KR100647299B1 - 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치 - Google Patents

대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100647299B1
KR100647299B1 KR1020040103669A KR20040103669A KR100647299B1 KR 100647299 B1 KR100647299 B1 KR 100647299B1 KR 1020040103669 A KR1020040103669 A KR 1020040103669A KR 20040103669 A KR20040103669 A KR 20040103669A KR 100647299 B1 KR100647299 B1 KR 100647299B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
objective lens
optical
aspherical
optical element
Prior art date
Application number
KR1020040103669A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060064972A (ko
Inventor
정미숙
이명복
손진승
조은형
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020040103669A priority Critical patent/KR100647299B1/ko
Priority to CNA2005100977309A priority patent/CN1786760A/zh
Priority to JP2005333007A priority patent/JP2006164497A/ja
Priority to US11/289,361 priority patent/US20060126180A1/en
Publication of KR20060064972A publication Critical patent/KR20060064972A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100647299B1 publication Critical patent/KR100647299B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1374—Objective lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive

Abstract

비구면을 용이하게 구현함과 아울러 색수차를 보정할 수 있도록 된 구조의 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치가 개시되어 있다.
개시된 대물렌즈 광학계는 입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와; 회절광학소자와 매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로, 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼렌즈와; 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 것으로, 플라스틱 재질 또는 자외선 경화수지로 이루어진 비구면부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 개시된 광픽업장치는 소정 파장의 광을 생성 조사하는 광원과; 광원과 정보저장매체 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로 변환부재와; 광경로 변환부재와 정보저장매체 사이에 배치되는 것으로, 상기한 구조를 가지는 대물렌즈 광학계와; 정보저장매체에서 반사되고, 대물렌즈 광학계 및 광경로 변환부재를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치{Objective lens system and optical pickup employing the same}
도 1은 종래의 대물렌즈 광학계의 광학적 배치를 보인 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대물렌즈 광학계의 광학적 배치를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50, 121...회절광학소자 51...프레넬렌즈
60, 123...비구면부재 70, 125...대물렌즈
100...매체 111...광원
115...광경로 변환부재 116...편광 홀로그램소자
117...1/4파장판 120...대물렌즈 광학계
131...비점수차렌즈 135...광검출기
D...정보저장매체
본 발명은 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세하게는 비구면을 용이하게 구현함과 아울러 색수차를 보정할 수 있도록 된 구조의 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것이다.본 발명은 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세하게는 대물렌즈의 비구면을 용이하게 구현함과 아울러 색수차를 보정할 수 있도록 된 구조의 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 대물렌즈 광학계는 레이저 광을 이용하여 정보저장매체에 대해 정보의 기록재생을 수행하는 광픽업장치에 널리 채용된다. 산업의 발달과 더불어 정보저장매체는 제한된 면적 상에 보다 많은 정보를 기록할 것이 요구되고 있다. 이에 따라, 상기 정보저장매체로서 직경 120 mm 크기의 디스크에 대해 대략 700MB를 기록할 수 있는 컴팩트 디스크(CD)에서 대략 4.7GB를 기록할 수 있는 디지털 다기능 디스크(DVD)를 걸쳐 대략 20GB 이상을 기록할 수 있는 블루-레이 디스크(BD)가 개발되고 있다.
여기서, BD와 같은 고밀도 정보저장매체를 구현하기 위하여 정보저장매체에 맺히는 광스폿의 크기를 보다 작게 할 필요가 있다. 여기서, 광스폿의 크기는 광픽업장치의 광원에서 조사되는 레이저 광의 파장에 비례하고, 대물렌즈 광학계의 개구수에 반비례하는 관계에 있다. 하지만, 개구수가 큰 대물렌즈에서는 대물렌즈의 양면 사이의 편심 또는 면 간격의 오차가 커지게 되고 이에 따라 구면 수차, 코마 수차를 포함한 여러 광학수차가 커지게 된다. 또한 청색파장의 레이저 다이오드는 온도변화에 따른 파장 변화가 민감해 대물렌즈 설계시 파장변화에 대한 수차보정, 즉 색수차 보정을 반드시 고려하여 설계해 주어야 한다. 레이저 다이오드의 온도변화에 따른 파장변화 값은 +0.07nm/deg.이며, 보통 상온 25°C 에서 85°C 까지 올라가는 것만을 감안해도 파장변화는 4.2nm이다. 이는 407nm파장의 레이저 다이오드의 파장이 411.2nm로 변함을 의미한다. 이 이외에 광픽업 액츄에이터가 추종하지 못하는 레이저 다이오드의 모드 하핑(Mode Hopping)에 의한 파장변화 1.5nm까지 고려한다면 412.7nm으로 파장변화에 대한 변화폭은 5.7nm로 상당히 큼을 알 수 있다. 그러므로 청색파장을 사용하는 광픽업의 대물렌즈 설계는 이러한 특성 및 수차들을 고려해서 설계되어야 하며 이를 위해서는 대물렌즈의 설계 구조가 그 무엇보다도 중요하다.
도 1a 내지 도 1c을 참조하면서 종래의 고개구수를 가지는 대물렌즈 광학계를 살펴보기로 한다.
도 1a을 참조하면, 종래의 일 예에 따른 대물렌즈 광학계는 고개구수화 및 수차보정를 위하여 평볼록 형태의 구면렌즈(11)와, 이 구면렌즈(11)의 일면에 형성된 회절광학소자(13)를 포함한다. 이와 같이 구성된 대물렌즈 광학계는 곡률반경을 짧게하여 개구수를 높일 수 있고, 회절광학소자(13)를 채용하여 색수차를 줄일 수 있으나, 상기한 대물렌즈 광학계는 구면렌즈(11)를 채용함으로써, 다른 수차 보정에 대응하지 못하는 단점이 있다.
도 1b를 참조하면, 종래의 다른 예에 따른 대물렌즈 광학계는 1매 렌즈(20)로 구성되는 것으로, 구면으로 된 입사면(21)과, 비구면으로 된 출사면(23)을 포함한다. 이 경우 입사면(21)의 곡률반경을 짧게하여 개구수를 높일 수 있고, 출사면 (23)을 비구면으로 하여 수차를 줄일 수 있다. 하지만 구면, 비구면만으로 형성된 대물렌즈는 고개구수에서 사용하는 광원인 청색파장대역에 대한 색수차보정에 대응하지 못한다는 단점이 있다.
도 1c를 참조하면, 종래의 또 다른 예에 따른 대물렌즈 광학계는 1매의 비구면렌즈(30)로 구성되는 것으로, 이 비구면렌즈(30)는 입사면(31)과 출사면(33) 모두 비구면으로 이루어져 있다. 이와 같이, 양면(31)(33)이 비구면으로 구성된 렌즈를 제작하고자 하는 경우는 높은 정밀도를 요구하는 2개의 코어 금형을 준비하여야 하는 점과, 양 비구면의 광축이 일치되도록 코어 금형을 정렬하는데 많은 시간과 노력이 필요하여 양산성이 저하되고, 초정밀 비구면 제작이 곤란하다는 단점과 원하는 색수차 보정을 할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 점들을 감안하여 안출된 것으로, 고개구수를 가지면서도 비구면을 용이하게 구현함과 아울러 색수차 및 파면수차를 보정할 수 있도록 된 구조의 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광의 진행 경로에 배치되어, 소정 매체에 입사광을 집속시키는 대물렌즈 광학계에 있어서, 입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와; 상기 회절광학소자와 상기 매체 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광을 집속시키는 굴절렌즈와; 상기 굴절렌즈의 일면에 얇은 비 구면 막의 형상으로 형성되어, 파면수차를 보정하는 비구면부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광의 진행 경로에 배치되어, 소정 매체에 입사광을 집속시키는 대물렌즈 광학계에 있어서,
입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와; 상기 회절광학소자와 상기 매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로, 상기 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼렌즈와; 상기 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 것으로, 플라스틱 재질 또는 자외선 경화수지 로 이루어진 비구면부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 정보저장매체에 정보의 기록 및/또는 재생을 수행하는 광픽업장치에 있어서,
소정 파장의 광을 생성 조사하는 광원과; 상기 광원과 상기 정보저장매체 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로 변환부재와; 상기 광경로 변환부재와 상기 정보저장매체 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자와 상기 정보저장매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 굴절렌즈와, 상기 굴절렌즈의 일면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 비구면부재;를 구비한 대물렌즈 광학계와; 상기 정보저장매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 광학계 및 상기 광경로 변환부재를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호 를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블루-레이 디스크에 정보의 기록 및/또는 수행하는 광픽업장치는, 대략 405nm 파장의 광을 생성 조사하는 광원과; 상기 광원과 상기 블루-레이 디스크 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로 변환부재와; 상기 광경로 변환부재와 상기 블루-레이 디스크 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자와 상기 매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로 상기 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼렌즈와, 상기 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 것으로 플라스틱재질 또는 자외선 경화수지로 이루어진 비구면부재를 포함하는 대물렌즈 광학계와; 상기 블루-레이 디스크에서 반사되고, 상기 대물렌즈 광학계 및 상기 광경로 변환부재를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대물렌즈 광학계의 광학적 배치를 보인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 대물렌즈 광학계는 광의 진행 경로에 배치되어 소정 매체(100) 예컨대 블루-레이 디스크에 입사광을 집속시키는 것으로, 회절광학소자(50), 굴절렌즈(70) 및 이 굴절렌즈(70)의 일면에 형성되어 파 면수차(Wavefront Error)를 보정하는 비구면부재(60)를 포함한다. 이 대물렌즈 광학계는 매체(100)에 집속된 광의 스폿 크기를 최소화 할 수 있도록 개구수가 대략 0.85 이상을 가지는 것이 바람직하다.
상기 굴절렌즈(70)는 상기 회절광학소자(50)와 매체(100) 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시킨다. 이 굴절렌즈(70)는 상기 회절광학소자(50) 쪽에 위치된 면(71)은 구면이고, 상기 매체(100)와 마주하는 면(75)은 평면인 구면렌즈 즉, 하프-볼(half-ball) 렌즈이다. 상기 비구면부재(60)는 상기 굴절렌즈(70)의 구면(71)에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성된다. 이와 같이 하프-볼 렌즈와 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 비구면부재를 형성한 경우는 종래의 비구면 단렌즈에 비하여 렌즈 제작이 매우 용이하고, 제조 비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다. 상기 굴절렌즈(70)의 예로는 405nm 파장의 입사광에 대해 굴절률 1.83, 투과율 96.1%, 아베수 46.5를 가지는 N-LASF44를 들 수 있다.
상기 비구면부재(60)는 상기 하프-볼렌즈의 일면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어, 상기 굴절렌즈(70)에 의해 야기되는 파면수차를 보정한다.
즉, 상기 비구면부재(60)는 상기 굴절렌즈(70)의 구면(71)에 얇은 비구면 형상을 코팅막으로 형성되는 것으로, 바람직하게는 포토 폴리머와 같은 플라스틱 재질 또는 자외선 경화수지로 이루어진다. 여기서, 상기 굴절렌즈(70)에 대한 상기 비구면부재(60)의 코팅 형성 공정 그 자체는 널리 알려져 있으므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
상기 비구면부재(60)의 곡률은 하기의 수학식 1에 나타낸 비구면 방정식 X(y)을 만족하는 곡률을 가진다.
Figure 112004058079737-pat00001
여기서, X(y)는 비구면 방정식으로서 비구면부재의 정점으로부터 광축방향으로의 거리, y는 광축에 수직방향으로의 거리, C는 비구면부재의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수, K는 코닉상수, A4, A6, A8,..., A2n은 비구면 계수를 나타낸다.
상기 회절광학소자(50)는 일면에 형성된 프레넬(Fresnel)렌즈(51)와, 그 이면에 형성된 평면(55)으로 이루어진 평판형 광학소자이다. 여기서, 상기 평면(55)은 상기 굴절렌즈(70) 쪽에 배치되고, 프레넬렌즈(51)가 그 이면에 배치될 수 있다.
이 회절광학소자(50)는 광원에 의해 발생되는 파장변화에 대한 색수차 보정이 주된 역할이나, 약간의 굴절력을 가지고 있어서 상기 굴절렌즈(70) 및 비구면부재(60)와 함께 파면수차를 보정한다. 즉, 상기 굴절렌즈(70)는 일반적인 굴절렌즈로서, 그 초점거리 fref는 입사광의 파장에 비례한다. 굴절렌즈(70)의 파장에 따른 굴절률 n의 변화를 살펴보면, 파장이 길어질수록 그 값이 작아진다. 이에 따라, 광원의 파장 공차에 의하여 BD 규격인 405nm 파장의 광이 입사된 경우의 초점거리에 비하여, 이보다 큰 파장 예컨대 410nm 파장의 광이 입사된 경우의 초점거리가 길게 된다. 따라서, 상기 굴절렌즈(70)에 광원에서 조사된 광의 파장 변화에 따라 각각 의 결상 위치가 달라지는 색수차가 발생된다. 여기서, 색수차 정도 즉, 파장 변화에 따른 초점 위치 차이는 굴절렌즈(70)의 아베수 υref(= (n-1)/Δn )에 의해 결정된다.
한편, 상기 회절광학소자(50)는 상기 굴절렌즈(70)와는 달리 그 초점거리 fdoe는 입사광의 파장에 반비례한다. 예컨대, 405nm 파장의 광이 입사된 경우의 초점거리에 비하여, 이보다 큰 파장 예컨대 410nm 파장의 광이 입사된 경우의 초점거리가 짧다. 여기서, 파장 변화에 따른 초점거리 변화는 회절광학소자(50)의 아베수 υdoe(= λ/Δλ)에 의해 결정된다.
대물렌즈 광학계의 전체 초점거리 f는 수학식 2와 같다.
Figure 112004058079737-pat00002
따라서, 수학식 3을 만족하도록 υref와 υdoe를 설정함으로써, 상기 굴절렌즈(70)의 색수차를 보정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 대물렌즈 광학계는 광원에서 조사된 광의 파장 공차에 의하여, 다양한 파장의 입사광이 입사되더라도 동일 위치에 결상시킬 수 있다.
Figure 112004058079737-pat00003
상기 프레넬렌즈(51)는 다양한 회절 패턴을 형성하는 것에 의해 구현 가능하다. 여기서, 회전 패턴의 예로는 다아이몬드 가공에 의하여 형성된 키노폼(Kinoform), 존 플레이트(zone plate), 광식각을 통한 바이너리 옵틱(binary optic), 광식각을 통한 다중레벨 회절광학소자(multi-level DOE)를 들 수 있다. 후술하는 실시예는 다중레벨 즉, 8위상레벨로 프레넬렌즈(51)의 패턴을 형성한 것을 예로 들어 나타낸 것으로, 수학식 4에 나타낸 파면에 대한 반경 대칭 함수 φ(r)로 그 패턴을 표현할 수 있다.
Figure 112004058079737-pat00004
여기서, λ0는 기준 파장이고, C1, C2, C3,..., Cn 는 회절광학소자(DOE) 계수이며, r은 광축으로부터 반경을 나타낸 것이다.
한편, 상기 회절광학소자(50)는 상기 프레넬렌즈(51)가 상기 굴절렌즈(70) 쪽에 배치되고, 그 이면에 상기 평면(55)이 배치되는 구성도 가능하다.
상기한 대물렌즈 광학계의 구체적인 실시예는 하기의 표 1, 표 2 및 도 3에 나타낸 바와 같다.
부재명 곡률반경[mm] 두께 또는 간격 [mm] 재질
물체 ∞ 4.0191
회절 광학소자 R1 = ∞ (8위상레벨) d1 = 0.0100 PMMA
R2 = ∞ d2 = 0.1000 F 실리카
스톱 R3 = ∞ d3 = 0.0500
비구면 부재 R4 = 0.3133 (비구면) d4 = 0.0550 포토 폴리머
대물렌즈 R5 = 0.4495 d5 = 0.4495 N-LASF44
R6= ∞ d6 = 0.1000
매체 R7= ∞ d7 = 0.1000 폴리카보네이트
이미지 R8= ∞ -
DOE 비구면
파라미터 값 파라미터 값
회절차수 1 반경 0.3133 mm
파장 405.0 nm K - 0.5617
C1 - 0.1200 A4 - 0.0555
C2 - 0.0763 A6 - 4.3806
C3 0.4163 A8 33.6234
C4 - 1.8117 A10 - 454.1661
C5 5.6598 A12 0.0000
C6 0.0000 A14 0.0000
이와 같이, 대물렌즈 광학계를 구성한 경우, 405 nm 파장의 입사광에 대한파면 에러는 광축(on-axis) 상에서는 0.0149λ이고, 비축(off-axis) 상에서는 0.0169λ를 나타내었다. 또한, 405 nm 파장의 입사광에 대한 색수차는 0.00247을 나타내었다. 이러한, 파면 에러 및 색수차 값은 무시할 수 있을 정도로 작은 값이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치는 정보저장매체(D)에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 수행하는 장치로서, 광원(111), 광경로 변환부재(117), 대물렌즈 광학계(120) 및 광검출기(135)를 포함한다.
상기 광원(111)은 소정 파장의 광을 생성 조사한다. 이 광원(111)은 레이저 다이오드(LD) 등으로 구성되는 것으로, 상기 정보저장매체(D)로서 블루레이 디스크 (BD) 채용된 경우에도 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하도록 대략 405nm 파장의 광을 조사한다. 상기 광경로 변환부재(115)는 상기 광원(111)과 대물렌즈 광학계(120) 사이의 광경로 상에 배치되어, 입사광의 진행 경로를 변환시킨다. 이 광경로 변환부재(115)는 도시된 바와 같은 편광 홀로그램소자(Polarized HOE)(116)와 1/4 파장판(117)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 편광 홀로그램소자(116)는 입사광 중 일 편광의 광은 회절시키고 다른 편광의 광은 직진 투과시킴에 의하여 광의 진행경로를 변환한다. 즉, 상기 광원(111) 쪽에서 입사된 일 직선편광은 직진 투과시키고, 상기 정보저장매체(D) 쪽에서 반사된 다른 직선편광의 광은 회절 투과시킨다. 상기 1/4파장판(117)은 상기 편광 홀로그램소자(116)의 일면에 마련되는 것으로, 입사광의 위상을 지연시켜 입사된 직선편광은 원편광으로, 그리고 원편광은 직선편광으로 변환한다. 여기서, 상기 광원(111)에서 조사되고 상기 정보저장매체(D)에서 반사된 광은 상기 1/4파장판(117)을 2번 투과함으로써, 그 위상이 1/2파장 만큼 변환된다. 따라서 상기 편광 홀로그램소자(116)에 상기 1/4파장판(117) 쪽에서 입사되는 광은 상기 광원(111) 쪽에서 입사된 광과 다른 직선편광의 광이 된다.
상기 대물렌즈 광학계(120)는 상기 광원(111)과 상기 정보저장매체(D) 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자(121)와, 상기 회절광학소자(121)와 정보저장매체(D) 사이에 배치되어 입사광을 집속시키는 굴절렌즈(125) 및 이 굴절렌즈(125)의 일면에 형성된 비구면부재(123)를 포함한다.
여기서, 상기 굴절렌즈(125)는 상기 회절광학소자(121) 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼렌즈로 구성되고, 상기 비구면부재(123)는 상기 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정한다. 이 대물렌즈 광학계(120)는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 바와 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 광검출기(135)는 상기 정보저장매체(D)에서 반사되고, 상기 대물렌즈 광학계(120) 및 상기 광경로 변환부재(113)를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출한다. 또한, 본 발명에 따른 광픽업장치는 상기 광원(111)과 광검출기(135)의 광학적 배치를 고려하여 입사광의 진행 경로를 변환하는 제1 및 제2반사경(113)(131)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 대물렌즈 광학계는 매체로부터 순차로 굴절렌즈, 비구면부재, 회절광학소자를 배치함으로써, 광학요소들의 광학적 배치를 용이하게 할 수 있다. 또한, 굴절렌즈를 하프-볼 렌즈로 구성하고, 그 일면에 얇은 비구면 막의 형상으로 비구면부재를 형성함으로써, 파면수차를 보정하면서도 대량 생산이 용이하고 제조비용을 낮출 수 있다는 이점이 있다. 또한, 회절광학소자를 구비하여 색수차 보정 및 굴절렌즈와 함께 파면수차를 보정할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광픽업장치는 상기한 구조의 대물렌즈 광학계를 채용하여 고개구수를 유지하면서도 색수차 및 파면수차를 보정함으로써, 대략 20GB 이상을 기록할 수 있는 블루-레이 디스크(BD)에 대해서도 정보의 기록 및/또는 재생을 수행할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (17)

  1. 광의 진행 경로에 배치되어, 소정 매체에 입사광을 집속시키는 대물렌즈 광학계에 있어서,
    입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와;
    상기 회절광학소자와 상기 매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로, 상기 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼 렌즈인 굴절렌즈와;
    상기 굴절렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 접합으로 형성되어, 파면수차를 보정하는 비구면부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴절렌즈는,
    상기 매체와 마주하는 면이 평면인 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비구면부재는,
    플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비구면부재는,
    포토 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비구면부재는,
    자외선 경화수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회절광학소자는,
    상기 굴절렌즈 쪽에 위치되는 평면과, 그 이면에 형성된 프레넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회절광학소자는,
    상기 굴절렌즈 쪽에 위치되는 프레넬 렌즈와, 그 이면에 형성된 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  9. 광의 진행 경로에 배치되어, 소정 매체에 입사광을 집속시키는 대물렌즈 광학계에 있어서,
    입사광의 색수차 보정 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와;
    상기 회절광학소자와 상기 매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로, 상기 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼렌즈와;
    상기 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 것으로, 플라스틱 재질 또는 자외선 경화수지로 이루어진 비구면부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 광학계.
  10. 정보저장매체에 정보의 기록 및/또는 수행하는 광픽업장치에 있어서,
    소정 파장의 광을 생성 조사하는 광원과;
    상기 광원과 상기 정보저장매체 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로 변환부재와;
    상기 광경로 변환부재와 상기 정보저장매체 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 색수차를 보정 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자와 상기 정보저장매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로 상기 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼 렌즈인 굴절렌즈와, 이 굴절렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 비구면부재;를 구비한 대물렌즈 광학계와;
    상기 정보저장매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 광학계 및 상기 광경로 변환부재를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 굴절렌즈는,
    상기 매체와 마주하는 면이 평면인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 비구면부재는,
    플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비구면부재는,
    포토 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 비구면부재는,
    자외선 경화수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 회절광학소자는,
    상기 굴절렌즈 쪽에 위치되는 평면과, 그 이면에 형성된 프레넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  16. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 회절광학소자는,
    상기 굴절렌즈 쪽에 위치되는 프레넬 렌즈와, 그 이면에 형성된 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  17. 블루-레이 디스크에 정보의 기록 및/또는 수행하는 광픽업장치에 있어서,
    대략 405nm 파장의 광을 생성 조사하는 광원과;
    상기 광원과 상기 블루-레이 디스크 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로 변환부재와;
    상기 광경로 변환부재와 상기 블루-레이 디스크 사이에 배치되는 것으로, 입사광의 색수차 및 파면수차를 보정하는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자와 상기 매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시키는 것으로 상기 회절광학소자 쪽에 위치된 면이 구면으로 이루어진 하프-볼렌즈와, 상기 하프-볼렌즈의 구면에 얇은 비구면 막의 형상으로 형성되어 파면수차를 보정하는 것으로 플라스틱 재질 또는 자외선 경화수지로 이루어진 비구면부재를 포함하는 굴절렌즈를 포함하는 대물렌즈 광학계와;
    상기 블루-레이 디스크에서 반사되고, 상기 대물렌즈 광학계 및 상기 광경로 변환부재를 경유하여 입사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호를 검출하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
KR1020040103669A 2004-12-09 2004-12-09 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치 KR100647299B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040103669A KR100647299B1 (ko) 2004-12-09 2004-12-09 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치
CNA2005100977309A CN1786760A (zh) 2004-12-09 2005-08-24 物镜系统和使用该物镜系统的光学拾取装置
JP2005333007A JP2006164497A (ja) 2004-12-09 2005-11-17 対物レンズ光学系及びこれを採用した光ピックアップ装置
US11/289,361 US20060126180A1 (en) 2004-12-09 2005-11-30 Objective lens system and optical pickup apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040103669A KR100647299B1 (ko) 2004-12-09 2004-12-09 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060064972A KR20060064972A (ko) 2006-06-14
KR100647299B1 true KR100647299B1 (ko) 2006-11-23

Family

ID=36583475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040103669A KR100647299B1 (ko) 2004-12-09 2004-12-09 대물렌즈 광학계 및 이를 채용한 광픽업장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060126180A1 (ko)
JP (1) JP2006164497A (ko)
KR (1) KR100647299B1 (ko)
CN (1) CN1786760A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8120858B2 (en) 2008-12-04 2012-02-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Micro lens, method and apparatus for manufacturing micro lens, and camera module including micro lens
US8305699B2 (en) 2009-09-23 2012-11-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer-level lens module with extended depth of field and imaging device including the wafer-level lens module
US8520137B2 (en) 2009-08-13 2013-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer-level lens module and image pickup device including the same

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100447585C (zh) * 2006-11-01 2008-12-31 胡允楷 一种新型透镜及加工模具
WO2008065573A1 (en) * 2006-11-27 2008-06-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lens system for scanning device
KR100910393B1 (ko) * 2007-08-31 2009-08-04 (주)쓰리디아이에스 넓은 시야각을 갖는 실감 영상 디스플레이 장치
KR20100130423A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 삼성전자주식회사 웨이퍼-레벨 렌즈 모듈 및 이를 구비하는 촬상 모듈
CN101609201B (zh) * 2009-07-10 2012-12-19 西可通信技术设备（河源）有限公司 高像素光学镜头组件
JP2013088513A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Panasonic Corp 撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置
US9383080B1 (en) * 2014-05-21 2016-07-05 The United States Of America As Represented By The Director, National Security Agency Wide field of view concentrator
WO2016118918A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Magic Leap, Inc. Methods and system for creating focal planes using an alvarez lens

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237078A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Konica Corp 対物レンズ及び光ピックアップ装置
KR20040091292A (ko) * 2003-04-21 2004-10-28 삼성전자주식회사 수차 보정을 위한 대물렌즈 광학계 및 이를 채용하는 광헤드

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7085203B2 (en) * 2000-03-03 2006-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical head with defocusing correction and spherical aberration correction
KR20030020364A (ko) * 2001-05-22 2003-03-08 소니 가부시끼 가이샤 광학픽업용 대물렌즈, 광학픽업 및 디스크 드라이브장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237078A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Konica Corp 対物レンズ及び光ピックアップ装置
KR20040091292A (ko) * 2003-04-21 2004-10-28 삼성전자주식회사 수차 보정을 위한 대물렌즈 광학계 및 이를 채용하는 광헤드

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1020040091292
14237078

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8120858B2 (en) 2008-12-04 2012-02-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Micro lens, method and apparatus for manufacturing micro lens, and camera module including micro lens
US8520137B2 (en) 2009-08-13 2013-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer-level lens module and image pickup device including the same
US8305699B2 (en) 2009-09-23 2012-11-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer-level lens module with extended depth of field and imaging device including the wafer-level lens module

Also Published As

Publication number Publication date
US20060126180A1 (en) 2006-06-15
CN1786760A (zh) 2006-06-14
JP2006164497A (ja) 2006-06-22
KR20060064972A (ko) 2006-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW490589B (en) Optical pickup apparatus, objective lens, apparatus for reproducing and/or recording optical information recording medium
US20060077795A1 (en) Objective optical system for optical recording media and optical pickup device using it
US6865025B2 (en) Aberration compensating optical element, optical system, optical pickup device, recorder and reproducer
JP4131366B2 (ja) 対物レンズ、光ピックアップ装置及び記録・再生装置
EP1359574A2 (en) Recording reproducing optical system, objective lens and aberration correcting optical element
US20060126180A1 (en) Objective lens system and optical pickup apparatus using the same
US7457223B2 (en) Objective lens for optical recording media and optical pickup device using it
JP4846975B2 (ja) 光学素子、対物光学系および光ピックアップ装置
JP3810051B2 (ja) 光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置
US6728172B2 (en) Objective lens and optical pickup apparatus
KR100833242B1 (ko) 고개구수를 가지는 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치
US6992838B2 (en) Objective lens with the diffractive surface for DVD/CD compatible optical pickup
US20070253310A1 (en) Coupling Lens and Optical Pickup Apparatus
JP2005158089A (ja) 光ディスク用の対物レンズとそれを用いた光ヘッド装置
JP4958022B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP4678462B2 (ja) 光ピックアップ装置用対物レンズ
JP4457499B2 (ja) 光ピックアップ装置用対物レンズ及び光ピックアップ装置
JP2006147078A (ja) 光記録媒体用対物光学系およびこれを用いた光ピックアップ装置
JP4329330B2 (ja) 対物光学素子及び光ピックアップ装置
JP4788783B2 (ja) 対物光学素子及び光ピックアップ装置
US9310536B2 (en) Objective lens element
US20080181090A1 (en) Objective lens optical system and light beam splitting element
JP2004185746A (ja) 光ピックアップ装置用光学系、光ピックアップ装置、光情報記録再生装置及びレンズ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20091001

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee