KR20030023312A - 이종 기록매체 호환 광픽업 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 HD/DVD 호환 대물렌즈를 이용한 광픽업 장치에 관한 것이다.
본 발명은 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 위하여 하나의 대물렌즈로 HD/DVD 대물렌즈를 겸용할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 대물렌즈 광학계와 이를 포함하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다. 본 발명은 HD/DVD 호환을 위하여 λ, NA, t에 따른 촛점 거리(위치)를 하나의 대물렌즈를 이용해서 맞춰줄 수 있도록, 대물렌즈의 광 입사부 쪽에 홀로그램 플레이트(HOE PLATE)를 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 홀로그램 플레이트는 별도의 부재로 대물렌즈의 광 입사부 쪽에 위치하거나, 대물렌즈의 입사면에 식각하여 일체화되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 0차 광을 HD용으로 사용하고 +1차 광을 DVD용으로 사용하거나, -1차 광을 HD용으로 사용하고 0차 광을 DVD용으로 사용하거나, -1차 광을 HD용으로 사용하고 +1차 광을 DVD용으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

이종 기록매체 호환 광픽업 장치{OPTICAL PICKUP}
본 발명은 광기록 및 재생을 위한 광픽업 장치의 대물렌즈에 관한 것으로, 특히 기록밀도가 상이한 이종의 광기록 매체 호환 대물렌즈와 이를 이용한 이종 기록매체 호환 광픽업 장치에 관한 것이다.
광디스크는 기록용량을 증가시키기 위한 꾸준한 개발 노력에 의해 기존의 컴팩트 디스크(Compact Disk; 이하 CD라함) 보다 대용량의 기록용량을 갖는 디지탈비디오 디스크(Digital Video Disk; 이하 DVD라 함)가 개발되었으며, 기존의 CD를 이용해서 고밀도(2배 밀도)로 데이터를 기록 및 재생할 수 있는 고밀도 기록 재생용 디스크(HD)와 그 드라이브도 개발되고 있다. DVD는 CD에 비하여 기록밀도(즉, 트랙 밀도)가 조밀할 뿐만 아니라 디스크의 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 짧다. 이로 인하여, DVD용 광픽업장치는 CD에 정보를 기록/재생하기 곤란하며, 이는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리가 변화함으로 인한 구면수차와, 광디스크의 틸팅(Tilting)으로 인한 코마수차 및 디포커스에 의한 비점수차 등이 발생하는 것에 기인한다.
구면수차는 정보 기록 매체 영역에 의한 광빔의 메인 로브의 세기가 정보 기록 매체 이외의 영역에 의한 사이드 로브의 세기에 비해 상대적으로 커지게 하여 정보 트랙간의 간섭 현상을 발생시킨다. 그리고 코마수차 및 비점수차등은 광학계를 불안정하게 하여 광학 특성을 저하시킨다. 이러한 구면수차(SA), 코마수차(CA) 및 비점수차(DA)는 광디스크에서의 표면 및 정보 기록면간의 거리의 변화, 굴절률, 대물렌즈의 개구수(NA), 디포커스 량, 광디스크의 틸트 정도 등에 의존한다.
그렇지만 광픽업 장치는 개구수(NA)가 다른 대물렌즈들을 이용하여 광원으로부터의 광빔의 직경을 조절할 경우 CD 및 DVD 모두를 억세스 할 수 있게 된다.
따라서, 서로 다른 개구수를 가지는 2종의 대물렌즈를 이용할 수도 있지만, 이 것 보다는 한 개의 대물렌즈에 SWP 필터를 코팅하여 CD와 DVD 모두를 억세스할 수 있는 광픽업 장치가 제안되고 있다.
도1은 일반적인 CD/DVD 겸용 광픽업 장치의 구성을 나타낸다.
도1을 참조하면, DVD용 레이저 광을 출력하기 위한 제1HPM(홀로그램 픽업 모듈)(1)과, CD용 레이저 광을 출력하기 위한 제2HPM(2)과, 상기 제1HPM에서 출력하는 광빔은 투과시키고 제2HPM에서 출력하는 광은 반사시키는 빔 스프리터(3)와, 상기 빔 스프리터로부터 진행하는 광빔을 평행빔으로 만들기 위한 시준 렌즈(4)와, 상기 시준렌즈를 통과한 평행빔을 반사시켜 광경로를 변환하는 반사경(5)과, 상기 반사경에 의해서 반사된 빔을 디스크(7) 상의 임의의 한 점에 집속하는 대물렌즈(6a)와, 상기 대물렌즈의 개구수(NA) 조정을 위한 SWP 필터(6b)를 포함하여 이루어지고 있다.
제1HPM(1)에서 출력된 광빔은 빔 스프리터(3)를 투과하여 시준렌즈(4)에 의해서 평행빔으로 되고, 제1HPM(2)에서 출력된 광빔은 빔 스프리터(3)에서 반사되어 시준렌즈(4)에 의해서 평행빔으로 된다. 시준렌즈(4)를 통과하여 이루어진 평행빔은 반사경(Half Mirror)(5)에 의해서 광경로가 수직으로 변경되고, 반사경(5)을 경유한 광빔은 대물렌즈(6a)에 의해 디스크(7) 상의 한 점으로 집속된다. 이 때 반사경(5)을 경유하여 대물렌즈(6a)에 입사되는 광빔은 SWP필터(6b)를 통과하게 됨으로써, 650nm(DVD)와 780nm(CD)의 선택적 필터링에 의한 CD/DVD 공유 액세스가 이루어질 수 있도록 한 것이다. 이와 같이 CD와 DVD의 호환을 위해서 NA의 차, 파장(λ)의 차, 그리고 디스크 두께(t)의 차 등을 모두 고려하는 방법이 요구된다.
특히, HD 기록 또는 재생을 위한 HD용 대물렌즈의 경우는 NA=0.85이고, λ=405nm이며, 커버 글래스는 t=0.1mm이므로, DVD용 대물렌즈(NA=0.6, λ=650nm, t=0.6mm)이므로 HD와 DVD와의 호환을 위해서는 상기한 NA, λ, t의 차를 극복할 수있는 수단이 요구된다. 즉, HD 광 디스크의 경우 기록/재생용 레이저의 파장은 405nm이고, 디스크 표면에서 기록층 까지의 두께는 0.1t, 대물렌즈의 개구수 NA=0.85로 상대적으로 크며, DVD 광 디스크의 경우 레이저 파장은 650nm이고, 디스크 표면으로부터 기록층 까지의 두께는 0.6t, 대물렌즈의 개구수 NA=0.6이므로, HD디스크에 맞게 제작된 대물렌즈(광픽업 장치)로 DVD 디스크를 재생하기 위해서는 디스크 두께의 차에 의한 구면수차 및 레이저 파장의 차이에 의한 색수차 등을 보상할 수 있어야 한다.
본 발명은 기록밀도가 상이한 이종의 광기록 매체 호환 광픽업 장치를 제공한다. 특히 본 발명은 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 위하여 하나의 대물렌즈로 HD/DVD 대물렌즈를 겸용할 수 있도록 한 HD/DVD 호환 대물렌즈 광학계와 이를 포함하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.
본 발명은 HD/DVD 호환을 위하여 λ, NA, t에 따른 촛점 거리(위치)를 하나의 대물렌즈를 이용해서 맞춰줄 수 있도록, 대물렌즈의 광 입사부 쪽에 홀로그램 플레이트(HOE PLATE)를 구비하는 것을 특징으로 하는 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 상기 홀로그램 플레이트는 별도의 부재로 대물렌즈의 광 입사부 쪽에 위치하거나, 대물렌즈의 입사면에 식각하여 일체화되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 0차 광을 HD용으로 사용하고 +1차 광을 DVD용으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 -1차 광을 HD용으로 사용하고 0차 광을 DVD용으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 -1차 광을 HD용으로 사용하고 +1차 광을 DVD용으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
도1은 일반적인 CD/DVD 겸용 광픽업 장치의 구성을 나타낸 도면
도2는 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 대물렌즈 광학계의 제1실시예를 나타낸 도면
도3은 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 대물렌즈 광학계의 제2실시예를 나타낸 도면
도4는 본 발명의 HD/DVD 호환 광픽업 장치에서 대물렌즈 광학계의 제3실시예를 나타낸 도면
도5a,5b는 본 발명에 적용된 홀로그램 제작 방법을 설명하기 위한 도면
도2는 본 발명의 이종 기록매체 호환 광픽업 장치에서 대물렌즈 광학계의 제1실시예 구성을 나타낸 도면으로서, HD용으로 0차 광을 사용하고 DVD용으로 +1차 광을 사용하는 경우이다.
도3은 본 발명의 이종 기록매체 호환 광픽업 장치에서 대물렌즈 광학계의 제2실시예 구성을 나타낸 도면으로서, HD용으로 -1차 광을 사용하고 DVD용으로 0차 광을 사용하는 경우이다.
도4는 본 발명의 이종 기록매체 호환 광픽업 장치에서 대물렌즈 광학계의 제3실시예 구성을 나타낸 도면으로서, HD용으로 -1차 광을 사용하고 DVD용으로 +1차 광을 사용하는 경우이다.
도2의 본 발명 제1실시예에서, 대물렌즈(11)는 광원과 대향하는 입사면(11a)과 디스크에 대향하는 출사면(11b)을 갖는다. 대물렌즈(11)의 광 입사부 쪽에 홀로그램 플레이트(12a)가 위치하는데, 이 홀로그램 플레이트는 별개의 부품으로 설치되거나 대물렌즈(11)의 입사면(11a)에 식각되어 일체화될 수도 있다.
광원으로부터 제공되는 빔은 홀로그램 플레이트(12a)에 의해서 회절되어 HD의 경우는 0차 광이 점선으로 나타낸 바와 같은 경로를 따라 대물렌즈(11)에 의해서 집속되어 HD 디스크(13)에 맞는 촛점 위치(거리)에 결상되고, DVD의 경우는 +1차 광이 실선으로 나타낸 바와 같은 경로를 따라 대물렌즈(11)에 의해서 집속되어 DVD 디스크에 맞는 ??점 위치(거리)에 결상된다.
즉, 홀로그램 플레이트(12a)는 광원으로부터 입사된 빔에 대하여 HD의 경우는 0차 광에 대하여 발산의 효과를 주고, DVD의 경우는 +1차 광에 대하여 발산의 효과를 줌으로써 HD/DVD 각 경우에 대한 수차 보정이 이루어져서, 하나의 대물렌즈(11)에서 HD/DVD 호환이 가능하게 되는 것이다.
도3의 본 발명 제2실시예에서, 대물렌즈(11)는 광원과 대향하는 입사면(11a)과 디스크에 대향하는 출사면(11b)을 갖는다. 대물렌즈(11)의 광 입사부 쪽에 홀로그램 플레이트(12b)가 위치하는데, 이 홀로그램 플레이트는 별개의 부품으로 설치되거나 대물렌즈(11)의 입사면(11a)에 식각되어 일체화될 수도 있다.
광원으로부터 제공되는 빔은 홀로그램 플레이트(12b)에 의해서 회절되어 HD의 경우는 -1차 광이 점선으로 나타낸 바와 같은 경로를 따라 대물렌즈(11)에 의해서 집속되어 HD 디스크(13)에 맞는 촛점 위치(거리)에 결상되고, DVD의 경우는 0차 광이 실선으로 나타낸 바와 같은 경로를 따라 대물렌즈(11)에 의해서 집속되어 DVD 디스크에 맞는 ??점 위치(거리)에 결상된다.
즉, 홀로그램 플레이트(12b)는 광원으로부터 입사된 빔에 대하여 HD의 경우는 -1차 광에 대하여 수렴의 효과를 주고, DVD의 경우는 0차 광에 대하여 수렴의 효과를 줌으로써 HD/DVD 각 경우에 대한 수차 보정이 이루어져서, 하나의 대물렌즈(11)에서 HD/DVD 호환이 가능하게 되는 것이다.
도4의 본 발명 제3실시예에서, 대물렌즈(11)는 광원과 대향하는 입사면(11a)과 디스크에 대향하는 출사면(11b)을 갖는다. 대물렌즈(11)의 광 입사부 쪽에 홀로그램 플레이트(12c)가 위치하는데, 이 홀로그램 플레이트는 별개의 부품으로 설치되거나 대물렌즈(11)의 입사면(11a)에 식각되어 일체화될 수도 있다.
광원으로부터 제공되는 빔은 홀로그램 플레이트(12c)에 의해서 회절되어 HD의 경우는 -1차 광이 점선으로 나타낸 바와 같은 경로를 따라 대물렌즈(11)에 의해서 집속되어 HD 디스크(13)에 맞는 촛점 위치(거리)에 결상되고, DVD의 경우는 +1차 광이 실선으로 나타낸 바와 같은 경로를 따라 대물렌즈(11)에 의해서 집속되어 DVD 디스크에 맞는 ??점 위치(거리)에 결상된다.
즉, 홀로그램 플레이트(12c)는 광원으로부터 입사된 빔에 대하여 HD의 경우는 -1차 광에 대하여 수렴의 효과를 주고, DVD의 경우는 +1차 광에 대하여 발산의 효과를 줌으로써 HD/DVD 각 경우에 대한 수차 보정이 이루어져서, 하나의 대물렌즈(11)에서 HD/DVD 호환이 가능하게 되는 것이다.
도5a,5b는 본 발명에 사용된 홀로그램 플레이트의 제작방법을 간략하게 나타낸 도면이다. 홀로그램은 수차를 최소화하는 모양과 곡률 반경을 갖도록 제작된다.
제작 방법은 홀로그램 플레이트(HOE PLATE)(12)에 포토레지스트(Photoresist)를 도포하고 여기에 레퍼런스 빔(Reference Beam)과 오브젝트 빔(Object Beam)을 간섭시켜 희망하는 홀로그램 패턴을 구한다.
이때, 홀로그램 플레이트의 모양과 곡률반경(R)은 1차 HOE 특성에 영향을 주지 않으며, 이미지의 품질(Image Quality) 즉, 수차에만 영향을 준다. 따라서 홀로그램 플레이트는 수차를 최소화하기 위한 모양과 곡률반경을 가지면 만족하며, 도5에서 F, RR, R0의 관계는 1/F = (mλc/λ0)(1/Ro- 1/RR)(m: order, λc: Playback wavelength, λ0: Construction wavelength)이다. 기록시의 파장 λ0= 405nm, 재생시의 파장 λc= 650nm로 한다.
본 발명은 HD/DVD 호환 대물렌즈를 제공한다. 본 발명의 HD/DVD 호환렌즈는 대물렌즈의 광 입사 방향에 HOE 플레이트를 구성하여 HD/DVD 수차를 보정하고, 사용하는 광을 각각 HD/DVD에 대해서, 0차/+1차, -1차/0차, -1차/+1차의 경우로 조합함으로써 HD와 DVD에 대응하는 집속 및 결상 촛점거리의 조절을 충분하게 맞출 수 있고, 하나의 대물렌즈로 HD 대물렌즈와 DVD 대물렌즈를 겸용할 수 있기 때문에 HD/DVD 호환 광기록 재생 시스템에서 광학계의 구성을 간소화할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기록밀도가 상이한 이종의 광기록 매체 호환을 위하여 λ, NA, t에 따른 수차 보상 및 촛점 거리(위치)를 하나의 대물렌즈를 이용해서 맞춰줄 수 있도록, 대물렌즈의 광 입사부 쪽에 홀로그램 플레이트(HOE PLATE)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 플레이트가 별도의 부재로 대물렌즈의 광 입사부 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 플레이트가 대물렌즈의 입사면에 식각되어 일체화되는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 0차 광과, 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 +1차 광을 기록밀도가 서로 다른 이종의 광기록 매체용으로 각각 사용하는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 -1차 광과, 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 0차 광을 기록밀도가 서로 다른 이종의광기록 매체용으로 각각 사용하는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 -1차 광과, 상기 홀로그램 플레이트에 의해서 회절되는 +1차 광을 기록밀도가 서로 다른 이종의 광기록 매체용으로 각각 사용하는 것을 특징으로 하는 이종 기록매체 호환 광픽업 장치.
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