KR100809974B1

KR100809974B1 - 광학주사장치

Info

Publication number: KR100809974B1
Application number: KR1020027006612A
Authority: KR
Inventors: 유트페트루스티.; 반덴에에렌베엠트야코부스엠.에이.
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2008-03-06
Also published as: US20020051247A1; EP1226580B1; US7009928B2; CN1397068A; JP2004510281A; KR20020059779A; CN1214374C; DE60108938D1; ATE289444T1; TW591642B; EP1226580A1; WO2002025646A1; DE60108938T2

Abstract

고밀도의 HD 기록매체(38)와 저밀도의 LD 기록매체(18) 모두를 주사하는 광학주사장치에 있어서는, HD 주사빔과 LD 주사빔을 발생하기 위해 2-파장 다이오드 레이저(50)가 사용된다. HD 빔과 LD 빔을 결합하기 위한 제 1 회절 구조(63)와, LD 빔 또는 HD 빔에 대해서만 렌즈로서의 역할을 하는 제 2 회절 구조(64)를 갖는 복합 회절부재(60)를 다이오드 레이저(50)에 근접하여 배치함으로써, LD 정보층(40)에 기록하는데 적합한 콤팩트한 장치가 얻어진다.

광학주사장치, 기록매체, 2-파장 레이저, 복합 회절부재, 공역 세트

Description

광학주사장치{OPTICAL SCANNING DEVICE}

본 발명은, 제 1 동작 모드에서 제 1 정보층과 제 1 두께의 제 1 투명층을 갖는 제 1 형태의 기록매체를 주사하고, 제 2 동작 모드에서 제 2 정보층과 제 1 두께와 다른 제 2 두께의 제 2 투명층을 갖는 제 2 형태의 기록매체를 주사하는 광학 주사장치로서, 제 1 모드에서 제 1의 HD 방사빔과 제 2 모드에서 제 2의 LD 방사빔을 발생하는 2-파장 다이오드 레이저와, 제 1 모드에서는 제 1 정보층 상에 HD 빔의 초점을 맞추기 위해 제 1 공역 세트에서 동작하고, 제 2 모드에서는 제 2 정보층 상에 상기 LD 빔의 초점을 맞추기 위해 이와 다른 제 2 공역 세트에서 동작하도록 설계된 대물계와, 2-파장 다이오드 레이저와 대물계 사이의 광 경로에 배치된 제 1 회절부재를 구비한 광학주사장치에 관한 것이다.

이와 같은 광학주사장치는, JP-A 11-185282의 영문 요약서에 공지되어 있다. 본 명세서에서, HD 빔과 LD 빔은, 각각 더 높은 정보밀도로 정보층을 주사하는데 사용된 빔과, 더 낮은 정보밀도로 정보층을 주사하는데 사용된 빔을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

일반적으로, 광 기록매체의 정보층은, 먼지 입자, 스크래치 등을 정보층으로부터 충분한 거리에 유지하면서 환경적인 영향으로부터 정보층을 보호하고, 정보층에 기계적 지지를 제공하도록 의도된 것이다. 즉, 투명층은 정보층에 대한 기판으 로서의 기능을 한다. 투명층의 두께는, 기록매체에 원하는 강성을 부여하는데 필요한 두께와, 투명층 상에 입사된 주사빔의 개구수(numerical aperture: NA)와 관련하여 필요한 두께 사이의 타협점에 해당한다.

기록매체의 일측에 있는 대물계의 NA는, 주사장치가 일정한 밀도로 정보층을 판독하거나 기록하기 위해 가져야만 하는 해상도에 의해 좌우된다. 장치에 의해 형성될 수 있는 최소 주사 스폿 크기에 반비례하는 주사장치의 해상도는 NA/λ에 비례하는데, 이때 λ는 주사빔의 파장이다. DVD(digital versatile disc) 등의 더 큰 정보밀도를 갖는 기록매체를 주사하기 위해서는, CD(compact disc) 등의 더 낮은 정보밀도를 갖는 기록매체를 주사하는데 사용되는 이하에서는 LD(low-density) 주사빔으로 불리는 주사빔보다, 더 높은 NA 및 더 작은 λ를 갖는 이하에서는 HD(high-density) 주사빔으로 불리는 주사빔이 사용되어야 한다. 더 큰 정보밀도를 가져 더 높은 NA를 필요로 하는 기록매체에 대해서는, 초점, 즉 주사 스폿의 품질에 대한 주사장치의 광축에 관한 기록매체의 기울어짐의 영향을 줄이도록 정보층의 두께를 감소시키는 것이 종종 필요하다. 더 큰 정보밀도를 갖는 새로운 기록매체의 출현에 따라, 서로 다른 투명층의 두께를 갖는 서로 다른 형태의 기록매체가 시판될 것이다. 호환가능한 주사장치는, 투명층의 두께에 무관하게, 서로 다른 형태의 기록매체를 주사할 수 있어야만 할 것이다. 2가지 형태의 기록매체에 대한 호환가능한 주사장치의 대물계는, 제 1 형태의 기록매체를 주사하기 위한 제 1 공역 세트와, 제 2 형태의 기록매체를 주사하기 위한 이와 다른 제 2 세트의 공역을 가져야만 한다. 본 명세서에서, 이 대물계의 2가지 공역은, 대물 평면, 즉 방사원의 방출 평면과 대물계의 제 1 주 평면 사이의 거리와, 대물계의 제 2 주 평면과 상 평면, 즉 정보층의 평면 사이의 거리를 각각 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서, 기록매체의 주사는, 주사빔으로 이루어진 주사 스폿과 정보층이 정보를 판독, 기록, 및/또는 소거하기 위해 서로에 대해 움직이는 것을 의미한다.

호환가능한 주사장치에서 한 개의 대물계를 사용하여 서로 다른 NA들을 갖는 2개의 주사빔을 얻기 위해, 대물계의 앞 또는 대물계의 제 1 표면 상의 광경로에 소위 이색성 환형수단(dichroic annular means), 예를 들면 필터가 배치될 수 있다. 이와 같은 이색성 필터는, HD 주사빔을 투과시키고, LD 주사빔의 가장자리를 차단하거나 편향시켜, LD 주사빔의 중앙부만이 대물계에 의해 LD 정보층으로 투과된다. LD 주사빔은 HD 정보층 상에 주사 스폿을 형성하는데, 이 스폿은 HD 주사빔에 의해 HD 정보층 상에 형성된 주사 스폿보다 더 폭이 넓다. 특히, LD 주사빔이 정보층을 판독하는 것 뿐만 아니라, 정보층에 기록하는데 사용되고, 방사원으로부터의 최대량의 방사선이 정보층에 도달해야 하는 호환가능한 주사장치에 대해서, 더 좋은 대안은 추가적인 렌즈를 대물계 앞의 광경로에 배치하는 것이다. 예비시준 렌즈(pre-collimator lens)로 불릴 수 있는 이와 같은 렌즈는, LD 빔이 대물계의 중앙 부분만을 채우고, 대물계를 통과한 후에, 빔이 필요한 상 측 NA를 갖도록 LD 빔의 NA이 설정되도록, 방사원으로부터 빔의 폭주(vergence)를 변경시킨다. 이와 같은 예비시준 렌즈는 LD 주사빔의 경로에만 배치되어야 한다.

서로 다른 파장을 갖는 HD와 LD 주사빔은, 서로 다른 파장을 방출하는 2개의 별개의 방사원, 예를 들면 레이저 다이오드에 의해 발생될 수 있다. 이들 주사빔 은, 빔들 중에서 한가지의 일부를 투과시키고 다른 빔의 일부를 동일한 방향으로 반사시키는 이색성 빔 분할 부재, 예를 들면 프리즘 또는 반투명 거울에 의해, 대물계에 입사하기 전에 결합, 즉 동축으로 만들어질 수 있다.

호환가능한 주사장치의 크기와 중량을 줄이기 위해, 예를 들면 JP-A 11-85282의 영문 요약서이 도시된 것과 같이, 빔 결합부재와 함께 2-파장 레이저 모듈이 사용될 수 있다. 이 2-파장 모듈은, 서로 다른 파장을 방출하는 2개의 발광 소자를 구비한 한 개의 레이저 칩이다. 빔 결합부재는, 레이저 칩에 근접 배치되어, 빔들의 주 광속, 즉 빔 축이 동축이 되도록 빔들 중 한 개만을 회절시키는 회절 격자이다. 이 주사장치에서는, LD 빔의 경로에만 예비시준 렌즈를 배치하는 것이 불가능하다.

본 발명의 목적은, LD 빔 내부에만 렌즈수단을 구비한, 서두에 기재된 광학주사장치를 제공함에 있다. 이 주사장치는, 2-파장 다이오드 레이저와 대물계 사이의 광경로에 제 2 회절부재가 배치되고, 이 회절부재가 LD 빔 또는 HD 빔에 대해서만 렌즈 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

빔의 폭주가 굴절 렌즈에 의한 것과 동일하게 변경되도록 빔의 광속을 회절시키는 평판 회절부재로 2개의 굴절면을 갖는 렌즈를 교체할 수 있다는 것은 공지되어 있다. 이와 같은 회절부재는, 중간 스트립들과 교번하는 굴곡된 격자 스트립들을 갖는 회절 격자의 형태를 가질 수 있다. 격자 스트립들은 회절부재의 표면에 있는 홈들로 형성될 수 있다. 본 발명은, 이와 같은 회절부재의 파라미터들, 예를 들면 홈들의 깊이가 이 회절부재가 일정한 파장을 갖는 방사빔에 대해서만 렌즈로 서의 역할을 하도록 선택될 수 있다는 착상에 근거를 두고 있다. 이와 다른 파장을 갖는 방사빔에 대해서는, 이 회절부재는 투명판에 지나지 않는다. 2-파장 다이오드 레이저로부터 발생된 빔들의 광경로에 LD 빔 만을 회절하도록 설계된 회절부재를 배치하는 것은, 회절부재가 양 빔의 경로에 배치되어 있더라도, LD 빔이 렌즈와 만다는 반면, HD 빔은 렌즈와 만나지 않는 효과를 갖는다. 이와 같은 회절부재는, 대물계의 동공면에서, 이 빔이 HD 빔의 단면적보다 작은 단면적을 갖고 이 동공의 중앙부만을 덮도록, LD 빔의 폭주를 변경한다. 또한, 2-파장 레이저에서 발생된 빔들의 방사 경로에서만 HD 빔을 회절시키는 회절부재를 배치하는 것도 가능하다. 이 회절부재는, HD 빔이 대물계의 전체 동공을 채우는 한편, LD 빔의 폭주가 변경되지 않으며 이 빔이 동공의 중앙부만을 채우도록, HD 빔의 단면적을 확대시켜야 한다.

더구나, 바람직하게는, 상기한 광학주사장치는, 제 1 및 제 2 회절부재가 투명체의 입사면 및 출사면에 각각 배치된 제 1 및 제 2 회절 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.

2개의 회절부재를 한 개의 부재로 통합함으로써, 부재의 수가 줄어들어, 주사장치가 더욱 간단해지고, 그것의 제조비용이 줄어든다. 이와 같이 구성된 회절부재는 공지된 프레싱 또는 복제기술을 사용하여 제조될 수 있다. 제 1 회절 구조에 대응하는 내부 표면 프로파일을 갖는 제 1 몰드와, 제 2 회절 구조에 대응하는 내부 표면 프로파일을 갖는 제 2 몰드를 동시에 사용함으로써, 복합 회절부재가 한번의 단계로 제조될 수 있다.

상기한 주사장치는, 제 1 및 제 2 회절부재 중에서 적어도 한 개가 정 렌즈(positive lens) 기능을 갖는 것을 또 다른 특징으로 한다.

정 렌즈 기능을 갖는 회절부재는 발산하는 LD 발생 빔의 일부를 수렴하는 LD 빔으로 변환할 수 있는 한편, 다른 회절부재는 대물계의 동공의 중앙부를 채우도록 이 빔의 추가적인 변형을 제공한다.

이와 달리, 주사장치는, 제 1 및 제 2 회절부재 중에서 적어도 한 개가 부 렌즈(negative lens) 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

부 렌즈 기능을 갖는 회절부재는 발산하는 HD 발생 빔의 적어도 일부를 더 수렴하는 빔으로 변환할 수 있는 한편, 다른 회절부재는 대물계의 동공을 채우도록 이 빔의 추가적인 변형을 제공한다.

또한, 복합 회절부재의 회절 구조는, 전술한 것과 같은 한 개의 정 렌즈 기능 및 한 개의 부 렌즈 기능 대신에, 2개의 정 렌즈 기능 또는 2개의 부 렌즈 기능을 제공하도록 하는 설계를 가질 수도 있다. 주사장치의 설계 그 자체는, 어떤 회절 구조가 렌즈 기능을 제공해야 하고, 무슨 렌즈 기능이 정 또는 부이어야 하는지를 결정한다.

제 2 회절부재가 빔들 중에서 한 개의 폭주를 변경시키는 렌즈 기능만을 가져야 하는 주사장치의 실시예에 있어서는, 이 회절부재의 회절 구조가 비교적 간단하다. 이에 따라, 제 2 회절부재가 발생 빔들 중에서 대응하는 한 개의 빔의 비대칭 부분을 필요한 폭주를 갖는 빔을 형성하도록 변환하기 때문에, 후자의 빔은 일부의 강도의 비대칭을 나타낼 수 있는데, 이것은 특정한 환경에서는 허용될 수 있다.

상기한 후자의 빔은, 제 2 회절부재가 폭주가 변형된 빔에 대해 2-파장 레이저에서 발생된 대응하는 빔의 대칭 부분을 선택하도록 설계된 것을 특징으로 하는 주사장치에서 대칭 강도 분포를 갖는다.

제 2 회절부재는 렌즈 기능 뿐만 아니라, LD 빔의 주 광속을 편향시킬 수 있기 때문에, 그것의 회절 구조는 다소 더 복잡하다.

더구나, 바람직하게는, 이 주사장치는, 제 1 및 제 2 회절부재가 2-파장 다이오드 레이저에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 회절부재들이 LD와 HD 빔이 여전히 작은 단면적을 갖는 위치에 배치되기 때문에, 이들 회절부재들의 크기가 작아질 수 있다.

더구나, 본 실시예의 주사장치는, 다이오드 레이저와 이 다이오드 레이저에 대향하는 회절부재 사이의 거리가 1 mm 내지 4mm 인 것을 또 다른 특징으로 한다.

이와 같은 거리에 대해, 회절 구조의 피치들이 이들 회절 구조가 용이하게 제조될 수 있는 길이를 갖는다.

동일한 이유로, 본 실시예는, 제 1 및 제 2 회절부재 사이의 거리가 2 mm 내지 8 mm인 것을 또 다른 특징으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 거리에 대해서는, 회절 구조들의 피치가 충분히 커서 이들 구조를 용이하게 제조할 수 있다.

상기한 주사장치는, 2-파장 다이오드 레이저의 앞에 빔 정형기가 배치되고, 이 빔 정형기가 입사면과 굴절 출사면을 변경시키는 빔 폭주를 갖는 것을 또 다른 특징으로 할 수 있다.

이와 같은 빔 정형기를 사용하여, 타원형 단면을 갖는 다이오드 레이저 빔을 방사선의 손실이 없이 원형 단면을 갖는 빔으로 변환할 수 있다. 다이오드 레이저에 근접하여 배치될 수 있는 렌즈의 형태를 갖는 효과적이면서 소형의 빔 정형기가 US-A 5,467,335에 공지되어 있다. 호환가능한 주사장치에 빔 정형기를 설치함으로써, HD 빔의 강도가 마찬가지로 증가되어, 이 장치가 고밀도 정보층에 기록하는데에도 적합하게 된다.

이와 같은 주사장치는, 빔 정형기의 입사면과 출사면이 각각 제 3 및 제 4 회절 구조로 구성되는 것을 또 다른 특징으로 할 수 있다.

홀로그래픽 빔 정형기로 불릴 수 있는 이와 같은 빔 정형기는, 이것이 HD 빔만의 형태를 변형시키고, LD 빔에게는 보이지 않도록 설계될 수 있다. 이 빔 정형기는 2-파장 레이저의 구성요소들 중에서 한 개만으로부터 발생된 빔에 영향을 미치기 때문에, 단지 이 구성요소와 정렬될 필요가 있다.

추가적인 통합이 구현되는 주사장치는, 제 1 및 제 3 회절 구조가 제 1 복합 회절 구조에 병합되고, 제 2 및 제 4 회절 구조가 제 2 복합 회절 구조에 병합되며, 이 제 1 및 제 2 복합 회절 구조는 한 개의 투명체의 입사면과 출사면 각각에 배치되는 것을 특징으로 한다.

추가적인 통합이 구현되고, 빔 정형기가 원통형 입사면과 톨로이드형 출사면을 갖는 렌즈 부재인 또 다른 주사장치는, 제 1 회절 구조가 원통형 입사면에 배치되고, 제 2 회절 구조가 톨로이드형 출사면에 배치된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 빔 정형기를 사용하여, HD 빔과 LD 빔 모두가 정형된다. 2-파장 레이저의 2개의 출사부재는 빔 정형기와 정확히 배치되어야 한다. 이들 부재 중에서 제 1 부재가 배치된 후에, 2-파장 레이저의 하우징을 회전시킴으로써 제 2 부재가 배치될 수 있다.

본 발명의 이들 발명내용과 또 다른 발명내용은, 이하에서 설명되고 첨부도면에 예시된 실시예를 참조하여 더욱 명백해질 것이다.

도면에서,

도 1은 LD 빔의 경로에 2개의 레이저 다이오드와 예비시준 렌즈를 구비한 호환가능한 주사장치를 나타낸 것이고,

도 2는 HD 및 LD 빔을 결합하기 위한 2-파장 다이오드 레이저와 회절부재를 갖는 호환가능한 주사장치를 나타낸 것이며,

도 3, 도 4 및 도 5는 복합 회절부재의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예와, LD 및 HD 빔에 대한 그것의 영향을 각각 나타낸 것이고,

도 6은 복합 회절부재의 실시예의 2개의 회절 구조의 위치의 함수로써의 피치를 나타낸 것이며,

도 7은 이들 회절 구조의 주파수를 나타낸 것이고,

도 8 및 도 9는 복합 회절부재의 제 1 및 제 2 회절 구조의 일 실시예의 평면도이며,

도 10은 회절 구조의 홈들의 깊이의 함수로써의 HD 빔 및 LD 빔 내부에 도입된 위상 천이를 나타낸 것이고,

도 11은 본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예를 나타낸 것이며,

도 12는 주사장치 내부에 사용되며, 복합 회절부재와 일체화될 수 있는 빔 정형기의 일 실시예를 나타낸 것이다.

이들 도면에 있어서, 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 나타내었다.

도 1은, 짧은 파장에서 제 1 형태의 기록매체를 판독하고 가능한 경우에는 기록하는 제 1 광경로와, 긴 파장에서 제 2 형태의 기록매체를 판독 및 기록하는 제 2 광경로를 갖는 주사장치를 나타낸 것이다. 재 1 형태의 기록매체는, 디지털 다기능 디스크(DVD) 및 제 1 파장, 예를 들면 650 nm일 수 있는 한편, 제 2 형태의 기록매체는 기록가능한 콤팩트 디스크(writable compact disc: CDW) 및 제 2 파장, 예를 들면 780 nm일 수 있다. 제 1 광경로는, 제 1 파장의 발산하는 방사빔(2), 즉 HD 빔을 방출하는 방사원(1), 예를 들면 반도체, 또는 다이오드 레이저를 구비한다. 반투명 거울(4)은 빔(2)의 일부분을 이색성 빔 스플리터(6)를 향해 반사시킨다. 필요한 경우에는, 다이오드 레이저(1)와 거울(4) 사이에 회절 격자(3)가 배치될 수 있는데, 이 격자는 2개의 회절된 빔과 비회절된 빔을 형성한다. 회절된 빔들은 트랙킹을 위해 사용된다. 간략을 기하기 위해 도면에는 비회절된 빔 만을 나타내었다. 간단히 말해 방사빔으로 불리는 3개의 방사빔은, 반투명 거울(4)에 의해, 제 1 파장에 대해 높은 투과도를 갖고 낮은 감쇠를 갖고 빔(2)을 통과시키는 이색성 빔 스플리터(6)를 향해 반사된다. 반사기(8)는 빔(2)을 시준 렌즈(10)를 향해 반사시키며, 이 시준 렌즈는 발산 빔(2)을 평행광 빔(12)으로 변환시킨다. 이 빔은, 평행 빔(12)을 기록매체(18)를 주사하기 위한 수렴 빔(16)으로 변화시키는 대물 렌즈계(14)를 통과한다. 대물 렌즈계는 한 개의 광학 부재로 구성될 수 있지만, 도면에 도시된 것과 같이, 2개 또는 그 이상의 광학 부재를 구비할 수 있다. 기록매체는, 제 1의 고밀도 형태를 가지며, 예를 들면 0.6 mm의 두께를 갖는 투명층(19)과, 수렴 빔(16)이 그 위에서 초점, 즉 주사 스폿(21)이 되는 정보층(20)을 구비한다. 정보층(20)에서 반사된 방사선은 빔 16 및 12의 광경로를 따라 되돌아와, 시준 렌즈(10)에 의해 수렴한다. 반사된 빔은, 이색성 빔 스플리터(6)와 빔 스플리터(4)를 통과하여, 검출계(23) 상의 검출기 스폿(24)으로 수렴된다. 이 검출계는 빔을 전기 검출신호로 변환한다. 정보층(20) 내부에 저장된 정보를 나타내는 정보신호와, 정보층(20)에 수직한 방향(초점 제어)과 트랙 방향에 수직한 방향(트랙킹 제어)으로 초점(21)의 위치를 지정하는 제어신호가 검출신호로부터 유도될 수 있다.

초점 제어신호는 소위 비점수차법을 사용하여 발생될 수 있다. 빔 스플리터(4)가 반사 및 수렴된 빔의 주 광속에 대해 예각으로 배치되기 때문에, 이 빔 스플리터는 이 빔 내부에 비점수차를 도입하게 된다. 검출계는, 검출계의 평면에 있는 비점수차 빔의 단면의 형태를 검출할 수 있도록 하는 사분면 검출기를 구비한다. 이 형태는 정보층(20)에 대한 초점(21)의 위치에 의해 좌우된다. 빔 스플리터(4)와 검출계 사이에 렌즈(25)가 배치될 수 있다. 이 렌즈는, 검출계 측에 구형의 오목면(26)을 가질 수 있으며, 빔의 초점을 설정하기 위한 부 서보렌즈로서 사용될 수 있다. 이것은 광축을 따라 이 렌즈를 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 빔 스플리터 측에 있는 렌즈(25)의 표면(27)은 원통형으로 형성될 수 있으므로, 이 렌즈도 원기둥 렌즈 기능을 가질 수 있다. 이 기능은, 기울어진 빔 스플리터(4)에 의해 도입된 비점수차가 너무 작은 경우에 사용될 수 있다. 또한, 렌즈(25)는 부 렌즈 만이거나 원기둥 렌즈 만일 수도 있다. 필요한 경우에는, 빔 스플리터(4)에 의해 도입된 코마수차를 교정하는 부재가 이와 같은 렌즈 대신에, 또는 이와 같은 렌즈에 덧붙여 배치될 수 있다.

제 2 형태의 기록매체를 주사하는 광경로는, 제 2 파장, 예를 들면 780 nm의 발산하는 방사빔(32), 즉 LD 빔을 방출하는 방사원(31), 예를 들면 반도체 레이저를 구비한다. 그것의 광경로에 격자(33)가 배치되어, 격자 3과 유사하게 3가지 빔을 형성할 수 있다. 이색성 빔 스플리터(6)는, LD 빔의 방사선의 대부분, 예를 들면 90%를 반사시키고, 이 빔의 나머지 방사선을 또 다른 검출기(7)로 투과시킨다. 피드포워드 센서로 불리는 이 검출기는, 다이오드 레이저(31)에서 발생된 빔의 강도에 비례하며, 이 빔의 강도를 제어하는데 사용될 수 있는 출력신호를 발생한다. 빔 스플리터(6)에 의해 반사된 LD 빔은 HD 빔과 동일한 경로를 따라 제 2 형태의 기록매체(39)에 도달한다. 이 기록매체는, 예를 들면 1.2 mm의 두께를 갖는 투명층(39)과, 정보층(40)을 구비한다.

기록매체 18 및 38은, 반투명 정보층(20)을 갖는 한 개의 2층 기록매체인 것으로 도시되었지만, 이들은 서로 다른 두께를 갖는 투명층을 지닌 별개의 단일층 기록매체일 수 있다.

LD 빔은 정보층(40) 상에 초점, 즉 주사 스폿(41)이 맞추어져야 한다. 대물 계(14)는, 방사원 1로부터의 HD 빔이 정보층 20에 초점이 맞추어지는 제 1 공역 세트의 제 1 모드와, 방사원 31로부터의 LD 빔이 정보층 40에 초점에 맞추어지는 제 2 공역 세트의 제 2 모드에서 동작하도록 설계된다. 정보층(40)으로부터 반사된 방사선은 기록매체(38)에 대한 LD 빔의 경로를 따라 되돌아온다. 또 다른 빔 스플리터(미도시)가 이색성 빔 스플리터(6)와 회절 격자 사이에 배치되어, 반사된 방사선을 또 다른 검출계(미도시)를 향해 반사시킬 수 있다. LD 빔에 대한 이와 같은 검출계는, HD 빔에 대한 검출계(23)와 동일한 기능을 갖는다. 바람직하게는, 예를 들면 빔 스플리터(6)를 통과한 반사된 빔의 전체 방사선의 10%이고, 검출계(23)에 입사되는 이 반사된 LD 빔의 방사선은, 정보층(40) 상의 주파 스폿(41)의 위치를 판독하고 제어하는데 사용된다. 이에 따르면, 제 2 검출계가 더 이상 필요하지 않으므로, 주사장치가 간단해진다. 필요한 경우에는, 빔 스플리터(6)에 일부의 편광 감도를 추가하고, 이 빔 스플리터와 대물계 사이, 바람직하게는 시준 렌즈와 대물계 사이에 있는 LD 빔의 경로에 1/4 파장판(15)을 배치함으로써, 검출계에 입사되는 LD 빔의 강도를 증가시킬 수 있다. 기록매체(38)로 가는 도중과 기록매체로부터 되돌아오는 도중에, LD 빔은 이 파장판을 두 번 통과하므로, 그것의 편광 방향이 다이오드 레이저(31)에서 발생된 LD 빔의 편광 방향에 대해 90°만큼 회전한다. 이와 같은 편광 회전으로 인해, 기록매체(38)에 의해 반사된 LD 빔의 대부분은 빔 스플리터(6)를 통과하는 한편, 정보층(40)에 입사되는 LD 빔의 강도는 감소하지 않는다.

대물계(14)는, 제 1 모드에 대해, 제 1 파장을 갖는 평행광의 HD 빔(12)을 투명층(19)을 통해 정보층(20) 상의 초점(21)으로 수렴시킨다. 투명층(19)을 통과할 때 수렴 빔(16)에 의해 발생된 구면수차가 대물계(14) 내부에서 보상된다. 대물계는 사인 조건을 따른다. 본 실시예에 있어서 투명층(19)이 존재하지 않으면, 대물계는 구면수차를 보상하지 않아야만 한다. 제 2 모드에서는, LD 빔이 투명층 19의 두께와 다른 두께를 갖는 투명층 39를 통과한다. 대물계는, 이 투명층(39)의 두께에 의해 발생된 구면수차를 보상하지 않는다. 그러나, 구면수차는, LD 빔의 주변 광속이 통과하는 대물계의 외부 환형 영역에 의해 주로 발생된다는 것이 입증되었다. 초점(41) 주위의 작은 영역에서는, 수차를 나타내는 수렴하는 LD 빔의 파면이 대물 구경의 중심부에서 구면을 이룬다. 주사 스폿(41)은, 대물 구경의 중심부에서 발생된 광속으로 형성된 큰 강도를 갖는 작은 중앙 영역과, 대물 구경의 외부 영역에서 발생된 광속으로 형성된 더 작은 강도를 갖는 중앙 영역 주위의 더 큰 환형 영역을 포함한다. 주사 스폿의 중심부의 품질은 정보층(40)을 주사하는데 충분하며, 이 스폿을 형성하기 위해 대물 구경의 중심부로부터 발생된 광속 만을 사용하여 우수한 주사 스폿이 얻어질 수 있다. 이색성 흡수 또는 편향 링이 대물계의 앞 또는 대물계 위에 배치될 수 있는데, 이 링은 LD 빔의 방사선을 흡수 또는 편향시키며, HD 빔의 방사선을 통과시킨다. 이에 따라, 대물계는 전체 HD 빔을 통과시키지만, LD 빔의 중앙부 만을 통과시킨다. 이에 따라, LD 빔의 강도의 상당한 부분이 손실되고, 주사 스폿(41)의 나머지 강도는 이 스폿을 사용하여 정보를 기록하기에는 너무 작다.

특히, 제 2 정보층(40)에 정보를 기록할 수 있어야만 하는 호환가능한 주사 장치에 대한 더 좋은 대안은, 도 1에 도시된 것과 같이, LD 빔의 경로에만 정 렌즈(34)를 배치하는 것이다. 이 렌즈는, 방사원(31)으로부터의 발산하는 빔을 덜 발산하는 빔(35)으로 변환하며, 예비시준 렌즈로 불릴 수 있다. LD 빔(35)은 시준 렌즈(10)에 의해, 대물계의 개구의 중앙부 만을 채우는 LD 빔(36)으로 변환된다.

2개의 별개의 레이저 다이오드 1 및 31과 이색성 빔 스플리터(6)를 갖는 도 1에 도시된 주사장치는 비교적 복잡하고 크기가 크다. 도 2에 도시된 것과 같이, 2-파장 다이오드 레이저(50)가 사용되면, 더욱 간단하고도 더욱 콤팩트한 시스템이 얻어질 수 있다. 2-파장 다이오드 레이저는, 2가지 다른 파장에서 방사빔(54, 54)을 방출하는 2개의 소자(51, 52)를 갖는 복합 반도체 장치이다. 발광소자 사이의 거리가 가능한한 작기는 하지만, 방사빔의 주 광속이 일치하지 않는다. 2개의 빔을 동축으로 만들기 위해, 특수한 회절부재(57)가 빔들의 경로에 배치된다. 이 부재는 교번하는 홈들과 랜드들의 위상 구조를 갖는다. 이들 홈의 깊이는, 이 부재가 빔들 중에서 한 개, 예를 들면 LD 빔(32)에 대해서는 격자로서의 역할을 하는 한편, 다른 빔에 대해서는 투명한 부재가 되도록 선택된다. 격자 구조는, LD 빔의 주 광속이 HD 빔의 주 광속과 일치하게 되도록 이 LD 빔을 회절시키도록 설계된다. 2-파장 레이저(50)와 특수한 회절부재(57)를 갖는 주사장치는 JP-A 11-185282의 영문 요약서에 개시되어 있다.

도 2에 도시된 장치에 있어서는, HD 빔과 LD 빔에 대한 별개의 검출계가 필요하지 않다. 반사된 HD 빔과 반사된 LD 빔은 동일한 검출계(23)에 입사된다. 이들 빔은 검출계 상에 검출기 스폿 24 및 24'을 각각 형성한다. 도 2에 도시된 장치는 고밀도 기록매체와 저밀도 기록매체 모두를 판독하는데 적합하다. 그러나, 이 장치에서는 2개의 발광소자(51, 52)가 서로 매우 근접하기 때문에, LD 빔의 경로에만 정, 즉 예비시준 렌즈를 배치하는 것이 불가능하므로, 이 장치는 정보층(40) 내부에 정보를 기록하는데에는 덜 적합하다.

본 발명에 따르면, 2-파장 레이저 장치(50)에서 발생된 빔들의 방사 경로에 제 2 회절부재를 배치함으로써, 이와 같은 문제가 해소될 수 있다. 이와 같은 제 2 회절부재는 마찬가지로 교번하는 홈들과 랜드들의 위상 구조를 가지며, 이들 부재가 LD 빔에 대해서만 회절부재로서의 역할을 하는 반면, 이 부재가 HD 빔에 대해서는 단지 투명 부재가 되도록, 홈의 깊이가 선택된다.

제 2 회절부재는, 그것의 일측에 회절 구조가 설치된 투명 기판을 구비한 별개의 소자일 수 있다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 회절부재는 특정한 두께를 지닌 한 개의 투명 기판을 구비한 한 개의 복합 회절부재에 통합되며, 이들의 일측은 제 1 회절 구조를 구비하고, 그것의 대향측은 제 2 회절 구조를 구비한다. 이에 따라, 장치 내부의 부재의 수와 이 장치를 제조하는 비용이 줄어든다. 이 복합 회절부재는, 제 1 및 제 2 회절 구조 각각에 대향하는 내부 표면 구조를 갖는 2개의 몰드를 사용하는 경우에, 몰딩 또는 복제 기술을 사용하여 비교적 용이하게 제조될 수 있다.

도 3은, 복합 회절부재(60)의 제 1 실시예와, 이 회절부재(60)를 통과하면서, 2-파장 레이저의 발광소자 51 및 52 각각으로부터 도 2에 도시된 빔 스플리터(4)로의 HD 빔(54) 및 LD 빔(55)의 경로를 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 방사 경로 부분의 광축은 HD 빔(54)의 주 광속(57)과 일치한다. 복합 회절부재는, 빔 51 및 빔 52의 2개의 파장에 투명한 기판(61)을 구비한다. 발광부재(51, 52) 측에, 기판은, LD 빔(55)에 대한 정 렌즈로서의 역할을 하는 거의 원형 홈들과 랜드들을 갖는 회절 구조(63), 예를 들면 프레넬 렌즈 구조를 구비한다. 이 회절 구조는 발산하는 빔(55)을 수렴 빔(65)으로 변환한다. 기판(61)을 통과한 후에는, LD 빔(65)의 단면적이 HD 빔(54)의 단면적보다 작아진다. 발광소자(51, 52)의 반대측에, 수렴하는 빔(65)을 발산 빔(66)으로 변환하는 제 2 회절 구조(64)를 구비하는데, 이 발산 빔의 주변 광속은 HD 빔(54)의 해당하는 주변 광속에 거의 평행하다. 이 회절 구조(64)는 LD 빔에 대해 부 렌즈로서의 역할을 하며, 마찬가지로 프레넬 렌즈 형태일 수 있다. 이 두가지 회절 구조 63 및 64의 홈들의 깊이는, 이들 구조가 HD 빔(54)에 대해 어떠한 영향도 미치지 않도록, 즉 이들이 이 빔의 폭주의 방향을 변경하지 않도록 선택된다.

회절 구조 63 및 64는 홀로그램으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 이들 홀로그램의 원본 구조, 즉 회절부재(60)를 제조하는데 사용되는 몰드를 형성하는데 이용되는 구조는 컴퓨터로 생성된 구조이다.

도 3에 도시된 실시예에 있어서는, 시준 구조의 개구수가 작아진다. 이것은 코딩의 입사각 의존성과 허용오차의 요구조건 면에서 유리하다. 본 실시예에 있어서는, 빔 66을 형성하는 방사선이 발생 빔의 비대칭 부분(55)으로부터 발생된다. 이것을 빔(55) 내부의 최대 강도를 표시하는 점선(58)으로 표시하였다. 빔(55) 내부의 비대칭성으로 인해, 빔 66도 강도에 있어서 일부의 비대칭성을 나타낼 수 있 는데, 이것은 이 빔이 저밀도 정보층을 판독 및 기록하는데 허용될 수 있다.

그러나, 도 4에 도시된 것과 같이, 이와 같은 강도의 비대칭성은 제거될 수 있다. 본 도면의 실시예에 있어서는, 복합 회절부재를 벗어나는 빔(66)의 방사선이 발광소자 52에서 발생된 빔의 대칭 부분에 해당하는 빔(65)에서 발생된다. 최대 강도를 갖는 라인 68은 광축(57)에 평행하다. 도 4에 도시된 실시예는, 비대칭 회절 구조 73 및 74, 즉 LD 빔의 폭주를 변경시킬 뿐만 아니라. 광축에 대해 빔의 일부를 편향시키는 구조를 필요로 한다.

도 5는, 회절부재(80)가 LD 빔 대신에, HD 빔 내부에 변화를 도입시키는 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 제 1 회절 구조(83)는 HD 빔(78)에 대한 부 렌즈를 형성하며, 이 발산하는 빔을 더욱 발생하는 빔(76)으로 변환시킨다. 제 2 회절 구조(84) 측에서는, HD 빔(76)의 단면적이 LD 빔(75)의 단면적보다 크다. 제 2 회절 구조는 HD 빔(70)을 덜 발산하는 빔(77)으로 변환시키며, 이 주변 광속은 LD 빔(75)의 대응하는 주변 광속에 거의 평행하다. 기록하기 위해 큰 강도를 가져야만 하는 LD 빔에 대해, 도 5에 도시된 실시예는, 이 빔이 회절 구조가 사용되는 경우에 발생될 수 있는 회절 손실을 겪지 않는다는 이점을 갖는다. 이와 같은 회절 손실은, 판독용으로 사용되는 HD 빔의 강도 만을 감소시킨다.

도 5에 도시된 실시예에 있어서는, 렌즈 기능만을 갖고, 빔(77)을 형성하기 위해 방사원(51)으로부터 발생된 빔의 비대칭 부분(78)을 선택하는 간단한 회절 구조(83)가, 이 빔의 강도 분포의 일부의 비대칭성이 허용가능하면, 도 3에 도시된 것과 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 빔 77이 대칭 강도 분포를 가져야만 하는 경우에는, 발생 빔의 대칭 부분(78)을 선택하는 더욱 복잡한 회절 구조(83)가 도 4에 도시된 것과 동일한 방식으로 사용되어야만 한다.

홀로그램 상의 일정한 위치에서의 피치, 즉 격자 주기는 이 위치에 있는 방사선의 입사각에 의해 결정되는데, 이것은 피치가 변한다는 것을 의미한다. 스넬의 굴절 법칙, 격자 방정식과 주사장치에 대한 기하학적 요구조건을 이용하여, 제 1 홀로그램 상의 입사각의 사인값(ρ)의 함수로써, 도 4에 도시된 홀로그램의 격자 피치들 P로부터 다음의 식을 유도할 수 있다:

이들 식에서,

t는 기판(71)의 두께이고,

λ는 LD 빔의 파장이며,

n은 기판(71)의 굴절률이고,

s는 레이저 소자 51 및 52 사이의 거리이며,

g는 레이저와 제 1 홀로그램(73) 사이의 거리이고,

Nao는 시준 렌즈(10)에 입사된 LD 빔의 필요한 개구수이며,

Nai는 레이저 소자 52로부터 발생된 LD 빔의 서브 빔 부분의 개구수로서, 이 서브 빔 부분은 Nao를 갖는 빔으로 변환되어야만 한다.

파라미터 g 및 t에 대한 다수의 서로 다른 값에 대해 P1(ρ) 및 P2(ρ)를 계산함으로써, 양 홀로그램에 대해 다음과 같은 사실이 입증되었다:

거리 g가 증가하면 피치가 증가하고,

기판 두께 t가 증가하면 피치가 증가하며,

2개의 홀로그램에 대해 서로 다른 값인 ρ의 일정한 값에 대해 피치는 제로이다.

문제를 일으키지 않고 제조가능한 본 명세서에서 설명된 종류의 홀로그램에 대해서는, 피치가 너무 작지 않아야만 한다. 이것은, 거리 g가 가능한한 작아야 하고 두께 t가 가능한한 커야 하는 한편, 주사장치의 다른 설계 파라미터를 고려해야만 한다는 것을 의미한다. 본 실시예에서 설명한 주사장치에 대해, g 및 t에 적합한 값은 다음과 같다:

1 mm≤g≤4 mm

2 mm≤t≤8 mm.

주사장치의 실용적인 실시예에 대해서는, 거리 g=2 mm 및 두께 t=3 mm가 바람직한 값이다. 이들 값과 n=1.5 및 s=0.1 mm에 대해, 주변 광속이 입사되는 위치에서의 피치값 P(+Nai) 및 P(-Nai)와, 제 1 홀로그램에 의해 포착된 LD 빔의 주 광 속이 입사되는 위치에서의 피치값 P(0)는 다음과 같다:

다른 값의 ρ, 따라서 홀로그램의 다른 위치에서의 다른 입사각에 대한 피치는 도 6으로부터 얻을 수 있다. ρ의 함수로써의 P₁ 및 P₂의 변화는 본 도면의 곡선 90 및 91로 각각 표시된다. 격자 주파수, 따라서 단위 길이(㎛)당 격자 홈들의 수 Q₁ = 1/P₁ 및 Q₂ = 1/P₂의 해당하는 변화는 도 7에 곡선 93 및 94로 각각 표시하였다.

상기한 파라미터 값을 갖는 제 1 홀로그램(73) 및 제 2 홀로그램(74)을 도 8 및 도 9에 각각 나타내었다. 홀로그램 73 및 74의 격자 홈들은 95 및 97로 각각 표시되며, 이들 홈들 사이에 있는 핸드들은 각각 96 및 98로 표시된다. 이들 도면은 격자 피치의 변화를 확실히 나타내고 있다.

온도 거동의 계산결과에 따르면, 온도의 함수로써의 초점 흐려짐(defocusing)의 관점에서 더 작은 거리 g 및 더 큰 두께 t가 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 전술한 것과 같이, 홀로그램들의 홈들의 깊이 d는, 이들 홈들이 빔들 중 한 개, 즉 도 4에서는 Hd 빔에 N·2π rad의 위상 천이를 도입하고, 다른 LD 빔에 (2N+1)π rad의 위상 천이를 도입하도록 하는 값을 가져야만 한다. 이들 홀로 그램은 후자의 빔에 최대 영향을 미치는 한편, 전자의 빔에서는 보이지 않는다. 파장 λ를 갖는 빔에서 홀로그램 격자에 의해 도입된 위상 천이 Δφ는 다음 식으로 주어진다:

Δφ = 2π·d·(n-1)/λ.

도 10은, λ=635 nm를 갖는 HD 빔(곡선 100) 및 λ=785 nm(곡선 101)을 갖는 LD 빔에 대한 홈 깊이 d의 함수로써의 위상 천이를 나타낸 것이다. 위상 천이 Δφ에 대한 단위는 2π이다. 도 10으로부터, d=3.9 ㎛가 HD 빔에 대한 위상 천이가 짝수의 π rad이고 LD 빔에 대해 홀수의 π rad인 첫 번째 깊이라는 것을 유도할 수 있다. d=2.3 ㎛에 대해서도, LD 빔에 대한 위상 천이가 홀수의 π, 즉 3π rad이다. 따라서, HD 빔에 대한 위상 천이는 정확히 짝수의 π rad이 아니지만, 상황에 따라서는 이와 같은 d의 값이 사용가능하다. 3.9 ㎛의 홈 깊이를 갖는 격자보다 2.3 ㎛의 홈 깊이를 갖는 홀로그래픽 격자를 제조하는 것이 더 용이하다. 도 5에 도시된 실시예에 있어서는, HD 빔에 대한 위상 천이는 홀수의 π rad이고, LD 빔에 대한 위상 천이는 짝수의 π rad이어야 한다. 이것이 성립될 수 있는 첫 번째 홈 깊이는 d=4.7 ㎛이다. d=3.3 ㎛에 대해, HD 빔에 대한 위상 천이는 마찬가지로 홀수의 π rad이고, LD 빔에 대한 위상 천이는 짝수의 π rad에 근접하므로, 이 깊이도 사용가능하다.

바람직하게는, 제 1 회절 차수에 대해 회절 격자들이 블레이즈(blaze)된다. 이것은, 제 1 차수들 중 한 개에서 최대량의 방사빔이 회절되고, 다른 차수들에서 최소량의 방사빔이 회절되도록 홈들의 벽들이 경사진다는 것을 의미한다. 제 1 회 절 차수에 대한 블레이즈 각 θ는 다음 식으로 주어진다:

홀로그램들에 걸쳐 피치 P가 변함에 따라, 피치들도 홀로그램에 걸쳐 변화한다. 도 4에 도시된 실시예에 있어서는, 제 1 홀로그램에서의 블레이즈 각은 +19.9°으로부터 0°를 거쳐 -8.1°로 변한다.

도 11은 본 발명이 구현된 호환가능한 주사장치를 나타낸 것이다. 이 장치는, 한 개의 회절부재(57)가 전술한 것과 같이 복합 회절부재 60 또는 70 또는 80으로 대체되어, 사실상 렌즈가 LD 빔의 경로에만 또는 HD 빔의 경로에만 도입된다는 점에서, 도 2에 도시된 장치와 다르다. 이 렌즈를 사용함으로써, LD 빔 66 또는 67 또는 75가 대물계(14)의 개구에서 HD 빔보다 작은 단면적으로 가는 한편, LD 빔이 정보층(40)에 정보를 기록하기에 충분한 에너지를 갖는 것이 보장된다. 바람직하게는, 빔들의 단면적이 여전히 작은, 따라서 2-파장 다이오드 레이저에 근접한 위치에, 회절부재가 배치된다. 이 장치에서, 반사된 HD 빔과 반사된 LD 빔 모두에 대해 한 개의 검출계(23)가 사용되는데, 이 빔들은 각각 검출기 스폿들 24 및 24'을 형성한다. 이들 스폿들은 검출계 상에서 정확히 일치해야 한다. 이것은, 복합 회절부재 60 또는 70 또는 80을 X, Y 또는 Z 방향으로 조정함으로써 달성된다.

다이오드 레이저가 방사원으로 사용되는 주사장치에 있어서는, 주사빔의 가장자리 강도를 증가시키기 위해 소위 빔 정형기가 다이오드 레이저에 근접하여 배치된다. 다이오드 레이저는, 측평면으로 알려진 그것의 활성층에 평행한 평면에서의 개구각(angular aperture)이 횡단방향으로 알려진 활성층에 수직한 평면에서의 개구각보다 작은 빔을 방출한다. 레이저 다이오드의 소위 원시야(far field)에 있는 다이오드 레이저에서 일정거리 떨어져, 이와 같은 다이오드 레이저의 빔은 타원형 단면을 갖는다. 정보층을 주사하는 주사장치에 있어서는, 둥글고 작은, 바람직하게는, 회절 한계의 주사 스폿이 사용되어야만 한다. 이를 위해, 주사 스폿을 생성하는 대물계는 원형의 단면적을 갖는 방사빔으로 채워져야 한다. 대물계가 타원형의 단면을 갖는 다이오드 레이저 빔으로 조사되는 경우에, 대물계의 입사 개구의 치수는, 이 개구가 타원의 단축 방향으로 채워지는 한편, 타원의 장축 방향으로는, 일정한 양의 방사선이 개구 외부로 떨어지도록 설정되어야 한다. 이와 같은 방사선 손실은, 타원형 빔을 원형 빔으로 변환하는 빔 정형기를 다이오드 레이저와 대물계 사이에 배치함으로써 방지할 수 있다. 바람직한 빔 정형기에 대해서는 US-A 5,467,335에 개시되어 있다. 도 12는, 원통형 입사면(112)과 톨로이드형 출사면(113)을 갖는 렌즈 부재에 해당하고, 다이오드 레이저(120)에 근접 배치될 수 있는 이와 같은 빔 정형기(110)를 나타낸 것이다. 이 레이저는 복수의 서로 다르게 도핑된 층을 구비하는데, 이들 중에서 스트립 형태의 활성층(122)만을 도시하였다. 이 스트립의 경계에는 2개의 부분적으로 투명한 거울 패싯(facet) 123 및 124가 위치하므로, 전류 공급원(129)으로부터의 전류가 레이저를 통과할 때 발생되는 레이저 방사빔이 활성 스트립(122)을 벗어난다. 활성 스트립(122)과 전방 패싯(4)의 좌표 XYZ의 3축 좌표계의 XY 평면에서, 단면은 사각형이다. 이와 같은 형상으로 인해, 다이오드 레이저에 의해 방출된 빔은 대칭이 아니고, 활성 스트립(122)에 평행한 XZ 평면, 즉 측평면에서 개구 각 β₁을 갖는데, 이 개구 각은 YZ 평면, 즉 횡단 평면에서의 개구각 β₂보다 작다. 측평면에 있는 레이저 빔의 주변 광속을 참조번호 125 및 126으로 표시하였으며, 횡단 평면에서의 주변 광속을 참조번호 127 및 128로 표시하였다. 입사면(112)은, 그것의 원w 축이 Y 축에 평행한 원주의 일부분의 형태를 갖는다. YZ 평면에 있는 광속에 대해, 입사면은, 예를 들면 공기와 예를 들어 n의 굴절률을 갖는 렌즈 매체 사이에서 평탄한 계면이 되므로, 이들 광속은 n으로 결정되는 크기만큼 Z 축을 향해 편향된다. 즉, 축소에 해당하는 1/n의 각방향 확대가 입사면(112)에 있는 YZ 평면에서 일어난다. XZ 평면에서는, 입사면(112)이 곡률 R을 갖고, 이 면은 n의 각방향 확대를 도입한다. 빔 정형기(110)의 출사면(113)은 횡단 평면으로 곡률 반경 R1을 가지며 Z 위치에 배치되어, 그것의 곡률 중심이 레이저 패싯(124)의 면(112)에 의해 형성된 상과 거의 일치한다. 면 113은, 광속을 굴절되지 않은 형태로 횡단 평면으로 전달하며, 이 평면에서의 각방향 확대는 거의 1과 같다. 측평면에서, 출사면은 그것의 곡률 중심이 레이저 패싯(124)의 중심의 표면(112)에 의해 형성된 허상과 일치하도록 하는 곡률 반경 R₂을 가지므로, 이 평면에서의 각방향의 확대는 대략 1이 된다. 입사면(112)에 의해 형성된 2개의 허상이 Z 축을 따라 서로 다른 위치에 놓이기 때문에, 출사면(113)은 이들 상들을 한 개의 상으로 결합하도록 약간 톨로이드 형태를 가져야만 한다. 톨로이드는, 측평면에 있는 표면의 곡률 반경이 횡단 방향으로의 곡률 반경과 다른 것을 의미한다. 이것을 도 12에 출사면의 비공면(non-coplanar) 외주 곡선을 사용하여 도시하였다. 도 12에 도시된 빔 정형기의 더욱 상세한 내용과 실시예에 대해서는, US-A 5,467,335를 참조하기 바란다.

2-파장 레이저 다이오드를 구비한 본 발명의 주사장치는 빔 정형기를 구비할 수 있다. US-A 5,467,335에 개시된 것과 같은 빔 정형기가 사용되는 경우에는, HD 빔과 LD 빔 모두가 정형된다. HD 빔이 정보를 기록하기에 충분한 강도를 가져야 하는 경우에는, HD 빔만을 정형하는 회절 빔 정형기가 사용되는 것이 바람직하다. 회절 빔 정형기는 그것의 입사면과 출사면에 회절 구조를 갖는다. 이들 회절 구조는 렌즈 빔 정형기의 렌즈 기능을 수행한다. 빔 정형 회절부재는, 예를 들면 전술한 부재 60의 복합 회절부재와 일체화될 수 있다. 이와 같은 통합된 회절부재의 입사면에 있는 복합 회절 구조는 회절 구조 63과 빔 정형을 위해 필요한 회절 구조의 중첩 구조이고, 출사면에 있는 복합 회절 구조는 회절 구조 64와 빔 정형에 필요한 회절 구조의 중첩 구조이다. 이와 같은 빔 정형 회절 구조와의 통합은 전술한 다른 복합 회절 구조 70 및 80에 대해서도 가능하다. 또한, 회절 구조 60, 70 또는 80의 2개의 회절 구조가 도 12에 도시된 렌즈 빔 정형기의 입사면(112) 및 출사면(113) 각각과 일체화될 수 있다. 이때, 이들 표면의 각각에는, 홀로그래픽 회절 구조, 예를 들면 도 8 및 도 9에 도시된 구조의 변형물이 설치된다. 2-파장 다이오드 레이저의 2개의 발광소자는 통합된 렌즈 빔 정형기에 대해 정확히 배치되어야만 한다. 이들 소자들 중에서 첫 번째 소자가 배치된 후에, 2-파장 레이저의 하우징을 회전시킴으로써, 두 번째 소자가 배치될 수 있다. 또한, 회절부재 60 또는 70 또는 80 또는 그것의 변형물은, 도 12에 도시된 것과 다른 형태의 빔 정형기와 일체화될 수 있다.

Claims

제 1 동작 모드에서 제 1 정보층과 제 1 두께의 제 1 투명층을 갖는 제 1 형태의 기록매체를 주사하고, 제 2 동작 모드에서 제 2 정보층과 제 1 두께와 다른 제 2 두께의 제 2 투명층을 갖는 제 2 형태의 기록매체를 주사하는 광학 주사장치로서, 상기 제 1 모드에서 제 1의 HD 방사빔과 상기 제 2 모드에서 제 2의 LD 방사빔을 발생하는 2-파장 다이오드 레이저와, 상기 제 1 모드에서는 상기 제 1 정보층 상에 상기 HD 빔의 초점을 맞추기 위해 제 1 공역 세트에서 동작하고, 상기 제 2 모드에서는 상기 제 2 정보층 상에 상기 LD 빔의 초점을 맞추기 위해 이와 다른 제 2 공역 세트에서 동작하도록 설계된 대물계와, 상기 2-파장 다이오드 레이저와 상기 대물계 사이의 광 경로에 배치된 제 1 회절부재를 구비한 광학주사장치에 있어서,

상기 2-파장 다이오드 레이저와 상기 대물계 사이의 광 경로에 제 2 회절부재가 배치되고, 상기 제 2 회절부재가 상기 LD 빔 또는 상기 HD 빔의 어느 한쪽에 대해서만 렌즈 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 회절부재가 투명체의 입사면 및 출사면에 각각 배치된 제 1 및 제 2 회절 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 회절부재 중에서 적어도 한 개가 정 렌즈 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 회절부재 중에서 적어도 한 개가 부 렌즈 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 2 회절부재가 폭주가 변형된 빔에 대해 2-파장 레이저에서 발생된 대응하는 빔의 대칭 부분을 선택하도록 설계된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 회절부재가 2-파장 다이오드 레이저에 근접하여 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 다이오드 레이저와 상기 다이오드 레이저에 대향하는 상기 회절부재 사이의 거리가 1 mm 내지 4mm인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 회절부재 사이의 거리가 2 mm 내지 8 mm인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 2-파장 다이오드 레이저의 앞에 빔 정형기가 배치되고, 이 빔 정형기가 입사면과 굴절 출사면을 변경시키는 빔 폭주를 갖는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 9항에 있어서,

상기 빔 정형기의 입사면과 출사면이 각각 제 3 및 제 4 회절 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10항에 있어서,

상기 제 1 및 제 3 회절 구조가 제 1 복합 회절 구조에 병합되고, 상기 제 2 및 제 4 회절 구조가 제 2 복합 회절 구조에 병합되며, 이 제 1 및 제 2 복합 회절 구조는 한 개의 투명체의 입사면과 출사면 각각에 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 9항에 있어서,

상기 빔 정형기가 원통형 입사면과 톨로이드형 출사면을 갖고, 상기 제 1 회절 구조가 원통형 입사면에 배치되며, 상기 제 2 회절 구조가 톨로이드형 출사면에 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.