KR19980071391A - 대물렌즈, 재생장치 및 재생방법 - Google Patents

대물렌즈, 재생장치 및 재생방법 Download PDF

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Abstract

주변부재를 추가하는 일 없이 DVD용의 1개의 대물렌즈로 CD의 독취도 행할 수 있는 대물렌즈, 재생장치 및 재생방법을 얻는다.
공통의 광원(11)으로부터 출사(出射)된 광빔을 광투과층(1c,2c)의 두께가 다른 DVD(2) 및 CD(1)의 각각의 신호기록면(1a,2a)을 공통의 대물렌즈(8)로 합초(合焦)시키도록 한 대물렌즈에 있어서, DVD(2)의 대물렌즈(8)의 광축으로부터의 개구수(NA)가 0에서 0.3∼0.4의 범위에, DVD(2)의 대물렌즈로 CD(1)를 독취했을 때 생기는 수차(收差)를 보정하기 위한 보정렌즈면(8a)을 가공한 것으로, DVD용의 대물렌즈로 CD의 독취도 가능하게 되는 대물렌즈, 이 대물렌즈를 사용한 재생장치 및 재생방법.

Description

대물렌즈, 재생장치 및 재생방법
본 발명은, 공통의 광원으로부터 출사된 광빔을 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 광디스크의 신호기록면에 1개의 렌즈로 합초(合焦)시켜, 광디스크를 선택적으로 재생하도록 한 대물렌즈, 이 대물렌즈를 사용한 재생장치 및 재생방법에 관한 것이다.
종래, 광빔을 이용하여 기록정보를 재생하는 기록매체인 광디스크로서, 콤팩트 디스크(이하, CD라고 한다)가 널리 보급되어 있지만. 최근에는 장시간의 영상기록 등을 디지털적으로 재생하는 디지털 비디오(버서타일(versatile)) 디스크(이하, DVD라고 한다) 등의 새로운 기록매체가 개발되어 있다.
이와 같은 광빔을 이용한 기록매체로부터 디지털정보를 독취하는 경우, 레이저광을 기록매체의 트랙상의 피트에 조사(照射)하여, 그 반사광을 검출하고, 반사광의 레벨을 재생처리회로 등에서 연산하여 2치(値)데이터로 변환함으로써 기록정보를 재생할 수 있다.
도 1은 CD용의 광헤드부의 일구성예를 나타낸 것으로, 광원이 되는 레이저 다이오드(laser diode)(21)는 파장이 780㎚인 레이저광을 발생한다. 그레이팅(grating)(22)은 레이저 다이오드(21)로부터 출사(出射)되는 1개의 레이저광을 복수개(실질적으로는 3개)로 나누도록 이루어져 있고, 3개의 레이저광 중 1개는 데이터의 독취 및 포커스 서보메커니즘에 사용되고, 남은 2개는 트래킹 서보메커니즘에 사용된다.
투명한 평행평판에 의해 이루어지는 분광수단인 빔스플리터(23)는, 레이저 다이오드(21)로부터 출사되어 그레이팅(22)을 통하여 입사(入射)되는 레이저광을 대물렌즈(24)를 향하여 반사하고, 또한, 대물렌즈(24)를 통하여 되돌아온 CD(100)에 의한 반사광(수속광(收束光))을, 비점수차를 부여하여 포토다이오드(25)에 투과시키도록 되어 있다.
대물렌즈(24)는 레이저광을 수속하고, 미세한 피트가 늘어서 있는 CD(100)의 정보기록층(102)에 조사시키도록 되어 있다. 또한, 대물렌즈(24)는 CD(100)의 정보기록층(102)으로부터의 반사광을 수속하고, 빔스플리터(23)를 통하여 포토다이오드(25)에 입사시킨다.
또한, 대물렌즈(24)는 그 개구수(Numerical Aperture(NA))가 클수록 광이 수속하는 각도가 크게 되어, 보다 작은 범위에 광을 수속할 수 있다. 이 구성예에 있어서는 NA가 0.45의 대물렌즈가 사용되고 있다.
포토다이오드(25)는 레이저 다이오드(21)가 CD(100)에 조사한 레이저광의 되돌아오는 광을 검출하도록 이루어져 있다. 그레이팅(22)에 의해 레이저광은 3개로 나누어져 있으므로, 이에 대응하여 포토다이오드(25)의 수광부도 3개 있다. 이 중의 1개는 데이터를 독취하는 레이저광의 수광부이고, 남은 2개는 트래킹용의 2개의 레이저광을 수광하고, 그 광량에 따라서 데이터독취용의 레이저광이 소정의 트랙에 조사되도록 대물렌즈(24)를 트래킹 제어하는 데 사용된다.
정보기록층(102)에서 반사되어 포토다이오드(25)에 입사하는 레이저광은, 수속광으로서 빔스플리터(23)를 통과하기 위해 비점수차가 발생한다. 이 비점수차를 이용하여 포커스서보가 행해진다.
기록매체인 CD(100)는, 두께(t)가 1.2㎜의 광투과층인 기판(101)상에 정보기록층(102)이 형성되고, 정보기록층(102)위에 보호막(103)이 형성되어 있다. 레이저 다이오드(21)로부터 출사한 레이저광은, 투명한 기판(101)을 투과하여 정보기록층(102)에 조사된다. 정보기록층(102)은 기록정보에 대응한 피트를 가지고 있고, 레이저광이 피트에 조사되면 회절(回折)을 일으키고, 귀환광(기록매체에서 반사되어 포토다이오드(25)에 입사하는 광)의 강도가 약하게 된다. 피트가 없는 부분에 레이저광이 조사되면, 그대로 반사되므로 귀환광의 강도가 강하게 된다. 이와 같은 귀환광을 포토다이오드(25)에서 검출하고, 그 귀환광의 강약을 2진수의 「1」, 「0」으로 변환하는 것으로, CD(100)상에 피트로서 기록되어 있는 데이터가 독취된다.
이상과 같이 하여, 트래킹서보 및 포커스서보를 행하면서 레이저광을 CD상의 피트에 조사하고, 그 귀환광을 검출함으로써 기록정보를 독취하는 것이다.
한편, 최근에는 도 2에 나타낸 바와 같은 구성의 DVD(200)가 제안되어 있다. CD(100)가 일면에만 정보가 기록되어 있는 것에 대하여, DVD(200)는 양면에 정보가 기록되어 있다. 즉, 기판(201)위에 정보기록층(202)이 형성되고, 그 위에 보호막(203)이 형성된 것과, 기판(301)위에 정보기록층(302)이 형성되고, 그 위에 보호막(303)이 형성된 것이, 양 보호막(203, 303)을 접합하여 고착한 구성으로 되어 있다.
DVD(200)에 있어서는, 고밀도로 정보가 기록되어 있으므로, 스큐(skew)나 기판두께의 오차 등에 의한 영향을 경감하기 위해 기판(201, 301)은 CD(100)의 경우보다 얇게 되어 있다. 즉, CD(100)의 기판(101)이 1.2㎜의 두께로 되어 있는 것에 대하여, DVD(200)의 기판(201, 301)은 0.6㎜의 두께로 되어 있다. 또, DVD(200)에 있어서의 피트길이 및 피트간격은 CD(100)의 것보다 짧게 되어 있다.
이와 같이 DVD(200)의 기록밀도는 CD(100)의 기록밀도보다 높으므로, DVD용의 광헤드부의 레이저 다이오드(41)로서는, CD용의 레이저 다이오드(21)보다 짧은 파장(635∼650㎚)의 레이저광을 발생하는 것이 사용된다. 또한, 그 외의 그레이팅(42), 빔스플리터(43), 대물렌즈(44) 및 포토다이오드(45)는 CD용의 광헤드부와 동일한 구성이다.
그러나, DVD(200)는 CD(100)보다 미세한 피트를 가지고 있으므로, 대물렌즈(44)로는 CD(100)용의 대물렌즈(24)(NA＝0.45)보다 개구수(NA)가 큰 것(NA＝0.6))이 사용된다. 이와 같이 개구수가 큰 대물렌즈(44)를 사용하는 것으로, 보다 작은 범위에 레이저광을 수속시켜 미세한 피트를 독취하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 CD(100)와 DVD(200)에서는 대물렌즈의 구성이 다르기 때문에, 통상으로는 기록매체로부터 정보를 독취하기 위해서는 상이한 광헤드부를 사용할 필요가 있다. 예를 들면, DVD용의 광헤드부를 CD용에 적용하려고 하면, CD(100)의 기판(101)과 DVD(200)의 기판(201, 301)의 두께의 차이나 개구수의 차이에 의해 구면수차에 의한 영향이 나타난다.
예를 들면, 기판의 두께가 0.6㎜의 DVD(200)에서 최적화된 개구수 0.6의 대물렌즈로, 기판의 두께가 1.2㎜의 CD를 재생하면, 발생하는 구면수차는 4차의 사이델(Seidel) 구면수차계수 (W40)에서, 3.6㎛에나 달한다. 이는 2승평균(rms)으로 나타내면, 0.268rms·㎛(파장λ(＝650㎚)로 규격화하면, 0.412rms·λ)로 된다. 이와 같은 것으로 인해, 광디스크에서는 일반적으로 모든 광학계의 수차의 2승평균총계가 마레셜(Marechal)의 허용치 0.07rms·λ 이하인 것이 요구된다. 따라서, DVD용의 광헤드부에서 CD(100)의 데이터를 독취하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명의 출원인은 대물렌즈의 NA를 기록매체의 종류에 따라 조정하는 것으로, DVD용의 광헤드부를 CD에 적용할 수 있는 것을, 예를 들면 일본국 특원평(特願平) 6(1994)-277400호에서 제안하였다.
도 3과 도 4는 상술한 것의 원리도를 나타내고 있다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이 이 구성에서는, 도 3에 나타낸 DVD용의 광헤드부의 구성에 새롭게 조리개(51)와, 이 조리개(51)를 구동하는 구동부(53) 및 기록매체의 종류를 판별하는 판별장치(52)로 이루어진다.
판별장치(52)는 기록매체의 종류를 판별하고, 이 판별결과에 대응하여 구동부(53)가 DVD(200)의 데이터를 독취하는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이 대물렌즈(44)의 NA가 0.6이 되도록 조리개(51)를 크게 개구한다. 이에 대하여 CD(100)의 데이터를 독취하는 경우는, 구동부(53)는 도 4에 나타낸 바와 같이 대물렌즈(44)의 NA가 0.45가 되도록 조리개(51)를 작게 개구한다. 즉, CD(100)의 데이터를 독취하는 경우, 대물렌즈(44)의 개구수를 줄이고 파면수차의 영향(W40은 개구수의 4승에 비례한다)을 경감시켜 독취동작을 행할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 조리개(51)를 새롭게 설치하면, 광헤드부의 부품수가 증가하여 코스트업으로 되는 동시에, 장치전체의 규모가 크게 된다. 또한, 조리개(51)는 기계적으로 동작하기 때문에, 진동에 대하여 미묘하게 영향받기 쉽고, 또한, 신속한 동작을 행하는 것이 곤란하게 되는 데다가, 고장의 원인이 되기 쉽다고 하는 문제가 있다.
또 다른 수단으로서 도시하지 않았지만, 대물렌즈에 대하여 홀로그램렌즈를 조합함으로써, CD의 독취도 보증하도록 한 광학계도 제안되어 있지만, 이 경우는 홀로그램렌즈를 추가하는 것으로 코스트업으로 되는 데다가, 특히 광학계의 수차관리가 아주 어렵게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해소하기 위해 이루어진 것으로, 주변부재를 추가하는 일 없이 DVD 및 CD의 독취의 보증을 1개의 렌즈만으로 행할 수 있는대물렌즈, 이 대물렌즈를 사용한 재생장치 및 재생방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 CD용의 광헤드부에 의한 CD의 독취의 구성도.
도 2는 종래의 DVD용의 광헤드부에 의한 DVD의 독취구성도.
도 3은 종래의 DVD와 CD겸용의 광헤드부에 의한 DVD독취시의 구성도.
도 4는 도 3과 동일한 광헤드부에 의한 CD독취시의 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 대물렌즈를 사용한 광디스크 재생장치의 블록구성도.
도 6은 광헤드부의 구성도.
도 7은 개구수(NA)가 0.6의 대물렌즈로 DVD와, 디스크가 없는 상태로 광빔을 집광한 광선추적의 집광도.
도 8은 도 7의 디스크가 없는 상태에 생기는 광빔의 구면수차도.
도 9는 개구수(NA)가 0.6의 대물렌즈로 DVD와 CD에 광빔을 집광한 광선추적의 집광도.
도 10은 본 발명에 의한 대물렌즈를 얻기 위한 DVD와 CD에 있어서의 광선추적의 집광도.
도 11은 도 10의 조건을 얻기 위한 구면수차도(球面收差圖).
도 12는 DVD용의 대물렌즈로 DVD를 독취했을 때 광축중심측에 생기는 파면(波面)수차도.
도 13은 DVD용의 대물렌즈에서 광투과층이 0.6㎜ 어긋났을 때의 수차도.
도 14는 도 13의 조건에 있어서 거의 최적화된 위치의 수차도.
도 15는 DVD용의 대물렌즈로 CD를 독취하는 이상적인 수차0의 상태의 도면.
도 16은 본 발명에 의해 얻어진 대물렌즈의 외관사시도.
도 17은 본 발명에 의한 대물렌즈를 사용하여 DVD와 CD의 독취상태의 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1:CD, 2:DVD, 1a,2a:신호기록면, 1b,2b:광입사면, 1c,2c:광투과층, 3:광헤드부, 4:재생처리부, 5:D／A변환기, 7:서보회로, 8:대물렌즈, 8a:보정렌즈면, 10:스핀들모터, 11:광원, 12:그레이팅, 13:빔스플리터, 16:광검출기
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 대물렌즈는, 공통의 광원으로부터 출사된 광빔을 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면을 공통의 렌즈로 합초시키도록 한 대물렌즈에 있어서, 대물렌즈가 1개의 렌즈로 구성되고, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 가지도록 하였다.
또, 본 발명에 의한 재생장치는, 광입사면으로부터 신호기록면까지의 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면에 광빔을 조사하고, 그 반사광을 전기신호로 변환하는 광헤드부를 구비하는 동시에, 전기신호에 따라 신호기록면에 기록된 정보신호를 재생하는 재생처리부를 구비하여 이루어지는 재생장치에 있어서, 광헤드부는 공통의 광빔을 출사하는 광원과, 광빔을 반사 및 투과하여 분광하는 분광수단과, 분광수단에 의해 반사된 공통의 광빔을 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면을 공통의 렌즈로 합초시키는 렌즈가 1개의 렌즈로 구성되어 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 가지는 대물렌즈와, 분광수단에서 투과된 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면으로부터의 반사광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출수단을 구비하고, 재생처리부는 광검출수단에서 검출된 기록매체의 각각의 신호기록면으로부터의 반사광에 따른 전기신호를 재생처리하도록 하였다.
또, 본 발명에 의한 재생방법은, 광입사면으로부터 신호기록면까지의 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면에 조사하는 광빔을 1개의 공통의 렌즈로 합초시키고, 그 반사광을 전기신호로 변환하는 동시에, 전기신호에 따라 신호기록면에 기록된 정보신호를 재생하도록 한 재생방법에 있어서, 기록매체의 각각의 신호기록면에 광빔을 조사하는 렌즈는 1개의 렌즈로 구성되고, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 가지는 대물렌즈를 사용하고, 광투과층이 얇은 기록매체에서는 대물렌즈 전체면에서 집광된 광빔으로 당해 신호기록면을 독취하고, 광투과층이 두꺼운 기록매체에서는 보정렌즈면에서 집광된 광빔으로 당해 신호기록면을 독취하도록 하였다.
이하, 본 발명에 의한 대물렌즈, 재생장치 및 재생방법의 실시예를 DVD용의 광헤드부를 사용하여 CD를 독취가능하게 한 예를 들어 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 광디스크 재생장치의 일구성예를 나타내고, 광디스크는 광투과층의 두께가 상이한 2개의 광디스크, 즉, CD(1) 및 DVD(2)와, 그 신호기록면(1a) 및 (2a)으로 이루어지는 광디스크 재생장치이다.
CD(1)의 광입사면(1b)으로부터 신호기록면(1a)까지의 광투과층(1c)의 두께는 t1이고, DVD(2)의 광입사면(2b)으로부터 신호기록면(2a)까지의 광투과층(2c)의 두께 t2보다도 두껍다. 이 경우, 두께(t1)는 예를 들면 1.2㎜이고, 두께(t2)는 0.6㎜이다.
즉, 광디스크 재생장치는 상이한 두께(t1) 또는 (t2)의 광투과층(1c) 또는 (2c)을 통하여, 2개의 신호기록면(1a) 또는 (2a)에 예를 들면 파장 650㎚의 광빔을 조사하고, CD(1) 또는 DVD(2)로부터 얻어지는 반사광을 전기신호로 변환하는 광헤드부(3)와, 이 광헤드부(3)에서 얻어진 전기신호에 따라 신호기록면(1a) 또는 (2a)에 기록된 정보신호를 재생하는 재생처리부(4)를 구비하고 있다.
재생처리부(4)는, 광헤드부(3)에서 검출된 전기신호에 연산처리를 실시하여 RF신호, 트래킹에러신호, 포커스에러신호 등의 재생신호를 생성한다. RF신호에 대해서는, EFM복조, CIRC디코드 등을 행하여 재생 디지털 데이터를 얻는다. 또한, 직경이 64㎜와 같은 광디스크의 경우는, 음성압축디코드 등을 더욱 행하여 재생디지털데이터를 얻게 된다. 재생처리부(4)로부터 출력되는 재생디지털데이터는, 디지털／아날로그(D／A)변환기(5)에 의해 L,R채널의 아날로그오디오데이터로 되어 출력단자(6)로부터 출력된다.
트래킹에러신호, 포커스에러신호는 서보회로(7)에 공급된다. 그리고, 서보회로(7)는 이들 신호에 따라 트래킹에러제어, 포커스에러제어, 슬레드(sled)제어를 행한다.즉, 광헤드부(3)에 있어서 대물렌즈(8)를 지지하고 있는 2축기구(9)에 대하여 포커스드라이브신호를 인가하여 대물렌즈(8)를 광디스크(1) 또는 (2)와 접리(接離)하는 방향으로 구동하여, 포커스제어를 행한다. 또한, 트래킹에러신호의 저역성분을 추출하여 슬레드드라이브신호를 생성하고, 슬레드기구를 구동하여, 광헤드부(3) 전체를 광디스크(1) 또는(2)의 반경방향으로 이동시킨다.
또, 재생처리부(4)에서는 재생데이터를 PLL회로에 주입하여 얻은 클록으로부터 스핀들에러신호를 생성한다. 이것은 서보회로(7)에 공급되고, 서보회로(7)는 스핀들모터(10)의 회전을 일정속도(CLV)로 제어한다.
여기에서, 광헤드부(3)는 도 6에 나타낸 바와 같이 CD(1) 또는 DVD(2)의 신호기록면(1a) 또는 (2a)에 공통의 광빔(파장＝650㎚)을 출사하는 레이저 다이오드와 같은 광원(11)과, 이 광원(11)으로부터 출사된 광빔을 그레이팅(12)을 통하여 입사시키고 광빔을 투과 및 반사시켜 분광하는 빔스플리터(13)와, 빔스플리터(13)에서 반사된 광빔을 CD(1) 또는 DVD(2)의 각각의 신호기록면(1a) 또는 (2a)에 합초시키는 대물렌즈(8)와, 당해 신호기록면(1a) 또는 (2a)으로부터의 반사광을 빔스플리터(13)를 통하여 수광하여 전기신호로 변환하는 포토다이오드와 같은 광검출부(16)로 이루어진다.
그리고, CD(1) 또는 DVD(2)의 각각의 신호기록면(1a) 또는(2a)에 광빔을 합초시킬 수 있는 대물렌즈(8)의 상세한 것을 이하에 설명한다.
먼저, CD(1) 또는 DVD(2)의 각각의 신호기록면(1a) 또는 (2a)에 광빔을 합초시키기 위한 최적의 대물렌즈를 얻기 위한 프로세스에 대하여 설명한다.
도 7은 광입사면(2b)으로부터 신호기록면(2a)까지의 광투과층(2c)의 두께가 0.6㎜인 DVD(2)에 파장 650㎚의 광빔을 개구수(NA)가 0.6의 대물렌즈를 통하여 출사시킨 상태의 광선추적(개구수(NA)를 0.1씩 선분화(線分化)하였다)과, 동일한 조건으로 DVD(2)가 존재하지 않는 상태의 광선추적을 광축(L)에 대하여 반면(半面)씩 나타낸 도면이다.
이에 따르면, DVD(2)를 투과한 광빔은 신호기록면(2a)상의 광축(L)에 합초하여, DVD(2)의 신호기록면(2a)을 독취하는 것이 가능하지만, DVD(2)가 존재하지 않는 집광상태에서는 구면수차(개구수(NA)의 2승에 비례)가 50㎛의 범위에 걸쳐서 단(短)초점으로 된다. 이 때의 구면수차의 상태를 도 8에 나타낸다.
한편, 도 9는 광입사면(2b)으로부터 신호기록면(2a)까지의 광투과층(2c)의 두께가 0.6㎜인 DVD(2)에 파장 650㎚의 광빔을 개구수(NA)가 0.6인 대물렌즈를 통하여 출사시킨 상태의 광선추적(개구수(NA)를 0.1씩 선분화하였다)과 동일한 조건으로, 광입사면(1b)으로부터 신호기록면(1a)까지의 광투과층(1c)의 두께가 1.2㎜의 CD(1)에 파장 650㎚의 광빔을 개구수(NA)가 0.6인 대물렌즈를 통하여 출사시킨상태의 광선추적을 광축(L)에 대하여 반면씩 나타낸 도면이다.
이 경우는, 광빔은 CD(1)의 신호기록면(1a)상에 집광되지 않고, 도 8과는 역방향의 구면수차가 신호기록면(1a)의 후측에 생기게 되고, 따라서, CD(1)의 신호기록면(2a)을 독취할 수는 없다.
그래서, 본 발명에서는 도 10에 나타낸 광선추적도에 있어서 DVD(2)의 신호기록면(2a)의 집광부와, CD(1)의 신호기록면(1a)의 집광부에 도 11에 나타낸 바와 같은 구면수차가 각각 생기는 그러한 대물렌즈를 설계함으로써, DVD(2)와 CD(1)의 신호기록면을 1개의 대물렌즈로 합초하여, 독취할 수 있는 것에 주목하였다.
즉, DVD(2)의 경우는 대물렌즈의 렌즈전면에 의해 집광되는 광빔을 이용하여 신호기록면(2a)을 독취를 행하고, 이 때, NA가 0.35로부터 중심측에서는 합초점으로부터 후측에 대략 17㎛의 범위에서 구면수차가 생기도록 한다. 또, CD(1)의 경우는 대물렌즈의 중심부인 NA가 0∼0.35의 범위의 렌즈면에 의해 집광되는 광빔을 이용하여 신호기록면(1a)의 독취를 행하고, 이 때, NA가 0.35∼0.6측에서는 합초점으로부터 후측에 대략 33㎛의 범위에서 구면수차가 생기도록 한다.
이리하여, DVD(2)의 신호기록면(2a)에 광빔이 합초했을 때 생기는 파면수차를 도 12에 나타낸다. 즉, DVD(2)의 독취시에는, NA가 0.35∼0.6의 범위의 광빔이 확실하게 합초되어 있는 것을 이해할 수 있다. 또, DVD(2)의 독취에 관계하지 않는 중심으로부터 대략 0.35의 범위에 생기는 파면수차는 약 1／6λ로 작은 값이기 때문에 DVD(2)의 독취시에는 영향을 미치지 않는다.
한편, CD(1)의 신호기록면(1a)에 광빔이 합초했을 때, 즉, 광투과층의 두께가 0.6㎜ 어긋났을 때의 파면수차(W)를 도 13에 나타낸다. 여기에서, a1은 NA의 4승에 비례한 구면수차(NA4)이고, a2는 디포커스된 구면수차(NA2)이다. 이 파면(a1)으로부터 디포커스양의 수차(a2)를 감산했을 때의 파면이 상술한 파면수차(W)이다. 그러나, 이 위치에서는 큰 파면수차(W)가 생기는 것으로 인해 CD(1)의 신호기록면은 독취할 수 없다.
그래서, 파면수차(W)가 생기는 위치로부터 가까운 측(대략 17㎛의 위치)에 CD(1)를 독취하는 최적의 합초위치가 존재한다. 즉, 도 13에 있어서 구면수차(NA4)의 a1으로부터 1／3λ의 디포커스양을 감산하는 것으로 도 14에 나타낸 바와 같이 가우스상면(像面)에서 본 파면이 존재한다.
이 파면은 NA가 0∼0.35정도의 범위에서 극히 작은 파면이 존재할 뿐이어서, CD(1)의 신호기록면(1a)을 독취하는 것이 가능하지만, 더욱 최적화하기 위해 도 15에 나타낸 바와 같이 파면을 평탄면으로 함으로써 이상적인 독취를 가능하게 하는 것이다.
즉, NA가 0∼0.35정도의 범위를 도 15에 나타낸 바와 같이 평탄면으로 하는 방법으로서, 대물렌즈의 렌즈면을 도 14에 나타낸 파면이 보정되도록 가공하여 줌으로써 가능하게 된다.
여기에서, 렌즈의 굴절률(n)을 1.5로 하면, n－1／n만큼 위상이 어긋나게 된다. 즉, 0.5／1.5＝1／3·t만큼 파면이 어긋나게 되므로, 대물렌즈의 렌즈면을 도 14에 나타낸 파면에 대하여 3배의 λ／2 만큼 파면을 깊게 한 보정렌즈면(8a)으로 가공하면 좋다. 이와 같이 가공한 대물렌즈(8)의 렌즈면형상을 도 16에 나타낸다.
이리하여, 본 발명은 상술한 바와 같이 보정렌즈면(8a)을 가지는 대물렌즈(8)를 사용함으로써, 도 17에 나타낸 바와 같이 DVD용의 대물렌즈를 사용하여 DVD(2)의 신호기록면(2a)의 독취와, CD(1)의 신호기록면(1a)의 독취도 행할 수 있는 것이다.
또, DVD용의 대물렌즈를 사용하여 CD(1)의 신호기록면(1a)의 독취를 행하는 경우에는, DVD(2)의 광투과층의 두께보다 0.6㎜ 두껍게 되어 있기 때문에, 렌즈의 굴절률의 영향으로 인해 CD(1)에 대하여 대물렌즈를 가까이 하는 것이 필요하다. 즉, 렌즈의 굴절률을 n이 1.5로 하면, 0.6／1.5＝0.4㎜만큼 접근되어 CD(1)는 독취된다. 따라서, 대물렌즈를 가지는 광헤드부에는 광축방향으로 0.4㎜ 이동하는 도시하지 않은 구동기구가 구비되어 있다.
실시예에서는 대물렌즈(8)의 보정렌즈면(8a)을 기록매체측과 대응하는 렌즈면에 형성한 경우에 대하여 나타냈지만, 기록매체와는 반대측의 렌즈면에 형성하거나, 또는 양 렌즈면에 동시에 형성하는 것이라도 상술한 것과 동일한 작용도 얻을 수 있다.
또, 실시예의 대물렌즈는 DVD와 CD의 쌍방의 신호기록면이 독취되는 경우에 대하여 설명하였지만, 그 외에 광투과층의 두께가 상이한 복수의 기록매체를 독취하는 대물렌즈에도 널리 적용가능하다.
또한, 디스크이외의 기록매체를 재생하는 경우의 대물렌즈로서 응용할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 대물렌즈는, 대물렌즈가 1개의 렌즈부재로 구성되고, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 가지도록 함으로써, 1개의 대물렌즈로 광투과층이 상이한 기록매체의 신호기록면에 합초점시켜, 확실하게 독취할 수 있는 동시에, 대물렌즈의 주변에 새로운 부품을 추가하는 일도 없기 때문에, 광학계의 수차관리도 용이하다고 하는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의한 재생장치는, 공통의 광빔을 출사하는 광원과, 광빔을 반사 및 투과하여 분광하는 분광수단과, 분광수단에 의해 반사된 공통의 광빔을 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면에 공통의 렌즈로 합초시키는 렌즈가 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 가지는 대물렌즈와, 분광수단에서 투과된 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면으로부터의 반사광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출수단을 구비하고, 재생처리부는 광검출수단에서 검출된 기록매체의 각각의 신호기록면으로부터의 반사광에 따른 전기신호를 재생처리하도록 하였으므로, 1개의 대물렌즈로 광투과층이 상이한 기록매체의 신호기록면에 합초점시켜, 확실하게 독취할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 재생장치를 얻을 수 있다. 또, 소형화 및 저코스트를 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 재생방법은, 기록매체의 각각의 신호기록면에 광빔을 조사하는 렌즈는, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 가지는 대물렌즈를 사용하고, 광투과층이 얇은 기록매체에서는 대물렌즈 전체면에서 집광된 광빔으로 그 신호기록면을 독취하고, 광투과층이 두꺼운 기록매체에서는 보정렌즈면에서 집광된 광빔으로 그 신호기록면을 독취하도록 하였으므로, 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면에 상이한 초점거리의 광빔을 합초점시킬 수 있고, 이에 따라 광투과층의 두께가 상이한 기록매체의 신호기록면을 확실하게 독취할 수 있다.
본 발명은, 상술하고 또한 도면에 나타낸 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 여러 종류의 변형실시가 가능하다.

Claims (7)

  1. 공통의 광원으로부터 출사(出射)된 광빔을 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각의 신호기록면에 공통의 렌즈로 합초(合焦)시키도록 한 대물렌즈에 있어서,
    상기 대물렌즈가 1개의 렌즈부재로 구성되고, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때에 발생하는 수차(收差)를 보정하는 보정렌즈면을 최소한 한쪽의 렌즈면에 가지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광투과층의 각 두께가 1.2㎜와 0.6㎜인 기록매체이고, 광투과층이 0.6㎜인 기록매체의 신호기록면을 독취하는 대물렌즈를 통하여, 광투과층이 1.2㎜인 기록매체의 신호기록면을 독취할 때 발생하는 수차를 상기 보정렌즈면에서 보정하여 독취하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 대물렌즈는, 개구수(NA)가 0.6의 렌즈일 때, 상기 보정렌즈면의 개구수 (NA)가 0에서 0.3∼0.4의 범위인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  4. 광입사면(光入射面)으로부터 신호기록면까지의 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각 상기 신호기록면에 광빔을 조사(照射)하고, 그 반사광을 전기신호로 변환하는 광헤드부와,
    상기 전기신호에 따라 상기 신호기록면에 기록된 정보신호를 재생하는 재생처리부를 구비하여 이루어지는 재생장치에 있어서,
    상기 광헤드부는, 공통의 광빔을 출사(出射)하는 광원과, 상기 광빔을 반사 및 투과하여 분광(分光)하는 분광수단과, 상기 분광수단에 의해 반사된 공통의 상기 광빔을 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각 신호기록면에 공통의 렌즈로 합초시키는 렌즈로서, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때에 발생하는 수차(收差)를 보정하는 보정렌즈면을 최소한 한쪽의 렌즈면에 가지는 대물렌즈와, 상기 분광수단에서 투과된 상기 최소한 2개의 기록매체의 각각 신호기록면으로부터의 반사광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출수단과를 구비하고,
    상기 재생처리부는, 상기 광검출수단에서 검출된 상기 기록매체의 각각의 신호기록면으로부터의 반사광에 따른 상기 전기신호를 재생처리하는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 최소한 2개의 기록매체는 상기 광투과층의 두께가 각각 1.2㎜와 0.6㎜인 것을 특징으로 하는 재생장치.
  6. 광입사면으로부터 신호기록면까지의 광투과층의 두께가 상이한 최소한 2개의 기록매체의 각각 상기 신호기록면에 조사하는 광빔을 1개의 공통의 렌즈로 합초시키고, 그 반사광을 전기신호로 변환하는 동시에, 상기 전기신호에 따라 상기 신호기록면에 기록된 정보신호를 재생하도록 한 재생방법에 있어서,
    상기 기록매체의 각각의 상기 신호기록면에 광빔을 조사하는 렌즈는, 광투과층의 두께가 상이한 기록매체를 독취할 때에 발생하는 수차를 보정하는 보정렌즈면을 최소한 한쪽의 렌즈면에 가지는 대물렌즈를 사용하는 스텝과,
    광투과층이 얇은 기록매체에서는 상기 대물렌즈 전체면에서 집광된 광빔을 가지고 당해 신호기록면을 독취하는 스텝과,
    광투과층이 두꺼운 기록매체에서는 상기 보정렌즈면에서 집광된 광빔을 가지고 당해 신호기록면을 독취하는 스텝과,
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광투과층의 두께가 상이한 기록매체는 상기 광투과층의 두께가 각각 1.2㎜와 0.6㎜이고, 광투과층이 두꺼운 상기 기록매체의 독취의 경우, 광투과층의 굴절률이 상이한 분만큼 상기 대물렌즈를 접근시켜 독취하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
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