KR20020012709A - 수차 보정소자 및 이를 채용한 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

입사광의 편광에 따라 선택적으로 그를 경유하는 광의 위상차가 변하도록 소정 편광의 광에 대해 서로 다른 굴절율을 갖는 제1 및 제2지연부재가 조합되어 이루어진 수차 보정소자를 이를 채용한 광픽업장치가 개시되어 있다.
수차 보정소자를 그를 경유한 광의 위상차값이 파장 변화에 대해 광축으로부터의 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 된 구조로 형성하여 고밀도 기록매체를 위한 광픽업장치에 채용하면, 고밀도 기록매체를 위한 기록 재생 모드 변환시 단파장 광의 미소한 파장 변화에 의한 색수차를 보정하면서도, 높은 광효율을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 수차 보정소자는 입사광의 편광에 따라 선택적으로 그를 경유하는 광에 위상차를 발생시키므로, 서로 직교하는 서로 다른 두 파장의 사용하는 고밀도 기록매체와 저밀도 기록매체 호환형 광픽업장치에 채용이 가능하다.

Description

수차 보정소자 및 이를 채용한 광픽업장치{Element for compensating aberration and optical pickup apparatus employing it }
본 발명은 수차 보정소자 및 이를 채용하여, 고밀도 기록매체를 위한 기록 재생모드 전환시 광원의 출력 변동에 따라 대물렌즈에서 발생하는 색수차를 보정할 수 있으며, 고밀도 기록매체와 이 기록매체보다 상대적으로 저밀도인 DVD(Digital Versatile Disk) 계열의 기록매체를 호환 채용할 수 있도록 된 광픽업장치에 관한 것이다.
광기록재생기기에서 기록용량은 광픽업장치의 대물렌즈에 의해 광디스크에 형성되는 광스폿의 크기에 의해 결정된다. 일반적으로 광스폿의 크기(S)는 파장(λ)에 비례하고, 개구수(NA, Numerical Aperture)에 반비례한다.
따라서, 현재 개발되고 있는 고밀도용 광픽업장치는, 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 광픽업장치에서 대물렌즈의 재료로 사용하는 글래스 및 플라스틱과 같은 광학재료는 650 nm 보다도 짧은 파장 대역에서 매우 가파른 굴절율 변화를 나타내므로, 이러한 단파장 영역에서는 작은 파장 변화에 대해서도 큰 색수차가 발생된다.
광기록재생기기에서는 재생과 기록시 사용하는 광의 파워가 다른데, 이러한 파워 변화에 대해 광원에서 출사되는 광에는 기준 파장에 대해 ±2nm 정도의 파장 변화가 발생한다. 통상 광원의 출력을 높이면 그 광원에서 출사되는 광의 파장은 길어진다. 그러므로, 청색광을 사용하는 고밀도용 광픽업장치의 경우에는 기준 파장에 대해 설계된 대물렌즈에서 기록 재생 모드 변환시 파장 변화에 따른 색수차가 크게 발생한다.
이러한 색수차는 대물렌즈의 디포커스(defocus)에 의해 보정이 가능하기는 하지만, 액츄에이터로 대물렌즈를 구동하여 파장 변동을 추종하는데 상대적으로 긴 시간이 걸리므로, 재생과 기록을 반복할 때, 통상적인 광픽업장치에서는 이 시간동안 재생 및 기록 신호의 품질이 나빠지게 된다.
따라서, 고밀도용 광픽업장치는 기록과 재생 모드 전환시에 광원의 출력 변화로 인해 광의 파장이 변하더라도 색수차를 효과적으로 저감할 수 있는 광학계를 필요로 한다. 또한, 상기와 같은 고밀도용 광픽업장치는 기존의 DVD에 대한 호환성을 필요로 하는데, 일회 기록용 및 다층 DVD의 경우 단파장 광원에 대해 반사율이 현격히 떨어지므로, 적색 광원의 채용이 필수적이다.
종래의 굴절/회절 일체형 대물렌즈를 채용한 광픽업장치를 보인 도 1을 참조하면, 굴절/회절 일체형 대물렌즈(9)는 반도체 레이저(1)에서 출사되고 콜리메이팅 렌즈(3)에서 평행광으로 바뀐 다음 빔스프리터(5)에서 반사된 광을 광디스크(10)의 정보기록면 상에 집속시킨다. 이 굴절/회절 일체형 대물렌즈(9)는 광 입사면과 출사면이 비구면형상인 비구면렌즈로서, 그 비구면 상에 회절 패턴이 각각 일체로 형성되어, 굴절형 렌즈와 회절형 렌즈가 일체화된 구성을 가진다.
상기 굴절/회절 일체형 대물렌즈(9)는, 반도체 레이저(1)에서 출사되는 광의 중심 파장 λ1, 최단 파장 λ2및 최장 파장 λ3에서의 굴절율을 각각 n1, n2, n3, 굴절형 렌즈와 회절형 렌즈의 아베수는 각각 V= (n2-1)/(n1-n3), VHOE= λ2(λ1-λ3)라 할 때, (1 + VHOE/V)(n2-1)>0.572가 성립하도록 되어 있다.
따라서, 상기와 같은 종래의 굴절/회절 일체형 대물렌즈(9)는 0.7 이상의 개구수를 가지며, 반도체 레이저에서 출사되는 광의 파장 변화에 의한 색수차를 없앨 수 있다.
여기서, 참조부호 7a, 7b는 광디스크(10) 재생시에 광디스크(10)의 스큐(skew)에 의해 발생한 코마수차를 보정하기 위해, 요,철 형태로 배치된 제1 및 제2스큐 플레이트이다. 이 제1 및 제2스큐 플레이트(7a)(7b)는 서로 역방향으로 이동되어 반대의 코마수차를 발생시킴으로써 광디스크(10)의 스큐에 의해 발생한 코마수차를 보정한다. 참조부호 6, 11, 13은 각각 1/4 파장판, 광검출렌즈 및 광검출기이다.
그런데, 상기와 같은 굴절/회절 일체형 대물렌즈(9)를 채용한 광픽업장치는, 회절소자의 특성상 광효율이 낮아 기록에 필요한 충분한 광출력을 얻기 어렵다.
또한, 상기와 같은 종래의 굴절/회절 일체형 대물렌즈(9)는 설계 파장에서 크게 벗어난 파장을 갖는 광에 대해서는 그 효율이 낮아 서로 다른 두 파장의 광을 사용하는 호환형 광픽업장치에는 채용이 곤란하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 입사광의 편광에 따라 선택적으로 위상차를 유발시키는 구조를 가져 광효율이 높으며, 서로 다른 두 파장의 광을 사용하는 광픽업장치에 채용이 가능한 수차 보정소자를 제공하는데 그 제1목적이 있다.
또한, 고밀도 기록매체를 위한 기록 재생 모드 변환시 단파장 광의 파장 변화에 의해 발생하는 색수차 보정이 가능하도록 설계된 수차 보정소자를 채용하여 높은 광효율을 얻을 수 있으며, 서로 다른 두 파장의 광을 사용하여 저밀도 기록매체를 호환 채용할 수 있도록 된 광픽업장치를 제공하는데 그 제2목적이 있다.
도 1은 종래의 굴절/회절 일체형 대물렌즈를 채용한 광픽업장치를 개략적으로 보인 도면,
도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 수차 보정소자의 개략적인 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자를 채용한 광픽업장치의 광학적인 구성도,
도 6a 및 도 6b는 각각 도 5의 대물렌즈가 고밀도 기록매체의 재생 모드시의 광 파장에 대해 설계된 경우, 고밀도 기록매체의 재생 모드와 기록 모드시의 대물렌즈의 수차도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수차 보정소자를 채용한 광픽업장치의 광학적인 구성도,
도 8은 도 7에서 고밀도 기록매체의 재생 모드시의 단파장과, 고밀도 기록매체의 기판 두께에 대해 설계된 대물렌즈로, 저밀도 기록매체의 기록 재생을 위한 장파장 광을 집속하여 저밀도 기록매체에 집속할 때 생기는 수차도,
도 9a 내지 도 9c는 도 7 및 도 8의 경우에, 고밀도 기록매체의 재생 모드,고밀도 기록매체의 기록 모드, 저밀도 기록매체의 기록 재생모드시 제2 및 제1수차 보정소자를 경유하는 광의 파면 변화를 개략적으로 보인 도면,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수차 보정소자를 채용한 광픽업장치의 광학적인 구성도,
도 11은 도 10의 광원 배치에서, 광축에 대해 틸트된 광원에서 출사된 광에 대한 필드 수차도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
31,35,41,45,51,55...지연부재 100...기록매체
100a...고밀도 기록매체 100b...저밀도 기록매체
101,102...제1 및 제2광원 101a,102a...제1 및 제2광
103,203...광로변환수단 107...대물렌즈
110...광검출기 130,230...제1 및 제2수차 보정소자
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수차 보정소자는, 일면에 적어도 하나의 계단형 철(凸)패턴부를 구비하는 제1지연부재와; 상기 제1지연부재와 마주하는 면 또는 반대되는 면에 상기 철(凸)패턴부에 대응되게 형성된 계단형 요(凹)패턴부를 구비하며, 상기 제1지연부재와 일체화된 제2지연부재;를 구비하고, 상기 제1 및 제2지연부재가 소정 편광의 광에 대해 서로 다른 굴절율을 가져, 입사광의 편광에 따라 선택적으로 위상차를 발생시키도록 된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광의 기준 파장이 λ0, 이 기준 파장에 대해 상기 제1 및 제2지연부재의 굴절율을 각각 n0a, n0b라 할 때, 광축 방향을 따른 계단형 요철패턴의 피치는 λ0/(n0a-n0b)의 정수배가 되도록 마련된 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 및 제2지연부재는 굴절율 이방성을 갖는 물질로 이루어지고, 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 광에 대해서는 대략 동일한 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 및 제2지연부재는 각각 광축을 중심으로 동심원상으로 서로 대응되게 형성된 계단형 철패턴부와 요패턴부를 구비하여, 상기 제1 및 제2지연부재를 경유한 광의 위상차값이 광축으로부터 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 마련된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제2지연부재는 복수의 계단형 철패턴부를 구비하며, 상기 제1지연부재는 상기 계단형 요패턴부 각각에 결합되도록 마련된 다.
상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업장치는, 고밀도 기록매체에 적합한 상대적으로 단파장인 제1편광의 제1광을 출사하는 제1광원과; 상기 제1광원 쪽에서 입사되는 제1광을 집속시켜 기록매체에 광스폿을 형성하는 대물렌즈와; 상기 제1광원과 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되어, 상기 제1광원에서 출사된 광의 진행 경로를 변환하는 광로변환수단과; 상기 광로변환수단과 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되어, 상기 제1광원에서 출사되는 제1광의 파장 변화에 따른 색수차를 보정하는 제1수차 보정소자와; 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 및 광로변환수단을 경유하여 입사되는 제1광을 수광하는 광검출부;를 포함하며, 상기 제1수차 보정소자는, 상기 제1광에 대해 서로 다른 굴절율을 가지는 제1 및 제2지연부재를 구비하며, 그 제1 및 제2지연부재를 경유한 광의 위상차값이 상기 제1광의 파장 변화에 대해 광축으로부터 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 되어, 제1광의 파장 변동에 의해 상기 대물렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 제1수차 보정소자는, 상기 제1 및 제2지연부재가 일체화되고, 상기 제1지연부재는 광축을 중심으로 동심원 상으로 형성된 계단형 철(凸)패턴부, 상기 제2지연부재는 상기 제1지연부재와 마주하는 면 또는 반대되는 면에 상기 계단형 철패턴부에 대응되게 형성된 계단형 요(凹)패턴부를 구비하여, 제1 및 제2지연부재를 경유한 광의 위상차값이 광축으로부터 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 마련되고, 상기 제1광의 기준 파장을 λ0라 하고, 이 기준 파장에 대해 상기 제1 및 제2지연부재의 굴절율을 각각 n0a, n0b라 할 때, 광축 방향을 따른 계단형 요철 패턴의 피치가 λ0/(n0a-n0b)의 정수배가 되도록 마련된 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 광픽업장치는, 저밀도 기록매체에 적합한 상대적으로 장파장이고 상기 제1광과 직교하는 제2편광의 제2광을 출사하는 제2광원;을 더 구비하고, 상기 광로변환수단 및 광검출부는 상기 제2광원에서 출사된 제2광에 적용되도록 마련되어, 고밀도 기록매체와 저밀도 기록 매체를 호환 채용할 수 있도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 광로변환수단과 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되며, 복수의 계단형 철(凸)패턴부를 구비하는 제3지연부재와, 상기 계단형 철패턴부 각각에 결합되도록 마련된 계단형 요(凹)패턴부를 구비하는 제4지연부재를 포함하며, 입사광의 편광에 따라 선택적으로 위상차를 발생시키도록 된 제2수차 보정소자;를 더 구비하여, 상기 제2광에 대해 상기 대물렌즈에서 발생하는 색수차 및/또는 상기 저밀도 기록매체의 기판 두께에 따른 구면수차를 보정하도록 된 것이 보다 바람직하다.
여기서, 상기 제1광은 청색광, 상기 제2광은 적색광이며,
상기 고밀도 기록매체는 DVD 계열의 기록매체보다 고밀도 고용량을 갖는 기록매체, 상기 저밀도 기록매체는 DVD 계열의 기록매체인 것이 바람직하다.
또한, 상기 고밀도 기록매체의 기판 두께는 0.6mm 이하 및/또는 상기 저밀도 기록매체의 기판 두께는 대략 0.6mm인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 및 제2광원을 서로 직교하게 배치할 수 있도록 마련되어, 상기 제1 및 제2광원은 광축 정렬되도록 될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2광원은 서로 근접되게 위치될 수도 있다. 이와 같이,상기 제1 및 제2광원 중 일 광원은 광축 정렬되고, 다른 광원은 상기 일 광원에 근접되게 배치되며, 상기 다른 광원으로부터 출사된 광을 위한 상기 제1 또는 제2수차 보정소자는 상기 다른 광원의 배치 구조에 의해 생기는 필드수차를 보정하도록 마련된 것이 바람직하다. 또한, 상기 광로변환수단과 광검출부 사이의 광로 상에 상기 다른 광원의 배치 구조에 의해 기록매체에서 반사되고, 제1 및/또는 제2수차 보정소자를 경유하여 광검출부로 향하는 광에 생기는 필드 수차를 보정하는 홀로그램소자를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 수차 보정소자 및 이를 채용한 광픽업장치의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자는 소정의 제1편광의 광에 대해 서로 다른 굴절율을 갖는 제1 및 제2지연부재(31)(35)가 동심원 형태의 계단형 요철 구조로 조합된 일체화 구조를 가진다. 즉, 상기 제1지연부재(31)는 그 일면에 광축을 중심으로 동심원상으로 형성된 계단형 철(凸)패턴부를 구비한다. 그리고, 상기 제2지연부재(35)는 제1지연부재(31)와 마주하는 면 또는 반대되는 면에 상기 철패턴부에 대응되게 형성된 계단형 요(凹)패턴부를 구비한다. 도 2는 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 서로 마주하는 면에 철패턴부와 요패턴부가 형성된 예를 보여준다.
상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)는 입사되는 광의 편광에 따라 선택적으로 위상차 변화를 일으키도록 소정의 제1편광의 광에 대해서는 서로 다른 굴절율, 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 광에 대해서는 대략 동일한 굴절율을 가지는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 상기와 같은 편광에 따른 굴절율 특성은, 상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)를 굴절율 이방성 물질로 형성하는 동시에, 그 굴절율 이방성 물질의 광학축(optic axis)을 예컨대, 제1지연부재(31)는 입사광의 편광에 따라 그 굴절율이 변하여 제1 및 제2편광의 광에 대해 서로 다른 굴절율을 가지며, 제2지연부재(35)는 입사광의 편광에 관계없이 동일한 굴절율을 갖도록 배치함으로써 얻어질 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)는 동일한 굴절율 이방성 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제1지연부재(31)는 입사광의 편광에 따라 상 굴절율(ordinary refractive index)과 이상 굴절율을 가지며, 제2지연부재(35)는 입사광의 편광에 관계없이 상 굴절율(extraordinary refractive index)을 갖도록 된 광학축 배치를 가진다. 여기서, 굴절율 이방성 물질은 이상 굴절율(extraordinary refractive index)이 상 굴절율(ordinary refractive index)보다 큰 포지티브 타입과 그 반대인 네거티브 타입이 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자는, 기준 파장이 λ0인 제1편광의 광에 대해 상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 굴절율을 각각 n0a, n0b라 할 때, 그 계단형 요철 구조의 광축 방향을 따른 피치(d1)가 λ0/(n0a-n0b)의 정수배가 되도록 마련된다.
따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자에 의하면, 광축으로부터의 거리를 h, 그 거리에서 입사면으로부터 광축 방향을 따른 계단 부분의 높이를 z(h), 제1편광의 광의 파장이 λ1으로 변화되어 그 파장λ1에서의 상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 굴절율을 각각 n1a, n1b라 할 때, 위상차값((n1a-n1b)·z(h))는 상기 파장 변화(λ1-λ0)에 대해 광축으로부터 거리에 따라 불연속적으로 증가 또는 감소한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자는, 상대적으로 미소한 파장 변동에 대해 집속렌즈(예를 들어, 후술하는 광픽업장치의 대물렌즈)에서 발생하는 색수차를 보정하는데 적합한 구조이다.
즉, 상대적으로 미소한 파장 변동에 대해 소정의 집속렌즈 등에서 발생하는 색수차는 광축에 대해 대칭적으로 광축에서 멀어질 수록 그 색수차량이 증가 또는 감소한다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 광축을 중심으로 동심원상으로 배치된 계단형 요철 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자에 의하면, 제1편광을 갖는 광의 파장 변화에 따라 이 광을 집속하는 집속렌즈에서 발생하는 색수차를 보정할 수 있다.
예를 들어, 제1지연부재(31)가 광이 입사되는 측, 제2지연부재(35)가 광이 출사되는 측에 위치되는 도 2의 구조에서, 상기 제1편광의 광에 대해 제1지연부재(31)가 제2지연부재(35)보다 큰 굴절율을 가지면, 기준 파장으로부터 변화된 소정 파장을 갖는 제1편광의 평행광이 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자로 입사될 때, 그를 통과한 광은 수차 보정소자쪽으로 볼록한 형태의 파면(s1)을 갖는다. 이러한 파면(s1)은 상기 구조의 수차 보정소자의 광축으로부터 먼 위치를 경유한 광일수록 그 위상 지연량이 작기 때문에 형성된다.
반대로, 도 2의 구조에서 제1편광의 광에 대해 제2지연부재(35)가 제1지연부재(31)보다 큰 굴절율을 가지면, 입사되는 제1편광의 평행광의 파장 변화에 의해, 수차 보정소자를 경유한 광은 상기와 반대로 볼록한 형태의 파면(s2)을 갖는다.
따라서, 도 2를 참고로 설명한 바와 같이, 동심원 상의 계단형 요철 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자를 적절히 설계하여 광의 미소한 파장 변화가 발생하는 시스템에 채용하면, 예를 들어, 이 수차 보정소자는 입사되는 제1편광의 광을 미소한 파장 변화에 의해 집속렌즈에서 발생하는 색수차와 반대되는 방향으로 대응되는 파면을 갖는 광으로 바꾸어 주므로, 색수차를 보정할 수 있다.
이때, 수차 보정소자에서 광의 파면은 계단부분의 개수가 증가할수록 곡선에 가까워지고, 각 계단 부분의 폭과 파장 변화에 따른 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 굴절율 변화에 따라 곡선의 기울기가 달라지므로, 요구되는 색수차의 보정 정확도 정도에 대응되게 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 물질 선택, 계단형 구조의 각 계단 부분의 폭 및 개수를 최적화하면, 색수차를 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정소자의 제1 및 제2지연부재(31)(35)가 상기 제1편광에 직교하는 제2편광의 광에 대해서는 동일한 굴절율을 갖도록 동일한 굴절율 이방성 물질로 형성되면, 이 수차 보정소자는 제1편광의 광에 대해서는 파장 변화에 따라 파면 변화를 일으키는 동시에, 제2편광의 광에 대해서는 파장 변화에 관계없이 파면 변화를 일으키지 않게 되어, 후술하는 바와 같이, 2파장의 광을 사용하는 광픽업장치에 채용할 수 있다. 이때, 제1편광의 평행광은 상기 제1 및 제2지연부재(31)(35)가 포지티브 타입이면 도 2의 s1과같은 파면을 갖는 광으로 바뀌며, 제1 및 제2지연부재(31)(35)가 네거티브 타입이면 도 2의 s2와 같은 파면을 갖는 광으로 바뀐다.
이상에서는 본 발명에 따른 수차 보정소자가 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 후술하는 광픽업장치에 채용하는 경우와 같이 그 사용 목적에 따라 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양하게 변형될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 수차 보정소자는 도 3에 도시된 바와 같이, 파장이 크게 다른 2개의 광(예컨대, 청색광과 적색광)을 사용하는 시스템에서, 설계 파장과 크게 다른 파장의 광 사용시 소정의 집속렌즈에서 발생하는 색수차 등을 보정하는데 적합하도록, 복수의 계단형 요철 구조를 갖는 구조를 가질 수도 있다. 도 3은 본 발명에 따른 수차 보정소자의 제4지연부재(45)에 광축 상에 제4지연부재(45)가 위치되도록 한쌍의 제3지연부재(41)가 그 제4지연부재(45)의 요패턴부와 제3지연부재(41)의 철패턴부가 마주하도록 결합된 예를 보여준다. 여기서, 제3 및 제4지연부재(41)(45)는 제1 및 제2지연부재(31)(35)와 실질적으로 동일한 물질적 특성을 가진다.
한편, 집속렌즈가 청색광에 적합하도록 설계된 경우, 적색광이 입사되면, 상기 집속렌즈에서는 색수차가 발생되며, 또한 후술하는 광픽업장치에서와 같이 포맷이 서로 다른 기록매체를 호환 채용하는 시스템에서는 그 기록매체의 두께 차이로 인한 구면수차가 발생한다. 따라서, 집속되는 광은 색수차 및/또는 구면수차에 의해, 대략 쌍 봉우리 형상의 수차를 갖는다.
하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 계단형 요철 구조를 가져, 입사되는 평행광(p2)에 대해 상기한 색수차 및/또는 구면수차와 반대되는 파면 변화를 일으키도록 마련된 본 발명에 따른 수차 보정소자를 채용하면, 대략 쌍 봉우리 형상으로 발생하는 색수차 및/또는 구면 수차등을 보정할 수 있다.
이때, 입사되는 평행광(p2)의 기준 파장을 λ0', 이 평행광(p2)에 대한 제3 및 제4지연부재(41)(45)의 굴절율을 각각 n0a', n0b'이라 할 때, 복수의 계단형 요철 구조의 피치(d2)는 λ0'/(n0a'-n0b')의 정수배 이외의 값을 가져야만 입사된 평행광(p2)을 소정 파면(s3 또는 s4)을 갖는 광으로 바꿀 수 있다. 여기서, 상기 평행광(p2)은 상기 제3지연부재(41)가 제4지연부재(45)보다 큰 굴절율을 가지면, 파면(s3)을 갖는 광으로 바뀌며, 제3지연부재(41)가 제4지연부재(45)보다 작은 굴절율을 가지면, 파면(s4)을 갖는 광으로 바뀐다.
또 다른 예로서, 본 발명에 따른 수차 보정소자는 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 굴절율을 갖는 제5 및 제6지연부재(51)(55)를 구비하는 동시에 상기 제6지연부재(55)가 제5지연부재(51)의 내측 또는 적어도 일 외측에 요구되는 위상차를 발생시키도록 서로 다른 굴절율을 갖는 복수개의 부분으로 이루어진 구조를 가질 수도 있다. 도 4는 입사광의 파장 변화에 대해 도 2에서와 마찬가지의 파면 변화를 일으키도록, 제6지연부재(55)의 각 부분들이 도 2를 참조로 설명한 계단형 요철 구조의 각 계단에 대응되는 폭 및 위상차를 갖도록 마련된 경우를 예시한 것이다. 이 제6지연부재(55)의 각 부분들은 도 3에서와 마찬가지의 파면 변화를 일으키도록 마련될 수도 있다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 수차 보정소자는 색수차 보정 뿐만 아니라, 다양한 종류의 수차 예컨대, 광픽업장치에서 서로 다른 포맷의 기록매체를 호환 채용시 발생하는 구면수차 등을 보정하도록 적절한 변경이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 수차 보정소자를 채용한 광픽업장치의 일 실시예를 개략적으로 보인 광학적 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치는 상대적으로 단파장인 제1광(101a)을 출사하는 제1광원(101)과, 상기 제1광원(101)쪽에서 입사되는 제1광(101a)을 집속시켜 기록매체(100) 상에 광스폿을 형성하는 대물렌즈(107)와, 상기 제1광원(101)에서 출사된 제1광(101a)의 진행 경로를 변환하는 광로변환수단(103)과, 상기 광로변환수단(103)과 대물렌즈(107) 사이의 광로상에 배치되어 상기 제1광원(101)에서 출사된 제1광(101a)의 파장 변화에 따른 색수차를 보정하는 제1수차 보정소자(130)와, 기록매체(100)에서 반사되고 상기 대물렌즈(107) 및 광로변환수단(103)을 경유하여 입사되는 제1광(101a)을 수광하는 광검출기(110)를 포함하여 구성된다.
상기 제1광원(101)은 상대적으로 단파장인 제1광(101a) 예컨대, 파장이 대략 405 nm인 청색광을 출사하는 반도체 레이저를 구비한다. 따라서, 상기 제1광원(101)에서는 특정 방향으로 주로 편광되어 있는 제1광(101a)이 출사된다.
상기 대물렌즈(107)는 기록 및 재생 모드 중 어느 한 모드시에 상기 제1광원(101)에서 출사되는 상기 제1광(101a)의 파장에 대해 설계된 것이 바람직하다.
상기 광로변환수단(103)은 제1광원(101)과 대물렌즈(107) 사이의 광로 상에 배치되어, 제1광원(101)에서 출사된 제1광(101a)은 기록매체(100)를 향하도록 하고, 기록매체(100)에서 반사된 제1광(101a)은 광검출기(110)를 향하도록 입사광의 진행경로를 변환한다. 상기 광로변환수단(103)으로는 도 5에서와 같은 프리즘형 빔스프리터를 구비하거나, 플레이트형 빔스프리터, 편광빔스프리터와 상기 제1광원(101)에서 출사된 광 파장에 대한 1/4파장판을 구비할 수도 있다.
한편, 상기 제1광원(101)과 대물렌즈(107) 사이의 광로 상에는 상기 제1광원(101)에서 출사된 광을 평행광으로 바꾸어 대물렌즈(107)로 입사되도록 하는 콜리메이팅렌즈(105)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광로변환수단(103)과 광검출기(110) 사이의 광로 상에는 센싱렌즈(109)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이상의 광학소자들은 DVD(Digital Versatile Disk) 계열의 기록매체(100)보다 고밀도인 소위, HD-DVD(High - Definition DVD)계열의 고밀도 기록매체(100a)에 적합하도록 마련된다.
이때, 대물렌즈(107)를 비롯한 전체 광학계가, 재생 모드시 제1광원(101)에서 출사되는 제1광(101a)의 파장 예컨대, 405nm에 대해 설계되면, 기록 모드시에는 광 출력의 증가로 인해 제1광(101a)의 파장이 예컨대, 406nm로 상대적으로 길어져 대물렌즈(107)에서는 색수차가 발생된다.
즉, 재생 모드시 제1광(101a)의 파장이 405 nm이고, 대물렌즈(107)가 이 파장에 대해 설계된 경우, 재생모드시에는 도 6a에서 보여진 바와 같이대물렌즈(107)를 경유한 제1광(101a)에 색수차가 발생하지 않지만, 기록모드시에는 도 6b에 보여진 바와 같이, 대물렌즈(107)를 경유한 제1광(101a)에 색수차가 발생한다.
이와 같이 고밀도 기록매체(100a)의 기록과 재생 모드 변환시 제1광원(101)에서 출사되는 제1광(101a)의 미소한 파장 변화에 의해 발생하는 색수차는 광로변환수단(103)과 대물렌즈(107) 사이에 배치된 본 발명에 따른 제1수차 보정소자(130)에 의해 보정된다.
고밀도 기록매체(100a)의 기록과 재생 모드 변환시 제1광(101a)의 파장은 상대적으로 미소한 범위 즉, 대략 ±2nm 범위내에서 변하므로, 상기 제1수차 보정소자(130)로는 도 2를 참조로 설명한 바와 같은 동심원 상의 계단형 요철 구조를 갖는 수차 보정소자를 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1수차 보정소자(130)의 계단형 요철 구조는 예컨대, p 편광이고 파장이 405nm인 제1광(101a)에 대해 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 굴절율을 각각 n10a, n10b라 할 때, 405nm/(n10a-n10b)의 정수배에 해당하는 광축 방향을 따른 피치를 가진다. 또한, 상기 제1수차 보정소자(130)는, 상기 제1광(101a)의 파장이 예컨대, 406nm로 변동되어 대물렌즈(107)에서 도 6b에서와 같은 색수차가 발생하는 경우, 406 nm 파장에서 제1광(101a)에 대한 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 굴절율을 각각 n11a, n11b라 할 때, (n11a-n11b)·z(h)가 도 6b의 색수차와 반대되는 위상차값을 갖도록 형성된다.
따라서, 기록 모드시 제1광(101a)의 미소한 파장 변동에 의해 제1수차 보정소자(130)에서 발생한 파면 변화는 대물렌즈(107)에서 발생된 색수차와 서로 차동되므로, 색수차가 소거된다.
대안으로, 상기 제1수차 보정소자(130)로는 도 4에 도시된 바와 같은 구조의 수차 보정소자를 구비할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 광픽업장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 저밀도 기록매체(100b)에 적합한 상대적으로 장파장인 제2광(102a)을 출사하는 제2광원(102)을 더 구비하고, 이에 적합한 구조의 광로변환수단(203)을 구비하여, 고밀도 기록매체(100a)보다 상대적으로 저밀도인 저밀도 기록매체(100b)를 호환 채용할 수 있도록 마련될 수도 있다. 이때, 대물렌즈(107) 및 광검출기(110)는 상기 제2광원(102)에서 출사된 제2광(102a)에 공통적으로 적용되도록 변형될 수 있다. 여기서, 도 5와 동일 참조부호는 실질적으로 동일 기능을 하는 동일 부재를 나타낸다.
상기 저밀도 기록매체(100b)는 DVD(Digital Versatile Disk) 계열의 기록매체이고, 그 기판 두께는 대략 0.6mm이다. 상기 고밀도 기록매체(100a)는 현재 개발중에 있으며, 그 기판 두께가 0.6 mm 이하로 결정될 전망이다.
상기 제2광원(102)으로는 제1광원(101)과 마찬가지로 반도체 레이저를 구비하며, 그로부터 출사되는 예컨대, 파장이 대략 650 nm인 제2광(102a)의 주 편광방향이 상기 제1광원(101)에서 출사되는 제1광(101a)의 주 편광방향과 직교하도록 배치하여, 이 제2광(102a)에 대해서는 제1수차 보정소자(130)에서 파면 변화가 발생하지 않도록 된 것이 바람직하다. 반도체 레이저는 대략 일 방향으로 주로 편광된 레이저 광을 출사하므로, 제1 및 제2광원(101)(102)으로 반도체 레이저를 채용하면, 그 배치를 적절히 함으로써 제1 및 제2광(101a)(102a)의 주 편광 방향이 서로 직교하도록 할 수 있다.
여기서, 제2광(102a)에 대해 제1수차 보정소자(130)에서 파면 변화가 발생하지 않도록 하기 위해서는, 제1수차 보정소자(130)의 제1 및 제2지연부재(31)(35)는 예컨대, s편광의 제2광(102a)에 대해 동일한 굴절율을 갖도록 마련되어야 한다. 이는, 상기 제1수차 보정소자(130)의 제1 및 제2지연부재(31)(35)를 동일한 굴절율 이방성 물질로 형성하고, 제1광(101a)에 대해서는 서로 다른 굴절율을 가지며, 제2광(102a)에 대해서는 동일한 굴절율을 갖도록 제1 및 제2지연부재(31)(35)의 광학축(optic axis)을 배치하면 된다. 따라서, 제1광(101a)은 그 파장 변화에 따라 상기 제1수차 보정소자(130)에 의해 그 파면이 변화되지만, 제2광(102a)은 제1수차 보정소자(130)에 의해 파면 변화를 전혀 겪지 않는다.
상기 광로변환수단(203)은 제1 및 제2광원(101)(102)과 대물렌즈(107) 사이의 광로 상에 배치되어 제1 및 제2광원(101)(102)에서 출사된 제1 및 제2광(101a)(102a)의 진행 경로를 변환한다.
도 7은 상기 제1 및 제2광원(101)(102)을 모두 광축 상에 배열할 수 있도록, 상기 광로변환수단(203)으로 제1 및 제2광원(101)(102)에서 출사된 제1 및 제2광(101a)(102a)이 각각 투과 또는 반사시켜 기록매체(100)를 향하도록 하는 제1 및 제2빔스프리터(203a)(203b)를 구비한 예를 보여준다. 상기 제1빔스프리터(203a)는 제1광원(101)쪽에서 입사된 제1광(101a) 중 일부 광량을 투과시켜 기록매체(100)를 향하도록 한다. 제2빔스프리터(203b)는 제2광원(102)쪽에서 입사된 제2광(102a) 중 일부 광량을 반사시켜 기록매체(100)를 향하도록 한다. 이 경우, 기록매체(100)에서 반사된 제1 및 제2광(101a)(102a)은 제2빔스프리터(203b)를 투과하고 제1빔스프리터(203a)에서 반사되어 광검출기(110)로 향한다. 도 7은 상기 제1 및 제2빔스프리터(203a)(203b)로 큐빅형 빔스프리터를 구비한 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 플레이트형 또는 프리즘형 빔스프리터를 구비하는 것도 가능하다.
한편, 상기 대물렌즈(107)가 예컨대, 파장이 405 nm인 제1광(101a)에 대해 설계되어 있으므로, 제2광(102a)으로 저밀도 기록매체(100b) 기록재생시에는 상기 대물렌즈(107)에서 발생하는 색수차 및/또는 저밀도 기록매체(100b)와 고밀도 기록매체(100a)의 기판 두께 차이에 따른 구면수차에 의해, 도 8에 도시된 바와 같은 수차가 발생한다.
따라서, 본 실시예에 따른 광픽업장치는 제2광(102a)에 대해 상기한 색수차 및/또는 구면수차를 보정하도록, 광로변환수단(203)과 대물렌즈(107) 사이의 광로 상에 제2수차 보정소자(230)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 제2수차 보정소자(230)는 제1광(101a)에 대해서는 파면변화를 일으키지 않고, 제2광(102a)에 대해서는 상기한 색수차 및/또는 구면수차와 반대되는 방향으로 위상차를 발생시켜 상기한 수차를 상쇄하는 파면을 형성하도록 마련된 것이 바람직하다.
상기 제2수차 보정소자(230)로는 도 3을 참조로 설명한 바와 같은 복수의 계단형 요철 구조로 된 수차 보정소자를 구비할 수 있다. 즉, 제2수차 보정소자(230)는 제4지연부재(45)에 복수의 제3지연부재(41)가 결합되어 이루어진 구조를 가진다. 이때, 상기 제3 및 제4지연부재(41)(45)는 예컨대, s편광의 제2광(102a)에 대해서는 서로 다른 굴절율을 갖고, p편광의 제1광(101a)에 대해서는 동일한 굴절율을 갖도록, 동일한 굴절율 이방성 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2수차 보정소자(230)가 상기 제2광(102a)에 대해 상기한 수차와 반대되는 파면을 형성하도록, 제3 및 제4지연부재(41)(45)의 굴절율을 각각 n20a, n20b라 할 때, 그 계단형 요철 구조의 광축 방향을 따른 피치는 650 nm/(n20a-n20b)의 정수배 이외의 어떤값을 가진다.
따라서, 예를 들어, 제2광(102a)에 도 8에 도시된 바와 같은 상기한 색수차 및/또는 구면수차가 발생하는 경우, 제2수차 보정소자(230)의 제3 및 제4지연부재(41)(45)를 네거티브 타입의 동일한 굴절율 이방성 물질로 형성하거나, 제3 및 제4지연부재(41)(45)를 포지티브 타입의 동일한 굴절율 이방성 물질로 형성하는 동시에 제3 및 제4지연부재(41)(45)를 배치를 반대로 하면, 입사되는 광을 상기 색수차 및/또는 구면수차와 반대되는 파면을 갖는 광으로 바꿀 수 있으므로, 상기 색수차 및/또는 구면수차 등을 보정할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 제2수차 보정소자(230)를 이용하면, 예컨대, 청색 파장영역의 제1광(101a)에 대해 설계된 대물렌즈(107)로 적색 파장영역의 제2광(102a)을 집속할 때 생기는 색수차 및/또는 고밀도 기록매체(100a)와 저밀도 기록매체(100b)의 기판 두께 차이에 의한 구면수차를 보정할 수 있다. 물론, 고밀도 기록매체(100a)와 저밀도 기록매체(100b)가 동일 기판 두께를 가지면, 상기 제2수차 보정소자(230)는 상기 대물렌즈(107)로 제2광(102a)을 집속할 때 생기는 색수차만 보정하도록 설계된다.
한편, 본 실시예에 있어서, 콜리메이팅렌즈(205)는 상기 제1 및 제2광(101a)(102a) 사이의 큰 파장 차이에 따른 색수차를 보정하여 그를 통과한 제1 및 제2광(101a)(102a)이 모두 대략적으로 평행광이 되도록, 포지티브 파워를 가지는 렌즈와 네거티브 파워를 가지는 렌즈가 결합된 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이 콜리메이팅렌즈(205)는 제1 및/또는 제2수차 보정소자(130)(230)에 평행광을 입사시킬 수 있도록 배치된다.
센싱렌즈(209)는 광검출기(110)에서 보다 양호한 신호의 검출이 가능하도록, 기록매체(100)에서 반사되고 제1 및 제2수차 보정소자(103)(230)를 경유하여 광검출기(110)쪽으로 입사되는 제1 및 제2광(10a)(102a) 사이의 큰 파장 차이에 따른 색수차를 보정하도록 마련된 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광픽업장치에서, 제1 및 제2수차 보정소자(130)(230)는 도 9a 내지 도 9c에서 알 수 있는 바와 같이 선택적으로 입사되는 평행광의 파면을 변화시켜 요구되는 수차 보정 기능을 수행한다. 도 9a 내지 도 9c는 제2수차 보정소자(230)로 입사되는 제1 및 제2광(101a)(102a)이 평행광인 경우에 대해 도시한 것이다. 여기서, 대물렌즈(107)는 고밀도 기록매체(100a)의 재생 모드시에 제1광원(101)에서 출사되는 예컨대, 파장이 405nm인 제1광(101a)에 대해 설계된 것으로 가정한다.
도 9a를 참조하면, 고밀도 기록매체(100a)의 재생모드시에 상기제1광원(101)에서 출사된 예컨대, p편광의 제1광(101a)은 파면 변화없이 제2수차 보정소자(230)와 제1수차 보정소자(130)를 순차로 통과한다.
도 9b를 참조하면, 고밀도 기록매체(100a)의 기록 모드시에는, 제1광원(101)에서는 파장이 406 nm로 변화된 p편광의 제1광(101a)이 출사되는데, 이 제1광(101a)은 제2수차 보정소자(230)를 파면 변화없이 통과한 후에 제1수차 보정소자(130)를 통과하면서 그 파장 변화에 대응하여 파면이 변한다. 이때, 제1광(101a)의 제1수차 보정소자(130)를 경유한 후의 파면은 도 6b에 도시된 수차와 반대이다. 따라서, 고밀도 기록매체(100a)의 기록 모드시 도 6b에서와 같이 발생하는 색수차를 보정할 수 있다.
도 9c를 참조하면, 저밀도 기록매체(100b)의 기록 및 재생 모드시에는, 제2광원(102)에서 예컨대, 파장이 650 nm인 s편광의 제2광(102a)이 출사된다. 이 제2광(102a)은 제2수차 보정소자(230)를 통과하면서, 이 제2광(102a)에 대해 대물렌즈(107)에서 발생하는 색수차 및/또는 상기 고밀도 기록매체(100a)에 대한 저밀도 기록매체(100b)의 기판 두께 차이에 따른 구면수차와 반대로 된 파면을 갖는다. 그 이후, 이 제2광(102a)은 제1수차 보정소자(130)를 파면 변화 없이 통과한다. 이때, 상기 제2광(102a)의 제2수차 보정소자(230)를 경유한 후의 파면은 도 8에 도시된 수차와 반대로 된다. 따라서, 저밀도 기록매체(100b) 기록 재생시 도 8에 도시된 바와 같이 발생하는 수차를 보정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광픽업장치를 개략적으로 보인 것으로, 제1 및 제2광원(101)(102)이 서로 근접되게 위치된 점에 그 특징이 있다. 여기서, 도 5 및 도 7과 동일 참조부호는 실질상 동일 기능을 하는 부재를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 상기 제1광원(101)은 광축 정렬되고, 제2광원(102)은 제1광원(101)에 근접되게 배치된다. 이때, 제2광원(102)에서 출사된 제2광(102a)은 광축에 대해 약간 틸트되어 있다. 이에 따라, 저밀도 기록매체(100b) 기록/재생시 제2광(102a)에는 상기한 색수차 및/또는 구면수차 뿐만 아니라, 도 11에 도시된 바와 같이 틸트에 따른 필드 수차가 더 발생된다.
따라서, 제1 및 제2광원(101)(102)이 도 9에 도시된 바와 같이 배치된 경우, 제2수차 보정소자(230)는 제2광(102a)의 틸트에 따른 수차를 보정하기 위한 구조를 더 포함하여, 틸트에 따른 필드 수차를 보정하도록 마련된 것이 바람직하다.
한편, 기록매체(100)에서 반사되고 제1 및 제2수차 보정소자(130)(230)를 경유하여 광검출기(110)쪽으로 향하는 제2광(102a)에는 다시 상기 필드 수차가 포함되므로, 도 10에 도시된 바와 같이, 광로변환수단(203)과 광검출기(110) 사이에 제2광(102a)에 대해 필드 수차 성분을 제거하도록 된 홀로그램소자(308)를 더 구비하는 것이 보다 바람직하다.
여기서, 제1광원(101)이 광축 정렬되는 대신에 제2광원(102)이 광축 정렬되고, 제1광원(101)이 제2광원(102)에 근접되게 배치된 경우에는, 상기와 반대로 제1수차 보정소자(130)에 제1광(101a)이 광축에 대해 틸트되어 발생하는 필드수차 성분을 보정하기 위한 구조를 추가한다. 또한, 이 경우, 상기 홀로그램소자(308)는 제1광(101a)에 대해 필드 수차 성분을 제거하도록 마련된다.
이상에서는 도 7 내지 도 10을 참조로, 제1수차 보정소자(130)가대물렌즈(107)쪽에 위치되는 경우에 대해 설명하였으나, 제2수차 보정소자(230)가 대물렌즈(107)쪽에 위치되는 경우에도 결과적인 파면 변화는 동일하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 수차 보정소자는 입사광의 편광에 따라 선택적으로 그를 경유하는 광의 위상차가 변하도록 된 구조를 가진다. 따라서, 광이용 효율이 매우 높다.
특히, 상기 수차 보정소자를 그를 경유한 광의 위상차값이 파장 변화에 대해 광축으로부터의 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 된 구조로 형성하여 고밀도 기록매체를 위한 광픽업장치에 채용하면, 고밀도 기록매체를 위한 기록 재생 모드 변환시 단파장 광의 미소한 파장 변화에 의한 색수차를 보정하면서도, 높은 광효율을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수차 보정소자는 입사광의 편광에 따라 선택적으로 그를 경유하는 광에 위상차를 발생시키므로, 서로 직교하는 서로 다른 두 파장의 사용하는 고밀도 기록매체와 저밀도 기록매체 호환형 광픽업장치에 채용이 가능하다.

Claims (26)

  1. 일면에 적어도 하나의 계단형 철(凸)패턴부를 구비하는 제1지연부재와; 상기 제1지연부재와 마주하는 면 또는 반대되는 면에 상기 철(凸)패턴부에 대응되게 형성된 계단형 요(凹)패턴부를 구비하며, 상기 제1지연부재와 일체화된 제2지연부재;를 구비하고,
    상기 제1 및 제2지연부재가 소정 편광의 광에 대해 서로 다른 굴절율을 가져, 입사광의 편광에 따라 선택적으로 위상차를 발생시키도록 된 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광의 기준 파장이 λ0, 이 기준 파장에 대해 상기 제1 및 제2지연부재의 굴절율을 각각 n0a, n0b라 할 때, 광축 방향을 따른 계단형 요철패턴의 피치는 λ0/(n0a-n0b)의 정수배가 되도록 마련된 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재는 굴절율 이방성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재는 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 광에 대해서는 대략 동일한 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재는, 광축으로부터의 거리를 h, 그 거리에서 입사면으로부터 광축 방향을 따른 계단형 요철 패턴의 높이를 z(h), 변화된 파장 λ1에서의 상기 광에 대한 제1 및 제2지연부재의 굴절율을 각각 n1a, n1b라 하면, (n1a-n1b )·z(h)가 상기 광의 파장변화(λ1-λ0)에 의해 광학계에서 발생하는 수차와 반대되는 위상차값을 갖는 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재는 각각 광축을 중심으로 동심원상으로 서로 대응되게 형성된 계단형 철패턴부와 요패턴부를 구비하여, 상기 제1 및 제2지연부재를 경유한 광의 위상차값이 광축으로부터 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 된 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제2지연부재는 복수의 계단형 철패턴부를 구비하며, 상기 제1지연부재는 상기 계단형 요패턴부 각각에 결합되도록 마련된 것을 특징으로 하는 수차 보정소자.
  8. 고밀도 기록매체에 적합한 상대적으로 단파장인 제1편광의 제1광을 출사하는 제1광원과; 상기 제1광원 쪽에서 입사되는 제1광을 집속시켜 기록매체에 광스폿을 형성하는 대물렌즈와; 상기 제1광원과 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되어, 상기 제1광원에서 출사된 광의 진행 경로를 변환하는 광로변환수단과; 상기 광로변환수단과 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되어, 상기 제1광원에서 출사되는 제1광의 파장 변화에 따른 색수차를 보정하는 제1수차 보정소자와; 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 및 광로변환수단을 경유하여 입사되는 제1광을 수광하는 광검출부;를 포함하며,
    상기 제1수차 보정소자는, 상기 제1광에 대해 서로 다른 굴절율을 가지는 제1 및 제2지연부재를 구비하며, 그 제1 및 제2지연부재를 경유한 광의 위상차값이 상기 제1광의 파장 변화에 대해 광축으로부터 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 되어, 제1광의 파장 변동에 의해 상기 대물렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1수차 보정소자는, 상기 제1 및 제2지연부재가 일체화되고, 상기 제1지연부재는 광축을 중심으로 동심원 상으로 형성된 계단형 철(凸)패턴부, 상기 제2지연부재는 상기 제1지연부재와 마주하는 면 또는 반대되는 면에 상기 계단형 철패턴부에 대응되게 형성된 계단형 요(凹)패턴부를 구비하여, 제1 및 제2지연부재를 경유한 광의 위상차값이 광축으로부터 거리에 따라 증가 또는 감소하도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1수차 보정소자는, 상기 제1광의 기준 파장을 λ0라 하고, 이 기준 파장에 대해 상기 제1 및 제2지연부재의 굴절율을 각각 n0a, n0b라 할 때, 광축 방향을 따른 계단형 요철 패턴의 피치가 λ0/(n0a-n0b)의 정수배가 되도록 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재는, 광축으로부터의 거리를 h, 그 거리에서 입사면으로부터 광축 방향을 따른 계단형 요철 패턴의 높이를 z(h), 변화된 파장 λ1에서의 상기 제1광에 대한 제1 및 제2지연부재의 굴절율을 각각 n1a, n1b라 하면, (n1a-n1b )·z(h)가 상기 제1광의 파장 변화(λ1-λ0)에 의해 발생하는 수차와 반대되는 위상차값을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  12. 제8항에 있어서, 저밀도 기록매체에 적합한 상대적으로 장파장이고 상기 제1광과 직교하는 제2편광의 제2광을 출사하는 제2광원;을 더 구비하고,
    상기 광로변환수단 및 광검출부는 상기 제2광원에서 출사된 제2광에 적용되도록 마련되어, 고밀도 기록매체와 저밀도 기록 매체를 호환 채용할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광로변환수단과 대물렌즈 사이의 광로 상에 배치되며, 복수의 계단형 철(凸)패턴부를 구비하는 제3지연부재와, 상기 계단형 철패턴부 각각에 결합되도록 마련된 계단형 요(凹)패턴부를 구비하는 제4지연부재를 포함하며, 입사광의 편광에 따라 선택적으로 위상차를 발생시키도록 된 제2수차 보정소자;를 더 구비하여, 상기 제2광에 대해 상기 대물렌즈에서 발생하는 색수차 및/또는 상기 저밀도 기록매체의 기판 두께에 따른 구면수차를 보정하도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2수차 보정소자는, 상기 제2광의 기준 파장을 λ0'라 하고, 이 기준 파장에 대해 상기 제3 및 제4지연부재의 굴절율을 각각 n0a', n0b'라 할 때, 광축 방향을 따른 계단형 요철 패턴의 피치가 λ0'/(n0a'-n0b')의 정수배 이외의 값을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제3 및 제4지연부재는, 광축으로부터의 거리를 h, 그 거리에서 입사면으로부터 광축 방향을 따른 계단형 요철 패턴의 높이를 z(h), 변화된 파장 λ1'에서의 상기 제2광에 대한 제3 및 제4지연부재의 굴절율을 각각 n1a', n1b'라 하면, (n1a'-n1b' )·z(h)가 상기 광의 파장 변화(λ1'-λ0')에 의해 발생하는 수차와 반대되는 위상차값을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  16. 제9항, 제10항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재 및/또는 제3 및 제4지연부재는 굴절율 이방성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2지연부재 및/또는 제3 및 제4지연부재는, 상기 제1편광에 직교하는 제2편광의 제2광 및/또는 상기 제2편광에 직교하는 제1편광의 제1광에 대해 대략 동일한 굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  18. 제8항 내지 제10항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1광은 청색광 및/또는 상기 제2광은 적색광이며,
    상기 고밀도 기록매체는 DVD 계열의 기록매체보다 고밀도 고용량을 갖는 기록매체 및/또는 상기 저밀도 기록매체는 DVD 계열의 기록매체인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1광은 대략 405nm 파장의 광 및/또는 상기 제2광은 대략 650 nm 파장의 광인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 고밀도 기록매체의 기판 두께는 0.6mm 이하 및/또는 상기 저밀도 기록매체의 기판 두께는 대략 0.6mm인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  21. 제12항에 있어서, 상기 광로변환수단은 상기 제1 및 제2광원을 서로 직교하게 배치할 수 있도록 마련되어, 상기 제1 및 제2광원이 광축 정렬되도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  22. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2광원은 서로 근접되게 위치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  23. 제12항 내지 제14항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2광원 중 일 광원은 광축 정렬되고, 다른 광원은 상기 일 광원에 근접되게 배치되며, 상기 다른 광원으로부터 출사된 광을 위한 상기 제1 또는 제2수차 보정소자는 상기 다른 광원의 배치 구조에 의해 생기는 필드수차를 보정하도록 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광로변환수단과 광검출부 사이의 광로 상에 상기 다른 광원의 배치 구조에 의해 기록매체에서 반사되고, 제1 및/또는 제2수차 보정소자를 경유하여 광검출부로 향하는 광에 생기는 필드 수차를 보정하는 홀로그램소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  25. 제9항 내지 제14항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2수차 보정소자는, 그 제2 또는 제4지연부재가 대응하는 제1 또는 제3지연부재의 내측 또는 적어도 일 외측에 복수개 구비되고, 서로 인접한 제2 또는 제4지연부재는 상기 제1 및/또는 제2광에 대해 서로 다른 굴절율을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 복수의 제2 또는 제4지연부재의 두께를 d, 기준 파장으로부터 변화된 파장에서의 상기 제1 또는 제2광에 대한 광축으로부터 거리 h에 위치된 제2 또는 제4지연부재의 굴절율을 n1b(h), 상기 제1 또는 제2광에 대한 제1 또는 제3지연부재의 굴절율을 n1a라 할 때,
    상기 제1 또는 제2수차 보정소자는 (n1a-n1b(h))·h가 상기 제1 또는 제2광의 파장 변화에 의해 발생하는 수차와 반대되는 위상차값을 갖도록 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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