KR20110025116A

KR20110025116A - 광 픽업 장치

Info

Publication number: KR20110025116A
Application number: KR1020100084710A
Authority: KR
Inventors: 겐지 나가또미
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2011-03-09
Also published as: JP2011054231A; US8345528B2; US20110051590A1; CN102005218A; CN102005218B

Abstract

1개의 레이저광에 대하여 복수의 초점이 발생하는 경우에도, 불필요한 초점에 의한 미광의 영향을 간소한 구성으로 억제할 수 있는 광 픽업 장치를 제공한다.
광 픽업 장치는, 반도체 레이저(101c)와, 대물 렌즈(109)를 구비한다. 반도체 레이저(101c)로부터 출사된 CD용의 레이저광은 대물 렌즈(109)의 입사면에 형성된 회절 격자에 의해 2개의 초점에 수렴된다. 2개의 초점 중 한쪽의 초점을 CD의 기록층에 위치를 부여하면, 다른 초점에 수렴되는 광이 기록층에 의해 반사되어 미광이 된다. 각도 조정 소자(112)에 의한 광속 분산 작용과 검출 렌즈(113)에 의한 비점 수차 작용에 의해 광검출기(114) 상에는 신호광만이 포함되는 영역이 발생한다. 이 영역에 광검출기(114)의 센서가 배치된다.

Description

광 픽업 장치{OPTICAL PICKUP APPARATUS}

본 발명은, 광 픽업 장치에 관한 것이며, 특히 상이한 종류의 디스크에 대하여 기록/재생을 행하는 호환형 광 픽업 장치에 사용하기에 적합한 것이다.

현재, 광 디스크로서 BD(Blu-ray Disc), HDDVD(High-Definition Digital Versatile Disc), DVD(Digital Versatile Disc), CD(Compact Disc) 등이 존재한다. 이로 인해, 이들의 디스크에 대응 가능한 호환형의 광 픽업 장치가 요구되고 있다.

이러한 종류의 광 픽업 장치에는, 1개의 광원으로부터 출사된 레이저광을 2개의 대물 렌즈로 분류하여, BD와 HDDVD 양쪽에 대응 가능하게 하는 것이 있다(예를 들어, 특허문헌1). 이 경우, 각 대물 렌즈에 의한 초점의 위치는, 디스크의 두께 방향에 따라 상이하다. 또한, 대물 렌즈의 입사면에 회절용의 홀로그램을 형성함으로써, BD와 CD 양쪽에 대응 가능한 광 픽업 장치가 구성 가능하다. 이 경우, BD에 대하여 1개의 초점을 연결하도록 홀로그램을 형성하면, CD용 레이저광과 BD용 레이저광의 파장의 차이에 의해, CD용 레이저광은, 광축 방향으로 전후하는 2개의 초점을 연결하게 된다.

일본 특허 공개 제2008-262663호 공보

상기와 같이 1개의 레이저광에 대하여 2개의 초점이 발생하면, 그 중 한쪽을 기록층에 위치 부여한 경우에, 다른 쪽의 초점에 수렴되는 레이저광이, 미광으로서 광검출기에 입사된다. 이러한 미광에 의해, 광검출기로부터의 신호가 열화될 우려가 있다. 따라서, 이러한 종류의 광 픽업 장치에서는, 광검출기에 대한 미광의 입사를 억제하는 구성이 필요하게 된다.

본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 1개의 레이저광에 대하여 복수의 초점이 발생하는 경우에도 불필요한 초점에 의한 미광의 영향을 간소한 구성으로 억제할 수 있는 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주된 형태에 관한 광 픽업 장치는, 소정 파장의 레이저광을 출사하는 레이저광원과, 상기 레이저광을 제1 및 제2 초점에 수렴시키는 대물 렌즈부와, 상기 제1 또는 제2 초점을 대응하는 디스크 중의 기록층 상에 위치를 부여하기 위한 액추에이터와, 상기 디스크에 의해 반사된 상기 레이저광에 비점 수차를 도입하여, 제1 방향으로 상기 레이저광이 수렴됨으로써 발생하는 제1 초선 위치와, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 레이저광이 수렴됨으로써 발생하는 제2 초선 위치를 상기 레이저광의 진행 방향으로 서로 이격시키는 비점 수차 소자와, 상기 디스크에 의해 반사된 상기 레이저광의 광속을, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 각각 평행한 제1 및 제2 직선에 의해 4분할한 4개의 광속의 진행 방향을 서로 상이하게 하여, 이들 4개의 광속을 서로 이산시키는 분광 소자와, 상기 분광 소자에 의해 이산된 상기 4개의 광속을 수광하는 센서군을 갖는 광검출기를 구비한다.

본 발명에 따르면, 1개의 레이저광에 대하여 복수의 초점이 발생하는 경우에도 불필요한 초점에 의한 미광의 영향을 간소한 구성으로 억제할 수 있다.

본 발명의 효과 내지 의의는, 이하에 기재하는 실시 형태의 설명에 의해 더욱 명확해질 것이다. 단, 이하의 실시 형태는, 어디까지나 본 발명을 실시할 때의 한 예시이며, 본 발명은 이하의 실시 형태에 의해 전혀 제한되는 것이 아니다.

도 1은 실시 형태에 관한 기술 원리(서로 다른 2개의 위치에서 초점을 연결하는 레이저광의 반사광의 광로)를 설명하는 도면.
도 2는 실시 형태에 관한 기술 원리(광선의 진행 방법)를 설명하는 도면.
도 3은 실시 형태에 관한 기술 원리(광선의 진행 방법)를 설명하는 도면.
도 4는 실시 형태에 관한 기술 원리(광선의 진행 방법)를 설명하는 도면.
도 5는 실시 형태에 관한 기술 원리(광선의 진행 방법)를 설명하는 도면.
도 6은 실시 형태에 관한 기술 원리(분할 패턴과 광속의 분포)를 설명하는 도면.
도 7은 실시 형태에 관한 기술 원리(분할 패턴과 광속의 분포)를 설명하는 도면.
도 8은 실시 형태에 관한 기술 원리(분할 패턴과 광속의 분포)를 설명하는 도면.
도 9는 실시 형태에 관한 기술 원리(분할 패턴과 광속의 분포)를 설명하는 도면.
도 10은 실시 형태에 관한 기술 원리(각도 부여와 광속의 분포)를 설명하는 도면.
도 11은 실시 형태에 관한 센서 패턴의 배치 방법을 도시하는 도면.
도 12는 실시예1에 관한 광 픽업 장치의 광학계를 도시하는 도면.
도 13은 실시예1에 관한 대물 렌즈의 구성을 도시하는 도면.
도 14는 실시예1에 관한 각도 조정 소자의 구성예를 도시하는 도면.
도 15는 실시예 및 본 발명의 기술 원리의 바람직한 적용 범위를 도시하는 도면.
도 16은 실시예2에 관한 광 픽업 장치의 광학계를 도시하는 도면.
도 17은 실시 형태의 변경예에 관한 각도 조정 소자 및 센서 패턴의 변경예를 도시하는 도면.
도 18은 실시 형태의 변경예에 관한 광 픽업 장치의 광학계를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

<기술적 원리>

우선, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 실시 형태에 적용되는 기술적 원리에 대하여 설명한다.

도 1은 대물 렌즈에 의해 수렴되는 레이저광이, 서로 다른 2개의 위치에서 초점을 연결하는 경우에, 한쪽의 초점이 타깃 기록층 상에 맞추어진 상태를 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (a)는, 2개의 초점 중 안쪽의 초점이 타깃 기록층 상에 위치 부여된 경우를 도시하는 도면이며, 상기 도면의 (b)는, 전방의 초점이 타깃 기록층 상에 위치 부여된 경우를 도시하는 도면이다. 또한, 여기에서는, 단일 기록층을 갖는 디스크를 상정하고 있으며, 타깃 기록층 이외에는 기록층은 존재하지 않는 것으로 한다.

상기 도면의 (a)의 경우, 전방의 초점에 수렴되는 레이저광은, 도시된 바와 같이 초점을 연결한 후에 타깃 기록층에 의해 반사된다. 이때의 반사광은, 타깃 기록층보다 안쪽의 "가상 기록층 1"에서 초점을 연결하는 경우의 레이저광의 반사광과 동일해진다. 즉, 상기 도면의 (a)의 경우, 디스크로부터의 반사광은, 타깃 기록층에 의한 반사광(신호광)과, 타깃 기록층보다 안쪽에 위치하는 기록층에 의한 반사광(미광)으로 간주할 수 있다.

상기 도면의 (b)의 경우, 안쪽의 초점에 수렴되는 레이저광은, 도시된 바와 같이 초점을 연결하기 전에 타깃 기록층에 의해 반사된다. 이때의 반사광은, 타깃 기록층보다 전방의 "가상 기록층 2"에서 초점을 연결하는 경우의 레이저광의 반사광과 동일해진다. 즉, 상기 도면의 (b)의 경우, 디스크로부터의 반사광은, 타깃 기록층에 의한 반사광(신호광)과, 타깃 기록층보다 전방에 위치하는 기록층에 의한 반사광(미광)으로 간주할 수 있다.

도 2의 (a)는 타깃 기록층에 의해 반사된 레이저광(신호광)이 평행광의 상태에서 아나모픽 렌즈 등의 비점 수차 소자에 입사되었을 때의 신호광과 미광의 수렴 상태를 도시하는 도면이다. 또한, "미광 1"은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 가상 기록층이 타깃 기록층보다 안쪽에 있는 경우의 미광이며, "미광 2"는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 가상 기록층이 타깃 기록층보다 전방에 있는 경우의 미광이다. 또한, 상기 도면은, 2개의 초점에 수렴되는 레이저광 중 기록/재생에 사용하는 쪽의 레이저광(신호광)이 타깃 기록층에 포커스 맞춤되었을 때의 상태를 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 아나모픽 렌즈의 작용에 의해, 도면 중의 "곡면 방향"으로 신호광이 수렴됨으로써 면(S1)에 초선이 발생하고, 또한 이 곡면 방향에 수직인 도면 중의 "평면 방향"으로 신호광이 수렴됨으로써 면(S2)에 초선이 발생한다. 그리고 면(S1)과 면(S2) 사이의 면(S0)에 있어서, 신호광의 스폿이 최소(최소 착란원)가 된다. 비점 수차법에 기초하는 포커스 조정에서는, 면(S0)에 광검출기의 수광면이 놓인다.

또한, 여기에서는 아나모픽 렌즈에 있어서의 비점 수차 작용을 간단하게 설명하기 위해, 편의상, "곡면 방향"과 "평면 방향"이라고 표현하고 있지만, 실제로는, 서로 다른 위치에 초선을 연결하는 작용이 아나모픽 렌즈에 의해 발생하면 되며, 도 2 중의 "평면 방향"에 있어서 아나모픽 렌즈가 곡률을 갖고 있어도 된다. 또한, 아나모픽 렌즈에 수렴 상태에서 레이저광이 입사되는 경우에는 "평면 방향"에 있어서의 아나모픽 렌즈의 형상은 직선 형상(곡률 반경=∞)이 될 수 있다.

또한, 상기 도면의 (a)에 도시된 바와 같이, 미광 1의 초선 위치(상기 도면에서는, 비점 수차 소자에 의한 2개의 초선 위치의 사이의 범위를 "수렴 범위"로 나타낸다)는, 신호광의 초선 위치보다 비점 수차 소자에 접근하고 있으며, 또한 미광 2의 초선 위치는 신호광의 초선 위치보다 비점 수차 소자로부터 이격되어 있다.

도 2의 (b) 내지 (e)는, 각각 평행광 부분 및 면(S1, S0, S2) 상에 있어서의 신호광의 빔 형상을 도시하는 도면이다. 진원으로 비점 수차 소자에 입사된 신호광은, 면(S1) 상에서 타원이 되고, 면(S0) 상에서 대략 진원이 된 후, 면(S2) 상에서 다시 타원이 된다. 여기서, 면(S1) 상의 빔 형상과 면(S2) 상의 빔 형상은, 각각의 장축이 서로 수직의 관계로 되어 있다.

여기서, 상기 도면의 (a) 및 (b)와 같이, 평행광 부분에 있어서의 빔의 외주에, 반시계 방향으로 8개의 위치(위치 1 내지 8 : 상기 도면에서는 ○안의 숫자로 표기)를 설정하면, 위치 1 내지 8을 통과하는 광선은, 비점 수차 소자에 의해 각각 수렴 작용을 받는다. 또한, 위치 4와 위치 8은 곡면 방향에 평행한 직선에 의해 평행광 부분의 빔 단면을 2분할하는 경우의 분할선 상에 위치하고 있으며, 위치 2와 위치 6은 평면 방향에 평행한 직선에 의해 평행광 부분의 빔 단면을 2분할하는 경우의 분할선 상에 위치하고 있다. 위치 1, 3, 5, 7은 각각, 위치 2, 4, 6, 8에 의해 구분되는 외주 원호의 중간에 있다.

평행광 부분에 있어서 위치 4와 위치 8을 통과하는 광선은, 면(S1)에서 곡면 방향의 초선에 수렴된 후에 면(S0)에 입사된다. 이로 인해, 이들 위치 4, 8을 통과하는 광선은, 면(S0) 상에 있어서, 상기 도면의 (d)에 도시된 위치 4, 8을 통과한다. 마찬가지로, 평행광 부분에 있어서 위치 1, 3, 5, 7을 통과하는 광선도, 면(S1)에서 곡면 방향의 초선에 수렴된 후에 면(S0)에 입사되기 때문에, 면(S0) 상에서는, 상기 도면의 (d)에 도시된 위치 1, 3, 5, 7을 통과한다. 이에 대해, 평행광 부분에 있어서 위치 2, 6을 통과하는 광선은, 면(S1)에서 곡면 방향의 초선에 수렴되지 않고 면(S0)에 입사된다. 이로 인해, 이들 위치 2, 6을 통과하는 광선은, 면(S0) 상에 있어서, 상기 도면의 (d)에 도시된 위치 2, 6을 통과한다.

도 3의 (b) 내지 (e)는, 각각 평행광 부분 및 면(S1, S0, S2) 상에 있어서의 미광 1의 빔 형상과 광선 통과 위치를 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (b)에 도시된 바와 같이, 미광 1의 외주에도 상기 신호광의 경우와 마찬가지로 8개의 위치 1 내지 8을 설정하면, 이들 8개의 위치 1 내지 8을 통과하는 광선은, 곡면 방향의 초선 및 평면 방향의 초선 중 어느 하나에 수렴된 후에 면(S0)에 입사된다. 이로 인해, 평행광 부분에 있어서 위치 1 내지 8을 통과하는 광선은, 면(S0) 상에 있어서, 각각 상기 도면의 (d)에 도시된 위치 1 내지 8을 통과한다.

도 4의 (b) 내지 (e)는, 각각 평행광 부분 및 면(S1, S0, S2) 상에 있어서의 미광 2의 빔 형상과 광선 통과 위치를 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (b)에 도시된 바와 같이, 미광 2의 외주에도 상기 신호광의 경우와 마찬가지로 8개의 위치 1 내지 8을 설정하면, 이들 8개의 위치 1 내지 8을 통과하는 광선은, 곡면 방향의 초선과 평면 방향의 초선 어디에도 수렴되지 않고 면(S0)에 입사된다. 이로 인해, 평행광 부분에 있어서 위치 1 내지 8을 통과하는 광선은, 면(S0) 상에 있어서, 각각 상기 도면의 (d)에 도시된 위치 1 내지 8을 통과한다.

도 5는 이상에서 설명한 평행광 부분 및 면(S1, S0, S2) 상에 있어서의 빔 형상과 광선의 통과 위치를, 신호광, 미광 1 및 미광 2를 대비하여 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (c)의 단을 대비하여 알 수 있는 바와 같이, 평행광 부분에 있어서 위치 1을 통과한 신호광, 미광 1 및 미광 2의 광속은 각각 면(S0) 상에 있어서, 서로 다른 외주 위치를 통과한다. 마찬가지로, 평행광 부분에 있어서 위치 3, 4, 5, 7, 8을 통과한 신호광, 미광 1 및 미광 2의 광속도, 면(S0)에 있어서, 서로 다른 외주 위치를 통과한다. 평행광 부분에 있어서 위치 2, 6을 통과한 신호광과 미광 2의 광속은, 면(S0)에 있어서, 동일한 외주 위치를 통과한다. 이 경우도, 평행광 부분에 있어서 위치 2, 6을 통과한 신호광과 미광 1의 광속은, 면(S0)에 있어서 서로 다른 외주 위치를 통과하고, 또한 평행광 부분에 있어서 위치 2, 6을 통과한 미광 1과 미광 2의 광속은, 면(S0)에 있어서 서로 다른 외주 위치를 통과한다.

다음에, 이상의 현상을 고려하여, 평행광 부분에 있어서의 신호광 및 미광 1, 2의 영역 분할 패턴과, 면(S0) 상에 있어서의 신호광 및 미광 1, 2의 조사 영역의 관계에 대하여 검토한다.

우선, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 평행광 부분에 있어서의 신호광 및 미광 1, 2를, 평면 방향과 곡면 방향에 대하여 45°기운 2개의 직선에 의해 분할하여, 4개의 광속 영역 A 내지 D로 구분한 것으로 한다. 또한, 이 분할 패턴은 종래의 비점 수차법에 기초하는 영역 분할에 대응하는 것이다.

이 경우, 상술한 현상에 의해, 광속 영역 A 내지 D의 신호광은, 면(S0) 상에 있어서, 상기 도면의 (b)와 같이 분포한다. 또한, 광속 영역 A 내지 D의 미광 1 및 미광 2는 상술한 현상에 의해, 각각 상기 도면의 (c) 및 (d)와 같이 분포한다.

여기서, 면(S0) 상에 있어서의 신호광과 미광 1, 2를 광속 영역마다 취출하면, 각 광의 분포는, 도 7의 (a) 내지 (d)와 같이 된다. 이 경우, 각 광속 영역의 신호광에는 동일한 광속 영역의 미광 1 및 미광 2 중 어느 한쪽이 반드시 겹친다. 즉, 상기 도 1의 (a)와 같이 안쪽의 초점을 타깃 기록층에 위치를 부여하는 경우에는, 도 7의 (a), (d)와 같이, 광속 영역 A, D를 통과하는 신호광과 미광 1이 서로 중첩되고, 또한 상기 도 1의 (b)와 같이 전방의 초점을 타깃 기록층에 위치를 부여하는 경우에는, 도 7의 (b), (c)와 같이, 광속 영역 B, C를 통과하는 신호광과 미광 2가 서로 중첩된다. 이로 인해, 어떠한 경우도 2의 광속 영역의 신호광에 동일한 광속 영역의 미광이 동시에 입사되게 된다. 이에 의해, 검출 신호에 열화가 발생한다.

이에 대해, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 평행광 부분에 있어서의 신호광 및 미광 1, 2를 평면 방향과 곡면 방향에 평행한 2개의 직선에 의해 분할하여, 4개의 광속 영역 A 내지 D로 구분한 것으로 한다. 이 경우, 상술한 현상으로부터 광속 영역 A 내지 D의 신호광은, 면(S0) 상에 있어서, 상기 도면의 (b)와 같이 분포한다. 또한, 광속 영역 A 내지 D의 미광 1 및 미광 2는 상술한 현상에 의해 각각 상기 도면의 (c) 및 (d)와 같이 분포한다.

여기서, 면(S0) 상에 있어서의 신호광과 미광 1, 2를 광속 영역마다 취출하면, 각 광의 분포는, 도 9의 (a) 내지 (d)와 같이 된다. 이 경우, 각 광속 영역의 신호광에는 동일한 광속 영역의 미광 1 및 미광 2 모두 겹치지 않는다. 이로 인해, 각 광속 영역 내의 광속(신호광, 미광 1, 2)을 서로 다른 방향으로 이산시킨 후에, 신호광만을 센서 패턴으로 수광하도록 구성하면, 대응하는 센서 패턴에는 신호광만이 입사되어, 미광의 입사를 억제할 수 있다. 이에 의해, 미광에 의한 검출 신호의 열화를 피할 수 있다.

이상과 같이, 신호광 및 미광 1, 2를 평면 방향과 곡면 방향에 평행한 2개의 직선에 의해 4개의 광속 영역 A 내지 D로 분할하고, 이들 광속 영역 A 내지 D를 통과하는 광을 분산시켜 면(S0) 상에 있어서 이격시킴으로써, 신호광만을 취출할 수 있다. 본 실시 형태는, 이 원리를 기반으로 하는 것이다.

도 10은, 도 8의 (a)에 도시된 4개의 광속 영역 A 내지 D를 통과하는 광속(신호광과 미광)의 진행 방향을, 각각 다른 방향으로 동일한 각도만큼 변화시켰을 때의, 면(S0) 상에 있어서의 신호광과 미광 1, 2의 분포 상태를 도시하는 도면이다. 여기에서는, 상기 도면의 (a)에 도시된 바와 같이, 광속 영역 A 내지 D를 통과하는 광속(신호광과 미광)의 진행 방향이, 각각 방향 Da, Db, Dc, Dd로 동일한 각도량 α(도시하지 않음)만큼 변화하고 있다. 또한, 방향 Da, Db, Dc, Dd는 평면 방향과 곡면 방향에 대하여, 각각 45°의 기울기를 갖고 있다.

이 경우, 방향 Da, Db, Dc, Dd에 있어서의 각도량 α를 조절함으로써, 신호광과 미광 1만을 포함하는 광속과, 신호광과 미광 2만을 포함하는 광속을, S0 평면 상에 있어서, 각각 상기 도면의 (b), (c)에 도시된 바와 같이 분포시킬 수 있다. 즉, 도 1의 (a)와 같이 안쪽의 초점을 타깃 기록층에 위치를 부여하는 경우, 신호광과 미광 1은 S0 평면 상에 있어서 도 10의 (b)와 같이 분포하고, 또한 도 1의 (b)와 같이 전방의 초점을 타깃 기록층에 위치를 부여하는 경우, 신호광과 미광 2는 S0 평면 상에 있어서 도 10의 (c)와 같이 분포한다. 따라서, 어떠한 경우에도 상기 도면의 (b), (c)에 도시된 바와 같이, 신호광만이 존재하는 신호광 영역을 S0 평면 상에 설정할 수 있다. 이 신호광 영역에 광검출기의 센서 패턴을 설정함으로써, 각 영역의 신호광만을 대응하는 센서 패턴으로 수광할 수 있다.

도 11은 센서 패턴의 배치 방법을 설명하는 도면이다. 상기 도면의 (a) 및 (b)는 종래의 비점 수차법에 기초하는 광속의 분할 방법과 센서 패턴을 도시하는 도면이며, 상기 도면의 (c) 및 (d)는 상술한 원리에 기초하는 광속의 분할 방법과 센서 패턴을 도시하는 도면이다. 여기서, 트랙 방향은 평면 방향 및 곡면 방향에 대하여 45°의 기울기를 갖고 있다. 또한, 상기 도면의 (a) 및 (b)에는 설명의 편의상, 광속이 8개의 광속 영역 a 내지 h로 구분되어 있다. 또한, 트렁크 홈에 의한 회절의 상(트랙상)이 실선으로 나타내어지고, 오프 포커스 시의 빔 형상이 점선에 의해 나타내어져 있다.

또한, 트랙 홈에 의한 신호광의 0차 회절상과 1차 회절상의 겹침 상태는, 파장/(트랙 피치×대물 렌즈 NA)로 구해지는 것이 알려져 있고, 상기 도면의 (a), (b), (d)와 같이, 4개의 광속 영역 a, d, e, h에 1차 회절상이 수습되는 조건은 파장/(트랙 피치×대물 렌즈 NA)>√2로 된다.

종래의 비점 수차법에서는, 광검출기의 센서(P1 내지 P4)(4분할 센서)가 상기 도면의 (b)와 같이 설정된다. 이 경우, 광속 영역 a 내지 h의 광강도에 기초하는 검출 신호 성분을 A 내지 H로 나타내면, 포커스 에러 신호(FE)와 푸시 풀 신호(PP)는

의 연산에 의해 구해진다.

이에 대해, 상기 도 10의 (b), (c)의 분포 상태에서는, 상술한 바와 같이 신호광 영역 내에, 도 11의 (c)의 상태로 신호광이 분포되어 있다. 이 경우, 상기 도면의 (a)에 도시된 광속 영역 a 내지 h를 통과하는 신호광은, 각각 도 10의 (d)의 a 내지 h의 영역으로 유도된다. 즉, 상기 도면의 (a)의 광속 영역 a 내지 h를 통과하는 신호광은, 광검출기의 센서 패턴이 놓이는 면(S0) 상에서는, 상기 도면의 (d)에 도시된 광속 영역 a 내지 h로 유도된다.

따라서, 상기 도면의 (d)에 도시된 광속 영역 a 내지 h의 위치에, 상기 도면의 (d)에 겹쳐 도시된 바와 같이 센서(P11 내지 P18)를 설정하면, 상기 도면의 (b)의 경우와 마찬가지의 연산 처리에 의해, 포커스 에러 신호와 푸시 풀 신호를 생성할 수 있다. 즉, 이 경우도 광속 영역 a 내지 h의 광속을 수광하는 센서 패턴으로부터의 검출 신호를 A 내지 H로 나타내면, 상기 도면의 (b)의 경우와 마찬가지로, 포커스 에러 신호(FE)와 푸시 풀 신호(PP)는 상기 수학식 1, 2의 연산에 의해 취득할 수 있다.

이상과 같이, 본 원리에 의하면, 디스크로부터의 반사광을 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 평면 방향과 곡면 방향에 평행한 2개의 직선에 의해 4개의 광속 영역 A 내지 D로 분할하고, 또한 이들 광속 영역 A 내지 D를 통과하는 광을, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 분산시킴으로써, 신호광만이 존재하는 신호광 영역을 생성할 수 있다. 그리고, 이 신호광 영역에, 도 11의 (d)에 도시된 센서(P11 내지 P18)를 배치함으로써, 각 센서에 의해 신호광만을 개별적으로 수광할 수 있다. 따라서, 종래의 비점 수차법에 기초하는 경우와 마찬가지의 연산 처리에 의해, 도 1에 도시된 타깃 기록층의 반사광(신호광)에 기초하는 정밀도가 높은 포커스 에러 신호와 푸시 풀 신호(트래킹 에러 신호)를 생성할 수 있다.

<실시예1>

이하, 상기 원리에 기초하는 실시예1에 대하여 설명한다. 본 실시예는, BD와, DVD와, CD에 대응 가능한 광 픽업 장치에 본 발명을 적용한 것이다.

도 12는 본 실시예에 관한 광 픽업 장치의 광학계를 도시하는 도면이다.

도시된 바와 같이, 광 픽업 장치의 광학계는, 반도체 레이저(101a 내지 101c)와, 발산 렌즈(102b, 102c)와, 편광 빔 스플리터(103a 내지 103c)와, 콜리메이트 렌즈(104)와, 렌즈 액추에이터(105)와, 구동 미러(106)와, 1/4 파장판(107)과, 애퍼쳐(108)와, 대물 렌즈(109)와, 홀더(110)와, 대물 렌즈 액추에이터(111)와, 각도 조정 소자(112)와, 검출 렌즈(113)와, 광검출기(114)를 구비하고 있다.

반도체 레이저(101a 내지 101c)는 각각 BD용의 레이저광(파장 : 405nm)과, DVD용의 레이저광(파장 : 660nm)과, CD용의 레이저광(파장 : 785nm)을 출사한다. 또한, 반도체 레이저(101a 내지 101c)는, 기록·재생이 행해지는 디스크에 따라 택일적으로 사용된다.

발산 렌즈(102b, 102c)는 반도체 레이저(101b, 101c)로부터 출사된 DVD용의 레이저광과 CD용의 레이저광이, 반도체 레이저(101a)로부터 출사된 BD용의 레이저광과 마찬가지로, 광검출기(114) 상에 수렴되도록 DVD용의 레이저광과 CD용의 레이저광의 확대각을 조정한다.

편광 빔 스플리터(103a 내지 103c)는 각각 반도체 레이저(101a 내지 101c)로부터 입사되는 레이저광(S 편광)을 대략 전반사함과 함께, 콜리메이트 렌즈(104) 방향으로부터 입사되는 레이저광(P 편광)을 대략 전투과한다.

콜리메이트 렌즈(104)는 편광 빔 스플리터(103c)측으로부터 입사되는 각 파장의 레이저광의 확대각을, 각 파장의 레이저광에 대한 대물 렌즈(109)의 사양(각 파장에 대한 배율)에 따라 변화시킨다. 예를 들어, BD용의 레이저광 또는 DVD용의 레이저광이 사용되는 경우, 콜리메이트 렌즈(104)는 이들 레이저광이 무한계(평행광)로 대물 렌즈(109)에 입사되는 위치에 위치 부여된다. 또한, CD용의 레이저광이 사용되는 경우, 콜리메이트 렌즈(104)는 CD용의 레이저광이 유한계(확산광)로 대물 렌즈(109)에 입사되는 위치에 위치 부여된다.

렌즈 액추에이터(105)는 상기한 바와 같이 파장마다 콜리메이트 렌즈(104)의 위치를 변화시킴과 함께, 서보 신호에 따라 콜리메이트 렌즈(104)를 광축 방향으로 변위시킨다. 이에 의해, 각 파장의 레이저광에 발생하는 수차가 보정된다. 구동 미러(106)는 콜리메이트 렌즈(104)측으로부터 입사된 각 파장의 레이저광을 대물 렌즈(109)를 향하는 방향으로 반사한다.

1/4 파장판(107)은, 디스크를 향하는 각 파장의 레이저광을 원편광으로 변환함과 함께, 디스크로부터의 반사광을 디스크를 향할 때의 편광 방향에 직교하는 직선 편광으로 변환한다. 이에 의해, 디스크에 의해 반사된 각 파장의 레이저광은, 편광 빔 스플리터(103a 내지 103c)를 투과한다. 애퍼쳐(108)는 대물 렌즈(109)에 대한 각 파장의 레이저광의 유효경이 적정하게 되도록, 각 파장의 레이저광의 빔 형상을 원형 형상으로 조정한다. 또한, 애퍼쳐(108)에는 각 파장의 레이저광만의 개구를 제한하도록 파장 선택성의 반사막이 형성되어 있다.

대물 렌즈(109)는 입사면(애퍼쳐(108)측의 면)에 블레이즈형의 회절 격자(홀로그램)가 형성되어 있고, 각 파장의 레이저광을 각각 각 파장에 대응한 디스크 내의 타깃 기록층에 적정하게 수렴할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 대물 렌즈(109)의 구성에 대해서는, 추후에 도 13을 참조하여 설명한다.

홀더(110)는 1/4 파장판(107) 및 애퍼쳐(108)와 대물 렌즈(109)를 일체적으로 보유 지지한다. 대물 렌즈 액추에이터(111)는 종래 주지의 전자기 구동 회로에 의해 구성되고, 당해 회로 중, 포커스 코일 등의 코일부가 홀더(110)에 장착되어 있다.

각도 조정 소자(112)는 다면 프리즘에 의해 구성되어 있고, 편광 빔 스플리터(103a)측으로부터 입사된 각 파장의 레이저광의 진행 방향을, 도 10의 (a)를 참조하여 설명한 바와 같이 변화시킨다. 즉, 각도 조정 소자(112)는 입사된 레이저광 중, 도 10의 (a)의 광속 영역 A 내지 D를 통과하는 광속(신호광과 미광)의 진행 방향을 각각 방향 Da 내지 Dd로, 동일한 각도량 α만큼 변화시킨다. 또한, 각도량 α는 면(S0) 상에 있어서의 신호광과 미광의 분포 상태가, 도 10의 (b) 또는 (c)의 분포 상태로 되도록 설정되어 있다. 또한, 각도 조정 소자(112)의 구성에 대해서는, 추후에 도 14를 참조하여 설명한다.

검출 렌즈(113)는 각도 조정 소자(112)측으로부터 입사된 각 파장의 레이저광에 비점 수차를 도입한다. 즉, 검출 렌즈(112)는, 도 2의 비점 수차 소자에 상당한다. 검출 렌즈(113)는 평면 방향과 곡면 방향이, 디스크로부터의 트랙상에 대하여 각각 45°기울기가 되도록 배치된다.

광검출기(114)는, 도 11의 (d)에 도시된 센서 패턴을 갖는다. 광검출기(114)는, 이 센서 패턴이 도 2의 면(S0)의 위치에 위치 부여되도록 배치된다. 광검출기(114)에는, 도 11의 (d)에 도시된 8개의 센서(P11 내지 P18)가 배치되어 있고, 이들이 각각 도 11의 (d)의 광속 영역 a 내지 h를 통과하는 각 파장의 레이저광의 광속을 수광한다.

또한, 광검출기(114)의 센서(P11 내지 P18)로부터 출력되는 검출 신호는, 광검출기(114)의 후단의 신호 연산 회로(도시하지 않음)에 의해, 상기 수학식 1, 2에 따라 연산 처리되어, 포커스 에러 신호와 푸시 풀 신호가 생성된다. 또한, 이러한 신호 연산 회로는, 이들 8개의 센서로부터 출력된 검출 신호를 가산하여 재생 RF 신호를 생성한다.

도 13은 대물 렌즈(109)의 구성에 대하여 설명하는 도면이다.

상기 도면의 (a)는 블레이즈형의 홀로그램 패턴의 모식도이다. 블레이즈형 회절 격자에 있어서, 회절 효율은 블레이즈 높이(H)에 의해 조정되고, 회절 각도는 피치(W)에 의해 조정된다.

상기 도면의 (b)는 블레이즈형 회절 격자에 있어서, 블레이즈 높이와 회절 효율의 관계를 도시하는 도면이다. 본 실시예에 있어서의 대물 렌즈(109)의 입사면에 형성된 블레이즈형 회절 격자의 블레이즈 높이(H)는, 도면 중의 "설정값"으로 설정되어 있다. 이때, BD용 레이저광(파장 : 405nm)의 3차의 회절 효율은 대략 100%이며, DVD용 레이저광(파장 : 660nm)의 2차의 회절 효율은 대략 87%이며, CD용 레이저광(파장 : 785nm)의 1차 및 2차의 회절 효율은 대략 41%이다.

이와 같이 설정된 블레이즈형 회절 격자에 각 파장의 레이저광이 통과되면, BD용 레이저광의 3차 회절광 이외의 회절광의 회절 효율과, DVD용 레이저광의 2차 회절광 이외의 회절광의 회절 효율과, CD용 레이저광의 1차 및 2차 회절광의 회절 효율은 매우 작아진다. 이로 인해, 블레이즈형 회절 격자를 통과한 후의 각 파장의 레이저광은, BD용 레이저광의 경우 3차 회절광뿐, DVD용 레이저광의 경우 2차 회절광뿐, CD용 레이저광의 경우 1차 및 2차 회절광뿐이라고 간주할 수 있다.

상기 도면의 (c)는 대물 렌즈(109)의 입사면에 형성된 블레이즈형 회절 격자에 의한 회절각을 도시하는 도면이다. CD용 레이저광의 1차 회절광과 2차 회절광의 회절각과, BD용 레이저광의 3차 회절광의 회절각은, 레이저광의 파장의 관계로부터, 도시된 바와 같이 상이하게 된다. 또한, DVD용 레이저광의 2차 회절광(도시하지 않음)의 회절각도, BD용 레이저광의 3차 회절광과 CD용 레이저광의 1차 및 2차 회절광의 회절각에 대하여 상이하게 된다. 또한, 블레이즈형 회절 격자의 회절각은, 후술하는 초점 위치가 적절해지도록 피치(W)에 의해 조정된다.

상기 도면의 (d)는, BD용 레이저광과 CD용 레이저광의 초점 위치를 도시하는 도면이다. 상기와 같이 블레이즈형 회절 격자가 설정되면, 대물 렌즈(109)에 의한 BD용 레이저광의 3차 회절광의 초점과, CD용 레이저광의 1차 및 2차 회절광의 초점은, 도시된 바와 같이 광축 방향으로 분리하게 된다. 이 경우, CD용 초점으로서, CD용 레이저광의 1차 회절광의 초점이 사용되고, CD용 레이저광의 2차 회절광의 초점은 불필요하게 된다. 또한, DVD용 레이저광의 2차 회절광의 초점(도시하지 않음)도, CD용 초점과 BD용 초점에 대하여, 광축 방향으로 서로 다른 위치가 된다. 이에 의해, BD, DVD, CD에 대응한 파장의 레이저광의 초점이, 각 파장에 대응하는 디스크의 기록층 상에 맞추어져, 디스크의 기록·재생이 행해질 수 있다.

CD의 기록·재생이 행하여지는 경우에, CD용 레이저광의 1차 회절광의 초점이 기록층 상에 맞추어지면, 기록층에 의해 반사된 CD용 레이저광의 2차 회절광은 미광이 된다. 이 경우, 상기 원리(도 1)에서 기재한 바와 같이, CD에 의해 반사된 CD용 레이저광의 2차 회절광(미광)은, 타깃 기록층보다 안쪽의 가상 기록층에 의한 반사광(미광 1)으로 간주할 수 있다.

BD 또는 DVD가 기록·재생되는 경우, 상기한 바와 같이 초점을 연결하는 레이저광 이외의 회절광의 회절 효율은 낮기 때문에, 미광은 거의 발생하지 않는다. 또한, BD와 DVD는 1층 또는 2층의 기록층을 갖는다. BD와 DVD가, 1층의 기록층을 갖는 경우, 타깃 기록층 이외로부터의 반사광(미광)은 발생하지 않는다. BD와 DVD가, 2층의 기록층을 갖는 경우, 상기 원리(도 2)에서 기재한 바와 같이, 전방의 기록층 상에 초점이 맞추어지면, 안쪽의 기록층에 의한 반사광(미광 1)이 발생하고, 안쪽의 기록층 상에 초점이 맞추어지면, 전방의 기록층에 의한 반사광(미광2)이 발생하게 된다.

도 14는 각도 조정 소자(112)의 구성예를 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (a)는, 각도 조정 소자(112)의 사시도이며, 상기 도면의 (b)는, 상기 도면의 (a)를 광 입사면측에서 본 도면이다.

상기 도면의 (a)를 참조하면, 각도 조정 소자(112)는 광 출사면이 평탄하고, 또한 광 입사면이 4개인 영역에 있어서 서로 다른 방향으로 개별적으로 경사지는 투명체에 의해 형성되어 있다. 각도 조정 소자(112)의 광 입사면에는, 4개의 경사면(112a 내지 112d)이 형성되어 있다.

상기 도면의 (b)를 참조하면, 각도 조정 소자(112)는 이들 4개의 경사면(112a 내지 112d)에, 각각 도 10의 (a)의 광속 영역 A 내지 D를 통과한 레이저광(신호광과 미광)이 입사되도록 편광 빔 스플리터(103a)의 후단에 배치된다.

각도 조정 소자(112)의 입사면측으로부터 각 파장의 레이저광(신호광과 미광)이 입사되면, 경사면(112a 내지 112d)에 입사할 때의 굴절 작용에 의해, 각 파장의 레이저광(신호광과 미광)의 진행 방향은 각각 방향 Va 내지 Vd의 방향으로 변화한다. 방향 Va 내지 Vd는, 도 10의 (a)의 방향 Da 내지 Dd에 일치하고 있다.

또한, 각 경사면에 있어서의 굴절각은, 경사면(112a 내지 112d)을 통과한 각 파장의 레이저광(신호광과 미광)이, 도 2의 면(S0)에 있어서, 도 10의 (b) 또는 (c)와 같이 분포하도록 조정되어 있다. 따라서, 면(S0)에, 도 11의 (d)의 센서 패턴을 갖는 광검출기(114)를 배치함으로써, 상기 8개의 센서에 의해, 대응하는 신호광을 적정하게 수광할 수 있다. 또한, 각 파장의 레이저광(신호광과 미광)의 굴절각은 파장의 차이에 의해 약간 상이하다. 그러나, 이러한 굴절각의 차이는 매우 작기 때문에, 각 파장의 신호광은 1개의 센서 패턴에 의해 수광될 수 있다.

이상, 본 실시예에 의하면, 기록층에 의해 반사된 CD용 레이저광의 2차 회절광의 반사광(미광)을, 기록층보다 안쪽의 가상 기록층으로부터의 반사광(미광 1)으로 간주할 수 있다. 이때, 상기 원리에 의해, CD용 레이저광의 1차 회절광의 반사광(신호광)과, 가상 기록층으로부터의 반사광(미광 1)의 수광면(면 S0) 상에 있어서의 분포는, 도 10의 (b)의 상태로 된다. 따라서, 도 10의 (b)의 신호광 영역에, 도 11의 (d)에 도시된 센서 패턴을 배치함으로써, 센서(P11 내지 P18)에 의해 대응하는 신호광만을 수광할 수 있다. 이에 의해, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 2층의 BD(DVD)에 대하여 기록·재생이 행하여지는 경우에는, 타깃 기록층 이외의 기록층으로부터의 반사광이 미광이 된다. 이 경우, BD(DVD)용 레이저광의 반사광(신호광과 미광)의 수광면(면 S0) 상에 있어서의 분포는, 상기 원리에 의해, 도 10의 (b) 또는 (c)의 상태로 된다. 따라서 도 10의 (b) 또는 (c)의 신호광 영역에, 도 11의 (d)에 도시된 센서 패턴이 배치되면, 센서(P11 내지 P18)에 의해 대응하는 신호광만을 수광할 수 있다. 이에 의해, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다.

또한, 이들 효과를, 디스크에 의해 반사된 레이저광의 광로 중, 즉 도 12의 구성에서는 편광 빔 스플리터(103a)와 검출 렌즈(113) 사이에, 각도 조정 소자(112)를 배치하기만 해도 달성할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 간소한 구성으로 효과적으로 미광에 의한 영향을 제거할 수 있다. 또한, 도 12의 구성에서는, 편광 빔 스플리터(103a)와 검출 렌즈(113) 사이에 각도 조정 소자(112)가 배치되었지만, 각도 조정 소자(112)는 검출 렌즈(113)와 광검출기(114) 사이에 배치해도 된다.

또한, 상기 원리에 의한 미광 제거 효과는, 도 15에 도시된 바와 같이 미광 1의 평면 방향의 초선 위치가 면(S0)(신호광의 스폿이 최소 착란원이 되는 면)보다 비점 수차 소자에 접근한 위치에 있으며, 또한 미광 2의 곡면 방향의 초선 위치가 면(S0)보다 비점 수차 소자로부터 이격된 위치에 있을 때에 발휘될 수 있는 것이다. 즉, 이 관계가 만족되면, 신호광과 미광 1, 2의 분포는 상기 도 9에 도시된 상태로 되어, 면(S0)에 있어서, 신호광과 미광 1, 2가 겹치지 않도록 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 이 관계가 만족되는 한, 비록 신호광의 곡면 방향의 초선 위치보다 미광 1의 평면 방향의 초선 위치가 면(S0)에 접근하거나, 혹은 신호광의 평면 방향의 초선 위치보다 미광 2의 곡면 방향의 초선 위치가 면(S0)에 접근했다고 해도 상기 원리에 기초하는 본 발명 내지 실시예의 효과는 발휘될 수 있다.

<실시예2>

이하, 상기 원리에 기초하는 실시예2에 대하여 설명한다. 본 실시예는, BD와 차세대 광 디스크에 대응 가능한 광 픽업 장치에 본 발명을 적용한 것이다. 또한, 본 실시예에 있어서의 차세대 광 디스크란, BD용 레이저광과 동일한 파장의 레이저광과, BD보다 높은 NA의 대물 렌즈에 의해, 기록·재생이 행해지는 광 디스크를 의미한다.

도 16은 본 실시예에 관한 광 픽업 장치의 광학계를 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (a)는, 광 픽업 장치의 광학계의 평면도이며, 상기 도면의 (b)는, 상기 도면의 (a)의 구동 미러(208, 214) 이후의 부분을 도면 중의 X축 정방향에서 보았을 때의 측면도이다. 상기 도면의 (b) 중에서, 대물 렌즈 홀더(221)는 내부의 구조를 알 수 있도록 단면도로 도시되어 있다.

상기 도면의 (a), (b)에 있어서, 반도체 레이저(201)는 파장 405nm의 레이저광을 출사한다. 1/2 파장판(202)은, 편광 빔 스플리터(203)에 대한 레이저광의 편광 방향을 조정하기 위하여 배치되어 있다. 여기서 1/2 파장판(202)은, 편광 빔 스플리터(203)에 대한 레이저광의 편광 방향이 P 편광과 S 편광에 대하여 45°의 방향으로 되도록 배치된다.

편광 빔 스플리터(203)는 반도체 레이저(201)측으로부터 입사되는 레이저광을 그 편광 방향에 따라 투과 또는 반사한다. 본 실시예에서는, 상기와 같은, 1/2 파장판(202)에 의해, 편광 빔 스플리터(203)에 대한 레이저광의 편광 방향이 P 편광과 S 편광에 대하여 45°로 되어 있기 때문에, 반도체 레이저(201)로부터의 레이저광 중 절반은 편광 빔 스플리터(203)를 투과하고, 나머지 절반은 편광 빔 스플리터(203)에 의해 반사된다.

편광 빔 스플리터(203)를 투과한 레이저광은 미러(204)에 의해 반사된 후, 콜리메이트 렌즈(205)에 입사된다. 콜리메이트 렌즈(205)는 편광 빔 스플리터(203)측으로부터 입사되는 레이저광을 평행광으로 변환한다. 렌즈 액추에이터(206)는 서보 신호에 따라 콜리메이트 렌즈(205)를 광축 방향으로 변위시킨다. 이에 의해 레이저광에 발생하는 수차가 보정된다. 콜리메이트 렌즈(205)를 투과한 레이저광은, 미러(207)에 의해 반사되고, 또한 구동 미러(208)에 의해 BD용 대물 렌즈(210) 방향으로 반사된다.

1/4 파장판(209)은, 구동 미러(208)에 의해 반사된 레이저광을 원편광으로 변환함과 함께, 디스크로부터의 반사광을 디스크를 향할 때의 편광 방향에 직교하는 직선 편광(S 편광)으로 변환한다. 이에 의해, 디스크에 의해 반사된 레이저광은 편광 빔 스플리터(203)에 의해 반사되어 광검출기(219)로 유도된다. BD용 대물 렌즈(210)는 1/4 파장판(209)측으로부터 입사된 레이저광을 BD 상에 적정하게 수렴시키도록 설계되어 있다.

반도체 레이저(201)로부터 출사된 레이저광 중 편광 빔 스플리터(203)에 의해 반사된 레이저광은 콜리메이트 렌즈(211)에 입사된다. 콜리메이트 렌즈(211)는 편광 빔 스플리터(203)측으로부터 입사되는 레이저광을 평행광으로 변환한다. 렌즈 액추에이터(212)는 서보 신호에 따라 콜리메이트 렌즈(211)를 광축 방향으로 변위시킨다. 이에 의해, 레이저광에 발생하는 수차가 보정된다. 콜리메이트 렌즈(211)를 투과한 레이저광은, 미러(213)에 의해 반사되고, 구동 미러(214)에 의해 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(216) 방향으로 재차 반사된다.

1/4 파장판(215)은, 구동 미러(214)에 의해 반사된 레이저광을 원편광으로 변환함과 함께, 디스크로부터의 반사광을, 디스크를 향할 때의 편광 방향에 직교하는 직선 편광(P 편광)으로 변환한다. 이에 의해, 디스크에 의해 반사된 레이저광은 편광 빔 스플리터(203)를 투과하여 광검출기(219)로 유도된다. 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(216)는 1/4 파장판(215)측으로부터 입사된 레이저광을 차세대 광 디스크 상에 적정하게 수렴시키도록 설계되어 있다.

또한, BD용 대물 렌즈(210)측으로부터의 반사광(S 편광)은, 편광 빔 스플리터(203)에 의해 반사되고, 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(216)측으로부터의 반사광(P 편광)은 편광 빔 스플리터(203)를 투과한다. 이들 2개의 반사광은, BD와 차세대 광 디스크 중 어느 한 디스크가 기록·재생되는 경우에도 동시에 각도 조정 소자(217)에 입사된다.

각도 조정 소자(217)와, 검출 렌즈(218)와, 광검출기(219)는 각각 상기 실시예1의 각도 조정 소자(112)와, 검출 렌즈(113)와, 광검출기(114)와 마찬가지로 구성되어 있다.

상기 2개의 1/4 파장판(209, 215)과, BD용 대물 렌즈(210) 및 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(216)는 상기 도면의 (b)에 도시된 바와 같이, 공통된 홀더(221)에 장착되어 있다. 홀더(221)와 대물 렌즈 액추에이터(222)는 상기 실시예1의 홀더(110)와 대물 렌즈 액추에이터(111)와 마찬가지로 구성되어 있다.

여기서, BD의 기록·재생이 행하여지는 경우, BD용 대물 렌즈(210)에 입사되는 레이저광은 BD의 기록층 상에서 초점을 연결하여, 신호광으로서 기록층으로부터 반사된다. 이때, 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(216)에 입사되는 레이저광은, BD의 기록층보다 전방에서 초점을 연결하여, 상기 원리에 기재한 바와 같이 미광 1로서 기록층으로부터 반사된다. 또한, 차세대 광 디스크의 기록·재생이 행하여지는 경우, 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(216)에 입사되는 레이저광은, 차세대 광 디스크의 기록층 상에서 초점을 연결하여, 신호광으로서 기록층으로부터 반사된다. 이때, BD용 대물 렌즈(210)에 입사되는 레이저광은, 차세대 광 디스크의 기록층보다 안쪽에서 초점을 연결하기 때문에 상기 원리에 기재한 바와 같이 미광 2로서 기록층으로부터 반사된다. 따라서, BD 및 차세대 광 디스크의 기록·재생이 행하여지는 경우 편광 빔 스플리터(203)측으로부터 각도 조정 소자(217)에 입사되는 레이저광에는, 신호광 외에, 미광 1 또는 미광 2가 포함되게 된다.

이와 같이 광 픽업 장치가 구성되면, 디스크로부터의 반사광의 수광면(면 S0) 상에 있어서의 분포는, 상기 원리에 의해, 도 10의 (b) 또는 (c)의 상태로 된다. 따라서, 도 10의 (b) 또는 (c)의 신호광 영역에, 도 11의 (d)에 도시된 센서 패턴을 배치하면, 센서(P11 내지 P18)에 의해 신호광만을 수광할 수 있다. 이에 의해, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다.

또한, 2층의 BD나 2층의 차세대 광 디스크가 기록·재생되는 경우에는 타깃 기록층 상에 초점을 연결하는 레이저광의 반사광(신호광) 이외의 반사광을, 상기 원리에 의해, 미광 1 또는 미광 2로 간주할 수 있다. 이 경우, 전방의 기록층이 타깃 기록층일 때는 수광면(면 S0) 상에 있어서, 도 10의 (b)와 같이 신호광과 미광이 분포하고, 안쪽의 기록층이 타깃 기록층일 때는 수광면(면 S0) 상에 있어서, 도 10의 (c)와 같이 신호광과 미광이 분포한다. 따라서, 이 경우도, 다른 기록층으로부터의 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시예에 제한되는 것이 아니고, 또한, 본 발명의 실시 형태도 상기 이외에 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시예에서는, 각도 조정 소자(112, 217)는 다면 프리즘에 의해 구성되었지만, 홀로그램 소자에 의해 구성되어도 좋다.

도 17의 (a)는, 홀로그램 소자에 의해 구성된 경우의 각도 조정 소자(300)의 구성예를 도시하는 도면이다.

도시된 바와 같이, 각도 조정 소자(300)는 정사각형 형상의 투명판에 의해 형성되고, 광 입사면에 홀로그램 패턴이 형성되어 있다. 광 입사면은, 도시된 바와 같이 4개의 홀로그램 영역(300a 내지 300d)으로 구분되어 있다. 이들 4개의 홀로그램 영역(300a 내지 300d)에, 각각 도 10의 (a)의 광속 영역 A 내지 D를 통과한 레이저광(신호광과 미광)이 입사되도록 각도 조정 소자(300)가 배치된다. 또한, 홀로그램 영역(300a 내지 300d)에 형성되는 홀로그램은 블레이즈형과 스텝형 중 어느 것이든 좋다.

홀로그램 영역(300a 내지 300d)은, 입사된 레이저광(신호광과 미광)을, 각각 방향 Va 내지 Vd로 회절시킨다. 방향 Va 내지 Vd는, 도 10의 (a)의 방향Da 내지 Dd에 일치하고 있다. 또한, 각 홀로그램 영역의 회절 효율은, 서로 동일하게 되어 있다.

도 17의 (b)는, 상기 도면의 (a)의 각도 조정 소자(300)가 사용되는 경우의 광검출기(114, 219) 상에 배치되는 센서 패턴을 도시하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 신호광 영역 1 내지 3의 내측에 각각 배치된 센서 패턴 1 내지 3에 의해, 각 파장의 레이저광의 신호광이 수광된다.

이 경우, 각 홀로그램 영역에 의한 각 파장의 레이저광의 회절각 및 회절 효율은, 소정의 회절 차수의 회절 효율이 소기의 값으로 되도록 설정된다. 즉, 각도 조정 소자(300)를 통과한 각 파장의 신호광이, 센서 패턴 1 내지 3 중 어느 하나에 입사되도록 각 홀로그램 영역의 회절각 및 회절 효율이 조정된다. 예를 들어, BD용의 레이저광의 신호광은 가장 내측의 센서 패턴 3으로 입사되고, CD용의 레이저광의 신호광은 가장 외측의 센서 패턴 1로 입사되고, DVD용의 레이저광의 신호광은 중간의 센서 패턴 2로 입사된다

이와 같이 각도 조정 소자(300)와 광검출기(114, 219)의 센서 패턴이 구성되면, 디스크의 기록·재생 시에, 상기 실시예와 마찬가지로, 상기 도면의 (b)에 도시된 센서 패턴으로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 신호광에 기초하는 정밀도가 높은 검출 신호를 얻을 수 있다.

또한, 상기 도면의 (a)의 각도 조정 소자(300)가 사용되는 경우, 상기 도면의 (c)에 도시된 센서 패턴이 사용되어도 좋다. 상기 도면의 (c)에 도시된 바와 같이, 센서 패턴 3은 종전의 4분할 센서에 의해 구성되어 있다. 센서 패턴 3은, 각도 조정 소자(300)에 의해 회절되지 않은 레이저광(0차 회절광)을 수광한다. 이 경우도, 각도 조정 소자(300)를 통과한 각 파장의 신호광이, 센서 패턴 1 내지 3 중 어느 하나에 입사되도록, 각 홀로그램 영역의 회절각 및 회절 효율이 조정된다.

또한, 상기 실시예에서는, 각도 조정 소자(112, 217)에, 레이저광의 진행 방향을 일정 각도만큼 변화시키는 각도 부여의 굴절 작용만을 갖게 하도록 했지만, 각도 부여 외에, 검출 렌즈(113, 218)에 의한 비점 수차 작용도 동시에 발휘하도록 렌즈면을 형성하도록 해도 좋다. 또한, 각도 조정 소자(112, 217)의 각 경사면을 곡면 형상으로 하고, 각 경사면에 비점 수차의 렌즈 작용을 갖게 하도록 해도 좋다. 마찬가지로, 도 17의 (a)의 각도 조정 소자(300)에 있어서도, 각도 부여 외에, 검출 렌즈(113, 218)에 의한 비점 수차 작용도 동시에 발휘하는 홀로그램 패턴을 홀로그램 영역(300a 내지 300d)에 설정해도 좋다. 또한, 각도 조정 소자(300)의 광 입사면에 상기 각도 부여를 위한 홀로그램 패턴을 형성하고, 비점 수차 작용을 갖게 하기 위한 홀로그램 패턴을 각도 조정 소자(300)의 광 출사면에 갖게 하도록 해도 좋다. 이렇게 하면, 검출 렌즈(113 또는 218)를 생략할 수 있어, 부품 개수와 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시예1에서는, 3개의 서로 다른 레이저광원(반도체 레이저(101a 내지 101c))으로부터, BD, DVD, CD에 대응한 레이저광이 출사되었지만, 1개 또는 2개의 레이저광원으로부터, 이들 디스크에 대응한 레이저광이 출사되도록 해도 좋다. 이 경우, 레이저광원 내에 배치된 서로 다른 레이저 소자로부터 출사되는 레이저광의 광축이, 각도 조정 소자(112)에 입사되는 시점에서 일치하도록 광학계가 구성될 수 있다.

또한, 상기 실시예1에서는, CD의 기록·재생 시에, 대물 렌즈에 의해 수렴되는 레이저광이 서로 다른 2개의 초점을 연결했지만, 이에 한정하지 않고, 대물 렌즈에 의해 수렴되는 레이저광이 3개 이상의 초점을 연결하는 경우에도, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다. 즉, 3개의 초점이 연결되는 경우, 기록층 상에 가운데의 초점이 위치 부여되면, 전방과 안쪽의 초점에 수렴되는 레이저광의 반사광은, 미광 1과 미광 2로 간주될 수 있다. 따라서, 이 경우도, 상기 원리에 의해, 이들 미광이 신호광 영역으로부터 퇴피되어 미광에 의한 검출 신호의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시예1에서는, 대물 렌즈(109)의 입사면에 회절면을 부여함으로써 2개의 초점이 발생했지만, 회절면을 부여하는 면은 대물 렌즈(109)의 입사면에 한하지 않고, 대물 렌즈(109)의 출사면에 회절면을 부여하거나, 혹은 대물 렌즈(109) 이외에 회절 소자를 배치함으로써, 2개 이상의 초점을 연결하는 경우에 있어서도, 상기 실시예1과 마찬가지로, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제된다. 즉, 본 발명은, 광학계에 포함되는 회절면에 의해 복수의 초점을 연결하는 경우에 있어서 유효하다.

또한, 상기 실시예1에서는, 대물 렌즈(109)의 입사면 전체에 회절면을 부여함으로써 2개의 초점이 발생했지만, 회절면이 개구의 일부에 있어서만 부여됨으로써 2개의 초점이 발생하는 경우에 있어서도, 상기 실시예1과 마찬가지로, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제된다.

또한, 상기 실시예2에서는, BD 또는 차세대 광 디스크의 기록·재생 시에, 2개의 대물 렌즈에 의해 수렴되는 레이저광이 서로 다른 2개의 초점을 연결했지만 이것에 한정하지 않고 3개의 대물 렌즈에 의해 수렴되는 레이저광이 서로 다른 3개의 초점을 연결하는 경우에도 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 3층 이상의 다층 디스크가 기록·재생되는 경우에도 미광에 의한 검출 신호의 열화를 억제할 수 있다. 즉, 타깃 기록층 상에 초점을 연결하는 레이저광의 반사광(신호광) 이외의 반사광은, 상기 원리에 의해, 미광 1 및 미광 2로 간주될 수 있다. 따라서, 이 경우도 미광에 의한 검출 신호의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시예2에서는, 레이저광을 2개의 대물 렌즈에 입사시켜, BD와 차세대 광 디스크에 대응할 수 있도록 했지만, 레이저광을 1개의 대물 렌즈에 입사시켜, BD와, BD와는 다른 NA가 필요한 차세대 광 디스크에 대응할 수 있도록 해도 좋다.

도 18은 이 경우의 광학계를 도시하는 도면이다. 상기 도면의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 이 경우의 광학계는, 상기 실시예2의 광학계로부터, BD용의 광학계와 1/2 파장판(202)이 생략되고, 대물 렌즈 홀더(221)에는 BD와 차세대 광 디스크에 대응 가능한 대물 렌즈(230)가 설치된 구성으로 되어 있다. 상기 도면에 도시된 각 부재는, 도 16에 있어서 동일한 번호가 붙여진 부재와 동일한 기능을 발휘한다. 또한, 대물 렌즈(230)의 입사면에는, 블레이즈형 회절 격자가 형성되어 있다. 또한, 반도체 레이저(201)는 출사된 레이저광이 편광 빔 스플리터(203)에 대하여 S 편광이 되도록 배치되어 있다.

이 구성에서는, 상기 도면의 (c)에 도시된 바와 같이 대물 렌즈(230)의 입사면에 배치된 회절 격자에 의해, 0차 회절광과 1차 회절광이 발생하고, 이에 의해, 1차 회절광에 의한 초점과, 0차 회절광에 의한 초점이 발생하게 된다. 이때, 1차 회절광의 초점이, BD용의 초점으로서 사용되고, 0차 회절광의 초점이, BD보다 높은 NA가 필요한 차세대 광 디스크용의 초점으로서 사용된다.

이 경우도, 상기 실시예2와 마찬가지로, BD 및 차세대 광 디스크의 기록·재생이 행해질 때, 편광 빔 스플리터(203)측으로부터 각도 조정 소자(217)에 입사되는 레이저광에는, 신호광 외에 미광 1 또는 미광 2가 포함되게 된다. 그러나, 이와 같이 광 픽업 장치가 구성되면, 상기 실시예2와 마찬가지로, 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다. 또한, 2층 이상의 BD와 차세대 광 디스크가 기록·재생되는 경우에도 전술한 바와 같이 미광에 의한 검출 신호의 열화가 억제될 수 있다.

이밖에, 본 발명의 실시 형태는, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범위 내에 있어서, 적절히 다양한 변경이 가능하다.

101c, 201 : 반도체 레이저(레이저광원)
101a : 반도체 레이저(다른 레이저광원)
105 : 렌즈 액추에이터(액추에이터)
109, 230 : 대물 렌즈(대물 렌즈부)
210 : BD용 대물 렌즈(대물 렌즈부, 제1 대물 렌즈, 제2 대물 렌즈)
216 : 차세대 광 디스크용 대물 렌즈(대물 렌즈부, 제1 대물 렌즈, 제2 대물 렌즈)
111, 222 : 대물 렌즈 액추에이터(액추에이터)
112, 217 : 각도 조정 소자(분광 소자)
113, 218 : 검출 렌즈(비점 수차 소자)
114, 219 : 광검출기

Claims

소정 파장의 레이저광을 출사하는 레이저광원과,
상기 레이저광을 제1 및 제2 초점에 수렴시키는 대물 렌즈부와,
상기 제1 또는 제2 초점을 대응하는 디스크 중의 기록층 상에 위치 부여하기 위한 액추에이터와,
상기 디스크에 의해 반사된 상기 레이저광에 비점 수차를 도입하여, 제1 방향으로 상기 레이저광이 수렴됨으로써 발생하는 제1 초선 위치와, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 레이저광이 수렴됨으로써 발생하는 제2 초선 위치를 상기 레이저광의 진행 방향으로 서로 이격시키는 비점 수차 소자와,
상기 디스크에 의해 반사된 상기 레이저광의 광속을, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 각각 평행한 제1 및 제2 직선에 의해 4분할한 4개의 광속의 진행 방향을 서로 상이하게 하여, 이들 4개의 광속을 서로 이산시키는 분광 소자와,
상기 분광 소자에 의해 이산된 상기 4개의 광속을 수광하는 센서군을 갖는 광검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈부는, 입사된 상기 레이저광을 회절에 의해 상기 제1 및 제2 초점에 수렴시키는 대물 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
제2항에 있어서, 상기 파장과는 다른 파장의 레이저광을 출사하는 다른 레이저광원과,
상기 다른 레이저광원으로부터 출사된 레이저광을 상기 대물 렌즈에 입사시키는 광학계를 더 구비하고,
상기 대물 렌즈는, 상기 다른 레이저광원으로부터 출사된 레이저광을 회절에 의해 상기 제1 및 제2 초점과는 다른 제3 초점에 수렴시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈부는, 제1 및 제2 대물 렌즈를 갖고,
상기 레이저광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 상기 제1 및 제2 대물 렌즈로 유도함과 함께, 상기 디스크에 의해 반사되어 상기 제1 및 제2 대물 렌즈를 통과한 상기 레이저광을 상기 광검출기로 유도하는 광학계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분광 소자는, 상기 4개의 광속에 대응하는 4개의 경사면을 갖는 프리즘에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분광 소자는 상기 4개의 광속에 대응하는 4개의 회절 영역을 갖는 회절 격자에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.