KR20100055836A - Optical pick-up apparatus using free curved-surface prism - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자유 곡면 프리즘을 이용한 광픽업장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pickup device, and more particularly, to an optical pickup device using a free curved prism.
광픽업장치는 광원에서 광을 발생시켜 기록매체인 디스크의 표면에 피트정보를 형성하거나, 형성된 피트정보에서 반사된 광을 사용하여 기록된 데이터를 재생하는 장치이다.An optical pickup apparatus generates light from a light source to form pit information on a surface of a disk, which is a recording medium, or reproduces recorded data using light reflected from the formed pit information.
이때, 사용되는 기록매체는 다양한 종류가 있으며, 가장 일반적으로 사용되는 것이 씨디(CD; Compact Disc )와 디브이디(DVD; Digital Versatile Disc )가 있다. At this time, there are various types of recording media used, and most commonly used CD (Compact Disc) and DVD (Digital Versatile Disc).
도 1에는 종래기술에 의한 일반적인 광픽업장치의 구성도가 도시되어 있다. 이에 따르면, 상기 광픽업장치에는 발생된 광을 방출하는 광원(1)이 구비된다. 상기 광원(1)으로는 레이저 다이오드(Laser Diode) 등이 사용될 수 있다. 1 is a block diagram of a conventional optical pickup apparatus according to the prior art. According to this, the optical pickup device is provided with a
상기 광원(1)에서 방출된 광이 이동하는 경로 상에는 회절격자(2)가 설치된다. 상기 회절격자(2)는 상기 광원(1)에서 나온 광을 회절시켜 입사된 광의 광량을 소정 비율로 나누는 역할을 한다. 일반적으로 상기 회절격자(2)는 입사된 광을 세개로 분리하여 광이 디스크 상의 트랙에 정확하게 조사되도록 하는 트랙킹을 수행할 수 있도록 설계된다.The diffraction grating 2 is provided on a path along which the light emitted from the
상기 회절격자(2)를 통과한 광은 광분리기(3)로 입사된다. 상기 광분리기(3)는 입사되는 광의 경로를 변경하는 역할을 하며, 상기 광원(1)으로부터 입사된 광을 디스크(D)쪽으로 전달하고, 디스크(D)에서 반사되어 나온 광을 광검출기(9) 측으로 분리하여 전달하는 역할을 한다.The light passing through the diffraction grating 2 is incident on the
한편 상기 광원(1)에서 발생하여 상기 광분리기(3)를 통과한 광은 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens:4)를 통과한다. 상기 콜리메이터 렌즈(4)는 입사된 광을 평행광으로 바꾸어주는 역할을 한다. 이는 상기 광원(1)에서 나온 광이 분산광이므로 이를 평행광으로 바꾸어 디스크에의 기록과 재생에 사용할 수 있도록 하기 위함이다.Meanwhile, the light generated by the
상기 콜리메이터 렌즈(4)를 통과한 광은 경로변경미러(5)로 전달된다. 상기 경로변경미러(5)는 상기 광원(1)으로부터 전달된 광이 디스크에 수직으로 입사할 수 있는 방향으로 광의 경로를 변경하는 역할을 한다.Light passing through the collimator lens 4 is transmitted to the rerouting mirror (5). The path changing mirror 5 serves to change the path of the light in a direction in which the light transmitted from the
그리고 상기 경로변경미러(5)에서 경로가 변경된 광은 대물렌즈(6)에 의해 디스크에 집광된다. 상기 대물렌즈(6)는 광을 디스크(D)에 스폿 형태로 집광시키는 역할을 한다.The light whose path is changed in the path changing mirror 5 is condensed on the disk by the
상기 대물렌즈(6)에 의해 디스크(D)에 조사된 광은 디스크(D) 상에 피트를 형성하여 데이터를 기록하거나, 형성된 피트에 의해 반사된다.The light irradiated onto the disk D by the
한편 디스크(D) 상에서 반사된 광은 상기 광원(1)에서 디스크(D)로 광이 전달되는 경로의 역경로로 이동하여 상기 광분리기(3)로 전달된다. 상기 광분리기(3)에서 광은 상기 광원(1) 방향이 아닌 다른 방향으로 전달된다.On the other hand, the light reflected on the disk (D) is transferred to the optical splitter (3) in the reverse path of the path that the light is transmitted from the light source (1) to the disk (D). In the
그리고 디스크(D)에서 반사되어 상기 광분리기(3)를 통과한 광이 전달되는 경로 상에는 센서렌즈(8)가 설치된다. 상기 센서렌즈(8)는 입사된 광이 광검출기(9)에 스폿 형태로 집광되게 한다. In addition, a
상기 센서렌즈(8)를 통과하여 집광된 광이 상기 광검출기(9)에 조사되면, 상기 광검출기(9)는 조사된 광을 검출하여 디스크(D)에 기록된 신호를 재생하는 역할을 한다. 이때 상기 광검출기(9)는 복수의 셀(Cell)을 포함하고, 상기 셀(Cell)들에 조사되는 광을 광전변환하여 전기적 신호로 출력되도록 하는 PDIC(Photo Diode Intergrated Chip)과 같은 수광소자로 구성될 수 있다. When the light collected through the
본 발명의 목적은 자유 곡면 프리즘을 이용하여 콜리메이터 렌즈의 구성을 제외하여 부품의 수를 최소화한 광픽업장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical pickup apparatus which minimizes the number of components except for the configuration of a collimator lens using a free-curved prism.
본 발명의 다른 목적은 부품의 수를 최소화함으로써 가격 경쟁력이 있는 광픽업장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optical pickup device which is competitive in price by minimizing the number of parts.
본 발명의 또 다른 목적은 부품의 구성이 간략하여 제조 공정을 단순화할 수 있는 광픽업장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an optical pickup apparatus capable of simplifying a manufacturing process by simplifying the configuration of parts.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 특정 파장의 광을 발생시키는 광원과; 상기 광원에서 나온 광의 경로 상에 설치되어 기록매체로 전달되는 광과 기록매체에서 반사된 광을 분리하여 전달하는 광분리기와; 상기 광원으로부터 상기 광분리기를 통과한 분산광의 광경로를 상기 기록매체에 수직하도록 변환함과 동시에 분산광을 평행광으로 변환하는 자유 곡면 프리즘과; 상기 광원으로부터 상기 자유 곡면 프리즘을 통과한 광을 상기 광 기록매체에 스폿 형태로 집광시키는 대물렌즈; 그리고 상기 기록매체에서 반사되어 상기 광분리기를 통과한 광을 검출하는 광검출기를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention comprises a light source for generating light of a specific wavelength; An optical separator installed on the path of the light emitted from the light source to separate and transmit the light transmitted from the light source and the light reflected from the recording medium; A free curved prism for converting the optical path of the scattered light from the light source through the optical splitter so as to be perpendicular to the recording medium and at the same time converting the scattered light into parallel light; An objective lens for condensing the light passing through the free-curved prism from the light source on the optical recording medium in a spot shape; And a photodetector for detecting light reflected from the recording medium and passing through the optical separator.
이때 상기 자유 곡면 프리즘은, 상기 광원으로부터 입사된 광이 제2곡면을 향하여 굴절되도록 형성된 제1곡면과; 상기 제1곡면에서 굴절된 광은 제3곡면으로 입사되도록 상기 자유 곡면 프리즘 내부로 전반사하고, 제3곡면에서 반사된 광은 상기 자유 곡면 프리즘 외부로 투과되도록 굴절시키는 제2곡면; 그리고 상기 제2곡면에서 반사된 광이 상기 제2곡면으로 입사되도록 상기 자유 곡면 프리즘 내부로 전반사하는 제3곡면을 포함할 수 있다. The free curved prism may include a first curved surface formed such that light incident from the light source is refracted toward a second curved surface; A second curved surface in which the light refracted by the first curved surface is totally reflected inside the free curved prism to be incident to the third curved surface, and the light reflected by the third curved surface is refracted to be transmitted to the outside of the free curved prism; And a third curved surface that totally reflects into the free curved prism so that the light reflected from the second curved surface is incident on the second curved surface.
여기서 상기 제1곡면 내지 제3곡면은, 아래의 수학식에 의하여 정의될 수 있다.Herein, the first to third curved surfaces may be defined by the following equation.
<수학식>≪ Equation &
위의 수학식에서,In the above equation,
z는 Z축에 평행인 표면의 새그(sag)이고,z is the sag of the surface parallel to the Z axis,
cux는 X축 방향에서의 기본 곡률이며,cux is the basic curvature in the X-axis direction,
kx는 X축 방향에서의 원추 계수이고,kx is the cone coefficient in the X-axis direction,
cuy는 Y축 방향에서 기본 곡률이며,cuy is the base curvature in the Y axis direction,
ky는 Y축 방향에서 원추 계수이고,ky is the cone coefficient in the Y axis direction,
AR, BR, CR은 각각 4차, 6차, 8차 비구면 항들의 회전 대칭 계수들이며,AR, BR, and CR are the rotational symmetry coefficients of the 4th, 6th, and 8th aspherical terms, respectively,
AP, BP, CP은 각각 4차, 6차, 8차 비구면 항들의 비회전 대칭 계수들이다.AP, BP and CP are the non-rotational symmetry coefficients of the fourth, sixth and eighth aspherical terms, respectively.
이때 상기 광원에서 나온 광이 상기 광분리기로 전달되는 경로 상에는 상기 광원에서 나온 광으로 트랙킹동작을 수행할 수 있도록 광을 분할하는 회절격자가 더 구비될 수 있다.In this case, a diffraction grating may be further provided on the path from which the light from the light source is transmitted to the optical separator so as to perform the tracking operation with the light from the light source.
또한 상기 기록매체에서 반사된 광을 상기 광검출기의 셀에 스폿형태로 집광시키는 센서렌즈가 더 구비될 수도 있다. In addition, a sensor lens for condensing the light reflected from the recording medium to the cell of the photodetector in the form of a spot may be further provided.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 광픽업장치에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.As described in detail above, according to the optical pickup device according to the present invention, the following effects can be expected.
즉, 자유 곡면 프리즘을 이용하여 콜리메이터 렌즈의 구성을 제외하여 부품의 수를 최소화한 광픽업장치를 제공할 수 있다는 장점이 있다.That is, there is an advantage in that the optical pickup apparatus which minimizes the number of components except for the configuration of the collimator lens by using the free-curved prism can be provided.
또한 본 발명에 의한 광픽업장치에 의하면, 부품의 수를 최소화함으로써 광픽업장치의 가격 경쟁력을 확보할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the optical pickup device according to the present invention, there is an advantage that the price competitiveness of the optical pickup device can be secured by minimizing the number of components.
그리고 본 발명에 의한 광픽업장치에 의하면 부품의 구성이 간략하여 제조 공정을 단순화할 수 있고, 그에 따라 제조 과정에서 발생하는 불량률을 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, the optical pickup apparatus according to the present invention has an advantage in that the configuration of the components is simplified, thereby simplifying the manufacturing process, thereby reducing the defective rate occurring in the manufacturing process.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 광픽업장치의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a specific embodiment of the optical pickup device according to the present invention as described above will be described in detail.
도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치의 구성 및 그에 의한 광의 이동경로를 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치에 사용되는 자유 곡면 프리즘의 구성을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치에 사용되는 자유 곡면 프리즘으로 입사되는 광의 경로를 도시한 예시도이다.2 is a configuration diagram schematically showing the configuration of an optical pickup apparatus according to a specific embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing the configuration of the optical pickup apparatus according to a specific embodiment of the present invention and the light movement path thereby 4 is a perspective view showing the configuration of a free-form surface prism used in the optical pickup device according to a specific embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a free-form surface prism used in the optical pickup device according to a specific embodiment of the present invention. It is an exemplary figure which shows the path | route of the light which injects into.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치에는 광원(11)이 구비된다. 상기 광원(11)은 레이저 다이오드와 같은 발광소자로 구비된다. 그리고 상기 광원(11)의 광이 방출되는 상대편 방향에는 모니터 PD(12)가 구비될 수 있다. 상기 모니터 PD(12)는 상기 광원(11)으로부터 방출되는 광의 일부를 입력받아 상기 광원(11)에서 방출되는 광전력의 크기를 전기적인 신호로 변환하여 출력하고, 이는 파장 제어 회로(Wavelength Control Circuit)으로 전달되어 다시 상기 광원(11)에서 발생되는 광의 파장을 제어하게 된다. As shown in Fig. 2 and 3, the optical pickup device according to a specific embodiment of the present invention is provided with a light source (11). The
이때 상기 광원(11)에서 발생되는 광의 파장은 상기 광픽업장치를 이용하여 데이터를 기록 또는 재생하고자 하는 저장매체의 종류에 따라 다르다. 예를 들어 상기 광원(11)은 약 780nm의 파장을 가지는 씨디용 광을 발생시키거나, 약 650nm의 파장을 가지는 디브이디용 광을 발생시킬 수 있다.In this case, the wavelength of the light generated by the
그리고 상기 광원(11)에서 방출된 광은 회절격자(13)로 입사된다. 상기 회절격자(13)는 상기 광원(11)에서 나온 광을 회절시켜 입사된 광의 광량을 소정 비율로 나누는 역할을 한다. 일반적으로 상기 회절격자(13)는 입사된 광을 세개로 분리하여 광이 디스크 상의 트랙에 정확하게 조사되도록 하는 트랙킹을 수행할 수 있도록 설계된다.Light emitted from the
상기 광원(11)에서 방출된 광이 상기 회절격자(13)를 통과하여 투사되는 경로 상에는 광분리기(15)가 구비된다. 상기 광분리기(15)는 입사되는 광의 경로를 변경하는 역할을 하며, 상기 광원(11)으로부터 입사된 광을 디스크(D)쪽으로 전달하고, 디스크(D)에서 반사되어 나온 광을 광검출기(33) 측으로 분리하여 전달하는 역할을 한다.An
그리고 상기 광분리기(15)를 통과한 광은 자유 곡면 프리즘(20)으로 입사된다. 상기 자유 곡면 프리즘(20)은 상기 광원(11)으로부터 상기 광분리기(15)를 통과하여 상기 자유 곡면 프리즘(20)으로 입사된 광을 디스크(D)에 수직방향으로 조사되도록 방향을 전환함과 동시에, 분사광으로서 입사된 광을 평행광으로 변환하는 역할을 한다.The light passing through the
이와 같은 상기 자유 곡면 프리즘(20)에는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1곡면(21), 제2곡면(22) 및 제3곡면(23)이 형성된다. 이때 상기 제1곡면(21), 제2곡면(22), 제3곡면(23)의 곡률은 본 발명의 실시예에 따른 실제의 자유 곡률 프리즘에 비하여 과장하여 도시하였다.As shown in FIGS. 4 and 5, the free
상기 제1곡면(21)으로는 상기 광원(11)으로부터 상기 회절격자(13), 상기 광분리기(15)를 통과한 광이 입사된다. 이때 상기 제1곡면(21)으로 입사되는 광을 이하에서는 입사광(L1, L1', L1")이라고 한다.Light passing through the
상기 입사광(L1, L1', L1")은 도면에 도시된 바와 같이 서로 평행하지 않고 진행할 수록 분산되는 분산광이다. 상기 제1곡면(21)으로 입사된 입사광(L1, L1', L1")은 상기 제1곡면(21)에서 굴절되어 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 내부를 통과 한다. 여기서 상기 제1곡면(21)에서 상기 입사광(L1, L1', L1")은 Snell의 법칙에 따라 굴절된다. 그리고 상기 입사광(L1, L1', L1")은 상기 제1곡면(21)에서 굴절되어 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 내부를 통과하여 제2곡면(22)에 도달한다. The incident light (L1, L1 ', L1 ") is a scattered light that is dispersed as they proceed without being parallel to each other, as shown in the drawing. Incident light (L1, L1', L1") incident on the first
상기 제2곡면(22)은 상기 자유 곡면 프리즘(20) 내부에서 상기 제2곡면(22)으로 도달한 광을 다시 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 내부로 반사시킨다. 이때 상기 제2곡면(22)은 상기 제1곡면(21)에서 굴절되어 입사되는 광이 내부전반사(Total Internal Reflection)되도록 형성된다. 그에 따라 상기 제2곡면(22)에서 반사된 광은 상기 자유 곡면 프리즘(20) 내부를 통과하여 상기 제3곡면(23)으로 도달한다. The second
상기 제3곡면(23)은 입사된 광을 다시 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 내부로 반사시킨다. 그에 따라 반사된 광은 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 내부를 통과하고 다시 상기 제2곡면(22)에 도달하면 굴절되어 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 외부로 투과된다. 이때, 이하에서는 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 내부를 통과하여 외부로 투과되는 광을 투과광(L2, L2', L2")이라고 한다.The third
상기 투과광(L2, L2', L2")은 상기 입사광(L1, L1', L1")이 상기 자유 곡면 프리즘(20)으로 입사되어, 굴절 및 반사를 반복하면서 평행광으로 변환된다. 이때 상기 입사광(L1, L1, L1")이 상기 자유 곡면 프리즘(20)을 거쳐 서로 평행한 투과광(L2, L2', L2")으로 변환되는 것은, 상기 투과광(L2, L2', L2")이 평행광이 되도록 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 각각의 곡면들(21, 22, 23)의 곡률을 설정함에 따라 얻을 수 있는 결과이다. 이때 각각의 곡면들(21, 22, 23)은 비대칭 형상이므로 Anamorphic 비구면 등 비대칭 형상의 곡면으로 형성된다. The transmitted light L2, L2 ′, L2 ″ is incident on the free
그리고 이와 같은 상기 자유 곡면 프리즘(20)을 통과한 평행광은 대물렌즈(17)로 입사된다. 그에 따라 상기 대물렌즈(17)로 입사된 광은 디스크(D)로 조사된다. 여기서 상기 대물렌즈(17)를 통과하여 스폿 형태로 디스크(D)에 조사된 광은 디스크(D) 상에 피트(Pit)를 형성할 수 있다. 즉, 광에 의해 디스크(D)에 피트정보가 형성됨으로써 디스크(D) 상에 데이터가 기록된다. 또한 상기 대물렌즈(17)에 의해 광이 상기 디스크(D)에 조사되어 이미 형성된 피트에서 광이 반사될 수 있다. 즉, 이미 형성된 피트에 광이 반사되어 상기 대물렌즈(17)와 상기 자유 곡면 프리즘(20), 그리고 상기 광분리기(15)를 다시 거쳐 광검출기(33)로 전달되면 디스크(D)에 기록된 데이터를 해독할 수 있게 된다. The parallel light passing through the free
이때, 상기 광검출기(33)는 디스크(D)에서 반사되어 나온 광을 전기적 신호로 변환하는 수광소자로서 PDIC가 사용될 수 있다. 상기 광검출기(33)는 상기 광원(11)의 종류 및 광픽업장치의 기능에 따라 다양한 것을 사용할 수 있다.In this case, the
또한 상기 광검출기(33)와 광분리기(15)의 사이에는 센서렌즈(31)가 설치될 수 있다. 상기 센서렌즈(31)는 기록매체인 디스크(D)에서 반사되어 광분리기(15)를 통과하여 나온 광을 상기 광검출기(33)에 스폿 형태로 집광되도록 하는 역할을 한다.In addition, a
이와 같은 자유 곡면 프리즘의 설계의 일실시예를 하기의 표로 나타내었다. 표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자유 곡면 프리즘의 제1곡면(21)의 광학 설계 데이터이고, 표 2는 제2곡면(22)의 광학 설계 데이터이며, 표 3은 제3곡면(23)의 광학 설계 데이터이다. One embodiment of the design of such a free-form surface prism is shown in the following table. Table 1 is optical design data of the first
이때 이와 같은 광학 설계 데이터에 의한 자유 곡면 프리즘에 따른 광의 진행은 도 6에 도시하였다. 여기서 표에 나타낸 광학 설계 데이터의 축방향도 도 6에 함께 도시되어있다.At this time, the progress of the light according to the free-form surface prism by the optical design data is shown in FIG. The axial direction of the optical design data shown here is also shown in FIG. 6.
제1곡면
First surface
제2곡면
Second surface
제3곡면
3rd surface
표 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 각각의 곡면은 X축과 Y축 방향으로 소정의 곡률(RDX = X축 방향 곡률 반경 , RDY = Y축 방향 곡률 반경)을 갖는 곡면으로 이루어진다. 이때 기호 "E-n"은 "10-n"을 의미한다.As shown in Tables 1 to 3, each curved surface of the free
여기서 상기 'XDE', 'YDE', 'ZDE', 'ADE', 'BDE', 'CDE' 는 도 6에서, 디스크(D)에 광이 조사되는 지점을 기점으로 한 좌표계에서의 병진 및 회전 편심량을 나타낸다. 특히 상기 'XDE', 'YDE', 'ZDE'는 각각의 곡면의 정점 좌표를 나타내며, 개별적으로는 X, Y 및 Z 방향의 병진 편심량을 각각 나타낸다. 그리고 'ADE', 'BDE', 'CDE'는 각각의 곡면의 회전각을 나타내며, 개별적으로 X, Y, Z 방향의 회전 편심량을 나타낸다. Here, the 'XDE', 'YDE', 'ZDE', 'ADE', 'BDE', 'CDE' is a translation and rotation in the coordinate system starting from the point where the light is irradiated to the disk (D) in FIG. It shows the amount of eccentricity. In particular, the 'XDE', 'YDE', 'ZDE' represents the vertex coordinates of each curved surface, and individually represents the amount of translational eccentricity in the X, Y and Z directions, respectively. 'ADE', 'BDE', and 'CDE' represent the rotation angles of the curved surfaces, respectively, and represent the rotation eccentricity in the X, Y, and Z directions.
또한 상기 'KX', 'KY'는 각각 X, Y 방향의 원추 계수를 나타내고, 'AR', 'BR', 'CR', 'AP', 'BP', 'CP'는 각각의 곡면의 비구면계수를 나타낸다. 이때 'AR', 'BR', 'CR'은 각각 4차, 6차, 8차의 비구면 항들의 회전 대칭 계수들이고, 'AP', 'BP', 'CP'는 각각 4차, 6차, 8차의 비구면 항들의 비회전 대칭 계수들이다.Also, 'KX' and 'KY' represent cone coefficients in the X and Y directions, respectively, and 'AR', 'BR', 'CR', 'AP', 'BP' and 'CP' are aspherical surfaces of the respective curved surfaces. Indicates coefficients. Where 'AR', 'BR' and 'CR' are the rotational symmetry coefficients of the 4th, 6th and 8th aspherical terms, respectively, and 'AP', 'BP' and 'CP' are the 4th, 6th, Non-rotational symmetry coefficients of the eighth-order aspherical terms.
이와 같은 데이터를 갖는 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 각각의 곡면들(21, 22, 23)은 아래의 수학식 1과 같은 변형 비구면 방정식에 의하여 결정된다.Each of the
이때 상기 'z'는 Z축에 평행인 표면의 새그(sag)로 정의되고, 'CUX', 'CUY'는 각각 X축, Y축 방향의 기본 곡률을 나타내고, 이는 각각 상기 표 1 내지 3의 'RDX', 'RDY'의 역수가 된다.In this case, 'z' is defined as a sag of a surface parallel to the Z axis, and 'CUX' and 'CUY' represent basic curvatures in the X-axis and Y-axis directions, respectively. It is the inverse of 'RDX' and 'RDY'.
이와 같은 방정식에 상기 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같은 설계 데이터를 대입함으로써 상기 자유 곡면 프리즘(20)을 통과하는 광의 경로를 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같고, 이 경우, 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 축상 수차와 1도 비축 수차를 살펴보면 도 7 및 8에 도시된 바와 같은 수차 특성을 얻게 된다.Looking at the path of the light passing through the free-
여기서 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 광픽업장치에서 자유 곡면 프리즘의 축상에서의 수차 특성을 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 광픽업장치에서 자유 곡면 프리즘의 1도 비축 수차 특성을 도시한 그래프이다.7 is a graph illustrating aberration characteristics on the axis of the free-formed prism in the optical pickup apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a graph of the free-formed prism in the optical pickup apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a graph showing 1 degree stockpile aberration characteristics.
우선 상기 자유 곡면 프리즘(20)이 광축 상에 있을 때의 수차 특성을 도 7을 참조하여 살펴보면, 좌측의 그래프가 Y축 방향의 수차이고, 우측의 그래프가 X축 방향의 수차이다. 이에 따른 RMS 수차는 계산한 바에 따르면 약 2mλrms로 충분히 작았다.First, referring to FIG. 7, the aberration characteristics when the free-
또한 상기 자유 곡면 프리즘(20)이 광축으로부터 1도 벗어난 경우의 비축 수차 특성을 도 8을 참조하여 살펴보면, 좌측의 그래프가 Y축 방향의 수차이고, 우측의 그래프가 X축 방향의 수차이다. 그리고 도면에 도시된 바에 따른 RMS 수차는 약 약 10mλrms로 역시 충분히 작아 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 상기 광픽업 장치 내에서의 광학 성능에 문제가 없음을 알 수 있었다.In addition, referring to FIG. 8, a non-axial aberration characteristic when the free-
한편 이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 자유 곡면 프리즘을 이용한 광픽업장치의 다른 실시예와 또 다른 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Meanwhile, another embodiment and another embodiment of the optical pickup apparatus using the free-curved prism according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the drawings.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.9 is a configuration diagram schematically showing the configuration of an optical pickup apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 10 is a configuration diagram schematically showing the configuration of an optical pickup apparatus according to another embodiment of the present invention. .
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 광픽업장치에는 각각 서로 다른 파장의 광을 제공하는 두 개의 광원, 즉 제1광원(11a)과 제2광원(11b)이 구비된다. 이는, 다른 파장을 이용한 저장매체들에 대한 기록 및 재생 기능을 모두 제공하기 위함이다. As shown in FIG. 9, the optical pickup apparatus according to another embodiment of the present invention includes two light sources, that is, a first
그리고 각각의 광원(11a, 11b)에 대한 각각의 모니터 PD(12a, 12b), 회절격자(13a, 13b)가 구비된다. 또한 상기 제1광원(11a)으로부터 발생한 광의 진행 경로 상에는 제1광분리기(15a)가 구비된다. 상기 제1광분리기(15a)는 상기 제1광원(11a)으로부터 입사된 광을 디스크(D) 측으로 굴절시킨다. Each
한편 상기 제2광원(11b)으로부터 발생한 광의 진행 경로 상에는 제2광분리기(15b)가 구비된다. 상기 제2광분리기(15b)는 상기 제2광원(11b)로부터 입사된 광을 디스크(D) 측으로 굴절시킨다.On the other hand, the second
이때 상기 제1광분리기(15a)는 상기 제2광원(11b)에서 방출되어 상기 제2광분리기(15b)에서 굴절되어 상기 제1광분리기(15a)로 입사되는 광을 상기 제1광원(11a)에서 입사된 광을 디스크(D)측으로 굴절시키는 경로와 동일하게 디스크(D) 측으로 굴절시킨다. In this case, the
그리고 이와 같이 상기 제1광원(11a) 또는 상기 제2광원(11b)에서 출발하여 상기 제1광분리기(15a)를 통과한 광은 자유 곡면 프리즘(20)으로 입사된다. 상기 자유 곡면 프리즘(20)은 입사된 광이 대물렌즈(17)를 거쳐 디스크(D)에 수직한 방향으로 조사될 수 있도록 광의 방향을 전환시킴과 동시에, 분산광 형태로 입사된 광을 평행광 형태로 방출한다. 이를 위하여 상기 자유 곡면 프리즘(20)의 각각의 곡면은 방출되는 광이 디스크(D)에 수직인 평행광이 될 수 있도록 설계된다.In this way, the light starting from the first
그리고 상기 자유 곡면 프리즘(20)을 통과하여 상기 대물렌즈(17)에 입사된 광은 상기 대물렌즈(17)에 의하여 디스크(D)의 한 지점에 스폿 형태로 조사된다. The light incident through the free
한편 디스크(D)에 조사된 광이 반사되면 상기 대물렌즈(17), 상기 자유 곡면 프리즘(20), 상기 제1광분리기(15a), 상기 제2광분리기(15b)를 순차적으로 통과하여 센서렌즈(31)에 입사된다. When the light irradiated onto the disk D is reflected, the sensor passes through the
상기 센서렌즈(31)는 입사된 광을 광검출기(33)에 스폿 형태로 집광되도록 한다. The
그에 따라 광이 상기 광검출기(33)의 일정지점에 도달하면 상기 광검출기(33)는 이를 해독하여 전기적 신호를 발생하게 된다.Accordingly, when the light reaches a certain point of the
따라서 기록매체의 종류에 따라 적절한 파장을 생성하는 광원으로부터 형성된 광을 이용하여 데이터를 기록매체에 기록하고, 기록매체에 기록된 데이터를 재생할 수 있게 된다. 예를 들어 상기 제1광원(11a)은 씨디용 광을, 상기 제2광원(11b)는 디브이디용 광을 형성하도록 함으로써 씨디, 디브이디 겸용 광픽업장치를 형성할 수 있다. 그러나 이는 하나의 예에 불과하고, 상기 제1 또는 제2광원(11a, 11b)의 하나를 청색 레이저 다이오드로 된 청색광, 예를 들어 400nm 파장의 광을 사용하는 BD(Blu ray Disc) 또는 HD VD(High Definition Video Disc)계열의 광으로도 할 수 있다. Therefore, data can be recorded on the recording medium by using light formed from a light source generating an appropriate wavelength according to the type of recording medium, and the data recorded on the recording medium can be reproduced. For example, the first
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광픽업장치에는, 도 10에 도시된 바와 같이 좌우 양측에 각각 다른 유형의 저장매체로의 기록 및 재생을 위한 두 개의 광픽업 수단이 구비된다. 이때 두 개의 광픽업 수단 중 적어도 하나는 도면의 우측에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자유 곡면 프리즘(20)을 포함한다.On the other hand, the optical pickup apparatus according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 10 is provided with two optical pickup means for recording and reproducing to a different type of storage medium, respectively on the left and right sides. At least one of the two optical pickup means includes a free
예를 들어 도 10의 좌측의 광픽업 수단은 BD를 위한 광픽업 수단으로서, 종래기술에서와 같이 콜리메이터 렌즈(14)와, 경로변경미러(16)를 모두 포함한다. 반면에, 도면의 우측의 광픽업 수단은 씨디와 디브이디용 광픽업 수단으로서 콜리메이터 렌즈(14)와 경로변경미러(16) 대신에 상기 자유 곡면 프리즘(20) 만을 포함한 다. 이때 상기 자유 곡면 프리즘(20)은 본 발명의 구체적인 실시예와 다른 실시예에서 이미 설명한 바와 같다.For example, the optical pickup means on the left side of FIG. 10 is an optical pickup means for BD and includes both the collimator lens 14 and the path changing mirror 16 as in the prior art. On the other hand, the optical pickup means on the right side of the figure includes only the free
그에 따라 보다 간단한 구성을 갖는 광픽업 장치를 설계할 수 있고, 본 발명의 또 다른 실시예에서와 같이 다양한 저장매체에 대한 기록 및 재생을 지원하는 광픽업장치와 같이 구성이 복잡한 광픽업장치의 구성을 보다 단순하게 하는 기능을 한다. Accordingly, an optical pickup apparatus having a simpler configuration can be designed, and the optical pickup apparatus having a complicated configuration, such as an optical pickup apparatus supporting recording and reproducing for various storage media, as in another embodiment of the present invention. It makes the function simpler.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.
도 1은 종래기술에 의한 광픽업장치의 구성을 간략히 도시한 구성도.1 is a configuration diagram briefly showing the configuration of an optical pickup apparatus according to the prior art.
도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an optical pickup apparatus according to a specific embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치의 구성 및 그에 의한 광의 이동경로를 보인 사시도. Figure 3 is a perspective view showing the configuration of the optical pickup apparatus according to a specific embodiment of the present invention and the movement path of the light thereby.
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치에 사용되는 자유 곡면 프리즘의 구성을 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing the configuration of a free-form surface prism used in the optical pickup device according to a specific embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 광픽업장치에 사용되는 자유 곡면 프리즘으로 입사되는 광의 경로를 도시한 예시도.5 is an exemplary view showing a path of light incident on a free-curved prism used in an optical pickup apparatus according to a specific embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 광픽업장치에서 자유 곡면 프리즘의 설계 데이터에 따른 광의 진행을 도시한 예시도. 6 is an exemplary view showing the progress of light according to the design data of the free-form curved prism in the optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 광픽업장치에서 자유 곡면 프리즘의 설계 데이터에 따른 축상에서의 수차 특성을 도시한 그래프.7 is a graph illustrating aberration characteristics on an axis according to design data of a free-form curved prism in the optical pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 광픽업장치에서 자유 곡면 프리즘의 설계 데이터에 따른 1도 비축 수차 특성을 도시한 그래프.8 is a graph illustrating first-degree axle aberration characteristics according to design data of a free-form curved prism in the optical pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.9 is a configuration diagram schematically showing a configuration of an optical pickup apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.10 is a configuration diagram schematically showing the configuration of an optical pickup apparatus according to another embodiment of the present invention.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
11, 11a, 11b: 광원 12: 모니터 PD11, 11a, 11b: light source 12: monitor PD
13, 13a, 13b: 회절격자 14: 콜리메이터 렌즈13, 13a, 13b: diffraction grating 14: collimator lens
15, 15a, 15b: 광분리기 16: 경로변경미러15, 15a, 15b: Optical Separator 16: Rerouting Mirror
17, 17a, 17b: 대물렌즈 18a, 18b; 1/4 파장 플레이트17, 17a, 17b: objective lenses 18a, 18b; 1/4 wavelength plate
20: 자유 곡면 프리즘 21: 제1곡면20: free-surface prism 21: first surface
22: 제2곡면 23: 제3곡면22: second surface 23: third surface
31, 31a, 31b: 센서렌즈 33, 33a, 33b: 광검출기31, 31a, 31b:
D: 디스크 L1, L1', L1": 입사광D: disks L1, L1 ', L1 ": incident light
L2, L2', L2": 투과광L2, L2 ', L2 ": transmitted light
Claims (5)
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KR1020080114718A KR20100055836A (en) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | Optical pick-up apparatus using free curved-surface prism |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105172461A (en) * | 2015-08-17 | 2015-12-23 | 许家琪 | Device and method for forming light sculpture |
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2008
- 2008-11-18 KR KR1020080114718A patent/KR20100055836A/en not_active Application Discontinuation
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