KR910002322B1

KR910002322B1 - 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템

Info

Publication number: KR910002322B1
Application number: KR1019870010449A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 가또; 사도시 마에다; 후미오 야마기시; 히로유끼 이께다; 다께후미 이나가끼
Original assignee: 후지쓰 가부시끼가이샤; 야마모도 다꾸마
Priority date: 1986-09-20
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1991-04-11
Also published as: KR880004338A; EP0268357A2; DE3751442D1; EP0268357B1; US4832464A; CA1309286C; DE3751442T2; EP0268357A3

Abstract

내용 없음.

Description

회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템

제1도는 본 발명에 사용된 회결격자렌즈의 공간주파수 결정방법을 도시하고 있는 회절격차렌즈의 개략도.

제2도는 제1도에 도시되어 있는 회절격자렌즈의 공간주파수 분포의 1예를 도시하고 있는 도표.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자렌즈 조립제의 개략도.

제4도는 제1도에 도시되어 있는 회절격자렌즈의 공간주과수 분포특성의 설명으로부터의 회절격자렌즈조립체의 개략도.

제5도는 제4도에 도시되어 있는 회절격자렌즈의 공간주파수의 1예의 도표.

제6도는 제5도에 도시되어 있는 공간주파수 분표에 따른 회절격자렌즈의 간섭 줄무늬를 도사하고 있는 개략도.

제7도는 본 발명의 일례로서, RMS 파두면 수차와 반도체 레이저 사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제8도는 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체의 원리를 도시하고 있는 개략도.

제9도는 회절격자렌즈 조립제의 다른 하나의 실시예를 도시하고 있는, 제3도와 비슷한 개략도.

제10도는 제9도에 도시되어 있는 회절격자렌즈의 공간주파수를 결정하는 방법을 도시하고 있는, 제1도와 비슷한 개략도.

제11도는 제10도에 도시되어 있는 회절격자렌즈에 대한, 제4도와 비슷한 개략도.

제12도는 제11도에 도시되어 있는 회절격자렌즈의 공간주파수 분포의 일례를 도시하고 있는 도표.

제13도는 RMS 파두면 수차와 파장의 편차사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제14도는 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체의 형태에 대한 단면도.

제15도는 제14도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 조립제를 결합하여 구비하고 있는 광학픽업장치의 사시도.

제16도는 본 발명의 다른 하나의 관점에 따른 회절격자렌즈 조립제의 개략도.

제17도는 제16도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 조립제를 사용하는 반도체 레이저를 집광하기 위한 모듈의 단면도.

제18도는 제17도에 도시되어 있는 모듈의 사시도.

제19도는 본 발명의 또다른 하나의 관점에 따른 광학픽업장치의 개략도.

제20도는 제19도에 도시되어 있는 투명체 안에 거울을 부착하는 방법을 도시하고 있는 설명도.

제21도는 제19도에 도시되어 있는 회결격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학픽업장치의 사시도.

제22도는 본 발명의 다른 또 하나의 관점에 따른 회절격자렌즈 조립체의 개략도.

제23도는 제16도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 조립체를 사용하고 있는 회절격자렌즈의 배열에 대한 평면도.

제24도는 제23도의 선 XXⅣ-XXⅣ에 따른 단면도.

제25도는 제16도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 조립체를 사용하고 있는 발광 다이오드(1ED)배열용 렌즈배열의 평면도.

제26도는 제25도의 선 XXⅥ-XXⅥ 따른 단면도.

제27도는 제25도의 선 XXⅦ-XXⅦ 따른 단면도.

제28도는 본 발명의 실시예에 따른 광학픽업장치의 개략도.

제29도는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 광학픽업장치의 사시도.

제30도는 본 발명의 또다른 하나의 실시예에 따른 광학픽장치의 개략도.

제31도는 본 발명의 또다른 하나의 실시예에 따른 광학픽업장치의 사시도.

제32도는 본 발명의.다른 실시예에 따른 광학픽업장치의 사시도.

제33도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학픽업장치의 개략도.

제34도는 제33도에, 도시되어 있는 픽업장치내의 포커싱 광선을 감지하는 방법을 도시하고 있는 개략도.

제35도는 입사광선의 파장의 변화가 제33도에 도시되어 있는 픽업장치내의 포커싱 감지기상에 어떤 불리한 영향을 끼치지 않는다는 것을 도시하고 있는 개략도.

제36도는 제33도에 도시되어 있는 픽업장치내의 트래킹 광신의 감지를 도시하고 있는 개략도.

제37도는 가시광의 어두운 부분의 반전을 도시하고 있는 설명도.

제38도는 제33도에 도시되어 있는 광학픽업장치의 실제형태의 부분 단면도.

제39도는 본 발명의 다른 하나의 광학픽업장치의 개략도.

제40도는 제39도에 도사되어 있는 픽업장치에서 트래킹 광선의 감지를 도시하고 있는 개략도.

제41도는 파장의 변화가 트래킹 감지기상에 어떤 불리한 영향을 끼치지 않는다는 것을 도시하고 있는 설명도.

제42도는 제39도에 도시되어 있는 픽업장치에서 포커싱 광선의 감지를 도시하고 있는 개략도.

제43도는 제39도에 도시되어 있는 광학픽업장치의 실제형태의 부분 단면도.

제44도는 본 발명에 따른, 입사광선이 모여지는 광학픽업장치의 2광선형의 개략도.

제45도는 본 발명에 따른, 신호광선이 모여지는 광학픽업장치의 2광선형의 개략도.

제46도는 제44도와 제45도에 도시되어 있는 광학픽업장치의 2광선형의 원리를 도시하고 있는 개략도.

제47도는 제44도와 제45도에 도시되어 있는 광학픽업장치의 2광선형에서 첫번째 광선의 주요배치를 도시하고 있는 개략도.

제48도는 광학픽업장치의 2광선형에서 두번째 광선에 대한 제47도와 비슷한 개략도.

제49도는 광학픽업장치의 2광선형에서 2개의 구본영역에 대한 기하학적 배치를 도시하고 있는 평면도.

제50도는 정보가 회수되어절때 신호광선을 감지하는 방법을 도시하고 있는 개략도.

제51a도는 광학픽업장치의 2광선형에서의 트래킹 방법을 도시하고 있는 개략도.

제51b도는 광학픽업장치의 2광선형에서의 포커싱 방법을 도시하고. 있는 개략도.

제52도는 제50도의 변형을 도시하고 있는 개략도.

제53a도는 제52도에 도시되어 있는 배열에서의 트래킹 방법을 도시하고 있는 개략도.

제53b도는 제52도에 도시되어 있는 배열에서의 포커싱 방법을 도시하고 있는 개략도.

제54도는 정보를 기입하고 지울때, 신호광선의 감지를 도시하고 있는 개략도.

제55도는 광학픽업장치의 2광선형의 실제장치의 사시도.

제56도는 변경된 실시예에 따른 광학픽업장치의 개략도.

제57도는 제56도에 도시되어 있는 광학픽업장치의 외부모양을 도시하고 있는 개략도.

제58도는 제57도에 도시되어 있는 광학픽업장치를 구비하고 있는 광학헤드의 부분 단면도.

제59도는 제58도에 도시되어 있는 광학헤드의 광학부제의 분해도.

제60도는 제58도에 도시되어 있는 광학헤드에서 신호광선을 분열시키는 홀로그램의 기능을 도시하고 있는 개략도.

제61도는 제58도에 도시되어 있는 광학헤드에서 포커싱 및 트래킹 광선의 감지를 도시하고 있는 개략도.

제62도는 제58도에 도시되어 있는 광학헤드에서 포커싱 및 트래킹 광선의 감지의 다른 방법을 도시하고 있는 개략도.

제63도는 본 발명에 따른 포커싱 장치내에서 사용된 화절격자렌즈 조립체의 개략도.

제64도는 제63도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 조립체에 사용된 회절격자렌즈의 공간주파수를 결정하는 방법을 도시하고 있는 개략도.

제65도는 제64도에 도시되어 있는 회절격자렌즈의 공간주파수의 분포를 도시하고 있는 도표.

제66도는 제64도에 도시되어 있는 포커싱장치에서 파장의 변화와 초점의 변위사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제67도는 제64도에 도시되어 있는 포커싱장치에서 RMS 파두면 수차와 파장의 변화사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제68도는 본 발명에 따른 광학주사장치의 사시도.

제69도는 제68도에 도시되어 있는 광학주사장치에서 파장과 시간사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제70도는 제68도에 도시되어 있는 장치에서 다각형 거울의 각 변위와 초점사이의 변화사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제71도는 제68도에 도시되어 있는 주사장치에서 파장의 변화와 초점거리의 변화사이의 관계를 도시하고 있는 도표.

제72도는 제68도에 도시되어 있는 주사장치에서 파장의 변화와 다각형 거울의 각 변위사이의 관계에 대한 도표를 도시하고 있는 도표.

제73도는 공지의 기술에 따른 회절격자렌즈의 직렬형에서의 수차를 도시하고 있는 개략도.

제74a도, 제74b도, 및 제74c도는 여러 알려져 있는 홀로그램 렌즈들을 도시하고 있는 개략도.

제75도는 공지의 기술에 따른 회절격자렌즈의 축의(off-axis)형에서 수차와 초점의 편차를 도시하고 있는 개략도.

제76a도와 제76b도는 단모드의 반도체 레이저와 다모드 반도체 레이저의 광강도를 각각 도시하고 있는 도표.

제77도는 단모드 반도체 레이저에서 온도에 의존하는 파장의 변화량을 도시하는 도표.

제78도는 알려져 있는 회절격자렌즈의 광학장치를 도시하고 있는 개략도.

제79도는 알려져 있는 로드 렌즈배열의 사시도.

제80도는 알려져 있는 분포된 인덱스 렌즈배열의 설명용 사시도.

제81도는 알려져 있는 광학픽업장치의 개략도.

제82도는 광학 홀로그램 픽업장치의 알려져 있는 2광선형의 개략도.

제83도는 알려져 있는 포커스-서어보장치의 개략도.

제84도는 알려져 있는 광선주사장치의 사시도.

제85도는 알려져 있는 다른 하나의 광선주사장치를 도시하고 있는것을 제외하고는 제84도에 비슷한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 첫번째 회절격자렌즈 12 : 두번께 회절격자렌즈

13 : 투명체 14 : 원통형 하우정

15 : 고리모양의 나사 17 : 반투과 거울

18 : 고리모양 거울 21 : 광전변환기

31 :

λ 플레이트 33 : 편광분리기

35 : 거울 40 : 거울

121 : 홀로그래픽렌즈 122 : 홀로그램

125 :

λ플레이트 311 : 다각형 거울

본 발명은 광선을 집광시키는 회절격자렌즈 조립제를 구비하고 있는 광학시스템에 관한 것이다.

회절격자렌즈는 광학디스크장치의 광학헤드와 같은 광학장치에 사용되는데 이 광학장치에서는 간섭성의 광원으로부터 나온 구면파의 광선집속이 한 점에 집광되어 도달시간(acces times)이 감소되어 소형경량의 저렴한 광학장치를 실현한다. 회절격자렌즈는 통상 종래의 광학부재보다 더 얇고 가벼워서 대량생산에 적합하다.

회절격자렌즈는 특성 파장만의 평행광속을 한 점에 집광시키는 기능을 한다. 따라서 파장이 변화하면 회절격자렌즈는 더이상 광속을 집광하지 않는다. 즉, 회절격자렌즈를 사용하면 파장이 선정값으로부터 편기되었을 경우에 수차가 발생하거나 초점편차가 발생하거나 또는 양자가 동시에 발생하는 결점이 있다.

반도체 레이저는 통상 광학디스크장치의 광학헤드안의 간섭성 광원으로 사용된다. 반도체 레이저의 파장은 통상 일정치 않은 주위온도의 변화에 따라서 또한 레이저의 기전류의 변화에 따라서 통상 변동한다.

본 발명의 주목적은 입사광의 파장수차를 본절적으로 흡수하여 편차없이 초점상에 양호한 광점(beamspot)을 실절적으로 생성시키는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템을 제공하므로써 종래기술의 상기 결점을 해소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 입사광의 파장이 변화하는 경우에도 본절적으로 수차가 발생하지 않는 상기한 바와같은 회절격자렌즈 조립체를 구비한 신뢰성있고 정밀한 광학픽업장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 입사광의 파장이 변화하는 경우에도 본절적으로 수차가 발생하지 않는 상기한 바와같은 회절격자렌즈를 구비한 신뢰성 있고 정밀한 초점장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따라 입사광선들을 회절시켜 비평행 회절광선을 제공하는 첫번째 회절격자렌즈와 이 비평형 회절광선을 실절적으로 수차가 없는 설정된 패턴으로 집광시키는 두번째 회절격자렌즈를 포함하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템이 구비되어 있다.

본 발명에 따라 상기 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템은 예컨대 초점의 수차나 편차가 없이 양호한 광점을 제공하는 광학디스크장치에 사용될 수 있는 광학픽업장치에 적용될 수 있다.

본 발명의 또다른 특징에 따라 상기 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템을 사용하므로써 초점이 제어될 수 있는 초점장치가 구비되어 있다. 이 초점은 입사광선의 파장을 변화시키므로써 변화될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따라 이 초점장치는 비임이 선정된 패턴에 따라 집광될 수 있는 광선주사장치에 적용된다.

본 발명의 부수된 도면에 대하여 하기에 상술될 것이다.

종래기술을 도시하고 있는 제73도 내지 77도를 참조함으로써 본 발명을 더욱 잘 이해하기 위하여, 제73도에 도시되어 있는 보통의 회절격자렌즈(G)는 단지 특정 파장 λ₀의 평행 광선속만을 초점(Q)에 집중시킨다. 따라서, 회절격자렌즈(G)는 다른 파장 λ(제73도에 있어서 λ＞λ₀)의 평행 광선속을 초점(Q)에 집중시키지못한다. 즉, 수차가 도시된 바와같이 제73도의 (A)에 발생한다는 것이다. 이것은 좋지않은 변환 효율의 결과를 초래한다. 입사광선의 파장이 적은값(λ＜λ₀)으로 변할때에도 결과는 같다.

이러한 종류의 현상은 주로 빛의 광선을 회절시키는 렌즈에 발생한다. 즉, 수차는 입사광선의 파장이, 예를들어 제74a도에 도시된 바와같이 입체사진 렌즈에 있어서, 제74b도에 도시된 바와같이 표면 양각 홀로그램(ho1ogram) 및 제74c도에 도시된 바와같이 볼레이즈된(b1azed) 회절격자렌즈를 변경시킬때 발생한다.

제75도는 회절격자렌즈(G)의 축을 벗어난 형태에 있어서 수차의 발생을 도시하고 있다. 회절격자렌즈의 축을 벗어난 형태의 경우에 있어서, 광축 X₀-X₀으로부터 초점의 벗어남은 제75도에 도시된 바와같이 수차와 더불어 발생한다.

전술한 것으로부터 공지된 바와같이, 회절격자렌즈는 입사광선의 파장이 소정의 값(λ₀)으로부터 벗어나서 광선속의 광선의 좋지않는 변환을 가져올때 수차를 야기시킨다. 또한, 광축으로부터 초점의 벗어남은 어떠한 종류의 렌즈에 있어서 발생한다.

예를들어, 광학디스크장치의 광학헤드에 있어서, 반도체 레이저가 종종 응집하는 빛의 근원으로서 사용된다. 반도체 레이저에는 싱글 모드 레이저 및 멀티 모드 레이저의 두가지 형태가 있다. 제76a 및 76b도는 각각의 레이저의 파장의 상태를 도시하고 있다.

통상의 광학렌즈가 사용되는 보통의 평범한 광학헤드에 있어서는, 광학렌스상의 입사광선의 파장이 변할지라도 초점상의 광점에 있어서는 대체로 변화가 없다. 따라서 싱글 모드 레이저 및 멀티 모드 레이저 양쪽다 사용될 수 있다. 그러나, 상기한 언급된 바와같이 보통의 회절격자렌즈가 사용되는 광학헤드의 경우에 있어서, 입사 레이저 광선의 파장의 변화는 전술한 바와같이 변화된 광점상에 커다란 영향을 미치기 때문에 단지 싱클 모드 레이저만이 사용될 수 있다. 싱글 모드 레이저일지라도 주위온도에 따라 파장이 변한다는것을 주목하여야 한다.

제77도는 열정한 레이저 출력을 취하고 있는 싱클 모드 반도체 레이저에 있어서 파장 및 온도사이의 관계를 도시하고 있다. 제77도에 도시된 바와같이, (a) 파장은 온도에 따라서 연속적으로 그리고 점진적으로 변화하고 있고 : (b) 파장은 열정 온도(T₁)(이하에는 모드 홉이라고 함)에서는 불연속적으로 변화하여, 그리고 (c) 두개 이상의 파장이 열정 온도(T₂)에서 존재한다.

따라서, 회절격자렌즈를 사용하는 광학헤드에 있어서, 싱글 모드 반도체 레이저과 광원으로서 사용되어졌을때일지라도, 파장은 통상적으로 일정하지 않은 온도의 변화에 따라 변화하며, 변환이 감소함으로서 얻어지는 광점의 절 및, 어떠한 경우에는, 초점의 위치가 변화게 된다. 이러한 것은 광학디스크와 같은 포토-미디엄에 있어서 광점의 직경의 확대와, 트랙의 벗어남과, 초점의 벗어남을 야기시킨다.

특히, 파장이 제77도에 도시된 모드 홉에 의하여 변화되어절때, 변화가 불연속적으로 발생하기 때문에 현재의 서보시스템은 그 변화를 따를수 없다.

이러한 문제에 대한 한가지 해결책은 외부에 제공된 온도 조절기에 의해 주의 온드를 조절하는 것이다. 실제에 있어서, 그러한 온도 조절 시스템은 또한 공지의 것이다. 그러나, 정보가 광학디스크상에 기록될때 및 정보가 광학디스크로부터 판독될때 사이의 구동전류에 차이가 있기 때문에 접합점에서의 온도는 크게 변화한다.

따라서, 온도 조절기로 온도를 정밀하게 조절한다는 것은 거의 불가능한 일이다.

다른 해결책은 레이저의 파장의 변화를 효과적으로 흡수하는 것이다. 일본국 공개특허공보 59-160166호는 제78도에 도시된 바와같이 그러한 아이디어를 개시하고 있다.

제78도에 있어서, 축을 벗어난 두개의 회절격자렌즈(G1) 및 (G2)는 그것들의 광축이 서로서로 오프세트되게 위치된다. 레이저 광원(반도제 레이저)(P)으로부터 첫번째 회절격자렌즈(G1)로의 레이저 입사광선은 첫번째 회절격자렌즈(G1)에 의하여 평행 회절 광선속 일방향을 회절된다. 그러면, 회절광선은 소정의 점(Q)상으로변환되기 위하여 반대방향으로 회절된다. 즉, 광선은 레이저 광선의 파장의 변화에 의존하는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈 사이의 회절각 변화를 없애기 위하여 두개의 회절격자렌즈에 의해 지그재그모양으로 회절된다. 그러나, 제78도에 도시된 그러한 시스템에 있어서 회절격자렌즈 그 자제는 제75도에 도시된 바와같이 수차의 발생 및 초점의 벗어남이라는 고유의 결점을 구비하고 있다. 따라서, 광학헤드에 있어서 트랙의 벗어남(±0.02μm) 및 초점의 벗어남(±0.2μm)을 보상한다는 것은 불가능하다.

두개의 회절격자렌즈(G1) 및 (G2)사이의 거리(D)를 사실상 0으로 함으로서 트랙의 벗어남을 보상하는 것이 가능하다는 것을 주목하여야 한다. 그러나, 초점의 벗어남을 ±0.2μm대로 보상한다는 것은 불가능하다.(예를들어, 작용거리 1.8mm의 경우에 있어서, 파장이 1mm 변할때에 6μm의 초점의 벗어남이 발생한다.)

이러한 상황하에서, 상기에 언급한 회절격자렌즈 시스템은 광학헤드에 있어서 광학시스템으로서 사용되어절 수 없다.

본 발명은 입사광선의 파장이 변화할지라도 어떠한 수차도 없고 그리고 초점의 벗어남도 없이 소정의 초점상에 훌륭한 광점을 확실히 해주는 회절격자렌즈 조립체를 구비한 새롭고 개량된 광학시스템의 공급을 목적으로 하고 있다. 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체는 광학디스크장치, 초점장치, 혹은 스캐닝장치와 같은 여러종류의 광학기구에 일원으로 사용되어절 수 있다.

원칙적으로, 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체는 제1도 내지 제3도에 도시된 바와같이 거리 d로서 서로서로 거리를 두고 떨어져 있는 정렬된 두개의 회절격자렌즈(11 및 12)를 구비하고 있다.

첫번째 회절격자렌즈(11)는 입사광선, 즉, 응집하는 광원(P)으로부터 나오는 구면 수차파동의 광선속 그리고 첫번째 회절격자렌즈(11)상의 입사광선을 회절시켜서 사용하려하는 평행하지 않은 회절광선이 발생한다. 두번째 정렬된 회절격자렌즈(12)는 첫번째 회절격자렌즈(11)에 의해 회절된 평행하지 않은 광선속을 소정의 점(홈은 선)(Q)상에 집중시킨다. 두개의 회절격자렌즈(11 및 12)는 동일 광축상에 위치된다. 두개의 회절격자렌즈(11 및 12)는 광축에 관한 회절대칭으로 소정의 공간주파수 분포를 구비하고 있다. 제3도에 도시된 실시예에 있어서, 첫번째 회절렌즈(11)는 회절광선의 광선이 광축상에 서로서로 교차하는 광축에 관하여 대정인 첫번째 회절격자렌즈의 두개의 임의의 입사점에서 회절되는 방법으로 입사광선을 회절시킨다.

상기 언급된 배치에 있어서, 서로 다른 파장 λ₀,λ(λ₀＜λ)을 구비하고 있고 그리고 동일 방향으로부터 첫번째 회절격자렌즈(11)상의 임의의 한점에 있는 두개의 광학통로를 가정할때, 파장(λ)의 첫번째 광선은 파장(λ₀)의 두번째 광선의 회절각보다 커다란 회절각에서 첫번째 회절격자렌즈에 의해 회절된다. 첫번째 및 두번째 광선의 회절광선은 광축과 교차하고 그리고 두번째 회절격자렌즈(12)로 오게된다. 파장(λ)의 회절광선이 광축으로부터 도달하는 두번째 회절격자렌즈의 점의 거리는 파장(λ₀)의 회절광선이 광축으로부터 도달하는 제2의 회절격자렌즈의 점의 거리보다 크다.

첫번째 회절격자렌즈에 의해 회절되는 회절광선은 두번께 회절격자렌즈에 의해 다시 회절된다. 두번째 회절격자렌즈에 의해 광선의 회절이 발생할때, 파장(λ₀)의 회절광선은 두번째 회절격자렌즈에 의해 과장(λ₀)의 회절광선의 회절각보다 커다란 회절각에서 회절된다. 따라서, 두개의 회절광선사이의 거리는 점차적으로감소하여 두번째 회절격자렌즈에 의해 회절된 회절광선은 결국에는 동일점으로 오게 된다. 따라서, 각각의 소정의 공간주파수 분포를 구비하고 있는 두개의 회절격자렌즈를 공급함으로써, 두번째 회절격자렌즈에 의해 회절광선이 서로서로 교차하는 점은 제1도 및 제3도에 있어서의 점(Q)에 대응하는 광축상에 소정의 점을 형성한다.

첫번째 회결격자렌즈상의 어떠한 점상에 있는 광설에 대해서도 같은 적용이 가능하다. 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈의 공간주파수 분포가 각각의 광축에 관하여 회전 대칭일때, 첫번째 회절격자렌즈상에 있는 구면수차 파동의 광선은 입사광선의 파장이 변할지라도 초점의 벗어남 및 수차없이 광축상의 한점상에 항상 집중된다.

제1도 및 제2도를 참조함으로서, 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈의 공간주파수 분포를 결정하는 방법에 대한 토른이 아래에 기술되어진다.

다음의 기술에 있어서,

₁은 점(응집하는 광원)(P) 및 첫번째 회절격자렌즈(11)사이의 거리이며, d는 두개의 회절격자렌즈사이의 거리이고, 그리고

₂는 두번째 회절격자렌즈(12) 및 집중점(Q)사이의 거리이다.

(i) 첫째, 점(P)로부터 나와서 첫번째 회절격자렌즈(11)의 가장 외부 원주에 위치되는 점(R1)에 도달하는 파장(λ₀)을 구비하는 광선은 고려하지 않는다. 첫번째 회절격자렌즈(11)의 점 R1에 회절된 광선은 두번째 회절격자렌즈(12)의 중심점(r₁)에 이르는 광선이 가정된다. 즉, 광축으로부터 점(r₁)의 거리(r)는 0이다(r=0) 상기 광번은 제1도에 실선

으로서 도시되어 있다. 광화통로 P→R1→r1→Q를 가정하면, 점(R1)및 (r1)에서의 공간주파수(F1) 및 (f1)을 결정할 수 있다.

(ii) 다음에, (λ₀)로부터 λ(＞λ₀)로 변하는 파장을 가정하면, 점(P)로부터 점(R1)으로오는 파장(λ)를 구비한 광선은 파장(λ)을 구비하는 광선

의 회절각보다 커다란 회절각으로 점(R1)에서 회절되고 그리고 제1도에서 점선

으로 도시된 바와같이, 두번째 회절격자렌즈(12)상의 점(r2)에 도달하게 된다. 파장(λ)을 구비한 광선은 또한 점(Q)상에 집중한다는 조건에 의하여 점(r2)에서의 공간주파수(f2)는 결정되어 절수 있다.

(iii) 파장 λ₀의 광선에서 다시볼때, 점 r2에서 회절되고 그리고 점 Q 로오는, 제1도에 있어서 실선

로 도시된 바와같이, 빛이 어디로부터 오는 지 결정할 수 있다. 광선

가 오는것으로부터 첫번째 회절격자렌즈상의 점을 R2라고 가정하면, 점 R2에서의 공간주파수 F2는 점 R2에서의 회절광선이 점 p로 온다는 조건에 의해 결정될 수 있다.

(iv) 또한, 파장이 λ가 된다고 가정하면, 두번째 회절격자렌즈(12)상의 점 r3(도시되어 있지않음) 그리고 점 r3에서의 공간주파수 f3는 상기 언급된 (ii)단계에 유사하게 결정될 수 있다. 따라서, 파장이 λ₀라고 가정하면, 첫번째 회절격자렌즈상의 점 R3(도시되어 있지않음) 그리고 점 R3에서의 공간주파수는 상기에 언급된 바와같이 (iii)단계에 유사하게 결정될 수 있다. 상기에 언급된 (ii) 및 (iii)의 작용은 방사상의 방향에 있는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수 분포를 결정하기 위하여, 첫번째 회절격자렌즈(11)상의 점 R_n(n=1,2,3,…)이 첫번째 회절격자렌즈(11)의 중심에 올때까지 반복된다. 두번째 회절격자렌즈(12)의 직경은 점 r_n의 위치에 따라서 결정될 수 있다.

일반적으로,

일때, 그리고

일때이다.

상기에 언급된 단계에 있어서 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수 분포를 결정함으로써, 점 P로 부터나온 광선은 입사광선의 파장 λ₀가 λ로 변할때일지라도 수차없이 점 Q에 항상 집중되어 절수 있다.

제2도는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수 분포의 일예를 도시하고 있다. 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 방사상 방향에 있는 공간주파수 F 및 f는 계산에 의해 얻어절 수 있다. 여기서

₁=8mm, d=10mm,

₂=3.4mm, λ₀=830nm, λ=830.3nm이다. 파장에 있어서의 차이(λ-λ₀=0.3nm)는 반도체 레이저의 한가지 모드와 일치한다는 것을 주목하여야 한다. λ값의 변화를 가지고 λ₀를 830nm로 고정(λ₀=830nm)하는 공간주파수의 계산 결과는 대체로 λ=λ₀±5nm인 경우 일지라고 제2도에 도시된 다이어그램과 일치한다는 것이 입증되었다.

공간주파수 분포가 λ₀=830nm 그리고 λ=830.3nm로 결정되었을때, 수차 혹은 초점의 벗어남은 λ=830±5nm의 파장을 구비하고 있는 광선에는 발생하지 않는다는 것을 제2도로 부터 알수 있다. 거리 d를 더욱 감소시킴으로서, 더욱 큰 파장을 구비하는 광선에 대해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 예를들어, d=5mm일때,λ=830±7nm의 파장을 구비하는 광선에 대해서는 수차가 발생하지 않는다.

회절격자렌즈(11 및 12)의 특성에 관해서는 제4도 내지 제6도의 참조로서 더욱 상세하게 아래에 설명될 것이다.

제4도에 도시된 바와같이, 회절격자렌즈(11 및 12)는 회절기능의 설명을 위하여 각각 두부분 11a, 11b 및 12a,12b으로 나누어 진다.

즉, 회절격자렌즈(11 및 12)는 각각 두개의 회절격자렌즈 11a,11b 및 12a,12b로 나누어진다.

회절격자렌즈(11 및 12)의 분리는 공간주파수 F 및 f를 Fa, Fb 및 fa, fb로 각각 분리시키게 한다. F=Fa+Fb 및 f=fa+fb임을 주목하여야 한다. 회절격자렌즈(11a 및 12a)는 평면 파동 광선을 한점에 집중시키고 그리고 따라서 제73도에 도시된 종래기술의 정렬된 렌즈와 동일한 정렬된 회절격자렌즈이다. 반면에, 회절격자렌스(11b,12b)는 제5도에 도시된 바와같이 공간주파수 Fb 및 fb는 각각의 렌즈 중심 및 렌즈의 외부 원주사이에서 최대치 MAX를 구비하는 특정한 공간주파수 분포를 구비하고 있다.

전술한 것으로부터, 회절격자렌즈(11 및 12)의 특성은 제6도에 도시된 바와같이 기술되어절 수 있다. 즉, 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수 분포는 평면 파동을 한점에 집중시키기 위한 정별된 회절격자렌즈(11a 및 12a)의 공간주파수 분포와 보상 요소로서의 회절격자렌즈(11b 및 12b)의 공간주과수 분프(렌즈중심 및 렌즈 주위사이에서 최대치를 구비하며 그러고 축에 관하여 대칭인 공간주파수 분포)를 더한것에 의하여 표현되어진다.

제7도는 본 발명의 회절격자렌즈 조립체에 의해 입사광선 파장의 파동의 보상 효과를 나타내고 있는 계산결과를 도시하고 있다. 제7도에 있어서, 반도체 레이저 광선의 파장이 변화될때 발생되는 수차는 파두면(wave front) 수차와 RMS 값에 의하여 표현된다. 계산에 있어서,

₁₁=8mm,

₂=3.4mm, d=5,10,20mm이고, 파장은 830nm부터 시작된다. 또한, 계산에 있어서, 회절격자렌즈(11 및 12)의 파장은 회절격자렌즈는 파장이 각각 830nm 및 830.3nm일때 대체로 수차를 야기시키지 않는 방법으로 설계되었다.

제7도에 있어서, 마르샬(Marecha1)의 기준(RMS 파두면 수차

0.07λ), 실제로 있어서 대체로 수차가 발생하지 않는 참고치로서 고려될 수 있는, 파장의 파동의 허용할 수 있는 범위를 얻을 수 있다. 허용할수 있는 범위는, 각각 D=5mm, d=10mm일때 적어도 830±7nm, 830±6nm 및 830±4nm이라는 것을 제7도로부터 알수 있다. 파장의 파동이 허용법위내에 있을때 훌륭한 광점의 수차의 발생없이 얻어절 수 있다는것이 증명되었다.

상기 언급된 계산에 있어서는 초점의 벗어남이 발생되지 않았다는 것 또한 확증되었다.

계산 결과로부터 알수 있듯이, 제1도 및 제 2 도에 도시된 실시예에 따라서, 파장의 파동은 효과적으로 흡수될 수 있고, 광점 및 초점의 성절에는 어떠한 영향도 미치지 않는다. 즉, 본 발명에 따라서, 반도체 레이저 광선의 파장이, 멀티 모드 레이저 광선일지라도, 변할때, 그리고 모드-홉이 발생할때 일지라도, 훌륭한질의 광점은 대체로 수차 및 초점의 벗어남 없이 항상 얻어절수 있다. 따라서, 회절격자렌즈 어셈불리를 구비한 광학헤드와 같은 광학시스템은 실현되어절 수 있다.

반도체 레이저의 출력 광선 강도가 가우스(Gauss) 분포를 구비하고 있을때, 집중된 광선은 또한 보통의 광학렌즈시스템에 있어서의 가우스 분포를 구비하고 있으나, 본 발명에 있어서는 집중된 광선은 출력광선강도의 비교적 균일한 분포를 구비하고 있으며 그리고 따라서 매우 작은 광점이 유익하게 얻어절 수 있다.

본 발명의 회절격자렌즈(11 및 12)는, 예를 들어 전자비임 라이팅(e1ectron beam writing)방법에 의하여, 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 전자비임 라이팅 공정에 있어서, 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수 계산결과는 데이터로서 콤퓨터에 압력되어 바람직한 회절격자렌즈를 얻을 수 있다.

잘 알려진 바와 같이, 회절격자렌즈의 효율을 높이기 위하여 볼레이즈된 회절격자렌즈를 만들기 위하여 회절격자렌즈를 블레이스 하는 것이 가능하다. 또한, 광학장치의 사용으로 소정의 파두면을 창출하여 홀로그래픽(ho1ographic)공정으로 회절격자렌즈를 생산하는 것이 가능하다. 이와 같은 선택에 있어서, 공간주파수 밴드(band)를 높이기 위하여 두개의 회절격자렌즈 사이의 거리(d)를 감소시킴으로서 회절격자렌즈의 효율을 중가시키는 것이 가능하다.

상기 언급된 실시예에 있어서의 두개의 회절격자렌즈(11 및 12) 대신에 4개의 회절격자렌즈(11a,11b 및12a,12b)를 실제로 사용하는 것이 가능하다.

제8도는 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체의 보통의 이론적인 원칙을 도시하고 있다. 간단화를 위하여, 첫째로, 일차원적인 구조가 아래에서 분석될 것이다.

제8도에 있어서, 공간주파수 f1(x1,x2)를 구비한 첫번째 회절격자렌즈(홀로그램 렌즈)(11) 그리고 공간주파수 f2(x1,x2)를 구비한 두번째 회절격자렌스(홀로그램 렌즈)(12)는 광선이 나오는 점(광원)(P) 및 광원이 집중하는 점(Q)사이에 위치된다. 회절격자렌즈(11 및 12)는 세단면 S1, S2, S3을 형성된다. 가로 좌표 x1 및 x2는 각각의 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 평면내로 뻗어있다.

회절격자렌즈(11 및 12)를 통과하는 파장 λ의 광선은 회절격자렌즈(11및 12)의 점(A 및 B)에서 각각 교차한다고 가정하면, 광학경로

,

및

는 결정될 수 있다. 전체 광학경로

는 다음식으로부터 얻을수 있다.

여기서

n₁, n₂및 n₃는 단면 S1, S2 및 S3 각각의 굴절 지수이다.

공간주파수 f1(x1,x2) 및 f2(x1,x2)는 상기에 언급된 광학경로를 미분함으로써 얻어절 수 있는 다음식② 및 ③에 의하여 얻어절 수 있다.

여기에서,θ₁및θ_2A는 첫번째 회절격자렌즈(11)의 입사각 및 굴절각이고, 그리고 θ_2B및 θ₃는 두번째 회절격자렌즈(12)의 입사각 및 굴절각이다. 각 θ의 부호는 시계방향으로 보았을때 양이고 그러고 공간주파수 f의 부호는 반시계 방향으로 광선을 회절시키는 기능을 할때 양이다.

만일 파장이 △λ에 의하여 변하게되면, 첫번째 화절격자렌즈(11)에 의하여 회절된 과장(λ+△λ)의 광선은 두번째 회절격자렌즈(12)상의 B'(x₂+△x₂)에 오게된다.

제 ②식으로부터

λ로부터(λ+△λ)로의 파장의 변화에 의한 점 Q의 변화가 없다면, 제 ③ 식으로부터 다음식을 얻을수 있다.

여기에서 △f₂(x₁, x₁)·△λ는 무시되었다.

반면에, 점(Q)로부터 두번째 회절격자렌즈(12)의 점(B')를 통과하는 파장 λ의 광선은 첫번째 회절격자렌즈상의 점(A')을 통과하여 점(P)로 오기 때문에, 점(A')는 (x₁+△x₁)으로 표현되어진다. 이것으로부터,

⑨ 및 ⑩ 식으로부터 ⑪을 얻을수 있다.

⑧ 및 ⑪ 식으로부터 △λ를 제거함으로서,

⑭에 의해 주어진 다음 관계는 통상적으로 식 ⑥ 및 ⑦로부터 성립되므로,

식 ⑬은 다음식으로 대체될 수 있다.

그러므로,

=상수…………………………………………………………

라고 결정을 내릴 수 있다.

이것으로부터, 광학경로가 일정할때, 파장의 변화에 민감하지 않은, 즉, 파장의 파동과는 관계가 없는 회절격자렌즈 어셈블리가 얻어질수 있다는 기본적인 원칙을 얻을 수 있다.

2차원 구조의 경우에 있어서, 광학경로가 일정할때 파장의 파동이 없는 회절격자렌즈 조립체를 얻을수 있다는 상기의 기본원칙은 다음과 같이 결론 지을수 있다.

즉, 2차원 구조에 있어서, 광학경로는 ①식 대신에 다음의 ①'식에 의하여 표현되어진다.

여기에서,

다음 ① 식의 본석에 관하여, 상기에 언급된 x-성분에 유사한 계산은 x-y 좌표의 y-성분에 대하여도 실행될 수 있다.

④ 내지 ⑦ 식에 의하여 표현된 관계를 표준화하기 위하여, 좌표(x1,y1) 및 (x2,y2)로 표시된 A 및 B점에 있는 작은 표면이 각각 고려되어 다음식이 얻어진다.

여기에서 1, m 및 n은 각각의 작은 표면의 코사인 방향이다. 결론적으로, 상기에 언급된 일차원 구조에 유사하게,

제9도 및 10도는 제1도의 점(P)으로부터 구면수차파동의 입사광선이 응집하는 평면파동의 입사광선으로 대체된 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 제9도에 도시된 배열은 평면 파동의 평행 광선속의 응집하는 입사광선이 첫번째 정렬된 회절격자렌즈(11)상에 있다는 것을 제외하고는 제3도와 동일하다.

제10도 및 제11도는 이미 언급된 제1도 및 제4도의 실시예와 일치한다. 제1도 및 제4도와 동일한 토론이 제10도 및 제11도에도 적용될 수 있으므로, 제10도 및 제11도에 대한 설명은 생략한다.

제11도에 있어서, 상기에 언급된 바와 같이 첫번째 회절격자렌즈는 평행 광선속의 입사광선을 회절시킨다. 따라서, 제4도에서와 같이, 첫번째 회절격자렌즈를 두개의 회절격자렌즈로 분리하여 분석한다는 것은 의미가 없다.

제12도는 제9도에 도시된 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수의 일예를 도시하고 있다.

제12도에 있어서, 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 반경 R 및 r은 1.5mm 및 0.95mm(R=1.5mm, r=0.95mm)이고, 점(Q) 및 두번째 회절격자렌즈(12)사이의 거리 두번째 회절격자렌즈의 초점거리)는 1.8mm(I=1,8mm)이고, 그러고 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈 사이의 거리(d)는 2.5mm(d=2.5mm)이다. 회절격자렌즈(12)가 수차없이 점(초점) Q상에 광선을 집중할 수 있는 입사광선의 파장 λ₀되는 은 830nm(λ=830nm) 이다.

제12도로부터 알수있듯이, 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 공간주파수 분포 F 및 f는 렌즈중심으로부터 렌즈 외부로 증가하는 유연한 곡선을 보여주고 있다.

제4도의 참조로서 이미 설명된 바와 같이, 두개의 회절격자렌즈로 동등하게 분리되어절 수 있는 두번째 회절격자렌즈(12)의 회절격자렌즈(12a)는 렌즈중심에서는 0이고 그리고 렌즈 외부를 향하여 대체로 직선으로 증가하는 공간주파수 분포 fa를 구비하고 있다. 다른 회절격자렌즈(12b)의 공간주파수 분포(fb)는 430내지 620mm^-1을 커버하고 있는 첫번째 회절격자렌즈(11)의 주파수 밴드와 동일한 주파수밴드를 구비하고 있으며 그리고 그 공간주파수는 렌즈중심으로부터 렌즈 주위를 향하여 유연하게 감소하고 있다. 두번째 회절격자렌즈(12)에 있어서, 다음의 관계가 상기 언급된 바와 같이 성립된다. 즉,

f = fa + fb

상기에 언급된 제9도 대지 제11도에 도시된 실시예에 따른 회절격자렌즈에 의하여 파장의 파동의 보상효과를 확실히 하기 위하여, 입사광선의 파장이 변수 △λ로 중심파장 830nm으로부터 변화될때 야기되는 파두면 수차와 최대치 및 RMS값을 계산하였다. 그 결과는 제13도에 도시되어 있다. 회절격자렌즈(11 및 12)는 제10도에 도시된 과정에 의해, 파장이 830nm 및 830.3nm일때 수차가 발생하지 않는 공간주파수 분포를 구비하도록 설계되었다.

제13도에서, RMS값이 0.07λ 미만이고, MAX값이 0.25λ 미만일때(RMS＜0.07λ, MAX＜0.25λ), 수차(aberration)가 실제로 일어나지 않는다고 생각될 수 있다는 조건으로부터, 수차가 830±14nm의 파장으로 유지될수 없다는 것이 발견되었다. 830±14nm의 파장범위는 시장에서 곧 구할수 있는 반도체 레이저의 거의 모든 레이저 광선의 파장들을 포함할 수 있다.(온도변화에 따른 파장의 변동을 포함함.) 초점의 편차가 없다는 것이 또한 제13도에서 확인되었다.

제14도는 쉽사리 완전하게 구성될 수 있는 회절격자렌즈 조립체의 예를 도시하고 있다. 제14도에서, 첫번째와 두번째의 회절렌즈(11 및 12)는 원통형 하우징(20)의 맞은편 끝에 부착되어 있으므로, 회절격자렌즈들은 광축(optica1 axis)과 동축이다.

제15도는 제14도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 조립체(100)를 구비하고 있는 광학픽업장치(pick up)의 예를 도시하고 있다. 제14도에 도시되어 있는 픽업장치에서, 회절격자렌즈 조립체(100)는 로터리 보빈(103)에 차례로 연결되어 있는 액츄에이터(101)에서 대물렌즈로서 결합되어 있으므로, 엑츄에이터(101)는 잘알려진 바와 같이 초점을 맞추고 트래킹하는 조작을 수행하기 위하여 축방향(107)으로 움직일 수 있고 회전방향(109)으로 회전할 수 있다. 제15도에 도시되어 있는 픽업은 본절적으로 상기 대물렌즈를 제외하고는 전형적으로 알려진 픽업장치인데, 그것은 상기 언급된 바와 같이 본 발명의 회절격자렌즈로 형성되어 있다. 예를 들어서, 반도체 레이저(도시되어 있지않음)로부터의 시준(collimated) 광선(L)은 거울(105)에 의하여 위쪽으로 반사되어 회절격자렌즈 조립체(100)를 향하여 입사되는데, 입사광선은, 예를 들어, 광디스크(광기록매체) -도시되어 있지않음-상의 한점에 모인다. 이 광학픽업장치에서, 예를 들어, 반도체 레이저 광선(1)의 파장이 온도변화에 따라 변동한다면, 그 파동은 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체에 의한 보상효과때문에 광디스크상에 모인 광점에 불리한 영향을 실제로 끼치지 못한다. 제15도에 도시되어 있는 픽업은 본 발명이 회절격자렌스 조립체가 보다 더 가볍고, 작고, 비싸지 않은 대물렌즈를 실현할수 있기 때문에 보다 더 가볍고, 작고, 덜비싸다. 보통의 광학렌즈로 만든 전통적인 대물렌즈에 비하여.

제16도는 본 발명에 따른 회절격자렌즈의 다른 한 실시예를 도시하고 있다. 제16도에서, 첫번째 및 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)는 두께, d를 가지고, 예를 들어, 평행한 유리판으로 만든 투명체(13)의 반대편 측면상에 형성되어 있다. 즉, 제16도에 도시되어 있는 실시예는 회절격자렌즈들이 서로 떨어져서 거리d만큼의 열정한 간격으로 유지되어 있는 언급된 실시예들과는 다르게 첫번째와 두번째 화질격자렌즈들 사이에 있는 투명체(13)의 구비를 특징으로 한다.

제16도에 도시되어 있는 실시예에 따르면, 회절격자렌즈(11 및 12)가 투명체(13)의 평행한 맞은편 측면들에 일체로 고정되어 있기 때문에, 첫번째와 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)사이에서의 불의의 상대적인 변위가 전혀 없다. 더나아가서, 제16도에 도시되어 있는, 투명체(13)가 회절격자렌즈(11 및 12)들 사이에 구비되어 있는 실시예에 따르면, 회결격자렌즈들이 일정한 간격으로 유지되어있는 앞서 언급된 실시예들에 비하여, 빛의 효율을 증가시키기 위하여 회절격자렌즈(11 및 12)들을 블레이징(b1azing)할 필요없이 첫번째와 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)의 평균 공간주파수를 증가시키는 것이 가능하다. 이것은 파장의 변동이 보상될 수 있는 파장범위의 증가로 이끈다.

제16도에 도시되어 있는 장치에, 따르면, 회절격자렌즈들이 광축에 대하여 동축이 되도록 투명체(13)와 일체로 되어 있으므로, 회절격자렌즈 조립체는 반도체 레이저 LD와 일체로 쉽게 만들어절 수 있다.

제17도와 제18도는 반도체 레이저 LD와 일체인 제16도에서 도시된 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 반도체 레이저 접광모듈(modu1e)의 일례를 도시하고 있다. 제17 및 제17도에서, 회절격자렌즈(11 및 12)들을 반대편 쪽의 면들위에 일체로 구비하고 있는 투명체(13)는 하우징(14)의 내부의 고리모양 플랜지(14a)에 인접하도록 원통형 하우징(14)안에 결합되어 있다. 투명체(13)와 회절격자렌스(11 및 12)들을 구비하고 있는 회절격자렌즈 조립체는 하우징(14)의 나사구멍(14b)안에 나사로 괴어져 있는 고리모양의 나사 (15)에 의하여 원통형 하우징(14)안에 고정되어 있다. 반도체 레이저 LD는 하우징(14)의 나사구멍(14b)안에 나사로 죄어져 있는 나사난 바깥 원둘레를 가지고 있는 마운트(16)상에 구비되어 있다. 상기 마운트(14)는 또한 불필요한 열을 흡수하는 탈열기로서도 구실을 한다. 레이저 LD는 원통형의 고리모양 마운트(16)의 중심에 부착되어 있어서, 상기 LD의 축방향위치, 즉 지점 P와 첫번 회절격자렌즈 사이의, 제1도의

₁

×10mm 이어서, 매우 콤팩트하다.

제19도는 광학픽업장치에 대한 본 발명의 회절격자렌즈 조립체에 대한 응용의 일례를 도시하고 있다. 도시되어 있는 픽업장치는 투명체(13)와 투명체(13)상에 구비된 상기 회절격자렌즈(11 및 12)들, 반투과거울(half mirror : 17), 고리모양의 거울(18), 그리고 세번째 회절격자렌즈(19)를 포함하고 있는 회절격자렌즈조립체를 구비하고 있다. 반투과거울(17)은 첫번째 회절격자렌즈(11)과 투명체(13)사이에 구비되어 있으며, 초점 Q에서의 빛의 필요한 세기와 레이저 LD로 되돌아가는 빛의 양을 고려하므로써 결정되는 최적투과율을 구비하고 있다.

거울(18)은 고리모양의 거울(18)의 중앙구멍(18a)이 광축에 대하여 동축으로 위치되도록 첫번째와 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)들 사이의 투명체(13)안에 깊숙이 박혀있다. 첫번째와 두번째의 회절격자센스(11 및 12)들 사이에서의 회절광선은 고리모양의 거울(18)의 중앙구멍(18a)을 통과한다. 반투과거울(17)에 인접하여 위치되어 있는 거울(18)의 표면은 고리모양의 거울 표면이다. 세번째 회설격자렌즈(19)는 첫번째 회절격자렌즈(11)를 둘러싸고 있고 첫번째 회절격자렌즈의 동일 평면상에 놓여있다. 세번째 회절격자렌즈(19)는 광축에 대하여 회전대칭으로 광선을 모으는 공간주파수 분포를 가지고 있다.

이 장치를 사용하여, 레이저 LD로부터의 레이저 광선은 앞에서 언급한 바와 같이 첫번째 회절격자렌즈(11), 투명체(13), 그리고 두번째 회절격자렌즈(12)를 통하여 광디스크(기록매체)상의 초점 Q 위로 모인다.

초점 Q에서의 디스크 M으로부터 반사된 광선, 즉 신호광선은 입사광선의 경로와 똑같은 광경로를 따라 반대방향으로 북귀한다. 다시말해서, 이 신호광선은 두번째 회절격자렌즈(12)를 통과해서 거울(18)의 중앙구멍(18a)를 통과하고 첫번째 회절격자렌즈(11)로 온다. 여기서, 복귀 경로에 있어서, 신호광선의 일부는 반투과거울(17)에 의하여 반사된다는 것에 유의해야 한다. 반투과 거울(17)에 의하여 반사된 신호광선부분은 광축으로부터 멀리 확산되고, 고리모양의 거울(18)에 의하여 다시 반사되어, 사기 언급된 바와 같이, 세번째 회절격자렌즈(19)가 구비되어 있는, 첫번째 회절격자렌즈(11)의 외주바깥의 영역으로 온다. 세번째 회절격자렌즈(19)에 도달한 신호광선은 그겻에 의하여 광축에 대하여 회전대칭으로 알맞게 회절되어서, 세번째 회절격자렌즈(19)에 의하여 회절된 신호광선은 광전변환기(photodetector; 21)가 위치되어 있는 초점상으로 모이게 된다. 원래 알려져 있는 광전변한기(21)는 세번께 회절격자렌즈(19)에 의하여 모인 신호광선을 효과적으로 수신하기 위하여 레이저 LD를 둘러싸고 있는 고리모양의 수광표면을 구비하고 있다.

앞에서 언급한 것으로부터 알수있는 바와 같이, 광디스크 M으로부터의 신호광선은 두번째와 세번째의 회절격자렌즈(12 및 19)들을 통하여 광전변한기(21)로 오게된다. 신호광선이 두번째와 세번째의 회절격자렌즈(12 및 19)들에 의하여 회결될때, 파장의 변동이 앞서 언급된 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)들의 회절격자렌즈 조립체와 비슷한 점에서 보상될 수 있다는 것을 알게될 것이다. 다시말해서, 두번째와 세번째 회절격자렌즈(12 및 19)들의 조립체는 첫번째와 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)들을 구비하고 있는 회절격자렌즈 조립체와 동등하게, 파장의 변동에 민감하지 않은 회절격자렌즈 조립체를 형성하고 있다. 그래서, 광전변환기(21)상에 모여진 광점은 대체로 수차와 초점의 편차로부터 벗어나게 된다.

반투과거울(17)은 투명체(13)상에, 첫번째 회절격자렌즈(11)의 구성에 앞서, 알려져 있는 알루미늄 침전가공기 또는 그와 비슷한 것에 의하여 형성될 수 있다. 고리모양의 거울(18)은 투명체(13)가 서로 부착될 수 있는 2개의 투명제(13a 및 13b)들로 만들어지는 그런 방법으로 투명체(13)안에 구비될 수 있다. 거울 표면은 예를 들어 제20도에 도시되어 있는 바와 같이 2개의 투명체(13a 또는 13b)들이 서로 부착되기전에, 한쪽의 투명체(13a 또는 13b)의 측면상에 원래 알려져 있는 알루미늄 침전, 또는 그와 비슷한 방법에 의하여 형성되고, 그것이 다른 한쪽의 투명제(13b 또는 13a)에 부착되게 된다. 바람직스럽게도, 2개의 투명체(13a 및 13b)들을 부착시키는 접착제는 그것이 경화될때에 투명제(13)와 실제로 동일한 굴절률을 가지고 있다. 그러한 접착제의 일례는 자외선 방사(UV; u1travio1et radiation)경화성 접착제이다.

제21도는 제15도에 도시되어 있는 광학픽업장치와 비슷한, 제19도에 도시되어 있는 광학장치가 결합되어 있는 광학픽업장치의 일례를 도시하고 있다. 제21도에서, 제15도에 도시되어 있는 것들에 상당하는 부재들은 동일한 부호로 지정되어 있다. 여기서는 이들에 대한 부가적인 설명이 없을 것이다. 평행한 평면파 광선이 회절격자렌즈 조립체상에 입사되는 제15도에 도시되어 있는 장치와 달리, 제21도의 회절격자렌즈 조립체상에는 구면파 광선이 입사되기 때문에 제21도에서는 제15도에 도시되어 있는 거울(105)이 제거되어 있다는 것에 유의하라.

제22도는 제16도의 변경을 도시하고 있다. 제22도에서는, 평행한 평면파 광선(간섭성의 광)이 첫번째 회절격자렌즈(11)상에 입사되는데, 이와 달리 제16도에 도시되어 있는 장치에서는 구면파 광선이 첫번째 회절격자렌즈(11)상에 입사된다.

제16도와 제22도 사이의 관계는 상기 언급된 제3도와 제9도 사이의 관계에 상응하는 것이다.

다른 방도로서, 1차원 또는 2차원 배열의 한쌍이상의 회절격자렌즈(11 및 12)들을 구비할 수도 있다. 그러한 복수의 회절격자렌즈 조립체들의 일례는 복수개의 회절격자렌즈 조립체(100)들이 정렬배치되어 구비되어 있는 제23도 및 제24도에 도시되어 있다. 각 회절격자렌즈 조립체(100)는 제3도, 제9도, 제16도, 또는 제22도에 도시되어 있는 예의 모듈에 상당한다.

비교의 목적을 위하여, 제79도는 복수개의 로드(rod)렌즈(200)들의 배열을 가지고 있는 알려져 있는 로드렌즈 배열을 도시하고 있으며, 제80도는 기체(substrate; 201)가 렌즈를 구성하기 위한 구형의 인덱스분포(203)를 가지고 있는 공지의 분포 인덱스렌즈 배열을 도시하고 있다. 하지만, 제79도에 도시되어 있는 로드렌즈에 있어서, 로드렌즈들의 길이가 다소 긴 약 8mm나 되고, 로드렌즈 배열이 매우 비싸다는 결점들이있다.

다른 한편으로, 본포 인덱스렌즈 배열이 로드렌즈 배열보다 더 얇을 수 있다고하여도, 그것은 단지 0.3정도의 작은 개구수(NA: numerica1 operture)만을 가지고 있으며, 수차가 파동의 변동에 따라 발생한다.

이에 반하여, 제23도 및 제24도에 도시되어 있는 회절격자렌즈 배열은 계량된 해상도의 결과로 렌즈들의 직경이 더 작게 만들어절 수 있다는 사실로 인하여 증가된 농도를 가절 수 있다, 거기에 부가해서, 그것은 매우 작은 광점을 만들기 위하여 0.5이상의 큰 개구도(NA)를 갖는것이 가능하다. 더욱 더 나아가서, 제23도 및 제24도에서 도시된 회결격자렌즈 배열에 따르면, 파장에 따른 작은 색수차(±20nm까지)만이 있기 때문에, 반도체 레이저 뿐만 아니라 일반적으로 20 내지 40nm의 파장의 반치폭(ha1f-width)을 가지고 있는 발광다이오드(LED: 1ight-emitting diode)도 역시 광원으로서 사용될 수 있다.

제25도 대지 제27도는, 예를 들어서, 팩시밀리 또는 프린터에 사용될 수 있는 발광다이오드(LED) 정렬을 위한 렌즈 정렬에 대하여 상기 언급된 회절격자렌즈 정렬의 응용의 일례를 도시하고 있다. 제25도 내지제27도에 있어서, 회절격자렌즈 조립체들은 호절격자렌즈 정렬을 형성하기 위하여 지그재그의 배열로 위치되어 있다. 정럼은 회절격자롄즈 정렬에 상응하는 발광다이오드의 배열을 가지고 있다. 예를 들어서, 각 발광다이오드는 약 30nm의 파장의 반치폭을 가지고 있다. 이 형태에 있어서, 렌즈의 피치 p와 실체 피치 q는, 예를 들어, 170μm와 85μm까지 각각(p=170μm, q=85μm) 줄어들수 있다.

실제 피치 q는 회절격자렌즈 조립체들의 열의 수를 증가시킴으로써 더욱 줄어들수 있다.

일례에 있어서,

₁,(발광다이오드(LED)와 관련 회절격자렌즈 조립체들의 첫번째 회절격자렌즈들 사이의거리)=200μm, d(첫번째와 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)들 사이의 거리)=400μm, 그리고

₂₍두번째 회절격자렌즈(12)들과 광선의 초점이 맞추어절 기록매체(예를 들면, 정전형 드럼)의 표면 R사이의 거리)는 해상도에 따라 적당하게 결정될 수 있다. 이를테면, 2 내지 3μm의 직경을 가지고 있는 광점의 경우에는

₂

제25도 내지 제27도에 도시되어있는 회절격자렌즈 배열은 플라스틱 기체(substrate)를 사용함으로써 형상복제에 의하여 만들어절 수 있다. 다시말해서, 첫번째와 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)들의 회절격자렌즈 원형들은 상기 언급된 바와 같이 치수에 따라서, 전자비임 라이팅(e1ectron beam writing)에 의하여 찍어지고, 다음에 니켈(Ni)스탬퍼(stamper)들이 회절격자 원형에 의하여 얻어진 레지스트(resist)원형으로부터 통상적인 방법에 의하여 형성된다. 마지막으로, 플라스틱 기체는 회절격자렌즈 배열을 복제하기 위한 조건으로서 사출을 필요로 한다.

이렇게 형성된 렌즈 배열은 큰 개구수(NA)를 가지고 있으므로 발광다이오드(LED)의 광선의 응집효율이 증가될 수 있고 고 해상도로 찍어내는 것이 광점의 감소된 직경에 따라 영향을 받을 수 있다.

제28도는 본 발명의 다른 하나의 관점에 따라 광학픽법장치를 도시하고 있다.

제28도에 도시되어 있는 픽업장치를 논하기 전에, 비교의 목적을 위하여 제81도에 도시되어 있는 공지기술에 대하여 토의 할 것이다.

일본공개 특허 공보 제59-16061호는 제81도에 도시되어 있는 장치를 개시하고 있는데, 그 장치에서는, 반도체 레이저 LD로부터 투사된 구면파 광선(예를 들면, p-편광(po1arized Iight)은 홀로그래픽렌즈(121 : 홀로그램으로 설명될 것임)에 의하여 회절되며, 평행광선의 회절광선은 두번째 홀로그램(122)을 통과한다. 홀로그램(122)은, 예를 들어, P-편광을 투과시키는 작용을 하고, S-판광을 회절시키는 작용을 하여, 홀로그램(122)을 통과한 P-편광은

λ 플레이트(125)를 통과하고, 다음에 세번째 홀로그램(123)에 의하여 회절되어 광디스크 M상에 모여진다. 광디스크 M에 의하여 반사된 신호광선은 세번째 홀로그램을 통과하고

λ 플레이트(125)를 통하여 두번째 홀로그램에 온다. 신호광선이

λ 플레이트(125)를 통과할때에, P-편광이 S-편광으로 변환되어서 S-편광은 광전변환기(126)상에 광선을 모으게 바꾸는 네번째 홀로그램(124)쪽으로 두번째 홀로그램(122)에 의하여 회절된다.

하지만, 제81도에 도시되어 있는 광학픽업장치에 있어서, 레이저 광선의 파장이 변하면, 수차와 초점의 편차가, 앞서 언급된 바와 같이 일어난다.

제28도에 도시되어 있는 광학픽업장치는 이러한 결점들로부터 벗어나 있다.

제28도에 있어서, 첫번째와 두번째의 직렬의 회절격자렌즈(11 및 12)들은 반도체 레이저 LD와 광디스크M의 광축상에 위치되어 있다. 상기 도시된 실시예에 있어서, 편광분리기(33; po1arization beamsp1itter)와

λ 플레이트(31)는 반도체 레이저 LD와 첫번째 회절격자렌즈(11)사이와 두번째 회절격자렌즈(12)와 광디스크 M사이에 각각 구비되어 있다.

편광분리기(33 : 여기서부터 PBS로 설명될 것임)는 이 실시예에서는 P-편광은 투과시키고, S-편광은 반사시킨다.

회절격자렌즈(11 및 12)들은 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 공간주파수 분포를 가지고 있다.

반도체 레이저 LD로부터 투사된 레이저 광선(구면파)은 PBS(33)을 투과되어 첫번째 회절격자렌즈(11)상에 입사된다. 첫번째 회절격자렌즈(11)상에 입사된 광선은 광축에 대하며 대칭으로 회절되고, 다음에 두번째 회절격자렌즈(12)에 의하여

λ 플레이트(31)를 통하여 광디스크 M상에 모여진다.

레이저 광선의 파장이 변동한다면,(예를 들면, 중심 파장 λ₀=830nm에 대하여 ±14nm 범의내에서) 일정직경을 가지고 있는 안정한 광점은 본 발명의 회절격자렌즈 조립체에 의하여 디스크 M의 바라는 점위에 초점이 맞춰절 수 있다.

점선에 의하여 표시되고 디스크 M에 의하여 반사된 신호광선은 입사광선과 똑같은 광경로를 따라 반대방향으로 통과하여 PBS(33)으로 온다. 여기서, 신호광선

λ플레이트를 통과할때, 광선은 S-편광으로 변환된다는 것에 유의해야 할것이다. S-편광신호광선은 PBS(33)에 의하여 발사되고, 다음에 광전변환기(32)상에 모여진다. 신호광선이 본 발명에 따른 첫번째 및 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)들의 회절격자렌즈 조립체를 통과하기 때문에, 일정한 작은 직경을 가지고 있는 안정한 광선은 광전변환기(32)상에 초점이 맞춰절 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 포커싱(focusing)오차와 트래킹(tracking)오차는 PBS(33)과 광전변환기(32)의 사이와 신호광선의 집중점의 뒤에 나이프에지(knife edge; 도시되어있지 않음)를 삽임하므로써 감시될 수 있다. 이 경우에서, 광전변환기(32)는 상기 나이프에지 뒤에 위치될 수 있다.

제29도는 제28도에 도시되어 있는 광학픽입장치의 실제 형태의 일례를 도시하고 있다. 실제 장치에 있어서, 그것은 첫번째와 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)들 사이에서 광축을 90°만큼 구부리기 위해 첫번째와 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)들사이에 거울(35)을 바람직스럽게 구비하고 있어서, 더 얇고 더욱 콤팩트한 광학픽업장치가 실현될 수 있다.

제29도에 있어서, 레이저 LD로부터 투사된 입사 레이저 광선은 PBS(33)을 통과하고, 첫번째 회절격자렌즈(11)에 의하여 광축에 대하여 대칭으로 회절된다. 첫번째 회절격자렌즈(11)와 레이저 LD사이의 광축은 디스크 M의 평면과 평행하다. 첫번째 회절격자렌즈(11)에 의하여 회절된 광선은 첫번째 회절격자렌즈(11)의 광축에 대하여 수직방향으로, 다시말해서, 디스크 M의 평면에 대하여 수직방향으로 거울(35)에 의하여 굽혀진다. 거울(35)에 의하여 반사되고 굽혀진 입사광선은 두번째 회절격자렌즈(12)와

λ 플레이트(31)를 통과하고 디스크 M상에 모여진다. 디스크 M에 의하여 반사된 신호광선은 입사광선과 똑같은 광경로를 따라, 반대 방향으로 가고, PBS(33)에 의하여 반사되어 레이저 LD와 다른 위치에 그리고 레이저 LD와 똑같은 첫번째 회결격자렌즈의 초점거리에 위치되어 있는 광전변환기(32)상에 모여진다.

제28도 및 제29도에 도시되어있는 실시예에서의 디스크 M과 두번째 회절격자렌즈(12)사이에 위치되어 있는

λ 플레이트(31)를 디스크 M과 PBS(33)사이의 임의의 장소에 위치시키는 것이 가능하다.

이를 테면,

λ 플레이트(31)은 첫번째와 두번째 회절격자렌즈(11 및 12)들 사이에 또는 PBS(33)와 첫번째 회절격자렌즈(11)사이에 놓을 수 있다.

제30도는 제4도에 도시되어 있는 광학회절격자렌즈장치가 결합되어 있는, 제28도의 변형을 도시하고 있다. 다시 말해서, 첫번째의 회절격자렌즈(11)는 2개의 잘 정렬된 회절격자렌즈(11a 및 11b)들로 구성되어 있고, 두번째의 회절격자렌즈(12)는 2개의 직렬의 회절격자렌즈(12a 및 12b)들로 따로따로 구성되어 있다.

PBS(33)은 회절격자렌즈(11a 및 11b)들 사이에 위치되어 있으며,

λ 플레이트(31)는 회절격자렌즈(12a및 12b)들 사이에 위치되어 있다. 2개의 회절격자렌즈(11a 및 11b)들로 분할되어 있는 첫번째 회절격자렌즈(11)와 2개의 회절격자렌즈(12a 및 12b)들로 분할되어 있는 두번째 회절격자렌즈(12)를 구비하고 있는 회절격자렌즈 조립체의 광학적 기능은 제4도에 도시되어 있는 렌즈 조립체와 똑같다.

제30도에 도시되어 있는 실시예에 있어서, 다섯번째의 직렬의 회절격자렌즈(45)는 PBS(33)과 광전변환기(32)의 사이에 구비되어 있다. 다섯번째의 회절격자렌즈(45)는 PBS(33)에 의하여 분리된 신호광선의 평행광선을 광전변환기(32)상에 모은다. 다섯번째의 회절격자렌즈(45)는 회절격자렌즈(11a 및 12a)들과 비슷한 공간주파수 분포를 가지고 있다.

제30도에 도시되어 있는 실시예에 있어서, 레이저 LD부터 투사된 입사광선(구면파)은 회절격자렌즈(11a)에 의하여 평행광선으로 변환되고, PBS(33)을 통하여 투과되고, 회절격자렌즈(11b)에 온다. 회절격자렌즈(11b)상에 입사된 평행광선을 광축에 대하여 대칭으로 서로 교차하도록 회절되고 회절격자렌스(12b)에 의하여 다시 평행광선으로 변환된다. 평행광선은

λ 플레이트(31)을 통과하여, 회절격자렌즈(12a)에 의하여 디스크 M상의 초점상에 모여진다. 이렇게 얻어진 광점은 상기 언급된 바와 같이 파장의 변동하에서도 수차와 초점의 편차로부터 벗어나 있다.

디스크 M에 의하여 반사된 신호광선은 입사광선의 방향과 반대방향으로 PBS(33)에 복귀된다. 신호광선이

λ 플레이트를 통과할 때 S-편광으로 변환되므로, 신호광선은 PBS(33)에 의하여 반사되어 다섯번째의 회절격자렌즈(45)을 통하여 광전변환기(32) 상에 모여진다. 신호광선이 회절격자렌즈(I2a,12b와 11b,45)들을 구비하고 있는 회절격자렌즈 조립체를 통과하므로. 파장의 변동은 보상될 수 있다. 디스크 M에 의하여 반사된 신호광선에 한해서는, 다섯번째의 회절격자렌즈(45)는 회절격자렌즈(11a)에 상당한다는 것이 이해될 것이다.

다시말해서, 첫번째의 회절격자렌즈는 레이저 LD로부터 투사된 입사광선에 대하여는 회절격자렌즈(11a및 11b)들에 의하여, 그리고 디스크 M상에 모여진 신호광선에 대하여는 회절격자렌즈(11b)와 다섯번째 회절격자렌즈(5)에 의하여 형성된다.

PBS(33)가 회절격자렌즈(11a 및 11b)돌 사이에 놓여 있으므로, PBS(33)의 평광분열층은 평행광선을 받아서, 입사각의 조건은 편광분열층의 어디에서고 동일하여, 편광분열효율의 증가를 초래한다. 이것은 광전변환기(32)의 감지 효율의 증가를 초래한다.

λ 플레이트(31)에서도 마찬가지이다.

제31도 및 제32도는 제30도에 도시되어 있는 픽업장치의 실제 형태의 2가지예를 도시하고 있다.

제31도에 있어서, 거울(40)은 회절격자렌즈(11b)와 회절격자렌즈(12b) 사이에 구비되어 있어서, 첫번째의 회절격자렌즈(11)의 광축은 두번째의 회절격자렌즈(12)의 광축에 대하여 수직을 이루어, 제29도에 도시되어 있는 실시예와 비슷한, 더 얇고 더욱 콤팩트한 픽업장치로 된다.

제32도에 있어서, 거울(40)은 회절격자렌즈(12b)와

λ 플레이트(31) 사이에 위치되어 있다. 제32도에 도시되어 있는 이 실시예에 있어서, 디스크 M의 평면에 수직 방향에서, 즉 두번째의 회절격자렌즈(12)의 광축을 방향에서 보았을때의 픽업장치의 두께는 제31도에 도시되어 있는 실시예와 비교하여 더욱 감소될 수있는데, 이것은 회절격자렌즈(12b)가 제32도에 있는 첫번째 회절격자렌즈(11)의 광축상에 위치되어 있기때문이다.

픽업장치의 두께의 감소가 요구되지 않는다면,

λ 플레이트(31)는 디스크 M과 PBS(33) 사이의 어느 장소에나 놓여절 수 있으며, PBS는 회절격자렌즈(11a 및 11b)들 사이 대신에 레이저 LD와 회절격자렌즈(11a) 사이에 위치될 수 있다. PBS(33)가 레이저 LD와 회절격자렌즈(11a) 사이에 배치되는 다른 방도로서, 다섯번째의 회절격자렌즈(45)는 분산배치될 수 있다.

제33도는 본 발명의 또다른 하나의 관점에 따른 광학픽업장치를 도시하고 있는데, 제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 첫번째 및 두번째의 회절격자렌즈(11 및 12)를 구비하고 있는 회절격자렌즈 조립제가 일발적으로 부호 50으로 표시되어 있다.

제33도에 있어서, 세번째의 회절격자롄즈(53)를 위에 일체로 구비하고 있는 플레이트 형상의 PBS(55)는 레이저 LD와 회절격자렌즈 조립체(50) 사이에 위치되어 있다. PBS(55)는 특정방향의 직선 편광만을, 예를들면, P-편광,(또는 S-편광)만을 투과시키고, S-편광, (또는 P-편광)은 반사시킨다.

제33도에 도시되어 있는 장치에 있어서, 첫번째의 회절격자렌즈(11)은 그위에

λ 플레이트(51)를 구비하고 있다. 첫번째의 회절격자렌즈(11)에 대하여

λ 플레이트(51)을 실제로 적용하는 것이 늘 필요한 것은 아니다. 레이저 LD로부터 투사된 레이저 광선은 회절격자렌즈 조립체(50)의 광축에 대하여 기울어져 있는 PBS(55)에 의하여 반사되어, 회절격자렌즈 조립체(50)의 첫번째 회절격자렌즈(11)상에 입사된다. 상기 도시되어 있는 실시예에 있어서, 레이저 LD는 회절격자렌즈 조립체(50)의 광축에 대하여 수직 방향으로 P-편광을 투사하고, PBS(55)는 회절격자렌즈 조립체(50)의 광축에 대하여, 예를 들면, 45°만큼 기울어져 있다.

PBS(55)에 의하여 반사된 광선이

λ 플레이트(51)를 통과할때, 입사광선(예를 들면, P-편광)은 원편광으로 변한되어서, 원편광은 회절격자렌즈 조립체(50)의 첫번째 회절격자렌즈(11)상에 입사된다. 회절격자렌즈 조립체(50)상에 입사된 광선은 앞서 언급된 바와 같이 파장의 변동하에서도 수차없이 그리고 초점의 편차없이 디스크 M상의 소정의 지점상에 모여진다.

디스크 M에 의하며 반사된 신호광선은 앞서 언급된 바와 같이 PBS(55)로 복귀된다. 신호광선이

λ 플레이트(51)를 통과할때, 신호광선은 직선편광으로 변환된다, 즉, 편광각은 90。로 바뀐다. 그것은,

λ 플레이트(51)에의 입사광선의 편광각은

λ 플레이트(51)을 통하여 전달되는 신호광선은 편광각과 90°만큼 다르다. 그러므로,

λ 플레이트(51)를 통과한 신호광선은 PBS(55)를 통하여 투과된다.

제33도에 도시된 실시예에 따라, PBS(55)와 같은 플레이트는 플레이트와 일체로 되어 반투과 거울로서 소용되는 세번째 회절격자렌즈(53)와 함께 제공되며, 신호광선은 세번째 회절격자롄즈(53)에 의하여 일부는 회절되고 일부는 세번째 회절격자렌즈를 통하여 투과된다. 회절광선과 투과광선중의 하나는, 예를 들면, 회절광선 B1은 포커싱 광전변환기(57)상에 모이며, 투과광선 B2는 트랙킹 광전변환기(59)상에 모인다.

회절격자렌즈(53)는 격자(간섭 줄무늬)를 정확하게 설계함으로써 반투과 거울의 상기 특성이 쉽게 주어질수 있다.

포커싱 광전변환기와 트랙킹 광전변환기는 예컨대 각각 PIN 광다이오드를 포함하는 양분된 광전변환기로 잘 알려져 있다. 광 디스크 M 위의 피트, 즉 채널비트의 신호들은 광전변환기(57,59)에 의해서 검출되며, 출력은 채널 비트들에 따라 변화한다.

도시된 실시예에서는, 제34도에서 볼 수 있듯이, 포커싱 광전변환기(57)는 초점위치 조금뒤에 위치되어 신호광선이 회절격자렌즈(57)에 의해 모이며, 광학디스크(M)가 두번째 회절격자렌즈(12)로부터 초점길이만큼의 거리에 정화하게 위치될때 포커싱 광전변환기(57)의 2개의 광다이오드(57a,57b) 광선의 총합을 받는다. 이 정확한 초점위치는 제34(a)도에 도시되어 있다. 만일 광학디스크(M)가 제34(a)도에 도시된 정확한 초점위치로부터 멀리 위치된다면, 하부 광다이오드(57b)는, 제34(b)도에서 볼 수 있듯이, 상부 광다이오드(57a)보다 더 큰 광선의 양을 받는다. 즉, 하부 광다이오드(57b)의 출력은 상부 다이오드(57a)보다 더 크다. 반대로, 만일 광확디스크(M)가 정확한 초점위치로부터 두번째 회절격자렌즈에 밀착되게 위치된다면, 제34(c)도에서 상부 광다이오드(57a)가 하부 광다이오드(57b)보다 더 큰 광선의 양을 받는다.

제34도에 도시된 포커싱 오차 검출방법(focusing error detection method)은나이프 에지방법의 일종으로 간주될 수 있다.

되도록이면, 2개의 광다이오드(57a,57b)를 나누는 분리선은 세번째 회절격자렌즈(53)의 간섭줄무늬(53a)에 직각방향으로 긋는다. 즉, 레이저광선의 파장이 파동할때, 상기처럼 본 발명의 회절격자렌즈 조립체(50)에 효과적으로 흡수되며, 세번째 회절격자렌즈에 의한 광선의 회절방향은 파장의 파동에 따라서 바꾼다. 따라서 광다이오드들(57a,57b)의 분리선은 제3회절격자렌즈(53)에 의해 광선의 회절방향이 바뀌는 방향과 같은 방향으로 그으며, 그것은, 간섭줄무늬(53a)에 수직방향에서(제35도), 광전변환기(57)상에 모이는 광선점(beam spot)은 분리선상에서만 움직이고 그러므로 항상 중심선상에 이루어지며, 즉 회절각도(방향)에 좌우된다는 분리선은 파장의 파동에 기인한다.

제36도는 트랙킹 광전변화기(59)를 도시한다. 광학픽업에 있어서, 트랙킹은 디스크(M)의 피트들(5)을 회절함으로서 실행된다. 2개의 광다이오드(59a,59b)의 분리선은 디스크(M)의 피트들(5)의 트랙들에 평행하게 긋는다. 광선점이 관련된 피트(5)의 중심에 위치될때, 신호광선은 제36(a)도에 도시된 바와 같이 2개의 광다이오드(59a,59b)의 분리선의 중심위에 모여진다.

관련된 피트(5)상의 광선점이 왼쪽 방향에 편향될때는, 왼쪽 광다이오드(59a)가 받는 광선의 양은 제36(b)도에 도시된 바와 같이 줄어든다.

그와 반대로, 피트(5)상의 광선점이 오른쪽 방향에 편향될때는, 오른쪽 광다이오드(59b)가 받는 광선의 양은 제36(c)도에 도시된 바와 같이 줄어든다.

제36도에서, 광다이오드(59a,59b)위의 광선점의 흰부분은 실제적으로는 어두운 부분으로 나타난다. 본발명에서는, 상기 언급한 바와 같이 광선들은 회전대칭에서 광학축에 관하여 교차하도록 회절되기 때문에, 디스크(M)상의 광선점의 핀차에 기인한 광전변환기(59)상의 광선점의 어두운 부분은 제37도에 도시된 바와같이 디스크(M)상의 광선점의 편차와 반대쪽에 위치되는 광다이오드상에 나타난다.

트랙킹 오차 검출방법은 2개의 광다이오드 사이의 광선의 양의 차이가 검출되는 푸시풀 방법이라고 불리는 방법을 사용한다.

제38도는 제33도에 도시된 원리에 따른 광학디스크(M)용 픽업의 실제구조의 실시예를 도시한다. 제38도에서, 회절격자렌즈(11), 두번째 회절격자렌즈(12), 그리고

λ 플레이트(51)은 프레임(63)에 우선 같이 형성되며, 하우징(61)에 부착된다. 부호 40은 첫번째 회절격자렌즈(11)와

λ 플레이트(51)에 위치된 스페이서를 지칭한다. 이것은 광학적인 관점으로부터 무시해도 좋다.

PBS(55)와 세번째 회절격자렌즈(53)는 유리판(62)의 마주보는 양쪽에 일체로 형성되며, 하우징(61)의 적소에 부착된다. 포커싱 광전변환기(57)와 트랙킹 광전변환기(59)는 하우징(61)의 벽에 수용된다. 반도체레이저(LD)도 또한 하우징(61)에 부착된다.

또한, 제16도에 도시된 바와 같이 첫번째 그리고 두번째 회절격자렌즈(11,12) 사이에 유리판과 같은 투명체를 제공하는 것도 가능하다, 디스크(M)에의 투과광선의 집중의 조정은 LD의 위치조정으로 쉽게 실행될수 있으며 광전변환기에의 신호광선의 집중의 조정은 광전변환기(57,59)의 위치조정으로 쉽게 실행될 수 있다.

제38도에 도시된 배치에 따라, 트랙킹 광전변환기(59)는 단지 2개의 광다이오드(59a,59b) 사이의 광선의 양의 차이를 검출하는 것에 의해서만 신호광선을 검출할 수 있기 때문에, 2개의 광다이오드(59a,59b)를 구비하는 트랙킹 광전변환기(59)는 세번째 회절격자렌즈(53)에 밀착되게 위치된다. 트랙킹 광전변환기(59)의 이러한 밀착배치는, 작은 픽업내에서 결과적으로 발생하는, 하우징(61)의 두께(폭)(W)의 감소에 공헌한다. 트랙킹 오차 또는 포커싱 오차가 트랙킹 광전변환기 또는 포커싱 광전변환기에 의해 검출될때를 주목해보면, 픽업에 있어서 광학시스템의 교정(조정)은 예를 들어 오로지 픽업, 즉 하우징(61)의 이동에 의해, 광학디스크(M)에 관련된 제15도 또는 제21도에 도시된 바와 같은 적당한 작동기에 의해 실행될 수 있다.

제39도는 제33도의 변형을 도시한다. 제39도에서는 광전변환기(57,59)의 위치관계가 제33도에서의 광전변환기의 위치관계와 반대이다. 즉, 세번째 회절격자렌즈(53)의 투과광선(B2)는 포커싱 광전변환기(57)에 받아들여지고 세번째 회절격자렌즈(53)의 회절광선(B1)은 트랙킹 광전변환기(59)에 받아들여진다. 제39도에 도시된 다른 배치형상은 제33도에 도시된 실시예에 있는 것과 같다.

트랙킹 광전변환기(59)는 제36도에 있는 것과 유사한 2개의 광다이오드(59a,59b)를 구비한다. 트랙킹 오차는 푸시풀 방법에서 2개의 광다이오드(59a,59b) 사이의 광선양의 차이를 검출함으로서 검출될 수 있다.

2개의 광다이오드(59a,59b)의 분리선은 광학디스크(M)의 트랙에 평행하게 그으며, 디스크(M)의 트랙에 집중되는 광선점이 제40도에 도시된 바와 같이 윗쪽과 아랫쪽으로 편향될때, 광다이오드(59a,59b) 사이에 광선양의 차이가 있기 때문에 트랙킹 오차는 검출될 수 있다.

제40(a),(b)와 (c)도는 광선이 디스크(M)의 트랙(피트)에 정확히 초점이 맞춰지고, 광선이 아래족으로 편향되며, 광선이 윗쪽으로 편향된 세위치들을 각각 도시한다.

광다이오드(59a,59b)의 분리선은 되도록이면 제35도의 것과 동일한 목적으로 세번째 회절격자렌즈(53)의 간섭줄무늬(53a)에 수직방향으로 긋는다.

제41(a),(b)와 (c)도는 각각 제40(a),(b)와 (c)도에 도시된 위치들에 상응한다.

제39도에 도시된 실시예에서, 포커스 광전변환기(57)는 4개의 PIN 광다이오드(57a,57b,57c,57d)를 구비하고 있는 공지의 4등분 광전변환기이다. 디스크(M; 신호광선)의 관련된 피트들은, 공지된 바와 같이, 광다이오드의 출력의 합계(I1+I2+I3+I4)에 의해 검출될 수 있다. 4개의 광다이오드들(57a,57b,57c,57d)은 기하학적으로 배치되며, 초점이 맞춰진 광선점은 제42(a)도에 도시된 바와 같이 4개의 광다이오드의 중심에 위치될 수 있다.

만일 광학디스크(M)이 초점으로부터 두번째 회절격자렌즈에 밀착되게 되면, 광전변환기(57)상의 광선점은 제42(b)도에 도시된 바와 같이 타원형상으로 변형한다. 그와 반대로, 만일 디스크(M)가 초점에 관하여 두번째 회절격자렌즈(12)로부터 멀리 놓이면, 광전변환기(57)상의 광선점은 제42(b)도에 도시된 바와 같이 주축 또는 타원에 직각으로 뻗어 주축과 타원형상으로 변형된다.

따라서, 차이값{(I₁+I₂)-(I₃+I₄)}으로 표시되는 오차신호를 검출함으로서, 포커싱 오차는 검출될 수 있다. 즉, 차이값이 영(zero)일때, 디스크(M)는 회절격자렌즈 조립체의 초점에 정확하게 위치된다.

차이값이 양(＞0)일때는, 디스크(M)는 두번째 회절격자렌즈에 더 밀착되게 놓는다. 차이값이 음(＜0)일 때는, 디스크(M)는 두번째 회절격자렌즈로부터 더 멀리놓는다. 포커싱은 차이값을 동일하게 영으로 만들기 위하여 작동기(도시되어 있지 않음)에 의해 차이값에 따라 소정의 위치에 하우징(61)을 이동함으로서 수행될 수 있다. 이것은 비점수차(astigmatism) 방법으로 불린다.

제43도는 제39도에 상응하는 광학픽업의 실제구조의 실시예를 도시한다. 제43도에 도시된 배치는 포커싱과 트랙킹 광전변환기(57,59)의 위치를 제외하고는 제38도의 것과 동일하다. 즉, 제43도에 있어서, 트랙킹 광전변환기(59)와 포커싱 광전변환기(57)는 각각 제38도에서의 포커싱과 트랙킹 광전변환기(57,59) 위치에 놓여진다. 제43도에 도시된 실시예에 따라 하우징(61)의 가로폭(W)은 제38도에서 폭(W)에 관하여 설명된 이유와 같이 감소될 수 있다.

트랙킹 및 포커싱 광전변환기(59,57)는 상기에 설명된 바와 같이 2등분 또는 4등분 광다이오드에 제한되지 않으며 어느 광전변환기들로도 될 수 있다.

PBS(55)가 상기 설명된, 실시예에서 LD로부터의 투사광선을 반사하고 대신에 디스크로부터의 신호광선을 투과할지라도, LD로부터의 투사광선을 투과하고 대신에 신호광선을 반사하는 PBS의 사용이 가능한 것으로 판단되어야 한다.

제44 내지 55도는 광학픽업의 2광선형을 실체화한 다른 실시예를 도시한다.

사용자에 의해 기록될 수 있는 정보가 있는 광학픽업에서는, 정보가 피트의 형식에 기록된 후 정보가 광학디스크상에 기록되었는지의 여부를 점검하기 위하여 점보를 판독해볼 필요가 있다. 점검시간을 줄이기 위하여 2개의 광선이 흔히 사용되는데, 그중 하나는 판독광선이며 다른 하나는 판독광선의 근처에 위치되는 기록광선 이다.

제82도는 본 출원의 출원인 이름으로 출원된 일본특허출원 제61-43702호에 공개된 광학픽업의 2광선형을 도시한다. 제82도에서, 홀로그램렌즈들(회절격자렌즈돌)이 콤팩트하고 작은 픽업을 실제화 하기 위하여 사용된다.

제82도를 보면, 2개의 반도체 레이저들(LD1, LD2)로부터 발생된 레이저광선들(210, 211)은 2개의 홀로그램렌즈들(203, 204)에 의해 수차없이 광학디스크(M)의 각각의 초점(Q1, Q2)상에 모아진다.

2점(Q1, Q2)은 디스크(M)의 트랙홈 방향에서 소정의 거리(d₀)에 놓여진다.

점들(Q1,Q2)에 반사된 신호광선들(212, 213)은 각각 맞은편 홀로그램렌즈들(204,203)에 의해 각각의 광전변환기(205,206)에 모아진다. 즉, LD1로부터의 광선(210)은 홀로그램렌즈(203)에 의해 점(Q1)에 모인다.

점(Q1)에서 반사된 신호광선(212)은 다른 홀로그램랜즈(204)에 의해서 광전변환기(205)상에 모인다. 다른 한편으로는, LD2로부터의 광선(211)은 두번째 홀로그램(204)에 의해 점(Q2)에 모이며, 점(Q2)으로부터의 신호광선은 첫번째 홀로그램렌즈(203)에 의해서 두번째 광전변환기(206)상에 모인다. 광선들(210,211)의 파장이 각각 다르기 때문에, 신호광선들(반사광선들)(212, 213)은 LD1과 LD2에 되돌아 오지 않으며, 각각의 LD1와 LD2에 인접하게 위치된 광전변환기를(205, 206)로 온다.·이에 따라 2개의 광선들의 광학경로들은 공간적으로 분리되며 따라서 편광분리기 뿐만 아니라

λ 플레이트도 필요없다.

그러나, 제82도에 도시된 광학픽업에서는, 상기에 설명된 바와 같이 레이저 광선들(210, 211)의 파장이 바뀔때, 홀로그램렌즈들의 초점의 수차 그리고/또는 편차가 발생한다.

본 발명은, 사용되는 레이저 광선들의 파장의 파동에 달려있는 초점의 수차와 편차가 발생하는 문제점을 배제하기 위하여, 2광선 광학픽업의 이러한 종류를 또한 적용할 수 있다.

제44도와 제45도에 도시된 실시예에서는, 광선들(210, 211)의 각각을 위하여, 첫번째 회절격자렌즈(11)는 광학축을 포함하는 면에 관하여 2개의 부분으로 나뉘어진다. 이것은 제46도와 제47도를 참조하여 하기에 더욱 상세히 설명될 것이다.

제46도에서는, 다른 회절각도들, 즉 다른 공간적인 주파수 분류들을 각각 구비하는 2개의 첫번째 및 두번째 부분(11A1, 11B1; 12A1, 12B1)으로 나뉘어진다.

두번째 회절격자렌즈들(12)의 첫번째 및 두번째 부분(12A1, 12B1)은 단지 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두부분(11A1, 11B1)에 대해 명료화와 쉬운 상응을 위해 제공되는 것을 주의한다. 따라서 그것들은 동일한 회절각도 즉 동일한 공간상 주파수 배분을 가져도 된다. 다시 말해서 하기에 명확히 될 것처럼, 두번째 회절격자렌즈(12)를 두 부분으로 나누는 것이 항상 필요하지는 않다.

제46도와 제47도에 도시된 배치에 있어서, 제1반도체 레이저 LD1으로부터 발생된 첫번째 광선(210 : 파장 λ₁을 갖는 구면파)가 광학축 X₀-X₀에 관하여 소정의 경사각도에서 첫번째 회절격자렌즈(11)의 첫번째 부분(11A1)에 투사될때, 광선은 첫번째 부분(11A1)에 의해 광학축과 관련하여 회전의 대칭에 회절되며, 회절광선은 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분(11A1)으로 온다. 광학축 X₀-X₀에 수직되는 면에 투시되었을때, 첫번째 회절격자렌즈(11)의 첫번째 및 두번째 부분(11A1,11B1)은 두번째 회절격자렌즈(12)의 두번째 및 첫번째 부분(12B1, 12A1)와 대칭배치로 된다. 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분(12A1)에 투사하는 광선은 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분(12A1)에 의해 광학디스크(M)의 점(Q)에 모이도록 회절된다. 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11,12)의 공간주파수들은 제1LD1의 광선이 상기 설명된 경로를 따르도록 결정된다.

디스크(M)의 면에 관한 소정의 경사각도에서 점(Q)에 모여진 광선은 광학축에 관하여 대칭방향에 있는점(Q)에 반사되며, 두번째 회절격자렌즈(12)의 두번째 부분(12B1)에 온다. 그래서, 점(Q)으로부터의 신호광선은 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분에 의해 상기 설명된 LD1로부터의 투사광선의 회절방향에 관하여 대칭방향에서 두번째 회절부분(11B1)에 의해 회절되며, 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B1)에 온다.

만일 첫번째 회절격자렌즈(11)의 첫번째 및 두번째 부분(11A1,11B1)이 동일한 공간주파수로 주어진다면, 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B1)상에 투사하는 신호광선은 LD1로 되돌아 올것이며, 신호광선의 무검출로 끝난다. 이 때문에 첫번째의 회절격자렌즈(11)의 첫번째 부분(11A1)과 두번째 부분(11B1)은 다른 공간주파수「분포들을 가지고 있다. 첫번째의 회절격자렌즈(11)의 첫번째와 두번째 부분들 사이에서의 공간주파수의 차이 때문에, 첫번째의 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B1)상에 입사된 신호광선(212)은 LD1과 다른 위치에 위치되어 있는 광전변환기(205)상에 모아절 수 있다. 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B1)의 공간주파수는 광전변환기(205)에 따라서 결정될 수 있다.

앞서 언급된 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 입사광선(210)과 신호광선(212)은 두번째의 회절격자렌즈(12)에서 광축(X₀-X₀)에 대하여 완전히 대칭이다. 그러므로, 앞에서 언급된 바와 같이, 두번째의 회절격자렌즈(12)를 2개의 부분(12A1 및 12B1)으로 분리시킬 필요가 없다.

LD로부터 Q까지의 내부광선이 통과하는 첫번째 부분(12A1)과 점 Q로부터의 외부광선(신호광선)이 통과하는 두번째 부분은 첫번째의 회절격자렌즈(11)의 첫번째 및 두번째 부분들에 상응하는 것에 대하여만이 지정된다.

상기 토의는 또한 제48도로부터 알 수 있는 바와 같이 두번째의 반도체 레이저 LD2로부터 투사된 두번째의 광선(211)에 적용할 수 있다. 제48도에 있어서, 첫번째의 회절격자렌즈(11)는 광축을 포함하고 있는 평면에 대하여 다른 공간주파수를 가지고 있는 2개의 부분(11A2 및 11B2)들로 분리되어 있다. 두번째 회절격자렌즈(12)도 역시 명목상으로 2개의 부분(12A2 및 12B2)로 분리되어 있다. 디스크(M)의 점(Q')에서 발사된 신호광선(213)은 두번째 회절격자렌즈(12)의 두번째 부분(12B2))에 의해 회절된 후 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B2)에 의해 회절되어 LD2와 구별되는 위치에 있는 두번째 광전변환기(206)에 모여지게 된다.

상기 대용으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 2광선형 광학픽업의 본절적인 특징은 내부 및 외부광선에 대한 독립된 경로를 제공하는 것이다.

첨자 A와 B는 내부광선과 외부광선(신호광선)에 각각 대응한다. 점자 1과 2는 첫번째 회절격자렌즈(11)와 두번째 회절격자렌즈(12)에 대응한다. 따라서 예컨대 11A는 내부광선(211)이 통과하는 첫번째 부분을 가리킨다.

제44도 및 제45도는 본 발명에 따른 2광선형 광학픽업의 기본구조를 도시하고 있는데, 이 도면중에서 제44도는 LD1과 LD2로부터 발생되는 첫번째 대부광선(210 및 211)에 대응하고 제45도는 디스크(M)의 점(Q및 Q')으로부터 반사되는 외부광선(신호광선)(212 및 213)에 대응한다.

일반적으로, 2광선픽업에 있어서, 파장(λ₁)을 가진 첫번째 광선은 기록 디스크(M)안의 정보를 기록하고 소거하는데 사용되고 파장(λ₂)을 가진 두번째 광선은 정보의 정화한 기입여부를 점검하는 정보를 판독(재생)하는데 사용된다. 두번째 광선은 디스크(M)의 트랙방향으로 첫번째 광선으로부터 설정된 미소거리(d₀)만큼 뒷쪽에 간격을 두고 있다. 어느 광선이라도 정보를 판독하는데 사용될 수 있다.

제44도에서, 트랙방향이 방향(Z)에 의해 나타내어지면 두번째 광선(211)의 두번째 집중점(Q')는 통상 10μm 대지 20μm의 일정거리만큼 첫번째 광선(210)의 첫번째 집중점(Q)으로부터 간격을 두고 있다.

첫번째 내부광선(210)(λ₁)의 경우에 첫번째 및 두번째 부분(11A1 및 11B1) 사이의 광축(X₀-X₀)을 지나는 분리선의 중심 O(제49도)은 방향(Z)으로 거리(d₀)만큼 간격을 두고 있는데 이 거리(d₀)는 두번째 내부광선(211)(λ₂)에 있어서 첫번째 회절격자렌즈(11)의 첫번째 및 두번째 부분사이의 광축(X_0'-X_0')을 지나는 분리선의 중심(O')으로부터의 거리이다. 평면도상에서의 이러한 관계는 제49도에 도시되어 있다. 두번째 내부광선(211)에 대한 첫번째 회절격자렌즈(11)의 첫번째 및 두번째 부분(11A2 및 11B2)이 첫번째 내부광선(210)에 대한 첫번째 및 두번째 부분(11A1 및 11A2)의 배열에 수직하는 배열로 위치되지만, 그러한 수직 배열이 항상 필요한 것이 아니라는 것을 주목하라. 필요조건은 다만 방향(Z)의 점(O 및 O') 사이의 거리(d₀) 이다.

첫번째 광선과 두번째 광선 사이의 방향(Z)에 있어서의 d₀에 의해 나타나는 배열의 편차는 또한 두번째 회절격자렌즈(12)에 대해서도 주어진다.

2광선 광학픽업의 실제 제조에 있어서, 적당한 마스크류가 첫번째 회절격자렌즈(두번째 회절격자렌즈)를 제조하는데 사용될 수 있는데 4개의 부분(11A1,11B1,11A2 및 11B2)은 첫번째 회절격자렌즈(두번째 회절격자렌즈)의 기질로 제49도에 도시되어 있는 배열로 형성된다. 양자택일로, 4개의 부분(11A1,11B1,12A1및 12B1)에 대응하는 4개의 회절격자렌즈를 제49도에 도시되어 있는 배열에 위치시키는 것이 또한 가능하다. 두번째 회절격자렌즈(12)에 있어서도 동일하다. 첫번째 부분(11A1 및 12A1)의 공간주파수와 두번째부분(11B1 및 12B1)의 공간주파수는 그 중심파장이 예컨대 830nm이며, 첫번째 부분(11A2 및 12A2)의 공간주파수와 두번째 부분(11B2 및 12B2)의 공간주파수는 그 중심파장이 예컨대 780nm이다.

첫번째 광선과 두번째 광선의 파장이 서로 동일하면, 첫번째 광선(210)에 대한 첫번째(11A1) 부분의 공간주파수는 두번째 광선(211)에 대한 두번째 부분(11A2)의 공간주파수와 동일하게 될 수 있으며, 첫번째 광선(210)에 대한 두번째 부분(11B1)의 공간주파수는 두번째 광선(211)에 대한 두번째 부분(11B2)의 공간주파수와 동일하게 될 수 있다.

제44도에서, 첫번째 LD로부터 방사된 첫번째 입사광선(210)(λ₁)이 소정의 입사각으로 첫번째 회절격자렌즈(11)의 첫번째 부분(11A1)상에 입사되며 첫번째 부분(11A1)의 공간주파수에 따라 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분(12A1)쪽으로 광축에 대하여 대칭으로 회절된다. 광선(210)은 그뒤 공간주파수에 따라 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분에 의하여 회절되어 디스크 M위의 첫번째 초점 Q상에 집광된다. 유사하게, 두번째 입사광선온(211)(λ₂)는 첫번째 회절격자렌즈의 첫번째 부분(11A2) 및 두번째 회절격자렌즈(12)의 첫번째 부분(12A2)을 통하여 디스크 M위의 두번째 초점 Q상에 집광된다.

제45도에서, 소정의 입사각으로 점 Q에 집광된 첫번째 광선(210)은 점 Q에서 반사되어 첫번째 신호광선(212)이 된다. 첫번째 신호광선(212)은 광축에 대하여 내부광선(210)의 경로와는 대칭적으로 맞은편인 다른경로를 따르며 두번째 회절격자렌즈(12)의 두번째 부분(12B1)에 도발한다. 신호광선(212)은 그것에 관한 공간주파수에 따라 두번째 부분(12B1)에 의하여 회절되어 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B1)에 도달되며, 다시 회절되어 첫번째 광전변환기(205)상에 집광된다. 유사하게, 두번째 LD2로부터의 두번째 입사광선(211)(

₂

제50도는 LD의 두번째 광선(211)의 신호광선 검출방법(정보의 제생)을 도시한다. 제50도에서, 광선변환기(206)는 포우커싱 광전변한기(57)과 트래킹 광전변환기(59)로 이루어져 있다. 광전변환기들(57,59)는 제34도, 제36도, 제42도에 도시된 바와 같이 PIN 포토 다이오드로 구성될 수 있다. 제50도에서, 두번째 신호광선(213)은 편광분리기(PBS)(77)에 의해 분리되며, PBS는 홀로그램으로 형성될 수 있다. PBS 홀로그램(77)은 예를 들면 두번째 신호광선의 이동방향에서 바라볼때 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B2) 뒤쪽에 위치될 수 있다. PBS 홀로그램(77)은 회절각에 따라서 통과하는 투과광선의 양을 제한한다. 즉, PBS 홀로그램(77)은 신호가 빛의 양에 의하여 표시되도록 한다. PBS 홀로그램(77)의 투과광선은 반투과거울(79)에 의하여 2부분의 광선으로 분할된다. 1부분의 분할된 신호광선은 포커싱 광전변환기(57)상에 집광되며 다른 1부분은 트래킹 광전변환기(59)상에 집광된다.

제51a도에 도시된 트래킹 오차검출방법 및 제51b도에 도시된 포커싱 오차검출방법은 각각 제36도 및 제41도에 도시된 방법들과 유사하다.

제52도는 두번째 신호광선의 다른 검출방법(정보의 재생)을 도시하며, 제50도에 도시된 배치와는 다르게 반투과거울(79)의 반사광선은 포커싱 오차검출방법으로 사용되고 반투과거울(79)의 투과광선은 트래킹 오차검출광선으로 사용된다. 각각, 반투과거울(79)의 반사광선은 트래킹 광전변환기(59)로 유도되고 반투과거울(79)의 투과광선은 포커싱 광전변환기(57)로 유도된다.

제52도에 도시된 배열에서, 제52도는 제50도의 변형이며, 트래킹 오차는 제51a도와 유사하게 제51b도에 도시된 푸쉬-풀방법에 의하여 검출될 수 있다. 트래킹 광전변환기(57)은 상술된 2분할 포토 다이오드로 형성될 수 있다.

한편, 포커싱은 예를 들면 제53b도에 도시된 바와 같이, 나이프 에지가 사용되는(제52도) 나이프 에지방법에 의하여 실행될 수 있다. 나이프 에지방법은 그 자체로 잘 알려져 있다. 제53b도는 나이프 에지방법에 의한 빛의 분포를 도시하며, 여기에서 (a) 디스크 M이 두번째 회절격자렌즈(12)의 초점에 정확히 위치하는 초점을 맺는 상태(11)를 도시하며 (b) 디스크 M이 두번째 회절격자렌즈(12)에 더욱 근접하는 것을 모시하며 (c) 디스크 M이 두번째 회절격자렌즈(12)로부터 더욱 멀어지는 것을 도시한다. 나이프 에지(56)는 Z축상에 위치되어진다. 이러한 경우에, 포커싱 광전변환기(57)로서, 나이프 에지에 평행하게 연장된 2분할다이오드가 사용될 수 있다.

제54도는 정보의 삭제에서 첫번째 신호광선 검출법을 도시한다. 이러한 경우에는, 첫번째 LD1으로부터 방사되는 첫번째 입사광선(210)에 의하여 발생되는 첫번째 신호광선(212)이 사용된다.

2부분 픽업장치에서는, 정보가 기록되거나 또는 삭제될때에는 단지 트래킹에 의하여 신호광선을 검출하는 것으로도 충분하다.

따라서, 첫번째 회절격자렌즈(11)의 두번째 부분(11B1)에 의하여 회절된 첫번째 신호광선(212)을 2부분으로 분할하는 것은 필요하지 않다. 즉, 첫번째 신호광선(212)은 직접적으로 트래킹 광전변환기(57)에 유도될 수 있으며, 이 광전변환기는 제45도에 도시된 광전변환기(205)에 해당한다. 광전변환기(57)는 제52도 및 제53A도에 도시된 포토 다이오드와 유사하게 2-분할 PIN 포토 다이오드로 구성된다.

제55도는 상술된 2-광선형 광학장치의 실제적인 구조를 도시한다.

제55도에서, 첫번째 회절격자렌즈(11) 및 두번째 회절격자렌즈(12)는 렌즈들에 관한 광축들이 서로서로 수직을 이루며 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)사이에 거울(151)이 구비되도록 위치를 정한다. 즉, 첫번째 회절격자렌즈(11)로부더 방사된 광선들은 거울(151)에 의하여 두번째 회절격자렌즈(12)의 쪽을 향하여 90°굴절되며 또한 역도 성립한다. 첫번째 회절격자렌즈(11)와 두번째 회절격자렌즈(12)가 서로서로 수직인 배열을 이루고 있기 때문에 제29도, 제31도, 제32도등에 나타난 실시예들과 유사하게, 디스크 M의 평면에 수직인 방향으로 평면장치의 두께 감소가 형성된다. 제55도에서 "T"는 디스크 M의 트랙을 나타낸다.

제56도는 본 발명의 다른 관점에 따른 광화픽업장치를 나타내고 있으며, 상술한 바와 같이 서로간의 간격이 d이어야만 하는 2개의 회절격자렌즈들(11,12)사이의 공간을 효과적으로 이용하는 방향으로 개선을 하였다.

즉, 제56도에 도시된 실시예에서는, 광전변환기 및 반투과거울과 같은 광화부재들을 회절격자렌즈들(11,12)에 의하여 정해진 공간내 및 렌즈들 사이에 위치시킨다.

제56도에서는, 첫번째 회절격자렌즈(11)와 두번째 회절격자렌즈(12)사이에 제3 홀로그램을 구비하며 디스크 M위의 점 Q에서 반사되는 신호광선을 바깥방향으로 2부분의 광선으로 분리한다. 홀로그램(131)은 반투과거울 또는 편광분리지(PBS)로서의 기능을 수행한다.

점 P(반도체 레이저 LD)로부터 방사된 광선은 상술한 바와 같이 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)에 의하여 디스크 M위의 초점 Q상에 집광된다. 일부분의 입사광선은 홀로그램(131)을 통하여 투과되고 그뒤 두번째 회절격자렌즈(12)에 의하여 회절되어 디스크 M위의 점 Q상에 집광된다. 점 Q에서 반사되는 신호광선은 내부경로와 같은 경로를 따라 반대방향으로 점 P로 되돌아간다. 신호광선은 부분적으로는 홀로그램(131)을 투과하고 부분적으로는 홀로그램(131)에 의하여 회절된다. 홀로그램(131)의 회절각은 회절광선이 광축에 대하여 바깥방향이 되도록 설계된다. 예를 들면, 제1순위 회절광선들은 첫번째 회절격자렌즈(11)와 동일 평면에 위치한 거울들(141,142)에 의해 반사된다. 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)사이에는 상술된 실시예들과 유사하게, 예를 들면 PIN 포토 다이오드로 만들어진 광전변환기들(143,144)을 구비한다. 홀로그램(131)은 서로 다른 공간주파수 분포를 갖는 적어도 2개의 홀로그램의 부분들을 구비하고 있다. 여기서 언급된 "첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들 사이"는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)의 평면들을 연장하여 경계를 정한 공간을 포함한다.

제56도에 도시된 배열에 대하여, 신호광선들은 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)사이에서 다루어진다. LD와 같은 광원을 제외한 광학부재들은 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈 사이에 위치하므로 작고 더욱 얇은 픽업장치를 형성할 수 있다. 제57도는 제56도에 도시된 픽업장치의 모습을 도시하고 있다. 제57도에 도시된 픽업장치의 광학원리는 제1도의 원리와 거의 동일하다. 제57도에서, 부재번호 151은 유리판과 같은 투명체이며, 이 투명체는 각각의 맞은편에 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)을 구비하며 다른 맞은편에는 광전변환기들(143,144)을 구비하고 있다.

제58도는 제56도에 예시된 회절격자렌즈장치를 구비하는 광학픽업장치의 실제적인 구조를 도시하고 있다. 제58도에서, 투명체(제1기체)(151)는 한쪽 측면에 반사거울들(141,142)을 형성하는 반사층들 M1및 M2를 구비하며, 맞은쪽 측면에는 홀로그램(131)을 형성하는 기록매체(153)를 구비하고 있다. 투명제(151)는, 예를 들면 평행 측면들을 갖는 유리재료인 광택 BK7로 만들어절 수 있다. 반사거울층들 M1 및 M2는, 예를들면 증기용착 알루미늄(vapor-deposited.a1uminum)으로 만들어절 수 있다.

λ 플레이트(157)는 직접부착되기 때문에 홀로그램 기록매체(153)는 바람직하게는 중합체와 같은 재료로 만들어진다.

첫번째 회절격자렌즈(11)는 전자비임 라이팅 과정 또는 홀로그래피 과정 또는 또다른 공지의 과정에 의하여 제1투명제(151)와 유사하게 제2투명제(161)(e.g., BK7)위에 형성될 수 있다. 제2투명체(제2기체)(161)은 접착제(163) 또는 유사한 것에 의하여 제1투명기체(151)의 반사층들(면들)(M1 및 M2)에 직접 부착될 수 있다. 기록매체(153)가 형성되는 제1기계(151)의 한쪽 측면에는 제3투명기체(157)가 부착되고, 이 투명기체는 예시된 실시예에서

λ 플레이트의 형상이며 접착제(164) 또는 유사한 것에 의하여 제3기체의 한쪽 측면위에 일체화된 두번째 회절격자렌즈(12)를 구비하고 있다. 두번째 회절격자렌즈(12)는 첫번째 회절격자렌즈(11)와 유사한 과정에 의하여 제3기체(157)위에 형성될 수 있다.

λ 플레이트(157)는 완전한 평행 측면들을 구비하고 있다.

신호광선을 분리하는 홀로그램(131)은 단지 광선분리기일 수도 있으나 바람직하게는 편광분리기(PBS)이다. 그러한 홀로그램(131)은, 예를 들면 전자비임 라이팅, 간섭 노출 과정, 또는 부착 복제 과정(coherent copying process)중의 유사과정에 의하여 차례차례 만들어지는 주 홀로그램을 복제하여 만들어절 수 있다.

3개의 기체들(151,157,161)은 광측위에 일직선으로 맞추어진 뒤에 UV 경화성 접착제와 같은 접착제(163,164)에 의하여 서로 같이 부착된다(제59도). 광전변환기(143,144)는 제1기체(151)의 맞은편 끝면에 부착된다. 그렇게 얻어진 조립체(70)(제59도)는 제58도에 나다단 바와 같이 중공관 하우징(171)의 한끝면에 부착된다. 하우정(171)의 맞은편 끝면에는 반도체 레이저(173)(LD)와 같은 레이저 광원을 구비한 열방출부(175)가 부착되어 있다. LD(173)는 광축과 일직선을 이루며 조립체(70)와는 소정의 간격을 두고 있음은 당연한 것이다.

LD(173)의 위치조정은 두번째 회절격자렌즈(12)에 의하여 집광되는 디스크 M의 점 Q위의 광점을 관찰하는 동안에 이루어절 수 있다. 광전변한기(143,144)의 위치조정은 신호오차를 관찰하는 동안 정적으로 신호광선(반사광선)을 창출함으로써 이룰 수 있다. 바람직하게는, 하우징(171)은 제15도 또는 제21도에 도시되었듯이 기동기에 연결되어, 전체의 광학장치는 통상적인 목적의 기동과 유사하게 회전을 포함한 소정의 방향으로 이동될 수 있다.

제60도는 제58도에 도시된 PBS 홀로그램(131)의 기능을 도시한다.

홀로그램(131)은 서로 다른 홀로그램들을 갖는 2부분(131a,131b)으로 분할된다. 홀로그램 부분들(131a,131b)은 광선을 반대방향들로 광축과 떨어진 외부로 회절시키고 각각 소정의 점들 위로 광선을 집광한다.

두번째 회절격자렌즈(12)로부터 첫번째 회절격자렌즈(11)로 이동하는 신호광선은 두번째 회절격자렌즈(12)위의 원형 밴드상에 원뿔형 도면을 형성한다.

상출한 바와 같이, 홀로그램(131)은 중심을 갖는 분리선에 의하여 2부분(131a,131b)으로 분할된다. 각각의 홀로그램 부분들(131a,131b)은 각각의 거울들(반사층들) M1 및 M2쪽으로 광축과 떨어진 외부로 광선을 회절시키며, 따라서 이 광선은 각각의 광전변환기들(143,144)에 접광된다. 신호오차의 검출감도를 중대하기 위하여, 수렴 광선(NA

1/10)의 초점거리를 더욱 길게하는 것이 바람직하다. 홀로그램(131)과 각각의 광전변환기들(143,144)사이에 있는 거울들(M1 및 M2)을 조정함으로써, 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)사이의 간격 d의 실절적인 증가없이도 상술된 초정거리의 중가 필요성이 만족된다.

잘 알려진 바와 같이 PBS 홀로그램(131)은 단지 특별한 방향을 갖는 선형 편광만을 투과시키고 그 방향에 수직인 방향을 갖는 선형 편광은 회절시킨다. 예를 들면, 예시된 실시예에서, PBS 홀로그램(131)은 단지 P-편광은 투과시키고 S-편광은 회절시킨다.

홀로그램(131)의 간섭 줄무늬들은 근본적으로 홀로그램(131)의 2부분들(131a,131b)의 분리선(제61도)방향으로 뻗어있다.

따라서, 홀로그램(131)상의 입사광선은 거의 모든 홀로그램 구역에 걸쳐서 S-편광이며 따라서, 신호광선은 효과적으로 분리될 수 있다. 상기 사실은 차후에 설명할 것이다.

LD(173)으로부터 방사된 구면파의 광선(제58도에 화살표 A로 표시한 방향으로 편광성을 갖도록 되어 있음)은 광축위에서 교차하는 첫번째 회절격자렌즈(11)에 의하여 회절된다. PBS 홀로그램(131)은 실절적으로 제58도의 도면과 수직한 간섭 줄무늬를 갖고 있기 때문에, 홀로그램(131)상의 반도체 레이저 입사광은 거의 P-편광이다. 결과로서, 홀로그램(131)은 레이저 광선(P-편광)을 투과하며, 따라서 투과광선은

λ 플레이트(157)로 진입한다.

λ 플레이트(157)상의 선형 편광 입사광선은 그것에 의하여 원형 핀광 광선으로 변환되어 두번째 회절격자렌즈(12)에 도달한다. 두번째 회절격자렌즈(12)는 디스크 M상의 점 Q위에 광선을 집광시켜 소광점을 형성한다. 본 실시예에서, 레이저 광선의 파장 파동은 본 발명에 따른 회절격자렌즈 조립체에 의하여 효과적으로 흡수될 수 있다.

점 Q에서 반사되는 신호광선은 신호광선이

λ 플레이트(157)에 도달할때까지 점 P에서 점 Q로의 내부광선의 이동방향과 동일한 방향으로 이동한다. 신호광선이

λ 플레이트(157)를 통과할 때, 신호광선은 선형 편광 내부광선의 편광각과 90。차이가 생기는 편광각을 갖는 선형 편광 광선으로 변한된다. 즉,

λ플레이트(157)를 통과한 외부광선(신호광선)은 S-편광이다.

따라서, S-편광은 PBS 홀로그램(131)의 2부분들(131a,131b)에 의하여 회절되고 본리된다. 분리된 신호광선들은 첫번째 회절격자렌즈(11)와 동일한 평면상에 위치한 거울들 M1 및 M2에 의하여 반사되어 광전변환기들(143,144)상에 집광된다.

제61도는 제58도에 도시된 광전변환기들(143,144)의 검출방법(detection method)을 도시한다. 상술한 바와 같이, 포커싱 오차 및 트래킹 오차는 광전변환기들(143,144)의 출력에 의하여 검출될 수 있다.

광전변환기들(143,144)은 예시된 실시예에서 모두 2-분할 PIN 다이오드이다. 포커싱은, 예를 들면 나이프 에지방법에 상당하는 방법에 의하여 실행될 수 있고, 트래킹은 예를 들면 푸쉬-풀방법에 의하여 실행될수 있다.

제61도에서, 디스크 M의 트랙방향은 Z방향에 해당한다는 것을 알아야 한다.

각 광전변환기(143,144)의 2개의 포트 다이오드의 출력들이 각각 a,b,c,d라고 하면, 포커싱 오차는{(a-b)+(d-c)}에 의하여 검출될 수 있고 트래킹 오차는 {(a+b)-(c+d)}에 의하여 검출될 수 있다.

포커싱 오차 및 트래킹 오차의 검출은 잘 알려져 있으며 따라서 여기에서는 상세한 설명은 하지 않기로 한다.

제62도는 PBS 홀로그램(131)의 변형체를 도시하며, 여기에서 홀로그램(131)은 서로 다른 홀로그램을 갖는 3부분들(131a,131b,131c)로 분할된다.

따라서, 광전변환기(144)는 3-분할 다이오드이며, 이 다이오드의 출력들은 제62도에서 c,d,e로 나타낸다. 포커싱 오차 및 트래킹 오차는 제61도에 도시된 실시예와 유사하게 검출될 수 있다. 제62도에 도시된 실시예에서는, 포커싱 오차 및 트래킹 오차는 독립적으로 검출될 수 있다는 것을 인지해야만 한다. 즉 포커싱은 광전변환기(144)에 의하여 실행될 수 있고 트래킹은 광전변환기(143)에 의하여 실행될 수 있다.

본 경우에, 트래킹 오차는 광전변환기(143)의 2개의 다이오드 사이의 출력에서 발생하는 차이(a-b)에 의하여 검출되며 포커싱 오차는 광전변환기(144)의 3개의 다이오드 사이의 출력에서 발생하는 차이 {d-(c+e)}에 의하여 검출된다. 제62도에 도시된 실시예에 따라, 포커싱과 트래킹은 독립적으로 실행될 수 있기 때문에 광전변환기들(143,144)사이에는 어떠한 혼선도 존재하지 않는다. 제62도에서 트랙방향은 Y방향에 해당한다.

제63도 및 제64도는 본 발명의 회절격자렌즈 조립체가 포커싱 장치에 적용된 하나의 실시예를 도시한다.

제63도 및 제64도에 도시된 된시예의 광학원리는 근본적으로 λ₁도 및 제2도에 도시된 실시예와 동일하다.

제63도 및 제64도에서, LD(점 P)로부터 방사된 레이저 광선(파장 λ₀)은 광축과 교차하며 두번째 회절격자렌즈(12)에 도달하기 위하여 회전 대칭으로 회절된다. 광선은 그뒤 두번째 회절격자렌스(12)에 의하여 회절되어 공간주파수에 따라 소정의 점 Q위에 집광된다.

입사 레이저 광선의 파장 λ₀가 λ₁(＞λ₀)로 변화되었을때, 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)의 공간주파수 분포들을 적절하게 결정함으로써 수차없이도 점 Q와는 다른 위치의 점 Q₀상에 광선을 집광하는것이 가능하다. 상기 사실은 아래에서 상세히 설명될 것이다.

레이저 광원 LD로서, 방사광선의 파장을 변화시킬 수 있는, 그 자체로서 알려진 동조 가능 레이저(tunab1e 1aser)가 사용될 수 있다.

제64도는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11,12)들의 공간주파수 결정방법을 도시한다. 원칙적으로, 회절격자렌즈들(11,12)의 공간주파수는 제1도에서 상술한 바와 동일한 유사한 과정에 의하여 결정될 수 있다.

따라서, 제63도 및 제64도에 도시된 회절격자렌즈들(11,12)의 공간주파수의 결정과정의 설명은 간단하다.

제64도에서, 점 P로부터 방사되며, 점 P로부터의 거리간격이

₁인 첫번째 회절격자렌즈(11)의 가장 외부의 외면점에 도달하는 광선

를 고찰해 보면, 광선

는 점 R1에서 두번째 회절격자렌즈(12)의 중심점 r1쪽으로 회절된다. 그뒤, 광선

는 두번째 회절격자렌즈(12)에 의하여 회절되어 점 Q에 집광된다. 점 R1및 점 r1에서의 공간주파수 F1 및 f1은 P→R1→r1→Q의 경로를 고찰함으로써 결정된다.

다음에, 파장이 λ₀에서 λ₁(＞λ₀)으로 변화된다면, 점 P에서 점 R1으로 이동하는 광선은 점 R1에서 파장λ와는 다른 회절각을 갖는 다른 방향으로 회절되며, 따라서 광선은 점 r1와는 다른 두번째 회절격자렌즈(12)의 점 r2에 도달한다(광선

).

파장 λ₁의 광선이 점 Q로부터의 거리간격이 △

₂ ₀

는 이 광선

가 방사되는 첫번째 회절격자렌즈(11)의 위치 R2를 결정하기 위하여 다시 고려된다. 그뒤, 점 R2에서의 회절광선은 점 P로부터 방사된다는 조건으로부터, 점 R2에서의 공간주파수가 결정될 수 있다.

다음으로, 점 R2에서 회절되는 파장 λ₁의 광선을 고찰함으로써, 광선이 도달하는 두번째 회절격자렌즈의 제3점 r3(도시안됨) 및 공간주파수 F3가 결정될 수 있다. 다시 파장 λ₀광선을 고려함으로써, 첫번째 회절격자렌즈(11)상의 제3점 R3(도시안됨) 및 그 곳에서의 공간 주파수 F3가 결정될 수 있다.

상기의 과정은 점 Rn(n=1,2,3,···)이 첫번째 회절격자렌즈(11)의 중심에 도달할때까지 반복되어 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈의 공간 주파수 분포들이 결정될 수 있다. 두번째 회절격자렌스(12)의 반경은 첫번째 회절격자렌즈(11)의 점 Rn에 대응하는 rn의 값에 따라서 결정될 수 있다.

제64도는 광축을 포함하는 단면도를 도시하며 렌즈를 자체는 광축에 대하여 대칭이라는 사실을 인지해야한다.

상술한 바에 의하여 알수 있듯이, 파장이 변화되었을때 수차 없이도. 점 P로부터 방사된 광선을 점 Q와는 다른 위치의 점 Q₀상에 집광시키는 것이 가능하다.

또한, 파장의 변화에 다른 초점의 이동도 가능하다. 즉. 방사광선의 파장의 변화에 의하여 초점 길이를 조절하는 것이 가능하다.

제65도는 상술 과정에 의하여 결정된 회절격자렌즈들(11,12)의 반경의 공간 주파수 분포들의 일례를 도시하고 있다, 제65도에서 첫번째 회절격자렌즈(11)와 두번째 회절격자렌즈(12)구경들의 수치는 각각 0.3 및 0.5이었으며

₁

₂ ₀ ₁

₂ ₀ ₁ ₀

제4도, 제5도 및 제6도에 도시된 회절격자렌즈들(11,12)의 특정들은 제64도 및 제65도에 도시된 실시예에 적용할 수 있다.

제66도는 제63도에 도시된 실시예에서의 파장 편차△(nm)와 초점 번위 △λλμm)와의 관계를 도시하고 있다.

제66도에서, "T1"은 파장이 1nm씩 변화할 때 초점이 1μm씩 이동하는 것을 나타낸다. "T₂" 및 "T₃"는 파장이 1nm씩 변화할 때 초점이 2μm 및 3μm씩 이동하는 것을 나타낸다. 제66도에 도시된 결과에 따라,"T1"은 파장 편차와 초점 변위가 약 1:1임을 나타내고 있다. 초점은 소정의 관계를 가진 파장을 변화시킴으로써 이동될 수 있다는 것은 제66도로부터 확인될 수 있다. 즉, 제63도에 도시된 실시예에 따라, 초점은 방사광선의 파장을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.

본 발명의 유용성을 화인하기 위하여는, 이동된 초점이 수차가 없어야 한다. 초점이 이동하는 곳에 어디든지 근본적으로 수차가 없음을 화인하기 위하여, 제66도에 도시된 각각의 "T1,"T2","T3"에 대하여, 레이저 광선의 파장이 830nm로부터 변경되었을때 일어나는 파두면 수차의 RMS값을 얻기 위한 계산을 하였다. 이 결과는 제67도에 도시되어 있다. 계산에서, 회절격자렌즈들(11,12)의 공간 주파수 분포들은 수차가 발생하지 않는 중심 파장들이 각각 830nm 및 830.3nm가 되도록 설계되었다.

제67도에서, 가로축은 초점의 변위△λ(nm)를 나타내며, 세로축은 RMS 파두면 수차(RMS.WA)를 나타낸다. 제13도와 유사하게, 마르셀의 기준(RMS.WA≤0.07λ)은 근본적으로 수차가 발생하지 않는 참고 기준으로 간주될 수 있다. 마르셀의 기준으로부터, 파장의 허용 가능 파동 범위가 얻어절 수 있다.

즉, 제67도에 도시된 실험결과에 따라, "T1","T2","T3"에 대하여 근본적으로 수차가 발생하지 않는 허용 가능 범위는 각각 △λ=±18nm, △λ=±20nm, △λ=±20nm이다. "T"가 중대됨에 따라, 즉 파장의 단위 편차(1nm)에 대하여 초점 변위가 중대됨에 따라, RMS.WA는 감소함을 알 수 있다.

상기 사실로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따라, 초점은 파장을 변화시킴으로써 수차없이 이동될 수 있다. 단지 방사광선의 파장만을 변화시킴으로써 조절을 할 수 있기 대문에 초점을 조절하기 위하여 어떠한 기계구동장치도 필요없다는 것을 알수 있다. 특별히, 쉽게 구할 수 있는 동조가능 레이저가 레이저 광원으로 사용된다면, 동조가능 레이저는 그곳으로부터 방사되는 레이저 광선의 파장을 변화시킬 수 있기 때문에 초점 조절이 더욱 용이해진다.

제83도는 공지의 초점 조절 서보장치를 도시하며, 여기에서는 집광광선의 초점 오차에 따라, 반도체 레이저 LD로부터 방사된 광선의 파장은 파장조절 유니트에 의해 조절되어, 초점은 점 Q₀로부터 Q₁또는 Q₂로 이동된다.(일본국, 미심사 특허공고(고가이)번호 제60-66337에 개시되어 있음). 그러나 이러한 공지의 장치에서는 광선의 파장이 변할때 수차가 발생하여, 신호 광선을 정확히 판독하는 데에 어려움이 발생한다.

잘 알려진 바와 같이, 회절격자렌즈들(11,12)을 블레이징함으로써 회절격자렌즈들의 효율을 증대시키는 것이 가능하다.

제68도는 광선 주사 장치에의 제63도 및 제64도에 도시된 포커싱 장치의 적용을 도시한다.

본 발명의 주사장치의 살펴보기전에, 제84도 및 제85도에 도시된 공지의 포커싱 장치를 점토해 본다. 제84도에서, 다각형 거울(311)은 축(313)에 대하여 회전을 하여, 반도체 레이저 LD로부터 방사되어 렌즈(315)에 의해 긴 초점 거리를 갖는 집광 광선으로 변환된 광선(310)을 주사한다. 이러한 주사 방법에 있어서, 주사 광선(310)은 원형 경로 K위에 또는 K를 따라서 상을 맺는다. 이 원형 경로 K는 다각형 거울(311)의 관련 반사면 위에 중심을 갖는 원의 일부분이다. 따라서, 예를 들면, 주사장치가 주사 광선이 기록드럼(317)의 직선면을 따라서 그리고 그위에 주사되어야만 하는 레이저 프린터로 사용될 때에는, 어떠한 매우 작은 광점도 드럼위에 수렴될 수 없다.

상기 문제를 해결하기 위하여, f-θ렌즈(319)를 사용하는 것은 또한 알려져 있으며, 이 f-θ렌즈는 주사광선(310)을 드럼의 직선면에 상을 맺게하여 준다. 그러나, 그러한 f-θ렌즈(319)는 매우 비싸며 제작시 고도의 기술을 필요로 한다.

본 발명에 따라 제68도를 다시 살펴보면, 주사 광선은 제63도 및 제64도에 도시된 포커싱 장치를 사용함으로써 드럼의 직선상에 그리고 그 선을 따라서 정화히 초점을 맺는다. 즉, LD로부터 방사된 레이저 광산의 파장은, 예를 들면, 제69도에 도시된 곡선에 의하여 조절된다. 제69도에서, 가로축은 시간 t를 나타내며 세로축은 파장 λ를 나타낸다. λ_A, λ_B, λ_C는 제68도에 도시된 드럼(317)의 직선상의 점들 A,B,C에서의 파장이다.

LD와 다각형 거울(311) 사이에는, 제63도에 도시된 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들(11.12)을 갖는 회절격자렌즈 조립체(100)이 구비된다. 따라서, 레이저 광선의 파장이 변화할때, 어떠한 수차도 발생하지 않는다.

제70도는 다각형 거울(311)의 각 변위 θ(가로축)와 초점 변위차(초점길이) △f사이의 일반적인 관계를 도시한다. 제70도에서 "A"는 제68도에서 점A에 해당한다.

제71도는 파장의 편차 △λ(가로축)와 초점의 편차 △λ와의 일반적인 관계에 해당하며, 이것으로부터 △λ와 △f사이에는 선형 관계임을 알수 있다. 제70도 및 제71도로부터, 제72도에 도시된 바와 같이, 다각형 거울(331)의 각 변위 θ와 파장의 편차 △λ사이의 관계를 얻을 수 있다. 제72도에서 "A"는 제68도에서의 중심점 A에 해당한다.

결과로서, 본 발명에 따라, 광선의 판장을 조절함으로써 광선은 소정의 형태(예로, 직선)위에 초점이 맺어절 수 있으며, 초점을 변화시키기 위하여 기계구동장치 또는 기동기를 사용하지 않아도 초점을 조절할 수 있다.

상기 사실로 알 수 있듯이, 본 발명에 따르는, 소정의 공간 주파수 분포를 갖는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈들을 구비한 회절격자렌즈 조립체는 사용된 광선의 파장파동에 민감하지 않다.

따라서, 비록 파장이 변화하더라도 어떠한 초점의 수차나 편의가 발생하지 않는다.

Claims

평행하지 않은 회절광선을 제공하기 위하여 입사광선을 회절시키는 첫번째 회절격자렌즈(11) 및 대체로 수차없이 소정의 페턴으로 평행하지 않은 회절광선을 집중시키는 두번째 회절격자렌즈를 구비하고 있는 것을 특정으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하는 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11,12)는 동일 광축상에 위치되는 직렬의 회절격자렌즈인 것을 특정으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제2항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11,12)는 평행한 배열에 있어서 소정의 거리로 서로 서로 간격을 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제3항에 있어서, 상기 첫번째 회절격자렌즈(11)는 광축에 대하여 회전 대칭으로 소정의 공간주파수 분포를 구비하고, 첫번째 회절격자렌즈상의 광축에 대하여 대칭인 어떠한 두점으로부터의 회절광선을 광축상에서 교차시키며, 그리고 상기 두번째 회절격자렌즈(12)는 광축에 대하여 회전 대칭으로 소정의 공간주판수 분포를 구비하고, 첫번째 회절격자렌즈의 회절광선을 대체로 수차없이 소정의 점상에 집중시키는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제4항에 있어서, 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈의 공간주파수 분포는 평면파의 광선을 집중시키기위한 공간 주파수분포와 광축에 대하여 회전 대칭이고 관련 회절격자렌즈의 중심 및 주위 부위사이에서 최대값을 갖는 공간주파수 분포를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈는 관련 회절격자의 중심으로부터 주위부위를 향하여 공간주파수가 유연하게 증가하는 소정의 공간 주파수분포를 구비하고 있으며, 그리하여 첫번째 회절격자렌즈상의 입사광선의 파장의 파동에 따라서 첫번째 회절격자렌즈의 회절각의 변화는 흡수되어 절수 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 구면파의 간섭성 광선은 첫번째 회절격자렌즈에 입사되는 것을 특징으로 하는 회절격자렌스 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 평면파의 간섭성 광선은 첫번째 회절격자렌즈에 입사되는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈가 일제로 형성되어 있는 평행측면을 구비하고 있는 투명체(13)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제6항에 있어서, 상기 두번째 회절격자렌즈는 평면파의 광선을 집중시키기 위한 공간주파수분포를 구비한 소정의 공간 주파수분포와 공간주파수가 두번째 회절격자렌즈의 중심으로부터 주위 부위를 향하여 점진적으로 감소하는 공간주파수분포를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제10항에 있어서, 공간주파수가 점진적으로 감소하는 두번째 회절격자렌즈의 상기 공간주파수 분포는 첫번째 회절격자렌즈의 공간 주파수분포의 주파수 밴드와 동일한 주파수밴드를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하는 있는 광학시스템.
제9항에 있어서, 복수의 상기 회절격자렌즈 조립체(100)를 구비하고 있는 배열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제9항에 있어서, 투명체를 구비한 상기 회절격자렌즈가 고정된 원통형 하우징(20) 및 회절격자렌즈조립체와 동축으로 되기위하여 하우징내에 위치되고 고정된 반도체 레이저(LD)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제9항에 있어서, 세번째 회절격자렌즈가 첫번째 회절격자렌스를 둘러싸기 위하여 제공된 투명체의 측면상에 제공된 세번째 회절격자렌즈(19)와, 부분적으로는 반사하고 부분적으로는 광선을 첫번째 회절격자렌즈상으로 입사하는 광선의 방향에서 보았을때 첫번째 회절격자렌즈뒤에 있는 투명체 안으로 보내며, 두번째 회절격자부재를 향하고 있는 반사표면이 제공되어 있는 반투과부재(17)와, 반두과부재에 의하여 반사된 광선을 세번째 회절격자렌즈를 향하여 반사시키기 위한 투명체내의 부재(18)와, 광선이 두번째 회절격자렌즈에 의하여 소정의 점에서 반사되는 반사광선을 감지하기 위하여 투명체 외부에 있는 감지장치(21 또는D)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈를 구비하고 있는 광학 시스템.
제14항에 있어서, 상기 반사부재는 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈 사이의 회절광선이 통과하는 중앙구멍(18a)을 구비한 고리모양의 반사 거울(18)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제14항에 있어서, 상기 반투과 부재는 상기 투명제상에 증기 용창된 알루이늄층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 레이저 광원(LD)과, 레이저 광원 및 첫번째 회절격자렌즈사이의 편광분리장치와, 편광분리장치(33) 및 두번째 회절격자렌즈의 회절광선이 집중되는 상기 소정의 점사이의 1/4파장 플레이트(31)와, 그리고 상기 소정의 점에서 반사된 반사광선을 감지하기 위한 감지장치(32)를 구비하고, 있으며, 여기에서 상기 편광장치는 레이저 광원으로부터 나와 첫번째 회절격자렌즈로 입사하는 내부 광선 및 상기소정의 점에서 반사되고 그리고 회절격자렌즈 조립체내에서의 내부 광선의 경로와 동일한 경로상을 이동하며 다른 반사 광선 혹은 내부광선을 감지장치를 향하여 반사시키는 반사광선을 전달하는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제17항에 있어서, 상기 감지장치는 적어도 하나의 광전 변환기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제17항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈는 서로 서로 직각으로 위치되고 그리고 또한 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈사이의 광축을 90。구부리기 위한 거울(35)을 구비하고 있는 것을 특징으로하는 회절렌즈조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 하나는 구면파의 입사광선을 평행광선으로 변화시키기 위한 것이고 다른 하나는 평행광선을 평행하지 않은 광선으로 회절시키기 위한 두개의 분리된 회절격자렌즈(11a,11b,12a,12b)를 구비하고 있는 각각의 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈(11,112)와, 레이저 광원과, 첫번째 회절격자렌즈의 두개의 회절격자렌즈 사이의 편광분리장치(33)와, 편광분리장치 및 두번째 회절격자렌즈의 회절광선이 집중된 상기 소정의 점사이의 1/4파장 플레이트(31)와 상기 소정의 점에서 반사되는 반사광선을 감지하기 위한 감지장치(32)를 구비하고 있으며, 상기 편광분리장치는 레이저 광선으로부터 나와서 첫번째 회절격자렌즈로 입사하는 내부 광선 및 상기 소정의 점에서 반사되고, 그리고 회절격자렌즈 조립체내에서 내부광선의 경로와 동일한 경로상을 이동하여 다른 반사광선 혹은 내부광선을 감지장치를 향하여 반사시키는 반사광선을 전달하는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제17항에 있어서, 상기 감지장치는 적어도 하나의 광전변환기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하는 있는 광학시스템.
제17항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈는 서로서로 직각으로 위치되고 그리고 또한 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈사이의 광축을 90。구부리기 위한 거울을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제17항에 있어서, 두번째 회절격자렌즈의 상기 두개의 회절격자렌즈는 서로서로 직각으로 위치되고 그리고 두번째 회절격자렌즈사이의 두개의 회절격자렌즈의 광축을 90。구부러기 위한 거울(40)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 상기 소정의 점은 광기록매체(M) 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제24항에 있어서, 상기 광기록매체는 광학디스크인 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있이서, 레이저광원(LD)과, 레이저광원 및 첫번째 회절격자렌즈사이의 편광분라장치(55)와, 편광분리장치 및 두번째 회절격자렌즈의 회절광선이 집중되는 상기 소정의 점 사이의 1/4파장 플레이트(51)와, 상기 소정의 점에서 반사된 반사광선을 감지하고, 두개의 광전변환기를 구비하고 있는 감지장치(57,59)와, 그리고 회절광선을 하나의 광전 변환기쪽으로 부분적으로 전달하고 그리고 다른 광전변환기쪽으로 반사광선을 부분적으로 회절시키기 위하여 편광분리장치 및 감지장치사이에 위치되어 있는 세번째 회절격자렌즈(53)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제26항에 있어서, 상기 1/4 파장 플레이트(51)는 첫번째 회절격자렌즈(11)와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제26항에 있어서, 상기 편광분리장치(55)와 세번째 회절격자렌즈(53)는 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제28항에 있어서, 상기 편광분리장치(55) 및 상기 세번째 회절격자렌즈(53)가 일체로 제공되어지는 대향 측면을 구비한 투명 플레이트(62)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하는 있는 광학시스템.
제26항에 있어서, 상기 소정의 점은 광학 디스크(M)상에 위치되고 그리고 상기 광선변환기의 하나는 포커싱 광전변환기(57)이고 그리고 다른 하나는 트래킹광전변환기(59)이며, 광학픽업을 구성하기에 적합하여진 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제30항에 있어서, 상기 포커싱 광전변환기(57)는 세번째 회절격자렌즈의 회절격자에 수직인 분리선에 의하여 분리된 두개로 분리된 포토다이오드(57a,57b)로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제30항에 있어서, 상기 트래킹 광전변환기(59)는 광학 디스크의 트랙에 평행한 분리선에 의하여 분리된 두개로 분리된 포트다이오드(59a,59b)로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제30항에 있어서, 상기 트래킹 광전변환기(59)는 세번째 회절격자렌즈에 수직인 분리선에 의하여 분리된 두개로 분리된 포토다이오드로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제1항에 있어서, 광축으로부터 멀리 떨어진 외부에 있는 상기 소정의 점에서 반사된 반사광선을 분리하기 위하여 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈사이에 있는 장치(131)와 그리고 분리된 반사광선을 감지하기 위하여 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈 사이에 있는 감지장치(143,144)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제34항에 있어서, 상기 감지장치는 두개의 광전 변화기(143,144)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제35항에 있어서, 분리된 발사광선을 각각의 광전변환기쪽으로 반사시키기 위한 광전변환기(143,144)에 대응하는, 첫번째 회절격자렌즈와 대체로 동일 평면상에 제공되어 있는 반사장치(141,142)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제36항에 있어서, 상기 분리장치는 광선분리 홀로그램(131)을 구비하고 있는 겻을 특정으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제37항에 있어서, 상기 분리홀로그램(131) 및 상기 반사장치(141,142)를 구비하고 있는 대향측면상에 제공되어 있는 첫번째 투명 기체(151)와, 첫번째 기체에 부착되어 있고 그리고 첫번째 기체로부터 멀리 떨어져 있는 측면상에 상기 첫번째 회절격자렌즈가 제공되어 있는 두번째 투명기체(161)와, 두번째 기체에 대하여 대향측에 있는 첫번째 기체에 부착되어 있고 그리고 첫번째 기체로부터 멀리 떨어져 있는 측면상에 상기 두번째 회절격자렌즈가 제공되어 있는 세번째 투명기체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제38항에 있어서, 상기 광전변환기(143,144)는 광축에 평행하게 첫번째 기체(151)의 대향측면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
제37항에 있어서, 상기 분리홀로그램(131)은 광전변환기에 대응하는 적어도 두개의 다른 홀로그램부분(131a,131b)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 광학시스템.
두개의 반도체 레이저, (LD1,LD2) 각각으로부터 방사된 서로 다른 파장을 구비하고 있는 두개의 레이저 광선(210,211)은 광학적보신호 기록매체의 다른 점(Q,Q')상에 집중되고 그리고 정보신호를 기록하고 판독하기 위하여 각각의 광전변환기(205,206)에 의하여 수용되어진 다른점에서 반사되는 2광선형의 광학 픽업에 있어서, 평형하지 않은 회절광선을 제공하기 위하여 입사하는 상기 두개의 광선을 회절시키는 첫번째 회절격자렌즈(11)와 그리고 대체로 수차없이 상기 다른점에 평행하지 않은 회절광선을 집중시키는 두번째 회절격자렌즈(12)를 구비하고 있으며, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈는 동일 광축상에 위치되어지고, 상기 첫번째 회절격자렌즈는 두개의 광선을 위하여 광축을 포함하는 평면에 의하여 분리된 서로 다른 공간주파수 분포를 구비하고 있는 적어도 두쌍의 제1 및 제2부분(11A₁,11A₂: 11B₁,11B₂)이 구비되어 있고, 그러하여 두개의 레이저 광선은 제1부분을 통과하여 두번째 회절격자렌즈에 의하여 기록매체의 각각의 점상에 집중되며, 그리고 각각의 점에서 반사된 신호광선은 첫번째 회절격자렌즈(11)의 제2부분(11B₁, 11B₂)에 의하여 각각의 광전변환기상에 집중되도록 두번째 회절격자렌스에 의하여 광축에 대하여 대칭으로 회절되는 것을 특징으로 하는 2광선형의 광학 픽업.
제41항에 있어서, 두쌍의 단면을 분리시키는 상기 평면은 광축방향에서 보았을때 기록매체의 트랙의 방향으로 소정의 거리에 오프셋되어 있는 것을 특정으로 하는 광학 픽업.
평행하지 않은 회절광선을 제공하기 위하여 광원(LD)으로부터 입사되는 광선을 회절시키는 첫번째 회절격자렌즈(11)와 수차없이 소정의 점(Q)에 평행하지 않은 회절광선을 집중시키는 두번째 회절격자렌즈(12)로 구성되는 회절격자렌즈 조립체를 가지는 포커싱 장치에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈는 동일 광축상에 위치되어 있고, 상기 첫번째 및 두번째 회절격자렌즈는 두번째 회절격자렌즈의 회절광선이 집중되는 집중점(Q,Q₀)이 입사광선의 파장의 변화에 따라 변화하는 공간주파수 분포를 구비하고 있는 것을 특정으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 포커싱 장치.
제43항에 있어서, 상기 광원은 방사된 광선의 파장을 변화시킬수 있는 동조가능 레이저로 구비되어있는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 포커싱 장치.
제43항에 있어서, 소정의 페턴에 따라 광선을 스캔하기 위하여 회전하는 다각형 거울을 구비하고 있으며, 상기 포커싱 장치는 다각형의 거울 및 광원사이에 구비되어, 광원으로부터 나오는 광선의 파장을 조절함으로써 회절격자렌즈 조립체의 초점을 조절하는 것을 특징으로 하는 회절격자렌즈 조립체를 구비하고 있는 포커싱 장치.