KR100878529B1

KR100878529B1 - 호환형 광픽업

Info

Publication number: KR100878529B1
Application number: KR1020020043282A
Authority: KR
Inventors: 김태경; 안영만; 정종삼; 서해정; 이진경; 김종배
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2009-01-13
Also published as: DE60229346D1; KR20030040018A

Abstract

고밀도 광디스크에 적합한 단파장 광과 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 적합한 적어도 하나의 장파장 광을 출사하며 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크로부터 반사된 광을 수광하여 검출하도록 된 광유니트와, 입사되는 단파장 광 및 장파장 광을 집속하여 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크에 광스폿으로 맺히도록 하는 대물렌즈와, 광유니트쪽에서 입사되는 단파장 광을 회절시켜 단파장 광의 파장 변동에 따른 색수차를 보정하는 회절소자와, 광유니트로부터 대물렌즈쪽으로 진행하는 장파장 광을 굴절시켜 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 대한 작동거리가 증가되도록 하는 발산렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업이 개시되어 있다.

개시된 호환형 광픽업은 회절소자를 구비함으로써, 단파장 광원의 모드 호핑에 따른 디포커스를 줄일 수 있으며, 발산렌즈를 구비함으로써 장파장 광원에서 출사된 광에 대해 대물렌즈와 저밀도 광디스크와의 부딪힘이 발생하지 않도록 충분한 작동거리를 확보할 수 있다.

Description

호환형 광픽업{Compatible optical pickup}

도 1은 본 발명에 따른 호환형 광픽업을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 적용되는 비편광형 회절소자의 실시예를 설명하기 위한 도면,

도 3은 도 2의 비편광형 회절소자의 광학매질로 M-LaC130_HOYA를 사용할 때, 계단 단차 d의 크기에 따른 제1장파장 광의 파장 λ1과 제2장파장 광의 파장 λ2에 대한 위상차를 보인 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 적용되는 제1 및 제2위상보정기의 일 실시예를 설명하기 위한 도면,

도 5는 제1위상보정기의 광학매질로 BK7을 사용할 때, 계단 단차 s1의 크기에 따른 HD-DVD용 단파장 광의 파장 λ과 CD용 제2장파장 광의 파장 λ2에 대한 위상차를 보인 그래프,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업의 광학적 구성도를 개략적으로 보인 도면,

도 7a, 도 7b, 도 7c는 도 1에서 단파장 광과 제1 및 제2장파장 광이 서로 직교하는 편광이고, 편광형 회절소자를 구비할 때, 단파장 광, 제1 및 제2장파장 광의 편광 변화를 예시한 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업의 광학적 구성도를 개략적으로 보인 도면,

도 9a 내지 도 9c는 각각 도 6 및 도 8에 도시된 호환형 광픽업을 HD-DVD, DVD, CD의 기록/재생에 기여하는 광학계 별로 분리하고, 그때의 단파장 광, 제1 및 제2장파장 광의 광로를 보인 도면,

도 10a는 모드 호핑에 의해 파장이 1nm만큼 길어졌을 때, 대물렌즈(40) 자체에 의한 색수차도,

도 10b는 모드 호핑에 의해 파장이 1nm만큼 길어졌을 때, 본 발명에 따른 호환형 광픽업에서의 제1광원, 콜리메이팅렌즈, 회절소자 및 대물렌즈를 모두 적용한 경우의 색수차도,

도 11은 제1위상보정기의 광학매질로 FCD1을 사용할 때, 계단 단차 s1의 크기에 따른 HD-DVD용 단파장 광의 파장 λ와 CD용 제2장파장 광의 파장 λ2에 대한 위상차를 보인 그래프,

도 12는 제2위상보정기의 광학매질로 M-NbFD83를 사용할 때, 계단 단차s2의 크기에 따른 HD-DVD용 단파장 광의 파장 λ와 DVD용 제1장파장 광의 파장 λ1에 대한 위상차를 보인 그래프,

도 13은 DVD 채용시 보정해야 할 구면수차에 해당하는 위상차를 2차원으로 나타낸 도면,

도 14는 도 13에 도시된 위상차(수차)를 보정하기 위해 5-계단 구조로 패턴이 형성된 제1위상보정기에서 발생되는 위상차 변화를 2차원으로 나타낸 도면,

도 15는 도 13 및 도 14를 겹쳐 그린 1차원 위상차 단면,

도 16a는, CD 기록/재생시 제1위상보정기에 의해 잔존하는 위상차를 보인 도면,

도 16b는 HD-DVD 기록/재생시 제1위상보정기에 의해 잔존하는 위상차를 보인 도면,

도 17은 CD 채용시 보정해야 할 구면수차에 해당하는 위상차를 2차원으로 나타낸 도면,

도 18은 도 17의 위상차(수차)를 보정하기 위해 2- 계단 구조로 패턴이 형성된 제2위상보정기에서 발생하는 위상차 변화를 2차원으로 나타낸 도면,

도 19는 도 17 및 도 18을 겹쳐 그린 1차원 위상차 단면을 나타낸 도면,

도 20a는 DVD 기록/재생시 제2위상보정기에 의해 잔존하는 위상차를 보인 도면,

도 20b는 HD-DVD 기록/재생시 제2위상보정기에 의해 잔존하는 위상차를 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...광유니트 1a,1b,1c...단파장 광, 제1 및 제2장파장 광

15...회절소자 17...발산렌즈

19,69...파장판 20,30...제1 및 제2위상보정기

25,35...제1 및 제2개구 필터 40...대물렌즈

50a,50b,50c...고밀도 광디스크, 제1 및 제2저밀도 광디스크

본 발명은 복수 파장의 광을 사용하여 서로 다른 포맷을 갖는 복수의 광디스크를 기록/재생할 수 있도록 된 호환형 광픽업에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고밀도 광디스크를 위한 기록/재생 모드 전환시 광원의 출력 변동에 따라 대물렌즈에서 발생하는 색수차를 보정할 수 있도록 된 호환형 광픽업에 관한 것이다.

대물렌즈에 의해 집속 형성된 광스폿을 이용하여 광디스크에 임의의 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 광기록재생기기에서, 기록용량은 광스폿의 크기에 의해 결정된다. 광스폿의 크기(S)는 수학식 1에서와 같이, 광의 파장(λ)에 비례하고, 대물렌즈의 개구수(NA, Numerical Aperture)에 반비례한다.

S ∝ λ/NA

따라서, 광디스크의 고밀도화를 위해 광디스크에 맺히는 광스폿의 크기를 줄이기 위해서는, 청색레이저와 같은 단파장 광원과 개구수 0.6 이상의 대물렌즈의 채용이 필수적이다.

따라서, 현재 개발되고 있는 차세대 DVD 소위, HD-DVD용 광픽업은, 광디스크에 맺히는 광스폿의 크기를 보다 줄여, 종래의 CD나 DVD 계열의 광디스크로부터 얻어지는 정보 기록밀도에 비해 높은 정보 기록밀도를 얻을 수 있도록, 청색광을 출사하는 광원 및 0.6 이상의 개구수를 갖는 대물렌즈를 채용할 예정이다.

그런데, 일반적으로 광픽업에서 대물렌즈의 재료로 사용하는 글래스 및 플라스틱과 같은 광학재료는 650 nm 보다도 짧은 파장 대역에서 매우 가파른 굴절율 변화를 나타낸다.

표 1은 대물렌즈 몰딩용 글래스 재료로 이용되는 Hoya사의 M-BaCD5N의 파장에 따른 굴절율 변화를 보여준다.

파장 변동	Hoya사의 M-BaCD5N 글래스의 굴절율 변화
650 nm → 651 nm	0.000038
405 nm → 406 nm	0.000154

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 광학재료는, 1nm 정도의 작은 파장 변화에 대해, DVD용 광픽업에 사용되는 적색 파장에 비해 짧은 청색 파장 대역에서 4배 정도 큰 굴절율 변화를 나타낸다.

이러한 단파장에서의 광학재료의 급격한 굴절율 변동은, 기록과 재생을 반복해서 전환하는 기록가능한 고밀도 광픽업에서 디포커스에 따른 성능 열화의 주요한 원인이 된다. 즉, 광픽업에서는 서로 다른 기록 광파워와 재생 광파워를 사용하는데, 통상 광원의 출력을 높이면 그 광원에서 출사되는 광의 파장은 길어진다. 기록/재생 모드 변환시의 광 출력 변화에 따른 파장 변동에 의해 대물렌즈에서 발생하는 색수차는 디포커스(모드 호핑에 따른 디포커스)를 유발한다. 여기서, 모드 호핑(mode hopping)이란 광원 자체의 조건 예컨대, 온도 변화시 파장이 단속적으로 증가 또는 감소하는 현상을 말한다. 광출력을 증가시키기 위해 주입전류를 증가시키면 내부발열에 의해 광원내부의 온도가 올라가기 때문에, 상기와 같은 모드 호핑 이 일어난다.

이러한 파장 변동에 따른 디포커스는 액츄에이터로 대물렌즈를 조정하여 보정이 가능하기는 하지만, 액츄에이터로 대물렌즈를 구동하여 파장 변동을 추종하는데 상대적으로 긴 시간이 걸리므로, 이 시간동안은 재생과 기록 신호의 품질이 나빠지게 된다. 기록을 위해 광출력을 증가시킬 때의 디포커스는 기록 광파워의 부족을 유발하고, 재생을 위해 출력감소시의 디포커스는 지터를 증가시킨다.

즉, 광디스크에 정보를 기록하기 위해 광원의 출력을 증가시키면 광원에서 출사되는 광의 파장이 예컨대, 406 nm로 길어져 광디스크에 맺히는 광스폿은 디포커스가 발생하여 액츄에이터가 이를 추종할 때까지는 제대로 기록을 수행할 수 없다. 그리고, 재생을 위해 광원의 출력을 감소시키면, 광원의 파장이 예컨대, 405 nm로 짧아지게 되며, 이 경우에도 액츄에이터는 길어진 파장에 맞게 추종한 상태이므로, 또 다시 디포커스가 발생한다. 이와 같이 디포커스가 발생하면, 재생신호에는 디포커스에 따라 지터가 증가된다.

따라서, 기록과 재생이 반복되는 기록가능한 고밀도용 광픽업은 기록과 재생 출력 변동에 따른 광원에서 출사되는 광의 파장이 변하더라도 이에 따른 색수차 발생을 억제 또는 보상할 수 있는 광학계 구조를 가질 필요가 있다.

한편, 광디스크의 경사에 의해 발생하는 코마수차 W₃₁은, 광디스크의 경사각을 θ, 광디스크의 굴절율을 n, 광디스크의 두께를 d, 대물렌즈의 개구수를 NA라 할 때, 예를 들어, 수학식 2와 같은 관계식으로 나타낼 수 있다.

여기서, 광디스크의 굴절율 및 두께는 각각 광입사면으로부터 기록면에 이르는 광학 매질의 굴절율 및 두께를 나타낸다.

수학식 2를 고려할 때, 광디스크의 경사에 의한 공차를 확보하려면, 고밀도화를 위해 대물렌즈의 개구수를 높임에 따라 광디스크의 두께를 줄일 필요가 있다. CD의 경우 1.2mm에서 DVD의 경우 0.6mm로 두께를 줄였으며, 향후의 차세대 DVD 일명, HD-DVD(High Definition Digital Versatile Disc)는 0.1mm 두께로 될 가능성이 높다. 물론, CD의 경우 0.45에서 DVD의 경우 0.6으로 대물렌즈의 개구수가 높아졌으며, HD-DVD의 경우에는 대물렌즈의 개구수가 0.85로 될 가능성이 높다. 또한, HD-DVD의 경우에는 기록용량을 고려할 때, 청자색 광원이 채용될 가능성이 높다. 이와 같이 새로운 규격의 광디스크를 개발함에 있어, 문제가 되는 것은 기존 광디스크와의 호환성이다.

예를 들어, 기존 광디스크 중 일회 기록용의 DVD-R 및 CD-R은 파장에 따라 반사율이 현격히 떨어지기 때문에, 650 nm와 780nm 파장의 광원의 사용이 필수적이다. 따라서, DVD-R 및/또는 CD-R과의 호환성을 고려할 때, HD-DVD를 기록/재생할 수 있는 호환형 광픽업은 두 개 또는 세 개의 파장이 다른 광원을 채용할 필요가 있다.

이때, 파장이 다른 복수의 광원을 채용하는 호환형 광픽업은, 장치의 크기, 조립성, 가격 등의 여러 이점을 고려할 때, 단일의 대물렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.

그런데, 0.85와 같이 고개구수를 갖는 대물렌즈를 일 매로 설계, 제작하는데는 상당한 기술이 요구되며, 상기와 같이 고개구수를 가지면서 작동거리를 DVD용 대물렌즈와 같이 길게 하는 것이 어렵다. 본 기술 분야에서는, 청색 광원과 0.1mm 두께의 HD-DVD에 대해, 대물렌즈는 통상 0.6mm의 작동 거리를 갖도록 설계된다. DVD용 광원 및 CD용 광원으로부터 출사된 광을 HD-DVD에 대해 0.6mm의 작동거리를 갖는 대물렌즈로 집속하여 DVD 및 CD에 광스폿을 형성할 때, 작동거리는 각각 0.32mm, -0.03mm가 된다. 이는 CD가 대물렌즈와 부딪히게 됨을 의미한다.

CD용 광원과 콜리메이팅렌즈 사이의 거리를 줄여 CD용 광원으로부터 출사된 광이 발산광인 형태로 대물렌즈에 입사되도록 하는 경우, 작동거리를 확보할 수 있다. 하지만, 이 경우 광학계는 유한 광학계가 되기 때문에, 액츄에이터의 래디얼 방향 이동에 따른 수차 특성이 급격히 나빠져 바람직하지 못하다.

요약하면, 적색파장보다 짧은 파장의 광원을 이용하는 기록과 재생이 반복되는 기록가능한 고밀도용 광픽업은 기록/재생 모드 변환시의 디포커스를 억제 또는 보상할 수 있는 광학계 구조가 필요하다. 또한, 고밀도용 광픽업은 상대적으로 저밀도인 DVD 및/또는 CD와의 호환성을 고려할 때, DVD 및/또는 CD용 광에 대한 작동거리를 길게 할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 단파장 광원의 모드 호핑에 따른 디포커스를 줄일 수 있으며, 단파장 광원과 적어도 하나의 장파장 광원을 채용하여, 고밀도 및 상대적으로 두께가 두꺼운 저밀도 광디스크를 호환할 때, 장파장 광원에서 출사된 광에 대해 대물렌즈와 저밀도 광디스크와의 부딪힘이 발생하지 않도록 충분한 작동거리를 확보할 수 있는 호환형 광픽업을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 고밀도 광디스크에 적합한 단파장 광과 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 적합한 적어도 하나의 장파장 광을 출사하며, 상기 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크로부터 반사된 광을 수광하여 검출하도록 된 광유니트와; 입사되는 단파장 광 및 장파장 광을 집속하여 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크에 광스폿으로 맺히도록 하는 대물렌즈와; 상기 광유니트쪽에서 입사되는 단파장 광을 회절시켜, 상기 단파장 광의 파장 변동에 따른 색수차를 보정하는 회절소자와; 상기 광유니트로부터 상기 대물렌즈쪽으로 진행하는 상기 장파장 광을 굴절시켜, 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 대한 작동거리가 증가되도록 하는 발산렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 단파장 광과 장파장 광은 서로 직교하는 편광이고, 상기 회절소자는, 일 편광의 단파장 광은 회절시키고, 이에 직교하는 다른 편광의 장파장 광은 그대로 투과시키도록 된 편광홀로그램소자인 것이 바람직하다.

이때, 상기 편광홀로그램소자는 상기 단파장 광에 대한 1차 회절 효율을 높일 수 있도록 블레이즈드 타입으로 된 것이 바람직하다.

상기 저밀도 광디스크는 기록밀도 및 두께가 서로 다른 제1 및 제2저밀도 광디스크를 포함하고, 상기 장파장 광은 상기 제1저밀도 광디스크에 적합한 파장 λ1인 제1장파장 광과, 상기 제2저밀도 광디스크에 적합한 파장 λ2인 제2장파장 광을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 회절소자는, 계단형 구조의 패턴이 형성된 홀로그램소자이고, 상기 패턴의 계단 단차 d는 상기 제1 및 제2장파장 광의 파장 λ1, λ2에 대해, 상기 홀로그램소자를 이루는 광학매질의 굴절율을 n11, n22라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 된 것이 바람직하다.

<식>

(n11-n0')d = gλ1

(n22-n0")d = hλ2

여기서, g, h는 정수±0.07 이내의 수이고, n0', n0"은 각각 파장 λ1, λ2에 대한 공기영역의 굴절율이다.

이때, 상기 회절소자에는 블레이즈드 타입의 패턴이 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1저밀도 광디스크는 DVD, 제2저밀도 광디스크는 CD인 것이 바람직하며, 상기 고밀도 광디스크는 상기 제1저밀도 광디스크보다 얇은 두께 예컨대, 대략 0.1mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

상기 대물렌즈는 상기 고밀도 광디스크에 적합하도록 0.7 이상의 개구수를 가지는 것이 바람직하다.

상기 대물렌즈의 작동 거리는 0.7 mm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1장파장 광 및 제2장파장 광에 대해 각각 위상차 변화를 발생시켜, 제1 및 제2저밀도 광디스크 채용시의 수차를 보정할 수 있도록 된 제1 및 제2위상보정기;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2위상보정기는, 복수의 위상 지연영역을 구비하며, 상기 제1위상보정기는, 파장 λ, λ2인 단파장 광 및 제2장파장 광이 각각 상기 제1위상보정기의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 a, a', 이에 인접한 제1위상보정기의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 b, b'라 할 때, 하기의 식1을 만족하며, 상기 제2위상보정기는 파장 λ, λ1인 단파장 광 및 제1장파장 광이 각각 상기 제2위상보정기의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 c, c', 이에 인접한 제2위상보정기의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 d, d'라 할 때, 하기의 식2를 만족하는 것이 바람직하다.

<식1>

(a-b)=lλ

(a'-b')=mλ2

여기서, l, m은 정수±0.07이내의 수이다.

<식2>

(c-d)=pλ

(c'-d')=qλ1

여기서, p,q는 정수±0.07이내의 수이다.

보다 구체적으로, 상기 제1위상보정기에는 계단형 구조로 된 패턴이 형성되어 있으며, 상기 패턴의 계단이 상기 위상지연영역에 각각 대응되며, 상기 계단의 단차 s1은 상기 파장 λ, λ2에 대한 상기 제1위상보정기를 이루는 광학매질의 굴절율을 각각 n, n2라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 될 수 있다.

<식>

(n-n0)s1=lλ

(n2-n0")s1=mλ2

여기서, n0, n0"은 각각 λ, λ2에 대한 공기영역의 굴절율이다.

또한, 상기 제2위상보정기에는 계단형 구조로 된 패턴이 형성되어 있으며, 상기 패턴의 계단은 상기 위상지연영역에 각각 대응되며, 상기 계단의 단차 s2는 상기 파장 λ, λ1에 대한 상기 제2위상보정기를 이루는 광학매질의 굴절율을 각각 n', n1'라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 된 것이 바람직하다.

<식>

(n'-n0)s2=pλ

(n1'-n0')s2=qλ1

여기서, n0, n0'은 각각 λ, λ1에 대한 공기영역의 굴절율이다.

한편, 상기 제1 및 제2저밀도 광디스크 중 어느 한 저밀도 광디스크의 기록/재생에 적합하도록, 상기 제1 및 제2장파장 광 중 어느 한 장파장 광에 대해서 상기 대물렌즈의 유효개구수를 변경시키는 개구 필터;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 개구 필터는, 중심부로 입사되는 광은 그대로 진행시키고, 상기 중심부 외측으로 입사되는 광의 진행을 파장에 따라 선택적으로 방해하도록 형성된 파장 선택성 코팅부재 및 홀로그램 타입의 회절부재 중 어느 하나일 수 있다.

상기 개구 필터는, 상기 제1 및 제2위상보정기 중 어느 한 위상보정기에 일체로 구비될 수 있다.

한편, 상기 단파장 광은 청색 파장영역의 광이고, 상기 제1장파장 광은 적색 파장영역의 광이며, 상기 제2장파장 광은 적외선 파장영역의 광인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 λ은 대략 400~410 nm, 상기 λ1은 대략 635 및 650nm 중 어느 한 파장, λ2는 대략 780nm일 수 있다.

상기 광유니트쪽에서 상기 회절소자로 입사되는 단파장 광이 평행광일 때, 상기 발산렌즈는, 상기 회절소자에 의해 상기 단파장 광에 가해진 광학적인 파워를 상쇄하여, 상기 대물렌즈로 평행한 단파장 광이 입사되도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 회절소자 및 발산렌즈는 상기 대물렌즈와 일체로 구동되는 것이 바람직하다.

상기 단파장 광에 대한 광효율을 높일 수 있도록, 파장판;을 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 광유니트(1)와, 상기 광유니트(1)쪽에서 입사되는 단파장 광 및 장파장 광을 집속하여 고밀도 광디스크(50a) 및 저밀도 광디스크(50b)(50c)에 광스폿으로 맺히도록 하는 대물렌즈(40)와, 상기 광유니트(1)쪽에서 입사되는 단파장 광을 회절시키는 회절소자(15)와, 상기 광유니트(1)로부터 상기 대물렌즈(40)쪽으로 진행하는 장파장 광을 굴절시켜 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크(50b)(50c)에 대한 작동거리가 증가되도록 하는 발산렌즈(17)를 포함하여 구성된다.

상기 광유니트(1)는 고밀도 광디스크(50a)와 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크(50b)(50c)를 호환하여 기록/재생하도록 고밀도 광디스크(50a)에 적합한 단파장 광(1a)과 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크(50b)(50c)에 적합한 적어도 하나의 장파장 광(1b)(1c)을 출사한다. 그리고, 광유니트(1)는 상기 고밀도 광디스크(50a) 및 저밀도 광디스크(50b)(50c)로부터 반사된 광을 수광하여 정보 신호 및 오차신호를 검출한다.

상기 고밀도 광디스크(50a)는 예를 들어, HD-DVD 계열의 광디스크(이하, HD-DVD)로서, DVD보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 상기 저밀도 광디스크(50b)(50c)로는 기록 밀도 및 두께가 서로 다른 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)를 구비할 수 있다. 상기 고밀도 광디스크(50a)가 HD-DVD인 경우, 상기 제1저밀도 광디스크(50b)는 DVD 계열의 광디스크(이하, DVD), 상기 제2저밀도 광디스크(50c)는, CD 계열의 광디스크(이하, CD)이다.

본 발명에 따른 호환형 광픽업이 기록 밀도가 서로 다른 세 종류의 광디스크 즉, 고밀도 광디스크(50a), 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)를 호환하여 기록/재생하도록 된 경우, 상기 장파장 광(1b)(1c)은 상기 제1저밀도 광디스크(50b)에 적합한 파장 λ1인 제1장파장 광(1b)과, 상기 제2저밀도 광디스크(50c)에 적합한 파장 λ2인 제2장파장 광(1c)이 된다.

본 발명에 따른 호환형 광픽업이 CD, DVD, HD-DVD를 호환하여 기록/재생하도록 마련된 경우, 상기 단파장 광(1a)은 청색 파장영역 예컨대, 대략 400~410 nm 범위내의 파장의 광이고, 상기 제1장파장 광(1b)은 적색 파장영역 예컨대, 대략 635 또는 650nm 파장의 광이며, 상기 제2장파장 광(1c)은 적외선 파장영역 예컨대, 대략 780 nm 파장의 광인 것이 바람직하다.

상기 대물렌즈(40)는 고밀도 광디스크(50a)를 기록/재생할 수 있도록, 0.7 이상 보다 바람직하게는, 0.85의 개구수를 가진다. 상기 대물렌즈(40)는 0.7mm 이하의 작동거리를 가질 수 있다. 이는 후술에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 발산렌즈(17)에 의해 고밀도 광디스크(50a)보다 두께가 두꺼운 상기 제1 및/또는 제2저밀도 광디스크(50b)(50c) 채용시 작동거리를 증가시킬 수 있어, 대물렌즈(40)가 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)와 부딪히는 일을 방지할 수 있기 때문이다.

상기 광유니트(1)는 서로 직교하는 편광의 단파장 광(1a)과 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 출사시키도록 마련될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 단파장 광(1a)은 P 편광, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)은 S 편광을 갖는다.

상기 회절소자(15)는 편광형 회절소자로서, 일 편광의 단파장 광(1a)은 회절시키고, 이에 직교하는 다른 편광의 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)은 그대로 투과시키도록 된 편광홀로그램소자를 구비할 수 있다.

편광홀로그램소자는 잘 알려진 바와 같이, 투과 타입인 경우, 특정 편광의 광에 대해서는 회절 작용을 하는 반면에, 이에 직교하는 편광의 광에 대해서는 회절 작용없이 투과시킨다.

본 실시예에 있어서, 이 편광홀로그램소자는 단파장 광(1a)에 대한 유효광으로 쓰이는 1차 회절광에 대한 회절 효율을 높일 수 있도록 블레이즈드 타입(blazed type)으로 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 블레이즈드 타입의 편광홀로그램소자는 후술하는 도 2에 도시된 블레이즈드 타입의 비편광홀로그램소자와 유사한 구조이다. 상기 블레이즈트 타입의 편광홀로그램소자는 예를 들어, 편광에 따라 굴절율이 다른 이방성 광학 재질로 형성될 수 있다.

대안으로, 상기 회절소자(15)로는 입사광의 편광에 관계없이 상기 단파장 광(1a)에 대해서만 위상차 변화를 발생시키도록 마련된 복수의 위상 지연영역을 구비하며, 상기 복수의 위상 지연영역이 주기적으로 반복되어 단파장 광(1a)만을 회절시키도록 된 구조로 될 수도 있다. 이때, 상기 회절소자(15)는 블레이즈드 타입으로 형성되어, 단파장 광(1a)에 대해 1차 회절광의 광효율을 향상시킬 수 있도록 된 것이 바람직하다.

상기 복수의 위상 지연영역은, 상기 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대해 일 위상 지연영역과 그에 인접한 다른 위상 지연영역에서의 위상차가 각각 수학식3에서와 같이 대략 제1장파장 광(1b)의 파장λ1과 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2의 정수배가 되도록 마련된 것이 바람직하다.

즉, 상기 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)이 각각 회절소자(15)의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 i, i', 상기 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)이 각 각 상기 회절소자(15)의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 j, j'이라 할 때, 인접한 위상 지연영역들 사이의 위상차는 수학식 3을 만족하는 것이 바람직하다.

여기서, g, h는 정수±0.07 이내 보다 바람직하게는, 정수±0.05 이내의 수이다.

이 경우, 상기 회절소자(15)는 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)은 위상 변화없이 그대로 투과시킬 수 있어 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)은 회절시키지 않는다. 반면에, 단파장 광(1a)에 대해서는 회절소자(15)에서 위상 변화가 발생되고, 그 복수의 위상 지연영역이 주기적인 반복구조에 의해 단파장 광(1a)을 회절시킨다.

구체적인 실시예로서, 상기 회절소자(15)는 비편광형 회절소자로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 플레이트형 광학매질의 적어도 일면에 단파장 광(1a)을 회절시킬 수 있도록 계단형 구조로 된 패턴을 주기적으로 형성한 홀로그램소자를 구비할 수도 있다. 도 2는 상기 회절소자(15)가 4계단 구조로 된 블레이즈드 타입의 홀로그램소자인 예를 보여준다. 도 2에서 참조번호 15a는 회절소자(15)를 제작하는데 사용되는 유리 등의 광학매질 부분이고, 참조번호 16은 계단형 구조의 패턴을 형성되어 광학매질이 제거된 공기영역이다. 또한, d는 계단 단차의 크기를 의미한다.

이때, 상기 회절소자(15)의 패턴의 계단 단차의 크기는, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 거의 그대로 투과시키도록, 수학식 3의 조건을 만족하는, 대략 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 파장 λ1, λ2의 정수배에 해당하는 크기로 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 상기 패턴의 계단은 각각 상기한 위상 지연영역에 대응된다.

상기 회절소자(15)의 패턴의 계단 단차의 크기 d는 수학식 3에 대응되게 수학식 4를 만족하도록 된 것이 바람직하다.

여기서, n11, n22는 회절소자(15)를 이루는 광학매질의 상기 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 파장λ1, λ2에 대한 굴절율이고, n0', n0"은 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 파장 λ1, λ2에 대한 공기영역의 굴절율이다.

도 3은 상기 회절소자(15)의 광학매질로 M-LaC130_HOYA를 사용할 때, 계단 단차 d의 크기에 따른 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1과 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대한 위상차를 보인 그래프이다. 도 3의 그래프는, 고밀도 광디스크(50a), 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)를 각각 HD-DVD, DVD, CD라 하고, 단파장 광(1a)의 파장 λ가 400nm, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 파장 λ1, λ2가 각각 650 nm, 780nm인 경우에 대해 얻어진 것이다. 여기서, M-LaC130_HOYA의 굴절율은 파장 400nm, 650nm, 780nm에 대해 각각 1.715566, 1.689858, 1.684657이다.

도 3을 참조하면, 광학매질로 M-LaC130_HOYA를 사용하여, 계단 단차 d가 5.66μm인 계단형 패턴을 형성한다면, DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1에 대해서는 정수배에 가까운 0.007 λ1, CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대해서는 정수배에 가까운 0.032 λ2의 위상차가 발생하며, HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장λ에 대해서는 0.14 λ의 위상차가 발생한다.

따라서, M-LaC130_HOYA을 광학매질로 사용하여 계단 단차 d 5.66μm이 되는 복수의 계단을 갖는 패턴을 주기적으로 형성하면, 수학식 4를 만족하는 회절소자(15)를 얻을 수 있다.

상기와 같은 편광형 또는 비편광형 회절소자(15)는, 그레이팅 방정식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 동일 차수의 회절광의 회절각이 입사되는 광의 파장이 길어짐에 따라 커지기 때문에, 입사되는 광의 파장이 길어지면 초점거리를 짧게 한다.

따라서, 상기와 같은 회절소자(15)를 구비하면, 단파장 광(1a)의 파장이 길어져 대물렌즈(40)의 초점 거리가 길어질 때, 거꾸로 회절소자(15)에서는 초점 거리가 짧아지므로, 초점 거리 증,감이 서로 상쇄되어, 고밀도 광디스크(50a)에 대해 기록/재생 모드 전환시의 모드 호핑에 따른 디포커스를 줄일 수 있다.

또한, 상기와 같은 회절소자(15)를 구비하면, 단파장 광(1a)에 대해서는 기록/재생 모드 전환시의 모드 호핑에 따른 디포커스를 줄일 수 있으며, 장파장 광(1b)(1c)에 대해서는 상기 회절소자(15)에 의해 거의 영향을 받지 않고 진행시킬 수 있다.

상기 발산렌즈(17)는, 상기 회절소자(15)와 대물렌즈(40) 사이의 광로 상에 배치될 수 있다. 상기 발산렌즈(17)는, 광유니트(1)로부터 대물렌즈(40)쪽으로 진행하는 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 굴절시켜 발산광으로 대물렌즈(40)에 입사 되도록 한다. 본 발명자들은, 발산렌즈(17)를 적용하는 경우, 고밀도 광디스크(50a) 즉, HD-DVD에 대해 개구수 0.85 이고 0.6mm의 작동거리를 갖는 대물렌즈에 의해, 제2장파장 광(1c)을 집속하는 경우, 제2저밀도 광디스크(50c) 즉, CD에 대해 예컨대, 0.23mm의 작동거리를 확보할 수 있음을 확인하였다. 여기서, 작동거리 0.6mm인 대물렌즈(40)를 사용하는 경우, DVD에 대해서는 문제가 없음을 앞에서 언급한 바 있다.

이와 같이, 대물렌즈(40)의 입사동 측에 발산렌즈(17)를 구비하면, HD-DVD에 대해 보통의 작동거리(예컨대, 0.6mm)를 갖는 대물렌즈(40)를 사용하는 경우에도, DVD 뿐만 아니라 CD에 대해 충분한 작동거리를 확보할 수 있다. 따라서, CD 기록/재생시, 광디스크와 대물렌즈(40)가 부딪히는 일이 방지된다.

한편, 상기 발산렌즈(17)가 없다면, 회절소자(15)에 의해 회절된 단파장 광(1a)은 회절각에 의해 대물렌즈(40)에 수렴광으로 입사된다. 하지만, 상기와 같이 대물렌즈(40)의 입사동 측에 발산렌즈(17)가 배치된 경우에는, 회절소자(15)에 의해 회절된 단파장 광(1a)은 이 발산렌즈(17)에 의해 굴절되어 대물렌즈(40)에 대략 평행광으로 입사되게 된다. 이는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회절소자(15)로 입사되는 단파장 광(1a)이 평행광일 때, 상기 발산렌즈(17)가 회절소자(15)에 의해 단파장 광(1a)에 가해진 광학적인 파워를 상쇄하기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기 회절소자(15)와 발산렌즈(17)는 고밀도 광디스크(50a)용 단파장 광(1a)에 대해서는 광학적인 파워(optical power)를 거의 갖지 않는 것이 바람직하며, 이를 위하여, 상기 회절소자(15)와 발산렌즈(17)는, 상기 대물렌즈(40)와 일체로 구동되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 회절소자(15) 및 발산렌즈(17)는, 상기 대물렌즈(40)가 설치되는 액츄에이터(미도시)의 보빈에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 상기 고밀도 광디스크(50a)용 단파장 광(1a)에 대한 효율을 향상시키기 위하여, 파장판(19)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 파장판(19)은 도 1에서와 같이 회절소자(15)와 대물렌즈(40) 사이에 배치되는 경우, 단파장 광(1a)에 대해서는 1/4파장판 역할을 수행하며, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대해서는 대략 1/2파장판 역할을 하도록 마련된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 회절소자(15)로 편광홀로그램소자를 구비하는 경우에는, 상기 파장판(19)을 도 1에 예시한 바와 같이, 회절소자(15)와 대물렌즈(40) 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 상기 회절소자(15)로 비편광형 회절소자(15)를 구비하는 경우에는, 후술하는 도 8에 보여진 바와 같이, 파장판(도 8의 69)의 위치가 변경될 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)가 고밀도 광디스크(50a)와 다른 두께를 가지면, 제1장파장 광(1b)을 상기 대물렌즈(40)로 집속하여 제1저밀도 광디스크(50b)에 광스폿을 형성할 때, 고밀도 광디스크(50a)와 제1저밀도 광디스크(50b)의 두께 차이에 기인한 구면수차가 발생한다. 마찬가지로, 제2장파장 광(1c)을 상기 대물렌즈(40)로 집속하여 제2저밀도 광디스크(50c)에 광스폿을 형성할 때, 고밀도 광디스크(50a)와 제2저밀도 광디스크(50c)의 두께 차이에 기인한 구 면수차가 발생한다. 또한, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 상기 대물렌즈(40)에 의해 집속할 때, 단파장 광(1a)과의 파장 차이에 의한 색수차가 발생한다.

따라서, 상기와 같이, 고밀도 광디스크(50a)와 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)를 호환하여 기록/재생하는 경우, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c) 채용시의 수차를 보정할 수 있도록 제1 및 제2위상보정기(20)(30)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

제1위상보정기(20)는, 제1저밀도 광디스크(50b) 기록/재생시 제1장파장 광(1b)에 대해 발생하는 구면수차 및/또는 색수차 등을 보정하기 위한 것이다. 또한, 제2위상보정기(30)는 제2저밀도 광디스크(50c) 기록/재생시 제2장파장 광(1c)에 대해 발생하는 구면수차 및/또는 색수차 등을 보정하기 위한 것이다.

제1위상보정기(20)는 제1저밀도 광디스크(50b) 기록/재생시 발생하는 수차를 보정하기 위하여, 제1장파장 광(1b)에 대해서만 위상차 변화를 발생시키도록 마련된 복수의 위상 지연영역을 구비한다. 상기 복수의 위상 지연영역은, 도 2를 참조로 설명한 비편광형 회절소자(15)의 경우와 유사한 원리에 의해 특정 파장의 광에 대해서만 위상차 변화를 발생시키도록, 상기 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)에 대해 일 위상 지연영역과 그에 인접한 다른 위상 지연영역에서의 위상차가 각각 수학식5에서와 같이 대략 단파장 광(1a)의 파장 λ 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2의 정수배가 되도록 마련된 것이 바람직하다.

즉, 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)이 각각 제1위상보정기(20)의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 a, a', 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)이 각각 제1위상보정기(20)의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 b, b'이라 할 때, 인접한 위상 지연영역들 사이의 위상차는 수학식 5를 만족하는 것이 바람직하다.

여기서, l, m은 정수±0.07 이내 보다 바람직하게는, 정수±0.05 이내의 수이다.

이 경우, 제1위상보정기(20)는 제1장파장 광(1b)에 대해서는 위상 변화를 발생시키면서 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)은 위상 변화없이 그대로 투과시킬 수 있다.

유사하게, 상기 제2위상보정기(30)는 제2저밀도 광디스크(50c) 기록/재생시 발생하는 수차를 보정하기 위하여, 입사되는 제2장파장 광(1c)에 대해서만 위상차 변화를 발생시키도록 마련된 복수의 위상 지연영역을 구비한다. 상기 복수의 위상 지연영역은, 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)에 대해 일 위상 지연영역과 그에 인접한 다른 위상 지연영역에서의 위상차가 각각 대략 단파장 광(1a)의 파장 λ와 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1의 정수배가 되도록 마련된 것이 바람직하다. 즉, 상기 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)이 각각 상기 제2위상보정기(30)의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 c, c', 상기 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)이 각각 상기 제2위상보정기(30)의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 d, d'이라 할 때, 인접한 위상 지연영역들 사이의 위상차는 수학식 6을 만족하는 것이 바람직하다.

여기서, p, q는 정수±0.07 이내 보다 바람직하게는, 정수±0.05 이내의 수이다.

이 경우, 제2위상보정기(30)는 제2장파장 광(1c)에 대해서는 위상 변화를 발생시키면서 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)은 위상 변화없이 그대로 투과시킬 수 있다.

상기 제1 및 제2위상보정기(20)(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 플레이트형 광학매질의 적어도 일면에, 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c) 호환시 발생할 수 있는 수차를 보정할 수 있는 위상차 변화를 발생시키도록 계단형 구조로 된 패턴을 형성한 구조로 될 수도 있다. 도 4에서 참조번호 21는 제1 및 제2위상보정기(20)(30)를 제작하는데 사용되는 유리 등의 광학매질 부분이고, 참조번호 23은 계단형 구조의 패턴을 형성되어 광학매질이 제거된 공기영역이다. 또한, s는 계단 단차의 크기를 의미한다.

이때, 상기 제1 및 제2위상보정기(20)(30) 각각의 패턴의 계단 단차의 크기는, 수학식 5 및 6의 조건을 만족하도록, 한 파장의 광에 대해서만 위상차 변화를 발생시키는 작용을 하고, 나머지 두 파장의 광을 거의 그대로 투과시키도록, 대략 두 파장의 정수배에 해당하는 크기로 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 상기 패턴의 계단은 각각 상기한 위상 지연영역에 대응된다.

즉, 제1위상보정기(20)의 패턴의 계단 단차의 크기 s1은, 수학식 5에 대응되게 수학식 7을 만족하도록 된 것이 바람직하다.

여기서, n, n2는 제1위상보정기(20)를 이루는 광학매질의 상기 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)의 파장 λ, λ2에 대한 굴절율이고, n0, n0"은 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)의 파장 λ, λ2에 대한 공기영역의 굴절율이다.

또한, 상기 제2위상보정기(30)의 패턴의 계단 단차의 크기 s2는, 수학식 6에 대응되게 수학식 8을 만족하도록 된 것이 바람직하다.

여기서, n', n1'은 제2위상보정기(30)를 이루는 광학매질의 상기 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)의 파장 λ, λ1에 대한 굴절율이고, n0, n0'은 상기 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)의 파장 λ, λ1에 대한 공기영역의 굴절율이다.

도 5는 제1위상보정기(20)의 광학매질로 BK7을 사용할 때, 계단 단차 s1의 크기에 따른 HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ과 CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대한 위상차를 보인 그래프이다. 도 5의 그래프는, 고밀도 광디스크(50a), 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)를 각각 HD-DVD, DVD, CD라 하고, 단파장 광(1a)의 파장 λ가 400nm, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 파장 λ1, λ2가 각각 650 nm, 780nm인 경우에 대해 얻어진 것이다. 여기서, 유리 재질인 BK7의 굴절율은 각각 파장 400nm, 650nm, 780nm에 대해 1.530849, 1.514520, 1.511183이다.

도 5를 참조하면, 광학매질로 BK7을 사용하여, 계단 단차 s1이 1.5μm인 계단형 패턴을 형성한다면, HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ에 대해서는 정수배에 가까운 0.99 λ의 위상차가 발생하고, CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대해서는 정수배에 가까운 0.98 λ2의 위상차가 발생하며, DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1에 대해서는 0.20 λ1의 위상차가 발생한다. 여기서, 위상보정기에 형성된 패턴의 계단 단차의 크기가 소정 파장의 광에 대한 위상차의 정수배라는 것은, 그 파장의 광이 위상보정기를 통과할 때, 패턴 형상에 따른 위상차 변화가 생기지 않음을 의미한다.

따라서, BK7을 광학매질로 사용하여 계단 단차 s1이 1.5μm이 되도록 패턴을 형성하면, 수학식 5 및 수학식 7을 만족하는 제1위상보정기(20)를 얻을 수 있다.

또한, 상기한 제1위상보정기(20)처럼 소정의 광학매질에 수학식 8의 조건을 만족하는 계단형 구조의 패턴을 형성하면, 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)은 거의 그대로 통과시키고, 제2장파장 광(1c)에 대해서만 위상차 변화를 발생시키는 제2위상보정기(30)를 얻을 수 있다. 제2위상보정기(30)의 구체 실시예에 대해서는 후술한다.

상기와 같이, 상기 제1위상보정기(20)에 수학식 7을 만족하는 계단 단차 s1을 갖는 패턴을 형성하면, 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)은 상기 제1위상보정 기(20)를 거의 그대로 투과하지만, 상기 제1장파장 광(1b)은 제1위상보정기(20)를 통과하면서, 그 패턴 형상에 따른 위상차 변화가 발생한다. 또한, 상기 제2위상보정기(30)에 수학식 8을 만족하는 계단 단차 s2를 갖는 패턴을 형성하면, 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)은 상기 제2위상보정기(30)를 거의 그대로 투과하지만, 상기 제2장파장 광(1c)은 제2위상보정기(30)를 통과하면서, 그 패턴 형상에 따른 위상차 변화가 발생한다.

따라서, 패턴의 계단 단차를 두 파장의 정수배로 제작하여 한 파장에 대해서만 위상차 변화를 발생시키는 작용을 하는 두 종류의 위상보정기 즉, 상기 제1 및 제2위상보정기(20)(30)를 구비한 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 두께가 서로 다른 세 가지의 광디스크(50a)(50b)(50c) 호환 채용시 수차 발생을 충분히 억제할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 제1장파장 광(1b)에 대해 대물렌즈(40)의 유효 개구수를 변경시키기 위한 제1개구 필터(25)와, 상기 제2장파장 광(1c)에 대해 대물렌즈(40)의 유효 개구수를 변경시키기 위한 제2개구 필터(35)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2개구 필터(25)(35)는, 중심부로 입사되는 광은 그대로 진행시키고, 그 외측의 링부(25a)(35a)로 입사되는 광의 진행을 파장에 따라 선택적으로 방해하여 대물렌즈(40)의 유효 개구수를 변경시킬 수 있도록 형성된 파장 선택성 코팅부재 또는 홀로그램 타입의 회절부재인 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2개구 필터(25)(35)는 도 1에 도시된 바와 같이, 링부(25a)(35a)의 내측이 개구된 형상으로 이루어질 수 있으며, 제1 및 제2위상보정기(20)(30)에 각각 일체로 구비된 것이 바람직하다.

상기 제1개구 필터(25)의 링부(25a)는 제1장파장 광(1b)의 진행만을 차단하고, 나머지 단파장 광(1a) 및 제2장파장 광(1c)은 그대로 투과시키도록 마련된다. 이때, 상기 제1개구 필터(25)의 링부(25a)의 내경은 제1저밀도 광디스크(50b)의 기록/재생에 적합한 대물렌즈(40)의 유효 개구수를 달성할 수 있는 크기로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1저밀도 광디스크(50b)가 DVD인 경우, 상기 제1개구 필터(25)의 링부(25a)의 내경은 대물렌즈(40)의 유효 개구수 0.6을 달성할 수 있는 크기로 형성된 것이 바람직하다.

상기 제2개구 필터(35)의 링부(35a)는 제2장파장 광(1c)의 진행만을 차단하고, 나머지 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)은 그대로 투과시키도록 마련된다. 이때, 상기 제2개구 필터(35)의 링부(35a)의 내경은 제2저밀도 광디스크(50c)의 기록/재생에 적합한 대물렌즈(40)의 유효 개구수를 달성할 수 있는 크기로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제2저밀도 광디스크(50c)가 CD인 경우, 상기 제2개구 필터(35)의 링부(35a)의 내경은 대물렌즈(40)의 유효 개구수 0.45를 달성할 수 있는 크기로 형성된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 호환형 광픽업의 광학적 구성도를 개략적으로 보인 도 6을 참조하면, 광유니트(1)는, 고밀도 광디스크(50a)의 기록/재생에 적합한 파장 λ의 단파장 광(1a)을 출사하는 제1광원(2)과, 고밀도 광디스크(50a)에서 반사된 광을 수광하여 검출하는 제1광검출기(13)와, 제1 및 제2저밀도 광디스 크(50b)(50c)의 기록/재생에 적합한 파장 λ1, λ2의 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 출사하는 제1 및 제2광모듈(7)(8)과, 상기 제1광원(2), 제1 및 제2광모듈(7)(8)에서 출사된 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 진행 경로를 변환하기 위한 제1 내지 제3광로변환기(3)(6)(4)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 고밀도 광디스크(50a)로 HD-DVD를 적용하는 경우, 상기 제1광원(2)으로는 예컨대, 400nm 파장의 단파장 광(1a)을 출사하는 청자색 반도체 레이저를 구비할 수 있다.

상기 제1광모듈(7)은 제1장파장 광(1b)을 출사하는 광원 및 제1저밀도 광디스크(50b)에서 반사된 제1장파장 광(1b)을 수광하는 광검출기가 일체화된 구조이다. 마찬가지로, 상기 제2광모듈(8)은 제2장파장 광(1c)을 출사하는 광원 및 제2저밀도 광디스크(50c)에서 반사된 제2장파장 광(1c)을 수광하는 광검출기가 일체화된 구조이다. 상기 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)로 DVD, CD를 적용하는 경우, 상기 제1 및 제2광모듈(7)(8)의 광원으로는 각각 예컨대, 650nm 파장의 제1장파장 광(1b)을 출사하는 적색 반도체 레이저 및 780nm 파장의 제2장파장 광(1c)을 출사하는 적외선 반도체 레이저를 구비할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2광모듈(7)(8)의 구조는 본 기술분야에서 잘 알려진 바와 같으므로, 여기서는 보다 상세한 설명 및 도시를 생략한다.

도 6에 도시된 호환형 광픽업은 회절소자(15)로 편광홀로그램소자를 구비하는 경우에 적합한 광학적 구성으로, 제1광원(2)은 예컨대, P편광의 단파장 광(1a)을 출사하고, 상기 제1 및 제2광모듈(7)(8)은 예컨대, S 편광의 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 출사하도록 된 것이 바람직하다.

상기 제1광로변환기(3)로는, 단파장 광(1a)에 대한 광효율을 높이기 위해, 편광빔스프리터를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제2광로변환기(10))로는 제1 및 제2광모듈(7)(8)에서 출사된 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 비슷한 비율로 투과 및 반사시키도록, S 편광에 대해 예컨대, 투과율과 반사율이 5:5인 빔스프리터를 구비할 수 있다. 상기 제3광로변환기(4)로는, 예를 들어, 단파장 광(1a)에 대해 투과율이 90% 이상으로 높고, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대해서는 S 편광에 대해 90% 이상의 반사율을 갖도록 된 빔스프리터를 구비할 수 있다.

한편, 상기 광유니트(1)는 제3광로변환기(4)와 대물렌즈(40) 사이의 광로상에는 제1광원(2), 제1 및 제2광모듈(7)(8)에서 출사된 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)을 집속하여 대략 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅렌즈(5)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 회절소자(15)로 편광홀로그램소자를 구비하는 경우, 파장판(19)은 도 6에 도시된 바와 같이, 회절소자(15)와 대물렌즈(40) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 상기 파장판(19)은 앞서 설명한 바와 같이, 단파장 광(1a)에 대해서는 1/4파장판, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대해서는 1/2파장판으로서 역할을 한다.

이 경우, 도 7a에 단파장 광(1a)의 편광 변화를 예시한 바와 같이, 단파장 광(1a)은 광유니트(1)쪽에서 입사될 때는 P 편광으로 편광홀로그램소자에 의해 회절되는 반면에, 고밀도 광디스크(50a)에서 반사되어 입사될 때는 S 편광이 되어 편 광홀로그램소자에 의해 회절되지 않는다. 또한, 도 7b 및 도 7c에 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 편광 변화를 예시한 바와 같이, 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)은 광유니트(1)쪽에서 입사될 때와 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)에서 반사되어 입사될 때 모두 S 편광이므로, 편광홀로그램소자에 의해 회절되지 않는다.

한편, 도 6에 보여진 바와 같이, 고밀도 광디스크(50a)에서 반사되어 회절소자(15)를 경유한 단파장 광(1a)은 회절소자(15)에서 회절되지 않기 때문에, 콜리메이팅렌즈(5)쪽으로 되돌아오는 단파장 광(1a)은 발산광이 되고, 이 발산광은 콜리메이팅렌즈(5)에 의해 대략적으로 평행광으로 바뀌어 제3 및 제1광로변환기(4)(3)를 경유하여 제1광검출기(13)쪽으로 향한다. 이때, 제1광검출기(13)쪽으로 향하는 단파장 광(1a)은 거의 평행광 형태이기 때문에, 상기 제1광로변환기(3)와 제1광검출기(13) 사이에는 상기 평행광을 집속하기 위한 콘덴싱 렌즈(9)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 콘덴싱 렌즈(9)와 제1광검출기(13) 사이에는 센싱렌즈(11)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 센싱렌즈(11)는 본 기술 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 포커스 에러신호의 S-커브의 제로 위치와 고밀도 광디스크(50a)의 정보면의 위치를 일치시킬 수 있도록, 광축을 따라 위치 조정되는 렌즈이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업의 광학적 구성도를 개략적으로 보인 도면이다. 도 6에서와 동일 참조부호는 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 부재를 나타내므로, 반복적인 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 호환형 광픽업은 편광에 관 계없이 특정 파장의 광에 대해서만 선택적 회절이 가능한 회절소자(15)(도 4 및 도 5를 참조로 설명함)를 구비한다. 이 경우, 도 6에서는 다르게 파장판(69)을 회절소자(15)와 대물렌즈(40) 사이에 배치할 필요가 없다. 도 8은 광유니트(1)가 단파장 광(1a)에 대한 광 효율을 높이기 위해, 제1광로변환기(3)로 편광빔분할기를 구비하고, 상기 제1광로변환기(3)와 제3광로변환기(4) 사이에 파장판(69)을 구비한 예를 보여준다. 이때, 상기 파장판(69)은 단파장 광(1a)의 파장에 대해 1/4파장판인 것이 바람직하다.

한편, 편광에 관계없이 특정 파장의 광에 대해서만 선택적 회절이 가능한 회절소자(15)를 구비하면, 고밀도 광디스크(50a)에서 반사된 단파장 광(1a)도 회절소자(15)를 통과하면서 회절된다. 따라서, 고밀도 광디스크(50a)에서 반사된 단파장 광(1a)은 광유니트(1)에서 출사될 때와 동일한 광로를 거쳐 되돌아오고, 수렴광 형태로 제1광검출기(13)쪽으로 진행한다. 따라서, 도 6의 경우와는 달리 제1광로변환기(3)와 제1광검출기(13) 사이에 콘덴싱 렌즈를 구비하지 않아도 무방하다.

도 6 및 도 8은 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 광학적 구조의 예를 보인 것으로, 이외에도 다양한 광학적 구조가 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 적용될 수 있다.

부가적으로, 도 6 및 도 8에서는 큐빅 빔스프리터형 광로변환기를 구비한 예를 도시하였는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제3광로변환기(3)(10)(4)에 대한 다양한 변형이 가능하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 호환형 광픽업에서의 광의 진행 과정을 도 6에 도시된 광학적 구성에 대하여 예를 들어 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 고밀도 광디스크(50a)가 채용된 경우, 제1광원(2)에서 출사된 P 편광의 단파장 광(1a)은 제1광로변환기(3) 및 제3광로변환기(4)를 순차로 투과한 후 콜리메이팅렌즈(5)에 의해 평행광으로 바뀌어 광유니트(1)에서 출사된다. 이 광유니트(1)에서 출사된 P 편광의 단파장 광(1a)은 회절소자(15)에서 회절되고, 발산렌즈(17)에 의해 거의 평행광 형태로 되고, 파장판(19)에서 일 원편광으로 바뀌어 제1 및 제2위상보정기(20)(30)쪽으로 진행한다. 상기 단파장 광(1a)은 제1 및 제2위상보정기(20)(30), 제1 및 제2개구 필터(25)(35)를 그대로 투과하고, 대물렌즈(40)에 의해 집속되어 고밀도 광디스크(50a)의 기록면에 광스폿으로 맺힌다. 이 고밀도 광디스크(50a)에서 반사되면서 직교하는 다른 원편광으로 된 단파장 광(1a)은 순차로 대물렌즈(40), 제1 및 제2위상보정기(20)(30) 등을 경유하고, 파장판(19)을 경유하면서 S 편광으로 된다. 이 S 편광의 단파장 광(1a)은 발산렌즈(17)로 입사되고, 발산렌즈(17)에 의해 발산광 형태로 바뀌고, 회절소자(15)를 그대로 통과하여 광유니트(1)쪽으로 입사된다. 광유니트(1)쪽으로 입사된 단파장 광(1a)은 콜리메이팅렌즈(5)에 의해 대략 평행광 형태로 되고, 제3광로변환기(4)를 투과하여 제1광로변환기(3)로 입사된다. 단파장 광(1a)은 제1광로변환기(3)에서 반사되어 콘덴싱렌즈(9)에 입사되고, 콘덴싱렌즈(9) 및 센싱렌즈(11)에 의해 집속되어 제1광검출기(13)에 수광된다.

제1저밀도 광디스크(50b)가 채용된 경우, 제1광모듈(7)에서 출사된 S 편광의 제1장파장 광(1b)은 제2광로변환기(6)를 투과하여 제3광로변환기(4)로 입사된다. 제1장파장 광(1b)은 제3광로변환기(4)에서 반사되어 콜리메이팅렌즈(5)에 입사되고, 콜리메이팅렌즈(5)에 의해 대략 평행광으로 바뀐다. 이 S 편광의 제1장파장 광(1b)은 회절소자(15)를 그대로 투과하고, 발산렌즈(17)에 의해 발산광으로 된다. 이 S 편광의 제1장파장 광(1b)은 파장판(19)을 통과하면서 대략 P 편광의 광으로 바뀌어, 제1위상보정기(20)에 입사된다. 제1장파장 광(1b)은 제1위상보정기(20)에서 구면수차 및/또는 색수차를 보정할 수 있도록 위상차 변화가 발생되고, 제1개구 필터(25)에 입사된다. 이 제1장파장 광(1b)은 제1개구 필터(25)에 의해 그 일부가 차단되고, 그 링부(25a)의 내측으로 진행하는 부분만이 제1개구 필터(25)를 통과하여, 제1저밀도 광디스크(50b)를 기록/재생하는데 적합한 유효 개구수 예컨대, 0.6의 개구수를 달성할 수 있는 크기로 된다. 이 제1장파장 광(1b)은 제2위상보정기(30) 및 제2개구 필터(35)를 그대로 통과하여 대물렌즈(40)에 입사되고, 대물렌즈(40)에 의해 집속되어 제2광디스크(50b)의 기록면에 광스폿으로 맺힌다. 상기 제1저밀도 광디스크(50b)에서 반사된 제1장파장 광(1b)은 파장판(19)을 경유하면서 S 편광으로 되며, 상기와 반대 경로를 거쳐 제1광모듈(7)로 되돌아온다.

제2저밀도 광디스크(50c)가 채용된 경우, 제2광모듈(8)에서 출사된 S 편광의 제2장파장 광(1c)은 제2 및 제3광로변환기(6)(4)에서 순차로 반사된 후 콜리메이팅렌즈(5)에 의해 대략 평행광으로 바뀐다. 이 S 편광의 제2장파장 광(1c)은 회절소자(15)를 그대로 투과하고, 발산렌즈(17)에 의해 발산광으로 된다. 이 S 편광의 제2장파장 광(1c)은 파장판(19)을 통과하면서 대략 P 편광의 광으로 바뀌어, 제1위 상보정기(20)에 입사된다. 제2장파장 광(1c)은 제1위상보정기(20) 및 제1개구 필터(25)를 그대로 통과한 후, 제2위상보정기(30)에 입사된다. 제2장파장 광(1c)은 제2위상보정기(30)에서 구면수차 및/또는 색수차를 보정할 수 있도록 위상차 변화가 발생되고, 제2개구 필터(35)에 의해 그 일부가 차단된다. 제2장파장 광(1c)의 링부(35a)의 내측으로 진행하는 부분만이 제2개구 필터(35)를 통과하여, 제2저밀도 광디스크(50c)를 기록/재생하는데 적합한 유효 개구수 예컨대, 0.45의 개구수를 달성할 수 있는 크기로 된다. 이 제2장파장 광(1c)은 대물렌즈(40)에 의해 집속되어 제2저밀도 광디스크(50c)의 기록면에 광스폿으로 맺힌다. 상기 제2저밀도 광디스크(50c)에서 반사된 P 편광의 제2장파장 광(1c)은 파장판(19)을 경유하면서 S 편광으로 되며, 상기와 반대 경로를 거쳐 제2광모듈(8)로 되돌아온다.

이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 광학적 설계예를 설명한다.

도 9a 내지 도 9c는 각각 도 6 및 도 8에 도시된 호환형 광픽업을 HD-DVD, DVD, CD의 기록/재생에 기여하는 광학계 별로 분리하고, 그때의 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 광로를 보인 것이고, 표 2는 도 9a 내지 도 9c의 광로를 얻을 수 있는 설계예를 보인 것이다. 표 2에서 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)은 각각 파장 400nm, 650nm, 780nm인 경우이다.

면	곡율반경[mm]	두께/간격[mm]	재질(유리)
물체면	INFINITY	INFINITY
S1	INFINITY	0.000000
S2	INFINITY	0.250000 2.000000 2.500000	BK7_HOYA
S3	INFINITY	6.163560 5.56580 5.35287
S4	INFINITY	5.000000	BK7_HOYA
S5	INFINITY	5.000000
S6	INFINITY	5.000000	BK7-HOYA
S7	INFINITY	1.000000
S8	133.350456	2.000000	M-BaCD5N_HOYA
S8	K:-307.351031
S9	-13.236664	2.000000
S9	K:-0.453871
S10	INFINITY HOE	0.700000	M-BaCD5N_HOYA
S10	C1:-1.9676E-02
S11	15.073272	0.500000
S12(STOP)	1.716498	2.850000	M-LaC130_HOYA
S12(STOP)	K:-0.631379 A:0.599226E-02 B:0.113447E-02 C:0.136628E-03 D:0.320343E-04 E:0.779174E-05 F:-.316106E-05 G:0.885052E-07 H:0.308966E-06 J:-.747648E-07
S13	-10.695842	0.641810 0.61492 0.26732
S13	K:-159.109260 A:0.208702E+00 B:-.240069+00 C:0.129315E+00 D:-.284858E-01
S14	INFINITY	0.100000 0.60000 1.20000	'CG'
S15	INFINITY	0.00000
상면	INFINITY	0.00000

표 2에서 면 S2, S3, S13, S14의 두께/간격 데이터는 각각 위에서부터 HD-DVD, DVD, CD에 대한 것이다. 면 S2와 S3 사이의 두께는 400nm용 제1광원(2)에 대해서는 윈도우의 두께이고, 650nm, 780nm용 제1 및 제2광모듈(7)(8)에 대해서는 투명부재의 두께이다.

표 2에서, K는 상기 비구면(S2)(S3)의 원추 상수, A, B, C, D, E, F, G, H, J는 비구면 계수이다. 비구면(S2)(S3)에 대한 비구면식은 비구면의 정점으로부터의 깊이를 Z(h)라 할 때, 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, h는 광축으로부터의 높이, c는 곡률, A∼J는 비구면 계수이다.

표 2에서, 면 S10은 회절소자(홀로그램소자:15)의 회절면을 나타내며, C1은 power를 나타내는 계수이다. 홀로그램소자의 위상 계수는 회전 대칭 형식(rotationally symmetric form)으로 나타내면, 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, φ는 위상차이고, Cn은 계수이고, r은 극좌표이다.

파장		400nm	650nm	780nm
굴절율	BK7_HOYA M-BaCD5N_HOYA M-LaC130_HOYA 'CG'	1.530196 1.605183 1.715566 1.621462	1.514520 1.586417 1.689858 1.581922	1.511183 1.582468 1.684657 1.575091
입사동 지름(mm)		3.886	2.8	2.1

표 3은 표 2의 설계예에서 광학 매질로 사용되는 유리 재질의 BK7_HOYA, M-BaCD5N_HOYA, M-LaC130_HOYA, 그리고 광디스크 매질인 'CG'의 파장 400nm, 650nm, 780nm에 대한 굴절율, 도 9a 내지 도 9c에서의 대물렌즈(40)에 입사되는 400nm 파장의 단파장 광(1a), 650nm 파장의 제1장파장 광(1b), 780nm 파장의 제2장파장 광(1c)이 대물렌즈(40)에 입사되는 입사동의 지름을 보여준다.

표 2 및 표 3의 광학적 데이터를 갖는 경우, 도 9a에서 알 수 있는 바와 같이, 0.1mm 두께의 HD-DVD에 대해서는 대략 0.6mm의 작동거리를 얻을 수 있다. 도 9b에서 알 수 있는 바와 같이, 두께 0.6mm인 DVD에 대해서는 대략 0.57mm의 작동거리를 얻을 수 있다. 도 9c에서 알 수 있는 바와 같이, 두께 1.2mm인 CD에 대해서는 대략 0.23mm의 작동거리를 얻을 수 있다. 여기서, 도 9a 내지 도 9c에서, HD-DVD, DVD, CD에 대한 대물렌즈(40)의 작동거리 0.6mm, 0.57mm, 0.23mm는 표 2에 나타낸 HD-DVD, DVD, CD에 대한 대물렌즈(40)의 작동거리 0.641810mm, 0.61492mm, 0.26732mm에서 대물렌즈 형상에 기인한 0.04mm를 뺀 값이다.

따라서, 표 2 및 표 3, 도 9a 내지 도 9c를 참조로 한 구체적인 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대해서 발산렌즈(17)에 의해 작동거리를 키울 수 있기 때문에, 고밀도 광디스크(50a)에 대해 0.7mm 이하의 짧은 작동거리를 갖도록 설계된 대물렌즈(40)를 적용하는 경우에도, 고밀도 광디스크(50a)에 비해 두께가 상당히 두꺼운 제2저밀도 광디스크(50c) 채용시, 대물렌즈(40)와 제2저밀도 광디스크(50c)가 부딪히는 것을 방지할 수 있을 정도로 충분한 작동거리를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 호환형 광픽업이, 표 2 및 표 3, 도 9a 내지 도 9c를 참조로 설명한 구체 실시예와 같은 광학적 데이터를 가지며, 앞서 설명한 바와 같은 회절소자(15)를 구비하는 경우, 표 4, 도 10a 및 도 10b로부터 알 수 있는 바와 같이, 단파장 광(1a)의 파장 변동에 대해 수차를 현저히 줄일 수 있다.

표 4는 파장 변동이 없는 정상 상태(normal)와, 모드 호핑(Mode hopping)에 의해 파장이 1nm만큼 길어졌을 때의, 대물렌즈(40) 자체(OL only)에 의한 수차 및 디포커스량, 본 발명에 따른 호환형 광픽업에서와 같이 제1광원(LD:2), 콜리메이팅렌즈(CL:5), 회절소자(회절면:15) 및 대물렌즈(OL:40)를 모두 적용한 경우(LD+CL+회절면+OL)의 수차 및 디포커스량을 보여준다. 모드 호핑에 의해 파장이 1nm만큼 길어졌을 때, 도 10a는 대물렌즈(40) 자체에 의한 색수차도, 도 10b는 제1광원(2), 콜리메이팅렌즈(5), 회절소자(15) 및 대물렌즈(40)를 모두 적용한 경우의 색수차도를 보여준다.

변동	OL only	LD+CL+회절면+OL
수차(정상)	0.0013λ	0.0060λ
수차(모드 호핑 +1nm) (디포커스)	0.1657λ (510 nm)	0.0353λ (103nm)

표 4, 도 10a 및 도 10b에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 호환형 광픽업에서와 같이, 회절소자(15)를 구비하는 경우, 모드 호핑에 따른 파장 변화시 수차 및 디포커스량이 현저히 줄어듬을 알 수 있다. 표 4에서는, 모드 호핑시의 LD+CL+회절면+OL에 대한 수차량이 0.0353λ인 것으로 나타나 있는데, 통상적인 수차 허용치가 0.035λ인 점을 고려할 때, 0.0353λ 정도의 수차량은 허용 가능한 정도이다.

한편, 표 4에서는 실제 사용 조건을 고려해서, 제1광원(LD:2), 콜리메이팅렌즈(CL:5), 회절소자(회절면:15) 및 대물렌즈(OL:40)를 모두 적용한 경우(LD+CL+회절면+OL)의 수차 및 디포커스량을 표시하였다.

여기서, 본원 발명에서와 같이 회절소자(15)를 구비했을 때의 수차 및 디포커스 변화를 살펴보기 위해, 회절면+OL의 결합시의 수차 및 디포커스값을 살펴보면 다음과 같다. 회절면+OL인 경우 정상상태에서의 수차는 0.00651λ이고, 모드 호핑에 의해 파장이 1nm 길어졌을 때의 수차 및 디포커스는 각각 0.02171λ와 56nm이다.

한편, 표 5를 참조하면, HD-DVD, DVD, CD에 채용시, 표 2의 설계 데이터를 갖는 대물렌즈(40)의 상기 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대한 초점거리는 각각 대략 2.286mm, 2.359mm, 2.375mm이고, 대물렌즈(40)의 유효경(개구수)은 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)에 대해 각각 대략 3.9mm(NA=0.85), 2.8mm(NA=0.60), 2.1mm(NA=0.45)이다.

	HD-DVD	DVD	CD
파장	400nm(λ1)	650nm(λ2)	780nm(λ3)
광디스크 두께	0.1mm	0.6mm	1.2mm
대물렌즈 초점거리	2.286	2.359	2.375
대물렌즈 유효경 (NA)	3.9mm (0.85)	2.8mm (0.60)	2.1mm (0.45)
OPDrms	0.00λ	0.30λ1	0.18λ2

한편, 표 2의 설계 데이터로 제작된 대물렌즈(40)로 DVD 및 CD를 호환할 때 발생하는 수차(OPDrms)의 크기를 살펴보면, 표 5에 나타낸 바와 같이, 상기 대물렌즈(40)로 파장이 400nm인 단파장 광(1a)을 집속하여 두께 0.1mm인 HD-DVD(50a)에 광스폿을 형성할 때에는 수차가 거의 발생하지 않는다. 반면에, 상기 대물렌즈(40)로 파장이 650nm인 제1장파장 광(1b)을 집속하여 두께 0.6mm인 DVD(50b)에 광스폿을 형성할 때에는 0.30 λ1의 수차, 상기 대물렌즈(40)로 파장이 780nm인 제2장파 장 광(1c)을 집속하여 두께 1.2mm인 CD(50c)에 광스폿을 형성할 때에는 0.18 λ2의 수차가 발생한다. 즉, 상기 대물렌즈(40)로 DVD 및 CD 호환시에는 발산렌즈(17)의 작용에 의한 발산광에 의해 일부 구면수차가 보정되기는 하지만, 여전히 광픽업에서 통상적으로 수차 허용치로 인정하는 값인 0.035lambda을 크게 넘어선 수차가 잔존한다.

그러나, 상기 대물렌즈(40)의 입사동 측에 본 발명에 따른 제1 및 제2위상보정기(20)(30)를 배치하면, 후술하는 바와 같이 DVD 및 CD 호환시에 발생하는 수차를 현저히 줄일 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 호환형 광픽업에 적용 가능한 제1 및 제2위상보정기(20)(30)의 구체 실시예 및 이러한 제1 및 제2위상보정기(20)(30)를 이용하면, DVD 및 CD 호환시에 발생하는 수차를 현저히 줄일 수 있음을 설명한다. 제1 및 제2위상보정기(20)(30)의 구체 실시예는 고밀도 광디스크(50a), 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)가 각각 HD-DVD, DVD, CD이고, 단파장 광(1a), 제1 및 제2장파장 광(1b)(1c)의 파장 λ, λ1, λ2가 각각 400nm, 650nm, 780nm인 경우에 대해, 설명한다.

표 6은 제1 및 제2위상보정기(20)(30)의 구체적인 실시예 및 그에 따른 제1 및 제2위상보정기(20)(30)를 이용할 때의 잔존수차를 보여준다. 도 11은 제1위상보정기(20)의 광학매질로 FCD1을 사용할 때, 계단 단차 s1의 크기에 따른 HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ와 CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대한 위상차를 보인 그래프이다. 도 12는 제2위상보정기(30)의 광학매질로 M-NbFD83을 사용할 때, 계단 단차s2의 크기에 따른 HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ와 DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1에 대한 위상차를 보인 그래프이다. 표 6, 도 11 및 도 12의 그래프는, HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ를 400nm, CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2를 780nm, DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1을 650nm로 하여 얻어진 것이다.

		HD-DVD	DVD	CD
DVD용 제1위상보정기	유리 재질 단차 깊이 단차 수	FCD1 1.57 μm 5 계단
	위상차/단차	0.99 λ	0.20 λ1	0.99 λ2
	굴절율	1.507672	1.495285	1.492821
	보정후 잔존수차 (OPDrms)	0.0112 λ	0.0045 λ1	0.0125 λ2
CD용 제2위상보정기	유리 재질 단차 깊이 단차 수	M-NbFD83 3.2 μm 2 계단
	위상차/단차	0.99 λ	0.00 λ1	0.29 λ2
	굴절율	1.873786	1.812876	1.802912
	보정후 잔존수차 (OPDrms)	0.0013 λ	0.0041 λ1	0.030 λ2

표 6 및 도 11을 참조하면, 제1위상보정기(20)의 광학매질로 FCD1을 사용하는 경우, 계단 단차 s1이 1.57μm일 때, HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ에 대해서는 정수배에 가까운 0.99 λ의 위상차가 발생하고, CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대해서는 정수배에 가까운 0.99 λ2의 위상차가 발생하며, DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1에 대해서는 0.20 λ1의 위상차가 발생한다.

이와 같이, 제1위상보정기(20)를 광학매질로 FCD1을 사용하여 계단 단차 s1을 1.57μm, 패턴을 5계단 구조로 형성하면, HD-DVD용 단파장 광(1a)과 CD용 제2장파장 광(1c)은 제1위상보정기(20)를 통과하면서 위상차 변화가 거의 생기지 않는 반면에, DVD용 제1장파장 광(1b)은 제1위상보정기(20)를 통과하면서 위상차 변화가 생기게 된다. 따라서, 상기 제1위상보정기(20)에 DVD용 제1장파장 광(1b)에 대한 수차를 상쇄할 수 있는 위상차 변화를 발생시키도록 된 패턴을 형성하면, DVD용 제1장파장 광(1b)에 대한 수차의 보정이 가능하다.

표 6 및 도 12를 참조하면, 제2위상보정기(30)의 광학매질로 M-NbFD83을 사용하는 경우, 계단 단차 s2가 3.2μm일 때, HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ에 대해서는 정수배에 가까운 0.99 λ의 위상차가 발생하고, DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1에 대해서는 정수배에 가까운 0.00 λ1의 위상차가 발생하며, CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2에 대해서는 0.29 λ2의 위상차가 발생한다.

이와 같이, 제2위상보정기(30)를 광학매질로 M-NbFD83을 사용하여 계단 단차 s2를 3.2μm, 패턴을 2계단 구조로 형성하면, HD-DVD용 단파장 광(1a)과 DVD용 제1장파장 광(1b)은 제2위상보정기(30)를 통과하면서 위상차 변화가 거의 생기지 않는 반면에, CD용 제2장파장 광(1c)은 제2위상보정기(30)를 통과하면서 위상차 변화가 생기게 된다. 따라서, 제2위상보정기(30)에 CD용 제2장파장 광(1c)에 대해 수차를 상쇄할 수 있는 위상차 변화를 발생시키도록 패턴을 형성하면, CD용 제2장파장 광(1c)에 대한 수차의 보정이 가능하다.

한편, 예로서, 도 13은 DVD 채용시 보정해야 할 구면수차에 해당하는 위상차를 2차원으로 나타낸 도면이다. 도 14는 도 13에 도시된 위상차(수차)를 보정하기 위해 5-계단 구조로 패턴이 형성된 제1위상보정기(20)에서 발생되는 위상차 변화를 2차원으로 나타낸 도면이다. 도 15는 도 13 및 도 14를 겹쳐 그린 1차원 위상차 단 면을 보여준다. 도 13 및 도 15에 도시한 보정해야 할 위상차는 DVD 채용시 발생하는 수차에 대한 위상차를 역상으로 나타낸 것이다. 도 15에서 가로축은 도 13 및 도 14의 가로축과 동일 스케일을 나타내며, 세로축은 위상차를 파장의 단위로 나타낸 것이다.

도 15에서 알 수 있는 바와 같이, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 제1위상보정기(20)에 의하면, DVD 채용시에 발생하는 수차를 충분히 보정할 수 있다.

이때, 상기 제1위상보정기(20)에 형성되는 패턴의 계단 단차 s1의 크기가 HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ의 정수배의 값, CD용 제2장파장 광(1c)의 파장 λ2의 정수배의 값과는 앞서 언급한 오차 범위내에서 미소한 차이가 있다. 따라서, CD 기록/재생시에는 도 16a에 도시한 바와 같이 제1위상보정기(20)에 의한 위상차가 잔존할 수 있다. 또한, HD-DVD 기록/재생시에는 도 16b에 도시한 바와 같이 제1위상보정기(20)에 의한 위상차가 잔존할 수 있다. 도 16a 및 도 16b에서와 같이 단파장 광 및 제2장파장 광(1a)(1c)에 대해 제1위상보정기(20)에 의해 위상차가 잔존하기는 하지만, 이러한 잔존하는 위상차에 따른 수차량은 표 6에서 알 수 있는 바와 같이, 0.035λ보다 훨씬 작은 값으로, 충분히 허용 가능한 정도이다. 여기서, 도 16a 및 도 16b에서 가로축은 도 15의 가로축과 동일 스케일을 나타내며, 세로축은 위상차를 파장의 단위로 나타낸 것이다.

예로서, 도 17은 CD 채용시 보정해야 할 구면수차에 해당하는 위상차를 2차원으로 나타낸 도면이다. 도 18은 도 17의 위상차(수차)를 보정하기 위해 2- 계단 구조로 패턴이 형성된 제2위상보정기(30)에서 발생하는 위상차 변화를 2차원으로 나타낸 도면이다. 도 19는 도 17 및 도 18을 겹쳐 그린 1차원 위상차 단면을 보여준다. 도 19에서 가로축은 도 17 및 도 18의 가로축과 동일 스케일을 나타내며, 세로축은 위상차를 파장 단위로 나타낸 것이다.

도 19에서 알 수 있는 바와 같이, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 제2위상보정기(30)에 의하면, CD 채용시에 발생하는 수차를 충분히 보정할 수 있다.

이때, 상기 제2위상보정기(30)에 형성되는 패턴의 계단 단차 s2의 크기가 제1위상보정기(20)에서와 유사하게, HD-DVD용 단파장 광(1a)의 파장 λ의 정수배의 값, DVD용 제1장파장 광(1b)의 파장 λ1의 정수배의 값과는 앞서 언급한 오차 범위내에서 미소한 차이가 있다. 따라서, DVD 기록/재생시에는 도 20a에 도시한 바와 같이 제2위상보정기(30)에 의한 위상차가 잔존할 수 있다. 또한, HD-DVD 기록/재생시에는 도 20b에 도시한 바와 같이 제2위상보정기(30)에 의한 위상차가 잔존할 수 있다. 도 20a 및 도 20b에서와 같이, 단파장 광(1a) 및 제1장파장 광(1b)에 대해 제2위상보정기(30)에 의해 위상차가 잔존하기는 하지만, 이러한 잔존하는 위상차에 따른 수차량은 표 6에서 알 수 있는 바와 같이, 충분히 허용 가능한 정도이다. 여기서, 도 20a 및 도 20b에서 가로축은 도 19의 가로축과 동일 스케일을 나타내며, 세로축은 위상차를 파장 단위로 나타낸 것이다.

이상에서는 회절소자(15), 제1 및 제2위상보정기(20)(30)의 계단 구조의 패턴이 도 2 및 도 4을 참조로, 물리적인 계단 구조로 이루어진 것으로 설명 및 도시 하였으나, 본 발명에 따른 회절소자(15), 제1 및 제2위상보정기(20)(30) 등은 물리적인 계단 구조에 대응하는 위상차 변화를 발생시킬 수 있도록 된 굴절율 변화 구조를 갖도록 형성되는 것도 가능하다.

예를 들어, 제1 및 제2위상보정기(20)(30)로, 수학식 5 및 6의 조건을 만족하도록 제작 및 구동되어, 특정한 일 파장의 광에 대해서는 위상 보정기능을 수행하고, 나머지 두 파장의 광은 거의 그대로 투과시키도록 형성된 액정 패널을 구비할 수도 있다.

이상에서는, 본 발명에 따른 호환형 광픽업이 고밀도 광디스크(50a), 제1 및 제2저밀도 광디스크(50b)(50c)를 호환 채용하도록 마련된 경우에 대해 설명 및 도시하였는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은, 고밀도 광디스크(50a)와 제1저밀도 광디스크(50b)를 호환 채용하도록 마련될 수도 있다. 이 경우, 비편광형 회절소자의 패턴의 계단 단차 d는 상기 제1장파장 광의 파장 λ1에 대해, 이 회절소자를 이루는 광학매질의 굴절율을 n11이라 할 때, (n11-n0')d =gλ1을 만족하도록 된 것이 바람직하다. 이때, g는 정수±0.07 이내의 수이고, n0'은 파장 λ에 대한 공기영역의 굴절율이다.

이와 같이 어느 두 가지 포맷의 광디스크를 호환하기 위한 본 발명에 따른 호환형 광픽업의 광학적 구성은 앞선 설명으로부터 광학적 구성을 적절히 변경함으로써 얻어질 수 있기 때문에, 이에 대해서는 설명을 생략한다.

이상에서 사용한 광학재질(광학매질)에 대한 기호는 HOYA 사의 카탈로그에서 그대로 인용한 것임을 밝혀둔다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 회절소자를 구비함으로써, 단파장 광원의 모드 호핑에 따른 디포커스를 줄일 수 있으며, 발산렌즈를 구비함으로써 장파장 광원에서 출사된 광에 대해 대물렌즈와 저밀도 광디스크와의 부딪힘이 발생하지 않도록 충분한 작동거리를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 호환형 광픽업은 서로 다른 파장의 3개의 광을 사용하여 고밀도 광디스크, 제1 및 제2저밀도 광디스크 예컨대, HD-DVD, DVD, CD를 호환하여 기록/재생할 때, 특정 파장의 광에 대해서는 위상차 변화를 발생시키면서 나머지 두가지 파장의 광은 거의 그대로 투과시키도록 된 한쌍의 위상보정기를 구비함으로써, 제1 및 제2저밀도 광디스크 기록/재생시 발생되는 수차를 충분히 보정할 수 있다.

Claims

고밀도 광디스크에 적합한 단파장 광과 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 적합한 적어도 하나의 장파장 광을 출사하며, 상기 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크로부터 반사된 광을 수광하여 검출하도록 된 광유니트와;

입사되는 단파장 광 및 장파장 광을 집속하여 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크에 광스폿으로 맺히도록 하는 대물렌즈와;

상기 광유니트쪽에서 입사되는 단파장 광을 회절시켜, 상기 단파장 광의 파장 변동에 따른 색수차를 보정하는 회절소자와;

상기 광유니트로부터 상기 대물렌즈쪽으로 진행하는 상기 장파장 광을 굴절시켜, 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 대한 작동거리가 증가되도록 하는 발산렌즈;를 포함하며,

상기 저밀도 광디스크는 기록 밀도 및 두께가 서로 다른 제1 및 제2저밀도 광디스크를 포함하고,

상기 장파장 광은 상기 제1저밀도 광디스크에 적합한 파장 λ1인 제1장파장 광과, 상기 제2저밀도 광디스크에 적합한 파장 λ2인 제2장파장 광을 포함하며,

상기 회절소자는, 계단형 구조의 패턴이 형성된 홀로그램소자이고, 상기 패턴의 계단 단차 d는 상기 제1 및 제2장파장 광의 파장 λ1, λ2에 대해, 상기 홀로그램소자를 이루는 광학매질의 굴절율을 n11, n22라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.

<식>

(n11-n0')d = gλ1

(n22-n0")d = hλ2

여기서, g, h는 정수±0.07 이내의 수이고, n0', n0"은 각각 파장 λ1, λ2에 대한 공기영역의 굴절율이다.
제1항에 있어서, 상기 단파장 광과 장파장 광은 서로 직교하는 편광이고,

상기 회절소자는,

일 편광의 단파장 광은 회절시키고, 이에 직교하는 다른 편광의 장파장 광은 그대로 투과시키도록 된 편광홀로그램소자인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제2항에 있어서, 상기 편광홀로그램소자는

상기 단파장 광에 대한 1차 회절 효율을 높일 수 있도록 블레이즈드 타입으로 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1저밀도 광디스크는 DVD, 제2저밀도 광디스크는 CD인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제7항에 있어서, 상기 고밀도 광디스크는 상기 제1저밀도 광디스크보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제8항에 있어서, 상기 고밀도 광디스크는 0.1mm의 두께로 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제8항에 있어서, 상기 대물렌즈는 상기 고밀도 광디스크에 적합하도록 0.7 이상의 개구수를 가지는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제10항에 있어서, 상기 대물렌즈의 작동 거리는 0.7 mm 이하인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제10항에 있어서, 상기 대물렌즈는 0.85의 개구수를 가지는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1장파장 광 및 제2장파장 광에 대해 각각 위상차 변화를 발생시켜, 제1 및 제2저밀도 광디스크 채용시의 수차를 보정할 수 있도록 된 제1 및 제2위상보정기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2위상보정기는, 복수의 위상 지연영역을 구비하며,

상기 제1위상보정기는, 파장 λ, λ2인 단파장 광 및 제2장파장 광이 각각 상기 제1위상보정기의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 a, a', 이에 인접한 제1위상보정기의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 b, b'라 할 때, 하기의 식1을 만족하며,

상기 제2위상보정기는 파장 λ, λ1인 단파장 광 및 제1장파장 광이 각각 상기 제2위상보정기의 일 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 c, c', 이에 인접한 제2위상보정기의 다른 위상 지연영역을 통과할 때의 위상 지연량을 d, d'라 할 때, 하기의 식2를 만족하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.

<식1>

(a-b)=lλ

(a'-b')=mλ2

여기서, l, m은 정수±0.07이내의 수이다.

<식2>

(c-d)=pλ

(c'-d')=qλ1

여기서, p,q는 정수±0.07이내의 수이다.
제14항에 있어서, 상기 제1위상보정기에는 계단형 구조로 된 패턴이 형성되어 있으며, 상기 패턴의 계단이 상기 위상지연영역에 각각 대응되며, 상기 계단의 단차 s1은 상기 파장 λ, λ2에 대한 상기 제1위상보정기를 이루는 광학매질의 굴절율을 각각 n, n2라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.

<식>

(n-n0)s1=lλ

(n2-n0")s1=mλ2

여기서, n0, n0"은 각각 λ, λ2에 대한 공기영역의 굴절율이다.
제14항에 있어서, 상기 제2위상보정기에는 계단형 구조로 된 패턴이 형성되어 있으며, 상기 패턴의 계단은 상기 위상지연영역에 각각 대응되며, 상기 계단의 단차 s2는 상기 파장 λ, λ1에 대한 상기 제2위상보정기를 이루는 광학매질의 굴절율을 각각 n', n1'라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.

<식>

(n'-n0)s2=pλ

(n1'-n0')s2=qλ1

여기서, n0, n0'은 각각 λ, λ1에 대한 공기영역의 굴절율이다.
제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2저밀도 광디스크 중 어느 한 저밀도 광디스크의 기록/재생에 적합하도록, 상기 제1 및 제2장파장 광 중 어느 한 장파장 광에 대해서 상기 대물렌즈의 유효개구수를 변경시키는 개구 필터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제17항에 있어서, 상기 개구 필터는, 중심부로 입사되는 광은 그대로 진행시키고, 상기 중심부 외측으로 입사되는 광의 진행을 파장에 따라 선택적으로 방해하도록 형성된 파장 선택성 코팅부재 및 홀로그램 타입의 회절부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제17항에 있어서, 상기 개구 필터는, 상기 제1 및 제2위상보정기 중 어느 한 위상보정기에 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2저밀도 광디스크 중 어느 한 저밀도 광디스크의 기록/재생에 적합하도록, 상기 제1 및 제2장파장 광 중 어느 한 장파장 광에 대해서 상기 대물렌즈의 유효개구수를 변경시키는 개구 필터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제20항에 있어서, 상기 개구 필터는, 중심부로 입사되는 광은 그대로 진행시 키고, 상기 중심부 외측으로 입사되는 광의 진행을 파장에 따라 선택적으로 방해하도록 형성된 파장 선택성 코팅부재 및 홀로그램 타입의 회절부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단파장 광은 청색 파장영역의 광이고, 상기 제1장파장 광은 적색 파장영역의 광이며, 상기 제2장파장 광은 적외선 파장영역의 광인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제22항에 있어서, 상기 단파장 광의 파장 λ은 400~410 nm, 상기 λ1은 635 및 650nm 중 어느 한 파장, λ2는 780nm인 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
고밀도 광디스크에 적합한 단파장 광과 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 적합한 적어도 하나의 장파장 광을 출사하며, 상기 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크로부터 반사된 광을 수광하여 검출하도록 된 광유니트와;

입사되는 단파장 광 및 장파장 광을 집속하여 고밀도 광디스크 및 저밀도 광디스크에 광스폿으로 맺히도록 하는 대물렌즈와;

상기 광유니트쪽에서 입사되는 단파장 광을 회절시켜, 상기 단파장 광의 파장 변동에 따른 색수차를 보정하는 회절소자와;

상기 광유니트로부터 상기 대물렌즈쪽으로 진행하는 상기 장파장 광을 굴절시켜, 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크에 대한 작동거리가 증가되도록 하는 발산렌즈;를 포함하며,

상기 회절소자는, 계단형 구조의 패턴이 형성된 홀로그램소자이고, 상기 홀로그램소자의 패턴의 계단 단차 d는 상기 장파장 광의 파장 λ에 대해, 이 홀로그램소자를 이루는 광학매질의 굴절율을 n이라 할 때, 하기의 식을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.

<식>

(n-n0)d = gλ

여기서, g는 정수±0.07 이내의 수이고, n0은 파장 λ에 대한 공기영역의 굴절율이다.
제1항 또는 제24항에 있어서, 상기 홀로그램소자에는 블레이즈드 타입의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제1항 내지 제3항 또는 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광유니트쪽에서 상기 회절소자로 입사되는 단파장 광이 평행광일 때, 상기 발산렌즈는, 상기 회절소자에 의해 상기 단파장 광에 가해진 광학적인 파워를 상쇄하여, 상기 대물렌즈로 평행한 단파장 광이 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제26항에 있어서, 상기 회절소자 및 발산렌즈는 상기 대물렌즈와 일체로 구동되는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단파장 광에 대한 광효율을 높일 수 있도록, 상기 회절소자와 대물렌즈 사이에 파장판;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제28항에 있어서, 상기 파장판은 상기 단파장 광에 대해 1/4파장판의 역할을 수행하고, 상기 장파장 광에 대해서는 1/2파장판의 역할을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제1항 또는 제24항에 있어서, 상기 단파장 광에 대한 광효율을 높일 수 있도록, 파장판;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.
제30항에 있어서, 상기 파장판은 상기 단파장 광에 대해 1/4파장판의 역할을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 호환형 광픽업.