KR100248023B1 - 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업 - Google Patents

Abstract

초고밀도 기록재생을 위한 광픽업으로 일반 콤팩트 디스크 재생이 가능한 디스크 재생이 가능한 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생을 광픽업이 개시되어 있다. 개시된 광픽업은 두께가 다른 디스크의 호환상용을 위하여 그 두께 차이만큼의 두께로 되고 거기에 적어도 하나의 구멍이 뚫려 있는 투명판을 가진다. 투명판을 구멍 이외의 부분을 투과하는 광빔은 얇은 디스크에 대해 사용되고 구멍을 통과한 광빔은 두꺼운 디스크에 대해 사용된다. 또한, 개시된 광픽업은 광원에서 발생된 광빔의 편광방향을 바꾸는 1/4파장판과 복굴절 프리즘으로 이루어지는 편광빔 편향기를 구비하여 광을 분할하지 않고 반사광이 광원 옆에 집광될 수 있게 한다. 그리하여 이것은 초소형화하고 광의 효율을 높이며 조립조정을 쉽게 하는 이점을 제공한다.

Description

디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업.

제1도는 종래 초해상 기록재생용 광픽업의 광학적 배치를 보인 도면.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업의 광학적 배치를 보인 도면.

제3도는 제2도에 도시된 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 사용되는 투명판의 평면도.

제4도는 제2도에 도시된 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 있어서 얇은 디스크에 대한 광로를 보인 부분 광학 단면도.

제5도는 제2도에 도시된 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 있어서 두꺼운 디스크에 대한 광로를 보인 부분 광학 단면도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업의 광학적 배치를 보인 도면.

제7도는 제6도에 도시된 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 있어서 송수광부를 나타낸 사시도.

제8도는 제6도에 도시된 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 있는 편광빔 편향기의 상세한 구조와 그 광로를 보인 광학 단면도.

제9도는 제6도에 도시된 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 있어서 광원과 슬릿의 위치관계를 설명하기 위하여 나타낸 부분 광학 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,11,22 : 광원 2,12 : 콜리메이팅 렌즈

3 : 차폐기 4,14 : 빔스프리터

5,14 : 대물렌즈 6,16,16' : 디스크

7,17 : 집속렌즈 8,18,23 : 슬릿

9,19,24 : 광검출기 15 : 투명판

20 : 송수광부 30 : 편광빔 편향기

31 : 1/4파장판 32 : 복굴절 프리즘

본 발명은 대물렌즈의 해상력(解像力) 증대를 꾀하여 이른바 초해상 방식으로 초고밀도의 정보를 쓰고 읽는 초해상 기록재생용 광픽업에 관한 것으로서, 특히 매질 두께가 다른 기록매체에 대한 정보 읽기가 가능한 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업에 관한 것이다.

초고밀도의 정보를 쓰고 읽기 위하여 대물렌즈의 해상력을 증대시키는 기술은 이미 잘 알려져 있다. 본 발명을 하게된 배경을 설명하기 위하여, 먼저 종래의 초해상 기록재생용 광픽업을 예로 들면 제1도와 같다. 도면에 있어서, 참조번호 1은 레이저 다이오드, 2는 레이저 다이오드(1)에서 방출되는 광을 빔의 형태로 평행하게 진행시키는 콜리메이팅 렌즈, 3은 콜리메이팅 렌즈(2)에 의해 평행하게 진행되는 광빔의 중심부를 차폐하는 차폐기, 4는 차폐기(3)에 의하여 갈라진 광빔을 직진시키고 이후에 되돌오는 광빔을 반사시켜 그들의 광로를 분리시키는 빔스프리터, 5는 빔스프리터(4)를 직진하여 입사되는 광빔을 디스크(6)에 집속시키는 대물렌즈, 7은 디스크(6)에서 반사된 후 대물렌즈(5)를 지나고 빔스프리터(4)에서 반사되는 광빔을 수렴시키는 집속렌즈, 8은 집속렌즈(7)에 의하여 수렴되는 광빔의 중심부를 통과시키도록 형성된 간격(8a)을 가지며 그 주변부를 차폐하는 슬릿, 그리고 9는 슬릿(8)을 통과한 광빔을 수광하여 전기적인 신호를 검출해 내는 광검출기이다.

여기서 차폐기(3)는 광빔의 중심부를 횡단하는 형태로서 그 중심부를 차폐하여 광빔을 둘로 가른다. 둘로 갈라진 광빔은 대물렌즈(5)에 의하여 회절한계 이상으로 집속되어서 디스크(6) 상에 미소 스폿으로 형성된다. 한편, 슬릿(8)은 그 간격(8a)이 집속렌즈(7)의 초점에 위치하도록 설치되어 그에 형성되는 광빔 스폿의 주변부를 차단한다. 즉, 전술한 디스크(6)에 형성되는 미소 스폿의 광강도 분포를 살펴보면 주변부에는 일정한 강도를 갖는 광량이 분포되는 이른바 사이드 로브(side-lobe)가 생기는 것을 알 수 있는데, 슬릿(8)은 그 사이드 로브가 광검출기(9)에 수광되는 것을 막아서 검출신호에 잡음이 섞이지 않게 하는 것이다.

상기한 종래의 초해상 기록재생용 광픽업에 있어서, 슬릿(8)은 그 간격(8a)이 집속렌즈(7)의 정확한 초점에 위치하도록 설치되어야 한다. 그런데, 그 슬릿(8)의 설치된 위치를 정확히 알 수 없고 게다가 거기에 형성되는 스폿 보다 그 간격(8a)이 더 작기 때문에 그 위치조정에 매우 어려운 문제가 따른다. 또한, 종래의 초해상 기록재생용 광픽업은 디스크에서 반사되는 광빔을 빔스프리터(4)를 통해 디스크로 향하는 광빔으로부터 90°방향으로 분리시키므로 전체적으로 광의 이용효율이 낮음은 물론 공간을 많이 차지하여 소형화에 한계가 있는 것이다.

한편, 고밀도 기록재생에는 스폿 크기를 줄이기 위해 단파장 광원과 개구수가 큰 대물렌즈가 필수적으로 사용되고 있다. 그런데 개구수가 큰 대물렌즈는 기록매체의 매질 두께가 두꺼울수록 그 기록매체의 경사에 대해 매우 불안정하기 때문에, 고밀도 저장용으로서 두깨가 얇은 디스크 매체가 출현되고 있다. 이러한 두께가 다른 디스크 매체의 출현에 따라 사용자 입장에서는 그 두께가 다른 디스크들을 동일한 광픽업에서 사용할 수 있게 하는 호환성이 중요한 과제가 되고 있다. 그러나 전술한 바와 같은 종래의 초해상 기록재생용 광픽업은 두께가 다른 디스크, 즉 기존의 콤패트 디스크를 사용할 경우 그 매질의 두께차이에 따른 수차가 증가로 인해 재생이 어렵게 되어 실질적으로는 그 호환이 불가능한 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 두께가 얇은 디스크 매체에 대하여 대물렌즈의 해상력을 증대시켜서 초고밀도의 정보를 쓰고 읽는 것은 물론 두께가 두꺼운 일반 디스크 매체에 대한 재생도 가능하도록 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광빔을 발생하는 광원과 ; 그 광빔을 디스크 매체로 집속하는 대물렌즈와 ; 상기 디스크 매체에서 반사되는 광빔으로부터 정보신호 및 서보신호를 검출하는 광검출기와 ; 광학적 해상도를 높이는 수단을 구비한 초해상 기록재생용 광픽업에 있어서, 상기 광학적 해상도를 높이는 수단은,

상기 디스크 매체의 상기 대물렌즈 사이에 배치되며, 입사하는 광빔중 일부분을 직진 통과시키도록 뚫린 적어도 하나의 구멍을 가지며, 그 나머지 광빔을 굴절 투과시키도록 소정의 두께를 갖는 투명판을 포함하여 상기 투명판의 구멍 이외의 부분에서 굴절 투과된 광빔은 상대적으로 두께가 얇은 디스크 매체에 대한 정보의 초고밀도 쓰기와 읽기에 이용되고, 상기 구멍을 통과하는 광빔은 상대적으로 두께가 두꺼운 디스크 매체에 대한 정보의 읽기에 이용되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 광검출기는 상기 광원의 옆에 위치되도록 배치되며, 상기 디스크 매체에서 반사되는 광빔의 광로를 상기 광원 옆에 집광될 수 있게 광로를 변환하는 광로변화수단이 더 구비되어 광픽업을 소형화할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업은 제2도와 같이, 광원(11), 이 광원(11)에서 방출되는 광빔을 평행하게 진행시키는 콜리메이팅 렌즈(12), 광원(11)으로부터 디스크(16,16')를 향하는 광빔과 그 디스크(16)에서 반사되어 오는 광을 분리하는 빔스프리터(13), 빔스프리터(13)를 직진하여 입사되는 광빔을 디스크(16,16')에 집속시키는 대물렌즈(14), 광학적 해상도를 높이는 수단으로 그 대물레즈(14)와 디스크(16,16') 사이에 위치된 투명판(15), 디스크(16,16')에서 반사된 후 대물렌즈(14)를 지나고 빔 스프리터(13)에서 반사되는 광빔을 수렴시키는 집속렌즈(17), 집속렌즈(17)에 의하여 수렴되는 광빔의 주변부를 차폐하는 슬릿(18), 그리고 슬릿(18)을 통과한 광빔을 수광하여 전기적인 신호를 검출해 내는 광검출기(19)로 구성된다.

여기서, 디스크(16,16')중 얇은 두께의 디스크(16)는 예컨대 고밀도용으로서 0.6mm의 두께를 가지며, 두꺼운 디스크(16')는 예컨대 기존 콤팩트 디스크로서 1.2mm의 기판 두께를 가진다. 물론 이들 디스크(16,16')중 하나가 본 발명의 광픽업이 장착된 디스크 드라이브(도시생략) 내에 장전되는 것이다. 투명판(15)은 제3도와 같이 대략 거기에 형성되는 스폿(20) 내에서 소정의 간격을 두고 나란하게 그리고 세로방향으로 길게 뚫린 2개의 구멍(15a,15b)을 가진다.

상기와 같은 구성에 있어서 본 발명은 대물렌즈(14)를 두꺼운 디스크(16')에 대해 광학적으로 최적화하고, 투명판(15)을 디스크(16,16')들의 기판과 광학적 성질이 같은 재질로서 그 디스크(16,16')의 두께 차이(0.6mm) 만큼의 두께를 갖게 구성한다.

상기한 구성에 있어서, 투명판(15)은 대물렌즈(14)의 입사측에 설치되어도 가능하며 또한 거기에 한 개 또는 3개 이상의 구멍이 뚫려도 무방하다.

제4도를 참조하면, 투명팡(15)의 구멍(15a,15b)이외의 부분에서 투과된 광빔(빗금부분)은 얇은 디스크(16)에 정보를 쓰고 읽는데 사용되며, 제5도를 참조하면, 투명판(15)의 구멍(15a,15b)을 통과하는 광빔(빗금부분)은 두꺼운 디스크(16')를 읽는데 사용된다. 즉, 두꺼운 디스크(16')에 최적화 되어 있는 대물렌즈(15)에 대해 얇은 디스크(16')를 사용한 경우에도 투명판(15)의 구멍(15a,15b) 이외의 부분을 투과하는 광빔을 사용함으로써 그 두께 차이에 의한 수차 문제를 극복할 수 있다. 따라서 디스크 두께와 관계없이 최적화된 환경으로 각각의 정보를 쓰고 읽는 것이 가능한 것이다.

다음, 제6도는 본 발명의 다른 실시예로서 디스크의 호환성을 가지는 동시에 그 조립조정이 쉽고 또 소형화된 예를 보인다. 본 실시예에서는 전술한 광원 위치에 송수광부(20)를 함께 위치시키고, 전술한 빔스프리터(제2도의 13)와 집속렌즈(제2도의 17)를 삭제하는 대신 디스크(16.16')에서 반사되는 광빔의 광로를 바꾸기 위한 광로변환수단을 배치하였다. 이 광로변환수단은 상기한 콜리메이팅 렌즈(12)와 이 콜리메이팅 렌즈(12)와 상기 대물렌즈(14) 사이에 배치된 편광빔 편향기(30)를 포함한다.

송수광부(20)에는 제7도와 같이, 스템(21) 상의 일측에 광원(22)이 설치되고 광원(22) 옆에는 슬릿(23)이 나란히 배치되며, 이 슬릿(23)뒤에 광검출기(24)가 위치되어 있다. 여기서 광원(22)은 미소한 크기의 레이저 다이오 칩으로서 점 광원이며, 슬릿(23)은 그 광원(22)의 발광점과 동일 평면상에 놓인다. 이 슬릿(23)의 정확한 위치관계는 나중에 자세하게 설명될 것이다.

제6도 및 제8도를 참조하면, 전술한 편광빔 편향기(30)는 복굴절 프리즘(31)과 1/4파장판(32)으로 이루어진다. 상기 광원(22)에서 송광되는 광중에서 P편광을 사용하면, 그 P편광(33)은 1/4 파장판(22)에 의해 우원편광(34)으로 진행되며, 이것은 상기 디스크(16,16')에서 좌원편광(35)으로 반사되어 온다. 좌원편광(35)은 1/4파장판(22)에 의해 S편광(36)으로 바뀐다. 여기서, P편광(33)은 복굴절 프리즘(31)의 상광선(ordinary ray)에 해당되는 굴절률 n_o에 의해 그 광축이

(n_o-1)×θ

의 각도로 틸트되는 한편, 되돌아오는 S편광(36)은 복굴절 프리즘(31)의 이상광선(extraordinary ray)이 되어 굴절률 no에 의해 그 광축이

-(n_o-1)×θ

의 각도로 틸트된다. 따라서 그 반사되어 오는 S편광(36)은 복굴절 프리즘(31)에서 그 입사되는 P편광(33)에 대해

n×θ(여기서,n=n_o-n_e)

의 각도로 틸트되는 것이다.

다음, 제9도를 참조하면, 편광빔 편향기(30)를 경유하는 반사광은 콜리메이팅 렌즈(12)에 의하여 광원(22) 옆에 집광되는데, 그 집광위치는 콜리메이팅 렌즈(12)로부터 광원(22)과 동일한 거리인 그 초점거리(f)에 있게 되며, 광원으로부터는 전술한 틸트각에 따라서

n×θ×f

의 거리만큼 떨어져 있다. 따라서 슬릿(23)의 위치를 정확히 지정할 수 있다. 또한 여기서 편광빔 편향기(30)를만큼 회전시키면 그 집광위치는 슬릿(23)의 슬릿방향과 직교하는 방향으로

n×θ×f×

만큼 수평 이동하게 되어 그 슬릿(23) 상의 집광위치를 정확히 조절할 수 있는 것이다. 즉, 본 실시예에 의하면 초해상 기록재생용 광픽업에 두께가 다른 일반 디스크의 재생도 가능하게 하는 디스크 호환성을 부여하는 것은 물론, 광을 분할하지 않으므로 광효율을 높이고 또 소형화하는 동시에 슬릿의 위치조정을 쉽게 하는 것이 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 초해상 기록재생을 위한 광픽업에 있어서, 두께가 다른 디스크 호환성을 부여하여 사용자에게 그 실용성을 높이고 또한 소형으로서 광효율이 높고 조립과 조정을 쉽게 하는 등 여러 측면에서 효과적인 발명이다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면으로 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용이 가능함은 물론일 것이다.

Claims (5)

1. 광빔을 발생하는 광원과;

   그 광빔을 디스크 매체에 집속하는 대물렌즈와 ;

   상기 광원의 옆에 위치되도록 배치되며, 상기 디스크 매체에서 반사되는 광빔으로부터 정보신호 및 서보신호를 검출하는 광검출기와 ;

   상기 광원에서 조사된 광빔이 두께가 서로 다른 디스크 메체에 대한 정보의 쓰기와 읽기에 이용되도록, 상기 디스크 매체와 상기 대물렌즈 사이에 배치되며, 입사하는 광빔 중 일부분을 직진 통과시키도록 뚫린 적어도 하나의 구멍을 가지며, 그 나머지 광빔을 굴절 투과시키도록 소정의 두께를 갖는 투명판과 ;

   상기 디스크 매체에서 반사되는 광빔의 경로를 상기 광원 옆에 집광될 수 있게, 상기 광원에서 발생되는 광의 편광방향을 바꾸어 진행시키는 편광빔편향기를 구비한 광로변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업.
2. 제1항에 있어서, 상기 투명판은,

   상기 얇은 디스크 매체와 상기 두꺼운 디스크 매체의 두께 차이에 해당되는 두께를 가지며, 그 디스크 매체들과 동일한 매질로 된 것을 특징으로 하는 디스크 호환성을 가지는 초해상 기록재생용 광픽업.
3. 제1항에 있어서, 상기 구멍은,

   상기 투명판에 형성되는 광빔의 스폿에 내접하도록 상기 스폿의 중심에 대해 좌우 양측으로 배치되도록 형성된 2개의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 초해상 기록재생용 광픽업.
4. 제1항에 있어서, 상기 광로변환수단은,

   상기 광원에서 발생되는 광을 평행하게 진행시키고 상기 디스크 매체에서 반사되는 광을 집속하는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초해상 기록재생용 광픽업.
5. 제1항 또는 4항에 있어서, 상기 편광빔 편향기는,

   상기 광원에서 발생되는 광중 소정의 직선편광을 사용하며 그 직선편광이 원편광으로 회전되고 디스크 매체에서 반사되어 오는 원편광이 그 직선편광과 다른 각도로 회전된 직선편광으로 변환되도록 그 편광방향을 회전시키는 1/4파장판과 그 직선편광들을 각각의 편광각도에 따라 각각 다른 굴절률로 굴절시키는 복굴절 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 초해상 기록재생용 광픽업.