KR980011137A - Optical pick-up device - Google Patents

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KR980011137A
KR980011137A KR1019960031946A KR19960031946A KR980011137A KR 980011137 A KR980011137 A KR 980011137A KR 1019960031946 A KR1019960031946 A KR 1019960031946A KR 19960031946 A KR19960031946 A KR 19960031946A KR 980011137 A KR980011137 A KR 980011137A
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KR
South Korea
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prism
wavelength
silicon substrate
disk
beams
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KR1019960031946A
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Korean (ko)
Inventor
최양오
Original Assignee
배순훈
대우전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 일반적 음악재생용 디지탈 오디오 디스크(DAD)와 영상 및 음성 재생용 디지탈 비디오 디스크(DVD)를 동시에 재생할 수 있도록 하는 광 픽-업장치에 관한 것이다. 이를 위하여 다수의 광학소자가 안치되는 실리콘기판, 상기 실리콘기판의 일측 내부에 형성되어 파장이 서로다른 레이저 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드, 상기 실리콘기판의 타측 상부에 형성된 지지체, 상기 지지체 내부 소정위치에 형성되어 디스크의 광정보를 전류로 변환하는 광검출기, 상기 2파장 레이저 다이오드가 형성된 실리콘기판의 상부에 형성되어 레이저 빔을 투과하는 프리즘, 상기 프리즘의 내부에 형성되어 입사빔을 3빔으로 분리하는 회절격자, 상기 프리즘내부 회절격자와 소정간격을 두고 형성되어 분리된 3빔의 이상광선은 반사하고 상광선은 투과시키는 편광 빔스플리트, 상기 프리즘의 일측면에 형성되어 편광 빔스플리트에서 반사되어 돌아오는 빔을 집속시켜 광검출기로 조사하는 홀로그램격자, 상기 프리즘의 상면에 형성되어 특정파장의 레이저 빔 만을 선택적으로 투과하고, 디스크를 통해 돌아오는 광정보의 상광선을 이상광선으로 변화시키는 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 파장변환 및 빔조절판으로 이루어진 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pick-up apparatus for simultaneously reproducing a digital audio disc (DAD) for general music reproduction and a digital video disc (DVD) for video and audio reproduction. A two-wavelength laser diode formed inside one side of the silicon substrate and radiating laser beams having different wavelengths at the same time; a support formed on the other side of the silicon substrate; Wavelength laser diode formed on the silicon substrate, a prism that transmits the laser beam, and a prism that is formed inside the prism and forms an incidence beam into three beams A polarizing beam splitter for reflecting the extraordinary rays of the three beams separated from the prism inner diffraction grating and separated from the prism inner diffraction grating and transmitting an upper light beam, a polarizing beam splitter formed on one side of the prism and reflected from the polarization beam splitter A holographic grating for focusing the returning beam and for irradiating with a photodetector, And a wavelength conversion and beam control plate which is formed on the surface of the disk to selectively transmit only a laser beam of a specific wavelength and to adjust a spot size of the optical information to be converted into an ideal light beam.

Description

광 픽­업장치The optical pickup device

본 발명은 광학 데이타 기록매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 특히 일반적 음악재생용 디지탈 오디오 디스크(DAD)와 영상 및 음성 재생용 디지탈 비디오 디스크(DVD)를 동시에 재생할 수 있도록 하는 광 픽-업장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pick-up apparatus for recording a signal on an optical data recording medium and reproducing the recorded information as an electric signal, And a video disk (DVD) can be played back at the same time.

일반적으로 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 전기신호를 재생시키는 광 픽-업장치는 대물렌즈, 빔스플리트, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기 등의 개개부품을 사용하여 조립한다.2. Description of the Related Art In general, an optical pick-up apparatus for reproducing electric signals from information recorded in a digital audio disk (DAD) or a digital video disk (DVD) is provided with individual components such as an objective lens, a beam splitter, a diffraction grating, a laser diode, Assembly.

즉, 일반적으로 디지탈 오디오 디스크에 사용되는 광 픽-업(OPTICAL PICK-UP)장치의 구조는 제1도에 도시된 바와 같이 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(51)의 일측에는 레이저 빔을 포커스 및 트래킹 에러검출용의 광으로 분리하는 회절격자(52)가 소정간격을 두고 설치된다.That is, as shown in FIG. 1, a structure of an optical pick-up device used in a digital audio disc generally includes a laser diode 51 for generating a laser beam, And diffraction gratings 52 for separating light into tracking error detection light are provided at predetermined intervals.

그리고, 상기 회절격자(52)의 일측에는 소정의 기울기를 갖도록 설치되고 일정한 비의 반사율과 투과율을 가져 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하는 빔스플리트(53)가 배치된다.A beam split 53 is disposed on one side of the diffraction grating 52 to have a predetermined slope and has a constant ratio of reflectivity and transmittance to separate incident light into reflected light and transmitted light.

또한, 상기 빔스플리트(53)의 상부에는 소정 파장 이하의 회절한계 성능을 갖고 상기 분리된 광을 집광하여 디스크(55)상에 포커싱시켜 기록된 정보를 읽는 대물렌즈(54)가 소정 간격을 두고 설치되며, 상기 빔스플리트(53)의 하부에는 대물렌즈(54)를 통해 오디오 및 비디오 디스크(55)상에 기록된 광정보를 전류로 변환하는 광검출기(56)가 소정간격을 두고 설치되어 있다.An objective lens 54 having a diffraction limit performance of a predetermined wavelength or less and condensing the separated light to focus information on the disk 55 and reading information recorded thereon is disposed at a predetermined interval And a photodetector 56 for converting the optical information recorded on the audio and video disk 55 through an objective lens 54 into a current is provided at a predetermined interval below the beam split 53 .

이와 같은 구조를 갖는 종래 광 픽-업장치는, 먼저 레이저 다이오드(51)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저 빔을 송출하게 되며, 이러한 레이저 빔은 회절격자(52)를 경유함에 따라 포커스 및 트랙킹 에러 검출용으로 3빔(THREE BEAM : 0차광, ±1차광)으로 분리하여 방사한다.In the conventional optical pick-up apparatus having such a structure, first, a laser beam having a predetermined oscillation wavelength is emitted from the laser diode 51. As the laser beam passes through the diffraction grating 52, the focus and tracking error Three beams for detection (THREE BEAM: zero-order light and ± one-order light) are separated and emitted.

따라서 상기의 회절격자(52)에 의해 분리된 광은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔스플리트(53)로 방출되어 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하게 되며, 상기 반사광은 대물렌즈(54)에 의해 소정파장 이하의 회절한계 성능으로 빔을 집광하여 오디오 또는 비디오 디스크(55)상에 보내어져 디스크(55)상에 촛점을 맺혀 디스크(55)에 기록된 정보를 읽게 된다.Therefore, the light separated by the diffraction grating 52 is emitted to the beam split 53 having a constant reflectance and transmittance to separate the incident light into the reflected light and the transmitted light, and the reflected light is separated by the objective lens 54 The beam is condensed at a diffraction limit performance of a predetermined wavelength or less and is sent on the audio or video disk 55 to focus on the disk 55 to read the information recorded on the disk 55. [

즉, 대물렌즈(54)에 의해 수 μm 정도의 에어리 형태로 집광되어 디스크(55)의 신호면에 조사되며, 이 빛은 데이타가 기록된 피트(55a)가 없는 곳에서는 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(55a)가 있는 곳에서는 광이 피트(55a)에 의해 회절되어 대물렌즈(54) 범위밖으로 방출 되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(56)에 광량차이를 발생시킨다.In other words, the objective lens 54 condenses light onto the signal surface of the disk 55 in the form of air having a size of several micrometers. The light is returned almost as it is without the pit 55a on which the data is recorded, The light is diffracted by the pit 55a and is emitted outside the range of the objective lens 54. As a result, only a part of the incident light is returned, thereby causing a light amount difference in the photodetector 56. [

한편, 오디오 또는 비디오 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도가 피트(55a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(54)와 빔스플리트(53)를 통해 광검출기(56)로 보내어져 광정보를 전류로 변환시키며, 이 변환된 전류를 미도시된 디지탈신호처리부에 의해 원래의 신호로 복조함으로서 디스크(55)상에 기록된 오디오신호를 재생할 수 있는 것이다.On the other hand, the intensity of the light reflected and returned from the audio or video disk 55 is modulated by the pit 55a. The modulated light information is transmitted through the objective lens 54 and the beam split 53 to the photodetector 56, So that the audio signal recorded on the disk 55 can be reproduced by demodulating the converted current into an original signal by a digital signal processing unit (not shown).

이와 같은 종래 광 픽-업장치는, 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 디지탈 비디오 디스크(DVD)중 하나의 디스크에 기록된 정보만을 읽어들일뿐 두 종류의 디스크에 기록된 데이타를 선택적으로 읽어들일 수 없게 된다.Such a conventional optical pick-up apparatus reads only information recorded on one of a digital audio disk (DAD) and a digital video disk (DVD), and can not selectively read data recorded on two kinds of disks do.

그 이유는, 디지탈 비디오 디스크는 디지탈 오디오 디스크에 비해 데이타 기록 용량이 4배에 달하게 되며, 이로인해 피트의 폭이 디지탈 오디오 디스크 보다 절반정도로 좁아지게 됨으로서 빔포커스 형성시 스포트 사이즈(SPOT SIZE)역시 작게 형성되어야 한다.The reason is that the data recording capacity of the digital video disk is four times as large as that of the digital audio disk, and the width of the pit is reduced to about half that of the digital audio disk, so that the spot size is also small Should be formed.

즉, 디지탈 오디오 디스크에서의 스포트 사이즈는 직경이 1.6μm, 그리고 디지탈 비디오 디스크에서의 스포트 사이즈는 직경이 0.8μm가 각각 형성되어야 디스크에 기록된 오디오 및 비디오 데이타를 정확히 재생할 수 있게 되는 것이다.That is, when the spot size in the digital audio disk is 1.6 mu m in diameter and the spot size in the digital video disk is 0.8 mu m in diameter, audio and video data recorded on the disk can be accurately reproduced.

따라서, 도면 1에 도시된 종래 광 픽-업장치는, 직경이 1.6μm, 또는 직경이 0.8μm중 하나만의 스포트 사이즈 형성이 가능하므로 데이타 기록 방식이 서로다른 오디오 및 디지탈 비디오 디스크를 선택적으로 재생할 수 없는 문제점이 발생하게 되는 것이다.Therefore, since the conventional optical pick-up apparatus shown in FIG. 1 can form a spot size of only one of the diameter of 1.6 μm and the diameter of 0.8 μm, it is possible to selectively reproduce audio and digital video disks having different data recording systems There is no problem.

본 발명은 실리콘기판에 서로다른 두개의 파장을 방사하는 2파장 레이저이오드과, 프리즘에는 입사빔의 P파는 투과, S파는 반사하는 편광 빔스플리트, 입사빔을 3빔으로 분리하여 조사하는 회절격자, 특정파장의 레이저 빔만을 선택적으로 투과하여 디스크 상에 스포트사이즈를 조절함과 동시에 P파는 S파로 변환시키는 파장변환 및 빔조절판, 디스크를 통해 돌아오는 광정보를 회절시켜 광검출기로 조사하는 홀로그램격자를 집적형성하여 특정 파장의 레이저 빔이 상기 파장변환 및 빔조절판을 경유할 경우 디스크상에 직경이 1.6μm와 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성되도록하여 디지탈 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이타 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지탈 비디오 디스크의 재생이가능토록하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상에 기여할 수 있도록 하는데 있다.The present invention relates to a two-wavelength laser diode which emits two different wavelengths to a silicon substrate, a polarization beam splitter which transmits P-wave of an incident beam, S-wave reflects a prism, a diffraction grating which separates and irradiates an incident beam into three beams, A wavelength conversion and beam control plate for selectively converting only the laser beam of wavelength and controlling the spot size on the disk and converting the P wave into S wave, a holographic grating for diffracting optical information returning through the disk, When a laser beam of a specific wavelength passes through the wavelength conversion and beam control plate, a beam focus of diameters of 1.6 mu m and 0.8 mu m is formed on the disk at the same time, so that the data recording capacity of the digital audio disk, It is possible to reproduce a digital video disk in which the width of the pit is remarkably narrow, Thereby contributing to improvement in reliability.

즉, 본 발명은 다수의 광학소자가 안치되는 실리콘기판, 상기 실리콘기판의 일측 내부에 형성되어 파장이 서로다른 제1, 제2파장의 레이저 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드, 상기 실리콘기판의 타측 상부에 형성된 지지체, 상기 지지체 내부 소정위치에 형성되어 디스크의 광정보를 전류로 변환하는 광검출기, 상기 2파장 레이저 다이오드가 형성된 실리콘기판의 상부에 소정크기로 형성되어 레이저 빔을 투과하는 프리즘, 상기 프리즘의 내부에 대각선 방향으로 요철형태로 형성되어 입사빔을 3빔으로 분리하는 회절격자, 상기 프리즘내부 회절격자와 소정간격을 두고형성되어 분리된 3빔의 이상광선은 반사하고 상광선은 투과시키는 편광 빔스플리트, 상기 프리즘의 일측면에 형성되어 편광 빔스플리트에서 반사되어 돌아오는 빔을 집속시켜 광검출기로 조사하는 홀로그램격자, 상기 프리즘의 상면에 형성되어 특정파장의 레이저 빔 만을 선택적으로 투과하고, 디스크를 통해 돌아오는 광정보의 상광선을 이상광선으로 변화시키는 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 파장변환 및 빔조절판으로 이루어진 것이다.That is, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a silicon substrate on which a plurality of optical elements are placed; a two-wavelength laser diode which is formed inside one side of the silicon substrate and emits laser beams of first and second wavelengths, A photodetector formed at a predetermined position inside the support to convert the optical information of the disk into a current, a prism formed at a predetermined size on the silicon substrate on which the two-wavelength laser diode is formed and transmitting the laser beam, A diffraction grating formed in the prism so as to form a concavo-convex shape in a diagonal direction so as to separate the incident beam into three beams, an extraordinary ray of the three beams separated from the prism inner diffraction grating at a predetermined interval, A polarization beam splitter formed on one side of the prism and reflecting the beam reflected from the polarization beam splitter, A hologram grating formed on an upper surface of the prism for selectively transmitting only a laser beam of a specific wavelength and capable of adjusting a spot size for changing an upper ray of the optical information returned through the disk to an ideal ray; Conversion and beam control.

제1도는 종래 광 픽-업장치의 구성도.FIG. 1 is a block diagram of a conventional optical pick-up apparatus. FIG.

제2도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도.FIG. 2 is a configuration diagram of an optical pick-up apparatus according to the present invention; FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

54 : 대물렌즈 55 : 디스크54: objective lens 55: disk

60 : 실리콘기판 61 : 지지체60: silicon substrate 61: support

62 : 광검출기 63 : 2파장 레이저 다이오드62: photodetector 63: two-wavelength laser diode

64 : 회절격자 65 : 편광 빔스플리트64: diffraction grating 65: polarized beam split

66 : 프리즘 67 : 홀로그램격자66: prism 67: holographic grating

68 : 제1투광부 69 : 제2투광부68: first transparent portion 69: second transparent portion

70 : 파장변환 및 빔조절판70: Wavelength conversion and beam control plate

제2도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도로서, 실리콘기판(60)의 일측상면에는 파장이 서로다른 제1 및 제2파장(λ1)(λ2)의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드(63)가 형성되고, 이 2파장 레이저 다이오드(63)가 형성된 실리콘기판(60)의 상부에는 레이저 빔을 투과하는 프리즘(66)이 소정의 크기로 형성되어 있다.Fig. 2 is a schematic view of the optical pick-up apparatus according to the present invention. In the optical pick-up apparatus according to the present invention, two wavelengths λ 1 and λ 2, which radiate beams of first and second wavelengths λ 1 and λ 2, A laser diode 63 is formed and a prism 66 transmitting a laser beam is formed in a predetermined size on the silicon substrate 60 on which the two-wavelength laser diode 63 is formed.

여기서, 2파장 레이저 다이오드(63)는 P/N 접합에 의해 레이저 빔이 상부로 방출되는 스페이스 에미션 타입의 레이저 다이오드를 사용한다.Here, the two-wavelength laser diode 63 uses a space-emission type laser diode in which a laser beam is emitted upward by P / N bonding.

그리고 상기 프리즘(66)의 중앙부에는 2파장 레이저 다이오드(63)로부터 방사되는 레이저 빔을 상광선(P파)만을 투과하고, 이상광선(S파)은 반사시키는 편광 빔스플리트(65)가 대각선 방향으로 형성되고, 상기 편광 빔스플리트(65)하측의 프리즘(66)에는 2파장 레이저 다이오드(63)로부터 방사되는 레이저 빔을 0차광, ±1차광의 3빔으로 분리하는 요철형태의 회절격자(64)가 형성된다.A polarization beam splitter 65 for transmitting only the upper light beam (P wave) and reflecting the extraordinary light beam (S wave) to the laser beam radiated from the two-wavelength laser diode 63 is formed in the central portion of the prism 66 in the diagonal direction And a prism 66 on the lower side of the polarization beam splitter 65 is provided with a diffraction grating 64 of a concavo-convex shape for separating the laser beam radiated from the two-wavelength laser diode 63 into three beams of zero-order light and ± first- Is formed.

또한 프리즘(66)의 일 측에는 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광정보를 회절시켜 광검출기(62)로 조사하는 홀로그램격자(67)가 형성되며, 상기 프리즘(66)의 상면에는 특정파장의 레이저 빔 만을 선택적으로 투과하고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시켜 디스크(55)상에 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 파장변환 및 빔조절판(70)이 형성되어 있다.A hologram grating 67 is formed on one side of the prism 66 for diffracting the light information reflected from the disk 55 and irradiating the light to the photodetector 62. On the upper surface of the prism 66, A wavelength conversion and beam control plate 70 capable of selectively transmitting only the laser beam and adjusting the spot size on the disk 55 by reflecting the laser beam of the other wavelengths is formed.

여기서 상기 파장변환 및 빔조절판(70)의 구성은, 상기 2파장 레이저 다이오드(63)로부터 방출되는 제1파장(λ1)만을 투과시키고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시키는 제1투광부(68)와, 상기 제1투광부(68)의 외주면에 소정의 크기로 형성되어 상기 2파장 레이저 다이오드(50)로부터 방출되는 제2파장(λ2)을 투과시키고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시키는 제2투광부(69)로 이루어진다.Here, the configuration of the wavelength conversion and beam control plate 70 is the same as that of the first embodiment except that the first transmissive portion 68 (not shown) that transmits only the first wavelength lambda 1 emitted from the two-wavelength laser diode 63 and reflects the laser beam having the other wavelength A second wavelength? 2 emitted from the two-wavelength laser diode 50 is formed to have a predetermined size on the outer circumferential surface of the first transparent portion 68, and a laser beam of another wavelength is reflected And a second transparent portion 69.

그리고, 상기 실리콘기판(60)의 타측 상부에는 디스크(55)의 광정보를 검출하는 광검출기(62)가 일체로 집적 형성된 지지체(61)가 형성되고, 상기 파장변환 및 빔조절판(70)의 상측에는 입사빔을 디스크(55)에 빔 포커스를 형성하는 대물렌즈(54)가 설치되어 있다.A support body 61 integrally formed with a photodetector 62 for detecting optical information of the disk 55 is formed on the other side of the silicon substrate 60, And an objective lens 54 for forming a beam focus on the disk 55 is provided on the upper side.

이와 같이 이루어진 본 발명은, 먼저 실리콘기판(60)의 일측 중앙부에 형성되어 있고 P/N 접합에 의해 레이저 빔이 상부로 방출되는 서페이스 에미션 타입의 2파장 레이저 다이오드(63)에서 파장이 각기 다른 제1 및 제2파장(λ1)(λ2)의 레이저 빔이 동시에 방사되며, 상기 파장의 레이저 빔은 프리즘(66)내부에 형성되어 있는 회절격자(64)에 의해 트랙킹에러 검출을 위해 0차광과 ±1차광의 3빔으로 분리하게 된다.In the present invention as described above, the two-wavelength laser diode 63 of the surface-emission type, which is formed at the central portion of one side of the silicon substrate 60 and emits the laser beam upward by the P / N junction, The laser beam of the first and second wavelengths lambda 1 and lambda 2 is simultaneously radiated and the laser beam of the wavelength is guided by the diffraction grating 64 formed inside the prism 66 to form the zero- And separated into three beams of ± 1-order light.

따라서 이 분리된 빔은 편광 빔스플리트(65)로 조사되어 입사빔에 포함된 상광선(P파) 만을 투과하고, 이상광선(S파)은 반사시킴으로서 상광선(P파)선 만을 파장변환 및 빔조절판(70)으로 조사된다.Therefore, this separated beam is irradiated by the polarization beam splitter 65, and only the upper light ray (P wave) included in the incident beam is transmitted, and the extraordinary ray (S wave) is reflected, And is irradiated to the beam control plate 70.

이때, 파장변환 및 빔조절판(70)에 조사된 상광선(P파)인 제1, 제2파장(λ1)(λ2)의 레이저 빔은 제1 및 제2투광부(68)(69)에 의해 두 종류의 빔경로를 형성하게 되며, 이 빔경로에 따라 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 읽게 된다.The laser beams of the first and second wavelengths lambda 1 and lambda 2 which are the phase beams (P waves) irradiated onto the wavelength conversion and beam control plate 70 are transmitted to the first and second transparent portions 68 and 69 And the information recorded on the digital audio disk (DAD) or the digital video disk (DVD) is read according to the beam path.

즉, 편광 빔스플리트(65)를 통해 투과된 제1파장(λ1)의 레이저 빔은 제1투광부(68) 만을 경유하여 대물렌즈(54)로 조사됨에 따라 θ1의 각으로 집속되어 디스크(55)에 빔 포커스를 형성하게 되며, 이와 동시에 편광 빔스플리트(65)를 통해 투과된 제2파장(λ2)의 레이저 빔은 제2투광부(69) 만을 경유하여 대물렌즈(54)로 조사됨에 따라 θ2의 각으로 집속되어 디스크(55)에 빔 포커스를 형성하게 된다.That is, the laser beam of the first wavelength? 1 transmitted through the polarization beam splitter 65 is focused at the angle of? 1 as it is irradiated to the objective lens 54 via only the first light projecting unit 68, The laser beam of the second wavelength lambda 2 transmitted through the polarization beam splitter 65 is irradiated to the objective lens 54 only through the second light projecting portion 69 2 and forms a beam focus on the disk 55. [0064]

따라서, 상기 파장변환 및 빔조절판(70)의 제1 및 제2투광부(68) (69)에 의해 두 개의 제1 및 제2개구수(NA1)(NA2)로 나누어지며, 이 두 개구수의 차이에 의해 디스크(55)상에 형성되는 빔의 크기가 변화되고, 이로인해 광량에도 차이가 발생하게 된다.Therefore, it is divided into two first and second numerical apertures NA1 (NA2) by the first and second transparent portions 68 and 69 of the wavelength conversion and beam control plate 70, The size of the beam formed on the disk 55 is changed, resulting in a difference in the amount of light.

여기서 개구수의 수식을 살펴보면 다음과 같다.Here, the numerical expression of the numerical aperture is as follows.

NA1=ηSinθ1 (1)NA1 =? Sin? 1 (1)

이며, NA2=ηSinθ2가 된다., And NA2 =? Sin? 2.

(여기서, η은 굴절율이며, 공기중에서 η은 1이다.)(Where eta is the refractive index and eta in the air is 1.)

NA1=Sinθ1 (2)NA1 = Sin? 1 (2)

이며, NA2 =Sinθ2가 된다., And NA2 = Sin &thetas; 2.

D = K×λ/NA, H = R×λ/(NA)2(3)D = K x lambda / NA, H = R x lambda / (NA) 2 (3)

(여기서 D는 빔 사이즈이며, H는 초점심도이고, K와 R은 각각 상수이므로 NA가 변함에 의해 빔 사이즈와 초점심도가 변하게 되는 것이다.(Where D is the beam size, H is the depth of focus, and K and R are constants, respectively, the beam size and depth of focus change as the NA changes.

그러므로, 파장변환 및 빔조절판(70)의 제1투광부(68)를 투과하여 θ1의 각도로 집속되는 빔 사이즈와 초점심도는 제2투광부(69)를 투과하여 θ2의 각도로 집속되는 빔 사이즈와 초점심도에 비해 크게 형성된다.(그 이유는 빔 사이즈는 NA에 반비례하고, 초점심도는 (NA)2에 반비례하기 때문)Therefore, the beam size and the depth of focus, which are transmitted through the first transparent portion 68 of the wavelength conversion and beam control plate 70 and converged at the angle &thetas; 1, are transmitted through the second transparent portion 69, Size and depth of focus (because the beam size is inversely proportional to NA and the depth of focus is inversely proportional to (NA) 2 )

따라서, 파장변환 및 빔조절판(70)의 제1투광부(68)를 투과하여 대물렌즈(54)에 의해 θ1의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(55)상에 1.6μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(55a)의 길이가 보다 넓은 디지탈 오디오 디스크(DAD)에 수록된 데이타를 읽어들이며, 또한 파장변환 및 빔조절판(70)의 제2투광부(69)를 투과하여 대물렌즈(54)에 의해 θ2의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(55)상에 0.8μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(55a)의 길이가 보다 좁은 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 수록된 데이타를 각각 읽어들이게 된다.Therefore, the laser beam that has been transmitted through the first transparent portion 68 of the wavelength conversion and beam control plate 70 and focused by the objective lens 54 at the angle of &thetas; 1 is focused on the disk 55 with a beam spot having a size of 1.6 mu m The data recorded on the digital audio disk DAD having a longer length of the pit 55a is read and the data is transmitted through the second transparent portion 69 of the wavelength conversion and beam control plate 70 to the objective lens 54 The laser beam focused at the angle of? 2 is formed with a beam spot having a size of 0.8 mu m on the disk 55, thereby reading the data recorded on the digital video disk (DVD) having a narrower length of the pit 55a.

즉, 파장변환 및 빔조절판(70)의 제1 및 제2투광부(68)(69)와 대물렌즈(54)에 의해 θ1, θ2의 각으로 집속된 1.6μm와 0.8μm의 에어리 형태로 집광되어 디지탈 비디오 디스크 또는 디지탈 오디오 디스크(55)의 신호면에 조사되며, 이 빛은 데이타가 기록된 피트(55a)가 없는 곳에서는 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(55a)가 있는 곳에서는 광이 피트(55a)에 의해 회절되어 대물렌즈(54)의 범위 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기에 광량차이를 발생시키게 된다.That is, the light is converged at the angles of? 1 and? 2 by the first and second transparent portions 68 and 69 and the objective lens 54 of the wavelength conversion and beam control plate 70, And the light is irradiated onto the signal surface of the digital video disk or the digital audio disk 55. This light returns almost as it is without the pit 55a where the data is recorded, Diffracted by the diffraction grating 55a and emitted out of the range of the objective lens 54. As a result, only a part of the incident light is returned, resulting in a light amount difference in the photodetector.

이러한 상태에서 디스크(55)가 디지탈 오디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ1의 각으로 집속되어 돌아오는 상광선(P파)인 디지탈 오디오 디스크의 광정보는 다시 θ1의 각으로 대물렌즈(54)와 파장변환 및 빔조절판(70)의 제1투광부(68)를 경유함으로서 이상광선(S파)으로 변환되어 편광 빔스플리트(65)로 조사되어진다.Assuming that the disc 55 is a digital audio disc in this state, the optical information of the digital audio disc, which is an upper ray (P wave) converging at the angle of? 1, is again incident on the objective lens 54 (S wave) by passing through the first transparent portion 68 of the wavelength conversion and beam regulating plate 70 and is irradiated to the polarization beam splitter 65. [

따라서 상기 편광 빔스플리트(65)는 이상광선(S파)만을 반사시키고 상광선(P파)선은 투과시킴으로서 반사된 상광선(P파)의 디지탈 오디오 디스크의 광정보를 프리즘(66)의 일측에 형성되어 있는 홀로그램격자(67)로 조사되어 지지체(61)에 형성되어 있는 광검출기(62)로 집속되어 진다.Therefore, the polarization beam splitter 65 reflects only the extraordinary ray (S wave) and transmits the upper ray (P wave) line to transmit the optical information of the reflected optical ray (P wave) And is converged by the hologram grating 67 formed on the support 61 to the photodetector 62 formed on the support 61.

한편 디스크(55)가 디지탈 오디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ2의 각으로 집속되어 돌아오는 상광선(P파)인 디지탈 오디오 디스크의 광정보는 다시 θ2의 각으로 대물렌즈(54)와 파장변환 및 빔조절판(70)의 제2투광부(69)를 경유함으로서 이상광선(S파)으로 변환되어 편광 빔스플리트(65)로 조사되어진다.On the other hand, assuming that the disk 55 is a digital audio disk, the optical information of the digital audio disk, which is the phase ray (P wave) focused on the angle of 2, (S wave) by passing through the second transparent portion 69 of the beam control plate 70 and irradiated to the polarization beam splitter 65.

이때 상기 편광 빔스플리트(65)는 이상광선(S파)만을 반사시키고 상광선(P파)선은 투과시킴으로서 반사된 상광선(P파)의 디지탈 오디오 디스크의 광정보를 프리즘(66)의 일측에 형성되어 있는 홀로그램격자(67)로 조사되어 지지체(61)에 형성되어 있는 광검출기(62)로 집속되어 진다.At this time, the polarization beam splitter 65 reflects only the extraordinary ray (S wave) and transmits the upper ray (P wave) line so that the optical information of the reflected optical ray (P wave) And is converged by the hologram grating 67 formed on the support 61 to the photodetector 62 formed on the support 61.

그러므로 본 발명의 구조에서 포커스에러 검출은 포컬트(Foucault)법으로, 그리고 트랙킹에러 검출은 회절격자(64)에 의한 3빔(Three Beam)법으로 검출된다.Therefore, in the structure of the present invention, the focus error detection is detected by the Foucault method, and the tracking error detection is detected by the three beam method by the diffraction grating 64.

따라서, 상기 광검출기(62)에서는 디스크의 광정보를 전류로 변환출력시키며, 이 광검출기(62)의 출력을 이용하여 미도시된 디지탈 신호처리부에 의해 알.에프(RF)신호, 포커스신호, 트랙킹신호를 검출 및 원래의 신호로 복조함으로서 디지탈 오디오 및 비디오 디스크상에 기록된 오디오신호를 재생하게 되는 것이다.The photodetector 62 converts the optical information of the disk into a current and outputs an RF signal, a focus signal, and an RF signal by a digital signal processing unit (not shown) The audio signal recorded on the digital audio and video disc is reproduced by detecting and demodulating the tracking signal into the original signal.

본 발명은 실리콘기판에 2파장 레이저 다이오드, 편광 빔스플리트, 회절격자, 파장변환 및 빔조절판, 홀로그램격자, 광검출기를 집적 형성함으로서 특정 파장의 레이저 빔이 상기 파장변환 및 빔조절판을 경유할 경우 디스크상에 직경이 1.6μm와 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성되도록하여 디지탈 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이타 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지탈 비디오 디스크의 재생이 가능토록하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상에 기여할 수 있는 것이다.In the present invention, when a laser beam of a specific wavelength passes through the wavelength conversion and beam control plate by integrating a two-wavelength laser diode, a polarization beam splitter, a diffraction grating, a wavelength conversion and a beam control plate, a holographic grating and a photodetector on a silicon substrate, And a beam focus of diameters of 1.6 mu m and 0.8 mu m are formed on the optical disk at the same time so that a digital video disk having a data recording capacity of several times larger than that of the audio disk and having a significantly narrower pit width can be reproduced, It is possible to contribute to the improvement of the reliability of the power-up device.

Claims (1)

레이저 빔을 대물렌즈로서 빔을 집광하여 디스크상에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 있어서, 다수의 광학소자가 안치되는 실리콘기판(60), 상기 실리콘기판(60)의 일측 내부에 형성되어 파장이 서로다른 제1, 제2파장의 레이저 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드(63), 상기 실리콘기판(60)의 타측 상부에 형성된 지지체(61), 상기 지지체(61) 내부 소정위치에 형성되어 디스크의 광정보를 전류로 변환하는 광검출기(62), 상기 2파장 레이저 다이오드(63)가 형성된 실리콘기판(60)의 상부에 소정크기로 형성되어 레이저 빔을 투과하는 프리즘(66), 상기 프리즘(66)의 내부에 대각선 방향으로 요철형태로 형성되어 입사빔을 3빔으로 분리하는 회절격자(64), 상기 프리즘(66)내부 회절격자(64)와 소정간격을 두고형성되어 분리된 3빔의 이상광선은 반사하고 상광선은 투과시키는 편광 빔스플리트(65), 상기 프리즘(66)의 일측면에 형성되어 편광 빔스플리트(65)에서 반사되어 돌아오는 빔을 집속시켜 광검출기(62)로 조사하는 홀로그램격자(67), 상기 프리즘(66)의 상면에 형성되어 특정파장의 레이저 빔 만을 선택적으로 투과하고, 디스크를 통해 돌아오는 광정보의 상광선을 이상광선으로 변화시키는 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 파장변환 및 빔조절판(70)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 픽-업장치.A optical pick-up apparatus for condensing a beam with a laser beam as an objective lens to record a signal on a disk and reproduce the recorded information as an electric signal, comprising: a silicon substrate (60) on which a plurality of optical elements A two-wavelength laser diode 63 that is formed inside one side of the silicon substrate 60 and emits laser beams of first and second wavelengths having different wavelengths at the same time, a two-wavelength laser diode 63 which is formed on the other side of the silicon substrate 60, A photodetector 62 formed at a predetermined position in the support 61 for converting the optical information of the disk into a current and formed on the silicon substrate 60 on which the two-wavelength laser diode 63 is formed, A diffraction grating 64 formed in a shape of a concavo-convex shape in a diagonal direction inside the prism 66 so as to separate the incident beam into three beams, a prism 66 having an inner diffraction grating 64) A polarizing beam splitter 65 which reflects an extraordinary ray of the three separated beams and transmits an upper ray of light, a condensing lens 65 which is formed on one side of the prism 66 to focus a returning beam reflected from the polarization beam splitter 65, A hologram grating 67 for irradiating the laser beam to the detector 62, a prism 66 for selectively transmitting only a laser beam of a specific wavelength formed on the prism 66, And a wavelength conversion and beam control plate (70) capable of adjusting a spot size. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100985791B1 (en) * 2007-12-18 2010-10-06 장영준 on line phonograph record utilization system
KR101449039B1 (en) * 2008-07-03 2014-10-13 엘지이노텍 주식회사 Zoom Lens

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