KR100386518B1 - 광픽업장치및파장선택성회절격자 - Google Patents

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이찌우라，슈이찌
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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 광픽업 장치는 파장 635nm의 레이저 광 및 파장 780nm의 레이저 광을 선택적으로 생성하는 2파장 반도체 레이저(23)와, 콜리메이터 렌즈(24)와, 콜리메이터 렌즈(24)의 표면 상에 형성된 홀로그램(25)와, 환형 편광 영역(40)을 갖는 편광 유리(22)와, 대물 렌즈(21)를 구비한다. 홀로그램(25)은 파장 635nm의 레이저 광을 회절시키지 않고, 파장 780nm의 레이저 광을 외측으로 회절시킨다. 그 때문에, 파장 780nm의 레이저 광의 가상광원이 파장 635nm의 레이저 광의 광원보다도 콜리메이터 렌즈(24)에 접근한다. 따라서, 대물 렌즈(21)는 파장 635nm의 레이저 광을 DVD의 투명 기판(31)의 기록면 상에 집결시키고, 파장 780nm의 레이저 광을 CD-R의 투명 기판(32)의 기록면 상에 집결시킨다. 이에 따라, 이 광픽업 장치는 투명 기판의 두께가 다른 DVD 및 CD-R 모두에 기록된 데이타를 재생시킬 수 있다.

Description

광픽업 장치 및 파장 선택성 회절 격자{OPTICAL PICKUP DEVICE AND WAVELENGTH SELECTIVE DIFFRACTION GRATING}
최근, CD와 같은 약 1.2㎜ 두께의 투명 기판을 갖는 광 디스크에 기록된 정보를 반도체 레이저를 이용하여 판독하는 광픽업 장치가 제공되고 있다. 이러한 광픽업 장치에서는, 픽업용의 대물 렌즈에 대해 포커스 서보 및 트랙킹 서보의 제어가 행해지고, 기록면의 피트열에 레이저 광이 조사되고, 이에 따라 음성, 영상, 데이타등의 신호가 재생된다.
도 91에 도시된 바와 같이, CD중 하나인 기록 가능한 컴팩트 디스크(CD-R : 150)에서는, 투명 기판(151)의 기록면 측에 시아닌계 색소(cyanine dye)(152)가 형성되고, 또한 금(153)이 형성되어 있다. CD-R의 트랙 피치, 기록 밀도, 피트 길이등은 일반적인 음악용 CD와 동일하고, 1회만 기록이 가능한 점에서 음악용 CD와 다르다. 기록은, 레이저 광을 투명 기판(151)을 통해 시아닌계 색소(152)에 조사함으로써 행해진다. 레이저 광이 시아닌계 색소(152)에 조사되면, 그 조사된 부분의 광학 특성은 불균일해진다. 따라서, 기록시에 레이저 광이 조사되지 않았던 부분에서는 재생시에 대부분의 레이저 광이 금(153)에서 반사되지만, 기록시에 레이저 광이 조사된 부분에서는 재생시에 대부분의 레이저 광이 반사되지 않는다.
또한, 최근에는 이러한 광 디스크에 장시간의 동화상을 기록하기 위해 고밀도화가 진행되고 있다. 예를 들면 CD와 동일한 직경 12㎝이고, 한 면에서 약 5G 바이트의 정보를 기록하는 DVD가 제공되고 있다. DVD의 투명 기판의 두께는 약 0.6㎜이다. 2장의 투명 기판이 상호 그 배면에서 접합된 1장의 DVD는 약 10G바이트의 정보를 기록할 수 있다.
그러나, 상술한 픽업용의 대물 렌즈는 대상이 되는 광 디스크의 투명 기판의 두께와 사용되는 반도체 레이저의 파장을 고려하여 설계되기 때문에, 설계와 다른 두께의 광 디스크를 재생하려고 해도, 광 디스크의 기록면에 레이저 광이 집결되지 않아, 재생할 수 없다. 예를 들면 1.2㎜ 두께의 투명 기판을 갖는 CD에 적합하도록 설계된 대물 렌즈는 0.6㎜ 두께의 투명 기판을 갖는 DVD의 기록면 상에 레이저 광을 집결(focus on)시킬 수 없다.
또한, 상술된 시아닌계 색소(152)를 이용한 CD-R150에서는, 도 92에 도시된 바와 같이 파장 800㎚의 레이저 광에 대한 반사율은 최대가 되지만, 파장 635㎚의 레이저 광에 대한 반사율은 10%이하가 된다. 따라서, DVD의 재생에 이용되는 파장 635㎚의 레이저 광으로는 CD-R을 재생할 수 없다. 파장 635㎚의 레이저 광으로 CD-R을 재생하기 위해서는, 시아닌계 색소(152) 대신에 파장 635㎚의 레이저 광에 대한 반사율이 높은 색소를 이용하는 것이 고려될 수 있지만, DVD에 맞춰 CD-R의 규격을 변경하는 것은 현실적이지 않다.
본 발명은 상기된 바와 같은 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로, 투명 기판의 두께가 다른 2종류의 광 디스크의 기록 및/또는 재생이 가능한 광픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<발명의 개시>
본 발명의 하나의 국면에 따르면, 광픽업 장치는 제1 두께의 투명 기판을 갖는 제1 광 디스크, 및 제1 두께와 다른 제2 두께의 투명 기판을 갖는 제2 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행하는 광픽업 장치로서, 제1 또는 제2 광 디스크에 대향하여 설치된 대물 렌즈와, 제1 또는 제2 광 디스크의 투명 기판의 두께에 따라 대물 렌즈의 개구수를 변경하는 개구수 변경 소자와, 제1 파장을 갖는 제1 레이저 광, 및 제1 파장과 다른 제2 파장을 갖는 제2 레이저 광을 선택적으로 생성하는 레이저 광 생성 소자와, 제1 레이저 광을 제1 방향으로 유도하고, 제2 레이저 광을 제1 방향과 다른 제2 방향으로 유도하고, 또한 제1 또는 제2 레이저 광을 대물 렌즈로 유도하는 광학 유닛을 구비한다.
바람직하게는, 상기 광학 유닛은 제1 레이저 광을 회절시키지 않고, 제2 레이저 광을 회절시키는 홀로그램을 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 광학 유닛은 또한, 레이저 광 생성 소자로부터의 제1 또는 제2 레이저 광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광을 대물 렌즈로 유도하는 콜리메이터 렌즈를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 홀로그램은 콜리메이터 렌즈의 표면 상에 설치된다. 바람직하게는, 상기 광픽업 장치는 또한, 제1 또는 제2 레이저 광을 3개로 분리하는 3-빔 방식용의 회절 격자가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판을 구비한다. 상기 홀로그램은 회절 격자판의 주면과 반대측의 면 상에 설치된다.
바람직하게는, 상기 레이저 광 생성 소자는 반도체 레이저와, 활성화 회로를 포함한다. 반도체 레이저는 기판과, 기판 상에 설치되어 제1 레이저 광을 생성하는 제1 레이저 소자와, 기판 상에 제1 레이저 소자와 인접하여 설치되어 제2 레이저 광을 생성하는 제2 레이저 소자를 포함한다. 활성화 회로는 제1 및 제2 레이저 소자를 선택적으로 활성화한다. 상기 광픽업 장치는, 또한 반도체 레이저의 기판 상에 제1 및 제2 레이저 소자와 격리하여 설치되고, 제1 또는 제2 광 디스크로부터의 반사광 중 홀로그램에 의한 회절광을 검출하는 광 검출기를 구비한다.
바람직하게는, 상기 광학 유닛은 2개의 초점을 갖는 2초점 콜리메이터 렌즈를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 2초점 콜리메이터 렌즈는, 제1 렌즈와, 제1 렌즈에 대향하여 설치된 제2 렌즈와, 제1 및 제2 렌즈 사이에 삽입되고, 제1 또는 제2 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 부재를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 부재는 시아닌계 색소이다.
더욱 바람직하게는, 상기 부재는 제1 투명 전극과, 제1 투명 전극에 대향하여 설치된 제2 투명 전극과, 제1 및 제2 투명 전극간에 삽입된 액정을 포함한다. 상기 광픽업 장치는, 또한 제1 또는 제2 파장에 따라 제1 및 제2 투명 전극 사이에 소정 전압을 인가하는 인가 회로를 구비한다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 투명 전극은 줄무늬 형태로 형성된다.
더욱 바람직하게는, 상기 광픽업 장치는 또한, 제1 또는 제2 광 디스크로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기와, 레이저 광 생성 소자로부터의 제1 또는 제2 레이저 광 및 반사광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광 중 일부를 대물 렌즈로 유도함과 동시에, 상기 수신된 반사광 중 일부를 광 검출기로 유도하는 빔 분할기를 구비한다. 상기 인가 회로는 빔 분할기가 수신한 레이저 광 중 상기 다른 부분을 수신하고, 제1 또는 제2 레이저 광 중 어느 한쪽을 선택적으로 투과시키는 광학 필터와, 광학 필터를 투과한 레이저 광의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 변환 회로와, 변환 회로로부터의 전기 에너지에 기초하여 액정을 구동하는 구동 회로를 포함한다.
바람직하게는, 상기 레이저 광 생성 소자는 반도체 레이저와, 활성화 회로를 포함한다. 반도체 레이저는 기판과, 기판 상에 설치되어 제1 레이저 광을 생성하는 제1 레이저 소자와, 기판 상에 설치되어 제2 레이저 광을 생성하는 제2 레이저 소자를 포함한다. 활성화 회로는 제1 및 제2 레이저 소자를 선택적으로 활성화한다.
바람직하게는, 상기 제1 광 디스크는 디지탈 비디오 디스크이고, 상기 제2 디스크는 컴팩트 디스크이다.
바람직하게는, 상기 제1 파장은 620∼670㎚이고, 상기 제2 파장은 765∼795㎚이다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 파장은 625∼645㎚이다.
바람직하게는, 상기 개구수 변경 소자는 환형 편광 영역을 갖는 편광 유리이다.
바람직하게는, 상기 개구수 변경 소자는 상기 대물 렌즈의 광축을 중심으로하는 환형 편광 영역을 갖는 편광 선택성 회절 격자이다.
바람직하게는, 상기 개구수 변경 소자는 상기 대물 렌즈의 광축을 중심으로하는 환형 편광 영역을 갖는 편광 필터이다.
바람직하게는, 상기 개구수 변경 소자는 상기 대물 렌즈의 광축을 중심으로하는 환형 파장 선택 영역을 갖는 파장 선택성 회절 격자이다.
바람직하게는, 상기 파장 선택성 회절 격자는 회절 격자가 형성되는 주면을 갖는 회절 격자판과, 회절 격자판의 주면 상에 형성되고, 제1 또는 제2 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 막을 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 막은 시아닌계 색소이다.
바람직하게는, 상기 대물 렌즈의 배율은 0.025∼0.095이다.
더욱 바람직하게는, 상기 대물 렌즈의 배율은 0.025∼0.065이다.
바람직하게는, 레이저 광 생성 소자는 제1 레이저 광을 생성하는 제1 레이저 소자와, 제1 레이저 소자로부터 떨어져 설치되어 제2 레이저 광을 생성하는 제2 레이저 소자를 포함하는 반도체 레이저와, 제1 및 제2 레이저 소자를 선택적으로 활성화하는 활성화 회로를 포함한다. 상기 광학 유닛은 레이저 광 생성 소자로부터의 제1 또는 제2 레이저 광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광을 대물 렌즈로 유도하는 콜리메이터 렌즈를 포함한다. 상기 광픽업 장치는 또한, 제1 또는 제2 광 디스크로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기와, 콜리메이터 렌즈와 광 검출기 사이에설치되고, 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 제2 레이저 광을 회절시키는 홀로그램을 구비한다.
더욱 바람직하게는, 상기 홀로그램은 편광 선택성을 갖는다.
더욱 바람직하게는, 상기 홀로그램은 파장 선택성을 갖는다.
더욱 바람직하게는, 광 검출기는 제1 광 디스크로부터의 반사광을 수신하는 제1 수광부와, 제1 수광부로부터 제1 방향으로 떨어져 설치되고, 제2 광 디스크로부터의 반사광을 수신하는 제2 수광부를 포함한다. 제2 수광부는 제1 방향으로 연장되는 제1 센서와, 제1 센서로부터 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 떨어져 설치된 제2 센서와, 제1 센서로부터 제2 방향과 반대의 제3 방향으로 떨어져 설치된 제3 센서를 포함한다.
바람직하게는, 상기 광학 유닛 및 개구수 변경 소자는 단일의 광학 소자를 형성한다.
더욱 바람직하게는, 상기 광학 유닛은 대물 렌즈의 광축을 중심으로 하는 원 위에 형성되고, 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 제2 레이저 광을 회절시키는 홀로그램이다. 상기 개구수 변경 소자는 홀로그램 주변에 형성되고, 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 제2 레이저 광을 회절시키는 회절 격자이다.
더욱 바람직하게는, 상기 회절 격자는 불균일한 격자 상수를 갖는다.
더욱 바람직하게는, 상기 광픽업 장치는 또한, 대물 렌즈를 이동시키는 서보 기구를 구비한다. 광학 소자는 대물 렌즈에 고정된다.
바람직하게는, 상기 광픽업 장치는 또한, 제1 레이저 광을 회절시키지 않고제2 레이저 광을 회절시켜 3개로 분리하는 3-빔 방식용의 회절 격자가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판을 구비한다.
따라서, 본 발명에 따른 광픽업 장치에 따르면, 제1 레이저 광을 제1 방향으로 유도하고, 제2 레이저 광을 제1 방향과 다른 제2 방향으로 유도하는 광학 유닛이 설치되기 때문에, 대물 렌즈는 제1 레이저 광을 제1 두께의 투명 기판을 갖는 제1 광 디스크의 기록면 상에 집결되고, 제2 레이저 광을 제2 두께의 투명 기판을 갖는 제2 광 디스크의 기록면 상에 집결시킨다. 그 결과, 이 광픽업 장치는 제1 및 제2 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 파장 선택성 회절 격자는 회절 격자가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판과, 회절 격자판의 주면 상에 형성되고, 입사광의 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 막을 구비한다.
바람직하게는, 상기 막은 시아닌계 색소이다.
따라서, 본 발명에 따른 파장 선택성 회절 격자에 따르면, 입사광의 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 막, 바람직하게는 시아닌계 색소가 회절 격자판의 주면 상에 형성되기 때문에, 입사광은 그 파장에 따라 선택적으로 회절한다.
본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 디지탈 비디오 디스크(DVD) 및 컴팩트 디스크(CD)의 기록 및/또는 재생을 행하는 광픽업 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광픽업 장치를 포함하는 광 디스크기록/재생 장치의 구성을 도시하는 블럭도.
도 2는 도 1중의 광픽업 장치의 구성을 도시하는 사시도.
도 3은 도 1 및 도 2 중의 광픽업 장치의 주요한 광학계를 도시하는 배치도.
도 4는 도 2 및 도 3 중의 편광 유리를 도시하는 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 편광 유리의 편광 영역의 확대도.
도 6은 도 2 및 도 3 중의 2파장 반도체 레이저의 상면도.
도 7은 도 2 및 도 3 중의 홀로그램의 일례를 도시하는 평면도.
도 8은 도 7에 도시된 홀로그램의 고리 형상 영역의 일부 단면도.
도 9는 도 2 및 도 3 중의 홀로그램의 또 다른 예의 고리 형상 영역의 일부 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 주요한 광학계를 도시하는 배치도.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 주요한 광학계를 도시하는 배치도.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 주요한 광학계를 도시하는 배치도.
도 13은 도 2 및 도 3중의 편광 유리 대신에 이용할 수 있는 편광 선택성 회절 격자에 파장 780㎚의 레이저 광이 입사한 경우의 편광 선택성 회절 격자의 작용을 나타내는 설명도.
도 14는 도 13의 편광 선택성 회절 격자에 파장 635㎚의 레이저 광이 입사한 경우의 편광 선택성 회절 격자의 작용을 나타내는 설명도.
도 15는 도 2 및 도 3중의 편광 유리를 대신하여 이용할 수 있는 편광 필름을 도시하는 정면도.
도 16은 도 2 및 도 3중의 편광 유리를 대신하여 이용할 수 있는 파장 선택성 회절 격자에 파장 780㎚의 레이저 광이 입사한 경우의 파장 선택성 회절 격자의 작용을 나타내는 설명도.
도 17은 도 16의 파장 선택성 회절 격자에 파장 635㎚의 레이저 광이 입사한 경우의 파장 선택성 회절 격자의 작용을 나타내는 설명도.
도 18은 도 16 및 도 17에 도시된 파장 선택성 회절 격자의 일례를 나타내는 측면도.
도 19는 도 18에 도시된 파장 선택성 회절 격자의 평면도.
도 20은 도 16 및 도 17에 도시된 파장 선택성 회절 격자의 다른 예를 나타내는 평면도.
도 21은 도 16 및 도 17에 도시된 파장 선택성 회절 격자의 또 다른예를 도시하는 측면도.
도 22(a)는 도 21에 도시된 파장 선택성 회절 격자에 있어서의 회절 격자의 일부 XXII의 일례를 나타내는 확대도이고, 도 22(b)는 그 밖의 예를 나타내는 확대도.
도 23은 도 21에 도시된 파장 선택성 회절 격자에 있어서의 회절 격자의 평면도.
도 24는 도 23에 도시된 회절 격자와 다른 패턴의 요철 구조를 갖는 회절 격자의 평면도.
도 25는 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는배치도.
도 26은 도 25 중의 홀로그램 부착 회절 격자판을 나타내는 측면도.
도 27은 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는 배치도.
도 28은 도 27 중의 2초점 콜리레이터 렌즈를 도시하는 측면도.
도 29는 도 28의 2초점 콜리레이터 렌즈의 작용을 나타내는 설명도.
도 30은 도 27 중의 2초점 콜리레이터 렌즈를 대신하는 또 다른 2초점 콜리레이터 렌즈를 도시하는 측면도.
도 31의 (a)은 도 30에 도시된 2초점 콜리레이터 렌즈의 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우의 작용을 나타내는 설명도이고, 도 31의 (b)은 투명 전극 사이에 소정 전압이 인가되는 경우의 작용을 나타내는 설명도.
도 32는 도 30의 2초점 콜리레이터 렌즈의 작용을 나타내는 설명도.
도 33은 도 30의 2초점 콜리레이터 렌즈에 있어서의 투명 전극사이에 인가되는 전압과 TN형 액정의 굴절율의 관계를 나타내는 도면.
도 34는 도 27 중의 2초점 콜리레이터 렌즈를 대신하여 이용되는 또 다른 2초점 콜리레이터 렌즈를 도시하는 측면도.
도 35는 2초점 콜리레이터 렌즈에 있어서의 투명 전극의 패턴의 일례를 나타내는 평면도.
도 36의 (a)은 도 35에 도시된 패턴의 투명 전극에 전압이 인가되지 않은 경우의 2초점 콜리레이터 렌즈를 도시하는 설명도이고, 도 36의 (b)은 투명 전극 사이에 소정 전압이 인가되는 경우의 2초점 콜리레이터 렌즈를 도시하는 설명도.
도 37은 2초점 콜리레이터 렌즈에 있어서의 투명 전극의 다른 패턴을 나타내는 평면도.
도 38은 본 발명의 제18 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는 배치도.
도 39는 도 38 중의 광학 필터 및 태양 전지의 구성을 도시하는 단면도.
도 40은 도 39 중의 비정질 실리콘층의 구체적인 구성을 도시하는 단면도.
도 41은 본 발명의 제22 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는 배치도.
도 42는 도 41중의 홀로그램, 레이저 소자, 및 광 검출기의 위치 관계를 나타내는 설명도.
도 43은 평행광이 대물 렌즈에 의해 CD의 기록면 상에 집결되는 광학계를 나타내는 설명도.
도 44는 확산광이 대물 렌즈에 의해 CD의 기록면 상에 수속하는 광학계를 나타내는 설명도.
도 45는 대물 렌즈의 배율을 나타내는 설명도.
도 46은 대물 렌즈의 배율과 파면 수차와의 관계를 나타내는 도면.
도 47은 도 46의 일부를 확대한 도면.
도 48은 도 46의 일부를 확대한 도면.
도 49는 단일 파장의 레이저 광을 이용한 전형적인 광픽업 장치의 광학계를출사계와 수광계로 분리하여 나타내는 도면.
도 50은 2파장의 레이저 광을 이용한 광픽업 장치의 광학계를 출사계와 수광계로 분리하여 도시하는 도면.
도 51은 본 발명의 제24 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 구성을 나타내는 블럭도.
도 52(a)는 도 51 중의 파장 선택성 홀로그램판의 평면도이고, 도 52(b)는 파장 선택성 홀로그램판을 그 작용과 함께 도시하는 측면도.
도 53은 도 51의 광픽업 장치의 광학계를 출사계와 수광계로 분리하여 도시하는 도면.
도 54는 본 발명의 제25 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 출사계와 수광계로 분리하여 도시하는 도면.
도 55는 본 발명의 제26 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는 배치도.
도 56(a)은 도 55 중의 편광 선택성 홀로그램판의 평면도이고, 도 56(b)은 편광 선택성 홀로그램판을 그 작용과 함께 도시하는 측면도.
도 57은 도 55에 도시된 광픽업 장치의 광학계를 출사계와 수광계로 분리하여 도시하는 도면.
도 58은 본 발명의 제27 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 출사계와 수광계로 분리하여 도시하는 도면.
도 59는 본 발명의 제28 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 구성을 도시하는사시도.
도 60은 본 발명의 제29 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 출사계와 수광계로 분리하여 도시하는 도면.
도 61은 도 60에 도시된 광픽업 장치를 포함하는 광 디스크 기록/재생 장치의 구성을 나타내는 블럭도.
도 62는 도 60 및 도 61에 도시된 광픽업 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 63은 도 62에 도시된 광 검출기의 구성을 나타내는 평면도.
도 64는 도 61에 도시된 연산 회로의 구성을 나타내는 회로도.
도 65의 (a)∼도 65의 (c)는 도 60에 도시된 광픽업 장치의 포커싱 서보 동작을 설명하기 위한 도면.
도 66은 도 60에 도시된 광픽업 장치의 트랙킹 서보 동작을 설명하기 위한 도면.
도 67은 본 발명의 제30 실시 형태에 따른 광픽업 장치에 있어서의 광 검출기의 구성을 나타내는 평면도.
도 68은 본 발명의 제31 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 DVD 재생시의 동작과 함께 도시하는 배치도.
도 69는 도 68에 도시된 광픽업 장치의 광학계를 CD-R 재생시의 동작과 함께 도시하는 배치도.
도 70(a)은 도 68 및 도 69 중의 홀로그램 개구 소자를 도시하는 정면도이고, 도 70(b)는 도 70(a)에 도시된 홀로그램 개구 소자의 단면도.
도 71은 도 70(a) 및 도 70(b)에 도시된 홀로그램 개구 소자의 확대 단면도.
도 72는 도 70(a), 도 70(b) 및 도 71에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 사시도.
도 73은 도 72에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 측면도.
도 74는 도 72에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 또 다른 측면도.
도 75는 도 72∼도 74에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 또 다른 측면도.
도 76(a)은 본 발명의 제32 실시 형태에 따른 광픽업 장치로 이용되는 또 다른 홀로그램 개구 소자를 도시하는 정면도이고, 도 76(b)은 도 76(a)에 도시된 홀로그램 개구 소자의 단면도.
도 77은 도 76(a) 및 도 76(b)에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 사시도.
도 78은 도 77에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 측면도.
도 79는 도 77에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 또 다른 측면도.
도 80은 도 77에 도시된 홀로그램 개구 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 또 다른 측면도.
도 81은 본 발명의 제33 실시 형태에 따른 광픽업 장치로 이용되는 또 다른 홀로그램 개구 소자를 도시하는 단면도.
도 82는 본 발명의 제34 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 DVD 재생시의 동작과 함께 도시하는 배치도.
도 83은 도 82에 도시된 광픽업 장치의 광학계를 CD 재생시의 동작과 함께 도시하는 블럭도.
도 84는 본 발명의 제35 실시 형태에 따른 광픽업 장치에서 파장 선택성 광학 소자로서 이용되는 월라스톤(Wollaston) 편광 프리즘의 회절 작용을 설명하기 위한 도면.
도 85는 도 11에 도시된 광픽업 장치에 있어서의 광원의 위치를 설명하기 위한 도면.
도 86은 본 발명의 제36 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는 배치도.
도 87은 도 86에 도시된 광픽업 장치에 있어서의 광원의 위치를 설명하기 위한 도면.
도 88은 본 발명의 제37 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 나타내는 배치도.
도 89는 본 발명의 제38 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광학계를 DVD 재생시의 동작과 함께 도시하는 배치도.
도 90은 도 89에 도시된 광픽업 장치의 광학계를 CD 재생시의 동작과 함께도시하는 배치도.
도 91은 CD-R의 일부 구성을 나타내는 측면도.
도 92는 도 91에 도시된 CD-R에서의 레이저 광의 파장과 반사율과의 관계를 나타내는 도면.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 또, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.
[제1 실시 형태]
도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 디스크 기록/재생 장치(12)는 스핀들 모터(11)에 장착된 광 디스크(10)의 기록 및 재생을 행하는 것으로서, 광픽업 장치(13)와, 광픽업 장치(13) 중의 광 검출기(28)로부터의 검출 신호를 증폭시키는 전치 증폭기(14)와, 그 증폭된 검출 신호에 응답하여 트랙킹 제어 및 포커싱 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 서보 회로(15)와, 전치 증폭기(14)로부터의 검출 신호에 응답하여 광 디스크(10)의 투명 기판(10a)의 두께를 판별하는 판별 회로(16)와, 판별 회로(16)로부터의 판별 신호에 응답하여 구동 신호를 생성하고, 광픽업 장치(13) 중 2파장 반도체 레이저(23)로 공급하는 구동 회로(17)와, 전치 증폭기(14)로부터의 검출 신호에 응답하여 오류 정정등의 처리를 행하고, 재생 신호를 출력하는 신호 처리 회로(18)를 구비한다.
도 1∼도 3을 참조하여, 광픽업 장치(13)는 광 디스크(10)에 대향하여 설치된 대물 렌즈(21)와, 광 디스크(10)의 투명 기판(10a)의 두께에 따라 대물 렌즈(21)의 실효 개구수를 변경하는 편광 유리(22)와, 파장 635(허용 오차 ±15, 바람직하게는 ±10)㎚의 레이저 광 및 파장 780(허용 오차 ±15)㎚의 레이저 광을 선택적으로 생성하는 2파장 반도체 레이저(23)와, 반도체 레이저(23)로부터 레이저 광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광을 대물 렌즈(21)로 유도하는 콜리메이터 렌즈(24)와, 콜리메이터 렌즈(24)의 표면 상에 첨부되고, 파장 635㎚의 레이저 광을 회절시키지 않고, 파장 780㎚의 레이저 광을 회절시키는 홀로그램(25)을 구비한다.
광픽업 장치(13)는 또한, 콜리메이터 렌즈(24)로부터의 레이저 광을 반사하여 대물 렌즈(21)로 유도함과 동시에, 광 디스크(10)의 기록면(10b)에서 반사된 레이저 광을 반사하는 빔 분할기(26)와, 빔 분할기(26)에서 반사된 레이저 광을 수신하는 집광 렌즈(27)와, 집광 렌즈(27)에 의해 집광된 레이저 광을 수신하는 광 검출기(28)와, 서보 회로(15)로부터의 제어 신호에 응답하여 대물 렌즈(21)를 이동시키는 서보 기구(19)를 구비한다.
따라서, 대물 렌즈(21)는 광 검출기(28)로부터의 포커스 에러 신호에 응답하여 그 광축 방향으로 이동한다. 또한, 대물 렌즈(21)는 광 검출기(28)로부터의 트랙킹 에러 신호에 응답하여 레이저 광이 광 디스크(10)의 트랙을 충실히 트레이스하도록 트랙킹 방향으로 이동한다.
DVD 및 CD-R의 정격치 및 재생 조건을 표 1에 나타낸다. DVD는 0.6(허용 오차 ±0.05)㎜ 두께의 투명 기판(31)을 구비하고, 파장 635㎚의 레이저 광에 의해 재생된다. 또한, CD-R은 1.2(허용 오차 ±0.1)㎜ 두께의 투명 기판(32)을 구비하고, 파장 780㎚의 레이저 광에 의해 재생된다.
[표 1]
또한, DVD 및 CD-R과 같은 광 디스크(10)는 동심원형 또는 스파이럴형의 트랙(10c)을 갖는다. 트랙(10c)의 피치 P가 광 디스크(10)의 기록 밀도를 결정한다.
광픽업 장치(13)에 있어서, 대물 렌즈(21)는 파장 635㎚의 레이저 광을 DVD의 기록면 상에 집결하도록 설계된다. 따라서, 대물 렌즈(21)는 DVD의 재생시에 0.60(허용 오차 ±0.05)의 개구수를 갖는다.
편광 유리(22)는 도 4에 도시된 바와 같이 대물 렌즈(21)의 광축을 중심으로하는 환형 편광 영역(40)을 갖는다. 환형 편광 영역(40)에서는, 도면 상 가로 방향의 편광면을 갖는 레이저 광만이 투과한다. 환형 편광 영역(40)의 중앙 영역(41)에서는 어느 방향의 편광면을 갖는 레이저 광도 투과한다. 여기서는, 파장 780㎚의레이저 광이 그 편광면이 도면 상 가로 방향이 되도록 편광 유리(22)에 입사하고, 파장 780㎚의 레이저 광이 그 편광면이 도면 상 세로 방향이 되도록 편광 유리(22)에 입사한다. 따라서, 파장 635㎚의 레이저 광은 모두 편광 유리(22)를 투과하여 대물 렌즈(21)에 입사하지만, 파장 780㎚의 레이저 광은 그 외주부가 편광 유리(22)에 의해 차단되고, 그 중앙부만이 대물 렌즈(21)에 입사한다. 파장 635㎚의 레이저 광의 유효 직경이 4.32㎜일 때, 편광 유리(22)의 중앙 영역(41)의 직경은 2.88(허용 오차 ±0.1)㎜로 한다. 이 중앙 영역(41)의 직경은 파장 780㎚의 레이저 광의 유효 직경이 4㎜인 경우에 대물 렌즈(21)의 실효 개구수가 0.40 (허용 오차 ±0.05)가 되는 직경이다.
편광 유리(22)의 편광 영역(40)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 유리 안에 은화합물을 소정 방향으로 배열하고, 그 표면을 환원시켜 은(50)을 석출시키고 있다. 환원된 은의 막이 편광 특성을 갖는다. 여기서, 은(50)은 2:1∼5:1의 어스펙트비 (L1 : L2)로 늘어나게 되어 있다. 편광 영역(40)의 흡수 파장은 이 어스펙트비를 변경함으로써 제어할 수 있다.
2파장 반도체 레이저(23)는 도 6에 도시된 바와 같이 기판(60)과, 기판(60) 상에 배치된 TM 모드의 레이저 소자(61)와, 기판(60) 상에 배치된 TE 모드의 레이저 소자(62)를 포함한다. 레이저 소자(61)는 도면 상 세로 방향의 편광면을 갖는 파장 635㎚의 레이저 광을 생성한다. 레이저 소자(61)는 도면 상 가로 방향의 편광면을 갖는 파장 780㎚의 레이저 광을 생성한다. 레이저 소자(61, 62)는 이들 출사구의 간격이 100∼400㎛가 되도록 격리하여 배치되어 있다.
홀로그램(25)으로서, 예를 들면 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 공지의 홀로그램이 이용된다. 이 홀로그램은 도 7에 도시된 바와 같이 동심원형으로 형성된 복수의 고리 형상 영역(71)을 갖는다. 각 고리 형상 영역(71)의 폭 및 고리 형상 영역(71) 사이의 간격은 내주로부터 외주를 향해 서서히 작아진다. 각 고리 형상 영역(71)에는 도 8에 도시된 바와 같이 계단 형상을 이루는 복수의 볼록부(72)가 형성되어 있다. 각 볼록부(72)에는 복수의 단이 형성되어 있다. 이러한 형상은 유리를 에칭함으로써 형성된다. 외주의 고리 형상 영역(71)만큼 볼록부(72)의 각 단의 높이를 낮도록 형성해도 좋다. 각 볼록부(72)의 단면은 계단 형상이지만, 그 계단부분을 하나의 평면으로 한 삼각형이어도 좋다.
또한, 상기된 바와 같이 유리를 에칭함으로써 볼록부(72)를 형성하는 것은 아니고, 투명한 탄탈산 리튬 또는 니오븀산 리튬의 소정 부분을 프라톤(proton) 교환함으로써, 도 9에 도시된 바와 같이 계단 형상을 이루는 복수의 굴절 영역(91)을 형성하여도 좋다. 여기서, 프라톤 교환은 수소 이온을 재료 안에 삽입함으로써 재료의 굴절율을 부분적으로 변화시키는 공지의 수법이다.
다음에, 상기된 바와 같이 구성된 광픽업 장치(13)의 동작을 설명한다.
우선 DVD의 재생을 행하는 경우, DVD가 스핀들 모터(11)에 장착된다. 따라서, 판별 회로(16)는 광 검출기(28)로부터 전치 증폭기(14)를 통해 얻어진 포커스 에러 신호에 응답하여 장착된 광 디스크(10)가 DVD라고 판별한다. 구동 회로(17)는 판별 회로(16)로부터의 판별 신호에 응답하여 반도체 레이저(23)의 레이저 소자(61)에 구동 신호를 공급함으로써 레이저 소자(61)를 활성화한다.
레이저 소자(61)가 활성화되면, 반도체 레이저(23)는 도 3에서 지면으로 수직인 편광면을 갖는 파장 635㎚의 레이저 광을 생성한다. 반도체 레이저(23)로부터의 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(24)의 표면 상에 형성된 홀로그램(25)을 투과한 후, 콜리메이터 렌즈(24)를 투과한다. 여기서, 홀로그램(25)은 파장 635㎚의 레이저 광을 전혀 회절시키지 않기 때문에, 콜리메이터 렌즈(24)는 파장 635㎚의 레이저 광을 평행하게 한다. 도 3에서는, 파장 635㎚의 레이저 광은 실선으로 도시되어 있다. 실선으로 도시된 파장 635㎚의 레이저 광은 홀로그램(25)에 의한 0차 회절광이다.
콜리메이터 렌즈(24)로부터의 평행한 파장 635㎚의 레이저 광은 빔 분할기(26)에서 반사된 후, 편광 유리(22)에 입사한다. 편광 유리(22)는 도 3에서 지면에 수직인 편광면을 갖는 파장 635㎚의 레이저 광을 전부 투과하기 때문에, 콜리메이터 렌즈(24)로부터의 파장 635㎚의 레이저 광은 모두 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 대물 렌즈(21)는 파장 635㎚의 레이저 광을 DVD의 투명 기판(31)에서의 기록면 상에 집결되고, 직경 0.9(허용 오차 ±0.1)㎛의 스폿을 형성한다.
그리고, DVD의 기록면으로부터의 반사광은 대물 렌즈(21), 편광 유리(22), 빔 분할기(26), 및 집광 렌즈(27)를 통해 광 검출기(28)로 유도된다.
한편, CD-R의 재생을 행하는 경우, CD-R이 스핀들 모터(11)에 장착된다. 따라서, 상기된 바와 같이 판별 회로(16)가 그 장착된 광 디스크(10)는 CD-R이라고 판별하면, 구동 회로(17)는 반도체 레이저(23)의 레이저 소자(62)를 활성화한다. 반도체 소자(62)가 활성화되면, 반도체 레이저(23)는 도 3에서 지면과 평행한 편광면을 갖는 파장 780㎚의 레이저 광을 생성한다. 반도체 레이저(23)로부터의 파장 780㎚의 레이저 광은 홀로그램(25)을 투과한 후에 콜리메이터 렌즈(24)를 투과하지만, 홀로그램(25)은 파장 780㎚의 레이저 광을 회절시키기 때문에, 콜리메이터 렌즈(24)는 파장 780㎚의 레이저 광을 완전히 평행하게 하지 않는다. 도 3에서는, 파장 780㎚의 레이저 광이 점선으로 도시되어 있다. 점선으로 도시된 파장 780㎚의 레이저 광은 홀로그램(25)에 의한 1차 회절광이다.
콜리메이터 렌즈(24)로부터의 파장 780㎚의 레이저 광은 빔 분할기(26)에서 반사한 후에 편광 유리(22)에 입사한다. 편광 유리(22)의 환형 편광 영역(40)은 도 3에서 지면과 평행한 편광면을 갖는 파장 780㎚의 레이저 광을 차단하기 때문에, 파장 780㎚의 레이저 광의 중앙부만이 편광 유리(22)를 투과하고, 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 대물 렌즈(21)의 실효 개구수는 0.40이 된다. 파장 780㎚의 레이저 광은 1차 회절광이기 때문에, 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 편광 유리(22)의 중앙 영역(41)으로부터 직경 확장하여 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 대물 렌즈(21)는 파장 780㎚의 레이저 광을 CD-R의 투명 기판(32)에서의 기록면 상에 집결되고, 직경 1.5(허용 오차 ±0.1)㎛의 스폿을 형성한다.
그리고, 상기된 바와 같이 CD-R의 기록면으로부터의 반사광은 대물 렌즈 (21), 편광 유리(22), 빔 분할기(26), 및 집광 렌즈(27)를 통해 광 검출기(28)로 유도된다.
상기 제1 실시 형태에 따르면, 홀로그램(25)이 파장 635㎚의 레이저 광을 회절시키지 않고, 파장 780㎚의 레이저 광을 회절시키기 때문에, 대물 렌즈(21)는 파장 635㎚의 레이저 광을 DVD의 기록면 상에 집결되고, 파장 780㎚의 레이저 광을 CD-R의 기록면 상에 집결시킨다. 그 때문에, 광픽업 장치(13)는 DVD뿐만 아니라, CD-R의 기록 및 재생도 행할 수 있다. 또한, 홀로그램(25)은 콜리메이터 렌즈(24)의 표면 상에 형성되어 있기 때문에, 종래의 광픽업 장치의 구조를 대폭 변경할 필요는 없다. 또한, 이 제1 실시 형태에서는 기계적으로 동작하는 부분이 없기 때문에 고장등이 생기기 어렵다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태를 상술했지만, 본 발명의 범위는 상기 제1 실시 형태에 의해 한정되는 것이 아니다.
[제2 실시 형태]
예를 들면 상기 제1 실시 형태에서는 레이저 광의 입사측인 콜리메이터 렌즈(24) 바로 앞의 표면 상에 홀로그램(25)이 형성되어 있지만, 도 10에 도시된 바와 같이 레이저 광의 출사측인 콜리메이터 렌즈(24) 바로 뒤의 표면 상에 홀로그램(25)이 형성되어도 좋다.
[제3 실시 형태]
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 홀로그램(25)이 콜리메이터 렌즈(24)와 일체로 구성되어 있지만, 도 11에 도시된 바와 같이 콜리메이터 렌즈(24) 바로 앞에 판형의 홀로그램(25)이 설치되어도 좋다.
[제4 실시 형태]
또한, 도 12에 도시된 바와 같이 판형의 홀로그램(25)은 콜리메이터 렌즈(24) 바로 뒤에 설치되어도 좋다.
또, 도 3, 도 10∼도 12에 도시된 홀로그램(25) 대신에 파장 선택성 또는 편광 선택성을 갖는 회절 격자가 이용되어도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태∼제4 실시 형태에서는 파장 635㎚의 레이저 광은 홀로그램(25)에서 회절하지 않는, 즉 0차 회절광이 이용되고 있지만, 파장 635㎚의 레이저 광의 1차 회절광과 파장 780㎚의 레이저 광의 2차 회절광을 이용하여도 좋다. 결국, 콜리메이터 렌즈(24) 및 홀로그램(25)이 전체로서 하나의 레이저 광을 어느 방향으로 회절시키고, 다른 하나의 레이저 광을 이와 다른 방향으로 회절시키는 2초점 렌즈를 구성하여도 좋다.
[제5 실시 형태]
또한, 상기 제1 실시 형태에서는 대물 렌즈(21)의 실효 개구수를 변경하기 위해 편광 유리(22)가 이용되고 있지만, 그것 대신에 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같은 편광 선택성 회절 격자(100)가 이용되어도 좋다. 편광 선택성 회절 격자(100)는 대물 렌즈(21)의 광축을 중심으로 하는 환형 편광 영역(101)을 갖는다. 편광 영역(101)에서는 지면과 평행한 편광면을 갖는 레이저 광은 그대로 투과하지만, 지면에 수직인 편광면을 갖는 레이저 광은 외측으로 회절한다. 편광 선택성 회절 격자(100)의 중앙 영역(102)에서는, 어느 방향의 편광면을 갖는 레이저 광도 그대로 투과한다. 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 지면에 수직인 편광면을 갖는 파장 780㎚의 레이저 광의 주변부는 편광 선택성 회절 격자(100)의 편광 영역(101)에서 외측으로 회절하기 때문에, 파장 780㎚의 레이저 광의 중앙부만이 편광 선택성 회절 격자(100)를 투과하고, 대물 렌즈(21)에 입사한다. 한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 지면과 평행한 편광면을 갖는 파장 635㎚의 레이저 광은 모두 편광 선택성 회절 격자(100)를 투과하고, 그대로 대물 렌즈(21)로 입사한다.
[제6 실시 형태]
또한, 상기 제1 실시 형태에서의 편광 유리(22) 대신에 도 15에 도시된 바와 같은 편광 필름(120)이 이용되어도 좋다. 편광 필름(120)은 대물 렌즈(21)의 광축을 중심으로 하는 환형 편광 영역(121)을 갖는다. 편광 필름(120)의 편광 영역(121)은 도면 상 세로 방향으로 편광하는 레이저 광만을 투과하는 편광 특성을 갖지만, 그 중앙 영역(122)은 편광 특성을 전혀 갖지 않는다. 따라서, 도면 상 가로 방향의 편광면을 갖는 파장 780㎚의 레이저 광의 주변부는 편광 영역(121)에서 차단되기 때문에, 파장 780㎚의 레이저 광의 중앙부만이 편광 필름(120)을 투과하고, 대물 렌즈(21)에 입사한다. 한편, 도면 상 세로 방향의 편광면을 갖는 파장 635㎚의 레이저 광은 전부 편광 필름(120)을 투과하고, 그대로 대물 렌즈(21)에 입사한다.
[제7 실시 형태]
또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 편광 유리(22)를 대신하여, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같은 파장 선택성 회절 격자(130)가 이용되어도 좋다. 파장 선택성 회절 격자(130)는 대물 렌즈(21)의 광축을 중심으로 하는 환형 파장 선택 영역(131)을 갖는다. 파장 선택성 회절 격자(130)의 파장 선택 영역(131)에서는 파장 780㎚의 레이저 광이 외측으로 회절하지만, 그 중앙 영역(132)에서는 파장780㎚ 및 파장 635㎚의 어느 레이저 광도 회절하지 않고 그대로 투과한다. 따라서, 도 16에 도시된 바와 같이, 파장 780㎚의 레이저 광의 주변부는 파장 선택성 회절 격자(130)의 파장 선택 영역(131)에서 외측으로 회절하기 때문에, 파장 780㎚의 레이저 광의 중앙부만이 파장 선택성 회절 격자(130)를 투과하고, 대물 렌즈(21)에 입사한다. 한편, 도 17에 도시된 바와 같이 파장 635㎚의 레이저 광은 전부 파장 선택성 회절 격자(130)를 투과하고, 그대로 대물 렌즈(21)에 입사한다.
[제8 실시 형태]
여기서, 파장 선택성 회절 격자(130)의 몇개의 예를 설명한다.
도 18에 도시된 파장 선택성 회절 격자(180)는 회절 격자(182)가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판(181)과, 회절 격자판(181)의 주면 상에 형성되고, 입사광의 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 막(183)을 구비한다. 도 19의 평면도에 도시된 바와 같이, 회절 격자판(180)의 중앙 영역(185) 이외의 환형 파장 선택 영역(184)에서는 회절 격자(182)의 요철 구조는 직선의 줄무늬 형태로 형성된다. 회절 격자판(181)은 유리등으로 이루어진다. 막(183)은 시아닌계 색소로 이루어진다.
시아닌계 색소로서는, 다음 화학식 1으로 표현된 요드화물 3-에틸-2-[3-(3-에틸-2-나프트[2,1-d]티아졸니리덴)/-1-프로페닐]나프트[2,1-d] 티아졸리움(별칭 : 요드화3, 3'-다이에틸-2, 2'-(6, 7, 6', 7'-디벤조)티아칼보시아닌),
[화학식 1]
또는, 다음 화학식 2으로 표현된 요드화물 3-에틸-2-[3-(1-에틸-4(1H)-퀴놀리덴)-1-프로페닐] 벤조옥시졸로리움(별칭 ; 요드화물 1,3'-다이에틸-4, 2'-퀴녹사카보시아닌),
[화학식 2]
또는, 다음 화학식 3으로 표현된 요드화물 3-에틸-2-[3-(3-에틸-2-나프트[1, 2-d) 티아졸리니리덴)-1-프로페닐]나프트[1,2-d) 티아졸리움(별칭 ; 요드화물 3, 3'-디에틸-2,2'-(4, 5, 4', 5'-디벤조)티아카보시아닌) 등이 바람직하게 이용된다.
[화학식 3]
시아닌계 색소는 파장 635㎚의 레이저 광에 대해 1.50의 굴절율을 갖고, 파장 780㎚의 레이저 광에 대해 1.65의 굴절율을 갖는다. 즉, 시아닌계 색소의 굴절율은 파장에 따라 변화한다. 한편, 유리로 이루어지는 회절 격자판(181)은 파장635㎚ 또는 780㎚중 어느 레이저 광에 대해서도 1.50의 굴절율을 갖는다. 그 때문에, 파장 635㎚의 레이저 광에 대해 회절 격자(182)는 기능하지 않는다. 따라서, 파장 선택성 회절 격자(180)의 파장 선택 영역(184)에서는 파장 780㎚의 레이저 광은 회절하지만, 파장 635㎚의 레이저 광은 회절하지 않는다.
[제9 실시 형태]
또한, 도 18 및 도 19에 도시된 파장 선택성 회절 격자(180)를 대신하여 도 20에 도시된 바와 같은 파장 선택성 회절 격자(186)가 이용되어도 좋다. 이 파장 선택성 회절 격자(186)의 중앙 영역(188) 이외의 환형 파장 선택 영역(187)에서는 회절 격자의 요철 구조가 동심원의 줄무늬 형태로 형성되어 있다.
[제10 실시 형태]
또한, 도 21에 도시된 바와 같은 파장 선택성 회절 격자(210)가 이용되어도 좋다. 이 파장 선택성 회절 격자(210)는 회절 격자(212)가 형성된 주면을 갖는 유리판(211)으로 이루어진다. 회절 격자(212)는, 도 22(a)의 확대도에 도시된 바와 같이 계단형의 요철 구조를 갖는다. 요철 구조는, 예를 들면 8∼30㎛, 바람직하게는 20∼30㎛의 피치 P로 형성된다. 하나의 단차 H는 635㎚의 정수배로 형성된다. 각 요철 구조에는 4∼6개의 단차가 형성된다.
또, 도 22(a)에 도시된 요철 구조의 선단부는 끝이 첨예하지만, 도 22(b)에 도시된 바와 같이 평탄하여도 좋다.
도 23의 평면도에 도시된 바와 같이, 파장 선택성 회절 격자(210)의 중앙 영역(214) 이외의 환형 파장 선택 영역(213)에서는 회절 격자(212)의 요철 구조가 직선의 줄무늬 형태로 형성되어 있다.
따라서, 파장 선택성 회절 격자(210)의 파장 선택 영역(213)에서는, 파장 780㎚의 레이저 광은 회절하지만, 파장 635㎚의 레이저 광은 회절하지 않는다.
[제11 실시 형태]
또한, 도 21∼도 23에 도시된 파장 선택성 회절 격자(210)를 대신하여, 도 24에 도시된 바와 같은 파장 선택성 회절 격자(215)가 이용되어도 좋다. 이 파장 선택성 회절 격자(215)의 중앙 영역(217) 이외의 환형 파장 선택 영역(216)에서는 회절 격자의 요철 구조가 동심원의 줄무늬 형태로 형성되어 있다.
[제12 실시 형태]
도 25를 참조하여, 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)는 홀로그램 부착 회절 격자판(251)을 구비한 것을 특징으로 한다. 기타, 이 광픽업 장치(13)는 광디스크의 기록면과 평행한 레이저 광을 기록면과 수직인 방향으로 반사하는 입상 미러(253)와, 도 2에 도시된 빔 분할기(26)를 대신하여 빔 분할기의 일종인 하프 미러(255)와, 도 2에 도시된 콜리메이터 렌즈(24, 27)를 대신하여 콜리메이터 렌즈(254)를 구비한다. 대물 렌즈(21) 및 편광 유리(22)는 액츄에이터(252)에 고정된다.
이 광픽업 장치(13)는 트랙킹 제어를 행하기 위해 주지의 3-빔 방식을 채용하고 있다. 일반적인 3-빔 방식으로는 하나의 레이저 광을 3개로 분리하기 위한 회절 격자판이 설치된다. 이 제12 실시 형태에서는 콜리메이터 렌즈의 표면 상이 아니라, 3-빔 방식용의 회절 격자판의 표면 상에 홀로그램이 형성되어 있다.
도 26을 참조하여, 홀로그램 부착 회절 격자판(251)은 3-빔 방식용의 회절 격자(261)가 형성된 주면을 갖는 유리판(262)과, 그 주면과 반대측의 면 상에 형성된 홀로그램(263)으로 구성된다.
이 광픽업 장치(13)에서는 파장 635㎚의 레이저 광은 도 25 중에 실선으로 도시된 바와 같이 홀로그램 부착 회절 격자판(251)에서 회절하지 않고 대물 렌즈(21)에 입사한다. 한편, 파장 780㎚의 레이저 광은 도 25 중에 점선으로 도시된 바와 같이 홀로그램 부착 회절 격자판(251)에서 회절하여 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 이 광픽업 장치(13)도 또한 상기 실시 형태와 동일하게 DVD뿐만 아니라 CD-R의 기록 및 재생을 행할 수 있다.
이 제12 실시 형태에 따르면, 홀로그램(263)이 3-빔 방식용의 회절 격자판(251) 상에 형성되기 때문에, 종래의 광픽업 장치의 구조를 대폭 변경할 필요는 없다.
[제13 실시 형태]
도 27을 참조하여, 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)는 2개의 초점을 갖는 2초점 콜리메이터 렌즈(271)를 구비한 것을 특징으로 한다.
2초점 콜리메이터 렌즈(271)는 도 28에 도시된 바와 같이 렌즈(272)와, 렌즈(272)에 대향하여 설치된 렌즈(273)와, 렌즈(272, 273) 사이에 삽입된 시아닌계 색소(274)를 구비한다. 시아닌계 색소(274)는 상술된 바와 같이, 파장 635㎚의 레이저 광에 대해 1.50의 굴절율을 갖고, 파장 780㎚의 레이저 광에 대해 1.65의 굴절율을 갖는다. 렌즈(272, 273)는 1.50의 굴절율을 갖는다.
따라서, 파장 635㎚의 레이저 광이 입사한 경우, 2초점 콜리메이터 렌즈(271)는 단체의 콜리메이터 렌즈(254)와 동일하게 기능한다. 그 때문에, 파장 635㎚의 레이저 광은 도 28 중에 실선으로 도시된 바와 같이 렌즈(272)의 표면과 렌즈(273)의 표면에서 굴절하고, 도 29중에 실선으로 도시된 바와 같이 평행해진다. 한편, 파장 780㎚의 레이저 광은 도 28중에 점선으로 도시된 바와 같이 렌즈(272, 273)의 표면 이외에 렌즈(272, 273)와 시아닌계 색소(274) 사이의 계면에서도 굴절한다. 그 때문에, 도 29 중에 점선으로 도시된 바와 같이 파장 780㎚의 레이저 광은 평행보다도 약간 넓어져 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 대물 렌즈(21)는 파장 780㎚의 레이저 광을 파장 635㎚의 레이저 광과 다른 위치에 집결시킨다.
[제14 실시 형태]
또한, 상기 2초점 콜리메이터 렌즈(271)를 대신하여, 도 30에 도시된 바와 같은 2초점 콜리메이터 렌즈(300)가 이용되어도 좋다. 이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)는 렌즈(301)와, 렌즈(301)에 대향하여 설치된 렌즈(302)와, 렌즈(301)의 내면 상에 형성된 투명 전극(303)과, 렌즈(302)의 내면 상에 형성된 투명 전극(304)과, 투명 전극(303, 304) 사이에 삽입된 TN형 액정(305)을 포함한다. 또한, TN형 액정(305)을 구동하기 위해 발진 회로로 이루어지는 액정 구동 회로(306)가 설치된다. 액정 구동 회로(306)는 CD-R의 재생이 행해지는 경우, 즉 파장 780㎚의 레이저 광이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)에 입사하는 경우, 투명 전극(303, 304)사이에 소정 전압을 인가한다.
TN형 액정(305)은 전압이 인가되지 않을 때 1.50의 굴절율을 갖고, 전압이 인가될 때 1.65의 굴절율을 갖는다. 또, TN형 액정(305) 대신에 STN형 액정이 이용되어도 좋다.
도 31의 (a)에 도시된 바와 같이, 전압이 투명 전극(303, 304) 사이에 인가되지 않을 때, TN형 액정(305)의 굴절율이 1.50이기 때문에, 이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)는 단체의 콜리메이터 렌즈(254)와 동일하게 기능한다. 한편, 도 31의 (b)에 도시된 바와 같이, 소정 전압이 투명 전극(303, 304) 사이에 인가되면, TN형 액정(305)의 굴절율이 전체적으로 1.65로 변화하기 때문에, 입사광은 렌즈(301, 302)의 표면뿐만 아니라 렌즈(301, 302)와 TN형 액정(305) 사이의 계면에서도 굴절한다.
DVD의 재생이 행해지는 경우, 즉 파장 635㎚의 레이저 광이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)에 입사하는 경우, 전압이 투명 전극(303, 304) 사이에 인가되지 않기 때문에, 도 32 중에 실선으로 도시된 바와 같이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)는 파장 635㎚의 레이저 광을 평행하게 하여 대물 렌즈(21)로 유도한다. 한편, CD-R의 재생이 행해지는 경우, 즉 파장 780㎚의 레이저 광이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)에 입사하는 경우, 소정 전압이 투명 전극(303, 304) 사이에 인가되기 때문에, 도 32중에 점선으로 도시된 바와 같이 2초점 콜리메이터 렌즈(300)는 파장 780㎚의 레이저 광을 평행보다도 약간 넓혀져 대물 렌즈(21)로 유도한다. 따라서, 대물 렌즈(21)는 파장 780㎚의 레이저 광을 파장 635㎚의 레이저 광과는 다른 위치에 집결시킨다.
인가 전압과 TN형 액정의 굴절율과의 관계를 도 33에 도시한다. TN형 액정(305)의 굴절율이 1.50으로부터 증가하기 시작하는 전압, 및 굴절율이 1.65에서 포화하는 전압은 자유롭게 설정할 수 있지만, 인가 전압은 5∼12V의 범위 내에서 바람직하게 이용할 수 있다.
[제15 실시 형태]
상기 2초점 콜리메이터 렌즈(300)의 렌즈(301, 302)의 내면은 어느 것도 평탄하지만, 도 34에 도시된 2초점 콜리메이터 렌즈(340)와 같이 렌즈(341, 342)의 내면은 만곡하여도 좋다.
[제16 실시 형태]
상기 2초점 콜리메이터 렌즈(300, 340)에서는 투명 전극(303, 304)는 렌즈(301, 302, 341, 342)의 내면 상에 전체적으로 형성되어 있지만, 도 35에 도시된 바와 같이 투명 전극(351, 352)은 직선의 줄무늬 형태로 패턴화되어 있어도 된다.
도 36의 (a)에 도시된 바와 같이, 전압이 줄무늬형의 투명 전극(351, 352) 사이에 인가되지 않을 때 TN형 액정(305)의 굴절율은 전체적으로 1.50이지만, 도 36의 (b)에 도시된 바와 같이 소정 전압이 줄무늬형의 투명 전극(351, 352) 사이에 인가되면 TN형 액정(305)의 굴절율은 부분적으로 변화한다. 즉, 1.50의 굴절율과 1.65의 굴절율이 직선의 줄무늬 형태로 표현된다.
이 제16 실시 형태에 따르면, 투명 전극(351, 352)이 직선의 줄무늬 형태로 패턴화되기 때문에, TN형 액정(305)은 더욱 편광 선택성을 갖는다.
[제17 실시 형태]
상기 2초점 콜리메이터 렌즈(350)의 투명 전극(351, 352)은 직선의 줄무늬 형태로 패턴화되어 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 투명 전극(371)은 동심원의 줄무늬 형태로 패턴화되어 있어도 좋다.
이 제17 실시 형태에 따르면, 투명 전극(371)이 동심원의 줄무늬 형태로 패턴화되어 있기 때문에, TN형 액정이 더 홀로그램으로서도 기능한다. 그 결과, 이 콜리메이터 렌즈가 갖는 2개의 초점의 차는 더 커진다.
[제18 실시 형태]
도 38에 도시된 바와 같이 반도체 레이저(23)로부터의 레이저 광의 일부는 하프 미러(255)에서 반사하지만, 그 밖의 부분은 하프 미러(255)를 투과한다. 이 제18 실시 형태는 하프 미러(255)를 투과한 레이저 광을 유효하게 활용하는 것을 목적으로 한다.
도 38을 참조하여, 본 발명의 제18 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)는 태양 전지(382)와, 태양 전지(382)의 수광면에 부착된 광학 필터(381)와, 태양 전지(382)로부터 공급되는 전력에 기초하여 2초점 콜리메이터 렌즈(300)의 TN형 액정(305)을 구동하는 액정 구동 회로(306)를 구비한 것을 특징으로 한다.
광학 필터(381)는 파장 635㎚의 레이저 광을 차단하고, 파장 780㎚의 레이저 광을 투과한다. 이러한 파장 선택성의 광학 필터(381)를 대신하여, 편광 방향이 파장 780㎚의 레이저 광의 편광 방향과 일치하는 편광성의 광학 필터가 이용되어도 좋다.
태양 전지(382)는 도 39에 도시된 바와 같이 유리, 폴리카보네이트 플라스틱 필름등으로 이루어지는 투명 기판(383)과, 투명 기판(383)의 주면 상에 형성된 복수의 광전 셀(384)을 구비한다. 광학 필터(381)는 투명 기판(383)의 주면과 반대측의 면 상에 형성된다.
광전 셀(384)의 각각은,투명 기판(383)의 주면 상에 형성된 ITO, SnO2, ZnO 등으로 이루어지는 투명 전극(385)과, 투명 전극(385) 상에 형성된 PIN 구조의 비정질 실리콘(a-Si)층(386)과, 알루미늄, 은 등으로 이루어지는 이면 전극(387)을 포함한다. 광전 셀(384)의 각각은 광학 필터(381)를 투과한 레이저 광의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 복수의 광전 셀(384)은 직렬로 접속된다. 따라서, 태양 전지(382)의 양 단자사이에 생성되는 전압은 광전 셀(384)의 수를 변경함으로써 자유롭게 설정할 수 있다.
비정질 실리콘층(386)은 도 40에 도시된 바와 같이 투명 전극(385) 상에 형성된 p형 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC) 층과, 진성 비정질 실리콘층과, n형 비정질 실리콘층을 포함한다.
다시 도 38을 참조하여 DVD의 재생이 행해지는 경우, 레이저 소자(61)가 파장 635㎚의 레이저 광을 생성한다. 파장 635㎚의 레이저 광의 일부는 하프 미러(255)로 반사하고, 그 밖의 부분은 하프 미러(255)를 투과한다. 그러나, 파장 635㎚의 레이저 광은 광학 필터(381)를 투과하지 않기 때문에, 태양 전지(382)는 전압을 생성하지 않는다. 그 결과, 액정 구동 회로(306)는 동작하지 않기 때문에,2초점 콜리메이터 렌즈(300) 중의 TN형 액정(305)의 굴절율은 1.50이다. 따라서, 하프 미러(255)에서 반사한 파장 635㎚의 레이저 광은 2초점 콜리메이터 렌즈(300)에 의해 평행해진다.
한편, CD-R의 재생이 행해지는 경우, 레이저 소자(62)가 파장 780㎚의 레이저 광을 생성한다. 파장 780㎚의 레이저 광의 일부는 하프 미러(255)에서 반사하고, 그 밖의 부분은 하프 미러(255)를 투과한다. 하프 미러(255)를 투과한 파장 780㎚의 레이저 광은 광학 필터(381)도 또한 투과하기 때문에, 태양 전지(382)는 액정 구동 회로(306)에 전력을 공급한다. 그 때문에, 2초점 콜리메이터 렌즈(300)의 TN형 액정(305)의 굴절율은 1.65로 변화한다. 따라서, 하프 미러(255)에서 반사한 파장 780㎚의 레이저 광은 2초점 콜리메이터 렌즈(300)에 의해 평행보다도 약간 넓어지도록 굴절된다.
이 제18 실시 형태에 따르면, TN형 액정(305)을 구동하기 위해 하프 미러(255)를 투과한 레이저 광이 태양 전지(382)에 의해 유효하게 활용되기 때문에, TN형 액정(305)을 구동하기 위한 전력을 외부로부터 공급할 필요가 없다. 또한, 파장 780㎚의 레이저 광만을 선택적으로 투과하는 광학 필터(381)가 설치되기 때문에, 2초점 콜리메이터 렌즈(300)의 초점은 자동적으로 전환된다.
[제19 실시 형태]
현재 시점에서 DVD의 규격은 상기 표 1에 도시된 바와 같지만, 이후 DVD의 기록 밀도는 높아지는 것이 예상된다. 여기서는, 표 1에 나타낸 표준적인 DVD보다도 높은 기록 밀도를 갖는 DVD를 「고밀도 DVD」라고 한다.
상기 실시 형태에 따른 광픽업 장치는 CD-R 및 DVD의 호환 재생이 가능하지만, CD 및 고밀도 DVD의 호환 재생이 가능해도 좋다. CD 및 고밀도 DVD의 정격치 및 재생 조건을 다음 표 2에 나타낸다.
[표 2]
CD는 1.2(허용 오차 ±0.1)㎜ 두께의 투명 기판을 구비하고, 파장 635㎚의 레이저 광에 의해 재생된다. 한편, 고밀도 DVD는 0.6 (허용 오차 ±0.05)㎜ 두께의 투명 기판을 구비하고, 파장 480㎚의 레이저 광에 의해 재생된다. 표 1에 도시된 표준적인 DVD의 트랙 피치는 0.74㎛ 인데 반해 표 2에 나타낸 고밀도 DVD의 트랙 피치는 0.56㎛이다.
[제20 실시 형태]
상기 제19 실시 형태에서는 CD의 재생을 위해 파장 635㎚의 레이저 광이 이용되고 있지만, 다음 표 3에 나타낸 바와 같이 파장 780㎚의 레이저 광이 이용되어도 좋다. 이 경우, 대물 렌즈의 실효 개구수는 0.40 대신에 0.45로 설정된다.
[표 3]
[제21 실시 형태]
본 발명의 제21 실시 형태에 따른 광픽업 장치는 CD-R 및 고밀도 DVD의 교환 재생이 가능하다. CD-R 및 고밀도 DVD의 정격치 및 재생 조건을 다음의 표 4에 나타낸다.
[표 4]
CD-R의 정격치 및 재생 조건은 기본적으로 표 1의 것과 동일하지만, 표 1에서는 반사율이 60%이상인데 반해, 표 4에서는 반사율이 60∼70%이다. 또한, 고밀도 DVD의 정격치 및 재생 조건은 표 2 및 표 3의 것과 동일하다.
[제22 실시 형태]
도 41을 참조하여, 본 발명의 제22 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)는 광 검출기(411)가 레이저 소자(61, 62)와 함께 형성된 반도체 소자(410)를 구비한 것을 특징으로 한다. 이 광픽업 장치(13)에서는 도 11에 도시된 제3 실시 형태와 거의 마찬가지로 콜리메이터 렌즈(254) 바로 앞에 홀로그램(25)이 설치된다. 이 광픽업 장치(13)에서는 상기 실시 형태와 달리, 하프 미러등의 빔 분할기가 설치되지않는다.
반도체 소자(410)는 기판(60)과, 기판(60) 상에 설치되고, 파장 635㎚의 레이저 광을 생성하는 레이저 소자(61)와, 기판(60) 상에 레이저 소자(61)와 인접하여 설치된 파장 780㎚의 레이저 광을 생성하는 레이저 소자(62)와, 기판(60) 상에 레이저 소자(61, 62)와 격리하여 설치되고, 광 디스크로부터의 반사광 중 홀로그램(25)에 의한 1차 회절광을 검출하는 광 검출기(411)를 포함한다.
홀로그램(25)이 설치된 경우, 광 디스크로부터의 반사광 중 홀로그램(25)에 의한 0차 회절광은 레이저 소자(61, 62)로 복귀되지만, 1차 회절광은 레이저 소자(61, 62)와 다른 위치에 도달한다. 광 검출기(411)는 그와 같은 위치에 설치된다.
여기서, 도 42에 도시된 바와 같이, 홀로그램(25)의 요철 구조의 피치를 P (㎛), 레이저 소자(61, 62) 및 광 검출기(411)에서 홀로그램(25)까지의 거리를 L (㎜), 레이저 소자(61)로부터 광 검출기(411)까지의 거리를 Z1(㎜), 레이저 소자(62)에서 광 검출기(411)까지의 거리를 Z2(㎜)로 한다. 1차 회절광이 광 검출기(411)에 도달하기 위해서는, 상기 파라메터 P, L, Z1, Z2는 다음 표 5에 도시된 어느 한 관계를 만족시키면 좋다.
[표 5]
레이저 소자(61)가 파장 480㎚의 레이저 광을 생성하고, 레이저 소자(62)가 파장 635㎚의 레이저 광을 생성하는 경우에는, 상기 파라메터 P, L, Z1, Z2는 다음 표 6에 도시된 어느 하나의 관계를 만족하여도 좋다.
[표 6]
레이저 소자(61)가 파장 480㎚의 레이저 광을 생성하고, 레이저 소자(62)가 파장 780㎚의 레이저 광을 생성하는 경우에는, 상기 파라메터 P, L, Z1, Z2는 다음의 표 7에 도시된 어느 하나의 관계를 만족하여도 좋다.
[표 7]
이 제22 실시 형태에 따르면, 광 디스크로부터의 반사광 중 홀로그램(25)에 의한 1차 회절광을 검출하는 광 검출기(411)가 레이저 소자(61, 62)와 인접하여 설치되기 때문에, 반사광을 검출하기 위해 하프 미러등의 빔 분할기를 설치할 필요가 없다.
[제23 실시 형태]
상술한 바와 같이 대물 렌즈(21)는 파장 635㎚의 레이저 광을 DVD의 기록면 상에 집결하도록 설계되어 있다. 따라서, 도 43에 도시된 바와 같이 대물 렌즈(21)가 파장 780㎚의 평행한 레이저 광을 CD의 기록면 상에 집결시키는 경우, 파면수차가 발생한다. 그러나, 상기한 바와 같은 평행광(광원 위치 : 무한원방) 대신에, 도44에 도시된 바와 같은 확산광(광원 위치 : 유한)이 대물 렌즈(21)에 입사하면, 발생하는 파면 수차는 작아진다.
도 45에 도시된 바와 같이, 광원(반도체 레이저(23))에서 대물 렌즈(21)까지의 거리를 bb, 대물 렌즈(21)에서 집결점(광 디스크의 기록면)까지의 거리를 aa로 하면, 대물 렌즈(21)의 배율은 aa/bb로 표현된다. 대물 렌즈(21)의 배율 aa/bb와 상기 파면수차와의 관계를 도 46에 도시한다. 여기서는, 파장 785㎚ (λ)의 레이저 광이 1.2㎜ 두께의 투명 기판(31)을 갖는 CD의 기록면 상에 집결되고, 대물 렌즈(21)의 실효 개구수가 0.45로 설정된다고 하는 조건 하에서, 시뮬레이션이 행해지고 있다.
도 46에 도시된 배율과 파면수차와의 관계를 고려하면, 파면수차를 최소로 하기 위해서는 배율이 약 0.06이 되는 위치에 반도체 레이저(23)를 배치하여도 좋다.
파면수차는 0.05λ(λ=785㎚) 이하이면 실용상 문제가 없기 때문에, 도 47에 도시된 바와 같이 대물 렌즈(21)의 배율은 0.025∼0.095의 범위 내에서 바람직하게 이용된다.
또한, 확산광이 대물 렌즈(21)에 입사하는 경우에, 트랙킹 제어에 의해 대물 렌즈(21)가 트랙킹 방향으로 이동하면, 레이저 광은 대물 렌즈(21)에 대해 비스듬히 입사한다. 그 결과, 평행광이 대물 렌즈(21)에 입사하는 경우에 비교하여 재생 특성이 열화한다.
그래서, 거리 bb를 될 수 있는 한 크게, 즉 배율 aa/bb를 될 수 있는 한 작게 하는 것이 대물 렌즈(21)에 입사하는 레이저 광이 평행하게 가깝게 되기 때문에, 상술한 대물 렌즈(21)의 이동에 따른 재생 특성의 열화를 억제할 수 있다. 따라서, 도 48에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(21)의 배율은 0.025∼0.065의 범위 내에서 보다 바람직하게 이용할 수 있다.
[제24 실시 형태]
도 49에는, 단일 파장의 레이저 광을 이용한 전형적인 광픽업 장치의 광학계가 출사계와 수광계로 분리되어 도시되어 있다. 레이저 소자(491)로부터의 레이저 광은 대물 렌즈(21)를 통해 광 디스크의 기록면(492) 상에 도달한다. 광 디스크의 기록면(492)으로부터의 반사광은 다시 대물 렌즈(21)를 통해 광 검출기(493)에 도달한다. 광 검출기(493)의 수광부(494)는 포커싱 제어를 위해 4개로 분할되어 있다.
도 50에는, 2파장의 레이저 광을 이용한 광픽업 장치의 광학계가 출사계와 수광계로 분리되어 도시되어 있다. 파장 780㎚의 레이저 광을 생성하는 레이저 소자(501)는 파장 635㎚의 레이저 광을 생성하는 레이저 소자(491)로부터 거리 cc를 두어 배치한다. 그 때문에, 파장 780㎚의 레이저 광은 파장 635㎚의 레이저 광과 다른 위치에 도달한다.
이에 반해, 파장 635㎚의 레이저 광을 위한 수광부(494)로부터 거리 dd를 두어 파장 780㎚를 위한 수광부(502)를 설치하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 레이저 소자(491, 501)를 고정밀도의 거리 cc로 배치하는 것은 매우 곤란하다. 그 때문에, 거리 dd를 두고 수광부(494, 502)를 배치해도 레이저 광이 수광부(494, 502)의중심에 정확히 집결하지 않는다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 제24 실시 형태는 상기된 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 파장이 다른 2개의 레이저 광을 검출하는 하나의 광 검출기를 구비한 광픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 51을 참조하여, 본 발명의 제24 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)는 광 검출기(28)와 콜리메이터 렌즈(254) 사이에 파장 선택성 홀로그램판(510)을 구비한 것을 특징으로 한다. 파장 선택성 홀로그램판(510)은 광축 방향으로 이동 가능하다.
파장 선택성 홀로그램판(510)에는 도 52(a)에 도시된 바와 같이 요철 구조가 줄무늬 형태로 형성되어 있다. 파장 선택성 홀로그램판(510)은 도 52(b)에 도시된 바와 같이 파장 635㎚의 레이저 광을 회절시키지 않고 그대로 투과시키는데 반해 파장 780㎚의 레이저 광을 소정 방향으로 회절시켜 투과시킨다.
도 53에는, 도 51에 도시된 광픽업 장치(13)의 광학계가 출사계와 수광계로 분리되어 도시되어 있다. 레이저 소자(61)로부터의 파장 635㎚의 레이저 광은 대물 렌즈(21)를 통해 광 디스크의 기록면(492) 상에 집결한다. 광 디스크의 기록면(492)으로부터의 반사광은 대물 렌즈(21)를 통해 파장 선택성 홀로그램판(510)에 도달한다. 파장 635㎚의 레이저 광은 파장 선택성 홀로그램판(510)에서 회절하지 않고 그대로 투과하기 때문에, 광 검출기(28) 중 4개로 분할된 수광부(531)의 중심에 집결한다. 한편, 레이저 소자(62)로부터의 파장 780㎚의 레이저 광은 대물 렌즈(21)를 통해 광 디스크의 기록면(492) 상에 집결한다. 광 디스크의 기록면(492)으로부터의 반사광은 대물 렌즈(21)를 통해 파장 선택성 홀로그램판(510)에 도달한다. 파장 780㎚의 레이저 광은 파장 선택성 홀로그램판(510)에서 내측으로 회절한다. 파장 선택성 홀로그램판(510)은 파장 780㎚의 레이저 광의 1차 내측으로의 회절광이 수광부(531)의 중심으로 집결하도록 광축 방향의 특정 위치에 배치되어 있다.
이 제24 실시 형태에 따르면, 레이저 소자(61, 62) 사이의 거리 aa가 변동하여도, 홀로그램판(510)을 광축 방향으로 적절하게 조정함으로써 파장 635㎚의 레이저 광뿐만 아니라 파장 780㎚의 레이저 광도 수광부(531)의 중심에 집결시킬 수 있다. 그 때문에, 도 50에 도시된 수광부(494, 502)를 공통으로 한 하나의 수광부(531)를 설치하여도 좋다.
이 광픽업 장치에서는, 파장 635㎚의 레이저 광이 수광부(531)의 중심에 집결하도록 광 검출기(28)의 위치를 조정한 후, 파장 780㎚의 레이저 광이 수광부(531)의 중심에 집결하도록 홀로그램판(510)의 위치를 조정하여도 좋다.
[제25 실시 형태]
도 53에 도시된 제24 실시 형태의 광 검출부(28)에는 하나의 수광부(531)만이 설치되어 있지만, 도 54에 도시된 제25 실시 형태의 광 검출부(541)에는 파장 635㎚용의 수광부(542)와 파장 780㎚용의 수광부(543)가 별도로 설치되어 있다. 레이저 소자(61)로부터의 파장 635㎚의 레이저 광은 상기 제24 실시 형태와 동일하게 수광부(542)의 중심에 집결한다. 한편, 레이저 소자(62)로부터의 파장 780㎚의 레이저 광은 파장 선택성 홀로그램판(510)에서 외측으로 회절한다. 파장 선택성 홀로그램판(510)은, 파장 780㎚의 레이저 광의 1차 외측으로의 회절광이 수광부(543)의 중심에 집결하도록 광축 방향의 특정 위치에 배치되어 있다.
[제26 실시 형태]
도 55에 도시된 제26 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)에서는 상기 파장 선택성 홀로그램판(510) 대신에 편광 선택성 홀로그램판(550)이 배치되어 있다.
편광 선택성 홀로그램판(550)에는, 도 56(a)에 도시된 바와 같이 홀로그램 패턴이 줄무늬 형태로 형성되어 있다. 편광 선택성 홀로그램판(550)은 도 56(b)에 도시된 바와 같이 도면 상 세로 방향으로 편광하는 레이저 광을 회절시키지 않고 그대로 투과시키는데 반해, 지면에 대해 수직 방향으로 편광하는 레이저 광을 소정 방향으로 회절시켜 투과시킨다.
도 57에는 도 55에 도시된 광픽업 장치(13)의 광학계가 출사계와 수광계로 분리되어 도시되어 있다. 레이저 소자(61)로부터의 파장 635㎚의 레이저 광은 도면 상 세로 방향으로 편광하고 있기 때문에, 편광 선택성 홀로그램판(550)에서 회절하지 않고 그대로 투과하고, 광 검출기(28)중의 수광부(531)의 중심에 집결한다. 한편, 레이저 소자(62)로부터의 파장 780㎚의 레이저 광은 지면에 대해 수직 방향으로 편광하고 있기 때문에, 편광 선택성 홀로그램판(550)에서 내측으로 회절한다. 편광 선택성 홀로그램판(550)은 파장 780㎚의 레이저 광의 1차 내측으로의 회절광이 수광부(531)의 중심에 집결하도록 광축 방향의 특정 위치에 배치되어 있다.
[제27 실시 형태]
도 57에 도시된 제26 실시 형태의 광 검출기(28)에는 하나의 수광부(531)만이 설치되어 있지만, 도 58에 도시된 제27 실시 형태의 광 검출기(580)에는 파장 635㎚용의 수광부(581)와 파장 780㎚용의 수광부(582)가 별도로 소정 간격 ee를 두고 배치되어 있다.
레이저 소자(61)로부터의 파장 635㎚의 레이저 광은 편광 선택성 홀로그램판(550)에서 회절하지 않고 그대로 투과하고, 수광부(581)의 중심에 집결한다. 한편, 레이저 소자(62)로부터의 파장 780㎚의 레이저 광은 편광 선택성 홀로그램판(550)에서 외측으로 회절한다. 편광 선택성 홀로그램판(550)은 파장 780㎚의 레이저 광의 1차 외측으로의 회절광이 수광부(582)의 중심에 집결하도록 광축 방향의 특정 위치에 배치되어 있다.
[제28 실시 형태]
도 59에 도시된 바와 같이, 제28 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)는 도 51 및 도 55에 도시된 광학계와 다르고, 도 2에 도시된 광학계와 동일한 광학계를 채용한다. 이 광픽업 장치(13)에서는, 파장 선택 홀로그램판(510)은 콜리메이터 렌+즈(27)와 광 검출기(28) 사이에 배치되어 있다. 물론, 파장 선택성 홀로그램판(510) 대신에 편광 선택성 홀로그램판(550)이 배치되어 있어도 좋다.
[제29 실시 형태]
도 54 및 도 58에 도시된 제25 실시 형태 및 제27 실시 형태에서는 파장 780㎚용의 수광부(543, 582)가 파장 635㎚용의 수광부(542, 581)와 동일한 형상을 갖고 있지만, 도 60에 도시된 제29 실시 형태에서는 광 검출기(590)는 파장 635㎚용의 수광부(591)와는 다른 형상을 갖는 파장 780㎚용의 수광부(592)를 구비한다.
도 61은 이 제29 실시 형태에 따른 광픽업 장치(13)를 포함하는 광 디스크 기록/재생 장치(12)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 61을 참조하여, 이 광 디스크 기록/재생 장치(12)는, 광 검출기(590)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 재생 신호, 포커스 에러 신호 및 트랙킹 에러 신호를 생성하고, 이들을 전치 증폭기(14)로 공급하는 연산 회로(601)를 구비한다.
도 61 및 도 62를 참조하여, 광픽업 장치(13)는 대물 렌즈(21)와, 서보 기구(19)와, 반도체 레이저(23)와, 하프 미러(255)와, 콜리메이터 렌즈(254)와, 홀로그램(25)과, 광 검출기(590)를 구비한다.
이 광픽업 장치(13)는 포커스 서보를 위해 비점 수차법을 채용하고, 또한 DVD의 트랙킹 서보를 위해 1빔 방식을 채용하고, CD의 트랙킹 서보를 위해 3-빔 방식을 채용하고 있다. 따라서, 도 63에 도시된 바와 같이, DVD용의 파장 635㎚의 레이저 광을 수신하는 수광부(591)는 4개의 분할 센서(591B1∼591B4)로 구성된다. CD용의 파장 780㎚의 레이저 광을 수신하는 수광부(592)는 3개의 분할 센서(592A1∼592A3)로 구성된다. 수광부(592)는 수광부(591)로부터 제1 방향으로 떨어져 배치되어 있다. 분할 센서(592A1∼592A3)의 각각은 제1 방향으로 연장되는 직사각형을 이루고 있다. 분할 센서(592A2)는 분할 센서(592A1)로부터 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 떨어져 배치되어 있다. 분할 센서(592A3)는 분할 센서(592A1)로부터 상기 제2 방향과 반대의 제3 방향으로 떨어져 배치되어 있다. 메인 레이저 광을 수신하는 수광부(592)의 양측에는 2개의 서브 레이저 광을 각각 수신하는 사이드 센서(593A4, 593A5)가 배치되어 있다.
연산 회로(601)는 도 64에 도시된 바와 같이 사이드 센서(593A5)로부터의 검출 신호 A5와 사이드 센서(593A4)로부터의 검출 신호 A4와의 차(A5-A4)를 산출하는 감산 회로(631)와, 분할 센서(592A2 및 592A3)로부터의 검출 신호 A2, A3의 합(A2+A3)과 분할 센서(592A1)로부터의 검출 신호 A1와의 차((A2+A3)-A1)를 산출하는 감산 회로(632)와, 분할 센서(592A1∼592A3)로부터의 검출 신호 A1∼A3의 총합(A1+A2+A3)를 산출하는 가산 회로(633)와, 분할 센서(591B2, 591B4)로부터의 검출 신호 B2 및 B4의 합(B2+B4)과 분할 센서(591B1, 591B3)로부터의 검출 신호 B1 및 B3의 합(B1+B3)의 차((B2+B4)-(B1+B3))을 산출하는 감산 회로(634)와, 분할 센서(591B1∼591B4)로부터의 검출 신호 B1∼B4의 총합(B1+B2+B3+B4)을 산출하는 가산 회로(635)와, 감산 회로(631)의 출력 신호를 증폭시키고, 조정 가능한 이득을 갖는 증폭기(636)와, 감산 회로(632)의 출력 신호를 증폭하고, 조정 가능한 이득을 갖는 증폭기(637)와, 가산 회로(633)의 출력 신호를 증폭하고, 조정 가능한 이득을 갖는 증폭기(638)와, 도 61에 도시된 판별 회로(16)로부터의 판별 신호에 응답하여 전환하는 스위칭 회로(639)를 구비한다.
DVD의 재생시에는, 상기 총합(B1+B2+B3+B4)이 재생 신호 RF로서 출력된다. 또한, 상기 차((B2+B4)-(B1+B3))가 포커스 에러 신호 FE 및 트랙킹 에러 신호 TE로서 출력된다.
한편, CD의 재생시에는 상기 총합(A1+A2+A3)이 재생 신호 RF로서 출력된다. 또한, 상기 차((A2+A3)-A1)가 포커스 에러 신호 FE로서 출력된다. 또한, 상기 차(A5-A4)가 트랙킹 에러 신호 TE로서 출력된다.
이어서, 이 광 디스크 기록/재생 장치의 포커스 서보 동작에 대해 설명한다.
도 65의 (a)에 도시된 바와 같이, DVD의 재생시에는 수광부(591) 상에 빔 스폿(640)이 형성되고, CD의 재생시에는 수광부(592) 상에 빔 스폿(641)이 형성된다. 이 제29 실시 형태에서는 레이저 소자(61, 62)의 간격 aa의 변동에 따라 빔 스폿(641)의 위치는 도면 상 세로 방향으로 변동되지만, 수광부(592)는 도면 상 세로 방향으로 연장되는 직사각형의 분할 센서(592A1∼592A3)로 구성되기 때문에, 빔 스폿(641)이 도면 상 세로 방향으로 다소 변동되어도 재생 신호 RF, 포커스 에러 신호 FE, 및 트랙킹 에러 신호 TE는 적절하게 생성된다.
대물 렌즈(21)가 광 디스크(10)에 접근하거나 또는 멀어지면, 도 65의 (b) 및 도 65의 (c)에 도시된 바와 같이 빔 스폿(640, 641)은 도면 상 가로 방향 또는 세로 방향으로 변형한다. 이에 따라 포커스 에러 신호 FE가 생성되고, 이에 따라 레이저 광이 광 디스크(10)의 기록면 상에 집결하도록 대물 렌즈(21)가 그 광축 방향으로 이동된다.
이어서, 이 광 디스크 기록/재생 장치의 트랙킹 서보 동작에 대해 설명한다.
DVD의 재생시에는 상기 포커스 에러 신호 FE와 동일하게 트랙킹 에러 신호 TE가 생성되고, 이에 따라 레이저 광이 항상 트랙에 조사되도록 대물 렌즈(21)가 트랙과 수직 방향으로 이동된다.
한편, 도 66에 도시된 바와 같이, CD의 재생시에는 하나의 메인 레이저 광과 2개의 서브 레이저 광이 광 디스크(10)에 조사된다. 하나의 메인 레이저 광은 광 디스크(10)의 신호 기록면에서 반사한 후, 광 검출기(590)의 수광부(592)에 입사하고, 2개의 서브 레이저 광은 광 디스크(10)의 신호 기록면에서 반사한 후, 광 검출기(590)의 사이드 센서(593A4, 593A5)에 각각 입사한다. 이에 따라, 빔 스폿(641)이 수광부(592) 상에 형성되고, 빔 스폿(650, 651)이 사이드 센서(593A4, 593A5) 상에 각각 형성된다. 광 디스크(10)에 조사된 메인 레이저 광의 위치가 트랙으로부터 벗어나면, 그에 따라 트랙킹 에러 신호 TE가 생성된다. 이에 따라, 메인 레이저 광이 항상 트랙에 조사되도록 대물 렌즈(21)가 트랙과 수직 방향으로 이동된다.
이 제29 실시 형태에 따르면, DVD용의 분할 센서(591B1∼591B4)로부터 제1 방향으로 떨어져 배치된 CD용의 분할 센서(592A1∼592A3)가 그 제1 방향으로 연장되는 직사각형을 이루기 때문에, 레이저 소자(61)로부터 레이저 소자(62)까지의 거리 aa가 다소 변동되어도 정확한 재생 신호 RF 및 포커스 에러 신호 FE를 생성할 수 있다.
[제30 실시 형태]
도 67에 도시된 바와 같이, 제30 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 광 검출기(660)는 CD용의 메인 레이저 광을 수신하는 수광부(592)와, CD용의 2개의 서브 레이저 광 중 한쪽을 수신하는 수광부(661)와, 다른 한쪽의 서브 레이저 광 및 DVD용의 레이저 광을 수신하는 수광부(662)를 구비한다. 수광부(662)는 4개의 분할 센서(662A1∼662A4)로 구성되고, DVD 및 CD 재생를 위해 공용되고 있다.
DVD의 재생시에는 수광부(662) 상에 빔 스폿(663)이 형성된다. 재생 신호RF, 포커스 에러 신호 FE, 및 트랙킹 에러 신호 TE는 상기한 바와 같이 생성된다.
한편, CD의 재생시에는 수광부(592) 상에 메인의 레이저 스폿(664)이 형성되고, 서브의 레이저 스폿(665, 666)이 수광부(661, 662) 상에 각각 형성된다. 재생 신호 RF 및 포커스 에러 신호 FE는 상기와 동일하게 생성된다. 트랙킹 에러 신호 TE는 수광부(661)로부터의 검출 신호와 분할 센서(662B1∼662B4)로부터의 검출 신호의 총합(B1+B2+B3+B4)과의 차가 산출됨에 따라 생성된다.
이 제30 실시 형태에 따르면, 수광부(662)가 DVD 및 CD 재생을 위해 공용되고 있기 때문에, 센서의 수가 삭감될 수 있다.
[제31 실시 형태]
상기 실시 형태에서는 홀로그램(25)은 대물 렌즈(21)의 개구수를 변경하기 위한 파장 선택성 회절 격자(130)와 분리되어 있지만, 홀로그램(22) 및 파장 선택성 회절 격자(130)는 단일의 광학 소자를 형성하여도 좋다.
예를 들면, 도 68 및 도 69에 도시된 제31 실시 형태에 따른 광픽업 장치는 홀로그램 및 파장 선택성 회절 격자가 일체로 형성된 홀로그램 개구 소자(681)를 구비한다. 홀로그램 개구 소자(681)는 도 70(a) 및 도 70(b)에 도시된 바와 같이, 유리판(684)과, 유리판(684)의 중앙에 형성된 홀로그램(682)과, 유리판(684) 상의 홀로그램(682)의 주변에 형성된 파장 선택성 회절 격자(683)를 구비한다.
홀로그램(682)이 형성된 중앙 영역에서는 도 71에 도시된 바와 같이 환형 볼록부(72)가 동심원형으로 형성된다. 홀로그램(682)이 렌즈 효과를 갖도록, 볼록부(72)의 피치는 내측에서 외측을 향해 서서히 좁아진다. 또한, 홀로그램(682)이 파장 780㎚의 레이저 광에 대해서만 렌즈로서 기능하도록 볼록부(72)의 단차는 635㎚의 정수배가 된다. 한편, 회절 격자(683)의 요철 구조는 일정한 피치로 형성되고, 그 때문에 회절 격자(683)는 일정한 격자 상수를 갖는다.
여기서, 홀로그램 개구 소자(681)의 회절 작용을 도 72∼도 75를 참조하여 설명한다.
파장 780㎚의 평행한 레이저 광(720)이 홀로그램 개구 소자(681)에 입사하면, 레이저 광(720)중 홀로그램(682)을 통한 레이저 광(721)은 직경 확장하면서 진행한다. 또한, 홀로그램 개구 소자(681)에 입사하는 레이저 광(720)의 지름은 홀로그램(682)의 지름보다도 크기 때문에, 레이저 광(720)은 회절 격자(683)에도 입사한다. 그 때문에, 레이저 광(720)의 외주변부는 레이저 광(721)을 중심으로 하여 좌우 양측으로 크게 회절한다. 보다 구체적으로는, 도 73에 도시된 바와 같이, 회절 격자(683)에 의한 +1차 회절광(722)은 레이저 광(721)에 대해 도면 상 좌측 방향으로 진행한다. 한편, 도 74에 도시된 바와 같이, 회절 격자(683)에 의한 -1차 회절광(723)은 레이저 광(721)에 대해 도면 상 우측 방향으로 진행한다.
한편, 파장 635㎚의 레이저 광(720)이 홀로그램 개구 소자(681)에 입사하면, 홀로그램 개구 소자(681)는 파장 635㎚의 레이저 광(720)에 대해 전혀 기능하지 않기 때문에, 그 입사한 레이저 광(720)은 회절하지 않고 그대로 홀로그램 개구 소자(681)를 투과한다.
또한, 홀로그램 개구 소자(681)는 도 25에 도시되는 편광 유리(22)와 동일하게 대물 렌즈(21)를 유지하기 위한 액츄에이터(252)에 고정된다. 액츄에이터(252)는 서보 기구(19)에 결합된다. 서보 기구(19)는 광 검출기(28)로부터의 포커스 에러 신호에 응답하여 액츄에이터(252)를 광축 방향으로 이동시킴과 동시에, 광 검출기(28)로부터의 트랙킹 에러 신호에 응답하여 액츄에이터(252)를 광 디스크의 트랙의 주행 방향에 대해 수직 방향으로 이동시킨다. 홀로그램 개구 소자(681)는 대물 렌즈(21)에 고정되기 때문에, 홀로그램 개구 소자(681)는 대물 렌즈(21)와 함께 이동한다.
DVD의 재생 시에는, 도 68에 도시된 바와 같이 2파장 반도체 레이저(23)에 의해 생성된 파장 635㎚의 레이저 광은 3-빔 방식용의 회절 격자(680)를 투과하고, 하프 미러(255)에서 반사되고, 또한 콜리메이터 렌즈(254)에 의해 평행하게 된다. 이 평행한 레이저 광이 홀로그램 개구 소자(681)에 입사하지만, 홀로그램 개구 소자(681)는 파장 635㎚의 레이저 광에 대해 전혀 기능하지 않기 때문에, 그 입사한 레이저 광은 회절하지 않고 그대로 홀로그램 개구 소자(681)를 투과하고, 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 파장 635㎚의 레이저 광은 DVD의 투명 기판(31)의 기록면 상에 집결한다.
한편, CD의 재생시에는 도 69에 도시된 바와 같이 2파장 반도체 레이저(23)에 의해 생성된 파장 780㎚의 레이저 광은 상기 파장 635㎚의 레이저 광과 마찬가지로 홀로그램 개구 소자(681)에 입사하지만, 홀로그램 개구 소자(681)는 파장 780㎚의 레이저 광에 대해 상기와 같이 기능하기 때문에, 그 입사한 레이저 광의 외주변부는 외측으로 크게 회절하고, 그 결과 그 입사한 레이저 광의 중앙부만이 직경 확장하면서 대물 렌즈(21)에 입사한다. 따라서, 파장 780㎚의 레이저 광은 CD의 투명 기판(32)의 기록면 상에 집결한다.
상기 제31 실시 형태에 따르면, 홀로그램(682) 및 파장 선택성 회절격자(683)가 일체로 형성되기 때문에, 이 광픽업 장치의 크기는 상기 실시 형태보다도 작아진다. 또한, 홀로그램 개구 소자(681)가 대물 렌즈(21)에 고정되기 때문에, 포커싱 및 트랙킹을 위해 대물 렌즈(21)가 이동해도 레이저 광은 정확히 기록면 상에 집결된다.
[제32 실시 형태]
상기 제31 실시 형태에서는 홀로그램 개구 소자(681)의 회절 격자(683)는 일정한 격자 상수를 갖지만, 이 제32 실시 형태에서는 도 76(a) 및 도 76(b)에 도시된 바와 같이 홀로그램 개구 소자(761)의 파장 선택성 회절 격자(762)는 불균일한 격자 상수를 갖는다. 보다 구체적으로는, 회절 격자(762)의 요철 구조의 피치는 도면 상 우측으로부터 좌측을 향해 서서히 좁아지게 된다.
여기서, 이 홀로그램 개구 소자(761)의 회절 작용을 도 77∼ 도 80을 참조하여 설명한다.
파장 780㎚의 레이저 광(720)이 홀로그램 개구 소자(761)에 입사하면, 레이저 광(720) 중 홀로그램(682)에 입사한 중앙부는 상기한 바와 같이 서서히 직경 확장하는 레이저 광(721)이 된다. 또한, 레이저 광(720) 중 파장 선택성 회절 격자(762)에 입사한 외주변부는 레이저 광(721)을 중심으로 하여 좌우로 크게 회절한다. 단, 상기 제31 실시 형태에서의 홀로그램 개구 소자(681)의 경우와 달리, 좌측의 +1차 회절광(770)은 직경 축소하면서 진행하고, 우측의 -1차 회절광(771)은 직경 확장하면서 진행한다.
상기 제31 실시 형태에서는 파장 선택성 회절 격자(683)의 격자 상수가 일정하기 때문에, +1차 회절광(722) 및 -1차 회절광(723)이 대물 렌즈(21)를 통해 대조적으로 광 디스크에 입사하기 때문에, 광 디스크로부터의 반사광이 주행 경로와 동일한 경로를 통해 홀로그램 개구 소자(681)로 복귀할 우려가 있다. 그러나, 이 제32 실시 형태에서는 파장 선택성 회절 격자(762)의 격자 상수가 불균일하기 때문에, +1차 회절광(770) 및 -1차 회절광(771)의 반사광이 주행 경로와 동일한 경로를 통해 홀로그램 개구 소자(761)로 복귀하는 일은 없다. 그 때문에, 회절광(770 및 771)에 기인하는 노이즈가 저감될 수 있다.
[제33 실시 형태]
상기 제31 실시 형태 및 제32 실시 형태에서는 홀로그램(682)의 외측에 파장 선택성 회절 격자(683, 762)가 형성되지만, 이를 대신하여 도 81에 도시된 바와 같이 홀로그램(682)의 외측에도 홀로그램(811)이 형성되어도 좋다. 외측의 홀로그램(811)의 볼록부(72)는 내측의 홀로그램(682)의 볼록부(72)와 동일하게 동심원형으로 형성되지만, 내측의 홀로그램(682)의 볼록부(72)와 달리 일정한 피치로 형성된다.
도 71에 도시된 바와 같이, 홀로그램(682)의 외측에 파장 선택성 회절 격자(683)가 형성되면, 회절 격자(683)에 의한 회절광은 대물 렌즈(21)의 외측뿐만 아니라 중앙으로도 향한다. 그 때문에, 대물 렌즈(21)의 중앙에 입사한 레이저 광에 기인하여 노이즈가 발생할 우려가 있다.
이에 대해, 도 81에 도시된 제33 실시 형태에 따르면, 홀로그램(682)의 외측에도 또한 홀로그램(811)이 형성되기 때문에, 홀로그램(811)에 의한 회절광은 대물렌즈(21)의 외측으로만 향하고, 그 결과 회절광에 기인하는 노이즈가 저감될 수 있다.
기타, 상기 실시 형태에서는 홀로그램 개구 소자가 대물 렌즈에 근접하기 때문에, 파장 선택성 회절 격자에 의한 회절광이 대물 렌즈에 입사할 우려가 있다. 따라서, 파장 선택성 회절 격자에 의한 회절광이 대물 렌즈에 입사하지 않도록 홀로그램 개구 소자가 대물 렌즈로부터 떨어져 배치되어도 좋다.
[제34 실시 형태]
도 51에 도시된 제24 실시 형태와 동일하게, 도 82 및 도 83에 도시된 바와 같이, 광 검출기(23) 상에서의 레이저 광의 집결 위치를 조정 가능하도록 하기 위해 파장 선택성 홀로그램판(510)을 더 설치해도 좋다.
[제35 실시 형태]
상기 홀로그램 및 편광 선택성 및 파장 선택성 회절 격자 대신에 도 84에 도시된 바와 같이 파장 635㎚의 레이저 광을 회절시키지 않고 투과하고, 파장 780㎚의 레이저 광을 회절시켜 투과하는 월라스톤 편광 프리즘(840)을 이용해도 좋다.
[제36 실시 형태]
도 11에 도시된 제3 실시 형태에서는 파장 780㎚의 레이저 광만을 외측으로 회절시킨다. 환언하면, 도 85에 도시된 바와 같이 홀로그램(25)은 파장 780㎚의 광원(850)만을 전방으로 이동시키고 있다. 그 때문에, 파장 780㎚의 가상광원(851)은 파장 635㎚의 광원(852)보다도 홀로그램(25)에 가깝다.
이러한 홀로그램(25) 대신에, 도 86에 도시된 제36 실시 형태에서는 파장635㎚의 레이저 광만을 내측으로 회절시키는 홀로그램(860)이 이용된다.
도 87에 도시된 바와 같이, 홀로그램(860)은 파장 780㎚의 레이저 광을 회절시키지 않고 그대로 투과시키지만, 파장 635㎚의 레이저 광을 내측으로 회절시켜 투과시킨다. 환언하면, 홀로그램(860)은 파장 635㎚의 광원(852)만을 가상적으로 후방으로 이동시킨다. 그 때문에, 파장 635㎚의 가상광원(870)은 파장 780㎚의 광원(850)보다도 홀로그램(860)으로부터 멀다. 이러한 홀로그램(860)을 이용해도 도 85와 실질적으로 동일한 광학계를 실현할 수 있다.
상기 제36 실시 형태에 따르면, 파장 635㎚의 레이저 광만을 내측으로 회절시키는 홀로그램(860)이 이용되기 때문에, 2파장 반도체 레이저와 홀로그램(860) 사이의 거리를 상기 실시 형태보다도 짧게 할 수 있다. 그 결과, 이 제36 실시 형태에 따른 광픽업 장치의 크기는 작아진다.
[제37 실시 형태]
상기 제36 실시 형태에서는 콜리메이터 렌즈(254) 바로 앞에 파장 635㎚의 레이저 광만을 내측으로 회절시키는 홀로그램(860)이 설치되지만, 도 3에 도시된 제1 실시 형태와 동일하게 파장 635㎚의 레이저 광만을 내측으로 회절시키는 홀로그램(870)이 콜리메이터 렌즈(254)의 표면 상에 형성되어도 좋다.
[제38 실시 형태]
상술한 바와 같이, DVD의 재생용으로 단일 빔 방식이 이용되고, CD의 재생용으로 3-빔 방식이 이용된다. 일반적으로 하나의 레이저 광을 3개로 분리하기 위해 회절 격자가 이용되지만, 이 회절 격자는 DVD의 재생시에 이용되는 파장 635㎚의레이저 광에 대해서만 기능하여도 좋다.
그래서, 도 89 및 도 90에 도시된 바와 같이, 파장 635㎚의 레이저 광을 회절시킴으로써 3개로 분리하고, 파장 780㎚의 레이저 광을 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 파장 선택성 회절 격자(890)가 설치되어도 좋다. 이 파장 선택성 회절 격자(890)는 상기 파장 선택성 회절 격자(130)와 동일하게 구성된다.
도 89에 도시된 바와 같이, DVD의 재생시에는 레이저 소자(61)가 파장 635㎚의 레이저 광을 생성하고, 그 생성된 레이저 광이 파장 선택성 회절 격자(890)에 의해 분리되지 않고 투과한다.
한편, 도 90에 도시된 바와 같이, CD의 재생시에는 레이저 소자(62)가 파장 780㎚의 레이저 광을 생성하고, 그 생성된 레이저 광이 파장 선택성 회절 격자(890)에 의해 3개로 분리되어 투과한다.
상기 제38 실시 형태에 따르면, 파장 780㎚의 레이저 광만을 3개로 분리하는 파장 선택성 회절 격자(890)가 설치되기 때문에, DVD의 재생시에 원치않는 회절광에 기인하는 노이즈가 저감될 수 있다.
기타, 파장 635㎚등의 레이저 광 대신에 파장 650(허용 오차 ±20)㎚의 레이저 광을 이용해도 되고, 레이저 광의 파장은 특히 한정되지 않은 등, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않은 범위 내에서 여러가지 개량, 수정, 변형등을 가한 형태로 실시할 수 있는 것이다.

Claims (34)

  1. 제1 두께의 투명 기판(31)을 갖는 제1 광 디스크, 및 상기 제1 두께와 다른 제2 두께의 투명 기판(32)을 갖는 제2 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행하는 광픽업 장치에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 광 디스크에 대향하여 설치된 대물 렌즈(21)와,
    상기 제1 또는 제2 광 디스크의 상기 투명 기판(31, 32)의 두께에 따라 상기 대물 렌즈(21)의 개구수를 변경하는 개구수 변경 소자(22, 100, 120, 130, 180, 186, 210, 215, 683, 762, 811)와,
    제1 파장을 갖는 제1 레이저 광, 및 상기 제1 파장과 다른 제2 파장을 갖는 제2 레이저 광을 선택적으로 생성하는 레이저 광 생성기(23, 410)와,
    상기 제1 레이저 광을 제1 방향으로 유도하고, 상기 제2 레이저 광을 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 유도하고, 또한 상기 제1 또는 제2 레이저 광을 상기 대물 렌즈로 유도하는 광학 시스템(25, 263, 271, 300, 340, 350, 682)
    을 구비하며,
    상기 광학 시스템은 2개의 초점을 가지는 2 초점 콜리메이터 렌즈(271, 300, 340, 350)를 포함하는 광픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 상기 제2 레이저 광을 회절시키는 홀로그램(25, 263, 682, 860, 870)을 포함하는것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 레이저 광 생성기(23, 410)로부터 상기 제1 또는 제2 레이저 광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광을 상기 대물 렌즈로 유도하는 콜리메이터 렌즈(24, 254, 271, 300, 340, 350)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 홀로그램(25, 870)은 상기 콜리메이터 렌즈(24, 254)의 표면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 레이저 광을 3개로 분리하는 3-빔 방식용의 회절 격자(261)가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판(251)을 더 구비하고,
    상기 홀로그램(263)은 상기 회절 격자판(251)의 상기 주면과 반대측의 면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 레이저 광 생성기(410)는
    기판(60)과, 상기 기판(60) 상에 설치되어 상기 제1 레이저 광을 생성하는 제1 레이저 소자(61)와, 상기 기판(60) 상에 상기 제1 레이저 소자(61)와 인접하여 설치되어 상기 제2 레이저 광을 생성하는 제2 레이저 소자(62)를 포함하는 반도체레이저(23)와,
    상기 제1 및 제2 레이저 소자를 선택적으로 활성화시키는 활성화 회로(17)를 포함하고,
    상기 픽업 장치는 상기 반도체 레이저(23)의 상기 기판(60) 상에 상기 제1 및 제2 레이저 소자(61, 62)와 이격되어 설치되어, 상기 제1 또는 제2 광 디스크로부터의 반사광 중에서 상기 홀로그램(25, 263, 682, 860, 870)에 의한 회절광을 검출하는 광 검출기(411)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 레이저 광을 3개로 분리하기 위하여, 상기 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 상기 제2 레이저 광을 회절시키는 3-빔 방식용의 회절 격자가 형성되는 주면을 갖는 회절 격자판(890)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 2초점 콜리메이터 렌즈는
    제1 렌즈(272, 341)와,
    상기 제1 렌즈(272, 341)에 대향하여 설치된 제2 렌즈(273, 342)와,
    상기 제1 렌즈(272, 341)와 제2 렌즈(273, 342) 사이에 삽입되고, 상기 제1 또는 제2 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 부재(274, 305)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 부재(274)는 시아닌계(cyanine) 색소인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 부재는
    제1 투명 전극(303, 351)과,
    상기 제1 투명 전극(303, 351)에 대향하여 설치된 제2 투명 전극(304, 352)과,
    상기 제1 투명 전극(303, 351)과 제2 투명 전극(304, 352) 사이에 삽입된 액정(305)을 포함하고,
    상기 광픽업 장치는 상기 제1 또는 제2 파장에 따라 상기 제1 및 제2 투명 전극(303, 304) 사이에 소정 전압을 인가하는 인가 회로(306)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 투명 전극(351, 352)은 줄무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 광 디스크로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기(28)와,
    상기 레이저 광 생성기(23)로부터의 상기 제1 또는 제2 레이저 광 및 상기 반사광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광 중 일부를 상기 대물 렌즈(21)로 유도하고, 상기 수신된 반사광 중 일부를 상기 광 검출기(28)로 유도하는 빔 분할기(255)를 더 구비하고,
    상기 인가 회로는,
    상기 빔 분할기가 수신한 상기 레이저 광 중 나머지 부분을 수신하고, 상기 제1 또는 제2 레이저 광 중 어느 하나를 선택적으로 투과시키는 광학 필터(381)와,
    상기 광학 필터(381)를 투과한 레이저 광의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환기(382)와,
    상기 에너지 변환기로부터의 상기 전기 에너지에 기초하여 상기 액정을 구동하는 구동 수단(306)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 레이저 광 생성기는
    기판(60)과, 상기 기판(60) 상에 설치되어 상기 제1 레이저 광을 생성하는 제1 레이저 소자(61)와, 상기 기판(60) 상에 설치되어 상기 제2 레이저 광을 생성하는 제2 레이저 소자(62)를 포함하는 반도체 레이저(23)와,
    상기 제1 및 제2 레이저 소자를 선택적으로 활성화시키는 활성화 회로(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 광 디스크는 디지탈 비디오 디스크이고, 상기 제2 광 디스크는 컴팩트 디스크인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 파장은 620∼670㎚이고, 상기 제2 파장은 765∼795㎚인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 파장은 625∼645㎚인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 개구수 변경 소자는 환형 편광 영역을 갖는 편광 유리(22)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 개구수 변경 소자는 상기 대물 렌즈의 광축을 중심으로 하는 환형 편광 영역을 갖는 편광 선택성 회절 격자(100)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 개구수 변경 소자는 상기 대물 렌즈의 광축을 중심으로 하는 환형 편광 영역을 갖는 편광 필터(120)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 개구수 변경 소자는 상기 대물 렌즈의 광축을 중심으로 하는 환형 파장 선택 영역을 갖는 파장 선택성 회절 격자(130, 180)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  21. 제1항에 있어서, 상기 파장 선택성 회절 격자(180)는
    회절 격자(182)가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판(181)과,
    상기 회절 격자판(181)의 상기 주면 상에 형성되고, 상기 제1 또는 제2 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 막(183)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 막(183)은 시아닌계 색소인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  23. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈(21)의 배율은 0.025∼0.095인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 대물 렌즈(21)의 배율은 0.025∼0.065인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  25. 제1항에 있어서, 상기 레이저 광 생성기는
    상기 제1 레이저 광을 생성하는 제1 레이저 소자(61)와, 상기 제1 레이저 소자(61)로부터 이격되어 설치되어 상기 제2 레이저 광을 생성하는 제2 레이저 소자(62)를 포함하는 반도체 레이저(23)와,
    상기 제1 및 제2 레이저 소자를 선택적으로 활성화시키는 활성화 회로(17)를 포함하고,
    상기 광학 수단은 상기 레이저 광 생성기로부터의 상기 제1 또는 제2 레이저 광을 수신하고, 상기 수신된 레이저 광을 상기 대물 렌즈(21)로 유도하는 콜리메이터 렌즈(254)를 포함하고,
    상기 광픽업 장치는 상기 제1 또는 제2 광 디스크로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기(411, 590)와,
    상기 콜리메이터 렌즈(254)와 상기 광 검출기(411, 590) 사이에 제공되고, 상기 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 상기 제2 레이저 광을 회절시키는 홀로그램(25)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 홀로그램(25)은 편광 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 홀로그램(25)은 파장 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  28. 제25항에 있어서, 상기 광 검출기(590)는
    상기 제1 광 디스크로부터의 반사광을 수신하는 제1 수광부(591)와,
    상기 제1 수광부(591)로부터 제1 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 제2 광디스크로부터의 반사광을 수신하는 제2 수광부(592)를 포함하며,
    상기 제2 수광부(592)는,
    상기 제1 방향으로 연장되는 제1 센서(592A1)와,
    상기 제1 센서(592A1)로부터 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 이격되어 설치된 제2 센서(592A2)와,
    상기 제1 센서(592A1)로부터 상기 제2 방향과 반대의 제3 방향으로 이격되어 설치된 제3 센서(592A3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  29. 제1항에 있어서, 상기 광학 시스템 및 상기 개구수 변경 소자는 단일의 광학 소자(681, 761)를 형성하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 대물 렌즈(21)의 광축을 중심으로 하는 원형으로 형성되고, 상기 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 상기 제2 레이저 광을 회절시키는 홀로그램(682)이며,
    상기 개구수 변경 소자는, 상기 홀로그램(682)의 주변에 형성되고, 상기 제1 레이저 광을 회절시키지 않고 상기 제2 레이저 광을 회절시키는 회절 격자(683, 762)인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 회절 격자(762)는 불균일한 격자 상수를 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 대물 렌즈(21)를 이동시키는 서보 기구(19)를 더 구비하고,
    상기 광학 소자(681, 761)는 상기 대물 렌즈(21)에 고정되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  33. 파장 선택성 회절 격자에 있어서,
    회절 격자(182)가 형성된 주면을 갖는 회절 격자판(181)과,
    상기 회절 격자판(181)의 상기 주면 상에 형성되고, 입사광의 파장에 따라 변화하는 굴절율을 갖는 막(183)을 구비한 파장 선택성 회절 격자.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 막(183)은 시아닌계 색소인 것을 특징으로 하는 파장 선택성 회절 격자.
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