KR100690479B1 - 광 픽업 장치, 대물 렌즈, 광 정보 기록 매체 재생/기록 장치, 정보 재생/기록 방법 - Google Patents

광 픽업 장치, 대물 렌즈, 광 정보 기록 매체 재생/기록 장치, 정보 재생/기록 방법 Download PDF

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Abstract

상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나로부터 정보를 재생하거나, 상기 매체에 정보를 기록하기 위한 광 픽업 장치는, 파장이 λ1인 제1 광속을 방출하는 제1 광원과; 파장이 λ2(λ2는 λ1보다 크다)인 제2 광속을 방출하는 제2 광원과; 광축과, 세 분할부(제1 부분, 제2 부분, 제3 부분)를 가진 대물 렌즈를 구비하는 집광 광학계와; 광 검출기를 구비한다. 제1 부분을 통과하는 제1 광속 총량의 30% 이상의 제1 광속량에 대해 0.06≥SC1/f1≥0.002 의 조건식을 만족하며, 여기서, 제1 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC1은 제1 광속의 높이에서의 광속에 대한 대물 렌즈의 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 제1 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, f1은 제1 광속에 대한 대물 렌즈의 제1 부분의 초점 길이이다.
광 정보 기록 매체, 대물 렌즈, 광속, 정보 기록면, 초점 길이, 광 픽업 장치

Description

광 픽업 장치, 대물 렌즈, 광 정보 기록 매체 재생/기록 장치, 정보 재생/기록 방법{OPTICAL PICKUP APPARATUS, OBJECTIVE LENS, OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM REPRODUCING/RECORDING APPARATUS, AND METHOD OF REPRODUCING/RECORDING INFORMATION}
도 1은 본 발명의 광 픽업 장치의 한 실시예의 개략 구조도.
도 2는 본 발명의 광 픽업 장치를 위한 대물 렌즈의 한 실시예를 도시한 개략 구조도.
도 3a 및 3b는 전술한 대물 렌즈의 제1 실시예에서 구면 수차 및 정현 조건을 보여주는 수차를 도시한 도면.
도 4는 전술한 대물 렌즈에 대한 파면 수차를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 광 픽업 장치의 다른 실시예의 개략 구조도.
도 6a 및 6b는 전술한 대물 렌즈의 다른 실시예에서 구면 수차 및 정현 조건을 보여주는 수차를 도시한 도면.
도 7은 전술한 대물 렌즈의 다른 실시예에 대한 파면 수차를 도시한 도면.
도 8a 및 8b는 m1=m2의 조건하에서 사용된 광 픽업 장치용 대물 렌즈의 종래예에서 구면 수차 및 정현 조건을 보여주는 수차를 도시한 도면.
도 9는 m1=m2의 조건하에서 사용된 광 픽업 장치에 대한 종래예에서의 파면 수차를 도시한 도면.
도 10은 m1＞m2의 조건하에서 사용된 광 픽업 장치용 대물 렌즈의 종래예에서 구면 수차 및 정현 조건을 보여주는 수차를 도시한 도면.
도 11은 m1＞m2의 조건하에서 사용된 광 픽업 장치용 대물 렌즈에 대한 종래예에서의 파면 수차를 도시한 도면.
도 12a는 대물 렌즈의 단면도.
도 12b는 광원측에서 본 대물 렌즈의 정면도.
도 13은 대물 렌즈의 단면도.
도 14a 내지 14f는 렌즈 특성을 도시한 도면.
도 15a 및 15b는 파면 수차 커브를 도시한 도면.
도 16a는 대물 렌즈의 단면도.
도 16b는 광원측에서 본 대물 렌즈의 정면도.
도 17a 및 17b는 피크 강도비와 위상간의 관계를 도시한 도면.
도 18a 및 18b는 파면 수차 커브를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 대물 렌즈
2 : 시준 렌즈
3 : 조리개
4 : 광축
5 : 집광 광학계
6 : 제1 분할면
7 : 제2 분할면
8 : 제3 분할면
9 : 빔 스플리터
10 : 빔 장치
11 : 제1 반도체 레이저
12 : 제2 반도체 레이저
13 ; 유닛
20 : 광 디스크
21 : 투명기판
22 : 정보 기록면
본 발명은 레이저로부터 방출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명기판을 통해 정보 기록면 상의 대물 렌즈에 집속하여, 광 정보를 기록 및/또는 재생하는 광 픽업 장치에서 사용되는 대물 렌즈 및 광 픽업 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 투명기판의 두께가 t1인 제1 광 정보 기록 매체 및 투명기판의 두께가 t2인 제2 광 정보 기록 매체가 광 정보 기록 매체로서 사용되고, 파장이 λ1인 제1 광원이 제1 광 정보 기록 매체의 기록/재생시 사용되며, 파장이 λ2인 제2 광원이 제2 광 정보 기록 매체의 기록/재생시 사용되는 대물 렌즈 및 광 픽업 장치에 관한 것이다.
최근, 단파장의 적색 반도체 레이저가 실용화됨에 따라, 종래의 광정보 기록 매체(이하, 광 디스크라함)인 CD(콤팩트 디스크)와 동일한 정도의 크기를 갖으나 대용량을 갖는 DVD(디지탈 비디오 디스크 또는 디지탈 다목적 디스크라함)의 개발이 증진되고 있다. 이러한 DVD에서, 광 디스크 측의 대물 렌즈의 개구수 NA는 635㎚의 단파장 반도체 레이저가 사용되는 경우 0.6이다. 또한, DVD는 트랙 피치가 0.74㎛이고 최단 피치 길이가 0.4㎛이며, CD에 비해 2배 고밀도화되는데, CD의 트랙 피치는 1.6㎛이고, 최대 피치 길이는 0.83㎛이다. 또한, 상술된 CD 뿐 아니라 DVD에서, 다양한 표준을 가진 광 디스크, 예를 들면 CD-R(기입 후 직접 판독, 한번 기입하는 콤팩트 디스크), CD-RW, LD(레이저 디스크), MD(미니 디스크), 및 MO(광-자기 디스크)가 상품화되어 시판되었다. 표 5에서, 투명기판의 두께와 다양한 광 디스크의 요구되는 개구수가 도시되어 있다.
광 디스크 투명기판의 두께(㎜) 요구되는 개구수 NA (광원 λ의 파장㎚)
CD, CD-R(재생만) 1.20 0.45(λ=780)
CD-R(기록/재생) 1.20 0.50(λ=780)
LD 1.20 0.50(λ=780)
MD 1.20 0.45(λ=780)
MO(ISO 3.5 inch 230MB) 1.20 0.55(λ=780)
MO(ISO 3.5 inch 640 MB) 1.20 0.55(λ=680)
DVD 0.60 0.60(λ=635)
한편, CD-R에 대해서는 광원이 λ=780㎚의 파장을 갖는 것이 필요하나, 다른 광 디스크의경우, 표 5에 표시된 것과는 다른 파장을 갖는 광원이 사용될 수 있다; 이러한 경우 요구되는 개구수 NA는 사용된 광원의 파장 λ에 따라 변화해야 한다. 예를 들면, CD의 경우, 요구되는 개구수는 대략적으로 NA=λ(㎛)/1.73이고, DVD의 경우는 대략적으로 NA=λ(㎛)/1.06이다.
또한, 본 명세서에서 언급된 개구수(예를 들면, NA1, NA2, NAL, NAH, NA3, NA4 등으로 언급됨)는 투명기판 측으로부터 보여지는 집광 광학계의 개구수를 의미한다.
상술된 바와 같이, 오늘날에는, 사이즈, 투명 기판의 두께, 기록 밀도, 사용된 파장 등이 상이한 다양한 종류의 광 디스크가 시판중이며 경우, 다양한 종류의 광 디스크에서 사용될 수 있는 광 픽업 장치가 제안되어 있다.
이들 중 하나로서, 상이한 광 디스크에 각각 대응하는 집광 광학계에 장착된 광 픽업 장치가 제안되어 있으며, 이 집광 광학계는 재생해야 할 광 디스크에 따라 전환된다. 그러나, 이러한 광 픽업 장치에서, 복수의 집광 광학계가 요구되어, 단가가 높아질 뿐 아니라 집광 광학계의 전환을 위한 구동 매커니즘의 필요성도 있어, 전환 시의 복잡성과 정확성 요건 때문에, 이 장치는 바람직하지 않게 된다.
따라서, 단일 집광 광학계를 이용하여 복수의 광 디스크를 재생할 수 있는 다양한 종류의 광 픽업 장치가 필요로 된다.
본 발명자들은 전체 표면을 동심원으로 분해하여 형성된 복수의 환형 밴드로 구성되는 특수 대물 렌즈를 개발하여, 이 특수 대물 렌즈를 이용한 간략한 구조를 갖는 광 픽업을(일본 특허 H9-286954)을 제안하였으며, 각각의 환형 밴드는 상이한 파장 및/또는 상이한 기록면의 두께를 갖는 투명 기판을 갖는 복수의 광원으로 인해 발생된 구면 수차를 실제적으로 사용함으로써 각각의 적절한 광 정보 기록 매체에 대한 회절 한계 내에서 수차에 대하여 보정된다.
프로그램 가능한 광 디스크를 대표하는 CD-R(한번-기입 콤팩트 디스크)의 확장에 따라, CD-R과의 상호 교환성을 갖는 광 픽업 장치가 요구된다. CD-R의 반사율은 단파장측에서 낮아지므로, 단파장의 적색 반도체 레이저를 광원으로 사용할 경우, 필요 신호(재생 신호, 초점 에러 신호, 및 트랙킹 에러 신호)가 얻어질 수 없다. 따라서, DVD용 단파장 반도체 레이저와는 달리 CD-R의 경우 780㎚의 파장을 갖는 반도체 레이저가 준비된다.
또한, 최근에는, 광원 유닛 어셈블리를 간략화하고 작업 효율을 향상시키기 위해 상술된 2개의 반도체 레이저를 일체화시킨 광원 유닛이 제안되었다.
그러나, 이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 2개의 반도체 레이저는 주로 광원 유닛에서 동일 평면에 나란히 배치된다. 따라서, 상술된 광원 유닛을 채용한 광 픽업 장치에서, DVD용 단파장 반도체 레이저가 두 광원에 공통인 기록/재생용 집광 광학계의 광 축상에 설치되면, CD용 반도체 레이저가 구조에서 광축으로부터 벗어나게 되고, 광속이 대물 렌즈에 비스듬하게 들어간다.
따라서, 도 8에서의 수차 다이어그램으로 도시된 비와 같이, DVD의 기록/재생시 정현 조건 불만족량이 전혀 발생하지 않는 경우, 본 발명의 발명자에 의해 주지된 다음과 같은 모순이 발생하게 된다. 즉, CD를 사용하는 경우, 일반적으로 화상 높이를 인정하게 됨으로써, 도 9에 도시된 바와 같이 코마(coma)가 심각한 상태가 된다. 결합된 광원을 사용하는 경우, 정현 조건을 DVD에 최적화시킬 때, 화상 높이에 의해 코마의 열화가 발생하고, CD를 사용할 때의 경사 입사에 의해 비점수차의 열화가 발생하게 되어, 이는 CD의 불안정한 기록/재생 동작을 나타낸다.
이러한 경우, 구면 수차를 제외시킨 광학계의 정현 조건 불만족량이 다음과 같이 정의된다.
SC=DK·cos(uk)/NAk-(1-m)·f
Nak=sin(uk')
이 때,
m : 광학계의 횡배율
f : 광학계의 초점 길이
uk : 광선이 광학계에 입사될 때, 광축과 광선간에 형성된 각도
uk' : 광선이 광학계로부터 노출시킬 때 광축과 광선간에 형성된 각도
dk : 광학계의 전방측 주요 지점에서의 광선의 높이
를 나타낸다.
따라서, 일체화된 광원을 사용할 때, 축 상에서 사용되는 DVD를 기록/재생하기 위한 정현 조건이 최적화되는 것이 아니라, DVD를 기록/재생하기 위한 축 성능에 악영향을 미치지 않는 레벨의 정현 조건 불만족량 SC를 광학적 설계시에 미리 제공함으로써, CD를 기록/재생하기 위한 축외(off-axis) 성능을 보정할 필요가 있다.
또한, 상술된 바와는 별개로, 상이한 두께의 투명기판을 각각 갖는 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 광 픽업 장치가 제안되어 있으며, 이 때 CD의 기록/재생시 구면 수차를 보정하기 위해 대물 렌즈의 횡배율 m은 0 이상이 되도록 설정한다. 대물 렌즈가 트랙킹으로 인해 광축으로부터 시프트되면, 이 경우에도 CD를 사용하는 경우에 정현 조건을 만족시키지 않는 영향으로 인해, 원하지 않는 코마가 야기된다. 도 10은 DVD의 이용시 최적화된 정현 조건에서의 수차 다이어그램을 도시하고, 도 11은 대물 렌즈의 화상 높이 특성을 도시한다. 도 11은 CD를 이용한 경우 코마의 화상 높이 특성이 쉽게 열화되는 구조를 도시한다.
본 발명의 목적은 상이한 두께의 투명기판을 각각 가진 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 광 픽업장치 및 대물렌즈를 제공하려는 것이며, 여기서 광 정보 기록 매체의 한 면의 광축 특성과 광 정보 기록 매체의 다른 면의 축외 특성은 균형을 이룬다.
상기한 목적은 후술하는 구조에 의해 달성된다.
(1) 상이한 두께의 투명기판을 각각 가진 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나로부터 정보를 재생하거나, 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나에 정보를 기록하기 위한 광 픽업 장치로서,
파장이 λ1인 제1 광속을 방출하는 제1 광원과;
파장이 λ2(λ2는 λ1보다 크다)인 제2 광속을 방출하는 제2 광원과;
광축, 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분을 가지며, 제3 부분은 제1 부분보다 광축으로부터 멀리 떨어져있고, 제2 부분은 제1 부분과 제3 부분 사이에 있는, 대물 렌즈를 구비하는 집광 광학계와;
광검출기를 구비하고,
제1 부분과 제3 부분은 두께 t1의 제1 투명기판을 갖는 제1 광 정보 기록 매 체의 제1 정보 기록면상에 제1 광속을 집속하여 제1 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 제1 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
제1 부분과 제2 부분은 두께 t2(t2는 t1보다 크다)의 제2 투명기판을 갖는 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면상에 제2 광속을 집속하여 제2 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 제2 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
광검출기는 제1 정보 기록면 또는 제2 정보 기록면으로부터 반사된 광속을 수신할 수 있으며,
제1 부분을 통과하는 제1 광속 총량의 30% 이상의 제1 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
0.06≥SC1/f1≥0.002
여기서, 제1 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC1은 제1 광속의 높이에서 광속에 대한 대물 렌즈의 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 제1 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, f1은 제1 광속의 높이에서 광속에 대한 대물 렌즈의 제1 부분의 초점 길이이다.
"제1 부분을 통과하는 제1 광속 총량의 30% 이상의 제1 광속량" 이란 용어는 "제1 부분을 통과하는 제1 광속의 에너지량의 30% 이상"이라는 의미가 아니라 "제1 부분을 통과하는 제1 광속의 30% 이상의 광선"이라는 의미이다. 상술한 비율은 수차 커브로부터 판정할 수 있다. 또한, 제1 부분과 제2 부분 사이의 경계에서의 NA가 NAL이라면, 0.8NAL에서의 광선이 다음의 조건식 0.06≥SC1/f1≥0.002을 만족시킨다.
(2) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 부분과 제3 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하고, 대물 렌즈의 횡배율이 m1인 경우 및 제1 부분과 제2 부분이 제2 광속을 제2 정보 기록면상에 집속하고, 대물 렌즈의 횡배율이 m2인 경우, 하기의 조건식을 만족한다:
m1=m2
(3) 상기 (2)에 기재된 광 픽업 장치에서, 하기의 식을 만족한다:
m1=0
(4) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 광원과 제2 광원은 동일 평면에 나란히 배치된다.
(5) 상기 (2)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 광원과 제2 광원은 단일 유닛으로 만들어진다.
(6) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 부분과 제3 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하고, 대물 렌즈의 횡배율이 m1인 경우 및 제1 부분과 제2 부분이 제2 광속을 제2 정보 기록면상에 집속하고, 대물 렌즈의 횡배율이 m2인 경우, 하기의 조건식을 만족한다:
m1＞m2
(7) 상기(6)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 부분을 통과하는 제2 광속 총량의 30% 이상의 제2 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
0.06≥SC2/f2≥0.002
여기서, 제1 부분이 제2 광속을 제2 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC2은 제2 광속의 높이에서의 제2 광속에 대한 대물 렌즈의 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 제1 부분이 제2 광속을 제2 정보 기록면상에 집속하는 경우, f2은 제2 광속의 높이에서 광속에 대한 대물 렌즈의 제1 부분의 초점 길이이다.
(8) 상기 (6)에 기재된 광 픽업 장치에서, 하기의 조건식을 만족한다:
m1=0
(9) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 하기의 조건식을 만족한다:
NA1＞NA2
여기서, NA1은 제1 광 정보 기록 매체를 기록 또는 재생하기 위해 화상측에서 요구되는 대물 렌즈의 개구수이고, NA2은 제2 광 정보 기록 매체를 기록 또는 재생하기 위해 화상측에서 요구되는 대물 렌즈의 개구수이다.
(10) 상기 (9)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 광원은 대물 렌즈의 광축상에 제공된다.
(11) 상기 (9)에 기재된 광 픽업 장치에서, 하기의 조건식을 만족한다:
0.55 mm＜t1＜0.65 mm
1.1 mm＜t2＜1.3 mm
630 nm＜λ1＜670 mm
760 nm＜λ2＜820 mm
0.55＜NA1＜0.65
0.40＜NA2＜0.55
(12) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제2 부분은 광축과 동심원을 나타내는 링 형상이다.
(13) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서,대물 렌즈는 제1 부분과 제2 부분 사이 또는 제2 부분과 제3 부분 사이의 경계에 제공되는 스텝(step)을 포함한다.
(14) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 대물 렌즈는 광축으로부터 제3 부분보다 더 멀리 떨어져 있는 제4 부분을 더 포함한다.
(15) 상기 (14)에 기재된 광 픽업 장치에서, 대물 렌즈는 광축으로부터 제4 부분보다 더 멀리 떨어져 있는 제5 부분을 더 포함한다.
(16) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 대물 렌즈는 플라스틱으로 만들어진다.
(17) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 부분과 제3 부분은 제1 광학 정보 기록면상의 파면 수차가 0.07 λ1rms 이하이도록 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속할 수 있다.
(18) 상기 (1)에 기재된 광 픽업 장치에서, 제1 부분과 제2 부분은 제2 광학 정보 기록면상의 파면 수차가 0.07 λ2rms 이하이도록 제2 광속을 제2 정보 기록면상에 집속할 수 있다.
또한, 상기한 목적은 후술하는 구조에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 대물 렌즈는, 복수의 굴절면을 가진 집광 광학계에서, 광원으로부터 방출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명기판을 통해 정보 기록면상에 집속시키는 것으로, 두께 t1의 투명기판을 가진 제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ1인 제1 광원을 갖고; 두께 t2 (t1＜t2)의 투명기판을 가진 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ2인 제2 광원을 갖는 광 픽업 장치에서 사용되며,
제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m1이고, 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m2인 경우 개개의 대물 렌즈의 횡배율은 m1=m2를 만족하고, 광축상의 동심원 형태로 된 복수의 분할면이 대물 렌즈의 적어도 한 측면에 배치되며, 분할면중 적어도 하나는 하기의 조건을 만족하고;
Figure 112000002383426-pat00001
여기서, SC1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량이고, f1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 초점 길이
인 것을 특징으로 한다. 상술한 대물 렌즈 자체의 횡배율 m1은 0일 수 있다.
본 발명의 광 픽업 장치는, 복수의 굴절면을 가진 집광 광학계에서, 광원으로부터 방출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명기판을 통해 정보 기록면상에 집속시키고, 두께 t1의 투명기판을 가진 제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ1인 제1 광원을 갖고; 두께 t2 (t1＜t2)의 투명기판을 가진 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ2인 제2 광원을 가지며,
제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m1이고, 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m2인 경우, 집광 광학계의 개개의 대물 렌즈의 횡배율은 m1=m2를 만족하고, 광축상의 동심원 형태로 된 복수의 분할면이 대물 렌즈의 적어도 한 측면에 배치되며, 분할면중 적어도 하나는 하기의 조건을 만족하고;
0.06≥SC1/f1≥0.002
여기서, SC1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량이고, f1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 초점 길이
인 것을 특징으로 한다.
상기한 광 픽업 장치에서, 제1 광원과 제2 광원을 일체형으로 하고, 전술한 대물 렌즈 자체의 횡배율 m1을 영(0)으로 할 수 있다.
본 발명의 대물 렌즈는, 복수의 굴절면을 가진 집광 광학계에서, 광원으로부터 방출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명기판을 통해 정보 기록면상에 집속시키는 것으로, 두께 t1의 투명기판을 가진 제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ1인 제1 광원을 갖고; 두께 t2 (t1＜t2)의 투명기판을 가진 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ2인 제1 광원을 갖는 광 픽업 장치에서 사용되며,
제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m1이고, 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m2인 경우, 개개의 대물 렌즈의 횡배율은 m2＜m1를 만족하고, 광축상의 동심원 형태로 된 복수의 분할면이 대물 렌즈의 적어도 한 측면에 배치되며, 분할면중 적어도 하나는 하기의 조건을 만족하고;
0.06≥SC1/f1≥0.002
여기서, SC1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량이고, f1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 초점 길이
인 것을 특징으로 한다.
또한, 분할면중 적어도 하나는 하기의 조건을 만족하고;
0.06≥SC2/f2≥0
여기서, SC2은 투명기판의 두께 t2에서 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량이고, f2은 투명기판의 두께 t2에서 대물 렌즈의 초점 길이이다.
전술한 대물 렌즈 자체의 횡배율은 영(0)일 수 있다.
본 발명의 광 픽업 장치는, 복수의 굴절면을 가진 집광 광학계에서, 광원으로부터 방출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명기판을 통해 정보 기록면상에 집속시키고, 두께 t1의 투명기판을 가진 제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ1인 제1 광원을 갖고; 두께 t2 (t1＜t2)의 투명기판을 가진 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위해 파장이 λ2인 제2 광원을 가지며,
제1 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m1이고, 제2 광 정보 기록 매체를 기록/재생하기 위한 횡배율이 m2인 경우, 개개의 대물 렌즈의 횡배율은 m2＜m1를 만족하고, 광축상의 동심원 형태로 된 복수의 분할면이 대물 렌즈의 적어도 한 측면에 배치되며, 분할면중 적어도 하나는 하기의 조건을 만족하고;
0.06≥SC1/f1≥0.002
여기서, SC1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량이고, f1은 투명기판의 두께 t1에서 대물 렌즈의 초점 길이
인 것을 특징으로 한다.
이 경우, 분할면중 적어도 하나는 하기의 조건을 만족하는데
0.06≥SC2/f2≥0
여기서, SC2은 투명기판의 두께 t2에서 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량이고, f2은 투명기판의 두께 t2에서 대물 렌즈의 초점 길이이다.
전술한 대물 렌즈 자체의 횡배율 m1은 영(0)으로 할 수 있다.
대물 렌즈의 제1 부분을 통과하는 제1 광속중 임의의 높이에서 광속과 관련하여 SC1을 다음과 같이 표현할 수 있다.
SC1=(dk1·cos (uk1)/Nak1)-(1-m1)·f1
m1 : 대물 렌즈의 제1 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우 대물 렌즈의 제1 부분의 횡배율
f1 : 대물 렌즈의 제1 부분이 제1 광속을 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우 대물 렌즈의 제1 부분의 초점 길이
uk1 : 대물 렌즈로 입사하는 제1 광속중 전술한 높이에서의 광속과, 대물 렌즈의 광축 간에 형성된 각도 (예를 들면, 이 각도는 제1 광원이 대물 렌즈의 광축에 놓여지고 시준된 광이 대물 렌즈로 입사하는 경우 영(0)이다)
uk'1 : 대물 렌즈로부터 나오는 제1 광속중 전술한 높이에서의 광속과 대물 렌즈의 광축 간에 형성된 각도
dk1 : 대물 렌즈의 전측 주점(principal point)에서의 광속의 높이
상기한 정현 조건 불만족량은 대물 렌즈의 설계를 통해 결정될 수 있다.
본 발명에서는, 제1 부분을 통과하는 광량의 30% 이상에서 0.06≥SC1/f1≥0.002 조건을 만족한다. 또한, 제1 부분을 통과하는 제1 광속중에서 제1 부분과 제2 부분 사이의 경계 근방을 통과하는 광속이 0.06≥SC1/f1≥0.002 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 제1 부분을 통과하는 모든 제1 광속이 0.06≥SC1/f1≥0.002 조건을 만족하는 것도 바람직하다.
본 발명에서, 복수의 광원중 큰 개구수를 필요로하는 광 정보 기록 매체에 사용되는 광원은 대물 렌즈의 광축상에 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, CD-R 용의 광원(요구되는 개구수 0.45∼0.50)과 DVD 용의 광원(요구되는 개구수 0.6)이 사용되는 경우, DVD용 광원이 대물 렌즈의 광축상에 배치되는 것이 바람직하다.
m1이 m2에서 약간 벗어나 있어도 m1=m2를 만족하는 것으로 간주할 수 있다. 요구되는 개구수는 광 정보 기록 매체를 기록 또는 재생하기 위해 필요한 화상 측의 대물 렌즈의 개구수이다. 규정된 개구수는 각각의 광 정보 기록 매체에서 표준으로 규정된 개구수인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 다이어그램을 참조하여 본 발명이 설명된다. 다음의 실시예에서 DVD 및 CD가 양호한 일례로서 설명되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 다 양한 기록 매체에 적용될 수 있다.
(제1 실시예)
제1 실시예가 설명된다. 도 1은 광 픽업 장치(10)의 개략적인 구조도를 도시한 것이다.
본 실시예에서의 광 픽업 장치(10)는 상이한 두께의 투명기판(21)을 갖는 복수의 광 디스크(20)를 기록/재생하기 위한 장치로서, 광 디스크(20)는 광 정보 기록 매체를 나타낸다. 이들 복수의 광 디스크(20)는 다음과 같이 두께가 t1인 투명기판을 갖는 제1 광 디스크 및 두께가 t1과 다른 t2인 투명기판을 갖는 제2 광 디스크로서 설명된다. 다음의 설명에서, DVD(DVD-RAM도 포함함)는 투명기판의 두께 t1가 0.6㎜인 제1 광 디스크를 의미하고, CD(CD-R도 포함함)은 두께 t2가 1.2㎜인 제2 광 디스크를 의미한다.
광 픽업 장치(10)는 제1 광원을 나타내는 제1 반도체 레이저(11 : 파장λ1=610㎚∼670㎚) 및 제2 광원을 나타내는 제2 반도체 레이저(12 : 파장λ2=740㎚∼870㎚)를 포함하는 광원을 갖는다. 이들 제1 광원과 제2 광원은 기록/재생될 광 디스크에 따라 독점적으로 사용된다.
본 실시예에서, 제1 반도체 레이저(11) 및 제2 반도체 레이저(12)가 유닛(13)으로서 결합된다. 본 발명에서 소위 "유닛" 또는 "결합"이라는 단어는 결합된 멤버와 수단이 하나의 유닛으로서 광 픽업 장치(10)에서 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 장치를 어셈블리할 때, 이들이 일 부분으로서 포함될 수 있다.
집광 광학계(5)는 스폿을 형성하기 위해 광 디스크(20)의 투명기판(21)을 통해 각각의 정보 기록면(22) 상에서 제1 반도체 레이저(11) 또는 제2 반도체 레이저(12)로부터 방출된 광속을 집속하기 위한 수단이다.
본 실시예에서, 집광 광학계(5)는 광원으로부터 방출된 광속을 시준된 광(대부분 시준됨)으로 변환하는 시준 렌즈(2) 및 시준 렌즈(2)에 의해 시준될 광이되는 광속을 집속하는 대물 렌즈(1)를 구비한다.
또한, 광 경로에 조리개(13)가 제공된다. 본 실시예에서, 조리개(3)는 고정된 개구수를 갖고, 과도한 메커니즘을 요구하지 않는데, 이로 인해 낮은 단가를 구현하는 것이 가능하다. 또한, 제2 광 디스크를 기록/재생하기 위해, 조리개(3)의 개구수가 변화할 수 있으므로, 원하지 않는 광이 소멸될 수 있다.
개별적인 대물 렌즈(1)의 횡배율에 관하여, DVD를 사용하는 경우에서의 m1과 CD를 사용하는 경우의 m2는 m1=m2의 관계를 만족한다. 또한, 본 실시예에서 m1은 반드시 m2일 필요는 없으나, m1=m2라는 조건은 제1 반도체 레이저(11)와 제2 반도체 레이저(12)가 일체화되는 경우 만족될 수 있다.
도시되지 않은 광 검출 수단은 정보 기록면(22) 상에서 반사된 광속을 수광하여 검출하는 수단이고, 정보 기록면 상에서 반사된 광속의 광량 분포의 변화가 광 검출 수단에 의해 검출되므로, 초점 검출(초점 에러 신호), 트랙 검출(트랙킹 에러 신호) 및 정보 판독(재생 신호)가 도시되지 않은 동작 회로에 의해 처리된다. 이러한 검출에 기초하여, 2차원 액츄에이터가 대물 렌즈를 이동시켜 광원으로부터 방출된 광이 정보 기록면 상에 화상을 형성한 후, 대물 렌즈를 이동시켜 광원으로부터 방출된 광은 규정된 트랙 상에서 화상을 형성할 수 있다. 따라서, 초점 검출 및 트랙 검출에 있어서, 비점 수차 방법, 나이프 에지 방법, SSD 방법, 위상차 검출 방법, 푸시-풀 방법, 및 3-빔 방법과 같은 다양한 공지된 방법을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 광 검출 수단이 유닛(13)과 결합될 때, 장치를 어셈블하는 것이 용이하고 낮은 단가가 구현된다.
대물 렌즈(1)의 적어도 하나의 측면 상에서, 중심이 광축(4)인 동심원 형태로 복수의 분할면이 각각 배치된다. 이러한 배치는 광 디스크(20)의 투명기판(21)의 두께 t1과 t2의 차에 의한 구면 수차를 양립시키기 위한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유닛(13) 측 상의 대물 렌즈(1)의 표면은 중심이 광축(4)인 동심원 형태의 제1 분할면(6), 제2 분할면(7), 및 제3 분할면(8)으로 구성된다. 제1 분할면(6)은 DVD 및 CD 모두를 사용하는 경우의 구면 수차를 보정하고, 제2 분할면(7)은 CD를 사용하는 경우의 구면 수차를 보정하며, 제3 분할면(8)은 DVD를 사용하는 경우의 구면 수차를 보정한다.
따라서, DVD를 사용할 때, 제1 분할면(6) 및 제3 분할면(8)을 각각 통과하는 광속은 정보 기록면(22) 상에서 스폿 광을 형성한다. 제2 분할면(7)을 통과한 광속은 정보 기록면(22) 상의 스폿 외부를 통과하는 플레어 광이 된다. 스폿 광은 대물 렌즈의 NA 0.6와 동일한 스폿 사이즈를 구현한다.
CD가 사용될 때, 제1 분할면(6)과 제2 분할면(7)을 통과하는 광속은 정보 기록면(22) 상에 스폿 광을 형성한다. 제3 분할면(8)을 통과하는 광속은 정보 기록면(22) 상의 스폿 광의 외부를 통과하는 플레어 광이 된다. 스폿 광은 대물 렌즈의 NA 0.45와 동일한 스폿 사이즈를 구현한다.
상술된 플레어 광은 구면 수차량이 다른 불연속 광으로서, 스폿 광에 전혀 영향을 받지 않도록 메인 스폿 광으로부터 떨어진 위치를 통과한다.
DVD에 대한 광원을 나타내는 제1 반도체 레이저(11)가 집광 광학계(5)의 광축 상에 배치되고, CD에 대한 광원을 나타내는 제2 반도체 레이저(12)는 광축으로부터 벗어나서 배치된다. 따라서, CD가 사용될 때, 광속은 일반적으로 대물 렌즈(1)에 비스듬하게 입사한다.
따라서, DVD를 사용하는 경우 제1 분할면(6) 및 제3 분할면(8)(본 실시예에서 제1 분할면과 동일한 비구면 형태임)을 통과하는 광속의 정현 조건 불만족량 SC1은 다음의 조건을 만족할 경우,
<수학식 1>
Figure 112000002383426-pat00040
여기서, f1은 투명기판의 두께가 t1인 대물 렌즈(1)의 초점 길이이고, 축 상의 위치를 이용한 DVD에 대한 스폿 성능 및 축을 벗어난 위치를 이용한 CD에 대한 스폿 성능(코마)은 양립할 수 있다. 이러한 정현 조건 불만족량 SC1은 대물 렌즈(1)에 들어오는 광선의 입사 높이에 따라 상이한 값을 취한다. 상술된 범위가 상이한 입사 높이를 갖는 모든 광선에 대하여 만족되는 것이 바람직하나, 대물 렌즈(1)에 입사하는 모든 광선이 상술된 범위를 꼭 만족시킬 필요는 없다.
대물 렌즈(1)에 입사하는 많은 광선이 상한을 초과하는 정현 조건 불만족량의 설계시, 축 상의 위치를 이용한 DVD 성능은 열화된다. 또한, 대물 렌즈(1)에 입사하는 많은 광선이 하한 보다 낮을 때, 축을 벗어난 위치를 이용한 CD의 코마는 보정될 수 없다.
또한, 시준된 광이 대물 렌즈(1)에 입사하도록 설정되는 경우(m1=0), 대물 렌즈(1)의 트랙킹에 의해 야기된 DVD를 이용한 경우 코마의 영향이 작게 설정될 수 있다. 이제, 광 픽업 장치 및 대물 렌즈에 의한 수광 동작을 상세히 설명하고자 한다.
광 픽업 장치(10)에서, 두께가 t1인 투명기판을 갖는 제1 광 디스크, 예를 들면 DVD(t1=0.6㎜, 투명기판의 굴절률은 1.58임)가 재생될 때, 대물 렌즈(1)는 혼란의 최소원을 형성하기 위한 방식으로 2차원 액츄에이터에 의해 구동된다(최적 포커싱). t1과 상이한 기판의 두께가 t2이고(t2＞t1), 기록 밀도가 제1 광 디스크보다 낮은 제2 광 디스크, 예를 들면 CD(t2=1.2㎜, 투명기판의 굴절률은 1.58임)가 이러한 대물 렌즈(1)를 사용함으로써 재생될 때, 투명기판의 두께의 차(점점 더 두꺼워짐)에 의해 구면 수차가 발생하므로, 빔 스폿이 혼란의 최소원이 되는 위치(근축 형성 위치보다 먼 후위)에서, 스폿 사이즈는 제2 광 디스크의 피트(정보)를 판독(재생)하기에 충분히 작지 않다. 그러나, 혼란의 최소원의 위치보다 대물 렌즈(1)에 가까운 전방 위치(순방향 초점)에서, 전체 스폿의 사이즈가 혼란 최소원보다 크나, 발광 광속이 집중된 중심부 및, 불필요한 광인 원자핵 주위의 플레어 부분에 스폿이 형성된다. 제2 광 디스크의 피트(정보)를 재생(판독)하기 위한 원자핵을 이용함으로써, 제2 디스크의 재생시, 2차원 액츄에이터가 대물 렌즈(1)가 디포커싱 상태(순방향 초점)가 되는 방식으로 구동된다.
다음에는, 본 발명이 광 픽업 장치(10)의 집광계의 하나의 광 성분인 대물 렌즈(1)에 적용되어, 상이한 두께의 기판을 갖는 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크를 단일 집광계에 의해 재생하는 실시예에 대하여 설명한다. 도 12a는 대물 렌즈를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 12b는 광원측에서 본 정면도이다. 또한, 일점 쇄선은 광축을 나타낸다. 또한, 본 실시예에서, 제1 광 디스크의 투명기판의 두께 t1은 제2 광 디스크의 투명기판의 두께 t2보다 얇고, 제2 광 디스크에 비해 제1 광 디스크에서 정보가 고밀도로 기록된다.
본 발명의 실시예에서, 대물 렌즈(1)는 광원을 향한 굴절면 S1 및 광 디스크를 향한 굴절면 S2을 갖는 볼록 렌즈로서, 모두 구면형의 포지티브 굴절력을 갖는다. 또한, 광원을 향하는 대물 렌즈(1)의 굴절면 S1은 복수의 동심 분할면으로 구성되는데(본 실시예에서는 3개), 즉 제1 분할면 Sd1∼제3 분할면 Sd3이다. 각 분할면(Sd1∼Sd3)의 경계에서, 각 분할면(Sd1∼Sd3)을 형성하는 스텝이 제공된다. 대물 렌즈(1)는 광축을 포함하는 제1 분할면 Sd1을 통과하는 광속(제1 광속)이 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크에 기록된 정보를 재생하는데 사용되는 구조를 갖고, 광축으로부터 제1 분할면 Sd1보다 먼 제2 분할면 Sd2를 통과하는 광속(제2 광속)은 제2 광 디스크에 기록된 정보를 재생하는데 주로 사용되고, 광축으로부터 제2 분할면 Sd2보다 먼 제3 분할면 Sd3을 통과하는 광속(제3 광속)이 제1 광 디스크에 기록된 정보를 재생하는데 주로 사용된다.
상술된 설명으로부터, "주로"라는 단어는 제2 분할면 Sd2을 통과하는 광속의 경우 제3 분할면 Sd3을 통과하는 광속이 차단되지 않는 상태에서 빔 스폿의 중심 강도가 최대가 되는 위치에서의 원자핵 부분의 에너지에 대한, 제3 분할면 Sd3을 통과하는 광속이 차단되는 상태에서 빔 스폿의 중심 강도가 최대가 되는 위치에서의 원자핵 부분의 에너지의 비율("광 차단 상태에서의 원자핵 에너지"/"광 차단이 없는 상태에서의 원자핵 에너지")이 60% 내지 100%의 범위에 있다는 것을 의미한다. 또한, 제3 분할면 Sd3을 통과하는 광속의 경우, 광을 차단하지 않는 상태에서 원자핵 부분의 에너지에 대한 광 차단 상태에서의 원자핵 부분의 에너지 비율("광 차단 상태에서의 원자핵 에너지"/"광 차단이 없는 상태에서의 원자핵 에너지")이 60% 내지 100% 내에 있다는 것을 의미한다. 또한, 이러한 에너지 비율을 간단하게 측정하기 위해, 각각의 경우 중심 강도가 최대가 되는 곳에서의 빔 스폿의 피크 강도 Ip 및 빔 직경 Dp(강도가 중심 강도에 대해 e-2가 되는 위치에 의해 정의됨)를 간단히 측정하고, 빔의 형태가 대략적으로 일정하여 그 결과를 비교함으로써 Ip×Dp의 곱을 얻는 것이 적절하다.
상술된 바와 같이, 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크의 재생을 위해 집광계의 광축에 이웃한 제1 광속을 이용함으로써, 제1 광속 보다 광축으로부터 먼 제2 광속은 주로 제2 광 디스크의 재생을 위한 것이고, 제2 광속 보다 먼 제3 광속은 주로 제1 광 디스크의 재생을 위한 것으로서, 단일 집광계에 의해 복수의 광 디스크를 재생하는 것이 가능하며(본 실시예에서는 2개), 광원으로부터의 광량 손실이 억제된다. 또한, 이 경우 제2 광 디스크를 재생할 시에 제3 광속의 대부분이 불필요하게 되나, 이러한 불필요한 광은 제2 광 디스크의 재생에 사용되지 않으므로, 스톱에 필요한 개구수를 변화시키기 위한 수단 없이, 제1 광 디스크의 재생시 요구되는 개구수로 스톱을 설정함으로써 재생될 수 있다.
도 12를 참조하여, 보다 상세히 설명하자면, 본 실시예에서의 대물 렌즈(1)는 거의 동일한 위치 상에서 제1 분할면 Sd1 및 제3 분할면 Sd3을 각각 통과하는 제1 광속 및 제3 광속(광속은 사선으로 도시됨)을 집속하는데, 한 위치는 제1 화상 형성 위치이고, 파면 수차(차단된 제2 분할면 Sd2을 통과하는 제2 광속을 갖는 파면 수차)는 0.07λ1rms 이하이다. 0.05λ1rms 이상이 아닌 것이 바람직하다. 여기서, λ1은 광원의 파장이다.
또한, 이 때, 제2 분할면 Sd2을 통과하는 제2 광속(광속은 점선에 의해 도시됨)은 제1 화상 형성 위치와는 상이한 제2 화상 형성 위치에 집속된다. 제1 화상 형성 위치가 0이라고 가정하면, 그 대물 렌즈측은 네거티브이고, 그 반대측은 포지티브이며, 이러한 제2 화상 형성 위치(제2 화상 형성 위치는 제1 화상 형성 보다 대물 렌즈에 가까운 곳에 위치되어짐)는 제1 화상 형성 위치로부터 -40㎛ 내지 -4㎛의 거리에 있어야 하며, -27㎛ 내지 -4㎛의 거리에 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 광 디스크의 재생은 주로 제1 광속 및 제3 광속에 의해 수행된다. 또한, 거리가 이러한 하한을 초과하는 경우(-40㎛), 구면 수차가 과잉 보정되어, 제1 광 디스크의 재생시 스폿의 형태가 나빠지게 되며, 거리가 상한을 초과하는 경우(-4㎛), 스폿 지름 및 측면 로브는 제2 광 디스크의 재생시 커지게 된다. 또한, 본 실시예에서, t1＜t2이고, NA1＞NA2이므로, 제2 화상 형성 위치는 제1 화상 형성 위치로부터 -40㎛ 내지 -4㎛의 거리에 있고, -27㎛ 내지 -4㎛의 위치에 있는 것이 양호하나, t1＞t2이고, NA1＞NA2인 경우, 제2 화상 형성 위치는 제1 화상 형성 위치로부터 4㎛ 내지 40㎛의 거리에 있고, 또는 4㎛ 내지 27㎛의 위치에 있는 것이 양호하다. 즉, 제1 화상 형성 위치와 제2 화상 형성 위치 사이의 거리의 절대값은 4㎛ 내지 40㎛의 범위에 있고, 바람직하게는 4㎛ 내지 27㎛이다.
또한, 상술된 대물 렌즈(1)가 미리 결정된 두께(t2=1.2㎜)의 투명기판을 갖는 제2 광 디스크의 재생에 사용될 때, 도 13에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 광속(평행 광속)이 대물 렌즈(1) 상에 입사되는 경우, 제1 광속 중 광축의 이웃을 통과하는 광선이 광축에 교차하는 위치(좌하단부로부터 우상단부로 사선으로 도시됨) 및 제1 분할면 Sd1의 에지 부분(제2 분할면 Sd2와의 경계)을 통과하는 광선이 광축에 교차하는 위치 사이의 위치에서, 제2 광속의 광선(좌상측에서 우하단으로 사선으로 도시)은 광축(화상 형성)에 교차한다. 따라서, 제1 광속 및 제2 광속이 제2 광 디스크의 정보 기록면에 인접하여 집속되고, 제2 광 디스크의 재생이 수행된다. 이 때, 제3 광속(중앙 점선에 의해 도시됨)이 플레어로서 발생되나, 제2 광 디스크의 재생은 제1 광속 및 제2 광속에 의해 형성된 원자핵에 의해 가능하다.
즉, 본 발명에서는, 광축의 이웃을 통과하는 작은 개구수를 갖는 제1 광속이 재생될 모든 광 디스크에 대하여 사용되고, 또한 제1 분할면보다 광축으로부터 먼 존을 통과하는 광속이 재생될 각각의 광 디스크에 대응하는 방식으로 분할되며, 분할에 의해 형성된 각각의 광속은 각각의 광 디스크(본 실시예에서 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크)의 재생시 사용된다. 이 때, 광 디스크에 기록된 정보의 재생시 큰 개구수를 요구하는 광 디스크(본 실시예에서는 제1 광 디스크)의 재생시 사용된 광속은 분할에 의해 형성된 광속 중 제1 광속(본 실시예에서는 제3 광속)으로부터 분리된 광속이어야 한다.
이러한 집광계를 사용함으로써(본 실시예에서의 대물 렌즈(1)), 단일 집광계에 의해 상이한 두께의 투명기판을 갖는 복수의 광 디스크를 재생하는 것이 가능하고, 또한 기록면을 자유로이 설정할 수 있으므로, 제2 광 디스크의 재생시 요구되는 개구수 NA2가 크게 만들어질 수 있다. 또한, 복수의 광 디스크의 재생시 광축(제1 광속)에 이웃한 광속을 사용함으로써, 광원으로부터의 광속의 광량 손실이 감소된다. 또한, 제2 광 디스크의 재생시 빔 스폿의 측면 로브가 감소되어 강한 빔 강도를 갖는 원자핵을 형성하므로, 정확한 정보를 얻을 수 있게 된다. 또한, 요구되는 스톱의 개구수를 변화시키기 위한 어떠한 특정한 수단도 갖지 않는 단일 집광계에 의해 복수의 광 디스크가 재생될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 광축에 수직인 방향으로 제2 분할면 Sd2의 중심 위치에 관하여(도 12a 참조), 개구수 NAL로부터 개구수 NAH로의 표면인 제2 분할면 Sd2으로의 법선과 광축 사이의 각도는, 광축으로부터 개구수 NAL로의 면인 제1 분할면 Sd1 및 개구수 NAH로부터 개구수 NA1로의 면인 제3 분할면으로부터 삽입된 면으로의 법선과 광축 사이의 각도 보다 커야 한다(비구면은 후술될 식 (1)에 의해 표현된 비구면의 방정식을 이용한 최소 제곱법에 의해 적용함으로써 얻어짐). 이에 따라, 제1 광 디스크와 제2 광 디스크를 만족스럽게 재생하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에서, t2＞t1이고 NA1＞NA2이므로, 제2 분할면 Sd2으로의 법선과 광축 사이의 각도는 제1 분할면 Sd1 및 제3 분할면 Sd3으로부터 삽입된 면으로의 법선과 광축 사이의 각도 보다 커야 하나, t2＜t1이고, NA1＞NA2인 경우 작게 만드는 것이 적절하다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 제1 분할면 Sd1∼제3 분할면 Sd3은, 광축에 수직 방향으로 제2 분할면 Sd2의 거의 중심 부분에 대하여(도 12a 참조), 제2 분할면 Sd2으로의 법선과 광축 사이에 형성된 각도 및 제1 분할면 Sd1과 제3 분할면 Sd3으로부터 삽입된 표면으로의 법선과 광축 사이에 형성된 각도 사이의 차가 0.02°내지 1.0°의 범위에 있도록 결정되는 것이 바람직하다(비구면은 후술될 식(1)로서 표현된 비구면 방정식을 이용한 최소제곱법에 의해 적용됨으로써 얻어짐). 차가 이러한 하한을 초과하는 경우, 제2 광 디스크의 재생시 스폿의 형태가 열화되므로, 측면 로브 스폿 지름이 커지게 되고, 차가 상한을 초과하는 경우, 구면 수차가 과도하게 보정되며, 제1 광 디스크의 재생시 스폿의 형태가 열화된다.
또한, 다른 관점에서 본 발명의 실시예를 이해하기 위해, 광축에 대한 동심원으로 적어도 하나의 표면을 분할함으로써 형성된 복수의 분할면(본 실시예에서는 3개의 분할면임)을 갖는 대물 렌즈(1)에서, 제2 분할면 Sd2 보다 광축에 가까운 제1 분할면 Sd1을 통과하는 광 및 광축에 대향하여 제2 분할면 Sd2의 반대측에 배치된 제3 분할면 Sd3을 통과하는 광이 미리 결정된 두께의 투명기판(제1 광 디스크)을 통해 거의 동일한 위상을 가지게 되고, 제1 분할면 Sd1과 투명기판을 통과하는 광과 광축에 수직인 방향으로 제2 분할면 Sd2의 거의 중심 위치의 광축측에 있는 제2 분할면 Sd2의 부분을 통과하는 광 사이의 위상차가 (△1L)π(rad)이고(도 12a 참조), 제3 분할면 Sd3과 투명기판을 통과한 광과 광축과 투명기판에 대향하여 상술된 중심 위치의 반대측의 제2 분할면 Sd2의 부분을 통과한 광 사이의 위상차가(△1H)π(rad)인 조건에서, 다음과 같은 부등식 (△1H)＞(△1L)의 관계가 성립된다. 이러한 경우, 위상차의 부호는 광의 진행 방향(광 디스크 방향)에 대하여 포지티브가 되도록 하고, 제2 분할면 Sd2과 투명기판을 통과하는 광과 제1 분할면 Sd1 또는 제3 분할면 Sd3과 투명기판을 통과하는 광 사이의 위상차를 비교한다. 또한, 본 실시예에서, t1＜t2이고 NA1＞NA2이므로, 부등식 (△1H)＞(△1L)이 성립되어야 하나, t1＞t2이고 NA1＞NA2인 경우, 부등식 (△1H)＜(△1L)이 설정되어야 한다. 따라서, (△1H)≠(△1L)이다.
또 다른 관점에서 설명하기 위해, 제3 분할면 Sd3과 제2 분할면 Sd2의 경계에서의 제3 분할면 Sd3로부터의 표면 레벨 차는, 제1 분할면 Sd1과 제2 분할면 Sd2의 경계부에서의 제1 분할면 Sd1으로부터의 표면 레벨 차보다 크다(표면 레벨 차의 부호는 굴절률이 경계로서 굴절면에서 작은값으로부터 큰값으로 변화하는 방향에 대해 플러스로 설정된다. 또한, 이하 표면 레벨차의 부호는 동일한 방식으로 결정된다). 상술된 방식과 동일하게, 이 경우에도 t1＞t2이고 NA1＞NA2인 경우 상술된 관계가 역이 된다. 즉, 제3 분할면 Sd3과 제2 분할면 Sd2에서의 표면 레벨 차는 제1 분할면 Sd1과 제2 분할면 Sd2의 표면 레벨의 차보다 작다. 또한, 제1 분할면과 제3 분할면으로부터 삽입된 표면 위치와 제2 분할면 Sd2의 위치간의 차를 광축으로부터 임의 위치에 대하여 취하는 경우, 제2 분할면 Sd2의 거의 중심부에 대하여 비대칭적으로 변화하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 경우, 그 차는 광축으로부터의 거리에 따라 커지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 분할면 Sd1∼Sd3이 광원 S1을 바라보는 대물 렌즈(1)의 굴절면 상에 제공되나, 이들을 광 디스크(20)를 향하는 굴절면 상에 제공하거나, 집광계의 광 성분의 어느 하나(예를 들면, 조리개 렌즈(13))가 이러한 기능을 갖도록 하는 것이 적절할 수 있고, 또한 광로 상에서 이러한 기능을 갖는 새로운 광 성분을 제공하는 것이 적절할 수 있다. 또한, 상이한 광 성분에서 독립적으로 각각 분할면 Sd1∼Sd3의 기능을 제공하는 것이 적절하다.
또한, 본 실시예에서 조리개 렌즈(13)를 이용하는 무한계라고 불리는 대물 렌즈가 사용된다. 그러나, 광원으로부터의 발산 광속이 조리개 렌즈(13)가 없이도 직접 들어오거나 발산 광속의 발산 정도를 감소시키는 렌즈를 통해 들어오는 것이 가능한 대물 렌즈, 또는 광원으로부터의 광속을 발산 광속으로 변환시키는 커플링 렌즈를 이용함으로써 형성된 발산 광속이 들어오는 대물 렌즈가 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스텝 부분 즉, 표면 레벨의 차가 제1 분할면(Sd1)∼제3 분할면(Sd3)의 경계들 각각의 사이에 제공된다. 그러나, 스텝을 제공하지 않으면서 적어도 하나의 경계부가 연속적으로 형성되는 분할면을 형성하 것이 가능하다. 다른 경우에, 예를 들면, 경계 면을 구부리지 않으면서 소정의 곡률 반경을 갖는 표면에 의해 분할된 면들 사이의 경계가 접합되는 것이 가능하다. 이러한 곡률은 의도적 또는 비의도적으로 제공된 것일 수 있다. 비의도적으로 제공된 곡률의 예는 플라스틱 재료 등으로 대물 렌즈(1)를 형성하기 위해 금속 몰드를 처리할 시에 형성된 경계부에서의 곡률이다.
또한, 본 실시예에서는, 굴절면(S1)이 3개의 분할면들(Sd1∼Sd3)로 구성되지만, 적어도 3개 이상의 분할면들로 구성될 수 있으며, 분할면의 수는 3개로 제한되지 않는다. 이러한 경우에, 제1 광 디스크와 제2 광 디스크의 재생을 위해 사용되는 제1 분할면은 광축의 인접부에 제공되며, 이 제1 분할면의 외부 (광축으로부터 먼 방향)에 배치된 분할면들에 관해서는, 제2 광 디스크의 재생에 주로 사용되는 분할면들과 제1 광 디스크의 재생에 주로 사용되는 분할면들이 교대로 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 경우에, 제2 광 디스크의 재생에 주로 사용되는 분할면들은 바람직하게 대물 렌즈(1)의 광 디스크측 상의 개구수(NA3)와 개구수(NA4) 사이에 제공되는데, 이 개구수들(NA3 및 NA4)은 조건 0.60(NA2)＜NA3＜1.3(NA2) 및 0.01＜NA4-NA3＜0.12를 만족시킨다. 이로 인해, 제2 광 디스크의 경우, 보다 큰 개구수를 필요로 하는 광 디스크가 제1 광 디스크 상에 집속되는 광 스폿의 세기를 감소시키지 않으면서도 재생될 수 있다. 더욱이, 실제 사용에 있어서는 NA3의 상한은 부등식 NA3＜1.1(NA2)을 만족시키고, NA3의 하한은 부등식 0.80(NA2)＜NA3, 보다 실용적인 사용에 있어서는, 0.85(NA2)＜NA3를 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, NA4-NA3의 상한은 부등식 NA4-NA3＜0.1을 만족시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는, 광원을 항해 면하는 대물 렌즈(1)의 굴절면 상에, 제2 분할면(Sd2)이 광축에 대한 동심원들에 의해 형성되는 링 형태로 제공된다. 그러나, 그 형태는 링으로 제한되는 것이 아니며, 브로큰 링(broken ring)일 수 있다. 또한, 제2 분할면(Sd2)은 홀로그램 또는 프레넬 렌즈로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 분할면(Sd2)이 홀로그램으로 구성되는 경우에, 원래의 광속을 0차 광 및 제1차 광으로 분할함으로써 형성된 광속 중 하나가 제1 광 디스크의 재생에 사용되며 나머지는 제2 광 디스크의 재생에 사용된다. 이 때, 제2 광 디스크에 사용되는 광속의 광량은 제1 광 디스크의 재생 시에 사용되는 광속의 광량보다 많은 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서, 제2 광 디스크로부터의 재생 신호는 제1 광 디스크가 재생될 때 (즉, 두께 t1을 갖는 투명기판을 광이 통과할 때), 제1 분할면(Sd1)을 통과하고 제3 분할면 Sd3을 통과하는 광속에 의한 최상의 파면 수차는 0.07λ1rms 또는 바람직하게 0.05λ1rms (여기서 λ1(nm)은 제1 광 디스크를 재생할 시에 사용되는 광원의 파장)인 조건을 만족시킬 뿐만 아니라, 제2 광 디스크가 재생될 때 (즉, 두께 t2를 갖는 투명기판을 통해 광이 통과할 때), 제1 분할면(Sd1)을 통과하는 광속에 의한 최상의 파면 수차는 0.07λ2rms 또는 바람직하게 0.05λ2rms (여기서 λ2(nm)는 제2 광 디스크를 재생할 시에 사용되는 광원의 파장)인 조건을 만족시킴으로써 양호하게 이루어진다.
다음에, 다른 관점에서, 대물 렌즈(1)의 구면 수차를 도시한 도면인 도 14를 참조로 하여 설명될 것이다. 도 14에서, (a)는 제1 광 디스크가 재생될 때, 즉 재생이 두께 t1을 갖는 투명기판을 통해 수행될 때의 구면 수차의 도면이며, (b)는 제2 광 디스크가 재생될 때, 즉 재생이 두께 t2 (본 실시예에서는 t2＞t1)를 갖는 투명기판을 통해 수행될 때의 구면 수차의 도면이다. NA1을 제1 광 디스크 내의 정보 재생을 위해 요구되는 광 디스크측에서의 집광 광학계의 개구수로 하고, NA2를 제2 광 디스크 (여기서 NA1＞NA2) 내의 정보 재생을 위해 요구되는 광 디스크측에서의 집광 광학계의 개구수로 하며, NAL을 대물 렌즈(1)의 분할면들(Sd1과 Sd2) 사이의 경계를 통과하는 광속의 광 디스크측에서의 개구수로 하고, NAH를 대물 렌즈(1)의 분할면들(Sd2와 Sd3) 사이의 경계를 통과하는 광속의 광 디스크측에서의 개구수로 한다.
대물 렌즈(1)에 관해서, 먼저, 제1 굴절면(S1)의 제1 구면 및 제2 굴절면(S2) (공통 굴절면)이 0.07λ1rms 또는 바람직하게 0.05λ1rms 이하인 두께 t1을 갖는 투명기판을 구비한 제1 광 디스크 상에 집속된 광속의 최상의 파면 수차를 이루도록 설계된다. 도 14c는 상기 설계에 의해 얻어진 구면 수차의 도면이다. 또한, 제1 굴절면(S1)의 제2 구면은 현 상태의 제2 굴절면(S2)(공통 굴절면)과 함께 광속이 제1 구면을 갖는 렌즈를 통해 두께 t2 (t2 ≠ t1)를 갖는 투명기판을 구비한 제2 광 디스크 상에 집속될 때 생성되는 구면 수차보다 낮은 구면 수차 (이 경우에, 도 14e에서 t2＞t1)를 이루도록 하는 방식으로 설계된다. 이 때에, 초점이 흐려진 상태에서 재생되는 제2 광 디스크의 우수한 재생을 이루기 위해, 제2 구면의 곡률의 근축 반경과 제1 구면의 곡률의 근축 반경을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 광속이 제2 광 디스크 상에 집속될 때의 이러한 설계에 의해 얻어진 렌즈의 구면 수차의 그래프가 도 14f에 도시되어 있으며, 광속이 이러한 렌즈에 의해 제1 광 디스크 상에 집속될 때의 수차의 그래프가 도 14d에 도시되어 있다. 다음에, 제2 구면은 제2 광 디스크에 요구되는 제1 구면의 개구수(NA2)의 인접부에서 결합된다. 여기서, 제2 구면의 결합에는 필요한 개구수(NA2)의 인접부는 광 디스크측에서의 대물 렌즈(1)의 개구수(NA3) 및 개구수(NA4) 사이에 위치하는데, 이는 조건 0.60(NA2)＜1.3(NA2) (이 하한은 0.60(NA)은 실제 사용에 있어서, 또는 0.80(NA2)이거나 보다 바람직하게는 0.85(NA)이며, 상기 상한 1.3(NA2)은 실제 사용에 있어서 1.1(NA2)인 것이 바람직하다)를 만족시킬 뿐만 아니라, 조건 0.01＜NA4-NA3＜0.12 (바람직하게 0.1)을 만족시킨다. 이러한 결합된 제2 구면 (제2 분할면)에서, 광축 근방의 에지는 개구수(NAL)를 갖게 되고 광축으로부터 먼 에지는 개구수(NAH) (즉, NAL＜NAH)를 갖게 된다.
따라서, 대물 렌즈(1)의 굴절면(S1)의 표면 형태에 대해, 광축을 포함하는 제1 분할면(Sd1)과 이 제1 분할면(Sd1)보다 광축으로부터 멀리 배치된 제3 분할면(Sd3)은 동일한 구면 형태(제1 구면)를 가지며, 제1 분할면(Sd1)과 제3 분할면(Sd3) (제2 광 디스크의 재생에 필요한 개구수(NA2)의 인접부내의, 즉 NAL로부터 NAH로의) 사이에 배치된 제2 분할면은 제1 분할면(Sd1) 및 제3 분할면 (제2 구면)과 다른 구면 형태를 갖는다. 얻어진 렌즈는 본 발명의 본 실시예의 대물 렌즈(1)이다. 이 대물 렌즈(1)를 사용하여 제1 광 디스크 상에 광속이 집속될 때의 구면 수차의 그래프가 도 14a에 도시되어 있으며, 상기 대물 렌즈(1)를 사용하여 제2 광 디스크 상에 광속이 집속될 때의 구면 수차의 그래프가 도 14b에 도시되어 있다.
더욱이, 제1 분할면과 제2 분할면을 결합하고, 제2 분할면(Sd2)은 그들이 결합될 때 광축의 방향으로 약간 시프트함으로써 생성된 위상차를 이용하여, 제1 광 디스크의 재생 시에 집속된 광속의 광량 보다 크게 하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 구면의 방정식은 다음의 방정식을 기초로 한다.
Figure 112005007166368-pat00044
여기서, X는 광축의 방향에서의 축이며 H는 광축에 수직인 방향의 축이며, 광의 진행 방향은 포지티브가 되고, r은 광축의 인접부의 곡률 반경이며, K는 원뿔 계수가며, Aj는 구면 계수이고, Pj는 구면의 배율 (여기서, Pj≥3)이다. 또한, 본 발명에서, 상술한 바와 다른 구면의 방정식이 사용될 수 있다. 구면의 형태로부터 구면의 방정식을 얻을 시에, Pj는 자연수에 의해 3≤Pj≤1로서 대체되고, K는 상기 방정식에서 0에 의해 K=0으로서 대체된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 얻어진 대물 렌즈(1)는 상이한 두께를 갖는 투명기판을 구비한 복수의 광 디스크가 단일 집광 광학계에 의해 재생될 수 있도록 하기 위해, 구면 수차가 개구수(NA2)의 인접부 내의 적어도 2개의 개구수 위치(NAL 및 NAH)에서 불연속적으로 변하는 구조를 갖는다. 렌즈가 상술한 바와 같이 구면 수차가 불연속적으로 변하도록 한 구조를 갖게 되기 때문에, 개구수들의 각각의 범위(본 실시예에서, 광축으로부터 NAL까지의 제1 분할면, NAL로부터 NAH까지의 제2 분할면, 및 NAH로부터 NA1까지의 제3 분할면)를 통과하는 광속 (본 실시예에서, 제1 광속∼제3 광속) 이 임의로 구성될 수 있다. 그러므로, 제1 광속이 재생될 모든 광 디스크의 재생에 사용되고, 제2 광속 및 제3 광속이 복수의 광 디스크 각각으로부터 소정의 광 디스크에 대해 사용되며, 복수의 광 디스크가 단일의 집광 광학계 (본 실시예에서 대물 렌즈(1))에 의해 재생될 수 있게 됨으로써, 광 픽업이 복잡한 구조없이 저비용으로 실현될 수 있으며, 또한 높은 개구수를 필요로 하는 광 디스크에 대처할 수 있도록 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 가장 높은 개구수인 NA1만에 대응하는 방식으로 스톱이 제공되며, 광 디스크의 재생에 필요한 개구수가 변화하는 경우 (NA1으로 또는 NA2로)에도, 이 스톱을 변화시키기 위한 임의의 수단이 요구된다. 또한, 본 발명에서 "구면 수차가 불연속적으로 변화한다"는 구문은 구면 수차의 그래프에서 가파른 변화가 관찰된다는 의미이다.
또한, 구면 수차의 불연속적인 변화의 방향에 대해, 보다 작은 개구수로부터 보다 큰 개구수로 관찰될 때, 구면 수차는 개구수(NAL)의 네거티브 방향으로 변화하고, 개구수(NAH)의 포지티브 방향으로 변화한다. 이로 인해, 두께 t1을 갖는 얇은 투명기판을 구비한 광 디스크의 재생이 만족스럽게 이루어지고, 동시에, 두께 t2를 갖는 두꺼운 투명기판을 구비한 광 디스크의 재생이 만족스럽게 수행될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, t2＞t1 및 NA1＞NA2이기 때문에, 구면 수차는 상기 설명된 바와 같이 개구수(NAL)의 네거티브 방향 및 개구수(NAH)의 포지티브 방향으로 불연속적으로 변화하지만, t2＜t1 및 NA1＞NA2인 경우에는, 구면 수차가 개구수(NAL)의 포지티브 방향 및 개구수(NAH)의 네거티브 방향으로 불연속적으로 변화한다.
또한, 두께 t2를 갖는 투명기판을 구비한 제2 광 디스크를 재생할 시에, 광 픽업 장치(10)의 S 형태 특성은 개구수(NAL)로부터 개구수(NAH)로의 구면 수차 (제2 분할면(Sd2)을 통과하는 광속의 구면 수차)를 포지티브로 함으로써 향상된다. 또한, 본 실시예에서, t2＞t1 및 NA1＞NA2이기 때문에, 개구수(NAL)로부터 개구수(NAH)로의 구면 수차는 포지티브로 되지만, t2＜t1 및 NA1＞NA2인 경우에는, 구면 수차를 네거티브로 하는 것이 적절하다.
또한, 두께 t1을 갖는 투명기판을 통한 재생의 경우에 (도 14a 참조), 개구수(NA1)를 갖는 광속, 즉 광축으로부터 NAL로 그리고 NAH로부터 NA1으로의 표면을 통과하는 광속에서 NAL로부터 NAH로의 표면을 통과하는 NAL로부터 NAH로의 표면을 통과하는 광속을 배제한 광속에 의한 파면 수차를 0.07λ1rms 또는 바람직하게 0.05λ1rms (여기서, λ1는 광원의 파장)보다 작게 함으로써, 두께 t1의 기판을 갖는 제1 광 스크의 재생은 만족스럽게 된다.
또한, 만일 t1=0.6 mm, t2=1.2 mm, 610 nm＜λ1＜670 nm, 740 nm＜λ2＜870 nm, 및 0.40＜NA2＜0.51라면, 조건 0.60(NA2)＜NAL＜1.3(NA2)이 만족 (실제 사용에 있어서는 하한 0.60 (NA2)은 바람직하게 0.80(NA2)이거나, 보다 바람직하게 0.85(NA2)이며, 상한은 바람직하게 1.1(NA2)이다)된다. 만일 NAL이 하한을 초과한다면, 사이드 로브가 너무 커지게 되어 정보의 정확한 재생이 어렵게 되며, 만일 NAL이 상한을 초과한다면, 광속이 너무 과도하게 제한되어 파장 λ2에서 추정된 굴절 제한의 스폿 직경 및 개구수(NA2)를 생성하지 못하게 된다. 또한, 위에서 언급된 NAL은 제2 광원(12)이 사용될 때의 제2 분할면(Sd2) 상의 NAL을 나타낸다.
또한, 조건 0.01＜NAH-NAL＜0.12가 만족 (이 상한 0.12는 실제 사용에 있어서는 바람직하게 0.1이어야 한다)되는 것이 바람직하다. 만일 하한을 초과한다면, 제2 광 디스크를 재생할 시의 스폿 형태가 나빠지게 되고, 사이드 로브 스폿 직경이 커지게 된다. 만일 상한을 초과한다면, 제1 광 디스크를 재생할 시의 스폿 형태가 흐트러지게 되어 광량의 감소를 야기한다. 또한, 위에서 언급된 NAL 및 NAH는 제2 광원(12)이 사용되는 경우의 제2 분할면 상의 NAL 및 NAH를 나타낸다.
또한, 제2 광 디스크를 재생할 시에 (두께 t2를 갖는 투명기판을 통해 재생할 시에), 개수수(NAL)로부터 개구수(NAH)로의 범위에 대한 구면 수차가 -2(λ2)/(NA2)2로부터 5(λ2)/(NA2)2인 조건을 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 조건은 바람직하게 상기 구면 수차가 재생 시에 3(λ2)/(NA2)2 이하로 되고, 기록 (물론, 재생도 이루어질 수 있음)을 고려하여, 상기 수차가 바람직하게 0보다 커지게 된다. 만일 수차가 이 하한을 초과한다면, 구면 수차가 과도하게 보정되어 제1 광 디스크를 재생할 시의 스폿 형태를 악화시키고, 만일 이 상한을 초과한다면, 제2 광 디스크를 재생할 시의 스폿 형태가 나빠지게 되고, 사이드 로브 스폿 직경이 커지게 된다. 특히, 이 조건은 상기 수차가 0 내지 2(λ2)/(NA2)2 범위 내에 있도록 하는 것이 보다 바람직하며, 만일 이것이 만족된다면, 초점 에러 신호가 만족스럽제 얻어질 수 있다.
또한, 다른 관점에 있어서, 상술한 NAL 및 NAH (즉, 제2 광 디스크의 재생을 위해 주로 사용되는 분할면)가 광 디스크측의 대물 렌즈(1)의 개구수(NA3)와 개구수(NA4) 사이에 제공되는데, 이는 0.60(NA2)＜NA3＜1.3 (NA2) (실제 사용에 있어서 하한 0.60(NA2)은 바람직하게는 0.80(NA2)이거나, 보다 바람직하게는 0.85이고, 상한은 바람직하게 1.1(NA2))을 만족시킬 뿐만 아니라 조건 0.01＜NA4-NA3＜0.12 (바람직하게, 0.1)을 만족시킨다. 이로 인해, 제2 광 디스크의 경우, 보다 큰 개구수를 필요로 하는 광 다스크가 제1 광 디스크 상에 집속되는 광 스폿의 세기를 낮추지 않으면서도 재생될 수 있다.
또한, 대물 렌즈(1)의 굴절면(S1)에 대한 법선과 광축으로 이루어진 각이 개구수(NA2)(NAL 및 NAH)의 인접부 내의 2개의 개구 위치에 대응하는 상기 굴절면(S1)의 원주 위치들 사이에서 0.05°내지 0.5°의 크기만큼 변화하는 것이 바람직하다. 만일 이 차이가 이 하한을 초과한다면, 제2 광 디스크를 재생할 시의 스폿 형태가 나빠지게 되고, 사이드 로브 스폿 직경이 커지게 된다. 만일 이 상한을 초과한다면, 구면 수차가 과도하게 보정되어, 제1 광 디스크를 재생할 시의 스폿 빔의 형태가 나빠지게 된다.
특히, t2＞t1 및 NA1＞NA2인 경우에, 개구수 NAL에서, 광축으로부터 원주로의 방향에서 나타내어진 바와 같이, 굴절면에 대한 법선이 광축을 가로지르는 지점은 광원을 향해 면하는 굴절면에 대해 보다 가까운 방향으로 불연속적으로 시프트되고, 개구수 NAH에서 굴절면에 대한 법선이 광축을 가로지르는 지점은 광원을 향해 면하는 굴절면으로부터 보다 먼 방향으로 불연속적으로 시프트된다. 이로 인해, 두께 t1을 갖는 얇은 투명기판을 구비한 광 디스크의 재생이 만족스럽게 이루어지며, 두께 t2를 갖는 두꺼운 투명기판을 구비한 광 디스크의 재생이 또한 만족스럽게 수행될 수 있다.
또한, 본 실시예의 대물 렌즈(1)의 파면 수차는 도 15에 도시된 것이다. 도 15는 종좌표에 대해 취해진 파면 수차(λ)와 횡좌표에 대해 취해진 개구수를 갖는 파면 수차 곡선을 도시하고 있다. 도 15a는 제1 광 디스크(두께 t1)의 투명기판이 광 경로 내에 있을 때의 파면 수차, 그리고 도 15b는 제2 광 디스크(두께 t2)의 투명 기판이 광로 내에 있을 때의 파면 수차를 실선을 사용하여 각각 도시하고 있다. 또한, 이 파면 수차 곡선은 각각의 투명기판이 광 경로 내에 있을 때 파면 수차가 최상이 되는 조건에서 간섭계 등을 사용하여 파면 수차를 측정함으로써 얻어진다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 대물 렌즈(1)에 대해, 파면 수차 곡선들에서 관찰된 바와 같은 파면 수차는 개구수(NA2) (즉, NAL 및 NAH)의 인접부의 2개의 지점들에서 불연속적이게 된다. 또한, 곡선이 불연속적인 지점들에서 생성된 파면 수차의 불연속성의 최대량은, 길이의 단위 (mm)로 표현될 경우 0.05(NA2)2(mm)이하이거나, 위상차 단위(rad)로 표현될 경우 2π(0.05(NA2)2)/λ(rad) (여기서 λ는 mm 단위의 파장이 사용됨)이하인 것이 바람직하다. 이 보다 커지게 되면, 파장의 변동에 의한 파면 수차의 변동이 너무 크게 되어 반도체 레이저의 파장의 분산을 흡수하지 못하게 된다. 또한, 불연속부 (NAL 및 NAH 사이의)의 파면 수차 곡선의 기울기는 불연속부 (NAL에 가장 가까운 단부 및 NAH에 가장 가까운 단부)의 양 측에서의 곡선의 단부를 연결하는 직선(도 15에서 파선)의 기울기와 다르다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에서 설명된 내용으로 한정되지 않으며, 즉 분할면들(Sd1 - Sd3)은 대물 렌즈(1)의 굴절면(S1) 상에 제공되고, 무한 시스템의 대물 렌즈가 채용되며, 분할면, 다수의 분할면, 제2 분할면의 형태 등에 스텝이 제공된다.
또한, 본 실시예에서, 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)이 대략 동일한 크기로 사용되므로, 구조를 간소화하기 위한 단일 광 검출기(30)를 사용하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 각각의 광원들(11 및 12)에 대응하는 2개의 광 검출기를 제공하는 것이 적절하며, 또한 그 크기는 각각 다를 수 있다.
(다른 실시예)
다음에서, 광학 렌즈(1)를 개략적으로 도시한 도 16을 참조로 다른 실시예가 설명될 것이다. 도 16a는 대물 렌즈(1)의 단면이며, 도 16b는 광원측으로부터 본 정면도이다. 이 실시예는 전술한 바와 같은 실시예에서 주지된 광 픽업 장치에 사용하기 위한 대물 렌즈(1)의 변형례이며, 본 실시예의 대물 렌즈(1)는 5개의 분할 굴절면들로 분할된 광원을 향해 면하는 표면을 가지며, 상술한 실시예에서 주지된 대물 렌즈(1)는 3개의 분할 굴절면으로 분할된 광원을 향해 면하는 표면을 갖는다. 또한, 본 실시예는 5개의 분할면을 가지며, 다른 점에서, 렌즈는 상기에서 설명된 실시예와 동일하므로, 그에 대한 설명은 일부 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 대물 렌즈(1)는 볼록 렌즈이며 광원(S1)을 향해 면하는 굴절면과 광 디스크를 향해 면하는 굴절면 양자 모두는 비구면의 형태와 포지티브 굴절율을 갖는다. 또한, 광원(S1)을 향해 면하는 대물 렌즈(1)의 굴절면은 동심원들에 의해 형성된 5개의 분할면, 즉 제1 분할면(Sd1)∼제5 분할면(Sd5)으로 구성, 즉 광축으로부터 먼 방향의 순서로 광축을 포함하는 (광축의 인접부 내의) 제1 분할면(Sd1), 제2 분할면, …, (2n+1)번째 분할면(Sd(2n+1))(여기서, n은 자연수이고, 본 실시예에서는 n=2이다)으로 구성된다. 스텝, 즉 분할면들(Sd1∼Sd5)의 경계들 각각에서 표면 레벨의 차를 제공함으로써, 각각의 분할면들(Sd1∼Sd5)이 형성된다. 이러한 대물 렌즈(1)는 광축을 포함하는 제1 분할면(Sd1)을 통과하는 광속 (제1 광속)이 제1 광 디스크에 기록된 정보의 재생과 제2 광 디스크에 기록된 정보의 재생에 사용되고, 2n번째 분할면(Sd2n)(본 실시예에서는, 제2 분할면(Sd2) 및 제4 분할면(Sd4))을 통과하는 광속은 제2 광 디스크에 기록된 정보의 재생에 주료 사용되며, (2n+1)번째 분할면들 Sd(2n+1)을 통과하는 광속 (본 실시예에서, 제3 분할면(Sd3) 및 제5 분할면(Sd5))은 제1 광 디스크에 기록된 정보의 재생에 주로 사용된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 분할면의 수를 증가시킴으로써, 2n번째 분할면들이 높은 NA 값의 위치에 배치될 수 있다. 그러므로, 전술한 실시예에서에 비해, 높은 NA를 필요로 하는 제1 광 디스크의 재생 뿐만 아니라, 제2 광 디스크로서 높은 NA를 필요로 하는 광 디스크의 재생이 수행될 수 있다. 또한, (2n-1)번째 분할면 (그러나 제1 분할면은 관련되지 않음)은 2n번째 분할면이 높은 NA의 위치들에 배치되어 제1 광 디스크를 재생할 시의 광량의 저하를 보상할 수 있다. 따라서, 제1 광 디스크뿐만 아니라, 제2 광 디스크가 만족스럽게 재생될 수 있다.
이를 구체적으로 설명하자면, 대물 렌즈(1)에 대해, 먼저, 제1 굴절면(S1)의 제1 비구면 및 제2 굴절면(S2) (공통 굴절면)은 두께 t1을 갖는 투명기판을 구비한 제1 광 디스크 상에 집속되는 광속의 최상의 파면 수차를 0.05λ1rms이하로 하는 방식으로 설계된다. 또한, 제1 굴절면(S1)의 제2 구면은 광속이 제1 비구면을 갖는 렌즈를 통해 두께 t2 (t2≠t1)를 갖는 투명기판을 구비한 제2 광 디스크 상에 집속될 때 생성되는 구면 수차보다 작은 구면 수차를 갖도록 하는 방식으로 현 상태의 제2 굴절면(S2)(공통 굴절면)과 함께 설계된다. 이 때에, 초점이 벗어난 상태에서 재생이 행해지는 제2 광 디스크의 재생을 양호하게 하기 위해 제2 비구면의 근축 곡률 반경과 제1 비구면의 근축 곡률 반경을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 제2 비구면은 제2 광 디스크의 재생에 필요한 제1 비구면의 개구수(NA2)의 인접부 내에 있는 2개의 위치들(NAL∼NAH) 사이에 결합된다. 이러한 방식으로 얻어진 렌즈가 본 실시예의 대물 렌즈(1)이다.
또한, 제1 분할면 및 제2 분할면을 결합함으로써 생성된 위상차를 이용하여 제1 광 디스크를 재생할 때의 집속 광속의 광량을 보다 크게 하는 것이 가능해지고, 제2 분할면(Sd2) 및 제4 분할면(Sd4)은 그들이 결합될 때 광축의 방향으로 약간 시프트된다. 게다가, 제2 분할면(Sd2) 및 제4 분할면(Sd4)은 비구면이 동일하도록 설계되지만, 이들은 서로 상이한 비구면을 사용하는 것이 적절할 수 있으며, 이들의 시프트량은 서로 다를 수 있다.
위에서, 제2 비구면이 결합되는 필요 개구수(NA2)의 인접부는 광 디스크측에서의 대물 렌즈(1)의 개구수(NA3) 및 개구수(NA4) 사이에 있는 것이 바람직하며, 이는 조건 0.60(NA2)＜1.3(NA2) (이 하한 0.60(NA2)은 실제 사용에 있어서 바람직하게는 0.80(NA2), 보다 바람직하게는 0.85(NA2)이고, 상한 1.3(NA2)은 실제 사용에 있어서 바람직하게 1.1(NA2)이고, 또한 상한 1.3(NA2)은 제2 광 디스크 정보 기록 매체가 기록 또는 재생을 행할 때 광원의 파장이 740nm∼870nm인 경우에 1.1이다)를 만족시킬 뿐만 아니라, 조건 0.01＜NA4-NA3＜0.12 (이 상한 0.12는 실제 사용에 있어서 0.1로 되는 것이 바람직하다)을 만족시킨다.
상술한 바와 같은 실시예에서, 상기 실시예에서와 같이, 0.6 mm의 두께를 갖는 투명기판을 구비한 제1 광 디스크로서 DVD가 재생될 때, 제1 분할면(Sd1), 제3 분할면(Sd3), 및 제5 분할면(Sd5)을 각각 통과하는 광속은 각각 대략 동일한 위치들에 집속되는데, 그 중 하나는 제1 화상 형성 위치이며, 파면 수차(제2 분할면(Sd2) 및 제4 분할면(Sd4)을 통과하는 광속이 배제될 때의 파면 수차)는 0.05λ1rms이하이며, 여기서, λ1은 광원의 파장이다.
이 때에, 제2 분할면(Sd2) 및 제4 분할면(Sd4)을 통과하는 광속은 각각 제1 화상 형성 위치와 다른 제2 화상 형성 위치에 집속된다. 제1 화상 형성 위치가 0이고, 그 대물 렌즈측이 네거티브이며 반대측이 포지티브라 가정하면, 제2 화상 형성 위치는 제1 화상 형성 위치로부터 -40㎛ 내지 -4㎛ 또는 바람직하게 -27㎛ 내지 -4㎛의 거리에 있게 된다. 또한, 본 실시예에서, t1＜t2 및 NA1＞NA2이기 때문에, 제2 화상 형성 위치는 제1 화상 형성 위치로부터 -40㎛ 내지 -4㎛ 또는 바람직하게 -27㎛ 내지 -4㎛의 거리에 있게 된다. 그러나, t1＞t2 및 NA1＞NA2인 경우에, 제2 화상 형성 위치는 제1 화상 형성 위치로부터 4㎛ 내지 40㎛ 또는 바람직하게 4㎛ 내지 27㎛의 거리에 있게 된다. 즉, 제1 광학 위치와 제2 광학 위치 사이의 거리의 절대값은 4㎛ 내지 40㎛ 또는 바람직하게 4㎛ 내지 27㎛의 거리에 있게 된다.
또한, 구면 수차의 관점에서 대물 렌즈(1)를 고려하면, 이는 다른 것들과 두께가 다른 투명기판을 구비한 복수의 디스크가 단일의 집광 광학계에 의해 재생될 수 있도록, 개구수(NA2)의 인접부 내의 4개의 개구수 위치들에서 불연속적으로 구면 수차가 변화하는 구조를 갖는다. 이 구면 수차는 이와 같이 불연속적으로 변하며, (변화하는 방향은 전술한 실시예에서와 동일함)으로 파면 수차의 관점을 고려하면, 파면 수차는 수치 개구(NA2)의 인접부 내의 4개의 위치들에서 불연속적이게 되고, 이들 불연속 부분들 각각의 파면 수차 곡선의 기울기는 불연속 부분들 각각의 양 측면에서 곡선의 단부를 연결하는 직선들 각각의 기울기와 다르다.
상술한 실시예의 대물 렌즈(1)를 고려하면, 제2 광 디스크를 재생할 시에 (두께 t2를 갖는 투명기판을 통해 재생할 시에), 개구수(NAL)로부터 개구수(NAH)로의 범위에 대한 구면 수차는 -2(λ)/(NA2)2 내지 5(λ)/(NA2)2인 조건이 만족되는 것이 바람직하다(여기서, λ는 제2 광 디스크의 재생 시에 사용되는 광원의 파장이다). 또한, 이 조건은 상기 구면 수차가 재생의 경우에 3(λ)/(NA2)2 이하이도록 하는 것이 바람직하며, 기록의 경우(물론, 재생이 또한 이루어질 수 있음)를 고려하면, 상기 수차는 0보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서, 광축에 수직인 방향에서 2번재 분할면(제2 분할면(Sd2) 또는 제4 분할면(Sd4))의 중심부에 대해, 2번째 분할면에 대한 법선과 광축 간의 각도는 (2n-1)번째 분할면(제1 분할면 Sd1 또는 제3 분할면 Sd3)으로부터 삽입된 표면에 대한 법선과 (2n+1)번째 분할면(제3 분할면(Sd3) 또는 제5 분할면(Sd5))사이의 각도 보다 더 크다. 이로 인해, 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크 양자 모두를 만족스럽게 제생하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에서는, t2＞t1 및 NA1＞NA2이기 때문에, 2번째 분할면에 대한 법선과 광축 간의 각도는 (2n-1)번째 분할면과 (2n+1)번째 분할면으로부터 삽입된 표면에 대한 법선과 광축 간의 각보다 크게 되지만, t2＜t1 및 NA1＞NA2인 경우에는, 이를 보다 작게 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예에서, 제1 분할면(Sd1)∼(2n+1)번째 분할면은 2n번째 분할면, 즉 제2 분할면(Sd2) 또는 제4 분할면(Sd4)의 대략 중심부에 대해, 광축의 수직인 방향으로, 2n번째 분할면에 대한 법선 및 광축에 의해 이루어진 각과 (2n-1)번째 분할면으로부터 삽입된 표면에 대한 법선과 (2n+1)번째 분할면 (비구면의 방정식 (1)을 사용한 최소 제곱법에 의해 이루어진 비구면) 및 광축에 의해 이루어진 각 간의 차는 0.02°내지 1.0°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
또한, 만일 본 발명의 본 실시예는 전술한 실시예에서와 다른 관점으로 살펴보면, 광축에 대해 동심원으로 표면들 중 적어도 하나를 분할함으로써 형성된 복수의 분할면(본 실시예에서는 5개의 분할면)을 구비한 대물 렌즈(1)에서, 2n번째 분할면(여기서, n은 1이상의 자연수임)보다 광축에 가까운 (2n-1)번째 분할면을 통과한 광과, 광축에 대해 2n번째 분할면의 반대측에 배치된 (2n+1)번째 분할면을 통과한 광이 소정의 두께를 갖는 투명 기판(제1 광 디스크)을 통과한 위상과 대략 동일하게 되고, (2n-1)번째 분할면과 투명기판을 통과한 광과 광축에 수직인 방향으로 2n번째 분할면의 대략 중심부의 광축 측면이 되는 2n번째 분할면(예를 들면, 제2 분할면(Sd2) 또는 제4 분할면(Sd4))의 부분을 통과한 광 사이의 위상차는 (△nL)π (예를 들면, (△1L)π 또는 (△2L)π)가 되고, (2n+1)번째 분할면 및 광과, 광축에 대해 상술한 중심부의 반대측이 되는 2n번째 분할면 및 투명 기판의 부분을 통과한 광 사이의 위상차는 (△nH)π(예를 들면, (△1H)π 또는 (△2H)π)(rad)가 되며, 다음의 부등식 (△nH)＞(△nL)이 성립된다. 이러한 경우에, 상술한 실시예에서와 같이, t1＞t2 및 NA1＞NA2인 경우에, 부등식 (△nH)＜(△nL)이 성립되고, 따라서, (△nH)≠(△nL)이다.
다른 관점에서 설명하기 위해, 2n번째 분할면(예를 들면, 제2 분할면(Sd2) 또는 제4 분할면(Sd4))과 (2n+1)번째 분할면(예를 들면, 제3 분할면(Sd3) 또는 제5 분할면(Sd5))의 표면 레벨의 차는 2n번째 분할면(예를 들면, 제2 분할면(Sd2) 또는 제4 분할면(Sd4))과 (2n-1)번째 분할면(예를 들면, 제1 분할면(Sd1) 또는 제3 분할면(Sd3))의 표면 레벨의 차보다 크다. 상술한 바와 동일한 방식으로, 이 경우에도, t1＞t2 및 NA1＞NA2인 경우에, 2n번째 분할면과 (2n+1)번째 분할면의 표면 레벨의 차는 2n번째 분할면과 (2n-1)번째 분할면의 표면 레벨의 차보다 작다. 또한, (2n-1)번째 분할면 및 (2n+1)번째 분할면(예를 들면, 제1 분할면 및 제3 분할면, 또는 제3 분할면 및 제5 분할면)으로부터 삽입된 표면의 위치와 광축으로부터 임의의 위치에서 취해진 2n번째 분할면의 위치 간의 차는 2n번째 분할면의 대략 중심부에 대해 비대칭적으로 변한다. 더욱이, 이 경우에, 상기 차는 광축으로부터 멀어질수록 커지게 된다.
게다가, 본 실시예에서, 대물 렌즈(1)의 굴절면(S1)은 5개로 분할되지만, 본 발명은 이로 한정되지 않으며, 집광 광학계의 다른 광 소자(예를 들면, 조리개 렌즈) 상에 분할면들을 제공하는 것이 적절할 수 있거나, 또는 별도의 광 소자를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서, 스텝부, 즉 표면 레벨의 차는 제1 분할면(Sd1)∼제5 분할면(Sd5)의 경계부들 각각에 제공된다. 그러나, 적어도 하나의 경계부가 스텝을 제공하지 않고 연속적으로 형성되는 분할면을 제공하는 것도 가능하다. 다른 경우에, 예를 들면, 경계 표면을 만곡시키지 않으면서 소정의 곡률 반경을 갖는 표면에 의해, 분할면들 간의 경계부가 접합되는 것이 가능하다. 이 곡률은 의도적 또는 비의도적으로 제공되는 것일 수 있다. 비의도적으로 제공된 곡률의 예는 플라스틱 재료등으로 대물 렌즈(1)를 형성하기 위해 금속 몰드를 처리할 시에 형성된 경계부에서의 곡률이다.
또한, 본 실시예에서, 광원을 향해 면하는 대물 렌즈(1)의 굴절면 상에, 제2 분할면(Sd2) 및 제4 분할면(Sd4) 각각이 광축에 대해 동심원으로 형성되는 링 형태로 제공된다. 그러나, 이 형태는 링으로 제한되지 않으며, 단속 링일 수 있다. 또한, 제2 분할면(Sd2) 및/또는 제4 분할면(Sd4)은 홀로그램 또는 프레넬 렌즈로 구성될 수 있다. 또한, 제2 분할면(Sd2)이 홀로그램으로 구성된 경우에, 원래의 광속을 0차 광과 1차 광으로 분할함으로써 형성된 광속 중 하나가 제1 광 디스크의 재생을 위해 사용되고 나머지가 제2 광 디스크의 재생을 위해 사용된다. 이 때에, 제2 광 디스크에 사용되는 광속의 광량은 제1 광 디스크의 재생에 사용되는 광속의 광량보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서, 제2 광 디스크로부터의 재생 신호는 제1 광 디스크가 재생될 때(즉, 두께 t1을 갖는 투명기판을 통해 광이 통과할 때) 제1 분할면(Sd1)을 통과하고 제3 분할면(Sd3)을 통과한 광속에 의한 최상의 파면 수차가 0.07λ1rms 또는 바람직하게 0.05λ1rms인 조건(여기서, λ1 (nm)은 제1 광 디스크를 재생할 시에 사용되는 광원의 파장)을 만족시킬 뿐만 아니라, 제2 광 디스크가 재생될 때(즉, 두께 t2를 갖는 투명 기판을 광이 통과할 때) 제1 분할면(Sd1)을 통과한 광속에 의한 최상의 파면 수차가 0.07λ2rms 또는 바람직하게 0.05λ2rms인 조건(여기서, λ2 (nm)는 제2 광 디스크를 재생할 시에 사용되는 광원의 파장)을 만족시킴으로써 이루어진다.
지금까지 설명된 실시예들에서, 제1 분할면은 광축을 포함하는 것으로서 설계되었지만, 광축 주위의 매우 좁은 표면 영역은 광의 집속에 큰 영향을 주지 않기 때문에, 상술한 바와 같이 광의 집속에 영향을 주지 않는 광축 주위의 매우 좁은 표면 영역이 실질적으로 평탄하거나, 돌출되거나, 또는 오목하게 되도록 할 수 있다. 제2 광 디스크의 재생에 사용될 분할면이 NA2의 인접부 및 제1 분할면이 되는 곳(즉, 광축의 인접부)보다 광축에 가까운 표면 영역에 제공된다.
또한, 지금까지의 설명에서, 단지 광 디스크에 기록되는 정보의 재생만이 설명되었으나, 광 디스크의 정보 기록도 집광 광학계에 의해 집속되는 광 스폿이 중요하다는 면에서 이와 매우유사하며, 상술한 실시예들이 기록에 효과적으로 사용될 수 있다는 것은 말할 필요가 없다.
이 외에도, 상술한 실시예에 따르면, 초점 에러 신호의 S 형태 특성(S-figure characteristic)을 개선할 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.
다음에, 도 17을 이용하여, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 형성되는 스폿의 광도(light intensity)를 가능한한 증가시키기 위한 목적으로 수행되는 광속(light flux)의 위상 시프트에 대해 설명하기로 한다. 이어지는 설명은 3개의 분할면을 갖는 렌즈의 실시예와 5개의 분할면을 갖는 렌즈의 실시예 모두에 적용될 수 있다.
도 17a는 제1 광원(파장 λ1)을 사용하여 제1 광 정보 기록 매체를 판독 또는 기록하는 것을 나타내는 그래프로서, 가로 좌표축(axis of abscissas)은 비구면의 식에 따라 광축으로 연장하는 대물 렌즈의 제1 비구면상의 제2 분할면과 제2 광축 간의 교점과, 제2 면(이 면은 비구면 또는 구면 중 어느 하나가 될 수 있는 제1 비구면에 대면함) 간의 광축 상의 거리 di′를 나타내고, 세로 좌표축은 빔스폿의 피크 강도 비를 나타낸다. 도 17b는, 제2 광원(파장 λ2)을 사용하여 제2 광 정보 기록 매체를 판독 또는 기록하는 것을 나타내는 그래프로서, 가로 좌표축은 비구면의 식에 따라 광축으로 연장하는 대물 렌즈의 제2 분할면과 광축 간의 교점과, 제2 면간의 광축 상의 거리 di′를 나타내고, 세로 좌표축은 스폿의 피크 강도 비를 나타낸다.
제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면 상에 집속된 제1 광속(converged first light flux) 즉, 제1 정보 기록면 상에 스폿의 피크 강도비(peak intensity ratio)가 0.9 이상인 di′의 범위를 도 17a에 화살표로 나타냈다. 더욱이, 제2 광 정보 기록 매체 상의 집속된 제2 광속 즉, 제2 정보 기록면 상의 피크 강도비가 0.8 이상인 경우 즉, di′의 범위를 도 17b에 화살표로 나타냈다. 도 17a의 그래프에서 피크 강도비가 0.9 이상인 di′의 범위와 도 17b의 그래프에서 피크 강도비가 0.8 이상인 di′의 범위가 오버랩되는 di'의 범위 내의 값으로, 즉, 도 17a와 도 17b 모두에서 화살표 마크가 오버랩되는 범위 내의 값으로 설정함으로써, 제1 광 정보 기록 매체와 제2 광 정보 기록 매체 모두에 대한 정보 기록면상에 고 광도(high intensity)의 스폿을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 광 스폿 직경의 사이즈(최대 중심 광도에 대해 광도가 e-2인 위치에서 결정됨)를 줄이는 것도 가능하다.
광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 형성되는 스폿의 광도가 가능한한 높아지도록 하기 위해서는 다음의 식 (1) 내지 (6)을 만족하는 것이 바람직하다.
W1-W2=mλ1-δ (1)
┃m┃≤10 (m은 0을 포함하는 정수) (2)
0≤δ＜0.34λ1 (3)
W3-W4=mλ2-δ (4)
┃m┃≤10 (m은 0을 포함하는 정수) (5)
0≤δ＜0.34λ2 (6)
제1 광속을 사용하는 경우에 있어서, W1은 파면 수차의 스텝 경계부 상에서의 개구수 NA가 보다 커지는 측에서 발생되는 파면 수차의 크기이며, 제1 광속을 사용하는 경우에서의 W2는 파면 수차 스텝의 경계부 상에서 개구수 NA가 보다 작아지는 측에서 발생되는 파면 수차의 크기이다. 부호 λ1은 제1 광속의 파장이다. W3는 제2 광속을 사용하는 경우에 있어서, 파면 수차 스텝의 경계부 상에서의 개구수 NA가 보다 커지는 측에서 발생되는 파면 수차의 크기이며, W4는 제2 광속을 사용하는 경우에 있어서, 파면 수차 스텝의 경계부 상에서의 개구수 NA가 보다 작아지는 측에서 발생되는 파면 수차의 크기이다. 부호 λ2는 제2 광속의 파장이다.
덧붙여서 말하자면, 식 (3)과 식 (6) 대신에 다음의 식 (3)′과 식 (6)′을 만족시키는 것이 바람직하다.
0≤δ＜0.25λ1 (3)′
0≤δ＜0.25λ2 (6)′
(3)식과 (6)식 대신에 다음의 (3)″식과 (6)″식을 만족시키는 것도 가능하다.
0 < δ＜0.34λ1 (3)″
0 < δ＜0.34λ2 (6)″
덧붙여서 말하자면, W1, W2, W3, 및 W4가 제1 분할면과 제2 분할면 사이의 경계부 상에서 발생되는 파면 수차 스텝의 경계부에서의 값이 되는 것이 바람직하다고 하더라도, 이들 값은 제2 분할면과 제3 분할면 사이의 경계부에서 발생되는 파면 수차 스텝의 경계부에서의 값일 수도 있다. 도 18a와 도 18b는 W1, W2, W3, W4가 제1 분할면과 제2 분할면 간의 경계부에서 발생되는 파면 수차 스텝의 경계부에서의 값인 경우를 보여주는 파면 수차 다이어그램을 나타낸다.
덧붙여서 말하자면, 제1 분할면과 제2 분할면 간의 경계부에서 발생되는 파면 수차 스텝의 경계부에서의 값이 W1, W2, W3, W4가 되는 경우와, 제2 분할면과 제3 분할면 간의 경계부에서 발생되는 파면 수차 스텝의 경계부에서의 값이 W1, W2, W3, W4가 되는 경우 모두에 대해 상기한 식 (1) 내지 (6)이 만족되는 것이 더욱 바람직하다.
렌즈의 관점으로부터, 다음의 렌즈를 사용하는 것이 가능하다.
광 픽업 장치에 사용하기 위한 비구면을 갖는 대물 렌즈는, 제1 분할면, 제2 분할면, 제3 분할면을 갖는 광학면을 갖되, 상기 제2 분할면은 제1 분할면 보다 광축에서 보다 멀리 위치하고, 상기 제3 분할면은 상기 제2 분할면 보다 광축에서 보다 멀리 위치하며, 여기서, 상기 대물 렌즈가 제1 분할면을 통과하는 제1 광속과, 두 광속의 위치가 일치하거나 거의 일치하는 제1 화상 형성 위치 상의 제3 분할면을 통과하는 제3 광속을 집속하는 경우, 상기 대물 렌즈는, 4mm 내지 40mm 거리만큼 제1 화상 형성 위치로부터 떨어져 있으면서 제1 화상 형성 위치보다는 대물 렌즈에 밀접하게 위치하는 제2 화상 형성 위치 상의 제2 분할면을 통과하는 제2 광속을 집속하고, 비구면의 식에 따라 광축으로 연장하는 제2 분할면과 광축간의 광축상에서의 거리는, 제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면 상에 집속된 제1 광속의 피크 강도비가 0.9 이상이 될 수 있고, 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면 상에 집속된 제2 광속의 피크 강도비가 0.8 이상이 될 수 있도록 결정된다.
또는 다음의 렌즈가 사용될 수도 있다.
광 픽업 장치에 사용하기 위한 비구면을 갖는 대물 렌즈는, 제1 분할면, 제2 분할면, 제3 분할면을 갖는 광학 면을 갖되, 상기 제2 분할면은 제1 분할면 보다 광축에서 보다 멀리 위치하고, 상기 제3 분할면은 상기 제2 분할면 보다 광축에서 보다 멀리 위치하며, 여기서, 상기 대물 렌즈가 제1 분할면을 통과하는 제1 광속과, 제1 화상 형성 위치상의 제3 분할면을 통과하는 제3 광속을 집속하는 경우, 상기 대물 렌즈는, 제1 화상 형성 위치보다는 대물 렌즈에 밀접하게 위치하는 제2 화상 형성 위치 상의 제2 분할면을 통과하는 제2 광속을 집속하고, 비구면의 식에 따라 광축으로 연장하는 제2 분할면과 광축의 교차점 간의 광축상에서의 거리는, 제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면 상에 집속된 제1 광속의 피크 강도비가 0.9 이상이 될 수 있고, 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면 상에 집속된 제2 광속의 피크 강도비가 0.8 이상이 될 수 있도록 결정된다.
이러한 대물 렌즈가 본질적으로 상기한 식 (1)∼(8)을 만족시키는 것이 바람직하다. 비록 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다고 하더라도, 유리 렌즈를 사용하는 것도 가능하다. 위상 시프팅 수단으로는 대물 렌즈 이외의 광학 소자를 제공하여 상기한 조건을 얻는 것도 가능하다.
광 정보 기록 매체 재생 또는 기록 장치로는, DVD/CD 플레이어, DVD/CD/CD-R 플레이어, DVD/CD/CD-RW 플레이어, DVD/LD 플레이어, 및 DVD/DVD-RAM/CD/CD-R 플레이어 등이 제공된다. 본 발명은 본질적으로 이러한 플레이들로 제한하려는 것은 아니다. 더욱이, 이러한 각각의 광 정보 기록 매체 재생 또는 기록 장치는 픽업 장치 외에 전원과 스핀들 모터를 갖고 있다.
(제2 실시예)
광 픽업 장치(10)의 개략도를 나타내는 도 5를 참조하여 다음과 같은 제2 실시예를 설명한다. 제1 실시예에서, 제1 광 디스크를 사용하는 경우의 대물 렌즈(1) 장치의 횡배율 m1은 제2 광 디스크를 사용하는 경우의 대물 렌즈(1) 자체의 횡배율 m2와 동일하다. 그러나, 본 실시예서 m2는 m1 보다 크다. 첨언하자면, 제1 실시예의 그것들과 동일한 기능 및 구성요소를 사용하는 경우, 동일한 부호가 본 실시예의 부호들로 주어지며, 이들에 대한 설명은 이미 설명된 것들과 동일하므로 생략하고, 설명되지 않은 것들만 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 발산광은 CD를 사용하는 경우, 빔 스플리터(9)를 통해 대물 렌즈(1)에 들어간다. 그러므로, 트랙킹에 의해 야기되는 경사 입사각(oblique incidence)의 경우에, 중심광(central light)이 광축과 평행하게 입사하더라도, 화상 높이(image height)가 여전히 생성된다. 이러한 경우에, 다음의 관계를 만족함으로써, CD의 화상 높이를 갖는 경우에 코마(coma)를 보정하는 것이 가능하다.
<수학식 1>
Figure 112000002383426-pat00041
Figure 112000002383426-pat00005
여기서, SC1은 투명기판의 두께 t1에서의 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량(sine condition dissatisfaction amount),
f1 : 투명기판의 두께 t1에서의 대물 렌즈의 초점 거리,
SC2 : 투명기판의 두께 t2에서의 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량,
f2 : 투명기판의 두께 t2에서의 대물 렌즈의 초점 거리.
또한, 시준된 광(collimated light)이 대물 렌즈으로 들어간다면(m1=0), 대물 렌즈(1)의 트랙킹에 의해 야기되는 DVD를 사용할 경우에서의 코마의 영향은 경감될 수 있다.
(예 1)
본 발명의 예를 다음과 같이 설명한다.
본 예는 상기한 제1 실시예의 예이다. 제1 광 디스크로는 DVD(투명기판의 두께 t1=0.6mm)가 사용되고, 제1 반도체 레이저의 파장 λ1=650nm에서 기록 및 재생이 행해지고, 제2 광 디스크로는 CD(투명기판의 두께 t2=1.2mm)가 사용되며, 제2 반도체 레이저의 파장 λ2=780nm에서 기록 및 재생이 행해진다. 렌즈의 데이터가 첨부된 표 1에 도시되고, 비구면 데이터가 표 2에 도시된다.
첨언하자면, 표 1에서, 표면 번호 제로(surface number zero)인 제1 및 제2 반도체 레이저 각각의 발광 지점으로부터 광 진행(light advancement) 순서대로 표면 번호 i를 부여함으로써 광 디스크의 정보 기록면까지의 표면들이 도시되어 있다. 그러나, 반도체 레이저의 커버 유리는 생략되어 있다. 부호 r은 표면의 곡률 반경을 나타내고, d1은 제1 반도체 레이저 상에서의 i번째에서 (i+1) 번째 표면까지의 표면 사이의 거리를 나타내고, d2는 제2 반도체 레이저 상에서의 i번째에서 (i+1) 번째 표면까지의 표면 사이의 거리를 나타내고, n1은 제1 반도체 레이저의 파장에서의 굴절율을 나타내며, n2는 제2 반도체 레이저의 파장에서의 굴절율을 나타낸다.
비구면을 나타내는 식은 다음식에서 기초한 것이다.
Figure 112000002383426-pat00006
상기 식에서, X는 광축 방향의 축을 나타내고, H는 광축에 수직인 축을 나타내며, 광 진행 방향은 포지티브이다. 부호 k는 원뿔계수이고, Aj는 비구면 계수를 나타내며, Pj는 지수를 나타낸다.
표면 번호 r d1 n1 d2 n2
0 (발광점) 22 1.0 22 1.0
1 116.76 1.7 1.5377 1.7 1.5377
2 -13.76 5 1.0 5 1.0
3 (조리개) ∞ 0.0 1.0 0.0 1.0
4 2.113 2.2 1.5377 2.2 1.5337
5 -7.927 1.76 1.0 1.39 1.0
6 (디스크) ∞ 0.6 1.58 1.2 1.55
7 ∞
Figure 112000002383426-pat00007
유닛(13)에 밀접한 대물 렌즈(1)의 표면상에는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 분할면(6), 제2 분할면(7), 및 제3 분할면(8)이 제공된다. 도 3의 구면 수차 다이어그램에 도시된 바와 같이, 제1 분할면(6)과 제3 분할면(8)을 통과하는 광속은 제1 광 디스크를 기록 또는 재생하는 경우, 기록면상의 스폿 형성에 기여하게 되고, 제1 분할면(6)과 제2 분할면(7)을 통과하는 광속은 제2 광 디스크를 기록 또는 재생하는 경우, 기록면상의 스폿 형성에 기여하게 된다.
이러한 경우에, 제1 광 디스크의 경우 대물 렌즈(1)의 횡배율 m1은 제로가 되고, 제2 광 디스크의 경우 대물 렌즈(1)의 횡배율 m2는 제로가 되며, 제1 광 디스크의 경우 대물 렌즈의 초점 거리 f1은 3.36mm이다. 더욱이, 제1 광 디스크의 경우 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량은 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 분할면(6)을 통과하는 광속과 제3 분할면을 통과하는 광속에 대해 SC1＞0.01mm를 거의 만족한다.
즉, 0.06≥SC1/f1≥0.002가 만족되는 본 실시예의 경우에, 제1 광 디스크의 경우에 축상 성능(axial capacity)은 도 4에 도시한 바와 같이 제2 광 디스크의 코마의 오프 축 성능(축외 성능: off-axis capacity)과 양립할 수 있다. 도 4에서, 파면 수차는 화상 높이에 대한 관계로 도시되며, 제1 광 정보 기록 매체에 대해서는 대물 렌즈의 NA 0.60 보다 낮은 영역에서의 파면 수차가 도시되고, 제2 광 정보 기록 매체에 대해서는 대물 렌즈의 NA 0.5 보다 낮은 영역에서의 파면 수차가 도시되어 있다. 이것은 도 7에 도시된 것들과 동일하다.
(예 2)
본 예는 상술한 제2 실시예의 예이다. 본 예에서, 제1 광 디스크로는 DVD(투명기판의 두께 t1=0.6mm)가 사용되고, 제1 반도체 레이저의 파장 λ1=650nm에서 기록 및 재생이 행해지고, 제2 광 디스크로는 CD(투명기판의 두께 t2=1.2mm)가 사 용되며, 제2 반도체 레이저의 파장 λ2=780nm에서 기록 및 재생이 행해진다. 표 3은 렌즈 데이터를 나타내고, 표 4는 비구면의 데이터를 나타낸다.
시준 렌즈(2)에 밀접한 대물 렌즈(1)의 측면에는 예1 에서와 마찬가지로 제1 분할면(6), 제2 분할면(7) 및 제3 분할면(8)이 제공된다. 도 6의 구면 수차 다이어그램에서 도시한 바와 같이, 제1 광 디스크를 기록 또는 재생하는 경우, 제1 분할면(6)과 제3 분할면(3)을 통과하는 광속은 기록면 상의 스폿 형성에 기여하는 반면에, 제2 광 디스크를 기록 또는 재생하는 경우, 제1 분할면(6)과 제2 분할면(7)을 통과하는 광속은 기록면 상의 스폿 형성에 기여한다.
이러한 경우에, 제1 광 디스크의 경우 대물 렌즈(1)의 횡배율은 제로이고, 제2 광 디스크의 경우 대물 렌즈(1)의 횡배율 m2는 -1/34.6이고, 제1 광 디스크의 경우 대물 렌즈의 초점 거리 f1은 3.36mm이다.
표면 번호 r d1 n1 d2 n2
0 (발광점) 16.7 1.0 13.3 1.0
1 ∞ 5 1.5141 5 1.5107
2 ∞ 2 1.0 2 1.0
3 116.76 1.7 1.5377 1.7 1.5377
4 -13.76 5 1.0 5 1.0
5 (조리개) ∞ 0.0 1.0 0.0 1.0
6 2.121 2.2 1.5377 2.2 1.5377
7 -7.778 1.76 1.0 1.48 1.0
8 (디스크) ∞ 0.6 1.58 1.2 1.55
9 ∞



Figure 112000002383426-pat00008
제1 광 디스크의 경우 대물 렌즈의 정현 조건 불만족량은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 분할면(6)을 통과하는 광속과 제3 분할면을 통과하는 광속에 대해 SC1＞0.01을 거의 만족한다. 더욱이, 제2 광 디스크의 경우 대물 렌즈의 초점 거 리 f2는 3.38mm이고, 정현 조건 불만족량에 대해, 제1 분할면(6)을 통과하는 광속의 일부는 도 6에 도시된 바와 같이 SC2＞0.003을 만족한다.
즉, 0.06≥SC1/f1≥0.002와 0.06≥SC2/f2≥0이 만족되는 본 예에 있어서, 제1 광 디스크의 경우 축상 성능(axial capacity)은 도 7에 도시된 바와 같이 제2 광 디스크의 코마의 축외 성능과 양립할 수 있다.
첨언하자면, 본 발명은 상기한 예에 국한되는 것은 아니다. 비록 본 발명을 DVD에 대해 t1=0.6mm, λ1=650인 조건과, CD에 대해 t2=1.2mm, λ2=780nm인 조건하에서 설명하였지만, 이러한 조건은 광 정보 기록 매체의 기록 밀도에 의해 요구되는 스폿사이즈를 만족시키는 것이다. 이러한 스폿 사이즈의 관점으로부터, DVD에 필요한 대물 렌즈의 NA는 약 0.6이 되고, CD의 경우 필요한 대물 렌즈의 NA는 약 0.45이다. 따라서, 본 발명에서는 높은 NA를 가지는 DVD를 사용하는 경우에 정현 조건 불만족량이 표준으로서 고려되었다. 그러나, 최근, 청색 반도체 레이저와 SHG 레이저 등과 같은 상이한 파장을 갖는 각각의 광원들이 실제로 사용되게 되었고, 새로운 많은 광 정보 기록 매체가 앞으로 시장에 등장할 수도 있을 것으로 예측된다. 이러한 경우에, 스폿 사이즈는 광 정보 기록 매체의 기록 밀도에 의해 결정되게 되고, t1이 t2 보다 작은 경우, λ1은 λ2 보다 크고, 대물 렌즈의 필요한 개구수 NA1＜NA2의 구조가 고려될 수도 있다. 이러한 구조에서, 제2 광 디스크의 정현 조건 불만족량의 표준으로 설계하는 것이 가능하고, 이러한 종류의 설계에 대한 상세한 설명은 앞서의 설명으로부터 얻어질 수 있기 때문에 생략한다.
상이한 두께의 각각의 투명기판을 갖는 기록 또는 재생 광 디스크들에 대한 광 픽업 장치에서, 본 발명은 대물 렌즈와 광 픽업 장치를 제공할 수 있으며, 여기서, 상술한 바와 같이, 제1 광 디스크의 축상 성능은 본 발명의 대물 렌즈의 수차 다이어그램과 종래예의 수차 다이어그램 간의 비교로부터 명백한 바와 같이 제2 광 디스크의 축외 성능과 양립될 수 있다. 개시된 실시예는 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 변형될 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 상이한 두께의 투명 기판을 각각 가진 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나로부터 정보를 재생하거나, 상기 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나에 정보를 기록하기 위한 광 픽업 장치로서,
    파장이 λ1인 제1 광속을 방출하는 제1 광원;
    파장이 λ2(λ2는 λ1보다 크다)인 제2 광속을 방출하는 제2 광원;
    광축, 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분을 가지며, 상기 제3 부분은 상기 제1 부분보다 광축으로부터 멀리 떨어져있고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분과 상기 제3 부분 사이에 있는 대물 렌즈를 구비하는 집광 광학계; 및
    광 검출기
    를 구비하고,
    상기 제1 부분과 상기 제3 부분은 두께 t1의 제1 투명기판을 갖는 제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면 상에 상기 제1 광속을 집속하여 상기 제1 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제1 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 두께 t2(t2는 t1보다 크다)의 제2 투명기판을 갖는 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면 상에 상기 제2 광속을 집속하여 상기 제2 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제2 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
    상기 광 검출기는 상기 제1 정보 기록면 또는 상기 제2 정보 기록면으로부터 반사된 광속을 수신할 수 있으며,
    상기 제1 부분을 통과하는 상기 제1 광속 총량의 30% 이상의 상기 제1 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
    0.06≥SC1/f1≥0.002
    여기서, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC1은 상기 제1 광속의 높이에서의 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, f1은 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 초점 길이
    인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제3 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면 상에 집속하고, 상기 대물 렌즈의 횡배율이 m1인 경우와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 상기 제2 광속을 상기 제2 정보 기록면 상에 집속하고, 상기 대물 렌즈의 횡배율이 m2인 경우, 하기의 조건식
    m1=m2
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  3. 제2항에 있어서, 하기의 식
    m1=0
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 동일 평면에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 단일 유닛으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제3 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면 상에 집속하고, 상기 대물 렌즈의 횡배율이 m1인 경우와, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 상기 제2 광속을 상기 제2 정보 기록면 상에 집속하고, 상기 대물 렌즈의 횡배율이 m2인 경우, 하기의 조건식
    m1＞m2
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 부분을 통과하는 상기 제2 광속 총량의 30% 이상의 상기 제2 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
    0.06≥SC2/f2≥0.002
    여기서, 상기 제1 부분이 상기 제2 광속을 상기 제2 정보 기록면 상에 집속하는 경우, SC2는 상기 제2 광속이 상기 제2 광속의 높이에 있는 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 상기 제1 부분이 상기 제2 광속을 상기 제2 정보 기록면 상에 집속하는 경우, f2는 상기 제2 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 초점 길이
    인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  8. 제6항에 있어서, 하기의 조건식
    m1=0
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  9. 제1항에 있어서, 하기의 조건식
    NA1＞NA2
    을 만족하며, 여기서, NA1은 상기 제1 광 정보 기록 매체를 기록 또는 재생하기 위해 화상측에서 요구되는 상기 대물 렌즈의 개구수이고, NA2는 상기 제2 광 정보 기록 매체를 기록 또는 재생하기 위해 화상측에서 요구되는 상기 대물 렌즈의 개구수
    인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 대물 렌즈의 광축 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  11. 제9항에 있어서, 하기의 조건식
    0.55 mm＜t1＜0.65 mm
    1.1 mm＜t2＜1.3 mm
    630 nm＜λ1＜670 mm
    760 nm＜λ2＜820 mm
    0.55＜NA1＜0.65
    0.40＜NA2＜0.55
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 광축에 대해 동심원을 나타내는 링 형상인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이 또는 상기 제2 부분과 상기 제3 부분 사이의 경계부에 제공되는 스텝(step)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광축으로부터 상기 제3 부분보다 멀리 떨어져 있는 제4 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광축으로부터 상기 제4 부분보다 멀리 떨어져 있는 제5 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 플라스틱으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제3 부분은 상기 제1 정보 기록면 상의 파면 수차가 0.07 λ1rms 이하이도록 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면 상에 집속할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 제2 정보 기록면 상의 파면 수차가 0.07 λ2rms 이하이도록 상기 제2 광속을 상기 제2 정보 기록면 상에 집속할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  19. 상이한 두께의 투명기판을 각각 가진 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나로부터 정보를 재생하거나, 상기 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나에 정보를 기록하는 광 픽업 장치에서 사용하기 위한 대물 렌즈로서,
    상기 광 픽업 장치는, 파장이 λ1인 제1 광속을 방출하는 제1 광원과, 파장이 λ1 보다 큰 λ2인 제2 광속을 방출하는 제2 광원과, 광 검출기를 포함하고,
    상기 대물 렌즈는
    광축,
    제1 부분,
    제2 부분, 및
    제3 부분을 구비하며, 상기 제3 부분은 상기 제1 부분보다 상기 광축으로부터 멀리 떨어져있고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분과 상기 제3 부분 사이에 제공되며,
    상기 제1 부분과 상기 제3 부분은 두께 t1의 제1 투명 기판을 갖는 제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면상에 제1 광원으로부터 파장 λ1인 제1 광속을 집속하여 상기 제1 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제1 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 두께 t2의 제2 투명 기판을 갖는 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면상에 제2 광원으로부터 파장 λ2인 제2 광속을 집속하여(여기서, λ2는 λ1보다 크고, t2는 t1보다 크다) 상기 제2 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제2 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
    상기 제1 부분을 통과하는 상기 제1 광속 총량의 30% 이상의 상기 제1 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
    0.06≥SC1/f1≥0.002
    여기서, 상기 제1 부분은 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC1은 상기 제1 광속의 높이에서 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, f1은 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 초점 길이
    인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  20. 광 정보 기록 매체로부터 정보를 재생하거나, 상기 광 정보 기록 매체에 정보를 기록하기 위한 광 정보 기록 매체 재생/기록 장치로서,
    광 픽업 장치를 포함하며, 상기 광 픽업 장치는,
    파장이 λ1인 제1 광속을 방출하는 제1 광원과;
    파장이 λ2(λ2는 λ1보다 크다)인 제2 광속을 방출하는 제2 광원과;
    광축, 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분을 가지며, 상기 제3 부분은 상기 제1 부분보다 상기 광축으로부터 멀리 떨어져있고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분과 상기 제3 부분 사이에 있는 대물 렌즈를 구비하는 집광 광학계와;
    광 검출기를 구비하고,
    상기 제1 부분과 상기 제3 부분은 두께 t1의 제1 투명 기판을 갖는 제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면상에 제1 광속을 집속하여 상기 제1 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제1 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 두께 t2(t2는 t1보다 크다)의 제2 투명 기판을 갖는 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면상에 제2 광속을 집속하여 상기 제2 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제2 광 정보 기록 매체에 정보를 기록할 수 있으며,
    광 검출기는 제1 정보 기록면 또는 제2 정보 기록면으로부터 반사된 광속을 수신할 수 있으며,
    상기 제1 부분을 통과하는 상기 제1 광속 총량의 30% 이상의 상기 제1 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
    0.06≥SC1/f1≥0.002
    여기서, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC1은 상기 제1 광속의 높이에서 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, f1은 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 초점 길이
    인 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 매체 재생/기록 장치.
  21. 광 픽업 장치에 의해, 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나로부터 정보를 재생하거나, 상이한 종류의 광 정보 기록 매체중 하나에 정보를 기록하는 방법으로서,
    상기 광 픽업 장치는 제1 광원과, 제2 광원과, 광 검출기와, 집광 광학계를 구비하고, 상기 광학계는 광축, 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분을 포함하며, 상기 제3 부분은 상기 제1 부분보다 상기 광축으로부터 멀리 떨어져있고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분과 상기 제3 부분 사이에 제공되는 대물 렌즈를 포함하고,
    상기 방법은 상기 제1 광원으로부터 제1 광속을 방출하거나, 상기 제2 광원으로부터 제2 광속을 방출하는 단계-상기 제2 광속의 파장 λ2는 상기 제1 광속의 파장 λ1 보다 크다-,
    제1 광 정보 기록 매체의 제1 정보 기록면에 상기 집광 광학계에 의해 상기 제1 광속을 집속하거나, 제2 광 정보 기록 매체의 제2 정보 기록면에 상기 집광 광학계에 의해 제2 광속을 집속하고; 상기 광 검출기를 통해 광 정보 기록 매체로부터 반사된 광속을 수신하는 단계를 포함하며,
    두께 t1의 제1 투명기판을 갖는 상기 제1 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 경우, 상기 제1 부분을 통과하는 상기 제1 광속과 상기 제3 부분을 통과하는 제3 광속은 상기 제1 투명 기판을 통해 상기 제1 광 정보 기록 매체의 상기 제1 정보 기록면상에 집속하여 상기 제1 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제1 광 정보 기록 매체에 정보를 기록하며,
    t1 보다 큰 t2 두께의 제2 투명기판을 갖는 상기 제2 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 경우, 상기 제2 부분을 통과하는 상기 제1 광속과 상기 제2 광속은 상기 제2 투명 기판을 통해 상기 제2 광 정보 기록 매체의 상기 제2 정보 기록면상에 집속하여 상기 제2 광 정보 기록 매체에 기록된 정보를 재생하거나 상기 제2 광 정보 기록 매체에 정보를 기록하고,
    상기 제1 부분을 통과하는 상기 제1 광속 총량의 30% 이상의 상기 제1 광속량에 대해 하기의 조건식을 만족하며:
    0.06≥SC1/f1≥0.002
    여기서, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, SC1은 상기 제1 광속의 높이에서 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 정현 조건 불만족량이고, 상기 제1 부분이 상기 제1 광속을 상기 제1 정보 기록면상에 집속하는 경우, f1은 상기 제1 광속에 대한 상기 대물 렌즈의 상기 제1 부분의 초점 길이
    인 것을 특징으로 하는 정보 재생/기록 방법.
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