KR980011169A - 광 픽-업장치 - Google Patents

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Abstract

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.
이를 위하여 파장이 서로다른 제1 및 제2파장의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드, 상기 2파장 레이저 다이오드의 상측에 배치되어 다수의 광학소자가 일체로 형성되고 빔을 투과하는 프리즘, 상기 프리즘의 중앙부에 대각선으로 형성되어 입사되는 레이저 빔을 일정 비율로 반사 및 투과하는 빔 스플리트, 상기 프리즘의 양측 중앙부에 대향되게 형성되어 디스크에서 반사되어 돌아오는 광정보를 전류로 변환하여 출력하는 제1, 제2광검출기, 상기 프리즘의 상면에 제1, 제2파장투광부로 형성되어 특정파장의 빔 만을 선택적으로 투과하여 디스크상에 빔 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택적 빔 투광부로 이루어진 것이다.

Description

광 픽－업장치
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.
일반적으로 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 전기신호를 재생시키는 광 픽-업장치는 대물렌즈, 빔 스플리트, 회절격자, 레이저 다이오드, 광검출기 등의 개개부품을 사용하여 조립한다.
즉, 일반적으로 디지탈 오디오 디스크에 사용되는 광 픽-업(OPTICAL PICK-UP)장치의 구조는 제1에 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.
그리고, 상기 회절격자(52)의 일측에는 소정의 기울기를 갖도록 설치되고 일정한 비의 반사율과 투과율을 가져 입사광을 반사광과 투과광으로 분리하는 빔 스플리트(53)가 배치된다.
또한, 상기 빔 스플리트(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 빔 스플리트(53)의 하부에는 대물렌즈(54)를 통해 오디오 및 비디오 디스크(55)상에 기록된 광정보를 전류로 변환하는 광검출기(56)가 소정간격을 두고 설치되어 있다.
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.
따라서 상기의 회절격자(52)에 의해 분리된 광은 일정한 비의 반사율과 투과율을 갖는 빔 스플리트(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.
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.
한편, 오디오 또는 비디오 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광의 강도가 피트(55a)에 의해 변조되며, 이 변조된 광정보는 대물렌즈(54)와 빔 스플리트(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.
이와 같은 종래 광 픽-업장치는, 다수의 개별 광학소자를 조립 구성함으로서 조립과정시 기구적인 오차가 발생하게 되며, 또한 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.
그 이유는, 디지탈 비디오 디스크는 디지탈 오디오 디스크에 비해 데이타 기록 용량이 수배에 달하게 되며, 이로인해 피트의 폭이 디지탈 오디오 디스크 보다 절반 정도로 좁아지게 됨으로서 빔 포커스 형성시 스포트 사이즈(SPOT SIZE)역시 작게 형성되어야 한다.
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.
따라서, 제1에 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.
본 발명은 파장이 서로다른 제1 및 제2파장의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드를 구비하고, 프리즘에 빔 스플리트, 스포트 사이즈를 조절하는 선택적 빔 투광부, 두 개의 광검출기등을 일체로 집적 형성하여 조립과정에서 발생되는 기구적인 오차를 제거함과 동시에 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 있도록 하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.
즉, 본 발명은 파장이 서로다른 제1 및 제2파장의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드, 상기 2파장 레이저 다이오드의 상측에 배치되어 다수의 광학소자가 일체로 형성되고 빔을 투과하는 프리즘, 상기 프리즘의 중앙부에 대각선으로 형성되어 입사되는 레이저 빔을 일정 비율로 반사 및 투과하는 빔 스플리트, 상기 프리즘의 양측 중앙부에 대향되게 형성되어 디스크에서 반사되어 돌아오는 광정보를 전류로 변환하여 출력하는 제1, 제2광검출기, 상기 프리즘의 상면에 제1, 제2파장투광부로 형성되어 특정파장의 빔 만을 선택적으로 투과하여 디스크상에 빔 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택적 빔 투광부로 이루어진 것이다.
제1도는 종래 광 픽-업장치의 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도.
제3도는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 포커스에러 검출시 빔 형성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 레이저 다이오드 32 : 프리즘
33 : 빔 스플리트 34 : 제1광검출기
35 : 제2광검출기 36 : 선택적 빔 투광부
38 : 제1파장투광부 37 : 제2파장투광부
54 : 대물렌즈 55 : 디스크
제2는 본 발명에 따른 광 픽-업장치의 구성도로서, 파장이 서로 다른 제1 및 제2파장(λ1)(λ2)의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드(31)의 상측에는 다수의 광학소자가 일체로 형성되어 빔을 투과하는 프리즘(32)이 배치되고, 상기 프리즘(32)의 상측에는 입사되는 빔을 집광하여 디스크상(55)에 빔 포커스를 형성하는 대물렌즈(54)가 배치되어 있다.
또한 상기 프리즘(32)의 중앙부에는 2파장 레이저 다이오드(31)로부터 방사되는 레이저 빔을 일정한 비율로 반사 및 투과하는 빔 스플리트(33)가 대각선 방향으로 형성되고, 프리즘(32)의 양측 중앙부에는 디스크(55)에서 반사되어 돌아오는 광정보를 전류로 변환하여 출력하는 제1 및 제2광검출기(34)(35)가 대향되게 일체로 형성되며, 이 제1광검출기(34)의 표면에는 입사되는 빔을 흡수 및 반사하는 반사막이 코팅되어 있다.
그리고 상기 프리즘(32)의 상면에는 특정파장의 레이저빔 만을 선택적으로 투과하고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시켜 디스크(55)상에 빔 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택적 빔 투광부(36)가 형성되어 있다.
여기서 상기 선택적 빔 투광부(36)의 구성은, 상기 2파장 레이저 다이오드(31)로부터 방출되는 제1파장(λ1)만을 투과시키고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시키는 제1파장투광부(38)와, 상기 제1파장투광부(38)의 외주면에 소정의 크기로 형성되어 상기 2파장 레이저 다이오드(31)로부터 방출되는 제2파장(λ2)만을 투과시키고, 그 이외 파장의 레이저 빔은 반사시키는 제2파장투광부(37)로 이루어진다.
이와같이 이루어진 본 발명은, 먼저 2파장 레이저 다이오드(31)로부터 파장이 각기 다른 제1 및 제2파장(λ1)(λ2)의 레이저 빔이 동시에 방사되며, 이 레이저 빔은 프리즘(32)을 통해 상기 프리즘(32)의 중앙부에 대각선 방향으로 형성되어 있는 빔 스플리트(33)로 조사되어 입사빔을 일정한 비율로 반사 및 투과하게 된다.
이때 상기 빔 스플리트(33)를 투과한 레이저 빔은 선택적 빔 투광부(36)로 조사됨으로서 제1 및 제2파장투광부(38)(37)에 의해 두 종류의 빔경로를 형성하게 되며, 이 빔 경로에 따라 디지탈 오디오 디스크(DAD) 또는 디지탈 비디오 디스크(DVD)에 기록된 정보를 읽게 된다.
즉, 빔 스플리트(33)를 통해 반사된 제1파장(λ1)의 레이저빔은 제1파장투광부(38) 만을 경유하여 대물렌즈(54)로 조사됨에 따라 θ1의 각으로 집속되어 디스크(55)에 빔 포커스를 형성하게 되며, 이와 동시에 빔 스플리트(33)를 통해 반사된 제2파장(λ2)의 레이저빔은 제2파장투광부(37) 만을 경유하여 대물렌즈(54)로 조사됨에 따라 θ2의 각으로 집속되어 디스크(55)에 빔 포커스를 형성하게 된다.
따라서 상기 선택적 빔 투광부(36)의 제1파장투광부(38)와 제2파장투광부(37)에 의해 두 개의 제1 및 제2 개구수(NA1)(NA2)로 나누어지며, 이 두 개구수의 차이에 의해 디스크(55)상에 형성되는 빔의 크기가 변화되고, 이로인해 광량에제차이가 발생하게 된다.
여기서 개구수의 수식을 살펴보면 다음과 같다.
NA1=ηSinθ1 (1)
이며, NA2=ηSinθ2가 된다.
(여기서, η은 굴절율이며, 공기중에서 η은 1이다.)
NA1=Sinθ1 (2)
이며, NA2 =Sinθ2가 된다.
D = K×λ/NA, H = R×λ/(NA)2 (3)
(여기서 D는 빔 사이즈이며, H는 초점심도이고, K와 R은 각각 상수이므로 NA가 변함에 의해 빔 사이즈와 초점심도가 변하게 되는 것이다.
그러므로, 선택적 빔 투광부(36)의 제1파장투광부(38)를 투과하여 θ1의 각도로 집속되는 빔 사이즈와 초점심도는 제2파장투광부(37)를 투과하여 θ2의 각도로 집속되는 빔 사이즈와 초점심도에 비해 크게 형성된다.(그 이유는 빔 사이즈는 NA에 반비례하고, 초점심도는 (NA)2 에 반비례하기 때문)
따라서, 선택적 빔 투광부(36)의 제1파장투광부(38)를 투과하여 대물렌즈(54)에 의해 θ1의 각으로 집속된 레이저 빔은 디스크(55)상에 1.6 μm 크기의 빔 스포트가 형성됨으로서 피트(55a)의 길이가 보다 넓은 디지탈 오디오 디스크(DAD)에 수록된 데이타를 읽어들이며, 또한 선택적 빔 투광부(36)의 제2파장투광부(37)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.
즉, 선택적 빔 투광부(36)의 제2파장투광부(37) 및 제1파장투광부(38)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 범위밖으로 방출되고, 이로 인하여 입사된 광 가운데 일부만 되돌아오게 됨으로서 광검출기에 광량차이를 발생시키게 된다.
이러한 상태에서 디스크(55)가 디지탈 오디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ1의 각으로 집속되어 돌아오는 디지탈 오디오 디스크의 광정보는 다시 θ1의 각으로 대물렌즈(54)와 선택적 빔 투광부(36)의 제1파장투광부(38)를 경유하여 빔 스플리트(33)로 조사되어진다.
따라서 상기 빔 스플리트(33)는 디스크(55)를 통해 돌아오는 광정보를 일정한 비율로 반사 및 투과하고, 이 반사된 빔은 프리즘(32)의 일측에 형성되고 표면에 반사막이 형성되어 있는 제1광검출기(34)로 조사됨으로서 광정보를 전기적신호로 출력하게된다.
이때 입사되는 광정보는 제1광검출기(34)의 표면에 형성되어 있는 반사막에 의해 반사가 이루어지며, 이 반사되는 광정보는 빔 스플리트(33)를 통해 프리즘(32)의 타측에 형성된 제2광검출기(35)로 조사됨으로서 광정보를 전기적신호로 출력하게 된다.
한편 디스크(55)가 디지탈 비디오 디스크일 경우라고 가정하면, θ2의 각으로 집속되어 돌아오는 디지탈 비디오 디스크의 광정보는 다시 θ2의 각으로 대물렌즈(54)와 선택적 빔 투광부(36)의 제2파장투광부(37)를 경유하여 빔 스플리트(33)로 조사되어진다.
그러므로 전술한 바와같이 상기 빔 스플리트(33)는 디스크(55)를 통해 돌아오는 광정보를 일정한 비율로 반사 및 투과하고, 이 반사된 빔은 제1광검출기(34)로 조사됨으로서 광정보를 전기적신호로 출력하는 한편, 제1광검출기(34)의 표면에 형성되어 있는 반사막에 의해 광정보가 제2광검출기(35)로 조사됨으로서 광정보를 전기적신호로 출력하게 된다.
따라서, 상기 제1 및 제2광검출기(34)(35)로부터 출력되는 디스크의 광정보에 해당하는 전류를 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.
본 발명의 구조에서 포커스에러 검출은 제1 및 제2광검출기(34)(35)에 의한 빔 사이즈(Beam size)법으로, 그리고 트랙킹에러 검출은 푸시 풀(Push-Pull)법으로 검출된다.
즉, 빔 사이즈법에 의한 포커스에러 검출은 제3에서와 같이 포커스가 최적 상태에 있을 경우에는 (나)와 같이 제1 및 제2광검출기(34)(35)의 빔 사이즈는 일치하게 되나, 포커스가 가깝게 있을 때에는 (가)와 같이 제1광검출기(34)의 빔 사이즈가 제2광검출기(35)보다 크게 형성되고, 포커스가 먼곳에 있을 경우에는 (다)와 같이 제2광검출기(35)의 포커스가 제1광검출기(34)보다 크게 형성됨으로서 제1 및 제2광검출기(34)(35)에 검출된 빔 사이즈의 차이에 의해 포커스에러를 정확히 검출할 수 있는 것이다.
본 발명은 파장이 서로다른 제1 및 제2파장의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드를 구비하고, 프리즘에 빔 스플리트, 스포트 사이즈를 조절하는 선택적 빔 투광부, 두 개의 광검출기등을 일체로 집적 형성하여 조립과정에서 발생되는 기구적인 오차를 제거함과 동시에 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.

Claims (1)

  1. 레이저 빔을 대물렌즈로서 빔을 집광하여 디스크상에 신호를 기록하고, 그 기록된 정보를 전기신호로 재생시키는 광 픽-업장치에 있어서, 파장이 서로다른 제1 및 제2파장(λ1)(λ2)의 빔을 동시에 방사하는 2파장 레이저 다이오드(31), 상기 2파장 레이저 다이오드(31)의 상측에 배치되어 다수의 광학소자가 일체로 형성되고 빔을 투과하는 프리즘(32), 상기 프리즘(32)의 중앙부에 대각선으로 형성되어 입사되는 레이저 빔을 일정 비율로 반사 및 투과하는 빔 스플리트(33), 상기 프리즘(32)의 양측 중앙부에 대향되게 형성되어 디스크에서 반사되어 돌아오는 광정보를 전류로 변환하여 출력하는 제1 및 제2광검출기(34)(35), 상기 프리즘(33)의 상면에 제1, 제2파장투광부(38)(37)로 형성되어 특정파장의 빔 만을 선택적으로 투과하여 디스크상에 빔 스포트 사이즈를 조절할 수 있는 선택적 빔 투광부(36)로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 픽-업장치.
    ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개한 것임.
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