KR100238266B1 - 광학장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 이용효율이 높고, 종래에 비해 낮은 구면수차를 가지는 광학 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광픽업장치의 광학 장치는, 디스크에 대면하는 그 몸체의 광통과영역인 상기 광 진행 중심축을 중심으로 입사광의 근축영역과 원축영역의 사이의 고리형 중간영역으로 구분되고, 상기 근축영역과 원축영역의 곡률은 얇은 디스크에 대해 최적화되어 있고, 중간 영역의 곡률은 두꺼운 디스크에 최적화된 면을 가지는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈를 통하여 상기 디스크로 광을 조사하는 광원과, 상기 디스크로부터 반사된 광을 검출하는 광검출기와, 상기 대물렌즈와 상기 광원의 사이에 마련되어, 상기 광원으로부터의 광을 투과 또는 반사시켜 상기 대물렌즈측으로 광을 통과시키고, 상기 디스크로부터 반사된 빛은 상기 광검출기측으로 반사 또는 투과시키도록 하는 광분할기를 구비한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 두꺼운 CD와 얇은 DVD 디스크의 호환하여 사용할 수 있고 특히 디스크의 두께에 관계없이 양호한 신호의 검출이 가능한다. 또한 본 발명에 따른 렌즈를 일반적인 압축성형 또는 사출성형 등에 의해 손쉽게 제작할 수 있기 때문에 제작단가의 하락이 일어나는 잇점이 있다.

Description

광학장치
제1도는 홀로그램 렌즈를 갖는 종래 렌즈 장치의 개략도로서 얇은 두께의 디스크에 광이 집속되는 상태를 보인다.
제2도는 제1도에 도시된 종래 렌즈 장치에 의해 두께가 상대적으로 두꺼운 디스크에 광이 집속되는 상태를 보인다.
제3도는 본 발명에 따른 광학장치의 개략적 구성도이다.
제4도와 제5도는 본 발명에 따른 광학장치에 적용되는 대물렌즈의 사시도 및 정면도이다.
제6도는 본 발명에 따른 광학장치의 대물렌즈에 의한 광진행 경로를 보인다.
제7도는 제6도 A부분의 확대도이다.
본 발명은 광학 장치에 관한 것으로서, 특히 광픽업에 적용되는 것으로 두께가 다른 디스크에 대한 정보의 읽기 및 쓰기가 가능한 광학장치에 관한 것이다.
디스크 장치에서의 대물렌즈는 디스크의 기록면에 대면하도록 위치되어 있어서 정보가 실려 있는 광을 디스크의 기록면에 집속시키거나 디스크로부터 반사된 광을 받아들이는 렌즈이다.
최근에는 하나의 드라이브에 두께가 다른 디스크를 사용할 수 있도록 하기 위한 연구가 진행되고 있는데, 그 하나의 결과로 일본 특개평 7-98431호를 통하여 홀로그램 렌즈와 굴절형 렌즈를 적용한 렌즈장치가 제안되었다.
제1도와 제2도는 0차 회절광과 1차 회절광에 의한 디스크에 대한 입사광의 집속상태를 보인다. 도면번호 3a, 3b는 정보 기록 대상인 디스크이다. 이 디스크(3)의 전방에는 굴절형 렌즈(2)와 홀로그램 렌즈(1)가 광진행 경로 상에 마련된다. 상기 홀로그램 렌즈(1)는 격자패턴(11)을 가지고 있어서 이를 통과한 빛은 회절되게 된다. 따라서, 광원(미도시)으로부터의 빛은 홀로그램 렌즈(1)를 통과하면서 회절된 1차광(41)과 회절되지 않은 0차광(42)으로 분리된다. 따라서, 회절된 1차광(41)과 회절되지 않은 0차광(40)은 대물렌즈(2)에 의해 서로 다른 강도로 집속되게 됨으로서 두꺼운 디스크(3b)와 얇은 디스크(3a)에 초점을 맺게 된다.
이러한 렌즈 장치는 0차광과 1차광을 이용하여 서로 다른 두께의 디스크에 대한 정보 저장 및 읽기가 가능한데, 입사광을 0차광과 1차광으로 분리되게 됨에 따른 광 이용효율의 저하의 결점이 있다. 즉, 입사광이 홀로그램 렌즈(2)에 의해 0차광과 1차광으로 나뉘기 때문에 실제 재생광 이용효율은 15% 내외가 된다. 그리고 정보 재생시 0차 또는 1차광 중의 어느 하나에만 정보가 실려 있기 때문에, 정보가 실려 있지 않은 1차광 또는 0차광이 광검출기에 검출되어 실효 정보의 노이즈로 작용할 가능성이 높다. 한편, 상기 렌즈 장치의 홀로그램 렌즈를 가공함에 있어서 미세한 홀로그램 패턴의 식각 과정이 높은 정밀도의 공정이 요구되기 때문에 제작 단가의 상승이 필연적으로 따른다.
본 발명은 제작 단가가 저렴하고 부품의 제작 및 조립이 용이한 광학 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 광 이용효율이 높고, 종래에 비해 낮은 구면수차를 가지는 광학 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광픽업장치의 광학장치는, 디스크에 대면하는 그 몸체의 광통과영역인 상기 광 진행중심축을 중심으로 입사광의 근축영역과 원축영역의 사이의 고리형 중간영역으로 구분되고, 상기 근축영역과 원축영역의 곡률은 얇은 디스크에 대해 최적화되어 있고, 중간 영역의 곡률은 두꺼운 디스크에 최적화된 면을 가지는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈를 통하여 상기 디스크로 광을 조사하는 광원과, 상기 디스크로부터 반사된 광을 검출하는 것으로 두꺼운 디스크로부터 정보를 재생할 때 근축영역과 중간영역의 광만이 도달될 수 있도록된 광검출기와, 상기 대물렌즈와 상기 광원의 사이에 마련되어, 상기 광원으로부터의 광을 투과 또는 반사시켜 상기 대물렌즈측으로 광을 통과시키고, 상기 디스크로부터 반사된 빛은 상기 광검출기측으로 반사 또는 투과시키도록 하는 광분할기를 구비하는 점에 그 특징이 있다.
이상과 같은 본 발명 대물렌즈에 의하면, 두꺼운 디스크를 재생할 때에는 근축영역과 중간영역의 광만이 사용되고, 얇은 디스크를 재생할 때에는 근축영역과 원축영역의 광만이 사용가능하게 된다.
여기에서 근축영역이라함은 실용상 무시될 수 있는 정도의 수차를 가지는 렌즈 중심축(광학에서 정의하고 있는 광축) 주위의 영역을 의미하며, 원축영역은 근축영역보다 광축으로부터 상대적으로 먼 부분의 영역을 의미하고, 그리고 중간영역은 근축 영역과 원축 영역 사이의 영역을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 렌즈 장치의 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 광진행축 주위, 즉 근축영역의 광과, 근축으로부터 먼 원축 영역 사이의 중간 영역의 광이 두꺼운 디스크로부터 정보를 재생할시 구면수차가 발생하지 않도록 중간영역에 대응하는 부위의 곡률을 두꺼운 디스크에 대해 최적화시킴과 아울러 광검출기의 수광면적은 두꺼운 디스크로부터 정보를 재생할 시 원축영역의 빛이 도달하지 않는 크기로 설정된다.
제3도는 본 발명에 따른 광학 장치의 개략적 구성도이다.
일반적인 광학장치에서와 마찬가지로 디스크(30)와 광검출기(90)와 사이의 광경로 상에 대물렌즈(20)가 광분할기(60) 및 검출렌즈(40)가 마련되고, 광분할기(60)로부터 분기된 광경로상에는 광원(80)이 위치해 있다.
이상과 같은 구조의 본 발명 광학장치에 있어서, 상기 대물렌즈는 제4도와 제5도에 도시된 바와 같이 특징적인 형태를 가진다.
대물렌즈(30)의 일측면(필요에 따라 양측면)에 광통과영역에 전체 유효직경 보다 작은 외경을 가지는 도너츠형 또는 고리형 중간영역(A2) 마련되어 있다. 그리고 중간영역(A2)의 안쪽으로 근축영역(A1)이 그리고 바깥측으로 원축영역(A3)이 마련된다. 상기 근축영역(A1)과 원축영역(A3)은 얇은 DVD 디스크에 대해 곡률이 최적화되어 있고, 중간영역(A2)의 곡률은 두꺼운 CD 디스크에 대해 최적화되어 있다. 이 중간영역(A2)은 경우에 따라 다수개의 분리된 영역에 의해 마련될 수 있다.
따라서, 제6도와 제7도에 점선으로 도시된 바와 같이 두꺼운 디스크(30b)로부터 정보를 재생할 때에는 점선안쪽으로의 광만이 두꺼운 디스크(30b)에 집속된다. 이때에 근축영역이 비록 얇은 디스크에 대해 최적화되어 있지만 렌즈의 중심축 부근의 근축광이 통과하기 때문에 구면수차발생이 적다. 그리고, 얇은 디스크로부터 정보를 재생할 때에는 얇은 디스크에 최적화된 근축영역과 원축영역의 광이 얇은 디스크(30a)의 정보면에 초점을 맺게 된다.
이상과 같은 본 발명 근축영역과 중간영역을 합하여 개구수를 0.4 보다 작게하면 두꺼운 디스크에도 큰 스폿을 형성할 수 있고 따라서 CD 디스크에 최적화된 크기의 스폿을 형성할 수 있다. 실험에 의하면, 상기 고리상의 중간영역의 폭은 50 마이크로미터 이상으로 설정하는 것이 얇은 디스크 재생시 안정된 재생특성을 얻는데 유리하다. 또한 CD 및 DVD 디스크에 대해 최적화된 상기 영역의 최적화된 렌즈의 데이터는 아래 표-1, 표-2와 같다.
[표 1]
[표 2]
이상과 같은 본 발명에 의하면, 두꺼운 CD와 얇은 DVD 디스크의 호환하여 사용할 수 있고 특히 디스크의 두께에 관계없이 양호한 신호의 검출이 가능한다. 또한 본 발명에 따른 렌즈를 일반적인 압축성형 또는 사출성형 등에 손쉽게 제작할 수 있기 때문에 제작단가의 하락이 일어나는 잇점이 있다.

Claims (6)

  1. 디스크에 대면하는 그 몸체의 광통과영역이, 광 진행 중심축을 중심으로 입사광의 근축영역과 원축영역의 사이의 고리형 중간영역으로 구분되고, 상기 근축 영역과 원축 영역의 곡률은 얇은 디스크에 대해 최적화되어 있고, 중간 영역의 곡률은 두꺼운 디스크에 최적화된 면을 가지는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈를 통하여 상기 디스크로 광을 조사하는 광원과, 상기 디스크로부터 반사된 광을 검출하는 광검출기와, 상기 대물렌즈와 상기 광원의 사이에 마련되어, 상기 광원으로부터의 광을 투과 또는 반사시켜 상기 대물렌즈측으로 광을 통과시키고, 상기 디스크로부터 반사된 빛은 상기 광검출기측으로 반사 또는 투과시키도록 하는 광분할기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광검출기에는 두꺼운 디스크로부터 정보를 재생할 때 근축영역과 중간영역의 광만이 도달될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광검출기는 얇은 디스크로부터 정보를 재생할 때 근축영역과 원축영역과 광만이 도달될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중간 영역은 고리 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중간 영역은 상기 대물렌즈의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 두꺼운 디스크를 재생할 때 근축영역과 중간영역을 통과한 광만이 디스크에 집광되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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