KR890004756B1 - 광섬유를 사용한 광픽업 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광섬유를 사용한 광픽업

제 1 도는 종래의 콤팩트 디스크(CD)용 픽업(Pick-up)의 일예도.

제 2 도는 종래의 비데오 디스크 플레이어(VDP)용 픽업의 일예도.

제 3 도는 본 발명에 따라 구성된 VDP, CD, 광감지 시스템, 컴퓨터등에 사용되는 광디스크 드라이브용 픽업.

제 4(a)도, 제4(b)도, 제4(c)도, 제4(d)도는 본 발명의 요부인 광섬유 다발체(Optical Fiber Bundles)에 있어서 수광축 광섬유와 발광축 광섬유의 배체예를 나타낸 단면도.

제 5 도는 본 발명의 광섬유 다발체에서 나오는 레이저 광의 진행도.

제 6 도는 본 발명의 광섬유 다발체에 광의 입사상태일예를 나타낸 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 레이저 2 : 제 1렌즈

3 : 제 2 렌즈 4 : 광디스크

5 : 수광소자 6 : 광섬유다발체

61 : 제 1 분리부 62 : 제 2 분리부

63 : 혼합부

본 발명은 콤팩트 디스크(Compact Disc)나, 비데오 디스크 플레이어의 광감지시스템(Optical Filing System) 또는 컴퓨터의 광 디스크 드라이브에서 광 신호를 전달하는데 쓰이는 광 섬유를 사용한 광픽업에 관한 것으로, 특히 설계의 간략화와 부품설계의 간소화를 달성할수 있으며, 픽업제조공정의 간소화로 제조원가를 대폭 인하시키고, 픽업형태의 자유화와 크기의 축소 및 픽업의 내충격성을 달성시키는데 그 목적이 있다.

종래의 광픽업 설치구조를 보면 대략 도면 제 1도 및 제 2도에 예시된 것과같이, 반도체 레이저로 구성된 광원부, 수광소자, 부분 반사판, 각종렌즈, 1/4파장판, 프리즘 회절판등의 전부 또는 일부 조합으로 구성되어 있다.

도면 제 1 도에서 콜리메이터(Collimator)렌즈는 회절판(8')앞에 놓일수도 있으며, 도면 제 2 도에서와 같이 제 1 도의 부분 반사판(9') 대신에 평광판 또는 편광판과 1/4 파장판(11')의 조합으로 바뀌어질수도 있으며, 도면 제 2 도는 제 1 도와같은 종류도 변형될수도 있다. 따라서, 도면 제1,2도에서 반도체 레이저(1')에서 발생된 레이저 광은 회절판(Grating)(8')을 지나면서 여러갈래의 광으로 나뉘어 프리즘으로 구성된 부분반사판(Halfmirror)(9')을 지나고, 콜리메니터 렌즈(Collimator lens)(2')을 지나면서 팽행광선으로 되어 대물렌즈(Objective lene)(3')를 지닌다.

대물렌즈(3')에서 집속되어 광 디스크(Optical Disc(4')상에 비추어지고, 광디스크(4')상태에 따라 간섭효과에 의해 소멸되거나 전부 반사되어 대물렌즈(3')를 지나 콜리메이터렌즈(2')를 거쳐 부분 반사판(9')에서 반사되어 측정용 렌즈(Cylinderical lens)(10')를 지난후에 수광소자(pho to-diode)(5')에 보내져 전기신호로 바꿔어진다. 이때, 회절판(8')에서 갈라진 여러갈래의 광은 디스크(4')와 대물렌즈(3')의 상대적 위치에 따라서 측정용 렌즈(10')을 지난후에 소광소자(5')에 맺히는 광다발의 형상 및 위치가 변하게 되므로 이를 전기적 신호로 바꾸어 제어신호로 사용한다.

그러나, 이와같이 구성되고 작동되는 광 픽업은 이를 제작하기 위하여 그 설계가 상당히 보잡하고 어려워지며, 또한 고정밀도의 렌즈 및 기타 부가가치가 높은 부품을 사용하여야 하므로서 제조원가가 고가가 됨은 물론이고, 또한 이들 각 부품의 정확한 위치 정열에 어려움이 많기 때문에 조립 및 생산성이 저하되는 문제점과 함께, 반도체 레이저(1')에서 발생된 광의 극히 일부분만을 사용함으로서 에너지의 손실이 많은등의 결점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 위와같은 제반 결점을 해결하기 위하여, 광섬유다발체로서 광픽업의 구조를 간략하게 구성한 것으로서 이를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 구성된 광픽업은 도면 제 3 도에서와 같이 광원부인 반도체 레이저(1)와, 제1,2렌즈(2)(3)및, 수광소자(5), 그리고 여러갈래의 발광측 광섬유와 수광측 광섬유들이 다발로 결합되면서 일측단부는 상기렌즈 인접부에 위치하고 다른 일측단부는 상기 레이저(1)와 수광소자(5)측에 각기 분리된 상태로 위치하는 광섬유 다발체(6)로 결합구성 된다.

상기 광섬유 다발체(6)는 위에서 언급된 바와같이 복수개의 발광측 광섬유(6A)와 수광측 광섬유(6B)들이 다발로 묶여진 형태로서, 그 선단부는 2개의 분리부(61)(62)로 구성되면서, 제 1 분리부(61)는 반도체 레이저(1) 인접측에 위치하고, 제 2 분리부(62)는 수광소자(5)와 연결되며, 말단부는 발광측 및 수광측 광섬유들이 추후설명할 패턴으로 한데 혼합된 형태로 묶여진 혼합부(63)를 이루고 제 1 렌즈(2)의 인접측에 위치하게 된다.

상기 광섬유 다발 선단의 제 1 분리부(61)는 발광측 광섬유(6A)들만으로 엮어져 있어서 반도체 레이저(1)에서 나온 광을 제 1 렌즈(2)측으로 전달하는 역할을 행하며, 제 2 분리부(62)는 수광측 광섬유(6B)들만으로 엮여져 있어서 디스크에서 반사되어나온 광 신호를 수광소자(5)에 직접 전달하는 역할을 행하게 된다.

그리고, 도면 제 4 도는 상기 광 섬유 다발체(6)의 말단의 혼합부(63)를 이루고 있는 발광측 광섬유(6A)들과 수광측 광섬유(6B)들의 혼합배치 상태를 나타낸것으로서, 제4(a)도는 내층(A)에 발광측 광섬유(6A)들만을 위치시키고 중간층(B)과 외층(C)에는 수광측 광섬유(6B)들을 설치한 것이다.

제4(b)도는 내층(A)에 수광측 광섬유(6B)들만이 위치하고, 중간층(B)에는 발광측 및 수광측 광섬유(6A)(6B)들이 혼합배치되며, 외층(C)에는 수광측 광섬유(6B)들만이 배치된 형태이며, 제4(c)도는 대층(A)과 중간층(B)에 수광 측 광섬유(6B)를 배치하면서 외층(C)에만 발광측 광섬유(6A)들이 배치된 형태이며, 제4(d)도는 내층(A)과 중간층(B)에 발광 및 수광측 광섬유(6A)(6B)들이 혼합배치되고, 외층(C)에 수광측 광섬유(6B)들이 배치된 형태이다.

여기에서 상기 내층, 중간층, 외층은 편리상 1겹의 층으로 도시하였으나 여러겹의 층으로 형성될수도 있으며, 위와같은 층간 구분 뿐만 아니라 모든 동심원의 중심을 기준으로 좌측과 우측(α)(β)또는 상하 그리고 어떤 변형된 형태로도 분리배치하여 사용할수 있다.

이상과같이 구성된 본 발명의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

광원부인 반도체 레이(1)에서 나온 광은 상기 레이저와 인접된 상태로 위치하는 광섬유 다발체(6)의 제 1분리부(61)선단을 통해 혼합부(63)를 거친뒤 말단에서 발광되며, 혼합부(63)의 발광측 광섬유(6A)에서 분산 발광된 광은 콜리메이터 렌즈인 제 1 렌즈(2)를 거쳐 평행광으로 되고 제 2 렌즈(3)를 거쳐 접속된뒤 광 디스크(4)표면에 맺힌다.

이때, 광디스크(4)를 대물렌즈인 제 2 렌즈(3)의 초점에 위치시키게 되면 상기 제1,2렌즈 사이의 거리에는 관계없이 레이저광은 광 디스트(4)에서 반사하여 온길을 다시역으로 진행하게 된다.

만약, 광 디스크(4)가 제 2 렌즈(3)의 초점거리에서 이탈되어 있으면 반사광이 제 1 렌즈(2)와 제 2 렌즈(3)를 지난후에 초점거리에 맺혀있을 경우와 다른 부분의 수광측 광섬유로 들어가므로 이를 전기적 신호로 사용하여 제 2 렌즈(3)로 하여금 광 디스크상에 초점이 맺히도록 제어한다.

광섬유 다발체의 발광측 광섬유(6A)에서 나온 광은 제 5 도에서와같이 퍼져나오게되며, 이를 이용하여 반사광이 디스크에 반사되어 광섬유 다발체의 혼합부(63)말단에 입사하는 경우는 제 4(b)도의 측단면도인 제 6 도를 일예로 설명한다.

제 6 도의 B부위는 수광측 광섬유(6B)와 발광측 광섬유(6A)가 함께 공존하는 부위이고, A,C부위는 수광측 광섬유(6B)만이 위치하는 부분이다.

이때 광디스크(4)가 제 2 렌즈(3)의 초점부위(정상적위치)에 있으면, B 및 C부위에 반사광이 입사된다.

그러나 광디스크가 제 2렌즈의 초점거리보다 가까운 위치에 있게되면 A,B,C부위 전체에 광이 조사되고, 초점거리보다 먼 위치에 있게되면 A부분만에 광이 조사 된다. 따라서, 상기 A,B,C부 전체에 광이 조사되면 광 디스크가 제 2 렌즈의 초점거리 내측에 위치에 있는것이고, A부분에만 도달하면 초점거리 외측에 위치해 있는 상태가 되므로 제 2 렌즈를 알맞은 위치로 이동시키도록 한다.

그리고, 광디스크의 법선방향 조정에 대하여는 제 4 도에서와 같이 α부분과 β부분의 광량비에 따라서 한쪽으로 치우쳐 있는지 아닌지를 판별할수 있다.

예를들어 α부분과 β부분보다 빛이 많이 들어오면 좌측으로 치우쳐 있다고 할수 있으며, 전체적으로 A부위에만 빛이 조사되고 그중 α가 β보다 빛이 많이 입사되면 광디스크는 제 2 렌즈의 초점보다 멀리 떨어져 있고 좌측으로 치우쳐 있는 것이다.

그리고, 상기와 같은 조정방법들은 사용 가능한 한 방법에 지나지 않으며, 그외에도 여러가지 조정 방법이 있는 것이다.

위와같이 광섬유 다발체(6)의 혼합부(63)말단에서 발광측광섬유(6A)에서 제1,2렌즈를 통해 광디스크 표면에 주사된 광은, 광 디스크의 표면에 형성한 신호패턴에 의해 전부반사 또는 부분반사 부분흡수 내지는 전부 흡수되며, 여기서 반사된 광이 제2-제 1렌즈-광섬유 다발체의 혼합부(63)에 소정의 패턴으로 위치하는 수광측 광섬유(6B)를 거쳐 제 2 분리부(62)를 통해 수광 소자(5)로 전달되면, 위와같은 광 신호를 받은 수광소자는 이를 전기적 신호로 바꾸어 주므로 광 디스크에 수록된 신호를 음성 또는 영상신호로 나타낼수 있게되는 것이다.

이때, 상기 레이저 반도체(1)과 광섬유 다발체(6)의 제 1 분리부(61) 선단측 사이에 렌즈(7)를 개재시켜 주므로서, 레이저 반도체(1)에서나온 광을 광섬유 다발체 축으로 집속시키도록하여 광에너지의 이온 효율을 높여주는데 더욱 효과적이다.

이상과같이 광섬유 다발체를 이용하여 픽업을 구성하므로서, 종래의 광픽업 장치에서 필수적으로 사용되던 회절판과 부분반사판 및1/4파장판 그리고 편광판, 측정용 렌즈 혹은 프리즘, 기타방법에 사용되는 에지(Edge)등을 전부 혹은 일부를 배제할수 있게 되었는바, 광 픽업장치의 설계가 매우 간단하고 용이해 졌으며 픽업의 형태를 주위의 상황에따라 가변시킬수 있어서 조립 및 생산성 향상은 물론이고, 부품수 감소에따른 제조원가의 획기적이 절감을 피할수 있게 되었다.

뿐만아니라 제품의 소형 경량화가 가능케되었고, 내구성이 향상되었으며, 특정모양의 수광소자에 구애받지 않고 사용가능하며, 반도체 레이저에서 출력된 레이저광의 손실을 극소화 실킬수 있어서 종래 보다작은 출력의 반도체 레이저를 사용할수 있는등의 특출한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 콤팩트 디스크 플레이어나 비데오 디스크 플레이어 및 광감지 시스템 그리고 컴퓨터의 광 디스크 드라이브등에 사용되는 광픽업장치를 구성함에 있어서, 복수개의 발광측 광섬유(6A)와 수광측 광섬유(6B)들을 다발로 묶어 광섬유 다발체(6)를 형성한뒤, 그 선단부에서 발광측 광섬유들만으로 묶어진 제 1분리부(61)는 광원부인 반도체 레이저 인접측방에 위치시키고, 수광측 광섬유들만으로 묶어진 제 2 분리부(62)는 수광소자와 결합되며, 후단부에서 발광측 및 수광측 광섬유들이 소정의 패턴으로 혼합된 형태로 묶여진 혼합부(63)는 제 1렌즈 인접측에 위치토록 설치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.
2. 제 1 항에 있어서, 광원부인 반도체레이저와 광섬유 다발체(6)의 제 1 분리부(61)선 단축 사이에는 광 에너지 이용도를 높이기 위한 광집속용 렌즈(7)가 설치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.
3. 제 1 항에 있어서, 광섬유 다발체(6)의 혼합부(63)는 발광측 광섬유(6A)들과 수광측 광섬유(6B)들이 내층(A)과 중간층(B) 및 외층(C)으로 분산 배치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.
4. 제 3 항에 있어서, 내층(A)에는 발광측 광섬유들만이 배치되고, 중간층(B) 및 외층(C)에는 수광측 광섬유들이 배치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.
5. 제 3 항에 있어서, 내층(A) 및 외층(C)에는 수광측 광섬유들이 배치되고, 중간층(B)에는 수광 및 발광측 광섬유들이 혼합배치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.
6. 제 3 항에 있어서, 내층(A) 및 중간층(B)에는 수광측 광섬유들이 배치되고, 외층(C)에는 발광측 광섬유들이 배치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.
7. 제 3 항에 있어서, 내층(A) 및 중간측(B)에는 수광측 광섬유와 발광측 광섬유들이 혼합배치되고, 외층(C)에는 수광측 광섬유들만이 배치됨을 특징으로하는 광섬유를 사용한 광픽업.

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