KR100459108B1 - 광픽업 및 그에 쓰이는 광학소자 - Google Patents

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Abstract

복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역 이외에, 소정의 폭 및 길이를 가지면서 입사광 축방향으로 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 이온교환영역과, 이 이온교환영역의 상부면에 형성된 유전체막으로 이루어진 회절격자패턴이 형성되되, 상기 이온교환영역의 두께와 상기 유전체막의 막두께가, 상기 복굴절판에 대해 정상광선은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편 이상광선은 그 0차회절파가 회절격자패턴에 의해 차단되도록, 설정된 것을 특징으로 하는 광학소자.
따라서, 재생장치의 소형화에 기여하여 취급하기가 쉬운 광픽업 및 그에 쓰이는 광학소자를 제공할 수가 있게 된다.

Description

광픽업 및 그에 쓰이는 광학소자
본 발명은 광픽업 및 그에 쓰이는 광학소자에 관한 것으로, 특히 기록매체의 두께가 다르거나, 소정의 위치에서 기록매체 면까지 거리가 다른 2가지 광기록매체에 대응할 수 있는 광픽업에 관한 것이다.
디지탈 비디오 디스크(DVD)는, 현재 보급되고 있는 콤팩트 디스크(CD)나 레이저 디스크(LD)에 비해 6~8배의 기록용량을 갖기 때문에 차세대 기억매체로서 주목을 받고 있다.
DVD에서는 디스크 상(上)의 기록밀도를 높임과 더불어 재생장치 쪽에서 대물렌즈의 개구수(NA)를 크게 함으로써 큰 기억용량을 확보할 수 있도록 하고 있다. 즉, 개구수(NA)를 크게 하고 디스크 면에 조사되는 레이저광 광점(light spot)의 직경을 작게 좁혀줌으로써, 디스크 면에 높은 밀도로 기록되어져 있는 정보를 읽어낼 수 있도록 하고 있다.
한편, 대물렌즈의 개구수(NA)를 크게 하면, 디스크의 두께로 인한 수차(收差)나 복굴절(複屈折)의 영향을 받기가 쉽기 때문에, 광픽업의 광축(光軸)에 대해 디스크 면이 수직에서 벗어나는 각도(틸트각)의 허용치가 작아져, 디스크가 뒤로 젖혀져 경사지는 정도에 따라서는 재생이 불가능한 상태로 되고 만다는 문제점이 있게 된다. 상기와 같이 디스크의 면이 경사지게 됨으로 말미암는 영향은 Ad(NA)3로 나타내어지는 바, 여기서 "A" 는 계수(係數)이고, "d" 는 디스크의 두께이다. 따라서 DVD에서는, 디스크의 두께를 얇게 함으로써 레이저광이 디스크의 표면을 거쳐 들어와 기록면에서 반사되어 다시 나가기까지의 거리를 짧아지게 하고, 허용될 수 있는 틸트각(tilt 각)을 넓혀, 개구수(NA)를 크게 한 경우에도 원하는 틸트각의 허용치를 확보할 수가 있게 된다. 그 때문에, DVD의 두께가 종래의 CD의 두께 t = 1.2mm에 비해 그 절반인 0.6mm가 되도록 하고, 개구수(NA)가 큰 대물렌즈를 써서, 레이저광의 광점직경을 작게 좁혀줌으로써, 안정되게 데이터를 읽어낼 수가 있게 된다.
그런데, 디스크형상으로 된 기억매체로는 이미 CD가 널리 보급되어 있고, 또 DVD와 CD(비디오CD를 포함)의 외형칫수가 같고 이용형태도 비슷한 점, 즉 DVD가 고음질 CD로 이용될 것이 예상된다는 점 때문에, DVD 재생장치를 제공함에 있어서는 DVD 재생기능과 CD 재생기능을 함께 갖추도록 함으로써 상호 호환성을 확보할 수 있는 장치가 요망되고 있다.
그런데, 통상의 광학계(光學系)에서는 디스크기판의 두께가 다른 CD와 DVD를 같은 재생장치로 재생을 하게 되면, 두께가 큰 CD를 재생할 때는 광점직경이 넓어져 버려 데이터가 읽혀지지 않는다는 것이 문제로 되기 때문에, 디스크 두께가 다른 2가지 광기록매체에 대응할 수 있는 여러 가지 대처방법이 제안되어 있다.
우선 그 첫 번째 방법으로서는, 재생장치 내에 두께가 0.6mm인 디스크(DVD)용 광픽업과 두께가 1.2mm인 디스크(CD)용 광픽업을 구비하도록 하고서, 재생하는 디스크의 종류에 따라 광픽업을 바꿔주는 방법이다. 그러나, 이렇게 광픽업을 복수 개 구비토록 하는 방법에서는, 재생장치의 대형화가 초래됨과 더불어, 값이 비싸지게 된다고 하는 문제점이 있게 된다.
또 그 두 번째 방법으로서, 광픽업에다 DVD에 대응하는 대물렌즈와 CD에 대응하는 대물렌즈를 구비토록 하여, 재생하는 디스크에 따라 대물렌즈를 바꿔주는 방법도 제안되어 있기도 하지만, 이 방법 또한 재생장치의 대형화가 초래된다고 하는 문제점을 갖게 된다.
그리고, 세 번째 방법으로서는 일본국 공개특허공보 특개평7-311945호에 기재되어 있는 것과 같이, 1개의 광픽업으로 2가지 초점거리를 실현할 수 있게 하는 방법이다. 이는 도 8에 도시된 것과 같이, 광원(1)의 파워(power)를 바꿔줌으로써 광원에서 출사(出射)되는 광속(光束)의 직경을 다르게 하여, 이렇게 직경이 다른 광빔(17a, 17b)을 대물렌즈에다 입사(入射)함으로써 초점거리(18a, 18b)를 달리하는 광빔을 만들어내는 방법이다. 이와 같은 광픽업이라면 앞에서 설명한 첫 번째 및 두 번째 방법에 비해 장치의 소형화에는 기여할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 세 번째 방법은, 광원에 크게 의존하게 됨으로써, 시간의 경과에 따른 광원의 열화(劣化) 등에 의해 바라는 바의 광속직경(光束直徑)이 얻어지지 않게 될 염려가 있고, 이렇게 바라는 광속직경이 얻어지지 않게 되는 경우에는 초점거리에 오차가 생겨, 디스크 상에 조사되는 광점(光點, light spot)의 직경이 달라져 기록물을 읽어내는데 잘못이 생길 가능성이 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 감안해서 발명한 것으로, 재생장치의 소형화에 기여하고 취급하기가 쉬운 광픽업 및 그에 쓰이는 광학소자를 제공함을 목적으로 한다.
도 1은, 본 발명에 따른 광픽업의 전체구성을 나타낸 도면,
도 2는, 본 발명에 따른 복굴절박판의 제1실시예의 구성을 설명하기 위한 사시도,
도 3은, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 복굴절박판의 A-A 단면도,
도 4는, 본 발명에 따른 복굴절박판의 제1실시예의 기능을 설명하기 위한 사시도,
도 5는, 본 발명에 따른 광픽업에서 초점거리가 바꿔지는 것을 설명하기 위한 도면,
도 6은, 본 발명에 따른 복굴절박판의 제2실시예를 설명하기 위한 단면도,
도 7은, 본 발명에 따른 복굴절박판의 제2실시예의 기능을 설명하기 위한 사시도,
도 8은, 종래의 광픽업의 구성을 나타낸 도면이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학소자(복굴절박판)는, 복굴절판(複屈折板)의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역 이외의 영역에, 소정의 폭 및 길이와 입사광 축방향(入射光軸方向)으로 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 이온교환영역 및 이 이온교환영역의 상부면에 형성된 유전체막(誘電體膜)으로 이루어지진 회절격자(回折格子)패턴이 형성되고서, 상기 이온교환영역의 두께 및 상기 유전체막의 막두께가, 상기 복굴절판에 대해 정상광선(正常光線; ordinary ray)은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편, 이상광선(異常光線; extraordinary ray)은 그 0차회절파(0次回折波)가 회절격자패턴에 의해 차단되도록 설정된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 이온교환영역의 두께(d2) 및 유전체막의 막두께(d3)는, 상기 복굴절판의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율을 각각 n1o, n1e로, 상기 이온교환영역의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율 및 두께를 각각 n2o, n2e, d2로, 상기 유전체막의 굴절율 및 막두께를 각각 n3, d3으로 했을 때,
(n1o - n2o) d2 + (1 - n3) d3 = 0
(n1e- n2e) d2+ (1 - n3) d3 = λ/2
를 만족시키도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광학소자(복굴절박판)는, 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역 이외의 영역에, 소정 폭 및 길이와 입사광 축방향으로 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 복굴절성 재료로 된 요철부(凹凸部)와, 이 요철부의 요부(凹部)에 형성된 입사광 축방향으로 소정의 두께를 가진 이온교환영역으로 이루어진 회절격자패턴이 형성되되, 상기 요철부의 철부(凸部)의 두께 및 상기 이온교환영역의 두께가, 상기 복굴절판에 대해 이상광선은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편, 정상광선은 그 0차회절파가 회절격자패턴에 의해 차단되도록 설정된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 철부의 두께(d1) 및 이온교환영역의 두께(d2)는, 상기 복굴절성 재료로 이루어진 철부(凸部)의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율 및 두께를 각각 n1o, n1e, d1으로 하고, 상기 이온교환영역의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율 및 두께를 각각 n2o, n2e, d2로 했을 때,
(n1o - 1) d1 + (n1o - n2o)d2 =λ/2
(n1e - 1) d1 + (n1e - n2e)d2 = 0
을 만족시키도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 광학소자에서, 상기 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역은 복굴절성 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 상기 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역이 원형의 영역으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광학소자가 쓰여진 광픽업은, 광원에서 출사된 광의 광축 상에, 무편광형(無偏光型) 빔스플리터(beam splitter)와, 상기 광학소자, 대물렌즈 및, 편광방향 변경수단이 설치되되, 이 편광방향 변경수단이 상기 무편광형 빔스플리터와 상기 광학소자의 사이에 배치됨으로써, 이 광학소자에 입사되는 직선편광의 편광방향을 변하도록 하는 한편, 상기 광학소자로부터 출사되는 광의 광속직경(光束直徑)을 규제함으로써 상기 대물렌즈에 의해 집속되는 광의 초점거리를 변경할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광픽업의 전체구성을 나타낸 도면으로서, 참조부호 1은 광원(光源), 2는 렌즈, 3은 빔스플리터, 4는 1/2파장판(波長板), 5는 복굴절박판, 6은 대물렌즈, 7은 광기록매체, 8은 광집속렌즈, 9는 원통렌즈(cylindrical lens), 10은 광검출기(光檢出器)이다.
상기 광원(1)은 예컨대 레이저다이오드(laser diode)를 사용하여 일정한 파워로 광빔을 출사하게 된다. 또, 광원에서 출사되어 나온 광빔은 직선편광(直線偏光)이거나 또는 소정의 광학소자인 예컨대 편광빔스플리터 등이 쓰여져 1가지 직선편광성분만을 함유한 상태로 되고, 이 직선편광의 방향은 뒤에 설명되는 복굴절박판(複屈折薄板; 5)의 광학축(光學軸)과 직교(直交)하게 된다.
상기 렌즈(2)는 광원(1)에서 나온 광빔을 평행한 빔으로 바꿔주는 콜리메이트렌즈(collimate lens)이다. 또, 상기 빔스플리터(3)는 무편광형 빔스플리터(Non Poralized Beam Splitter)로서 광기록매체(7)의 기록면 상에서 발사된 광빔을 광검출기(10)로 유도하기 위한 것이다.
또, 광기록매체로 입사되는 입사광의 편광방향을 변경하기 위한 수단인 1/2 파장판(4)을 필요에 따라 광축 상에 배치하거나 또는 광축에서 벗어나 배치할 수 있도록 구성되어 있는 바, 이 1/2파장판(4)의 광학축은 입사되는 직선편광 편광방향에 대해 45°만큼 기울어진 상태로 배치된다. 그에 따라, 상기 1/2파장판(4)이 광축 상에 배치되었는지 여부에 따라 복굴절박판으로 입사되는 입사직선편광의 편광방향을 90°회전시킬 수가 있게 된다.
상기 복굴절박판(5)은, 도 2에 나타내어진 것과 같이, LiNiO3와 같은 투명한 복굴절재료로 만들어진 직사각형 평면판(복굴절판; 11)의 중앙에 원형부(12)가 뒤에 설명되는 회절격자패턴이 형성되지 않은 복굴절재료로 영역으로 형성되는 한편, 이 원형부(12) 이외의 영역에는 광학적 회절격자패턴이 형성된 구조로 되어 있다.
이 회절격자패턴의 구조에 대해 좀더 상세히 설명하자면, 도 3은 도 2에 도시된 복굴절박판(5)의 A-A 단면도로서, 복굴절판(11)의 주표면(主表面)에는 소정의 폭 및 길이를 가지면서 입사광 축방향으로 두께(d2)를 가진 이온교환영역(13)이 형성되는 한편, 그 상부면에는 두께(d3)를 가진 유전체막(14)이 형성되어 있다.
이 회절격자패턴 상을 투과하는 광 중 직접 투과파(0차회절파)의 투과율(I0)은,
I0 = cos2 (δ/2)
(단, δ: 광로a, b의 광의 위상차)
로 나타낼 수 있는 바, 상기 위상차(位相差)는 상기 복굴절판의 광학축과 직각으로 교차하는 편광성분(정상광선)의 경우와 상기 광학축과 평행한 편광성분(이상광선)의 경우가 다른 바, 정상광선에 대한 위상차(δo) 및 이상광선에 대한 위상차(δe)는 각각 다음과 같이 된다.
δo = 2π/λ{(n1o - n2o)d2 + (1 - n3)d3)}
δe = 2π/λ{(n1e - n2e)d2 + (1 - n3)d3)}
단, n1o : 복굴절판의 정상광선에 대한 굴절율, n1e : 복굴절판의 이상광선에 대한 굴절율, n2o : 이온교환영역의 정상광선에 대한 굴절율, n2e : 이온교환영역의 이상광선에 대한 굴절율, n3 : 유전체막의 정상광선 및 이상광선에 대한 굴절율이다.
여기서, (n1o - n2o)d2 + (1 - n3)d3 = 0이 되도록 d2, d3 를 설정하게 되면, 정상광선에 대한 투과율 I0o = 1이 되어 0차회절파를 모두 투과시킬 수 있게 된다. 또 (n1e - n2e)d2 + (1 - n3)d3 = λ/2가 되도록 d2, d3 를 설정하게 되면, 이상광선에 대한 투과율 I0e = 0이 되어 0차회절파를 모두 차단할 수 있게 된다.
따라서, 도 4a와 같이 복굴절판(11)의 광학축과 직교하는 편광방향을 가진 광빔 즉 정상광선은 모두 복굴절박판을 투과하는 한편, 도 4b와 같이 광학축과 평행한 편광방향성분의 광빔 즉 이상광선은 상기 회절격자패턴 상에서 회절되어져 원형부(12)에 조사된 광빔만 투과하기 때문에 원형부(12)의 직경과 같은 광속직경(光束直徑)으로 투과하게 된다.
Figure pct00001
표 1은 복굴절박판의 회절격자패턴에 입사되는 광의 투과율을 측정한 실험결과를 나타내는 표인 바, 여기에는 도 3에서의 복굴절박판(5)의 이온교환영역(13) 두께(d2)를 9.5㎛, 유전체막(14)의 두께(d3)를 1.85㎛, 회절격자패턴의 피치(pitch)를 12㎛, 입사되는 광빔의 파장(λ)을 636nm로 하고서, 10개의 샘플 각각에서 정상광선과 이상광선을 입사시켰을 때의 0차 및 ±1차회절파(0차 및 ±1차광성분)의 광투과율이 나타나 있다.
상기 표 1에 나타나 있는 바와 같이, 복굴절박판(5)에 정상광선을 입사하면, 이 복굴절박판(5)을 투과하는 0차광의 투과율이 평균 94.0%로 되고, 士1차광의 투과율은 0.0%로 되어, 입사광의 대부분이 회절격자패턴에 의해 회절되지 않고 모두 투과하게 됨을 알 수가 있다.
또, 복굴절박판(5)에 이상광선을 입사하면, 이 복굴절박판(5)을 투과하는 0차광의 투과율은 평균 1.2%이고, +1차광의 투과율은 35.2%로, -1차광의 투과율은 35.0%로 되어, 입사광이 직접 투과파로 되는 곳에서는 0차광이 거의 얻어지지 않고 ±1차광으로 되어 나타나고 있음을 알 수 있다.
이상의 결과로부터도, 상기 복굴절박판(5)에 의해 입사광축과 같은 방향으로 진행하는 광빔 중 정상광선은 투과하고 이상광선은 차단됨을 알 수 있다.
또, 상기 대물렌즈(6)는 광빔을 가늘게 좁혀 광기록매체의 기록면 상에 결상점(結像点)이 맺혀지도록 하는 렌즈인 바, 상기 복굴절박판(5)과 대물렌즈(6)는 홀더(15)에 의해 일체로 고정되어 유니트화 되어 있다.
이상과 같이 구성된 광픽업에서는, 우선 광축 상에 1/2파장판(4)이 삽입되지 않은 상태로 하면, 광원(1)에서 출사된 광빔이 콜리메이트렌즈(2)에 의해 평행한 빔으로 만들어져 빔스플리터(3)를 투과한 후 복굴절박판(5)으로 입사되어 투과하게 된다. 이때 입사되는 광빔의 편광방향은 복굴절박판(5)의 광학축에 대해 직교하는 방향이 된다.
이상 설명한 바와 같이, 복굴절박판(5)은 원형부(12) 이외의 영역에는 회절격자패턴이 형성되어 있기 때문에, 복굴절박판(5)으로 입사되는 직선편광의 직경은 빔스플리터(3)를 지나 출사된 광빔과 같은 직경을 이루게 된다.
한편, 광축 상에 1/2파장판(4)이 삽입되면, 복굴절박판(5)으로 입사되는 직선편광의 편광방향이 90°를 회전하여 복굴절박판(5)에 대해 이상광선으로 되기 때문에, 복굴절박판(5)으로 입사된 직선편광이 회절격자패턴에서 회절(回折)하게 되고, 원형부(12)를 투과한 광빔만이 원형부(12)의 원형과 같은 광속직경(제2광속직경)으로 투과하게 된다.
그리고, 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 복굴절박판(5)을 투과한 광빔은 대물렌즈(6)로 입사되어 결상점으로 좁혀져, 광기록매체의 기록면 상에 초점으로 되어 광점을 형성하게 된다. 이때 대물렌즈(6)의 초점거리는, 입사되는 광빔의 광속직경이 크면 짧아지고 광속직경이 작으면 길어지는 관계를 갖도록 되어 있기 때문에, 제1광속직경의 초점거리는 짧고 제2광속직경의 초점거리는 길어지게 된다.
한편, 상기 광기록매체의 기록면 상에서 반사된 광빔은 다시 대물렌즈(6), 복굴절박판(5)을 거쳐 빔스플리터(3)에 입사되는바, 그 중 일부가 빔스플리터(3)에서 반사되어 볼록렌즈(8) 및 원통렌즈(9)를 거쳐 광검출기(10)로 입사되게 된다. 따라서, 광기록매체 상의 기록정보를 읽어낼 수가 있게 된다.
앞에서 설명한 광픽업에 있어서 t = 1.2mm인 광기록매체(CD)를 재생할 경우에는, 광축 상에 1/2파장판(4)을 삽입하여 복굴절박판(5)으로 입사되는 직선편광의 편광방향을 상기 복굴절판의 광학축과 평행하도록 회전시켜줌으로써, 회절격자패턴으로 입사되는 광이 회절되도록 한다. 그에 따라, 복굴절박판(5)을 투과하는 광빔은 그 직경(제2광속직경)이 복굴절박판(5)의 중앙부에 마련된 원형부의 직경과 같아지게 됨으로써, 도 5에 도시된 것과 같이 긴 초점거리에서 결상점이 맺혀져 상기 광기록매체 상에 광점이 형성될 수 있게 된다.
또, t = 0.6mm인 광기록매체(DVD)를 재생하는 경우에는, 광축에서 1/2파장판(4)을 벗어나도록 하면, 복굴절박판(5)으로 입사되는 직선편광의 편광방향이 상기 광학축과 직각으로 교차되어, 광원에서 나온 광빔이 콜리메이트렌즈(2)에 의해 형성된 그대로의 상태(제1광속직경)로 대물렌즈(6)로 입사되기 때문에, 도 3에 도시된 것과 같이 짧은 초점거리에서 결상점이 맺혀져 상기 광기록매체 상에 광점이 형성될 수 있게 된다.
한편, 상기 설명에서는 제1광속직경을 얻기 위해서는 1/2파장판을 광축 상에 삽입하고, 제2광속직경을 얻기 위해서는 1/2파장판을 광축에서 벗어나도록 하는 형태를 이용해서 설명하였으나, 1/2파장판으로 입사되는 광선의 편광방향을 앞에서 설명한 실시예와 비교하여 90°만큼 어긋나도록 해서 1/2파장판을 광축 상에 삽입하게 되면 제2광속직경이 얻어지고, 1/2파장판을 광축에서 벗어나게 하는 경우에는 제1광속직경이 얻어지도록 변경할 수도 있다.
도 6은 상기 복굴절박판(5)의 제2실시예를 단면도로 나타낸 것이다. 도 6에서는 복굴절판(11)의 주표면에 요철부(16)가 형성되어 있는 바, 이 요철부(16)는 소정의 폭 및 길이를 가지면서 입사광의 축방향으로 두께가 "d1" 인 철부로 이루어지고서, 요부의 바닥면에는 입사광의 축방향쪽으로 두께가 "d2 " 인 이온교환영역(14)이 형성되도록 구성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 이 패턴 상을 투과하는 광 중 직접투과파(0차회절파)의 투과율(I0)은,
I0 = cos2(δ/2)
(단, δ: 광로a, b의 광의 위상차)로 나타내어질 수 있는바, 상기 위상차는 상기 복굴절판의 광학축과 직각으로 교차하는 편광성분(정상광선)의 경우와 상기 광학축과 평행한 편광성분(이상광선)의 경우가 다른바, 정상광선에 대한 위상차(δo)및 이상광선에 대한 위상차(δe)는 각각 다음과 같이 된다.
δo = 2π/λ{(n1o - 1)d1 + (n1o - n2o)d2}
δe = 2π/λ{(n1e - 1)d1 + (n1e - n2e)d2}
단, n1o : 복굴절판의 정상광선에 대한 굴절율, n1e : 복굴절판의 이상광선에 대한 굴절율, n2o : 이온교환영역의 정상광선에 대한 굴절율, n2e : 이온교환영역의 이상광선에 대한 굴절율이다.
여기서, (n1o - 1)d1 + (n1o - n2o)d2 = λ/2로 되도록 d1, d2를 설정하면, 정상광선에 대한 투과율 I0o = 0으로 되어 0차회절파가 모두 차단될 수 있게 된다. 한편, (n1o - 1)d1 + (n1o - n2o)d2 = 0으로 되도록 d1, d2를 설정하면, 이상광선에 대한 투과율 I0e = 1로 되어 0차회절파가 모두 투과할 수 있게 된다.
따라서, 도 7a와 같이 복굴절판(11)의 광학축과 직교하는 편광방향을 가진 광빔 즉 정상광선은 상기 회절격자패턴 상에서 회절하게 되어 원형부(12)에 조사된 광빔만 투과하기 때문에, 원형부(12)의 직경과 같은 광속직경으로 투과하는 한편, 도 7b와 같이 광학축과 평행한 편광방향성분인 광빔 즉 이상광선은 모두 복굴절박판을 투과하게 된다.
이상과 같이 구성된 복굴절박판(5)은, 제1실시예에 도시된 복굴절박판(5)과 입사광 편광방향 및 빔의 광속직경 관계가 반대로 되기는 하지만, 같은 기능을 하게 되므로, 입사광의 편광방향에 대응해서 빔의 광속직경을 변하게 함으로써 광기록매체까지의 초점거리를 달라지도록 할 수 있게 된다.
또, 상기 실시예에서는 λ/2파장판을 광로(光路)에 삽입하거나 벗어나게 함으로써 광의 편광방향을 변경시키도록 하고 있지만, 편광 빔스플리터를 광축을 중심으로 해서 90°회전시키거나 또는 액정패널에 인가하는 전압을 변화시키는 수단으로 복굴절박판(5)으로 입사되는 직선편광의 편광방향을 바꿔주도록 구성하여도 좋다.
한편, 상기 각 실시예에서는 복굴절판의 대략 중앙부에 원형부(12)를 마련하도록 하였지만, 이 원형을 다각형으로 바꾸어 구성할 수도 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업은, 광원의 편광성분을 바꿔줌으로써 광빔의 광속직경을 변형시키고, 그에 따라 광기록매체의 디스크 두께에 대응한 초점거리를 변경하도록 하고 있기 때문에, 종래의 광픽업에 비해 구조가 간단해져서 재생장치를 소형화하는데 뛰어난 효과가 있게 된다. 또, 광원의 출력오차에 따라 초점거리를 크게 변동하는 일이 없기 때문에, 광픽업의 동작을 안정화시키는 데에도 현저한 효과가 있게 된다.

Claims (8)

  1. 광원에서 출사되는 광의 광축 상에, 무편광형 빔스플리터와, 주표면에 회절격자패턴이 형성된 복굴절판으로 이루어진 광학소자 및, 대물렌즈 등으로 이루어진 광픽업에 있어서 쓰이는 상기 광학소자가,
    상기 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역 이외의 영역 주표면에, 소정의 폭 및 길이와 입사광 축방향으로 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 이온교환영역 및 이 이온교환영역의 상부면에 형성된 소정 두께의 유전체막으로 이루어진 회절격자패턴이 형성되고서,
    상기 이온교환영역의 두께와 상기 유전체막의 막두께가, 상기 복굴절판에 대해 정상광선은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편, 이상광선은 그 0차회절파가 회절격자패턴에 의해 차단되도록 설정된 것을 특징으로 하는 광학소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온교환영역이 두께(d2) 및 상기 유전체막의 막두께(d3)가, 상기 복굴절판의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율을 각각 n1o, n1e로, 상기 이온교환영역의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율 및 두께를 각각 n2o, n2e, d2로, 상기 유전체막의 굴절율 및 막두께를 각각 n3, d3로 했을 때,
    (n1o - n2o)d2 + (1 - n3)d3 = 0
    (n1e - n2e)d2 + (1 - n3)d3 = λ/2
    을 만족시키도록 설정된 것을 특징으로 하는 광학소자.
  3. 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 원하는 영역 이외의 영역에, 소정의 폭 및 길이와 입사광 축방향으로의 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 복굴절성 재료로 된 요철부와, 이 요철부의 요부에 형성된 입사광 축방향으로 소정의 두께를 가진 이온교환영역으로 이루어진 회절격자패턴이 형성되고서,
    상기 철부의 두께와 상기 이온교환영역의 두께가, 상기 복굴절판에 대해 이상광선은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편, 정상광선은 그 0차회절파가 회절격자패턴에 의해 차단되도록 설정된 것을 특징으로 하는 광학소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 철부의 두께(d1) 및 이온교환영역의 두께(d2)가, 상기 복굴절성 재료로 이루어진 철부의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율 및 두께를 각각 n1o, n1e, d1으로 하고, 상기 이온교환영역의 정상광선에 대한 굴절율과 이상광선에 대한 굴절율 및 두께를 각각 n2o, n2e, d2로 했을 때,
    (n1o - 1)d1 + (n1o - n2o)d2 = λ/2
    (n1e - 1)d1 + (n1e - n2e)d2 = 0
    을 만족하도록 설정된 것을 특징으로 하는 광학소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역이 복굴절성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역이 복굴절성 재료로 된 원형의 영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자.
  7. 광원에서 출사되는 광의 광축 상에; 무편광형 빔스플리터와; 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영역 이외의 영역에, 소정의 폭 및 길이와 입사광 축방향으로의 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 복굴절성 재료로 이루어진 이온교환영역과, 이 이온교환영역의 상부면에 형성된 유도체막으로 이루어지되, 상기 이온교환영역의 두께와 상기 유도체막의 막두께가, 상기 복굴절판에 대해 정상광선은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편 이상광선은 그 0차회절파가 회절격자패턴에 의해 차단되도록 설정된 광학소자와; 대물렌즈 및; 편광방향 변경수단을 갖춰 이루어지되;
    이 편광방향 변경수단이 상기 무편광형 빔스플리터와 상기 광학소자 사이에 배치됨으로써, 상기 광학소자로 입사되는 직선편광의 편광방향을 변경할 수 있음과 더불어, 상기 광학소자로부터 출사되는 광의 광속직경을 규제함으로써 상기 대물렌즈에 의해 집속되는 광의 초점거리를 변경할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  8. 광원에서 출사되는 광의 광축 상에; 무편광형 빔스플리터와; 복굴절판의 대략 중앙에 마련된 소망하는 영영 이외의 영역에, 소정의 폭 및 길이를 가지면서 입사장 축방향으로 소정의 두께를 갖고서 주기적으로 형성된 복굴절성 재료로 이루어진 요철부와, 이 요철부 중 요부에 형성된 입사광 축방향으로 소정의 두께를 가진 이온교환영역으로 이루어지도록 형성된 회절격자패턴으로 형성되고서, 상기 철부의 두께와 상기 이온교환영역의 두께가, 상기 복굴절판에 대해 이상광선은 상기 회절격자패턴을 투과하는 한편 정상광선은 그 0차회절파가 회절격자패턴에 의해 차단되도록 설정된 광학소자와; 대물렌즈 및; 편광방향 변경수단을 갖춰 이루어지되; 이 편광방향 변경수단이 상기 무편광형 빔스플리터와 상기 광학소자 사이에 배치됨으로써, 상기 광학소자로 입사되는 직선편광의 편광방향을 변경할 수 있도록 함과 더불어, 상기 광학소자로부터 출사되는 광의 광속직경을 규제함으로써 상기 대물렌즈에 의해 집속되는 광의 초점거리를 변경할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
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