KR20050114661A - 광 주사장치 - Google Patents

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KR20050114661A
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optical
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scanning
spherical aberration
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KR1020057017366A
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베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

장치의 주사 위치에 위치될 경우에 다층 광 기록매체를 주사하기 위한 광 주사장치로서, 상기 장치는, 기록매체 내의 제1정보층 깊이의 제1정보층과, 기록매체 내의 제2정보층 깊이의 제2정보층을 주사하도록 구성되어 있다. 상기 장치는, 방사빔을 발생시키는 방사원과, 상기 방사원과 상기 주사 위치 사이의 광 경로에 위치되어, 방사빔을 정보층 위의 스폿에 수렴시키기 위한 대물렌즈와, 상기 장치가 상기 제1정보층을 주사하도록 구성된 제1상태와, 상기 장치가 상기 제2정보층을 주사하도록 구성된 제2상태 사이에서 스위칭 가능한 광 스위칭 기구를 구비한다. 상기 광 스위칭 기구는, 상기 제1상태일 경우 및 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 구면수차를 발생하도록 구성된 보상기를 구비한다. 상기 보상기는, 상기 제1상태일 경우 및 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 수렴도를 발생하도록 또한 구성되어 있다. 상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우에 상기 대물렌즈 및 상기 광 기록매체 사이의 자유 작동거리가 대략 일정하게 유지되도록, 상기 상이한 양의 구면수차 및 수렴도가 선택된다.

Description

광 주사장치{OPTICAL SCANNING DEVICE}
본 발명은 광 디스크 등의 다층 광 기록매체를 주사하기 위한 광 주사장치와, 이 광 주사장치에서 사용하기 위한 광소자에 관한 것으로, 상기 광 주사장치는 기록매체 내의 제1정보층 깊이의 제1정보층과, 기록매체 내의 제2정보층 깊이의 제2정보층을 주사하도록 구성되어 있다. 특히, 한정되는 것은 아니지만, 본 발명은, 빔이 광 디스크 내에서 디스크의 상이한 정보층으로 그리고 상이한 정보층으로부터 진행하도록 하는 상이한 광 경로 길이(이하, "정보층 깊이"라 함)에 의해 발생되는 구면수차를 보상하도록 구성된 보상기를 포함하는 광 주사장치에 관한 것이다.
고용량의 광 기록매체의 제조에 대한 필요성이 존재한다. 그러므로, 상대적으로 단파장의 방사빔, 예를 들어, 400nm의 방사빔과, 적어도 0.7이며 예를 들어, NA=0.85인 높은 개구수(NA : numerical aperture)의 대물렌즈계와, 예를 들어, 80㎛ 두께의 얇은 보호용 피복층을 이용한 광 주사장치가 바람직하다. 또한, 그 용량은 이중층 디스크를 구비함으로써 증가될 수 있다. 언급된 파장 및 NA에서는, 고유의 크로스토크를 수용 가능한 레벨로 감소시키기 위하여 적어도 20-30㎛의 층 분리가 바람직하다. 보상 조치가 없으면, 하나의 층으로부터 다른 층으로의 리포커싱(refocusing)에 의해 구면수차가 야기되고, 200-300mλ의 파면 오차를 발생시키게 되며, 이것은 형성되는 광 스폿의 해상도를 열화시킨다.
구면수차 보상을 제공하기 위하여, 복합 대물렌즈의 둘 이상의 렌즈소자의 간격을 기계적으로 조정하는 것이 공지되어 있다. 또 다른 보상방법은, 방사원에 대한 시준렌즈(collimator lens)의 위치를 기계적으로 조정함으로써, 방사빔이 시준된 빔이 아니라, 수렴(convergent) 또는 발산(divergent) 빔으로서 대물렌즈에 입사하도록 하는 것이다. 이러한 각 방법은 주사장치의 광학계에서 발생된 구면수차를 보상하여, 주사되는 광 디스크에서 발생된 구면수차를 적어도 근사적으로 상쇄한다. 구면수차 발생에 동반하여, 포커스 액추에이터를 이용하여 대물렌즈가 축방향으로 이동하게 되어, 스위칭되는 층 위에 스폿을 리포커싱할 경우에 그 자유 작동거리를 변화시킨다.
공지된 또 다른 광 주사장치는 WO-A-124174에 설명되어 있으며, 방사빔은 입사광의 편광을 90도 선택적으로 회전시키는 트위스트 네마틱(TN : twisted nematic) 액정 셀을 통과하게 된다. 그 다음, 수렴 상태에서, 빔은 복굴절판을 통과하게 되어, 거기서 구면수차를 생성한다. 복굴절판은 TN 셀의 상태에 따라 상이한 양의 구면수차를 생성하여, 상이한 정보층 두께를 보상한다. TN 셀의 스위칭에 동반하여, 포커스 액추에이터를 이용하여 대물렌즈가 축방향으로 이동하게 되고, 그 자유 작동거리를 변화시키며, 스위칭되는 층 위에 스폿을 리포커스한다.
본 발명의 목적은 다층 광 기록매체를 주사할 수 있는 광 주사장치에서 개선된 구면수차 보상시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면에 의하면, 기록매체 내의 제1정보층 깊이의 제1정보층과, 기록매체 내의 제2정보층 깊이의 제2정보층을 주사하도록 구성된 장치로서, 장치의 주사 위치에 위치될 경우, 다층 광 기록매체를 주사하기 위한 광 주사장치가 제공되며, 상기 장치는,
방사빔을 발생시키는 방사원과,
상기 방사원과 상기 주사 위치 사이의 광 경로에 위치되어, 방사빔을 정보층 위의 스폿에 수렴시키는 대물렌즈와,
상기 장치가 상기 제1정보층을 주사하도록 구성된 제1상태와, 상기 장치가 상기 제2정보층을 주사하도록 구성된 제2상태 사이에서 스위칭 가능한 광 스위칭 기구를 구비하고,
상기 광 스위칭 기구는, 상기 제1상태일 경우와, 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 구면수차를 발생하도록 구성된 보상기를 구비하며,
상기 보상기는, 상기 제1상태일 경우와, 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 수렴도를 발생하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 상이한 양의 구면수차 및 수렴도는, 상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우에 상기 대물렌즈 및 상기 광 기록매체 사이의 자유 작동거리가 대략 일정하게 유지되도록 선택된다.
본 발명에 의하면, 상기 보상기는 구면수차를 도입함과 동시에, 빔의 수렴도를 변화시킨다. 바람직한 실시예에서, 수렴도 변화는 대물렌즈에 대해서는 리포커싱이 필요하지 않도록 이루어지지만, 보상기에 의해 생성된 구면수차의 양은, 빔의 수렴도 변화로 인해 보상기 및 대물렌즈에 의해 발생된 구면수차의 양이 보호층 변화에 의해 발생된 구면수차의 양을 보상하도록 하는 것이다. 보상기에 의해 생성된 구면수차의 양은 적어도 10mλ인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 30mλ이다.
필요한 빔의 수렴도 변화는 근축 연산의 결과로서 발생한다. 따라서, 대물렌즈에 의해 발생된 구면수차의 양이 알려진다. 이에 따라, 보상기에 의해 생성된 구면수차의 나머지 필요한 양이 이에 대응하여 결정될 수 있다.
따라서, 정보층 사이에서 스위칭할 경우, 대물렌즈를 이동할 필요없이도, 광 디스크 내의 각종 깊이의 정보층에 대해 구면수차 보상이 제공될 수도 있다. 이에 따라, 대물렌즈의 이동범위("스트로크")가 감소될 수 있으므로, 덜 복잡한 대물렌즈 구동 기구가 사용될 수 있다. 또한, 층들 사이의 스위칭 도중에 대물렌즈의 이동에 있어서의 감소에 대응하여 파워 요건도 감소될 수 있다.
이하, 설명을 위하여, 본 발명은 정보층 사이에서 스위칭하기 위해 사용된 2개의 종래의 방법과 대비된다. 여기서는, 0.07mm 두께의 보호층과 0.03mm의 층간 간격을 가지는 이중층 디스크에서 사용되는 US 6,510,011(column 8)에 설명된 대물렌즈를 예로 들어 고려하겠다.
하나의 공지된 구면수차 보상방법은 물체의 공액 거리(conjugate distance)를 변화시키는 것이다. 물체의 거리를 변화시킴으로써, 대물렌즈에 입사하는 빔의 수렴도가 변화된다. 이 수렴도 변화로 인해, 대물렌즈는 추가적인 양의 구면수차를 발생시킨다. 특정 수렴도에서는, 구면수차의 양이 보호층 두께의 상이함에 의해 발생된 구면수차를 보상하기에 충분하다. 상기 렌즈에 대해서는, 이러한 사항이 공액 거리 L=+88.9mm("양(positive)의 공액 거리는 대물렌즈에 입사하는 빔이 수렴함을 의미한다)에서 발생한다. 스폿이 새로운 층에서 인-포커싱(in focus) 되도록 하기 위하여, 대물렌즈는 0.0027mm의 거리를 이동하게 된다. 이에 따라, 대물렌즈의 뒷면과 디스크의 앞면 사이의 거리인 자유 작동거리는 대물렌즈를 이동시킴으로써 증가되어, 자유 작동거리의 변화 Δfwd를 생성한다. 아래의 수식을 주목한다:
이에 따라, 대물렌즈의 축방향 이동은 보호층 두께 변화의 9%이다.
또 다른 공지된 방법은 상기 언급된 WO-A-124174에서 설명된 것과 같은 파면 변형기에 의해 구면수차를 추가하는 것이다. 이 경우, 대물렌즈 전방의 파면 변형기는 빔의 수렴도를 거의 변경되지 않도록 유지하면서 구면수차의 양을 직접 도입한다. 이 경우, 렌즈는 0.0205mm의 거리를 이동하여야 한다. 이에 따라 자유 작동거리도 증가되어야 한다. 아래의 수식을 주목한다:
이에 따라, 대물렌즈의 축방향 이동은 보호층 두께 변화의 68%이다.
본 발명에서는, 광 스위칭 기구가 빔의 수렴도 변화를 도입하고, 제1층으로부터 제2층으로 스위칭할 경우, 자유 작동거리와, 이에 따른 대물렌즈의 축방향 위치가 거의 일정하게 유지되도록 하는 구면수차를 도입하도록, 상기 광 스위칭 기구가 설계된다. 자유 작동거리의 변화 Δfwd는 보호층의 두께 변화 Δd의 5% 미만인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 경우에는, Δfwd가 1% 미만이고, 보다 더 바람직한 경우에는, 이것이 0.5% 미만이다.
또한, 초점 공차(focal tolerance)Δz(디스크 상의 스폿이 회절 제한된 상태로 유지되도록 대물렌즈가 이동될 수 있는 거리)(Born and Wolf, Principles of Optics, p441 참조)는 아래와 같이 정의된다.
(1)
여기서, λ는 빔의 파장이고, NA는 대물렌즈의 개구수이다. 자유 작동거리의 변화는 Δz보다 작은 것이 바람직하므로,
(2)
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 하나의 정보층 상에서 행해지는 주사동작 도중에 기록매체로부터 데이터를 판독하는 단계와, 이후의 주사동작, 예를 들어, 다른 층 상에서의 기록동작을 행할 경우에 기록매체에서 발생되는 파면수차를 보상하기 위하여, 광 스위칭 기구의 광학적 특성을 변경시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 하나의 정보층 상에서 행해지는 주사동작 도중에 기록매체에 데이터를 기록하는 단계와, 이후의 주사동작, 예를 들어, 다른 정보층 상에서의 판독동작을 행할 경우에 기록매체에서 발생되는 파면수차를 보상하기 위하여, 광 스위칭 기구의 광학적 특성을 변경시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
따라서, 상기 방법은, 저속촬영(time-lapse) 기록 및 재생을 동시에 행할 수 있는 비디오 레코더 형태의 광 주사장치에서 수행될 수 있는 것과 같이, 예를 들어, 판독 및 기록동작을 번갈아 행하는 층들 사이에서 스위칭할 경우에 적용될 수도 있다.
본 발명의 각종 실시예의 또 다른 국면, 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시예에 대해, 단지 예로서만 제공되며, 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 광 주사장치의 개략적인 예시도이고,
도 2 및 도 3은 도 1과 유사한 구성에서 사용되는 광 부품의 개략적인 예시도이다.
도 1은, 아래에서 예를 들어 설명한 본 발명의 각 실시예에 따른, 광 기록매체를 주사하기 위한 장치에 공통인 부품의 개략적인 예시도이다. 기록매체는 아래에서 일례로서 설명되는 것과 같은 예컨대, 광 디스크이다.
광 디스크 OD는 기판(1) 및 투명층(2)을 포함하고, 2개의 정보층(3, 4)이 디스크 내에서 상이한 깊이로, 30㎛(±10㎛)만큼 서로 떨어져서 투명층(2) 후방에 구성되어 있다. 대략 70㎛(±30㎛)의 깊이를 가지는 투명층(2)은 최상부 정보층(3)을 보호하는 기능을 가지지만, 그 기계적 지지력은 기판(1)에 의해 제공된다.
도 1에 도시되어 있지 않지만, 대략 평행, 동심원 또는 나선 트랙으로 구성된 광학적으로 검출 가능한 마크(mark)의 형태로, 광 디스크의 정보층(3, 4)에 정보가 기억될 수 있다. 마크는 광학적으로 판독 가능한 형태, 예를 들어, 피트의 형태, 또는 그 주변과 상이한 반사계수나 자화방향을 갖는 영역의 형태, 또는 이들 형태의 조합일 수 있다.
주사장치는 방사상으로 이동 가능한 아암(arm)에 장착된 광 픽업부(OPU)를 포함한다. OPU는 디스크 OD 이외에, 도 1에 예시된 모든 부품을 포함한다. 예를 들어, 반도체 레이저인 방사원(6)은 400nm(±10nm)의 파장을 갖는 발산 방사빔(7)을 출사한다. 본 예에서는 편광 빔 분리기인 빔 분리기(8)는 방사선을 렌즈계 내부로 반사시킨다. 렌즈계는 시준렌즈(9), 대물렌즈(12) 및 집광렌즈(11)를 포함한다. 대물렌즈(12)는, 대물렌즈(12) 위치의 방사상 트래킹 서보(tracking servo) 및 초점 서보(focus servo) 조정을 수행하는 기계적 액추에이터(도시하지 않음) 내에 지지된 이동 가능한 마운팅(13) 상에 견고하게 장착되어 있다. 또한, 상기 장치는, 본 실시예에서는 스위칭 가능한 유체 셀이며, 이후 더욱 상세하게 설명할 보상기(10)를 포함하는 광 스위칭 기구를 구비한다.
시준렌즈(9)는 발산 방사빔(7)을 굴절시켜서 시준된 빔(15)을 형성한다. 시준됨으로써, 복합 대물렌즈가 제로(zero)와 거의 동일한 횡단 배율을 가지는 대략 평행인 빔을 얻기 위한 것이다.
대물렌즈(12)는 시준된 방사빔(15)을 본 실시예에서는, 0.85인 높은 개구수(NA)를 가지는 수렴 빔(16)으로 변형시켜서, 정보층 3 또는 4 위의 스폿(18)이 주사되도록 한다. 이때, 대물렌즈는 단일렌즈(12)로서 도시되어 있지만, 둘 이상의 렌즈소자를 포함하는 복합렌즈일 수도 있다.
정보층 3 또는 4에 의해 반사된 수렴 빔(16)의 방사선은 발산하는 반사빔(20)을 구성하고, 순방향 수렴 빔의 광 경로를 따라 복귀한다. 대물렌즈(12)는 반사빔(20)을 거의 시준된 반사빔(21)으로 변형시키고, 빔 분리기(8)는, 반사빔(21)의 적어도 일부를 집광렌즈(11)를 향해 전송함으로써, 순방향의 반사빔을 분리시킨다.
집광렌즈(11)는 입사빔을, 복수의 검출소자가 사용되지만, 일반적으로는 단일 소자(23)로 표시되는 검출계 상에 포커싱되는 수렴 반사빔(22)으로 변형시킨다. 검출계는 방사선을 취득하여 전기신호로 변환한다. 이들 신호 중에서 하나는 정보신호(24)이고, 그 값은 주사되는 정보층으로부터 판독된 정보를 나타낸다. 또 다른 신호는 초점 오차신호(25)이고, 그 값은 스폿(18)과, 주사되는 각 정보층(3, 4) 사이의 축방향 높이차를 나타낸다. 또 다른 신호는 트래킹 오차신호(26)이고, 그 값은 스폿의 주사되는 트랙으로부터의 방사상 편차를 나타낸다. 각 신호(25, 26)는 주사하는 도중에 마운팅(13)의 위치를 제어하는 초점 서보 및 트래킹 서보 기계적 액추에이터에 입력된다.
보상기(10)에 입력된 또 다른 신호는 층 스위칭신호(30)이다. 층 스위칭신호(30)는 현재 주사되고 있는 광 디스크의 선택된 정보층 3 또는 4를 나타낸다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 구성과 유사하게 구성된 광 주사장치로부터의 소자들을 도시한 것이다. 본 실시예에서, 상기 장치는 이중층 광 디스크 OD, 예를 들어, 이중층 블루레이™ 디스크(예를 들어, K. Schep, B. Stek, R. van Woudenberg, M. Blum, S. Kobayashi, T. Narahara, T. Yamagami, H. Ogawa에 의한 논문, "Format description and evaluation of the 22.5 GB DVR disc", Technical Digest, ISOM 2000, Chitose, Japan, Sept. 5-8, 2000)로부터 기록 및/또는 재생하기 위한 것이다. 상기 장치는, 예를 들어, 국제특허출원 WO 01/73775에 기재된 것과 같이, 0.85의 개구수를 가지고, 고정식 전방 렌즈(102) 및 고정식 후방 렌즈(104)를 포함하며, 예컨대, 405nm의 파장을 가지며 대략 평행 광선으로 이루어진 입사하는 시준된 빔을 현재 주사되고 있는 정보층 평면의 스폿에 포커싱하기 위한 복합 대물렌즈를 포함한다.
본 실시예에서, 2개의 정보층은 0.1mm 및 0.08mm의 깊이이고, 이에 따라, 이들은 Δd=0.02mm에 의해 분리되어 있다. 하나의 층으로부터 다른 층으로 리포커싱할 경우, 정보층 깊이의 차이로 인해, 원하지 않는 200mλ정도의 구형 파면수차가 발생하며, 이것은 보상될 필요가 있다.
디스크 및 대물렌즈는 동일한 위치에 남아 있으므로, 대물렌즈를 떠나는 빔의 초점 위치는 아래의 수식에 의해 주어지는 양 Δl에 의해 변화되어야 한다:
(3)
여기서, Δd는 보호층 두께의 변화이고, n은 보호층의 굴절률이다. 폴리카보네이트(polycarbonate)인 경우에는, 굴절률 n=1.622이다. 빔의 수렴도 변화는 렌즈 수식으로부터 얻어진다. F를 대물렌즈의 초점 길이라고 한다. 정보층 깊이 0.1mm에서의 정보층에 대해 공액 거리는 무한대라고 한다. 0.08mm의 정보층 깊이로 스위칭하기 위하여, 박막 렌즈 근사법을 이용한 초점을 유지하기 위한 새로운 공액 거리 L은 아래와 같이 된다:
(4)
상기 파라미터를 이용하면, L=+250mm이다. L의 양(+)의 값은 대물렌즈에 입사하는 빔이 수렴하는 것을 의미하는 반면, L의 음(-)의 값은 이것이 발산하는 것을 의미한다. 광선 추적 연산으로부터, 0.08mm 깊이의 정보층으로 스위칭할 경우에 대물렌즈의 이동에 대한 필요성을 회피하기 위해서는, 빔의 수렴도가 적어도 근사적으로 L=+235mm가 되도록 변화되는 것으로 된다. 이러한 수렴도 변화에 의해 생성된 구면수차의 양은 -243mλ OPDrms이다. 이에 따라, 구면수차는 수렴도 변화 단독으로도 과도하게 보정된다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 보상기도 적어도 근사적으로 +43mλ OPDrms의 구면수차를 직접 생성한다.
일 실시예에서는, 스위칭 가능한 유체 셀(110)이 보상기로서 사용된다. 상기 셀(110)은 각종 곡면의 메니스커스에 의해 분리된 제1 및 제2 비혼합성 유체를 포함하고, 상기 메니스커스는 원통형 소수성 측벽과 접촉하고 있으며 전기습윤(electrowetting)에 의해 스위칭되는 구성을 가진다. 이러한 유체 셀은 본 출원인의 이전 특허출원인 유럽특허출원 제02075649.0호에 설명되어 있으며, 그 내용은 참조를 위해 여기에 포함된다. 폴리디메틸(polydimethyl)(8-12%)-페닐메틸실록산(phenylmethylsiloxane) 공중합체(copolymer) 등의 오일이 하나의 유체로서 사용될 수 있고, 전기 도전용 소금물 용액이 다른 유체로서 사용될 수 있다.
셀(110)은, 현재 주사되는 정보층에 따라, 2개의 선택된 전압 중에서 하나를 원통 전극(124) 및 환형 전극(126)에 각각 인가하기 위한 전압 제어회로(122)를 포함한다. 하나의 상태에서, 더 작은 정보층 깊이의 층의 주사 중에는, 상대적으로 낮은 선택 전압이 인가되어, 도 3에 도시된 것과 같은 구면 메니스커스 곡면을 생성한다. 다른 상태에서는, 더 큰 정보층 깊이의 층의 주사 중에는, 상대적으로 높은 선택 전압이 인가되어, 도 2에 도시된 것과 같은 대략 평면인 메니스커스 곡면을 생성한다.
일 실시예에서는, 이중층 디스크가 0.07mm의 보호층과, 0.03mm의 층 간격 Δd를 가진다. 이 실시예에서, 도 2 및 도 3의 좌측에 도시된 액체는 굴절률 n=1.372를 가지도록 선택된 오일이다. 도 2 및 도 3의 우측에 도시된 액체는 n=1.350의 굴절률을 가지는 물이다. 정보층 깊이 0.1mm의 디스크의 제1층에 대해서는, 메니스커스가 도 2에 도시된 것과 같이 대략 평면형이다. 0.07mm의 정보층 깊이를 갖는 제2층에 대해서는, 메니스커스의 곡면이 도 3에 도시된 것과 같이 -4.283mm이다. 2개의 액체의 굴절률의 선택으로 인해, 유체 셀(10)은, 자유 작동이 2개의 경우에서 동일하게 유지되는 반면, 보호층 두께의 차이로 인한 구면수차는 보상되도록, 구면수차와 수렴도 변화를 도입한다.
하나의 예에서, λ=400nm이고 NA=0.85이므로, 상기 수식 (1) 및 (2)를 이용하면, Δfwd<0.27 마이크론(micron)이다. 이에 따라, 상기 실시예와 관련하여, 자유 작동거리의 변화(Δfwd)는 정보층 깊이의 변화(Δd)의 0.9%보다 작은 것이 바람직하다.
전자습윤 스위칭은 거의 무전원이므로, 초점 액추에이터에 의해 대물렌즈를 이동하기 위한 종래 기술의 기구에서 사용되었던 것보다 더 적은 전원이 사용됨을 유의해야 한다.
또한, 작은 수렴도 변화와, 보상기에 의해 발생된 작은 양의 구면수차로 인해, 소자의 분산 공차는 100 마이크론보다 더 크다.
상기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이해해야 한다. 발명의 또 다른 실시예가 예상된다. 하나의 대안으로서의 실시예에서는, 보상기가 편광 스위칭 기구를 이용하여 스위칭되는 복굴절 격자의 형태로 구비된다.
또 다른 실시예에서는, 편광 스위칭 기구를 이용하여, 비주기적인 패턴, 즉, 방사상 방향으로 규칙적으로 반복되지 않으므로 회절 차수를 구성하지 않는 패턴을 가지는 복굴절 위상 구조의 형태로 보상기가 구비된다. 그 결과, 위상 구조는 격자 고유의 손실을 가지지 않는다. 이에 따라, 보상기는 방사 에너지의 인식 가능한 손실 없이 필요한 파면 변화를 도입한다. 수렴도를 변화시킬 수 있고 구면수차를 추가할 수 있는 비주기적인 패턴을 갖는 위상 구조를 포함하는 스위칭 가능한 광소자는 본 출원인의 유럽특허출원 제01204786.6호에 설명되어 있다.
하나의 실시예에 관하여 설명된 임의의 특징은 다른 실시예에서 사용될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 첨부한 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 위에서 설명되지 않은 등가물 및 변형물이 사용될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 기록매체 내의 제1정보층 깊이의 제1정보층과, 기록매체 내의 제2정보층 깊이의 제2정보층을 주사하도록 구성된 장치로서, 상기 장치의 주사 위치에 위치될 경우에 다층 광 기록매체를 주사하기 위한 광 주사장치에 있어서,
    방사빔을 발생시키는 방사원과,
    상기 방사원과 상기 주사 위치 사이의 광 경로에 위치되어, 방사빔을 정보층 위의 스폿에 수렴시키기 위한 대물렌즈와,
    상기 장치가 상기 제1정보층을 주사하도록 구성된 제1상태와, 상기 장치가 상기 제2정보층을 주사하도록 구성된 제2상태 사이에서 스위칭 가능한 광 스위칭 기구를 구비하고,
    상기 광 스위칭 기구는, 상기 제1상태일 경우 및 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 구면수차를 발생하도록 구성된 보상기를 구비하며,
    상기 보상기는, 상기 제1상태일 경우 및 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 수렴도를 발생하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우에 상기 대물렌즈 및 상기 광 기록매체 사이의 자유 작동거리가 대략 일정하게 유지되도록, 상기 상이한 양의 구면수차 및 수렴도가 선택되는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우의 자유 작동거리의 변화(Δfwd)는 제1 및 제2정보층 깊이의 차이(Δd)의 5%보다 더 작은 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자유 작동거리의 변화(Δfwd)는 제1 및 제2정보층 깊이의 차이(Δd)의 1%보다 더 작은 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우의 자유 작동거리의 변화(Δfwd)는 초점 공차 Δz보다 더 작고:
    여기서, λ는 상기 방사빔의 파장이고, NA는 상기 대물렌즈의 개구수인 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  5. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상기는 스위칭 가능한 구성을 가지는 유체 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체 세트는, 상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우에 형상이 변동되어, 상이한 양의 구면수차 및 수렴도를 제공하는 유체 메니스커스를 제공하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상기는, 상이한 양의 구면수차 및 수렴도를 제공하도록 구성된 격자소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상기는, 상기 보상기 위에서 방사상 방향으로 규칙적으로 반복되지 않는 비주기적인 패턴을 가지는 위상 구조를 포함하고, 상기 위상 구조는 상이한 양의 구면수차 및 수렴도를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  9. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광 주사장치의 동작방법에 있어서,
    하나의 정보층 상에서 행해지는 주사동작 도중에 기록매체로부터 데이터를 판독하는 단계와, 다른 정보층 상에서 이후의 주사동작을 행할 경우에 상기 기록매체에서 발생되는 파면수차를 보상하기 위하여, 광 스위칭 기구의 광학적 특성을 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 동작방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 광 주사장치의 동작방법에 있어서,
    하나의 정보층 상에서 행해지는 주사동작 도중에 기록매체에 데이터를 기록하는 단계와, 다른 정보층 상에서 이후의 주사동작을 행할 경우에 기록매체에서 발생되는 파면수차를 보상하기 위하여, 광 스위칭 기구의 광학적 특성을 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 동작방법.
  11. 기록매체 내의 제1정보층 깊이의 제1정보층과, 기록매체 내의 제2정보층 깊이의 제2정보층을 주사하도록 구성된 장치로서, 상기 장치의 주사 위치에 위치될 경우에 다층 광 기록매체를 주사하는 광 주사장치에 사용하도록 구성된 광소자에 있어서,
    상기 장치는,
    방사빔을 발생시키는 방사원과,
    상기 방사원과 상기 주사 위치 사이의 광 경로에 위치되어, 방사빔을 정보층 위의 스폿에 수렴시키기 위한 대물렌즈와,
    상기 장치가 상기 제1정보층을 주사하도록 구성된 제1상태와, 상기 장치가 상기 제2정보층을 주사하도록 구성된 제2상태 사이에서 스위칭 가능한 광 스위칭 기구를 구비하고,
    상기 광소자는 상기 스위칭 기구에 포함되도록 구성되고, 상기 광 스위칭 기구가 상기 제1상태일 경우 및 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 구면수차를 발생하도록 구성되며,
    상기 광소자는, 상기 제1상태일 경우 및 상기 제2상태일 경우에 방사빔에서 상이한 양의 수렴도를 발생하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1 및 제2상태 사이에서 스위칭할 경우에 상기 대물렌즈 및 상기 광 기록매체 사이의 자유 작동거리가 대략 일정하게 유지되도록, 상기 상이한 양의 구면수차 및 수렴도가 선택되는 것을 특징으로 하는 광소자.
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