KR20060041694A - 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치 - Google Patents

광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치 Download PDF

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KR20060041694A
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도오루 기무라
노부요시 모리
쥰지 하시무라
유우이찌 아따라시
도시유끼 고지마
기요노 이께나까
미쯔루 미모리
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

각각 λ1의 제1 파장, λ2의 제2 파장 및 λ3의 제3 파장을 가지는 제1, 제2 및 제3 광속을 사출하는 제1, 제2 및 제3 광원과, 각각 상기 제1, 제2 및 제3 광속을 제1, 제2 및 제3 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 광학계를 포함하는 광픽업 장치이며, 상기 대물 광학계는 위상 구조를 가지며, 상기 제1, 제2 및 제3 광디스크 상에 정보 기록 및/또는 정보 재생을 행하기 위한 대물 광학계의 제1, 제2 및 제3 배율을 각각 M1, M2 및 M3으로 나타낼 때, M1과 M2 사이의 차의 절대값을 나타내는 |dM1-M2|가 |dM1-M2| < 0.02의 관계를 만족시키는 광픽업 장치이다.
윤상대, 대물 광학계, 회절 광학 소자, 구면 수차 보정 소자, 온도 특성 보상 소자

Description

광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치{OPTICAL PICK-UP APPARATUS AND OPTICAL INFORMATION RECORDING AND/OR REPRODUCING APPARATUS}
도1a 및 도1b는 회절 구조의 일례를 도시한 측면도.
도2a 및 도2b는 회절 구조의 일례를 도시한 측면도.
도3a 및 도3b는 회절 구조의 일례를 도시한 측면도.
도4a 및 도4b는 회절 구조의 일례를 도시한 측면도.
도5는 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도6의 (a)는 수차 보정 소자의 정면도, (b)는 측면도, 및 (c)는 배면도.
도7은 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도8은 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도9는 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도10은 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도11은 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도12는 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도13은 광픽업 장치의 구성을 도시한 요부 평면도.
도14는 제1 실시예에 있어서의 종(縱) 구면 수차도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 102, 103, 105 : 윤상대(輪狀帶)
101, 104 : 단차
본 발명은 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치에 관한 것이다.
최근, 광픽업 장치에 있어서 광디스크에 기록된 정보의 재생이나, 광디스크로의 정보의 기록을 위한 광원으로서 사용되는 레이저 광원의 단파장화가 진행되어, 예를 들면 청자색 반도체 레이저나, 제2 고조파 발생을 이용하여 적외 반도체 레이저의 파장 변환을 행하는 청자색 SHG 레이저 등의 파장 405nm의 레이저 광원이 실용화되고 있다. 이들 청자색 레이저 광원을 사용하면, DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 개구수(NA)의 대물 렌즈를 사용하는 경우에, 직경 12cm의 광디스크에 대해 15 내지 20GB의 정보의 기록이 가능해지고, 대물 렌즈의 NA를 0.85까지 높인 경우에는, 직경 12cm의 광디스크에 대해 23 내지 25GB의 정보의 기록이 가능해진다. 이하, 본 명세서에서는 청자색 레이저 광원을 사용하는 광디스크 및 광자기 디스크를 총칭하여 「고밀도 광디스크」라 한다.
또, NA O.85의 대물 렌즈를 사용하는 고밀도 광디스크에서는, 광디스크의 기울기(스큐)에 기인하여 발생하는 코마 수차가 증대하기 때문에, DVD에 있어서의 경우보다도 보호층을 얇게 설계하여(DVD의 0.6mm에 대해 O.1mm), 스큐에 의한 코마 수차량을 저감하고 있다.
그런데, 이와 같은 고밀도 광디스크에 대해 적절히 정보를 기록/재생할 수 있다고 하는 것만으로는, 광디스크 플레이어/레코더 제품으로서의 가치가 충분하다고는 할 수 없다. 현재에 있어서, 다종 다양한 정보를 기록한 DVD나 CD(Compact Disc)가 판매되고 있는 현실을 고려하면, 고밀도 광디스크에 대해 정보의 기록/재생이 가능한 것만으로는 부족하며, 예를 들면 사용자가 소유하고 있는 DVD나 CD에 대하여도 마찬가지로 적절히 정보를 기록/재생할 수 있도록 하는 것이, 고밀도 광디스크용의 광디스크 플레이어/레코더로서의 상품 가치를 높이는 것으로 이어지는 것이다. 이러한 배경으로부터, 고밀도 광디스크용의 광디스크 플레이어/레코더에 탑재되는 광픽업 장치는 고밀도 광디스크와 DVD, 또는 CD, 어느것에 대해서도 호환성을 유지하면서 적절히 정보를 기록/재생할 수 있는 성능을 갖는 것이 바람직하다.
고밀도 광디스크와 DVD, 또는 CD 어느것에 대해서도 호환성을 유지하면서 적절히 정보를 기록/재생할 수 있도록 하는 방법으로서, 고밀도 광디스크용의 광학계와 DVD나 CD용의 광학계를 정보를 기록/재생하는 광디스크의 기록 밀도에 따라 선택적으로 전환하는 방법을 고려할 수 있지만, 복수의 광학계가 필요하게 되므로, 소형화에 불리하며, 또한 비용이 증대한다.
따라서, 광픽업 장치의 구성을 간소화하고, 저비용화를 도모하기 위해서는, 호환성을 갖는 광픽업 장치에 있어서도, 고밀도 광디스크용의 광학계와 DVD나 CD용의 광학계를 공통화하여, 광픽업 장치를 구성하는 광학 부품점수를 최대한 줄이는 것이 바람직하다. 그리고, 광디스크에 대향하여 배치되는 대물 광학계를 공통화하 는 것이 광픽업 장치 구성의 간소화, 저비용화에 가장 유리하게 된다. 또, 기록/재생 파장이 서로 다른 복수 종류의 광디스크에 대해 공통된 대물 광학계를 얻기 위해서는, 구면 수차의 파장 의존성을 갖는 위상 구조를 대물 광학계에 형성할 필요가 있다.
유럽 공개 1304689호(이하, 특허 문헌 1)에는 위상 구조로서의 회절 구조를 갖고, 고밀도 광디스크와 종래의 DVD 및 CD에 대해 공통으로 사용 가능한 대물 광학계, 및 이 대물 광학계를 탑재한 광픽업 장치가 기재되어 있다.
그런데, 상기의 특허 문헌 1에 기재되어 있는 대물 광학계는, 각각의 광디스크에 정보의 기록/재생을 행할 때의 배율차가 크기 때문에, 광픽업 장치에 있어서, 대물 광학계 이외의 광학 부품을 공통화하거나 복수 종류의 광원이 집적화된 광원 모듈 등을 사용하는 것이 곤란하여, 광픽업 장치의 구성의 간소화, 저비용화를 실현할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 과제는 상술한 문제를 고려한 것으로, 입상 구조를 갖고, 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절히 행할 수 있는 대물 광학계를 탑재한 광픽업 장치로서, 그 구성의 간소화, 저비용화를 실현 가능한 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서에 있어서는, 정보의 기록/재생용의 광원으로서 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저를 사용하는 광디스크를 총칭하여 「고밀도 광디스크」라 하고, NA O.85의 대물 광학계에 의해 정보의 기록/재생을 행하며, 보호층의 두께가 O.1mm 정도인 규격의 광디스크(예를 들면, 블루레이 디스크) 외에, NA 0.65 내지 O.67의 대물 광학계에 의해 정보의 기록/재생을 행하고, 보호층의 두께가 O.6mm 정도인 규격의 광디스크(예를 들면, HD DVD)도 포함하는 것으로 한다. 또한, 이와 같은 보호층을 그 정보 기록면상에 갖는 광디스크 외에, 정보 기록면상에 수 내지 수십nm 정도의 두께의 보호막을 갖는 광디스크나, 보호층 혹은 보호막의 두께가 O인 광디스크도 포함하는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 고밀도 광디스크에는 정보의 기록/재생용의 광원으로서 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저를 사용하는 광자기 디스크도 포함되는 것으로 한다.
본 명세서에 있어서는, DVD란 DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW 등의 DVD 계열의 광디스크의 총칭이며, CD란 CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW 등의 CD 계열의 광디스크의 총칭이다.
이상의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 태양는, 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원, 제2 파장(λ2)(λ2＞λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원, 제3 파장(λ3)(λ3＞λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원, 및 상기 제1 광속을 제1 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키며, 상기 제2 광속을 제2 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 제3 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키기 위한 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치이다. 또한, 상기 대물 광학계는 위상 구조를 갖는다. 또한, 상기 제1 태양에 있어서의 광픽업 장치는, 상기 제1 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제1 배율(M1), 상기 제2 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때 의 상기 대물 광학계의 배율을 제2 배율(M2), 상기 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 M3으로 했을 때, 상기 제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3) 중, 적어도 2개의 배율차의 절대치(|dM|)가 O.02보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 태양에 기재된 바와 같이, 제1 광속 내지 제3 광속에 대한 각각의 대물 광학계의 제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3) 중, 배율차의 절대치(|dM|)가 0.02보다 작게 함으로써, 이 대물 광학계를 탑재하는 광픽업 장치에 있어서 대물 광학계 이외의 광학 부품을 공통화하거나 복수 종류의 광원이 집적화된 광원 모듈 등을 사용하는 것이 가능하게 되므로, 광픽업 장치의 구성의 간략화 및 저비용화가 가능하게 된다.
대물 광학계의 광학면상에 형성하는 위상 구조는 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 파장차에 기인하는 색수차, 및/또는, 제1 광디스크의 보호층과 제2 광디스크의 보호층의 두께의 차에 기인하는 구면 수차를 보정하기 위한 구조이다. 여기에서 말하는 색수차란, 파장차에 기인하는 근축 상점 위치의 차, 및/또는, 파장차에 기인하는 구면 수차를 가리킨다.
상술한 위상 구조는 회절 구조, 광로차 부여 구조의 어느 것이어도 된다. 회절 구조로서는 도1에 모식적으로 도시한 바와 같이, 복수의 윤상대(輪狀帶: zone)(100)로 구성되며 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상인 것이나, 도2에 모식적으로 도시한 바와 같이, 단차(101)의 방향이 유효경내에서 동일한 복수의 윤상대(102)로 구성되며 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 것이나, 도3에 모식적으로 도시한 바와 같이, 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 윤상대(103)로 구성되는 것이나, 도4에 모식적으로 도시한 바와 같이, 단차(104)의 방향이 유효경 도중에서 교체되는 복수의 윤상대(105)로 구성되며 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 것이 있다. 또한, 광로차 부여 구조로서는, 도4에 모식적으로 도시한 바와 같이, 단차(104)의 방향이 유효경 도중에서 교체되는 복수의 윤상대(105)로 구성되며 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 것이 있다. 따라서, 도4에 모식적으로 도시한 구조는 회절 구조인 경우도 있고, 광로차 부여 구조인 경우도 있다. 또, 도1 내지 도4는 각 위상 구조를 평면상에 형성한 경우를 모식적으로 도시한 것이지만, 각 위상 구조를 구면 혹은 비구면상에 형성하여도 된다.
또한, 본 명세서에 있어서 「대물 광학계」란, 광픽업 장치에 있어서 광디스크에 대향하는 위치에 배치되고, 광원으로부터 사출된 파장이 서로 다른 광속을 기록 밀도가 서로 다른 광디스크의 각각의 정보 기록면상에 집광하는 기능을 갖는 집광 소자를 적어도 포함하는 광학계를 가리킨다. 대물 광학계는 집광 소자만으로 구성되어 있어도 되며, 이와 같은 경우에는 집광 소자의 광학면상에 위상 구조가 형성된다.
또한, 상술한 집광 소자와 일체가 되어 액츄에이터에 의해 트랙킹 및 포커싱을 행하는 광학 소자가 있는 경우에는, 이들 광학 소자와 집광 소자로 구성되는 광학계가 대물 광학계가 된다. 대물 광학계가 이와 같이, 복수의 광학 소자로 구성 되는 경우에는, 집광 소자의 광학면상에 위상 구조를 형성하여도 되지만, 위상 구조의 단차 부분에 의한 광속의 그늘의 영향을 저감하기 위해서는, 집광 소자 이외의 광학 소자의 광학면상에 위상 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 집광 소자는 플라스틱 렌즈여도 되고, 유리 렌즈여도 된다.
집광 소자를 플라스틱 렌즈로 하는 경우는, 환상 올레핀계의 플라스틱 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 환상 올레핀계 중에서도, 파장 405nm에 대한 온도25℃에서의 굴절율 N405가 1.54 내지 1.60의 범위내이며, -5℃에서 70℃의 온도 범위내에서의 온도 변화에 따른 파장 405nm에 대한 굴절율 변화율(dN405/dT(℃-1))이 -1O×10-5 내지 -8×10-5의 범위내인 플라스틱 재료를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 집광 소자를 유리 렌즈로 하는 경우는, 유리 전이점(Tg)이 400℃ 이하인 유리 재료를 사용하면 비교적 저온에서의 성형이 가능해지므로, 금형의 수명을 늘릴 수가 있다. 이러한 유리 전이점(Tg)이 낮은 유리 재료로서는, 예를 들면 (주)住田광학유리 제품의 K-PG325나, K-PG375(모두 제품명)가 있다.
그런데, 유리 렌즈는 일반적으로 플라스틱 렌즈보다 비중이 크기 때문에 집광 소자를 유리 렌즈로 하면, 중량이 커져 대물 광학계를 구동하는 액츄에이터에 부담이 간다. 그 때문에, 집광 소자를 유리 렌즈로 하는 경우에는, 비중이 작은 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 비중이 3.0 이하인 것이 바람직하고, 2.8 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상술한 집광 소자의 재료로서 플라스틱 재료중에 직경이 30nm 이하의 입자를 분산시킨 재료를 사용하여도 된다. 온도가 상승하면 굴절율이 낮아지는 플라스틱 재료에 온도가 상승하면 굴절율이 상승하는 무기 재료를 균질하게 혼성함으로써, 양자의 굴절율의 온도 의존성을 소거하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 플라스틱 재료의 성형성을 유지한 채로, 온도 변화에 수반하는 굴절율 변화가 작은 광학 재료(이하, 이와 같은 광학 재료를 「어서멀 수지」라 함)를 얻을 수 있다.
여기에서, 집광 소자의 굴절율의 온도 변화에 대해 설명한다. 온도 변화에 대한 굴절율의 변화율은, Lorentz-Lorenz의 공식에 기초하여 굴절율(n)을 온도(T)로 미분함으로써, 이하의 수식(수학식 1)의 A로 나타내진다.
Figure 112005006719552-PAT00001
단, n은 레이저 광원의 파장에 대한 상기 집광 소자의 굴절율이고, α는 집광 소자의 선팽창 계수이며, [R]은 집광 소자의 분자 굴절력이다.
일반적인 플라스틱 재료의 경우는, 제1항에 비해 제2항의 기여가 작기 때문에 제2항은 거의 무시할 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지(PMMA)의 경우, 선팽창 계수(α)는 7×10-5이다. 위 식에 대입하면, A=-12×10-5가 되어, 실측치와 거의 일치한다. 여기에서, 어서멀 수지에서는 직경이 30nm 이하의 미입자 플라스틱 재료중에 분산시킴으로써, 실질적으로 위 식의 제2항의 기여를 크게 하여, 제1항의 선 팽창에 의한 변화와 서로 소거하도록 하고 있다. 구체적으로는, 종래는 -12×10-5 정도인 온도 변화에 대한 굴절율 변화율을, 절대치로 10×10-5 미만으로 억제하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 8×10-5 미만, 더욱 바람직하게는, 6×10-5 미만으로 억제하는 것이, 집광 소자의 온도 변화에 수반하는 구면 수차 변화를 저감하는데 있어서 바람직하다.
예를 들면, 아크릴 수지(PMMA)에 산화 니오브(Nb205)의 미립자를 분산시킴으로써, 이러한 온도 변화에 대한 굴절율 변화의 의존성을 해소할 수가 있다. 모재가 되는 플라스틱 재료는 체적비로 80, 산화 니오브는 20 정도의 비율이며, 이들을 균일하게 혼합한다. 미립자는 응집하기 쉽다는 문제가 있지만, 입자 표면에 전하를 주어 분산시키는 기술도 알려져 있어, 필요한 분산 상태를 일으키게 할 수가 있다.
또, 이 체적 비율은 온도 변화에 대한 굴절율의 변화의 비율을 콘트롤하기 위해, 적절히 증감할 수 있고, 복수 종류의 나노 사이즈 무기 입자를 브랜드하여 분산시키는 것도 가능하다.
체적 비율에서는 상기의 예에서는 80:20이지만, 90:1O 내지 60:40까지의 사이에서 적절히 조정 가능하다. 90:10보다 체적 비율이 작으면 굴절율 변화 억제의 효과가 작아지고, 반대로 60:40을 넘으면 어서멀 수지의 성형성에 문제가 생기기 때문에 바람직하지 않다.
미립자는 무기물인 것이 바람직하고, 또한, 산화물인 것이 바람직하다. 그리고 산화 상태가 포화하고 있어, 그 이상 산화하지 않는 산화물인 것이 바람직하다. 무기물인 것은, 고분자 유기 화합물인 플라스틱 재료와의 반응을 낮게 억제하기 위해 바람직하고, 또한 산화물인 것에 의해, 청자색 레이저의 장시간의 조사에 수반하는 투과율 열화나 파면 수차 열화를 막을 수 있다. 특히, 고온하에 있어서 청자색 레이저가 조사되고 있다는 가혹한 조건에 있어서, 산화가 촉진되기 쉬워지지만, 이러한 무기 산화물이라면, 산화에 의한 투과율 열화나 파면 수차 열화를 막을 수가 있다
또, 플라스틱 재료에 분산시키는 미립자의 직경이 크면, 입사 광속의 산란이 생기기 쉬워져 집광 소자의 투과율이 저하한다. 고밀도 광디스크에 있어서, 정보의 기록/재생에 사용되는 청자색 레이저의 출력이 충분히 높지 않은 현상에 있어서는, 집광 소자의 청자색 레이저 광속에 대한 투과율이 낮으면, 기록 속도의 고속화, 다층 디스크 대응이라고 하는 관점에서 불리하게 된다. 따라서, 플라스틱 재료에 분산시키는 미립자의 직경은, 바람직하게는 2Onm 이하, 더욱 바람직하게는 10 내지 15nm 이하인 것이 집광 소자의 투과율 저하를 막는데 있어서 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서는, 상기 위상 구조가 회절 구조인 것이 바람직한 형태의 하나이다.
위상 구조로서 회절 구조를 이용함으로써, 기록 밀도가 서로 다른 3종류의 광디스크용의 호환 대물 광학계의 특성을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서는, 이하의 (1)식을 실질적으로 만족시키는 것이 바람직하다.
M1=M2≠M3 (1)
제1 배율(M1)과 제2 배율(M2)을 같은 배율로 하고, 제3 배율(M3)만을 다르게 함으로써, 제1 광속용의 광학 부품과 제2 광속용의 광학 부품을 공통화할 수 있기 때문에, 광픽업 장치의 부품점수의 삭감, 구성의 간략화가 가능해져, 그 결과, 광픽업 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
예를 들면, 제1 광디스크를 블루레이 디스크(보호층의 두께 O.1mm), 제2 광디스크를 DVD(보호층의 두께 O.6mm), 제3 광디스크를 CD(보호층의 두께 1.2mm)로 한 경우, 제1 배율(M1)과 제2 배율(M2)을 같게 하고, 위상 구조의 작용에 의해 제1 광디스크와 제2 광디스크의 보호층 두께의 차에 의한 구면 수차를 보정한다. 제1 광디스크와 제3 광디스크의 보호층 두께의 차에 의한 구면 수차는, 제1 배율(M1)과 제3 배율(M3)을 서로 다르게 함으로써 보정한다.
또한, 상기 광픽업 장치에 있어서는, 상기 제1 광속 및 제2 광속의 공통의 광로중에 색수차 보정 소자를 갖고, 상기 대물 광학계에 입사하는 상기 제1 광속의 발산 정도와, 상기 대물 광학계에 입사하는 상기 제2 광속의 발산 정도가 서로 동일한 것이 바람직하다.
제1 배율(M1)과 제2 배율(M2)을 같은 배율로 하고, 제1 광속용의 광학 소자와 제2 광속용의 광학 부품을 공통화한 경우, 이들 공통의 광학 부품을 투과하고, 대물 광학계에 입사하는 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도가, 상술한 공통의 광학 부품의 색수차의 영향으로 서로 달라져 버린다. (1)식을 만족하는 대물 광학계에 대해, 발산 정도가 서로 다른 제1 광속 및 제2 광속이 입사하면, 어느 쪽인가의 광속에 대해 구면 수차가 발생한다. 제1 광속과 제2 광속의 공통의 광로중에, 상술한 공통의 광학 부품의 색수차를 보정하는 기능을 갖는 색수차 보정 소자를 배치함으로써, 대물 광학계에 입사하는 제1 광속과 대물 광학계에 입사하는 제2 광속의 발산 정도를 같게 하는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 색수차 보정 소자로서는, 파장 분산이 서로 다른 정렌즈와 부렌즈로 구성되는 더블릿 렌즈여도 되고, 회절 광학 소자여도 된다.
또한, 이와 같은 색수차 보정 소자를 다른 기능을 갖는 광학 부품과 일체화하는 것이 바람직하고, 이에 따라 부품점수의 삭감이 가능해진다. 예를 들면, 광원으로부터 사출된 발산 광속을 평행 광속으로 변환하여 대물 광학계로 유도하는 콜리메이트 렌즈에 색수차 보정 소자로서의 기능을 갖게 하여도 되고, 광원으로부터 사출된 발산 광속의 발산도를 작게 변환하여 대물 광학계로 유도하는 커플링 렌즈에 색수차 보정 소자로서의 기능을 갖게 하여도 되며, 복수의 정보 기록면을 갖는 제1 광디스크의 각각의 정보 기록면에 대해 최적의 스폿을 형성하기 위해 사용되는 빔 익스팬더에 색수차 보정 소자로서의 기능을 갖게 하여도 된다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 색수차 보정 소자가 회절 광학 소자인 것이 바람직한 형태의 하나이다.
상술한 색수차 보정 소자를 회절 광학 소자로 하는 것이 가장 바람직하다. 회절 광학 소자를 사용하면, 단렌즈 구성으로 색수차를 보정할 수가 있으므로, 부품점수 삭감, 저비용화에 유리하게 된다.
회절 광학 소자의 광학면상에 형성하는 회절 구조로서는, 도1에 도시한 바와 같은 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상인 것이어도 되고, 도2에 도시한 바와 같은 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 것이어도 되고, 도3에 도시한 바와 같은 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 윤상대로 구성되는 것이어도 된다. 특히, 도1이나 도2에 도시한 바와 같은 회절 구조를 사용하는 경우에는, 회절 구조에 제1 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광의 회절 차수보다도, 회절 구조에 제2 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광의 회절 차수가 저차수가 되도록 윤상대의 단차를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 이하의 (2)식 및 (3)식을 실질적으로 만족하는 것이 바람직하다.
M1=M2=0 (2)
-0.17＜M3＜-0.025 (3)
제1 광속과 제2 광속을 대물 광학계에 대해 평행 광속의 상태로 입사시켜, 제3 광속을 대물 광학계에 대해 발산 광속의 상태로 입사시키는 구성으로 하는 것이 가장 바람직하며, 광픽업 장치의 구성의 간략화, 기록 밀도가 다른 3종류의 광디스크의 각각에 대한 기록/재생 특성의 향상에 유리하게 된다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 일체화된 광원 유닛을 사용함으로써, 광픽업 장치의 구성의 간략화가 더욱더 가능해진다. 여기에서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 일체화된 광원 유닛은, 제1 광속을 발생하는 발광점과 제2 광속을 발생하는 발광점을 동일 기판상에 형성한 광원 유닛여도 되고, 제1 광속을 발생하는 반도체칩과 제2 광속을 발생하는 반도체칩을 하나의 하우징내에 수납한 광원 유닛여도 된다. 또한, 제3 광디스크용의 광원 유닛으로서 제3 광원과 제3 광속용의 광 검출기가 일체화된 광원 유닛을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 일체화되어 있음과 동시에, 이하의 (4)식 내지 (6)식을 실질적으로 만족시키는 것이 바람직한 형태의 하나이다.
M1=0 (4)
-0.015＜M2＜0 (5)
-0.17＜M3＜-0.025 (6)
상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 일체화된 광원 유닛을 사용하는 경우에는, 제1 광속의 발광점 위치와 제2 광속의 발광점 위치가 대략 일치하기 때문에, 대물 광학계에 입사하는 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도가 광원 유닛과 대물 광학계 사이의 광로중에 배치된 광학 부품의 색수차의 영향으로 서로 달라져 버린다. 이와 같은 색수차에 기인하는 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도의 차이를 흡수하여, 구면 수차의 발생을 억제하기 위해서는, 대물 광학계의 제1 광속에 대한 제1 배율(M1)과 대물 광학계의 제2 광속의 제2 배율(M2)의 차를, 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도의 차이에 대응하는 소정량으로 해 두는 것이 바람직하다.
예를 들면, 대물 광학계의 제1 광속에 대한 구면 수차를 느슨한 수속광에 대 해 최적화한 경우에는, 대물 광학계의 제2 광속에 대한 구면 수차를 평행 광속, 혹은, 느슨한 발산 광속에 대해 최적화하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 청구항 8에 기재하는 바와 같이, 대물 광학계의 제1 광속에 대한 구면 수차를 평행 광속에 대해 최적화함과 동시에, 대물 광학계의 제2 광속에 대한 구면 수차를 (5)식을 만족시키는 제2 배율(M2)로 최적화하여 두는 것이다.
이 때, 대물 광학계의 제3 광속에 대한 구면 수차는 (6)식을 만족시키는 제3 배율(M3)로 최적화해 두는 것이 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 일체화되어 있음과 동시에, 상기 광픽업 장치는 상기 제1 광속 및 제2 광속의 공통의 광로중에 액츄에이터에 의해 광축 방향으로 이동 가능하게 된 가동 소자를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 일체화된 광원 유닛을 사용하는 경우에는, 제1 광속의 발광점 위치와 제2 광속의 발광점 위치가 대략 일치하기 때문에, 대물 광학계에 입사하는 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도가, 광원 유닛과 대물 광학계 사이의 광로중에 배치된 광학 부품의 색수차의 영향으로 서로 달라져 버린다. 이와 같은 색수차에 기인하는 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도의 차이를 흡수하여, 구면 수차의 발생을 억제하기 위해서는, 상술한 바와 같이, 제1 광속과 제2 광속의 공통의 광로중에, 액츄에이터에 의해 광축 방향으로 이동 가능하게 된 가동 소자를 배치하는 것이 바람직하다. 제1 광속과 제2 광속의 발산 정도의 차이에 따라 가동 소자를 광축 방향으로 이동시킴으로써, 대물 광학계에 입사하는 광속의 발산도를 변화시킨다. 이에 따라, 대물 광학계의 사용 배율이 설계 배율과 다른 것에 기인하는 구면 수차의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 가동 소자는 콜리메이트 렌즈, 커플링 렌즈, 빔 익스팬더 중의 어느 하나인 것이 바람직하다.
가동 소자로서는 광원으로부터 사출된 발산 광속을 평행 광속으로 변환하여 대물 광학계로 유도하는 콜리메이트 렌즈여도 되고, 광원으로부터 사출된 발산 광속의 발산도를 작게 변환하여 대물 광학계로 유도하는 커플링 렌즈여도 되고, 복수의 정보 기록면을 갖는 제1 광디스크의 각각의 정보 기록면에 대해 최적인 스폿을 형성하기 위해 사용되는 빔 익스팬더여도 된다. 또한, 상술한 가동 소자를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터로서는, 스테핑 모터나 보이스코일 액츄에이터나 압전 소자를 이용한 액츄에이터 등을 사용할 수 있다. 스테핑 모터나 보이스코일 액츄에이터에 의해 광학 소자를 광축 방향으로 이동시키는 기술은 공지이므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다. 또한, 압전 소자를 이용한 액츄에이터로서는, 이하의 문헌에 기재되어 있는 바와 같은, 압전 소자를 이용한 소형 리니어 액츄에이터를 사용할 수 있다.
OPTICS DESIGN, No. 26, 16-21(2002)
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖고, 상기 광픽업 장치는 상기 제1 광속 및 제2 광속의 공통의 광로중에, 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 윤상대로 구성되는 회절 구조를 갖는 회절 광학 소자를 가지며, 상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속 중, 어 느 한편의 광속에 실질적으로 위상차를 주지 않고, 다른 한편의 광속에 위상차를 줌으로써, 상기 회절 광학 소자에 의해 위상차를 부가받는 주어지는 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성을 보상함과 동시에, 상기 회절 광학 소자에 의해 실질적으로 위상차를 부가받지 않는 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성은 상기 대물 광학계 자신에서 보상되고 있는 것이 바람직하다.
기록 밀도가 서로 다른 복수 종류의 광디스크에 대해 호환성있는 기록/재생을 행하기 위한 대물 광학계에 있어서, 플라스틱 렌즈를 그 구성 요소로서 사용하는 경우에는, 파장이 다른 복수의 광속에 대한 온도 변화에 수반하는 집광 성능의 변화(본 명세서에서는, 「온도 특성」이라 한다)를 고려하지 않으면 안 된다. 그런데, 광픽업 장치용의 대물 광학계는 구성 요소의 수가 적은 간략한 구성의 광학계가 사용된다. 그 때문에, 대물 광학계의 설계에 있어서, 한정된 설계 자유도를 파장이 다른 복수의 광속의 온도 특성에 사용하면, 상고(像高) 특성 등의 다른 특성이 열악하게 되거나, 혹은 제조 오차에 대한 공차가 매우 좁은 광학계가 되어 버려, 광픽업 장치나 대물 광학계의 양산이 성립하지 않을 우려가 있다.
그래서, 상술한 기재와 같이 제1 광속과 제2 광속의 공통의 광로중에 어느 한편의 광속만에 대해 위상차를 부가시키는 회절 광학 소자를 배치하여, 이 회절 광학 소자에 의해 위상차를 부가받는 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성을 보정하고, 다른 한편의 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성은 대물 광학계 자신에서 보상하여 둠으로써, 대물 광학계의 상고 특성이나 제조 오차 특성을 양호하게 유지하면서도, 광픽업 장치용의 광학계 전계로서 양쪽 모두의 광속에 대한 온도 특성을 보상하는 것이 가능하게 된다.
상기 회절 광학 소자의 광학면상에 형성되는 회절 구조는, 도3에 모식적으로 도시한 바와 같이, 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 윤상대로 구성되는 구조이다. 이 회절 광학 소자를 다른 기능을 갖는 광학 부품과 일체화하는 것이 바람직하고, 이에 따라 부품점수의 삭감이 가능해진다. 예를 들면, 광원으로부터 사출된 발산 광속을 평행 광속으로 변환하여 대물 광학계로 유도하는 콜리메이트 렌즈에 회절 광학 소자로서의 기능을 갖게 하여도 되고, 광원으로부터 사출된 발산 광속의 발산도를 작게 변환하여 대물 광학계로 유도하는 커플링 렌즈에 회절 광학 소자로서의 기능을 갖게 하여도 되고, 복수의 정보 기록면을 갖는 제1 광디스크의 각각의 정보 기록면에 대해 최적인 스폿을 형성하기 위해 사용되는 빔 익스팬더에 회절 광학 소자로서의 기능을 갖게 하여도 된다.
또, 도1 내지 도4에 모식적으로 도시한 바와 같은 위상 구조를 대물 광학계의 광학면상에 형성함으로써, 상기 회절 광학 소자에 의해 실질적으로 위상차를 부가받지 않는 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성을, 대물 광학계 자신에서 보상하는 것이 가능해진다. 혹은, 대물 광학계를 복수의 광학 소자로 구성하고, 이들 광학 소자의 파워 배분을 적절히 설정함으로써, 상기 회절 광학 소자에 의해 실질적으로 위상차를 부가받지 않는 광속에 대한 온도 특성을, 대물 광학계 자신에서 보상하여도 된다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖고, 상기 광픽업 장치는 상기 제1 광속 및 제2 광속의 공통의 광로중 에, 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 윤상대로 구성되는 회절 구조를 갖는 회절 광학 소자를 가지며, 상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속 중, 어느 한편의 광속에 실질적으로 위상차를 주지 않고, 다른 한편의 광속에 위상차를 줌으로써, 상기 회절 광학 소자에 의해 위상차를 부가받는 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성을 보상함과 동시에, 상기 광픽업 장치는 상기 회절 광학 소자에 의해 실질적으로 위상차를 부가받지 않는 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성을 보상하기 위한 온도 특성 보정 소자를 갖는 것이 바람직한 형태의 하나이다.
기록 밀도가 서로 다른 복수 종류의 광디스크에 대해 호환성있는 기록/재생을 행하기 위한 대물 광학계의 온도 특성을 보정할 때에는, 상술한 바와 같이, 제1 광속과 제2 광속의 공통의 광로중에 어느 한편의 광속만에 대해 위상차를 부가시키는 회절 광학 소자를 배치하여, 이 회절 광학 소자에 의해 위상차를 부가받는 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성을 보정하고, 다른 한편의 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성은 제1 광원과 대물 광학계 사이의 광로중에 배치한 온도 특성 보정 소자에 의해 보상하는 구성으로 하여도 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 대물 광학계의 설계 자유도를 늘릴 수가 있으므로, 상고 특성 등의 다른 특성을 향상시키거나 혹은, 제조 오차에 대한 공차를 넓히는 것이 가능해진다.
상술한 온도 특성 보정 소자로서 바람직한 것은, 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커플링 렌즈이다. 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커플링 렌즈 는 온도 변화에 수반하여 초점 거리가 변화하므로, 이들 플라스틱 렌즈로부터 사출되는 광속의 발산도가 변화한다. 이는 대물 광학계의 배율이 변화하는 것에 상당하므로 대물 광학계에 있어서 구면 수차가 발생한다. 대물 광학계의 온도 특성에 대해, 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커플링 렌즈의 초점 거리를 적절히 설정함으로써, 배율 변화에 수반하는 구면 수차와 온도 특성을 상쇄하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 회절 광학 소자와 이 온도 특성 보정 소자를 일체화할 수 있다. 예를 들면, 온도 특성 보정 소자로서의 기능을 갖는 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커플링 렌즈의 광학면상에, 도3에 도시한 바와 같은 회절 구조를 형성함으로써, 상술한 일체화가 실현 가능하다.
또한, 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성의 부호와, 상기 제2 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성의 부호는, 서로 다른 것을 특징으로 한다.
온도 특성 보정 소자가 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커플링 렌즈인 경우에, 제1 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성의 부호와 제2 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성의 부호가 서로 반대인 것이 특히 유효하다. 예를 들면, 제1 광속과 제2 광속의 어느 한편의 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성을 보정하기 위해, 온도 특성 보정 소자로서 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커플링 렌즈를 사용하는 경우, 다른 한편의 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성이 반대로 악화되어 버린다. 이와 같은 경우에, 상기 플라스틱 콜리메이트 렌즈나 플라스틱 커 플링 렌즈의 광학면상에, 도3에 도시한 바와 같은 회절 구조를 형성함으로써, 상기 다른 한편의 광속에 대한 대물 광학계의 온도 특성을 보정하는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서 각 윤상대의 분할수(P), 각 윤상대내에 형성된 단차의 깊이(D)(㎛), 상기 제1 파장(λ1)(㎛), 상기 제2 파장(λ2)(㎛), 상기 제1 파장(λ1)에 있어서의 상기 회절 광학 소자의 굴절율(N)이 이하의 (7)식 내지 (9)식을 실질적으로 만족하는 것이 바람직하다.
O.35㎛＜λ1＜O.45㎛ (7)
O.63㎛＜λ2＜O.68㎛ (8)
D·(N-1)/λ-1=2·q (9), 단, q는 자연수이고, P는 4, 5, 6의 어느 하나이다.
회절 광학 소자의 광학면상에 형성하는 회절 구조는, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 것이 바람직하다. 제1 파장(λ1)이 (7)식을 만족하는 청자색 파장이고, 제2 파장(λ2)이 (8)식을 만족하는 적색 파장인 경우에는, 도3에 도시한 바와 같은 회절 구조의 각 윤상대내의 분할수(P)를 4, 5, 6의 어느 것인가로 설정하고, 단차의 깊이(D)의 광로 길이를 (9)식을 만족하도록 제1 파장(λ1)의 짝수배 상당으로 하여 둠으로써, 회절 구조에 의해 제1 광속은 실질적으로 위상차를 부가받지 못하고 그대로 투과되고, 제2 광속은 서로 이웃하는 윤상대끼리에서 대략 1파장분의 위상차가 주어지므로 1차 회절광으로서 사출시키는 것이 가능하게 된다. 양쪽 모두의 파장의 투과율을 높게 확보하기 위해서는, 각 윤상대내의 분할수(P)를 5로 하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광속의 광로중에 구면 수차 보정 소자를 갖는 것이 바람직한 형태의 하나이다.
광픽업 장치용의 광학계의 오차에 기인하여 발생하는 광디스크의 정보 기록면상에 형성된 스폿의 구면 수차 변화는, 대물 광학계의 개구수(NA)와 광원의 파장(λ)에 의해 정해지고 NA4/λ에 비례하여 증대하기 때문에, 광디스크의 고밀도화를 위해 대물 광학계의 개구수를 크게 하거나 광원의 파장을 짧게 한 경우에는, 상술한 구면 수차 변화가 커져, 안정된 기록/재생 특성을 얻을 수 없는 우려가 있다.
상술한 바와 같이, 제1 광속의 광로중에 상술한 구면 수차 변화를 보정하기 위한 구면 수차 보정 소자를 배치함으로써, 안정된 제1 광디스크에 대한 기록/재생 특성을 얻을 수 있다.
이와 같은 구면 수차 보정 소자에 의해 보정하는 구면 수차 변화의 발생 요인으로서는, 제1 광원의 제조 오차에 의한 파장 불균일, 온도 변화에 수반하는 대물 광학계의 굴절율 변화나 굴절율 분포, 2층 디스크, 4층 디스크 등의 다층 디스크에 대한 기록/재생시에 있어서의 층간의 포커스 점프, 제1 광디스크의 보호층의 제조 오차에 의한 두께 불균일이나 두께 분포 등이다.
또한, 상기 구면 수차 보정 소자는 액츄에이터에 의해 광축 방향으로 이동 가능하게 된 가동 소자인 것이 더욱 바람직하다.
이와 같은 구면 수차 보정 소자로서, 광축 방향으로 이동 가능하게 된 가동 소자를 사용함으로써, 광축 방향으로의 이동량에 비례하여 구면 수차를 보정할 수 있으므로, 구면 수차의 보정 범위가 넓다고 하는 이점이 있다.
또한, 상기 가동 소자가 콜리메이트 렌즈, 커플링 렌즈, 빔 익스팬더 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이와 같은 가동 소자로서는, 광원으로부터 사출된 발산 광속을 평행 광속으로 변환하여 대물 광학계로 유도하는 콜리메이트 렌즈여도 되고, 광원으로부터 사출된 발산 광속의 발산도를 작게 변환하여 대물 광학계로 유도하는 커플링 렌즈여도 되고, 복수의 정보 기록면을 갖는 제1 광디스크의 각각의 정보 기입면에 대해 최적인 스폿을 형성하기 위해 사용되는 빔 익스팬더여도 된다. 또한, 상술한 가동 소자를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터로는, 스테핑 모터나 보이스코일 액츄에이터나 압전 소자를 이용한 액츄에이터 등을 사용할 수 있다.
상술한 구면 수차 보정 소자는 액정 위상 제어 소자인 것이 바람직한 형태의 하나이다.
청구항 18의 기재와 같이, 구면 수차 보정 소자로서 액정 위상 제어 소자를 사용하여도 된다. 액정 위상 제어 소자는 기계적인 가동부가 불필요하기 때문에, 액정 위상 제어 소자를 사용함으로써 광픽업 장치의 소형화가 가능해진다. 액정 위상 제어 소자를 사용하여 구면 수차를 보정하는 기술은, 이하의 문헌에 기재되어 있어 공지의 기술이므로, 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
OPTICS DESIGN. No. 21, 50-55 (2000)
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광디스크의 정보 기록면상에 형성된 스폿의 구면 수차를 검출하기 위한 구면 수차 검출 수단을 갖고, 상기 구면 수차 검출 수단의 검출 결과에 근거하여 상기 구면 수차 보정 수단을 작동시킴으로써, 상기 제1 광디스크의 정보 기록면상에 형성된 스폿의 구면 수차 변화를 보상하는 것이 바람직한 형태의 하나이다.
구면 수차 보정 소자에 의해 구면 수차를 양호하게 보상하기 위해서는, 구면 수차 검출 수단에 의해 제1 광디스크의 정보 기록면상의 스폿의 구면 수차를 검출하고, 그 검출 결과에 근거하여 구면 수차 신호 생성 수단에 의해 생성된 구면 수차 신호가 작아지도록, 구면 수차 보정 소자를 작동시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 구면 수차 검출 수단이나 구면 수차 신호 생성 수단에 관한 기술은, 이하의 문헌에 기재되어 있어 공지의 기술이므로, 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
OPTICS DESIGN. No. 26, 4-9(2002)
또한, 상술한 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖고, 상기 광픽업 장치는 상기 대물 광학계 근방의 온도, 및/또는, 상기 광픽업 장치내의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 가지며, 상기 온도 검출 수단의 검출 결과에 근거하여 상기 구면 수차 보정 수단을 작동시킴으로써, 온도 변화에 수반하는 상기 플라스틱 렌즈의 구면 수차 변화를 보상하는 것이 바람직하다.
온도 변화에 수반하여 발생하는 플라스틱 렌즈의 구면 수차 변화는, 플라스틱 렌즈의 개구수(NA)와 광원의 파장(λ)에 의해 정해지며, NA4/λ에 비례하여 증대한다. 따라서, 대물 광학계에 포함되는 집광 소자를 플라스틱 렌즈로 하는 경우에 는, 온도 변화에 수반하는 상술한 구면 수차 변화가 커져, 대물 광학계의 집광 성능이 열화한다. 이 집광 성능의 열화는 광디스크의 고밀도화를 위해 대물 광학계의 개구수를 크게 하거나 광원의 파장을 짧게 한 경우에 보다 현저해진다.
온도 검출 수단의 검출 결과에 근거하여 구면 수차 보정 수단을 작동시킴으로써 플라스틱 렌즈의 구면 수차 변화, 즉, 대물 광학계의 집광 성능의 열화를 보상하는 것이 가능해기 때문에, 제1 광디스크에 대해 항상 안정된 기록/재생을 행할 수가 있다.
상술한 구면 수차 보정 소자는 상기 제1 광속 및 제2 광속의 공통의 광로중에 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
기록 밀도가 다른 복수 종류의 광디스크용의 광픽업 장치의 신뢰성을 향상시키기 위해서는, 구면 수차 보정 소자를 제1 광속과 제2 광속의 공통의 광로중에 배치하여, 제1 광디스크에 대한 기록/재생시 뿐만 아니라, 제2 광디스크에 대한 기록/재생시에도 구면 수차를 보정하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 일체화되어있는 것이 바람직하다.
상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 일체화된 광원 유닛을 사용함으로써, 광픽업 장치의 구성의 간략화가 더욱 가능해진다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광속 내지 상기 제3 광속 중, 적어도 하나의 광속은 2개 이상의 회절 구조를 투과한 후에 상기 대물 광학계로부터 사출됨과 동시에, 상기 광픽업 장치는 입사 광속의 광 강도 분포를 변환하여 사출 하는 기능을 갖는 광 강도 분포 변환 소자를 갖는 것이 바람직한 형태의 하나이다.
기록 밀도가 다른 복수 종류의 광디스크용의 광픽업 장치의 특성을 향상시키기 위해서는, 그 광학계중에 2개 이상의 회절 구조를 갖게 하는 것이 바람직하다. 그런데, 회절 구조의 단차부에 의한 광선의 소멸이나 회절 구조의 제조 오차 등에 의해, 회절 구조를 투과한 광속은 유효경 주변의 광량이 광축 근방의 광량보다 낮아진다. 2개 이상의 회절 구조가 광로중에 있는 경우에는, 이와 같은 주변 광량의 저하가 현저하게 되기 때문에, 아포다이제이션에 의해 원하는 스폿경을 얻을 수 없는 우려가 있다.
입사 광속의 광 강도 분포를 변환하여 사출하는 기능을 갖는 광 강도 분포 변환 소자를 배치함으로써, 회절 구조의 투과 광속의 주변 광량 저하를 보상하는 것이 가능해진다. 광픽업 장치의 부품점수 삭감을 위해, 이 광 강도 분포 변환 소자를 다른 기능을 갖는 광학 소자와 일체화하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 광원으로부터 사출된 발산 광속을 평행 광속으로 변환하여 대물 광학계로 유도하는 콜리메이트 렌즈에 광 강도 분포 변환 소자로서의 기능을 갖게 하여도 되고, 광원으로부터 사출된 발산 광속의 발산도를 작게 변환하여 대물 광학계로 유도하는 커플링 렌즈에 광 강도 분포 변환 소자로서의 기능을 갖게 하여도 되고, 복수의 정보 기록면을 갖는 제1 광디스크의 각각의 정보 기록면에 대해 최적인 스폿을 형성하기 위해 사용되는 빔 익스팬더에 광 강도 분포 변환 소자로서의 기능을 갖게 하여도 된다.
또한, 상술한 광픽업 장치에 있어서, 상기 2개 이상의 회절 구조를 투과하여 상기 대물 광학계로부터 사출되는 광속은 제1 광속이며, 상기 광 강도 분포 변환 소자는 상기 제1 광속의 광로중에 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
회절 구조의 윤상대폭은 이 회절 구조에 의해 보정하는 수차가 커질수록 작아진다. 광픽업 장치에 있어서 발생하는 수차는 대물 광학계의 개구수(NA)와 광원의 파장(λ)에 의해 정해지며, 개구수가 커질수록, 및/또는, 파장이 짧아질수록 커진다. 따라서, 회절 구조의 투과 광속의 주변 광량 저하는 제1 광속에 있어서 가장 커지기 때문에, 주변 광량 저하를 보상하기 위한 강도 분포 변환 소자는 제1 광속의 광로중에 배치하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 광픽업 장치는 2개의 구면 수차 보정 소자를 갖는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 광디스크의 정보 기록면상에 형성된 스폿의 구면 수차 변화는 NA4/λ에 비례하여 증대한다. 그 때문에, 블루레이 디스크와 같은, 고NA의 대물 광학계를 사용하는 광픽업 장치에서는, 구면 수차의 발생량이 커지기 때문에, 하나의 구면 수차 보정 소자만으로는 보정 능력이 미치지 못하고 스폿에 구면 수차가 잔존할 가능성이 있다. 구면 수차의 발생 요인이 많은 광픽업 장치일수록 구면 수차의 발생량의 총합은 커져 전술한 문제가 표면화한다. 예를 들면, 대물 광학계를 플라스틱 렌즈로 한 경우는 온도 변화에 수반하여 발생하는 플라스틱 렌즈의 구면 수차 변화가 변화하며, 또한, 정보 기록층을 2층 이상 갖는 고밀도 광디스크에서는 층간 점프시의 구면 수차 발생이 커진다. 이와 같은 구성의 광픽업 장치에 있어서는, 2개의 구면 수차 보정 소자에 의해 구면 수차 보정을 행함으로써, 보다 큰 양의 구면 수차를 보정하는 것이 가능해지므로, 광픽업 장치의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 고밀도 광디스크 뿐만 아니라, NA가 작은 CD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 때에도 구면 수차를 보정하는 구성의 경우, 고밀도 광디스크용의 구면 수차 보정 소자와 CD용의 구면 수차 보정 소자를 공통화하는 것은 곤란하다.
구면 수차 보정 소자로서 액정 위상 제어 소자를 사용하는 경우에 대해 설명한다. CD측(λ=785nm, NA=O.45로 한다)에서 ±O.05λRMS의 구면 수차를, 고밀도 광디스크용의 액정 위상 제어 소자로 보정하려고 하면, 고밀도 광디스크측(λ=405nm, NA=O.85로 한다)에서는, ±1.23λRMS(=±O.05×{(O.854/405)/(O.454/785)})의 보정 능력이 필요하게 된다. 액정 위상 제어 소자로 보정 가능한 구면 수차는 ±O.2λRMS 정도이므로, 고밀도 광디스크용의 액정 위상 제어 소자를 CD용으로서 병용하는 것은 불가능하며, 액정 위상 제어 소자를 사용하는 경우에는 CD측의 구면 수차의 보정은 CD 전용의 액정 위상 제어 소자에 의해 행하는 것이 바람직하다.
또한, 구면 수차 보정 소자로서 액츄에이터에 의해 광축 방향으로 이동 가능하게 된 가동 소자를 사용하는 경우, CD의 NA가 작기 때문에 원하는 구면 수차 발생을 얻기 위해 필요한 가동 소자의 이동량이 커져, 광픽업 장치가 대형화한다. 이에 비해, 이동량이 작아지도록 가동 소자의 근축 파워를 크게 한 경우에는, 고밀도 광디스크측의 구면 수차시에, 단위량의 구면 수차를 보정하는데 필요한 가동 소 자의 이동량이 커지기 때문에, 가동 소자의 위치 제어가 곤란하게 된다고 하는 문제가 발생한다. 따라서, 가동 소자를 사용하는 경우에는, CD측의 구면 수차의 보정은 CD 전용의 가동 소자에서 행하는 것이 바람직하다.
이상에 의해, 2개의 구면 수차 보정 소자를 탑재하여, 한편에서 CD측의 구면 수차를 행하고, 다른 한편에서 고밀도 광디스크측의 구면 수차 보정을 행하는 구성으로 함으로써, 고밀도 광디스크측만이 아니라, NA가 작은 CD측에 대하여도 구면 수차의 보정을 콤팩트한 구성으로 양호하게 행하는 것이 가능하게 되어, 광픽업 장치의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 상술한 광픽업 장치에 있어서, 상기 2개의 구면 수차 보정 소자 중, 한편은 액정 위상 제어 소자이며, 그 액정 위상 제어 소자는 상기 제3 광디스크에 대한 정보의 기록/재생을 행할 때에, 상기 제3 광속의 구면 수차를 보정하는 것이 더욱 바람직하다.
일반적으로, 고밀도 광디스크와 DVD와 CD에 대해 호환성을 갖는 대물 광학계에 있어서는, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 때의 제3 배율(M3)을 부로 하여, 대물 광학계에 대해 발산 광속이 입사하는 구성으로 함으로써, 고밀도 광디스크와 CD의 보호층 두께의 차에 기인하는 구면 수차를 보정한다. 그런데, 대물 광학계에 대해 발산 광속이 입사하는 구성에서는, 대물 광학계가 광축 수직 방향으로 시프트하면 광원의 발광점이 축외 물점이 되므로, 트랙킹 구동에 의해 코마 수차가 발생하여 양호한 트랙킹 특성을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다. 이와 같은 코마 수차 발생을 저감하여 트랙킹 특성을 개선하기 위해서는, 제3 배율(M3)의 절대치를 작게 할 필요가 있지만, 이에 따라 고밀도 광디스크와 CD의 보호층 두께의 차에 기인하는 구면 수차의 잔존이 커진다고 하는 새로운 문제가 발생한다.
그래서, 제3 배율(M3)의 절대치를 작게 함으로써 잔존한 구면 수차를, 액정 위상 제어 소자(제1 구면 수차 보정 소자)에 의해 보정하는 구성으로 함으로써, 고밀도 광디스크와 CD의 보호층 두께의 차이에 기인하는 구면 수차의 보정과 트랙킹 구동에 의한 코마 수차 발생의 저감을 양립하였다.
또한, 상기 액정 위상 제어 소자는 상기 제3 광속의 위상 제어만을 선택적으로 행하고, 상기 2개의 구면 수차 보정 소자 중, 다른 한편의 구면 수차 보정 소자는 상기 제1 광디스크에 대한 정보의 기록/재생을 행할 때에, 상기 제1 광속의 구면 수차를 보정하는 것이 바람직하다.
CD측의 구면 수차 보정을 액정 위상 제어 소자에 의해 효과적으로 행하기 위해서는, 액정 위상 제어 소자에 의해 제3 광속의 위상 제어만을 선택적으로 행하고, 제1 광속이나 제2 광속의 위상 제어를 행하지 않는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 액정 위상 제어 소자를 CD 전용으로 함으로써, CD의 NA내에서의 위상 분포를 크게 취할 수 있으므로 제3 광속에 대한 구면 수차의 보정 범위를 크게 확보할 수 있다. 그 결과, 제3 배율(M3)의 절대치를 더욱 작게 할 수가 있어, 트랙킹 구동에 의한 코마 수차 발생을 보다 작게 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 구면 수차 보정 소자에 의해 고밀도 광디스크측의 구면 수차 보정을 행하는 구성으로 함으로써, NA의 큰 고밀도 광디스크에 대한 정보의 기록/재생시의 구면 수차 보정을 행하는 것이 가능해진다. 제2 구면 수차 보정 소자로서는, 액츄에 이터에 의해 광축 방향으로 이동 가능해 진 가동 소자로 하여도 되고, 제1 구면 수차 보정 소자와는 다른 액정 위상 제어 소자로 하여도 된다. 또, 액츄에이터에 의해 광축 방향으로 이동 가능해 진 가동 소자로서는 콜리메이트 렌즈, 커플링 렌즈, 익스팬더 렌즈의 어느 것이어도 된다.
또한, 상술한 광픽업 장치에 있어서, 이하의 (10)식 및 (11)식을 실질적으로 만족하는 것이 보다 바람직하다.
M1=M2=0 (10)
-0.12＜M3≤0 (11)
상술한 바와 같이, 제3 배율의 절대치를 작게 함으로써 잔존한 구면 수차를, 액정 위상 제어 소자에 의해 보정하는 구성으로 함으로써, 트랙킹 구동에 의한 코마 수차 발생을 보다 작게 억제하는 것이 가능해지지만, 광픽업 장치를 이와 같은 구성으로 하는 경우에는, 제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3)이 상기의 (10)식 및 (11)식을 실질적으로 만족하는 것이 바람직하다. 대물 광학계의 제1 광속 및 제2 광속에 대한 구면 수차를 평행 광속에 대해 최적화함으로써, 고밀도 광디스크 및 DVD에 대한 정보의 기록/재생시의 트랙킹 특성을 양호한 것으로 할 수 있게 됨과 동시에, 제3 광속에 대한 제3 배율(M3)을 (11)식을 만족하는 범위의 배율로 함으로써, 트랙킹 구동에 의한 코마 수차 발생을 작게 억제하는 것이 가능해진다.
상기 어느 것인가의 광픽업 장치를 탑재한 광정보 기록 재생 장치도 본 발명의 바람직한 형태의 하나이다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계의 제2 배율(M2)이, 이하 의 (12)식을 만족하는 것이 바람직한 형태의 하나이다.
-0.02＜M2＜0.0 (12)
이 조건식은 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과, 제2 파장(λ2)(λ2＞λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과, 제3 파장(λ3)(λ3＞λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과, 상기 제1 광속을 기록 밀도(ρ1)의 제1 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 기록 밀도(ρ2)(ρ2＜ρ1)의 제2 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키며, 상기 제3 광속을 기록 밀도(ρ3)(ρ3＜ρ2)의 제3 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키기 위한 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계는 위상 구조를 갖고, 상기 제1 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제1 배율(M1), 상기 제2 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제2 배율(M2), 상기 제3 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제3 배율(M3)로 했을 때, 상기 제2 배율(M2)이 만족하는 것이 바람직한 조건이다.
예를 들면 적어도 제1 광원과 제2 광원을 일체화한 구성으로 한 경우, 제1 광원으로부터의 광속을 평행 광속 또는 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈를, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 하면, 예를 들면 제1 광속과 제2 광속의 제1 배율(M1), 제2 배율(M2)을 M1=M2=O(여기에서 배율이 O이라고 하는 의미는, 엄밀하게는 대물 광학계에 평행 광속이 입사하는 상태의 것을 말하지만, 이것이 대략 평행 광속이 입사하 는 상태라도 상관없다. 또한 여기에서, 대략 평행 광속이라는 것은, 광속의 마지널 광과 광축이 이루는 각도가 ~±1° 정도의 광속을 말한다)으로 하려고 한 경우에, 상기 콜리메이트 렌즈의 색수차에 의해, 광원에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생겨, 결과, 콜리메이터나 콜리메이터와 대물 광학계 사이에 빔 익스팬더를 설치한 경우에는 상기 빔 익스팬더내의 가동 렌즈를, 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 생긴다. 또는, 콜리메이트 렌즈의 색수차를 콜리메이트 렌즈에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다. 이들 구성에서는, 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 되어 버리거나, 렌즈 구동 수단의 추가나 렌즈에 위상 구조를 가공하는 것에 의해 금형 작성이 곤란해짐으로써 저비용화의 방해가 되어 버리는 문제가 생긴다.
제2 배율(M2)이 조건식 (12)을 만족함으로써, 위상 구조를 갖지 않는 가공이 용이한 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 일 없이 이용하는 것이 가능하게 되어, 장치의 간소화, 소형화, 저비용화를 달성할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 조건식 (12)의 하한을 넘은 경우, 렌즈 배율의 절대치가 크기 때문에 트랙킹시에 발생하는 렌즈 시프트에 의한 코마 수차가 문제가 되어 바람직하지 않다. 또한, 제2 배율(M2)은 λ2＞λ1이기 때문에 통상 O을 넘는 일은 없고, 대물 광학계에서의 수차 보정을 고려하면, -0.01＜M2＜-0.003인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 광디스크의 보호층 두께를 t1, 상기 제2 광디스크의 보호층 두께를 t2, 상기 제3 광디스크의 보호층 두께를 t3으로 했을 때, 이하의 (13)식을 만족하도록 상기 대물 광학계의 수차 보정이 이루어진 것이 더욱 바람직하다.
t1＜t2＜t3 (13)
예를 들면, t1=O.1mm, t2=0.6mm, t3=1.2mm로서 설계하면, 블루레이 디스크의 규격에 대응한 기록 밀도가 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절히 행할 수가 있는 대물 광학계가 된다. 이 때, t1을 0.0875mm로 설정하면, 블루레이 디스크에 있어서 2개의 기록층을 갖는 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는데 유리한 구성이 된다. 또한, 이 때의 각 파장의 광속에 대한 개구수(NA1 내지 NA3)는, NA1=0.85, NA2=O.60 내지 0.65, NA3=0.45 내지 0.53이 된다.
또한, 상기 제1 광디스크의 보호층 두께를 t1, 상기 제2 광디스크의 보호층 두께를 t2, 상기 제3 광디스크의 보호층 두께를 t3으로 했을 때, 이하의 (14)식을 만족하도록 상기 대물 광학계의 수차 보정이 이루어지는 것이 바람직하다.
t1=t2＜t3 (14)
예를 들면, t1=t2=O.6mm, t3=1.2mm로 설계하면, HD-DVD 디스크의 규격에 대응한 기록 밀도가 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절히 행할 수 있는 대물 광학계가 된다. 이 때의 각 파장의 광속에 대한 개구수(NA1 내지 NA3)는 NA1=O.65 내지 O.70, NA2=0.60 내지 0.65, NA3=0.45 내지 0.53이 된다. 또한 여기에서, 예를 들면 HD-DVD나 DVD를 2층 디스크로 하는 경우 등에서는, t1≠t2가 되어 버리는 일도 있다. 단, 그 때의 t1과 t2의 차이는 O.1mm 보다 작아져, t1과 t2는 거의 같다고 할 수 있는 영역이다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 적어도 상기 제1 광원으로부터의 제1 광속과, 상기 제2 광원으로부터의 제2 광속에 대해, 그들 중 한편의 광속을 콜리메이트하는 하나의 콜리메이트 렌즈를 각각의 광속의 공통 또는 대략 공통의 광로중에 이용하고, 상기 각각의 광속을 평행 광속, 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 입사시켜 이용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 공통 광로내에 배치시킴으로써, 제1 광속용의 광학 부품과 제2 광속용의 광학 부품을 공통화할 수 있으므로, 광픽업 장치의 부품점수의 삭감, 구성의 간략화가 가능해져, 그 결과, 광픽업 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한 여기에서, 대략 공통의 광로라는 것은, 예를 들면 제1 광원과 제2 광원을 일체화한 2파장 레이저 등에서 2개의 광원간 거리에 기인하여 발생하는 광로가 다른 레벨의 것을 가리키며, 예를 들면 2개의 광원간의 광축에 대해 수직인 평면내에 있어서의 거리가 O.05 내지 O.2mm 정도인 것 같은 경우를 말하고, 예를 들면 광속의 광축이 ~±O.1mm 정도 시프트하고 있거나, 2개의 광속의 광축의 사이에서 이루는 각도가 ~±1° 정도 기울어져 있을 때의 것을 말한다.
또한, 상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 렌즈는 고정되어 이용되는 것이 바람직하다.
콜리메이트 렌즈를 이동시키지 않고 고정하여 이용함으로써, 콜리메이터를 구동하기 위한 부재가 불필요해져, 광픽업 장치의 부품점수의 삭감, 구성의 간략화가 가능해지고, 그 결과, 광픽업 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 렌즈는 이하의 (15)식 을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.
O＜△2/(fCL2+△2)＜O.1 (15)
단, △2: 콜리메이트 렌즈의 광디스크 측면으로부터 파장(λ1)과 파장(λ2)의 콜리메이트 광속이 입사했을 때의, 콜리메이트 렌즈에서 결상점까지의 각각의 거리의 차
fCL2: 파장(λ2)에 대한 콜리메이트 렌즈의 초점 거리
조건식 (15)는 콜리메이트 렌즈와 그 이동의 관계를 나타내는 조건식으로서, (15)의 상한을 넘은 경우에는, 콜리메이터의 이동이 너무 커져 장치가 증대하거나 파장(λ2)에 대한 대물 광학계의 제2 배율(M2)의 절대치가 커져 버려, 트랙킹시의 렌즈 시프트에 의한 코마 수차가 문제가 되거나 하기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 콜리메이트 렌즈의 색수차는 콜리메이트 렌즈를 회절 렌즈로 하는 것이나, 제1 광속과 제2 광속의 공통의 광로중에 파장 분산이 서로 다른 정렌즈와 부렌즈로 구성되는 더블릿 렌즈나, 회절 광학 소자로 구성되는 색수차를 보정하는 기능을 갖는 색수차 보정 소자를 배치함으로써, 저감시키는 것이 가능해진다. 이에 따라 대물 광학계에 입사하는 제1 광속과 대물 광학계에 입사하는 제2 광속의 발산 정도를 거의 같게 하는 것이 가능해져, 콜리메이트 렌즈의 이동량을 저감시키는 것이 가능하다. 그러나, 이와 같은 색수차 보정 소자를 이용하면 부품점수가 증가하거나 가공이 곤란하게 되거나 하여, 장치의 복잡화와 비용 상승을 초래하여 버린다. 그들을 이용하지 않고 구성하는 것이 바람직하다.
회절이나 색수차 보정 소자를 전제로 하지 않는 구성에서, 조건식 (15)에 있 어서의 더욱 바람직한 조건은, O.006＜△2/(fCL2+△2)＜O.05가 된다.
또한, 적어도 상기 제1 광원과 상기 콜리메이트 렌즈 사이에 광원으로부터의 타원 광속을 대략 원형 형상으로 변환하는 빔 정형 광학 소자를 이용하는 것도 바람직한 형태의 하나이다.
적어도 상기 제1 광원과 상기 콜리메이트 렌즈 사이에 빔 정형 광학 소자를 배치함으로써, 반도체 레이저로부터의 빛의 광 이용 효율을 향상시킬 수가 있어, 픽업의 고성능화가 달성된다.
이와 같은 빔 정형 소자는, 예를 들면 한 방향에만 곡률을 갖는 실린드리컬면 형상의 단옥 렌즈로 구성되거나, 2개의 직교하는 방향에 대해 곡률 반경이 다른 아나모픽면으로 구성한 것이어도 된다.
예를 들면 2레이저 1패키지나 3레이저 1패키지와 같은 파장 일체화 레이저의 광로중에 빔 정형 소자를 배치한 경우, 2개 또는 3개의 레이저 발광점과 빔 정형 소자의 위치 관계가, 예를 들면 실린드리컬면으로 구성되는 빔 정형 소자에 대해서는 빔 정형 소자의 면이 곡률을 갖지 않는 방향과 상기 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 열 방향을 일치시키는 것이 바람직하고, 예를 들면 아나모픽(anamorphic)면으로 구성하는 빔 정형 소자에 대해서는 빔 정형 소자의 면이 곡률이 커지는 방향과 상기 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 열 방향을 일치시키는 것이 바람직하다. 빔 정형 소자와 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 위치 관계를 상술한 바와 같이 함으로써, 빔 정형 소자에 의한 수차의 영향을 없애거나, 또는 저감하는 것이 가능해진다.
그러나, 레이저 발광점의 열과 반도체 레이저의 타원 광속 장축 방향의 관계에 따라서는 상기에 한정되지 않고, 빔 정형 소자로 빔 정형하는 방향과 반도체 레이저 타원 광속의 방향을 원하는 것으로 하여 복수 광원에 대응해야만 한다.
상기 광픽업 장치에 있어서, 상기 광디스크의 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 광 검출부에 있어서, 상기 광 검출부가 적어도 상기 제1 광원으로부터의 제1 광속과 상기 제2 광원으로부터의 제2 광속에 대해, 공통의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
광 검출부를 공용의 것으로 함으로써, 부품점수의 삭감에 의한 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있어 바람직하다.
또한, 상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제1 광원까지의 거리, 및 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제2 광원까지의 거리가 같은 것이 바람직하다.
제1 광디스크의 보호층의 표면에서 제1 광원까지의 거리와 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 제2 광원까지의 거리를 같게 함으로써, 예를 들면 제1 광원과 제2 광원을, 예를 들면 제1 광속을 발생하는 발광점과 제2 광속을 발생하는 발광점을 동일한 기판상에 형성한 광원 유니트로 하거나, 예를 들면 제1 광속을 발생하는 반도체칩과 제2 광속을 발생하는 반도체칩을 하나의 하우징내에 수납한 광원 유니트로 하거나 함으로써, 2개의 광원을 일체화한 2레이저 1패키지나, 또는 제3 광원도 일체화한 3레이저 1패키지를 이용한 경우에, 광원에서 광디스크까지의 거리를 광디스크의 종류에 의해 바꾸지 않아도 되기 때문에, 어떤 종류의 광디스크에서 그 것과 다른 종류의 광디스크로 사용 상태를 바꿀 때에 광디스크 위치나 그 외의 콜리메이터 등을 이동시키지 않고 대응 가능하게 된다. 이들의 이동 기구 없이 복수의 광디스크에 대응할 수 있기 때문에, 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있다.
또한, 상기의 광픽업 장치에 있어서, 적어도 상기 제1 광원으로부터의 제1 광속과, 상기 제2 광원으로부터의 제2 광속에 대해, 그것들 중 한편의 광속을 콜리메이트하는 하나의 콜리메이트 렌즈를, 각각의 광속의 공통 또는 대략 공통의 광로중에 이용하고, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면에서 상기 콜리메이트 렌즈까지의 거리 및 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 상기 콜리메이트 렌즈까지의 거리가 같은 것이 바람직하다.
제1 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리, 및 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리를 같게 함으로써, 어떤 종류의 광디스크로부터 그것과 다른 종류의 광디스크로 사용 상태를 바꿀 때에, 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리를 같게 한 광원에 대해, 그것들에서 공통인 콜리메이터를 이용하면서 그것을 이동시키지 않고 대응하는 것이 가능해진다. 콜리메이터의 이동 기구 없이 복수의 광디스크에 대응할 수 있기 때문에, 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계의 제3 배율(M3)이 이하의 (16)식을 만족하는 것도 바람직한 형태의 하나이다.
-0.03＜M3＜0.0 (16)
이 조건식은 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과, 제2 파장(λ 2)(λ2＞λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과, 제3 파장(λ3)(λ3＞λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과, 상기 제1 광속을 기록 밀도(ρ1)의 제1 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 기록 밀도(ρ2)(ρ2＜ρ1)의 제2 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키며, 상기 제3 광속을 기록 밀도(ρ3)(ρ3＜ρ2)의 제3 광디스크의 정보 기록면상에 집광시키기 위한 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계는 위상 구조를 갖고, 상기 제1 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제1 배율(M1), 상기 제2 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제2 배율(M2), 상기 제3 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 상기 대물 광학계의 배율을 제3 배율(M3)로 했을 때, 상기 제3 배율(M3)이 만족하는 것이 바람직한 조건이다.
예를 들면 제1 광원, 제2 광원, 제3 광원의 모든 광원을 일체화한 3레이저 1패키지 구성으로 한 경우나 제2 광원, 제3 광원을 일체화한 2레이저 1패키지 구성으로 한 경우에, 예를 들면 3레이저 1패키지에 있어서는, 제1 광원으로부터의 광속을 평행 광속 또는 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈를, 상기 제1 광속 내지 상기 제3 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 하면, 제1 광속 내지 제3 광속의 제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3)을 M1=M2=M3=O으로 하려고 한 경우에, 상기 콜리메이트 렌즈의 색수차에 의해 광원에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생겨, 결과, 콜리메이터나 콜리메이터와 대물 광학계의 사이에 빔 익스팬더를 설치한 경우에는 상기 빔 익스 팬더내의 가동 렌즈를, 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 생긴다. 또는, 콜리메이트 렌즈의 색수차를 콜리메이트 렌즈에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다.
이들 구성에서는, 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 되어 버리거나, 콜리메이트 렌즈에 위상 구조를 가공함으로써, 금형 작성이 곤란하게 되어 저비용화의 방해가 되어 버리거나 하는 등의 문제가 생긴다.
또한, 제2 광원, 제3 광원을 일체화한 2레이저 1패키지에 있어서는, 제2 광원으로부터의 광속을 평행 광속 또는 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 광속을 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈를, 상기 제2 광속과 상기 제3 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 하면, 예를 들면 제2 광속과 제3 광속의 제2 배율(M2), 제3 배율(M3)을 M2=M3=0으로 하고자 한 경우에, 상기 콜리메이트 렌즈의 색수차에 의해, 광원에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생겨, 결과, 콜리메이터나 콜리메이터와 대물 광학계 사이에 빔 익스팬더를 설치한 경우에는, 상기 빔 익스팬더내의 가동 렌즈를 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 생긴다. 또는, 콜리메이트 렌즈의 색수차를 콜리메이트 렌즈에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다. 이들 구성에 있어서도, 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 되어 버리거나, 렌즈 구동 수단의 추가나 렌즈에 위상 구조를 가공하는 것 때문에 금형 작성이 곤란해짐으로써 저비용화의 방해가 되어 버리거나 하여 문제가 생긴다.
제3 배율(M3)이 조건식 (16)을 만족함으로써, 위상 구조를 갖지 않는 가공이 용이한 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 일 없이 이용하는 것이 가능해져, 장치의 간소화, 소형화, 저비용화를 달성할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 조건식 (16)의 하한을 넘은 경우, 렌즈 배율의 절대치가 크기 때문에 트랙킹시에 발생하는 렌즈 시프트에 의한 코마 수차가 문제가 되어 바람직하지 않다. 또한, 제3 배율(M3)은 λ3＞λ2＞λ1이기 때문에 통상 O을 넘는 일은 없고, 대물 광학계에서의 수차 보정을 고려하면, -0.015＜M2＜-O.003인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층 두께를 t1, 상기 제2 광디스크의 보호층 두께를 t2, 상기 제3 광디스크의 보호층 두께를 t3으로 했을 때, 이하의 (17)식을 만족하도록 대물 광학계의 수차 보정이 이루어진 것이 바람직하다.
t1＜t2＜t3 (17)
예를 들면, t1=0.1mm, t2=0.6mm, t3=1.2mm로 설계하면, 블루레이 디스크의 규격에 대응한 기록 밀도가 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절히 행할 수 있는 대물 광학계가 된다. 이 때, t1을 0.0875mm로 설정하면, 블루레이 디스크에 있어서 2개의 기록층을 갖는 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는데 유리한 구성이 된다. 또한, 이 때의 각 파장의 광속에 대한 개구수(NA1 내지 NA3)은 NA1=0.85, NA2=0.60 내지 0.65, NA3=O.45 내지 0.53이 된다.
또한, 상기 제1 광디스크의 보호층 두께를 t1, 상기 제2 광디스크의 보호층 두께를 t2, 상기 제3 광디스크의 보호층 두께를 t3으로 했을 때, 이하의 (18)식을 만족하도록 대물 광학계의 수차 보정이 이루어진 것이 바람직하다.
t1=t2＜t3 (18)
예를 들면, t1=t2=O.6mm, t3=1.2mm로 설계하면, HD-DVD 디스크의 규격에 대응한 기록 밀도가 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절히 행할 수 있는 대물 광학계가 된다. 이 때의 각 파장의 광속에 대한 개구수(NA1) 내지 NA3는 NA1=0.65 내지 0.70, NA2=0.60 내지 0.65, NA3=O.45 내지 0.53이 된다. 또한 여기에서, 예를 들면 HD-DVD나 DVD를 2층 디스크로 한 경우 등에서는, t1≠t2가 되어 버리는 일도 있다. 단, 그 때의 t1과 t2의 차는 0.1mm보다 작아져, t1과 t2는 거의 같다고 말할 수 있는 영역이다.
또한, 상술한 광픽업 장치에 있어서, M1=M2=0인 것은 바람직한 형태이다.
이 구성은, 예를 들면 제1 광원과 제2 광원이 일체화되어있지 않은 경우에 유효하고, 트랙킹에 의한 렌즈 시프트로 발생하는 코마 수차에 대해 정밀도가 엄격한 제1 광디스크와 제2 광디스크에 대해 그들의 배율을, M1=M2=0로 함으로써 렌즈 시프트시의 코마 수차가 발생하지 않기 때문에 바람직한 구성이다. 이 때, 제3 광원에 관해서는, 예를 들면 제2 광원과 일체화하면 장치가 간소화되어 바람직하다. 제2 광원, 제3 광원을 일체화한 2레이저 1패키지에 있어서는, 제2 광원으로부터의 광속을 평행 광속 또는 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 광속을 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈를, 상기 제2 광속과 상기 제3 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 하면, 예를 들면 제2 광속과 제3 광속의 제2 배율(M2), 제3 배율(M3)을 M2=M3=O로 하려고 한 경우에, 상기 콜리메이트 렌즈의 색수차에 의해, 광원에서 콜 리메이트 렌즈까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생겨, 결과, 콜리메이터나 콜리메이터와 대물 광학계의 사이에 빔 익스팬더를 설치한 경우에는, 상기 빔 익스팬더내의 가동 렌즈를 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 생긴다. 또는, 콜리메이트 렌즈의 색수차를 콜리메이트 렌즈에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다. 이들 구성에서는 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 되어 버리거나, 렌즈 구동 수단의 추가나 렌즈에 위상 구조를 가공하는 것에 의해 금형 작성이 곤란해짐으로써 저비용화의 방해가 되어 버리거나 하여 문제가 생긴다.
상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광원으로부터의 제1 광속과 상기 제2 광원으로부터의 제2 광속과 상기 제3 광원으로부터의 제3 광속 중, 적어도 2개의 광속에 대해, 그들의 적어도 하나의 광속을 콜리메이트하는 하나의 콜리메이트 렌즈를 각각의 광속의 공통 또는 대략 공통의 광로중에 이용하여, 상기 각각의 광속을 평행 광속, 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 입사시켜 이용하는 것이 바람직하다.
여기에서 「대략 공통」이란, 2개의 광속의 광축이 거의 같은 상태인 것을 말하며, 예를 들면 2개의 광원간의 광축에 대해 수직인 평면내에 있어서의 거리가 0.05 내지 0.2mm 정도인 경우를 말하고, 예를 들면 광속의 광축이 ~±O.1mm 정도 시프트하고 있거나, 2개의 광속의 광축의 사이에서 이루는 각도가 ~±1° 정도 기울어져 있거나 할 때를 말한다.
또한, 「광로중에 적어도 하나의 광속을 콜리메이트하는 하나의 콜리메이트 렌즈를 이용한다」란, 즉 제1 광속과 제2 광속에 대해 공통의 콜리메이트 렌즈로 하는 경우나, 제2 광속과 제3 광속에 대해 공통의 콜리메이트 렌즈로 하는 경우, 제1 광속 내지 제3 광속의 모든 광속에 대해 공통의 콜리메이트 렌즈로 하는 경우, 등이 포함된다.
이에 따라, 콜리메이트 렌즈 부품의 공통화로 부품점수를 줄일 수 있어, 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있다. 그 때, 각각의 광속을 평행 광속, 대략 평행 광속으로서 상기 대물 광학계에 입사시켜 이용함으로써, 트랙킹시의 렌즈 시프트에서 코마 수차를 거의 발생하지 않는 구성으로 할 수 있으므로 바람직하다.
상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 렌즈는 고정되어 이용되는 것이 더욱 바람직하다.
콜리메이트 렌즈를 이동시키지 않고 고정으로 이용함으로써 이동 기구가 없기 때문에, 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있다.
또한 상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 렌즈는 이하의 (19)식을 만족하는 것이 바람직하다.
0＜△3/(fCL3+△3)＜O.1 (19)
단, △3: 콜리메이트 렌즈의 광디스크 측면으로부터 파장 λ1과 파장 λ3의 콜리메이트 광속이 입사했을 때의, 콜리메이트 렌즈로부터 결상점까지의 각각의 거리의 차
fCL3: 파장 λ3에 대한 콜리메이트 렌즈의 초점 거리
조건식 (19)는 콜리메이트 렌즈와 그 이동의 관계를 나타내는 조건식으로, (19)의 상한을 넘은 경우에는, 콜리메이터의 이동이 너무 커져 장치가 증대하거나 파장 λ3에 대한 대물 광학계의 제3 배율(M3)의 절대치가 커져 버려, 트랙킹시의 렌즈 시프트에 의한 코마 수차가 문제가 되거나 하므로 바람직하지 않다.
또한, 콜리메이트 렌즈의 색수차는 콜리메이트 렌즈를 회절 렌즈로 하는 것이나, 제1 광속 및/또는 제2 광속과 제3 광속의 공통의 광로중에, 파장 분산이 서로 다른 정렌즈와 부렌즈로 구성되는 더블릿 렌즈나, 회절 광학 소자로 구성되는 색수차를 보정하는 기능을 갖는 색수차 보정 소자를 배치함으로써, 저감시키는 것이 가능해진다. 이에 따라 대물 광학계에 입사하는 제1 광속, 및/또는 제2 광속과, 대물 광학계에 입사하는 제3 광속의 발산 정도를 거의 같게 하는 것이 가능해져, 콜리메이트 렌즈의 이동량을 저감시키는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 색수차 보정 소자를 이용하면 부품점수가 증가하거나 가공이 곤란해지거나 하여, 장치의 복잡화와 비용 상승을 초래하여 버린다. 그것들을 이용하지 않고 구성하는 것이 바람직하다.
회절이나 색수차 보정 소자를 전제로 하지 않는 구성으로, 조건식 (19)에 있어서의 더욱 바람직한 조건은, O.005＜△3/(fCL3+△3)＜O.06가 된다.
상기의 광픽업 장치에 있어서는, 적어도 상기 제1 광원과 상기 콜리메이트 렌즈의 사이에 광원으로부터의 타원 광속을 대략 원형 형상으로 변환하는 빔 정형 광학 소자를 이용하는 것이 바람직하다.
적어도 상기 제1 광원과 상기 콜리메이트 렌즈의 사이에 빔 정형 광학 소자를 배치함으로써, 반도체 레이저로부터의 빛의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있어 픽업의 고성능화가 달성된다.
이러한 빔 정형 소자는, 예를 들면 한 방향으로만 곡률을 갖는 실린드리컬면 형상의 단옥 렌즈로 구성되거나, 2개의 직교하는 방향에 대해 곡률 반경이 다른 아나모픽면으로 구성한 것이다.
본 실시예에 있어서 이용하고 있는 구성과 같이, 예를 들면 2레이저 1패키지나 3레이저 1패키지와 같은 파장 일체화 레이저의 광로중에 빔 정형 소자를 배치한 경우, 2개 또는 3개의 레이저 발광점과 빔 정형 소자의 위치 관계가, 예를 들면 실린드리컬면으로 구성되는 빔 정형 소자에 대해서는, 빔 정형 소자의 면이 곡률을 갖지 않는 방향과, 상기 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 열 방향을 일치시키는 것이 바람직하고, 예를 들면 아나모픽면으로 구성하는 빔 정형 소자에 대해서는, 빔 정형 소자의 면이 곡률이 커지는 방향과 상기 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 열 방향을 일치시키는 것이 바람직하다. 빔 정형 소자와 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 위치 관계를 상술한 바와 같이 함으로써, 빔 정형 소자에 의한 수차의 영향을 없애거나 또는 저감하는 것이 가능해진다.
그러나, 레이저 발광점의 열과 반도체 레이저의 타원 광속 장축 방향의 관계에 따라서는 상기에 한정되지 않고, 빔 정형 소자에서 빔 정형하는 방향과 반도체 레이저 타원 광속의 방향을 원하는 것으로 하여 복수 광원에 대응해야만 한다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 광디스크의 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 광 검출부에 있어서, 상기 광 검출부가 상기 제1 광원으로부터의 제1 광속과 상기 제2 광원으로부터의 제2 광속과 상기 제3 광원으로부터의 제3 광 속 중, 적어도 2개의 광속에 대해, 공통의 것을 이용하는 것도 바람직한 형태의 하나이다.
광 검출부를 공용의 것으로 함으로써, 부품점수 삭감에 의한 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있어 바람직하다.
본 발명의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면에서 제1 광원까지의 거리, 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 제2 광원까지의 거리 및 상기 제3 광디스크의 보호층의 표면에서 제3 광원까지의 거리 중, 적어도 2개가 같은 것도 바람직한 형태의 하나이다.
제1 광디스크의 보호층의 표면에서 제1 광원까지의 거리와 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 제2 광원까지, 또는 제3 광디스크의 보호층의 표면에서 제3 광원까지의 거리를 같게 함으로써, 예를 들면 제1 광원 내지 제3 광원 중의 적어도 2개의 광원을, 예를 들면 제1 광속을 발생하는 발광점과 제2 광속을 발생하는 발광점을 동일한 기판상에 형성한 광원 유니트로 하거나, 예를 들면 제1 광속을 발생하는 반도체칩과 제2 광속을 발생하는 반도체칩을 하나의 하우징내에 수납한 광원 유니트로 하거나 함으로써, 2개의 광원을 일체화한 2레이저 1패키지나, 또는 이를 제2 광속과 제3 광속으로 한 2레이저 1패키지, 제3 광원도 일체화한 3레이저 1패키지를 이용한 경우에, 광원에서 광디스크까지의 거리를 광디스크의 종류에 의해 바꾸지 않아도 되기 때문에, 어느 종류의 광디스크에서 그것과 다른 종류의 광디스크로 사용 상태를 바꿀 때에 광디스크 위치나 그 외 콜리메이터 등을 이동시키지 않고 대응 가능해진다. 이들의 이동 기구 없이 복수의 광디스크에 대응할 수 있으므로, 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있다.
또한, 상기의 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리, 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리 및 상기 제3 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리 중, 적어도 2개가 같은 것이 바람직하다.
제1 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리, 제2 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리, 및 제3 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리 중 적어도 2개에 대해 같게 함으로써, 어떤 종류의 광디스크에서 그것과 다른 종류의 광디스크로 사용 상태를 바꿀 때에, 광디스크의 보호층의 표면에서 콜리메이트 렌즈까지의 거리를 같게 한 적어도 2개의 광원에 대해, 그것들에서 공통의 콜리메이터를 이용하면서 그것을 이동시키지 않고 대응하는 것이 가능해진다. 콜리메이터의 이동 기구 없이 복수의 광디스크에 대응할 수 있으므로, 장치의 간소화와 저비용화에 효과가 있다.
[발명의 바람직한 형태]
본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
[제1 실시 형태]
도5는 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느 것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제1 광픽업 장치(PU1)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께 (t1)=0.0875mm, 개구수(NA1)=0.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=0.6mm, 개구수(NA2)=0.60이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=0.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는, ρ3＜ρ2＜ρ1로 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의, 대물 광학계(OBJ)의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은, M1=M2=O, -0.17＜M3＜-0.025가 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU1)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 제1 발광점(EP1)(제1 광원)과, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 제2 발광점(EP2)(제2 광원)과, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)으로부터의 반사 광속을 수광하는 제1 수광부(DS1)와, DVD의 정보 기록면(RL2)으로부터의 반사 광속을 수광하는 제2 수광부(DS2)와, 프리즘(PS)으로 구성된 고밀도 광디스크 HD/DVD용 레이저 모듈 LM1, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)(제3 광원)와 광 검출기(PD3)가 일체화된 CD용 모듈(MD1), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)와 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소 자(AP), 2축 액츄에이터(AC1), 1축 액츄에이터(AC2), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 편광 빔 스플리터(BS), 콜리메이트 렌즈(COL)(가동 소자), 커플링 렌즈(CUL), 빔 정형 소자(SH)로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU1)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 고밀도 광디스크 HD/DVD용 레이저 모듈(LM1)을 작동시켜 제1 발광점(EP1)을 발광시킨다. 제1 발광점(EP1)으로부터 사출된 발산 광속은, 도5에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 프리즘(PS)에서 반사되어 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써, 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형되고, 콜리메이트 렌즈(COL)를 거쳐 평행 광속이 된 후, 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되어, 개구 제한 소자(AP)를 투과하고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 편광 빔 스플리터(BS)를 투과 하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 수렴 광속이 되어 빔 정형 소자(SH)를 투과한 후, 프리즘(PS) 내부에서 2회 반사되어 수광부(DS1)에 집광한다. 그리고, 수광부(DS1)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광픽업 장치(PU1)에 있어서 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 제2 광속이 평행 광속의 상태로 콜리메이트 렌즈(COL)로부터 사출되도록, 대물 광학계(OBJ)와 콜리메이트 렌즈(COL) 사이의 거리가, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우보다 작아지도록, 1축 액츄에이터(AC2)에 의해 콜리메이트 렌즈(COL)를 이동시킨다. 그 후, 대물 광학계(OBJ)와 제1 고밀도 광디스크 HD/DVD용 레이저 모듈(LM1)을 작동시켜 제2 발광점(EP2)을 발광시킨다. 제2 발광점(EP2)으로부터 사출된 발산 광속은, 도5에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 프리즘(PS)에서 반사되어 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써, 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형되고 콜리메이트 렌즈(COL)를 거쳐 평행 광속이 된 후, 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고 개구 제한 소자(AP)를 투과하여, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)를 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 수렴 광속이 되어, 빔 정형 소자(SH)를 투과한 후, 프리즘(PS) 내부에서 2회 반사되어 수광부(DS2)에 집광한다. 그리고, 수광부(DS2)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도5에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, CD용 모듈(MD1)을 작동시켜서 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은, 커플링 렌즈(CUL)에 의해 발산각이 변환된 후, 편광 빔 스플리터(BS)에 의해 반사되어 개구 제한 소자(AP)에 의해 광속경이 규제되고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP)를 투과한 후, 편광 빔 스플리터(BS)에 의해 반사되고 커플링 렌즈(CUL)에 의해 발산각이 변환되어, CD용 모듈(MD1)의 광 검출기(PD3)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
다음으로, 대물 광학계(OBJ)의 구성에 대해 설명한다. 수차 보정 소자(L1)는 d선에서의 굴절율(nd)이 1.5091이고 아베수(vd)가 56.5인 플라스틱 렌즈이며, λ1에 대한 굴절율은 1.5242, λ2에 대한 굴절율은 1.5064, λ3에 대한 굴절율은 1.5050이다. 또한, 집광 소자(L2)는 d선에서의 굴절율(nd)이 1.5435이고 아베수(vd)가 56.3인 플라스틱 렌즈이다. 또한, 각각의 광학 기능부(제1 광속이 통과하는 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)의 영역)의 주위에는, 광학 기능부와 일체로 성형된 플랜지부(FL1, FL2)를 갖고, 이와 같은 플랜지부(FL1, FL2)의 일부끼리를 접합함으로써 일체화되어 있다.
또, 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)를 일체화하는 경우에는, 별개 부재의 경틀을 통해 양자를 일체화하여도 된다.
수차 보정 소자(L1)의 반도체 레이저 광원측의 광학면(S1)은 도6에 도시한 바와 같이, NA2내의 영역에 대응하는 광축을 포함하는 제1 영역(AREA1)과 NA2에서 NA1까지의 영역에 대응하는 제2 영역(AREA2)으로 분할되어 있고, 제1 영역(AREA1) 에는 도3에 도시한 바와 같은, 그 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 윤상대가 광축을 중심으로 하여 배열된 구조인 회절 구조(이하, 이 회절 구조를 「회절 구조(HOE)」라 한다.)가 형성되어 있다.
제1 영역(AREA1)에 형성된 회절 구조(HOE)에 있어서, 각 윤상대내에 형성된 계단 구조의 깊이(D)는, D·(N-1)/λ1=2·q (9)로 산출되는 값으로 설정되며, 각 윤상대내의 분할수(P)는 5로 설정되어 있다. 단, λ1은 제1 발광점(EP1)으로부터 사출되는 레이저 광속의 파장을 미크론 단위로 나타낸 것이며(여기에서는, λ1=O.408㎛), q는 자연수이다.
광축 방향의 깊이(D)가 이와 같이 설정된 계단 구조에 대해, 제1 파장(λ1)의 제1 광속이 입사한 경우, 인접하는 계단 구조간에서는 2×λ1(㎛)의 광로차가 발생하며, 제1 광속은 실질적으로 위상차가 주어지지 않기 때문에 회절되지 않고 그대로 투과한다(본 명세서에 있어서는 「0차 회절광」이라고 한다.).
또한, 이 계단 구조에 대해, 제3 파장(λ3)(여기에서는, λ3=0.785㎛)의 제3 광속이 입사한 경우, 인접하는 계단 구조간에서는 (2×λ1/λ3)×λ3(㎛)의 광로차가 발생한다. 제3 파장(λ3)은 λ1의 대략 2배이므로, 인접하는 계단 구조간에서는 약 1×λ3(㎛)의 광로차가 발생하고, 제3 광속도 제1 광속과 마찬가지로 실질적으로 위상차가 주어지지 않기 때문에 회절되지 않고 그대로 투과한다(0차 회절광).
한편, 이 계단 구조에 대해, 제2 파장(λ2)(여기에서는, λ2=0.658㎛)의 제2 광속이 입사한 경우, 인접하는 계단 구조간에서는 2×O.408×(1.5064-1)/(1.5242-1)-O.658=O.13(㎛)의 광로차가 발생한다. 각 윤상대내의 분할수(P)는 5로 설정되 어 있기 때문에, 인접하는 윤상대끼리에서 제2 파장(λ2)의 1파장분의 광로차가 생기게 되어(O.13×5=O.65≒1×O.658), 제2 광속은 +1차의 방향으로 회절한다(+1차 회절광). 이 때의 제2 광속의 +1차 회절광의 회절 효율은 87.5%가 되지만, DVD에 대한 정보의 기록/재생에는 충분한 광량이다.
집광 소자(L2)는 제1 파장(λ1)과 배율(M1)=O과 제1 보호층(PL1)의 조합에 대해 구면 수차가 최소가 되도록 설계되어 있다. 그 때문에, 본 실시 형태와 같이, 제1 광속에 대한 제1 배율(M1)과 제2 광속에 대한 제2 배율(M2)을 같게 하는 경우, 제1 보호층(PL1)과 제2 보호층(PL2)의 두께의 차에 의해, 집광 소자(L2)와 제2 보호층(PL2)을 투과한 제2 광속의 구면 수차는 보정 과잉 방향이 되어 버린다.
회절 구조(HOE)의 각 윤상대의 폭은 제2 광속이 입사한 경우에, 회절 작용에 의해 +1차 회절광에 대해 보정 부족 방향의 구면 수차가 부가되도록 설정되어 있다. 회절 구조(HOE)에 의한 구면 수차의 부가량과 제1 보호층(PL1)과 제2 보호층(PL2)의 두께의 차에 의해 발생하는 보정 과잉 방향의 구면 수차가 서로 상쇄함으로써, 회절 구조(HOE)와 제2 보호층(PL2)을 투과한 제2 광속은 DVD의 정보 기록면(RL2)상에서 양호한 스폿을 형성한다.
또한, 수차 보정 소자(L1)의 광디스크측의 광학면(S2)은 도6에 도시한 바와 같이, NA2내의 영역에 상당하는 광축을 포함하는 제3 영역(AREA3)과 NA2에서 NA1까지의 영역에 상당하는 제4 영역(AREA4)으로 분할되어 있으며, 도1에 도시한 바와 같은, 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상인 복수의 윤상대로 구성된 회절 구조(이하, 이 회절 구조를 「회절 구조(DOE1, DOE2)」라고 한다.)가 각각 제3 영역 (AREA3)과 제 4 영역(AREA4)에 형성되어 있다.
회절 구조(DOE1, DOE2)는 청자색 영역에 있어서의 대물 광학계(OBJ)의 색수차와 온도 변화에 수반하는 구면 수차 변화를 억제하기 위한 구조이다.
회절 구조(DOE1)에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이(d1)는 파장 390nm(수차 보정 소자(L1)의 파장 390nm에 대한 굴절율은 1.5273이다)에 대해 회절 효율이 100%가 되도록 설계되어 있다. 이와 같이 단차의 깊이가 설정된 회절 구조(DOE1)에 대해 제1 광속이 입사하면, +2차 회절광이 96.8%의 회절 효율로 발생하고, 제2 광속이 입사하면, +1차 회절광이 93.9%의 회절 효율로 발생하며, 제3 광속이 입사하면, +1차 회절광이 99.2%의 회절 효율로 발생하므로, 어떠한 파장 영역에 있어서도 충분한 회절 효율을 얻을 수 있으면서, 청자색 영역에서 색수차를 보정한 경우에서도, 제2 광속 및 제3 광속의 파장 영역에 있어서의 색수차 보정이 너무 과잉이 되지 않는다.
한편, 회절 구조(DOE2)는 제1 파장(λ1)에 대해 최적화되어 있기 때문에, 회절 구조(DOE2)에 대해, 제1 광속이 입사하면, +2차 회절광이 100%의 회절 효율로 발생한다.
본 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)에서는, 회절 구조(DOE1)를 파장 390nm에 대해 최적화함으로써, 제1 광속 내지 제3 광속에 대해 회절 효율을 배분하도록 하였지만, 회절 구조(DOE1)에 있어서도 회절 구조(DOE2)와 마찬가지로, 제1 파장(λ1)에 대해 최적화함으로써, 제1 광속의 회절 효율을 중시한 구성으로 하여도 된다.
또한, 회절 구조(DOE1, DOE2)는 청자색 영역에 있어서, 입사 광속의 파장이 길어진 경우에 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하고, 입사 광속의 파장이 짧아진 경우에 구면 수차가 보정 과잉 방향으로 변화하는 것 같은 구면 수차의 파장 의존성을 갖는다. 이에 따라, 환경 온도 변화에 수반하여 집광 소자에서 발생하는 구면 수차 변화를 상쇄함으로써, 고NA의 플라스틱 렌즈인 대물 광학계(OBJ)를 사용 가능한 온도 범위를 넓히고 있다.
본 실시 형태의 수차 보정 소자(L1)에서는, 반도체 레이저 광원측의 광학면(S1)에 회절 구조(HOE)를 형성하고, 광디스크측의 광학면(S2)에 회절 구조(DOE)를 형성한 구성으로 하였지만, 이와는 반대로, 광학면(S1)에 회절 구조(DOE)를 형성하고 광학면(S2)에 회절 구조(HOE)를 형성한 구성으로 하여도 된다.
또한, 본 실시 형태의 대물 광학계(OBJ)는 무한원 물점에 대해 정현 조건이 보정된 광학계이기 때문에, 유한 물점에 대한 정현 조건을 만족하고 있지 않다. 그 때문에, CD에 대한 정보의 기록/재생을 행하는 경우과 같이, 대물 광학계(OBJ)에 대해 발산 광속이 입사하는 경우에는, 대물 광학계(OBJ)가 트랙킹하면 적외 반도체 레이저(LD3)의 발광점이 축외 물점이 되기 때문에, 코마 수차가 발생한다.
커플링 렌즈(CUL)는, 이와 같은 코마 수차를 저감시키는 기능을 갖는 코마 수차 보정 소자로서, 대물 광학계(OBJ)의 광축상에 적외 반도체 레이저(LD3)의 발광점이 위치하는 상태에서 제3 광속이 통과하는 유효경내에서는, 구면 수차가 회절 한계 이하가 되도록 보정되고, 이 유효경의 외측에서는 보정 과잉 방향으로 구면 수차가 발생하도록 설계되어 있다.
이에 따라, 대물 광학계(OBJ)가 트랙킹한 경우에는, 제3 광속은 큰 구면 수차를 갖도록 설계된 영역을 통과하므로, 커플링 렌즈(CUL)와 대물 광학계(OBJ)를 투과한 제3 광속에는 코마 수차가 부가된다. 커플링 렌즈(CUL)의 유효경보다 외측의 구면 수차의 방향과 크기는, 이 코마 수차와 적외 반도체 레이저(LD3)의 발광점이 축외 물점이 되는 것에 기인하는 코마 수차가 상쇄되도록 결정되어 있다.
이와 같이 설계된 커플링 렌즈(CUL)와 조합하여 사용함으로써, 유한 물점에 대한 정현 조건을 만족하지 않는 대물 광학계(OBJ)의 CD에 대한 트랙킹 특성을 양호한 것으로 하는 것이 가능해진다.
또, 코마 수차 보정 소자로서의 커플링 렌즈(CUL)를 설치하지 않고, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 동기하여 대물 렌즈(OBJ)를 틸트 구동시킴으로써, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 의해 발생하는 코마 수차와 틸트 구동한 경우에 발생하는 코마 수차를 상쇄시키는 구성으로 하여도 된다. 대물 광학계(OBJ)를 틸트 구동시키는 방법으로서는, 3축 액츄에이터에 의해 틸트 구동시킴으로써, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 의해 발생하는 코마 수차와 틸트 구동한 경우에 발생하는 코마 수차를 상쇄시키는 구성으로 하여도 된다.
또한, 2축 액츄에이터에 있어서 광디스크에서 가까운 측과 광디스크에서 먼 측의 상하 2단으로 배치된, 보빈을 고정부로 유지하기 위한 서스펜션의 스프링 강성을 상측과 하측에서 다르게 하여 둠으로써, 트랙킹량에 대응한 소정량만큼 대물 광학계(OBJ)를 틸트시키는 것이 가능해진다. 2축 액츄에이터를 이러한 구성으로 함으로써, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 의해 발생하는 코마 수차와 틸트한 경우에 발생하는 코마 수차를 상쇄시키는 구성으로 하여도 된다.
또한, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 동기시켜, 2축 액츄에이터에 의해 콜리메이트 렌즈(COL)를 광축 수직 방향으로 구동시킴으로써, 대물 광학계(OBJ)의 CD에 대한 트랙킹 특성을 양호한 것으로 하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 콜리메이트 렌즈(COL)는 1축 액츄에이터(AC2)에 의해 광축 방향으로 그 위치가 변이 가능하도록 구성되어 있고, 상술한 바와 같이 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 사이의 색수차를 흡수하여, 어느 파장의 광속도 평행 광속의 상태에서 콜리메이트 렌즈(COL)로부터 사출할 수 있다. 더욱, 고밀도 광디스크(HD)에 대한 정보의 기록/재생시에 콜리메이트 렌즈(COL)를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 보정하는 것이 가능하게 되므로, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 항상 양호한 기록/재생 특성을 유지할 수 있다.
콜리메이트 렌즈(COL)의 위치 조정에 의해 보정하는 구면 수차의 발생 원인은, 예를 들면 청자색 반도체 레이저(LD1)의 제조 오차에 의한 파장의 불균일, 온도 변화에 수반하는 대물 광학계(OBJ)의 굴절율 변화나 굴절율 분포, 2층 디스크, 4층 디스크 등의 다층 디스크에 대한 기록/재생시에 있어서의 층간의 포커스 점프, 보호층(PL1)의 제조 오차에 의한 두께 불균일이나 두께 분포 등이다.
이상의 설명에서는 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 보정하는 경우에 대해 설명하였지만, DVD의 정보 기록면(RL2)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 콜리메이트 렌즈(COL)의 위치 조정에 의해 보정하도 록 하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 NA3에 대응한 개구 제한을 행하기 위한 개구 소자로서, 접합 부재(B)를 통해 대물 광학계(OBJ)와 일체화된 개구 제한 소자(AP)를 구비하고 있다. 그리고, 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 개구 제한 소자(AP)와 대물 광학계(OBJ)를 일체로 트랙킹 구동시키도록 되어 있다.
개구 제한 소자(AP)의 광학면상에는, 투과율의 파장 선택성을 갖는 파장 선택 필터(WF)가 형성되어 있다. 이 파장 선택 필터(WF)는 NA3내의 영역에서는 제1 파장(λ1) 내지 제3 파장(λ3)의 모든 파장을 투과시키고, NA3에서 NA1의 영역에서는 제3 파장(λ3)만을 차단하며, 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)을 투과하는 투과율의 파장 선택성을 갖고 있으므로, 이와 같은 파장 선택성에 의해 NA3에 대응한 개구 제한을 행할 수가 있다.
또, 수차 보정 소자(L1)의 광학 기능면상에 파장 선택 필터(WF)를 형성하여도 되고, 혹은, 집광 소자(L2)의 광학 기능면상에 형성하여도 된다.
또한, 회절 구조(HOE)와 NA2내에 대응하는 제1 영역(AREA1)내에 형성되어 있기 때문에, 제2 영역(AREA2)을 통과하는 제2 광속은 DVD의 정보 기록면상(RL2) 위로의 스폿 형성에 기여하지 않는 플레어 성분이 된다. 이는 대물 광학계(OBJ)가 NA2에 대한 개구 제한 기능을 갖고 있는 것과 투과이며, 이 기능에 의해 NA2에 대응한 개구 제한이 행해진다.
또한, 개구의 제한 방법으로서는 파장 선택 필터(WF)를 이용하는 방법뿐만 아니라, 기계적으로 조리개를 전환하는 방식이나 후술하는 액정 위상 제어 소자 (LCD)를 이용하는 방식이여도 된다.
[제2 실시 형태]
도7은 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제2 광픽업 장치(PU2)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=0.0875mm, 개구수(NA1)=0.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=O.6mm, 개구수(NA2)=O.67이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=O.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜ρ2＜ρ1이 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=0, -0.015＜M2＜O, -O.17＜M3＜-0.025가 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(BOJ)에서는, 제2 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 구성이 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU2)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)(제1 광원)와 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)(제2 광원)가 일체 화된 광원 유니트(LDU), 고밀도 광디스크(HD)와 DVD의 공용의 광 검출기(PD), 프리즘(PS), CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)(제3 광원)와 광 검출기(PD3)가 일체화된 CD용 모듈(MD1), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)와 그 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 2축 액츄에이터(AC1), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 편광 빔 스플리터(BS), 콜리메이트 렌즈(COL), 빔 정형 소자(SH)로 구성되어 있다.
또, 상기 광원 유니트(LDU)와 빔 정형 소자(SH)와 광 검출기(PD)와 프리즘(PS)을 집적화하여 하나의 하우징내에 수납한 집적화 유닛을 이용하여도 된다.
광픽업 장치(PU2)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 우선 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은, 도7에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형되고 프리즘(PS)을 투과하여, 콜리메이트 렌즈(COL)를 거쳐 평행 광속이 된 후, 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되어, 개구 제한 소자(AP)를 투과하고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면 (RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 편광 빔 스플리터(BS)를 통과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 수렴 광속이 되어 프리즘(PS) 내부에서 2회 반사되어 광 검출기(PD)에 집광한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광픽업 장치(PU2)에 있어서 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 우선 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은, 도7에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써, 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형되어 프리즘(PS)를 투과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 있어서 느슨한 발산 광속이 된 후, 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고 개구 제한 소자(AP)를 투과하여, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)를 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 편광 빔 스플리터(BS)를 통과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 수렴 광속이 되어 프리즘(PS) 내부에서 2회 반사되고 광 검출기(PD)에 집광한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도7에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, CD용 모듈(MD1)을 작동시켜 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은 편광 빔 스플리터(BS)에 의해 반사되어 개구 제한 소자(AP)에 의해 광속경이 규제되고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP)를 투과한 후, 편광 빔 스플리터(BS)에 의해 반사되어 CD용 모듈(MD1)의 광 검출기(PD3)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
대물 광학계(OBJ)의 기능이나 구성은 제2 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 것 이외는, 제1 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 개구 제한 소자(AP)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 개구 제한 소자(AP)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
본 실시 형태에 있어서는, 콜리메이트 렌즈(COL)는 발산 광속으로서 입사하는 제1 광속을 평행 광속으로서 출사하도록 그 굴절율이나 면 형상이 설계되어 있기 때문에, 콜리메이트 렌즈(COL)에 발산 광속으로서 입사한 제2 광속은 콜리메이트 렌즈(COL)의 색수차의 영향으로 콜리메이트 렌즈(COL)에 있어서 완전하게 평행 광속이 되지 않고, 느슨한 발산 광속의 상태로 출사되어 대물 광학계(OBJ)에 입사한다. 대물 광학계(OBJ)의 제2 광속에 대한 설계 배율이 O인 경우에는, 대물 광학 계(OBJ)에 대해 발산 광속의 제2 광속이 입사하면 구면 수차가 발생한다. 그런데, 본 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)의 제2 광속에 대한 설계 배율은, 상술한 (5)식을 만족하므로, 제2 광속이 발산 광속으로서 대물 광학계(OBJ)에 입사한 경우에서도 구면 수차의 발생은 일어나지 않는다.
[제3 실시 형태]
도8은 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느 것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제3 광픽업 장치(PU3)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=O.0875mm, 개구수(NA1)=0.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=O.6mm, 개구수(NA2)=O.67이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=0.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜ρ2＜ρ1이 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=M2=0, -0.17＜M3＜-O.025가 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU3)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에 발광되고 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)와 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)가 일체화된 광원 유니트(LDU), 고밀도 광디스크(HD)와 DVD와의 공용의 광 검출기(PD), CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)와 광 검출기(PD3)가 일체화된 CD용 모듈(MD1), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)와 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 액정 위상 제어 소자(LCD), 2축 액츄에이터(AC1), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 제1 편광 빔 스플리터(BS1), 제2 편광 빔 스플리터(BS2), 콜리메이트 렌즈(COL), 광 강도 분포 변환 소자(FTI), 정보 기록면(RL1, RL2)으로부터의 반사 광속을 분할하기 위한 센서 렌즈(SEN), 빔 정형 소자(SH)로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU3)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도8에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형된 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 평행 광속으로 변환되어, 광 강도 분포 변환 소자(FTI)를 투과함으로써, 강도 분포가 변환되고, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)를 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되어 개구 제한 소자(AP), 액정 위상 제어 소자(LCD)를 투과하고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학계(OBJ), 액정 위상 제어 소자(LCD), 개구 제한 소자(AP), 제2 편광 빔 스플리터(BS2), 광 강도 분포 변환 소자(FTI), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사되어 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수가 있다.
또한, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도8에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형된 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 평행 광속으로 변환되어, 광 강도 분포 변환 소자(FTI)를 투과함으로써 강도 분포가 변환되고, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)를 투과한 후, 개구 제한 소자(AP), 액정 위상 제어 소자(LCD)를 투과하고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 액정 위상 제어 소자(LCD), 개구 제한 소자(AP), 제2 편광 빔 스피릿터(BS2), 광 강도 분포 변환 소자(FTI), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수가 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도8에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, CD용 모듈(MD1)을 작동시켜 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은 제2 편광 빔 스피릿터(BS2)에 의해 반사된 후, 개구 제한 소자(AP)에 의해 광속경이 규제되어, 액정 위상 제어 소자(LCD)를 투과하고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 액정 위상 제어 소자(LCD), 개구 제한 소자(AP)를 투과한 후, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)에 의해 반사되어 CD용 모듈(MD1)의 광 검출기(PD3)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
센서 렌즈(SEN)는 정보 기록면(RL1, RL2)으로부터의 반사 광속을, 광축 근방 의 광속과 광축에서 먼 주변 광속으로 분할하여, 각각의 분할 광속을 광 검출기(PD)상의 다른 수광면상에 집광시키는 기능을 갖는다. 구면 수차란 광축 근방의 광속과 주변 광속과의 초점 위치의 차이므로, 광 검출기(PD)에 의해 광축 근방의 광속과 주변 광속과의 초점 위치의 차를 검출함으로써 정보 기록면(RL1, RL2)상에 집광된 스폿의 구면 수차를 검출하여 구면 수차 신호를 생성하는 것이 가능이다. 이 구면 수차 신호를 액정 위상 제어 소자(LCD)의 구동 회로(미도시)에 피드백하고, 구면 수차 신호가 제로가 되도록 액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해, 정보 기록면(RL1, RL2)상에 집광시킨 스폿의 구면 수차 변화를 보상한다.
또한, 광 검출기(PD)는 구면 수차 신호 외에, 포커스 신호나 트랙킹 신호를 검출하고, 대물 광학계(OBJ)를 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 구동하도록 되어 있다.
또, 상술한 구면 수차의 검출 방법 이외에도, 하기의 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 검출 방법을 사용하여도 된다.
특허 문헌 2: 일본 특허공개 2002-304763호
본 실시 형태의 액정 위상 제어 소자(LCD)는 미도시이지만, 전압의 인가에 의해 투과하는 광속에 대해 위상 변화를 일으키게 하는 액정층과, 액정 소자에 전압을 인가하기 위한 서로 대향하는 전극층과, 전극층에 전압을 공급하는 전원과, 구동 회로로 구성되어 있다. 서로 대향하는 전극층 중 적어도 한편은 소정의 패턴으로 분할되어 있고, 이 전극층에 전압을 인가함으로써 액정 소자의 배향 상태가 변화하여, 투과하는 광속에 대해 소정의 위상을 부가시키는 것이 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 보정하는 것이 가능하게 되므로, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 항상 양호한 기록/재생 특성을 유지할 수가 있다.
액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해 보정하는 구면 수차의 발생 원인은, 예를 들면 청자색 반도체 레이저(LD1)의 제조 오차에 의한 파장 불균일, 온도 변화에 따른 대물 광학계(OBJ)의 굴절율 변화나 굴절율 분포, 2층 디스크, 4층 디스크 등의 다층 디스크에 대한 기록/재생시에 있어서의 층간의 포커스 점프, 보호층(PL1)의 제조 오차에 의한 두께 분산이나 두께 분포 등이다.
그리고, 이와 같은 구성을 구비하는 광픽업 장치(PU3)에 의해, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)상에 형성된 스폿의 구면 수차의 보정을 행하지만, 그 밖에도, DVD의 정보 기록면(RL2)상에 형성된 스폿의 구면 수차나, CD의 정보 기록면(RL3)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해 보정하도록 하여도 된다. 특히, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에, 액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해, 제1 보호층(PL1)과 제3 보호층(PL3)의 두께의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하도록 함으로써, 제3 광속에 대한 대물 광학계(OBJ)의 제3 배율(M3)을 보다 크게 설정하는 것이 가능하게 되므로, 트랙킹 구동시의 코마 수차의 발생을 작게 억제하는 것이 가능하게 된다. 혹은, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 추종하여 액정 위상 제어 소자(LCD)를 작동시킴으로써, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 의해 발생하는 코마 수차를 상쇄하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, NA3에 대응한 개구 제한을 개구 제한 소자 (AP)에 의해 행하는 구성으로 하였지만, 액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해 이 개구 제한을 행하여도 된다. 액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해 개구 제한을 행하는 기술은, 이하의 문헌에 기재되어 있어 공지의 기술이므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
OPTICS DESIGN, No. 21, 50-55 (2000)
또, 대물 광학계(OBJ)와 액정 위상 제어 소자(LCD)는 접합 부재(B)를 통해 일체화되어 있다.
대물 광학계(OBJ)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 개구 제한 소자(AP)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 개구 제한 소자(AP)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 콜리메이트 렌즈(COL)의 광학면상에는, 도1에 모식적으로 도시한 바와 같은 회절 구조(DOE3)가 형성되어 있어, 제1 광속과 제2 광속과의 파장차에 기인한 색수차를 이 회절 구조(DOE3)에서 보정하기 때문에, 콜리메이트 렌즈(COL)에 발산 광속으로서 입사한 제2 광속은, 제1 광속과 마찬가지로 콜리메이트 렌즈(COL)에 있어서 평행 광속화되어 대물 광학계(OBJ)에 입사하도록 되어 있다.
본 실시 형태의 광픽업 장치(PU3)에서는 콜리메이트 렌즈(COL)에 하나의 회절 구조를 구비하고, 대물 광학계(OBJ)에 2개의 회절 구조(HOE, DOE)를 구비하고 있어, 제1 광속 및 제2 광속의 광로중에 3개의 회절 구조를 갖는다. 그 때문에, 이들 3개의 회절 구조를 투과한 광속은 유효경 주변의 광량이 광축 근방의 광량보다도 낮아진다. 광 강도 분포 변환 소자(FTI)는 이와 같은 주변 광량의 저하를 보상하여 광량 분포를 일정하게 하는 기능을 갖고 있으므로, 아포다이제이션에 의한 정보 기록면(RL1, RL2)상의 스폿경의 증대를 막을 수 있다.
또, 본 실시 형태의 광픽업 장치(PU3)에서는 콜리메이트 렌즈(COL)와 광 강도 분포 변환 소자(FTI)를 별체에 배치하는 구성으로 하였지만, 이들 광학 소자를 일체화하여도 된다.
[제4 실시 형태]
도9는 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느 것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제4 광픽업 장치(PU4)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=0.0875mm, 개구수(NA1)=0.85이고, DVD의 광학적 사향은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=0.6mm, 개구수(NA2)=0.67이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=0.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜ρ2＜ρ1가 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=M2=O, -0.17＜M3＜-0.025가 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU4)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에 발광되고 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)와 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)가 일체화된 광원 유니트(LDU), 고밀도 광디스크(HD)와 DVD와의 공용의 광 검출기(PD), CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)와 광 검출기(PD3)가 일체화된 CD용 모듈(MD1), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)과 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 2축 액츄에이터(AC1), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 제1 편광 빔 스플리터(BS1), 제2 편광 빔 스플리터(BS2), 콜리메이트 렌즈(COL), 부렌즈(E1)와 정렌즈(E2)로 구성되는 빔 익스팬더(EXP), 정보 기록면(RL1, RL2)으로부터의 반사 광속을 분할하기 위한 센서 렌즈(SEN), 빔 정형 소자(SH), 1축 액츄에이터(AC2)로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU4)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도9에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은, 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형된 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 의 해 평행 광속으로 변환되어, 빔 익스팬더(EXP), 제2 편광 빔 스플리터(BS2)를 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되고 개구 제한 소자(AP)를 투과하여, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 제2 편광 빔 스플리터(BS2), 빔 익스팬더(EXP), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사되어 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 제2 광속이 평행 광속의 상태로 빔 익스팬더(EXP)로부터 사출되도록, 빔 익스팬더(EXP)의 부렌즈(E1)와 정렌즈(E2)의 거리가 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우보다도 커지도록, 1축 액츄에이터(AC2)에 의해 부렌즈(E1)를 이동시킨다. 그 후, 도9에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은 빔 정형 소자(SH)를 투과함으로써 그 단면 형상이 타원형에서 원형으로 정형된 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 약 발산 광속으로 변환되어, 빔 익스팬더(EXP)에 의해 평행 광속으로 변환되고 제2 편광 빔 스플리터 (BS2), 개구 제한 소자(AP)를 투과한 후, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2)에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 제2 편광 빔 스플리터(BS2), 빔 익스팬더(EXP), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도9에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, CD용 모듈(MD1)을 작동시켜 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)에 의해 반사된 후, 개구 제한 소자(AP)에 의해 광속경이 규제되고 대물 광학계(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP)를 투과한 후, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)에 의해 반사되어 CD용 모듈(MD1)의 광 검출기(PD3)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
대물 광학계(OBJ)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 개구 제한 소자(AP)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 개구 제한 소자(AP)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 센서 렌즈(SEN)나 광 검출기(PD)에 의한 구면 수차의 검출은 제3 실시 형태에 있어서의 구면 수차의 검출과 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
본 실시 형태에 있어서는, 콜리메이트 렌즈(COL)의 광학 기능면상에는 대물 광학계(OBJ)의 회절 구조(HOE)와 같은 구조의 회절 구조(HOE2)가 형성되어 있고, 콜리메이트 렌즈(COL)는 제1 광속을 0차 회절광으로서 즉, 실질적으로 위상차를 주지 않고 통과시키고, 제2 광속을 1차 회절광으로서 사출한다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 광속에 대한 대물 광학계(OBJ)의 온도 특성의 부호와, 제2 광속에 대한 대물 광학계(OBJ)의 온도 특성의 부호가, 서로 다르도록 설계되어 있다. 그리고, 제1 광속에 대한 온도 특성의 보정은, 온도 변화에 수반하는 콜리메이트 렌즈(COL)로부터의 출사광의 발산도 변화를 이용하여 행하도록 되어 있다. 여기에서, 제2 광속에 대한 온도 특성은 제1 광속에 대한 온도 특성과 부호가 역이기 때문에, 온도 변화에 수반하는 콜리메이트 렌즈(COL)로부터의 출사광의 발산도 변화에 의해 악화되게 되므로, 이 제2 광속에 대한 온도 특성의 악화를 제2 광속에 대해서만 회절 작용을 주도록 설계된 회절 구조(HOE2)를 이용하여 보정하도록 되어 있다.
또한, 빔 익스팬더(EXP)의 부렌즈(E1)는 1축 액츄에이터(AC2)에 의해 광축 방향으로 그 위치가 변이 가능하도록 구성되어 있어, 상술한 바와 같이, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 사이의 색수차를 흡수하여, 어떤 파장의 광속도 평행 광속의 상태로 빔 익스팬더(EXP)로부터 사출할 수가 있다. 또한, 고밀도 광디스크(HD)에 대한 정보의 기록/재생시에 부렌즈(E1)를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 보정하는 것이 가능해지므로, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 항상 양호한 기록/재생 특성을 유지할 수가 있다.
부렌즈(E1)의 위치 조정에 의해 보정하는 구면 수차의 발생 원인은, 예를 들면 청자색 반도체 레이저(LD1)의 제조 오차에 의한 파장 불균일, 온도 변화에 수반하는 대물 광학계(OBJ)의 굴절율 변화나 굴절율 분포, 2층 디스크, 4층 디스크 등의 다층 디스크에 대한 기록/재생시에 있어서의 층간의 포커스 점프, 보호층(PL1)의 제조 오차에 의한 두께 불균일이나 두께 분포 등이다.
이상의 설명에서는, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 보정하는 경우에 대해 설명하였지만, DVD의 정보 기록면(RL2)상에 형성된 스폿의 구면 수차를 부렌즈(E1)의 위치 조정에 의해 보정하도록 하여도 된다.
또한, 대물 광학계(OBJ)의 트랙킹에 동기시켜, 2축 액츄에이터에 의해 부렌즈(E1)를 광축 수직 방향으로 구동시킴으로써, 대물 광학계(OBJ)의 CD에 대한 트랙킹 특성을 양호한 것으로 하는 구성으로 하여도 된다.
[제5 실시 형태]
도1O은 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제5 광픽업 장치(PU5)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=O.0875mm, 개구수(NA1)=0.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=O.6mm, 개구수(NA2)=0.60이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=0.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜p2＜ρ1이 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=M2=0, -0.12≤M3≤O이 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU5)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 제1 발광점(EP1)(제1 광원)과, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 제2 발광점(EP2)(제2 광원)과, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)으로부터의 반사 광속을 수광하는 제1 수광부(DS1)와, DVD의 정보 기록면(RL2)으로부터의 반사 광속을 수광하는 제2 수광부(DS2)와, 프리즘(PS)으로 구성된 고밀도 광디스크 HD/DVD용 레이저 모듈(LM1), CD에 대해 정보의 기록/재생 을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)(제3 광원)와 광 검출기(PD3)가 일체화된 CD용 레이저 모듈(LM2), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)와 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 2축 액츄에이터(AC1), 1축 액츄에이터(AC2), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 편광 빔 스플리터(BS), 액정 위상 제어 소자(LCD)(제1 구면 수차 보정 소자), 콜리메이트 렌즈(COL)(제2 구면 수차 보정 소자)로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU5)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 고밀도 광디스크 HD/DVD용 레이저 모듈(LM1)을 작동시켜 제1 발광점(EP1)을 발광시킨다. 제1 발광점(EP1)으로부터 사출된 발산 광속은, 도10에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 프리즘(PS)에서 반사되고 콜리메이트 렌즈(COL)를 거쳐 평행 광속이 된 후, 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되어, 개구 제한 소자(AP)를 투과하고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 수렴 광속이 된 후, 프리즘(PS) 내부에서 2회 반사되 어 수광부(DS1)에 집광한다. 그리고, 수광부(DS1)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광픽업 장치(PU5)에 있어서 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 제2 광속이 평행 광속의 상태로 콜리메이트 렌즈(COL)로부터 사출되도록, 대물 광학계(OBJ)와 콜리메이트 렌즈(COL) 사이의 거리가, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우보다 작아지도록 1축 액츄에이터(AC2)에 의해 콜리메이트 렌즈(COL)를 이동시킨다. 그 후, 대물 광학계(OBJ)와 제1 고밀도 광디스크 HD/DVD용 레이저 모듈(LM1)을 작동시켜 제2 발광점(EP2)을 발광시킨다. 제2 발광점(EP2)으로부터 사출된 발산 광속은 도10에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 프리즘(PS)에서 반사되어 콜리메이트 렌즈(COL)를 거쳐 평행 광속이 된 후, 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고 개구 제한 소자(AP)를 투과하여, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP), 편광 빔 스플리터(BS)를 투과하고, 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 수렴 광속이 된 후, 프리즘(PS) 내부에서 2회 반사되어 수광부(DS2)에 집광한다. 그리고, 수광부(DS2)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 우선, 제3 배율(M3)의 절대치를 작게 함으로써 잔존하는 제1 보호층(PL1)과 제3 보호층(PL3)의 두께의 차에 기인하는 구면 수차가 보정되도록, 액정 위상 제어 소자(LCD)를 작동시킨다. 그 후, 도10에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, CD용 모듈(MD2)을 작동시켜 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은, 편광 빔 스플리터(BS)에 의해 반사되어 개구 제한 소자(AP)에 의해 광속경이 규제되고, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 개구 제한 소자(AP)를 투과한 후, 편광 빔 스플리터(BS)에 의해 반사되어 CD용 모듈(MD2)의 광 검출기(PD3)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 제3 배율(M3)의 절대치를 작게 함으로써 잔존한 구면 수차를, 제3 광속만의 위상 제어를 행하는 CD 전용의 액정 위상 제어 소자(LCD)에 의해 보정하는 구성으로 함으로써, CD에 대한 정보의 기록/재생시의 트랙킹 구동에 의한 코마 수차 발생을 작게 억제하고 있어, 대물 광학계(OBJ)에 대해 발산 광속이 입사하는 구성에도 관계없이 양호한 트랙킹 특성을 얻고 있다. 또, 본 실시 형태의 액정 위상 제어 소자(LCD)의 구성은, 제3 실시 형태에 있어서의 액정 위상 제어 소자와 같으므로, 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 본 실시 형태에서는 제2 구면 수차 보정 소자로서, 1축 액츄에이터(AC2)에 의해 광축 방향으로 그 위치가 변이 가능하도록 구성된 콜리메이트 렌즈 (COL)를 사용하고 있지만, 그 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 콜리메이트 렌즈(COL)와 같으므로, 여기에서는 상세한 설명은 할애한다. 또, 제2 구면 수차 보정 소자로서 상술한 콜리메이트 렌즈(COL) 외에, 제4 실시 형태와 마찬가지로 익스팬더 렌즈를 사용하여도 되고, CD용의 액정 위상 제어 소자(LCD)와는 다른 액정 위상 제어 소자를 사용하여도 된다.
대물 광학계(OBJ)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 개구 제한 소자(AP)의 구성이나 기능은 제1 실시 형태에 있어서의 개구 제한 소자(AP)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
이상의 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서는, 제1 광원 내지 제3 광원 중, 제1 광원과 제2 광원을 일체화하고, 제3 광원은 별체의 광원으로서 배치하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않고, 제1 광원 내지 제3 광원의 모두를 일체화하여도 되며, 혹은, 제1 광원 내지 제3 광원의 모두를 별체로 배치하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서, 제1 광원으로부터 사출된 제1 광속의 단면 형상을 타원형에서 원형으로 정형하기 위해서 사용한 빔 정형 소자(SH)는, 제1 광속의 단면의 단축 방향에만 곡률을 갖는 구면 또는 비구면의 실린드리컬면을 갖는 구성으로 하여도 되고, 삼각 프리즘 페어를 사용하는 구성으로 하여도 된다. 또한, 빔 정형 소자(SH)의 광학면상에 회절 구조를 형성함으로써, 온도 변화에 수반하는 비점수차 발생이나, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 간의 색수차에 수반하 는 비점수차 발생을 보상하는 구성으로 하여도 된다.
또, 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)으로부터의 반사 광속을 수광하는 광 검출기(PD)의 신호 검출 정밀도를 높이기 위해, 대물 광학계(0BJ)의 제1 광속에 대한 투과율(T)은 편도에서 60% 이상인 것이 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 바람직하다. 여기에서 말하는, 「투과율(T)」이라는 것은, NA1에 대응한 조리개(STO)를 통해 대물 광학계(OBJ)에 입사하는 제1 광속의 강도(I0)에 대한, 정보 기록면(RL1)상의 스폿의 강도(I1)(에어리디스크내의 강도로 한다)의 비를 가리킨다.
또한, 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서, 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)와의 2개의 플라스틱 렌즈로부터 대물 광학계(OBJ)를 구성하였지만, 플라스틱 렌즈인 수차 보정 소자(L1)와 유리 렌즈인 집광 소자(L2)로 대물 광학계(OBJ)를 구성하여도 된다.
또한, 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서, 대물 광학계(OBJ)는 2군 구성으로 하였지만, 3개 이상의 렌즈군으로 구성하여도 되고, 집광 소자만으로 구성되는 1군 구성으로 하여도 된다.
또한, 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양으로서 제1 보호층의 두께(t1)를 0.1mm 전후, 개구수(NA1)를 O.85로 하였지만, 이와 같은 사양의 광디스크(예를 들면, 블루레이 디스크) 외에, 제1 보호층의 두께(t1)가 O.6mm 전후, 개구수(NA1)가 0.65 내지 0.67인 광디스크(예를 들면, HD DVD) 에 대하여도, 광픽업 장치(PU1 내지 PU4)는 적용 가능하다.
또한, 제1 내지 제5 실시 형태의 대물 광학계(OBJ)에 있어서, 위상 구조로서 도3에 모식적으로 도시한 바와 같이, 그 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 윤상대가 광축을 중심으로 하여 배열된 구조인 회절 구조(HOE)를 형성하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 도1에 모식적으로 도시한 바와 같은, 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상인 복수의 윤상대로 구성된 회절 구조(DOE)를 형성하여도 되고, 도2에 모식적으로 도시한 바와 같은, 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 복수의 윤상대로 구성된 회절 구조를 형성해도 되며, 도4에 모식적으로 도시한 바와 같은, 광로차 부여 구조를 형성하여도 된다.
또, 도시는 생략하지만, 상기 제1 내지 제5 실시 형태에 나타낸 광픽업 장치(PU1 내지 PU4), 광디스크를 회전이 자유롭게 유지하는 회전 구동 장치, 이들 각종 장치의 구동을 제어하는 제어 장치를 탑재함으로써, 광디스크에 대한 광정보의 기록 및 광디스크에 기록된 정보의 재생 중, 적어도 한편의 실행이 가능한 광정보 기록 재생 장치를 얻을 수가 있다.
[제6 실시 형태]
도11은 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제6 광픽업 장치(PU6)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=0.0875mm, 개구수(NA1)=0.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=0.6mm, 개구수(NA2)=O.67이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=O.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜ρ2＜ρ1가 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=O, -0.02＜M2＜O.0, -0.03＜M3＜O.0이 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(BOJ)에서는, 제2 광속 및 제3 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 구성이 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU6)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)와 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)와 CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)가 일체화된 광원 유니트(LDU), 고밀도 광디스크(HD)와 DVD와 CD의 공용의 광 검출기(PD), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)와 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 2축 액츄에이터(AC1), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 편광 프리즘(P), 콜리메이트 렌즈(COL), 정보 기록면 (RL1, RL2, RL3)으로부터의 반사 광속을 분할하기 위한 센서 렌즈(SEN)로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU6)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도11에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은, 편광 프리즘(P)를 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 평행 광속으로 변환되어, 1/4 파장판(RE)을 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되고 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 1/4 파장판(RE), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 편광 프리즘(P)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도8에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은 편광 프리즘(P)을 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 있어서 느슨한 발산 광속이 되어, 1/4 파장판(RE)을 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되고 대물 광학계(OBJ)에 의해 제2 보호층 (PL2)을 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 1/4 파장판(RE), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 편광 프리즘(P)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도11에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은 편광 프리즘(P)을 투과 하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 있어서 느슨한 발산 광속이 되어, 1/4 파장판(RE)을 투과한 후, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 1/4 파장판(RE), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 편광 프리즘(P)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
대물 광학계(OBJ)의 기능이나 구성은 제2 광속 및 제3 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 것 이외는, 제1 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
본 실시 형태와 같이, 제1 광원, 제2 광원, 제3 광원의 모든 광원을 일체화한 3레이저 1패키지 구성으로 하고, 제1 광원으로부터의 광속을 평행 광속으로서 대물 렌즈(OBJ)에 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈(COL)를 제1 광속 내지 제3 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 한 경우에는, 만일 제1 광속 내지 제3 광속의 제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3)을 M1=M2=M3=0로 하면, 콜리메이트 렌즈(COL)의 색수차에 의해, 광원에서 콜리메이트 렌즈(COL)까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생기기 때문에, 예를 들면 콜리메이트 렌즈(COL)나 콜리메이트 렌즈(COL)와 대물 렌즈(OBJ) 사이에 빔 익스팬더를 설치하고, 빔 익스팬더내의 가동 렌즈를 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 있으며, 또한, 콜리메이트 렌즈(COL)의 색수차를 콜리메이트 렌즈(COL)에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다. 이에 따라, 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 된다고 하는 문제나, 렌즈 구동 수단의 추가나 렌즈에 위상 구조를 가공함으로써 금형 작성이 곤란하게 되어 저비용화의 방해가 되는 등의 문제가 생긴다.
그래서, 제2 배율이 조건식 (12)를 만족하고, 제3 배율(M3)이 조건식 (16)을 만족하는 본 실시 형태의 구성을 채용함으로써, 위상 구조를 갖지 않는 가공이 용이한 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 일 없이 이용하는 것이 가능하게 되어, 장치의 간소화, 소형화, 저비용화를 달성할 수 있으므로 바람직하다.
[제7 실시 형태]
도12는 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느 것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제7 광픽업 장치(PU7)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=O.0875mm, 개구수(NA1)=O.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=O.6mm, 개구수(NA2)=O.67이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=0.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜ρ2＜ρ1가 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때의, 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=O, -0.02＜M2＜O.0, -0.17＜M3＜-O.025가 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(BOJ)에서는, 제2 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 구성이 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU7)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 408nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)와 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 658nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)가 일체화된 광원 유니트(LDU), 고밀도 광디스크(HD)와 DVD와의 공용의 광 검출기(PD), CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)와 광 검출기(PD3)가 일체화된 CD용 모듈(MD1), 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 대물 광학계(OBJ), 2축 액츄에이터(AC1), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 제1 편광 빔 스플리터(BS1), 다이크로익 프리즘(DP), 콜리메이트 렌즈(COL), 정보 기록면(RL1, RL2)으로부터의 반사 광속을 분할하기 위한 센서 렌즈(SEN)로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU7)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재 생을 행하는 경우에는, 도12에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 의해 평행 광속으로 변환되어, 다이크로익 프리즘(DP)을 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되고 1/4 파장판(RE)을 투과하여, 대물 광학계(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학계(OBJ), 1/4 파장판(RE), 다이크로익 프리즘(DP), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그 리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도12에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과하고 콜리메이트 렌즈(COL)에 있어서 느슨한 발산 광속이 되어, 다이크로익 프리즘(DP)을 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속경이 규제되고 1/4 파장판(RE)을 투과하여, 대물 렌즈(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(OBJ), 1/4 파장판(RE), 다이크로익 프리즘(DP), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과한 후, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사되고 센서 렌즈(SEN)에 의해 광속 분할됨과 동시에 수렴 광속으로 변환되어, 광 검출기(PD)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도12에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, CD용 모듈(MD1)을 작동시켜 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은 커플링 렌즈(CUL)에 의해 발산각이 변환된 후, 다이크로익 프리즘(DP)에 의해 반사된 후, 1/4 파장판(RE)을 통과하여 대물 렌즈(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(OBJ), 1/4 파장판(RE)을 투과한 후, 다이크로익 프리즘(DP)에 의해 반사되고 커플링 렌즈(CUL)에 의해 발산각이 변환된 후, CD용 모듈(MD1)의 홀로그램을 통과할 때에 그 진로가 변경되어, 광 검출기(PD3)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
대물 광학계(OBJ)의 기능이나 구성은 제2 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 것 외에는 제1 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
또한, 커플링 렌즈(CUL)의 기능이나 구성도 제1 실시 형태에 있어서의 커플링 렌즈(CUL)와 같으므로 여기에서는 상세한 설명은 할애한다.
본 실시 형태와 같이, 제1 광원과 제2 광원을 일체화한 2레이저 1패키지 구성으로 하고, 제1 광원으로부터의 광속을 평행 광속으로서 대물 렌즈(OBJ)에 입사시키기 위한 콜리메이트 렌즈(COL)를 제1 광속 및 제2 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 한 경우에는, 만일 제1 광속 및 제2 광속의 제1 배율(M1) 및 제2 배율(M2)을 M1=M2=0으로 하면, 콜리메이트 렌즈(COL)의 색수차에 의해, 광원에서 콜리메이트 렌즈(COL)까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생기기 때문에, 예를 들면 콜리메이트 렌즈(COL)나 콜리메이트 렌즈(COL)와 대물 렌즈(OBJ) 사이에 빔 익스팬더를 설치하고, 빔 익스팬더내의 가동 렌즈를 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 있으며, 또한, 콜리메이트 렌즈(COL)의 색수차를 콜리메이트 렌즈(COL)에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다. 이에 따라, 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 된다고 하는 문제나, 렌즈 구동 수단의 추가나 렌즈에 위상 구조를 가공함으로써 금형 작성이 곤란해져 저비용화의 방해가 되는 등의 문제가 생긴다.
그래서, 제2 배율이 조건식 (12)을 만족하는 본 실시 형태의 구성을 채용함으로써, 위상 구조를 갖지 않는 가공이 용이한 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 일 없이 이용하는 것이 가능하게 되어, 장치의 간소화, 소형화, 저비용화를 달성할 수가 있으므로 바람직하다.
[제8 실시 형태]
도13은 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느 것에 대해서도, 간략한 구성으로 적절히 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제7 광픽업 장치(PU7)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장(λ1)=408nm, 제1 보호층(PL1)의 두께(t1)=O.0875mm, 개구수(NA1)=O.85이고, DVD의 광학적 사양은 제2 파장(λ2)=658nm, 제2 보호층(PL2)의 두께(t2)=0.6mm, 개구수(NA2)=0.67이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장(λ3)=785nm, 제3 보호층(PL3)의 두께(t3)=1.2mm, 개구수(NA3)=0.45이다.
제1 광디스크 내지 제3 광디스크의 기록 밀도(ρ1 내지 ρ3)는 ρ3＜ρ2＜ρ1로 되어 있고, 제1 광디스크 내지 제3 광디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생 을 행할 때의 대물 광학계의 배율(제1 배율(M1) 내지 제3 배율(M3))은 M1=M2=O, -0.03＜M3＜O.0이 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 대물 광학계(OBJ)에서는, 제3 광속이 느슨한 발산 광속의 상태로 입사하는 구성이 되어 있다. 단, 파장, 보호층의 두께, 개구수, 기록 밀도 및 배율의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU7)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 407nm의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)(제1 광원), 제1 광속용의 광 검출기(PD1), DVD에 대해 정보의 기록/재생 을 행하는 경우에 발광되고 655nm의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)(제2 광원)와 CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되고 785nm의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)(제3 광원)이 일체화된 광원 유니트(LU), 제2 광속 및 제3 광속 공통의 광 검출기(PD2), 제1 광속만이 통과하는 제1 콜리메이트 렌즈(COL1), 제2 광속 및 제3 광속이 통과하는 제2 콜리메이트 렌즈(COL2), 그 광학면상에 위상 구조로서의 회절 구조가 형성된 수차 보정 소자(L1)와 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3)상에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자(L2)로 구성된 대물 광학계(OBJ), 제1 빔 스플리터(BS1), 제2 빔 스플리터(BS2), 제3 빔 스플리터(BS3), 조리개(STO), 센서 렌즈(SEN1, SEN2) 등으로 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도1에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 우선, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출 된 발산 광속은, 제1 빔 스플리터(BS1)를 통과하여 제1 콜리메이트 렌즈(COL1)에 도달한다.
그리고, 제1 콜리메이트 렌즈(COL1)를 투과할 때에 제1 광속은 평행 광속으로 변환되고, 제2 빔 스플리터(BS2) 및 1/4 파장판(RE)을 통과하여, 대물 광학 소자(OBJ)에 도달하여, 대물 렌즈(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(OBJ), 1/4 파장판(RE), 제2 빔 스플리터(BS2), 제1 콜리메이트 렌즈(COL1)를 통과하고 제1 빔 스플리터(BS1)에서 분기되어, 센서 렌즈(SEN1)에 의해 비점수차가 주어지고 광 검출기(PD1)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD1)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도13에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 우선, 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은, 제3 빔 스플리터(BS3)를 통과하여 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 도달한다.
그리고, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)를 투과할 때에 평행 광속으로 변환되고 제2 빔 스플리터(BS2)에서 반사하여, 1/4 파장판(RE)을 통과하고 대물 렌즈(OBJ)에 도달하여, 대물 렌즈(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터 (AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(OBJ), 1/4 파장판(RE)을 통과하고 제2 빔 스플리터(BS2)에서 반사한 후, 콜리메이트 렌즈(COL2)를 통과하고 제3 빔 스플리터(BS3)에서 분기되어, 광 검출기(PD2)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD2)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도1에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 우선, 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은 제3 빔 스플리터(BS3)를 통과하여 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 도달한다.
그리고, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)를 투과할 때에 느슨한 발산 광속으로 변환되고 제2 빔 스플리터(BS2)에서 반사하여, 1/4 파장판(RE)을 통과하고 대물 렌즈(OBJ)에 도달하여, 대물 렌즈(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3)상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 광학계(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(OBJ), 1/4 파장판(RE)을 통과하고 제2 빔 스플리터(BS2)에서 반사한 후, 콜리메이트 렌즈(COL2)를 통과하고 제3 빔 스플리터(BS3)에서 분기되어, 광 검출기(PD2)의 수광면상에 수속한다. 그리고, 광 검출기(PD2)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
본 실시 형태와 같이, 제2 광원과 제3 광원을 일체화한 2레이저 1패키지 구성으로 하고, 제2 광원으로부터의 광속을 평행 광속으로서 대물 렌즈(OBJ)에 입사시키기 위한 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)를 제2 광속 및 제3 광속의 공통 광로내에 갖는 구성으로 한 경우에는, 만일 제2 광속 및 제3 광속의 제2 배율(M2) 및 제3 배율(M3)을 M2=M3=0으로 하면, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)의 색수차에 의해, 광원에서 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)까지의 거리를 각각의 광속에 대해 바꿀 필요가 생기기 때문에, 예를 들면, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)나 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)와 대물 렌즈(OBJ) 사이에 빔 익스팬더를 설치하고, 빔 익스팬더내의 가동 렌즈를 광축과 평행한 방향으로 이동시켜 대응할 필요가 있으며, 또한, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)의 색수차를 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 형성한 회절 등의 위상 구조를 이용하여 보정할 필요가 생긴다. 이에 따라, 렌즈 구동의 수단이 필요하게 되어 장치의 간소화나 소형화의 방해가 된다고 하는 문제나, 렌즈 구동 수단의 추가나 렌즈에 위상 구조를 가공함으로써 금형 작성이 곤란해져 저비용화의 방해가 되는 등의 문제가 생긴다.
그래서, 제3 배율이 조건식 (16)을 만족하는 본 실시 형태의 구성을 채용함으로써, 위상 구조를 갖지 않는 가공이 용이한 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 일 없이 이용하는 것이 가능하게 되어, 장치의 간소화, 소형화, 저비용화를 달성할 수가 있으므로 바람직하다.
또, 상기 제6 내지 제8 실시 형태의 광픽업 장치(PU6 내지 PU8)에 있어서도, 상기 제1 내지 제4 실시 형태와 마찬가지로, 제1 광원과 콜리메이트 렌즈(COL)의 사이에 빔 정형 광학 소자를 배치하는 구성으로 하여도 된다. 이에 따라, 광원으로부터의 빛의 광 이용 효율을 향상시킬 수가 있어 픽업의 고성능화가 달성된다. 빔 정형 소자는, 예를 들면 한 방향에만 곡률을 갖는 실린드리컬면 형상의 단옥 렌즈로 구성되거나, 2개의 직교하는 방향에 대해 곡률 반경이 다른 아나모픽면으로 구성한 것이어도 된다.
상기 제6 내지 제8 실시 형태와 같은 3레이저 1패키지나, 혹은 2레이저 1패키지와 같은, 파장 일체화 레이저의 광로중에 빔 정형 소자를 배치하는 경우, 2개 또는 3개의 레이저 발광점과 빔 정형 소자의 위치 관계가, 예를 들면 실린드리컬면으로 구성되는 빔 정형 소자에 대해서는, 빔 정형 소자의 면이 곡률을 갖지 않는 방향과, 상기 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 열 방향을 일치시키는 것이 바람직하고, 예를 들면 아나모픽면으로 구성되는 빔 정형 소자에 대해서는, 빔 정형 소자의 면이 곡률이 커지는 방향과 상기 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 열 방향을 일치시키는 것이 바람직하다. 빔 정형 소자와 2개 또는 3개의 레이저 발광점의 위치 관계를 상술한 바와 같이 함으로써, 빔 정형 소자에 의한 수차의 영향을 없애거나, 또는 저감하는 것이 가능해진다.
그러나, 레이저 발광점의 열과 반도체 레이저의 타원 광속 장축 방향의 관계에 따라서는 상기로 한정되지 않고, 빔 정형 소자에서 빔 정형하는 방향과 반도체 레이저 타원 광속의 방향을 원하는 것으로 하여 복수 광원에 대응해야만 한다.
또한, 상기 제6 내지 제8 실시 형태와 같은 3레이저 1패키지나, 혹은 2레이저 1패키지와 같은, 파장 일체화 레이저의 광로중에 빔 정형 소자를 배치하는 경우 에는, 각 레이저의 파장이 다르기 때문에, 각각에서 파면 수차 보정을 위해서 바람직한 광원에서 빔 정형 소자까지의 거리가 다르다는 문제가 생겨 버린다. 이를 해결하는 수단으로서는, 예를 들면 빔 정형 소자를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 이용하여 빔 정형 소자를 이동시켜, 광원에서 빔 정형 소자까지의 거리를 각 레이저에 대해 바꾸는 방법이 있다. 또한, 빔 정형 소자를 3레이저 1패키지나, 혹은 2레이저 1패키지에 있어서의 각 레이저 발광점의 열 방향과 같은 방향으로 광축에 대해 기울여 배치함으로써, 각 레이저 발광점에서 빔 정형 소자까지의 거리를 바꾸는 방법이나, 빔 정형 소자를 설형상으로 하여 대응하는 방법도 있다.
또한, 상기 제6 내지 제8 실시 형태와 같은 3레이저 1패키지나, 혹은 2레이저 1패키지와 같은 파장 일체화 레이저를 광원으로서 이용하는 경우에는, 어느 하나의 발광점을 광축상에 배치함으로써 다른 발광점에서 사출되는 광속이 축외광이 되는 것에 기인한 코마 수차의 발생 등의 문제가 생길 우려가 있기 때문에, 광원에서 대물 렌즈까지 사이의 광로중에, 각 광속의 광로를 일치시키는 광로 합성 소자나, 각 광속간에 생기는 광로차를 보정하는 광로 길이 보정 소자를 배치하는 것이 바람직하다.
광로 합성 소자로서는, 예를 들면, 프리즘이나 회절 작용을 이용하여 각 광속의 광로를 변경시키는 것을 들 수 있으며, 광로 길이 보정 소자로서는, 예를 들면, 광축을 대물 렌즈(OBJ)의 광축에 대해 경사시킨 상태에서 배치한 것을 들 수 있다.
또한, 상기 제6 내지 제8 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 내지 제5 실시 형 태와 같은 개구 제한 소자(AP)를 배치하고, 2축 액츄에이터(AC1)에 의해 개구 제한 소자(AP)와 대물 광학계(OBJ)를 일체로 트랙킹 구동시키는 구성으로 하여도 된다.
[실시예]
다음으로, 상술한 광픽업 장치의 실시예를 4예(제1 실시예 내지 제4 실시예) 설명한다.
각 실시예에 있어서의 비구면은, 그 면의 정점에 접하는 평면으로부터의 변형량을 X(mm), 광축에 수직인 방향의 높이를 h(mm), 곡률 반경을 r(mm)로 할 때, 다음의 수학식 2에 표 1 내지 표 4 중의 비구면 계수(A2i)를 대입한 수식으로 나타내진다. 단, K를 원추 계수로 한다.
비구면 형성식
Figure 112005006719552-PAT00002
또한, 각 실시예에 있어서의 중첩형 회절 구조(회절 구조(HOE)) 및 회절 구조(DOE)는 이들의 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차로 나타내진다. 이와 같은 광로차는 λ를 입사 광속의 파장, λB를 제조 파장, 광축에 수직인 방향의 높이를 h(mm), B2i를 광로차 함수 계수, n을 회절차수로 했을 때 다음의 수학식 3으로 정의되는 광로차 함수(φb)(mm)로 나타내진다.
광로차 함수
Figure 112005006719552-PAT00003
이후에 나타내는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 수치 데이터표에 있어서, NA1, f1, f1c는, 각각 고밀도 광디스크 사용시의 대물 렌즈의 개구수, 대물 렌즈의 초점 거리, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리이고, NA2, f2, f2c는 각각 DVD 사용시의 대물 렌즈의 개구수, 대물 렌즈의 초점 거리, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리이며, NA3, f3, f3c는 각각 CD 사용시의 대물 렌즈의 개구수, 대물 렌즈의 초점 거리, 콜리메이 터 렌즈의 초점 거리이다.
또한, R(mm)은 곡률 반경, d(mm)는 렌즈 간격, n은 각 파장(λ1 내지 λ3)에 대한 렌즈의 굴절율이다.
제1 실시예의 수치 데이터를 표 1에 나타낸다.
Figure 112005006719552-PAT00004
제1 실시예는 도11에 도시한 광픽업 장치(PU6)에 대응하는 것으로, 콜리 메이터 렌즈의 광디스크측의 광학면(제2면), 집광 소자의 광원측의 광학면(제6면) 및 광디스크측의 광학면(제7면)이 비구면으로 되어 있다.
또한, 수차 보정 소자의 광원측의 광학면(제4면)에는 회절 구조(HOE)가 형성되고, 집광 소자의 광원측의 광학면(제6면)에는 회절 구조(DOE)가 형성되어 있다.
도14는 본 실시예의 종 구면 수차도로서, 고밀도 광디스크(HD DVD)/DVD/CD의 어느 것에 있어서도, 필요 개구경내에 있어서, 실용상 지장이 없을 정도로 수차 가 보정되어 있는 것을 알 수 있다.
제2 실시예의 수치 데이터를 표 2에 나타낸다.
Figure 112005006719552-PAT00005
제2 실시예는 도12에 도시한 광픽업 장치(PU7)에 대응하는 것으로, 대물 렌즈의 광원측의 광학면(제2면) 및 광디스크측의 광학면(제3면)이 비구면이 되어 있다. 또한, 대물 렌즈의 광원측의 광학면(제2면)에는 회절 구조(DOE)가 형성되어 있다.
제3 실시예의 수치 데이터를 표 3에 나타낸다.
Figure 112005006719552-PAT00006
제3 실시예는 도13에 도시한 광픽업 장치(PU8)에 대응하는 것으로, 제2 콜리메이트 렌즈의 광디스크측의 광학면(제4면), 수차 보정 소자의 광원측의 광학면(제8면), 집광 소자의 광원측의 광학면(제10면) 및 광디스크측의 광학면(제11면)이 비구면이 되어 있다.
또한, 수차 보정 소자의 광원측의 광학면(제8면)과 수차 보정 소자의 광디스크측의 광학면(제9면) 중 광축에서의 높이(h)가 O mm≤h≤1.512 mm의 범위내의 영역에는 회절 구조(DOE)가 형성되어 있다.
제4 실시예는 도11에 도시한 광픽업 장치(PU6)에 대응하는 것이다.
표 4에 있어서, f10BJ, NA1, λ1, m1OBJ, m1, t1은, 각각 고밀도 광디스크(HD) 사용시의 대물 렌즈의 초점 거리, 대물 렌즈의 개구수, 광학계의 설계 파장, 대물 렌즈의 배율, 광학계의 배율, 보호층의 두께이고, f20BJ, NA2, λ2, m20BJ, m2, t2는 DVD 사용시의 같은 값이며, f30BJ, NA3,λ3, m30BJ, m3, t3은 CD 사용시의 같은 값이다.
또한, r(mm)은 곡률 반경, d(mm)는 렌즈 간격, Nλ1, Nλ2, Nλ3은, 각각 파장(λ1), 파장(λ2), 파장(λ3)에 대한 렌즈의 굴절율, vd는 d선의 렌즈의 아베수이다.
또한, n1, n2, n3은, 각각 중첩형 회절 구조에서 발생하는 제1 광속, 제2 광속, 제3 광속의 회절광의 회절 차수이다.
본 실시예의 광학계는, 모두 플라스틱 렌즈인 콜리메이트 렌즈와, 플라스틱 렌즈인 수차 보정 렌즈와 플라스틱 렌즈인 집광 렌즈로 구성된 대물 렌즈로 구성되는 광학계이다. 또, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리는 10mm이다. 그 구체적인 수치 데이터를 표 4에 나타낸다.
Figure 112005006719552-PAT00007
대물 렌즈는 수차 보정 렌즈의 광원측의 광학면(표 4에 있어서 제3면)에 형성한 제1 중첩형 회절 구조(HOE)의 작용에 의해, 고밀도 광디스크(HD)와 DVD의 보호층의 두께의 차에 의한 구면 수차의 보정을 행하고, 수차 보정 렌즈의 광디스크측의 광학면(표 4에 있어서 제4면)에 형성한 중첩형 회절 구조(HOE)의 작용에 의해, 고밀도 광디스크(HD)와 CD의 보호층의 두께의 차에 의한 구면 수차의 보정을 행하는 HD/DVD/CD 호환 렌즈이다. 또, 집광 렌즈는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 구면 수차 보정이 최적화된 플라스틱 렌즈이다.
제1 중첩형 회절 구조는 복수의 윤상대로 구성되어 있으며, 각 윤상대는 계단상으로 5분할되어 있다. 각 윤상대내의 계단 구조의 단차(△)는 △=2·λ1/(Nλ1-1)을 만족하는 높이로 설정되어 있다. 여기에서, Nλ1은 파장(λ1)에 있어서의 수차 보정 렌즈의 굴절율이다. 이 계단 구조에 의해 제1 광속에 부가되는 광로차는 2×λ1이므로, 제1 광속은 제1 중첩형 회절 구조에 의해 어떠한 작용도 받지 않고 그대로 투과한다. 또한, 이 계단 구조에 의해 제3 광속에 부가되는 광로차는 1×λ3이므로, 제3 광속도 제1 중첩형 회절 구조에 의해 어떠한 작용도 받지 않고 그대로 투과한다. 한편, 이 계단 구조에 의해 제2 광속에 부가되는 광로차는 약 O.2×λ2이며, 5분할된 윤상대 하나분에는 정확히 1×λ2의 광로차가 부가되게 되어, 1차 회절광이 발생한다. 이와 같이, 제2 광속만을 선택적으로 회절시킴으로써, t1과 t2의 차에 기인하는 구면 수차를 보정한다.
또, 제1 중첩형 회절 구조에서 발생하는 제1 광속의 0차 회절광(투과광)의 회절 효율은 100%, 제2 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 87%, 제3 광속의 0차 회 절광(투과광)의 회절 효율은 100%로서, 어느 광속에 대해서도 높은 회절 효율을 얻고 있다.
또한, 제2 중첩형 회절 구조는 복수의 윤상대로 구성되어 있고, 각 윤상대는 계단상으로 2분할되어 있다. 각 윤상대내의 계단 구조의 단차(△)는, △=5·λ1/(Nλ1-1)을 만족하는 높이로 설정되어 있다. 여기에서, Nλ1은 파장(λ1)에 있어서의 수차 보정 렌즈의 굴절율이다. 이 계단 구조에 의해 제1 광속에 부가되는 광로차는 5×λ1이므로, 제1 광속은 제2 중첩형 회절 구조에 의해 어떠한 작용도 받지 않고 그대로 투과한다. 또한, 이 계단 구조에 의해 제2 광속에 부가되는 광로차는 3×λ3이므로, 제2 광속도 제2 중첩형 회절 구조에 의해 어떠한 작용도 받지 않고 그대로 투과한다. 한편, 이 계단 구조에 의해 제3 광속에 부가되는 광로차는 약 O.5×λ3이며, 2분할된 윤상대 하나분에는 정확히 반파장분만큼 광로차가 어긋나는 것이 되어, 제2 중첩형 회절 구조에 입사하는 제3 광속은, 그 광량의 대부분이 1차 회절광과 -1차 회절광으로 나눌 수 있다. 제2 중첩형 회절 구조는 이 중 1차 회절광을 CD의 정보 기록면상에 집광시키도록 설계되어 있어, 이 회절 작용을 이용하여 t1과 t2의 차에 기인하는 구면 수차가 보정된다.
또, 제2 중첩형 회절 구조에서 발생하는 제1 광속의 0차 회절광(투과광)의 회절 효율은 100%, 제2 광속의 0차 회절광(투과광)의 회절 효율은 100%, 제3 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 4O.5%이며, 기록시의 고속화가 요구되는 고밀도 광디스크(HD)와 DVD에 대해 높은 회절 효율을 얻고 있다.
본 실시예의 콜리메이트 렌즈는 제1 광속이 평행 광속의 상태로 사출되도록 설계되고 있기 때문에, 제2 광속이나 제3 광속은 색수차의 영향으로 약한 발산 광속으로서 콜리메이트 렌즈로부터 사출된다. 대물 렌즈의 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)에 대한 구면 수차가, 평행 입사의 광속으로 하여 최적화되어 있으면, 콜리메이트 렌즈로부터 사출되는 광속의 평행도의 변화에 의해, 대물 렌즈의 배율이 변화해 버리기 때문에 구면 수차가 발생한다.
본 실시예의 콜리메이트 렌즈와 조합으로, 상술한 구면 수차량을 계산한 결과, DVD측(NA2=0.65)에서 50mλRMS 정도, CD측(NA3=O.45)에서 35mλRMS 정도의 파면 수차가 되었다.
본 실시예에 있어서의 대물 렌즈는 제2 광속에 대한 설계 배율(m20BJ)을 -0.0069, 제3 광속에 대한 설계 배율(m30BJ)을 -0.0086으로 설정함으로써, 상술한 구면 수차 발생을 억제한 설계가 되어 있다.
본 발명에 따르면, 위상 구조를 갖고 청자색 레이저 광원을 사용하는 고밀도 광디스크와 DVD와 CD를 포함하는, 기록 밀도가 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절히 행할 수 있는 대물 광학계를 탑재한 광픽업 장치로서, 그 구성의 간소화, 저비용화를 실현 가능한 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치를 얻을 수 있다.

Claims (53)

  1. λ1의 제1 파장을 가지는 제1 광속을 방출하는 제1 광원과,
    λ1보다 긴 λ2의 제2 파장을 가지는 제2 광속을 방출하는 제2 광원과,
    λ2보다 긴 λ3의 제3 파장을 가지는 제3 광속을 방출하는 제3 광원과,
    기록 밀도(ρ1)를 가지는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 상기 제1 광속을 집광시키고, 기록 밀도(ρ1)보다 큰 기록 밀도(ρ2)를 가지는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 상기 제2 광속을 집광시키고, 기록 밀도(ρ2)보다 큰 기록 밀도(ρ3)를 가지는 제3 광디스크의 정보 기록면 상에 상기 제3 광속을 집광시키는 대물 광학계를 가지는 광픽업 장치이며,
    상기 대물 광학계는 위상 구조를 가지고,
    상기 제1 광디스크에 대하여 정보 기록 및/또는 재생을 행하기 위한 대물 광학계의 제1 배율을 M1로 나타내고, 상기 제2 광디스크에 대하여 정보 기록 및/또는 재생을 행하기 위한 대물 광학계의 제2 배율을 M2로 나타내고, 상기 제3 광디스크에 대하여 정보 기록 및/또는 재생을 행하기 위한 대물 광학계의 제3 배율을 M3으로 나타낼 때,
    M1과 M2 사이의 차의 절대값을 나타내는 |dM1-M2|가,
    |dM1-M2| < 0.02의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 광속 및 제2 광속은 단일 유닛으로 통합되는 광픽업 장치.
  3. 제2항에 있어서, M1과 M3 사이의 차의 절대값을 나타내는 |dM1-M3| 및 M2와 M3 사이의 차의 절대값을 나타내는 |dM2-M3|이,
    0.02 < |dM1-M3|
    0.02 < |dM2-M3|의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 위상 구조는 회절 구조인 광픽업 장치.
  5. 제2항에 있어서, 제1 광속 및 제2 광속의 공통 광로 상에 색수차 보정 소자를 더 포함하는 광픽업 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 색수차 보정 소자는 회절 광학 소자인 광픽업 장치.
  7. 제2항에 있어서, M1과 M2 중 적어도 하나는 영이고, M3은 -0.17 < M3 < -0.025의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  8. 제2항에 있어서, M1, M2 및 M3은 각각,
    M1=0
    -0.015 < M2 < 0
    -0.017 < M3 < -0.025 의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  9. 제2항에 있어서, 제1 광속과 제2 광속의 공통 광로 상에 액츄에이터에 의해 가동 소자의 광축 방향으로 이동가능한 가동 소자를 더 포함하는 광픽업 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가동 소자는 콜리메이터 렌즈, 커플링 렌즈 및 빔 익스팬더 중 하나인 광픽업 장치.
  11. 제2항에 있어서, 대물 광학 소자는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함하며,
    상기 광픽업 장치는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 공통 광로 상에 각각의 윤상대가 내부에 계단 구조를 가지는 복수개의 윤상대로 구성된 회절 구조를 가지는 회절 광학 소자를 더 포함하고,
    상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 어느 하나에 위상차를 발생시키고, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 다른 하나에는 위상차를 발생시키지 않으며,
    상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 상기 어느 하나에 대해 상기 대물 광학 소자의 온도 특성을 보상하며,
    상기 대물 광학 시스템은 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 상기 다른 하나에 대해 상기 대물 광학 소자의 온도 특성을 보상하는 광픽업 장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함하며,
    상기 광픽업 장치는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 공통 광로 상에 각각의 윤상대가 내부에 계단 구조를 가지는 복수개의 윤상대로 구성된 회절 구조를 가지는 회절 광학 소자와, 온도 특성 보상 소자를 더 포함하고,
    상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 어느 하나에 위상차를 발생시키고, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 다른 하나에는 위상차를 발생시키지 않으며,
    상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 상기 어느 하나에 대해 상기 대물 광학 소자의 온도 특성을 보상하며,
    상기 온도 특성 보상 소자는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속 중 상기 다른 하나의 온도 특성을 보상하는 광픽업 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성의 부호와 상기 제2 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성의 부호는 서로 상이한 광픽업 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성의 부호와 상기 제2 광속에 대한 상기 대물 광학계의 온도 특성의 부호는 서로 상이한 광픽업 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 회절 구조의 상기 각각의 윤상대 내의 계단 구조의 분할수를 P로 나타내고, 상기 회절 구조의 상기 각각의 윤상대 내의 계단 구조의 각 단차부의 깊이를 D로 나타내고, 상기 제1 파장(λ1)에 대한 회절 광학 소자의 굴절률을 N으로 나타낼 때,
    0.35 ㎛ < 11 < 0.45 ㎛
    0.63 ㎛ < 12 < 0.68 ㎛
    D·(N-1)/11 = 2·q 의 관계를 만족시키고,
    여기서, q는 자연수이고, P는 4, 5 및 6 중에서 선택된 수인 광픽업 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 회절 구조의 상기 각각의 윤상대 내의 계단 구조의 분할수를 P로 나타내고, 상기 회절 구조의 상기 각각의 윤상대 내의 계단 구조의 각 단차부의 깊이를 D로 나타내고, 상기 제1 파장(λ1)에 대한 회절 광학 소자의 굴절률을 N으로 나타낼 때,
    0.35 ㎛ < 11 < 0.45 ㎛
    0.63 ㎛ < 12 < 0.68 ㎛
    D·(N-1)/11 = 2·q 의 관계를 만족시키고,
    여기서, q는 자연수이고, P는 4, 5 및 6 중에서 선택된 수인 광픽업 장치.
  17. 제2항에 있어서, 상기 제1 광속의 광로 상에 구면 수차 보정 소자를 더 포함하는 광픽업 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 소자는 액츄에이터에 의해 가동 소자의 광축 방향으로 이동가능한 가동 소자인 광픽업 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가동 소자는 콜리메이터 렌즈, 커플링 렌즈 및 빔 익스팬더 중 하나인 광픽업 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 소자는 액정 위상 제어 소자인 광픽업 장치.
  21. 제17항에 있어서, 제1 광디스크의 정보기록면 상에 형성된 스폿의 구면 수차를 검출하기 위한 구면 수차 검출 장치를 더 포함하며,
    상기 광픽업 장치는 상기 구면 수차 검출 장치에 의해 얻어진 검출 결과에 따라서 구면 수차 보상 소자를 작동시킴으로써 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 형성된 스폿의 구면 수차의 변화를 보상할 수 있는 광픽업 장치.
  22. 제17항에 있어서, 상기 대물 광학계는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함하며,
    상기 광픽업 장치는 상기 대물 광학계 근방의 온도 또는 상기 광픽업 장치 내의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 장치를 더 포함하며,
    상기 광픽업 장치는 상기 온도 검출 장치에 의해 얻어진 검출 결과에 따라서 구면 수차 보상 소자를 작동시킴으로써 상기 플라스틱 렌즈의 구면 수차의 변화를 보상할 수 있는 광픽업 장치.
  23. 제2항에 있어서, 입사 광속의 광 강도 분포를 변환시키기 위한 광 강도 분포 변환 소자를 더 포함하고,
    제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속 중 적어도 하나는 2 개 이상의 회절 구조를 투과한 후에 상기 대물 광학계로부터 사출되는 광픽업 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광 강도 분포 변환 소자는 상기 제1 광속의 광로 상에 위치되고, 상기 제1 광속은 2 개 이상의 회절 구조를 투과한 후에 상기 대물 광학계로부터 사출되는 광픽업 장치.
  25. 제2항에 있어서, 2 개의 구면 수차 보상 소자를 더 포함하는 광픽업 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 2 개의 구면 수차 보상 소자 중에서 적어도 하나는 액정 위상 제어 소자이고, 상기 액정 위상 제어 소자는 상기 제3 광 디스크에 대한 정보 기록 및/또는 정보 재생이 행해질 때 상기 제1 광속의 구면 수차를 보상하는 광픽업 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 2 개의 구면 수차 보상 소자 중 다른 하나는 상기 제1 광 디스크에 대한 정보 기록 및/또는 정보 재생이 행해질 때 상기 제1 광속의 구면 수차를 보상하는 광픽업 장치.
  28. 제26항에 있어서, M1과 M2 중 적어도 하나는 영이고, M3은,
    -0.12 < M3 ≤ 0 의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  29. 제2항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 두께를 t1로 나타내고, 상기 제2 광디스크의 보호층의 두께를 t2로 나타내고, 상기 제3 광디스크의 보호층의 두께를 t3으로 나타낼 때,
    t1 < t2 < t3의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  30. 제2항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 두께를 t1로 나타내고, 상기 제2 광디스크의 보호층의 두께를 t2로 나타내고, 상기 제3 광디스크의 보호층의 두께를 t3으로 나타낼 때,
    t1 = t2 < t3의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  31. 제2항에 있어서, λ1, λ2 및 λ3은 각각,
    0.35 ㎛ < λ1 < 0.45 ㎛
    0.63 ㎛ < λ2 < 0.68 ㎛
    0.75 ㎛ < λ3 < 0.81 ㎛의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  32. 제2항의 광픽업 장치와,
    제1 광디스크, 제2 광디스크 및 제3 광디스크를 지지할 수 있는 광디스크지지 섹션을 포함하는 광 정보 기록 및/또는 재생 장치.
  33. 제1항에 있어서, M1과 M2 사이의 차의 절대값을 나타내는 |dM1-M2|가,
    0 < |dM1-M2| < 0.02의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 공통 광로 상에 콜리메이터 렌즈를 더 포함하며,
    상기 콜리메이터 렌즈는 M1과 M2 중 어느 하나를 영으로 만드는 광픽업 장치.
  35. 제34항에 있어서, M1 및 M2는,
    M1 = 0
    -0.02 < M2 < 0의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  36. 제34항에 있어서, M1 및 M2는,
    M2 = 0
    0 < M1 < 0.02의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  37. 제35항에 있어서, 상기 콜리메이터 렌즈는 비작동식으로 고정된 상태에서 사용되는 광픽업 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 콜리메이터 렌즈는,
    0 < Δ2/(fCL2+Δ2) < 0.1의 관계를 만족시키며,
    여기서 Δ2는 λ1의 파장을 가지는 평행 광속이 상기 콜리메이터 렌즈의 광디스크 측면에 입사될 때 콜리메이터 렌즈로부터 결상점까지의 거리와 λ2의 파장을 가지는 평행 광속이 상기 콜리메이터 렌즈의 광디스크 측면에 입사될 때 상기 콜리메이터 렌즈로부터 결상점까지의 거리의 차이며, fCL2는 λ2의 파장을 가지는 광속에 대한 콜리메이터 렌즈의 초점거리인 광픽업 장치.
  39. 제36항에 있어서, 상기 콜리메이터 렌즈는 비작동식으로 고정된 상태에서 사용되는 광픽업 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 콜리메이터 렌즈는,
    0 < Δ2/(fCL2+Δ2) < 0.1의 관계를 만족시키며,
    여기서 Δ2는 λ1의 파장을 가지는 평행 광속이 상기 콜리메이터 렌즈의 광디스크 측면에 입사될 때 콜리메이터 렌즈로부터 결상점까지의 거리와 λ2의 파장을 가지는 평행 광속이 상기 콜리메이터 렌즈의 광디스크 측면에 입사될 때 상기 콜리메이터 렌즈로부터 결상점까지의 거리의 차이며, fCL2는 λ2의 파장을 가지는 광속에 대한 콜리메이터 렌즈의 초점거리인 광픽업 장치.
  41. 제34항에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 콜리메이터 렌즈의 사이에서 광원으로부터 사출된 타원 광속을 원형 광속으로 변환시키기 위한 빔 정형 광학 소자를 더 포함하는 광픽업 장치.
  42. 제33항에 있어서, 제1 광 검출기를 더 포함하며,
    상기 제1 광 검출기는 제1 광디스크에 의해 반사된 제1 광속을 검출할 수 있고, 제2 광디스크에 의해 반사된 제2 광속을 검출할 수 있는 광픽업 장치.
  43. 제33항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제1 광원까지의 거리는 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제2 광원까지의 거리와 동일한 광픽업 장치.
  44. 제34항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 콜리메이터 렌즈까지의 거리는 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 콜리메이터 렌즈까지의 거리와 동일한 광픽업 장치.
  45. 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 제1 광속, 상기 제2 광속 및 상기 제3 광속의 공통 광로 상에 위치되고, M3은,
    -0.03 < M3 < 0의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 콜리메이터 렌즈는 비작동식으로 고정된 상태에서 사용되는 광픽업 장치.
  47. 제46항에 있어서, 상기 콜리메이터 렌즈는,
    0 < Δ3/(fCL3+Δ3) < 0.1의 관계를 만족시키며,
    여기서 Δ3은 λ1의 파장을 가지는 평행 광속이 상기 콜리메이터 렌즈의 광디스크 측면에 입사될 때 콜리메이터 렌즈로부터 결상점까지의 거리와 λ3의 파장을 가지는 평행 광속이 상기 콜리메이터 렌즈의 광디스크 측면에 입사될 때 상기 콜리메이터 렌즈로부터 결상점까지의 거리의 차이며, fCL3은 λ3의 파장을 가지는 광속에 대한 콜리메이터 렌즈의 초점거리인 광픽업 장치.
  48. 제45항에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 콜리메이터 렌즈의 사이에서 광원으로부터 사출된 타원 광속을 원형 광속으로 변환시키기 위한 빔 정형 광학 소자를 더 포함하는 광픽업 장치.
  49. 제33항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 두께를 t1로 나타내고, 상기 제2 광디스크의 보호층의 두께를 t2로 나타내고, 상기 제3 광디스크의 보호층의 두께를 t3으로 나타낼 때,
    t1 < t2 < t3의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  50. 제33항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 두께를 t1로 나타내고, 상기 제2 광디스크의 보호층의 두께를 t2로 나타내고, 상기 제3 광디스크의 보호층의 두께를 t3으로 나타낼 때,
    t1 = t2 < t3의 관계를 만족시키는 광픽업 장치.
  51. 제45항에 있어서, 광 검출기를 더 포함하며,
    상기 광 검출기는 상기 제1 광디스크에 의해 반사된 상기 제1 광속과, 상기 제2 광디스크에 의해 반사된 상기 제2 광속과, 상기 제3 광디스크에 의해 반사된 상기 제3 광속 중 적어도 2 개를 검출할 수 있는 광픽업 장치.
  52. 제45항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제1 광 원까지의 거리와, 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제2 광원까지의 거리와, 상기 제3 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 제3 광원까지의 거리 중 적어도 2 개가 일치하는 광픽업 장치.
  53. 제45항에 있어서, 상기 제1 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 콜리메이터 렌즈까지의 거리와, 상기 제2 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 콜리메이터 렌즈까지의 거리와, 상기 제3 광디스크의 보호층의 표면으로부터 상기 콜리메이터 렌즈까지의 거리 중 적어도 2 개가 일치하는 광픽업 장치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007073094A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Konica Minolta Opto Inc 光ピックアップ装置
JP4609301B2 (ja) 2005-12-14 2011-01-12 船井電機株式会社 光ピックアップ装置
JP2007305181A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Funai Electric Co Ltd 光ディスク装置
JP2008171539A (ja) * 2006-12-15 2008-07-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光情報記録媒体及びその製造方法
JP2009129502A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Sony Corp 光ピックアップ及び光ディスク装置
JP4803235B2 (ja) 2008-10-08 2011-10-26 船井電機株式会社 光ピックアップ装置
KR20110028847A (ko) * 2009-09-14 2011-03-22 삼성전자주식회사 다분할 편광소자를 갖는 광픽업 장치
TWI383855B (zh) * 2009-12-01 2013-02-01 Ind Tech Res Inst 雷射掃描裝置及其方法
JP5799686B2 (ja) * 2011-09-07 2015-10-28 ソニー株式会社 対物レンズ、光ピックアップ装置、及び光ディスク装置
JP2015204121A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社日立製作所 光情報装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3794229B2 (ja) * 1999-01-22 2006-07-05 コニカミノルタホールディングス株式会社 光ピックアップ装置、この光ピックアップ装置を備えた記録再生装置、情報の記録再生方法、及び光ピックアップ装置用対物レンズ
ATE441183T1 (de) * 1999-01-22 2009-09-15 Konica Minolta Opto Inc Optische abtastvorrichtung, mit der optischen abtastvorrichtung versehenes aufnahme/wiedergabegerät, optisches element und verfahren zur datenaufnahme/wiedergabe
JP2001043559A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ヘッド及び光ディスク装置
KR100335446B1 (ko) * 2000-08-08 2002-05-04 윤종용 수차 보정소자 및 이를 채용한 광픽업장치
US6597519B2 (en) * 2001-04-26 2003-07-22 Konica Corporation Objective lens, optical pick-up apparatus and optical information recording reproducing apparatus
JP3513125B2 (ja) * 2001-07-27 2004-03-31 株式会社東芝 光ヘッドおよび光ディスク装置
JP2003066326A (ja) * 2001-08-30 2003-03-05 Konica Corp 光ピックアップ装置に用いられる光学素子、光ピックアップ装置および光情報記録再生装置
TWI239520B (en) * 2001-10-12 2005-09-11 Konica Corp Objective lens, optical element, optical pick-up apparatus and optical information recording and/or reproducing apparatus equipped therewith
TW561466B (en) * 2001-12-07 2003-11-11 Ind Tech Res Inst Multi-wavelength optical pickup
WO2003075267A1 (fr) * 2002-03-06 2003-09-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mecanisme de tete optique et dispositif de lecture d'informations optiques utilisant un tel mecanisme, lecteur de disque optique, systeme de navigation automobile, enregistreur de disque optique et serveur de disque optique utilisant ce dispositif de lecture d'informations optiques
JP2004005944A (ja) * 2002-04-30 2004-01-08 Samsung Electronics Co Ltd 光ピックアップ及びくさび型ビームスプリッタ
JP2004327003A (ja) * 2002-07-26 2004-11-18 Sharp Corp 光ピックアップ
US7239598B2 (en) * 2003-06-17 2007-07-03 Pentax Corporation Objective lens for optical pick-up
JP2005174416A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Konica Minolta Opto Inc 回折光学素子、対物光学系、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置
JP2005203011A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Pioneer Electronic Corp ２波長レーザモジュール及び光ピックアップ装置
JP4465200B2 (ja) * 2004-01-20 2010-05-19 Ｈｏｙａ株式会社 光ピックアップ装置および光ピックアップ用対物レンズ

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