KR20110018706A - 광 픽업 장치 및 방법 - Google Patents

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최성환
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이지연
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최태석
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Abstract

본 발명은 광 픽업 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, QWP를 사용하지 않고 기존의 소자에 위상지연 코팅을 수행함으로써 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 모두 선편광에서 원편광으로 변환시킬 수 있어, 광 픽업 장치에 구비되는 부품 수가 줄어들고 제조비가 절감될 수 있다.
광 픽업, 위상지연, 원편광

Description

광 픽업 장치 및 방법{Optical pickup device and method using the same}
본 발명은 광 픽업 장치 및 방법에 관한 것이다.
광 픽업 장치는 광원에서 광을 발생시켜 기록매체인 디스크의 표면에 피트정보를 형성하거나, 형성된 피트정보에서 반사된 광을 분석하여 데이터를 재생하는 장치이다.
이때, 사용되는 기록매체에는 다양한 종류가 있으며, 일반적으로 사용되는 것으로 CD와 DVD가 있다. 최근에는 상기 CD 및 DVD 모두에 데이터를 기록하고 재생할 수 있는 광 픽업 장치가 제공되어 하나의 디스크 드라이브로 CD와 DVD 모두를 사용할 수 있게 되었다.
이와 같이, 하나의 디스크 드라이브에서 CD와 DVD 모두를 사용할 수 있도록 하기 위해서는 서로 다른 파장의 광을 발생시키는 2 개의 광원을 사용하거나, 하나의 광원에서 서로 다른 파장을 가지는 다수의 광을 발생시키는 광원을 사용할 수 있다.
종래의 광 픽업 장치는 제조비 절감의 일환으로 선편광을 원편광으로 변환하는 QWP(Quarter Wave Plate)를 제거하고, 미러의 일면에 위상지연 코팅을 하여 선 편광을 원편광으로 변환하였다. 그 결과, 상기 미러에서 반사되는 광의 P파와 S파 간에 위상차가 발생하게 되고, 상기 위상차를 90° 또는 -90°로 조절하는 경우, 상기 입사된 빔은 선편광에서 원편광으로 변환될 수 있었다.
하지만, 상술한 2 파장 구조의 광원을 구비한 광 픽업 장치의 경우, 파장에 따라 상기 미러에서 반사된 광의 위상차는 다르기 때문에 DVD 및 CD에 대한 두 개의 파장 모두에 대해 위상차를 90° 또는 -90°로 조절할 수 없어 QWP를 구비하지 않고는 선편광을 원편광으로 변환시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 서로 다른 파장을 가진 다수의 광에 대해 90° 또는 -90°의 위상차를 가지도록 위상지연시키는 광 픽업 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 장치는 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력하는 광원; 상기 다수의 광 각각을 서로 다른 위상차만큼 위상지연시키는 제 1 위상지연 소자; 상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시키는 제 2 위상지연 소자; 상기 원편광으로 변환된 광을 기록 매체로 조사하는 대물렌즈; 및 상기 기록 매체로부터 반사된 광을 검출하는 광 검출 소자;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 방법은 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력하는 단계; 상기 다수의 광 각각을 서로 다른 위상차만큼 위상지연시키는 단계; 상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시키는 단계; 상기 원편광으로 변환된 광을 기록 매체로 조사하는 단계; 및 상기 기록 매체로부터 반사된 광을 검출하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, QWP를 사용하지 않고 기존의 소자에 위상지연 코팅을 수행함으로써 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 모두 선편광에서 원편광으로 변환 시킬 수 있어, 광 픽업 장치에 구비되는 부품 수가 줄어들고 제조비가 절감될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 장치(10)는 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력하는 광원(11), 상기 다수의 광 각각을 서로 다른 위상차만큼 위상지연시키는 제 1 위상지연 소자(13), 상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시키는 제 2 위상지연 소자(15), 상기 원편광으로 변환된 광을 기록매체(17)로 조사하는 대물렌즈(16) 및 상기 기록매체(17)로부터 반사된 광을 검출하는 광 검출 소자(19)를 포함한다.
상기 광원(11)은 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력한다. 즉, 상기 광원(11)은 적어도 둘 이상의 광을 출력하며, 상기 다수의 광 각각은 서로 다른 파장을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광원(11)은 DVD에 대응하는 파장, 즉 650 nm 파장의 광 및 CD에 대응하는 파장, 즉 780 nm 파장의 광을 선택적으로 출력하는 2 파장 레이저 다이오드일 수 있다.
즉, 상기 광원(11)은 필요에 따라, 상기 650 nm 파장의 광과 780 nm 파장의 광을 선택적으로 출력하여, 하나의 광 픽업 장치(10)로 두 종류의 기록매체, 예컨 대 DVD 및 CD 모두를 사용할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 픽업 장치(10)는 상기 광원(11)에서 출력된 광의 이동 경로 상에 그레이팅(grating) 소자(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 그레이팅 소자(12)는 광을 회절시켜 하나의 광을 세 개로 분리하여 트래킹 동작이 가능하도록 한다.
상기 제 1 위상지연 소자(13)는 상기 광원에서 출력된 광을 소정의 위상차만큼 위상지연시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원(11)은 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력시키며, 상기 제 1 위상지연 소자(13)는 상기 다수의 광을 각각 서로 다른 위상차만큼 위상지연시킨다.
이는 파장이 다른 광은 동일한 위상지연 코팅면에 대해 상이한 위상차만큼 위상지연되는 성질에 기인한다. 예를 들어, 상기 광원(11)이 DVD에 대응하는 650 nm 파장의 광을 출력한 경우, 상기 제 1 위상지연 소자(13)는 상기 광을 제 1 위상차, 예컨대 -180°만큼 위상지연시킬 수 있는 반면, 상기 광원(11)이 CD에 대응하는 780 nm 파장의 광을 출력한 경우, 상기 제 1 위상지연 소자(13)는 상기 광을 제 1 위상차와는 다른 제 2 위상차, 예컨대 -160°만큼 위상지연시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 위상지연 소자에서의 파장에 따른 위상차의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 동일한 위상지연 코팅이 처리된 반사면, 예컨대 상기 제 1 위상지연 소자(13)의 반사면에 대해 파장이 다른 광은 서로 다른 위상차만큼 위상지연됨을 알 수 있다.
예를 들어, DVD에 대응하는 650 nm 파장에서는 -180°만큼 위상지연이 발생하여, P파와 S파 간의 위상차가 -180°가 될 수 있다. 반면, CD에 대응하는 780 nm 파장에서는 -160°만큼 위상지연이 발생하여, P파와 S파 간의 위상차가 -160°가 될 수 있다.
하지만, 위와 같은 파장에 따른 위상차의 변화 그래프는 동일한 위상지연 코팅면에 대해 파장에 따라 위상차가 달라질 수 있음을 도시할 뿐, 상기 파장에 따른 위상차는 위상지연 코팅에 사용되는 물질의 굴절률, 두께 등에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 위상지연 소자(13)는 일면이 위상지연 코팅된 빔 스플리터일 수 있다. 즉, 상기 제 1 위상지연 소자(13)는 광의 일부는 반사시키고, 나머지 일부는 투과시킴으로써 광 경로를 제어하는 빔 스플리터이며, 상기 빔 스플리터의 일면에는 광을 위상지연시킬 수 있는 위상지연 코팅이 처리될 수 있다.
상기 제 1 위상지연 소자(13)에 의해 반사된 광은 기록매체(17)로 전달되고, 상기 기록매체(17)로부터 반사된 광은 상기 제 1 위상지연 소자(13)를 투과하여 광 검출 소자(19)로 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 픽업 장치(10)는 분산광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈(14)를 더 포함할 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈(14)는 상기 그레이팅 소자(12)에 의해 다수 개로 분산된 광을 평행광으로 변환시켜, 기록매체(17)로부터의 데이터 재생 및 기록매체(17)로의 데이터 기록이 원활하게 수행되도록 한다.
상기 제 2 위상지연 소자(15)는 상기 제 1 위상지연 소자(13)에 의해 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시킨다.
상기 제 2 위상지연 소자(15)는 상기 제 1 위상지연 소자(13)에 의한 위상차와 상기 제 2 위상지연 소자(15)에 의한 위상차의 합이 90° 또는 -90°가 되도록 상기 광을 추가로 위상지연시킨다.
그 결과, 상기 제 2 위상지연 소자(15)에서 반사된 광은 선편광에서 원편광으로 변환될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 위상지연 소자(15)는 일면이 위상지연 코팅처리된 미러일 수 있다. 즉, 상기 제 2 위상지연 소자(15)는 상기 콜리메이터 렌즈(14)를 통과한 광을 반사시켜 광로를 변경시키고, 동시에 반사된 광을 위상지연시켜 최종적으로 상기 광에 발생된 위상차가 90° 또는 -90°가 되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 위상지연 소자(13)에 의해 위상지연된 광은 상기 제 2 위상지연 소자(15)에 의해 추가로 위상지연되어, 최종 위상차가 90° 또는 -90°가 된다.
상술한 바와 같이, 파장에 따라 위상차가 서로 다른 성질로 인해 상기 제 1 위상지연 소자(13)에서 반사된 두 개의 광, 예컨대 650 nm 파장대역의 광 및 780 nm 파장대역의 광은 각각 서로 다른 위상차, 예컨대 -180° 및 -160°를 가지게 된다.
그리고 나서, 상기 두 개의 광은 상기 제 2 위상지연 소자(15)에 의해 추가로 서로 다른 위상차, 예컨대 -90° 및 -110°만큼 위상지연된다.
그 결과, 상기 두 개의 광에 대해 상기 제 1 위상지연 소자(13) 및 제 2 위상지연 소자(15)에 의해 발생된 위상차는 총 -270° 및 -270°(90°와 동일)가 되어, 최종적으로 모든 광에 대해 위상차가 90°만큼 발생하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 위상지연 소자에서의 파장에 따른 위상차의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 위상지연 소자(15)에서는 DVD에 대응하는 650 nm 파장의 광은 -90°만큼 위상지연이 발생할 수 있으며, CD에 대응하는 780 nm 파장의 광은 -110°만큼 위상지연이 발생할 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같이, 상기 각 파장 별 위상차 값은 위상지연 코팅에 사용되는 물질의 굴절률 및 두께에 따라 변화할 수 있다.
상기 도 2 및 도 3에 따른 파장 별 위상차에 의하면, 최종적으로 상기 650 nm 파장의 광은 -270°만큼 위상지연이 발생하고, 상기 780 nm 파장의 광 역시 -270°만큼 위상지연이 발생하여, 서로 다른 파장을 가진 두 개의 광에 대해 모두 선편광을 원편광으로 변환시킬 수 있다.
상기 원편광으로 변환된 광은 대물렌즈(16)로 전달되며, 상기 대물렌즈(16)는 상기 광을 기록매체(17)의 일 지점에 조사한다.
상기 기록매체(17)에서 반사된 광은 다시 대물렌즈(16), 제 2 위상지연 소자(15), 콜리메이터 렌즈(14)를 거쳐, 상기 제 1 위상지연 소자(13), 예컨대 빔 스 플리터에 의해 광 검출 소자(19)로 진행하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 픽업 장치(10)는 광 검출 소자(19)로 진행하는 광의 이동 경로 상에 센서렌즈(18)를 더 포함할 수 있다.
상기 센서렌즈(18)는 상기 제 2 위상지연 소자(15)를 통과한 광을 스팟 형태로 집광시킨다.
상기 광 검출 소자(19)는 상기 기록매체(17)에서 반사된 광을 검출하여 기록매체(17)에 기록된 데이터를 독출한다. 실시예에 따라, 상기 광 검출 소자(19)는 다수의 셀이 구비된 포토다이오드일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 방법을 설명하는 흐름도이다.
단계(S41)에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 방법은 서로 달느 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력한다.
실시예에 따라, 상기 다수의 광은 DVD에 대응하는 650 nm 파장의 광과 CD에 대응하는 780 nm 파장의 광일 수 있다. 상기 각각의 광은 기록매체의 종류에 따라 광원(11)으로부터 출력된다.
단계(S42)에서는, 상기 다수의 광 각각을 서로 다른 위상차만큼 위상지연시킨다. 즉, 상기 제 1 위상지연 소자(13)에 의해 상기 다수의 광은 각각 서로 다른 위상차만큼 위상지연된다.
예를 들어, 상기 650 nm 파장의 광은 제 1 위상지연 소자(13)에 의해 -180°만큼 위상지연되고, 780 nm 파장의 광은 -160°만큼 위상지연될 수 있다.
단계(S43)에서는, 상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시킨다. 즉, 상기 제 2 위상지연 소자(15)에 의해 상기 다수의 광은 추가적으로 위상지연되어 최종 위상차가 90° 또는 -90°가 된다.
예를 들어, 상기 650 nm 파장의 광은 제 2 위상지연 소자(15)에 의해 -90°만큼 위상지연되고, 780 nm 파장의 광은 -110°만큼 더 위상지연될 수 있다.
그 결과, 상기 서로 다른 파장을 가진 두 개의 광은 모두 -270°만큼 위상지연되어, 두 개의 광 모두 별도의 QWP를 이용하지 않고 원편광으로 변환될 수 있다.
단계(S44)에서는, 상기 변환된 광을 기록매체(17)에 조사한다. 상기 기록매체(17)에 조사된 광은 다시 반사되고, 그리고 나서 광 검출 소자(19)에 의해 검출된다.(단계(S45)).
본 발명에 따르면, 2 파장 구조의 광원을 구비하여도 별도의 QWP를 장착하지 않고도 선편광을 원편광으로 변환할 수 있으며, 그 결과 광 픽업 장치(10)에 포함되는 부품의 수가 감소하여 생산성이 향상되고 제조비가 절감될 수 있다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것이며, 이에 한정되지 않는다. 당업자는 위에 설명한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 위상지연 소자에서의 파장에 따른 위상차의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 위상지연 소자에서의 파장에 따른 위상차의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 방법을 설명하는 흐름도이다.

Claims (6)

  1. 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력하는 광원;
    상기 다수의 광 각각을 서로 다른 위상차만큼 위상지연시키는 제 1 위상지연 소자;
    상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시키는 제 2 위상지연 소자;
    상기 원편광으로 변환된 광을 기록 매체로 조사하는 대물렌즈; 및
    상기 기록 매체로부터 반사된 광을 검출하는 광 검출 소자;
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 DVD에 대응하는 파장의 광과 CD에 대응하는 파장의 광을 선택적으로 출력하는 2 파장 레이저 다이오드인 광 픽업 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 위상지연 소자는 일면이 위상지연 코팅된 빔 스플리터이고, 상기 제 2 위상지연 소자는 일면이 위상지연 코팅된 미러인 광 픽업 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 위상지연 소자에 의한 위상차와 상기 제 2 위상지연 소자에 의한 위상차의 합은 90° 또는 -90°인 광 픽업 장치.
  5. 서로 다른 파장을 가진 다수의 광을 선택적으로 출력하는 단계;
    상기 다수의 광 각각을 서로 다른 위상차만큼 위상지연시키는 단계;
    상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광을 원편광으로 변환시키는 단계;
    상기 원편광으로 변환된 광을 기록 매체로 조사하는 단계; 및
    상기 기록 매체로부터 반사된 광을 검출하는 단계;
    를 포함하는 광 픽업 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 원편광 변환 단계는
    상기 위상지연된 광을 더 위상지연시켜, 상기 다수의 광의 위상차를 90° 또는 -90°만큼 위상지연시키는 단계를 포함하는 광 픽업 방법.
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KR20190017451A (ko) * 2017-08-11 2019-02-20 현대오트론 주식회사 라이다 센서 및 그것의 동작 방법
CN109375137A (zh) * 2018-11-06 2019-02-22 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 全光纤电流互感器用1/4波片相位延迟自动测试装置及方法

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