KR980011148A - 광 픽-업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 픽업 장치에 관한 것으로, 레이저 빔을 방출하는 레이저 다이오드와, 이 레이저 다이오드의 상측에 소정 간격을 두고 설치되며 레이저 빔을 트랙킹 에러 검출용 광으로 분리시키는 회절격자와, 이 회절격자의 상측에 일체로 형성되며 회절격자에서 분리된 레이저 빔의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스플리터와, 이 빔 스플리터의 상측에 소정 간격을 두고 위치하며 중앙부분이 반투과 코팅된 대물렌즈와, 상기 빔 스플리터의 일측의 중앙에 일체로 형성되어 대물렌즈를 통하여 빔 스플리터로 입사된 광 정보를 전류로 검출함과 동시에 반사시키는 제1포토 다이오드와, 이 제1포토 다이오드와 대향되게 빔 스플리터의 타측 중앙에 일체로 형성되어 제1포토 다이오드에서 반사된 광 정보를 전류로 검출하는 제2포토 다이오드로 이루어져, 기록밀도가 다른 디지탈 오디오 디스크와 디지탈 비디오 디스크에 기록된 데이터를 선택적으로 읽어들일 수 있게 하고, 회절격자, 빔 스플리터, 포토 다이오드를 일체화하여 제품 소형화 및 에러 발생률을 낮춘다.

Description

광 픽－업장치

본 발명은 광 픽업 장치에 관한 것으로, 특히 대물렌즈의 중앙부분에 원형으로 반투과 코팅을하여 렌즈의 개구수와 광량차이를 발생시키고 디스크상에 집속되는 빔 사이즈가 다르게 되는 점을 이용하여 기록밀도가 다른 디지탈 비디오 디스크와 디지탈 오디오 디스크에 기록된 정보를 선택적으로 읽어들일 수 있게 한 광 픽업 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 광 픽업(OPTICAL PICK-UP) 장치의 구조는 제1도에 도시된 바와 같이 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드(70)와, 이 레이저 다이오드(70)의 일측에 설치되며 레이저 빔을 트랙킹 에러 검출용 광으로 분리시키는 회절격자(71)와, 이 회절격자(71)의 일측에 소정의 기울기를 갖게 설치되고 일정한 비의 반사율과 투과율을 가져 입사광을 반사광과 투과광으로 분리시키는 빔 스플리터(72)와, 이 빔 스플리터(72)의 상부에 설치되며 소정 파장 이하의 회절한계 성능을 갖고 빔 스플리터(72)에서 분리된 광을 디스크(73)상에 집속시켜 기록된 정보를 읽는 대물렌즈(74)와, 상기 빔 스플리터(72)의 하부에 설치되며 대물렌즈(74)를 통해 디스크(73)로부터 검출한 광 정보를 전류로 변환시키는 포토 다이오드(75)로 이루어진다.

이와 같이 이루어진 종래 광 픽업 장치의 동작은, 먼저 레이저 다이오드(70)에서 소정의 발진파장을 갖는 레이저 빔을 방출한다. 레이저 다이오드(70)에서 방출되는 레이저 빔은 회절격자(71)를 통과하면서 트랙킹 에러를 검출하기 위한 3빔(Three Beam: 0차광, ±1차광)으로 분리된다.

회절격자(71)를 통과하면서 3빔으로 분리된 레이저 빔은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔 스플리터(72)로 진행한다. 빔 스플리터(72)로 진행한 레이저 빔은 일정한 비율의 반사광과 투과광으로 분리되고, 반사된 레이저 빔은 소정 파장 이하의 회절한계 성능으로 빔을 집광시키는 대물렌즈(74)에서 집광되어 디스크(73)에 지름이 약 1.6㎛인 초점을 맺는다.

여기서, 대물렌즈(74)에 의해 집광된 레이저 빔은 약 1.6㎛의 에어리 형태로 디스크(73)의 기록층에 조사되며, 기록층에 조사된 레이저 빔은 데이터가 기록된 피트가 없는 곳에서는 거의 반사되어 돌아오지만, 피트가 있는 곳에서는 레이저 빔이 피트에 의해 회절되어 대물렌즈(74)의 시야 밖으로 반사된다. 따라서, 입사된 레이저 빔의 일부만 반사되어 돌아오므로 포토 다이오드(75)에서 검출되는 광량에 차이가 발생한다.

한편, 디스크(73)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도는 피트에 의해 변조되며, 이 변조된 광 정보는 대물렌즈(74)와 빔 스플리터(72)를 통하여 포토 다이오드(75)로 보내지고 포토 다이오드(75)는 광 정보를 전류로 변환하여 출력한다. 포토 다이오드(75)로부터 출력된 전류는 미도시된 제어회로에 의해 알에프(RF) 신호, 포커스 신호, 트랙킹 신호로 복조된다. 따라서, 디스크(73)상에 기록된 정보를 재생하게 된다.

그러나, 상기한 종래 광 픽업 장치는 빔 스플리터, 회절격자, 포토 다이오드의 광학 부품들이 각각 독립적으로 제작되고 조립되어 광 픽업 장치가 구성되므로 조립시 발생되는 기구적인 오차에 의해 동작시 에러 발생률이 높았고, 각각의 광학 부품간의 위치와 조립의 정확도를 고려하면 개별 부품의 크기 및 설치에 제한을 받게되므로 소형화에 많은 어려움이 있었으며, 특히 빔 사이즈가 한가지로 고정되어 있어 기록밀도가 다른 디지탈 오디오 디스크와 디지탈 비디오 디스크를 하나의 광 픽업 장치로 재생시킬 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 대물렌즈의 중앙부분에 반투과 코팅을하여 코팅된 렌즈면을 투과한 빔과 코팅되지 않은 렌즈면을 통과한 빔 사이에 렌즈의 개구수와 광량차이를 발생시키고 그에 따라 디스크상에 집속되는 빔 사이즈가 다르게 되는 점을 이용하여 기록밀도가 다른 디지탈 비디오 디스크와 디지탈 오디오 디스크에 기록된 정보를 선택적으로 읽어들일 수 있게 함은 물론, 회절격자, 빔 스플리터, 포토 다이오드를 일체화하여 제품을 소형화하고, 조립공정에 의해 발생될수 있는 기구적 에러 발생률을 낮추도록 한 광 픽업 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저 빔을 방출하는 레이저 다이오드와, 이 레이저 다이오드의 상측에 소정 간격을 두고 설치되며 레이저 빔을 트랙킹 에러 검출용 광으로 분리시키는 회절격자와, 이 회절격자의 상측에 일체로 형성되며 회절격자에서 분리된 레이저 빔의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스플리터와, 이 빔 스플리터의 상측에 소정 간격을 두고 위치하며 중앙부분이 원형이고 투과율과 반사율이 50:50인 막으로 코팅된 반투과부와 이 반투과부의 외주면에 코팅되지 않은 부분으로 입사된 빔을 전부 투과시키는 전투과부로 구성된 대물렌즈와, 상기 빔 스플리터의 일측의 중앙에 일체로 형성되어 대물렌즈를 통하여 빔 스플리터로 입사된 광 정보를 전류로 검출함과 동시에 반사시키는 제1포토 다이오드와, 이 제1포토 다이오드와 대향되게 상기 빔 스플리터의 타측의 중앙에 일체로 형성되어 제1포토 다이오드에서 반사된 광 정보를 전류로 검출하는 제2포토 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 한다.

제1도는 종래 광 픽업 장치의 구성도.

제2도는 본 발명의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이저 다이오드 2 : 회절격자

3 : 빔 스플리터 4 : 대물렌즈

5 : 반사면 6 : 제1포토 다이오드

7 : 제2포토 다이오드 8 : 반투과부

9 : 전투과부 10 : 디스크

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 구성은 제2도에 도시된 바와 같이 레이저 빔을 방출하는 레이저 다이오드(1)와, 이 레이저 다이오드(1)의 상측에 소정 간격을 두고 설치되며 레이저 빔을 트랙킹 에러 검출용 광으로 분리시키는 회절격자(2)와, 이 회절격자(2)의 상측에 일체로 형성되며 회절격자(2)에서 분리된 레이저 빔의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스플리터(3)와, 이 빔 스플리터(3)의 상측에 소정 간격을 두고 위치하며 중앙부분이 반투과 코팅된 대물렌즈(4)와, 상기 빔 스플리터(3)의 일측의 중앙에 일체로 형성되어 대물렌즈(4)를 통하여 빔 스플리터(3)로 입사되고 빔 스플리터(3)의 반사면(5)에 반사된 광 정보를 전류로 검출함과 동시에 반사시키는 제1포토 다이오드(6)와, 이 제1포토 다이오드(6)와 대향되게 상기 빔 스플리터(3)의 타측의 중앙에 일체로 형성되어 제1포토 다이오드(6)에서 반사된 광 정보를 전류로 검출하는 제2포토 다이오드(7)로 이루어진다.

그리고, 상기 대물렌즈(4)는 표면의 중앙 부분이 원형으로 투과율과 반사율이 각각 50:50인 막으로 코팅된 반투과부(8)와, 이 반투과부(8)의 외주면에 코팅되지 않은 부분으로 입사된 빔을 전부 투과시키는 전투과부(9)로 이루어진다.

또한, 상기 제1포토 다이오드(6)는 일정 비율의 반사율과 투과율을 갖는 코팅을하여 반사면(5)에서 반사된 광 정보의 일부는 검출하고 다른 일부는 반사되도록 한다.

다음에는 이와 같이 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 레이저 다이오드(1)에서 레이저 빔을 방출하게 되면, 레이저 다이오드(1)에서 방출된 레이저 빔은 회절격자(2)를 통과하면서 트랙킹 에러를 검출하기 위한 3빔(Three Beam: 0차광, ±1차광)으로 분리된다.

회절격자(2)를 통과하면서 3빔으로 분리된 레이저 빔은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔 스플리터(3)로 진행하고 빔 스플리터(3)로 조사되어 일정비율의 반사광과 투과광으로 분리된다. 빔 스플리터(3)를 투과한 레이저 빔은 대물렌즈(4)로 진행한다.

대물렌즈(4)에 조사된 레이저 빔은 반투과부(8)와, 전투과부(9)를 투과하며, 반투과부(8)와 전투과부(9)의 투과율 차이에 의하여 렌즈의 개구수는 반투과부(8)에서는 NA1으로 전투과부(9)에서는 NA2로 나뉘어진다.

따라서, 대물렌즈(4)의 반투과부(8)와 전투과부(9)를 통과하는 레이저 빔은 개구수 차이와, 투과율 차이로 인해 발생된 광량 차이에 의하여 서로 다른 두 종류의 빔 경로를 형성하고, 이 빔 경로 차이에 따라 디지탈 오디오 디스크(DAD)와 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 선택적으로 읽게 된다.

즉, 빔 스플리터(3)를 투과한 레이저 빔은 대물렌즈(4)의 반투과부(8)를 통과하면서 θ1의 각으로 집속되어 디스크(10)에 빔 포커스를 형성한다. 그리고, 대물렌즈(4)의 전투과부(9)를 통과한 레이저 빔은 θ2의 각으로 집속되어 디스크(10)에 빔 포커스를 형성한다.

여기서, θ1와 θ2의 각으로 집속된 빔은 같은 점에 빔 포커스를 형성하지만 각각 다른 빔 사이즈를 갖게된다.

이와 같이 집속되는 레이저 빔의 각도와 개구수, 빔 사이즈와의 관계는 다음과 같다.

NA1 = ηSinθ1, NA2 = ηSinθ2 (1)

(η는 굴절률, 공기중의 굴절률 η = 1)

NA1 = Sinθ1, NA2 = Sinθ2 (2)

D = K × λ/NA (3)

(D는 빔 사이즈, K는 상수)

위의 수학식에서와 같이 대물렌즈(4)에 코팅된 반투과 코팅에 의하여 발생하는 레이저 빔의 광량 차이와 빔 경로 차이에 의하여 렌즈의 개구수(NA)가 변화되고 이에 따라 빔 사이즈가 변화된다.

지금, 재생할 디스크(10)가 디지탈 오디오 디스크라고 하면, 대물렌즈 (4)의 반투과부(8)를 투과하여 θ1의 각으로 집속된 레이저 빔의 빔 사이즈 다시 말해 빔 스포트는 개구수(NA1)에 반비례하므로 전투과부(9)를 투과하여 θ2의 각으로 집속된 레이저 빔의 빔 스포트 보다 크게되어 디스크(10)에 1.6㎛의 빔 스포트가 형성된다. 따라서, 기록밀도가 낮은 디지탈 오디오 디스크(DAD)에 기록된 데이터를 읽어 들인다.

일단, 레이저 빔이 대물렌즈(4)의 반투과부(8)를 투과하여 θ1의 각과 1.6㎛의 빔 스포트로 디스크(10)에 집속되면 데이터가 기록된 피트가 없는 곳에서는 거의 그대로 반사되지만, 피트가 있는 곳에서는 집속된 레이저 빔이 피트에 의하여 회절되어 대물렌즈(3)의 시야 밖으로 벗어나 입사된 레이저 빔의 일부만 되돌아오므로 제1, 2포토 다이오드(5, 6)에서 검출되는 레이저 빔의 광량에는 차이가 발생한다.

이 때, 디스크(10)의 기록층에 반사되고 반투과부(8)로 입사된 광 정보는 빔 스플리터(3)로 진행한다. 빔 스플리터(3)의 반사막(5)에서 일정비율로 반사된 광 정보는 제1포토 다이오드(6)에서 검출되면서 동시에 반사된다. 제1포토 다이오드(6)에서 반사된 광 정보는 제2포토 다이오드(7)에서 검출된다.

한편, 재생할 디스크(10)가 디지탈 비디오 디스크라고 하면, 대물렌즈(4)의 전투과부(9)를 투과하여 θ2의 각으로 집속된 레이저 빔의 빔 스포트는 개구수(NA2)에 반비례하므로 반투과부(8)를 투과하여 집속된 레이저 빔보다 작게되어 디스크(10)에 0.8㎛의 빔 스포트가 형성된다. 대물렌즈(4)의 전투과부(9)를 투과하여 θ2의 각과 0.8㎛의 빔 스포트로 디스크(10)에 집속되면 데이터가 기록된 피트가 없는 곳에서는 거의 그대로 반사되지만, 피트가 있는 곳에서는 집속된 레이저 빔이 피트에 의하여 회절되어 대물렌즈(4)의 시야 밖으로 나가게 되어 입사된 레이저 빔의 일부만 되돌아오므로 제1, 2 포토 다이오드(6,7)에서 검출되는 레이저 빔의 광량에 차이가 발생한다.

이 때, 디스크(10)에 반사되고 전투과부(9)로 입사된 광 정보는 빔 스플리터(3)로 진행한다. 빔 스플리터(3)의 반사면(5)에서 일정비율로 반사된 광 정보는 제1포토 다이오드(6)에서 검출되면서 동시에 반사된다.

제1포토 다이오드(6)에서 반사된 광 정보는 제2포토 다이오드(7)에서 검출된다.

이와 동시에, 대물렌즈(4)의 반투과부(8)를 통과하고 θ1의 각도로 디스크(10)에 집광된 레이저 빔은 빔 스포트의 지름이 크기 때문에 기록밀도가 높은 디스크(10)의 기록층에서 회절되므로 대물렌즈(4)에 도달되는 광량은 무시할 수 있을 정도이다.

상기와 같은 빔 경로를 통하여 각각 디지탈 오디오 디스크와 디지탈 비디오 디스크에서 반사되고 제1, 2 포토 다이오드(6, 7)에서 검출된 광 정보는 알에프 신호, 포커스 신호, 트랙킹 신호인 전류로 변환되고, 전류로 변환된 포커스 신호와 트랙킹 신호는 서보제어부로 입력되어 포커스 및 트랙킹 서보제어하고, 알에프 신호는 디지탈 신호처리부에서 원래의 신호로 복조되어 디스크에 기록된 정보를 재생한다.

여기서, 포커스 에러 신호 검출은 빔 사이즈(Beam Size) 법이 사용되고, 트랙킹 에러 신호 검출은 3빔(Three Beam) 법이 사용된다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 대물렌즈의 중앙부분에 반투과 코팅을 하고, 코팅된 렌즈면을 투과한 빔과 코팅되지 않은 렌즈면을 통과한 빔 사이에 렌즈의 개구수와 광량차이를 발생시키면 디스크상에 집속되는 빔 사이즈가 다르게 되는 점을 이용하여 기록밀도가 다른 디지탈 오디오 디스크와 디지탈 비디오 디스크에 기록된 데이터를 선택적으로 읽어들일 수 있게 하고, 회절격자, 빔 스플리터, 포토 다이오드를 일체화하여 제품 소형화 및 에러 발생률을 낮추는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 레이저 빔을 방출하는 레이저 다이오드(1)와, 이 레이저 다이오드(1)의 상측에 소정 간격을 두고 설치되며 레이저 빔을 트랙킹 에러 검출용 광으로 분리시키는 회절격자(2)와, 이 회절격자(2)의 상측에 일체로 형성되며 회절격자(2)에서 분리된 레이저 빔의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 빔 스플리터(3)와, 이 빔 스플리터(3)의 상측에 소정 간격을 두고 위치하며 중앙부분이 원형의 반투과막으로 코팅된 반투과부(8)와 이 반투과부(8)의 외주면에 코팅되지 않은 부분으로 입사된 빔을 전부 투과시키는 전투과부(9)로 구성된 대물렌즈(4)와, 상기 빔 스플리터(3)의 일측의 중앙에 일체로 형성되어 대물렌즈(4)를 통하여 빔 스플리터(3)로 입사된 광 정보를 전류로 검출함과 동시에 반사시키는 제1포토 다이오드(6)와, 이 제1포토 다이오드(6)와 대향되게 상기 빔 스플리터(3)의 타측의 중앙에 일체로 형성되어 제1포토 다이오드(6)에서 반사된 광 정보를 전류로 검출하는 제2포토 다이오드(7)로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.

   ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.