KR100468970B1 - Polarization phase compensator and optical disc reader/writer using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 편광 위상보상소자(PPC)를 이용한 광기록재생기는, 하나의 등방성 매질과 복수의 복굴절 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 편광 위상보상소자; 및 편광 위상보상소자를 통하여 입사되는 빔에 대하여, 각 빔의 파장에 적합한 광기록매체에 빔을 집광시키는 대물렌즈; 를 포함한다.The optical recording and reproducing apparatus using a polarization phase compensation element (PPC) according to the present invention is formed by combining one isotropic medium and a plurality of birefringent media, and the optical path of the beam transmitted according to the wavelength of the incident beam and the polarization direction A polarization phase compensating element to be adjusted; And an objective lens for condensing the beam on an optical recording medium suitable for the wavelength of each beam with respect to the beam incident through the polarization phase compensating element; It includes.
또한, 등방성 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 굴절률과, 제1 복굴절 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률과, 제2 복굴절 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률이 모두 동일하도록 각 매질이 선택되고, 등방성 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 굴절률과 제1 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률이 동일하지 않으며, 제1 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률과 제2 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률이 동일하도록 각 매질이 선택되고, 등방성 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 굴절률과 제1 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률이 동일하며, 제1 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률과 제2 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률이 동일하지 않도록 각 매질이 선택된다.Further, the refractive index of the beam for the high density recording medium with respect to the isotropic medium, the refractive index of the extraordinary ray of the beam for the high density recording medium with respect to the first birefringent medium, and the refractive index of the ideal beam of the high density recording medium with respect to the second birefringent medium Each medium is selected so that all are the same, the refractive index of the beam for the medium density recording medium for the isotropic medium and the refractive index of the normal ray of the beam for the medium density recording medium for the first birefringent medium are not equal, and for the first birefringent medium Each medium is selected so that the refractive index of the normal light of the beam for the medium density recording medium and the refractive index of the normal light of the beam for the medium density recording medium with respect to the second birefringent medium are the same, and the refractive index of the beam for the low density recording medium with respect to the isotropic medium Normal light of the low-density recording medium beam for the first birefringent medium has the same refractive index, and normal light of the low-density recording medium beam for the first birefringent medium Each medium is selected so that the refractive index of the line and the refractive index of the normal light of the beam for the low density recording medium with respect to the second birefringent medium are not equal.
Description
본 발명은 광기록재생기에 관한 것으로서, 특히 광기록매체의 종류(규격)가 다른 복수의 이종(異種) 디스크에 대해 데이터를 호환성 있게 기록/재생할 수 있는 광기록재생기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical recorder, and more particularly, to an optical recorder capable of recording / reproducing data in compatibility with a plurality of heterogeneous disks having different types (standards) of optical recorders.
최근에는 광기록매체가 고밀도화/고용량화 되어 가면서, 이를 기록/재생하기 위한 빔의 크기를 줄이기 위하여, 대물렌즈의 개구수(NA:Numerical Aperture)를 증가시키고, 광원(예컨대, 레이저)의 파장을 짧게 하는 방향으로 광기록재생기의 구성이 개발되어 왔다. 여기서는, 고밀도 기록매체의 예로 HD용 디스크를, 중밀도 기록매체의 예로 DVD용 디스크를, 저밀도 기록매체의 예로 CD용 디스크를 지칭하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.In recent years, as the optical recording medium becomes denser / higher in capacity, in order to reduce the size of the beam for recording / reproducing, the numerical aperture (NA) of the objective lens is increased, and the wavelength of the light source (for example, laser) is shortened. The structure of the optical recorder has been developed. Here, a description will be given of a case where an HD disk is used as an example of a high density recording medium, a DVD disk is used as an example of a medium density recording medium, and a CD disk is used as an example of a low density recording medium.
일례로, 650MB의 용량을 갖는 저밀도 기록매체인 CD용 디스크는 광원의 파장이 780nm 정도이고, 대물렌즈의 개구수는 0.45이다. 한편, 4.7GB의 용량을 갖는 중밀도 기록매체인 DVD용 디스크는 광원의 파장이 650nm이고, 대물렌즈의 개구수는 0.6이다. 그리고, CD용의 디스크 기판 두께는 1.2mm인데 비해서, DVD용의 경우는 0.6mm로서 DVD용이 더 얇게 되어 있다. 또한, 보다 대용량의 고밀도 기록매체인 HD용 디스크의 경우 한가지 제안된 사양으로서, 광원으로 405nm 파장을 사용하며, 개구수를 0.85로 하는 방식이 제안되어 있다. 이 경우의 디스크 두께는 0.1mm로서 더욱 얇게 하여 디스크 경사 여유도(margin)를 확보한다.As an example, a CD disk, which is a low density recording medium having a capacity of 650 MB, has a wavelength of about 780 nm and a numerical aperture of an objective lens of 0.45. On the other hand, the DVD disk, which is a medium-density recording medium having a capacity of 4.7 GB, has a light source having a wavelength of 650 nm and an objective lens having a numerical aperture of 0.6. The thickness of the disc substrate for CD is 1.2 mm, whereas the thickness for DVD is thinner at 0.6 mm in the case of DVD. In addition, in the case of the HD disc, which is a larger capacity high-density recording medium, as a proposed specification, a method of using a wavelength of 405 nm as a light source and setting the numerical aperture to 0.85 has been proposed. In this case, the disk thickness is 0.1 mm, which is thinner, to secure the margin of disk tilt.
이와 같이, 광기록매체(예컨대, 디스크)의 규격(종류)에 따라서 디스크의 기판 두께가 다르므로, 한 가지 종류의 디스크에 맞게 설계된 광기록재생기로 다른 종류의 디스크를 기록/재생하게 되면, 디스크의 두께 차이 때문에 구면수차가 크게 발생하게 되고, 광품질의 열화가 발생하여 정상적인 신호의 기록/재생이 힘들게 된다. 이에 따라, 서로 다른 기판 두께를 가진 디스크 상호 간의 호환성을 확보할 수 있는 광기록재생기의 여러 방안이 제시되고 있다.As described above, since the substrate thickness of the disc varies according to the standard (type) of the optical recording medium (e.g., disc), when the disc is recorded / reproduced by another type of optical record player designed for one type of disc, Because of the difference in the thickness of the spherical aberration is greatly generated, the deterioration of the optical quality occurs, it is difficult to record / reproduce the normal signal. Accordingly, various methods of optical recording and reproducing apparatuses capable of ensuring compatibility between disks having different substrate thicknesses have been proposed.
한편, 광기록재생기에서 디스크의 틸트가 발생되는 경우에 코마수차가 증가하게 되는데, 이러한 코마수차(W131)는 다음 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.On the other hand, when the disc is tilted in the optical recorder, coma aberration increases, and this coma aberration W 131 may be expressed as Equation 1 below.
n : 디스크 굴절률n: disk refractive index
d : 디스크 두께d: disk thickness
NA : 대물렌즈의 개구수NA: numerical aperture of the objective lens
α: 디스크의 틸트 각도α: tilt angle of the disc
즉, 코마수차가 디스크의 두께 d와, 대물렌즈 개구수(NA)의 세제곱에 비례하기 때문에, 고밀도 기록매체인 HD용 디스크의 경우에는 디스크의 두께를 0.1mm로 작게 함으로써 개구수(NA)가 커져서 생기는 코마수차를 보상하여 디스크의 틸트 여유를 확보하고자 하는 것이다.That is, since the coma aberration is proportional to the thickness d of the disk and the cube of the objective lens numerical aperture NA, in the case of an HD disk which is a high density recording medium, the numerical aperture NA is reduced by reducing the thickness of the disk to 0.1 mm. This is to compensate for the coma aberration caused by the enlargement to secure the disc tilt margin.
그러나, 이러한 고밀도 기록매체용(HD용 디스크)으로 최적 설계된 광기록재생기를 이용하여, 현재 널리 이용되고 있는 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 재생하는 데에는 많은 어려움이 발생된다. 왜냐하면, 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 기록/재생하기 위한 광기록재생기에 사용되는 광원의 파장은 650nm이고, 디스크의 두께가 0.6mm이기 때문에, 다음 [수학식 2]에 나타낸 바와 같은, 구면수차(W040)에 의한 파면수차가 증가하기 때문이다.However, using such an optical record player designed optimally for high density recording media (HD discs), many difficulties arise in reproducing the medium density recording media (DVD discs) currently widely used. Because the wavelength of the light source used in the optical recorder for recording / reproducing the medium density recording medium (DVD disc) is 650 nm and the thickness of the disc is 0.6 mm, as shown in the following [Equation 2], This is because wavefront aberration due to spherical aberration (W 040 ) increases.
n : 디스크 굴절률n: disk refractive index
d : 디스크 두께d: disk thickness
NA : 대물렌즈의 개구수NA: numerical aperture of the objective lens
즉, 상기 [수학식 2]에서 보는 바와 같이, 구면수차가 디스크 두께에 비례하기 때문에 구면수차에 의한 파면수차(Wave Front Error)가 증가하게 되는 것이다.That is, as shown in Equation 2, since the spherical aberration is proportional to the disk thickness, the wave front aberration due to the spherical aberration increases.
예를 들어, 두께 0.1mm 디스크와, 파장 405nm의 광원 그리고 개구수(NA) 0.85인 대물렌즈를 사용한 (고밀도 기록매체에 최적화된)광기록재생기를 이용하여, 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 재생할 때의 파면수차는, 도 1에 나타낸 바와 같으며, 약 545mλ의 값을 가진다. 이는, 일반적인 광기록재생기에서 허용되는 파면수차인 30mλ의 기준에 비추어 10배 이상 큰 값으로서, 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 재생/기록하는데 많은 어려움이 발생된다. 도 1은 종래의 고밀도 기록매체 (HD용 디스크)에 맞게 설계된 대물렌즈가 채용된 광기록재생기를 이용하여 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 재생하는 경우에 발생되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면이다.For example, a medium density recording medium (a disc for DVD) using an optical recording player (optimized for a high density recording medium) using a 0.1 mm thick disc, a light source having a wavelength of 405 nm, and an objective lens having a numerical aperture (NA) of 0.85. The wavefront aberration at the time of reproduction is as shown in Fig. 1, and has a value of about 545 mλ. This is a value 10 times larger than the 30 m lambda, which is a wavefront aberration allowed in a general optical recording player, and causes a lot of difficulties in reproducing / recording a medium density recording medium (DVD disc). BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing an example of an OPD curve generated when a medium density recording medium (DVD disc) is reproduced by using an optical recording player employing an objective lens designed for a conventional high density recording medium (HD disc). to be.
한편, 이종 디스크 간에 발생되는 호환성에 대한 문제는 저밀도 기록매체(CD용 디스크)/중밀도 기록매체(DVD용 디스크) 호환의 경우에도 발생이 된다. 이를 해결하기 위한 방안 중에서, Philips에서 발표한 'Application of Non PeriodicPhase Structure(NPS) in Optical System'(ODF 2000, Tokyo)에서는 PMMA를 이용해서 위상보상소자를 제작하고, 그 위상보상소자를 사용하여 광기록재생기를 구성함으로써, CD/DVD 호환성을 확보하였다. 도 2는 종래의 PMMA를 이용한 위상보상소자의 한 예를 나타낸 도면이다.On the other hand, the problem of compatibility occurring between heterogeneous disks also occurs in the case of low density recording medium (CD disc) / medium density recording medium (DVD disc) compatibility. In order to solve this problem, the 'Application of Non Periodic Phase Structure (NPS) in Optical System' (ODF 2000, Tokyo) presented by Philips manufactures a phase compensator using PMMA, and uses the phase compensator to By configuring a record player, CD / DVD compatibility is ensured. 2 is a view showing an example of a phase compensation device using a conventional PMMA.
이때, Philips의 상기 위상보상소자를 이용하는 경우에는, 중밀도 기록매체 (DVD용 디스크)에 대해서 위상이 2πm(m은 자연수)을 만족하는 조건을 이용해서 위상 계단(phase step) 들의 높이를 설계하고, 그것들을 이용해서 저밀도 기록매체 (CD용 디스크)에서 발생되는 수차를 보정하는 방식을 이용하였다.In this case, in the case of using the phase compensation element of Philips, the height of the phase steps is designed using a condition that the phase satisfies 2πm (m is a natural number) for the medium density recording medium (DVD disc). By using them, a method of correcting aberration generated in a low density recording medium (CD disc) was used.
그런데, 이와 같은 위상보상소자를 이용하여 고밀도 기록매체(HD용 디스크)/중밀도 기록매체(DVD용 디스크) 호환성을 확보하기에는 다음과 같은 어려움이 있다. 즉, PMMA와 공기의 굴절률의 차이가 너무 크기 때문에 HD용과 DVD용 사이의 여러 가지 광학적 변수들(NA, 광원의 파장, 디스크 두께)에 의해 발생되는 수차를 30mλ이하로 보상하는 것은 매우 어렵게 되는 문제점이 있다.However, it is difficult to secure the compatibility of a high density recording medium (HD disc) / medium density recording medium (DVD disc) using such a phase compensation device. In other words, it is very difficult to compensate the aberration caused by various optical variables (NA, wavelength of light source, disk thickness) between HD and DVD for 30mλ or less because the difference between the refractive index of PMMA and air is too big. There is this.
상기 Philips에서 제안한 방법을 HD/DVD 호환에 적용했을 때는 HD 에서의 위상의 2πm (m = 1, 2, 3, ...)이 되도록 물리적 높이(hm)를 설정해야 하므로 hm과 DVD 에서의 위상은 다음 [수학식 3]과 같이 주어진다.The proposed method in the Philips the position in the HD when applied to a HD / DVD compatible 2πm (m = 1, 2, 3, ...) h m in the DVD, so to set the physical height (h m) so that The phase of is given by Equation 3 below.
h : 위상 계단(phase step)의 물리적인 높이h is the physical height of the phase step
λHD: HD용 광원의 파장λ HD : Wavelength of light source for HD
nHD: HD용 광원이 입사되는 경우의 PMMA 굴절률n HD : PMMA refractive index when HD light source is incident
Φm= Mod[2πm ×λHD×(nDVD- 1) /( λDVD×(nHD- 1)), 2π]Φ m = Mod [2πm × λ HD × (n DVD -1) / (λ DVD × (n HD -1)), 2π]
즉, 상기 [수학식 3]에 나타낸 바와 같이, 위상 계단(phase step) hm의 두께에 따라 위상 Φm이 변하게 되는 조건을 이용하여 최적설계를 수행할 수 있다.That is, as shown in [Equation 3], it is possible to perform the optimum design using the condition that the phase Φ m is changed according to the thickness of the phase step (h m ).
이에 따라, 도 3에 나타낸 바와 같이, 최적설계가 수행되는 경우에도 DVD용 디스크에 대해서는 잔류 파면수차(잔류 OPD)가 55mλ로 나타난다. 도 3은 종래의 위상보상소자를 이용한 HD용 광기록재생기를 이용하여 DVD용 디스크를 재생하는 경우에 발생되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면이다. 이때, 도 3에서 '초기 OPD'란 위상보상소자를 채용하지 아니한 광기록재생기를 이용한 경우에 발생된 파면수차로서, 도 1에 나타낸 파면수차를 나타낸다.Accordingly, as shown in Fig. 3, even when the optimum design is performed, the residual wave front aberration (residual OPD) is represented by 55 m? For the DVD disc. FIG. 3 is a diagram showing an example of an OPD curve generated when a DVD disc is reproduced using an HD optical recorder using a conventional phase compensating element. In this case, 'initial OPD' in FIG. 3 is a wavefront aberration generated when an optical recording / reproducing device not employing a phase compensating element is used, and represents the wavefront aberration shown in FIG. 1.
따라서, 이와 같은 위상보상소자가 구비된 HD용 광기록재생기를 이용하여 DVD용 디스크를 기록/재생하기에는 잔류 파면수차가 너무 크게 발생됨으로써, RF 신호의 열화가 발생되게 되는 문제점이 있다. 이에 따라, 상기와 같은 위상보상소자를 이용한 광기록재생기로는 HD/DVD 호환성을 확보할 수 없는 한계가 있다.Therefore, the residual wave front aberration is too large to record / reproduce the DVD disc using the HD optical recorder equipped with the phase compensating element, which causes a problem of deterioration of the RF signal. Accordingly, there is a limitation that HD / DVD compatibility cannot be secured by the optical recording / reproducing apparatus using the phase compensating device as described above.
또한, 광기록재생기가 갖추어야 할 요건 중의 하나로서, HD/DVD의 호환성 및 DVD/CD의 호환성 뿐만 아니라, 더 나아가서는 HD/DVD/CD의 각 기록매체에 대한 호환성의 확보가 요청되고 있는 실정이다.In addition, as one of the requirements of the optical recorder, not only the compatibility of HD / DVD and DVD / CD but also the compatibility of each recording medium of HD / DVD / CD is required. .
본 발명은, 복수 규격의 광기록매체 각각에 대하여 구면수차를 보정하고, 빔의 최대 효율을 이용하여 데이터를 기록/재생할 수 있는 편광 위상보상소자 및 그 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention provides a polarization phase compensator capable of correcting spherical aberration for each of a plurality of standard optical record carriers and recording / reproducing data using the maximum efficiency of the beam, and an optical recorder using the polarization phase compensator. Has its purpose.
도 1은 종래의 HD용 디스크에 맞게 설계된 대물렌즈가 채용된 광기록재생기를 이용하여 DVD용 디스크를 재생하는 경우에 발생되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing an example of an OPD curve generated when a DVD disc is reproduced using an optical recorder employing an objective lens designed for a conventional HD disc.
도 2는 종래의 PMMA를 이용한 위상보상소자의 한 예를 나타낸 도면.2 is a view showing an example of a phase compensation device using a conventional PMMA.
도 3은 종래의 위상보상소자를 이용한 HD용 광기록재생기를 이용하여 DVD용 디스크를 재생하는 경우에 발생되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면.3 is a diagram showing an example of an OPD curve generated when a DVD disc is reproduced using an HD optical recorder using a conventional phase compensation element.
도 4는 일반적인 복굴절 매질에 편광된 빔이 입사되는 경우에 투과되는 빔의 진행경로를 나타낸 도면.4 is a view showing a path of a beam transmitted when a polarized beam is incident on a general birefringent medium.
도 5는 본 발명에 따른 편광 위상보상소자의 구조를 개념적으로 나타낸 도면.5 is a view conceptually showing the structure of a polarization phase compensating element according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자에 있어, 빔이 입사되는 면의 형상에 대한 투시도를 나타낸 도면.6 is a view showing a perspective view of the shape of the plane on which the beam is incident in the polarization phase compensation device according to the present invention.
도 7은 도 6의 B-B 라인에 대한 단면도의 예를 나타낸 도면.FIG. 7 shows an example of a cross sectional view taken along the line B-B in FIG. 6; FIG.
도 8은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기에 있어서,편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파장과 편광방향에 따른 투과 빔의 형상을 나타낸 도면.8 is a view showing a shape of a transmission beam according to a wavelength and a polarization direction of a beam incident on a polarization phase compensation device in the optical recording / reproducing apparatus using the polarization phase compensation device according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기에 있어서, 편광 위상보상소자 자체의 OPD 곡선과 그 물리적 구조를 나타낸 도면.9 is a diagram showing an OPD curve of a polarization phase compensator itself and its physical structure in an optical recorder using a polarization phase compensator according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기를 이용하여 DVD용 디스크를 재생하는 경우에 발생되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면.10 is a diagram showing an example of an OPD curve generated when a DVD disc is reproduced by using an optical recorder using a polarization phase compensating element according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기의 광학계구성의 한 예를 나타낸 도면.11 is a view showing an example of an optical system configuration of an optical recorder using a polarization phase compensation element according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
51, 71... 등방성 매질51, 71 ... Isotropic medium
52, 72... 제1 복굴절 매질52, 72 ... first birefringent medium
53, 73... 제2 복굴절 매질53, 73. Second birefringent medium
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 편광 위상보상소자(PPC: Polarization Phase Compensator)를 이용한 광기록재생기는,In order to achieve the above object, an optical recording and reproducing apparatus using a polarization phase compensator (PPC) according to the present invention,
하나의 등방성 매질과 복수의 복굴절 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 편광 위상보상소자(PPC: Polarization Phase Compensator); 및A polarization phase compensator (PPC) formed by combining one isotropic medium and a plurality of birefringent media and adjusting an optical path of a beam transmitted according to the wavelength and polarization direction of the incident beam; And
상기 편광 위상보상소자를 통하여 입사되는 빔에 대하여, 각 빔의 파장에 적합한 광기록매체에 빔을 집광시키는 대물렌즈; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.An objective lens for condensing the beam on an optical recording medium suitable for the wavelength of each beam with respect to the beam incident through the polarization phase compensating element; Its features are to include.
여기서, 상기 편광 위상보상소자를 형성하는 복수의 복굴절 매질과 등방성 매질은, 입사되는 빔의 진행 방향에 대하여 순차적으로 위치되는 점에 그 특징이 있다.The birefringent medium and the isotropic medium forming the polarization phase compensating element are characterized in that they are sequentially positioned with respect to the advancing direction of the incident beam.
또한, 상기 편광 위상보상소자를 형성하는 복수의 각 복굴절 매질은 빔 진행방향의 수직한 면에 대하여 동심원 모양을 이루고, 방사방향으로는 계단 형상으로 형성되는 점에 그 특징이 있다.In addition, each of the plurality of birefringent media forming the polarization phase compensating element forms a concentric shape with respect to the vertical plane in the beam traveling direction, and has a characteristic in that it is formed in a step shape in the radial direction.
또한, 상기 편광 위상보상소자에 고밀도/중밀도/저밀도 기록매체용 빔이 각각 입사되며, 빔의 입사방향에 대하여 제2 복굴절 매질, 제1 복굴절 매질, 등방성매질의 순서로 상기 편광 위상보상소자가 마련되는 경우에, 상기 등방성 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 굴절률(n_high)과, 상기 제1 복굴절 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 이상광선(extraordinary ray)의 굴절률(n1e_high)과, 상기 제2 복굴절 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률(n2e_high)이 모두 동일하도록 상기 각 매질이 선택되고, 상기 등방성 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 굴절률(n_middle)과 상기 제1 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 정상광선(ordinary ray)의 굴절률(n1o_middle)이 동일하지 않으며, 상기 제1 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n1o_middle)과 상기 제2 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n2o_middle)이 동일하도록 상기 각 매질이 선택되고, 상기 등방성 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 굴절률(n_low)과 상기 제1 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n1o_low)이 동일하며, 상기 제1 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n1o_low)과 상기 제2 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n2o_low)이 동일하지 않도록 상기 각 매질이 선택되는 점에 그 특징이 있다.The high density / medium density / low density recording medium beam is respectively incident on the polarization phase compensating element, and the polarization phase compensating element is arranged in the order of the second birefringent medium, the first birefringent medium, and the isotropic medium in the incident direction of the beam. When provided, the refractive index (n_high) of the beam for the high-density recording medium for the isotropic medium, the refractive index (n1e_high) of the extraordinary ray of the beam for the high-density recording medium for the first birefringent medium, and the The mediums are selected such that the refractive indices (n2e_high) of the extraordinary rays of the beam for the high density recording medium with respect to the birefringent medium are all the same, and the refractive indices (n_middle) and the first birefringence of the beam for the medium density recording medium with respect to the isotropic medium The refractive index (n1o_middle) of the normal ray of the medium density beam of the medium for the medium is not the same, and the normal light of the beam of medium density recording medium for the first birefringent medium is not the same. The mediums are selected such that the refractive index n1o_middle is equal to the refractive index n2o_middle of the normal light beam of the medium-density recording medium beam for the second birefringent medium, and the refractive index of the low-density recording medium beam for the isotropic medium is n_low) and the refractive index n1o_low of the normal light beam of the low density recording medium beam for the first birefringent medium are the same, and the refractive index n1o_low of the normal light beam of the low density recording medium beam for the first birefringent medium is equal to The characteristic is that each of the above mediums is selected so that the refractive index (n 2 o_low) of the normal light beam of the low density recording medium beam with respect to the birefringent medium is not the same.
또한, 상기 편광 위상보상소자에 고밀도/중밀도/저밀도 기록매체용 빔이 각각 입사되며, 빔의 입사방향에 대하여 제2 복굴절 매질, 제1 복굴절 매질, 등방성 매질의 순서로 상기 편광 위상보상소자가 마련되는 경우에, 상기 등방성 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 굴절률(n_high)과, 상기 제1 복굴절 매질에 대한 고밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n1o_high)과, 상기 제2 복굴절 매질에 대한고밀도 기록매체용 빔의 정상광선의 굴절률(n2o_high)이 모두 동일하도록 상기 각 매질이 선택되고, 상기 등방성 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 굴절률 (n_middle)과 상기 제1 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률(n1e_middle)이 동일하지 않으며, 상기 제1 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률(n1e_middle)과 상기 제2 복굴절 매질에 대한 중밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률(n2e_middle)이 동일하도록 상기 각 매질이 선택되고, 상기 등방성 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 굴절률(n_low)과 상기 제1 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률(n1e_low)이 동일하며, 상기 제1 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률 (n1e_low)과 상기 제2 복굴절 매질에 대한 저밀도 기록매체용 빔의 이상광선의 굴절률(n2e_low)이 동일하지 않도록 상기 각 매질이 선택되는 점에 그 특징이 있다.The high density / medium density / low density recording medium beam is respectively incident on the polarization phase compensating element, and the polarization phase compensating element is arranged in the order of the second birefringent medium, the first birefringent medium, and the isotropic medium with respect to the incident direction of the beam. When provided, the refractive index (n_high) of the beam for the high-density recording medium for the isotropic medium, the refractive index (n1o_high) of the normal light of the beam for the high-density recording medium for the first birefringent medium and the second birefringent medium The mediums are selected so that the refractive indices (n2o_high) of the normal rays of the beam for the high density recording medium are the same, and the refractive indices (n_middle) of the beam for the medium density recording medium with respect to the isotropic medium and the medium for the first birefringent medium The refractive index n1e_middle of the abnormal light beam of the density recording medium beam is not the same, and the refractive index n1e_middle of the abnormal light beam of the medium density recording medium beam with respect to the first birefringent medium Each of the media is selected such that the refractive index n2e_middle of the beam of medium density recording medium for the second birefringent medium is the same, and the refractive index n_low of the beam for the low density recording medium with respect to the isotropic medium and the first The refractive index (n1e_low) of the ideal beam of the low density recording medium beam with respect to the birefringent medium is the same, and the refractive index (n1e_low) of the abnormal light of the beam with the low density recording medium with respect to the first birefringence medium and the low density with respect to the second birefringence medium It is characterized in that the respective media are selected so that the refractive index n2e_low of the abnormal light beam of the recording medium beam is not the same.
또한 상기 대물렌즈는, 고밀도/중밀도/저밀도 기록매체용 빔이 각각 입사되는 경우에, 상기 고밀도 기록매체용 광학계에 맞추어 최적 설계되는 점에 그 특징이 있다.In addition, the objective lens is characterized in that it is optimally designed in accordance with the optical system for the high density recording medium when the beam for the high density / medium density / low density recording medium is incident.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 편광 위상보상소자는, 하나의 등방성 매질과 복수의 복굴절 매질이 결합되어 형성되며, 입사되는 빔의 파장 및 편광 방향에 따라 투과되는 빔의 광경로가 조정되는 점에 그 특징이 있다.In addition, in order to achieve the above object, the polarization phase compensator according to the present invention is formed by combining one isotropic medium and a plurality of birefringent media, and the optical path of the beam transmitted according to the wavelength and polarization direction of the incident beam The feature is that is adjusted.
여기서, 상기 편광 위상보상소자를 형성하는 복수의 복굴절 매질과 등방성 매질은, 입사되는 빔의 진행 방향에 대하여 순차적으로 위치되는 점에 그 특징이 있다.The birefringent medium and the isotropic medium forming the polarization phase compensating element are characterized in that they are sequentially positioned with respect to the advancing direction of the incident beam.
또한, 상기 편광 위상보상소자를 형성하는 복수의 각 복굴절 매질은 빔 진행방향의 수직한 면에 대하여 동심원 모양을 이루고, 방사방향으로는 계단 형상으로 형성되는 점에 그 특징이 있다.In addition, each of the plurality of birefringent media forming the polarization phase compensating element forms a concentric shape with respect to the vertical plane in the beam traveling direction, and has a characteristic in that it is formed in a step shape in the radial direction.
이와 같은 본 발명에 의하면, 복수의 복굴절 물질 및 등방성 물질이 채용된 편광 위상보상소자를 사용함으로써, 복수 규격의 광기록매체 각각에 대하여 구면수차를 보정하고, 빔의 최대 효율을 이용하여 데이터를 기록/재생할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a polarization phase compensator employing a plurality of birefringent materials and an isotropic material is used to correct spherical aberration for each optical recording medium having a plurality of standards, and to record data using the maximum efficiency of the beam. There is an advantage to play.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 복수의 복굴절 매질 및 등방성 매질을 사용하여 편광 위상보상소자(PPC)를 구성함으로써 광기록매체의 두께 차에 의하여 발생되는 구면수차를 보상하였다. 먼저, 도 4를 참조하여 복굴절 매질에 대한 편광된 빔의 투과 성질을 살펴보도록 한다. 도 4는 일반적인 복굴절 매질에 편광된 빔이 입사되는 경우에 투과되는 빔의 진행경로를 나타낸 도면이다.In the present invention, a polarization phase compensation element (PPC) is constructed using a plurality of birefringent and isotropic media to compensate for spherical aberration caused by the thickness difference of the optical recording medium. First, the transmission property of the polarized beam for the birefringent medium will be described with reference to FIG. 4. 4 is a diagram illustrating a path of a beam transmitted when a polarized beam is incident on a general birefringent medium.
복굴절 매질에 편광된 빔이 입사되면, 그 입사되는 빔의 편광방향에 따라 투과되는 빔의 진행경로가 다르게 진행된다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 복굴절 매질에 대하여 x축 방향으로 편광된 빔은 복굴절 매질을 통과하면서 빔의 진행방향이 변화되지 않게 되는데, 이러한 빔을 정상광선(ordinary ray)이라 한다. 그리고, 복굴절 매질에 대하여 y축 방향으로 편광된 빔은 복굴절 매질을 통과하면서 빔의 진행경로가 다소 변화되는데, 이러한 빔을 이상광선(extraordinary ray)이라 한다.When the polarized beam is incident on the birefringent medium, the propagation path of the transmitted beam proceeds differently according to the polarization direction of the incident beam. That is, as shown in FIG. 4, the beam polarized in the x-axis direction with respect to the birefringent medium passes through the birefringent medium so that the beam traveling direction does not change. Such a beam is referred to as an ordinary ray. The beam polarized in the y-axis direction with respect to the birefringent medium passes through the birefringent medium, and the path of the beam is slightly changed. Such a beam is called an extraordinary ray.
그러면, 도 5를 참조하여, 먼저 이러한 복굴절 매질을 이용한 본 발명에 따른 편광 위상보상소자에 대하여 살펴보기로 한다. 도 5는 본 발명에 따른 편광 위상보상소자의 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.5, the polarization phase compensator according to the present invention using the birefringent medium will be described first. 5 is a view conceptually showing the structure of a polarization phase compensating device according to the present invention.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 편광 위상보상소자는 등방성 매질 (51)과 제1 복굴절 매질(52) 및 제2 복굴절 매질(53)로 구성된다. 여기서, 상기 등방성 매질(51)의 굴절률은 'n(λ)'의 값을 가지며, 상기 제1 복굴절 매질(52)은 입사되는 빔의 편광방향에 따라 'n1e(λ)'와 'n1o(λ)'의 굴절률을 갖는다. 여기서, 'n1e(λ)'는 상기 제1 복굴절 매질(52)의 이상광선에 대한 굴절률이며, 'n1o(λ)'는 상기 제1 복굴절 매질(52)의 정상광선에 대한 굴절률을 각각 나타낸다. 또한, 상기 제2 복굴절 매질(53)은 입사되는 빔의 편광방향에 따라 'n2e(λ)'와 'n2o(λ)'의 굴절률을 갖는다. 여기서, 'n2e(λ)'는 상기 제2 복굴절 매질(53)의 이상광선에 대한 굴절률이며, 'n2o(λ)'는 상기 제2 복굴절 매질(53)의 정상광선에 대한 굴절률을 각각 나타낸다.As shown in FIG. 5, the polarization phase compensating element according to the present invention comprises an isotropic medium 51, a first birefringent medium 52 and a second birefringent medium 53. As shown in FIG. Here, the refractive index of the isotropic medium 51 has a value of 'n (λ)', and the first birefringent medium 52 has 'n1e (λ)' and 'n1o (λ)' according to the polarization direction of the incident beam. ) 'Refractive index. Here, 'n1e (λ)' is a refractive index with respect to the abnormal light of the first birefringent medium 52, and 'n1o (λ)' is a refractive index with respect to the normal light of the first birefringent medium 52, respectively. In addition, the second birefringent medium 53 has refractive indices of 'n2e (λ)' and 'n2o (λ)' according to the polarization direction of the incident beam. Here, 'n2e (λ)' is a refractive index with respect to the abnormal light of the second birefringent medium 53, and 'n2o (λ)' represents a refractive index with respect to the normal light of the second birefringent medium 53, respectively.
이때, 고밀도 기록매체용 광원(예컨대, 파장 405nm의 HD용 디스크에 대한 광원)에 대하여, 'n_high = n1e_high = n2e_high' 또는 'n_high = n1o_high = n2o_high'인 조건을 만족하도록, 적절한 등방성 매질(51)과 제1 복굴절 매질(52) 및 제2 복굴절 매질(53)을 선택하면, 입사되는 고밀도 기록매체용 빔의 편광방향에 따라 세 매질 사이의 굴절률 차가 '0'이 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 고밀도 기록매체용 빔에 대해서는 광경로차가 발생되지 않게 되며, 파면수차의 변화가 발생되지 않게 된다.At this time, with respect to a light source for a high density recording medium (for example, a light source for an HD disk having a wavelength of 405 nm), an appropriate isotropic medium 51 is satisfied so as to satisfy a condition of 'n_high = n1e_high = n2e_high' or 'n_high = n1o_high = n2o_high'. When the first birefringent medium 52 and the second birefringent medium 53 are selected, the refractive index difference between the three mediums may be '0' according to the polarization direction of the incident beam for the high density recording medium. Accordingly, the optical path difference does not occur with respect to the beam for the high density recording medium, and the change of the wave front aberration does not occur.
그리고, 중밀도 기록매체용 광원(예컨대, 파장 650nm의 DVD용 디스크에 대한광원)은 그 편광방향을, 상기 고밀도 디스크용 광원의 편광방향과 90도의 차이를 갖도록, 조정함으로써 다음 [수학식 4]와 같은 파면수차의 변화를 발생시킬 수 있다. 이때, 중밀도 기록매체용 광원에 대하여, 'n_middle ≠ n1o_middle = n2o_middle' 또는 'n_middle ≠ n1e_middle = n2e_middle'인 조건을 만족하도록, 적절한 등방성 매질(51)과 제1 복굴절 매질(52) 및 제2 복굴절 매질(53)을 선정하도록 한다. 여기서, 중밀도 기록매체용 빔의 진행에 대해서는, 상기 제1 복굴절 매질(52) 및 제2 복굴절 매질(53)에서의 굴절률이 동일하기 때문에, 상기 제1 복굴절 매질(52) 및 제2 복굴절 매질(53)의 경계면은 인식되지 않으며 동일 매질로 인식된다.Then, the light source for the medium density recording medium (for example, the light source for the DVD disk having a wavelength of 650 nm) is adjusted by adjusting the polarization direction so as to have a difference of 90 degrees from the polarization direction of the light source for the high density disk. It can cause a change in wavefront aberration, At this time, with respect to the light source for the medium density recording medium, an appropriate isotropic medium 51, the first birefringent medium 52, and the second birefringence are satisfied so as to satisfy the condition 'n_middle ≠ n1o_middle = n2o_middle' or 'n_middle ≠ n1e_middle = n2e_middle'. The medium 53 is selected. Here, since the refractive indices of the first birefringent medium 52 and the second birefringent medium 53 are the same with respect to the progress of the beam for the medium density recording medium, the first birefringent medium 52 and the second birefringent medium The boundary of 53 is not recognized and is recognized as the same medium.
= Mod[2π/ λDVD) ×Δn ×m1×d1, 2π], (m1= 1, 2, 3, ...)= Mod [2π / λ DVD ) × Δn × m 1 × d 1 , 2π], (m 1 = 1, 2, 3, ...)
여기서, Mod[Equation, 2π]는 'Equation'을 '2π'로 나누었을 때의 나머지 값을 의미한다. 또한, 상기 [수학식 4]는 고밀도 기록매체용 빔(HD용 빔)은 이상광선의 편광방향으로 입사되고, 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)은 정상광선의 편광방향으로 입사되는 경우에 대하여 나타낸 것이다. 그리고, 'm1'은 계단 형상으로 형성된 상기 제1 복굴절 매질(52)의 각 층을 나타내는 것이다. 즉, 'm1'의 값이 크다는 것은 상기 제1 복굴절 매질(52)의 계단 수가 많다는 것을 것을 의미하며, 이에 따른 위상지연이 많이 발생되게 된다.Here, Mod [Equation, 2π] means the remaining value when 'Equation' is divided by '2π'. [Equation 4] is a case where the high density recording medium beam (HD beam) is incident in the polarization direction of the abnormal light beam, and the medium density recording medium beam (DVD beam) is incident in the polarization direction of the normal light beam. It is shown as. 'M 1 ' represents each layer of the first birefringent medium 52 formed in a step shape. That is, a large value of 'm 1 ' means that the number of steps of the first birefringent medium 52 is large, resulting in a large number of phase delays.
이때, [수학식 4]에 나타낸 바와 같이, 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 위상차는 'Δn ×m1×d1'에 의하여 조정이 가능하며, 고밀도 기록매체용 빔(HD용 빔)에 대한 위상차는 편광방향을 조절함으로써 위상차가 발생되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 복굴절 매질(52)과 등방성 매질(51) 및 제2 복굴절 매질(53)의 굴절률 및 상기 제1 복굴절 매질(52)의 위상 계단(phase step)의 높이(d1)를 조절함으로써, 편광 위상보상소자 제조에 대하여 다양한 자유도를 가지고, 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 파면수차를 보상할 수 있게 된다.At this time, as shown in [Equation 4], the phase difference with respect to the medium density recording medium beam (DVD beam) can be adjusted by 'Δn × m 1 × d 1 ', and the high density recording medium beam (HD). Phase difference) can be prevented from occurring by adjusting the polarization direction. Accordingly, the refractive index of the first birefringent medium 52, the isotropic medium 51 and the second birefringent medium 53, and the height d 1 of the phase step of the first birefringent medium 52 are determined. By adjusting, the wavefront aberration can be compensated with respect to the medium density recording medium beam (DVD beam) with various degrees of freedom with respect to the manufacturing of the polarization phase compensating element.
이러한 편광 위상보상소자를 이용하여 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 위상(Φm1)을 구체적으로 계산한 예를 나타내면 다음과 같다. 여기서는, 'n1o = 1.53', 'n = 1.4755', 'd1= 1㎛'에 대하여 계산하였다.An example in which the phase Φ m1 of the medium density recording medium beam (DVD beam) is specifically calculated using the polarization phase compensating element is as follows. Herein, the calculation was performed for 'n1o = 1.53', 'n = 1.4755' and 'd 1 = 1 µm'.
0.0838462, 0.167692, 0.251538, 0.335385, 0.419231, ...0.0838462, 0.167692, 0.251538, 0.335385, 0.419231, ...
이러한 결과를 기반으로 하여, Φm1(m1= 1, 2, 3, ...)들의 적절한 조합을 이용하면, 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대하여 파면수차의 값을 최소화시킴으로써 잔류 파면수차를 30mλ이하로 구현할 수 있게 된다.Based on these results, using an appropriate combination of Φ m1 (m 1 = 1, 2, 3, ...), by minimizing the value of wavefront aberration for the beam for medium density recording media (beam for DVD) Residual wavefront aberration can be realized below 30mλ.
또한, 저밀도 기록매체용 광원(예컨대, 파장 780nm의 CD용 디스크에 대한 광원)은 그 편광방향을, 상기 중밀도 디스크용 광원의 편광방향과 동일하도록, 조정함으로써 다음 [수학식 5]와 같은 파면수차의 변화를 발생시킬 수 있다. 이때, 저밀도 기록매체용 광원에 대하여 'n_low = n1o_low ≠ n2o_low' 또는 'n_low =n1e_low ≠ n2e_low'인 조건을 만족하도록 적절한 등방성 매질(51)과 제1 복굴절 매질(52) 및 제2 복굴절 매질(53)을 선정하도록 한다. 이와 같이, 각 매질의 굴절률이 선정되는 경우에는, 저밀도 기록매체용 빔의 진행에 대해서는, 상기 제1 복굴절 매질(52) 및 등방성 매질(51)에서의 굴절률이 동일하기 때문에, 상기 제1 복굴절 매질(52) 및 등방성 매질(51)의 경계면은 인식되지 않으며 동일 매질로 인식된다.Further, a light source for a low density recording medium (for example, a light source for a CD disk having a wavelength of 780 nm) has a wavefront as shown in Equation 5 by adjusting its polarization direction to be the same as that of the medium density disk light source. It can cause a change in aberration. In this case, an isotropic medium 51, a first birefringent medium 52, and a second birefringent medium 53 suitable for satisfying the condition of 'n_low = n1o_low ≠ n2o_low' or 'n_low = n1e_low ≠ n2e_low' for the light source for the low density recording medium. ). As described above, when the refractive index of each medium is selected, since the refractive indices in the first birefringent medium 52 and the isotropic medium 51 are the same with respect to the progress of the beam for the low density recording medium, the first birefringent medium The interface of 52 and the isotropic medium 51 is not recognized and is recognized as the same medium.
= Mod[2π/ λCD) ×Δn ×m2×d2, 2π], (m2= 1, 2, 3, ...)= Mod [2π / λ CD ) × Δn × m 2 × d 2 , 2π], (m 2 = 1, 2, 3, ...)
여기서, Mod[Equation, 2π]는 'Equation'을 '2π'로 나누었을 때의 나머지 값을 의미한다. 또한, 상기 [수학식 5]는 고밀도 기록매체용 빔(HD용 빔)은 이상광선의 편광방향으로 입사되고, 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)은 정상광선의 편광방향으로 입사되며, 저밀도 기록매체용 빔(CD용 빔)은 정상광선의 편광방향으로 입사되는 경우에 대하여 나타낸 것이다. 그리고, 'm2'은 계단 형상으로 형성된 상기 제2 복굴절 매질(53)의 각 층을 나타내는 것이다. 즉, 'm2'의 값이 크다는 것은 상기 제2 복굴절 매질(53)의 계단 수가 많다는 것을 것을 의미하며, 이에 따른 위상지연이 많이 발생되게 된다.Here, Mod [Equation, 2π] means the remaining value when 'Equation' is divided by '2π'. [Equation 5] is a high density recording medium beam (HD beam) is incident in the polarization direction of the abnormal light beam, the medium density recording medium beam (DVD beam) is incident in the polarization direction of normal light beam, The low density recording medium beam (CD beam) is shown in the case where it is incident in the polarization direction of normal light. 'M 2 ' represents each layer of the second birefringent medium 53 formed in a step shape. In other words, a large value of 'm 2 ' means that the number of steps of the second birefringent medium 53 is large, resulting in a large number of phase delays.
이때, [수학식 5]에 나타낸 바와 같이, 저밀도 기록매체용 빔(CD용 빔)에 대한 위상차는 'Δn ×m2×d2'에 의하여 조정이 가능하며, 고밀도 기록매체용 빔(HD용 빔) 및 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 위상차는 편광방향을 조절함으로써 위상차가 발생되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 복굴절 매질(53)과 제1 복굴절 매질(52) 및 등방성 매질(51)의 굴절률 및 상기 제2 복굴절 매질 (53)의 위상 계단(phase step)의 높이(d2)를 조절함으로써, 편광 위상보상소자 제조에 대하여 다양한 자유도를 가지고, 저밀도 기록매체용 빔(CD용 빔)에 대한 파면수차를 보상할 수 있게 된다.At this time, as shown in [Equation 5], the phase difference with respect to the low density recording medium beam (CD beam) can be adjusted by 'Δn × m 2 × d 2 ', and the high density recording medium beam (for HD) The phase difference between the beam) and the medium density recording medium beam (DVD beam) can be prevented from generating a phase difference by adjusting the polarization direction. Accordingly, the refractive index of the second birefringent medium 53, the first birefringent medium 52, and the isotropic medium 51 and the height d 2 of the phase step of the second birefringent medium 53 are determined. By adjusting, the wavefront aberration can be compensated for the low density recording medium beam (CD beam) with various degrees of freedom with respect to the manufacturing of the polarization phase compensating element.
다시 부연하여 설명하면, 도 5와 같은 구조로 형성되는 편광 위상보상소자는, 다음과 같이 각 매질의 굴절률이 선택됨으로써, 고밀도/중밀도/저밀도 기록매체에 대하여 호환성을 확보함에 있어, 다양한 자유도를 가지고 제조될 수 있으며, 파면수차를 보상할 수 있게 된다.In other words, the polarization phase compensating element having the structure as shown in FIG. 5 has various degrees of freedom in ensuring compatibility with a high density / medium density / low density recording medium by selecting the refractive index of each medium as follows. It can be manufactured with and can compensate for the wavefront aberration.
1) 'n_high = n1e_high = n2e_high' 이고,1) 'n_high = n1e_high = n2e_high',
'n_middle ≠ n1o_middle = n2o_middle' 이며,'n_middle ≠ n1o_middle = n2o_middle',
'n_low = n1o_low ≠ n2o_low' 인 경우If 'n_low = n1o_low ≠ n2o_low'
2) 'n_high = n1o_high = n2o_high'이고,2) 'n_high = n1o_high = n2o_high',
'n_middle ≠ n1e_middle = n2e_middle'이며,'n_middle ≠ n1e_middle = n2e_middle'
'n_low = n1e_low ≠ n2e_low' 인 경우If 'n_low = n1e_low ≠ n2e_low'
그러면, 이와 같은 편광 위상보상소자의 실시 예에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명해 보기로 한다. 도 6은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자에 있어, 빔이 입사되는 면의 형상에 대한 투시도를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6의 B-B 라인에 대한 단면도의 예를 나타낸 도면이다.Next, an embodiment of such a polarization phase compensating element will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 is a view showing a perspective view of the shape of the plane on which the beam is incident in the polarization phase compensation device according to the present invention, Figure 7 is a view showing an example of a cross-sectional view of the B-B line of FIG.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 편광 위상보상소자 내에는 제2 복굴절 매질(73)과 제1 복굴절 매질(72)이 빔 진행방향의 수직한 면에 대하여 동심원 모양 (annular zones)을 이루고, 방사방향(radial direction)으로 계단 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제1 복굴절 매질(72)의 계단 형상 면은 등방성 매질(71)과 밀착되어 경계면을 형성하며, 상기 제2 복굴절 매질(73)의 계단 형상 면은 상기 제1 복굴절 매질(72)과 밀착되어 경계면을 형성한다.6 and 7, in the polarization phase compensating element, the second birefringent medium 73 and the first birefringent medium 72 form annular zones with respect to the vertical plane in the beam traveling direction. It is formed in a step shape in the radial direction. In addition, the stepped surface of the first birefringent medium 72 is in close contact with the isotropic medium 71 to form an interface, and the stepped surface of the second birefringent medium 73 is connected to the first birefringent medium 72. It adheres to form an interface.
그러면, 도 7 및 도 8를 참조하여 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기의 복수 기록매체에 대한 호환성에 대하여 살펴보도록 한다. 도 8은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기에 있어서, 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파장과 편광방향에 따른 투과 빔의 형상을 나타낸 도면이다.7 and 8, the compatibility of the plurality of recording media of the optical recorder using the polarization phase compensating device according to the present invention will be described. 8 is a view showing a shape of a transmission beam according to a wavelength of a beam incident on a polarization phase compensator and a polarization direction in the optical recorder using the polarization phase compensator according to the present invention.
여기서, 상기 등방성 매질(71)은 고밀도 기록매체용 광원(예컨대, 파장 405nm의 HD용 광원)에 대해서 굴절률 n_405를 가지는 물질이며, 중밀도 기록매체용 광원(예컨대, 파장 650nm의 DVD용 광원)에 대해서는 굴절률 n_650을 가지며, 저밀도 기록매체용 광원(예컨대, 파장 780nm의 CD용 광원)에 대해서는 굴절률 n_780을가진다. 그리고, 제1 복굴절 매질(72)은 파장 405nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 n1o_405와 n1e_405의 굴절률을 가지며, 파장 650nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 n1o_650과 n1e_650의 굴절률을 가지며, 파장 780nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 n1o_780과 n1e_780의 굴절률을 갖는다.Here, the isotropic medium 71 is a material having a refractive index n_405 with respect to a light source for a high density recording medium (for example, an HD light source having a wavelength of 405 nm), and a light source for a medium density recording medium (for example, a DVD light source having a wavelength of 650 nm). Has a refractive index of n_650, and has a refractive index of n_780 for a light source for a low density recording medium (for example, a CD light source having a wavelength of 780 nm). The first birefringent medium 72 has refractive indices of n1o_405 and n1e_405 depending on the polarization direction of the incident beam at wavelength 405 nm, and has refractive indices of n1o_650 and n1e_650 depending on the polarization direction of the incident beam at wavelength 650 nm. The wavelength 780nm has refractive indices of n1o_780 and n1e_780 depending on the polarization direction of the incident beam.
또한, 제2 복굴절 매질(73)은 파장 405nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 n2o_405와 n2e_405의 굴절률을 가지며, 파장 650nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 n2o_650과 n2e_650의 굴절률을 가지며, 파장 780nm에 대해서는 입사되는 빔의 편광방향에 따라서 n2o_780과 n2e_780의 굴절률을 갖는다. 여기서 입사되는 빔의 편광방향에 따라, no는 정상광선(ordinary ray)에 대한 굴절률을 나타내며, ne는 이상광선 (extraordinary ray)에 대한 굴절률을 각각 나타낸다.Further, the second birefringent medium 73 has refractive indices of n2o_405 and n2e_405 depending on the polarization direction of the incident beam at wavelength 405 nm, and has refractive indices of n2o_650 and n2e_650 depending on the polarization direction of the incident beam at wavelength 650 nm, The wavelength 780nm has refractive indices of n2o_780 and n2e_780 depending on the polarization direction of the incident beam. According to the polarization direction of the incident beam, no represents the refractive index with respect to the normal ray (ordinary ray), ne represents the refractive index with respect to the extraordinary ray (extraordinary ray), respectively.
그러면, 먼저 첫 번째 경우인, 'n_405 = n1e_405 = n2e_405' 이고, 'n_650 ≠ n1o_650 = n2o_650' 이며, 'n_780 = n1o_780 ≠ n2o_780' 인 경우에 대하여 설명해 보도록 한다. 여기서, 상기 고밀도 기록매체용 빔(파장 405nm)은 이상광선의 편광방향으로 편광된 빔이 입사되고, 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm) 및 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)은 정상광선의 편광방향으로 편광된 빔이 입사되도록 설정한다.First, the first case, 'n_405 = n1e_405 = n2e_405', 'n_650 ≠ n1o_650 = n2o_650' and 'n_780 = n1o_780 ≠ n2o_780' will be described. Here, the beam for the high density recording medium (wavelength 405 nm) is incident to the polarized beam in the polarization direction of the abnormal light, the beam for the medium density recording medium (wavelength 650 nm) and the beam for the low density recording medium (wavelength 780 nm) of the normal light The beam polarized in the polarization direction is set to be incident.
이때, 이상광선의 편광방향으로 입사되는 고밀도 기록매체용 빔(파장 405nm)은, 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질(72) 및 제2 복굴절 매질(73)에서 굴절률이 모두 동일하기 때문에, 각 매질을 통과함에 있어 경계면이 존재하는 것을 인식하지 못하게 되며 위상의 변화없이 투과하게 된다.In this case, the high density recording medium beam (wavelength 405 nm) incident in the polarization direction of the extraordinary ray has the same refractive index in the isotropic medium 71, the first birefringent medium 72, and the second birefringent medium 73. However, in passing through each medium, the interface does not recognize the existence of the interface and transmits without changing the phase.
한편, 정상광선의 편광방향으로 입사되는 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)은, 상기 등방성 매질(71)에서는 굴절률이 n_650이 되고, 제1 복굴절 매질(72)에서는 굴절률이 n1o_650이 되며, 제2 복굴절 매질(73)에서는 n2o_650이 된다. 이에 따라, 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)은 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질 (72)에서 서로 다른 굴절률을 느끼게 되고, 상기 제1 복굴절 매질(72)과 제2 복굴절 매질(73)에서는 동일한 굴절률을 느끼게 된다.On the other hand, the medium density recording medium beam (wavelength 650 nm) incident in the polarization direction of the normal light has an index of refraction of n_650 in the isotropic medium 71 and an index of refraction of n1o_650 in the first birefringent medium 72. In the birefringent medium 73, n2o_650 is obtained. Accordingly, the beam for the medium density recording medium (wavelength 650 nm) feels different refractive indices in the isotropic medium 71 and the first birefringent medium 72, and the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium ( 73, the same refractive index is felt.
이를 부연하여 설명하면, 정상광선의 편광방향으로 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)이 입사되는 경우에는, 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질(72)의 경계면에서만 매질이 틀린 것으로 인식하게 되는 것이다. 이에 따라, 편광 위상보상소자를 구성하는 상기 제1 복굴절 매질(72)의 형상에 의하여 빔의 광경로가 조정되어 구면수차를 보정할 수 있게 된다.In detail, when the beam for medium-density recording medium (wavelength 650 nm) is incident in the polarization direction of normal light, it is recognized that the medium is wrong only at the interface between the isotropic medium 71 and the first birefringent medium 72. It is done. Accordingly, the optical path of the beam is adjusted by the shape of the first birefringent medium 72 constituting the polarization phase compensating element to correct spherical aberration.
즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 고밀도 기록매체용 빔(파장 405nm)의 경우에는 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파면(incident wave front)과 투과되는 빔의 파면(transmitted wave front)이 동일하게 전파된다. 그러나, 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)의 경우에는 편광 위상보상소자에 입사되는 빔의 파면은 직선인데 반하여, 편광 위상보상소자를 투과되는 빔의 파면은 곡선으로 전파됨을 알 수 있다. 이는, 편광 위상보상소자 내의 제1 복굴절 매질(72)과 등방성 매질(71)의 형상에 의해 발생되는, 빔의 진행경로에 따른 굴절률 차에 의한 효과이며, 이에 따라구면수차를 보정할 수 있게 되는 것이다.That is, as shown in FIG. 8, in the case of a beam for a high density recording medium (wavelength 405 nm), the incident wave front of the beam incident on the polarization phase compensating element and the transmitted wave front of the transmitted beam are the same. It is spread. However, in the case of the medium density recording medium beam (wavelength 650 nm), the wavefront of the beam incident on the polarization phase compensating element is straight, whereas the wavefront of the beam passing through the polarization phase compensating element propagates in a curved line. This is an effect due to the difference in refractive index according to the path of the beam, which is generated by the shapes of the first birefringent medium 72 and the isotropic medium 71 in the polarization phase compensating element, thereby making it possible to correct spherical aberration. will be.
또한, 정상광선의 편광방향으로 입사되는 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)은, 상기 등방성 매질(71)에서는 굴절률이 n_780이 되고, 제1 복굴절 매질(72)에서는 굴절률이 n1o_780이 되며, 제2 복굴절 매질(73)에서는 n2o_780이 된다. 이에 따라, 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)은 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질 (72)에서는 서로 동일한 굴절률을 느끼게 되고, 상기 제1 복굴절 매질(72)과 제2 복굴절 매질(73)에서는 서로 동일하지 않은 굴절률을 느끼게 된다.In addition, the low density recording medium beam (wavelength 780 nm) incident in the polarization direction of the normal light has a refractive index of n_780 in the isotropic medium 71, and a refractive index of n1o_780 in the first birefringent medium 72, and a second In the birefringent medium 73, n2o_780 is obtained. Accordingly, the low density recording medium beam (wavelength 780 nm) feels the same refractive index in the isotropic medium 71 and the first birefringent medium 72, and the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium 73 In this case, the refractive indices are different from each other.
이를 부연하여 설명하면, 정상광선의 편광방향으로 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)이 입사되는 경우에는, 상기 제1 복굴절 매질(72)과 제2 복굴절 매질(73)의 경계면에서만 매질이 틀린 것으로 인식하게 되는 것이다. 이에 따라, 편광 위상보상소자를 구성하는 상기 제2 복굴절 매질(73)의 형상에 의하여 빔의 광경로가 조정되어 구면수차를 보정할 수 있게 된다.In detail, when the low density recording medium beam (wavelength 780 nm) is incident in the polarization direction of the normal light, the medium is wrong only at the interface between the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium 73. It will be recognized. Accordingly, the optical path of the beam is adjusted by the shape of the second birefringent medium 73 constituting the polarization phase compensating element to correct spherical aberration.
한편, 또 다른 실시 예로서, 'n_405 = n1o_405 = n2o_405'이고, 'n_650 ≠ n1e_650 = n2e_650'이며, 'n_780 = n1e_780 ≠ n2e_780' 인 경우에 대하여 살펴 보기로 한다. 여기서, 상기 고밀도 기록매체용 빔(파장 405nm의 HD용 빔)은 정상광선의 편광방향으로 편광된 빔이 입사되고, 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm의 DVD용 빔) 및 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm의 CD용 빔)은 이상광선의 편광방향으로 편광된 빔이 입사되도록 설정한다.Meanwhile, as another embodiment, a case where 'n_405 = n1o_405 = n2o_405', 'n_650 ≠ n1e_650 = n2e_650', and 'n_780 = n1e_780 ≠ n2e_780' will be described. The beam for the high density recording medium (the HD beam having a wavelength of 405 nm) is incident to the beam polarized in the polarization direction of the normal light, and the beam for the medium density recording medium (the beam for the DVD having a wavelength of 650 nm) and the beam for the low density recording medium. (CD beam having a wavelength of 780 nm) is set so that the beam polarized in the polarization direction of the abnormal light is incident.
이때, 정상광선의 편광방향으로 입사되는 고밀도 기록매체용 빔(파장 405nm)은, 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질(72) 및 제2 복굴절 매질(73)에서 굴절률이 모두 동일하기 때문에, 각 매질의 경계면을 느끼지 못하게 되며 아무런 위상의 변화 없이 투과하게 된다.At this time, since the beam for the high density recording medium (wavelength 405 nm) incident in the polarization direction of the normal light has the same refractive index in the isotropic medium 71, the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium 73, As a result, the interface between each medium is not felt and it is transmitted without any phase change.
한편, 이상광선의 편광방향으로 입사되는 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)은, 상기 등방성 매질(71)에서는 굴절률이 n_650이 되고, 제1 복굴절 매질(72)에서는 굴절률이 n1e_650이 되며, 제2 복굴절 매질(73)에서는 n2e_650이 된다. 이에 따라, 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)은 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질 (72)에서 서로 다른 굴절률을 느끼게 되고, 상기 제1 복굴절 매질(72)과 제2 복굴절 매질(73)에서는 동일한 굴절률을 느끼게 된다.On the other hand, the medium density recording medium beam (wavelength 650 nm) incident in the polarization direction of the extraordinary ray has a refractive index of n_650 in the isotropic medium 71 and a refractive index of n1e_650 in the first birefringent medium 72. In the birefringent medium 73, n2e_650 is obtained. Accordingly, the beam for the medium density recording medium (wavelength 650 nm) feels different refractive indices in the isotropic medium 71 and the first birefringent medium 72, and the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium ( 73, the same refractive index is felt.
이를 부연하여 설명하면, 이상광선의 편광방향으로 중밀도 기록매체용 빔(파장 650nm)이 입사되는 경우에는, 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질(72)의 경계면에서만 매질이 틀린 것으로 인식하게 되는 것이다. 이에 따라, 편광 위상보상소자를 구성하는 상기 제1 복굴절 매질(72)의 형상에 의하여 빔의 광경로가 조정되어 구면수차를 보정할 수 있게 된다.In detail, when the beam for medium-density recording medium (wavelength 650 nm) is incident in the polarization direction of the extraordinary ray, it is recognized that the medium is wrong only at the interface between the isotropic medium 71 and the first birefringent medium 72. It is done. Accordingly, the optical path of the beam is adjusted by the shape of the first birefringent medium 72 constituting the polarization phase compensating element to correct spherical aberration.
또한, 이상광선의 편광방향으로 입사되는 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)은, 상기 등방성 매질(71)에서는 굴절률이 n_780이 되고, 제1 복굴절 매질(72)에서는 굴절률이 n1e_780이 되며, 제2 복굴절 매질(73)에서는 n2e_780이 된다. 이에 따라, 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)은 상기 등방성 매질(71)과 제1 복굴절 매질 (72)에서는 서로 동일한 굴절률을 느끼게 되고, 상기 제1 복굴절 매질(72)과 제2 복굴절 매질(73)에서는 서로 동일하지 않은 굴절률을 느끼게 된다.In addition, the low density recording medium beam (wavelength 780 nm) incident in the polarization direction of the extraordinary ray has a refractive index of n_780 in the isotropic medium 71, and a refractive index of n1e_780 in the first birefringent medium 72, and a second In the birefringent medium 73, n2e_780 is obtained. Accordingly, the low density recording medium beam (wavelength 780 nm) feels the same refractive index in the isotropic medium 71 and the first birefringent medium 72, and the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium 73 In this case, the refractive indices are different from each other.
이를 부연하여 설명하면, 이상광선의 편광방향으로 저밀도 기록매체용 빔(파장 780nm)이 입사되는 경우에는, 상기 제1 복굴절 매질(72)과 제2 복굴절 매질(73)의 경계면에서만 매질이 틀린 것으로 인식하게 되는 것이다. 이에 따라, 편광 위상보상소자를 구성하는 상기 제2 복굴절 매질(73)의 형상에 의하여 빔의 광경로가 조정되어 구면수차를 보정할 수 있게 된다.In detail, when the low density recording medium beam (wavelength 780 nm) is incident in the polarization direction of the extraordinary ray, the medium is wrong only at the interface between the first birefringent medium 72 and the second birefringent medium 73. It will be recognized. Accordingly, the optical path of the beam is adjusted by the shape of the second birefringent medium 73 constituting the polarization phase compensating element to correct spherical aberration.
한편, 입사되는 고밀도 기록매체용 빔과 중밀도 기록매체용 빔 및 저밀도 기록매체용 빔의 편광방향을 선택함에 있어서는, 선평광된 빔을 발광하는 레이저 다이오드를 사용함으로써 간단하게 해결할 수 있다. 이때, 발광되는 빔의 편광방향을 고려하여 레이저 다이오드를 셋팅할 수도 있으며, λ/2 판(plate)을 이용하여 편광방향을 회전시킴으로써, 입사되는 빔의 편광방향을 선택적으로 조정할 수도 있다.On the other hand, in selecting the polarization direction of the incident high density recording medium beam, the medium density recording medium beam, and the low density recording medium beam, it can be easily solved by using a laser diode that emits the linearly beamed beam. In this case, the laser diode may be set in consideration of the polarization direction of the emitted light beam, and the polarization direction of the incident beam may be selectively adjusted by rotating the polarization direction using a λ / 2 plate.
또한, 복수 규격의 기록매체에 빔을 집광시키는 대물렌즈를 설계함에 있어서도, 고밀도 기록매체용 광학계에 맞는 최적 설계만을 고려하면 된다. 즉, 대물렌즈의 설계는 고밀도 기록매체용 광학계에 맞추어 설계하고, 중밀도 기록매체용 광학계 및 저밀도 기록매체용 광학계에 대한 문제는 편광 위상보상소자를 통하여 구면수차를 보정할 수 있게 됨으로써, 광학계 구성에 있어서도 편리함이 있다. 이때, 중밀도 기록매체용 광학계에서의 위상보상은 제1 복굴절 매질의 형상 설계를 통하여 보상할 수 있으며, 저밀도 기록매체용 광학계에서의 위상보상은 제2 복굴절 매질의 형상 설계를 통하여 보상할 수 있게 된다.Further, in designing an objective lens for focusing beams on a recording medium of a plurality of standards, only an optimum design suitable for an optical system for a high density recording medium may be considered. That is, the objective lens is designed according to the optical system for the high density recording medium, and the problem with the optical system for the medium density recording medium and the optical system for the low density recording medium is that the spherical aberration can be corrected through the polarization phase compensator, There is also convenience in. In this case, the phase compensation in the optical system for medium density recording medium can be compensated by the shape design of the first birefringent medium, and the phase compensation in the optical system for low density recording medium can be compensated by the shape design of the second birefringent medium. do.
그리고, 복수의 복굴절 매질 및 등방성 매질로 형성되는, 이러한 편광 위상보상소자는, 다이아몬드 터닝 머신(Diamond Turning Machine)을 이용한 각 매질의 가공을 통하여 형성할 수도 있으며, 리소그라피(lithography)에 의한 식각 공정을통해서도 각 매질의 형상을 구현할 수 있다.In addition, the polarization phase compensator, which is formed of a plurality of birefringent media and an isotropic media, may be formed through processing of each medium using a diamond turning machine, and an etching process by lithography may be performed. It is also possible to implement the shape of each medium.
이상의 설명에서와 같은 편광 위상보상소자를 채용한 광기록재생기에서의 위상 보상에 대하여 도 9 및 도 10에 나타내었다. 도 9는 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기에 있어서, 편광 위상보상소자의 형상에 따라, 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 재생하는 경우에 보상되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기를 이용하여 중밀도 기록매체(DVD용 디스크)를 재생하는 경우에 발생되는 OPD 곡선의 예를 나타낸 도면이다.9 and 10 show phase compensation in the optical recorder employing the polarization phase compensating element as described above. FIG. 9 shows an example of an OPD curve compensated when a medium density recording medium (DVD disc) is reproduced according to the shape of the polarization phase compensator in the optical recorder using the polarization phase compensator according to the present invention. 10 is a diagram showing an example of an OPD curve generated when a medium density recording medium (a disk for a DVD) is reproduced by using an optical recorder using a polarization phase compensating element according to the present invention.
즉, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 복굴절 매질(72)의 형상에 따라 위상 지연이 발생되고, 이에 따라 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 잔류 파면수차를 줄일 수 있음을 알 수 있다. 도 9의 윗 곡선(Upper)은 편광 위상보상소자(PPC)를 구성하는 제1 복굴절 매질(72)의 물리적 구조를 나타낸 것이고, 아랫 곡선(Lower)은 편광 위상보상소자에 의해 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대하여 위상 지연이 발생되는 것을 나타낸 것이다.That is, as shown in Figs. 9 and 10, a phase delay occurs according to the shape of the first birefringent medium 72, thereby reducing the residual wavefront aberration for the medium density recording medium beam (DVD beam). It can be seen that. The upper curve of FIG. 9 shows the physical structure of the first birefringent medium 72 constituting the polarization phase compensator (PPC), and the lower curve (Lower) is for the medium density recording medium by the polarization phase compensator. This shows that the phase delay is generated with respect to the beam (beam for DVD).
그리고 한 예로서, 본 발명에 따른 편광 위상보상소자를 이용하면, 선택된 제1 복굴절 매질(72) 및 등방성 매질(71)에 따라 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대하여 잔류 표면수차를 23.5mλ이하로 보상할 수 있었다. 도 10에서 '초기 OPD'는 편광 위상보상소자(PPC)를 사용하지 않은 경우의 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 파면수차를 나타낸 것이고, '잔류 OPD'는 편광 위상보상소자(PPC)를 사용한 경우에 발생되는 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대한 파면수차를 나타낸 것이다.As an example, when the polarization phase compensator according to the present invention is used, residual surface aberrations for the medium density recording medium beam (the DVD beam) are changed according to the selected first birefringent medium 72 and the isotropic medium 71. Compensation was possible below 23.5mλ. In FIG. 10, 'initial OPD' shows wavefront aberration with respect to a medium density recording medium beam (DVD beam) when no polarization phase compensator (PPC) is used, and 'residual OPD' indicates polarization phase compensator ( The wavefront aberration is shown with respect to the medium density recording medium beam (DVD beam) generated when PPC is used.
또한, 저밀도 기록매체용 빔(CD용 빔)에 대해서도, 상기 중밀도 기록매체용 빔(DVD용 빔)에 대하여 설명한 바와 동일한 개념이 적용되며, 상기 제2 복굴절 매질(73)의 형상을 조절함으로써, 저밀도 기록매체용 빔(CD용 빔)에 대한 파면수차를 보상할 수 있게 된다.The same concept as that described for the medium density recording medium beam (DVD beam) is also applied to the low density recording medium beam (CD beam), by adjusting the shape of the second birefringent medium 73. The wave front aberration can be compensated for the low density recording medium beam (CD beam).
이에 따라, 본 발명에 따른 편광 위상보상소자가 채용된 광기록재생기를 이용하면 고밀도/중밀도/저밀도 기록매체에 대한 호환성을 확보할 수 있게 된다. 도 11은 이와 같은 편광 위상보상소자가 채용된 광기록재생기의 광학계 구성의 한 예를 나타낸 것이다.Accordingly, by using the optical recorder employing the polarization phase compensation element according to the present invention it is possible to ensure compatibility with the high density / medium density / low density recording medium. Fig. 11 shows an example of an optical system configuration of an optical recorder employing such a polarization phase compensating element.
즉, 도 11에 나타낸 바와 같이, 고밀도 기록매체용 광원(HD용 광원)과, 중밀도 기록매체용 광원(DVD용 광원) 및 저밀도 기록매체용 광원(CD용 광원)이 각각 마련된다. 그리고, 각각의 기록매체용 광원으로부터 발광되는 빔이 대물렌즈로 입사될 수 있도록 광학계가 구성되어 있다.That is, as shown in Fig. 11, a high density recording medium light source (HD light source), a medium density recording medium light source (DVD light source) and a low density recording medium light source (CD light source) are provided, respectively. The optical system is configured so that beams emitted from the light sources for each recording medium can be incident on the objective lens.
이때, 상기 대물렌즈는 고밀도 기록매체용 광학계에 맞추어 최적 설계되며, 중밀도 기록매체용 광학계 및 저밀도 기록매체용 광학계에 대한 위상보상은 편광 위상보상소자를 이용하여 수행하도록 한다. 즉, 상기 편광 위상보상소자를 구성하는 등방성 매질과, 제1 복굴절 매질 및 제2 복굴절 매질의 굴절률 및 형상의 적절한 선택과 함께, 각 광학계에서 입사되는 빔의 편광방향 선택을 통하여 복수 광학계에 대한 위상보상을 구현할 수 있게 된다.In this case, the objective lens is optimally designed according to the optical system for the high density recording medium, and the phase compensation of the optical system for the medium density recording medium and the optical system for the low density recording medium is performed using a polarization phase compensating element. That is, the phase for the plurality of optical systems through the selection of the polarization direction of the beam incident from each optical system, with appropriate selection of the refractive index and shape of the isotropic medium and the first birefringent medium and the second birefringent medium constituting the polarization phase compensation element Rewards can be implemented.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 편광 위상보상소자 및 그 편광 위상보상소자를 이용한 광기록재생기에 의하면, 복수의 복굴절 물질 및 등방성 물질이 채용된 편광 위상보상소자를 사용함으로써, 복수 규격의 광기록매체 각각에 대하여 구면수차를 보정하고, 빔의 최대 효율을 이용하여 데이터를 기록/재생할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the polarization phase compensator and the optical recorder using the polarization phase compensator according to the present invention, by using a polarization phase compensator employing a plurality of birefringent materials and isotropic materials, optical recording of a plurality of standards There is an advantage in that spherical aberration is corrected for each medium and data can be recorded / reproduced using the maximum efficiency of the beam.
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