KR100592927B1 - 복합 대물 렌즈, 광 헤드 장치, 광 정보 장치, 컴퓨터, 광디스크 플레이어, 카 네비게이션 시스템, 광 디스크레코더, 광 디스크 서버 - Google Patents

복합 대물 렌즈, 광 헤드 장치, 광 정보 장치, 컴퓨터, 광디스크 플레이어, 카 네비게이션 시스템, 광 디스크레코더, 광 디스크 서버 Download PDF

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요시아키 곰마
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

홀로그램과 대물 렌즈로 이루어지고, 청색광 빔(파장(λ1))에 대응한 기재(基材) 두께 약 0.1㎜의 BD와, 적색광 빔(파장(λ2))에 대응한 기재 두께 약 0.6㎜의 DVD와 안정하고 또한 고정밀도인 호환 재생·기록을 가능하게 하는 복합 대물 렌즈를 제공한다. 홀로그램의 내주부에만, 외주측에서 광축측을 향해, 청색광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하는 단위 단차의 0배, 2배, 1배, 3배의 순서의 높이의 계단을 1주기로 하는 단면 형상을 갖는 격자가 형성된다. 이 홀로그램은 청색광 빔을 회절하지 않고 0차 회절광으로서 그대로 투과시키고, 또한 내주부를 통과하는 적색광 빔을 ＋1차 회절광으로서 발산시켜, 대물 렌즈에 의해 집광한다. 이에 따라, 적색광 빔의 초점 거리는 청색광 빔보다 길어져, 작동 거리가 커진다.

Description

복합 대물 렌즈, 광 헤드 장치, 광 정보 장치, 컴퓨터, 광 디스크 플레이어, 카 네비게이션 시스템, 광 디스크 레코더, 광 디스크 서버{COMPLEX OBJECT LENS, OPTICAL HEAD APPARATUS, OPTICAL INFORMATION APPARATUS, COMPUTER, OPTICAL DISK PLAYER, CAR NAVIGATION SYSTEM, OPTICAL DISK RECORDER, OPTICAL DISK SERVER}
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 광 헤드 장치의 일구성예를 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도,
도 3a는 도 2의 홀로그램(131)의 구조를 도시하는 평면도,
도 3b는 도 2의 홀로그램(131)의 구조를 도시하는 단면도,
도 4a는 도 3a에 도시하는 홀로그램(131)의 내주부(131C)에 형성되는 격자의 1주기(p1)간의 계단 형상을 도시하는 단면도,
도 4b는 도 4a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에서, 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도,
도 6a는 도 5의 홀로그램(132)의 구조를 도시하는 평면도,
도 6b는 도 5의 홀로그램(132)의 구조를 도시하는 단면도,
도 7a는 홀로그램(132)에 형성되는 격자의 1주기(p2)간의 계단 형상을 도시하는 단면도,
도 7b는 도 7a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 7c는 도 7a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 8a는 본 발명의 실시 형태 3에서, 도 1에 도시하는 홀로그램(13)의 구체예를 도시하는 평면도,
도 8b는 본 발명의 실시 형태 3에서, 도 1에 도시하는 홀로그램(113)의 구체예를 도시하는 단면도,
도 9a는 홀로그램(133)의 외주부(133C)에 형성되는 격자의 1주기(p3)간의 계단 형상을 도시하는 단면도,
도 9b는 도 9a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 9c는 도 9a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 형태 4에서, 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도,
도 11a는 도 10의 홀로그램(134)의 구조를 도시하는 평면도,
도 11b는 도 10의 홀로그램(134)의 구조를 도시하는 단면도,
도 12a는 홀로그램(134)에 형성되는 격자의 1주기(p4)간의 톱날 형상을 도시하는 단면도,
도 12b는 도 12a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 12c는 도 12a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 13a는 본 발명의 실시 형태 4에 의한 홀로그램(134)의 내주부(134C)에 형성되는 격자의 1주기(p4)간의 톱날 형상을 도시하는 단면도,
도 13b는 도 13a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 13c는 도 13a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 형태 5에서, 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도,
도 15a는 도 14의 홀로그램(135)의 구조를 도시하는 평면도,
도 15b는 도 14의 홀로그램(135)의 구조를 도시하는 단면도,
도 16a는 홀로그램(135)의 외주부(135B)에 형성되는 격자의 1주기(p7)간의 물리적인 톱날 형상을 도시하는 단면도,
도 16b는 도 16a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 16c는 도 16a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면,
도 17은 본 실시 형태에서의 홀로그램(136)의 내주부(136C)에 형성되는 톱날 형상의 격자의 깊이(h4)와 회절 효율의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태 8에서 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도,
도 19는 본 발명의 실시 형태 9에 의한 광 정보 장치의 개략 구성도,
도 20은 본 발명의 실시 형태 10에 의한 컴퓨터의 일구성예를 도시하는 개략도,
도 21은 본 발명의 실시 형태 11에 의한 광 디스크 플레이어의 일구성예를 도시하는 개략도,
도 22는 본 발명의 실시 형태 12에 의한 카 네비게이션 시스템의 일구성예를 도시하는 개략도,
도 23은 본 발명의 실시 형태 13에 의한 광 디스크 레코더의 일구성예를 도시하는 개략도,
도 24는 본 발명의 실시 형태 14에 의한 광 디스크 서버의 일구성예를 도시하는 개략도,
도 25a는 제1 종래예에서, 기재 두께 0.6㎜의 광 디스크(10)에 0차 회절광(42)을 집광하는 광 헤드 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 25b는 제1 종래예에서, 기재 두께 1.2㎜의 광 디스크(11)에 ＋1차 회절광(43)을 집광하는 광 헤드 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 26은 제2 종래예로서의 광 헤드 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 27a는 도 26의 파장 선택 위상판(205)의 구조를 도시하는 평면도,
도 27b는 도 26의 파장 선택 위상판(205)의 구조를 도시하는 단면도,
도 28은 제6 종래예로서의 광 헤드 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 청색 레이저 광원 2 : 빔 정형 소자
3, 22 : 빔 격자 4, 16 : 빔 스플리터
5 : 1/4 파장판 6 : 집광 렌즈
7 : 광 검출기 8 : 시준 렌즈
9, 10 : 광 디스크 13 : 홀로그램
14 : 대물 렌즈 15 : 구동 수단
20 : 적색 레이저 광원 32 : 검출 렌즈
33 : 광 검출기 51 : 광 헤드 장치의 구동 장치
53 : 전기 회로 55 : 광 헤드 장치
67 : 광 정보 장치 100 : 컴퓨터
101 : 입력 장치 110 : 광 디스크 플레이어
111 : 디코더 121 : 엔코더
150 : 광 디스크 서버 151 : 입출력 단자
본 발명은 대물 렌즈와 회절 소자인 홀로그램을 복합한 복합 대물 렌즈, 이러한 복합 대물 렌즈를 통해 광 디스크 상에 다수의 파장의 광 빔을 집광시켜 정보의 기록, 재생 혹은 소거를 행하는 광 헤드 장치, 이러한 광 헤드 장치를 탑재한 광 정보장치 및 이러한 광 정보장치가 적용되는 컴퓨터, 광 디스크 플레이어, 카 네비게이션 시스템, 광 디스크 레코더, 광 디스크 서버에 관한 것이다.
고밀도, 대용량의 기억 매체로서, 피트 형상 패턴을 갖는 광 디스크를 이용하는 광 메모리 기술은 디지털 오디오 디스크, 비디오 디스크, 문서 파일 디스크, 나아가 데이터 파일로 용도를 확장하면서, 실용화되고 있다. 미소하게 좁혀진 광 빔을 통해, 광 디스크에 대한 정보 기록 재생이 높은 신뢰성하에 성공적으로 수행되는 기능은 회절 한계의 미소 스폿을 형성하는 집광 기능, 광학계의 초점 제어(포커스 서보)와 트랙킹 제어 및 피트 신호(정보 신호) 검출로 크게 나누어진다.
최근, 광학계 설계 기술의 진보와 광원인 반도체 레이저의 단파장화에 의해, 종래 이상의 기억 용량을 갖는 고밀도 광 디스크의 개발이 진행되고 있다. 고밀도화의 접근으로는 광 디스크 상에 광 빔을 미소하게 좁히는 집광 광학계의 광 디스크측 개구수(NA)를 크게 하는 것이 검토되고 있다. 이 때, 문제가 되는 것이 광 축의 경사(소위 틸트)에 의한 수차의 발생량의 증대이다. NA를 크게 하면, 틸트에 대해 발생하는 수차량이 커진다. 이를 막기 위해서는, 광 디스크의 기판의 두께(기재(基材) 두께)를 얇게 하면 된다.
광 디스크의 제1 세대라고 할 수 있는 컴팩트 디스크(CD)는 적외광(파장(λ3)은 780㎚∼820㎚)과, NA 0.45의 대물 렌즈를 사용하고, 디스크의 기재 두께는 1.2㎜이다. 제2 세대인 DVD는 적색광(파장(λ2)은 630㎚∼680㎚, 표준 파장 660㎚)과, NA 0.6의 대물 렌즈를 사용하고, 디스크의 기재 두께는 0.6㎜이다. 또한, 제3 세대인 광 디스크(이하, BD(Blue-ray Disk)라고도 칭한다)는 청색광(파장(λ1)은 390㎚∼415㎚, 표준 파장 405㎚)과, NA 0.85의 대물 렌즈를 사용하고, 디스크의 기재 두께는 0.1㎜이다. 또한, 본 명세서 중에서, 기재 두께란, 광 디스크(또는 정보 매체)에 광 빔이 입사하는 면으로부터 정보 기록면까지의 두께를 가리킨다.
이와 같이, 고밀도화에 따라 광 디스크의 기재 두께는 작아진다. 경제성이나 장치의 점유 스페이스의 관점에서, 상기 기재 두께나 기록 밀도가 다른 광 디스크를 기록 재생할 수 있는 광 정보장치가 요구되고 있다. 이를 위해서는, 다른 기재 두께의 광 디스크 상에 회절 한계까지 광 빔을 집광할 수 있는 집광 광학계를 구비한 광 헤드 장치가 필요하다.
또한, 기재가 두꺼운 광 디스크를 기록 재생하는 경우에는, 디스크 표면에서 안쪽에 있는 기록면 위에 광 빔을 집광할 필요가 있으므로, 초점 거리를 보다 길게 하지 않으면 안된다.
기재 두께가 다른 광 디스크에 대한 기록 재생을 하는 광 헤드 장치를 실현하는 것을 목적으로 한 구성이 일본국 특개평 7-98431호 공보에 개시되어 있다. 이를 제 1의 종래예로 하여, 도 25a 및 도 25b를 참조하여 설명한다.
도 25a 및 도 25b에서, 40은 대물 렌즈, 41은 홀로그램이다. 홀로그램(41)에는 입사광 빔(44)에 대해 투명한 기판에 동심원 형상의 격자 패턴이 형성되어 있다.
대물 렌즈(40)는 개구수(NA)가 0.6 이상이고, 도 25a에 도시하는 바와 같이, 홀로그램(41)이 회절되지 않고 투과한 0차 회절광(42)을, 예를 들면, 0.6㎜의 기재 두께(t2)를 갖는 광 디스크(10) 위에 회절 한계의 집광 스폿을 형성할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 도 25b는 보다 두꺼운 1.2㎜의 기재 두께(t1)를 갖는 광 디스크(11) 위에 회절 한계의 집광 스폿을 형성할 수 있는 것을 나타내고 있다. 도 25b에서, 홀로그램(41)으로 회절된 ＋1차 회절광(43)은 대물 렌즈(40)에 의해 광 디스크(11)에 집광된다. 여기서, ＋1차 회절광(43)을 두께(t1)의 기판을 통해서 회절 한계까지 좁히도록 수차 보정이 실시되어 있다.
이와 같이, 입사광을 회절하는 홀로그램(41)과 대물 렌즈(40)를 조합함으로써, 다른 차수의 회절광을 이용하여, 다른 기재 두께(t1과 t2)를 갖는 광 디스크(10, 11) 위에 각각 회절 한계까지 집광되는 집광 스폿을 형성할 수 있는 2초점 렌즈를 실현하고 있다. 또한, 상기와는 반대로, 홀로그램(40)을 볼록 렌즈 작용을 갖도록 설계하고, 기재 두께(t1)의 광 디스크(11)에 대해 0차 회절광을 이용하여, 기재 두께(t2)를 갖는 광 디스크(10)에 대해 ＋1차 회절광을 이용함으로써, 기재 두께(t2)를 갖는 광 디스크(10)의 기록 재생시의 파장 변동에 대해, 초점 위치 변동을 저감시키는 것도 개시되어 있다.
그 외에도, 다른 종류의 광 디스크에 대해 다수의 파장을 갖는 광 빔을 이용하여 호환 재생하는 것을 목적으로 한 구성이 개시되어 있다. 제2 종래예로서, 파장 선택 위상판을 대물 렌즈와 조합하는 구성이 일본국 특개평 10-334504호 공보나 ISOM2001의 세션 We-C-05(豫稿集 30페이지)에 개시되어 있다. ISOM2001의 세션 We-C-05(豫稿集 30페이지)에 개시되어 있는 구성에 관해서, 도 26, 도 27a 및 도 27b를 참조하여 설명한다.
도 26은 제2 종래예로서의 광 헤드 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 26에서, 파장 λ1= 405㎚의 청색 광원(도시하지 않음)을 갖는 청색광 광학계(51)로부터 출사한 평행광은 빔 스플리터(161), 파장 선택 위상판(205)을 투과하여, 대물 렌즈(50)에 의해, 기재 두께 0.1㎜의 광 디스크(9)(제3 세대 광 디스크 : BD)의 정보 기록면에 집광된다. 광 디스크(9)에서 반사된 광은 반대의 경로를 거슬러 청색광 광학계(51)의 검출기(도시하지 않음)로 검출된다. 한편, 파장 λ2= 660nm의 적색 광원(도시하지 않음)을 갖는 적색광 광학계(52)로부터 출사한 발산광은 빔 스플리터(161)에서 반사되어, 파장 선택 위상판(205)을 투과하여, 대물 렌즈(50)에 의해, 기재 두께 0.6㎜의 광 디스크(10)(제2 세대 광 디스크 : DVD)의 정보 기록면에 집광된다. 광 디스크(10)에서 반사된 광은 반대 경로를 거슬러 적색광 광학계(52)의 검출기(도시하지 않음)로 검출된다.
대물 렌즈(50)는 평행광의 입사시에 기재 두께 0.l㎜를 투과하여 집광되도록 설계되어 있고, 따라서 기재 두께 0.6㎜의 DVD의 기록·재생시에는 기재 두께의 차이에 의해 구면 수차가 발생한다. 이 구면 수차를 보정하기 위해, 적색광 광학계 (52)로부터 출사하는 광 빔을 발산광으로 하는 동시에, 파장 선택 위상판(205)을 이용하고 있다. 대물 렌즈(50)에 발산광을 입사시키면 새로운 구면 수차가 발생하므로, 기재 두께의 차이에 의해서 발생하는 구면 수차를 이 새로운 구면 수차로 부정(否定)함과 동시에, 파장 선택 위상판(205)에 의해서도 파면을 보정하고 있다.
도 27a 및 도 27b는 각각 도 26에서의 파장 선택 위상판(205)의 평면도 및 단면도이다. 파장선택 위상판(205)은 파장(λ1)에서의 굴절률을 n1로 하고, h=λ1/(n1-1)로 한 경우, 높이 h, 3h의 단차(205a)로 구성된다. 파장(λ1)의 광에 대해 높이 h의 단차에 의해 생기는 광로차는 사용 파장(λ1)이고, 이는 위상차 2π에 상당하므로, 위상차 0과 동일하다. 이 때문에, 높이 h의 단차는 파장(λ1)의 광 빔의 위상 분포에 영향을 주지 않고, 광 디스크(9)(도 26)의 기록 재생에는 영향을 주지 않는다. 한편, 파장(λ2)의 광에 대해서는 파장(λ2)에서의 파장 선택 위상판(205)의 굴절률을 n2로 하면, h×(n2-1)/λ2 ≒ 0.6, 즉 파장의 정수배가 아닌 광로차를 발생한다. 이 광로차에 의한 위상차를 이용하여, 앞서 기술한 수차 보정을 행하고 있다.
또한, 제3 종래예로서, 다수의 대물 렌즈를 기계적으로 바꿔 이용하는 구성이 일본국 특개평 11-296890호 공보 등에 개시되어 있다.
또한, 제4 종래예로서, 다른 곡률 반경을 갖는 반사면을 가지는 미러가 광축을 휘어지게 하는 상승 미러의 기능도 겸하는 구성이 일본국 특개평 11-339307호 공보에 개시되어 있다.
제5 종래예로는 제1 종래예와 마찬가지로, 굴절형의 대물 렌즈와 홀로그램을 조합하여, 다른 파장의 광의 동일한 차수의 회절광에 발생하는 색수차를 이용하여, 기재 두께의 차를 보정하는 구성이 일본국 특개평 2000-81566호 공보에 개시되어 있다.
제6 종래예로는 도 28에 도시하는 바와 같이, 굴절형의 대물 렌즈(281)와, 회절면과 굴절면을 갖는 홀로그램(282)을 조합하는 구성이 西岡澄人들에 의한 “BD/DVD/CD 호환 광 픽업 기술”(제50회 춘계응용물리학 관계 관련 강연회 강연 예고집, 27p-ZW-10(2003.3 카나가와 대학))에 기재되어 있다(본원의 우선권 출원의 출원후에 공개). 이 제6 종래예에서는 홀로그램(282)에 의해, 청색광 빔에 대해서는 ＋2차 회절광을 발생시키고, 적색광 빔에 대해서는 ＋1차 회절광을 발생시켜, 색수차 보정을 행하고, 또한 청색광 빔에 대해서는 발산광을, 적색광 빔에 대해서는 수속광을 홀로그램(282)과 대물 렌즈(281)에 입사시킴으로써, 다른 기재 두께에 의해 발생하는 구면 수차를 보정하고 있다.
상기 제1 종래예의 기술 사상은 적어도 이하의 3 가지 기술 사상을 제안하고 있다. 첫째로 홀로그램의 회절을 이용하여, 기재 두께가 다른 광 디스크의 호환을 실현하고, 둘째로 내외주의 설계를 바꿈으로써, NA가 다른 집광 스폿을 형성하고, 셋째로 홀로그램의 회절을 이용하여, 기재 두께가 다른 광 디스크에 대해 집광 스폿의 초점 위치를 변화시킨다. 이들 기술 사상은 광원이 발하는 광의 파장을 한정하는 것은 아니다.
여기서, 제2 세대의 광 디스크인 DVD는 기록면을 2면 갖는 2층 디스크를 포함한다. 대물 렌즈에 가까운 측의 기록면(제1 기록면)은 대물 렌즈로부터 먼 면으 로도 광을 통과시킬 필요가 있으므로, 반사율은 30% 정도로 설정된다. 그런데, 이 반사율은 적색광에 대해서만 보증되어 있고, 다른 파장에서는 보증되어 있지 않다. 따라서, DVD의 재생을 확실히 하기 위해서는, 적색(파장 λ2= 630㎚∼680㎚)광을 이용할 필요가 있다. 또한, 제3 세대의 광 디스크인 BD의 기록, 재생에 있어서는 집광 스폿 직경을 충분히 작게 하기 위해, 청색(파장 λ1= 390㎚∼415㎚)광을 이용할 필요가 있다. 이와 같이, 특히 적색과 청색광을 이용하여 다른 종류의 광 디스크를 호환할 시에, 광의 이용 효율을 보다 높게 하는 구성은 제1 종래예에는 개시되어 있지 않다.
또한, 제1 종래예에서는 홀로그램을 볼록 렌즈형으로 하여 ＋1차 회절광을 이용하고, 1종류의 광 디스크에 대해서는, 파장 변화에 의한 초점 위치 이동을 저감하는 실시예가 개시되어 있는데, 2종 이상의 광 디스크에 대해, 각각 파장 변화에 의한 초점 위치 이동을 동시에 저감시키는 방책은 개시되어 있지 않다.
제2 종래예에서는 호환 소자로서, 파장 선택 위상판을 이용하고 있다. 기재 두께가 두꺼운 디스크를 기록 재생할 시에는, 기록면이 대물 렌즈에 대해, 기재 두께분 만큼 멀어지므로, 초점 거리를 연장시킬 필요가 있다. 초점 거리는 호환 소자가 렌즈 파워를 가짐으로써 늘리는 것도 가능하지만, 파장 선택 위상판에는 렌즈 파워가 없다. 또한, 종래예 2와 같이, 적색광을 발산광으로 하여, 이 렌즈 파워를 전부 실현하고자 하면, 트랙 추종 등에 의한 대물 렌즈의 이동시에, 큰 수차가 발생해, 기록·재생 특성이 열화된다.
제3 종래예에서는 대물 렌즈를 교체하고 있으므로, 다수의 대물 렌즈를 요하고, 부품 개수가 많아지는 동시에, 광 헤드 장치의 소형화가 곤란하다. 또한, 교체 기구를 요하는 점에서도 장치의 소형화를 곤란하게 한다.
제4 종래예에서는 대물 렌즈를 미러에 대해 독립으로 구동하고 있다(일본국 특개평 11-339307호 공보의 도 4에서 도 6을 참조). 그런데, 상술과 같은 곡률 반경을 갖는 미러에 의해서 광 빔을 평행광으로부터 변환하므로, 대물 렌즈가 트랙 제어 등에 의해 이동하면, 입사광 파면에 대한 대물 렌즈의 상대 위치가 변화하고, 수차가 발생하여, 집광 특성이 열화한다. 또한, 미러의 반사면은 곡률 반경을 갖는 면, 즉 구면에 의해 구성되어 있는데, 기재 두께의 차와 파장의 차를 보정하기 위해서는 구면으로는 불충분하여, 5차 이상의 고차 수차를 충분히 저감시킬 수 없다.
제5 종래예에서는 이를 그대로 적색광 빔과 청색광 빔에 적용하면, 파장차가 지나치게 커지므로, 동일한 차수의 회절 효율을 동시에 높게 할 수 없어, 광의 이용 효율이 저하한다는 문제가 있다.
제6 종래예에서는 청색광 빔에 대해서는 발산광을, 적색광 빔에 대해서는 수속광을 홀로그램과 대물 렌즈에 입사시키고 있으므로, 초점을 맞출 때(즉, 광 디스크의 정보 기록면에 회절 한계의 집광 스폿이 형성되어 있는 상태)에, 광 디스크로부터 반사되어 되돌아온 광 빔도 마찬가지로 청색광 빔과 적색광 빔에서 평행도가 다르게 되어, 서보 신호를 검출하기 위한 광 검출기를 청색광 빔과 적색광 빔에서 공용할 수 없다. 즉, 2개 이상의 광 검출기를 필요로 하고, 부품 개수의 증대와 이에 따르는 비용 상승을 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 기재 두께 0.6㎜에서 파장(λ2)(표준적으로는 약 660㎚)의 적색광 빔에 대응한 광 디스크와, 기재 두께 0.1㎜에서 파장(λ1)(표준적으로는 약 405㎚)의 청색광 빔에 대응한 광 디스크와의 호환 재생이나 호환 기록을 실현하는, 높은 광 이용 효율을 갖는 복합 대물 렌즈를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이러한 복합 대물 렌즈를 이용한 광 헤드 장치를 탑재함으로써, 단일 광 헤드 장치에 의해, 기록 밀도가 다른 다수의 광 디스크에 대응할 수 있는 광 정보 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 이러한 광 정보 장치를 내장함으로써, 다른 종류의 광 디스크를 용도에 따라 선택하여 안정하게 정보의 기록 또는 재생을 할 수 있는 컴퓨터, 광 디스크 플레이어, 카 네비게이션 시스템, 광 디스크 레코더, 광 디스크 서버를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제1 복합 대물 렌즈는 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 홀로그램은 적어도 일부 영역 내에 형성된 계단 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 계단 형상 단면 형상의 단차는 단위 단차(d1)의 정수배이고, 단위 단차(d1)는 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하는 단차이고, 격자의 1주기는 홀로그램의 외주측에서 광축측을 향해 단위 단차(d1)의 0배, 2배, 1배, 3배의 순서의 높이의 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제1 복합 대물 렌즈에서, 격자의 계단 형상 단면 형상의 단차의 폭의 비가 단위 단차(d1)의 0배, 2배, 1배, 3배의 순서의 높이에 각각 대응하고, 2 : 3 : 3 : 2이다.
또한, 제1 복합 대물 렌즈에서, 격자는 홀로그램의 내주부에만 형성된다.
또한, 제1 복합 대물 렌즈는 제1 광 빔의 0차 회절광을, 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하고, 630㎚∼680㎚의 범위내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔의 1차 회절광을 두께(t1)보다 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 집광한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제2 복합 대물 렌즈는 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 계단 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 계단 형상 단면 형상의 단차는 단위 단차(d2)의 정수배이고, 단위 단차(d2)는 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 약 1.25 파장의 광로차를 부여하는 단차이고, 격자의 1주기는 홀로그램의 외주측에서 광축측을 향해 단위 단차(d2)의 0배, 1배, 2배, 3배의 순서의 높이의 계단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제2 복합 대물 렌즈에서, 격자의 계단 형상 단면 형상의 단차의 폭의 비가 상기 단위 단차(d2)의 0배, 1배, 2배, 3배의 순서의 높이에 각각 대응하고, 1 : 1 : 1 : 1이다.
또한, 제2 복합 대물 렌즈에서, 홀로그램은 외주부에 형성된 계단 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 외주부에 형성된 격자의 계단 형상 단면 형상의 단차는 단위 단차(d3)의 정수배이고, 단위 단차(d3)는 제1 광 빔에 대해 약 0.25 파 장의 광로차를 부여하는 단차이고, 외주부에 형성된 격자의 1주기는 홀로그램의 외주측에서 광축측을 향해 단위 단차(d3)의 0배, 1배, 2배, 3배의 순서의 높이의 계단으로 이루어진다.
또한, 제2 복합 대물 렌즈는 제1 광 빔의 ＋1차 회절광을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하고, 630㎚∼680㎚의 범위내에 있는 파장(λ2)을 가지고 홀로그램의 내주부에 형성된 격자를 통과하는 제2 광 빔의 -1차 회절광을 두께(t1)보다 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 집광한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제3 복합 대물 렌즈는 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h1)는 390㎚∼415㎚의 범위내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 약 2파장의 광로차를 부여하여 ＋2차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 630㎚∼680㎚의 범위내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제4 복합 대물 렌즈는 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h2)는 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 ＋2차 회절광을 가 장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제5 복합 대물 렌즈는 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h4)는 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 1.7파장보다 크고 2파장보다 작은 광로차를 부여하여 ＋2차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 한다.
제5 복합 대물 렌즈에서, 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h4)는 제1 광 빔에 대해 1.9 파장의 광로차를 부여하는 깊이인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제6 복합 대물 렌즈는 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 홀로그램은 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해서는 ＋2차 회절광을 가장 강하게 발생시키고, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해서는 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키며, 굴절형 렌즈는 홀로그램을 통한 제1 광 빔의 ＋2차 회절광을, 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하고, 홀로그램의 내주부를 통한 제2 광 빔의 ＋1차 회절광을 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 집광하는 것을 특징으로 한다.
제3 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 홀로그램은 외주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 외주부에 형성된 격자의 톱날 형상 단면 형상 의 깊이(h3)는 제1 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 제2 광 빔에 대해서도 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이다.
제2 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 제1 광 빔을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하는 경우에, 홀로그램은 파장(λ1)의 변화에 대한 초점 거리의 변화를 저감시키기 위해, 볼록 렌즈로서 작용하도록 구성된다.
제1 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 홀로그램은 광 디스크측의 초점 위치를 복합 대물 렌즈로부터 떨어지게 하기 위해, 제1 광 빔을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하는 경우에, 홀로그램의 내주부를 통과하는 제2 광 빔을 두께(t2)의 기재를 통해서 집광하는 경우보다, 볼록 렌즈로서의 작용이 커지도록, 혹은 홀로그램의 내주부를 통과하는 제2 광 빔을 두께(t2)의 기재를 통해서 집광하는 경우에, 제1 광 빔을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하는 경우보다도, 볼록 렌즈로서의 작용이 작아지도록 구성된다. 이에 따라, 광 디스크측의 초점 위치를 복합 대물 렌즈로부터 떨어지게 하는, 즉 워킹 디스턴스(working distance)를 확대시킬 수 있다.
제3 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 홀로그램을 구성하는 격자의 단면 형상은 홀로그램을 형성하는 기재가 외주측에 경사면을 갖는 톱날 형상이다.
제1 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 홀로그램과 굴절형 렌즈는 일체 고정되는 것이 바람직하다.
또는, 제1 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 굴절형 렌즈는 집광 스폿과 반대측의 굴절면이 비구면인 것이 바람직하다. 이 경우, 홀로그램은 굴절형 렌즈의 비구 면에 일체 형성되는 것이 바람직하다.
또는, 제1 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 홀로그램은 굴절형 렌즈의 표면에 일체 형성되는 것이 바람직하다.
제1 내지 제6 복합 대물 렌즈에서, 제1 광 빔이 두께(t1)의 기재를 통해서 집광되는 개구수를 NAb로 하고, 상기 제2 광 빔이 두께(t2)의 기재를 통해서 집광되는 개구수를 NAr로 한 경우, NAb> NAr이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 헤드 장치는 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 제1 레이저 광원으로부터 출사되는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 위에 집광하고, 제2 레이저 광원으로부터 출사되는 제2 광 빔을 받아, 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광하는 제1 내지 제6 복합 대물 렌즈 중 어느 하나와, 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 위에서 각각 반사된 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 헤드 장치는 제1 및 제2 레이저 광원으로부터 각각 출사된 제1 및 제2 광 빔을 평행광으로 하는 시준 렌즈를 구비하고, 제2 광 빔을 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광할 때는 시준 렌즈를 제2 레이저 광원측에 근접시켜, 제2 광 빔을 확산 광 복합 대물 렌즈에 입사시킴으로써, 제2 광 디스크측의 초점 위치를 복합 대물 렌즈로부터 떨어지게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광 헤드 장치에서, 제1 및 제2 레이저 광원은 그 발광점이 양쪽 모두, 복합 대물 렌즈의 제1 및 제2 광 디스크측의 초점 위치에 대해 결상(結像) 관계에 있도록 배치되고, 광 검출기는 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 위에서 각각 반사된 제1 및 제2 광 빔에 대해 공통으로 설치되고, 제1 및 제2 광 빔을 받아 서보 신호를 검출한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 정보 장치는 본 발명에 따른 광 헤드 장치와, 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터와, 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 상기 신호에 따라서 모터, 복합 대물 렌즈, 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 정보 장치에서, 광 헤드 장치는 제1 및 제2 레이저 광원으로부터 각각 출사된 제1 및 제2 광 빔을 평행광으로 하는 시준 렌즈를 구비하고, 본 발명에 따른 광 정보 장치는 기재의 두께(t2)가 0.6mm인 제2 광 디스크가 장전된 경우에, 시준 렌즈를 제2 레이저 광원측으로 이동 제어한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 컴퓨터는 본 발명에 따른 광 정보 장치와, 정보를 입력하기 위한 입력 수단과, 입력 수단으로부터 입력된 정보 및 광 정보 장치로부터 재생된 정보에 따라서 연산을 하는 연산 장치와, 입력 수단으로부터 입력된 정보, 광 정보 장치로부터 재생된 정보 및 연산 장치에 의해서 연산된 결과를 표시 혹은 출력하기 위한 출력 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 디스크 플레이어는 본 발명에 따른 광 정보 장치와, 광 정보 장치로부터 얻어지는 정보 신호를 화상 신호로 변환하는 디코더를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 카 네비게이션 시스템은 본 발명에 따른 광 정보 장치와, 광 정보 장치로부터 얻어지는 정보 신호를 화상 신호로 변환하는 디코더를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 디스크 레코더는 본 발명에 따른 광 정보 장치와, 화상 신호를 광 정보 장치에 기록하는 정보 신호로 변환하는 엔코더를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 광 디스크 서버는 본 발명에 따른 광 정보 장치와, 외부에서 입력된 정보 신호를 광 정보 장치에 기록하고, 또한 광 정보 장치로부터 재생된 정보 신호를 외부로 출력하기 위해서 입출력 단자를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 관해서, 도면을 참조하여 설명한다.
(실시 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 광 헤드 장치의 일구성예를 나타내는 단면도이다. 도 1에서, 1은 파장(λ1)(390㎚∼415㎚ : 표준적으로는 405㎚가 많은 경우 이용되므로, 390㎚∼415㎚의 파장을 총칭하여 약 405㎚이라고 부른다)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원으로서의 청색 레이저 광원, 20은 파장(λ2)(630㎚∼680㎚ : 표준적으로는 660㎚이 많은 경우 이용되므로, 630㎚∼680㎚의 파장을 총칭하여 약 660㎚이라고 부른다)의 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원 으로서의 적색 레이저 광원, 8은 시준 렌즈, 12는 광축을 구부리는 상승 미러, 13은 홀로그램(회절형의 광학 소자), 14는 굴절형 렌즈로서의 대물 렌즈이다. 여기서, 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로, 본 실시 형태에 있어서의 복합 대물 렌즈가 구성된다.
9는 기재 두께(t1)가 약 0.1㎜(0.06㎜∼0.11㎜인 기재 두께를 약 0.1㎜로 부른다) 혹은 보다 얇은 기재 두께로, 파장(λ1)의 제1 광 빔에 의해서 기록·재생되는 제3 세대의 광 디스크인 BD(제1 광 디스크)이고, 10은 기재 두께(t2)가 약 0.6㎜(0.54㎜∼0.65㎜인 기재 두께를 약 0.6㎜로 부른다)이고, 파장(λ2)의 제2 광 빔에 의해서 기록·재생이 되는 DVD 등의 제2 세대의 광 디스크(제2 광 디스크)이다. 제1 광 디스크(9) 및 제2 광 디스크(10)는 광의 입사면에서 기록면까지의 기재만을 도시하고 있지만, 실제로는 기계적 강도를 보강하고, 또한 외형을 CD와 동일한 1.2㎜로 하기 위해, 보호판이 맞붙여진다. 제2 광 디스크(10)에는 두께 0.6㎜의 보호재가 맞붙여진다. 제1 광 디스크(9)에는 두께 1.1㎜의 보호재가 맞붙여진다. 각 실시 형태를 통해 참조하는 도면에서는 예시를 간단히 하기 위해, 보호재는 생략한다.
청색 레이저 광원(1) 및 적색 레이저 광원(20)은 바람직하게는 반도체 레이저 광원으로 함으로써, 광 헤드 장치 및 이를 이용한 광 정보 장치를 소형화, 경량화, 저소비 전력화할 수 있다.
가장 기록 밀도가 높은 제1 광 디스크(9)의 기록 재생을 행할시는 청색 레이저 광원(1)으로부터 출사된 파장(λ1)의 청색광 빔(61)이 빔 스플리터(4)에 의해서 반사되고, 1/4 파장판(5)에 의해서 원편광으로 된다. 1/4 파장판(5)은 파장(λ1)의 청색광 빔(61) 및 파장(λ2)의 적색광 빔(62)의 양쪽에 대해, 1/4 파장판으로서 작용하도록 설계되어 있다. 1/4 파장판(5)을 통과한 청색광 빔(61)은 시준 렌즈(8)에 의해서 대략 평행광으로 되고, 또한 상승 미러(12)에 의해서 광축이 구부려지고, 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)에 의해, 제1 광 디스크(9)의 두께 약 0.1㎜의 기재를 통해서 정보 기록면(91)(도2 참조)에 집광된다.
정보 기록면(91)에서 반사된 청색광 빔(61)은 원래의 광로를 반대로 거슬러(귀로(歸路)), 1/4 파장판(5)에 의해서 초기와는 직각 방향의 직선 편광이 되고, 빔 스플리터(4)를 거의 전체 투과하여, 빔 스플리터(16)에서 전체 반사되고, 검출 홀로그램(31)에 의해서 회절되고, 또한 검출 렌즈(32)에 의해서 초점 거리가 연장되어, 광 검출기(33)에 입사한다. 광 검출기(33)로부터의 출력 신호를 연산함으로써, 초점 제어나 트랙킹 제어에 이용하는 서보 신호나 정보신호가 얻어진다.
상기와 같이, 빔 스플리터(4)는 파장(λ1)의 청색광 빔에 대해서는, 1방향의 직선 편광을 전체 반사하고, 이와 직각 방향의 직선 편광을 전체 투과하는 편광 분리막이다. 또한, 빔 스플리터(4)는 후에 기술하는 바와같이, 파장(λ2)의 적색광 빔에 대해서는 적색 레이저 광원(20)으로부터 출사하는 적색광 빔(62)을 전체 투과한다. 이와 같이, 빔 스플리터(4)는 편광 특성과 함께 파장 선택성을 갖는 광로 분기 소자이다.
다음에, 제2 광 디스크(10)의 기록 혹은 재생을 행할 시는, 적색 레이저 광원(20)으로부터 출사한 대략 직선 편광으로 파장(λ2)의 적색광 빔(62)이 빔 스플 리터(16)와 빔 스플리터(4)를 투과하여, 시준 렌즈(8)에 의해서 대략 평행광으로 되고, 또한 상승 미러(12)에 의해 광축이 구부러지고, 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)에 의해서 제2 광 디스크(10)의 두께 약 0.6㎜의 기재를 통해서 정보 기록면(101)(도2 참조)에 집광된다.
정보 기록면(101)에서 반사한 적색광 빔은 원래의 광로를 반대로 거슬러(귀로), 빔 스플리터(4)를 거의 전체 투과하여, 빔 스플리터(16)에서 전체 반사되고, 검출 홀로그램(31)에 의해서 회절되며, 또한 검출 렌즈(32)에 의해서 초점 거리가 연장되어, 광 검출기(33)에 입사한다. 광 검출기(33)로부터의 출력 신호를 연산함으로써, 초점 제어나 트랙킹 제어에 이용하는 서보 신호나 정보 신호가 얻어진다.
상기와 같이, 공통의 광 검출기(33)로부터, 제1 광 디스크(9)와 제2 광 디스크(10)의 서보 신호를 얻기 위해서는, 청색 레이저 광원(1)과 적색 레이저 광원(20)은 그들 발광점이 대물 렌즈(14)측의 공통의 위치에 대해 결상 관계에 있도록 배치된다. 이에 따라, 광 검출기의 수와 배선수도 줄일 수 있다.
빔 스플리터(16)는 파장(λ2)의 적색광 빔(62)에 대해, 1방향의 직선 편광을 전체 투과하고, 이와 직각 방향의 직선 편광을 전체 반사하는 편광 분리막이다. 또한 빔 스플리터(16)는 파장(λ1)의 청색광 빔(61)을 전체 투과한다. 이와 같이, 빔 스플리터(16)도 빔 스플리터(4)와 마찬가지로, 편광 특성과 함께 파장 선택성을 갖는 광로 분기 소자이다.
도 2는 도 1의 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도이다. 도 2에서, 131은 회절형의 광학 소자로서의 홀 로그램이다. 홀로그램(131)은 파장(λ1)의 청색광 빔(61)은 회절하지 않고 많은 광량을 투과하고, 파장(λ2)의 적색광 빔(62)에 대해서는, 후에 설명하는 바와같이 회절을 일으킨다. 또한, 회절 소자를 투과할 때에 회절을 받고 있지 않은 광을 0차 회절광이라고도 부르므로, 이하, 0차 회절광이라고 표기한다.
홀로그램(131)은 파장(λ1)의 청색광 빔(61)을 0차 회절광으로 투과시키므로, 청색광 빔(61)에 대해 파면의 변환은 행하지 않는다. 따라서, 대물 렌즈(141)는 파장(λ1)의 대략 평행한 청색광 빔(61)을 제1 광 디스크(9)의 두께(t1)의 기재를 통해서 정보 기록면(91) 위에 집광하도록 설계된다. 홀로그램(131)이 청색광 빔(61)에 대해 파면 변환을 행하지 않으므로, 제1 광 디스크(9)의 기록·재생의 관점에서는 홀로그램(131)과 대물 렌즈(141)의 상대 위치를 고정밀도로 할 필요가 없어진다. 가장 파장이 짧고, 가장 높은 기록밀도의 제1 광 디스크(9)에 대해 기록 재생을 행하는 파장(λ1)의 청색광 빔(61)에 대해, 대물 렌즈(141)와 홀로그램(131)의 허용 위치 오차를 크게 할 수 있고, 후에 기술하는 바와 같이, 보다 파장이 긴 광 빔에 의해 보다 낮은 기록 밀도의 광 디스크의 기록 재생을 행하는 경우에서, 홀로그램(131)과 대물 렌즈(141)의 상대 위치를 고려하면 된다. 따라서, 상대 위치의 허용 오차량을 보다 크게 할 수 있어, 생산성이 뛰어난 광 헤드 장치를 구성하는 것이 가능하다.
다음에, 적색광 빔(62)을 이용하여 광 디스크(10)의 기록, 재생을 행할 때의 홀로그램(131)의 기능을 상세히 설명한다. 홀로그램(131)은 파장(λ1)의 청색광 빔(61)을 0차광으로서 투과하고, 파장(λ2)의 적색광 빔(62)은 회절한다. 그리고, 대물 렌즈(141)는 적색광 빔(62)을 제2 광 디스크(10)의 두께 약 0.6㎜의 기재를 통해서 정보 기록면(101)에 집광한다. 여기서, 제2 디스크(10)는 그 광 입사면에서 정보 기록면(101)까지의 기재 두께가 0.6㎜로 두껍게 되어 있고, 이 때문에 기재 두께 0.1㎜의 제1 광 디스크(9)의 기록, 재생을 행하는 경우의 초점 위치보다도 초점 위치를 대물 렌즈(141)로부터 떨어지게 할 필요가 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 파면 변환에 의해, 적색광 빔(62)을 발산광으로 함으로써, 이 초점 위치의 보정과 기재 두께의 차에 의한 구면 수차의 보정을 실현하고 있다.
파장(λ2)의 적색광 빔(62)은 홀로그램(131)에 의해, 파면의 변환을 받는다. 따라서, 홀로그램(131)과 대물 렌즈(141)의 상대 위치에 오차가 있으면, 설계대로의 파면이 대물 렌즈(141)에 입사하지 않고, 제2 광 디스크(10)에 입사하는 파면에 수차가 발생해, 집광 특성이 열화한다. 그래서, 바람직하게는 홀로그램(131)과 대물 렌즈(141)를 지지체(34)에 의해서 일체로 고정하고, 혹은 홀로그램(131)을 대물 렌즈(141) 표면에 직접 형성함으로써, 초점 제어나 트랙킹 제어에 있어서는, 공통의 구동 수단(15)(도 1)에 의해서 일체로 구동을 행한다.
도 3a는 홀로그램(131)의 구조를 도시하는 평면도이고, 도 3b는 홀로그램(131)의 구조를 도시하는 도 2와 동일한 단면도이다. 홀로그램(131)은 내외주 경계(131A)의 내측(내주부(131C))과 외측(내외주 경계(131A)와 유효 범위(131D)와의 사이의 외주부(131B))에서 다른 구조를 가진다. 내주부(131C)는 홀로그램(131)과 광축과의 교점, 즉 중심을 포함하는 영역이다. 이 영역은 적색광 빔(62)을 이용하여 제2 광 디스크(10)의 기록, 재생을 행할 때도, 청색광 빔(61)을 이용하여 제1 광 디스크(9)의 기록, 재생을 행할 때도 사용된다.
따라서, 내주부(131C)에, 동심원 형상의 회절 격자가 형성된다. 외주부(131B)에 대해서는 제1 광 디스크(9)를 청색광 빔(61)에 의해 기록, 재생할 때의 개구수(NAb)가 제2 광 디스크(10)를 적색광 빔(62)에 의해 기록, 재생할 때의 개구수(NAr)보다도 클(NAb> NAr) 필요가 있으므로, 청색광 빔(61) 및 적색광 빔(62)을 각각 대응하는 제1 광 디스크(9)와 제2 광 디스크(10)에 대해 집광하는 내주부(131C)의 주위에, 청색광 빔(61)만을 제1 광 디스크(9)에 대해 집광하고, 적색광 빔(62)은 제2 광 디스크(10)에 대해 수차를 갖는 외주부(131B)를 설치할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는 외주부(131B)에는 홀로그램을 형성하지 않는다. 외주부(131B)를 투과한 청색광 빔(61)이, 제1 광 디스크(9)에 대해 약 0.1㎜의 기재를 투과한 후에 집광되도록, 대물 렌즈(141)를 설계함으로써, 외주부(131B)를 통과하는 적색광 빔(62)은 제2 광 디스크(10)에 대해 좁혀지지 않고, NAb> NAr의 조건을 실현할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a에 도시하는 홀로그램(131)의 내주부(131C)에 형성되는 격자의 1주기(p1)간의 물리적인 단차를 도시하는 단면도 및 도 4a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이다. 여기서, 본 실시 형태에 의한 홀로그램(131)은 렌즈 작용을 갖는 것이고, 격자 피치는 국소적으로 변화하고 있다. 또한, 격자 피치는 홀로그램(131) 위의 임의의 점의 것을 대표로 들고 있는데 불과하다. 이하, 다른 실시 형태에서도 동일하다. 도 4a 및 도 4b에서 하측이 홀로그램 기재측(굴절률이 높은 측), 상측이 공기측(굴절률이 낮은 측)을 나타내고 있다. 이하, 유사한 도면에서는 동일한 정의를 이용한다.
도 4a에서, 세로 방향은 단차를 나타내고 있다. 이와 같이, 구형 형상을 조합한 형상을 본원에서는 계단 형상의 형상이라고 부른다. nb는 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 홀로그램 재료의 굴절률이다. 홀로그램 재료를, 예컨대 BK7로 하면, nb= 1.5302이다. 여기서는, 단지 일례로서 BK7을 예시한다. 다른 유리 재료, 나아가 폴리카보네이트나, 폴리시클로올레핀계의 수지 재료를 이용하는 것도 가능하다. 이는 이하의 실시 형태에 있어서도 동일하다.
단차의 1단위는 청색광 빔(61)에 대해 광로 길이차가 약 1파장, 즉 위상차가 약 2π로 되는 양으로 한다. 단위 단차(d1)는 d1=λ1/(nb-1)= 0.764㎛로 된다.
격자의 단차를 단위 단차(d1)의 정수배로 하고, 계단 형상의 단면 형상으로 하면, 이 형상에 의한 청색광 빔(61)에 대한 위상 변조량은 2π의 정수배로 되고, 이는 실질적으로 위상 변조가 없게 된다.
한편, 적색광 빔(62)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률을 nr로 하면, 홀로그램 재료가 BK7인 경우는, nr= 1.5142이므로, 단위 단차(d1)에 의해서 적색광 빔(62)에 발생하는 광로 길이차는 d1×(nr-1)/λ2= 0.595, 즉 파장(λ2)의 약 0.6배로 된다.
여기서, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 우측에서 단차를 d1의 0배, 2배, 1배, 3배의 순으로 한 계단 형상으로 하면, 우선, 상기의 설명대로, 청색 광 빔(61)에 대해서는 원리적으로는 위상 변조가 일어나지 않고, 회절이 일어나지 않는, 즉 0차 회절광이 가장 강해진다. 그리고, 적색광 빔(62)에 대해서는 광로 길이차가 파장( λ2)의 0배, 1.2배, 0.6배, 1.8배의 순의 계단 형상으로 변화하는데, 이 중 정수배는 위상 변조가 없는 것과 동일하므로, 실질적으로는 파장(λ2)의 0배, 0.2배, 0.6배, 0.8배의 순의 계단 형상으로 변화하게 되고, 도 4b에 도시한 것처럼 된다. 이러한 계단 형상의 변화에 대해, 또한 1주기의 중에서의 각 계단의 폭을 변화시켜 회절 효율을 계산한 바, 도 4a에 도시하는 것처럼 계단폭의 비를 약 2 :3 : 3 : 2로 했을 때, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광의 회절 효율이 가장 높아지고, 스칼라 계산에 의하면, 약 75% 얻어지는 것을 알았다.
또한, 여기서 말하는 계단폭의 비는 주위의 격자 피치가 일정한 때는 그대로 물리 길이의 비가 되지만, 주위의 격자 피치가 급격하게 변화하고 있을 때는 그 변화에 맞추어, 변화시키는 것이 바람직하다. 후에 기술하는 실시 형태에서도 이 점은 동일하다. 청색광 빔(61)에 대해서는 위상 변조가 일어나지 않고, 적색광 빔(62)에 대해서는 회절시키는 계단 형상의 구조는 제2 종래예로서 든 일본국 특개평 10-334504호 공보나 ISOM2001의 세션 We-C-05(豫稿集 30페이지)에도 개시되어 있지만, 본 실시 형태와 같이, 단차를 단위 단차(d1)의 0배, 2배, 1배, 3배의 순으로 한 계단 형상으로 하는 것, 그리고 계단폭의 비를 약 2 : 3 : 3 : 2로 하는 것은 도시되어 있지 않다.
본 실시예의 구성에 의해, 우선 단차를 단위 단차(d1)의 3배까지라는 4단의 계단 형상으로는 최소로 함으로써, 제작 오차나, 계단의 벽면(도면의 상하 방향으로 잘라내는 면)에 의한 광량 손실을 최소한으로 억제하는 동시에, 최적의 계단폭의 비를 찾아내어, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광의 광량을 많게 할 수 있고, 특히 기록광량의 확보에 유리한데, 종래예에서는 이러한 효과를 얻을 수 없다.
또한, 광 헤드 장치의 전체 구성으로서, 하기에 부가적으로 유효한 구성예를 나타낸다. 하기는 모든 실시 형태에 있어서 유효하다. 단, 본 실시 형태가 중요한 점은 제1 광 디스크(9)와 제2 광 디스크(10)의 호환 재생·기록을 실현하기 위한 홀로그램(13)(본 실시 형태에서는 131)과, 이에 조합하여 이용하는 대물 렌즈(14)(본 실시 형태에서는 141)에 있어, 그 이외에 설명하는 구성은 하기를 포함하고, 이미 설명한 구성이라도 빔 스플리터(16)나, 검출 렌즈(32), 검출 홀로그램(31)은 필수 요소가 아니고, 바람직한 구성으로서 각각 효과를 갖지만, 그 이외의 구성도 적절하게 사용 가능하다.
도 1에 있어서, 3빔 격자(회절 소자)(3)를 청색 레이저 광원(1)으로부터 빔 스플리터(4)까지의 사이에 더 배치함으로써, 제1 광 디스크(9)의 트랙킹 에러 신호를 잘 알려진 디퍼렌셜 푸시 풀(differential push-pull(DPP))법에 의해서 검출하는 것도 가능하다.
또한, 광축에 대해 수직인 2 방향을 x방향과 y방향으로 정의한 경우, 예를 들면 x 방향만을 확대하는 빔 정형 소자(2)를 청색 레이저 광원(1)으로부터 빔 스플리터(4)까지의 사이에 더 배치함으로써, 청색광 빔(61)의 원시야상을, 광축을 중심으로 점 대칭계에 가까운 강도 분포에 근접시킬 수 있어, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다. 빔 정형 소자(2)는 양면 원통형 렌즈 등을 이용함으로써 구성 가능하다.
3 빔 격자(회절 소자)(22)를 적색 레이저 광원(20)으로부터 빔 스플리터(16) 까지의 사이에 더 배치함으로써, 제2 광 디스크(10)의 트랙킹 에러 신호를 잘 알려진 디퍼렌셜 푸시 풀(DPP)법에 의해서 검출하는 것도 가능하다.
또한, 시준 렌즈(8)를 광축 방향(도 1의 좌우 방향)으로 움직이게 함으로써, 광 빔의 평행도를 변화시키는 것도 유효하다. 기재의 두께 오차나, 제1 광 디스크(9)가 2층 디스크인 경우에 층간 두께에 기인하는 기재 두께가 있으면, 구면 수차가 발생하지만, 이와 같이 시준 렌즈(8)를 광축 방향으로 움직이게 함으로써, 그 구면 수차를 보정할 수 있다. 이와 같이, 시준 렌즈(8)를 움직이게 하는 것에 의한 구면 수차의 보정은 제1 광 디스크(9)에 대한 집광광의 개구수(NA)가 0.85인 경우에 몇 100mλ 정도 가능하고, ± 30㎛의 기재 두께를 보정하는 것도 가능하다.
그러나, 기재 두께 0.1㎜에 대응한 대물 렌즈(14)를 이용하여, DVD의 기록·재생을 행할시에는 기재 두께차를 0.5㎜ 이상 보상할 필요가 있고, 시준 렌즈(8)의 이동만으로는 구면 수차의 보정 능력이 부족하여, 홀로그램(13)(일례로서 131)에 의한 파면 변환이 필요하다. 단, 적색광 빔(62)을 이용하여 제2 광 디스크(10)의 기록·재생을 행하는 경우에, 시준 렌즈(8)를 도 1의 좌측, 즉 적색 레이저 광원(20)에 가까운 측에 이동해 둠으로써, 대물 렌즈(14)로 향하는 적색광 빔(62)을 발산광으로 하고, 제2 광 디스크(10)에 대한 집광 스폿을 보다 대물 렌즈(14)로부터 떨어지게 하는 동시에, 기재 두께에 의한 수차의 일부를 보정하고, 홀로그램(13)에 요구되는 수차 보정량을 저감시켜 홀로그램 피치를 넓히고, 홀로그램(13)의 작성을 용이하게 하는 것도 가능하다.
또한, 빔 스플리터(4)를 청색 레이저 광원(1)으로부터 출사하는 직선 편광의 광을 일부(예를 들면, 10% 정도) 투과하는 구성으로 하여, 투과한 광 빔을 다시 집광 렌즈(6)에 의해서 광 검출기(7)로 끌어냄으로써, 광 검출기(7)로부터 얻어지는 신호를 이용하여 청색 레이저 광원(1)의 발광 광량 변화를 모니터하거나, 또한 그 광량 변화를 피드백하여, 청색 레이저 광원(1)의 발광 광량을 일정하게 유지하는 제어를 행하는 것도 가능하다.
또한, 빔 스플리터(4)를 적색 레이저 광원(20)으로부터 출사하는 직선 편광의 광을 일부(예를 들면, 10% 정도) 반사하도록 구성하고, 반사한 광 빔을 다시 집광 렌즈(6)에 의해서 광 검출기(7)로 끌어냄으로써, 광 검출기(7)로부터 얻어지는 신호를 이용하여 적색 레이저 광원(20)의 발광 광량 변화를 모니터하거나, 또한 그 광량 변화를 피드백하여, 적색 레이저 광원(20)의 발광 광량을 일정하게 유지하는 제어를 행하는 것도 가능하다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 청색광 빔(61)을 제1 광 디스크(9)에 대해 집광할 때의 개구수(NA)를 원하는 값(약 0.85)으로 하기 위해, 개구 제한 수단(341)을 설치하는 것이 유효하다. 특히, 지지체(34)를 이용하여 대물 렌즈(141)와 홀로그램(131)을 일체적으로 고정하고, 이를 구동 수단(15)(도 1)에 의해 이동하는 경우에는, 지지체(34)의 형상을 예를 들면 도 2와 같은 형상으로 하고, 개구 제한 수단(341)을 일체 형성하여 겸하면, 부품 점수를 삭감할 수 있다.
또한, 도 2에서, 대물 렌즈(14)(일례로서 141)의 제2 광 디스크(10)에 가까운 측으로서, 광축으로부터 떨어져 있어 청색광 빔(61)이 통과하지 않는 부분을 잘라내는(절결부(1411)를 형성한다), 혹은 처음부터 부재가 없는 형으로 형성함으로 써, 카트리지에 들어간 광 디스크의 기록 혹은 재생시에 카트리지에의 대물 렌즈(14)의 접촉을 방지하는 것도 가능하다.
(실시 형태 2)
다음에, 본 발명의 실시 형태 2에 관해서 설명한다. 본 실시 형태에 의한 광 헤드 장치의 전체 구성은 실시 형태 1의 설명에서 참조한 도 1에 도시하는 구성과 동일하다. 본 실시 형태에서는 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)의 구성이 실시 형태 1과는 다르다.
도 5는 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도이다. 도 5에서, 132는 홀로그램이다. 홀로그램(132)은 파장(λ1)의 청색광 빔(61)을 회절시켜, 볼록 렌즈 작용을 미치게 하고, 파장(λ2)의 적색광 빔(62)에 대해서는 후술하는 바와 같이, 회절시켜 오목 렌즈 작용을 미치게 한다. 여기서는, 볼록 렌즈 작용을 미치는 가장 저차의 회절을 ＋1차 회절로 정의한다. 그러면, 적색광 빔(62)은 ＋1차 회절광과 공역(共役)인, 즉 홀로그램(132) 위의 각 점에서의 회절 방향이 반대인 -1차 회절에 의해 오목 렌즈 작용을 받는다.
대물 렌즈(142)는 파장(λ1)의 청색광 빔(61)이 홀로그램(132)에 의해서 회절되어 볼록 렌즈 작용을 받은 후, 또한 청색광 빔(61)을 수속(收束)시켜 제1 광 디스크(9)의 두께 약 0.1㎜의 기재를 통해서 정보 기록면(91) 위에 집광하도록 설계된다.
다음에, 적색광 빔(62)을 이용하여 제2 광 디스크(10)의 기록·재생을 행할 때의 홀로그램(132)의 기능을 상세하게 설명한다. 홀로그램(132)은 파장(λ2)의 적색광 빔(62)을 1차 회절하여, 오목 렌즈 작용을 미치게 한다. 그리고, 대물 렌즈(142)는 적색광 빔(62)을 제2 광 디스크(10)의 두께 약 0.6㎜의 기재를 통해서 정보 기록면(101)에 집광한다. 여기서, 제2 디스크(10)는 그 광 입사면에서 정보 기록면(101)까지의 기재 두께가 0.6㎜로 두꺼워 지고, 기재 두께 0.1㎜의 제1 광 디스크(9)를 기록 재생하는 경우의 초점 위치보다도 초점 위치를 대물 렌즈(142)에서 떨어지게 할 필요가 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 파면 변환에 의해서, 청색광 빔(61)을 수속광(收束光)으로 하고, 적색광 빔(62)을 발산광으로 함으로써, 이 초점 위치 보정과 기재 두께차에 의한 구면 수차의 보정을 실현하고 있다.
파장(λ1)의 청색광 빔(61)과 파장(λ2)의 적색광 빔(62)은 어느 것이나 홀로그램(132)에 의해 파면의 변환을 받는다. 따라서, 홀로그램(132)과 대물 렌즈(142)의 상대 위치에 오차가 있으면, 설계대로의 파면이 대물 렌즈(142)에 입사하지 않고, 제1 광 디스크(9)나 제2 광 디스크(10)로 입사하는 파면에 수차가 발생하여, 집광 특성이 열화한다. 그래서, 바람직하게는 홀로그램(132)과 대물 렌즈(142)를 일체로 고정하고, 초점 제어나 트랙킹 제어에 있어서는, 공통의 구동 수단(15)(도 1)에 의해서 일체로 구동을 행한다.
도 6a는 홀로그램(132)의 구조를 도시하는 평면도이고, 도 6b는 홀로그램(132)의 구조를 도시하는 도 5와 동일한 단면도이다. 홀로그램(132)은 내외주 경계(132A)의 내측(내주부(132C))과 외측(내외주 경계(132A)와 유효 범위(132D) 간의 외주부(132B))에서 다른 구조를 가진다. 내주부(132C)는 홀로그램(132)과 광축의 교점, 즉 중심을 포함하는 영역이다. 이 영역은 적색광 빔(62)을 이용하여 제2 광 디스크(10)의 기록·재생을 행할 때나, 청색광 빔(61)을 이용하여 제1 광 디스크(9)의 기록·재생을 행할 때도 사용된다. 따라서, 내주부(132C)의 회절 격자와, 여기에서 회절되는 적색광 빔(62)이 통과하는 대물 렌즈(142)의 부분은 청색광 빔(61)의 ＋1차 회절광을 제1 광 디스크(9)에, 적색광 빔(62)의 -1차 회절광을 제2 광 디스크(10)에 집광하도록 설계된다.
외주부(132B)에 대해서는 제1 광 디스크(9)를 청색광 빔(61)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAb)가 제2 광 디스크(10)를 적색광 빔(62)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAr)보다도 클 (NAb> NAr) 필요가 있으므로, 청색광 빔(61) 및 적색광 빔(62)을 각각 대응하는 제1 광 디스크(9)와 제2 광 디스크(10)에 대해 집광하는 내주부의 주위에, 청색광 빔(61)의 ＋1차 회절광만을 제1 광 디스크(9)에 대해 집광하고, 적색광 빔(62)의 -1차 회절광은 제2 광 디스크(10)에 대해 수차를 가지도록, 외주부(132B) 및 이에 대응하는 대물 렌즈(142)의 외주부를 설치할 필요가 있다. 즉, 도시하지 않지만, 대물 렌즈(142)도 홀로그램(132)과 마찬가지로, 내외주에 따라, 다른 설계를 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 최적의 NA 즉, NAb> NAr의 조건을 실현할 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 각각 홀로그램(132)에 형성되는 격자의 1주기(p2)간의 물리적인 단차를 도시하는 단면도이고, 도 7a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이고, 도 7a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이다.
도 7a에서, 세로 방향은 단차를 도시하고 있다. nb는 청색광 빔(61)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률이다. 홀로그램 재료를, 예를 들면 BK7로 하면, nb= 1.5302이다. 단차의 1단위는 청색광 빔에 대해 광로 길이차가 약 1.25파장, 즉 위상차가 약 2π+π/2로 되는 양으로 하면, 단위 단차(d2)는 d2= 1.25×λ1/(nb-l)= 0.955㎛로 된다.
격자의 단차를 단위 단차(d2)의 정수배로 하고, 4단에서 계단폭의 비가 1 : 1 : 1 : 1인 계단 형상의 단면 형상으로 하면, 이 형상에 의한 청색광 빔(61)에 대한 위상 변조량은 2π+π/2의 정수배로 되고, 이는 실질적으로 위상 변조량이 1단당 π/2인 것으로 된다.
한편, 적색광 빔(62)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률을 nr로 하면, 홀로그램 재료가 BK7인 경우는 nr= 1.5142이므로, 단위 단차(d2)에 의해서 적색광 빔(62)에 발생하는 광로 길이차는 d2×(nr-1)/λ2= 0.744, 즉 파장(λ2)의 약 3/4배로 되고, 위상 변조량은 1단당 약 -π/2로 된다.
*그래서, 도 7a와 같이, 격자의 단차를 단위 단차(d2)의 정수배로 하고, 4단의 계단 형상의 단면 형상으로 하면, 청색광 빔(61)에 대해서는 단차를 겹치면, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 위상 변조량이 1단당 π/2씩 변화하는, 즉 광로 길이차는 λ1의 ＋0.25배씩 변화한다. 단차의 물리적 형상을 도 7a와 같이 만들면, 청색광 빔(61)은 볼록 렌즈 작용을 받는 ＋1차 회절광의 회절 효율이 약 80%로 계산(스칼라 계산)되어, 회절 차수중에서 가장 강해진다.
그리고, 적색광 빔(62)에 대해서는 단차를 겹쳐가면, 도 7c에 도시하는 바와 같이, 위상 변조량이 1단당 -π/2씩 변화하는, 즉 광로 길이차는 λ2의 -0.25배씩 변화한다. 단차의 물리적 형상을 도 7a와 같이 만들면, 적색광 빔(62)은 오목 렌즈 작용을 받는 -1차 회절광의 회절 효율이 약 80%로 계산(스칼라 계산)되어, 회절 차수중에서, 가장 강하게 된다.
본 실시 형태에서 설명한 1단당 파장의 1.25배의 광로 길이차를 발생하는 계단 형상의 단면 형상을 갖는 홀로그램 구성에 의해, 각각 50% 이상의 회절 효율을 갖는 ＋1차 회절광과 -1차 회절광을 이용한 다른 종류의 디스크의 호환 기록·재생에 대해서는 앞서 기술한 어떠한 종래예에도 개시되어 있지 않다.
본 실시 형태에서는, 상기의 신규 구성에 의해, 청색광 빔(61)과 적색광 빔(62)은 그 회절 차수가 각각 ＋1차 회절광과 -1차 회절광으로 되고, 그 다음 수차가 2로 된다. 따라서, 동일한 수차 보정 효과나, 초점 위치의 이동 효과를 발휘시키기 위해서 필요한 홀로그램의 최소 피치를, 실시 형태 1의 그것보다 넓게 할 수 있고, 홀로그램을 용이하게 제작할 수 있으며, 또한 계산대로의 회절 광량을 얻기 쉽게 할 수 있다.
또한, 청색광 빔(61)에 대해서는 홀로그램(132)이 볼록 렌즈 작용을 갖는다. 회절 작용은 색 분산이 굴절 작용과는 역방향이므로, 굴절형의 볼록 렌즈인 대물 렌즈(142)와 조합했을 때, 수 ㎚ 이내의 파장 변화에 대한 색수차, 특히 초점 거리의 파장 의존성을 상쇄하여 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 광 헤드 장치의 전체 구성으로는 실시 형태 1에서 부가적으로 기술한 구성을 조합하는 것도 가능하다.
(실시 형태 3)
다음에, 본 발명의 실시 형태 3에 관해서 설명한다. 본 실시 형태에 의한 광 헤드 장치의 전체 구성은 실시 형태 1의 설명에서 참조한 도 1에 도시하는 구성과 동일하다. 본 실시 형태에서는 도 1에 도시하는 홀로그램(13)의 구성이 실시 형태 1, 2와는 다르다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 1에 도시하는 홀로그램(13)의 구체예를 도시하는 평면도 및 단면도이다. 도 8a 및 도 8b에서 133은 홀로그램이다. 홀로그램(133)의 내주부(133C)는 실시 형태 2에서 예시 및 설명한 홀로그램(132)의 내주부(132C)와 동일하다. 또한, 외주부(133B)의 격자 피치도 실시 형태 2에서 예시 및 설명한 홀로그램(132)의 외주부(132B)와 동일한데, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 외주부(133B)에 형성된 격자의 단면 형상이 다르다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 각각 홀로그램(133)의 외주부(133B)에 형성되는 격자의 1주기(p3)간의 물리적인 단차를 도시하는 단면도이고, 도 9a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이고, 도 9a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이다.
도 9a에서 세로 방향은 단차를 도시하고 있다. nb는 청색광 빔(61)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률이다. 홀로그램 재료를, 예를 들면 BK7로 하면, nb= 1.5302이다.
단차의 1단위는 청색광 빔(61)에 대해 광로 길이가 약 0.25 파장, 즉 위상차 가 약 π/2로 되는 양으로 하면, 단위 단차(d3)는 d3= 0.25×λ1/(nb-1)= 0.191㎛로 된다.
한편, 적색광 빔(62)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률을 nr로 하면, 홀로그램 재료가 BK7인 경우는 nr= 1.5142이므로, 단위 단차(d3)에 의해서 적색광 빔(62)에 발생하는 광로 길이차는 d3×(nr-1)/λ2= 0.149, 즉 파장(λ2)의 약 0.15배로 되고, 위상 변조량은 1단당 약 0.3π로 된다.
그래서, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 격자의 단차를 단위 단차(d3)의 정수배로 하고, 4단에서 각 단차의 폭의 비가 거의 1 : 1 : 1 : 1인 계단 형상의 단면 형상으로 하면, 청색광 빔(61)에 대해서는 단차를 겹쳐가면, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 위상 변조량이 1단당 π/2씩 변화하는, 즉 광로 길이차는 λ1의 ＋0.25배씩 변화한다. 단차의 물리적 형상을 도 9a와 같이 만들면, 청색광 빔(61)은 볼록 렌즈 작용을 받는 ＋1차 회절광의 회절 효율이 약 80%로 계산(스칼라 계산)되어, 회절 차수중에서 가장 강하게 된다.
그리고, 적색광 빔(62)에 대해서 단차를 겹쳐가면, 도 9c에 도시하는 바와 같이, 위상 변조량이 1단당 -0.3π씩 변화하는, 즉 광로 길이차가 λ2의 0.15배씩 변화한다. 단차의 물리적 형상을 도 9a와 같이 만들면, 적색광 빔(62)은 볼록 렌즈 작용을 받는 ＋1차 회절광의 회절 효율이 약 50%로 계산(스칼라 계산)되어, 회절 차수중에서, 가장 강하게 되는데, 이는 청색광 빔(61)과 동일한 차수이므로, 제2 광 디스크(10)에 대해서는 수차가 크고, 집광되지 않는다. 또한, 적색광 빔(62)은 오목 렌즈 작용을 받는 -1차 회절광의 회절 효율이 10% 이하로 충분히 약하다. 따라서, 적색광 빔(62)의 제2 광 디스크(10)에 대한 개구수를 작게 함으로써, 제1 광 디스크(9)를 청색광 빔(61)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAb)가 제2 광 디스크(10)를 적색광 빔(62)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAr)보다 크다는(NAb> NAr) 조건을 용이하게 실현할 수 있다.
본 실시 형태에서 설명한 홀로그램(133)의 외주부(133B)만큼 1단당 파장의 0.25배의 광로 길이차를 발생하는 계단 형상의 단면 형상을 갖는 홀로그램 구성이나, 내주부(133C)의 공역광(共役光)을 이용한 다른 종류의 디스크의 호환 기록·재생에 관해서는, 앞서 기술한 어느 종래예에도 개시되어 있지 않다.
본 실시 형태에서는 상기의 신규 구성에 의해, 실시 형태 2에서 기술한 이점에 추가하여, 홀로그램(133)의 격자 피치가 비교적 좁아지는 외주부(133B)의 격자 높이를 낮게 할 수 있으므로, 홀로그램(133)을 용이하게 제작할 수 있고, 적색광 빔(62)의 제2 광 디스크(10)에 대한 개구수를 작게 함으로써, 제1 광 디스크(9)를 청색광 빔(61)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAb)가 제2 광 디스크(10)를 적색광 빔(62)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAr)보다 크다는 (NAb> NAr) 조건을 용이하게 실현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 광 헤드 장치의 전체 구성으로는 실시 형태 1에서 부가적으로 기술한 구성을 조합하는 것도 가능하다.
(실시 형태 4)
다음에, 본 발명의 실시 형태 4에 관해서 설명한다. 본 실시 형태에 의한 광 헤드 장치의 전체 구성은 실시 형태 1의 설명에서 참조한 도 1에 도시하는 구성 과 동일하다. 본 실시 형태에서 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)의 구성은 실시 형태 1 내지 3과는 다르다.
도 10은 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도이다. 도 10에서, 134는 홀로그램이다. 홀로그램(134)은 파장(λ1)의 청색광 빔(61)을 회절하여, 볼록 렌즈 작용을 미치게 하고, 파장(λ2)의 적색광 빔(62)에 대해서는 후술하는 바와 같이 회절하여 청색광 빔(61)에 대한 작용보다도 약한 볼록 렌즈 작용을 미치게 한다. 여기서는, 볼록 렌즈 작용을 미치는 가장 저차 회절을 ＋1차 회절로 정의한다. 본 실시 형태에서는 청색광 빔(61)에 대해서는 ＋2차의 회절이 가장 강하게 일어나도록, 홀로그램(134)이 설계된다. 그렇게 함으로써, 적색광 빔(62)에 대해서는 ＋1차 회절이 가장 강하게 일어난다. 그 결과, 적색광 빔(62) 쪽이 청색광 빔(61)보다 파장이 김에도 불구하고, 홀로그램(134) 위의 각 점에서의 회절 각도는 작아진다. 즉, 홀로그램(134)이 파장(λ1)의 청색광 빔(61)을 회절할 때의 볼록 렌즈 작용 쪽이 파장(λ2)의 적색광 빔(62)에 대해 미치는 볼록 렌즈 작용보다 강하게 된다. 환언하면, 적색광 빔(62)은 홀로그램(134)에 의해 볼록 렌즈 작용을 받지만, 청색광 빔(61)이 받는 작용을 기준으로 하면, 상대적으로 회절에 의해, 오목 렌즈 작용을 받는다.
대물 렌즈(144)는 파장(λ1)의 청색광 빔(61)이 홀로그램(134)에 의해서 ＋2차 회절되어 볼록 렌즈 작용을 받은 후에, 청색광 빔(61)을 더 수속시키고, 제1 광 디스크(9)의 두께 약 0.1㎜의 기재를 통해 정보 기록면(91) 위에 집광하도록 설계된다.
다음에, 적색광 빔(62)를 이용하여 제2 광 디스크(10)의 기록·재생을 행할 때의 홀로그램(134)의 기능에 대해 상세하게 설명한다. 홀로그램(134)은 파장(λ2)의 적색광 빔(62)을 ＋1차 회절하고, 볼록 렌즈 작용을 미치게 한다. 그리고, 대물 렌즈(144)는 적색광 빔(62)을 제2 광 디스크(10)의 두께 약 0.6㎜의 기재를 통해서 정보 기록면(101)에 집광한다. 여기서, 제2 광 디스크(10)는 그 광 입사면에서 정보 기록면(101)까지의 기재 두께가 0.6㎜로 두꺼워 지고, 기재 두께 0.1㎜의 제1 광 디스크(9)를 기록 재생하는 경우의 초점 위치보다 초점 위치를 대물 렌즈(144)로부터 떨어지게 할 필요가 있다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 파면 변환에 의해, 청색광 빔(61)을 수속광으로 하고, 적색광 빔(62)의 수속도를 청색광 빔(61)의 수속도보다 완만하게 함으로써, 이 초점 위치 보정과 기재 두께 차에 의한 구면 수차의 보정을 실현한다.
파장(λ1)의 청색광 빔(61)과 파장(λ2)의 적색광 빔(62)은 어느 것이나 홀로그램(134)에 의해 파면의 변환을 받는다. 따라서, 홀로그램(134)과 대물 렌즈(144)의 상대 위치에 오차가 있으면, 설계대로의 파면이 대물 렌즈(144)에 입사하지 않고, 제1 광 디스크(9)나 제2 광 디스크(10)에 입사하는 파면에 수차가 발생하고, 집광 특성이 열화한다. 그래서, 바람직하게는 홀로그램(134)과 대물 렌즈(144)를 일체로 고정하고, 초점 제어나 트랙킹 제어에 있어서는 공통의 구동 수단(15)(도 1)에 의해서 일체로 구동을 행한다.
도 11a는 홀로그램(134)의 구조를 도시하는 평면도이고, 도 11b는 홀로그램(134)의 구조를 도시하는 도 10과 동일한 단면도이다. 홀로그램(134)은 내외주 경 계(134A)의 내측(내주부(134C))과 외측(내외주 경계(134A)와 유효 범위(134D) 간의 외주부(134B))에서 다른 구조를 가진다. 내주부(134C)는 홀로그램(134)과 광축과의 교점, 즉 중심을 포함하는 영역이다. 이 영역은 적색광 빔(62)을 이용하여 제2 광 디스크(10)의 기록·재생을 행할 때도, 청색광 빔(61)을 이용하여 제1 광 디스크(9)의 기록·재생을 행할 때도 사용된다. 따라서, 내주부(134C)의 회절 격자와, 여기에서 회절되는 적색광 빔(62)이 통과하는 대물 렌즈(144)의 부분은 청색광 빔(61)의 ＋2차 회절광을 제1 광 디스크(9)에, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광을 제2 광 디스크(10)에 집광하도록 설계된다.
외주부(134B)에 대해서는 제1 광 디스크(9)를 청색광 빔(61)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAb)가 제2 광 디스크(10)를 적색광 빔(62)에 의해서 기록·재생할 때의 개구수(NAr)보다 클 (NAb> NAr) 필요가 있으므로, 청색광 빔(61)과 적색광 빔(62)을 각각 대응하는 제1 광 디스크(9)와 제2 광 디스크(10)에 대해 집광하는 내주부의 주위에, 청색광 빔(61)의 ＋2차 회절광만을 제1 광 디스크(9)에 대해 집광하고, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광은 제2 광 디스크(10)에 대해 수차를 가지도록, 외주부(132B) 및 이에 대응하는 대물 렌즈(144)의 외주부를 설치할 필요가 있다. 즉, 도시하지 않지만, 대물 렌즈(144)도 홀로그램(134)과 마찬가지로, 내외주에 따라, 다른 설계를 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 최적의 NA, 즉 NAb> NAr의 조건을 실현할 수 있다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 각각 홀로그램(134)에 형성되는 격자의 1주기(p4)간의 물리적 형상을 도시하는 단면도이고, 도 12a에 대응한 청색광 빔(61)(파 장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이고, 도 12a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이다.
도 12a에서, 격자의 1주기(p4)간의 물리적인 단면 형상은 톱날 형상의 단면 형상을 가진다. 여기서, 톱날 형상의 단면 형상에서의 경사면의 방향을 표시하기 위해, 도 12a의 단면 형상을, 기재가 좌측에 경사면을 갖는 단면 형상으로 표현한다. 이 칭하는 방법에 따라서, 도 11b에 도시하는 홀로그램(134)의 단면 형상을, 기재가 외주측에 경사면을 갖는 톱날 형상의 단면 형상(또는, 단순히 톱날 형상)으로 표현한다.
도 12a에서, 세로 방향은 톱날 형상의 단면 형상을 갖는 격자의 깊이를 나타내고 있다. nb는 청색광 빔(61)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률이다. 홀로그램 재료를, 예를 들면 BK7로 하면, nb= 1.5302이다.
톱날 형상 격자의 깊이(h1)는 청색광 빔(61)에 대해 광로 길이차가 약 2파장, 즉 위상차가 약 4π로 되는 양으로 하면, h1= 2×λ1/(nb-1)= 1.53㎛이 된다.
이 형상에 의한 청색광 빔(61)에 대한 위상 변조량은 격자 1주기 중에서 4π(= 2×2π) 변화하므로, 청색광 빔(61)에 대해서는 ＋2차 회절광의 강도가 최대로 되고, 스칼라 계산상은 100%의 회절 효율로 된다.
한편, 적색광 빔(62)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률을 nr로 하면, 홀로그램 재료가 BK7인 경우는 nr= 1.5142이므로, 깊이(h1)에 의해서 적색광 빔(62)에 발생하는 광로 길이차는 h1×(nr-1)/λ2= 1.19, 즉 파장(λ2)의 약 1.2배로 되고, 위상 변조량은 약 2.4π로 된다. 따라서, 적색광 빔(62)에 대해서는 ＋1차 회절광의 강 도가 가장 강해지고, 스칼라 계산상의 회절 효율은 약 80%로 된다.
도 12a에 도시하는 바와 같이, 격자 1주기의 형상을 깊이(h1)의 톱날 형상의 단면 형상으로 하면, 청색광 빔(61)에 대해서는 앞서 설명한 바와 같이, ＋2차 회절이 가장 강하므로, 회절 각도를 정하는 격자 주기는 실질 p4/2이고, 위상 변화는 도 12B와 같이 된다. 그리고, 적색광 빔(62)에 대해서는 ＋1차 회절이 가장 강하므로, 회절 각도를 정하는 격자 주기는 실질 p4이다.
본 실시 형태에서 설명한 청색광 빔(61)에 대해 파장(λ1)의 2배의 광로 길이차를 발생시켜 ＋2차 회절을 일으키는 깊이의 톱날 형상의 단면 형상을 갖는 홀로그램을 이용하여, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광에 의해 다른 종류의 디스크의 호환 기록·재생을 실현하는 개념에 관해서는 앞서 기술한 어느 종래예에도 개시되어 있지 않다.
본 실시 형태에서는 상기의 신규 구성에 의해, 청색광 빔(61) 및 적색광 빔(62) 모두에 대해서 홀로그램(134)이 볼록 렌즈 작용을 갖는다. 회절 작용은 색 분산이 굴절 작용과는 역방향이므로, 굴절형의 볼록 렌즈인 대물 렌즈(144)와 조합한 경우, 수 ㎚ 이내의 파장 변화에 대한 색수차, 특히 초점 거리의 파장 의존성을 상쇄하여 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 실시 형태에 의하면, 홀로그램(134)만으로, 다른 종류의 디스크의 호환과 색수차 보정, 초점 위치 보정이라는 3개의 과제를 한꺼번에 해결할 수 있는 현저한 효과가 얻어진다.
또한, 광 헤드 장치의 전체 구성에서는 실시 형태 1에서 부가적으로 기술한 구성을 조합하는 것도 가능하다.
(실시 형태 5)
다음에, 본 발명의 실시 형태 5에 관해서 설명한다. 본 실시 형태는 실시 형태 4의 홀로그램(134)에의 내주부(134C)에 형성되는 격자 단면 형상만을 변경하는 것이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 각각 본 실시 형태에 의한 홀로그램(134)의 내주부(134C)에 형성되는 격자의 1주기(p4)간의 톱날 형상을 도시하는 단면도이고, 도 13a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이고, 도 13a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이다.
도 13a에서 세로 방향은 톱날 형상 격자의 깊이를 도시하고 있다. 본 실시 형태에서는 실시 형태 4와는 달리, 깊이는 적색광 빔(62)을 기준으로 결정된다. nr은 적색광 빔(62)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률이다. 홀로그램 재료를, 예를 들면 BK7로 하면, nr= 1.5142이다.
톱날 형상 격자의 깊이(h2)는 적색광 빔(62)에 대해 광로 길이차가 약 1파장, 즉 위상차가 약 2π로 되는 양으로 하면, h 2=λ2/(nr-1)= 1.28㎛로 된다.
한편, 청색광 빔(61)에 대한 홀로그램 재료의 굴절율을 nb로 하면, 홀로그램 재료가 BK7인 경우는 nb= 1.5302이므로, 톱날 형상 격자의 깊이(h2)에 의해서 청색광 빔(61)에 발생하는 광로 길이차는 h2×(nb-1)/λ1= 1.68, 즉 파장(λ1)의 약 1.7배로 되고, 위상 변조량은 약 3.35π로 된다. 이 때문에, 청색광 빔(61)에 대 해서는 ＋2차 회절광의 강도가 최대로 되고, 스칼라 계산상은 약 80%의 회절 효율로 된다.
도 13a에 도시하는 바와 같이, 격자 1주기의 형상을 깊이(h2)의 톱날 형상의 단면 형상으로 하면, 청색광 빔(61)에 대해서는 앞서 설명한 바와 같이, ＋2차 회절이 가장 강하므로, 회절 각도를 정하는 격자 주기는 실질 p4/2이고, 위상 변화는 도 13b와 같이 된다. 도 13a에 도시하는 형상 주기 p4당 위상 변조량은 약 3.35π이므로, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 실질적인 1주기 p4/2당 광로 길이차를 생각하면, 파장(λ1)의 0.83배, 위상 변조량은 약 1.7π로 된다. 그리고, 적색광 빔(62)에 대해서는 ＋1차 회절광의 강도가 최대로 되고, 스칼라 계산상은 회절 효율이 100%로 되어, 광의 이용 효율을 높게 할 수 있다.
또한, 청색광 빔(61)의 ＋2차 회절광의 회절 효율은 80% 정도로 내려가는데, 중심부가 내려가면 상대적으로 외주 부분의 광량이 올라가게 된다. 반도체 레이저 광원의 원시야상은 외주 부분만큼 강도가 낮아 그 일부밖에 사용할 수 없지만, 이와 같이 내주 부분의 광량이 내려가면, 원시야상의 보다 넓은 범위를 사용할 수 있으므로, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 이는 시준 렌즈(8)의 초점 거리를 짧게 함으로써 실현할 수 있는데, 이에 따라 내주 부분의 광량 저하분을 보충하는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시 형태에 의하면, 도 13a를 이용하여 설명한 바와 같이, 홀로그램(134)의 내주 부분을 깊이(h2)의 톱날 형상 격자로 함으로써, 적색광 빔(62)의 회절 강도를 최대로 할 수 있고, 이 때, 청색광 빔(61)의 집광 스폿에 대한 광의 이용 효율은 저하하지 않는다.
본 실시 형태에 있어서도, 청색광 빔(61) 및 적색광 빔(62)의 어느 것에 대해서도 홀로그램(134)은 볼록 렌즈 작용을 가진다. 회절 작용은 색 분산이 굴절 작용과는 역방향이므로, 굴절형의 볼록 렌즈인 대물 렌즈(144)와 조합한 경우, 수 ㎚ 이내의 파장 변화에 대한 색수차, 특히 초점 거리의 파장 의존성을 상쇄하여 저감시킬 수 있다는 이점이 있다.
따라서, 본 실시 형태에 의하면, 홀로그램(134)만으로, 다른 종류의 디스크의 호환과 색수차 보정, 초점 위치 보정이라는 3개의 과제를 한꺼번에 해결할 수 있는 현저한 효과가 얻어진다.
또한, 높은 NA의 렌즈는 제작의 난이도가 높지만, 홀로그램(134)이 볼록 렌즈 작용을 담당함으로써, 조합 굴절형의 대물 렌즈(144)의 제작 난이도를 완화시킬 수 있는 이점도 있다.
또한, 광 헤드 장치의 전체 구성으로는 실시 형태 1에서 부가적으로 기술한 구성을 조합하는 것도 가능하다.
(실시 형태 6)
다음에, 본 발명의 실시 형태 6에 관해서 설명한다. 본 실시 형태에 의한 광 헤드 장치의 전체 구성은 실시 형태 1의 설명에서 참조한 도 1에 도시하는 구성과 동일하다. 본 실시 형태에서는 도 1에 도시하는 홀로그램(13)의 구성이 실시 형태 1∼5와는 다르다.
도 14는 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도이다. 도 15a는 홀로그램(135)의 구조를 도시하는 평면도이고, 도 15b는 홀로그램(135)의 구조를 도시하는 도 14와 동일한 단면도이다.
도 14, 도 15a 및 도 15b에서 135는 홀로그램이다. 도 15a에서 홀로그램(135)의 내주부(135C)는 예를 들면 실시 형태 4 혹은 5에 의한 홀로그램(134)의 내주부(134C)와 동일한 구조를 가진다. 여기서, 홀로그램(135)의 내주부(135C)는 실시 형태 1∼5에서 도시한 어느 구성이어도 되는데, 홀로그램(134)의 내주부(134C)와 동일한 구조로 한 쪽이 톱날 형상이라는 형의 유사성으로부터, 보다 제작이 용이하다는 이점이 있다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 각각 본 실시 형태에 의한 홀로그램(135)의 외주부(135B)에 형성되는 격자의 1주기(p7)간의 물리적인 톱날 형상을 도시하는 단면도이고, 도 16a에 대응한 청색광 빔(61)(파장(λ1))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이고, 도 16a에 대응한 적색광 빔(62)(파장(λ2))에 대한 위상 변조량을 도시하는 도면이다.
도 16a에서, 세로 방향은 톱날 형상의 깊이를 도시하고 있다. nb는 청색광 빔(61)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률이다. 홀로그램 재료를, 예를 들면 BK7로 하면, nb= 1.5302이다.
톱날 형상의 깊이(h3)는 청색광 빔(61)에 대해 광로 길이차가 약 1파장(도 16b), 즉 위상차가 약 2π로 되는 양으로 하면, h3=λ1/(nb-1)= 0.764㎛로 된다.
한편, 적색광 빔(62)에 대한 홀로그램 재료의 굴절률을 nr로 하면, 홀로그램 재료가 BK7인 경우는 nr= 1.5142이므로, 깊이(h3)에 의해서 적색광 빔(62)에 발생하는 광로 길이차는 도 16c에 도시하는 바와 같이, h3 ×(nr-1)/λ2= 0.593, 즉 파장(λ2)의 약 0.6배로 되고, 위상 변조량은 약 1.2π이다. 따라서, 적색광 빔(62)에 대해서는 ＋1차 회절광의 강도가 가장 강하게 되어 약 60%로 된다.
이와 같이, 도 16a와 같이, 격자 1주기의 형상을 깊이(h3)의 톱날 형상의 단면 형상으로 하면, 청색광 빔(61)에 대해서는 ＋1차 회절광이 가장 강하므로 (실시 형태 4나 5에서는 외주부에서도 ＋2차 회절광이 가장 강한데, 본 실시 형태는 이 점이 다르다), 회절 각도를 정하는 격자 주기는 실질 p7이고, 위상 변화는 도 16b에 도시하는 바와 같이 된다. 그리고, 적색광 빔(62)에 대해서도 ＋1차 회절광이 가장 강하고, 회절 격자를 정하는 격자 주기는 역시 실질 p7이다.
홀로그램(135)의 외주부(135B)는 청색광 빔(61)이 두께 약 0.1㎜의 기재를 통해서 집광되도록 설계된다. 이 때, 적색광 빔(62)도 청색광 빔(61)과 동일한 회절수인 ＋1차 회절을 받아, 적색광 빔(62)의 파장(λ2)이 청색광 빔의 파장(λ1)보다 길기때문에 회절 각도도 커진다.
홀로그램(135)의 외주부(135B)의 블레이즈 방향은 내주부(135C)와 마찬가지로, 볼록 렌즈 작용을 가지도록 설계된다. 이 때, 청색광 빔(61)보다도 적색광 빔(62)의 회절 각도가 크므로, 적색광 빔(62)은 홀로그램(135)의 외주부(135B)에서 강한 볼록 렌즈 작용을 받는다. 이는 예를 들면, 실시 형태 4 또는 5에 의한 홀로그램(134)의 내주부(134C)에서 적색광 빔(62)쪽이 청색광 빔(61)보다 약한 볼록 렌즈 작용을 받는, 혹은, 예를 들면, 실시 형태 1에 의한 홀로그램(131)의 내주부 (131C)에서 오목 렌즈 작용을 받는 것과는 전혀 다르다. 이 때문에, 외주부(135B)에 의해서 회절되는 적색광 빔(62)은 내주부(135C)를 통과하는 적색광 빔(62)과 동일한 장소에 집광되지 않는다.
이렇게 하여, 제1 광 디스크(9)를 청색광 빔(61)에 의해 기록·재생할 때의 개구수(NAb)를 제2 광 디스크(10)를 적색광 빔(62)에 의해 기록·재생할 때의 개구수(NAr)보다도 크게 (NAb> NAr) 할 수 있다.
또한, 광 헤드 장치의 전체 구성으로는 실시 형태 1에서 부가적으로 기술한 구성을 조합하는 것도 가능하다.
(실시 형태 7)
다음에, 본 발명의 실시 형태 7에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 의한 광 헤드 장치의 전체 구성은 실시 형태 1의 설명에서 참조한 도 1에 도시하는 구성과 동일하다. 본 실시 형태에서 도 1에 도시하는 홀로그램(13)의 구성은 실시 형태 1∼6과는 다르다.
본 실시 형태는 앞서 설명한 실시 형태 4와 본 실시 형태 5의 중간 형태로서, 홀로그램의 내주부에서의 톱날 형상의 격자의 깊이(h4)를 h2<h4<h1로 한 것이다.
도 17은 본 실시 형태에서의 홀로그램(136)의 내주부(136C)에 형성되는 톱날 형상의 격자의 깊이(h4)와 회절 효율의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 17에서, 가로축은 톱날 형상 격자의 깊이(h4)로부터 정해지는 청색광 빔(61)의 광로 길이차가 파장(λ1)의 몇 배로 되는 지를 도시하고 있다. 세로축은 회절 효율의 계산값 이다.
톱날 형상 격자의 깊이(h4)를 h2<h4<h1로 하는 것은 가로축인(광로 길이차/λ1)가 1.7보다 크고, 2보다도 작은 범위의 값을 선택한다는 것을 의미한다. 특히, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광과 청색광 빔(61)의 ＋2차 회절광의 효율이 거의 같아지도록, (광로 길이차/λ1)를 1.88(약 1.9)로 선택한다. 즉, 톱날 형상 격자의 깊이(h4)는
h4×(nb-1)/λ1= 1.88
을 만족하도록 선택된다. 이렇게 함으로써, 계산상, 적색광 빔(62)의 ＋1차 회절광에 대해서도 청색광 빔(61)의 ＋2차 회절광에 대해서도, 약 95%의 회절 효율이 얻어지고, 어느 것이나 광량 손실을 적게 억제할 수 있다.
상기의 조건을 만족하는 h4는 λ1이 405㎚이고, 홀로그램 재료를 BK7로 한 경우, 약 1.44㎛로 된다.
(실시 형태 8)
다음에, 본 발명의 실시 형태 8에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 의한 광 헤드 장치의 전체 구성은 실시 형태 1의 설명에서 참조한 도 1에 도시하는 구성과 거의 동일하다. 본 실시 형태에서 도 1에 도시하는 홀로그램(13)과 대물 렌즈(14)로 이루어지는 복합 대물 렌즈의 구성은 실시 형태 1∼7과는 다르다.
도 18은 본 실시 형태에서의 대물 렌즈의 구체예를 도시하는 단면도이다. 도 18에서, 본 실시 형태에서의 굴절형의 대물 렌즈(147)는 제1 렌즈(1471)와 제2 렌즈(1472)라는 2매 그룹 렌즈로서 구성된다. 2매 그룹 렌즈는 당연히 굴절면을 4 면 가지므로, 설계의 자유도가 높고, 예를 들면 청색광 빔(61)에 대해 대물 렌즈(147)가 기울었을 때에 발생하는 수차나, 축외 수차를 작게 할 수 있는 등, 대물 렌즈의 수차 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 제1 렌즈(1471)의 외측(제2 렌즈(1472)로부터 떨어진 측)의 굴절면을 비구면으로 함으로써, 축외 수차를 작게 할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 홀로그램(137)을 대물 렌즈(147)의 표면에 형성함으로써, 부품 개수를 삭감할 수 있다는 이점이 있는데, 특히 홀로그램(137)을 제1 렌즈(1471)의 외측(집광 스폿이나 제2 렌즈(1472)로부터 가장 멀리 떨어진 측)의 면에 형성함으로써, 적색광 빔(62)과 청색광 빔(61)의 양쪽에 대해, 대물 렌즈(147)가 기울었을 때에 발생하는 수차를 저감시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한, 홀로그램(137)으로는 실시 형태 5∼7중 어느 하나의 홀로그램 구성이 이용된다.
전술한 제6 종래예는, 본 실시 형태의 구성과 언뜻 보기에 비슷하지만, 제1 렌즈(1471)의 외측(제2 렌즈(1472)로부터 떨어진 측)의 굴절면을 비구면으로 하는 것은 개시되어 있지 않고, 충분한 수차 특성을 얻을 수 없다는 점에서 다르다. 또한, 제6 종래예는 적색광 빔을 강한 발산광으로 하여 홀로그램과 대물 렌즈에 입사하고 있는 점에서도, 본 실시 형태와는 다르고, 적색광 빔과 청색광 빔에 대해 공통의 광 검출기를 이용하여 서보 신호를 검출하는 것은 불가능하다.
(실시 형태 9)
도 19는 본 발명의 실시 형태 9에 의한 광 정보 장치의 개략 구성도이다. 본 실시 형태에 의한 광 정보 장치(67)는 실시 형태 1 내지 8 중 어느 하나의 광 헤드 장치를 이용한다.
도 19에서, 제1 광 디스크(9)(혹은 제2 광 디스크(10), 이하 동일)는 턴 테이블(82)에 올려지고, 모터(64)에 의해서 회전된다. 광 헤드 장치(55)는 제1 광 디스크(9) 위의 원하는 정보가 존재하는 트랙까지 광 헤드 장치의 구동 장치(51)에 의해서 조동(粗動)된다.
또한, 광 헤드 장치(55)는 제1 광 디스크(9)와의 위치 관계에 대응하여, 포커스 에러(초점오차) 신호나 트랙킹 에러 신호를 전기 회로(53)로 보낸다. 전기 회로(53)는 이 신호를 받아, 광 헤드 장치(55)로, 대물 렌즈를 미동시키기 위한 신호를 보낸다. 이 신호에 의해, 광 헤드 장치(55)는 제1 광 디스크(9)에 대해 포커스 제어와 트랙킹 제어를 행하면서, 정보의 독출 또는 기입(기록)이나 소거를 행한다.
광 정보 장치(67)는 광 헤드 장치로서, 실시 형태 1 내지 8 중 어느 하나의 광 헤드 장치를 이용하므로, 단일 광 헤드 장치에 의해서, 기록 밀도가 다른 다수의 광 디스크에 대응할 수 있다.
(실시 형태 10)
도 20은 본 발명의 실시 형태 10에 의한 컴퓨터의 일구성예를 도시하는 개략도이다. 또, 본 실시 형태에 의한 컴퓨터(100)는 실시 형태 9에 의한 광 정보 장치(67)를 내장하고 있다.
도 20에서, 컴퓨터(100)는 광 정보 장치(67)와, 정보의 입력을 행하기 위한 키보드 혹은 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(101)와, 입력 장치(101)로부터 입력된 정보나, 광 정보 장치(67)로부터 읽어낸 정보 등에 따라서 연산을 하는 중앙 연산 장치(CPU) 등의 연산 장치(102)와, 연산 장치(102)에 의해서 연산된 결과 등의 정보를 표시하는 CRT 표시 장치나 액정 표시 장치, 프린터 등의 출력 장치(103)로 구성된다. 또, 도 18은 입력장치(101)로서 키보드를 이용하고, 출력장치(103)로서 CRT 표시 장치를 이용한 경우에 관해서 예시하고 있다.
(실시 형태 11)
도 21은 본 발명의 실시 형태 11에 의한 광 디스크 플레이어의 일구성예를 도시하는 개략도이다. 또, 본 실시 형태에 의한 광 디스크 플레이어(110)는 실시 형태 9에 의한 광 정보장치(67)를 내장하고 있다.
도 21에서, 광 디스크 플레이어(110)는 광 정보장치(67)와, 광 정보장치(67)로부터 얻어지는 정보 신호를 화상 신호로 변환하는 디코더(111)와, 액정 모니터(112)로 구성된다. 또한, 본 실시 형태에서는 표시장치로서의 액정 모니터(112)가 일체로 된 휴대형의 광 디스크 플레이어(110)에 관해서 예시 및 설명하였으나, 표시 장치가 별체인 형태도 가능하다.
(실시 형태 12)
도 22는 본 발명의 실시 형태 12에 의한 카 네비게이션 시스템을 탑재한 자동차의 개략 구성도이다. 도 22에서, 카 네비게이션 시스템은 GPS(Global Positioning System)(161)와, 실시 형태 11에 의한 광 디스크 플레이어(110)와, 광 디스크 플레이어(110)로부터의 영상 신호를 표시하는 표시장치(163)로 구성된다. 여기서, 광 디스크 플레이어(110)로서는 영상, 게임, 지도 등의 정보를 광 디스크로부터 재생할 수 있는 것이면 되고, 용도에 한정되는 것은 아니다.
이러한 카 네비게이션 시스템을 탑재한 자동차에서는 청색광 빔을 이용하여 대용량의 영상 등을 재생할 수 있고, 광범위하고 또한 상세한 지도 데이터를 취급할 수 있는 동시에, 기존의 DVD에 기록된 정보도 활용할 수 있다는 편리성을 획득할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 탈것으로서 자동차를 예로 들어 설명했는데, 자동차에 한정되지 않고, 전차, 비행기, 선박 등의 다른 탈것에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
(실시 형태 13)
도 23은 본 발명의 실시 형태 13에 의한 광 디스크 레코더의 일구성예를 도시하는 개략도이다. 또, 본 실시 형태에 의한 광 디스크 레코더(120)는 실시 형태 9에 의한 광 정보장치(67)를 내장하고 있다.
도 23에서, 광 디스크 레코더(120)는 광 정보장치(67)와, 화상 신호를 광 디스크에 기록하는 정보 신호로 변환하는 엔코더(121)와, 광 정보 장치(67)로부터 얻어지는 정보 신호를 화상 신호로 변환하는 디코더(111)로 구성되고, 광 디스크 레코더(120)에는 CRT 표시 장치 등의 출력장치(103)가 접속되어 있다. 이에 따라, 입력된 화상 신호를 엔코더(121)에 의해 정보 신호로 변환하여 광 디스크에 기록하면서, 광 디스크에 이미 기록되어 있는 정보 신호를 재생하여 디코더(111)에 의해 화상 신호로 변환하고, 출력 장치(103)인 CRT 표시 장치에 표시시킬 수 있다.
(실시 형태 14)
도 24는 본 발명의 실시 형태 14에 의한 광 디스크 서버의 일구성예를 도시하는 개략도이다. 또, 본 실시 형태에 의한 광 디스크 서버(150)는 실시 형태 9에 의한 광 정보장치(67)를 내장하고 있다.
도 24에서, 광 디스크 서버(150)는 광 정보장치(67)와, 외부에서 광 정보장치(67)에 기록하는 정보신호를 넣거나, 광 정보장치(67)로부터 읽어 낸 정보 신호를 외부로 출력하는 유선 또는 무선의 입출력 단자(151)와, 다수의 광 디스크를 광 정보장치(67)에 꺼냈다 넣는 체인저(152)로 구성된다. 또한, 광 디스크 서버(150)에는 입력장치(101)로서 키보드가 접속되고, 출력장치(103)로서 CRT 표시 장치가 접속되어 있다.
이에 따라, 광 디스크 서버(150)는 네트워크(153), 즉 다수의 기기, 예컨대 컴퓨터, 전화, 텔레비젼 튜너 등으로 정보를 주고 받고, 이들 다수의 기기에 대한 공유의 정보 서버로서 이용하는 것이 가능해진다. 또한, 체인저(152)를 내장함으로써, 많은 정보를 기록·축적할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기재 두께 0.6㎜로 파장(λ2)(표준적으로는 약 660㎚)의 적색광 빔에 의한 기록재생에 대응한 광 디스크와, 기재 두께 0.1㎜로 파장(λ1)(표준적으로는 약 405㎚)의 청색광 빔에 의한 기록 재생에 대응한 광 디스크와의 호환 재생이나 호환 기록을 실현하는, 높은 광 이용 효율을 갖는 복합 대물 렌즈를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 이러한 복합 대물 렌즈를 광 헤드 장치에 이용하고, 이러한 광 헤드 장치를 광 정보장치에 탑재함으로써, 단일의 광 헤드 장치에 의해, 기록 밀도가 다른 다수의 광 디스크에 대응하는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 광 정보장치를 컴퓨터나, 광 디스크 플레이어, 광 디스크 레코더, 광 디스크 서버, 카 네비게이션 시스템에 내장함으로써, 다른 종류의 광 디스크에 대해 안정된 정보의 기록 혹은 재생을 행할수 있으므로, 넓은 용도로 사용하는 것이 가능해진다.

Claims (28)

  1. 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 상기 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h1)는 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 약 2 파장의 광로차를 부여하고 ＋2차 회절광을 발생시키는 깊이이고, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 ＋1차 회절광을 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램은 외주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 상기 외주부에 형성된 격자의 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h3)는 상기 제1 광 빔에 대해 약 1 파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  3. 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 상기 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h2)는 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 발생시키는 깊이이고, 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 ＋2차 회절광을 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 홀로그램은 외주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 상기 외주부에 형성된 격자의 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h3)는 상기 제1 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  5. 홀로그램과 굴절형 렌즈로 이루어지는 복합 대물 렌즈로서, 상기 홀로그램은 적어도 내주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h4)는 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 1.7파장보다 크고 2파장보다 작은 광로차를 부여하여 ＋2차 회절광을 발생시키는 깊이이고, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 ＋1차 회절광을 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h4)는 상기 제1 광 빔에 대해 1.9파장의 광로차를 부여하는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 홀로그램은 외주부에 형성된 톱날 형상 단면 형상을 갖는 격자를 구비하고, 상기 외주부에 형성된 격자의 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h3)는 상기 제1 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  8. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광 빔을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하는 경우에, 상기 홀로그램은 상기 파장(λ1)의 변화에 대한 초점 거리의 변화를 저감시키기 위해, 볼록 렌즈로서 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  9. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램은 광 디스크측의 초점 위치를 복합 대물 렌즈로부터 떨어지게 하기 위해, 상기 제1 광 빔을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하는 경우에, 상기 홀로그램의 내주부를 통과하는 상기 제2 광 빔을, 두께(t2)의 기재를 통해서 집광하는 경우보다도, 볼록 렌즈로서의 작용이 커지도록, 또는 상기 홀로그램의 내주부를 통과하는 상기 제2 광 빔을 두께(t2)의 기재를 통해서 집광하는 경우에, 상기 제1 광 빔을 두께(t1)의 기재를 통해서 집광하는 경우보다도, 볼록 렌즈로서의 작용이 작아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  10. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램을 구성하는 격자의 단면 형상은 상기 홀로그램을 형성하는 기재가 외주측에 경사면을 갖는 톱날 형상인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  11. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램과 상기 굴절형 렌즈는 일체 고정되는 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  12. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴절형 렌즈는 집광 스폿과 반대측의 굴절면이 비구면인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 홀로그램은 상기 굴절형 렌즈의 상기 비구면에 일체 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  14. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램은 상기 굴절형 렌즈의 표면에 일체 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  15. 제 2 항, 제 4 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광 빔이 두께(t1)의 기재를 통해서 집광되는 개구수를 NAb로 하고, 상기 제2 광 빔이 두께(t2)의 기재를 통해서 집광되는 개구수를 NAr로 한 경우, NAb> NAr인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  16. 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원;
    630㎚∼680㎚의 범위내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원;
    상기 제1 레이저 광원으로부터 출사되는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 상에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사되는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 상에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈; 및
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 상에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 광 헤드 장치는 상기 제1 및 제2 레이저 광원으로부터 각각 출사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 평행광으로 하는 시준 렌즈를 구비하고,
    상기 제2 광 빔을 상기 제2 광 디스크의 기록면 상에 집광할 때는, 상기 시준 렌즈를 상기 제2 레이저 광원측에 근접시키고, 상기 제2 광 빔을 확산광으로 하여 상기 복합 대물 렌즈에 입사시킴으로써, 상기 제2 광 디스크측의 초점 위치를 상기 복합 대물 렌즈로부터 떨어지게 하는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 레이저 광원은 그 발광점이 양쪽 모두 상기 복합 대물 렌즈의 상기 제1 및 제2 광 디스크측의 초점 위치에 대해 결상(結像) 관계에 있도록 배치되고, 상기 광 검출기는 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록 면 상에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔에 대해 공통으로 설치되어, 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아 서보 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  19. 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 광원으로부터 출사되는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 상에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사되는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 상에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈와, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 위에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 광 헤드 장치;
    상기 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터; 및
    상기 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 이 신호에 따라서 상기 모터, 상기 복합 대물 렌즈, 상기 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 광 정보 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 광 헤드 장치는 상기 제1 및 제2 레이저 광원으로부터 각각 출사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 평행광으로 하는 시준 렌즈를 구비하고, 상기 광 정보장치는 기재의 두께(t2)가 0.6㎚인 상기 제2 광 디스크가 장전된 경우에, 상기 시준 렌즈를 상기 제2 레이저 광원측으로 이동 제어하는 것을 특징으로 하는 광 정보장치.
  21. 광 정보장치;
    정보를 입력하기 위한 입력 수단;
    상기 입력 수단으로부터 입력된 정보, 및 상기 광 정보장치로부터 재생된 정보에 따라서 연산을 행하는 연산 장치; 및
    상기 입력수단으로부터 입력된 정보, 상기 광 정보장치로부터 재생된 정보 및 상기 연산 장치에 의해 연산된 결과를 표시 혹은 출력하기 위한 출력 수단을 구비한 컴퓨터로서,
    상기 광 정보장치는,
    390㎚∼415㎚의 범위내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 광원으로부터 출사되는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 위에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사되는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈와, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 위에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 광 헤드 장치;
    상기 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터; 및
    상기 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 상기 신호에 따라서 상기 모터, 상기 복합 대물 렌즈, 상기 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  22. 광 정보장치; 및
    상기 광 정보장치로부터 얻어지는 정보 신호를 화상 신호로 변환하는 디코더를 구비한 광 디스크 플레이어로서,
    상기 광 정보장치는,
    390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 광원으로부터 출사되는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 위에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사되는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈와, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면상에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 광 헤드 장치;
    상기 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터; 및
    상기 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 상기 신호에 따라서 상기 모터, 상기 복합 대물 렌즈, 상기 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 광 디스크 플레이어.
  23. 광 정보장치; 및
    상기 광 정보장치로부터 얻어지는 정보 신호를 화상 신호로 변환하는 디코더를 구비한 카 네비게이션 시스템으로서,
    상기 광 정보장치는,
    390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 광원으로부터 출사하는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 위에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사하는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈와, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면상에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 광 헤드 장치;
    상기 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터; 및
    상기 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 상기 신호에 따라서 상기 모터, 상기 복합 대물 렌즈, 상기 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 카 네비게이션 시스템.
  24. 광 정보장치; 및
    화상 신호를 상기 광 정보 장치에 기록하는 정보 신호로 변환하는 엔코더를 구비한 광 디스크 레코더로서,
    상기 광 정보장치는,
    390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 광원으로부터 출사하는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 위에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사하는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈와, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 위에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 광 헤드 장치;
    상기 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터; 및
    상기 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 상기 신호에 따라서 상기 모터, 상기 복합 대물 렌즈, 상기 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 광 디스크 레코더.
  25. 광 정보장치; 및
    외부에서 입력된 정보 신호를 상기 광 정보 장치에 기록하고, 또한 상기 광 정보 장치로부터 재생된 정보 신호를 외부로 출력하기 위한 입출력 단자를 구비한 광 디스크 서버로서,
    상기 광 정보장치는,
    390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔을 출사하는 제1 레이저 광원과, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔을 출사하는 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 광원으로부터 출사하는 제1 광 빔을 받아, 두께(t1)의 기재를 통해서 제1 광 디스크의 기록면 위에 집광하고, 상기 제2 레이저 광원으로부터 출사하는 제2 광 빔을 받아, 상기 두께(t1)보다도 큰 두께(t2)의 기재를 통해서 제2 광 디스크의 기록면 위에 집광하는 제 1 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항 기재의 복합 대물 렌즈와, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록면 위에서 각각 반사된 상기 제1 및 제2 광 빔을 받아, 그 광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 검출기를 구비한 광 헤드 장치;
    상기 제1 및 제2 광 디스크를 회전하는 모터; 및
    상기 광 헤드 장치로부터 얻어지는 신호를 받아, 상기 신호에 따라서 상기 모터, 상기 복합 대물 렌즈, 상기 제1 및 제2 레이저 광원을 구동 제어하는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 광 디스크 서버.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h2)는, 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 약 2파장의 광로차를 부여하여 ＋2차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  27. 제 3 항에 있어서, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h2)는, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 약 1파장의 광로차를 부여하여 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 ＋2차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
  28. 제 5 항에 있어서, 상기 톱날 형상 단면 형상의 깊이(h4)는, 390㎚∼415㎚의 범위 내에 있는 파장(λ1)을 갖는 제1 광 빔에 대해 1.7 파장보다 크고 2 파장보다 작은 광로차를 부여하여 ＋2차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이이고, 630㎚∼680㎚의 범위 내에 있는 파장(λ2)을 갖는 제2 광 빔에 대해 ＋1차 회절광을 가장 강하게 발생시키는 깊이인 것을 특징으로 하는 복합 대물 렌즈.
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