KR20070116875A - 광학주사장치 - Google Patents

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KR20070116875A
KR20070116875A KR1020077023272A KR20077023272A KR20070116875A KR 20070116875 A KR20070116875 A KR 20070116875A KR 1020077023272 A KR1020077023272 A KR 1020077023272A KR 20077023272 A KR20077023272 A KR 20077023272A KR 20070116875 A KR20070116875 A KR 20070116875A
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optical
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radiation beam
path
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KR1020077023272A
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테우니스 더블유. 투케르
코엔 티. 에이치. 에프. 리에덴바움
베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스
쇼에르트 스탈링아
알베르트 에이치. 제이. 임민크
스테인 쿠이페
밍 에스. 첸
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

광학주사장치(1)는, 방사원(7)과, 검출기(23)와, 빔 스플리터(9)를 구비한다. 이 방사원(7)은, 광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하는 제 1 광로(19a)를 따라 입사 방사빔(4,20)을 제공한다. 검출기(23)는, 상기 광 기록매체(3)로부터 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부를 검출한다. 빔 스플리터(9)는, 상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔(4)을 상기 제 1 광로(19a)를 따라 광 기록매체로 전송한다. 또한, 빔 스플리터(9)는, 상기 광 기록매체(3)로부터 수신한 상기 반사빔(22)을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로(19b)를 따라 상기 검출기로 전송한다. 상기 광학주사장치는, 상기 빔 스플리터(9)와 상기 검출기(23) 사이의 제 2 광로(19b)에 설치되고, 상기 검출기(23)에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)를 더 구비한다.
광학주사장치, 빔 편향부재, 검출기, 방사원, 기록매체.

Description

광학주사장치{Optical scanning device}
본 발명은, 광학주사장치와, 이 장치의 작동 및 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은, 레이저와 검출기 서로에 대한 오정렬을 보상하는데 특히 적합하다.
광 디스크를 판독하는데 사용된 광학주사장치에서 중요한 것은, 그 디스크를 주사하는데 사용된 광이 디스크의 정보층에 정확히 포커싱되는 것이다. 따라서, 광학주사장치는 통상 포커스 오차 검출기를 사용하고, 그 신호는 광을 정보층에 포커싱하는 것을 제어하는데 사용된다.
광학주사장치에서 사용된 대부분의 종래의 포커스 오차 검출방법들은, 광의 포커스 오차에 따라 디스크에서 반사된 광의 광 강도분포가 변한다는 사실을 이용한다. 전형적으로, 디스크(또는 적어도 디스크의 일부에서) 반사된 광은 멀티 분할 광 검출기에서 수신되고, 그 검출기의 각 부분으로부터 (상기 수신된 강도를 나타낸) 출력신호에서의 불균형이 포커스 오차 검출신호로서 사용된다.
예를 들면, JP-B-54-41883에는, 포커스 오차 검출의 비점수차법이 기재되어 있다. 디스크에서 반사된 광은, 원통렌즈 등의 비점수차용 부재를 통과하여서 비점수차를 갖는다. 그래서, 그 반사된 광은, 서로 대해 수직한 2개의 초점선에 포커싱되고, 그에 따른 빔 프로파일은 상기 2개의 초점선 사이의 대략 중간에 최소 혼동 의 위치에서의 원형이다(일반적으로 "최소 혼동 동그라미"라고도 함).
4분면 광 검출기는, 상기 디스크에서 반사된 광을 수신하도록 상기 최소 혼동 동그라미의 위치에 배치된다. 그래서, 그 반사된 광에 의해 4분할 광 검출기의 검출 표면에 형성된 스폿의 형상은, 광이 주사되는 디스크에 정확히 포커싱될 때 실질적으로 원형이다.
디스크에의 입사광이 정확히 포커싱되지 않은 경우, 그 반사 광에 의해 형성된 스폿의 형상은 형상이 변하고(예를 들면, 그 형상은 타원으로 되고), 이때의 형상은 디스크를 주사하는데 사용된 광이 그 디스크 보다 위에 또는 아래에 포커싱되는지의 여부에 의존한다. 그래서, 4분면 광 검출기의 4개의 검출기 부재의 각각에 입사하는 광 강도를 측정함으로써, 포커스 오차 검출신호는 광을 디스크에 포커싱하는 것을 제어하는데 실현될 수 있다. 이를테면, 제 1 및 제 2 출력신호는, 광 검출기의 대각선으로 반대인 검출기 부재로부터의 출력을 합하여 실현될 수 있다. 그래서, 2개의 출력신호간의 차이를 포커스 오차 검출신호로 한다.
상기 기술은, 그 반사 빔이 4분면 검출기의 중앙에 위치된 (주사된 디스크가 초점에 맞추어져 있는 경우) 원형 스폿을 형성하고, 즉 원형 스폿의 4분의 1은 검출기의 4개의 부재 각각에 입사된다고 가정한다. 빔 랜딩 오차는, 검출기의 중앙에 포커싱되는 것으로부터의 스폿의 편차이다. 빔 랜딩 오차는, 포커스 오차 및 트랙킹 오차신호에 의해 직접 영향을 받아서, 상기 빔 랜딩 오차가 너무 크면, 광학주사장치는 나쁜 성능을 제공하거나 또는 완전히 고장날 수 있다. 빔 랜딩 오차가 너무 크면, 디스크의 주사광의 포커싱을 변경하는데 사용된 서보 제어기는 디스크 상 의 광의 포커스, 또는 디스크를 따라서의 광 트랙킹을 정확히 제어할 수 없다.
전형적으로, 제조시에, 광학주사장치내의 광학부재의 위치는, 빔 랜딩 오차를 최소화하도록 최적화된다. 그러나, 광학부재의 위치는, 온도변화 및/또는 그 장치의 수명동안 상기 부재의 점진적 이동(그 부재의 크리프(creep))로 인해 변위될 수 있어, 장치 성능이 나빠져 결국 그 장치의 작동이 완전히 고장나게 된다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 여기서 또는 다른 곳에서 언급된 종래기술의 하나 이상의 문제점을 해결하는데 있다.
본 발명의 제 1 국면에 따른 광학주사장치는, 광 기록매체의 정보층을 주사하기 위해 입사 방사빔을 제 1 광로를 따라 제공하는 방사원과, 그 광 기록매체로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하는 검출기와, 상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔을 상기 제 1 광로를 따라 광 기록매체로 전송하고, 상기 광 기록매체로부터 수신한 상기 반사빔을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로를 따라 상기 검출기로 전송하는 빔 스플리터를 구비하되, 이 광학주사장치는, 상기 빔 스플리터와 상기 검출기 사이의 제 2 광로에 설치되고, 상기 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재를 더 구비한다.
상기 편향빔 부재를 사용함으로써, 상기 광학주사장치는, 빔 랜딩 오차를 최소화기 위해서 검출기 상에 상기 반사된 방사빔을 정확히 위치지정하는 것을 확실하게 할 수 있다. 이러한 구성요소에 의해, 상기 광학주사장치는, 상기 반사된 빔이 검출기에 부정확하게 횡으로 위치지정되는 (에이징 또는 온도로 인한) 광학부재 의 위치 변동을 보상할 수 있다. 이러한 기능은, 포커스 오차를 결정하기 위한 검출기 상의 단일 스폿만을 사용하는 광학주사장치에서 특히 유용하지만, 오차 정정을 위해 상기 검출기의 서로 다른 부분에 포커싱된 3개 이상의 스폿을 사용하는 디바이스들에서 마찬가지로 사용될 수 있다. 상기 장치에서 3개 이상의 스폿을 사용하는 경우, 하나의 장치는, 스폿들을 제공하는데 사용된 모든 빔을 편향하는데 사용하거나, 또는 이와는 달리, 빔마다 서로 다른 빔 편향부재를 사용하여도 된다.
상기 빔 편향부재는, 굴절에 의해 상기 반사된 방사빔의 경로를 변경하도록 구성되어도 된다.
상기 빔 편향부재는, 가변 굴절률의 재료로 이루어지고, 그 재료의 적어도 일 표면은 가로질러 연장되지만, 제 2 광로에 대해서 수직하지 않는다.
가변 굴절률의 재료는, 네마틱 액정으로 이루어져도 된다.
상기 빔 편향부재는, 제 1 굴절률을 갖는 제 1 유체와, 상기 제 2 광로를 가로질러 연장된 경계면을 가로질러 상기 제 1 유체로부터 이격된 상기 제 1 굴절률과 다른 제 2 굴절률을 갖는 제 2 유체를 갖는 챔버와; 상기 경계면의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된 경계면 제어기를 포함한다.
상기 경계면 제어기는, 상기 경계면의 형상을 변경하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 경계면 제어기는, 상기 광로에 대한 상기 경계면의 각도를 변경하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 유체들 중 하나는 전기적으로 민감하고(예를 들면, 도전성 또는 극성을 갖고), 경계면 제어기는 전기습윤현상을 이용하는 상기 경계면의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 경계면은 실질적으로 평면이다.
상기 경계면은, 상기 반사된 빔을 상기 검출기 상에 포커싱하도록 만곡되어 있다.
상기 광학주사장치는, 상기 검출기에서 검출된 신호에 따라 상기 빔 편향부재에 의해 제공된 편향을 변경하도록 구성된 빔 편향 제어기를 더 구비하여도 된다.
포커스 오차신호는 비점수차법에 의해 형성되고, 이때 광학매체로부터 반사된 방사빔이 검출기에 단일 스폿만을 형성한다.
검출기는, 적어도 2개의 검출기 부재를 구비하여도 된다.
바람직하게는, 검출기는 4분면 검출기이고, 상기 빔 편향부재는, 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 제 1 방향으로 상기 측방 위치를 조정하기 위해 상기 반사된 방사빔의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성되고, 상기 광학주사장치는, 상기 빔 스플리터와 검출기 사이의 제 2 광로에 위치되고, 상기 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 상기 제 1 방향에 거의 수직한 제 2 방향으로 조정하기 위해 상기 반사된 방사빔의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된, 또 다른 빔 편향부재를 더 구비한다.
본 발명의 제 2 국면에 의하면, 광 기록매체의 정보층을 주사하기 위해 입사 방사빔을 제 1 광로를 따라 제공하는 방사원과, 그 광 기록매체로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하는 검출기와, 상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔 을 상기 제 1 광로를 따라 광 기록매체로 전송하고, 상기 광 기록매체로부터 수신한 상기 반사빔을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로를 따라 상기 검출기로 전송하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터와 상기 검출기 사이의 제 2 광로에 설치되고, 상기 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재를 구비한 광학주사장치의 작동방법은, 상기 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔을 소정의 측방위치에서 제공하기 위해서, 상기 반사된 방사빔의 경로로 상기 빔 편향부재에서 제공된 편향을 제어하는 것을 포함한다.
본 발명의 제 3 국면에서는, 광 기록매체의 정보층을 주사하는 제 1 광로를 따라 입사 방사빔을 제공하는 방사원을 설치하고, 상기 광 기록매체로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하는 검출기를 설치하고, 상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔을 상기 제 1 광로를 따라 광 기록매체로 전송하고, 상기 광 기록매체로부터 수신한 상기 반사빔을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로를 따라 상기 검출기로 전송하는 빔 스플리터를 설치하고, 상기 빔 스플리터와 상기 검출기 사이의 제 2 광로에 설치되고, 상기 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재를 설치하는 것으로 이루어진 광학주사장치의 제조방법을 제공한다.
이제, 본 발명의 실시예들을, 아래의 첨부도면을 참조하고, 예시로만 설명한다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학주사장치의 개략도,
도 2a 및 2b는 반사빔이 X방향으로 각각 중앙에 위치되고 측방으로 변위된 4분면 검출기의 평면도이고,
도 3,4 및 5는 본 발명의 실시예들에 다른 굴절빔 편향을 위한 메니스커스 장치가 포함된 빔 편향부재의 간략화된 측단면도를 각각 나타내고,
도 6a 및 6b는 도 3 내지 5에 도시된 빔 편향부재 중 임의의 것에 사용하기 위한 교대의 전극구성의 상면 단면도,
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 추가로 빔을 포커싱하는데 적합한 빔 편향부재의 측단면도,
도 7b는 도 7a에 도시된 부재의 전극 배치의 평면도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 단순 개략도,
도 9는 도 8의 광학주사장치에 사용하는데 적합한 빔 편향부재의 단순 단면 측면도를 나타낸다.
본 발명자들이 실현한 것은, 빔 랜딩 오차의 크리프 및 온도 의존성의 문제를 광학주사장치 내에 빔 편향부재를 내장함으로써 해소하여도 된다는 것이다. 상기 빔 편향부재는, 상기 부재에 입사하는 방사빔의 경로를 제어가능하게 가변방식으로 변경하도록 작동한다. 상기 빔 편향부재는, 방사빔의 경로를 소정 범위에서 제어가능하게 편향하도록 구성된다. 상기 빔 편향부재는, 검출기의 표면에 상기 반사된 방사빔으로 형성된 스폿의 위치를 제어하도록 주사장치 내에 설치된다. 특히, 상기 빔 편향부재는, 스폿이 확실하게 소정의 바람직한 위치에 있도록(예를 들면, 검출기의 중앙에 위치하도록), 검출기에 상기 반사된 빔에 의해 형성된 스폿의 측방위치를 소정의 범위에서 변경하도록 구성된다.
이제, 상기 빔 편향부재를 구비한 광학주사장치는 보다 상세히 설명하겠고, 그리고나서 바람직한 실시예들의 빔 편향부재의 보다 상세한 내용을 설명한다.
도 1은 제 1 방사빔(4)에 의해 제 1 광 기록매체(3)의 제 1 정보층(2)을 주사하되, 대물렌즈계(8)를 구비한 장치(1)를 나타낸다.
광 기록매체는, 투명층(5)을 구비하고, 그 투명층의 일면에는 정보층(2)이 배치되어 있다. 상기 투명층(5)으로부터 떨어지게 대향하는 정보층(2)의 면은 보호층(6)으로 환경적 영향으로부터 보호된다. 상기 장치에 대향하는 투명층의 면은, 입사면이라고 부른다. 투명층(5)은, 정보층(2)을 기계적으로 지지하여서 광 기록매체(3)에 대한 지지체로서 작용한다. 이와는 달리, 투명층(5)의 유일한 기능은, 정보층을 보호하는 것이고, 기계적 지지는 그 정보층(2)의 나머지 면의 층에 의해, 이를테면 보호층(6)에 의해, 또는 또 다른 정보층과, 최상부의 정보층에 접속된 투명층에 의해 제공된다. 이때, 정보층은, 도 1에 도시된 것과 같은 실시예에서는 투명층(5)의 두께에 해당하는 제 1 정보층 깊이(27)를 갖는다. 정보층(2)은 상기 매체(3)의 표면이다.
정보는, 도면에 도시되지 않은, 실질적으로 평행한 트랙, 동심형 트랙 또는 나선형 트랙으로 배치된 광학적으로 검출가능한 마크의 형태로 기록매체의 정보층(2)에 저장된다. 트랙은, 포커싱된 방사빔의 스폿이 뒤따라가는 경로이다. 상기 마크는, 임의의 광학적으로 판독 가능한 형태, 예를 들면, 피트의 형태, 또는 반사계수나 주변과 서로 다른 자화 방향을 갖는 영역의 형태, 또는 이들 형태의 조합이어도 된다. 그 경우에, 광 기록매체(3)의 형상은 디스크 형상이다.
도 1에 도시된 것처럼, 광학주사장치(1)는 방사원(7), 시준렌즈(18), 빔 스플리터(9), 광축(19a)을 갖는 대물렌즈계(8) 및 검출계(10)를 구비한다. 또한, 광학주사장치(1)는, 서보회로(11), 포커스 액추에이터(12), 반경방향 액추에이터(13) 및 오차정정용 정보처리 유닛(14)을 구비한다.
이러한 특별한 실시예에서, 상기 방사원(7)은, 제 1 방사빔(4), 제 2 방사빔(4') 및 제 3 방사빔(4")을 연속적으로 또는 동시에 공급하도록 구성된다. 예를 들면, 방사원(7)은 상기 방사빔(4,4',4")을 연속적으로 공급하는 조정가능한 반도체 레이저나, 이들 방사빔을 동시에 공급하는 3개의 반도체 레이저를 포함하여도 된다.
상기 방사빔 4는 파장 λ1와 편광 p1을 갖고, 방사빔 4'은 파장 λ2와 편광 p2을 갖고, 방사빔 4"은 파장 λ3과 편광 p3을 갖는다. 상기 파장 λ1,λ2,λ3은, 모두 서로 다르다. 바람직하게는, 임의의 2개의 파장들간의 차이는, 20nm이상이고, 보다 바람직하게는, 50nm이다. 상기 편광 p1,p2,p3의 2개 이상은, 서로 달라도 된다.
시준렌즈(18)는, 방사빔(4)을 실질적으로 시준된 빔(20)으로 변환하기 위한 광축(19a) 상에 배치된다. 마찬가지로, 그 시준렌즈는, 방사빔(4',4")을 (도 1에 미도시된) 2개의 각각의 실질적으로 시준된 빔(20',20")으로 변환한다.
빔 스플리터(9)는, 방사빔들을 대물렌즈계(8)로 전송하도록 배치된다. 바람직하게는, 빔 스플리터(9)는, 광축에 대해 각도 α, 보다 바람직하게는 α=45°로 경사진 평면 평행판으로 형성된다. 이러한 특별한 실시예에서, 대물렌즈계(8)의 광축(19a)은, 방사원(7)의 광축과 공통이다.
대물렌즈계(8)는, 정보층(2)의 위치에 제 2 주사스폿(16)을 형성하도록 상기 시준된 방사빔(20)을 제 1 포커싱된 방사빔(15)으로 변환하도록 구성된다.
주사시에, 기록매체(3)는, (도 1에 미도시된) 스핀들에서 회전한 후, 정보층(2)은 투명층(5)을 통해 주사된다. 상기 포커싱된 방사빔(15)은 정보층(2)에서 반사하여서, 순방향 수속빔(15)의 광로에서 복귀하는 반사된 빔(21)을 형성한다. 대물렌즈계(8)는, 상기 반사된 방사빔(21)을 반사된 시준된 방사빔(22)으로 변환한다. 빔 스플리터(9)는, 순방향 방사빔(20)을, 상기 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부가 검출계(10)를 향하여 전송됨으로써 상기 반사된 방사빔(22)으로부터 분리한다. 도시된 특별한 실시예에서, 빔 스플리터(9)는, 편광 빔 스플리터이다. 4분의 1 파장판(9')은, 빔 스플리터(9)와 대물렌즈계(8) 사이에서 광축(19)을 따라 설치되어 있다. 4분의 1 파장(9')과 편광 빔 스플리터(9)의 조합으로 확실한 것은, 대부분의 반사된 방사빔(22)은, 검출계 광축(19b)을 따라 검출계(10)로 전송된다.
상기 검출계(10)는, 상기 반사된 방사빔(22)의 상기 일부를 포획하도록 구성된 수속렌즈(25)와 4분면 검출기(23)를 구비한다. 광축(19b)은, 검출기(23)의 중심을 통과한다. 검출계는, 적어도 하나의 빔 편향부재(30)를 더 구비한다. 빔 편향부재는, 빔 스플리터(9)와 검출기(23) 사이에 위치된다. (반사된 빔 22에 대해) 빔 편향부재에 의해 제공된 편향은, 가변적이다. 상기 광축(19b)에 대한 상기 반사빔의 각도는, 빔 편향부재에 의해 변화되어, 검출기(23) 상에 형성된 스폿의 측방위치를 변경한다. 이러한 실시예에서, 검출기(23)는, 4분면 검출기로, 4개의 검출기 부재로 분할되어 있다. 각 검출기 부재는, 그 부재에 입사하는 광의 강도를 검출하도록 구성된다. 상기 편향은, 일반적으로 그 반사빔을 4분면 검출기(23)의 중앙에 확실히 위치시키도록 변화된다.
도 2a 및 2b는, 검출기 부재(23)의 평면도이다. 검출기 부재(23)는, 4개의 개별 세그먼트 또는 소자로 분할되고, 각각은 각각의 출력 S1,S2,S3,S4로 이루어진다. 일반적으로, 검출기(23)의 표면은 평면이다. 이러한 실시예에서, 이 표면은, XY면 내에서 연장된다. 원형 실선은, 주사빔이 광 기록매체에 정확히 초점이 맞추어진 경우, 그 반사빔에 의해 형성된 원형 스폿의 위치를 나타낸다.
도 2a에서는, 상기 스폿이, 검출기(23)의 중앙에 정확히 위치되고, 스폿의 4분의 1은 검출기의 각 4분면 내에 정렬된다. 도 2b에 도시된 것은, 스폿이 X방향으로 측방향으로 변위된 것이고, 그 스폿의 바람직한 위치는 원형 점선으로 나타내어져 있다.
반사빔(22)에 의해 형성된 스폿이 원하는 위치(도 2b에 도시된 것처럼)로부터 변위되는 경우, 그 반사빔은 집광의 스폿이 4분면 검출기(23)의 중앙에 확실하게 위치하도록 빔 편향부재에 의해 편향된다. 그래서, 빔 편향부재에 의해 제공된 편향은, 상기 반사빔 스폿이 검출기 상에 정확히 확실하게 위치되도록 제어된다. 스폿의 원하는 중앙 위치로부터 바람직하지 않은 측방 변위는, 기후(온도 및 습도) 등의 환경조건과, 전송(충격/진동/범프)과, 장치의 뒤틀림으로 인한 광학주사장치 내의 구성요소의 변형, 이동 또는 경사로 이루어진 다수의 요인에 의해 일어난다.
랜딩 오차(BL)는 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112007072897071-PCT00001
여기서, P1 및 P2는, 2개의 직교방향의 빔 랜딩 오차의 성분이다. 이를테면, P1 및 P2는, 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112007072897071-PCT00002
여기서, S1,S2,S3 및 S4는, 반사빔에 의해 형성된 스폿이 원형이라고 하면, 즉 주사된 광 기록매체 빔이 정확히 초점이 맞추어져 있다고 하면, 검출기(23)의 검출기 부재마다 입사하는 광의 강도를 나타낸 각각의 신호이다. 도 2a 및 도 2b의 비교와 상기 식에 의하면, 스폿이 도 2a에 도시된 위치, 즉 검출기의 중앙에 위치되는 경우 빔 랜딩 오차는 제로이라는 것이 실현될 것이다.
상기 빔 편향부재에서 제공된 편향 양은, 지터를 사용하여 제어될 수 있다. 달리 말하면, 상기 빔 편향기 정렬로 제공된 편향 양은, 현재의 편향레벨 이상 및 이하의 작은 양으로 변경되고, 이것이 빔 랜딩 오차를 갖는다는 사실을 이용하여 상기 빔 랜딩 오차를 줄이도록 상기 편향을 어떻게 변경해야 하는지를 결정한다. 이러한 제어 메카니즘은, 특히 4-사분면 검출기에서 사용하는데 적합하다.
이와는 달리, 상기 빔 편향부재에서 제공된 편향 양은, 빔 랜딩 오차를 피드백으로서 사용하여 제어될 수 있다. 빔 랜딩 오차신호를 결정하는 하나의 공지된 방법에서는, 3-스폿-푸쉬-풀방법을 사용한다. 이러한 방법은, 3개의 검출기 부재: 2개의 추가의 2-세그먼트 검출기부재와 함께 4-사분면 검출기 부재를 사용한다. 중앙 스폿은, 4-사분면 검출기 부재상에 형성되고, 주변 스폿은 그 2-세그먼트 검출기 부재의 각각에 형성된다. 일단 빔을 주사하면, 디스크는 정확히 포커싱되고, 그 빔 랜딩 오차는 빔 편향부재에 의해 제공된 편향을 제어하는데 사용된다. 주사 빔이 완벽히 광기록매체에 포커싱되지 않은 경우도(즉, 검출기 상의 빔 스폿이 약간 타원형인 경우도), 이것은 빔 랜딩 오차에 상대적으로 작은 영향을 미친다. 빔 랜딩 영역은, 4 사분면 검출기의 인접한 측방 사분면간에 불균형한 반면에, 포커스 오차신호는 4 사분면 검출기의 대각선 부재 사이의 차이로부터 얻어진다.
하나의 스폿(4-사분면 검출기 상에 포커싱된 단일 빔)만을 오차를 검출하는데 사용하고, 차분위상 검출법을 사용하여 트랙킹 오차신호를 생성하는 경우, 빔 랜딩 오차신호를 다시 사용하여 빔 편향부재를 제어할 수 있다.
검출기는, 상기 반사빔의 상기 일부를 하나 이상의 전기신호로 변환하도록 구성된다.
상기 신호들 중의 하나는, 정보신호이고, 이 신호의 값은 정보층(2)에 주사된 정보를 나타낸다. 그 정보신호는, 오차 정정을 위한 정보처리 유닛(14)에 의해 처리된다.
검출계(10)로부터의 다른 신호들은, 포커스 오차신호와 반경방향 오차신호이다. 그 포커스 오차신호는, 주사스폿(16)과 정보층(2)의 위치 사이에 Z축을 따라서의 축방향 높이차를 나타낸다. 이러한 신호는, 특히 "Principle of Optical Disc Systems,"라고 칭한 G.Bouwhuis,J.Braat,A.Huijser 등에 의한 책, pp.75-80(Adam Hilger 1985)(ISBN 0-85274-785-3)에 공지된 "비점수차법"으로 형성되는 것이 바람직하다. 반경방향 트랙킹 오차신호는, 주사스폿(16)과 그 주사스폿(16)이 따라가게 되는 정보층(2)에서의 트랙의 중심간의 정보층(2)의 XY면에서의 거리를 나타낸다. 이러한 신호는, 특히 G.Bouwhuis,pp.70-73에 의한 책에 공지된 "반경방향 푸시풀 방법"에 의해 형성된다.
서보회로(11)는, 포커스 액추에이터(12)와 반경방향 액추에이터(13)를 각각 제어하는 상기 포커스 및 반경방향 트랙킹 오차신호들에 따라 서보 제어신호를 제공하도록 구성된다. 포커스 액추에이터(12)는 Z축을 따라서 대물렌즈(8)의 위치를 제어하여서, 정보층(2)의 면과 실질적으로 일치하도록 주사스폿(16)의 위치를 제어한다. 반경방향 액추에이터(13)는, 대물렌즈(8)의 위치를 변경하여서 정보층(2)에서 따라가게 되는 트랙의 중심선과 실질적으로 일치하도록 주사스폿(16)의 반경방향 위치를 제어한다.
대물렌즈(8)는, 시준된 방사빔(20)을 제 1 개구수 NA1를 갖는 포커스 방사빔(15)으로 변환하여, 주사 스폿(16)을 형성하도록 구성된다. 달리 말하면, 광학주사장치(1)는, 파장 λ1, 편광 p1, 개구수 NA1를 갖는 방사빔(15)에 의해 제 1 정보 층(2)을 주사할 수 있다.
더욱이, 도시되지 않았지만, 본 실시예에서 광학주사장치는, 방사빔(4')에 의해 제 2 광 기록매체(3')의 제 2 정보층(2')과, 방사빔(4")에 의해 제 3 광 기록매체(3")의 제 3 정보층(2")을 주사할 있다. 그래서, 대물렌즈계(8)는, 상기 시준된 방사빔(20')을 제 2 개구수 NA2를 갖는 제2 포커스 방사빔(15')으로 변환하여, 제 2 주사 스폿(16')을 정보층(2')의 위치에 형성한다. 또한, 대물렌즈(8)는, 상기 시준된 방사빔(20")을 제 3 개구수 NA3을 갖는 제3 포커스 방사빔(15")으로 변환하여, 제 3 주사 스폿(16")을 정보층(2")의 위치에 형성한다.
상기 주사스폿(16,16',16")의 임의의 하나 이상은, 오차신호를 제공하는데 사용하기 위한 2개의 추가의 스폿으로 형성되어도 된다. 이들 관련된 추가의 스폿은, 광빔(20)의 경로에 적절한 회절부재를 설치하여서 형성될 수 있다.
광 기록매체 3과 마찬가지로, 상기 광 기록매체 3'는 제 2 투명층(5')을 구비하고 이 투명층의 일측면에는 제 2 정보층 깊이 27'로 정보층 2'이 배치되고, 상기 광 기록매체 3"는 제 3 투명층(5")을 구비하고 이 투명층의 일측면에는 제 3 정보층 깊이 27"로 정보층 2"이 배치된다.
본 실시예에서, 광 기록매체(3,3',3")는, 예시로만 "블루레이 디스크" 포맷 디스크, "레드-DVD" 포맷 디스크 및 CD 포맷 디스크가 각각 있다. 그래서, 파장 λ1은 365nm와 445nm 사이의 범위에 있고, 바람직하게는 405nm이다. 개구수 NA1은, 판 독모드와 기록모드 양쪽에서 0.85정도이다. 파장 λ2는 620nm와 700nm 사이의 범위에 있고, 바람직하게는 650nm이다. 개구수 NA2는, 판독모드에서 0.6 정도이고 기록모드에서는 0.6 이상, 바람직하게는 0.65이다. 파장 λ3은 740nm와 820nm 사이의 범위에 있고, 바람직하게는 785nm이다. 개구수 NA3은, 0.5이하, 바람직하게는 0.45이다.
상기 빔 편향부재는, 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 상기 빔 편향부재는, 입사 반사빔의 편향의 소정의 연속적인 범위를 제공하도록 구성된다. 이것에 의해, 검출기에 입사하는 방사빔의 위치가 연속적인 소정의 범위에서 조정될 수 있다.
특정한 실시예에서, 빔 편향기는, 일차원으로 상기 빔을 편향제어가능하도록 구성될뿐이다. 이를테면, 부재는, 도 2a 및 2b에 도시된 경우에, 표면상의 스폿의 측방위치를 X방향으로 변경하도록 그 광빔을 편향하도록만 구성될 수도 있다. 이러한 경우에, 바람직하게는 광학주사장치는, 상기 제1 빔 편향부재에서 제공된 방향과 직교하는 방향으로 빔 편향을 제공하도록 배향된 제 2 빔 편향부재를 구비한다. 통상, 그 빔 편향부재는, 검출계의 광축(19b)을 따라 순서적으로 설치될 것이다. 이를테면, 제 1 빔 편향부재가 스폿의 측방위치를 X방향으로 변경하도록 구성되는 경우, 제 2 빔 편향부재는, 스폿의 측방위치를 Y방향으로 변경하도록 구성되는 것이 바람직하다(검출기는 도 2a 및 2b에 도시된 것처럼, XY면에 있다고 가정한다).
적절한 빔 편향부재는, 이를테면, 국제출원번호 PCT/IB2003/005325에 기재되 고, WO 2004/051323에 공개된, "Apparatus for forming variable fluid meniscus configurations"에 있다. 메니스커스의 에지는, 유체 챔버의 측벽에 의해 제약된다. 그 2개의 유체는, 혼화 불가능하고, 굴절률이 서로 다르다. 그 유체 중 하나는 비전도성 비극성 유체(예를 들면, 실리콘 오일 또는 알칸)이고, 나머지는 예를 들면, 전기전도성 극성 유체, 이를테면 수용성 염용액과 같은 전기적으로 민감한 유체이다(즉, 그것은 전기장에 반응한다). 그 유체의 어느 한쪽 또는 양쪽은, 액체, 또는 기체, 또는 예를 액정을 흐르게 하는 임의의 재료이어도 된다. 바람직하게는, 그 2개의 유체의 밀도는, 실질적으로 같아서, 빔 편향부재를 구성하는 장치는 배향에 상관없이, 즉 그 2개의 유체 사이에서 중력현상에 의존하지 않고 기능을 한다. 이것은, 제 1 및 제 2 유체 구성물의 적절한 선택에 의해 이루어질 수도 있다.
챔버의 벽에 인접하게 배치된 전극들을 사용하여 챔버 측벽과 메니스커스의 에지의 접촉각을 제어한다. 그 전극들은, 예를 들면 파릴렌으로 이루어진 전기절연층으로 도포된다. 그 챔버는, 일반적으로 광학부재의 광축을 따라 연장되는 원통이다. 서로 다른 빔 편향부재의 다양한 실시예들이 도 3, 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 각 경우에, 원통 챔버의 단면은, (도 6a에 도시된 것처럼) 원형 또는 (도 6b에 도시된 것처럼) 사각형으로 이루어진 임의의 원하는 형상이어도 된다.
도 6a 및 도 6b는, 광축(19b)에 수직하게 그려진 챔버의 2개의 서로 다른 단면을 나타낸다. 도 6a에서, 챔버는, 원형 내부 측벽(60)을 갖는다. 복수의 세그먼트 전극은, 빔 편향부재의 광축(19b)을 중심으로 배치된다. 그 측벽 세그먼트 전극(62)은, 라벨 62a 및 62a', 62b 및 62b' 등의 예로 나타낸 쌍으로 그룹지어져 있 다. 한 쌍의 각 부재는, 광축(19b)의 반대측의 다른 쌍에 평행하게 놓여 있다. 전압제어회로(미도시됨)는, 가변 전압패턴을 세그먼트 전극(2)에 인가하는 전극 구성에 접속된다.
도 6b는 사각형의 측벽(69)을 갖는 챔버의 다른 단면을 나타낸다. 전기습윤 측벽 전극(65,67 및 66,68)으로 이루어진 2개의 축방향 이격 세트는, 상기 챔버의 주위를 중심으로 이격되어 있다. 4개의 직사각형 세그먼트 전극(65,66,67,68)은, 빔 편향부재의 광축(19b)을 중심으로 이격되어 있다. 반대의 세그먼트 전극(65,67)은 한 쌍으로서 배치되고, 전극(66,68)은 한 쌍으로 배치된다. 전극의 각 쌍의 종방향 에지가 평행하다.
일반적으로, 또 다른 단부 전극은, 상기 챔버 내에 포함된 도전성 유체와 전기 접촉한 상태이다. 전압은, 단부 전극과 개개의 측벽전극 각각에 인가된다. 그 단부 전극과 임의의의 측벽전극에 인가된 전압은, 인접한 측벽의 표면 접촉각, 즉 메니스커스가 상기 측벽의 인접부분과 접촉하는 각도를 정의하도록 작용한다. 바람직하게는, 전극의 쌍에 인가된 전압은, 전극의 쌍에 제공된 접촉각이 180°이도록 배치된다. 예를 들면, 단부전극과 전극(62a) 사이에 인가된 전압이 60°의 인접한 측벽 위치에서 접촉각을 제공하도록 선택되는 경우, 단부전극과 측벽전극(62a') 사이에 인가된 전압은 마찬가지로 그 전극에 인접하게 120°의 접촉각을 제공한다. 각 전극에 인가된 전압은, 일반적으로 평탄한(즉, 평면의) 메니스커스를 제공하도록 상기 메니스커스의 접촉각의 제어에 의해 선택되는 것이 바람직하다.
도 3은, 굴절광 편향을 하는데, 즉 본 발명의 실시예에 따른 빔 편향부재로 서 사용하기 위한 유체 메니스커스 콘피규레이션의 측단면도를 나타낸다. 측벽 세그먼트 전극(141,143)은, 유체 A,B를 갖는 챔버의 내부 측벽 표면에 평행하게 그 챔버를 따라 종방향으로 연장된다. 메니스커스(80)는, 2개의 유체 A, B사이의 경계면을 정의한다. 절연층(110)은, 전극들과의 접점으로부터 2개의 유체를 분리한다.
본 특별한 실시예에서, 제 2 유체 B는, 도전성 극성 유체이다. 전극(112)은 제 2 유체 B와 전기적으로 접촉하고 있다. 도시된 특별한 실시예에서, 전극(112)은, 챔버의 일단부 상에 연속적으로 연장되어 있다. 이러한 경우에, 전극은, 투과적이다, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된다. 또한, 챔버는 투과적 단부벽(104,106)을 갖는다.
전압 V4는, 그 단부벽 전극(112)과 측벽 전극(141)에 인가되어, 그 액체 A와 유체 접촉층(110)간에 유체 접촉각 θ4(예, 60°)가 생긴다. 유체 접촉각은, 상기 인접한 측벽을 갖는 메니스커스(80)의 에지(edge)로 이루어진 각도이다. 마찬가지로, 전압 V5는, 그 단부벽 전극(112)과 측벽 전극(143)에 인가되어, 그 유체 접촉각 θ5가 생긴다. 이러한 특별한 실시예에서, 전압 V4와 V5는, 접촉각 θ4와 θ5의 합이 180°이도록 선택된다. 이것에 의해, 적어도 도면에 도시된 치수로 그 액체 A와 B 사이에서 메니스커스(80)가 평탄하게 된다.
제 1 광축(101)으로 입사하는 광빔은, 그 평탄한 유체 메니스커스(80)에 의해 측벽전극(141,143)에 수직방향으로 관련 치수로 편향되어, 제 1 광축(101)에 대 해 각도 θ1으로 제 2 광축(82)에서 출사하는 광빔을 생성한다. 그 입사광은, 도 3에 화살표로 나타내어져 있다. 이러한 경우에, 빔 편향부재(130)의 총 편향값은, 단부 표면(106)에서 출사할 때 약간의 광빔의 굴절로 인해 θ1보다 크다는 것을 알 것이다.
상기 편향각θ1은, 상기 인가된 전극전압 V4와 V5의 변동에 의해 변화될 수 있다. 바람직하게는, 접촉각θ4와 θ5의 합은, 180°로 유지하여 도시된 치수로 평탄한 메니스커스를 제공한다.
상기 인가된 전압 V4와 V5을 서로 바꿈으로써, θ1의 네가티브 편향각은, 동일한 각도면에 제 1 광축(101)과 제 2 광축(82) 사이에 얻어진다. 그래서, 전압 V4와 V5의 크기를 변화시킴으로써, 빔 편향부재(130)에 입사하는 광 빔의 편향으로, 편향각의 연속적인 범위 상에서 제어가능하게 변화될 수 있다.
바람직하게는, 도 3에 도시된 빔 편향부재(130)의 단면은, 도 6b에 도시된 것과 같다. 이를테면, 전극 141,143은, 각각 전극 65,67에 해당한다. (미도시되지만, 편의상 142와 144로 부호가 매겨진) 다른 쌍의 전극은, 각각 전극 66,68에 해당한다. 이러한 제2의 전극 쌍 142,144은, 단면으로 볼 때, 제1의 전극 쌍 141,143에 수직하게 설치된다. 전압 V4와 V5을 접촉각 θ4와 θ5을 제공하기 위해서 전극(141,143)에 인가하는 것과 같은 방식으로, 전압 V6와 V7은, 각각의 명백한 접촉 각 θ6과 θ7을 정의하도록 전극 142,144에 각각 인가된다. 바람직하게는, θ6과 θ7의 합은 180°가 된다. 전압 V6와 V7이 유체 접촉각 θ6과 θ7이 각각 90°이도록 선택되는 경우, 이것에 의해, 액체 A와 B 사이의 유체 메니스커스(80)는 평탄해지게 된다. 즉, 유체 접촉각 θ6과 θ7이 각각 90°이고 그 유체 접촉각 θ4와 θ5의 합이 180°이도록 함으로써, 빔 편향부재(130)에 입사하는 광빔의 1차원 편향을 얻을 것이다.
편향각 θ1의 면과 수직한 면에서 입사 광빔의 또 다른 1차원 편향은, 단부전극(112)과 측벽 전극(142 또는 144) 각각에 인가된 전압 V6와 V7을 제어하여서 이루어져서, 대응한 유체 접촉각 θ6과 θ7의 합도 180°이다. 상기 인가된 전압 V6, V7의 변동에 의해, θ6과 θ7의 합이 180°이도록 유지하지만, 제 1 광축(101)과 이루는 광의 입사빔은, 편향각 θ1과 수직한 면에 있는 제 2 편향각 θ2(미도시됨)으로 편향될 수 있다. 그래서, 광빔의 편향에 관해 2차원으로 제어할 수 있어서, X방향과 Y방향으로 검출기(23)의 스폿 위치를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 굴절광 편향에 적합한 유체 메니스커스 콘피규레이션을 포함한 빔 편향부재(230)의 측단면도이다. 도시된 콘피규레이션에서, 총 편향각은, (동일한 유체를 사용한다면) 도 3에 도시된 실시예보다 크다. 이러한 실시예의 특징은, 도 3에 대해 설명된 것과 동일하지만, 100씩 증가된다(예를 들면, 도 3에서 단부벽 204는 단부벽 104에 대응한다). 이러한 실시예에서는, (형상 이 환형이고 후방벽(206)에 인접한 제 1 단부벽 전극(212)과 비교하여) 형상이 환형이고 전방벽(204)에 인접하게 제 2 단부벽 전극(84)을 설치한다. 상기 제 2 단부벽 전극은, 전극이 도 4에서 B'로 붙여진 유체 B의 제 2 유체층에 작용하도록 유체 챔버에서의 적어도 일부와 정렬된다. 유체B(유체 B')의 제 2 층은, 제 1 유체 메니스커스(86)에 의해 액체 A의 층으로부터 분리된다. 제 2 유체 메니스커스(88)는, 유체층 A와 B를 분리한다. 이러한 특별한 실시예에서, 유체 B'는 이전의 실시예에서 설명된 유체 B와 동일한 유체로 이루어진다. 그러나, 유체 B'는 유체 A와 혼화 불가능하고 전기 전도성이고, 바람직하게는 유체 A와 B에 대해 거의 동일한 밀도를 갖는 임의의 또 다른 유체이어도 된다.
본 실시예에서, 2개의 축방향으로 이격된 전기습윤전극의 세트는, 측벽의 주위에서 이격되어 있다. 바람직하게는, 전극들은, 도 6b의 전극 65,67과 유사하게 배치된다. 전극들의 일 세트는, 전극 241a, 243a로 이루어진다. 다른 세트는 전극 241b,243b로 이루어진다. 상기 제2 단부벽 전극(84)과 측벽전극(241,243)에 각각 인가된 전압 V8와 V10의 변동으로, 대응한 유체 접촉각 θ8과 θ10이 변화한다. 제 1 유체 메니스커스(86)는, 유체 접촉각 θ8과 θ10의 합이 180°인 경우 평탄하다. 마찬가지로, 제 2 유체 메니스커스(88)의 형상은, 상기 제 1 단부벽 전극(206)과 측벽전극(241,243)에 각각 인가된 전압 V9와 V11의 변동으로 변화될 수 있다. 제 2 유체 메니스커스(88)는, 인가된 전압 V9와 V11로 유체 접촉각 θ9와 θ11의 합이 180°인 경우 평탄하다.
제 1 광축(201)을 따라 입사하는 광빔은, 측벽 전극(241,243)의 면에서 상기 평탄한 제 1 유체 메니스커스(86)에 의해 1차원적으로 편향된다. 상기 편향된 광 빔은, 제 2 광축(90)을 갖고, 제 1 광축(201)에 대해 편향각 θ90의 각도를 이루고 있다. 상기 제 2 광축(90)에 의한 편향 광빔은 평탄한 제 2 유체 메니스커스(88)에 의해 더욱 편향된다. 그 결과 더욱 편향된 광빔은, 제 2 광축(90)에 편향각 θ92의 각도를 이루는 제 3 광축(92)을 갖는다. 상기 편향각 θ90와 θ92의 합은, 상기 유체 사이의 경계면으로 인해 입사 광빔의 결합된 편향각을 나타낸다. 이전의 실시예들과 관련지어 상세히 설명된 것처럼, 측벽 전극(241,243)에 수직하게 놓인 각 단부벽 전극(204,206)과 각 측벽 전극(242,244)(미도시됨) 각각에 전압을 추가로 인가함으로써, 상기 평탄한 메니스커스(86,88)는, 편향각 θ90와 θ92에 수직한 또 다른 각도면에서의 입사 광빔을 편향하여서, 2차원으로 입사 광빔을 편향하도록 제어될 수 있다. 측벽 전극 쌍에 인가된 전압을 서로 바꿈으로써, 편향각 θ90와 θ92의 네가티브 값이 얻어질 수 있다. 원하는 경우, 다른 실시예에서처럼, 본 실시예의 전기습윤 전극은, 전기적으로, 또는 제공된 회전 기구(예: 기계적 액추에이터)를 사용하여 유체 메니스커스의 정확한 각도 위치지정을 함으로써, 광축(201)을 중심으로 회전되어도 된다.
또 다른 고안된 실시예에서, 2개의 평탄한 유체 메니스커스(86,88)는, 챔버의 주위를 중심으로 이격된 단일 세트의 전극들만을 사용하여 서로 평행하게 놓이 도록 배치된다.
도 5는 굴절 광 편향에 적합한 유체 메니스커스 콘피규레이션을 사용하여 빔 편향 부재(330)의 또 다른 실시예의 측단면도를 나타낸다. 도 3 및 도 4에 대해 기재된 실시예에서, 유체 메니스커스에 달성가능한 총 편향은, 인접한 유체간의 굴절률의 차이와, 상기 유체들의 진성 특징으로 인해 실행가능한 유체 접촉각의 범위에 의해 한정된다. 이러한 실시예에 의해 총 편향각을 보다 커지게 할 수 있고, 이와 다르게 실현될 수 있다. 유사한 특징은, 동일한 참조번호를 사용하여 도시되지만, 그 참조번호는 도 4와 비교해서는 100씩 증가되고 도 3과 비교하여 200씩 증가된다(즉, 도 3 및 도 4에서의 단부 표면 104, 204는 304로 부여되어 있다). 본 실시예에서, 측벽전극(341,343)의 쌍은, 서로 평행하게 놓여 있지 않다. (미도시된) 수직한 측벽전극(342,343)의 쌍도 마찬가지로 서로 평행하게 놓여 있지 않다. 이러한 실시예에서, 측벽전극들은, 프러스트럼(frustrum)으로서 배치된다. 적절한 전압 V12와 V13을 단부전극(312)와 각각의 측벽전극(341,343)에 인가함으로써, 결과적인 유체 접촉각 θ12와 θ13이 적절한 값일 경우, 액체 A와 B 사이에 평탄한 유체 메니스커스(94)가 얻어진다. 측벽들이 서로 평행하게 놓이지 않으므로, 상기와 같은 평탄한 유체 메니스커스(94)는 유체 접촉각 θ12와 θ13의 합이 180°일 경우 얻어지지 않을 것이다는 것을 알 것이다. 광축(301)을 따라 입사하는 광 빔은, 상기 메니스커스(94)에 의해 1차원적으로 제 2 광축(96)의 방향으로 편향된다. 상기 제 1 및 제 2 광축은, 서로에 대해 편향각 θ96를 이룬다.
도 3-6b를 참조하여 설명된 실시예에서는, 빔 편향부재가 전기습윤 현상을 사용하여 제공된다고 가정한다. 그러나, 다른 기구를 사용하여 가변 빔 편향을 할 수 있다는 것을 알 것이다. 이러한 기구는, 기계적일 수 있다, 예를 들면 편향부재(예를 들면, 미러 또는 회절격자)의 직접 이동에 의한 것일 수 있다. 기계적 액추에이터가 약화되기 쉬우므로, 바람직하게는 빔 편향부재는 유체 또는 유체 경계면의 콘피규레이션의 제어(예를 들면, 형상 또는 방위)에 의해 움직인다.
이를테면, 가변 굴절률을 갖는 재료를 함유한 셀을 설치할 수 있다. 적절한 재료는, 네마틱 상태의 액정이다. 적절한 전압 인가에 의해, 액정의 방위를 변경하여서, 그 셀의 굴절률을 소정의 방향을 따라 제어하는 것이 가능하다. 일 재료로부터 타 재료로 통과하는 빔에 의해 생긴 굴절각은, 2개의 재료의 굴절률의 차이에 의존한다. 따라서, 빔 편향부재는, 상기 층의 적어도 일 표면이 검출계(10)의 광축(19b)을 횡단하게(즉, 가로지르게) 연장되는, 액정층을 제공하여서 형성될 수 있다. 이러한 표면은, 일반적으로 평탄하다. 이 평탄한 표면과 광축(19b) 사이의 각도는 직교하지 않고, 즉 상기 표면의 면은 광축(19b)에 수직하게 연장되지 않는다. 그래서, 제어전압을 상기 액정층에 적절하게 인가함으로써, 액정의 방위를 변경할 수 있다. 그래서, 상기 광축(19b)을 따라 상기 층에 입사하는 광에 의해 생긴 상기 층의 굴절률을 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 액정과 인접한 매질간의 천이시에 빔 굴절에 의해 생긴 편향각을 변화시킬 수 있다. 전형적으로, 인접한 매질은, 공 기 또는 PMMA(polymethylmethacrylate) 등의 등방성 재료일 것이다. 방사빔이 편향되는 각도는, 액정 재료를 등방성 재료로부터 분리하는 굴절표면의 3차원 위치와, 등방성 재료의 굴절률과 상기 편광된 방사빔에 의해 생긴 액정재료의 굴절률에 의존한다. 액정의 디렉터는, 예를 들면, 폴리이미드 등의 정렬 재료의 사용에 의해 소정의 방향하에서 정렬되도록 구성되어도 된다.
액정을 통과한 광빔에 의해 생긴 굴절률은, 광빔의 편광에 비교하여 액정의 상대적 방위에 의존한다.
방사빔이 비편광되어야 하는 경우, 또 다른 빔 편향부재를 설치할 수 있다. 이러한 빔 편향부재는, 간단히 2개의 섹션을 결합한다. 각 섹션은, 액정층과 등방성 재료의 층을 설치하여 형성되고, 경계면 또는 표면은 광축(19b)에 직교하지 않게 연장된다. 전형적으로, 각 섹션으로부터의 직교하지 않는 표면들은 평행하다. 그 2개의 섹션은, 각 섹션 내에서 액정이 서로 다른 각도로 배향된다는 점에서 서로 다르다. 이를테면, 제 1 층에서 액정의 디렉터(director)는 제 2 층에서의 액정의 디렉터와 직교할 수 있다, 예를 들면 제 1 액정층의 디렉터가 X방향으로 연장되는 경우, 제 2 액정층의 디렉터는 Y방향으로 연장된다. 제 1 섹션은, 제 1 편광을 갖는 방사빔의 편향을 변경하도록 작용하고, 제 2 층은 제 2 편광을 갖는 방사빔의 일부의 방향을 변경하도록 작용한다. 그 결과의 효과는, 비편광 빔(즉, 모든 편광을 포함한 빔은, 2개의 섹션을 포함한 빔 편향부재에 의해 편향된다. 이러한 빔 편향기는, Philips 레퍼런스 PHNL 040.742 EPP, 2004년 6월 22일에 출원된 "Polarization-Indepedent Liquid Crystal Beam Deflector"라고 하는 미공개된 필 립스 특허출원에 기재되어 있다.
상기 실시예들에서, 빔 편향부재는, 광전력을 갖지 않는다, 즉 방사빔을 수속(또는 발산)하도록 구성되지 않고, 간단히 그 빔의 경로를 변경하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 빔 편향부재는, 광전력을 갖는다. 바람직하게는, 이러한 광 전력은, 그 반사빔을 검출기 표면에 포커싱하기 설치할 때 사용하는데 적합하다. 도 7a 및 도 9는, 광 전력을 갖는 가변 유체 메니스커스 장치의 예들을 나타낸다. 이들 실시예는, 도 8에 도시된 장치에서 사용하는데 적합하다.
도 8에 도시된 광학주사장치에서, 검출계는, 별개의 렌즈(25)를 구비하지 않는다. 오히려, 반사빔(22)의 포커싱은, 빔 편향부재(830)에 의해 이루어진다. 또한, 이러한 특별한 실시예에서, 방사원(7)으로부터 출력된 방사빔의 축은, 대물렌즈계(8)의 광축에 수직한다. 달리 말하면, 빔 스플리터(9)는, 방사원(7)으로부터의 방사빔을 시준렌즈(18)를 거쳐 광 디스크(3)에 반사하도록 작동한다. 따라서, 본 실시예에서, 상기 광 기록매체(3)로부터의 반사된 방사빔은, 빔 스플리터(9)에 의해 검출기(23)로 전송된다. 기타, 상기 장치는, 도 1에 도시된 것과 일반적으로 유사하다.
도 7a는 US 특허 US 6,538,823에 더욱 상세히 기재된 것처럼, 조정가능형 마이크로 렌즈를 나타낸다. 이러한 조정가능형 마이크로 렌즈(630)는, 본 발명의 실시예에 따라, 광학주사장치에서 빔 편향부재로서 사용하는데 적합하다. 상기 마이크로 렌즈는, 절연층(604)의 제 1 표면에 설치된 투과적 도전액의 액적(602)을 포함한다. 복수의 전극(606a-606d)은, 그 액적(602)으로부터 떨어진 절연층(604)의 표면에 설치된다. 그 복수의 전극(604a-604d)은, 각각이 상기 액적과 복수의 전극 각각 사이에 각각의 전위에 대해 선택적으로 바이어스되도록 설치되어, 그 액적 에지와 각 인접 전극이 이루는 접촉각 θ은 가변한다. 전압은, 유체(602)와 전기접촉하고 있는 전극(108)에 대해 모두 인가된다. 상기 유체(602)는, 도전성 극성 유체이다. 도 7b는 전극(606a-606d)의 평면도이다. 전압 V61은 전극 606a와 전극 108 사이에 인가되고, 전압 V62는 전극 606b와 전극 108 사이에 인가되고, 전압 V63은 전극 606c와 전극 108 사이에 인가되고, 전압 V64는 전극 606d와 전극 108 사이에 인가된다.
동일한 전압이 4개의 모든 전극에 인가되는 경우, 액적(102)은 동등하게 빔 편향부재(630)의 4개의 사분면 I-IV에 걸쳐 퍼진다. 이러한 동일한 전압의 값을 변화시킴으로써, 접촉각θ을 조정할 수 있다. 전극(606a-606d)을 같지 않게 선택적으로 바이어스함으로써, 상기 액적의 위치를 변경할 수 있다. 예를 들면, 전압 V61과 V63이 대략 동일한 전압으로 설정되고, V62가 전압 V64보다 큰 경우, 그 액적은, 사분면 II을 향하여 이동하고, 초점면에서 빔 편향부재(630)의 초점의 측방위치는 조정된다. 각 전압의 크기의 제어에 의해 접촉각θ을 변경함으로써, 그 액적(602)의 형상은 조정되어서, 그 액적의 초점 길이를 조정한다.
그래서, 상기 빔 편향부재(630)는, 조정 가능형 초점을 따라 검출기(23) 상의 스폿의 위치의 양쪽 측방 제어를 하는 빔 편향부재를 구성한다.
도 7a에 도시된 실시예의 단점은, 상기 부재의 기능은, 부재의 중력에 대한 방위에 영향을 미칠 수도 있다는 것이다.
중력의 영향을 제거하기 위해서, 도 9에 도시된 빔 편향부재(930)를 사용할 수 있다. 이러한 장치의 일반적인 기능에 관한 보다 상세한 설명은, US 6,369,954에 기재되어 있다. 중력으로 인한 영향은, 챔버 내에 담긴 2개의 유체(911,913)를 사용하여 해소되고, 이때 유체는 실질적으로 밀도가 동일하다. 또, 상기 장치는, 전기습윤 현상을 사용하고, 이때 그 2개의 유체 사이의 메니스커스의 접촉각은 전기습윤력의 변동에 의해 조정가능하다. 상기 유체(913)는, 도전성 극성 유체이다. 유체(911)의 액적은, 비극성이다.
전극(917)은 도전성 유체(913)와 전기접촉하고 있다. 그 2개의 유체의 굴절률은 서로 다르다. 제 2 유체(911)는, 상기 챔버의 표면(912)에 위치된다. 제 2 유체(911)가 얹힌 챔버벽(912)은, 유전체이다. 이 유전체의 습윤성은, 도전성 액체(913)에 대해 낮다. 또한, 친수성 표면(914)은, 제 2 유체(911)의 액적의 위치지정을 추가로 유지하도록 제 2 유체(911)의 원하는 위치(915)의 원주 주위에 도포된다. 전극들(916)은, 유전체(912)의 먼측에 배치된다. 이들 전극은, 도 7b에 도시된 전극과 같은 방법으로 형성되고, 위치지정된다. 적절한 전압을 상기 전극(917)과 상기 전극들(916)의 각기 하나의 전극 사이에 인가함으로써, 제 2 유체(911)의 액적의 형상은, 실선 9A로 나타낸 것과 점선 9B로 나타낸 것 사이에서 변경될 수 있다. 마찬가지로, 상기 액적의 위치는, 서로 다른 전압을 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예들을 참조하여 설명된 것과 같은 방식으로 전극들(916)의 각각에 인가함으로 써 변경될 수 있다.
이와는 달리, 중력의 영향은, 전기적으로 민감한 유체(602)가 확실히 챔버 내에 위치되게 함으로써 도 7a에 도시된 실시예로부터 제거될 수 있다. 그 챔버의 나머지는, 비극성인 제 2 유체로 채워지고, 이 유체는 거의 동일한 밀도를 갖는다. 여기서 상술한 것처럼 빔 편향부재를 설치함으로써, 본 발명은, 검출기(23)에 입사하는 반사빔의 측방위치를 제어할 수 있다. 이러한 제어는, 광학주사장치 내의 여러 가지 광학부재의 정렬 오차를 오프셋하여, 본 장치가 온도 변화의 내성 및/또는 수명 연장의 능력을 향상시키는데 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하기 위해 입사 방사빔(4,20)을 제 1 광로(19a)를 따라 제공하는 방사원(7)과,
    상기 광 기록매체(3)로부터 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부를 검출하는 검출기(23)와,
    상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔(4)을 상기 제 1 광로(19a)를 따라 광 기록매체로 전송하고, 상기 광 기록매체(3)로부터 수신한 상기 반사빔(22)을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로(19b)를 따라 상기 검출기로 전송하는 빔 스플리터(9)를 구비한 광학주사장치로서,
    상기 광학주사장치는, 상기 빔 스플리터(9)와 상기 검출기(23) 사이의 제 2 광로(19b)에 설치되고, 상기 검출기(23)에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)는, 굴절에 의해 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 빔 편향부재(30;830)는, 가변 굴절률의 재료로 이루어지고, 그 재료의 적어도 일 표면은 가로질러 연장되지만, 제 2 광로에 대해서 수직하지 않는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가변 굴절률의 재료는, 네마틱 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 편향부재(30;130;230;330;830;930)는,
    제 1 굴절률을 갖는 제 1 유체(A;602;911)와, 상기 제 2 광로(19b)를 가로질러 연장된 경계면(80;86;88;94;9A;9B)을 가로질러 상기 제 1 유체로부터 이격된 상기 제 1 굴절률과 다른 제 2 굴절률을 갖는 제 2 유체(B;B';913)를 갖는 챔버와,
    상기 경계면의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된 경계면 제어기(112,141,143;212,241a,241b,243a,243b;312,341,343;606a,606b,606c,606d;916,91 7)를 포함한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경계면 제어기(112,141,143; 212,241a,241b,243a,243b;312,341,343; 606a,606b,606c,606d; 916,917)는, 상기 경계면의 형상을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 경계면 제어기(112,141,143; 212,241a,241b,243a,243b; 312,341,343; 606a,606b,606c,606d; 916,917)는, 상기 광로(19b)에 대한 상기 경계면(80;86;88;94;9A;9B)의 각도를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체들 중 하나는 전기적으로 민감하고, 상기 경계면 제어기(112,141,143;212,241a,241b,243a,243b;312,341,343;606a,606b,606c,606d;916,917)는 전기습윤현상을 이용하는 상기 경계면의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경계면(80;86;88;94)은 실질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  10. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경계면(9A,9B)은, 상기 반사된 빔을 상기 검출기(23) 상에 포커싱하도록 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기에서 검출된 신호에 따라 상기 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)에 의해 제공된 편향을 변경하도록 구성된 빔 편향 제어기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    포커스 오차신호는, 포커스 오차신호는 비점수차법에 의해 형성되고, 광학매체(3)로부터 반사된 방사빔(22)이 검출기에 단일 스폿만을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(23)는, 적어도 2개의 검출기 부재(S1,S2,S3,S4)를 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(23)는 4분면 검출기이고,
    상기 빔 편향부재는, 검출기(23)에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 제 1 방향으로 상기 측방 위치를 조정하기 위해 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성되고,
    상기 광학주사장치는, 상기 빔 스플리터(9)와 검출기(23) 사이의 제 2 광로(19b)에 위치되고, 상기 검출기에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 상기 제 1 방향에 거의 수직한 제 2 방향으로 조정하기 위해 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된, 또 다른 빔 편향부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  15. 광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하기 위해 입사 방사빔(4,20)을 제 1 광로(19a)를 따라 제공하는 방사원(7)과; 상기 광 기록매체(3)로부터 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부를 검출하는 검출기(23)와; 상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔(4)을 상기 제 1 광로(19a)를 따라 광 기록매체(3)로 전송하고, 상기 광 기록매체(3)로부터 수신한 상기 반사빔(22)을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로(19b)를 따라 상기 검출기(23)로 전송하는 빔 스플리터(9)와; 상기 빔 스플리터(9)와 상기 검출기(23) 사이의 제 2 광로(19b)에 설치되고, 상기 검출기(23)에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)를 구비한 광학주사장치의 작동방법으로서,
    상기 검출기(23)에 입사하는 상기 반사된 방사빔을 소정의 측방위치에서 제공하기 위해서, 상기 반사된 방사빔(22)의 경로로 상기 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)에서 제공된 편향을 제어하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 광학주사장치(1)의 작동방법.
  16. 광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하는 제 1 광로(19a)를 따라 입사 방사빔(4,20)을 제공하는 방사원(7)을 설치하고,
    상기 광 기록매체(3)로부터 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부를 검출하는 검출기(23)를 설치하고,
    상기 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔(4)을 상기 제 1 광로(19a)를 따라 광 기록매체로 전송하고, 상기 광 기록매체(3)로부터 수신한 상기 반사빔(22)을 상기 제 1 광로와 다른 제 2 광로(19b)를 따라 상기 검출기로 전송하는 빔 스플리터(9)를 설치하고,
    상기 빔 스플리터(9)와 상기 검출기(23) 사이의 제 2 광로(19b)에 설치되고, 상기 검출기(23)에 입사하는 상기 반사된 방사빔의 측방위치를 소정 범위에서 조정하기 위한 상기 반사된 방사빔(22)의 경로를 제어가능하게 편향하도록 구성된 빔 편향부재(30;130;230;330;630;830;930)를 설치하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 광학주사장치(1)의 제조방법.
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