KR20070097565A

KR20070097565A - 광학주사장치

Info

Publication number: KR20070097565A
Application number: KR1020077018192A
Authority: KR
Inventors: 쇼에르트 스탈링아; 테우니스 더블유. 투케르
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2007-10-04
Also published as: DE602006003308D1; US20080117786A1; TW200641862A; JP2008527593A; EP1839303A2; CN100559480C; ATE412238T1; CN101138032A; WO2006075271A2; WO2006075271A3; EP1839303B1

Abstract

제 1 광 기록매체와, 상이한 제 2 광 기록매체와, 상이한 제 3 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치로서, 각 기록매체는 정보층을 갖는다. 그 주사장치는, 제 1, 제 2 및 제 3 파장으로 각각 상기 제 1, 제 2 및 제 3 기록매체를 주사하기 위한 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔을 생성하도록 구성된 방사원 시스템과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형을 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 각각 도입하도록 구성된 회절 구조체(34)를 구비한다. 상기 회절 구조체는, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형의 형태를 제어하는 스텝 높이(h_j)를 갖는 복수의 스텝(38)을 갖는 표면(36)을 포함하는 광학주사장치에 있어서, 상기 회절 구조체는 아베수가 50미만인 재료로 형성되어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형의 형태를 더욱 제어하도록 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파장간에 분산이 제공되는 것을 특징으로 한다.

광학주사장치, 기록매체, 파면 변형, 스텝, 아베수.

Description

광학주사장치{Optical scanning device}

본 발명은, 상이한 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 광학주사장치에 관한 것이지만, 정보층 깊이가 상이한 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치에 한정되는 것은 아니다.

현재 광 기록매체를 사용한 데이터 스토리지 분야는, 집중적으로 연구된 기술영역이다. 콤팩트 디스크(CD), 종래의 디지털 다기능 디스크(DVD) 및 블루레이^TM디스크(BD)로 이루어진 상기 광 기록매체 포맷은 다수가 있다. 이들 포맷은, 판독전용 버전(CD-ROM/DVD-ROM/BD-ROM), 기록가능형 버전(CD-R/DVD-R/BD-R), 재기록 가능형 버전(CD-RW/DVD-RW/BD-RE) 및 오디오 버전(CD-A)으로 이루어진 상이한 형태에서 사용가능하다. 상이한 포맷의 광 기록매체를 주사하기 위해서, 파장이 다른 방사빔을 사용하는 것이 필요하다. 이러한 파장은 CD를 주사하기 위해서 약 790nm이고, DVD를 주사하기 위해서 약 660nm이고, BD를 주사하기 위해서 약 405nm이다.

상이한 광 디스크 포맷은, 상이한 최대량의 데이터를 저장할 수 있다. 이러한 최대량은, 디스크를 주사하는데 필요한 방사빔의 파장과, 대물렌즈의 개구수(NA)에 관련된다. 주사는, 데이터를 디스크에 관해 판독 및/또는 기록하는 것을 포함한다.

광 디스크의 데이터는, 정보층에 저장된다. 그 디스크의 정보층은, 소정의 두께를 갖는 커버층에 의해 보호된다. 상이한 광 디스크 포맷은 커버층의 두께가 상이하여도 된다, 예를 들면, CD의 커버층 두께는 약 1.2mm이고, DVD는 약 0.6mm이고 BD는 약 0.1mm이다. 특정 포맷의 광 디스크를 주사하는 경우, 방사빔은 정보층 상의 포인트에 포커싱된다. 그 방사빔이 디스크의 커버층을 통과하므로, 구면수차가 방사빔에 생기게 된다. 상당한 양의 발생된 구면수차는, 커버층의 두께, 방사빔의 파장 및 대물렌즈의 개구수에 좌우된다. 디스크의 커버층에 도달하기 전에, 방사빔은 특정 구면수차를 이미 가질 필요가 있어, 커버층에 의해 생긴 구면수차와 결합하여, 방사빔은 디스크의 정보층에 정확히 포커싱되어도 된다. 상이한 커버층 두께를 갖는 상이한 디스크를 주사하기 위해서, 방사빔은, 커버층에 도달하기 전에 서로 다른 구면수차를 가질 필요가 있다. 이것은 방사빔이 정보층에 정확히 포커싱되게 한다.

많은 상이한 디스크 포맷, 예를 들면, CD, DVD 및 BD를 주사할 수 있는 하나의 광학장치를 갖는 것이 바람직하다. 상기 광학장치는, 부분적으로 상이한 커버층 두께가 커버층에 도달하기 전에 적절한 방사빔의 상이한 구면수차를 필요로 하기 때문에, 종종 비교적 설계하기 어렵다.

추가로, 주사장치에 의해 그 방사빔의 구면수차에 생긴 임의의 위상오차를 최소화하여서 하나의 디스크 포맷을 주사하는 정확도를 최대화하는 것이 종종 가능하다. 그러나, 하나의 디스크 포맷에 대한 정확도를 최대화하는 것에 의해, 추가의 위상오차가 다른 디스크 포맷을 주사하는 방사빔에 종종 생겨서, 이들 포맷의 주사 정확도를 감소시킨다.

유럽특허출원 EP 1 500 956에는, 예를 들면 CD, DVD 및 정보층 깊이가 0.1mm인 고밀도 광 디스크와 같은 상이한 광 디스크 포맷을 주사하기 위한 광학주사장치가 개시되어 있다. 상기 주사장치는, 깊이가 상이한 그루브의 그룹의 반복 패턴을 갖는 적어도 하나의 표면을 갖는 다이크로익 홀로그래피 소자를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 그룹은 각각 깊이가 상이한 5개의 그루브를 갖는다. 다이크로익 홀로그래피 소자는, DVD 및 CD를 주사하기 위한 방사빔을 회절시키지만, 고밀도 디스크를 주사하기 위한 방사빔은 그 홀로그래피 소자에 영향을 받지 않고 통과한다.

본 발명의 목적은, 하이레벨의 정확도에서 상이한 광 기록매체를 주사하기 위한 광학주사장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 제 1 광 기록매체와, 상이한 제 2 광 기록매체와, 상이한 제 3 광 기록매체를 주사하도록 구성되고, 각 기록매체는 정보층을 갖는 광학주사장치로서,

(a) 제 1, 제 2 및 제 3 파장으로 각각 상기 제 1, 제 2 및 제 3 기록매체를 주사하기 위한 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔을 생성하도록 구성된 방사원 시스템과,

(b) 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형을 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 각각 도입하도록 구성된 회절 구조체를 구비하되,

상기 회절 구조체가 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형의 형태를 제어하는 스텝 높이를 갖는 복수의 스텝을 갖는 표면을 포함하는 광학주사장치에 있어서, 상기 회절 구조체는 아베수가 50미만인 재료로 형성되어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형의 형태를 더욱 제어하도록 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파장간에 분산이 제공되는 것을 특징으로 한다.

아베수가 50미만인 재료의 사용은, 각 파면 변형의 형태에 대한 제어의 정도를 제공한다. 이러한 제어에 의해, 고효율 방식으로 각 파면 변형이 생길 수 있고, 상기 회절 구조체의 스텝 높이에 의해 제공된 제어와 결합하여, 원하는 양의 구면수차가 하이레벨의 정확도에서 각 광 기록매체를 주사하도록 각 방사빔에서 생기기도 한다.

바람직한 실시예에서, 상기 회절 구조체는, 각 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔을 선택된 회절차수에 따라 회절하도록 구성된다.

각 방사빔의 회절은, 원하는 양의 구면수차가 각 방사빔에 생기도록 각 파면 변형의 형태에 공헌한다.

더욱이, 제 1, 제 2 및 제 3 광 기록매체의 정보층은, 제 1 정보층 깊이, 상이한 제 2 정보층 깊이 및 상이한 제 3 정보층 깊이에 각각 놓이는 것이 바람직하다.

분산 및 스텝 높이 양쪽에 의해 제공된 파면 변형의 형태의 제어에 의해, 상이한 포맷의 광 기록매체를 주사할 수 있다. 각 포맷의 정보층이 상기 매체 내의 상이한 깊이에 놓일 때, 적절한 양으로 생긴 구면수차는, 그 매체의 정확한 주사를 제공하도록 제어되어도 된다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은, 첨부도면을 참조하여, 예시로만 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예들의 아래의 설명으로부터 명백해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학주사장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회절 구조체의 개략도이다.

도 4,6,8 및 10은, 본 발명의 실시예에 따른 위상오차와 아베(Abbe) 수간의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.

도 5,7,9 및 11은, 본 발명의 실시예에 따른 회절 방사빔에 대한 회절 효율과 아베수간의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.

도 1은 제 1, 제 2 및 제 3 광 기록매체를 서로 다른 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔으로 각각 주사하기 위한 광학주사장치(1)를 개략적으로 나타낸다. 제 1 광 기록매체(3')가 도시되어 있고, 이 제 1 광 기록매체는 제 1 방사빔(4')에 의해 주사되는 제 1 정보층(2')을 갖는다. 제 1 광 기록매체(3')는 일측에 제 1 정보층(2')이 배치된 커버층(5')을 구비한다. 이 커버층(5')으로부터 멀리 대향한 정보층의 측면은, 보호층(6')에 의해 환경영향으로부터 보호된다. 상기 커버층(5')은, 제 1 정보층(2')을 기계적으로 지지하여서 제 1 광 기록매체(3')에 대한 지지체로서 작동한다. 이와는 달리, 그 커버층(5')은 제 1 정보층(2')을 보호하는 단일 기능을 갖고, 상기 기계적인 지지는 이를테면, 보호층(6')에 의해 또는 최상부의 정보층에 연결된 추가의 정보층과 커버층에 의해, 제 1 정보층(2')의 타측면의 층에 의해 제공된다. 제 1 정보층(2')은, 커버층(5')의 두께에 대응하는 제 1 정보층 깊이 d1를 갖는다. 제 2 및 제 3 광 기록매체는, 각각 제 2 및 제 3 광 기록매체의 커버층의 두께에 해당하는 상이한 제 2 및 제 3 정보층 깊이 d2,d3을 갖는다. 제 3 정보층 깊이 d3은, 제 1 정보층 깊이 d1미만인 제 2 정보층 깊이 d2미만이다, 즉 d3<d2<d1이다. 제 1 정보층(2')은, 제 1 광 기록매체(3')의 표면이다. 유사하게, 제 2 및 제 3 정보층은, 제 2 및 제 3 광 기록매체의 표면이다. 이러한 표면은, 적어도 하나의 트랙, 즉 광학적으로 경로 판독가능한 마크가 정보를 나타내도록 배치된 포커싱된 방사빔의 스폿이 뒤따라가게 되는 경로를 포함한다. 그 마크들은, 예를 들면, 반사계수 또는 주위와 다른 자화방향을 갖는 피트 또는 영역의 형태이어도 된다. 제 1 광 기록매체(3')의 형상이 디스크인 경우에, 주어진 트랙에 대해 아래와 같이 정의한다: "반경방향"은 기준축, 즉 트랙과 디스크의 중심과의 사이의 X축의 방향이고, "접선방향"은, 트랙에 접선방향이고 X축에 수직한 또다른 축, 즉 Y축 방향이다. 본 실시예에서, 제 1 광 기록매체(3')는 콤팩트 디스크(CD)이고, 제 1 정보층 깊이 d1은 약 1.2mm이고, 제 2 광 기록매체(3)는 종래의 다기능 디스크(DVD)이고, 제 2 정보층 깊이d2는 약 0.6mm이고, 제 3 광 기록매체는 블루레이^TM디스크(BD)이고, 제 3 정보층 깊이 d3는 약 0.1mm이다.

도 1에 도시된 것처럼, 광학주사장치(1)는 광축 OA를 갖고 방사원 시스템(7), 시준렌즈(18), 빔 스플리터(9), 광학계(8) 및 검출계(10)를 구비한다. 또한, 광학주사장치(1)는, 서보회로(11), 포커스 액추에이터(12), 반경방향 액추에이터(13) 및 오차정정용 정보처리 유닛(14)을 구비한다.

상기 방사원 시스템(7)은, 제 1 방사빔(4'), 제 2 방사빔 및/또는 상이한 제 3 방사빔(도 1에 미도시됨)을 연속적으로 또는 동시에 생성되도록 구성된다. 예를 들면, 방사원(7)은 상기 방사빔(4')을 연속적으로 공급하는 조정가능한 반도체 레이저나 이들 방사빔을 동시에 또는 연속적으로 공급하는 3개의 반도체 레이저 중 한쪽을 포함하여도 된다. 제 1 방사빔(4')은 제 1 소정의 파장 λ_C을 갖고, 제 2 방사빔은 상이한 제 2 소정의 파장 λ_D을 갖고, 제 3 방사빔은 상이한 제 3 소정의 파장 λ_B을 갖는다. 본 실시예에서, 제 3 파장 λ_B는 제 2 파장 λ_D보다 짧고, 제 2 파장 λ_D는 제 1 파장 λ_C보다 짧다. 본 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 파장 λ_C,λ_D,λ_B는, λ_C에 대해 약 770-810nm, λ_D에 대해 640-680nm, 및λ_B에 대해 400-420nm의 범위 내에 있고, 바람직하게는 각각 약 790nm, 660nm 및 405nm이다. 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔은, 각각 약 0.5, 0.65 및 0.85의 개구수(NA)를 갖는다.

시준렌즈(18)는, 제 1 방사빔(4')을 제 1의 실질적으로 시준된 빔(20')으로 변환하기 위한 광축 OA 상에 배치된다. 마찬가지로, 그 시준렌즈는, 제 2 및 제 3 방사빔을 제 2의 실질적으로 시준된 빔과 제 3의 실질적으로 시준된 빔(도 1에 미도시됨)으로 변환한다.

빔 스플리터(9)는, 제 1, 제 2 및 제 3 시준된 방사빔(20')을 광학계(8)로 전송하도록 배치된다. 빔 스플리터(9)는, 바람직하게는 큐빅 빔 스플리터이다.

광학계(8)는, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 시준된 방사빔(20')을 제 1, 제 2 및 제 3 광 기록매체(3')에 있는 원하는 초점에 각각 포커싱하도록 배치된다. 상기 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔(20')에 대한 원하는 초점은, 각각 제 1 주 스폿(16'), 제 2 주사스폿 및 제 3 주사스폿이다. 각 주사스폿은, 적절한 광 기록매체의 정보층(2') 상의 위치에 해당한다. 각 주사스폿은, 바람직하게는 실질적으로 회절 제한되고, 72mλ미만의 파면수차를 갖는다.

주사시에, 제 1 광 기록매체(3')는, (도 1에 미도시된) 스핀들에서 회전한 후, 제 1 정보층(2')은 커버층(5')을 통해 주사된다. 상기 포커싱된 제 1 방사빔(20')은 제 1 정보층(2')에서 반사하여서, 광학계(8)에서 제공된 순방향 수속의 포커싱된 제 1 방사빔의 광 경로에서 복귀하는 반사된 제 1 방사빔을 형성한다. 광학계(8)는, 상기 반사된 제 1 방사빔을 반사된 시준된 제 1 방사빔(22')으로 변환한다. 빔 스플리터(9)는, 순방향 제 1 방사빔(20')을, 상기 반사된 제 1 방사빔(22')의 적어도 일부가 검출계(10)를 향하여 전송됨으로서 상기 반사된 제 1 방사빔(22')으로부터 분리한다.

상기 검출계(10)는, 상기 반사된 제 1 방사빔(22')의 상기 일부를 포획하여 하나 이상의 전기신호로 변환하도록 구성된 수속렌즈(25)와 4분면 검출기(23)를 구비한다. 상기 신호들 중의 하나는, 정보신호 I_data이고, 이 신호의 값은 정보층(2')에 주사된 정보를 나타낸다. 그 정보신호 I_data는, 오차 정정을 위한 정보처리 유닛(14)에 의해 처리된다. 검출계(10)로부터의 다른 신호들은, 포커스 오차신호 I_focus와 반경방향 오차신호 I_radial이다. 그 신호 I_focus는, 제 1 주사스폿(16')과 제 1 정보층(2')의 위치 사이에 광축 OA를 따라서의 축방향 높이차를 나타낸다. 이러한 신호는, 특히 "Principle of Optical Disc Systems,"라고 칭한 G.Bouwhuis,J.Braat,A.Huijser 등에 의한 책, pp.75-80(Adam Hilger 1985)(ISBN 0-85274-785-3)에 공지된 "비점수차 법"으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 포커싱 방법에 따른 비점수차를 생성하는 장치는, 도시되어 있지 않다. 반경방향 트랙킹 오차신호I_radial는, 제 1 주사스폿(16')과 그 제 1 주사스폿(16')이 따라가게 되는 정보층(2')에서의 트랙의 중심간의 제 1 정보층(2')의 XY 평면에서의 거리를 나타낸다. 이러한 신호는, 특히 G.Bouwhuis,pp.70-73에 의한 책에 공지된 "반경방향 푸시풀 방법"에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

서보회로(11)는, 포커스 액추에이터(12)와 반경방향 액추에이터(13)를 각각 제어하는 신호 I_focus와 I_radial에 따라 서보 제어신호 I_control을 제공하도록 구성된다. 포커스 액추에이터(12)는 광축 OA를 따라서 광학계(8)의 렌즈의 위치를 제어하여서, 제 1 정보층(2')의 면과 실질적으로 일치하도록 제 1 주사스폿(16')의 위치를 제어한다. 반경방향 액추에이터(13)는, X축을 따라 광학계(8)의 렌즈의 위치를 제어하여서, 제 1 정보층(2')에서 따라가게 되는 트랙의 중심선과 실질적으로 일치하도록 제 1 주사스폿(16')의 반경방향 위치를 제어한다.

도 2는 광학주사장치(1)의 광학계(8)를 개략적으로 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따라, 광학계(8)는, 상이한 제 1, 제 2 및 제 3의 구면수차의 양을 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 각각 도입하도록 구성된다. 방사빔마다, 상기 생긴 양의 구 면수차는, 주사되는 매체의 커버층에 의해 생긴 구면수차의 양만큼 상쇄된다. 이러한 구성으로, 각 방사빔은, 적절한 기록매체의 정보층의 주사스폿 상에 정확하게 포커싱되어도 된다.

광학계(8)는, 광축 OA에 호환 플레이트(30)과 렌즈(32) 양쪽이 배치된 호환 플레이트(30)과 렌즈(32)를 구비한다. 렌즈(32)는, 대물렌즈이고, 광 기록매체로부터 대향하는 비구면을 갖는다. 렌즈(32)는, 유리로 형성되어도 된다. 렌즈(32)는, 호환 플레이트(3) 없이 작동하는 경우, 약 제 3 파장 λ_B과, 제 3 주사스폿 상에 약 0.1mm의 제 3 정보층 깊이 d3을 갖는 커버층을 통해 약 0.85의 개구수(NA)를 갖는 시준된 방사빔을 포커싱하도록 구성된다.

호환 플레이트(30)는, 제 1 NA, 상이한 제 2 NA 및 상이한 제 3 NA를 갖는다. 이 제 1, 제 2 및 제 3의 NA는, 각각 약 0.5, 0.65 및 0.85이고, 제 1의 방사빔(4'), 제 2의 방사빔 및 제 3의 방사빔의 NA에 해당한다. 0.5의 NA에 해당하는 호환 플레이트(30)의 영역 내에서, 상기 플레이트(30)는,도 3에서, 개략적으로 단면으로 나타내되 일정한 비율로 나타내지 않은 회절 구조체(34)를 구비한다. 광축OA는, 상기 회절 구조체(34)의 중심을 통과한다.

상기 회절 구조체(34)는, 복수의 스텝(38)을 갖는 표면(36)을 갖는다. 그 회절 구조체(34)는, 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형 WM₁,WM₂,WM₃을 각각 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 도입한다. 각 스텝(38)은, 위상 기준면(40)으로부터 그려지고 광축OA에 평행한 방향으로 스텝 높이 h_j를 갖고, 이 높이는 각 파면 변형 WM₁,WM₂,WM₃의 형태를 제어한다. 정수 j는 아래에 정의된다. 각 스텝(38)의 폭은, 광축OA에서 연장하는 반경 r을 따라 균일하게 그려져 있다.

각 스텝(38)은, 환상이고 광축 OA에 집중된다. 상기 스텝(38)은, 세트들(42)에 배치되고, 각 세트(42)는 인접하게 배치되고 세트(42)마다 동일한 스텝 높이 h_j의 시퀀스에 따라 배치된 동일한 수 N의 스텝(38)을 갖는다. 그 시퀀스의 각 스텝(38)은, 여기서 나타낸 설명을 하기 위해, 정수 j, 예를 들면 j=1,2...N-1을 사용하여, 라벨이 붙여진다. 각 세트(42)에서, 스텝(38)이 있고, 여기서 j=N 및 스텝 높이는 h_N=0이다. 이러한 j=N 스텝은, 상기 구조체(34)에서의 위상 기준면(40)의 위치를 정의한다. 스텝 높이 h_j를 아래에 더욱 설명한다. 상기 세트(42)는, 반경 r을 따라서 본 실시예에서 상기 표면(36)을 주기적으로 가로질러 반복하도록 구성된다.

상기 회절 구조체(34)는, 50미만의 아베(Abbe)수 V를 갖는 재료로 형성된다. 그 아베수 V는, 상이한 파장의 방사빔에 대한 재료의 분산을 나타낸다. 비교적 높은 아베수는, 비교적 낮은 분산을 나타내고, 비교적 낮은 아베수는 비교적 높은 분산을 나타낸다. 또한, 상기 구조체(34)의 분산은, 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형 WM₁,WM₂,WM₃의 형태를 제어한다.

분산은, 종래에 관계 1에 따라 아래의 아베수 V를 특징으로 한다.

여기서, n₁,n₂,n₃은 파장 λ이 각각 0.5876um, 0.4861um 및 0.6563um인 방사빔에 대한 굴절률이라고 한다.

회절 구조체(34)의 설계는, "코쉬(Cauchy) 공식"인 관계 2에 따라 상기 방사빔의 파장 λ에 따라 굴절률 n이 변화한다는 가정에 근거한다.

여기서, a 및 b는 상수이다.

제 1 방사빔(CD) 및 제 3 방사빔(BD)에 대한 굴절률 n_C,n_B는, 각각 관계 3 및 4에 따라 표현될 수 있다.

여기서, n_D는 제 2 방사빔(DVD)에 대한 굴절률이고, κ는 관계 5에 따라 아베수 V의 항에 정의된 분산 파라미터이다.

상기 회절 구조체(34)는, 선택된 회절차수와 50%이상, 보다 바람직하게는 70%이상, 가장 바람직하게는 80%이상의 회절효율에 따라 각 방사빔을 회절시킨다. 각 스텝(38)은, 위상지연의 양, 모듈로 2π를 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 도입한다. 상이한 스텝 높이 h_j는 그 위상지연의 양을 결정한다. 상기 스텝들의 스텝 높이 h_j는, 적어도 하나의 회절차수를, "블레이즈"형 회절격자에 의해 생기는 회절차수에 근사화되는 방사빔들 중 적어도 하나의 방사빔에 도입하도록 구성된다. 본 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔은, 각각 +1,0 및 -1로 회절된다.

상기 회절 구조체(34)에 의해 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 도입된 위상 Φ_C,Φ_D,Φ_B는, 관계 6,7,8에 따라 정의된다.

여기서, δ_C,j,δ_D,j,δ_B,j는 CD, DVD 및 BD에 대해 각각 스텝 j마다의 위상오차이고, 이들은, 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 도입된다. 상기 위상오차 δ는 스텝j에 의해 방사빔에 도입된 위상지연의 이상적인 양과 실제의 양간의 차이다. 제로의 위상오차 δ는, 위상지연의 이상적인 양의 도입에 해당한다. 이것으로 방사빔이 이상적이고 최대의 회절 효율 η으로 원하는 차수로 회절되게 한다. 그 원하는 차수가 제로일 경우, 회절 효율 η은 100%이다. 논-제로 회절차수일 경우, 그 회절 효율 η은 관계[sin(πm/N)/(πm/N)]²로 정의되고, 여기서 m은 논-제로 회절차수이다. k는 하나의 특별한 파장 λ_C,λ_D,λ_B에 대한 스텝 j의 제 1, 제 2 및 제 3 파장 λ_C,λ_D,λ_B의 배수를 나타낸 정수이다. 각 스텝 높이 h_j는 제 1, 제 2 및 제 3 파장 λ_C,λ_D,λ_B에 대한 정수 k와 유니트 높이 h_u 양쪽의 배수에 해당한다. 그 유니트 높이 h_u는 관계 9에 따라 계산되어도 된다.

스텝 j마다 정수 k 값을 결정하기 위해서, 이상적인 양의 위상지연을 도입하는데 필요한 스텝 j마다 이상적인 스텝 높이 h_j는 적절한 파장 λ_C,λ_D,λ_B로 계산되어 나누어진다. 그 계산된 결과의 값에 최근접 정수 k값을, 특별한 파장 λ_C,λ_D,λ_B에서의 스텝j에 대해 정수 k로 한다. 이와는 달리, 상기 계산된 결과미만인 상기 최근접 정수값 k로 하여도 된다.

이상적으로, CD, DVD 및 BD에 대한 위상오차 δ_C,δ_D,δ_B는 제로이어서 DVD에 대한 회절 효율 η_D은 100%이다. 따라서, CD 및 BD에 대한 회절 효율 η_C, η_B은, 각각 아래의 관계 10 및 11에 의해 정의된다.

제 1 근사화에서, 제로 위상오차 δ_D,j=0를 제 2 파장 λ_D(DVD)로 하여서, 상기 관계 12 및 13은 DVD에 대해 정수 k_D,j의 값마다 성립한다:

여기서, β_C,j 및 β_B,j 각각은, CD 및 BD 방사빔에 대한 스텝 j마다 위상 스텝의 비율이다. 이들 위상 스텝 비율은, 파장 λ_C,λ_D,λ_B의 비율과 분산 파라미터 κ에 좌우되고, 관계 14 및 15에 따라 정의된다.

상기 정수 k_C,j 및 k_B,j는, CD 및 BD에 대한 위상오차δ_C,j및δ_B,j가 가능한 작다는 것을 알게 되었다. 회절 구조체(34)의 총 위상오차를 나타내는 적절한 오차함수는, 관계 16에 따라 정의된 양 E이다.

여기서, w는 CD/BD의 상대 가중이고 통상 절반과 같도록 설정되어서, w=1/2. BD보 다는 오히려 CD에 대한 위상오차를 최소화하는 것이 보다 중요하거나(w의 비교적 큰 값), CD보다는 BD에 대한 위상오차를 최소화하는 것이 보다 중요한(w의 비교적 작은 값) 것을 나타내는 w의 값을 선택하여도 된다. 최소 총 위상오차 E를 갖는 DVD에 대한 정수 k_D,j는, 아주 바람직한 설계를 산출한다. CD 및 BD에 대한 회절 효율 η_C, η_B은, 관계 17 및 18에 따라 정의되어도 된다.

상술한 것처럼, DVD 빔에 대한 제로 위상오차, 여기서 δ_D,j=0의 회절 구조체(34)의 설계에 사용된 계산은, DVD 빔에 대한 논-제로 위상오차, 여기서 δ_D,j≠0인 회절 구조체(34)의 설계에 대해 계산상의 입력으로서 사용된다. 상기 설계의 스텝 높이 h_j, 여기서 δ_D,j=0과, 설계, 여기서는 δ_D,j≠0간의 차이가 있는 경우, CD 및 BD에 대한 위상오차 δ_C,j 및δ_B,j는 관계 19, 20에 따라 상이한 위상오차 δ_C,j',δ_B,j'로 변경할 것이다.

그리고, 상기 오차함수 E는, 관계 21에 따라 E'으로 변경한다.

관계 22에 따라 DVD 위상오차 δ_D,j의 최소화를 수행한다.

CD, DVD 및 BD에 대한 회절 효율 η_C, η_D,η_B은, 관계 23,24,25에 따라 나타낸다.

DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이지만, 각 회절 효율 CD 및 BD에 대한 회절 효율 η_C, η_B은, DVD 위상오차 δ_D,j가 제로인 경우와 비교하여 상당히 향상된다.

이제 본 발명의 특정 실시예들을 설명하겠고, 각 실시예는 상술한 설명을 따른다. 바람직한 실시예에서, 회절 구조체의 재료는, 40미만의 아베수를 갖는다. 상이한 바람직한 실시예에서, 상기 재료는, 30미만의 아베수를 갖고, 다른 바람직한 실시예에서, 상기 재료는 20미만의 아베수를 갖는다.

이제, 본 발명의 실시예들을 설명하겠고, 여기서 각 세트(42)는 적어도 4개의 스텝(38)을 구비한다. 이들 실시예에서, 각 세트(42)는, 5개의 스텝(38)으로 이루어지고, 이때 N=5이다.

도 4는 총 위상오차 E와 아베수 V간의 관계(45)를 나타낸 그래프(44)로, 여 기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 제로이도록 설계된다. 도 5는 회절 효율 η과 아베수 V간의 CD에 대한 관계(47)와 BD에 대한 관계(48)를 나타내는 그래프(46)이고, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 제로이도록 설계된다. DVD에 대한 회절 효율 η은 100%이다.

DVD 위상오차 δ_D,j가 제로인 제 1 실시예에서, 최적의 아베수 V는 27이다. 회절 효율은 CD에 대해 81%이고 BD에 대해 74%이다. DVD에 대한 스텝 높이 h_j는 정수 k_D,1=5, k_D,2=9, k_D,3=2, 및 k_D,4=7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=4, k_C,2=7, k_C,3=1 및 k_C,4=5, k_B,1=8, k_B,2=15, k_B,3=3 및 k_B,4=12이다. 다른 실시예에서, 정수 k_D,1=5을 갖는 제 1 실시예의 스텝 높이 h_j는 정수 k_D,1=4이어도 된다.

도 6은 총 위상오차 E'와 아베수 V간의 관계(51)를 나타낸 그래프(50)로, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이도록 설계된다. 도 7은 회절 효율 η과 아베수 V간의 CD에 대한 관계(53), DVD에 대한 관계(54) 및 BD에 대한 관계(55)를 나타내는 그래프(52)이고, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이도록 설계된다. 아래의 실시예들에서는, DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이다.

제 2의 바람직한 실시예에서, 상기 재료는 아베수 V의 범위가 23-36이고, 보다 바람직하게는 최적의 아베수 V는 27이다. 스텝 높이 h_j는 상기제 1 실시예에 대 한 설명한 것들과 같은 정수 k를 갖는다. 회절 효율은, CD에 대해 86%, DVD에 대해 97% 및 BD에 대해 86%이다.

제 3의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 9.4<V<10.2이고, V=10.0에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 85%(CD), 97%(DVD), 81%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 8, k_D,3에 대해 12 및 k_D,4에 대해 11이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=6, k_C,3=9 및 k_C,4=8와, k_B,1=18, k_B,2=15, k_B,3=3 및 k_B,4=12이다.

제 4의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 10.2<V<10.6이고, V=10.4에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 85%(CD), 97%(DVD), 81%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 8, k_D,3에 대해 7 및 k_D,4에 대해 11이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=6, k_C,3=5 및 k_C,4=8와, k_B,1=7, k_B,2=15, k_B,3=13 및 k_B,4=21이다.

제 5의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 10.6<V<11.3이고, V=10.8에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 83%(CD), 96%(DVD), 81%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 7 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=2, k_C,3=5 및 k_C,4=9와, k_B,1=7, k_B,2=5, k_B,3=13 및 k_B,4=23이다.

제 6의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 11.3<V<11.8이고, V=11.5에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 83%(CD), 94%(DVD), 72%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 7 및 k_D,4에 대해 6이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=2, k_C,3=5 및 k_C,4=4와, k_B,1=7, k_B,2=5, k_B,3=13 및 k_B,4=11이다.

제 7의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 11.8<V<12.3이고, V=12.1에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 82%(CD), 91%(DVD), 75%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 8 및 k_D,4에 대해 6이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=2, k_C,3=6 및 k_C,4=4와, k_B,1=18, k_B,2=5, k_B,3=15 및 k_B,4=11이다.

제 8의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 12.3<V<13.4이고, V=12.6에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.7에 대한 회절 효율은 79%(CD), 96%(DVD), 87%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 12 및 k_D,4에 대해 6이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=2, k_C,3=9 및 k_C,4=4와, k_B,1=18, k_B,2=5, k_B,3=22 및 k_B,4=11이다.

제 9의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 20.3<V<21.2이고, V=20.8에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 82%(CD), 94%(DVD), 68%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 2 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=2, k_C,3=1 및 k_C,4=9와, k_B,1=17, k_B,2=5, k_B,3=3 및 k_B,4=21이다.

제 10의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 21.2<V<22.0이고, V=21.5에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.7에 대한 회절 효율은 83%(CD), 96%(DVD), 62%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 9, k_D,3에 대해 2 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=7, k_C,3=1 및 k_C,4=9와, k_B,1=17, k_B,2=15, k_B,3=3 및 k_B,4=21이다.

제 11의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 22.0<V<22.6이고, V=22.4에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.7에 대한 회절 효율은 80%(CD), 97%(DVD), 71%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 5, k_D,2에 대해 9, k_D,3에 대해 2 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=4, k_C,2=7, k_C,3=1 및 k_C,4=9와, k_B,1=8, k_B,2=15, k_B,3=3 및 k_B,4=21이다.

제 12의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 34<V<38이고, V=36에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 77%(CD), 97%(DVD), 72%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 11, k_D,2에 대해 9, k_D,3에 대해 2 및 k_D,4에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=9, k_C,2=7, k_C,3=1 및 k_C,4=5와, k_B,1=7, k_B,2=15, k_B,3=23 및 k_B,4=21이다.

제 13의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 39<V<45이고, V=42에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 71%(CD), 94%(DVD), 75%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 11, k_D,2에 대해 4, k_D,3에 대해 2 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=9, k_C,2=3, k_C,3=1 및 k_C,4=9와, k_B,1=18, k_B,2=6, k_B,3=3 및 k_B,4=20이다.

제 14의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 46.6<V<47.6이고, V=47.2에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.7에 대한 회절 효율은 71%(CD), 98%(DVD), 76%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 4, k_D,3에 대해 2 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=3, k_C,3=1 및 k_C,4=9와, k_B,1=16, k_B,2=6, k_B,3=3 및 k_B,4=20이다.

제 15의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 47.6<V<50이고, V=49에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.7에 대한 회절 효율은 70%(CD), 98%(DVD), 77%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 4, k_D,3에 대해 8 및 k_D,4에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=3, k_C,3=6 및 k_C,4=9와, k_B,1=16, k_B,2=6, k_B,3=13 및 k_B,4=20이다.

이제, 각 세트(42)가 적어도 4개의 스텝(38)를 구비한 본 발명의 실시예를 설명하겠다. 이들 실시예에서, 각 세트(42)는, 4개의 스텝(38)으로 이루어지고, 여기서 N=4이다.

도 8은 총 위상오차 E와 아베수 V간의 관계(57)를 나타낸 그래프(56)로, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 제로이도록 설계된다. 도 9는 회절 효율 η과 아베수 V간의 CD에 대한 관계(59)와 BD에 대한 관계(60)를 나타내는 그래프(58)이고, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 제로이도록 설계된다. DVD에 대한 회절 효율 η은 100%이다.

제 16의 실시예에서, DVD 위상오차 δ_D,j가 제로이고 최적의 아베수 V는 10.4이다. 회절 효율은 CD와 BD에 대해 약 81%이다. 최적의 스텝 높이 h_j는 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 8, k_D,3에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=6, k_C,3=9 및 k_B,1=7, k_B,2=15, k_B,3=23이다. 이와는 달리, 아베수 V의 범위는 10-11의 값이어도 된다.

도 10은 총 위상오차 E'와 아베수 V간의 관계(63)를 나타낸 그래프(62)로, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이도록 설계된다. 도 11은 회절 효율 η과 아베수 V간의 CD에 대한 관계(65), DVD에 대한 관계(66) 및 BD에 대한 관계(67)를 나타내는 그래프(64)이고, 여기서 회절 구조체(34)는 DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이도록 설계된다. 아래의 실시예들에서는, DVD 위상오차 δ_D,j가 논-제로이다.

제 17의 실시예에서, 상기 재료는 아베수 V의 범위가 9.6<V<11.2이다. 스텝 높이 h_j는 상기 제 16의 실시예에 대한 설명한 것들과 같은 정수 k_D,j,k_C,j,k_B,j를 갖는다.

제 18의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 11.2<V<11.5이고, V=11.3에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.5에 대한 회절 효율은 71%(CD), 95%(DVD), 70%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 8, k_D,3에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=6 및 k_C,3=5와, k_B,1=7, k_B,2=15 및 k_B,3=13이다.

제 19의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 11.5<V<12.4이고, V=11.9에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.5에 대한 회절 효율은 72%(CD), 95%(DVD), 70%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=2 및 k_C,3=5와, k_B,1=7, k_B,2=5 및 k_B,3=13이다.

제 20의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 12.4<V<13.2이고, V=12.7에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.7에 대한 회절 효율은 76%(CD), 96%(DVD), 72%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 9, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=7, k_C,2=2 및 k_C,3=5와, k_B,1=16, k_B,2=5 및 k_B,3=13이다.

제 21의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 13.2<V<13.7이고, V=13.5에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.8에 대한 회절 효율은 76%(CD), 99%(DVD), 74%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 9, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 12이다. 대 응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=7, k_C,2=2 및 k_C,3=9와, k_B,1=16, k_B,2=5 및 k_B,3=22이다.

제 22의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 19<V<21이고, V=20에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.5에 대한 회절 효율은 76%(CD), 94%(DVD), 76%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 12이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=2 및 k_C,3=9와, k_B,1=17, k_B,2=5 및 k_B,3=21이다.

제 23의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 21<V<24이고, V=22에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 81%(CD), 95%(DVD), 71%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 8, k_D,2에 대해 2, k_D,3에 대해 5이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=10, k_C,2=3 및 k_C,3=7와, k_B,1=17, k_B,2=5 및 k_B,3=12이다.

제 24의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 22.8<V<24.0이고, V=23.6에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.5에 대한 회절 효율은 73%(CD), 96%(DVD), 77%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 10, k_D,2에 대해 2, k_D,3에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=8, k_C,2=1 및 k_C,3=5와, k_B,1=17, k_B,2=3 및 k_B,3=12이다.

제 25의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 26.6<V<29.8이고, V=28.5에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.6에 대한 회절 효율은 72%(CD), 98%(DVD), 72%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 5, k_D,2에 대해 9, k_D,3에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=4, k_C,2=7 및 k_C,3=5와, k_B,1=8, k_B,2=15 및 k_B,3=12이다.

제 26의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 29.8<V<33.5이고, V=32.0에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.5에 대한 회절 효율은 74%(CD), 95%(DVD), 71%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 9, k_D,3에 대해 7이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=7 및 k_C,3=5와, k_B,1=6, k_B,2=15 및 k_B,3=12이다.

제 27의 실시예에서, 상기 아베수의 범위는 33.5<V<40.8이고, V=35에서 최적이고, CD/BD 웨이트 w=0.5에 대한 회절 효율은 70%(CD), 97%(DVD), 73%(BD)이다. 최적의 스텝 높이 h_j는, 정수 k_D,1에 대해 4, k_D,2에 대해 9, k_D,3에 대해 2이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=3, k_C,2=7 및 k_C,3=1과, k_B,1=6, k_B,2=15 및 k_B,3=3이다.

상기 재료의 분산은, 단지 아베수 이외의 파라미터에 의해 영향을 받는다. 그 결과로, 상술한 계산에 따라, 회절 구조체(34)의 실제 성능과 예상 성능간에 차이가 일어날 수도 있다.

상기 재료가 폴리카보네이트(PC)일 경우, CD, DVD 및 BD의 굴절률은 각각 n_C=1.572545, n_D=1.578950 및 n_B=1.620536이다. 이들 값은, 약 V=30의 아베수에 해당한다. 바람직한 실시예에서, PC는 제 2 실시예에 따라 상술한 회절 구조체(34)용 재료로서 사용된다. 그 재료가 광학 폴리머이고 자외선으로 경화형인 혼합 헥사네디올 디아크릴레이트-트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(HDDA-TMPTA)인 경우, CD, DVD 및 BD에 대한 굴절률은 각각 n_C=1.433053, n_D=1.451039 및 n_B=1.502750이다. 이들 값은, 약 V=12.9의 아베수에 해당한다.

상기 재료가, 예를 들면 헥사네디올 디아크릴레이트(HDDA) 및 알파틱 폴리에스테르계 우레탄 디아크릴레이트 올리고머, 예를 들면 CN965로 이루어지고, 경화형 광 폴리머인 혼합물 HDDA-CN965인 경우, CD, DVD 및 BD에 대한 굴절률은 각각 n_C=1.447672, n_D=1.467378 및 n_B=1.504293다. 이들 값은, 약 V=19.9의 아베수에 해당한다.

상기 재료가, 예를 들면 HDDA-CN965인 바람직한 실시예에서, 각 세트(42)에서의 스텝(38)의 수는 N=5이고 CD/BD 웨이트는 w=0.6이다. 최적의 스텝 높이는 정수 k_D,1에 대해 9, k_D,2에 대해 3, k_D,3에 대해 2, k_D,4에 대해 11이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=7, k_C,2=2, k_C,3=1 및 k_C,4=8과, k_B,1=15, k_B,2=5, k_B,3=3 및 k_B,4=19이다. 회절 효율은 CD에 대해 84%, DVD에 대해 93%, BD에 대해 66%이다.

상기 재료가, 예를 들면 HDDA-CN965인 바람직한 실시예에서, 각 세트(42)에서의 스텝(38)의 수는 N=4이고 CD/BD 웨이트는 w=0.9이다. 최적의 스텝 높이는 정수 k_D,1에 대해 9, k_D,2에 대해 2, k_D,3에 대해 11이다. 대응한 CD 및 BD 정수는, k_C,1=7, k_C,2=1 및 k_C,3=8과, k_B,1=15, k_B,2=3, k_B,3=19이다. 회절 효율은 CD에 대해 77%, DVD에 대해 98%, BD에 대해 77%이다.

상기 실시예들은, 본 발명의 예시적 예시로서 이해되어야 한다. 본 발명의 또 다른 실시예를 생각한다. 예를 들면, 각 세트에서의 스텝의 수는, N=3, 또는 N=5이상, 예를 들면 N=6이다. 더욱이, 상기 재료의 아베수, 각 세트 내의 스텝 높 이의 시퀀스, 스텝 높이, 각 스텝의 폭, 회절 구조체의 표면을 가로지르는 반복된 세트의 수, 및 상기 표면을 가로지르는 반복된 세트의 패턴은, 상술한 것들과 서로 달라도 된다.

상기 회절 구조체는, 방사빔을 상술한 것들과 서로 다른 회절 차수에 따라 회절시켜도 된다.

또한, 상기 호환 플레이트는, 또 다른 파면변형을 방사빔에 도입하기 위한 또 다른 광학 구조체, 이를테면 비주기 위상 구조체 또는 렌즈를 구비하여도 된다.

주사장치는, 상술한 것들과 서로 다른, 이를테면 복수의 정보층을 갖는 포맷 등의 광 기록 매체 포맷을 주사하여도 된다. 또한, 상기 주사장치는, 예를 들면, 고밀도 DVD(HD-DVD), 및 DVD와 같이 유사한 커버층 두께를 갖고, 상이한 파장을 갖는 방사빔이 각 포맷을 주사하는데 사용되는 상이한 포맷을 주사하여도 된다.

상이한 광 기록매체 포맷은, 상이한 파장의 방사선을 사용하고 이전에 설명된 것들과 서로 다른 NA를 갖는 상기 장치에 의해 주사되어도 된다.

임의의 일 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징이 독립적으로 또는, 상술한 다른 특징들과 조합하여 사용되어도 되고, 또한 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징 또는, 임의의 다른 실시예의 임의의 조합과 조합하여 사용되어도 된다. 더욱이, 상술하지 않은 동등한 것 및 변경은, 첨부하는 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이용되어도 된다.

Claims

제 1 광 기록매체(3)와, 상이한 제 2 광 기록매체와, 상이한 제 3 광 기록매체를 주사하도록 구성되고, 각 기록매체는 정보층을 갖는 광학주사장치로서,

(a) 제 1, 제 2 및 제 3 파장으로 각각 상기 제 1, 제 2 및 제 3 기록매체를 주사하기 위한 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔을 생성하도록 구성된 방사원 시스템(7)과,

(b) 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형을 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔에 각각 도입하도록 구성된 회절 구조체(34)를 구비하되, 상기 회절 구조체가 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형의 형태를 제어하는 스텝 높이(h_j)를 갖는 복수의 스텝(38)을 갖는 표면(36)을 포함하는 광학주사장치에 있어서, 상기 회절 구조체는 아베수가 50미만인 재료로 형성되어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파면 변형의 형태를 더욱 제어하도록 상기 제 1, 제 2 및 제 3 파장간에 분산이 제공되는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 재료의 아베수는 40미만인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 2 항에 있어서,

상기 재료의 아베수는 30미만인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 3 항에 있어서,

상기 재료의 아베수는 20미만인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 재료의 아베수의 범위는, 23-36인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스텝은, 스텝의 세트들(42)로 배치되고, 각 세트는 세트마다 동일한 스텝 높이의 시퀀스를 갖는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 6 항에 있어서,

상기 세트는, 주기적으로 상기 표면을 가로질러서 반복하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 7 항에 있어서,

상기 회절 구조체는 광축(OA)을 갖고, 상기 스텝의 세트는, 상기 광축으로부터 연장하는 반경(r)을 따라서 주기적으로 반복하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 8 항에 있어서,

상기 각 스텝은 환상이고 상기 광축에 집중되는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각 세트는, 적어도 4개의 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항에 있어서,

각 세트는 4개의 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 10 항에 있어서,

각 세트는 5개의 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회절 구조체는, 선택된 회절 차수에 따라 각 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔을 회절시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 13 항에 있어서,

상기 회절 구조체는, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 방사빔을 +1,0,-1의 선택된 회절 차수에 따라 각각 회절시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 및 제 3 파장은, 각각 약 790,660 및 405나노미터인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 및 제 3 광 기록매체의 정보층은, 제 1 정보층 깊이, 상이한 제 2 정보층 깊이 및 상이한 제 3 정보층 깊이에 놓이는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.