KR100803992B1 - 광학계, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치 - Google Patents

광학계, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광 성분을 추출하기 위한 광학계를 개시하고 있다. 본 발명의 광학계는 빔을 집광시키기 위하여 빔의 광로에 위치되어 있는 집광 소자와, 집광 소자를 투과하는 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하기 위한 편광 변경 유닛과, 상기 편광 변경 유닛을 투과하는 빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분을 추출하기 위한 추출 소자를 포함한다.

Description

광학계, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치{OPTICAL SYSTEM, OPTICAL PICKUP APPARATUS, AND OPTICAL DISK APPARATUS}
본 발명은 광학계, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치에 관한 것이며, 더 자세하게는 빔으로부터 신호 광 성분을 추출하는 광학계, 이 광학계를 갖는 광 픽업 장치, 및 이 광 픽업 장치를 구비한 광 디스크 장치에 관한 것이다.
최근, 디지털 기술의 진보 및 데이터 압축 기술의 향상에 따른 컴퓨터 프로그램, 오디오 정보, 비디오 정보(이하,「콘텐츠」라 함)를 기록하는 기능을 하는 광 디스크(예를 들어, DVD(digital versatile disc) 및 CD(콤팩트 디스크)가 주목받고 있다. 따라서, 광 디스크가 저가격화로 됨에 따라, 광 디스크에 기록된 정보를 판독하는 광 디스크 장치가 널리 이용되고 있다.
광 디스크에 기록되는 정보량이 매년 증가하고 있다. 따라서, 단일 광 디스크의 기록 용량의 더 나은 증가가 기대되고 있다. 광 디스크의 기록 용량을 증가시키기 위하여 개발되고 있는 수단으로서, 예를 들어, 기록 층의 수를 증가시키는 것이 있다. 따라서, 복수의 기록층을 가진 광 디스크(이하 "다층 디스크") 및 이러한 다층화된 디스크에 액세스하는 광 디스크 장치의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
다층 디스크에서는, 기록층 간의 간격이 너무 넓을 경우 목표 기록층으로부 터의 신호가 구면 수차에 의해 악영향을 받을 가능성이 있다. 따라서, 기록층 간의 간격을 좁히려는 것이 추세이다. 그러나, 기록층 간의 간격을 좁히는 것은 기록층 간의 크로스토크(소위 "층간 크로스토크"라 함)를 유발한다. 그 결과, 다층 디스크로부터 복귀되는(반사되는) 빔은 목표 기록층에서의 원하는 반사광(이하 「신호광」이라고도 한다)뿐만 아니라, 목표 기록층 이외의 기록층에서의 원하지 않는 상당량의 반사광(이하 「미광」이라고도 한다)을 포함하고 있다. 이는 재생 신호의 S/N비의 저하를 일으킨다.
예를 들어, 도 5Oa 및 도 5Ob에는, 2층 기록 매체로부터 정보를 판독하는 동작을 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 도 50a는 제1 기록층(L' 0)에 기록된 정보를 판독하는 경우를 나타내는 광선도이고 도 5Ob는 제2 기록층(L' 1)에 기록된 정보를 판독하는 경우를 나타내는 광선도이다(또한, 도 2도 참조).
도 50a에는, 대물 렌즈(104)가 제1 기록층(L' 0) 상에 미소 빔 스폿을 형성하기 위해 기판면으로부터 이격되어 위치되고 있다. 도 50b에는, 대물 렌즈(104)가 제2 기록층(L' 1) 상에 미소 빔 스폿을 형성하기 위해 기판면에 근접하여 위치되고 있다. 도 5Oa 및 도 5Ob에 도시한 바와 같이, 제1 기록층(L' 0) 및 제2 기록층(L' 1) 으로부터 반사된 신호 광선들은 대물 렌즈(104)를 투과하는 경우 평행광선으로 변경되고, 검출 렌즈(106)가 고정된 위치에 배치되어 있는 경우, 그 평행광선은 동일한 수광면(108)에 집광되어 검출된다.
도 51은 2층 DVD 디스크의 제1 기록층(MBO)과 제2 기록층(MBl) 간에 중간층의 두께를 감소시킨 경우 제1 기록층(MBO)으로부터 재생되는 신호의 지터의 열화를 관측한 결과를 나타낸다.
제1 기록층(MBO)으로부터 정보를 판독하는 경우, 도 51a에 점선으로 도시한 바와 같이 제2 기록층(MBl)으로부터 미광이 발생한다. 제2 기록층(MBl)으로부터 정보를 판독하는 경우, 도 51b에 점선으로 도시한 바와 같이 제1 기록층(MBO)에 미광이 발생한다. 미광의 일부는 목표 기록층으로부터 반사되어 광 검출기(108)에서 검출되는 빔과 중첩된다.
일반적으로, 이러한 미광은 여러 신호에 대한 오프셋으로서 검출된다(보다 자세한 설명은 신타니(Shintani) 등의 "Analyses for Design of Drives and Disks for Dual-layer Phase Change Optical Disks", pp.281-283에서 알 수 있다).
또한, 중간층의 두께를 감소시킨 경우에, 광 검출기(108)에 도달하기 전에 신호광과 미광 간의 간섭이 발생하게 된다. 이러한 간섭은 포커스 에러 신호, 트랙 에러 신호, 및 디스크 재생 신호(지터)의 잡음 성분을 생성한다. 예를 들어, 제1 기록층(MBO)으로부터 재생되는 신호의 지터를 관찰할 경우, 도 52는 중간층이 30㎛ 미만의 두께를 갖고 형성되는 경우에 지터가 악영향을 주고 있음을 나타낸다. 통상적으로, 이러한 현상을 크로스토크라 한다. 따라서, 2층 기록 매체의 중간 층의 두께를 감소시키는 경우에는, 광 픽업 장치에서의 미광을 없애거나 줄이는 것이 바람직하다.
관련 기술의 예에서는, 신호광과 미광을 1차 광과 2차 광으로 분할하여 상이한 광 검출기로 복수의 층으로부터의 미광을 검출한 다음 신호광과 미광 간의 차이를 계산하는 광 검출계에 회절 격자를 제공함으로써, 미광에 의해 발생되는 오프셋 을 없앨 수 있다(일본 공개 특허 공보 제2001-273640호 참조). 그러나, 이 관련 기술의 예에서는, 회절 격자에 의해 미광이 회절될 뿐만 아니라 신호광도 회절을 격게 된다. 이로 인해 광 디스크로부터 반사된 빔에 포함되는 신호광 성분의 손실이 발생하게 된다. 또한, 이 관련 기술은 광이 광 검출면에 도달하기 전에 신호광과 미광 간의 간섭에 의해 발생되는 상당량의 광에서의 변화를 제거할 수 없기 때문에, 이에 의해, 신호광의 강도에 변화가 발생하게 된다.
또 다른 관련 기술의 예에서는, 광 검출계에 집광 렌즈와 핀홀을 제공하여 미광의 효과를 감소시킬 수 있다(일본 공개 특허 공보 제2003-323736호 참조). 그러나, 이 관련 기술의 예에서는, 미광의 가장 센 성분을 핀홀을 통과시켜 광 검출기에 의해 검출할 수 있다. 따라서, 미광의 검출을 충분히 방지할 수 없다. 또한, 통상적으로, 대물렌즈가 트랙킹 방향으로 구동되기 때문에, 광축의 편차가 발생하기 쉽다. 이와 같은 경우, 신호광은 핀홀의 위치로 인해 차단될 수 있고 이에 의해, 신호광의 강도에서의 변화를 발생시켜 버린다.
또 다른 관련 기술의 예에서는, 일본 특허 공보 제2624255호에서, 다층 디스크로부터 판독되는 경우에 층간 크로스토크를 감소시키기 위한 장치를 제안하고 있다.
이 장치는 검출기 에 입사되는 미광 성분을 감소시키기 위한 검출기의 핀홀의 직경을 추가로 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 핀홀의 직경을 감소시키면 또한 검출기 에 입사되는 신호광의 성분에서의 손실도 발생하게 된다.
본 발명의 일반적인 목적은 관련 기술의 한계 및 단점에 의해 발생되는 하나 이상의 문제들을 실질적으로 해결하기 위한 광학계, 광 픽업 장치, 및 광 디스크 장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징 및 이점들이 상세한 설명부에 설명되어 있으며, 상세한 설명부 및 첨부한 도면으로부터 부분적으로 명확해질 수 있거나 상세한 설명부에 제공된 교시에 따라 본 발명을 실시할 수 있다. 본 발명의 목적 뿐만 아니라 특징 및 이점들은 광학계, 광 픽업 장치, 및 광 디스크 장치에 의해 구현되고 얻어질 수 있으며, 이러한 점은 상세한 설명부에 전반적으로, 명확하고 간결하게 교시되어 있어 이로부터 당업자라면 본 발명을 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 목적에 따라서 이점 및 그 외 다른 이점들을 실현하기 위하여, 여기에 구현되어 폭넓게 설명되어 있는 바와 같이, 본 발명은 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광 성분을 추출하는 광학계를 제공하며, 이 광학계는, 빔을 집광하기 위하여 빔의 광로 상에 놓이는 집광 소자; 집광 소자를 투과하는 입사빔에 포함되는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 편광 상태를 변경하기 위한 편광 변경 유닛과; 편광 변경 유닛을 투과하는 빔에 포함된 신호광을 추출하기 위한 추출 소자를 포함한다.
또한, 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광을 추출하기 위한 광학계로서, 이 광학계는 광을 집광시키기 위하여 빔의 광로 상에 놓이는 집광 소자와; 집광 소자를 투과하는 입사빔에 포함되는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 편광 상태를 변경하기 위한 편광 변경 소자와 반사부의 조합을 포함하는 편광 변경 유닛과; 편광 변경 유닛을 투과하는 빔에 포함되는 신호광을 추출하는 추출 소자를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 픽업 장치를 제공하며, 이 광 픽업 장치는 빔을 출사하는 광원과, 복수의 기록층을 가지는 광 디스크의 목표 기록층에 빔을 집광시키는 대물 렌즈와 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학계를 포함하는 광학계와, 추출된 신호광 성분들의 광량에 따라 신호들을 생성하는 광 검출계를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 디스크 장치를 제공하며, 이 광 디스크 장치는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치와; 광 검출계에 의해 생성되는 신호에 따라 광 디스크에 기록된 정보를 판독하기 위한 처리 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광 성분을 추출하기 위한 광학계를 제공하며, 이 광학계는 빔을 집광하기 위하여 빔의 광로 상에 놓이는 집광 소자로서, 제1 초점에서의 신호광 성분과 제2 초점에서의 미광 성분을 집광하는 것인 집광 소자와; 제1 초점보다 집광 소자에 더 근접하게 위치된 제2 초점과 집광 소자 사이에 위치되는 제1 편광 변경 소자로서, 집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 제1 영역 상에 90°각도로 입사하는 빔의 편광 방향을 변경하는 광학 특성을 가진 제1 편광 변경 소자와; 제1 초점과 제2 초점 사이에 위치된 제1 분리 소자로서, 제1 초점보다도 집광 소자를 향하여 보다 집광되는 미광 성분을 반사시키거나 흡수하도록 동작하는 제1 분리 소자와; 제1 초점과 제2 초점 사이에 위치되고 제1 분리 소자를 통하여 전달된 미광 성분이 집광되는 제2 분리 소자로서, 제1 분리 소자를 투과하는 미광 성분을 반사하거나 흡수하도록 동작하는 제2 분리 소자와; 집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 제2 편광 변경 소자로서, 제2 편광 변경 소자의 제1 영역 및 제2 영역 중 적어도 한 영역 상에 90°각도로 입사하는 빔의 편광 방향을 변경하는 광학 특성을 가진 제2 편광 변경 소자를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 픽업 장치를 제공하며, 이 광 픽업 장치는 빔을 출사하는 광원과, 복수의 기록층을 가진 광 디스크의 목표 기록층에 대하여 빔을 집광시키는 대물렌즈 및 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학계를 포함하는 광학계와, 추출된 신호광 성분의 광량에 따라서 신호들을 생성하기 위한 광 검출계를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 디스크 장치를 제공하는데, 이 광 디스크 장치는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치와, 광 검출계에 의해 생성되는 신호들에 따라서 광 디스크에 기록된 정보를 판독하기 위한 처리 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 복수의 층을 가진 광 디스크로부터 정보를 판독하고 광 디스크에 정보를 기록하기 위하여 광원과 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)와 검출기 및 분리부(separating part)와 대물렌즈와 광 검출계와 광 검출기가 제공되는 광 픽업 장치를 제공하며, 이 광 픽업 장치는 광 디스크의 복수의 기록층으로부터 반사되는 빔을 집광하는 집광 소자로서, 이 빔은 복수의 층들 중 m 번째 층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)과, 복수의 층들 중 m+l번째 층으로부터 반사되는 제1 미광 빔(Lm+1)과, 복수의 층들 중 m-l번째 층으로부터 반사되는 제2 미광 빔(Lm-1)을 포함하며, 신호광 빔(Lm)은 제1 초점(fm)에서 집광되며 제1 미광 빔(Lm+1)은 제2 초점(fm+1)에서 집광되며, 제2 미광 빔(Lm-1)은 제3 초점(fm-1)에서 집광되는 것인 집광 소자와; 제1 영역으로 안내되는 빔을 차광시키기 위해 제1 초점(fm)과 제2 초점(fm+1) 사이에 위치되는 전방 차광부와; 제2 영역으로 안내되는 빔을 차광시키기 위해 제1 초점(fm)과 제3 초점(fm-1) 사이에 위치되는 후방 차광부를 포함하며, 여기서, 제1 영역과 제2 영역은 집광 소자의 광축에 의해 분할되는 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 기록층을 가진 광 디스크로부터 정보를 판독하고 광 디스크에 정보를 기록하기 위하여 광원과 콜리메이터 렌즈와 검출기 및 분리부와 대물렌즈와 광 검출계와 광 검출기가 제공되는 광 픽업 장치를 제공하며, 이 광 픽업 장치는 광 디스크의 복수의 기록층으로부터 반사되는 빔을 집광시키는 집광 소자로서, 이 빔은 복수의 층들 중 m 번째 층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)과, 복수의 층들 중 m+l번째 층으로부터 반사되는 제1 미광 빔(Lm+1)과, 복수의 층들 중 m-l번째 층으로부터 반사되는 제2 미광 빔(Lm-1)을 포함하며, 신호광 빔(Lm)은 제1 초점(fm)에서 집광되며 제1 미광 빔(Lm+1)은 제2 초점(fm+1)에서 집광되며, 제2 미광 빔(Lm-1)은 제3 초점(fm-1)에서 집광되는 것인 집광 소자와; 집광 소자의 광축에 의해 분할되는 제1 영역과 제2 영역으로 빔을 분산시키기 위하여 제2 초점(fm+1) 보다 집광기 부분에 더 근접하여 위치되는 빔 분산부와; 제1 영역 측 상에서 제1 미광 빔(Lm+1)을 차광시키기 위해 제1 초점(fm)과 제2 초점(fm+1) 사이에 위치되는 전방 차광부와; 제2 영역 측 상에서 제2 미광 빔(Lm-1)을 차광시키기 위하여 제1 초점(fm)과 제3 초점(fm-1) 사이에 위치되는 후방 차광부를 포함한다.
또한, 본 발명은 복수의 기록층을 가진 광 디스크로부터 정보를 판독하고 광 디스크에 정보를 기록하기 위하여 광원과 콜리메이터와 검출기 및 분리부와 대물 렌즈와 광 검출계와 광 검출기가 제공되는 광 픽업 장치를 제공하며, 이 광 픽업 장치는 광 디스크의 복수의 기록층으로부터 반사된 빔을 집광하는 집광 소자로서, 이 빔은 복수의 층들 중 m 번째 층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)과, 복수의 층들 중 m+l번째 층으로부터 반사되는 제1 미광 빔(Lm+1)과, 복수의 층들 중 m-l번째 층으로부터 반사되는 제2 미광 빔(Lm-1)을 포함하며, 신호광 빔(Lm)은 제1 초점(fm)에서 집광되며 제1 미광 빔(Lm+1)은 제2 초점(fm+1)에서 집광되며, 제2 미광 빔(Lm-1)은 제3 초점(fm-1)에서 집광되는 것인 집광 소자와; 집광 소자의 광축에 의해 분할되는 제1 영역과 제2 영역으로 빔을 분산시키기 위하여 제1 초점(fm)과 제2 초점(fm+1) 사이에 위치되어 있는 빔 분산부와; 제1 미광 빔(Lm+1)과 제2 미광 빔(Lm-1)을 차광시키기 위하여 제1 초점(fm)과 제3 초점(fm-1) 사이에 위치되는 차광부를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 기록 장치를 제공하며, 광 기록 장치는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 재생 장치를 포함하며, 이 광 재생 장치는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 광 기록 및 재생 장치를 포함하며, 이 광 기록 및 재생 장치는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 디스크 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 디스크의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학계를 포함하는 광학계와 광 픽업 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광학계와 광 픽업 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 신호광(신호광 성분)과 미광(미광 성분)을 나타내는 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 3a에 도시된 광학계의 작용예를 나타내는 개략도이다.
도 5c 및 도 5d는 도 3b에 도시된 광학계의 작용예를 나타내는 개략도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 1/4 파장판을 나타내는 개략도이다.
도 6b 및 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 1/2 파장판을 나타내는 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 1/4 파장판을 나타내는 개략도이다.
도 7b 및 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 편광 광학 소자를 나타내는 개략도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블도이다.
도 8b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 재생 신호 처리 회로에 의해 구한 총 신호들과 포커스 에러 신호들을 나타내는 그래프도이다.
도 10a 및 도 10b는 종래예에 따라 구한 총 신호들과 포커스 에러 신호들을 나타내는 그래프도이다.
도 11은 상위 레벨 장치로부터의 액세스 요청을 수신하는 경우에 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 디스크 장치의 처리(동작)를 나타내는 흐름도이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 제1 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 12b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 제1 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 13a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 제2 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 13b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 제2 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 14는 도 13a 및 도 13b에 도시된 광학계에 따른 광 디스크의 중간층의 두께와 빔 직경 간의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 15a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 제3 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 15b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 제3변형예를 나타내는 개략도이다.
도 16a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 제4 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 16b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 제4변형예를 나타내는 개략도이다.
도 17a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 제5 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 17b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 제5변형예를 나타내는 개략도이다.
도 18a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 제6 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 18b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 3b에 도시된 광학계의 제6변형예를 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 광 픽업 장치의 제1 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 20은 1/4 파장판이 180 °로 회전한 경우에 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 1/4 파장판이 1/2 파장판으로 대체된 경우를 나타내는 개략도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 1/4 파장판이 또 다른 1/2 파장판으로 대체된 경우를 나타내는 개략도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 21 및 도 22에 도시된 1/2 파장판을 이용한 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블이다.
도 24는 본 발명의 일 실시형태에 따라 또 다른 1/2 파장판을 180°로 회전한 경우에 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 1/4 파장판이 회전자로 대체되는 경우를 나타내는 개략도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3a에 도시된 그 외의 1/4 파장판이 또 다른 회전자로 대체되는 경우를 나타내는 개략도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 25 및 도 26에 도시된 회전자를 이용한 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블이다.
도 28은 본 발명의 일 실시형태에 따라 또 다른 회전자가 180°도 회전된경우에 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블이다.
도 29는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 광 픽업 장치의 제2 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 29에 도시된 광학계에 포함된 1/2 파장판을 나타내는 개략도이다.
도 31은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 29에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 개략도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 29에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블도이다.
도 33은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 광 픽업 장치의 제3 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 34는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 33에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 개략도이다.
도 35는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 33에 도시된 광학계의 동작(작용)을 나타내는 테이블도이다.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 기본 구성을 나타내는 개략도이다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광량(광 품질)에서의 손실을 방지하기 위한 구성을 나타내는 개략도이다.
도 38은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 39는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 40은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 41은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 41에 도시된 광 픽업 장치의 추가 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 42a 및 도 42b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 도 40 및 도 41에 도시된 빔 스플릿 부와 차광부(들)을 일체화 통합체로 형성한 예를 나타내는 개략도이다.
도 43은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 44는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 또 다른 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 45a 내지 도 45c는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 빔, 차광부(들) 및 빔 스플릿부의 위치 관계를 나타내는 개략도이다.
도 46a 및 도 46b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 트랙 에러 신호들을 획득하는 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 47a 및 도 47b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 트랙 에러 신호들을 획득하는 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 48은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 49는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광학 유닛의 예를 나타내는 개략도이다.
도 50은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 회절 격자의 예를 나타내는 개략도이다.
도 51a 및 도 51b는 광 디스크(2층 정보 기록 매체)에 및 광 디스크로부터 정보를 기록하고 판독하는 동작을 나타내는 개략도이다.
도 52는 2층 DVD 디스크의 중간층의 두께를 감소시키는 경우에 제1 기록층((L' 0)으로부터 재생되는 신호의 지터의 열화를 관측한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 53a 및 도 53b는 빔 스플릿부와 차광부가 일체화 통합체로서 형성된 도 39에 도시된 구성의 변형예이다.
본 발명은 도면에 설명된 실시형태에 기초하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광 디스크 장치(20)를 나타내는 개략도이다.
예를 들어, 광 디스크 장치(20)는 광 디스크(15)를 회전 구동하기 위한 모터로서 기능하는 스핀들 모터(22), 광 픽업 장치(23), 이 광 픽업 장치(23)를 슬레지 방향(sledge direction)으로 구동하기 위한 시크 모터(21), 레이저 제어 회로(24), 인코더(25), (예를 들어, 모터 드라이버(27)와 서보 컨트롤러(33)를 포함하는) 구동 제어 회로(26), 재생 신호 처리 회로(28), 버퍼 RAM(34), 버퍼 매니저(37), 인터페이스(38), 플래쉬 메모리(39; 또는 또는 ROM), CPU(40) 및 RAM(41) 등을 구비하고 있다. 또한, 도 1에서의 화살표는 대표적인 신호나 정보의 흐름을 도시하는 것이며, 도시된 구성요소(블록) 간의 접속 관계의 모든 것을 나타내는 것이 아니다. 또한, 본 실시예에서는 광 디스크 장치(20)는 다층 디스크에 적용가능한 것으로 한다. 또한, 광 디스크 장치(20)는 광 디스크(광 디스크 장치)에 정보를 기록하 는데 전용되는 장치와, 광 디스크(광 재생 장치)로부터 정보를 판독하는데 전용되는 장치와, 광 디스크로부터/로 정보를 기록/재생하는데 전용되는 장치를 포함한다.
상기 광 디스크(15)는 일례로서 도 2에 도시되는 바와 같이, 광 디스크(15)의 광 입사측으로부터 순서대로(도 2의 화살표 방향) 적층되는 제1 기판(M0), 제1 기록층(L0), 중간층(ML), 제2 기록층(L1), 제2 기판(M1)을 포함한다. 또한, 제1 기록층(L0)과 중간층(ML) 사이에는 예를 들어 금속 재료(예를 들어 은, 알루미늄) 또는 유전체 재료(예를 들어 실리콘)로 형성된 반투명막(MB0)이 제공된다. 또한, 제2 기록층(L1)과 제2 기판(M1) 사이에는 금속 재료(예를 들어, 은, 알루미늄)로 형성된 반사막(MB1)이 제공된다. 중간층(ML)은 기판의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 자외선 경화형 수지 재료를 포함한다. 즉, 광 디스크(15)는 단일면 2층 디스크이다. 각 기록층에는 스파이럴형 또는 동심원형의 안내용 홈을 갖는 트랙이 각각 형성되어 있다. 광 디스크(15)는 제1 기록층(L0)이 제2 기록층(L1)보다 광 디스크 장치(20)에 보다 근접해서 위치된다. 따라서, 광 디스크(15)에 입사한 광선 대역으 일부는 반투명막(MB0)에서 반사되고, 광선 대역의 나머지 부분은 반투명막(MB0)을 투과한다. 그 후, 반투명막(MB0)을 투과한 광선 대역은 반사막(MB1)에서 반사된다. 이 실시형태에서는, 광 디스크(15)는 DVD계의 정보 기록 매체이다.
상기 광 픽업 장치(23)는 광 디스크(15)의 2개의 기록층 중 액세스 대상의 기록층(이하 「목표 기록층」이라고 한다)에 레이저광을 출사하는 동시에, 광 디스크(15)로부터의 반사광을 수광하기 위한 장치이다. 이 광 픽업 장치(23)는 일례로 서 도 3a에 도시되는 바와 같이, 광원 유닛(51), 커플링 렌즈(52), 편광 빔 스플릿터(54), 1/4 파장판(55), 대물 렌즈(60), 추출 광학계로서의 편광 광학계(70), 집광 렌즈(검출 렌즈)(58), 광 검출 유닛으로 기능하는 광 검출 유닛(PD; 또한, 광 검출기라고 함), 및 대물 렌즈(60)를 구동하기 위한 구동계[포커싱 액츄에이터(AC) 및 트랙킹 액츄에이터(도시 생략)] 를 포함한다.
예를 들어, 광원 유닛(51)은 광 디스크(15)에 대응하는 파장(예를 들어, 약 660 nm)의 레이저광을 발광하는 광원으로서의 반도체 레이저(LD)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시형태에서는, 광원 유닛(51)으로부터 출사되는 레이저광의 최대 강도 출사 방향을 +X 방향으로 한다. 또한, 일례로서 광원 유닛(51)으로부터는 편광 빔 스플릿터(54)의 입사면에 평행한 편광(P 편광)된 광선 번들이 출사되는 것으로 한다.
이 광원 유닛(51)의 +X측에는, 상기 커플링 렌즈(52)가 배치되고, 광원 유닛(51)으로부터 출사된 빔을 대략 평행광으로 한다.
상기 편광 빔 스플릿터(54)는 커플링 렌즈(52)의 +X측에 배치되어 있다. 이 편광 빔 스플릿터(54)는 입사하는 광선 번들의 편광 상태에 따라 그 반사율이 다르다. 이 예에서, 편광 빔 스플릿터(54)는 일례로서 P 편광에 대한 반사율이 감소되고, S 편광에 대한 반사율이 증가하도록 설정되어 있다. 즉, 광원 유닛(51)으로부터 출사된 빔의 대부분은 편광 빔 스플릿터(54)를 투과할 수 있다. 이 편광 빔 스플릿터(54)의 +X측에는, 상기 1/4 파장판(55)이 배치되어 있다.
1/4 파장판(55)은 1/4 파장판(55)에 입사한 빔에 1/4 파장의 광학적 위상 차 를 부여한다. 1/4 파장판(55)의 +X측에는, 상기 대물 렌즈(60)가 배치되고, 이 대물 렌즈는 1/4 파장판(55)을 투과한 빔을 목표 기록층에 집광한다.
편광 광학계(70)는 편광 빔 스플릿터(54)의 -Z측에 배치되고, (편광 빔 스플릿터(54)에 의해) 반사된 반사빔에 포함되는 목표 기록층으로부터의 반사광을 선택적으로 투과시킨다. 이 편광 광학계(70)의 구성에 관해서는 후술한다.
검출 렌즈(58)는 편광 광학계(70)의 -Z측에 배치되고, 편광 광학계(70)를 투과한 반사빔을 광 검출 유닛(PD)의 광검출면에 집광한다. 이 광 검출 유닛(PD)은 예를 들어, 재생 신호 처리 회로(28)에서 RF 신호, 워블 신호 및 서보 신호 등을 검출하는데 최적의 신호(광전 변환 신호)를 생성하기 위한 복수의 광 검출기(또는 검출 영역)를 포함한다.
상기 포커싱 액츄에이터(AC)는 대물 렌즈(60)의 광축 방향인, 즉, 포커스 방향에 대물 렌즈(60)를 미소하게 구동(이동)하기 위한 액츄에이터이다. 편의상, 목표 기록층이 제1 기록층(L0)일 때의 포커스 방향에 관한 대물 렌즈(60)의 최적 위치를 「제1 렌즈 위치」라고 하고, 목표 기록층이 제2 기록층(L1)일 때의 포커스 방향에 관한 대물 렌즈(60)의 최적 위치를 「제2 렌즈 위치」라고 하기로 한다. 대물 렌즈(60)가 제2 렌즈 위치에 있을 때에는 대물 렌즈(60)가 제1 렌즈 위치에 있을 때보다 대물 렌즈(60)와 광 디스크(15)의 간격은 좁아진다[도 4a 및 도 4b 참조].
상기 트랙킹 액츄에이터(도시 생략)는 트랙킹 방향에 대물 렌즈(60)를 미소- 구동(이동)하기 위한 액츄에이터이다.
이하, 광 디스크(15)로부터의 반사빔에 관해서 도 4a 및 도 4b를 이용하여 설명한다.
목표 기록층이 제1 기록층(L0)일 때에는 일례로서 도 4a에 도시되는 바와 같이, 대물 렌즈(60)는 상기 제1 렌즈 위치에 위치 결정된다. 이에 따라, 광원 유닛(51)으로부터 출사된 빔은 대물 렌즈(60)에 의해 제1 기록층(L0)에 집광된다. 그 후, 빔의 일부가 반투과막(MB0)에서 반사된 다음, 대물 렌즈(60)에 입사한다. 반투과막(MB0)으로부터 반사된 이와 같은 빔의 일부는 신호광 성분(신호광)을 포함한다. 한편, 반투과막(MB0)을 투과한 빔의 나머지는 상기 금속 반사막(MB1)에서 반사되고, 대물 렌즈(60)에 입사한다. 금속 반사막(MB1)에서 반사된 나머지 빔 부분은 미광 성분(미광)을 포함한다.
즉, 목표 기록층이 제1 기록층(LO)이냐 제2 기록층(Ll)이냐와는 무관하게, 광 디스크(15)로부터 반사된 빔은 반투과막(MB0)에서 반사된 빔(이하 「제1 반사광」이라고도 한다)과 금속 반사막(MB1)에서 반사된 광선 번들(이하 「제2 반사광」라고도 한다)을 포함한다. 이 예에서는, 목표 기록층이 제1 기록층(L0)일 때에는 제1 반사광이 신호광 성분(신호광)을 포함하며, 제2 반사광이 미광성분(미광)을 포함한다. 한편, 목표 기록층이 제2 기록층(L1)일 때에는 제2 반사광은 신호광 성분(신호광)을 포함하며, 제1 반사광은 미광성분(미광)을 포함한다. 미광 성분은 재생 신호 처리 회로(28)에서 각종 신호를 검출할 때에 S/N비를 저하시키는 요인이 되기 때문에 광 디스크(15)로부터 반사되는 빔에 포함되는 신호광 성분을 추출하는 것이 요구된다.
다음, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 편광 광학계(70)의 구성에 관해서 설명한다. 본 실시예에서는 일례로서 도 3b에 도시되는 바와 같이, 편광 광학계(70)는 집광 광학 소자로서의 렌즈(61), 2개의 1/4 파장판(62, 63), 및 추출 소자로서의 편광 광학 소자(64; 추출 성분)를 포함한다.
렌즈(61)는 편광 빔 스플릿터(54)의 -Z측에 배치되고, 편광 빔 스플릿터(54)에서 반사된 반사빔을 집광한다. 그런데, 반투과막(MB0)과 금속 반사막(MB1)은 포커스 방향에 관해서 서로 떨어져 있기 때문에 렌즈(61)를 투과한 제1 반사빔의 초점과 제2 반사빔의 초점은 일치하지 않고, 렌즈(61)의 광축 방향에 관해서 서로 떨어지게 된다.
예를 들어, 도 5a에 도시한 바와 같이, 목표 기록층이 제1 기록층(L0)일 때에, 렌즈(61)를 투과한 제2 반사빔의 초점 위치를 f+1로 설정하고, 제1 반사빔의 초점 위치를 f0로 설정한다. 또한, 도 5b에 도시되는 바와 같이, 목표 기록층이 제2 기록층(L1)일 때에 렌즈(61)를 투과한 제2 반사빔의 초점 위치를 f0로 설정하고, 제1 반사빔의 초점 위치를 f-1로 설정한다. 즉, 신호광의 초점 위치(제1 초점 위치)를 f0로 설정한다. 반면, 대물 렌즈(60) 거리로부터, 목표 기록층보다 먼 위치에 있는 기록층에 의한 미광의 초점 위치(제2 초점 위치)를 f+1로 설정한다. 목표 기록층보다 대물 렌즈(60)에 가까운 위치에 있는 기록층에 의한 미광의 초점 위치(제3 초점 위치)를 f-1로 설정한다. 또한, 이하에서는 렌즈(61)의 광축의 +X측을 "영역 1", 렌 즈(61)의 광축의 -X측을 "영역 2"라고도 한다(도 5a 및 도 5b 참조).
상기 1/4 파장판(62; 제1 편광 변경 소자)은 렌즈(61)의 -Z측 상에 위치되어, 초점 위치 f+1과 초점 위치 f0 사이에 배치되어 있다[도 5a 참조]. 예를 들어, 이 1/4 파장판(62)은 도 6a에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(62d)에 의해 2개의 영역(62a, 62b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는 분할선(62d)에 대한 +X측을 영역 62a로 표시하고, 분할선(62d)에 대한 -X측을 영역 62b로 표시한다. 영역 62a는 1/4 파장판에 입사된 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 물론, 본 발명의 일 실시형태에 따른 "+1/4 파장"은 "+1/4 ×(2n+l) 파장"을 포함하며, 여기서, "n" 은 자연수이다. 영역 62b는 1/4 파장판에 입사된 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 물론, 본 발명의 일 실시형태에 따른 "-1/4 파장"은 "-1/4 ×(2n+l) 파장"을 포함하며, 여기서, "n" 은 자연수이다. 또한, 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우, 1/4 파장판(62)에 입사하는 반사빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는 Y축 방향)으로 시프트한다.
상기 1/4 파장판(63; 제2 편광 변경 소자)은 1/4 파장판(62)의 -Z측 상에 위치되어, 초점 위치 fo와 초점 위치 f-1 사이에 배치되어 있다{도 5b 참조]. 예를 들어, 이 1/4 파장판(63)은 도 7a에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(63d)에 의해 2개의 영역(63a, 63b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는 분할선(63d)에 대한 +X측을 영역 63a로 표시하고, 분할선(63d)에 대한 -X측을 영역 63b로 표시한다. 영역 63a는 1/4 파장판(63)에 입사된 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 영역 63b는 1/4 파장판에 입사된 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 즉, 1/4 파장판(63)은 1/4 파장판(62)과 동일한 광학 특성을 갖고 있다. 또한, 이 경우, 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우, 1/4 파장판(63)에 입사하는 반사빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는 Y축 방향)으로 시프트한다.
예를 들어, 1/4 파장판(62, 63)으로서는, 트위스트 네마틱형 액정, 서브 파장 격자, 및 포토닉 결정 등을 이용할 수 있다.
편광 광학 소자(64)는 1/4 파장판(63)의 -Z측에 배치되고, 1/4 파장판(63)으로부터의 빔에 포함되는 S 편광 성분만을 투과시킨다.
이하, 상술한 광 픽업 장치(23)의 작용을 도 5a 및 도 5b와 도 8a를 참조하여 설명한다. 도 8a에서의 테이블 뿐만 아니라 본 발명의 일 실시형태에 따른 이하의 도면에서는 편의상, 문자 "S"는 "S 편광된 광"을 나타내고, 문자 "P"는 "P 편광된 광"을 나타내고, 문자 "R"은 "우측 원형 편광된 광"을 나타내며, 문자 "L"은 "좌측 원형 편광된 광"을 나타낸다. 또한, 도 8a에서의 테이블 뿐만 아니라 본 발명의 일 실시형태에 따른 이하의 도면에서는, 렌즈(61)의 광축 방향에 관해서, 렌즈(61)와 초점 위치 f+1 사이의 광로를 "광로 A"라 하고, 초점 위치 f+1과 1/4 파장판(62) 사이의 광로를 "광로 B"라 하고, 1/4 파장판(62)과 초점 위치 f0 사이의 광로를 "광로 C"라 하고, 초점 위치 f0와 1/4 파장판(63) 사이의 광로를 "광로 D"라 하고, 1/4 파장판(63)과 초점 위치 f-1 사이의 광로를 "광로 E"라 하고, 초점 위치 f-1와 편광 광학 소자(64) 사이의 광로를 "광로 F"라 하고, 편광 광학 소자(64)와 검출 렌즈(58) 사이의 광로를 "광로 G"라 한다(도 5a 및 도 5b 참조).
광원 유닛(51)으로부터 출사된 선형 편광(이 예에서는 P 편광)의 빔은 커플링 렌즈(52)에 의해 실질적으로 평행한 광선 번들로 이루어진다. 그 후, 평행 광선 번들은 편광 빔 스플릿터(54)에 입사한다. 이 빔의 대부분은 편광 빔 스플릿터(54)를 평행한 상태를 유지하면서 투과하고, 1/4 파장판(55)에서 원형 편광으로 되며, 대물 렌즈(60)를 통해 광 디스크(15)의 목표 기록층에 미소 빔 스폿으로서 집광된다. 광 디스크(15)로부터의 반사광(신호광 성분과 미광 성분을 포함하고 있음)은 (광 디스크(15)에 대하여 출사되는 원형 편광된 광선의 방향에 대하여) 반대 회전 방향의 원형 편광으로 되고, 대물 렌즈(60)에 의해 실질적으로 재차 평행한 광으로 이루어진다. 그 후, 1/4 파장판(55)에서 출사 광선의 방향에 직교하여 교차하는 선형 편광(이 예에서는, S 편광된 광)으로 이루어진다. 그리고, 이 반사빔은 편광 빔 스플릿터(54)에 입사한다. 편광 빔 스플릿터(54)로 -Z 방향으로 반사된 빔은 렌즈(61)로 집광된다.
렌즈(61)를 투과한 반사빔은 1/4 파장판(62)에 입사한다. 렌즈(61)와 1/4 파장판(62) 사이의 광로(A와 B)에서는, 반사빔에 포함된 신호광 및 미광은 모두 S 편광된 광이다(도 5a 및 도 5b를 참조). 1/4 파장판(62)은 영역 62a에 입사한 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차를 제공하고, 영역 62b에 입사한 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차를 부여한다(도 6a 참조). 이에 따라, 광로 C의 영역 1에서는 신호광 및 미광은 모두 시계 방향으로 (우회전 방향으로) 원형 편광으로 되고, 광로 C의 영역 2에서는 신호광 및 미광은 모두 시계 방향으로 (우회전 방향으로) 원형 편광으로 된다. 그리고, 광로 D의 영역 1에서는 미광은 시계 방향(우회전)의 원형 편광인 상태로 유지되며, 신호광은 반시계 방향(좌회전)의 원형 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 영역 2에서는 미광은 반시계 방향(좌회전)의 원형 편광인 상태 그대로지만, 신호광은 시계 방향(우회전)의 원형 편광으로 된다.
그 후, 1/4 파장판(62)을 투과한 반사빔은 1/4 파장판(63)에 입사한다. 1/4 파장판(63)에서는 영역 63a에 입사한 빔에 대하여 +1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 63b에 입사한 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여된다(도 7a 참조). 이에 따라, 1/4 파장판(63)과 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는, 신호광은 S 편광으로 되고, 미광은 P 편광으로 된다.
그 후, 1/4 파장판(63)을 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)에서는 1/4 파장판(63)으로부터의 빔에 포함되는 S 편광 성분만이 투과된다. 이에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광만을 포함한다. 즉, 반사빔에 포함되는 신호광이 추출된다.
그 후, 편광 광학 소자(64)를 투과한 반사빔은 검출 렌즈(58)를 통해 광 검출 유닛(PD)에 의해 수광된다. 광 검출 유닛(PD)에서는 각각의 광 검출기(또는 광 검출 영역)마다 광전 변환 처리가 수행된다. 그 후, 광 검출 유닛(PD)이 각 광전 변환 신호를 각각 재생 신호 처리 회로(28)에 출력한다. 반사빔에 포함되는 신호광 성분(신호광)만이 광 검출 유닛(PD)에서 수광되기 때문에 S/N비가 높은 광전 변환 신호를 출력할 수 있다.
다음, 본 발명의 변형된 실시형태에 따른 편광 광학계(70)의 구성을 설명한다. 본 발명의 이 변형된 실시형태에서는, 도 3b에 도시된 편광 광학계(70)가 렌즈(집광 광학 소자)(61), 2개의 1/2 파장판(62a, 62b), 및 2개의 편광 광학 소자(64a, 64b)를 포함한다.
편광 빔 스플릿터(54)의 -Z 측에 위치되는 렌즈(61)는 편광 빔 스플릿터(54)로부터 반사되는 복귀 빔을 집광한다. 반투명막(MBO)과 금속 반사막(MB1)은 포커스 방향에 대하여 서로 분리되어 있기 때문에, 제1 반사광의 초점과 제2 반사광의 초점은 서로 일치하지 않으며, 즉, 제1 반사광의 초점과 제2 반사광의 초점은 렌즈(61)의 광학축 방향으로 서로 분리되어 있다.
예를 들어 도 5c에 도시한 바와 같이, 목표 기록층이 제2 기록층(Ll)인 경우, 렌즈(61)를 투과한 제1 반사광의 초점은 "f+1"로 설정하며, 렌즈(61)를 투과한 제2 반사광의 초점은 "f0"로 설정한다. 또한, 도 5d에 도시한 바와 같이, 목표 기록층이 제1 기록층(LO)인 경우, 렌즈(61)를 투과한 제1 반사광의 초점은 "f0"으로 설정하며, 렌즈(61)를 투과한 제2 반사광의 초점은 "f-1"로 설정한다. 즉, 신호광의 초점은 "f0"으로 설정한다. 한편, 목표 기록층에 비하여 대물 렌즈(60)에 근접하여 배치되는 기록층으로부터 반사되는 미광의 초점은 "f+1"으로 설정한다. 목표 기록층에 비하여 대물 렌즈(60)로부터 보다 멀리 배치된 기록층으로부터 반사된 미광의 초점은 "f-1"로 설정한다. 또한, 이하에서는, 렌즈(61)의 광축의 +X 측을 "영역 1"이라 하며, 렌즈(61)의 광축의 -X 측을 "영역 2"라 한다(도 5c 및 도 5d 참조).
상기 1/2 파장판(62a; 제1 편광 변경 소자)은 렌즈(61)의 -Z측 상에 위치되어, 렌즈(61)와 초점 위치 f+1 사이에 배치되어 있다[도 5c 참조]. 예를 들어, 이 1/2 파장판(62a)은 도 6b에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(623)에 의해 2개의 영역(621, 622)으로 분할되어 있다. 이 예에서는 분할선(623)에 대한 +X측을 영역 621로 표시하고, 분할선(623)에 대한 -X측을 영역 622로 표시한다. 영역 621는 1/2 파장판에 입사된 빔을 투과시킨다. 영역 622는 1/2 파장판(62a)에 입사된 빔에 +1/2 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 물론, 본 발명의 일 실시형태에 따른 "+1/2 파장"은 "+1/2 ×(2n+l) 파장"을 포함하며, 여기서, "n" 은 자연수이다. 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우, 1/2 파장판(62a)에 입사하는 반사빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는 Y축 방향)으로 시프트한다.
편광 광학 소자(64a; 제1 분리 소자)은 초점 위치 f+1과 초점 위치 f0 사이에 배치되어 있다[도 5b 참조]. 예를 들어, 이 편광 광학 소자(64a)는 도 7b에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(643)에 의해 2개의 영역(641, 642)으로 분할되어 있다. 이 예에서는 분할선(643)에 대한 +X측을 영역 641로 표시하고, 분할선(643)에 대한 -X측을 영역 642로 표시한다. 영역 641는 S 편광을 투과시키고 P 편광을 반사하거나 흡수한다. 영역 642는 P 편광을 투과시키고 S 편광을 반사하 거나 흡수시킨다. 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우에, 편광 광학 소자(64a)에 입사된 복귀 빔은 이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 시프트한다.
편광 광학 소자(64b; 제2 분리 소자)는 초점 위치 f-1과 초점 위치 f0 사이에 배치되어 있다[도 5c 참조]. 이 편광 광학 소자(64b)는 도 7c에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(647)에 의해 2개의 영역(645, 646)으로 분할되어 있다. 이 예에서는 분할선(647)에 대한 +X측을 영역 645로 표시하고, 분할선(647)에 대한 -X측을 영역 646로 표시한다. 영역 645는 P 편광을 투과시키고 S편광을 반사하거나 흡수한다. 영역 646는 S 편광을 투과시키고 P 편광을 반사하거나 흡수시킨다. 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우에, 편광 광학 소자(64b)에 입사된 복귀 빔은 이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 시프트한다.
1/2 파장판(제1 편광 변경 소자; 62b)는 편광 광학 소자(64b)와 집광 렌즈(58) 사이에 배치되어 있다(도 5d 참조). 예를 들어, 1/2 파장판(62b)은 도 6c에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(627)에 의해 2개의 영역(625, 626)으로 분할되어 있다. 이 예에서는 분할선(627)에 대한 +X측을 영역 625로 표시하고, 분할선(627)에 대한 -X측을 영역 626로 표시한다. 영역 625는 1/2 파장판(62b)에 입사된 빔에 대하여 1/2 파장의 광학 위상 차를 부여한다. 영역 646는 1/2 파장판(62b)에 입사된 빔을 투과시킨다. 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우에, 1/2 파장판(62b)에 입사된 복귀 빔은 이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 시프트한다.
예를 들어, 1/2 파장판(62a, 62b)으로서는, 트위스트 네마틱형 액정, 서브 파장 격자, 및 포토닉 결정 등을 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 변형된 실시형태에 따른 상술한 광 픽업 장치(23)의 작용을 도 5c, 도 5d 및 도 8b를 참조하여 설명한다. 여기서, 렌즈(61)의 광축 방향에 대하여, 렌즈(61)와 1/2 파장판(62a) 사이의 광로를 "광로 A"라 하고, 1/2 파장판(62a)과 초점 위치 f+1 사이의 광로를 "광로 B"라 하며, 초점 위치 f+1과 편광 광학 소자(64a) 사이의 광로를 "광로 C"라 하고, 편광 광학 소자(64a)와 초점 위치 f0 사이의 광로를 "광로 D"라 하며, 초점 위치 f0과 편광 광학 소자(64b) 사이의 광로를 "광로 E"라 하고, 편광 광학 소자(64b)와 1/2 파장판(62b) 사이의 광로를 "광로 F"라 하며, 1/2 파장판(62b)과 집광 렌즈(58) 사이의 광로를 "광로 G"라 한다(도 5c 및 도 5d 참조).
광원 유닛(51)으로부터 출사된 선형 편광(이 예에서는 P 편광)의 빔은 커플링 렌즈(52)에 의해 실질적으로 평행한 광선 번들로 이루어진다. 그 후, 이 평행 광선이 편광 빔 스플릿터(54)에 입사한다. 대부분의 빔은 평행 상태를 유지한 채로 편광 빔 스플릿터(54)를 투과하고 1/4 파장판(55)에 의해 선형 편광된 다음, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15)의 목표 기록층 상에 미소 빔 스폿으로 집광된다. 광 디스크(15)로부터 반사된 빔(신호 광 성분과 미광 성분을 포함하고 있음)은 (광 디스크(15)에 출사된 원형 편광된 광선의 방향에 대하여) 반대 회전 방향으로의 원형 편광으로 되며, 대물 렌즈(60)에 의해 실질적으로 재차 평행한 광선으로 이루어 진다. 이후 반사된 광선 번들은 1/4 파장판(55)에서 출사 광선의 방향에 대하여 직교하여 교차하는 선형 편광(이 예에서는 S 편광)으로 이루어진다. 그 후, 반사빔은 편광 빔 스플릿터(54) 에 입사한다. 편광 빔 스플릿터(54)에 의해 -Z 방향으로 입사된 빔은 렌즈(61)에 의해 집광된다.
[목표 기록층이 제1 기록층(LO)인 경우}
그 후, 렌즈(61)를 투과한 반사빔은 1/2 파장판(62a)에 입사한다. 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광과 미광은 렌즈(61)와 1/2 파장판(62a) 사이의 광로에서 S 편광으로 된다(도 5d 참조). 1/2 파장판(62)은 영역(621) 에 입사된 빔을 투과시키고 영역(622) 에 입사된 빔에 대하여 1/2 파장 길이의 광학 위상 차를 부여한다. 이에 의해, 신호광 성분과 미광 성분이 광로 B의 영역 1에서 S 편광으로 된 다음 광로 B의 영역 2에서 P 편광으로 된다. 또한, 신호광과 미광은 광로 C의 영역 1에서 S 편광된 광으로 유지된 상태에서 이 신호광과 미광이 광로 C의 영역 2에서 P 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(62a)을 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64a) 에 입사한다. 영역(641)에 입사한 신호광과 미광이 S 편광으로 되고 각각의 광들은 영역(641)을 투과한다. 영역(642) 에 입사한 신호광과 미광이 P 편광으로 되기 때문에 각각의 광들은 영역(642)을 투과한다. 따라서, 신호광과 미광은 광로 D의 영역 1에서 모두 S 편광된 상태로 유지되고 광로 D의 영역 2에서 P 편광으로 유지된다. 또한, 미광이 광로 E의 영역 1에서 S 편광으로 유지된 상태인 반면, 신호광은 광로 E의 영역 1에서 P 편광으로 된다. 또한, 미광이 광로 E의 영역 2에서 P 편광으로 되지만, 신호광은 광로 E의 영역 2에서 S 편광으로 된다.
그 후, 편광 광학 소자(64a)를 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64b)에 입사한다. 영역(645) 에 입사된 미광은 S 편광으로 되기 때문에, 입사된 미광은 영역(645)에서 반사되거나 흡수된다. 영역(645) 에 입사된 신호광은 P 편광으로 되기 때문에, 이 입사된 신호광은 영역(645)을 투과한다. 영역(646) 에 입사한 신호광은 S 편광으로 되기 때문에, 입사한 신호광은 영역(646)을 투과한다. 따라서, 광로 F의 영역 1에 입사된 반사빔은 P 편광된 신호광만을 포함하게 되고 광로 F의 영역 2에 입사된 반사빔은 S 편광된 신호광만을 포함하게 된다. 즉, 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광(신호광 성분)과 미광(미광 성분)이 추출된다.
그 후, 편광 광학 소자(64b)를 투과한 반사빔은 1/2 파장판(62b)에 입사한다. 1/2 파장판(62b)은 영역(625)에 입사된 빔에 대하여 1/2 파장 길이를 가진 광학 위상 차를 부여하여, 영역(626)에 입사한 빔이 투과하도록 한다. 이에 의해, 신호광은 광로 G의 영역 1에서 S 편광으로 되고 광로 G의 영역 2에서는, S 편광으로 된다.
[목표 기록층이 제2 기록층(L1)인 경우]
그 후, 렌즈(61)를 투과한 반사빔은 1/2 파장판(62a)에 입사한다. 반사빔에 포함되어 있는 신호광과 미광은 렌즈(61)와 1/2 파장판 사이의 광로 A에서 S 편광으로 된다(도 5c 참조). 1/2 파장판(62a)은 영역(621)에 입사한 빔을 투과시켜, 영역(622)에 입사한 빔에 대하여 1/2 파장 길이를 가진 광학 위상 차를 부여한다. 이에 의해, 신호광과 미광은 광로 B의 영역 1에서 S 편광으로 되고 광로 B의 영역 2 에서 P 편광으로 된다. 또한, 신호광과 미광은 광로 C의 영역 1에서 S 편광으로 유지된 다음, 광로 C의 영역 1에서 P 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(62a)을 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64a)에 입사한다. 영역(641)에 입사된 신호광은 S 편광으로 되어, 이 신호광은 영역(642)을 투과한다. 한편, 영역(641)에 입사된 미광은 P 편광으로 되기 때문에, 미광은 영역(641)에서 흡수되거나 반사된다. 영역(642)에 입사된 신호광은 P 편광으로 되기 때문에, 신호광은 영역(642)을 투과한다. 한편, 영역(642)에 입사된 미광은 S 편광으로 되기 때문에, 그 미광은 영역(642)에서 흡수되거나 반사된다. 따라서, 반사빔은 광로 D의 영역 1에서 S 편광된 신호광만을 포함하게 되고 이 반사빔은 광로 D의 영역 2에서 P 편광된 신호광만을 포함하게 된다. 따라서, 광로 D에서의 빔은 신호광(신호광 성분)만을 포함하게 된다. 즉, 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광과 미광이 추출될 수 있다.
신호광은 광로 E의 영역 1에서 P 편광으로 된다. 또한, 광로 E의 영역 2에서의 신호광은 S 편광으로 된다.
그 후, 편광 광학 소자(64a)를 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64b)에 입사한다. 영역(645)에 입사된 신호광은 P 편광으로 되기 때문에, 입사한 신호광은 영역(645)을 투과한다. 영역(646)에 입사한 신호광은 S 편광으로 되고, 이 입사된 신호광은 영역(646)을 투과한다.
그 후, 편광 광학 소자(64b)를 투과한 반사빔은 1/2 파장판(62b)에 입사한다. 1/2 파장판(62b)은 영역(625) 상에 입사한 빔에 대하여 1/2 파장 길이를 가진 광학 위상차를 부여하여, 영역(626)에 입사한 빔을 투과시킨다. 이에 의해, 신호광은 광로 G의 영역 1에서 S 편광으로 되고 그 신호광은 광로 G의 영역 2에서도 S 편광으로 유지된다.
그 후, 1/2 파장판(62b)을 투과한 반사빔은 집광 렌즈(58)를 통하여 광 검출 유닛(PD)에 의해 수광된다. 광 검출 유닛(PD)의 각각의 광 검출기(또는 광 검출 영역)에서 반사빔에 대하여 광전 변환 처리를 수행한다. 그 후, 광 검출 유닛(PD)은 광전 변환 신호를 재생 신호 처리 회로(28)에 출력한다. 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분(신호광)만이 광 검출 유닛(PD)에 의해 수광되기 때문에, 광 검출 유닛(PD)은 S/N 비가 높은 광전 변환 신호를 출력할 수 있다.
다음, 도 l을 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 재생 신호 처리 회로(28)는 광 검출 유닛(PD)으로부터 출력되는 신호(광전 변환 신호)에 기초하여, 예를 들어, 서보 신호(포커스 에러 신호나 트랙 에러 신호 등), 어드레스 정보, 동기 정보 및 RF 신호 등을 취득한다. 광 검출 유닛(PD)으로부터 S/N비가 높은 광전 변환 신호가 출력되기 때문에 재생 신호 처리 회로(28)는 서보 신호, 어드레스 정보, 동기 정보 및 RF 신호 등을 정밀도 좋게 취득할 수 있다. 예컨대 도 9a에 도시되는 바와 같이, 포커스 에러 신호의 리니어부가 (도 10a에 도시된) 종래예에 비하여 길어진다. 이에 의해, 초점의 편차량(위치 편차량)을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 도 9a의 종축은 규격화된 것이다. 예컨대 광 검출 유닛(PD)이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 연장되는 분할선에 의해 2개의 광 검출 영역으로 분할되며, 각각의 분할된 영역으로부터의 출력 신호를 Sa, Sb로 하면 도 9a의 종축은 (Sa- Sb)/(Sa+Sb)로 표현된다. 또한, 일례로서, 도 9b에 도시되는 바와 같이, RF 신호가 포함되는 합신호(복수의 광전 변환 신호를 가산한 신호)에 관해서도, (예컨대 도 10b에 도시된) 종래예에 비하여 안정되어 있기 때문에 RF 신호를 정밀도 좋게 취득할 수 있다. 또한, 도 9b의 종축은 정규화되어 있고, 합신호의 최대값을 1로 설정하고 있다. 또한, 도 9a 및 도 9b는 중간층(ML)의 두께가 약 9 ㎛이며, 대물 렌즈의 NA(개구수)가 약 0.65이고, 레이저광의 파장이 약 660 nm일 때의 데이터이다.
이렇게 얻어진 서보 신호는 상기 구동 제어 회로(26)에 출력되고, 이렇게 얻어진 어드레스 정보는 CPU(40)에 출력되며, 동기 신호는 예를 들어, 인코더(25)나 구동 제어 회로(26) 등에 출력된다. 또한, 재생 신호 처리 회로(28)는 RF 신호에 대하여 복호 처리 및 오류 검출 처리 등을 행한다. 오류가 검출되었을 때는 RF 신호에 대하여 오류 정정 처리를 행한다. 그 후, 정정된 신호를 재생 데이터로서 상기 버퍼 매니저(37)를 통해 상기 버퍼 RAM(34)에 저장한다. 또한, 재생 데이터에 포함되는 어드레스 정보는 CPU(40)에 출력된다.
상기 구동 제어 회로(26)는 재생 신호 처리 회로(28)로부터의 트랙 에러 신호에 기초하여, 트랙킹 방향에 관한 대물 렌즈(60)의 위치 편차를 보정하기 위한 상기 트랙킹 액츄에이터의 구동 신호를 생성한다. 또한, 구동 제어 회로(26)는 재생 신호 처리 회로(28)로부터의 포커스 에러 신호에 기초하여, 대물 렌즈(60)의 포커스 편차를 보정하기 위한 포커싱 액츄에이터(AC)의 구동 신호를 생성한다. 여기서 생성된 각 액츄에이터의 구동 신호는 광 픽업 장치(23)에 출력된다. 이에 따라, 트랙킹 제어 및 포커스 제어가 행해진다. 또한, 구동 제어 회로(26)는 CPU(40)의 지시에 기초하여, 시크 모터(21)를 구동하기 위한 구동 신호, 및 스핀들 모터(22)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성한다. 각 모터의 구동 신호는 각각 시크 모터(21) 및 스핀들 모터(22)에 출력된다.
상기 버퍼 RAM(34)에는 광 디스크(15)에 기록하는 데이터(기록용 데이터), 및 광 디스크(15)로부터 재생한 데이터(재생 데이터) 등이 일시적으로 저장된다. 이 버퍼 RAM(34)에 대한 데이터의 입출력은, 상기 버퍼 매니저(37)에 의해 관리되어 있다.
상기 인코더(25)는 CPU(40)의 지시에 기초하여, 버퍼 RAM(34)에 저장되어 있는 기록용 데이터를 버퍼 매니저(37)를 통해 추출한다. 인코더(25)는 데이터의 변조 및 에러 정정 코드의 부가 등을 행하며, 광 디스크(15)에 데이터를 기록하기 위한 신호를 생성한다. 여기서 생성된 기록 신호는 레이저 제어 회로(24)에 출력된다.
상기 레이저 제어 회로(24)는, 상기 반도체 레이저(LD)의 발광 파워를 제어한다. 예컨대 광 디스크(15)에 데이터를 기록시에는 상기 기록 신호, 기록 조건, 및 반도체 레이저(LD)의 발광 특성 등에 기초하여, 반도체 레이저(LD)를 구동시키기 위한 반도체 레이저(LD)의 구동 신호가 레이저 제어 회로(24)로써 생성된다.
상기 인터페이스(38)는, 퍼스널 컴퓨터와 같은 상위 장치(90)(또는 호스트)의 양방향 통신을 수행하기 위한 인터페이스로 기능한다. 인터페이스(38)는 ATAPI(AT Attachment Packet Interface), SCSI(Small Computer System Interface) 및 USB(Universal Serial Bus) 등의 표준 인터페이스와 호환가능하다.
상기 플래시 메모리(39)에는, 예를 들어, CPU(40)에 대하여 판독 가능한 코드로 기록된 각종 프로그램, 기록 파워나 기록 스트래티지 정보를 포함하는 기록 조건, 및 반도체 레이저(LD)의 발광 특성 등이 저장되어 있다.
상기 CPU(40)는 플래시 메모리(39)에 저장되어 있는 여러 프로그램에 따라서 상기 각종 부분을 제어하는 동시에, 제어에 필요한 데이터 등을 RAM(41) 및 버퍼 RAM(34)에 저장한다.
다음에, 광 디스크 장치(20)가 상위 장치(90)로부터 액세스 요구를 수신했을 때, 본 발명의 일 실시형태에 따르는 광 디스크 장치(20)에서의 작용에 관해서 도 11을 참조로 설명한다.
도 11의 흐름도는 CPU(40)에 의해 실행되는 일련의 단계를 포함하는 알고리즘을 나타낸다.
상위 장치(90)로부터 기록 요구 커맨드 또는 재생 요구 커맨드(이하, 「요구 커맨드」라고 한다)를 수신하면 도 11의 흐름도에 대응하는 프로그램의 선두 어드레스(header address)가 CPU(40)의 프로그램 카운터에 세팅되고, 처리가 스타트한다.
단계 S401에서, CPU(40)는 소정의 선 속도(또는 각 속도)로 광 디스크(15)가 회전하도록 구동 제어 회로(26)에 지시한다. 또한, CPU(40)는 상위 장치(90)로부터 요구 커맨드를 수신한 취지를 재생 신호 처리 회로(28)에 통지한다.
그 후, 단계 S403에서, CPU(40)는 요구 커맨드로부터 지정 어드레스를 추출하고, 그 지정 어드레스로부터, 목표 기록층(이 목표 기록층이 제1 기록층(L0)인지 제2 기록층(L1)인지)을 식별한다.
다음 단계 S405에서, CPU(40)는 식별된 목표 기록층에 관한 정보를 예를 들어, 구동 제어 회로(26) 등에 통지한다.
그 후, 다음 단계 S409에서, CPU(40)는 지정 어드레스에 대응하는 목표 위치 근방에 빔 스폿이 형성되도록 구동 제어 회로(26)에 지시한다. 이에 따라, 시크 동작이 행해진다. 또한, 시크 동작을 실행하는 것이 요구되지 않으면 단계 S409에서의 처리는 스킵될 수 있다.
다음 단계 S411에서, CPU(40)는 요구 커맨드에 따라 데이터의 기록 또는 데이터의 재생을 허가한다.
다음 단계 S413에서, CPU(40)는 기록 처리 또는 재생 처리가 완료되었는지의 여부를 판단한다. 기록 처리 또는 재생 처리가 완료되지 않으면 CPU(40)는 기록 처리 또는 재생 처리의 완료를 부정 응답으로 판단하고, 소정 시간 경과 후에 기록 처리 또는 재생 처리를 재차 판단한다. 기록 처리 또는 재생 처리가 완료되어 있으면 CPU(40)는 긍정 응답으로 판단하고 동작을 종료한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 광 디스크 장치(20)에서는 재생 신호 처리 회로(28)와, CPU(40) 및 이 CPU(40)에 의해 실행되는 프로그램이 본 발명의 일 실시형태에 따른 처리 장치에 포함된다. 또한, CPU(40)에 의해 실행되는 처리(단계)는 또 다른 추가 하드웨어를 이용하여 부분적으로 또는 전체적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 상술한 광 픽업 장치(23)에서는, 광원 유닛(51)으로부터 출사된 선형 편광(이 예에서는, P 편광)의 광선 번들은 커플링 렌 즈(52), 편광 빔 스플릿터(54), 1/4 파장판(55), 및 대물 렌즈(60)를 통해 광 디스크(15)의 목표 기록층에 미소 빔 스폿을 형성하도록 집광된다. 광 디스크(15)로부터 반사되는 복귀 빔(신호광과 미광을 포함)은 광원(51)으로부터 출사되는 광선의 방향과 직교하는 선형 편광(이 예에서는 S 편광)이 되어 편광 빔 스플릿터(54)에 입사한다. 편광 빔 스플릿터(54)로 -Z 방향에 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)(집광 광학 소자)에서 수속광이 되고, 1/4 파장판(62)(제1 편광 변경 광학 소자)에 입사한다. 1/4 파장판(62)에서는 영역 62a에 입사한 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 62b에 입사한 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 1/4 파장판(62)을 투과한 반사빔은 1/4 파장판(63)(제2 변경 광학 소자)에 입사한다. 1/4 파장판(63)에서는 영역 63a에 입사한 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 63b에 입사한 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 이에 따라, 1/4 파장판(63)을 투과한 신호광은 S 편광으로 되고, 미광은 P 편광으로 된다. 1/4 파장판(63)을 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64)(추출 소자)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)는 신호광만이 편광 광학 소자(64)를 투과하도록 한다. 즉, 복귀 빔으로부터 신호광이 추출된다. 그리고, 편광 광학 소자(64)를 투과한 복귀 빔은 집광 렌즈(58)를 통해 광 검출 유닛(PD)에 의해 수광된다. 이 경우에는, 복귀 빔에 포함되는 신호광(신호광 성분)만이 광 검출 유닛(PD)로 수광되기 때문에 S/N비가 높은 광전 변환 신호가 출력된다. 따라서, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크(15)로부터 소정의 신호를 정밀도 좋게 취득할 수 있다.
또한, 1/4 파장판(62) 및 1/4 파장판(63)의 분할선이 트랙킹 방향에 대응하 는 방향과 일치하고 있기 때문에 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하더라도, 신호광과 미광을 정밀도 좋게 분리할 수 있다.
또한, S/N비가 높은 광전 변환 신호가 광 픽업 장치(23)로부터 출력되기 때문에, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크에의 액세스를 정밀도 좋게 안정적으로 행할 수 있다. 따라서, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크로부터의 정보의 재생을 정밀도 좋게 행할 수 있다.
또한, 이 예에서, 예를 들어 도 12a에 도시되는 바와 같이, 1/4 파장판(62)과 1/4 파장판(63)을 굴절률이 1보다 큰 투명 부재(TB)를 통해 일체화된 통합체로서 형성할 수도 있다. 이에 따라, 제조시에 분할선(62d)과 분할선(63d)을 용이하게 대향시킬 수 있다. 따라서, 각각의 편광 광학 부재의 위치를 용이하게 한정할 수 있다. 즉, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우에는 편광 광학 부재들이 투명 부재(TB)상에 형성할 필요가 있기 때문에 형성이 비교적 용이한 서브 파장 격자나 포토닉 결정을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 변형된 실시형태에 따른 또 다른 일례로서, 도 13a에 도시되는 바와 같이, 굴절률이 1을 넘는 투명 부재(TB)를 통해 편광 광학 소자를 일체화된 통합체로서 형성함과 동시에, 초점 위치 f+1과 1/4 파장판(62) 사이 및 1/4 파장판(63)과 초점 위치 f-1 사이에도 투명 부재(TB)를 배치할 수도 있다. 이에 따라, 초점 위치 f+1과 초점 위치 f0의 간격, 및 초점 위치 f-1과 초점 위치 f-1의 간격이 모두 본 발명의 상기 실시예의 경우보다 길어짐으로 인해, 편광 광학 소자에 입사 하는 복귀 빔의 빔 직경이 확대된다. 그래서, 예컨대 광 디스크(15)의 중간층(ML)의 두께가 얇은 경우이더라도, 1/4 파장판(62, 63)에서의 분할선의 정렬 정밀도의 허용 오차를 크게 할 수 있다. 즉, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다. 또한, 투명 부재(TB)의 굴절률이 1.46의 경우를 예로 하여 빔 직경과 중간층(ML)의 두께의 관계가 도 14에 도시되어 있다.
또 다른 예에서, 도 15a에 도시되는 바와 같이, 1/4 파장판(62)과 1/4 파장판(63)과 편광 광학 소자(64)를 일체화하더라도 좋다. 이 경우에 1/4 파장판(62)과 1/4 파장판(63)과 편광 광학 소자(64)를 굴절률이 1을 넘는 투명 부재(TB)를 통해 일체화하여 형성함과 동시에, 초점 위치 f+1과 1/4 파장판(62) 사이에도 투명 부재(TB)를 배치하더라도 좋다. 이에 따라, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다.
또 다른 예에서, 1/4 파장판(62, 63), 편광 광학 소자(64)가 각각 개별 프리즘상에 형성되어 있더라도 좋다. 그리고, 도 16a에 도시되는 바와 같이, 각 프리즘을 일체화하더라도 좋다. 이 경우에는, 예컨대 유전체 다층막을 이용하여 1/4 파장판(62, 63), 편광 광학 소자(64)를 프리즘으로서 형성할 수 있다.
또 다른 예에서, 도 17a에 도시되는 바와 같이, 1/4 파장판(62, 63)이 각각 경사지더라도 좋다. 이에 따라, 1/4 파장판(62, 63)을 투과한 반사빔에 비점수차를 부여할 수 있고, 포커스 에러 검출을 수행하기 위해 비점수차법을 이용하는 경우에는 비점수차를 부여하기 위한 렌즈(예컨대 원통형 렌즈)가 요구되지 않는다. 즉, 부품 갯수를 삭감하는 것이 가능해진다.
또 다른 예에서, 도 18a에 도시되는 바와 같이, 1/4 파장판(62, 63)을 각각 경사지게 하는 동시에, 이들을 투명 부재(TB)를 통해 일체화하더라도 좋다.
또한, 도 19a에 도시되는 바와 같이, 렌즈(61)와 1/4 파장판(62) 사이에 분기 광학 소자로서의 편광 분기 광학 소자(66)를 배치하고, 광원 유닛(51)으로부터 출사된 빔을 편광 분기 광학 소자(66)에서 반사하며, 렌즈(61)에서 대략 평행광으로서 상기 1/4 파장판(55)에 입사하더라도 좋다. 이에 따라, 상기 커플링 렌즈(52)와 편광 빔 스플릿터(54)가 요구되지 않고, 광 픽업 장치의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시형태에 따른 상술한 광 픽업 장치(23)에서는, 광원 유닛(51)으로부터 출사된 선형 편광(이 예에서는, P 편광)의 광선 번들은 커플링 렌즈(52), 편광 빔 스플릿터(54), 1/2 파장판(62a), 및 대물 렌즈(60)를 통해 광 디스크(15)의 목표 기록층에 미소 빔 스폿을 형성하도록 집광된다. 광 디스크(15)로부터 반사되는 복귀 빔(신호광과 미광을 포함)은 광원(51)으로부터 출사되는 광선의 방향과 직교하는 선형 편광(이 예에서는 S 편광)이 되어 편광 빔 스플릿터(54)에 입사한다. 편광 빔 스플릿터(54)로 -Z 방향에 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)(집광 광학 소자)에서 수속광이 되고, 1/2 파장판(62a)(제1 편광 변경 광학 소자)에 입사한다. 1/2 파장판(62a)에서는 영역 621에 입사한 빔에 +1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 622에 입사한 빔에 -1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 1/2 파장판(62a)을 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64a)(제1 광 분리 소자)에 입 사한다. 편광 광학 소자(64a)에서는 S 편광이 영역 641을 투과하도록 하며 P 편광이 영역 642를 투과하도록 한다. 편광 광학 소자(64a)를 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64b)(제2 광 분리 소자)에 입사한다. 편광 광학 소자(64b)는 P 편광이 영역 645를 투과하도록 하며 S 편광이 영역 646을 투과하도록 한다. 편광 광학 소자(64b)를 투과한 빔은 1/2 파장판(62b)(제2 편광 변경 광학 소자)에 입사한다. 1/2 파장판(62b)에서는 영역 625에 입사한 빔에 +1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 626에 입사한 빔이 투과하도록 한다. 이에 따라, 1/2 파장판(62b)을 투과한 반사빔은 신호광만을 포함한다. 즉, 반사빔에 포함되어 있는 신호광과 미광이 추출될 수 있다. 1/2 파장판(62b)을 투과한 반사빔은 집광 렌즈(58)를 통해 광 검출 유닛(PD)에 의해 수광된다. 이 경우에는, 복귀 빔에 포함되는 신호광(신호광 성분)만이 광 검출 유닛(PD)로 수광되기 때문에 S/N비가 높은 광전 변환 신호가 출력된다. 따라서, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크(15)로부터 소정의 신호를 정밀도 좋게 취득할 수 있다.
또한, 1/2 파장판과 편광 광학 소자의 분할선이 트랙킹 방향에 대응하는 방향과 일치하고 있기 때문에 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하더라도, 신호광과 미광을 정밀도 좋게 분리할 수 있다.
또한, S/N 비가 높은 광전 변환 신호와 RF 신호를 광 픽업 장치(23)로부터 출력할 수 있기 때문에, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크에의 액세스를 정밀도 좋게 안정적으로 행할 수 있다.
본 발명의 상술한 변형된 실시형태에 따르면, 편광 광학 소자(64b)는 영역 645에서 P 편광을 투과하도록 하고 S 편광은 영역 645에서 반사되거나 흡수되는 한편, 영역 646에서 S 편광을 투과하도록 하고 P 편광은 영역 646에서 반사되거나 흡수되는 것으로서 설명하고 있지만, 편광 광학 소자(64b)는 영역 645에서 S 편광을 투과하도록 하고 P 편광은 영역 645에서 반사되거나 흡수되는 한편, 영역 646에서 P 편광을 투과하도록 하고 S 편광은 영역 646에서 반사되거나 흡수되는 것으로 구성할 할 수도 있다. 이 경우, 광 검출 유닛(PD)에 의해 수광된 빔은 P 편광으로 된다.
본 발명의 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 영역 1과 영역 2에서의 각각의 1/2 파장판과 각각의 편광 광학 소자의 특성은 본 발명의 상술한 변형된 실시형태와 각각 반대로 구성할 수도 있다. 즉, 신호광과 미광 중 적어도 하나를 변경하여 신호광의 편광 상태와 미광의 편광 상태를 서로 차이가 나도록 하여 신호광과 미광을 추출할 수도 있다.
본 발명의 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 도 12b에 도시되는 바와 같이, 편광 광학 소자(64a)와 편광 광학 소자(64b)를 또한 굴절률이 1보다 큰 투명 부재(TB)를 통해 일체화된 통합체로서 형성할 수도 있다. 이에 따라, 제조시에 분할선(643)과 분할선(647)을 용이하게 대향시킬 수 있다. 그리고, 1/2 파장판(62a) 및 1/2 파장판(62b)의 위치 결정이 용이해진다. 즉, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우에는 1/2 파장판(62a) 및 1/2 파장판(62b)이 투명 부재(TB)상에 형성할 필요가 있기 때문에 형성이 비교적 용이한 서브 파장 격자나 포토닉 결정을 이용하는 것이 바람직하다.
또 다른 일례에서, 도 13b에 도시되는 바와 같이, 굴절률이 1을 넘는 투명 부재(TB)를 통해 편광 광학 소자(64a)와 편광 광학 소자(64b)를 일체화된 통합체로서 형성함과 동시에, 초점 위치 f+1과 편광 광학 소자(64a) 사이 및 편광 광학 소자(64b)과 초점 위치 f-1 사이에도 투명 부재(TB)를 배치할 수도 있다. 이에 따라, 초점 위치 f+1과 초점 위치 f0의 간격, 및 초점 위치 f-1과 초점 위치 f-1의 간격이 모두 본 발명의 상기 실시예의 경우보다 길어짐으로 인해, 편광 광학 소자에 입사하는 복귀 빔의 빔 직경이 확대된다.
그래서, 예컨대 광 디스크(15)의 중간층(ML)의 두께가 얇은 경우이더라도, 편광 광학 소자(64a)와 편광 광학 소자(64b)에서의 분할선의 정렬 정밀도의 허용 오차를 크게 할 수 있다. 즉, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다. 또한, 투명 부재(TB)의 굴절률이 1.46의 경우를 예로 하여 빔 직경과 중간층(ML)의 두께의 관계가 도 14에 도시되어 있다.
본 발명의 또 다른 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 도 15b에 도시되는 바와 같이, 각각의 1/2 파장판과 각각의 편광 광학 소자를 일체화하더라도 좋다. 이에 따라, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다.
본 발명의 또 다른 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 각각의 1/2 파장판과 각각의 편광 광학 소자가 개별 프리즘상에 형성되어 있더라도 좋다. 그리고, 도 16b에 도시되는 바와 같이, 각 프리즘을 일체화하더라도 좋다. 이에 따라, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다. 이 경우에는, 예컨대 유전체 다층막을 이용하여 각각의 1/2 파장판과 각각의 편광 광학 소자를 프리즘으로서 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 도 17b에 도시되는 바와 같이, 편광 광학 소자가 각각 경사지더라도 좋다. 이에 따라, 편광 광학 소자를 투과한 반사빔에 비점수차를 부여할 수 있다. 따라서, 포커스 에러 검출을 수행하기 위해 비점수차법을 이용하는 경우에는 비점수차를 부여하기 위한 렌즈(예컨대 원통형 렌즈)가 요구되지 않는다. 즉, 부품 갯수를 삭감하는 것이 가능해진다.
본 발명의 또 다른 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 도 18b에 도시되는 바와 같이, 편광 광학 소자를 투명 부재(TB)를 통해 일체화하더라도 좋다. 이에 따라, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다.
[1/4 파장판 반전]
본 발명의 또 다른 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 편광 광학계(70)를 구성하는 상기 1/4 파장판(63)을 광축을 회전축으로 하여 180°회전시켜 위치결정시킬 수 있다. 즉, 상기 분할선(63d)의 -X측을 영역 63a, 분할선(63d)의 +X측을 영역 63b로 설정할 수 있다. 또한, 이 경우에는 1/4 파장판(63)을 투과한 신호광은 P 편광으로 되고, 미광은 S 편광으로 된다. 따라서, P 편광 성분이 상기 편광 광학 소자(64)를 투과되도록 투과축을 90°바꿔야 한다.
이하, 편광 광학계(70)의 작용에 관해서 도 20을 이용하여 설명한다.
편광 빔 스플릿터(54)에서 -Z 방향으로 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)로 집광된 다.
렌즈(61)를 투과한 반사빔은 1/4 파장판(62)에 입사한다. 반사빔에 포함된 신호광과 미광은 렌즈(61)와 1/4 파장판(62) 사이의 광로(A와 B)에서 모두 S 편광으로 된다. 1/4 파장판(62)에서는 영역 62a에 입사한 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 62b에 입사한 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여된다(도 6b 참조). 이에 따라, 광로 C의 영역 1에서는 신호광 및 미광은 모두 시계방향의 원형 편광으로 되고, 광로 C의 영역 2에서는 신호광 및 미광은 모두 반시계 방향의 원형 편광으로 된다. 그리고, 광로 D의 영역 1에서는 미광은 시계 방향의 원형 편광인 상태 그대로지만, 신호광은 반시계 방향의 원형 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 영역 2에서는 미광은 반시계 방향의 원형 편광 상태 그대로지만, 신호광은 시계 방향의 원형 편광으로 된다.
1/4 파장판(62)을 투과한 복귀 빔은 1/4 파장판(63)에 입사한다. 1/4 파장판(63)에서는 영역 63a에 입사한 빔에 -1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 63b에 입사한 빔에 +1/4 파장의 광학적 위상 차가 부여된다(도 7a 참조). 이에 따라, 1/4 파장판(63)과 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는 신호광은 S 편광으로 되고, 미광은 P 편광으로 된다.
그 후, 1/4 파장판(63)을 투과한 복귀 빔은 편광 광학 소자(64)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)에서는 1/4 파장판(63)으로부터의 빔에 포함되는 S 편광 성분만이 투과된다. 이에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광 성분만을 포함하게 된다. 즉, 복귀 빔에 포함되는 신호광 성분이 추출된다. 따라서, 본 발명의 실시형태의 효과 가 얻어진다.
[1/4 파장판→1/2 파장판]
다른 방법으로는, 편광 광학계(70)를 구성하는 상기 1/4 파장판(62) 대신에 1/2 파장판(이하, 1/2 파장판(172)이라 함)을 이용하고, 상기 1/4 파장판(63) 대신에 1/2 파장판(이하, 1/2 파장판(173)이라 함)을 이용하더라도 좋다.
1/2 파장판(172)은 일례로서 도 21에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(172d)에 의해 2개의 영역(172a, 172b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는, 분할선(172d)의 +X측을 영역 172a, 분할선(172d)의 -X측을 영역 172b로 한다. 영역 172a는 1/2 파장판(172)에 입사하는 빔에 1/2 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 영역 172b는 1/2 파장판(172)에 입사하는 빔을 그대로 투과시킨다. 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하면 1/2 파장판(172)에 입사하는 복귀 빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는, Y축 방향)으로 시프트한다.
예를 들어, 1/2 파장판(173)은 도 22에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(173d)에 의해 2개의 영역(173a, 173b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는, 분할선(173d)의 +X측을 영역 173a, 분할선(173d)의 -X측을 영역 173b로 한다. 영역 173a는 1/2 파장판(173)에 입사하는 빔을 그대로 투과시키고, 영역 173b는 1/2 파장판(173)에 입사하는 빔에 1/2 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 즉, 1/2 파장판(173)의 영역 173a는 1/2 파장판(172)의 영역 172b와 동일한 광학 특성을 가지며, 1/2 파장판(173)의 영역 173b는 1/2 파장판(172)의 영역 172a와 동일한 광학 특성을 갖고 있다. 또한, 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하면 1/2 파장판(173)에 입사하는 복귀 빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는, Y축 방향)으로 시프트한다.
이 예에서의 편광 광학계(70)의 작용 결과를 도 23을 이용하여 설명한다.
편광 빔 스플릿터(54)에서 -Z 방향에 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)로 집광된다.
그 후, 렌즈(61)를 투과한 복귀 빔은 1/2 파장판(172)에 입사한다. 신호광 및 미광은 렌즈(61)와 1/2 파장판(172) 사이의 광로(A와 B)에서 모두 S 편광으로 된다. 1/2 파장판(172)에서는, 영역 172a에 입사한 빔에만 1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 이에 따라, 광로 C의 영역 1에서는 신호광 및 미광은 모두 P 편광으로 되고, 광로 C의 영역 2에서는 신호광 및 미광은 모두 S 편광으로 된다. 그리고, 광로 D의 영역 1에서는 미광은 P 편광 상태 그대로지만, 신호광은 S 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 영역 2에서는 미광은 S 편광 상태 그대로지만, 신호광은 P 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(172)을 투과한 복귀 빔은 1/2 파장판(173)에 입사한다. 1/2 파장판(173)에서는 영역 173b에 입사한 빔에만 1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 이에 따라, 1/2 파장판(173)과 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는 신호광은 S 편광으로 되고, 미광은 P 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(173)을 투과한 복귀 빔은 편광 광학 소자(64)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)에서는 1/2 파장판(173)으로부터의 빔에 포함되는 S 편광 성분만이 투과된다. 이에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광만을 포함한다. 즉, 반사 빔에 포함되는 신호광이 추출된다. 따라서, 상술한 본 발명의 실시형태의 효과를 얻을 수 있다.
[1/2 파장판 반전]
본 발명의 또 다른 변형된 실시형태에 따른 또 다른 예에서, 1/2 파장판(173)을 광축을 회전축으로 하여 180°도 회전시켜 위치결정시킬 수도 있다. 즉, 상기 분할선(173d)의 -X측을 영역 173a, 분할선(173d)의 +X측을 영역 173b로 하더라도 좋다. 또한, 이 경우에는 1/2 파장판(173)을 투과한 신호광은 P 편광으로 되고, 1/2 파장판(173)을 투과한 미광은 S 편광으로 된다. 따라서, 편광 광학 소자(64)에서는 P 편광 성분이 투과되도록 투과축을 90도 바꿔야 한다.
이 예에서의 편광 광학계(70)의 작용 결과를 도 24를 이용하여 설명한다.
편광 빔 스플릿터(54)에서 -Z 방향으로 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)로 집광된다.
그 후, 렌즈(61)를 투과한 복귀 빔은 1/2 파장판(172)에 입사한다. 도 24에 도시되는 바와 같이, 렌즈(61)와 1/2 파장판(172) 사이의 광로(A와 B)에서 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광 및 미광은 모두 S 편광으로 된다. 1/2 파장판(172)에서는 영역 172a에 입사한 빔에만 +1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 이에 따라, 광로 C의 영역 1에서는 신호광 및 미광이 모두 P 편광으로 되고, 광로 C의 영역 2에서는 신호광 및 미광이 모두 S 편광으로 된다. 그리고, 광로 D의 영역 1에서는 미광은 P 편광 상태 그대로지만, 신호광은 S 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 영역 2에서는 미광은 S 편광 상태 그대로지만, 신호광은 P 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(172)을 투과한 복귀 빔은 1/2 파장판(173)에 입사한다. 1/2 파장판(173)에서는 영역 173a에 입사한 빔에만 1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여된다. 이에 따라, 1/2 파장판(173)과 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는 신호광은 P 편광으로 되고, 미광은 S 편광으로 된다.
그런데, 1/2 파장판을 서브 파장 광자나 포토닉 결정으로 구성하는 경우, 유효 영역이 좁을수록 1/2 파장판을 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 예컨대, 1/2 파장판(172, 173)을 유효 영역이 신호광의 유효 빔 직경과 대략 같은 직경이 되도록 하고, 유효 영역 주변의 외측 영역을 투명 부재로 형성할 수 있다. 이 경우, 유효 영역으로부터 누출되어 나온 미광은 1/2 파장판(172, 173)을 그대로 투과하지만, 1/2 파장판(173)과 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는 유효 영역 내를 투과한 미광과 마찬가지로 S 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(173)을 투과한 반사빔은 편광 광학 소자(64)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)에서는 1/2 파장판(173)으로부터의 빔에 포함되는 P 편광 성분만이 투과된다. 이에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광 성분만을 포함한다. 즉, 반사빔에 포함되는 신호광 성분만이 추출된다. 따라서, 상술한 본 발명의 실시형태의 효과를 얻을 수 있다.
[1/4 파장판→회전자]
다른 방법에서는, 편광 광학계(70)를 구성하는 상기 1/4 파장판(62) 대신에 회전자(이하, 회전자(182)라 함)를 이용하고, 상기 1/4 파장판(63) 대신에 회전자(이하, 회전자)(183)라 함)를 이용하더라도 좋다.
예를 들어, 회전자(182)는 도 25에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(182d)에 의해 2개의 영역(182a, 182b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는, 분할선(182d)의 +X측을 영역 182a, 분할선(182d)의 -X측을 영역 182b로 한다. 영역 182a는 입사빔의 편광 방향을 +45°회전시키고, 영역 182b는 입사빔의 편광 방향을 -45°회전시킨다. 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하면 회전자(182)에 입사하는 복귀 빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는, Y축 방향)으로 시프트한다.
예를 들어, 회전자(183)는 도 26에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(183d)에 의해 2개의 영역(183a, 183b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는, 분할선(183d)의 +X측을 영역 183a, 분할선(183d)의 -X측을 영역 183b로 한다. 영역 183a은 입사빔의 편광 방향을 +45°회전시키고, 영역 183b은 입사빔의 편광 방향을 -45°회전시킨다. 즉, 회전자(183)는 회전자(182)와 동일한 광학 특성을 갖고 있다. 또한, 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하면 회전자(183)에 입사하는 를 들어, 회전자(183)는 도 26에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장 복귀 빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는, Y축 방향)으로 시프트한다.
이 예에서의 편광 광학계(70)의 작용 결과를 도 27를 이용하여 설명한다. 이 예에서는, 편의상, 편광 방향(편광 방위)의 각도는 S 편광의 편광 방향을 기준으로 설명한다. 따라서, 선형 편광이 +90°및 -90°의 편광 방향을 갖는 경우, 선형 편광은 P 편광으로 된다.
편광 빔 스플릿터(54)에서 -Z 방향에 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)로 집광된 다.
그 후, 렌즈(61)를 투과한 복귀 빔은 회전자(182)에 입사한다. 도 27에 도시되는 바와 같이, 렌즈(61)와 회전자(182) 사이의 광로(A와 B)에서, 반사빔에 포함되어 있는 신호광 및 미광은 모두 S 편광으로 된다. 회전자(182)에서는 영역 182a에 입사한 빔은 편광 방향이 +45°회전하고, 영역 182b에 입사한 빔은 편광 방향이 -45°회전한다. 이에 따라, 광로 C의 영역 1에서는 신호광 및 미광은 모두 +45°의 편광 각도를 가진 선형 편광으로 되고, 광로 C의 영역 2에서는 신호광 및 미광은 모두 -45°의 편광 각도를 가진 선형 편광으로 된다. 그리고, 광로 D의 영역 1에서는 미광은 +45°의 편광 각도를 가진 선형 편광 상태 그대로지만, 신호광은 -45°의 편광 각도를 가진 선형 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 영역 2에서는 미광은 -45°의 편광 각도를 가진 선형 편광 상태 그대로지만, 신호광은 +45°의 편광 각도를 가진 선형 편광으로 된다.
그 후, 회전자(182)를 투과한 복귀 빔은 회전자(183)에 입사한다. 회전자(183)에서는 영역 183a에 입사한 빔은 편광 방향이 +45°회전하고, 영역 183b에 입사한 빔은 편광 방향이 -45° 회전한다. 이에 따라, 회전자(183)와 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는, 신호광은 0°의 편광 각도를 가진 선형 편광, 즉 S 편광으로 되고, 미광은 +90°또는 -90°의 편광 각도를 가진 선형 편광, 즉 P 편광으로 된다.
회전자(183)를 투과한 복귀 빔은 편광 광학 소자(64)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)에서는 회전자(183)로부터의 빔에 포함되는 S 편광 성분만이 투과된다. 이 에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광 성분만을 포함하게 된다. 즉, 반사빔에 포함되는 신호광 성분이 추출된다. 따라서, 상술한 본 발명의 실시형태의 효과를 얻을 수 있다.
[회전자 반전]
본 발명의 일 실시형태의 또 다른 예에서는, 상기 회전자(183)를 광축을 회전축으로 하여 180°회전시키도록 위치결정시킬 수 있다. 즉, 상기 분할선(183d)의 -X측을 영역 183a, 분할선(183d)의 +X측을 영역 183b로 하더라도 좋다. 또한, 이 경우에는 회전자(183)를 투과한 신호광은 P 편광으로 되고, 회전자(183)를 투과한 미광은 S 편광으로 된다. 따라서, 편광 광학 소자(64)에서는 P 편광 성분이 투과되도록 투과축을 90°바꿔야 한다.
이 예에서의 편광 광학계(70)의 작용을 도 28을 이용하여 설명한다.
편광 빔 스플릿터(54)에서 -Z 방향에 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)로 집광된다.
그 후, 렌즈(61)를 투과한 복귀 빔은 회전자(182)에 입사한다. 도 28에 도시되는 바와 같이, 렌즈(61)와 회전자(182) 사이의 광로(A와 B)에서, 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광 및 미광은 모두 S 편광, 즉 90°의 편광 각도를 갖는 선형 편광으로 된다. 회전자(182)에서는 영역 182a에 입사한 빔은 편광 방향이 +45°의 편광 각도로 회전하고, 영역 182b에 입사한 빔은 편광 방향이 -45°의 편광 각도로 회전한다. 이에 따라, 광로 C의 영역 1에서는 신호광 및 미광은 모두 +45°의 편광 각도를 가진 선형 편광으로 되고, 광로 C의 영역 2에서는 신호광 및 미광은 모두 -45°의 편광 각도를 가진도의 선형 편광으로 된다. 그리고, 광로 D의 영역 1에서는 미광은 +45°의 편광 각도를 가진 선형 편광 상태 그대로지만, 신호광은 -45°의 편광 각도를 가진 선형 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 영역 2에서는 미광은 -45°의 편광 각도를 선형 편광 상태 그대로지만, 신호광은 +45°의 편광 각도를 선형 편광으로 된다.
그 후, 회전자(182)를 투과한 복귀 빔은 회전자(183)에 입사한다. 회전자(183)에서는 영역 183a에 입사한 빔은 편광 방향이 -45°의 편광 각도로 회전하고, 영역 183b에 입사한 빔은 편광 방향이 +45°의 편광 각도로 회전한다. 이에 따라, 회전자(183)와 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는, 신호광은 +90°, 또는 -90°의 편광 각도를 가진 선형 편광, 즉 P 편광으로 되고, 미광은 0°의 편광 각도를 가진 선형 편광, 즉 S 편광으로 된다.
그런데, 회전자를 서브 파장 광자나 포토닉 결정으로 구성하는 경우, 유효 영역이 좁을수록 회전자를 용이하게 제조할 수 있다. 그래서, 예컨대 회전자(182, 183)를 유효 영역이 신호광의 유효 빔 직경과 대략 동등한 직경이 되도록 하고, 유효 영역 주변의 외측 영역을 투명 부재로 형성할 수 있다. 이 경우, 유효 영역으로부터 누설되어 나온 미광은 회전자(182, 183)를 그대로 투과할 수 있지만, 회전자(183)와 편광 광학 소자(64) 사이의 광로(E와 F)에서는 S 편광(유효 영역 내를 투과한 미광과 마찬가지의 S 편광)으로 된다.
회전자(183)를 투과한 복귀 빔은 편광 광학 소자(64)에 입사한다. 편광 광학 소자(64)에서는 회전자(183)로부터의 빔에 포함되는 P 편광 성분만이 투과된다. 이 에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광 성분만을 포함하게 된다. 즉, 복귀 빔에 포함되는 신호광 성분이 추출된다. 따라서, 상술한 본 발명의 실시형태의 효과를 얻을 수 있다.
도 29는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치(23)의 또 다른 예를 나타낸다. 도 29에 도시된 상기 광 픽업 장치(23)에서, 집광 렌즈(검출 렌즈)(58) 및 광 검출 유닛(PD)을 상기 편광 빔 스플릿터(54)의 +Z측에 배치하는 동시에, 상기 1/4 파장판(62, 63) 및 상기 편광 광학 소자(64) 대신에, 1/4 파장판(67) 및 미러(65)를 배치시킨다. 이 경우, 편광 광학계(70)는 상기 편광 빔 스플릿터(54)와 상기 렌즈(61)와 1/4 파장판(67)과 미러(65)를 포함한다.
1/4 파장판(67)은 렌즈(61)의 -Z측으로서, 초점 위치 f+1와 초점 위치 f0 사이에 배치되어 있다. 예를 들어, 이 1/2 파장판(67)은 도 30에 도시되는 바와 같이, Y축 방향으로 연장되는 분할선(67d)에 의해 2개의 영역(67a, 67b)으로 분할되어 있다. 이 예에서는, 분할선(67d)의 +X측을 영역 67a로 하고, 분할선(67d)의 -X측을 영역 67b로 한다. 영역 67a는 1/2 파장판(67)에 입사하는 빔에 +1/2 파장의 광학적 위상 차를 부여한다. 영역 67b은 1/2 파장판(67)에 입사하는 빔에 광학적 위상 차를 부여하지 않는다. 또한, 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하면 1/2 파장판(67)에 입사하는 복귀 빔은 트랙킹 방향에 대응하는 방향(이 예에서는, Y축 방향)으로 시프트한다.
예를 들어, 1/2 파장판(67)으로는, 트위스트 네마틱형 액정, 서브 파장 격 자, 및 포토닉 결정 등이 이용될 수 있다.
도 31을 참조하여 보면, 미러(65)는 초점 위치 f0에 배치되어 있다. 이 미러(65)는 1/2 파장판(67)의 영역 67a로부터의 빔을 1/2 파장판(67)의 영역 67b를 향해 반사하고, 1/2 파장판(67)의 영역 67b로부터의 빔을 1/2 파장판(67)의 영역 67a를 향해 반사한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 상술한 편광 광학계(70)의 작용을 도 31 및 도 32를 이용하여 설명한다. 여기서, 편의상, 렌즈(61)의 광축 방향에 관해서, 편광 빔 스플릿터(54)로부터 초점 위치 f+1를 향하는 광로를 "광로 A", 초점 위치 f+1로부터 1/2 파장판(67)을 향하는 광로를 "광로 B", 1/2 파장판(67)으로부터 초점 위치 f0을 향하는 광로를 "광로 C", 초점 위치 f0으로부터 1/2 파장판(67)을 향하는 광로를 "광로 D", 1/2 파장판(67)으로부터 초점 위치 f+1를 향하는 광로를 "광로 E", 초점 위치 f+1로부터 편광 빔 스플릿터(54)를 향하는 광로를 "광로 F", 편광 빔 스플릿터(54)로부터 검출 렌즈(58)를 향하는 광로를 "광로 G"로 한다(도 31 및 도 32 참조).
편광 빔 스플릿터(54)에서 -Z 방향에 반사된 복귀 빔은 렌즈(61)로 집광된다. 그 후, 렌즈(61)를 투과한 복귀 빔은 1/2 파장판(67)에 입사한다. 도 32에 도시되는 바와 같이, 광로 A 및 광로 B에서, 반사빔 내에 포함되어 있는 신호광 및 미광은 모두 S 편광으로 된다. 1/2 파장판(67)에서는 영역 67a에 입사한 빔에 +1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 67b에 입사한 빔에는 광학적 위상 차가 부여되지 않는다. 이에 따라, 광로 C의 제1 영역에서는 신호광 및 미광은 모두 P 편광으로 되고, 광로 C의 제2 영역에서는 신호광 및 미광은 모두 S 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(67)으로부터의 빔은 미러(65)에 입사한다. 미러(65)는 1/2 파장판(67)의 영역 67a로부터의 빔을 영역 67b를 향해 반사하고, 1/2 파장판(67)의 영역 67b로부터의 빔을 영역 67a를 향해 반사한다. 이에 따라, 광로 D의 제1 영역에서는 미광은 P 편광 상태 그대로지만, 신호광은 S 편광으로 된다. 또한, 광로 D의 제2 영역에서는 미광은 S 편광 상태 그대로지만, 신호광은 P 편광으로 된다.
그 후, 미러(65)에서 반사된 복귀 빔은 1/2 파장판(67)에 입사한다. 1/2 파장판(67)에서는 영역 67a에 입사한 빔에 +1/2 파장의 광학적 위상 차가 부여되고, 영역 67b에 입사한 빔에는 광학적 위상 차가 부여되지 않는다. 이에 따라, 광로 E 및 광로 F에서는 신호광은 P 편광으로 되고, 미광은 S 편광으로 된다.
그 후, 1/2 파장판(67)으로부터의 빔은 렌즈(61)를 통해 편광 빔 스플릿터(54)에 입사한다. 편광 빔 스플릿터(54)에서는 P 편광 성분만이 그대로 투과하고, 검출 렌즈(58)에 입사한다. 이에 따라, 광로 G에서의 빔은 신호광 성분만을 포함하게 된다. 따라서, 상술한 본 발명의 실시형태의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 부품 갯수가 감소하여 광 픽업 장치를 소형화할 수 있다.
다른 방법으로는, 도 33에 도시되는 바와 같이, 상기 커플링 렌즈(52)를 상기 편광 빔 스플릿터(54)의 +X측에 배치시킬 수도 있다. 이 경우, 복귀 빔에 대하 여 상기 커플링 렌즈(52)가 상기 렌즈(61)와 동등한 기능을 제공한다. 즉, 이 경우, 편광 광학계(70)는 상기 편광 빔 스플릿터(54)와 상기 커플링 렌즈(52)와 1/4 파장판(67)과 미러(65)를 포함한다. 이러한 경우의 편광 광학계(70)의 작용은 도 34 및 도 35에 도시되는 바와 같이, 전술한 도 29에서의 편광 광학계(70)의 작용과 동일하게 얻어질 수 있다. 따라서, 부품 갯수를 추가로 감소시켜 광 픽업 장치를 보다 소형화할 수 있다.
또한, 변경 광학 소자(67)의 분할선이 트랙킹 방향에 대응하는 방향과 일치하고 있기 때문에 대물 렌즈(60)가 트랙킹 방향으로 시프트하더라도, 신호광과 미광을 정밀도 좋게 분리할 수 있다.
또한, 다른 방법으로는, 도 29 및/또는 도 33에 도시된 편광 광학계(70)에서, 상기 1/2 파장판(67)과 상기 미러(65)를 일체화된 통합체로 하여 형성할 수도 있다. 이 경우에, 상기 1/2 파장판(67)과 상기 미러(65)를 굴절률이 1을 넘는 상기 투명 부재(TB)를 통해 일체화하더라도 좋다. 이에 따라, 조립 공정 및 위치 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다.
또한, 도 29 및/또는 도 33에 도시된 편광 광학계(70)에서, 초점 위치 f+1와 초점 위치 f0 사이에 굴절률이 1보다 큰 상기 투명 부재(TB)를 배치하더라도 좋다. 이에 따라, 조립 공정 및 조정 공정을 간략화하는 것이 가능해진다.
또한, 도 29 및 도 33에 도시된 편광 광학계(70)에서는 반사 부재로서 미러(65)를 이용하는 경우에 관해서 설명하였지만, 다른 방법으로서, 프리즘을 이용 할 수도 있다. 즉, 상기 1/2 파장판(67)의 영역 67a로부터의 빔을 상기 1/2 파장판(67)의 영역 67b를 향해 반사하고, 상기 1/2 파장판(67)의 영역 67b로부터의 빔을 상기 1/2 파장판(67)의 영역 67a를 향해 반사하도록 구성되어 있으면 좋다.
또한, 본 발명의 상술한 실시형태에서는, 대물 렌즈가 무한초점(무한계)인 것으로서 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 유한초점(유한계)이더라도 좋다. 이 경우에서도, 상술한 본 발명의 실시형태의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 상술한 실시형태에서는, 광 디스크(15)로부터/광 디스크(15)로 정보의 기록 및 재생이 가능한 광 디스크 장치(20)에 관해서 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 광 디스크 장치(20)는 정보의 기록, 재생 및 소거 중, 적어도 광 디스크의 정보를 재생할 수 있는 한 다른 광 디스크 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 상술한 실시형태에서는, 광 디스크(15)가 2개의 기록층을 갖는 경우에 관해서 설명하였지만, 2개의 기록층을 갖는 것으로 한정되지 않는다. 다른 방법에서는, 광 디스크(15)는 3개 이상의 층을 가질 수도 있다. 이 경우에, 예컨대 목표 기록층이 2개의 기록층에 끼워져 있으면 복귀 빔에는 신호광의 초점 위치보다 근접한 위치에서 집광하는 제1 미광(제1 미광 성분)과, 신호광의 초점 위치보다 먼 위치에서 집광하는 제2 미광(제2 미광 성분)이 포함된다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 디스크(15)는 DVD계 광 디스크 뿐만 아니라 CD계 광 디스크, 및 파장이 대략 405 nm의 광빔에 대응한 차세대 정보 기록 매체를 포함한다.
또한, 광 픽업 장치(23)가 하나의 반도체 레이저를 구비하는 경우에 관해서 설명하였지만, 복수의 반도체 레이저를 채택할 수도 있다. 예를 들어, 상호 다른 파장의 빔을 발광하는 복수의 반도체 레이저를 구비하고 있더라도 좋다. 이 경우에, 반도체 레이저는 예컨대 파장이 약 405 nm의 빔을 발광할 수도 있고, 파장이 약 660 nm의 빔을 발광할 수도 있으며, 파장이 약 780 nm의 빔을 발광할 수도 있다. 즉, 광 디스크 장치가 상호 다른 규격에 준거한 복수 종류의 광 디스크에 호환가능한 광 디스크 장치를 포함하며, 여기서, 광디스크들 중 하나가 복수의 기록층을 갖는 광 디스크일 수도 있다.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치(23) 내에 포함되어 있는 광 검출계(200)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 도면 중, 본 발명의 상술한 실시형태의 구성요소와 같은 구성요소는 동일한 도면부호를 이용하여 표시하여 추가로 설명한다.
도 36에서, 도면 부호 111은 전방 차광부를 나타내며, 도면부호 112는 후방 차광부를 나타낸다. 도 36은 광 디스크(15)의 트랙킹 방향에서 본 경우의 단면도이다. 광 검출계(200)는 광 디스크(15)로부터 반사되는 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 것이다.
신호광 광선 번들(이하, "신호광 빔"이라 함)과 미광 광선 번들(이하, "미광 빔"이라 함)을 포함하는 광 디스크(20)로부터의 반사빔은 집광 렌즈(106)에 입사하는 경우, 빔의 배율은 그 빔이 반사되는 층 (표면)의 위치에 따라 달라진다. 즉, 집광 렌즈(106)에 입사하는 빔들 중, 목표 기록층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)은 광 디스크(20)의 또 다른 층(목표 기록층 옆에 있는 층)으로부터 반사되는 미광 빔(Lm±n)의 배율과 다른 배율을 갖고 있으며, 이 경우, "m" 은 목표 기록층의 상단면으로부터 계수한 층 수로 설정되며, "m"은 기록 매체(15)의 총 층수가 최대값일 경우인 정수이며 (n≥1 이고 m > n인 관계를 만족시키는 조건하에서) "n"은 주어진 정수이다. 따라서, 집광 렌즈(106)를 투과한 각각의 광선 번들에 대한 초점은 서로 다르다. 이 예에서는, 초점 위치 fm은 신호광 빔(Lm)에 대응하며, 초점 위치 fm±n은 미광 빔(Lm±n)에 대응한다. 본 발명의 이 실시형태에서, 편의상, n은 n=l의 관계를 만족하는 것으로 설정한다. m=l인 경우, 네가티브(마이너스) 측에 미광이 없게 된다. 한편, m이 최대값인 경우, 포지티브(플러스) 측에 미광이 없게 된다.
도 50a 및 도 50b을 참조하여 상술한 바와 같이, 신호광 빔(Lm)이 집광 렌즈의 광축과 평행하게 되도록 설정되었기 때문에, 초점 위치 fm의 위치는 m의 값과 무관하게 광 검출계에서의 고정된 위치에서 결정된다. 또한, 초점 위치 fm+1과 fm-1는 광 디스크(15)의 중간층의 두께에 따라서 정의되는 것이기 때문에, 기록/재생이 수행되는 광 디스크의 중간층의 두께에 상당한 차이가 존재하지 않는다면, 각각의 초점 fm+1, fm 및 fm-1 간의 간격(거리)은 소정의 범위 내에 들 수 있다. 즉, m 값과 무관하게 이들 초점이 실질적으로 고정된 점으로 될 수 있다.
광빔이 집광되는 목표 기록층에 비하여 대물 렌즈(104)로부터 보다 멀리 떨어져 위치되는 층으로부터 반사되는 미광 빔(Lm+n)은 신호광 빔(Lm)의 초점 위치 fm 보다 집광 렌즈(106)에 근접하여 위치되는 초점 위치 fm+n을 형성한다(도 51a 및 도 51b를 참조). 초점 위치 fm의 포지티브 측에 최근접하여 위치되는 초점이 fm+1이다. 한편, 광빔이 집광되는 목표 기록층에 비하여 대물 렌즈(104)로부터 근접하여 위치되는 층으로부터 반사되는 미광 빔(Lm-n)은 신호광 빔(Lm)의 초점 위치 fm 보다 광 검출기(108)에 근접하여 위치되는 초점 위치 fm-n을 형성한다(도 51a 및 도 51b를 참조). 초점 위치 fm의 네가티브 측에 최근접하여 위치되는 초점이 fm-1이다.
도 36 및 도 37을 참조하여 보면, 빔의 전파 방향의 중심축 C(집광 렌즈(106)의 광축)에 대하여 상위 1/2인 영역을 "영역 A"라 하고 빔의 전파 방향의 중심축 C(집광 렌즈(106)의 광축)에 대하여 하위 1/2인 영역을 "영역 B"라 한다. 본 발명의 실시형태에 따른 전방 차광부(111)은 영역 A에서 집광 렌즈(106)를 투과하는 빔을 차광하기 위하여 초점 위치 fm+1과 초점 위치 fm 사이에 위치된다. 또한, 후방 차광부(112)은 영역 B에서 집광 렌즈(106)를 투과하는 빔을 차광하기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm+1 사이에 위치된다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 위치를 투과하는 빔 내에 포함되어 있는 신호광 빔(Lm)과 미광 빔(Lm-n)은 전방 차광부(111)에 의해 차광된다. 미광 빔(Lm+n)은 전방 차광부(111)에 도달하기 전에 집광(수속)되기 때문에, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 B에서 반전된다. 미광 빔(Lm+n)은 후방 차광부(112)에서 차광된다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 일부분을 투과하는 빔에 포함되어 있는 미광 빔(Lm-n)은 후방 차광부(112)에서 차광된다. 미광 빔(Lm+n)은 전방 차광부(111)에 도달하기 전에 집광(수속)되기 때문에, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 A에서 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 전방 차광부(111)에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 전방 차광부(111)와 후방 차광부(112)와의 사이에서 맺혀지게 된다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치가 영역 A에서 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm)만이 전방 차광부(111)와 후방 차광부(112)를 투과하기 때문에, 신광 검출기(118)에서 신호광 빔만을 검출할 수 있다.
상술한 설명부에서는 전방 차광부(111)이 영역 A 측에 위치되어 있지만, 영역 B 측에 전방 차광부(111)를 위치시키고 영역 A 측에 후방 차광부(112)를 위치시킴으로써 광 검출기(108)에 의해, 집광 렌즈(106)의 영역 A의 일부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 상술한 광 검출계는 2층 광 디스크와 같은 광 디스크로부터 정보를 기록하고 판독하기 위한 광학계에도 적용할 수 있다.
여기서, 대물 렌즈(104)에 근접하여 위치되어 있는 광 디스크(20)의 층(이 예에서는, 2층 광 디스크)을 제1 기록층(LO)이라 하고, 대물 렌즈(104)로부터 멀리 위치되어 있는 2층 광 디스크(20)의 층을 제2 기록층(Ll)이라 한다. 빔 스폿이 제1 기록층(LO) 상에 형성되는 경우, 광 디스크(15)로부터 반사되는 빔은 제1 기록층(LO)의 신호광 빔(Lm)과 제2 기록층(Ll)의 미광 빔(Lm+1)을 포함한다. 하나의 광선 번들(Lm)이 전방 차광부(111)와 후방 차광부(112) 사이에 집광되기 때문에, 신호광 빔(Lm)이 광 검출기(108)에 도달할 수 있다. 한편, 미광 빔(Lm+1)은 후방 차광부(112)와 전방 차광부(111)에 의해 차광되기 때문에, 미광 빔(Lm+1)은 광 검출기(108)에 도달할 수 없다. 이에 의해, 만족스러운 신호가 얻어질 수 있다.
빔 스폿이 제2 기록층(Ll) 상에 형성되는 경우, 광 디스크(15)로부터 반사되 는 빔은 제2 기록층(Ll)의 신호광 빔(Lm)과 제1 기록층(L0)의 미광 빔(Lm-1)을 포함하게 된다. 하나의 광선 번들(Lm)이 전방 차광부(111)와 후방 차광부(112) 사이의 점에서 집광되기 때문에, 신호광 빔(Lm)은 광 검출기(108)에 도달할 수 있다. 한편, 미광 빔(Lm-1)은 전방 차광부(111)와 후방 차광부(112)에 의해 차광되기 때문에, 미광 빔(Lm-1)은 광 검출기(108)에 도달할 수 없다. 이에 의해, 만족스러운 신호를 얻을 수 있다.
따라서, 상술한 본 발명의 실시형태에 따른 구성은 미광 (미광 성분)을 제거하기 위하여 2층 광 디스크에 적절하게 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 구성도 다층화된 기록 매체에 적용될 수 있다. 또한, 후방 차광부가, 광 검출기에서 분리되는 구성요소로서 도면에 도시되어 설명되고 있지만, 후방 차광부와 전방 차광부를 일체화된 통합체로 하여 형성할 수도 있다. 또한, (예를 들어, 후방 차광부가 위치되어 있는 영역과 대향하는 영역에만 광 검출 영역을 제공함으로써) 차광 영역의 광 검출기의 일부분을 이 광 검출기의 일부분에 입사하는 빔을 검출할 수 없는 상태로 설정함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 37은 광품질(광량)의 손실을 방지하기 위한 본 발명의 또 다른 실시형태의 구성예를 나타내는 개략도이다. 도 37에서, 도면 부호 113은 빔을 스플릿하는 빔 스플릿 부이다. 도 37은 신호광과 미광을 분리하여 검출하는 광 검출계(200)의 또 다른 예이다.
이 예에서는, 광 검출계(200)가 입사빔을 2개의 영역(영역 A, 영역 B)으로 스플릿하기 위하여 전방 차광부(112)와 집광 렌즈(106) 사이에 제공되는 빔 스플릿 부(113)를 갖고 있다. 이 예에서의 빔 스플릿 부(113)는 반사 유닛이다. 이 예에서는, 도 37에 도시하는 바와 같이, 영역 A는 상류 방향 반사 빔에 대하여 굽어진 중심축(C)의 오른쪽 상에 위치되어 있으며 하류 방향 반사 빔에 대하여 굽어진 중심축(C)의 왼쪽 상에 위치되어 있다. 또한, 이는 후술할 38-47a의 도면에서의 표시에 적용할 수 있다. 또한, 빔 스플릿 부 아래에 위치되어 있는 광학계들과 그 구성요소는 그 도면부호 중에 따옴표 「'」를 추가하여 표기한다.
전광 차광부(111)와 후방 차광부(112)에 대한 대응 영역이 서로 전환된 위치를 갖는다는 점을 제외하고는, 중심축의 상위 1/2 영역(영역 A)에 대한 구성은 도 37에 도시된 구성과 실질적으로 동일하다.
도 37에 도시되는 바와 같이, 집광 렌즈(6)의 영역 A의 부분을 투과하는 빔은 빔 스플릿 부(113)에 의해 광 검출기(108)로 반사된다. 전방 차광부(111)는 영역 B를 차광하기 위하여 초점 위치 fm+1와 초점 위치 fm 사이에 위치된다. 후방 차광부(112)는 영역 A를 차광하기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치된다. 미광 빔(Lm+n)이 전방 차광부(111)에 도달되기 전에 집광되기 때문에, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 전방 차광부(111)에서 반전된다. 미광 빔(Lm-n)은 후방 차광부(112)에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 전방 차광부(111)와 후방 차광부(112) 사이의 위치에 맺혀지게 된다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm)만이 전방 및 후방 차광부(111 및 112)를 투과하여 광 검출기(108)에서 검출된다.
집광 렌즈(6)의 영역 B의 부분을 투과하는 빔은 빔 스플릿 부(113)에 의해 광 검출기(108')로 반사된다. 전방 차광부(111')는 영역 A를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm+1과 초점 위치 fm 사이에 위치된다. 후방 차광부(112')는 영역 B를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치된다. 미광 빔(Lm+n)이 전방 차광부(111')에 도달하기 전에 집광되기 때문에, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 이에 의해 미광 빔(Lm+n)이 전방 차광부(111')에서 차광될 수 있다. 미광 빔(Lm-n)은 후방 차광부(112')에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 전방 차광부(111')와 후방 차광부(112') 사이의 위치에 맺혀진다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm)만이 전방 및 후방 차광부(111' 및 112')를 투과하여 광 검출기(108')에서 검출된다.
집광 렌즈(6)의 영역 A의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)은 광 검출기(108)에서 검출될 수 있고 집광 렌즈(6)의 영역 B의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)은 광 검출기(108')에서 검출될 수 있으며 빔 내에 포함되어 있는 신호광 빔을 충분히 검출할 수 있다.
빔 스플릿 부(13)는 도 37에서 2개의 외부 대향면을 가진 직각 프리즘으로 설명되어 있지만, 빔 스플릿 부(13)는 2개의 평편한 반사거울을 조합하여 형성할 수도 있으며, 이 2개의 평편한 반사거울의 교차각도는 직각도로 한정되는 것은 아니다. 즉, 빔 스플릿 부(13)에서, 2개의 평편한 반사 거울의 교차 위치가 중심축(C)과 일치하고 그 구성요소(예를 들어 차광부)가 다른 구성요소와 접촉하거나 장애가 되지 않도록 위치시킬 수 있는 한 2개의 평편한 반사 거울의 조합과 같은 리플렉터들을 다른 방법으로서 채택할 수도 있다.
도 38은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 또 다른 구성예의 개략도를 나타낸다. 도 38에서, 도면 부호 114는 빔을 차광하기 위한 차광부를 포함한다. 도 38은 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸 것이다.
이 구성에서, 빔 스플릿 부(113)의 위치는 집광 렌즈(106)와 보다 멀리 위치되어 빔 스플릿 부(113)는 초점 위치 fm+1과 초점 위치 fm사이에 위치될 수 있게 된다.
그 결과, 빔 스플릿 부(113)에 의해 상방향으로 반사되는 빔에 대하여, 미광 빔 Lm+1과 Lm-1는 모두 영역 A에 위치된다. 한편, 신호광 빔(Lm)은 초점 위치 fm을 통과하기 전에 영역 B에 위치된다. 따라서, 차광부(114)는 영역 A를 차광시키기 위하여 집광 렌즈(106)에 대하여 초점 위치 fm 밖의 위치에 위치된다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm) 만이 광 검출기(108)에 도달할 수 있게 된다.
이것은 하방향으로 반사된 빔에도 적용되는데, 여기서 차광부(114')는 영역 B를 차광시키기 위하여 집광 렌즈(106)에 대하여 초점 위치 fm 밖의 위치에 위치된다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm) 만이 광 검출기(108')에 도달할 수 있게 된다.
차광부(114, 114')는 도 36 및 도 37에 도시된 후방 차광부(112, 112')와 동일한 기능을 제공하며, 이 차광부(114, 114')는 각각 광 검출부(108, 108')와 함께 일체화된 통합체로 형성될 수 있다.
도 39는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 또 다른 구성예를 나타내는 개 략도이다. 도 39에서, 도면 부호 115는 빔을 스플릿하기 위한 빔 스플릿 부를 나타낸다. 도 39는 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸다.
빔 스플릿 부(115)는 2개의 영역(영역 A와 영역B)로 빔을 스플릿하기 위하여 초점 위치 fm+1과 초점 위치 fm 사이에 위치되어 있다. 도 39에 도시되는 바와 같이, 빔 스플릿 부(115)는 광학 웨지 쌍을 포함하는데, 광학 웨지가 중심축(C; 집광 렌즈(106)의 광축)에 대하여 서로 대칭이 이루어지도록 이 광학 웨지 쌍의 보다 얇은 측이 매칭되어진다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 빔이 빔 스플릿 부(115)에 도달하기 전에 집광(수속)되지 않은 경우, 빔은 빔 스플릿 부(115)에 의해 광 검출기(108)로 회절되어 안내된다. 차광부(114)는 영역 A를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치된다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 빔이 빔 스플릿 부(115)에 도달하기 전에 집광(수속)되지 않은 경우, 그 빔은 빔 스플릿 부(115)에 의해 광 검출기(108')로 회절되어 안내된다. 차광부(114')는 영역 B를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치된다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 미광 빔(Lm+n)은 빔 스플릿 부(115)에 도달하기 전에 수속되기 때문에, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 차광부(114')에서 차광된다. 미광 빔(Lm-n)은 차광부(114)에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 빔 스플릿 부(115) 와 차광부(114) 사이에 위치된다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm) 만이 차광부(114)를 투과하여 광 검출기(108)에서 검출된다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 미광 빔(Lm+n)은 빔 스플릿 부(115)에 도달하기 전에 수속되기 때문에, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 차광부(114)에서 차광된다. 미광 빔(Lm-n)은 차광부(114')에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 빔 스플릿 부(115)와 차광부(114) 사이에서 맺혀진다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm) 만이 차광부(114')를 투과하여 광 검출기(108')에서 검출된다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)은 광 검출기(108)에서 검출될 수 있으며, 집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)은 광 검출기(108')에서 검출될 수 있으며, 빔 내에 포함되어 있는 신호광 빔이 충분히 검출될 수 있다.
또한, 광 검출계의 구성은 미광 빔(Lm±n)의 실질적으로 모든 부분에 대하여 동일한 차광부(114, 114')를 제공하여 차광시킬 수 있기 때문에 매우 간략해질 수 있다.
다른 방법으로는, 빔 스플릿 부(115)는 초점 위치 fm+1보다는 집광 렌즈(106)에 보다 근접하여 위치시킬 수 있다. 이 경우, 그 원리는 도 37에 도시되는 구성과 실질적으로 동일하며, 여기서 전방 차광부와 후방 차광부는 개개의 스플릿 빔에 대응하여 제공될 수 있다. 개개의 스플릿 빔에 대응하는 후방 차광부는 후방 차광부와 스플릿 빔이 서로가 근접하여 위치되어 있기 때문에 일체화된 통합체로 형성될 수도 있다.
도 40은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 또 다른 구성예의 개략도를 나타낸다. 도 40에서, 도면 부호 116은 빔 스플릿 부로서 기능하는 회절 격자를 나타낸다. 도 40은 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸다.
이 예에서 이용되는 회절 격자(116)는 블레이즈형 회절 격자(blazed grating)이다.
이 블레이즈형 회절 격자는 브래그 회절 조건을 이용하여 주어진 수의 회절 효율을 강화시킨 것이다. 후술된 회절 격자는 1차(-1차, +1차) 회절 격자에 대하여 설계된 블레이즈형 회절 격자로서 설명되고 있지만, 또 다른 차수의 회절 격자를 적용할 수도 있다. 또한, 경사진 고정 사이클이 아니라 주어진 사이클에서 입사빔에 대하여 모든 브래그 조건을 충족시키는 블레이즈형 회절 격자를 채택하는 것이 바람직하다.
이 예에서의 회절 격자(116)는 영역 A의 빔에 대하여는 강도가 강한 +1 차 회절을 갖는 회절 광을 발생시키고 영역 B의 빔에 대해서는 강도가 약한 -1 차 회절을 갖는 회절 광을 발생시킴으로써각각의 영역에 대하여 상이한 회절 특성을 제공한다.
빔 스플릿 부(116; 예를 들어, 회절 격자)는 2개의 영역(영역 A, 영역 B)으 로 빔을 스플릿하기 위하여 초점 위치 fm+1과 초점 위치 fm 사이에 위치되어 있다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 빔이 빔 스플릿 부(116)에 도달하기 전에 집광(수속)되지 않는 경우, 이 빔은 빔 스플릿 부(116)에 의하여 광 검출기(108)에 회절되어 안내된다. 차광부(114)는 영역 A를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치되어 있다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 빔이 빔 스플릿 부(116)에 도달하기 전에 집광(수속)되지 않는 경우, 이 빔은 빔 스플릿 부(116)에 의하여 광 검출기(108')에 회절되어 안내된다. 차광부(114')는 영역 B를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치되어 있다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 미광 빔(Lm+n)이 빔 스플릿 부(116)에 도달하기 전에 집광(수속)되는 경우, 이 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 차광부(114')에서 차광된다. 미광 빔(Lm-n)은 차광부(114)에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 빔 스플릿 부(116)와 차광부(114) 사이의 점에 맺혀진다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm) 만이 차광부(114)를 투과하여 광 검출기(108)에서 검출된다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 미광 빔(Lm+n)이 빔 스플릿 부(116)에 도달하기 전에 집광되는 경우, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 차광부(114)에서 차광된다. 미광 빔(Lm-n)은 차광부(114')에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 빔 스플릿 부(116)와 차광 부(114) 사이의 점에서 맺혀진다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm)만이 차광부(114')를 투과하여 광 검출기(108')에서 검출된다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)이 광 검출기(108)에서 검출될 수 있고 집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)이 광 검출기(108')에서 검출될 수 있어, 빔 내에 포함되어 있는 신호광 빔 을 충분히 검출할 수 있다. 또한, 동일한 차광부(114, 114')를 제공하여 미광 빔(Lm±n)의 실질적으로 모든 부분을 차광시킬 수 있기 때문에, 광 검출계의 구성을 간략하게 할 수 있다. 또한, 블레이즈형 회절 격자가 평편한 구조를 갖고 있기 때문에, 광 검출계의 구성의 크기를 축소시킬 수 있다.
다른 방법으로는, 빔 스플릿 부(116)를 초점 위치 fm+1 보다는 집광 렌즈(106)에 보다 근접하게 배치시킬 수도 있다. 이 경우, 원리는 도 39에 도시된 구성의 것과 동일하며, 여기서, 전방 차광부와 후방 차광부는 개개의 빔 스플릿 부에 대응하여 제공될 수 있다.
도 41은 도 40에 도시되어 있는 구성의 변형예를 나타낸다. 도 41에서, 도면 부호 117은 또 다른 회절 격자를 나타내며, 도면 부호 118은 또 다른 차광부를 나타낸다. 도 41은 신호광과 미광을 분리하여 검출하는 또 다른 광 검출계(200)를 나타낸다.
이 변형예에서의 회절 격자(117)는 영역 A의 빔에 대하여 강도가 강한 -1차 회절을 가진 회절광을 발생시키고 영역 B에 대하여 강도가 강한 +1차 회절을 가진 회절광을 발생시킴으로써 개개의 영역에 대하여 상이한 회절 특성을 제공한다. 따라서, 회절 격자(블레이즈형 회절 격자; 117)에서 회절된 신호광 빔은 차광부(118)에 도달하기 전에 교차한다.
빔 스플릿 부(예를 들어, 회절 격자; 117)는 2개의 영역(영역 A, 영역 B)으로 빔을 스플릿시키기 위하여 초점 위치 fm+1와 초점 위치 fm 사이에 위치되어 있다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 빔이 빔 스플릿 부(117)에 도달하기 전에 집광(수속)되지 않는 경우, 이 빔은 빔 스플릿 부(117)에 의하여 광 검출기(108')에 회절되어 안내된다. 차광부(118)는 영역 A를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치되어 있으며, 여기서, 차광부(118)의 하부 부분(118a)은 영역 A를 차광시킨다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 빔이 빔 스플릿 부(116)에 도달하기 전에 집광(수속)되지 않는 경우, 이 빔은 빔 스플릿 부(117)에 의하여 광 검출기(108')에 회절되어 안내된다. 차광부(118)는 영역 B를 차광시키기 위하여 초점 위치 fm과 초점 위치 fm-1 사이에 위치되어 있으며, 차광부(118)의 상부 부분(118b)은 영역 B를 차광시킨다.
차광부(118)의 상부 부분 및 하부 부분(118a, 118b)은 별개의 구성요소로 제공될 수 있으며, 상부 부분 및 하부 부분(118a, 118b)은 서로 근접하여 배치될 수 있기 때문에 일체화된 통합체로서 형성될 수도 있다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 미광 빔(Lm+n)이 빔 스플릿 부(117)에 도달하기 전에 집광되는 경우, 미광 빔(Lm+n)은 영역 B에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 차광부(118)에서 차광된다. 미광 빔(Lm-n)은 차광부(118)에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 빔 스플릿 부(117)와 차광부(118) 사이의 점에서 맺혀진다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 위치는 영역 B에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm)만이 차광부(118)를 투과하여 광 검출기(108')에서 검출된다.
집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 미광 빔(Lm+n)이 빔 스플릿 부(117)에 도달하기 전에 집광되는 경우, 미광 빔(Lm+n)의 위치는 영역 A에 대하여 반전된다. 이에 의해, 미광 빔(Lm+n)은 차광부(118)에서 차광된다. 미광 빔(Lm-n)은 차광부(118)에서 차광된다. 신호광 빔(Lm)의 초점은 빔 스플릿 부(117)와 차광부(118) 사이의 점에서 맺혀진다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)은 영역 A에 대하여 반전된다. 따라서, 신호광 빔(Lm)만이 차광부(118)를 투과하여 광 검출기(108)에서 검출된다.
집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)이 광 검출기(108')에서 검출될 수 있고 집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)이 광 검출부(108)에서 검출될 수 있어, 빔 내에 포함되어 있는 신호광 빔이 충분히 검출될 수 있게 된다. 하나의 차광 빔을 제공함으로써 미광 빔(Lm±n)의 실질적으로 모든 부분을 차광시킬 수 있기 때문에, 광 검출계의 구성이 간략해질 수 있다. 또한, 블레이즈형 회절 격자가 평편한 구조를 갖고 있기 때문에, 광 검출계의 구성의 크기를 축소시킬 수 있다.
다른 방법으로는, 광학 웨지 쌍(도 39를 참조)을 포함하는 빔 스플릿 부(115)을 이용한 구성과 유사한 구성을 이용함으로써 빔 스플릿 부(118)를 이용한 상술한 구성과 유사한 광로를 얻을 수도 있다. 그러나, 이 경우, 광학 웨지가 중심축(C)(집광 렌즈(106)에 대하여 서로 대칭을 이루도록 광학 웨지의 보다 두꺼운 부분이 매칭된다. 따라서, 빔의 굴절 방향이 도 39에 도시된 구성과 반대로 됨으로써, 이에 의해, 하나의 차광부만을 이용할 수 있게 된다.
도 42a와 도 42b는 차광부와 빔 스플릿 부를 일체화된 통합체로 형성한 경우의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 42a는 도 40에 대응하며, 도 42b는 도 41에 대응한다. 도 42a와 도 42b에서, 도면 부호 119와 120은 빔 스플릿 유닛을 나타낸다. 도 42a와 도 42b는 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 또 다른 광 검출계(200)를 나타낸다.
이 예에서, 빔 스플릿 부로서 회절 격자(19a, 20a)를 채택함으로써, 회절 격자(19a, 20a)와 차광부(19b, 19b, 20)를 일체화된 통합체를 형성하도록 탑재할 수 있다. 이에 의해 빔 스플릿 부(119, 120)를 하나의 구성요소로서 제공할 수 있다.
도 43은 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 또 다른 광 검출계(200)의 예를 나타낸다.
이 예에서, 도 40에 도시된 구성이 이용된다. 도 43에 도시되는 바와 같이, 광원(101)은 차광부 114와 114' 사이에 위치되어 있다. 또한, 이 예에서 이용되고 있는 빔 스플릿 부(116)는 블레이즈형 편광 회절 격자이다. 빔 스플릿 부(116)는 광원(101)으로부터 편광 방향으로 출사되는 광선 번들이 회절 없이 투과하도록 하 고 광원(101)으로부터 편광 방향과 직교하여 교차하는 방향으로 출사되는 광선 번들을 회절시킨다.
광원(101)으로부터 출사되는 빔은 회절 격자(116)의 영향을 받지 않고 집광 렌즈(106)로 안내된다. 이하, 도면에 도시되어 있지 않지만) 빔이 집광 렌즈(106)를 투과한 후의 작용을 설명한다. 먼저, 집광 렌즈(106)에 의해 평행한 광선으로 변경된 빔은 λ/4 파장판에 의해 원형 편광으로 되고 대물 렌즈(104)에서 집광되어 이에 의해, 광 디스크(15) 상에 조사된다. 광 디스크(15)로부터 반사된 신호광 빔 은 대물 렌즈에서 평행 광선으로 된다. 평행판은 λ/4 파장판을 통과함으로써 광원(101)으로부터 출사되는 빔의 편광 방향과 직교하여 교차하는 선형 편광으로 된다. 이 선형 편광된 광선은 집광 렌즈(106)를 투과하고 이후, 빔 스플릿 부(116)의 회절 격자에 의해 스플릿되어 회절된다. 따라서, 회절된 광선들은 광 검출기(108, 108')에 의해 검출된다.
상술한 바와 같이, 광 디스크(15)로부터 반사된 미광빔은 차광부(114)에서 차광되어 신호광 빔만이 광 검출기(108, 108')에 의해 검출될 수 있게 된다.
광원(101), 빔 스플릿 부(회절 격자; 116), 차광부(114), 및 광 검출기(108, 108')는 일체화된 통합체로서 형성할 수 있다. 이에 의해, 보다 소형화된 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
도 44는 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 또 다른 광 검출계(200)의 예를 나타낸다.
도 44에서, 도면 번호 121은 제 2 집광 렌즈를 나타내며, 도면 부호 122는 분할형 광 검출기를 나타내고, 참조 문자 S는 광 검출기로부터 수신되는 출력 신호를 나타낸다. 도 44는 신호광과 미광을 분리하여 검출하고 포커스 에러 신호들을 구하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸다.
이 예에서, 제2 집광 렌즈(121)은 후방 차광부(112)와 분할형 광 검출기 사이에 위치되어 있다. 신호광 빔(Lm)은 신호광 빔(Lm)의 초점에 배치되는 분할형 광 검출기(122)에서 검출된다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 포커스 에러 신호를 구하기 위한 방법(원리)를 설명한다.
대물 렌즈(104)를 투과하는 빔이 광 디스크(15) 상에 집광되는 경우, 광 디스크(15)로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)은 분할형 광 검출기(122)의 광 검출부(122a)와 광 검출부(122b) 사이에 있는 영역에 집광된다. 광 검출부(122a)의 출력(Sa)과 광 검출부(122b)의 출력(Sb) 간의 차이(Sa-Sb)는 제로로 된다. 한편, 대물 렌즈(104)가 광 디스크(15)로부터 멀리 떨어져 배치되어 있는 경우, 제2 집광 렌즈(121)에 집광되는 빔은 분할형 광 검출기(122)에 도달하기 전에 수속되어 반구형 빔이 광 검출부(122b) 상에 입사된다(도 44의 제2 집광 렌즈(121)의 오른쪽에 있는 점선으로 도시되어 있다). 즉, 출력 차이가 0보다 작은 것으로 된다(Sa-Sb < 0). 한편, 대물 렌즈(104)가 광 디스크(15)에 보다 근접하여 위치되는 경우, 제2 집광 렌즈(121)에 집광되는 빔은 분할형 광 검출기(122) 이후에(분할형 광 검출기를 벗어나) 수속되어, 반구형 빔이 (집광되기 전에) 광 검출기(122a)상에 입사된다(도 44의 제2 집광 렌즈(121)의 오른쪽의 파선으로 도시되어 있음). 즉, 출력 차 이가 0보다 큰 것으로 된다(Sa-Sb > 0). 따라서, 출력 차이(Sa-Sb)를 계산함으로써, 광 디스크(15)에 대하여 대물 렌즈(104)의 초점을 나타내는 신호(포커스 에러 신호)를 구할 수 있다. 이 경우, 신호광 빔은 Sa+Sb에 의해 구할 수 있다. 포커스 에러 신호를 검출하는 구성은 도 36의 구성에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 도 37 내지 도 42에 도시된 구성들에도 적용할 수 있다.
이 예에서는, 제2 집광 렌즈(121)가 후방 차광부(112)와 분할형 광 검출부(122) 사이에 위치되어 있기 때문에, 후방 차광부(112)와 분할형 광 검출부(122)는 서로 일체화된 통합체로 형성될 수 없다. 그러나, 제2 집광 렌즈(121)와 후방 차광부(112)를 일체화된 통합체로서 형성하는 것은 가능하다. 제2 집광 렌즈(121)의 입사측에서, 제2 집광 렌즈(121)는 광 축에 대하여 적어도 일측에 렌즈 기능을 가질 수 있다. 제2 집광 렌즈(121)는 빔이 광 축에 대하여 타측으로 투과하지 않는 한 여러 형상으로 형성될 수 있다.
도 45a 내지 도 45c는 본 발명의 실시형태에 따른 빔, 차광부(들) 및 스플릿 부(들)의 위치적 관계들을 설명하기 위한 개략도이다. 도 45a는 전방 차광부 및 후방 차광부와 빔 간의 관계를 나타낸다. 도 45b는 빔 스플릿 부와 빔 간의 관계를 나타내며, 도 45c는 광축이 도 45a 및 도 45b에 대하여 트랙킹 방향으로 광축이 어긋나는 경우를 나타낸다.
도 45a 내지 도 45c에서, 도면부호 124는 빔 스폿을 나타내며, 도면 부호 125는 분할선을 나타내고, 도면 부호 126은 빔 스플릿 선을 나타낸다. 도 45a 내지 도 45c는 신호광과 미광을 분리하여 검출하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸 것이며, 여기서, 신호광 빔의 절대 크기는 대물 렌즈의 광축이 트랙킹 방향으로 시프트하는 경우에도 변경되지 않는다.
광 디스크(15)로부터 반사되는 빔은 광 디스크(15)의 그루브에서 회절되어, 이에 의해, 도 45b에 도시되는 바와 같이, 베이스볼의 형상(트랙 패턴)과 유사한 패턴을 형성한다. 도 45b에 도시된 곡선에 의해 표시된 영역들 중, 중심 영역은 광 디스크(15)의 트랙 영역으로부터 반사되는 광으로부터 구해지는 패턴이며, 측면 영역은 트랙 영역의 양쪽 측면에 제공되는 단차부(랜드) 영역에 의한 회절로부터 얻어지는 패턴이다. 통상적으로, 측면 영역은 중심 영역보다 큰 광량을 가진다. 이하, 측면 영역이 중심 영역보다 큰 광량을 가진 경우를 가정하여 설명한다.
이 예에서는, 전방 및 후광 차광부(111, 112)에 대한 빔을 분할하기 위한 분할선(125)(도 45a 참조) 및 빔 스플릿 부의 빔을 스플릿하기 위한 스플릿 선(126)(도 45b 참조)을 신호광 빔의 트랙킹 방향으로 배향시킨 것이다. 도 45c에 도시되는 바와 같이, 광축이 트랙킹 방향으로 어긋나있는 경우, 빔은 광학계에 대하여 분할선(125) 또는 스플릿 선(126)의 방향을 향하여 이동한다. 따라서, 대물 렌즈(104)가 트래킹 방향으로 시프트하고 광축이 신호광 빔에 대하여 발생하는 경우, 분할선(125) 및 스플릿 선(126) 위나 아래에 있는 빔의 분산은 변경되지 않는다. 따라서, 광 검출기(122)에 도달하는 신호광 빔의 광량에서의 어떠한 변동도 없이 신호를 만족스럽게 검출할 수 있다.
도 46a 및 도 46b는 트랙 에러 신호를 얻기 위한 동작을 설명하는 도면이다. 도 46a는 광선도이고, 도 46b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 검출기의 평면도 이다. 도 6a 및 도 46b는 신호광과 미광을 분리하여 검출하고 트랙 에러 신호를 구하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸다.
이 예에서, 또 다른 분할형 광 검출기(122 (122c, 122d))는 신호광 빔(Lm)을 검출한다. 분할형 광 검출기(122)는 분할선(125) 또는 스플릿 선(126)과 직교하여 교차하는 선에 의해 데이터 기록 방향(Y 방향)을 따라서 2 이상의 영역으로 분할된다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 트랙 에러 신호를 구하는 방법(원리)를 설명한다.
차광부(들)를 투과하는 신호광 빔은 반구형으로 발산하는 빔으로 되며 분할형 광 검출기(122)에서 검출된다.
빔 스폿이 광 디스크(15)의 그루브의 중심에서 형성되는 경우, 트랙 패턴은 좌측과 우측에서 대칭으로 된다. 따라서, 광 검출부(122c)의 출력(Sc)과 광 검출부(122d)의 출력(Sd) 간의 차이(Sc-Sd)는 0으로 된다. 빔 스폿이 그루브의 홈에서 이탈하는 경우, 트랙 패턴은 도 45c에 도시되어 있는 바와 같이, 좌측과 우측에서 비대칭으로 된다. 따라서, 출력 차이(Sc-Sd)가 0 보다 큰 경우(Sc-Sd > 0) 또는 0 보다 작은 경우(Sc-Sd < 0)로 된다. 따라서, 출력 차이(Sc-Sd)를 계산함으로써, 광 디스크(15) 상에 트랙킹되는 빔 스폿의 위치를 나타내는 신호(트랙 에러 신호)를 구할 수 있다. 이 경우, 신호광 빔은 Sc+Sd로 구할 수 있다.
도 47a 및 도 47b는 트랙 에러 신호와 포커스 에러 신호 모두를 구하는 동작을 나타내는 개략도이다. 도 47a 및 도 47b는 신호광과 미광을 분리하여 검출하고 포커스 에러 신호와 트랙 에러 신호도 구하기 위한 광 검출계(200)의 또 다른 예를 나타낸다.
이 예에서, 빔 스플릿 부(113)는 2 개의 영역(영역 A 및 영역 B)으로 빔을 분할하기 위하여 집광 렌즈(106)와 전방 차광부(111) 사이에 배치되어 있다. 이러한 위치는 도 37에 도시된 구성과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 집광 렌즈(106)는 집광 렌즈(106)의 영역 A의 부분을 투과하는 신호광 빔을 수광하기 위하여 광 검출기와 후방 차광부(112) 사이에 배치되어 있다. 이에 의해, 신호광 빔(Lm)의 초점 위치에서, 신호광 빔(Lm)이 분할형 광 검출기(123 (123a, 123b))에 의해 검출된다. 또한, 집광 렌즈(106)의 영역 B의 부분을 투과하는 신호광 빔(Lm)은 데이터 기록 방향(도 47b의 Y 방향)을 따라 적어도 2개의 부분으로 분할되는 분할형 광 검출기(123'(123'c, 123'd)에서 검출된다.
따라서, 개개의 신호들을 미광 빔 없이 구할 수 있으며, 여기서 Sa-Sb에 의해 트랙 에러 신호가 구해지며, Sa+Sb+Sc+Sd에 의해 재생 신호가 구해진다.
또 다른 예로서, 도 53a 및 도 53b는 도 39에 도시된 구성의 또 다른 변형예를 나타내는데, 이 예에서, 빔 스플릿 부와 차광부는 일체화된 통합체로서 형성할 수 있다.
도 53a 및 도 53b에서, 도면 번호 124 및 125는 프리즘(124a, 125a)과 차광부(124b, 125b)를 포함하는 빔 스플릿 유닛을 나타낸다. 도 53a 및 도 53b에 도시된 구성의 동작은 도 42a 및 도 42b에 도시된 구성과 실질적으로 동일하기 때문에, 추가 자세한 설명은 생략한다. 도 53a에 도시된 구성에서는, 빔 스플릿 유닛(124) 의 프리즘(124a)의 두께가 두꺼울 수 있지만, 유효 빔의 부분까지도 컷오프시킬 수 있다(예를 들어, 도 53a의 점선을 참조). 또한, 이 빔이 빔 스플릿 유닛을 투과한 후에 굴절될 수도 있지만, 그 굴절된 빔은 이 도면에는 도시하지 않는다.
도 48은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광 픽업 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다. 도 48에서, 도면 부호 101은 광원을 나타내며, 도면 부호 102는 커플링 렌즈를 나타내고, 도면 부호 103은 검출기 및 분리부를 나타내며, 도면 부호 104는 대물 렌즈를 나타내고, 도면 부호 105는 광 디스크를 나타내며, 도면 부호 106은 검출 렌즈를 나타내고, 도면 부호 107은 회절 격자를 나타내며, 도면 부호 108은 광 검출기를 나타낸다.
도 48을 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 픽업 장치는 예를 들어, 광 디스크(105)로부터/로 정보를 판독 및 기록하기 위해 광을 출사시키는 광원(101)과; 광원(101)으로부터 발산하는 빔을 실질적으로 평행한 빔으로 만드는 커플링 렌즈(102)와; 광원(101)으로부터 광 디스크(105)로 출사된 빔과 광 디스크(105)로부터 반사되는 빔을 분리하기 위한 검출기 및 분리부(103)와; 광 디스크(105)로부터/로 입사하는 빔을 집광하기 위한 대물 렌즈(104)와; 신호층(기록층)으로부터 광 검출기(들)(108)로 반사된 빔을 집광하기 위한 검출 렌즈(106)와; 트랙 방향으로 소정의 위치를 유지하기 위하여 포커스 에러 신호와 트랙 에러 신호를 발생시키는 회절 격자(107)와; 광 디스크(105)로부터 신호 정보를 구하기 위한 광 검출기(들)(108)를 포함한다. 이 예에서, 대물 렌즈(104)는 광 디스크(105)의 신호 정보 표면(기록 표면) 상의 스폿에 대하여 광 빔을 포커스하기 위하여 액츄에이터 에 의해 광 축 방향으로 구동된다.
광원(101)으로부터 출사되는 빔은 커플링 렌즈(102)에서 실질적으로 평행한 광으로 되어 검출기 및 분리부(103)를 투과하며, 이에 의해, 광 디스크(105)의 정보 기록 표면(기록 표면) 상의 미세 빔 스폿을 형성할 수 있다. 다시 광 디스크(105)로부터 반사되는 빔은 대물 렌즈(104)에서 실질적으로 평행한 광선으로 되어, 검출기 및 분리부(103)에 의해 반사된 다음 집광 렌즈(106)에서 집광되고 회절 격자(107)에 의해 회절됨으로써, 이에 의해, 광 검출끼(들)(108)의 광 검출면에 의해 검출된다.
상술한 예에서, 빔이 광원(101)으로부터 광 디스크(105)로 출사되는 광로(광학계)는 조사 경로(광학 조사 경로) 또는 진행 경로를 의미할 수 있다. 한편, 빔이 광 디스크(105)로부터 반사되는 광로(광학계)는 검출 경로(광 검출계) 또는 복귀 경로를 의미할 수 있다.
예를 들어, 광원(101), 회절 격자(107) 및 광 검출기를 포함하는 광학 유닛의 일 실시형태가 도 49에 도시되어 있다. 이 예에서, 광원(101)으로부터 출사하는 발산빔은 회절 격자(107)를 투과한 다음 광 픽업 장치에 제공되는 커플링 렌즈(도시 생략)로 진행하여 광 디스크(도시 생략)로 진행한다. 광 디스크에서 반사되는 빔은 다시 커플링 렌즈를 투과한 다음, 수속된 광의 형태로, 회절 격자(107) 상에 입사된다. 회절 격자(107)는 입사빔에 대하여 복수의 영역으로 분할(분리)된다. 분할된 영역에 대응하여 분할되는(분리되는) 빔은 광 검출기(분할형 광 검출기; 108)에 의해 수광된다. 일례에서, 도 50에 도시되는 바와 같이, 회절 격자(107)는 3개 의 부분으로 분할된다. (나이프 에지 회절을 이용하여) 영역 AB에서 회절되는 광을 검출함으로써, 포커스 에러 신호가 구해지고, 각각의 영역 C와 D에서 광을 수광함으로써 트랙 에러 신호를 구한다.
또한, 본 발명은 이들 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 여러 변형 및 수정이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
본 발명은 2005년 3월 2일, 3월 14일, 3월 15일, 3월 31일, 5월 9일, 및 8월 30일자로 각각 출원된 일본 대응 특허 출원 번호 2005-056976, 2005-070366, 2005-074031, 2005-103441, 2005-135509, 및 2005-248548를 우선권으로 주장하며, 그 전체 내용을 참조로서 포함하고 있다.

Claims (65)

  1. 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광 성분을 추출하기 위한 광학계로서,
    빔을 집광하기 위하여 빔의 광로 상에 위치되어 있는 집광 소자와;
    상기 집광 소자를 투과한 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하기 위한 편광 변경 유닛과;
    상기 편광 변경 유닛을 투과한 빔에 포함되어 있는 신호광 성분을 추출하기 위한 추출 소자
    를 포함하는 신호광 성분 추출용 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광 변경 유닛은 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자를 포함하며,
    상기 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자는 상기 집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 각각 포함하고,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 초점과, 제1 초점보다 집광 소자에 근접하여 위치되는 제2 초점 사이에 위치되며,
    상기 제1 초점은 신호광 성분이 집광되는 위치이고,
    상기 제2 초점은 미광 성분이 집광되는 위치이며,
    상기 제2 편광 변경 소자는 제1 초점과, 제1 초점보다 추출 소자에 근접하여 위치되는 제3 초점과의 사이에 위치되고,
    상기 제3 초점은 미광 성분이 집광되는 또 다른 위치인 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역 및 제2 영역 중 적어도 한 영역에 입사하는 빔의 편광을 변경하는 광학 특성을 갖고 있고,
    상기 제2 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 광학 특성과 동일한 광학 특성을 갖는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 편광 변경 유닛은 상기 입사빔에 위상차를 부여함으로써 상기 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하도록 구성되며,
    제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 부여되는 위상차와 제2 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 부여되는 위상차의 합은 0 파장 또는 1/2 파장 중 적어도 한 파장인 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 대하여 +1/4 파장의 위상차를 부여하고 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 대하여 -1/4 파장의 위상차를 부여하는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  6. 제4항에 있어서,
    제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 대하여 +1/2 파장의 위상차를 부여하고 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 대하여 위상차를 부여하지 않는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 편광 변경 유닛은 상기 입사빔의 편광 방향을 회전시킴으로써 상기 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하도록 구성되며,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔의 편광 방향을 +45°의 각도로 회전시키고, 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔의 편광 방향을 -45°의 각도로 회전시키는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 편광 변경 유닛은 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자를 포함하며,
    상기 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자는 상기 집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 각각 포함하고,
    상기 제1 영역 및 제2 영역은 상이한 광학 특성을 갖고 있으며,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 초점과, 제1 초점 보다 집광 소자에 보다 근접하여 위치되는 제2 초점 사이에 위치되어 있고,
    상기 제1 초점은 신호광 성분이 집광되는 위치이며,
    상기 제2 초점은 미광 성분이 집광되는 위치이고,
    상기 제2 편광 변경 소자는 제1 초점과, 제1 초점 보다 추출 소자에 근접하여 위치되는 제3 초점 사이에 위치되어 있으며,
    상기 제3 초점은 미광 성분이 집광되는 또 다른 위치인 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역 및 제2 영역 중 적어도 한 영역에 입사하는 빔의 편광을 변경하는 광학 특성을 갖고 있고,
    상기 제2 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 광학 특성과 동일한 광학 특특성을 갖고 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 편광 변경 유닛은 상기 입사빔에 위상차를 부여함으로써 상기 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하도록 구성되며,
    제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 부여되는 위상차와 제2 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 부여되는 위상차의 합은 0 파장 또는 1/2 파장인 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 대하여 +1/4 파장의 위상차를 부여하고 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 대하여 -1/4 파장의 위상차를 부여하는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 대하여 +1/2 파장의 위상차를 부여하고 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 대하여 위상차를 부여하지 않는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 편광 변경 유닛은 상기 입사빔의 편광 방향을 회전시킴으로써 상기 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하도록 구성되며,
    제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔의 편광 방향의 회전각과 제2 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔의 편광 방향의 회전각의 합은 +90°또는 -90°인 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔의 편광 방향을 +45°의 각도로 회전시키고, 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔의 편광 방향을 -45°의 각도로 회전시키는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자는 1보다 큰 굴절율을 갖는 투명 부재를 통하여 일체화된 통합체로 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자와 제2 편광 변경 소자와 추출 소자는 1보다 큰 굴절율을 갖는 투명 부재를 통하여 일체화된 통합체로 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자는 상기 집광 소자의 광축에 대하여 경사져 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자와 제2 편광 변경 소자와 추출 소자는 대응하는 프리즘의 평면 상에 각각 위치되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 대응하는 프리즘은 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  20. 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광을 추출하기 위한 광학계로서,
    빔을 집광하기 위하여 빔의 광로 상에 위치되어 있는 집광 소자와;
    상기 집광 소자를 투과한 입사빔 내에 포함되어 있는 신호광 성분과 미광 성분 중 적어도 한 성분의 편광 상태를 변경하기 위하여 편광 변경 소자와 반사부의 조합을 포함하는 편광 변경 유닛과;
    상기 편광 변경 유닛을 투과한 빔에 포함되어 있는 신호광 성분을 추출하기 위한 추출 소자
    를 포함하는 신호광 성분 추출용 광학계.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 편광 변경 소자는 상기 집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 편광 변경 소자는 제1 초점과, 제1 초점보다 집광 소자에 근접하여 위치되는 제2 초점 사이에 위치되며,
    상기 제1 초점은 신호광 성분이 집광되는 위치이고,
    상기 제2 초점은 미광 성분이 집광되는 위치이며,
    상기 반사부는 제1 초점에 위치되는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 편광 변경 소자는 편광 변경 소자의 제1 영역 및 제2 영역 중 적어도 한 영역에 입사하는 빔의 편광을 변경하는 광학 특성을 갖고 있고,
    상기 반사부는 편광 변경 소자의 제1 영역으로부터 편광 변경 소자의 제2 영역으로 빔을 반사시키는 광학 특성을 갖고 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 편광 변경 소자는 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 대하여 +1/2 파장의 위상차를 부여하고 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 대하여 위상차를 부여하지 않는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 편광 변경 소자와 반사부는 1보다 큰 굴절율을 갖는 투명 부재를 통하여 일체화된 통합체로 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  25. 제21항에 있어서,
    제1 초점과 제2 초점 사이에 위치되어 있는 투명 부재를 더 포함하며,
    상기 투명 부재는 1보다 큰 굴절율을 갖고 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  26. 광 픽업 장치로서,
    빔을 출사하기 위한 광원과;
    복수의 기록층을 가진 광 디스크의 목표 기록층에 빔을 집광시키기 위한 대물 렌즈와 제2항에 기재된 신호광 성분 추출용 광학계를 포함하는 광학계와;
    추출된 신호광 성분의 광량에 따라서 신호를 발생시키는 광 검출계
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    집광 소자와 제1 편광 변경 소자 사이에 위치되어 있는 광 분리 소자를 더 포함하며,
    상기 광 분리 소자는 집광 렌즈의 광축에 대하여 45°경사져 있고,
    상기 광원으로부터의 빔은 광 분리 소자를 통하여 집광 소자에 입사되고
    상기 집광 소자로부터의 빔은 대물 렌즈에 입사되는 것인 광 픽업 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자 각각에 대한 분할선이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 연장되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  29. 광 픽업 장치로서,
    빔을 출사하기 위한 광원과;
    복수의 기록층을 가진 광 디스크의 목표 기록층에 빔을 집광시키기 위한 대물 렌즈와 제20항에 기재된 신호광 성분 추출용 광학계를 포함하는 광학계와;
    추출된 신호광 성분의 광량에 따라서 신호를 발생시키는 광 검출계
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    추출 소자는 광원과 대물 렌즈 사이의 광로에 위치되어 있는 빔 스플릿터이며,
    집광 소자는 빔 스플릿터와 대물 렌즈 사이의 광로에 위치되어 있는 커플링 렌즈인 것인 광 픽업 장치.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 편광 변경 소자에 대한 분할선이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 연장되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  32. 광 디스크 장치로서,
    제26항에 기재된 광 픽업 장치와;
    광 검출계에 의해 발생되는 신호에 따라서 광 디스크에 기록되어 있는 정보를 판독하기 위한 처리 장치
    를 포함하는 것인 광 디스크 장치.
  33. 광 디스크 장치로서,
    제29항에 기재된 광 픽업 장치와;
    광 검출계에 의해 발생되는 신호에 따라서 광 디스크에 기록되어 있는 정보를 판독하기 위한 처리 장치
    를 포함하는 것인 광 디스크 장치.
  34. 신호광 성분과 미광 성분을 포함하는 빔으로부터 신호광을 추출하기 위한 광학계로서,
    빔을 집광하기 위하여 빔의 광로 상에 위치되어 있는 집광 소자로서, 제1 초 점에서 신호광 성분을 집광하고 제2 초점에서 미광 성분을 집광하는 집광 소자와;
    제1 초점과, 제1 초점보다 집광 소자에 근접하여 위치되는 제2 초점 사이에 위치되어 있는 제1 편광 변경 소자로서, 집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며 상기 제1 영역에 입사하는 빔의 편광 방향을 90°각도로 변경시키는 광학 특성을 갖고 있는 제1 편광 변경 소자와;
    제1 초점과 제2 초점 사이에 위치되어 있는 제1 분리 소자로서, 제1 초점보다는 집광 소자를 향하여 집광되는 미광 성분을 반사하거나 흡수하도록 동작하는 제1 분리 소자와;
    제1 초점과, 제1 분리 소자를 투과하는 미광 성분이 집광되는 제3 초점 사이에 위치되어 있는 제2 분리 소자로서, 제1 분리 소자를 투과하는 미광 성분을 반사하거나 흡수하도록 동작하는 제2 분리 소자와;
    집광 소자의 광축과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 제2 편광 변경 소자로서, 상기 제2 편광 변경 소자의 제1 영역 및 제2 영역 중 적어도 한 영역에 입사하는 빔의 편광 방향을 90°각도로 변경시키는 광학 특성을 갖고 있는 제2 편광 변경 소자
    를 포함하는 신호광 성분 추출용 광학계.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 편광 변경 소자의 제1 영역에 입사한 빔에 대하여 +1/2 파장의 위상차를 부여하고 제1 편광 변경 소자의 제2 영역에 입사한 빔에 대하여 위상차를 부여하지 않는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 제1 분리 소자 및 제2 분리 소자는 1보다 큰 굴절율을 갖는 투명 부재를 통하여 일체화된 통합체로 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  37. 제34항에 있어서,
    제2 초점과 제3 초점 사이에 위치되어 있는 투명 부재를 더 포함하며,
    상기 투명 부재는 1보다 큰 굴절율을 갖고 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  38. 제34항에 있어서,
    제1 편광 변경 소자와 제1 분리 소자와 제2 분리 소자와 제2 편광 변경 소자는 1보다 큰 굴절율을 갖는 투명 부재를 통하여 일체화된 통합체로 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  39. 제34항에 있어서,
    상기 제1 분리 소자 및 제2 분리 소자는 집광 소자의 광축에 대하여 경사져 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  40. 제34항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자는 제1 프리즘의 평면에 위치되어 있고,
    상기 제1 분리 소자는 제2 프리즘의 평면에 위치되어 있으며,
    상기 제2 분리 소자는 제3 프리즘의 평면에 위치되어 있고,
    상기 제2 편광 변경 소자는 제4 프리즘의 평면에 위치되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 프리즘은 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 신호광 성분 추출용 광학계.
  42. 광 픽업 장치로서,
    빔을 출사하기 위한 광원과;
    복수의 기록층을 가진 광 디스크의 목표 기록층에 빔을 집광시키기 위한 대물 렌즈와 제34항에 기재된 신호광 성분 추출용 광학계를 포함하는 광학계와;
    추출된 신호광 성분의 광량에 따라서 신호를 발생시키는 광 검출계
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 제1 편광 변경 소자 및 제2 편광 변경 소자 각각에 대한 분할선이 트랙킹 방향에 대응하는 방향으로 연장되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  44. 광 디스크 장치로서,
    제42항에 기재된 광 픽업 장치와;
    광 검출계에 의해 발생되는 신호에 따라서 광 디스크에 기록되어 있는 정보를 판독하는 처리 장치
    를 포함하는 광 디스크 장치.
  45. 복수의 층을 가진 광 디스크로부터 정보를 판독하고 광 디스크에 정보를 기록하기 위하여 광원과 콜리메이터 렌즈와 검출기 및 분리부와 대물렌즈와 광 검출계와 광 검출기가 제공되는 광 픽업 장치로서,
    광 디스크의 복수의 층으로부터 반사되는 빔을 집광하는 집광 소자로서, 상기 빔은 복수의 층 중 m번째 층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)과 복수의 층 중 m+l 번째 층으로부터 반사되는 제1 미광 빔(Lm+1)과 복수의 층 중 m-l 번째 층으로부터 반사되는 제2 미광 빔(Lm-1)을 포함하며, 신호광 빔(Lm)은 제1 초점(fm)에서 집광되고, 제2 미광 빔(Lm+1)은 제2 초점(fm+1)에서 집광되며, 제2 미광 빔(Lm-1)은 제3 초점(fm-1)에서 집광되는 것인 집광 소자와;
    제1 영역으로 향하는 빔을 차광하기 위하여 제1 초점(fm)과 제2 초점(fm+1) 사이에 위치되어 있는 전방 차광부와;
    제2 영역으로 향하는 빔을 차광하기 위하여 제1 초점(fm)과 제3 초점(fm-1) 사이에 위치되어 있는 후방 차광부
    를 포함하며,
    상기 제1 영역 및 제2 영역은 집광 소자의 광축에 의해 분할되는 것인 광 픽업 장치.
  46. 복수의 층을 가진 광 디스크로부터 정보를 판독하고 광 디스크에 정보를 기록하기 위하여 광원과 콜리메이터 렌즈와 검출기 및 분리부와 대물렌즈와 광 검출계와 광 검출기가 제공되는 광 픽업 장치로서,
    광 디스크의 복수의 층으로부터 반사되는 빔을 집광하는 집광 소자로서, 상기 빔은 복수의 층 중 m번째 층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)과 복수의 층 중 m+l 번째 층으로부터 반사되는 제1 미광 빔(Lm+1)과 복수의 층 중 m-l 번째 층으로부터 반사되는 제2 미광 빔(Lm-1)을 포함하며, 신호광 빔(Lm)은 제1 초점(fm)에서 집광되고, 제2 미광 빔(Lm+1)은 제2 초점(fm+1)에서 집광되며, 제2 미광 빔(Lm-1)은 제3 초점(fm-1)에서 집광되는 것인 집광 소자와;
    상기 집광 소자의 광축에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역으로 빔을 스플릿시키기 위하여 제2 초점(fm+1) 보다 집광부에 근접하여 위치되어 있는 빔 스플릿 부와;
    제1 미광 빔(Lm+1)을 차광하기 위하여 제1 영역 측에서 제1 초점(fm)과 제2 초점(fm+1) 사이에 위치되어 있는 전방 차광부와;
    제2 미광 빔(Lm-1)을 차광하기 위하여 제2 영역 측에서 제1 초점(fm)과 제3 초점(fm-1) 사이에 위치되어 있는 후방 차광부
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  47. 복수의 층을 가진 광 디스크로부터 정보를 판독하고 광 디스크에 정보를 기록하기 위하여 광원과 콜리메이터 렌즈와 검출기 및 분리부와 대물렌즈와 광 검출계와 광 검출기가 제공되는 광 픽업 장치로서,
    광 디스크의 복수의 층으로부터 반사되는 빔을 집광하는 집광 소자로서, 상기 빔은 복수의 층 중 m번째 층으로부터 반사되는 신호광 빔(Lm)과 복수의 층 중 m+l 번째 층으로부터 반사되는 제1 미광 빔(Lm+1)과 복수의 층 중 m-l 번째 층으로부터 반사되는 제2 미광 빔(Lm-1)을 포함하며, 신호광 빔(Lm)은 제1 초점(fm)에서 집광되고, 제2 미광 빔(Lm+1)은 제2 초점(fm+1)에서 집광되며, 제2 미광 빔(Lm-1)은 제3 초점(fm-1)에서 집광되는 것인 집광 소자와;
    상기 집광 소자의 광축에 의해 분할되는 제1 영역 및 제2 영역으로 빔을 스플릿시키기 위하여 제1 초점(fm)과 제2 초점(fm+1) 사이에 위치되어 있는 빔 스플릿 부와;
    제1 미광 빔(Lm+1)과 제2 미광 빔(Lm-1)을 차광하기 위하여 제1 초점(fm)과 제3 초점(fm-1) 사이에 위치되어 있는 차광부
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 빔 스플릿 부는 광학 웨지 쌍을 포함하며, 상기 집광 소자의 광축에 대하여 광학 웨지들이 서로 대칭이 되도록 광학 웨지의 얇은 쪽이 서로 매칭되는 것인 광 픽업 장치.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 빔 스플릿 부는 광학 웨지 쌍을 포함하며, 상기 집광 소자의 광축에 대하여 광학 웨지들이 서로 대칭이 되도록 광학 웨지의 두꺼운 쪽이 서로 매칭되는 것인 광 픽업 장치.
  50. 제48항에 있어서,
    상기 빔 스플릿 부 및 상기 차광부는 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 빔 스플릿 부 및 상기 차광부는 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  52. 제47항에 있어서,
    상기 빔 스플릿 부는 제1 영역 및 제2 영역에 대하여 다른 회절성을 부여하 는 회절 격자를 포함하는 것인 광 픽업 장치.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 회절 격자는 회절빔이 반전되도록 빔을 회절시키는 것인 광 픽업 장치.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 회절 격자 및 상기 차광부는 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  55. 제52항에 있어서,
    상기 광원은 상기 회절 격자가 제공되지 않은 경우 초점(fm)에 위치되어 있으며,
    상기 광원은 상기 회절 격자에 의해 회절될 수 없는 방향으로 선형 편광을 출사시키는 것인 광 픽업 장치.
  56. 제52항에 있어서,
    상기 회절 격자 및 상기 차광부는 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  57. 제52항에 있어서,
    상기 회절 격자와 상기 차광부와 상기 광원과 상기 광 검출기는 일체화된 통합체로서 형성되어 있는 것인 광 픽업 장치.
  58. 제45항에 있어서,
    상기 광 검출기의 앞에 제공되는 또 다른 집광 소자를 더 포함하며,
    상기 광 검출기는 트랙킹 방향과 평행한 선에 의해 2개의 부분으로 분할되는 부분을 포함하는 것인 광 픽업 장치.
  59. 제45항에 있어서,
    상기 광 검출기는 트랙킹 방향과 직교하여 교차하는 선에 의해 분할되는 부분을 포함하는 것인 광 픽업 장치.
  60. 제46항에 있어서,
    상기 빔 스플릿 부에 의해 스플릿되는 빔의 일부분에 대하여 광 검출기의 앞에 제공되는 또 다른 집광 소자를 더 포함하며,
    상기 또 다른 집광 소자에 의해 집광되는 신호광 빔은 트랙킹 방향과 평행한 선에 의해 2개의 부분으로 분할되는 부분을 포함하는 광 검출부에 의해 검출되는 것인 광 픽업 장치.
  61. 제46항에 있어서,
    또 다른 집광 소자가 광 검출부의 앞에 제공되지 않는 경우, 상기 빔 스플릿 부에 의해 스플릿되는 빔의 일부분을 검출하기 위한 광 검출부는 트랙킹 방향과 평행한 선에 의해 2개의 부분으로 분할되는 부분을 포함하는 것인 광 픽업 장치.
  62. 제46항에 있어서,
    또 다른 집광부를 통하여 빔 스플릿 부에 의해 스플릿되는 빔의 일부분을 검출하기 위한 광 검출기의 앞에 제공되는 또 다른 집광부와;
    빔 스플릿 부에 의해 스플릿되는 광선 번들의 또 다른 부분을 신호광으로 검출하는 또 다른 광 검출기
    를 더 포함하는 광 픽업 장치.
  63. 제45항에 기재된 광 픽업 장치를 포함하는 광 기록 장치.
  64. 제45항에 기재된 광 픽업 장치를 포함하는 광 재생 장치.
  65. 제45항에 기재된 광 픽업 장치를 포함하는 광 기록 및 재생 장치.
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