KR20080066009A - 광 픽업 장치 - Google Patents

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KR20080066009A
KR20080066009A KR1020087010644A KR20087010644A KR20080066009A KR 20080066009 A KR20080066009 A KR 20080066009A KR 1020087010644 A KR1020087010644 A KR 1020087010644A KR 20087010644 A KR20087010644 A KR 20087010644A KR 20080066009 A KR20080066009 A KR 20080066009A
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optical
light
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recording medium
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KR1020087010644A
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유우이찌 아따라시
고오헤이 오오따
쥰지 하시무라
기요노 이께나까
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

비교적 간소한 구성을 갖고, 다른 광 정보 기록 매체에 대하여 호환 가능하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치를 제공하기 위해, 제1 대물 렌즈(OBJ1)의 광학면을 굴절면만으로 형성하여, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있다. 또한 제1 대물 렌즈(OBJ1)는 파장 λ1의 제1 광속과 제1 광 디스크(OD1)의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있다. 한편, 제2 대물 렌즈(OBJ2)는 파장 λ1의 제1 광속과 파장 λ2의 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되나, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층 t2와, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없어, 설계가 용이하고 저비용으로 할 수 있다. 또한, 제1 광속과 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는, 빔 익스펜더(EXP)를 변위시키고, 제2 대물 렌즈(OBJ2)로의 발산각을 변화시킴으로써 적절하게 보정할 수 있다.
대물 렌즈, 광학면, 굴절면, 발산각, 보호층

Description

광 픽업 장치{OPTICAL PICKUP DEVICE}
본 발명은, 광 픽업 장치에 관한 것으로, 특히 다른 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치에 관한 것이다.
최근, 광 픽업 장치에 있어서, 광 디스크에 기록된 정보의 재생이나, 광 디스크에의 정보의 기록을 위한 광원으로서 사용되는 레이저 광원의 단파장화가 진행되어, 예를 들어 청자색 반도체 레이저나, 제2 고조파를 이용하여 적외 반도체 레이저의 파장 변환을 행하는 청색 SHG 레이저 등, 파장 400 내지 420㎚의 레이저 광원이 실용화되고 있다.
이들 청자색 레이저 광원을 사용하면, DVD(디지털 버서타일 디스크)와 같은 개구 수(NA)의 대물 렌즈를 사용할 경우에, 직경 12㎝의 광 디스크에 대하여, 15 내지 20GB의 정보의 기록이 가능해져, 대물 렌즈의 NA를 0.85로까지 높인 경우에는 직경 12㎝의 광 디스크에 대하여, 23 내지 25GB의 정보의 기록이 가능하게 된다. 이하, 본 명세서에서는 청자색 레이저 광원을 사용하는 광 디스크 및 광 자기 디스크를 총칭하여 「고밀도 광 디스크」라고 한다.
그런데, 고밀도 광 디스크로서, 현재 2개의 규격이 제안되고 있다. 하나는 NA 0.85의 대물 렌즈를 사용하여 보호층 두께가 0.1㎜인 블루 레이 디스크(이하, BD라고 약기한다)이며, 다른 하나는 NA 0.65 내지 0.67의 대물 렌즈를 사용하여 보호층 두께가 0.6㎜인 HD DVD(이하, HD라고 약기한다)이다. 또한, 현재에 있어서, 각종 다양한 정보를 기록한 DVD나 CD 등이 판매되고 있다. 이러한 실정을 감안하여, 다른 광 디스크에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치가 특허 문헌1, 2에 개시되어 있다.
특허 문헌1 : 국제공개 제03/91764호 팜플렛
특허 문헌2 : 일본 특허 공개 제2005-209299호 공보
그런데, BD, HD와 DVD, CD에 있어서의 정보 기록면 상에 설치된 보호층의 두께는 각각 t1=0.1㎜, t2, t3=0.6㎜, t4=1.2㎜로 상이하기 때문에, 공통하는 대물 렌즈를 이용하여 어느 한 광 디스크에 있어서 최적으로 집광할 수 있도록 사양을 정하면, 다른 광 디스크에 대한 집광에서는 보호층의 두께에 기인한 구면 수차가 발생한다는 문제가 있다. 이것에 대하여, 다른 광 디스크에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때에는, 다른 파장의 광속을 이용할 수 있으므로, 대물 렌즈에 형성한 광로차 부여 구조를 이용하여 파장에 따른 광로차를 부여함으로써, 보호층의 두께에 기인한 구면 수차를 보정할 수 있다. 그런데, 회절 구조로 대표되는 광로차 부여 구조는, 입사 광속의 파장에 따른 미세한 단차를 형성하는 것이며, 이것을 글래스제의 대물 광학 소자에 설치하면 비용 상승을 초래한다는 문제가 있다.
한편, 플라스틱을 이용하여 대물 광학 소자를 형성할 경우, 미세한 단차를 갖는 금형을 제작하고, 그것을 이용하여 사출 성형 등을 행함으로써, 회절 구조 등을 갖는 대물 광학 소자를 비교적 용이하게 대량 생산할 수 있다. 그런데, 플라스틱으로 대물 광학 소자를 형성한 경우, 일반적으로는 온도 변화에 대한 굴절률 변화가 크므로, 환경 온도가 크게 변화되는 광 픽업 장치에 이용하는 것이 곤란한 경우가 있다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 비교적 간소한 구성을 갖고, 다른 광 정보 기록 매체에 대하여 호환 가능하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구범위 제1항에 기재된 광 픽업 장치는, 파장 λ1의 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(λ1<λ2)의 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속이 통과하는 공통 광로에 배치되는 커플링 렌즈와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제1 대물 광학 소자와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제2 대물 광학 소자를 갖고, 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈를 통과하여, 상기 제1 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t1의 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t2(t2>t1)의 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제2　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ2의 제2 광속은 상기 커플링 렌즈를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t3(0.9t2≤t3≤1.1t2)이며 또한 상기 제2 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
상기 커플링 렌즈는,
상기 제1 광속을 이용하여 상기 제1 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하는 제1 위치와,
상기 제1 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하는 제2 위치와,
상기 제2 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하는 제3 위치 중 적어도 3개의 광축 방향 위치로 변위 가능하게 되어 있고,
상기 제2 대물 광학 소자에 파장 λ3(1.7λ1≤λ3≤2.3λ1)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4>t3)이며 또한 상기 제3 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서, 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 상기 제1 대물 광학 소자 및 상기 제2 대물 광학 소자의 광학면을 굴절면만으로 형성함으로써, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있는 것으로 하고 있다. 또한 상기 제1 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속과 상기 제1 광 정보 기록 매체의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있으므로, 상기 제1 광 정보 기록 매체에 대하여 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 한편, 상기 제2 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되나, 상기 제2 광 정보 기록 매체의 보호층 t2와, 상기 제3 광 정보 기록 매체의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없으므로, 설계가 용이하며 저비용의 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는, 상기 커플링 렌즈를 상기 제2 위치와 상기 제3 위치 중 어느 하나로 변위시킴으로써, 상기 제2 대물 광학 소자로의 발산각을 변화시킴으로써 적절하게 보정할 수 있다.
청구범위 제2항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체 중 적어도 하나는, 복수의 정보 기록면을 갖고, 상기 커플링 렌즈는, 상기 대물 광학 소자에 의해 집광되는 정보 기록면에 따라, 광축 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하므로, 정보 기록면이 복층으로 배치된 광 정보 기록 매체에 대해서도 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다.
청구범위 제3항에 기재된 광 픽업 장치는, 파장 λ1의 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(λ1<λ2)의 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속이 통과하는 공통 광로에 배치되어, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 출사각과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 출사각이 다른 회절 구조를 구비한 커플링 렌즈와, 상기 공통 광로에 배치되어, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량이 다르도록 하는 수차 보정 기구와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제1 대물 광학 소자와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제2 대물 광학 소자를 갖고, 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제1 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t1의 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t2(t2>t1)의 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제2　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ2의 제2 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t3(0.9t2≤t3≤1.1t2)이며 또한 상기 제2 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
상기 커플링 렌즈와 상기 수차 보정 기구를 통과한 광속에 있어서,
상기 제1 광속을 이용하여 상기 제1 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제1 수차 상태와,
상기 제1 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제2 수차 상태와,
상기 제2 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제3 수차 상태 중 어느 하나가 부여되게 되어 있고,
상기 제2 대물 광학 소자에 파장 λ3(1.7λ1≤λ3≤2.3λ1)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4>t3)이며 또한 상기 제3 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서, 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 상기 제1 대물 광학 소자 및 상기 제2 대물 광학 소자의 광학면을 굴절면만으로 형성함으로써, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있는 것으로 하고 있다. 또한 상기 제1 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속과 상기 제1 광 정보 기록 매체의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있으므로, 상기 제1 광 정보 기록 매체에 대하여 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 한편, 상기 제2 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되나, 상기 제2 광 정보 기록 매체의 보호층 t2와, 상기 제3 광 정보 기록 매체의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없으므로, 설계가 용이하며 저비용의 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는, 상기 커플링 렌즈와 상기 수차 보정 기구를 통과한 광속에서, 상기 제2 수차 상태와 상기 제3 수차 상태 중 어느 하나를 부여함으로써 적절하게 보정할 수 있다. 또한 수차 보정 기구는 다른 요인을 보정하는 것이어도 된다. 다른 요인으로서는, 예를 들어 제조 로트에 의한 레이저 다이오드 각 개체의 발진 파장의 차(소위 파장 특성)나, 사용에 수반하여 온도가 상승하는 것에 기인하는 수차의 보정(온도 보정)을 바람직하게 행하도록 구성 가능하다.
청구범위 제4항에 기재된 광 픽업 장치는, 파장 λ1의 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(λ1<λ2)의 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속이 통과하는 공통 광로에 배치되는 커플링 렌즈와, 상기 공통 광로에 배치되어, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량이 다르도록 하는 수차 보정 기구와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제1 대물 광학 소자와, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 출사각과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 출사각이 다른 회절 구조를 갖는 광학면을 구비한 제2 대물 광학 소자를 갖고, 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제1 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t1의 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t2(t2>t1)의 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제2　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ2의 제2 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t3(0.9t2≤t3≤1.1t2)이며 또한 상기 제2 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
상기 커플링 렌즈와 상기 수차 보정 기구를 통과한 광속에 있어서,
상기 제1 광속을 이용하여 상기 제1 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제1 수차 상태와,
상기 제1 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제2 수차 상태와,
상기 제2 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제3 수차 상태 중 어느 하나가 부여되게 되어 있고,
상기 제2 대물 광학 소자에 파장 λ3(1.7λ1≤λ3≤2.3λ1)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4>t3)이며 또한 상기 제3 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서, 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 상기 제1 대물 광학 소자 및 광학면을 굴절면만으로 형성함으로써, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있는 것으로 하고 있다. 또한 상기 제1 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속과 상기 제1 광 정보 기록 매체의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있으므로, 상기 제1 광 정보 기록 매체에 대하여 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 한편, 상기 제2 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되나, 상기 제2 광 정보 기록 매체의 보호층 t2와, 상기 제3 광 정보 기록 매체의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없으므로, 설계가 용이하며 저비용의 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 제1 광속과 상기 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는, 제2 대물 광학 소자에 설치한 회절 구조에 의해 해소할 수 있다. 또한 상기 커플링 렌즈와 상기 수차 보정 기구를 통과한 광속에서, 상기 제2 수차 상태와 상기 제3 수차 상태 중 어느 하나를 부여함으로써，보다 적절한 광속을 입사시킬 수 있다. 또한 커플링 렌즈와 수차 보정 기구는 다른 요인을 보정하는 것이어도 된다. 다른 요인으로서는, 예를 들어 제조 로트에 의한 레이저 다이오드 각 개체의 발진 파장의 차(소위 파장 특성)나, 사용에 수반하여 온도가 상승 하는 것에 기인하는 수차의 보정(온도 보정)을 바람직하게 행하도록 구성 가능하다.
청구범위 제5항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제3항 또는 제4항에 기재된 발명에 있어서, 상기 수차 보정 기구는, 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하므로, 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써, 상기 제2 상태와 상기 제3 상태 중 어느 하나를 만들어낼 수 있다.
청구범위 제6항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제4항 또는 제5항에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체 중 적어도 하나는, 복수의 정보 기록면을 갖고, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 광학 소자에 의해 집광되는 정보 기록면에 따라, 광축 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하므로, 정보 기록면이 복층으로 배치된 광 정보 기록 매체에 대해서도 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다.
청구범위 제7항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제3항 또는 제4항에 기재된 발명에 있어서, 상기 수차 보정 기구는 액정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하므로, 상기 액정 소자를 적당히 구동함으로써, 상기 제2 상태와 상기 제3 상태 중 어느 하나를 만들어낼 수 있다. 「액정 소자」란, 외부로부터 전력을 공급받아 구동함으로써, 통과하는 광속에 대하여 소정의 수차 상태를 부여하는 것을 말하며, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-192719호 공보에 기재되어 있다.
청구범위 제8항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제7항에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체 중 적어도 하나는, 복수의 정보 기록면을 갖고, 상기 액정 소자는, 상기 대물 광학 소자에 의해 집광되는 정보 기록면 상의 스폿에 대하여, 다른 수차 상태를 부여하도록 구동되는 것을 특징으로 하므로, 정보 기록면이 복층으로 배치된 광 정보 기록 매체에 대해서도 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다.
청구범위 제9항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제2 대물 광학 소자의 굴절면은, 상기 제2 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 최적화되는 것을 특징으로 한다. 상기 제3 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때는, 상기 커플링 렌즈 또는 상기 수차 보정 기구를 이용하여 파면 수차를 적절하게 보정할 수 있다.
청구범위 제10항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제2 대물 광학 소자의 굴절면은, 상기 제3 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 최적화되는 것을 특징으로 한다. 상기 제2 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때는, 상기 커플링 렌즈 또는 상기 수차 보정 기구를 이용하여 파면 수차를 적절하게 보정할 수 있다.
청구범위 제11항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제2 대물 광학 소자의 굴절면은, 상기 제2 광 정보 기록 매체 및 상기 제3 광 정보 기록 매체와는 다른 가상적인 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 최적화되는 것을 특징으로 한다. 상기 제2 광 정보 기록 매체 및 상기 제3 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 때는, 상기 커플링 렌즈 또는 상기 수차 보정 기구를 이용하여 파면 수차를 적절하게 보정할 수 있고, 또한 보정량을 작게 억제할 수 있다.
청구범위 제12항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제11항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 대물 소자와 상기 제2 대물 소자 중 어느 하나가, 상기 공통 광로에 선택적으로 삽입되게 되어 있는 것을 특징으로 하므로, 광로 구성을 간소화할 수 있다.
청구범위 제13항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제11항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 공통 광로에 배치된 절환 소자를 이용함으로써, 상기 제1 대물 소자와 상기 제2 대물 소자 중 어느 하나에 상기 파장 λ1의 광속이 입사하는 것을 특징으로 하므로, 상기 대물 광학 소자의 절환을 위한 가동부를 불필요하게 할 수 있다.
청구범위 제14항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제13항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 빔 익스펜더 또는 콜리메이트 렌즈인 것을 특징으로 한다.
청구범위 제15항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제3항 내지 제14항 중 어느 하나에 기재된 발명에서, 파장 λ1의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 2차 회절광의 강도가 가장 높아지고, 파장 λ2의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 1차 회절광의 강도가 가장 높아지는 것을 특징으로 하므로, 파장에 따라 출사각을 상이하게 할 수 있다.
청구범위 제16항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제3항 내지 제14항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 파장 λ1의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 0차 회절광의 강도가 가장 높아지고, 파장 λ2의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 1차 회절광의 강도가 가장 높아지는 것을 특징으로 하므로, 파장에 따라 출사각을 상이하게 할 수 있다.
청구범위 제17항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제16항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 트랙 피치(TP1)와, 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 트랙 피치(TP2)와, 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 트랙 피치(TP3)는 이하의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
TP1<TP2<TP3(1)
청구범위 제18항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제17항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 반사광이 공통의 광 검출기로 입사되는 것을 특징으로 하므로, 광 픽업 장치의 구성이 간소화된다.
청구범위 제19항에 기재된 광 픽업 장치는, 청구범위 제1항 내지 제18항 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 대물 광학 소자 및 상기 제2 대물 광학 소자 중 적어도 하나는 글래스제인 것을 특징으로 한다.
본 명세서 중에서, 대물 광학 소자란, 협의로는 광 픽업 장치에 광 정보 기록 매체를 장전한 상태에서 광 정보 기록 매체측에 가장 가까운 위치로, 이것과 대향하기 위해 배치되는 집광 작용을 갖는 소자를 가리키는 것으로 한다.
본 발명에 의하면, 비교적 간소한 구성을 갖고, 다른 광 정보 기록 매체에 대하여 호환 가능하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도1은 제1 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략 단면도이다.
도2는 제2 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략 단면도이다.
도3은 렌즈 홀더 구동부의 개략 사시도이다.
<부호의 설명>
ACT　: 액츄에이터
ACTB : 액츄에이터 베이스
BS : 빔 셰이퍼
COL1 : 제1 커플링 렌즈
COL2 : 제2 커플링 렌즈
DP1 : 제1 다이크로익 프리즘
EXP : 빔 익스펜더
G : 회절 격자
LH : 렌즈 홀더
LD1 : 제1 반도체 레이저
LD2 : 제2 반도체 레이저
MGA, MGB, MGC, MGD : 마그네트
OBJ1 : 제1 대물 렌즈
OBJ2 : 제1 대물 렌즈
OD1 : 제1 광 디스크
OD2 : 제2 광 디스크
OD3 : 제3 광 디스크
OU : 렌즈 유닛
PBS : 편광 빔 스플리터
PD : 광 검출기
QWP : λ/4 파장판
SH : 지지축
SL : 센서 렌즈
TA : 트랙킹 액츄에이터
TCA, TCB : 트랙킹 코일
TGA : 마그네트
TGC : 마그네트
TP1 : 트랙 피치
TP2 : 트랙 피치
TP3 : 트랙 피치
이하, 도면을 참조하며, 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
최초로, 청구범위 제1항에 관한 발명에 대하여 설명한다.
도1은 BD인 제1 광 디스크(OD1)와, HD인 제2 광 디스크(OD2)와, 종래의 DVD인 제3 광 디스크(OD3) 모두에 대하여 정보의 기록/재생을 행할 수 있는, 제1 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략 단면도이다. BD의 트랙 피치(TP1)와, HD의 트랙 피치(TP2)와, DVD의 트랙 피치(TP3)는 이하의 관계를 충족시킨다.
TP1<TP2<TP3 (1)
도1에 도시한 바와 같이 각각 글래스제인 제1 대물 렌즈(제1 대물 광학 소자 라고도 한다)(OBJ1)와 제2 대물 렌즈(제2 대물 광학 소자라고도 한다)(OBJ2)를 유지하는 렌즈 홀더(LH)는 액츄에이터(ACT)에 의해 적어도 2차원적으로 이동 가능하게 지지되어 있다.　 액츄에이터(ACT)는 광 픽업 장치의 프레임(도시되지 않음)에 대하여 위치 조정 가능하게 액츄에이터 베이스(ACTB)를 개재하여 설치되어 있다.　액츄에이터 베이스(ACTB)는 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 도면에서 좌우 방향으로 이동 가능하게 유지되고 있다.
여기서, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에, 파장 λ3(λ, 3=700 내지 800㎚)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4=1.2㎜)이며 또한 DVD보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체로서의 CD의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서, 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 된다. 즉, 이 광 픽업 장치에서는 CD에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 적절하게 행할 수 없어, 그 대신에 광학계나 구동계를 간소화하고 있다.
물론, 제2 대물 렌즈를 이용해도 수차 보정 기구인 빔 익스펜더(EXP)의 가동 소자의 광축 방향 구동 거리를 크게 함으로써, CD의 정보 기록면에 적합한 집광 스폿을, 형성 가능하다. 그러나 구동 거리가 커짐으로써 픽업 전체가 대형화되어 버린다. 또한 유한 발산광이 제2 대물 렌즈로 입사되게 되어, 트랙킹 시의 상 높이(광속의 경사 입사)에 대하여 코마 수차가 크게 발생하므로 현실적으로는 사용할 수 없다. 또한 광속을 집광하기 위해 필터를 설치하거나, 회절 구조를 설치할 필요가 있어, 비용 상승을 초래해 버린다.
제1 광 디스크(OD1)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하 여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제1 대물 렌즈(OBJ1)의 광축이 λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 또한 커플링 렌즈인 빔 익스펜더(EXP)의 가동 소자는 제1 광축 방향 위치로 변위된다. 도1에서 제1 광원으로서의 제1 반도체 레이저(LD1)(파장 λ1=380㎚ 내지 450㎚)로부터 출사된 광속은 빔 셰이퍼(BS)를 통과함으로써 광속의 형상을 보정한 후, 제1 콜리메이트 렌즈(CL1)로 입사되어 평행 광속이 된다. 제1 콜리메이트 렌즈(CL1)로부터 출사된 광속은 다이크로익 프리즘(DP1)을 통과하여, 광원으로부터 출사된 광속을 기록 재생용의 메인 빔과 트랙킹에러 신호 검출용의 서브빔으로 분리하기 위한 광학 수단인 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS), 빔 익스펜더(EXP)를 통과한다.
빔 익스펜더(EXP)를 통과한 평행 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여, 제1 대물 렌즈(OBJ1)에 의해 집광되고, 제1 광 디스크(OD1)의 보호층(두께 t1=O.1㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제1 대물 렌즈(OBJ1), λ/4 파장판(QWP), 빔 익스펜더(EXP)를 통과하여, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제1 광 디스크(OD1)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제1 반도체 레이저(LD1)로부터의 광속을 제1 광 디스크(OD1)의 정보 기록면에 결상되도록, 제1 대물 렌즈(OBJ1)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
제2 광 디스크(OD2)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광축이, λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 또한 커플링 렌즈인 빔 익스펜더(EXP)의 가동 소자는 제2 광축 방향 위치로 변위된다. 제2 반도체 레이저(LD2)(파장 λ2=600㎚ 내지 700㎚)로부터 출사된 광속은 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로 입사되어 평행 광속이 된다. 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로부터 출사된 광속은 제1 다이크로익 프리즘(DP1)에서 반사되어 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS) 및 빔 익스펜더(EXP)를 통과한다.
빔 익스펜더(EXP)를 통과한 평행 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에 의해 집광되고, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층(두께 t2=0.6㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제2 대물 렌즈(OBJ2), λ/4 파장판(QWP), 빔 익스펜더(EXP)를 통과하여, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제2 광 디스크(OD2)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제2 반도체 레이저(LD2)로부터의 광속을 제2 광 디스크(OD2)의 정보 기록면에 결상되도록, 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
제3 광 디스크(OD3)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광축이, λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 또한 커플링 렌즈인 빔 익스펜더(EXP)의 가동 소자는 제3 광축 방향 위치로 변위된다. 제2 반도체 레이저(LD2)(파장 λ2=600㎚ 내지 700㎚)로부터 출사된 광속은 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로 입사되어 평행 광속이 된다. 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로부터 출사된 광속은 제1 다이크로익 프리즘(DP1)에서 반사되어 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS) 및 빔 익스펜더(EXP)를 통과한다.
빔 익스펜더(EXP)를 통과한 소정의 발산각(또는 수령각)을 갖는 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에 의해 집광되고, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층(두께 t3=0.6㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제2 대물 렌즈(OBJ2), λ/4 파장판(QWP), 빔 익스펜더(EXP)를 통과하여, 편광 빔 스플 리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제3 광 디스크(OD3)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제2 반도체 레이저(LD2)로부터의 광속을 제3 광 디스크(OD3)의 정보 기록면에 결상되도록, 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록, 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
또한, 제1 광 디스크(OD1) 내지 제3 광 디스크(OD3)가 복층의 정보 기록면을 가질 경우, 빔 익스펜더(EXP)의 가동 소자를 광축 방향으로 변위시킴으로써, 어느 정보 기록면에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하게 된다.
제1 대물 렌즈(OBJ1)의 광학면과 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광학면을 굴절면만으로 형성함으로써, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있는 것으로 하고 있다. 또한 제1 대물 렌즈(OBJ1)는 파장 λ1의 제1 광속과 제1 광 디스크(OD1)의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있으므로, 제1 광 디스크(OD1)에 대하여 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 한편, 제2 대물 렌즈(OBJ2)는 파장 λ1의 제1 광속과 파장 λ2의 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되나, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층 t2와, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없으므로, 설계가 용이하며 저비용의 것으로 할 수 있다. 또한, 제1 광속과 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는 빔 익스펜 더(EXP)를 변위시킴으로써, 제2 대물 렌즈(OBJ2)로의 발산각을 변화시킴으로써 적절하게 보정할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음에, 청구범위 제3항에 관한 발명에 대하여 설명한다.
도2는, BD인 제1 광 디스크(OD1)와, HD인 제2 광 디스크(OD2)와, 종래의 DVD인 제3 광 디스크(OD3) 모두에 대하여 정보의 기록/재생을 행할 수 있는, 제2 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략 단면도이다. BD의 트랙 피치(TP1)와, HD의 트랙 피치(TP2)와, DVD의 트랙 피치(TP3)는 이하의 관계를 충족시킨다.
TP1<TP2<TP3 (1)
도2에 도시한 바와 같이 각각 글래스제인 제1 대물 렌즈(제1 대물 광학 소자라고도 한다)(OBJ1)와 제2 대물 렌즈(제2 대물 광학 소자라고도 한다)(OBJ2)를 유지하는 렌즈 홀더(LH)는 액츄에이터(ACT)에 의해 적어도 2차원적으로 이동 가능하게 지지되어 있다.　액츄에이터(ACT)는 광 픽업 장치의 프레임(도시되지 않음)에 대하여 위치 조정 가능하게 액츄에이터 베이스(ACTB)를 개재하여 설치되어 있다.　 액츄에이터 베이스(ACTB)는, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 도면에서 좌우 방향으로 이동 가능하게 유지되고 있다. 또한, 커플링 렌즈(또는 콜리메이트 렌즈)(COL)의 광학면에는 파장 λ1의 광속이 입사되었을 때에 2차 회절광의 강도가 가장 높아지고, 파장 λ2의 광속이 입사되었을 때에 1차 회절광의 강도가 가장 높아지는 수차 보정 기구로서의 회절 구조가 형성되어 있다.
여기서, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에, 파장 λ3(λ3=700 내지 800㎚)의 평행 광속 을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4=1.2㎜)이며 또한 DVD보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체로서의 CD의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 된다. 즉, 이 광 픽업 장치에서는 CD에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 적절하게 행할 수 없어, 그 대신에 광학계나 구동계를 간소화하고 있다.
물론, 제2 대물 렌즈를 이용해도 커플링 렌즈(또는 콜리메이트 렌즈)인 COL의 회절 구조를 보다 미세하게 하거나 함으로써, CD의 정보 기록면에 적합한 집광 스폿을 이론상으로는 형성 가능하다. 그러나 회절 구조가 미세해짐으로써 제조 난이도가 높아지고, 회절 효율도 저하되어 버리므로, 결과적으로 비용 상승을 초래해 버린다. 그래서 회절 작용을 보충하기 위해, 커플링 렌즈(또는 콜리메이트 렌즈)인 COL을 광축 방향으로 더 변위시켜, 제2 대물 렌즈로 입사되는 광속의 배율을 변화시키는(구체적으로는 유한 발산화시키는) 수단을 생각할 수 있으나, 이 경우 결과적으로 구동 기구를 필요로 하므로, 픽업 전체의 대형화를 초래한다. 또한 유한 발산광이 제2 대물 렌즈로 입사되게 되어, 트랙킹 시의 상 높이(광속의 경사 입사)에 대하여 코마 수차가 크게 발생한다.
제1 광 디스크(OD1)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제1 대물 렌즈(OBJ1)의 광축이 λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 도1에서, 제1 광원으로서의 제1 반도체 레이저(LD1)(파장 λ1=380㎚ 내지 450㎚)로부터 출사된 광속은 빔 셰이퍼(BS)를 통과함 으로써 광속의 형상을 보정한 후에, 제1 콜리메이트 렌즈(CL1)로 입사되어 평행 광속으로 된다. 제1 콜리메이트 렌즈(CL1)로부터 출사된 광속은 다이크로익 프리즘(DP1)을 통과하여, 광원으로부터 출사된 광속을 기록 재생용의 메인 빔과 트랙킹 에러 신호 검출용의 서브빔으로 분리하기 위한 광학 수단인 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS), 커플링 렌즈(COL)를 통과한다.
커플링 렌즈(COL)를 통과한 2차 회절 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여, 제1 대물 렌즈(OBJ1)에 의해 집광되고, 제1 광 디스크(OD1)의 보호층(두께 t1=O.1㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제1 대물 렌즈(OBJ1), λ/4 파장판(QWP), 커플링 렌즈(COL)를 통과하여, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제1 광 디스크(OD1)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제1 반도체 레이저(LD1)로부터의 광속을 제1 광 디스크(OD1)의 정보 기록면에 결상되도록 제1 대물 렌즈(OBJ1)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
제2 광 디스크(OD2)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이 스(ACTB)가 이동되어, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광축이 λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 제2 반도체 레이저(LD2)(파장 λ2=600㎚ 내지 700㎚)로부터 출사된 광속은 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로 입사되어 평행 광속으로 된다. 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로부터 출사된 광속은 제1 다이크로익 프리즘(DP1)에서 반사되어 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS) 및 커플링 렌즈(COL)를 통과한다.
커플링 렌즈(COL)를 통과한 2차 회절 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여 제2 대물 렌즈(OBJ2)에 의해 집광되고, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층(두께 t2=0.6㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제2 대물 렌즈(OBJ2), λ/4 파장판(QWP), 커플링 렌즈(COL)를 통과하여 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제2 광 디스크(OD2)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제2 반도체 레이저(LD2)로부터의 광속을 제2 광 디스크(OD2)의 정보 기록면에 결상되도록, 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
제3 광 디스크(OD3)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하 여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광축이 λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 제2 반도체 레이저(LD2)(파장 λ2=600㎚ 내지 700㎚)로부터 출사된 광속은 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로 입사되어 평행 광속이 된다. 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로부터 출사된 광속은 제1 다이크로익 프리즘(DP1)에서 반사되어, 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS) 및 커플링 렌즈(COL)를 통과한다.
커플링 렌즈(COL)를 통과한 1차 회절 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여 제2 대물 렌즈(OBJ2)에 의해 집광되고, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층(두께 t3=0.6㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제2 대물 렌즈(OBJ2), λ/4 파장판(QWP), 커플링 렌즈(COL)를 통과하여, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제3 광 디스크(OD3)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제2 반도체 레이저(LD2)로부터의 광속을 제3 광 디스크(OD3)의 정보 기록면에 결상되도록, 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
또한, 제1 광 디스크(OD1) 내지 제3 광 디스크(OD3)가 복층의 정보 기록면을 가질 경우, 도시되지 않은 액정 소자를 광로에 삽입함으로써, 어느 정보 기록면에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하게 된다.
제1 대물 렌즈(OBJ1)의 광학면과 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광학면을 굴절면만으로 형성함으로써, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있는 것으로 하고 있다. 또한 제1 대물 렌즈(OBJ1)는, 파장 λ1의 제1 광속과 제1 광 디스크(OD1)의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있으므로, 제1 광 디스크(OD1)에 대하여 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 한편, 제2 대물 렌즈(OBJ2)는 파장 λ1의 제1 광속과 파장 λ2의 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되나, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층 t2와, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없으므로, 설계가 용이하며 저비용의 것으로 할 수 있다. 또한, 제1 광속과 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는, 커플링 렌즈(COL)의 회절 구조에 의해 적절하게 보정할 수 있다. 본 실시 형태에서는 대물 렌즈를 들여다 보는 광학계의 구성 요소를 구동하는 기구를 갖지 않기 때문에, 광 픽업 장치의 구성의 간소화를 꾀할 수 있다. 또한, 정보 기록면을 복층으로 한 광 디스크를 이용할 경우에는, 광로 내에 배치한 액정 소자를 적당히 구동함으로써, 사용하는 층에 집광 스폿을 형성하면 된다.
또한，이상 서술한 실시 형태에서, 커플링 렌즈(COL)의 광학면에 회절 구조를 설치하지 않고 굴절면으로 하고 그 대신에 수차 보정 기구로서의 액정 소자를 설치할 수도 있다. 이러한 경우, 액정 보정 소자는, 사용하는 제1 내지 제3)광 디 스크에 따라 구동되어, 통과하는 광속에 다른 수차 상태를 부여할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 제1 대물 렌즈(OBJ1)와 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 유지하는 렌즈 홀더(LH)를 이동시킴으로써, 어느 한 대물 렌즈를 광로 내에 삽입하도록 하고 있으나, 그 대신에 절환 소자로서의 가동식의 미러 등으로 광로를 절환하여, 어느 한 쪽의 대물 렌즈를 광속이 통과하도록 해도 된다. 광원으로서는 2개의 반도체 레이저를 1패키지에 수용한 소위 2레이저 1패키지 등을 사용해도 된다.
(제3 실시 형태)
다음에, 청구 범위 제4항에 관한 발명에 대해서, 동일하게 도2를 이용하여 설명한다.
광 디스크의 트랙 피치의 관계나, 픽업 장치의 개략 구성에 대해서는 제2 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.
제3 실시 형태는, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광학면 상에 회절 구조가 설치되어 있는 점이 제2 실시 형태와 크게 상이하다. 이 회절 구조의 작용에 대해서는 제2 실시 형태에서의 커플링 렌즈(또는 콜리메이트 렌즈)인 COL에 설치되어 있는 것과, 기능은 동일하다.
또한, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에, 파장 λ3(λ3=700 내지 800㎚)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4=1.2㎜)이며 또한 DVD보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체로서의 CD의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 된다. 즉, 이 광 픽업 장치에 있어서는 CD에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 적절하게 행할 수 없어, 그 대신에 광학계나 구동계를 간소화 하고 있어, 이 점에서는 제1 실시 형태, 제2 실시 형태와 마찬가지이다. 또한 입사 광속의 배율을 유한 발산화함으로써, 이론 상으로는 CD의 정보 기록면에 적합한 집광 스폿을, 이론상으로는 형성 가능하다는 점에 대해서도 마찬가지이나, 이것을 실현하고자 한 경우에 발생하는 문제는 제2 실시 형태에서 설명한 것과 동일하다.
제1 광 디스크(OD1)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에는, 제2 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략하고, 제2 광 디스크(OD2)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광축이 λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 제2 반도체 레이저(LD2)(파장 λ2=600㎚ 내지 700㎚)로부터 출사된 광속은 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로 입사되어 평행 광속이 된다. 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로부터 출사된 광속은 제1 다이크로익 프리즘(DP1)에서 반사되어 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS) 및 커플링 렌즈(COL)를 통과한다.
커플링 렌즈(COL)를 통과한 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여 제2 대물 렌즈(OBJ2)에 의해 집광 작용과, 회절 작용을 받아, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층(두께 t2=0.6㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다. 여기에서는 2차 회절광이 집광 스폿을 형성하고 있다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제2 대물 렌즈(OBJ2), λ/4 파장판(QWP), 커플링 렌즈(COL)를 통과하여 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여 광 검출기(PD)의 수광면으 로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제2 광 디스크(OD2)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제2 반도체 레이저(LD2)로부터의 광속을 제2 광 디스크(OD2)의 정보 기록면에 결상되도록, 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
제3 광 디스크(OD3)에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 액츄에이터 베이스(ACTB)가 이동되어, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 광축이 λ/4 파장판(QWP)의 광축과 일치하도록 되어 있는 것으로 한다. 제2 반도체 레이저(LD2)(파장 λ2=600㎚ 내지 700㎚)로부터 출사된 광속은 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로 입사되어 평행 광속이 된다. 제2 콜리메이트 렌즈(CL2)로부터 출사된 광속은 제1 다이크로익 프리즘(DP1)에서 반사되어, 회절 격자(G)를 통과하고, 또한 편광 빔 스플리터(PBS) 및 커플링 렌즈(COL)를 통과한다.
커플링 렌즈(COL)를 통과한 광속은 λ/4 파장판(QWP)을 통과하여, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에 의해 집광 작용과, 회절 작용을 받아, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층(두께 t3=0.6㎜)을 개재하여 그 정보 기록면에 집광되어 여기에 집광 스폿을 형성한다. 여기에서는 1차 회절광이 집광 스폿을 형성하고 있다.
그리고 정보 기록면에서 정보 피트에 의해 변조되고 반사된 광속은 다시 제2 대물 렌즈(OBJ2), λ/4 파장판(QWP), 커플링 렌즈(COL)를 통과하여, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사되고, 또한 센서 렌즈(SL)를 통과하여, 광 검출기(PD)의 수광면으로 입사되므로, 그 출력 신호를 이용하여 제3 광 디스크(OD3)에 정보 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다.
또한, 광 검출기(PD) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여, 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행한다. 이 검출에 기초하여, 제2 반도체 레이저(LD2)로부터의 광속을 제3 광 디스크(OD3)의 정보 기록면에 결상되도록, 제2 대물 렌즈(OBJ2)를 렌즈 홀더(LH)째 이동시키도록 액츄에이터(ACT)를 구동한다.
또한, 제1 광 디스크(OD1) 내지 제3 광 디스크(OD3)가 복층의 정보 기록면을 가질 경우, 도시되지 않은 액정 소자를 광로에 삽입함으로써, 어느 정보 기록면에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하게 된다.
제1 대물 렌즈(OBJ1)의 광학면을 굴절면만으로 형성함으로써, 글래스제라 하더라도 저비용으로 형성할 수 있는 것으로 하고 있다. 또한 제1 대물 렌즈(OBJ1)는, 파장 λ1의 제1 광속과 제1 광 디스크(OD1)의 보호층 t1에 대하여 최적화하여 설계할 수 있으므로, 제1 광 디스크(OD1)에 대하여 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 한편, 제2 대물 렌즈(OBJ2)는 파장 λ1의 제1 광속과 파장 λ2의 제2 광속에 대하여 공통으로 이용되고, 굴절 면 상에 회절 구조를 설치하고 있으나, 제2 광 디스크(OD2)의 보호층 t2와, 제3 광 디스크(OD3)의 보호층 t3이 동일할 경우, 보호층 두께의 차를 고려할 필요가 없으므로, 설계가 용이하며 저비용 의 것으로 할 수 있다. 또한, 제1 광속과 제2 광속의 파장차에 기초하는 색 수차는, 대물 렌즈에 설치한 회절 구조에 의해 적절하게 보정할 수 있다. 본 실시 형태에서는 대물 렌즈를 들여다 보는 광학계의 구성 요소를 구동하는 기구를 갖지 않기 때문에, 광 픽업 장치의 구성의 간소화를 꾀할 수 있으나, 필요에 따라 예를 들어 콜리메이터(COL)를 구동 가능하게 해도 된다. 구체적으로는, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 회절 구조의 작용을 보좌하거나, 혹은 회절 구조가 보다 미세해지는 것을 피하기 위해 커플링 렌즈(COL)의 광축 방향 위치를, 제2 광 디스크(OD2)를 기록 재생할 경우와, 제3 광 디스크(OD3)를 기록 재생할 경우에 다른 위치로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 대물 렌즈(OBJ2)의 회절 구조만으로 색 수차를 보정할 수 있는 경우에는 수차 보정 기구는 다른 요인을 보다 바람직하게 보정하기 위하여 이용할 수 있다. 다른 요인으로서는, 예를 들어 제조 로트에 의한 레이저 다이오드 각 개체의 발진 파장의 차(소위 파장 특성)나, 사용에 수반하여 온도가 상승하는 것에 기인하는 수차의 보정(온도 보정)을 바람직하게 행하도록 구성 가능하다.
또한, 정보 기록면을 복층으로 한 광 디스크를 이용할 경우에는, 광로 내에 배치한 액정 소자를 적당히 구동함으로써, 사용하는 층에 집광 스폿을 형성하면 된다.
또한 도3은 별도의 형태에 따른 렌즈 홀더 구동부의 사시도이다. 도3에 도시된 렌즈 유닛(OU')은, 도1, 도2의 광 픽업 장치에 배치할 수 있고, 반도체 레이저로부터의 레이저광을, 다른 광 디스크의 정보 기록면 상에 각각 집광하는 대물 렌즈[OBJ1(제1 대물 광학 소자), OBJ2(제2 대물 광학 소자)]와, 이들 대물 렌즈(OBJ1, OBJ2)의 광축을, 동일 원주(PC) 상에 유지하는 렌즈 홀더(LH)와, 이 렌즈 홀더(LH)를 원주(PC)의 중심축의 위치에 설치된 지지축(SH)을 통하여 회전 가능하게 또한 이 회전의 중심축을 따라 왕복 이동 가능하게 유지하는 액츄에이터 베이스(ACTB)와, 렌즈 홀더(LH)를 지지축(SH)을 따른 방향으로 왕복 이동시키는 포커싱 액츄에이터(도시 생략)와, 렌즈 홀더(LH)에 회전 동작을 가압하여 각 대물 렌즈(OBJ1, OBJ2)의 위치 결정을 행하는 트랙킹 액츄에이터(TA)를 구비하고 있다. 이 렌즈 유닛(OU')에는 각　액츄에이터의 동작 제어를 행하는 동작 제어 회로(도시 생략)가 설치되어 있다.
대물 렌즈(OBJ1, OBJ2)는 각각 원판 형상의 렌즈 홀더(LH)의 평판면을 관통한 구멍부에 장비되어 있고, 렌즈 홀더(LH)의 중심으로부터 각각 동일한 거리로 배치되어 있다. 이 렌즈 홀더(LH)는 그 중심부에서 액츄에이터 베이스(ACTB)로부터 세워 설치된 지지축(SH)의 상단부와 회전 가능하게 결합하여, 이 지지축(SH)의 하방에는 도시를 생략한 포커싱 액츄에이터가 배치되어 있다.
즉, 이 포커싱 액츄에이터는 지지축(SH)의 하단부에 설치된 영구 자석과 이 주위에 설치된 코일에 의하여 전자기 솔레노이드를 구성하고, 코일에 흘리는 전류를 조절함으로써, 지지축(SH) 및 렌즈 홀더(LH)에 대하여 당해 지지축(SH)을 따른 방향(도3에서의 상하 방향)으로의 미소 단위에 의한 왕복 이동을 가압하여, 초점 거리의 조정을 행하게 되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이 이 렌즈 홀더(LH)는, 트랙킹 액츄에이터(TA)에 의 해, 광축과 평행한 축선을 갖는 지지축(SH)을 중심으로 한 회전 동작이 부여된다. 이 트랙킹 액츄에이터(TA)는 렌즈 홀더(LH)의 단부 모서리부에 지지축(SH)을 사이에 두고 대칭으로 설치된 한 쌍의 트랙킹 코일(TCA, TCB)과, 렌즈 홀더(LH)의 단부 모서리부에 근접하여 액츄에이터 베이스(ACTB) 상의 지지축(SH)을 사이에 두고 대칭으로 되는 위치에 각각 설치된 2조의 쌍을 이루는 마그네트(MGA, MGB, MGC, MGD)를 구비하고 있다.
그리고, 트랙킹 코일(TCA, TCB)이, 한 쪽의 쌍을 이루는 마그네트(MGA, MGB)와 개별적으로 대향할 때에는, 대물 렌즈(OBJ1)가 레이저광의 광로 상으로 되도록, 마그네트(MGA, MGB)의 위치가 설정되어 있고, 또한 마그네트(MGC, MGD)와 개별적으로 대향할 때에는 대물 렌즈(OBJ2)가 레이저광의 광로 상으로 되도록 마그네트(MGC, MGD)의 위치가 설정되어 있다.
또한, 상술한 렌즈 홀더(LH)에는 트랙킹 코일(TCA)과 마그네트(MGB) 또는 마그네트(MGD), 및 트랙킹 코일(TCB)과 마그네트(TGA) 또는 마그네트(TGC)가 대향하는 일이 없도록, 그 회전 범위를 제한하는 도시하지 않은 스토퍼가 설치되어 있다.
또한, 트랙킹 액츄에이터(TA)는 원형의 렌즈 홀더(LH)의 외주의 접선 방향이 광 디스크의 트랙의 접선 방향과 직교하도록 배치되어, 이 렌즈 홀더(LH)에 미소 단위로 회전 동작을 가압함으로써 레이저광의 트랙에 대한 조사 위치의 어긋남의 보정을 행하기 위한 것이다. 그로 인해, 이 트랙킹 동작을 행하기 위해, 예를 들어 각 트랙킹 코일(TCA, TCB)이 각 마그네트(MGA, MGB)와 대향한 상태를 유지하면서 미묘하게 렌즈 홀더(LH)에 회전을 가압할 필요가 발생한다.
이러한 트랙킹 동작을 행하기 위해, 각 트랙킹 코일(TCA, TCB)에는 그 내측에 철편이 장비되어 있어, 이 철편이 각 마그네트에 가까이 당겨지면서, 이들 각 마그네트와의 사이에 미묘한 척력을 발생시키도록 각 트랙킹 코일(TCA, TCB)에 전류를 흘리는 제어가 동작 제어 회로에 의해 행해지는 구성으로 되어 있다.
또한, 제2 대물 렌즈(OBJ2)가 제2 광 디스크(HD DVD) 및 제3 광 디스크(DVD)의 양 쪽에 대응하게 되어 있으나, 굴절면만으로 구성될 경우에도 회절면을 가질 경우에도 최적화되는 광 디스크를 적당히 선정할 수 있다. 제2 광 디스크(HD DVD)에 최적화한 경우에는, 수차 보정 기구나 회절면의 작용에 의해 제3 광 디스크(DVD)에 대응하도록 하면 된다. 이 경우에는 HD DVD에 대하여, 보다 양호한 집광 스폿 형성을 행하기 쉽다고 하는 이점이 있다. 또한 그 반대도 가능하다.
또한 이들 2개의 중간의 기판 두께를 선정하여, 그 기판 두께에 최적의 광학면을 설계해 두고, 다음은 수차 보정 기구나 회절면의 작용에 의해 양 쪽의 광 디스크에 대응하는 경우에는 대물 렌즈에 회절 구조를 설치하여, 그 어느 쪽에서도 O이 아닌 차수의 회절광을 발생시켜 집광 스폿을 형성할 경우에 적합하게 사용할 수 있다.
(실시예)
이하, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에 적합한 실시예에 대하여 설명한다. 이들 형태에서는, 제1 대물 렌즈(OBJ1)로서 본 출원인에 의한 미국 특허6411442호, 동일하게 미국 특허6512640호(모두 일본 우선권, 출원 번호 특원평11-247294호, 특원평2000-60843호)에 게재되어 있는 설계를 적합하게 이용할 수 있다.
또한 제2 대물 렌즈(OBJ2)로서, 본 출원인에 의한 일본 특허 공개 제2004-101823호의 설계를 이용할 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2004-101823호에 게재되어 있는 HD DVD용 대물 렌즈에는, 파장 특성 보정용의 회절 구조가 설치되어 있으나, 이 색보정 기능을 없는 것으로 하여, 굴절면만으로 이루어지는 광학 설계를 하는 것은 공지한 기술에 의해 가능하다.
다음에, 제2 실시 형태에 적합한 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 이후(표의 렌즈 데이터를 포함한다)에 있어서, 10의 누승수(예를 들어, 2.5×10-3)을, E(예를 들어, 2.5×E-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다.
대물 광학계의 광학면은, 각각 수학식 1에, 표에 나타내는 계수를 대입한 수학식으로 규정되는, 광축 방향으로 축 대칭한 비구면에 형성되어 있다. 여기서, 광축 방향 위치를 X로 하고 광축에 수직한 방향의 높이를 h, 광학면의 곡률 반경을r, 원추 계수를 κ, 비구면 계수를 A2i로 한다.
Figure 112008031669412-PCT00001
또한, 회절 구조(위상 구조)를 이용할 경우, 그에 따라 각 파장의 광속에 대하여 부여되는 광로차는, 수학식 2의 광로차 함수에 표에 나타내는 계수를 대입한 수학식으로 규정된다. 즉, 광로차 함수 ΦB(㎜)는 광축에 수직한 방향의 높이를 h, 회절 차수를 m, 사용 파장(반도체 레이저의 출사 파장)을 λ, 브레이즈드화 파장을 λB, 광로차 함수 계수를 C로 했을 때, 수학식 2로 나타낸다.
Figure 112008031669412-PCT00002
제1 대물 렌즈(OBJ1)의 렌즈 데이터(대물 렌즈의 초점 거리, 상면측 개구 수, 배율을 포함한다)를 표1에 나타낸다. 제1 대물 렌즈의 광학면은, 굴절면만으로 형성되어 있다.
[표 1]
제1 대물 렌즈의 렌즈 데이터
초점 거리 f1=2.2㎜
상면측 개구 수 NA1 : 0.85
배율 m1 : 1/23.3
Figure 112008031669412-PCT00003
* di는 제i면부터 제i+1면까지의 변위를 나타낸다
비구면 데이터
제2면
비구면 계수
Figure 112008031669412-PCT00004
제3면
비구면 계수
Figure 112008031669412-PCT00005
제2 대물 렌즈(OBJ2)의 렌즈 데이터(대물 렌즈의 초점 거리, 상면측 개구 수, 배율을 포함한다)를 표2에, 비구면 데이터를 표3에 나타낸다. 제2 대물 렌즈의 광학면에는 굴절면 외에 회절 구조가 설치되어 있다. 또한, 이 예에서는 커플링 렌즈의 배율을 변경함으로써, 보다 양호한 집광 스폿 형성이 이루어지게 되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이, CD에 대해서는 적합한 집광 스폿을 형성할 수 없 다. 표2 및 표3에 나타내는, 제2 대물 렌즈(OBJ2)에, 파장 λ3(λ3=700 내지 800㎚)의 평행 광속을 입사시켰을 때에 보호층 두께 t4(t4=1.2㎜)이며 또한 DVD보다도 트랙 피치가 큰 CD의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서 파면 수차는 0.178λ3rms이다.
[표 2]
제2 대물 렌즈의 렌즈 데이터
초점 거리 f1=3.00㎜ f2=3.10㎜
상면측 개구 수 NA1 : 0.65 NA2 : 0.65
2면 회절 차수 n1 : 10 n2 : 6
2'면 회절 차수 n1 : 5 n2 : 3
배율 m1 : 1/31.0 m2 : 1/54.3
Figure 112008031669412-PCT00006
* di는 제i면부터 제i+1면까지의 변위를 나타낸다.
* d2', d3'은 각각 제2면부터 제2'면, 제3면부터 제3'면까지의 변위를 나타 낸다.
[표 3]
비구면 데이터
제2면(0<h≤1.662㎜) 제3면(0<h≤1.362㎜)
비구면 계수 비구면 계수
Figure 112008031669412-PCT00007
광로차 함수(브레이즈화 파장 λB=0.1㎜) 제3'면(1.362㎜<h)
비구면 계수
Figure 112008031669412-PCT00008
Figure 112008031669412-PCT00009
제2'면(1.662㎜<h)
비구면 계수
Figure 112008031669412-PCT00010
광로차 함수(브레이즈화 파장 λB=O.1㎜)
Figure 112008031669412-PCT00011

Claims (19)

  1. 파장 λ1의 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(λ1<λ2)의 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속이 통과하는 공통 광로에 배치되는 커플링 렌즈와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제1 대물 광학 소자와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제2 대물 광학 소자를 갖고, 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈를 통과하여, 상기 제1 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t1의 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t2(t2>t1)의 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제2　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ2의 제2 광속은 상기 커플링 렌즈를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t3(0.9t2≤t3≤1.1t2)이며 또한 상기 제2 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
    상기 커플링 렌즈는,
    상기 제1 광속을 이용하여 상기 제1 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하는 제1 위치와,
    상기 제1 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하는 제2 위치와,
    상기 제2 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하는 제3 위치 중 적어도 3개의 광축 방향 위치로 변위 가능하게 되어 있고,
    상기 제2 대물 광학 소자에 파장 λ3(1.7λ1≤λ3≤2.3λ1)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4>t3)이며 또한 상기 제3 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체 중 적어도 하나는, 복수의 정보 기록면을 갖고, 상기 커플링 렌즈는, 상기 대물 광학 소자에 의해 집광되는 정보 기록면에 따라, 광축 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  3. 파장 λ1의 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(λ1<λ2)의 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속이 통과하는 공통 광로에 배치되어, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 출사각과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 출사각이 다른 회절 구조를 구비한 커플링 렌즈와, 상기 공통 광로에 배치되어, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량과 상기 파장 λ2의 광 속이 통과했을 때의 구면 수차량이 다르도록 하는 수차 보정 기구와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제1 대물 광학 소자와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제2 대물 광학 소자를 갖고, 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제1 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t1의 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t2(t2>t1)의 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제2　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ2의 제2 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t3(0.9t2≤t3≤1.1t2)이며 또한 상기 제2 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
    상기 커플링 렌즈와 상기 수차 보정 기구를 통과한 광속에 있어서,
    상기 제1 광속을 이용하여 상기 제1 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제1 수차 상태와,
    상기 제1 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제2 수차 상태와,
    상기 제2 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제3 수차 상태 중 어느 하나가 부여되게 되어 있으며,
    상기 제2 대물 광학 소자에 파장 λ3(1.7λ1≤λ3≤2.3λ1)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4>t3)이며 또한 상기 제3 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서, 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  4. 파장 λ1의 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(λ1<λ2)의 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속이 통과하는 공통 광로에 배치되는 커플링 렌즈와, 상기 공통 광로에 배치되어, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 구면 수차량이 다르도록 하는 수차 보정 기구와, 굴절면만으로 이루어지는 광학면을 구비한 제1 대물 광학 소자와, 상기 파장 λ1의 광속이 통과했을 때의 출사각과 상기 파장 λ2의 광속이 통과했을 때의 출사각이 다른 회절 구조를 갖는 광학면을 구비한 제2 대물 광학 소자를 갖고, 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제1 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t1의 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제1　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ1 의 제1 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t2(t2>t1)의 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있고, 또한 상기 제2　광원으로부터 출사된 상기 파장 λ2의 제2 광속은 상기 커플링 렌즈 및 상기 수차 보정 기구를 통과하여, 상기 제2 대물 광학 소자에 의해 집광되어, 보호층 두께 t3(0.9t2≤t3≤1.1t2)이며 또한 상기 제2 정보 기록 매체보다도 트랙 피치가 큰 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행할 수 있게 되어 있는 광 픽업 장치이며,
    상기 커플링 렌즈와 상기 수차 보정 기구를 통과한 광속에 있어서,
    상기 제1 광속을 이용하여 상기 제1 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제1 수차 상태와,
    상기 제1 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제2 수차 상태와,
    상기 제2 광속을 이용하여 상기 제2 대물 광학 소자를 개재하여 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대하여 집광 스폿의 형성을 행하기에 적합한 제3 수차 상태 중 어느 하나가 부여되게 되어 있고,
    상기 제2 대물 광학 소자에 파장 λ3(1.7λ1≤λ3≤2.3λ1)의 평행 광속을 입사했을 때에 보호층 두께 t4(t4>t3)이며 또한 상기 제3 정보 기록 매체보다도 트 랙 피치가 큰 제4 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성되는 집광 스폿에서 파면 수차가 0.07λ3rms 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 수차 보정 기구는, 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체 중 적어도 하나는, 복수의 정보 기록면을 갖고, 상기 커플링 렌즈는, 상기 대물 광학 소자에 의해 집광되는 정보 기록면에 따라 광축 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 수차 보정 기구는 액정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기록 매체 중 적어도 하나는, 복수의 정보 기록면을 갖고, 상기 액정 소자는, 상기 대물 광학 소자에 의해 집광되는 정보 기록면 상의 스폿에 대하여, 다른 수차 상태를 부여하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 대물 광학 소자의 굴절 면은, 상기 제2 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 최적화되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 대물 광학 소자의 굴절면은, 상기 제3 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 최적화되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 대물 광학 소자의 굴절면은, 상기 제2 광 정보 기록 매체 및 상기 제3 광 정보 기록 매체와는 다른 가상적인 광 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 최적화되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 대물 소자와 상기 제2 대물 소자 중 어느 하나가, 상기 공통 광로에 선택적으로 삽입되게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 광로에 배치된 절환 소자를 이용함으로써, 상기 제1 대물 소자와 상기 제2 대물 소자 중 어느 하나에 상기 파장 λ1의 광속이 입사하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는, 빔 익스펜더 또는 콜리메이트 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  15. 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 파장 λ1의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 2차 회절광의 강도가 가장 높아지고, 파장 λ2의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 1차 회절광의 강도가 가장 높아지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  16. 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 파장 λ1의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 0차 회절광의 강도가 가장 높아지고, 파장 λ2의 광속이 상기 회절 구조를 통과했을 때에 1차 회절광의 강도가 가장 높아지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 트랙 피치(TP1)와, 상기 제2 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 트랙 피치(TP2)와, 상기 제3 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에서의 트랙 피치(TP3)는 이하의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    TP1<TP2<TP3
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 광 정보 기 록 매체의 정보 기록면에서의 반사광이 공통의 광 검출기로 입사되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 대물 광학 소자 및 상기 제2 대물 광학 소자 중 적어도 하나는 글래스제인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
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