KR20110010570A - 광 픽업 장치 - Google Patents
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Abstract
광 픽업 장치에 있어서, 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광을 광 기록 매체에 조사시키는 대물 렌즈와, 상기 레이저 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로에 개재하여 상기 레이저 광이 상기 대물 렌즈를 향하도록 상기 레이저 광을 반사하는 제 1 반사막을 가진 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제 1 반사막에 대한 상기 레이저 광의 입사 편광각은 상기 제 1 반사막에 입사되는 상기 레이저 광의 직선 편광 성분 중 P 편광 성분이 S 편광 성분보다 크게 되도록 설정된다.
Description
본 출원은 2009년 7월 24일에 출원된 일본 특허 출원 2009-172815에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 본원에 원용한다.
본 발명은 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 빔 스플리터의 반사막에 의해 반사시킨 후 대물 렌즈로 인도하여 광 기록 매체에 조사하는 구성의 광 픽업 장치에 관한 것이고, 특히 레이저 광원으로부터 출사된 직선 편광의 레이저를 원 편광으로 해서 광 기록 매체에 조사하는 광 픽업 장치에 관한 것이다.
DVD(Digital Versatile Disc)나 CD(Compact Disc)의 광디스크 등의 광 기록 매체에 대하여 레이저 광을 이용해서 광학적으로 신호의 기록 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서 단일의 광 픽업 장치에 의해 기록 밀도가 다른 DVD 및 CD에 대응시킨 것이 알려져 있다.
이러한 DVD 및 CD 대응의 광 픽업 장치는 DVD에 적합한 적색 파장대 645㎚∼675㎚의 레이저 광을 발광함과 아울러 CD에 적합한 적외 파장대 765㎚∼805㎚의 레이저 광을 발광하는 레이저 광원이 구비되어 광디스크에 따라 사용하는 레이저 광을 스위칭하게 되어 있다.
상기 레이저 광원은 일반적으로 레이저 다이오드의 반도체 레이저에 의해 구성되고, 각 파장의 레이저 광을 발광하는 각 레이저 발광점이 단일인 레이저 칩으로 구성됨으로써 또는 각 레이저 발광점이 개별적인 레이저 칩으로 구성되어서 동일한 반도체 베이스에 설치됨으로써 단일 패키지로 내장된 멀티 레이저 유닛을 채용하는 경우가 증가하고 있다.
또한, DVD 및 CD 대응의 광 픽업 장치는 입사면에 륜대상(輪帶狀)의 회절 격자가 형성된 대물 렌즈를 사용하고, 이 회절 격자에 의한 각 광디스크에 적합한 파장의 각 레이저 광의 회절에 의해 DVD 및 CD의 각 광디스크에 대하여 구면수차를 보정해서 각 광디스크에 조사되는 각 레이저 광의 품질을 확보하여 단일 대물 렌즈에 의해 대응시키는 것이 행해지고 있다.
DVD 및 CD 대응의 광 픽업 장치는 상술한 멀티 레이저 유닛 및 단일 대물 렌즈를 채용함으로써 광학 경로의 간략화가 도모된다.
한편, 청자색 파장대 40O㎚∼420㎚의 레이저 광(예를 들면, 405㎚)을 이용한 Blu-ray Disc(상표)(약칭 BD) 규격에 적합시킨 BD 대응 광 픽업 장치가 존재한다.
이러한 BD 대응 광 픽업 장치는 BD 장치가 DVD, CD의 재생(및 기록)에 대응되어 있으므로 BD 재생(및 기록)용 광학계 이외에 DVD, CD용 광학계를 구비하고 있다.
따라서, BD 대응 광 픽업 장치는 각 광학계의 복수의 부품이 내장되므로 DVD, CD용 광학계를 간소화나 컴팩트화한 구성으로 하는 것이 바람직하다.
그런데, 광 픽업 장치에 있어서는 광디스크의 신호층 상에 조사되는 레이저 광을 원 편광으로 해서 광디스크의 투명 기판 수지의 복굴절 등에 의한 악영향을 경감하여 광디스크에 의해 반사되는 레이저 광의 품질을 양호하게 하는 것이 행해진다.
광디스크의 기록 재생에 사용되는 광 픽업 장치의 레이저 광원인 반도체 레이저는 그 구조로부터 직선 편광의 레이저 광을 발광하므로 광 픽업 장치는 광디스크에 조사하는 레이저 광을 원 편광으로 하기 위해서 레이저 광원으로부터 발광된 레이저 광에 1/4 파장의 위상차를 발생시키는 1/4 파장판을 필요로 한다.
또한, 광 픽업 장치는 1/4 파장판에 의해 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 광디스크로 인도하는 왕로와 광디스크에 의해 반사된 레이저 광을 광검출기로 인도하는 복로로 레이저 광의 직선 편광 방향을 90° 상위시킬 수 있으므로 편광 빔 스플리터를 이용해서 레이저 광의 이용 효율을 높게 해서 레이저 광원과 광검출기를 개별 광로에 배치할 수 있다.
DVD 및 CD 대응의 파장이 다른 2조의 레이저 광원을 구비하고, 각 레이저 광원으로부터 발광되는 각 레이저 광을 공통 광로로 인도하여 공통인 대물 렌즈를 통해 각 광디스크에 대응시킨 광 픽업 장치에 있어서, 왕로 상에서 대물 렌즈의 앞에 배치된 입상(立上)용 반사 미러에 1/4 파장판의 기능을 갖게 해서 DVD 및 CD 대응의 각 파장의 레이저 광을 원 편광으로 해서 광디스크에 조사하는 구성이 알려져 있다.(일본 특허 공개 2008-251112호 공보 참조)
상기 공보에 개시된 광 픽업 장치는 입상용 반사 미러에 1/4 파장판의 기능을 갖게 함으로써 광학 부품의 점수가 감소하고, 조립 공정수, 소형화에 유리하지만 상기 입상용 반사 미러에 의해 DVD 및 CD 대응의 각 파장의 레이저 광에 대하여 1/4 파장의 위상차를 발생시킬 필요가 있다.
상기 광 픽업 장치는 상기 입상용 반사 미러에 의해 1/4 파장의 위상차를 발생시키기 위해서 상기 입상용 반사 미러에 입사하는 레이저 광의 직선 편광 방향을 반사면의 경사 방향에 대하여 45°의 회전각, 즉 레이저 광의 P 편광 성분과 S 편광 성분이 같아지도록 상기 입상용 반사 미러에 입사시키고 있다. 이에 따라, 상기 광 픽업 장치는 상기 입상용 반사 미러에 의해 DVD 및 CD 대응의 각 파장의 레이저 광에 대하여 소망의 1/4 파장의 위상차를 발생시키고 있다.
그러나, 상기 광 픽업 장치는 단체(單體)의 입상용 반사 미러에 DVD 및 CD 대응의 각 파장의 레이저 광에 대응하는 광대역의 1/4 파장판의 위상차 기능을 갖게 할 필요가 있어서 상기 반사 미러의 반사율과 위상차 기능을 양립하는 반사막의 형성이 곤란하거나, 또는 상기 반사 미러의 반사면에 광대역의 1/4 파장판의 위상차막을 코팅으로 형성하는 것이 아니고 면정밀도나 비용면에서 불리한 접착에 의해 형성할 필요가 생긴다. 따라서, 상기 반사 미러 단체가 아니고, 전용 위상차판을 설치하지 않고 다른 광학 부품에 위상차 기능을 형성하는 것이 고려된다.
또한, 입상용 반사 미러는 광 픽업 장치의 박형화를 도모하기 위해서 이용되므로 광 픽업 장치에 따라서는 입상용 반사 미러를 구비하지 않은 광학 레이아웃이 되므로 전용 위상차판을 설치하지 않고 입상용 반사 미러 이외의 광학 부품에 위상차 기능을 형성하는 것이 요망된다.
그런데, 상기 반사 미러와 같이 전반사시킬 경우는 레이저 광의 45°의 회전각 입사에 있어서 S 편광 및 P 편광의 각 반사율을 실질적으로 동일하게 한 반사막을 형성할 수 있다.
그러나, 전반사가 아니게 반사하는 레이저 광과 투과하는 레이저 광의 양쪽을 고려하는 반사막을 구비하는 빔 스플리터 등에 있어서, 상기 반사막으로 위상차를 발생시키려고 할 경우에 레이저 광의 직선 편광 방향을 반사면의 경사 방향에 대하여 45°의 회전각으로 설정해서 레이저 광을 입사하면 상기 반사막으로 소망의 위상차를 발생시킬 수 없다는 것이 밝혀졌다.
즉, 반사막이 전반사가 아닐 경우, S 편광, P 편광의 입사각과 반사율의 관계의 물리 법칙으로부터 P 편광은 S 편광에 비해 반사율이 작으므로 빔 스플리터에 형성되는 반사막에서의 반사 특성은 레이저 광의 입사 각도로부터 P 편광이 S 편광에 비해 반사율이 작게 된다. 따라서, 상기 반사막에 있어서의 P 편광과 S 편광에서 반사율이 상위한 특성에 의해 빔 스플리터에 레이저 광의 P 편광 성분과 S 편광 성분이 같아지도록 반사면의 경사 방향에 대하여 45°의 회전각으로 입사하면 상기 반사막에서 발생되는 위상차가 바로 1/4 파장(90°)이 안되고 상기 반사막에 의해 반사된 레이저 광이 원 편광이 안되는 문제가 있었다.
본 발명의 하나의 측면에 의한 광 픽업 장치는 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광을 광 기록 매체에 조사시키는 대물 렌즈와, 상기 레이저 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로에 개재하여 상기 레이저 광이 상기 대물 렌즈를 향하도록 상기 레이저 광을 반사하는 제 1 반사막을 가진 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제 1 반사막에 대한 상기 레이저 광의 입사 편광각은 상기 제 1 반사막에 입사되는 상기 레이저 광의 직선 편광 성분 중 P 편광 성분이 S 편광 성분보다 크게 되도록 설정된다.
본 발명의 다른 특징에 대해서는 첨부 도면 및 본 명세서의 기재에 의해 명확하게 된다.
본 발명 및 그 이점의 보다 완전한 이해를 위해 이하의 설명을 첨부 도면과 함께 참조하면 좋다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 픽업 장치의 광학계의 평면을 나타낸 광학 배치도이며,
도 2는 도 1의 A-A'에 있어서의 단면을 나타낸 광학 배치도이며,
도 3은 광검출기의 DVD 수광 영역 및 CD 수광 영역의 각 수광부를 설명하는 설명도이며,
도 4는 빔 스플리터의 반사막 및 입상용 반사 미러의 반사막에 있어서 각각 발생하는 위상차를 설명하는 표를 나타낸 설명도이며,
도 5는 입상용 반사 미러의 반사막을 설명하는 설명도이며,
도 6은 광디스크(D)에 조사되는 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율을 충족시키는 조건을 나타낸 특성도이며,
도 7은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서의 분광 특성을 나타낸 특성도이며,
도 8은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 레이저 입사 편광각(θ)을 설명하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 있어서의 단면을 나타낸 광학 배치도이며,
도 3은 광검출기의 DVD 수광 영역 및 CD 수광 영역의 각 수광부를 설명하는 설명도이며,
도 4는 빔 스플리터의 반사막 및 입상용 반사 미러의 반사막에 있어서 각각 발생하는 위상차를 설명하는 표를 나타낸 설명도이며,
도 5는 입상용 반사 미러의 반사막을 설명하는 설명도이며,
도 6은 광디스크(D)에 조사되는 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율을 충족시키는 조건을 나타낸 특성도이며,
도 7은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서의 분광 특성을 나타낸 특성도이며,
도 8은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 레이저 입사 편광각(θ)을 설명하는 설명도이다.
본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해 적어도 이하의 사항이 밝혀진다.
본 실시형태에 의한 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 빔 스플리터의 반사막에 의해 반사시킨 후 대물 렌즈로 인도하여 광 기록 매체에 조사하는 구성의 광 픽업 장치는 상기 빔 스플리터의 반사막에 입사하는 레이저 광의 직선 편광 방향을 P 편광이 S 편광보다 크게 되도록 설정하고 있다. 이에 따라, 상기 반사막에 있어서 P 편광이 S 편광에 비해 반사율이 작아지는 특성을 보상해서 상기 반사막에 의해 소망의 위상차를 발생시켜서 광 기록 매체에 조사되는 레이저 광을 원 편광으로 하도록 하고 있다.
본 실시형태에 의한 빔 스플리터의 반사막에 의해 반사된 레이저 광을 반사 미러에 의해 광축을 굴곡시켜 대물 렌즈로 인도하여 광 기록 매체에 조사하는 구성의 광 픽업 장치는 상기 빔 스플리터의 반사막에 입사하는 레이저 광의 직선 편광 방향을 P 편광이 S 편광보다 크게 되도록 설정하고, 상기 빔 스플리터의 반사막 및 상기 반사 미러에 형성되는 반사막의 양쪽, 또는 상기 빔 스플리터의 반사막단체에 의해 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광에 ±90°±15°의 위상차를 발생시키도록 하고 있다. 이에 따라, 상기 빔 스플리터 단체로 소망의 위상차를 발생시키는 것이 곤란한 경우에 상기 빔 스플리터의 반사막 및 상기 반사 미러의 반사막의 양쪽으로 레이저 파장에 대한 위상차의 발생을 조정 가능하게 하고 있다.
본 실시형태에 의한 광 픽업 장치는 빔 스플리터의 반사막에 입사하는 레이저 광의 직선 편광 방향을 P 편광이 S 편광보다 크게 되도록 설정하고 있으므로 상기 반사막에 있어서의 P 편광과 S 편광 반사율의 상위가 보상되어 대물 렌즈로부터 출사되어 광 기록 매체에 조사되는 레이저 광을 필요한 원 편광 타원율로 하기에 유리하다.
또한, 본 실시형태에 의한 광 픽업 장치는 빔 스플리터의 반사막 및 반사 미러에 형성되는 반사막의 양쪽, 또는 빔 스플리터 단체의 반사막에 의해 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광에 ±90°±15°의 위상차를 발생시키도록 하고 있으므로 상기 빔 스플리터 단체로 소망의 위상차를 발생시키는 것이 곤란한 경우에 상기 빔 스플리터의 반사막 및 상기 반사 미러의 반사막의 양쪽으로 레이저 파장에 대한 위상차의 발생이 조정 가능해서 광 기록 매체에 조사되는 레이저 광을 필요한 원 편광 타원율로 하기에 유리하다.
이 경우, 상기 빔 스플리터의 반사막에 의해 발생하는 위상차를 기준으로 해서 상기 반사 미러의 반사막에 의해 발생하는 위상차를 90°±15°가 되도록 설정함으로써 상기 빔 스플리터의 반사막은 빔 스플리터로서의 본래의 광로 분기 기능을 우선해서 형성할 수 있고, 분기되는 각 광로의 레이저 광량 비율을 소망의 설계값으로 설정하기에 유리하다.
또한, 빔 스플리터의 반사막에 입사되는 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)>50%로 하고, 이 반사율(Rs)과 상기 레이저 광의 P 편광 반사율(Rp)의 반사율비(Rp/Rs)<1.00으로 함과 아울러 상기 반사율비(Rp/Rs)≥0.24로 하고 있으므로 광 기록 매체에 조사되는 레이저 광을 기록에 필요한 광량 확보한 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 빔 스플리터의 반사막에 입사하는 레이저 광의 직선 편광 방향을 상기 반사막의 반사면의 경사 방향에 대하여 26°∼44°의 각도로 기울여서 설정하고 있으므로 대물 렌즈로부터 출사되어 광 기록 매체에 조사되는 레이저 광을 필요한 원 편광 타원율을 확보한 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 레이저 광원은 서로 파장이 상위한 제 1 파장의 제 1 레이저 광 및 제 2 파장의 제 2 레이저 광을 각각 발광하는 제 1 레이저 발광점 및 제 2 레이저 발광점을 구비하고, 상기 빔 스플리터의 반사막에는 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광이 입사됨과 아울러 광 기록 매체에 의해 반사되어서 상기 빔 스플리터로 리턴된 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 각각 상기 반사막을 투과시켜서 광검출기로 인도하도록 했으므로 효율적인 광학 레이아웃으로 할 수 있다.
또한, 빔 스플리터(beam splitter)의 반사막을 투과하는 일부의 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 프론트 모니터 수광 검출기에 수광시키는 바와 같은 광학 레이아웃으로 하고 있으므로 단일 프론트 모니터 수광 검출기를 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 양쪽에 사용할 수 있고, 효율적인 광학 레이아웃이 가능하게 된다.
===제 1 실시형태===
도 1은 본 실시형태에 의한 광 픽업 장치의 광학계의 평면을 나타낸 광학 배치도, 도 2는 도 1의 A-A'에 있어서의 단면을 나타낸 광학 배치도이다.
도시된 광 픽업 장치는 DVD의 기록 재생에 대응함과 아울러 CD의 기록 재생에 대응하는 구성으로 되어 있다.
레이저 광원으로 이루어진 레이저 유닛(1)은 DVD에 적합한 적색 파장대 645㎚∼675㎚의 제 1 파장, 예를 들면 660㎚의 제 1 레이저 광을 발생하는 제 1 레이저 발광점(2)과, CD에 적합한 적외 파장대 765㎚∼805㎚, 예를 들면 784㎚의 제 2 파장의 제 2 레이저 광을 발생하는 제 2 레이저 발광점(3)이 각각 레이저 다이오드를 구성하는 레이저 칩에 의해 동일 반도체 기판 상에 형성되고, CD 기록 재생 및 DVD 기록 재생에 적합한 2파장의 레이저 광을 발광하는 소위 멀티 레이저 유닛으로 되어 있다.
레이저 유닛(1)의 제 1 레이저 발광점(2) 및 제 2 레이저 발광점(3)으로부터 각각 선택적으로 출사되는 각 레이저 광은 복합 광학 소자(4)에 입사된다. 상기 복합 광학 소자(4)는 제 1 레이저 발광점(2) 및 제 2 레이저 발광점(3)으로부터 각각 발생되는 레이저 광의 각 레이저 파장에 대하여 유효한 회절 작용을 가진 회절 격자(5)를 구비하고, 상기 각 레이저 광을 0차 회절광 빔 및 ±1차 회절광 빔의 3빔으로 분리한다.
또한, 상기 복합 광학 소자(4)는 1/2 파장판(6)을 구비하고, 이 1/2 파장판(6)은 제 1 레이저 발광점(2) 및 제 2 레이저 발광점(3)으로부터 각각 발생되는 각 레이저 광의 직선 편광 방향의 방향을 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대하여 적절한 회전각으로 설정하는 기능을 갖고 있음과 아울러 레이저 유닛(1)으로 리턴되는 리턴 광을 억제하는 기능을 갖는다.
상기 복합 광학 소자(4)를 통과한 레이저 광은 이 레이저 광에 대하여 45° 경사져 배치된 플레이트형의 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 반사되고, 콜리메이터 렌즈(9)에 입사된다. 상기 빔 스플리터(7)는 반사막(8)의 막 특성에 의해 복합 광학 소자(4)를 통과한 레이저 광의 일부를 투과시켜서 프론트 모니터 수광 검출기(10)로 인도하고, 투과되지 않는 나머지 레이저 광을 반사시켜서 주광로로 인도한다.
상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)은 편광 의존성을 가진 반투과 미러에 의해 형성되고, 상기 반사막(8)의 막 특성에 의해 소정의 레이저 광량의 비율로 반사하는 레이저 광량과 투과하는 레이저 광량을 분배하게 되어 있다.
레이저 유닛(1)의 제 1 레이저 발광점(2) 및 제 2 레이저 발광점(3)으로부터 각각 발생되는 각 레이저 광의 레이저 광량에 여유가 있을 경우에 상기 반사막(8)으로서 반투과 미러의 채용이 가능해서 상기 반사막(8)의 설계 및 형성이 용이하고 빔 스플리터(7)의 비용 삭감을 도모할 수 있다. 이 경우, 상기 반사막(8)의 반투과 미러 특성은 반사되는 레이저 광량과 투과하는 레이저 광량을 동량으로 할 필요는 없고, 광디스크에 도달하는 레이저 광량 및 후술하는 광검출기(16)에 수광되는 레이저 광량을 고려해서 설정된다.
여기서, 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 직선 편광 방향은 P 편광 성분과 S 편광 성분이 같아지는 상기 반사막(8)의 반사면의 경사 방향에 대하여 경사진 각도를 45°보다 작게 해서 P 편광 성분이 S 편광 성분보다 크게 되도록 설정되고, 예를 들면 상기 반사막(8)의 반사면의 경사 방향에 대하여 경사진 각도를 42°로 설정한다. 이 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 직선 편광 방향의 경사각 설정의 상세한 내용을 후술한다.
또한, 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 분광 특성은, 예를 들면 입사되는 레이저 광의 S 편광에 대하여 반사율(Rs)=92%, 투과율(Ts)=8%로 되어 있고, 입사되는 레이저 광의 P 편광에 대하여 반사율(Rp)=73%, 투과율(Tp)=27%로 되어 있다.
상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)을 반사하는 레이저 광 및 상기 반사막(8)을 투과하는 레이저 광 각각의 분광량은 상기 반사막(8)의 분광 특성, 및 상기 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 직선 편광 방향의 방향에 의해 결정된다.
빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사되는 제 1 레이저 광 또는 제 2 레이저 광은 상기 반사막(8)에 의해 레이저 광의 일부, 많아도 50% 미만, 바람직하게는 20% 이하, 예를 들면 7∼10%의 광량이 투과되어서 프론트 모니터 수광 검출기(10)로 인도되고, 적어도 레이저 광의 50%를 초과하는 광량, 바람직하게는 80% 이상, 예를 들면 90∼93%가 반사되어서 주광로로 인도된다.
빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 반사된 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(9)로 인도된다. 상기 콜리메이터 렌즈(9)는 DVD 적합 파장의 레이저 광을 평행광으로 하고, CD 적합 파장의 레이저 광의 넓은 각을 좁힌다. 상기 콜리메이터 렌즈(9)를 통과한 레이저 광은 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 반사되어서 레이저 광의 광축이 절곡되고, 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 각 레이저 광의 광축 및 광검출기(16)에 수광되는 디스크(D)로부터의 반사광의 광축에 대하여 거의 수직의 광축으로 되어 대물 렌즈(13)에 입사된다.
상기 대물 렌즈(13)는 입사면에 광축을 중심으로 한 륜대상 회절 구조(輪帶狀 回折 構造)가 형성되고, 이 회절 구조에 의한 회절 작용에 의해 소정 차수의 회절광이 DVD, CD의 각 광디스크(D)의 투명 기판층의 두께에 대하여 구면수차를 적절하게 보정해서 집광되도록 설계된 2파장 대응으로 되어 있고, 예를 들면, DVD 적합 파장의 레이저 광에 대한 NA(Numerical Aperture)가 0.65로, CD 적합 파장의 레이저 광에 대한 NA가 0.51로 각각 설계되어 있다.
따라서, 제 1 레이저 광원(2)로부터의 DVD 적합 파장의 레이저 광은 대물 렌즈(13)에 의해 DVD의 투명 기판층의 두께에 적합하게 집광되어 DVD의 신호층에 조사되고, 제 2 레이저 광원(3)으로부터의 CD 적합 파장의 레이저 광은 대물 렌즈(13)에 의해 CD의 투명 기판층의 두께에 적합하게 집광되어 CD의 신호층에 조사된다.
이러한 광학계에 의해 레이저 유닛(1)의 제 1 레이저 광원(2) 및 제 2 레이저 광원(3)으로부터 각각 발생되는 DVD 적합 파장의 레이저 광 및 CD 적합 파장의 레이저 광은 단일 대물 렌즈(13)에 입사되고, 이 대물 렌즈(13)가 포커스 방향 및 트래킹 방향으로 구동됨으로써 DVD 또는 CD의 광디스크(D)의 신호층에 포커싱됨과 아울러 소정의 신호 트랙(signal track)에 추종되도록 조사된다.
그런데, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 반사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 각각 레이저 파장에 따른 위상차가 발생되고, 또한 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 반사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 각각 레이저 파장에 따른 위상차가 발생된다. 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광 각각의 위상차가 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 발생하는 위상차와 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 발생하는 위상차에 의해 합성되어서 각각 거의 1/4 파장(90°)이 되도록 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8) 및 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)은 각각의 위상 특성이 설정되어 있다. 따라서, 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 모두 필요한 원 편광 타원율이 확보된다.
광디스크(D)의 신호층에 조사된 레이저 광은 상기 신호층에 의해 변조되어서 반사되어 대물 렌즈(12)로 리턴되고, 거쳐온 광로를 역방향으로 리턴되어서 빔 스플리터(7)에 도달한다. 상기 빔 스플리터(7)로 리턴된 레이저 광은 이 빔 스플리터(7)를 투과하고, 그 후 광디스크(D)에 조사되는 레이저 광의 포커스 에러 성분이 되는 비점수차를 부여하는 제 1 플레이트(14)를 투과하고, 그리고 빔 스플리터(7)를 투과할 때에 발생되는 유해한 비점수차를 보정하도록 경사져 배치된 제 2 플레이트(15)를 통해 광검출기(16)로 인도된다.
여기서, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)이 반투과 미러일 경우 광검출기(16)에 도달하는 레이저 광은 레이저 유닛(1)측으로 리턴되는 손실분이 커지지만 제 1 레이저 광원(2) 및 제 2 레이저 광원(3)으로부터 출사된 각 레이저 광량의 크기, 광로 손실 및 광검출기(16)의 수광 감도에 의해 실용상 문제가 되지 않는 레이저 광량이 확보된다. 또한, 이 경우, 복합 광학 소자(4)에 의해 레이저 유닛(1)으로의 리턴 광이 억제되어 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 노이즈가 증가하는 것이 방지되고 있다.
한편, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)이 편광 필터일 경우 상기 반사막(8)에 도달하는 레이저 광은 광디스크(D)으로의 왕로와 복로에서 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 2° 반사됨과 아울러 왕로에서 상기 반사막(8)에 의해 1° 반사되고 있다. 따라서, 왕로와 복로에서 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 직선 편광 방향이 90°회전되기에는 상기 반사막(8)을 반사함으로써 발생하는 위상차만큼 부족하지만 광디스크(D)로의 왕로에서 S 편광의 직선 편광이었던 레이저 광이 복로에서 P 편광 성분을 많이 포함하는 타원 편광이 되어서 상기 반사막(8)에 입사된다. 빔 스플리터(7)의 반사막(8)은 P 편광의 레이저 광에 대하여 대부분을 투과(90% 강)하는 막 특성으로 되어 있으면 상기 빔 스플리터(7)로 리턴된 P 편광 성분을 많이 포함하는 타원 편광의 레이저 광은 반사막(8)에 의한 반사로 손실되는 레이저 광량이 억제되어서 레이저 광량의 대부분이 상기 반사막(8)을 투과해서 광검출기(16)에 도달한다.
상기 광검출기(16)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 동일 수광면에 DVD의 기록 재생에 사용되는 DVD 수광 영역(21) 및 CD의 기록 재생에 이용되는 CD 수광 영역(22)이 모두 형성되어 있고, DVD 수광 영역(21)에는 각각 DVD 적합 파장의 레이저 광의 3빔, 즉 0차 광의 메인 빔과 이 메인 빔의 전후에 배치되는 ±1차 회절광의 전방 서브 빔 및 후방 서브 빔에 각각 대응해서 메인 수광부(21A), 전방 서브 수광부(21B) 및 후방 서브 수광부(21C)가 형성되어 있고, CD 수광 영역(22)에는 각각 CD 적합 파장의 레이저 광의 3빔, 즉 0차 광의 메인 빔과 메인 빔의 전후에 배치되는 ±1차 회절광의 전방 서브 빔 및 후방 서브 빔에 각각 대응해서 메인 수광부(22A), 전방 서브 수광부(22B) 및 후방 서브 수광부(22C)가 형성되어 있다.
DVD 수광 영역(21)의 각 수광부간 거리는 DVD의 신호면 상에 있어서의 3빔의 각 광 스폿의 간격에 대응하고, CD 수광 영역(22)의 각 수광부간 거리는 CD의 신호면 상에 있어서의 3빔의 각광 스폿의 간격에 대응한다.
상기 광검출기(15)에 있어서의 DVD 수광 영역(21)의 메인 수광부(21A), 전방 서브 수광부(21B) 및 후방 서브 수광부(21C)와 CD 수광 영역(22)의 메인 수광부(22A), 전방 서브 수광부(22B) 및 후방 서브 수광부(22C)는 각각 십자상으로 4분할 되어서 각각 4개의 세그먼트에 의해 구성되어 있다. 상기 DVD 수광 영역(21)의 메인 수광부(21A), 전방 서브 수광부(21B) 및 후방 서브 수광부(21C)에는 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 제 1 레이저 광이 광디스크에 조사될 때에 각각 각 수광부의 분할선의 방향에 대하여 유효한 포커스 에러 성분 및 트래킹 에러 성분을 포함한 수광 스폿이 수광되고, 상기 CD 수광 영역(22)의 메인 수광부(22A), 전방 서브 수광부(22B) 및 후방 서브 수광부(22C)에는 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 제 2 레이저 광이 광디스크에 조사될 때에 각각 각 수광부의 분할선의 방향에 대하여 유효한 포커스 에러 성분 및 트래킹 에러 성분을 포함한 수광 스폿이 수광된다.
따라서, DVD 수광 영역(21)의 메인 수광부(21A), 전방 서브 수광부(21B) 및 후방 서브 수광부(21C)를 구성하는 각 세그먼트로부터 얻어진 각 수광 출력을 각종신호를 얻는 소정의 연산식에 의거해서 연산함으로써 DVD의 기록 재생시의 메인 정보 신호, 포커스 에러 신호 및 트래킹 에러 신호, 또는 틸트 에러 신호가 얻어진다.
한편, CD 수광 영역(22)의 메인 수광부(22A), 전방 서브 수광부(22B) 및 후방 서브 수광부(22C)를 구성하는 각 세그먼트로부터 얻어지는 각 수광 출력을 각종신호를 얻는 소정의 연산식에 의거해서 연산함으로써 CD의 기록 재생시의 메인 정보 신호, 포커스 에러 신호 및 트래킹 에러 신호가 얻어진다.
그런데, 파장 660㎚의 제 1 레이저 광 및 파장 784㎚의 제 2 레이저 광에 있어서 빔 스플리터(7)의 반사막(8) 및 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)은 각각 예를 들면, 도 4에 도시된 표와 같이, 위상차가 발생한다.
이 경우, 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 발생하는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 각각의 위상차 17.80° 및 34.26°를 기준으로 해서 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광의 광디스크(D)에 도달하는 각각의 위상차가 제 1 레이저 광원(2) 및 제 2 레이저 광원(3)으로부터 각각 발광되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광에 대하여 각각 1/4 파장(±90°, 단, 양음은 상위한 회전 방향을 나타냄)이 되도록 도 4의 경우는 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광에 발생하는 위상차를 각각 -107.80° 및 -124.26°로 설정하고 있다.
즉, 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 발생하는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 각각의 위상차가 θ1 및 θ2일 경우 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광에 발생시키는 위상차를 각각 X1 및 X2라고 하면, θ1+X1=±90°±15° 및 θ2+X2=±90°±15°를 만족하도록 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의한 위상차(θ1 및 θ2)와 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의한 위상차(X1 및 X2)가 설정된다. 또한, 상기 위상차(θ1 및 θ2), 상기 위상차(X1 및 X2)는 양음의 값을 취할 수 있음과 아울러 양음의 부호는 원 편광의 선광 회전 방향(旋光回轉方向)이 시계 방향 및 반시계 방향을 나타낸다. 또한, ±15°는 부품의 편차, 온도 특성 변화, 레이저 파장 변화 등에 의한 레이저 광의 위상 변화를 고려하고 있다.
이에 따라, 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광 각각의 위상차는 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 발생하는 위상차와 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 발생하는 위상차에 의해 합성되어서 각각 1/4 파장으로 되어 있다.
따라서, 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 모두 필요한 원 편광 타원율이 확보된다.
도 6은 광디스크(D)에 조사되는 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율을 충족시키는 조건을 나타낸 특성도이다. 도 6에 있어서, 종축은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사되는 레이저 광에 있어서의 상기 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대한 직선 편광 방향의 회전각(레이저 입사 편광각)을 나타내고, 횡축은 상기 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)에 대한 상기 레이저 광의 P 편광 반사율(Rp)의 반사율비(Rp/Rs)를 나타내고 있다.
도 8은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 레이저 입사 편광각(θ)을 설명하는 설명도이고, 상기 레이저 입사 편광각(θ)은 상기 반사막(8)의 반사면의 경사 방향 B-B'에 대한 직선 편광 방향의 절대치의 회전각을 나타내고 있다.
상기 레이저 입사 편광각과 상기 반사율비(Rp/Rs)가 도 6에 도시된 곡선 상에 있을 경우에 광디스크(D)에 조사되는 레이저 광은 필요한 원 편광 타원율을 충족시키는 것을 나타내고 있다.
즉, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서의 S 편광과 P 편광 반사율비(Rp/Rs)가 1.00일 경우에 상기 레이저 입사 편광각을 45°로 함으로써 필요한 원 편광 타원율을 충족시키고 있었던 것이 상기 반사율비(Rp/Rs)가 작아짐에 따라 필요한 원 편광 타원율을 충족시키기 위해서는 상기 레이저 입사 편광각을 절대치에서 45°보다 작게 할 필요가 있다.
따라서, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서의 S 편광과 P 편광 반사율비(Rp/Rs)에 따른 레이저 입사 편광각에 각 레이저 광의 직선 편광 방향을 설정해서 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 원 편광 타원율을 확보한다. 빔 스플리터(7)의 반사막(8)이 반투과 미러일 경우 S 편광과 P 편광 반사율비(Rp/Rs)를 1.00으로 하는 것은 실질적으로 불가능하므로 상기 레이저 입사 편광각은 필요한 원 편광 타원율을 충족시키기 위해서 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 45°(절대치)의 회전각보다 작은 소정각으로 설정된다.
즉, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 45°(절대치)의 회전각일 경우의 반사율비(Rp/Rs)=1.00에 도달하지 않은 반사율비(Rp/Rs)<1.00까지의 범위에서 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 원 편광 타원율을 확보할 수 있을 가능성이 있다.
한편, 광 픽업 장치로서는 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 원 편광 타원율 이외에 레이저 광량이 중요한 요건이다.
빔 스플리터(7)는 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 반사시켜서 주광로로 인도하여 광디스크(D)로 향하게 함과 아울러 상기 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 일부를 투과시켜서 프론트 모니터 수광 검출기(10)로 인도하고, 그리고 광디스크(D)에 의해 반사되어서 리턴되는 상기 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 투과시켜서 광검출기(16)로 인도하는 역할을 담당하고 있다.
따라서, 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 필요한 레이저 광량을 확보하기 위해서는 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서의 분광 특성이 중요하다.
이 경우, 상기 반사막(8)의 일부를 투과해서 프론트 모니터 수광 검출기(10)로 인도되는 레이저 광량, 및 광디스크(D)에 의해 반사되어서 상기 반사막(8)을 투과해서 광검출기(16)로 인도되는 레이저 광량이 고려된다.
도 7은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서의 분광 특성을 나타낸 특성도이다. 도 7에 있어서, 종축은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 왕로ㆍ복로에 있어서의 S 편광 및 P 편광의 합성 투과율(%)을 나타내고, 횡축은 상기 반사막(8)에 입사되는 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)과 상기 레이저 광의 P 편광 반사율(Rp)의 반사율비(Rp/Rs)를 나타내고 있다.
도 7에 있어서, 우상측에 있는 실선은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=100%인 경우의 레이저 유닛(1)으로부터 상기 반사막(8)에 의해 반사되어서 주광로로 인도되는 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율을 나타내고, 우하측에 있는 실선은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=100%인 경우의 광디스크(D)에 의해 반사되어서 상기 반사막(8)을 투과해서 광검출기(16)로 인도되는 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 복로 투과율을 나타낸다.
또한, 우상측에 있는 일점쇄선은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=90%인 경우의 레이저 유닛(1)으로부터 상기 반사막(8)에 의해 반사되어서 주광로로 인도되는 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율을 나타내고, 우하측에 있는 일점쇄선은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=90%인 경우의 광디스크(D)에 의해 반사되어서 상기 반사막(8)을 투과해서 광검출기(16)로 인도되는 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 복로 투과율을 나타낸다.
또한, 우상측에 있는 이점쇄선은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=50%인 경우의 레이저 유닛(1)으로부터 상기 반사막(8)에 의해 반사되어서 주광로로 인도되는 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율을 나타내고, 우하측에 있는 이점쇄선은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=50%인 경우의 광디스크(D)에 의해 반사되어서 상기 반사막(8)을 투과해서 광검출기(16)로 인도되는 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 복로 투과율을 나타낸다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 있어서 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)이 작아짐에 따라 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율은 작아지고, 또한 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)이 작아짐에 따라 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 복로 투과율은 커지게 된다.
따라서, 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율과 복로 투과율의 교점은 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)=100%일 경우의 반사율비(Rp/Rs)가 0.24로 되고, 이 때의 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율 및 복로 투과율이 37%로 된다. 이 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율과 복로 투과율의 교점은 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)이 100%보다 작아짐에 따라 반사율비(Rp/Rs)가 0.24보다 커지고, 그리고 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율 및 복로 투과율이 37%보다 커진다. 그리고, 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)이 각각 작아지고, 이 S 편광 반사율(Rs)=50%일 경우에 반사율비(Rp/Rs)가 거의 1.00으로 되고, 이 경우의 레이저 광의 S 편광 및 P 편광의 합성 왕로 투과율 및 복로 투과율이 거의 50%로 된다.
또한, 도 7에 도시된 특성도의 조건은 빔 스플리터(7)의 반사막(8) 및 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12) 이외의 광학 소자인 콜리메이터 렌즈(9) 및 대물 렌즈(13)의 각 광학 소자의 투과율=100%, 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)의 레이저 광의 S 편광 및 P 편광에 있어서의 각 반사율(Rp, Rs)=98%, 및 광디스크(D)에 의한 반사율=100%로 하고 있다.
빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 분광 특성은 도 6 및 도 7의 특성도에 도시된 조건을 고려해서 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율, 및 레이저 광량을 충족시키도록 설정된다.
따라서, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 분광 특성은 입사되는 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs), 및 이 반사율(Rs)과 상기 레이저 광의 P 편광 반사율(Rp)의 반사율비(Rp/Rs)가 각각 다음 식(a), (b),
Rs>50% ㆍㆍㆍ식(a)
0.24≤Rp/Rs<1.00 ㆍㆍㆍ식(b)
를 만족할 경우에 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율, 및 레이저 광량을 충족시킨다고 판단된다.
또한, 이 때 도 6에 의해 상기 반사율비(Rp/Rs)=0.24일 때 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 26°(절대치)의 각도로 경사진 직선 편광 방향의 레이저 광을 상기 반사막(8)에 입사함으로써, 즉 상기 반사막(8)에 대한 레이저 입사 편광각(θ)을 26°로 설정함으로써 필요한 원 편광 타원율이 얻어진다. 따라서, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 분광 특성이 필요한 원 편광 타원율, 및 레이저 광량을 충족시키도록 하기에는 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 26°∼44°(절대치)의 각도내의 적절한 각도로 경사진 직선 편광 방향의 레이저 광을 상기 반사막(8)에 입사하면 좋다. 즉, 상기 반사막(8)에 대한 레이저 입사 편광각(θ)을 26°∼44°의 각도내의 적절한 각도로 설정한다.
그런데, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 발생하는 위상차, 및 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 발생하는 위상차를 합성시킴으로써 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율이 되도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 반사된 레이저 광은 타원 편광에 의해 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 입사된다.
여기서, 상기 반사 미러(11)의 반사막(12)은 전반사시키는 작용을 갖게 하면 좋으므로 레이저 광의 편광에 따르지 않고 S 편광 및 P 편광의 각 반사율을 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다.
따라서, 레이저 광의 직선 편광 방향의 설정은 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 대해서만 고려된다.
또한, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)은 상술한 분광 특성을 충족시키는 막 특성으로 되어 있고, 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 양쪽에 대하여 소망의 위상차를 형성하는 것은 곤란하다.
한편, 반사 미러(11)의 반사막(12)의 본래 기능은 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 광축을 절곡시키는 전반사 미러이며 단기능(單機能)이므로 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 비해 상기 반사막(12)에 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광에 대하여 소망의 위상차를 형성하는 것은 비교적 용이하다.
일구체예로서 반사 미러(11) 기재의 구조재로서 백판(白板) 유리[예를 들면, 상품명 : B270(SCHOTT사)]를 사용하고, 반사막(12)의 최반사면으로부터 중간층을 Ti305와 Si02의 다층막으로 해서 이 반사막(12)의 두께와 적층수를 설계하는 것으로 임의인 반사율과 위상차를 갖게 한다.
도 5는 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)의 구성을 설명하는 설명도이며, 상기 반사막(12)은 상기 반사 미러(11) 기재의 경사면에 반사 미러 기능막(12a)이 성막되고, 그 위에 중첩적으로 위상차 기능막(12b)이 성막되거나, 또는 접착되어서 구성된다.
상기 반사막(12)의 반사 미러 기능막(12a) 및 위상차 기능막(12b)은 각각 반사 미러 기능에 적합한 알루미늄, 크롬, 니켈 크롬 등의 금속 재료를, 그리고 위상차 기능에 적합한 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜, 환상 올레핀 폴리머, 노르보르넨계나 액정 코팅 타입의 유기 재료를, 예를 들면 물리적 기상성장법(PVD)의 진공증착법이나 스퍼터링법에 의한 박막 제조 기술에 의해 형성되거나, 또는 화학적 기상성장법(CVD)에 의한 박막 제조 기술에 의해 형성된다.
또한, 상기 반사막(12)의 형성으로서는 도포형 위상차 판재료를 도포해서 열처리하는 방법, 및 반사 미러(11)의 기재 표면의 경면에 위상차 필름을 접착하는 것도 생각된다.
또한, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)도 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)과 마찬가지로, 예를 들면 PVD의 진공증착법이나 스퍼터링법에 의해 형성되거나, 또는 CVD에 의해 형성된다.
그런데, 도 1에 도시된 광 픽업 장치는 빔 스플리터(7)에 입사되는 레이저 광의 광축과 반사 미러(11)에서 출사된 레이저 광의 광축이 서로 거의 직교하도록 상기 빔 스플리터(7)의 반사면 및 상기 반사 미러(11)의 반사면의 방향이 설정되어 있다.
이러한 상기 빔 스플리터(7)와 상기 반사 미러(11)의 위치 관계에 의해 박형화에 적합한 광학 레이아웃으로 한 후에 빔 스플리터(7)의 반사막(8) 및 반사 미러(11)의 반사막(12)에 있어서 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광은 효율 좋게 위상차가 발생되는 광학 레이아웃으로 된다.
또한, 도 1에 도시된 광 픽업 장치는 빔 스플리터(7)에 입사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 직선 편광 방향을 1/2 파장판(6)에 의해 설정시키는 광학 구성으로 되어 있다. 따라서, 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 직선 편광 방향과 상기 1/2 파장판(6)으로부터 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 직선 편광 방향의 회전 방향을 고려해서 레이저 유닛(1)의 회전 방향의 방향을 설정함으로써 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 26°∼44°의 각도내의 적절한 각도로 경사진 직선 편광 방향으로 설정되지만 도 1에 도시된 광 픽업 장치의 광학계로부터 1/2 파장판(6)을 생략하고, 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 직선 편광 방향을 1/2 파장판(6)을 개재하지 않고 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 26°∼44°의 각도내의 적절한 각도로 직접 경사진 직선 편광 방향으로 설정하는 것도 가능하다.
여기서, 광디스크(D)로부터 판독된 신호 품질을 확보하기 위해서 광디스크(D)에 조사되는 레이저 광의 스폿 형상을 신호 트랙에 대하여 적절한 소정 방향으로 타원의 장축 방향을 설정하는 것이 행해지지만 상기 레이저 광의 스폿 형상은 레이저 유닛(1)으로부터 출사된 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광의 파-필드 패턴(far-field pattern)에 의해 결정된다. 따라서, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 입사하는 레이저 광의 직선 편광 방향을 상기 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 적절한 각도로 설정하고, 아울러 디스크(D)에 조사되는 레이저 광의 스폿 형상을 신호 트랙에 대하여 적절한 소정 방향으로 타원의 장축 방향을 설정할 경우에는 1/2 파장판(6)을 개재시킴으로써 레이저 광의 직선 편광 방향의 방향과 레이저 광의 스폿 형상의 타원의 장축 방향의 방향을 독립적으로 설정할 수 있어서 1/2 파장판(6)을 개재시킨 경우가 광학 배치의 자유도가 높다.
또한, 전술한 제 1 실시형태에 있어서는 2파장 대응의 멀티 레이저 유닛(1)을 사용한 예를 개시하고 있지만, 파장이 상위한 복수의 레이저 광을 광디스크로의 왕로상의 공통 광로로 인도해서 그 공통 광로 상에 배치되는 각 레이저 광에 대하여 각각 회절 작용을 가진 회절 격자를 통과시키는 구성으로 하면 좋고, 빔 스플리터(7)와는 다른 빔 스플리터를 이용해서 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 각각 발광하는 각 레이저 유닛을 각각 개별 광로에 배치하고, 왕로상의 빔 스플리터(7)의 앞에서 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 공통 광로로 인도된 후에 상기 빔 스플리터(7)로 인도되는 구성이어도 좋다.
또한, 광 픽업 장치가 3파장 레이저 광 대응일 경우 멀티 레이저 유닛(1)으로서 3파장 대응의 멀티 레이저 유닛을 이용하는 구성을 사용하는 것도 가능하다.
===제 2 실시형태===
상술한 제 1 실시형태에 있어서는 빔 스플리터(7)의 반사막(8)에 의해 발생하는 위상차, 및 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의해 발생하는 위상차를 합성시킴으로써 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율이 되도록 구성되어 있는 광 픽업 장치에 대해서 설명했지만 제 2 실시형태에 있어서는 입상용 반사 미러(11) 단체로 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율로 되는 구성을 개시한다.
이 경우, 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)은 위상차를 발생시키지 않는 구성으로 하고, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)은 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율이 되도록 위상차를 발생시키는 구성으로 한다.
빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 분광 특성은 제 1 실시형태와 동일한 조건에서 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율, 및 레이저 광량을 충족시키도록 설정된다.
즉, 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 분광 특성은 입사되는 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs), 및 이 반사율(Rs)과 상기 레이저 광의 P 편광 반사율(Rp)의 반사율비(Rp/Rs)가 각각 다음 식(a), (b),
Rs>50% ㆍㆍㆍ식(a)
0.24≤Rp/Rs<1.00 ㆍㆍㆍ식(b)
를 만족할 경우에 광디스크(D)에 조사되는 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광이 필요한 원 편광 타원율, 및 레이저 광량을 충족시킨다고 판단된다.
또한, 이 때 상기 빔 스플리터(7)의 반사막(8)의 반사면 경사 방향에 대하여 26°∼44°(절대치)의 각도로 경사진 직선 편광 방향의 레이저 광을 상기 반사막(8)에 입사함으로써 상기 반사막(8)에 있어서 필요한 원 편광 타원율, 및 레이저 광량을 충족시키는 분광 특성이 얻어진다.
또한, 제 2 실시형태에 있어서는 입상용 반사 미러(11)의 반사막(12)에 의한 위상차를 사용하지 않으므로 상기 반사 미러(11)를 사용하지 않는 광학 구성의 박형 대응이 아닌 광 픽업 장치에 채용하기에 적합하다.
이상, 전술한 발명의 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정해서 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 변경, 개량이 가능함과 아울러 본 발명에는 그 등가물도 포함된다.
DVD 및 CD에 적합한 광 픽업 장치에 한정되지 않고, 청자색 파장대 400㎚∼420㎚의 레이저 광(예를 들면 405㎚)을 이용한 Blu-ray Disc(상표) 규격에 적합시킨 광 픽업 장치에 있어서도 이용 가능하다.
Claims (9)
- 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과,
상기 레이저 광을 광 기록 매체에 조사시키는 대물 렌즈와,
상기 레이저 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로에 개재하여 상기 레이저 광이 상기 대물 렌즈를 향하도록 상기 레이저 광을 반사하는 제 1 반사막을 가진 빔 스플리터를 구비하고:
상기 제 1 반사막에 대한 상기 레이저 광의 입사 편광각은 상기 제 1 반사막에 입사되는 상기 레이저 광의 직선 편광 성분 중 P 편광 성분이 S 편광 성분보다 크게 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반사막은 상기 레이저 광에 대하여 거의 ±90°의 위상차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 빔 스플리터와 상기 대물 렌즈 사이의 광로에 개재하여 상기 레이저 광이 상기 대물 렌즈를 향하도록 상기 레이저 광을 반사하는 제 2 반사막을 갖는 반사 미러를 구비하고:
상기 제 1 반사막과 상기 제 2 반사막은 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 광에 대하여 거의 ±90°의 합성 위상차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 위상차는 ±90°±15°인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 합성 위상차는 ±90°±15°인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반사막에 입사되는 상기 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)은,
Rs>50%이며,
상기 제 1 반사막에 입사되는 상기 레이저 광의 S 편광 반사율(Rs)과 P 편광 반사율(Rp)의 비(Rp/Rs)는,
0.24≤Rp/Rs<1.00인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반사막에 대한 상기 레이저 광의 입사 편광각은 상기 제 1 반사막의 반사면 경사 방향에 대하여 26°∼44°의 회전각 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 광원은 제 1 파장의 제 1 레이저 광을 출사하는 제 1 레이저 광원과, 상기 제 1 파장과는 다른 제 2 파장의 제 2 레이저 광을 출사하는 제 2 레이저 광원을 구비하고:
상기 제 1 반사막은 상기 제 1 레이저 광원으로부터의 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광원으로부터의 상기 제 2 레이저 광을 상기 대물 렌즈를 향해서 반사하고, 상기 광 기록 매체로부터 반사되는 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광의 반사광을 광검출기를 향해서 투과하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반사막은 상기 제 1 레이저 광원으로부터의 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광원으로부터의 상기 제 2 레이저 광 각각의 일부를 프론트 모니터 수광 검출기를 향해서 투과하고,
상기 프론트 모니터 수광 검출기는 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광의 각 레이저 광량에 대응하는 수광 출력을 발생하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
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