KR100421010B1 - 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치 - Google Patents

구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100421010B1
KR100421010B1 KR10-2001-0043785A KR20010043785A KR100421010B1 KR 100421010 B1 KR100421010 B1 KR 100421010B1 KR 20010043785 A KR20010043785 A KR 20010043785A KR 100421010 B1 KR100421010 B1 KR 100421010B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spherical aberration
compensator
objective lens
optical axis
central
Prior art date
Application number
KR10-2001-0043785A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030008837A (ko
Inventor
정종삼
안영만
김태경
서해정
김종배
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR10-2001-0043785A priority Critical patent/KR100421010B1/ko
Priority to TW091113841A priority patent/TWI282091B/zh
Priority to JP2002208611A priority patent/JP2003059081A/ja
Priority to US10/196,139 priority patent/US6724710B2/en
Priority to CNB021264422A priority patent/CN1204551C/zh
Publication of KR20030008837A publication Critical patent/KR20030008837A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100421010B1 publication Critical patent/KR100421010B1/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
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • 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
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • G11B7/13927—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means during transducing, e.g. to correct for variation of the spherical aberration due to disc tilt or irregularities in the cover layer thickness
    • 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
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0948—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for detection and avoidance or compensation of imperfections on the carrier, e.g. dust, scratches, dropouts

Landscapes

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

Abstract

광픽업장치의 대물렌즈의 후방에 설치되어 기록매체의 두께 편차에 따라 발생되는 구면수차를 보상하는 구면수차 보상소자에 관해 개시된다.
개시된 소자는: 상기 대물렌즈의 광축에 일치되게 설계된 광축을 가지며 상기 기록매체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 위상 분포을 가지는 중앙 보상부와; 상기 중앙 보상부를 감싸는 것으로서, 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의 불일치에 따른 구면수차 보상 열화를 감소시키기 위하여 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의 불일치에 대응하는 위상 분포을 가지는 주변 보상부를; 구비한다. 대물렌즈의 개구수가 0.7이상인 광픽업장치에서 디스크 두께 변화에 의해 발생하는 구면수차의 보상의 열화가 크게 완화된다.

Description

구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치{Spherical abberation compansator and optical pickup device adopting the same}
본 발명은 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치에 관한 것으로서, 기록매체의 두께 변화에 구면수차를 효과적으로 보상할 수 있는 구면수차 보상 소자 및 이를 적용한 광픽업장치에 관한 것이다.
기록매체의 기록재생밀도는 광픽업장치에 의해 기록매체에 맺혀지는 광스폿의 크기를 줄일수록 커진다. 이러한 광스폿의 크기는 사용되는 광의 파장(λ)에 비례하고 대물렌즈의 개구수(NA)에는 반비례한다. 따라서, 기록매체의 고밀도화를 위해서는, 광픽업장치에 청색 반도체 레이저와 같은 단파장 광원과 높은 개구수를 갖는 대물렌즈를 채용해야 한다. 최근 개구수가 0.85인 대물렌즈를 사용하여, 기록 용량을 22.5 GB로 높히고, 기록매체의 경사에 의한 성능 열화를 방지하기 위해 기록매체의 두께를 0.1 mm로 줄이는 포맷에 대해 관심이 집중되고 있다.
여기서, 기록매체의 두께는 기록매체의 광입사면으로부터 정보 기록면까지의 두께를 말한다. 그런데, 구면수차(W40d)는 수학식 1에서 보여진 바와 같이, 대물렌즈 개구수의 4승에 비례하고 기록매체의 두께 편차에 비례하기 때문에, 0.85 정도의 고개구수를 가지는 대물렌즈를 채용하려면, 기록매체는 ±3 μm 이내로 균일한 두께를 가져야 한다. 하지만, 기록매체를 상기한 두께 편차 범위 이내로 제조하는 것은 극히 어렵다.
도 1은 파장 400 nm인 광원, 개구수 0.85인 대물렌즈를 사용했을 때, 기록매체의 두께 오차와 그에 의해 발생된 파면수차(OPD)와의 관계를 보여주는 그래프이다. 도 1에 보여진 바와 같이, 파면 수차는 두께 오차에 비례하여 증가된다.
따라서, 개구수 0.85인 대물렌즈와 같이 고개구수를 갖는 대물렌즈를 채용하려면, 기록매체의 두께 편차에 의해 발생된 구면수차를 보정하는 것이 필수적이다.
일본 특허공개공보 평12-57616호는 기록매체의 두께 변화의 검출가능한 광픽업장치을 개시하며, 일본 특허공개공보 평12-30281호는 기록 매체가 광축에 대해 기울어 졌을 때 발생하는 파면수차를 액정에 의해 보상하는 기술에 대해 개시한다.
도 2는 종래의 광픽업장치에서, 기록매체의 두께 편차에 의한 구면수차를 보상하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 대물렌즈조립체(20, 이하 대물렌즈)는 1 군 3매의 렌즈요소(21, 22, 23)를 가짐으로써 높은 개구수를 가질 수 있도록 설계되어 있다. 상기 렌즈요소(21, 22, 23)들은 하나의 보빈(24) 내에 설치되어 있으며 모든 하나의 광축(x-x')상에 동축으로 배치된다. 상기 광축(x - x')에서 대물렌즈(20)의 후방에는 구면수차 보정용 위상차 보정소자(30)가 마련된다.
도 2에서, 대물렌즈(20)에 그려진 파형(A)는 기록매체(10) 및/또는렌즈요소(21, 22, 23)의 제조 오차에 따른 구면수차(이하 편의상 대물렌즈의 구면수차라 함)의 위상 분포(phase distribution)을 나타내며, 위상차 보정 소자(30)에 그려진 파형은 위상차 보정 소자(30)에 의해 보정 구면수차의 위상분포를 나타낸다. 그리고 대물렌즈(20)에 그려진 다른 파형(A')은 위상차 보정 소자(30)에 대한 대물렌즈(20)의 레디얼(radial) 방향의 상대적인 위치 이동, 즉 대물렌즈의 쉬프트에 의한 위상분포를 도시한다.
상기 위상차 보정소자(30)는 기록매체(10) 및/또는 렌즈요소(21, 22, 23)의 제조 오차에 따른 구면수차를 상쇄시키는 역 구면수차(보상 구면수차)를 발생시킨다. 상기 위상차 보정소자(30)는, 액정(液晶)을 위상지연량 조절을 위한 매질로 이용하며, 액정을 국부적으로 달리 동작시켜 광의 위상을 차등적으로 지연시켜 보상 구면수차를 발생시킨다. 이러한 액정의 구동에 의한 국부적인 위상 지연에 관해서는 일본의 파이어니어사에서 제안하였으며, 한편으로는 관련기술로서 위에서 언급된 일본특허공개공보 평12-30281호가 참고될 수 있다.
상기 위상차 보정소자(30)는 별도의 구동회로(40)에 의해 동작되며, 구동회로는 동적으로 검출되는 기록매체의 두께 변화 신호에 대응하여 동작된다.
기록매체의 두께 변화는 비점수차렌즈를 광경로상에 두어서 포커스에러 신호로 부터 산출할 수 있는데, 이러한 산출 기술로서 예를 들어 위에서 언급된 일본 공개특허공보 소12-57616호에 개시된 기술이 응용될 수 있다.
도 3은 전술한 대물렌즈의 구면수차 및 이를 상쇄하는 보상 구면 수차의 관계를 보인 그래프이다. 도 3은 대물렌즈(20)와 위상차 보상소자(30)가 완전히 동축상에 위치해 있을 경우를 나타낸다. 도 3과 같이 대물렌즈(20)와 위상차 보상소자(30)가 동축상에 있게 됨으로써 대물렌즈의 위상(A)에 대해 보상 소자의 위상(B)이 역의 값을 가짐으로써 대물렌즈에 의한 위상이 보상 소자의 위상에 의해 비록 이론적이기는 하지만 완전히 상쇄(C), 즉 구면수차가 제거된다.
그러나, 광픽업장치에 있어서, 대물렌즈(20)는 액튜에이터(미도시)에 의해 기록매체(10)의 트랙을 추종하면서 상시 보상소자(30)에 대한 상대적인 위치이동이 발생되게 된다. 이러한 상대적인 위치 이동에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이 위상의 불일치가 발생된다. 즉, 보상소자(30)의 광축 x-x 로 부터 대물렌즈(20)가 x'-x' 광축으로 소정 거리(l)이동하게 되면 위상 불일치에 따른 바라지 않는 비정상적인 위상 보상이 이루어 지게 되는데, 어떤 측면에서는 위상 보상이라기 보다는 위상 악화라고 하는 것이 바른 표현일것이다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 대물렌즈(20)의 광축(x'-x')이 보상 소자(30)의 광축(x-x)로 부터 분리됨으로써 여전히 구면수차가 남아 있게 되고 특히 렌즈의 주변부에서 매우 큰 구면수차가 발생되게 된다.
이러한 대물렌즈의 상대적인 위치 이동에 따른 구면수차의 악화는 종래의 보상소자는 기록매체의 두께 변화에 대해서는 고려되었지만 대물렌즈의 쉬프트에 대해서는 고려되어 있지 않기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 대물렌즈와 보상소자의 어긋남에 따른 수차를 효과적으로 억제할 수 있는 액정 수차 보정소자 및 이를 적용한 광픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 기록매체의 두께 편차에 따른 광학적 위상 분포(OPD)를 보이는 그래프이다.
도 2는 종래 구면수차 보상 소자가 적용된 종래 광픽업장치의 주요부분의 광학적 구성도이다.
도 3은 종래 구면수차 보상 소자에 의한 구면수차의 정상적인 보상을 설명하는 위상 분포 그래프이다.
도 4는 대물렌즈와 종래 구면수차 보상소자의 어긋남에 의해 구면수차가 비정상적으로 보상됨을 설명하는 위상 분포 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 구면수차 보상소자의 광학적 구성 및 이에 따른 위상 분포 그래프를 도시한다.
도 6은 본 발명의 광픽업장치에서 대물렌즈와 본 발명의 구면수차 보상소자의 어긋남이 일어났을 때 기록매체의 두께 편차에 따른 구면수차가 종래에 비해 효과적으로 보상하는 것을 설명하는 위상 분포 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 구면수차 보상소자의 구체적인 예를 도시하는 것으로서, 가)는 다수의 전극 배치구조를 보인 평면도이며, 나)는 가)의 H - H 선 단면도이뎌, 다)는 각 전극에 의한 전압 분포이며 그리고 라)는 다)의 전압 분포에 따른 위상분포 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
기록매체에 대면하는 대물렌즈를 갖춘 광픽업장치에서 기록매체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 구면수차 보상소자에 있어서,상기 대물렌즈의 광축에 일치되게 설계된 광축을 가지며 상기 기록매체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 위상 분포을 가지는 중앙 보상부와;
상기 중앙 보상부를 감싸는 것으로서, 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의 불일치에 따른 구면수차 보상 열화를 감소시키기 위하여 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의 불일치에 대응하는 위상 분포을 가지는 주변 보상부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상 소자가 제공된다.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
기록매체에 대면하는 대물렌즈와;
상기 대물렌즈를 통해 상기 기록매체에 광을 전송하는 광원과;
상기 광원과 대물렌즈의 사이에 마련되는 것으로, 상기 기록매체의 두께 편차에 따라 발생되는 구면수차를 보상하는 구면수차보상소자를; 갖춘 광픽업장치에 있어서,상기 구면수차보상소자는:상기 대물렌즈의 광축에 일치되게 설계된 광축을 가지며상기 기록매 체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 위상 분포을가지는 중앙 보상부와;상기 중앙 보상부를 감싸는 것으로서, 상기 대물렌즈의 광축과중앙보상부의 광축 간의 불일치에 따른 구면수차 보상 열화를감소시키기 위하여 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의불일치에 대응하는 위상 분포을 가지는 주변 보상부를;갖추는 것을 특징으로 하는 광픽업장치가 제공된다.
상기 본 발명의 보상 소자 및 광픽업 장치에 있어서, 상기 주변 보상부의 위상 분포와 상기 중앙보상부의 위상 분포가 이어지는 경계는 불연속적이며, 이러한 중앙보상부와 주변 보상부의 불연속적인 위상 분포는 중앙보상부와 주변 보상부가 서로 다른 조건에 의해 광의 위상을 지연시키게 된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 주변 보상부의 위상은 직선적이며 기울기가 없다. 즉, 주변보상부 전면적으로 위상지연이 동일하게 일어난다. 또한 다른 실시예에 따르면, 상기 주변보상부에서의 위상지연량은 상기 중앙보상부에서 광축상의 위상지연량과 동일하다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 상기와 같은 위상지연에 의한 구면수차의 보상은 액정과 액정을 국부적으로 구동하는 다수의 전극수단에 의해 이루어진다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 구면수차 보상 소자 및 이를 적용한 광픽업장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하의 설명에서는 주로 구면수차 보상소자에 관해 깊히 설명되며, 일반적으로 널리 알려져 있는 구성부품에 대해서는 깊이 설명되지 않고 단지 인용된다.
도 5는 본 발명에 따른 구면수차 보상소자(100)의 평면도이며, 그 밑의 그래프는 위치별 위상분포를 나타낸 그래프이다.
본 발명에 다른 구면수차보상소자(100)는 x - x 광축에 동축으로 배치되는 중앙보상부(101) 및 이를 에워싸는 주변보상부(102)를 갖춘다. 중앙보상부(101)의위상 분포는 광축 중심으로 대칭적이며 광축 양측에 분포된 최고값을 가진다. 중앙보상부(101)의 광축에서의 위상분포는 0 이다. 그리고, 상기 중앙보상부(101)를 감싸는 주변보상부(102)의 위상분포는 중앙보상부(101)의 위상분포와 불연속적이며, 그리고 직선적이며 기울기가 없다. 바람직하게는 주변보상부(102)의 위상분포는 중앙보상부(101)에서 광축 상의 위상분포와 일치되는 것이 바람직하다. 여기에서 상기 주변보상부(101)의 위상분포는 전체적으로 동일(평탄)하지 않고 위치에 따라 증가 또는 감소할 수 있다. 이때에 주변 보상부(101)의 위상분포의 제어는 광픽업의 대물렌즈의 광축과 상기 중앙보상부(101)의 광축의 어긋남에 상응하여 동적으로 조절된다. 그리고 중앙보상부(101)의 위상분포는 기록매체의 두께편차에 상응하여 동적으로 조절된다.
한편, 상기 중앙보상부(101)의 직경(R1)은 광픽업장치의 대물렌즈의 유효영역의 유효직경과 동일하며, 주변보상부(102)의 폭(△R)은 대물렌즈의 이동량, 즉 중앙보상부(101)의 광축에 대한 대물렌즈의 광축의 쉬프트량과 같거나 크게 하는 것이 바람직하다.
도 6은 대물렌즈의 유효직경(R1) 내에서, 광픽업장치의 대물렌즈가 액튜에이터에 의해 기록매체의 트랙을 추종할 때에 발생된 대물렌즈의 광축(x'-x')과 보상소자(100)의 광축(x-x)이 어긋났을 때의 위상보상을 설명하는 그래프이다.
도 6에서 A는 기록매체의 두께 편차에 따른 위상분포이며, B는 본 발명에 따른 보상소자의 위상분포이며, D 는 보상된 위상의 분포이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 대물렌즈의 광축(x'-x')의 광축이 보상소자(100)의 광축에 대해 어긋남으로써 기록매체의 두께 편차에 따른 위상분포의 (매우 가파른 위상 변화률을 가지는) 주변부분이 본 발명의 구면수차 보상소자(100)의 주변 보상부(102)에 의한 보상 위상분포에 겹쳐지게 된다. 주변 보상부(102)의 보상 위상분포는 0 이며 따라서 기록매체의 두께 편차에 따른 위상분포의 주변부분에서의 위상변화는 발생되지 않는다. 대물렌즈와 구면수차보상소자(100)의 어긋남이 발생되지 않는 경우는 구면수차 보상소자(100)의 주변부(102)가 대물렌즈의 유효직경의 바깥에 있기 때문에 광픽업에서 사용되는 광에 대한 위상변화는 일으키기 않게 된다. 이러한 본 발명의 구면수차보상소자에 의한 위상보상(궁극적으로는 구면수차보상)은 도 4와 함께 설명된 종래 구면수차 보상소자에 의한 위상보상과 크게 비교된다. 즉, 종래의 구면수차 보상소자의 경우는 대물렌즈가 일측으로 치우쳤을때 위상이 매우 가파르게 증가하는 대물렌즈의 주변부에서 발생되는 비정상적인 위상보상 즉 위상악화가 일어나는 반면에 본 발명에 따르면 이러한 점이 크게 개선된다.
이러한 본 발명의 구면수차 보상소자(100)는 중앙 보상부(101)의 크기를 대물렌즈의 유효영역에 일치시키고, 대물렌즈의 유효직경의 바깥에 위치하면서 대물렌즈가 일측으로의 상대적 위치이동이 일어났을때 대물렌즈의 유효영역 내에 위치되는 주변보상부(102)를 구비하는 점에 그 특징이 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 중앙 보상부(101)의 위상보상값은 기록매체의 두께 편차의 함수이며, 주변 보상부(102)의 위상보상값은 대물렌즈의 이동량의 함수이다.
앞에서는 주변보상부(102)의 위상분포가 0(영) 인 것으로 설명되었으나, 대물렌즈의 이동이 발생되었을때에 주변보상부(102)로 입사하는 광의 위상이 보상되는 형태로 상기 주변 보상부(102)의 위상분포가 동적으로 조절될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구면수차 보상소자의 한 실시예의 구체적인 구조에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 구면수차 보상소자는 액정을 위상지연 매질로 이용한다.
도 7은 본 발명에 따른 구면수차 보상소자에 관련된 것으로서, 가)는 나이테형 전극배치구조를 보이는 평면도이고, 나)는 가)의 H-H선 단면도, 다)는 각 전극에 의한 전위분포 그리고 라)는 위치별 위상분포를 도시한다.
먼저, 도 7에서 가)와 나)를 참조하면, 본 발명에 따른 구면수차 보상소자(100)는 광이 통과하는 두매의 기판(110, 120)과 이들 기판(110, 120) 사이에 개입되는 액정(LC)을 포함한다. 상부 기판(110)의 내면에 나이테 형으로 다수의 환형 전극(E1, E2, E3, E4)가 형성되고, 이 위에 ITO 등에 의한 상부전극(130)이 형성된다. 상기 환형 전극(E1, E2, E3, E4)들은 낮은 전기적 저항을 가지는 금속물질로 형성되고, 상기 상부 전극(130)은 상기 환형전극들에 비해 높은 전기적 저항을 가진다. 한편, 하부 기판(120)의 내면에는 공통전극(140)이 형성된다. 필요에 따라서는 상기 상부기판(110)과 하부기판(120)의 내면에 상기 전극들과 액정의 접촉을 방지하는 유전체층, 배향층 등 액정을 구동하는데 필요한 적층이 하나 이상 형성될 수 있다. 이러한 적층은 액정표시소자등에서 흔히 적용되는 기술로서, 본발명의 구면수차보상소자에 대한 적용여부, 구조의 특징 등은 본 발명을 제한하지 않는다.
상기 환형전극(E1, E2, E3, E4)에서 광축을 가장 가까이에서 감싸고 있는제1환형전극(E1), 이로부터 바깥방향으로 제2, 제3, 제3환형전극(E2, E3, E4)에는 외부로 부터 소정 전위의 전압이 인가되고, 상기 하부기판(120)의 공통전극(140)은 전기적으로 그라운드 상태이다. 위의 환형전극(E1, E2, E3, E4)들 중에서 제2환형 전극(E2)에 가장 높은 전압이 인가되고, 그 안쪽과 바깥쪽의 환형전극(E2, E3, E4)들에는 상기 제2환형전극(E2)에 대한 전압에 비해 낮은 전압이 인가되며, 경우에 따라서는 등전위를 가질 수 있다. 이러한 전압 인가에 의해 상기 환형전극(E1, E2, E3, E4)에 전기적으로 연결되어 있는 공통전극(130)에서는 전압강하가 일어나고 따라서 도 7의 다)와 같은 전압분포를 가지게 된다. 도 7에서 다)는 제1, 제3, 제4환형전극(E1, E3, E4)에 동일한 전압이 인가되었을 때 이에 따른 액정에서의 전위 분포를 나타내며, 라)는 이와 같은 전위 분포에 따른 액정에 의한 (구면 수차 보상을 위한) 위상분포를 보인다. 도 7의 라)에 도시된 바와 같이 대물렌즈의 유효직경 바깥에 위치하는 위상분포가 0 이며 일정하다.
상기 환형전극(E1, E2, E3, E4)중에서, 제1,제2,제3환형 전극(E1, E2, E3)은 전술한 본발명에 따른 구면수차 보상소자에서 중앙보상부(101)를 구성하며, 제3환형전극(E3) 및 제4환형전극(E4)은 주변 보상부(102)를 구성한다.
이와 같이, 주변보상부(102)의 위상분포가 0(영) 인 것으로 설명되었으나, 대물렌즈의 이동이 발생되었을때에 주변보상부(102)로 입사하는 광의 위상이 보상되는 형태로 상기 주변 보상부(102)의 위상분포가 동적으로 조절될 수 있다. 이 경우, 제3환형전극(E3)과 제4환형(E4)는 상대적이 전위차를 가지며 이것은 동적으로 제어되어 이들에 의한 주변보상부(102) 내의 액정의 굴절률이 동적으로 제어되도록할 수 있다. 또한, 상기 주변보상부(102)의 위상은 상기 중앙보상부의 중심부분의 위상에 일치되게 조절될 수 도 있다.
상기와 같은 본 발명의 구면수차 보상소자는 광픽업에 적용될 수 있음은 분명하다. 이러한 본 발명의 구면수차 보상소자는 특히 개구수가 0.85인 소위 HD-DVD(High Definition-Digital Versitile Disc) 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 구면 수차 보상 소자의 특성을 검토하기 위하여 스칼라 회절이론을 이용하여 지터를 계산하였다. 계산 조건은 아래의 표 1과 같으며, 대물렌즈의 라디얼 방향의 이동에 따른 지터 계산을 기존과 같은 구조의 구면수차 보상 소자를 사용한 경우와 본 발명에 따른 구면수차보상소자로서 도 5에 도시된 소자의 경우에 대하여 수행하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
광원의 파장(λ, nm) 400
RIM 세기(Tan/Rad) 0.92/0.60
대물렌즈 개구수(NA) 0.85
대물렌즈 초점 거리(mm) 1.760
입사광 유효경(mm) 5
기록매체의 그루브 폭(㎛) 0.30
기록매체에 대한 최소 마크 길이(㎛) 0.185
기록매체의 그루브 깊이(㎛) -λ/6
모듈레이션 EFM+
쉬프트 거리 0 50㎛ 100㎛ 150㎛ 200㎛ 250㎛ 300㎛ 350㎛
본발명 소자 5.28% 5.54% 5.90% 6.71% 8.09% 9.94% 12.46% 15.67%
종래 소자 5.28% 5.40% 5.82% 7.07% 9.48% 13.07% 17.28% 20%
표 2에서 알수 있듯이 구면수차 보상 소자에 대한 대물렌즈의 이동(쉬프트)거리가 작을 때, 특히 50㎛ 및 100㎛ 일 때에 본 발명의 구면수차보정소자가 적용되었을 때에 오히여 종래의 소자가 적용되었을 때에 비해 지터가 5.54% 및 5.90%로서 종래의 소자에 의한 지터에 비해 아주 약간 증가한 것으로 나타났으나 이 수치는 크게 광픽업장치에서 크게 문제되지 않으므로 무시해도 된다. 그러나, 본 발명에 따르면 이동거리가 150㎛ 이상에서 매우 큰 지터 감소효과가 나타나고 있고, 특히 이동거리가 커질 수록 이러한 차이는 더 극명하게 들어남을 알수 있다.
이러한 효과는 대물렌즈가 0.7이상인 광픽업장치에서 디스크 두께 변화에 의해 발생하는 구면수차를 보정하는 목적으로 위상 변화 소자인 구면수차 보상소자를 적용하는 경우, 대물렌즈 중심과 구면수차보상소자의 중심이 어긋남에 의한 보상효과 열화를 줄이도록 구면수차보상 소자가 설계되었기 때문이다.
즉, 종래에는 대물렌즈의 상대적인 위치 이동에 따른 구면수차의 악화는 종래의 보상소자는 기록매체의 두께 변화에 대해서는 고려되었지만 대물렌즈의 쉬프트에 대해서는 고려되어 있지 않았으나, 본 발명자는 대물렌즈의 어긋남에 의한 수차보상의 열화의 문제를 파악하고 이러한 문제점이 개선된 구면수차 보상수차를 제하는 것이다.

Claims (12)

  1. 기록매체에 대면하는 대물렌즈를 갖춘 광픽업장치에서 기록매체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 구면수차 보상소자에 있어서,
    대물렌즈의 광축에 일치되게 설계된 광축을 가지며 상기 기록매체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 위상 분포을 가지는 중앙 보상부와;
    상기 중앙 보상부를 감싸는 것으로서, 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의 불일치에 따른 구면수차 보상 열화를 감소시키기 위하여 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의 불일치에 대응하는 위상 분포을 가지는 주변 보상부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙보상부와 주변보상부가 기록매체의 두께편차에 의해 동적으로 제어되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 보상부의 위상 분포와 상기 중앙보상부의 위상 분포가 이어지는 경계는 불연속적인 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 보상부의 위상분포가 직선적이며 기울기가 없는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 주변보상부에서의 위상지연량은 상기 중앙보상부에서 광축상의 위상지연량과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 구면수차 보상 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    위상지연에 의한 구면수차의 보상은 액정과 액정을 국부적으로 구동하는 다수의 전극수단에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  7. 기록매체에 대면하는 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈를 통해 상기 기록매체에 광을 전송하는 광원과;
    상기 광원과 대물렌즈의 사이에 마련되는 것으로, 상기 기록매체의 두께 편차에 따라 발생되는 구면수차를 보상하는 구면수차보상소자를; 갖춘 광픽업장치에 있어서,
    상기 구면수차보상소자는:
    상기 대물렌즈의 광축에 일치되게 설계된 광축을 가지며
    상기 기록매 체의 두께 편차에 따른 구면수차를 보상하는 위상 분포을
    가지는 중앙 보상부와;
    상기 중앙 보상부를 감싸는 것으로서, 상기 대물렌즈의 광축과
    중앙보상부의 광축 간의 불일치에 따른 구면수차 보상 열화를
    감소시키기 위하여 상기 대물렌즈의 광축과 중앙보상부의 광축 간의
    불일치에 대응하는 위상 분포을 가지는 주변 보상부를;
    갖추는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중앙보상부와 주변보상부가 기록매체의 두께편차에 의해 동적으로 제어되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 주변 보상부의 위상 분포와 상기 중앙보상부의 위상 분포가 이어지는 경계는 불연속적인 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 주변 보상부의 위상분포가 직선적이며 기울기가 없는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 주변보상부에서의 위상지연량은 상기 중앙보상부에서 광축상의 위상지연량과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 구면수차 보상 소자.
  12. 제 7 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    위상지연에 의한 구면수차의 보상은 액정과 액정을 국부적으로 구동하는 다수의 전극수단에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 구면수차 보상소자.
KR10-2001-0043785A 2001-07-20 2001-07-20 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치 KR100421010B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0043785A KR100421010B1 (ko) 2001-07-20 2001-07-20 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치
TW091113841A TWI282091B (en) 2001-07-20 2002-06-25 Spherical aberration compensator and optical pickup using the same
JP2002208611A JP2003059081A (ja) 2001-07-20 2002-07-17 球面収差補償素子及びこれを適用した光ピックアップ装置
US10/196,139 US6724710B2 (en) 2001-07-20 2002-07-17 Spherical abberation compensator and optical pickup using the same
CNB021264422A CN1204551C (zh) 2001-07-20 2002-07-19 球面像差补偿器以及利用其的光学拾取头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0043785A KR100421010B1 (ko) 2001-07-20 2001-07-20 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030008837A KR20030008837A (ko) 2003-01-29
KR100421010B1 true KR100421010B1 (ko) 2004-03-04

Family

ID=19712354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0043785A KR100421010B1 (ko) 2001-07-20 2001-07-20 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6724710B2 (ko)
JP (1) JP2003059081A (ko)
KR (1) KR100421010B1 (ko)
CN (1) CN1204551C (ko)
TW (1) TWI282091B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7274646B2 (en) * 2001-10-04 2007-09-25 Ricoh Company, Ltd. Object lens for an infinite-type optical pickup, optical pickup and optical information processing device
JP2004101931A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Konica Minolta Holdings Inc 対物集光手段及び光ピックアップ装置
JP2005071424A (ja) * 2003-08-28 2005-03-17 Pioneer Electronic Corp 収差補正装置および光学式記録媒体再生装置
KR20090030859A (ko) * 2007-09-21 2009-03-25 엘지전자 주식회사 렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생방법
EP2328168B1 (en) * 2008-09-25 2015-04-29 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam apparatus and geometric aberration measuring method employed therein
CN104377452B (zh) * 2014-11-06 2017-05-24 南京邮电大学 一种基于人工电磁表面的纯介质电磁透镜的设计方法
CN105866998A (zh) * 2016-06-02 2016-08-17 京东方科技集团股份有限公司 显示装置
EP4009092A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-08 Hexagon Technology Center GmbH Compensation of pupil aberration of a lens objective

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970029430A (ko) * 1995-11-15 1997-06-26 구자홍 대물렌즈 및 이 대물렌즈를 구비한 광픽업장치
KR20000047946A (ko) * 1998-12-08 2000-07-25 마찌다 가쯔히꼬 수차 검출 장치 및 광 픽업 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69229451T2 (de) * 1991-11-20 1999-10-07 Sony Corp., Tokio/Tokyo Optische Abtasteinrichtung
JP3830665B2 (ja) 1998-07-15 2006-10-04 パイオニア株式会社 液晶パネル、光ピックアップ及び情報再生装置
JP3574747B2 (ja) 1998-08-05 2004-10-06 パイオニア株式会社 光ピックアップ、情報再生装置及び情報記録装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970029430A (ko) * 1995-11-15 1997-06-26 구자홍 대물렌즈 및 이 대물렌즈를 구비한 광픽업장치
KR20000047946A (ko) * 1998-12-08 2000-07-25 마찌다 가쯔히꼬 수차 검출 장치 및 광 픽업 장치

Also Published As

Publication number Publication date
TWI282091B (en) 2007-06-01
KR20030008837A (ko) 2003-01-29
US6724710B2 (en) 2004-04-20
CN1399260A (zh) 2003-02-26
JP2003059081A (ja) 2003-02-28
US20030086353A1 (en) 2003-05-08
CN1204551C (zh) 2005-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7787063B2 (en) Optical element and optical pickup
US7242659B2 (en) Optical pickup for detecting thickness variation of a recording medium, and/or compensating for spherical aberration caused by thickness variation of a recording medium
EP1995725B1 (en) Optical pickup device
KR100336958B1 (ko) 광 픽업 장치
KR100421010B1 (ko) 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치
US7242647B2 (en) Optical head unit and optical information writing/reading device
US20080266473A1 (en) Liquid Crystal Optical Element
EP1950755B1 (en) Optical pickup
US20070115767A1 (en) Optical pickup device
KR20090021077A (ko) 대물 광학 소자 및 광 헤드 장치
US7126904B2 (en) Optical disk device
US6937381B2 (en) Optical pickup device
US20090129238A1 (en) Objective lens
JP3885921B2 (ja) 収差補正光学装置
US20080253262A1 (en) Multi Layer Variable Refractive Index Unit
US7715298B2 (en) Optical pickup and optical information reproducing apparatus using same
JP4699317B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP2002148581A (ja) 収差補正素子及び収差補正装置
JP4583444B2 (ja) 収差補正装置、光ピックアップおよび球面収差補正方法
JP2001148136A (ja) 光ピックアップ装置
JP2005266483A (ja) 液晶光学素子及び光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130130

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140128

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150129

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee