KR20040071703A - Optical scanning device - Google Patents

Optical scanning device Download PDF

Info

Publication number
KR20040071703A
KR20040071703A KR10-2004-7008627A KR20047008627A KR20040071703A KR 20040071703 A KR20040071703 A KR 20040071703A KR 20047008627 A KR20047008627 A KR 20047008627A KR 20040071703 A KR20040071703 A KR 20040071703A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
radiation beam
polarization
optical
radiation
scanning device
Prior art date
Application number
KR10-2004-7008627A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
헨드릭스베르나르두스에이치.더블유.
드브리에스요리트이.
스탈링아쇼에르트
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20040071703A publication Critical patent/KR20040071703A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G11B7/1369Active plates, e.g. liquid crystal panels or electrostrictive elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G11B7/1367Stepped phase plates
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13922Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0009Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
    • G11B2007/0013Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers

Abstract

이중층 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치가 제공된다. 이 장치는, 복굴절 물질로 이루어진 비주기적 위상 구조(NPS) 부재(14)에서 발생된 광 경로 길이들을 변경하는 전환가능한 액정 셀(10)을 포함하는 구면수차 보상 광학 서브시스템을 구비한다.An optical scanning device for scanning a double layer optical record carrier is provided. The apparatus has a spherical aberration compensation optical subsystem comprising a switchable liquid crystal cell 10 that changes the optical path lengths generated in the aperiodic phase structure (NPS) member 14 made of birefringent material.

Description

광학주사장치{OPTICAL SCANNING DEVICE}Optical scanning device {OPTICAL SCANNING DEVICE}

본 발명은, 광 디스크 등의 광 기록매체를 주사하며, 방사빔을 발생하는 방사원과, 방사원과 정보층 사이의 광 경로에 배치되어 방사빔을 정보층 상의 스폿으로 집광시키는 대물렌즈를 구비한 광학주사장치와, 이 광학주사장치에 사용되는 광학부재에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 디스크에 있는 정보층에 도달하기 위해 광 디스크 내부에서 빔이 이동할 때 통과하는 서로 다른 광경로 길이(본 명세서에서는, 정보층 깊이로 부른다)에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 광학부재를 구비한 광학주사장치에 관한 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention provides an optical scanning device that scans an optical recording medium such as an optical disk, and includes an radiation source for generating a radiation beam, and an objective lens disposed in an optical path between the radiation source and the information layer to focus the radiation beam into a spot on the information layer. A scanning device and an optical member used in the optical scanning device. In particular, the present invention compensates for spherical aberrations caused by different optical path lengths (herein referred to as information layer depths) passing as the beam travels inside the optical disc to reach the information layer on the disc. The present invention relates to an optical scanning device having an optical member, but is not limited thereto.

고용량을 지닌 광 기록매체의 제조에 대한 필요성이 증가하고 있다. 따라서, 예를 들면 400nm의 방사빔과 같은 비교적 단파장의 방사빔과, 최소한 0.7이며 예를 들면 NA=0.85인 고개구율(NA) 대물렌즈계와, 예를 들면 80㎛ 두께의 얇은 보호 커버층을 사용하는 광학주사장치가 바람직하다. 더구나, 이중층 디스크를 제공함으로써 용량이 증가될 수 있다. 전술한 파장 및 NA에서는, 코히어런트 누화를 허용가능한 레벨로 줄이기 위해서는 최소한 20-30㎛의 층 분리가 바람직하다. 보상 대책이 없으면, 한 층으로부터 다른 층으로의 초점을 다시 맞추는 것(refocusing)이 구면수차를 일으켜, 200-300mλ(rms)의 파면오차를 발생하는데, 이것은 형성된 광 스폿의 해상도를 저하시킨다.There is an increasing need for the manufacture of optical record carriers with high capacity. Thus, for example, a relatively short wavelength radiation beam, such as a 400 nm radiation beam, a high aperture (NA) objective lens system of at least 0.7, for example NA = 0.85, and a thin protective cover layer, for example 80 μm thick, are used. An optical scanning device is preferable. Moreover, capacity can be increased by providing a double layer disk. At the aforementioned wavelengths and NA, layer separation of at least 20-30 μm is desirable to reduce coherent crosstalk to an acceptable level. Without compensatory measures, refocusing from one layer to another causes spherical aberration, resulting in a wavefront error of 200-300 mλ (rms), which degrades the resolution of the formed light spot.

구면수차 보상을 제공하기 위해, 복합 대물렌즈의 2개 이상의 렌즈부재의 간격을 기계적으로 조정하는 것이 알려져 있다. 또 다른 보상방법은, 방사원에 대한 시준렌즈의 위치를 기계적으로 조정하여, 평행광으로 변환된 빔 대신에 수렴 또는 발산 빔으로서 방사빔이 대물렌즈에 부딪치도록 하는 것이다. 이들 방법 각각은, 주사장치의 광학계에서 발생된 구면수차를 보상하여, 주사중인 광 디스크에서 발생된 구면수차를 최소한 대략적으로 상쇄한다.In order to provide spherical aberration compensation, it is known to mechanically adjust the spacing of two or more lens members of a composite objective lens. Another compensation method is to mechanically adjust the position of the collimating lens relative to the radiation source such that the radiation beam strikes the objective lens as a converging or diverging beam instead of the beam converted into parallel light. Each of these methods compensates for the spherical aberration generated in the optical system of the scanning apparatus, thereby at least approximately canceling the spherical aberration generated in the scanning optical disk.

그러나, 특히 초점 제어를 제공하기 위해 별개의 기계적인 액추에이터가 사용될 때, 구면수차 보상을 제공하기 위해 기계적인 액추에이터를 이용하는 것은 비교적 복잡하므로, 주사장치의 제조비용을 증가시킨다.However, it is relatively complicated to use mechanical actuators to provide spherical aberration compensation, especially when separate mechanical actuators are used to provide focus control, thus increasing the manufacturing cost of the injection device.

또 다른 종래의 광학주사장치는 WO-A-124174에 기재되어 있는데, 여기서는 입사광의 편광을 90°만큼 선택적으로 회전시키는 트위스티드 네마틱(TN) 액정셀을 방사빔이 통과한다. 그후, 빔은, 수렴 상태에서, 복굴절판을 통과하여, 복굴절판에 구면수차를 생성한다. 복굴절판은 TN 셀의 상태에 따라 서로 다른 양의 구면수차를 발생하여, 서로 다른 정보층 두께를 보상한다.Another conventional optical scanning device is described in WO-A-124174, where a radiation beam passes through a twisted nematic (TN) liquid crystal cell that selectively rotates the polarization of incident light by 90 °. The beam then passes through the birefringent plate in the converged state, producing spherical aberration in the birefringent plate. The birefringent plate generates different amounts of spherical aberration according to the state of the TN cell, thereby compensating for different information layer thicknesses.

EP-A-08605037 A1과, R. Katayama의 문헌 Applied Optics volume 38(1999) pp 3778-3786에는, CD 기록매체를 주사하는데에도 적합하며 DVD 기록매체를 주사하도록 설계된 대물렌즈를 제조하는데 사용되는 위상 구조가 기재되어 있다. 일반적으로, DVD 기록매체는, CD 등의 구세대의 기록매체를 주사하는데 사용되는 것과 다른 파장 및 개구율을 갖는 방사빔을 사용하여 주사되도록 설계되어 있다. 이 위상 구조는 단차가 형성된 비주기적 환형 구역들로 구성되어, 각각의 구역이 DVD파장(660nm)에 대해 2π의 배수인 위상 단차를 발생하므로, 위상 구조가 이 파장에서 아무런 영향을 미치지 않는다. 그러나, CD 판독에 대해서는, 이와 다른 파장이 사용된다(785nm). 그 결과, 단차가 형성된 위상 프로파일이 이 경우에는 더 이상 2π의 배수가 아닌 위상 단차들을 생성한다. 단차 높이들과 구역 폭을 적절히 설계함으로써, CD의 경우에 위상 구조에 의해 도입된 위상이 디스크의 두께차에 의해 생긴 파면수차를 회절한계 이하로 줄인다. 이 구조는, 2가지 분리된 파장에 대해 파면수차를 줄일 수 있다.EP-A-08605037 A1 and in R. Katayama, Applied Optics volume 38 (1999) pp 3778-3786, are also suitable for scanning CD recording media and are used to produce objective lenses designed to scan DVD recording media. The structure is described. In general, DVD record carriers are designed to be scanned using radiation beams having wavelengths and aperture ratios different from those used to scan older generations of record carriers such as CDs. This phase structure is composed of stepped acyclic annular zones, so that each zone produces a phase step that is a multiple of 2π with respect to the DVD wavelength (660 nm), so that the phase structure has no effect at this wavelength. However, for CD readout, a different wavelength is used (785 nm). As a result, the stepped phase profile in this case produces phase steps that are no longer multiples of 2π. By properly designing the step heights and zone widths, the phase introduced by the phase structure in the case of CD reduces the wave front aberration caused by the thickness difference of the disc to below the diffraction limit. This structure can reduce wavefront aberration for two separate wavelengths.

JP-A-2001-174614에는, 2가지 서로 다른 파장에서 동작할 수 잇는 광학주사장치용의 광학 헤드를 위한 회절소자가 개시되어 있다. 이 회절소자는, 균일한 굴절률을 갖는 물질에 삽입된 복굴절 물질로 이루어진 격자를 포함한다. 복굴절 물질은 주기적인 구조로, 즉 소자를 가로질러 규칙적으로 반복되는 구조로 배치된다. 한 개의 파장에 대해, 이 소자는 한가지 편광에서 빛을 회절없이 투과시키며, 수직 편광에서는 빛을 회절시킨다. 두 번째 파장에 대해서는, 빛이 양 편광에서 회절없이 투과된다. 한가지 문제점은, 구조 내부의 다수의 소자들로 인해, 주기적인 위상 구조, 즉 격자를 제조하는 것이 비교적 복잡하다는 것이다. 더구나, 회절로 인해, 입사광의 특정한 양이 낭비되어, 바람직하지 않다.JP-A-2001-174614 discloses a diffractive element for an optical head for an optical scanning device that can operate at two different wavelengths. This diffractive element includes a grating made of a birefringent material inserted into a material having a uniform refractive index. The birefringent material is arranged in a periodic structure, ie in a structure that is regularly repeated across the device. For one wavelength, the device transmits light without diffraction at one polarization and diffracts light at vertical polarizations. For the second wavelength, light is transmitted without diffraction at both polarizations. One problem is that due to the large number of elements inside the structure, it is relatively complicated to manufacture a periodic phase structure, ie a grating. Moreover, due to diffraction, a certain amount of incident light is wasted, which is undesirable.

Lee et al의 Technical Digest of the International Symposium on Optical Memory 2001, Taiwan, pp 308-309의 논문에는, HD/DVD 호환을 위한 소위 편광 위상 보상기(polarisation phase compensator: PPC)를 구비한 광 디스크 시스템이 기재되어 있다. 이 PPC는, 유리 기판들 사이에 삽입된 복굴절 물질을 포함하며, 405nm의 파장과 제 1 편광을 갖는 제 1 빔에는 영향을 미치지 않지만, 650nm의 파장과 제 2의 수직 편광을 갖는 제 2 빔에서는 구면수차 보상을 달성하는 환형 위상 구조들을 포함한다. 그러나, PPC를 광학주사장치 내부에 일체화시키는 방법은 기술되어 있지 않으며, 서로 다른 파장의 빔을 제공하기 위해 아마 2가지 서로 다른 방사원이 사용되는 것 같다.Lee et al's paper on Technical Digest of the International Symposium on Optical Memory 2001, Taiwan, pp 308-309 describes an optical disk system with a so-called polarization phase compensator (PPC) for HD / DVD compatibility. It is. This PPC includes a birefringent material sandwiched between glass substrates and does not affect the first beam with a wavelength of 405 nm and the first polarization, but with a second beam with a wavelength of 650 nm and a second vertical polarization. Annular phase structures that achieve spherical aberration compensation. However, no method of integrating the PPC inside the optical scanning device is described, and probably two different radiation sources are used to provide beams of different wavelengths.

결국, 본 발명의 목적은, 광학주사장치에 비기계적인 파면수차 보상 시스템을 제공함에 있다.After all, it is an object of the present invention to provide a non-mechanical wavefront compensation system for an optical scanning device.

본 발명의 일면에 따르면, 정보층을 포함하는 광 기록매체를 주사하며, 방사빔을 발생하는 방사원과, 방사원과 정보층 사이의 광 경로에 배치되어, 방사빔을 정보층 상의 스폿에 집광시키는 대물렌즈와, 전기광학소자를 벗어난 빛의 편광이 전기광학소자에 입사하는 빛의 소정의 편광에 대해 제 1 방향을 갖는 제 1 상태와, 전기광학소자를 벗어난 빛의 편광이 상기 소정의 편광에 대해 이와 다른 제 2 상태를 갖는 제 2 상태 사이에서 전환가능하여, 전기광학소자의 상태에 따라 주로 제 1 편광을 갖는 제 1 방사빔과 주로 제 2의 수직 편광을 갖는 제 2 방사빔을 제공하는 전기광학소자와, 상기 제 1 방사빔과 상기 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖는 부분을 포함하는 광학부재를 구비하되, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역은 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루고, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각제공하도록 구성된 광학주사장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, an object for scanning an optical recording medium including an information layer and disposed in a light source generating a radiation beam and a light path between the radiation source and the information layer to focus the radiation beam on a spot on the information layer. A first state in which the lens and the polarization of light out of the electro-optical device have a first direction with respect to the predetermined polarization of light incident on the electro-optical device, and the polarization of light out of the electro-optical device An electrical switchable between a second state having a second and a different state, thereby providing a first radiation beam having primarily a first polarization and a second radiation beam having primarily a second vertical polarization, depending on the state of the electro-optical device An optical element, the portion providing wavefront aberration compensation in relation to the first radiation beam and the second radiation beam, the portion having a surface formed of a polarization sensing material and disposed in the path of the first and second radiation beams; And a phase structure in which the surface has a shape of stepped annular zones, the zones forming an aperiodic pattern of light paths having different lengths, and the optical path to the first radiation beam. And optical paths for the second and second radiation beams are provided so that the difference in the wavefront aberration compensation of the first and second beams is respectively provided.

파면수차 보상은, 기계적인 시스템이 이와 같은 파면수차 보상을 제공할 필요가 없이, 비교적 높은 개구율의 장치에서도, 광 디스크 내부 또는 광 디스크들 사이의 다양한 깊이에 위치한 정보층에 대해 제공될 수도 있다. 또한, 1개보다 많은 방사원이 필요하지도 않다.Wavefront aberration compensation may be provided for information layers located at various depths within or between optical discs, even with relatively high aperture ratio devices, without the need for mechanical systems to provide such wavefront aberration compensation. Also, no more than one radiation source is needed.

단차 형태의 구조 대신에 복굴절 렌즈를 사용하여 유사한 효과를 달성할 수도 있지만, 본 발명의 구조는, 비점수차가 줄어들 수 있다는 이점을 갖는다는 점에 주목하기 바라며, 이것은 복굴절 렌즈는, 광속들이 렌즈의 광축에 평행하게 이동하지 않으므로, 일반적으로 비점수차 파면수차를 일으키기 때문이다.Although a similar effect may be achieved by using a birefringent lens instead of a stepped structure, it is to be noted that the structure of the present invention has the advantage that the astigmatism can be reduced, which means that the birefringent lens is characterized in that This is because astigmatism wavefront aberration generally occurs because it does not move parallel to the optical axis.

또한, 본 발명에 따른 위상 구조는 비주기적 패턴, 즉 반경방향으로 규칙적으로 반복하지 않는 패턴을 가지므로, 회절 차수를 구성하지 않는다. 그 결과, 위상 구조는 격자의 고유 손실을 갖지 않는다. 상기한 광학부재는 방사 에너지의 상당한 손실없이 필요한 파면 변화를 도입한다.In addition, the phase structure according to the present invention has an aperiodic pattern, that is, a pattern that does not repeat regularly in the radial direction, and thus does not constitute a diffraction order. As a result, the phase structure does not have the intrinsic loss of the grating. The optical member introduces the necessary wavefront change without significant loss of radiant energy.

본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 정보층을 포함하는 광 기록매체를 주사하며, 방사빔을 발생하는 방사원과, 방사원과 정보층 사이의 광 경로에 배치되어, 방사빔을 정보층 상의 스폿에 집광시키며, 기계적인 구동수단 내부에 장착되어 광 기록매체의 주사중에 대물렌즈의 위치의 서보 기반의 교정을 수행하는 대물렌즈와, 제 1 편광의 방사빔을 포함하는 제 1 방사빔과 제 2의 수직 편광의 방사빔을 포함하는 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖는 부분을 포함하는 광학부재를 구비하되, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역은 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루고, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하며, 상기 광학부재가 상기 기계적 구동수단 내부에 상기 대물렌즈에 대해 고정되게 상기 대물렌즈와 함께 장착된 광학주사장치가 제공된다.According to yet another aspect of the present invention, an optical recording medium including an information layer is scanned, the radiation source generating a radiation beam, and disposed in an optical path between the radiation source and the information layer, condensing the radiation beam to a spot on the information layer. An objective lens mounted inside the mechanical drive means for performing servo-based calibration of the position of the objective lens during scanning of the optical record carrier, and a first radiation beam and a second vertical beam comprising a first polarization radiation beam. Providing optical wavefront aberration compensation in relation to a second radiation beam comprising a radiation beam of polarization, the optical member including a portion formed of a polarization sensing material and having a surface disposed in the path of the first and second radiation beams Wherein the surface comprises a phase structure in the form of stepped annular zones, the zones forming an aperiodic pattern of light paths having different lengths, for the first radiation beam The difference between the light paths and the light paths for the second radiation beam provides a difference in the wave front aberration compensation of the first and second beams, respectively, wherein the optical member is fixed to the objective lens inside the mechanical drive means. There is provided an optical scanning device mounted with an objective lens.

이와 같은 일체화된 장착으로 인해, 대물렌즈의 구동상태에 의존하지 않고, 주사중에 대물렌즈와 관련된 광학부재의 중심맞춤이 제공된다.This integrated mounting provides centering of the optical member associated with the objective lens during scanning without depending on the driving state of the objective lens.

바람직하게는, 위상 구조를 포함하는 표면이 공기와 접촉하는 광학부재가 제공된다. 이와 가튼 구성은, 광학부재의 중량이 감소되도록 하여, 일반적으로 고주파에서 동작하는 기계적인 구동수단의 동작을 돕는다.Preferably, an optical member is provided in which the surface comprising the phase structure is in contact with air. This garret configuration allows the weight of the optical member to be reduced, helping the operation of mechanical drive means generally operating at high frequencies.

본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 제 1 편광의 방사빔을 포함하는 제 1 방사빔과 제 2의 수직 편광의 방사빔을 포함하는 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖는 부분을 포함하되, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역은 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루고, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하며, 상기 표면이 공기와 접촉하는 광학부재가 제공된다.According to another aspect of the invention, a wavefront aberration compensation is provided in relation to a first radiation beam comprising a radiation beam of a first polarization and a second radiation beam comprising a radiation beam of a second vertical polarization, and detecting polarization A portion having a surface formed of a material and having a surface disposed in the path of the first and second radiation beams, the surface comprising a phase structure in the form of stepped annular zones, the zones having different lengths Forming a non-periodic pattern of light paths, the difference between the light paths for the first radiation beam and the light paths for the second radiation beam provides a difference in wavefront aberration compensation of the first and second beams, respectively, An optical member in contact with air is provided.

전술한 것과 같이, 공기 계면을 설치함으로써, 광학부재의 중량이 줄어들 수있다. 더구나, 표면이 피복 물질과 접촉할 때 필요한 단차 높이와 비교할 때, 환형 구역들의 단차 높이들을 일반적으로 줄일 수 있다.As described above, by providing the air interface, the weight of the optical member can be reduced. Moreover, the step heights of the annular zones can generally be reduced compared to the step height required when the surface is in contact with the coating material.

본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 제 1 편광의 방사빔을 포함하는 제 1 방사빔과 제 2의 수직 편광의 방사빔을 포함하는 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖되, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역이 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루며, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하는 부분과, 비편광 감지 물질로 형성된 부분을 구비하며, 상기 비편광 감지 부분은 상기 표면을 따라 편광 감지 부분과 접촉되고, 편광 감지 물질은 상기 제 1 편광의 방사빔에 대해 제 1 굴절률을 나타내고 상기 제 2 편광의 방사빔에 대해 제 2 굴절률을 나타내며, 비편광 감지 물질의 굴절률이 상기 제 2 굴절률과 일치하도록 선택된 광학부재가 제공된다.According to another aspect of the invention, a wavefront aberration compensation is provided in relation to a first radiation beam comprising a radiation beam of a first polarization and a second radiation beam comprising a radiation beam of a second vertical polarization, and detecting polarization A surface structure formed of a material and disposed in the paths of the first and second radiation beams, the surface comprising a phase structure in the form of stepped annular zones, the zones having a different length of light paths Forming a periodic pattern, wherein the difference between the light paths for the first radiation beam and the light paths for the second radiation beam provides a difference in wavefront aberration compensation of the first and second beams, respectively, and a non-polarization sensing material. Wherein the non-polarization sensing portion is in contact with the polarization sensing portion along the surface, and the polarization sensing material exhibits a first index of refraction for the radiation beam of the first polarization and of the second polarization An optical member is provided that exhibits a second index of refraction for the radiation beam and is selected such that the index of refraction of the non-polarization sensing material matches the second index of refraction.

이것은, 위상 구조를 포함하는 표면이 피복 물질과 접촉하는 실시예의 특수한 경우에 해당한다. 굴절률들을 일치시킴으로써, 필요한 단차 높이들을 현저하게 줄일 수 있다.This corresponds to the special case of the embodiment where the surface comprising the phase structure is in contact with the coating material. By matching the refractive indices, the required step heights can be significantly reduced.

본 발명의 다양한 실시예의 특징 및 이점은 다음의 첨부도면을 참조하는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:Features and advantages of various embodiments of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, with reference to the accompanying drawings in which:

도 1은 본 발명의 실시예들에 따라 배치된 광학주사장치의 개략적인 예시도이고,1 is a schematic illustration of an optical scanning device disposed in accordance with embodiments of the present invention,

도 2는 도 1의 배치에서 사용된 광학 부품들의 개략적인 예시도이며,FIG. 2 is a schematic illustration of optical components used in the arrangement of FIG. 1,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 위상 조정부재의 단면도이고,3 is a cross-sectional view of the phase adjusting member according to the first embodiment of the present invention;

도 4는 보상 전과 보상 후의 파면수차를 나타낸 것이며,Figure 4 shows the wave front aberration before and after compensation,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 위상 조정부재의 단면도이고,5 is a cross-sectional view of a phase adjusting member according to a second embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 위상 조정부재의 단면도이며,6 is a cross-sectional view of the phase adjusting member according to the third embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 위상 조정부재의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the phase adjusting member according to the fourth embodiment of the present invention.

도 1은, 이하에서 예를 들기 위해 설명하는 본 발명의 각각의 실시예들에 따른 광 기록매체를 주사하는 장치에 공통되는 부품을 개략적으로 나타낸 것이다. 기록매체는, 예를 들어 예를 들기 위해 후술한 것과 같은 광 디스크이다.FIG. 1 schematically shows components common to an apparatus for scanning an optical record carrier according to respective embodiments of the present invention described below for example. The recording medium is, for example, an optical disc as described below for example.

광 디스크 OD는 기판(1)과 투명층(2)을 구비하며, 이 사이에 적어도 1개의 정보층(3)이 배치된다. 이중층 광 디스크의 경우에는, 도시된 것과 같이, 2개의 정보층(3, 4)이 20㎛±10㎛) 만큼 떨어져서 디스크 내부에서 서로 다른 깊이에서 투명층(2) 뒤에 배치된다. 또 다른 투명층(5)이 2개의 정보층을 분리한다. 약 80㎛(±30㎛)의 두께를 갖는 투명층(2)은 최상위 정보층(3)을 보호하는 기능을 갖는 한편, 기계적인 지지는 기판(1)에 의해 제공된다.The optical disc OD includes a substrate 1 and a transparent layer 2, at least one information layer 3 being disposed therebetween. In the case of a dual-layer optical disc, as shown, two information layers 3 and 4 are spaced apart by the transparent layer 2 at different depths inside the disc at a distance of 20 μm ± 10 μm. Another transparent layer 5 separates the two information layers. The transparent layer 2 having a thickness of about 80 μm (± 30 μm) has a function of protecting the uppermost information layer 3, while mechanical support is provided by the substrate 1.

정보는, 도 1에 도시되지 않은 거의 평행하거나, 동심을 이루거나 나선형의 트랙들로 배치된 광학적으로 검출가능한 마크들의 형태로 광 디스크의 정보층들(3,4)에 저장될 수도 있다. 마크들은, 예를 들면 피트의 형태나, 주변부와는 다른 반사계수 또는 자화 방향을 갖는 영역들, 또는 이들 형태의 조합과 같이, 임의의 광학적으로 판독가능한 형태를 가질 수도 있다.The information may be stored in the information layers 3, 4 of the optical disc in the form of optically detectable marks arranged in nearly parallel, concentric or helical tracks not shown in FIG. 1. The marks may have any optically readable form, such as, for example, in the form of pits, regions having a reflection coefficient or magnetization direction different from the periphery, or a combination of these forms.

주사장치는, 반경방향으로 움직일 수 있는 아암 상에 장착된 광 픽업장치(OPU)를 구비한다. OPU(1)는 디스크 OD 이외의 도 1에 도시된 모든 구성요소들을 포함한다. 방사원 6, 예를 들면 한 개의 반도체 레이저는 400nm(±10nm)의 파장을 갖는 발산하는 방사빔(7)을 방출한다. 빔 스플리터(8), 본 실시예에서는 편광 빔 스플리터는, 렌즈계 내부에서 방사빔을 반사시킨다. 렌즈계는, 시준렌즈(9), 대물렌즈(12) 및 콘덴서 렌즈(11)를 포함한다. 대물렌즈(12)는 기계적인 액추에이터(미도시) 내부에 지지된 이동가능한 마운팅(13)에 단단하게 장착되어, 대물렌즈(12)의 위치의 반경방향의 트랙킹 서보 및 초점 서보 조정을 행한다. 또한, 이 장치는, 나중에 상세히 설명하는 것과 같은 트위스티드 네마틱(TN) 액정 셀(10)과 위상 조정기(14)를 더 구비한다. 조정기(14)는 마운팅(13)에 단단하게 장착된다.The scanning device includes an optical pickup device (OPU) mounted on an arm that can move in a radial direction. The OPU 1 includes all the components shown in FIG. 1 other than the disk OD. Radiation source 6, for example one semiconductor laser, emits a diverging radiation beam 7 having a wavelength of 400 nm (± 10 nm). The beam splitter 8, in the present embodiment, reflects the radiation beam inside the lens system. The lens system includes a collimating lens 9, an objective lens 12, and a condenser lens 11. The objective lens 12 is firmly mounted to a movable mounting 13 supported inside a mechanical actuator (not shown) to perform radial tracking servo and focus servo adjustment of the position of the objective lens 12. In addition, the apparatus further comprises a twisted nematic (TN) liquid crystal cell 10 and a phase adjuster 14 as described in detail later. The regulator 14 is firmly mounted to the mounting 13.

시준렌즈(9)는 발산하는 방사빔(7)을 굴절시켜 평행광으로 변환된 빔(15)을 형성한다. 평행광으로 변환된다는 것은, 거의 평행한 빔을 의미하며, 이 빔에 대해서는, 복합 대물렌즈가 거의 제로값인 횡방향의 배율을 갖는다. 복굴절 위상 조정기(14)와 평행광으로 변환된 빔 경로에 있는 다른 광학부재들이 본 실시예에서와 같이 이상적으로 평행광으로 변환된(평행한) 빔에 사용되도록 설계된 경우에, 평행광으로 변환된 빔에 대한 필요성이 생긴다. 그러나, 빔 경로에 있는 구성요소들이발산 또는 수렴 빔에 사용되도록 설계된 경우에는, 평행광으로 변환된 빔이 필요하지 않다. 이상적으로 평행광으로 변환된 빔에 사용하도록 설계된 구성요소들을 사용하더라도, 광학계의 필요한 효율에 따라, 빔의 폭주(vergence)와 관련된 특정한 공차가 허용될 수 있다. 본 광학계에 필요한 효율을 얻기 위해서는, 평행광으로 변환된 빔은, 0.02보다 작은 대물렌즈의 절대 배율을 일으키는 폭주를 갖는 것이 바람직하다.The collimating lens 9 refracts the radiating radiation beam 7 to form a beam 15 converted to parallel light. Converting into parallel light means a beam that is almost parallel, and for this beam, the composite objective lens has a lateral magnification of almost zero value. If the birefringent phase adjuster 14 and other optical elements in the beam path converted to parallel light are designed to be used for a beam that is ideally converted (parallel) to parallel light as in this embodiment, There is a need for a beam. However, if the components in the beam path are designed to be used for diverging or converging beams, no beam converted to parallel light is needed. Even using components designed for use in beams ideally converted to parallel light, depending on the required efficiency of the optics, certain tolerances associated with the beam's verbosity may be tolerated. In order to obtain the efficiency required for the present optical system, it is preferable that the beam converted into parallel light has a congestion causing an absolute magnification of the objective lens smaller than 0.02.

대물렌즈(12)는 평행광으로 변환된 방사빔(15)을 본 실시예에서는 0.85의 높은 개구율(NA)을 갖는 수렴 빔(16)으로 변환하며, 이 빔은 주사되고 있는 정보층 3 또는 4 상의 스폿(18)이 된다.The objective lens 12 converts the radiation beam 15 converted into parallel light into a converging beam 16 having a high aperture ratio NA of 0.85 in this embodiment, which is being scanned information layer 3 or 4. It becomes the spot 18 of an image.

정보층 3 또는 4에 의해 반사된 수렴 빔(16)의 방사빔은 발산하는 반사빔(20)을 형성하며, 이것은 전방의 수렴빔의 광경로를 따라 되돌아온다. 대물렌즈(12)는 반사빔(20)을 거의 평행광으로 변환된 반사빔(21)으로 변환하고, 빔 스플리터(8)는 반사빔(21)의 적어도 일부분을 콘덴서 렌즈(11)를 향해 투과시킴으로써 전방 빔과 반사빔을 분리한다.The radiation beam of the converging beam 16 reflected by the information layer 3 or 4 forms a diverging reflection beam 20, which is returned along the optical path of the forward converging beam. The objective lens 12 converts the reflected beam 20 into a reflected beam 21 converted into nearly parallel light, and the beam splitter 8 transmits at least a portion of the reflected beam 21 toward the condenser lens 11. This separates the front beam and the reflected beam.

콘덴서 렌즈(11)는, 비록 복수의 검출기 소자들이 사용되기는 하지만, 한 개의 소자(23)로 대략적으로 나타낸 검출계에 초점이 맞추어지는 수렴하는 반사빔(22)으로 입사빔을 변환한다. 검출계는 방사빔을 포착하여 이것을 전기신호로 변환한다. 이들 신호 중에서 한 개는 정보신호(24)로서, 이 신호의 값은 주사되고 있는 정보층에서 판독된 정보를 표시한다. 또 다른 신호는 초점 에러신호로서, 이 값은 스폿(18)과 주사되고 있는 각각의 정보층(3, 4) 사이의 축방향의 높이차를나타낸다. 또 다른 신호는 트랙킹 에러신호로서, 이 값은 주사되고 있는 트랙으로부터의 스폿의 반경방향의 벗어남을 표시한다. 각각의 신호들 25, 26은 초점 서보 및 트랙킹 서보 기계 액추에이터에 입력되어, 주사중에 마운팅(13)의 위치를 제어한다.The condenser lens 11 converts the incident beam into a converging reflected beam 22 which is focused on a detection system roughly represented by one element 23, although a plurality of detector elements are used. The detector captures the radiation beam and converts it into an electrical signal. One of these signals is an information signal 24, whose value indicates information read from the information layer being scanned. Another signal is a focus error signal, which represents the axial height difference between the spot 18 and each of the information layers 3 and 4 being scanned. Another signal is a tracking error signal, which indicates the radial deviation of the spot from the track being scanned. Respective signals 25 and 26 are input to the focus servo and tracking servo mechanical actuators to control the position of the mounting 13 during scanning.

TN 셀(10)에의 또 다른 신호 입력은 구면수차 제어신호(30)이다. 구면수차 제어신호(30)는 현재 주사되고 있는 광 디스크 내부의 선택된 정보층 3 또는 4를 나타낸다.Another signal input to the TN cell 10 is a spherical aberration control signal 30. The spherical aberration control signal 30 represents the selected information layer 3 or 4 inside the optical disc currently being scanned.

도 2a 및 도 2b는 구면수차 보상 광학 서브시스템의 일부를 구성하는 구성요소들을 포함하는 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 것이다. TN 셀(10)은, TN 액정 셀(10)의 전극들을 구성하며 평판의 내면에 형성된 도전성 투명층을 갖는 2개의 투명 평판 사이에 삽입된 액정층으로 구성된 평판 셀이다. TN 액정 셀 분야에서 공지된 것과 같이, 전극층들 이외에, 액정층에 인접한 전극들의 표면들은 배향물질로 덮인다. 액정 셀(10)의 일면에 있는 물질은, 액정 셀의 타면에 있는 물질이 액정 분자들을 정렬할 때의 배향 방향과 수직한 배향으로 액정 분자들을 정렬시킨다. 따라서, 셀(10)이 오프 상태에 있을 때에는, 액정 셀의 2면 사이에 있는 액정층의 벌크에서는 90°의 비틀림이 형성된다. 액정 셀(10)은 구면수차 제어신호(30)에 의해 제어되는 전압 발생원에 접속된다. 전원이 켜졌을 때, 전압 발생원은 액정 셀(10)을 온 상태로 전환하여, 액정 분자들이 대물렌즈(12)의 광축에 거의 평행하게 정렬된다. 액정 셀(10)의 오프 상태에서는, 입사 방사빔의 편광이 액정 셀(10)을 통과할 때 90°만큼 회전한다. 이와 반대로, 온 상태에서는, 액정 셀(10)이 셀(10)을 통과하는 방사빔의 편광에 아무런 영향을 미치지 않는다.2A and 2B schematically illustrate one embodiment of the present invention that includes components that form part of a spherical aberration compensation optical subsystem. The TN cell 10 is a flat cell composed of a liquid crystal layer interposed between two transparent flat plates constituting the electrodes of the TN liquid crystal cell 10 and having a conductive transparent layer formed on the inner surface of the flat plate. As is known in the TN liquid crystal cell art, in addition to the electrode layers, the surfaces of the electrodes adjacent to the liquid crystal layer are covered with an alignment material. The material on one side of the liquid crystal cell 10 aligns the liquid crystal molecules in an orientation perpendicular to the alignment direction when the material on the other side of the liquid crystal cell aligns the liquid crystal molecules. Therefore, when the cell 10 is in the off state, a 90 degree twist is formed in the bulk of the liquid crystal layer between the two surfaces of the liquid crystal cell. The liquid crystal cell 10 is connected to a voltage generation source controlled by the spherical aberration control signal 30. When the power is turned on, the voltage generator turns the liquid crystal cell 10 on, so that the liquid crystal molecules are aligned almost parallel to the optical axis of the objective lens 12. In the off state of the liquid crystal cell 10, the polarization of the incident radiation beam rotates by 90 ° as it passes through the liquid crystal cell 10. In contrast, in the on state, the liquid crystal cell 10 has no influence on the polarization of the radiation beam passing through the cell 10.

TN 액정 셀(10)에 있는 액정층은 통상 4-6㎛으로 비교적 얇다. 따라서, 구면수차 보상 광학 서브시스템의 응답속도가 빨라, 셀이 10-50ms 내에서 온 상태 및 오프 상태 사이에서 전환한다.The liquid crystal layer in the TN liquid crystal cell 10 is relatively thin, usually 4-6 탆. Thus, the response speed of the spherical aberration compensation optical subsystem is fast, allowing the cell to switch between on and off states within 10-50 ms.

구면수차 보상 광학 서브시스템의 또 다른 구성요소는 수동 위상 조정기(14A)이다. 위상 조정기(14A)는, 그것의 분자들이 광축을 따라 정렬된 경화된 액정 화합물 등과 같은 선형 복굴절 물질로 이루어진다. 복굴절 물질의 광 경로 길이에 의존하는 위상 조정기(14A)에서 발생된 구면수차 보상 파면수차는, TN 액정 셀(10)을 전환함으로써 2가지 별개의 상태 사이에서 변할 수 있다. 이상 변조기(14A)의 굴절률은, 입사 방사빔의 편광에 따라 Δn=n0-ne만큼 변한다. 입사 방사빔의 편광이 그것의 광축에 수직하면 복굴절 위상 조정기의 굴절률이 n0인 반면에, 입사 방사빔의 편광이 그것의 광축과 평행하면 굴절률이 ne이다.Another component of the spherical aberration compensation optical subsystem is the passive phase adjuster 14A. Phase adjuster 14A consists of a linear birefringent material such as a cured liquid crystal compound in which its molecules are aligned along the optical axis. The spherical aberration compensation wavefront aberration generated in the phase adjuster 14A depending on the optical path length of the birefringent material can be changed between two distinct states by switching the TN liquid crystal cell 10. The refractive index of the ideal modulator 14A changes by Δn = n 0 -n e in accordance with the polarization of the incident radiation beam. The refractive index of the birefringent phase adjuster is n 0 when the polarization of the incident radiation beam is perpendicular to its optical axis, while the refractive index is n e when the polarization of the incident radiation beam is parallel to its optical axis.

편광 빔 스플리터(8)에서 반사빔과 입사빔 사이의 편광에 90°회전을 일으킴으로써, 편광 빔 스플리터(8)와 결합하여 장치의 광 효율을 향상시키기 위해, 1/4 파장 지연판(retarder plate) 등의 편광 회전부재(14B)가 복굴절 위상 조정기(14A)와 광 디스크 OD 사이에 놓인다.By making a 90 [deg.] Rotation in the polarization between the reflected beam and the incident beam in the polarizing beam splitter 8, in combination with the polarizing beam splitter 8 to improve the light efficiency of the device, a quarter wavelength retarder plate A polarization rotating member 14B, such as), is placed between the birefringent phase adjuster 14A and the optical disk OD.

이하, 오프 상태에 있는 TN 액정 셀(10)을 나타낸 도 2a를 참조하면, 방사원(6)에 의해 발생된 참조번호 104로 나타낸 입사빔이 먼저 P형 편광을 갖는 편광 빔 스플리터(8)를 통과한다. TN 액정 셀(10)을 통과할 때, 입사빔의 편광이 S형 편광으로 회전한다. 빔은 복굴절 위상 조정기(14A)를 통과하는데, 이 경우에는 복굴절 위상 조정기(14A)가 P 방향으로 배치되므로, 복굴절 위상 조정기(14A)는 n0의 굴절률을 나타낸다. 그후, 1/4 파장판(14B)을 통과시에, 입사빔의 편광이 우선성 원편광으로 변형되며, 입사빔이 광 디스크(1) 내부의 주사중인 정보층 3 또는 4에서 반사된다. 이에 따라, 반사빔의 편광이 좌선성 원편광으로 변형되며, 이것은 1/4 파장판(14B)을 통과시에 P형 편광으로 변형된다.Hereinafter, referring to FIG. 2A showing the TN liquid crystal cell 10 in the off state, the incident beam indicated by reference numeral 104 generated by the radiation source 6 first passes through a polarizing beam splitter 8 having P-type polarization. do. When passing through the TN liquid crystal cell 10, the polarization of the incident beam rotates to the S-type polarization. The beam passes through the birefringent phase adjuster 14A. In this case, since the birefringent phase adjuster 14A is disposed in the P direction, the birefringent phase adjuster 14A exhibits a refractive index of n 0 . Then, upon passing through the quarter wave plate 14B, the polarization of the incident beam is transformed into preferential circularly polarized light, and the incident beam is reflected in the scanning information layer 3 or 4 inside the optical disk 1. Thereby, the polarization of the reflected beam is transformed into left linear circular polarization, which is transformed into P-type polarization upon passing through the quarter wave plate 14B.

복굴절 위상 조정기(14A)를 통과시에, 반사빔은 ne의 굴절률을 겪으며, 오프 상태의 TN 액정 셀(10)을 통과시에는, P형 편광이 TN 액정 셀(10)의 90°회전 효과에 의해 S형 편광으로 변형된다. 편광 빔 스플리터(8)는 S형 편광 상태에 있는 대부분의 반사빔을 참조번호 106으로 표시된 빔으로 검출기(23)를 향해 반사시킨다.When passing through the birefringent phase adjuster 14A, the reflected beam undergoes a refractive index of n e , and when passing through the TN liquid crystal cell 10 in the off state, the P-type polarization effect rotates 90 degrees of the TN liquid crystal cell 10. Is transformed into S-type polarized light. The polarization beam splitter 8 reflects most of the reflected beams in the S-type polarization state toward the detector 23 with the beam indicated by reference numeral 106.

이하, 도 2b를 참조하면, 도 2a와 관련하여 설명한 내용이 적용되지만, 이 경우에는, 구면수차 제어신호(30)에 의해 TN 액정 셀(10)이 온 상태로 전환된다. 따라서, TN 액정 셀(10)에 입사되는 방사빔의 편광이 셀(10)의 통과에 의해 영향을 받지 않는다. 이에 따라, 복굴절 위상 조정기(14A)를 통과할 때 빔은 P형 편광상태로 유지되고 ne의 굴절률을 겪으므로, 도 2a와 관련하여 설명한 TN 액정 셀의 오프 상태에서 발생된 파면수차 패턴과 다른 파면수차 패턴을 발생한다. 따라서, 방사빔이 복굴절 위상 조정기(14A)를 통과할 때, 빔이 S형 편광상태로 있으며 n0의 굴절률을 겪으므로, 마찬가지로 TN 액정 셀(10)이 오프 상태에 있을 때 발생된 파면수차 패턴과 다른 파면수차 패턴을 발생한다. 반사빔이 편광 빔 스플리터(8)와 마주치면, 반사빔이 S형 편광에 있으며, 편광 빔 스플리터(8)는 빔의 대부분을 검출기(23)를 향해 반사시킨다.Hereinafter, referring to FIG. 2B, the contents described with reference to FIG. 2A are applied, but in this case, the TN liquid crystal cell 10 is turned on by the spherical aberration control signal 30. Therefore, the polarization of the radiation beam incident on the TN liquid crystal cell 10 is not affected by the passage of the cell 10. Accordingly, when passing through the birefringent phase adjuster 14A, the beam remains in the P-type polarization state and undergoes a refractive index of n e , which is different from the wavefront aberration pattern generated in the off state of the TN liquid crystal cell described with reference to FIG. 2A. Generate a wavefront aberration pattern. Thus, when the radiation beam passes through the birefringent phase adjuster 14A, the beam is in an S-type polarization state and undergoes a refractive index of n 0 , thus similarly the wavefront aberration pattern generated when the TN liquid crystal cell 10 is in the off state. And different wavefront aberration patterns. When the reflected beam encounters the polarizing beam splitter 8, the reflected beam is in S-type polarized light, and the polarizing beam splitter 8 reflects most of the beam toward the detector 23.

따라서, TN 액정 셀(10)의 전환은 광 디스크에 입사되는 빔의 파면의 형태의 차이를 생성한다. 복굴절 위상 조정기(14A)에서 발생된 다른 파면수차는, 투명층 2, 5를 통한 빔의 통과에 의해 발생된 구면수차를 보상하는데 사용된다. 이에 따라, 본 실시예에 있어서는 이중층 광 디스크에 있는 정보층의 2가지 서로 다른 깊이가 주사장치에 의해 판독되는 것이 필요하기는 하지만, 디스크의 정보층들 3, 4 각각에서 향상된 해상도를 얻을 수 있다.Thus, the switching of the TN liquid crystal cell 10 creates a difference in the shape of the wavefront of the beam incident on the optical disk. The other wavefront aberration generated in the birefringent phase adjuster 14A is used to compensate for the spherical aberration generated by the passage of the beam through the transparent layers 2 and 5. Accordingly, in this embodiment, although two different depths of the information layer in the dual-layer optical disk need to be read by the scanning device, improved resolution can be obtained in each of the information layers 3 and 4 of the disk. .

도 3은 대략 400nm에서 이중층 디스크의 2개의 정보층(3, 4) 각각을 주사하는 도 1의 장치에서 사용되는 위상 조정기(114A)의 단차가 형성된 환형 구역들로 이루어진 비주기적 위상 구조(non-periodic phase structure: NPS) 표면의 일례를 나타낸 것이다. 위상 조정기는, NPS의 적어도 일면이 공기와 접촉하는 물리적으로 균일한 복굴절 물질로 형성된다. 반대측 면은 공기와 접촉하거나, 유리판 등의 평판 기판 상에 형성될 수도 있다. 디스크는 80㎛의 투명 커버층(2)과 20㎛의 층 분리를 갖는다. 렌즈(12)의 입사동 직경은 3mm이고(즉, 광축 OA로부터의 반경방향의 거리가 0 내지 1.5mm에서 변한다), NA=0.85이다.FIG. 3 shows a non-periodic phase structure consisting of stepped annular zones of the phase adjuster 114A used in the apparatus of FIG. 1 scanning each of the two information layers 3, 4 of a double layer disc at approximately 400 nm. Periodic phase structure (NPS) shows an example of the surface. The phase adjuster is formed of a physically uniform birefringent material in which at least one surface of the NPS is in contact with air. The opposite side may be in contact with air or may be formed on a flat substrate such as a glass plate. The disk has a transparent cover layer 2 of 80 mu m and a layer separation of 20 mu m. The incident pupil diameter of the lens 12 is 3 mm (that is, the radial distance from the optical axis OA varies from 0 to 1.5 mm), and NA = 0.85.

스폿이 80㎛의 두께를 갖는 정보층(3)에 초점이 맞추어지는 반면에, 렌즈가 100㎛의 정보층에 대해 최적화된 경우를 생각해보기로 한다. 더 작은 정보층 깊이는 다음 식으로 주어지는 도 4a에 도시된 광경로 차이 W(ρ)를 제공한다:Consider a case where the spot is focused on an information layer 3 having a thickness of 80 mu m, while the lens is optimized for an information layer of 100 mu m. The smaller information layer depth gives the optical path difference W (ρ) shown in FIG. 4A given by

W(ρ) = λf(ρ) (1)W (ρ) = λf (ρ) (1)

이때,At this time,

이고, ρ는 상대 동공 좌표이다. 이때, 렌즈 설계에서, F(1)=0.2πf(ρ)가 정보층 깊이의 변동에 의해 도입된 파면 위상이 되도록, 초점흐려짐(defocus) 상수(0.17138)가 선택된다는 점에 주목하기 바란다. 상기한 파면수차의 광경로 차이의 제곱 평균 평방근(root mean square)은 194mλ이다.And ρ is relative pupil coordinates. Note that, in the lens design, the defocus constant (0.17138) is selected so that F (1) = 0.2πf (ρ) is the wavefront phase introduced by the variation of the information layer depth. The root mean square of the optical path difference of the wave front aberration is 194 mλ.

디스크에서 발생된 구면수차를 보상하기 위해, 구면수차에 근사하는 파면 편차를 발생하는 구역들을 갖는 NPS가 사용된다. 이들 구역들은 부재의 광축에 대한 법선과 동심으로 배치된 평판의 환형 구역들이다. 각각의 구역의 동일한 부분, 예를 들면 외주연, 중심 또는 내주연에서는, (방사빔의 한가지 편광상태에 대해) 발생된 파면편차가 보상되는 위상 수차에 가장 근접하게 일치하는 한편, 더 큰(그러나 여전히 감소된) 수차는 각각의 구역의 다른 부분에 잔류하게 된다. 더구나, 다른 편광 상태에 대해, 구역들 각각에 의해 2π의 배수를 갖는 위상이 발생되도록, 단차 높이가 선택된다. 본 실시예에서는, 예시를 위해, n0=1.5 및를 취하면,To compensate for spherical aberration generated in the disk, an NPS is used with zones that produce wavefront deviations that approximate spherical aberration. These zones are annular zones of a plate arranged concentrically with the normal to the optical axis of the member. In the same part of each zone, for example outer periphery, center or inner periphery, the wavefront deviation generated (for one polarization state of the radiation beam) is closest to the compensated phase aberration, while larger (but not Aberrations (which are still reduced) will remain in different parts of each zone. Moreover, for different polarization states, the step height is selected such that a phase having a multiple of 2 [pi] is generated by each of the zones. In the present embodiment, for example, n 0 = 1.5 and If you take

he= λ/(ne-1) = 0.72㎛ (3)h e = λ / (n e -1) = 0.72 μm (3)

의 단차 높이 증분값이 사용된다. 그 결과, 높이 mhe(m은 정수이다)를 갖는 단차는 일반적인 광속에 대해 다음과 같은 위상을 도입한다:The step height increment of is used. As a result, a step with a height mh e (m is an integer) introduces the following phases for a typical luminous flux:

구역들의 수는 2개의 경합하는 기준에 근거하여 선택되는데, 첫 번째 기준은 원하는 양의 파면수차 보상을 제공하기 위해 구역들의 수를 증가시키는 것이고, 두 번째 기준은 장치의 제조 효율을 증가시키기 위해 구역들의 수를 줄이는 것이다. 이들 구역의 수는 5 내지 25 구역에서 선택되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 구역인데, 본 실시예에서는, 구역들의 수를 3으로 선택하였으며, 각각의 구역은 표 1에 나타낸 것과 같은 반경방향의 크기를 갖는다.The number of zones is selected based on two competing criteria, the first criterion is to increase the number of zones to provide the desired amount of wavefront aberration compensation, and the second criterion is to increase the manufacturing efficiency of the device. Will reduce the number of people. The number of these zones is preferably selected from 5 to 25 zones, more preferably 10 to 20 zones. In this embodiment, the number of zones is chosen to be 3, each zone as shown in Table 1 It has a radial size.

구역area 상대 동공 좌표(ρ)Relative pupil coordinates (ρ) mm Φ(2π) Mod 1Φ (2π) Mod 1 1234567891011121312345678910111213 0.31120.39660.47110.54240.61840.75250.76600.86660.90490.93520.95460.97351.00000.31120.39660.47110.54240.61840.75250.76600.86660.90490.93520.95460.97351.0000 109876545678910109876545678910 0.00.10.20.30.40.50.60.50.40.30.20.10.00.00.10.20.30.40.50.60.50.40.30.20.10.0

표 1에는 각각의 구역에서 사용된 단차 높이 증분값의 수 m과 이에 대응하는 상대 위상과 함께, NPS의 13개의 지역 각각의 최외측 점들(r1내지 r13)의 상대 동공 좌표가 기재되어 있다. 본 실시예에 있어서, 각각의 구역에 대해 사용된 단차높이 증분값의 수 m 각각은, 가장 큰 위상 편차를 발생하는 구역이 두께가 가장 작고, 가장 작은 위상 변동을 발생한 구역이 두께가 가장 크도록 선택된다. 이때, 이와 같은 선택에 의해, NPS의 구역들의 두께의 변동이 구역들의 수에 단차 높이 증분값을 곱한 값의 절반보다 작도록 구성되는데, 이 경우에는 단지 4.3㎛이 된다.Table 1 lists the relative pupil coordinates of the outermost points r 1 to r 13 of each of the 13 zones of the NPS, along with the number m of step height increments used in each zone and the corresponding relative phase. . In the present embodiment, the number m of step height increments used for each zone is such that the zone that generates the largest phase deviation has the smallest thickness and the zone that has generated the smallest phase shift has the largest thickness. Is selected. By this choice, the variation in the thickness of the zones of the NPS is then configured to be less than half the value of the number of zones multiplied by the step height increment, in this case only 4.3 μm.

도 4b는 상기한 구조를 사용한 보상된 파면수차를 나타낸 것이다. 파면수차가 194mλ(rms)로부터 37mλ(rms)로 줄어들었는데, 이 값은 동작 파장에서 회절 한계보다 작은 값으로, 회절 제한된 스폿 크기가 얻어진다.4B shows compensated wavefront aberrations using the structure described above. The wavefront aberration was reduced from 194 mλ (rms) to 37 mλ (rms), which is smaller than the diffraction limit at the operating wavelength, resulting in diffraction limited spot size.

도 5는, 복굴절 위상 조정부재(214A)가 1/4 파장 지연판(214B)과 일체화되고, 이들 2개의 부재가 평탄한 계면에서 서로 접착된 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이 위상 조정기(214A)는 도 3에 도시된 것과 유사한 비주기적 위상 구조(200)를 포함한다.Fig. 5 shows another embodiment of the present invention in which the birefringent phase adjusting member 214A is integrated with the quarter wave retardation plate 214B, and the two members are bonded to each other at a flat interface. This phase adjuster 214A includes an aperiodic phase structure 200 similar to that shown in FIG.

도 6은, 복굴절 물질(314A)로 이루어진 부분이 비편광 감지 물질, 즉 단지 한가지 굴절률을 갖는 물질로 형성된 부분과 일체화된 위상 조정기를 사용하여 파면수차가 발생되는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 비주기적 위상 구조의 표면(300)은 부분 314A와 부분 302 사이에서 계면을 형성한다. 이 경우에는, 구역들이 표 1에 주어진 반경방향의 크기를 갖지만, 단차 높이 증분값이 다음과 같이 정의된다는 점에서 단차 높이들이 증가한다:FIG. 6 shows another embodiment of the invention in which wavefront aberration occurs using a phase adjuster integrated with a portion of birefringent material 314A integrated with a non-polarization sensing material, i.e., a portion having only one refractive index. will be. Surface 300 of the aperiodic phase structure forms an interface between portions 314A and 302. In this case, the zones have the radial size given in Table 1, but the step heights increase in that the step height increment is defined as:

he= λ/(ne-nl) (5)h e = λ / (n e -n l ) (5)

이때, nl은 비편광 감지 물질의 굴절률로서, 본 실시예에서는, 예시적인 목적으로,he=7.19㎛, n1=1.45, no=1.5 및 ne=1.5056을 취하였다.In this case, n 1 is the refractive index of the non-polarization sensing material, and in the present embodiment, h e = 7.19 μm, n 1 = 1.45, n o = 1.5 and n e = 1.5056 for illustrative purposes.

본 발명에 따른 위상 조정기로 1/4 파장 지연판(314B)과 일체화되며, 부분들 314A와 314B는 평면 계면을 통해 접착된다.A phase adjuster in accordance with the present invention is integrated with quarter wave retardation plate 314B, with portions 314A and 314B bonded through a planar interface.

도 7은, 복굴절 위상 조정기의 부분(414A)이 이 부분(414A)의 복굴절 물질의 일반적인 굴절률 no와 일치하는 굴절률을 갖는 비편광 감지 물질로 이루어진 부분(402)과 일체화된 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 한가지 편광에서 일치하는 굴절률로 인해, 비주기적 위상 구조 표면의 계면(400)이 단차 높이에 무관하게 한가지 편광에서 빛에 보이지 않게 된다.FIG. 7 shows another embodiment of the present invention in which part 414A of the birefringent phase adjuster is integrated with part 402 made of non-polarization sensing material having a refractive index that matches the general refractive index n o of the birefringent material of this part 414A. An example is shown. Due to the coincident index of refraction at one polarization, the interface 400 of the aperiodic phase structure surface becomes invisible to light at one polarization irrespective of the step height.

nl이 비편광 감지 물질의 굴절률일 때, 2개의 굴절률을 일치시킴으로써, 즉 nl=ne로 함으로써, 단차 높이의 선택시에 더 큰 자유도가 제공된다. 도 7에 도시된 구조에 또 다른 기준이 적용되었는데, 즉 단차 높이들을 최소값으로 유지하여, 비주기적 위상 구조에서 필요한 복굴절 물질의 양을 줄이는 기준이 적용되었다. 각각의 구역 높이를 선택하는데 사용된 수식은 다음과 같다:When n l is the refractive index of the non-polarization sensing material, by matching the two refractive indices, i.e., n l = n e , a greater degree of freedom is provided in selecting the step height. Another criterion was applied to the structure shown in FIG. 7, that is, a criterion was applied to reduce the amount of birefringent material required in an aperiodic phase structure by keeping the step heights to a minimum. The formula used to select each section height is:

ρs는 구역의 선택된 부분(예를 들면, 외주연, 중심 또는 내주연)에서의 상대 동공 좌표이며, q는 정수(…, -2, -1, 0, 1, 2, …)로서, 본 실시예에서는 단차 높이를 줄이기 위해 이 값이 제로이다.ρ s is the relative pupil coordinates in the selected portion of the zone (eg outer periphery, center or inner periphery), q is an integer (…, -2, -1, 0, 1, 2,…) In embodiments, this value is zero to reduce the step height.

본 실시예에 있어서는, 일정한 단차 높이 증분값을 갖도록 구역들이 배치되지만, 이것이 필요한 것은 아니다. 굴절률들의 일치로 인해, 단차 높이 증분값의 불규칙한 변동값들이 사용될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 사용된 단차 높이의 (일정한) 증분값은 he=λ/10(ne-no)=0.24㎛이다. 더구나, 이들 구역의 수와 반경방향의 배치는 이전의 실시예들과 동일하다. 각각의 구역에서 선택된 단차 높이 증분값의 수 n은 다음의 표 2에 주어져 있다.In this embodiment, the zones are arranged to have a constant step height increment, but this is not necessary. Due to the matching of the refractive indices, irregular fluctuations in the step height increment may be used. In this embodiment, the (constant) incremental value of the step height used is h e = λ / 10 (n e -n o ) = 0.24 μm. Moreover, the number and radial arrangement of these zones is the same as in the previous embodiments. The number n of step height increments selected in each zone is given in Table 2 below.

구역area 상대 동공 좌표(ρ)Relative pupil coordinates (ρ) nn Φ(2π)Φ (2π) 1234567891011121312345678910111213 0.31120.39660.47110.54240.61840.75250.76600.86660.90490.93520.95460.97351.00000.31120.39660.47110.54240.61840.75250.76600.86660.90490.93520.95460.97351.0000 01234565432100123456543210 0.00.10.20.30.40.50.60.50.40.30.20.10.00.00.10.20.30.40.50.60.50.40.30.20.10.0

이때, 본 실시예에 있어서의 단차 높이 증분값들은 도 6에 도시된 실시예보다 상당히 작으며, 더구나 사용된 전체 단차 높이들이 도 3에 도시된 실시예보다 작다는 점에 주목하기 바란다. 가장 두꺼운 구역들에 의해 가장 큰 위상 편차가 발생된다.At this time, it should be noted that the step height increment values in this embodiment are considerably smaller than the embodiment shown in FIG. 6, and furthermore, the total step heights used are smaller than the embodiment shown in FIG. 3. The thickest zones produce the largest phase deviation.

굴곡된 위상 표면을 따라 접촉된 마찬가지로 일치하는 굴절률들(ne=no)을 갖는 볼록 복굴절 렌즈 대신에, 단차가 형성된 환형의 주기적 위상 구조를 사용하는이점은, 광축에 수직한 각각의 구역 표면의 평면 배치와 평행광으로 변환된 빔에 배치된 부재로 인해, 본 발명에 따른 부재에 의해 비점수차가 발생되지 않는다는 것이다.The advantage of using a stepped annular periodic phase structure instead of a convex birefringent lens with similarly matched refractive indices (n e = n o ) contacted along a curved phase surface is that each zone surface perpendicular to the optical axis Due to the members arranged in the beam converted into the parallel light and the planar arrangement of, astigmatism is not caused by the member according to the invention.

본 실시예에서, 1/4 파장 지연판(414b)이 위상 조정기(414A)와 일체화될 수 있으며, 이들 2개의 부품이 평면 계면을 통해 접착된다.In this embodiment, the quarter-wave retardation plate 414b may be integrated with the phase adjuster 414A, and these two parts are bonded through the planar interface.

이때, 도 6 및 도 7에 도시된 실시예의 경우에는, 1/4 파장 지연판과 일체화되는 것이 덧붙여, 위상 조정기 314A, 414A가 TN 셀과 일체화될 수도 있는데, 이 경우에는, TN 셀의 액정층이 비편광 감지 부분(302, 402)의 평면 외표면과 투명 평판 덮개판 사이에 삽입되는 것이 바람직하다는 점에 주목하기 바란다.6 and 7, the phase adjusters 314A and 414A may be integrated with the TN cell. In this case, the liquid crystal layer of the TN cell may be integrated. Note that it is preferable to be inserted between the planar outer surface of the non-polarization sensing portions 302 and 402 and the transparent flat cover plate.

본 발명은, 판독중인 광 디스크의 정보층의 깊이가 변화하더라도, 구면수차 보상을 수행하기 위해 기계적인 액추에이터나 복굴절 렌즈를 사용하지 않아도, 비교적 낮은 파장의 방사빔, 예를 들면 대략 400nm의 파장을 갖는 방사빔을 사용하고, 광 디스크에서 고개구율의 빔을 사용하여, 고용량의 광 디스크를 판독할 수 있도록 한다는 것을 알 수 있다.According to the present invention, even if the depth of the information layer of the optical disk being read is changed, a radiation beam having a relatively low wavelength, for example, a wavelength of about 400 nm, is required without using a mechanical actuator or a birefringent lens to perform spherical aberration compensation. It can be seen that it is possible to read a high-capacity optical disk by using a radiation beam having the same, and using a high aperture ratio beam in the optical disk.

위에서는, 구면수차 교정에 대해 언급하였지만, 본 발명은 다른 형태의 파면수차 교정과 관련하여 사용될 수 있다는 점에 주목하기 바란다. 예를 들면, 코마수차 파면수차를 교정할 수 잇는 NPS 패턴이 사용될 수도 있다. 이와 같은 경우에, TN 셀의 전환은, 예를 들면 TN 셀의 한가지 사태에서 디스크의 과도한 틸트의 검출에 응답하여, 다른 크기의 파면수차를 코마수차에 근사하여 발생시킨다. 마찬가지로, NPS 패턴은 비점수차를 교정하는데에도 사용될 수 있는데, 이때에는 TN 셀의 2가지 다른 상태에서 비점수차를 교정하기 위해 서로 다른 크기의 파면 편차가 발생될 수도 있다.Although reference has been made to spherical aberration correction above, it should be noted that the present invention can be used in connection with other forms of wavefront aberration correction. For example, an NPS pattern that can correct for coma aberration wavefront aberration may be used. In such a case, the switching of the TN cell occurs, for example, in response to the detection of excessive tilt of the disk in one event of the TN cell, resulting in a different wavefront aberration of approximate coma aberration. Similarly, the NPS pattern can also be used to correct astigmatism, where different magnitudes of wavefront deviation may occur to correct astigmatism in two different states of the TN cell.

전술한 실시예들에서는, 입사 방사빔의 편광을 90°만큼 선택적으로 회전시키기 위해 TN 액정 셀을 사용하였지만, 편광 회전부재를 없애고, 그 대신에 복굴절 및 또는 빔 스플리터의 축에 대해 45°의 방향에서 방사빔을 방출하는 한 개의 방사원를 사용하거나, 필요한 각각의 편광에서 수직 편파된 방사빔을 방출하는 2개의 별개의 방사원을 사용하여, 이와 유사한(그러나, 광학계의 복잡성과 효율면에서는 덜 효율적인) 기능을 제공할 수도 있다. 그후, 필요한 구면수차 보상은, 예를 들면 검출기에 위치한 전환가능한 편광선택 필터에 의해, 선택 제어신호에 따라, 선택될 수 있다. 이와 다리, 2개의 이와 같은 별개의 방사원을 설치하는 경우에는, 선택 제어신호에 따라 방사원들에 선택적으로 전원이 공급될 수도 있다.In the above embodiments, the TN liquid crystal cell was used to selectively rotate the polarization of the incident radiation beam by 90 °, but the polarization rotating member was eliminated, instead the direction of 45 ° relative to the axis of the birefringence and / or beam splitter. Similar functionality (but less efficient in terms of complexity and efficiency of the optics) can be achieved by using one radiation source that emits a radiation beam at or two separate radiation sources that emit a vertically polarized radiation beam at each polarization required. It can also provide The required spherical aberration compensation can then be selected according to the selection control signal, for example by a switchable polarization selection filter located at the detector. In the case of installing two such separate radiation sources, the power may be selectively supplied to the radiation sources according to the selection control signal.

도 1에서는 1개의 평볼록 렌즈부재를 갖는 대물렌즈가 도시되어 있지만, 이 대물렌즈는 그 이상의 부재를 구비할 수도 있으며, 볼록-볼록 또는 볼록-오목 렌즈 등의 다른 렌즈 형태가 채용될 수도 있다. 또한, 대물계는, 투과 또는 반사시에 동작하는 홀로그램을 구비하거나, 방사빔을 전송하는 도파로로부터 방사빔을 결합하는 격자를 구비할 수도 있다.Although an objective lens having one flat convex lens member is shown in FIG. 1, the objective lens may have more members, and other lens shapes such as convex-convex or convex-concave lenses may be employed. In addition, the objective system may include a hologram operating at the time of transmission or reflection, or may include a grating that couples the radiation beam from the waveguide for transmitting the radiation beam.

본 명세서에서, 용어 "환형"은 완전한 원형 대칭을 나타내는 영역에 한정되도록 의도된 것이 아니며, 일 실시예에 있어서는 NPS의 환형 구역들이 이와 같은 대칭을 나타내지만, 다른 실시예에 있어서는 이들 구역이 완전한 원형 대칭으로부터 벗어날 수도 있다.In this specification, the term “annular” is not intended to be limited to regions exhibiting full circular symmetry, and in one embodiment the annular zones of the NPS exhibit such symmetry, but in other embodiments these zones are fully circular. You can also get out of symmetry.

전술한 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예를 상정할 수 있다. 한가지 실시예와 관련한 특징부가 이들 실시예의 나머지에도 사용될 수 있다는 것은 자명하다. 더구나, 위에서 설명하지 않은 등가물 및 변형예가 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 채용될 수도 있다.The above-described embodiments should be construed as illustrating the present invention. Another embodiment of the invention can be envisioned. Obviously, features related to one embodiment may be used for the remainder of these embodiments. Moreover, equivalents and variations not described above may be employed without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (18)

정보층을 포함하는 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치에 있어서,An optical scanning device for scanning an optical record carrier comprising an information layer, 방사빔을 발생하는 방사원과,A radiation source for generating a radiation beam, 방사원과 정보층 사이의 광 경로에 배치되어, 방사빔을 정보층 상의 스폿에 집광시키는 대물렌즈와,An objective lens disposed in an optical path between the radiation source and the information layer to focus the radiation beam on a spot on the information layer; 전기광학소자를 벗어난 빛의 편광이 전기광학소자에 입사하는 빛의 소정의 편광에 대해 제 1 방향을 갖는 제 1 상태와, 전기광학소자를 벗어난 빛의 편광이 상기 소정의 편광에 대해 이와 다른 제 2 상태를 갖는 제 2 상태 사이에서 전환가능하여, 전기광학소자의 상태에 따라 주로 제 1 편광을 갖는 제 1 방사빔과 주로 제 2의 수직 편광을 갖는 제 2 방사빔을 제공하는 전기광학소자와,A first state in which the polarization of the light out of the electro-optical device has a first direction with respect to the predetermined polarization of light incident on the electro-optical device, and the polarization of the light out of the electro-optical device is different from the predetermined polarization. An electro-optical element switchable between a second state having two states, providing an first radiation beam having primarily a first polarization and a second radiation beam having primarily a second vertical polarization according to the state of the electro-optic element; , 상기 제 1 방사빔과 상기 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖는 부분을 포함하는 광학부재를 구비하고,An optical member comprising a portion that provides wavefront aberration compensation in relation to the first radiation beam and the second radiation beam and includes a portion formed of a polarization sensing material and having a surface disposed in the path of the first and second radiation beams and, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역은 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루고, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.Wherein the surface comprises a phase structure in the form of stepped annular zones, which form an aperiodic pattern of light paths having different lengths, the light paths for the first radiation beam and the second radiation beam And the difference of the optical paths for the optical paths provides a difference in the wave front aberration compensation of the first and second beams, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 파면수차 보상의 차이가 구면수차에 가까운 것을 특징으로 하는 광학주사장치.An optical scanning device, characterized in that the difference in wavefront aberration compensation is close to spherical aberration. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 제 2 방사빔이 소정의 파장으로 구성될 때, 파면수차 보상이 제 2 방사빔에 대해 거의 제로값인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And the wavefront aberration compensation is almost zero with respect to the second radiation beam when the second radiation beam is composed of a predetermined wavelength. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 평행광으로 변환된 상태에 있을 때 상기 제 1 및 제 2 빔을 수광하기 위해 광학부재가 상기 광학주사장치 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And an optical member disposed inside the optical scanning device to receive the first and second beams when in the converted state into parallel light. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 시준렌즈를 구비하고, 광학부재가 시준렌즈와 대물렌즈 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.An optical scanning device comprising a collimating lens, wherein an optical member is disposed between the collimating lens and the objective lens. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 1/4 파장 지연기의 효과를 갖는 부분을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.An optical scanning device further comprising a portion having an effect of a quarter-wave retarder. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 지연기 부분은 평면 계면을 따라 편광 감지 부분에 부착된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And the retarder portion is attached to the polarization sensing portion along a planar interface. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 비편광 감지 물질로 이루어진 부분을 더 구비하고, 비편광 감지 부분은 상기 표면을 따라 편광 감지 부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And a portion of the non-polarization sensing material, wherein the non-polarization sensing portion contacts the polarization sensing portion along the surface. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 편광 감지 물질은, 상기 제 1 편광의 방사빔에 대해서는 제 1 굴절률을 나타내고 상기 제 2 편광의 방사빔에 대해서는 제 2 굴절률을 나타내며, 비편광 감지 물질의 굴절률을 상기 제 2 굴절률과 일치하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.The polarization sensing material exhibits a first index of refraction for the radiation beam of the first polarization and a second index of refraction for the radiation beam of the second polarization, wherein the refractive index of the non-polarization sensing material is selected to match the second index of refraction. Optical scanning device, characterized in that. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 상기 표면은 5 내지 25개의 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And the surface comprises 5 to 25 zones. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 2개의 정보층을 포함하는 다층 광 기록매체를 주사하도록 구성되고, 2개의 정보층 사이에서 선택하는 수단을 구비하며, 상기 전기광학소자는 상기 선택수단에 대해 응답하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And a means for selecting between two information layers, said electro-optical element being responsive to said selection means, configured to scan a multilayer optical record carrier comprising two information layers. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any of the preceding claims, 대물렌즈에서 벗어난 빔은 0.7보다 큰 개구율을 갖는 기록매체에 입사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And the beam deviating from the objective lens is configured to be incident on the recording medium having an aperture ratio greater than 0.7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광학주사장치의 작동방법에 있어서,In the method of operating the optical scanning device according to any one of the preceding claims, 주사동작 중에 기록매체의 정보층을 판독하는 단계와, 기록매체에서 발생된 파면수차를 보상하기 위해, 주사동작 중에 광학주사장치의 광학 특성을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동방법.And reading the information layer of the recording medium during the scanning operation, and changing the optical characteristics of the optical scanning device during the scanning operation to compensate for wavefront aberration generated in the recording medium. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 광학주사장치의 작동방법에 있어서,In the method of operating the optical scanning device according to any one of claims 1 to 12, 주사동작 중에 기록매체의 정보층에 데이터를 기록하는 단계와, 기록매체에서 발생된 파면수차를 보상하기 위해, 주사동작 중에 광학주사장치의 광학 특성을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동방법.Recording data in the information layer of the recording medium during the scanning operation, and changing the optical characteristics of the optical scanning device during the scanning operation to compensate for the wavefront aberration generated in the recording medium. . 정보층을 포함하는 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치에 있어서,An optical scanning device for scanning an optical record carrier comprising an information layer, 방사빔을 발생하는 방사원과,A radiation source for generating a radiation beam, 방사원과 정보층 사이의 광 경로에 배치되어, 방사빔을 정보층 상의 스폿에 집광시키며, 기계적인 구동수단 내부에 장착되어 광 기록매체의 주사중에 대물렌즈의 위치의 서보 기반의 교정을 수행하는 대물렌즈와,An object disposed in the optical path between the radiation source and the information layer, condensing the radiation beam in a spot on the information layer, mounted inside the mechanical drive means to perform servo-based calibration of the position of the objective lens during scanning of the optical record carrier Lens, 제 1 편광의 방사빔을 포함하는 제 1 방사빔과 제 2의 수직 편광의 방사빔을 포함하는 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖는 부분을 포함하는 광학부재를 구비하고,Provide wavefront aberration compensation with respect to a first radiation beam comprising a radiation beam of a first polarization and a second radiation beam comprising a radiation beam of a second vertical polarization, formed of a polarization sensing material and formed of the first and second An optical member comprising a portion having a surface disposed in the path of the radiation beam, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역은 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루고, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하며,Wherein the surface comprises a phase structure in the form of stepped annular zones, which form an aperiodic pattern of light paths having different lengths, the light paths for the first radiation beam and the second radiation beam The difference in the optical paths for each provides a difference in wavefront aberration compensation of the first and second beams, 상기 광학부재가 상기 기계적 구동수단 내부에 상기 대물렌즈에 대해 고정되게 상기 대물렌즈와 함께 장착된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And the optical member is mounted together with the objective lens to be fixed to the objective lens inside the mechanical driving means. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 표면은 공기와 접촉하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.And the surface is in contact with air. 제 1 편광의 방사빔을 포함하는 제 1 방사빔과 제 2의 수직 편광의 방사빔을 포함하는 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하며, 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖는 부분을 포함하되, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역은 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루고, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하며, 상기 표면이 공기와 접촉하는 것을 특징으로 하는 광학부재.Provide wavefront aberration compensation with respect to a first radiation beam comprising a radiation beam of a first polarization and a second radiation beam comprising a radiation beam of a second vertical polarization, formed of a polarization sensing material and formed of the first and second A portion having a surface disposed in the path of the radiation beam, the surface comprising a phase structure in the form of stepped annular zones, the zones forming an aperiodic pattern of light paths having different lengths, Wherein the difference between the light paths for the first radiation beam and the light paths for the second radiation beam provides a difference in wavefront aberration compensation of the first and second beams, respectively, wherein the surface is in contact with air. absence. 제 1 편광의 방사빔을 포함하는 제 1 방사빔과 제 2의 수직 편광의 방사빔을 포함하는 제 2 방사빔과 관련하여 파면수차 보상을 제공하는 광학부재에 있어서,An optical member for providing wavefront aberration compensation with respect to a first radiation beam comprising a radiation beam of a first polarization and a second radiation beam comprising a radiation beam of a second vertical polarization. 편광 감지 물질로 형성되고 제 1 및 제 2 방사빔의 경로에 배치되는 표면을 갖되, 상기 표면이 단차가 형성된 환형 구역들의 형태를 갖는 위상 구조를 포함하고, 이들 구역이 서로 다른 길이를 갖는 광 경로들의 비주기적 패턴을 이루며, 제 1 방사빔에 대한 광 경로들과 제 2 방사빔에 대한 광 경로들의 차이가 제 1 및 제 2 빔의 파면수차 보상의 차이를 각각 제공하는 부분과,An optical path having a surface structure formed of a polarization sensing material and disposed in the paths of the first and second radiation beams, the surface having a phase structure in the form of stepped annular zones, the zones having different lengths Forming a non-periodic pattern, wherein the difference between the light paths for the first radiation beam and the light paths for the second radiation beam provides a difference in wavefront aberration compensation of the first and second beams, respectively; 비편광 감지 물질로 형성된 부분을 구비하며,Having a portion formed of a non-polarization sensing material, 상기 비편광 감지 부분은 상기 표면을 따라 편광 감지 부분과 접촉되고,The non-polarization sensing portion is in contact with the polarization sensing portion along the surface, 편광 감지 물질은 상기 제 1 편광의 방사빔에 대해 제 1 굴절률을 나타내고 상기 제 2 편광의 방사빔에 대해 제 2 굴절률을 나타내며, 비편광 감지 물질의 굴절률이 상기 제 2 굴절률과 일치하도록 선택된 것을 특징으로 하는 광학부재.Wherein the polarization sensing material exhibits a first refractive index for the radiation beam of the first polarization and a second refractive index for the radiation beam of the second polarization, wherein the refractive index of the non-polarization sensing material is selected to match the second refractive index Optical member.
KR10-2004-7008627A 2001-12-07 2002-12-05 Optical scanning device KR20040071703A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01204786 2001-12-07
EP01204786.6 2001-12-07
PCT/IB2002/005238 WO2003049095A2 (en) 2001-12-07 2002-12-05 Optical scanning device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040071703A true KR20040071703A (en) 2004-08-12

Family

ID=8181395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2004-7008627A KR20040071703A (en) 2001-12-07 2002-12-05 Optical scanning device

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1459307A2 (en)
JP (1) JP2005512255A (en)
KR (1) KR20040071703A (en)
AU (1) AU2002365733A1 (en)
WO (1) WO2003049095A2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050074514A (en) * 2002-11-01 2005-07-18 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Optical scanning device
US7522507B2 (en) 2003-03-20 2009-04-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical scanning device
JP2005122828A (en) 2003-10-16 2005-05-12 Pioneer Electronic Corp Optical pickup device and optically recorded medium reproducing device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09306013A (en) * 1996-05-17 1997-11-28 Olympus Optical Co Ltd Optical pickup
JPH10334504A (en) * 1997-05-29 1998-12-18 Nec Corp Optical head device
JPH1116194A (en) * 1997-06-24 1999-01-22 Nec Corp Optical head device
WO2001016627A1 (en) * 1999-08-26 2001-03-08 Asahi Glass Company, Limited Phase shifter and optical head device mounted with the same
TW451072B (en) * 1999-09-30 2001-08-21 Koninkl Philips Electronics Nv Optical scanning device
JP4296662B2 (en) * 1999-11-30 2009-07-15 旭硝子株式会社 Optical head device
JP4474706B2 (en) * 1999-12-15 2010-06-09 旭硝子株式会社 Optical head device
JP2003518703A (en) * 1999-12-24 2003-06-10 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Optical scanning head
JP2001318231A (en) * 2000-02-29 2001-11-16 Asahi Glass Co Ltd Polarization phase compensating element and optical head device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003049095A3 (en) 2003-11-06
AU2002365733A1 (en) 2003-06-17
AU2002365733A8 (en) 2003-06-17
EP1459307A2 (en) 2004-09-22
JP2005512255A (en) 2005-04-28
WO2003049095A2 (en) 2003-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100678452B1 (en) Optical scanning device
US6930973B2 (en) Optical element
US6532202B1 (en) Optical element, optical head and optical recording reproducing apparatus
EP1895526A1 (en) Optical pickup device
US6947368B2 (en) Duel-layer optical scanner with non-periodic phase structure element of birefringent material for different wavefront aberration compensation of orthogonally polarized radiation beams
JP2008541323A (en) Optical scanning device using multiple radiation beams
JP2009015935A (en) Optical pickup, and aberration correction system for optical pickup
US7126900B2 (en) Optical scanning device
US6992966B2 (en) Optical pickup device
KR20050114661A (en) Optical scanning device
US20090161520A1 (en) Optical arrangement
EP1774520B1 (en) Diffractive part
KR20040071703A (en) Optical scanning device
JP2004503046A (en) Optical scanning device
KR100426355B1 (en) Optical pickup having an optical path difference adjusting means
KR20070086103A (en) Optical head with switchable diameter of the radiation spot on the radiation detector
JP2004206763A (en) Optical information reproducing device, optical information reproducing unit, optical disk and optical information recording or reproducing method
KR20040062673A (en) Optical scanning device
JP2007531185A (en) Multi-layer variable refractive index unit
KR20070095319A (en) Optical compensator for use in an optical scanning device
US20070047422A1 (en) Compatible optical pickup and an optical recording and/or reproducing apparatus employing a compatible optical pickup
JP2008513920A (en) Optical scanning device
WO2004093063A2 (en) Optical system
TW200809825A (en) Optical pick-up unit for use in a multi-disc optical player
JP2009199651A (en) Objective optical element and optical head device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application