KR20060088827A - 광픽업 장치 - Google Patents

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KR20060088827A
KR20060088827A KR1020060008600A KR20060008600A KR20060088827A KR 20060088827 A KR20060088827 A KR 20060088827A KR 1020060008600 A KR1020060008600 A KR 1020060008600A KR 20060008600 A KR20060008600 A KR 20060008600A KR 20060088827 A KR20060088827 A KR 20060088827A
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KR1020060008600A
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겐지 오기와라
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 후술하는 절환 수단을 이용하여 상기 광원으로부터의 파장(λ1)의 광속을 상광 편광으로 한다. 대물 광학 소자(OBJ1)에 파장(λ1)의 상광 편광이 입사한 경우에는, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 거의 동일해지므로, 대물 광학 소자(OBJ1)의 투과 파면은 변화하는 일 없이 대물 광학 소자 본래의 광학 특성을 유지한다. 한편, 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 절환 수단을 이용하여 상기 광원으로부터의 파장(λ1)의 광속을 이상광 편광으로 한다. 대물 광학 소자(OBJ1)에 파장(λ1)의 이상광 편광이 입사한 경우, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 다르기 때문에, 파장(λ1)의 이상광 편광은 톱니 형상의 요철부에서 회절되고, 그에 따라서 투과 파면이 변화되어 발산각 혹은 수렴각이 변화하게 된다.
대물 광학 소자, 복굴절 매질층, 균질 굴절율 투명 재료, 광원, 파장

Description

광픽업 장치 {OPTICAL PICKUP APPARATUS}
도1은 위상 구조를 구비한 대물 광학 소자(OBJ1)의 단면도.
도2는 다른 편광을 대물 광학 소자(OBJ1)에 통과시켰을 때에 생기는 투과 파면을 도시한 도면.
도3은 위상 구조를 구비한 대물 광학 소자(OBJ1)의 다른 예의 단면도.
도4는 위상 구조를 구비한 대물 광학 소자(OBJ1)의 다른 예의 단면도.
도5는 제1 실시 형태의 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도6은 제2 실시 형태의 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도7은 제3 실시 형태의 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도8은 도5 및 도6의 실시 형태에서 액정 소자(LQ) 대신에 이용할 수 있는 절환 수단의 예를 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
OBJ : 대물 광학 소자
LY1 : 복굴절 매질층
LY2 : 균질 굴절율 투명 재료
LQ : 액정 소자
COL : 콜리메이터
ACT : 액튜에이터
LD : 반도체 레이저
HM : 하프 미러
PU : 광픽업 장치
PD : 광검출기
CY : 실린드리컬 렌즈
SEN : 센서 렌즈
RL : 정보 기록면
LPD : 레이저 센서 유닛
DP : 편광 빔 스플리터
DS : 드라이브 샤프트
[문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-516594호 공보
[문헌 2] 일본 특허 공개 평10-268249호 공보
[문헌 3] 일본 특허 공표 제2004-516594호 공보
본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로, 특히 파장이 다른 광원을 이용하여 다른 광정보 기록 매체에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다.
최근, 파장 400 nm 정도의 청자색 반도체 레이저를 이용하여, 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 고밀도 광디스크 시스템의 연구 및 개발이 급속히 진행되고 있다. 일예로서, NA 0.85, 광원 파장 405 nm의 사양으로 정보 기록/재생을 행하는 광디스크, 이른바 Blu-ray Disc(이하, BD라 함)에서는, DVD(NA 0.6, 광원 파장 650 nm, 기억 용량 4.7 GB)와 동일한 크기인 직경 12 cm의 광디스크에 대해 1면당 20 내지 30 GB의 정보의 기록이 가능하고, 또한 NA 0.65, 광원 파장 405 nm의 사양으로 정보 기록/재생을 행하는 광디스크, 이른바 HD DVD(이하, HD라 함)에서는 직경 12 cm의 광디스크에 대해 1면당 15 내지 20 GB의 정보의 기록이 가능하다. 이하, 본 명세서에서는 이러한 광디스크를「고밀도 광디스크」라 한다.
그런데, 이러한 고밀도 광디스크의 한 쪽에 대해서만 적절하게 정보를 기록/재생할 수 있다고 하는 것만으로는, 광픽업 장치의 제품으로서의 가치가 충분하다고 할 수는 없다. 가까운 미래, 대량의 BD, HD가 혼재하여 판매되는 것이 예측되고, 이를 근거로 하면 한 쪽 고밀도 광디스크에 대해 적절하게 정보를 기록/재생할 수 있는 것만으로는 충분하지 않으며, 예를 들어 사용자가 이미 소유하고 있는 다른 쪽 고밀도 광디스크에 대해서도 마찬가지로 적절하게 정보를 기록/재생할 수 있도록 하는 것이, 호환 타입의 광픽업 장치로서 제품의 가치를 높이는 것과 통하는 것이다. 여기서, BD의 보호 기판 두께(t1)는 0.1 mm, 개구수는 0.85이고, HD의 보호 기판 두께(t2)는 0.6 mm, 개구수는 0.65이므로, 동일한 집광 광학계를 이용하여 각각의 고밀도 광디스크에 적절한 집광 스폿을 형성하는 것은 곤란하다고 할 수 있 다. 그러나, BD와 HD에 사양을 맞춘 집광 광학계를 별개로 설치하면, 비용 증가를 초래하는 문제가 있다.
이에 대해, 특허 문헌 1에는 편광 방향에 대해 다른 차수의 회절광을 발생시키는 회절 격자와, 편광 수단을 이용함으로써 1개의 파장을 이용하여 개구수가 다른 DVD와 DVR에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광픽업 장치가 개시되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 제2004-516594호 공보
그러나, 특허 문헌 1의 광픽업 장치에 있어서는 회절 격자를, 수렴광이 통과하는 대물 렌즈의 광학면에 부착하고 있다. 회절 격자는 계단형 혹은 브레이즈형의 윤대(輪帶) 구조를 갖지만, 수렴광을 통과시키면 윤대 구조의 측면에서 광선을 차단하는 흐려짐 등이 발생되어 스폿광의 광량 저하를 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 동일 파장의 광속을 이용하여 다른 광정보 기록 매체에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 다음 구성으로 달성할 수 있다.
광픽업 장치이며,
(1) 파장(λ1)의 광속의 편광 상태를 제어하여 상광 편광 및 이상광 편광을 선택적으로 출사하는 광원 장치와,
(2) 대물 광학 소자를 갖고, 파장(λ1)의 광속을 두께(t1)의 보호층을 거쳐서 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키거나, 또는 파장(λ1)의 광속을 두께(t2)(≠ t1)의 보호층을 거쳐서 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 집광 광학계와,
(3) 상기 제1 광정보 기록 매체 및 상기 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면으로부터의 반사광을 수광하여 신호를 출력하는 광검출기를 갖고,
상기 대물 광학 소자가 평행 광속이 투과하는 광학면 중 어느 하나에 위상 구조를 갖고,
상기 위상 구조는 상광 편광에 대한 상광 굴절율(no)과 이상광 편광에 대한 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)이 다르고, 굴절율 타원체의 광축이 일방향으로 정렬된 복굴절 매질로 이루어지고, 상광 편광 혹은 이상광 편광의 한 쪽 입사광의 투과 파면은 변화시키지 않고 상광 편광 혹은 이상광 편광의 다른 한 쪽의 입사광의 투과 파면은 변화시키는 기능을 갖는다.
우선, 본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 바람직한 구성을 이하에 설명한다.
제1항에 기재된 광픽업 장치는, 파장(λ1)의 광속을 출사하는 광원과, 대물 광학 소자를 포함하는 집광 광학계와, 광검출기를 갖고, 상기 집광 광학계가, 상기 광원으로부터의 광속을 두께(t1)의 보호층을 거쳐서 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키고, 그 반사광을 수광한 상기 광검출기로부터의 신호를 기초로 하여 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되어 있고, 또한 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 두께(t2)(≠ t1)의 보호층을 거쳐서 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키고 그 반사광을 수광한 상기 광검출기로부터의 신호를 기초로 하여 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되어 있는 광픽업 장치이며,
상기 집광 광학계는 투과광의 편광 방향을 절환하는 절환 수단을, 상기 광원과 상기 대물 광학 소자 사이에 갖고 있고,
상기 대물 광학 소자의 평행 광속이 투과하는 광학면 중 어느 하나에, 상광 굴절율(no) 및 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)로 굴절율 타원체의 광축이 일방향으로 정렬된 복굴절 매질로 이루어지고, 상광 편광 또는 이상광 편광의 입사광의 투과 파면은 변화시키지 않고, 이상광 편광 또는 상광 편광의 입사광의 투과 파면은 변화시키는 기능을 갖는 위상 구조를 형성한 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 상기 절환 수단을 이용하여 투과광의 편광 방향을 절환함으로써 상기 상광 편광(또는 이상광 편광)을 상기 대물 광학 소자에 입사시킨다. 이 때, 상기 위상 구조를 통과한 상광 편광(또는 이상광 편광)에 있어서, 투과 파면이 변화하지 않으므로 수렴각(혹은 발산각)이 변화하지 않아, 상기 대물 광학 소자를 통 과한 광속은 보호 기판 두께(t1)의 상기 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 적절한 스폿광을 집광시킬 수 있다. 한편, 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 상기 절환 수단을 이용하여 투과광의 편광 방향을 절환함으로써 상기 이상광 편광(또는 상광 편광)을 상기 대물 광학 소자에 입사시킨다. 이 때, 상기 위상 구조를 통과한 이상광 편광(또는 상광 편광)에 있어서, 투과 파면이 변화하므로 수렴각(혹은 발산각)이 변화하여, 상기 대물 광학 소자를 통과한 광속은 보호 기판 두께(t2)(≠ t1)의 상기 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 적절한 스폿광을 집광시킬 수 있다.
복굴절 매질로서는 액정 재료를 사용할 수 있고, 바람직하게는 자외광에 의해 경화 가능한 액정 재료를 사용할 수 있다. 복굴절 매질의 일예는 일본 특허 공표 제2004-516594호 공보에 기재되어 있다.
또한, 상기 제1 광정보 기록 매체의 개구수(NA1)가, 상기 제2 광정보 기록 매체의 개구수(NA2)보다 큰 경우, 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때에, 상기 절환 수단을 이용하여 투과광의 편광 방향을 절환함으로써 상기 이상광 편광(또는 상광 편광)을 상기 위상 구조를 통과시키면, 개구수(NA2)에 상당하는 광축으로부터의 높이로부터 반경 방향 외측을 통과하는 광속에 대해서는 스폿에 기여하지 않는 플레어광으로 할 수 있고, 그에 의해 개구 교축의 효과를 갖게 할 수도 있다.
또한, 위상 구조라 함은 회절 구조 또는 위상차 부여 구조를 포함하고, 회절 구조라 함은 투과하는 광속에 따라서 소정 차수의 회절광을 발생시키는 구조를 말 하며, 위상차 부여 구조라 함은 투과하는 광속에 따라서 소정의 위상차를 발생시키는 구조를 말한다. 본 명세서 중에서,「평행 광속」이라 할 때에는 마지널 광선(최외 광선)과 광축이 이루는 각도가 ± 10도 범위인 발산 광속 또는 수렴 광속도 포함하는 것으로 한다.
제2항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항에 기재된 발명에 있어서, 상기 절환 수단이 액정에 의해 투과광의 편광 방향을 90 ± 5도 절환하는 것을 특징으로 한다. 이러한 절환 수단은, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-268249호 공보에 개시되어 있다.
제3항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항에 기재된 발명에 있어서, 상기 절환 수단이 λ/2 파장판과, 상기 λ/2 파장판을 광축 주위로 45 ± 5도 회전시키는 기구를 갖는 것을 특징으로 한다.
제4항에 기재된 광픽업 장치는, 파장(λ1)의 광속을 출사하는 광원과, 대물 광학 소자를 포함하는 집광 광학계와, 광검출기를 갖고, 상기 집광 광학계가, 상기 광원으로부터의 광속을 두께(t1)의 보호층을 거쳐서 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키고, 그 반사광을 수광한 상기 광검출기로부터의 신호를 기초로 하여 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되어 있고, 또한 상기 집광 광학계가, 상기 광원으로부터의 광속을 두께(t2)(≠ t1)의 보호층을 거쳐서 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키고 그 반사광을 수광한 상기 광검출기로부터의 신호를 기초로 하여 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
상기 대물 광학 소자의 평행 광속이 투과하는 광학면 중 어느 하나에, 상광 굴절율(no) 및 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)로 굴절율 타원체의 광축이 일방향으로 정렬된 복굴절 매질로 이루어지고, 상광 편광 또는 이상광 편광의 입사광의 투과 파면은 변화시키지 않고, 이상광 편광 또는 상광 편광의 입사광의 투과 파면은 변화시키는 기능을 갖는 위상 구조를 형성하고,
상기 광원은, 상기 위상 구조에 대해 상기 파장(λ1)의 상광 편광을 출사할 수 있는 제1 광원과, 상기 위상 구조에 대해 상기 파장(λ1)의 이상광 편광을 출사할 수 있는 제2 광원을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 상기 제1 광원으로부터 상기 파장(λ1)의 상광 편광(또는 이상광 편광)을 출사시켜 상기 대물 광학 소자로 입사시킨다. 이 때, 상기 위상 구조를 통과한 상광 편광(또는 이상광 편광)에 있어서, 투과 파면이 변화하지 않으므로 수렴각(혹은 발산각)이 변화하지 않아, 상기 대물 광학 소자를 통과한 광속은 보호 기판 두께(t1)의 상기 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 적절한 스폿광을 집광시킬 수 있다. 한편, 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 상기 제2 광원으로부터 상기 파장(λ1)의 이상광 편광(또는 상광 편광)을 출사시켜 상기 대물 광학 소자에 입사시킨다. 이 때, 상기 위상 구조를 통과한 이상광 편광(또는 상광 편광)에 있어서, 투과 파면이 변화하므로 수 렴각(혹은 발산각)이 변화하여, 상기 대물 광학 소자를 통과한 광속은 보호 기판 두께(t2)(≠ t1)의 상기 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 적절한 스폿광을 집광시킬 수 있다.
제5항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 위상 구조가 단면이 톱니 형상인 요철부로 이루어지고, 상기 요철부가 상기 굴절율(no 혹은 ne)과 거의 동등한 굴절율(ns)의 굴절율 매질로 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.
도1 및 도2는 위상 구조를 구비한 대물 광학 소자(OBJ1)의 단면도이지만, 단차는 과장하여 나타내고 있다. 다른 정렌즈와 조합하여 대물 광학 소자로서의 기능을 발휘하는 대물 광학 소자(OBJ1)는, 상광 굴절율(no) 및 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)의 복굴절 매질층(LY1)을 구비하고, 복굴절 매질층(LY1)이 광학 결정일 때에는 주광학축이, 고분자 재료일 때에는 분자 배향축이 일방향으로 정렬되어 있고, 복굴절 매질층(LY1)에는 단면 형상이 톱니 형상이며, 또한 입사광의 광축에 관하여 회전 대칭성을 갖는 톱니 형상의 요철부로 이루어지는 위상 구조(PS)가 형성되고, 그 요철부 중 적어도 오목부에 상광 굴절율(no 혹은 ne)과 거의 동등한 굴절율(ns)의 균질 굴절율 투명 재료(LY2)가 충전되어 있어, 전체적으로 평행 평판으로 되어 있다.
여기서, 제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 후술하는 절환 수단을 이용하여 상기 광원으로부터의 파장(λ1)의 광속 을 상광 편광으로 한다. 대물 광학 소자(OBJ1)에 파장(λ1)의 상광 편광이 입사한 경우에는, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 거의 동일해지므로, 도2의 (b)에 도시한 바와 같이 대물 광학 소자(OBJ1)의 투과 파면은 변화하는 일 없이 대물 광학 소자 본래의 광학 특성을 유지한다.
한편, 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 절환 수단을 이용하여 상기 광원으로부터의 파장(λ1)의 광속을 이상광 편광으로 한다. 대물 광학 소자(OBJ1)에 파장(λ1)의 이상광 편광이 입사한 경우, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 다르므로 파장(λ1)의 이상광 편광은 톱니 형상의 요철부에서 회절되고, 그에 따라서 투과 파면이 변화되어[도2의 (a) 참조] 발산각 혹은 수렴각이 변화하게 된다. 즉, 상기 제1 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t1)와, 상기 제2 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t2)가 달라, 상기 대물 광학 소자가 본래적으로 상기 제1 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t1)에 대해 구면 수차를 억제한 설계인 경우라도 파장(λ1)의 이상광 편광이 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사하였을 때에 투과 파면이 다른 것을 이용하여, 상기 제2 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t2)에 대해서도 구면 수차를 억제할 수 있는 것이다.
제6항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 위상 구조는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 구조이며, 상기 패턴이 상기 굴절율(no 혹은 ne)과 거의 동등한 굴절율(ns)의 굴절율 매질로 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.
도3은 위상 구조를 구비한 대물 광학 소자(OBJ1)의 다른 예의 단면도이지만, 단차는 과장하여 나타내고 있다. 다른 정렌즈와 조합하여 대물 광학 소자로서의 기능을 발휘하는 대물 광학 소자(OBJ1)는, 상광 굴절율(no) 및 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)의 복굴절 매질층(LY1)을 구비하고, 복굴절 매질층(LY1)이 광학 결정일 때에는 주광학축이, 고분자 재료일 때에는 분자 배향축이 일방향으로 정렬되어 있고, 복굴절 매질층(LY1)에는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 위상 구조(PS)가 형성되고, 그 계단 형상의 패턴에 상광 굴절율(no 혹은 ne)과 동등한 굴절율(ns)의 균질 굴절율 투명 재료(LY2)가 충전되어 있어, 전체적으로 평행 평판으로 되어 있다.
여기서, 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 상기 절환 수단을 이용하여 상기 광원으로부터의 파장(λ1)의 광속을 상광 편광으로 한다. 대물 광학 소자(OBJ1)에 파장(λ1)의 상광 편광이 입사한 경우에는, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 거의 동일해지므로, 도2의 (b)에 도시한 바와 같이 대물 광학 소자(OBJ1)의 투과 파면은 변화하는 일 없이 대물 광학 소자 본래의 광학 특성을 유지한다.
한편, 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 상기 절환 수단을 이용하여 상기 광원으로부터의 파장(λ1)의 광속을 이상광 편광으로 한다. 대물 광학 소자(OBJ1)에 파장(λ1)의 이상광 편광이 입사 한 경우, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 다르므로, 파장(λ1)의 이상광 편광은 그에 따라서 투과 파면이 변화되어 발산각 혹은 수렴각이 변화하게 된다. 즉, 상기 제1 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t1)와, 상기 제2 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t2)가 달라, 상기 대물 광학 소자가 본래적으로 상기 제1 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t1)에 대해 구면 수차를 억제한 설계인 경우라도, 파장(λ1)의 이상광 편광이 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사하였을 때에 투과 파면이 다른 것을 이용하여 상기 제2 광정보 기록 매체의 보호 기판 두께(t2)에 대해서도 구면 수차를 억제할 수 있는 것이다.
제7항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 위상 구조는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 구조이며, 계단 형상의 각 단의 오목부와 볼록부에 의한 파장(λ1)의 상광 편광 또는 이상광 편광의 투과광의 위상차가 2π의 정수배인 것을 특징으로 한다.
도4는 위상 구조를 구비한 대물 광학 소자(OBJ1)의 다른 예의 단면도이지만, 단차는 과장하여 나타내고 있다. 다른 정렌즈와 조합하여 대물 광학 소자로서의 기능을 발휘하는 대물 광학 소자(OBJ1)는, 상광 굴절율(no) 및 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)의 복굴절 매질층(LY1)을 구비하고, 복굴절 매질층(LY1)이 광학 결정일 때에는 주광학축이, 고분자 재료일 때에는 분자 배향축이 일방향으로 정렬되어 있고, 복굴절 매질층(LY1)에는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패 턴이 동심원 형상으로 배열된 위상 구조(PS)가 형성되어 있지만 균질 굴절율 투명 재료는 충전되어 있지 않다.
제8항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 위상 구조가 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 구조이며, 상기 패턴이 굴절율(ns)(ns ≠ no, ns ≠ne)의 매질로 충전되어 있고, 계단 형상의 각 단의 오목부와 볼록부에 의한 파장(λ1)의 상광 편광 혹은 이상광 편광의 투과광의 위상차가 2π의 정수배인 것을 특징으로 한다.
제9항에 기재된 광픽업 장치는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 발명에 있어서, λ1 = 380 내지 450 nm인 것을 특징으로 하므로, 제1 광정보 기록 매체와 제2 광정보 기록 매체로서 BD나 HD를 이용할 수 있다.
본 명세서 중에 있어서, 대물 광학 소자라 함은 광픽업 장치에 광정보 기록 매체를 장전한 상태에 있어서, 가장 광정보 기록 매체측의 위치에서 이와 대향하도록 배치되는 집광 작용을 갖는 광학 소자를 가리키는 것으로 한다.
본 발명에 따르면, 동일 파장의 광속을 이용하여 다른 광정보 기록 매체에 대해, 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광픽업 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도5는 다른 광정보 기록 매체(광디스크라고도 함)인 BD 또는 HD에 대해 적절하게 정보의 기록/재생 을 행할 수 있는 본 실시 형태의 광픽업 장치(PU1)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시 형태에 있어서는, 집광 광학계로서 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이 위상 구조를 형성한 제1 대물 광학 소자(OBJ1) 및 정(正)의 굴절력을 갖는 제2 대물 광학 소자(OBJ2)로 이루어지는 대물 광학 소자(대물 렌즈라고도 함)(OBJ)와, 콜리메이터(COL)를 포함한다. 광픽업 장치(PU1)는 광원으로서 파장(λ1) = 380 내지 450 nm의 광속을 출사하는 반도체 레이저(LD)와, 광속의 편광 상태를 절환하는 절환 수단인 액정 소자(LQ)와, 광검출기(PD)와, 대물 광학 소자(OBJ)와, 대물 광학 소자(OBJ) 구동용의 액튜에이터(ACT)와, 액정 소자(LQ)와, 콜리메이터(COL)와, 하프 미러(HM)를 갖고 있다.
제1 광정보 기록 매체인 BD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 파장(λ1)의 광속이 액정 소자(LQ)를 통과함으로써 상광 편광이 출사되도록 한다. 도5의 광픽업 장치(PU1)에 있어서, 반도체 레이저(LD)로부터 출사된 광속은 하프 미러(HM)를 통과하여 콜리메이트 렌즈(COL)에서 평행 광속이 되고, 액정 소자(LQ)에서 상광 편광이 된 후, 대물 광학 소자(OBJ)의 제1 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사한다. 그런데, 상광 편광은 제1 대물 광학 소자(OBJ1)를 통과해도 투과 파면이 변화하지 않으므로, 평행 광속 상태로 제2 대물 광학 소자(OBJ2)에 입사하고, 이곳으로부터 BD의 정보 기록면(RL1)[보호 기판의 두께(t1) = 0.0875 mm]에 집광된다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광 학 소자(OBJ), 액정 소자(LQ), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과하여 하프 미러(HM)에서 반사되고, 실린드리컬 렌즈(CY), 센서 렌즈(SEN)를 거쳐서 광검출기(PD)의 수광면에 집광되도록 되어 있다. 광검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여, BD에 정보 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 검출 신호를 기초로 하여 액튜에이터(ACT)가, 대물 광학 소자(OBJ)를 광축 방향 및 광축 직교 방향으로 이동시킨다.
제2 광정보 기록 매체인 HD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 파장(λ1)의 광속이 액정 소자(LQ)를 통과함으로써 이상광 편광이 출사되도록 한다. 도5의 광픽업 장치(PU1)에 있어서, 반도체 레이저(LD)로부터 출사된 광속은 하프 미러(HM)를 통과하여 콜리메이트 렌즈(COL)에서 평행 광속이 되고, 액정 소자(LQ)에서 이상광 편광이 된 후 대물 광학 소자(OBJ)의 제1 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사한다. 그런데, 이상광 편광은 제1 대물 광학 소자(OBJ1)를 통과함으로써 투과 파면이 변화하므로, 광축 근방의 광속은 1차 회절광이 되지만, 개구수 0.65에 대응하는 광축으로부터의 높이 위치 이상에서는 플레어광을 발생하도록 되어 있다. 제2 대물 광학 소자(OBJ2)에 입사한 1차 회절광은, 이곳으로부터 HD의 정보 기록면(RL2)[보호 기판의 두께(t2) = 0.6 mm]에 집광되므로, 보호 기판 두께(t2)가 BD의 보호 기판 두께(t1)와 달라도 보호 기판 두께의 차에 기인한 구면 수차는 양호하게 억제된다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학 소자(OBJ), 액정 소자(LQ), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과하여 하프 미러(HM)에서 반사되고, 실린드리컬 렌즈(CY), 센서 렌즈(SEN)를 거쳐서 광검출기(PD)의 수광면에 집광되도록 되어 있다. 광검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 HD에 정보 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 검출 신호를 기초로 하여 액튜에이터(ACT)가, 대물 광학 소자(OBJ)를 광축 방향 및 광축 직교 방향으로 이동시킨다.
도6은, 다른 광정보 기록 매체(광디스크라고도 함)인 BD 또는 HD에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 본 실시 형태의 광픽업 장치(PU2)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시 형태에 있어서는, 집광 광학계로서 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이 위상 구조를 형성한 제1 대물 광학 소자(OBJ1) 및 정의 굴절력을 갖는 제2 대물 광학 소자(OBJ2)로 이루어지는 대물 광학 소자(OBJ)와, 콜리메이터(COL)를 포함한다. 광픽업 장치(PU2)는, 광원으로서 파장(λ1) = 380 내지 450 nm인 광속을 출사하는 반도체 레이저 및 광검출기를 일체화한 레이저 센서 유닛(LPD)과, 광속의 편광 상태를 절환하는 절환 수단인 액정 소자(LQ)와, 대물 광학 소자(OBJ)와, 대물 광학 소자(OBJ) 구동용 액튜에이터(ACT)와, 액정 소자(LQ)와, 콜리메이터(COL)를 갖고 있다.
제1 광정보 기록 매체인 BD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 파장(λ1)의 광속이 액정 소자(LQ)를 통과함으로써 상광 편광이 출사되도록 한다. 도6의 광픽업 장치(PU2)에 있어서, 레이저 센서 유닛(LPD)의 반도체 레이저로부터 출사된 광속은 콜리메이트 렌즈(COL)에서 평행 광속이 되고, 액정 소자(LQ)에서 상광 편광이 된 후 대물 광학 소자(OBJ)의 제1 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사한다. 그런데, 상광 편광은 제1 대물 광학 소자(OBJ1)를 통과해도 투과 파면이 변화하지 않으므로, 평행 광속 상태로 제2 대물 광학 소자(OBJ2)에 입사하고, 이곳으로부터 BD의 정보 기록면(RL1)[보호 기판의 두께(t1) = 0.0875 mm]에 집광된다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학 소자(OBJ), 액정 소자(LQ), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과하여 레이저 센서 유닛(LPD)의 광검출기의 수광면에 집광되도록 되어 있다. 광검출기의 출력 신호를 이용하여 BD에 정보 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 검출 신호를 기초로 하여 액튜에이터(ACT)가, 대물 광학 소자(OBJ)를 광축 방향 및 광축 직교 방향으로 이동시킨다.
제2 광정보 기록 매체인 HD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 파장(λ1)의 광속이 액정 소자(LQ)를 통과함으로써 이상광 편광이 출사되도록 한다. 도6의 광픽업 장치(PU2)에 있어서, 반도체 레이저(LD)로부터 출사된 광속은 콜리메이트 렌즈(COL)에서 평행 광속이 되고, 액정 소자(LQ)에서 이상광 편광이 된 후 대물 광학 소자(OBJ)의 제1 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사한다. 그런데, 이상광 편광은 제1 대물 광학 소자(OBJ1)를 통과함으로써 투과 파면이 변화되므로, 광축 근방의 광속은 1차 회절광이 되지만 개구수 0.65에 대응하는 광축으로부터의 높이 위치 이상에서는 플레어광을 발생하도록 되어 있다. 제2 대물 광학 소자(OBJ2)에 입사한 1차 회절광은, 이곳으로부터 HD의 정보 기록면(RL2)[보호 기판의 두께(t2) = 0.6 mm]에 집광되므로, 보호 기판 두께(t2)가 BD의 보호 기판 두께(t1)와 달라도 보호 기판 두께의 차에 기인한 구면 수차는 양호하게 억제된다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학 소자(OBJ), 액정 소자(LQ), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과하여 레이저 센서 유닛(LPD)의 광검출기의 수광면에 집광되도록 되어 있다. 광검출기의 출력 신호를 이용하여, HD에 정보 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 검출 신호를 기초로 하여 액튜에이터(ACT)가, 대물 광학 소자(OBJ)를 광축 방향 및 광축 직교 방향으로 이동시킨다.
도7은, 다른 광정보 기록 매체(광디스크라고도 함)인 BD 또는 HD에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 본 실시 형태의 광픽업 장치(PU3)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시 형태에 있어서는, 집광 광학계로서 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이 위상 구조를 형성한 제1 대물 광학 소자(OBJ1) 및 정의 굴절력을 갖는 제2 대물 광학 소자(OBJ2)로 이루어지는 대물 광학 소자(OBJ)와, 절환 수단인 액정 소자(LQ)와, 콜리메이터(COL)를 포함한다. 광픽업 장치(PU3)는 광원으로서 파장(λ1) = 380 내지 450 nm인 광속(단, P 편광)을 출사하는 반도체 레이저(여기서는, 제1 광원) 및 광검출기를 포함하는 제1 레이저 센서 유닛(LPD1)과, 광원으로서 파장(λ1) = 380 내지 450 nm인 광속(단, P 편광에 직교하는 S 편광)을 출사하는 반도체 레이저(여기서는, 제2 광원) 및 광검출기를 포함하는 제2 레이저 센서 유닛(LPD2)과, 대물 광학 소자(OBJ)와, 대물 광학 소자(OBJ) 구동용 액튜에이터(ACT)와, 액정 소자(LQ)와, 콜리메이터(COL)와, 편광 빔 스플리터(DP)를 갖고 있다.
제1 광정보 기록 매체인 BD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 도7의 광픽업 장치(PU3)에 있어서 제1 레이저 센서 유닛(LPD1)의 반도체 레이저로부터 출사된 광속은, 편광 빔 스플리터(DP)를 통과하여 콜리메이트 렌즈(COL)에서 평행 광속이 되고, 대물 광학 소자(OBJ)의 제1 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사한다. 그런데, 상광 편광(P 편광)은 제1 대물 광학 소자(OBJ1)를 통과해도 투과 파면이 변화하지 않으므로, 평행 광속 상태로 제2 대물 광학 소자(OBJ2)에 입사하고, 이곳으로부터 BD의 정보 기록면(RL1)[보호 기판의 두께(t1) = 0.087 5mm]에 집광된다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학 소자(OBJ), 콜리메이트 렌즈(COL), 편광 빔 스플리터(DP)를 통과하여 제1 레이저 센서 유닛(LPD1)의 광검출기의 수광면에 집광되도록 되어 있다. 광검출기의 출력 신호를 이용하여, BD에 정보 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 검출 신호를 기초로 하여 액튜에이 터(ACT)가, 대물 광학 소자(OBJ)를 광축 방향 및 광축 직교 방향으로 이동시킨다.
제2 광정보 기록 매체인 HD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 도7의 광픽업 장치(PU3)에 있어서 제2 레이저 센서 유닛(LPD2)의 반도체 레이저로부터 출사된 광속은 편광 빔 스플리터(DP)에서 반사되고, 콜리메이트 렌즈(COL)에서 평행 광속이 되어 대물 광학 소자(OBJ)의 제1 대물 광학 소자(OBJ1)에 입사한다. 그런데, 이상광 편광(S 편광)은 제1 대물 광학 소자(OBJ1)를 통과함으로써 투과 파면이 변화되므로, 광축 근방의 광속은 1차 회절광이 되지만 개구수 0.65에 대응하는 광축으로부터의 높이 위치 이상에서는 플레어광을 발생하도록 되어 있다. 제2 대물 광학 소자(OBJ2)에 입사한 1차 회절광은, 이곳으로부터 BD의 정보 기록면(RL2)[보호 기판의 두께(t2) = 0.6 mm]에 집광되므로, 보호 기판 두께(t2)가 BD의 보호 기판 두께(t1)와 달라도 보호 기판 두께의 차에 기인한 구면 수차는 억제된다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학 소자(OBJ), 콜리메이트 렌즈(COL)를 통과하여 편광 빔 스플리터(DP)에서 반사되고, 제2 레이저 센서 유닛(LPD1)의 광검출기의 수광면에 집광되도록 되어 있다. 광검출기의 출력 신호를 이용하여, HD에 정보 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광검출기 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 검출 신호를 기초로 하여 액튜에이터(ACT)가, 대물 광학 소자(OBJ)를 광축 방향 및 광축 직교 방향으로 이동시킨다.
도8은, 도5 및 도6의 실시 형태에서 액정 소자(LQ) 대신에 이용할 수 있는 절환 수단의 예를 도시한 사시도이다. 도8에 있어서, 절결부를 갖는 하우징(H)에 대해, 원반 형상의 λ/2 파장판(HWP)이 회전 가능하게 배치되어 있고, λ/2 파장판(HWP)의 외주에 고정 부착된 아암(AM)이, 하우징(H)의 절결부로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 있다. 아암(AM)의 선단부에는 드라이브 샤프트(DS)가 걸어 맞추어져 있고, 드라이브 샤프트(DS)는 액튜에이터(AC)에 의해 축선 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
액튜에이터(AC)가 드라이브 샤프트(DS)를 인입한 상태에서는, 아암(AM)은 도8에 나타낸 실선의 위치가 된다. 이에 대해, 액튜에이터(AC)가 드라이브 샤프트(DS)를 신장한 상태에서는, 아암(AM)은 도8에 나타낸 점선의 위치가 되고, 그에 의해 λ/2 파장판(HWP)은 45도 회전한 위치가 된다.
본 발명의 절환 수단을 도6 및 도7의 광픽업 장치에 이용하였을 때, 예를 들어 BD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 액튜에이터(AC)가 드라이브 샤프트(DS)를 인입함으로써 λ/2 파장판(HWP)을 소정의 각도 위치에 두고, 그에 의해 λ/2 파장판(HWP)을 통과한 광속은 상광 편광이 된다. 이에 대해, HD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우, 액튜에이터(AC)가 드라이브 샤프트(DS)를 신장함으로써, λ/2 파장판(HWP)을 소정의 각도에 45도 더한 위치에 두고, 그에 의해 λ/2 파장판(HWP)을 통과한 광속은 이상 편광이 된다. 따라서, 액정 소자(LQ) 대신에 이용함으로써 상술한 바와 동일한 작용 효과를 실현할 수 있다.
이상 서술한 실시 형태에서는, 대물 광학 소자에 설치한 위상 구조가, 상광 편광이 통과하였을 때에 투과 파면을 변화시키지 않고, 이상광 편광이 통과하였을 때에 투과 파면을 변화시키도록 하였지만 이상광 편광이 통과하였을 때에 투과 파면을 변화시키지 않고, 상광 편광이 통과하였을 때에 투과 파면을 변화시키도록 해도 되는 것은 물론이다. 또한 본 발명은, 파장(λ1)의 광속을 출사하는 광원 이외에, 파장(λ1)과는 다른 파장[λ2(600 nm < λ2 < 700 nm), λ3(700 nm < λ3 < 800 nm]의 광속을 출사하는 광원과, 그에 대응한 집광 광학계를 이용함으로써 BD, HD, DVD의 3중 호환 가능한 광픽업 장치, 혹은 BD, HD, DVD, CD의 4중 호환 가능한 광픽업 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 적합한 실시예에 대해 설명한다. 제1 실시예는 제6항에 대응하는 광픽업 장치에 적합한 실시예이다. 표1에 렌즈 데이터를 나타낸다. 또한, 이 이후(표의 렌즈 데이터 포함함)에 있어서, 10의 거듭 제곱수(예를 들어, 2.5 × 10-3)를, E(예를 들어, 2.5E-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다.
[표1]
Figure 112006006533401-PAT00001
대물 렌즈의 광학면은, 각각 수1 식에, 표1에 나타낸 계수를 대입한 수식으로 규정되는, 광축의 주위에 축대칭인 비구면으로 형성되어 있다.
[수1]
Figure 112006006533401-PAT00002
여기서, X(h)는 광축 방향의 축(빛의 진행 방향을 양으로 함), к는 원뿔 계수, A2i는 비구면 계수, h는 광축으로부터의 높이이다.
또한, 회절 구조에 의해 각 파장의 광속에 대해 부여되는 광로 길이는, 수2 식의 광로차 함수에, 표1에 나타낸 계수를 대입한 수식으로 규정된다.
[수2]
Figure 112006006533401-PAT00003
여기서, λ는 입사 광속의 파장, λB는 제조 파장(브레이즈화 파장), n은 회절 차수, B2i는 광로차 함수의 계수이다.
도3을 참조하여, 본 실시예에 대해 설명한다. 위상 구조(PS)는「파장(λ1)의 상광 편광」을 회절하지 않고,「파장(λ1)의 이상광 편광」을 회절하는 기능을 갖는다. 위상 구조(PS)는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 상으로 배열된 구조이며, 소정의 레벨면(본 실시예의 형태에서는 5 레벨면)의 개수마다, 그 레벨면수에 대응한 단(段)수분의 높이만큼 단을 시프트시킨 구조(본 실시예의 형태에 있어서는 4단 시프트시킨 구조)로 되어 있다.
계단 구조의 각 단차(Δ1)는 Δ1 = λ1/(ne-no) = 1.02 ㎛를 충족시키는 높이로 설정되어 있다. 여기서, no는 파장(λ1)에 있어서의 복굴절 매질층(LY1)의 상광 굴절율, ne는 파장(λ1)에 있어서의 복굴절 매질층(LY1)의 이상광 굴절율이다.
파장(λ1)의 상광 편광이 입사한 경우에는, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절 율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 대략 동일해지므로,「파장(λ1)의 상광 편광」은 위상 구조(PS)에 의해 아무런 작용을 받지 않고 그대로 투과한다. 한편, 단차(Δ1)에 의해「파장(λ1)의 이상광 편광」에 부가되는 광로차는 0.2 × λ1이며, 단차(Δ1)의 전후의 레벨면을 통과하는「파장(λ1)의 이상광 편광」의 위상은 약 2π/5만큼 어긋나게 된다. 하나의 톱니는 5분할되어 있으므로, 톱니 1개분으로는 정확히「파장(λ1)의 이상광 편광」의 위상의 어긋남은 5 × 2π/5 = 2π가 되어, 1차 회절광이 발생한다. 위상 구조(PS)는 이 1차 회절광을 HD의 정보 기록면(RL2) 상에 집광시키도록 설계되어 있다.
이와 같이, 위상 구조(PS)는「파장(λ1)의 이상광 편광」만을 선택적으로 회절시킴으로써, BD의 보호층 두께와 HD의 보호층 두께의 차이에 의한 구면 수차를 보정한다. 또한, 위상 구조(PS)는 HD에서 이용되는 NA의 영역(Q ≤ h ≤ 1.43 mm)에만 있으므로, 위상 구조의 외측의 영역을 통과한 광속은 HD에 정보 기록면(RL2) 상에는 집광되지 않고, 결과적으로 HD의 개구 제한으로서 작용한다. 또한, 위상 구조(PS)에서 발생하는「파장(λ1)의 상광 편광」의 0차 회절광의 회절 효율은 100 ％,「파장(λ1)의 이상광 편광」의 1차 회절광의 회절 효율은 87.5 ％로, BD와 HD의 양방에 대해 높은 회절 효율을 얻고 있다.
제2 실시예는 제5항에 대응하는 광픽업 장치에 적합한 실시예이다. 표2에 렌즈 데이터를 나타낸다.
[표2]
Figure 112006006533401-PAT00004
도1을 참조하여, 본 실시예에 대해 설명한다. 위상 구조(PS)는「파장(λ1)의 상광 편광」을 회절하지 않고,「파장(λ1)의 이상광 편광」을 회절하는 기능을 갖는다. 위상 구조(PS)는 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상의 패턴이 동심원 상으로 배열된 구조를 갖는다.
파장(λ1)의 상광 편광이 입사한 경우에는, 복굴절 매질층(LY1)과 균질 굴절율 투명 재료(LY2)의 굴절율이 거의 동일해지므로,「파장(λ1)의 상광 편광」은 위상 구조(PS)에 의해 아무런 작용을 받지 않고 그대로 투과한다. 한편, 위상 구조 (PS)는「파장(λ1)의 이상광 편광」이 입사하였을 때에 1차 회절광이 발생하도록 설정되어 있다. 위상 구조(PS)는 이 1차 회절광을 HD의 정보 기록면(RL2) 상에 집광시키도록 설계되어 있다.
이와 같이, 위상 구조(PS)는「파장(λ1)의 이상광 편광」만을 선택적으로 회절시킴으로써, BD의 보호층 두께와 HD의 보호층 두께의 차이에 의한 구면 수차를 보정한다. 또한, 위상 구조(PS)는 HD에서 이용되는 NA의 영역(0 ≤ h ≤ 1.43 ㎜)에만 있으므로, 위상 구조의 외측의 영역을 통한 광속은 HD에 정보 기록면(RL2) 상에는 집광되지 않고, 결과적으로 HD의 개구 제한으로서 작용한다. 또한, 위상 구조(PS)에서 발생하는「파장(λ1)의 상광 편광」의 0차 회절광의 회절 효율 및「파장(λ1)의 이상광 편광」의 1차 회절광의 회절 효율은 모두 100 ％로, BD와 HD의 양방에 대해 높은 회절 효율을 얻고 있다.
제3 실시예는 제6항에 대응하는 광픽업 장치에 적합한 실시예이다. 표3에 렌즈 데이터를 나타낸다.
[표3]
Figure 112006006533401-PAT00005
도4를 참조하여, 본 실시예에 대해 설명한다. 위상 구조(PS)는「파장(λ1)의 이상광 편광」을 회절하지 않고,「파장(λ1)의 상광 편광」을 회절하는 기능을 갖는다. 위상 구조(PS)는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 상으로 배열된 구조를 갖고, 소정의 레벨면(본 실시예의 형태에서는 4 레벨면) 개수마다 그 레벨면수에 대응한 단수분의 높이만큼 단을 시프트시킨 구조(본 실시예의 형태에 있어서는 3단 시프트시킨 구조)로 되어 있다. 계단 구조의 각 단차(Δ1)는 Δ1 = 2 × λ1/(ne - 1) = 1.34 ㎛를 충족시키는 높이로 설정되어 있다. 여기서, ne는 파장(λ1)에 있어서의 복굴절 매질층(LY1)의 이상광 굴절율이 다.
파장(λ1)의 이상광 편광이 입사한 경우에는, 단차(Δ1)에 의해「파장(λ1)의 이상광 편광」에 부가되는 광로차는 2 × λ1이므로,「파장(λ1)의 이상광 편광」은 위상 구조(PS)에 의해 아무런 작용을 받지 않고 그대로 투과한다. 한편, 단차(Δ1)에 의해「파장(λ1)의 상광 편광」에 부가되는 광로차는 1.74 × λ1이며, 단차(Δ1)의 전후의 레벨면을 통과하는「파장(λ1)의 상광 편광」의 위상은 약 -2π/4만큼 어긋나게 된다. 하나의 톱니는 4분할되어 있으므로 톱니 1개분으로는 정확히「파장(λ1)의 상광 편광」의 위상의 어긋남은 4 × (- 2π/4) = - 2π가 되어, -1차 회절광이 발생한다. 위상 구조(PS)는 이 -1차 회절광을 HD의 정보 기록면(RL2) 상에 집광시키도록 설계되어 있다.
이와 같이, 위상 구조(PS)는「파장(λ1)의 상광 편광」만을 선택적으로 회절시킴으로써, BD의 보호층 두께와 HD의 보호층 두께의 차이에 의한 구면 수차를 보정한다. 또한, 위상 구조(PS)는 HD에서 이용되는 NA의 영역(0 ≤ h ≤ 1.43 mm)에만 있으므로, 위상 구조의 외측의 영역을 통과한 광속은 HD에 정보 기록면(RL2) 상에는 집광되지 않고, 결과적으로 HD의 개구 제한으로서 작용한다. 또한, 위상 구조(PS)에서 발생하는「파장(λ1)의 이상광 편광」의 0차 회절광(투과광)의 회절 효율은 100 ％,「파장(λ1)의 상광 편광」의 -1차 회절광의 회절 효율은 80.5 ％로, BD와 HD의 양방에 대해 높은 회절 효율을 얻고 있다.
본 발명에 따르면, 동일 파장의 광속을 이용하여 다른 광정보 기록 매체에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광픽업 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 광픽업 장치이며,
    (1) 파장(λ1)의 광속의 편광 상태를 제어하여 상광 편광 및 이상광 편광을 선택적으로 출사하는 광원 장치와,
    (2) 대물 광학 소자를 갖고, 파장(λ1)의 광속을 두께(t1)의 보호층을 거쳐서 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키거나, 또는 파장(λ1)의 광속을 두께(t2)(≠ t1)의 보호층을 거쳐서 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 집광 광학계와,
    (3) 상기 제1 광정보 기록 매체 및 상기 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면으로부터의 반사광을 수광하여 신호를 출력하는 광검출기를 갖고,
    상기 대물 광학 소자가, 평행 광속이 투과하는 광학면 중 어느 하나에 위상 구조를 갖고,
    상기 위상 구조는 상광 편광에 대한 상광 굴절율(no)과 이상광 편광에 대한 이상광 굴절율(ne)(no ≠ ne)이 다르고, 굴절율 타원체의 광축이 일방향으로 정렬된 복굴절 매질로 이루어지고, 상광 편광 혹은 이상광 편광 중 한 쪽 입사광의 투과 파면은 변화시키지 않고, 상광 편광 혹은 이상광 편광 중 다른 한 쪽의 입사광의 투과 파면은 변화시키는 기능을 갖는 광픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원 장치는 파장(λ1)의 광속을 출사하는 광원과, 파장(λ1)의 광속의 투과광의 편광 방향을 절환하는 절환 수단을 갖는 광픽업 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 절환 수단은 액정에 의해 투과광의 편광 방향을 90 ± 5도 절환하는 광픽업 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 절환 수단은 λ/2 파장판과, 상기 λ/2 파장판을 광축 주위로 45 ± 5도 회전시키는 기구를 갖는 광픽업 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광원 장치는 상기 위상 구조에 대해 상기 파장(λ1)의 상광 편광을 출사할 수 있는 제1 광원과, 상기 위상 구조에 대해 상기 파장(λ1)의 이상광 편광을 출사할 수 있는 제2 광원을 갖고 있는 광픽업 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 위상 구조는 단면이 톱니 형상의 요철부로 이루어지고,
    상기 요철부가 상기 굴절율(no 혹은 ne)과 거의 동등한 굴절율(ns)의 굴절율 매질로 충전되어 있는 광픽업 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 위상 구조는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상 으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 구조이며, 상기 패턴이 상기 굴절율(no 혹은 ne)과 거의 동등한 굴절율(ns)의 굴절율 매질로 충전되어 있는 광픽업 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 위상 구조는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 구조이며, 계단 형상의 각 단의 오목부와 볼록부에 의한 파장(λ1)의 상광 편광 혹은 이상광 편광의 투과광의 위상차가 2π의 정수배인 광픽업 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 위상 구조는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 형상으로 배열된 구조이며, 상기 패턴이 굴절율(ns)(ns ≠ no, ns ≠ ne)의 매질로 충전되어 있고, 계단 형상의 각 단의 오목부와 볼록부에 의한 파장(λ1)의 상광 편광 혹은 이상광 편광의 투과광의 위상차가 2π의 정수배인 광픽업 장치.
  10. 제1항에 있어서, λ1 = 380 내지 450 nm인 광픽업 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보호층의 두께는 t1 < t2의 관계를 충족시키고,
    상기 집광 광학계는, 상광 편광을 투과 파면은 변화시키지 않고 상기 보호층의 두께(t1)의 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광하고, 이상광 편광의 투 과 파면은 변화시켜 상기 보호층의 두께(t2)의 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광하는 광픽업 장치.
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