KR100934924B1 - 플라스틱 고개구수 대물계를 구비한 주사장치 - Google Patents

플라스틱 고개구수 대물계를 구비한 주사장치 Download PDF

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Abstract

광 기록매체(102)의 정보층(104)을 주사하는 광학주사장치는, 방사빔(108)을 발생하는 방사원(110)과, 방사빔을 정보층 상에 집광시키는 고-NA 대물계(118)를 구비한다. 대물계는 제 1 렌즈(116)와 제 2 렌즈(117)를 구비한다. 제 1 렌즈와 제 2 렌즈는 플라스틱으로 제조된다. 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호들은 서로 다르며, 전체적으로 대물계의 구면수차의 온도 의존성이 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 값으로 감소되도록, 2개의 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 크기가 거의 동일하다.
기록매체, 광학주사장치, 플라스틱 렌즈, 구면수차, 대물계, 온도 의존성

Description

플라스틱 고개구수 대물계를 구비한 주사장치{SCANNING DEVICE INCLUDING PLASTIC HIGH-NUMERICAL APERTURE OBJECTIVE}
본 발명은, 광 기록매체의 정보층을 주사하고, 파장 λ를 갖는 방사빔을 발생하는 방사원과, 0.65보다 큰 개구수(NA)를 갖고 정보층 상에 방사빔을 집광시키며 플라스틱으로 제조된 제 1 및 제 2 렌즈를 포함하는 대물계를 구비한 광학주사장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이와 같은 주사장치에 사용되는 대물계와, 대물계를 제조하는 방법에 관한 것이다.
디지털 비디오 레코더(DVR) 등의 고밀도 광학 정보 저장 시스템은 비교적 높은 NA, 예를 들면 0.85의 NA와 비교적 짧은 파장, 예를 들면 405nm의 파장에서 동작한다. 이와 같은 시스템에 대한 대물계가 한 개의 렌즈를 포함하면, 렌즈가 매우 엄격한 공차를 가지므로, 그것의 제조를 비교적 비용이 많이 들게 한다. 대물계가 2개의 렌즈를 포함하면, 공차 범위가 더 완화되어, 그것의 대량 생산을 용이하게 한다. 지금까지, 이들 대물계는 일반적으로, 여전히 엄격한 공차 범위에 유지시키기 위해, 유리 몰딩공정 또는 소위 유리-2P 공정을 사용하여 유리로 제조된다. 유리를 사용하는 것은 제조비용을 비교적 높은 수준으로 유지하게 된다. 이들 비용을 줄이기 위해, 대물렌즈의 렌즈들은 바람직하게는 플라스틱 재료로 만들어진다.
미국특허 제 5880893호에는 두 개의 렌즈가 폴리메틸 메타크릴레이트로 제조 된 고(high)-NA 이중렌즈 대물계가 개시되어 있다. 이와 같은 대물계의 문제점은, 그것의 성능이 온도 변화에 너무 민감하다는 것이다.
본 발명의 목적은, 개량된 온도 안정성을 갖는, 플라스틱으로 제조된 이중렌즈 대물계를 구비한 주사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 상기한 목적은, 본 발명에 따라, 전술한 주사장치가, 제 1 및 제 2 렌즈 각각이 방사빔에 대해 구면수차의 온도 의존성을 갖고, 제 1 및 제 2 렌즈의 의존성의 부호들은 서로 다르며, 전체적으로 대물계의 구면수차의 온도 의존성이 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 값으로 감소되도록, 제 1 및 제 2 렌즈의 의존성의 크기가 거의 동일한 대물계를 구비할 때 달성된다.
상기한 미국특허 제 5880893에 개시된 종래기술의 대물계를 분석한 결과, 30K의 온도 변화는 47mλ OPDrms의 파면수차를 일으킨다는 것이 밝혀졌다. DVR 형태의 시스템에 대한 파면수차의 온도 의존성에 대한 허용된 공차는 30K의 대물계의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms이다. 주사장치의 광학계의 품질이 rms-파면편차의 제곱에 반비례하므로, 종래기술의 대물계는 많은 고밀도 광학 기록 응용에 적합하지 않다. 대물계의 설계는 대물계 내부의 2개의 렌즈의 중심 벗어남(decenter) 공차에 초점이 맞추어진 것으로 밝혀졌다.
본 발명은, 설계 온도로부터 렌즈의 온도의 편차가 주 수차로서 구면수차를 도입하거나 렌즈의 이미 존재하는 구면수차의 변화를 도입한다는 착상에 일부 근거를 두고 있다. 구면수차를 조절하기 위해, 렌즈의 구면수차의 온도 의존성(즉, 온도에 대한 구면수차의 편차)이 양 또는 음의 값이 될 수 있다는 또 다른 착상이 사 용된다. 대물계는, 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호들이 서로 다르도록 설계된다. 즉, 대물계의 온도가 변할 때, 대물계의 렌즈들 중 한 개의 구면수차의 증가는 다른 렌즈의 구면수차의 감소를 수반한다. 적절한 설계에 의해, 30K의 온도 변화에 대해 2개의 렌즈의 구면수차의 상쇄를 일으키는 변화가 대물계의 구면수차의 온도 의존성을 30mλ OPDrms보다 작은 값으로 줄이도록, 2개의 렌즈 각각의 구면수차의 온도 의존성의 크기가 동일하게 되어야 한다.
2개의 렌즈의 신중한 설계는, 종래의 대물계에서와 같이 2개의 렌즈의 중심 벗어남 공차를 증가시켜야 할 뿐만 아니라, 각각의 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호와 크기를 적절히 결정해야만 한다. 대물렌즈의 결과적으로 얻어진 온도 안정성은 많은 필요한 응용분야에 적합하게 한다. 본 발명의 또 다른 이점은, 온도 보상이 주사장치에 추가적인 광학부재를 필요로 하지 않으며, 제조상의 이유로 이미 존재하는 대물계의 2개의 렌즈 내부에 통합될 수 있다는 것이다. 더구나, 대물계 내부의 보상은 시준렌즈 등의 다른 광학부재에 의한 보상보다 바람직하다. 대물계의 온도가 대물계에 근접한 액추에이터의 가열에 의해 부분적으로 좌우되기 때문에, 시준렌즈와 대물계의 온도가 동일할 필요가 없으므로, 시준렌즈에 의해 대물계의 부정확한 온도 보상을 발생하게 된다. 대물계 그 자체의 렌즈들이 온도 변화에 의해 서로 보상될 때에는, 이와 같은 문제가 일어나지 않는다.
렌즈에 의해 도입된 구면수차의 온도 의존성의 부호와 크기가 렌즈의 배율의 함수라는 착상은, 렌즈의 배율을 변형하여 그 자신의 구면수차의 온도 의존성에 원하는 부호를 부여하기 위해 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 제 1 렌즈의 배율이 0.2보다 작고, 제 2 렌즈의 배율이 0.2보다 크다.
바람직한 실시예에 있어서, 제 2 렌즈는 0.3 내지 0.6의 범위의 배율 β를 갖는다. β에 대한 상한은 최대 30mλ OPDrms의 파면편차를 제공하는 2개의 렌즈의 중심 벗어남 공차에 의해 결정되고, 하한은 30K의 온도 변화로 인한 구면수차를 30mλ OPDrms의 파면편차로 제한하는 온도 공차에 의해 결정된다.
대물계의 바람직한 실시예에 있어서, 제 2 렌즈는 제 1 렌즈에 대한 마운트와 일체화되므로, 제 2 렌즈와 마운트가 주입성형공정으로 제조될 수 있다. 비교적 작은 제 2 렌즈와 마운트의 일체화는 제 2 렌즈의 취급을 용이하게 한다. 마운트가 원통형을 갖는 경우에는, 이와 같은 원통형 마운트 내부의 제 1 렌즈의 장착이 특허출원 WO EP01/02156(PHNL000132)에 설명된 것과 동일하게 행해질 수 있다. 이와 같은 방법은, 제 1 렌즈의 몸체가 이 몸체의 반경보다 큰 두께를 가질 때 가능하다(참조: 특허출원 WO RP01/02348(PHNL000269). 그 결과, 제 2 렌즈가 주입성형기술을 사용하여 더 용이하게 제조될 수 있고, 2개의 렌즈와 마운트가 별개의 부품일 경우에 3개 대신에 단지 2개의 렌즈가 조립될 필요가 있기 때문에, 상당한 비용 절감이 달성된다.
본 발명의 또 다른 일면은, 0.65보다 큰 개구수를 갖고 파장 λ를 갖는 방사빔을 집광시키며, 플라스틱으로 제조된 제 1 및 제 2 렌즈를 구비한 대물계에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2 렌즈 각각이 방사빔에 대해 부과된 구면수차의 온도 의존성을 갖고, 제 1 및 제 2 렌즈의 의존성의 부호들은 서로 다르며, 전체적으로 대물계의 구면수차의 온도 의존성이 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 값으로 감소되도록, 제 1 및 제 2 렌즈의 의존성의 크기가 거의 동일하다.
본 발명의 또 다른 일면은, 0.65보다 큰 개구수를 갖고 파장 λ를 갖는 방사빔을 집광시키며, 플라스틱으로 제조된 제 1 및 제 2 렌즈를 구비한 대물계를 제조하고, 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호들을 다르게 하고, 제 1 및 제 2 렌즈의 온도 의존성의 크기를 거의 동일하게 하여, 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 구면수차의 온도 의존성을 갖도록 대물계를 설계하는 제 1 단계와, 이 설계에 따라 제 1 및 제 2 렌즈를 제조하는 제 2 단계와, 제 1 및 제 2 렌즈를 대물계로 조립하는 제 3 단계를 포함하는 제조방법에 관한 것이다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다:
도 1은 2개의 부품으로 구성된 대물렌즈를 나타낸 것이고,
도 2는 30K의 온도 상승으로 발생하는 대물계의 파면수차 OPDrms를 제 2 렌즈의 배율 β의 함수로 나타낸 것이며,
도 3, 도 4 및 도 5는, 제 1 및 제 2 렌즈가 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; 이하, PMMA라 함), 고리형 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer; 이하, COC라 함) 및 폴리카보네이트(polycarbonate; 이하, PC라 함)로 각각 제조되었을 때, 대물계의 파면수차를 제 2 렌즈의 배율 β의 함수로 나타낸 것이고,
도 6은 PMMA, COC 또는 PC로 제조된 대물계의 파면수차를 나타낸 것으로, 이때 2개의 렌즈는 서로 다른 물질로 제조될 수 있으며, 횡축 상의 수치는 제 1 렌즈 PC 및 제 2 렌즈 COC에 대해서는 1, 제 1 렌즈 PC 및 제 2 렌즈 PMMA에 대해서는 2, 제 1 렌즈 COC 및 제 2 렌즈 PMMA에 대해서는 3, 제 1 렌즈 PC 및 제 2 렌즈 PC에 대해서는 4, 제 1 렌즈 COC 및 제 2 렌즈 COC에 대해서는 5, 제 1 렌즈 PMMA 및 제 2 렌즈 PMMA에 대해서는 6, 제 1 렌즈 COC 및 제 2 렌즈 PC에 대해서는 7, 제 1 렌즈 PMMA 및 제 2 렌즈 PC에 대해서는 8, 제 1 렌즈 PMMA 및 제 2 렌즈 COC에 대해서는 9에 해당하며,
도 7은 대물계의 제 1 렌즈가 COC 로 제조되고 제 2 렌즈가 PMMA로 제조되었을 때, 대물계의 파면수차를 제 2 렌즈의 배율 β의 함수로써 나타낸 것이고,
도 8은 대물계를 구비한 광 기록매체 주사장치를 나타낸 것이다.
도 1은 렌즈의 중심 어긋남에 영향을 미치지 않으면서 틸트 정렬과 용이한 렌즈 조립을 허용하는 본 발명에 따른 대물계의 일 실시예를 나타낸 것이다. 대물계는, 거의 구형 렌즈 몸체의 절반보다 많은 부분을 둘러싸는 거의 구형의 렌즈 몸체를 포함하는 플라스틱으로 제조된 제 1 렌즈(10)와, 플라스틱으로 제조된 제 2 렌즈(2)와, 원통형 형태의 플라스틱 마운트(3)를 구비한다. 제 1 렌즈의 광학적으로 유효한 직경은 제 2 렌즈보다 크다. 제 2 렌즈(2)와 원통형 마운트(3)는 동일한 플라스틱으로 제조되며, 한 개의 구성 단위를 형성한다. 제 1 렌즈(1)의 구형 유리 몸체의 두께 d 및 반경 r은 d>r을 만족한다. 부재(4)는 조립된 제 1 렌즈, 마운트 및 제 2 렌즈의 형태를 갖는 대물계이다. 도면에서, 방사빔은 상부로부터 대물계로 들어가며, 벗어난 빔은 대물계 아래의 위치에 초점이 맞추어진다. 광 정보매체의 정보층은 출사빔에 의해 형성된 스폿에 의해 이 층을 주사하기 위해 이 위치에 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 대물계의 실시예는, 3.0mm의 입사동 직경, 기록매체측 개구수 NA=0.85, 405nm의 설계 파장, 0.15mm의 렌즈와 디스크 사이의 자유 작업거리(free working distance: FWD)와, 0.1mm의 두께를 갖는 PC로 제조된 기록매체의 투명층을 갖는다.
도 2는 제 2 렌즈의 온도가 변할 때 제 2 렌즈의 광학 특성의 거동을 나타낸 것이다. 이 도면에는, 제 2 렌즈의 온도가 30K 만큼 증가할 때 전체 대물계의 파면수차의 변화가 도시되어 있다. 이 수차는 제 2 렌즈의 배율 β의 함수로 도시하였다. 제 2 렌즈의 배율을 변화시킬 때, 전체적인 대물계의 상형성 특성은 제 1 렌즈의 특성과 제 1 및 제 2 렌즈 사이의 거리의 대응하는 변화에 의해 유지된다. 파면수차는 광경로 차이의 공지된 제곱평균자승값(OPDrms)으로 주어진다. 도면에서 OPDrms의 음의 값은, 구면수차에 대한 제르니케(Zernike) 계수 A40이 음의 값인 것을 의미한다. 도면에 있어서 3개의 라인은 제 2 렌즈가 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 고리형 올레핀 공중합체(COC) 및 폴리카보네이트(PC)로 제조된 경우에 대한 수차의 거동을 나타낸 것이다. PMMA, COC 및 PC의 열적 특성은 표 1에 나타내었다. 무한 공역(β=0)을 갖는 렌즈에 대해서는 구면파면수차의 변화가 양의 값을 갖고 큰 값을 갖는다. 약 0.2보다 큰 배율 β에 대해서, 파면수차는 음의 값을 갖는다. 이때, 플라스틱 재료의 굴절률이 증가할 때, 제로 교차점에 발생하는 β의 값이 줄어든다.
[표 1]
PMMA, COC 및 PC의 열적 특성
PMMA COC PC
n @405nm 1.5022 1.5499 1.6223
dn/dT[10-5/K] -12.5 -10.0 -10.8
선팽창계수[10-5/K] 70 70 70

상기한 착상은 플라스틱 고-NA 대물계의 온도 의존성을 줄이는데 사용될 수 있다. 무한 공역에서 동작하는 2 부품의 플라스틱 DVR 대물계를 고려하면, 제 1 렌즈는 주사계의 방사원을 향하고 제 2 렌즈는 기록매체를 향한다. 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성에 서로 다른 부호들을 제공하도록 2개의 렌즈의 배율이 선택되었을 때, 한 개의 렌즈의 구면수차의 온도 의존성은 나머지 렌즈의 온도 의존성에 의해 적어도 일부가 보상될 수 있다. 이에 따르면, 플라스틱 고-NA 대물계의 구면수차의 온도 의존성의 상당한 절감을 달성할 수 있다. 도 1의 실시예에서는, 제 2 렌즈(2)의 배율이 0.2보다 크다.
본 발명은, 이하의 더욱 상세한 예로부터 알 수 있는 것과 같이, 플라스틱 고-NA 대물계의 온도 공차가 광 기록을 위해 충분히 넓어지도록 한다.
대물렌즈의 일 실시예는, 405nm의 파장을 갖는 평행광으로 변환된 방사빔을 0.1mm의 두께를 갖고 정보층 상에 배치된 PC(n=1.6223)의 투명층을 통해 광 기록매체의 정보층 상의 초점에 집광시키도록 설계된다. 입사동 직경은 3.0mm이고 대물계의 개구수 NA=0.85이다. 자유작업거리는 FWD=0.15mm이다. 대물계는, 평면-비구면 제 2 렌즈를 수반하는 양면-비구면(bi-aspheric) 제 1 렌즈를 구비한다. 대물계의 설계는, 필드(field) 공차, 2개의 렌즈의 중심 벗어남 공차, 양면-비구면 렌즈 비 구면 표면들의 중심 벗어남 공차와 온도 공차에 관한 요구사항에 근거한 메리트(merit) 함수를 사용하여 최적화된다.
Figure 112002042401579-pct00001
COC의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈와 0.5의 제 2 렌즈의 배율 β를 갖는 대물계의 실시예는 다음과 같은 설계 파라미터를 갖는다. 제 1 렌즈는 방사원을 향하며 다음 식으로 주어지는 회전 대칭 비구면 형태를 갖는 볼록면을 갖는다:
Figure 112002042401579-pct00002
이때, z는 광축 방향으로 밀리미터 단위로 측정된 표면의 위치이고, r은 밀리미터 단위를 갖는 광축까지의 거리이며, b2i는 r의 2i승의 계수이다. 계수 b2 내지 b16의 값은 각각 0.27152628, 0.0094409894, 0.004607999, -0.0079739895, 0.0078782292, -0.0043791397, 0.0012874114 및 0.00015939048이다. 제 1 렌즈의 다른 면 상의 볼록면도 비구면으로, 각각 0.027369439, 0.022047913, -0.045429955, 0.061344633, -0.071559255, 0.085540565, -0.076476945 및 0.026949936 인 계수 b2 내지 b16의 값을 갖는다. 제 1 렌즈의 대물 공역들 중 한 개가 무한대에 놓이므로, 제 1 렌즈의 배율은 제로이다. 대물계의 제 2 렌즈는 제 1 렌즈까지 0.310mm의 거리를 갖는다. 제 1 렌즈를 향하는 제 2 렌즈의 볼록면은, 비구면 형태를 갖고, 계수 b2 내지 b16은 각각 0.59812098, 0.25015439, -0.72194864, 7.6081286, -37.847569, 105.36375, -1이90.242243이다. 제 2 렌즈의 다른 면에 있는 경계면은 무한대의 곡률 반경을 갖는다.
온도 의존성의 분석에 있어서, 2개의 렌즈들에 대한 마운트는 제 2 렌즈와 동일한 물질로 제조되는 것으로 고려하였다. 도 3, 도 4 및 도 5는 대물계가 PMMA, COC 및 PC로 각각 제조될 때 제 2 렌즈의 배율 β의 함수로써의 대물계의 파면수차의 변화를 나타낸 것이다. 이들 3가지 경우 모두, β가 증가할 때, 온도에 대한 공차가 증가한다. 이에 반해, 2개의 렌즈의 중심 벗어남에 대한 공차는 β가 증가할 때 감소한다. 30mλ OPDrms를 수차에 대한 상한으로 취하면, 중심 벗어남 공차로 인해 제 2 렌즈의 배율 β는 0.6보다 작은 것이 바람직하다. 배율의 하한은, 더 적은 β에 대해 지배적인 수차이며 해당 β 범위에서 배율이 감소함에 따라 증가하는 구면수차의 온도 의존성에 의해 좌우된다. 따라서, 30mλ OPDrms를 구면수차의 온도 의존성에 대한 상한으로 취하면, PMMA의 경우에, 온도 공차는 β>0.45로 배율을 제한하는 한편, COC에 대해서는 이와 같은 공차는 β>0.3을 의미한다. PC에 대해서는 추가적인 제한이 발생하지 않는다. 마지막으로, 제조를 용이하게 하기 위해, 작은 β에 대해서는, 시스템의 광 출력의 대부분이 제 1 렌즈에 존재하는 한편, 제 2 렌즈는 아주 작은 광 출력을 갖기 때문에, 제 2 렌즈의 배율 β는 너무 작아서는 안된다. 그 결과, 배율 β는 0.3보다 큰 것이 바람직하다.
대물계의 두 개의 렌즈가 한 개의 플라스틱 재료로 제조되는 경우에는, 이 물질의 굴절률이 더 높을 때 시스템 공차가 향상된다.
도 6은 2개의 렌즈가 PMMA, COC 또는 PC로 제조되는 대물계의 파면수차를 나타낸 것이다. 이들 2개의 렌즈는 동일한 물질일 수도 있고 서로 다른 물질일 수도 있다. 이 도면에는, 최상의 조합이 PMMA로 제조된 제 2 렌즈를 수반하면서 제 1 렌 즈가 COC로 제조될 때라는 것이 도시되어 있다. 제 1 렌즈가 PC로 제조되고 제 2 렌즈가 PMMA로 제조된 경우는 약간 성능이 열악하다. 일반적으로, 대물계는, 제 1 렌즈가 제 2 렌즈보다 더 높은 굴절률을 갖는 조합에 대해 더 양호하게 동작한다.
도 7은 제 1 렌즈가 COC로 제조되고 제 2 렌즈가 PMMA로 제조된 대물계의 파면수차의 변화를 제 2 렌즈의 배율의 함수로써 나타낸 것이다. 이들 도면에서, 배율 β가 다음과 같은 조건, 즉 0.4<β<0.5를 만족할 때 최적의 성능이 얻어지는 것으로 나타나 있다.
상기한 실시예들은, 더 큰 배율을 갖는 렌즈보다 방사원에 더 근접한 더 작은 배율을 갖는 대물계 내부의 렌즈를 나타내었지만, 더 큰 배율을 갖는 렌즈가 더 작은 배율을 갖는 렌즈보다 방사원에 더 근접하여 배치될 수도 있다.
이 대물계는, 광학 기록 시스템의 주사장치, 예를 들면 소위 DVR 광학계에 사용될 수 있다.
도 8은 DVR 형태의 광 기록매체(102)를 주사하는 장치(101)를 나타낸 것이다. 기록매체는 투명층(103)을 구비하며, 이것의 일면에는 정보층(104)이 배치된다. 투명층의 반대측을 향하는 정보층의 면은 보호층(105)에 의해 외부의 영향으로부터 보호된다. 장치를 향하는 투명층의 면은 입사면(106)으로 불린다. 투명층(103)은 정보층에 기계적 지지를 제공함으로써 기록매체에 대한 기판으로서의 역할을 한다. 이와 달리, 투명층은 정보층을 보호하는 기능만을 갖는 한편, 기계적 지지는 정보층의 다른 면에 있는 층, 예를 들면 보호층(105), 또는 다른 정보층과 정보층(104)에 연결된 투명층에 의해 주어질 수도 있다. 정보는 도면에 미도 시된 거의 평행하거나, 동심원 또는 나선형의 트랙으로 배치된 광학적으로 검출가능한 마크들의 형태로 기록매체의 정보층(104)에 저장될 수 있다. 마크들은, 광학적으로 판독가능한 형태, 예를 들면 피트의 형태를 갖거나, 그거의 주변부와는 반사계수 또는 자화 방향을 갖는 영역의 형태, 또는 이들 형태의 조합을 가질 수 있다.
주사장치(101)는 방사빔(108)을 방출할 수 있는 방사원(110)을 구비한다. 도면에 도시된 방사원은 반도체 레이저(110)를 구비한다. 빔 스플리터(113)는 시준렌즈(114)를 향해 광 경로 상에서 발산하는 방사빔(108)을 반사시키고, 이 시준렌즈는 발산 빔(108)을 평행 빔(115)으로 변환한다. 평행 빔(115)은 제 1 렌즈(116)에 입사된 후, 대물계(118)의 제 2 렌즈(117)에 입사된다. 대물계는, 2개 이상의 렌즈 및/또는 격자를 구비할 수 있다. 대물계(118)는 광축(119)을 갖는다. 대물계(118)는 빔(115)을 기록매체(102)의 입사면(106)에 입사되는 집광하는 빔(120)으로 변환한다. 대물계는, 투명층(103)의 두께를 통한 방사빔의 통과를 위해 적합화된 구면수차 교정을 갖는다. 집광 빔(120)은 정보층(104) 상에 스폿(121)을 형성한다. 정보층(104)에 의해 반사된 방사선은, 대물계(118)에 의해 거의 평행한 빔(123)으로 변환된 후 시준렌즈(114)에 의해 집광 빔(124)으로 변화되는 발산 빔을 형성한다. 빔 스플리터(113)는 검출계(125)를 향해 집광 빔(124)의 적어도 일부분을 투과시킴으로써 전방의 반사 빔을 분리시킨다. 검출계는 방사선을 포착하여 그것을 전기 출력신호(126)로 변환한다. 신호처리기(127)는 이들 출력신호를 다양한 다른 신호로 변환한다. 이들 신호 중 한 개는 정보신호(128)이며, 이 신호의 값은 정보층(140)으로부터 판독된 정보를 나타낸다. 정보신호는 오류정정용 정보처리부(129)에 의해 처리된다, 신호처리기(127)로부터 발생된 다른 신호는 초점 에러신호 및 래디얼 에러신호(130)이다. 초점 에러신호는 스폿(121)과 정보층(140)의 축방향 높이차를 나타낸다. 래디얼 에러신호는 스폿과 스폿이 뒤따르는 정보층 내부의 트랙의 중심 사이의 정보층(104)의 평면에서의 거리를 나타낸다. 초점 에러신호와 래디얼 에러신호는 서보회로(131)로 공급되며, 이 회로는 이들 신호를 초점 액추에이터와 래디얼 액추에이터 각각을 제어하기 위한 서보제어신호(132)로 변환한다. 액추에이터는 도면에 도시하지 않았다. 초점 액추에이터는 초점 방향(133)으로 대물계(118)의 위치를 제어하여, 스폿의 축 방향 위치와 정보층(104)의 평면과 거의 일치하도록 스폿(121)의 축 방향 위치를 제어한다. 래디얼 액추에이터는, 반경 방향(134)으로 대물렌즈(118)의 위치를 제어하여, 스폿의 반경방향의 위치가 정보층(104) 내부에서 뒤따르게 되는 트랙의 중심선과 거의 일치하도록 스폿(121)의 반경방향의 위치를 제어한다. 도면에서 트랙들은 도면의 평면에 수직한 방향으로 진행된다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학 주사장치로서, 파장 λ를 갖는 방사빔을 발생하는 방사원과, 0.65보다 큰 개구수를 갖고 정보층 상에 방사빔을 집광시키며 플라스틱으로 제조된 제 1 및 제 2 렌즈를 포함하는 대물계를 구비한 광학 주사장치에 있어서,
    상기 정보층으로부터 발생된 방사선을 정보신호로 변환하는 검출계와,
    상기 정보신호의 오류정정용 정보처리부를 구비하고,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈 각각은 방사빔에 대해 부과된 구면수차의 온도 의존성을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호들은 서로 다르며, 상기 대물계의 구면수차의 온도 의존성이 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 값으로 감소되도록, 상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  3. 삭제
  4. 0.65보다 큰 개구수를 갖고 파장 λ를 갖는 방사빔을 집광시키며, 플라스틱으로 제조된 제 1 및 제 2 렌즈를 구비한 대물계에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈 각각은 방사빔에 대해 부과된 구면수차의 온도 의존성을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호들은 서로 다르며, 상기 대물계의 구면수차의 온도 의존성이 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 값으로 감소되도록, 상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 크기가 동일하고,
    상기 제 1 렌즈는 0.2보다 작은 배율 β를 갖고, 상기 제 2 렌즈는 0.2보다 큰 배율 β를 갖는 것을 특징으로 하는 대물계.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈는 0.3 내지 0.6의 범위의 배율 β를 갖는 것을 특징으로 하는 대물계.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는 상기 제 2 렌즈를 구성하는 재료보다 높은 굴절률을 갖는 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 대물계.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는 COC(cyclic olefin copolymer)로 제조되고, 상기 제 2 렌즈는 PMMA(polymethyl methacrylate)로 제조되며, 상기 제 2 렌즈의 배율은 0.4 내지 0.5의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 대물계.
  8. 삭제
  9. 0.65보다 큰 개구수를 갖고 파장 λ를 갖는 방사빔을 집광시키며, 플라스틱으로 제조된 제 1 및 제 2 렌즈를 구비한 대물계를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호들을 다르게 하고, 상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 크기를 동일하게 하여, 30K의 온도 변화에 대해 30mλ OPDrms보다 작은 구면수차의 온도 의존성을 갖도록 대물계를 설계하는 단계와,
    상기 설계에 따라 상기 제 1 및 제 2 렌즈를 제조하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈를 대물계로 조립하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈의 구면수차의 온도 의존성의 부호는, 상기 제 1 렌즈에 0.2보다 작은 배율 β를 부여하고 상기 제 2 렌즈에 0.2보다 큰 배율을 부여함으로써 설정되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈는 주입 성형을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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