KR20070018682A - 광픽업 및 광디스크 장치 - Google Patents

광픽업 및 광디스크 장치 Download PDF

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KR20070018682A
KR20070018682A KR1020060073393A KR20060073393A KR20070018682A KR 20070018682 A KR20070018682 A KR 20070018682A KR 1020060073393 A KR1020060073393 A KR 1020060073393A KR 20060073393 A KR20060073393 A KR 20060073393A KR 20070018682 A KR20070018682 A KR 20070018682A
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마사히로 사이토
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

보호 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광디스크의 신호 기록면에 대해서, 각각의 파장의 광빔의 스폿 형상 및 광량을 적정한 것으로 한다.
제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1광원과, 제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2광원과, 제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3광원과, 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔을 광디스크의 신호 기록면상에 집광하는 대물렌즈(33)와, 제 1 내지 제 3광원과 대물렌즈(33)와의 사이에 배치되며, 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔의 발산각을 변환하여 평행광으로 하는 콜리메이터(collimator) 렌즈(36)와, 콜리메이터 렌즈(36)와 대물렌즈(33)와의 사이에 배치되는 회절 광학 소자(34)를 갖추며, 회절 광학 소자(34)는, 제 2파장의 광빔을 회절하는 제 1회절부(34a)와, 제 3파장의 광빔을 회절하는 제 2회절부(34b)를 가지고, 제 2회절부(34b)에는, 복수의 동축 링 대역으로 이루어지는 회절 구조가 형성되며, 상기 회절 구조에는, 광축 방향으로 다른 높이를 가지는 제 1 내지 제 4광학면이 계단형으로 연속적으로 형성되어 있다.

Description

광픽업 및 광디스크 장치{Optical pickup and optical disc apparatus}
도 1은, 본 발명을 적용한 광디스크 장치의 구성을 나타내는 블록 회로도이다.
도 2는, 본 발명을 적용한 광픽업의 광학계를 나타내는 광로도(光路圖)이다.
도 3은, 본 발명을 적용한 광픽업을 구성하는 회절(回折) 광학 소자 및 대물렌즈를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명을 적용한 광픽업을 구성하는 회절 광학 소자의 제 1회절부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명을 적용한 광픽업을 구성하는 회절 광학 소자의 제 2회절부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명을 적용한 광픽업의 제 2회절부와 비교하기 위한 비교 예의 회절부를 설명하는 도면이며, (a)는, 회절 격자 형상으로 형성된 비교예 1의 회절부를 나타내는 단면도이며, (b)는, 브레이즈 형상(blazed shape)으로 형성된 비교예 2의 회절부를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명을 적용한 광픽업의 제 2회절부의 각 파장에 대한 위상을 설명하는 도면이며, (a)는, 각 광학면의 광축 방향의 높이를 나타내는 도면이며, (b)는, 제 1파장에 대한 파장 위상으로 환산한 도면이며, (c)는, 제 2파장에 대한 파 장 위상으로 환산한 도면이며, (d)는, 제 3파장에 대한 파장 위상으로 환산한 도면이다.
도 8은, 종래의 광픽업을 구성하는 대물렌즈 및 회절 격자를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 종래의 광픽업의 회절 격자를 나타내는 단면도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호설명]
1 : 광디스크 장치 2 : 광디스크
3 : 광픽업 4 : 스핀들 모터
5 : 전송 모터 9 : 서보 제어 회로
22 : 디스크 종류 판별부 31 : 제 1광원부
32 : 제 2광원부 33 : 대물렌즈
34 : 회절 광학 소자 35 : 광검출기
36 : 콜리메이터 렌즈 38 : 제 1빔스플리터
39 : 제 2빔스플리터 41 : 광학 소자
본 발명은, 복수 종류의 광디스크 등의 정보 기록 매체에 대해서, 다른 파장의 광빔을 이용하여 정보의 기록 및／또는 재생을 실시하는 광픽업 및 광디스크 장치에 관한 것이다.
현재, 차세대 광디스크 형식으로서, 청자색(靑紫色) 반도체 레이저에 의한 파장 400 ~ 410nm 정도의 광원을 이용한 것이 채용되고 있다.
이러한 차세대 광디스크에 대응하는 광픽업을 제공할 때에, 종래의 CD (Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc) 등의 형식이 다른 광디스크와의 호환성을 가진 것이 바람직하다. 이와 같이, 디스크 구조 및 이것에 수반하는 레이저 특성(laser specifications)이 다른 형식의 광디스크간의 호환성을 가지는 광픽업 및 광디스크 장치가 필요하게 된다.
이러한 사용 파장이 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서 정보 신호의 기록이나 재생을 실시하는 광픽업으로서 각 광디스크에 대응한 복수의 대물렌즈를 갖춘 것이 있다.
복수의 대물렌즈를 이용한 광픽업에서는, 그만큼, 부품 점수가 많고, 광디스크 장치의 대형화나 제조 비용의 상승을 초래할 우려가 있다.
또, 사용 파장이 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서 정보 신호의 기록이나 재생을 실시하는 광픽업으로서, 1개의 대물렌즈와 이 대물렌즈에 입사하는 광빔의 발산각(發散角)을 파장에 따라서 변환하는 광학 소자를 가지는 광픽업을 생각할 수 있다.
구체적으로는, 도 8에 나타내는, 파장 405nm 정도의 제 1파장의 광빔을 이 제 1파장에 대응한 제 1광디스크의 신호 기록면상에 수속(收束)하는 대물렌즈(103)를 이용하고, 파장 660nm 정도의 제 2파장의 광빔을 이 대물렌즈(103)를 이용하여 제 2파장에 대응한 제 2광디스크의 신호 기록면상에 수속하는 입사각(入射角)으로 변경하는 제 1회절 소자와, 파장 785nm 정도의 제 3파장의 광빔을 이 대물렌즈를 이용하여 제 3파장에 대응한 제 3광디스크의 신호 기록면상에 집속(集束)하는 입사각으로 변경하는 제 2회절 소자(104)를 가지는 광픽업(100)이 있다.
이 제 2회절 소자(104)로서 도 9에 나타내는 격자 높이가 제 1 및 제 2파장인 405nm, 660nm의 각각의 정수배(整數倍)가 되는 회절 격자가 이용되고 있었다.
그러나, 이러한 제 2회절 격자(104)는, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 투과시키는 동시에, 제 3파장의 광빔(B3)을 사용하는 -1차광(B3c5)을 발생시키는 동시에, 그것과 대략 동량의 ＋1차광(B3c6)을 발생시켜 버리고, 이것이 미광(迷光)이 되어 버리고, 신호의 열화를 부를 우려가 있었다. 또한, 도 8중 파선(B3c7)은, 0차광이 대물렌즈(103)에 입사했을 때의 초점 위치를 나타내는 것이다.
본 발명의 목적은, 보호 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서, 공통의 대물렌즈를 이용하여, 대응하는 파장의 광빔을 신호 기록면에 적절한 스폿 형상 및 광량으로 집광하는 것을 가능하게 하고, 복수 종류의 광디스크에 대해서, 정보 신호의 기록 및 재생을 가능하게 하는 광픽업 및 광디스크 장치를 제공하는 것에 있다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명과 관련되는 광픽업은, 제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1광원과, 제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2광원과, 제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3광원과, 상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔을 광디스크의 신호 기록면상에 집광하는 대물렌즈와, 상기 제 1 내지 제 3광원과 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되며, 상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔의 발산각(發散角)을 변환하여 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈와 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되는 회절 광학 소자를 갖추고, 상기 회절 광학 소자는, 상기 제 2파장의 광빔을 회절하는 제 1회절부와, 상기 제 3파장의 광빔을 회절하는 제 2회절부를 가지고, 상기 제 2회절부에는, 복수의 동축 링 대역(輪帶)(concentric ring zones)으로 이루어지는 회절 구조가 형성되며, 상기 회절 구조에는, 광축 방향으로 다른 높이를 가지는 제 1 내지 제 4광학면이 계단형으로 연속적으로 형성되어 있다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명과 관련되는 광디스크 장치는, 다른 종류의 복수의 광디스크에 대해서 정보를 기록 및／또는 재생하는 광픽업과, 상기 광디스크를 회전 구동하는 디스크 회전 구동 수단을 갖추는 광디스크 장치에 있어서, 상기 광픽업은, 제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1광원과, 제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2광원과, 제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3광원과, 상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔을 광디스크의 신호 기록면상에 집광하는 대물렌즈와, 상기 제 1 내지 제 3광원과 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되며, 상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔의 발산각을 변환하여 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈와 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되는 회절 광학 소자를 갖추고, 상기 회절 광학 소자는, 상기 제 2파장의 광빔을 회절하는 제 1회절부와, 상 기 제 3파장의 광빔을 회절하는 제 2회절부를 가지고, 상기 제 2회절부에는, 복수의 동축 링 대역으로 이루어지는 회절 구조가 형성되며, 상기 회절 구조에는, 광축 방향으로 다른 높이를 가지는 제 1 내지 제 4광학면이 계단형으로 연속적으로 형성되어 있다.
이하, 본 발명을 적용한 광픽업을 이용한 광디스크 장치에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명이 적용된 광디스크 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광디스크(2)로부터 정보 기록 재생을 실시하는 광픽업(3)과, 광디스크(2)를 회전 조작하는 구동 수단으로서의 스핀들 모터(4)와, 광픽업(3)을 광디스크(2)의 지름 방향으로 이동시키는 전송 모터(5)를 갖추고 있다. 이 광디스크 장치(1)는, 형식(format)이 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서 기록 및／또는 재생을 실시할 수 있는 호환성을 실현한 광디스크 장치이다.
여기서 이용되는 광디스크(2)는, 예를 들면, CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc), 정보의 추기(追記)가 가능하게 되는 CD－R(Recordable) 및 DVD－R(Recordable), 정보의 갱신이 가능하게 되는 CD－RW(ReWritable), DVD－RW(R eWritable), DVD＋RW(ReWritable) 등의 광디스크나, 더욱 발광 파장이 짧은 405nm 정도(청자색)의 반도체 레이저를 이용한 고밀도 기록이 가능한 광디스크나, 광학 자기 디스크 등이다.
특히, 이하에서 광디스크 장치(1)에 의해 정보의 재생 또는 기록을 실시하는 3 종류의 광디스크로서 보호 기판의 두께가 0.1mm로 파장 405nm 정도의 광빔을 기 록 재생광으로서 사용하는 고밀도 기록이 가능한 제 1광디스크(11)와, 보호 기판의 두께가 0.6mm로 파장 660nm 정도의 광빔을 기록 재생광으로서 사용하는 DVD 등의 제 2광디스크(12)와, 보호 기판의 두께가 1.2mm로 파장 785nm 정도의 광빔을 기록 재생광으로서 사용하는 CD 등의 제 3광디스크(13)를 이용하는 것으로 하여 설명한다.
광디스크 장치(1)에 있어서, 스핀들 모터(4) 및 전송 모터(5)는, 디스크 종류 판별 수단도 되는 시스템 컨트롤러(7)로부터의 지령에 의거하여 제어되는 서보 제어 회로(9)에 의해 디스크 종류에 따라서 구동 제어되고 있고, 예를 들면, 제 1광디스크(11), 제 2광디스크(12), 제 3광디스크(13)에 따라서 소정의 회전수로 구동된다.
광픽업(3)은, 복수 종류의 형식에 대해서 호환성을 가지는 광학계를 갖추고, 규격이 다른 광디스크의 기록층에 대해서 다른 파장의 광빔을 조사하는 동시에, 이 광빔의 기록층에 있어서의 반사광을 검출한다. 광픽업(3)은, 검출한 반사광으로부터 각 광빔에 대응하는 신호를 프리앰프부(8)에 공급한다.
프리앰프부(8)의 출력은, 신호 변복조기 및 에러 수정 부호 블록(이하, 신호 변복조 ＆ ECC 블록이라고 적는다.)(15)에 전송된다. 이 신호 변복조 ＆ ECC 블록(15)은, 신호의 변조, 복조 및 ECC(에러 수정 부호)의 부가를 실시한다. 광픽업(3)은, 신호 변복조 ＆ ECC 블록(15)의 지령에 따라서 회전하는 광디스크(2)의 기록층에 대해서 광빔을 조사하고, 광디스크(2)에 대해서 신호의 기록 또는 재생을 실시한다.
프리앰프부(8)는, 형식마다 다르게 검출되는 광빔에 대응하는 신호에 의거하여, 포커스 에러 신호, 트래킹 에러 신호, RF신호 등을 생성하도록 구성되어 있다. 기록 또는 재생의 대상 매체가 되는 광디스크(2)의 종류에 따라서, 서보 제어 회로(9), 신호 변복조 ＆ ECC 블록(15) 등에 의해, 광디스크(2)의 규격에 의거하는 복조 및 오류 정정 처리 등의 소정의 처리가 실시된다.
여기서 예를 들면, 신호 변복조 ＆ ECC 블록(15)에 의해 복조된 기록 신호가 컴퓨터의 데이터 스토리지용이면, 인터페이스(16)를 거쳐서 외부 컴퓨터(17)에 송출된다. 이것에 의해, 외부 컴퓨터(17) 등은, 광디스크(2)에 기록된 신호를 재생 신호로서 수취할 수 있다.
또, 신호 변복조 ＆ ECC 블록(15)에 의해 복조된 기록 신호가 오디오비주얼용이면, D／A 및 A／D변환기(18)의 D／A변환부에서 디지털 아날로그 변환되며, 오디오비주얼 처리부(19)에 공급된다. 그리고 오디오비주얼 처리부(19)에서 오디오비주얼 처리가 실시되고, 오디오비주얼 신호 입출력부(20)를 거쳐서, 도시하지 않은 외부의 촬상 영사 기기 등에 전송된다.
광픽업(3)에 있어서, 예를 들면, 광디스크(2)상의 소정의 기록 트랙까지 이동시키기 위한 전송 모터(5)의 제어, 스핀들 모터(4)의 제어 및 광픽업(3)에 있어서 광집광(光集光) 수단이 되는 대물렌즈를 보관 유지하는 2축 액추에이터의 포커싱 방향의 구동과 트래킹 방향의 구동 제어는, 각각 서보 제어 회로(9)에 의해 행해진다.
레이저 제어부(21)는, 광픽업(3)의 레이저 광원을 제어한다. 특히, 이 구 체적인 예에서는, 레이저 제어부(21)는, 기록 모드시와 재생 모드시에 레이저 광원의 출력 파워를 다르게 하는 제어를 실시하고 있다. 또, 광디스크(2)의 종류에 따라서도 레이저 광원의 출력 파워를 다르게 하는 제어를 실시하고 있다. 레이저 제어부(21)는, 디스크 종류 판별부(22)에 의해서 검출된 광디스크(2)의 종류에 따라서 광픽업(3)의 레이저 광원을 전환하고 있다.
디스크 종류 판별부(22)는, 제 1 ~ 제 3광디스크(11, 12, 13)의 사이의 표면 반사율, 형상적 및 외형적인 차이 등 때문에 광디스크(2)가 다른 형식을 검출할 수 있다.
광디스크 장치(1)를 구성하는 각 블록은, 디스크 종류 판별부(22)에 있어서의 검출 결과에 따라서, 장착되는 광디스크의 방법에 의거하는 신호 처리를 할 수 있도록 구성되어 있다.
시스템 컨트롤러(7)는, 디스크 종류 판별부(22)로부터 전송되는 검출 결과에 의거하여 광디스크(2)의 종류를 판별한다. 광디스크의 종류를 판별하는 수법으로서는, 광디스크가 카트리지에 수납되는 타입이라면, 이 카트리지에 검출구멍을 설치하여 접촉 검출 센서 또는 압하 스위치를 이용하여 검출하는 수법을 들 수 있다. 또, 동일 광디스크에 있어서의 기록층의 판별에는, 광디스크 최내주(最內周)에 있는 프리마스터드 피트(pre-mastered pit)나 그루브(grove) 등에 기록된 목록 정보(Table Of Contents；TOC)에 의한 정보에 의거하여, 어느 기록층에 대한 기록 재생인지를 판별하는 수법을 사용할 수 있다.
서보 제어 회로(9)는, 예를 들면 광픽업(3)과 광디스크(2)와의 상대 위치를 검출(광디스크(2)에 기록된 주소 신호를 기초로 위치 검출하는 경우를 포함한다)함으로써, 기록 및／또는 재생하는 기록 영역을 판별할 수 있다.
이상과 같이 구성된 광디스크 장치(1)는, 스핀들 모터(4)에 의해서, 광디스크(2)를 회전 조작하고, 서보 제어 회로(9)로부터의 제어 신호에 따라서 전송 모터(5)를 구동 제어하고, 광픽업(3)을 광디스크(2)의 소망한 기록 트랙에 대응하는 위치로 이동하는 것으로, 광디스크(2)에 대해서 정보의 기록 재생을 실시한다.
여기서, 상술한 기록 재생용 광픽업(3)에 대해 자세하게 설명한다.
광픽업(3)은, 신호 기록면을 보호하는 보호 기판의 두께가 다른 복수의 광디스크에 대해서 기록 및／또는 재생을 실시하는 것이며, 구체적으로는, 두께가 0.1mm 정도의 제 1두께의 제 1보호 기판을 가지고 파장 405nm 정도의 제 1파장의 광빔을 기록 재생광으로서 사용하는 제 1광디스크(11)와, 두께가 0.6mm 정도의 제 2두께의 제 2보호 기판을 가지고 파장 660nm 정도의 제 2파장의 광빔을 기록 재생광으로서 사용하는 제 2광디스크(12)와, 두께가 1.2mm 정도의 제 3두께의 제 3보호 기판을 가지고 파장 785nm 정도의 제 3파장의 광빔을 기록 재생광으로서 사용하는 제 3광디스크(13)에 대해서 기록 및／또는 재생을 실시하는 것으로 하여 설명한다.
본 발명을 적용한 광픽업(3)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1사출부를 가지는 제 1광원부(31)와, 제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2사출부와, 제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3사출부를 가지는 제 2광원부(32)와, 제 1 내지 제 3사출부로부터 사출된 광빔을 광디스크(2)의 신호 기록면상에 집광하는 대물렌즈(33)와, 대물렌즈(33)와 제 1 및 제 2광원부(31, 32)와의 사이에 배치되며, 제 1회절부(34a)와 제 2회절부(34b)를 가지는 회절 광학 소자(34)와, 광디스크(2)의 신호 기록면에서 반사된 복귀광을 검출하는 광검출기(35)를 갖춘다.
또, 광픽업(3)은, 제 1 내지 제 3사출부와 회절 광학 소자(34)와의 사이에 배치되며, 제 1 내지 제 3사출부로부터 사출된 광빔의 발산각을 변환하는 콜리메이터 렌즈(36)와, 콜리메이터 렌즈(36)와 회절 광학 소자(34)와의 사이에 설치되며, 신호 기록면에서 반사된 복귀광의 광로를 왕로광(往路光)(outgoing light)의 광로로부터 분기시켜서 광검출기(35)로 이끄는 광로 분기 수단으로서 제 1빔스플리터(38)와, 제 1 및 제 2광원부(31, 32)와, 콜리메이터 렌즈(36)와의 사이에 설치되며, 제 1광원부(31)로부터 사출된 광빔의 광로와, 제 2광원부(32)로부터 사출된 광빔의 광로를 합성하는 광로 합성 수단으로서 제 2빔스플리터(39)를 가진다.
제 1광원부(31)는, 제 1광디스크(11)에 대해서 파장 405nm 정도의 제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1사출부를 가진다. 또, 제 2광원부(32)는, 제 2광디스크(12)에 대해서 파장 660nm 정도의 제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2사출부와, 제 3광디스크(13)에 대해서 파장 785nm 정도의 제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3사출부를 가진다.
또한, 광픽업(3)에 있어서, 제 1 내지 제 3사출부는, 제 1광원부(31) 또는 제 2광원부(32)에 배치하도록 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 1의 광원부에 제 1 내지 제 3사출부를 배치하도록 구성해도 좋고, 또, 각각 다른 광원부에 배치하도록 구성해도 좋다.
제 2빔스플리터(39)는, 예를 들면, 파장 선택성이 있는 밀러면(39a)을 가지고 있다. 이 밀러면(39a)은, 제 1광원부(31)의 제 1사출부로부터 사출된 광빔을 투과시키고, 제 2광원부(32)의 제 2 및 제 3사출부로부터 사출된 광빔을 반사시키는 것으로, 제 1 내지 제 3사출부로부터 사출되는 각각의 광빔의 광로를 합성할 수 있다.
콜리메이터 렌즈(36)는, 제 1광원부(31) 또는 제 2광원부(32)의 각 사출부로부터 사출된 광빔의 발산각을 변환하여 대략 평행광으로서 제 1빔스플리터(38) 측에 사출시킨다.
회절 광학 소자(34)는, 제 1 내지 제 3파장의 광빔의 광로상에 배치되며, 즉, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1빔스플리터(38)와 대물렌즈(33)와의 사이에 배치되며, 그 한쪽 면인 입사측 면에 제 1회절부(34a)와, 그 다른 쪽 면인 사출측 면에 제 2회절부(34b)를 가진다.
제 1회절부(34a)는, 제 1 및 제 3파장의 광빔(B1, B3)을 투과시키고, 제 2파장의 광빔(B2)을 회절한다. 여기서, 제 1회절부(34a)는, 제 2파장의 광빔(B2)을 회절함으로써, 제 2파장의 광빔(B2)이 대물렌즈(33)에 의해 집속되는 제 2광디스크(12)의 신호 기록면(12a)상의 스폿 형상을 적절한 형상으로 한다. 즉, 제 1회절부(34a)는, 제 2파장의 광빔(B2)이 대물렌즈(33)에 의해 적절히 집광되도록 발산각을 변경하고 초점을 맞춘다. 또, 제 1회절부(34a)는, 제 2파장의 광빔(B2)이 대물렌즈(33)를 거쳐서 제 2광디스크(12)의 신호 기록면(12a)상에 집광될 때 발생하는 구면 수차, 즉, 보호 기판 두께가 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서 공통의 대물렌즈(33)를 이용함으로써 발생하는 구면 수차를 보정한다.
또, 제 2회절부(34b)는, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 투과시키고, 제 3파장의 광빔(B3)을 회절한다. 여기서, 제 2회절부(34b)는, 제 3파장의 광빔(B3)을 회절함으로써, 제 3파장의 광빔(B3)이 대물렌즈(33)에 의해 수습되는 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)상의 스폿 형상을 적절한 형상으로 한다. 즉, 제 2회절부(34b)는, 제 3파장의 광빔(B3)이 대물렌즈(33)에 의해 적절히 집광되도록 발산각을 변경하고 초점을 맞춘다. 또, 제 2회절부(34b)는, 제 3파장의 광빔(B3)이 대물렌즈(33)를 거쳐서 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)상에 집광될 때 발생하는 구면 수차, 즉, 보호 기판 두께가 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서 공통의 대물렌즈(33)를 이용함으로써 발생하는 구면 수차를 보정한다.
다음에, 제 1 및 제 2회절부(34a, 34b)의 구성에 대해 설명한다. 제 1 및 제 2회절부(34a, 34b)는, 홀로그램이 형성되며, 이 홀로그램의 형상은, 소정의 단수 및 소정의 위상 깊이의 동축 링 대역 모양의 단부를 가지는 계단형으로 되어 있다.
즉, 제 1회절부(34a)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 소정의 스텝수(n)(n은, 2 이상의 정수로 한다.)의 계단형으로 되어 있고, 제 1 내지 제(n－1)의 단부(S1, S2,ㆍㆍㆍSn －2, Sn －1)를 가지는 계단형의 홀로그램이 형성되며, 또한 바꿔 말하면, 동축 링 대역 모양의 제 1 내지 제 n의 광학면(f1, f2,ㆍㆍㆍfn－1, fn)이 연속적으로 형성된 계단형의 홀로그램이 형성되어 있다.
제 1회절부(34a)의 인접하는 각 광학면(f1, f2,ㆍㆍㆍfn－1, fn)은, 대략 동일 단차로 되어 있고, 즉 인접하는 광학면의 단차는, 제 1 및 제 3파장의 광빔(B1, B3)을 투과시키는 동시에, 제 2파장의 광빔(B2)을 대물렌즈(33)와 제 2광디스크(12)에 적절한 스폿 형상으로 집광하는 발산각이 되도록 회절하는 단차로 형성되어 있다. 또, 1 주기의 각 광학면(f1, f2,ㆍㆍㆍfn－1, fn)의 반지름 방향의 폭이 대략 동일하게 형성되어 있다. 예를 들면, 제 1회절부(34a)는, 5 스텝(n=5)의 계단형으로 되어 있고, 각 광학면의 단차는, 2×λ1／(n1－1)로 산출되는 크기로 설정되며, 즉, 제 1파장(λ1)의 2 파장분, 제 3파장(λ3)의 1 파장분이 되는 것으로, 제 1 및 제 3파장의 광빔이 대략 투과하도록 구성되어 있다.
이상과 같이 구성된 제 1회절부(34a)는, 상술과 같은 복수의 동축 링 대역으로 이루어지는 회절 구조가 형성됨으로써, 제 1 및 제 3파장의 광빔을 대략 투과시키는 동시에, 제 2파장의 광빔을 적절한 발산각 및 적절한 광량으로 회절시키는 것으로, 이 회절광을 대물렌즈(33)를 거쳐서 제 2광디스크(12)의 신호 기록면(12a)에 적절한 스폿 형상으로 집광할 수 있다.
또, 제 2회절부(34b)는, 4 스텝의 계단형으로 되어 있고, 즉, 도 5에 나타내 는 바와 같이, 제 1 내지 제 3단부(S1, S2, S3)를 가지고, 동축 링 대역 모양의 제 1 내지 제 4광학면(f1, f2, f3, f4)이 연속적으로 형성된 계단형의 홀로그램이 형성되어 있다. 여기서, 제 1 내지 제 4광학면(f1, f2, f3, f4)은, 광축 방향으로 다른 높이를 가지고, 즉, 각각 광축 방향의 위치가 다르게 형성되어 있고, 인접하는 각 광학면의 단차는, 모두 동일 단차는 아니다. 또, 제 1광학면(f1)은, 가장 외측, 즉 대물렌즈(33) 측에 위치하고, 제 2광학면(f2)은, 제 1광학면(f1)보다 내면 측에 위치하고, 제 3광학면(f3)은, 제 2광학면(f2)보다 내면 측에 위치하고, 제 4광학면(f4)은, 제 3광학면(f3)보다 내면 측에 위치하고, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4광학면은, 차례대로, 연속해서 계단형으로 형성되어 있다.
제 2회절부(34b)의 각 광학면은, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 투과시키는 동시에, 제 3파장의 광빔(B3)을 대물렌즈(33)에서 제 3광디스크(13)에 적절한 스폿 형상으로 집광하는 발산각이 되는 -1차 회절광과, 이 -1차 회절광보다 회절량이 적은 ＋1차 회절광에 회절시키는 단차 및 폭으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 2회절부(34b)는, 제 3파장의 광빔(B3)의 ＋1차 회절광의 회절량(E1)에 대한, －1차 회절광의 회절량(E2)의 비율(E2／E1)이 1.5 이상이 되도록 회절한다. 여기서, 0차 회절광(이하, 「0차광」이라고 한다.)의 초점으로부터 이간하는 측에서 초점을 연결하는 회절광을 -1차 회절광(이하, 「－1차광」이라고 한다.)으로 하고, 0 차광의 초점으로부터 근접하는 측에서 초점을 연결하는 회절광을 ＋1차 회절광(이하, 「1차광」이라고 한다.)이라고 한다.
또, 제 2회절부(34b)의 제 2 및 제 3광학면(f2, f3)의 단차(X23)가, 제 1 및 제 2광학면(f1, f2)의 단차(X12) 및 제 3 및 제 4광학면(f3, f4)의 단차(X34)보다 크게 되어 있다.
또, 제 2회절부(34b)는, 제 1광학면(f1)과 제 3광학면(f3)과의 단차(X13) 및 제 2광학면(f2)과 제 4광학면(f4)과의 단차(X24)가, 식(1), 식(2)을 만족시키도록 형성되어 있다.
5×λ1／(n1－1)
Figure 112006055897385-PAT00001
X13
Figure 112006055897385-PAT00002
3×λ2／(n2－1)ㆍㆍㆍ(1)
5×λ1／(n1－1)
Figure 112006055897385-PAT00003
X24
Figure 112006055897385-PAT00004
3×λ2／(n2－1)ㆍㆍㆍ(2)
또한, 식(1) 및 식(2)과 후술하는 식(3) 및 식(4)에 있어서, λ1은, 제 1파-장을 나타내고, λ2는, 제 2파장을 나타내고, n1은, 회절 광학 소자의 제 1파장에 대한 굴절률을 나타내고, n2는, 회절 광학 소자의 제 2파장에 대한 굴절률을 나타내는 것이다.
식(1) 및 식(2)을 만족시키는 범위로, 단차(X13) 및 단차(X24)를 설정하는 것으로, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 투과시키는 동시에, 제 3파장의 광빔(B3)을 회절하여 적절한 발산각으로 회절광을 발생시킬 수 있다.
또, 제 2회절부(34b)는, 제 1광학면(f1)과 제 2광학면(f2)과의 단차(X12) 및 제 3광학면(f3)과 제 4광학면(f4)과의 단차(X34)가, 식(3), 식(4)을 만족시키도록 형성되어 있다.
0.065×λ1／(n1－1)
Figure 112006055897385-PAT00005
X12
Figure 112006055897385-PAT00006
0.165×λ1／(n1－1)ㆍㆍㆍ(3)
0.065×λ1／(n1－1)
Figure 112006055897385-PAT00007
X34
Figure 112006055897385-PAT00008
0.165×λ1／(n1－1)ㆍㆍㆍ(4)
식(3) 및 식(4)에 있어서, 하한(下限)은, 후술하는 제 3파장의 광빔의 ±1차광의 회절 광량에 (E2／E1)가 1.5 이상의 언밸런스를 발생시키기 위한 한계를 나타내고, 상한은, 후술하는 제 1 및 제 2파장의 광빔의 0차광의 회절 광량을 90％ 이상 확보하기 위한 한계를 나타내는 것이다. 즉, 단차(X12) 또는 단차(X34)가 0.065×λ1／(n1－1)보다 작아지면, 제 3파장의 광빔의 필요한 -1차광의 회절 광량을 얻지 못하고, 또 ＋1차광의 회절 광량이 커져 버린다. 또, 단차(X12) 또는 단차(X34)가 0.165×λ1／(n1－1)보다 커지면, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)의 0차광의 회절 광량이 저하해 버린다.
예를 들면, 제 4광학면(f4)을 기준으로서 제 1 내지 제 3광학면(f1, f2, f3)의 위치, 즉 광축 방향의 높이를 나타내는 단차(X14, X24, X34)는, 각각, X14= 3.713㎛, X24=3.643㎛, X34=0.070㎛이 된다. 바꿔 말하면, 제 1광학면(f1)과 제 2광학 면(f2)과의 단차(X12)는, 0.070㎛이 되며, 제 2광학면(f2)과 제 3광학면(f3)과의 단차(X23)는, 3.573㎛이 되며, 제 1광학면(f1)과 제 3광학면(f3)과의 단차(X13)는, 3.643㎛로 되어 있다. 또, 1 주기의 제 1 내지 제 4광학면(f1, f2, f3, f4)의 반지름 방향의 폭은, 대략 동일하게 형성되어 있다. 또한, 1 주기의 폭은, 바깥쪽으로 좁아지도록 변화한다.
또한, 제 2회절부(34b)가 설치되는 회절 광학 소자(34)는, 제 1파장(405nm)에 대한 굴절률(n1)이 1.556이며, 제 2파장(660nm)에 대한 굴절률(n2)이 1.539이며, 제 3파장(785nm)에 대한 굴절률(n3)이 1.536인 재질에 의해 형성했다.
식(1)에 있어서의 단차(X13, X24)의 하한을 나타내는 좌변은, 다음식(5)에 의해 얻을 수 있고, 식(1) 및 식(2)에 있어서의 단차(X13, X24)의 상한을 나타내는 우변은, 다음식(6)에 의해 얻을 수 있고, 식(2)에 있어서의 단차(X12, X34)의 하한을 나타내는 좌변은, 다음식(7)에 의해 얻을 수 있고, 식(3) 및 식(4)에 있어서의 단차(X12, X34)의 상한을 나타내는 우변은, 다음식(8)에 의해 얻을 수 있다.
5×λ1／(n1－1)=5×0.405／(1.556－1)=3.6421ㆍㆍㆍ(5)
3×λ2／(n2－1)=3×0.660／(1.539－1)=3.6734ㆍㆍㆍ(6)
0.065×λ1／(n1－1)=0.065×0.405／(1.556－1)=0.0473ㆍㆍㆍ(7)
0.165×λ1／(n1－1)=0.165×0.405／(1.556－1)=0.1201ㆍㆍㆍ(8)
이상과 같이 구성된 제 2회절부(34b)는, 상술과 같은 복수의 동축 링 대역으로 이루어지는 회절 구조가 형성됨으로써, 「표 1」에 나타내는 회절 효율로, 제 1 내지 제 3파장의 광빔(B1, B2, B3)을 회절한다. 또한, 「표 1」은, 각각 제 1 내지 제 3파장의 광빔의 각 차수(次數)의 회절 효율을 나타내는 도면이다. 즉, 제 2회절부(34b)는, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 대략 투과시키고, 제 3파장의 광빔(B3)을 회절하여, －1차광의 회절 효율이 52.4％, ＋1차광의 회절 효율이 28.5％로 하여 사출시킨다.
제 1파장(405㎚)의 광빔(B1) 제 2파장(660㎚)의 광빔(B2) 제 3파장(785㎚)의 광빔(B3)
-5차광 0.0% 0.0% 2.1%
-4차광 0.0% 0.0% 0.0%
-3차광 0.0% 0.0% 3.2%
-2차광 3.6% 1.3% 0.0%
-1차광 0.0% 0.3% 52.4%
0차광 91.2% 96.3% 0.2%
+1차광 0.0% 0.1% 28.5%
+2차광 3.6% 1.3% 0.0%
+3차광 0.0% 0.0% 5.8%
+4차광 0.0% 0.0% 0.0%
+5차광 0.0% 0.0% 1.1%
제 2회절부(34b)는, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 대략 투과시키는 것으로 최적인 광량으로 대물렌즈(33) 측에 사출시키고, 제 3파장의 광빔(B3)의 -1차광을 최적인 광량과 최적인 발산각으로 대물렌즈(33) 측에 사출시키는 것으로, 이 -1차광을 대물렌즈(33)를 거쳐서 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)에 적절한 스폿 형상으로 집광할 수 있다. 또, 제 2회절부(34b)는, 제 3파장의 광빔의 -1차광을 발생시켰을 때, 발생해 버리는 ＋1차광의 회절량을 저하시킬 수 있고, 미광의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 제 2회절부(34b)는, 제 1 및 제 2파장의 광빔을 대략 투과시키는 동시에, 발산각을 변환하기 위해서 회절하는 제 3파장의 광빔의 양음(+, -) 회절 차수의 밸런스를 조정하여 언밸런스하게 하는 것으로, 소망한 -1차광의 회절 효율을 향상시키고, 미광(迷光)이 될 우려가 있는 ＋1차광의 회절 효율을 저하시킬 수 있다.
이상과 같이, 회절 광학 소자(34)는, 제 1 및 제 2회절부(34a, 34b)에 의해, 각 파장의 광빔을 각각 대응한 광디스크의 신호 기록면에 적절한 스폿 형상 및 광량으로 집광할 수 있다.
또한, 여기에서는, 제 2회절부(34b)는, －1차광의 회절 효율을 향상시키는 동시에 제 3광디스크에 집광하도록 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, －1차광의 회절량을 저하시키고, ＋1차광의 회절량을 증가하여 제 3광디스크에 집광하도록 구성해도 좋다.
여기서, 상술한 제 2회절부(34b)가 제 3파장의 광빔의 ±1차광의 회절 광량을 언밸런스하게 할 수 있는 것에 대하여 설명한다.
우선, 도 6(a)을 이용하여, 본 발명을 구성하는 제 2회절부(34b)와 비교하기 위한 비교예 1의 회절부에 대해 설명한다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 회절 광학 소자의 회절부(134b)는, 제 1광학면(fc1)과 제 2광학면(fc2)이 연속적으로 형성된, 이른바 회절 격자 형상이 된다. 이러한 회절부(134b)는, 회절 격자의 깊이인 제 1광학면(fc1)과 제 2광학면(fc2)과의 단차(hc)를 조정하는 것으로, 소정의 파장의 광빔을 투과시키는 동시에, 소정의 파장의 광빔을 ±1차광으로 회절할 수 있다. 구체적으로는, hc=3.65㎛, 제 1광학면(fc1)과 제 2광학면(fc2)과의 반지름 방향의 폭(Wc)을 0.5㎛로 했을 때에, 제 1 내지 제 3파장의 광빔(B1, B2, B3)의 각 차수의 회절 효율은 표 2에 나타내는 대로 된다.
제 1파장(405㎚)의 광빔(B1) 제 2파장(660㎚)의 광빔(B2) 제 3파장(785㎚)의 광빔(B3)
-3차광 0.0% 0.0% 4.5%
-2차광 0.0% 0.0% 0.0%
-1차광 0.0% 0.0% 40.5%
0차광 100.0% 100.0% 0.0%
+1차광 0.0% 0.0% 40.5%
+2차광 0.0% 0.0% 0.0%
+3차광 0.0% 0.0% 4.5%
이것은, 제 1광학면(fc1)과 제 2광학면(fc2)과의 단차(hc)를 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2) 파장의 정수배로 하는 것으로, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 투과시킬 수 있기 때문이다. 그 한편으로, 이 회절부(134b)에서는, 제 3파장의 광빔의 -1차광(B3c1)의 회절 효율을 높이려면 한계가 있고, 또, ＋1차광(B3c2)이 대략 동량(同量) 발생해 버리기 때문에, 미광의 원인이 되어 버리는 등의 문제가 있다.
다음에, 도 6(b)을 이용하여, 이 비교예 1의 회절부(134b)의 문제를 해결하기 위한 비교예 2의 회절부(144b)에 대해 설명한다.
도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 2의 회절부(144b)는, 광축 방향과 평행한 면(fc3)과, 광축 방향으로 직교하는 면으로부터 경사한 경사면(fc4)으로 이루어지는, 이른바 브레이즈 형상(blazed shape)으로 되어 있다. 이러한 회절부(144b)는, 이 경사면(fc4)의 높이를 조정하는 것으로, ±1차광의 회절 효율을 언밸런스하게 하는, 즉, －1차광(B3c3)을 증대시키고, ＋1차광(B3c4)을 저하시키는 것이 가능해진다. 그러나, 이 한편으로, 이 회절부(144b)에서는, 다른 파장인 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)의 대부분을 투과시키는 것이 곤란했다.
그래서, 상술한 본 발명을 구성하는 제 2회절부(34b)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 제 1 내지 제 4광학면으로 이루어지는 4단의 미소(微小) 단차를 가지도록 형성함으로써, 제 3파장의 광빔(B3)에 대해서 유사적인 경사면을 가지는 구성으로 할 수 있다.
여기서, 도 7(a)에, 제 2회절부(34b)의 기준면에 대한 각 광학면의 광축 방향의 높이를 나타내는 동시에, 도 7(b) ~ (d)에, 이 제 2회절부(34b)를 제 1 내지 제 3파장의 광빔(B1, B2, B3)이 통과했을 때의, 각 광학면의 높이를 각 파장 위상으로 환산한 상태를 나타낸다. 도 7(a) ~ (d)에 있어서, P1, P2, P3, P4는, 각각 제 1, 제 2, 제 3, 제 4광학면이 각각 형성된 영역을 나타내고, 도 7(a)에 있어서의 광축 방향의 높이 및 도 7(b) ~ (d)에 있어서의 각 파장 위상은, 제 4광학면(f4)을 기준면으로 했다.
또한, 도 7(b) ~ (d)는, 제 4광학면(f4)을 기준으로 하여, 제 1 내지 제 3광학면(f1, f2, f3)까지의 단차(X14, X24, X34)를 각각, (λ1／(n1－1)), (λ2／(n2－1)), (λ3／(n3－1))으로 나누는(제산한다) 것에 의해 산출할 수 있다.
도 7(b) 및 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)에 대해서는, 단차(段差) 없이 동일하게 대략 투과하게 된다. 바꿔 말하면, 제 1 및 제 2파장의 광빔에 있어서는, 이 제 1 내지 제 4광학면(f1, f2, f3, f4)의 높이는, 모두 파장 환산으로 ±0.1λ／(nx－1)의 사이가 되며, 0차광이 지배적으로 발생한다. 여기서 λ는, 각각의 파장을 나타내고, nx는, 각각의 파장에 대한 굴절률을 나타내는 것이다.
한편, 도 7(d)에 나타내는 바와 같이, 제 3파장의 광빔(B3)에 대해서는, 도 7(d) 중 파선(P5, P6)으로 나타내는 유사적인 경사면을 가지는 경우와 동일하게, ±1차광으로 회절 효율이 불균형하게 되며, 즉, ＋1차광에 대해서 -1차광의 광량을 증가시킬 수 있고, 상술한 「표 1」과 같은 회절 효율을 얻을 수 있다. 바꿔 말하면 단차(X12, X34)로 나타내는 미소한 단차를 형성함으로써 정면(頂面)인 제 1 및 제 2광학면(f1, f2)과, 저면인 제 3 및 제 4광학면(f3, f4)이 파선(P5, P6)으로 나타나는 바와 같이, 유사적으로 경사면이 되며, －1차광과 ＋1차광과의 회절 광량의 언밸런스를 발생시키도록 할 수 있다.
제 2회절부(34b)는, 제 2광학면(f2)과 제 3광학면(f3)과의 단차(X23)가, 제 1광학면(f1)과 제 2광학면(f2)과의 단차(X12) 및 제 3광학면(f3)과 제 4광학면(f4)과의 단차(X34)보다 크게 되어 있으므로, 제 3파장의 광빔(B3)에 대해서, 정면(f1, f2)과 저면(f3, f4)이 유사적인 경사면이 되며, 정면 및 저면에 경사면이 형성되어 있는 것과 같은 효과를 줄 수 있고, ±1차광의 회절 광량을 언밸런스하게 할 수 있다. 또, 제 2회절부(34b)는, 상술한 바와 같이 제 1 내지 제 4광학면(f1, f2, f3, f4)의 단차를 규정하는 것으로, 제 1 및 제 2파장의 광빔(B1, B2)을 대략 투과시키고, 제 3파장의 광빔(B3)의 ＋1차광의 회절량에 대한 -1차광의 회절량의 비율이 1.5 이상이 되도록 회절시킬 수 있고, 제 3파장의 광빔(B3)을 대물렌즈(33)에 의해 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)에 적절한 스폿 형상으로 집광할 수 있는 최적인 발산각의 -1차광을, 적절한 광량을 대물렌즈(33) 측에 사출시킬 수 있는 동시에, ＋1차광의 회절량을 저감하는 것으로, 미광(迷光)의 발생을 방지한다.
또한, 상술한 회절 광학 소자(34)의 제 1 및 제 2회절부(34a, 34b)는, 수지 재료를 이용하여 성형에 의해 형성해도 좋고, 유리를 이용하여 에칭 등에 의해 형성해도 좋다. 또, 여기에서는, 제 1 및 제 2회절부(34a, 34b)를 하나의 회절 광학 소자(34)의 입사측 면 및 사출측 면의 양측으로 형성하도록 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 각각 다른 회절 광학 소자에 설치하도록 구성해도 좋다.
또, 상술에서는, 제 1파장을 405nm로 하고, 제 2파장을 660nm로 하고, 제 3파장을 785nm로 하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1파장이 400 ~ 410nm, 제 2파장이 650 ~ 660nm, 제 3파장이 775 ~ 790nm의 범위이면, 상술한 식(1) ~ 식(4)의 관계를 만족시키는 회절 광학 소자(34)에 의해, 동일한 회절 효율을 얻을 수 있다.
대물렌즈(33)는, 3파장 호환용 대물렌즈이다. 이 대물렌즈(33)의 개구수는, 제 1파장에 대해서 0.85이며, 제 2파장에 대해서는 0.60이며, 제 3파장에 대해서는 0.45이다. 대물렌즈(33)는, 제 1보호 기판 두께를 가지는 제 1광디스크(11)에 대해서, 콜리메이터 렌즈(36)에 발산각을 변환하여 대략 평행광으로 된 제 1파장의 광빔을 제 1광디스크(11)의 신호 기록면(11a)에 집광할 수 있다. 또, 제 2보호 기판 두께를 가지는 제 2디스크(12)에 대해서, 콜리메이터 렌즈(36)에 대략 평행광으로 된 후에 회절 광학 소자(34)의 제 1회절부(34a)에서 회절되어 발산각이 변환된 제 2파장의 광빔을 제 2광디스크(12)의 신호 기록면(12a)에 집광할 수 있다. 게다가, 제 3보호 기판 두께를 가지는 제 3광디스크(13)에 대해서, 콜리메이터 렌즈(36)에 대략 평행광으로 된 후에 회절 광학 소자(34)의 제 2회절부(34b)에서 회절되어 발산각이 변환된 제 3파장의 광빔을 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)에 집광할 수 있다. 대물렌즈(33)는, 회절 광학 소자(34)에 의해서 파장에 따라서 적절한 발산각으로 제 1 내지 제 3파장의 광빔이 입사됨으로써 3개가 다른 파장에 대한 호환을 달성한다. 또한, 각 파장에 대한 개구수는, 상술한 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 제 2파장에 대해서 0.60 ~ 0.65 정도, 제 3파장에 대해서 0.45 ~ 0.51 정도여도 좋다.
제 1빔스플리터(38)는, 콜리메이터 렌즈(36)와 회절 광학 소자(34)와의 사이의 광로상에 설치되며, 그 밀러면(38a)에 의해, 왕로광(往路光)을 대물렌즈(33) 측에 투과시키는 동시에, 광디스크(2)로부터의 복귀광을 광검출기(35) 측에 광로 분기시켜 사출시킨다. 제 1빔스플리터(38)와 광검출기(35)와의 사이에는, 광로 분기된 광빔을 광검출기(35)의 수광면에 집속(集束)시키는 원통 렌즈 등의 광학 소자(41)가 설치되어 있다.
다음에, 이 광픽업(3)에 있어서의, 제 1 및 제 2광원부(31, 32)로부터 사출된 광빔의 광로에 대해 설명한다. 우선, 제 1광디스크(11)에 대해서 정보의 독출 또는 기입을 실시할 때의 광로에 대해 설명한다.
광디스크(2)의 종류가 제 1광디스크(11)인 것을 판별한 디스크 종류 판별부(22)는, 제 1광원부(31)의 제 1사출부로부터 제 1파장의 광빔을 사출시킨다.
제 1광원부(31)의 제 1사출부로부터 사출된 제 1파장의 광빔은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2빔스플리터(39)의 밀러면(39a)을 투과되어, 콜리메이터 렌즈(36)에 의해 대략 평행광이 되어 제 1빔스플리터(38)에 입사된다.
제 1빔스플리터(38)에 입사된 제 1파장의 광빔은, 밀러면(38a)을 투과하여, 회절 광학 소자(34)에 입사된다.
회절 광학 소자(34)에 입사된 제 1파장의 광빔(B1)은, 입사 측에 설치된 제 1회절부(34a) 및 사출 측에 설치된 제 2회절부(34b)를 투과하여 대물렌즈(33) 측에 사출된다.
회절 광학 소자(34)를 투과된 제 1파장의 광빔(B1)은, 대물렌즈(33)에 의해, 제 1광디스크(11)의 신호 기록면(11a)에 적절한 스폿 형상으로 집광된다.
제 1광디스크(11)에 집광된 광빔은, 신호 기록면(11a)에서 반사하고, 대물렌즈(33), 회절 광학 소자(34)를 투과하여, 제 1빔스플리터(38)에 의해 반사되어 광검출기(35) 측에 사출된다. 제 1빔스플리터(38)에 의해 광로 분기된 제 1파장의 광빔은, 광학 소자(41)에 의해 광검출기(35)의 수광면에 집속되어 검출된다.
다음에, 제 2광디스크(12)에 대해서 정보의 독출 또는 기입을 실시할 때의 광로에 대해 설명한다.
광디스크(2)의 종류가 제 2광디스크(12)인 것을 판별한 디스크 종류 판별부(22)는, 제 2광원부(32)의 제 2사출부로부터 제 2파장의 광빔을 사출시킨다.
제 2광원부(32)의 제 2사출부로부터 사출된 제 2파장의 광빔은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2빔스플리터(39)의 밀러면(39a)이 반사되어서, 콜리메이터 렌즈(36)에 의해 대략 평행광이 되어 제 1빔스플리터(38)에 입사된다.
제 1빔스플리터(38)에 입사된 제 2파장의 광빔은, 밀러면(38a)을 투과하여, 회절 광학 소자(34)에 입사된다.
회절 광학 소자(34)에 입사된 제 2파장의 광빔(B2)은, 입사 측에 설치된 제 1회절부(34a)에서 회절되며, 사출 측에 설치된 제 2회절부(34b)를 투과하여, 대물렌즈(33) 측에 사출된다.
회절 광학 소자(34)의 제 1회절부(34a)에 회절된 제 2파장의 광빔(B2)은, 대물렌즈(33)에 의해, 제 2광디스크(12)의 신호 기록면(12a)에 적절한 스폿 형상으로 집광된다.
제 2광디스크(12)의 신호 기록면(12a)에서 반사된 광빔의 귀로측의 광로는, 상술의 제 1파장의 광빔과, 동일한 광로이므로, 이하 설명은 생략한다.
다음에, 제 3광디스크(13)에 대해서 정보의 독출 또는 기입을 실시할 때의 광로에 대해 설명한다.
광디스크(3)의 종류가 제 3광디스크(13)인 것을 판별한 디스크 종류 판별부(22)는, 제 2광원부(32)의 제 3사출부로부터 제 3파장의 광빔을 사출시킨다.
제 2광원부(32)의 제 3사출부로부터 사출된 제 3파장의 광빔은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2빔스플리터(39)의 밀러면(39a)이 반사되어서, 콜리메이터 렌즈(36)에 의해 대략 평행광이 되어 제 1빔스플리터(38)에 입사된다.
제 1빔스플리터(38)에 입사된 제 3파장의 광빔은, 밀러면(38a)을 투과하여, 회절 광학 소자(34)에 입사된다.
회절 광학 소자(34)에 입사된 제 3파장의 광빔(B3)은, 입사 측에 설치된 제 1회절부(34a)를 투과하고, 사출 측에 설치된 제 2회절부(34b)에서 회절되어 대물렌즈(33) 측에 사출된다. 이때, 상술한 바와 같이 제 2회절부(34b)는, 통과하는 제 3파장의 광빔의 -1차광을 대물렌즈(33)에 의해 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)상에 적절한 스폿 형상으로 집광되는 발산각으로 대물렌즈(33)에 입사시킨다. 또, 제 2회절부(34b)는, ±1차광의 밸런스를 조정하여 언밸런스하게 하는 것, 즉, －1차광의 회절량을 증가하여, ＋1차광의 회절량을 저하시키는 것으로, 적절한 광량으로 대물렌즈(33)를 거쳐서 집광하는 동시에, 미광의 발생을 방지할 수 있다.
회절 광학 소자(34)의 제 2회절부(34b)에 회절된 제 3파장의 광빔(B3)은, 대물렌즈(33)에 의해, 제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)에 적절한 스폿 형상으로 집광된다.
제 3광디스크(13)의 신호 기록면(13a)에서 반사된 광빔의 귀로측의 광로는, 상술의 제 1파장의 광빔과, 동일한 광로이므로, 이하 설명은 생략한다.
본 발명을 적용한 광픽업(3)은, 회절 광학 소자(34)의 제 1회절부(34a)가 제 2파장의 광빔을 회절하여 최적인 광량과 발산각으로 대물렌즈(33)에 입사시키고, 회절 광학 소자(34)의 제 2회절부(34b)가 제 3파장의 광빔을 회절하여 최적인 광량과 발산각으로 대물렌즈(33)에 입사시키므로, 보호 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광디스크(11, 12, 13)의 신호 기록면에 대해서 공통의 대물렌즈(33)에 의해, 각각의 파장의 스폿 형상을 적정한 것으로 할 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용한 광픽업(3)은, 보호 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광디스크에 대해서 신호의 독출 및 기입을 가능하게 하는 동시에, 광학 부품을 공통화할 수 있고, 구성의 간소화 및 소형화를 가능하게 하고, 제조 비용을 저감할 수 있다.
또, 본 발명을 적용한 광픽업(3)은, 제 2회절부(34b)가, 제 1 및 제 2파장의 광빔을 투과하는 동시에, 제 3파장의 광빔의 소정의 발산각이 되는 -1차광의 회절량을 증대하여 회절하는 동시에, ＋1차광의 회절량을 저하시켜 회절하므로, 제 3파장의 광빔의 -1차광을 적절한 회절량으로 적절한 스폿 형상으로 제 3광디스크에 집광하는 동시에, 미광(迷光)이 될 가능성이 있는 차수(次數)의 회절광을 저감할 수 있으므로, 미광을 방지할 수 있다.
또, 본 발명을 적용한 광디스크 장치(1)는, 상술한 광픽업(3)을 갖추는 것으로, 복수 종류의 광디스크에 대해서, 신호의 독출 및 기입을 가능하게 하는 동시에, 광학 부품을 공통화할 수 있으므로, 구성의 간소화 및 소형화를 가능하게 하고, 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 발명은, 회절 광학 소자의 제 1회절부가 제 2파장의 광빔을 회절하여 최적인 발산각으로 대물렌즈에 입사시키고, 회절 광학 소자의 제 2회절부가 제 3파장의 광빔을 회절하여 최적인 광량과 발산각으로 대물렌즈에 입사시키고, 보호 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광디스크의 신호 기록면에 대해서, 각각의 파장의 광빔의 스폿 형상 및 광량을 적정한 것으로 할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 복수 종류의 광디스크에 대해서 신호의 독출 및 기입을 가능하게 하는 동시에, 광학 부품을 공통화할 수 있으므로, 구성의 간소화 및 소형 화를 가능하게 하고, 제조 비용을 저감할 수 있다.

Claims (7)

  1. 제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1광원과,
    제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2광원과,
    제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3광원과,
    상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔을 광디스크의 신호 기록면상에 집광하는 대물렌즈와,
    상기 제 1 내지 제 3광원과 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되며, 상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔의 발산각을 변환하여 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈와,
    상기 콜리메이터 렌즈와 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되는 회절 광학 소자를 갖추고,
    상기 회절 광학 소자는, 상기 제 2파장의 광빔을 회절하는 제 1회절부와, 상기 제 3파장의 광빔을 회절하는 제 2회절부를 가지고,
    상기 제 2회절부에는, 복수의 동축 링 대역으로 이루어지는 회절 구조가 형성되며, 상기 회절 구조에는, 광축 방향으로 다른 높이를 가지는 제 1 내지 제 4광학면이 계단형으로 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4광학면의 광축 방향의 높이는, 상기 제 1 및 제 2파장의 광빔을 대략 투과시키는 동시에, 상기 제 3파장의 광빔을 -1차 회절광과, 이 -1차 회절광보다 회절량이 적은 ＋1차 회절광에 회절시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2회절부는, 상기 제 3파장의 광빔의 ＋1차 회절광의 회절량에 대한 -1차 회절광의 회절량의 비율이 1.5 이상이 되도록 회절하는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3광학면의 단차가, 상기 제 1 및 제 2광학면의 단차 및 상기 제 3 및 제 4광학면의 단차보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1광학면과 상기 제 3광학면과의 단차(X13)는, 다음식(1)을 만족시키고,
    상기 제 2광학면과 상기 제 4광학면과의 단차(X24)는, 다음식(2)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업.
    5×λ1／(n1－1)
    Figure 112006055897385-PAT00009
    X13
    Figure 112006055897385-PAT00010
    3×λ2／(n2－1)ㆍㆍㆍ(1)
    5×λ1／(n1－1)
    Figure 112006055897385-PAT00011
    X24
    Figure 112006055897385-PAT00012
    3×λ2／(n2－1)ㆍㆍㆍ(2)
    단,
    λ1：제 1파장,
    λ2：제 2파장,
    n1：회절 광학 소자의 제 1파장에 대한 굴절률,
    n2：회절 광학 소자의 제 2파장에 대한 굴절률이다.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1광학면과 상기 제 2광학면과의 단차(X12)는, 다음식(3)을 만족시키고,
    상기 제 3광학면과 상기 제 4광학면과의 단차(X34)는, 다음식(4)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업.
    0.065×λ1／(n1－1)
    Figure 112006055897385-PAT00013
    X12
    Figure 112006055897385-PAT00014
    0.165×λ1／(n1－1)ㆍㆍㆍ(3)
    0.065×λ1／(n1－1)
    Figure 112006055897385-PAT00015
    X34
    Figure 112006055897385-PAT00016
    0.165×λ1／(n1－1)ㆍㆍㆍ(4)
    단,
    λ1：제 1파장,
    n1：회절 광학 소자의 제 1파장에 대한 굴절률,
    이다.
  7. 다른 종류의 복수의 광디스크에 대해서 정보를 기록 및／또는 재생하는 광픽업과, 상기 광디스크를 회전 구동하는 디스크 회전 구동 수단을 갖추는 광디스크 장치에 있어서,
    상기 광픽업은, 제 1파장의 광빔을 사출하는 제 1광원과,
    제 2파장의 광빔을 사출하는 제 2광원과,
    제 3파장의 광빔을 사출하는 제 3광원과,
    상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔을 광디스크의 신호 기록면상에 집광하는 대물렌즈와,
    상기 제 1 내지 제 3광원과 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되며, 상기 제 1 내지 제 3광원으로부터 사출된 광빔의 발산각을 변환하여 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈와,
    상기 콜리메이터 렌즈와 상기 대물렌즈와의 사이에 배치되는 회절 광학 소자를 갖추고,
    상기 회절 광학 소자는, 상기 제 2파장의 광빔을 회절하는 제 1회절부와, 상기 제 3파장의 광빔을 회절하는 제 2회절부를 가지고,
    상기 제 2회절부에는, 복수의 동축 링 대역으로 이루어지는 회절 구조가 형성되며, 상기 회절 구조에는, 광축 방향으로 다른 높이를 가지는 제 1 내지 제 4광학면이 계단형으로 연속적으로 형성되어 있는 광디스크 장치.
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