러 소자는 광의 미세 위치 조절을 위한 광 분할 미러와 광 신호 검출을 위한 포토다이오드 및 광 분할 미러를 구동시키는 미세 액튜에이터가 하나로 일체화되므로 광 픽업 장치에 적용시키면 광 픽업 장치의 구조가 매우 간단해지는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자를 이용한 광 픽업 장치를 개략적으로 보여주는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 광픽업 장치는 레이저 광원(13)과, 제 1, 제 2 집속 렌즈(14,15)와, 서브마운트(12)의 45도 경사면에 위치한 평행 구동 광 분할 마이크로-미러 소자(11)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 광픽업 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 레이저 광원(13)에서 방출된 기록/재생용 레이저 빔은 제 1 집속 렌즈(14)에 입사되고, 이 레이저 빔은 제 1 집속 렌즈(14)에 의해 포토다이오드가 집적된 평행 구동 광 분할 마이크로-미러 소자(11)에 집속된 후, 레이저 빔의 일부가 반사되어 제 2 집속 렌즈(15)로 입사된 다음, 데이터가 기록/재생될 광 디스크(16)의 데이터 마크 위치에 집속된다.
여기서, 평행 구동 광 분할 마이크로-미러 소자(11)는 레이저 빔의 진행 방향과 45도를 이루는 서브마운트(12)상에 장착되어 입사되는 레이저 빔의 경로를 미세하게 변환시킴으로써, 광 디스크(16)상에 집속되는 레이저 빔의 위치를 미세 조절한다.
즉, 레이저 빔의 위치를 데이터 트랙 피치보다 작게 제어함으로써, 고밀도 데이터 마크의 트랙 피치를 정확히 찾을 수 있다.
이어, 광 디스크(16)의 기록된 데이터 마크에 집속된 레이저 빔은 데이터 마크로부터 반사되어 그 광로를 역행하여 제 2 집속 렌즈(15)를 거치고, 마이크로-미러 소자(11)의 포토다이오드에 입사되어 데이터를 판별하게 된다.
마이크로-미러 소자(11) 내의 포토다이오드는 제 2 집속 렌즈(15)로부터 입사되는 레이저 빔의 광량을 전기적 신호로 변환하는데, 이 전기적 신호에는 광 디스크(16)에 기록되어진 정보가 포함되어 있다.
이와 같이 본 발명에서는 45°서브 마운트(sub-mount)(12)상에 조립된 평행 구동 광 분할 마이크로-미러 소자(11)를 이용하여 광 디스크의 데이터 피치 트래킹(data pitch tracking)의 정밀도를 높일 수 있고, 종래와 같이 광 분할기, 시준 렌즈 등이 필요하지 않으므로 광학계의 크기를 최소로 축소할 수 있는 장점이 있다.
이러한, 장점을 갖는 광 픽업 장치중에서 본 발명의 핵심인 평행 구동 광 분할 마이크로-미러 소자의 구동 원리를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 평행 구동 광 분할 마이크로-미러에 의한 기록/재생용 레이저 빔의 반사를 보여주는 단면도로서, 도 4에 도시된 바와 같이 평행 구동 광 분할 마이크로-미러의 위치를 정밀하게 조절함으로써, 반사된 레이저 빔의 광 경로를 정밀하게 조절할 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이 기판상에 마이크로머시닝(micromachining) 공정 등으로 릴리즈(release)되어 구현된 마이크로 미러가 그에 연결된 압전 액튜에이터의 변형에 따라 상/하로 미세하게 이동된다.
즉, 마이크로 미러는 외부의 제어부에서 인가되는 전압/전류에 비례하여 평행 변위 h가 발생한다.
이 평행 변위 h가 발생하면, 입력 레이저 빔의 광축은 d 만큼 변하게 되며 d 와 h 의 관계는 입력 레이저 빔과 서브 마운트(12)가 이루는 45°각도에 의해 다음과 같이 주어진다.
따라서, 도 4와 같이 광 디스크(16)의 반사도(reflectivity) 또는 흡수 계수(absorption coefficient)가 위치에 따라 다른 경우, 압전 액튜에이터로 마이크로 미러의 변위를 조절하여 특정 파장의 레이저 빔을 흡수하는 광 디스크 영역(18)에 조사되는 레이저 빔(31)을 반사도가 높은 광 디스크 영역(17)으로 광의 경로를 제어하고, 광학적 성질이 다른 각 데이터 영역(17,18)에서 반사되는 레이저 빔은 평행 구동 광 분할 마이크로 미러의 아래에 집적되어 있는 포토다이오드로 되돌아오게 되어, 광 디스크(16)의 각 데이터 영역(17,18)에 대한 정보를 판독할 수 있게 된다.
만일, 이러한 소자를 바 코드 판독기에 응용할 경우에도 이와 같은 과정을 거쳐 바 코드 정보를 복원/판별할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 마이크로-미러 소자의 구동 원리를 좀 더 상세히 보여주는 도면으로, 도 5a는 마이크로-미러 소자에 전원을 인가하지 않은 경우이고, 도 5b는 마이크로-미러 소자에 전원을 인가한 경우이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 서브마운트(12)에 부착된 마이크로-미러 소자의 압전 액튜에이터(5) 상부와 외팔보 표면에 형성된 전극 사이에 전원을 연결하고, 전압을 인가하지 않으면 압전 액튜에이터(5)는 변화가 없다.
그러므로, 입사되는 레이저 빔은 투명 지지체(6)에 지지된 미러(4)에 의해 레이저 빔의 일부(31)는 반사되어 광 디스크로 향하고, 레이저 빔의 나머지는 반사 방지막(8)을 거쳐 포토다이오드(7)로 입사된다.
그리고, 광 디스크로 향한 레이저 빔(31)은 그 경로에 위치한 광 디스크의 정보를 가지고 되 반사되고, 되 반사된 레이저 빔(32)의 일부는 미러(4)를 투과하여 포토다이오드(7)로 입사되고 나머지는 미러(4)에 의해 반사된다.
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이 전원에 구동 전압이 인가되면, 압전 액츄에이터(5)의 변형(strain)에 의해 미러(4)는 수직 방향으로 변위가 발생하게 된다.
그러므로, 입사되는 레이저 빔은 변위가 발생한 미러(4)에 의해 레이저 빔의 일부(33)가 다른 경로로 반사되어 광 디스크로 향하고, 레이저 빔의 나머지는 반사 방지막(8)을 거쳐 포토다이오드(7)로 입사된다.
그리고, 광 디스크로 향한 레이저 빔(34)은 그 경로에 위치한 광 디스크의 정보를 가지고 되 반사되고, 되 반사된 레이저 빔(34)의 일부는 미러(4)를 투과하여 포토다이오드(7)로 입사되고 나머지는 미러(4)에 의해 반사된다.
여기서, 포토다이오드(7)는 광 디스크로부터 정보를 가지고 되 반사된 광을 감지하는데, 이 광을 감지한 포토다이오드의 출력을 이용하여 도 6에 도시된 바와 같이 광 정보를 디지털화(digitize)한다.
먼저, 포토다이오드의 수광량 또는 광 세기(intensity)에 따라 변화하는 포토다이오드 출력 전류 IPD를 디지털 변환 기준 전류(또는 문턱 전류 : threshold current) Iref와 비교한다.
이때, 이 기준 전류에 비해 큰 포토다이오드의 출력 전류는 광 디스크의 정보 영역 중에서 반사도가 높은 영역으로부터 레이저 빔이 되 반사되는 경우로 판단하여 디지털 코드 "1"로 부여하고, 기준 전류에 비해 작은 포토다이오드의 출력 전류는 광 디스크의 정보 영역 중에서 흡수 영역으로부터 레이저 빔이 되 반사되는 경우로 판단하여 디지털 코드 "0"으로 부여한다.
여기서, 포토다이오드의 출력 전류는 광원에서 출력된 레이저 빔의 일부와 광 디스크로부터 되 반사된 레이저 빔의 일부를 합한 광량의 전류가 된다.
또한, 변별 가능한 데이터 비트의 기하학적 크기는 평행 구동 광 분할 마이크로 미러의 구동 해상도와, 미러로부터 반사된 광이 광 디스크에 집속될 때 그 광의 초점 크기에 의해 결정된다.
여기서, 미세 액튜에이터의 구동 해상도는 수 십 나노미터를 용이하게 구현할 수 있으므로, 결국 변별 가능한 최소 데이터 비트 크기는 입력 광원의 파장과 집속 광학 렌즈의 수차(Numerical Aperture : NA)에 의해 하한(lower limit)이 결정된다.
이와 같이 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치는 마이크로머시닝 기법과 반도체 일관 공정인 사진 묘화 공정 등으로 광학계 요소를 집적화할 수 있어 광학계의 조립/정렬 과정을 줄이고, 정렬 정밀도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 초정밀 광선 위치 조절 특성과 광의 집속 기능을 결합하므로 고밀도 광 정보 저장 장치에 응용될 수 있고, 미러 구동과 구동에 의한 광학 특성 변화를 검출하여 검출된 광 신호를 미러 구동을 위한 되먹임(feedback) 신호로 활용하는 폐쇄형 제어(closed loop control)에 이용할 수 있다.
또한, 미러 평판의 구동을 평판 면에 대해 평행하게 구동시키기 때문에 DMD나 광 스캐너(beam scanner)에서 이용하고 있는 미러의 틸팅(tilting) 방식에 비해 빔 위치 조절의 공간 분해능을 높일 수 있고, 이러한 분해능의 향상으로 인해 고밀도 광 정보 저장 매체의 픽업에 활용할 수 있다.
이외에도 본 발명은 광 정보 저장 시스템(optical information storage system), 초정밀 레이저 빔 스캐너(laser beam scanner), 옵티컬 스티어링 디바이스(optical steering device) 등 그 응용 분야가 매우 넓다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 광 부품인 미러, 광 신호 검출 포토다이오드, 광선 위치 조절기를 일체화/집적화 함으로써, 광학계의 크기를 초소형화할 수 있고, 실리콘 반도체 일관 제조 공정과 마이크로머시닝 기법을 이용하여 제작함으로써, 제품 단가를 절감하며, 제작된 소자간의 균일도를 향상시키고, 광학 부품 수를 절약할 수 있고, 광학계 부품 조립 공정을 대폭 감소시킬 수 있다.
또한, 평행 구동 미세 액튜에이터를 이용하여 광선의 위치 조절을 나노미터 수준으로 제어할 수 있고, 동시에 위치 제어한 광선으로 판별할 수 있는 광 매체의 정보를 집적된 포토다이오드를 이용하여 판독할 수 있게 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
Claims (11)
- 기판상에 소정의 형태로 형성되는 미러 구동부;상기 미러 구동부에 의해 상하로 평형하게 이동되어 입사되는 광의 위치를 미세 조절하여 반사시키고 상기 광의 일부를 투과시키는 광 분할 미러부; 그리고,상기 광 분할 미러부의 하부에 위치하여 상기 광 분할 미러부로부터 투과된 광을 감지하는 광 감지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미러 구동부는인가되는 제어신호에 따라 변위가 발생하는 압전 액튜에이터;상기 광 분할 미러부와 압전 액튜에이터에 연결되어 상기 압전 액튜에이터의 변위를 상기 광 분할 미러부로 전달하여 상기 광 분할 미러부를 이동시켜주는 연결부;상기 압전 액튜에이터의 변위를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 압전 액튜에이터는마이크로 미러 소자의 가장자리에 소정 두께로 형성되는 스페이서;상기 스페이서상에 형성되는 제 1 부분과 상기 제 1 부분 및 연결부에 연결되어 상기 기판 표면에 대해 일정 간격 떨어져 형성되는 제 2 부분으로 이루어진 외팔보;상기 외팔보의 제 2 부분상 혹은 내부에 형성되는 압전체를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 3 항에 있어서, 상기 외팔보의 제 2 부분은 상기 광 분할 미러부와 제 1 부분에 일정 간격을 두고 형성되며, 상기 광 분할 미러부의 각 면에 대해 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 분할 미러부는입사되는 광의 일부는 반사시키고 광의 다른 일부는 투과시키는 미러;상기 미러 하부면에 형성되어 미러를 지지하는 투명 지지체를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 5 항에 있어서, 상기 미러는 그레이팅 하프 미러(grating half mirror), 프레즈넬 렌즈(fresnel lens) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 감지부는 pn 접합 포토다이오드, 핀(pin) 접합 포토다이오드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 감지부의 표면에는 반사 방지막이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 분할 미러부는 상기 광 감지부에 대해 일정 간격 떨어져 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자.
- 광을 발생하는 광원 모듈;상기 광원 모듈로부터 발생된 광을 광 기록 매체의 표면에 집속하는 제 1, 제 2 집속부; 그리고,상기 제 1 집속부 및 제 2 집속부 사이에 위치하고, 상기 제 1 집속부를 통해 입사되는 광의 위치를 미세 조절하여 상기 제 2 집속부를 통해 상기 광 기록 매체로 반사시키며, 상기 광 기록 매체에 의해 되 반사된 광을 검지하여 전기적 신호로 변환하는 마이크로-미러 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자를 이용한 광 픽업 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 마이크로-미러 소자는 서브마운트의 45도 경사면에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로-미러 소자를 이용한 광 픽업 장치.
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