KR20050074565A - 광학 헤드 및 광디스크 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 광학 헤드는 인접하여 배치되고 상이한 파장의 광을 출사하는 제 1 및 제 2 광원과, 제 1 및 제 2 광원과 집광 렌즈 사이에 배치되고, 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽과 대응하는 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체의 적어도 한쪽과 집광 렌즈와의 조합에 의해 발생하는 구면수차를 저감시키는 광학 소자를 구비한다.
광학 소자는, 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽의 광축과 집광 렌즈의 광축이 일치하고 있지 않는 것에 의해 발생하는 코마 수차를 저감하도록, 그 광축이 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트되어 있다.
Description
본 발명은 광학적으로 정보의 기록이나 재생을 실행하는 광학 헤드, 및 광학 헤드를 구비한 광디스크 장치에 관한 것이다.
최근, 기록 매체로서 광학적 기록 매체가 일반적으로 이용되게 되어, 기록 용량 및 규격이 상이한 복수 종류의 광학적 기록 매체가 널리 보급되고 있다. 광학적 기록 매체의 규격이 상이하면, 기록이나 재생에 이용하는 광원의 파장도 상이하다. 이 때문에, 복수 종류의 광학적 기록 매체에 대응한 광디스크 장치는 기록이나 재생에 이용하는 복수의 광원을 구비하고 있다.
도 27은 종래의 광디스크 장치의 광학 헤드에서의 광학계의 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 이 광디스크 장치는, 예를 들면 일본 특허 공개 공보 제2001-184698호에 개시되어 있다. 도 27에 나타내는 광디스크 장치는, 파장 λ1의 광을 출사하는 광원(1601) 및 파장 λ2의 광을 출사하는 광원(1602)(λ1<λ2)이 하나의 패키지내에 배치된 광원 소자(1603)를 구비하고 있다.
제 1 광학적 기록 매체(1609)에 대하여 기록 또는 재생을 실행하는 경우, 광원(1601)이 이용된다. 광원(1601)으로부터 출사된 광(1604)은 콜리메이트 렌즈(1605)를 지나서 미러(1606)에서 반사하고, 집광 렌즈(1608)에 의해서 제 1 광학적 기록 매체(1609)에 집광된다. 제 1 광학적 기록 매체(1609)에서 반사된 광은 반대의 광로를 따라서 미러(1606)에 도달하여, 일부가 미러(1606)를 투과한다. 또한, 검출 렌즈(1610)를 지나서 광검출기(1611)에 입사한다. 광검출기(1611)에 입사한 광은 광검출기(1611)내의 수광 소자에 의해서 검출되어, 포커스 제어나 트랙킹 제어를 위한 제어 신호 및 제 1 광학적 기록 매체(1609)에 기록된 정보를 포함하는 재생 신호가 생성된다.
제 2 광학적 기록 매체(1613)에 대하여 기록 또는 재생을 실행하는 경우에는, 광원(1602)이 이용된다. 광원(1602)으로부터 출사된 광(1612)은 콜리메이트 렌즈(1605)를 지나서 미러(1606)에서 반사하고, 집광 렌즈(1608)에 의해서 제 1 광학적 기록 매체(1609)와는 기판 두께가 상이한 제 2 광학적 기록 매체(1613)에 집광된다. 제 2 정보 광학적 기록 매체(1613)에서 반사된 광은 반대의 광로를 따라서 미러(1606)에 도달하여, 일부가 미러(1606)를 투과한다. 또한, 검출 렌즈(1610)를 지나서 광검출기(1611)에 입사한다. 광검출기(1611)에 입사한 광은 제 1 광학적 기록 매체(1609)의 경우와 마찬가지로, 광검출기(1611)내의 수광 소자에 의해서 검출되어, 포커스 제어나 트랙킹 제어를 위한 제어 신호 및 제 1 광학적 기록 매체(1609)에 기록된 정보를 포함하는 재생 신호가 생성된다.
전술한 바와 같이, 도 27의 광디스크 장치에서는, 광원(1601) 및 광원(1602)이 하나의 패키지내에 받아들여져 있다. 이는, 파장이 상이한 광원을 거의 동일한 위치에 마련하는 것에 의해, 2개의 광원으로부터 출사하는 광의 광로를 공통으로 하여, 광학계의 구조를 간단하게 하기 위해서이다. 이에 의해, 광학계를 포함하는 광학 헤드 전체의 외형을 작게 하고, 또한, 광학 헤드의 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.
그러나, 광원 소자(1603)내에 배치되는 광원(1601) 및 광원(1602)은 엄밀하게는 동일한 장소에 위치하는 것은 불가능하다. 이 때문에, 도 27에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 광원(1601)으로부터 출사하는 광(1604)의 광축과 광원(1602)으로부터 출사하는 광(1612)의 광축과는 일치하지 않는다. 예를 들면, 광원(1601)으로부터 출사하는 광(1604)의 광축을 집광 렌즈(1608)의 광축과 일치시키면, 광원(1602)으로부터 출사하는 광(1612)의 광축은 집광 렌즈(1608)의 광축과 일치하지 않아 시프트되어 버린다.
그 결과, 광원(1602)을 이용하여 제 2 광학적 기록 매체(1613)에 대하여 기록이나 재생을 실행하는 경우, 제 2 광학적 기록 매체(1613)상에 집광되는 빔 스폿에 수차(주로, 코마 수차)가 발생한다. 그리고, 정보의 기록 또는 재생을 적절히 실행할 수 없어, 기록 또는 재생의 성능이 저하한다고 하는 과제가 발생한다.
특히, 광학적 기록 매체에 대하여 기록을 실행하는 경우, 광학적 기록 매체상에 집광되는 빔 스폿에 수차가 발생하는 것에 의해서, 적절한 형상의 기록 마크를 트랙상에 형성할 수 없다고 하는 문제가 발생할 가능성이 있다.
광학적 기록 매체의 기록 밀도가 높아짐에 따라서, 기록 마크의 형상이 보다 작아지고, 트랙의 간격도 좁게 된다. 이 때문에, 고기록 밀도의 광학적 기록 매체에서는, 이러한 문제는 보다 심각한 것으로 될 가능성이 있다.
발명의 개시
본 발명은 상기 과제를 감안하여, 복수의 광원이 근접하여 배치된 광학 헤드에 있어서, 간단한 구성에 의해 수차를 저감하여, 우수한 기록 성능 또는 재생 성능을 실현하는 광학 헤드 및 광디스크 장치를 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광학 헤드는 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체에 대하여 각각 제 1 파장의 광 및 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광을 이용하여, 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광디스크 장치에 이용된다. 광학 헤드는 제 1 파장의 광을 출사하는 제 1 광원과, 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광을 출사하고, 상기 제 1 광원과 인접하여 배치된 제 2 광원과, 상기 제 1 및 제 2 광원으로부터 출사하는 광을 상기 제 1 및 제 2 상기 광학적 기록 매체를 향해서 집광하는 집광 렌즈와, 상기 제 1 및 제 2 광원과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽과 대응하는 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체 중 적어도 한쪽과 상기 집광 렌즈와의 조합에 의해 발생하는 구면수차를 저감시키는 광학 소자를 구비하며, 상기 광학 소자는 상기 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽의 광축과 상기 집광 렌즈의 광축이 일치하고 있지 않는 것에 의해 발생하는 코마 수차를 저감하도록, 상기 광학 소자의 광축이 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트되어 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 집광 렌즈는 상기 제 1 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고 있으며, 상기 광학 소자는 상기 제 1 파장의 광의 투과 파면은 변화시키지 않고서, 상기 제 2 파장의 광의 투과 파면을 변화시키는 것에 의해, 상기 제 2 파장의 광에 대해서만 상기 집광 렌즈와 상기 제 2 광학적 기록 매체에 의해 발생하는 구면수차를 저감시킨다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체는 기록 마크를 형성하기 위한 기록층 및 기록층의 표면에 마련된 기판을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체의 기판의 두께를 t1 및 t2로 했을 때, 상기 집광 렌즈는 기판의 두께가 t(t는 t1<t<t2의 관계를 만족하고 있음)의 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고 있으며, 상기 광학 소자는 상기 제 1 및 제 2 파장의 광의 투과 파면을 변화시키는 것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 파장의 광에 대하여 상기 집광 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체의 기판에 의해 발생하는 구면수차를 저감시킨다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광학 소자는 상기 제 1 파장의 광만이 투과하는 영역에 마련된 제 1 수차 보정부와, 상기 제 1 파장의 광 및 상기 제 2 파장의 광이 투과하는 영역에 마련된 제 2 수차 보정부를 포함하고, 상기 광학 소자의 광축은 상기 제 2 수차 보정부의 광축과 일치하고 있으며, 상기 제 1 수차 보정부의 광축은 상기 집광 렌즈의 광축에 일치하고 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 집광 렌즈는 그 광축을 중심으로하는 직경 R2의 원내의 영역에서 상기 제 1 파장의 광을 개구수 NA2로 집광하고, 상기 광축을 중심으로 하는 직경 R1(단, R2<R1)의 원내의 영역에서 제 1 파장의 광을 개구수 NA1(단, NA1>NA2)로 집광하는 구조를 구비하며, 상기 집광 렌즈의 직경 R2의 원내의 영역은, 기판의 두께가 t(t는 t1<t<t2의 관계를 만족하고 있음)의 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고, 상기 집광 렌즈의 상기 직경 R1의 원과 상기 직경 R2의 원에 끼이는 영역은, 상기 제 1 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광학 소자의 광축은 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 상기 제 2 광원으로부터 출사하는 광의 광축쪽으로 시프트되어 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 집광 렌즈의 광축과 상기 제 1 광원으로부터 출사하는 광의 광축과의 거리 및, 상기 집광 렌즈의 광축과 상기 제 2 광원으로부터 출사하는 광의 광축과의 거리를 각각 d1 및 d2로 했을 때, d1<d2의 관계를 만족하고 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광학 소자는 상기 광축에 대하여 회전 대칭인 구조를 구비하고 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광학 소자는 상기 광축을 중심으로 하여 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차(段差)를 포함한다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 제 1 수차 보정부 및 상기 제 2 수차 보정부는 각각의 광축에 대하여 회전 대칭인 구조를 구비하고 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 제 1 수차 보정부 및 상기 제 2 수차 보정부는, 대응하는 광축을 중심으로 하여 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차를 각각 포함한다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광원은 하나의 패키지에 수납되어 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광원으로부터 출사한 광이 상기 제 1 및 제 2 상기 광학적 기록 매체에서 반사하는 것에 의해 발생하는 반사광을 검출하기 위한 광검출기를 더 구비하고, 상기 검출기는 상기 패키지내에 배치되어 있다.
소정의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 집광 렌즈 및 상기 광학 소자가 일체로 형성되어 있다.
본 발명의 광디스크 장치는 상기 어느 하나에 규정되는 광학 헤드를 구비하고 있다.
또한, 본 발명의 빔 스폿 형성 방법은, 인접하는 제 1 및 제 2 광원으로부터 각각 출사하는 광을 하나의 집광 렌즈에 의해 집광하는 것에 의해, 제 1 및 제 2 광 빔 스폿을 형성하는 빔 스폿 형성 방법으로서, 상기 집광 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체에 의해 상기 제 1 및 제 2 광 빔 스폿 중 적어도 한쪽에 발생하는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자를, 상기 제 1 및 제 2 광 빔 스폿과 상기 집광 렌즈 사이에 배치하고, 상기 광학 소자의 광축을 상기 집광 렌즈의 광축으로부터 시프트시키는 것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 광원의 광축과 상기 집광 렌즈의 광축이 일치하고 있지 않는 것에 의해 발생하는 코마 수차를 저감시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 광학 헤드의 구성을 모식적으로 나타내는 도면,
도 2(a) 및 도 2(b)는 광학적 기록 매체내의 광 빔 스폿에 발생하는 구면수차의 프로파일을 각각 나타내고 있는 도면,
도 3(a) 및 도 3(b)는 광원이 집광 렌즈의 광축으로부터 시프트되어 있는 것에 의해 발생하는 코마 수차의 프로파일을 각각 나타내고 있는 도면,
도 4는 도 1에 나타내는 광학 헤드에 이용되는 광학 소자의 구조를 모식적으로 나타내고 있는 도면,
도 5는 도 4에 나타내는 광학 소자의 주요부의 단면을 확대해서 나타내고 있는 도면,
도 6은 도 4에 나타내는 구조의 일부를 더 확대해서 나타내고 있는 도면,
도 7은 도 1의 광학 헤드에서, 광학 소자와 집광 렌즈의 광축을 일치시킨 경우에 발생하는 코마 수차의 프로파일을 나타내고 있는 도면,
도 8은 도 1의 광학 헤드에서의 주요한 구성요소의 상대적인 위치 관계를 설명하는 도면,
도 9는 도 1에 나타내는 광학 헤드에서의 코마 수차의 프로파일을 나타내고 있는 도면,
도 10은 실시예 1의 변형예를 나타내는 모식도,
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 광학 헤드의 구성을 모식적으로 나타내는 도면,
도 12는 도 11의 광학 헤드의 집광 렌즈와 제 2 광학적 기록 매체의 기판에 의해 제 2 광원에 대하여 발생하는 구면수차의 프로파일을 각각 나타내고 있는 도면,
도 13은 도 11의 광학 헤드의 집광 렌즈와 제 1 광학적 기록 매체의 기판에 의해 제 1 광원에 대하여 발생하는 구면수차의 프로파일을 각각 나타내고 있는 도면,
도 14는 도 11의 광학 헤드의 집광 렌즈와 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체의 기판에 의해 발생하는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자의 단면 형상을 나타내고 있는 도면,
도 15는 도 14에 나타내는 구조의 일부를 확대해서 나타내고 있는 도면,
도 16은 도 11의 광학 헤드에서의 주요한 구성요소의 상대적인 위치 관계를 설명하는 도면,
도 17은 도 11의 광학 헤드에 이용되는 광학 소자의 구조를 나타내고 있는 도면,
도 18은 실시예 2의 변형예를 나타내는 모식도,
도 19는 본 발명의 실시예 3에 따른 광학 헤드의 구성을 모식적으로 나타내는 도면,
도 20은 도 19의 광학 헤드에 이용하는 집광 렌즈의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 21은 도 20에 나타내는 집광 렌즈와 제 1 광학적 기록 매체의 기판에 의해 제 1 광원에 대하여 발생하는 구면수차의 프로파일을 나타내고 있는 도면,
도 22는 도 19에 나타내는 광학 헤드에 이용되는 광학 소자의 구조를 모식적으로 나타내고 있는 도면,
도 23은 도 22에 나타내는 광학 소자의 주요부의 단면을 확대해서 나타내고 있는 도면,
도 24는 도 23에 나타내는 구조의 일부를 더 확대해서 나타내고 있는 도면,
도 25는 도 19의 광학 헤드에서의 주요한 구성요소의 상대적인 위치 관계를 설명하는 도면,
도 26은 실시예 3의 변형예를 나타내는 모식도,
도 27은 종래의 광학 헤드의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
복수의 광원이 근접하여 배치된 광학 헤드에서는, 각각의 광원으로부터 출사한 광 빔이 공통으로 이용되는 하나의 집광 렌즈에 의해서 광학적 기록 매체를 향해서 집광한다. 파장에 따라 집광 렌즈의 굴절률이 상이하고, 또한, 광학적 기록 매체의 기록층의 표면에 마련된 기판의 두께나 개구수의 차이 때문에 집광해야 하는 초점의 위치도 상이하다. 이 때문에, 소정의 파장의 광, 및 소정의 기판 두께의 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 제로 또는 무시할 수 있을 정도로 작아지도록 집광 렌즈가 설계되어 있는 경우, 다른 파장의 광 및 다른 기판 두께의 광학적 기록 매체에서는 구면수차가 광학적 기록 매체상에 형성되는 빔 스폿에 발생한다.
이 때문에, 복수의 광원 및 복수의 기판 두께의 광학적 기록 매체에 대하여 하나의 집광 렌즈를 이용하는 광학 헤드에서는, 구면수차를 저감하기 위한 광학 소자가 마련된다. 구면수차는 집광 렌즈의 광축에 대하여 회전 대칭으로 발생하기 때문에, 광학 소자는 그 광축이 집광 렌즈의 광축과 일치하도록 배치된다.
본원 발명자는 이 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자를 광학 렌즈의 광축으로부터 시프트시켜 배치하는 것에 의해, 복수의 광원을 이용하는 경우에 발생하는 코마 수차를 저감하는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명에서는, 코마 수차를 저감시키기 위한 수차 보정 소자를 이용하는 일 없이, 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자에 의해서 구면수차와 코마 수차를 동시에 저감시키고 있다. 이 때문에, 본 발명의 광학 헤드는 구조가 간단하면서 복수의 광원으로부터 출사하는 광의 코마 수차가 적절하게 저감되고 있다. 이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명에 따른 광학 헤드의 실시예 1을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 광학 헤드(11)는 제 1 광학적 기록 매체(109) 및 제 2 광학적 기록 매체(113)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광디스크 장치에 이용된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 광학 헤드(11)는 제 1 광원(101)과, 제 2 광원(102)과, 광학 소자(107)와, 집광 렌즈(108)를 구비하고 있다. 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)은 각각 제 1 파장 λ1 및 제 2 파장 λ2의 광을 출사한다. 제 1 파장 λ1과 제 2 파장 λ2는 상이하고, λ1<λ2의 관계를 만족하고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)은 근접하여 하나의 패키지에 수납되어 있으며, 광원 소자(103)를 구성하고 있다.
제 1 파장 λ1 및 제 2 파장 λ2는, 예를 들면 약 660㎚ 및 약 790㎚이다. 이 경우, 제 1 광원(101)에 의해 기록 재생을 실행하는 제 1 광학적 기록 매체(109)는 DVD이고, 제 2 광원(102)에 의해 기록 재생을 실행하는 제 2 광학적 기록 매체(113)는 CD이다.
또한, 제 1 광학적 기록 매체(109) 및 제 2 광학적 기록 매체(113)에서, 기록층의 표면에 마련되는 기판의 두께는 상이하다. 제 1 광학적 기록 매체(109)가 DVD이고, 제 2 광학적 기록 매체(113)가 CD인 경우, 기판의 두께는 각각 0.6㎜ 및 1.2㎜ 이다.
광원 소자(103)에서의 제 1 광원(101)과 제 2 광원(102)과의 중심간 거리는 50㎛ 내지 500㎛의 범위인 것이 바람직하다. 500㎛보다도 중심간 거리가 커지면, 2개의 광원으로부터 출사하는 광의 광축의 간격이 지나치게 커져, 광로를 공통으로 하는 것이 곤란해진다. 또한, 각각의 광원은 레이저 공진기로서의 소정의 구조를 갖기 때문에, 50㎛보다도 작은 중심간 거리로 2개의 광원을 배치하는 것은 물리적으로 어렵다. 제 1 광원(101)과 제 2 광원(102)과의 중심간 거리는 바람직하게는 110㎛이다.
집광 렌즈(108)는 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)으로부터 출사하는 광을 제 1 광학적 기록 매체(109) 및 제 2 광학적 기록 매체(113)를 향해서 집광하여, 제 1 광학적 기록 매체(109) 및 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록 마크를 형성하거나, 피트가 형성된 기록층상에서 소정의 집광 상태에 있는 빔 스폿을 형성한다. 집광 렌즈(108)의 렌즈로서 기능하는 부분은 광축으로 되는 축에 대하여 회전 대칭인 형상을 갖고 있다.
제 1 광학적 기록 매체(109)에 대하여 기록 및/또는 재생을 실행하는 경우, 집광 렌즈(108)는 제 1 파장의 광을 개구수 NA1으로 집광한다. 마찬가지로, 제 2 광학적 기록 매체(109)에 대하여 기록 및/또는 재생을 실행하는 경우, 제 2 파장의 광을 NA1>NA2를 만족하는 개구수 NA2로 집광한다. 제 1 광학적 기록 매체(109)가 DVD이고, 제 2 광학적 기록 매체(113)가 CD인 경우, NA1 및 NA2는, 예를 들면 0.63 및 0.50이다. NA1>NA2이기 때문에, 제 2 광원(102)으로부터 출사하는 광(112)의 빔 직경보다도 제 1 광원(101)으로부터 출사하는 광(104)의 빔 직경은 커지고 있다.
광학 소자(107)는 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)으로부터 출사하는 광의 광로상에서, 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)과 집광 렌즈(108) 사이에 배치되고, 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽과 집광 렌즈(108)와 제 1 광학적 기록 매체(109) 및 제 2 광학적 기록 매체(113)와의 조합에 의해 발생하는 구면수차를 저감시킨다.
본 실시예에서는, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 집광 렌즈(108)는 제 1 파장의 광 및 제 1 광학적 기록 매체(109)에 대하여, 제 1 광학적 기록 매체의 기록층상에 형성되는 빔 스폿의 구면수차가 최적으로 되도록 설계되어 있다. 또한, 광학 소자(107)는 제 2 파장의 광과 집광 렌즈(108)와 제 2 광학적 기록 매체(113)와의 조합에 의해 발생하는 구면수차를 저감시킨다.
광학 헤드(11)는 이 외에 콜리메이트 렌즈(105)와, 미러(106)와, 검출 렌즈(110)와, 광검출기(111)를 구비하고 있다.
광원 소자(103)의 제 1 광원(101)으로부터 출사한 광(104)은 콜리메이트 렌즈(105)에 의해 평행광으로 되도록 집광되어, 미러(106)에 의해서 집광 렌즈(108)를 향하도록 반사한다. 광(104)은 광학 소자(107)를 투과하여, 집광 렌즈(108)에 의해서 제 1 광학적 기록 매체(109)의 기록층상에서 소정의 집광 상태로 되도록, 제 1 광학적 기록 매체(109)를 향해서 집광된다. 집광된 광(104)은 기록층에서 반사하여, 반대의 광로를 따라서 미러(106)에 도달한다. 미러(106)에 도달한 광의 일부는 미러(106)를 투과하고, 검출 렌즈(110)에서 집광 상태가 조정되어 광검출기(111)에 입사한다.
광검출기(111)는 입사해 온 광을 복수의 영역으로 분할된 수광 소자에 의해서 검출하여, 복수의 전기적 신호로 변환한다. 이 전기적 신호를 이용하여, 포커스 제어나 트랙킹 제어를 위한 제어 신호 및 제 1 광학적 기록 매체(109)에 기록된 정보를 포함하는 재생 신호가 생성된다. 제어 신호 및 재생 신호의 생성은 공지의 구성에 의해서 실행할 수 있다.
광원 소자(103)의 제 2 광원(102)으로부터 출사한 광(112)도 마찬가지로 콜리메이트 렌즈(105), 미러(106), 및 광학 소자(107)를 포함하는 광로를 전파하고, 집광 렌즈(108)에 의해서 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록층상에서 소정의 집광 상태로 되도록, 제 2 광학적 기록 매체(113)를 향해서 집광된다. 집광된 광(112)은 기록층에서 반사하여, 반대의 광로를 따라서 미러(106)에 도달한다. 광(112)의 일부가 미러(106) 및 검출 렌즈(110)를 투과하여, 광검출기(111)에 입사한다.
광검출기(111)에서, 입사한 광이 전기적 신호로 변환되어, 포커스 제어나 트랙킹 제어를 위한 제어 신호 및 제 2 광학적 기록 매체(113)에 기록된 정보를 포함하는 재생 신호가 생성된다.
다음에, 광학 헤드(11)에서의 구면수차 및 코마 수차의 저감에 대해서 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이, 집광 렌즈(108)는 제 1 파장의 광 및 제 1 광학적 기록 매체(109)에 대하여, 제 1 광학적 기록 매체(109)의 기록층상에 형성되는 빔 스폿의 구면수차가 최적, 즉 거의 제로로 되도록 설계되어 있다. 제 1 파장의 광과 제 2 파장의 광은 파장이 상이하기 때문에, 또한 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기판의 두께는 제 1 광학적 기록 매체(109)의 기판의 두께와 상기하기 때문에, 제 2 파장의 광에 의해 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록층상에 빔 스폿을 형성하는 경우, 구면수차가 발생한다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 제 2 파장의 광에 의해 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록층상에 형성한 빔 스폿의 구면수차의 프로파일을 모식적으로 나타내고 있다. 이들 도면에서, 가로축 PX, PY는 기록층과 평행한 면상의 직교하는 2방향을 나타내고 있고, 세로축 W는 파장으로 규격화한 파면의 등위상면을 나타내고 있다. 세로축은 집광 렌즈(108)의 광축과 일치한다. 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 구면수차는 집광 렌즈(108)의 광축을 중심으로 하여 회전 대칭으로 발생한다. 또한, 광축상에서는 구면수차는 최소로 되고, 광축으로부터 소정의 거리에서 최대로 된다.
한편, 도 3(a) 및 도 3(b)는 집광 렌즈(108)의 광축으로부터 광원의 광축이 어긋나 있는 경우에 발생하는 빔 스폿의 코마 수차를 나타내고 있다. 코마 수차는 집광 렌즈(108)의 광축으로부터 광원의 광축이 시프트되어, 집광 렌즈(108)에 대하여 광이 경사지게 입사하는 것에 의해 발생한다. 이 때문에, 집광 렌즈(108)의 광축과 광원의 광축이 일치하고 있지 않는 경우에는, 제 1 파장의 광이더라도 제 2 파장의 광이더라도 수차가 발생한다. 또한, 코마 수차는 광원의 광축이 집광 렌즈(108)의 광축으로부터 시프트된 방향에서 가장 커지고, 시프트된 방향과 직교하는 방향에서는 작아진다. 도 3(a) 및 도 3(b)에서는, PY 방향으로 광원이 시프트되어 있다.
제 2 파장의 광에 대하여 집광 렌즈(108)와 제 2 광학적 기록 매체(113)에 의해 발생하는 구면수차를 보정하기 위해서는, 집광 렌즈(108)에 입사하는 광에 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 구면수차를 없애는 수차가 발생하고 있으면 된다. 도 4는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자(107)의 구조를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도 5는 광학 소자(107)의 주요부의 단면 형상을 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 광학 소자(107)는 평행한 2개의 주면(主面)을 갖고, 제 1 파장 및 제 2 파장에 대하여 투명한 판구조를 포함한다. 판구조의 하나의 주면에는, 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차가 마련되어 있다. 가장 외측의 링의 직경은 제 2 광원(102)으로부터 출사하는 광의 직경과 대략 동등하다.
각 링형상의 단차에 의해, 단차와 단차에 끼이는 링형상의 테라스가 형성된다. 각 링형상의 단차의 깊이는 모두 동등하게 d로 설정되어 있다. 도 6은 소정의 단차 부분의 확대 단면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 인접하는 2개의 링형상의 테라스를 투과하는 광(301 및 302)의 광로차는, 제 1 파장 λ1에 대한 광학 소자(107)의 굴절률을 n1으로 했을 때, (n1-1)d로 표시된다. 이 광로차(n1-1)d는 제 1 파장 λ1의 정수배로 되도록, 즉 d=Nλ1/(n1-1)(N은 1 이상의 정수)을 만족하도록 설정되어 있다. 또한, 제 2 파장 λ2에 대한 광학 소자(107)의 굴절률을 n2로 했을 때, d≠Nλ2/(n2-1)(N은 1 이상의 모든 정수)를 만족하고 있다.
광학 소자(107)에 마련되는 링형상의 단차는, 제 2 광원에 대하여 발생하는 구면수차(도 2(a) 및 도 2(b))를 보정하는 위상차가 발생하는 프로파일로 설정되어 있다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 광학 소자(107)의 중심으로부터 외측으로 향함에 따라서, 그 두께가 감소하도록 4개의 링형상 단차가 마련되고, 또한 외측으로 향함에 따라서 두께 증가하도록 4개의 링형상 단차가 마련되어 있다. 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 구면수차의 변화는 외주 부분에서 커지고 있기 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이 광학 소자(107)에서의 단차의 간격도 외주 부분에서 좁아지고 있다. 또한, 도 5에 나타내는 구조는, λ1=0.66㎛, λ2=0.79㎛, NA1=0.63, NA2=0.50, 광학 소자(107)의 굴절률 n1≒n2≒1.51, N=1, 집광 렌즈의 초점 거리 2.8, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리 18.3인 경우에서의 일례이다. 이러한 광학 소자(107)는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자의 공지의 설계 및 제조 방법 방법을 이용하여 제작할 수 있다.
광학 소자(107)를 제 1 광원(101)으로부터 출사한 광이 투과하는 경우, 광학 소자(107)의 단차가 전술한 관계를 만족하고 있기 때문에, 광로차가 발생하지 않아, 투과후의 광의 파면은 변화되지 않는다.
한편, 광학 소자(107)를 제 2 광원(102)으로부터 출사한 광이 투과하는 경우, 링형상의 단차에 의해 위상차가 발생하여, 투과후의 광의 파면이 변화된다. 이 파면의 변화에 의한 제 2 파장 λ2의 광(112)의 위상차는, 집광 렌즈(108)와 제 2 광학적 기록 매체(113)에서 발생하는 구면수차를 보정하는 분포를 하고 있다.
이 때문에, 제 2 광원(102)으로부터 출사한 광을, 그 광축이 광학 소자(107)의 광축 및 집광 렌즈(108)의 광축에 일치하도록 광학 소자(107)에 투과시켜 집광 렌즈(108)에 의해 집광시킨 경우, 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록층상에 형성되는 빔 스폿에는 구면수차가 거의 제로로 된다.
그러나, 전술한 바와 같이, 광원 소자(103)에 배치되어 있는 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)은 동일한 위치에 마련할 수 없다. 도 7은 제 1 광원(101)의 광축과 광학 소자(107)의 광축 및 집광 렌즈(108)의 광축이 일치하도록 각각을 배치한 경우에 있어서, 제 2 광원(102)에 의해 발생하는 코마 수차의 분포를 나타내고 있다. 제 1 광원(101)과 제 2 광원(102)과의 간격은 110㎛으로 설정하고 있다. 제 2 광원(102)이 제 1 광원(101)으로부터 소정의 거리를 사이에 두고서 배치되어 있기 때문에, 제 2 광원(102)의 광축은 광학 소자(107)의 광축 및 집광 렌즈(108)의 광축으로부터 시프트되어 있다. 그 결과, 도 7에 나타내는 바와 같이, 코마 수차 성분이 발생하고 있다. 도 5에 나타내는 치수로 광학 소자(107)가 설계되어 있는 경우, 코마 수차는 약 15×10-3×λ2로 된다.
본 발명의 광학 헤드에서는, 이 코마 수차를 저감시키기 위해서, 광학 소자(107)의 광축을 집광 렌즈(108)의 광축에 대하여 시프트시킨다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 집광 렌즈(108)의 광축(404)과 제 1 광원(101)의 광축(401)과의 거리를 d1으로 하고, 집광 렌즈(108)의 광축(404)과 제 2 광원(102)의 광축(402)과의 거리를 d2로 한 경우, d1<d2를 만족하도록 광원 소자(103)를 집광 렌즈(108)에 대하여 배치한다. 또한, 집광 소자(107)의 광축(403)을 집광 렌즈(108)의 광축(404)에 대하여, 거리 D(단, D<d2)만큼 제 2 광원(102)의 광축(402)측으로 시프트시킨다.
집광 렌즈(108), 광학 소자(107), 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)의 상대 배치에 의해, 제 2 광원(102)으로부터 출사하는 광에 대하여 광학 소자(107)에 의해 발생하는 위상차가, 제 2 광원(102)에 의해 발생하는 코마 수차 및 집광 렌즈(108)에 의해 발생하는 구면수차를 약하게 하도록, 또는, 상쇄하도록 거리 D, d1 및 d2의 값을 결정한다. 도 8에서는, 이들 광축의 관계가 이해하기 쉽도록, 광원 소자(103)로부터 출사하는 광의 방향으로 집광 렌즈(108) 및 광학 소자(107)를 배치하여 나타내고 있지만, 실제로는, 도 1에 나타내는 바와 같이 광원 소자(103)로부터 출사하는 광의 방향이 미러(106)에 의해 바뀌어지고 있다. 이들 거리는, 예를 들면 집광 렌즈(108), 광학 소자(107), 콜리메이트 렌즈(105), 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(102)의 광학 특성을 정하는 파라미터를 이용하여, 시뮬레이션을 실행하는 것에 의해 결정할 수 있다.
제 1 광원(101)으로부터 제 1 파장의 광을 출사하는 경우, 전술한 바와 같이, 광학 소자(107)를 투과할 때에 위상차는 발생하지 않는다. 또한, 집광 렌즈(108)는 제 1 파장의 광에 대하여 구면수차가 작아지도록 최적화되어 있다. 이 때문에, 제 1 광원(101)에 의해 제 1 광학적 기록 매체(109)의 기록층에 형성되는 빔 스폿에는 구면수차가 억제되어 있다.
또한, d1<d2의 관계를 만족하도록 광원 소자(103)가 배치되어 있기 때문에, 제 1 광원(101)에 의한 코마 수차도 억제된다.
한편, 제 2 광원(102)으로부터 제 2 파장의 광을 출사하는 경우, 광학 소자(107)를 투과하는 것에 의해서, 집광 렌즈(108)에서 발생하는 구면수차를 보정 또는 보상하도록, 투과 파면이 변화되어 위상차가 발생한다. 광학 소자(107)의 광축을 집광 렌즈(108)로부터 적절히 시프트시키는 것에 의해서, 위상차가 발생한 광을 코마 수차가 저감하도록 집광 렌즈(108)에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록층에 형성되는 빔 스폿에 있어서, 구면수차 및 코마 수차의 양쪽을 억제시킬 수 있다.
도 9는 도 5에 나타내는 광학 소자(107)를 이용하여 광학 소자(107)를 집광 렌즈(108)의 광축으로부터 시프트시켜 배치한 경우의 제 2 광원에 의한 수차의 분포를 나타내고 있다. 이 예에서는, d1=0㎜, d2=0.11㎜, D=15㎛로 설정하고 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 파면의 등위상면은 약간 경사져 있다. 그러나, 위상차의 성분을 상세하게 분석한 바, 수차의 잔존 성분은 비점수차 성분과 고차수차 성분이며, 15×10-3×λ2이었던 코마 수차는 거의 제로로 저감되어 있는 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 실시예의 광학 헤드에 의하면, 집광 렌즈에 의한 구면수차를 보정하기 위한 광학 시프트 소자를 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트시켜서 배치하는 것에 의해, 구면수차 및 코마 수차를 동시에 저감할 수 있다. 따라서, 제 1 광원 및 제 2 광원 중 어느 하나를 이용한 경우이더라도 각각의 광원에 의해 기록 및/또는 재생을 실행하는 광학적 기록 매체에 대하여, 수차가 억제 또는 최적화된 집광 상태의 광을 이용하여, 품질이 우수한 기록 및/또는 재생이 가능한 광학 헤드 및 광디스크 장치가 실현된다.
또한, 코마 수차를 보정하기 위해서 광학 소자(107)와는 다른 수차 보정 소자를 이용할 필요가 없기 때문에, 광학계를 구성하는 부품의 수를 줄여서, 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 부품수를 줄이는 것에 의해, 광학계의 조정도 용이하게 할 수 있다.
또한, 광학 헤드(11)에서는 광원 소자(103)와 광검출기(111)와는 다른 소자에 의해 구성하여, 광학 헤드(11)내에서 떨어진 장소에 배치하고 있다. 그러나, 하나의 소자를 구성하도록, 광원 소자(103)와 광검출기(111)를 인접시켜서 배치해도 된다. 도 10에 나타내는 광학 헤드(11')는 제 1 광원(101), 제 2 광원(102), 광검출기(503) 및 광검출기(504)가 하나의 패키지에 받아들여진 광원 유닛(501)을 구비하고 있다. 또한, 광검출기(503) 및 광검출기(504)로 광을 입사시키기 위한 광분기 소자(502)를 더 구비하고 있다. 광분기 소자(502)는 소정의 편광 상태의 광만을 회절시키는 회절 격자 등에 의해 구성한다.
제 1 광원(101)으로부터 출사한 광(104)은 광분기 소자(502) 및 콜리메이트 렌즈(105)를 투과하고, 미러(106)에 의한 반사에 의해 광학 소자(107)로 입사한다. 광학 소자(107)를 투과한 광은 집광 렌즈(108)에 의해서 제 1 광학적 기록 매체(109)를 향해서 집광된다. 제 1 광학적 기록 매체(109)에서 반사된 광은, 반대의 광로를 따라서 광분기 소자(502)에 도달한다. 광분기 소자(502)는 반사광이 광검출기(503 및 504)에 입사하도록 반사광을 회절시킨다. 광검출기(503 및 504)는 입사한 광을 전기 신호로 변환한다.
제 2 광원(102)으로부터 출사한 광(112)도 마찬가지의 경로에 의해, 제 2 광학적 기록 매체(113)로 향해서 집광되는 제 2 광학적 기록 매체(113)에서 반사한 광은 광검출기(503 및 504)로 유도된다.
광학 소자(107) 및 집광 렌즈(108)의 구조나, 제 1 광원(101), 제 2 광원(102), 광학 소자(107) 및 집광 렌즈(108)의 배치는 전술한 바와 같다.
광분기 소자(502)는 광원 유닛(501)과 콜리메이트 렌즈(105) 사이 이외의 광원 유닛(501)으로부터 집광 렌즈(108) 사이의 어디에 배치해도 무방하다.
광학 헤드(11')에 의하면, 광학 헤드(11)의 전술한 효과에 부가하여, 검출기를 광원과 일체화한 광원 유닛을 이용하는 것에 의해서, 광학계의 구조를 보다 간단하게 할 수 있어, 비용의 저감 및 광학 헤드의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 광학 소자(107)에는 제 2 광원(102)에 대하여 수차를 발생시키기 위한 링형상 단차를 마련하고 있지만, 도 4 및 도 5에 나타내는 링형상 단차의 외측에 있어서, 제 1 광원(101)의 광로로 되는 영역에 다른 목적을 위한 단차나 회절홈을 구성해도 무방하다. 예를 들면, 온도 변화에 의해서 집광 렌즈(108)의 굴절률이나 형상이 변화되어, 집광 성능이 열화하는 경우에 온도 변화에 대한 광원의 파장 변동을 이용하여 집광 성능의 열화를 보정시키는 용도 등에 사용할 수 있다. 또한, 이 단차나 회절홈을 집광 렌즈(108)와 일체로 구성해도 무방하다.
(실시예 2)
도 11은 본 발명에 따른 광학 헤드의 실시예 2를 나타내는 도면이다. 도 11에 나타내는 광학 헤드(12)는 제 1 광학적 기록 매체(609) 및 제 2 광학적 기록 매체(613)에 대하여, 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광디스크 장치에 이용된다. 실시예 1과 마찬가지로, 광학 헤드(12)는 제 1 광원(601), 제 2 광원(602), 집광 렌즈(608), 광학 소자(607), 콜리메이트 렌즈(605), 미러(606), 검출 렌즈(610) 및 검출기(611)를 구비하고 있다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 제 1 광원(601) 및 제 2 광원(602)은 패키지에 받아들여져, 광원 소자(603)를 구성하고 있다.
광원 소자(603)로부터 제 1 광학적 기록 매체(609) 및 제 2 광학적 기록 매체(613)까지의 광로상, 및, 제 1 광학적 기록 매체(609) 및 제 2 광학적 기록 매체(613)로부터 광검출기(611)까지의 광로상에서 이들 구성요소는 실시예 1과 마찬가지의 순서로 배치되어 있다.
제 1 광원(601) 및 제 2 광원(602)은 각각 제 1 파장 λ1 및 제 2 파장 λ2의 광을 출사한다. 제 1 파장 λ1과 제 2 파장 λ2와는 상이하고, λ1<λ2의 관계를 만족하고 있다. 제 1 파장 λ1 및 제 2 파장 λ2는, 예를 들면 약 660㎚ 및 약 790㎚이다. 제 1 광원(601) 및 제 2 광원(602)은 각각 제 1 광학적 기록 매체(609) 및 제 2 광학적 기록 매체(613)의 기록 및/또는 재생에 이용된다. 제 1 광학적 기록 매체(609) 및 제 2 광학적 기록 매체(613)의 기록층의 표면에 형성되어 있는 기판은 각각 t1 및 t2(t2≠t1)의 두께를 구비하고 있다.
실시예 1에서는, 집광 렌즈(108)(도 1)는 제 1 광원으로부터 출사하는 광과 제 1 광학적 기록 매체(109)에 대하여 구면수차가 거의 제로로 되도록 설계되어 있었다. 이렇게 설계된 집광 렌즈를 이용하는 경우, 한쪽의 광원에 대한 구면수차가 최적화되어 있기 때문에, 2개의 광원의 위치 맞춤에 관한 허용도가 치우쳐버려, 광학 헤드를 제조하는 경우에 높은 위치 맞춤 정밀도가 필요로 되거나, 제조 수율이 저하하거나 할 가능성이 있다.
본 실시예에서는, 이 점을 고려하여, 집광 렌즈(608)는 어떤 광원에 대해서도 구면수차를 어느 정도 저감할 수 있도록 설계한다. 구체적으로는, 기록층의 표면에 마련한 기판의 두께가 t의 광학적 기록 매체 및 파장 λ의 광을 가상적으로 설정하고, 집광 렌즈(608)를 이 가상적인 광 및 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 제로로 되도록 설계되어 있다. 여기서, t 및 λ는 t1<t<t2 및 λ1<λ<λ2를 각각 만족하고 있다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 집광 렌즈(608)는 그 광축을 중심으로 하여 직경 R2의 원내의 영역내에서는 개구수 NA2로 제 2 파장의 광을 집광하고, 직경 R1(R1>R2)의 원내의 영역내에서는 개구수 NA1으로 제 1 파장의 광을 집광하도록 구성되어 있다. 제 1 광원(601)으로부터 출사하는 광의 빔 직경 및 제 2 광원(602)으로부터 출사하는 광의 빔 직경은 각각 R1 및 R2이다.
도 12 및 도 13은 이렇게 설계된 집광 렌즈(608)와 제 2 광원(602) 및 제 1 광원(601)을 이용하여, 제 2 광학적 기록 매체(613) 및 제 1 광학적 기록 매체(609)의 기록층에 광 스폿을 형성한 경우의 구면수차를 각각 나타내고 있다. 이들 도면에서는, 일단면 방향의 수차밖에 나타내고 있지 않지만, 전술한 바와 같이, 구면수차는 광축에 대하여 회전 대칭인 프로파일을 나타낸다. 집광 렌즈(608)의 구면수차가 중간 파장의 광 및 기판 두께를 갖는 가상적인 광 및 광학적 기록 매체에 대하여 최적화되어 있기 때문에, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 직경 R2의 영역내에서 서로 역방향으로 수차가 발생하고 있다.
도 14는 집광 렌즈(608)에 의해 발생하는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자(607)의 일례를 나타내는 단면도이다. 광학 소자(607)는 평행한 2개의 주면을 갖고, 제 1 파장 및 제 2 파장에 대하여 투명한 판구조를 포함한다. 판구조의 제 1 주면에는, 도 4에 나타내는 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차를 포함하는 제 1 수차 보정부(607a)가 형성되어 있다. 또한, 제 2 주면에도 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차를 포함하는 제 2 수차 보정부(607b)가 형성되어 있다. 제 2 수차 보정부(607b)의 가장 외측의 링의 직경은 R2와 동등하다. 또한, 제 1 수차 보정부(607a)의 가장 외측의 링의 직경은 R1과 동등하다. 제 1 수차 보정부(607a)에는 제 1 광원(601)으로부터 출사한 제 1 파장의 광만이 투과하고, 제 2 수차 보정부(607b)에는 제 1 광원(601)으로부터 출사한 제 1 파장의 광 및 제 2 광원(602)으로부터 출사한 제 2 파장의 광이 투과한다.
각 링형상의 단차에 의해, 단차와 단차에 끼이는 링형상의 테라스가 형성된다. 각 링형상의 단차의 깊이는 모두 동등하게 d로 설정되어 있다. 본 실시예에서는, 제 1 파장 λ1의 광에 대해서는 투과 파면에 +δ의 위상차를 부여하고, 제 2 파장 λ2의 광에 대해서는 투과 파면에 -δ의 위상차를 부여하도록 d를 설정한다.
도 15는 소정의 단차 부분의 확대 단면도이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 인접하는 2개의 링형상의 테라스를 투과하는 광(801 및 802)의 광로차는, 제 1 파장 λ1에 대한 광학 소자(607)의 굴절률을 n1으로 했을 때, (n1-1)d로 표시된다. 또한, 제 2 파장 λ2에 대한 광학 소자(607)의 굴절률을 n2로 했을 때, (n2-1)d로 표시된다. 이 때문에, d=(i+δ)λ1/(n1-1)=(j-δ)λ2/(n2-1)를 푸는 것에 의해서 δ를 구하여(단, i, j는 정수), δ={(n1-1)jλ2-(n2-1)iλ1}/{(n2-1)λ1+(n1-1)λ2}로 된다. δ를 구하는 것에 의해 깊이 d가 얻어진다.
단차의 깊이 d를 이렇게 설정하는 것에 의해, 제 1 광원(601)으로부터 출사한 제 1 파장의 광의 파면은 단차 1단당 +δ의 위상차를 부여하고, 제 2 광원(602)으로부터 출사한 제 2 파장의 광의 파면은 단차 1단당 -δ의 위상차를 부여할 수 있다.
따라서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 직경 R2의 원내에 형성되는 제 2 수차 보정부(607b)는, 제 1 광원(601)으로부터의 광에 대하여, 예를 들면 +방향의 구면수차를 부여하는 극성을 갖고, 제 2 광원(602)으로부터의 광에 대하여 - 방향의 구면수차를 부여하는 극성을 갖는다. 이 때문에, 도 12 및 도 13에 나타내는 집광 렌즈(608)의 직경 R2의 원내에서의 구면수차를 각각 상쇄할 수 있다.
한편, 직경 R2의 원 및 직경 R1의 원으로 끼이는 영역에 형성되는 제 1 수차 보정부(607a)는, 제 1 광원(601)으로부터의 광에 대하여, 예를 들면 -방향의 구면수차를 부여하는 극성을 갖는다. 전술한 바와 같이, 이 영역에는 제 1 광원(601)으로부터 출사한 광만이 조사하고, 제 2 광원(602)으로부터 출사하는 광은 조사하지 않는다. 이 때문에, 도 13에 나타내는 집광 렌즈(608)의 직경 R1의 원과 직경 R2의 원으로 끼이는 영역에서의 제 1 파장의 광에 의한 구면수차를 상쇄할 수 있다.
또한, 도 14에 나타내는 구조는, t=0.6㎜, λ1=0.66㎛, λ2=0.79㎛, NA1=0.63, NA2=0.50, 광학 소자(107)의 굴절률 n1≒n2≒1.51, N=1, 집광 렌즈의 초점 거리 2.8, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리 18.3의 경우에서의 일례이다. 광학 소자(107)는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자의 공지의 설계 및 제조 방법을 이용하여 제작할 수 있다.
이러한 구조를 갖는 광학 소자(607)를 집광 렌즈(608)의 광축에 대하여 시프트시켜, 실시예 1과 마찬가지로, 주로 제 2 광원(602)으로부터 출사하는 광에 의해 발생하는 코마 수차를 저감시킨다. 단, 도 13에 나타내는 바와 같이, 집광 렌즈(608)의 직경 R1의 원과 직경 R2의 원으로 끼이는 영역에서는 제 1 파장의 광에 대한 구면수차가 급격히 증대하고 있으며, 제 2 광원(602)에 의한 코마 수차를 저감시키기 위해서 광학 소자(607)를 시프트시키면, 이 영역에서 구면수차가 적절히 저감할 수 없게 될 가능성이 있다. 이 때문에, 이 영역의 구면수차를 보정하기 위해서 이용되는 광학 소자(607)의 제 1 수차 보정부(607a)는 시프트시키지 않고, 제 2 수차 보정부(607b)만을 시프트시킨다.
도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 집광 렌즈(608)의 광축(904)과 제 1 광원(601)의 광축(901)과의 거리를 d1으로 하고, 집광 렌즈(608)의 광축(904)과 제 2 광원(602)의 광축(902)과의 거리를 d2로 한 경우, d1<d2를 만족하도록 광원 소자(603)를 집광 렌즈(108)에 대하여 배치한다. 또한, 광학 소자(607)의 제 2 수차 보정부(607b)의 광축(903)을 집광 렌즈(608)의 광축(904)에 대하여, 거리 D(단, D<d2)만큼 제 2 광원(602)의 광축(902)측으로 시프트시킨다. 광학 소자(607)의 제 1 수차 보정부(607a)의 광축(607d)은 집광 렌즈(608)의 광축(904)에 일치시킨다.
집광 렌즈(608), 제 2 수차 보정부(607b), 제 1 광원(601) 및 제 2 광원(602)의 상대적인 배치에 의해, 제 2 광원(602)으로부터 출사하는 광에 대하여 제 2 수차 보정부(607b)에 의해 발생하는 위상차가, 제 2 광원(602)에 의해 발생하는 코마 수차 및 집광 렌즈(608)에 의해 발생하는 구면수차를 약하게 하거나 또는 상쇄하도록, 거리 D, d1 및 d2의 값을 결정한다. 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 거리 D, d1 및 d2는 시뮬레이션을 행하는 것에 의해 결정할 수 있다.
제 1 광원(601)으로부터 제 1 파장의 광을 출사하는 경우, 직경 R1의 원과 직경 R2의 원으로 끼이는 영역에서는, 제 1 수차 보정부(607a)의 광축(607c)은 집광 렌즈(608)의 광축(904)에 일치하고 있기 때문에, 집광 렌즈(608)에 의한 구면수차는 제 1 수차 보정부(607a)에 의해 거의 완전히 상쇄된다. 직경 R2의 원내의 영역에서는, 전술한 바와 같이 제 2 수차 보정부(607b)에 의해, 집광 렌즈(608)에 의한 구면수차를 보정하는 위상차가 제 1 파장의 광에 인가된다. 이 때문에, 집광 렌즈(608)에 의해 발생하는 구면수차는 상쇄 또는 적절히 억제된다.
집광 렌즈(608)의 광축에 대하여 d1<d2의 관계를 만족하도록 제 1 광원(601)이 배치되어 있기 때문에, 제 1 광원(601)과 집광 렌즈(608)의 광축과의 편차는 작아, 제 1 광원(601)에 의한 코마 수차도 억제된다. 따라서, 제 1 광학적 기록 매체(613)의 기록층에 형성되는 빔 스폿에 있어서, 구면수차 및 코마 수차의 양쪽이 억제된다.
한편, 제 2 광원(602)으로부터 제 2 파장의 광을 출사하는 경우, 제 2 수차 보정부(607b)를 투과하는 것에 의해서, 집광 렌즈(608)에서 발생하는 구면수차를 보정 또는 보상하도록, 투과 파면이 변화되어 위상차가 발생한다. 제 2 광원(602)의 광축을 집광 렌즈(608)로부터 적절히 시프트시키는 것에 의해서, 위상차가 발생한 광을 코마 수차가 저감하도록 집광 렌즈(608)에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 제 2 광학적 기록 매체(113)의 기록층에 형성되는 빔 스폿에 있어서, 구면수차 및 코마 수차의 양쪽을 억제시킬 수 있다.
도 17에 나타내는 형상의 제 1 수차 보정부(607a) 및 제 2 수차 보정부(607b)를 이용하는 경우, d1=0, d2=0.11㎜, D=29㎛로 하는 것에 의해, 구면수차 및 코마 수차를 제 1 광원(601) 및 제 2 광원(602)에 대하여 거의 제로로 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 광학 헤드에서도 실시예 1과 마찬가지로, 집광 렌즈에 의한 구면수차를 보정하기 위한 광학 시프트 소자의 수차 보정부를 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트시켜 배치하는 것에 의해, 구면수차 및 코마 수차를 동시에 저감할 수 있다. 따라서, 제 1 광원 및 제 2 광원 중 어느 하나를 이용한 경우이더라도, 각각의 광원에 의해 기록 및/또는 재생을 실행하는 광학적 기록 매체에 대하여, 수차가 억제 또는 최적화된 집광 상태의 광을 이용하여, 품질이 우수한 기록 및/또는 재생이 가능한 광학 헤드 및 광디스크 장치가 실현된다.
또한, 본 실시예에서는, 집광 렌즈의 구면수차가 제 1 광원 및 제 1 광학적 기록 매체와, 제 2 광원 및 제 2 광학적 기록 매체와의 중간 파장의 광 및 기판 두께를 갖는 가상적인 광 및 광학적 기록 매체에 대하여 최적화되어 있다. 이 때문에, 제 1 광원 및 제 2 광원의 광축을 집광 렌즈의 광축으로부터 시프트시킨 경우에 발생하는 구면수차의 보정의 잔차(殘差)를 제 1 광원 및 제 2 광원에 대하여 분산시켜, 광학 헤드를 구성하는 각부의 위치 맞춤 정밀도에 대한 허용 오차의 범위를 넓게 할 수 있다. 이에 의해, 광학 헤드의 제조를 용이하게 하고, 또한, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
실시예 1에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서도 광원 소자(603)와 광검출기(611)를 인접시켜 하나의 소자에 의해서 구성해도 무방하다. 도 18에 나타내는 광학 헤드(12')는 제 1 광원(601), 제 2 광원(602), 광검출기(1003) 및 광검출기(1004)가 하나의 패키지에 받아들여진 광원 유닛(1001)을 구비하고 있다.
제 1 광원(601)으로부터 출사한 광(604) 및 제 2 광원(602)으로부터 출사한 광(612)은 광분기 소자(1002) 및 콜리메이트 렌즈(605)를 투과하고, 미러(606)에 의한 반사에 의해 광학 소자(607)로 입사한다. 광학 소자(607)를 투과한 광은 집광 렌즈(608)에 의해서 제 1 광학적 기록 매체(609)를 향해서 집광된다. 제 1 광학적 기록 매체(609)에서 반사된 광은 반대의 광로를 따라서 광분기 소자(1002)에 도달한다. 광분기 소자(1002)는 반사광이 광검출기(1003 및 1004)에 입사하도록 반사광을 회절시킨다. 광검출기(1003 및 1004)는 입사한 광을 전기 신호로 변환한다.
광분기 소자(1002)는 광원 유닛(1001)과 콜리메이트 렌즈(605) 사이 이외의 광원 유닛(1001)으로부터 집광 렌즈(608) 사이의 어디에 배치해도 무방하다.
광학 헤드(12')에 의하면, 광학 헤드(11)의 전술한 효과에 부가하여, 검출기를 광원과 일체화한 광원 유닛을 이용하는 것에 의해서, 광학계의 구조를 보다 간단하게 할 수 있어, 비용의 저감 및 광학 헤드의 소형을 도모할 수 있다.
(실시예 3)
도 19는 본 발명에 따른 광학 헤드의 실시예 3을 나타내는 도면이다. 도 19에 나타내는 광학 헤드(13)는 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)에 대하여, 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광디스크 장치에 이용된다. 실시예 2와 마찬가지로, 광학 헤드(13)는 제 1 광원(1101), 제 2 광원(1102), 집광 렌즈(1108), 광학 소자(1107), 콜리메이트 렌즈(1105), 미러(1106), 검출 렌즈(1110) 및 검출기(1111)를 구비하고 있다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 제 1 광원(1101) 및 제 2 광원(1102)은 패키지에 받아들여져 광원 소자(1103)를 구성하고 있다.
광원 소자(1103)로부터 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)까지의 광로상, 및, 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)로부터 광검출기(1111)까지의 광로상에서 이들 구성요소는 실시예 1과 마찬가지의 순서로 배치되어 있다.
제 1 광원(1101) 및 제 2 광원(1102)은 각각 제 1 파장 λ1 및 제 2 파장 λ2의 광을 출사한다. 제 1 파장 λ1과 제 2 파장 λ2와는 상이하고, λ1<λ2의 관계를 만족하고 있다. 제 1 파장 λ1 및 제 2 파장 λ2는, 예를 들면 약 660㎚ 및 약 790㎚이다. 제 1 광원(1101) 및 제 2 광원(1102)은 각각 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)의 기록 및/또는 재생에 이용된다. 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)의 기록층의 표면에 형성되어 있는 기판은 각각 t1 및 t2(t2≠t1)의 두께를 구비하고 있다.
실시예 2와 마찬가지로, 도 20에 나타내는 바와 같이, 집광 렌즈(1108)는 그 광축(1404)을 중심으로 하여, 직경 R2의 원내의 영역내에서는 개구수 NA2로 제 2 파장의 광을 집광하고, 직경 R1(R1>R2)의 원으로 끼이는 링형상 영역내에서는 개구수 NA1로 제 1 파장의 광을 집광하도록 구성되어 있다. 또한, 직경 R2의 원내의 영역내에서는 기록층의 표면에 마련된 기판의 두께가 t의 광학적 기록 매체 및 파장 λ의 광을 가상적으로 설정하여, 집광 렌즈(1108)를 이 가상적인 광 및 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 제로로 되도록 설계되어 있다.
한편, 직경 R2의 원 및 직경 R1(R1>R2)의 원으로 끼이는 링형상 영역내에서는, 제 1 광원(1101)으로부터 출사하는 제 1 파장의 광 및 제 1 광학적 기록 매체(1109)에 대하여, 제 1 광학적 기록 매체의 기록층상에 형성되는 빔 스폿의 구면수차가 최적으로 되도록 설계되어 있다.
제 1 광원(1101)으로부터 출사하는 광의 빔 직경 및 제 2 광원(1102)으로부터 출사하는 광의 빔 직경은 각각 R1 및 R2이다.
도 21은 이렇게 설계된 집광 렌즈(1108)를 이용하여, 제 1 광원(1101)에 의해 제 1 광학적 기록 매체(1109)의 기록층에 광 스폿을 형성한 경우의 구면수차를 나타내고 있다. 직경 R2의 원내의 영역내에서는, 기판의 두께가 t의 가상적인 광학적 기록 매체에 대하여, 구면수차가 제로로 되도록 설계되어 있기 때문에, 제 1 광원(1101)으로부터 출사하는 제 1 파장의 광에 대하여 소정의 구면수차가 발생하고 있다. 이에 반하여, 직경 R2의 원 및 직경 R1의 원으로 끼이는 링형상 영역내에서는, 제 1 파장의 광에 대하여 구면수차가 제로로 되도록 설계되어 있기 때문에, 구면수차가 거의 제로로 되어 있다.
제 2 광원(1102)에 의해, 제 2 광학적 기록 매체(1113)의 기록층에 광 스폿을 형성한 경우에 발생하는 구면수차는 도 12에 나타내는 바와 같다. 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 직경 R2의 원내의 영역내에서의 구면수차는 제 1 파장의 광과 제 2 파장의 광에서 반대로 되어 있다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 집광 렌즈(1108)에서는, 직경 R2의 원 및 직경 R1의 원으로 끼이는 링형상 영역내에서는, 제 1 파장의 광에 대하여 구면수차가 제로로 되도록 설계되어 있다. 따라서, 집광 렌즈(1108)의 구면수차를 보정하는 광학 소자(1107)는, 실시예 2의 광학 소자(607)로부터 이 영역에서의 구면수차를 보정하기 위해서 이용한 제 1 수차 보정부(607a)를 제거한 것과 동등하다.
도 22 및 도 23은 집광 렌즈(1108)에 의해 발생하는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자(1107)의 일례를 나타내고 있다. 광학 소자(1107)는 평행한 2개의 주면을 갖고, 제 1 파장 및 제 2 파장에 대하여 투명한 판구조를 포함한다. 판구조의 제 1 주면에는, 실시예 2의 제 2 수차 보정부에 대응하는 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차를 포함하는 구조가 형성되어 있다. 가장 외측의 링의 직경은 R2와 동등하다.
각 링형상의 단차에 의해, 단차와 단차에 끼이는 링형상의 테라스가 형성된다. 각 링형상의 단차의 깊이는 모두 동등하게 d로 설정되어 있다.
도 24는 소정의 단차 부분의 확대 단면도이다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 인접하는 2개의 링형상의 테라스를 투과하는 광(1301 및 1302)의 광로차 d는, 실시예 2와 마찬가지로, 제 1 파장 λ1의 광에 대해서는 투과 파면에 +δ의 위상차를 부여하고, 제 2 파장 λ2의 광에 대해서는 투과 파면에 -δ의 위상차를 부여하도록 설정한다.
도 23에 나타내는 구조는 t=0.9㎜, λ1=0.66㎛, λ2=0.79㎛, NA1=0.63, NA2=0.50, 광학 소자(107)의 굴절률 n1≒n2≒1.51, N=1, 집광 렌즈의 초점 거리 3.05, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리 20의 경우에서의 일례이다. 집광 렌즈 및 콜리메이트 렌즈의 초점 거리 및 가상적인 광학적 기록 매체의 기판의 두께를 실시예 2에서 나타낸 예와 상이한 값으로 설정하고 있기 때문에, 도 23에 나타낸 구조의 각부의 치수는 도 14에 나타내는 구조의 치수와 상이하다.
도 22 및 도 23에 나타내는 광학 소자(1107)는 제 1 광원(1101)으로부터의 광에 대하여, 예를 들면 +방향의 구면수차를 부여하는 극성을 갖고, 제 2 광원(1102)으로부터의 광에 대하여 -방향의 구면수차를 부여하는 극성을 갖는다. 이 때문에, 도 21에 나타내는 집광 렌즈(608)의 직경 R2의 원내에서의 구면수차를 각각 상쇄할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 직경 R2의 원 및 직경 R1의 원으로 끼이는 링형상 영역내에서는, 제 1 파장의 광에 대하여 구면수차가 제로로 되도록 집광 렌즈(1108)가 설계되어 있다. 이 때문에, 광학 소자(1107)의 이 영역에는 단차를 형성하고 있지 않지만, 구면수차의 발생이 원래 억제되어 있다.
이러한 구조를 갖는 광학 소자(1107)를 집광 렌즈(1108)의 광축에 대하여 시프트시켜, 실시예 2와 마찬가지로, 주로 제 2 광원(1102)으로부터 출사하는 광에 의해 발생하는 코마 수차를 저감시킨다. 도 25에 나타내는 바와 같이, 집광 렌즈(1108)의 광축(1404)과 제 1 광원(1101)의 광축(1401)과의 거리를 d1으로 하고, 집광 렌즈(1108)의 광축(1404)과 제 2 광원(1102)의 광축(1402)과의 거리를 d2로 한 경우, d1<d2를 만족하도록 광원 소자(1107)를 집광 렌즈(1108)에 대하여 배치한다. 또한, 광학 소자(1107)의 광축(1403)을 집광 렌즈(1108)의 광축(1404)에 대하여, 거리 D(단, D<d2)만큼 제 2 광원(1102)의 광축(1402)측으로 시프트시킨다.
집광 렌즈(1108), 광학 소자(1107), 제 1 광원(1101) 및 제 2 광원(1102)의 상대적인 배치에 의해, 제 2 광원(1102)으로부터 출사하는 광에 대하여 광학 소자(1107)에 의해 발생하는 위상차가, 제 2 광원(1102)에 의해 발생하는 코마 수차 및 집광 렌즈(1108)에 의해 발생하는 구면수차를 약하게 하거나 또는 상쇄하도록, 시뮬레이션을 행하여 거리 D, d1 및 d2의 값을 결정한다.
제 1 광원(1101)으로부터 제 1 파장의 광을 출사하는 경우, 광학 소자(1107)의 직경 R1의 원과 직경 R2의 원으로 끼이는 영역에서는, 광의 파면을 변화시키는 단차가 마련되어 있지 않기 때문에, 이 영역을 투과하는 제 1 파장의 광의 위상은 변화되지 않는다. 또한, 집광 렌즈(1108)의 직경 R1의 원과 직경 R2의 원으로 끼이는 영역에서도, 제 1 파장의 광에 대하여 구면수차가 최적화되어 있기 때문에, 구면수차를 발생하는 경우는 없다.
직경 R2의 원내의 영역에서는, 전술한 바와 같이 광학 소자(1107)에 의해, 집광 렌즈(1108)에 의한 구면수차를 보정하는 위상차가 제 1 파장의 광에 부여된다. 이 때문에, 집광 렌즈(1108)에 의해 발생하는 구면수차는 상쇄 또는 적절히 억제된다.
집광 렌즈(1108)의 광축에 대하여 d1<d2의 관계를 만족하도록 제 1 광원(1101)이 배치되어 있기 때문에, 제 1 광원(1101)과 집광 렌즈(1108)의 광축과의 편차는 작아, 제 1 광원(1101)에 의한 코마 수차도 억제된다. 따라서, 제 1 광학적 기록 매체(1109)의 기록층에 형성되는 빔 스폿에 있어서, 구면수차 및 코마 수차의 양쪽이 억제된다.
한편, 제 2 광원(1102)으로부터 출사한 제 2 파장의 광은, 광학 소자(1107)를 투과하는 것에 의해서, 집광 렌즈(1108)에서 발생하는 구면수차를 보정 또는 보상하도록, 투과 파면이 변화되어 위상차가 발생한다. 광학 소자(1107)의 광축을 집광 렌즈(1108)로부터 적절히 시프트시키는 것에 의해서, 위상차가 발생한 광을 코마 수차가 저감하도록 집광 렌즈(1108)에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 제 2 광학적 기록 매체(1113)의 기록층에 형성되는 빔 스폿에 있어서, 구면수차 및 코마 수차의 양쪽을 억제시킬 수 있다.
도 23에 나타내는 구조를 갖는 광학 소자(1107)를 이용하는 경우, d1=0, d2=0.11㎜, D=29㎛로 하는 것에 의해, 구면수차 및 코마 수차를 제 1 광원(1101) 및 제 2 광원(1102)에 대하여 거의 제로로 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 광학 헤드에서도 실시예 1 및 2와 마찬가지로, 집광 렌즈에 의한 구면수차를 보정하기 위한 광학 시프트 소자의 수차 보정부를 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트시켜 배치하는 것에 의해, 구면수차 및 코마 수차를 동시에 저감할 수 있다. 따라서, 제 1 광원 및 제 2 광원 중 어느 하나를 이용한 경우이더라도 각각의 광원에 의해 기록 및/또는 재생을 실행하는 광학적 기록 매체에 대하여, 수차가 억제 또는 최적화된 집광 상태의 광을 이용하여, 품질이 우수한 기록 및/또는 재생이 가능한 광학 헤드 및 광디스크 장치가 실현된다.
또한, 본 실시예에서는, 실시예 2와 마찬가지로, 집광 렌즈의 구면수차가 제 1 광원 및 제 1 광학적 기록 매체와, 제 2 광원 및 제 2 광학적 기록 매체와의 중간 파장의 광 및 기판 두께를 갖는 가상적인 광 및 광학적 기록 매체에 대하여 최적화되어 있다. 이 때문에, 제 1 광원 및 제 2 광원의 광축을 집광 렌즈의 광축으로부터 시프트시킨 경우에 발생하는 구면수차의 보정의 잔차를 제 1 광원 및 제 2 광원에 대하여 분산시켜, 광학 헤드를 구성하는 각부의 위치 맞춤 정밀도에 대한 허용 오차의 범위를 넓게 할 수 있다. 이에 의해, 광학 헤드의 제조를 용이하게 하고, 또한, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
실시예 1 및 2에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서도, 광원 소자(1103)와 광검출기(1111)를 인접시켜 하나의 소자에 의해서 구성해도 무방하다. 도 26에 나타내는 광학 헤드(13')는 제 1 광원(1101), 제 2 광원(1102), 광검출기(1503) 및 광검출기(1504)가 하나의 패키지에 받아들여진 광원 유닛(1501)을 구비하고 있다.
제 1 광원(1101)으로부터 출사한 광(1104) 및 제 2 광원(1102)으로부터 출사한 광(1112)은 광분기 소자(1502) 및 콜리메이트 렌즈(1105)를 투과하고, 미러(1106)에 의한 반사에 의해 광학 소자(1107)로 입사한다. 광학 소자(1107)를 투과한 광은 집광 렌즈(1108)에 의해서 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)를 향해서 집광된다. 제 1 광학적 기록 매체(1109) 및 제 2 광학적 기록 매체(1113)에서 반사된 광은, 반대의 광로를 따라서 광분기 소자(1502)에 도달한다. 광분기 소자(1502)는 반사광이 광검출기(1503 및 1504)에 입사하도록 반사광을 회절시킨다. 광검출기(1503 및 1504)는 입사한 광을 전기 신호로 변환한다.
광분기 소자(1105)는 광원 유닛(1501)과 콜리메이트 렌즈(1105) 사이 이외의 광원 유닛(1501)으로부터 집광 렌즈(1108) 사이의 어디에 배치해도 무방하다.
광학 헤드(13')에 의하면, 광학 헤드(13)의 전술한 효과에 부가하여, 검출기를 광원과 일체화한 광원 유닛을 이용하는 것에 의해서, 광학계의 구조를 보다 간단하게 할 수 있어, 비용의 저감 및 광학 헤드의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 광학 헤드는 실시예 1 내지 3으로부터 여러 가지의 개변이 가능하다. 상기 실시예 1 내지 3에서는, 집광 렌즈와 광학 소자는 다른 부품으로서 구성하고, 광로상에서 각 실시예에서 설문한 바와 같이 광학 소자의 광축을 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트시켜 배치하고 있었다. 그러나, 집광 렌즈와 광학 소자를 하나의 부품으로 하여 광학 소자의 광축이 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트된 상태에서 일체적으로 구성해도 무방하다. 이렇게 하는 것에 의해서, 광학 소자의 집광 렌즈에 대한 위치 맞춤이 불필요해져, 보다 광학 헤드의 제조가 용이해진다.
또한, 상기 실시예 1 내지 3에서는, 투과한 광의 파면을 변화시키기 위해서 광학 소자에 동심원 형상의 단차를 복수개 마련하여 광로차를 형성하고 있었지만, 액정 등의 공지한 광의 굴절 효과를 이용한 파면 변환 소자를 이용하여 각 실시예의 광학 소자를 구성하더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상기 실시예 1 내지 3으로서 설명한 광학 헤드는 광학적 기록 매체에 정보를 기록하거나, 또는 광학적 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 공지의 광디스크 장치에 적합하게 이용할 수 있다. 각 실시예에서 설명한 바와 같이 본 발명의 광학 헤드의 외형은 작게 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 특히 휴대용 광디스크 장치 등, 저렴하고 소형의 광디스크 장치를 실현할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 3에서는, CD 및 DVD용의 광원을 구비한 광헤드를 예시했지만, 광학 헤드는 다른 파장의 광을 출사하는 광원을 구비하고 있어도 무방하다. 예를 들면, 파장 약 400㎚ 파장의 광을 이용하여 기록 재생을 실행하는 차세대 광학적 기록 매체에 이용하는 광원을 본 발명의 광원의 하나로서 이용해도 된다. 또한, 광학 헤드는 광디스크 장치 이외에, 2개 이상의 광원과 하나의 대물 렌즈 등의 집광 소자를 구비하고, 소정의 위치에 광 빔을 집광시키는 구조를 구비한 여러 가지의 광학 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명은 복수의 광원을 구비하고, 수차가 적은 광 빔 스폿을 형성할 수 있는 광학 헤드를 제공한다. 이 광학 헤드는 여러 가지의 광학 장치, 특히 광학적 기록 매체에 광을 이용하여 정보를 기록하고, 또한, 광학적 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 광디스크 장치에 적합하게 이용할 수 있다.
Claims (16)
- 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체에 대하여 각각 제 1 파장의 광 및 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광을 이용하여, 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광디스크 장치에 이용되는 광학 헤드로서,제 1 파장의 광을 출사하는 제 1 광원과,상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장의 광을 출사하고, 상기 제 1 광원과 인접하여 배치된 제 2 광원과,상기 제 1 및 제 2 광원으로부터 출사하는 광을 상기 제 1 및 제 2 상기 광학적 기록 매체를 향해서 집광하는 집광 렌즈와,상기 제 1 및 제 2 광원과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽과 대응하는 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체 중 적어도 한쪽과 상기 집광 렌즈와의 조합에 의해 발생하는 구면수차를 저감시키는 광학 소자를 구비하되,상기 광학 소자는 상기 제 1 및 제 2 파장의 광 중 적어도 한쪽의 광축과 상기 집광 렌즈의 광축이 일치하고 있지 않는 것에 의해 발생하는 코마 수차를 저감하도록, 상기 광학 소자의 광축이 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 시프트되어 있는광학 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 집광 렌즈는 상기 제 1 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고 있으며,상기 광학 소자는 상기 제 1 파장의 광의 투과 파면은 변화시키지 않고, 상기 제 2 파장의 광의 투과 파면을 변화시키는 것에 의해, 상기 제 2 파장의 광에 대해서만 상기 집광 렌즈와 상기 제 2 광학적 기록 매체에 의해 발생하는 구면수차를 저감시키는광학 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체는 기록 마크를 형성하기 위한 기록층 및 기록층의 표면에 마련된 기판을 포함하고,상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체의 기판의 두께를 t1 및 t2로 했을 때, 상기 집광 렌즈는 기판의 두께가 t(t는 t1<t<t2의 관계를 만족하고 있음)의 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고 있으며,상기 광학 소자는 상기 제 1 및 제 2 파장의 광의 투과 파면을 변화시키는 것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 파장의 광에 대하여 상기 집광 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체의 기판에 의해 발생하는 구면수차를 저감시키는광학 헤드.
- 제 3 항에 있어서,상기 광학 소자는 상기 제 1 파장의 광만이 투과하는 영역에 마련된 제 1 수차 보정부와, 상기 제 1 파장의 광 및 상기 제 2 파장의 광이 투과하는 영역에 마련된 제 2 수차 보정부를 포함하고, 상기 광학 소자의 광축은 상기 제 2 수차 보정부의 광축과 일치하고 있으며, 상기 제 1 수차 보정부의 광축은 상기 집광 렌즈의 광축에 일치하고 있는광학 헤드.
- 제 3 항에 있어서,상기 집광 렌즈는 그 광축을 중심으로 하는 직경 R2의 원내의 영역에서 상기 제 1 파장의 광을 개구수 NA2로 집광하고, 상기 광축을 중심으로 하는 직경 R1(단, R2<R1)의 원내의 영역에서 제 1 파장의 광을 개구수 NA1(단, NA1>NA2)로 집광하는 구조를 구비하고,상기 집광 렌즈의 직경 R2의 원내의 영역은 기판의 두께가 t(t는 t1<t<t2의 관계를 만족하고 있음)의 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고,상기 집광 렌즈의 상기 직경 R1의 원과 상기 직경 R2의 원에 끼이는 영역은, 상기 제 1 광학적 기록 매체에 대하여 구면수차가 최적으로 되는 구조를 구비하고 있는광학 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학 소자의 광축은 상기 집광 렌즈의 광축에 대하여 상기 제 2 광원으로부터 출사하는 광의 광축쪽으로 시프트되어 있는 광학 헤드.
- 제 6 항에 있어서,상기 집광 렌즈의 광축과 상기 제 1 광원으로부터 출사하는 광의 광축과의 거리 및, 상기 집광 렌즈의 광축과 상기 제 2 광원으로부터 출사하는 광의 광축과의 거리를 각각 d1 및 d2로 했을 때, d1<d2의 관계를 만족하고 있는광학 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학 소자는 상기 광축에 대하여 회전 대칭인 구조를 구비하고 있는 광학 헤드.
- 제 8 항에 있어서,상기 광학 소자는 상기 광축을 중심으로 하여 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차를 포함하는 광학 헤드.
- 제 4 항에 있어서,상기 광학 소자에 있어서, 상기 제 1 수차 보정부 및 상기 제 2 수차 보정부는 각각의 광축에 대하여 회전 대칭인 구조를 구비하고 있는 광학 헤드.
- 제 10 항에 있어서,상기 광학 소자에 있어서, 상기 제 1 수차 보정부 및 상기 제 2 수차 보정부는 대응하는 광축을 중심으로 하여 동심원 형상으로 배치된 복수의 링형상 단차를 각각 포함하는 광학 헤드.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 광원은 하나의 패키지에 수납되어 있는 광학 헤드.
- 제 12 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 광원으로부터 출사한 광이 상기 제 1 및 제 2 상기 광학적 기록 매체에서 반사하는 것에 의해 발생하는 반사광을 검출하기 위한 광검출기를 더 구비하고, 상기 검출기는 상기 패키지내에 배치되어 있는광학 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 집광 렌즈 및 상기 광학 소자가 일체로 형성되어 있는 광학 헤드.
- 청구항 1에 규정되는 광학 헤드를 구비한 광디스크 장치.
- 인접하는 제 1 및 제 2 광원으로부터 각각 출사하는 광을 하나의 집광 렌즈에 의해 집광하는 것에 의해, 제 1 및 제 2 광 빔 스폿을 형성하는 빔 스폿 형성 방법으로서,상기 집광 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광학적 기록 매체에 의해 상기 제 1 및 제 2 광 빔 스폿 중 적어도 한쪽에 발생하는 구면수차를 보정하기 위한 광학 소자를 상기 제 1 및 제 2 광 빔 스폿과 상기 집광 렌즈 사이에 배치하고, 상기 광학 소자의 광축을 상기 집광 렌즈의 광축으로부터 시프트시키는 것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 광원의 광축과 상기 집광 렌즈의 광축이 일치하고 있지 않는 것에 의해 발생하는 코마 수차를 저감시키는빔 스폿 형성 방법.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
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