JP2001133689A - 高密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用した光ピックアップ装置 - Google Patents
高密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用した光ピックアップ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作限界を超えない範囲で高開口数を具現で
きる高密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用し
て記録密度を高め得るようにされた光ピックアップ装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 光軸に対して相対的に近軸に位置し、入
射光を発散透過させる第１透過部１５６と、第１透過部
１５６に対向配置されて入射光を発散反射させる第１反
射部１５７と、第１透過部１５６近傍の遠軸に形成され
て第１反射部１５７から反射された光を集束させる第２
反射部１５８と、第１反射部１５７近傍の遠軸に形成さ
れて第２反射部１５８で集束された光を屈折透過させる
第２透過部１５９とを含み、第１透過部を透過して入射
され、かつ、第１及び第２反射部から反射された後に第
２透過部を透過する光線のうち最外郭光線と光軸とがな
す角度αが、３０°≦α≦６５°を満足することを特徴
とする。
きる高密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用し
て記録密度を高め得るようにされた光ピックアップ装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 光軸に対して相対的に近軸に位置し、入
射光を発散透過させる第１透過部１５６と、第１透過部
１５６に対向配置されて入射光を発散反射させる第１反
射部１５７と、第１透過部１５６近傍の遠軸に形成され
て第１反射部１５７から反射された光を集束させる第２
反射部１５８と、第１反射部１５７近傍の遠軸に形成さ
れて第２反射部１５８で集束された光を屈折透過させる
第２透過部１５９とを含み、第１透過部を透過して入射
され、かつ、第１及び第２反射部から反射された後に第
２透過部を透過する光線のうち最外郭光線と光軸とがな
す角度αが、３０°≦α≦６５°を満足することを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高開口数をもつ高
密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用した光ピ
ックアップ装置に係り、詳細には、製作限界を超えない
範囲で高開口数を具現できるようになった高密度光集束
のための対物レンズ及びこれを採用して記録密度を高め
得るようになった光ピックアップ装置に関する。
密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用した光ピ
ックアップ装置に係り、詳細には、製作限界を超えない
範囲で高開口数を具現できるようになった高密度光集束
のための対物レンズ及びこれを採用して記録密度を高め
得るようになった光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、記録再生用光ディスクに用いら
れる対物レンズを一枚で具現するとき、製作限界によっ
て開口数０．６以上に製作できず、光学的収差０．０７
λms以下の公差を満足し難い。したがって、従来には、
図１及び図２に示されたような構造の対物レンズ及び光
ピックアップ装置が開示されている。
れる対物レンズを一枚で具現するとき、製作限界によっ
て開口数０．６以上に製作できず、光学的収差０．０７
λms以下の公差を満足し難い。したがって、従来には、
図１及び図２に示されたような構造の対物レンズ及び光
ピックアップ装置が開示されている。
【０００３】図１を参照すれば、従来の記録／再生用光
ピックアップ装置は、０．１ｍｍの厚さをもつ光ディス
ク１に２０ＧＢｙｔｅの高密度記録を具現できるように
なったものである。この光ピックアップ装置は、波長４
００ｎｍをもつ光源１１と、入射光を回折透過させるた
めの回折格子１９と、偏光方向に応じて光の進行経路を
変換するための第１偏光ビームスプリッタ２１と、光デ
ィスク１に円偏光の光が入射されるようにする１／４波
長板２３と、開口数０．８５をもつ対物レンズユニット
５０と、前記光ディスク１から反射された後に前記第１
偏光ビームスプリッタ２１を経由して入射された光を偏
光方向によって透過または反射させる第２偏光ビームス
プリッタ２７と、前記第２偏光ビームスプリッタ２７を
透過した光を受光して情報信号を検出する主光検出器３
１と、前記第２偏光ビームスプリッタ２７から反射され
た光を受光して誤差信号を検出するサーボ信号用光検出
器３７とを含む。
ピックアップ装置は、０．１ｍｍの厚さをもつ光ディス
ク１に２０ＧＢｙｔｅの高密度記録を具現できるように
なったものである。この光ピックアップ装置は、波長４
００ｎｍをもつ光源１１と、入射光を回折透過させるた
めの回折格子１９と、偏光方向に応じて光の進行経路を
変換するための第１偏光ビームスプリッタ２１と、光デ
ィスク１に円偏光の光が入射されるようにする１／４波
長板２３と、開口数０．８５をもつ対物レンズユニット
５０と、前記光ディスク１から反射された後に前記第１
偏光ビームスプリッタ２１を経由して入射された光を偏
光方向によって透過または反射させる第２偏光ビームス
プリッタ２７と、前記第２偏光ビームスプリッタ２７を
透過した光を受光して情報信号を検出する主光検出器３
１と、前記第２偏光ビームスプリッタ２７から反射され
た光を受光して誤差信号を検出するサーボ信号用光検出
器３７とを含む。
【０００４】また、前記光源１１と回折格子１９との間
の光経路上には、入射光を集束させるコリメーティング
レンズ１３と、入射光を整形するためのビーム整形プリ
ズム１５及び、入射光の位相を遅延させる１／２波長板
１７が配置される。そして、前記第１偏光ビームスプリ
ッタ２１と第２偏光ビームスプリッタ２７との間の光経
路上には入射光の位相を遅延させる１／２波長板２５が
さらに具備され、前記第２偏光ビームスプリッタ２７と
主光検出器３１との間には入射した平行光を集束させる
第１集束レンズ２９が配置され、前記第２偏光ビームス
プリッタ２７とサーボ信号用光検出器３７との間には入
射した平行光を集束させる第２集束レンズ３３及び非点
収差を引き起こす非点収差レンズ３５が配置される。ま
た、前記光源１１から照射され、前記第１偏光ビームス
プリッタ２１から反射され、かつ、第３集束レンズ３９
により集束された光から前記光源１１の光出力をモニタ
ーリングするモニター用光検出器４１が配置される。
の光経路上には、入射光を集束させるコリメーティング
レンズ１３と、入射光を整形するためのビーム整形プリ
ズム１５及び、入射光の位相を遅延させる１／２波長板
１７が配置される。そして、前記第１偏光ビームスプリ
ッタ２１と第２偏光ビームスプリッタ２７との間の光経
路上には入射光の位相を遅延させる１／２波長板２５が
さらに具備され、前記第２偏光ビームスプリッタ２７と
主光検出器３１との間には入射した平行光を集束させる
第１集束レンズ２９が配置され、前記第２偏光ビームス
プリッタ２７とサーボ信号用光検出器３７との間には入
射した平行光を集束させる第２集束レンズ３３及び非点
収差を引き起こす非点収差レンズ３５が配置される。ま
た、前記光源１１から照射され、前記第１偏光ビームス
プリッタ２１から反射され、かつ、第３集束レンズ３９
により集束された光から前記光源１１の光出力をモニタ
ーリングするモニター用光検出器４１が配置される。
【０００５】前記対物レンズユニット５０は、入射光を
集束させるための対物レンズ５１と、この対物レンズ５
１と前記光ディスク１との間に配置されて対物レンズユ
ニット５０の開口数を増加させるための半球形レンズ５
５とを含む。
集束させるための対物レンズ５１と、この対物レンズ５
１と前記光ディスク１との間に配置されて対物レンズユ
ニット５０の開口数を増加させるための半球形レンズ５
５とを含む。
【０００６】このように構成された対物レンズユニット
５０を採用した構成において、図２を参照すれば、対物
レンズ５１で開口数０．６を確保し、前記半球形レンズ
５５を通じて開口数を高めることができる。ここで、開
口数は前記半球形レンズ５５に入射される光の最大入射
角θと、前記半球形レンズ５５の屈折率Ｎとの積に比例
して決定されるので、開口数を０．８５に増加させるこ
とが可能である。
５０を採用した構成において、図２を参照すれば、対物
レンズ５１で開口数０．６を確保し、前記半球形レンズ
５５を通じて開口数を高めることができる。ここで、開
口数は前記半球形レンズ５５に入射される光の最大入射
角θと、前記半球形レンズ５５の屈折率Ｎとの積に比例
して決定されるので、開口数を０．８５に増加させるこ
とが可能である。
【０００７】一方、従来の光ピックアップ装置のような
光学的構成で高開口数を確保したまま、光ディスク１に
結ばれる光スポットの寸法を最小化しようとする場合、
光ディスク１と半球形レンズ５５との距離である作動距
離ｄ1が０．１ｍｍ程度に小さくなければならない。し
たがって、作動距離ｄ1が短くて半球形レンズ５５がタ
ーンテーブル（図示せず）に対する光ディスク１の着脱
及び光ディスク１の回転に邪魔となる。そして、光ディ
スク１の場合、フォーカス方向への移動量は±０．７ｍ
ｍ水準で前記作動距離ｄ1以上の値をもつので、フォー
カシングサーボの精度が１０ｎｍ未満に極めて高精度で
ある必要があるため、量産が不可能であるという問題点
がある。
光学的構成で高開口数を確保したまま、光ディスク１に
結ばれる光スポットの寸法を最小化しようとする場合、
光ディスク１と半球形レンズ５５との距離である作動距
離ｄ1が０．１ｍｍ程度に小さくなければならない。し
たがって、作動距離ｄ1が短くて半球形レンズ５５がタ
ーンテーブル（図示せず）に対する光ディスク１の着脱
及び光ディスク１の回転に邪魔となる。そして、光ディ
スク１の場合、フォーカス方向への移動量は±０．７ｍ
ｍ水準で前記作動距離ｄ1以上の値をもつので、フォー
カシングサーボの精度が１０ｎｍ未満に極めて高精度で
ある必要があるため、量産が不可能であるという問題点
がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、その目的は、高い開口数を維
持しながらも記録媒体との作動距離を確保できるように
なった構造の高密度光集束のための対物レンズ及びこれ
を採用した光ピックアップ装置を提供するところにあ
る。
みて成されたものであり、その目的は、高い開口数を維
持しながらも記録媒体との作動距離を確保できるように
なった構造の高密度光集束のための対物レンズ及びこれ
を採用した光ピックアップ装置を提供するところにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による高密度光集束のための対物レンズは、
光軸に対して相対的に近軸に位置し、入射光を発散透過
させる第１透過部と、前記第１透過部に対向配置されて
入射光を発散反射させる第１反射部と、前記第１透過部
近傍の遠軸に形成されて前記第１反射部から反射された
光を集束させる第２反射部と、前記第１反射部近傍の遠
軸に形成されて前記第２反射部で集束された光を屈折透
過させる第２透過部とを含み、前記第１透過部を透過し
て入射され、かつ、前記第１及び第２反射部から反射さ
れた後に前記第２透過部を透過する光線のうち最外郭光
線と光軸とがなす角度αは、下記式を満足することを特
徴とする。
に、本発明による高密度光集束のための対物レンズは、
光軸に対して相対的に近軸に位置し、入射光を発散透過
させる第１透過部と、前記第１透過部に対向配置されて
入射光を発散反射させる第１反射部と、前記第１透過部
近傍の遠軸に形成されて前記第１反射部から反射された
光を集束させる第２反射部と、前記第１反射部近傍の遠
軸に形成されて前記第２反射部で集束された光を屈折透
過させる第２透過部とを含み、前記第１透過部を透過し
て入射され、かつ、前記第１及び第２反射部から反射さ
れた後に前記第２透過部を透過する光線のうち最外郭光
線と光軸とがなす角度αは、下記式を満足することを特
徴とする。
【００１０】３０°≦α≦６５°
【００１１】また、前記目的を達成するために、本発明
は、レーザー光を照射する光源と、入射光の進行経路を
変換する光経路変換手段と、入射光を集束させて光ディ
スクに光スポットを形成させる対物レンズユニットと、
前記光ディスクから反射され、かつ、前記対物レンズユ
ニット及び光経路変換手段を経由して入射された光を受
光する光検出器とを含む光ピックアップ装置において、
前記対物レンズユニットは、前記光経路変換手段を経由
して入射された光を集束させる第１対物レンズと、前記
第１対物レンズにより集束された光を再集束させるよう
に前記第１対物レンズと前記光ディスクとの間の光経路
上に配置され、光軸に対して相対的に近軸に位置し、入
射光を発散透過させる第１透過部と、前記第１透過部に
対向配置されて入射光を発散反射させる第１反射部と、
前記第１透過部近傍の遠軸に形成されて前記第１反射部
から反射された光を集束させる第２反射部と、前記第１
反射部近傍の遠軸に形成されて前記第２反射部で集束さ
れた光を屈折透過させる第２透過部とからなる第２対物
レンズとを含むことを特徴とする。
は、レーザー光を照射する光源と、入射光の進行経路を
変換する光経路変換手段と、入射光を集束させて光ディ
スクに光スポットを形成させる対物レンズユニットと、
前記光ディスクから反射され、かつ、前記対物レンズユ
ニット及び光経路変換手段を経由して入射された光を受
光する光検出器とを含む光ピックアップ装置において、
前記対物レンズユニットは、前記光経路変換手段を経由
して入射された光を集束させる第１対物レンズと、前記
第１対物レンズにより集束された光を再集束させるよう
に前記第１対物レンズと前記光ディスクとの間の光経路
上に配置され、光軸に対して相対的に近軸に位置し、入
射光を発散透過させる第１透過部と、前記第１透過部に
対向配置されて入射光を発散反射させる第１反射部と、
前記第１透過部近傍の遠軸に形成されて前記第１反射部
から反射された光を集束させる第２反射部と、前記第１
反射部近傍の遠軸に形成されて前記第２反射部で集束さ
れた光を屈折透過させる第２透過部とからなる第２対物
レンズとを含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】図３を参照すれば、本発明の実施
形態による高密度光集束のための対物レンズ１５５は、
入射光を発散透過させる第１透過部１５６と、前記第１
透過部１５６に対向配置されて入射光を発散反射させる
第１反射部１５７と、前記第１透過部１５６近傍に形成
されて前記第１反射部１５７から反射された光を集束さ
せる第２反射部１５８と、前記第２反射部１５８で集束
された光を屈折透過させる第２透過部１５９とを含んで
なる。
形態による高密度光集束のための対物レンズ１５５は、
入射光を発散透過させる第１透過部１５６と、前記第１
透過部１５６に対向配置されて入射光を発散反射させる
第１反射部１５７と、前記第１透過部１５６近傍に形成
されて前記第１反射部１５７から反射された光を集束さ
せる第２反射部１５８と、前記第２反射部１５８で集束
された光を屈折透過させる第２透過部１５９とを含んで
なる。
【００１３】ここで、前記対物レンズ１５５は、前記第
２透過部１５９が前記光ディスク１００に対向するよう
に位置され、前記第２透過部１５９と前記光ディスク１
００との間の間隔である作動距離ｄ2が前述した従来の
半球形レンズの作動距離ｄ1に比べて相対的に大きな値
をもつように前記第１及び第２反射部１５７及び１５８
と前記第１及び第２透過部１５６及び１５９が設計され
る。
２透過部１５９が前記光ディスク１００に対向するよう
に位置され、前記第２透過部１５９と前記光ディスク１
００との間の間隔である作動距離ｄ2が前述した従来の
半球形レンズの作動距離ｄ1に比べて相対的に大きな値
をもつように前記第１及び第２反射部１５７及び１５８
と前記第１及び第２透過部１５６及び１５９が設計され
る。
【００１４】前記第１透過部１５６は、光学的フィール
ド収差を取り除くためのものであって、凹んだ曲率をも
つことが好ましく、入射された光の形態によって球面と
非球面との組み合わせで収差を最小化できるように設計
される。前記第１反射部１５７は、開口数０．６以上の
高開口数を維持するように入射光の反射角を最大限に大
きく維持できるようになった凸状の反射面を具備する。
すなわち、前記第１反射部１５７の反射面は、前記第１
透過部１５６に向けて凸状に形成される。前記第２反射
部１５８は、入射光の球面収差、コマ収差などの光学的
収差を最小化できるようになった凹状の反射面であっ
て、前記第１反射部１５７から入射された光を反射させ
て前記第２透過部１５９の方に向かわせ、前記第２透過
部１５９を透過して入射された光を前記第１反射部１５
７の方に反射させる。前記第２透過部１５９は平面から
形成されて、前述したレンズの製作が容易になるように
なっている。ここで、前記第１透過部１５６と前記第２
反射部１５８とがなす面と、前記第１反射部１５７と第
２透過部１５９とがなす面との間には、空気の屈折率と
は異なる屈折率ｎをもつ光学的材質で充填されて、前記
第２反射部１５６から反射された集束光が前記第２透過
部１５９を通じて集束できるようになることが好まし
い。
ド収差を取り除くためのものであって、凹んだ曲率をも
つことが好ましく、入射された光の形態によって球面と
非球面との組み合わせで収差を最小化できるように設計
される。前記第１反射部１５７は、開口数０．６以上の
高開口数を維持するように入射光の反射角を最大限に大
きく維持できるようになった凸状の反射面を具備する。
すなわち、前記第１反射部１５７の反射面は、前記第１
透過部１５６に向けて凸状に形成される。前記第２反射
部１５８は、入射光の球面収差、コマ収差などの光学的
収差を最小化できるようになった凹状の反射面であっ
て、前記第１反射部１５７から入射された光を反射させ
て前記第２透過部１５９の方に向かわせ、前記第２透過
部１５９を透過して入射された光を前記第１反射部１５
７の方に反射させる。前記第２透過部１５９は平面から
形成されて、前述したレンズの製作が容易になるように
なっている。ここで、前記第１透過部１５６と前記第２
反射部１５８とがなす面と、前記第１反射部１５７と第
２透過部１５９とがなす面との間には、空気の屈折率と
は異なる屈折率ｎをもつ光学的材質で充填されて、前記
第２反射部１５６から反射された集束光が前記第２透過
部１５９を通じて集束できるようになることが好まし
い。
【００１５】図３は、前記対物レンズ１５５を通じて入
射された平行光を光ディスク１００に集束させるための
構成に例えて示すものであって、高開口数をもつ対物レ
ンズ１５５で発生するコマ収差及び非点収差を克服でき
るように０．４ｍｍ以下の厚さ、好ましくは、０．１ｍ
ｍの厚さをもつことが好ましい。
射された平行光を光ディスク１００に集束させるための
構成に例えて示すものであって、高開口数をもつ対物レ
ンズ１５５で発生するコマ収差及び非点収差を克服でき
るように０．４ｍｍ以下の厚さ、好ましくは、０．１ｍ
ｍの厚さをもつことが好ましい。
【００１６】ここで、前記対物レンズ１５５は、前記光
ディスク１００の再生に適した寸法の光スポットを与え
得るように、前記第１反射部１５７の直径及び前記第２
透過部１５９の外径は下記式１を満足することが好まし
い。このことは、前記第１反射部１５７に入射された光
のうち中心光を遮へいするためであって、この中心光を
遮へいすることで球面収差による影響を大幅に減らすこ
とができ、その結果、光スポットの直径を小さくでき
る。
ディスク１００の再生に適した寸法の光スポットを与え
得るように、前記第１反射部１５７の直径及び前記第２
透過部１５９の外径は下記式１を満足することが好まし
い。このことは、前記第１反射部１５７に入射された光
のうち中心光を遮へいするためであって、この中心光を
遮へいすることで球面収差による影響を大幅に減らすこ
とができ、その結果、光スポットの直径を小さくでき
る。
【００１７】 ０．１< 第１反射部の直径／第２透過部の外径 <０．５ （式１）
【００１８】図４及び図５は、集束光が入射した場合に
適するように設計された対物レンズ１５５の光学的配置
を示す図面である。この対物レンズ１５５は、図３を参
照して説明された対物レンズのように、第１及び第２透
過部１５６及び１５９と、第１及び第２反射部１５７及
び１５８で構成されるものであって、その設計データに
違いがある。
適するように設計された対物レンズ１５５の光学的配置
を示す図面である。この対物レンズ１５５は、図３を参
照して説明された対物レンズのように、第１及び第２透
過部１５６及び１５９と、第１及び第２反射部１５７及
び１５８で構成されるものであって、その設計データに
違いがある。
【００１９】図４を参照すれば、所定の集束光として第
１透過部１５６に入射した光は第１透過部１５６で発散
されて平行光となったまま前記第１反射部１５７に向か
い、前記第１反射部１５７で発散反射された後に、前記
第２反射部１５８により集束されて光ディスク１００に
高密度で集束される。
１透過部１５６に入射した光は第１透過部１５６で発散
されて平行光となったまま前記第１反射部１５７に向か
い、前記第１反射部１５７で発散反射された後に、前記
第２反射部１５８により集束されて光ディスク１００に
高密度で集束される。
【００２０】図５を参照すれば、所定角度以上の集束角
度で第１透過部１５６に入射した集束光は第１透過部１
５６で集束発散されたまま第１反射部１５７に入射し、
第１反射部１５７で発散反射された後に、第２反射部１
５８により集束反射されて光ディスク１００に高密度で
集束される。
度で第１透過部１５６に入射した集束光は第１透過部１
５６で集束発散されたまま第１反射部１５７に入射し、
第１反射部１５７で発散反射された後に、第２反射部１
５８により集束反射されて光ディスク１００に高密度で
集束される。
【００２１】図３ないし図５を参照して説明された対物
レンズ１５５において、作動距離ｄ 2を大きく確保しな
がら光ディスク１００に形成される光スポットの寸法を
最小化するために、前記第１透過部１５６の方から入射
して前記第１及び第２反射部１５７及び１５８を経由し
た後に前記第２透過部１５９を透過して進行する光の最
外郭光線と光軸との間の角度αは、下記式２を満足する
ことが好ましい。
レンズ１５５において、作動距離ｄ 2を大きく確保しな
がら光ディスク１００に形成される光スポットの寸法を
最小化するために、前記第１透過部１５６の方から入射
して前記第１及び第２反射部１５７及び１５８を経由し
た後に前記第２透過部１５９を透過して進行する光の最
外郭光線と光軸との間の角度αは、下記式２を満足する
ことが好ましい。
【００２２】 ３０°≦α≦６５° （式２）
【００２３】前述したように構成された対物レンズ１５
５の光学的データの第１及び第２実施形態は、下記表１
及び表２に示されている。
５の光学的データの第１及び第２実施形態は、下記表１
及び表２に示されている。
【００２４】表１及び表２は、入射光が平行に入射した
場合に適した設計データに関するものであって、表１は
作動距離ｄ2が１．１ｍｍである場合を示し、表２は作
動距離ｄ2が０．２ｍｍである場合を示す。また表３
は、表１及び表２に示された非球面に対する非球面係数
を示す。
場合に適した設計データに関するものであって、表１は
作動距離ｄ2が１．１ｍｍである場合を示し、表２は作
動距離ｄ2が０．２ｍｍである場合を示す。また表３
は、表１及び表２に示された非球面に対する非球面係数
を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】前述したように構成された対物レンズ１５
５は作動距離ｄ2が０．２ｍｍ、１．１ｍｍを維持して
対物レンズ１５５と光ディスク１００との間の干渉を排
除すると共に、開口数０．６以上を確保できる。したが
って、顕微鏡用レンズ、半導体露光器用レンズ及びディ
スク製造用マスタリング装置の集光レンズとして採用す
る時、高開口数を有しながらも光学系を小型化できると
いう利点がある。
５は作動距離ｄ2が０．２ｍｍ、１．１ｍｍを維持して
対物レンズ１５５と光ディスク１００との間の干渉を排
除すると共に、開口数０．６以上を確保できる。したが
って、顕微鏡用レンズ、半導体露光器用レンズ及びディ
スク製造用マスタリング装置の集光レンズとして採用す
る時、高開口数を有しながらも光学系を小型化できると
いう利点がある。
【００２９】図６を参照すれば、本発明の実施形態によ
る光ピックアップ装置は、レーザー光を照射する光源１
１０と、入射光の進行経路を変換するための光経路変換
手段と、入射光を集束させて光ディスク１００に光スポ
ットが形成されるようにする対物レンズユニット１５０
と前記光ディスク１００から反射されて前記対物レンズ
ユニット１５０及び光経路変換手段を経由して入射した
光を受光して情報信号及び誤差信号を検出する光検出器
１２５を含んでなる。ここで、前記光ディスク１００
は、２０ＧＢｙｔｅの情報記録密度を具現できるように
なった０．４ｍｍ以下の厚さをもつ光ディスク１０１
と、０．６ｍｍの厚さのデジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）１０３及び１．２ｍｍ厚さのコンパクトディスク
（ＣＤ）（図示せず）を互換採用できる。
る光ピックアップ装置は、レーザー光を照射する光源１
１０と、入射光の進行経路を変換するための光経路変換
手段と、入射光を集束させて光ディスク１００に光スポ
ットが形成されるようにする対物レンズユニット１５０
と前記光ディスク１００から反射されて前記対物レンズ
ユニット１５０及び光経路変換手段を経由して入射した
光を受光して情報信号及び誤差信号を検出する光検出器
１２５を含んでなる。ここで、前記光ディスク１００
は、２０ＧＢｙｔｅの情報記録密度を具現できるように
なった０．４ｍｍ以下の厚さをもつ光ディスク１０１
と、０．６ｍｍの厚さのデジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）１０３及び１．２ｍｍ厚さのコンパクトディスク
（ＣＤ）（図示せず）を互換採用できる。
【００３０】前記光源１１０は、約４００ｎｍの短波長
光を照射する半導体レーザーなどで構成される。前記光
経路変換手段は、入射光を偏光成分に応じて透過または
反射させる偏光ビームスプリッタ１１５と、この偏光ビ
ームスプリッタ１１５と前記光ディスク１００との間の
光経路上に配置されて入射光の位相を遅延させる１／４
波長板１１７とを含んでなる。また、前記光源１１０と
前記偏光ビームスプリッタ１１５との間の光経路上に
は、入射光を集束させて平行光にならしめるコリメーテ
ィングレンズ１１３をさらに具備することが好ましい。
光を照射する半導体レーザーなどで構成される。前記光
経路変換手段は、入射光を偏光成分に応じて透過または
反射させる偏光ビームスプリッタ１１５と、この偏光ビ
ームスプリッタ１１５と前記光ディスク１００との間の
光経路上に配置されて入射光の位相を遅延させる１／４
波長板１１７とを含んでなる。また、前記光源１１０と
前記偏光ビームスプリッタ１１５との間の光経路上に
は、入射光を集束させて平行光にならしめるコリメーテ
ィングレンズ１１３をさらに具備することが好ましい。
【００３１】前記対物レンズユニット１５０は、前述し
たＤＶＤ光ディスク１０３に適するように開口数０．６
をもつ第１対物レンズ１５１と、この第１対物レンズ１
５１と前記光ディスク１００との間の光経路上に選択的
に位置される第２対物レンズ１５５’及び光経路上に配
置された可変しぼり１１９を含んでなる。
たＤＶＤ光ディスク１０３に適するように開口数０．６
をもつ第１対物レンズ１５１と、この第１対物レンズ１
５１と前記光ディスク１００との間の光経路上に選択的
に位置される第２対物レンズ１５５’及び光経路上に配
置された可変しぼり１１９を含んでなる。
【００３２】すなわち、図７に示されたように、前記光
ディスク１００として薄い高密度ディスク１０１を採用
する時には、光経路上に前記第１及び第２対物レンズ１
５１及び１５５’共に位置されて、前記対物レンズユニ
ット１５０の、すなわち、前記高密度光ディスク１０１
に光スポットが結ばれるようにする。また、図８に示さ
れるように、光ディスク１００として厚手のＤＶＤ光デ
ィスク１０３を採用する時には、前記第２対物レンズ１
５５’が取り除かれて、前記第１対物レンズ１５１にの
み入射光を集束させる。ここで、前記第２対物レンズ１
５５’の光経路上への挿入及び除去動作は、モータによ
り回転される回転板に第２対物レンズを取り付け、この
回転板を回転制御することにより挿入及び除去する回転
方式、ソレノイド駆動モータなどにより摺動させること
により設置及び除去する摺動方式など、通常の駆動方式
によって具現可能なため、その詳細な説明は省略する。
ディスク１００として薄い高密度ディスク１０１を採用
する時には、光経路上に前記第１及び第２対物レンズ１
５１及び１５５’共に位置されて、前記対物レンズユニ
ット１５０の、すなわち、前記高密度光ディスク１０１
に光スポットが結ばれるようにする。また、図８に示さ
れるように、光ディスク１００として厚手のＤＶＤ光デ
ィスク１０３を採用する時には、前記第２対物レンズ１
５５’が取り除かれて、前記第１対物レンズ１５１にの
み入射光を集束させる。ここで、前記第２対物レンズ１
５５’の光経路上への挿入及び除去動作は、モータによ
り回転される回転板に第２対物レンズを取り付け、この
回転板を回転制御することにより挿入及び除去する回転
方式、ソレノイド駆動モータなどにより摺動させること
により設置及び除去する摺動方式など、通常の駆動方式
によって具現可能なため、その詳細な説明は省略する。
【００３３】前記第１対物レンズ１５１は、開口数０．
６をもつ対物レンズであって、厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ
１０３に適した光スポットを結ばせるレンズである。
６をもつ対物レンズであって、厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ
１０３に適した光スポットを結ばせるレンズである。
【００３４】この第１対物レンズ１５１は、好ましく
は、本出願人により提案された米国特許第５、６６５、
９５７号、米国特許第５、８２２、１３５号、米国特許
第５、９０９、４２４号、米国特許第５、９８７、９２
４号に開示された環状遮へい方式のレンズ構成をもつ。
このように環状遮へい方式のレンズを具備する場合に
は、第１対物レンズ１５１の近軸領域と遠軸領域とに分
けて焦点位置を調節でき、その結果、前記光ディスク１
００として厚さが１．２ｍｍであるＣＤ光ディスク（図
示せず）を互換して採用できる。
は、本出願人により提案された米国特許第５、６６５、
９５７号、米国特許第５、８２２、１３５号、米国特許
第５、９０９、４２４号、米国特許第５、９８７、９２
４号に開示された環状遮へい方式のレンズ構成をもつ。
このように環状遮へい方式のレンズを具備する場合に
は、第１対物レンズ１５１の近軸領域と遠軸領域とに分
けて焦点位置を調節でき、その結果、前記光ディスク１
００として厚さが１．２ｍｍであるＣＤ光ディスク（図
示せず）を互換して採用できる。
【００３５】前記第２対物レンズ１５５’は、図３ない
し図５を参照して説明されたように、入射光を発散透過
させる第１透過部１５６、前記第１透過部１５６に対向
配置されて入射光を発散反射させる第１反射部１５７、
前記第１透過部１５６近傍に形成されて前記第１反射部
１５７から反射された光を集束させる第２反射部１５８
及び前記第２反射部１５８で集束された光を屈折透過さ
せる第２透過部１５９を含んでなる。ここで、前記第１
及び第２透過部１５６及び１５９と、前記第１及び第２
反射部１５７及び１５８により前記光ディスク１００に
入射する光線のうち最外郭光線と光軸とがなす角度α
は、上式（２）を満足することが好ましい。
し図５を参照して説明されたように、入射光を発散透過
させる第１透過部１５６、前記第１透過部１５６に対向
配置されて入射光を発散反射させる第１反射部１５７、
前記第１透過部１５６近傍に形成されて前記第１反射部
１５７から反射された光を集束させる第２反射部１５８
及び前記第２反射部１５８で集束された光を屈折透過さ
せる第２透過部１５９を含んでなる。ここで、前記第１
及び第２透過部１５６及び１５９と、前記第１及び第２
反射部１５７及び１５８により前記光ディスク１００に
入射する光線のうち最外郭光線と光軸とがなす角度α
は、上式（２）を満足することが好ましい。
【００３６】一方、前記第１及び第２透過部１５６及び
１５９と、前記第１及び第２反射部１５７及び１５８の
各々は、前述と実質的に同様の構成及び機能を有するの
で、その詳細な説明を省略する。
１５９と、前記第１及び第２反射部１５７及び１５８の
各々は、前述と実質的に同様の構成及び機能を有するの
で、その詳細な説明を省略する。
【００３７】前述したように、光経路上に開口数０．６
の第１対物レンズ１５１と共に第２対物レンズ１５５’
を採用することにより開口数０．８５である高開口数の
レンズを具現でき、その結果、前記高密度光ディスク１
０１に対して高精度の光スポットを結ぶことができる。
前記高密度光ディスク１０１は、コマ収差及び非点収差
に鑑みて０．４ｍｍ以下の厚さ、好ましくは、０．１ｍ
ｍの厚さをもつ。
の第１対物レンズ１５１と共に第２対物レンズ１５５’
を採用することにより開口数０．８５である高開口数の
レンズを具現でき、その結果、前記高密度光ディスク１
０１に対して高精度の光スポットを結ぶことができる。
前記高密度光ディスク１０１は、コマ収差及び非点収差
に鑑みて０．４ｍｍ以下の厚さ、好ましくは、０．１ｍ
ｍの厚さをもつ。
【００３８】前記可変しぼり１１９は波長選択的可変し
ぼりであって、前記高密度光ディスク１０１に対する情
報の記録再生時には入射光ビームが可変しぼり１１９中
央部近傍の一部を通過して前記第１透過部１５６に入射
光を集束させ、ＤＶＤ光ディスク１０３の採用時には可
変しぼり１１９のほとんどを透過して光ディスク１０３
に集束させる。
ぼりであって、前記高密度光ディスク１０１に対する情
報の記録再生時には入射光ビームが可変しぼり１１９中
央部近傍の一部を通過して前記第１透過部１５６に入射
光を集束させ、ＤＶＤ光ディスク１０３の採用時には可
変しぼり１１９のほとんどを透過して光ディスク１０３
に集束させる。
【００３９】前記光検出器１２５は、前記光ディスク１
００から反射された後、前記偏光ビームスプリッタ１１
５を経由して入射した光を受光できるようになったもの
であって、各々独立的に光電変換できるように複数個に
区分されている。前記光検出器１２５そのものの構成は
広く知られているため、その詳細な説明を省略する。
００から反射された後、前記偏光ビームスプリッタ１１
５を経由して入射した光を受光できるようになったもの
であって、各々独立的に光電変換できるように複数個に
区分されている。前記光検出器１２５そのものの構成は
広く知られているため、その詳細な説明を省略する。
【００４０】一方、前記偏光ビームスプリッタ１１５と
前記光検出器１２５との間の光経路上には、入射光を回
折透過させて誤差信号用光ビームと情報信号用光ビーム
とに区分するホログラム素子１２１と、前記ホログラム
素子１２１を回折透過した光を集束させる集束レンズ１
２３とをさらに含むことが好ましい。
前記光検出器１２５との間の光経路上には、入射光を回
折透過させて誤差信号用光ビームと情報信号用光ビーム
とに区分するホログラム素子１２１と、前記ホログラム
素子１２１を回折透過した光を集束させる集束レンズ１
２３とをさらに含むことが好ましい。
【００４１】前述のように構成された本発明による対物
レンズは、相手物との干渉を排除できるように作動距離
ｄ2が０．２ｍｍまたは１．１ｍｍを維持したまま、開
口数０．６以上の高開口数を有し得るようになった構造
を有するという利点がある。したがって、前述した対物
レンズを顕微鏡用レンズ、半導体露光器用レンズ及びデ
ィスク製造用マスタリング装置の集光レンズとして採用
するとき、高開口数を有しながらも、光学系を小型化で
きるという利点がある。
レンズは、相手物との干渉を排除できるように作動距離
ｄ2が０．２ｍｍまたは１．１ｍｍを維持したまま、開
口数０．６以上の高開口数を有し得るようになった構造
を有するという利点がある。したがって、前述した対物
レンズを顕微鏡用レンズ、半導体露光器用レンズ及びデ
ィスク製造用マスタリング装置の集光レンズとして採用
するとき、高開口数を有しながらも、光学系を小型化で
きるという利点がある。
【００４２】さらに、本発明による光ピックアップ装置
は、光経路上に挿入及び除去可能に設けられ、作動距離
ｄ2が０．２ｍｍを維持したまま第１対物レンズと共に
開口数０．８５程度を具現できる第２対物レンズを具備
することにより、厚さが０．４ｍｍ以下の高密度光ディ
スクに対する情報の記録再生時に、光ディスクとの干渉
を排除できるという利点がある。また、第２対物レンズ
を挿入または除去して用いることにより、ＤＶＤ光ディ
スク、ＣＤ光ディスクの光記録媒体を互換して採用でき
るという利点がある。
は、光経路上に挿入及び除去可能に設けられ、作動距離
ｄ2が０．２ｍｍを維持したまま第１対物レンズと共に
開口数０．８５程度を具現できる第２対物レンズを具備
することにより、厚さが０．４ｍｍ以下の高密度光ディ
スクに対する情報の記録再生時に、光ディスクとの干渉
を排除できるという利点がある。また、第２対物レンズ
を挿入または除去して用いることにより、ＤＶＤ光ディ
スク、ＣＤ光ディスクの光記録媒体を互換して採用でき
るという利点がある。
【図１】 従来の高密度光集束のための半球形レンズを
具備した対物レンズユニット及びこれを採用した光ピッ
クアップ装置の光学的配置を示す図である。
具備した対物レンズユニット及びこれを採用した光ピッ
クアップ装置の光学的配置を示す図である。
【図２】 従来の高開口数を得るための対物レンズユニ
ットの光学的配置を示す図である。
ットの光学的配置を示す図である。
【図３】 入射光が平行光である場合に適するように設
計された本発明の実施形態による高密度光集束のための
対物レンズの光学的配置を示す図である。
計された本発明の実施形態による高密度光集束のための
対物レンズの光学的配置を示す図である。
【図４】入射光が集束光である場合に適するように設計
された本発明の実施形態による高密度光集束のための対
物レンズの光学的配置を示す図である。
された本発明の実施形態による高密度光集束のための対
物レンズの光学的配置を示す図である。
【図５】 入射光が集束光である場合に適するように設
計された本発明の実施形態による高密度光集束のための
対物レンズの光学的配置を示す図である。
計された本発明の実施形態による高密度光集束のための
対物レンズの光学的配置を示す図である。
【図６】 本発明の一実施形態による図３に開示された
高密度光集束のための対物レンズを採用した光ピックア
ップ装置の光学的配置を示す図である。
高密度光集束のための対物レンズを採用した光ピックア
ップ装置の光学的配置を示す図である。
【図７】 本発明の実施形態による光ピックアップ装置
の要部を抜萃して示す図であって、薄手のディスク採用
時の光学的配置を示す図である。
の要部を抜萃して示す図であって、薄手のディスク採用
時の光学的配置を示す図である。
【図８】 本発明の実施形態による光ピックアップ装置
の要部を抜萃して示す図であって、厚手のディスク採用
時の光学的配置を示す図である。
の要部を抜萃して示す図であって、厚手のディスク採用
時の光学的配置を示す図である。
１００ 光ディスク １５５ 対物レンズ １５６ 第１透過部 １５７ 第１反射部 １５８ 第２反射部 １５９ 第２透過部 ｎ 開口数 ｄ2 作動距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鄭 丞台 大韓民国京畿道城南市盆唐区書▲ヒュン▼ 洞291番地東亜アパート207棟1405号 (72)発明者 李 哲雨 大韓民国ソウル特別市龍山区東部二村洞 301−162番地現代アパート32棟902号 (72)発明者 鄭 鐘三 大韓民国京畿道城南市盆唐区野塔洞339番 地現代アパート835棟1306号 (72)発明者 申 東鎬 大韓民国ソウル特別市西大門区北阿▲ヒュ ン▼３洞１−83番地
Claims (9)
- 【請求項１】 光軸に対して相対的に近軸に位置し、入
射光を発散透過させる第１透過部と、前記第１透過部に
対向配置されて入射光を発散反射させる第１反射部と、
前記第１透過部近傍の遠軸に形成されて前記第１反射部
から反射された光を集束させる第２反射部と、前記第１
反射部近傍の遠軸に形成されて前記第２反射部で集束さ
れた光を屈折透過させる第２透過部とを含み、 前記第１透過部を透過して入射され、かつ、前記第１及
び第２反射部から反射された後に前記第２透過部を透過
する光線のうち最外郭光線と光軸とがなす角度αは、下
記式を満足することを特徴とする対物レンズ。 ３０°≦α≦６５° - 【請求項２】 前記第１透過部と前記第２反射部とがな
す面と、前記第１反射部と前記第２透過部とがなす面と
の間には、光学的材質が充填されたことを特徴とする請
求項１に記載の対物レンズ。 - 【請求項３】 前記第１反射部に入射された光のうち中
心光を遮へいして球面収差による影響を低減できるよう
に、前記第１反射部の直径及び前記第２透過部の外径
は、下記式を満足することを特徴とする請求項１または
２に記載の対物レンズ。 ０．１< 第１反射部の直径／第２透過部の外径 <０．５ - 【請求項４】 レーザー光を照射する光源と、 入射光の進行経路を変換する光経路変換手段と、 入射光を集束させて光ディスクに光スポットを形成させ
る対物レンズユニットと、 前記光ディスクから反射され、かつ、前記対物レンズユ
ニット及び光経路変換手段を経由して入射された光を受
光する光検出器とを含む光ピックアップ装置において、 前記対物レンズユニットは、 前記光経路変換手段を経由して入射された光を集束させ
る第１対物レンズと、 前記第１対物レンズにより集束された光を再集束させる
ように前記第１対物レンズと前記光ディスクとの間の光
経路上に配置され、光軸に対して相対的に近軸に位置
し、入射光を発散透過させる第１透過部と、前記第１透
過部に対向配置されて入射光を発散反射させる第１反射
部と、前記第１透過部近傍の遠軸に形成されて前記第１
反射部から反射された光を集束させる第２反射部と、前
記第１反射部近傍の遠軸に形成されて前記第２反射部で
集束された光を屈折透過させる第２透過部とからなる第
２対物レンズとを含むことを特徴とする光ピックアップ
装置。 - 【請求項５】 前記第１透過部を透過して入射され、か
つ、前記第１及び第２反射部から反射された後に前記第
２透過部を透過する光線のうち最外郭の光線と光軸とが
なす角度αは、下記式を満足することを特徴とする請求
項４に記載の光ピックアップ装置。 ３０°≦α≦６５° - 【請求項６】 前記第１透過部と前記第２反射部とがな
す面と、前記第１反射部と前記第２透過部とがなす面と
の間には、光学的材質が充填されたことを特徴とする請
求項４に記載の対物レンズ。 - 【請求項７】 前記第１反射部に入射された光のうち中
心光を遮へいして球面収差による影響を低減できるよう
に、前記第１反射部の直径及び前記第２透過部の外径は
下記式を満足することを特徴とする請求項４に記載の対
物レンズ。 ０．１< 第１反射部の直径／第２透過部の外径 <０．５ - 【請求項８】 前記第２対物レンズは、 前記第１対物レンズと前記光ディスクとの間の光経路上
に選択的に配置され、薄手の高密度光ディスクの採用時
には前記第１及び第２対物レンズにより光スポットを形
成し、厚手の光ディスクの採用時には前記第１対物レン
ズにより光スポットを形成するようになったことを特徴
とする請求項４ないし７のいずれか一項に記載の光ピッ
クアップ装置。 - 【請求項９】 前記対物レンズユニットは、 入射光の波長に応じて開口の寸法が選択されるように、
波長選択的可変しぼりをさらに含むことを特徴とする請
求項４ないし８のいずれか一項に記載の光ピックアップ
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990041767A KR100644566B1 (ko) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 고밀도 광집속을 위한 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치 |
| KR199941767 | 1999-09-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001133689A true JP2001133689A (ja) | 2001-05-18 |
| JP3380223B2 JP3380223B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=19613220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000292724A Expired - Fee Related JP3380223B2 (ja) | 1999-09-29 | 2000-09-26 | 高密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用した光ピックアップ装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6430139B1 (ja) |
| EP (1) | EP1103960B9 (ja) |
| JP (1) | JP3380223B2 (ja) |
| KR (1) | KR100644566B1 (ja) |
| CN (1) | CN1149557C (ja) |
| DE (1) | DE60015056T2 (ja) |
| TW (1) | TW594710B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194582A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-07-19 | Samsung Electronics Co Ltd | 高密度光集束のための対物レンズ及びこれを採用した光ピックアップ装置並びにこれに適した光ディスク |
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