KR19980023915A - 편광 빔 분리기(pbs) 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치 - Google Patents

편광 빔 분리기(pbs) 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR19980023915A
KR19980023915A KR1019960079264A KR19960079264A KR19980023915A KR 19980023915 A KR19980023915 A KR 19980023915A KR 1019960079264 A KR1019960079264 A KR 1019960079264A KR 19960079264 A KR19960079264 A KR 19960079264A KR 19980023915 A KR19980023915 A KR 19980023915A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
incident
optical
angle
pbs
polarizing beam
Prior art date
Application number
KR1019960079264A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100215792B1 (ko
Inventor
김영식
Original Assignee
구자홍
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구자홍, 엘지전자 주식회사 filed Critical 구자홍
Priority to KR1019960079264A priority Critical patent/KR100215792B1/ko
Publication of KR19980023915A publication Critical patent/KR19980023915A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100215792B1 publication Critical patent/KR100215792B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1395—Beam splitters or combiners
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1356—Double or multiple prisms, i.e. having two or more prisms in cooperation
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G11B7/1369—Active plates, e.g. liquid crystal panels or electrostrictive elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

서로 다른 기판 두께를 갖는 광 디스크의 기록/재생 호환이 가능하도록 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치에 관한 것으로서, 특히 도브형 프리즘 2매를 접합하고 접합면에 PBS 코팅을 한 PBS를 만들고 입사빔이 굴절이 일어나도록 PBS의 비스듬한 경사면으로 빔을 입사시킴으로써, 입사빔의 유효편광 각도를 넓혀 입사각 의존성이 적어지므로 편광 빔 분리면에서의 정확한 빔 분리가 이루어져 콘트라스트율을 높이고, 또한 상기 PBS를 광 픽업장치에 적용함으로써, 서로 다른 두께를 갖는 광 디스크의 기록/재생 호환이 가능해지면 광원과 광 검출기를 하나의 패킷으로 모듈화함으로써, 가격이 다운되고 조립 공정이 용이해진다.

Description

편광 빔 분리기(PBS) 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치
본 발명은 이종 광 디스크용 광 픽업 장치에 관한 것으로서, 특히 디스크의 종류에 따른 각각의 전용 대물렌즈를 1개의 액츄에이터에 탑재하고 입사빔이 비스듬한 경사면으로 입사되도록 설계된 편광 빔 스프리터(Polarizing Beam Splitter; PBS)에 의해 편광 방향에 따른 빔을 투과 또는 반사시켜 각각의 대물렌즈에서 집광스폿을 형성하도록 함으로써, 서로 다른 기판 두께를 갖는 광 디스크의 기록/재생 호환이 가능하도록 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치에 관한 것이다.
최근, 광 디스크는 기록 용량을 증가시키기 위한 꾸준한 개발 노력에 의해 기존의 컴팩트 디스크(Compact Disc; 이하, CD라 칭함.)보다 대용량의 기록용량을 갖는 디지탈 비데오 디스크(Digital Video Disc; 이하, DVD라 칭함.)가 개발되었다.
DVD는 CD에 비하여 기록밀도가 조밀할 뿐만 아니라 디스크의 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 짧다. 실제로 DVD는 디스크 표면으로부터 정보 기록면까지의 거리가 0.6mm인 반면에 CD는 1.2mm이다.
그리고, CD는 트랙피치가 1.6㎛, 피트길이는 0.834㎛, 광원의 파장이 780nm, 대물렌즈의 개구수가 0.45인 것에 반해 DVD는 트랙피치가 0.74㎛, 피트길이는 0.4㎛, 광원의 파장이 650nm, 대물렌즈의 개구수가 0.60이다.
즉, DVD의 기록 용량은 CD의 6∼8배이고, 영상과 음성 데이타 압축을 사용하며 현행 TV 방송과 같은 화질의 영화 한편을 직경 120mm의 디스크에 기록한다.
이때, 데이타는 디스크의 양면에 기록하거나 기록면을 2층으로 구성하여 기록 용량을 높이기도 한다.
또한, CD 포맷의 소프트웨어가 방대한 방향으로 사용되고 있는 것을 고려하면 DVD는 CD도 재생가능하도록 할 필요가 있다. 즉, 상위 재생호환성을 확보해야 한다.
도 1은 이러한 종래의 이종 광 디스크용 광 픽업장치의 블럭도이다.
도 1을 보면, 광 디스크(18)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(11)과, 광원(11)으로부터 발생되는 광빔이 일정방향으로 평행하게 진행되도록 하는 시준렌즈(Collimator Lens)(12)와, 편광의 방향에 따라 입사되는 광빔을 통과 또는 반사시키는 직각형 편광 빔 분리기(Polaring Beam Splitter; PBS)(13)와, 상기 직각 PBS(13)를 투과한 광빔을 광 디스크(17)의 표면상의 한점에 집광시키는 대물렌즈(Object Lens)(14)와, 상기 PBS(13)에서 반사된 광빔을 다시 소정 방향으로 반사시키는 반사거울(15)과, 상기 반사거울(15)에서 반사되는 광빔을 광 디스크(17)의 표면상의 한점에 집광시키는 대물렌즈(16)와, 상기 PBS(13)으로부터 반사 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광 검출기(19)순으로 설치된다.
상기 직각 PBS(13)와 광 검출기(19) 사이에는 각각 PBS(13)로부터의 반사광 빔을 광 검출기(19)의 표면에 집광시키는 센서(Sensor) 렌즈(18)가 설치된다.
여기서, 상기 대물렌즈(14)는 CD용 대물렌즈이고, 대물렌즈(16)는 DVD용 대물렌즈이다.
그리고, 제1정보 기록면(17a)은 DVD의 정보기록면이고, 제2정보 기록면(17b)은 CD의 정보 기록면이며, 제2정보 기록면(17b)은 제1정보 기록면(17a)보다 광 디스크(17)의 표면으로부터 0.6mm 더 떨어지도록 위치한다.
여기서, 상기 직각 PBS(13)는 화상 투사 장치의 광학계나 광 픽업장치에서 P파와 S파를 분리하는데 사용된다.
즉, 상기 직각 PBS(13)는 도 2에서와 같이 글래스 2매를 접합하여 이루어지는데, 상기 접합면(20)에 PBS 코팅이 되어 있다.
따라서, 빔은 편광 빔 분리면(20)의 법선과 45°방향으로 입사되는데, P파는 그대로 투과되고 S파는 반사되어 P파와 S파가 분리되도록 구성된다.
이때, P파와 S파를 분리되는 원리는 다음과 같다.
상기 PBS(13)의 편광 빔 분리면(20)는 보통 굴절율이 높은 막과 낮은 막을 다층으로 코팅하여 P파/S파 분리효과를 얻는다.
즉, 서로 굴절율이 다른 매질의 경계면에선 입사광의 일부가 반사되는 현상이 발생하는데, 여러층의 광학 코팅의 두께와 수를 조절함에 따라 반사되는 광의 P파 성분은 서로 상쇄되어 결국, S파만 반사되고, P파는 모두 투과되어 P파, S파가 분리되는 결과를 가져온다.
도 3을 이용하여 좀더 상세하게 설명하면, 각 매질의 경계면에서 반사 현상이 발생하는데 반사법칙에 의해
θi=θr, θi1=θr1, θi2, θr2,...가 된다.
여기서, θi는 입사각이고, θr은 반사각이다.
또한 각 굴절율에 따라 빔의 굴절각은 같은 굴절율의 매질을 지날때는 굴절되는 스넬의 법칙에 의해 동일하므로 최종적으로 반사되어 나오는 빔들은 모두 동일한 각도를 갖는다.
이때, 도 4에서와 같이 a빔이 입사되어 nL층을 통과하여 반사되어 나오는 빔과 b빔이 입사되어 nL층과의 경계면에서 바로 반사되어 나오는 빔은 일정한 광 경로차(l1+l2)-13)가 생기는데, 이 광 경로차에 의해 반사빔간의 간섭이 생겨 최종적으로 반사되는 빔의 P파 성분은 모두 상쇄되는 효과를 얻는다.
이 광 경로차는 nL층의 두께로 조절할 수 있으며, θr은 굴절율로 조절할 수 있으므로 편광 빔 분리면(20)의 코팅막의 굴절율, 두께, 수를 적절히 설계하여 원하는 빔을 분리하는 소자로 제작할 수 있다.
이와같이 구성된 도 1에서 시준렌즈(12)는 광원(11)으로부터 발생되는 광빔이 평행하게 직각형 PBS(13)쪽으로 진행하도록 한다.
상기 직각형 PBS(13)는 시준렌즈(12)로부터 입사되는 광빔의 편광 방향에 따라 입사빔을 반사 및 투과시킨다.
즉, 상기 직각형 PBS(13)은 P파의 선편광빔이 입사되면 그대로 통과시키고, 상기 PBS(13)를 통과하는 빔은 대물렌즈(14)로 입사된다.
또한, 상기 직각형 PBS(13)는 S파의 선편광빔이 입사되면 반사시키고, 상기 PBS(13)에서 반사되는 빔은 반사거울(15)에서 다시 반사되어 대물렌즈(16)로 입사된다.
이때, 상기 대물렌즈(14)는 CD용 대물렌즈로서 PBS(13)를 통과하는 광빔을 광 디스크(17)의 제2정보 기록면(17b)에 집광시킨다.
즉, 상기 대물렌즈(14)는 0.45의 개구수를 유지하게 하여 광빔이 광 디스크(17)의 제2정보 기록면(17b)에 집광 스폿을 형성하도록 하고 따라서, 제2정보 기록면(17b)에 정보를 기록하거나 제2정보 기록면(17b)에 기록된 정보를 독출한다.
한편, 상기 광 디스크(17)의 제2정보 기록면(17b)에서 반사되는 광빔은 대물렌즈(14) 및 PBS(13)를 통해 반사되어 센서렌즈(18)쪽으로 입사된다.
즉, 빔이 광 디스크(17)의 제2정보 기록면(17b)에서 반사될 때 정보 기록면상의 정보 매체에 의해 회절되므로 대물렌즈(14)를 통해 PBS(13)로 입사되는 빔의 편광은 S파가 된다.
따라서, PBS(13)는 입사빔을 반사시키고, 센서렌즈(18)는 PBS(13)으로부터의 반사광빔을 광 검출기(19)의 표면에 집광시킨다.
이때, 상기 시준렌즈(12) 및 센서렌즈(18)는 대물렌즈(14)가 포커스 및 트랙킹 서보로 인하여 수평 및 수직방향에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.
한편, 상기 대물렌즈(16)는 DVD용 대물렌즈로서 PBS(13)에서 반사되는 광빔을 광 디스크(17)의 제1정보기록면(17a)에 집광시킨다.
즉, 상기 대물렌즈(14)는 0.6의 개구수를 유지하게 하여 광빔이 광 디스크(17)의 제1정보 기록면(17a)에 집광 스폿을 형성하도록 하고 따라서, 제1정보 기록면(17a)에 정보를 기록하거나 제1정보 기록면(17a)에 기록된 정보를 독출한다.
그리고, 상기 광 디스크(17)의 제1정보 기록면(17a)에서 반사되는 광빔은 대물렌즈(16) 및 미러(15)를 통해 PBS(13)로 입사되고, PBS(13)로 입사된 광빔은 PBS(13)를 통과하여 센서렌즈(18) 쪽으로 입사된다.
마찬가지로, 빔이 광 디스크(17)의 제1정보 기록면(17a)에서 반사될 때 정보 기록면상의 정보 매체에 의해 회절되므로 대물렌즈(16) 및 미러(15)를 통해 PBS(13)로 입사되는 빔의 편광은 P파가 된다.
따라서, PBS(13)는 입사빔을 통과시키고, 센서렌즈(18)는 PBS(13)를 통과하는 광빔을 광 검출기(19)의 표면에 집광시킨다.
그리고, 상기 시준렌즈(12) 및 센서렌즈(18)는 대물렌즈(16)가 포커스 및 트랙킹 서보로 인하여 수평 및 수직방향에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.
상기 광 검출기(19)는 광 디스크(17)의 정보 기록면(17a, 17b)에 의해 반사되어 대물렌즈(14 또는 16), 빔 스프리터(13) 및 센서렌즈(18)를 경유하여 입사되는 광빔을 전기적 신호로 변환한다.
그러나, 상기된 종래의 광 픽업장치의 PBS는 P파와 S파를 분리하는 다층 코팅막이 입사각 의존성을 가지므로 다층막 코팅을 적절하게 설계했다고 하더라도 광학 구성시 입사각이 조금이라도 어긋나면 P파/S파의 분리성능이 떨어지게 된다.
즉, 상기 직각형 PBS는 입사각이 입사면의 법선에 대해 45°가 되도록 구성되므로, 입사각이 45°를 조금만 벗어나도 P파/S파 분리 정확도가 떨어지게 된다.
또한, 실제 광원은 발산시 100% 평행광이 아니므로 입사각을 모두 일정하게 맞추기가 매우 어려운데, 상기 PBS는 ± 1°정도의 오차만 발생하여도 P파/S파의 분리성능이 떨어지므로 투사 디스플레이 장치에서 요구하는 P파/S파 분리가 이루어지지 않는다.
따라서, 콘트라스트율(Contrast Ratio; C.R, C.R=Pp/Ps )이 현저히 떨어져 200:1이하가 된다.
여기서, Ps는 최종 분리된 S파이고, Pp는 최종 분리된 S파내에 섞인 P파이다.
이때, 상기 C.R이 낮을수록 화면이 뿌옇게 되면서 선명도가 떨어진다.
그리고, P파/S파 분리가 정확하게 이루어지지 않으면 정보의 기록/독출시 차이가 생기며, 특히 기록시 노이즈 및 에러가 많이 생겨 정보의 기록이 잘 안되는 문제점이 발생한다.
또한, 광원 및 광 검출기가 별도로 구성되므로 가격이 올라가고 조립 공정이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 도브형 프리즘 2매를 접합하고 빔이 도브형 프리즘의 경사면으로 입사되도록 PBS를 설계함으로써, 입사각 의존성이 적어지고 콘트라스트율(C.R)을 높이는 PBS를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 PBS의 편광 빔 분리면의 PBS 코팅에 의한 편광 빔 분리외에도 브루스터 앵글(Brewster Angle)을 적용하여 P파/S파 분리순도를 높이는 PBS를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 DVD 전용 대물렌즈와 CD 전용 대물렌즈를 1개의 액츄에이터에 탑재하고 직각이 아닌 경사면으로 입사되는 빔의 편광 방향에 따라 입사빔을 반사 또는 투과시키는 PBS를 이용하여 각각의 대물렌즈에서 집광 스폿을 형성하도록 함으로써, 입사각도의 변화에 따른 콘트라스트 저하가 거의 없이 서로 다른 두께 및 기록밀도가 갖는 광 디스크의 기록/재생 호환이 가능하도록 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 광원과 광 검출기를 하나의 패킷으로 모듈화하여 가격의 다운 및 조립 공정을 용이하게 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PBS의 특징은, 도브형 프리즘 2매를 접합하고 접합면에 편광 빔 분리를 위한 광학 코팅을 하여 형성되고, 빔은 상기 도브형 프리즘의 비스듬한 경사면으로 입사 또는 출사되는데 있다.
본 발명에 따른 이종 광 디스크용 광 픽업장치의 특징은, 광 디스크의 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과, 상기 광원 및 광 디스크 사이에 위치하여 상기 광 디스크쪽으로 입사될 광빔의 편광 방향을 광 디스크의 종류에 따라 선택적으로 변화시키는 액정 셔터와, 도브형 프리즘 2매를 접합하고 접합면에 편광 빔 분리를 위한 광학 코팅을 하여 형성하고, 빔은 도브형 프리즘의 비스듬한 경사면으로 입사 또는 출사되도록 하며, 입사되는 빔의 편광 방향에 따라 입사빔을 통과 또는 반사시키는 PBS와, 상기 PBS에서 반사 또는 통과되는 선편광을 원편광으로 변환하고 광 디스크의 정보 기록면에서 반사되는 원편광을 선편광으로 변환하는 편광 변환기와, 상기 편광 변환기에서 변환된 원편광의 회전방향에 따라 상이한 개구수를 유지하여 해당 디스크의 표면에 광빔을 집속시켜 정보를 기록 및 재생하도록 하는 서로 다른 종류의 전용 대물렌즈를 포함하여 구성되는데 있다.
도 1은 종래의 이종 광 디스크용 광 픽업장치의 블럭도
도 2는 도 1의 PBS의 상세 단면도
도 3은 도 1의 PBS의 접합면을 다층으로 광학 코팅한 경우의 입사각과 출사각의 관계를 보인 도면
도 4는 도 3에서 입사되는 빔의 위치와 각 위치에서의 반사 경로를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명에 따른 PBS의 단면도
도 6은 본 발명에 의한 브루스터 각도를 설명하기 위한 그래프
도 7은 도 5의 PBS의 입사측과 출사측 프리즘의 변의 길이를 조절하여 출사각을 조절하는 예를 보인 그래프
도 8은 본 발명에 따른 PBS를 이종 광 디스크용 광 픽업장치에 적용한 경우를 나타낸 블럭도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
21: 광원22: 시준렌즈
23: LC셔터24: PBS
24a: 편광 빔 분리면25: 편광 변환기
26: 액츄에이터27: DVD용 대물렌즈
28: CD용 대물렌즈29: 광 디스크
29a: 제1정보 기록면29b: 제2정보 기록면
30: 센서 렌즈31: 광 검출기
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 PBS로서, 입사각의 의존성을 줄이기 위해, 즉 45°보다 더 큰 각도의 입사각을 갖기 위해 일정한 각도로 경사지게 설치되어, 입사각의 허용범위를 늘린다.
이때, 상기 PBS(24)는 직각형 PBS보다 입사각도 오차허용 범위가 넓어 입사각도의 변화에 따른 콘트라스트 저하가 거의 없다.
상기 PBS(24)는 편광 빔 분리면(24a)이 수평 방향으로 형성된다.
즉, 상기 마름모꼴형 PBS(24)는 빔이 비스듬한 경사면으로 입사되므로, 입사되는 빔은 공기와 비스듬한 경사면 사이의 굴절율 차에 의해 한번 굴절을 일으킨 후 편광 빔 분리면(24a)으로 입사되고, 상기 편광 빔 분리면(24a)에서 반사 또는 통과되는 빔도 경사면과 공기 사이의 굴절율 차에 의해 다시 한번 굴절을 일으킨 후 출사된다.
이때, 상기 PBS(24)는 이등변 삼각형 형태를 갖는 도브형 프리즘 2매를 접합하고 그 접합면에 편광 분리를 위한 광학 코팅을 하여 구성할 수 있다.
이때, 도브형 프리즘은 출사시 높은 유리에서 굴절율이 낮은 공기로 향하는 내부반사이므로 입사각과 출사각이 같아져 분산이 수반되지 않는다. 즉, 입사각과 출사각이 같다.
이와같이 도브형 프리즘은 분산이 파장(λ)에 무관하게 되므로 입사빔의 파장 의존성이 없어 파장이 바뀌어도 출사 경로가 일정해지게 되는 장점을 갖는다.
그리고, 입사빔의 유효편광 각도의 변화를 종래와 비교해보면, 종래에는 입사각(θO)=45°에 고정되어 유효편광각도는 45°를 기준으로 ±1°정도 밖에 갖지 못하였으나, 본 발명은 프리즘의 입사면에 90°로 입사시키지 않고 굴절이 일어나도록 비스듬히 입사시키므로 입사빔의 굴절각의 크기에 의해 입사각 θO을 맞추게 되므로 45°보다 큰 입사각을 가질 수 있다.
즉, 도5에서와 같이 입사각 θO은 PBS 코팅막 설계시 45°이상이 되도록 설계한다.
이때, 스넬의 법칙에 의해 Sin·θin=n·Sin·θa이고,
코팅막 설계시 결정하는 θ와 프리즘의 꼭지각 r에 의해 θa가 결정된다.
결국, θin은 상기 스넬의 법칙에 의해 프리즘의 굴절율과 θa에 의해 정할 수 있다.
그리고, 결정된 θin을 맞추어 광을 입사하면 빔은 θa만큼 굴절되어 θ의 크기를 가지고 코팅면에 입사되고 광학 코팅막의 성질에 의해 P파는 모두 투과되고 S파는 모두 반사되어 P파/S파가 분리된다.
이때, θ의 크기는 광학 코팅 설계시 굴절율을 조절함에 따라 종래의 45°보다 크게 설계할 수 있으므로 종래 고정된 45°보다 큰 유효편광 분리 각도를 갖는다.
실제 θin을 45°로 하면 θ는 약 55°이상을 얻게 되므로 종래에 비해서는 훨씬 큰 허용범위를 갖게 되며, 이 각도는 필요에 의해 더 크게 설계할 수 있다.
이에따라 θin만 적절하게 구해 이 각도만 맞추면 편광분리를 할 수 있게 된다.
한편, 실제 광학설계를 아무리 잘하고 입사각을 조절하여도 입사되는 빔은 완전한 평행광이 아니므로 주어진 입사각의 허용치를 벗어난 경우도 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이를 해결하기 위하혀 입사각을 브루스터 각도로 결정한다.
브루스터 각도란 두개의 굴절율을 가진 매질의 경계면에서의 특정한 각을 일컫는 말로 이 각도에서는 P파/S파 분리가 자연적으로 이루어진다.
즉, 두 경계면에서는 항상 입사되는 빔의 일부는 반사되는데, 별도의 코팅이 없는 경계면에서도 자연적으로 특정한 각도에서는 반사되는 빔중에 P파의 성분이 발견되지 않는 현상이 발생한다.
이때의 각도를 브루스터 각도 또는 편광 각도라 한다.
이때, 상기 브루스터 각도 θp는 도6에서와 같이 ni→nt로 입사되는 빔의 경우 그 입사각 θp를 tan θp=nt/ni로 나타낸다.
본 발명에서는 이 원리를 이용하여 각 매질의 경계면에서의 입사각을 이 브루스터 각도를 만족하도록 각 코팅막의 굴절율을 조절한다.
이에 따라 P파/S파 분리의 정확도를 더 높일 수 있다.
한편, 본 발명은 입사측과 출사측 프리즘의 변의 길이를 도 7에서와 같이 조절하여 출사각을 조절할 수 있다.
즉, 입사각 θin과 출사각 θout은 다르다(θin≠θout).
도 8은 이러한 본 발명의 이중 도브 프리즘형 PBS를 이종 광 디스크용 광 픽업장치에 적용한 경우를 나타낸 블럭도로서, 광 디스크(29)에 조사될 광빔을 발생하는 광원(21)과, 광원(21)으로부터 입사되는 광빔이 일정방향으로 평행하게 진행되도록 하는 시준렌즈(22)와, 시준렌즈(22)로부터 입사되는 광빔의 편광방향을 전극의 온/오프에 따라 변경시키는 액정셔터(Liquid Crystal Shutter; LC셔터)(23)와, 입사빔이 비스듬한 경사면으로 입사되도록 설계되고 입사되는 빔을 편광방향에 따라 반사 또는 통과시키는 이중 도브 프리즘형 PBS(24)와, 선 편광빔을 원 편광빔으로 또는 원 편광빔을 선 편광빔으로 변환하는 편광 변환기(25)와, 상기 편광 변환기(25)에서 변환된 원 편광빔을 광 디스크(29)의 제1정보 기록면(29a)의 한점에 집광시키는 DVD용 대물렌즈(27)와, 상기 편광 변환기(25)에서 변환된 원 편광빔을 광 디스크(29)의 제2정보 기록면(29b)의 한점에 집광시키는 CD용 대물렌즈(28)와, 상기 광 디스크(29)의 제1정보 기록면(29a) 또는 제2정보 기록면(29b)에서 반사되어 PBS(24)에서 통과 또는 반사되는 광빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 광 검출기(31)로 구성된다.
이때, PBS(21)와 광 검출기(31) 사이에는 센서렌즈(30)를 구비하고, 대물렌즈(27 또는 28)를 수평 및 수직 방향에서 이동시키기 위한 액츄에이터(26)를 구비하며, 광원(21)과 광 검출기(31)를 하나의 패킷으로 모듈화한다.
상기 편광 변환기(25)는 λ/4판을 이용한다.
상기 LC셔터(23)는 전원의 온/오프에 따라 즉, 광 디스크의 종류(예컨대, CD 또는 DVD)에 따라 광원(21)으로부터 입사되는 광빔의 편광 방향을 변경시킨다.
그리고, 상기 광 디스크(29)의 제1정보 기록면(29a)은 DVD의 정보기록면이고, 제2정보 기록면(29a)은 CD의 정보 기록면이며, 제2정보 기록면(29b)은 제1정보 기록면(29a)보다 광 디스크(29)의 표면으로부터 0.6mm 더 떨어지도록 위치한다.
이와같이 구성된 본 발명에서 실시예로 광원(21)로부터 P파의 광빔이 발생하여 LC 셔터(23)로 입사되고, LC 셔터(23)에 전원이 공급되지 않으면 S파로 변환되어 PBS(24)로 입사되고 전원이 공급되면 P파가 그대로 PBS(24)로 입사되며, PBS(24)에서 S파는 반사하고 P파는 통과된다고 가정한다.
광원(21)으로부터 발생되는 광빔의 편광 방향과 LC셔터(23)에의 전원 공급여부에 따라 변환되는 편광의 방향은 설계에 따라 달라질 수 있다.
이때, 상기 PBS(24)는 직각형이 아니라 일정한 각도로 경사진 이중 도브 프리즘형 PBS로서, 직각형 PBS보다 입사각도 오차허용 범위가 넓어 입사각도의 변화에 따른 콘트라스트 저하가 거의 없다.
이때, 상기 PBS(24)는 도 5에서와 같이 이등변 삼각형 모양으로 된 도브형 프리즘 2매를 접합하고 그 접합면에 편광 분리를 위한 광학 코팅을 하여 설계된다.
상기 도브형 프리즘은 출사시 높은 유리에서 굴절율이 낮은 공기로 향하는 내부반사이므로 입사각과 출사각이 같아져 분산이 수반되지 않는다. 즉, 입사각과 출사각이 같다.
따라서, 상기 도브형 프리즘은 분산이 파장(λ)에 무관하게 되므로 입사빔의 파장 의존성이 없어 파장이 바뀌어도 출사 경로가 일정해지게 되는 장점을 갖는다.
그러므로, 상기 도브형 프리즘을 이용한 본 발명의 마름모꼴 PBS(24)의 입사빔의 유효편광 각도의 변화를 종래와 비교해보면, 종래에는 입사각(θO)=45°에 고정되어 유효편광각도는 45°를 기준으로 ±1°정도 밖에 갖지 못하였으나, 본 발명은 프리즘의 입사면에 90°로 입사시키지 않고 굴절이 일어나도록 비스듬히 입사시키므로 입사빔의 굴절각의 크기에 의해 입사각 θO을 맞추게 되므로 45°보다 큰 입사각을 가질 수 있다.
이하, DVD용 광 디스크를 기록 및 재생하는 경우와 CD용 광 디스크를 기록 및 재생하는 경우를 나누어서 설명한다.
i) DVD용 광 디스크
즉, 광원(21)으로부터 P파의 광빔이 발생하여 시준렌즈(22)로 입사되면, 시준렌즈(22)는 LC셔터(23)를 통과한 광빔이 평행하게 PBS(24) 쪽으로 진행하도록 한다.
이때, 상기 LC 셔터(23)에 전원이 공급되지 않으면 선편광빔인 P파는 S파로 변환되어 PBS(24)의 비스듬한 경사면으로 입사된다.
상기 S파는 PBS(24)의 편광 빔 분리면(24a)에서 반사되어 편광 변환기(25)인 λ/4판으로 입사되고, S파가 편광 변환기(25)를 통과하면 좌회전 원편광으로 변환된다.
변환된 좌회전 원편광은 DVD용 대물렌즈(27)로 입사된다.
상기 DVD용 대물렌즈(27)는 좌회전 원편광을 광 디스크(29)의 제1정보기록면(29a)에 집광시킨다.
즉, 상기 대물렌즈(27)는 비교적 큰 개구수(예컨대, 0.6)를 유지하여 좌회전 원편광 빔이 광 디스크(29)의 제1정보 기록면(29a)에 집광 스폿을 형성하도록 하고 따라서, 제1정보 기록면(29a)에 정보를 기록하거나 제1정보 기록면(29a)에 기록된 정보를 독출한다.
이때, 액츄에이터(26)는 픽업장치를 상하좌우로 이동시켜 광빔의 촛점이 제1정보 기록면(29a)에 정확하게 형성되도록 함과 더불어 광빔이 제1정보 기록면(29a)상의 정보를 정확하게 트레이스하도록 한다.
한편, 좌회전 원편광이 상기 광 디스크(29)의 제1정보 기록면(29a)에서 반사될 때 제1정보 기록면(29a)상의 정보매체에 의해 회절되어 우회전 원편광으로 변환되고, 반사 및 변환된 우회전 원편광이 대물렌즈(27), 편광 변환기(25)를 통과하면 선편광빔인 P파로 변환된다.
상기 편광 변환기(25)에서 변환된 P파는 PBS(24)의 경사면을 통해 편광 빔분리면(24a)으로 입사되고, 상기 PBS(24)의 편광 빔 분리면(24a)은 입사되는 P파를 그대로 통과시킨다.
상기 PBS(24)의 경사면을 통과한 P파는 센서렌즈(30)쪽으로 입사된다.
상기 센서렌즈(30)는 PBS(24)를 통과한 광빔을 광 검출기(31)의 표면에 집광시킨다.
상기 광 검출기(31)는 입사되는 P파의 광빔을 전기적 신호로 변환하여 고주파 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 얻어지도록 한다.
이때, 상기 시준렌즈(22) 및 센서렌즈(30)는 대물렌즈(27)가 포커스 및 트랙킹 서보로 인하여 수평 및 수직방향에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.
ii) CD용 광 디스크
CD용 광 디스크의 정보 기록 및 독출 작용은 DVD용 광 디스크에서의 광빔의 입사 경로와 반대방향으로 진행된다.
즉, 광원(21)으로부터 P파의 광빔이 발생하여 시준렌즈(22)로 입사되면, 시준렌즈(22)는 LC셔터(23)를 통과한 광빔이 평행하게 PBS(24) 쪽으로 진행하도록 한다.
이때, 상기 LC 셔터(23)에 전원이 공급되면 P파는 그대로 상기 PBS(24)의 경사면을 통해 편광 빔 분리면(24a)으로 입사된다.
상기 P파는 코팅 특성상 PBS(24)의 편광 빔 분리면(24a)에서 반사되지 않고 그대로 통과하여 편광 변환기(25)인 λ/4판으로 입사되고, 선편광빔인 P파가 편광변환기(25)를 통과하면 우회전 원편광으로 변환된다.
상기 편광 변환기(25)에서 변환된 우회전 원편광은 CD용 대물렌즈(29)로 입사된다.
상기 CD용 대물렌즈(28)는 우회전 원편광을 광 디스크(29)의 제2정보기록면(29b)에 집광시킨다.
즉, 상기 대물렌즈(28)는 비교적 작은 개구수(예컨대, 0.45)를 유지하여 우회전 원편광 빔이 광 디스크(29)의 제2정보 기록면(29b)에 집광 스폿을 형성하도록 하고 따라서, 제2정보 기록면(29b)에 정보를 기록하거나 제2정보 기록면(29b)에 기록된 정보를 독출한다.
이때, 액츄에이터(26)는 픽업장치를 상하좌우로 이동시켜 광빔의 촛점이 제2정보 기록면(29b)에 정확하게 형성되도록 함과 더불어 광빔이 제2정보 기록면(29b)상의 정보를 정확하게 따라가도록 한다.
한편, 우회전 원편광이 상기 광 디스크(29)의 제2정보 기록면(29b)에서 반사될 때 제2정보 기록면(29b)의 정보 기록면상의 정보매체에 의해 회절되어 좌회전 원편광으로 변환되고, 반사 및 변환된 좌회전 원편광이 대물렌즈(27), 편광 변환기(25)를 통과하면 선편광빔인 S파로 변환된다.
상기 편광 변환기(25)에서 변환된 S파는 PBS(24)의 경사면을 통해 편광 빔 분리면(24a)으로 입사되고, 상기 PBS(24)의 편광 빔 분리면(24a)은 코팅 특성상 입사되는 S파를 반사시킨다.
상기 PBS(24)에서 반사되는 S파는 센서렌즈(30) 쪽으로 입사된다.
상기 센서렌즈(30)는 PBS(24)에서 반사되는 광빔을 광 검출기(31)의 표면에 집광시킨다.
상기 광 검출기(31)는 입사되는 S파의 광빔을 전기적 신호로 변환하여 고주파 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호가 얻어지도록 한다.
이때, 상기 시준렌즈(22) 및 센서렌즈(30)는 CD용 대물렌즈(28)가 포커스 및 트랙킹 서보로 인하여 수평 및 수직방햐에서 이동함에 따라 저하되는 반사 광빔의 감도를 일정한 수준으로 향상시킨다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 PBS 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업장치에 의하면, 도브형 프리즘 2매를 접합하고 접합면에 PBS 코팅을 한 이중 도브 프리즘형 PBS를 만들고 입사빔이 굴절이 일어나도록 PBS의 비스듬한 경사면으로 빔을 입사시킴으로써, 입사빔의 유효편광 각도를 넓혀 입사각 의존성이 적어지므로 편광 빔 분리면에서의 정확한 빔 분리가 이루어져 콘트라스트율을 높이는 효과가 있다.
또한, PBS의 각 매질의 경계면에서의 입사각이 브루스터 각도를 만족하도록 각 코팅막의 굴절율을 조절함으로써, 코팅이 없는 경계면에서도 빔 분리를 할 수 있으므로 P파/S파 분리성능이 더 향상되어 주어진 입사각의 허용치를 벗어나는 경우에도 정확하게 빔 분리를 할 수 있다.
따라서, 얼라인시나 레이저 다이오드 발산빔시와 같이 정확한 각도로 입사되지 않는 빔에 대해서 허용 각도가 커지므로 빔 분리가 정확하게 이루어진다.
또한, DVD 전용 대물렌즈와 CD 전용 대물렌즈를 1개의 액츄에이터에 탑재하고 빔이 비스듬한 경사면으로 입사되는 이중 도브 프리즘형 PBS를 사용하여 편광방향에 따라 입사되는 광빔을 통한 또는 반사시켜 각각의 전용 대물렌즈로 입사시킴으로써, 서로 다른 두께를 갖는 광 디스크의 기록/재생 호환이 가능해진다.
또한, 상기 도브 프리즘형 PBS를 적용함에 의해 광원과 광 검출기를 하나의 패킷으로 모듈화함으로써, 가격이 다운되고 조립 공정이 용이해진다.

Claims (17)

  1. 도브형 프리즘 2매를 접합하고 접합면에 편광 빔 분리를 위한 광학 코팅을 하여 형성되고, 빔은 도브형 프리즘의 비스듬한 경사면으로 입사 또는 출사됨을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도브형 프리즘은
    이등변 삼각형 타입임을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도브형 프리즘은
    입사각과 출사각이 같음을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학 코팅막의 굴절율은 브루스터 각도를 만족하도록 설계됨을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  5. 제1항에 있어서, 빔은 경사면으로 그 법선과 45°를 이루며 입사됨을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학 코팅막과 경계면으로 입사되는 입사빔은 45°보다 크게함을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  7. 제1항에 있어서, 출사측과 입사측 프리즘의 변의 길이를 조절하여 출사각을 조절함을 특징으로 하는 편광 빔 분리기.
  8. 광 디스크의 표면에 조사될 광빔을 발생하는 광원과;
    상기 광원 및 광 디스크 사이에 위치하여 상기 광 디스크쪽으로 입사될 광빔의 편광 방향을 광 디스크의 종류에 따라 선택적으로 변화시키는 액정 셔터와;
    도브형 프리즘 2매를 접합하고 접합면에 편광 빔 분리를 위한 광학 코팅을 하여 형성하고, 빔은 도브형 프리즘의 비스듬한 경사면으로 입사 또는 출사되도록 하며, 입사되는 빔의 편광 방향에 따라 입사빔을 통과 또는 반사시키는 편광 빔 분리기와;
    상기 편광 빔 분리기에서 반사 또는 통과되는 선편광을 원편광으로 변환하고 광 디스크의 정보 기록면에서 반사되는 원편광을 선편광으로 변환하는 편광 변환기와;
    상기 편광 변환기에서 변환된 원편광의 회전방햐에 따라 상이한 개구수를 유지하여 해당 디스크의 표면에 광빔을 접속시켜 정보를 기록 및 재생하도록 하는 서로 다른 종류의 전용 대물렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기의 도브형 프리즘은
    이등변 삼각형 타입임을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기의 도브형 프리즘은
    입사각과 출사각이 같음을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기의 광학 코팅막의 굴절율은 브루스터 각도를 만족하도록 설계됨을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기로 입사되는 빔은 경사면으로 그 법선과 45°를 이루며 입사됨을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기의 광학 코팅막과 경계면으로 입사되는 45°보다 크게함을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기의 출사측과 입사측 프리즘의 변의 길이를 조절하여 출사각을 조절함을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업 장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 편광 빔 분리기는 수평방향으로 광학 코팅막을 형성함을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업 장치.
  16. 제8항에 있어서, 상기 편광 변환기는 λ/4 판을 이용함을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업 장치.
  17. 제8항에 있어서, 상기 복수의 대물렌즈는 1개의 액츄에이터 탑재하여 디스크의 종류에 따라 선택 사용함을 특징으로 하는 이종 광 디스크용 광 픽업장치.
KR1019960079264A 1996-09-18 1996-12-31 편광 빔 분리기 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치 KR100215792B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960079264A KR100215792B1 (ko) 1996-09-18 1996-12-31 편광 빔 분리기 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR19960040568 1996-09-18
KR101996040568 1996-09-18
KR96-40568 1996-09-18
KR1019960079264A KR100215792B1 (ko) 1996-09-18 1996-12-31 편광 빔 분리기 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980023915A true KR19980023915A (ko) 1998-07-06
KR100215792B1 KR100215792B1 (ko) 1999-08-16

Family

ID=66424174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960079264A KR100215792B1 (ko) 1996-09-18 1996-12-31 편광 빔 분리기 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100215792B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030000850A (ko) * 2001-06-27 2003-01-06 삼성전기주식회사 광 픽업용 프리즘
KR100421011B1 (ko) * 2001-07-25 2004-03-04 삼성전자주식회사 다각형의 프리즘을 구비한 광픽업장치 및 이를 이용한광축보정방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019153181A1 (zh) * 2018-02-08 2019-08-15 徐州旭海光电科技有限公司 一种低串扰单芯双向光组件

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030000850A (ko) * 2001-06-27 2003-01-06 삼성전기주식회사 광 픽업용 프리즘
KR100421011B1 (ko) * 2001-07-25 2004-03-04 삼성전자주식회사 다각형의 프리즘을 구비한 광픽업장치 및 이를 이용한광축보정방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100215792B1 (ko) 1999-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6947213B2 (en) Diffractive optical element that polarizes light and an optical pickup using the same
EP1255134A1 (en) Reflection type compound prism and optical pickup apparatus employing the same
US6084845A (en) Optical head and an optical disk apparatus
JPH09231604A (ja) 光ディスク装置用光学ヘッド
EP0713212A2 (en) Optical information recording and reproducing apparatus
US5726962A (en) Compact optical pickup device with beam splitter
US6888786B2 (en) Optical device and optical storage device
US6556532B2 (en) Optical pickup device
KR100215792B1 (ko) 편광 빔 분리기 및 이를 이용한 이종 광 디스크용 광 픽업 장치
JPS6117103A (ja) 偏光ビ−ムスプリツタ
JP3439903B2 (ja) 光ディスク装置用光学ヘッド
KR0180649B1 (ko) 이중 포커싱이 가능한 광픽업장치
KR100226864B1 (ko) 이종 광 디스크용 광 픽업장치
JP3471960B2 (ja) ピックアップ装置
KR0176898B1 (ko) 씨디/디브이디 겸용 광픽업장치
KR100245241B1 (ko) 듀얼 광 픽업장치
JP2005141840A (ja) 光ピックアップ装置
KR0181815B1 (ko) 듀얼 포커스 광 픽-업장치
JPH08153336A (ja) 光ヘッド装置
JPH0721866B2 (ja) 光ヘツド装置
JP2578589B2 (ja) 光ヘッド装置
JP3558963B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP2502482B2 (ja) 光ヘッド装置
JPH0391133A (ja) 光情報記録再生装置
JP2004103241A (ja) 光ディスク装置用光学ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070418

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee