KR20040071697A

KR20040071697A - 광학주사장치

Info

Publication number: KR20040071697A
Application number: KR10-2004-7008496A
Authority: KR
Inventors: 헨드릭스베르나르두스에이치.더블유.; 드브리에스요리트이.
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US7126900B2; EP1459299A2; WO2003049089A3; JP2005512254A; AU2002353277A1; US20040264017A1; CN1639783A; AU2002353277A8; WO2003049089A2

Abstract

듀얼 레이어 광 기록매체를 주사하기 위한 광학주사장치. 이 장치는, 편광 선택 반사층(34) 뒤에 설치된 비주기적인 위상구조(1a)(NPS)로 이루어진 폴딩 미러(32)에서 발생된 파면 편차를 변경하기 위한 스위칭 가능한 액정 셀(10)를 구비한 구면수차 보정 광학 서브계를 구비한다.

Description

광학주사장치{OPTICAL SCANNING DEVICE}

본 발명은, 정보층을 포함하는 광 디스크와 같은 광 기록매체를 주사하기 위한 광학주사장치와 그 내부에 사용하기 위한 광학부재에 관한 것으로, 상기 광학주사장치는, 방사빔을 발생하는 방사원과, 상기 방사원과 상기 정보층 사이의 광 경로에 설치되어, 상기 방사빔을 상기 정보층의 스폿으로 수속하는 대물렌즈를 구비한다. 특히, 본 발명은 광 디스크 내에서 빔이 진행하여 그 디스크 내의 정보층에 도달하는 서로 다른 광 경로길이(여기서는, 정보층 깊이라고 함)에 의해 발생된 구면수차를 보정하기 위한 광학부재를 구비한 광학주사장치와, 이러한 구성으로 한정되지 않는 광학주사장치에 관한 것이다.

그래서, 고용량 광 기록매체의 제조가 필요하다. 이 때문에, 예를 들면 400nm의 방사빔과 같은 비교적 짧은 파장 방사빔과, 개구수(NA)가 적어도 0.7, 예를 들면 NA=0.85로 큰 대물렌즈계를 사용한 광학주사장치가 바람직하다. 더욱이, 상기 용량은, 듀얼 레이어 디스크를 제공하여 증가될 수 있다. 상술한 파장 및 NA에 있어서, 코히어런트 누화를 허용가능한 레벨까지 감소시키기 위해서는 적어도 20-30㎛의 층간격이 바람직하다. 보정 대책없이, 일 층에서 타층으로의 재포커싱에 의해, 200-300mλ 제곱 평균 제곱근의 광 경로차(OPD(rms))의 파면오차를 발생하는 구면수차가 생기고, 이것으로 상기 형성된 광 스폿의 분해능이 저하한다.

구면수차를 보정하기 위해서, 복합 대물렌즈로 이루어진 2개, 또는 그 이상의 렌즈부재가 갖는 간격을 기계적으로 조절하는 것은 공지되어 있다. 다른 보정 방법으로는, 방사원에 대해 시준렌즈의 위치를 기계적으로 조절하여, 평행하지 않은 수속 또는 발산 빔으로서 대물렌즈에 입사하는 방법이 있다. 이들 각 방법은, 주사장치의 광학계에서 발생된 구면수차를 보정하여, 적어도 주사되는 광 디스크에서 발생된 구면수차를 대략 제거한다.

그러나, 기계적인 액추에이터를 사용하여 구면수차를 보정하는 것은, 특히 별도의 기계적인 액추에이터를 사용하여 포커스를 제어하는 경우에, 비교적 복잡해지므로, 주사장치의 제조비용이 증가된다.

WO-A-124174에는 다른 종래의 광학주사장치가 기재되어 있는데, 여기서의 방사빔은 입사광의 편광이 선택적으로 90°씩 회전하는 트위스트 네마틱(TN) 액정셀을 통과한다. 그 후, 이 빔은, 수속상태에 있을 경우, 복굴절판을 통하여 거기에서 구면수차를 일으킨다. 이 복굴절판은, TN 셀의 상태에 따라 서로 다른 구면수차의 양을 생성하여 그 서로 정보층 두께에 대해 보정한다.

EP-A-08605037 A1과 R.Katayama에 의한 article Applied Optics volume 38(1999) pp 3778-3786에는, CD 기록매체를 주사하는데 적합한 DVD 기록매체를 주사하도록 대물렌즈를 설계하는데 사용된 위상구조가 기재되어 있다. 일반적으로, DVD 기록매체는, CD와 같은 이전 세대의 기록매체를 주사하는데 사용된 것과는 다른 파장과 개구수를 갖는 방사빔으로 주사하도록 설계되어 있다. 상기 위상구조는, 구역마다 DVD 파장(660nm)에 대해 2π의 배수인 위상 단차가 일어나도록 단차형 비주기 환상구역으로 이루어져, 그 위상구조는 이러한 파장에 영향을 받지 않는다. 그러나, CD를 판독하기 위해, 다른 파장(785nm)을 사용한다. 결과적으로, 상기 단차형 위상 프로파일에 의해 더 이상 2π의 배수가 아닌 위상단차가 된다. 단차 높이 및 구역폭의 적절한 설계를 위해, CD일 경우의 위상구조에 의해 생긴 위상은, 정보층 깊이 차이에 의해 생긴 파면수차를 회절한계치 이하까지 감소시킨다. 이 구조는, 2개의 개별 파장에 대해 파면수차를 감소시킬 수 있다.

JP-A-2000-163791에는, 2개의 서로 다른 파장에서 동작가능한 광학주사장치의 광학 헤드용 회절격자가 기재되어 있다. 2개의 서로 다른 방사원이 사용되고 격자는 그 방사선이 대물계를 향하도록 폴딩 미러로 이루어진 다이크로익 반사기 뒤에 위치된다. 이 회절격자는, 주기적 구조, 즉 상기 부재를 가로질러 규칙적으로 반복되는 구조이다. 다이크로익 반사기는, 일 파장에 대해서 회절하지 않고 방사빔을 반사시키는 반면에, 다른 파장에 대해서, 다이크로익 반사기는 방사빔을 투과시키고 상기 격자는 그 방사빔을 회절시킨다. 이와 같이, 상기 2개의 방사원으로부터 방출하는 방사빔의 광축이 초기에는 일치하지 않지만, 그 빔은 동축으로 대물계를 통과한다. 상기 회절로 인하여, 특정량의 입사광이 낭비되어 바람직하지 못하다.

본 발명의 목적은, 광학주사장치에서 파면수차 보정계를 향상시키는데 있다.

본 발명의 일 국면은, 제 1 방사빔과 제 2 방사빔에 사용되고,

선택적으로 반사되고, 상기 제 1 방사빔을 반사시키고 상기 제 2 방사빔을 투과시킬 수 있는 제 1 반사면과,

상기 제 1 반사면에 의해 투과될 때 상기 제 2 방사빔을 수신하고, 상기 제1 반사면에 의한 상기 제 2 방사빔을 반사시키도록 배치된 제 2 반사면을 구비하고,

상기 제 2 반사면은, 상기 제 1 빔과 상기 제 2 빔 사이에서 발생되는 위상 프로파일의 차이에 대응하는 변동간격만큼 상기 제 1 반사면과 이격되어 있는, 광학부재를 제공하는 것이다.

파면수차보정은, 비교적 큰 개구수 장치에서도, 기계적인 시스템이 상기와 같은 파면수차보정을 제공할 필요없이 광 디스크 내에 또는 광 디스크들간의 다양한 깊이의 정보층에 대해 행해져도 된다.

상기 제 2 면은, 비주기적인 단차형 환상구역으로 이루어진 패턴, 즉 반경방향으로 규칙적으로 반복되지 않는 패턴을 갖는 것이 바람직하므로, 회절차수를 이루지 않는다. 그 때문에, 상기 위상구조는, 격자 고유의 손실이 없다. 광학부재는, 방사 에너지의 손실이 거의 적게 상기 필요한 파면 변화를 일으킨다. 단차형 구조를 평 병렬로 배치함으로써, 상기 반사면은 비점수차를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

다른 실시예에서는, 단차형 구조 대신에 연속적으로 변화하는 반사 렌즈면을 사용한다. 그러나, 일반적으로, 상기 렌즈면은, 광축에 대해 빔이 평행하게 진행하지 않기 때문에, 비점수차 파면이 생길 것이다.

본 발명의 여러 가지 실시예들의 특징 및 이점은, 첨부도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예들의 일례만을 들은 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다:

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에서 사용된 광학부재의 개략적인 도면이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학부재의 단면도이고,

도 4는 보정 전후의 파면수차를 나타내고,

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 배치된 광학주사장치의 개략적인 도면이고,

도 6은 도 5의 구성의 광 경로의 개략도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학주사장치에 배치된 위상변경 폴딩 미러(32)를 나타낸다. 이 폴딩 미러(32)는, 편광특성을 갖는 편광 빔 스플리터에 사용된 것과 동일한 박막 적층구조로 이루어진 제 1 반사면(4)을 구비한다. 이 제 1 면(34)은, 제 1 편광과 45°각도를 이루어 그 면에 입사하는 방사빔을 반사시키고, 제 2 직교 편광과 동일한 각도로로부터 그 면에 입사하는 방사빔을 투과시킨다.

제 2 반사면(36)은, 폴딩 미러(32)의 대향측에 배치된다. 도 1a에 도시된 것처럼, 제 2 반사면은, 예를 들면 얇은 금속막(39)과 같은 미러재료로 도포되고, 상기 제 2 반사면(36)은, 제 2 편광의 방사빔이 위상변경 미러(32)에 입사될 때 발생되는 파면수차에 대응하는 높이가 서로 다른 비주기적인 패턴을 이루는 단차형 환상구역 형태의 비 평면 위상구조로 이루어진다.

예를 들면, 가공된 유리판 또는 성형된 플라스틱판과 같은 광학적으로 등방성인 기판재료(38)는, 제 1 면(34)과 제 2 면(36)을 이격시킨다. 비주기위상구조(NPS)가 제 2 면(36)에 존재하는 것에 의해, 기판(38)이 형성된 상기 제 1 면(34)과 제 2 면(36) 사이의 간격은, 상기 폴딩 미러(32)의 기판(38)을 2번 관통할 때 발생되는 위상 프로파일의 차이에 따라 변한다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 실시예의 광학주사장치에서는 폴딩 미러(32)를 사용하여, 비교적 짧은 파장의 방사빔, 예를 들면 400nm(±10nm)의 방사빔과, 비교적 큰 개구수(NA), 예를 들면 NA=0.85의 대물렌즈계를 사용한 광 디스크 OD를 주사한다. 이 경우에, 대물렌즈계는, 상기 빔을 시준상태로부터의 제 1 수속상태로 변환하는 제 1 렌즈부재(40)와, 상기 빔을 제 1 수속상태로부터 이 제 1 수속상태보다 더 수속된 제 2 수속상태로 변환하는 제 2 렌즈부재(42)로 이루어진 복합 대물렌즈이다.

도 1에 도시된 구성에서는, 위상변경 미러(32) 상에 입사되는 빔이, 첫 번째 상술한 편광을 갖는 주로 선형적으로 편광된 방사빔으로 이루어지므로, 그 입사되어 시준된 빔이 상기 제 1 면(34)으로부터 반사된다. 상기 제 1 면(34)이 평면이므로, 그 파면은 변경되지 않는다. 상기 복합 대물렌즈(40, 42)는, 정보층 깊이가 D₁인 광 디스크 내의 정보층을 판독하도록 최적화되어, 원하는 대로 상기 정보층 상에 회절 제한 스폿을 생성한다. 이러한 예에서 D₁은 100㎛(±30㎛)이다.

이하, 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 동일 구성을 사용하여 광 디스크의 정보층 깊이가 D₂인 정보층을 판독한다. D₂는 D₁미만이고, 이 예에서는 80㎛(±30㎛)이다. 이 경우에, 주로 두 번째 상술한 편광상태로 이루어진 시준된 선형 편광방사빔은, 상기 위상변경 미러(32)에 입사된다. 이 경우에, 이 빔은, 상기 제 1 반사면(34)을 투과하고, 기판층(38)을 통해 진행하여, 제 2 반사면(36)으로부터 반사되어 한번 더 상기 기판층(38)과 제 1 반사면(34)으로 진행하여, 상기 제 1 렌즈부재(40)로 간다. 일반적으로 제 2 반사면(36)이 상기 제 1 반사면(34)에 평면 평행하게 배치되기 때문에, 그 빔은 시준된 상태로 있지만, 제 2 면(36) 상의 NPS는, 층간격(D₁-D₂, 본 예에서는 20㎛(±10㎛))로 인해 생긴 구면수차에 근접하는 파면 편차를 제공함으로써, 다시 회절 제한 스폿을 주사되는 정보층 상에 생성할 수 있다.

상술한 것처럼, NPS는 환상 단차형 구역 형태이다. 도 3은 더욱 상세히 단면으로 나타낸 NPS의 단차형 구역 Z₁-Z₂을 갖는 위상변경 미러(32)를 개략적으로 나타낸 것이다. 설명상, 그 구역간 높이 변동은, 척도를 확대하여 나타낸다. 즉, 실제로는 그 높이 변동은, 상기 위상 변경 미러(32)의 폭에 비례하여 훨씬 작을 것이다. 상기 구역의 높이 변동은, 이하의 표 1에 나타낸 위상구조에 따라 배치되어, 상기 정보층 깊이차에 의해 생긴 거의 구면수차에 대응하는 파면 편차를 생성가능하다. 이때, 본 예에서 11개의 구역이 사용되지만, 다른 많은 구역들이 사용되어도 된다. 그 구역의 수는 5 내지 25인 것이 바람직하고, 비교적 작은 구역의 수를 유지하면서 충분한 파면 정정효율을 제조효율에 제공한다.

도 4a는 방사빔의 폭에 걸쳐서 보정되는 파면 오차 광 경로차(W)의 면에서, 정보층차이에 의한 구면수차를 나타낸다. 이러한 파면 오차의 광 경로차(OPD(rms))의 제곱 평균 제곱근은, 230mλ이다. 도 4b는 위상변경 미러(32)를 사용하여 보정후의 잔여 파면오차를 나타낸다. 이때, 이러한 파면오차의 OPD(rms)는 34mλ이고, 회절 한계치 이하이므로, 그 양층은 성공적으로 주사되게 된다. 파면오차에 의한 스폿의 위치를 가리키는 70mλ로서 정의하는 회절 한계치는, 그 회절에 의한 것만 초과하는 것으로 한다.

이때, 도 3과 도 4a를 비교할 경우, 단면에 있어서 NPS 형상은, 일반적으로 구면수차 파면오차의 형상과 대응한다. 본 실시예에서는 상기 제 2 면(36) 상에 형성된 위상구조는 단차형 환상 NPS의 형태이지만, 다른 실시예에서는 그 위상구조를, 보정되는 파면 오차에 대응하는 형상을 갖는 비 평면의 거의 연속적인 표면의형태이고, 이러한 경우에, 그 면의 형상은 도 4a에 도시된 파면 오차 곡선과 동일하지만, 그 보다 얕은, 즉 관련된 높이 변동 및 경사는 그리 크지 않다.

도 3에 도시된 NPS의 각 구역은, 타원형의 평면-평행 디스크로 이루어진 최내부의 구역 Z1 이외는 타원형의 환상 평면-평행면으로 이루어진다. 상기 구역들 각각은 수직단차로 인접 구역과 이격되어 있고, 이때의 단차 높이는, 서로간에 기하학적인 관계가 아니다. 단차 높이가 서로 같거나 배수인 구성은 가능하지만, 이러한 제한에 의해 파면 오차 정정이 가능한 양을 소정 수의 구역으로 감소시키게 되므로, 그것은 바람직하지 못하다.

상술한 것처럼, 환상 구역은 타원형상인데, 이것은 빔이 45°의 각도를 이루는 위상변경 미러(32)에 입사하기 때문이다. 상기 부재에 대해 45°의 각도를 이루는 평면 상에 투사될 경우의 환상 구역들은, 거의 원형의 대칭 환상구역으로 형성된다. 더욱이, 그 환상 구역은, 일반적으로 상기 방사빔의 광축 및 대물렌즈의 광축과 중심이 같게 배치된다. 이에 따라서, 상기 위상변경 미러(32)는 정보층 상에 스폿이 형성되기 전에 방사빔의 대칭형 파면수차를 보정할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 듀얼 레이어 광 디스크 OD를 주사하기 위한 장치에 공통되는 부품의 개략적인 도면이다. 이 광 디스크 OD는, 적어도 한 개의 정보층(3) 사이에 배치된, 기판(1)과 투명층(2)을 구비한다. 상기 설명된 것처럼, 듀얼 레이어 광 디스크일 경우에, 2개의 정보층(3, 4)은 디스크내에 깊이가 서로 다르고 20㎛(±10㎛)만큼 이격된 투명층(2) 뒤에 배치된다. 나머지 투명층(5)은, 2개의 정보층을 이격시킨다. 두께가 약 80㎛(±30㎛)인 투명층(2)은, 최상부정보층(3)을 보호하는 기능을 갖고, 기판(1)이 기계적으로 지지한다.

도 1에 나타내지 않은 거의 평행한 동심형 또는 나선형 트랙들에 배치된 광학적으로 검출가능한 마크들의 형태로 광 디스크의 정보층(3, 4)에 정보를 저장하여도 된다. 이 마크들은, 예를 들면 피트 형태 또는, 주변과 다른 반사계수 또는 자화방향을 갖는 영역(area)의 형태, 또는 이 형태들의 조합과 같은, 임의의 판독가능한 형태이어도 된다.

상기 주사장치는, 반경방향으로 이동가능한 아암 상에 장착된 광 픽업장치(OPU)를 구비한다. 이 OPU는, 디스크 OD이외는 도 1에 도시된 모든 부품들을 구비한다. 예를 들면 단일 반도체 레이저와 같은 방사원(6)은, 파장이 400nm(±10nm)인발산하는 선형 편광된 방사빔(7)을 방출한다. 빔 스플리터(8), 본 실시예에서는 편광 빔 스플리터가 렌즈계 내에서 편광 의존방식으로 방사빔을 투과 및 반사시킨다. 이 렌즈계는, NA가 0.85인 시준렌즈(9) 및 대물렌즈(12)와, 콘덴서 렌즈(11)를 구비한다. 이 대물렌즈(12)는, 그 대물렌즈(12) 위치의 반경방향 트랙킹 서보 및 포커스 서보 조정을 행하기 위해서 기계적인 액추에이터(미도시됨) 내에 단단하게 장착된다.

상기 시준렌즈(9)는, 발산 방사빔(7)을 굴절시켜 위상변경 폴딩 미러(32)를 향하여 투과되는 시준빔(15)을 형성한다. 그 시준에 의해, 복합 대물렌즈가 거의 0인 횡배율을 갖도록 하는 거의 평행한 빔으로 될 것이다. 시준된 빔에 대한 필요성은 상기 폴딩 미러(32)일 때 일어나고, 상기 시준된 빔 경로 내의 다른 광학부재는, 본 실시예에서처럼, 이상적으로 시준된(평행) 빔으로 사용되도록 설계된다. 그러나, 시준된 빔은, 빔 경로 내의 부재가 발산빔 또는 수속빔으로 사용되도록 설계될 경우 불필요하다. 이상적인 시준빔으로 사용되도록 설계된 부재를 사용하여도, 상기 빔의 폭주에 관해 특정 공차는, 광학계에서 필요로 하는 효율에 따라 허용가능하다. 본 광학계의 원하는 효율을 얻기 위해서는, 상기 시준된 빔이, 0.02보다 작은 대물렌즈의 절대배율이 되는 폭주를 갖는 것이 바람직하다.

상기 미러(32)에 이르기 전에, 빔은 스위칭 가능한 트위스트 네마틱(TN) 액정셀(10)을 통과하여 원하는 편광을 하는 시준빔(13)을 형성한다. 미러(32)에서 반사 후, 이 빔은 1/4파 위상차판을 통과하여 선형 편광빔을 원형 편광빔으로 변환한다.

대물렌즈(12)는 그 원형 편광 방사빔(15)을 높은 개구수(NA), 본 예에서는 0.85인 수속빔(16)으로 변환하고, 이것은 주사되는 정보층(3 또는 4) 상에 스폿(18)이 된다.

그 정보층(3 또는 4)에서 반사한 상기 수속빔(16)의 방사빔은, 전방향 수속빔의 광 경로를 따라 복귀하는 발산 반사빔(20)을 형성한다. 대물렌즈(12)는, 상기 반사빔(20)을 거의 시준된 반사빔(21)으로 변환하고, 상기 빔 스플리터(8)는 상기 반사빔(21)의 적어도 일부를 콘덴서 렌즈(11)로 투과시킴으로써 상기 전방향 및 반사된 빔을 분리시킨다.

콘덴서 렌즈(11)는, 비록 복수의 검출부재가 사용될지라도, 통상 단일 부재(23)로 나타낸 검출계 상에 상기 입사빔을 포커싱된 수속 반사빔(22)으로 변환한다. 이 검출계는, 그 방사빔을 포획하여 전기신호로 변환한다. 이 신호들 중 하나는 정보신호(24)로, 이 신호의 값은 정보층이 주사되어 판독된 정보를 나타낸다. 다른 신호는, 포커스 오차신호(25)로, 이 신호의 값은 스폿(18)과 주사되는 각각의 정보층(3, 4) 사이의 축방향 높이차를 나타낸다. 다른 신호는, 트랙킹 오차신호(26)로, 이 신호의 값은 주사되는 트랙으로부터 반경방향의 스폿편차를 나타낸다. 이 신호들(25, 26) 각각은, 주사시에 장착 위치(13)를 기계적으로 제어하기 위해 포커스 서보 액추에이터와 트랙킹 서보 액추에이터에 입력된다.

TN 셀(10)에 입력된 또 다른 신호는, 구면수차 제어신호(30)이다. 이 구면수차 제어신호(30)는, 광 디스크의 상기 선택된 정보층(3 또는 4)이 현재 주사되는 것을 나타낸다. 이 제어신호(30)는, 복귀 빔에서의 구면수차를 검출할 수 있도록 배치된 검출계(23)로부터 얻어져도 된다.

도 6a 및 도 6b는, TN 셀(10)과 구면수차 보정 광학 서브계로 이루어진 폴딩 미러(32)를 구비한 본 발명의 실시예를 개략적으로 나타낸 것이다.

TN 셀(10)은, 평면 셀로, TN 액정 셀(1)의 전극을 이루는 그 내부면에 형성된 도전성 투명층을 갖는 2개의 투명한 평판 사이에 삽입된 액정층으로 이루어진다. 종래의 TN 액정 셀에 알려진 것처럼, 상기 전극층들에 추가로, 액정층에 인접한 전극의 표면은, 배향물질로 코팅된다. 액정셀(10)의 일측에 있는 물질은, 액정셀의 타측에 있는 물질이 액정 분자와 함께 정렬시킨 방위 방향에 수직한 방위로 액정 분자를 정렬시킨다. 따라서, 90°의 트위스트는, 액정 셀의 2개의 측 사이에서 그 셀(10)이 오프상태일 때, 대부분의 액정층에 형성된다. 액정 셀(10)은, 구면수차 제어신호(30)에 의해 제어되는 전압원에 접속된다. 스위치 온될 경우, 전압원은, 액정 셀(10)을 온 상태로 전환하고, 이때에 액정 분자는 보통 대물렌즈(12)의 광축과 평행하게 배향된다. 액정 셀(10)의 오프상태에서, 입사 방사빔의 편광은, 액정 셀(10)을 관통하여 90°회전된다. 이와는 반대로, 온 상태에서, 액정 셀(10)은, 상기 셀(10)을 관통하는 방사빔의 편광에 영향을 받지 않는다.

TN 액정 셀(10)에서의 액정층은, 비교적 얇은 4-6㎛이다. 상기 구면수차 보정 광학 서브계의 응답속도는, 그 속도에 대응하게 빠르고, 그 셀은 10-50ms 내의 응답속도로 온상태와 오프상태 사이에서 스위칭한다.

상기 구면수차 보정 광학 서브계의 또 다른 구성요소는, 위상 변경 미러(32)로, 이 미러는, TN 셀(10)의 상태에 따라 빔을 소정 파면 오차 보정 위상변경을 한다.

1/4 파장 리타더(retarder)판(14)은, 상기 미러(32)와 광 디스크 OD 사이에 삽입되어, 그 편광 빔 스플리터(8)에서의 반사빔과 입사빔 사이에서 편광시에 90°회전을 하여 상기 편광 빔 스플리터(8)과 연계하여 본 장치의 광 효율을 향상시킨다.

TN 액정셀(10)이 오프상태인 것을 나타내는 도 6a를 참조하면, 먼저 방사원(6)에서 발생한 104로 나타낸 입사빔은, P형 편광으로 편광 빔 스플리터(8)를 통과한다. 그 TN 액정셀(10)을 통과할 때, 상기 입사빔의 편광은 S형 편광으로 회전된다. 상기 폴딩 미러(32)에 의해 그 빔은 그 제 1 면(34)으로부터 반사된다. 그후 1/4 파장판(14)을 통과할 때, 입사빔의 편광은, 우측 원형 편광으로 변경되고, 그 입사빔은 광 디스크(1)에서 주사되는 정보층(3 또는 4)으로부터 반사된다.그에 따라, 그 반사된 빔의 편광은 좌측 편광으로 변경되고, 이것은 1/4파장판(14)을 통과할 때 P형 편광으로 변경된다.

상기 폴딩 미러(32)는, NPS 패턴형 제 2 면(36)으로부터 복귀 빔을 반사시키고, 그 오프상태 TN 액정셀(10)을 통과할 때 P형 편광은 TN 액정셀(10)의 90°회전 시행에 의해 S형 편광으로 변경된다. 상기 편광 빔 스플리터(8)는, S형 편광상태에서, 다수의 반사빔을 106으로 나타낸 빔으로 검출계(23)를 향해 반사시킨다.

이하 도 6b를 참조하면, 그러나 TN 액정셀(10)이 구면수차 제어신호(30)에 의해 온 상태로 전환되는 경우에, 도 6a에 관한 설명을 적용한다. 그래서, TN 액정셀(10)에 입사되는 방사빔의 편광은, 그 셀(10)의 통과에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 폴딩 미러(32)에 입사할 때의 빔은, P형 편광상태를 유지하여, 반사하지 않고 제 1 면(34)를 통과하여 제 2 면(36)에서 반사됨으로써, 상기 제 2 면(36)의 NPS 패턴에 대응하는 파면 정정의 패턴을 발생한다. 이와는 반대로, 그 복귀 빔이 상기 미러(32)에 입사될 때, 그 빔은 S형 편광상태에 있고, 제 1 평면(34)에서 반사된다. 그 반사된 빔이 상기 편광 빔 스플리터(8)에 이를 때, 그 반사된 빔은 S형 편광상태에 있고, 그 편광 빔 스플리터(8)는 대부분의 상기 빔(106)을 검출계(23)를 향해 반사시킨다.

이와 같이 TN 액정셀(10)을 스위칭하면 광 디스크에 입사되는 빔의 파면 형상에 있어서 차이가 생긴다. 상기 폴딩 미러(32)에서 발생된 파면 정정을 사용하여 투명층(2, 5) 중 한쪽 또는 양쪽을 통과하는 빔에 의해 생성된 구면수차를 보정한다. 그래서, 향상된 분해능은, 2개의 다른 깊이를 갖는 정보층이 주사장치에 의해판독될 필요가 있을지라도, 디스크, 본 예에서는 듀얼 레이어 광 디스크의 각 정보층(3, 4)에서 얻어질 수 있다.

본 발명은, 심지어 판독되는 광 디스크의 정보층 깊이를 변화시키기 위해서도, 예를 들면 약 400nm 파장의 비교적 낮은 파장의 방사빔을 사용하고, 광 디스크에서의 높은 개구수의 빔을 사용하고, 구면수차를 보정하기 위해 기계적인 액추에이터 또는 복굴절 렌즈를 사용하지 않고, 고용량의 광 디스크로부터의 판독 또는 광 디스크에의 기록을 고려한다는 것을 알 수 있을 것이다.

상술한 실시에에서는 단일 방사원을 사용하고, TN 액정셀을 사용하여 선택적으로 90°까지 입사빔의 편광을 회전시켰지만, 유사한(하지만 광학계의 복잡도 및 효율성면에서 덜 최적한) 기능은, 편광 회전부재없이 해내는 대신에 45°의 방위에서의 방사빔을 복굴절 및/또는 빔 스플리터의 축으로 방출하는 단일 방사원, 또는 각 필요한 편광에서 직교 편광된 방사빔을 방출하는 2개의 분리된 방사원 중 어느 한쪽을 사용하여 제공될 수 있다. 그 후, 상기 필요한 구면수차 보정은, 선택제어신호에 따라, 예를 들면 검출기에서의 스위칭 가능형 편광 선택필터에 의해 선택될 수 있다. 이와는 달리, 상기와 같은 분리된 방사원을 제공하는 경우에, 그 방사원은 상기 선택제어신호에 따라 선택적으로 통전되어도 된다.

아울러, 다른 실시예에서는, 주사장치를 사용하여, CD 및 DVD와 같은 호환성을 갖는 다른 포맷과의 호환성에 대해 파면수차 보정을 제공하여도 된다. 편광 감지 제 1 면은, 2개의 빔 사이에서 선택적으로 파면수차를 보정하는데 사용되어도 된다.

또 다른 실시예에서는, 상기 제 1 면이, 편광 선택층 대신에 다이크로익 박막 반사층을 구비하여 상기 2개의 서로 다른 파장을 갖는 2개의 빔간의 선택도를 제공하여도 되고, 이때 상기 층은 하나의 파장에 대해서는 투과성이 있고 다른 파장에 대해서는 반사성이 있다.

또 다른 실시예에서는, 제 1 면에서의 2개의 빔간 선택도는, 각도 선택도이다. 본 실시예에서는, 2개의 빔이 서로 다른 각도로 제 1 면에 근접하되, (예를 들면 전체 내부 반사로 인해) 일 빔은 투과하고 타빔은 반사한다.

상술한 실시예에서, 파면 오차 정정부재는, 빔의 광축에 대해 45°의 주 빔 경로에 배치된 폴딩 미러와 일체로 된다. 또 다른 실시예에서, 상술한 것과 같은 파면 오차 정정부재는, 광학주사장치의 분리된 빔 경로의 한 구간에 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 부재를 빔의 축에 수직하게 배치하여도 된다.

하나의 평 볼록 렌즈부재를 갖는 것으로서 대물렌즈를 도 5에 나타내었지만, 더욱 많은 부재를 구비하여도 되고, 볼록-볼록 또는 볼록-오목 렌즈와 같은 다른 렌즈 형태도 사용하여도 된다. 또한, 대물렌즈는, 투과 또는 반사시에 동작하는 홀로그램, 또는 방사빔을 전송하는 도파로로부터의 방사빔을 연결시키기 위한 격자를 구비하여도 된다.

상기 실시예들은, 본 발명의 예시적인 예들로서 이해해야 할 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예들은 고안된다. 일 실시예에 관하여 기재된 임의의 특징도 그 실시예들의 다른 곳에 사용되어도 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 아울러, 상술하지 않은 동등한 것 및 변형도, 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 사용되어도 된다.

Claims

제 1 방사빔과 제 2 방사빔에 사용되고,

선택적으로 반사되고, 상기 제 1 방사빔을 반사시키고 상기 제 2 방사빔을 투과시킬 수 있는 제 1 반사면과,

상기 제 1 반사면에 의해 투과될 때 상기 제 2 방사빔을 수신하고, 상기 제 1 반사면에 의한 상기 제 2 방사빔을 반사시키도록 배치된 제 2 반사면을 구비하고,

상기 제 2 반사면은, 상기 제 1 빔과 상기 제 2 빔 사이에서 발생되는 위상 프로파일의 차이에 대응하는 변동간격만큼 상기 제 1 반사면과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광학부재.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 반사면은, 발생되는 위상 프로파일의 차이에 대응하는 높이가 다른 비주기적인 패턴을 이루는 단차형 환상 구역 형태의 위상 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 광학부재.
제 2 항에 있어서,

상기 각 구역은, 평면 평행면을 구비한 것을 특징으로 하는 광학부재.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 면은, 5 내지 25개의 구역을 구비한 것을 특징으로 하는 광학부재.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 반사면은, 발생되는 위상 프로파일의 차이에 대응하는 형상을 갖는 비평면의 거의 연속적인 면을 구비한 것을 특징으로 하는 광학부재.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 반사면은, 편광 선택방식으로 방사빔을 반사시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 반사면은, 파장 선택방식으로 방사빔을 반사시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학부재.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 반사면과 상기 제 2 반사면 사이의 변동간격의 프로파일은, 구면수차에 접근시킨 것을 특징으로 하는 광학부재.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 반사면은, 상기 제 1 반사면에 거의 평행한 평면을 따라, 그 단면 상에 거의 타원 윤곽을 제공하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학부재.
정보층을 포함하는 광 기록매체를 주사하고,

방사빔을 발생하는 방사원과, 상기 방사원과 상기 정보층 사이의 광 경로 사이에 설치되어, 방사빔을 상기 정보층의 스폿으로 수속하는 대물렌즈를 구비하고,

선택적으로 반사되고, 상기 제 1 방사빔을 반사시키고 상기 제 2 방사빔을 투과시킬 수 있는 제 1 반사면과,

상기 제 1 반사면에 의해 투과될 때 상기 제 2 방사빔을 수신하고, 상기 제 1 반사면에 의한 상기 제 2 방사빔을 반사시키도록 배치된 제 2 반사면을 구비하며,

상기 제 2 반사면은, 상기 제 1 빔과 상기 제 2 빔 사이에서 발생되는 위상 프로파일의 차이에 대응하는 변동간격만큼 상기 제 1 반사면과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항에 있어서,

상기 장치는 시준렌즈를 구비하고, 상기 광학부재는 상기 시준렌즈와 상기 대물렌즈 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

상기 제 1 반사면은, 편광 선택방식으로 방사빔을 반사시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 12 항에 있어서,

전기광학부재를 출사하는 광의 편광이 그 전기광학부재에 입사하는 광의 소정 편광에 관련된 제 1 방위를 갖는 제 1 상태와, 전기광학부재를 출사하는 광의 편광이 상기 소정 편광에 관련된 제 2 방위를 갖는 제 2 상태 사이에서 스위칭 가능한 전기광학부재를 구비하여, 상기 제 1 빔과 상기 제 2 빔에 각각 직교 편광을 제공하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 13 항에 있어서,

상기 전기광학부재의 광학특성은, 주사되는 적어도 2개의 개별 정보층 깊이 중 하나를 선택적으로 나타내는 선택신호의 제어하에서 변경되는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 대물렌즈로부터 출사하는 빔은, 0.7보다 큰 개구수를 갖는 기록매체에 입사되도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 반사면은, 광학주사장치의 광축에 약 45°로 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 반사면은, 발생되는 위상 프로파일의 차이에 대응하는 높이가 다른 비주기적인 패턴을 이루는 단차형 환상 구역 형태의 위상 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
청구항 10 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 광학주사장치를 동작시키고,

주사동작시 기록매체의 정보층을 판독하는 단계와, 기록매체에서 발생된 구면수차를 보정하기 위해서 주사동작시에 상기 장치의 광학특성을 변경하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 10 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 광학주사장치를 동작시키고,

주사동작시 기록매체의 정보층에 데이터를 기록하는 단계와, 기록매체에서 발생된 구면수차를 보정하기 위해서 주사동작시에 상기 장치의 광학특성을 변경하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 방법.