KR100567190B1 - 광픽업용 대물 광학계 - Google Patents

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KR100567190B1
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펜탁스 가부시키가이샤
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Abstract

광픽업용 대물 단렌즈가 입사된 대략 평행광선을 광기록매체의 데이타 기록면상에 수속시키도록 형성되어 있다. 이 대물렌즈는 광입사측 면인 제1 면과 광기록매체측 면인 제2면을 포함하고 있다. 제1 면은 정의 굴절력을 가진 비구면이고, 제2 면은 정의 또는 부의 굴절력을 가진 비구면이다. 이 대물렌즈는, 제1 면과 제2 면 사이의 편심량이 2 ㎛ 이하일 때 축상 파면수차가 0.07λrms 이하가 되어 입사광을 대략 회절한계까지 수속시키도록 설계되어 있다. 대물렌즈의 개구수는 0.8 이상이다.
대물렌즈, 데이타 기록면, 비구면, 파면수차, 편심량, 개구수, 광원모듈, 새그량

Description

광픽업용 대물 광학계{OBJECTIVE OPTICAL SYSTEM FOR OPTICAL PICK-UP}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대물렌즈를 채용하는 광디스크 기록/재생 장치의 주요 구성요소를 도시한 개략도;
도 2는 도 1에 도시된 광디스크 드라이브의 일부분의 확대도;
도 3은 파인 액츄에이터 및 대물 광학계를 도시한 단면도;
도 4는 대물렌즈를 도시한 도면;
도 5는 함수 (2)-(5)를 도시한 그래프;
도 6은 구면수차 및 사인 조건을 도시한 그래프;
도 7a-7d는 메리디오날 면상에서의 파면수차를 도시한 그래프;
도 8은 상높이와 파면수차 사이의 관계를 도시한 그래프;
도 9는 제2 실시예에 의한 대물렌즈를 도시한 렌즈 도면;
도 10은 함수 (2)∼(5)를 도시한 그래프;
도 11은 제2 실시예에 의한 대물렌즈의 구면수차 및 사인 조건을 도시한 그래프;
도 12a-12d는 메리디오날 면상에서의 파면수차를 도시한 그래프;
도 13은 제2 실시예에 의한 상높이와 파면수차 사이의 관계를 도시한 그래프;
도 14는 비교예에 의한 대물렌즈를 도시한 렌즈 도면;
도 15는 함수 (2)-(5)를 도시한 그래프;
도 16은 비교예에 의한 대물렌즈의 구면수차 및 사인 조건을 도시한 그래프;
도 17a-17d는 메리디오날 면상에서의 파면수차를 도시한 그래프; 그리고
도 18은 비교예에 의한 상높이와 파면수차 사이의 관계를 도시한 그래프.
본 발명은 CD 또는 DVD와 같은 광디스크상에 데이타를 써넣거나 광디스크로부터 데이타를 읽어내는 데 사용되는 광픽업용 대물 광학계에 관한 것이다.
광픽업은 일반적으로, 레이저 다이오드에 의해 사출된 레이저빔이 빔스폿으로서 광디스크의 데이타 기록면상에 수속되도록 형성되어 있다.
예컨대, 광 데이타 재생장치 및/또는 기록장치에 있어서, 레이저 빔이 타원형 단면을 가진 발산 빔으로서 레이저 다이오드에 의해 사출된다. 발산 레이저빔은 그런다음 레이저 다이오드의 전방에 배열된 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행하게 변환된다. 평행하게 변환된 레이저빔은 레이저빔의 타원형 단면을 원형 단면으로 변환시키는 빔 성형 프리즘상에 입사된다. 그런다음, 예컨대 미러와 같은 것을 사용하여, 레이저빔은 광디스크의 반경방향과 평행한 방향으로 진행하도록 반사된다. 레이저빔은 캐리지내에 제공된 미러에 의해 광디스크의 데이타 기록면을 향해 진행하도록 재차 반사된다. 캐리지는 트랙킹 방향으로 이동가능하도록 형성될 수 있어, 레이저빔은 역시 캐리지상에 장착되어 광디스크의 데이타 기록면상에 레이저빔을 수속시키는 대물 광학계를 통해 데이타 기록면상에 수직으로 입사된다.
초기의 대물 광학계는 전형적으로 플라스틱 몰딩법에 의해 형성되는 단렌즈로 구성되었다. 그러므로, 대물 광학계의 개구수(NA)는 비교적 작았다. CD와 같은 광디스크의 데이타 밀도가 비교적 작기 때문에, 대물 광학계의 이런 NA가 충분하였다.
근래에는 데이타 밀도가 비교적 커지게 되었고, 이는 광디스크의 데이타 기록면상에 비교적 작은 빔스폿이 형성되는 것을 필요로 한다. 따라서, 개구수는 0.8 이상이 될 것이 요구되고 있다. 본 출원인은 일본 특허출원 제2000-29879호에서 매우 높은 NA를 가진 유리 단렌즈로 이루어진 대물 광학계를 제안하였다.
그와같은 유리 렌즈가 몰드를 이용하여 형성되는 경우, 대물 광학계의 양 렌즈면을 각각 형성하기 위한 몰드 구성요소들의 중심축들을 정렬하는 것은 어렵다. 다시말해, 렌즈를 몰드로부터 집어내기 위해서는, 몰드는 2개의 구성요소로 분리되어져야만 한다. 몰드가 몰딩장치 내부에서 이동하는 것을 허용하기 위해서는, 몰드의 구성요소들 사이와 각 몰드와 몰딩장치 사이에 간극이 제공되어져야만 한다. 그와같은 간극내에서, 몰드들의 위치/방향은 제한되지 않는다. 그 결과, 각 몰드의 양 구성요소의 중심축들을 정렬하는 것이 어렵게 되고, 그렇게 형성된 렌즈면들은 편심된다(즉, 2개의 면은 대물렌즈의 광축에 수직인 방향으로 서로에 대해 이동된다). 렌즈면들이 서로에 대해 편심되는 경우, 파면수차의 관점에서 렌즈의 성능은 저하된다. 그러므로, 편심량의 공차가 가능한한 크게 되어, 대물렌즈가 용이하 게 제조될 수 있도록 대물렌즈가 설계되는 것이 중요하다. 상기 출원에 있어서는, 대물렌즈가, 편심 공차가 매우 커서, 거의 무제한인 평-볼록 렌즈로서 형성된다.
평-볼록 렌즈가 0.8보다 큰 고NA를 가지도록 형성되면, 코마는, 면들 중 하나가 평면이기 때문에, 축외 광선에 대해 충분히 보정될 수 없다. 이럴 경우, 충분한 스폿성능을 유지할 수 있는 상측 렌즈면의 범위가 제한된다. 그 결과, 대물렌즈가 픽업장치나 파인 액츄에이터(fine actuator)상에 장착되는 경우에, 입사빔의 중심축과 대물렌즈의 광축이 정밀하게 정렬되어져야만 한다. 그러므로, 조립효율이 악화된다. 또한, 입사빔의 중심축과 대물렌즈의 광축의 정렬상태가, 대물렌즈가 고정된 후에 어떠한 이유로 인해 변동되는 경우에는, 파면수차와 관련하여 렌즈의 성능이 급격하게 저하된다. 따라서, 광픽업의 조립오차의 공차가 매우 작고, 사용하기가 어렵다.
본 발명은 상기 문제점이 해결됨에 있어 유리하다. 또한, 대물렌즈가 비교적 큰 개구수를 가진 단렌즈임에도 불구하고, 충분히 큰 이미지 서클을 제공하여, 조립의 마진이 비교적 크다. 또한, 본 발명에 의해 제공되는 대물렌즈에 의하면, 면들이, 대물렌즈가 몰드로 제조될 때에 소정의 공차내에서 편심되더라도, 성능은 저하되지 않는다. 그러므로, 대물렌즈는 높은 수득률로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 광픽업용 대물 단렌즈가 제공되고, 상기 대물렌즈는 입사된 대략 평행광을 광기록매체의 데이타 기록면상으로 수속시킨다. 상기 대물렌즈의 광입사측 면인 제1 면은 정의 굴절력을 가진 비구면이다. 상기 대물렌즈의 광기록매체측 면인 제2 면은 정의 굴절력과 부의 굴절력 중 하나를 가진 비구면이다. 제1 면과 제2 면 사이의 편심량이 2 ㎛ 이하일 때 축상 파면수차가 0.07λrms 이하가 되어 입사광을 대략 회절한계까지 수속시켜, 대물렌즈의 개구수는 0.8 이상이다.
이러한 구성에 의해, NA가 0.8 이상이기 때문에, 대물렌즈는 비교적 큰 데이타밀도를 가진 광디스크용으로 사용될 수 있다. 대물 광학계가 단렌즈로 이루어지기 때문에, 종래의 대물 단렌즈를 유지하기 위해 통상적으로 사용된 파인 액츄에이터가 고NA 대물렌즈용으로 사용될 수 있다. 또한, 상기와 같이 형성된 대물렌즈에 의하면, 이미지 서클이 확대된다. 그러므로, 광픽업장치의 광원유닛에 의해 사출되는 대략 평행광선으로 이루어지는 광선빔이 대물렌즈의 광축에 대해 경사지더라도, 파면수차의 관점에서의 렌즈의 성능은 심각하게 저하되지 않는다.
선택적으로, 대물렌즈는 몰딩에 의해 형성되어 1.6 이상의 굴절률을 가진 유리재료로부터 만들어진다.
또한, 비구면이 방정식:
Figure 112002031857123-pat00001
으로 표현되고,
여기서 h는 광축에 대한 비구면상의 지점의 높이를 나타내고, Fi(h)는 비구면상의 지점으로부터 광축에서 비구면에 접하는 면까지의 거리로서 정의되는 새그량을 나타내고, i는 면번호를 나태내고(즉, F1(h)는 광원모듈측의 형상을 나타내고, F2(h)는 광디스크측의 형상을 나타냄), r 은 광축상의 곡률반경이고, κ는 원추계수를 나타내고, A4, A6, A8, A10 및 A12 는 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면계수인 경우,
제1 면과 제2 면 각각은 바람직하게는 하기 조건을 만족시키도록 형성된다:
－2 ≤ dF1(h)/dh ≤ +2,
－0.1 ≤ dF2(h)/dh ≤ +0.1,
+0.5 ≤ d2F1(h)/dh2 ≤ +3.5, 및
－0.2 ≤ d2F2(h)/dh2 ≤ +0.2.
(발명의 실시형태)
이하, 3가지 실시예에 의한 대물렌즈가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 실시예들에 의한 임의의 대물렌즈가 적용될 수 있는 광디스크 드라이브(100)(예컨대 MO 디스크 드라이브)의 주요 구성요소의 사시도이다.
도 1 및 도 1의 부분 확대도인 도 2에 도시된 바와 같이, 광디스크 드라이브(100)는 케이싱(10)을 가지고 있다. 광디스크(2)가 도시되지 않은 로딩기굴 로딩/언로딩될 수 있다. 케이싱(1)의 바닥면의 중심부분에는, 스핀들 모터(45)가 제공된다. 광디스크(2)는 스핀들 모터(45)의 회전축(45a)의 선단에 고착되어, 광디스크(2)는 스핀들 모터(45)에 의해 회전된다. 광디스크의 직경방향으로, 서로 평행한 한쌍의 가이드 레일(42a, 42b)이 뻗어있다. 스핀들 모터(45)의 반대측의 가이드 레일(42a, 42b)의 단부에, 광원모듈(7)이 제공된다. 광원모듈(7)은 데이타를 기록/재생하는 데 사용되는 레이저빔(L)을 사출한다. 광원모듈(7)에 의해 사출된 레이저빔(L)은 가이드 레일(42a, 42b) 사이를 이동한다.
가이드 레일(42a, 42b)은 빔을 광원모듈(7)로부터 광디스크(2)의 소정의 트랙을 향해 방향설정하기 위한 광학계를 장착한 캐리지(40)를 미끄럼이동가능하게 장착하고 있다. 캐리지(40)는 한쌍의 리니어 모터로서 케이싱(1)상에 제공되는 영구자석과 함께 기능하는 한쌍의 코일(41a, 41b)을 가지고 있다. 리니어 모터가 작동되면(즉, 코일(41a, 41b)이 여기되면), 캐리지(40)는 레일(42a, 42b)에 의해 안내되면서 광디스크(2)의 반경방향(즉 트랙킹방향)으로 이동한다.
캐리지(40)는 광원모듈측에 개구(40a)를 가지고 있다. 이 개구(40a)는 가이드 레일(42a, 42b)과 평행한 방향으로 뻗어있다. 광원모듈(7)에 의해 사출된 레이저빔(L)은 한쌍의 가이드 레일(42a, 42b)을 따르는 캐리지(40)의 위치와는 상관없이 개구(40a)내로 들어간다. 개구(40a)의 한 단부가 캐리지(40)의 스핀들 모터측 단부에 근접하여 배치되고, 개구(40a)의 이 단부 부분(즉, 스핀들 모터측 단부)에, 레이징 미러(51)가 배열된다. 레이징 미러(51)의 바로 위, 캐리지(40)의 정상면상에는 하나의 개구가 형성되어 있어, 미러(51)상에 입사된 레이저빔(L)이 캐리지(40)의 정상면상의 개구를 통해 광디스크(2)의 데이타 기록면을 향해 반사된다.
캐리지(40)의 정상면의 개구에 대물렌즈(6)가 제공된다. 구체적으로는, 이 대물렌즈(6)는 굴절면으로서 비구면을 가진 단렌즈이다. 대물렌즈(6)는 파인 액츄 에이터(5)에 의해 지지되어 캐리지(40)의 정상면상의 개구에 배치된다. 대물렌즈(6)의 광축과 레이저빔(L)의 중심축은 서로 일치한다는 것이 이해되어져야 한다.
파인 액츄에이터(5)는 도 3에 도시된 바와 같이 대물렌즈(6)를 유지하기 위한 렌즈 프레임(12), 캐리지(40)의 정상면상에 고정된 지지유닛(43)을 가지고 있다. 파인 액츄에이터(5)는 한 세트의 지지 와이어(44)를 더 포함하고 있다. 지지 와이어(44)의 세트는 4개의 와이어(44)로 이루어져 있다. 4개의 와이어(44)의 기단은 지지유닛(43)상에 고정되고, 와이어(44)의 말단은 대물렌즈(6)의 광축방향으로 이동하도록 렌즈 프레임(12)을 유지한다. 파인 액츄에이터(5)는 캐리지(40)의 정상면상에 형성된 개구에 고정된 원호형 영구자석(15)과, 대물렌즈(6)의 디스크측의 코일(14)을 더 포함하고 있다. 코일(14)은 대물렌즈(6)의 광축과 동축으로 되어 있다.
전류가 포커싱 코일(13)을 통해 흐를 때, 코일은 영구자석(15)에 대해 흡인/반발되어, 렌즈 프레임(12)에 의해 유지된 대물렌즈(6)는 그것의 광축방향으로 이동한다. 따라서, 포커싱 코일(13)을 횡단하여 흐르는 전류의 양을 조절함으로써, 광축방향에 있어서의 대물렌즈(6)의 위치가 조정되어질 수 있다.
레이징 미러(51)에 의해 반사된 레이저빔(L)은 대물렌즈(6)상에 입사되고, 레이저빔의 중심축은 대물렌즈(6)의 광축과 일치된다. 대물렌즈(6)는 입사된 레이저빔(L)을 광(자기광학)디스크(2)의 데이타 기록면상에 수속시킨다. 레이저빔(L)이 수속되는 부분에 자기장을 인가함으로써 데이타가 광디스크(2)상에 기록될 때 코일(14)이 사용된다는 것을 이해하여야 한다.
광원모듈(7)은 발산 레이저빔(L)을 사출하는 레이저 다이오드(18), 레이저 다이오드(18)에 의해 사출된 레이저빔(L)을 평행하게 변환시키는 콜리메이팅 렌즈(20), 레이저빔(L)이 투과하는 것을 허용하는 복합 프리즘 어셈블리(21), 및 복합 프리즘 어셈블리(21)를 투과한 레이저빔(L)을 캐리지(40)의 개구(40a)를 향해 반사시키는 편향 미러(26)를 수용하고 있다. 광원모듈(7)은 레이저 파워 센서(22), 월라스톤 프리즘(31), 홀로그램 플레이트(32), 콘덴서 렌즈(33), 및 서보/데이타 센서(24)를 더 포함하고 있다.
복합 프리즘 어셈블리(21)는 전체적으로 서로 평행한 정상면과 바닥면을 가지고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복합 프리즘 어셈블리(21)는 3개의 구성요소; 제1 프리즘(211); 제2 프리즘(212); 및 제3 프리즘(213)으로 이루어져 있다.
제1 프리즘(211)은 수광면(211a), 측면(211b), 및 하프미러 면(half mirror surface; 211c)을 가지고 있다. 수광면(211a)과 측면(211b)은 예각을 형성하고 있다. 하프미러 면(211c)은 측면(211b)과 45도의 각을 형성하고 있다.
제2 프리즘(212)은 제1 프리즘(211)의 하프미러 면(211c)상에 접합되는 하프미러 면(212a)과, 각각이 하프미러 면(212a)에 대해 45도의 각을 형성하는 광 사출면(212b) 및 측면(212c)을 가지고 있다.
제3 프리즘(213)은, 경사면(213a)이 제2 프리즘(212)의 하프미러 면(212a)와 평행하도록 제2 프리즘(212)의 측면(212c)에 접합된 직각 프리즘이다.
복합 프리즘 어셈블리(21)는, 측면(211b)이 가이드 레일(42a, 42b)의 연장방 향에 수직이 되도록 배열되어 있다.
편향 미러(26)는 광디스크(2)의 데이타 기록면에 평행한 축을 중심으로 회전가능한 갈바노 모터(galvano motor; 도시생략)에 고정되어 있어, 편향 미러(26)는 미소각도범위내에서 회전가능하다.
상술한 광디스크 드라이브(1)의 동작이 설명된다.
데이타가 기록될 때, 레이저 다이오드(18)는 ON/OFF 변조 구동전류에 의해 구동되어, ON/OFF 변조 레이저빔(L)을 사출한다.
콜리메이팅 렌즈(20)는, 그것의 광축이 측면(211b)에 대해 경사져서 레이저빔(L)이 수광면(211a)에 의해 굴절되고 측면(211b)과 평행하게 진행하도록 배열된다. 따라서, 콜리메이팅 렌즈(20)에 의해 평행하게 변환된 레이저빔(L)은 복합 프리즘 어셈블리(21)의 수광면(211a)상에 입사된다. 콜리메이팅 렌즈(20)의 광축에 대한 수광면(211a)의 경사로 인해, 타원형 단면을 가진 레이저빔(L)은 대략 원형 단면을 가진 빔(L)으로 변환된다. 그런다음, 레이저빔(L)은 제1 프리즘(211) 내부의 측면(211b)에 평행한 방향으로 진행하고, 하프미러 면(211c)상에 입사된다.
레이저빔(L)의 일부는 하프미러 면(211c)에 의해 반사되어, 레이저 파워 센서(22)로 배향된다. 출력신호는 소정의 강도를 가진 레이저빔(L)을 사출하도록 레이저 다이오드(18)를 제어하는 도시되지 않은 레이저 파워 제어회로로 피드백된다.
하프미러 면(211c)상에 입사된 레이저빔(L)의 나머지는 하프미러 면(211c)을 투과하여, 광 사출면(212b)을 빠져나온다. 그런다음 레이저빔(L)은 편향 미러(26)에 의해 캐리지(40)의 개구(40a)를 향해 반사된다. 편향 미러(26)의 반사방향은 서보/데이타 센서(24)의 출력신호를 사용하여 정밀하게 제어된다. 그러므로, 캐리지(40)가 가이드 레일(42a, 42b)을 따라 어떤 위치에 있더라도, 레이저빔(L)은 개구(40a)내로 들어가고 레이징 미러(51)에 의해 대물렌즈(6)를 향해 반사된다.
광디스크(2)의 데이타 기록면(2b)상에 입사된 레이저빔(L)의 일부는 그곳에서 반사되어 광원유닛(7)을 향해 다시 동일한 광로를 따라 진행한다. 광원유닛(7)으로 복귀되는 반사빔은 편향 미러(26)에 의해 반사되어 광 사출면(212b)상에 입사된다. 복합 프리즘 어셈블리(21)내로 들어가는 반사빔은 하프미러 면(211c)에 의해 반사되어 제3 프리즘(213)의 경사면(213a)을 통해 월라스톤 프리즘(31)상에 입사된다. 월라스톤 프리즘(31)은 소정의 편광방향을 가진 선형 편광성부만이 투과하는 것을 허용한다. 월라스톤 프리즘(31)을 투과한 반사빔 성분은 홀로그램 플레이트(32)와 콘덴서 렌즈(33)를 통해 서버/데이타 센서(24)상에 입사된다. 서보/데이타 센서(24)는 포커싱 상태 및 트랙킹 상태를 지시하는 신호를 출력한다. 출력신호는 도시되지 않은 제어회로에 의해 갈바노 모터 및 포커스 코일(13)의 구동신호로 변환되어, 서보회로가 형성된다.
데이타가 광디스크상에 기록될 때, 스핀들 모터(45)는 광디스크(2)를 회전시키고, 리니어 모터는 캐리지(40)를 이동시켜 트랙킹 동작을 실시하여, 데이타 기록 동작이 연속적으로 실시된다.
광디스크(2)상에 기록된 데이타가 판독될 때, 레이저 다이오드(18)가 구동되어 낮은 강도를 가진 레이저빔(L)을 연속적으로 사출시킨다. 판독동작이 실시될 때, 코일(14)은 작동되지 않는다. 스핀들 모터(45)는 광디스크(2)를 회전시키고, 캐리지(40)는 트랙킹을 위해 리니어 모터에 의해 이동된다. 데이타 기록면은 대물렌즈(6)에 의해 수속되는 레이저 스폿에 의해 주사되고, 반사빔은 서보/데이타 센서(24)에 의해 수광된다. 이 경우, 반사되는 레이저빔(L)의 편광방향은, 빔 스폿이 광디스크(2)의 데이타 기록면상에 입사되는 위치에서 자화방향을 따라 회전된다. 그러므로, 반사빔이 월라스톤 프리즘(31)을 투과하기 때문에, 서보/데이타 센서(24)상에 입사되는 빔의 강도는 레이저빔이 반사되는 위치의 자화방향에 상응하는 반사빔의 편광방향에 상응한다. 그러므로, 서버/데이타 센서(24)의 출력에 기초하여, 광디스크의 데이타 기록면상에 기록된 데이타는 재생될 수 있다.
대물렌즈(6)는 단렌즈이다. 광원모듈측 면은 정의 굴절력을 가진 비구면이고, 광디스크측 면은 정의 굴절력 또는 부의 굴절력을 가진 비구면이다. 이 대물렌즈(6)는 0.8 이상의 NA를 가진 고성능 렌즈이다. 대물렌즈(6)는, 2개의 면 사이의 편심량이 2 ㎛가 되어도, 축상 파면수차가 0.071λrms 이하여서 레이저빔을 거의 회절한계까지 수속시키기 위한 렌즈의 성능을 유지할 수 있도록 설계되어 있다는 것이 이해되어져야 한다.
비구면을 채용함으로써, 코마는 평-볼록 렌즈와 비교하여 양호하게 보정되어질 수 있다. 그러므로, 대물렌즈의 NA가 매우 높은 경우에도, 파면수차의 우수한 특성과 실질적으로 충분한 편심 공차가 얻어질 수 있다.
디스크 측면이 실질적인 공차(±2 ㎛) 내의 비구면이기 때문에, 이미지 서클의 큰 반경이 성취된다. 그러므로, 편심 코마(대물렌즈(6)의 면의 편심으로 인해 발생된 코마)는 억제된다. 따라서, 렌즈가 몰드를 사용하여 형성되는 경우에 발생 할 수 있는 편심량이 허용가능한 범위내에 있게 되어, 제조비용이 저감되어질 수 있다.
대물렌즈(6)는 대무렌즈(6)를 파인 액츄에이터에 고정시키는 데 사용되는 플랜지부를 구비하여 형성되어야 한다. 그와같은 플랜지를 형성하기 위해서는, 굴절률이 1.6 이상인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 종래의 렌즈는 전형적으로 플라스틱 재료로 형성되었다. 하지만 여러가지 계수와 지수의 관점에서, 유리재료를 사용하는 것이 바람직하다. 유리재료의 열팽창계수는 플라스틱 재료의 열팽창계수보다 한 자릿수 이상 작다는 것이 이해되어져야 한다. 그러므로, 유리재료는 환경변화의 관점에서 형상에 있어 비교적 안정적이고 신뢰성이 있다.
특히, 본 발명에 의한 대물렌즈(6)의 경우에는, 평행광이 입사되는 광원측 면은 빔을 수속시키는 정의 파워의 대부분을 제공하도록 설계된다. 그러므로, 면 형상이 안정적으로 유지되는 것이 대단히 중요하다. 또한, 높은 굴절률을 가진 재료가 사용되는 경우, 렌즈면의 곡률은 비교적 작아질 수 있다. 그러므로, 마지널 광선도 비교적 작은 각도로 렌즈상에 입사된다. 그와같은 렌즈는 반사방지 코팅을 설계하고 적용하는 데 있어 유리하다. 게다가, 유리재료는 플라스틱 렌즈와 비교하여 코팅후의 렌즈의 취급과 코팅의 안정성에 있어 유리하다. 반면에, 렌즈가 비교적 낮은 굴절률을 가진 재료로 형성되는 경우에는, 렌즈면의 곡률은 필요한 파워를 제공하기 위해 증대되어져야 한다. 그러므로, 마지널 광선은 비교적 큰 각도로 렌즈면상에 입사된다. 이런 특성은 플라스틱으로 된 렌즈면이 온도변화로 인해 쉽게 변형된다는 사실과 함께 파면수차가 쉽게 악화되는 것을 초래한다.
구체적으로, 대물렌즈(6)는, 각각의 비구면이 방정식(1)에 의해 표현되는 경우에, 조건식 (2)-(5)를 만족시킨다.
Figure 112002031857123-pat00002
···(1)
여기서, h는 광축에 대한 비구면상의 지점의 높이를 나타내고, Fi(h)는 비구면상의 지점으로부터 광축에서 비구면에 접하는 면까지의 거리로서 정의되는 새그량을 나타내고, i는 면번호를 나태내고(즉, F1(h)는 광원모듈측의 형상을 나타내고, F2(h)는 광디스크측의 형상을 나타냄), r 은 광축상의 곡률반경이고, κ는 원추계수를 나타내고, A4, A6, A8, A10 및 A12 는 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면계수이다.
－2 ≤ dF1(h)/dh ≤ +2 ····· (2)
－0.1 ≤ dF2(h)/dh ≤ +0.1 ····· (3)
+0.5 ≤ d2F1(h)/dh2 ≤ +3.5 ····· (4)
－0.2 ≤ d2F2(h)/dh2 ≤ +0.2 ····· (5)
대물렌즈(6)는 1.6 이상의 굴절률을 가진 유리재료로 만들어지고, 압축몰딩에 의해 형성된다.
이하, 2개의 실시예와 1개의 비교예가 설명된다.
제1 실시예
제1 실시예에 의하면, 광디스크의 보호막은 두께가 0.1 mm이고, 레이저빔(L)의 파장은 405 nm이며, NA는 0.85이다.
도 4는 제1 실시예에 의한 대물렌즈(6), 광디스크(2)의 보호막의 면(2a) 및 데이타기록면(2b)을 도시하고 있다. 표 1은 대물렌즈(6)의 수치구성을 나타내고 있다. 표 1에서, 수치는 대물렌즈(6)의 초점거리가 1로 나타내어지도록 규격화되어 있다는 것이 이해되어져야 한다.
표 1에서, R1은 광원측 면을 나나태고, R2는 광디스크측 면을 나타내고, R3는 보호막의 면(2a)을 나타내고, R4는 광디스크(2)의 데이타 기록면(2b)을 나타낸다. FNO는 대물렌즈(6)의 F-넘버를 의미하고, f는 대물렌즈(6)의 초점거리를 나타내고, ω는 반화각(단위: 도)을 나타낸다. 또한, r은 축상 곡률반경을 나타내고, d는 광축을 따르는 인접한 면들 사이의 거리, n은 405 nm 파장에서의 굴절률을 나타내고, νd는 아베수를 나타내고, nd는 d라인에 대한 굴절률을 나타낸다.
면(R1, R2)는 형상이 상기 방정식(1)에 의해 표현되어지는 비구면이라는 것을 이해하여야 한다. 표 2 및 3은 각각 면(R1, R2)에 대한 방정식(1)의 계수의 수치를 나타내고 있다.
FNO=1:0.588 f=1.00 ω=0.5
면번호 r d n νd nd
R1 0.762 1.149 1.76250 40.5 1.73077
R2 515.151 0.316 --- --- ---
R3 inf. 0.052 1.62231 29.9 1.58547
R4 inf. --- --- --- ---
κ -0.50308
A4 0.21381×10-1
A6 0.16273×10-1
A8 -0.81118×10-1
A10 0.17431
A12 -0.27567
κ 0
A4 0.42512
A6 -0.32856×10+1
A8 0.11792×10+2
A10 -0.22353×10+2
A12 0.17533×10+2
표 4 및 표 5는 각각 광원측 렌즈면과 디스크측 렌즈면에 대한 산출결과를 보여주고 있다. 표 4에서, "상대적 h"는 0.85의 NA에서 유효반경(0.85 mm)에 대한 h의 정규화된 수치를 나타내고 있다. 표 5에서, h의 수치는, 디스크측 면의 유효반경(0.54 mm)을 "상대적 h"=1로서 나타내고, 각각의 수치는 각각의 상대적 h에 대해 산출되도록 하여 산출된 것이다.
상대적 h h (mm) F1(h) dF1(h)/dh d2F1(h)/dh2
1 0.850 5.895×10-1 1.54313 1.40102
0.9 0.765 4.495×10-1 1.36776 2.46921
0.8 0.680 3.407×10-1 1.15188 2.51497
0.7 0.595 2.528×10-1 0.94863 2.24920
0.6 0.510 1.812×10-1 0.76992 1.96254
0.5 0.425 1.234×10-1 0.61332 1.73317
0.4 0.340 7.781×10-2 0.47353 1.56527
0.3 0.255 4.327×10-2 0.34580 1.44755
0.2 0.170 1.908×10-2 0.22631 1.37010
0.1 0.085 4.748×10-3 0.11193 1.32630
0 0 0 0 1.31216
-0.1 -0.085 4.748×10-3 -0.11193 1.32630
-0.2 -0.170 1.908×10-2 -0.22631 1.37010
-0.3 -0.255 4.327×10-2 -0.34580 1.44755
-0.4 -0.340 7.781×10-2 -0.47353 1.56527
-0.5 -0.425 1.234×10-1 -0.61332 1.73317
-0.6 -0.510 1.812×10-1 -0.76992 1.96254
-0.7 -0.595 2.528×10-1 -0.94863 2.24920
-0.8 -0.680 3.407×10-1 -1.15188 2.51497
-0.9 -0.765 4.495×10-1 -1.36776 2.46921
-1 -0.850 5.895×10-1 -1.54313 1.40102
상대적 h h (mm) F2(h) dF2(h)/dh d2F2(h)/dh2
1 0.540 2.825×10-4 -0.00651 -0.18506
0.9 0.486 2.288×10-4 0.00281 -0.15089
0.8 0.432 1.808×10-4 0.00965 -0.10333
0.7 0.378 1.385×10-4 0.01398 -0.05592
0.6 0.324 1.018×10-4 0.01551 0.00035
0.5 0.270 7.071×10-5 0.01399 0.05378
0.4 0.216 4.527×10-5 0.01014 0.08344
0.3 0.162 2.547×10-5 0.00560 0.07895
0.2 0.108 1.132×10-5 0.00208 0.04905
0.1 0.054 2.830×10-6 0.00036 0.01600
0 0 0 0 0.00194
-0.1 -0.054 2.830×10-6 -0.00036 0.01600
-0.2 -0.108 1.132×10-5 -0.00208 0.04905
-0.3 -0.162 2.547×10-5 -0.00560 0.07895
-0.4 -0.216 4.527×10-5 -0.01014 0.08344
-0.5 -0.270 7.071×10-5 -0.01399 0.05378
-0.6 -0.324 1.018×10-4 -0.01551 0.00035
-0.7 -0.378 1.385×10-4 -0.01398 -0.05592
-0.8 -0.432 1.808×10-4 -0.00965 -0.10333
-0.9 -0.486 2.288×10-4 -0.00281 -0.15089
-1 -0.540 2.825×10-4 0.00651 -0.18506
표 4에서, dF1(h)/dh의 수치는 -1.54313과 1.54313 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (2)가 만족되고 있다. d2F1(h)/dh2의 수치는 1.31216과 2.51497 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (4)가 만족되고 있다.
표 5에서, dF2(h)/dh의 수치는 -0.01551과 0.01551 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (3)이 만족되고 있다. d2F2(h)/dh2의 수치는 -0.18506과 0.08344 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (5)가 만족되고 있다.
도 5는 표 4와 표 5의 수치들을 나타낸 그래프이다.
도 6은 405 nm의 파장에서의 대물렌즈(6)의 구면수차(SA) 및 사인 조건(SC)을 도시한 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 405 nm의 파장에 대해, 파면수차 및 코마는 양호하게 보정된다.
도 7a 내지 7d는 파면수차를 도시한 그래프이다. 그래프에서, 수평축은 동공좌표를 나타내고, 수직축은 파면수차(단위: λPV)를 나타내고, Y는 상높이(단위: mm)를 나타낸다.
도 7a-7d로부터 알수 있는 바와 같이, 파면수차는 405 nm의 파장에서 양호하게 보정되고, 이미지 서클의 반경은 충분히 크다. 다시말해, 수치들은 0.006 이하의 상높이(Y)에 대해 0.07λrms의 마레샬 기준치(Marechal criterion)에 상응하는 ±0.2λPV의 범위내에 있다.
도 8은 광원측 면과 광디스크측 면 사이의 편심량을 파라미터로 하여 상높이(수평축: mm)와 파면수차(수직축: λrms) 사이의 관계를 도시하고 있다. 곡선 DEC00는 편심량이 없는 경우의 관계를 나타내고 ; 곡선 DEC10는 편심량이 1.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC20는 편심량이 2.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고 있다. 곡선 PLANE은 비교용으로 나타내어진 것으로 평-볼록 렌즈인 경우의 관계를 나타내고 있다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예에 의하면, 편심량이 2 ㎛이더라도, 축상 판면수차는 마레샬 평가기준치(0.07λrms)를 초과하지 않으며, 또한 0.05λrms의 실용상의 한계치도 초과하지 않는다.
상술한 바와 같이, 제1 실시예에 의한 대물렌즈(6)는 광디스크와 관련하여 데이타를 기록/재생하는 사용하기에 충분한 높은 성능을 가지고 있다.
제2 실시예
제2 실시예에 의하면, 광디스크의 보호막은 두께가 0.1 mm이고, 레이저빔(L)의 파장은 655 nm이며, NA는 0.80이다.
도 9는 제2 실시예에 의한 대물렌즈(6), 광디스크(2)의 보호막의 면(2a) 및 데이타기록면(2b)을 도시하고 있다. 표 6은 대물렌즈(6)의 수치구성을 나타내고 있다. 표 6에서, 수치는 대물렌즈(6)의 초점거리가 1(즉, f=1)로 나타내어지도록 규격화되어 있다는 것이 이해되어져야 한다.
표 6에서, 지시된 기호는 제1 실시예와 동일한 의미를 가진다. 제2 실시예에서, n은 655 nm의 파장에서의 굴절률을 나타내고, νd는 아베수를 나타내고, nd는 d라인의 굴절률을 나타낸다.
면(R1, R2)는 형상이 상기 방정식(1)에 의해 표현되어지는 비구면이라는 것을 이해하여야 한다. 표 7 및 8은 각각 면(R1, R2)에 대한 방정식(1)의 계수의 수치를 나타내고 있다.
FNO=1:0.625 f=1.00 ω=0.5
면번호 r d n νd nd
R1 0.735 1.059 1.72549 40.5 1.73077
R2 -21.587 0.391 --- --- ---
R3 inf. 0.005 1.48924 57.4 1.41976
R4 inf. --- --- --- ---
κ -0.47005
A4 0.10190×10-1
A6 -0.62926×10-2
A8 -0.49576×10-1
A10 0.33730
A12 -0.28355
κ 0
A4 0.61166
A6 -0.47578×10+1
A8 0.17983×10+2
A10 -0.35919×10+2
A12 0.29822×10+2
표 9 및 표 10는 각각 광원측 렌즈면과 디스크측 렌즈면에 대한 산출결과를 보여주고 있다. 표 9에서, "상대적 h"는 0.80의 NA에서 유효반경(0.80 mm)에 대한 h의 정규화된 수치를 나타내고 있다. 표 10에서, h의 수치는, 디스크측 면의 유효반경(0.53 mm)을 "상대적 h"=1로서 나타내고, 각각의 수치는 각각의 상대적 h에 대해 산출되도록 하여 산출된 것이다.
상대적 h h(mm) F1(h) dF1(h)/dh d2F1(h)/dh2
1 0.80 5.479×10-1 1.46109 1.74594
0.9 0.72 4.159×10-1 1.29045 2.38825
0.8 0.64 3.143×10-1 1.09543 2.41976
0.7 0.56 2.328×10-1 0.90954 2.21003
0.6 0.48 1.667×10-1 0.74264 1.96544
0.5 0.40 1.134×10-1 0.59402 1.75828
0.4 0.32 7.148×10-2 0.45995 1.60152
0.3 0.24 3.974×10-2 0.33657 1.48993
0.2 0.16 1.752×10-2 0.22056 1.41594
0.1 0.08 4.359×10-3 0.10917 1.37379
0 0 0 0 1.36011
-0.1 -0.08 4.359×10-3 -0.10917 1.37379
-0.2 -0.16 1.752×10-2 -0.22056 1.41594
-0.3 -0.24 3.974×10-2 -0.33657 1.48993
-0.4 -0.32 7.148×10-2 -0.45995 1.60152
-0.5 -0.40 1.134×10-1 -0.59402 1.75828
-0.6 -0.48 1.667×10-1 -0.74264 1.96544
-0.7 -0.56 2.328×10-1 -0.90954 2.21003
-0.8 -0.64 3.143×10-1 -1.09543 2.41976
-0.9 -0.72 4.159×10-1 -1.29045 2.38825
-1 -0.80 5.479×10-1 -1.46109 1.74594
상대적 h h(mm) F2(h) dF2(h)/dh d2F2(h)/dh2
1 0.530 -6.486×10-3 -0.01769 -0.16890
0.9 0.477 -5.255×10-3 -0.00829 -0.16706
0.8 0.424 -4.154×10-3 -0.00051 -0.12624
0.7 0.371 -3.182×10-3 0.00501 -0.08001
0.6 0.318 -2.339×10-3 0.00768 -0.01875
0.5 0.265 -1.625×10-3 0.00700 0.04207
0.4 0.212 -1.041×10-3 0.00374 0.07419
0.3 0.159 -5.855×10-4 -0.00009 0.06300
0.2 0.106 -2.602×10-4 -0.00236 0.01950
0.1 0.053 -6.506×10-6 -0.00210 -0.02681
0 0 0 0 -0.04632
-0.1 -0.053 -6.506×10-6 0.00210 -0.02681
-0.2 -0.106 -2.602×10-4 0.00236 0.01950
-0.3 -0.159 -5.855×10-4 0.00009 0.06300
-0.4 -0.212 -1.041×10-3 -0.00374 0.07419
-0.5 -0.265 -1.625×10-3 -0.00700 0.04207
-0.6 -0.318 -2.339×10-3 -0.00768 -0.01875
-0.7 -0.371 -3.182×10-3 -0.00501 -0.08001
-0.8 -0.424 -4.154×10-3 0.00051 -0.12624
-0.9 -0.477 -5.255×10-3 0.00829 -0.16706
-1 -0.530 -6.486×10-3 0.01769 -0.16890
표 9에서, dF1(h)/dh의 수치는 -1.46109와 1.46109 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (2)가 만족되고 있다. d2F1(h)/dh2의 수치는 1.36011과 2.41976 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (4)가 만족되고 있다.
표 10에서, dF2(h)/dh의 수치는 -0.01769와 0.01769 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (3)이 만족되고 있다. d2F2(h)/dh2의 수치는 -0.16890과 0.07419 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (5)가 만족되고 있다.
도 10은 표 9와 표 10의 수치들을 나타낸 그래프이다.
도 11은 655 nm의 파장에서의 대물렌즈(6)의 구면수차(SA) 및 사인 조건(SC)을 도시한 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 655 nm의 파장에 대해, 파면수차 및 코마는 양호하게 보정된다.
도 12a 내지 12d는 파면수차를 도시한 그래프이다.
도 12a-12d로부터 알수 있는 바와 같이, 파면수차는 655 nm의 파장에서 양호하게 보정되고, 이미지 서클의 반경은 충분히 크다. 다시말해, 수치들은 0.006 이하의 상높이(Y)에 대해 0.07λrms의 마레샬 기준치(Marechal criterion)에 상응하는 ±0.2λPV의 범위내에 있다.
도 13은 광원측 면과 광디스크측 면 사이의 편심량을 파라미터로 하여 상높이(수평축: mm)와 파면수차(수직축: λrms) 사이의 관계를 도시하고 있다. 곡선 DEC00는 편심량이 없는 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC10는 편심량이 1.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC20는 편심량이 2.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고, 곡선 DEC30는 편심량이 3.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고 있다. 곡선 PLANE은 비교용으로 나타내어진 것으로 평-볼록 렌즈인 경우의 관계를 나타내고 있다.
도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예에 의하면, 편심량이 2 ㎛이더라도, 축상 판면수차는 마레샬 평가기준치(0.07λrms)를 초과하지 않으며, 또한 0.05λrms의 실용상의 한계치도 초과하지 않는다.
상술한 바와 같이, 제1 실시예에 의한 대물렌즈(6)는 광디스크와 관련하여 데이타를 기록/재생하는 사용하기에 충분한 높은 성능을 가지고 있다.
비교예
비교예에 의하면, 광디스크의 보호막은 두께가 0.1 mm이고, 레이저빔(L)의 파장은 405 nm이며, NA는 0.85이다.
도 14는 비교예에 의한 대물렌즈(6'), 광디스크(2)의 보호막의 면(2a) 및 데이타기록면(2b)을 도시하고 있다. 표 11은 대물렌즈(6)의 수치구성을 나타내고 있다. 표 11에서, 수치는 대물렌즈(6)의 초점거리가 1로 나타내어지도록 규격화되어 있다는 것이 이해되어져야 한다.
표 11에서, 지시된 기호는 제1 실시예와 동일한 의미를 가진다.
면(R1, R2)는 형상이 상기 방정식(1)에 의해 표현되어지는 비구면이라는 것을 이해하여야 한다. 표 12 및 13은 각각 면(R1, R2)에 대한 방정식(1)의 계수의 수치를 나타내고 있다.
FNO=1:0.588 f=1.00 ω=0.5
면번호 r d n νd nd
R1 0.741 1.005 1.76250 40.5 1.73077
R2 11.053 0.382 --- --- ---
R3 inf. 0.052 1.62231 29.9 1.58547
R4 inf. --- --- --- ---
κ -0.38523
A4 0.16890×10-2
A6 0.57349×10-2
A8 -0.35097×10-2
A10 0.23743×10-1
A12 -0.28827×10-1
κ 0
A4 0.72252
A6 -0.21168×10+1
A8 0.44234×10+1
A10 -0.53047×10+1
A12 0.27766×10+1
표 14 및 표 15는 각각 광원측 렌즈면과 디스크측 렌즈면에 대한 산출결과를 보여주고 있다. 표 14에서, "상대적 h"는 0.85의 NA에서 유효반경(0.85 mm)에 대한 h의 정규화된 수치를 나타내고 있다. 표 15에서, h의 수치는, 디스크측 면의 유효반경(0.57 mm)을 "상대적 h"=1로서 나타내고, 각각의 수치는 각각의 상대적 h에 대해 산출되도록 하여 산출된 것이다.
상대적 h h(mm) F1(h) dF1(h)/dh d2F1(h)/dh2
1 0.850 6.765×10-1 2.62573 15.9253
0.9 0.765 4.967×10-1 1.76686 6.66767
0.8 0.680 3.678×10-1 1.32783 4.06574
0.7 0.595 2.686×10-1 1.03706 2.90623
0.6 0.510 1.904×10-1 0.81916 2.27801
0.5 0.425 1.287×10-1 0.64278 1.90210
0.4 0.340 8.066×10-2 0.49193 1.66495
0.3 0.255 4.468×10-2 0.35736 1.51273
0.2 0.170 1.965×10-2 0.23315 1.41779
0.1 0.085 4.883×10-3 0.11513 1.36558
0 0 0 0 1.34890
-0.1 -0.085 4.883×10-3 -0.11513 1.36558
-0.2 -0.170 1.965×10-2 -0.23315 1.41779
-0.3 -0.255 4.468×10-2 -0.35736 1.51273
-0.4 -0.340 8.066×10-2 -0.49193 1.66495
-0.5 -0.425 1.287×10-1 -0.64278 1.90210
-0.6 -0.510 1.904×10-1 -0.81916 2.27801
-0.7 -0.595 2.686×10-1 -1.03706 2.90623
-0.8 -0.680 3.678×10-1 -1.32783 4.06574
-0.9 -0.765 4.967×10-1 -1.76686 6.66767
-1 -0.850 6.765×10-1 -2.62573 15.9253
상대적 h h(mm) F2(h) dF2(h)/dh d2F2(h)/dh2
1 0.570 1.444×10-2 0.24628 0.70689
0.9 0.513 1.175×10-2 0.20731 0.66187
0.8 0.456 9.323×10-3 0.17067 0.62482
0.7 0.399 7.161×10-3 0.13600 0.59175
0.6 0.342 5.273×10-3 0.10336 0.55098
0.5 0.285 3.668×10-3 0.07360 0.48910
0.4 0.228 2.350×10-3 0.04811 0.40109
0.3 0.171 1.322×10-3 0.02821 0.29559
0.2 0.114 5.879×10-4 0.01436 0.19297
0.1 0.057 1.470×10-4 0.00568 0.11798
0 0 0 0 0.09047
-0.1 0.057 1.470×10-4 -0.00568 0.11798
-0.2 0.114 5.879×10-4 -0.01436 0.19297
-0.3 0.171 1.322×10-3 -0.02821 0.29559
-0.4 0.228 2.350×10-3 -0.04811 0.40109
-0.5 0.285 3.668×10-3 -0.07360 0.48910
-0.6 0.342 5.273×10-3 -0.10336 0.55098
-0.7 0.399 7.161×10-3 -0.13600 0.59175
-0.8 0.456 9.323×10-3 -0.17067 0.62482
-0.9 0.513 1.175×10-2 -0.20731 0.66187
-1 0.570 1.444x10-2 -0.24628 0.70689
표 14에서, dF1(h)/dh의 수치는 -2.62573과 2.62573 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (2)가 만족되고 있지 않다. d2F1(h)/dh2의 수치는 1.34890과 15.9253 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (4)가 만족되고 있지 않다.
표 15에서, dF2(h)/dh의 수치는 -0.24628과 0.24628 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (3)이 만족되고 있지 않다. d2F2(h)/dh2의 수치는 -0.09047과 0.70689 사이의 범위내에 분포되어 있다. 따라서, 조건식 (5)가 만족 되고 있지 않다.
도 15는 표 14와 표 15의 수치들을 나타낸 그래프이다.
도 16은 405 nm의 파장에서의 대물렌즈(6')의 구면수차(SA) 및 사인 조건(SC)을 도시한 그래프이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 405 nm의 파장에 대해, 파면수차 및 코마는 양호하게 보정된다.
도 17a 내지 17d는 파면수차를 도시한 그래프이다.
도 17a-17d로부터 알수 있는 바와 같이, 파면수차는 405 nm의 파장에서 양호하게 보정되고, 이미지 서클의 반경은 충분히 크다. 다시말해, 수치들은 0.006 이하의 상높이(Y)에 대해 0.07λrms의 마레샬 기준치(Marechal criterion)에 상응하는 ±0.2λPV의 범위내에 있다.
도 18은 광원측 면과 광디스크측 면 사이의 편심량을 파라미터로 하여 상높이(수평축: mm)와 파면수차(수직축: λrms) 사이의 관계를 도시하고 있다. 곡선 DEC00는 편심량이 없는 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC05는 편심량이 0.5 ㎛인 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC10는 편심량이 1.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC15는 편심량이 1.5 ㎛인 경우의 관계를 나타내고; 곡선 DEC20는 편심량이 2.0 ㎛인 경우의 관계를 나타내고 있다.
도 18에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예에 의하면, 편심량이 1.5 ㎛ 이상인 경우에는, 축상 판면수차는 마레샬 평가기준치(0.07λrms)를 초과한다. 편심량이 1.0 ㎛ 이상일 때에도, 축상 파면수차는 0.05λrms의 실용상의 한계치를 초과한다. 그러므로, 비교예에 의하면, 편심공차는 실질적으로 0.5 ㎛이다. 그러므로, 비교 예에 의한 대물렌즈(6')는 높은 수득률을 제공하지 못한다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 광픽업용 대물 광학계에 의하면, 대물렌즈가 비교적 큰 개구수를 가진 단렌즈임에도 불구하고, 충분히 큰 이미지 서클을 제공하여, 조립의 마진이 비교적 크다. 또한, 대물렌즈가 몰드로 제조될 때에 소정의 공차내에서 편심되더라도, 성능은 저하되지 않으므로, 대물렌즈는 높은 수득률로 제조될 수 있다.

Claims (3)

  1. 광픽업용 대물 단렌즈로서, 상기 대물렌즈는 입사된 대략 평행광을 광기록매체의 데이타 기록면상에 수속시키고, 광입사측 면인 상기 대물렌즈의 제1 면은 정의 파워를 가진 비구면이고, 광기록매체측 면인 상기 대물렌즈의 제2 면은 정의 파워와 부의 파워 중 하나를 가진 비구면이고, 상기 제1 면과 제2 면 사이의 편심량이 2 ㎛ 이하인 경우에 축상 파면수차가 0.07 λrms 이하여서 입사광을 거의 회절한계까지 수속시키고, 상기 대물렌즈의 개구수가 0.8 이상이고,
    비구면이 방정식:
    Figure 112004040700694-pat00031
    으로 표현되고,
    여기서, h는 광축에 대한 비구면상의 지점의 높이를 나타내고, Fi(h)는 비구면상의 지점으로부터 광축에서 비구면에 접하는 면까지의 거리로서 정의되는 새그량을 나타내고, i는 면번호를 나태내고(즉, F1(h)는 광원모듈측의 형상을 나타내고, F2(h)는 광디스크측의 형상을 나타냄), r은 광축상의 곡률반경이고, κ는 원추계수를 나타내고, A4, A6, A8, A10 및 A12 는 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면계수이며,
    제1 면과 제2 면 각각은 하기 조건식들:
    －2 ≤ dF1(h)/dh ≤ +2,
    －0.1 ≤ dF2(h)/dh ≤ +0.1,
    +0.5 ≤ d2F1(h)/dh2 ≤ +3.5, 및
    －0.2 ≤ d2F2(h)/dh2 ≤ +0.2 를 만족시키도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물 단렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대물렌즈는 1.6 이상의 굴절률을 가진 유리재료로 만들어지고, 상기 대물렌즈는 몰딩에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물 단렌즈.
  3. 삭제
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