KR101054949B1 - 광 픽업 및 광 정보 처리 장치 - Google Patents

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토시미치 나수카와
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Abstract

개시된 광 픽업은 위상 시프터 면을 갖는 수차 보정 유닛을 포함한다. 위상 시프터 면에서, 직사각형 또는 계단과 유사한 단차가 동심 방식으로 광축 중심 주위로 광빔이 통과하는 소정의 영역에서 형성된다. 405 nm의 파장을 갖는 광빔은 제1 광 기록 매체에서 발생하는 구면 수차를 보정하기 위하여 위상차가 부여되도록 단차를 직접 투과한다. 어떠한 단차도 없는 고리 영역을 통과하는 광빔은 제2 광 기록 매체에 집광된다. 외부 영역을 통과하는 광빔은 제2 광 기록 매체에 대물 렌즈에 의해 집광되고 제1 기록 매체에는 집광되지 않는다.

Description

광 픽업 및 광 정보 처리 장치{OPTICAL PICKUP AND OPTICAL INFORMATION PROCESSING DEVICE}
본 발명은 공통 광원으로부터 방출된 동일 파장의 광빔을 기판에서 상이한 두께(기판 두께)를 갖는 광 정보 기록 매체(이하, 광 기록 매체"라 한다)로 집광시키는 집광 광학계 및 이러한 집광 광학계을 포함하는 광 픽업 및 광 정보 처리 장치에 관한 것이다.
0.65 GB의 저장 용량을 갖는 CD와 4.7 GB의 저장 용량을 갖는 DVD와 같은 광 기록 매체는 비디오 정보, 오디오 정보, 또는 컴퓨터 데이터를 저장하는 수단으로서 보급되고 있다. 또한, 근래 더 큰 기록 밀도와 더 큰 저장 용량에 대한 증가하는 수요가 있다.
이러한 광 기록 매체의 기록 밀도를 증가시키기 위해서는, 광 기록 매체에서/광 기록 매체로 정보를 읽고/쓰도록 구성된 광 픽업으로 형성된 빔 스폿의 지름을 줄이는 것이 효과적이다. 빔 스폿은 광빔을 대물 렌즈로 집광시킴으로써 광 기록 매체 상에 형성된다. 광빔의 지름은 대물 렌즈의 개구 수(numerical aperture)(이하, "NA"라고도 한다)를 증가시키거나 또는 광원으로부터 방출된 광빔의 파장을 짧게 함으로써 감소될 수 있다.
예를 들어, "CD 시스템 광 기록 매체"에 대하여 대물 렌즈의 NA는 0.5이고 광원이 780 nm 파장의 광을 방출하는 반면, "CD 시스템 광 기록 매체"보다 더 큰 기록 밀도가 획득될 수 있는 "DVD 시스템 광 기록 매체"에 대하여 대물 렌즈의 NA는 0.65이고 광원이 660 nm 파장의 광을 방출한다. 전술한 바와 같이, 광 기록 매체에서 더 큰 기록 밀도와 더 큰 저장 용량에 대한 요구가 증가하고 있다. 따라서, 대물 렌즈의 NA를 0.65보다 더 크게 하고, 광원으로부터 방출된 광의 파장이 660 nm보다 더 짧게 하는 것이 바람직하다.
이러한 대용량 광 기록 매체 및 광 정보 처리 장치에 대하여 2가지 표준이 제안되었다. 하나는 22 GB의 저장 용량을 확보하기 위하여 청색 파장 영역의 광원과 0.85의 NA를 가지는 대물 렌즈를 사용하는 "블루레이 디스크(Blu-ray Disc)"(이하, "BD"라 한다)이다. 다른 하나는, 20 GB의 저장 용량을 확보하기 위하여 역시 청색 파장 영역의 광원을 사용하지만 0.65의 NA를 가지는 대물 렌즈를 사용하는 "HD-DVD"(이하, "HD"라 한다)이다.
BD 표준에서, 저장 용량은 HD 표준에서의 파장과 NA보다 파장을 더 짧게 하고 NA를 더 크게 함으로써 증가될 수 있다. HD 표준에서, 저장 용량은 NA를 크게 하는 것이 아니라 신호 처리에서 조정을 수행하고 랜드/그루브(land/groove) 기록 방법을 수행하여 트랙 기록 밀도를 개선시킴으로써 증가된다.
BD 및 HD 모두는 대략 405 nm의 오실레이션 파장을 갖는 자색 반도체 레이저 광원을 사용한다. 그러나, BD 및 HD는 상이한 기판 두께, 즉, 각각 0.1 mm 및 0.6 mm의 기판 두께를 갖는 광 기록 매체를 채용한다.
BD 및 HD에 기초하여 고밀도 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 광 픽업에서, 바람직하게는, 광 시스템은 BD 및 HD 표준이 동등하게 보급되게 되는 경우에 BD 및 HD 모두에 적용가능하다.
따라서, 이러한 광 픽업 장치는 바람직하게는 다음의 구성을 갖는다. 구체적으로, 적절한 파장의 광원이 기록 또는 재생을 위해 사용되는 광 기록 매체의 종류에 따라 선택된다. 광 기록 매체의 기판 두께에서의 차이에 의해 발생된 구면 수차에서의 차이를 보정하기 위하여, 적절한 광 프로세스가 선택된 광원으로부터 방출된 광빔에 수행된다.
단일 광 픽업을 사용하는 2개의 상이한 종류의 광 기록 매체의 정보를 기록 또는 재생하기 위하여, 단일 대물 렌즈와 위상차 조정면을 이용하는 수단이 제안되었다(특허 문헌 1 참조).
또한, 본 발명의 발명자들은 일본 특허 출원 No. 2007-006975에서 쌍 스폿(twin sopt)을 형성하기 위하여 대물 렌즈와 회절면을 포함하는 수단을 제안하였다.
특허 문헌 1: 일본 특허 No. 3613745
그러나, 특허 문헌 1에 설명된 발명은 단일의 고리와 유사한 범위에 대응하는 영역에 대하여만 위상차를 부여함으로써 기판 두께에서의 차이에 의해 발생하는 수차를 보정하기 위한 것이다. 이것은 BD 및 HD 표준의 기록 밀도보다도 더 낮은 기록 밀도를 갖는 DVD 및 CD에 대하여 호환되도록 설계되기 때문이다. 특허 문헌 1에서 설명된 바와 같이, DVD용 대물 렌즈와 위상차 조정 소자가 CD의 투명 기판 전에 제공될 때, 파면 수차의 형상은 도 30에 도시된 것과 같이 나타난다. 즉, 수차는 광축 근처의 파면의 위상에 비교하여 CD의 개구 수에 대응하는 반지름 위치 주위로만 크다. 따라서, CD의 개구 수 주위로 위상차를 형성하는 영역을 제공하는 것만이 필요하다.
그러나, 대략 0.85의 높은 NA를 갖는 대물 렌즈가 기판의 두께에서의 차이에 의해 발생되는 수차를 보정하기 위하여 짧은 파장의 광과 결합하는데 사용될 때, 도 31에 도시된 바와 같이 파면 수차가 매우 크다. 따라서, 단일의 고리와 유사한 범위에 대하여만 위상차를 부여하는 방법이 DVD 시스템 및 CD 시스템의 경우에 수차를 보정하는 것에 효율적이지만, 동일한 방법은 도 31에 도시된 바와 같은 경우에는 수차를 보정하는 것에 불충분하다.
또한, 일본 특허 출원 No. 2007-006975에 설명된 발명에서, 쌍 스폿이 0차 회절광 및 1차 회절광을 이용하여 형성된다. 따라서, 각 광의 회절 효율은 최대로 대략 40%이며, 이는 광 이용 효율에서의 감소를 가져다 준다.
본 발명은 전술한 문제점 중 하나 또는 그 이상이 제거된 광 픽업 및 광 정보 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 공통 광원으로부터 방출된 동일한 파장의 광빔과 단일 대물 렌즈가 상이한 기판 두께를 갖는 광 기록 매체에 대하여 높은 정밀도로 정보를 재생 및 기록하는데 사용되고, 단지 위상 시프터 면이 개구를 스위칭하고 수차를 보정하는데 사용되어, 이에 따라, 비용, 크기 및 무게를 감소시키는 광 픽업 장치 및 광 정보 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 적어도 두 가지 종류의 광 정보 기록 매체에 대하여 기록, 재생 및 삭제 중 적어도 하나를 수행하는 광 픽업을 제공하며, 상기 광 픽업은, 제1 개구 수(NA1)를 이용하여 제1 두께(t1)를 갖는 제1 기판을 통해 제1 광 정보 기록 매체의 제1 기록층으로, 그리고, 제2 개구 수(NA2)를 이용하여 상기 제1 두께(t1)와 상이한 제2 두께(t1)를 갖는 제2 기판을 통해 제2 광 정보 기록 매체의 제2 기록층으로 광원으로부터의 광빔을 집광시키도록 구성된 집광 광학계;를 포함하며, 상기 집광 광학계는, 상기 제1 광 정보 기록 매체의 상기 제1 기록층으로 상기 광빔을 집광시키도록 설계된 대물 렌즈; 및 광축에서 상이한 높이로 불균일한 형상을 갖는 단차에 따라 동일한 중심을 가지는 방식으로 복수의 영역으로 분할되고 상기 광원으로부터의 상기 광빔에 위상차를 부여하도록 구성된 적어도 하나의 위상 시프터 면을 포함하는 수차 보정 유닛;을 포함하며; 상기 복수의 영역은 광축을 포함하는 중심 영역, 상기 제1 개구 수(NA1)의 위치로부터 상기 제2 개구 수(NA2)의 위치로 연장하는 외부 고리 영역, 및 상기 광축을 포함하는 상기 중심 영역과 상기 외부 고리 영역 사이에 배치된 중간 고리 영역을 포함하며; 상기 중심 영역, 상기 외부 고리 영역 및 상기 중간 고리 영역의 위상차는 상기 광빔의 파장에 대하여 2π의 정수배이며; 상기 불균일한 형상을 갖는 상기 단차는 상기 중심 영역과 상기 중간 고리 영역 사이의 제1 고리 영역과, 상기 중간 고리 영역 및 상기 외부 고리 영역 사이의 제2 고리 영역에 형성되며; 그리고 상기 단차는 상기 제1 기판의 상기 제1 두께(t1)와 상기 제2 기판의 상기 제2 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생되는 수차를 감소시키는 방식으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 개구는 스위칭될 수 있으며, 수차는 단지 양호한 광 이용 효율을 갖는 위상 시프터 면만을 사용하여 보정될 수 있어, 이에 따라 크기와 비용이 감소될 수 있도록 부품의 개수를 줄일 수 있는, 바람직한 스폿 성능을 나타내는 광 픽업이 제공된다. 또한, 효율 열화를 줄이고 높은 정밀도를 유지하면서도 두 가지 상이한 종류의 광 기록 매체(광 정보 기록 매체)에 대하여 수차를 보정할 수 있는 광 정보 처리 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 픽업의 전체 구성에 대한 개략적인 도면이다;
도 2A, 2B 및 2C는 수차 보정 유닛의 확대된 단면도이다;
도 3은 위상 시프터 면을 설명하는 수차 보정 유닛의 단면도이다;
도 4A는 기판 두께에서의 차이에 의해 발생되는 수차의 파면 형상을 도시하고, 도 4B는 위상차를 부여하기 위한 계단과 유사한 형상을 도시한다;
도 5A는 제1 광 기록 매체(BD)의 기록면에서의 스폿의 파면 형상을 도시하고, 도 5B는 제2 광 기록 매체(HD)의 기록면에서의 스폿의 파면 형상을 도시한다;
도 6A는 제1 광 기록 매체(BD)의 기록면에서의 스폿 강도 분포의 형상을 도시하고, 도 6B는 제2 광 기록 매체(HD)의 기록면에서의 스폿 강도 분포의 형상을 도시한다;
도 7은 작은 피치의 불균일한 단차를 갖는 영역에서의 직사각형 단차를 갖는 수차 보정 유닛의 단면도이다;
도 8A 내지 8C는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수차 보정을 설명하는 도면이며, 여기에서, 도 8A는 위상차를 부여하기 위한 계단과 유사한 형상을 도시하고, 도 8B는 제1 광 기록 매체(BD)에서의 스폿 형상을 도시하고, 도 8C는 제2 광 기록 매체(HD)에서의 스폿 형상을 도시한다;
도 9A 및 9B는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차 보정에 대하여 위상차를 부여하기 위한 단차를 통해 전송된 파면 형상을 도시하며, 여기에서, 도 9A는 제1 광 기록 매체(BD)의 파면 형상을 도시하고, 도 9B는 제2 광 기록 매체(HD)의 파면 형상을 도시한다;
도 10A는 제1 광 기록 매체(BD)의 기록면에서의 스폿 강도 분포의 형상을 도시하고, 도 10B는 제2 광 기록 매체(HD)의 기록면에서의 스폿 강도 분포의 형상을 도시한다;
도 11A 내지 11C는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차 보정을 설명하는 도면이며, 여기에서, 도 11A는 위상차를 부여하기 위한 계단과 유사한 형상을 도시하고, 도 11B는 제1 광 기록 매체(BD)에서의 스폿 형상을 도시하고, 도 11C는 제2 광 기록 매체(HD)에서의 스폿 형상을 도시한다;
도 12A 및 12B는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수차 보정을 설명하기 위한 도면이며, 여기에서, 도 12A는 1π의 위상차를 갖는 수차 보정을 도시하고, 도 12B는 1.2π의 위상차를 갖는 수차 보정을 도시한다;
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 수차 보정 유닛 및 대물 렌즈의 확대 된 단면도이다;
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 수차 보정을 설명하기 위한 것이다;
도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 수차 보정 유닛 및 대물 렌즈의 확대된 단면도이다;
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 수차 보정을 설명하기 위한 것이다;
도 17은 본 발명의 제8 실시예에 따른 수차 보정을 설명하기 위한 것이다;
도 18은 본 발명의 제8 실시예에 따른 위상 단차 형상을 설명하기 위한 것이다;
도 19는 본 발명의 제9 실시예에 따른 위상 시프터 면 및 대물 렌즈의 편향을 도시한다;
도 20A, 20B 및 20C는 본 발명의 제9 실시예에서 편향량 Δ가 각각 0 ㎛, 20 ㎛ 및 50 ㎛일 때 제2 광 기록 매체(HD)의 스폿을 도시한다.
도 21은 본 발명의 제9 실시예에 따라 광축이 경사되는 방식으로 수차 보정 유닛과 대물 렌즈를 결합한 경우를 도시한다;
도 22는 본 발명의 제9 실시예에 따라 수차 보정 유닛과 대물 렌즈의 광축 사이에서의 경사와, 제2 광 기록 매체(HD)의 기판을 통해 수차를 보정하기 전과 후의 특성을 도시한다;
도 23은 본 발명의 제10 실시예에 따른 수차 보정 유닛을 도시하며, 위상 시프터 면을 갖는 기판이 접착층으로 채워진다;
도 24는 본 발명의 제10 실시예에 따른 수차 보정 유닛을 상부에 제공된 다 른 부재와 함께 도시한다;
도 25A 및 25B는 본 발명의 제11 실시예에 따른 수차 보정 유닛을 도시한다;
도 26은 광축과 파면 수차를 포함하는 영역에서의 불균일한 피치 사이의 관계를 도시한다;
도 27은 유한 시스템의 광빔을 이용하는 본 발명의 제12 실시예에 따른 수차 보정 유닛을 도시한다;
도 28A 및 28B는 본 발명의 제12 실시예에 따른 수차 보정을 도시하며, 여기에서, 도 28A는 유한 시스템의 광빔이 70 nm의 물체 거리를 갖는 경우를 도시하며, 도 28B는 유한 시스템의 발산 광선이 50 nm의 물체 거리를 갖는 경우를 도시한다;
도 29는 본 발명의 제13 실시예에 따른 광 정보 처리 장치의 개략적인 도면이다;
도 30은 CD의 투명 기판 전에 DVD용 대물 렌즈와 위상차 조정 소자가 제공될 때 수차의 파면 형상을 도시한다; 그리고,
도 31은 대략 0.85의 높은 NA를 갖는 대물 렌즈가 짧은 파장의 광과 조합하여 사용될 때의 수차의 파면 형상을 도시한다.
[본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 설명이 주어진다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 픽업의 전체 구성에 대한 개략적인 도면이다. 이것은 호환 가능한 광 픽업이며, 상이한 개구 수를 이용함으로써 단일 대물 렌즈와 공통 광원으로부터 방출된 동일 파장의 광빔이 두 가지의 상이한 종류의 광 기록 매체에 대하여 정보를 기록 또는 재생하는데 사용된다.
도 1에 도시된 광 픽업에서 사용되는 제1 광 기록 매체(107) 및 제2 광 기록 매체(117)는 각각 0.1 mm 및 0.6 mm의 기판 두께(t1, t2)를 가지며, 각각 BD 및 HD에 대응한다. 제1 및 제2 개구 수(NA1, NA2)는 각각 NA 0.85 및 NA 0.65이고, 광원이 가동하는 파장은 405 nm이다.
제1 광 기록 매체(107)과 제2 광 기록 매체(117)에 대하여, 광 픽업은 반도체 레이저(101), 콜리메이션 렌즈(102), 프리즘(104), 1/4 파장판(105), 대물 렌즈(106), 편광 빔 스플리터(103), 검출 렌즈(108), 수차 보정 유닛(501) 및 광 수신 소자(110)가 제공된다.
광원인 반도체 레이저(101)는 405 nm의 중심 파장을 갖는다. 대물 렌즈(106)의 개구 수(NA1)는 제1 광 기록 매체(107)에 대하여 0.85이다. 대물 렌즈(106)의 개구 수(NA2)는 제2 광 기록 매체(117)에 대하여 0.65이다. 수차 보정 유닛(501)은 개구 수의 스위칭 동작을 제어한다.
반도체 레이저(101)로부터 조사된 광은 콜리메이션 렌즈(102)에 의해 실질적으로 콜리메이트된(collimated) 광으로 된다. 콜리메이션 렌즈(102)를 통과한 광은 편광 빔 스플리터(103)로 입사하고 프리즘(104)에 의해 편향된다. 광은 1/4 파장판(105), 수차 보정 유닛(501) 및 대물 렌즈(106)에 의해 집광되어, 이에 의해 정보를 기록 또는 재생한다. 제1 광 기록 매체(107)로부터의 반사광은 대물 렌즈(106)와 1/4 파장판(105)을 통과하고, 편광 빔 스플리터(103)에 의해 편향되어 입사광으로부터 분리된다. 편향된 광은 검출 렌즈(108)에 의해 광 수신 소자(110) 상으로 안내되어, 재생 신호, 초점 에러 신호 및 트랙 에러 신호가 검출된다.
대물 렌즈(106)는 정보가 제1 광 기록 매체(107)용으로 높은 정밀도로 기록 및 재생될 수 있도록 최적으로 설계된다. 대물 렌즈(106)는 405 nm의 설계 파장을 가지며 파면 수차가 405 nm의 파장에서 0.01 λrms 이하로 충분히 낮도록 설계된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 대물 렌즈(106)는 0.0875 mm의 두께를 갖는 제1 광 기록 매체(107)용으로 최적으로 설계된다. 광 기록 매체는 2개 층의 정보 기록면을 갖는 2층 블루레이 디스크인 것으로 가정한다. 정보 기록면은 광이 입사하는 측으로부터 0.075 mm 및 0.1 mm에 위치한다. 따라서, 이 값의 평균값인 0.0875 mm의 두께가 설계 중간값으로 사용된다. 그러나, 이 두께는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 두께는 0.1 mm 또는 0.075 mm로 설정될 수 있다.
또한, 광빔이 설계 중간값과 상이한 기판 두께를 갖는 정보 기록면으로 집광할 때 구면 수차가 발생한다. 이 경우에, 구면 수차는 콜리메이션 렌즈(102)를 가동 유닛(코일)(111)을 이용하여 광빔을 발산 광선 또는 수렴 광선으로 바꾸도록 광축 방향에서 이동시킴으로써 보정된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 대물 렌즈(106)는 양면에서 비구면이다. 면의 정점이 원점이고, r이 근축 곡률 반경(paraxial curvature radius)이고, κ가 원추 상수이고, A, B, C, D, E, F, G, H, J, ... 가 +X 축으로서 광원으로부터 광 기록 매체로 연장하는 광축 방향을 갖는 직교 좌표계에서의 비구면 상수라고 가정하면, 비구면의 형상은 광축 방향에서의 면의 길이(x)와 반지름(R)의 관계에 기초하여 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure 112009060893380-pct00001
각 면의 면 데이터와 각 영역은 표 1에 표시된다.
면 번호 타입 1 곡률 반지름
[mm]		 면 간격
[mm]		 유리 재료
제1면 비구면 1.751249 2.91 KVC79
제2면 비구면 -5.3510
비구면 상수 제1면 제2면
K -0.642375 -182.2349
A .00507392 0.357354E-01
B 0.00049067 -0.158E-01
C 5.3223E-005 -.530534E-03
D 3.6300E-005 0.172532E-02
E -1.4962E-005 -.357215E-03
F 2.2702E-006 1.060531E-005
G 7.168E-007 0
H -2.0516E-007 0
대물 렌즈(106)를 형성하는 유리 재료는 수미타 광학 유리 Inc.(Sumita Optical Galss)에 의해 제조된 KVC79이다. 대물 렌즈(106)의 유효 동공 반경(effective pupil radius)은 2.14 mm이다. 대물 렌즈(106)의 재료는 유리에 한정되지 않는다; 대물 렌즈(106)는 수지로 이루어질 수 있다.
도 2A 내지 4B는 수차 보정 유닛(501)을 설명하기 위한 도면들이다. 도 2A 내지 3은 확대된 단면도이다. 수차 보정 유닛(501)은 기판 두께에서의 차이에 의해 발생되는 구면 수차를 보정하기 위한 호환성 있는 종류의 소자이다. 구체적으로는, 수차 보정 유닛(501)은 405 nm의 동작 파장을 갖는 반도체 레이저(101)로부터 제2 광 기록 매체(117)를 향해 광이 조사됨에 따라 대물 렌즈(106)에서 발생하는 구면 수차를 보정한다. 또한, 수차 보정 유닛(501)은 제1 광 기록 매체(107) 및 제2 광 기록 매체(117)에 대한 개구를 스위칭할 때 개구를 제한하는 기능을 갖는다.
도 2A는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차 보정 유닛(501) 및 대물 렌즈(106)의 개략적인 단면도이다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 수차 보정 유닛(501) 및 대물 렌즈(106)는 렌즈 튜브(121)에 의해 공통 축에서 결합된다. 구체적으로는, 수차 보정 유닛(501)은 렌즈 튜브(121)의 일단에서 고정되고, 대물 렌즈(106)는 렌즈 튜브(121)의 타단에서 고정된다. 이러한 소자들은 광축을 따라 공통 축을 갖는 방식으로 결합된다. 덧붙여, 107a와 117a는 각각 제1 광 기록 매체(107)(BD)와 제2 광 기록 매체(117)(HD)의 기록면을 나타낸다. 더하여, 120은 렌즈 튜브(121)와 일체형으로 결합된 가동 유닛(코일)을 나타낸다. 가동 유닛(120)은 자석과 자기 회로(미도시)를 포함하고, 렌즈 튜브(121)를 이동시키도록 구성된다.
일반적으로, 제1 광 기록 매체(107) 및 제2 광 기록 매체(117)에 대하여 정보를 기록 및/또는 재생할 때 트래킹 제어(tracking control)가 수행된다. 따라서, 대물 렌즈(106)는 광축에 대하여 수직 방향으로 ±0.5 mm의 범위 내에서 이동한다. 그러나, 수차 보정 유닛(501)은 제2 광 기록 매체(117)에 대하여 위상차를 부여한다. 이러한 이유 때문에, 수차 보정 유닛(501)이 이동하지 않고 대물 렌즈(106)만이 이동한다면, 수차 차이가 발생되며, 이는 초점 스폿(focal spot)을 열화시킨다. 따라서, 수차 보정 유닛(501)과 대물 렌즈(106)는 트랙킹 제어가 수행될 때 함께 이동되도록 결합된다. 이에 따라, 바람직한 초점 스폿이 형성될 수 있다.
수차 보정 유닛(501) 및 대물 렌즈(106) 중 적어도 하나는 플랜지(flange)가 제공될 수 있으며, 수차 보정 유닛(501) 및 대물 렌즈(106)는 이 플랜지를 통해 직접 결합될 수 있다. 더욱이, 대물 렌즈(106)와 렌즈 튜브(121)가 일체화된 유닛으로 형성될 수 있다. 또한, 대물 렌즈(106), 렌즈 튜브(121) 및 수차 보정 유닛(501)은 모두 일체화된 유닛으로 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 구성에 한정되지 않는다. 도 2B에 도시된 바와 같이, 액추에이터 아래에 직접 배치될 수 있다. 도 2C에 도시된 바와 같이, 수차 보정 유닛 및 대물 렌즈는 단일 유닛으로서 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 실시예에서, 광원으로부터의 광빔은 콜리메이트된 광으로서 수차 보정 유닛(501)에 들어간다. 즉, 광빔은 발산 광선 또는 수렴 광선이 아니다. 이것은 결합된 대물 렌즈(106)와 수차 보정 유닛(501)이 광 기록 매체에 대한 기록 또는 재생시에서의 트래킹 제어 때문에 편향되더라도 코마 수차가 발생하지 않는다는 이점을 제공한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차 보정 유닛(501)의 단면도이다. 수차 보정 유닛(501)은 위상 시프터 면(502)을 포함한다. 위상 시프터 면(502)은 기판(평행한 판) 상에 형성된 단차를 가지며, 그 단차는 단면으로 보아서 불균일한 형상을 갖는다. 위상 시프터 면(502)은 대물 렌즈(106) 측에 또는 광원 측에 배치될 수 있다. 위상 시프터 면(502)이 제공된 측의 반대측인 기판의 다른 측에는 1/4 파장판이 형성될 수 있다. 예를 들어, 불균일한 형상은 사각형, 계단과 유사한 형상, 사다리꼴 형상, 또는 만곡 형상을 말한다.
수차 보정 유닛(501)는 광학 유리인 BK7로 이루어진다. 유리는 우수한 내열성 및 내광성을 가지며 온도 변동과 같은 환경에서의 변화에 영향을 받지 않기 때문에 매우 신뢰성 있는 광학 재료이다. 또한, 수지가 수차 보정 유닛(501)을 형성하는 재료로서 사용될 수 있다. 수지는 유리보다 더 가볍고, 제조 공정이 간단하기 때문에 대량 생산을 용이하게 한다. 예를 들어, PMMA(polymethylmethacrylate)가 수지로서 이용될 수 있다. 또한, PMMA는 광학 소자에 사용되는 가장 일반적인 수지 재료 중 하나이다. PMMA는 투과성과 내후성이 높으며 사출 성형에 특히 적합하다. 또한, 수분 흡수가 낮지만 제온 사(ZEON Corporation)에서 제조된 광학 수지인 ZEONEX가 사용될 수 있다. 또한, 수차 보정 유닛(501)은 자외선 경화 수지를 포함하는 임의의 광학 수지 및 광학 유리로 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 위상 시프터 면(502)에서, NA 0.85 영역(502b)은 사각 형상 또는 계단과 유사한 단차에 의해 복수의 영역으로 분할된다. 이 단차는 광축에 동일한 중심을 두는 방식으로 형성되고, 광축 방향으로 상이한 높이를 갖는다.
분할된 영역 중에서, 광축을 포함하는 중심 영역(502f), 중간 영역(502m) 및 외부 영역(502c)은 405 nm의 파장에 대하여 2π의 정수배인 위상차를 갖는다.
불균일한 단차는 중심 영역(502f)과 중간 영역(502m)의 사이 및 중간 영역(502m)과 외부 영역(502c)의 사이에서 고리 영역(502e) 내에 형성된다. 영역(502e) 내에 형성된 단차는 405 nm의 파장을 갖는 광빔이 직접 투과될 수 있게 하며, 제2 광 기록 매체(117)의 기판 두께에서의 차이에 의해 발생되는 수차를 보정하기 위한 유상차를 부여한다.
중심 영역(502f)에 비하여 405 nm의 파장에 대한 2π의 정수배에 대응하는 위상차를 부여하기 위한 단차를 갖는 고리 영역(502e), 중심 영역(502f), 중간 영역(502m) 및 외부 영역(502c) 중의 하나의 광빔은 주로 제1 광 기록 매체(107)의 기판으로 집광된다.
NA 0.65 영역(502a)의 전체 영역에 대응하는 중심 영역(502f), 중간 영역(502m) 및 불균일한 계단을 포함하는 영역(502e)의 광빔은 주로 제2 광 기록 매체(117)의 기판으로 집광된다.
제2 광 기록 매체(117)에 대하여, 위상 시프터 면(502)은 수차를 보정하고 개구를 스위칭하도록 구성된다. 따라서, 바람직한 초점 스폿이 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 광 기록 매체(117)에 대하여 수차를 보정하는 원리가 도 4A 및 4B를 참조하여 설명된다. 도 4A 및 4B에서, 수평축은 대물 렌즈의 동공 반지름 위치를 나타내고, 수직축은 위상(λ)을 나타낸다. 도 4A에서, 503은 제2 광 기록 매체(HD)의 기판 두께에서의 차이에 의해 발생되는 수차의 파면 형성(보정 전)을 나타낸다. 파면 형상(503)의 파면을 보정하기 위하여, 파면 형상(504)으로 표시된 계단과 유사한 형상을 갖는 위상차가 부여된다. 보정 후의 파면 형상(505)으로 표시된 바와 같이, 광축 중심의 앞에 앞과 뒤에 있는 파면(파면 형상(503))은 광축 중심과 실질적으로 동일한 위상을 갖도록 보정된다.
유사하게, 도 4B에 도시된 바와 같이, 파면 형상(503)은 계단 형상(506)으로 표시된 계단과 유사한 형상을 갖는 위상차를 부여함으로써 파면 형상(505)이 되도록 보정될 수 있다. 계단 형상(506)의 위상차는 파장에 대하여 2π의 정수배에 의해 도 4A의 파면 형상(504)의 위상차를 시프트함으로써 획득될 수 있다. 파면 형상(506)은 파장 형상(504)과 동일한 위상차를 부여할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서, 단차는 파장에 대하여 (1+2×a)π 및 (1.5+2×b)π의 위상차를 부여하도록 구성될 수 있다. 구체적으로는, a=0, b=0 및 도 3에 도시된 단차의 높이는 d1=1/2×λ/(n-1)=0.38 ㎛ 및 d2=3/4×λ/(n-1)=0.57 ㎛로 설정된다. 이 식에서, λ는 405 nm의 파장이고, n은 BK7의 파장 405 nm에서의 굴절률 1.530이다. 이러한 단차에 의해 부여된 위상차가 H1 및 H2라 가정하면, 각각 H1=π와 H2=1.5π 및 n≤H1와 H2＜2π가 만족된다.
단차의 높이는 이에 한정되지 않는다; 이들은 d1=(2/4+1)×λ/(n-1) 및 d2=(3/4+1)×λ/(n-1)=0.57로 설정될 수 있으며, 여기에서 a=1, b=1이다.
본 발명의 일 실시예에서, 2π의 위상차는 d=λ/(n-1)의 단차에 대응하고, 4π의 위상차는 d=2×λ/(n-1)의 단차에 대응한다.
도 5A는 제1 광 기록 매체(BD)의 기록면에서의 스폿의 파면 형상을 도시하고, 도 5B는 제2 광 기록 매체(HD)의 기록면에서의 스폿의 파면 형상을 도시한다. 수평축은 대물 렌즈의 동공 반지름 위치를 나타내고, 수직축은 위상(λ)을 나타낸다. 도 5A에서 구면 수차는 0.01 λrms 이하이고, 단차에 기인하는 단속적으로 시프트하는 파면은 고차 수차이다. 또한, 도 5B에 도시된 바와 같이, NA 0.65 영역에서 NA 0.85 영역으로 연장하는 외부 영역(502c)에서, 파면은 가파르게 지연되어, 따라서, NA 0.65 영역(502a)의 기능을 제한하는 개구로서 기능한다. 위상차가 단차에 의해 NA 0.65 영역(502a)에 부여되고, 이에 따라 바람직하게는 구면 수차를 0.01 λrms 이하가 되도록 보정한다.
도 6A는 제1 광 기록 매체(BD)의 기록면에서의 스폿 강도 분포의 형상을 도시하고, 도 6B는 제2 광 기록 매체(HD)의 기록면에서의 스폿 강도 분포의 형상을 도시한다. 비교의 목적으로, 도 6A는 수차 보정 유닛으로서 제공된 소자가 없는 경우의 스폿 형상을 나타내는 점선을 포함하며, 도 6B는 HD 전용 대물 렌즈가 사용되는 경우의 스폿 형상을 나타내는 점선을 포함한다.
도 6A 및 6B에 도시된 바와 같이, BD 스폿은 소자가 제공되지 않을때 보다 더 작은 스폿 지름을 가져, 이에 의해 바람직한 스폿을 형성한다. 그 이유는 d1=0.38 ㎛ 및 d2=0.57 ㎛인 고리 영역에서 위상이 단속적으로 시프트하고 이에 따라 스폿 성능이 크게 영향을 받지 않는다는 것이다. 광빔의 위상을 제어함으로써, 미세한 스폿이 회절 한계를 넘어서는 초분해능(super resolution) 효과가 얻어질 수 있다. 따라서, 바람직한 스폿이 형성될 수 있다.
도 6B에 도시된 바와 같이, HD 스폿은 HD 전용 대물 렌즈가 사용될 때와 동일한 스폿 지름을 갖는다. 수차 보정 및 개구 한정(limitation)dl 위상 시프터 면에 수행되고, 따라서 바람직한 스폿이 형성될 수 있다.
도 4A 및 4B에 도시된 바와 같이, 파면 위상은 기판의 두께(t1) 및 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생된 구면 수차의 형상에서 영역(508)에서 가장 좋다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 위상 시프터 면은 이 영역(508)이 고리형 중간 영역(계단 없음)이 되도록 형성되며, 여기에서 위상 시프터 면에서의 단차는 d=0, 즉, 2π의 정수배이다. 즉, 파면 위상이 가장 좋은 영역(508)은 파면 형상의 반지름 위치에 대한 변위를 감소시키고, 계단 d=0인 고리 영역은 넓게 설정된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상이한 단차 때문에 분할된 영역 각각의 반지름은 피치(502p)로 표현된 길이를 갖는 것으로 가정한다. 중심 영역(502f)과 외부 영역(502c)을 제외하고 가장 긴 피치(502p)를 갖는 영역은 중간 영역(502m)이다. 중간 영역(502m)은 BD 기판의 두께(t1)와 HD 기판의 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생된 구면 수차의 파면 형상에서 파면 위상이 가장 좋은 반지름 위치(도 4B에 도시된 영역(508))를 포함한다. 또한, 상이한 고리 영역(502e)에서의 위상 단차의 계단과 유사한 형상은 서로에 대하여 반전되며, 중간 영역(502m)은 반대 형상 사이의 경계 역할을 한다.
파면이 가장 좋은 반지름 위치는 영역(508)으로 정의된다. 그러나, 이 위치는 이에 한정되지 않는다. 파면 형상의 경사가 0이 되는 국부적인 최소점 또는 국부적인 최대점을 갖는 반지름 위치가 파면이 가장 좋은 반지름 위치로서 정의될 수 있다.
이러한 구성으로, 큰 피치를 갖는 영역은 중간 영역(502m)으로 설정될 수 있으며, 그리고 주로 BD 스폿에 기여하는 단차(d=0)를 갖도록 이루어질 수 있다. 따라서, 사이드 로브(side lobe)(507)(도 6A 참조)의 크기는 감소될 수 있다. 사이드 로브(507)는 스폿 강도 분포의 중심 영역의 주변을 따르는 강도 분포에 대응한다. 사이드 로브(507)의 크기가 감소될 수 있다면, 부호간 간섭이 감소될 수 있어, 이에 의해 바람직한 재생 신호를 얻을 수 있다. 또한, BD 스폿의 고차 수차는 감소될 수 있고 스폿의 피크 강도는 증가될 수 있어, 이에 의해 광 이용의 효율을 개선할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 적은 피치의 불균일한 단차를 갖는 영역(502e)에서, 단차는 계단과 유사한 형상 대신에 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 이는 제조 공정을 용이하게 한다. 또한, 위상 계단 때문에 일어나는 회절에 의해 발생되는 광량 손실을 줄이는 것이 가능하다.
<제2 실시예>
도 8A 내지 8C는 본 발명의 제2 실시예에 따라 수차 보정을 설명하는 도면이다. 형상(506)이 도 8A 에 도시된 바와 같이 파장에 대하여 H1=0.66π 및 H2=1.33π의 위상차를 부여한다고 가정하면, BD 스폿은 도 8B에 도시되고, HD 스폿은 8C에 도시된다. 이 도면들은 스폿은 두께(t1, t2)를 갖는 대응하는 기판에 바람직하게 집광된다는 것을 알려준다. 특히, HD 파면 형상은 0.33 λ이하의 낮은 PV 값을 가지며, 고차 수차는 작다. 따라서, 사이드 로브(507)는 감소되고, 스폿 피크 강도는 높으며, 이에 의해 HD 전용 렌즈로 얻어지는 것과 동일한 성능을 얻을 수 있다.
BD 스폿은 π≤H1 또는 H2＜2π의 조건을 만족하지 않으며, 따라서, 고차 수차는 본 발명의 제1 실시예 보다 약간 더 높다. 또한, 도 8B에 도시된 바와 같이, 사이드 로브(507)는 약간 더 높으며 BD 스폿의 피크 강도는 더 낮다.
<제3 실시예>
도 9A 및 9B는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차 보정을 설명하는 도면이다. 단차 형상(506)이 파장에 대하여 H1=1.2π 및 H2=1.6π의 위상차를 부여한다고 가정하면, 도 9A는 HD 보정된 파면 형상(505)을 도시하고, 도 9B는 단차 형상(506)을 통해 투과된 BD의 파면 형상(506')을 도시한다. 또한, BD 스폿은 도 10A에서 도시되며, HD 스폿은 도 10B에서 도시된다. 이 도면들은 스폿은 두께(t1, t2)를 갖는 대응하는 기판에 바람직하게 집광된다는 것을 알려준다. 제1 실시예의 1π 및 1.5π의 형상에 비하여, 위상 단차를 갖는 영역은 제3 실시예에서 더 좁다. 따라서, BD에서 생성된 파면의 위상차는 0,8π 및 0.4π에서 더 작다. 이에 따라, BD 스폿의 고차 수차는 더 낮으며, 스폿에 기여할 수 있는 영역은 제1 실시예에 비하여 더 크다. 그러므로, 제3 실시예에 따른 위상 시프터 면은 BD의 사이드 로브(507)를 감소시키고 BD 스폿의 피크 강도를 증가시킬 수 있다.
<제4 실시예>
도 11A 내지 11C는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차 보정을 설명하는 도면이다. 도 11A는 제1 실시예와 유사하게 형상(506)이 파장에 대하여 1π 및 1.5π의 위상차를 부여하는 경우에 파면의 위상차를 도시한다. 제4 실시예에서, 파면 위상이 가장 좋은 영역(508)은 단차가 d=0, 즉 2π의 정수배인 위상차가 부여되는 위상 시프터 면에서의 영역이 아니다. 또한, BD 스폿의 고차 수차는 크며 따라서 피크 강도는 제1 실시예에 비해 더 낮다. BD 스폿은 도 11B에 도시되고, HD 스폿은 도 11C에 도시된다. 이 도면들은 스폿이 두께(t1, t2)를 갖는 대응하는 기판에 바람직하게 집광된다는 것을 알려준다. 제1 실시예에서와 같이 광 사용 효율을 개선하기 위해서는, 파면의 위상이 가장 좋은 영역(508)은 부여된 위상차가 2π의 정수배인 고리 영역이 된다.
<제5 실시예>
도 12A 및 12B는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수차 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 12A는 단차가 1π의 위상차를 부여하도록 구성된 파면 형상을 도시하고, 도 12B는 단차가 1.2π의 위상차를 부여하도록 구성된 파면 형상을 도시한다. 1π의 위상차가 부여되는 도 12A에서 모든 단차는 0.38 ㎛이다. 1.2π의 위상차가 부여되는 도 12B에서 모든 단차는 0.456 ㎛이다. 따라서. 피치는 증가될 수 있으며, 또한 제조 공정도 용이하게 될 수 있다. 더하여, 에칭이 제조시 수행될 때, 단차의 개수가 감소될 수 있다.
<제6 실시예>
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 수차 보정 유닛 및 대물 렌즈의 확대된 단면도이고, 도 14는 수차를 보정하기 위한 파면의 위상차를 도시한다. 제6 실시예에서, 부여되는 위상차는 제1 실시예의 도 4A에 도시된 것과 동일하다. 제6 실시예에서, 수차 보정 유닛(501a)의 위상 시프터 면(502d)에서의 단차의 높이는 광축에서 가장 높고, 위상차를 부여하는 고리 영역에서 낮다. 단차는 H1=-0.19㎛ 및 H2=-0.38㎛의 높이를 가지며, 이는 0<|H1| 및 |H2|, ....≤π를 만족하여(여기에서, H1, H2, ... <0), 따라서, 단차는 제1 실시예의 단차보다 더 작을 수 있다. 단차를 더 작게 함으로써, 변동량은 굴절율이 변할 때나, 또는 위상 시프터 면(502d)이 파장이나 온도에서의 변동 때문에 팽창할 때라도 작아질 수 있다.
<제7 실시예>
도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 수차 보정 유닛 및 대물 렌즈의 확대된 단면도이고, 도 16은 수차 보정을 위한 파면의 위상차를 도시한다. 제7 실시예에서, 부여되는 위상차는 제1 실시예의 도 4A에 도시된 것과 동일하다. 제7 실시예에서, 단차는 수차 보정 유닛(501b)의 역할을 하는 기판의 양 측(제1 및 제2 위상 시프터 면(512, 522))에 형성된다. 동일한 측에 형성된 단차는 같은 높이를 갖는다. 따라서, 특히 유리 재료를 사용하는 경우에 제조가 용이하고 비용이 감소된다.
<제8 실시예>
도 17은 본 발명의 제8 실시예에 따른 수차 보정을 위한 파면의 위상차를 도시한다. 부여되는 위상차의 형상(506)은 사다리꼴이다. 1π에서 2π의 단차는 연속된 형상을 가지며, 보정 전의 HD의 파면 형상(503)의 형상에 더 가깝다. 따라서, 보정 후의 파형 형상(505)의 형상은 더욱 연속적이게 되며, 파면 수차는 더 작아진다. 본 발명의 실시예에서 본 발명의 실시예에서 직사각형 또는 계단과 유사한 위상 단차 형상으로 불리는 것은 사다리꼴일 수 있다. 또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 각 단차의 경사(θ)는 90도보다 더 작을 수 있다.
<제9 실시예>
본 발명의 제9 실시예는 수차 보정 유닛을 조립하는 방법에 관한 것이다. 수차 보정 유닛(501)에 형성된 위상 시프터 면(502)의 광축과 대물 렌즈(106)의 광축이 이 소자들이 조립될 때 편향된다면, 코마 수차가 발생할 수 있으며, 바람직한 스폿이 얻어질 수 없다. 위상 시프터 면의 광축은 광 픽업의 광축 방향으로 상이한 높이를 갖는 복수의 영역으로 분할하는 동심원의 중심에 대응한다. 도 19는 본 발명의 위상 시프터 면(502) 및 대물 렌즈(106)의 편향을 도시한다. 도 19에서 Δ는 편향량을 나타낸다.
도 20A, 20B 및 20C는 편향량 Δ가 각각 0 ㎛, 20 ㎛ 및 50㎛일 때 HD 스폿을 도시한다. 강도는 로그 단위 표시로 제공된다. 편향이 발생할 때, 비대칭 사이드 로브인 코마(610)가, 도 20B 및 20C에 도시된 바와 같이, HD 스폿의 중심 피크 주위로 생성된다. 수차 보정 유닛의 위치는 사이드 로브가 축상으로 대칭이 되는 방식으로 광축 방향 및 수직 방향에서 조정된다. 수차 보정 유닛의 위치는 코마(61)가 사라지는 곳에 고정된다. 축상 대칭 상태는 비대칭 상태가 제거된 것이며, 따라서, 타원형 스폿이 포함될 수 있다. 이러한 조정에 의해, 수차 보정 유닛의 광축과 대물 렌즈의 광축은 서로에 대하여 용이하게 서로 일치되게 할 수 있다. 그러므로, 도 20A에 도시된 바와 같이, 코마 수차가 보정된 스폿을 얻는 것이 가능하다.
도 21은 광축이 기울어지는 방식으로 수차 보정 유닛(501)과 대물 렌즈(106)를 결합하는 경우를 도시한다. 수차 보정 유닛(501)에 입사하는 광빔 중에서, 광빔의 일부는 위상 시프터 면(502)의 반대 표면(502h)으로부터 반사된다. 대물 렌즈(106)의 광축과 수차 보정 유닛(501)의 광축이 평행하게 배치된다면, 반사된 광빔의 일부는 도 1에 도시된 반도체 레이저(101)로 돌아갈 것이며, 이는 재생 신호를 열화시킬 수 있다. 따라서, 제9 실시예에서, 대물 렌즈(106)의 광축과 수차 보정 유닛(501)의 광축은 서로에 대하여 기울어져 있어, 반대 표면(502h)으로부터 반사된 광빔이 반도체 레이저(101)로 돌아가는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 수차 보정 유닛(501)과 대물 렌즈(106)가 도 21에 도시된 바와 같이 기울어지는 것과 같은 방법으로 결합된다면, 코마 수차 및 비점 수차(astigmatism)가 발생한다. 이 수차는 전술한 바와 같이 대물 렌즈(106)의 광축에 대하여 수직 방향으로 수차 보정 유닛(501)을 조정함으로써 보정될 수 있다. 수차 보정 유닛(501)이 기울어질 때, 스폿 강도 분포에 대하여 비대칭인 사이드 로브는 도 20B 및 20C에 도시된 바와 같이 나타날 것이다. 수차는 이 사이드 로브의 형상이 축상으로 대칭이 되는 방식으로 대물 렌즈(106)의 광축에 대하여 수직인 방향으로 수차 보정 유닛(501)을 조정함으로써 보정될 수 있다.
도 22에서, 수평축은 수차 보정 유닛(501)의 광축과 대물 렌즈(106)의 광축 사이의 경사를 나타내고, 수직축은 광빔이 제2 광 기록 매체의 기판을 통해 투과될 때 발생되는 수차를 나타낸다. 도 22는 광축에 대한 수직 방향으로 수차 보정 유닛(501)을 조정하기 전과 후의 코마 수차의 값을 도시한다. 경사각이 1도일 때, 광축은 3.8 ㎛만큼 편향되고, 경사각이 2도일 때, 광축은 8.0 ㎛만큼 편향된다. 이러한 방법으로 편향량을 조정함으로써, 수차는 보정될 수 있으며, 바람직한 스폿이 얻어질 수 있다.
또한, 코마 수차는 대물 렌즈에서의 제조상의 오류에 의해 발생될 수 있으며, 코마 수차는 대물 렌즈에 입사하는 광빔의 방향이 대물 렌즈의 광축에 대하여 기울어지는 방식으로 대물 렌즈가 수차 보정 유닛과 결합될 때 발생될 수 있으며, 그리고 코마 수차는 수차 보정 유닛에서의 제조상의 오류에 의해 발생될 수 있다. 코마 수차의 이러한 어떠한 경우도 위상 시프터의 광축과 대물 렌즈의 광축 사이의 편향량을 사이드 로브가 축상으로 대칭이 되게 조정함으로써 보정될 수 있다. 이 경우에, 위상 시프터 면의 광축은 대물 렌즈의 광축과 일치할 필요가 없다.
또한, 수차 보정 유닛(501)은 공기 접착에 의해 또는 자외선 경화 수지로 이를 접착함으로써 도 21에 도시된 렌즈 튜브(121)에 고정될 수 있다; 그러나, 고정 방법은 이에 한정되지 않는다. 더하여, 수차 보정 유닛(501)이 도 21에 도시된 바와 같이 기울어진 방식으로 대물 렌즈(106)와 결합될 때, 수차 보정 유닛(501)에서의 입사광은 위상 시프터 면(502)으로부터 보일 때 타원형 광빔이 된다. 따라서, 위상 시프터 면(502)의 단차는 동심 타원형으로서 형성될 수 있다.
<제10 실시예>
본 발명의 제10 실시예에 따른 수차 보정 유닛에서, 위상 시프터 면은 기판에서의 공기 공간을 형성하여 이루어지지 않지만 접착제와 같은 재료로 공간을 채움으로써 이루어진다.
도 23은 위상 시프터 면을 갖는 기판(704)이 접착층(706)으로 덮인 수차 보정 유닛(702)을 도시한다. 기판(704)은 408 nm의 파장에서 n1=1.469247의 굴절률을 갖는 실리카로 이루어지고 접착층(706)은 n2=1.414의 굴절률을 갖는다고 가정하면, 0.75λ의 위상차에 대응하는 높이(708)는 5.539 ㎛이 되고, 0.5λ의 위상차에 대응하는 높이(709)는 3.693 ㎛이 된다.
기판(704)은 408 nm의 파장에서 n1=2.31263의 굴절률을 갖는 Ta2O5로 이루어지고 접착층(706)은 n2=1.414의 굴절률을 갖는다고 가정하면, 0.75λ의 위상차에 대응하는 높이(708)는 0.341 ㎛가 되고, 0.5λ의 위상차에 대응하는 높이(709)는 0.227 ㎛가 된다.
이러한 구성에서, 반사 방지 코팅 또는 반사 방지 구조는 수차 보정 유닛(702)의 상부면(707) 및 하부면(705)에 형성되어, 이에 의해 광 이용 효율을 개선한다.
또한, 도 24에 도시된 바와 같이, 다른 재료(703)가 접착층(706)의 상부면(707)에 부착될 때, 기판(704)의 하부면(705)과 다른 재료(703)는 1/4 파장판, 회절 격자, 편광기, 및 홀로그램 소자의 기능을 가져, 수차 보정 유닛(702) 단독으로 복수의 기능을 가질 수 있으며, 이는 조립 절차에서 수행되는 단계의 수를 줄인다.
<제11 실시예>
도 25A 및 25B는 본 발명의 제11 실시예에 따른 수차 보정 유닛을 도시한다. 광축을 포함하는 중심 영역의 불균일한 단차의 높이와 개구 수 NA1에서 NA2에 대응하는 영역의 불균일한 단차의 높이는 상이하다.
도 25A에서, 광축을 포함하는 중심 영역(702f)의 불균일한 단차의 높이(710)는 405 nm의 파장에서 1.5π의 위상 단차를 가진다. 도 25B에서, 광축을 포함하는 중심 영역(702f)의 불균일한 단차의 높이(711)는 405 nm의 파장에서 2π의 위상 단차를 가진다. 또한, 피치(712, 713)는 50 ㎛이다.
2π의 위상 단차의 경우에, BD 및 HD 모두의 파면 형상은 제1 실시예의 것과동일하다. 1.5π의 위상 단차의 경우에, BD 및 HD 모두는 1.5π의 위상차를 부여받는다. 그러나, 이것은 광축 중심을 포함하는 중심 영역(702f)의 위상차에 의해 발생되는 고차의 수차에 작은 영향을 주며, 따라서, 이것은 스폿 성능에 영향을 미치지 않는다.
도 26은 광축을 포함하는 영역에서의 불균일한 단차의 피치(713)와 파면 수차 사이의 관계를 도시한다. 이 파면 수차의 성분은 실질적으로 고차의 수차 성분이며, 구면 수차, 코마 수차 및 비점 수차의 성분은 0.02 λrms 이하이다. 따라서, 파면 수차는 대략 100 ㎛까지만 증가한다는 것이 이해될 수 있다.
제11 실시예에서와 같이 광축 근처에 단차를 제공함으로써, 위상 시프터 면의 광축 중심은 용이하게 발견될 수 있으며, 수차 보정 유닛을 대물 렌즈와 결합하는 데 있어서 조정이 용이하게 이루어질 수 있다.
<제 12 실시예>
본 발명의 제12 실시예는, 도 27에 도시된 바와 같이, 광빔이 제2 광 기록 매체(HD)로 집광될 때 광원으로부터의 광빔이 발산 광선으로서 수차 보정 유닛(501)에 들어오는 유한 시스템이다.
제12 실시예의 대물 렌즈(106)는 제1 실시예에서와 같이 양 면에서 비구면이며 수학식 2로 표현된다.
Figure 112009060893380-pct00002
각 면의 면 데이터와 각 영역은 표 2에 표시된다.
면 번호 타입 2 곡률 반지름
[mm]		 면 간격
[mm]		 유리 재료
제1면 비구면 1.30900 2.0 KVC80
제2면 비구면 -9.99670
비구면 상수 제1면 제2면
K -0.613869 -2164.451767
A 0.117967E-01 0.944631E-01
B 0.524119E-02 -.730592E-01
C -.799497E-02 -.208293E-01
D 0.972394E-02 0.337588E-01
E -.425032E-02 -.948609E-02
F -.318867E-03 0
G 0.889351E-03 0
H -.222870E-03 0
대물 렌즈(106)를 형성하는 유리 재료는 수미타 광학 유리 Inc.에 의해 제조된 KVC80이다. 대물 렌즈(106)의 유효 동공 반경은 1.5 mm이다.
광빔을 제2 광 기록 매체로 집광시킬 때, 가동부(코일)(111)는 광축 방향으 콜리메이션 렌즈(102)를 이동시키며, 광빔을 발산 광선으로 바꾼다. 광빔이 제1 광 기록 매체로 집광되어야 할 때, 가동부(111)는 콜리메이션 렌즈(102)를 광축 방향으로 이동시키고, 광빔을 콜리메이트된 광으로 바꾼다. 발산 각도를 변경하는 유닛은 상술한 바에 한정되지 않는다. 또한, 양의 렌즈와 음의 렌즈를 개별적으로 제공하여, 광축 방향으로 이러한 양의 렌즈 및 음의 렌즈 중 하나 또는 모두를 이동시키는 것이 가능하다.
도 28A 및 28B에서, 수평축은 대물 렌즈의 동공 반지름 위치를 나타내며, 수직축은 위상(λ)을 나타낸다. 도 28A 및 28B에서, 503은 제2 광 기록 매체(HD)의 기판 두께에서의 차이에 의해 발생된 수차의 파면 형상을 나타낸다. 도 28A 및 28B에 도시된 파면 형상(503)은 각각 70 nm와 50 nm의 물체 거리를 갖는 발산 광선이 제2 광 기록 매체(HD)로 집광될 때 형성된다. 무한 시스템의 콜리메이트된 광이 입사하는 경우와 비교하여, 파면 형상의 최대값 및 최소값 사이의 차이에 대응하는 PV 값(509)을 감소시키는 것이 가능하다.
이러한 유한 시스템으로, 제조 공정을 용이하게 하고 위상 단차에 의해 발생되는 회절에 의해 발생된 광량 손실을 줄이는 것이 가능하다.
<제13 실시예>
도 29는 본 발명의 제13 실시예에 따른 광 정보 처리 장치의 개략적인 도면이다. 제13 실시예는 광 기록 매체에 대하여 정보의 재생, 기록 및 삭제 중 적어도 하나를 수행하기 위하여 제1 내지 제12 실시예에 따른 광 픽업의 임의의 하나를 이용하는 광 정보 처리 장치의 일 실시예이다.
도 29에 도시된 바와 같이, 광 정보 처리 시스템은 광 픽업(91), 피드 모터(92) 및 스핀들 모터(98)를 포함한다. 이들은 광 정보 처리 장치의 모든 유닛을 제어하는 시스템 컨트롤러(96)에 의해 제어된다. 광 픽업(91)은 피드 모터(92) 및 서보 제어 회로(93)를 포함하는 제어 구동 유닛에 의해 트래킹 방향으로 이동된다. 예를 들어, 광 기록 매체(100)를 재생하기 위하여, 제어 신호가 시스템 컨트롤러(96)에서 서보 제어 회로(93) 및 모뎀 회로(94)로 공급된다.
서보 제어 회로(93)는 설정 회전 속도로 스핀들 모터(98)를 회전시키고 피드 모터(92)를 구동한다.
모뎀 회로(94)은 광 픽업(91)의 광 검출기에 의해 검출된 집광 에러 신호 및 트래킹 에러 신호와, 판독된 광 기록 매체(100)에서의 위치를 나타내는 위치 정보가 공급된다. 집광 에러 신호와 트래킹 에러 신호는 시스템 컨트롤러(96)를 통해서 서보 제어 회로(93)로 공급된다.
서보 제어 회로(93)는 집광 제어 신호로 액추에이터의 집광 코일을 구동하고, 트래킹 제어 신호로 액추에이터의 트래킹 코일을 구동한다. 트래킹 제어 신호의 로우 패스 성분은 피드 모터(92)를 구동하기 위하여 시스템 컨트롤러(96)를 통해 서보 제어 회로(93)로 공급된다. 따라서, 집광 서보의 피드백 서보, 트래킹 서보 및 피드 서보가 수행된다.
또한, 판독되는 광 기록 매체(100)에서의 위치를 나타내는 위치 정보는 모뎀 회로(94)에 의해 처리되어 스핀들 신호로서 스핀들 모터(98)에 공급된다; 스핀들 모터(98)는 광 기록 매체(100)에서의 재생 위치에 따라 미리 정해진 회전 속도로 구동되고, 그 다음 실제 재생이 개시된다. 다음으로, 모뎀 회로(94)에 의해 처리되고 복조된 재생 데이터는 외부 회로(95)를 통해 외부로 전송된다.
데이터를 기록하는 경우에, 재생 동작과 동일한 절차가 집광 서보상의 피드백 서보, 트래킹 서보 및 피드 서보를 수행하는 것까지 수행된다.
외부 회로(95)를 통해 입력된 입력 데이터를 기록하는 광 기록 매체(100)에서의 위치를 나타내는 제어 신호는 시스템 컨트롤러(96)로부터 서보 제어 회로(93)와 모뎀 회로(94)로 공급된다.
서보 제어 회로(93)는 스핀들 모터(98)를 미리 정해진 회전 속도로 구동하고, 광 픽업(91)을 정보 기록 위치로 이동시키기 위하여 피드 모터(92)를 구동한다.
외부 회로(95)를 통해 모뎀 회로(94)로 입력되는 입력 신호는 기록 포맷에 기초하여 변조되고, 광 픽업(91)에 공급된다. 광 픽업(91)은 출사 광빔의 변조와 출사 광빔 전력을 제어하고, 광 기록 매체(100)로 정보의 기록을 개시한다.
광 기록 매체(100)의 종류는 재생 데이터 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 트래킹 서보 신호 또는 집광 서보 신호에 기초하여 광 기록 매체(100)의 종류를 결정하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위상 시프터 면을 포함하는 광 픽업을 제공함으로써, 재생 전용의 광 정보 처리 장치 또는 정보의 기록과 재생 모두가 가능한 광 정보 처리 장치에서, 상이한 기판 두께를 갖는 광 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생에서의 정밀도를 개선하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제13 실시예에 따른 광 정보 처리 장치에서, 광 픽업은 상이한 기판 두께를 갖는 두 종류의 광 기록 매체(BD, HD)의 기록면에 하나의 대물 렌즈(106)를 이용하여 바람직한 초점 스폿을 형성할 수 있다. 따라서, 정보 신호는 최적 프로세스에 의해 광 기록 매체에서 기록, 재생 또는 삭제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 개구 수를 스위칭하고 양호한 광 이용 효율을 갖는 위상 시프터 면만을 사용하여 수차를 보정함으로써 바람직한 스폿 성능을 나타내는 광 픽업과, 효율 열화를 감소시키고 높은 정밀도를 유지하면서 공통 광원으로부터 방출된 동일한 파장의 광빔을 이용하여 2개의 상이한 종류의 광 기록 매체의 기판 두께의 차이에 의해 발생된 수차를 보정하는 광 정보 처리 장치를 제공한다. 이들은 광 빔을 두 종류의 광 기록 매체로 집광시키기 위한 집광 광학계로서 유용하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 두 가지 종류의 광 정보 기록 매체에 대하여 기록, 재생 및 삭제 중 적어도 하나를 수행하는 광 픽업은, 제1 개구 수(NA1)를 이용하여 제1 두께(t1)를 갖는 제1 기판을 통해 제1 광 정보 기록 매체의 제1 기록층으로, 그리고, 제2 개구 수(NA2)를 이용하여 상기 제1 두께(t1)와 상이한 제2 두께(t1)를 갖는 제2 기판을 통해 제2 광 정보 기록 매체의 제2 기록층으로 광원으로부터의 광빔을 집광시키도록 구성된 집광 광학계;를 포함하며, 상기 집광 광학계는, 상기 제1 광 정보 기록 매체의 상기 제1 기록층으로 상기 광빔을 집광시키도록 설계된 대물 렌즈; 및 광축에서 상이한 높이로 불균일한 형상을 갖는 단차에 따라 동일한 중심을 가지는 방식으로 복수의 영역으로 분할되고 상기 광원으로부터의 상기 광빔에 위상차를 부여하도록 구성된 적어도 하나의 위상 시프터 면을 포함하는 수차 보정 유닛;을 포함하며; 상기 복수의 영역은 광축을 포함하는 중심 영역, 상기 제1 개구 수(NA1)의 위치로부터 상기 제2 개구 수(NA2)의 위치로 연장하는 외부 고리 영역, 및 상기 광축을 포함하는 상기 중심 영역과 상기 외부 고리 영역 사이에 배치된 중간 고리 영역을 포함하며; 상기 중심 영역, 상기 외부 고리 영역 및 상기 중간 고리 영역의 위상차는 상기 광빔의 파장에 대하여 2π의 정수배이며; 상기 불균일한 형상을 갖는 상기 단차는 상기 중심 영역과 상기 중간 고리 영역 사이의 제1 고리 영역과, 상기 중간 고리 영역 및 상기 외부 고리 영역 사이의 제2 고리 영역에 형성되며; 그리고 상기 단차는 상기 제1 기판의 상기 제1 두께(t1)와 상기 제2 기판의 상기 제2 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생되는 수차를 감소시키는 방식으로 형성된다. 따라서, 두 종류의 광 기록 매체에 대하여, 제1 기판의 제1 두께(t1)과 제2 기판의 제2 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생되는 수차는 단일의 대물 렌즈와 위상 시프터 면을 이용하여 보정될 수 있다. 제2 광 정보 기록 매체용으로 이용되는 광빔은 제2 개구 수(NA2) 내에서의 전체 영역에서의 광빔이다. 제1 광 정보 기록 매체용으로 이용되는 광빔은 외부 고리 영역, 중간 고리 영역, 중심 영역, 중심 영역과 중간 영역 사이의 제1 고리 영역, 및 불균일한 형상의 단차를 갖는 중간 고리 영역과 외부 고리 영역 사이의 제2 고리 영역 중에서 주로 2π의 정수배인 위상차를 부여하는 고리 영역의 광빔이다. 이러한 광빔을 이용하여, 기록 및 재생 동작이 수행될 수 있으며, 개구는 기판의 두께에 따라 스위칭될 수 있다.
또한, 광 픽업에서, 제1 기판의 제1 두께(t1)와 제2 기판의 제2 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생되는 수차의 파면은 파면의 위상이 반지름 방향으로 가장 좋은 제1 위치를 포함하고; 그리고, 단차는 제1 위치가 상기 광원으로부터의 광빔의 파장에 대하여 2π의 정수배인 위상차를 부여하는 중간 고리 영역에 있는 방식으로 위상 시프터 면 상에 형성된다. 따라서, 제1 광 정보 기록 매체에 대한 광빔으로 사용되는 제2 개구 수(NA2) 내의 영역에서 2π의 정수배에 대응하는 범위를 증가시키는 것이 가능하다.
또한, 광 픽업에서, 단차에 따라 분할된 중심 영역 및 외부 고리 영역 사이의 고리 영역 중에서, 중간 고리 영역이 가장 넓은 반지름 폭을 가진다. 따라서, 제1 광 정보 기록 매체에 대한 광빔으로 사용되는 제2 개구 수(NA2) 내의 영역에서 2π의 정수배에 대응하는 범위를 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제1 광 정보 기록 매체에 집광되는 스폿에 기여하는 영역을 증가시키는 것이 가능하여 사이드 로브를 줄인다.
또한, 광 픽업에서, 상기 위상 시프터 면에 형성된 단차는 계단형 단차를 포함하며; 그리고, 상기 중심 영역 및 상기 중간 고리 영역 사이의 상기 제1 고리 영역에 형성된 상기 계단형 단차와 상기 중간 고리 영역 및 상기 외부 고리 영역 사이의 상기 제2 고리 영역에 형성된 상기 계단형 단차는 서로에 대하여 반전된다. 따라서, 제1 광 정보 기록 매체에 대한 광빔으로 사용되는 제2 개구 수(NA2) 내의 영역에서 2π의 정수배에 대응하는 범위를 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제1 광 정보 기록 매체에 집광되는 스폿에 기여하는 영역을 증가시키는 것이 가능하여 사이드 로브를 줄인다.
또한, 광 픽업에서, 불균일한 형상을 갖는 단차의 위상차 H의 절대값은 |H|＜2π를 만족한다. 따라서, 제1 광 정보 기록 매체에 대한 광빔으로 사용되는 제2 개구 수(NA2) 내의 영역에서 2π의 정수배에 대응하는 범위를 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제1 광 정보 기록 매체에 집광되는 스폿에 기여하는 영역을 증가시키는 것이 가능하여 사이드 로브를 줄인다. 더하여, 불균일한 형상을 갖는 단차의 높이는 감소될 수 있어, 제조상의 오류가 줄어들 수 있다.
또한, 광 픽업에서, 불균일한 형상을 갖는 단차는 복수의 종류의 단차를 포함하며, 중심 영역에 대한 복수의 종류의 단차의 위상차가 H1, H2, ... ,라고 가정하면, n≤H1, H2, ... ＜2π (여기에서, H1, H2, ... ＞0); 또는 0＜|H1|, |H2|, ... ≤π (여기에서, H1, H2, ... ＜0)의 조건 중 하나를 만족한다. 따라서, 제1 광 정보 기록 매체에 대한 광빔으로 사용되는 제2 개구 수(NA2) 내의 영역에서 2π의 정수배에 대응하는 범위를 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제1 광 정보 기록 매체에 집광되는 스폿에 기여하는 영역을 증가시키는 것이 가능하여 사이드 로브를 줄인다. 더하여, 수차는 제2 광 정보 기록 매체에 대하여 바람직하게 보정될 수 있어, 이에 따라 사이드 로브를 줄인다.
또한, 광 픽업에서, 수차 보정 유닛은 기판을 포함하며; 그리고, 위상 시프터 면은 기판의 일측에 형성된다. 따라서, 기판의 타측에서 1/4 파장판과 같은 다른 기능을 갖는 광 표면이 제공될 수 있다. 또한, 단차가 다이를 사용하여 몰딩에 의해 제조될 때, 단지 한 종류의 다이만이 필요하다.
또한, 광 픽업에서, 수차 보정 유닛은 기판을 포함하고; 위상 시프터 면은 기판의 양측에 형성되며; 그리고, 기판의 동일한 측에 형성된 단차는 광축 방향으로 동일한 높이를 갖는다. 따라서, 단차의 피치는 더 널어질 수 있으며, 이는 제조를 용이하게 한다.
또한, 광 픽업에서, 광축 방향으로 상이한 높이를 갖는 복수의 영역을 분할하는 수차 보정 유닛의 동심원의 중심과 대물 렌즈의 광축은 제1 광 정보 기록 매체 또는 제2 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광된 스폿 강도 분포의 사이드 로브가 축상으로 대칭이 되는 방식으로 상대적으로 배치된다. 이것은 위상 시프터 면의 광축과 대물 렌즈의 광축을 일치하는 위치에 배치하는 프로세스를 용이하게 한다.
또한, 광 픽업에서, 상기 수차 보정 유닛은 상기 대물 렌즈와 단일 유닛으로 결합되고; 그리고, 상기 위상 시프터 면은 상기 대물 렌즈의 면상에 제공된다. 따라서, 크기 및 비용이 감소될 수 있다.
또한, 광 픽업에서, 상이한 재료가 위상 시프터 면의 단차를 채우는데 사용된다. 따라서, 수차 보정 유닛의 양측에 반사 방지 구조를 형성하는 것이 가능하다. 또한, 수차 보정 유닛은 파장판, 편광기, 및 회절 격자의 기능과 같은 복수의 상이한 기능을 가질 수 있다.
또한, 광 픽업에서, 광원은 390 nm 내지 420 nm의 파장을 갖는 단일 광원을 포함한다. 따라서, 기록 및 재생이 단일 광원으로 두 가지 상이한 종류의 정보 기록 매체에 대하여 수행될 수 있어, 이에 의해 크기와 비용을 감소시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 정보 기록 매체의 기록면으로 광빔을 조사하여 정보를 기록, 재생 또는 삭제하는 광 정보 처리 장치는 전술한 광 픽업을 포함한다. 따라서, 높은 정밀도의 광 정보 처리 장치가 제공될 수 있으며, 수차가 두 가지 상이한 종류의 광 정보 기록 매체에 대하여 보정될 수 있고, 효율 손실이 줄어들 수 있고, 크기와 비용이 감소될 수 있다.
본 발명은 구체적으로 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 변형 및 확장이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.
본 발명은 전문이 본 명세서에서 참조로서 편입되는 2007년 4월 26일 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2007-116376호 및 2007년 11월 2일 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2007-286017호에 기초한다.

Claims (13)

  1. 적어도 두 가지 종류의 광 정보 기록 매체에 대하여 기록, 재생 및 삭제 중 적어도 하나를 수행하는 광 픽업에 있어서,
    제1 개구 수(NA1)를 이용하여 제1 두께(t1)를 갖는 제1 기판을 통해 제1 광 정보 기록 매체의 제1 기록층으로, 그리고, 제2 개구 수(NA2)를 이용하여 상기 제1 두께(t1)와 상이한 제2 두께(t1)를 갖는 제2 기판을 통해 제2 광 정보 기록 매체의 제2 기록층으로 광원으로부터의 광빔을 집광시키도록 구성된 집광 광학계;
    를 포함하며,
    상기 집광 광학계는,
    상기 제1 광 정보 기록 매체의 상기 제1 기록층으로 상기 광빔을 집광시키도록 설계된 대물 렌즈; 및
    광축에서 상이한 높이로 불균일한 형상을 갖는 단차에 따라 동일한 중심을 가지는 방식으로 복수의 영역으로 분할되고 상기 광원으로부터의 상기 광빔에 위상차를 부여하도록 구성된 적어도 하나의 위상 시프터 면을 포함하는 수차 보정 유닛;
    을 포함하며;
    상기 복수의 영역은 광축을 포함하는 중심 영역, 상기 제1 개구 수(NA1)의 위치로부터 상기 제2 개구 수(NA2)의 위치로 연장하는 외부 고리 영역, 및 상기 광축을 포함하는 상기 중심 영역과 상기 외부 고리 영역 사이에 배치된 중간 고리 영 역을 포함하며;
    상기 중심 영역, 상기 외부 고리 영역 및 상기 중간 고리 영역의 위상차는 상기 광빔의 파장에 대하여 2π의 정수배이며;
    상기 불균일한 형상을 갖는 상기 단차는 상기 중심 영역과 상기 중간 고리 영역 사이의 제1 고리 영역과, 상기 중간 고리 영역 및 상기 외부 고리 영역 사이의 제2 고리 영역에 형성되며; 그리고
    상기 단차는 상기 제1 기판의 상기 제1 두께(t1)와 상기 제2 기판의 상기 제2 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생되는 수차를 감소시키는 방식으로 형성된,
    광 픽업.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상기 제1 두께(t1)와 상기 제2 기판의 상기 제2 두께(t2) 사이의 차이에 의해 발생되는 상기 수차의 파면은 상기 파면의 위상이 반지름 방향으로 가장 좋은 제1 위치를 포함하고; 그리고,
    상기 단차는 상기 제1 위치가 상기 광원으로부터의 광빔의 파장에 대하여 2π의 정수배인 위상차를 부여하는 상기 중간 고리 영역에 있는 방식으로 상기 위상 시프터 면 상에 형성되는,
    광 픽업.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단차에 따라 분할된 상기 중심 영역 및 상기 외부 고리 영역 사이의 상기 고리 영역 중에서, 상기 중간 고리 영역이 가장 넓은 반지름 폭을 가지는,
    광 픽업.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프터 면에 형성된 상기 단차는 계단형 단차를 포함하며; 그리고,
    상기 중심 영역 및 상기 중간 고리 영역 사이의 상기 제1 고리 영역에 형성된 상기 계단형 단차와 상기 중간 고리 영역 및 상기 외부 고리 영역 사이의 상기 제2 고리 영역에 형성된 상기 계단형 단차는 서로에 대하여 반전된,
    광 픽업.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불균일한 형상을 갖는 상기 단차의 위상차 H의 절대값은
    |H|＜2π
    를 만족하는,
    광 픽업.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불균일한 형상을 갖는 상기 단차는 복수의 종류의 단차를 포함하며, 상기 중심 영역에 대한 상기 복수의 종류의 단차의 위상차를 H1, H2, ... ,라 가정하면,
    n≤H1, H2, ... ＜2π (여기에서, H1, H2, ... ＞0); 또는
    0＜|H1|, |H2|, ... ≤π (여기에서, H1, H2, ... ＜0)
    의 조건 중 하나를 만족하는,
    광 픽업.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수차 보정 유닛은 기판을 포함하며; 그리고,
    상기 위상 시프터 면은 상기 기판의 일측에 형성되는,
    광 픽업.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수차 보정 유닛은 기판을 포함하고;
    상기 위상 시프터 면은 상기 기판의 양측에 형성되며; 그리고,
    상기 기판의 동일한 측에 형성된 상기 단차는 광축 방향으로 동일한 높이를 갖는,
    광 픽업.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광축 방향으로 상이한 높이를 갖는 상기 복수의 영역을 분할하는 상기 수차 보정 유닛의 동심원의 중심과 상기 대물 렌즈의 광축은 상기 제1 광 정보 기록 매체 또는 상기 제2 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광된 스폿 강도 분포의 사이드 로브가 축상으로 대칭이 되는 방식으로 상대적으로 배치되는,
    광 픽업.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수차 보정 유닛은 상기 대물 렌즈와 단일 유닛으로 결합되고; 그리고,
    상기 위상 시프터 면은 상기 대물 렌즈의 면상에 제공되는,
    광 픽업.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상이한 재료가 상기 위상 시프터 면의 단차를 채우는데 사용되는,
    광 픽업.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원은 390 nm 내지 420 nm의 파장을 갖는 단일 광원을 포함하는,
    광 픽업.
  13. 광 정보 기록 매체의 기록면으로 광빔을 조사하여 정보를 기록, 재생 또는 삭제하는 광 정보 처리 장치에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 따른 상기 광 픽업을 포함하는,
    광 정보 처리 장치.
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