KR100421457B1 - 광 픽업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 픽업장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 파장의 광 빔을 선택적으로 투사하는 1개의 2파장 광원모듈(1)과, 입사된 광 빔을 반사 및 투과시키는 프리즘(3)과, 프리즘을 통해 반사 및 투과된 선편광 빔을 원편광 빔으로 변환시켜 주는 편광변환기(4)와, 입사된 원편광 빔을 광 디스크(6)의 한점에 집광시켜 주는 대물렌즈(5)와, 광 디스크(6)의 신호 트랙에 부딪쳐 반사된 광 빔이 투과될 때 포커스 에러를 검출하기 위한 비점수차가 발생되도록 하는 센서렌즈(7)와, 센서렌즈를 투과한 광 빔을 검출하여 전기적 신호로 변환시켜 주는 광 검출기(20)와, 센서렌즈와 광 검출기 사이의 광 경로에 설치되어 서로 다른 광 경로를 갖는 2개의 광 빔을 굴절시켜 광 검출기의 한점에 집속시켜 주는 투과형 홀로그램(10)을 포함하여 구성되는 바, 본 발명은 2파장 광원모듈을 사용하면서도 8분활 패턴을 갖는 광 검출기를 함께 적용할 수 있기 때문에 개발비 및 부품비가 절감되어 광 픽업장치의 전체적인 단가가 낮아지고 저가형의 광 픽업장치를 개발할 수 있는 효과가 있다.

Description

광 픽업장치{Optical pick-up}

본 발명은 광 픽업장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2파장 광원모듈과 8분활 광 검출기를 함께 적용할 수 있도록 구성된 광 픽업장치에 관한 것이다.

일반적으로 광 픽업은 각종 광 디스크에 수록된 신호를 재생하거나 광 디스크에 신호를 기록하는 기기로, 현재에는 DVD 제품과 CD 제품이 널리 사용되고 있다.

물론, DVD 제품이 고용량의 기술을 가지고 있지만, 대부분의 사람들은 비교적 가격이 저렴하고 널리 보급된 CD 제품에 더 익숙해져 있기 때문에, DVD 제품의 성능이 우수하더라도, CD 제품과 호환이 되지 않는다면 결코 시장에서 살아 남을 수가 없는 실정이며, 이러한 이유로 현 시장에 출시되어 있는 모든 DVD 제품은 CD용 디스크를 함께 읽을 수 있도록 제작되어 있다.

이러한 DVD 제품의 광학계를 보면, 종래에는 각각 서로 다른 파장 즉 650nm과 780nm의 파장을 갖는 2개의 광원모듈이 사용되었지만, 최근에는 광학계의 부품수를 줄이기 위해 2개의 반도체 칩이 내장되어 2개의 파장을 갖게 되는 1개의 광원모듈이 사용되고 있는 추세이다.

도 1에는 2파장 광원모듈을 사용하고 있는 종래 광 픽업의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

이를 참고하면, 종래의 광 픽업은 서로 다른 파장을 갖는 2개의 광 빔을 발생시키는 2파장 광원모듈(1)과, 2파장 광원모듈(1)에서 출사된 광 빔을 투사 및 직각 회절시켜 주는 프리즘(3)과, 프리즘을 통과한 선편광 빔을 원편광 빔으로 변환시켜 주는 편광변환기(4)와, 편광변환기에 의해 변환된 원편광 빔을 광 디스크(6)의 한점에 집광시켜 주는 대물렌즈(5)와, 다시 광 디스크(6)에서 반사된 광 빔이프리즘(3)에서 직각회전될 때 이 회절되는 광 빔을 집속시켜 주는 센서렌즈(7)와, 센서렌즈에 의해 집속되는 광 빔을 검출하여 전기적 신호를 변환하는 광 검출기(8)로 구성되어 있다.

이렇게 구성된 광 픽업의 작동을 간략하게 설명하면, 2파장 광원모듈(1)로부터 발생된 광 빔은 프리즘(3)으로 입사 및 투사된 다음 변광변환기(4)에 의해 선편광 빔이 원편광 빔으로 변환된다. 그리고, 변환된 원편광 빔은 대물렌즈(5)에 의해 집광된 다음 계속해서 광 디스크(6)의 신호 트랙에 부딪쳐 반사되는데, 이때 반사된 빔은 동일한 경로로 되돌아오다가 프리즘(3)에 의해 경로가 굴절되고, 계속해서 굴절된 광 빔은 센서렌즈(7)에서 집속된 다음 광 검출기(8)에 의해 전기적인 신호로 변환된다.

그러나, 이렇게 구성된 종래의 광 픽업장치에서 2파장 광원모듈(1)은 광 빔이 투사되는 발광점의 위치에 다소 차이가 있기 때문에 광 빔이 발광하여 광 경로를 통해 광 검출기(8)에 맺히는 초첨의 위치에 다소의 차이점이 발생되었고, CD와 DVD의 광축에서 서로 차이점이 발생되었다.

따라서, 기존에 각각 서로 다른 파장을 갖는 2개의 광원모듈을 구비한 광 픽업장치에 사용되던 8분할 광 검출기를 2파장 광원모듈(1)을 갖는 광 픽업장치에 적용할 수 없는 단점이 있었다.

즉, 2개의 광원모듈을 구비한 광 픽업장치의 경우에는 2개의 광원모듈에서 투사되는 광 빔이 동일한 경로를 통해 광 검출기의 한 점에 맺히게 되지만, 2파장 광원모듈을 갖는 광 픽업장치의 경우에는 광 빔의 경로에 서로 차이가 있기 때문에광 빔이 광 검출기의 서로 다른 초점에 각각 맺히게 되며, 이로 인해 광축이 어긋난 파장에 대하여 신호를 검출할 수 없는 8분할 광 검출기를 2파장 광원모듈을 갖는 광 픽업장치에 적용할 수 없는 단점이 있었다.

이처럼, 8분할 광 검출기가 서로 간에 호환되지 않으므로 2파장 광원모듈을 사용할 때에는 도 1에 확대 도시된 바와 같이, 각각의 광 빔의 경로를 고려한 새로운 형태의 패턴을 갖는 12분할 광 검출기(8)를 개발하여 사용하고 있으며, 새로운 패턴의 광 검출기를 사용하는데 따른 비용이 추가되어 광 픽업장치의 단가가 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같이 제반되는 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 2파장 광원모듈을 사용하면서도 8분할 광 검출기를 함께 적용할 수 있도록 하여 경제성을 향상시킨 광 픽업장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 픽업장치는 서로 다른 파장의 광 빔을 선택적으로 투사하는 1개의 2파장 광원모듈과, 입사된 광 빔을 반사 및 투과시키는 프리즘과, 프리즘을 통해 반사 및 투과된 선편광 빔을 원편광 빔으로 변환시켜 주는 편광변환기와, 입사된 원편광 빔을 광 디스크의 한점에 집광시켜 주는 대물렌즈와, 광 디스크의 신호 트랙에 부딪쳐 반사된 광 빔이 투과될 때 포커스 에러를 검출하기 위한 비점수차가 발생되도록 하는 센서렌즈와, 센서렌즈를 투과한 광 빔을 검출하여 전기적 신호로 변환시켜 주는 광 검출기와, 센서렌즈와 광 검출기 사이의 광 경로에 설치되어 서로 다른 광 경로를 갖는 2개의 광 빔을 굴절시켜광 검출기의 한점에 집속시켜 주는 투과형 홀로그램을 포함하여 구성된다.

도 1은 2파장 광원모듈이 적용된 종래의 광 픽업장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 광 픽업장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 3은 본 발명에서 광학 설계 프로그램을 이용하여 홀로그램을 설계한 일례를 보여준 개략도,

도 4내지 도 7은 본 발명에 사용되는 홀로그램의 일례를 나타낸 개략도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

1: 2파장 광원모듈 1a, 1b: 반도체 칩

3: 프리즘 4: 편광변환기

5: 대물렌즈 6: 광 디스크

7: 센서렌즈 10: 투과형 홀로그램

20: 광 검출기 30: 홀더

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 종래와 동일한 명칭 및 부호를 사용하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 광 픽업장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에서 광학 설계 프로그램을 이용하여 투과형 홀로그램을 설계한 일례를 보여준 개략도이고, 도 4내지 도 7은 본 발명에 사용되는 홀로그램의 일례를 나타낸 개략도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 광 픽업장치에는 서로 다른 파장의 광 빔을 선택적으로 투사하는 1개의 2파장 광원모듈(1)이 사용된다.

여기에서 2파장 광원모듈(1)은 2개의 반도체 칩(1a,1b)이 소정의 간격을 두고 내장되어 있으며, 2개의 반도체 칩(1a,1b) 가운데 하나의 반도체 칩(1a)은 650nm의 파장을 갖는 광 빔을 발광시키게 되고, 다른 하나의 반도체 칩(1b)은 780nm의 파장을 갖는 광 빔을 발광시키게 된다.

2파장 광원모듈(1)에서 투사된 각각의 광 빔은 프리즘(3)으로 입사되어 반사 및 투과되며, 프리즘(3)을 통해 반사 및 투과된 선편광 빔은 편광변환기(4)를 투과하면서 원편광 빔으로 변환된다.

편광변환기(4)를 투과하면서 변환된 원편광 빔은 대물렌즈(5)를 투과하면서 광 디스크(6)의 한점에 집광된다.

그리고, 광 디스크(6)의 신호 트랙에 부딪쳐 반사된 광 빔은 동일한 경로를 통해 센서렌즈(7)로 입사되고, 센서렌즈(7)에서 포커스 에러를 검출하기 위한 비점수차가 발생된다.

센서렌즈(7)를 투과한 2개의 광 빔은 투과형 홀로그램(10)을 통해 광 검출기(20)의 한점에 집속된다.

투과형 홀로그램(10)은 서로 다른 광 경로를 갖는 2개의 광 빔 중 1개의 광 빔의 경로를 이동시켜 광 검출기(20)상의 한 점에 도달할 수 있도록 하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 광학 설계 프로그램인 CODE V를 이용하여 정확하게 설계할 수 있다.

특히, 본 발명에서 투과형 홀로그램(10)은 780nm의 광 빔이 도달하는 위치에 650nm의 광 빔의 경로를 이동시켜 한 점에 도달하도록 하기 위한 것으로, 도 4내지 도 7에 도시된 바와 같이 다양한 홀로그램을 적용할 수 있다.

도 4에 도시된 홀로그램은 780nm과 650nm을 동시에 투과시키는 투과형 홀로그램(10)으로 홀로그램을 설계시에 650nm에 맞추어 설계한다. 그러면, 도면상에서 우측에 확대 도시된 바와 같은 HOE 패턴이 형성되어 2개의 광 빔이 홀로그램을 투과할 때, 650nm의 광 빔이 회절하면서 780nm의 광 빔과 동일한 경로를 갖도록 서로 정렬하게 된다.

도 5에 도시된 홀로그램은 설계시에 공간적으로 부분적인 홀로그램 즉, 650nm이 투과되는 부분에만 패턴이 형성되도록 한다. 그러면, 도면상에서 우측에 확대 도시된 바와 같은 HOE 패턴이 형성되어 2개의 광 빔이 홀로그램을 투과할 때,780nm은 직선으로 투과하게 되지만 650nm의 회절되므로 서로 정렬하게 된다.

도 6에 도시된 홀로그램은 780nm과 650nm의 두 가지 파장에 대하여 각각 파장별로 홀로그램을 분할 설계하여 도면상에서 우측에 확대 도시된 바와 같은 HOE 패턴이 형성되도록 한다. 그러면, 2개의 광 빔이이 홀로그램을 투과할 때, 780nm은 직선으로 투과하게 되지만 650nm의 회절되므로 서로 정렬하게 된다.

도 7에 도시된 홀로그램은 편광 홀로그램을 사용한 것으로, 광굴절 결정, 액정, 광굴절 고분자 등의 편광선택특성을 고려하여 설계된다. 이때, 780nm이 투과되는 부분에는 통상의 P편광을 사용하고 650nm이 투과되는 부분에는 통상의 S편광을 사용하게 된다. 그러면, 도면상에서 우측에 확대 도시된 바와 같은 HOE 패턴이 형성되어 2개의 광 빔이 홀로그램을 통과할 때, 780nm의 광 빔은 직선으로 투과하게 되지만 650nm의 광 빔은 회절되므로 서로 정렬하게 된다.

본 발명은 이렇게 구성된 홀로그램으로 인해 8분할 패턴을 갖는 일반적인 광 검출기(20)를 적용하는 것이 가능하며, 광 검출기(20)은 투과형 홀로그램(10)을 통해 한점에 집속되는 광 빔을 검출하여 알에프(RF), 포커스 에러검출, 트랙팅조절 및 정보를 전기적 신호로 변환시켜 주는 것으로, 이렇게 변환된 전기적 신호는 미도시된 제어회로에 의해 원래의 신호로 복조되어 재생된다.

여기에서 투과형 홀로그램(10)과 광 검출기(20)는 홀더(30)에 의해 일체형의 유닛으로 이루어지고, 투과형 홀로그램(10)과 광 검출기(20)는 홀더(30)에 지지되면서 평행하게 정렬된다.

이제, 이와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용효과를 설명한다.

본 발명은 2파장 광원모듈(1)에서 투사되는 서로 다른 파장을 갖는 2개의 광 빔이 투과형 홀로그램(10)을 통해 광 검출기(20)의 한점에 집속되기 때문에 종래에 기술한 바와 같이 2파장 광원모듈(1)을 사용하기 위해 12분활의 패턴을 갖는 광 검출기를 개발하여 사용할 필요가 없으며, 일반적으로 사용되는 8분활 패턴을 갖는 광 검출기(20)를 사용하면 되기 때문에 개발비 및 부품비가 절감되어 광 픽업장치의 전체적인 단가가 낮아지고 저가형의 광 픽업장치를 개발할 수 있게 된다

또한, 2파장 광원모듈(1)을 사용하면서도 현재 보유되어 있는 8분활 패턴을 갖는 광 검출기(20)를 폐기시키지 않고 계속 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 투과형 홀로그램(10)과 광 검출기(20)가 홀더(30)에 의해 일체형으로 이루어져 있기 때문에 유닛상태로 광 검출기(20)를 조정하는 것이 가능하며, 따라서 조립조정이 용이한 장점이 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 2파장 광원모듈을 사용하면서도 8분활 패턴을 갖는 광 검출기를 함께 적용할 수 있기 때문에 개발비 및 부품비가 절감되어 광 픽업장치의 전체적인 단가가 낮아지고 저가형의 광 픽업장치를 개발할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 서로 다른 파장의 광 빔을 선택적으로 투사하는 1개의 2파장 광원모듈과,

   입사된 광 빔을 반사 및 투과시키는 프리즘과,

   상기 프리즘을 통해 반사 및 투과된 선편광 빔을 원편광 빔으로 변환시켜 주는 편광변환기와,

   입사된 원편광 빔을 광 디스크의 한점에 집광시켜 주는 대물렌즈와,

   상기 광 디스크의 신호 트랙에 부딪쳐 반사된 광 빔이 투과될 때 포커스 에러를 검출하기 위한 비점수차가 발생되도록 하는 센서렌즈와,

   상기 센서렌즈를 투과한 광 빔을 검출하여 전기적 신호로 변환시켜 주는 8분할 패턴을 갖는 광 검출기와,

   상기 센서렌즈와 광 검출기 사이의 광 경로에 설치되어 서로 다른 광 경로를 갖는 2개의 광 빔을 굴절시켜 광 검출기의 한점에 집속시켜 주는 홀로그램을 포함하여 구성되되,

   상기 홀로그램은 설계시에 650nm의 광 빔에 설계를 맞추어 650nm의 파장을 갖는 광 빔이 투과시에 회절되면서 780nm의 광 빔과 정렬될 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램은 780nm과 650nm의 파장을 갖는 광 빔을 동시에 투과시키는 투과형 홀로그램이 사용되고, 이 투과형 홀로그램은 홀더에 지지되어 광 검출기와 평행하게 정렬된 일체형 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램은 공간적으로 부분적인 홀로그램으로 설계하여 650nm이 투과되는 부분에만 패턴이 형성되도록 하여 650nm의 파장을 갖는 광 빔이 투과시에 회절되면서 780nm의 광 빔과 정렬될 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램은 780nm과 650nm의 두 가지 파장에 대하여 각각 파장별로 분할 설계하여 650nm의 파장을 갖는 광 빔이 투과시에 회절되면서 780nm의 광 빔과 정렬될 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 홀로그램은 광굴절 결정, 액정, 광굴절 고분자의 편광선택특성을 고려한 편광 홀로그램으로 설계하여 650nm의 파장을 갖는 광 빔이 투과시에 회절되면서 780nm의 광 빔과 정렬될 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.