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KR101784351B1 - 가변형 광학 소자 및 이를 포함하는 광 기록/재생 장치 - Google Patents

가변형 광학 소자 및 이를 포함하는 광 기록/재생 장치 Download PDF

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KR101784351B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광 기록/재생 장치는, 광원에서 나오는 빛을 광 기록 매체에 조사하는 렌즈부를 포함하는 광 기록/재생 장치로서, 상기 렌즈부는, 신축성 있는 가변형 렌즈; 및 상기 가변형 렌즈에 구비되는 전극을 포함하며, 상기 전극에 전압이 인가되면 상기 가변형 렌즈의 형상이 변할 수 있다.

Description

가변형 광학 소자 및 이를 포함하는 광 기록/재생 장치{Shape-variable optical element and Optical recording and reproducing apparatus including the same}
본 발명은 가변형 광학 소자 및 이를 포함하는 광 기록/재생 장치에 관한 것이다.
CD(Compact disc), DVD(Digital versatile disc), 블루 레이 디스크(Blu-ray Disc)와 같은 현재 출시되고 있는 모든 광 디스크 드라이브 (ODD; Optical disc drive)는 빛의 투과율과 반사율 등을 변화시켜 디스크에 데이터를 저장하는 장치를 일컫는다.
일반적으로 원판 형태의 디스크에 정보들이 저장되어 있고, 렌즈를 통하여 모아진 레이저 광이 디스크 표면을 거치면서 반사 또는 굴절이나 투과가 된다. 이때 디스크 드라이브는 디스크 평면에서 변화된 빛의 위상 또는 편광 변화를 읽어 정보를 읽을 수 있게 된다. 전통적인 저장 매체로는 CD를 들 수 있으며, 최근에는 저장 영역의 집적도를 높여 대용량을 저장할 수 있는 Blu-ray 디스크도 개발되었다. 한 장의 디스크에 많은 정보를 입/출력할 수 있게 되었으므로 빠른 입/출력 기능을 가진 광학 정보 기기의 수요가 많아지고 있다.
현재 상용화 되어 있는 광학 정보 기기의 경우, 하나의 렌즈를 이용하여 정보를 입력하거나 출력하고 있는 바, 데이터를 빠르게 읽고 쓰기 위해서는 디스크가 회전하는 속도를 올리는 방법 밖에 없다. 그러나, 디스크 회전 수를 무한정 높일 수 없으므로 대용량 입/출력 기술의 성장의 한계에 부딪혀 있다.
본 발명은 초점 위치나 초점 거리 등을 조절할 수 있는 가변형 광학 소자를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 입/출력 속도가 빠른 광 기록/재생 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 광학 소자는 신축성 있는 가변형 렌즈 및 상기 가변형 렌즈에 구비되는 전극을 포함하고, 상기 전극에 전압이 인가되면 상기 가변형 렌즈의 형상이 변할 수 있다.
또한, 상기 전극에 전압이 인가되면 상기 전극의 형상이 변할 수 있다.
또한, 상기 전극은 상기 가변형 렌즈의 표면에 구비될 수 있고, 상기 전극은 상기 가변형 렌즈의 표면 전체에 구비될 수도 있다. 한편, 상기 전극은 상기 가변형 렌즈의 내부에 구비될 수 있다.
또한, 상기 전극은 전기 활성 고분자(electroactive polymer)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 기록/재생 장치는, 광원에서 나오는 빛을 광 기록 매체에 조사하는 렌즈부를 포함하는 광 기록/재생 장치로서, 상기 렌즈부는, 신축성 있는 가변형 렌즈; 및 상기 가변형 렌즈에 구비되는 전극을 포함하며, 상기 전극에 전압이 인가되면 상기 가변형 렌즈의 형상이 변할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부는 상기 가변형 렌즈를 복수로 포함하고, 상기 가변형 렌즈 각각은 상기 전극을 적어도 하나씩 구비할 수 있다.
또한, 복수의 상기 가변형 렌즈들은 어레이(array) 구조를 이룰 수 있고, 상기 복수의 가변형 렌즈들은 개별적으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 전극에 전압이 인가되면 상기 전극의 형상이 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 초점 위치나 초점 거리 등을 조절할 수 있는 가변형 광학 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 입/출력 속도가 빠른 광 기록/재생 장치를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 광학 소자를 나타내는 개략도이다.
도2는 도1의 가변형 광학 소자에 외부 전압이 인가된 경우를 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 광학 소자를 나타내는 개략도이다.
도4는 도3의 가변형 광학 소자에 외부 전압이 인가된 경우를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 기록/재생 장치를 나타내는 개략도이다.
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 기록/재생 장치에서 가변형 렌즈가 작동하는 모습을 나타내는 개략도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 광학 소자를 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하면, 가변형 광학 소자(100)는 가변형 렌즈(110)와 이에 구비되는 전극(120)을 포함한다.
가변형 렌즈(110)는 빛을 투과하되 형상이 변화할 수 있는 렌즈이다. 가변형 렌즈(110)는 신축성 있는 재료, 예를 들면 고분자(polymer)로 이루어질 수 있다.
전극(120)은 가변형 렌즈(110)의 표면에 구비되어 가변형 렌즈(110)를 둘러싼다. 전극(120)은 외부 전압 인가 시 형상이 변하는 재료로 이루어진다.
예를 들어, 전극(120)은 전기 활성 고분자(electroactive polymer, EAP)로 이루어질 수 있다.
전기활성고분자는 빠른 응답속도, 큰 작동변위, 구동 시 낮은 전력 소모량 등의 장점뿐만 아니라 고분자소재가 가지는 우수한 가공성으로 인한 경량화, 박막화, 소형화 등의 장점이 있어 많은 관심을 받고 있다.
전기 활성 고분자는 작동방식에 따라 크게 두 가지로 분류한다. 외부 전압 인가 시, 이온의 이동과 확산에 의해 고분자가 수축-팽창 변형을 일으키는 이온성 전기 활성 고분자(ionic EAP)와 전자 분극(polarization) 현상에 의하여 변형이 일어나는 전자성 전기 활성 고분자(electronic EAP)로 구분된다.
이온성 전기 활성 고분자로는 전기유변유체(electrorheological fluids, ERP), 탄소나노튜브(carbon nanotubes, CNT), 전도성 고분자(conducting polymers, CP), 이온성 고분자-금속 복합체(ionic polymer-metal composites, IPMC), 고분자겔(ionic polymer gels, IPG) 등이 있으며 큰 작동력, 빠른 응답속도, 낮은 인가 전압 등의 다양한 장점을 가지고 있다.
반면, 전자성 전기 활성 고분자(electronic EAP)는 액정 탄성체(liquid crystal elastomers, LCE), 전기-점탄성 탄성체(electro-viscoelastic elastomers), 전기 변형 고분자(electrostrictive polymer), 전기 변형 가지형 탄성체(electrostrictive graft elastomers), 유전탄성체(dielectric elastomers), 강유전성 고분자(ferroelectric polymers)등이 있으며 빠른 응답속도, 정교한 변위조절이 가능한 장점이 있지만, 높은 인가 전압이 필요한 단점이 있다.
따라서 전극(120)에 외부 전압이 인가되면 전극(120)의 형상이 변한다. 그런데 전극(120)이 가변형 렌즈(110)의 표면에 구비되어 있고 가변형 렌즈(110)가 신축성 있는 재료로 이루어져 있으므로, 전극(120)의 형상 변화에 따라 가변형 렌즈(110)의 형상도 변화한다.
도2는 도1의 가변형 광학 소자에 외부 전압이 인가된 경우를 나타내는 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이, 전극(120)에 외부 전압이 인가되면 전극(120)의 형상이 변화하고, 그에 따라 가변형 렌즈(110)의 형상도 변화한다. 가변형 렌즈(110)의 형상이 변화함에 따라 이를 지나는 빛의 굴절 방향 등이 변화한다. 결과적으로 가변형 렌즈(110)의 초점 위치나 초점 거리 등이 변화한다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 가변형 렌즈(110)의 초점 위치나 초점 거리를 필요한 만큼 조정할 수 있다.
한편, 필요에 따라 전극을 가변형 렌즈의 일부분에만 구비할 수도 있다. 이 경우에도 전극의 변형에 따라 가변형 렌즈의 형상이 변할 수 있기 때문이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 광학 소자를 나타내는 개략도이다.
도3을 참조하면, 가변형 광학 소자(200)는 가변형 렌즈(210)와 이에 구비되는 전극(220)을 포함한다.
전극(220)은 가변형 렌즈(210)의 내부에 구비된다. 전극(220)은 외부 전압 인가 시 형상이 변하는 재료로 이루어진다.
도4는 도3의 가변형 광학 소자에 외부 전압이 인가된 경우를 나타내는 도면이다.
도4에 도시된 바와 같이, 전극(220)에 외부 전압이 인가되면 전극(220)의 한 쪽 끝은 수축하고 다른 쪽 끝은 팽창한다. 이에 따라 가변형 렌즈(210)의 형상이 변화하고 이를 지나는 빛의 굴절 방향 등도 변화한다. 그러므로 본 실시예에 따르면, 가변형 렌즈(210)의 초점 위치나 초점 거리 등을 조정할 수 있다.
이상을 제외한 본 발명의 제2 실시예의 구성 요소는 위에서 설명한 제1 실시예의 구성 요소와 동일하거나 유사하므로 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 기록/재생 장치를 나타내는 개략도이다.
도5를 참조하면, 광 기록/재생 장치(300)는 광원(310), 렌즈부(320) 및 제어부(330)를 포함한다.
광원(310)은 광 기록 매체(D)에 조사되는 빛을 방출한다. 일례로, 광원(310)은 레이저 다이오드일 수 있다. 광원(310)은 필요에 따라 단수 또는 복수로 구비될 수 있다.
한편, 광 기록 매체(D)는 CD(Compact disc), DVD(Digital versatile disc), 블루 레이 디스크(Blu-ray Disc) 등 광학적으로 정보를 기록하는 매체일 수 있다.
렌즈부(320)는 광원(310)에서 나오는 빛을 광 기록 매체(D)에 조사한다. 렌즈부(320)는 복수의 가변형 렌즈(321)와 이에 구비된 전극(323)을 포함하는 어레이(array) 구조를 이룬다. 한편, 복수의 가변형 렌즈들(321) 및 이에 구비된 전극들(323)은 개별적으로 제어될 수도 있다.
가변형 렌즈(321)는 형상이 변화할 수 있는 렌즈이다. 전극(323)에 전압이 인가되면 가변형 렌즈(321)의 형상이 변한다. 이에 따라 가변형 렌즈(321)의 초점 거리와 초점 위치가 변할 수 있다. 가변형 렌즈(321)는 신축성 있는 재료, 예를 들면 고분자(polymer)로 이루어질 수 있다.
전극(323)은 가변형 렌즈(321)의 표면이나 내부에 구비될 수 있다. 전극(323)은 투명한 도전성 재료로 이루질 수 있다. 일례로, 전극(120)은 전기 활성 고분자(electroactive polymer, EAP)로 이루어질 수 있다.
본 실시예의 가변형 렌즈(321)와 전극(323)은 위에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 소자의 가변형 렌즈 및 전극과 동일하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 소자의 가변형 렌즈 및 전극을 사용할 수도 있다.
제어부(330)는 전극(323)을 통해 가변형 렌즈(321)의 형상 변화를 제어한다. 즉, 제어부(330)는 전극(323)에 인가되는 외부 전압을 조정함으로써 가변형 렌즈(321)의 형상 변화를 조정한다.
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 기록/재생 장치에서 가변형 렌즈가 작동하는 모습을 나타내는 개략도이다.
도6을 참조하면, 광 기록 매체(D)는 원판 형상이므로 복수의 트랙이 원주 방향으로 형성된다. 렌즈부(320)에는 가변형 렌즈(321)가 광 기록 매체(D)의 직경 방향 및 트랙 방향을 따라 배열되어 있다. 광 기록 매체(D)의 트랙 방향으로 배열된 가변형 렌즈들(321a, 321b, 321c)은 해당하는 트랙(T)에 빛을 조사함으로써 연속된 데이터를 고속으로 읽을 수 있다.
다만 광 기록 매체(D)의 트랙이 원주 방향을 따라 형성되므로 가변형 렌즈들(321a, 321b, 321c)의 배열 방향과 일치하지 않을 수도 있다. 즉 가변형 렌즈들(321a, 321b, 321c)이 직선으로 배열되는 경우 트랙의 곡선 형상과 차이가 발생한다. 이 경우 가변형 렌즈 렌즈들(321a, 321b, 321c)의 형상을 변화시킴으로써 초점 거리 및 초점 위치를 트랙의 곡선 형상에 맞도록 조정하여 이 차이를 보정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: 가변형 광학 소자
110, 210, 321, 321a, 321b, 321c: 가변형 렌즈
120, 220, 323: 전극 300: 광 기록/재생 장치
310: 광원 320: 렌즈부
330: 제어부 D: 광 기록 매체
T: 트랙

Claims (11)

  1. 신축성 있는 가변형 렌즈 및
    상기 가변형 렌즈에 구비되는 전극을 포함하고,
    상기 전극에 전압이 인가되면, 상기 전극의 일측은 수축하고, 상기 전극의 타측은 팽창하여 상기 전극의 형상이 변하고,
    상기 전극의 상기 형상의 변화에 의해 상기 가변형 렌즈의 형상이 변하는 가변형 광학 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 전극은 상기 가변형 렌즈의 표면에 구비되는 가변형 광학 소자.
  4. 제1항에서,
    상기 전극은 상기 가변형 렌즈의 표면 전체에 구비되는 가변형 광학 소자.
  5. 제1항에서,
    상기 전극은 상기 가변형 렌즈의 내부에 구비되는 가변형 광학 소자.
  6. 제1항에서,
    상기 전극은 전기 활성 고분자(electroactive polymer)로 이루어진 가변형 광학 소자.
  7. 광원에서 나오는 빛을 광 기록 매체에 조사하는 렌즈부를 포함하는 광 기록/재생 장치로서,
    상기 렌즈부는,
    신축성 있는 가변형 렌즈; 및
    상기 가변형 렌즈에 구비되는 전극
    을 포함하며,
    상기 전극에 전압이 인가되면, 상기 전극의 일측은 수축하고, 상기 전극의 타측은 팽창하여 상기 전극의 형상이 변하고,
    상기 전극의 상기 형상의 변화에 의해 상기 가변형 렌즈의 형상이 변하는 광 기록/재생 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 렌즈부는 상기 가변형 렌즈를 복수로 포함하고,
    상기 가변형 렌즈 각각은 상기 전극을 적어도 하나씩 구비하는 광 기록/재생 장치.
  9. 제8항에서,
    복수의 상기 가변형 렌즈들은 어레이(array) 구조를 이루는 광 기록/재생 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 복수의 가변형 렌즈들은 개별적으로 제어되는 광 기록/재생 장치.
  11. 삭제
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