KR980011154A - 광 픽-업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 다수의 광학소자를 일체로 집적 형성한 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정 위치에 형성된 코팅파장선택투광부를 구비함으로서 특정 파장의 레이저 빔이 1.6μm와 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성 되도록 하여 디지탈 오디오 디스크는 물론 디지탈 비디오 디스크의 재생도 가능하도록 하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상된다. 또한 광학소자를 일체화함으로서 각 구성요소 들간에 정밀성이 요구되지 않음에 따른 조립성이 향상되고 조정의 용이성과 경박단소화로 광 픽-업장치를 소형화 할 수 있다.

Description

광 픽－업장치

본 발명은 광 픽-업장치에 관한 것으로서 특히, 다수의 광학소자를 일체로 집적 형성한 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정 위치에 형성된 코팅파장선택투광부를 구비함으로서 디지탈 오디오 디스크(DAD)와 디지탈 비디오 디스크(DVD)를 동시에 재생함은 물론 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화하여 편리성 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광 픽-업장치에 관한 것이다.

일반적으로 기록된 정보를 픽업하는 장치는 디스크 면의 정보를 접촉 침을 이용한 기계적인 변화량으로 검출하는 방식 및 디스크에 파인 홈의 정전 용량의 변화로 정보를 검출하는 방식등이 사용되었으나 현재에는 대물렌즈, 빔스플리터, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기 등의 개개부품의 조립된 광 픽업장치를 사용하여 스포트 사이즈 직경이 1.6μm인 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 스포트 사이즈의 직경이 0.8μm인 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 방식이 많이 사용되고 있다.

일반적으로 디지탈 오디오 디스크에 사용되는 광 픽-업(OPTICAL PICK-UP)장치의 구조는 도면 1에 도시된 바와 같이 특정 파장의 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(70)와, 이 레이저 다이오드(70)의 일측에 형성되어 입사되는 레이저 빔을 회절 현상을 이용해 0차광 및 ±1차광으로 분리하는 회절격자(71)와, 이 회절격자(71)의 일측에 형성되어 소정의 기울기를 갖고 입사되는 광을 일정 비율의 반사광 및 투과광으로 분리하는 빔스플리터(72)와, 이 빔스플리터(72)의 상부의 일측에 형성되어 일정 파장의 회절 한계로 인해 입사되는 레이저 광을 집광하여 디스크(74)상에 포커싱시켜 기록된 정보의 광신호를 읽는 대물렌즈(73)와, 상기 빔스플리터(72)의 하부 소정의 위치에 형성되어 대물렌즈(73)를 통해 입사된 오디오 및 비디오 디스크(74)상에 기록된 광정보 신호를 일정한 전기적인 신호로 출력하는 광검출기(75)로 이루어진다.

상기와 같은 종래의 구성으로 이루어진 광 픽-업장치의 동작을 살펴보면, 먼저, 레이저 다이오드(70)에서는 소정의 발진파장 즉, 약 780㎚의 레이저 빔을 방사하게 되며 이때 이 레이저 빔은 방사 방향 일측에 형성된 회절격자(71)로 입사된다. 그러면 이 회절격자(71)로 입사된 광은 회절 현상으로 인해 0차광 및 ±1차광으로 분리 방사된다. 이때, 회절격자(71)를 경유해 분리되는 0차광 및 ±1차광은 포커스 및 트랙킹 에러 검출용으로 이용하기 위한 것으로 통상 쓰리 빔(THREE BEAM : 0차광, ±1차광)이라 한다.

즉, 상기 회절격자(71)에 의해 쓰리 빔으로 분리된 광은 소정의 기울기로 일정한 반사율과 투과율을 갖는 빔스플리터(72)로 입사된다. 그러면 이 빔스플리터(72)로 입사된 광은 일정한 비율의 반사광 및 투과광으로 분리되며 이 중 반사광은 대물렌즈(73)로 입사되어 일정 파장 이하의 회절 현상에 의해 빔이 집광된다. 그러므로 이 대물렌즈(73)로 집광된 빔은 오디오 또는 비디오 디스크(74)상에 보내어져 디스크(74)상에 촛점이 맺히게 되며 이로 인해 디스크(74)에 기록된 정보는 일정한 광으로 반사되어 대물렌즈(73)에 입사되는 것이다.

즉, 대물렌즈(73)로 입사된 광은 수 μm 정도의 에어리 형태로 집광되어 디스크(73)의 신호면에 조사되는데 이 조사된 광은 데이터가 기록된 피트(74a)가 없는 곳에서 입사된 빔은 반사되어 전부 대물렌즈(73)의 개구로 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(74a)가 있는 곳에서는 광이 피트(74a)에 의해 회절되어 대물렌즈(73)의 범위 밖으로 방출되고,이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기(75)에 광량차이를 발생시킨다. 이는 피트(74a)의 깊이가 파장의 λ/4에 설정되어 있어 반사광은 피트(74a)의 상하에 반파장이 달라 간섭하여 상쇄되므로 광검출기(75)에 돌아온 광량이 감소하게 되는 것이다.

한편, 오디오 또는 비디오 디스크(74)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도는 피트(74a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(73)와 빔스플리터(72)를 통해 광검출기(75)로 보내어져 알.에프(RF)신호, 포커스신호, 트랙킹신호 등은 해당하는 전기적인 신호로 출력되며, 이 출력된 전기적인 신호는 디지탈신호처리부(도시안됨)에 의해 원래의 신호로 복조됨으로서 디스크(74)상에 기록된 오디오 신호는 재생되는 것이다.

그러나 종래 광 픽-업장치는 빔스플리터, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기의 광학부품들이 각각 독립적으로 제작되어 조립에 의해 광 픽-업장치가 구성됨에 따라 조립시 발생되는 기구적인 오차에 의해 동작시 에러 발생률이 높으며 또한, 디지탈 오디오 디스크(DAD)는 음성신호만을 기록 및 재생하는 데 비해 디지탈 비디오 디스크(DVD)는 음성 및 영상데이터 기록 및 재생함으로서 기록방식이 상이함으로 하나의 디스크에 기록된 정보만을 읽어들일 뿐 두 종류의 디스크에 기록된 데이타를 선택적으로 읽어들일 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명 된 것으로 레이저 다이오드의 일측에 다수의 광학소자가 일체로 형성된 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정위치에 형성되어 빔스플리터에서 반사된 빔을 투과율에 의해 광량의 차이로 스포트 사이즈를 조절 할 수 있는 코팅파장선택투광부를 구비함으로서 디스크 상에 직경이 1.6㎛ 및 0.8㎛의 빔 포커스가 동시에 형성 되도록 하여 디지탈 오디오 디스크는 물론, 디지탈 비디오 디스크를 동시에 재생이 가능하며 광 픽-업장치를 소형화하여 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화에 기여할 수 있도록 한 광 픽-업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 레이저 다이오드의 일측에 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 입사된 빔을 일정 투과율과 반사율로 선택하는 빔스플리터와,이 빔스플리터와 대물렌즈 사이 소정의 위치에 형성되어 입사된 빔을 투과율에 의한 광량의 차이로 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 코팅파장선택투광부와, 상기 빔스플리터의 하면에 형성되어 입사된 광정보를 일정각으로 반사하는 반사격자와, 상기 빔스플리터의 상면 일측에 형성되어 반사격자에서 일정각으로 전반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제1광검출기와, 상기 빔스플리트의 일측면중앙에 형성되어 제1광검출기에서 일부 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제2광검출기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

제1도는 종래 광 픽-업장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도이고.

제3도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 포커스 상태표시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이저 다이오드 2 : 빔스플리터

4 : 코팅파장선택투광부 5 : 반투광부

6 : 전투광부 7 : 대물렌즈

8 : 디스크 9 : 반사격자

10 : 제1광검출기 11 : 제2광검출기

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 광 픽-업장치는 도면 2에 도시된 바와 같이 소정의 파장 약 780㎚ 파장의 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드(1)와, 이 레이저 다이오드(1) 일측에 소정의 기울기로 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 입사되는 빔을 일정한 반사율과 투과율로 분리하는 빔스플리터(2)와, 이 빔스플리터(2)와 대물렌즈(7)사이 소정의 위치에 형성되어 빔스플리터(2)에서 반사된 빔을 상이한 투과율로 인한 광량차이로 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 코팅파장선택투광부(4)와, 이 코팅파장선택투광부(4)의 상부 소정의 위치에 형성되어 입사된 레이저 빔을 집광하여 디스크(8)상에 포커싱시켜 기록된 정보의 광신호를 읽는 대물렌즈(7)와, 상기 빔스플리터(2)의 하면에 형성되어 대물렌즈(7),코팅파장선택투광부(4) 및 빔스플리터(2)를 경유해 입사되는 광정보를 일정한 각으로 반사하는 반사격자(9)와, 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성되어 반사격자(9)에서 반사된 광정보를 일정한 전기적인 신호로 출력하는 제1광검출기(10)와, 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성되어 제1광검출기(10)에서 일부 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제2광검출기(11)로 이루어진다.

그리고 상기 코팅파장선택투광부(4)는 빔스플리터(2)에서 반사된 빔을 제한된 투과율에 의해 일부의 광량만을 투과시키는 반투광부(5)와, 이 반투광부(5)의 외주면에 소정의 크기로 형성되어 빔스플리터(2)에서 반사된 전광량의 빔을 투과시키는 전투광부(6)로 이루어진다.

다음에는 이와같이 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 레이저 다이오드(1)에서는 일정한 파장의 레이저 빔을 송출하게 되며, 이러한 레이저 빔은 일정한 비의 반사율과 투과율을 가지는 빔스플리터(2)로 입사되어 반사광 및 투과광으로 분리되며 이중 반사광은 코팅파장선택투광부(4)로 조사된다.

이때, 이 코팅파장선택투광부(4)로 입사된 빔은 상이한 투과율에 의해 광량 차이가 발생하게 되어 반투광부(5) 및 전투광부(6)에 의해 두 종류 빔경로를 형성하게 되어 대물렌즈(7)로 수광되어 빔 경로차에 따라 디지탈 비디오 디스크(DVD)또는 디지탈 오디오 디스크(DAD)에 기록된 정보를 선택적으로 읽게 되는 것이다.

즉, 코팅파장선택투광부(4)의 반투광부(5)로 입사된 빔은 제한된 투과율에 의해 일부의 광량만이 투과되어 θ1의 각으로 집속되고 이 집속된 파장의 빔은 대물렌즈(7)로 입사되는 것이다. 그러면 이 대물렌즈(7)로 입사된 광은 일정하게 집광되어 디스크(8)에 빔 포커스를 형성하게 되며 이와 동시에 코팅파장선택투광부(4)의 전투광부(6)로 입사된 빔은 전량이 투과되어 θ2각으로 집속되어 대물렌즈(7)를 통해 일정하게 집광되어 디스크(8)에 빔포커스를 형성하게 된다. 따라서 입사된 빔은 상기 코팅파장선택투광부(4)의 반투광부(5) 및 전투광부(6)에 의해 광량 차이가 발생하며 이로 인해 두개의 제1개구수(NA1) 및 제2개구수(NA2)로 나누어지는 것이다.

여기서 개구수의 수식을 살펴보면 다음과 같다.

NA1=ηSinθ1, NA2=ηSinθ2 (1)

(η은 굴절율. 공기중의 굴절율 η= 1)

NA1 = Sinθ1, NA2 = Sinθ2 (2)

D = K×λ/NA (3)

(D는 빔사이즈.K는 상수)

H = R×λ/(NA)2 (4)

(H는 초점심도 .R은 상수)

즉, 위의 수식에서 살펴본 바와 같이 렌즈의 NA가 변함에 의해 빔사이즈와 초점심도가 변하게 되는 것이다.

그러므로, 상기 코팅파장선택투광부(4)의 반투광부(5)를 투과하여 θ1의 각도로 집속되는 빔사이즈와 초점심도는 전투광부(6)를 투과하여 θ2의 각도로 집속되는 빔사이즈와 초점심도에 비해 크게 형성된다. 따라서, 코팅파장선택투광부(4)의 반투광부(5)를 투과하여 θ1의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(8)상에 1.6μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(8a)의 길이가 보다 넓은 디지탈 오디오 디스크(DAD)에 수록된 데이터를 읽어들이며, 또한 코팅파장선택투광부(4)의 전투광부(6)를 투과하여 θ2의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(8)상에 0.8μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(8a)의 길이가 보다 좁은 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 수록된 데이터를 읽어들이게 된다.

즉, 코팅파장선택투광부(4)의 반투광부(5) 및 전투광부(6)에 의해 θ1, θ2의 각으로 집속된 레이저 빔은 1.6μm와 0.8μm의 에어리 형태로 집광되어 디지탈 비디오 디스크 또는 디지탈 오디오 디스크(8)의 신호면에 조사되며, 이 빛은 데이터가 기록된 피트(8a)가 없는 곳에서는 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(8a)가 있는 곳에서는 광이 피트(8a)에 의해 회절되어 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아와 빔스플리터(2)내의 하측면에 있는 반사격자(9)로 조사된다. 그러면 이 반사격자(9)에 입사된 광정보는 회절 및 일정한 각으로 반사되어 제1광검출기(10)에 조사되고 이 제1광검출기(10)에 입사된 광정보는 동시에 제2광검출기(11)에 조사됨으로서 빔사이즈법에 의해 포커스 에러를 검출하며 광정보를 읽는 것이다.

이러한 상태에서 디스크(8)가 디지탈 오디오 디스크일 경우라고 가정하면,θ1의 각으로 집속되어 돌아오는 디지탈 오디오 디스크의 광정보는 다시 θ1의 각으로 코팅파장선택투광부(4)의 반투광부(5)로 조사됨으로서 이 조사된 빔은 대물렌즈(7),코팅파장선택투광부(4) 및 빔스플리터(2)를 투과하게 된다. 이때 이 빔스플리터(2)를 투과한 광정보는 빔스플리터(2)의 하면에 요철형으로 형성된 반사격자(9)로 입사되어 일정한 각으로 전반사를 하게 된다. 그리고 이 반사격자(9)에서 일정한 각으로 전반사된 광정보는 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성된 제1광검출기(10)로 입사되어 일정한 전기적인 신호로 출력되는 동시에 제1광검출기(10)의 표면에 형성된 반사면(도시안됨)에 의해 일정한 각으로 반사하게 되어 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성된 제2광검출기(11)에도 입사되어 해당하는 전기 신호를 출력하는 것이다.

또한, 디스크(8)가 디지탈 비디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ2의 각으로 집속되어 돌아오는 디지탈 비디오 디스크의 광정보는 다시 θ2의 각으로 코팅파장선택투광부(4)의 전투광부(6)를 통해 조사됨으로서 이 조사된 빔은 대물렌즈(7),코팅파장선택투광부(4) 및 빔스플리터(2)를 투과하게 된다. 이때 빔스플리터(2)로 입사된 광정보는 빔스플리터(2)의 하면에 요철형으로 형성된 반사격자(9)로 입사되어 일정한 각으로 전반사를 하게 된다. 그리고 이 반사격자(9)에서 일정한 각으로 전반사된 광정보는 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성된 제1광검출기(10)로 입사되어 일정한 전기적인 신호로 출력되는 동시에 제1광검출기(10)의 표면에 형성된 반사면(도시안됨)에 의해 일정한 각으로 반사하게 되어 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성된 제2광검출기(11)에도 입사되어 해당하는 전기적인 신호로 출력되는 것이다.

따라서, 상기 제1광검출기(10) 및 제2광검출기(11)로 입사된 광정보는 해당하는 전기적인 신호로 출력되며, 이 출력된 전기적인 신호는 미도시된 디지탈신호처리부에 의해 원래의 신호로 복조됨으로서 디지탈 오디오 및 비디오 디스크 상에 기록된 오디오신호를 재생하게 되는 것이다. 또한, 이 제1광검출기(10) 및 제2광검출기(11)로 입력된 에러를 검출하기 위한 포커스 및 트래킹 광정보도 해당하는 전기적인 신호로 출력된다.

여기서 도면 3에 도시된 바와 같이 포커스 에러 검출 방법은 빔 사이즈법으로 포커스가 최적 상태에 있을 경우에는 (나)에 표시된 바와같이 포커스가 중심에 있게 되나, 포커스가 가깝게 있을 때에는 (가)와 같이 포커스가 중심에서 좌측으로 벗어나게 되며, 포커스가 멀리 있을 때에는 (다)와 같이 포커스가 중심에서 우측으로 벗어나게 됨으로서 포커스 에러를 정확히 검출할 수 있는 것이다.

본 발명은 다수의 광학소자를 일체로 형성한 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정의 위치에 형성되어 빔스플리터에서 반사된 빔을 상이한 투과율에 의한 광량의 차이로 디스크 상에 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 코팅파장선택투광부를 구비함으로서 각 구성요소 들간에 정밀성이 요구되지 않음에 따른 조립성이 향상되고 조정의 용이성과 경박단소화하여 광 픽-업장치의 소형화 할수 있으며 특정 파장의 레이저빔이 1.6μm와 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성 되도록 하여 디지탈 오디오 디스크 및 디지탈 비디오 디스크의 재생도 가능하도록 하여 광 픽-업장치의 신뢰성 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 일정한 파장의 빔을 방사하는 레이저 다이오드(1)와, 이 레이저 다이오드(1)에서 입사되는 빔을 집속하는 대물렌즈(7)가 구비된 광 픽-업 장치에 있어서, 상기 레이저다이오드(1)의 일측에 소정의 기울기로 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 입사 빔을 입정한 비율로 반사 및 투과하는 빔스플리터(2)와, 이 빔스플리터(2)와 대물렌즈(7)사이 소정의 위치에 반투광부(5) 및 전투광부(6)로 형성되어 빔스플리터(2)에서 반사된 빔을 상이한 투과율에 의한 광량의 차이로 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 코팅파장선택투광부(4)와, 상기 빔스플리터(2)의 하면에 요철형으로 형성되어 입사되는 광정보를 일정한 각으로 반사하는 반사격자(9)와, 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성되어 반사격자(9)에서 입사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제1광검출기(10)와, 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성되어 제1광검출기(10)에서 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제2광검출기(11)가 구비되는 것을 특징으로 하는 광 픽-업장치.

   ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.