KR100255233B1 - Double lens dvd pickup compatible cd-r - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기록 가능한(recordable) 콤팩트디스크(CD-R)에 호환하는 디지털 비디오디스크(DVD)의 광픽업에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디스크에 대응하는 각각의 렌즈를 하나의 액추에이터에 고정시켜 개별적으로 사용하여 정보를 기록하고 재생할 수 있는 두 개의 렌즈를 갖는 CD-R 호환 DVD 광픽업에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical pickup of a digital video disc (DVD) compatible with a recordable compact disc (CD-R), and more particularly, by fixing each lens corresponding to the disc to one actuator. A CD-R compatible DVD optical pickup having two lenses that can be used separately to record and play back information.
영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 재생하기 위한 기록매체는 디스크, 카드 또는 테이프로 구성되어 있으나 디스크 형태가 주류이다. 최근 광디스크 기기분야는 레이저디스크(LD), 콤팩트디스크(CD)로부터 디지털비디오디스크(DVD)로까지 제품이 개발되어 오고 있다. 이러한 광디스크는 광이 입사하는 축방향에서 일정한 두께를 갖는 플라스틱 또는 유리매질과 그 위에 위치하여 정보가 기록되는 신호기록면으로 구성된다.The recording medium for recording and reproducing information, such as video, sound, or data with high density, is composed of a disk, a card, or a tape, but the disk type is mainstream. Recently, products in the field of optical disc devices have been developed from laser discs (LDs), compact discs (CDs) to digital video discs (DVDs). Such an optical disc is composed of a plastic or glass medium having a constant thickness in the axial direction in which light is incident and a signal recording surface on which information is recorded.
현재까지의 고밀도 광디스크시스템은 기록밀도를 높이기 위해 대물렌즈의 개구수(numerical aperture)를 크게 하고 635nm 또는 650nm의 단파장 광원을 사용하므로써, 디지털비디오디스크에 기록 및 재생할 수 있으면서 CD의 재생도 가능하도록 개발되었다. 그러나, CD의 최근형태인 기록 가능한 콤팩트디스크(CD-R)의 호환을 위해서는 780nm 파장의 빛을 사용해야 한다. 이것은 CD-R 기록매체의 기록특성에 기인한 것으로, 780nm 파장의 빛과 650nm 파장의 빛을 하나의 광픽업에서 모두 사용할 수 있게 하는 것은 DVD와 CD-R의 호환을 위하여 대단히 중요한 기술로 대두되었다. DVD와 CD-R에 호환되는 기존의 광픽업을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.To date, high-density optical disc systems have been developed to increase the numerical aperture of the objective lens in order to increase recording density, and to use a short wavelength light source of 635 nm or 650 nm, so that CDs can be recorded and played back while being able to record and play back on digital video discs. It became. However, for compatibility with the recordable compact disc (CD-R), which is a recent form of CD, light of 780 nm wavelength must be used. This is due to the recording characteristics of CD-R recording media, and making it possible to use both light of 780nm wavelength and 650nm wavelength in one optical pickup has emerged as an important technology for DVD-CD-R compatibility. . Existing optical pickups compatible with DVD and CD-R will be described with reference to FIG.
제1도는 DVD와 CD-R의 광원으로 두 개의 레이저다이오드(LD)와 단일의 대물렌즈를 사용하는 광픽업을 보여준다. 제1도의 광픽업은 DVD 재생시에는 635nm 파장의 레이저광을 사용하고 CD-R의 기록과 재생시에는 780nm 파장의 레이저광을 사용한다. 레이저다이오드 광원(1)으로부터 출사된 635nm 파장의 광은 시준렌즈(collimating lens)(2) 및 편광광분할기(polarization beam splitter)(3)를 통과한 다음 간섭필터형 프리즘(4)으로 진행한다. 레이저다이오드인 광원(11)으로부터 출사된 780nm 파장의 광은 시준렌즈(12), 광분할기(13) 및 집광렌즈(14)를 통과한 다음 프리즘(4)으로 진행한다. 여기서, 780nm 파장의 광은 프리즘(4)에서 수렴되어지며 이러한 구조의 광학계를 “유한광학계”라 한다. 프리즘(4)은 편광광분할기(3)에 의해 반사된 635nm 파장의 광을 투과시키며 집광렌즈(14)에 의해 집광된 광을 반사시킨다. 그 결과, 광원(1)으로부터의 광은 시준렌즈(2)에 의해 평행하게된 형태로파장판(5)에 입사되며 광원(11)으로부터의 광은 집광렌즈(14) 및 프리즘(4)에 의해 발산하는 형태로파장판(5)에 입사된다.파장판(quarter-wave plate)(5)을 투과한 광은 대물렌즈(7)로 입사한다.1 shows an optical pickup using two laser diodes (LDs) and a single objective lens as a light source for a DVD and a CD-R. The optical pickup of FIG. 1 uses laser light of 635 nm wavelength for DVD reproduction and laser light of 780 nm wavelength for recording and reproduction of CD-R. The 635 nm wavelength light emitted from the laser diode light source 1 passes through the collimating
대물렌즈(7)는 두께가 0.6mm인 DVD디스크(8)의 신호기록면에 초점이 맞도록 설계된 것으로서, 광원(1)으로부터 출사된 635nm 파장의 광을 DVD디스크(8)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 그러므로, DVD디스크(8)의 신호기록면에서 반사된 광은 그 신호기록면에 기록된 정보를 담게 된다. 이 반사된 광은 편광광분할기(3)를 투과하여 광학적 정보를 검출하는 광검출기(10)로 입사된다.The objective lens 7 is designed to focus on the signal recording surface of the DVD disk 8 having a thickness of 0.6 mm. The objective lens 7 focuses the light of the 635 nm wavelength emitted from the light source 1 on the signal recording surface of the DVD disk 8. do. Therefore, the light reflected from the signal recording surface of the DVD disc 8 contains the information recorded on the signal recording surface. The reflected light is incident on the
위에서 언급한 유한광학계를 적용하지 않는 경우, 광원(11)으로부터 출사된 780nm 파장의 광을 전술한 대물렌즈(7)를 사용하여 그 두께가 1.2mm인 CD-R디스크(9)의 신호기록면에 초점맺히게 하면, DVD디스크(8)의 두께와 CD-R디스크(9)의 두께가 서로 다름에 의한 구면수차(spherical aberration)가 발생한다. 보다 상세하게는, 이 구면수차는 대물렌즈(7)에 대하여 CD-R디스크(9)의 신호기록면이 DVD디스크(8)의 신호기록면으로부터 광축상에서 보다 멀리 떨어져 있음에 기인한다. 이러한 구면수차를 줄이기 위하여 집광렌즈(14)를 사용한 유한광학계의 구성이 요구된다. 제2도와 함께 나중에 설명된 가변조리개(6)의 사용에 의해, 780nm 파장의 광은 CD-R디스크(9)의 신호기록면에 최적화된 크기의 광스폿(optical apot)을 형성하게 되며, CD-R디스크(9)에서 반사된 780nm 파장의 광은 프리즘(4)에 의해 반사되며 광분할기(13)에 의해 반사되어 광검출기(15)에 의해 검출될 수 있게 된다.When the above-described finite optical system is not applied, light of the 780 nm wavelength emitted from the light source 11 is applied to the signal recording surface of the CD-R disc 9 whose thickness is 1.2 mm using the objective lens 7 described above. When the focus is made, spherical aberration occurs due to the difference between the thickness of the DVD disc 8 and the thickness of the CD-R disc 9. More specifically, this spherical aberration is caused by the signal recording surface of the CD-R disc 9 farther from the signal recording surface of the DVD disc 8 with respect to the objective lens 7 on the optical axis. In order to reduce such spherical aberration, the construction of a finite optical system using the
제1도의 가변조리개(6)는, 제2도에 보인 바와 같이, 대물렌즈(7)의 직경에 일치하는 개수구(NA) 0.6 이하의 영역에 들어있는 광들을 선택적으로 투과할 수 있는 박막형 구조를 갖는다. 즉, 가변조리개(6)는 광축에 대하여 개수구(NA) 0.45를 중심으로 635nm 파장과 780nm 파장의 광들을 모두 투과시키는 영역 1과 635nm 파장의 광을 전투과하며 780nm 파장의 광을 전반사하는 영역 2로 구분된다. 영역 1은 개구수(NA) 0.45 이하의 영역이며, 영역 2는 영역 1 바깥의 영역으로 유전체박막의 코팅에 의해 만들어진다. 전술한 영역 1은 유전체박막 코팅된 영역 2에 의해 발생되는 광학수차(optical aberration)를 제거하기 위하여 석영(SiO2)박막으로 구성된다. 이러한 가변조리개(6)의 사용에 의해 개구수(NA) 0.45 이하의 영역 1을 통과하는 780nm 파장의 광은 CD-R디스크(9)에 적합한 광스폿을 그 신호기록면에 형성하게 된다. 따라서, DVD디스크(8)로부터 CD-R디스크(9)로 변경하는 경우, 최적화된 광스폿을 가지고 CD-R 호환이 가능하다.As shown in FIG. 2, the variable stop 6 shown in FIG. 1 has a thin film structure capable of selectively transmitting light contained in an area of 0.6 or less of the mouth opening NA corresponding to the diameter of the objective lens 7. Has That is, the variable aperture 6 is a region 1 that transmits both 635 nm and 780 nm wavelengths of light at the center of the mouth hole NA 0.45 with respect to the optical axis. Separated by. Region 1 is a region of numerical aperture (NA) 0.45 or less, and
그러나, 제1도와 관련한 전술의 광픽업은 DVD디스크와 CD-R디스크의 호환시에 발생하는 구면수차를 제거하기 위하여 780nm 파장의 광에 대하여 유한광학계를 구성해야 한다. 이로 인하여 부가적인 간섭필터용 프리즘(4)의 구성이 요구되어 전체적인 구조가 복잡해진다. 뿐만 아니라, 단일 렌즈의 사용으로 CD-R디스크 재생시 가변조리개(6)를 구성해야 하며, 가변조리개(6)의 개구수를 조정하기 위하여 개구수 0.45 이상인 영역 2에 형성되는 광학박막인 유전체박막에 의해 개구수 0.45이하인 영역 1과 개구수 0.45 이상인 영역 2를 통과하는 광들간에 광학경로차(optical path difference)가 발생하므로, 이것의 제거를 위하여 영역 1에 특별한 광학박막의 형성을 필요로 하였다. 이런 이유로, 영역 1에 석영코팅과 영역 2에 다층박막을 각각 형성하였으나, 그 제조공정이 복잡할 뿐 아니라 박막두께의 조절을 “㎛단위”의 정밀도로 행해야 하므로 양상에 적합하지 못한 문제가 있었다.However, the optical pickup described above with reference to FIG. 1 should constitute a finite optical system for light having a wavelength of 780 nm in order to eliminate spherical aberration generated when the DVD disc and CD-R disc are compatible. This requires the construction of an additional interference filter prism 4, which complicates the overall structure. In addition, the use of a single lens to configure the variable aperture (6) when playing a CD-R disc, the dielectric thin film, which is an optical thin film formed in the
전술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 짧은 파장의 광학계와 긴파장의 광학계를 광원에서부터 대물렌즈까지 서로 독립적으로 구성하여 최적화된 광학적 성능을 부여하면서도 대물렌즈의 교환이나 이동없이 DVD디스크와 CD-R디스크에 호환하는 광픽업을 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to configure a short wavelength optical system and a long wavelength optical system independently from each other from the light source to the objective lens to provide optimized optical performance, without changing or moving the objective lens and DVD disc and Provides optical pickup compatible with CD-R discs.
제1도는 DVD와 CD-R의 광원으로 두 개의 레이저다이오드(LD)와 단일의 대물렌즈를 사용하는 기존의 광픽업의 광학 구조를 나타낸 도면.1 is a view showing an optical structure of a conventional optical pickup using two laser diodes (LD) and a single objective lens as a light source of a DVD and a CD-R.
제2도는 제1도의 가변조리개를 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining the variable aperture of FIG.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광픽업의 광학 구조를 나타내는 도면.3 is a diagram showing an optical structure of an optical pickup according to a preferred embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광픽업의 광학 구조를 나타내는 도면.4 is a view showing an optical structure of an optical pickup according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
31,42 : 레이저광원 32,43 : 광분할기31,42:
33 : 시준렌즈 34 : 반사프리즘33: collimation lens 34: reflection prism
35,36 : 대물렌즈 37 : 액추에이터35,36: Objective lens 37: Actuator
38 : DVD디스크 39 : CD-R디스크38: DVD disc 39: CD-R disc
40,44 : 광검출렌즈 41,45 : 광검출기40,44:
46 : 자석 47 : 코일46: magnet 47: coil
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 정보기록면들의 위치들이 서로 다르며 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로 다른 파장의 광들을 사용하는 적어도 두 종류의 광기록매체들에 호환하는 광픽업에 있어서, 서로 다른 파장의 광들을 개별적으로 출사하는 두 개의 레이저광원들; 상기 두 개의 레이저광원들 각각에 대응하여 위치하며, 상기 레이저광원들로부터 출사되는 각 광을 대응하여 위치하는 각 광기록매체들에 집광하기 위한 두 개의 대물렌즈들; 및 상기 두 개의 대물렌즈들이 각기 대응하는 광기록매체들상에서 스폿을 집광시킬 때 집광되는 위치가 서로 이격되도록 상기 대물렌즈들을 설치하여 탑재한 액추에이터를 포함하여, 상기 광기록매체들 각각에 대응하는 광학계들을 구성함을 특징으로 하는 두 개의 렌즈를 갖으며 두 종류의 광기록매체들에 호환하는 광픽업을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, optical pickups having different positions of the information recording surfaces and compatible with at least two kinds of optical recording media using lights of different wavelengths for recording and reproducing information, Two laser light sources that individually emit light of different wavelengths; Two objective lenses positioned corresponding to each of the two laser light sources and condensing the light emitted from the laser light sources onto respective optical recording media correspondingly located; And an actuator mounted and mounted with the objective lenses such that the positions of the objective lenses are spaced apart from each other when the two objective lenses focus the spots on the corresponding optical recording media, respectively, and an optical system corresponding to each of the optical recording media. The optical pickup has two lenses, and is compatible with two types of optical recording media.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 구현한 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광픽업의 구성을 보여준다. 제3도 광픽업은 서로 다른 파장의 광들을 개별적으로 출사하는 레이저광원들(31,42)과, 출사된 광을 각각 대응하는 DVD 및 CD-R디스크(38,39)에 집광하기 위한 대물렌즈들(35,36)을 구비하여 DVD 및 CD-R디스크(38,39)에 대한 독립된 광학계를 구성한다. 여기서, 대물렌즈들(35,36)은 하나의 액추에이터(37)에 서로 위치를 달리 하여 고정되게 설치된다. 이 독립된 광학계는 직각의 양면 반사프리즘(34)에 대해 양방향으로 위치하여 광원(31,42)으로부터 출사된 서로 다른 파장의 광들이 반사프리즘(34)의 대응하는 면에서 반사되도록 한다. 특히, 액추에이터(37)는 판스프링이나 와이어(wire)를 사용한 것이 사용된다.3 is a block diagram of an optical pickup according to a preferred embodiment of the present invention. The optical pickup of FIG. 3 is an objective lens for focusing
제3도의 광픽업에서, DVD 재생시에는 650nm 파장의 레이저광을 사용하고, CD-R의 기록과 재생시에는 780nm 파장의 레이저광을 사용한다. 레이저다이오드인 광원(31)으로부터 출사된 650nm 파장의 광은 광분할기(32)와 시준렌즈(33)를 통과한 다음 반사프리즘(34)으로 진행한다. 반사프리즘(34)은 시즌렌즈(33)에 의해 평행하게 된 형태의 650nm파장의 광을 반사시키며, 이는 DVD용 대물렌즈(35)로 입사된다. DVD용 대물렌즈(35)는 광원(31)으로부터 출사된 635nm 파장의 광을 DVD디스크(38)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 그러므로, DVD디스크(38)의 신호기록면에서 반사된 광은 그 신호기록면에 기록된 정보를 담게 된다. 한편, 레이저다이오드인 광원(42)으로부터 출사된 780nm 파장의 광은 광분할기(43)를 통과한 다음 반사프리즘(34)으로 진행한다. 반사프리즘(34)은 광분할기(43)을 투과한 780nm 파장의 광을 반사시키며, 이는 CD-R용 대물렌즈(36)로 입사된다. CD-R용 대물렌즈(36)는 광원(42)으로부터 출사된 780nm 파장의 광을 CD-R디스크(39)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 즉, 전용의 대물렌즈들(35,36)의 사용에 의해, 635nm 파장의 광 및 780nm 파장의 광은 DVD디스크(38) 및 CD-R디스크(39)의 신호기록면에 최적화된 크기의 광스폿을 형성하게 된다. 각각의 디스크(38,39)로부터 반사된 광은 반사프리즘(34)에 의해 모두 독립된 경로로 반사되며 광분할기(32,43)에 의해 반사되어 광검출렌즈(40,44)를 통해 광검출기(41,45)에서 각각 검출될 수 있게 된다.In the optical pickup of FIG. 3, laser light of 650 nm wavelength is used for DVD reproduction, and laser light of 780 nm wavelength is used for recording and reproduction of CD-R. Light of 650 nm wavelength emitted from the
일반적으로, 두께가 0.6mm인 DVD디스크(38)와 두께가 1.2mm인 CD-R디스크(39)에서 두께가 두꺼운 디스크는 대물렌즈로부터 디스크까지의 작동거리(working distance)가 짧아진다. 이로 인하여 DVD용 대물렌즈(35)와 CD-R용 대물렌즈(36)를 갖는 액추에이터(37)의 중립전류가 변화하여 대물렌즈가 기울어지게 된다. 액추에이터(37)의 중립전류를 항상 일정하게 유지하기 위하여 액추에이터(37)상에 두 개의 대물렌즈(38,39)를 위치를 상호 다르게 고정시켜 설치하며, 트래킹과 포커싱을 수행한다. 따라서, 하나의 대물렌즈를 사용할 경우 필요한 간섭필터프리즘 및 가변조리개가 필요하지 않아 전체적인 광픽업 구조가 간단해진다.In general, in the
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광픽업의 구성을 보여준다. 제4도의 광픽업은 반사프리즘(34)을 제3도에 보인 바와 같은 직각의 양면 반사형태 대신에 직각의 한면 반사형태를 사용한다. 이에 근거하여 독립된 광학계를 직각의 한면 반사프리즘(34)에 대해 해당하는 한쪽방향에 모두 위치시켜 광원(31,42)으로부터 출사된 서로 다른 파장의 광들이 모두 한쪽에서 반사되도록 구성한다. 액추에이터(37)에 포커스 및 트래킹조정의 방향으로 대물렌즈를 움직이기 위한 코일(47)과 자석(46)이 배치되어 있다. 그리고, 제4도의 광학소자들은 동일한 참조번호를 갖는 제3도의 대응하는 광학소자들과 동일한 광학적 기능을 갖는다.4 is a block diagram of an optical pickup according to another embodiment of the present invention. The optical pickup of FIG. 4 uses a rectangular one-sided reflection instead of the rectangular double-sided reflection as shown in FIG. Based on this, the independent optical system is positioned in the corresponding one direction with respect to the rectangular one-sided
따라서, 사용하는 파장과 디스크의 사양이 다르더라도 독립적으로 최적화된 광학계를 구성하면서도 액추에이터는 하나로 구비되어 전체적인 광학계의 크기를 작게 할 수 있으며, 두 개의 파장을 합성하고 분리하기 위한 간섭필터의 사용이 필요하지 않다. 또한, 하나의 반사프리즘이 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광을 모두 반사시키고 각각의 최적화된 대물렌즈로 디스크에 집광시킨다. 이로 인하여 각각의 대물렌즈가 집광시킨 스폿의 위치는 디스크상에서 서로 이격되어 있다. 그리고, 각각의 독립적인 광학계는 일반적인 픽업의 동작과 동일하고 기구적인 액추에이터 기준면으로부터 디스크까지의 거리를 동일하게 유지하여 중립전류변화에 따른 대물렌즈의 기울어지는 량을 제거할 수 있다. 또한, 대물렌즈의 위치가 고정되어 있어서 안정된 트래킹과 포커싱이 가능하다.Therefore, even if the wavelength used and the specifications of the disc are different, it is possible to configure the optimized optical system independently but the actuators are provided in one, so that the overall size of the optical system can be reduced, and the use of an interference filter for synthesizing and separating the two wavelengths is necessary. Not. In addition, one reflecting prism reflects all of the plurality of light emitted from the plurality of light sources and condenses the disk with each optimized objective lens. As a result, the positions of the spots condensed by the respective objective lenses are spaced apart from each other on the disc. In addition, each independent optical system is the same as the operation of the general pickup and can maintain the same distance from the mechanical actuator reference plane to the disk to remove the amount of inclination of the objective lens due to the change in the neutral current. In addition, the fixed position of the objective lens enables stable tracking and focusing.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업은, 복수개의 대물렌즈를 하나의 액추에이터에 탑재하여 디스크와 파장의 사양이 서로 다른 광픽업의 호환이 가능하며, 가변조리개가 필요하지 않는 최적화된 광학계를 제공한다.As described above, the optical pickup according to the present invention provides an optimized optical system that mounts a plurality of objective lenses in one actuator so that optical pickups having different disc and wavelength specifications are compatible and do not require a variable aperture. to provide.
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