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KR100195137B1 - 호환형 광픽업장치 - Google Patents

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KR100195137B1
KR100195137B1 KR1019960048145A KR19960048145A KR100195137B1 KR 100195137 B1 KR100195137 B1 KR 100195137B1 KR 1019960048145 A KR1019960048145 A KR 1019960048145A KR 19960048145 A KR19960048145 A KR 19960048145A KR 100195137 B1 KR100195137 B1 KR 100195137B1
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KR
South Korea
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light
light source
laser
objective lens
optical pickup
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박수한
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윤종용
삼성전자주식회사
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Priority to US08/956,532 priority patent/US5986998A/en
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Abstract

포맷이 서로 다른 디스크형 기록매체를 호환 채용 가능한 디스크 호환형 광픽업장치가 개시되어 있다.
이 광픽업장치는 기판과, 이 기판 상에 서로 이웃되게 배치되고 방사각과 파장이 서로 다른 광을 출사하는 제1 및 제2 표면광레이저를 포함하는 광원과; 광원에서 출사된 광을 기록매체의 기록면으로 집속시키는 대물렌즈와; 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기와; 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터와; 대물렌즈와 편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 편광성분을 변환하는 파장판;을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

호환형 광픽업장치
본 발명은 호환형 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세하게는 포맷이 서로 다른 디스크형 기록매체를 호환 채용 가능한 디스크 호환형 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광픽업장치는 컴팩트 디스크 플레이어(CDP), 디지털 비데오 디스크 플레이어(DVDP), CD-ROM 드라이버, DVD-ROM 드라이버 등에 채용되어 비접촉식으로 기록매체에 정보의 기록/재생을 수행한다.
DVDP와, DVD-ROM은 고밀도 기록/재생이 가능한 장치로 영상/음향분야에서 주목받고 있다. 이 DVDP에 채용되는 광픽업장치는 그 호환형을 위하여 기록매체로 디지털 비데오 디스크(DVD) 뿐만 아니라 컴팩트 디스크(CD), CD-R(Recordable), CD-I, CD-G 등의 CD 패밀리를 호환 채용하는 경우에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하여야 한다.
그러나, DVD의 두께는 기구적인 디스크 기울기 허용오차와 대물렌즈 개구수 등으로 인하여 CD 패밀리의 두께와 다른 규격으로 표준화되었다. 즉, 기존 CD 패밀리의 두께가 1.2mm인 반면 DVD는 0.6mm이다. 이와 같이, CD 패밀리와 DVD의 두께가 서로 다름으로 DVD용 광픽업장치를 CD패밀리에 적용한 경우, 두께 차이에 의한 구면수차가 발생된다. 이 구면수차에 의하여 정보신호의 기록에 필요한 광강도를 얻지 못하거나 재생시의 신호가 열화되는 문제가 발생된다.
또한, 재생 광원의 파장에 있어서도 DVD는 CD 패밀리와 다른 파장영역으로 표준화되었다. 즉, 기존 CD 패밀리용 재생 광원 파장이 대략 780nm인 반면, DVD는 그 재생 광원 파장이 대략 650nm이다.
이와 같은 표준화의 차이점에 의해 통상의 CDP로는 DVD에 기록된 정보의 재생이 불가능하므로, DVD용 광픽업장치의 개발이 요구된다. 이때, DVD용 광픽업장치는 기존의 CD 패밀리도 호환 채용하여야 한다.
이와 같은, 점을 고려하여 종래에 다양한 형태의 포맷이 다른 디스크 호환형 광픽업장치가 개시된 바 있다.
이 통상의 디스크 호환형 광픽업장치들은 디스크 간의 두께 차이에 의해 야기된 문제점들을 극복하는 것에 초점을 맞춘 것으로 단일 광원을 이용한다. 즉, 상기의 호환형 광픽업장치는 DVD 포맷에 맞는 단파장(대략 650 nm)의 광을 출사하는 광원을 채용한다. 이 경우, 780nm 파장 영역의 광을 출사하는 광원을 채용한 광픽업장치에 비해 대략 5% 정도의 열화가 발생하지만, 이는 재생시 허용오차 범위 이내 이므로 큰 문제가 되지 않는다.
하지만, 기로매체로 CD 패밀리의 하나인 기록 가능한 디스크인 CD-R을 채용한 경우, 대략 650nm 파장 영역의 광을 출사하는 광원을 이용할 때, 감도에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 780nm 파장 영역의 광을 출사하는 광원을 이용한 경우와 차이가난다. 통상의 CD-R은 널리 알려진 바와 같이, 유기색소막 기록층을 가지므로, 감도차이에 의해 650nm 파장 영역의 광을 이용한 경우, CD-R에 기록된 데이터가 파괴되는 심각한 문제점이 야기된다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 일 방편으로 새로운 형태의 CD-R 기록매체가 개발되고 있다. 이와 같은, 해결방안으로는 이미 널리 보급된 CD-R에 기록된 데이터를 보호하기 위한 근본적인 해결책이 되지 못한다.
이런한 문제점을 극복하기 위해, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같은 두 광원을 채용한 호환형 광픽업장치가 개시된 바 있다.
도시된 바와 같이, 광원으로 635nm 파장의 광을 출사하는 제1광원(21)과, 780nm 파장의 광을 출사하는 제2광원(31)을 포함한다. 상기 제1광원(21)은 두께가 상대적으로 얇은 디스크(10a) 예컨대 DVD용이고, 제2광원(31)은 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크(10b) 예컨대 CD 패밀리용이다.
상기 제1광원(21)에서 출사된 광은 편광빔스프리터(23)에서 반사되어 디스크(10)쪽으로 향하게 된다. 이때, 상기 편광빔스프리터(23)와 디스크(10) 사이의 광경로 상에는 간섭필터(33), 1/4파장판(11), 홀로그램소자(13) 및 대물렌즈(15)가 위치된다. 상기 간섭필터(33)는 상기 제2광원(31)에서 출사된 광은 반사시켜 상기 디스크(10)로 향하도록 하고, 상기 디스크(10) 쪽에서 입사되는 광은 투과시킨다. 상기 1/4파장판(11)은 입사되는 광의 위상을 변환시키는 광학부재이다. 상기 제1광원(21)과 제2광원(31)에서 조사된 광은 상기 1/4파장판(11)을 두 번 통과하면서, 위상이 180°변화된 상태로 상기 편광빔스프리터(23)로 향하게 되고, 상기 편광빔스프리터(23)를 통과하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기(17)에 맺히게 된다. 상기 홀로그램소자(13)는 그 표면의 중앙부에 소정의 회절패턴이 형성되어 있다. 상기 제1광원(21)에서 출사된 광은 상기 회절패턴(13a)이 형성된 영역보다 큰 영역으로 입사되므로 회절되지 않는 상태 즉, 0차회절광인 상태로 상기 홀로그램소자(13)을 통과하여 두께가 상대적으로 얇은 디스크(10a)에 맺히게 된다.
반면, 상기 제2광원(31)에서 출사된 광은 상기 홀로그램소자(13)에서 소정 발산각도로 회절된다. 이 회절된 +1차회절광은 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크(10b)에 맺히게 된다.
상기 대물렌즈(15)는 상기 제1광원(21)과 제2광원(31)에서 조사된 광이 상기 디스크(10)의 기록면에 집속되도록 한다. 이때, 상기 제1광원(21)에서 출사된 광과 상기 제2광원(31)에서 출사된 광은 서로 다른 위치에 광스폿이 맺힌다.
이와 같이, 구비된 호환형 광픽업장치는 두 파장을 이용함으로써, 기록매체로 CD-R을 채용한 경우에도 사용 가능하다. 하지만, 소정 영역에 대해 회절패턴(13a)이 형성된 홀로그램소자(13)를 포함하므로 실질적으로 두매의 렌즈를 사용하는 것과 동일한 것으로 조립 및 광학적 배치가 어렵다. 또한, 홀로그램소자에 의해 +1차회절광의 효율이 기존의 홀로그램소자를 채용하지 않은 경우에 비하여 34%를 유지하므로, 광효율이 크게 저하된다.
따라서, 본 발명은 언급한 바와 같은 문제점들을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 광효율이 향상되고 그 구조가 대폭 단순화된 포맷이 서로 다른 디스크를 호환 채용할 수 있는 호환형 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 기록매체로 CD-R을 채용한 경우, 광원의 파장에 따른 감도를 나타낸 그래프.
도 2는 종래의 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 구성도.
도 4는 도 3의 광원을 보인 개략적인 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10...기록매체30...광원31...기판
32...하부전극층33...하부반사기층34...활성층
35...상부반사기층36...상부전극층41...제1표면광레이저
51...제2표면광레이저42,52...윈도우61...편광빔스프리터
63...파장판65...대물렌즈67...광검출기
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는, 기판과, 이 기판 상에 서로 이웃되게 배치되고 방사각과 파장이 서로 다른 광을 출사하는 제1 및 제2 표면광레이저를 포함하는 광원과; 상기 광원에서 출사된 광을 기록매체의 기록면으로 집속시키는 대물렌즈와; 상기 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기와; 상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터와; 상기 대물렌즈와 편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 편광성분을 변환하는 파장판;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략도이고, 도 4는 도 3에 채용된 광원을 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 광원(30)과, 편광방향에 따라 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터(61)와, 상기 광원(30)쪽에서 입사되는 광을 기록매체(10)의 기록면에 집속시키는 대물렌즈(65)와, 상기 편광빔스프리터(61)와 상기 대물렌즈(65) 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 광의 편광성분을 변환하는 파장판(63)과, 상기 기록매체(10)에서 반사되고 상기 편광빔스프리터(61)를 경유한 광을 수광하는 광검출기(67)를 구비하여 구성된다.
일반적으로 표면광레이저는 적층구조에 대하여 측면으로 광을 출사하는 모서리 발광레이저와는 달리, 적층방향으로 광을 출사함으로 이차원 어레이 구조의 배열이 용이하다. 이와 같은 표면광레이저의 특징을 고려하여 상기 광원으로 기판(31)과, 이 기판(31)상에 서로 이웃되게 배치된 제1표면광레이저(41)와, 제2표면광레이저(51)를 채용한다.
상기 제1표면광레이저(41)는 상기 기록매체(10)로 상대적으로 두꺼운 디스크(10b)인 CD 패밀리 특히, CD-R이 채용된 경우에 적합하도록 대략 780nm 파장영역의 적외선광을 출사한다. 그리고, 상기 제2표면광레이저(51)는 상기 기록매체(10)로 DVD, DVD-ROM 등의 상대적으로 두께가 얇은 디스크(10a)가 채용된 경우에 적합한 대략 635 내지 650nm 파장역영의 적색광을 출사한다. 여기서, 상기 제1표면광레이저(41)에서 출사되는 광(43)은 상기 제2표면광레이저(51)에서 출사된 광에(53) 비해 상대적으로 방사각이 작은 광이다.
상기 제1 및 제2 표면광레이저(41)(51)는 그 크기가 수십 마이크로 미터(㎛) 이내 이므로, 서로 다른 위치에서 광이 출사됨에 의해 생기는 수차는 크게 문제되지 않는다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 및 제2표면광레이저(41)(51) 각각은 상기 기판(31) 상에 순차로 적층된 하부전극층(32), 하부반사기층(33), 활성층(34), 상부반사기층(35) 및 상부전극층(36)으로 구성된다. 상기 상부전극층(36)에는 상기 활성층(34)에서 생성되고, 상기 상부반사기층(35)을 투과한 광이 출사되는 윈도우(42)(52)가 형성된다. 여기서, 출사되는 광의 방사각은 상기 윈도의 직경에 반비례하므로, 상기 제1표면광레이저(41)의 윈도우(42)의 직경은 상기 제2표면광레이저(51)의 윈도우(52)의 직경보다 크게 형성된다.
상기 제1 및 제2표면광레이저(41)(51)는 동일 제조공정으로 제조되며, 두 표면광레이저를 수직으로 가로 질러 형성된 차단판(37)에 의해 전기적으로 절연된다.
도 3을 참조하면, 상기 대물렌즈(65)는 상기 광원(30)에서 출사된 광을 집속시켜 상기 기록매체(10)에 광스폿이 맺히도록 하는 부재로, 포커스오차 및 트랙오차를 보정하기 위해 액츄에이터(미도시)에 탑재되어 구동된다. 이 대물렌즈(65)는 그 구면수차에 의해 근축영역으로 입사되는 광의 초점위치와 원축영역으로 입사되는 광의 초점위치가 다르도록 입사광을 집속한다. 따라서, 상기 제1표면광레이저(41)에서 출사된 방사각이 작은 광(43)은 상기 대물렌즈(65)의 근축영역을 통과하여 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크(10b)에 광스폿이 맺힌다. 반면, 상기 제2표면광레이저(51)에서 출사된 방사각이 큰 광(53)은 상기 대물렌즈(65)의 원축영역을 통과하여 두께가 상대적으로 얇은 디스크(10a)에 광스폿이 맺힌다. 상기 대물렌즈(65)로 본 출원인에 의해 대한민국 특허출원 제95-31679호(대물렌즈장치 및 안정된 포커스 서보신호를 얻는 방법 및 이를 이용한 광픽업장치, 두께가 다른 디스크를 판별하는 방법 및 두께가 다른 디스크로부터 정보를 재생하고 기록하는 방법 및 렌즈 제작방법)와, 대한민국 특허출원 제96-13918호(대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치)를 통하여 제안한 바 있는 대물렌즈장치를 채용할 수도 있다.
상기 편광빔스프리터(61)는 입사광 중 일편광방향의 광은 투과시키고 다른 편광방향의 광은 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환한다.
상기 파장판(63)은 입사광의 편광성분을 변환하는 부재로, 입사되는 직선편광의 광을 원편광의 광으로, 그리고 입사되는 원편광의 광을 직선편광의 광으로 변환시키도록 된 λ/4 파장판인 것이 바람직하다.
상기 광검출기(67)는 상기 기록매체(10)에서 반사되고 상기 편광빔스프리터(61)를 경유한 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 호환형 광픽업장치의 동작을 설명한다.
상기 기록매체로 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크(10b)를 채용한 경우, 제1표면광레이저(41)에서 출사된 광(43)이 상기 편광빔스프리터(61), λ/4 파장판(63) 및 대물렌즈(65)를 경유하여 디스크(10b)의 기록면에 맺힌다. 이후, 상기 기록매체(10)에서 반사되어 상기 대물렌즈(65) 및 λ/4 파장판(63)을 경유하여 상기 광원(30)에서 출사된 광과 다른 편광성분의 직선편광 광이 되고, 상기 편광빔스프리터(61)를 투과하여 광검출기(67)에 맺힌다.
그리고, 기록매체로 상대적으로 두께가 두꺼운 디스크(10a)를 채용한 경우, 상기 제2표면광레이저(51)에서 출사된 광(53)을 이용하며, 출사광의 진행경로는 상기 제1표면광레이저(41)에서 출사된 광과 같다. 다만, 두 윈도우(42)(52)의 크기 차이에 의해 두 광의 방사각이 서로 다름으로 상기 대물렌즈(65)의 근축영역과 원축영역을 각각 통과하여 서로 다른 초점위치를 갖는다.
상기한 바와 같이, 구비된 본 발명에 따른 호환형 광픽업장치는 방사각이 다른 두 표면광레이저를 광원으로 채용하고, 광경로변환수단으로 편광빔스프리터를 채용함으로써, 높은 광효율 확보한 상태로 두께 및 디스크의 종류가 다른 기록매체를 호환채용할 수 있다. 또한, 기록매체로 CD-R을 채용한 경우, 적색 파장영역의 광을 이용함으로 데이터가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 홀로그램소자등의 광학소자를 사용하지 않고 일체화된 광원을 이용함으로 제품의 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판과, 이 기판 상에 서로 이웃되게 배치되고 방사각과 파장이 서로 다른 광을 출사하는 제1 및 제2 표면광레이저를 포함하는 광원과;
    상기 광원에서 출사된 광을 기록매체의 기록면으로 집속시키는 대물렌즈와;
    상기 기록매체에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기와;
    상기 광원과 대물렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터와;
    상기 대물렌즈와 편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 편광성분을 변환하는 파장판;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 표면광레이저 각각은 기판과, 이 기판 순차로 적층된 하부전극층, 하부반사기층, 활성층, 상부반사기층 및 상기 활성층에서 생성된 광이 출사되는 윈도우를 갖는 상부전극층을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1표면광레이저와 제2표면광레이저 사이에는 전기적으로 분리하는 차단판이 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1표면광레이저는 적색파장의 광을 출사하고, 상기 제2표면광레이저는 적외선파장의 광을 출사하며,
    상기 제1표면광레이저에서 출사되는 광의 방사각 보다 상기 제2표면광레이저에서 출사되는 광의 반사각이 크도록, 상기 제1표면광레이저의 윈도우가 상기 제2표면광레이저의 윈도우 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파장판은 입사되는 직선편광의 광을 원편광의 광으로, 입사되는 원편광의 광을 직선편광의 광으로 바꾸어주는 λ/4파장판인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업장치.
KR1019960048145A 1996-10-24 1996-10-24 호환형 광픽업장치 Expired - Lifetime KR100195137B1 (ko)

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