KR20050072870A - 광 픽업장치에서의 집적광학 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 픽업 장치에 있어서, 특히 광학 디바이스의 집적을 위해 세 개 이상의 발광부 및 이에 대응하는 다층 구조의 수광부, 그리고 그 사이의 광로 변경을 위한 프리즘을 일체로 갖는 집적광학유닛에 관한 것이다.
본 발명 실시 예에 따른 광 픽업장치에서의 집적광학유닛은, 서로 다른 파장을 발생하고 등각으로 배치된 제 1 내지 제 3레이저 다이오드와, 상기 제 1 내지 제 3레이저 다이오드로부터 발생되는 광원을 각각 반사시키고 디스크로부터의 반사광빔을 각각 투과시키는 홀로그램 반사면을 갖는 피라미드 형상의 반사 프리즘과, 상기 홀로그램 반사면을 투과한 반사광빔을 각각 수광하여 전기적 신호로 검출하는 다층 구조의 광검출기를 일체로 구성하는 집적 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광 픽업장치에서의 집적광학 유닛{Integration optical unit in optical pick-up apparatus}
본 발명은 광 픽업 장치에 있어서, 특히 광학 디바이스의 집적을 위해 세 개 이상의 발광부 및 이에 대응하는 다층 구조의 수광부, 그리고 그 사이의 광로 변경을 위한 프리즘을 일체로 갖는 집적광학유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 광디스크는 상용화된 CD(Compact Disc)에 이어 기록용량이 향상된 DVD(Digital Video Disc)가 개발되어 시판되고 있다. 이러한 광디스크는 고밀도화될수록 기록마크와 트랙피치가 작아지고 있다. 또한, 광디스크는 고밀도화될수록 디스크의 표면으로부터 정보기록 면까지의 거리가 짧아지고 있다. 실제로, DVD 계열의 광디스크는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6 mm인 반면에 CD 계열의 광디스크는 1.2 mm이다. 또한, DVD 계열 광디스크와 CD 계열의 광디스크를 억세스하기 위한 광빔의 파장(λ)과 빔 사이즈(BS) 그리고 대물렌즈의 개구수(NA)는 서로 다르게 된다. 예를 들면, CD 계열의 광디스크를 억세스하기 위한 광픽업 장치에 사용되는 광빔의 파장(λC)과 빔사이즈(BSC)는 각각 780 nm와 1.4 μm 를 갖어야 하고, 대물렌즈의 개구수(NAC)는 0.35∼0.45를 유지하여야 한다. 반면에, DVD 계열의 광디스크를 억세스하기 위한 광픽업 장치에 사용되는 광빔의 파장(λD)과 빔사이즈(BSD)는 각각 635∼650 nm와 0.9 μm 를 가져야 하고, 대물렌즈의 개구수(NAD)는 0.6 을 유지하여야 한다.
도 1은 종래 2파장 대응 광 픽업 장치를 나타낸 구성이다.
도1을 참조하면, 빔 가이드 조립체(10)에는 레이저 다이오드(11) 및 반사 프리즘(12), 복 수개의 광 검출기(13,14)가 일체로 구성되며, 반사프리즘(12)로부터 광빔을 디스크(30)에 집광시키는 대물렌즈(20)로 구성된다.
이러한 빔 가이드 조립체(10)의 레이저 다이오드(11)에는 서로 다른 파장의 광원을 발생하는 제 1LD칩 및 제 2LD칩이 하나의 패키지로 구성된다. 상기 제1광원은 예를 들어, 650nm 파장의 광을 조사하는 레이저 다이오드이고, 상기 상대적으로 얇은 DVD용 디스크로 사용된다. 상기 제2광원은 예를 들어, 780nm 파장의 광을 조사하는 CD용 레이저 다이오드이고, 상기 상대적으로 두꺼운 CD용 디스크로 사용된다. 이들 제1 및 제2 광원은 대략 (100±2)㎛ 정도 떨어져 배치된다.
그리고, 반사 프리즘은 일정 형상으로 제조되며, 레이저 다이오드(11)로부터 출사되는 광에 대해 직각으로 반사시켜 줄 수 있도록 경사면(12a)이 형성되며, 반사된 광빔은 대물렌즈(20)를 통해서 디스크(30)의 한 점에 집광된다. 여기서, 상기 경사면(12a)은 편광 방향에 따라 광을 반사시키거나 투과시킬 수 있는 빔 스플리터 역할을 한다.
상기 디스크(30)에 집광된 광빔은 반사되어 대물렌즈(20)를 통해서 경사면(12a)을 거쳐 제 1광검출기(13)에 수광되며, 제 2광검출기(14)는 제 1광검출기(13)에 수광된 반사광을 반사면(12b)를 통해서 다시 수광하게 된다.
그러나, 종래에는 복수개의 광 검출기를 반사 프리즘 내부에 소정 이격되어 위치하고 있어, 전체 유닛의 형상이 커지는 문제가 발생된다. 또한 종래의 광 픽업장치는 복수개의 광검출기로부터 검출된 신호를 이용하여 트랙킹 서보 및 포커싱 서보를 제어하게 되어, 복잡한 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 3개의 레이저 다이오드, 이에 대면하는 피라미드형 반사프리즘, 홀로그램 반사면, 그리고 적층 구조의 광 검출기를 일체로 하는 집적 광학 모듈을 이용하여 3파장 광 픽업 장치를 구현할 수 있도록 한 광 픽업 장치에서의 집적 광학 유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 광학 부품들을 집적하여 픽업의 높이 및 부품수를 감소시켜 줄 수 있도록 한 광 픽업장치에서의 집적 광학 유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 광 픽업장치의 집적광학 유닛은,
서로 다른 파장을 발생하고 등각으로 배치된 제 1 내지 제 3레이저 다이오드와, 상기 제 1 내지 제 3레이저 다이오드로부터 발생되는 광원을 각각 반사시키고 디스크로부터의 반사광빔을 각각 투과시키는 홀로그램 반사면을 갖는 피라미드 형상의 반사 프리즘과, 상기 홀로그램 반사면을 투과한 반사광빔을 각각 수광하여 전기적 신호로 검출하는 다층 구조의 광검출기를 일체로 구성하는 집적 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 홀로그램 반사면은 피라미드 형상의 반사 프리즘의 경사면 중심부에 상기 레이저 다이오드와 각각 대향하고 소한 회절 영역과 밀한 회절 영역으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광 검출기는 제 1레이저 다이오드에 대응하는 제 1수광소자, 제 2레이저 다이오드에 대응하는 제 2수광소자, 제 3레이저 다이오드에 대응하는 제 3수광소자를 각각 적층 구조로 구성되고, 상기 홀로그램 반사면을 투과하는 각각의 반사광빔에 대해 수광소자 중심이 직각이 이루도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 장치의 집적광학 유닛을 나타낸 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 삼등분의 등각으로 배치되는 제 1내지 제 3레이저 다이오드(101,102,103)와, 상기 제 1 내지 제 3레이저 다이오드(101,102,103)로부터 발생되는 빔에 대해 반사 또는 투과하는 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)이 형성된 피라미드 형상의 반사 프리즘(110)과, 상기 반사 프리즘(110)의 중심 하부에 배치되고 디스크로부터 반사되는 각각의 반사광빔을 전기적 신호로 각각 검출하는 적층 구조의 수광소자(114a,114b,114c)를 갖는 광 검출기(114)를 일체로 구비한 집적 광학 모듈(100)로 구성된다.
그리고, 상기 홀로그램 반사면(111a,112a,112c)은 회절 영역을 포함하고 소한 회절 영역과 밀한 회절 영역으로 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 집적 광학 모듈(100)의 중심부에는 반사 프리즘(110)이 배치되며, 상기 반사 프리즘(110)의 삼등분으로 등각으로 제 1 내지 제 3레이저 다이오드(101,102,103)가 배치된다.
여기서, 제 1레이저 다이오드(LD1)(101)에서 사용되는 제 1광원은 예를 들어, 650nm 파장의 광을 조사하는 레이저 다이오드이고, 상기 상대적으로 얇은 DVD용 디스크로 사용된다. 제 2레이저 다이오드(LD2)(102)에서 발생되는 제2광원은 예를 들어, 780nm 파장의 광을 조사하는 CD용 레이저 다이오드이고, 상기 상대적으로 두꺼운 CD용 디스크로 사용된다. 선택적으로 2파장 다이오드일 경우 다른 하나의 레이저 다이오드는 블루 레이저용 다이오드일 수도 있다. 제 3레이저 다이오드(103)에서 발생되는 제 3광원은 고 개구수(예컨대, NA=0.85), 짧은 파장(예컨대, 405nm)의 레이저 광을 조사하는 블루 레이저 다이오드(BD: Blue laser Diode)이다.
그리고, 반사 프리즘(110)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피라미드 형상으로 3개의 반사면(111,112,113)이 각각 레이저 다이오드(101,102,103)와 소정 경사를 갖고 대면하며, 각 경사면(111,112,113)에는 빔이 반사 또는 투과되도록 회절시켜 주는 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2홀로그램 반사면(111a,112a,113a)은 도 4와 같이 가로 방향과 사선 방향으로 회절 격자가 새겨진 회절 영역이 형성된다. 상기의 회절 영역은 밀한 영역(111b)과 소한 영역(111c)으로 나누어지며, 편광 방향에 따라 빔을 반사 또는 투과시켜 준다.
그리고, 제 1 내지 제 3홀로그램 반사면(111a,112a,113a)은 제 1 내지 제 3레이저 다이오드(101,102,103)로부터 발생되는 빔에 대해 대략 45도를 이루고 거의 직각으로 반사시켜 준다.
상기 제 1 내지 제 3홀로그램 반사면(101,102,103)으로부터 반사된 빔은 대물렌즈 방향으로 진행하여 디스크에 집광되며, 디스크로부터 반사된 빔이 반사 프리즘(110)의 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)을 각각 투과하게 된다. 이때, 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)은 디스크로부터 반사된 반사광빔이 직각 방향인 중심 방향으로 투과되도록 해준다.
여기서, 제 1 내지 제 2홀로그램 반사면(111a,112a,113a)으로부터 디스크 방향으로 진행하는 반사빔과 디스크로부터 반사되어 투과되는 빔은 해당 경로를 따라 이동하게 된다. 즉, 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)은 디스크로부터 반사된 광빔을 도 5와 같이 분리하게 된다.
그리고, 반사 프리즘(110)의 중심 하부에는 제 1 내지 제 2홀로그램 반사면(111a,112a,113a)으로 각각 투과되는 반사광 빔을 각각 수광하도록 다수개의 수광소자(114a,114b,114c)가 적층 구조로 이루어진 광 검출기(114)가 배치된다.
상기 광 검출기(114)의 제 1수광소자(114a)는 제 1홀로그램 반사면(111a)으로부터 분리된 반사광빔을 수광하게 되며, 제 2수광수자(114b)는 제 2홀로그램 반사면(112a)으로부터 분리된 반사광빔을 수광하게 되고, 제 3수광소자(114c)는 제 3홀로그램 반사면(113a)으로부터 분리된 반사광빔을 수광하게 된다. 여기서, 각각의 수광소자(114a,114b,114c)는 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)을 투과하는 반사광빔에 대해 직각으로 이루는 적층 구조로 이루어진다.
즉, 제 1수광소자(114a)는 제 1광원에 대응하며, 제 2수광소자(114b)는 제 2광원에 대응하며, 제 3수광소자(114c)는 제 3광원에 대응하게 된다.
이러한 광검출기(114)의 각 수광소자(114a,114b,114c)는 4분할 구조의 메인 광 검출기(0차)(114-1)와 그 양측에 대칭으로 구성된 4분할 구조의 서브 광 검출기(+1차, -1차)(114-2.114-3)를 포함하여 구성되며, 홀로그램 반사면(111a,112a,113a)에 의해 회절된 3빔을 검출하여 트랙킹 서버 및 포커싱 서보, RF 신호를 구하게 된다.
즉, 포커싱 에러 검출신호(FE)는 메인 빔을 이용하게 되는데, 그 검출신호는 다음과 같다.
FE = ( FE1 - FE2 ) + ( FE3-FE4 )
그리고, 트랙킹 에러 검출시, 차동 푸쉬풀(Dpp : Differential Push-Pull)을 이용하는 데, 트래킹 에러 검출 신호는 다음과 같다.
Dpp = Mpp - k*Spp = ((FE3 + FE4)-(FE1 + FE2))-k((F+H) - (E+G))
여기서, Mpp는 메인 빔에 대한 차동 푸쉬풀 신호이며, Spp는 서브 빔에 대한 차동 푸쉬풀 신호이고, k는 서브 광 검출기로부터 검출되는 광량이 메인 광 검출기로부터의 광량에 비해 너무 작기 때문에 최적의 트랙킹 에러신호가 검출되도록 서브 광 검출기의 검출 신호에 가해지는 게인이다. 이는 회절되는 0차광과 1차광의 광량의 비로 정해질 수 있다. 이와 같이 차동푸쉬풀범은 신호를 증폭시키는 방법이다.
이와 같이 광 검출기(114)의 각 수광소자(114a,114b,114c)는 3개의 파장에 대해서 각각 동일한 조건으로 작동하게 되며, 상기 검출되는 전기적인 신호를 이용하여 광 픽업을 제어하게 된다. 예를 들면, 상기 제 1수광소자(114a)로부터 검출되는 전기적인 신호를 이용하여 DVD용으로 사용하고, 제 2수광소자(114b)로부터 검출되는 전기적인 신호를 이용하여 CD용으로 사용하고, 또 제 3수광소자(114c)로부터 검출되는 전기적인 신호를 이용하여 BD용으로 사용될 수 있다.
따라서, 반사 프리즘(110)과 등각의 다이오드(101,102,103), 하부의 광 검출기(114)를 일체로 집적화시켜 줌으로써, 픽업의 전체적인 높이를 줄일 수 있으며, 부품수를 감소시켜 줄 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 픽업 장치에서의 집적 광학 유닛에 의하면, 집적 광학 유닛의 3등분으로 배치된 다이오드, 홀로그램 반사면을 갖는 피라미드형 반사 프리즘, 적층 구조의 수광소자를 갖는 광 검출기를 일체로 구비함으로써, 광학 부품의 수를 줄일 수 있고, 픽업의 전체적인 높이를 낮추어 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 광픽업 장치에서의 집적광학 유닛을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업장치에서의 집적광학 유닛을 나타낸 구성도.
도 3은 도 2의 집적광학 유닛의 사시도.
도 4는 도 2의 홀로그램 반사면을 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 있어, 홀로그램 반사면에서 광검출기로의 투과 패턴을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 광 검출기를 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...집적광학 모듈 101,102,103...레이저 다이오드
110...반사 프리즘 111,112,113...경사면
111a,112a,113a...홀로그램 반사면 114...광 검출기

Claims (3)

  1. 서로 다른 파장을 발생하도록 등각으로 배치된 제 1 내지 제 3레이저 다이오드와, 상기 제 1 내지 제 3레이저 다이오드로부터 발생되는 광원을 각각 반사시키고 디스크로부터의 반사광빔을 각각 투과시키는 홀로그램 반사면을 갖는 피라미드 형상의 반사 프리즘과, 상기 홀로그램 반사면을 투과한 반사광빔을 각각 수광하여 전기적 신호로 검출하는 다층 구조의 광검출기를 일체로 구성하는 집적 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치에서의 집적 광학 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홀로그램 반사면은 피라미드 형상의 반사 프리즘의 경사면 중심부에 상기 레이저 다이오드와 각각 대향하고 소한 회절 영역과 밀한 회절 영역으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치에서의 집적 광학 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광 검출기는 제 1레이저 다이오드에 대응하는 제 1수광소자, 제 2레이저 다이오드에 대응하는 제 2수광소자, 제 3레이저 다이오드에 대응하는 제 3수광소자를 각각 적층 구조로 구성되고, 상기 홀로그램 반사면을 투과하는 각각의 반사광빔에 대해 수광소자 중심이 직각이 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치에서의 집적 광학 유닛.
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