KR20010054955A - 광픽업 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파면수차를 보정하도록 한 광픽업 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광픽업 장치는 광빔을 발생하는 디포커스가 발생하도록 광원과 콜리메이터광학계 사이의 간격이 결정된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 광원과 콜리메이터광학계 사이에 디포커스를 발생시켜 대물렌즈로부터 광디스크 쪽으로 집광되는 광빔의 파면수차를 보정할 수 있게 된다.

Description

광픽업 장치{Optical Pickup Apparatus}
본 발명은 광빔을 광디스크 상에 집광하는 대물렌즈를 포함하는 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 파면수차를 보정하도록 한 광픽업 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광디스크는 상용화된 CD(Compact Disc)에 이어 기록용량이 향상된 DVD(Digital Video Disc)가 개발되어 보급되고 있으며, 오디오 및 비디오 데이터와 컴퓨터 데이터 등의 기록/재생용으로 그 용도가 더욱 증대되고 있다. 이러한 광디스크는 광원, 콜리메이터 광학계, 집광 광학계, 수광 광학계 및 광경로 제어 광학계로 구성되어 레이저빔을 광디스크 상에 집광하고 광디스크로부터 반사된 반사광빔을 전기적인 신호로 변환하는 광픽업 장치에 의해 억세스된다.
광픽업 장치는 도 1과 같이 레이저빔을 발생하는 광원(2)과, 레이저빔을 광디스크(10) 상에 집광하기 위한 대물렌즈(8)와, 레이저빔을 대물렌즈(8) 쪽으로 시준하기 위한 콜리메이터렌즈(4)와, 광디스크(10)로부터 반사된 반사광빔을 수광하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 광검출기(12) 및 이들 사이에 위치하여 광경로를 제어하기 위한 빔스프리터(6)를 구비한다. 광원(2)은 소정 파장의 레이저빔을 발생한다. 콜리메이터렌즈(4)는 광원(2)으로부터 발산빔 형태로 입사되는 레이저빔을 평행빔으로 변환하는 역할을 한다. 콜리메이터렌즈(4)를 투과한 레이저빔은빔스프리터(6)를 경유하여 대물렌즈(8)에 입사된다. 대물렌즈(8)는 빔스프리터(6)로부터의 레이저빔을 광디스크(10) 상에 집광하게 된다. 이렇게 광디스크(1) 상에 집광된 광스폿은 반사되어 광로를 역행하게 된다. 이 반사광빔은 대물렌즈(8)를 투과하고 빔스프리터(6)의 반사면에서 반사되어 센서렌즈(11) 및 광검출기(12) 쪽으로 진행하게 된다. 센서렌즈(11)는 빔스프리터(6)로부터 입사되는 반사광빔을 광검출기(12)에 집광한다. 광검출기(12)는 2분할 또는 4분할된 포토 다이오드로 구성되어 자신에게 입사된 반사광빔을 전기적인 신호로 변환하게 된다.
이러한 광픽업 장치의 설계조건에서, 대물렌즈(8)로부터 광디스크(10) 상에 집광되는 광빔의 설계치 파면수차(Wopt)는 도 2와 같은 특성을 가져야 한다. 즉, 상고가 없을 때 구면수차, 코마수차, 비점수차 등을 포함한 파면수차는 제로 "0"가 되어야 한다. 여기서, 상고란 대물렌즈(8)의 광축으로 레이저빔을 조사하였을 때의 초점과 광축으로부터 임의의 각도로 레이저빔을 조사하였을 때의 초점 사이의 거리를 의미한다. 이와 같은 파면수차 설계기준에 맞추어 콜리메이터렌즈(4)나 대물렌즈(8)의 초점거리가 결정되고 광원(2)과 콜리메이터렌즈(4) 사이의 간격(L0)도 결정된다. 그러나 콜리메이터렌즈(4)의 제작시, 콜리메이터렌즈(4)의 굴절률이 불균일하게 되거나 실제 제작된 콜리메이터렌즈(4)의 구면 또는 비구면의 곡률반경 등이 설계치와 오차를 가지는 값으로 제작되면 대물렌즈(8)로부터 광디스크(10) 상에 집광되는 광빔의 실제 파면수차(Wreal1,Wreal2)는 설계치(Wopt)와 달라지게 된다. 이에 따라, 실제로 구현된 광픽업 장치에서는 상고가 없는 경우에도 파면수차 특히, 구면수차는 큰 값을 가지게 된다. 이 경우, 기록/재생신호의 지터(Jitter)가 커지고 광학적 신뢰성이 크게 저하될 수밖에 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 파면수차를 보정하도록 한 광픽업 장치를 제공함에 있다.
도 1은 통상의 광픽업 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 광픽업 장치에 있어서 설계상 파면수차와 실제 파면수차를 나타내는 특성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광픽업 장치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업 장치를 나타내는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 수차보정렌즈가 오목렌즈로 구성된 것을 나타내는 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 수차보정렌즈가 볼록렌즈로 구성된 것을 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
2,12,32 : 광원 4,14,36 : 콜리메이터렌즈
6,16,36 : 빔스프리터 8,18,38 : 대물렌즈
10,20,40 : 광디스크 11,21,41 : 센서렌즈
12,22,42 : 광검출기 34 : 콜리메이터광학계
44 : 수차보정렌즈
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 디포커스가 발생하도록 광원과 콜리메이터광학계 사이의 간격이 결정된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광픽업 장치는 광원과 콜리메이터광학계 사이에 설치되어 콜리메이터광학계의 초점거리를 조정하기 위한 수차보정광학계를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 대물렌즈(18)로부터 집광되는 광빔의 파면수차가 최소화되도록 광원(12)과 콜리메이터렌즈(14) 사이의 거리가 결정되는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 장치가 도시되어 있다. 광원(12)과 콜리메이터렌즈(14) 사이의 간격(Lcomp)은 대물렌즈(18)로부터 광디스크(20) 상에 집광되는 광빔의 파면수차에 따라 결정된다. 콜리메이터렌즈(14)는 광원(12)으로부터의 레이저빔을 평행빔으로변환하하게 된다. 콜리메이터렌즈(14)를 투과한 레이저빔은 빔스프리터(16)를 경유하여 대물렌즈(18)에 입사된다. 대물렌즈(18)는 빔스프리터(16)로부터의 레이저빔을 광디스크(20) 상에 집광하게 된다. 광디스크(1) 상에 집광된 광스폿은 광로를 역행하여 빔스프리터(16)에 입사된후, 센서렌즈(21) 및 광검출기(22) 쪽으로 반사된다. 센서렌즈(21)는 빔스프리터(16)로부터 입사되는 반사광빔을 광검출기(22)에 집광한다. 광검출기(22)에 입사된 반사광빔은 전기적인 신호로 변환된다.
실제 제작된 광픽업 장치는 콜리메이터렌즈(14)의 제작상 오차 등에 기인하여 대물렌즈(18)로부터 광디스크(20) 쪽으로 집광되는 광빔의 파면수차 특성이 설계 의도대로 되지 않게 된다. 도 2와 같은 실제 파면수차(Wreal1,Wreal2)를 보정하기 위하여, 본 발명에서는 광원(12)과 콜리메이터렌즈(14)의 간격을 늘리거나 좁히게 된다.
도 2에서 실제 파면수차(Wreal2)가 설계치 파면수차(Wopt)보다 상고축에 대하여 우측으로 쉬프트되면, 상고가 없는 경우에도 파면수차 특히 구면수차가 큰 값으로 나타나게 된다. 이러한 실제 파면수차(Wreal2)를 보정하기 위하여 콜리메이터렌즈(14)를 광원(12)으로부터 보다 먼 위치에 얼라인된다. 즉, 광원(12)과 콜리메이터렌즈(14)의 보정 간격(Lcomp)은 설계시 디포커스가 없는 광원(12)과 콜리메이터렌즈(14) 사이의 간격(L0)보다 크게 설정되어 디포커스가 발생하게 된다. 이 때, 콜리메이터렌즈(14) 자체의 초점거리는 유지된다.
실제 파면수차(Wreal1)가 설계치 파면수차(Wopt)보다 상고축에 대하여 좌측으로 쉬프트되면, 상고가 없는 경우에도 파면수차가 큰 값으로 나타나게 된다. 이러한 실제 파면수차(Wreal1)를 보정하기 위하여 콜리메이터렌즈(14)를 광원(12)으로부터 보다 가까운 위치에 얼라인된다. 즉, 대물렌즈(18)로부터 광디스크(20) 쪽으로 집광된 광빔의 파면수차를 보정하기 위하여 광원(12)과 콜리메이터렌즈(14) 사이의 간격(Lcomp)은 보다 좁게 설정되어 디포커스가 발생하게 된다. 이 때, 콜리메이터렌즈(14) 자체의 초점거리는 유지된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업 장치를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 광원(32)과 대물렌즈(38) 사이에 나란히 접속되는 수차보정렌즈(44)와 콜리메이터렌즈(46)를 포함하는 콜리메이터광학계(34)를 구비한다. 콜리메이터광학계(34)에서 수차보정렌즈(44)는 대물렌즈(38)로부터 광디스크(40) 쪽으로 집광되는 광빔의 파면수차가 최소가 되도록 콜리메이터렌즈(46)의 초점거리를 조정하는 역할을 하게 된다.
도 2에서 실제 파면수차(Wreal2)가 설계치 파면수차(Wopt)보다 상고축에 대하여 우측으로 쉬프트되는 경우, 수차보정렌즈(44)는 도 5와 같이 오목렌즈로 구성된다. 이렇게 광원(32)과 콜리메이터렌즈(46) 사이에 오목렌즈(44)가 설치되면 콜리메이터렌즈(46)의 초점거리가 길어지게 되고 광원(32)과 콜리메이터렌즈(46) 사이에 디포커스가 발생된다. 이 때, 보정되는 파면수차는 설계시의 파면수차(Wopt) 특성에 근사 또는 일치하게 된다.
실제 파면수차(Wreal1)가 설계치 파면수차(Wopt)보다 상고축에 대하여 좌측으로 쉬프트되면, 수차보정렌즈(44)는 도 6과 같이 볼록렌즈로 구성된다. 이렇게 광원(32)과 콜리메이터렌즈(46) 사이에 볼록렌즈(44)가 설치되면콜리메이터렌즈(46)의 초점거리가 짧아지게 되고 광원(32)과 콜리메이터렌즈(46) 사이에 디포커스가 발생된다. 이 때, 보정되는 파면수차는 설계시의 파면수차(Wopt) 특성에 근사 또는 일치하게 된다.
수차보정렌즈(44)는 도 5 및 도 6과 같이 오목렌즈나 볼록렌즈로 구성될 수 있지만 콜리메이터렌즈(46)의 초점거리를 조정할 수 있는 평판플레이트로 구성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 광원과 콜리메이터광학계 사이에 디포커스를 발생시켜 대물렌즈로부터 광디스크 쪽으로 집광되는 광빔의 파면수차를 보정할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 광빔을 발생하는 광원, 상기 광빔을 광디스크 상에 집광하기 위한 대물렌즈 및 상기 광빔을 시준하기 위한 콜리메이터광학계로 구성되고 상기 콜리메이터광학계의 고유 수차가 알려진 광픽업 장치에 있어서,
    디포커스가 발생하도록 상기 광원과 콜리메이터광학계 사이의 간격이 결정된 광픽업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 콜리메이터광학계 사이의 간격은 상기 대물렌즈에 의해 집광되는 광빔의 파면수차가 최소화되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  3. 광빔을 발생하는 광원, 상기 광빔을 광디스크 상에 집광하기 위한 대물렌즈 및 상기 광빔을 시준하기 위한 콜리메이터광학계로 구성되고 상기 콜리메이터광학계의 고유 수차가 알려진 광픽업 장치에 있어서,
    상기 광원과 콜리메이터광학계 사이에 설치되어 콜리메이터광학계의 초점거리를 조정하기 위한 수차보정광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수차보정광학계는 오목렌즈, 볼록렌즈 및 평판렌즈 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
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