KR0165599B1 - Optical pickup - Google Patents
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Abstract
본 발명은 듀얼포커싱이 가능한 광픽업장치에 관한 것으로 특히 간단한 기구적 조리개의 조절방법을 사용하여 듀얼포커싱 시스템 실현이 가능하고 엑튜에이터의 무버에 홀로그래픽광학소자 또는 필터 등의 광학부품을 고정시키지 않으므로 엑튜에이터의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것으로서,The present invention relates to an optical pickup device capable of dual focusing, and in particular, it is possible to realize a dual focusing system by using a simple method of adjusting an aperture, and does not fix an optical part such as a holographic optical element or a filter to an actuator of the actuator. In order to improve the performance of the actuator,
발광원으로 부터 주사되는 빔을 광경로를 조정하여 디스크면에 입사시키고 상기 디스크면에서 반사된 빔을 상기 입사경로와 반대로 안내하는 광학계와, 상기 광학계의 평행빔 진행 광로상에 설치되어 2종류 이상의 디스크를 포커싱하기위해 입사된 빔의 광폭을 조절하는 기구적 조리개수단과, 상기 디스크의 종류에 따라 기구적 조리개수단을 구동하는 구동수단을 구비한 것이다.Two or more kinds of optical systems for injecting a beam scanned from the light source into the disk surface by adjusting the optical path and guiding the beam reflected from the disk surface opposite to the incident path, and on a parallel beam traveling optical path of the optical system. Mechanical aperture means for adjusting the width of the incident beam for focusing the disc, and drive means for driving the mechanical aperture means according to the type of the disc.
Description
제1도는 홀로그래픽광학소자에서의 빔회절효과 상태도.1 is a diagram illustrating a beam diffraction effect state in a holographic optical device.
제2도는 (a)(b)는 종래 광픽업장치의 광학계 구성 원리도.2 is a schematic diagram illustrating an optical system of a conventional optical pickup apparatus.
제3도는 종래 광픽업장치의 광학계 구성도.3 is an optical system configuration of a conventional optical pickup device.
제4도는 종래 홀로그래픽광학소자의 개구 영역도.4 is an opening area diagram of a conventional holographic optical element.
제5도는 본 발명 광픽업장치의 구성 상태도.5 is a configuration diagram of an optical pickup apparatus of the present invention.
제6도는 본 발명의 기구적 조리개와 기어의 결합상태도로서,6 is a coupling state diagram of the mechanical stop and the gear of the present invention,
(a)는 평면도.(a) is a plan view.
(b)는 단면도.(b) is a cross-sectional view.
제7도는 본 발명의 광픽업부 구성 상태도.7 is a configuration diagram of an optical pickup unit of the present invention.
제8도는 본 발명 광픽업부로서,8 is an optical pickup of the present invention,
(a)는 기구적 조리개 유동 상태도.(a) is a mechanical diaphragm flow state diagram.
(b)는 단면도.(b) is a cross-sectional view.
제9도는 본 발명의 대물렌즈에 의한 포커싱 상태도.9 is a focusing state diagram of the objective lens of the present invention.
제10도는 본 발명의 듀얼 포커싱 시스템의 신호판별 순서도.10 is a signal discrimination flowchart of the dual focusing system of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
101 : 레이저다이오드 102 : 격자101: laser diode 102: grating
103 : 시준렌즈 104 : 정형프리즘103: collimation lens 104: orthopedic prism
105 : 기구적 조리개 106 : 편광빔분할기105: mechanical aperture 106: polarization beam splitter
107 : λ/4 플레이트 109 : 대물렌즈107: lambda / 4 plate 109: objective lens
112 : 반사경 116 : 광검출기112: reflector 116: photodetector
117,126 : 모터 121 : 베이스117,126 motor 121: base
122 : 캐리어 123,124 : 샤프트122: carrier 123,124: shaft
130 : 빔 통과구멍130: beam through hole
본 발명은 광 픽업장치에 관한 것으로 특히 기구적 조리개(Iris)를 조절하여 고밀도 및 일반 컴팩트디스크(CD)를 읽기 위한 듀얼 포커스 시스템(Dual Focus System)을 구현할 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup device, and in particular, to adjust a mechanical aperture (Iris) to implement a dual focus system (Dual Focus System) for reading a high density and general compact disc (CD).
종래 듀얼 포커스 시스템을 제1도 내지 제4도에 의하여 설명한다.A conventional dual focus system will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
선현편광된 빔을 주사하는 레이저다이오드(1)와, 상기 레이저다이오드(1)에서 주사된 빔과 디스크(9,10)로부터 반사된 빔을 분리하는 빔분리 플레이트(2)와, 상기 빔분리 플레이트(2)를 통해 분리된 빔을 평행광으로 발산시키는 시준(Collimator)렌즈(3)와, 상기 시준렌즈(3)를 통한 평행광의 회절효율을 조절하여 광량을 배분하는 홀로그래픽 광학소자(4)와, 상기 홀로그래픽 광학소자(4)를 통과한 광을 두께가 0.6mm인 제1디스크(10)와 두께가 1.2mm인 제2디스크(9)에 집속시키는 대물렌즈(6)와, 상기 입사되는 광에 의해 상기 디스크(9,10)의 정보를 읽은 후 반사된 빔을 상기 빔분리 플레이트(2)를 통해 분리시켜 이 분리된 빔을 감지하는 오목렌즈(11)와, 상기 오목렌즈(11)를 통해 발산된 광을 감지하여 전기적신호로 변환시키는 4분할된 광검출기(12)로 구성되어져 있다.A laser diode (1) for scanning the linearly polarized beam, a beam separation plate (2) for separating the beam scanned from the laser diode (1) and a beam reflected from the disks (9, 10), and the beam separation plate Collimator lens (3) for diverging the beam separated by (2) as parallel light, and holographic optical device (4) for distributing the amount of light by adjusting the diffraction efficiency of parallel light through the collimator lens (3) And an objective lens 6 for focusing the light passing through the holographic optical element 4 onto the first disk 10 having a thickness of 0.6 mm and the second disk 9 having a thickness of 1.2 mm. A concave lens 11 for reading the information of the disks 9 and 10 by the light to be separated, and separating the reflected beam through the beam separation plate 2 to detect the separated beam; and the concave lens 11 It consists of a four-segmented photodetector 12 for detecting the light emitted through the conversion into an electrical signal.
도면 중 미설명부호 5는 홀로그래픽 광학소자(4)가 고정되는 무버(Mover)를 나타낸다.In the drawing, reference numeral 5 denotes a mover to which the holographic optical element 4 is fixed.
이와 같이 구성된 종래의 광픽업장치의 동작을 상세히 설명한다.The operation of the conventional optical pickup apparatus configured as described above will be described in detail.
먼저 제2도의 (a)에서와 같이 두께가 0.6mm인 제1디스크(10)를 읽는 경우 레이저 다이오드(1)에서 주사된 레이저 광은 빔분리 플레이트(2)와 시준렌즈(3)에 의해 평행광으로 진행하고, 홀로그래픽 광학소자(4)를 통과하면서 회절된다.First, when reading the first disk 10 having a thickness of 0.6 mm as shown in FIG. 2A, the laser light scanned by the laser diode 1 is parallel by the beam separation plate 2 and the collimation lens 3. It proceeds to light and is diffracted while passing through the holographic optical element 4.
이때, 제4도의 홀로그래픽 광학소자(4)의 중앙영역(a)과 주변영역(b)을 모두 통과하는 빔은 제1도에서와 같이 0차 회절되어 그대로 평행광으로 진행하므로 결국 개구수(NA)=0.6인 대물렌즈(6)의 구경을 통과하고 제1디스크(10)의 뒷면에 초점을 형성하여 신호를 읽어들이게 된다.At this time, the beam passing through both the center region a and the peripheral region b of the holographic optical element 4 of FIG. 4 is zero-order diffracted as shown in FIG. It passes through the aperture of the objective lens 6 with NA) = 0.6 and forms a focal point on the rear surface of the first disc 10 to read the signal.
한편, 제2도의 (b)에서와 같이 두께가 1.2mm인 제2디스크(9)를 읽는 경우는 시준렌즈(3)에 의하여 평행광으로 진행하는 레이저광이 홀로그래픽 광학소자(4)를 통과하게 되는데, 이때 중앙영역(a)을 통과하는 빔은 1차 회절되어 발산광으로 변환하며 홀로그래픽 광학소자(4)의 구경을 조절하여 필요로 하는 개구수값을 갖도록 하고 이 발산광은 대물렌즈(5)를 통과하여 제2디스크(9)의 뒷면에 초점을 형성하여 신호를 읽어들이게 됨으로 듀얼 포커스 시스템을 실현할 수 있도록 하고 있다.On the other hand, when reading the second disk 9 having a thickness of 1.2 mm, as shown in FIG. 2B, laser light traveling in parallel light by the collimating lens 3 passes through the holographic optical element 4. In this case, the beam passing through the center region (a) is first diffracted and converted into divergent light, and the aperture of the holographic optical device 4 is adjusted to have a numerical aperture value required. By passing through 5), the focus is formed on the rear surface of the second disk 9 so as to read out the signal, thereby realizing a dual focus system.
그러나 이와 같은 종래 기술에서는 홀로그래픽 광학소자(4)의 제작이 어려우므로 가격상승의 원인이 되고 무버(5)에 홀로그래픽 광학소자(4)가 고정되어 있으므로 액튜에이터(Actuator)의 특성에 나쁜 영향을 미치게 되는 등의 문제점이 있었다.However, in the prior art, it is difficult to manufacture the holographic optical device 4, which is a cause of the price increase, and since the holographic optical device 4 is fixed to the mover 5, the influence on the characteristics of the actuator is bad. There was a problem such as going crazy.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 발광원으로부터 주사되는 빔을 광경로를 조정하여 디스크면에 입사시키고, 상기 디스크면에서 반사된 빔을 상기 입사경로와 반대로 안내하는 광학계와, 상기 광학계상의 시준렌즈와 편광빔 분할기 사이에 설치되어 디스크 두께가 다른 복수개의 디스크를 포커싱 하기 위해, 동력을 전달받을 수 있도록 일측에 형성된 랙크기어와, 구동수단의 구동에 따라 유동하여 빔 경로상의 통과되는 광의 폭을 조절하는 하나의 빔 통과구멍을 일체로 구비하여 입사된 빔의 광폭을 조절하는 기구적 조리개와, 정회전 혹은 역회전하는 구동용 모터와, 상기 구동용 모터의 동력을 상기 기구적 조리개의 랙크기어로 전달하는 기어군을 구비하여 상기 디스크의 종류에 따라 상기 기구적 조리개를 구동하는 구동수단을 구비함으로서, 액튜에이터의 특성을 향상시킴과 동시에 듀얼 포커싱 시스템이 가능한 광 픽업장치를 구현하는데 그 목적이 있다.In view of the above, the present invention provides an optical system for injecting a beam scanned from a light emitting source into a disk surface by adjusting an optical path, and a collimating lens on the optical system, In order to focus on a plurality of disks having different disk thicknesses between the polarizing beam splitters, rack size gears are formed on one side to receive power, and the width of light passing through the beam path is adjusted according to the driving of the driving means. One beam passage hole is integrally provided to control the width of the incident beam, the drive motor for forward or reverse rotation, and the power of the drive motor is transmitted to the rack size of the mechanical aperture. By providing a gear group to drive the mechanical aperture according to the type of the disk, by actuating The purpose of the present invention is to implement an optical pickup device capable of improving the characteristics of the data and a dual focusing system.
본 발명의 구성 및 작동상태를 제5도 내지 제10도에 의하여 설명한다.The configuration and operating state of the present invention will be described with reference to FIGS.
레이저다이오드(101)로부터 주사된 빔을 분리하는 격자(Grating)(102)와, 상기 격자(102)를 통과한 빔을 평행빔으로 만드는 시준렌즈(103)와, 상기 시준렌즈(103)를 통과한 빔을 정형하는 정형프리즘(4)과, 상기 빔의 광폭을 조절하는 빔통과 구멍(130)이 일체로 형성된 기구적 조리개(105)와, 상기 조정된 빔을 분리하는 평광빔분할기(106)와, 상기 분리된 빔을 원편광시키는 λ/4플레이트(107)와, 엑튜에이터의 무버(8)에 고정된 대물렌즈(9)와, 0.6mm 또는 1.2mm 디스크(110,111)로부터 반사하여 되돌아오는 빔을 광검출기(116)쪽으로 반사하는 반사경(112)과, 상기 광검출기(116)에 빔을 집광시키는 렌즈군(113,114,115)을 구비하였다.A grating 102 that separates the beams scanned from the laser diode 101, a collimating lens 103 that makes the beams passing through the grating 102 into parallel beams, and passes through the collimating lens 103. A mechanical aperture 105 integrally formed with an orthopedic prism 4 for shaping a beam, a beam passage hole 130 for adjusting the width of the beam, and a flat beam splitter 106 for separating the adjusted beam. And reflected from the λ / 4 plate 107 for circularly polarizing the separated beam, the objective lens 9 fixed to the mover 8 of the actuator, and the 0.6mm or 1.2mm disks 110 and 111 Reflectors 112 for reflecting the beam toward the photodetector 116 and lens groups 113, 114, and 115 for condensing the beam on the photodetector 116 were provided.
그리고 상기 기구적 조리개(105)를 조절하는 구동수단은 픽업캐리어(122)에 고정된 모터(117)와, 상기 모터(117)의 동력을 기구적 조리개(105)에 형성된 래크기어(105')로 전달하는 기어군(118,119,120)을 구비하였다.The driving means for adjusting the mechanical aperture 105 includes a motor 117 fixed to the pickup carrier 122 and a rack gear 105 'formed at the mechanical aperture 105 to transmit power of the motor 117. Gear groups 118, 119 and 120 to be delivered to
그리고 상기 캐리어(122)위에 얹혀진 베이스(121)와, 상기 캐리어(122)를 지지하는 샤프트(123,124)와, 텍크(125)에 고정된 픽업이동용 모터(126)와, 상기 모터(126)의 동력을 캐리어(122)에 고정된 랙크기어(128)로 전달하는 기어(127)를 각각 구비하였다.The base 121 mounted on the carrier 122, the shafts 123 and 124 supporting the carrier 122, the pickup movement motor 126 fixed to the tex 125, and the power of the motor 126. And gears 127 for transmitting the rack gear 128 fixed to the carrier 122, respectively.
현재 사용되는 광픽업장치의 시스템보다 고밀도의 광디스크개발과 고밀도의 광디스크에 적용되는 광픽업의 설계 및 제작은 종래 1.2mm 디스크의 사용에 대한 호환성도 요구한다. 따라서 동일한 렌즈에서 고해상도와 저해상도의 2개의 요소에 대응하기 위해 높은 개구수(NA) 및 낮은 개구수에 대하여 각각의 컨버젼스에 대한 거리를 제9도를 이용하여 계산하면,The development of optical discs of higher density than the systems of optical pickup devices currently used and the design and manufacture of optical pickups applied to high density optical discs also require compatibility with the use of conventional 1.2mm discs. Therefore, in order to correspond to the two elements of high resolution and low resolution in the same lens, the distance for each convergence is calculated using FIG. 9 for high numerical aperture (NA) and low numerical aperture.
ΔL=L2-L1=γ(cotθ'-wtθ)=γ[wt(sin-1NAL)-wt(sin-1NAH)]로 볼수 있으며 이 경우 적절한 광디스크의 워킹 디스턴스(Working distance)를 확보하기 위해서는 최소 L11mm 를 확보해야 하는데 이를 위해 ΔL, r, NAH, NAL등에 대하여 고밀도용에 해당되는 대물렌즈 NAH와 현재 사용중인 광디스크에 해당되는 NAL를 고려하여 적절한 해를 구할 수 있다. 그러나 위 경우에 대하여 실예로(NAH=0.6, NAL=0.37)에 해당할 경우 ΔL, r 등에 대한 값이 현재의 경우 사용되는 시스템의 디스크 특성(Spec)을 만족하기 힘든 결과가 나온다. 따라서 이에 대한 적절한 해를 구하기 위하여 NAH에 대해서는 대물렌즈 전체의 구경을 사용하고 NAL에 대해서는 구경크기를 줄이는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 기구적 조리개를 사용하므로서 구경크기를 조절할 수 있어 듀얼 포커스 시스템을 가능하게 한다.ΔL = L 2 -L 1 = γ (cotθ'-wtθ) = γ [wt (sin -1 NA L ) -wt (sin -1 NA H )], in this case the working distance of the appropriate optical disc. in order to secure an objective lens NA H for this purpose, to be secured at least L 1 1mm against such ΔL, r, NA H, NA L is available for the for the high density and considering the NA L corresponding to the optical disc that is currently in use by the appropriate year You can get it. However, in the case of (NA H = 0.6, NA L = 0.37), the values for ΔL, r, etc. are difficult to satisfy the disk characteristics of the system used in the present case. Therefore, it is desirable to use the whole aperture of the objective lens for NA H and to reduce the aperture size for NA L to find an appropriate solution. Therefore, in the present invention, the aperture size can be adjusted by using a mechanical aperture, thereby enabling a dual focus system.
이하, 본 발명의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail.
먼저 레이저다이오드(101)에서 발광된 빔은 격자(102)를 통과하여 3개의 빔으로 분리되고 이 빔은 시준렌즈(3)를 통과해 평행광이 되며, 다시 정형프리즘(104)에 의해 정형화되고 정형화된 평행빔은 기구적 조리개(105)에 의해 구경크기가 조정되어 조정된 크기에 따라 고밀도 및 일반디스크에 대응하게 된다.First, the beam emitted from the laser diode 101 passes through the grating 102 to be split into three beams, and the beam passes through the collimating lens 3 to become parallel light, which is again shaped by the orthopedic prism 104. The shaped parallel beam is adjusted by the aperture stop 105 to correspond to the high density and the normal disk according to the adjusted size.
기구적 조리개(105)의 동작으로서는 먼저 고밀도용에 대응하기 위해 베이스(121)가 안착되어 있는 캐리어(122)위에 기구적 조리개를 구동시키는 구동수단으로 모터(117)가 고정되어 있는 메인회로로부터 고밀도에 대한 신호를 받으면 모터(117)가 구동을 하여 기어군(118,119,120)에 동력을 전달하고 전달된 동력은 기구적 조리개(105)에 형성된 렉크기어(105')를 통해 전달되어 제8도와 같이 기구적 조리개(105)의 중심이 K1에서 K2로 K만큼 이동하여 빔통과구멍(130)을 통과하는 빔의 광폭을 증가시킴으로서 고밀도디스크에 대응하게 된다.As the operation of the mechanical diaphragm 105, first, a high-density from the main circuit in which the motor 117 is fixed is a driving means for driving the mechanical diaphragm on the carrier 122 on which the base 121 is seated in order to cope with high density. When the signal is received, the motor 117 drives and transmits power to the gear groups 118, 119 and 120, and the transmitted power is transmitted through the rack gear 105 'formed in the mechanical aperture 105, as shown in FIG. The center of the mechanical stop 105 is moved from K1 to K2 by K to increase the width of the beam passing through the beam through hole 130 to correspond to the high density disk.
그리고 메인회로로부터 일반디스크에 대한 신호를 받게 되면 구동용 모터(117)가 고밀도때와 반대로 회전하여 기어(118,119,120)에 동력을 전달해 기구적 조리개(105)를 구동시켜 역시 기구적 조리개(105)의 중심을 반대방향으로 k2에서 k1으로 이동시키게 되고 조리개 구경을 축소시킴으로 인해 일반디스크에 대응이 가능하게 한다.When the signal for the general disk is received from the main circuit, the driving motor 117 rotates as opposed to the high density to transfer power to the gears 118, 119, and 120 to drive the mechanical aperture 105 to control the mechanical aperture 105. By moving the center from k2 to k1 in the opposite direction and reducing the aperture diameter, it is possible to cope with normal disks.
이와 같이 고밀도 혹은 일반디스크용을 대응하기 위해 기구적 조리개(105)를 통과한 빔은 편광빔분할기(106)에 의하여 P파는 통과해 λ/4판(107)에 입사하게 되고 선편광이 원편광으로 바뀌어 무버(108)에 고정된 대물렌즈(109)에 의해 디스크(110,111)에 집광되며, S파는 편광빔분할기(106)에 의해 반사된다. 디스크(110,111)로부터 반사되어 나오는 빔(P파)은 λ/4판(107)을 통과하면서 다시 S파로 변하게 되고 이 S파는 편광빔분할기(106)에서 반사되고 반사경(112)에 의해 다시 반사되어 렌즈군(113,114,115)을 통과해 광검출기(116)에 입사됨으로 전기적 신호를 발생하게 된는 것이다.In this way, the beam passing through the mechanical diaphragm 105 in order to cope with a high density or a general disk passes through the P wave by the polarization beam splitter 106 and is incident on the λ / 4 plate 107 and linearly polarized light is circularly polarized. The light is condensed on the disks 110 and 111 by the objective lens 109 fixed to the mover 108 and the S-waves are reflected by the polarization beam splitter 106. The beam (P wave) reflected from the discs 110 and 111 passes through the λ / 4 plate 107 and then changes back into an S wave, which is reflected by the polarization beam splitter 106 and reflected by the reflector 112 again. Through the lens groups 113, 114, and 115, the light is incident on the photodetector 116 to generate an electrical signal.
이상과 같이 본 발명은 간단한 기구적 조리개의 조절방법을 사용하여 듀얼 포커싱 시스템 실현이 가능하고 엑튜에이터의 무버에 홀로그래픽 광학소자 또는 필터 등의 광학부품을 고정시키지 않으므로 엑튜에이터의 성능을 향상시킬 수 있는 발명이다.As described above, the present invention can realize a dual focusing system by using a simple method of adjusting the aperture, and does not fix the optical parts such as the holographic optical element or the filter to the actuator of the actuator, thereby improving the performance of the actuator. It is an invention.
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1995
- 1995-03-23 KR KR1019950006238A patent/KR0165599B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008156239A1 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Holographic recording/reproducing apparatus having aperture of variable size |
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