KR100385888B1 - Optical Pick-up Apparatus and Optical Record and Reproduction Apparatus using that - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 기록 및 재생 장치에 관한 것으로, 특히 기록밀도 및 광투과층 두께 등과 같은 레이아웃(Layout) 조건이 다른 복수 종류의 광디스크에 대응할 수 있는 광픽업 장치와 그를 이용한 광 기록 및 재생 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical recording and reproducing apparatus, and more particularly, to an optical pickup apparatus capable of responding to a plurality of types of optical discs having different layout conditions such as recording density and light transmitting layer thickness, and an optical recording and reproducing apparatus using the same. will be.
일반적으로, 광을 이용한 기록매체, 예컨데 CD(Compact Disc) 등과 같은 통상의 디스크형 매체를 구동하는 광 기록 및 재생 장치(즉, 광디스크 드라이버)는 디스크를 회전시키면서 레이저 빔(Laser Beam)을 디스크의 기록면에 조사하여 데이터를 기록하거나 재생한다. 이를 위하여, 광 기록 및 재생 장치는 광원인 반도체 레이저로부터 발생된 레이져 빔을 광학계 소자들을 이용하여 광디스크의 기록면에 조사하는 광픽업을 구비한다.In general, an optical recording and reproducing apparatus (i.e., an optical disc driver) for driving a conventional disc-shaped medium such as a compact disc such as a compact disc (CD) or the like may generate a laser beam while rotating the disc. The recording surface is irradiated to record or reproduce the data. To this end, the optical recording and reproducing apparatus has an optical pickup for irradiating the recording surface of the optical disk with the laser beam generated from the semiconductor laser which is the light source using the optical system elements.
최근에는 종래의 CD 계열 광디스크보다 대용량의 정보를 기록할 수 있는 DVD(Digital Versatile Disc) 계열 광디스크가 상용화되고 있는 추세이다. 이와 같이, DVD는 기록밀도가 높음에 따라 기록면에 스폿(Spot) 형태로 조사되는 광빔의 크기는 CD에 비해 작아야만 한다. 이 스폿 형태의 광빔 크기(d)는 통상 다음 수학식 1과 같이 광빔의 파장(λ)에 비례하는 반면에 광빔을 기록면에 집속하는 대물렌즈의 개구수(NA)에는 반비례하고 있다.Recently, a DVD (Digital Versatile Disc) type optical disc capable of recording a larger amount of information than a conventional CD type optical disc is commercially available. As described above, as the DVD has a high recording density, the size of the light beam irradiated to the recording surface in the form of spots should be smaller than that of the CD. The spot-shaped light beam size d is usually proportional to the wavelength? Of the light beam, as shown in the following equation (1), but inversely proportional to the numerical aperture NA of the objective lens that focuses the light beam on the recording surface.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, d는 광빔 사이즈, k는 상수, λ는 파장, NA는 대물렌즈의 개구수를 나타낸다. 이에 따라, 광빔 사이즈(d)를 줄이기 위해서는 광빔의 파장(λ)을 줄이거나 개구수(NA)를 증가시킬 수 있다. 이로 인하여, DVD를 억세스하는 광픽업은 CD계열의 광픽업보다 짧은 광빔 파장(λ)과 큰 대물렌즈 개구수(NA)를 갖도록 설계되어 있다. 상세히 하면, CD 계열의 광픽업은 780nm의 광빔 파장(λ)과 0.45의 대물렌즈 개구수(NA)를 갖도록 설계되어 있는 반면에, DVD 계열의 광픽업은 650nm의 광빔 파장(λ)과 0.6의 대물렌즈 개구수(NA)를 갖도록 설계되어 있다.Where d is a light beam size, k is a constant, λ is a wavelength, and NA is a numerical aperture of an objective lens. Accordingly, in order to reduce the light beam size d, the wavelength λ of the light beam may be reduced or the numerical aperture NA may be increased. For this reason, the optical pickup for accessing the DVD is designed to have a shorter light beam wavelength lambda and a larger objective lens numerical aperture NA than that of the CD series optical pickup. Specifically, the CD-based optical pickup is designed to have a light beam wavelength λ of 780 nm and an objective numerical aperture (NA) of 0.45, while the DVD-based optical pickup has a light beam wavelength of 650 nm and 0.6 It is designed to have an objective lens numerical aperture NA.
이와 같이, DVD 계열 광픽업의 대물렌즈 개구수(NA)가 증가함에 따라 광빔의 특성이 디스크의 두께에 민감해짐으로 인하여 DVD의 기록면의 깊이, 즉 광투과층의 두께는 CD보다 작게 설정되어 있다. 이는 0.6의 개구수를 갖는 대물렌즈로 CD의 기록면에 광빔을 조사하면 수차가 증가하여 광빔의 노이즈 성분이 증가됨으로써 데이터가 제대로 기록되거나 재생될 수 없음에서 기인한다. 실제로, CD의 광투과층은 1.2 mm의 두께를 갖는 반면에, DVD의 광투과층은 그의 절반인 0.6 mm의 두께를 갖고 있다. 이는 대물렌즈와 DVD의 기록면 사이의 거리가 대물렌즈와 CD의 기록면 사이의 거리보다 작게 설정되어야 함을 의미한다.As described above, as the objective lens numerical aperture NA of the DVD-based optical pickup increases, the characteristic of the light beam becomes sensitive to the thickness of the disk, so that the depth of the recording surface of the DVD, that is, the thickness of the light transmitting layer is set smaller than that of the CD. . This is due to the fact that irradiating a light beam to the recording surface of the CD with an objective lens having a numerical aperture of 0.6 increases aberration, which increases the noise component of the light beam, thereby making it impossible to properly record or reproduce data. In fact, the light transmissive layer of the CD has a thickness of 1.2 mm, while the light transmissive layer of the DVD has a thickness of 0.6 mm, which is half thereof. This means that the distance between the objective lens and the recording surface of the DVD should be set smaller than the distance between the objective lens and the recording surface of the CD.
이 결과, 하나의 광 기록 및 재생 장치에서 CD 계열과 DVD 계열의 광디스크를 호환하여 억세스하기 위한 광픽업은 서로 다른 파장의 광빔을 발생하는 두 개의 광원과 개구수가 다른 두 개의 대물렌즈를 구비하여야만 하였다. 그런데, 이와 같이 광픽업에 두 개의 광원과 대물렌즈를 각각 마련하는 경우 그 광픽업의 크기는 커질 뿐만 아니라 구조가 복잡해지고 제조비용이 상승되는 문제점이 초래되었다. 이를 해결하기 위하여, 하나의 광원을 이용하고 해당 디스크에 따라 대물렌즈의 개구수를 적절히 조절함으로써 CD 및 DVD를 억세스할 수 있는 광픽업에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As a result, the optical pickup for accessing the CD series and the DVD series optical discs in one optical recording and reproducing apparatus had to include two light sources generating light beams of different wavelengths and two objective lenses having different numerical apertures. . However, when the two light sources and the objective lens are respectively provided in the optical pickup, the size of the optical pickup is not only large but the structure is complicated and the manufacturing cost is increased. In order to solve this problem, studies on optical pickups that can access CDs and DVDs by using one light source and appropriately adjusting the numerical aperture of the objective lens according to the corresponding disks have been actively conducted.
예를 들면, 일본 특허공개 9-185839 호에 개시된 광픽업은 액정필터와 편광필터를 마련하여 대물렌즈의 개구수를 조절함으로써 광투과층의 두께가 다른 두 종류의 광디스크를 억세스하게 된다. 이 광픽업은 액정필터가 전압의 인가여부에 따라 온(On)/오프(Off)되어 광원으로부터 발생된 광빔의 편광특성을 선택적으로 변경하고 편광필터에서 액정필터에 의해 변경된 광빔의 편광특성에 따라 광빔의 일부를 선택적으로 차단함으로써 대물렌즈의 개구수를 두가지로 조절한다.For example, the optical pickup disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-185839 provides a liquid crystal filter and a polarization filter to access two kinds of optical disks having different thicknesses of the light transmitting layer by adjusting the numerical aperture of the objective lens. This optical pickup is to change the polarization characteristics of the light beam generated from the light source by the liquid crystal filter is turned on (on) / off (Off) according to the application of voltage, and according to the polarization characteristics of the light beam changed by the liquid crystal filter in the polarization filter By selectively blocking part of the light beam, the numerical aperture of the objective lens is adjusted in two ways.
또한, 일본 특허공개 9-198704 호에 개시된 광픽업은 트윈렌즈(Twin-lens) 구동방식으로써 두 개의 대물렌즈를 하나의 렌즈지지체에 구성하여 지지체의 회동에 따라 렌즈는 절환하는 방식으로 대물렌즈의 개구수를 조절함으로써 두 종류의 광디스크를 억세스하게 된다.In addition, the optical pickup disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-198704 is a twin-lens driving method in which two objective lenses are configured on one lens support, and the lenses are switched according to the rotation of the support. By adjusting the numerical aperture, two types of optical discs are accessed.
한편, 최근에는 종래의 레이져 빔들에 비하여 현저하게 낮은 파장의 광빔을 발생하는 블루(Blue) 레이져가 실현됨에 따라 이를 이용하여 기록밀도를 더욱 더 높일 수 있는 기록매체가 연구되고 있다. 그런데, 이 블루 레이져를 이용할 차세대 광디스크(이하, 블루 레이져 디스크라 한다)는 결국 다른 파장의 광원과 함께 다른 개구수를 갖는 대물렌즈를 필요로 하게 된다. 다시 말하여, 블루 레이져 디스크는 블루 레이져의 짧은 파장에 의해 더욱 고밀도화될 수 있음에 따라 기록면에 조사되는 광빔의 사이즈(d)은 DVD보다도 더 작아져야만 한다. 이를 위하여, 대물렌즈의 개구수는 DVD의 경우보다 더욱 증가되어야만 한다.On the other hand, recently, as a blue laser which generates a light beam having a significantly lower wavelength than that of conventional laser beams is realized, a recording medium that can further increase the recording density by using it has been studied. By the way, the next-generation optical disk (hereinafter referred to as a blue laser disk) using this blue laser eventually requires an objective lens having a different numerical aperture along with light sources of different wavelengths. In other words, as the blue laser disk can be further densified by the short wavelength of the blue laser, the size d of the light beam irradiated onto the recording surface must be smaller than that of the DVD. For this purpose, the numerical aperture of the objective lens must be further increased than in the case of DVD.
상세히 하면, CD 및 DVD 계열의 광디스크들과 블루 레이져 광디스크를 억세스하는 광픽업의 광빔 파장(λ)와 대물렌즈 개구수(NA)는 다음 수학식 2와 같은 관계를 가지게 된다.In detail, the optical beam wavelength lambda and the objective numerical aperture NA of the optical pickup for accessing the CD and DVD-based optical discs and the blue laser optical disc have a relationship as shown in Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, λ1, λ2, λ3은 제1 내지 제3 파장을 나타내는 것으로써 순차적으로 블루 레이져 디스크와 DVD 및 CD에 대응하는 광빔의 파장이다. 그리고, NA1, NA2, NA3은 제1 내지 제3 개구수를 나타내는 것으로써 역시 순차적으로 블루 레이져 디스크와 DVD 및 CD에 대응하는 대물렌즈의 개구수이다. 이에 따라, 상기 세종류의 광디스크에 조사되는 광빔의 사이즈(d)는 상기 수학식 1에 의해서 다음 수학식 3과 같은 관계를 가지게 된다.Here, lambda 1, lambda 2, and lambda 3 represent the first to third wavelengths and are wavelengths of light beams corresponding to the blue laser disk, DVD, and CD sequentially. NA1, NA2, and NA3 represent the first to third numerical apertures, which are also numerical apertures of the objective lens corresponding to the blue laser disk, DVD, and CD. Accordingly, the size d of the light beams irradiated to the three types of optical discs has a relationship as shown in Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
여기서, d1, d2, d3 각각은 블루 레이져 디스크와 DVD 및 CD에 조사되는 광빔의 사이즈를 나타낸다.Here, each of d1, d2, and d3 represents the size of the light beam irradiated on the blue laser disk and the DVD and the CD.
이와 같이, 세 종류의 광디스크가 서로 다른 광빔의 사이즈를 요구함에 따라 상기 광디스크들을 호환하여 억세스할 수 있는 광픽업을 구현하는 경우 통상의 방법으로는 3개의 광원과 3개의 대물렌즈를 필요로 하게 된다. 그러나, 이렇게 광픽업을 구성하는 경우 그 구조가 복잡해지므로써 소경량화 추세에 있는 광픽업의 발전방향에 역행하게 됨과 아울러 제조비용이 상승되는 문제점이 초래되어진다. 이에 따라, 복수종류의 광디스크를 억세스할 수 있으면서도 최소의 광원 및 대물렌즈를구비하는 광픽업 장치가 요구되어지고 있다.As described above, when three types of optical discs require different sizes of light beams, the optical pickup that can access the optical discs in a compatible manner requires three light sources and three objective lenses. . However, when the optical pickup is configured as described above, the structure becomes complicated, which results in a problem that the manufacturing cost is increased while being reversed to the development direction of the optical pickup which is in the light weight. Accordingly, there is a demand for an optical pickup apparatus that can access a plurality of types of optical discs and has a minimum light source and an objective lens.
따라서, 본 발명의 목적은 기록밀도와 광투과층의 두께 등이 다른 복수종류의 광디스크를 호환하여 억세스할 수 있는 광픽업 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical pickup apparatus capable of accessing a plurality of types of optical disks having different recording densities, thicknesses of light transmitting layers, and the like.
본 발명의 다른 목적은 최소의 구성으로 복수종류의 광디스크를 호환하여 억세스할 수 있는 광픽업 장치를 이용한 광 기록 및 재생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optical recording and reproducing apparatus using an optical pickup apparatus capable of accessing a plurality of types of optical disks in a minimal configuration.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광픽업 장치의 광학계 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing an optical system configuration of an optical pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 편광판의 구성을 나타내는 평면도.FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the polarizing plate shown in FIG. 1. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
10a, 10b, 10c : 제1 내지 제3 광디스크 12 : 제1 광원10a, 10b, 10c: first to third optical disks 12: first light source
14 : 액정판 16 : 시준렌즈14 liquid crystal panel 16 collimating lens
18 : 빔스프리터 20 : 편광판18 beam splitter 20 polarizer
22 : 트윈 대물렌즈 24 : 센서렌즈22: twin objective lens 24: sensor lens
26 : 광검출기26: photodetector
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 점진적으로 작아지는 밀도를 갖는 제1 내지 제3 광디스크를 억세스하는 광픽업 장치에 있어서; 약 400nm 파장대역의 광빔을 발생하는 광원과; 편광특성을 변환하여 상기 광빔의 개구수를 조절하는 제1 개구수 조절수단과,서로 다른 개구수를 갖는 적어도 2개의 대물렌즈를 갖고 그 대물렌즈를 절환하는 것에 의해 상기 서로 다른 개구수를 선택하는제2 개구수 조절수단을 구비하여, 억세스될 광디스크에 따라, 광빔이 상기 광디스크에 조사되게 함과 아울러 상기 광빔의 개구수를 약 0.7, 0.37, 0.23 중 어느 한 값을 가지도록 조절하는 개구수 조절수단을 포함하는 광학계와; 억세스될 광디스크로부터 반사된 반사광빔을 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 광검출수단을 구비하여; 억세스될 광디스크가 제1 광디스크인 경우 광빔이 약 0.7의 개구수를 가지고 조사되게 하고; 억세스될 광디스크가 제2 광디스크인 경우 광빔이 약 0.37의 개구수를 가지고 조사되게 하며; 억세스될 광디스크가 제3 광디스크인 경우 광빔이 약 0.23의 개구수를 가지고 조사되게 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the optical pickup device according to the present invention comprises an optical pickup device for accessing the first to third optical disk having a density that gradually decreases; A light source for generating a light beam in a wavelength band of about 400 nm; First numerical aperture adjusting means for converting the polarization characteristic to adjust the numerical aperture of the light beam, and having at least two objective lenses having different numerical apertures and switching the objective lenses to select the different numerical apertures. And a second numerical aperture adjusting means for adjusting the numerical aperture of the optical beam to have any one of about 0.7, 0.37, and 0.23, as well as irradiating the optical disk with the optical disk according to the optical disk to be accessed. An optical system comprising means; A light detecting means for detecting the reflected light beam reflected from the optical disk to be accessed and converting the light beam into an electrical signal; When the optical disc to be accessed is the first optical disc, causing the light beam to be irradiated with a numerical aperture of about 0.7; If the optical disc to be accessed is the second optical disc, causing the light beam to be irradiated with a numerical aperture of about 0.37; When the optical disc to be accessed is the third optical disc, the light beam is irradiated with a numerical aperture of about 0.23.
그리고, 본 발명에 따른 광 기록 및 재생 장치는 상기 광픽업 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.The optical recording and reproducing apparatus according to the present invention is characterized by including the optical pickup apparatus.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 통상의 레이져 빔에 비하여 현저히 낮은 파장을 갖는 블루 레이져를 이용할 차세대 광디스크를 포함하여 기록밀도 및 광투과층의 두께 등이 서로 다른 복수종류, 즉 세 종류의 광디스크를 호환하기 위한 것으로써, 블루 레이져와 세 개의 개구수(NA) 모드로 조절되는 광학계를 이용하여 세 종류의 광디스크를 억세스하는 것이다.The present invention is intended to be compatible with a plurality of types of optical discs having different recording densities, thicknesses of light transmitting layers, etc., including next-generation optical discs using a blue laser having a significantly lower wavelength than a conventional laser beam. Three types of optical disks are accessed using a blue laser and an optical system controlled in three numerical aperture (NA) modes.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광픽업 장치의 광학계 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing an optical system configuration of an optical pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 광픽업 장치는 전술한 제1 파장(λ1)의 광빔과, 제1 개구수(NA1)와 제3 개구수(즉, 0.45)보다 작거나 같은 개구수(예컨데, 0. 37)(이하, 제4 개구수(NA4)라 한다)와, 제4 개구수(NA4) 보다 작은 개구수(예컨데, 0.23)(이하, 제5 개구수(NA5)라 한다)를 이용하여 제1 내지 제3 광디스크(10a, 10b, 10c)를 억세스한다. 다시 말하여, 광픽업 장치가 제1 광디스크(10a)(즉, 블루 레이져 광디스크)를 억세스하는 경우 제1 개구수(NA1) 모드를 이용하고, 제2 광디스크(10b)(즉, DVD)를 억세스하는 경우 제4 개구수(NA4) 모드를 이용한다. 그리고,제3 광디스크(10c)(즉, CD)를 억세스하는 경우 제5 개구수(NA5) 모드를 이용한다. 이 결과, 제1 내지 제3 광디스크(10a, 10b, 10c) 각각의 기록면에 조사되는 제1 내지 제3 광빔의 크기(d1, d2, d3)는 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The optical pickup device shown in FIG. 1 has a light beam of the above-described first wavelength λ1 and a numerical aperture smaller than or equal to the first numerical aperture NA1 and the third numerical aperture (that is, 0.45) (for example, 0.37). (Hereinafter referred to as fourth numerical aperture NA4) and numerical aperture smaller than fourth numerical aperture NA4 (for example, 0.23) (hereinafter referred to as fifth numerical aperture NA5). To third optical disks 10a, 10b, and 10c. In other words, when the optical pickup apparatus accesses the first optical disk 10a (that is, the blue laser optical disk), the first numerical aperture NA1 mode is used and the second optical disk 10b (that is, DVD) is accessed. In this case, the fourth numerical aperture (NA4) mode is used. When the third optical disc 10c (ie, CD) is accessed, the fifth numerical aperture NA5 mode is used. As a result, the sizes d1, d2, d3 of the first to third light beams irradiated onto the recording surfaces of the first to third optical discs 10a, 10b, and 10c may be expressed by Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
도 1을 참조하면, 광픽업 장치는 제1 파장(λ1)의 광빔을 발생하는 광원(12)과, 광원(12)으로부터 발생된 광빔을 제1 내지 제3 광디스크(10a, 10b, 10c)의 기록면에 집속하기 위한 트윈 대물렌즈(22)와, 광원(12)과 트윈 대물렌즈(22) 사이에 배치되어 개구수를 조절하는 액정판(14) 및 편광판(20)과, 광디스크(10a, 10b, 10c)로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하기 위한 광검출기(26)를 구비한다. 그리고, 도 1에 도시된 광픽업 장치는 액정판(14)과 편광판(20) 및 광검출기(26) 사이에 배치된 빔스프리터(Beam Splitter)(18)와, 액정판(14)과 빔스프리터(18) 사이에 배치된 시준렌즈(16)와, 광검출기(26)와 빔스프리터(18) 사이에 배치된 센서렌즈(24)를 더 구비한다.Referring to FIG. 1, the optical pickup apparatus includes a light source 12 generating a light beam having a first wavelength λ 1, and a light beam generated from the light source 12 of the first to third optical discs 10a, 10b, and 10c. The twin objective lens 22 for focusing on the recording surface, the liquid crystal plate 14 and the polarizing plate 20 arranged between the light source 12 and the twin objective lens 22 to adjust the numerical aperture, and the optical discs 10a and 10b. And a photodetector 26 for converting the light beam reflected from 10c into an electrical signal. The optical pickup apparatus shown in FIG. 1 includes a beam splitter 18 disposed between the liquid crystal plate 14, the polarizing plate 20, and the photodetector 26, the liquid crystal plate 14, and the beam splitter. And a collimating lens 16 disposed between 18 and a sensor lens 24 disposed between the photodetector 26 and the beam splitter 18.
도 1의 광픽업 장치에서 제1 광디스크(10a)는 블루 레이져에 대응하여 상대적으로 기록밀도가 더 높고 더 얇은 두께를 갖게될 블루 레이져 광디스크에 해당하고, 제2 광디스크(10b)는 제1 광디스크(10a)보다 두꺼운 광투과층 두께를 갖는DVD, 그리고 제3 광디스크(10c)는 DVD 보다 두꺼운 광투과층을 갖는 CD에 해당한다. 제1 광원(12)은 블루 레이져를 이용하여 전술한 제1 파장(λ1), 즉 410 nm의 파장을 갖는 광빔을 발생한다. 그리고, 광원(12)은 통상 타원에 대하여 단축방향으로 유동하는 편광특성을 갖는 수직편광빔(일명 S파라 하는 TE파)을 발생하거나, 타원에 대하여 장축방향으로 유동하는 편광특성을 갖는 수평편광빔(일명 P파라 하는 TM파)를 발생한다. 본 발명에서는 편의상 광원(12)에서 발생되는 광빔을 수직편광빔이라 가정하기로 한다. 시준렌즈(16)는 광원(12)으로부터 액정판(14)을 경유하여 빔스프리터(18) 쪽으로 진행하는 발산형의 광빔을 평행광빔으로 변환하여 광빔의 누설을 방지한다. 빔스프리터(18)는 시준렌즈(16)로부터의 광빔이 편광판(20)을 거쳐 트윈 대물렌즈(22) 쪽으로 진행하도록 통과시킨다. 아울러, 빔스프리터(18)는 광디스크(10a, 10b, 10c)의 기록면으로부터 반사되어 트윈 대물렌즈(22)와 평관판(20)을 경유하여 진행되는 반사광빔을 센서렌즈(24)를 거쳐 광검출기(26) 쪽으로 진행하도록 반사시킨다. 이 빔스프리터(18)로는 통상 DPBS(Dichroic Polarizer Beam Splitter)를 이용한다. 센서렌즈(24)는 빔스프리터(18)로부터 광검출기(26) 쪽으로 진행하는 평행광빔을 광검출기(26)의 표면에 집속시켜 광빔의 누설을 방지한다. 광검출기(26)는 광디스크(10a, 10b, 10c)의 기록면에 의해 반사되어 트윈 대물렌즈(22), 편광판(20), 빔스프리터(18) 및 센서렌즈(24)를 경유하여 입사되는 반사광빔을 전기적신호로 변환한다. 이 전기적신호에는 서보신호와 정보신호가 포함되어 있다.In the optical pickup apparatus of FIG. 1, the first optical disk 10a corresponds to a blue laser optical disk having a relatively higher recording density and a thinner thickness, corresponding to the blue laser, and the second optical disk 10b corresponds to the first optical disk ( The DVD having a light transmitting layer thickness thicker than 10a) and the third optical disk 10c correspond to a CD having a light transmitting layer thicker than DVD. The first light source 12 generates a light beam having the above-described first wavelength [lambda] 1, that is, a wavelength of 410 nm using a blue laser. The light source 12 typically generates a vertically polarized beam having a polarization characteristic flowing in the uniaxial direction with respect to the ellipse (aka TE wave), or a horizontally polarized beam having the polarization characteristic flowing in the major axis with respect to the ellipse. (TM wave, also called P wave) is generated. In the present invention, it is assumed for convenience that the light beam generated from the light source 12 is a vertically polarized beam. The collimating lens 16 converts the divergent light beam traveling from the light source 12 to the beam splitter 18 via the liquid crystal plate 14 into a parallel light beam to prevent leakage of the light beam. The beam splitter 18 allows the light beam from the collimating lens 16 to travel toward the twin objective lens 22 via the polarizing plate 20. In addition, the beam splitter 18 receives a reflected light beam reflected from the recording surfaces of the optical discs 10a, 10b, and 10c via the twin objective lens 22 and the flat plate 20 through the sensor lens 24, and then the photodetector. Reflect toward (26). As the beam splitter 18, a DPBS (Dichroic Polarizer Beam Splitter) is usually used. The sensor lens 24 focuses the parallel light beam traveling from the beam splitter 18 toward the photodetector 26 on the surface of the photodetector 26 to prevent leakage of the light beam. The photodetector 26 is reflected by the recording surfaces of the optical discs 10a, 10b, and 10c and is reflected through the twin objective lens 22, the polarizing plate 20, the beam splitter 18, and the sensor lens 24. Is converted into an electrical signal. This electrical signal includes a servo signal and an information signal.
트윈 대물렌즈(22)는 서로 다른 개구수(NA)를 갖는 제1 및 제2대물렌즈(22a, 22b)를 구비한다. 제1 및 제2 대물렌즈(22a, 22b)는 하나의 지지체에 설치되며 대응되는 광디스크에 따라 지지체가 회동됨으로써 제1 및 제2 대물렌즈(22a, 22b)위치가 선택적으로 광경로에 배치되게 된다. 지지체는 액츄에이터에 의해 구동되는데, 액츄에이터는 통상 지지체를 회전축을 중심으로 선회되도록 하는 축섭동 방식으로 구동하고 있다. 여기서, 제1 대물렌즈(22a)는 제1 개구수(NA1), 즉 0.7의 개구수를 갖고 제2 대물렌즈(22b)는 제4 개구수(NA4), 즉 0.37의 개구수를 갖도록 설정된다.The twin objective lens 22 includes first and second objective lenses 22a and 22b having different numerical apertures NA. The first and second objective lenses 22a and 22b are installed on one support, and the supports are rotated according to the corresponding optical disk so that the positions of the first and second objective lenses 22a and 22b are selectively disposed on the optical path. . The support is driven by an actuator, and the actuator is usually driven in an axial perturbation manner such that the support is pivoted about a rotation axis. Here, the first objective lens 22a is set to have a first numerical aperture NA1, that is, a numerical aperture of 0.7, and the second objective lens 22b has a fourth numerical aperture NA4, that is, a numerical aperture of 0.37. .
광원(12)과 시준렌즈(16) 사이에 배치된 액정판(14)과, 빔스프리터(18)와 트윈 대물렌즈(22) 사이에 배치된 편광판(20)은 트윈 대물렌즈 중 제2 대물렌즈(22b)에 입사되는 광빔의 개구수를 조절하는 역할을 한다. 여기서, 액정판(14)은 전압의 인가 여부에 따라 광빔의 편광특성을 가변시키는 역할을 하고, 편광판(20)은 입사광빔의 편광특성에 따라 그 광빔의 일부를 선택적으로 차단하는 역할을 한다.The liquid crystal plate 14 disposed between the light source 12 and the collimating lens 16 and the polarizing plate 20 disposed between the beam splitter 18 and the twin objective lens 22 are the second objective lens of the twin objective lens. It serves to adjust the numerical aperture of the light beam incident on 22b. Here, the liquid crystal plate 14 serves to vary the polarization characteristics of the light beam depending on whether a voltage is applied, and the polarizing plate 20 selectively blocks a part of the light beam according to the polarization characteristics of the incident light beam.
상세히 하면, 액정판(14)은 광원(12)로부터 시준렌즈(16)로 진행하는 수직편광빔을 전압인가여부에 따라 선택적으로 90°회전시킨다. 예컨데, 액정판(14)은 제1 및 제2 광디스크(10a, 10b), 즉 블루 레이져 광디스크와 DVD를 억세스 하기 위하여 전압이 인가되면 광원(12)로부터 발생된 수직편광빔이 원래의 편광특성을 유지한 상태로 통과되도록 한다. 반면에, 제3 광디스크(10c), 즉 CD를 억세스 하기 위하여 전압이 인가되지 않으면 액정판(14)은 광원(12)로부터 발생된 수직편광빔을 90°회전시킴으로써 수평편광빔으로 변환하게 된다. 이와는 달리, 액정판(14)은 광원(12)에서 수평편광빔을 발생하는 경우에는 이 수평편광빔을 상기와 상반된 전압에 따라 온/오프됨으로써 광빔의 편광특성을 선택적으로 변환하게 된다.In detail, the liquid crystal plate 14 selectively rotates the vertically polarized beam traveling from the light source 12 to the collimating lens 16 by 90 ° depending on whether voltage is applied. For example, the liquid crystal panel 14 is a vertical polarization beam generated from the light source 12 when the voltage is applied to access the first and second optical disk (10a, 10b), that is, the blue laser optical disk and DVD, the original polarization characteristics Pass it through. On the other hand, if no voltage is applied to access the third optical disk 10c, that is, the CD, the liquid crystal panel 14 converts the vertically polarized beam generated from the light source 12 by 90 ° to convert it into a horizontally polarized beam. In contrast, when the horizontal polarization beam is generated from the light source 12, the liquid crystal plate 14 selectively converts the polarization characteristics of the light beam by turning the horizontal polarization beam on / off according to a voltage opposite to the above.
편광판(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 비편광영역(20a)과, 비편광영역(20a)의 주위에 형성된 편광영역(20b)을 구비한다. 이러한 편광판(20)에서 중앙부에 위치한 비편광영역(20a)은 입사광빔의 편광특성에 무관하게 그 광빔을 트윈 대물렌즈(22) 쪽으로 통과시킨다. 편광영역(20b)은 광빔의 편광방향이 자신의 편광방향과 동일한 경우 통과시키는 반면에, 광빔의 편광방향이 자신의 편광방향과 다른 경우 차단한다. 다시 말하여, 입사광빔이 수직편광빔인 경우, 즉 제1 또는 제2 광디스크(10a, 10b)를 억세스 하는 경우 편광영역(20b)은 이 수직편광빔을 비편광영역(20a)과 같이 트윈 대물렌즈(22) 쪽으로 통과시킨다. 반면에, 입사광빔이 수평편광빔인 경우, 즉 제3 광디스크(10c)을 억세스 하는 경우 편광영역(20b)은 그 수평편광빔을 차단시키고 비편광영역(20b)으로만 통과되도록 한다. 여기서, 비편광영역(20a)은 대물렌즈의 제5 개구수(NA5)에 대응하는 면적을 갖는다. 이로 인하여, 트윈 대물렌즈(22)에서 제2 대물렌즈(22b)는 0.37의 제4 개구수(NA4)를 갖도록 설계되어 있지만 제2 대물렌즈(22b)에 입사하는 광빔은 편광판(20)의 비편광영역(20b)에 대응하는 개구수, 즉 제5 개구수(NA5)로 가변될 수 있게 된다. 결과적으로, 액정판(14)과 편광판(20)에 의해 제2 대물렌즈(22b)에 입사되는 광빔의 광속직경이 조절됨으로써 제2 대물렌즈(22b)는 두 개의 개구수 모드, 즉 제4 개구수(NA4)와 제5 개구수(NA5) 모드를 갖게 된다.As shown in FIG. 2, the polarizing plate 20 includes a circular non-polarization area 20a and a polarization area 20b formed around the non-polarization area 20a. The non-polarization area 20a positioned at the center of the polarizing plate 20 passes the light beam toward the twin objective lens 22 regardless of the polarization characteristic of the incident light beam. The polarization region 20b passes when the polarization direction of the light beam is the same as its polarization direction, while blocking the polarization region 20b when the polarization direction of the light beam is different from its polarization direction. In other words, when the incident light beam is a vertically polarized beam, that is, when the first or second optical disks 10a and 10b are accessed, the polarized region 20b uses the vertical polarized beam as a twin object like the non-polarized region 20a. Pass it toward the lens 22. On the other hand, when the incident light beam is a horizontally polarized beam, that is, when accessing the third optical disk 10c, the polarization region 20b blocks the horizontal polarization beam and passes only to the non-polarization region 20b. Here, the non-polarization area 20a has an area corresponding to the fifth numerical aperture NA5 of the objective lens. For this reason, the second objective lens 22b in the twin objective lens 22 is designed to have a fourth numerical aperture NA4 of 0.37, but the light beam incident on the second objective lens 22b has a ratio of the polarizing plate 20. A numerical aperture corresponding to the polarization region 20b, that is, the fifth numerical aperture NA5 may be varied. As a result, the light beam diameter of the light beam incident on the second objective lens 22b by the liquid crystal plate 14 and the polarizing plate 20 is adjusted so that the second objective lens 22b has two numerical aperture modes, that is, the fourth aperture. It has the number NA4 and the fifth numerical aperture NA5 modes.
이하, 제1 내지 제3 광디스크를 억세스하는 경우를 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the case of accessing the first to third optical disks will be described in detail.
우선, 제1 광디스크(10a)를 억세스하는 경우 액정판(14)에 전압을 인가하여턴-온(Turn-on)시킨다. 이에 따라, 광원(12)에서 발생된 제1 파장(λ1)의 수직편광빔은 턴-온된 액정판(14)과 시준렌즈(16), 빔스프리터(18), 및 편광판(20)을 경유하여 제1 대물렌즈(22a)에 입사되게 된다. 이 입사광빔은 제1 개구수(NA1)를 갖는 제1 대물렌즈(22a)에 의해 집속되어 제1 광디스크(10a)의 기록면에 제1 광빔의 크기(d1)로 조사되게 된다.First, when the first optical disk 10a is accessed, a voltage is applied to the liquid crystal plate 14 to turn on. Accordingly, the vertically polarized beam of the first wavelength λ1 generated by the light source 12 passes through the turned-on liquid crystal plate 14, the collimating lens 16, the beam splitter 18, and the polarizing plate 20. Incident on the first objective lens 22a. The incident light beam is focused by the first objective lens 22a having the first numerical aperture NA1 to irradiate the recording surface of the first optical disk 10a with the size d1 of the first light beam.
이와는 달리, 제2 광디스크(10b)를 억세스하는 경우 액정판(14)은 턴-온 시킴과 아울러 액츄에이터의 구동에 의해 트윈 대물렌즈(22)의 지지체가 선회되어 제4 개구수(NA4)를 가지는 제2 대물렌즈(22b)가 광경로에 위치하게 된다. 이에 따라, 광원(12)으로부터 발생된 제1 파장(λ1)의 수직편광빔은 액정판(14)과 시준렌즈(16), 빔스프리터(18), 및 편광판(20)을 경유하여 제2 대물렌즈(22b)에 입사되게 된다. 이에 따라, 입사광빔은 제4 개구수(NA4) 모드의 제2 대물렌즈(24b)에 의해 집속되어 제2 광디스크(10b)의 기록면에는 제2 광빔의 크기(d2)로 조사되게 된다.On the contrary, when the second optical disk 10b is accessed, the liquid crystal plate 14 is turned on and the support of the twin objective lens 22 is swiveled by driving the actuator to have the fourth numerical aperture NA4. The second objective lens 22b is positioned in the optical path. Accordingly, the vertically polarized beam of the first wavelength λ1 generated from the light source 12 passes through the second object via the liquid crystal plate 14, the collimating lens 16, the beam splitter 18, and the polarizing plate 20. Incident on the lens 22b. As a result, the incident light beam is focused by the second objective lens 24b in the fourth numerical aperture NA4 mode, and the recording surface of the second optical disk 10b is irradiated with the size d2 of the second light beam.
끝으로, 제3 광디스크(10c)를 억세스하는 경우 액정판(14)을 턴-오프시킨다. 이에 따라, 광원(12)으로부터 발생된 제1 파장(λ1)의 수직편광빔은 액정판(14)에 의해 수평편광빔으로 변환되고 시준렌즈(16)와 빔스프리터(18)를 경유하여 편광판(20)으로 입사하게 된다. 편광판(20)으로 입사된 수평편광빔은 외곽의 편광영역(20b)에서는 차단되고 비편광영역(20a)에서는 통과됨으로써 광속직경이 감소된 상태로 제2 대물렌즈(22b)에 입사되게 된다. 이 결과, 제2 대물렌즈(22b)는 입사되는 광빔은 편광판(20)의 비편광영역(20a)의 면적에 대응되는 제5 개구수(NA5) 모드로 변환된다. 제5 개구수(NA5)의 입사광빔은 제2 대물렌즈(22b)에 의해 집속되어제3 광디스크(10c)의 기록면에 제3 광빔의 크기(d3)로 조사되게 된다.Finally, when the third optical disk 10c is accessed, the liquid crystal plate 14 is turned off. Accordingly, the vertically polarized beam of the first wavelength [lambda] 1 generated from the light source 12 is converted into a horizontally polarized beam by the liquid crystal plate 14 and the polarizing plate (via the collimating lens 16 and the beam splitter 18). 20) to enter. The horizontally polarized beam incident on the polarizer 20 is blocked in the outer polarized region 20b and passed through the non-polarized region 20a to be incident on the second objective lens 22b in a state where the beam diameter is reduced. As a result, the incident light beam of the second objective lens 22b is converted into the fifth numerical aperture NA5 mode corresponding to the area of the non-polarization region 20a of the polarizing plate 20. The incident light beam of the fifth numerical aperture NA5 is focused by the second objective lens 22b to irradiate the recording surface of the third optical disk 10c with the size d3 of the third light beam.
여기서, 제1 내지 제3 광디스크(10a, 10b, 10c)에 대응되는 광빔의 파장과 대물렌즈의 개구수의 구체적인 수치는 다음 표 1과 같이 나타낼 수 있다.Here, specific numerical values of the wavelength of the light beam and the numerical aperture of the objective lens corresponding to the first to third optical discs 10a, 10b, and 10c may be expressed as shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
본 발명의 다른 실시 예로써, 트윈 대물렌즈(22)의 제2 대물렌즈(22b)가 제4 개구수(NA4) 대신에 제5 개구수(NA5)를 갖도록 설정할 수 있다. 이 경우, 제1 개구수(NA1)를 갖도록 설정된 제1 대물렌즈(22a)에 입사되는 광빔이 액정판(14)과 편광판(20)에 의해 제4 개구수(NA4) 모드로 조절되게 된다.As another embodiment of the present invention, the second objective lens 22b of the twin objective lens 22 may be set to have the fifth numerical aperture NA5 instead of the fourth numerical aperture NA4. In this case, the light beam incident on the first objective lens 22a set to have the first numerical aperture NA1 is adjusted to the fourth numerical aperture NA4 mode by the liquid crystal plate 14 and the polarizing plate 20.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업 장치는 블루 레이져와 세 개의 개구수(NA) 모드로 조절되는 광학계를 이용함으로써 기록밀도와 광투과층 등이 다른 세 종류의 광디스크에 각각 적합한 광빔의 크기로 억세스하게 된다. 이에 따라, 상기 복수 종류의 광디스크를 호환할 수 있는 광픽업의 구성을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 본 발명에 따른 광픽업 장치에 의하면 상기 복수 종류의 광디스크를 정확히 억세스할 수 있는 광디스크 드라이버를 구현할 수 있다.As described above, the optical pickup apparatus according to the present invention employs a blue laser and an optical system controlled in three numerical aperture (NA) modes, so that the size of light beams suitable for three types of optical disks having different recording densities and light transmitting layers, respectively. Will be accessed. Accordingly, not only the configuration of the optical pickup that is compatible with the plurality of types of optical discs can be simplified, but also the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, the optical pickup apparatus according to the present invention can implement an optical disk driver capable of accurately accessing the plurality of types of optical disks.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| AMND | Amendment | ||
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| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| AMND | Amendment | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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| FPAY | Annual fee payment |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150424 Year of fee payment: 13 |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160422 Year of fee payment: 14 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |