KR20060085721A - 호환형 광픽업 - Google Patents

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KR20060085721A
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Abstract

본 발명에 의한 호환형 광픽업은, 서로 다른 파장의 광을 출사하는 복수의 광원; 광원으로부터 출사되는 광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단; 광경로변환수단쪽에서 입사되는 광을 기록매체에 집속시키는 대물렌즈; 광경로변환수단과 대물렌즈와의 사이에 설치되어 입사광을 시준하며, 또한 구면수차 보정을 위하여 구동하는 콜리메이팅렌즈; 및 단파장의 광 경로상에 배치되며, 색수차 보정을 위한 회절면을 갖는 회절광소자;를 포함한다.
광픽업, 시준, 렌즈, 회절, DOE, diffraction, collimat

Description

호환형 광픽업{COMPATIBLE OPTICAL PICKUP}
도 1a 및 1b는 일반적인 호환형 광픽업의 예들를 나타낸 도면, 그리고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 호환형 광픽업을 개략적으로 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110,120,130;광원 140,150,160;빔스플리터
170;콜리메이팅렌즈 180;회절광소자
181;회절면 190;검출유닛
191;센서렌즈 192;포토 다이오드
200;대물렌즈 D;기록매체
본 발명은 BD(Blu-ray Disc)와 같은 고밀도 기록매체와 그보다 기록밀도가 낮은 DVD(Digital Versatile Disc) 및/또는 CD(Compact Disc)를 호환하여 기록 및/또는 재생할 수 있는 호환형 광픽업에 관한 것이다.
대물렌즈에 의해 집속된 광스폿을 이용하여 디스크형 기록매체에 임의의 정 보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광기록재생기기에서, 기록용량은 광스폿의 크기에 의해 결정된다. 광스폿의 크기(S)는 사용하는 광의 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA:Numerical Aperture)에 의해 수학식 1과 같이 결정된다.
S∝λ/NA
위 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 광스폿의 크기는 사용되는 광의 파장과 대물렌즈의 개구수에 의해 결정된다.
780nm 파장의 광과 개구수 0.45 또는 0.5인 대물렌즈를 이용하여 정보의 기록 및/또는 재생이 이루어지도록 된 CD가 나온 이래로 기록밀도를 높여 정보 저장 용량을 늘리기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다.
DVD는 650nm 파장의 광과 개구수 0.6 또는 0.65인 대물렌즈를 이용하여 정보의 기록 및/또는 재생이 이루어지도록 된 기록매체이고, 최근의 BD는 405nm 정도의 단파장 광과 개구수 0.85인 대물렌즈를 이용하여 정보의 기록 및/또는 재생이 이루어지도록 된 고밀도 기록매체이다.
BD의 경우 콤마수차 발생의 문제를 해결하기 위해 광투과층을 0.1mm 정도로 얇게하여 기록매체의 경사에 따라 생기는 광스폿의 수차량이 줄어 들도록 하고 있다. 한편, 구면수차량은 대물렌즈 개구수의 4승에 비례하고 기록매체의 두께 편차에 비례하기 때문에, 0.85의 개구수를 가지는 대물렌즈를 채용하려면, 기록매체는 ±3㎛ 편차 범위 이내로 균일한 두께를 가져야 한다. 하지만, 기록매체를 상기한 두께 편차 범위 내로 제조하는 것은 극히 어렵다. 따라서, BD용 광픽업은 기록매체 의 두께 편차에 의해 발생된 구면수차를 보정하기 위한 장치를 필수적으로 구비한다.
또한, BD용 광픽업에서 사용되는 청색광은 CD나 DVD에서 사용하는 적색광에 비해 광매질에서의 굴절율 변화가 상대적으로 크기 때문에, 색수차가 심각하게 발생된다. 아울러, 재생 파워에서 기록 파워로 레이저 다이오드의 출력을 전환할 경우 발생하는 모드 호핑(Mode hopping)은 파장을 순간적(수십 ㎲)으로 변환시키기 때문에, 이에 대한 색수차 보정이 요구되어 진다.
한편, 기존 기록매체 중 일회 기록용의 DVD-R 및 CD-R은 파장에 따라 반사율이 현격히 떨어지기 때문에, 650nm와 780nm 파장의 광원 사용이 필수적이다.
따라서, BD와 같은 고밀도 기록매체와 이보다 저밀도인 DVD 및 CD를 호환 채용하기 위한 광픽업은 디스크 두께차로 인해 발생되는 구면수차를 보정하기 위한 예를 들면, 빔 익스팬더(Beam Expander)와 색수차를 보정하기 위한 예를 들어, 회절광소자(DOE: Diffractive Optical Element)를 구비하며, 또한, 2개 또는 3개의 파장이 서로 다른 광을 출사하는 광원을 채용한다.
도 1a는 디스크(D) 두께차로 인해 발생되는 구면수차를 보정하는 빔 익스팬더(10)를 구비한 일반적인 호환형 광픽업을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 제 1 광원(11) 및 제 2 광원(12)으로부터 각각 출사된 광은 제 1 빔 스플리터(13) 및 제 2 빔 스플리터(14)에 의해 경로가 변환되고, 상기 빔 익스팬더(10) 및 대물렌즈(15)를 거쳐 디스크(D)에 조사된다.
여기서, 상기 제 1 광원(11)은, 예컨대 405nm 파장의 광을 출사하는 BD용 레 이저 다이오드 이고, 상기 제 2 광원(12)은 CD 및/또는 DVD용 홀로그램 모듈이다. 이들 광원(11)(12)에서 각각 출사되는 광은 상기 제 2 빔 스플리터(14)에 인접하게 설치되어 있는 제 1 및 제 2 콜리메이팅렌즈(16)(17)에 의해 평행광으로 변환되어 소정의 경로를 통하여 디스크(D)에 조사되고 반사된다. 이 때, 상기 빔 익스팬더(10)는 액추에이터(18)에 의해 구동하면서 디스크의 두께에 따라 발생되는 구면수차를 보정한다.
그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 호환형 광픽업은 비교적 큰 설치 공간을 차지하는 빔 익스팬더(10)가 채용되고, 또한 각 파장별로 광을 시준하는 2개의 콜리메이팅렌즈(16)(17)가 채용됨으로써 소형화가 어렵다고 하는 문제가 있다.
도 1b는 종래의 다른 호환형 광픽업을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 이 광픽업은 서로 다른 파장의 광을 출사하는 3개의 광원(21)(22)(23)을 갖추고 있으며, 상기 광원(21)(22)(23)에서 출사되는 광의 경로를 대물렌즈(24) 측으로 변환시키기 위한 빔 스플리터(25)(26)(27)(28)를 구비하고 있다. 상기 광은 대물렌즈(24)에 의해 디스크(D)로 집속된다.
또한, 광픽업은 각각의 광원(21)(22)(23)에 출사되는 광을 시준하는 3개의 콜리메이팅렌즈(31)(32)(33)를 구비하며, 이들 콜리메이팅렌즈(31)(32)(33)에 의해 각 파장의 광은 평행광으로 변환되어 대물렌즈(24)로 입사된다. 상기 콜리메이팅렌즈(31)(32)(33) 중 BD용 단파장의 광을 출사하는 광원(21)의 광 경로에 배치된 콜리메이팅렌즈(31)는 구면수차 보정을 위해 구동하며(광축방향으로 위치 이동하는 것을 말함), 또한, 색수차 보정을 위한 요철 형태의 회절면을 갖는다. 따라서, 빔 익스팬더(10;도 1a 참조)를 사용하는 광픽업보다는 소형화 할 수 있으나, 3개의 콜리메이팅렌즈(31)(32)(33)가 채용됨으로써 픽업 소형화의 어려움은 여전하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 구면수차 및 색수차 보정이 가능하면서도 구조가 간단하여 소형화를 이룰 수 있는 호환용 광픽업을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 하나의 콜리메이팅렌즈를 서로 다른 파장의 광에 공용함으로써 부품수 감소 및 소형화를 도모할 수 있는 호환용 광픽업을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 호환형 광픽업은, 서로 다른 파장의 광을 출사하는 복수의 광원; 상기 복수의 광원으로부터 각각 출사되는 광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단; 상기 광경로변환수단쪽에서 입사되는 광을 기록매체에 집속시키는 대물렌즈; 상기 대물렌즈 앞쪽에 설치되어 입사광을 시준하며, 또한, 구면수차 보정을 위하여 구동하는 콜리메이팅렌즈; 및 단파장의 광 경로상에 배치되며, 색수차 보정을 위한 회절면을 갖는 회절광소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 회절광소자에 의한 단파장 광의 색수차 보정이 이루어지고, 또한, 콜리메이팅렌즈의 구동에 의한 파장에 따른 구면수차 보정이 이루어지며, 아울러 하나의 콜리메이팅렌즈를 서로 다른 파장의 광에 공용하므로 구조가 간단하고 소형의 호환형 광픽업을 제공할 수 있다.
상기 복수의 광원은 BD용 단파장의 광을 출사하는 제 1 광원, DVD용 장파장을 출사하는 제 2 광원 및 CD용 장파장을 출사하는 제 3 광원을 포함하는 것이 좋으며, 상기 제 2 광원과 제 3 광원은 하나의 모듈로 구성될 수도 있다.
상기 광경로변환수단은 상기 제 1 광원으로부터 출사되는 광을 대물렌즈 측으로 반사시키는 제 1 빔스플리터, 상기 제 2 광원으로부터 출사되는 광은 반사시키고 상기 제 3 광원으로부터 출사되는 광은 투과시키는 제 2 빔스플리터 및 상기 제 1 빔스플리터를 경유한 광은 투과시키고 상기 제 2 빔스플리터를 경유한 광은 반사시키는 제 3 빔스플리터를 포함하는 것이 좋다.
상기 콜리메이팅렌즈는 상기 제 3 빔스플리터와 상기 대물렌즈와의 사이에 광축방향으로 이동하도록 배치되며, 상기 회절광소자는 상기 제 1 빔스플리터와 제 3 빔스플리터와의 사이에 배치된다. 그리고, 상기 회절광소자의 대물렌즈를 향하는 측면에 상기 회절면이 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 호환형 광픽업은 상기 기록매체에서 반사되고 대물렌즈 및 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 검출유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 검출유닛은 BD용 검출유닛, DVD용 검출유닛 및 CD용 검출유닛을 포함한다. 상기 DVD용 검출유닛 및 상기 CD용 검출유닛은 각각 상기 제 2 광원 및 제 3 광원과 일체로 구성되는 모듈 형태도 가능하다.
본 발명의 상기와 같은 목적 및 장점과 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.
첨부한 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 호환형 광픽업을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 호환형 광픽업은 서로 다른 파장의 광을 생성 출사하는 3개의 광원, 즉 BD용의 단파장, 예컨대 405nm 파장의 광을 생성 출사하는 제 1 광원(110)과 DVD용의 장파장, 예컨대 650nm 파장의 광을 생성 출사하는 제 2 광원(120)과 CD용의 장파장, 예컨대 780nm 파장의 광을 생성 출사하는 제 3 광원(130)을 구비한다.
도시예에서는 상기 제 2 광원(120)과 제 3 광원(130)이 별개로 구성된 예를 도시하고 있으나, 상기 제 2 광원(120)과 제 3 광원(130)은 2개의 레이저 다이오드가 하나의 기판에 실장되어 구성되는 일체형도 가능하다.
또한, 상기 제 2 광원(120) 및 제 3 광원(130)은 도시하지는 않았으나, 홀로그램 모듈로 구성될 수 있다. 홀로그램 모듈은 후술되는 검출유닛을 구성하는 포토 다이오드가 광원에 일체로 구성된 것을 말한다. 이미 공지된 기술로 상세한 설명은 생략한다. 이에 의하면, 검출유닛을 구성하기 위한 별도의 포토 다이오드 등의 배치를 생략할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 광원(110)(120)(130)으로부터 각각 출사되는 서로 다른 파장의 광은 광경로변환수단에 의해 경로가 기록매체(D)를 향하도록 변환되며, 최종적으로 대물렌즈(200)에 의해 기록매체(D)에 집속된다.
상기 광경로변환수단은 상기 제 1 광원(110)으로부터 출사되는 광을 반사시 키는 제 1 빔스플리터(140)와 상기 제 2 광원(120)으로부터 출사되는 광은 반사시키고 상기 제 3 광원(130)으로부터 출사되는 광은 투과시키는 제 2 빔스플리터(150)와 상기 제 1 빔스플리터(140)를 경유한 광은 투과시키고 상기 제 2 빔스플리터(150)를 경유한 광은 반사시키는 제 3 빔스플리터(160)를 구비한다.
여기서, 상기 제 1 빔스플리터(140)는 후술되는 검출유닛의 수광을 위하여 기록매체로부터 반사되어 나오는 광을 투과시키도록 구성되며, 상기 제 2 및 제 3 빔스플리터(150)(160)는 파장에 따라 광을 투과시키고 반사시키는 큐빅 빔스플리터로 구성된다.
콜리메이팅렌즈(170)는 상기 대물렌즈(200)의 앞쪽, 보다 구체적으로는 상기 제 3 빔스플리터(160)에 의해 경로가 변환되어 나오는 광을 평행광으로 변환시켜 대물렌즈(200)로 입사시키도록 배치된다. 이와 같이, 콜리메이팅렌즈(170)가 대물렌즈(200) 앞쪽에 배치됨으로써 여러개의 콜리메이팅렌즈를 사용할 필요없이 하나로 파장이 서로 다른 광의 시준이 가능하다. 따라서, 종래 여러개의 콜리메이팅렌즈를 사용하는 광픽업에 비하여 구조가 간단하고 소형화될 수 있다.
한편, 상기 콜리메이팅렌즈(170)는 본 발명의 특징에 따라 기록매체의 두께에 따른 구면수차를 보정하기 위하여 광축방향으로 이동 가능하게 구비된다. 이러한 콜리메이팅렌즈(170)를 구동시켜 구면수차를 보정하는 방법은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하지만, 예를 들어 BD용 제 1 광원(110)에서 출사되는 광의 경우에는 상기 콜리메이팅렌즈(170)가 대물렌즈(200) 측으로 가깝게 이동하고, DVD나 CD용 제 2 및 제 3 광원(120)(130)에서 출사되는 광의 경우 콜리메이팅렌즈 (170)가 대물렌즈(200)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것 등에 의해 구면수차를 보정할 수 있다(도면의 점선과 화살표 참조).
또한, 본 발명에 의한 호환형 광픽업은 상기 제 1 빔스플리터(140)와 상기 제 3 빔스플리터(160) 사이에 배치되는 회절광소자(180)를 구비한다. 상기 회절광소자(180)는 상기 대물렌즈(200)를 향하는 측면에 다수의 원형 요철부 등으로 이루어지는 회절면(181)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 회절광소자(180)를 통과하는 BD용 단파장의 광은 상기 회절면(181)에 의해 약간의 발산 및 수렴이 일어나고 이러한 작용에 의해 파장 변화에 의한 색수차가 보정된다.
즉, 본 발명에 의한 호환형 광픽업은 하나의 콜리메이팅렌즈(170)를 이용하여 파장이 서로 다른 광을 시준함과 아울러 파장에 따른 구면수차 보정을 행하고, 또 회절광소자(180)를 이용하여 단파장의 광을 사용할 때 발생되는 색수차를 보정한다.
검출유닛(190)은 상기 기록매체(D)에서 반사되고 대물렌즈(200) 및 광경로변환수단(140)(150)(160)을 경유한 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 것으로, BD용 검출유닛, DVD용 검출유닛 및 CD용 검출유닛을 포함한다. 본 실시예에서는 BD용 검출유닛(190)에 대하여 도시하고 설명한다. 그외 다른 기록매체에 대한 검출유닛은 앞서 잠깐 설명한 바와 같이 각각의 광원(120)(130)에 일체로 구성된다.
상기 BD용 검출유닛(190)은 상기 제 1 빔스플리터(140)의 후방에 배치되어 빔스플리터(140)를 투과한 광을 집속시키는 센서렌즈(191)와 상기 광을 수광하는 포토다이오드(192)를 포함한다. 이러한 포토 다이오드를 이용한 검출유닛의 구성 및 작용은 이미 공지된 기술이므로 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 호환형 광픽업의 작용에 대하여 간단히 설명한다.
각각의 광원(110)(120)(130)으로부터 생성되어 출사된 광이 빔스플리터(140)(150)(160)를 통하여 경로를 변경하면서 대물렌즈(200)에 의해 기록매체(D)에 집속되고 반사되는 과정을 통하여 기록매체에 정보를 기록하고 또한 기록된 정보를 재생하는 억세스 과정은 공지된 광픽업과 크게 다르지 않다. 다만, 본 발명은 하나의 콜리메이팅렌즈(170)에 의해 파장이 서로 다른 각각의 광의 시준이 공통으로 이루어지며, 아울러 BD용 단파장의 광에 의한 억세스시 상기 콜리메이팅렌즈(170)가 광축방향으로 위치 이동하여 구면수차를 보정한다. 또한, BD용 단파장의 광에 의한 억세스시 파장 변화 등에 따라 발생되는 색수차가 회절광소자(180)에 의해 보정된다.
따라서, 보다 간단한 구조 및 소형의 호환형 광픽업을 제공할 수 있다.
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 호환형 광픽업은, 하나의 콜리메이팅 렌즈를 이용하여 파장이 서로 다른 광의 시준을 공통으로 행하고 이 콜리메이팅렌즈를 구동하여 단파장 광에 의한 구면수차를 보정한다. 그리고, 회절광소자를 이용하여 단파장 광에 의한 색수차를 보정한다. 따라서, 간단한 구조 및 소형의 광학계 구성이 가능하므로 광픽업의 크기를 보다 소형화시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 서로 다른 파장의 광을 출사하는 복수의 광원;
    상기 복수의 광원으로부터 각각 출사되는 광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단;
    상기 광경로변환수단쪽에서 입사되는 광을 기록매체에 집속시키는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈 앞쪽에 설치되어 입사광을 시준하며, 또한, 구면수차 보정을 위하여 구동하는 콜리메이팅렌즈; 및
    단파장의 광 경로상에 배치되며, 색수차 보정을 위한 회절면을 갖는 회절광소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호환용 광픽업.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원은 BD용 단파장의 광을 출사하는 제 1 광원, DVD용 장파장을 출사하는 제 2 광원 및 CD용 장파장을 출사하는 제 3 광원을 포함하며,
    상기 광경로변환수단은 상기 제 1 광원으로부터 출사되는 광을 대물렌즈 측으로 반사시키는 제 1 빔스플리터, 상기 제 2 광원으로부터 출사되는 광은 반사시키고 상기 제 3 광원으로부터 출사되는 광은 투과시키는 제 2 빔스플리터 및 상기 제 1 빔스플리터를 경유한 광은 투과시키고 상기 제 2 빔스플리터를 경유한 광은 반사시키는 제 3 빔스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 콜리메이팅렌즈는 상기 제 3 빔스플리터와 상기 대물렌즈와의 사이에 광축방향으로 이동하도록 배치되며,
    상기 회절광소자는 상기 제 1 빔스플리터와 제 3 빔스플리터와의 사이에 배치되고 이 회절광소자의 대물렌즈를 향하는 측면에 상기 회절면이 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기록매체에서 반사되고 대물렌즈 및 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하여 정보신호 및/또는 오차신호를 검출하는 검출유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 검출유닛은 BD용 검출유닛, DVD용 검출유닛 및 CD용 검출유닛을 포함하며,
    상기 DVD용 검출유닛 및 상기 CD용 검출유닛은 각각 상기 제 2 광원 및 제 3 광원과 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
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