KR20100032824A - 광 픽업 장치 - Google Patents

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키요타카 에이즈미
미노루 사토
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

서브 푸시풀 신호의 SN비의 저하를 억제함과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족한다.
광 픽업 장치는 제 1 또는 제 2 파장의 레이저 광을 선택적으로 발광하는 레이저 광원과, 서로 위상이 다른 주기 구조의 제 1 및 제 2 영역과, 제 1 및 제 2 영역과 다른 위상의 주기 구조이며 제 1 및 제 2 영역 사이에 배치된 제 3 영역을 갖고, 레이저 광으로부터 주광속 및 부광속을 생성하는 회절격자와, 주 푸시풀 신호 및 부 푸시풀 신호를 생성하기 위한 검출 신호를 출력하는 광 검출기를 구비하고, 차동 푸시풀 신호의 신호 레벨의 최대값에 대한 최소값의 비율이 대략 50% 이상이고, 주 푸시풀 신호의 신호 레벨에 대한 부 푸시풀 신호의 신호 레벨의 비율이 대략 15% 이상이 되도록 제 3 영역에 따른 대물 렌즈에 입사되는 입사광의 폭과, 제 1 및 제 2 파장에 따른 대물 렌즈의 동경(瞳徑)의 관계가 조정되어 있다.
Figure P1020090083378
광 픽업 장치

Description

광 픽업 장치{OPTICAL PICKUP APPARATUS}
본 발명은 광 픽업 장치에 관한 것이다.
트랙 피치가 다른 복수 종류의 광 디스크에 대응가능한 광 픽업 장치로서 인라인 차동 푸시풀 방식의 트래킹 제어가 알려져 있다. 인라인 차동 푸시 풀 방식에서는 레이저 광원으로부터 발광되는 레이저 광이 서로 위상이 다른 주기 구조를 갖는 영역이 접합된 회절격자에 의해 회절됨으로써 0차 광 및 ±1차 회절광이 생성된다. 0차 광 및 ±1차 회절광은 광 디스크의 기록층에 조사되고, 그 반사광이 수광됨으로써 메인 푸시풀 신호(주 푸시풀 신호) 및 서브 푸시풀 신호가 생성된다. 그리고, 메인 푸시풀 신호 및 서브 푸시풀 신호로부터 트래킹 에러 신호가 되는 차동 푸시풀 신호를 생성함으로써 대물 렌즈의 변위나 광 디스크의 경사에 따른 오프셋 성분을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 회절격자에 있어서 서로 위상이 다른 주기 구조를 갖는 영역 사이에 위상이 다른 주기 구조를 갖는 중앙 영역을 추가로 형성함으로써 대물 렌즈를 트래킹 방향(광 디스크의 지름 방향)으로 변위시켰을 때의 차동 푸시풀 신호의 열화율을 나타내는 시야 특성을 개선할 수 있는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌1). 또한, CD(Compact Disk) 및 DVD(Digital Versatile Disk) 양쪽에 대응하기 위해서 각각의 광 디스크에 따른 파장의 레이저 광을 발광하는 레이저 광원을 갖는 광 픽업 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌2).
[특허문헌1] 일본 특허 공개 2004-145915호 공보
[특허문헌2] 일본 특허 공개 2007-220175호 공보
회절격자에 의해 회절된 ±1차 회절광은 각각 광 디스크의 기록층에 형성된 랜드와 그루브의 회절 작용에 의해, 또한, 0차 광 및 ±1차 회절광의 반사광이 된다. 그리고, 반사광인 0차 광 및 ±1차 회절광에 의해 서브 푸시풀 신호를 생성하기 위한 광 검출기 상에 서브 광 스폿이 형성된다. 이 서브 광 스폿에 있어서 0차 광과 +1차 회절광이 겹쳐져 있는 영역의 명도와, 0차 광과 -1차 회절광이 겹쳐져 있는 영역의 명도는 광 픽업 장치의 트래킹 위치에 따라 변화된다. 그리고, 광 검출기 상에 있어서의 +1차측의 검출값과 -1차측의 검출값의 차에 기초해서 서브 푸시풀 신호가 생성된다.
그런데, 특허문헌1에 나타내어지는 바와 같이 회절격자에 중앙 영역을 형성했을 경우, 도 8에 나타내는 바와 같이, 서브 광 스폿을 형성하는 0차 광의 중앙에는 회절격자의 중앙 영역에 따른 폭(D)을 갖는 명도가 다른 영역이 생성된다. 따라서, 0차 광에 있어서의 폭(D)이 지나치게 넓으면, 서브 푸시풀 신호의 신호 레벨이 작아지고, 서브 푸시풀 신호의 SN비(Signal to Noise Ratio)가 저하되어 버리는 경우가 있다. 특히, CD 및 DVD 양쪽에 대응할 경우, 양쪽의 광 디스크에 대해서 서브 푸시풀 신호의 SN비의 저하를 억제함과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족하는 것이 요구된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 하나의 측면에 따른 광 픽업 장치는 서로 파장이 상위한 제 1 파장의 레이저 광 및 제 2 파장의 레이저 광을 선택적으로 발광할 수 있는 레이저 광원과, 서로 위상이 다른 주기 구조의 제 1 및 제 2 영역과, 상기 제 1 및 제 2 영역과 다른 위상의 주기 구조이며 상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 배치된 제 3 영역을 갖고, 상기 레이저 광을 회절시켜 주광속 및 부광속을 생성하는 회절격자와, 상기 회절격자에 의해 생성되는 상기 주광속 및 상기 부광속을 광 디스크의 동일 트랙 상에 집광시키는 대물 렌즈와, 상기 광 디스크에 집광된 상기 주광속 및 상기 부광속의 반사광이 조사되고, 주 푸시풀 신호 및 부 푸시풀 신호를 생성하기 위한 검출 신호를 출력하는 광 검출기를 구비하고, 상기 레이저 광의 파장이 상기 제 1 및 제 2 파장 중 어느 경우에 있어서도 상기 주 푸시풀 신호 및 상기 부 푸시풀 신호로부터 생성되는 차동 푸시풀 신호의 신호 레벨의 최대값에 대한 최소값의 비율이 대략 50% 이상이고, 상기 주 푸시풀 신호의 신호 레벨에 대한 상기 부 푸시풀 신호의 신호 레벨의 비율이 대략 15% 이상이 되도록 상기 제 3 영역에 따른 상기 대물 렌즈에 입사되는 입사광의 폭과, 상기 제 1 및 제 2 파장에 따른 상기 대물 렌즈의 동경의 관계가 조정되어 있다.
<발명의 효과>
서브 푸시풀 신호의 SN비의 저하를 억제함과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태인 광 픽업 장치를 나타내는 도면이다. 광 픽업 장치(10)는 레이저 광원(20), 회절격자(22), 빔 스플리터(24), 콜리메이터 렌즈(26), 대물 렌즈(28), 애퍼처(조리개)(30), 센서 렌즈(32), 광 검출기(34), 구동 신호 생성부(36), 및 대물 렌즈 구동부(38)를 포함해서 구성되어 있다.
레이저 광원(20)은 DVD용 파장(제 1 파장)을 갖는 레이저 광의 발광점(40)과, CD용 파장(제 2 파장)을 갖는 레이저 광의 발광점(42)이 소정 간격을 두고 설치된 레이저 다이오드에 의해 구성되고, 단일의 레이저 유닛으로 CD 기록 재생 및 DVD 기록 재생에 적합한 2파장의 레이저 광을 선택적으로 발광하는 멀티 레이저 유닛으로 되어 있다. 여기서, DVD용 파장은 약 630~685㎚이고, CD용 파장은 약 765~839㎚이다. 또한, 본 실시형태에서는, 레이저 광원(20)은 발광점(40)으로부터 발광되는 DVD용 레이저 광의 광축이 회절격자(22)의 격자면(44)의 대략 중심을 통과하도록 배치되어 있다.
회절격자(22)는 레이저 광원(20)으로부터 발광되는 레이저 광으로부터 인라인 차동 푸시풀 방식에서 이용되는 0차 광(주광속) 및 ±1차 회절광(부광속)을 생성하기 위한 격자면(44)을 갖고 있다. 도 2는 격자면(44)의 일례를 나타내는 도면이다. 격자면(44)에는 레이저 광원(20)으로부터 발광되는 레이저 광의 일부에 180도의 위상 시프트를 발생시키기 위한 영역(51)(제 1 영역) 및 영역(52)(제 2 영역)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 대략 직사각형상의 영역(51,52)은 서로 위상이 180도 다른 요철의 주기 구조를 갖고 있다. 또한, 격자면(44)에 있어서의 영역(51,52) 사이의 중앙 영역에는 영역(51,52)과 위상이 다른 주기 구조를 갖는 영역(53,54)(제 3 영역)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 영역(53)의 주기 구조는 영역(51)의 주기 구조에 대해서 위상이 60도 다르고, 영역(54)의 주기 구조는 영역(51,53)의 주기 구조에 대해서 위상이 각각 120도 및 60도 다르다. 또한, 영역(53,54)에 의해 구성되는 중앙 영역의 폭을 d0으로 나타낸다.
빔 스플리터(24)는 회절격자(22)를 경유한 0차 광 및 ±1차 회절광을 콜리메이터 렌즈(26)에 투과함과 아울러, 광 디스크(60)에 의해 반사되어 리턴되어 오는 반사광을 센서 렌즈(32)의 방향으로 반사하는 필터 막(25)을 갖고 있다. 콜리메이터 렌즈(26)는 빔 스플리터(24)를 경유한 확산 광인 0차 광 및 ±1차 광을 평행 광으로 변환한다.
대물 렌즈(28)는 콜리메이터 렌즈(26)로부터의 평행 광을 집광해서 0차 광 및 ±1차 광 각각에 따른 집광 스폿을 광 디스크(60)의 기록층(신호면)에 형성한다. 여기서, 대물 렌즈(28)의 입사면에는 DVD용 레이저 광을 DVD의 광 디스크(60)의 기록층에 수속시킴과 아울러, CD용 레이저 광을 CD의 광 디스크(60)의 기록층에 수속시키는 회절 구조가 형성되어 있고, 이것에 의해 DVD용 및 CD용 각 레이저 광은 각각 각 광 디스크(60)의 기록층에 각 광 디스크(60)에 대해서 기록 재생 가능한 적절한 집광 스폿에 수속되게 된다.
또한, 대물 렌즈(28)는 광 디스크(60)의 기록층으로부터의 반사광을 콜리메이터 렌즈(26)에 리턴시킨다.
애퍼처(30)는 광 디스크(60)가 DVD인 경우에 있어서 대물 렌즈(28)에 입사되는 입사광의 최대 직경인 동경을 규정하기 위해 이용된다. 또한, 광 디스크(60)가 CD인 경우에 있어서 대물 렌즈(28)의 입사면에 형성된 회절 구조는 CD용 레이저 광의 애퍼처로서도 작용하고, CD의 동경은 상기 회절 구조에 의해 규정된다. 일반적으로, DVD의 트랙 피치는 CD보다 좁으므로, 집광 스폿의 스폿 지름을 작게 할 필요가 있다. 광 디스크(60)의 기록층에 형성되는 집광 스폿의 스폿 지름은 레이저 광 의 파장에 비례하고, 대물 렌즈(28)의 동경에 반비례한다. 그 때문에, 애퍼처(30)에 의해 규정되는 DVD의 동경은 CD의 동경보다 크게 되어 있다.
센서 렌즈(32)는 빔 스플리터(24)에 의해 반사된 반사광에 포커싱용 비점수차를 부여한다. 광 검출기(34)는 복수개의 수광부로 구성되고, 각 수광부에 의해 상기 센서 렌즈(32)를 통한 반사광을 수광하고, 상기 각 수광부는 이 수광한 반사광의 광량에 따른 레벨의 검출 신호를 출력한다. 구동 신호 생성부(36)는 광 검출기(34)의 각 수광부로부터의 각 검출 신호에 기초해서 트래킹 에러 신호 및 포커싱 에러 신호를 생성한다. 대물 렌즈 구동부(38)는 구동 신호 생성부(36)로부터의 트래킹 에러 신호 및 포커싱 에러 신호에 기초해서 대물 렌즈(28)를 트래킹 방향 또는 포커싱 방향으로 구동한다.
도 3은 광 검출기(34) 및 구동 신호 생성부(36)의 일부의 구성예를 나타내는 도면이다. 광 검출기(34)는 DVD용 수광부(70~72)를 포함해서 구성되어 있다. 또한, 구동 신호 생성부(36)는 감산기(76~79), 가산기(80), 및 증폭기(82)를 포함해서 구성되어 있다. 광 디스크(60)의 동일 트랙(90) 상에는 0차 광에 의한 집광 스폿(92), ±1차 회절광에 의한 집광 스폿(93,94)이 형성되어 있다. 그리고, 집광 스폿(92~94)으로부터의 반사광은 각각 광 디스크(60)의 회절 작용에 의해 0차 광 및 ±1차 회절광이 되고, 수광부(70~72)에 조사된다. 수광부(70~72)는 수광면이 예컨대 2분할되어 있고, 트랙(90)과 집광 스폿(92~94)의 위치 관계에 따라 각 수광면에서의 수광량에 차가 생기게 된다.
감산기(76)는 수광부(70)에 있어서의 2개의 수광면의 수광량의 차를 취함으 로써 메인 푸시풀 신호(MPP)를 생성한다. 또한, 감산기(77,78)는 수광부(71,72)에 있어서의 2개의 수광면의 수광량의 차를 취한다. 그리고, 감산기(77,78)로부터의 동위상의 신호가 가산기(80)에서 가산되고, 서브 푸시풀 신호(SPP)가 생성된다. 또한, 메인 푸시풀 신호(MPP)와 서브 푸시풀 신호(SPP)는 역위상이 되어 있고, 감산기(79)에 있어서 메인 푸시풀 신호(MPP)로부터 증폭기(82)에서 증폭된 서브 푸시풀 신호(SPP)를 감산함으로써 트래킹 에러 신호가 되는 차동 푸시풀 신호(DPP)를 얻을 수 있다.
여기서, 대물 렌즈(28)의 변위나 광 디스크(60)의 경사 등에 의해 메인 푸시풀 신호(MPP) 및 서브 푸시풀 신호(SPP)에 생기는 오프셋 성분은 집광 스폿(92~94)의 위치에 관계없이 동위상이 된다. 따라서, 감산기(79)에 있어서의 감산에 의해 트래킹 에러 신호에 포함되는 오프셋 성분을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 도 3에는 DVD용 수광부(70~72)만을 나타내었지만, 광 검출기(34)는 CD용 수광부(도면에 나타내지 않음)도 포함하고 있고, CD의 경우에도 마찬가지로 오프셋 성분이 저감된 차동 푸시풀 신호(DPP)가 생성된다.
또한, 서브 푸시풀 신호(SPP)의 SN비의 저하를 억제하기 위해서는 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨(진폭)이 어느 정도 커야만 한다. 일반적으로, 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨이 메인 푸시풀 신호(MPP)의 신호 레벨의 15% 이상인 것이 요구된다.
도 4는 차동 푸시풀 신호(DPP)의 시야 특성의 일례를 나타내는 도면이다. 예컨대, 대물 렌즈(28)의 트래킹 방향에 있어서의 시프트량이 ±300㎛인 것으로 한 다. 이 경우, 일반적으로는 대물 렌즈의 시프트량이 중심 위치에 있을 경우에 차동 푸시 풀 신호(DPP)의 신호 레벨이 최대가 되고, 중심 위치로부터 플러스 방향 또는 마이너스 방향으로 시프트량이 증가함에 따라 차동 푸시풀 신호(DPP)의 신호 레벨이 작아진다. 차동 푸시풀 신호(DPP)의 시야 특성은 대물 렌즈(28)의 시프트에 따른 차동 푸시풀 신호(DPP)의 열화율을 나타내는 것이며, 신호 레벨의 최대값에 대한 비율(%)로 나타내어진다. 예컨대, 대물 렌즈의 시프트량이 중심 위치에 있을 경우에 차동 푸시풀 신호(DPP)가 최대로 될 경우, 일반적으로는, 시프트량이 +300㎛ 또는 -300㎛일 경우에 시야 특성이 최저값(DPP_L)으로 된다. 일반적으로, 트래킹을 정확하게 행하기 위한 지표로서 시야 특성의 최저값(DPP_L)이 50% 이상인 것이 요구된다.
도 5는 광 픽업 장치(10)에 있어서의 시야 특성의 최저값(DPP_L)의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 대물 렌즈(28)에 입사되는 입사광 중 회절격자(22)의 폭(d0)의 중앙 영역에 따른 위상으로 되어 있는 광의 폭을 d1로 하고 있다. 또한, 애퍼처(30)에 의해 조정되는 DVD의 경우의 동경을 d2로 하고, 대물 렌즈(29)의 회절 구조의 애퍼처 작용에 의해 조정되는 CD의 경우의 동경을 d3으로 하고 있다.
도 5의 그래프에서는 가로축이 DVD일 경우에는 d1/d2, CD일 경우에는 d1/d3으로 되어 있고, 세로축이 시야 특성의 최저값(DPP_L)으로 되어 있다. 또한, 실선이 DVD-RAM의 경우, 파선이 CD-ROM의 경우를 나타내고 있다. DVD-RAM 및 CD-ROM 중 어느 경우에 있어서도 d1/d2 또는 d1/d3이 커짐에 따라 시야 특성의 최저값(DPP_L) 도 커지게 되어 있다. 도 3에 있어서 차동 푸시풀 신호(DPP), 메인 푸시풀 신호(MPP), 및 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨을 각각 DPP, MPP, SPP로 나타내고, 증폭기(82)의 이득을 G로 나타내는 것으로 하면, DPP=MPP-G×SPP가 된다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 광 검출기(34)의 수광면에 형성되는 서브 광 스폿에 있어서의 폭(D)은 대물 렌즈(28)의 입사광의 폭(d1)에 따른 것이 된다. 그리고, 폭(d1)이 커짐에 따라 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨이 작아진다. 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨이 작아지면, DPP=MPP-G×SPP의 관계에 있어서 서브 푸시풀 신호(SPP)가 기여하는 비율이 작아지므로, 차동 푸시풀 신호(DPP)의 열화율도 작아지고, 결과적으로, 시야 특성의 최저값(DPP_L)이 커진다. 즉, 예컨대, 회절격자(22)의 중앙 영역의 폭(d0)을 크게 해서 대물 렌즈(28)의 입사광의 폭(d1)을 크게 함으로써 시야 특성의 최저값(DPP_L)을 크게 할 수 있다.
도 7은 광 픽업 장치(10)에 있어서의 메인 푸시풀 신호(MPP)에 대한 서브 푸시풀 신호(SPP)의 비율의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 7의 그래프에서는 가로축이 DVD일 경우에는 d1/d2, CD일 경우에는 d1/d3으로 되어 있고, 세로축이 메인 푸시풀 신호(MPP)의 신호 레벨에 대한 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨의 비율(SPP/MPP)로 되어 있다. 또한, 실선이 DVD-RAM인 경우, 파선이 CD-ROM인 경우를 나타내고 있다. DVD-RAM 및 CD-ROM 중 어느 경우에 있어서도 d1/d2 또는 d1/d3이 커짐에 따라 SPP/MPP가 작아지게 되어 있다. 이것은, 폭(d1)이 커짐에 따라 도 8에 예시한 서브 광 스폿에 있어서의 폭(D)이 커지고, 이에 따라, 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨이 저하되기 때문이다.
여기서, 도 5 및 도 7의 그래프를 보면, d1/d2 또는 d1/d3이 커짐에 따라 DPP_L은 커지는 한편, SPP/MPP는 작아지게 되어 있다. 광 픽업 장치(10)에서는 트래킹을 정확하게 행하기 위해서 DPP_L을 50% 이상으로 하는 것이 요구되어 있고, 또한, 서브 푸시풀 신호(SPP)의 SN비의 저하를 억제하기 위해서 SPP/MPP를 15% 이상으로 하는 것이 요구되어 있다. 본 실시형태의 광 픽업 장치(10)에서는 도 5 및 도 7의 그래프에 기초해서 DPP_L이 50% 이상으로 되고, 또한, SPP/MPP가 15% 이상이 되는 범위에 d1/d2 및 d1/d3이 조정되어 있다. 구체적으로는, 도 5 및 도 7의 그래프의 예에서는 0.14<d1/d2<0.30, 또한, 0.16<d1/d3<0.40으로 조정함으로써 DVD 및 CD 중 어느 경우에 있어서도 DPP_L을 50% 이상, 또한, SPP/MPP를 15% 이상으로 할 수 있다. 이것에 의해, 광 픽업 장치(10)에서는 트래킹 신호에 포함되는 오프셋 성분을 효과적으로 저감시킴과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족시키는 것이 가능하다.
d1/d2 및 d1/d3의 조정은 예컨대, d1을 조정하거나 d2 및 d3을 조정하거나 함으로써 실현할 수 있다. 그러나, 동경인 d2 및 d3은 광 디스크(60) 상에 형성하는 집광 스폿 지름에 영향을 주기 때문에 조정이 곤란한 경우가 많다. 또한, 대물 렌즈(28)의 입사광의 폭(d1)은 회절격자(22)에 있어서의 중앙 영역의 폭(d0)과, 회절격자(22)로부터 콜리메이터 렌즈(26)의 위치 관계에 의해 결정되지만, 광 픽업 장치(10)에 있어서 광학 소자의 위치 관계의 조정은 광학 설계의 다른 요건에 의해 결정되기 때문에 자유도가 작다. 그래서, 광 픽업 장치(10)에서는 0.14<d1/d2<0.30, 또한, 0.16<d1/d3<0.40이 만족되도록 중앙 영역의 폭(d0)이 조정 된 회절격자(22)가 이용되고 있다. 이것에 의해, 동경의 조정이나 광학 소자의 위치 관계의 조정을 광학 설계의 다른 요건을 우선해서 서브 푸시풀 신호의 SN비의 저하를 억제함과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태인 광 픽업 장치를 나타내는 도면이다. 상술한 도 1을 이용해서 설명한 광 픽업 장치(10)는 콜리메이터 렌즈(26)가 개재되는 무한 광학계이었지만, 도 9의 광 픽업 장치는 도 1의 광 픽업 장치(10)로부터 콜리메이터 렌즈(26)를 생략한 구성이고, 대물 렌즈(29)에 회절격자(22), 및 빔 스플리터(24)를 통한 레이저 광원(20)으로부터의 발산 광의 레이저 광이 입사되는 유한 광학계에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 9에 있어서 도 1과 동일한 광학 부품, 동일 회로에는 동일한 도면 번호를 붙이고 있다.
레이저 광원(20)으로부터 발광되는 레이저 광은 회절격자(22)에 의한 회절에 의해 0차 광의 주광속 및 ±1차 회절광의 부광속으로 분리된 후, 빔 스플리터(24)의 필터 막(25)을 투과해서 대물 렌즈(29)에 입사된다. 여기서, 대물 렌즈(29)의 입사면에는 도 1의 대물 렌즈(28)와 마찬가지로 DVD용 레이저 광을 DVD의 광 디스크(60)의 기록층에 수속시킴과 아울러, CD용 레이저 광을 CD의 광 디스크(60)의 기록층에 수속시키는 회절 구조로 형성되어 있다.
그리고, 광 디스크(60)가 DVD인 경우에 있어서 대물 렌즈(29)에 입사되는 DVD용 레이저 광의 동경은 애퍼처(30)에 의해 규정되고, 광 디스크(60)가 CD인 경우에 있어서 대물 렌즈(29)에 입사되는 CD용 레이저 광의 동경은 대물 렌즈(29)의 입사면에 형성된 회절 구조의 애퍼처 작용에 의해 규정된다.
그 때문에, 레이저 광원(20)의 DVD용 레이저 광이 발광되고, 이 DVD용 레이저 광이 대물 렌즈(29)에 입사될 경우, 상기 레이저 광은 대물 렌즈(29)에 의해 DVD에 적합한 NA, 예컨대 NA 0.65로 집광되어 DVD의 기록층에 조사된다.
한편, 레이저 광원(20)의 CD용 레이저 광이 발광되고, 이 CD용 레이저 광이 대물 렌즈(29)에 입사될 경우, 상기 레이저 광은 대물 렌즈(29)에 의해 CD에 적합한 NA, 예컨대 NA 0.51로 집광되어 CD의 기록층에 조사된다.
DVD 또는 CD의 광 디스크(60)의 기록층에 의해 반사된 레이저 광은 대물 렌즈(29)로 리턴되고, 광 디스크(60)를 향할 때에 온 광로를 역방향으로 진행시켜 빔 스플리터(24)로 리턴된다. 빔 스플리터(24)에 리턴되는 레이저 광은 이 빔 스플리터(24)의 필터 막(25)에 의해 반사되어 센서 렌즈(32)를 통해 광 검출기(34)에 의해 수광된다.
도 9의 광 픽업 장치에 있어서, 도 1의 광 픽업 장치와 마찬가지로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 대물 렌즈(29)에 입사되는 입사광 중 회절격자(22)의 폭(d0)의 중앙 영역에 따른 위상으로 되어 있는 광의 폭을 d1로 하고, 애퍼처(30)에 의해 조정되는 DVD의 경우의 동경을 d2로 하고, 대물 렌즈(29)의 회절 구조의 애퍼처 작용에 의해 조정되는 CD의 경우의 동경을 d3으로 하고 있다.
여기서, 대물 렌즈(29)에 입사되는 입사광의 폭(d1)은 대물 렌즈(29)의 입사면측의 전방측 주점(主點)(p)을 기준 위치로 해서 설정되어 있고, 대물 렌즈(29)의 광축과 직교하는 상기 전방측 주점(p)을 통과하는 직선 상에 있어서의 대물 렌즈(29)의 입사광의 폭으로서 설정되어 있다.
또한, 대물 렌즈(29)의 중심 두께를 d, 굴절률을 n, 지면 좌측의 레이저 광의 입사측의 곡률을 r1, 지면 우측의 레이저 광의 출사측의 곡률을 r2로 하면,
전방측 주점(p)은,
Figure 112009054569833-PAT00001
로 정의된다.
도 10과 같이 대물 렌즈(29)에 입사되는 입사광의 폭을 d1로 하고, DVD용 레이저 광의 동경을 d2로 하고, CD용 레이저 광의 동경을 d3으로 했을 경우, 도 1의 광 픽업 장치와 마찬가지로, 대물 렌즈(29)의 트래킹 방향에 있어서의 시프트량에 따른 시야 특성의 최저값(DPP_L)은 도 5에 나타내는 특성이 되고, 메인 푸시풀 신호(MPP)의 신호 레벨에 대한 서브 푸시풀 신호(SPP)의 신호 레벨의 비율(SPP/MPP)은 도 7에 나타내는 특성이 된다.
광 픽업 장치의 설계상의 요구가 트래킹을 정확하게 행하기 위해서 DPP_L이 50% 이상이고, 또한, 서브 푸시풀 신호(SPP)의 SN비의 저하를 억제하기 위해서 SPP/MPP가 15% 이상일 경우, 본 실시형태의 광 픽업 장치에 있어서도 도 5 및 도 7의 그래프에 기초해서 DPP_L이 50% 이상이 되고, 또한, SPP/MPP가 15% 이상이 되는 범위에 d1/d2 및 d1/d3이 조정된다. 구체적으로는, 도 5 및 도 7의 그래프의 예에서는 0.14<d1/d2<0.30, 또한, 0.16<d1/d3<0.40으로 조정함으로써 DVD 및 CD 중 어느 경우에 있어서도 DPP_L을 50% 이상, 또한, SPP/MPP를 15% 이상으로 할 수 있다. 이것에 의해, 광 픽업 장치는 트래킹 신호에 포함되는 오프셋 성분을 효과적으로 저감시킴과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족시킬 수 있다.
d1/d2 및 d1/d3의 조정은 예컨대 d1을 조정하거나 d2 및 d3을 조정하거나 함으로써 실현할 수 있다. 대물 렌즈(29)의 입사광의 폭(d1)은 회절격자(22)에 있어서의 중앙 영역의 폭(d0)과, 회절격자(22)의 설치 위치 및 레이저 광원(20)과 대물 렌즈(29)의 거리에 따라 결정되지만, 광 픽업 장치(10)에 있어서 광학 소자의 위치 관계는 광학 설계의 다른 요건이 있으므로, d1/d2 및 d1/d3의 조정을 위해 독립해서 결정하는 것은 불가능하다. 그래서, 광 픽업 장치(10)에서는 중앙 영역의 폭(d0)이 조정된 회절격자(22)가 이용되고 있다. 이것에 의해, 동경의 조정이나 광학 소자의 위치 관계의 조정을 광학 설계의 다른 요건을 우선해서 서브 푸시풀 신호의 SN비의 저하를 억제함과 아울러 시야 특성의 요구 수준을 만족시킬 수 있다.
이상, 상기 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정해서 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈함이 없이 변경, 개량될 수 있음과 아울러 본 발명에는 그 등가물도 포함된다.
예컨대, 도 5 및 도 7에 나타낸 예에서는 DPP_L을 50% 이상, 또한, SPP/MPP를 15% 이상으로 하는 조건을 0.14<d1/d2<0.30, 또한, 0.16<d1/d3<0.40으로 했지만, DPP_L 및 SPP/MPP의 조건을 만족하는 d1/d2 및 d1/d3의 범위는 광학 소자의 위치 관계 등에 따라 변화되는 것이고, 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 예컨대, 본 실시형태에서는 회절격자(22)의 중앙 영역은 서로 위상이 다른 2개의 영역(53,54)에 의해 구성되는 것으로 했지만, 시야 특성을 개선하기 위 해서 형성된 것이면 이것에 한정되는 것은 아니고, 영역(51,52)과 다른 위상의 주기 구조를 갖는 단일의 영역에 의해 회절격자(22)의 중앙 영역이 구성되어 있어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 레이저 광원(20)으로서 CD용 및 DVD용 레이저 광을 선택적으로 발광하는 2파장의 멀티 레이저 유닛을 사용한 예를 나타내었지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 단일의 레이저 유닛에 CD용 및 DVD용 이외에 BD(Blu-ray Disc)용 청자색(靑紫色) 파장대 400㎚~420㎚의 레이저 광을 선택적으로 발광하는 3파장의 멀티 레이저 유닛을 사용할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태인 광 픽업 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 회절격자의 격자면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 광 검출기 및 구동 신호 생성부의 일부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 차동 푸시 풀 신호의 시야 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 광 픽업 장치에 있어서의 시야 특성의 최저값의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 광 픽업 장치에 있어서의 d0~d3을 나타내는 도면이다.
도 7은 광 픽업 장치에 있어서의 메인 푸시풀 신호에 대한 서브 푸시풀 신호의 비율의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은 서브 광 스폿의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태인 광 픽업 장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 광 픽업 장치에 있어서의 d0~d3을 나타내는 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10 : 광 픽업 장치 20 : 레이저 광원
22 : 회절격자 24 : 빔 스플리터
26 : 콜리메이터 렌즈 28 : 대물 렌즈
29 : 대물 렌즈 30 : 애퍼처
32 : 센서 렌즈 34 : 광 검출기
36 : 구동 신호 생성부 38 : 대물 렌즈 구동부

Claims (6)

  1. 서로 파장이 상위한 제 1 파장의 레이저 광 및 제 2 파장의 레이저 광을 선택적으로 발광할 수 있는 레이저 광원;
    서로 위상이 다른 주기 구조의 제 1 및 제 2 영역과, 상기 제 1 및 제 2 영역과 다른 위상의 주기 구조이며 상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 배치된 제 3 영역을 갖고, 상기 레이저 광을 회절시켜 주광속 및 부광속을 생성하는 회절격자;
    상기 회절격자에 의해 생성되는 상기 주광속 및 상기 부광속을 광 디스크의 동일 트랙 상에 집광시키는 대물 렌즈; 및
    상기 광 디스크에 집광된 상기 주광속 및 상기 부광속의 반사광이 조사되고, 주 푸시풀 신호 및 부 푸시풀 신호를 생성하기 위한 검출 신호를 출력하는 광 검출기를 구비하고:
    상기 레이저 광의 파장이 상기 제 1 및 제 2 파장 중 어느 경우에 있어서도 상기 주 푸시풀 신호 및 상기 부 푸시풀 신호로부터 생성되는 차동 푸시풀 신호의 신호 레벨의 최대값에 대한 최소값의 비율이 대략 50% 이상이고, 상기 주 푸시풀 신호의 신호 레벨에 대한 상기 부 푸시풀 신호의 신호 레벨의 비율이 대략 15% 이상이 되도록 상기 제 3 영역에 따른 상기 대물 렌즈에 입사되는 입사광의 폭과, 상기 제 1 및 제 2 파장에 따른 상기 대물 렌즈의 동경의 관계가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회절격자의 제 3 영역의 폭에 의해 상기 대물 렌즈에 입사되는 입사광의 폭이 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 대물 렌즈에 입사되는 입사광의 폭이 상기 대물 렌즈 전방측 주점을 기준 위치로 해서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 회절격자와 상기 대물 렌즈 사이에 상기 레이저 광원으로부터 발광되는 확산 광의 레이저 광을 평행 광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈를 구비하고;
    상기 콜리메이터 렌즈에 의해 상기 대물 렌즈에 입사되는 입사광의 폭이 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 영역은 서로 위상이 다른 주기 구조를 갖는 2개 이상의 영역에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  6. 서로 파장이 상위한 제 1 파장의 레이저 광 및 제 2 파장의 레이저 광을 선택적으로 발광할 수 있는 레이저 광원;
    서로 위상이 다른 주기 구조의 제 1 및 제 2 영역과, 상기 제 1 및 제 2 영 역과 다른 위상의 주기 구조이며 상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 배치된 제 3 영역을 갖고, 상기 레이저 광으로부터 주광속 및 부광속을 생성하는 회절격자;
    확산되는 상기 주광속 및 상기 부광속을 평행 광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈;
    상기 콜리메이터 렌즈로부터 출력되는 상기 주광속 및 상기 부광속을 광 디스크의 동일 트랙 상에 집광시키는 대물 렌즈; 및
    상기 광 디스크에 집광된 상기 주광속 및 상기 부광속의 반사광이 조사되고, 주 푸시풀 신호 및 부 푸시풀 신호를 생성하기 위한 광 검출기를 구비하고:
    상기 레이저 광의 파장이 상기 제 1 및 제 2 파장 중 어느 경우에 있어서도 상기 주 푸시풀 신호 및 상기 부 푸시풀 신호로부터 생성되는 차동 푸시풀 신호의 신호 레벨의 최대값에 대한 최소값의 비율이 대략 50% 이상이고, 상기 주 푸시풀 신호의 신호 레벨에 대한 상기 부 푸시풀 신호의 신호 레벨의 비율이 대략 15% 이상이 되도록 상기 평행 광 중에 있어서의 상기 제 3 영역에 따른 광의 폭과, 상기 제 1 및 제 2 파장에 따른 상기 대물 렌즈의 동경의 관계가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
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