KR20020083739A - 복합 반사프리즘 및 이를 채용한 광픽업장치 - Google Patents

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KR20020083739A
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Abstract

광원쪽에서 입사된 광빔을 그 높이 방향 크기를 축소하여 도파시킨 후에 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면에서 높이 방향으로 반사시키도록 구성되어 광빔의 축소없이 광학계의 높이를 낮출 수 있도록 된 복합 반사프리즘 및 이를 채용하여, 광원쪽에서 복합 반사프리즘으로 입사되는 큰 직경의 입사 광빔이 액츄에이터 하단을 그 직경보다 낮게 통과하고, 제2프리즘의 제4면에서 반사되면서 원래의 광빔 직경으로 복원될 수 있어, 원하는 개구수를 달성하면서도 소형/박형화가 가능한 광픽업장치가 개시되어 있다.

Description

복합 반사프리즘 및 이를 채용한 광픽업장치{Reflection type complex prism and optical pickup apparatus employing it}
본 발명은 광학계의 높이를 낮출 수 있도록 된 복합 반사프리즘 및 이를 채용한 박형의 광픽업장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 광픽업장치는, 광원(미도시)쪽에서부터 수평으로 진행하는 광빔을 45°로 경사진 반사면(5a)을 갖는 반사미러(5)에 의해 높이(h) 방향으로 바꾸고, 대물렌즈(3)로 집속하여 광디스크(1)에 포커싱하도록 된 광학적 구성을 가진다.
기록밀도는 대물렌즈(3)에 의해 광디스크(10의 기록면에 형성되는 광스폿의 크기에 의해 결정된다. 광스폿의 크기는 사용되는 광의 파장이 짧을수록, 대물렌즈의 개구수(NA:Numerical Aperture)가 클수록 작아진다. 대물렌즈에 입사되는 광빔의 유효직경 및 유효 초점거리를 각각 EPD, EFL이라 하고, 광디스크의 기록면에 포커싱되는 광빔의 입사각도를 θ라 할 때, 개구수 NA = sinθ, 상기 각도 θ = Arctan{EPD/(2 EFL)}로 표현할 수 있다. 따라서, 주어진 조건에서 광스폿의 크기를 최소화하기 위해 유효 개구수를 극대화하려면, 대물렌즈의 유효직경에 준하는 직경을 갖는 입사광빔이 필요하다.
도 1에 도시된 바와 같은 광학적 구조를 갖는 종래의 광픽업장치의 크기 특히, 높이 방향 두께는 대물렌즈(3)로 입사되는 광빔의 직경, 대물렌즈(3) 두께, 대물렌즈(3)를 구동하기 위한 액츄에이터(미도시)의 높이 방향 두께, 반사미러(5)의 크기 및 그 반사미러(5)가 높이 방향에 수직인 수평 평면에 대해 이루는 각도 등으로 결정된다.
그런데, 상기와 같은 광학적 구조를 갖는 종래의 광픽업장치는, 원하는 개구수를 달성할 수 있도록 대물렌즈(3)에 입사되는 광빔의 크기를 크게 하려면, 그에 대응하여 높이 방향을 따른 크기가 큰 반사미러(5)를 구비하여야 하므로, 소형/박형화가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 광학계의 높이를 낮출 수 있도록 된 도파로형 복합 반사프리즘 및 이를 채용한 박형의 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 광픽업장치의 주요부분을 개략적으로 보인 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 반사프리즘을 보인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 복합 반사프리즘의 각도 조건의 일 예를 보인 도면,
도 4는 본 발명에 따른 복합 반사프리즘을 채용한 광픽업장치의 일 실시예를 보인 사시도이고,
도 5는 도 4에 도시된 광픽업장치의 주요부분을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 복합 반사프리즘을 채용한 광픽업장치의 일 실시예를 보인 사시도,
도 7은 도 6의 광픽업장치에 채용되는 광모듈의 일 예를 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...복합 반사프리즘 20...제1프리즘
21...제1투과면 25, 41,45,49...제1 내지 제4면
30...제3프리즘 40...제2프리즘
50...기록매체 51...광원
61...대물렌즈 65...액츄에이터
79...광검출기 80...광모듈
85...홀로그램소자
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 반사프리즘은, 복수의 프리즘으로 이루어지고, 입사된 광빔을 상기 복수 프리즘의 면들 사이의 각도차를 이용하여, 상기 입사 광빔의 제1방향 크기를 축소하여 진행시킨 후에, 상기 제1방향에 수직인 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면에서 반사시켜 상기 제1방향으로 출사시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수의 프리즘은, 제1투과면과, 상기 제1투과면을 통해 입사된 광빔을 상기 수평 평면에 대해 기울어지게 반사시키는 제1면을 가지는 제1프리즘과; 제1방향으로 상기 제1투과면에 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 배치되어, 상기 제1면에서 반사되어 내부로 입사된 광빔을 순차로 반사시키는 제2 및 제3면과, 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루며 상기 제3면에서 반사되어 입사되는 광빔을 상기 제1방향으로 반사시키는 제4면을 구비하는 제2프리즘;을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2프리즘의 제4면은 상기 수평 평면에 대해 대략 20°내지 40°의 각을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2프리즘의 제2 및 제3면은 서로 평행한 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 및 제2프리즘 사이에는, 상기 제1프리즘의 제1면에서 반사된 광빔이 직진하여 상기 제2프리즘으로 입사되도록 하는 제3프리즘;이 더 구비된 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2프리즘은, 상기 제1 내지 제3면에서 내부전반사가 일어나도록 형성 및 배치된 것이 바람직하며, 상기 제2프리즘의 제4면은 전반사면인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 반사프리즘은, 제1방향에 수직인 수평 평면에 대해 기울어지게 배치된 이등변 삼각형 구조의 제1삼각프리즘과; 마름모형이고, 상기 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면을 가지는 롬보이드 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1삼각프리즘과 롬보이드 프리즘 사이에 배치되어, 상기 제1삼각프리즘으로부터의 광빔이 직진하여 상기 롬보이드 프리즘으로 입사되도록 하는 제2삼각프리즘;을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제2삼각프리즘은, 직각 삼각형 구조인 것이 바람직하다.
상기 제1삼각프리즘 및 롬보이드 프리즘은, 광빔을 내부 반사시키는 일부 면들이 내부 전반사를 일으키도록 형성 및 배치된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 롬보이드 프리즘은, 제1삼각프리즘쪽에서 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 제1방향으로 배치된 한쌍의 면을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업장치는, 광원과; 상기 광원에서 출사되어 입사되는 광빔을 집속시켜 기록매체의 기록면상에 광스폿을 형성하는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈를 포커스 및/또는 트랙 방향으로 구동하기 위한 액츄에이터와; 복수의 프리즘으로 이루어지고, 상기 광원쪽에서 입사된 광빔을 상기 복수 프리즘의 면들 사이의 각도차를 이용하여 상기 액츄에이터의 하단부에서 그 광빔의 높이 방향 크기를 축소하여 진행시킨 후에, 높이 방향과 수직인 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면에서 반사시켜 높이 방향으로 위치된 상기 대물렌즈로 향하도록 하는 복합 반사프리즘과; 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 및 복합 반사프리즘을 순차로 경유한 광빔을 수광하여 광전변환하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복합 반사프리즘은, 제1투과면과, 상기 제1투과면을 통해 입사된 광빔을 상기 수평 평면에 대해 기울어지게 반사시키는 제1면을 가지는 제1프리즘과; 높이 방향으로 상기 제1투과면에 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 배치되어, 상기 제1면에서 반사되어 내부로 입사된 광빔을 순차로 반사시키는 제2 및 제3면과, 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루며 상기 제3면에서 반사되어 입사되는 광빔을 상기 높이 방향으로 반사시키는 제4면을 구비하는 제2프리즘;을 포함할 수 있다.
상기 복합 반사프리즘은, 높이 방향에 수직인 수평 평면에 대해 기울어지게 배치된 이등변 삼각형 구조의 제1삼각프리즘과; 마름모형이고, 상기 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면을 가지는 롬보이드 프리즘;을 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 반사프리즘(10)을 보인 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)은, 제1 및 제2프리즘(20)(40)을 포함하여 구성되며, 광학계의 높이 방향(hi)에 수직인 수평 평면(ho)과 대략 나란하게 광원(미도시)쪽에서 입사된 광빔을 상기 제1 및 제2프리즘(20)(40)의 면들 사이의 각도차를 이용하여 광빔의 높이 방향(hi) 크기를 축소하여 진행시킨 후에, 높이 방향(hi)에 수직인 수평 평면(ho)에 대해 45°미만의 각을 이루는 제2프리즘(40)의 면에서 반사시켜 높이 방향(hi)으로 출사시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)이 광픽업장치에 채용되는 예를 고려하여, 광학계의 높이 방향(hi)은 대물렌즈(도 4의 61)의 광축을 따른 방향을 나타내는 것으로 가정한다. 물론, 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)이 채용되는 광학계에 따라 높이 방향(hi)의 의미는 달라질 수 있다. 기호 ho는 수평 평면(ho) 또는 그 수평 평면(ho)에 나란한 소정의 방향을 나타낸다.
상기 제1프리즘(20)은, 제1투과면(21)과 그 제1투과면(21)을 통해 입사된 광빔을 수평 평면(ho)에 대해 아래쪽으로 기울어지게 반사시키는 제1면(25)을 구비하며, 이등변삼각형 구조의 삼각 프리즘인 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1프리즘(20)은 상기 제1투과면(21), 제1면(25) 및 상기 제2프리즘(40)에 마주하는 면으로 이루어진 3개의 측면을 이용하여 광빔을 진행시키며, 상기 3개의 측면이 이등변삼각형 구조를 이루는 삼각 프리즘인 것이 바람직하다.
상기 제1투과면(21)에는 광원(51)으로부터의 광빔이 수직 입사되며, 상기 제1면(25)은 상기 제1투과면(21)을 통하여 수직 입사된 광빔을 전반사시키도록 형성된 것이 바람직하다.
제1면(25)에서 내부 전반사가 일어날 수 있는 임계 입사각도 θ는, 상기 제1프리즘(20) 매질의 굴절율을 n1=1.5, 제1프리즘(20) 외부의 굴절율 즉, 공기의 굴절율을 n2=1이라 할 때, 수학식 1을 이용하면, 41.8°가 된다.
따라서, 상기 제1프리즘(20)을 예를 들어, 직각 이등변삼각형 구조로 형성하면, 제1투과면(21)에 수직 입사하여 제1면(25)에 입사되는 광빔의 입사각도는 45°가 되므로, 상기 제1투과면(21)을 통해 입사된 광빔은 제1면(25)에서 내부 전반사될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 이등변삼각형 구조의 삼각프리즘으로 형성되는 경우에, 제1프리즘(20)은, 상기 제1면(25)에서 내부 전반사된 광빔을 상기제2프리즘(40)에 내부 전반사조건을 만족하는 각도로 입사시킬 수 있도록, 수평 평면(ho)에 대해 소정 각도 기울어지게 배치된 것이 바람직하다.
상기 제2프리즘(40)은, 상기 제1프리즘(20)의 제1면(25)에서 아래쪽으로 기울어지게 반사되어 상기 제2프리즘(40) 내부로 입사된 광빔을 위쪽으로 기울어지게 내부 전반사시키는 제2면(41)과, 상기 제2면(41)의 높이 방향(hi) 위쪽에 배치되어 제2면(41)쪽에서 입사된 광빔을 내부 전반사시키는 동시에 광빔의 높이 방향(hi) 크기를 축소시킬 수 있는 거리에 위치된 제3면(45)과, 상기 제3면(45)에서 반사되어 입사되는 광빔을 높이 방향(hi)으로 반사시키는 제4면(49)을 구비한다.
높이 방향(hi)으로 서로 마주하여 배치된 상기 제2 및 제3면(41)(45) 사이의 거리는, 제1프리즘(20)의 제1투과면(21)으로 입사되는 광빔의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 이와 같이, 제2 및 제3면(41)(45) 사이의 거리를 작게 함으로써, 광빔의 높이 방향(hi) 크기를 축소하여 수평 평면(ho)에 나란하게 도파시키는 것이 가능하다. 한편, 상기 제2 및 제3면(41)(45)은 서로 평행한 것이 바람직하다. 상기 제4면(49)은, 수평 평면(ho)에 대해 45°미만 보다 바람직하게는, 30±10°(즉, 대략 20°내지 40°범위내)의 각을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2프리즘(40)의 구조상, 상기 제3면(45)쪽에서 제4면(49)으로 입사되는 광빔의 입사각도는 내부 전반사 조건을 만족하지 않으므로, 상기 제4면(49)은 반사면 보다 바람직하게는, 전반사면으로 코팅 형성된 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2프리즘(40)은, 상기 제2 내지 제4면(41)(45)(49) 및 상기 제4면(49)에 마주하는 면이 마름모 구조를 이루는 롬보이드 프리즘인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 및 제2프리즘(20)(40)은, 상기 제1프리즘(20)으로부터 제2프리즘(40)의 제2면(41)에 입사된 광빔이 내부 전반사되고, 제3면(45)에서도 마찬가지로 내부 전반사되도록, 배치 및 형성된 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 및 제2프리즘(20)(40) 사이에는 상기 제1프리즘(20)의 제1면(25)에서 아래쪽으로 비스듬히 반사된 광빔이 직진하여 상기 제2프리즘(40) 내부로 입사되도록 하는 제3프리즘(30)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제3프리즘(30)으로는 직각삼각형 구조의 삼각 프리즘을 구비할 수 있다.
도 3에 보여진 바와 같이, 상기 제1프리즘(20)은 수평 평면(ho)에 대해 30°의 각을 이루는 직각 이등변 삼각형이고, 상기 제1 및 제2프리즘(20)(40)은 서로 30°의 각을 이루도록 배치되고, 제3프리즘(30)이 이에 알맞은 직각 삼각형 구조의 삼각 프리즘이며, 제2프리즘(40)의 제4면(49)이 수평 평면(ho)에 대해 30°의 각을 이루도록 형성된 예를 들어보자. 이 경우, 제1프리즘(20)의 제1투과면(21)으로 수직 입사되는 광빔에 대해 제1면(25)은 45°각도로 기울어져 있으므로, 제1투과면(21)쪽에서 제1면(25)에 입사된 광빔은 내부 전반사되고, 직진하여 제2프리즘(40)의 내부로 입사된다. 제2프리즘(40) 내로 들어온 광빔은 제2면(41)에 30°로 기울어지게(즉, 입사각도 60°) 입사된다. 따라서, 입사 광빔은 제2면(41)에서 내부 전반사되어 제3면(45)을 향한다. 광빔은 다시 제3면(45)에 60°의 입사각도로 입사되고 내부 전반사되어 제4면(49)을 향하고, 제4면(49)에 30°의 입사각도로 입사된다. 제4면(49)은 입사 광빔을 높이 방향(hi)으로 반사시킨다.
본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)이 도 3에 보여진 바와 같은 각도 조건을 가지면, 복합 반사프리즘(10)내에서 광빔의 직경 변화는 다음과 같다. 예를 들어, 제1투과면(21)으로 입사되는 원래 광빔의 직경이 3.2mm이면, 제2프리즘(40)의 제2면(41)상에서의 광빔의 직경은 두배(6.2mm)로 되어 내부 전반사되고, 제2면(41)에 대해 평행한 제3면(45)에서도 동일 조건으로 내부 전반사되어 제4면(49)에 입사된다. 제4면(49)은 수평 평면(ho)에 대해 30°각도로 기울어져 있으므로, 광빔은 제4면(49)에 30°의 입사각도로 입사되고, 이에 따라 상기 광빔은 제4면(49)에서 반사되면서 원래의 직경 3.2mm로 복원되어 높이 방향(hi)으로 출사된다.
즉, 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)을 입사 광빔에 대한 출사 광빔의 축소를 일으키지 않도록 형성하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)에서는, 광빔이 제2프리즘(40)의 제2면(41)에 전반사 조건을 만족하는 60°의 입사각으로 입사되므로, 제2 및 제3면(41)(45) 사이의 거리를 제1프리즘(20)의 제1투과면(21)으로 입사되는 원래의 광빔의 직경보다 작게 형성하고, 제1프리즘(20)쪽에서 제2프리즘(40)에 입사된 광빔이 제2 및 제3면(41)(45)에서 순차로 전반사된후 제4면(49)에 입사될 수 있도록 제2 및 제3면(41)(45)의 폭을 형성하면, 광빔을 그 높이 방향(hi) 크기를 축소한 채로 수평 평면(ho)과 나란히 도파시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 도파로형 복합 반사프리즘(10)을 채용하면, 광학계의 높이를 낮출 수 있다.
이상에서는 도 2 및 도 3을 참조로 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)의구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)을 광학계에 적용하여 박형의 광학계를 구성하는 구체적인 실시예로서 본 발명에 따른 복합 반사프리즘(10)을 채용한 광픽업장치를 설명한다. 이하에서 설명하는 도 4 내지 도 6에는 본 발명의 실시예들에 따른 광픽업장치가, first surface recording 방식에 의해 정보신호를 기록/재생하는 기록매체(50)에 적용된 경우가 도시되어 있는데, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 따른 광픽업장치가 first surface recording 방식에 한정되는 것은 아니다. 여기서, first surface recording 방식이란 일반적인 의미의 보호층을 가지지 않는 기록매체(50)에 적용되는 것으로, 광입사면이 바로 기록면(50a)이거나, 기판(50c) 상에 형성된 기록면(50a)을 먼지나 스크래치 등으로부터 보호하기 위해 기록면(50a)수 μm 예컨대, 5μm 정도의 보호막(50b)을 형성하여, 대물렌즈(61)의 작동거리를 일반적인 의미의 보호층(예를 들어, DVD 경우 기판을 나타내는 것으로, 0.6mm 두께)의 두께만큼 짧게 할 수 있어, 박형의 광픽업장치를 구성할 수 있는 방식을 말한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치는, 광원(51)과, 상기 광원(51)에서 출사되어 입사되는 광빔을 집속시켜 기록매체(50)의 기록면(50a) 상에 광스폿을 형성하는 대물렌즈(61)와, 상기 대물렌즈(61)를 포커스 및/또는 트랙 방향으로 구동하기 위한 액츄에이터(65)와, 복합 반사프리즘(10)과, 기록매체(50)에서 반사되고, 정보신호 및/또는 에러신호를 검출하기 위하여 대물렌즈(61) 및 복합 반사프리즘(10)을 순차로 경유한 광빔을 수광하여 광전변환하는 광검출기(79)를 포함하여 구성된다.
상기 광원(51)으로는 650 nm 또는 그 이하 파장의 광을 출사하는 반도체 레이저를 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 광원(51)으로는 모서리 발광 레이저(Edge emitting laser) 또는 표면 발광 레이저(Surface emitting laser)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 대물렌즈(61)는, 광픽업장치를 박형화할 수 있도록, 0.6 이상의 개구수를 가지며, 가능한 한 짧은 작동 거리를 갖도록 된 것이 바람직하다. 이 대물렌즈(61)는 액츄에이터(65)에 의해 포커싱 및 트랙킹 방향으로 제어된다. 상기 액츄에이터(65)의 기본 구조는 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로, 여기서는 그 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
상기 복합 반사프리즘(10)의 제1, 제2 및/또는 제3프리즘(20)(40)(30)은, 광원(51)쪽에서 복합 반사프리즘(10)를 경유하여 출사되는 광빔을 광원(51)쪽에서 복합 반사프리즘(10)에 입사될 때의 크기로 유지시키거나 그보다 커지도록 하는 동시에 광픽업장치의 두께를 최소화할 수 있도록 최적화된 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 복합 반사프리즘(10)은 도 2 및 도 3을 참조로 앞서 설명한 바와 같은 구성을 가지며, 상기 광원(51)쪽에서 입사된 광빔을 제1 및 제2프리즘(20)(40)의 면들 사이의 각도차를 이용하여 액츄에이터(65) 하단부에서 광빔의 높이 방향(hi) 크기를 축소하여 진행시킨 후에 반사시켜 높이 방향(hi)으로 위치된 대물렌즈(61)를 향하여 진행시키도록 배치된 것이 바람직하다.
즉, 상기 복합 반사프리즘(10)이 입사된 광빔을 제2프리즘(40)의 제2 및 제3면(41)(45) 사이에서 높이 방향(hi) 크기를 축소하여 도파시키는 구조를 가지므로, 높이 방향(hi)으로 볼 때, 상기 복합 반사프리즘(10)의 제1프리즘(20)은 제2프리즘(40)보다 상방으로 돌출되어 있다. 따라서, 보다 박형의 광픽업장치를 형성하기 위하여, 상기 복합 반사프리즘(10)을 제2프리즘(40) 특히, 제2프리즘(40)의 제3면(45)에 대응하는 부분만이 액츄에이터(65) 하단부에 위치하도록 배치하고, 이러한 배치가 가능하도록 액츄에이터(65)를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제2프리즘(40)을 배치하면, 광픽업장치의 두께에 영향을 미치는 복합 반사프리즘(10)의 유효 두께는 실질적으로 제2 및 제3면(41)(45) 사이의 거리가 된다.
여기서, 상기 복합 반사프리즘(10)쪽에서 대물렌즈(61)쪽으로 출사되는 광빔의 크기가 상기 복합 반사프리즘(10)에 입사되는 광빔의 크기와 대략 같거나 큰 직경을 갖는 것이 바람직함을 고려할 때, 최적화된 복합 반사프리즘(10)의 제2프리즘(40)부분의 두께는 제4면(49)이 수평 평면(ho)에 대해 이루는 각에 의존한다. 따라서, 상기 제4면(49)이 수평 평면(ho)에 대해 이루는 각을 작게 하는 만큼 광픽업장치의 높이 방향(hi) 두께를 줄일 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 복합 반사프리즘(10)이 도 2에 도시된 바와 같이 구성되면, 제4면(49)의 각도는 30±10°로 조절되는 것이 가능하다.
상기와 같은 복합 반사프리즘(10)을 채용하면, 광원(51)쪽에서 복합 반사프리즘(10)으로 입사되는 큰 직경의 입사 광빔은 액츄에이터(65) 하단을 그 직경보다낮게 통과하고, 제2프리즘(40)의 제4면(49)에서 반사되면서 원래의 광빔 직경으로 복원될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광픽업장치는, 광원(51)과 복합 반사프리즘(10) 사이의 광로 상에 광빔의 진행 경로를 변환하는 광로변환기를 더 구비한다. 상기 광로변환기는 도 4에 도시된 바와 같이, 입사 광빔을 편광 성분에 따라 투과 및 반사시키는 편광빔스프리터(55)와, 입사 광빔의 편광을 바꾸어주는 파장판(57)으로 이루어질 수 있다. 상기 파장판(57)은 광원(51)에서 출사되는 광 파장에 대해 1/4 파장판인 것이 바람직하다. 상기 광로변환기로는 광빔을 소정 비율로 투과 및 반사시키는 빔스프리터를 구비할 수도 있다.
본 발명에 따른 광픽업장치는 상기 광원(51)과 복합 반사프리즘(10) 사이의 광로 상에, 광원(51)에서 출사되는 발산 광빔을 평행 광빔으로 바꾸어주는 콜리메이팅렌즈(53)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같은 콜리메이팅렌즈(53)와 빔스프리터형 광로변환기를 구비하는 경우, 상기 광로변환기와 광검출기(79) 사이에는, 기록매체(50)에서 반사되고 대물렌즈(61), 복합 반사프리즘(10) 및 광로변환기를 순차로 경유하여 광검출기(79)로 향하는 광빔을 집속하기 위한 집속렌즈(71)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 비점수차법에 의해 포커스 에러신호를 검출하도록 광로변환기와 광검출기(79) 사이의 광로 상에, 입사광빔에 비점수차를 유발하는 실린더리컬렌즈(73)와 입사 광빔을 약간 확산시키는 요크 렌즈(75)로 이루어진 비점수차렌즈유니트를 더 구비할 수 있다.
한편, 도 4에서 참조번호 59는 광원(51)의 출사 광량을 모니터링하기 위한모니터링 광검출기이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치에서 광원(51)으로부터 출사된 광빔의 진행을 도 4 및 도 5를 참조로 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 광원(51)에서 출사되고 콜리메이팅렌즈(53) 및 광로변환기를 투과한 소정 직경의 광빔은 복합 반사프리즘(10)의 제1프리즘(20)의 제1투과면(21)에 대략적으로 수직 입사된다. 이 광빔은 제1프리즘(20)의 제1면(25)에서 내부 전반사되어 수평 평면(ho)에 대해 아래쪽으로 기울어지게 직진하여 제2프리즘(40)의 제2면(41)에 전반사 조건을 만족하는 각도로 입사된다. 광빔은 제2면(41)에서 내부 전반사되는 동시에 그 직경이 확대되며, 다시 제1투과면(21)에 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 위치한 제2프리즘(40)의 제3면(45)에서 내부 전반사되어 입사 광빔을 전반사시키도록 코팅 형성된 제2프리즘(40)의 제4면(49)쪽으로 진행한다. 제1프리즘(20)쪽에서 제2프리즘(40)쪽으로 입사되어 도파되는 광빔은 상기 제4면(49)을 만날 때까지, 제2프리즘(40)의 기하학적 구조 및 제1 및 제2프리즘(20)(40)의 배치 구조에 의해 그 광빔의 직경은 확대되고, 높이 방향(hi) 크기는 축소된 채로 수평 평면(ho)과 나란한 방향으로 도파된다. 그리고, 제4면(49)에 입사된 광빔은 수평 평면(ho)에 대해 45°미만의 각을 이루는 제4면(49)에서 원래의 직경으로 복원 또는 원래의 직경보다 큰 직경으로 대물렌즈(61)쪽으로 반사된다.
대물렌즈(61)에 입사된 광빔은 대물렌즈(61)에 의해 집속되어 기록매체(50)의 기록면(50a) 상에 광스폿으로 형성된다.
기록매체(50)의 기록면(50a)에서 반사된 광빔은 상기와 반대의 경로로 대물렌즈(61) 및 복합 반사프리즘(10)을 경유하여 광로변환기로 입사되고, 광로변환기의 편광빔스프리터(55)에서 반사된다. 이 반사된 광빔은 집속렌즈(71) 및 비점수차렌즈(73)(75) 등을 경유하여 광검출기(79)에 수광된다.
한편, 이상에서는, 도 4 및 도 5를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치가 입사된 광빔을 제1프리즘(20)의 제1면(25)에서 내부 전반사시키도록 구성된 복합 반사프리즘(10)과 프리즘형 광로변환기를 구비하는 것으로 설명 및 도시하였는데, 상기 제1면(25)에서 입사 광빔이 소정 비율로 투과 및 반사되도록 복합 반사프리즘(10)을 구성하고, 제1면(25)에서 투과된 광빔을 검출하도록 광검출기(79) 및/또는 모니터용 광검출기(79)를 배치하면, 프리즘형 광로변환기를 생략시키는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 광픽업장치에는 빔스프리터형 광로변환기 대신에 홀로그램소자(85)를 사용할 수도 있는데, 이와 같이, 광로변환기로 홀로그램소자(85)를 구비하는 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 광원(51), 홀로그램소자(85) 및 광검출기(79)는 광모듈(80)로 구성될 수 있다. 이때, 홀로그램소자(85)는 광빔을 입사 방향에 따라 선택적으로 직진 투과 및 회절 투과시키도록 형성된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홀로그램소자(85)는 광원(51)쪽에서 입사된 광빔은 직진 투과시키고, 기록매체(50)에서 반사되어 입사된 광빔은 회절 투과시켜 광원(51) 일측에 배치된 광검출기(79)로 향하도록 형성될 수 있다. 도 7에서와 같은 광모듈(80)은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같으므로, 여기서는 그 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 광픽업장치가, 도 7에 도시된 바와 같은 광모듈(80)을 구비하면, 도 4의 광학적 구조를 갖는 경우보다 소형화가 가능하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 복합 반사프리즘은 광원쪽에서 입사된 광빔을 그 높이 방향 크기를 축소하여 도파시킨 후에 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면에서 높이 방향으로 반사시키도록 구성되어 광빔의 축소없이 광학계의 높이를 낮출 수 있도록 되어 있다. 따라서, 이 복합 반사프리즘을 채용하면, 광원쪽에서 복합 반사프리즘으로 입사되는 큰 직경의 입사 광빔은 액츄에이터 하단을 그 직경보다 낮게 통과하고, 제2프리즘의 제4면에서 반사되면서 원래의 광빔 직경으로 복원될 수 있으므로, 원하는 개구수를 달성할 수 있는 소형/박형화된 광픽업장치를 실현할 수 있다.

Claims (35)

  1. 복수의 프리즘으로 이루어지고, 입사된 광빔을 상기 복수 프리즘의 면들 사이의 각도차를 이용하여, 상기 입사 광빔의 제1방향 크기를 축소하여 진행시킨 후에, 상기 제1방향에 수직인 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면에서 반사시켜 상기 제1방향으로 출사시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 프리즘은,
    제1투과면과, 상기 제1투과면을 통해 입사된 광빔을 상기 수평 평면에 대해 기울어지게 반사시키는 제1면을 가지는 제1프리즘과;
    제1방향으로 상기 제1투과면에 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 배치되어, 상기 제1면에서 반사되어 내부로 입사된 광빔을 순차로 반사시키는 제2 및 제3면과, 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루며 상기 제3면에서 반사되어 입사되는 광빔을 상기 제1방향으로 반사시키는 제4면을 구비하는 제2프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2프리즘의 제4면은 상기 수평 평면에 대해 대략 20°내지 40°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2프리즘의 제2 및 제3면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2프리즘은, 상기 제2 내지 제4면 및 상기 제4면에 마주하는 면이 마름모 구조를 이루는 롬보이드 프리즘인 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2프리즘 사이에는, 상기 제1프리즘의 제1면에서 반사된 광빔이 직진하여 상기 제2프리즘으로 입사되도록 하는 제3프리즘;이 더 구비된 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제3프리즘은, 직각삼각형 구조의 삼각 프리즘인 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1프리즘은 수평 방향에 대해 소정 각도 기울어지게 배치된 이등변삼각형 구조의 삼각 프리즘인 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  9. 제2항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2프리즘은, 상기 제1 내지 제3면에서 내부전반사가 일어나도록 형성 및 배치된 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  10. 제2항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2프리즘의 제4면은 전반사면인 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  11. 제1방향에 수직인 수평 평면에 대해 기울어지게 배치된 이등변 삼각형 구조의 제1삼각프리즘과;
    마름모형이고, 상기 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면을 가지는 롬보이드 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1삼각프리즘과 롬보이드 프리즘 사이에 배치되어, 상기 제1삼각프리즘으로부터의 광빔이 직진하여 상기 롬보이드 프리즘으로 입사되도록 하는 제2삼각프리즘;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2삼각프리즘은, 직각 삼각형 구조인 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1삼각프리즘 및 롬보이드 프리즘은, 광빔을 내부 반사시키는 일부 면들이 내부 전반사를 일으키도록 형성 및 배치된 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롬보이드 프리즘은,
    제1삼각프리즘쪽에서 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 제1방향으로 배치된 한쌍의 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 반사프리즘.
  16. 광원과;
    상기 광원에서 출사되어 입사되는 광빔을 집속시켜 기록매체의 기록면상에 광스폿을 형성하는 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈를 포커스 및/또는 트랙 방향으로 구동하기 위한 액츄에이터와;
    복수의 프리즘으로 이루어지고, 상기 광원쪽에서 입사된 광빔을 상기 복수 프리즘의 면들 사이의 각도차를 이용하여 상기 액츄에이터의 하단부에서 그 광빔의 높이 방향 크기를 축소하여 진행시킨 후에, 높이 방향과 수직인 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면에서 반사시켜 높이 방향으로 위치된 상기 대물렌즈로 향하도록 하는 복합 반사프리즘과;
    상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 및 복합 반사프리즘을 순차로 경유한 광빔을 수광하여 광전변환하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복합 반사프리즘은,
    제1투과면과, 상기 제1투과면을 통해 입사된 광빔을 상기 수평 평면에 대해 기울어지게 반사시키는 제1면을 가지는 제1프리즘과;
    높이 방향으로 상기 제1투과면에 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 배치되어, 상기 제1면에서 반사되어 내부로 입사된 광빔을 순차로 반사시키는 제2 및 제3면과, 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루며 상기 제3면에서 반사되어 입사되는 광빔을 상기 높이 방향으로 반사시키는 제4면을 구비하는 제2프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2프리즘의 제4면은 상기 수평 평면에 대해 대략 20°내지 40°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제2프리즘의 제2 및 제3면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2프리즘은, 상기 제2 내지 제4면 및 상기 제4면에 마주하는 면이 마름모 구조를 이루는 롬보이드 프리즘인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 복합 반사프리즘은, 상기 제1 및 제2프리즘 사이에, 상기 제1프리즘의 제1면에서 반사된 광빔이 직진하여 상기 제2프리즘으로 입사되도록 하는 제3프리즘;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3프리즘은, 직각삼각형 구조의 삼각 프리즘인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  23. 제17항에 있어서, 상기 제1프리즘은 수평 방향에 대해 소정 각도 기울어지게 배치된 이등변삼각형 구조의 삼각 프리즘인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  24. 제17항 내지 제19항, 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1및 제2프리즘은, 상기 제1 내지 제3면에서 내부전반사가 일어나도록 형성 및 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  25. 제17항 내지 제19항, 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2프리즘의 제4면은 전반사면인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  26. 제16항에 있어서, 상기 복합 반사프리즘은,
    높이 방향에 수직인 수평 평면에 대해 기울어지게 배치된 이등변 삼각형 구조의 제1삼각프리즘과;
    마름모형이고, 상기 수평 평면에 대해 45°미만의 각을 이루는 면을 가지는 롬보이드 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 복합 반사프리즘은, 상기 제1삼각프리즘과 롬보이드 프리즘 사이에 배치되어, 상기 제1삼각프리즘으로부터의 광빔이 직진하여 상기 롬보이드 프리즘으로 입사되도록 하는 제2삼각프리즘;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제2삼각프리즘은, 직각 삼각형 구조인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  29. 제26항에 있어서, 상기 제1삼각프리즘 및 롬보이드 프리즘은, 광빔을 내부 반사시키는 일부 면들이 내부 전반사를 일으키도록 형성 및 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롬보이드 프리즘은,
    제1삼각 프리즘쪽에서 입사되는 광빔의 직경보다 가깝게 높이 방향으로 배치된 한쌍의 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  31. 제16항 내지 제19항, 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기록매체는 first surface recording 방식에 의해 기록 및/또는 재생되는 구조인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  32. 제16항 내지 제19항, 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물렌즈의 적어도 일부는 상기 광원으로부터 출사되어 상기 복합 반사프리즘에 입사되는 광빔 높다 낮게 위치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  33. 제16항 내지 제19항, 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원과 복합 반사프리즘 사이의 광로 상에는 광빔의 진행 경로를 변환하는 광로변환기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 광로변환기는 입사광빔을 편광에 따라 투과 및 반사시키는 편광빔스프리터와; 입사광빔의 편광을 바꾸어주는 파장판;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 광로변환기는 광빔을 입사 방향에 따라 선택적으로 직진 투과 및 회절 투과시키는 홀로그램소자이며,
    상기 광원, 홀로그램소자 및 광검출기는 광모듈화 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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