KR100210485B1 - Lc wavelength plate and optical pickup device using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무게를 가볍게 함과 아울러 제조를 용이하게 하는 액정파장판과 그를 이용한 광픽업 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a liquid crystal wave plate for reducing weight and facilitating manufacture and an optical pickup apparatus using the same.

이를 위하여, 액정파장판은 액정 파장판은 광빔을 투과시키는 제1 내지 제3 투명기판과, 제1 및 제2 투명기판의 사이에 위치하고 광빔의 광축과 수직을 이루도록 러빙된 제1 액정분자들을 포함하는 제1 액정층과, 제2 및 제3 투명기판의 사이에 위치하고 광빔의 광축과 제1 액정분자들의 러빙방향과 수직을 이루도록 러빙된 제2 액정분자들로 이루어진 제2 액정층을 구비한다. 그리고 광픽업장치는 광원과 대물렌즈 사이에 액정파장판을 설치하여 광원으로부터 대물렌즈쪽으로 진행하는 광빔의 편광특성을 변환하도록 하여 경량화 및 제조단가를 최소화 한다.To this end, the liquid crystal wave plate includes first to third transparent substrates through which light beams are transmitted, first liquid crystal molecules located between the first and second transparent substrates and rubbed to be perpendicular to the optical axis of the light beam And a second liquid crystal layer located between the second and third transparent substrates and made of second liquid crystal molecules rubbed to be perpendicular to the optical axis of the light beam and the rubbing direction of the first liquid crystal molecules. The optical pick-up apparatus is provided with a liquid crystal wave plate between the light source and the objective lens to change the polarization characteristic of the light beam traveling from the light source to the objective lens, thereby minimizing the weight and manufacturing cost.

Description

액정파장판 및 그를 이용한 광픽업 장치Liquid crystal wave plate and optical pick-up apparatus using the same

제1도는 종래의 파장판을 개략적으로 나타내는 도면.FIG. 1 schematically shows a conventional wave plate; FIG.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 액정파장판의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.FIG. 2 is a view schematically showing a structure of a liquid crystal wave plate according to an embodiment of the present invention; FIG.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 액정파장판을 이용한 광픽업 장치를 개략적으로 도시하는 도면.FIG. 3 is a view schematically showing an optical pickup device using a liquid crystal wave plate according to an embodiment of the present invention; FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10, 12 : 결정물질판 20, 22, 26 : 제1 내지 제3 투명기판10, 12: crystal material plates 20, 22, 26: first to third transparent substrates

24, 28 : 제1 및 제2 액정층 24A, 28A : 액정분자24, 28: first and second liquid crystal layers 24A, 28A: liquid crystal molecules

30 : 광디스크 32 : 광원30: optical disk 32: light source

34 : 대물렌즈 36 : 광검출기34: objective lens 36: photodetector

38 : 빔 스프리터 40 : 액정파장판38: beam splitter 40: liquid crystal wave plate

42 : 액츄에이터 44 : 시준렌즈42: actuator 44: collimating lens

46 : 센서렌즈46: Sensor Lens

본 발명은 광빔의 편광특성을 변환하기 위한 파장판에 관한 것으로, 특히 액정을 이용하여 온도변화와 무관하게 광빔의 편광특성을 변환할 수 있는 액정파장판과 그를 이용한 광픽업 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wave plate for converting polarization characteristics of a light beam, and more particularly, to a liquid crystal wave plate capable of changing polarization characteristics of a light beam regardless of a temperature change using a liquid crystal and an optical pickup apparatus using the same.

통상의 파장판으로는 선편광빔을 원편광빔으로 또는 원편광빔을 선편광빔으로 변환하는 λ/4 판을 들 수 있다. 광빔의 편광특성을 변환하기 위하여, 파장판(즉, λ/4 판)은 투과성 결정물질판에 의하여 형성된다. 투과성 결정물질판은 온도에 따라 광빔의 변환특성이 변화되는 단점을 안고 있다. 이는 결정물질판의 두께가 광빔의 파장과 마찬가지로 온도에 따라 민감하게 변화되는 것에 기인한다. 이를 보완하기 위한 방안으로, 두개의 투과성 결정물질판을 중첩시켜 형성된 파장판이 제안되었다. 그러나, 두개의 투과성 결정물질판으로 구성된 파장판은 온도 변화에 대하여 향상된 변화특성을 제공하기는 하나 무게가 무겁고 제조가 곤란하며 제조단가가 비싼 단점을 안고 있었다.As a typical wave plate, a? / 4 plate that converts a linearly polarized light beam into a circularly polarized light beam or a circularly polarized light beam into a linearly polarized light beam is exemplified. To convert the polarization characteristics of the light beam, a wave plate (i.e., a lambda / 4 plate) is formed by a transparent crystalline material plate. The permeable crystalline material plate is disadvantageous in that the conversion characteristic of the light beam changes depending on the temperature. This is due to the fact that the thickness of the crystalline material plate is sensitive to temperature as well as the wavelength of the light beam. To overcome this problem, a wave plate formed by superimposing two transparent crystalline material plates has been proposed. However, although the wave plate composed of two transparent crystalline material plates provides improved change characteristics with respect to temperature change, it has a disadvantage that it is heavy in weight, difficult to manufacture, and expensive to manufacture.

한편, 광픽업 장치는 광디스크의 억세스시 광디스크의 정보기록면의 손상을 방지하기 위하여 원편광빔을 광디스크의 표면에 조사하여야 한다. 이에 따라, 광픽업 장치는 광원에서 발생되어 광디스크의 표면에 조사되는 선편광빔을 원편광빔으로 변환하기 위해 파장판을 사용한다. 그러나, 종래의 광픽업 장치는 결정물질판으로 된 파장판을 사용함으로 인하여 경량화가 곤란하며 제조단가가 상승하는 단점을 안고 있다.Meanwhile, the optical pickup apparatus must irradiate the surface of the optical disc with a circularly polarized beam in order to prevent damage to the information recording surface of the optical disc when accessing the optical disc. Accordingly, the optical pickup apparatus uses a wave plate for converting a linearly polarized light beam emitted from the light source and irradiated onto the surface of the optical disk into a circularly polarized light beam. However, since the conventional optical pickup device uses a wave plate made of a crystalline material plate, it is difficult to reduce the weight and the manufacturing cost is increased.

참고로, 종래의 파장판의 단점을 제1도를 참조하여 상세히 살펴보기로 하자. 제1도를 참조하면, 제1 및 제2 결정물질판(10, 12)가 중첩된 종래의 파장판이 도시되어 있다. 제1 결정물질판(10)의 두께(d1)는 제2 결정물질판(12)의 두께(d2)와는 다른 크기를 갖는다. 그리고 제1 및 제2 결정물질판(10, 12)의 두께(d1, d2)와 광빔의 파장과의 관계는 각각 다음의 식1 및 식2 와 같이 된다.For reference, the disadvantages of the conventional wave plate will be described in detail with reference to FIG. Referring to FIG. 1, there is shown a conventional wave plate in which first and second crystalline material plates 10, 12 are superimposed. The thickness d1 of the first crystalline material plate 10 is different from the thickness d2 of the second crystalline material plate 12. [ The relationship between the thicknesses d1 and d2 of the first and second crystal material plates 10 and 12 and the wavelength of the light beam is expressed by the following equations (1) and (2), respectively.

식1 및 식2 에서n는 결정물질판의 굴절율차(이상광선의 굴절율(ne)-상광선의 굴절율(n0)), m 은 정수 그리고는 파장을 이다. 식1 및 식2 로부터 제1 및 제2 결정물질판(10, 12)에 의한 파장특성은In Equation 1 and Equation 2, n is the refractive index difference (the refractive index of the extraordinary ray (n e ) - the refractive index of the phase ray (n 0 )), m is an integer, Is the wavelength. From the equations 1 and 2, the wavelength characteristics of the first and second crystal material plates 10 and 12 are

과 같이 된다. 식3 에서는 식1 및 식2 에서의 m의 항이 삭제됨으로 인하여 온도변화에 영향을 받지 않게 된다.. In Equation 3, m < RTI ID = 0.0 > Is not affected by the temperature change due to the deletion of the terms of

그러나, 종래의 파장판은 분자의 밀도가 조밀한 결정물질판을 이용함으로 매우 큰 무게를 갖는 단점을 안고 있었다. 그리고 종래의 파장판은 제조공정이 복잡함과 아울러 매우 까다로운 단점을 안고 있다. 이는 파장판의 제조공정이 결정체를 성장시키고 성장된 결정체를 원하는 두께로 가공하는 단계를 거쳐야함은 물론 결정물질판의 두께를 원하는 크기로 조절하기에 매우 곤란하기 때문이다.However, the conventional wave plate has a drawback that it has a very large weight due to the use of a dense crystalline material plate having a high density of molecules. In addition, the conventional wave plate has a complicated manufacturing process and a drawback that it is very complicated. This is because the manufacturing process of the wave plate is required not only to grow crystals and process the grown crystals to a desired thickness, but also to control the thickness of the crystal material plate to a desired size.

따라서, 본 발명의 목적은 무게가 가볍고 제조가 용이한 액정파장판을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal wave plate which is light in weight and easy to manufacture.

본 발명의 다른 목적은 무게가 가볍고 제조단가를 최소화할 수 있는 액정파장판을 이용한 광픽업 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an optical pickup apparatus using a liquid crystal wave plate which is light in weight and can minimize manufacturing cost.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 파장판은 광빔의 투과시키는 제1 내지 제3 투명기판과, 제1 및 제2 투명기판의 사이에 위치하고 광빔의 광축과 수직을 이루도록 러빙된 제1 액정분자들을 포함하는 제1 액정층과, 제2 및 제3 투명기판의 사이에 위치하고 광빔의 광축과 제1 액정분자들의 러빙방향과 수직을 이루도록 러빙된 제2 액정분자들로 이루어진 제2 액정층을 구비한다.In order to achieve the above object, a liquid crystal wavelength plate according to the present invention comprises first to third transparent substrates through which light beams are transmitted, first and second transparent substrates which are positioned between the first and second transparent substrates and which are rubbed to be perpendicular to the optical axis of the light beam A first liquid crystal layer including liquid crystal molecules and a second liquid crystal layer disposed between the second and third transparent substrates and composed of the optical axis of the light beam and the second liquid crystal molecules rubbed to be perpendicular to the rubbing direction of the first liquid crystal molecules Respectively.

본 발명에 따른 광픽업 장치는 광디스크의 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 표면에 접속하는 대물렌즈와, 광디스크에 의해 반사되어 상기 대물렌즈를 경유하여 입사되는 광량을 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 광원과 대물렌즈의 사이에 위치하여 광원으로부터 대물렌즈쪽으로 진행하는 광빔의 편광특성을 변환하는 액정파장판을 구비한다.An optical pickup apparatus according to the present invention comprises a light source for generating a light beam to be irradiated on a surface of an optical disc, an objective lens for connecting a light beam from the light source to the surface of the optical disc, And a liquid crystal wave plate which is disposed between the light source and the objective lens and converts a polarization characteristic of a light beam traveling from the light source to the objective lens.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부 도면을 참조한 다음의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도를 참조하면, 제1 및 제2 투과성 물질판(20, 22) 사이에 설치된 제1 액정층(24)과, 제2 및 제3 투과성 물질판(22, 26) 사이에 위치한 제2 액정층(28)을 구비한다. 제1 내지 제3 투과성 물질판(20, 22, 26)으로는 결정물질판 보다 분자밀도가 떨어지는 유리기판을 사용할 수 있으나 더 바람직하게는 유리기판 보다도 작은 분자밀도를 갖는 플라스틱 기판을 사용하는 것이 좋다. 플라스틱 기판은 유리기판에 비하여 액정파장판의 무게를 더욱 더 가볍게 한다.Referring to FIG. 2, a first liquid crystal layer 24 disposed between the first and second transmissive material plates 20 and 22 and a second liquid crystal layer 24 disposed between the second and third transmissive material plates 22 and 26 And a liquid crystal layer (28). As the first to third permeable substance plates 20, 22 and 26, a glass substrate whose molecular density is lower than that of the crystalline substance plate may be used, but it is more preferable to use a plastic substrate having a molecular density smaller than that of the glass substrate . The plastic substrate makes the weight of the liquid crystal wave plate much lighter than the glass substrate.

제1 액정층(24)의 액정분자들(24A)의 러빙방향은 제2 액정층(28)의 액정 분자들(28A)의 러빙방향과 수직을 이루도록 형성된다. 그리고 제1 액정층(24)의 액정분자들(24A)의 러빙방향과 제2 액정층(28)의 액정분자들(28A)의 러빙방향은 광빔의 광축과 수직을 이루도록 한다. 또한, 제1 액정층(24)의 두께(d1)과 제2 액정층(28)의 두께(d2)는 각각 다음의 식4 및 식5 에 의해 결정된다.The rubbing direction of the liquid crystal molecules 24A of the first liquid crystal layer 24 is formed to be perpendicular to the rubbing direction of the liquid crystal molecules 28A of the second liquid crystal layer 28. [ The rubbing direction of the liquid crystal molecules 24A of the first liquid crystal layer 24 and the rubbing direction of the liquid crystal molecules 28A of the second liquid crystal layer 28 are perpendicular to the optical axis of the light beam. Further, the thickness (d 2) of the first thickness of the liquid crystal layer (24), (d 1) and the second liquid crystal layer 28 are respectively determined by the following Equation 4 and Equation 5.

제1 및 제2 액정층(24, 28)을 구성하는 액정분자들(24A, 28A)은 자신들의 결정방향에 따라 광빔을 굴절시킴으로서 선편광빔을 원편광빔으로 또는 원편광빔을 선편광빔으로 변환한다.The liquid crystal molecules 24A and 28A constituting the first and second liquid crystal layers 24 and 28 are formed by refracting a light beam in accordance with their crystal directions to convert the linearly polarized light beam into a circularly polarized light beam or a circularly polarized light beam into a linearly polarized light beam do.

제3도는 제2도에 도시된 액정파장판을 이용한 광픽업 장치를 도시한다. 제3도에 있어서, 광픽업 장치는 광디스크(30)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(32)과, 광디스크(30) 및 광원(12) 사이에 위치하는 대물렌즈(34)와, 광디스크(30)에 의해 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하는 광검출기(36)를 구비한다. 대물렌즈(34)는 광원(32)으로부터의 광빔을 광디스크(30)의 표면에 집광시켜 광디스크에 정보가 판독되도록 한다. 광검출기(36)은 광디스크(30)에 의해 반사되어 대물렌즈(34)를 경유하여 입사되는 반사광빔을 전기적 신호로 변환한다.FIG. 3 shows an optical pickup apparatus using a liquid crystal wavelength plate shown in FIG. 3, the optical pickup apparatus includes a light source 32 for generating a light beam to be irradiated on the optical disc 30, an objective lens 34 positioned between the optical disc 30 and the light source 12, And a photodetector 36 for converting the light beam reflected by the photodetector 36 into an electrical signal. The objective lens 34 condenses the light beam from the light source 32 onto the surface of the optical disc 30 so that information is read on the optical disc. The photodetector 36 converts the reflected light beam, which is reflected by the optical disc 30 and passed through the objective lens 34, into an electrical signal.

상기 광픽업 장치는 광원(32) 및 대물렌즈(34) 사이에 설치된 빔 스프리터(38)와, 대물렌즈(34)와 빔 스프리터(38) 사이에 설치된 액정파장판(40)을 구비한다. 빔 스프리터(38)는 광원(32)으로부터의 광빔을 액정파장판(40) 및 대물렌즈(14)를 경유하여 광디스크(30)쪽으로 통과시킨다. 그리고 빔 스프리터(38)는 광디스크(30)으로부터 대물렌즈(34)와 액정파장판(40)을 경유하여 입사되는 반사 광빔을 광검출기(36)쪽으로 반사시킨다. 액정파장판(40)은 빔 스피리터(38)쪽으로부터 대물렌즈(34)쪽으로 진행되는 선편광빔을 왼편광빔으로 변환함과 아울러 대물렌즈(34)쪽으로부터 빔 스프리터(38)쪽으로 진행하는 왼편광빔을 선편광빔으로 변환한다. 이렇게 광빔의 편광특성을 변환하는 액정파장판(40)은 제2도에서 이미 설명되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이 액정파장판(40)은 광픽업 장치의 신호대 잡음비를 향상시키면서 무게를 경감시칸다.The optical pickup apparatus includes a beam splitter 38 provided between a light source 32 and an objective lens 34 and a liquid crystal wave plate 40 provided between an objective lens 34 and a beam splitter 38. The beam splitter 38 passes the light beam from the light source 32 to the optical disc 30 via the liquid crystal wavelength plate 40 and the objective lens 14. [ The beam splitter 38 reflects the reflected light beam incident from the optical disk 30 via the objective lens 34 and the liquid crystal wave plate 40 to the photodetector 36 side. The liquid crystal wave plate 40 converts the linearly polarized light beam proceeding from the beam spirater 38 side toward the objective lens 34 to the left side light beam and the left side light beam 32 from the objective lens 34 toward the beam splitter 38, Into a linearly polarized light beam. Since the liquid crystal wave plate 40 for converting the polarization characteristic of the light beam is already described in FIG. 2, detailed description thereof will be omitted. This liquid crystal wave plate 40 reduces the weight while improving the signal-to-noise ratio of the optical pickup device.

또한, 광픽업 장치는 대물렌즈(34)를 수평 및 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터(42)와, 빔 스프리터(38)와 액정파장판(40) 사이에 설치된 시준렌즈(44)를 구비한다. 액츄에이터(42)는 대물렌즈(34)를 수직 및 수평방향에서 이동시켜 광빔의 촛점이 광디스크(30)의 표면에 형성된 정보 트랙상에 형성되도록 함과 아울러 광빔이 정보트랙을 정확하게 따라 가도록 한다. 시준렌즈(44)는 빔 스프리터(38)쪽으로부터 광빔이 액정파장판(40)쪽으로 평행하게 진행하도록 하여 광빔의 누설을 방지한다. 이 결과, 시준렌즈(44)는 광검출기(36)의 광감도 및 신호대 잡음비를 향상시킨다.The optical pickup apparatus further includes an actuator 42 for moving the objective lens 34 in the horizontal and vertical directions and a collimator lens 44 provided between the beam splitter 38 and the liquid crystal wave plate 40. The actuator 42 moves the objective lens 34 in the vertical and horizontal directions so that the focus of the light beam is formed on the information track formed on the surface of the optical disk 30 and the optical beam precisely follows the information track. The collimator lens 44 moves the light beam from the beam splitter 38 toward the liquid crystal wave plate 40 in parallel so as to prevent leakage of the light beam. As a result, the collimator lens 44 improves the light sensitivity and the signal-to-noise ratio of the photodetector 36.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정파장판은 액정과 분자밀도가 작은 물질판으로 구성되어 광빔의 편광 변환특성을 향상시킴과 아울러 무게를 현저하게 가볍게 할 수 있다. 그리고 액정파장판은 제조를 용이하게 함과 아울러 제조단가를 최소화 할 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 무게가 가볍고 제조가 용이한 액정파장판을 이용함으로 경량화를 가능케하고 제조단가를 최소화 할 수 있는 이점을 제공한다.As described above, the liquid crystal wave plate according to the present invention is composed of a liquid crystal and a material plate having a small molecular density, thereby improving the polarization conversion characteristics of a light beam and making the weight considerably lighter. In addition, the liquid crystal wave plate facilitates the manufacture and provides an advantage that the manufacturing cost can be minimized. Further, the optical pickup apparatus according to the present invention uses a liquid crystal wavelength plate which is light in weight and easy to manufacture, thereby making it possible to reduce the weight and to minimize the manufacturing cost.

Claims (5)

광빔의 투과시키는 제1 내지 제3 투명기판과, 상기 제1 및 제2 투명기판의 사이에 위치하고 상기 광빔의 광축과 수직을 이루도록 러빙된 제1 액정분자들을 포함하는 제1 액정층과, 상기 제2 및 제3 투명기판의 사이에 위치하고 상기 광빔의 광축과 상기 제1 액정분자들의 러빙방향과 수직을 이루도록 러빙된 제2 액정층을 구비한 것을 특징으로 하는 액정파장판.A first liquid crystal layer disposed between the first and second transparent substrates and including first liquid crystal molecules rubbed to be perpendicular to an optical axis of the light beam; And a second liquid crystal layer located between the first transparent substrate and the second transparent substrate and being rubbed to be perpendicular to the optical axis of the light beam and the rubbing direction of the first liquid crystal molecules. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 투명기판이 유리기판으로 된 것을 특징으로 하는 액정파장판.The liquid crystal wavelength plate according to claim 1, wherein the first to third transparent substrates are glass substrates. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 투명기판이 플라스틱 기판으로 된 것을 특징으로 하는 액정파장판.The liquid crystal wavelength plate according to claim 1, wherein the first to third transparent substrates are plastic substrates. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 액정층의 두께가 {(m + 1/4) }/n 에 의해 결정되고, 상기 제2 액정층의 두께가 (m )/n 에 의해 결정된 것을 특징으로 하는 액정파장판.The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the first liquid crystal layer is {(m + 1/4) } / n, and the thickness of the second liquid crystal layer is determined by m ) / n ".< / RTI > 광디스크의 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원으로부터의 상기 광빔을 상기 광디스크의 표면에 접속하는 대물렌즈와, 상기 광디스크에 의해 반사되어 상기 대물렌즈를 경유하여 입사되는 광량을 전기적 신호로 변환하는 광검출기와, 상기 광원과 상기 대물렌즈의 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 상기 대물렌즈쪽으로 진행하는 광빔의 편광특성을 변환하는 액정파장판을 구비한 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.An objective lens for connecting the light beam from the light source to the surface of the optical disk; and an objective lens for reflecting the amount of light, which is reflected by the optical disk and passes through the objective lens, And a liquid crystal wavelength plate disposed between the light source and the objective lens for converting the polarization characteristic of a light beam traveling from the light source toward the objective lens.
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