KR20080005600A

KR20080005600A - 멀티 방사빔 광학주사장치

Info

Publication number: KR20080005600A
Application number: KR1020077028171A
Authority: KR
Inventors: 베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스; 쇼에르트 스탈링아; 스테인 쿠이페; 테우니스 더블유. 투케르; 코엔 티. 에이치. 에프. 리에덴바움; 알베르트 에이치. 제이. 임민크
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2008-01-14
Also published as: EP1880382A1; JP2008541323A; WO2006117724A1; US20080205242A1; CN101171630A; TW200641868A

Abstract

광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하는 광학주사장치(1). 이 장치는, 제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과 그 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 적어도 공급하는 방사원(7)을 구비한다. 대물렌즈계(8)는, 방사빔을 상기 정보층에 수속한다. 빔 편향부재(30)는, 렌즈계의 광축을 향해 상기 제 2 방사빔을 굴절시키도록 배치된다. 상기 빔 편향부재는, 적어도 하나의 유체(A)를 구비한다. 제어기는, 상기 빔 편향부재에서 제공된 소정 범위의 굴절량을 제어하기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키도록 구성된다.

광학주사장치, 멀티빔, 유체, 빔 편향부재.

Description

멀티 방사빔 광학주사장치{Multi-radiation beam optical scanning device}

본 발명은, 적어도 2개의 방사빔을 사용한 광학주사장치와, 이 장치의 제조 및 작동방법에 관한 것이다. 본 발명의 특별한 실시예들은, 광 기록매체, 이를테면, 콤팩트 디스크(CD), 종래의 디지털 다기능 디스크(DVD) 및 소위 블루레이 디스크(BD)와 같은 차세대 DVD의 2개 이상의 서로 다른 포맷과 호환 가능한 광학주사장치에 사용하는데 적합하다.

광 기록매체로는, 다양한 서로 다른 포맷이 있고, 각 포맷은 일반적으로 특정 파장의 방사빔으로 주사되도록 설계된다. 예를 들면, CD는 특히 CD-A(CD-Audio), CD-ROM(CD-read only memory) 및 CD-R(CD-recordable)로서 입수 가능하고, 785nm 정도의 파장(λ)을 갖는 방사빔으로 주사되도록 설계된다. 한편, DVD는, 약 650nm의 파장을 갖는 방사빔으로 주사되도록 설계되고, 블루레이 디스크는 약 405nm의 파장을 갖는 방사빔으로 주사되도록 설계된다. 일반적으로, 파장이 짧을수록, 대응한 광 디스크의 용량이 커진다, 예를 들면 블루레이 디스크 포맷 디스크는, DVD 포맷 디스크보다 기억용량이 크다.

광학주사장치가 서로 다른 포맷의 광 기록매체와 호환 가능하게, 예를 들면 파장이 서로 다른 방사빔에 응답하는 서로 다른 포맷의 광 기록매체를 주사하고 바람직하게는 하나의 대물렌즈계를 사용하는 것이 바람직하다. 이를테면, 기억용량이 보다 큰 새로운 광 기록매체를 도입하는 경우, 정보를 그 새로운 광 기록매체에 대해 판독 및/또는 기록하는데 사용된 그에 대응한 새로운 광학주사장치가 역호환 가능하도록, 즉 기존의 포맷을 갖는 광 기록매체를 주사할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

유감스럽게도, 특정 파장에서 판독되도록 구성된 광 디스크는, 항상 또 다른 파장에서 판독 가능한 것은 아니다. 예를 들면, CD-R 포맷 디스크에서는, 기록 적층체에 특수한 염료를 도포해서 λ=785nm의 주사빔의 고변조를 얻어야 한다. λ=660nm에서, 디스크로부터의 변조신호는, (그 염료의 파장 감도로 인해) 너무 작아져서, 이 파장에서의 판독은 실행할 수 없다.

서로 다른 포맷간에 호환할 수 있도록, 광학주사장치는, 각 관련 파장의 방사빔을 제공하도록 배치된 방사원을 구비하여야 한다. 파장마다 개개의 이산 방사원을 사용할 수 있다. 이와는 달리, 멀티파장 방사원(예, 이중 파장 레이저)을 사용할 수 있다. 일반적으로, 양자의 방법으로, 서로 다른 위치 및/또는 서로 다른 각도로부터 출력되는 방사빔이 서로 다르게 된다, 즉 그 서로 다른 방사빔은 단일의 공통 광 경로를 따라 출력되지 않는다.

예를 들면, 멀티 레이저 단일 칩 방사원에서, 개개의 레이저는, (광 디스크의 주사방향에 대해) 반경방향 주사방향으로 100미크론 정도의 거리만큼 이격되는 것이 일반적이다. 따라서, 서로 다른 레이저의 광축들은, 일치하지 않아서, 단일 검출기를 사용하여 광 기록매체로부터 반사된 방사빔 모두를 검출하는 것을 어렵게 한다. 더욱이, 하나 이상의 빔은, 대물렌즈계에 비스듬하게 입사되어, 코마가 생 겨, 정렬 오류에 대한 그 대물렌즈계의 허용오차를 감소시킨다.

상기 문제점에 대한 일 해결책은, 회절격자를 사용하여 2개의 서로 다른 방출점으로부터 방출된 2개의 방사빔의 광 경로를 정렬하려고 하는데 있다. US 2002/01142527에는, 상기 회절부재를 내장하는 광 픽업장치가 기재되어 있다. 이 회절부재는, 계단형 회절부재이다. 계단 크기는, 제 1 방사빔이 회절되지 않고 회절부재를 통해 이동하고, 그 제 1 방사빔의 파장과 다른 제 2 방사빔은, 그 회절부재에 의해 회절된다.

회절부재는, 비교적 손실이 많다. 그러나, 3개 이상의 서로 다른 파장의 방사빔을 사용한 광학주사장치에는, 고효율의 입사빔 전송과 충분한 위치결정 허용오차(제조 허용오차를 고려)를 갖는 적절한 회절격자를 설계하는데는 문제점이 있다.

US 5,278,813에는, 쐐기형 프리즘의 용도가 기재되어 있다. 이 프리즘은, 회전 가능하여, 광 디스크 상의 광 스폿의 위치에서 이동한다. 이 프리즘은, 제 2 광빔이 제 1 광빔으로부터의 광 스폿과 디스크 상의 동일한 위치에 확실하게 입사되도록 회전된다. 이러한 시스템의 단점은, 프리즘을 기계적으로 이동하는 것을 이용한다. 기계적인 이동을 필요로 하는 빔 편향장치의 사용은, 이 장치가 기계적으로 피로하기 쉽고 및/또는 진동에 민감하기 쉬우므로, 바람직하지 않다.

본 발명의 실시예들의 목적은, 여기에 언급하거나 하지 않든 종래기술의 하나 이상의 문제점을 해결하는 멀티 방사빔 광학주사장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 상세한 실시예들의 목적은, 적어도 3개의 서로 다른 방사빔을 사용한 개선된 광학주사장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 1 국면에 의하면, 광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학주사장치는, 제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과 그 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 적어도 공급하는 방사원과, 광축을 갖고, 상기 방사빔을 상기 정보층에 수속하는 대물렌즈계와, 적어도 상기 제 2 방사빔을 광축을 향해 굴절시키도록 배치된 빔 편향부재를 구비하고, 상기 빔 편향부재는, 적어도 하나의 유체와, 상기 빔 편향부재에서 제공된 소정 범위의 굴절량을 제어 가능하게 변화시키기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키는 제어기를 구비한다.

바람직하게는, 이러한 장치는, 유체를 사용하여 굴절성 경계면, 경계 또는 표면을 정의한다. 그래서, 상기 편향부재에서 제공된 굴절각은, 그 유체의 콘피규레이션(예를 들면, 방위 또는 형상)에 의존한다. 그 굴절각은, 상기 경계면에 소정의 방향을 따라 입사되는 방사빔에 제공될 굴절량(파면의 전달방향 변화)이다. 이 굴절각은, 상기 경계면을 한정하는 재료들 중 하나의 굴절률, 또는 소정의 방향에 대한 경계면의 각도 중, 적어도 하나를 변경함으로써 전환될 수 있다.

따라서, 단단한 물체의 이동이 필요하지 않을 때(즉, 기계적 이동), 그 빔 편향부재는, 기계적인 피로에 영향을 받지 않아야 한다. 더욱이, 상기 편향부재에 의한 굴절각의 적절한 변동에 의해, 상기 편향부재를 사용하여 광축을 따라 복수의 방사빔의 광 경로들을 실질적으로 정렬하는 것이 가능하다. 상기 유체는 복굴절성 재료로 이루어져도 되고, 상기 제어기는 이 복굴절성 재료의 방위를 변경하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 복굴절성 재료는 액정으로 이루어지고, 상기 제어기는 그 액정의 방위를 변경하기 위해 그 액정에 전기장을 가하도록 배치된다.

상기 부재는 챔버를 갖고, 상기 적어도 하나의 유체는 제1의 극성 유체와 제2의 절연성 유체로 이루어지고, 이 2개의 유체는 혼화 불가능하고, 경계면을 따라 이격되어 있고, 상기 제어기는, 전기습윤현상을 거쳐 상기 경계면의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된다.

상기 제어기는, 상기 경계면의 형상을 변경하도록 구성된다.

상기 제어기는, 상기 광축에 대한 경계면의 각도를 변경하도록 구성된다.

상기 경계면은 실질적으로 평면이어도 된다.

바람직하게는, 상기 제어기는, 상기 방사원에서 방사빔을 공급하는 것을 나타낸 신호에 따라 빔 편향부재에서 제공된 굴절을 변경하도록 구성된다.

바람직하게는, 광 기록매체로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하기 위해 검출기를 설치하고, 상기 제어기는, 상기 검출기에서 검출한 신호에 따라 빔 편향부재에서 제공한 굴절을 변경하도록 구성된다.

바람직하게는, 본 장치는, 광 기록매체로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하는 검출기와, 방사원으로부터 수신된 입사 방사빔을 광 기록매체에 전송하고, 그 광 기록매체로부터 반사된 빔을 상기 검출기에 전송하는 빔 스플리터를 구비하고, 상기 빔 편향부재는, 상기 방사원과 상기 빔 스플리터 사이에 설치된다.

바람직하게는, 본 장치는, 상기 빔 편향 부재에 의해 상기 빔에 생긴 비점수차를 상쇄하도록 구성된 비점수차 보정판을 더 구비한다.

상기 빔 편향부재는, 상기 제 2 방사빔의 광 경로를 광축을 따라 진행하도록 상기 제 2 방사빔을 더 굴절시키도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 방사원은, 제 3 방사빔을 상기 제 1 및 제 2 광 경로와 다른 제 3 광 경로를 따라 공급하도록 구성되고, 상기 빔 편향부재는 상기 제 3 방사빔을 광축을 향해 굴절시키는데 더욱 적합하다.

본 발명의 제 2 국면에 의하면, 광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학주사장치의 제조방법은, 적어도 제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과, 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 공급하는 방사원을 설치하는 것과, 광축을 갖고 상기 방사빔을 상기 정보층에 수속하는 대물렌즈계를 설치하는 것과, 적어도 상기 제 2 방사빔을 광축을 향해 굴절시키도록 구성된 빔 편향부재를 설치하는 것을 포함하고, 상기 빔 편향부재는, 적어도 하나의 유체와, 상기 빔 편향부재에서 제공된 소정 범위의 굴절량을 제어 가능하게 변화시키기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키는 제어기를 구비한다.

본 발명의 제 3 국면에 의하면, 광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학주사장치의 작동방법은, 상기 광학주사장치가, 제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과 그 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 적어도 공급하는 방사원과, 광축을 갖고, 상기 방사빔을 상기 정보층에 수속하는 대물렌즈계와, 적어도 상기 제 2 방사빔을 광축을 향해 굴절시키도록 배치된 빔 편향부재를 구비하고, 상기 빔 편향부재는, 적어도 하나의 유체와, 상기 빔 편향부재에서 제공된 굴절량을 제어 가능하게 변화시키기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키는 제어기를 구비하고, 그 작동방법은, 방사원에서 제공되는 방사빔에 따라 소정의 범위에서 상기 빔 편향부재에서 제공된 굴절을 변화시키는 것을 포함한다.

이제, 바람직한 실시예들은, 아래의 첨부도면을 참조하여 예시에 의해서만 기재하여 설명하겠다:

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학주사장치의 개략도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 일부의 개략도,

도 3, 도 4 및 도 5는 각각 도 1 및 2의 광학주사장치에서 사용하는데 적합한 굴절성 빔 편향용 메니스커스 장치를 내장한 빔 편향부재의 단순화된 측단면도를 나타내고,

도 6a 및 6b는 도 3 내지 도 5에 도시된 어떠한 빔 편향부재에서도 사용하기 위한 다른 전극 콘피규레이션의 상면 단면도,

도 7은 도 1 및 2에 도시된 장치에 사용하는데 적합한 액정 기반 빔 편향부재의 단순화된 측단면도,

도 8은 주사장치에 있는 빔 편향부재의 일 작동모드를 나타낸다.

본 발명자가 실현한 것은, 단단한 회절격자 또는 단단한 굴절부재를 사용하여 방사빔의 경로를 변경하는 대신에, 흐를 수 있는 굴절부재, 예를 들면 유체를 사용할 수 있다는 것이다. 소정의 범위에서 유체의 콘피규레이션(예를 들면, 유체 몸체의 형상 또는, 유체 내에 분자의 방위)을 변경함으로써, 입사 방사빔에 대한 그 부재에서 제공한 굴절각도 마찬가지로 제어 가능하게 변화될 수 있다. 일반적으 로는, 전기적으로 민감한 유체를 사용하고, 전극을 포함한 제어기는 전기장을 공급하여 그 유체의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된다.

따라서, 유체를 포함하는 상기 빔 편향부재는, 서로 다른 방사빔용 빔 편향부재에서 제공한 굴절량을 변화시킴으로써, 예를 들면, 3개 이상의 서로 다른 방사빔을 사용하는 광학주사장치가 그 편향부재를 사용하게 함으로써, 방사원(들)로부터 방출된 빔의 방사경로의 정렬을 최적화하도록 제어될 수 있다.

이제, 상기 빔 편향부재를 구비한 광학주사장치를 보다 상세히 설명하고 나서, 그 설명된 빔 편향부재를 더욱 상세한 내용을 설명하겠다.

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 기록매체(3)는, 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 추가의 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), 회절부(24) 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 따로따로 공급하도록 구성된다. 예를 들면, 방사원(7)은 제 3 빔을 공급하는 개개의 레이저로 상기 방사빔(4,4',4") 중 2개를 연속적으로 공급하는 조정가능한 반도체 레이저나, 이들 방사빔을 따로따로 공급하는 3개의 반도체 레이저를 포함하여도 된다. 상기 방사빔(4,4',4") 중 적어도 2개의 출력 경로는 서로 다르다. 이를테면, 2개 이상의 방사빔은, 방사원(7)의 서로 다른 물리적 위치로부터 및/또는 대물렌즈계의 광축(19a)에 대해 다른 각도로 방출되어도 된다. 전형적으로, 각 방사빔은, 발산형이다. 전형적으로, 각 방사빔은, 평행한 광축을 따라 방출되고, 이때 그 방사빔은 서로 다른 위치로부터 방출된다. 이를테면, 방사빔의 광축은, 방사원(7)으로부터의 방사빔의 방출점이 100 미크론 떨어져 있는 것으로 인해, 평행하고, 100미크론 떨어져 있어도 된다. 이러한 방사빔 경로의 이격은, 보통 (광 기록매체의 빔에 의해 주사된 방향에 대해) 반경방향의 주사방향으로 이격된다.

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, 발산 방사빔(4)을 실질적으로 시준된 빔(20)으로 변환하기 위해 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. 도시된 예에서, 방사빔은, 빔 스플리터(9)를 통한 전송을 거쳐 대물렌즈계(8)로 전송된다. 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.

빔 편향부재(30)는, 광축(19a) 상에 위치된다. 이러한 특별한 실시예에서, 빔 편향부재(30)는, 시준렌즈(18)과 대물렌즈계(8) 사이에 설치된다.

각 방사빔은, 빔 편향부재(30)를 통해 전송된다. 또한, 빔 편향부재(30)는, 각 방사빔을 대물렌즈계(8)의 광축(19a)을 향해 진행하도록 배치된다. 이러한 특별 한 실시예에서, 광축(19a)은, 방사원(7)을 따라서 광 경로를 갖고, 즉 방사빔의 적어도 하나는 광축(19a)을 따라서 광 경로를 갖는다. 이미 상기 광축(19a)과 정렬된 어떠한 상기 방사빔도, 빔 편향부재(30)에 의한 굴절없이도 전송된다. 그 광축(19a)과 정렬되지 않은 어떠한 방사빔도, 빔 편향부재(30)에 의해 광축(19a)을 향해 진행된다. 바람직하게는, 빔 편향부재(30)는, 비정렬된 빔 각각을 굴절시키도록 구성되어, 광축을 정렬하고, 즉 각 빔 경로는 광축(19a)을 따라 있다.

각 방사빔을 광축(19a)과 정렬하려면, 일반적으로 2개의 굴절 경계면이 필요할 것이다. 제 1 굴절 경계면은, 방사빔을 광축(19a)의 방향으로 굴절시키고, 즉 광축(19a)을 향하는 각도에 있도록 방사빔을 굴절시킨다. 그래서, 제 2 굴절 경계면은, 광축(19a)을 따라 있도록 상기 방사빔의 광 경로를 다시 굴절시킨다.

대물렌즈계(8)는, 정보층(2)의 위치에 제 1 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 광 경로에서 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 예에서, 상기 반사된 방사빔(22)은, 빔 스플리터(9) 내의 판에서 반사하여 검출계(10)를 향해 전송된다. 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 파장판(9')과 편광 빔 스플리터(9)의 조합으로 확실한 것은, 대부분의 반사된 방사빔(22)은, 검출계 광축(19b)을 따라 검출계(10)로 전송된다는 것이다.

상기 검출계(10)는, 상기 반사된 방사빔(22)의 상기 일부를 포획하도록 구성된 수속렌즈(25)와 검출기(23)를 구비한다.

검출기는, 상기 반사된 방사빔의 일부분을 하나 이상의 전기신호로 변환하도록 구성된다.

그 신호들 중 하나가 정보신호이고, 그 정보신호의 값은 정보층(2)에 주사된 정보를 나타낸다. 정보신호는, 오류정정용 정보처리장치(14)에서 처리된다.

상기 검출계(10)로부터 기타의 신호는, 포커스 오차신호와 반경방향 트랙킹 오차신호가 있다. 포커스 오차신호는, 주사 스폿(16)과 정보층(2)의 위치 사이의 Z축을 따라서의 축방향 높이차를 나타낸다. 바람직하게는, 이 포커스 오차신호는, 특히 G.Bouwhuis,J.Braat,A.Huijiser et al, "Principles of Optical Disc Systems",pp.75-80(Adam Hilger 1985, ISBN 0-85274-785-3)에 의한 서적에 공지된 "비점수차 방식"으로 형성된다. 상기 반경방향 트랙킹 오차신호는, 주사스폿(16)과, 그 주사스폿(16)이 뒤따라가게 되는 정보층(2)의 트랙의 중심간의 정보층(2)의 XY면에서의 거리를 나타낸다. 이러한 반경방향 트랙킹 오차신호는, G.Bouwhuis,pp.70-73에 의한 상기 서적에도 공지된 "반경방향 푸시풀 방식"으로 형성될 수 있다.

서보회로(11)는, 상기 포커스 및 반경방향 트랙킹 오차신호에 따라, 서보 제어신호들을 제공하여 상기 포커스 액추에이터(12)와 반경방향 액추에이터(13)를 각각 제어하도록 구성된다. 이 포커스 액추에이터(12)는, Z축을 따라 대물렌즈(8)의 위치를 제어하여서, 주사스폿(16)의 위치를 제어하므로 정보층(2)의 평면과 실질적으로 일치한다. 상기 반경방향 액추에이터(13)는, 대물렌즈(8)의 위치를 변경함으로써 상기 주사스폿(16)의 반경방향 위치를 제어하여 정보층(2)에 뒤따라가게 되는 트랙의 중심선과 실질적으로 일치한다.

대물렌즈(8)는, 상기 시준된 방사빔(20)을 포커스 방사빔(15)으로 변환하고, 제 1 개구수 NA₁를 갖도록 구성되어, 주사스폿(16)을 형성한다. 달리 말하면, 광학주사장치(1)는, 파장 λ₁, 편광 p₁ 및 개구수 NA₁를 갖는 방사빔(15)으로 제 1 정보층(2)을 주사할 수 있다.

또한, 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, "DVD" 포맷 디스크 및 CD 포맷 디스크가 각각 있다. 그래서, 파장 λ₁은 365nm와 445nm 사이의 범위에 있고, 바람직하게는 405nm이다. 개구수 NA₁은, 판독모드와 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 785nm정도이다. 개구수 NA₃은, 0.5이하, 바람직하게는 정보를 CD 포맷 디스크로부터 판독하기 위해서는 0.45이고, 바람직직하게는 정보를 CD 포맷 디스크에 기록하기 위해서는 0.55이다.

도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주사장치의 일부를 통과하는 방사선 경로의 단순화된 개략도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 주사장치는, 총괄적으로 도 1에 도시된 것에 해당하고, 동일한 참조부호는 동일한 특징의 예시를 들기 위해 서 사용된다. 이러한 특별한 실시예에서, 빔 편향부재는, (도 1에 도시된 것처럼) 시준기(19)와 광 기록매체(3) 사이에 설치되는 대신에, 방사원(7)과 빔 스플리터(9) 사이의 방사 경로에 놓인다. 이러한 배치의 이점은, 검출기(23)에 입사하는 스폿들이 동축이고, 즉 그 스폿들은 서로에 대해 변위되지 않는다. 그러나, 빔 편향부재(30)가 방사원(7)과 시준기(18) 사이의 발산빔에 놓이므로, 상기 전송된 방사빔에 비점수차가 생길 수도 있다. 이와 같이 광 기록매체(3)의 정보층(2)에 입사되는 결과적인 스폿(16)에 영향을 미치는 어떠한 상기 비점수차를 방지하기 위해서, 비점수차 보정판(32)은, 방사빔 경로에 추가되어도 된다. 그 비점수차 보정판(32)은, 방사빔 경로에서 빔 스플리터(9)와 시준기(18) 사이에 놓인다. 비점수차 보정판은, 투명판이다. 그 비점수차 보정판(32)은, 예를 들면 빔 편향부재(30)에 의해 그 빔에 생긴 바람직하지 않은 비점수차를 갖는 상기 전송된 방사빔을 보정하도록 배치된다. 이 보정판(32)은, 반대의 비점수차를 상기 빔에 적용하도록 배치되어, 상기 빔으로부터의 상기 바람직하지 않은 비점수차를 상쇄한다. 이를테면, 상기 비점수차 보정판은, 하나 이상의 굴절 경계면을 포함하여, 정정을 위해 상기 전송된 빔에 원하는 레벨의 비점수차를 제공한다.

상기 빔 스플리터(9)와 시준기(18) 사이에 비점수차 보정판(32)을 놓음으로써, 광 기록매체(3)에서 반사된 방사빔은, 그 보정판(32)만을 통과하고, 상기 빔 편향부재(30)를 통과하지 않는다. 따라서, 상기 검출기(23)에 상기 빔 분할기(9)에 의해 전송된 것처럼, 상기 반사된 빔은, 비점수차를 포함할 것이다. 상술한 비점수차 방식에서는, 전형적으로, 도 1에 도시된 렌즈(25)를 사용하여 비점수차가 상기 전송된 빔에 생기고, 검출기에 입사되는 빔을 확보하기 위해서, 포커스 오차신호를 결정하기 위한 원하는 비점수차를 갖는다. 이러한 특별한 실시예에서, 원하는 양의 비점수차는, 비점수차 보정판에 의해 제공됨에 따라서, 렌즈(25)는, 광학주사장치로부터 제거될 수 있다.

상기 빔 편향부재는, 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

바람직하게는, 상기 빔 편향부재는, 입사 편향빔의 편향의 소정의 범위를 제공하도록 구성된다.

바람직한 실시예에서, 빔 편향기는, 일차원으로 상기 빔을 편향제어가능하도록 구성될뿐이다. 이를테면, 빔 편향기는, 경로와 광축(19a)을 정렬하도록, 일차원으로 임의의 방사빔의 경로를 변경하는데 필요할 뿐이다. 이를테면, 부재는, 광 기록매체의 표면상의 결과적인 스폿의 반경방향 위치를 변경하도록 그 빔 경로를 편향하도록만 배치될 수도 있다. 필요한 경우, 광학주사장치는, 제 2 빔 편향부재를 구비한다. 이러한 제 2 빔 편향부재는, 상기 제1 빔 편향부재에서 제공된 방향과 직교하는 방향으로 빔 편향을 제공하도록 배향된다. 이와는 달리, 제 2 빔 편향부재는, 제 1 빔 편향부재에서 제공한 방향과 반대방향으로 빔 편향을 제공하도록 배향되어도 된다.

통상, 그 빔 편향부재는, 대물렌즈계의 광축(19a)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(광축(19a)은 XY면에 수직한다고 가정한다).

이와는 달리, 제 1 빔 편향부재가 스폿의 측방위치를 향해 X방향으로 배치되는 경우, 제 2 빔 편향부재는, 스폿의 측방위치를 향해 마이너스 X방향으로 배치되어도 된다. 그래서, 제 1 빔 편향부재는, 방사빔 경로를 광축(19a)을 향해 진행하도록 배치되고, 이어서 상기 제 2 빔 편향부재는 광축(19a)을 따라 방사빔 경로를 재진행하도록 배치된다.

적절한 빔 편향부재는, 이를테면, 국제출원번호 PCT/IB2003/005325에 기재되고, WO 2004/051323에 공개된, "Apparatus for forming variable fluid meniscus configurations"에 있다. 이러한 장치는, 경계면(메니스커스)에 의해 이격된 2개의 서로 다른 유체(A,B)를 보유하는 유체 챔버를 구비한다. 메니스커스의 에지(edge)는, 유체 챔버의 측벽에 의해 제약된다. 그 2개의 유체는, 혼화 불가능하고, 굴절률이 서로 다르다. 그 유체 중 하나는 전기적으로 민감하지 않고, 예를 들면 비전도성(절연성) 비극성 유체(예를 들면, 실리콘 오일 또는 알칸)이다. 나머지 유체는, 예를 들면, 전기적으로 민감한 유체, 예를 들면 수용성 염용액과 같은 전기도전성 극성 유체이다. 전기적으로 민감한 유체는, 전기장에 의해 영향을 받는 유체이다. 그 유체의 어느 한쪽은, 액체, 또는 기체, 또는 흐르게 하는 임의의 재료, 예를 들면 액정이어도 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 이루어지기도 한다.

챔버의 벽에 인접하게 배치된 전극들을 사용하여 챔버 측벽과 메니스커스의 에지와의 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(19a)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 있다. 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 쌍으로서 배치된다. 전극의 각 쌍의 종방향 에지가 평행하다.

일반적으로, 또 다른 전극은, 상기 챔버 내에 함유된 전기적으로 민감한(예를 들면, 도전성) 유체와 전기 접촉한 상태이다. 전형적으로, 이러한 또 다른 전극은, 챔버의 단부에 위치된다. 전압은, 단부 전극과 개개의 측벽전극 각각에 인가된 다. 그 단부 전극과 임의의 측벽전극에 인가된 전압은, 인접한 측벽의 표면 접촉각, 즉 메니스커스가 상기 측벽의 인접부분과 접촉하는 각도를 정의하도록 작용한다. 바람직하게는, 전극의 쌍에 인가된 전압은, 챔버 벽이 평행한 경우, 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. 메니스커스는, 광 전력없는 굴절성 경계면을 제공하도록 실질적으로 평면인 것이 바람직하다.

도 3은, 굴절광 편향을 하는데, 즉 본 발명의 실시예에 따른 빔 편향부재로서 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.

이러한 특별한 실시예에서, 제 2 유체 B는, 전기적으로 민감한 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 에지로 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 대해 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, 동 일한 각도면에 제 1 광축(101)과 제 2 광축(82) 사이가 된다. 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 접촉각 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 사이에서 유체 메니스커스(80)가 평탄하게 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 제어하여 이루어 져서, 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 또 다른 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, (형상이 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 전기적으로 민감하고, 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 단부 벽 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 각도면에서 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.

바람직한 실시예에서, 제 1 메니스커스(86)는, 예를 들면, 광축에 평행한 광축의 일측면에서 이동하는 제 1 방사빔을 광축을 향해 굴절시키도록 배치된다. 굴절각과, 굴절표면의 간격(즉, 메니스커스 86,88)은, 상기 표면(메니스커스 88)이 광축과 교차하는 점에서 제 2 굴절표면에 방사빔이 입사되도록 선택된다. 그 후, 제 2 굴절표면(메니스커스 88)은, 그 방사빔의 광 경로가 광축을 따라 있도록 그 방사빔을 굴절시키도록 배치된다. 바람직하게는, 빔 편향부재는, 편향각을 역으로 하도록, 즉 포지티브에서 네가티브로(또는 이와는 반대로) 서로 바꾸도록 배치되고, 그 빔 편향부재는 마찬가지로 (제 1 빔으로부터 떨어지지만, 동일한 평면에 있는) 광축의 타측면을 따라 이동하는 또 다른 방사빔의 경로를 편향하도록 배치되고, 그 또 다른 방사빔은 광축을 따라 정렬된다. 상기 빔 편향부재를 내장한 광학 주사장치가 3개의 서로 다른 방사빔을 사용하는 경우, 다른(예를 들면, 제 3의) 방사빔은, 광축을 따라 빔 편향부재에 입사되는 것이 바람직하고, 이때의 빔 편향부재는 빔의 경로를 굴절시키지 않도록, 예를 들면 그 빔에 대해 수직한 메니스커스들의 평면을 변경함으로써 굴절하지 않도록 메니스커스들을 변경하도록 구성된다. 이와는 달리, 상기 다른 빔은, 광축과 정렬되지 않는 광 경로를 따라 형성되기도 하는데, 이때 빔 편향부재는, 그 다른 광빔의 경로를 편향시킬 수 있어 광학주사장치의 광축과 정렬된다.

또 다른 고안된 실시예에서, 2개의 평탄한 유체 메니스커스(86,88)는, 챔버의 주위를 중심으로 이격된 단일 세트의 전극들만을 사용하여 서로 평행하게 놓이도록 배치된다.

도 5는 굴절 광 편향에 적합한 유체 메니스커스 콘피규레이션을 사용한 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 구성된다고 가정한다. 그러나, 다른 기구를 사용하여 연속적인 범위에 제어가능하게 변화될 수 있는 빔 편향을 할 수 있다는 것을 알 것이다. 기계적인 액추에이터가 약화되기 쉬우므로, 빔 편향부재는, 바람직하게는 유체 및/또는 유체 경계면의 콘피규레이션(예를 들면, 형상 또는 방위)의 제어에 의해 작동된다.

이를테면, 2개 이상의 굴절률을 갖는 재료, 즉 복굴절성 재료로 이루어진 유체(즉, 흐를 수 있는 재료)를 함유한 챔버를 갖는 셀을 설치할 수 있다. 적절한 재료는, 네마틱 상태의 액정이다. 적절한 전압 인가에 의해, 액정의 방위(콘피규레이션)를 변경하여서, 그 셀의 굴절률을 소정의 방향을 따라 제어하는 것이 가능하다.

일 재료로부터 타 재료로 통과하는 빔에 의해 생긴 굴절각은, 2개의 재료의 굴절률의 차이에 좌우된다.

따라서, 빔 편향부재는, 액정 층의 적어도 일 표면이 상기 설명된 실시예들에서 예를 들어 광축(19a)을 가로지르는 것과 같이 방사빔 경로를 횡단하게(즉, 가로지르게) 연장되는, 액정층을 제공하여서 형성될 수 있다. 이러한 표면은, 일반적으로 평탄하다. 이 평탄한 표면과 광축(19a) 사이의 각도는 직교하지 않고, 즉 상기 표면의 면은 광축(19a)에 수직하게 연장되지 않는다. 그래서, 제어전압을 상기 액정층에 적절하게 인가함으로써, 액정의 디렉터의 방위(즉, 복굴절성 재료의 선택적 축)를 변경할 수 있다. 그래서, 상기 광축(19a)을 따라 상기 층에 입사하는 편광에 의해 생긴 상기 층의 굴절률을 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 액정과 상기 인접한 매질(예를 들면, 공기)간의 천이시에 빔 굴절에 의해 생긴 편향각을 변화시킬 수 있다.

도 7은 액정(732)을 포함한 빔 편향부재(730)의 일 예를 나타낸다. 액정은, 2개의 전극(734,736) 사이에 삽입된다. 전압원(738)의 전압을 그 개의 전극(734,736)에 인가함으로써, 액정분자의 방위는 변경될 수 있다.

임의의 일 방향의 액정의 굴절률은, 그 방향에 대한 액정분자의 방위에 의존한다. 그래서, 상기 전극(734,736)에 인가된 전압을 제어함으로써, 광축을 따라서의 액정(732)의 굴절률(또, 본 실시예에서는, 광축(19a)에 모두 평행한 방향)은, 조정될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전극들은, 광축에 수직하지 않는 각도로 광축을 횡단하여 연장되어 있다. 이 전극들은, 액정(732)의 외부 표면을 한정한다. 상기 전극(734,736)은, 투과재료, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된다. 상기 전극(734,736)은, 기계적인 지지를 하기 위해서, 단단한 투과재료, 예를 들면 유리 또는 플라스틱 내에 삽입된다. 방사빔은 그 재료에 입출사시에 굴절되고, 그래서 그 재료는, 빔 편향부재(730)에 의해 제공된 광 빔 경로에서의 전반적인 편차의 원인이 된다.

액정(732)은, 입사 방사빔의 경로를 횡단하게 연장되는 2개의 표면을 갖는다. 그 표면 각각은, 방사빔 경로, 즉 본 실시예에서는 광축(19a)에 대해 수직하지 않는다. 제 1 표면은 전극 734에 의해 경계지어지고, 제 2 표면은 전극 736에 의해 경계지어진다. 본 실시예에서, 그 2개의 표면은 평행하다. 그러나, 그 2개의 표면은, 방사빔 경로에 대해 임의의 소정의 각도를 이룬다, 예를 들면 제 1 표면은 방사빔 경로에 대해 각도 A를 이루고, 제 2 표면은 방사빔 경로에 대해 각도 -A를 이루어서, 그 2개의 표면 사이의 각도는 2A이다. 그래서, 제 1 표면은 광축(19a)을 향해 광을 굴절시키는데 사용되고, 제 2 표면은 인접한 재료(예, 전극)의 굴절률의 적절한 선택에 의해 광축(19a)을 따라 광을 굴절시키는데 사용된다.

이와는 달리, 상기 임의의 실시예서처럼, 2개의 연속적인 광학부재는, 기능성, 즉 제 1 광학부재가 광축을 향해 굴절시키고, 제 2 광학부재가 광축으로부터 떨어지게 광을 굴절시키는 기능을 제공하는데 사용된다. 상기 액정은 복굴절성이어서, 그 분자의 방위는 디렉터의 방향으로 편광하기 위한 제 1 굴절률 n₁과, 디렉터의 방향에 수직하게 편광하기 위한 제 2 굴절률 n₂을 제공하도록 변경될 수 있다. 그래서, 액정의 방위의 적절한 제어에 의해(예를 들면, 적절한 전기장을 사용하여 ), 임의의 값의 굴절률은 n₁과 n₂ 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 액정에 인접한 재료의 굴절률은 n₃이고, 편광이 광축과 디렉터에 의해 범위가 정해진 평면에 있으면, 그 n₃의 값은 n₁과 n₂ 사이에 있다. 이와 같이, 액정을 제어하여, (예를 들면, 액정의 굴절률이 n₃보다 큰) 제 1 방향과 (액정의 굴절률이 n₃미만인 경우) 이 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 굴절시키는 굴절표면을 형성하고, (액정의 굴절률이 n₃와 같도록 제어되는 경우) 굴절표면을 형성하지 않을 수 있다.

액정을 횡단하는 방사빔에 의해 생긴 굴절률은, 일반적으로 방사빔의 편광에 좌우된다. 일부의 광학주사장치에서, 서로 다른 방사빔은 편광이 서로 다른 것이 가능하다. 이러한 경우에, 2개의 액정 빔 편향부재를 설치하는 것도 바람직하다(또는, 이와는 달리, 단일의 빔 편향부재가 액정의 2개의 별도의 층을 구비하는 것도 바람직하다). 그래서, 각 액정의 별도의 층을 제어하여 서로 다른 편광빔 중 임의의 각각의 하나에 대해 확실하게 적절한 빔 편향을 하여도 된다.

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, 예를 들면 만곡된 표면 또는 경계면을 제공하여서, 광전력을 가질 수도 있다. 이러한 광 전력은, 그 방사빔을 광 기록매체의 표면에의 포커싱하는데 용이하게 하는데 적합하다.

도 8은 빔 편향부재(30a)를 구비하는 광학주사장치의 동작의 훨씬 더 단순한 형태를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 광학주사장치에는, 3개의 방사원(7a,7b)이 설치되어 있다. 각 방사원(7a,7b,7c)은, 별도의 서로 다른 방사빔을 공급하도록 배치된다. 각 방사빔은, 각각의 광 기록매체의 정보층을 주사하는데 사용된다. 방사원(7a)으로부터의 방사빔은, 제 1 형태의 광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하는데 사용된다. 설명의 편의상, 사이에 있는 광학부품, 예를 들면, 빔 스플리터, 시준기, 대물렌즈 등은 설명하지 않는다.

각 방사원(7a,7b,7c)은 광학주사장치의 광축(19a)에 실질적으로 평행한 별도의 방사빔을 공급하도록 배치된다. 도 8 및 도 9에 도시된 예에는, 방사원 중 하나(7b)가 광축(19a)과 정렬된 빔을 공급하도록 배치되어 있다. 나머지의 방사원(7a, 7c)은, 광축(19a)에 평행하지만 광축(19a)으로부터 이격된 방사빔을 공급하도록 배치되어 있다. 이 이격은, 설명의 편의상 과장되었다. 방사원으로부터 방출된 것처럼, 전형적인 방사빔의 이격값은, 광축(19a)으로부터 200미크론 미만이다( 종종, 100미크론 정도이다).

도 8에 도시된 작동 형태에서는, 빔 편향부재(30a)가 방사빔을 광축(19a)을 향해 굴절시킬뿐만 아니라, 이어서 그 방사빔을 광축(19a)을 따라 굴절시키도록 배치되어 있다. 단일 빔 편향부재(30a)는, 예를 들면, 도 4에 관련하여 설명된 부재와 동일한 상기와 같은 기능을 제공하는데 사용될 수 있다. 이와는 달리, 2개의 별도의 빔 편향부재는, 상기 기능을 제공하는데 사용될 수 있다.

또한, 빔 편향부재(30a)는, 반대의 굴절도를 제공함으로써, 방사원(7c)으로부터 방출된 방사빔과 광축(19a)을 정렬하도록 배치될 거라는 것을 알 것이다.

빔 편향부재에서 제공하는 굴절도의 제어는, 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 이를테면, 빔 편향부재는, 광학주사장치에서 사용하고 있는 방사빔에 따라 (부족한 굴절을 포함하는) 굴절도를 제어하도록 배치될 수 있다. 이와는 달리, 빔 편향부재에서 제공한 능동적인 굴절도 제어는, 검출기에 입사하는 빔을 측정하여서 제공된다. 그 결과의 빔 입사신호는, 빔 편향부재(또는 부재들)에서 제공한 굴절도를 제어하기 위한 서보신호로서 사용될 수 있다. 빔 입사는, 대물렌즈계의 위치를 제어하는데 사용된 액추에이터와의 서보 링크가 닫히지 않은 경우(즉, 개방 루프) 반경방향 오차신호를 측정하여서 검출될 수 있다.

빔 입사를 측정하는 보다 직접적인 방식은, 메인 스폿과 2개의 주변 스폿으로 이루어진 푸시풀 신호를 측정하는 소위 3점 푸시풀 방식에 의해 제공된다. 3개의 푸시풀 신호들의 적절하게 선택된 소정의 가중 합을 사용하여서, 반경방향 트랙킹 정보 및 빔 입사 정보를 분리할 수 있다. 유체를 사용하여 가변 굴절량을 제공하는 빔 편향부재를 구비함으로써, 멀티 방사빔 광학주사장치는, 그 빔 편향부재를 사용하여 광축을 따라서 빔을 정렬하고, 피로없이, 또 빔 편향부재로 인한 상대적으로 낮은 방사빔 손실로 구현될 수 있다.

Claims

광 기록매체(3)의 정보층(2)을 주사하는 광학주사장치로서,

제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과 그 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 적어도 공급하는 방사원(7;7a,7b,7c)과,

광축(19a)을 갖고, 상기 방사빔을 상기 정보층(2)에 수속하는 대물렌즈계(8)와,

적어도 상기 제 2 방사빔을 광축(19a)을 향해 굴절시키도록 배치된 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)를 구비하고, 상기 빔 편향부재(30;130;230,730;30a)는, 적어도 하나의 유체(A,B,B';730)와, 상기 빔 편향부재에서 제공된 소정 범위의 굴절량을 제어 가능하게 변화시키기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키는 제어기(112,141,143;241a,243a,212, 241b,243b;341,343,312;734,736)를 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치(1).
제 1 항에 있어서,

상기 유체는 복굴절성 재료(732)로 이루어지고, 상기 제어기(734,736)는 이 복굴절성 재료의 선택적 축의 방위를 변경하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 2 항에 있어서,

상기 복굴절성 재료(732)는 액정으로 이루어지고, 상기 제어기(734,736)는 그 액정의 방위를 변경하기 위해 그 액정(732)에 전기장을 공급하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부재는 챔버를 갖고, 상기 적어도 하나의 유체는 제1의 극성 유체(B;B')와 제2의 절연성 유체(A)로 이루어지고, 이 2개의 유체는 혼화 불가능하고, 경계면(80;86,88;94)을 따라 이격되어 있고, 상기 제어기(112,141,143;241a,243a,212,241b,243b;341,343,312)는, 전기습윤현상을 거쳐 상기 경계면(80;86,88;94)의 콘피규레이션을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제어기(112,141,143;241a,243a,212,241b,243b;341,343,312)는, 상기 경계면(80;86,88;94)의 형상을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 제어기(112,141,143;241a,243a,212,241b,243b;341,343,312)는, 상기 광축에 대한 경계면의 각도를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 경계면(80;86,88;94)은 실질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어기(112,141,143;241a,243a,212,241b,243b;341,343,312;734,736)는, 상기 방사원(7;7a,7b,7c)에서 방사빔을 공급하고 있는 것을 나타낸 신호에 따라 상기 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)에서 제공된 굴절을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

광 기록매체(3)로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하기 위해 검출 기(23)를 더 구비하고, 상기 제어기(112,141,143;241a,243a,212,241b, 243b;341,343,312;734,736)는, 상기 검출기에서 검출한 신호에 따라 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)에서 제공한 굴절을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학주사장치는, 광 기록매체(3)로부터 반사된 방사빔의 적어도 일부를 검출하는 검출기(23)와,

방사원으로부터 수신된 입사 방사빔을 광 기록매체(3)에 전송하고, 그 광 기록매체로부터 반사된 빔을 상기 검출기(23)에 전송하는 빔 스플리터(9)를 구비하고,

상기 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)는, 상기 방사원(7;7a, 7b,7c)과 상기 빔 스플리터(9) 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 빔 편향 부재(30)에 의해 상기 빔에 생긴 비점수차를 상쇄하도록 구성된 비점수차 보정판(32)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)는, 상기 제 2 방사빔의 광 경로를 광축을 따라 진행하도록 상기 제 2 방사빔을 더 굴절시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방사원(7;7c)은, 제 3 방사빔을 상기 제 1 및 제 2 광 경로와 다른 제 3 광 경로를 따라 공급하도록 구성되고, 상기 빔 편향부재(30;130; 230,330;730;30a)는 상기 제 3 방사빔을 광축(19a)을 향해 굴절시키는데 더욱 적합한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학주사장치의 제조방법으로서,

적어도 제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과, 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 공급하는 방사원(7;7a,7b,7c)을 설치하는 것과,

광축(19a)을 갖고 상기 방사빔을 상기 정보층(2)에 수속하는 대물렌즈계(8)를 설치하는 것과,

적어도 상기 제 2 방사빔을 광축(19a)을 향해 굴절시키도록 구성된 빔 편향 부재(30;130;230,330;730;30a)를 설치하는 것을 포함하고, 상기 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)는, 적어도 하나의 유체(A,B,B';730)와, 상기 빔 편향부재에서 제공된 소정 범위의 굴절량을 제어 가능하게 변화시키기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키는 제어기(112,141,143; 241a,243a, 212,241b,243b; 341,343,312;734,736)를 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치의 제조방법.
광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학주사장치의 작동방법으로서, 이 광학주사장치는, 제 1 광 경로를 따라 제 1 방사빔과 그 제 1 광 경로와 다른 제 2 광 경로를 따라 제 2 방사빔을 적어도 공급하는 방사원(7;7a,7b,7c)과, 광축(19a)을 갖고, 상기 방사빔을 상기 정보층(2)에 수속하는 대물렌즈계(8)와, 적어도 상기 제 2 방사빔을 광축(19a)을 향해 굴절시키도록 배치된 빔 편향부재(30;130;230,330;730;30a)를 구비하고, 상기 빔 편향부재(30;130;230,730;30a)는, 적어도 하나의 유체(A,B,B';730)와, 상기 빔 편향부재에서 제공된 굴절량을 제어 가능하게 변화시키기 위해 상기 유체의 콘피규레이션을 변화시키는 제어기(112,141,143;241a,243a, 212,241b,243b;341,343,312;734,736)를 구비하고,

상기 작동방법은, 방사원에서 제공되는 방사빔에 따라 소정의 범위에서 상기 빔 편향부재에서 제공된 굴절을 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치의 작동방법.