KR20080058500A - 광원 유닛, 광 검출 유닛, 광 픽업 장치, 및 광 디스크장치 - Google Patents

광원 유닛, 광 검출 유닛, 광 픽업 장치, 및 광 디스크장치 Download PDF

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KR20080058500A
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Abstract

광원 유닛은 복수의 광빔(light beam)을 방출하는 복수의 광원을 포함한다. 복수의 체적 홀로그램 소자는 복수의 광원 각각에 대하여 설치되고, 각각의 체적 홀로그램 소자(volume hologram element)는 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고, 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이하다.
광원 유닛, 광 검출 유닛, 광 픽업 유닛, 광 디스크 장치, 체적 홀로그램 소자

Description

광원 유닛, 광 검출 유닛, 광 픽업 장치, 및 광 디스크 장치{LIGHT SOURCE UNIT, OPTICAL DETECTOR UNIT, OPTICAL PICKUP DEVICE, AND OPTICAL DISK DEVICE}
본 발명은 광빔을 동시에 방출하는 광원, 광빔을 개별적으로 검출하는 광 검출 유닛, 광빔을 광디스크의 기록층에 방출하고 그 광디스크로부터 반사 광빔을 수광하는 광 픽업 장치, 및 광 픽업 장치가 설치된 광 디스크 장치에 관한 것이다.
최근, 디지털 기술의 진보 및 데이터 압축 기술에서의 향상에 따라, 컴퓨터 프로그램, 음악 정보, 비디오 정보(콘텐츠) 등을 기록하는 CD(콤팩트 디스크) 및 DVD(디지털 휘발성 디스크)와 같은 광 디스크를 포함하는 정보 기록 매체가 주목되고 있다. 광 디스크에 정보의 기록을 수행하고 그 광 디스크로부터 정보를 재생하기 위한 저가 광 디스크 장치가 널리 퍼지고 있다. CD-RW(CD-rewritable), DVD-RAM, DVD-RW(DVD-rewritable), DVD+RW(DVD+rewritable) 등이 재기록 가능한 광 디스크로서 현재 시판되고 있다.
광 디스크 장치에서, 나선형(spiral shape) 또는 동심원형의 트랙이 형성되는 광 디스크의 기록층에 레이저 빔의 미소 스폿(spot)을 형성하여 그 디스크에 정보를 기록하고, 그 디스크로부터의 정보 재생은 그 기록층으로부터의 반사광에 기초하여 수행된다.
한편, 비디오 정보 또는 콘텐츠의 양은 매년 증가하는 경향이 있고, 단일 광 디스크 상에 기록할 수 있는 정보의 양, 즉 저장 용량은 추가로 증가할 것이라고 기대된다. 예컨대, 현재 시판되는 DVD의 기록 밀도보다 그 기록 밀도가 높게 되도록 광 디스크의 기록 용량을 증가시키기 위한 방법으로서 블루레이(Blu-ray) 표준이 제안된다.
블루레이 표준(BD 디스크라 함)에 준거하는 광 디스크의 경우에, 기판의 두께는 약 0.1㎜이고, BD 디스크에 대응하는 광 디스크 장치는 파장이 405nm인 광원을 사용하여, 대물 렌즈에 의해 NA가 0.85인 집광 스폿을 형성하고, BD 디스크에 대한 정보의 기록, 재생 및 소거를 행한다. 즉, DVD 및 BD 디스크는 서로 다른 광원 파장, 기판 두께 및 NA 값을 갖는다.
이러한 이유로 인하여, DVD 및 BD 디스크의 양쪽에 액세스하기에 적합하고, 단일의 대물 렌즈를 갖는 광 디스크 장치에서는, 대물 렌즈의 특성이 DVD 및 BD 디스크의 하나에 맞춰지는 경우, DVD와 BD 디스크 사이의 기판 두께에서의 차이로 인하여 다른 기록 매체에서는 수차(aberration)가 발생할 수 있다.
광 디스크의 저장 용량을 증가시키기 위한 다른 방법은 복수의 기록층(다중층 디스크)을 갖는 광 디스크를 사용하는 것이다. 다중층 디스크에 대응하는 광 소자 및 다중층 디스크의 양쪽에 액세스하기에 적합한 광 디스크 장치의 개발이 왕성하게 행해진다. 예컨대, 일본 특허 출원 공개 공보 제63-113947호, 일본 특허 제 2988732호, 및 문헌["Volume holographic device for the spherical aberration correction and the parallel data access in three-dimensional memory" Fr-PD-15 ISOM2000( Lee S.C. 및 Y.Kawata)] 참조.
하지만, 일본 특허 출원 공개 공보 제63-113947호에 개시된 광 소자에 따르면, 광 디스크의 기록 층의 수를 수십 층으로 하기 위해서는, 각각의 기록 층에 대하여 상이한 기록 재료를 사용하여 광 디스크를 만드는 것이 필요하며, 이는 광 디스크의 제조 비용을 너무 높게 만들 수 있다.
일본 특허 제2988732호에 개시된 광 디스크 장치에 따르면, 복수의 광원이 동일 평면상에 배치되고, 광축 밖에 위치한 광원으로부터의 광빔이 사용되면, 렌즈계에서 수차(코마(coma) 수차)가 발생하여, 디스크 면에서 회절 한계의 광 스폿을 얻는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 평행화 렌즈(collimating lens)로부터의 광은 특정 각도로 출사되어, 대물렌즈에 캡처된 광량이 각각의 광원에서 상이하고, 광 활용의 효율이 현저히 저하한다는 문제가 있다.
전술한 문헌에 개시된 광 소자에 따르면, 체적 홀로그램(volume hologram)이 다중 노광을 수행함에 따라, 체적 홀로그램의 회절 효율이 저하한다. 스폿의 수가 증가하면, 결과적인 면 파워(surface power)가 저하한다. 또한, 광원이 광축에 수직인 면 상에 배열되면, 평행화 렌즈로부터의 광원 특정 각도로 출사되고, 대물 렌즈에 캡처되는 광량 및 광량 분포가 모든 광원에 대하여 상이하다. 광 이용 효율이 저하되고 비대칭 스폿 구성이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 문제점을 없앨 수 있는 개선된 광원 유닛이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 광 이용의 효율을 저하하지 않고 소형화를 달성하기에 적합한 임의의 광원 유닛, 광원 검출 유닛, 광 픽업 장치, 및 광 디스크 장치가 제공된다.
전술한 문제점의 1 이상을 해결하거나 줄이는 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 광빔을 방출하는 복수의 광원과, 복수의 광원에 각각 제공된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 각각의 체적 홀로그램 소자는 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고, 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그(Bragg) 조건이 서로 상이한 복수의 체적 홀로그램 소자를 포함하는 광원 유닛이 제공된다.
전술한 문제점의 1 이상을 해결하거나 줄이는 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 광빔을 방출하는 복수의 광원과, 복수의 광원에 각각 제공된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 복수의 체적 홀로그램 소자의 적어도 하나는 복수의 광원의 적어도 하나에 설치되고, 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직인 복수의 체적 홀로그램 소자를 포함하는 광원 유닛이 제공된다.
전술한 문제점의 1 이상을 해결하거나 줄이는 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 광빔을 개별적으로 검출하는 광 검출 유닛이 제공되며, 상기 광 검출 유닛은 복수의 광빔에 각각 제공된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 각각의 체적 홀로그램 소자는 대응하는 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고, 상기 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이한 복수의 체적 홀로그램 소자와, 복수의 체적 홀로그램 소자 각각에 제공된 복수의 수광기를 포함하며, 각각의 수광기는 복수의 체적 홀로그램 소자의 대응하는 하나로부터 회절된 광빔을 수광한다.
전술한 문제점의 1 이상을 해결하거나 줄이는 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 광빔을 개별적으로 검출하는 광 검출 유닛이 제공되며, 그 광 검출 유닛은 복수의 광빔 각각에 제공된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 복수의 체적 홀로그램 소자의 적어도 하나는 복수의 광빔의 적어도 하나를 회절하도록 제공되고, 복수의 광빔의 적어도 하나의 입사면과, 회절 광빔의 출사면이 서로 수직인 복수의 체적 홀로그램 소자와, 복수의 체적 홀로그램 소자 각각에 제공된 복수의 수광기를 포함하며, 각각의 수광기는 복수의 체적 홀로그램 소자의 대응하는 하나로부터의 회절광을 수광한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 이용 효율을 저하하지 않고 장치의 소형화를 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 연계하여 읽을 때 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 광 디스크 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 도 1의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 3은 체적 홀로그램 소자의 특성을 설명하는 다이어그램.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 홀로그램 소자의 작용을 설명하는 다이어그램.
도 5는 도 2의 홀로그램 소자를 생성하는 방법을 설명하는 다이어그램.
도 6은 호스트 장치로부터 기록 요구 수신시, 도 1의 광 디스크 장치에 의해 수행되는 처리를 설명하는 플로우 차트.
도 7은 호스트 장치로부터 재생 요구 수신시, 도 1의 광 디스크 장치에 의해서 수행되는 처리를 설명하는 플로우 차트.
도 8은 도 1의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 9는 도 1의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 10은 도 1의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 11은 도 2의 홀로그램 소자의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 12는 도 11의 홀로그램 소자를 생성하는 방법을 설명하는 다이어그램.
도 13a 및 도 13b는 정보광 강도 분포와 회절광의 강도 분포 사이의 관계를 설명하는 다이어그램.
도 14a 및 도 14b는 정보광 강도 분포와 회절광의 강도 분포 사이의 관계를 설명하는 다이어그램.
도 15a 및 도 15b는 정보광 강도 분포와 회절광의 강도 분포 사이의 관계를 설명하는 다이어그램.
도 16은 도 1의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 17은 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 18은 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 19는 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 20은 도 19의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 21은 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 22는 도 20의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 23은 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 24는 본 발명의 일 실시예에서의 광 디스크 장치에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 25는 도 24의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 26은 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 27a, 도 27b 및 도 27c는 도 26에서의 홀로그램 유닛을 설명하는 다이어그램.
도 28은 도 26의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 29는 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 30a, 도 30b 및 도 30c는 도 29에서의 각각의 홀로그램 유닛으로부터 방출된 광을 설명하는 다이어그램.
도 31a 및 도 31b는 도 29에서의 각각의 홀로그램 소자의 준비 방법을 설명하는 다이어그램.
도 32a 및 도 32b는 도 29에서의 각각의 홀로그램 소자의 작용을 설명하는 다이어그램.
도 33a 및 도 33b는 정보광 강도 분포와 회절광의 강도 분포 사이의 관계를 설명하는 다이어그램.
도 34a 및 도 34b는 정보광 강도 분포와 회절광의 강도 분포 사이의 관계를 설명하는 다이어그램.
도 35a 및 도 35b는 정보광 강도 분포와 회절광의 강도 분포 사이의 관계를 설명하는 다이어그램.
도 36은 도 29의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 37은 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 38a는 도 37에서의 홀로그램 소자의 준비 방법을 설명하는 다이어그램이며, 도 38b는 도 37에서의 홀로그램 소자의 작용을 설명하는 다이어그램.
도 39는 도 37의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 40은 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 41은 도 40의 광 픽업 장치의 변형예를 설명하는 다이어그램.
도 42는 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치를 설명하는 다이어그램.
도 43a, 도 43b 및 도 43c는 도 42에서의 홀로그램 유닛을 설명하는 다이어그램.
이항, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 광 디스크 장치(20)의 구성을 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 광 디스크 장치(20)는 광 디스크(15)를 회전하기 위한 스핀들 모터(spindle motor)(22)와, 광 픽업 유닛(23)과, 디스크(15)의 반경 방향으로 광 픽업 유닛(23)을 구동하기 위한 시크 모터(seek motor)(21)와, 레이저 제 어 회로(24)와, 인코더(25)와, 구동 제어 회로(26)와, 신호 처리 회로(28)와, 버퍼 RAM(34)과, 버퍼 관리자(37)와, 인터페이스(38)와, 플래시 메모리(39)와, CPU(40)와, RAM(41)을 포함한다.
도 1에서, 화살표는 통상적인 신호 또는 통상적인 정보의 흐름을 단순히 지시하며, 광 디스크 장치의 각 소자 사이의 물리적 접속을 지시하지는 않는다. 본 실시예에서, 광 디스크 장치(20)는 디스크의 한쪽 면에 복수의 재기록가능한 기록층을 갖는 단일 측의 다중 층 광 디스크에 정보를 기록하기에 적합하다.
도 2는 도 1의 광 디스크 장치에서의 광 디스크의 구조를 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 광 디스크(15)는 단일 측의 3층 광 디스크이며, 레이저 빔의 입사측으로부터 순차적으로 제 1 기록층(L1), 제 2 기록층(L2) 및 제 3 기록 층(L3)을 갖는다. 광 디스크(15)는 DVD와 같은 통상적인 정보 기록 매체이다.
광 픽업 장치(23)는 광 디스크(15)의 3개의 기록층에 레이저 광을 동시에 방출하고, 3개의 기록층으로부터 반사광을 동시에 수광하기에 적합하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서의 광 픽업 장치(23)는 3개의 광원(LDa, LDb, LDc), 3개의 홀로그램 소자(71a, 71b, 71c), 평행화 렌즈(52), 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 2개의 하프(half) 프리즘, 3개의 핀홀(75a, 75b, 75c), 3개의 수광기(PDa, PDb, PDc), 및 대물 렌즈(60)를 구동하기 위한 구동계(도시 생략)를 포함한다.
각각의 광원은 파장이 660nm와 같은 레이저 빔을 방출하는 반도체 레이저를 갖고, 각각의 광원은 동등한 발광 특성을 갖는다.
본 실시예에서, 각각의 광원으로부터 방출되는 레이저 빔의 모든 최대 강도 출사는 +Z 방향으로 설정된다. 광원(LDb)은 광원(LDa)의 +X측에 인접하여 배치되며, 광원(LDc)은 광원(LDb)의 +X 측에 인접하여 배치된다. 편광 빔 스플리터(54)의 입사면에 평행한 편광 광빔(P 편광)이 각각의 광원으로부터 방출된다.
모든 홀로그램 소자는 체적 홀로그램 소자이다. 체적 홀로그램 소자는, "Jiro Koyama 및 Hiroshi Nishihara"의 "광파 전자 광학"(코로나사; Corona Publishing Co., Ltd)의 페이지 117-132에 따른 이하의 식(1)에 의해 연산된 파라미터 Q의 값(Q 값)이 10보다 큰 홀로그램 소자를 의미한다.
Q = 2πλ0T/(η0Π2) (1)
여기서, λ0 는 입사광의 파장(공기 내: 660nm)을 나타내며, T는 홀로그램 소자의 두께를 나타내며, η0는 홀로그램 소자 기판의 굴절률을 나타내며, Π는 패턴 그루브의 피치(홀로그램 피치)를 나타낸다.
체적 홀로그램 소자는 파장 및 입사 각도가 특정 회절 조건(브래그 조건이라 함)을 만족하는 광만을 회절시키는 것으로 알려진다.
도 3은 체적 홀로그램 소자의 특징을 설명하는 다이어그램이다. 도 3에 도시된 바와 같이, Q = 10에서, 주 회절 효율 P(%)는 입사각이 브래그 조건을 만족하는 경우 피크 값을 갖는다. 도 3에서, α는 이하의 식으로 정의된다: α = -sin(입사 각도)/2(브래그 각도).
열가소성 물질이 각각의 홀로그램 소자의 재료로 사용되며, T = 2㎜, η0 = 1.5, Π = 0.7 × λ0/η0로 설정된다. 이러한 값을 전술한 식 (1)에 적용하면, 이경우에서의 Q값은 Q ≒ 5800으로 설정된다. 체적 홀로그램 소자에 대한 조건은 완전히 만족된다.
광 폴리머와 같은 재료(두께를 크게 하는데 용이하지 않음)가 각 홀로그램 소자의 재료로 사용되는 경우, 충분히 큰 두께를 갖는 것을 보장하기 위해, 그 재료의 층이 두 글라스 시트 사이에 개재되는 것이 바람직하다. 이때, Q > 10을 만족시키는 재료 층의 두께(T)는 4마이크로미터 이상으로 설정된다. 각각의 홀로그램 소자에서, 전체 영역이 홀로그램 영역으로 설정된다. 각각의 홀로그램 소자의 브래그 조건은 서로 상이하다.
홀로그램 소자(71a)는 광원(LDa)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDa)으로부터의 광이 홀로그램 소자(71a)에 입사한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 광원(LDa)으로부터의 광은 홀로그램 소자(71a)의 홀로그램 영역(HA)에서 반복적으로 회절되며, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 회절광은 홀로그램 소자(71a)로부터 +X 방향으로 방출된다. 홀로그램 소자(71a)로부터의 회절광은 평행화 렌즈(52)의 광축 상에 위치되고, 평행화 렌즈(52)의 초점 위치로부터 떨어진 -X측 상에 위치된 가상 발광점(S1)으로부터 방출된 광과 등가인 발산 광(diverging light)이다. 홀로그램 소자(71a)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(71b) 및 홀로그램 소자(71c)에 입사할지라도, 이들에서의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에 회절광이 그대로 투과한다.
이러한 홀로그램 소자(71a)는 도 5에 도시한 바와 같이, 공지의 2-광 간섭법(interference method)을 사용하여 생성된다. 예컨대, 참조 광원(Lr)(광원(LDa)에 등가)으로부터의 참조 광은 도면의 저면으로부터 홀로그램 소자(홀로그램 패턴은 아직 형성되지 않음)에 입사하고, 발광점(S1)을 갖는 정보광은 도면의 좌측으로부터 홀로그램 소자에 입사한다. 이에 의해, 홀로그램 패턴이 홀로그램 소자의 내측에 형성된다. 이러한 방식에서, 홀로그램 패턴이 형성된 홀로그램 소자(71a)가 생성된다.
도 2를 참조하면, 홀로그램 소자(71b)는 광원(LDb)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDb)으로부터의 광은 홀로그램 소자(71b)에 입사한다. 광원(LDb)으로부터의 광은 회절 소자(71b)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 회절광은 홀로그램 소자(71b)로부터 +X 방향으로 방출된다. 홀로그램 소자(71b)로부터의 회절광은 평행화 렌즈(52)의 초점 위치에 위치한 가상 발광점(S2)으로부터 방출된 광과 등가인 발산 광이다. 홀로그램 소자(71b)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(71c)에 입사할지라도, 이것에서의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에 회절광이 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(71c)는 광원(LDc)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(71c)에 입사한다. 광원(LDc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(71c)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 회절광은 홀로그램 소자(71c)로부터 +X 방향으로 방출한다. 홀로그램 소자(71c)로부터의 회절광은, 전술한 가상 발광점(S2)으로부터 떨어져서 방출하는, +X측에 위치한 가상 출사 지점(S3)으로부터 방출된 광과 등가인 발산 광이다.
즉, 각각의 홀로그램 소자는, 회절광의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이하다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 홀로그램 소자로부터 방출한 회절광은 홀로그램 소자의 광축에 대하여 대칭인 강도 분포를 갖고, 강도 분포의 반폭 각도(θb)(half width angle)는 입사광의 반폭 각도(θa)보다 크다.
홀로그램 소자(71b) 및 홀로그램 소자(71c)는 전술한 홀로그램 소자(71a)와 유사한 방식으로 생성할 수 있다.
각각의 가상 발광점 사이의 간격은 평행화 렌즈(52)와 대물 렌즈(66)로부터 결정된 광학적 배율과, 광 디스크(15)의 각각의 기록층 사이의 간격에 기초하여 결정된다.
가상 발광점이 평행화 렌즈(52)의 광축 상의 결정된 간격에 의해 분리되는 지점에 위치되도록 설정되기 때문에, 대물 렌즈(60)에 대한 각 기록층의 위치에서의 차이에 의한 구면 수차가 보정된다. 즉, 각각의 홀로그램 소자는 대물 렌즈(60)에 대한 기록층의 위치에서의 차이로부터 기인한 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
또한, 제조시 홀로그램 소자에 고차(高次) 구면 수차를 보정하기 위한 수차를 부가하고, 대물 렌즈(60)의 트랙 서보(servo) 작용에서의 시프트로 인하여 발생하는 수차(주로 코마 수차)를 보정하기 위한 수차를 부가함으로써, 고차 구면 수차 및 코마 수차를 보정할 수 있다.
평행화 렌즈(52)는 홀로그램 소자(71c)의 +X측에 배치된다. 홀로그램 소 자(71a)로부터의 회절광은 평행화 렌즈(52)를 통과한 후에 미소 발산 광으로 변환된다. 홀로그램 소자(71b)로부터의 회절광은 평행화 렌즈(52)를 투과한 후에 평행 빔으로 변환된다. 홀로그램 소자(71c)로부터의 회절광은 평행화 렌즈(52)를 투과한 후에 미소 발산 광으로 변환된다.
편광 빔 스플리터(54)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치된다. 이러한 편광 빔 스플리터(54)의 반사율은 입사광의 편광 상태에 따라 상이하다. 예컨대, 편광 빔 스플리터(54)는 P 편광에 대하여 작은 반사율을 갖고, S 편광에 대하여 큰 반사율을 갖도록 제공된다. 따라서, 평행화 렌즈(52)로부터의 대부분의 광은 편광 빔 스플리터(54)를 투과할 수 있다.
1/4 파장 플레이트(55)는 편광 빔 스플리터(54)의 +X측에 배치되어, 입사광에 대하여 1/4 파장의 광학 위상차를 부여한다. 이러한 1/4 파장 플레이트(55)의 +X측에는, 1/4 파장 플레이트(55)를 투과하는 광이 집광하도록 대물렌즈(60)가 배치된다.
광원(LDa)으로부터의 광은 제 1 기록층(L1)에 집광하고, 광원(LDb)으로부터의 광은 제 2 기록층(L2)에 집광하며, 광원(LDc)로부터의 광은 제 3 기록층(L3)에 집광한다. 즉, 각각의 광원이 광을 동시에 출사시키도록 이루어지는 경우, 광 스폿은 각각의 기록층에 동시에 형성될 수 있다.
검출 렌즈(58)는 편광 빔 스플리터(54)의 -Z축에 배치되어, 편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z 방향으로 반사된 복귀 광을 수렴 광빔(a converging light beam)으로 변환한다.
실린더 렌즈(73)는 검출 렌즈(58)의 -Z측에 배치되어, 검출 렌즈(58)로부터의 광에 비점수차(非点收差)를 부여한다.
하프 프리즘(76a)은 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되어, 실린더 렌즈(73)로부터의 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분을 +X 방향으로 반사하고, 나머지 광 성분은 그 하프 프리즘(76a)를 투과하게 한다.
하프 프리즘(76b)은 하프 프리즘(76a)의 -Z측에 배치되어, 하프 프리즘(76a)을 투과하는 광에 포함된 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분을 +X 방향으로 반사하고, 나머지 광성분은 그 하프 프리즘(76b)을 투과하게 한다.
핀홀(75a)은 하프 프리즘(76a)의 +X 측에 배치되고, 하프 프리즘(76a)에 의해서 반사된 광이 그 핀홀(75a)에 입사된다. 그 핀홀(75a)을 통과한 광은 수광기(PDa)에 의해서 수광된다. 따라서, 수광기(PDa)에 의해서 수광된 광은 주로 제 3 기록층(L3)으로 부터의 복귀 광이다.
핀홀(75b)은 하프 프리즘(76b)의 +X측에 배치되고, 하프 프리즘(76b)에 의해서 반사된 광이 그 핀홀(75b)에 입사된다. 그 핀홀(75b)을 통과한 광은 수광기(PDb)에 의해서 수광된다. 따라서, 수광기(PDb)에 의해서 수광된 광은 주로 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광이다.
핀홀(75c)은 하프 프리즘(76b)의 -Z측에 배치되고, 그 하프 프리즘(76a)을 투과하는 광이 그 핀홀(75c)에 입사한다. 핀홀(75c)을 통과하는 광은 수광기(PDc)에 의해 수광된다. 따라서, 수광기(PDc)에 의해 수광된 광은 주로 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광이다.
구동계는 대물 렌즈(60)의 광축 방향인 포커싱(focusing) 방향으로 대물 렌즈(60)의 매우 작은 이동을 활성화하는 포커싱 액추에이터와, 디스크 트랙의 접선 방향에 수직인 트래킹(tracking) 방향으로 대물 렌즈(60)의 매우 작은 이동을 활성화하는 트래킹 액추에이터를 포함한다.
다음으로, 전술한 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명한다.
광원(LDa)으로부터 출사된 면(plane) 편광(P 편광)의 광은, 홀로그램 소자(71a)에 의해서 +X 방향으로 회절되고, 미소 수렴 광빔의 상태로 홀로그램 소자(71b 및 71c) 및 평행화 렌즈(52)를 통과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(LDb)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은, 홀로그램 소자(71b)에 의해 +X 방향으로 회절되고, 일반적으로 평행한 라인 빔 상태로 홀로그램 소자(71c) 및 평행화 렌즈(52)를 통과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(LDc)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은, 홀로그램 소자(71c)에 의해 +X 방향으로 회절되고, 미소하게 발산하는 광빔의 상태로 평행화 렌즈(52)를 통과하여 평행화 빔 스플리터(54)에 입사한다.
각각의 회절 광의 대부분은 그대로 편광 빔 스플리터(54)를 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15)의 각각의 기록 층에 집광된다.
광 디스크(15)의 각각의 기록층으로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원 편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하고, 외측 트립(trip)에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환되고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z 방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통과하여 하프 프리즘(76a)에 입사한다. 복귀 광에 포함된 제 3 기록 층(L3)으로부터의 복귀 광 성분은 하프 프리즘(76a)에 의해서 반사되고, 핀홀(75a)을 통과하여 수광기(PDa)에 의해 수광된다.
하프 프리즘(76a)을 투과하는 복귀 광은 하프 프리즘(76b)에 입사한다. 복귀 광에 포함된 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분은 하프 프리즘(76b)에 의해서 반사되고, 핀홀(75b)을 통과하여 수광기(PDb)에 의해 수광된다.
하프 프리즘(76b)을 투과하는 복귀 광(주로 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분)은 핀홀(75c)을 통과하여 수광기(PDc)에 의해 수광된다. 각각의 핀홀은 층 사이의 크로스토크(cross talk)를 제거하기 위해 설치된다.
각각의 수광기는, 공지의 광 디스크 장치에 유사하게, 워블(wobble) 신호 정보, 재생 데이터 정보, 초점 에러 정보, 트랙 에러 정보 등을 포함하는 신호를 출력하는 복수의 수광기(또는 복수의 수광 영역)를 포함하여 구성된다.
각각의 수광기(또는 각각의 수광 영역)는 각각 광전 변환에 의해 수광량에 따른 신호를 생성하고, 재생 신호 처리 회로(28)에 신호를 출력한다.
도 1을 재차 참조하면, 재생 신호 처리 회로(28)는 각각의 수광기의 출력(복수의 광전 변환 신호)에 기초하여 서보 신호(초점 에러 신호, 트랙 에러 신호 등), 어드레스 정보, 동기화 정보, RF 신호 등을 취득한다.
취득한 서보 신호는 장치 제어 회로(26)에 출력되고, 어드레스 정보는 CPU(40)에 출력되고, 동기화 신호는 인코더(25) 및 구동 제어 회로(26)에 출력된다. 재생 신호 처리 회로(28)는 RF 신호에 대하여 디코딩 처리, 에러 검출 처리 등을 수행한다. 에러가 검출될 때, 에러 정정 처리가 수행되고, 결과적인 재생 데이터는 버퍼 관리자(37)를 통하여 버퍼 램(34)에 저장된다. 재생 데이터에 포함된 어드레스 정보는 CPU(40)에 출력된다.
재생 신호 처리 회로(28)로부터의 서보 신호에 기초하여, 구동 제어 회로(26)는 구동 시스템의 구동 신호를 생성하고, 그것을 광 픽업 장치(23)에 출력한다. 이에 의해, 트래킹 제어 및 초점 제어가 수행된다.
구동 제어 회로(26)는 시크 모터(21)를 구동하기 위한 구동 신호와, 스핀들 모터(22)를 구동하기 위한 구동 신호를 CPU(40)의 지령에 기초하여 생성한다. 모터를 구동하기 위한 구동 신호는 시크 모터(21) 및 스핀들 모터(22)에 출력된다.
광 디스크(15)에 기록된 데이터(기록 데이터)와, 광 디스크(15)로부터 재생된 데이터(재생 데이터) 등은 버퍼 RAM(34)에 일시적으로 저장된다. 버퍼 RAM(34)으로부터의 데이터의 입력/출력은 버퍼 관리자(37)에 의해 관리된다.
CPU(40)의 지령에 기초하여, 인코더(25)는 버퍼 관리자(37)를 통하여 버퍼 RAM(34)에 저장된 기록 데이터를 취득하고, 데이터 변조, 에러 정정 코드의 부가 등을 수행하고, 광 디스크(15)에의 기록 신호를 생성한다. 생성된 기록 신호는 레이저 제어 회로(24)에 출력된다.
레이저 제어 회로(24)는 각각의 광원의 발광 전력을 제어한다. 예컨대, 기록의 경우, 각각의 광원의 구동 신호는 기록 신호, 기록 조건, 각 광원의 발광 특 성 등에 기초하여 레이저 제어 회로(24)에 의해 생성된다.
인터페이스(38)는 호스트 장치(90)(예컨대, 퍼스널 컴퓨터)에의 양방향 통신 인터페이스이다. ATAPI(AT Attachment Packet Interface), SCSI(Small Computer System Interface), 및 USB(Universal Serial Bus)와 같은 표준 인터페이스에 준거한다.
CPU(40)에 의해서 해석되는 지령 코드로 기술된 각종 프로그램, 각 광원의 발광 특성 등은 플래시 메모리(39)에 저장된다.
CPU(40)는 플래시 메모리(39)에 저장된 전술한 프로그램에 따라 각 부의 동작을 제어하고, 제어에 필요한 데이터를 RAM(41) 및 버퍼 RAM(34)에 저장한다.
다음으로, 기록 처리에 대하여 설명한다. 유저 데이터의 기록 요구가 호스트 장치(90)로부터 수신될 때 광 디스크 장치(20)에 의해 수행되는 기록 처리를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6의 플로우 차트는 CPU(40)에 의해 수행되는 일련의 처리 알고리즘을 설명하기 위한 것이다. 유저 데이터는 제 1 기록층(L1), 제 2 기록층(L2) 및 제 3 기록층(L3)에 기록된다.
호스트 장치(90)로부터 기록 요구 명령이 수신되면, 도 6의 플로우 차트에 대응하는 프로그램의 개시 어드레스가 CPU(40)의 프로그램 카운터에 설정될 것이고, 기록 처리가 개시될 것이다.
제 1 스텝(401)에서, 광 디스크(15)는 소정의 선속도(또는 각속도)로 회전되도록, 요구가 구동 제어 회로(26)에 전송되고, 그것은 호스트 장치(90)로부터 기록 요구 명령이 수신되는 재생 신호 처리 회로(28)에 통지된다.
후속 스텝(403)에서, 버퍼 RAM(34)에 저장되는 호스트 장치(90)로부터의 유저 데이터(기록 데이터)는 제 1 기록층(L1)에 저장되는 유저 데이터, 제 2 기록층(L2)에 저장되는 유저 데이터 및 제 3 기록층(L3)에 저장되는 유저 데이터로 분할된다.
후속 스텝(405)에서, 광 스폿이 특정 어드레스에 대응하는 타깃 위치 근처에 형성될 수 있도록, 요구가 구동 제어 회로(26)에 전송된다. 이에 의해, 시크 동작이 수행된다. 그 처리는 시크 구동이 불필요한 경우에는 스킵될 것이다.
후속 스텝(407)에서, 기록이 허가된다. 이에 의해, 유저 데이터는 인코더(25), 레이저 제어 회로(24) 및 광 픽업 장치(23)를 통하여 광 디스크(15)의 각각의 기록 층에 기록된다.
후속 스텝(409)에서, 기록이 완료되었는지의 여부가 판정된다. 완료되지 않은 경우, 판정 결과는 부정적이고, 소정의 시간 경과 후 판정이 다시 수행된다. 기록이 완료된 경우, 판정 결과는 긍정적이고 기록 처리가 종료한다.
각각의 기록 층에서의 기록은 동시에 수행되어서, 기록 처리 시간은 감소할 수 있다.
다음으로, 재생 처리에 대해 설명할 것이다. 재생 요구가 호스트 장치(90)로부터 수신시 광 디스크 장치(20)에 의해 수행되는 재생 처리를 도 7을 참조하여 설명할 것이다.
도 7의 플로우 차트는 CPU(40)에 의해 수행되는 일련의 처리 알고리즘을 설 명하기 위한 것이다. 재생 처리는 제 1 기록층(L1), 제 2 기록층(L2) 및 제 3 기록층(L3) 순으로 수행된다.
호스트 장치(90)로부터 재생 요구 명령이 수신되면, 도 7의 플로우 차트에 대응하는 프로그램의 개시 어드레스는 CPU(40)의 프로그램 카운터에 세트될 것이고, 재생 처리가 개시될 것이다.
제 1 스텝(501)에서, 광 디스크(15)가 소정의 선속도(또는 각속도)로 회전하도록 제어 회로(26)에 지시하면서, 호스트 장치(90)로부터 재생 요구 명령이 수신된 것을 재생 신호 처리 회로(28)에 통지한다.
후속 스텝(503)에서, 광 스폿이 특정 어드레스에 대응하는 타깃 위치 근처에 형성될 수 있도록 구동 제어 회로(26)에 지시한다. 이에 의해, 시크 동작이 수행된다. 시크 동작이 불필요한 경우에는 그 처리는 스킵될 것이다.
후속 스텝(505)에서 재생이 허가된다. 이에 의해, 광 디스크(15)의 각각의 기록층에 현재 기록된 데이터는, 광 픽업 장치(23) 및 재생 신호 처리 회로(28)를 통하여 재생된다.
후속 스텝(507)에서, 재생이 완료되었는지의 여부가 판정된다. 완료되지 않은 경우, 판정 결과는 부정적이고, 소정의 시간 경과 후에 판정이 다시 행해진다. 재생 처리가 완료된 경우, 판정 결과는 긍정적이고, 제어는 스텝(509)으로 이동한다.
스텝(509)에서, 제 1 기록층(L1)으로부터의 재생 데이터, 제 2 기록층(L2)으로부터의 재생 데이터 및 제 3 기록층(L3)으로부터의 재생 데이터를 연결하고, 결 과적인 데이터를 호스트 장치(90)에 전송한다. 이어서, 재생 처리가 종료된다. 각각의 기록층으로부터의 재생은 동시에 수행되어, 재생 처리를 위한 시간이 감소될 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에서, 처리 유닛은 재생 신호 처리 회로(28), CPU(40), 및 당해 CPU(40)에 의해 실행되는 프로그램에 의해 구현된다. CPU(40)에 의해 프로그램에 따라 구현된 처리 유닛의 일부는 하드웨어에 의해 실현될 수도 있다. 대안적으로, 모든 처리 유닛이 하드웨어에 의해 실현될 수도 있다.
광원 유닛은 본 실시예의 광 픽업 장치(23) 내의 3개의 광원(LDa, LDb, LDc) 및 3개의 홀로그램 소자(71a, 71b, 71c)에 의해 실현된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원(LDa)으로부터 +Z 방향으로 방출된 광을 +X 방향으로 회절하는 홀로그램 소자(71a)와, 광원(LDb)으로부터 +Z 방향으로 방출된 광을 +X 방향으로 회절하는 홀로그램 소자(71b)와, 광원(LDc)으로부터 +Z 방향으로 방출된 광을 +X 방향으로 회절하는 홀로그램 소자(71c)가, 각각의 광원으로부터 대물 렌즈(60)로 방출된 광의 광로 상에 배치된다. 이에 의해, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성하는 것이 가능하다.
본 실시예에 따른 광 디스크 장치(20)에 따라 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있는 광 픽업 장치(23)를 갖기 때문에, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크 장치에의 액세스 정밀도를 저하하지 않고, 소형화를 도모하는 것이 가능하다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에 따르면, 제 1 기록층(L1)에서의 기록, 제 2 기록층(L2)에서의 기록 및 제 3 기록층(L3)에서의 기록이 거의 동시에 수행될 수 있기 때문에, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크에 대하여 신속한 기록 처리를 수행할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에 따르면, 제 1 기록층(L1)으로부터의 재생, 제 2 기록층(L2)으로부터의 재생 및 제 3 기록층(L3)으로부터의 재생이 거의 동시에 수행될 수 있기 때문에, 복수의 기록층을 갖는 광 디스크에 대하여 신속한 재생 처리를 수행할 수 있다.
본 실시예에서, 기록 및 재생을 거의 동시에 수행하는 것이 또한 가능하다. 예컨대, 제 1 기록층(L1)에 정보를 기록하면서, 제 2 기록층(L2)으로부터의 정보를 재생할 수 있다.
본 실시예에서, 도 8에 도시한 바와 같이, 하프 프리즘(76a)을 홀로그램 소자(77a)로 대체하고, 하프 프리즘(76b)을 홀로그램 소자(77b)로 대체하고, 홀로그램 소자(77c)를 홀로그램 소자(77b)의 -Z축에 형성할 수 있다.
홀로그램 소자(77a)는 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광을 +X 방향으로 회절시키는 체적 홀로그램 소자이다. 홀로그램 소자(77b)는 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광을 +X 방향으로 회절시키는 체적 홀로그램 소자이다. 홀로그램 소자(77c)는 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광을 +X 방향으로 회절시키는 체적 홀로그램이다.
수광기(PDc)는 홀로그램 소자(77c)의 +X 측에 배치된다. 즉, 3개의 홀로그램 소자(77a, 77b, 77c)는 회절광의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서 로 상이하다. 홀로그램 소자(77a, 77b, 77c)는 대물 렌즈(60)에 대한 기록층의 위치에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
이 경우, 광 검출 유닛은 3개의 홀로그램 소자(77a, 77b, 77c) 및 3개의 수광기(PDa, PDb, PDc)에 의해 실현된다. 그리고 각각의 핀홀은 불필요하다.
이 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 도 8에서의 수광기는 일체화될 수 있다. 이는, 조립 공정에서의 위치 결정을 용이하게 수행할 수 있게 한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 전술한 홀로그램 소자(77a), 홀로그램 소자(77b) 및 홀로그램 소자(77c) 대신에, 입사광에 대한 출사광의 발산도(degree of divergence)를 변경하는 검출 렌즈(58)와, 입사광에 비점수차를 부여하는 실린더 렌즈(73)와, 등가의 기능이 부가된 홀로그램 소자(78a), 홀로그램 소자(78b) 및 홀로그램 소자(78c)가 사용될 수 있다. 이에 의해, 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 배제하는 것이 가능하여, 추가의 소형화를 달성할 수 있다.
이 경우에, 광 검출 유닛은 3개의 홀로그램 소자(78a, 78b, 78c) 및 3개의 수광기(PDa, PDb, PDc)에 의해 실현된다.
전술한 실시예는 광원의 수가 3개인 경우에 대하여 기술하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.
전술한 실시예는 전체 홀로그램 소자가 홀로그램 영역으로서 작용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 미리 홀로그램 영역(HA)으로 설정된 각각의 홀로그램 소자의 부분 영역(예컨대, 도 11에서의 회색 부분)을 사용하는 것 또한 가능하다.
구체적으로, 대물 렌즈(60)의 트래킹시의 시프트량을 고려하여, 대물 렌 즈(60)의 개구 직경보다 0.2 ㎜ - 0.4 ㎜ 만큼 큰 영역을 홀로그램 영역으로 사용하는 것 또한 가능하다. 이에 의해, 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
이 경우에, 도 12에 도시한 바와 같이, 홀로그램 소자(71a) 형성시, 발광점(S1)으로부터 방출된 정보광은 어퍼처(aperture)(AP)를 통하여 홀로그램 소자에 입사한다.
홀로그램 영역을 이러한 방식으로 한정할 경우에는, 전체 홀로그램 영역 사용시보다 정보광의 노광을 증가시키는 것이 바람직하다.
빔 정형화(整形化) 기능이 각각의 홀로그램 소자에 주어질 수 있다. 도 13b에 도시한 바와 같은 강도 분포 PB2(통상적인 가우스 분포와 유사한)를 갖는 정보광으로 체적 홀로그램 소자를 생성하면, 광원측에서의 굴절률 변화가 커질 수 있다. 도 13a에 도시한 바와 같이, 굴절광의 강도 분포(B1)는 치우친 가우스 분포가 되고, 광 디스크에 형성되는 광 스폿의 형태를 변경하여, 신호 특정이 열화될 수 있는 가능성이 있다.
도 14a에 도시한 바와 같은 강도 분포 PB3(축 대칭의 가우스 분포와 유사)를 갖는 회절광을 얻기 위해서는, 도 14b에 도시한 바와 같이 피크 강도 위치가 참조광용 광원(Lr)으로부터 떨어지는 방향으로 시프트한 강도 분포 PB4를 갖는 정보광으로 노광하는 것이 좋다.
도 15a에 도시한 바와 같이, 균일한 강도 분포 PB5를 갖는 회절광을 얻기 위해서는, 강도가 도 15b에 도시한 바와 같이 커지고, 참조광용 광원(Lr)으로부터 분리하는 강도 분포 PB6를 갖는 정보광으로 노광하는 것이 좋다. 그 후, 회절광의 단부 강도(RIM 강도)는 정보 정보광 강도 분포를 조정함으로써 조정할 수 있다.
상기 실시예에서, 도 16에 도시한 바와 같이, 홀로그램 소자(71a), 홀로그램 소자(71b) 및 홀로그램 소자(71c) 대신에, 입사광에 대한 출사광의 발산도를 변경하는 렌즈 기능이 추가로 부가된 홀로그램 소자(72a), 홀로그램 소자(72b) 및 홀로그램 소자(72c)를 사용할 수 있다. 이에 의해, 평행화 렌즈(52)를 배제시킬 수 있고, 추가적인 소형화를 달성할 수 있다.
이 경우, 광원 유닛은 3개의 광원(LDa, LDb, LDc) 및 3개의 홀로그램 소자(72a, 72b, 72c)에 의해 실현된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
본 실시예는 전술한 실시예에서의 각각의 광원 대신에 홀로그램 유닛을 사용한다. 광 디스크 장치의 구성은 광 픽업 장치를 제외하고, 전술한 실시예의 구성과 동일하므로, 그 설명은 생략할 것이다.
도 17에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 홀로그램 유닛(HUa, HUb, HUc), 3개의 홀로그램 소자(171a, 171b, 171c), 평행화 렌즈(52), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60) 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
모든 홀로그램 소자는 체적 홀로그램 소자이고, 각각의 홀로그램 소자는 회절광의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이하다. 각각의 홀로그램 소자는 대물 렌즈(60)에 대한 기록층의 위치에서의 차이에 기인하는 수차를 보 정하는 기능을 갖는다.
홀로그램 소자(171b)는 홀로그램 소자(171a)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(171c)는 홀로그램 소자(171b)의 +X측에 배치된다. 홀로그램 유닛(HUa)은 반도체 레이저(a1), 수광기(a2), 편광 홀로그램(a3)을 갖고, 홀로그램 소자(171a)의 -Z측에 배치된다.
반도체 레이저(a1)는 +Z 방향에 대하여 P편광의 광을 방출한다. 편광 홀로그램(a3)은 반도체 레이저(a1)의 +Z측에 배치되고, P편광에 대한 그것의 회절 효율은 작고, S편광에 대한 그것의 회절 효율은 크도록 설정된다.
수광기(a2)는 반도체 레이저(a1) 근처에 배치되고, 편광 홀로그램(a3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 반도체 레이저(a1)로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(a3)을 통하여 홀로그램 소자(171a)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUa)으로부터의 광은 홀로그램 소자(171a)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 회절광은 홀로그램 소자(171a)로부터 +X 방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(171a)로부터의 회절광은, 평행화 렌즈(52)의 광축의 -Z측에 위치하고, 가상 발광점(S2)의 -X측에 위치한 가상 발광점(S1a)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다.
홀로그램 소자(171a)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(171b) 및 홀로그램 소자(171c)에 입사할지라도, 그 회절광은 홀로그램 소자(171b) 및 홀로그램 소자(171c)의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에, 그대로 투과한다.
홀로그램 유닛(HUb)은 반도체 레이저(b1), 수광기(b2) 및 편광 홀로그램(b3)을 포함한다. 홀로그램 유닛(HUb)은 홀로그램 소자(71b)의 +Z측에 배치된다.
반도체 레이저(b1)는 P편광의 광을 -Z방향으로 방출한다. 편광 홀로그램(b3)은 반도체 레이저(b1)의 -Z측에 배치되고, 그것의 회절 효율이 P편광에 대해서는 작고, S편광에 대해서는 크도록 설정된다.
수광기(b2)는 반도체 레이저(b1) 근방에 배치되고, 편광 홀로그램(b3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 반도체 레이저(b1)로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(b3)을 통하여 홀로그램 소자(171b)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUb)으로부터의 광은 홀로그램 소자(171b)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 회절광은 홀로그램 소자(171b)로부터 +X 방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(171b)로부터의 회절광은 가상 발광점(S2)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다. 홀로그램 소자(171b)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(171c)에 입사할지라도, 이것에서의 브래그 조건을 만족하지 않으므로 회절광은 그대로 투과한다.
홀로그램 유닛(HUc)은 반도체 레이저(c1), 수광기(c2) 및 편광 홀로그램(c3)을 포함한다. 홀로그램 유닛(HUc)은 홀로그램 소자(71c)의 -Z측에 배치된다.
반도체 레이저(c1)는 P편광의 광을 +Z방향을 향하여 방출한다. 편광 홀로그램(c3)은 반도체 레이저(c1)의 +Z측에 배치되고, P편광에 대한 그것의 회절 효율은 작고, S편광에 대한 그것의 회절 효율은 크도록 설정된다.
수광기(c2)는 반도체 레이저(c1) 근방에 배치되고, 편광 홀로그램(c3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 반도체 레이저(c1)로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(c3)을 통하여 홀로그램 소자(171c)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(171c)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 회절광은 홀로그램 소자(171c)로부터 +X 방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(171c)로부터의 회절광은, 평행화 렌즈(52)의 광축의 +Z측에 위치하고, 가상 발광점(S2)의 +X측에 위치한 가상 발광점(S3a)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다.
평행화 렌즈(52)는 홀로그램 소자(171c)의 +X측에 배치된다. 1/4 파장 플레이트(55) 및 대물 렌즈(60)의 각각은 전술한 실시예에서와 유사하게 배치된다.
이하, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
반도체 레이저(a1)로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 편광 홀로그램(a3)을 통하여 홀로그램 소자(171a)에 입사하고, 홀로그램 소자(171a)에 의해 회절되며, 홀로그램 소자(171b) 및 홀로그램 소자(171c)를 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
반도체 레이저(b1)로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 편광 홀로그램(b3)을 통하여 홀로그램 소자(171b)에 입사하고, 홀로그램 소자(171b)에 의해 회절되며, 홀로그램 소자(171c)를 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
반도체 레이저(c1)로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 편광 홀로그램(c3) 을 통하여 홀로그램 소자(171c)에 입사하고, 홀로그램 소자(171c)에 의해 회절되며, 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
평행화 렌즈(52)를 투과하는 각각의 회절광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15)의 각각의 기록층에 집광된다.
본 실시예에서, 반도체 레이저(a1)로부터의 광은 제 1 기록층(L1)에 집광되고, 반도체 레이저(b1)로부터의 광은 제 2 기록층(L2)에 집광되고, 반도체 레이저(c1)로부터의 광은 제 3 기록층(L3)에 집광된다. 즉, 각각의 반도체 레이저가 광을 동시에 출사하도록 이루어지면, 광 스폿은 각각의 기록층에 동시에 형성될 수 있다.
하지만, 전술한 실시예와 달리, Z축 방향에서의 각각의 광 스폿의 위치는 서로 상이하다(도 17 참조). 즉, 광 디스크(15)의 회전 중심으로부터의 각각의 광 스폿의 거리는 서로 상이하다.
광 디스크(15)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)로 입사하고, 외측 트립과 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 이 복귀 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(171c)에 입사한다.
홀로그램 소자(171c)에서, 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분은 -Z 방향을 향하여 회절된다. 홀로그램 소자(171c)를 투과하는 복귀 광은 홀로그램 소자(171b)에 입사한다.
홀로그램 소자(171b)에서, 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분은 +Z 방향을 향하여 회절된다. 홀로그램 소자(171b)를 투과하는 복귀 광은 홀로그램 소자(171a)에 입사한다.
홀로그램 소자(171a)에서, 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분은 -Z 방향을 향하여 회절된다. 홀로그램 소자(171c)로부터의 회절광(제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분)은 편광 홀로그램(c3)에 의해 편향되고, 수광기(c2)에 의해 수광된다.
홀로그램 소자(171b)로부터의 회절광(제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분)은 편광 홀로그램(b3)에 의해 편향되고, 수광기(b2)에 의해 수광된다.
홀로그램 소자(171a)로부터의 회절광(제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분)은 편광 홀로그램(a3)에 의해 편향되고, 수광기(a2)에 의해 수광된다.
각각의 수광기는 전술한 실시예와 유사하게 구성되며, 각각의 수광기는 수광량에 따른 신호를 재생 신호 처리 회로(28)에 출력한다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에서, 광원 유닛은 3개의 광원(a1, b1, c1)과, 3개의 홀로그램 소자(171a, 171b, 171c)로 구성된다. 광 검출 유닛은 3개의 홀로그램 소자(171a, 171b, 171c)와, 3개의 수광기(a2, b2, c2)로 구성된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 체적 홀로그램 소자(171a)는 반도체 레이저(a1)로부터의 광빔을 회절하여 그 회절광을 대물 렌즈(60)에 보내고, 반도체 레이저(a1)로부터 방출된 광빔의, 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절시킨다. 체적 홀로그램 소자(171b)는 반도체 레이저(b1)로부터의 광빔을 회절하여 그 회절광을 대물 렌즈(60)에 방출하고, 반도체 레이저(b1)로부터 방출된 광빔의, 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절시킨다. 체적 홀로그램 소자(171c)는 반도체 레이저(c1)로부터의 광빔을 회절하여 그 회절광을 대물 렌즈(60)에 방출하고, 반도체 레이저(c1)로부터 방출된 광빔의, 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절시킨다. 그리하여, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치의 소형화가 전술한 실시예에서 보다 추가로 촉진될 수 있다.
본 실시예에서, 각각의 홀로그램 소자의 가상 발광점의 위치는 평행화 렌즈(52)의 광축 방향과, 그 광축 방향에 수직인 방향의 양쪽에서 상이하게 이루어진다. 이에 의해, 각각의 홀로그램 소자에 대한, 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분의 입사각과, 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분의 입사각과, 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분의 입사각이 변경될 수 있다.
따라서, 홀로그램 소자(171c)에 의해서는 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분만이 회절되고, 홀로그램 소자(171b)에 의해서는 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분만이 회절되고, 홀로그램 소자(171a)에 의해서는 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분만이 회절된다.
즉, 각각의 홀로그램 소자에서의 복귀 광의 분리 특성이 개선될 수 있다.
본 실시예에서, 인접하게 위치한 두 홀로그램 소자에서의 입사광의 입사 방향이 서로 상이하고, 홀로그램 소자의 폭은 홀로그램 유닛의 폭보다 작게 만들어질 수 있다.
상기 실시예는 광원의 수가 3개인 경우에 대하여 기술하였다. 그러나, 본 발 명은 그러한 실시예에 한정되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
전술한 실시예에 달리, 본 실시예는 동일 기록층 상에 복수의 광 스폿을 동시에 형성하기에 적합하다. 데이터 처리와 신호 처리부 및 광 픽업 장치를 제외한 광 디스크 장치의 구성은 전술한 실시예에서의 구성과 동일하다. 전술한 실시예에서의 대응하는 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략할 것이다. 광 디스크(15)는 하나의 기록층을 갖는 DVD-타입 광 디스크인 것으로 상정한다.
도 18에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서의 광 픽업 장치(23)는 3개의 광원(LDa, LDb, LDc), 3개의 홀로그램 소자(172a, 172b, 172c), 평행화 렌즈(52), 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 3개의 수광기(PDa, PDb, PDc), 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
각각의 광원은 파장이 660nm인 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저를 갖고, 등가의 발광 특성을 갖는다. 각각의 광원으로부터 방출된 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향에 있어서, 그 모두는 +Z방향이다.
광원(LDb)은 광원(LDa)의 +X측에 인접하여 배치되고, 광원(LDc)은 광원(LDb)의 +X측에 인접하여 배치된다. 편광 빔 스플리터(54)의 입사면에 평행한 편광 빔(P 편광)은 각각의 광원으로부터 방출된다.
모든 홀로그램 소자는 체적 홀로그램 소자이며, 각각의 홀로그램 소자는 회 절광의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이하다.
홀로그램 소자(172a)는 광원(LDa)의 +Z측에 배치되고, 그것에는 광원(LDa)으로부터의 광이 입사한다. 광원(LDa)으로부터의 광은 홀로그램 소자(172a)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 홀로그램 소자(172a)로부터의 회절광은 +X방향을 향하여 방출된다. 홀로그램 소자(172a)로부터의 회절광은 가상 발광점(S2)의 +Z측에 위치되는 가상 발광점(S1b)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다.
홀로그램 소자(172a)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(172b) 및 홀로그램 소자(172c)에 입사할지라도, 이들에서의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에 회절광은 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(172b)는 광원(LDb)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDb)으로부터의 광은 홀로그램 소자(172b)에 입사한다. 광원(LDb)으로부터의 광은 홀로그램 소자(172b)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절하고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 홀로그램 소자(172b)로부터의 회절광은 +X방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(172b)로부터의 회절광은 가상 발광점(S2)으로부터 방출되는 광과 등가인 발산광이다. 그 회절광이 홀로그램 소자(172)에 입사할지라도, 이것에서의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에, 그 홀로그램 소자(172)로부터 회절광은 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(172c)는 광원(LDc)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(172c)에 입사한다. 광원(LDc)으로부터의 광은 홀로그램 소 자(172c)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절하고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 홀로그램 소자(172c)로부터의 회절광은 +X방향을 향하여 방출된다. 홀로그램 소자(172c)로부터의 회절광은 가상 발광점(S2)의 -Z측에 위치한 가상 발광점(S3b)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다.
각각의 가상 발광점 사이의 간격은 평행화 렌즈(52)와 대물 렌즈(66)로부터 결정된 광학적 배율과, 광 디스크(15)의 트랙 피치에 기초하여 결정된다.
평행화 렌즈(52)는 홀로그램 소자(172c)의 +X측에 배치된다. 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)는 전술한 실시예에서와 유사하게 배치된다.
수광기(PDb)는 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되고, 실린더 렌즈의 광축 상에 배치된다. 수광기(PDa)는 수광기(PDb)의 +X측에 배치되고, 수광기(PDc)는 수광기(PDb)의 -X측에 배치된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 개략적으로 설명할 것이다.
광원(LDa)으로부터 방출된 면 편광(P 편광) 광은, 홀로그램 소자(172a)에 의해서 회절되고, 홀로그램 소자(172b) 및 홀로그램 소자(172c)와, 평행화 렌즈(52)를 통과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(LDb)으로부터 방출된 면 편광(P 편광) 광은, 홀로그램 소자(172b)에 의해 회절되고, 홀로그램 소자(172c) 및 평행화 렌즈(52)를 통과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(LDc)으로부터 방출된 면 편광(P 편광) 광은, 홀로그램 소자(172c)에 의 해 회절되고, 평행화 렌즈(52)를 통과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다. 각각의 회절 광의 대부분은 그대로 편광 빔 스플리터(54)를 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15)의 각각의 기록 층에 집광된다.
광원(LDb)으로부터의 광은 대물 렌즈의 광축을 교차하는 제 1 트랙 상의 위치(A2)에 집광되고, 광원(LDa)으로부터의 광은 제 1 트랙에 인접한 두 트랙 중에서 제 1 트랙의 -Z측에 위치한 제 2 트랙 상의 위치(A1b)에 집광되며, 광원(LDc)으로부터의 광은 제 1 트랙에 인접한 두 트랙 중에서 제 1 트랙의 +Z측에 위치한 제 3 트랙 상의 위치(A3b)에 집광된다.
광 디스크(15)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 그러한 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 각각의 수광기에 의해 수광된다.
위치(A1b)로부터의 복귀 광은 수광기(PDa)에 의해 수광되고, 위치(A2)로부터의 복귀 광은 수광기(PDb)에 의해 수광되며, 위치(A3b)로부터의 복귀 광 성분은 수광기(PDc)에 의해 수광된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원이 동시에 발광하도록 이루어지면, 3개의 광 스폿이 3개의 트랙 상에 동시에 형성될 수 있다. 그리하여, 3개의 트랙 에 대해 동시에 기록 및 재생이 가능하다. 또한, 광 디스크(15)에 대하여 기록 및 재생을 동시에 수행하는 것이 가능하다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 3개의 광원(LDa, LDb, LDc)과, 3개의 홀로그램 소자(172a, 172b, 172c)에 의해 실현된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 홀로그램 소자(172a)는 광원(LDa)으로부터 +Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절시키고, 홀로그램 소자(172b)는 광원(LDb)으로부터 +Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절시키고, 홀로그램 소자(172c)는 광원(LDc)으로부터 +Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절시키며, 이들 홀로그램은 각각의 광원으로부터 대물 렌즈(60)를 향한 광의 광로 상에 배치된다. 이에 의해, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치에 따르면, 제 1 트랙에의 기록, 제 2 트랙에의 기록, 제 3 트랙에의 기록을 거의 동시에 수행할 수 있어서, 광 디스크에 대한 기록 처리를 신속히 수행할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치에 따르면, 제 1 트랙으로부터의 재생, 제 2 트랙으로부터의 재생, 제 3 트랙으로부터의 재생을 거의 동시에 수행할 수 있어서, 광 디스크에 대한 재생 처리를 신속히 수행할 수 있다.
본 실시예에서, 기록 및 재생을 거의 동시에 수행할 수 있다. 예컨대, 제 1 트랙에의 정보 기록을 행하면서, 제 2 트랙으로부터 정보를 재생할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
전술한 실시예와 달리, 본 실시예는 광 픽업 장치가 DVD 및 BD의 양쪽에 액세스에 적합하다는 특징이 있다. 데이터 처리와 신호 처리부 및 광 픽업 장치를 제외한 광 디스크 장치의 구성은 전술한 실시예에서의 구성과 동일하다. 전술한 실시예에서의 대응하는 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략할 것이다. 광 디스크(15)는 DVD 또는 BD이고, DVD는 광 디스크(15a)이며, BD는 광 디스크(15b)인 것을 상정한다.
도 19에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 광 픽업 장치(23)는 2개의 광원(LDd, LDe), 커플링 렌즈(79), 홀로그램 소자(173), 평행화 렌즈(52), 편광 빔 스플리터(54), 두 파장용 1/4 파장 플레이트(55), 개구 파장 필터(57), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 다이크로익 프리즘(dichroic prism)(76c), 및 2개의 수광기(PDa, PDb) 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
광 디스크가 BD인 경우, 광원(LDd)이 사용되고, 이 광원은 파장이 405nm인 레이저 빔을 방출하는 반도체 레이저를 갖는다. 광원(LDd)으로부터 방출되는 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 +X방향이다.
광원(LDd)은 그것의 발광점이 평행화 렌즈(52)의 초점 위치와 대응하는 위치에 배치된다. 광원(LDe)은 광 디스크가 DVD인 경우 사용되며, 그 광원은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출하는 반도체 레이저를 갖는다. 광원(LDe)으로부터 방출되는 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 +Z방향이다. 편광 빔 스플리터(54)의 입사면에 평행한 편광 빔(P 편광)은 광원(LDd) 및 광원(LDe)의 각각으로부터 방출된 다.
커플링 렌즈(79)는 광원(LDe)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDe)으로부터 방출된 광을 수렴한다. 홀로그램 소자(173)는 체적 홀로그램 소자이고, 광원(LDd)의 +X측과, 커플링 렌즈(79)의 +Z측에 배치되고, 커플링 렌즈(79)를 투과하는 광은 홀로그램 소자(173)에 입사한다.
커플링 렌즈(79)를 투과하는 광은 홀로그램 소자(173)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 홀로그램 소자(173)로부터의 회절광은 +X방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(173)로부터의 회절광은 평행화 렌즈(52)의 초점 위치의 +X측에 위치한 가상 발광점(S4)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다.
대물 렌즈(60)는 BD에 최적화된다. 가상 발광점(S4)은 BD 및 DVD의 기판 두께에서의 차이를 고려하여 결정된다. 이에 의해, BD와 DVD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차가 보정된다.
평행화 렌즈(52)는 홀로그램 소자(173)의 +X측에 배치된다. 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)는 전술한 실시예와 유사하게 배치된다.
개구 파장 필터(57)는 1/4 파장 플레이트(55)와 대물 렌즈(60) 사이의 광로 상에 배치되고, 개구 직경이 파장에 따라 변할 수 있도록 설계된다.
대물 렌즈(60)의 개구수(NA)가 0.85로 설정되도록 광원(LDd)으로부터의 광의 개구 제한이 수행되고, 대물 렌즈(60)의 개구수(NA)가 0.65로 설정되도록 광 원(LDe)으로부터의 광의 개구 제한이 수행된다.
이러한 개구 파장 필터(57)의 서보 구동은 대물 렌즈(60)와 일체적으로 수행된다.
다이크로익 프리즘(76c)은 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 DVD인 경우, 복귀 광을 +X방향으로 반사시킨다. 수광기(PDa)는 다이크로익 프리즘(76c)의 +X측에 배치되고, 다이크로익 프리즘(76c)에 의해 반사된 복귀 광을 수광한다. 수광기(PDb)는 다이크로익 프리즘(76c)의 -Z측에 배치되고, 다이크로익 프리즘(76c)을 투과하는 복귀 광을 수광한다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 이하에 간략히 설명할 것이다.
광 디스크가 DVD인 경우, 광원(LDe)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 커플링 렌즈(79)를 통하여 홀로그램 소자(173)에 입사하고, 홀로그램 소자(173)에 의해서 회절되며, 평행화 렌즈(52)에 의해서 미소하게 발산하는 광빔으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다. 그 광빔은 편광 빔 스플리터(54)를 변화없이 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광 빔으로 변환되고, 개구 파장 필터(57)에 의해 개구 제한이 수행되고, 회절광의 대부분은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15a)의 기록층 상에 미소 스폿으로서 집광된다.
광 디스크(15a)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 그 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76c)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76c)에 의해 반사되어 수광기(PDa)에 의해 수광된다.
광 디스크가 BD인 경우, 광원(LDd)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(173)를 그대로 투과하고, 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환되어, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
그 편광 빔 스플리터(54)에 입사한 광은 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 개구 파장 필터(57)에 의해서 개구 제한이 수행되고, 평행화 렌즈(52)로부터의 광의 대부분은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15b)의 기록 층에 미소 스폿으로서 집광된다.
광 디스크(15b)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 그 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76c)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76c)을 그대로 투과하여, 수광기(PDb)에 의해 수광된다.
DVD의 경우, 대물 렌즈(60)에 입사한 광은 발산광이 되고, BD와의 기판의 두께 및 파장의 차이에 의해 기인하는 수차가 보정된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 2개의 광원(LDd, LDe)에 의 해 실현된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에 따르면, 광원(LDe)으로부터 +Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절시키는 홀로그램 소자(173)가 각각의 광원으로부터 대물 렌즈(60)로 향한 광의 광로 상에 배치되기 때문에, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치에 따르면, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있는 광 픽업 장치(23)를 갖기 때문에, 기판 두께가 서로 상이한 몇몇 광 디스크에 대한 액세스 정밀도를 저하하지 않고 장치의 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예에서, 도 20에 도시한 바와 같이, 다이크로익 프리즘(76c) 대신에 홀로그램 소자(77d)를 사용할 수 있다. 홀로그램 소자(77d)는 체적 홀로그램이며, 광 디스크가 광 디스크(15a)인 경우, 복귀 광을 +X방향으로 회절시킨다. 또한, 홀로그램 소자(77d)는 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다. 이 경우에, 광 검출 유닛은 2개의 수광기(PDa, PDb)와 홀로그램 소자(77d)에 의해 실현된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치를 설명할 것이다.
전술한 실시예와 달리, 본 실시예는 광 픽업 장치가 CD, DVD 및 BD의 임의의 것에 액세스하기에 적합하다는 특징이 있다.
데이터 처리와 신호 처리부 및 광 픽업 장치를 제외한 광 디스크 장치의 구성은 전술한 실시예의 구성과 동일하다. 전술한 실시예에서의 대응하는 소자와 동 일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략할 것이다. 광 디스크(15)는 CD, DVD 및 BD의 임의의 것이며, DVD는 광 디스크 장치(15a)이고, BD는 광 디스크(15b)이며, CD는 광 디스크(15c)라고 상정한다.
도 21에 도시한 바와 같이, 광 픽업 장치(23)는 3개의 광원(LDd, LDe, LDf), 2개의 다이크로익 프리즘(76d, 76e), 3개의 홀로그램 소자(174a, 174b, 174c), 편광 빔 스플리터(54), 3 파장용 1/4 파장 플레이트(55), 회절 광학 소자(56), 개구 파장 필터(57), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58), 3개의 수광기(PDa, PDb, PDc), 실린더 렌즈(73), 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
광원(LDd)은 광 디스크 장치가 BD인 경우 사용된다. 광원(LDd)은 파장이 405nm인 레이저 빔의 광을 방출하는 반도체 레이저를 갖는다. 광원(LDd)으로부터 방출되는 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 +Z방향이다.
광원(LDe)은 광 디스크 장치가 DVD인 경우 사용되며, 파장이 660nm인 레이저 빔의 광을 방출하는 반도체 레이저를 갖는다. 광원(LDe)으로부터 방출되는 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 +Z방향이다.
광원(LDf)은 광 디스크 장치가 CD인 경우 사용되며, 파장이 780nm인 레이저 빔의 광을 발광하는 반도체 레이저를 갖는다. 광원(LDf)으로부터 방출되는 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 -Z방향이다. 편광 빔 스플리터(54)의 입사면에 평행한 편광 빔(P 편광)이 각각의 광원으로부터 방출된다.
홀로그램 소자(174a)는 광원(LDd)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDd)으로부터의 광이 입사한다. 광원(LDd)로부터의 광은 홀로그램 소자(174a)의 홀로그램 영역에 서 반복적으로 회절하고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 평행한 빔인 홀로그램 소자(174a)로부터의 회절광이 +X방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(174b)는 홀로그램 소자(174a) +X측 및 광원(LDf)의 -Z측에 배치되고, 광원(LDf)으로부터의 광이 입사한다. 광원(LDf)로부터의 광은 홀로그램 소자(174b)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절하고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 홀로그램 소자(174b)로부터의 평행한 회절광이 +X방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(174c)는 홀로그램 소자(174b)의 +X측 및 광원(LDe)의 +Z측에 배치되고, 광원(LDe)으로부터의 광이 입사한다. 광원(LDe)로부터의 광은 홀로그램 소자(174c)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절하고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 홀로그램 소자(174c)로부터의 회절광이 +X방향을 향하여 발산하는 미소 발산광으로 변환된다.
즉, 본 실시예에서는, 각각의 홀로그램 소자에는 입사광에 대한 출사광의 발산도를 변경하는 렌즈 기능이 부가된다.
편광 빔 스플리터(54)는 홀로그램 소자(174c)의 +X측에 배치된다. 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 검출 렌즈(58), 및 실린더 렌즈(73)는 전술한 실시예어서와 유사하게 배치된다.
대물 렌즈(60)는 BD 디스크에 최적화되는 것으로 상정한다. 이후, 홀로그램 생성시 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하기 위해 홀로그램 소자(174b) 및 홀로그램 소자(174c)에 대하여 수차가 부가된다.
회절 광학 소자(56)는 1/4 파장 플레이트(55)의 +X측에 배치되고, 각각의 파장에 대응하는 수차 보정을 수행한다. 개구 파장 필터(57)는 회절 광학 소자(56)의 +X측에 배치되고, 각각의 파장에 대응하는 개구 제한을 수행한다. 회절 광학 소자(56) 및 개구 파장 필터(57) 각각의 서보 구동은 대물 렌즈(60)와 일체적으로 수행된다.
다이크로익 프리즘(76d)은 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 CD인 경우, 복귀 광을 +X방향으로 반사한다. 수광기(PDc)는 다이크로익 렌즈(76d)의 +X측에 배치되어, 다이크로익 프리즘(76d)에 의해 반사된 복귀 광을 수광한다.
다이크로익 프리즘(76e)은 다이크로익 프리즘(76d)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 DVD인 경우, 복귀 광을 +X방향으로 반사한다. 수광기(PDa)는 다이크로익 렌즈(76e)의 +X측에 배치되어, 다이크로익 프리즘(76e)에 의해 반사되는 수광기(PDb)는 다이크로익 프리즘(76e)의 -Z측에 배치되어, 다이크로익 프리즘(76e)을 투과하는 복귀 광을 수광한다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광 디스크가 DVD인 경우, 광원(LDf)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(174b)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(174b)에 의해 회절된다. 회절광은 평행 빔으로 변환되고 홀로그램 소자(174c)를 그대로 투과하여, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
회절광의 대부분은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다. 회절 광학 소자(56)에 의해 수차 보정이 수행되고, 개구 파장 필터(57)에 의해서 개구 제한이 수행되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15a)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15a)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 복귀 광으로서 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해서 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통과하여 다이크로익 프리즘(76d)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76d)을 그대로 투과한다. 그리고, 광은 다이크로익 프리즘(76e)에 입사하고, 다이크로익 프리즘(76e)에 의해 반사되고, 그 반사광은 수광기(PDa)에 의해 수광된다.
광 디스크가 BD인 경우, 광원(LDd)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(174a)에 입사한다. 이 광은 홀로그램 소자(174a)에 의해 회절되어, 평행 빔으로 변환되고, 홀로그램 소자(174b) 및 홀로그램 소자(174c)를 그대로 투과하여, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
회절광의 대부분은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다. 그 광은 회절 광학 소자(56)를 그대로 투과하고, 개구 파장 필터(57)에 의해서 개구 제한이 수행되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15b)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15b)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 복귀 광으로서 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해서 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통과하여 다이크로익 프리즘(76d)에 입사한다. 그 광은 다이크로익 프리즘(76d)을 그대로 투과하여, 다이크로익 프리즘(76e)에 입사한다. 그 광은 다이크로익 프리즘(76e)을 그대로 투과하여, 수광기(PDb)에 의해 수광된다.
광 디스크가 CD인 경우, 광원(LDe)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(174c)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(174c)에 의해 회절되어 미소하게 발산하는 광빔으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
회절광의 대부분은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다. 회절 광학 소자(56)에 의한 수차 보정이 수행되고, 개구 파장 필터(57)에 의해서 개구 제한이 수행되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15c)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15c)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 복귀 광으로서 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)로부터의 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입 사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 검출 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통과하여 다이크로익 프리즘(76d)에 입사한다. 그 광은 다이크로익 프리즘(76d)에 의해 반사되어, 수광기(PDc)에 의해 수광된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 3개의 광원(LDd, LDe, LDf)과, 3개의 홀로그램 소자(174a, 174b, 174c)에 의해 실현된다.
광원(LDd)으로부터 +Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절하는 홀로그램 소자(174a)와, 광원(LDe)으로부터 +Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절하는 홀로그램 소자(174c)와, 광원(LDf)로부터 -Z방향으로 방출된 광을 +X방향으로 회절하는 홀로그램 소자(174b)는 대물 렌즈(60)를 향하는 각 광원으로부터의 광의 광로 상에 배열된다. 이에 의해, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예에서, 각각의 홀로그램 소자에는 렌즈 기능이 부가되고, 평행화 렌즈는 배제될 수 있으며, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치의 소형화가 달성될 수 있다.
본 실시예에서, 서로 인접하여 배치된 두 홀로그램 소자에서의 입사광의 입사 방향은 서로 상이하고, 홀로그램 소자의 폭은 광원의 폭보다 작게 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는, 도 22에 도시한 바와 같이, 다이크로익 프리즘(76d) 대신에 홀로그램 소자(77e)를 사용할 수 있고, 다이크로익 프리즘(76e) 대신에 홀로그 램 소자(77f)를 사용할 수 있으며, 홀로그램 소자(77f)의 -Z측에 홀로그램 소자(77g)를 설치할 수 있다. 홀로그램 소자(77e)는 체적 홀로그램 소자이며, 광 디스크가 CD일 때, 복귀 광을 +X방향으로 회절시킨다. 홀로그램 소자(77f)는 체적 홀로그램 소자이고, 광 디스크가 DVD일 때, 복귀 광을 +X방향으로 회절시킨다. 홀로그램 소자(77g)는 체적 홀로그램 소자이고, 광 디스크가 BD일 때, 복귀 광을 +X방향으로 회절시킨다. 그리고, 수광기(PDb)는 홀로그램 소자(77g)의 +X측에 배치된다.
홀로그램 소자(77e, 77f, 77g)는 회절광의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이하다. 홀로그램 소자(77e, 77f, 77g)는 기판 두께에서의 차이로 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다. 홀로그램 소자(77e, 77f, 77g)는 회절광에 비점수차를 부여하고 있다. 이 경우, 광 검출 유닛은 3개의 수광기(PDa, PDb, PDc)와, 3개의 홀로그램 소자(77e, 77f, 77g)에 의해 실현된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
본 실시예는 전술한 실시예에서의 각각의 광원 대신에 홀로그램 유닛을 사용하는데 특징이 있다. 전술한 실시예에서의 대응하는 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략할 것이다.
도 23에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 홀로그램 유닛(HUd, HUe, HUf), 3개의 홀로그램 소자(175a, 175b, 175c), 평행화 렌즈(52), 3 파장용 1/4 파장 플레이트(55), 회절 광학 소자(56), 개구 파장 필터(57), 대물 렌즈(60), 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
홀로그램 소자(175b)는 홀로그램 소자(175a)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(175c)는 홀로그램 소자(175b)의 +X측에 배치된다. 각각의 홀로그램 소자는 회절광의 광강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이하다.
홀로그램 유닛(HUd)은 광 디스크가 BD인 경우 사용되고, 파장이 405nm인 레이저 빔을 방출하는 반도체 레이저(d1), 수광기(d2), 및 편광 홀로그램(d3)을 가지며, 홀로그램 소자(175a)의 -Z측에 배치된다. 반도체 레이저(d1)는 P 편광 광을 +Z 방향을 향하여 방출한다.
편광 홀로그램(d3)은 반도체 레이저(d1)의 +Z측에 배치되고, P 편광에 대한 회절 효율이 작고, S 편광에 대한 회절 효율이 크도록 설정된다. 수광기(d2)는 반도체 레이저(d1)의 근방에 배치되어, 편광 홀로그램(d3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 반도체 레이저(d1)로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(d3)을 통하여 홀로그램 소자(175a)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUd)으로부터의 광은 홀로그램 소자(175a)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 회절광은 홀로그램 소자(175a)로부터 +X방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(175a)로부터의 회절광은 가상 발광점(S5)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다. 홀로그램 소자(175a)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(175b) 및 홀로그램 소자(175c)에 입사할지라도, 이들에서의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에 그대로 투과한다.
홀로그램 유닛(HUe)은 광 디스크가 DVD인 경우 사용되고, 파장이 660nm인 레 이저 빔을 방출하는 반도체 레이저(e1), 수광기(e2), 및 편광 홀로그램(e3)을 가지며, 홀로그램 소자(175b)의 +Z측에 배치된다.
반도체 레이저(e1)는 P 편광의 광을 -Z 방향을 향하여 방출한다. 편광 홀로그램(e3)은 반도체 레이저(e1)의 -Z측에 배치되고, P 편광에 대한 회절 효율이 작고, S 편광에 대한 회절 효율이 크도록 설정된다. 수광기(e2)는 반도체 레이저(e1)의 근방에 배치되어, 편광 홀로그램(e3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 반도체 레이저(e1)로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(e3)을 통하여 홀로그램 소자(175b)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUe)으로부터의 광은 홀로그램 소자(175b)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 회절광은 홀로그램 소자(175b)로부터 +X방향을 향하여 방출된다.
홀로그램 소자(175b)로부터의 회절광은 가상 발광점(S5)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다. 홀로그램 소자(175b)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(175c)에 입사할지라도, 이들에서의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에 광은 홀로그램 소자(175c)를 그대로 투과한다.
홀로그램 유닛(HUf)은 광 디스크가 CD인 경우 사용되고, 파장이 780nm인 레이저 빔을 방출하는 반도체 레이저(f1), 수광기(f2), 및 편광 홀로그램(f3)을 가지며, 홀로그램 소자(175c)의 -Z측에 배치된다.
반도체 레이저(f1)는 P 편광 광을 +Z 방향을 향하여 방출한다. 편광 홀로그램(f3)은 반도체 레이저(f1)의 +Z측에 배치되고, P 편광에 대한 회절 효율이 작고, S 편광에 대한 회절 효율이 크도록 설정된다. 수광기(f2)는 반도체 레이저(f1)의 근방에 배치되어, 편광 홀로그램(f3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 반도체 레이저(f1)로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(f3)을 통하여 홀로그램 소자(175c)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUf)으로부터의 광은 홀로그램 소자(175c)의 홀로그램 영역에서 반복적으로 회절되고, 경계면에서 반복적으로 반사된다. 그리고, 회절광은 홀로그램 소자(175c)로부터 +X방향을 향하여 방출된다. 홀로그램 소자(175c)로부터의 회절광은 가상 발광점(S5)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이다.
대물 렌즈(60)는 BD에 최적화된다. BD 및 DVD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하기 위해, 홀로그램 패턴 생성시 홀로그램 소자(175b)에 수차가 부가된다. BD와 CD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하기 위해, 홀로그램 패턴 생성시 홀로그램 소자(175c)에 수차가 부가된다.
평행화 렌즈(52)는 홀로그램 소자(175c)의 +X측에 배치된다. 1/4 파장 플레이트(55), 회절 광학 소자(56), 개구 파장 필터(57), 대물 렌즈(60)는 전술한 실시예에서와 유사하게 배치된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광 디스크가 DVD인 경우, 반도체 레이저(e1)로부터 방출된 면 편광의 광은 편광 홀로그램(e3)을 통하여 홀로그램 소자(175b)에 입사하고, 홀로그램 소자(175b)에 의해 회절되고, 홀로그램 소자(175c)를 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
그 회절광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 회절 광학 소자(56)에 의해 수차 보정이 수행되고, 개구 파장 필터(57)에 의해 개구 제한이 수행되고, 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환된 회절광은 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15a)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15a)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되어, 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 복귀 광으로서 회절 광학 소자(56)에 입사한다.
회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광으로 변환된다. 그리고, 그러한 복귀 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(175c)에 입사하여, 그 홀로그램 소자(175c)를 그대로 투과하고, 홀로그램 소자(175b)에 입사한다.
홀로그램 소자(175b)에서, 복귀 광은 +Z방향으로 회절된다. 홀로그램 소자(175b)로부터의 회절광은 편광 홀로그램(e3)에 의해 편향되어, 수광기(e2)에 의해 수광된다.
광 디스크가 BD인 경우, 반도체 레이저(d1)로부터 방출된 면 편광의 광은 편광 홀로그램(d3)을 통하여 홀로그램 소자(175a)에 입사하고, 홀로그램 소자(175a)에 의해 회절되고, 홀로그램 소자(175b) 및 홀로그램 소자(175c)를 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
그 회절광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 회절 광학 소자(56)를 그대로 투과하고, 개구 파장 필터(57)에 의해 개구 제한이 수행되고, 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환된 회절광은 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15b)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15b)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 복귀 광으로서 회절 광학 소자(56)에 입사한다.
회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광으로 변환된다. 그리고, 그러한 복귀 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(175c)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(175c)를 그대로 투과하여 홀로그램 소자(175b)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(175b)를 그대로 투과하여 홀로그램 소자(175a)에 입사한다.
홀로그램 소자(175a)에서, 복귀 광은 -Z방향으로 회절된다. 홀로그램 소자(175a)로부터의 회절광은 편광 홀로그램(d3)에 의해 편향되어, 수광기(d2)에 의해 수광된다.
광 디스크가 CD인 경우, 반도체 레이저(f1)로부터 방출된 면 편광의 광은 편광 홀로그램(f3)을 통하여 홀로그램 소자(175c)에 입사하고, 홀로그램 소자(175c)에 의해 회절되고, 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
그 회절광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 회절 광학 소자(56)에 의해 수차 보정이 수행되고, 개구 파장 필터(57)에 의해 개구 제한이 수행되고, 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환된 회절광은 대물 렌즈(60)를 통하여 미소 스폿으로서 광 디스크(15c)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15c)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 복귀 광으로서 회절 광학 소자(56)에 입사한다.
회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광으로 변환된다. 그리고, 그러한 복귀 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(175c)에 입사한다.
홀로그램 소자(175c)에서, 복귀 광은 -Z방향으로 회절된다. 홀로그램 소자(175c)로부터의 회절광은 편광 홀로그램(f3)에 의해 편향되어, 수광기(f2)에 의해 수광된다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에서, 광원 유닛은 3개의 광원(d1, e1, f1)과, 3개의 홀로그램 소자(175a, 175b, 175c)에 의해 실현된다. 광 검출 유닛은 3개의 홀로그램 소자(175a, 175b, 175c)와 3개의 수광기(d2, e2, f2)에 의해 실현된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)에는, 반도체 레이저(d1)로부터의 광빔을 회절하여 그 레이저 빔을 대물 렌즈(60)를 향하여 방출하고, 반도체 레이저(d1)로부터 방출된 광빔의 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절하는 체적 홀로그램 소자(175a)와, 반도체 레이저(e1)로부터의 광빔을 회절하여 그 레이저 빔을 대물 렌즈(60)를 향하여 방출하고, 반도체 레이저(e1)로부터 방출된 광빔의 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절하는 체적 홀로그램 소자(175b)와, 반도체 레이저(f1)로부터의 광빔을 회절하여 그 레이저 빔을 대물 렌즈(60)를 향하여 방출하 고, 반도체 레이저(f1)로부터 방출된 광빔의 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절하는 홀로그램 소자(175c)가 설치된다. 이에 의해, 장치 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예에서, 서로 인접하여 배치된 홀로그램 소자에서의 입사광의 입사 방향은 서로 상이하고, 홀로그램 소자의 폭은 홀로그램 유닛의 폭보다 작게 이루어질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 광 디스크(15)의 3개의 기록층에 레이저 광을 동시에 방출하고, 3개의 기록층으로부터 검출된 광빔을 동시에 수광하기에 적합한 광 픽업 장치이다.
광 디스크(15)는, 도 24에 도시한 바와 같이, 레이저빔의 입사측으로부터 순차적으로 제 1 기록층(L1), 제 2 기록층(L2) 및 제 3 기록층(L3)을 갖는 3층 디스크로 상정한다. 광 디스크(15)는 예컨대, DVD-타입 정보 기록 매체이다.
도 24에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3), 평행화 렌즈(52), 2개의 홀로그램 소자(H1, H3), 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 2개의 하프 프리즘(76a, 76b), 3개의 핀홀(75a, 75b, 75c), 3개의 수광기(Pd1, Pd2, Pd3), 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
3개의 광원 각각은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출한다. 광원(Ld2)은 평행화 렌즈(52)의 광축 상에 배치되고, 광원(Ld1)은 광원(Ld2)의 +Z측에 배치되며, 광원(Ld3)은 광원(Ld2)의 -Z측에 배치된다. 각각의 광원은 예컨대, P 편광의 광을 방출한다. 3개의 광원으로부터 방출되는 레이저의 모든 최대 강도 출사 방향은 +X방향이다.
평행화 렌즈(52)는 각 광원의 +X측에 배치되고, 각 광원으로부터 방출된 광을 일반적으로 평행한 빔으로 변환한다. 이 경우, 광원(Ld1)으로부터 방출된 광이 평행화 렌즈(52)를 투과할 때, 그 광은 축 방향에 대하여 시계 방향으로 미소하게 경사진 X방향 미소하게 경사진 평행 빔으로 변환된다. 광원(Ld3)으로부터 방출된 광이 평행화 렌즈(52)를 투과할 때, 그 광은 축 방향에 대하여 반 시계 방향으로 미소하게 경사진 X방향 미소하게 경사진 평행 빔으로 변환된다. 광원(Ld2)으로부터 방출된 광이 평행화 렌즈(52)를 투과할 때, 그 광은 평행 빔으로 변환된다.
홀로그램 소자 모두는 도 3을 참조하여 전술한 체적 홀로그램 소자이다. 각 홀로그램 소자용 재료로 광 폴리머(photo polymer)가 사용될 수 있다. 이러한 광 폴리머는 유기 거대 분자 기록 재료이며, WORM(Write Once Read Many) 타입 홀로그램 메모리에 대하여 여러 경우에 사용된다. 성능은 최근 제조자에 의해 현저히 개선되었고, 광 폴리머는 수백 마이크로미터의 두께에서의 광학적 특성이 우수하며, 기록에 수반되는 수축(contraction)을 줄이는 재료 개발에 성공하였다.
2개의 화학 재료를 포함하는 낮은 수축성 광 폴리머와, 양이온 링(cation ring) 중합 메커니즘을 사용하여 중합된 낮은 수축성 광 폴리머를 예로 들 수 있다. 그 결과, 고(高) 광 감도 및 고(高) 체적 기록 밀도가 양립할 수 있다. 체적 홀로그램 소자에 그러한 광 폴리머를 사용함으로써, 효율적이고 정밀도가 높은 광 빔 합성 수단과, 광속 분리 수단이 실현될 수 있다.
또한, WORM 타입 홀로그램 소자에 대하여 여러 가지 열가소성 물질이 사용된다. 특히 착색제가 각종 파장의 광을 이용하여 도핑함으로써 열가소성 물질에 대한 기록 및 재생이 가능하다. 수 밀리미터 두께의 제조가 제조자에게 가능하고, 광학 특성이 우수하며, 기록에 수반하는 수축을 줄이는 열가소성 물질의 개발에 성공하였다. 그 결과, 고 광 감도 및 고 체적 기록 밀도가 양립될 수 있다. 열가소성 물질은 재료 자신을 기판으로 한 체적 홀로그램 소자로 할 수 있기 때문에, 두께가 수 밀리미터이고, 효율적이고, 정밀도가 높은 광빔 합성 수단 및 광속 분리 수단을 실현할 수 있다.
일 예로서, 열가소성 물질로 제조된 각각의 홀로그램 소자는 공지된 2 광빔 간섭 노광법을 사용하여 생성된다.
홀로그램 소자(H1)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치되고, 평행화 렌즈(52)를 통한 광원(Ld1)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족할 수 있도록 설정된다. 따라서, 평행화 렌즈(52)를 통한 광원(Ld1)으로부터의 광은 홀로그램 소자(H1)에 의해 +X방향으로 회절된다. 홀로그램 소자(H1)로부터 방출된 회절광(도 24에서는 도시 생략)은 미소하게 발산하는 광빔으로 변환되고, 광원(Ld2)으로부터의 광이 기록층(L2)에 집광될 때, 그 발산도는 광원(Ld1)으로부터의 광이 기록층(L1)에 집광될 수 있도록 광학 파라미터에 의해 미리 설계된다.
평행화 렌즈(52)를 통과한 광원(Ld2)으로부터의 광과 광원(Ld3)으로부터의 은 홀로그램 소자(H1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서 그대로 홀로그램 소자(H1) 를 투과한다.
홀로그램 소자(H3)는 홀로그램 소자(H1)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(H1)를 그대로 투과하는 광원(Ld3)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족할 수 있도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H1)를 그대로 투과하는 광원(Ld3)으로부터의 광은 홀로그램 소자(H3)에 의해 +X방향으로 회절된다.
홀로그램 소자(H3)로부터의 회절광(도 24에서는 도시 생략)은 미소하게 발산하는 광빔으로 변환되고, 광원(Ld2)으로부터의 광이 기록층(L2)에 집광될 때, 그 발산도는 광원(Ld3)으로부터의 광이 기록층(L3)에 집광될 수 있도록 광학 파라미터에 의해 미리 설계된다.
광원(Ld2)으로부터 방출하여 홀로그램 소자(H1)를 그대로 투과한 광과, 홀로그램 소자(H1)로부터의 회절광은 홀로그램 소자(H3)의 브래그 조건을 만족하지 않기 때문에, 홀로그램 소자(H3)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(H1)와 홀로그램 소자(H3)의 브래그 조건은 서로 상이하고, 홀로그램 소자들은 X축 방향을 따라서 배치된다. 각각의 홀로그램 소자의 각각의 각도 배율(=sin(출사 각도)/sin(입사 각도))은 1보다 작다. 홀로그램 소자(H3)가 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치될 수 있고, 홀로그램 소자(H1)가 홀로그램 소자(H3)의 +X측에 배치될 수 있다.
편광 빔 스플리터(54)는 홀로그램 소자(H3)의 +X측에 배치된다. 이러한 편광 빔 스플리터(54)는 입사광의 편광 상태에 따른 반사율에 있어서 상이하다. 편광 빔 스플리터(54)는 일 예로서 P 편광에 대하여 작은 반사율을 갖고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H3)를 통과한 각각의 광원으로부터의 광의 대부분은 평행화 빔 스플리터(54)를 투과할 수 있다.
1/4 파장 플레이트(55)는 편광 빔 스플리터(54)의 +X측에 배치되고, 1/4 파장의 광학 위상차를 입사광에 부여한다. 대물 렌즈(60)는 1/4 파장 플레이트(55)의 +X측에 배치되어, 1/4 파장 플레이트(55)를 통과한 광이 집광된다.
광원(Ld1)으로부터의 광은 제 1 기록층(L1)에 집광되고, 광원(Ld2)으로부터의 광은 제 2 기록층(L2)에 집광되고, 광원(Ld3)으로부터의 광은 제 3 기록층(L3)에 집광된다. 즉, 3개의 광원이 광을 동시에 발광하도록 이루어지면, 광 스폿이 광 디스크(15)의 3개의 기록층에 동시에 형성될 수 있다.
집광 렌즈(58)는 편광 빔 스플리터(54)의 -Z측에 배치되고, 편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 광 디스크(15)로부터의 복귀 광을 발산 광으로 변경한다.
실린더 렌즈(73)는 집광 렌즈(58)의 -Z측에 배치되고, 집광 렌즈(58)로부터의 광에 비점수차를 부여한다. 하프 프리즘(76a)은 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되고, 실린더 렌즈(73)를 통과한 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분을 +X방향으로 반사시키고, 나머지 광 성분은 투과시킨다.
하프 프리즘(76b)은 하프 프리즘(76a)의 -Z측에 배치되고, 하프 프리즘(76a)을 투과하는 광에 포함된 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분을 +X방향으로 반사시키고, 나머지 광 성분은 투과시킨다.
핀홀(75a)은 하프 프리즘(76a)의 +X측에 배치되고, 하프 프리즘(76a)에 의해 반사된 광이 입사한다. 핀홀(76a)을 통과하는 광은 수광기(Pd3)에 의해 수광된다. 따라서, 수광기(Pd3)에 의해 수광된 광은 주로 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광이다.
핀홀(75b)은 하프 프리즘(76b)의 +X측에 배치되고, 하프 프리즘(76b)에 의해 반사된 광이 입사한다. 핀홀(76b)을 통과하는 광은 수광기(Pd2)에 의해 수광된다. 따라서, 수광기(Pd2)에 의해 수광된 광은 주로 제 2 기록층(Ld2)으로부터의 복귀 광이다.
핀홀(76c)은 하프 프리즘(76b)의 -Z측에 배치되고, 하프 프리즘(76b)을 투과하는 광이 입사한다. 이 핀홀(76c)을 통과하는 광은 수광기(Pd1)에 의해 수광된다. 따라서, 수광기(Pd1)에 의해 수광된 광은 주로 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광이다.
구동계는 대물 렌즈(60)의 광축 방향인 집광 방향에서의 대물 렌즈(60)의 매우 작은 이동을 수행하기 위한 트래킹 액추에이터와, 트래킹 방향에서의 대물 렌즈(60)의 매우 작은 이동을 수행하기 위한 집광 액추에이터를 갖는다.
이하, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광원(Ld1)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)은 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환된 후에, 홀로그램 소자(H1)에 의해 회절되고, 홀로그램 소자(H3)를 그대로 투과하여, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(Ld2)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)은 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환된 후에, 홀로그램 소자(H1) 및 홀로그램 소자(H3)를 그대로 투과하여, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(Ld3)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)은 평행화 렌즈(52)에 의해 평행 빔으로 변환된 후에, 홀로그램 소자(H1)를 그대로 투과하고, 홀로그램 소자(H3)에 의해 회절되어, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 입사한 광의 대부분은 그 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 각각의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15)의 각각의 기록층으로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 하프 프리즘(76a)에 입사한다. 그 광은 하프 프리즘(76a)에 의해서 반사되고, 복귀 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분은 핀홀(75a)을 통하여 수광기(Pd3)에 의해 수광된다.
하프 프리즘(76a)을 투과하는 복귀 광은 하프 프리즘(76b)에 입사한다. 그 광은 하프 프리즘(76b)에 의해 반사되고, 이 광에 포함된 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분은 핀홀(75b)을 통하여 수광기(Pd2)에 의해 수광된다.
하프 프리즘(76b)을 투과하는 복귀 광은 핀홀(75c)을 통하여 수광기(Pd1)에 의해 수광된다.
각각의 핀홀은 디스크의 기록층 사이의 크로스 토크를 제거하기 위해 설치된다.
각각의 수광기는, 통상적인 광 디스크 장치에서와 같이, 워블(wobble) 신호 정보, 재생 데이터 정보, 초점 에러 정보, 트랙 에러 정보 등을 포함하는 신호를 출력하는 2 이상의 수광 소자(또는 2 이상의 수광 영역)를 포함하여 구성된다. 각각의 수광기(또는 각각의 수광 영역)는 각각 광전 변환에 의해 수광량에 따른 신호를 생성하고, 그것을 재생 신호 처리 회로(28)에 출력한다.
도 1을 재차 참조하면, 재생 신호 처리 회로(28)는 광 디스크 픽업 장치(23)의 각각의 수광기의 출력(2 이상의 광전 변환 신호)에 기초하여, 서보 신호(초점 에러 신호, 트랙 에러 신호 등), 어드레스 정보, 동기화 정보, RF 신호 등을 취득한다.
취득된 서보 신호는 제어 회로(26)에 출력되고, 어드레스 정보는 CPU(40)에 출력되며, 동기화 신호는 인코더(25), 구동 제어 회로(26) 등에 출력된다.
재생 신호 처리 회로(28)는 RF 신호에 대하여 디코딩 처리, 에러 검출 처리 등을 수행한다. 에러가 검출될 때, 에러 보정 처리를 수행하고, 결과적인 신호를 버퍼 관리자(37)를 통하여 버퍼 RAM(34)에 재생 데이터로서 저장한다. 재생 데이터에 포함된 어드레스 정보는 CPU(40)에 출력된다.
재생 신호 처리 회로(28)로부터의 서보 신호에 기초하여, 구동 제어 회로(26)는 구동계의 구동 신호를 생성하고, 그것을 광 픽업 장치(23)에 출력한다. 이에 의해, 트래킹 제어 및 초점 제어가 수행된다.
구동 제어 회로(26)는 시크 모터(21)를 구동하기 위한 구동 신호와, 스핀들 모터(22)를 구동하기 위한 구동 신호를 CPU(40)의 지령에 기초하여 생성한다. 각각의 모터의 구동 신호는 시크 모터(21) 및 스핀들 모터(22)에 출력된다.
광 디스크(15)에 기록된 데이터(기록 데이터)와, 광 디스크(15)로부터 재생된 데이터(재생 데이터)는 버퍼 RAM(34)에 일시적으로 저장된다. 버퍼 RAM(34)의 데이터의 입력/출력은 버퍼 관리자(37)에 의해 관리된다.
CPU(40)의 지령에 기초하여, 인코더(25)는 버퍼 관리자(37)를 통하여 버퍼 RAM(34)에 저장된 기록 데이터를 취득하고, 데이터 변조, 에러 보정 코드 부가 등을 수행하고, 광 디스크(15)에 대한 기록 신호를 생성한다. 생성된 기록 신호는 레이저 제어 회로(24)에 출력된다.
레이저 제어 회로(24)는 광 픽업 장치(23)의 각 광원의 발광 파워를 제어한다. 예컨대, 기록의 경우, 각 광원의 구동 신호는 기록 신호, 기록 조건, 각 광원의 발광 특성 등에 기초하여 레이저 제어 회로(24)에 의해 생성된다.
인터페이스(38)는 호스트 장치(90)(예컨대, 퍼스널 컴퓨터)에 대한 양방향 통신 인터페이스이다. 그것은 ATAPI(AT Attachment Packet Interface), SCSI(Small Computer System Interface), 및 USB(Universal Serial Bus)와 같은 표준 인터페이스에 준거한다. CPU(40)로 판독가능한 코드로 기술된 각종 프로그램, 각 광원의 발광 특성 등은 플래시 메모리(39)에 저장된다.
광원 유닛은 본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서의 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3)과, 2개의 홀로그램 소자(H1, H3)에 의해 실현된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에 따르면, 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3)과, 광원(Ld1)으로부터의 광은 +X방향으로 회절하고, 광원(Ld2 및 Ld3)으로부터의 광은 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(H1)와, 홀로그램 소자(H1)를 그대로 투과한 광원(Ld3)으로부터의 광은 +X 방향으로 회절시키고, 홀로그램 소자(H1)를 그대로 투과한 광원(Ld2)으로부터의 광과, 홀로그램 소자(H1)로부터의 회절광은 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(H3)를 포함하고, 홀로그램 소자(H1) 및 홀로그램 소자(H3)와, 입사광의 입사면과, 회절광의 출사면은 평행하며, 체적 홀로그램 소자는 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3)과 대물 렌즈(60) 사이의 광 경로를 따라 배치된다. 따라서, 조명계는 광 이용 효율을 저하하지 않고 소형화 될 수 있으며, 그리하여 성능 저하의 야기 없이 소형화를 달성할 수 있다.
2 이상의 기록층을 갖는 광 디스크에 대한 액세스 정밀도를 저하하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에 따르면, 제 1 기록층(L1)에의 기록과, 제 2 층(L2)에의 기록과, 제 3 층(L3)에의 기록이 거의 동시에 수행될 수 있기 때문에, 광 디스크에 대한 기록 처리를 신속히 수행할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치(20)에 따르면, 제 1 기록층(L1)으로부터의 재생과, 제 2 층(L2)으로부터의 재생과, 제 3 층(L3)으로부터의 재생이 거의 동시에 수행될 수 있기 때문에, 광 디스크로부터의 재생 처리를 신속히 수행할 수 있다.
전술한 실시예에서, 기록 및 재생을 거의 동시에 수행할 수 있다. 예컨대, 제 1 기록층(L1)에 정보를 기록하면서, 제 2 기록층(L2)으로부터의 정보를 재생할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
본 실시예에서, 도 25에 도시한 바와 같이, 하프 프리즘(76a)과 하프 프리즘(76b)을 대체하여, 2개의 홀로그램 소자(R3, R1)를 편광 빔 스플리터(54)와 집광 렌즈(58) 사이의 복귀 광의 광로 상에 배치할 수 있다.
홀로그램 소자(R3)와 홀로그램 소자(R1)는 서로 다른 브래그 조건을 갖고, 그 양자는 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이다.
홀로그램 소자(R3)는 편광 빔 스플리터(54)의 -Z측에 배치되고, 편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다.
따라서, 복귀 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분은 홀로그램 소자(R3)에 의해서 회절된다.
홀로그램 소자(R3)로부터 방출된 회절광(도 25에서는 도시 생략)은 집광 렌즈(58)의 광축에 대하여 미소하게 경사진다. 홀로그램 소자(R3)는 대물 렌즈(60)에 대한 제 2 기록층(L2)의 위치와 제 3 기록층(L3)의 위치 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광에 포함된 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분과, 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광 성분은 홀로그램 소자(R3)의 브래그 조건을 만족하지 않아서 홀로그램 소자(R3)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(R1)는 홀로그램 소자(R3)의 -Z측에 배치되고, 홀로그램 소자(R3)를 투과하는 복귀 광에 포함된 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 복귀 광에 포함된 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분은 홀로그램 소자(R1)에 의해 회절된다.
홀로그램 소자(R1)로부터 방출된 회절광(도 25에서는 도시 생략)은 집광 렌즈(58)의 광축에 대하여 미소하게 경사진다.
홀로그램 소자(R1)는 대물 렌즈(60)에 대한 제 2 기록층(L2)의 위치와 제 1 기록층(L1)의 위치에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
홀로그램 소자(R3)로부터의 회절광 및 홀로그램 소자(R3)를 투과하는 복귀 광에 포함되는 제 2 기록층(L2)으로부터의 복귀 광은, 홀로그램 소자(R1)의 브래그 조건을 만족하지 않아, 그 홀로그램 소자(R1)를 그대로 투과한다.
이에 의해, 각각의 수광기는 동일한 필드에 배치될 수 있고, 정상 초점 신호가 미소 검출 스폿에서 생성될 수 있다. 즉, 수광기(Pd3)는 수광기(Pd2)의 -X측에 배치되고, 수광기(Pd1)는 수광기(Pd2)의 +X측에 배치된다.
이 경우, 광 검출 유닛은 2개의 홀로그램 소자(R3, R1)와, 3개의 수광기(Pd1, Pd2, Pd3)에 의해 실현된다. 그리고, 각각의 핀홀은 불필요하다. 이 경우에, 홀로그램 소자(R1)가 편광 빔 스플리터(54)의 -Z측에 배치되고, 홀로그램 소자(R3)가 홀로그램 소자(R1)의 -Z측에 배치될 수도 있다.
따라서, 검출계는 광 이용 효율을 저하시키지 않고 소형화될 수 있으며, 그로 인하여, 추가의 성능 저하를 초래하지 않고 광 픽업 장치의 소형화를 달성할 수 있다.
전술한 실시예는 광원의 수가 3개인 경에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 그러한 실시예에 한정되지 않는다. 전술한 실시예는 광 디스크(15)의 기록층이 3개인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 그러한 실시예에 한정되지 않는다.
전술한 실시예에서, 고차 구면 수차가 각각의 홀로그램 소자의 생성시 사용된 정보 광에 대하여 부가될 수 있다. 또한, 구면 수차를 완전히 보정하는 것도 가능하다. 트래킹 제어시의 대물 렌즈(60)의 시프트로부터 기인하는 수차가 정보 광에 부가될 수 있다. 이 경우, 광원(Ld2)에 대응하여, 전술한 수차 보정 기능이 부가된 홀로그램 소자가 설치될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
본 실시예는 전술한 실시예에서의 각각의 광원 대신에 홀로그램 유닛을 사용하는데 특징이 있다.
광 픽업 장치를 제외한 광 디스크 장치의 구성은 전술한 실시예에서와 동일하다.
도 26에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 홀로그램 유닛(HU1, HU2, HU3), 2개의 홀로그램 소자(H11, H31), 평행화 렌즈(52), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
각각의 홀로그램 유닛은 동일한 특성을 갖는 홀로그램 유닛이다. 도 27a에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HU2)은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출하는 광 원(k2), 수광기(m2), 및 편광 홀로그램(n2)을 갖고, 이 홀로그램 유닛은 평행화 렌즈(52)의 광축 상에 배치된다.
광원(k2)은 P 편광의 광을 방출한다. 편광 홀로그램(n2)은 광원(k2)의 +X측에 배치되고, P 편광에 대한 반사율이 작고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다.
수광기(m2)는 광원(k2) 근방에 배치되고, 편광 홀로그램(n2)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 광원(k2)으로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(n2)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
도 27b에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HU1)은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출하는 광원(k1), 수광기(m1), 및 편광 홀로그램(n1)을 갖고, 이 홀로그램 유닛은 홀로그램 유닛(HU2)의 +Z측에 배치된다.
광원(k1)은 P 편광의 광을 방출한다. 편광 홀로그램(n1)은 광원(k1)의 +X측에 배치되고, P 편광에 대한 반사율이 작고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다.
수광기(m1)는 광원(k1) 근방에 배치되고, 편광 홀로그램(n1)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 광원(k1)으로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(n1)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
도 27c에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HU3)은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출하는 광원(k3), 수광기(m3), 및 편광 홀로그램(n3)을 갖고, 이 홀로그램 유닛은 홀로그램 유닛(HU2)의 -Z측에 배치된다.
광원(k3)은 P 편광의 광을 방출한다. 편광 홀로그램(n3)은 광원(k3)의 +X측에 배치되고, P 편광에 대한 반사율이 작고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다.
수광기(m3)는 광원(k3) 근방에 배치되고, 편광 홀로그램(n3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 광원(k3)으로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(n3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다
홀로그램 소자(H11) 및 홀로그램 소자(H31)는 서로 다른 브래그 조건을 갖고, 그 양자는 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 서로 평행한 체적 홀로그램 소자이다. 각각의 홀로그램 소자의 각도 배율은 1보다 작다. 각각의 홀로그램 소자의 재료로는 열가소성 물질 또는 광 폴리머가 사용되고, 각각의 홀로그램 소자는 공지된 2 광빔 간섭 노광법을 사용하여 생성된다.
홀로그램 소자(H11)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치되고, 평행화 렌즈(52)를 통과한 홀로그램 유닛(HU1)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족할 수 있도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H11)는 평행화 렌즈(52)를 통과한 홀로그램 유닛(HU1)으로부터의 광을 회절시킨다.
홀로그램 소자(H11)로부터의 회절광(도 26에는 도시 생략)은 대물 렌즈(60)의 광축에 대하여 미소하게 경사진 미소 수렴 광빔으로 변환된다. 수렴도(degree of convergence)는, 홀로그램 유닛(HU1)으로부터의 광이 기록층(L1)에 집광하고, 홀로그램 유닛(HU2)로부터의 광이 기록층(L2)에 집광할 수 있도록, 광학 파라미터에 의해 미리 설계한다.
홀로그램 소자(H11)는 대물 렌즈(60)에 대한 제 2 기록층(L2)의 위치와, 제 1 기록층(L1)의 위치 사이의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
평행화 렌즈(52)를 통과한 홀로그램 유닛(HU2)으로부터와 광과, 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광은 홀로그램 소자(H11)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 이 광들은 그 홀로그램 소자(H11)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(H31)는 홀로그램 소자(H11)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(H11)를 투과하는 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H31)는 홀로그램 소자(H11)를 투과하는 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광을 회절시킨다.
홀로그램 소자(H31)로부터의 회절광(도 26에서는 도시 생략)은 대물 렌즈(60)의 광축에 대하여 미소하게 경사진 미소하게 발산하는 광빔으로 변환된다. 발산도는, 홀로그램 유닛(HU2)으로부터의 광이 기록층)(L2)에 집광되고, 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광이 기록층(L3)에 집광될 수 있도록 광학 파라미터에 의해 미리 설계된다.
홀로그램 소자(H31)는 대물 렌즈(60)에 대한 제 2 기록층(L2)의 위치와 제 3 기록층(L3)의 위치 사이의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
홀로그램 소자(H11)를 투과한 홀로그램 유닛(HU2)으로부터의 광과, 홀로그램 소자(H11)로부터의 회절광은 홀로그램 소자(H31)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 이 광들은 홀로그램 소자(H31)를 그대로 투과한다.
1/4 파장 플레이트(55)는 홀로그램 소자(H31)의 +X측에 배치되고, 대물 렌 즈(60)는 1/4 파장 플레이트(55)의 +X측에 배치된다.
이하에서는 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광원(K1)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)은 편광 홀로그램(n1)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사하고, 홀로그램 소자(H11)에 의해서 회절되며, 홀로그램 소자(H31)를 그대로 투과하여, 1/4 파장 플레이트(55)에 입사한다.
그리고, 그 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 그 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15)의 기록층(L1)에 집광된다.
광원(K2)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)은 편광 홀로그램(n2)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사하고, 홀로그램 소자(H11) 및 홀로그램 소자(H31)를 그대로 투과하여, 1/4 파장 플레이트(55)에 입사한다.
그리고, 그 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 그 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15)의 기록층(L2)에 집광된다.
광원(K3)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)은 편광 홀로그램(n3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사하고, 홀로그램 소자(H11)를 그대로 투과하고, 홀로그램 소자(H31)에 의해서 회절되어, 1/4 파장 플레이트(55)에 입사한다.
그리고, 그 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 그 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15)의 기록층(L3)에 집광된다.
그리하여, 광원이 광을 동시에 방출하도록 이루어지면, 광 스폿은 각각의 기록층에 동시에 형성될 수 있다.
하지만, 전술한 실시예와 달리, Z축 방향에서의 각 광 스폿의 위치가 서로 다르다 즉, 각각의 광 스폿은 광 디스크(15)의 회전 중심으로부터 거리가 서로 상이하다.
광 디스크(15)로부터 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 홀로그램 소자(H31)에 입사하고, 복귀 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분이 회절된다. 이 회절광은 평행화 렌즈(52)의 광축에 미소하게 경사진다.
홀로그램 소자(H31)를 통과한 복귀 광은 홀로그램 소자(H11)에 입사하고, 복귀 광에 포함된 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분이 회절된다. 이 회절광은 평행화 렌즈(52)의 광축에 미소하게 경사진다.
홀로그램 소자(H11)를 통과한 복귀 광은 평행화 렌즈(52)에 입사한다. 평행화 렌즈(52)에 입사한 복귀 광에 포함된 제 3 기록층(L3)으로부터의 복귀 광 성분(홀로그램 소자(H31)에 의해 회절된 광)은 평행화 렌즈(52)로부터 홀로그램 유닛(HU3)을 향하여 방출되고, 편광 홀로그램(n3)을 통하여 수광기(m3)에 의해 수광된다.
평행화 렌즈(52)에 입사한 복귀 광에 포함된 제 1 기록층(L1)으로부터의 복귀 광 성분(홀로그램 소자(H11)에 의해 회절된 광)은 평행화 렌즈(52)로부터 홀로그램 유닛(HU1)을 향하여 방출되고, 편광 홀로그램(n1)을 통하여 수광기(m1)에 의해 수광된다.
평행화 렌즈(52)에 입사한 복귀 광에 포함된 제 2 기록층(L2)으로부터의 복 귀 광 성분(각각의 홀로그램 소자를 투과한 광)은 평행화 렌즈(52)로부터 홀로그램 유닛(HU2)을 향하여 방출되고, 편광 홀로그램(n2)을 통하여 수광기(m2)에 의해 수광된다.
각각의 수광기는 전술한 실시예서와 달리 구성되고, 각각 수광량에 따른 신호를 재생 신호 처리 회로(28)에 출력한다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)에는, 3개의 광원(k1, k2, k3)과, 광원(k1)으로부터의 광을 대물 렌즈(60)를 향한 방향으로 회절하고, 광원(k1)으로부터 방출된 광의 대물 렌즈(60)를 통과한 복귀 광을 수광기(m1)를 향한 방향으로 회절시키는 홀로그램 소자(H11)와, 광원(k3)으로부터의 광을 대물 렌즈(60)를 향한 방향으로 회절하고, 광원(k3)으로부터 방출된 광의 대물 렌즈(60)를 통과한 복귀 광을 수광기(m3)를 향한 방향으로 회절시키는 홀로그램 소자(H31)가 설치된다. 각각의 홀로그램 소자는 입사광의 입사면과 방출광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이며, 각각의 체적 홀로그램 소자는 X축 방향을 따라서 배치된다. 이에 의해, 광 픽업 장치 및 광 디스크 장치의 소형화가 전술한 실시예보다 더욱 촉진될 수 있다.
상기 실시예에서, 도 28에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HU)으로부터의 광의 수차를 보정하는 것이 필요한 경우, 2개의 홀로그램 소자(H11, H31) 대신에, 홀로그램 유닛(HU1, HU2, HU3)에 대응하는 3개의 홀로그램 소자(H13, H23, H33)를 사용할 수 있다. 이 경우, 전체 홀로그램 소자에 의해, 대응하는 홀로그램 유닛으로부터의 광을 0차 광과 1차 회절광으로 분리하기 위해, 일 예로서, 각각의 광원으 로부터 방출되는 광의 최대 강도 출사 방향을 대물 렌즈(60)의 광축에 경사지게 한다.
홀로그램 소자(H13, H23, H33)는 브래그 조건이 서로 상이하고, 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이다.
홀로그램 소자(H13)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치되고, 평행화 렌즈(52)를 통과한 홀로그램 유닛(HU1)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H13)는 평행화 렌즈(52)를 통과한 홀로그램 유닛(HU1)으로부터의 광을 회절시킨다. 이러한 홀로그램 소자(H13)로부터 방출한 회절광(도 28에는 도시 생략)은 대물 렌즈(60)의 광축에 대하여 미소하게 경사진 미소하게 발산하는 광빔으로 변환되고, 홀로그램 유닛(HU1)으로부터의 광이 기록층(L1)에 집광되고, 홀로그램 유닛(HU2)으로부터의 광이 기록층(L2)에 집광될 수 있도록, 발산도가 광학 파라미터에 의해 미리 설계된다.
홀로그램 소자(H13)는 대물 렌즈(60)에 대한 제 2 기록층(L2)의 위치와 제 1 기록층(L1)의 위치 사이의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다.
평행화 렌즈(52)를 통과한 홀로그램 유닛(HU2)으로부터의 광과 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광은, 홀로그램 소자(H13)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 홀로그램 소자(H13)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(H23)는 홀로그램 소자(H13)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(H13)를 투과하는 홀로그램 유닛(HU2)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H23)는 홀로그램 소자(H13)를 투과하는 홀로그 램 유닛(HU2)으로부터의 광을 회절시킨다.
홀로그램 소자(H23)로부터 방출한 회절광은 대물 렌즈(60)의 광축에 평행한 광으로 변환된다. 즉, 홀로그램 소자(H23)의 각도 배율은 0으로 설정된다.
홀로그램 소자(H13)를 투과하는 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광과, 홀로그램 소자(H13)로부터의 회절광은 홀로그램 소자(H23)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(H23)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(H33)는 홀로그램 소자(H23)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(H23)를 투과하는 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(H33)는 홀로그램 소자(H23)를 투과하는 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광을 회절시킨다.
홀로그램 소자(H33)로부터 방출한 회절광(도 28에는 도시 생략)은 대물 렌즈(60)의 광축에 대하여 미소하게 경사지고, 미소하게 발산한 광빔이 되며, 홀로그램 유닛(HU2)으로부터의 광이 기록층(L2)에 집광될 때의 발산도는, 홀로그램 유닛(HU3)으로부터의 광이 기록층(L3)에 집광될 수 있도록 광학 파라미터에 의해 미리 설계된다.
홀로그램 소자(H33)는 대물 렌즈(60)에 대한 제 2 기록층(L2)의 위치와, 제 3 기록층(L3)의 위치 사이의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다. 홀로그램 소자(H13)로부터의 비(非)회절 광과, 홀로그램 소자(H23)로부터의 회절광이 홀로그램 소자(H33)의 브래그 조건을 만족하지 않아서 홀로그램 소자(H33)를 그대로 투과한다.
광원은 본 실시예에서와 같이 3개로 한정되지 않는다. 그리고, 광 디스크(15)의 기록층의 수는 본 실시예에서와 같이 3층으로 한정되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
전술한 실시예와 달리, 본 실시예는 동일한 기록층에 2 이상의 광 스폿을 동시에 형성하는데 특징이 있다.
데이터 처리와 신호 처리부 및 광 픽업 장치를 제외하면, 광 디스크 장치의 구성은 전술한 실시예의 구성과 본질적으로 동일하다.
도 29에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3), 2개의 홀로그램 소자(H12, H32), 평행화 렌즈(52), 3개의 수광기(Pd1, Pd2, Pd3), 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
각각의 광원은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출한다. 광원(Ld2)은 평행화 렌즈(52)의 광축 상에 배치되고, 광원(Ld1)은 광원(Ld2)의 +Z측에 배치되고, 광원(Ld3)은 광원(Ld2)의 -Z측에 배치된다.
각각의 광원은 P 편광의 광을 방출한다. 각각의 광원으로부터 방출된 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 +X방향이다.
평행화 렌즈(52)는 각 광원의 +X측에 배치되어, 각 광원으로부터의 광을 일반적으로 평행한 빔으로 변환한다. 도 30a에 도시한 바와 같이, 광원(Ld1)으로부터 방출된 광이 평행화 렌즈(52)를 투과하면, 광은 X축 방향에 대하여 시계 방향으 로 +θa1만큼 경사진 일반적으로 평행한 광으로 변환된다. 도 30b에 도시한 바와 같이, 광원(Ld2)으로부터 방출된 광이 평행화 렌즈(52)를 투과하면, 광은 X축 방향으로 평행한 빔으로 변환된다. 도 30c에 도시한 바와 같이, 광원(Ld3)으로부터 방출된 광이 평행화 렌즈(52)를 투과하면, 광은 X축 방향에 대하여 반 시계 방향으로 -θc1만큼 경사진 일반적으로 평행한 광으로 변환된다.
본 명세서에서, 시계 방향 경사를 (+)로 하고, 반 시계 방향 경사를 (-)로 한다.
홀로그램 소자(H12)와 홀로그램 소자(H32)는 서로 다른 브래그 조건을 갖고, 그 양자는 입사광의 입사면과 출사광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이다. 홀로그램 소자(H12)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(H32)는 홀로그램 소자(H12)의 +X측에 배치된다.
각 홀로그램 소자의 재료로는 열가소성 물질 또는 광 폴리머가 사용되며, 각각의 홀로그램 소자는 공지된 2 광빔 간섭 노광법을 사용하여 형성된다. 예컨대, 도 31a에 도시한 바와 같이 홀로그램 패턴이 아직 형성되지 않은 홀로그램 소자(Hm)에, 그 홀로그램 소자(Hm)의 좌측(수평 방향에 대하여 +θa1 만큼 경사진 방향)으로 참조광(Lr)이 입사하면서, 그 홀로그램 소자(Hm)의 좌측(수평 방향에 대하여 -θa2 만큼 경사진 방향)으로 정보광(Li)이 입사하여, 그 홀로그램 소자(Hm)의 내부에 홀로그램 패턴을 형성함으로써 홀로그램 소자(H12)를 생성한다. 광원(Ld1)이 평행화 렌즈(52)의 광축보다도 +Z측에 배치하는 것에 의한 수차와 동일한 수차를 참조광(Lr)에 부여하고, 이는 정보광(Li)을 무(無)수차로 한다.
즉, 홀로그램 소자(H12)는 광원(Ld1)을 평행화 렌즈(52)의 광축보다 +Z측에 배치함으로써 수차를 보정할 수 있다.
도 31b에 도시한 바와 같이, 홀로그램 패턴이 아직 형성되지 않은 홀로그램 소자(Hm)에 대하여, 그 홀로그램 소자(Hm)의 좌측(수평 방향에 대하여 -θc1 만큼 경사진 방향)으로 참조광(Lr)이 입사하면서, 그 홀로그램 소자(Hm)의 좌측(수평방향에 대하여 +θc2만큼 경사진 방향)으로 정보광(Li)이 입사하여, 그 홀로그램 소자(Hm)의 내부에 홀로그램 패턴을 형성함으로써 홀로그램 소자(H32)를 생성한다. 광원(Ld3)이 평행화 렌즈(52)의 광축보다도 -Z측에 배치하는 것에 의한 수차와 동일한 수차를 참조광(Lr)에 부여하고, 이는 정보광(Li)을 무(無)수차가 되게 한다.
즉, 홀로그램 소자(H32)는 광원(Ld3)을 평행화 렌즈(52)의 광축보다 -Z측에 배치함으로써 수차를 보정할 수 있다.
평행화 렌즈(52)를 통과한 광원(Ld1)으로부터의 광은 홀로그램 소자(H12)의 브래그 조건을 만족하기 때문에 홀로그램 소자(H12)에 의해 회절된다. 홀로그램 소자(H12)는 도 32a에 도시한 바와 같이 X축 방향에 대하여 -θa2만큼 경사진 방향으로 회절광을 방출한다.
평행화 렌즈(52)를 통과한 광원(Ld2)으로부터의 광과 광원(Ld3)으로부터의 광은 홀로그램 소자(H12)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(H12)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(H12)를 투과한 광원(Ld3)으로부터의 광은 홀로그램 소자(H32)의 브래그 조건을 만족하기 때문에 홀로그램 소자(H32)에 의해 회절된다. 홀로그 램 소자(H32)는 도 32b에 도시한 바와 같이 X축 방향에 대하여 +θc2만큼 경사진 방향으로 회절광을 방출한다.
홀로그램 소자(H12)로부터의 회절광, 홀로그램 소자(H12)를 투과한 광원으로부터의 광은 홀로그램 소자(H32)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(H32)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(H32)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치될 수 있고, 홀로그램 소자(H12)는 홀로그램 소자(H32)의 +X측에 배치될 수 있다. 축 대상(axial object)으로서 각 홀로그램 소자로부터의 회절광의 강도 분포를 동일하게 설정하기 위해서 정보광 강도 분포가 보정된다.
도 33a에 도시한 바와 같이, 중심축으로부터 이동한 통상적인 가우스 강도 분포를 갖는 참조광(Lr)과 정보광(Li)으로 체적 홀로그램 소자(H12)를 생성하면, 상부에서의 굴절률 변화가 커지기 때문에, 도 33b에 도시한 바와 같이, 회절광의 강도 분포가 치우친 가우스 분포가 될 수 있고, 광 디스크에 형성된 광 스폿의 형태를 변경시킬 수 있어서, 신호 특성이 열화할 수 있는 가능성이 존재한다.
도 34a에 도시한 바와 같이, 하부에 피크 강도를 갖는 정보광(Li)으로 체적 홀로그램 소자(H12)가 생성되면, 도 34b에 도시한 바와 같이 축에 대칭적인 통상적인 가우스 강도 분포를 갖는 회절광이 얻어질 수 있다.
도 35a에 도시한 바와 같이, 빔 중앙의 강도보다 빔 단부의 강도가 큰 정보광(Li)으로 체적 홀로그램 소자(H12)를 생성하면, 도 35b에 도시한 바와 같이 빔 단부의 강도가 큰 회절광이 얻어질 것이다.
회절광의 단부 강도(RIM 강도)는 정보광(Li)의 강도 분포를 조정함으로써 조정할 수 있다. 이는 통상적인 빔 정형화 기능과 등가이다.
각 홀로그램 소자로부터 방출한 회절광은 홀로그램 소자의 광축에 축 대칭인 강도 분포를 갖는다. 각각의 홀로그램 소자는 방출된 회절광의 강도 분포의 반폭 각도가 입사광의 강도 분포의 반폭 각도보다 크도록 설정된다.
도 29를 재차 참조하면, 편광 빔 스플리터(54)는 홀로그램 소자(H32)의 +X측에 배치되고, 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 및 실린더 렌즈(73)는 전술한 실시예와 유사하게 배치된다.
수광기(Pd2)는 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되고, 그 실린더 렌즈(73)의 광축 상에 배치된다. 수광기(Pd1)는 수광기(Pd2)의 -X측에 배치되고, 수광기(Pd3)는 수광기(Pd2)의 +X측에 배치된다.
이하, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광원(Ld1)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(H12)에 입사하고, 홀로그램 소자(H12)에 의해 회절되고, 홀로그램 소자(H32)를 그대로 투과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(Ld2)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(H12)에 입사하고, 홀로그램 소자(H12) 및 홀로그램 소자(H32)를 그대로 투과하여 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
광원(Ld3)으로부터 방출된 면 편광(P 편광)의 광은 평행화 렌즈(52)를 통하여 홀로그램 소자(H12)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(H12)를 그대로 투과하고, 홀 로그램 소자(H32)에 의해 회절되어, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 입사한 광의 대부분은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15)의 기록층 위에 집광된다.
광원(Ld2)으로부터의 광은 대물 렌즈(60)의 광축과 교차하는 위치(t2)에 집광되고, 광원(Ld1)으로부터의 광은 위치(t2)의 +Z측의 위치(t1)에 집광되며, 광원(Ld3)으로부터의 광은 위치(t2)의 -Z측의 위치(t3)에 집광된다.
즉, 각 광원으로부터 방출된 광은 광 디스크(15)의 기록층 위의 서로 다른 위치에 집광된다.
광 디스크(15)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 각각의 수광기에 수광된다.
위치 t1으로부터의 복귀 광은 수광기(Pd1)에 의해 수광되고, 위치 t2로부터의 복귀 광은 수광기(Pd2)에 의해 수광되며, 위치 t3로부터의 복귀 광은 수광기(Pd3)에 의해 수광된다.
광 디스크(15)의 기록층에 형성된 각각의 광 스폿의 갭(D)은 각 광원의 Z축의 방향으로의 갭(dp), 홀로그램 소자의 각도 배율(m)(=sin(출사 각도)/sin(입사 각도)), 평행화 렌즈(52)의 초점 길이(fc), 및 대물 렌즈(60)의 초점 길이(fo)에 의존한다. 즉, 이하의 식에 의해 표현된 관계가 만족된다: m = (D/dp) × (fc/fo).
예컨대, dp = 6㎜, fc = 24㎜, fo = 4㎜일 때, D = 0.01㎜로 하기 위해서는 m = 0.01로 설정된다. sin(입사 각도)의 값 = D/fc = 0.25이므로, sin(출사 각도) = sin(입사 각도) × 0.01 = 0.0025로 설정될 수 있다.
이 경우, 예컨대, 수광기(Pd2)는 4분할 수광기로서 사용될 수 있고, 수광기(Pd2)의 출력에 기초하여, 비점수차법에 의한 트랙 에러 신호 검출 및 푸시풀(push pull)법에 의한 초점 에러 신호 검출이 수행될 수 있다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3)과, 2개의 홀로그램 소자(H12, H32)에 의해 실현된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)는, 3개의 광원(Ld1, Ld2, Ld3)과, 광원(Ld1)으로부터의 광을 회절하지 않고, 광원(Ld2) 및 광원(Ld3)으로부터의 광은 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(H12)와, 홀로그램 소자(H12)를 그대로 투과한 광원(Ld3)으로부터의 광을 회절하고, 홀로그램 소자(H12)를 그대로 투과한 광원(Ld2)로부터의 광 및 홀로그램 소자(H12)에서 회절된 광은 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(H32)를 갖고, 홀로그램 소자는 광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램이고, X축 방향에 나란히 배치되어 있다.
따라서, 조명계는 광 이용 효율을 저하하지 않고 소형화될 수 있고, 그 결과로서, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 도모할 수 있다.
본 실시예의 광 디스크 장치에 따르면, 2 이상의 트랙으로부터의 재생을 거의 동시에 수행할 수 있어서, 광 디스크에 대한 재생 처리를 신속히 수행할 수 있다.
본 실시예에서, 기록 및 재생을 거의 동시에 수행할 수 있다. 예컨대, 하나의 트랙에 정보를 기록하면서, 다른 트랙의 정보를 재생할 수 있다.
전술한 실시예에서, 도 36에 도시한 바와 같이, 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73) 대신에, 3개의 홀로그램 소자(R32, R22, R12)를 편광 빔 스플리터(54)와 각각의 수광기 사이의 광로 상에 배치할 수 있다. 홀로그램 소자(R32), 홀로그램 소자(R22) 및 홀로그램 소자(R12)는 브래그 조건이 서로 상이하고, 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 서로 평행한 체적 홀로그램 소자이다.
홀로그램 소자(R32)는 편광 빔 스플리터(54)의 -Z측에 배치되고, 편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광에 포함된 위치 t3으로부터의 복귀 광 성분을 회절시켜, 수광기(Pd3)의 수광면(acceptance surface)에 집광하도록 설정된다. 홀로그램 소자(R32)는 회절광에 비점수차를 부여한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광에 포함된 위치 t1으로부터의 복귀 광 성분 및 위치 t2로부터의 복귀 광 성분은 홀로그램 소자(R32)의 브래그 조건을 만족하지 않고 그 홀로그램 소자(R32)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(R22)는 홀로그램 소자(R32)의 -Z측에 배치되고, 홀로그램 소자(R32)를 투과한 복귀 광에 포함된 위치 t2로부터의 복귀 광 성분을 회절시켜, 수광기(Pd2)의 수광면에 집광하도록 설정된다. 홀로그램 소자(R22)는 회절광에 비점 수차를 부여한다.
홀로그램 소자(R32)를 투과한 복귀 광에 포함된 위치 t2로부터의 복귀 광 성분 이외의 광은 홀로그램 소자(R22)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(R22)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(R12)는 홀로그램 소자(R22)의 -Z측에 배치되고, 홀로그램 소자(R22)를 투과한 복귀 광에 포함된 위치 t1로부터의 복귀 광 성분을 회절시켜, 수광기(Pd1)의 수광면에 집광하도록 설정된다. 홀로그램 소자(R12)는 회절광에 비점수차를 부여한다.
홀로그램 소자(R22)를 투과한 복귀 광에 포함된 위치 t1로부터의 복귀 광 성분 이외의 광은 홀로그램 소자(R12)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(R12)를 그대로 투과한다.
즉, 3개의 홀로그램 소자(R32, R22, R12)는 입사광에 대한 출사광의 발산도를 변경하는 렌즈 기능을 갖는다.
따라서, 검출계는 광 이용에 대한 효율을 저하하지 않고 소형화될 수 있고, 성능 저하를 야기하지 않고 광 픽업 장치의 추가의 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 홀로그램 유닛을 사용한다. 이 경우, 대응하는 홀로그램 유닛으로부터 방출된 광과 대응하는 홀로그램 유닛에 의해 수광된 복귀 광의 각각을 회절하는 홀로그램 소자가 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치에 대해 설명할 것이다.
전술한 실시예에서와 달리, 본 실시예는 블루레이 표준 실시 기반 광 디스 크(BD)와 DVD 표준 실시 기판 광 디스크(DVD)의 모두에 대응할 수 있다.
데이터 처리와 신호 처리부 및 광 픽업 장치를 제외한 광 디스크 장치의 구성은 전술한 실시예와 동일하다. 전술한 실시예에서의 대응 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략할 것이다.
광 디스크(15)는 DVD 또는 BD이다. 구분할 필요가 있는 경우, DVD는 광 디스크(15d)로 지시하고, BD는 광 디스크(15b)로 지시한다.
도 37에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 2개의 광원(Lb, Ld), 홀로그램 소자(Hd), 평행화 렌즈(52), 편광 빔 스플리터(54), 두 파장용 1/4 파장 플레이트(55), 개구 파장 플레이트(57), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 2개의 수광기(Pd, Pb), 다이크로익 프리즘(76), 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다. 대물 렌즈(60)는 BD에 최적화된다.
광원(Lb)은 광 디스크가 BD인 경우 사용되고, 파장이 405nm인 레이저 빔을 방출한다. 광원(Lb)으로부터 방출되는 레이저 빔의 최대 강도 출사 방향은 +X 방향이다. 광원(Lb)은 발광점이 평행화 렌즈(52)의 초점 위치와 대응하는 위치에 배치된다.
광원(Ld)은 광 디스크가 DVD인 경우 사용되고, 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출한다. 광원(Ld)은 광원(Lb)의 근처에 있고, 광원(Ld)으로부터 방출된 광이 홀로그램 소자(Hd)의 브래그 조건을 만족할 수 있도록 배치된다.
P 편광의 광은 광원(Lb) 및 광원(Ld)으로부터 방출된다. 홀로그램 소자(Hd)는 각각의 광원과 평행화 렌즈 사이의 광로 상에 배치되고, 입사광의 입사면과 회 절광의 출사면은 평행한 체적 홀로그램 소자이다. 광원(Lb)으로부터 방출된 광은 홀로그램 소자(Hd)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(Hd)를 그대로 투과한다.
한편, 광원(Ld)으로부터 방출된 광은 홀로그램 소자(Hd)의 브래그 조건을 만족하기 때문에 홀로그램 소자(Hd)에 의해서 회절된다. 그리고, 홀로그램 소자(Hd)로부터의 회절광은 +X 방향을 향하여 방출된다.
이러한 홀로그램 소자(Hd)는, 회절광이 평행화 렌즈(52)의 초점 위치의 +X측에 위치한 가상 발광점(S1)으로부터 방출된 광과 등가인 발산광이 되도록 설정된다.
홀로그램 소자(Hd)는 일 예로서 도 38a에 도시된다. 광원(Ld)으로부터의 참조광(Lr)을 홀로그램 패턴이 아직 형성되지 않은 홀로그램 소자(Hm)에 입사하고, 정보광(Li)을 가상 발광점(S1)으로부터 입사하여, 홀로그램 소자(Hm)의 내부에 홀로그램 패턴을 형성함으로써 홀로그램 소자가 생성된다. 가상 발광점(S1)은 BD와 DVD의 기판 두께 사이 및 파장의 차이를 고려하여 결정된다.
즉, 회절광은, 도 38b에 도시한 바와 같이, BD와 DVD의 기판 두께와 파장에서의 차이로부터 기인하는 수차가 보정됨으로써 발산광으로 변환된다. 홀로그램 소자(Hd)의 각도 배율은 1보다 작다. 열가소성 물질 또는 광 폴리머가 그 재료로 사용되고, 홀로그램 소자(Hd)는 공지의 2 광빔 간섭 노광법을 사용하여 생성된다.
평행화 렌즈(52), 편광 빔 스플리터(54), 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 및 실린더 렌즈(73)는 전술한 실시예와 유사하게 배치된 다.
개구 파장 필터(57)는 1/4 파장 플레이트(55)와 대물 렌즈(60) 사이의 광로 상에 배치되고, 개구 직경이 파장에 따라 변할 수 있도록 설계된다. 광원(Lb)으로부터의 광의 개구 제한은 대물 렌즈(60)의 개구수(NA)가 0.85로 설정될 수 있도록 수행되고, 광원(Ld)으로부터의 광의 개구 제한은 대물 렌즈(60)의 개구수(NA)가 0.65로 설정될 수 있도록 수행된다. 이러한 개구 파장 필터(57)의 서보 구동은 대물 렌즈(60)와 일체적으로 수행된다.
다이크로익 프리즘(76)은 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치된다. 광 디스크가 DVD인 경우의 복귀 광은 다이크로익 프리즘(76)에 의해서 +X 방향으로 반사되고, 광 디스크가 BD인 경우의 복귀 광은 다이크로익 프리즘(76)을 그대로 투과한다.
수광기(Pd)는 이 다이크로익 프리즘(76)의 +X측에 배치되어, 다이크로익 프리즘(76)에서 반사된 복귀 광을 수광한다. 수광기(Pb)는 다이크로익 프리즘(76)의 -Z측에 배치되어, 다이크로익 프리즘(76)을 투과하는 복귀 광을 수광한다.
이하, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광 디스크가 BD 디스크인 경우, 광원(Lb)으로부터 방출한 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(Hd)를 그대로 투과하고, 평행화 렌즈(52)에서 평행화 빔으로 변환되어, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
평행화 렌즈(52)로부터의 광의 대부분은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 개구 파장 필터(57)에 의해 개구 제한이 수행되며, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15b)의 기록층 위에 집광된다.
광 디스크(15b)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하고, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76)에 입사하고, 다이크로익 프리즘(76)을 그대로 투과하여, 수광기(Pd)에 수광된다.
광 디스크가 DVD 디스크인 경우, 광원(Ld)으로부터 방출한 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(Hd)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(Hd)에 의해 +X방향으로 회절되고, 평행화 렌즈(52)에 의해서 미소하게 발산하는 광빔으로 변환되어, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다. 회절광의 대부분은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해 원편광으로 변환되고, 개구 파장 필터(57)에 의해 개구 제한이 수행되며, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15d)의 기록층 위에 집광된다.
광 디스크(15d)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하고, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76)에서 반사되어, 수광기(Pd)에 수광된다.
광 디스크가 DVD인 경우, 대물 렌즈(60)에 입사한 광은 발산광으로 변환되고, BD와의 기판 두께 및 파장의 차이에 기인하는 수차가 보정된다. 홀로그램 소자(Hd)를 생성시, 고차 구면 수차와, 트래킹 제어시 대물 렌즈의 시스트(cyst)로부터 기인하는 수차가 추가로 부가될 수 있다.
비구면 렌즈, 액정 소자 등을 사용하여 정보광(Li)에 고차 구면 수차 및 코마 수차를 부가하여, 홀로그램 소자(Hm) 내부에 홀로그램 패턴을 형성한다.
참조광을 조사하면 생성시 정보광이 발생하므로, 그러한 정보광을 사용하여 생성한 홀로그램 소자는, 그러한 홀로그램 소자를 사용하는 경우, BD와의 기판 두께, 파장의 차이뿐만 아니라, 트래킹 제어시의 대물 렌즈로부터 기인하는 수차를 보정할 수 있다.
광 디스크가 BD인 경우, 트래킹 제어시의 대물 렌즈의 시스트로부터 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는 홀로그램 소자를 더 가질 수 있다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 2개의 광원(Lb, Ld) 및 홀로그램 소자(Hd)로 실현된다.
전술한 본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 2개의 광원(Lb, Ld)과, 홀로그램 소자(Hd)로 구성된다. 홀로그램 소자(Hd)는 광의 입사면과 회절광의 출사면은 평행한 체적 홀로그램 소자이고, 광원(Lb)으로부터의 광은 그대로 투과시키고, 광원(Ld)로부터의 광은 +X방향으로 회절시킨다. 이에 의해, 조명계는 광 이 용에 대한 효율을 저하하지 않고 소형화될 수 있으며, 성능 저하를 야기하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서는 기판 두께가 서로 다른 복수 종류의 광 디스크에의 액세스 정밀도를 저하하지 않고 소형화를 달성할 수 있다.
전술한 바와 같은 실시예에서, 도 39에 도시한 바와 같이, 다이크로익 프리즘(76) 대신에 홀로그램 소자(Rd)를 사용할 수 있다.
그러한 홀로그램 소자(Rd)에 있어서, 입사광의 입사면과 회절광의 출사면은 평행하다., 광 디스크가 BD 디스크인 경우, 복귀 광이 이 체적 홀로그램 소자를 그대로 투과하게 하고, 광 디스크가 DVD인 경우, 복귀 광이 체적 홀로그램 소자에 의해 회절되도록 이루어진다.
수광기(Pd)는 회절광의 집광 위치 근방에 배치된다. 홀로그램 소자(Rd)는 기판 두께의 차이에 기인하는 수차를 보정하는 기능을 갖는다. 이 경우, 광 검출 유닛은 2개의 수광기(Pb, Pd) 및 홀로그램 소자(Rd)로 실현된다.
따라서, 검출계는 광 이용에 대한 효율을 저하하지 않고 소형화될 수 있고, 성능 저하를 야기하지 않고 광 픽업 장치의 추가의 소형화를 달성할 수 있다.
그런데, 기판 두께는 BD용으로 0.1㎜(광원 파장이 405nm)로 설계되어 있고, DVD의 경우 기판 두께가 0.6㎜(광원 파장이 660nm)인 경우, 대물 렌즈(60)는 기판 두께와 파장에서의 차이에 의한 수차를 생성한다.
이러한 이유로 인하여, 수광기(Pd)는 수광기(Pb)와 동일한 기판상에 배치되며, 홀로그램 소자(Rd)가 일시적으로 수차 보정 기능을 갖고, 광 디스크는 DVD인 경우, 포커스 에러 신호에 오프셋 또는 감도 저하의 문제가 발생한다. 즉, 광 디스크(15b)로부터의 복귀 광이 평행 빔의 상태로 집광 렌즈(58)에 입사하는 것에 대하여, 광 디스크(15d)로부터의 복귀 광은 수렴광의 상태로 집광 렌즈(58)에 입사하기 때문에, 수광기(Pd)는 수광기(Pb) 보다 전방(+Z측)에 배치되어야 한다.
홀로그램 소자(Rd)는 수렴광의 수차를 보정한 회절광을 생성하고, 수광기(Pd)와 수광기(Pb)를 동일면 상에 배치하더라도 정상 초점 에러 신호를 얻을 수 있고, 추가로 소형화 및 간략화를 달성할 수 있다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 홀로그램 유닛을 사용하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 대응하는 홀로그램 유닛으로부터 방출된 광과, 대응하는 홀로그램 유닛에 의해 수광한 복귀 광의 각각을 회절시키는 홀로그램 소자가 사용된다.
이하, 이러한 본 발명의 일 실시예에서의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
전술한 실시예와 달리, 본 실시예는 CD 표준에 기초한 광 디스크(CD), DVD, 및 BD의 임의의 것에 대응할 수 있다는 특징이 있다. 데이터 처리와 신호 처리부 및 광 픽업 장치를 제외한 광 디스크의 구성은 전술한 실시예의 구성과 동일하다. 전술한 실시예에서의 대응하는 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략할 것이다.
광 디스크(15)는 임의의 CD, DVD 및 BD이다. 구분이 필요한 경우, DVD는 광 디스크(15d)로 지시하고, BD는 광 디스크(15b)로 지시하고, CD는 광 디스크(15c)로 지시한다.
도 40에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 광원(Lb, Ld, Lc), 2개의 다이크로익 프리즘(76c, 76d), 3개의 홀로그램 소자(Hb1, Hd1, Hc1), 편광 빔 스플리터(54), 3파장용 1/4 파장 플레이트(55), 회절 광학 소자(56), 개구 파장 필터(57), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 3개의 수광기(Pb, Pd, Pc), 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
광 디스크가 DVD인 경우 광원(Ld)이 사용되고, 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출한다. 이러한 광원(Ld)은 편광 빔 스플리터(54)의 광축 상에 배치된다.
광 디스크가 BD인 경우 광원(Lb)이 사용되고, 파장이 405nm인 레이저 빔을 방출한다. 이러한 광원(Lb)은 광원(Ld)의 +Z측에 배치된다.
광 디스크가 CD인 경우 광원(Lc)이 사용되고, 파장이 780nm인 레이저 빔을 방출한다. 이러한 광원(Lc)은 광원(Ld)의 -Z측에 배치된다.
각각의 광원으로부터 방출된 광은 P 편광인 것으로 한다. 각각의 홀로그램 소자는 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이다. 각각의 홀로그램 소자의 각도 배율은 1보다 작다. 열가소성 물질 또는 광 폴리머가 그 재료로 사용되며, 각각의 홀로그램 소자는 공지된 2 광빔 간섭 노광법에 의해 생성된다.
홀로그램 소자(Hb1)는 각 광원의 +X측에 배치되고, 광원(Lb)으로부터 방출된 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 광원(Lb)으로부터 방출된 광은 홀로그램 소자(Hb1)에 의해서 회절된다. 이 회절광은 대물 렌즈(60)의 광축과 거 의 평행하게 방출된다.
한편, 광원(Ld) 및 광원(Lc)으로부터 방출된 광은 홀로그램 소자(Hb1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(Hb1)를 그대로 투과한다. 홀로그램 소자(Hd1)는 홀로그램 소자(Hb1)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(Hb1)를 투과하는 광원(Ld)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(Hb1)를 투과하는 광원(Ld)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hd1)에 의해 회절된다. 이 회절광은 대물 렌즈(60)의 광축과 거의 평행하게 방출된다.
한편, 홀로그램 소자(Hb1)로부터의 회절광 및 홀로그램 소자(Hb1)를 투과한 광원(Lc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hd1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(Hd1)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(Hc1)는 홀로그램 소자(Hd1)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소자(Hd1)를 투과하는 광원(Lc)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(Hd1)를 투과하는 광원(Lc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hc1)에 의해 회절된다. 이 회절광은 대물 렌즈(60)의 광축에 거의 평행하게 방출된다.
한편, 홀로그램 소자(Hb1)로부터의 회절광 및 홀로그램 소자(Hd1)로부터의 회절광은 홀로그램 소자(Hc1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(Hc1)를 그대로 투과한다.
즉, 각각의 홀로그램 소자는 입사광에 대한 출사광의 발산도를 변경하는 렌즈 기능을 갖는다. 이러한 이유로 인하여, 평행화 렌즈가 불필요해진다. 홀로그 램 소자는 홀로그램 소자 생성시 사용되는 정보광을 평행한 빔으로 하는 것에 의해 생성될 수 있다. 각각의 홀로그램 소자의 배치 순서는 이것에 한정되지 않는다.
편광 빔 스플리터(54)는 홀로그램 소자(Hc1)의 +X측에 배치되고, 1/4 파장 플레이트(55), 대물 렌즈(60), 집광 렌즈(58), 및 실린더 렌즈(73)는 전술한 실시예와 유사하게 배치된다. 대물 렌즈(60)는 DVD에 최적화된다.
홀로그램 패턴 생성시, 홀로그램 소자(Hb1)에는 BD와 DVD의 기판 두께에서의 차이에 기인한 수차를 보정하기 위한 수차가 부가되고, 홀로그램 소자(Hc1)에는 CD와 DVD의 기판 두께에서의 차이에 기인한 수차를 보정하기 위한 수차가 부가된다.
회절 광학 소자(56)는 1/4 파장 플레이트(55)의 +X측에 배치되어, 각각의 파장에 대응하는 수차 보정을 수행한다. 개구 파장 필터(57)는 회절 광학 소자(56)의 +X측에 배치되어, 각각의 파장에 대응하는 개구 제한을 수행한다.
회절 광학 소자(56) 및 개구 파장 필터(57)의 서보 구동은 대물 렌즈(60)와 일체적으로 수행된다.
다이크로익 프리즘(76c)은 실린더 렌즈(73)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 CD인 경우, 복귀 광을 +X방향으로 반사한다. 수광기(Pc)는 그러한 다이크로익 프리즘(76c)의 +X측에 배치되고, 다이크로익 프리즘(76c)에 의해 반사된 복귀 광을 수광한다. 다이크로익 프리즘(76c)은 광 디스크가 BD 또는 DVD인 경우 복귀 광이 변화없이 투과하게 한다.
다이크로익 프리즘(76d)은 다이크로익 프리즘(76c)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 DVD인 경우, 다이크로익 프리즘(76c)을 투과하는 복귀 광을 +X방향으로 반사한다. 수광기(Pd)는 그러한 다이크로익 프리즘(76d)의 +X측에 배치되고, 다이크로익 프리즘(76d)에 의해 반사된 복귀 광을 수광한다.
다이크로익 프리즘(76d)은 광 디스크가 BD인 경우 복귀 광이 변화없이 투과하게 한다. 수광기(Pb)는 다이크로익 프리즘(76d)의 -Z측에 배치되어, 다이크로익 프리즘(76d)을 투과하는 복귀 광을 수광한다.
다음으로, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광 디스크가 BD 디스크인 경우의 광 픽업 장치(23)의 작동을 설명할 것이다. 광원(Lb)으로부터 방출한 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(Hb1)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(Hb1)에 의해 회절되어, 평행 빔으로 변환되고, 홀로그램 소자(Hd1) 및 홀로그램 소자(Hc1)를 그대로 투과하여, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다. 대부분의 회절광은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다.
이 광은, 회절 광학 소자(56)에 의해 BD에 적합한 수차 보정이 이루어지고, 개구 파장 필터(57)에 의해 BD에 적합한 개구 제한이 이루어지며, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15b)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15b)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 그 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76c)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76c)을 그대로 투과하여, 다이크로익 프리즘(76d)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76d)을 그대로 투과하여 수광기(Pb)에 의해 수광된다.
광 디스크가 DVD 디스크인 경우의 광 픽업 장치(23)의 작동을 설명할 것이다. 광원(Ld)으로부터 방출한 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(Hd1)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(Hd1)에 의해 회절된다. 그 광은 평행 빔으로 변환되고, 홀로그램 소자(Hb1) 및 홀로그램 소자(Hc1)를 그대로 투과하여, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다. 대부분의 회절광은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다. 그 광은 회절 광학 소자(56)를 그대로 투과하고, 개구 파장 필터(57)에 의해 BD에 적합한 개구 제한이 이루어진다. 그 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15d)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15d)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 그 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)으로 변환된다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76c)에 입사하고, 다이크로익 프 리즘(76c)을 그대로 투과하여, 다이크로익 프리즘(76d)에 입사하고, 다이크로익 프리즘(76d)에 의해 반사되어 수광기(Pd)에 의해 수광된다.
광 디스크가 CD 인 경우의 광 픽업 장치(23)의 작동을 설명할 것이다. 광원(Lc)으로부터 방출한 면 편광(P 편광)의 광은 홀로그램 소자(Hb1) 및 홀로그램 소자(Hd1)를 투과하여, 홀로그램 소자(Hc1)에 입사하고, 그 홀로그램 소자(Hc1)에 의해 회절되어 평행 빔으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
대부분의 회절광은 편광 빔 스플리터(54)를 그대로 투과하고, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다. 그 광은 회절 광학 소자(56)에 의해 CD에 적합한 수차 보정이 이루어지고, 개구 파장 필터(57)에 의해 CD에 적합한 개구 제한이 이루어지며, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15c)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15c)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광으로서 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광(S 편광)이 되게 한다. 그리고, 이 복귀 광은 편광 빔 스플리터(54)에 입사한다.
편광 빔 스플리터(54)에 의해 -Z방향으로 반사된 복귀 광은 집광 렌즈(58) 및 실린더 렌즈(73)를 통하여 다이크로익 프리즘(76c)에 입사하고, 그 다이크로익 프리즘(76c)에 의해 반사되어 수광기(Pc)에 의해 수광된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에서, 광원 유닛은 3개의 광원(Lb, Ld, Lc)과 3개의 홀로그램 소자(Hb1, Hd1, Hc1)로 실현된다.
본 실시예의 광 픽업 장치(23)에는, 3개의 광원(Ld, Lb, Lc)과, 광원(Lb)으로부터의 광을 +X방향으로 회절하고, 광원(Ld) 및 광원(Lc)로부터의 광은 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(Hb1)와, 홀로그램 소자(Hb1)를 그대로 투과한 광원(Ld)으로부터의 광을 +X방향으로 회절하고, 홀로그램 소자(Hb1)를 그대로 투과한 광원(Lc)로부터의 광 및 홀로그램 소자(Hb1)에서 회절된 광을 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(Hd1)와, 홀로그램 소자(Hd1)를 그대로 투과한 광원(Lc)으로부터의 광을 +X방향으로 회절하고, 홀로그램 소자(Hb1)에서 회절된 광 및 홀로그램 소자(Hd1)에서 회절된 광은 회절시키지 않고 그대로 투과시키는 홀로그램 소자(Hc1)가 설치되고, 각 홀로그램 소자는 광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이고, X축 방향으로 나란히 배치된다.
이에 의해, 광 이용 효율을 저하하지 않고, 조명계를 소형화할 수 있고, 그 결과로서, 성능 저하를 초래하지 않고, 소형화를 도모할 수 있다.
본 실시예에서는, 도 41에 도시한 바와 같이, 집광 렌즈(58), 실린더 렌즈(73), 다이크로익 프리즘(76c) 및 다이크로익 프리즘(76d) 대신에 3개의 홀로그램 소자(Rc1, Rd1, Rb1)을 사용할 수 있다.
3개의 홀로그램 소자(Rc1, Rd1, Rb1)는 서로 다른 브래그 조건을 갖고, 각각은 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 서로 평행한 체적 홀로그램 소자이다.
홀로그램 소자(Rc1)는 편광 빔 스플리터(54)의 -Z방향에 배치되고, 광 디스크가 CD인 경우 복귀 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 광 디스크가 CD인 경우 복귀 광은 홀로그램 소자(Rc1)에 의해 회절되고, 특정 위치에 집광 된다.
이러한 홀로그램 소자(Rc1)는 CD와 DVD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하면서, 방출된 회절광에 비점수차를 부여한다. 광 디스크가 BD 또는 DVD인 경우, 회절광은 홀로그램 소자(Rc1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(Rc1)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(Rd1)는 홀로그램 소자(Rc1)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 DVD인 경우 복귀 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 광 디스크가 DVD인 경우, 복귀 광은 홀로그램 소자(Rd1)에 의해 회절되고, 특정 위치에 집광된다.
이러한 홀로그램 소자(Rd1)는 회절광에 비점수차를 부여한다. 광 디스크가 BD인 경우의 복귀 광 및 홀로그램 소자(Rc1)에 의해 회절된 복귀 광은 홀로그램 소자(Rd1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그 홀로그램 소자(Rd1)를 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(Rb1)는 홀로그램 소자(Rd1)의 -Z측에 배치되고, 광 디스크가 BD인 경우, 복귀 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 광 디스크가 BD인 경우, 복귀 광은 홀로그램 소자(Rb1)에 의해 회절되고, 특정 위치에 집광된다. 이러한 홀로그램 소자(Rb1)는 BD와 DVD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하면서, 방출된 회절광에 비점수차를 부여한다.
홀로그램 소자(Rd1)에 의해 회절된 복귀 광 및 홀로그램 소자(Rc1)에 의해 회절된 복귀 광은 어느것도 홀로그램 소자(Rb1)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 홀로그램 소자(Rb1)를 그대로 투과한다.
즉, 3개의 홀로그램 소자(Rc1, Rd1, Rb1) 각각은 집광 렌즈(58)와 등가인 렌즈 기능과, 실린더 렌즈(73)와 등가인 렌즈 기능을 갖는다. 3개의 홀로그램 소자(Rc1, Rd1, Rb1)의 배치 순서는 이것에 한정되지 않는다.
이 경우, 수광기(Pc)는 홀로그램 소자(Rc1)로부터의 회절광의 집광 위치 근방에 배치되고, 수광기(Pd)는 홀로그램 소자(Rd1)로부터의 회절광의 집광 위치 근방에 배치되고, 수광기(Pb)는 홀로그램 소자(Rb1)로부터의 회절광의 집과 위치 근방에 배치된다. 즉, 각각의 수광기는 동일측에 배치할 수 있다.
이 경우, 광 검출 유닛은 3개의 수광기(Pd, Pb, Pc)와, 3개의 홀로그램 소자(Rc1, Rd1, Rb1)에 의해 실현된다. 따라서, 검출계는 광 이용 효율을 저하하지 않고 소형화될 수 있고, 이에 의해, 추가로 성능 저하를 초래하지 않고 광 픽업 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예의 광 픽업 장치에 대하여 설명할 것이다.
본 실시예는 전술한 실시예의 각각의 광원 대신에 홀로그램 유닛을 사용한다. 도 42에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 3개의 홀로그램 유닛(HUb, HUd, HUc), 2개의 홀로그램 소자(Hb2, Hc2), 평행화 렌즈(52), 3 파장용 1/4 파장 플레이트(55), 회절 광학 소자(56), 개구 파장 필터(57), 대물 렌즈(60), 및 대물 렌즈(60) 구동용 구동계(도시 생략)를 포함한다.
홀로그램 유닛(HUd)은 광 디스크가 DVD인 경우 사용되며, 도 43a에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HUd)은 파장이 660nm인 레이저 빔을 방출하는 광원(d1), 수광기(d2) 및 편광 홀로그램(d3)을 포함한다. 홀로그램 유닛(HUd)은 평행화 렌즈(52)의 광축 상에 배치된다.
광원(d1)으로부터 P 편광의 광이 방출된다. 편광 홀로그램(d3)은 광원(d1)의 +X측에 배치되고, P 편광에 대한 반사율이 작고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다.
수광기(d2)는 광원(d1)의 근처에 배치되고, 편광 홀로그램(d3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 광원(d1)으로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(d3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUb)은 광 디스크가 BD 디스크인 경우 사용되며, 도 43b에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HUb)은 파장이 405nm인 레이저 빔을 방출하는 광원(b1), 수광기(b2) 및 편광 홀로그램(b3)을 포함한다. 홀로그램 유닛(HUb)은 홀로그램 유닛(HUd)의 +Z측에 배치된다.
광원(b1)으로부터 P 편광의 광이 방출된다. 편광 홀로그램(b3)은 광원(b1)의 +X측에 배치되고, P 편광에 대한 반사율이 작고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다.
수광기(b2)는 광원(b1)의 근처에 배치되고, 편광 홀로그램(b3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 광원(b1)으로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(b3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
홀로그램 유닛(HUc)은 광 디스크가 CD 디스크인 경우 사용되며, 도 43c에 도시한 바와 같이, 홀로그램 유닛(HUc)은 파장이 780nm인 레이저 빔을 방출하는 광 원(c1), 수광기(c2) 및 편광 홀로그램(c3)을 포함한다. 홀로그램 유닛(HUc)은 홀로그램 유닛(HUd)의 -Z측에 배치된다.
광원(c1)으로부터 P 편광의 광이 방출된다. 편광 홀로그램(c3)은 광원(c1)의 +X측에 배치되고, P 편광에 대한 반사율이 작고, S 편광에 대한 반사율이 크도록 설정된다.
수광기(c2)는 광원(c1)의 근처에 배치되고, 편광 홀로그램(c3)에 의해 편향된 복귀 광을 수광한다. 따라서, 광원(c1)으로부터 방출된 광은 편광 홀로그램(c3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다.
홀로그램 소자(Hb2) 및 홀로그램 소자(Hc2)는 서로 다른 브래그 조건을 갖고, 각각은 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램이다. 각 홀로그램 소자의 각각의 각도 배율은 1보다 작다. 열가소성 물질 또는 광 폴리머가 재료로 사용되고, 각각의 홀로그램 소자는 공지된 2 광빔 간섭 노광법에 의해 생성된다.
홀로그램 소자(Hb2)는 평행화 렌즈(52)의 +X측에 배치되고, 평행화 렌즈(52)를 통한 홀로그램 유닛(HUb)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 평행화 렌즈(52)를 통한 홀로그램 유닛(HUb)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hb2)에 의해 +X방향으로 회절된다. 평행화 렌즈(52)를 통한 홀로그램 유닛(HUd)으로부터의 광 및 홀로그램 유닛(HUc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hb2)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그것을 그대로 투과한다.
홀로그램 소자(Hc2)는 홀로그램 소자(Hb2)의 +X측에 배치되고, 홀로그램 소 자(Hb2)를 투과하는 홀로그램 유닛(HUc)으로부터의 광이 브래그 조건을 만족하도록 설정된다. 따라서, 홀로그램 소자(Hb2)를 투과하는 홀로그램 유닛(HUc)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hc2)에 의해 +X방향으로 회절된다. 홀로그램 소자(Hb2)를 투과하는 홀로그램 소자(Hb2)로부터의 회절광과 홀로그램 유닛(HUd)으로부터의 광은 홀로그램 소자(Hc2)의 브래그 조건을 만족하지 않아서, 그것을 그대로 투과한다.
대물 렌즈(60)는 DVD에 최적화된다. 홀로그램 소자(Hb2)에는, 홀로그램 패턴 생성시, BD와 DVD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하기 위해 수차가 부가된다. 홀로그램 소자(Hc2)에는, 홀로그램 패턴 생성시, CD와 DVD의 기판 두께에서의 차이로부터 기인하는 수차를 보정하기 위해 수차가 부가된다.
1/4 파장 플레이트(55)는 홀로그램 소자(Hc2)의 +X측에 배치된다. 회절 광학 소자(56), 개구 파장 필터(57), 및 대물 렌즈(60)는 전술한 실시예와 유사하게 배치된다.
이하, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)의 작용을 간략히 설명할 것이다.
광 디스크가 BD 디스크인 경우의 광 픽업 장치(23)의 조작을 설명할 것이다. 광원(b1)으로부터 방출된 면 편광의 광은 편광 홀로그램(b3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다. 그 광은 평행 빔으로서 홀로그램 소자(Hb2)에 입사하고, 홀로그램 소자(Hb2)에 의해 회절된다. 홀로그램 소자(Hc2)를 투과하는 광은, 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 회절 광학 소자(56)에 의해 BD에 적합한 수차 보정이 이루어진다. BD에 적합한 개구 제한이 개구 파장 필터(57)에 의해 수행되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15b)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15b)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광으로 변환된다. 이 복귀 광은 홀로그램 소자(Hc2)를 그대로 투과하고, 홀로그램 소자(Hb2)에 의해 회절되고, 평행화 렌즈(52)를 통하여 편광 홀로그램(b3)에 입사하고, 그 편광 홀로그램(b3)에 의해 편향되고, 수광기(b2)에 의해 수광된다.
광 디스크가 DVD인 경우의 광 픽업 장치(23)의 작동을 설명할 것이다. 광원(d1)으로부터 방출된 면 편광의 광은 편광 홀로그램(d3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다. 이 광은, 홀로그램 소자(Hb2) 및 홀로그램 소자(Hc2)를 평행 빔으로서 그대로 투과한다.
그 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환되고, 회절 광학 소자(56)를 그대로 투과하고, DVD에 적합한 개구 제한이 개구 파장 필터(57)에 의해 수행되고, 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15d)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15d)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광으로 변환된다. 이 복귀 광은 홀로그램 소자(Hc2) 및 홀로그램 소자(Hb2)를 그대로 투과하고, 평행화 렌즈(52)를 통하여 편광 홀로그램(d3)에 입사하고, 그 편광 홀로그램(d3)에 의해 편 향되고, 수광기(d2)에 의해 수광된다.
광 디스크가 CD인 경우의 광 픽업 장치(23)의 작동을 설명할 것이다. 광원(c1)으로부터 방출된 면 편광의 광은 편광 홀로그램(c3)을 통하여 평행화 렌즈(52)에 입사한다. 그 광은 평행 빔으로서 홀로그램 소자(Hb2)를 투과하여, 홀로그램 소자(Hc2)에 입사한다.
홀로그램 소자(Hc2)에 의해 회절된 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 의해서 원편광으로 변환된다. 이 광은, 회절 광학 소자(56)에 의해 CD에 적합한 수차 보정이 수행되고, CD에 적합한 개구 제한이 개구 파장 필터(57)에 의해 수행된다. 이 광은 대물 렌즈(60)를 통하여 광 디스크(15c)의 기록층에 집광된다.
광 디스크(15c)로부터의 반사광은 반대 편광 방향의 원편광으로 변환되고, 복귀 광은 대물 렌즈(60) 및 개구 파장 필터(57)를 통하여 회절 광학 소자(56)에 입사한다. 회절 광학 소자(56)에 의해 평행 빔으로 변환된 복귀 광은 1/4 파장 플레이트(55)에 입사하여, 외측 트립에 수직인 직선편광으로 변환된다. 이 복귀 광은 홀로그램 소자(Hc2)에 의해 회절되고, 홀로그램 소자(Hb2)를 그대로 투과하고, 평행화 렌즈(52)를 통하여 편광 홀로그램(c3)에 입사하고, 그 편광 홀로그램(c3)에 의해 편향되고, 수광기(c2)에 의해 수광된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치(23)는 광원(b1, d1, c1)과, 광원(b1)으로부터의 광을 +X방향으로 회절하고, 광원(b1)으로부터 방출된 광의 대물 렌즈(60)를 통한 복귀 광을 회절시키는 홀로그램 소자(Hb2)와, 광원(c1)으로부터의 광을 +X방향으로 회절하고, 광원(c1)으로부터 방출된 광의 대물 렌즈(60)를 통과한 복귀 광을 회절시키는 홀로그램 소자(Hc2)를 포함한다. 각각의 홀로그램 소자는 입사광의 입사면과 회절광의 출사면이 평행한 체적 홀로그램 소자이고, 그 양자는 X축 방향을 따라 배치된다. 이에 의해, 광 픽업 장치의 소형화가 추가로 촉진된다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 내에서 변형 및 수정이 이루어질 수 있다.
또한, 본 출원은 2005년 11월 21일자로 출원된 일본 특허 출원 제2005-336097호와, 2006년 1월 20일자로 출원된 일본 특허 출원 제2006-012763호에 기초하여 그것의 우선권을 주장하며, 그 전체는 여기에 참고 자료로 포함된다.

Claims (20)

  1. 복수의 광빔(light beam)을 방출하는 복수의 광원과,
    상기 복수의 광원 각각에 대하여 설치된 복수의 체적 홀로그램 소자(volume hologram element)로서, 각각의 체적 홀로그램 소자는 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고, 상기 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이한 복수의 체적 홀로그램 소자
    를 포함하는 광원 유닛.
  2. 복수의 광빔을 방출하는 복수의 광원과,
    상기 복수의 광원 각각에 대하여 설치된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 적어도 하나는 상기 복수의 광원의 적어도 하나에 대하여 설치되고, 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직인 복수의 체적 홀로그램 소자
    를 포함하는 광원 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 각각은 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이한 것인 광원 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자 중의 두 개의 인접하는 소자는 상기 복수의 광원 중의 대응하는 것으로부터 방출된 광빔의 입사 방향이 서로 상이한 것인 광원 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 각각으로부터의 회절광은 상기 체적 홀로그램 소자의 광축에 대칭인 강도 분포를 갖고, 회절 광빔의 강도 분포의 반폭 각도(half width angle)는 입사 광빔의 반폭 각도보다 큰 것인 광원 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 체적 홀로그램 소자는 소정의 홀로그램 영역을 갖는 것인 광원 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 홀로그램 소자는 입사 광빔에 대한 출사 회절 광빔의 발산도(divergence degree)를 변경하는 렌즈 기능을 갖는 것인 광원 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 체적 홀로그램 소자는 광 폴리머 또는 열가소성 물질로 이루어진 것인 광원 유닛.
  9. 복수의 광빔을 개별적으로 검출하는 광 검출 유닛으로서,
    상기 복수의 광빔에 대하여 각각 설치된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 각각의 체적 홀로그램 소자는 대응 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고, 상기 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이한 체적 홀로그램 소자와,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자에 대해 각각 설치된 복수의 수광기로서, 각각의 수광기는 상기 복수의 체적 홀로그램 소자 중의 대응하는 하나로부터 회절 광빔을 수광하는 복수의 수광기
    를 포함하는 광 검출 유닛.
  10. 복수의 광빔을 개별적으로 검출하는 광 검출 유닛으로서,
    상기 복수의 광빔에 대하여 각각 설치된 복수의 체적 홀로그램 소자로서, 상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 적어도 하나는 상기 복수의 광빔의 적어도 하나를 회절시키도록 설치되고, 상기 복수의 광빔의 적어도 하나의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직인 복수의 체적 홀로그램 소자와,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자에 대하여 각각 설치된 복수의 수광기로서, 각각의 수광기는 상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 대응하는 하나로부터의 회절광 을 수광하는 복수의 수광기
    를 포함하는 광 검출 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 각각은 입사 광빔의 입사면과 회절 광빔의 출사면이 서로 수직이고,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자는 회절 광빔의 광 강도가 최대로 설정되는 브래그 조건이 서로 상이한 것인 광 검출 유닛.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 홀로그램 소자의 각각은 회절 광빔의 출사 방향이 동일한 것인 광 검출 유닛.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 각각의 체적 홀로그램 소자는 입사 광빔에 대한 출사 회절 광빔의 발산도를 변경하는 렌즈 기능을 갖는 것인 광 검출 유닛.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 각각의 체적 홀로그램 소자는 출사 회절 광빔에 대하여 비점수차(非点收差)를 부여하도록 설치되는 것인 하는 광 검출 유닛.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 각각의 체적 홀로그램 소자는 광 폴리머 또는 열가소성 물질로 이루어지는 것인 광 검출 유닛.
  16. 광 디스크에 광빔을 방출하고, 상기 광 디스크로부터 반사 광빔을 수광하는 광 픽업 장치로서,
    제 1 항에 기재된 광원 유닛과,
    상기 광원 유닛으로부터 방출된 복수의 광빔을 광 디스크의 복수의 기록층에 각각 집광하는 대물 렌즈를 포함하는 광학계
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  17. 광 디스크에 광빔을 방출하고, 상기 광 디스크로부터 반사 광빔을 수광하는 광 픽업 장치로서,
    제 2 항에 기재된 광원 유닛과,
    상기 광원 유닛으로부터 방출된 복수의 광빔을 광 디스크의 복수의 기록층에 각각 집광하는 대물 렌즈를 포함하는 광학계
    를 포함하는 광 픽업 장치.
  18. 광 디스크에 광빔을 방출하고, 상기 광 디스크로부터 반사 광빔을 수광하는 광 픽업 장치로서,
    복수의 광빔을 방출하는 복수의 광원과,
    상기 복수의 광원으로부터 방출된 상기 복수의 광빔을 광 디스크의 복수의 기록층에 각각 집광하는 대물 렌즈를 포함하는 광학계와,
    상기 대물 렌즈를 통한 상기 광 디스크로부터의 복귀 광빔의 광 경로 상에 배치되어 상기 복귀 광빔을 검출하는 제 9 항에 따른 광 검출 유닛
    을 포함하는 하는 광 픽업 장치.
  19. 광 디스크에 광빔을 방출하고, 상기 광 디스크로부터 반사 광빔을 수광하는 광 픽업 장치로서,
    복수의 광빔을 방출하는 복수의 광원과,
    상기 복수의 광원으로부터 방출된 상기 복수의 광빔을 광 디스크의 복수의 기록층에 각각 집광하는 대물 렌즈를 포함하는 광학계와,
    상기 대물 렌즈를 통한 상기 광 디스크로부터의 복귀 광빔의 광 경로 상에 배치되어 상기 복귀 광빔을 검출하는 제 10 항에 따른 광 검출 유닛
    을 포함하는 광 픽업 장치.
  20. 광 디스크로부터의 정보 재생을 수행하기에 적합한 광 디스크 장치로서,
    제 16 항에 기재된 광 픽업 장치와,
    상기 광 픽업 장치의 수광기의 출력을 사용하여 상기 광 디스크 상에 현재 기록된 정보를 재생하도록 설치된 처리 유닛
    을 포함하는 광 디스크 장치.
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