KR20110063314A - 픽업 장치, 광기록 재생 장치 및 기록 재생 방법 - Google Patents

픽업 장치, 광기록 재생 장치 및 기록 재생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기록 재생 영역을 깊이 방향으로 복수 갖는 광기록 매체에 대해, 정확하고 또한 간이하게 정보의 기록 및 재생을 행할 수 있는 픽업 장치를 제공한다. 광원(1)과, 광원(1)으로부터의 출사광과 광기록 매체(19)로부터의 반사광을 분리하는 광분리 수단(2)과, 광을 광기록 매체(19) 상에 집광하는 대물 렌즈(7)와, 광축 방향으로 이동함으로써 대물 렌즈(7)의 물점 위치를 바꾸는 가동 렌즈(5)를 구비하여 픽업 장치를 구성한다. 그리고, 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지의 광로와, 대물 렌즈(7)로부터 광기록 매체(19) 상의 집광 위치까지의 광로에서 각각 구면 수차를 발생시키고, 대물 렌즈(7)가 가로 시프트했을 때에, 이들 2개의 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차를 발생시키고, 대물 렌즈(7)가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를 보정한다.

Description

픽업 장치, 광기록 재생 장치 및 기록 재생 방법{PICKUP APPARATUS, OPTICAL RECORDING AND REPRODUCTION APPARATUS, AND RECORDING AND REPRODUCTION METHOD}
본 발명은 픽업 장치, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법에 관한 것이다. 또한 특히, 광디스크 등의 광기록 매체에 대한 정보의 기록, 판독에 적합한 픽업 장치, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법에 관한 것이다.
광디스크 등의 광기록 매체에의 정보의 기록이나 판독은, 통상 광원으로부터의 광을 광기록 매체에 조사함으로써, 광디스크 한쪽 면에 미소한 반사율 변화를 형성 또는 판독함으로써 행해지고 있다.
그러나, 최근에는, 보존하는 콘텐츠량의 증대나 고정밀도화, 복잡화가 한층 진행되어, 이러한 기록 매체의 대용량화가 도모되어 왔다.
이것을 위해서는, 정보의 기록ㆍ재생에 사용되는 조명광의 스폿 직경을 작게 하는 것이 필요하게 된다. 또한, 디스크 상의 광스폿의 크기는, 약 λ/NA(λ: 조명광의 파장, NA: 개구수)에 의해 부여되고, 해상도도 이것에 비례하는 것이 알려져 있다.
예를 들어, 하기 비특허문헌 1에서는, 광원으로서 파장 405nm의 청자색 반도체 레이저와, 개구수 0.85의 대물 렌즈를 사용하여, 직경 12cm의 디스크로 약 25GB에 상당하는 Blu-ray Disc(등록 상표)를 실현하는 것이 개시되어 있다.
이러한 광디스크의 면 방향에서의 피트의 소형화 이외에, 최근에는, 광디스크의 깊이 방향으로도 기록을 행함으로써, 한층 더 대용량화를 도모하는 것이 시도되고 있다. 예를 들어, 하기 비특허문헌 2에서는, 광디스크의 깊이 방향으로 기록층을 복수 형성함으로써 대용량화를 행하는 방법이 기재되어 있다.
또한, 하기 비특허문헌 3에서는, 레이저광의 조사에 의해 1층의 기록층 내에 빈 기포를 형성하여, 반사율을 변화시킨다. 그리고, 이 빈 기포를, 동일 기록층 내에서 깊이 방향으로도 복수 형성함으로써, 의사적으로 다층 기록을 행하는 로제형 마이크로리플렉터의 방식이 제안되어 있다.
Y.Kasami, Y.kuroda, K.Seo, O.kawakubo, S.Takagawa, M,Ono, and M.Yamada, Jpn.J.Appl.Phys., 39,756(2000) I.ichimura et al, Technical Digest of ISOM' 04, pp52, Oct.11-15, 2005, Jeju Korea S.Kobayashi et.al., Techinical Digest of International Symposium on Optical Memory 2009, Th-I-01, 0ct.8,2009, Nagasaki Brick Hall
상기와 같은 다층 광디스크에 기록ㆍ재생을 행하는 경우, 디스크 표면으로부터 각 기록층, 빈 기포까지의 거리(이하, 커버 두께라고 칭함)가 상이하기 때문에, 하기 수학식 1에 나타낸 바와 같은 구면 수차가 광스폿에 발생한다.
Figure pat00001
N은 디스크의 굴절률이며, 이것을 예를 들어 1.6으로 한다. 그리고, 상기의 Blu-ray Disc의 예와 같이, 레이저 광원의 파장 λ=405nm, 대물 렌즈의 개구수 NA=0.85로 하면, 예를 들어 디스크 표면으로부터의 거리가 100㎛인 위치에서의 수차는 0.46λrms로 된다.
이 값은, 회절 한계 성능의 지표로서 알려지는 Marechal의 기준인 0.07rms에 비해서도 상당히 커서, 다층 기록 재생을 행하는 데에는 장해로 된다.
이러한 구면 수차를 보정하는 방법으로서, 예를 들어 하기에 나타내는 방법을 들 수 있다.
1. 액정 디바이스를 사용하는 방법
2. 대물 렌즈의 사용 배율을 바꿈으로써 수차를 발생시키는 방법
3. 릴레이 렌즈계에서 구면 수차를 발생시키는 방법
제1 방법은, 유전율과 굴절률에 이방성을 갖는 액정을 사용하는 것이다. 이 액정의 전극에 전압을 인가함으로써 굴절률이 변화된다. 이로 인해, 액정을 투과하는 광에 대해 전극 패턴에 따른 위상의 변화를 부여할 수 있다.
그러나, 특히 10층을 초과하는 다층 디스크인 경우에는, 디스크 표면으로부터의 거리가 큰 위치에 기록층이나 빈 기포가 형성된다. 따라서, 매우 큰 구면 수차를 보정하는 것이 필요하게 된다.
또한, 상기와 같은 액정에 의해 부여되는 것은, 스텝 형상의 위상의 변화이다. 이로 인해, 큰 구면 수차를 보정할 때에는, 위상의 변화를 연속적으로 근접시키지 않으면 잔류 수차를 무시할 수 없게 되어 버리므로, 전극 패턴을 상세 또한 복잡하게 형성해야만 한다.
또한, 제2 방법에서는, 배율을 바꿈으로써 역의 구면 수차를 발생시켜 상쇄하도록 하면, 축상의 수차를 보정하는 것은 가능하다. 따라서 통상이 방법이 취해지는 경우가 많다.
그러나, 광디스크의 기록 재생에서는, 기록 트랙의 편심에 추종하여 대물 렌즈를 가로 시프트시킬 필요가 있다. 특히, 넓은 구면 수차 보정 기능을 실현하는 대물 렌즈를 사용하는 경우에는, 이 가로 시프트에 의해 발생하는 코마 수차가 커지기 쉽다.
한편, 대물 렌즈에 입사하는 광이 평행광인 경우에는, 대물 렌즈가 가로 시프트해도 코마 수차는 발생하지 않는다. 그러나, 그것을 위해서는, 대물 렌즈에 입사하는 광선이, 배율의 변화에 관계없이 항상 평행광으로 되도록 구성해야만 한다. 이로 인해 매우 복잡하고 또한 대형인 장치가 되어 버린다.
또한, 제3 방법에서는, 릴레이 렌즈계에서 역의 구면 수차를 발생시킨다. 즉, 기록층이나 빈 기포까지의 커버 두께의 차이에 의해 발생하는 구면 수차를, 이 릴레이 렌즈계의 구면 수차로 상쇄하도록 보정하는 것이다.
그러나, 이 보정 방법의 경우에는, 대물 렌즈를 가로 시프트시키면, 정확히 서로 상쇄하고 있었던 릴레이 렌즈계의 구면 수차와, 커버 두께의 차이에 의해 발생하는 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차가 발생해 버린다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 행해진 것이다. 즉, 본 발명은, 기록층이나 빈 기포 등의 기록 재생 영역을 깊이 방향으로 복수 갖는 광기록 매체에 대해, 정확하고 또한 간이하게 정보의 기록 및 재생을 행할 수 있는 픽업 장치 및 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 특히, 상술한 바와 같은, 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 수차도 저감시키는 것을 목적으로 한다.
또한 마찬가지로, 기록층이나 빈 기포 등의 기록 영역을 깊이 방향으로 복수 갖는 광기록 매체에 대해, 정확하고 또한 간이하게 정보의 기록 및 재생을 행할 수 있는 기록 재생 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 픽업 장치는, 광원과, 광원으로부터 출사되는 광의 광로 상에 배치되고, 광원으로부터 출사되는 광과, 광기록 매체로부터의 반사광을 분리하는 광분리 수단을 구비한다.
또한, 이 광분리 수단을 투과한 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈도 구비한다.
또한, 광원과 광분리 수단 사이, 혹은 광분리 수단과 대물 렌즈 사이에 배치되고, 광축 방향으로 이동함으로써 대물 렌즈의 물점 위치를 바꾸는 가동 렌즈를 구비한다.
그리고 또한, 광분리 수단에 의해 분리된 광기록 매체로부터의 반사광을 수광하는 수광 소자를 구비한다.
또한, 광원으로부터 대물 렌즈까지의 광로와, 대물 렌즈로부터 광기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로 각각에서 구면 수차를 발생시킨다. 이에 의해, 대물 렌즈가 가로 시프트하면, 이들 2개의 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차가 발생한다.
이 코마 수차에 의해, 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를 보정한다.
본 발명에 의한 다른 픽업 장치는, 광원과, 광원으로부터의 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 광원과 대물 렌즈 사이에 배치되고, 광기록 매체에 의해 반사된 광원으로부터의 광을 분리하는 광분리 수단을 구비한다.
또한, 광원과 대물 렌즈 사이에 배치되고, 투과하는 광에 구면 수차를 발생시키는 액정 수차 보정 소자와, 광분리 수단에 의해 분리된 광을 수광하는 수광 소자를 구비한다.
그리고, 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차는, 액정 수차 보정 소자에 의해 발생하는 구면 수차와, 대물 렌즈와 광기록 매체와의 거리를 바꿈으로써 발생하는 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정한다.
본 발명에 의한 기록 재생 장치는, 상술한 본 발명에 의한 픽업 장치를 구비한다.
또한, 기록 매체에의 기록 신호나, 이 픽업 장치에 의해 수신된 재생 신호 및 서보 오차 신호의 처리를 행하는 신호 처리부와, 광기록 매체를 회전시키는 회전 구동부와, 픽업 장치를 광기록 매체의 직경 방향으로 이동시키는 이송 구동부를 구비한다.
그리고, 회전 구동부나 이송 구동부, 픽업 장치를 구동 제어하는 구동 제어부와, 구동 제어부에의 구동 명령이나, 광기록 매체에 기록하는 기록 정보를 공급하는 제어부를 구비한다.
본 발명에 의한 다른 기록 재생 장치는, 상술한 본 발명의 다른 픽업 장치를 구비한다.
또한, 기록 매체에의 기록 신호나, 이 픽업 장치에 의해 수신된 재생 신호 및 서보 오차 신호의 처리를 행하는 신호 처리부와, 광기록 매체를 회전시키는 회전 구동부와, 픽업 장치를 광기록 매체의 직경 방향으로 이동시키는 이송 구동부를 구비한다.
그리고, 회전 구동부나 이송 구동부, 픽업 장치를 구동 제어하는 구동 제어부와, 구동 제어부에의 구동 명령이나, 광기록 매체에 기록하는 기록 정보를 공급하는 제어부를 구비한다.
또한, 본 발명에 의한 기록 재생 방법에서는, 광기록 매체에 광을 조사하는 광원으로부터, 광원에 의해 조사된 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈까지의 광로와, 대물 렌즈로부터 광기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 각각 구면 수차를 발생시킨다.
그리고, 대물 렌즈에 입사하는 광이 평행광이 아닐 때에 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 이들 2개의 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정하는 것이다.
본 발명의 픽업 장치에 따르면, 대물 렌즈의 사용 배율을 바꾸어도, 대물 렌즈가 가로 시프트할 때에 코마 수차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 대물 렌즈는 광기록 매체의 기록 트랙의 편심에 대해, 수차를 발생시키지 않고 추종하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 다른 픽업 장치에 따르면, 액정 수차 보정 소자에 의해 발생하는 구면 수차와, 대물 렌즈로부터 광기록 매체 표면까지의 거리를 바꿈으로써 발생하는 수차가 어긋남으로써, 대물 렌즈가 가로 시프트할 때에 발생하는 코마 수차를 보정할 수 있다.
이로 인해, 대물 렌즈에 입사시키는 광선을 콜리메이트하지 않고도, 대물 렌즈의 가로 시프트에 의해 발생하는 코마 수차를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 기록 재생 장치에 따르면, 대물 렌즈의 사용 배율을 바꾸어도, 대물 렌즈가 가로 시프트할 때에 코마 수차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 대물 렌즈는 광기록 매체의 기록 트랙의 편심에 대해 큰 수차를 발생시키지 않고 추종하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 기록 재생 방법에 따르면, 대물 렌즈의 사용 배율을 바꾸어도, 대물 렌즈가 가로 시프트할 때에 코마 수차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 대물 렌즈는, 광기록 매체의 기록 트랙의 편심에 대해 큰 수차를 발생시키지 않고 추종하여, 기록ㆍ재생을 행하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 대물 렌즈의 사용 배율을 바꾸어도, 광기록 매체의 기록 트랙의 편심에 대해 수차를 억제하면서 대물 렌즈를 추종시킬 수 있다. 이로 인해, 표면으로부터의 거리가 상이한 위치에 기록 영역을 갖는 광기록 매체에 대해서도 정확하게 기록이나 재생을 행할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 픽업 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 2는 제1 실시 형태에 의한 픽업 장치를 사용하여 광기록 매체에 기록, 재생을 행하는 모습을 도시하는 단면도.
도 3의 A 내지 C는 제1 실시 형태에 의한 픽업 장치에서 가동 렌즈가 슬라이드 이동하는 모습을 도시하는 측면도.
도 4는 대물 렌즈의 설계예를 도시하는 단면도.
도 5는 광기록 매체 표면으로부터의 거리와, 그 위치에 기록, 재생을 행할 때 최적인 WD와의 관계를 나타내는 설명도. 종축은 대물 렌즈로부터 광기록 매체 표면까지의 거리를 나타내고, 횡축은 광기록 매체 표면으로부터 기록 영역까지의 거리를 나타냄.
도 6은 광기록 매체 표면으로부터 기록, 재생을 행하는 개소까지의 거리와, 그 기록, 재생시의 대물 렌즈의 STO면으로부터 물점까지의 거리의 관계를 나타내는 설명도.
도 7은 대물 렌즈의 화각 특성을 나타내는 설명도.
도 8은 대물 렌즈의 화각 특성을 나타내는 설명도.
도 9는 대물 렌즈의 화각 특성을 나타내는 설명도.
도 10의 A는, 대물 렌즈에 입사하는 광선이 평행광일 때에 대물 렌즈가 가로 시프트한 모습을 도시하는 단면도. 도 10의 B는, 대물 렌즈에 입사하는 광선이 평행광이 아닐 때에 대물 렌즈가 가로 시프트한 모습을 도시하는 단면도.
도 11은 대물 렌즈의 가로 시프트량과, 그것에 의해 발생하는 파면 수차의 관계를 나타내는 설명도.
도 12는 광원으로부터 대물 렌즈까지의 광로와, 대물 렌즈로부터 초점 위치까지의 광로에서 역의 수차를 발생시킴과 함께, 대물 렌즈가 가로 시프트했을 때의 모습을 도시하는 설명도.
도 13은 대물 렌즈의 가로 시프트량과, 그것에 의해 발생하는 파면 수차의 관계를 나타내는 설명도.
도 14는 액정 소자의 구성을 도시하는 개략 구성도.
도 15는 제2 실시 형태에 의한 픽업 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 16은 제3 실시 형태에 의한 픽업 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 17은 제4 실시 형태에 의한 기록 재생 장치를 도시하는 개략 구성도.
이하 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 예를 설명하지만, 본 발명은 이하의 예에 한정되는 것은 아니다. 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시 형태(다층 광기록 매체에 적합한 픽업 장치)
2. 제2 실시 형태(2층 광기록 매체에 적합한 픽업 장치)
3. 제3 실시 형태(기록층이 1층인 광기록 매체에 적합한 픽업 장치)
4. 제4 실시 형태(기록 재생 장치)
1. 제1 실시 형태
1-1. 픽업 장치
도 1은, 본 실시 형태에 의한 픽업 장치(100)의 구성을 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시 형태에 의한 픽업 장치(100)는, 광기록 매체(19)에의 RF 신호를 기록, 재생하는 제1 광학계(20)와, 서보용의 신호를 취득하기 위한 제2 광학계(21)를 갖는다.
또한, 제1 광학계(20) 및 제2 광학계(21)로부터 출사되는 광선을 합성하는 광선 합성 수단(6)과, 합성된 광을 각각 광기록 매체(19)에 집광시키는 대물 렌즈(7)를 갖는다.
제1 광학계(20)는, 예를 들어 광원(1)과, 광원(1)으로부터 출사되는 광과 광기록 매체(19)로부터의 반사광을 분리하는 분리 수단으로서 편광 빔 스플리터(2)와 1/4 파장판(3)을 구비한다. 또한, 1/4 파장판(3)을 투과한 광을, 예를 들어 발산시키는 방향으로 굴절시키는 고정 렌즈(4)를 구비한다. 또한, 고정 렌즈(4)를 투과한 광의 광로 상에 배치되고, 광축 방향으로 슬라이드 이동이 가능하게 된 가동 렌즈(5)를 갖는다.
또한, 편광 빔 스플리터(2)에 의해 분리된 광기록 매체(19)로부터의 반사광을 집광하는 집광 렌즈(9)와, 반사광을 수광하는 수광 소자(10)를 갖는다.
광원(1)에는, 예를 들어 파장 405nm의 청자색 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 광원(1)으로부터 출사한 레이저광은 편광 빔 스플리터(2), 1/4 파장판(3)을 투과하여, 고정 렌즈(4)에 입사한다. 또한, 편광 빔 스플리터(2)는, 광원(1)으로부터의 레이저광의 일부를 반사하고, 반사된 광은 수광 소자(8)에 의해 수광된다. 수광 소자(8)가 수광한 레이저광의 강도를 바탕으로, 예를 들어 도시하지 않은 APC(Auto Power Control) 회로 등에 의해 광원(1)의 출력을 제어할 수 있다.
고정 렌즈(4)에 입사한 레이저광은, 고정 렌즈(4)에 의해 발산하는 방향으로 굴절을 받아, 가동 렌즈(5)에 입사한다. 또한, 가동 렌즈(5)에 입사한 레이저광은, 예를 들어 콜리메이트되어 광선 합성 수단(6)에 입사하고, 광선 합성 수단(6)을 투과한다. 그리고 대물 렌즈(7)에 입사함으로써, 광기록 매체(19)의 기록ㆍ재생 영역에 집광된다. 또한, 이 대물 렌즈(7)의 개구수는 0.85이다.
이 대물 렌즈(7)는, 예를 들어 도시하지 않은 2축 모터나 2축 액추에이터 등에 의해 광기록 매체(19)의 직경 방향 및 법선 방향으로 이동하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 광기록 매체(19)의 트랙의 편심에 추종하여 가로 시프트함과 함께, 대물 렌즈(7)로부터 광기록 매체(19) 표면까지의 거리(WD: Working Distance)가 제어된다.
또한, 가동 렌즈(5)는, 예를 들어 도시하지 않은 액추에이터나 모터 등에 의해 광축 방향으로 슬라이드 이동을 행한다. 이 슬라이드 이동에 의해 대물 렌즈(7)의 물점 위치를 바꿀 수 있다.
또한, 대물 렌즈(7)에 의해 집광된 레이저광은 광기록 매체(19)에 의해 반사되고, 대물 렌즈(7), 광선 합성 수단(6), 가동 렌즈(5), 고정 렌즈(4)를 투과하여 1/4 파장판(3)에 다시 입사한다. 이와 같이, 광기록 매체(19)로부터의 반사광은, 그 왕복로에서 1/4 파장판(3)을 2회 투과하고 있기 때문에 편광 방향이 90도 회전하여, 편광 빔 스플리터(2)에 의해 반사된다.
그리고, 편광 빔 스플리터(2)에 의해 반사된 이 레이저광은, 예를 들어 집광 렌즈(9)에 의해 수광 소자(10) 상에 집광되고, 여기서 RF 신호가 취득된다.
이와 같이, 제1 광학계(20)에서는, 광기록 매체(19)에 대해 기록 정보를 실은 RF 신호의 판독, 또는 정보의 기록이 행해진다.
한편, 제2 광학계(21)에서는, 트래킹 에러 신호나, 포커스 에러 신호 등 서보 제어에 사용되는 신호의 취득이 행해진다.
제2 광학계(21)는, 예를 들어 광원(15)과, 광원(15)으로부터의 광을 복수의 광선으로 분할하는 광속 분할 소자(14)와, 광속 분할 소자(14)에 의해 분할된 광선의 광로 상에 배치되고, 광축 방향으로 슬라이드 이동이 가능하게 된 가동 렌즈(11)를 구비한다.
또한, 광기록 매체(19)에 의해 반사된 광의 분리 수단으로서, 광속 분할 소자(14)와 가동 렌즈(11) 사이에 배치되는 편광 빔 스플리터(13)와, 1/4 파장판(12)을 구비한다. 그리고, 편광 빔 스플리터(13)에 의해 분리된 광을 수광하는 수광 소자(17)를 갖는다.
광원(15)에는, 예를 들어 파장 650nm의 적색 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 광원(15)으로부터 출사된 레이저광은, 예를 들어 회절 격자 등의 광속 분할 소자(14)에 입사하여, 복수의 광속으로 분할된다. 분할된 광속에 의해, 예를 들어 트래킹 에러 신호의 연산에 사용되는 사이드 스폿을 형성할 수 있다.
광속 분할 소자(14)에 의해 분할된 광속은, 편광 빔 스플리터(13) 및 1/4 파장판(12)을 투과하여, 예를 들어 볼록 렌즈에 의해 구성되는 가동 렌즈(11)에 입사한다. 또한, 편광 빔 스플리터(13)에 입사한 레이저광의 일부는 반사되고, 수광 소자(18)에 의해 수광된다. 이 수광 소자(18)가 수광한 광량에 기초하여, 도시하지 않은 APC 회로 등에 의해 광원(15)의 출력이 제어된다.
그리고, 가동 렌즈(11)를 투과한 레이저광은, 예를 들어 다이크로익 미러 등의 광선 합성 수단(6)에 의해 반사되고, 대물 렌즈(7)에 입사하여, 광기록 매체(19)에 집광된다.
또한, 대물 렌즈(7)를 광기록 매체(19)의 법선 방향으로 이동시키고, WD를 변화시킬 때에는 가동 렌즈(11)를 광축 방향으로 슬라이드 이동시킴으로써 초점 위치를 조정할 수 있다.
광기록 매체(19)에 의해 반사된 레이저광은 광선 합성 수단(6)에 의해 다시 반사되고, 가동 렌즈(11)를 투과하면 1/4 파장판(12)에 입사한다. 레이저광은 이 왕복로에서, 1/4 파장판(12)을 2회 투과하기 때문에 편광 방향이 90도 회전하고 있어, 편광 빔 스플리터(13)에서 반사된다.
그리고, 편광 빔 스플리터(13)에 의해 반사된 레이저광은, 예를 들어 집광 렌즈(16)에 의해 집광되고, 수광 소자(17)에 수광된다.
수광 소자(17)에서는, 수광량에 따른 전류 신호가 발생하고, 포커스 에러 신호나, 트래킹 에러 신호 등을 취득한다. 집광 렌즈(16)에는, 예를 들어 원통형 렌즈를 사용하여 레이저광에 비점 수차를 부여함으로써, 비점 수차법에 의해 포커스 에러 신호를 취득할 수 있다.
도 2는, 광기록 매체(19)에 레이저광이 집광되는 모습을 도시한 단면도이다. 예를 들어, 광기록 매체(19)의 표면으로부터 50㎛의 위치에 랜드/그룹(24)이 형성되어 있다. 그리고 광원(15)으로부터의 레이저광은, 광추(22)에 도시한 바와 같이, 이 랜드/그룹(24)에 집광, 반사됨으로써 포커스 에러 신호나 트래킹 에러 신호를 생성한다.
이 랜드/그룹(24)보다도 아래의 층에는 기록 재생 영역이 형성되어 있고, 예를 들어 표면으로부터 50㎛ 내지 300㎛인 위치에서 기록, 재생을 행한다. 예를 들어 광추(23)에 도시한 바와 같이, 이 영역에 광원(1)으로부터의 레이저광을 집광하여 빈 기포를 발생시킨다. 즉, 반사율의 변화 영역을 빈 기포에 의해 형성함으로써 정보의 기록을 행할 수 있다.
또한, 이 빈 기포는 예를 들어 깊이 방향 10㎛마다 형성되고, 20층 이상의 의사 다층 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어 도 2에서는, 표면으로부터 70㎛ 내지 260㎛인 위치에 의사 다층 구조(25)를 형성하는 예로 되어 있다.
광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 상이한 위치에 레이저광을 집광시키면, 그 집광 스폿에는 구면 수차가 발생한다. 본 실시 형태에서는, 광원(15)으로부터의 레이저광이 랜드/그룹(24)에 집광하도록 대물 렌즈(7)가 제어된다.
그리고, 대물 렌즈(7)에 이 서보를 건 상태에서 가동 렌즈(5)를 슬라이드함으로써 물점을 이동시키는 것이다. 이에 의해, 광원(1)으로부터의 레이저광의 스폿에 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있다.
도 3에, 가동 렌즈(5)의 슬라이드 이동의 일례를 도시한다. 도 3의 B는, 고정 렌즈(4)를 투과한 광선이 가동 렌즈(5)에 의해 정확하게 병행광으로 되어, 대물 렌즈(7)에 대한 물점 위치가 무한원으로 된 상태를 도시하고 있다. 이에 대해, 도 3의 A에 도시한 바와 같이, 가동 렌즈(5)를 고정 렌즈(4)측으로 슬라이드시키면, 광선은 발산하는 방향으로 굴절된다. 이때 대물 렌즈(7)에 대한 물점은 도면 중 우측, 즉 대물 렌즈(7)로부터 가까워지는 측으로 이동하고, 광기록 매체 상에서의 집광 위치는 광기록 매체 표면으로부터 멀어지는 위치로 이동한다.
또한, 도 3의 C에 도시한 바와 같이, 가동 렌즈(5)를 대물 렌즈(7)측으로 슬라이드시키면, 광선은 수렴하는 방향으로 굴절된다. 그리고 이때, 광기록 매체 상에서의 집광 위치는 광기록 매체 표면으로부터 가까워지는 측으로 이동한다.
또한, 이하에 고정 렌즈(4), 가동 렌즈(5), 대물 렌즈(7)의 설계예를 나타낸다. 우선 도 4는 대물 렌즈(7)의 단면도이다. 굴절률 1.78의 유리 재료를 사용하고 있고, 렌즈 직경은 3.2mm, 제1 면으로부터 제3 면까지의 거리, 즉 광축 상에서의 렌즈 두께는 2.3mm이다. 또한, 제1 면 정점으로부터 STO(조리개)면인 제2 면까지는 0.5mm이다. 그리고, 유효 초점 거리는 1.62mm이다.
또한, 제4 면은 광기록 매체 표면이며, 이 예에서는, WD를 0.427mm로부터 0.475mm까지 변화시켜 사용할 수 있다.
설계예 1(대물 렌즈 (7))
Figure pat00002
Figure pat00003
설계예 2(가동 렌즈(5))
Figure pat00004
Figure pat00005
설계예 3(고정 렌즈(4))
Figure pat00006
Figure pat00007
상술한 WD의 변화에 따라 구면 수차를 발생시키고, 가동 렌즈(5)의 슬라이드 이동만으로는 완전히 제거할 수 없는 수차를 상쇄하여 보정할 수 있다. 또한, 이때에는 WD의 변화에 수반하여, 제2 광학계(21)에서, 가동 렌즈(11)를 그 광축 방향으로 슬라이드시킴으로써, 광원(15)으로부터의 레이저광이 랜드/그룹(24) 상에 집광하도록 조절이 행해진다.
도 5는, 이와 같이 가동 렌즈(5) 및 대물 렌즈(7)를 이동시키고, 보정을 최적으로 행했을 때의 WD를, 광기록 매체(19)의 표면으로부터 기록ㆍ재생을 행하는 위치까지의 거리(커버 두께)에 대해 구한 것이다.
또한, 도 6은, 이 보정을 행했을 때의, 대물 렌즈(7)의 STO면으로부터 물점까지의 거리를, 광기록 매체(19)의 표면으로부터 기록ㆍ재생을 행하는 개소까지의 거리에 대해 나타낸 것이다. 또한, 종축은 대물 렌즈(7)의 STO면으로부터 물점까지의 거리의 역수를 배율 대신에 나타내고 있다.
또한, 여기서는 대물 렌즈(7)측에 배치된 렌즈를 가동 렌즈(5)로서 광축 방향으로 이동시키고, 광원(1)측에 배치된 렌즈를 고정 렌즈(4)로서 고정하고 있다.
그러나, 당연히 대물 렌즈측에 배치된 렌즈를 고정하고, 광원측에 배치된 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해서도 대물 렌즈의 사용 배율을 바꿀 수 있다.
다음에, 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 각각 0.05mm, 0.16mm, 0.30mm인 위치에서 기록ㆍ재생을 행하도록, 도 5에 나타낸 WD로 설정했을 때의 대물 렌즈(7) 단체의 화각 특성을 각각 도 7 내지 도 9에 나타낸다.
또한, 도 7 내지 도 9에서, 횡축은 대물 렌즈에 입사하는 주 광선의 각도이며, 종축은 파면 수차이다. 또한, 입사 광선은 파장 405nm로서 구하고 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 0.16mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우는, 모든 입사 각도에서, 선 L1로 나타낸 회절 한계 내에 수차가 들어가 있어, 양호한 화각 특성을 나타내고 있다고 할 수 있다.
또한, 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 0.05mm인 면에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 커지면 수차가 회절 한계를 초과해 버리고 있다.
또한, 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 0.30mm인 면에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 입사 각도가 큰 광에 대해서는 수차가 매우 큰 것으로 되어 있다.
광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 0.16mm인 경우는, 도 6으로부터도 알 수 있는 바와 같이 대물 렌즈(7)에 대한 물점 거리는 무한대로 되어 있다. 즉, 도 10의 A에 도시한 바와 같이, 광원 O1로부터 고정 렌즈(4), 가동 렌즈(5)를 투과하여 대물 렌즈(7)에 입사하는 광은 대략 평행광으로 되는 것을 알 수 있다.
따라서, 대물 렌즈(7)가 광기록 매체(19)의 트랙의 편심에 추종하고, 거리 h만큼 가로 시프트했다고 해도, 대물 렌즈(7)에 입사하는 광의 입사 각도는 변화하지 않으므로 수차가 커지는 일은 없다.
이에 대해, 도 10의 B에 도시한 바와 같이 물점 P가 무한원이 아닌 경우, 광원 O2로부터 출사한 광은 렌즈(26)의 투과 후에 평행광으로는 되지 않고, 예를 들어 발산광으로 된다. 또한, 이 도면에서는 고정 렌즈(4)와 가동 렌즈(5)를 합성하여 렌즈(26)에 대표하여 도시하고 있다.
이 경우에는, 대물 렌즈(7)의 시야 d는, 물점 P로부터 대물 렌즈(7)까지의 거리를 S1, 대물 렌즈(7)의 화각을 θ로 하면, d=S1θ에 의해 나타내어지는 바와 같이, 대물 렌즈(7)가 가로 시프트하면, 대물 렌즈(7)에 입사하는 광선의 각도가 변화된다.
따라서, 예를 들어 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 각각 0.05mm, 0.30mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우에 대물 렌즈(7)가 가로 시프트하면, 입사 각도가 큰 광선이 증가하여, 도 7, 도 9에 나타낸 화각 특성으로 인해 수차가 커져 버린다. 이 수차는, 대부분이 3차의 코마 수차이다.
광디스크 등의 기록 트랙의 편심에 추종하기 위해서는, 적어도 0.1mm의 가로 시프트량이 필요하다. 이것에 광디스크나 액추에이터 등의 오차에 의한 마진을 고려하면 0.15mm의 가로 시프트에서도 수차가 회절 한계 내에 들어가 있는 것이 바람직하다.
광기록 매체 표면으로부터의 거리가 각각 0.05mm, 0.16mm, 0.30mm인 위치에서 기록ㆍ재생을 행할 때에, 대물 렌즈(7)를 가로 시프트시킨 경우에서의 수차를 도 11에 나타낸다. 횡축은 대물 렌즈(7)를 가로 시프트시킨 거리를 나타내고, 종축은 파면 수차를 나타내고 있다.
선 L2는, 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.05mm인 경우이며, 선 L3은 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.16mm인 경우, 선 L4는 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.30mm인 경우이다.
이 도면으로부터, 가로 시프트가 0.16mm 이하이면, 3개의 위치 중 어느 것에서도, 수차를 회절 한계인 0.07λrms 이하로 할 수 있는 것을 알 수 있다.
광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.16mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우는, 상술한 바와 같이 대물 렌즈(7)에 입사하는 광이 대략 평행광이다. 이로 인해, 선 L3으로 나타낸 바와 같이 대물 렌즈(7)가 가로 시프트해도 수차가 거의 변함없다.
이에 대해, 기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.05mm, 0.30mm인 경우에는, 대물 렌즈(7)가 가로 시프트하면 대물 렌즈(7)에 입사하는 광선의 입사 각도가 커진다. 이로 인해, 선 L2, L4로 나타낸 바와 같이, 대물 렌즈(7)가 가로 시프트할수록 상술한 코마 수차가 커지고 있다.
본 실시 형태에서는, 대물 렌즈에 입사하는 광선이 평행광이 아닐 때에, 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 이 코마 수차도 보정할 수 있다.
예를 들어 도 12에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지의 광로 상에서 W40의 구면 수차를 발생시키고, 대물 렌즈(7)로부터 초점 위치 fp까지에서는 -W40의 구면 수차를 발생하도록 해 둔다.
그러면, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트가 없을 때에는, 이들 구면 수차가 서로 상쇄하기 때문에 광기록 매체에의 기록ㆍ재생에 영향을 미치지 않는다.
이에 대해, 대물 렌즈(7)가 예를 들어 거리 S만큼 가로 시프트하면, 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지에서 발생한 구면 수차와, 대물 렌즈(7)로부터 초점 위치 fp까지에서 발생한 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차가 발생한다. 이 코마 수차에 의해 상술한 코마 수차를 상쇄할 수 있다.
즉, 본 실시 형태에서는, 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 상이한 위치에 기록ㆍ재생을 행할 때에 발생하는 구면 수차는, 가동 렌즈(5)를 슬라이드시킴으로써 보정을 행한다.
그리고, 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차와, 대물 렌즈(7)로부터 초점 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차와의 어긋남에 의해 발생하는 코마 수차에 의해, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트에 의해 발생하는 코마 수차의 보정을 행하는 것이다.
특히, 본 실시 형태에서, 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는, 예를 들어 고정 렌즈(4)에 의해 발생시킬 수 있다.
또한, 대물 렌즈(7)로부터 초점 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는, 예를 들어 대물 렌즈(7)를 광기록 매체(19)의 법선 방향으로 이동시켜, WD를 바꿈으로써 발생시킬 수 있다.
도 13은, 이와 같이 하여 코마 수차의 보정을 행한 경우의 대물 렌즈(7)의 가로 시프트에 대한 수차량을 나타낸 것이다.
고정 렌즈(4)에는 W40=0.067λrms의 구면 수차를 부여하고, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트가 없을 때, 이 구면 수차를 상쇄하도록 WD를 조정했다. 그리고, 대물 렌즈(7)를 가로 시프트시켜, 각각의 가로 시프트량에 대한 수차를 구하고 있다.
또한, 선 L5는, 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.05mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우이며, 선 L6은, 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.16mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우이다. 또한, 선 L7은, 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.30mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우이다.
또한, 이 때의 WD, 가동 렌즈(5)의 이동량은 도 5, 도 6에 나타낸 값이다.
광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지의 광로 상, 본 실시 형태에서는, 고정 렌즈(4)에서 구면 수차를 발생시키고 있다. 광기록 매체(19)의 표면으로부터의 거리가 0.16mm인 위치에 기록ㆍ재생을 행하는 경우에는, 대물 렌즈(7)에 입사하는 광선은 약간 평행광으로부터 어긋난 상태로 된다.
이로 인해, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트에 의해 코마 수차가 발생하므로, 도 11의 선 L3에서는 수차에 거의 변화가 없었지만, 도 13의 선 L6에서는, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트에 수반하여 수차량이 커지고 있다. 그러나 그럼에도 불구하고, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트가 0.25mm일 때의 수차는 약 0.044λrms로 작아, 기록ㆍ재생을 행하는 데 충분한 해상도를 확보할 수 있게 되어 있다.
또한, 선 L5, L7로 나타낸 바와 같이 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 0.05mm, 0.30mm인 위치에서 기록ㆍ재생을 행하는 경우에는, 도 11과 비교해도 대폭으로 수차를 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
이것으로부터, 고정 렌즈(4)에 의해 발생시킨 구면 수차와 WD를 어긋나게 함으로써 발생시킨 구면 수차가 어긋남으로써 발생한 코마 수차에 의해, 대물 렌즈(7)의 가로 시프트에 의해 발생하는 코마 수차를 효과적으로 상쇄할 수 있게 되어 있다고 할 수 있다.
이로 인해, 광기록 매체 표면으로부터의 거리가 상이한 기록 재생 위치에 대해서도, 매우 높은 해상도로의 집광이 가능해져, 다층 기록 광디스크나 마이크로리액터 방식의 광디스크에도 정확하게 기록ㆍ재생을 행할 수 있다.
또한, 도 13에 따르면, 적어도 0.23mm까지의 가로 시프트이면, 수차를 회절 한계 이내로 억제할 수 있다. 따라서, 제조시의 마진에 대해서도 매우 여유를 가질 수 있고, 엄격한 스펙을 필요로 하지 않으므로, 보다 간이하게 제조할 수 있고 또한 저비용으로의 제공이 가능해진다.
또한, 여기서는, 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7)까지의 광로에서의 구면 수차를 고정 렌즈(4)에 의해 발생시키는 예로 했지만, 이 광로 사이에서 발생하는 것이면, 다른 부위, 방법에 의해 발생시켜도 상관없다.
예를 들어, 도 14에 도시하는 바와 같은 액정 소자(27)를 광원(1)으로부터 대물 렌즈(7) 사이에 삽입함으로써 구면 수차를 발생시켜도 좋다.
이 액정 소자(27)는, 예를 들어 동심원 형상의 복수의 전극(27a, 27b, 27c) 등이 배치되고, 이 패턴에 전압을 걸어 액정을 배향시킴으로써 굴절률을 변화시켜, 투과하는 광의 위상을 조정할 수 있다.
또한 그 밖에도, 익스팬더 렌즈나 PLZT((Pb, La)(Zr, Tr)03)에 의해 위상을 변화시켜, 구면 수차를 발생시킬 수도 있다. 또한, 가동 렌즈(5)에 의해 구면 수차를 발생시켜도 상관없다.
2. 제2 실시 형태
제1 실시 형태에서는, 다층 기록 광매체나 마이크로리액터 방식 등에 의한 의사 다층 구조를 갖는 광기록 매체에 대해 본 발명을 적용하는 예를 들었다.
여기서는, 2층의 기록층을 갖는 광디스크에 대해 적용하는 예에 대해, 이하에 도 15를 사용하여, 본 실시 형태에 의한 픽업 장치(200)에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 의한 픽업 장치(200)는, 조명광을 조사하는 광원(31)과, 광원(31)으로부터 출사되는 광의 광로 상에 배치되는 광속 분할 소자(36)를 구비한다.
또한, 광속 분할 소자(36)에 의해 분할된 광의 광로 상에 배치되고, 광기록 매체(42)로부터의 반사광을 반사하는 편광 빔 스플리터(32)와, 편광 빔 스플리터(32)를 투과한 광원(31)으로부터의 광의 광로 상에 배치된 1/4 파장판(33)을 구비한다.
또한, 1/4 파장판(33)을 투과한 광의 광로 상에 배치되는 고정 렌즈(34)와, 고정 렌즈(34)를 투과한 광의 광로 상에 배치되고, 광축 방향으로 슬라이드 이동하는 가동 렌즈(35)를 구비한다.
그리고, 가동 렌즈(35)를 투과한 광을 광기록 매체(42) 상에 집광하는 대물 렌즈(37)를 구비한다.
또한, 편광 빔 스플리터(32)에 의해 반사된 광기록 매체(42)로부터의 반사광을 집광하는 집광 렌즈(39)와, 집광 렌즈(39)에 의해 집광된 광을 수광하는 수광 소자(40)를 구비한다.
광원(1)에는, 광기록 매체(42)가 예를 들어 2층인 기록층을 갖는 CD나 DVD 등인 경우에는, 파장 650nm의 적색 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 2층의 기록층을 갖는 Blu-ray Disc에의 기록ㆍ재생에 사용되는 경우에는 파장 405nm의 청자색 반도체 레이저를 사용할 수 있다.
광원(31)으로부터 출사한 레이저광은, 예를 들어 회절 격자 등의 광속 분할 소자(36)에 의해 복수의 광선으로 분할된다. 분할된 광선은, 예를 들어 트래킹 에러 신호의 연산에 사용되는 사이드 스폿을 형성할 수 있다.
광속 분할 소자(36)에 의해 분할된 광선은 편광 빔 스플리터(32), 1/4 파장판(33)을 투과하여, 고정 렌즈(34)에 입사한다. 또한, 일부의 광은 편광 빔 스플리터(32)에 의해 반사되고, 수광 소자(38)에 의해 수광된다. 수광 소자(38)에 의해 수광한 광량에 기초하여, 도시하지 않은 APC 회로 등에 의해 광원(31)의 출력을 제어할 수 있다.
고정 렌즈(34)에 입사한 광선은 확산하는 방향으로 굴절되어, 예를 들어 콜리메이터 렌즈 등으로 구성되는 가동 렌즈(35)에 입사한다.
그리고, 가동 렌즈(35)를 투과한 광선은 대물 렌즈(37)에 의해 광기록 매체(42) 상에 집광된다.
광기록 매체(42)에 의해 반사된 광선은, 대물 렌즈(37), 가동 렌즈(35), 고정 렌즈(34), 1/4 파장판(33)을 투과하여 편광 빔 스플리터(32)에 입사한다.
광기록 매체(42)로부터의 반사광은, 이 왕복로에서 1/4 파장판(33)을 2회 투과함으로써 편광 방향이 90도 회전하고 있기 때문에, 편광 빔 스플리터(32)에서 반사된다.
편광 빔 스플리터(32)에 의해 반사된 광은, 집광 렌즈(39)에 의해 수광 소자(40) 상에 집광되고, 여기서 RF 신호나, 포커스 에러 신호, 트래킹 에러 신호가 취득된다.
본 실시 형태에서도, 가동 렌즈(35)는 광축 방향으로 슬라이드 이동시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 광기록 매체(42)의 표면으로부터의 거리가 상이한 2개의 기록층에 대해 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있다.
가동 렌즈(35)를 슬라이드 이동시키면, 대물 렌즈(37)에 입사하는 광선은 평행광으로는 되지 않기 때문에, 대물 렌즈(37)를 가로 시프트시키면 코마 수차가 발생하게 된다.
그러나, 본 실시 형태에서는, 광원(31)으로부터 대물 렌즈(37)까지의 광로에서 소정의 구면 수차를 발생시키고, 대물 렌즈(37)로부터 광기록 매체(42) 상의 집광 위치까지의 광로에서는 역의 구면 수차를 발생시킨다.
이들 구면 수차는, 대물 렌즈(37)의 가로 시프트가 없는 상태에서 서로 상쇄하도록 발생시킨다. 이로 인해, 대물 렌즈(37)가 광기록 매체(42)의 기록 트랙의 편심에 추종하여 가로 시프트하면, 서로 상쇄하고 있었던 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차가 발생한다.
이 코마 수차에 의해, 가로 시프트시에 대물 렌즈(37)에 입사하는 광이 평행광이 아닌 것에 의해 발생하는 코마 수차를 상쇄하여 보정할 수 있다.
또한, 광원(31)으로부터 대물 렌즈(37)까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는, 고정 렌즈(34)나 가동 렌즈(35)에 의해 발생시킬 수 있다. 또한 그 밖에도, 액정 소자나 익스팬더 렌즈, PLZT를 광로 중에 삽입해도 상관없다.
또한, 대물 렌즈(37)로부터 광기록 매체(42) 상의 초점까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는, 대물 렌즈(37)의 WD를 조정함으로써 부여하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의한 픽업 장치(200)에서는, 2층의 기록층을 갖는 광기록 매체(42)에 대해 기록ㆍ재생에 사용되는 레이저광의 수차를 저감시킬 수 있다. 이로 인해, 정밀도가 높은 기록ㆍ재생을 가능하게 하고, 또한 제조시의 마진도 크게 취할 수 있기 때문에, 보다 간이하고 또한 저비용으로의 제조가 가능하다.
3. 제3 실시 형태
상술한 실시 형태에서는, 복수의 기록 영역을 갖는 광기록 매체에 대해 본 발명을 적용하는 것이었다. 그러나, 본 발명은, 1층의 기록층을 갖는 광디스크에 대해서도 적용할 수 있어, 우수한 효과를 발휘하는 것이다. 이에 대해 도 16을 참조하여, 이하에 설명한다.
도 16은, 본 실시 형태에 의한 픽업 장치(300)를 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시 형태에 의한 픽업 장치(300)는, 기록층이 1층인 광디스크에 대해 적절하게 사용할 수 있다.
본 실시 형태에서의 픽업 장치(300)는, 광기록 매체(62)에의 조명광을 출사하는 광원(51)과, 광원(51)으로부터의 광을 복수의 광속으로 분할하는 광속 분할 소자(56)를 구비한다.
또한, 광속 분할 소자(56)에 의해 분할된 광선의 광로 상에 배치되는 편광 빔 스플리터(52)와, 편광 빔 스플리터(52)를 투과한 광선의 광로 상에 배치되는 1/4 파장판(53)을 구비한다.
또한, 1/4 파장판(53)을 투과한 광선을, 광기록 매체(62) 상에 집광하는 대물 렌즈(57)와, 광원(51)과 대물 렌즈(57) 사이에 배치되고, 투과하는 광에 구면 수차를 부여하는 액정 수차 보정 소자(63)를 구비한다.
그리고, 광기록 매체(62)로부터의 반사광을 집광하는 집광 렌즈(59)와, 집광 렌즈(59)에 의해 집광된 광을 수광하는 수광 소자(60)를 구비한다.
광원(51)에는, 예를 들어 광기록 매체(62)가 CD나 DVD 등 1층의 기록층을 갖는 통상의 광디스크인 경우에는 파장 650nm의 적색 반도체 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 광기록 매체(62)가 예를 들어 1층의 기록층을 갖는 Blu-ray Disc인 경우에는 파장 405nm의 청자색 반도체 레이저를 사용할 수 있다.
광원(51)으로부터 출사한 레이저광은, 예를 들어 회절 격자 등의 광속 분할 소자(56)에 의해 복수의 광선으로 분할된다. 분할된 광선에 의해, 예를 들어 트래킹 에러 신호의 연산에 사용되는 사이드 스폿을 형성할 수 있다.
광속 분할 소자(56)에 의해 분할된 복수의 광선은, 편광 빔 스플리터(52), 1/4 파장판(53)을 투과하여 액정 수차 보정 소자(63)에 입사한다. 이 액정 수차 보정 소자(63)에 의해 광원(51)으로부터의 광에 구면 수차가 발생한다. 이 액정 수차 보정 소자(63)에는, 예를 들어 도 14(제1 실시 형태)에서 도시한 바와 같은 액정 소자를 사용할 수 있다.
그리고, 액정 수차 보정 소자(63)를 투과한 광은 대물 렌즈(57)에 입사하여, 광기록 매체(62)의 기록층 상에 집광된다.
또한, 광기록 매체(62)에 의해 반사된 광은, 다시 대물 렌즈(57), 1/4 파장판(53)을 투과하여 편광 빔 스플리터(52)에 입사한다. 이 왕복로에서, 광원(51)으로부터의 광선은, 1/4 파장판(53)을 2회 투과함으로써 편광 방향이 90도 회전하고 있으므로, 편광 빔 스플리터(52)에 의해 반사된다.
편광 빔 스플리터(52)에 의해 반사된 광선은, 집광 렌즈(59)에 의해 수광 소자(60) 상에 집광되고, 여기서 RF 신호나 트래킹 에러 신호, 포커스 에러 신호 등의 각종 신호가 취득된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광원(51)으로부터 대물 렌즈(57)까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차를 액정 수차 보정 소자(63)에 의해 발생시킨다.
또한, 대물 렌즈(57)로부터 광기록 매체(62)의 기록층 상의 초점 위치까지 발생시키는 구면 수차는, 대물 렌즈(57)의 WD를 변화시킴으로써 발생시킨다.
대물 렌즈(57)의 가로 시프트가 없는 상태에서, 이들 구면 수차는 서로 상쇄하도록 대물 렌즈(57)의 WD는 조정된다. 따라서, 대물 렌즈(57)가 광기록 매체(62)의 기록 트랙의 편심에 추종하여 가로 시프트하면, 이들 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차가 발생한다.
본 실시 형태에서도, 이 코마 수차에 의해, 대물 렌즈(57)에 입사하는 광선이 평행광이 아닐 때에 가로 시프트하면 발생하는 코마 수차를 상쇄하여 보정할 수 있다.
대물 렌즈에 입사하는 광선이 평행광이면, 대물 렌즈가 가로 시프트해도 코마 수차를 발생시키지 않는다. 이로 인해, 1층의 기록층을 갖는 광기록 매체용의 종래의 픽업 장치에서는, 콜리메이트 렌즈를 배치하고, 콜리메이트한 광을 대물 렌즈에 입사시키는 것이 일반적이었다.
그러나, 본 발명에서는, 광원으로부터 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차와 대물 렌즈로부터 초점까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해, 상술한 코마 수차를 상쇄할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면 대물 렌즈에는 평행광을 입사시키지 않아도, 대물 렌즈의 가로 시프트에 의해 발생하는 코마 수차를 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태와 같이, 광원(51)으로부터 대물 렌즈(57)까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차에 의해, 콜리메이트 렌즈를 배치하지 않고 코마 수차의 발생을 억제할 수 있다.
이로 인해, 단순한 부품을 사용할 수 있으므로, 비용을 저감하고, 또한 장치를 소형화하는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는 액정에 의해 구면 수차를 발생시키는 예로 했지만, 구면 수차를 발생시키는 것이면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있고, 보다 간이한 부품을 선택하면 비용을 더 저감시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 의해 대물 렌즈에 평행광을 입사시킬 필요가 없어지기 때문에, 설계나 부품 선택의 폭도 넓어져, 보다 자유도가 높은 설계가 가능해진다.
4. 제4 실시 형태
도 17은, 본 실시 형태에 의한 기록 재생 장치(400)를 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시 형태에 의한 기록 재생 장치는, 광기록 매체(76) 상에 광을 집광시켜 신호의 기록ㆍ재생을 행하는 광픽업(70)과, 광기록 매체(76)에의 기록 신호나, 재생 신호의 처리를 행하는 신호 처리부(71)를 구비한다.
또한, 광기록 매체(76)를 회전시키는 회전 구동부(74)와, 광픽업(70)을 광기록 매체(76)의 직경 방향으로 이동시키는 이송 구동부(75)와, 회전 구동부(74) 및 이송 구동부(75)를 구동 제어하는 구동 제어부(73)를 구비한다.
그리고, 구동 제어부(73)에의 구동 명령이나, 광기록 매체(76)에 기록하는 기록 정보를 공급하는 제어부(72)를 구비한다.
제어부(72)는, 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit)를 중심으로 구성되고, 예를 들어 도시하지 않은 ROM(Read Only Memory)으로부터 기본 프로그램이나 정보 기록 프로그램 등의 각종 프로그램을 판독한다. 그리고, 이것들을 도시하지 않은 RAM(Random Access Memory)에 전개함으로써 정보 기록 처리 등의 각종 처리를 실행한다.
예를 들어, 광기록 매체(76)가 설치된 상태에서, 도시하지 않은 외부 기기 등으로부터 정보 기록 명령, 기록 정보 및 기록 어드레스 정보를 접수하면, 구동 명령 및 기록 어드레스 정보를 구동 제어부(73)로 공급함과 함께, 기록 정보를 신호 처리부(71)로 공급한다.
또한, 재생시에는, 외부 기기로부터 정보 재생 명령 및 당해 기록 정보의 어드레스를 나타내는 재생 어드레스 정보를 접수하면, 구동 제어부(73)에 대해 구동 명령을 공급함과 함께, 재생 처리 명령을 신호 처리부(71)로 공급한다.
구동 제어부(73)는, 제어부(72)로부터의 구동 명령에 수반하여, 예를 들어 스핀들 모터 등의 회전 구동부(74)를 구동 제어함으로써, 광기록 매체(76)를 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 또한, 예를 들어 스레드 모터 등의 이송 구동부(75)를 구동 제어함으로써, 광픽업(70)을 광기록 매체(76)의 직경 방향으로 슬라이드시켜, 기록 어드레스 정보에 대응한 위치나, 기록ㆍ재생 위치로 이동시킨다.
신호 처리부(71)는, 공급된 기록 정보에 대해 소정의 부호화 처리나 변조 처리 등의 각종 신호 처리를 실시함으로써 기록 신호를 생성하고, 이것을 광픽업(70)으로 공급한다.
또한, 재생시에는, 도시하지 않은 매트릭스 회로에 의해 서보 오차 신호나 RF 신호를 연산함과 함께, 이득 조정과 위상 보상을 행한다.
그리고, 신호 처리부(71)에 의해 연산된 에러 신호에 기초하여, 구동 제어부(73)는 광픽업(70)의 포커스 제어 및 트래킹 제어를 행한다.
광픽업(70)은, 구동 제어부(73)로부터의 제어에 기초하여, 기록 어드레스 정보에 의해 나타내어지는 광기록 매체(76)의 트랙에 광빔의 조사 위치를 맞추어, 신호 처리부(71)로부터의 기록 신호에 따른 기록 마크를 기록한다.
또한 재생시에는, 구동 제어부(73)의 제어에 기초하여 포커스 제어 및 트래킹 제어를 행함으로써, 재생 어드레스 정보가 나타내는 트랙에 조명광의 조사 위치를 맞추어, 소정 광량의 광을 조사한다.
광기록 매체(76)가 다층 기록 광디스크나, 기록층의 의사 다층 구조를 갖는 마이크로리액터 방식의 광디스크인 경우, 광픽업(70)에는, 제1 실시 형태(도 1)에서 나타낸 픽업 장치(100)를 사용할 수 있다.
또한, 광기록 매체(76)가 2층인 기록층을 갖는 광디스크인 경우에는, 제2 실시 형태(도 15)에서 나타낸 픽업 장치(200)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 광기록 매체(76)가 1층인 기록층을 갖는 광디스크인 경우에는, 제3 실시 형태(도 16)에서 나타낸 픽업 장치(300)를 사용할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 의한 기록 재생 장치(400)에서는, 그 광픽업(70)에서, 광원으로부터 대물 렌즈까지의 광로와 대물 렌즈로부터 초점까지의 광로에서 각각 구면 수차가 발생한다.
또한, 이들 구면 수차는, 대물 렌즈가 가로 시프트하지 않은 상태에서 서로 상쇄하고 있고, 대물 렌즈가 가로 시프트했을 때에는, 이 구면 수차가 어긋남으로써 코마 수차가 발생한다.
이로 인해, 대물 렌즈에 입사하는 광선이 평행하지 않을 때에 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 이 코마 수차에 의해 상쇄하여 보정할 수 있다.
따라서, 제1, 제2 실시 형태에 의한 픽업 장치(100, 200)를 사용하는 경우에는, 대물 렌즈의 사용 배율을 변경해도, 코마 수차를 발생시키지 않고 다층 광기록 매체 등의 각 기록층이나 기록 영역에 광을 집광시킬 수 있다.
이로 인해, 본 실시 형태에 의한 기록 재생 장치(400)는, 매우 고정밀도로 기록ㆍ재생을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 광픽업(70)에, 제3 실시 형태에 의한 픽업 장치(300)를 사용하는 경우, 광픽업(70)은 콜리메이트 렌즈를 필요로 하지 않으므로, 보다 소형화이고 또한 저비용인 기록 재생 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명에 의한 픽업 장치 및 기록 재생 장치, 기록 재생 방법의 실시 형태에 대해 설명했다. 본 발명은 상기 실시 형태에 얽매이지 않고, 특허 청구 범위에 기재한 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 또한 고려되는 다양한 형태를 포함하는 것인 것은 말할 필요도 없다.
1, 15, 31, 51: 광원
2, 13, 32, 52: 편광 빔 스플리터
3, 12, 33, 53: 1/4 파장판
4, 34: 고정 렌즈
5, 11, 35: 가동 렌즈
6: 광선 합성 수단
7, 37, 57: 대물 렌즈
8, 10, 17, 18, 38, 40, 58, 60: 수광 소자
9, 16, 39, 59: 집광 렌즈
14, 36, 56: 광속 분할 소자
19, 42, 62, 76: 광기록 매체
20: 제1 광학계
21: 제2 광학계
22, 23: 광추
24: 랜드/그룹
25: 의사 다층 구조
26: 렌즈
27a, 27b, 27c: 전극
63: 액정 수차 보정 소자
70: 광기록 매체
71: 신호 처리부
72: 제어부
73: 구동 제어부
74: 회전 구동부
75: 이송 구동부

Claims (14)

  1. 픽업 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터 출사되는 광의 광로 상에 배치되고, 상기 광원으로부터 출사되는 광과, 광기록 매체로부터의 반사광을 분리하는 광분리 수단과,
    상기 광분리 수단을 투과한 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 광원과 상기 광분리 수단 사이 혹은 상기 광분리 수단과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 광축 방향으로 이동함으로써 상기 대물 렌즈의 물점 위치를 바꾸는 가동 렌즈와,
    상기 광분리 수단에 의해 분리된 상기 광기록 매체로부터의 반사광을 수광하는 수광 소자를 포함하고,
    상기 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 상기 광원으로부터 상기 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차와 상기 대물 렌즈로부터 상기 광기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차가 상기 가로 시프트에 수반하여 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정하는, 픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈로부터 상기 광기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는 상기 대물 렌즈로부터 상기 광기록 매체 표면까지의 거리를 바꿈으로써 발생시키는, 픽업 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원으로부터 상기 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차와 상기 대물 렌즈로부터 상기 기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는 상기 대물 렌즈의 가로 시프트가 없을 때 서로 상쇄하는, 픽업 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원으로부터 상기 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는 상기 가동 렌즈에 의해 발생시키는, 픽업 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광원으로부터 상기 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는 액정 소자에 의해 발생시키는, 픽업 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광원으로부터 상기 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는 PLZT에 의해 발생시키는, 픽업 장치.
  7. 제1항에 있어서, 또한, 제2 광원과, 제2 광원으로부터의 광을 복수의 광선으로 분할하는 광속 분할 소자와, 상기 복수의 광선으로 분할된 광선의 광로 상에 배치되고, 광축 방향으로 이동 가능하게 된 제2 가동 렌즈와, 상기 제2 가동 렌즈를 투과한 광을 상기 대물 렌즈로 유도하여, 상기 광기록 매체의 랜드/그룹에 집광시키는 광선 합성 수단과, 상기 광속 분할 소자와 상기 제2 가동 렌즈 사이에 배치되고, 상기 광기록 매체에 의해 반사된 상기 제2 광원으로부터의 광을 분리하는 제2 광분리 수단과, 상기 제2 광분리 수단에 의해 분리된 광을 수광하는 제2 수광 소자를 구비하는, 픽업 장치.
  8. 픽업 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 광기록 매체에 의해 반사된 상기 광원으로부터의 광을 분리하는 광분리 수단과,
    상기 광원으로부터 대물 렌즈 사이에 배치되고, 투과하는 광에 구면 수차를 발생시키는 액정 수차 보정 소자와,
    상기 광분리 수단에 의해 분리된 광을 수광하는 수광 소자를 구비하고,
    상기 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 상기 액정 수차 보정 소자에 의해 발생하는 구면 수차와 상기 대물 렌즈와 상기 광기록 매체와의 거리를 바꿈으로써 발생하는 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정하는, 픽업 장치.
  9. 기록 재생 장치로서,
    광원과, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광로 상에 배치되고, 상기 광원으로부터 출사되는 광과, 광기록 매체로부터의 반사광을 분리하는 광분리 수단과, 상기 광분리 수단을 투과한 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 광분리 수단 사이 혹은 상기 광분리 수단과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 광축 방향으로 이동함으로써 상기 대물 렌즈의 물점 위치를 바꾸는 가동 렌즈와, 상기 광분리 수단에 의해 분리된 상기 광기록 매체로부터의 반사광을 수광하는 수광 소자를 포함하고, 상기 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 상기 광원으로부터 상기 대물 렌즈까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차와 상기 대물 렌즈로부터 상기 기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정하는 픽업 장치와,
    상기 기록 매체에의 기록 신호나, 상기 픽업 장치에 의해 수신된 재생 신호 및 서보 오차 신호의 처리를 행하는 신호 처리부와,
    광기록 매체를 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 픽업 장치를 상기 광기록 매체의 직경 방향으로 이동시키는 이송 구동부와,
    상기 회전 구동부나 이송 구동부, 픽업 장치를 구동 제어하는 구동 제어부와,
    상기 구동 제어부에의 구동 명령이나, 상기 광기록 매체에 기록하는 기록 정보를 공급하는 제어부를 구비하는, 기록 재생 장치.
  10. 기록 재생 장치로서,
    광원과, 상기 광원으로부터의 광을 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 광기록 매체에 의해 반사된 상기 광원으로부터의 광을 분리하는 광분리 수단과, 상기 광원으로부터 대물 렌즈 사이에 배치되고, 투과하는 광에 구면 수차를 발생시키는 액정 수차 보정 소자와, 상기 광분리 수단에 의해 분리된 광을 수광하는 수광 소자를 구비하고, 상기 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 상기 액정 수차 보정 소자에 의해 발생하는 구면 수차와 상기 대물 렌즈와 상기 광기록 매체와의 거리를 바꿈으로써 발생하는 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정하는 픽업 장치와,
    상기 기록 매체에의 기록 신호나, 상기 픽업 장치에 의해 수신된 재생 신호 및 서보 오차 신호의 처리를 행하는 신호 처리부와,
    광기록 매체를 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 픽업 장치를 상기 광기록 매체의 직경 방향으로 이동시키는 이송 구동부와,
    상기 회전 구동부나 이송 구동부, 픽업 장치를 구동 제어하는 구동 제어부와,
    상기 구동 제어부에의 구동 명령이나, 상기 광기록 매체에 기록하는 기록 정보를 공급하는 제어부를 구비하는, 기록 재생 장치.
  11. 광기록 매체에 광을 조사하는 광원으로부터 상기 광원에 의해 조사된 광을 상기 광기록 매체 상에 집광하는 대물 렌즈까지의 광로와, 상기 대물 렌즈로부터 광기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 각각 구면 수차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈에 입사하는 광이 평행광이 아닐 때에 상기 대물 렌즈가 가로 시프트함으로써 발생하는 코마 수차를, 상기 가로 시프트에 수반하여 상기 2개의 구면 수차가 어긋남으로써 발생하는 코마 수차에 의해 보정하는, 기록 재생 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 2개의 구면 수차는 상기 대물 렌즈의 가로 시프트가 없을 때 서로 상쇄시키는, 기록 재생 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 광기록 매체 표면으로부터 상기 광기록 매체의 기록 재생 영역까지의 거리가 상이한 것에 의해 발생하는 구면 수차를, 상기 대물 렌즈의 물점 위치를 가변으로 함으로써 보정하는, 기록 재생 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 대물 렌즈로부터 광기록 매체 상의 집광 위치까지의 광로에서 발생시키는 구면 수차는 상기 대물 렌즈로부터 상기 광기록 매체의 표면까지의 거리를 바꿈으로써 발생시키는, 기록 재생 방법.
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