KR980011156A - 광 픽-업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 데이터기록 매체에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 서로 다른 두 개의 제1파장 및 제2파장의 레이저 빔을 방사하는 2파장 레이저다이오드와, 이 2파장 레이저다이오드의 일측에 소정 간격을 두고 설치되어 다수의 광학소자를 일체로 형성한 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정 위치에 형성되어 특정 파장의 레이저 빔은 투과하고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시켜 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택투과대물렌즈를 구비함으로서 특정 파장의 레이저 빔이 상기 선택투과대물렌즈를 경유할 경우 디스크상에 직경이 1.6μm와 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성되도록하여 디지탈 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이터 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지탈 비디오 디스크의 재생이 가능해 사용상의 편리함이 증대됨은 물론 조립성이 향상되고 조정의 용이성 및 경박단소화하여 광 픽-업장치의 소형화가 가능하다.

Description

광 픽－업장치

본 발명은 광 픽-업장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 광학소자를 일체로 형성한 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정 위치에 형성된 선택투과대물렌즈를 구비함으로서 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화함은 물론 디지탈 오디오 디스크(DAD)와 디지탈 비디오 디스크(DVD)를 동시에 재생할 수 있도록 하여 사용자의 편리함 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 사이즈 직경이 0.8μm인 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 방식이 많이 사용되고 있다.

즉, 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 일 측에 형성되어 입사되는 레이저 빔을 회절 현상을 이용해 0차 및 ±1차광 즉, 쓰리 빔으로 분리하는 회절격자(71)와, 이 회절격자(71)의 일측에 형성되어 소정의 기울기를 갖고 입사되는 빔을 일정 비율의 반사광 및 투과광으로 분리하는 빔스플리터(72)와, 이 빔스플리터(72)의 상부 일측에 형성되어 일정 파장의 회절 한계로 인해 입사되는 레이저 광을 집광하여 디스크(74)상에 포커싱시켜 기록된 정보의 광 신호를 읽는 대물렌즈(73)와, 상기 빔스플리터(72)의 하부 소정의 위치에 형성되어 대물렌즈(73) 및 빔스플리터(72)를 통해 입사된 디스크(74)상에 기록된 광정보 신호를 일정한 전기적인 신호로 변환하는 광검출기(75)로 이루어진다.

한편, 이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 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, 상기 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.

이때, 상기 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 광 정보는 대물렌즈(73) 및 빔스플리터(72)를 통해 광검출기(75)로 보내어져 일정한 전기적인 신호로 출력된다. 그러므로 이 출력된 전기적인 신호는 디지탈신호처리부(도시안됨)에 의해 원래의 신호로 복조됨으로서 디스크(74)상에 기록된 오디오 신호인 알.에프(RF)신호와, 에러 검출 신호인 포커스신호, 트랙킹신호가 출력되는 것이다.

그러나 상기와 같은 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 상이하게 형성되어 있다. 이처럼 디지탈 오디오 디스크(DAD) 및 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 오디오 및 비디오 데이터를 재생함에 있어서 통상의 광 픽-업장치로는 디지탈 오디오 디스크(DAD) 및 디지탈 비디오 디스크(DVD)의 서로 데이터 기록 방식이 상이하므로 하나의 디스크에 기록된 정보만을 읽어들일 뿐 두 종류의 디스크에 기록된 데이터를 선택적으로 읽어들일 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 서로 상이한 두 개의 파장을 방사하는 2파장 레이저다이오드와, 이 2파장 레이저다이오드 일측에 소정의 기울기로 다수의 광학소자가 일체로 형성된 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정의 위치에 형성되어 빔스플리터에서 반사된 2파장 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 선택투과대물렌즈를 구비함으로서 광 픽-업장치를 소형화하여 조립 및 조정의 용이성과 경박단소화에 기여할 수 있도록 하며 또한, 특정 파장의 레이저 빔이 선택투과대물렌즈를 경유함으로서 디스크상에 직경이 1.6μm 및 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성 되도록 하여 디지탈 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이터 기록 밀도가 높아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지탈 비디오 디스크의 재생도 가능하도록 한 광 픽-업 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 서로 다른 두개의 제1파장 및 제2파장의 레이저 빔을 방사하는 2파장 레이저다이오드와, 이 2파장 레이저다이오드의 일측에 소정의 기울기로 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 입사된 빔을 일정한 비율로 반사 및 투과시키는 빔스플리터와,이 빔스플리터의 상부 소정의 위치에 형성되어 입사된 2파장의 레이저빔 중 특정 파장의 레이저 빔은 투과하고, 그 이외 파장 레이저 빔은 반사시켜 디스크상에 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택투과대물렌즈와, 상기 빔스플리터의 하면 중앙부에 형성되어 입사된 광정보를 일정한 각으로 전반사하는 반사격자와, 상기 빔스플리터의 상면 일측에 형성되어 반사격자에서 전반사된 광정보를 일정한 전기적 신호로 출력하는 동시에 광정보를 일정한 각으로 반사하는 제1광검출기와, 상기 빔스플리터의 일측면 중앙부에 형성되어 제1광검출기에서 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제2광검출기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

제1도는 종래 광 픽-업장치를 설명하는 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 2파장 레이저 다이오드 2 : 빔스플리터

4 : 선택투과대물렌즈 5 : 제1파장투광부

6 : 제2파장투광부 7 : 디스크(DAD 또는 DVD)

8 : 반사격자 9 : 제1광검출기

10 : 제2광검출기

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 광 픽-업장치는 도면 2에 도시된 바와 같이 파장이 서로 다른 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)의 빔을 방사하는 2파장 레이저다이오드(1)와,이 2파장 레이저다이오드(1)의 일측에 소정의 기울기를 갖고 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 일정한 비의 반사율과 투과율을 가져 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하는 빔스플리터(2)와, 이 빔스플리터(2)의 상부 소정 위치에 형성되어 입사되는 2파장의 레이저빔 중 특정 빔을 선택적으로 투과하고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사하는 선택투과대물렌즈(4)와, 상기 빔스플리터(2)의 하면에 형성되어 입사되는 광정보를 일정한 각으로 전반사하는 반사격자(8)와, 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성되어 반사격자(8)에서 전반사된 디스크(7)상에 기록된 광정보를 일정한 전기적인 신호로 출력하며 동시에 일부의 광정보를 일정한 각으로 반사하는 제1광검출기(9)와, 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성되어 제1광검출기(9)에서 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제2광검출기(10)로 이루어진다.

그리고 상기 선택투과대물렌즈(3)는 빔스플리터(2)에서 반사된 2파장 중 제1파장(λ1)만을 투과시키고, 그 이외 모든 파장의 레이저 빔은 반사시키는 제1파장투광부(5)와, 이 제1파장투광부(5)의 외주면에 소정의 크기로 형성되어 상기 빔스플리터(2)에서 반사된 2파장 중 제2파장(λ2)만을 투과시키고, 그 이외 모든 파장의 레이저 빔은 반사시키는 제2파장투광부(6)로 이루어져 있다.

다음에는 이와 같이 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 2파장 레이저다이오드(1)에서 파장이 각기 다른 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)의 레이저 빔은 동시에 방사되며, 이 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)의 레이저 빔은 일정한 비의 반사율과 투과율을 가지고 빔스플리터(2)로 입사되어 반사광과 투과광으로 분리되며 이중 반사광은 선택투과대물렌즈(4)로 조사된다.

이때 이 선택투과대물렌즈(4)에 조사된 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)의 레이저 빔은 제1파장투광부(5) 및 제2파장투광부(6)에 의해 두 종류의 빔경로를 형성하게 되며, 이 빔 경로차에 따라 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 선택적으로 읽게 된다.

즉, 상기 빔스플리터(2)를 통해 반사된 제1파장(λ1)의 레이저 빔은 선택투과대물렌즈(4)의 제1파장투광부(5)만을 경유하여 θ1의 각으로 집속되어 디스크(7)에 빔 포커스를 형성하게 되며, 이와 동시에 상기 빔스플리터(2)를 통해 반사된 제2파장(λ2)의 레이저 빔은 선택투과대물렌즈(4)의 제2파장투광부(6)만을 경유하여 θ2의 각으로 집속되어 디스크(7)에 빔 포커스를 형성하게 된다. 따라서, 상기 선택투과대물렌즈(4)의 제1파장투광부(5) 및 제2파장투광부(6)에 의해 두 개의 제1개구수(NA1) 및 제2개구수(NA2)로 나누어지며, 이 두 개구수의 차이에 의해 디스크(7)상에 형성되는 빔의 크기가 변화되고, 이로 인해 광량에도 차이가 발생하게 되는 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 빔 사이즈와 초점심도가 변하게 되는 것이다.

그러므로, 상기 선택투과대물렌즈(4)의 제1파장투광부(5)를 투과하여 θ1의 각도로 디스크(7)에 형성된 빔 사이즈와 초점심도는 상기 선택투과대믈렌즈(4)의 제2파장투광부(6)를 투과하여 디스크(7)에 θ2의 각도로 형성되는 빔 사이즈와 초점심도에 비해 크게 형성된다. 따라서, 선택투과대물렌즈(4)의 제1파장투광부(5)를 투과하여 θ1의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(7)상에 1.6μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(7a)의 길이가 보다 넓은 디지탈 오디오 디스크(DAD)에 수록된 데이터를 읽어 들이며, 또한 선택투과대물렌즈(4)의 제2파장투광부(6)를 투과하여 θ2의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(7)상에 0.8μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(7a)의 길이가 보다 좁은 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 수록된 데이터를 읽어들이게 된다.

즉, 상기 선택투과대물렌즈(4)의 제1파장투광부(5)및 제2파장투광부(6)에 의해 θ1, θ2의 각으로 형성된 레이저 빔은 1.6μm와 0.8μm의 에어리 형태로 집광되어 디지탈 비디오 디스크 또는 디지탈 오디오 디스크(7)의 신호면에 조사되며, 이 빛은 데이터가 기록된 피트(7a)가 없는 곳에서는 거의 그대로 돌아오게 되나, 피트(7a)가 있는 곳에서는 광이 피트(7a)에 의해 회절되어 밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 제1광검출기(9) 및 제2광검출기(10)에 광량차이를 발생시키게 된다.

이러한 상태에서 디스크(7)가 디지탈 오디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ1의 각으로 집속되어 읽혀진 디지탈 오디오 디스크(7)의 광정보는 선택투과대물렌즈(4)의 제1파장투광부(5)를 경유하여 일정한 투과율과 반사율을 갖는 빔스플리터(2)응 통해 투과하게 된다. 이때 이 빔스플리터(2)를 투과한 광정보는 상기 빔스플리터(2)의 하면에 요철형으로 형성된 반사격자(8)로 입사되어 일정한 각으로 전반사를 하게 된다. 그리고 이 반사격자(8)에서 일정한 각으로 반사된 광정보는 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성된 제1광검출기(9)로 입사되어 일정한 전기적인 신호로 출력되는 동시에 일부의 광정보는 반사되어 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성된 제2광검출기(10)에 입사되어 해당하는 전기적인 신호로 출력하는 것이다.

또한, 디스크(7)가 디지탈 비디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ2의 각으로 집속되어 읽혀진 디지탈 비디오 디스크(7)의 광정보는 선택투과대물렌즈(4)의 제2파장투광부(6)로 집속되어 일정한 투과율과 반사율을 갖는 빔스플리터(2)를 경유해 투과하게 된다. 그리고 이 빔스플리터(2)를 투과한 광정보는 상기 빔스플리터(2)의 하면에 요철형으로 형성된 반사격자(8)로 입사되어 일정한 각으로 전반사를 하게 된다. 그리고 이 반사격자(8)에서 일정한 각으로 전반사된 광정보는 상기 빔스플리터(2)의 상면에 형성된 제1광검출기(9)로 입사되어 일정한 전기적인 신호로 출력되는 동시에 일부의 광정보는 반사되어 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성된 제2광검출기(10)로 입사되어 해당하는 전기적인 신호로 출력하는 것이다.

즉, 오디오 또는 비디오 디스크(7)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도는 피트(7a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 제1광검출기(9) 및 제2광검출기(10)로 보내어져 일정하게 출력된 전기적인 신호는 디지탈신호처리부(도시안됨)에 의해 원래의 신호로 복조 됨으로서 디스크(6)상에 기록된 오디오 신호인 알.에프(RF)신호와, 에러 검출 신호인 포커스신호, 트랙킹신호가 출력되는 것이다.여기서 포커스 에러는 빔 사이즈법으로 검출하며 또한 트래킹 에러는 원빔법에 의해 에러를 검출한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은, 다수의 광학소자를 일체로 형성한 빔스플리터와, 이 빔스플리터의 상부 소정위치에 형성되어 입사된 2파장의 레이저 빔을 각각 선택적으로 투과하고, 그 이외 모든 파장의 레이저 빔은 반사시켜 디스크 상에 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택투과대물렌즈를 구비함으로서 각 구성요소 들간에 정밀성이 요구되지 않음에 따른 조립성이 향상되고 조정의 용이성과 경박단소화로 광 픽-업장치의 소형화가 가능하며 특정 파장의 레이저 빔이 1.6μm와 0.8μm의 빔 포커스가 동시에 형성 되도록하여 디지탈 오디오 디스크는 물론, 상기 오디오 디스크 보다 데이터 기록 용량이 수배 많아 피트의 폭이 현저히 좁은 디지탈 비디오 디스크도 재생할 수 있어 사용자의 편리함을 증대됨은 물론 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 서로 상이한 두 개의 제1파장(λ1) 및 제2파장(λ2)의 레이저 빔을 방사하는 2파장 레이저다이오드(1)와, 이 2파장 레이저다이오드(1)의 일측에 소정의 기울기로 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 입사빔을 일정한 비율로 반사 및 투과시키는 빔스플리터(2)와, 이 빔스플리터(2)의 상부 소정의 위치에 제1파장투광부(5) 및 제2파장투광부(6)로 형성되어 입사되는 특정 파장의 레이저 빔은 투과하고, 그 이외 모든 파장의 레이저 빔은 반사시켜 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택투과대물렌즈(4)와, 상기 빔스플리터(2)의 하부 소정 위치에 형성되어 입사된 광정보를 일정한 각으로 반사하는 반사격자(8)와, 상기 빔스플리터(2)의 상면 일측에 형성되어 반사격자(8)에서 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하며 일부의 광정보를 일정한 각으로 반사하는 제1광검출기(9)와, 상기 빔스플리터(2)의 일측면 중앙부에 형성되어 제1광검출기(9)에서 반사된 광정보를 전기적인 신호로 출력하는 제2광검출기(10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 광 픽-업장치.

   ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.