KR20030064062A - 광픽업 장치 - Google Patents

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KR20030064062A
KR20030064062A KR1020020004490A KR20020004490A KR20030064062A KR 20030064062 A KR20030064062 A KR 20030064062A KR 1020020004490 A KR1020020004490 A KR 1020020004490A KR 20020004490 A KR20020004490 A KR 20020004490A KR 20030064062 A KR20030064062 A KR 20030064062A
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incident
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polarized beam
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이만형
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주식회사 엘지이아이
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Abstract

본 발명에 따른 광픽업 장치는, 복굴절 매질과 등방성 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 직선 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 편광의존 보상소자와; 상기 편광의존 보상소자를 투과한 직선 편광의 빔을 입사받고, 그 입사된 직선 편광의 빔을 원 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키며, 디스크로부터 반사되는 원 편광의 빔을 직선 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키는 λ/4 위상판과; 상기 λ/4 위상판을 투과하여 입사되는 원 편광의 빔에 대하여, 각 빔의 파장에 적합한 디스크에 빔을 집광시키는 대물렌즈와; 상기 디스크로부터 반사되는 빔을 입사받아, 상기 디스크에 기록된 신호를 재생하는 수광부와; 상기 디스크로부터 반사된 후, 상기 λ/4 위상판을 투과하여 입사되는 직선 편광의 빔을 상기 수광부에 입사시키는 편광 빔 스플리터(PBS); 및 상기 수광부와 편광 빔 스플리터 사이에 마련되며, 상기 편광 빔 스플리터를 투과한 빔의 구면수차를 보정하여 상기 수광부에 집광시키는 수광계 보상 렌즈; 를 포함한다.
여기서, 상기 편광의존 보상소자는 편광 홀로그램 소자(PHOE) 또는 편광 위상보상소자(PPC)가 이용된다.
또한 수광계 보상 렌즈는, 입사되는 빔의 파장에 따라 광경로를 조정하여 투과시키는, 파장 선택성 홀로그램 소자 또는 복수의 렌즈가 조합으로 구성된다.

Description

광픽업 장치{Optical pick-up}
본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로서, 특히 광디스크의 종류가 다른 이종 (異種) 디스크에 대해 데이터를 호환성 있게 기록/재생할 수 있는 광픽업 장치에관한 것이다.
최근에는 광디스크가 고밀도화/고용량화 되어 가면서, 이를 기록/재생하기 위한 빔의 크기를 줄이기 위하여, 대물렌즈의 개구수(NA:Numerical Aperture)를 증가시키고, 레이저 빔의 파장을 줄이는 방향으로 광픽업 장치의 구성이 개발되어 왔다.
일례로, 650MB의 용량을 갖는 CD 디스크는 레이저 파장이 780nm 정도이고, 대물렌즈의 개구수는 0.45이다. 한편, 4.7GB의 대용량인 DVD 디스크는 레이저 파장이 650nm이고 대물렌즈의 개구수는 0.6이다. 그리고, CD의 디스크 기판 두께는 1.2mm인데 비해서, DVD의 경우는 0.6mm로서 DVD가 더 얇게 되어 있다. 또, 최근에 개발되고 있는 HD 디스크의 경우 한가지 제안된 사양으로서 405nm 파장에 개구수를 0.85로 하는 방식이 제안되어 있다. 이 경우의 디스크 두께는 0.1mm로서 매우 얇게 하여 디스크 경사 여유도(margin)를 확보한다.
이와 같이, 디스크의 종류에 따라서 디스크의 기판 두께가 다르므로, 한 가지 종류의 디스크에 맞게 설계된 광픽업 장치로 다른 종류의 디스크를 기록/재생하게 되면, 디스크의 두께 차이 때문에 구면수차가 크게 발생하게 되고, 광품질의 열화가 발생하여 정상적인 신호의 기록/재생이 힘들게 된다. 이에 따라, 서로 다른 기판 두께를 가진 디스크 상호 간의 호환성을 확보할 수 있는 여러 방안이 제시되고 있다.
이와 같은 이종 디스크 간의 호환성을 확보할 수 있는 광픽업 장치의 한 예로서, 대한민국 특허 출원번호 10-2001-0064908(출원일:2001년 10월 20일)에는 복굴절 매질 및 빔의 편광 특성을 이용하는 편광 위상보상소자(PPC)가 채용된 광픽업 장치가 개시되어 있다.
그러면 도 1을 참조하여, 먼저 이러한 복굴절 매질을 이용한 종래의 편광 위상보상소자(PPC:Polarized Phase Compensator)에 대하여 살펴보기로 한다. 도 1은 종래 편광 위상보상소자의 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래 편광 위상보상소자는 등방성 매질(11)과 복굴절 매질(12)로 구성된다. 여기서, 상기 등방성 매질(11)의 굴절률은 'n'의 값을 가지며, 상기 복굴절 매질(12)은 입사되는 빔의 편광 상태에 따라 'ne'와 'no'의 굴절률을 갖는다. 여기서, 'ne'는 상기 복굴절 매질(12)의 이상 광선(extra-ordinary ray)에 대한 굴절률이며, 'no'는 상기 복굴절 매질(12)의 정상광선( ordinary ray)에 대한 굴절률을 각각 나타낸다.
이때, 고밀도 디스크용 광원(예컨대, 파장 405nm의 HD용 광원)에 대하여 'ne_high = n_high' 또는 'no_high = n_high'인 조건을 만족하는 적당한 물질을 선정하면, 입사되는 고밀도 디스크용 빔의 편광방향에 따라 두 물질 사이의 굴절률 차가 '0'이 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 고밀도 디스크용 광원에 대해서는 광경로차가 발생되지 않게 되며, 파면수차의 변화가 발생되지 않게 된다.
그리고, 저밀도 디스크용 광원(예컨대, 파장 650nm의 DVD용 광원)은 그 편광방향을, 상기 고밀도 디스크용 광원의 편광방향과 90도의 차이를 갖도록, 조정함으로써 다음 [수학식 1]과 같은 파면수차의 변화를 발생시킬 수 있다.
Φm= Mod[(2π/ λDVD) ×(no - n) ×m ×d, 2π], (m = 1, 2, 3, ...)
= Mod[2π/ λDVD) ×Δn ×m ×d, 2π], (m = 1, 2, 3, ...)
여기서, Mod[Equation, 2π]는 'Equation'을 '2π'로 나누었을 때의 나머지 값을 의미한다. 또한 상기 [수학식 1]은, HD용 광원은 이상 광선의 편광방향으로 입사되고, DVD용 광원은 정상 광선의 편광방향으로 입사되는 경우에 대하여 나타낸 것이다. 그리고, 'm'은 계단 형상으로 형성된 상기 복굴절 매질(12)의 각 층을 나타내는 것이다. 즉, 'm'의 값이 크다는 것은 상기 복굴절 매질(12)의 계단 수가 많다는 것을 것을 의미하며, 이에 따른 위상지연이 많이 발생되게 된다.
이때, [수학식 1]에 나타낸 바와 같이, DVD용 광원에 대한 위상차는 'Δn ×m ×d'에 의하여 조정이 가능하며, HD용 광원에 대한 위상차는 편광방향을 조절함으로써 위상차가 발생되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 복굴절 매질(12)과 등방성 매질(11)의 굴절률 및 상기 복굴절 매질(12)의 위상 계단(phase step)의 높이(d)를 조절함으로써, 편광 위상보상소자 제조에 대하여 다양한 자유도를 가지고, 파면수차를 보상할 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 편광 위상보상소자의 실시 예에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 종래의 편광 위상보상소자에 있어, 빔이 입사되는 면의 형상에 대한 투시도를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 B-B 라인에 대한 단면도의 예를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 편광 위상보상소자 내에는 복굴절 매질(32)이 빔 진행방향의 수직한 면에 대하여 동심원 모양(annular zones)을 이루고, 방사방향(radial direction)으로 계단 형상으로 형성되며, 상기 복굴절 매질(32)의 계단 형상 면은 등방성 매질(31)과 밀착되어 경계면을 형성한다. 여기서, 도면부호 33은 상기 복굴절 매질(32)과 등방성 매질(31)이 형성되는 글래스(glass)를 나타낸다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참조하여 종래의 편광 위상보상소자를 이용한 광픽업 장치의 이종 디스크에 대한 호환성에 대하여 살펴보도록 한다. 도 4는 종래의 편광 위상보상소자를 이용한 광픽업 장치에 있어서, 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파장과 편광방향에 따른 투과 빔의 형상을 나타낸 도면이다.
여기서는, 이종 디스크에 대한 호환성을 설명함에 있어, 입사되는 고밀도 디스크용 빔과 저밀도 디스크용 빔으로 HD용 빔(파장 405nm)과 DVD용 빔(파장 650nm)이 각각 입사되는 경우를 예로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 등방성 매질(31)은 파장 405nm에 대해서 굴절률 n_405를 가지는 물질이며, 파장 650nm에 대해서는 굴절률 n_650을 가진다. 그리고, 복굴절 매질(32)은 파장 405nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 no_405와 ne_405의 굴절률을 가지며, 파장 650nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 no_650과 ne_650의 굴절률을 갖는다. 여기서 no는 정상 광선(ordinary ray)에 대한 굴절률을 나타내며, ne는 이상 광선(extra-ordinary ray)에 대한 굴절률을 각각 나타낸다.
그러면, 먼저 상기 n_405와 ne_405가 같게 되도록 등방성 매질(31)과 복굴절매질(32)을 선택하여 편광 위상보상소자(PPC)를 제작한 경우에 대하여 살펴 보기로 한다. 이때, 파장 405nm 빔은 상기 등방성 매질(31)과 복굴절 매질(32)에서 굴절률이 같아지기 때문에, 파장 405nm의 빔은 아무런 영향이 없이 투과하게 된다.
한편, 파장 650nm의 빔이 입사됨에 있어, 상기 파장 405nm 빔의 편광방향에 수직한 방향(정상 광선의 편광방향)으로 편광된 빔이 입사되면, 상기 등방성 매질 (31)에서는 굴절률이 n_650이 되며, 복굴절 매질(32)에서는 굴절률이 no_650이 된다. 이에 따라, 파장 650nm의 빔에 대해서는 상기 등방성 매질(31)과 복굴절 매질( 32)에서 서로 다른 굴절률을 느끼게 되고, 편광 위상보상소자의 형상에 의하여 빔의 광경로가 조정되어 구면수차를 보정할 수 있게 된다.
즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 파장 405nm 빔의 경우에는 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파면(incident wave front)과 투과되는 빔의 파면(transmitted wave front)이 동일하게 전파된다. 그러나, 파장 650nm 빔의 경우에는 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파면은 직선인데 반하여, 편광 위상보상소자를 투과되는 빔의 파면은 곡선으로 전파됨을 알 수 있다. 이는, 편광 위상보상소자 내의 복굴절 매질과 등방성 매질의 형상에 의해 발생되는, 빔의 진행경로에 따른 굴절률 차에 의한 효과이며, 이에 따라 구면수차를 보정할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 도 5는 이와 같은 편광 위상보상소자(PPC)가 채용된 광픽업 장치의 광학계 구성의 한 예를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하여 간략하게 설명하면, 일반적인 HD/DVD 호환 광픽업 장치는 HD용 광원(55)과 DVD용 광원(56)을 별도로 사용하며, 상기 HD용 광원(55) 및 DVD용광원(56)에서 발광된 빔을 디스크(51)에 집광시키기 위한 대물렌즈(52)를 포함하여구성된다. 그리고, 상기에서 설명된 편광 위상보상소자(PPC)(53)를 이용하여 구면수차를 보정할 수 있게 된다. 또한, 상기 디스크(51)로부터 반사되는 빔의 신호를 수광하기 위한 수광부(57)와, 상기 수광부(57)로 빔을 전달하기 위한 빔 스플리터로서 프리즘(54)이 사용된다.
그런데, 이와 같이 편광 위상보상소자(PPC)(53)를 이용하는 경우에는, 상기 편광 위상보상소자(53)에 입사되는 빔이 직선 편광된 상태이므로, 상기 디스크(51)에 입사되는 빔도 직선 편광된 빔이 입사된다. 이에 따라, 상기 디스크(51)에 의한 복굴절 영향이 증대되어, 재생 신호에 영향을 미치게 됨으로써 광픽업 장치의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 광학계를 구성함에 있어, 상기 수광부(57)로 입사되는 빔 진행경로를 조절함에 있어 편광 빔 스플리터(PBS)를 이용하지 못하고 프리즘(54)를 이용함에 따라 상기 수광부(57)로 입사되는 광량이 저하됨으로써(프리즘에 입사되는 광량이 소정 비율에 따라 투과되는 광량과 반사되는 광량으로 나누어지게 된다), 재생 신호가 작아지게 되는 문제점이 있다.
한편 HD/DVD 호환성을 확보하기 위해서는, 상기와 같은 편광 위상보상소자( PPC)를 이용하는 방안 대신에, 복굴절 매질과 등방성 매질로 구성되는 편광 홀로그램 소자(PHOE:Polarized Holographic Optical Element)를 이용하여 파면수차를 보상할 수도 있다. 이러한 편광 홀로그램 소자(PHOE)를 이용하는 광픽업 장치는 대한민국 특허 출원번호 10-2001-0058176(출원일:2001년 9월 20일)에 개시되어 있다.
그러면, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 먼저 이러한 복굴절 매질을 이용한 편광 홀로그램 소자(PHOE)에 대하여 살펴보기로 한다. 도 6은 종래 편광 홀로그램 소자에 있어, 빔이 입사되는 면의 형상에 대한 투시도를 나타낸 도면이고, 도 7 및 도 8은 도 6의 B-B 라인에 대한 단면도의 예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 편광 홀로그램 소자(PHOE) 내에는 복굴절 매질(72)이 빔 진행방향의 수직한 면에 대하여 동심원 모양을 이루고, 방사방향으로 톱니형상으로 형성되며, 상기 복굴절 매질(72)의 톱니형상 면은 상기 등방성 매질(71)과 밀착되어 경계면을 형성한다. 여기서, 도면부호 73은 상기 복굴절 매질( 72)과 등방성 매질(71)이 형성되는 글래스(glass)를 나타낸다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 편광 홀로그램 소자(PHOE)를 형성하는 복굴절 매질(82)은, 계단 모양으로 높이가 변화됨으로써 상기 톱니형상의 경사면을 형성할 수도 있다. 그리고, 상기 복굴절 매질(82)의 계단 모양 면은 상기 등방성 매질(81)과 밀착되어 경계면을 형성하며, 도면부호 83은 상기 복굴절 매질(82)과 등방성 매질(81)이 형성되는 글래스(glass)를 나타낸다.
그러면, 도 7 및 도 9를 참조하여 종래 편광 홀로그램 소자(PHOE)를 이용한 광픽업 장치의 이종 디스크에 대한 호환성에 대하여 살펴보도록 한다. 도 9는 종래 편광 홀로그램 소자를 이용한 광픽업 장치에 있어서, 편광 홀로그램 소자에 입사되는 빔의 파장과 편광방향에 따른 투과 빔의 형상을 나타낸 도면이다.
여기서는, 이종 디스크에 대한 호환성을 설명함에 있어, 입사되는 고밀도 디스크용 빔과 저밀도 디스크용 빔으로 HD용 빔(파장 405nm)과 DVD용 빔(파장 650nm)이 입사되는 경우를 예로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하여 설명하면, 등방성 매질(71)은 파장 405nm에 대해서 굴절률 n1_405를 가지는 물질이며, 파장 650nm에 대해서는 굴절률 n1_650을 가진다. 그리고, 복굴절 매질(72)은 파장 405nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 no_405와 ne_405의 굴절률을 가지며, 파장 650nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 no_650과 ne_650의 굴절률을 갖는다. 여기서 no는 정상 광선(ordinary ray)에 대한 굴절률을 나타내며, ne는 비정상 광선(extra-ordinary ray)에 대한 굴절률을 각각 나타낸다.
여기서, 상기 n1_405와 ne_405가 같게 되도록 등방성 매질(71)과 복굴절 매질(72)을 선택하여 편광 홀로그램 소자(PHOE)를 제작한 경우에 대하여 살펴 보기로 한다. 이때, 파장 405nm 빔의 편광방향을 비정상 광선의 편광방향과 동일하게 하여 입사시키면, 등방성 매질(71)과 복굴절 매질(72)에서 굴절률이 같아지기 때문에, 파장 405nm의 빔은 아무런 영향이 없이 투과하게 된다.
한편, 파장 650nm의 빔이 입사됨에 있어, 상기 파장 405nm 빔의 편광방향에 수직한 방향(정상 광선의 편광방향)으로 편광된 빔이 입사되면, 등방성 매질(71)에서는 굴절률이 n1_650이 되며, 복굴절 매질(72)에서는 굴절률이 no_650이 된다. 이에 따라, 파장 650nm의 빔에 대해서는 상기 등방성 매질(71)과 복굴절 매질(72)에서 서로 다른 굴절률을 느끼게 되고, 경계면의 편광 홀로그램 소자 형상에 의하여 회절이 일어나서 구면수차를 보정할 수 있게 된다.
즉, 도 9에 나타낸 바와 같이, 파장 405nm 빔의 경우에는 편광 홀로그램 소자에 입사되는 빔의 파면(incident wave front)과 투과되는 빔의 파면(transmitted wave front)이 동일하게 전파된다. 그러나, 파장 650nm 빔의 경우에는 편광 홀로그램 소자에 입사되는 빔의 파면은 직선인데 반하여, 편광 홀로그램 소자를 투과되는 빔의 파면은 곡선으로 전파됨을 알 수 있다. 이는, 편광 홀로그램 소자 내의 복굴절 매질과 등방성 매질의 경계면에서 발생되는 회절(diffraction)에 의한 효과이며, 이에 따라 구면수차를 보정할 수 있게 되는 것이다.
그런데, 이와 같이 편광 홀로그램 소자(PHOE)를 이용하여 HD/DVD 호환 광픽업 장치를 구성하는 경우에도, 상기 도 5에 나타낸 바와 동일한 광학계를 구성하게 된다(즉, 도 5에서 편광 위상보상소자(PPC) 위치에 편광 홀로그램 소자(PHOE)가 대치된다). 따라서, 상기 편광 위상보상소자(PPC)를 이용하는 경우의 문제점으로 지적된, 선편광된 빔이 이용됨에 따른 디스크의 복굴절 영향의 증대와, 편광 빔 스플리터(PBS)를 사용하지 못하고 프리즘을 사용하게 됨에 따른 광량 저하로 인한 재생 신호가 작아지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로서, 이종 디스크 호환 광픽업 장치에 있어, 디스크에 원 편광된 빔을 입사시킴으로써 디스크의 복굴절 영향을 감소시키고, 편광 빔 스플리터(PBS)를 사용하여 광학계를 구성함으로써, 수광부로 입사되는 광량 저하로 인하여 재생 신호가 작아지는 것을 방지할 수 있는 광픽업 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 편광 위상보상소자의 구조를 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래 편광 위상보상소자에 있어, 빔이 입사되는 면의 형상에 대한 투시도를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 B-B 라인에 대한 단면도의 예를 나타낸 도면.
도 4는 종래 편광 위상보상소자를 이용한 광픽업 장치에 있어서, 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파장과 편광방향에 따른 투과 빔의 형상을 나타낸 도면.
도 5는 종래 편광 위상보상소자를 이용한 광픽업 장치의 광학계 구성의 한 예를 나타낸 도면.
도 6은 종래 편광 홀로그램 소자에 있어, 빔이 입사되는 면의 형상에 대한 투시도를 나타낸 도면.
도 7은 도 6의 B-B 라인에 대한 단면도의 예를 나타낸 도면.
도 8은 도 6의 B-B 라인에 대한 단면도의 다른 예를 나타낸 도면.
도 9는 종래 편광 홀로그램 소자를 이용한 광픽업 장치에 있어서, 편광 홀로그램 소자에 입사되는 빔의 파장과 편광방향에 따른 투과 빔의 형상을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 광픽업 장치에 채용되는 편광의존 보상소자와 λ/4 위상판을 통과하는 빔의 편광 특성을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11, 31, 71, 81... 등방성 매질12, 32, 72, 82... 복굴절 매질
33, 73, 83... 글라스51... 디스크
52... 대물렌즈53... 편광 위상보상소자(PPC)
54... 프리즘55... HD용 광원
56... DVD용 광원57... 수광부
101... 제 1 광원102... 제 2 광원
103... 보정 렌즈104... 프리즘
105... 콜리메이터106... 편광 빔 스플리터(PBS)
107... 반사경108... 편광의존 보상소자
109... λ/4 위상판(QWP)110... 대물렌즈
111... 디스크112... 수광계 보상 렌즈
113... 수광부
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광픽업 장치는,
복굴절 매질과 등방성 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 직선 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 편광의존 보상소자와;
상기 편광의존 보상소자를 투과한 직선 편광의 빔을 입사받고, 그 입사된 직선 편광의 빔을 원 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키며, 디스크로부터 반사되는 원 편광의 빔을 직선 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키는 λ/4 위상판과;
상기 λ/4 위상판을 투과하여 입사되는 원 편광의 빔에 대하여, 각 빔의 파장에 적합한 디스크에 빔을 집광시키는 대물렌즈와;
상기 디스크로부터 반사되는 빔을 입사받아, 상기 디스크에 기록된 신호를 재생하는 수광부와;
상기 디스크로부터 반사된 후, 상기 λ/4 위상판을 투과하여 입사되는 직선 편광의 빔을 상기 수광부에 입사시키는 편광 빔 스플리터(PBS); 및
상기 수광부와 편광 빔 스플리터 사이에 마련되며, 상기 편광 빔 스플리터를 투과한 빔의 구면수차를 보정하여 상기 수광부에 집광시키는 수광계 보상 렌즈; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 편광의존 보상소자는 편광 홀로그램 소자(PHOE:Polarized Holographic Optical Element)인 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 편광의존 보상소자는 편광 위상보상소자(PPC:Polarized Phase Compensator)인 점에 그 특징이 있다.
또한 상기 수광계 보상 렌즈는, 입사되는 빔의 파장에 따라 광경로를 조정하여 투과시키는, 파장 선택성 홀로그램 소자(HOE)로 구성되는 점에 그 특징이 있다.
또한 상기 수광계 보상 렌즈는, 입사되는 빔의 파장에 따라 광경로를 조정하여 투과시키는, 복수의 렌즈가 조합으로 구성되는 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 이종 디스크 호환 광픽업 장치에 있어서, 디스크에 원 편광된 빔을 입사시킴으로써 디스크의 복굴절 영향을 감소시키고, 편광 빔 스플리터(PBS)를 사용하여 광학계를 구성함으로써, 수광부로 입사되는 광량 저하로 인하여 재생 신호가 작아지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 복굴절 매질과 등방성 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 직선 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 편광의존 보상소자(108)와; 상기 편광의존 보상소자(108)를 투과한 직선 편광의 빔을 입사받고, 그 입사된 직선 편광의 빔을 원 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키며, 디스크(111)로부터 반사되는 원 편광의 빔을 직선 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키는 λ/4 위상판(109)과; 상기 λ/4 위상판 (109)을 투과하여 입사되는 원 편광의 빔에 대하여, 각 빔의 파장에 적합한 디스크 (111)에 빔을 집광시키는 대물렌즈(110)와; 상기 디스크(111)로부터 반사되는 빔을 입사받아, 상기 디스크(111)에 기록된 신호를 검출하는 수광부(113)와; 상기 디스크(111)로부터 반사된 후, 상기 λ/4 위상판(109)을 투과하여 입사되는 직선 편광의 빔을 상기 수광부(113)에 입사시키는 편광 빔 스플리터(PBS)(106); 및 상기 수광부(113)와 편광 빔 스플리터(106) 사이에 마련되며, 상기 편광 빔 스플리터(106)를 투과한 빔의 구면수차를 보정하여 상기 수광부(113)에 집광시키는 수광계 보상 렌즈(112); 를 포함한다.
여기서, 도면부호 101 및 102는 각 디스크(111)에 적합한 파장의 빔을 발광시키는 제 1 광원 및 제 2 광원을 나타내며, 104는 프리즘, 105는 콜리메이터를 각각 나타낸다. 또한, 도면부호 103은 상기 제 2 광원(102)에서 발광된 빔의 진행 경로를 조절하는 보정렌즈를 나타내며, 이는 상기 콜리메이터(105)가 상기 제 1 광원 (101)에서 방출된 빔에 적합하도록 설계된 경우에 이용됨으로써, 상기 제 2 광원( 102)에서 발광된 빔이 상기 콜리메이터(105)를 통과하여 평행광선이 되도록 보정해 준다.
한편 상기 편광의존 보상소자(108)는, 복굴절 매질과 등방성 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 직선 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로를 조정하는 소자로서, 종래기술에서 설명된 편광 위상보상소자(PPC) 또는 편광 홀로그램 소자(PHOE)가 이용될 수 있다. 상기 편광 위상보상소자(PPC) 및 편광 홀로그램 소자(PHOE)의 구성 및 특성에 대해서는 종래기술에서 이미 설명되었으므로, 여기서는 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이때, 상기 편광 위상보상소자(PPC) 또는 편광 홀로그램 소자(PHOE)를 이용하여 각 디스크(111)에 입사되는 빔의 구면수차를 보정하는 경우에는, 종래기술에서 설명된 바와 같이, 직선 편광된 빔이 상기 편광 위상보상소자(PPC) 또는 편광 홀로그램 소자(PHOE)에 입사된다. 이러한 직선 편광된 빔은 상기 제 1 광원(101)및 제 2 광원(102)에서 직선 편광된 빔을 방출함으로써 만들 수도 있으며, 또는 상기 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)에서 원 편광된 빔이 방출되는 경우에는 λ/4 위상판을 이용함으로써 직선 편광된 빔을 만들어 줄 수도 있다.
그러면, 본 발명에 따른 광픽업 장치에 채용된 λ/4 위상판(109)의 기능에 대하여 도 11을 참조하여 설명해 보기로 한다. 도 11은 본 발명에 따른 광픽업 장치에 채용되는 편광의존 보상소자와 λ/4 위상판을 통과하는 빔의 편광 특성을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면, 편광의존 보상소자(108) 예컨대, 편광 위상보상소자(PPC) 또는 편광 홀로그램 소자(PHOE)에는 직선 편광(예컨대 P파)된 빔이 입사된다. 그리고, 상기 편광의존 보상소자(108)를 투과하면서, 구면수차를 보정하기 위하여, 광경로차가 조정된 직선 편광(예컨대 P파)의 빔이 λ/4 위상판( 109)에 입사된다.
이때, 상기 λ/4 위상판(109)에 입사된 직선 편광(예컨대 P파)의 빔은 원 편광(예컨대 RCP:Right Circularly Polarized)된 빔으로 변환된다. 이에 따라, 상기 λ/4 위상판(109)을 투과하면서 원 편광(예컨대 RCP)으로 변환된 빔이 대물렌즈 (110)를 통과하면서 입사된 빔의 해당 파장에 적합한 디스크(111)에 집광되게 된다. 이와 같이, 상기 디스크(111)에 입사되는 빔으로 원 편광(예컨대 RCP)된 빔이 입사됨으로써, 상기 디스크(111)에 의한 복굴절의 영향을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 디스크(111)에 입사되는 원 편광(예컨대 RCP)된 빔은, 상기 디스크(111)에서 반사되면서 그 위상이 바뀜에 따라, 반사되는 빔의 편광 방향이 바뀌게 된다(예컨대 LCP:Left Circularly Polarized). 그리고, 이와 같이 원 편광(예컨대 LCP)된 빔은 상기 λ/4 위상판(109)을 통과하면서 직선 편광(예컨대 S파)된 빔으로 변환되고, 상기 편광의존 보상소자(108)를 직선 편광(예컨대 S파)된 상태로 통과하게 된다.
이에 따라, 도 10에 나타낸 편광 빔 스플리터(106)에는 직선 편광(예컨대 S파)된 상태의 빔이 입사되게 된다. 그런데, 상기 편광 빔 스플리터(106)가 입사되는 빔의 편광 상태에 따라, 소정 방향으로 직선 편광(예컨대 P파)된 빔은 모두 투과시키고, 상기 소정 방향과 직각 방향으로 직선 편광(예컨대 S파)된 빔은 모두 반사시키도록 설계된 경우에는, 입사되는 빔의 편광 상태에 따라 투과되는 빔의 진행 방향을 조절할 수 있게 된다.
즉 상기 편광 빔 스플리터(106)는, 제 1 광원(101) 또는 제 2 광원(102)으로부터 입사되는 빔이 소정 방향의 직선 편광(예컨대 P파)인 경우에는 모두 투과시키며, 상기 디스크(111)로부터 반사되어 돌아오는 빔은 상기 소정 방향과 직각 방향으로 직선 편광(예컨대 S파)된 빔이기 때문에 모두 반사시키게 된다. 이때, 상기 편광 빔 스플리터(106)에서 반사된 빔은 수광부(113)로 입사되게 된다.
이와 같이, 상기 편광 빔 스플리터(106)를 사용하여 빔의 진행 방향을 조절할 수 있게 됨으로써, 상기 제 1 광원(101) 또는 제 2 광원(102)으로부터 발광되는 빔의 광량을 효율적으로 이용할 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 수광부(113)에 검출되는, 상기 디스크(111)로부터 반사되는 재생 신호의 세기를 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 종래기술에서 설명된 바와 같이, 상기 편광의존 보상소자(108)는 상기 제 1 광원(101) 또는 제 2 광원(102)에서 입사되는 빔의 직선 편광 방향과, 상기 디스크(111)에서 반사되어 입사되는 빔의 직선 편광 방향이 동일할 때, 광경로차 조절을 통한 효율적인 수차 보정 효과를 얻을 수 있다.
그런데, 본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제 1 광원(101) 또는 제 2 광원( 102)으로부터 상기 편광의존 보상소자(108)에 입사되는 빔의 직선 편광(예컨대 P파) 방향과, 상기 디스크(111)에서 반사되어 상기 편광의존 보상소자(108)에 입사되는 빔의 직선 편광(예컨대 S파) 방향이 서로 직각을 이루게 됨에 따라 이종 디스크 간에 발생되는 구면 수차를 모두 보상하지 못하게 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 이와 같이 미 보상되는 잔존 구면수차를 보상하기 위하여 수광계 보상 렌즈(112)를 채용하였다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 편광 빔 스플리터(106)와 수광부(113) 사이에 수광계 보상 렌즈(112)를 마련함으로써, 미 보상된 잔존 구면수차에 의하여 발생될 수 있는 디포커스(defocus) 발생, 광 효율 저하 및 포커스 에러 옵셋(FE offset) 발생 등을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 수광계 보상 렌즈(112)로는, 상기 편광 빔 스플리터(106)로부터 입사되는 빔의 파장에 따라 광경로를 조정하여 투과시키는, 파장 선택성 홀로그램 소자(HOE)를 이용할 수도 있으며, 또한 복수의 렌즈를 조합으로 구성함으로써, 선택적인 파장에 대하여 수차가 보정된 빔이 상기 수광부(113)에 집광될 수 있도록 구현할 수도 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 광픽업 장치에 의하면, 이종 디스크 광픽업 장치에 있어서, 디스크에 원 편광된 빔을 입사시킴으로써 디스크의 복굴절 영향을 감소시키고, 편광 빔 스플리터(PBS)를 사용하여 광학계를 구성함으로써, 수광부로 입사되는 광량 저하로 인하여 재생 신호가 작아지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 복굴절 매질과 등방성 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 직선 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 편광의존 보상소자와;
    상기 편광의존 보상소자를 투과한 직선 편광의 빔을 입사받고, 그 입사된 직선 편광의 빔을 원 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키며, 디스크로부터 반사되는 원 편광의 빔을 직선 편광의 빔으로 변환시켜 투과시키는 λ/4 위상판과;
    상기 λ/4 위상판을 투과하여 입사되는 원 편광의 빔에 대하여, 각 빔의 파장에 적합한 디스크에 빔을 집광시키는 대물렌즈와;
    상기 디스크로부터 반사되는 빔을 입사받아, 상기 디스크에 기록된 신호를 검출하는 수광부와;
    상기 디스크로부터 반사된 후, 상기 λ/4 위상판을 투과하여 입사되는 직선 편광의 빔을 상기 수광부에 입사시키는 편광 빔 스플리터(PBS); 및
    상기 수광부와 편광 빔 스플리터 사이에 마련되며, 상기 편광 빔 스플리터를 투과한 빔의 구면수차를 보정하여 상기 수광부에 집광시키는 수광계 보상 렌즈; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 편광의존 보상소자는 편광 홀로그램 소자(PHOE:Polarized Holographic Optical Element)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 편광의존 보상소자는 편광 위상보상소자(PPC:Polarized Phase Compensator)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수광계 보상 렌즈는, 입사되는 빔의 파장에 따라 광경로를 조정하여 투과시키는, 파장 선택성 홀로그램 소자(HOE)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수광계 보상 렌즈는, 입사되는 빔의 파장에 따라 광경로를 조정하여 투과시키는, 복수의 렌즈가 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
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CN100371996C (zh) * 2003-10-24 2008-02-27 上海乐金广电电子有限公司 偏光相位补偿元件及应用该元件的光记录播放器
US7606135B2 (en) 2005-06-07 2009-10-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical recording/reproducing apparatus capable of recording/reproducing information onto/from various types of optical recording media of different recording densities and different thicknesses

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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