KR20010072908A - 광디스크용 대물 렌즈, 그것을 사용한 광 헤드 장치 및광학 정보 기록 재생 장치, 및 렌즈 성형용 금형, 렌즈성형용 금형의 가공 방법 및 형상 계측 장치 - Google Patents

광디스크용 대물 렌즈, 그것을 사용한 광 헤드 장치 및광학 정보 기록 재생 장치, 및 렌즈 성형용 금형, 렌즈성형용 금형의 가공 방법 및 형상 계측 장치 Download PDF

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Abstract

1장의 렌즈로 구성되고, 기판 두께가 다른 2종류의 광디스크중 어느 것에 대해서도 그 광디스크에 따른 양호한 집광 특성을 만족시킬 수 있는 광디스크용 대물 렌즈이다. 대물 렌즈(2)를 양면 비구면의 단일 렌즈에 의해 구성하고, 광원측 면(3)을 회전 대칭 비구면으로 한다. 또, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면을 내주 영역(4)과 외주 영역(5)으로 나누어, 내주 영역(4)과 외주 영역(5)의 경계에 광축에 거의 평행인(광축 방향의) 0.3㎛ 전후의 단차(7)를 형성한다. 그리고, 대물 렌즈(2)의 내주 영역(4)과 외주 영역(5)에서, 기판 두께가 다른 광디스크에 대응시켜 구면 수차를 보정한다.

Description

광디스크용 대물 렌즈, 그것을 사용한 광 헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치, 및 렌즈 성형용 금형, 렌즈 성형용 금형의 가공 방법 및 형상 계측 장치{OBJECTIVE FOR OPTICAL DISK, OPTICAL HEAD DEVICE AND OPTICAL INFORMATION RECORDING/REPRODUCING APPARATUS BOTH COMPRISING THE SAME, MOLD FOR FORMING LENS, METHOD FOR MACHINING MOLD FOR FORMING LENS, AND SHAPE MEASURING INSTRUMENT}
일반적으로, 광디스크용 광헤드 장치에 있어서는, 정보 매체면 상에 회절 한계의 점상(点像)을 집광하여 정보를 기록하거나 또는 재생하기 위한 대물 렌즈로서, 비구면을 갖는 단일 렌즈가 많이 사용되고 있다. 그러나, 최근 두께가 다른 광디스크를 호환 재생할 필요가 증가하고 있으며, 예를 들면 디스크 두께가 1.2mm인CD(콤팩트 디스크) 또는 CD-ROM과 디스크 두께가 0.6mm인 DVD(digital versatile disc) 또는 DVD-ROM을 하나의 광헤드로 판독하는 것이 요구되고 있다. 이 경우, 디스크 두께가 1.2mm인 CD 또는 CD-ROM과 디스크 두께가 0.6mm인 DVD 또는 DVD-ROM에 대응하는 2장의 대물 렌즈를 사용하는 방법도 있으나, 광학계를 보다 간소화하기 위해서는, 1장의 렌즈로 두께가 다른 2종류의 광디스크에 대응할 수 있는 편이 유리하다. 즉, 2장의 대물 렌즈를 사용하는 광헤드에서는, 렌즈의 교체 기구가 필요해지므로 광헤드의 구성이 복잡해져, 소형화, 저비용화가 곤란해진다. 또한, 그 대물 렌즈도 가능한한 간소한 구성일 것이 요구된다.
예를 들면, 특개평 8-334690호, 특개평 9-184975호 등이 각 공보에 있어서는, 이러한 목적을 달성하기 위한 대물 렌즈로서, 렌즈면을 2개로 분할하여 내주부를 CD 또는 CD-ROM에 적합한 설계로 하고, 외주부를 DVD 또는 DVD-ROM에 적합한 설계로 한, 소위 2존 분할형의 렌즈가 제안되어 있다. 이하, 종래의 대물 렌즈에 대해 도 28을 참조하면서 설명한다. 도 28은 종래의 대물 렌즈와 광디스크의 관계를 나타낸 배치도이다.
도 28(a)는 두께 0.6mm의 광디스크(32)에 집광했을 때의, 양면 비구면 대물 렌즈(33)의 광로도를 나타낸 것이다. 대물 렌즈(33)의 광원측 면은 외주 영역(34)과 내주 영역(35)으로 나누어져 있다. 외주 영역(34)은 두께 0.6mm의 광디스크(32)에 대해 구면 수차가 보정되어 있다. 한편, 내주 영역(35)은 두께 0.9mm의 광디스크에 대해 구면 수차가 보정되어 있다. 내주 영역(35)과 외주 영역(34)의 경계는 하나의 광원의 파장 655nm에 대해 두께 1.2mm의 디스크를 재생하는 데 필요한 NA로 정해진다. 예를 들면, 두께 1.2mm의 광디스크를 파장 780nm, NA 0.45로 재생하는 경우, 655nm의 광원에서는 NA 0.37 정도가 된다. 내주 영역(35)은 두께 0.6mm의 광디스크에 대해 구면 수차를 갖게 되는데, 토탈 수차는 회절 한계로 일컬어지고 있는 0.07λ보다도 훨씬 작아, 두께 0.6mm의 광디스크를 재생하는 데는 충분한 수차가 된다.
도 28(b)는 같은 대물 렌즈(33)를 사용하여 두께 1.2mm의 광디스크(36)에 집광했을 때의 광로도를 나타낸 것이다. 같은 대물 렌즈(33)의 내주 영역(35)은 두께 0.9mm의 광디스크에 대해 최적화되어 있으므로, 두께 1.2mm의 광디스크(36)에 대해 수차가 작다. 그러나, 외주 영역(34)은 두께 0.6mm의 광디스크(32)에 대해 최적화되어 있기 때문에, 두께 1.2mm의 광디스크(36)에 대해서는 수차가 커서 집광에 기여하지 않게 된다. 따라서, 외주 영역(34)은 개구와 비슷한 작용도 한다.
광원이 하나인 경우에는, 상기 조건하에서 두께 0.6mm, 1.2mm의 2종류의 광디스크에 대해 성능을 만족시킬 수 있다. 그러나, 두께 1.2mm의 광디스크를 CD-R과 같이 780nm의 광원으로 재생할 필요가 발생한 경우에는, 파장이 길어져 상대적으로 NA를 올릴 필요가 발생하므로, 두께 0.6mm의 광디스크에 대해 발생하는 수차가 커져, 집광 특성이 열화해버리는 문제가 있었다.
또, 도 28에는 나타내고 있지 않으나, 내주부와 외주부 사이에 단차가 있는 대물 렌즈를 성형하기 위한 금형은, 단차부를 정밀도 높게 가공하기 위해, 다이아몬드 바이트를 사용한 절삭 가공에 의해 제조되고 있었다.
또, 가공한 금형을 계측 평가하기 위한 형상 계측 장치에서는, 측정값을 평가하는 기준이 되는 설계 형상 데이터로서, 회전 대칭 비구면이 사용되고 있다. 존 분할형의 대물 렌즈를 계측하는 경우에는, 내주부와 외주부를 나누어 각각 따로따로 계측하거나, 내주부와 외주부의 형상을 20차 정도의 고차의 비구면 계수를 사용하여 피팅하여 형상을 표현하여, 측정값을 이것과 비교하거나 했다.
상기 존 분할형 대물 렌즈에서, 내주부의 비구면과 외주부의 비구면의 접속부에 단차가 주어져 있는 경우, 이 단차는 설계상에서는 광축과 대략 평행으로 형성하는 것이 이상적이다. 그러나, 실제 가공에서는 단차를 가공 가능한 정도로 무디게 할 필요가 있다. 특개평 9-184975호 공보에서는, 단차 부분을 매끄럽게 접속하는 형상이 개시되어 있으나, 내주부의 비구면과 외주부의 비구면을 거의 균등하게 무디게 한 형상으로서, 바이트를 사용한 절삭 가공이 아니면 가공할 수 없는 형상이 되어 있다. 여기서, 바이트 절삭 가공에서는, 가공할 수 있는 금속 재료에 제약이 있어, 절삭성이 뛰어난 비교적 부드러운 금속이 아니면 만족할만한 가공 정밀도를 얻을 수 없다. 한편, 유리 재료를 사용하여 렌즈를 프레스 성형하기 위해서는 고온 고압 성형이 필요하며, 금형으로는 초경합금(WC를 주성분으로 하는 소결체) 등과 같은 고경도의 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 초경합금은 바이트 절삭 가공에 의해서는 가공할 수 없다. 즉, 지금까지 제안되어 왔던 존 분할형 대물 렌즈는 실질상 수지 성형을 전제로 한 형상이며, 유리 재료를 사용하여 성형하는 경우에는 금형의 가공이 곤란해지는 것뿐이었다.
또, 수지 재료를 사용한 렌즈는 온도 변화에 의한 굴절률의 변화가 크므로, 예를 들면 차재용(車載用) 등과 같은 넓은 온도 범위에서의 동작을 보증할 필요가있는 광헤드에 있어서는, 일반적으로 유리제 렌즈가 사용되고 있었다. 그런데, 상기한 바와 같이 존 분할형의 DVD/CD 호환 렌즈는 수지 성형을 전제로 한 설계가 되어 있어, 온도 특성이 현저하게 나빠져버리는 문제가 있었다.
또, 렌즈 성형용 금형을 계측 평가하는 형상 계측 장치에 있어서는, 계측한 형상과 미리 보존한 설계 형상을 비교하여 가공 오차가 계산되는데, 설계 형상으로는 회전 대칭 비구면 등과 같은 형상만 입력할 수 있었다. 존 분할형의 대물 렌즈를 내주부와 외주부로 나누어 계측하는 방법은 렌즈 전역을 한번에 계측하는 방법이 아니므로, 형상 오차를 정확하게 알 수 없다는 문제가 있었다. 또, 렌즈 전체의 형상을 고차의 비구면 계수를 사용하여 피팅하여 하나의 비구면으로 표현하고, 이 비구면 형상을 설계 형상으로 계측하는 방법에서는, 단차의 전후에 피팅 오차가 발생하므로, 충분한 계측 정밀도를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 디지털 비디오 디스크, 디지털 오디오 디스크, 컴퓨터용 광메모리 디스크 등의 광헤드에 사용되는 광디스크용 대물 렌즈에 관한 것으로서, 특히 1장의 렌즈로 구성되고, 두께가 다른 2종류의 광디스크중 어느 것에 대해서도 그 광디스크에 따른 양호한 집광 특성을 만족시킬 수 있는 광디스크용 대물 렌즈, 그것을 사용한 광헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치, 및 상기 대물 렌즈를 성형하기 위한 금형, 그 금형의 가공 방법 및 형상 계측 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도, 도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 광디스크측 면의 형상을 나타낸 구성도, 도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 1의 수차도, 도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 1의 점상 강도 분포를 나타낸 그래프, 도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 2의 수차도, 도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 2의 점상 강도 분포를 나타낸 그래프, 도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 3의 수차도, 도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 3의 점상 강도 분포를 나타낸 그래프, 도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 4의 수차도, 도 10은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 4의 점상 강도 분포를 나타낸 그래프, 도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도, 도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 광디스크측 면의 형상을 나타낸 구성도, 도 13은 본 발명의 제 2 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 5의 수차도, 도 14는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 5의 점상 강도 분포를 나타낸 그래프, 도 15는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도, 도 16은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 광디스크측 면의 형상을 나타낸 구성도, 도 17은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 6의 수차도, 도 18은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈의 실시예 6의 점상 강도 분포를 나타낸 그래프, 도 19는 본 발명의 제 4 실시형태에서의 광헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치를 나타낸 구성도, 도 20은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도, 도 21은 도 20의 토릭면 영역(106)의 근방 부분(A부)을 확대하여 나타낸 반경 방향 단면도, 도 22는 본 발명의 제 5 실시형태에서의 실제로 렌즈 형상을 계산하여 얻어진 대물 렌즈의 일례의토릭면 영역의 근방 부분의 반경 방향 확대 단면도, 도 23은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 대물 렌즈를 사용했을 때의 DVD 재생시 및 CD 재생시의 수차 곡선도, 도 24는 본 발명의 제 6 실시형태에서의 렌즈 성형용 금형을 나타낸 반경 방향 단면도, 도 25는 본 발명의 제 7 실시형태에서의 금형의 가공 방법을 나타낸 개략도, 도 26은 본 발명의 제 8 실시형태에서의 형상 계측 장치의 구성도, 도 27은 본 발명의 제 9 실시형태에서의 광헤드 장치를 나타낸 구성도, 도 28은 종래의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도이다.
본 발명은 종래 기술에서의 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 1장의 렌즈로 구성되고, 기판 두께가 다른 2종류의 광디스크중 어느 것에 대해서도 그 광디스크에 따른 양호한 집광 특성을 만족시킬 수 있는 광디스크용 대물 렌즈, 및 그것을 사용한 광헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 유리 재료를 사용하고, 또한 생산성이 뛰어난 존 분할형 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 유리 재료의 성형에 견딜 수 있는 초경합금을 사용한 존 분할형의 대물 렌즈용 금형 및 그 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 존 분할형의 대물 렌즈용 금형을 정확하게 형상 평가할 수 있는 형상 계측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성은, 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 한쪽의 비구면이 광축을 중심으로 하는 원형 개구의 내측의 내주 영역과 상기 내주 영역보다도 외측의 외주 영역의 2개의 영역으로 이루어지고, 상기 외주 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판중 두께가 작은 제 1 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 내주 영역의 비구면 형상은 두께가 큰 제 2 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 외주 영역과 내주 영역의 경계는 광축 방향으로 단차를 갖고 접하고 있으며, 하기식 (1) ∼ (4)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
t1〈 t2 (1)
0.05 〈 TW 〈 0.12 (2)
0.38 〈 NA1 〈 0.46 (3)
0.1 〈 p(n-1)/λ 〈 0.6 (4)
단,
t1 : 제 1 광디스크 기판의 두께
t2 : 제 2 광디스크 기판의 두께
NA1 : 내주 영역의 개구에서의 대물 렌즈의 NA
TW : 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차(단위는 λ : rms)
n : 제 1 광디스크를 재생할 때의 광원의 파장에서의 대물 렌즈의 골절률
p : 내주 영역과 외주 영역의 광축 방향의 단차
λ : 제 1 광디스크를 재생할 때의 광원의 파장
이 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성에 의하면, 1장의 렌즈로 제 1 광디스크에 대해서도, 제 2 광디스크에 대해서도 양호한 집광 스폿을 얻을 수 있어, 그 결과 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성에 있어서는, 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차의 3차 구면 수차 성분 S3가 대략 0인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 광디스크의 기판 두께 오차에 대해 성능의 열화를 최소한으로 억제할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성에 있어서는, 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차의 5차 구면 수차 성분 S5(단위는 λ : rms)가 하기식 (5)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
-0.03 〈 S5 〈 0.03 (5)
이 바람직한 예에 의하면, 제 1 광디스크를 재생할 때의 집광 특성, 특히 에어리 링의 피크 강도를 억제할 수 있어, 그 결과 광디스크의 재생 특성의 열화를 방지할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성에 있어서는, 내주 영역의 비구면 형상을 광디스크 기판의 두께 t3에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t3이 하기식 (6)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.8 〈 t3 〈 1.2 (6)
이 바람직한 예에 의하면, 제 1 광디스크에 대해서는 집광 스폿의 열화를 억제하고, 제 2 광디스크에 대해서는 제 1 광디스크보다도 낮은 기록 밀도로 함으로써, 제 2 광디스크에서의 광디스크 경사에 의해 코마 수차의 영향을 저감시켜, 구면 수차 이외의 스폿의 열화 요인을 억제할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성에 있어서는, 내주 영역과 외주 영역의 단차가 단면 원호상인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 바이트나 숫돌 등을 사용하여 용이하게 가공할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 구성에 있어서는, 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작되는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 비구면 형상을 틀에 가공하여 둠으로써, 동일 형상 및 성능을 갖는 렌즈를 값싸게 양산하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 2 구성은, 양면 비대칭의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 한쪽의 비구면이 광축을 중심으로 하는 원형 개구의 내측의 내주 영역과 상기 내주 영역보다도 외측에서 상기 원형 개구보다도 외측의 다른 원형 개구에 둘러싸인 중간 영역과 상기 중간 영역보다도 외측의 외주 영역의 3개의 영역으로 이루어지고, 상기 내주 영역과 외주 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2 광 디스크 기판중 두께가 작은 제 1 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 중간 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제1 및 제 2 광디스크 기판중 어느 것보다도 두께가 큰 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하여, 하기식 (7), (8)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.35 〈 NA2 〈 0.43 (7)
0.03 〈 NA3-NA2 〈 0.1 (8)
단,
NA2 : 내주 영역과 중간 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
NA3 : 중간 영역과 외주 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
이 광디스크용 대물 렌즈의 제 2 구성에 의하면, 1장의 렌즈로 제 1 광디스크에 대해서도, 제 2 광디스크에 대해서도 양호한 집광 스폿을 얻을 수 있어, 그 결과 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 2 구성에 있어서는, 중간 영역의 비구면 형상을 광디스크 기판의 두께 t4에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t4가 하기식 (9)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
1.4 〈 t4 〈 2.0 (9)
이 바람직한 예에 의하면, 제 2 광디스크에 대한 수차를 양호하게 보정할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 2 구성에 있어서는, 내주 영역과 중간 영역의 경계 또는 중간 영역과 외주 영역의 경계중 어느 한쪽이 단차 없이 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 렌즈의 가공시에 발생하는 무효 부분을 줄여 광량을 확보할 수 있음과 동시에, 집광 특성의 열화를억제할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 2 구성에 있어서는, 내주 영역과 중간 영역의 단차 또는 중간 영역과 외주 영역의 단차가 단면 원호상인 것이 바람직하다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 2 구성에 있어서는, 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성은, 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 한쪽의 비구면이 광축을 중심으로 하는 원형 개구의 내측의 내주 영역과 상기 내주 영역보다도 외측에서 상기 원형 개구보다도 외측의 다른 원형 개구에 둘러싸인 중간 영역과 상기 중간 영역보다도 외측의 외주 영역의 3개의 영역으로 이루어지고, 상기 내주 영역과 외주 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2 광 디스크 기판중 두께가 작은 제 1 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 중간 영역의 비구면 형상을 광디스크 기판의 두께 t5에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t5가 하기식 (10)의 관계를 만족하고, 상기 외주 영역은 상기 내주 영역에 대해 광축 방향으로 파장의 정수배의 광로 길이에 상당하는 단차를 갖고 형성되어 있으며, 하기식 (11) ∼ (13)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
1.0 〈 t5 〈 1.4 (10)
t1 〈 t2 (11)
0.35 〈 NA2 〈 0.43 (12)
0.03 〈 NA3-NA2 〈 0.1 (13)
단,
t1 : 제 1 광디스크 기판의 두께
t2 : 제 2 광디스크 기판의 두께
NA2 : 내주 영역과 중간 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
NA3 : 중간 영역과 외주 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
이 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 의하면, 1장의 렌즈로 제 1 광디스크에 대해서도, 제 2 광디스크에 대해서도 양호한 집광 스폿을 얻을 수 있어, 그 결과 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 있어서는, 제 2 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 내주 영역과 중간 영역의 각각의 파면 수차가 최소가 되는 초점 위치가 같은 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 정보 매체면에서 반사한 광이 수광 소자에 입사했을 때, 내주 영역과 중간 영역에서 같은 위치로 돌아오므로, 정확한 신호광을 얻을 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 있어서는, 제 2 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 내주 영역과 중간 영역의 범위에서의 파면 수차의 3차 구면 수차 성분 S3가 대략 0인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 제 2 광디스크를 양호하게 기록 재생할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 있어서는, 내주 영역과 중간 영역의 경계가 단차 없이 접속되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 있어서는, 중간 영역과 외주 영역의 경계가 상기 중간 영역과 상기 외주 영역의 형상의 교점에 설정되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 있어서는, 내주 영역과 중간 영역의 경계 및 중간 영역과 외주 영역의 경계의 모두가 단차 없이 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 중간 영역과 외주 영역의 경계가 중간 영역과 외주 영역의 형상의 교점에 설정되고, 내주 영역과 중간 영역의 경계 및 중간 영역과 외주 영역의 경계 모두가 단차 없이 접속되어 있는 것이 바람직한 예에 의하면, 비구면 형상에서 단차를 없애 가공을 용이하게 할 수 있음과 동시에, 면 형상에서 무효 부분을 없애 광량의 손실을 억제할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 3 구성에 있어서는, 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작되어 있는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 ∼ 제 3 구성은, 단일 렌즈의 수차 보정을 2개의 광디스크의 기판 두께에 대해 각가 필요한 집광 성능이 얻어지도록 설계한 것이다. 광디스크의 기판 두께가 작고, NA가 높은쪽 렌즈의 수차에서, 토탈 수차는 기판 두께가 큰 광디스크에서의 수차를 고려할 필요가 있으므로 종래보다도 큰 값이 되나, 외주 영역과 내주 영역에서 설계 형상을 변화시킴과 동시에, 외주 영역과 내주 영역의 경계에 광축 방향의 단차를 갖게 함으로써, 고밀도로 기록된 광디스크측에서의 스폿 형상을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 광디스크의 기판 두께가 크고, 기록 밀도 및 NA가 낮은 쪽 렌즈의 수차에서는, 필요한 개구 내의 수차를 충분히 작게 억제함과 동시에, 필요한 개구의 외측에서의 수차를 급격하게 악화시킴으로써, 조리개를 설치한 것와 동일한 효과를 갖게 할 수 있다. 그 결과, 안정적인 성능으로 정보를 기록하거나, 또는 정보를 재생할 수 있다.
또, 본 발명의 광헤드 장치의 제 1 구성은, 2개의 광원과, 상기 2개의 광원으로부터 출사한 광원을 각각의 광원에 대응한 두께의 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 정보 매체면 상에 집광하는 집광 수단과, 상기 정보 매체에서 변조된 광속을 분리하기 위한 광속 분리 수단과, 상기 정보 매체에서 변조된 광을 수광하는 수광 수단을 구비한 광헤드 장치로서, 상기 집광 수단이 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 1 ∼ 제 3 구성인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 광학 정보 기록 재생 장치의 구성은, 광헤드 장치를 사용하여 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판의 정보 매체면 상에 정보를 기록하거나, 또는 상기 정보 매체면 상에 기록된 정보를 재생하는 광학 정보 기록 재생 장치로서, 상기 광헤드 장치로서 상기 본 발명의 광헤드 장치의 제 1 구성을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이 광헤드 장치의 제 1 구성 및 광학 정보 기록 재생 장치의 구성에 의하면, 다른 기판 두께의 2종류의 광디스크에 대해, 1개의 대물 렌즈로 기록 재생을 행할 수 있으므로, 값싼 광헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치를 실현할 수 있다. 또, 어느 광디스크에 대해서도 각각의 광디스크의 상태에 적합한 수차 내용을 대물 렌즈의 개구에 따라 갖게 함으로써, 1개의 대물 렌즈로 다른 2종류의 광디스크에 대해 양호한 기록, 재생, 소거 성능을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성은, 유리제의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 하나의 면이 광축을 중심으로 하는 동심원에 의해 적어도 3개의 영역으로 분할되고, 상기 3개의 영역중 광축을 포함하는 제 1 영역과, 가장 외주부의 제 2 영역이 회전 대칭 비구면이며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 상기 제 3 영역이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면인 것을 특징으로 한다. 이 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 의하면, 예리한 단차를 갖는 종래의 2존 분할형 대물 렌즈에 비해 여러 가지 이점을 갖는다. 즉, 종래의 대물 렌즈는 예리한 단차를 갖고 있었으므로, 다이아몬드 바이트를 사용하여 금형을 가공해야만 해, 결과적으로 성형할 수 있는 재료가 한정되어 있었으나, 이 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 의하면, 단차 부분이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면에 의해 구성되어 있으므로, 금형을 숫돌로 가공하는 것이 가능해져, 고온 고압 성형이 필요한 유리 재료를 사용하여 렌즈를 구성할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 있어서는, 토릭면인 제 3 영역이 상기 제 2 영역과 접하고, 상기 제 1 영역과 교차하는 것이 바람직하다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 있어서는, 제 1 영역과 제 2 영역의 비구면 계수가 다른 것이 바람직하다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 있어서는, 렌즈의 중심 곡률반경이 큰 측의 면에 토릭면이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 있어서는, 제 3 영역이 하기식 (14)를 만족하는 반경 R의 원호를 광축을 중심으로 하여 회전시켜 얻어지는 토릭면인 것이 바람직하다.
0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (14)
R이 0.7mm 이하인 경우에는, 연삭 가공에 의해 금형을 가공할 수 없게 되므로, 렌즈의 제조가 곤란해진다. 한편, R이 2.5mm 이상인 경우에는, 원호 부분의 폭이 너무 넓어져 렌즈의 성능을 악화시켜 버린다.
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 있어서는, 제 3 영역이 하기식 (15)를 만족하는 반경 R의 원호를 광축을 중심으로 하여 회전시켜 얻어지는 토릭면인 것이 바람직하다.
1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (15)
또, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성에 있어서는, 제 3 영역의 폭 w가 하기식 (16)을 만족하는 것이 바람직하다.
0.02mm 〈 w 〈 0.04mm (16)
w가 0.02mm 이하인 경우에는, 숫돌에 의해 가공할 수 없는 형상이 되어, 렌즈의 제조가 곤란해진다. 한편, w가 0.04mm 이상인 경우에는, 실제로 얻어지는 렌즈 형상과 이상적인 설계 형상의 차가 너무 커져, 렌즈의 성능이 만족하게 발휘되지 않게 된다.
또, 본 발명의 광헤드 장치의 제 2 구성은, 제 1 파장의 광을 사출하는 제 1 광원과, 상기 제 1 파장과는 다른 제 2 파장의 광을 사출하는 제 2 광원과, 상기 제1 및 제 2 광원으로부터의 사출 광속을 정보 기록 매체에 집광하는 집광 수단과, 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광중, 제 1 파장의 광을 수광하기 위한 제 1 수광 수단과, 제 2 파장의 광을 수광하기 위한 제 2 수광 수단을 구비한 광헤드 장치로서, 상기 집광 수단이 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성인 것을 특징으로 한다. 이 광헤드 장치의 제 2 구성에 의하면, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성을 사용하고 있으므로, 종래의 존 분할형 대물 렌즈를 사용한 광헤드 장치에 비해 하기의 이점을 갖는다. 즉, 상기 본 발명의 광디스크용 대물 렌즈의 제 4 구성은, 온도 변화에 의한 수차 열화가 적은 유리 재료를 사용한 대물 렌즈이므로, 예를 들면 차재 환경과 같은 넓은 온도 조건에서 동작 보증이 필요한 광헤드 장치를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 상기한 바와 같이, 종래의 대물 렌즈에 비해 금형의 생산 비용을 낮게 억제하는 것이 가능하고, 금형의 수명도 길어지는 것이 예상되어, 결과적으로 대물 렌즈의 생산 비용, 나아가서는 광헤드 장치의 생산 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 렌즈 성형용 금형의 구성은, 초경합금을 연삭 가공하여 제조되는 렌즈 성형용 금형으로서, 렌즈 성형면이 광축을 중심으로 하는 동심원에 의해 적어도 3개의 영역으로 분할되고, 상기 3개의 영역중 상기 광축을 포함하는 제 1 영역과, 가장 외주부의 제 2 영역이 회전 대칭 비구면이며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 제 3 영역이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭(toric)면인 것을 특징으로 한다. 이 렌즈 성형용 금형의 구성에 의하면, 단차 부분이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면으로 구성되어 있으므로, 종래의 2존 분할형 렌즈 성형용 금형에 비해 여러 가지 이점을 갖는다. 즉, 숫돌을 사용한 연삭 가공에 의한 제조가 가능해져, 유리 재료의 성형에 적합한 초경 소재를 틀 재료로 사용할 수 있다. 또, 유효직경 내에 정점 곡률반경이 작은 기복을 갖고 있지 않으므로, 500㎛ 정도의 선단 곡률반경을 갖는 프로브를 사용하여 고정밀도의 형상 계측을 행하는 것이 가능해진다.
또, 상기 본 발명의 렌즈 성형용 금형의 구성에 있어서는, 광축을 회전 중심으로 하는 토릭면의 곡률반경 R이 하기식 (17)을 만족하는 것이 바람직하다.
0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (17)
또, 상기 본 발명의 렌즈 성형용 금형의 구성에 있어서는, 광축을 회전 중심으로 하는 토릭면의 곡률반경 R이 하기식 (18)을 만족하는 것이 바람직하다.
1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (18)
상기 곡률반경 R과 동일 또는 이것보다도 작은 반경의 숫돌을 사용하면, 연삭 가공하는 것이 가능해진다. 따라서, 금형 재료로서 고융점의 유리 재료를 고압 성형하는 것이 가능한 초경합금(예를 들면, WC를 주성분으로 하는 소결체)을 사용할 수 있다.
또, 본 발명의 렌즈 성형용 금형의 가공 방법은, 렌즈 성형면이 광축을 중심으로 하는 동심원에 의해 적어도 3개의 영역으로 분할되고, 상기 3개의 영역중 상기 광축을 포함하는 제 1 영역과, 가장 외주부의 제 2 영역이 회전 대칭 비구면이며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 제 3 영역이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면인 렌즈 성형용 금형을 다이아몬드 숫돌을 사용하여 연삭 가공하는 렌즈 성형용 금형의 가공 방법으로서, 연삭 가공에 사용하는 상기 다이아몬드 숫돌의 반경이 상기 토릭면의 곡률반경과 동일하거나 이것보다도 작은 것을 특징으로 한다. 이 렌즈 성형용 금형의 가공 방법에 의하면, 다이아몬드 숫돌을 사용한 연삭 가공이므로, 초경합금을 재료로 한 2존 분할형의 렌즈 성형용 금형을 제조하는 것이 가능해진다.
또, 상기 본 발명의 렌즈 성형용 금형의 가공 방법에 있어서는, 다이아몬드 숫돌의 반경 R이 하기식 (19)를 만족하는 것이 바람직하다.
0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (19)
R이 0.7mm 이하인 경우에는 숫돌의 축직경이 너무 가늘어지므로, 가공면의 형상 정밀도가 나빠진다. 한편, R이 2.5mm 이상인 경우에는 토릭면 영역(접속 영역)이 넓어져, 성형된 렌즈의 수차가 설계값에서 크게 어긋나 버린다.
또, 상기 본 발명의 렌즈 성형용 금형의 가공 방법에 있어서는, 다이아몬드 숫돌의 반경 R이 하기식 (20)을 만족하는 것이 바람직하다.
1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (20)
숫돌의 반경 R이 이 범위 내에 있을 때, 토릭면 영역의 폭을 작게 하는 것과, 숫돌의 축직경을 강도가 충분한 굵기로 유지하는 것을 양호하게 양립시킬 수 있다.
또, 본 발명의 형상 계측 장치의 구성은, 정밀 스테이지와, 상기 정밀 스테이지의 제어 장치와, 길이 측정 수단과, 설계 형상 데이터의 입력 수단과, 상기 설계 형상 데이터와 측정 데이터의 차를 출력하는 수단을 구비한 형상 계측 장치로서, 상기 설계 형상 데이터로서, 광축 중심으로부터 반경 h1미만의 영역에서는 제 1 회전 대칭 비구면을 사용하고, 반경 h2이상의 영역에서는 제 2 회전 대칭 비구면을 사용하고, 반경 h1과 h2사이의 영역에서는 광축을 회전 대칭축으로 하는 토릭면을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이 형상 계측 장치의 구성에 의하면, 렌즈 형상의 설계식으로 내주부 비구면과, 외주부 비구면과, 그 중간 영역의 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면의 3개를 사용하여 하나의 면형상을 표현하는 것이 가능해지므로, 종래의 형상 평가 장치에 비해 여러 가지 이점을 갖는다. 즉, 면 형상을 고차의 다항식을 사용하여 피팅한 경우에는 반드시 피팅 오차가 발생하고, 특히 단차 형상을 갖는 경우에는 단차의 전후에 피팅 결과가 진동하므로 오차가 커져, 측정 정밀도가 저하하는데, 본 발명의 형상 계측 장치의 구성에 의하면, 설계 형상으로 충실히 계측하는 것이 가능해지므로, 측정 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 실시형태를 사용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
[제 1 실시형태]
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 대물 렌즈(2)는 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 광원측 면(3)은 회전 대칭 비구면이다. 또, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면은 내주 영역(4)과 외주 영역(5)으로 나누어져 있다. 그리고, 입사 광선(1)은 대물 렌즈(2)에 입사한 후, 대물 렌즈(2)에 의해 광디스크(6)의 정보 매체면(6a)에 집광된다.
재생 또는 기록해야할 광디스크(6)로는, 기재의 두께가 0.6mm인 제 1 광디스크와, 기재의 두께가 1.2mm인 제 2 광디스크가 준비되어 있다.
제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차(단위는 mλ : rms)를 TW로했을 때, TW는 하기식 (2)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.05 〈 TW 〈 0.12 (2)
TW가 0.05 이하인 경우에는, 제 2 광디스크를 재생할 때의 원하는 개구 내에서의 수차가 너무 나빠지므로, 만족한 집광 특성이 얻어지지 않게 된다. 한편, TW가 0.12 이상인 경우는 제 1 광디스크에서의 수차가 너무 나빠져, 마찬가지로 만족한 집광 특성이 얻어지지 않게 된다.
또, 내주 영역(4)의 개구에서의 대물 렌즈(6)의 NA를 NA1로 했을 때, NA1은 하기식 (3)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.38 〈 NA1 〈 0.46 (3)
NA1이 0.38 이하인 경우에는 제 2 광디스크를 재생할 때의 개구가 너무 작아져, 스폿직경이 너무 커져 버린다. 한편, NA1이 0.46 이상인 경우에는 제 1 광디스크에서의 수차가 상기식 (2)의 상한을 초과하지 않으면 제 2 광디스크에서의 수차를 만족할 수 없어, 그 결과 제 1 광디스크에서의 수차가 악화되어 버린다.
또, 제 1 광디스크를 재생할 때의 광원의 파장에서의 대물 렌즈(2)의 굴곡률을 n, 내주 영역(4)과 외주 영역(5)의 광축 방향의 단차를 p, 제 1 광디스크를 재생할 때의 광원의 파장을 λ로 했을 때, p(n-1)/λ는 하기식 (4)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.1 〈 p(n-1)/λ 〈 0.6 (4)
p(n-1)/λ가 0.1 이하인 경우 또는 0.6 이상인 경우에는 제 1 광디스크를 재생할 때의 집광 특성, 특히 에어리 링의 피크 강도가 너무 높아져, 광디스크(6)의재생 특성이 열화되어 버린다.
또, 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차의 5차 구면 수차 성분을 S5(단위는 λ : rms)로 했을 때, S5는 하기식 (5)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
-0.03 〈 S5 〈 0.03 (5)
S5가 -0.03 이하인 경우 또는 0.03 이상인 경우에는 상기식 (4)의 경우와 동일하게, 제 1 광디스크를 재생할 때의 집광 특성, 특히 에어리 링의 피크 강도가 너무 높아져, 광디스크(6)의 재생 특성이 열화되어 버린다.
또, 내주 영역(4)의 비구면 형상을 광디스크(6)의 두께 t3에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t3는 하기식 (6)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.8 〈 t3 〈 1.2 (6)
t3가 0.8 이하인 경우에는 제 2 광디스크에 대한 수차 보정이 부족해진다. 한편, t3가 1.2 이상인 경우에는 제 1 광디스크에 대한 수차가 악화되어 버린다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 대물 렌즈의 광디스크측 면의 형상을 나타낸 구성도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면(도 1 참조)에는, 내주 영역(4)과 외주 영역(5)의 경계에 광축에 거의 평행한(광축 방향의) 단차(7)가 형성되어 있다. 도 2에서는 알기쉽도록 단차(7)가 실제보다도 강조되어 그려져 있으나, 실제 단차(7)는 0.3㎛ 전후이다. 이러한 형상은 이상적이나, 예를 들면 대물 렌즈(2)를 유리 성형으로 제작하는 경우, 그 틀은 초경과 같은 대단히 단단한 것이며, 숫돌에 의한 연삭 가공이 필요해진다. 따라서, 내주영역(4)과 외주 영역(5)의 경계에서의 단차(7)는, 예를 들면 원호형상과 같은 형상(8)이 되어 버린다. 그러나, 실제 형상(8)과 이상적인 형상이 다른 영역은, 예를 들면 숫돌의 반경이 2mm인 경우, 반경 방향으로 겨우 35㎛ 정도이다. 이것은 렌즈의 전 유효직경(약 4mm)에 대해 충분히 작아, 렌즈 성능에는 거의 영향을 미치지 않는다.
다음으로, 본 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈(2)의 구체적인 수치예를 나타낸다. 또한, 이하의 각 실시예에서, 이하에 나타낸 부호는 공통으로 한다. 단, 대물 렌즈(2)의 제 1면은 광원측 면, 제 2면은 광디스크(6)측 면으로 한다. 또, 광디스크(6)는 평행 평판으로 한다. 또한, 제 1 광디스크에 집광하는 제 1 광원의 파장을 655nm, 제 2 광디스크에 집광하는 제 2 광원의 파장을 800nm으로 했다. 또, 제 1 광디스크의 제 1 광원에서의 굴절률을 1.578353, 제 2 광디스크의 제 2 광원에서의 굴절률을 1.57153으로 했다.
f1 : 제 1 광원에서의 대물 렌즈의 초점 거리
WD1 : 제 1 광디스크에 대한 대물 렌즈의 작동 거리
n1 : 제 1 광원에서의 대물 렌즈의 굴절률
d : 대물 렌즈의 렌즈 두께
t1 : 제 1 광디스크 기판의 두께
t2 : 제 2 광디스크 기판의 두께
t3 : 내주 영역의 비구면 형상을 구면 수차가 0이 되도록 최적화할 때의 광디 스크 기판의 두께
NA : 대물 렌즈의 NA
NA1 : 내주 영역의 개구에서의 대물 렌즈의 NA
f2 : 제 2 광원에서의 대물 렌즈의 초점 거리
WD2 : 제 2 광디스크에 대한 대물 렌즈의 작동 거리
n2 : 제 2 광원에서의 대물 렌즈의 굴절률
TW : 제 1 광원에 의해 제 1 광디스크 기판에 집광한 경우의 파면 수차(단 위는 λ(파장) : rms)
p : 내주 영역과 외주 영역의 광축 방향의 단차
S3 : 제 1 광원에 의해 제 1 광디스크에 집광한 경우의 파면 수차의 3차 구 면 수차 성분(단위는 λ(파장) : rms)
S5 : 제 1 광원에 의해 제 1 광디스크에 집광한 경우의 파면 수차의 5차 구 면 수차 성분(단위는 λ(파장) : rms)
또, 비구면 형상은 하기식 (21)에 의해 주어진다.
상기식 (21)에서의 각 부호의 의미는 이하와 같다.
h : 광축으로부터의 높이
X : 광축으로부터의 높이 h의 비구면 상의 점인 비구면 정점의 접평면으로부 터의 거리
Cj: 대물 렌즈의 제 j면의 비구면 정점의 곡률(Cj=1/Rj)
Kj: 대물 렌즈의 제 j면 원추 정수
Aj, n: 대물 렌즈의 제 j면의 n차 비구면 계수
단, j=1, 2
(실시예 1)
이하에, 실시예 1의 구체적 수치를 나타낸다.
f1 = 3.3142
WD1 = 1.891
n1 = 1.602892
d = 1.8
t1 = 0.6
t2 = 1.2
t3 = 1.1
NA = 0.6
NA1 = 0.42
f2 = 3.3384
WD2 = 1.521
n2 = 1.59842
제 1면의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R1= 2.1700
K1= -6.72993×10-1
A1,4= 2.08530×10-3
A1,6= 7.99262×10-5
A1,8= -7.79741×10-7
A1,10= -7.00341×10-6
제 2면의 내주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -17.3537
K2= -3.61277×10
A2,4= 4.06605×10-3
A2,6= -1.06794×10-3
A2,8= 9.75688×10-5
A2,10= -2.01568×10-6
제 2면의 외주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -16.46001
K2= -7.90807×10
A2,4= 4.57207×10-3
A2,6= -1.35987×10-3
A2,8= 1.72647×10-4
A2,10= -8.80573×10-6
기타 렌즈 파라미터는 이하와 같다.
TW = 0.112
p = 0.00059274
p(n1-1)/λ = 0.545
S3 = 0.0125
S5 = 0.0231
도 3에 본 실시예의 수차도를 나타낸다. 도 3(a)에는 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있고, 도 3(b)에는 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있다. 또, 도 4에 제 1 광디스크에 집광된 스폿의 단면 강도 분포를 나타낸다. 다른 스폿의 단면 강도 분포의 계산에서도 동일하게, 입사 광선의 광량 분포는 일정하게 했다. 또한, 도 4중의 파선은 파면 수차가 0인 파면에서의 이상적인 점상 강도 분포를 나타내고 있다. 또, 계산된 점상의 최대 피크를 1로 정규화하여 나타내고 있다. 도 4에서는, 특히 광디스크의 성능에 큰 영향을 미치는 에어리 링 부근의 점상 강도 분포를 확대하여 나타내고 있다. 이상은 이하의 실시예 2 ∼ 6에 대해서도 동일하다.
제 1 광디스크 기판의 두께는 0.6mm이며, 제 1 광디스크는 NA 0.6인 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하다. 도 3(a)에서 알 수 있듯이, 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 ±0.25λ 정도이며, 파면 수차는 0.112λ : rms에나 달하고 있다. 그러나, 도 4에 나타낸 스폿의 단면 강도 분포에서 알 수 있듯이, 수차가 없는 이상적인 스폿 형상과 거의 차이가 없어, 광디스크(6)의 성능상 문제없이 재생 또는 기록이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크는 NA가 0.45 전후의 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하나, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.42 이내에서는 대단히 작고, 그 이상의 NA에서는 급격히 커져 가는 것을 알 수 있다. 광로 길이 수차가 대단히 큰 경우에는, 광디스크(6)의 정보 매체면 상에서 반사한 광선이 수광 소자 상으로 돌아오지 않으므로, 결과적으로 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아져, 두께가 1.2mm인 광디스크(6)에 대해서도 대물 렌즈(2)에 새롭게 개구를 형성하지 않고 양호하게 재생 또는 기록을 행하는 것이 가능해진다.
(실시예 2)
이하에, 실시예 2의 구체적 수치를 나타낸다.
f1 = 3.3142
WD1 = 1.890
n1 = 1.602892
d = 1.8
t1 = 0.6
t2 = 1.2
t3 = 1.0
NA = 0.6
NA1 = 0.42
f2 = 3.3384
WD2 = 1.540
n2 = 1.59842
제 1면의 렌즈 형상 파라미터 및 제 2면의 내주 영역 및 외주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 상기 실시예 1과 동일하다.
기타 렌즈 파라미터는 이하와 같다.
TW = 0.0743
p = 0.00030266
p(n1-1)/λ = 0.279
S3 = 0.0025
S5 = -0.011
도 5에 본 실시예의 수차도를 나타낸다. 도 5(a)에는 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있고, 도 5(b)에는 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있다. 또, 도 6에 제 1 광디스크에 집광된 스폿의 단면 강도 분포를 나타낸다.
제 1 광디스크 기판의 두께는 0.6mm이며, 제 1 광디스크는 NA 0.6인 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하다. 도 5(a)에서 알 수 있듯이, 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 최대 약 -0.4λ 정도이며, 파면 수차는 0.074λ : rms이다. 그러나, 도 6에 나타낸 스폿의 단면 강도 분포에서 알 수 있듯이, 수차가 없는 이상적인 스폿 형상과 거의 차이가 없어, 광디스크(6)의 성능 상 문제없이 재생 또는 기록이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크는 NA가 0.45 전후의 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하나, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.42 이내에서는 대단히 작고, 그 이상의 NA에서는 급격히 커져 가는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시예 1과 동일하게, 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아져, 두께가 1.2mm인 광디스크(6)에 대해서도 대물 렌즈(2)에 새롭게 개구를 형성하지 않고 양호하게 재생 또는 기록을 행하는 것이 가능해진다.
(실시예 3)
이하에, 실시예 3의 구체적 수치를 나타낸다.
f1 = 3.3128
WD1 = 1.890
n1 = 1.602892
d = 1.8
t1 = 0.6
t2 = 1.2
t3 = 1.0
NA = 0.6
NA1 = 0.44
f2 = 3.3370
WD2 = 1.541
n2 = 1.59842
제 1면의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R1= 2.1700
K1= -6.72993×10-1
A1,4= 2.08530×10-3
A1,6= 7.99262×10-5
A1,8= -7.79741×10-7
A1,10= -7.00341×10-6
제 2면의 내주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -17.26266
K2= -4.55689×10
A2,4= 4.13486×10-3
A2,6= -1.11949×10-3
A2,8= 1.04423×10-4
A2,10= -5.61508×10-7
제 2면의 외주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -16.46001
K2= -7.90807×10
A2,4= 4.57207×10-3
A2,6= -1.35987×10-3
A2,8= 1.72647×10-4
A2,10= -8.80573×10-6
기타 렌즈 파라미터는 이하와 같다.
TW = 0.072
p = 0.00015135
p(n1-1)/λ = 0.139
S3 = 0.0031
S5 = -0.028
도 7에 본 실시예의 수차도를 나타낸다. 도 7(a)에는 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있고, 도 7(b)에는 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있다. 또, 도 8에 제 1 광디스크에 집광된 스폿의 단면 강도 분포를 나타낸다.
제 1 광디스크 기판의 두께는 0.6mm이며, 제 1 광디스크는 NA 0.6인 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하다. 도 7(a)에서 알 수 있듯이, 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 최대 약 -0.5λ 정도이며, 파면 수차는 0.072λ : rms이다. 그러나, 도 8에 나타낸 스폿의 단면 강도 분포에서 알 수 있듯이, 수차가 없는 이상적인 스폿 형상과 거의 차이가 없어, 광디스크(6)의 성능 상 문제없이 재생 또는 기록이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크는 NA가 0.45 전후의 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하나, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.44 이내에서는 대단히 작고, 그 이상의 NA에서는 급격히 커져 가는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시예 1과 동일하게, 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아져, 두께가 1.2mm인 광디스크(6)에 대해서도 대물 렌즈(2)에 새롭게 개구를 형성하지 않고 양호하게 재생 또는 기록을 행하는 것이 가능해진다.
(실시예 4)
이하에, 실시예 4의 구체적 수치를 나타낸다.
f1 = 3.3106
WD1 = 1.889
n1 = 1.602773
d = 1.805
t1 = 0.6
t2 = 1.2
t3 = 0.9
NA = 0.6
NA1 = 0.44
f2 = 3.3341
WD2 = 1.538
n2 = 1.59842
제 1면의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R1= 2.1700
K1= -6.72993×10-1
A1,4= 2.08530×10-3
A1,6= 7.99262×10-5
A1,8= -7.79741×10-7
A1,10= -7.00341×10-6
제 2면의 내주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -17.0574
K2= -5.33838×10
A2,4= 4.25485×10-3
A2,6= -1.18514×10-3
A2,8= 1.22997×10-4
A2,10= -3.46201×10-6
제 2면의 외주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -16.46575
K2= 0.0
A2,4= 6.72727×10-3
A2,6= -1.61122×10-3
A2,8= 1.96560×10-4
A2,10= -9.90970×10-6
기타 렌즈 파라미터는 이하와 같다.
TW = 0.0589
p = 0.00030266
p(n1-1)/λ = 0.274
S3 = 0.0018
S5 = -0.003
도 9에 본 실시예의 수차도를 나타낸다. 도 9(a)에는 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있고, 도 9(b)에는 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있다. 또, 도 10에 제 1 광디스크에 집광된 스폿의 단면 강도 분포를 나타낸다.
제 1 광디스크 기판의 두께는 0.6mm이며, 제 1 광디스크는 NA 0.6인 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하다. 도 9(a)에서 알 수 있듯이, 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 최대 약 -0.3λ 정도이며, 파면 수차는 0.59λ : rms이다. 그러나, 도 10에 나타낸 스폿의 단면 강도 분포에서 알 수 있듯이, 수차가 없는 이상적인 스폿 형상과 거의 차이가 없고, 특히 에어리 링의 피크 강도는 이상적인 점상 강도 분포보다도 더욱 낮아, 광디스크(6)의 성능상 문제없이 재생 또는 기록이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크는 NA가 0.45 전후의 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하나, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.44 이내에서는 대단히 작고, 그 이상의 NA에서는 급격히 커져 가는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시예 1과 동일하게, 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아져, 두께가 1.2mm인 광디스크(6)에 대해서도 대물 렌즈(2)에 새롭게 개구를 형성하지 않고 양호하게 재생 또는 기록을 행하는 것이 가능해진다.
[제 2 실시형태]
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 대물 렌즈(2)는 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 광원측 면(3)은 회전 대칭 비구면이다. 또, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면은 내주 영역(9)과 중간 영역(10)과 외주 영역(11)으로 나누어져 있다. 그리고, 입사 광선(1)은 대물 렌즈(2)에 입사한 후, 대물 렌즈(2)에 의해 광디스크(6)이 정보 매체면(6a)에 집광된다.
여기서, 내주 영역(9)과 중간 영역(10)의 경계에서의 대물 렌즈(2)의 NA를 NA2, 중간 영역(10)과 외주 영역(11)의 경계에서의 대물 렌즈(2)의 NA를 NA3으로 했을 때, NA2, NA3은 하기식 (7), (8)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.35 〈 NA2 〈 0.43 (7)
0.03 〈 NA3-NA2 〈 0.1 (8)
NA2가 0.35 이하인 경우 또는 0.43 이상인 경우에는, 제 2 광디스크에 대해 바람직한 스폿직경이 얻어지지 않는다. 또, NA3-NA2가 0.03 이하인 경우에는 중간 영역(10)의 폭이 너무 좁아져, 제 2 광디스크에 대한 수차의 보정이 곤란해진다. 한편, NA3-NA2가 0.1 이상인 경우에는, 반대로 중간 영역(10)의 폭이 너무 넓어져, 제 1 광디스크에 대한 수차가 열화되어 버린다.
또, 중간 영역(10)의 비구면 형상을 광디스크(6)의 두께 t4에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t4는 하기식 (9)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
1.4 〈 t4 〈 2.0 (9)
t4가 1.4 이하인 경우 또는 2.0 이상인 경우에는, 제 2 광디스크에 대한 수차가 악화되어 버린다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 대물 렌즈의 광디스크측 면의 형상을 나타낸 구성도이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면(도 11 참조)에는, 내주 영역(9)과 중간 영역(10)의 경계에 광축에 거의 평행인 단차(12)가 형성되어 있다. 도 12에서는, 알기쉽도록 단차(12)가 실제보다도 강조되어 그려져 있으나, 실제 단차(12)는 0.3㎛ 전후이다. 이러한 형상은 이상적이나, 실제 가공에서 숫돌에 의한 연삭 가공을 행하면, 내주 영역(9)과 중간 영역(10)의 경계에서의 단차(12)는, 예를 들면 원호형상과 같은 형상(13)이 되어 버린다. 그러나, 실제 형상(13)과 이상적인 형상이 다른 영역은, 예를 들면 숫돌의 반경이 2mm인 경우, 반경 방향으로 겨우 35㎛ 정도이다. 이것은 렌즈의 전 유효직경(약 4mm)에 대해 충분히 작아, 렌즈 성능에는 거의 영향을 미치지 않는다.
한편, 중간 영역(10)과 외주 영역(11)의 경계에서는 단차가 발생하지 않도록, 중간 영역(10)의 형상이 결정되어 있다.
다음으로, 본 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈(2)의 구체적인 수치예를 나타낸다. 또한, 상기 제 1 실시형태에서 나타낸 공통 부호 이외에 하기 부호를 추가한다.
NA2 : 내주 영역과 중간 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
NA3 : 중간 영역과 외주 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
t4 : 중간 영역의 비구면 형상을 구면 수차가 0이 되도록 최적화할 때의 광디 스크 기판의 두께
(실시예 5)
이하에, 실시예 5의 구체적 수치를 나타낸다.
f1 = 3.300
WD1 = 1.890
n1 = 1.602972
d = 1.8
t1 = 0.6
t2 = 1.2
t4 = 1.8
NA2 = 0.39
NA3 = 0.44
f2 = 3.3241
WD2 = 1.538
n2 = 1.59842
제 1면의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R1= 2.1700
K1= -6.72993×10-1
A1,4= 2.08530×10-3
A1,6= 7.99262×10-5
A1,8= -7.79741×10-7
A1,10= -7.00341×10-6
제 2면의 내주 영역 및 외주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -16.46001
K2= -7.90807×10
A2,4= 4.57207×10-3
A2,6= -1.35987×10-3
A2,8= -1.72647×10-4
A2,10= -8.80573×10-6
제 2면의 중간 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R2= -18.9318
K2= 1.65803×10
A2,4= 2.81973×10-3
A2,6= -4.83241×10-4
A2,8= -3.23374×10-5
A2,,10= 1.75251×10-5
도 13에 본 실시예의 수차도를 나타낸다. 도 13(a)에는 제 1 광원과 제 1광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있고, 도 13(b)에는 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있다. 또, 도 14에 제 1 광디스크에 집광된 스폿의 단면 강도 분포를 나타낸다.
제 1 광디스크 기판의 두께는 0.6mm이며, 제 1 광디스크는 NA 0.6인 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하다. 도 13(a)에서 알 수 있듯이, 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.4 부근에서 -0.5λ 정도가 된다. 그러나, 도 14에 나타낸 스폿의 단면 강도 분포에서 알 수 있듯이, 수차가 없는 이상적인 스폿 형상과 거의 차이가 없어, 광디스크(6)의 성능상 문제없이 재생 또는 기록이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크는 NA가 0.45 전후의 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하나, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.44 이내에서는 작고, 그 이상의 NA에서는 급격히 커져 가는 것을 알 수 있다. 광로 길이 수차가 대단히 큰 경우에는 광디스크(6)의 정보 매체면 상에서 반사한 광선이 수광 소자 상으로 돌아오지 않으므로, 결과적으로 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아져, 두께가 1.2mm인 광디스크(6)에 대해서도 대물 렌즈(2)에 새롭게 개구를 형성하지 않고 양호하게 재생 또는 기록을 행하는 것이 가능해진다.
[제 3 실시형태]
도 15는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 대물 렌즈(2)는 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 광원측 면(3)은 회전 대칭 비구면이다. 또, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면은 내주 영역(14)과 중간 영역(15)과 외주 영역(16)으로 나누어져 있다. 그리고, 입사 광선(1)은 대물 렌즈(2)에 입사한 후, 대물 렌즈(2)에 의해 광디스크(6)의 정보 매체면(6a)에 집광된다.
여기서, 중간 영역(15)의 비구면 형상을 광디스크(6)의 기판 두께 t5에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t5는 하기식 (10)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
1.0 〈 t5 〈 1.4 (10)
t5가 1.0 이하인 경우 또는 1.4 이상인 경우에는, 제 2 광디스크에 대한 내주 영역(14)과 외주 영역(16)의 경계보다도 내측에서의 개구에서의 구면 수차가 열화된다.
또, 내주 영역(14)과 중간 영역(15)의 경계에서의 대물 렌즈(2)의 NA를 NA2, 중간 영역(15)과 외주 영역(16)의 경계에서의 대물 렌즈(2)의 NA를 NA3으로 했을 때, NA2, NA3은 하기식 (12), (13)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.35 〈 NA2 〈 0.43 (12)
0.03 〈 NA3-NA2 〈 0.1 (13)
NA2가 0.35 이하인 경우 또는 0.43 이상인 경우에는, 제 2 광디스크에 대해 바람직한 스폿직경이 얻어지지 않는다. 또, NA3-NA2가 0.03 이하인 경우에는 중간 영역(15)의 폭이 너무 좁아져, 제 2 광디스크에 대한 수차의 보정이 곤란해진다.한편, NA3-NA2가 0.1 이상인 경우에는, 반대로 중간 영역(15)의 폭이 너무 넓어져, 제 1 광디스크에 대한 수차가 열화되어 버린다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 대물 렌즈의 광디스크측 면의 형상을 나타낸 구성도이다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 대물 렌즈(2)의 광디스크(6)측 면(도 15 참조)에서, 내주 영역(14)과 중간 영역(15)의 경계는 단차 없이 접속되어 있다. 또, 외주 영역(16)의 형상은 내주 영역(14)과 광로 길이가 1파장분 어긋난 형상(17)과 같다. 또한, 중간 영역(15)과 외주 영역(16)의 경계에도 단차가 발생하지 않도록, 중간 영역(15)과 외주 영역(16)의 경계가 정해져 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 대물 렌즈(2)에서는, 내주, 중간, 외주의 각 영역간에 단차를 형성하지 않는 구성으로 했으므로, 가공이 용이해진다.
(실시예 6)
이하에, 실시예 6의 구체적 수치를 나타낸다.
f1 = 3.300
WD1 = 1.890
n1 = 1.602972
d = 1.8
t1 = 0.6
t2 = 1.2
t4 = 1.2
NA2 = 0.39
NA3 = 0.46
f2 = 3.3241
WD2 = 1.539
n2 = 1.59842
제 1면의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다.
R1= 2.1700
K1= -6.72993×10-1
A1,4= 2.08530×10-3
A1,6= 7.99262×10-5
A1,8= -7.79741×10-7
A1,10= -7.00341×10-6
제 2면의 내주 영역 및 외주 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다. 단, 외주 영역의 형상의 광축과의 교점은 내주 영역의 그것에 대해 0.00109만큼 제 1면측으로 평행 이동하고 있다.
R2= -16.46001
K2= -7.90807×10
A2,4= 4.57207×10-3
A2,6= -1.35987×10-3
A2,8= 1.72647×10-4
A2,10= -8.80573×10-6
제 2면의 중간 영역에서의 렌즈 형상 파라미터는 이하와 같다. 단, 중간 영역의 형상의 광축과의 교점은 내주 영역의 그것에 대해 0.0003419만큼 제 1면측으로 평행 이동하고 있다.
R2= -17.3870
K2= -2.71760×10
A2,4= 3.98819×10-3
A2,6= -9.93390×10-4
A2,8= 6.64032×10-5
A2,10= 6.11772×10-6
도 17에 본 실시예의 수차도를 나타낸다. 도 17(a)에는 제 1 광원과 제 1광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있고, 도 17(b)에는 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차를 나타내고 있다. 또, 도 18에 제 1 광디스크에 집광된 스폿의 단면 강도 분포를 나타낸다. 도 17(a)에서 알 수 있듯이, 제 1 광원과 제 1 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA가 0.46 이상에서 1파장 어긋나 있으나, 도 18에 나타낸 스폿의 단면 강도 분포에서 알 수 있듯이, 수차가 없는 이상적인 스폿의 형상과 거의 차이가 없어, 광디스크(6)의 성능상 문제없이 재생 또는 기록이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크는 NA가 0.45 전후의 대물 렌즈(2)를 사용하여 재생하는 것이 바람직하나, 도 17(b)에 나타낸 바와 같이 제 2 광원과 제 2 광디스크에 대한 광로 길이 수차는 NA 0.46 이내에서는 대단히 작고, 그 이상의 NA에서는 급격히 커져 가는 것을 알 수 있다. 광로 길이 수차가 대단히 큰 경우에는 광디스크(6)의 정보 매체면 상에서 반사한 광선이 수광 소자 상으로 돌아오지 않으므로, 결과적으로 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아져, 두께가 1.2mm인 광디스크(6)에 대해서도 대물 렌즈(2)에 새롭게 개구를 형성하지 않고 양호하게 재생 또는 기록을 행하는 것이 가능해진다.
또, 제 2 광디스크에 집광한 경우에, 내주 영역(14)과 중간 영역(15)의 각각의 파면 수차가 최소가 되는 초점 위치가 같아지도록, 중간 영역(15)의 형상이 설계되어 있다. 그 때문에, 광디스크(6)의 정보 매체면에서 반사한 광선이 수광 소자에 입사했을 때, 내주 영역(14)과 중간 영역(15)에서 같은 위치로 돌아오므로, 정확한 신호광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 제 2 광디스크에 집광한 경우의 내주 영역(14)과 중간 영역(15)의 범위에서의 파면 수차의 3차 구면 수차 성분이 -0.0019λ로 대단히 작으므로, 제 2 광디스크를 양호하게 재생 또는 기록할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예 1 ∼ 6에서 나타낸 대물 렌즈(2)는 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작하는 것이 바람직하다. 비구면 형상을 틀에 가공하여 둠으로써, 동일 형상 및 성능을 갖는 렌즈를 값싸게 양산하는 것이 가능해지기 때문이다.
[제 4 실시형태]
다음으로, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈(2)를 사용한 광헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치에 대해, 도 19를 사용하여 설명한다. 도 19는 본 발명의 제 4 실시형태에서의 광헤드 장치 및 광학 정보 기록 재생 장치를 나타낸 구성도이다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 제 1 광원인 파장 655nm의 반도체 레이저(18)로부터 출사한 광속(19)은 콜리메이트 렌즈(20)에 의해 대략 평행광이 된다. 콜리메이트 렌즈(20)에 의해 대략 평행광이 된 광속(19)은 빔 스플리터(21)를 투과하여, 상기 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서 나타낸 대물 렌즈(2)에 의해 두께 0.6mm의 제 1 광디스크(23)의 정보 매체면(23a) 상에 집광된다. 또, 제 2 광원인 파장이 800nm인 반도체 레이저(24)로부터 출사한 광속(25)은 콜리메이트 렌즈(26)에 의해 대략 평행광이 된다. 콜리메이트 렌즈(26)에 의해 대략 평행광이 된 광속(25)은 빔 스플리터(21)에서 반사하여, 같은 대물 렌즈(2)에 의해 두께 1.2mm의 제 2 광디스크(27)의 정보 매체면(27a) 상에 집광된다. 여기서, 대물 렌즈(2)는 가동식홀더(28)에 장착되어 있고, 광디스크의 면 휨 등에 따라 그 초점을 항상 정보 매체면 상에 맞춤과 동시에, 대물 렌즈(2)의 개구를 제한하는 작용도 한다. 집광 스폿은 제 1 광디스크(23)의 정보 매체면(23a) 또는 제 2 광디스크(27)의 정보 매체면(27a)에 형성된 요철에 의해 회절된다. 제 1 광디스크(23)의 정보 매체면(23a) 또는 제 2 광디스크(27)의 정보 매체면(27a)에서 회절하여, 반사된 레이저광(광속(19 또는 25))은 빔 스플리터(21)로 반사하여, 볼록 렌즈(29) 및 원통 렌즈(30)로 굴절하여 수광 소자(31) 상에 집광된다. 그리고, 수광 소자(31)의 전기 신호에 의해, 제 1 광디스크(23)의 정보 매체면(23a) 또는 제 2 광디스크(27)의 정보 매체면(27a)에서 변조된 광량 변화가 검출되어, 데이터가 판독된다.
상기와 같은 파장 655nm의 제 1 광원을 사용하여 기판 두께 0.6mm의 제 1 광디스크(23)에 집광한 경우, 대물 렌즈(2)는 파면 수차의 값 그 자체는 크지만, 집광된 스폿은 특히 제 1 광디스크(23)의 기록 재생에 큰 영향을 미치는 에어리 링의 강도가 상대적으로 낮으므로, 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다.
또, 상기와 같이 파장 800nm의 제 2 광원을 사용하여 기판 두께 1.2mm의 제 2 광디스크(27)에 집광한 경우에는, 렌즈 홀더(28)의 개구는 NA 0.6에 상당한 채이나, 대물 렌즈(2)의 NA가 0.4 내지 0.45 이상에서는 광로 길이 수차가 급격하게 커져 있어, 대물 렌즈(2)에 개구를 형성한 것과 같아진다. 또, 수광측에서도 NA가 0.4 내지 0.45 이상에서는 그 큰 광로 길이 수차 때문에, 수광 소자(31)의 외측에 광선이 오므로, 결과적으로 대물 렌즈(2)에 마스크한 것(개구를 형성한 것)과 같아진다. 물론, NA가 0.4 내지 0.45 이내에서는 제 2 광원에 대해 광로 길이 수차가충분히 보정되어 있으므로, 두께 1.2mm의 제 2 광디스크(27)에 대해 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다.
이상과 같이, 각각의 광디스크의 상태에 적합한 수차 내용을 대물 렌즈(2)에 갖게 함으로써, 다른 2종류의 광디스크에 대해, 하나의 렌즈로 양호한 기록 재생을 행할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 광원의 파장을 655nm과 800nm으로 설정하고 있으나, 다른 파장, 예를 들면 400nm과 650nm 등의 조합이어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 2종류의 광디스크의 기판 두께를 0.6mm와 1.2mm로 설정하고 있으나, 다른 두께, 예를 들면 0.3mm와 0.6mm 등의 조합이어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 대물 렌즈(2)의 굴절률을 거의 1.6 근방에 설정하고 있으나, 사용 가능한 유리 재료, 수지 재료의 범위에서, 예를 들면 1.45에서 2.0 등의 범위의 것을 사용해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 제 1 광디스크에 대한 NA를 0.6으로 설정하고 있으나, 이것보다도 높은 또는 낮은 NA이어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 대물 렌즈(2)의 광디스크측 면(제 2면)에 단차 등을 형성하고 있으나, 대물 렌즈(2)의 광원측 면(제 1면)에 단차 등을 형성해도 된다. 또, 상기 실시형태에서 나타낸 기능을 종래의 단일 렌즈와는 다른 예를 들면 평행 평판 등의 광학 소자에 부가하도록 해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 대물 렌즈(2)에 대해 광디스크의 기판 두께에 따라 개구 제한을 변화시키지 않았으나, 다른 기판 두께에 따라 개구 제한을 부가하도록해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 광디스크용 대물 렌즈(2)에 대해 대략 평행광을 입사시키는 경우를 예로 들어 설명했으나, 반도체 레이저로부터 출사된 광을 직접 하나의 렌즈로 집광하거나, 또는 콜리메이트 렌즈에 의해 대략 평행광으로하지 않고 발산광 또는 집속광으로 하는 유한 배율의 렌즈를 사용해도 된다.
[제 5 실시형태]
본 발명에서 비구면이란, 반경이 근축 곡률반경인 구면에 편차를 부여한 형상을 말하는 것으로 한다. 즉, 비구면이란 하기식 (22)에 의해 표현할 수 있는 형상을 말한다. 또한, 광학 설계상 필요충분한 정밀도(10nm 미만의 형상 오차)로 하기식 (22)에 의해 표현하는 것이 가능한 렌즈 형상은, 다른 식을 사용하여 설계되어 있는 것이어도 본 발명의 비구면에 포함되는 것으로 한다.
상기 식(22)에서의 각 부호의 의미는 이하와 같다.
z : 새그(sag)
h : 광축으로부터의 높이
r : 곡률반경
k : 원추정수
Aj: j차의 비구면 계수
도 20은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 광디스크용 대물 렌즈를 사용하여 광디스크에 집광했을 때의 광로도이다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 대물 렌즈(101)는 단일 렌즈로 이루어져 있다. 또, 대물 렌즈(101)의 광디스크(102)측 면은 광축(107)을 포함하는 내주부의 제 1 비구면 영역(104)과, 외주부의 제 2 비구면 영역(105)과, 제 1 비구면 영역(104)과 제 2 비구면 영역(105) 사이의, 광축(107)을 회전 대칭 중심축으로 하는 토릭면 영역(106)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 광원으로부터의 입사광(103)은 대물 렌즈(101)에 입사한 후, 대물 렌즈(101)에 의해 광디스크(102)에 집광된다.
대물 렌즈(101)의 제 1 및 제 2 비구면 영역(104, 105)은 CD와 DVD를 하나의 렌즈에 의해 양호하게 재생할 수 있도록 설계되어 있다. 구체적으로는 광축(107)을 포함하는 제 1 비구면 영역(104)은 파장 780nm의 광을 사출하는 광원을 사용하여 CD를 재생했을 때 양호하게 재생할 수 있도록 설계되어 있고, 제 2 비구면 영역(105)은 파장 660nm의 광을 사출하는 광원을 사용하여 DVD를 재생했을 때 양호하게 재생할 수 있도록 설계되어 있다. 이 제 1 및 제 2 비구면 영역(104, 105)을 후술하는 불연속 단차를 갖게하여 접속함으로써, CD나 DVD를 각각의 파장의 광원을 사용하여 렌즈 전역에서 양호하게 재생할 수 있다.
도 20에서는, 대물 렌즈(101)의 중심 곡률반경이 큰 측의 면을 토릭면 영역(106)을 경계로 하여 3영역으로 분할하고 있으나, 이것은 금형 가공용 숫돌직경의 선택의 자유도를 크게 하는 효과가 있다. 이것에 대해서는 다음 실시형태에서 상세하게 설명한다.
도 21은 도 20의 토릭면 영역(106)의 근방 부분(A부)을 확대하여 나타낸 반경 방향 단면도이다.
도 21에 나타낸 바와 같이, 토릭면 영역(106)은 반경 R의 원호를 광축(107)(도 20 참조)을 중심으로 하여 회전시켜 얻어지는 토릭면이다. 이 토릭면 영역(106)은 외주부의 제 2 비구면 영역(105)과 접하고, 내주부의 제 1 비구면 영역(104)과 교차하도록 형성되어 있다. 여기서, 토릭면 영역(106)이 제 2 비구면 영역(105)과 「접한다」는 것은, 반경 방향 단면에서 토릭면 영역(106)의 표면 곡선과 제 2 비구면 영역(105)의 표면 곡선의 접속점에서의 각각의 접선의 기울기가 일치하는 것을 말한다. 또, 토릭면 영역(106)이 제 1 비구면 영역(104)과 「교차한다」는 것은, 반경 방향 단면에서 토릭면 영역(106)의 표면 곡선과 제 1 비구면 영역(104)의 표면 곡선의 접속점에서의 각각의 접선의 기울기가 일치하지 않아, 소정 각도로 교차하는 것을 말한다.
최종적인 설계 형상은 도 21의 실선과 같이 된다.
토릭면 영역(106)의 반경 방향의 폭(원호의 폭) w는 하기식 (16)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.02mm 〈 w 〈 0.04mm (16)
도 21에 나타낸 바와 같이, 폭 w는 제 1 비구면 영역(104)과 토릭면 영역(106)의 접속점의 광축(107)으로부터의 높이와, 제 2 비구면 영역(105)과 토릭면 영역(106)의 접속점의 광축(107)으로부터의 높이의 차에 의해 정의된다. w가 0.02mm 이하인 경우에는, 숫돌에 의해 가공할 수 없는 형상이 되어, 렌즈의 제조가곤란해진다. 한편, w가 0.04mm 이상인 경우에는, 실제로 얻어지는 렌즈 형상과 이상적인 설계 형상의 차가 너무 커져, 렌즈의 성능이 만족하게 발휘되지 않게 된다.
또, 토릭면 영역(106)을 형성하는 원호의 반경 R은 하기식 (14)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (14)
R이 0.7mm 이하인 경우에는, 연삭 가공에 의해 금형을 가공할 수 없게 되므로, 렌즈의 제조가 곤란해진다. 한편, R이 2.5mm 이상인 경우에는 원호 부분의 폭이 너무 넓어져 렌즈의 성능을 악화시켜 버린다.
토릭면 영역(106)을 형성하는 원호의 반경 R은, 또한 하기식 (15)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (15)
(실시예 7)
도 22는 실제로 렌즈 형상을 계산하여 얻어진 본 발명의 대물 렌즈의 일례의 토릭면 영역의 근방 부분의 반경 방향 확대 단면도이다. 도 22에서, 가로축은 광축(107)으로부터의 높이 h(mm), 세로축은 내주부의 제 1 비구면 영역(104)과 광축(107)의 교점을 원점으로 하는 새그량 z를 나타내고 있다.
내주부의 제 1 비구면 영역(104)에서의 비구면 데이터는 하기 표 1 이하와 같다.
[표 1]
r = -1.682×10
k = -7.90807×10
A3= 2.605947654×10-3
A4= 1.054073967×10-4
A6= 6.605216379×10-4
A8= -4.966151680×10-4
A10= 8.362178008×10-5
또, 외주부의 제 2 비구면 영역(105)에서의 비구면 데이터는 하기 표 2 이하와 같다.
[표 2]
r = -1.682×10
k = -4.10782×10
A3= -2.083119392×10-3
A4= 7.583760761×10-3
A6= -2.145398325×10-2
A8= 3.23346325×10-4
A10= -2.125916694×10-5
도 22에서 제 1 비구면 영역(104)의 비구면 곡선과, 제 2 비구면 영역(105)의 비구면 곡선을 각각 상대방 방향으로 이점쇄선으로 나타내듯이 연장했을 때, 광축(107)으로부터의 높이 h가 1.07mm인 지점에서의 양 곡선의 광축 방향의 거리 D는 0.303㎛이다. 또한, 본 발명에서, 제 1 비구면 영역과 제 2 비구면 영역의 접속부에서의 양면의 이러한 광축 방향의 거리를 「접속부의 단차」라고 한다. 또, 제 1 비구면 영역과 제 2 비구면 영역을 광축 방향으로 소정 거리(즉, 단차)를 두고 접속하는 것을 「단차를 통해 접속한다」라고 한다. 토릭면 영역(106)을 형성하는 원호의 반경 R은 2mm이며, 이 원호의 중심점의 좌표는 (h, z) = (1.006469, -2.026898)이다. 또, 내외주의 비구면 영역(104, 105)을 접속하는 토릭면 영역(106)의 폭 w는 약 34㎛이다.
도 23에 이 렌즈를 사용했을 때의 DVD 재생시 및 CD 재생시의 수차 곡선(광로 길이 곡선 : OPD)을 나타낸다. 도 23(a)에는 DVD 재생시의 수차 곡선을 나타내고 있고, 도 23(b)에는 CD 재생시의 수차 곡선을 나타내고 있다.
여기서, 파선으로 나타낸 곡선은 내외주의 비구면 영역(104, 105)을 본 실시형태와 같은 토릭면 영역(106)에 의해 접속하지 않고, 도 22의 이점쇄선으로 나타낸 바와 같은 단차를 형성하여 접속한 이상적인 조건에서의 수차 곡선을 나타내고 있다. 도 22의 실선으로 나타낸 본 실시형태의 대물 렌즈에서는, 이상적인 조건하에서의 대물 렌즈와 비교하여 토릭면 영역(106)에서 수차 곡선이 변형되나, DVD 및 CD의 각각의 재생에는 거의 영향을 미치지 않는다.
[제 6 실시형태]
도 24는 본 발명의 제 6 실시형태에서의 렌즈 성형용 금형을 나타낸 반경 방향 단면도이다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 금형(501)의 성형면은 회전 대칭 중심축을 중심으로 하는 동심원에 의해 3개의 영역으로 분할되어 있다. 구체적으로는 본 실시형태의 금형(501)의 렌즈 성형면은 회전 대칭 중심축을 포함하는 제 1 비구면 영역(504)과, 가장 외측의 제 3 비구면 영역(505)과, 제 1 비구면 영역(504)과 제 3 비구면 영역(505) 사이의, 회전 대칭 중심축을 회전 중심으로 하는 토릭면 영역(506)을 갖고 있다. 토릭면 영역(506)의 반경 방향 단면에서의 곡률반경 R은 하기식 (17)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (17)
토릭면 영역(506)의 반경 방향 단면에서의 곡률반경 R은, 또한 하기식 (18)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (18)
상기 곡률반경 R과 동일 또는 이것보다도 작은 반경의 숫돌을 사용하면, 연삭 가공하는 것이 가능해진다. 따라서, 금형(501)의 재료로는, 고융점의 유리 재료를 고압 성형하는 것이 가능한 초경합금(예를 들면, WC를 주성분으로 하는 소결체)을 사용할 수 있다.
가공한 금형(501)의 형상은 형상 계측 장치에 의해 계측된다. 탐침식 계측기를 사용하는 경우, 계측기의 탐침(프로브)의 선단 형상은 계측되는 형상이 갖는 최소 곡률반경 미만의 곡률반경을 가질 필요가 있다. 즉, 피계측 형상이 프로브의 선단직경보다도 작은 곡면 형상을 갖는 경우에는, 그 부분의 계측 결과가 어긋나버려, 바르게 계측할 수 없다. 이것을 방지하기 위해서는, 소직경의 프로브를 사용하면 되나, 소직경의 프로브는 일반적으로 진원도(眞圓度)가 나빠지므로, 특히 경사면에서의 형상 계측 정밀도가 나빠져 바람직하지 않다. 곡률반경 R이 상술한 범위에 있는 토릭면 영역(506)을 갖는 금형(501)의 경우에는, 선단 곡률반경이 500㎛ 정도인 프로브를 사용하여 양호하게 계측할 수 있다.
또, 광학식 계측기를 사용한 경우에는, 내외주의 비구면 영역(104, 105)을 도 22의 이점쇄선으로 나타낸 단차를 형성하여 접속한 경우에 비해, 토릭면 영역(506)의 형상의 변화가 파장 오더로 충분히 매끄럽기 때문에, 계측광의 파면이 연속적으로 이어진다. 따라서, 이 경우에도 정밀도 높게 계측할 수 있다.
[제 7 실시형태]
유리 재료를 성형하기 위한 금형의 재료로는, 유리의 융점 이상의 고온 상태로 가압해도 변형하지 않는 내열성이 뛰어난 고경도의 재료(초경합금)가 사용된다. 초경합금의 가공은 다이아몬드 숫돌을 사용한 연삭 가공에 의해 행해진다.
도 25는 본 발명의 제 7 실시형태에서의 금형의 가공 방법을 나타낸 개략도이며, 도 25(a)는 정면 방향 단면도, 도 25(b)는 측면 방향 단면도이다.
도 25에 나타낸 바와 같이, 피가공 금형(601)은 피가공 금형(601)의 회전축(602)을 축으로 하여 회전하고, 숫돌(603)은 숫돌(603)의 회전축(604)을 축으로 하여 회전한다. 숫돌(603)은 가공면의 형상을 숫돌(603)의 반경 R만큼 오프셋한 곡선(605)을 따라 이동하고, 금형 표면에 렌즈 형상(606)을 가공한다.
숫돌(603)의 반경 R을 가공하고자 하는 토릭면 영역의 곡률반경과 동일하거나 이것보다도 작게 함으로써, 상기 제 6 실시형태에서 설명한 금형을 가공할 수 있다. 숫돌(603)의 반경 R을 가공하고자 하는 토릭면 영역의 곡률반경의 80% 이상, 또한 90% 이상, 특히 95% 이상으로 하면, 금형을 효율적으로 가공할 수 있다.
숫돌(603)의 축(607) 직경(축직경)은 도 25(b)에서 알 수 있듯이, 가공하는 렌즈의 새그, 숫돌(603)의 반경 R, 피가공 금형(601)과 숫돌(603)의 축(607)의 클리어런스에 의해 제약을 받아, 숫돌(603)의 반경 R이 작거나, 가공하는 렌즈의 새그가 큰 경우에는, 숫돌(603)의 축(607)을 가늘게 할 필요가 있다. 숫돌(603)의 축(607)을 가늘게 하면, 휨 등이 발생하여 가공 정밀도가 악화될 위험이 있다. 충분히 만족한 축직경을 확보하기 위해서는, 새그량이 작은 면에 단차 가공을 행하고, 또한 숫돌(603)의 반경 R을 렌즈의 새그에 비해 충분히 크게 취할 필요가 있다.
양호하게 존 분할형 렌즈 성형용 금형을 가공하기 위해서는, 숫돌(603)의 반경 R은 하기식 (19)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (19)
R이 0.7mm 이하인 경우에는, 숫돌(603)의 축직경이 너무 가늘어지므로, 가공면의 형상 정밀도가 나빠진다. 한편, R이 2.5mm 이상인 경우에는, 토릭면 영역(접속 영역)이 넓어져, 성형된 렌즈의 수차가 설계값에서 크게 벗어나 버린다.숫돌(603)의 반경 R은 또한 하기식 (20)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (20)
숫돌(603)의 반경 R이 이 범위 내에 있을 때, 토릭면 영역의 폭을 작게 하는 것과, 숫돌(603)의 축직경을 강도가 충분한 굵기로 유지하는 것을 양호하게 양립시킬 수 있다.
[제 8 실시형태]
도 26은 본 발명의 제 8 실시형태에서의 형상 계측 장치의 구성도이다.
도 26에 나타낸 바와 같이, 피검 금형(701)은 스테이지(702) 상에 배치된다. 스테이지(702)는 스테이지 제어 장치(703)에 의해 수평 방향으로 이동한다. 탐침(704)은 피검 금형(701)의 표면에 접촉하면서 수직 방향으로 이동하도록 탐침 제어 장치(705)에 의해 제어·유지된다.
스테이지 제어 장치(703) 및 촉침 제어 장치(705)는 스테이지(702)의 수평 좌표 Y와 그것에 대응하는 탐침(704)의 수직 좌표 Z를 연산 장치(706)로 전송한다. Y와 Z 조에 의해 구성되는 좌표 데이터열이 피검 금형(701)의 형상 데이터(측정 데이터) 정보가 된다. 하드 디스크 드라이브 장치(HDD)(707)에는, 피검 금형(701)의 설계 형상 데이터가 보존되어 있고, 연산 장치(706)는 측정 데이터와 설계 형상 데이터를 비교하여 얻어지는 가공 오차를 디스플레이(708)에 표시한다. 또, 키보드(709)는 데이터의 입력이나 형상 계측 장치의 조작에 사용된다.
본 발명의 형상 계측 장치에서는, 설계 형상 데이터로서 내외주의 회전 대칭 비구면과, 그들의 접속면에 상당하는 광축을 회전축으로 하는 토릭면을 사용할 수있다. 그 때문에, 가공된 렌즈의 형상을 오차없이 계측할 수 있다.
구체적으로는, 상기 제 5 실시형태에서 나타낸 단일 렌즈용 금형 형상을 계측하는 경우, 내주부의 제 1 비구면 영역과 토릭면 영역의 경계부의 광축으로부터의 높이는 h1= 1.06, 외주부의 제 2 비구면 영역과 토릭면 영역의 경계부의 광축으로부터의 높이는 h2= 1.094이므로, 0〈h〈1.06의 범위에서는 상기식 (22)의 비구면 다항식에 상기 표 1의 계수를 사용하여 형상을 표현하고, 1.094〈h의 범위에서는 하기식 (23)의 비구면 다항식에 상기 표 2의 계수를 사용하여 형상을 표현한다.
상기식 (23)의 계수 A0는 외주부의 제 2 비구면 영역을 단차가 적절해지도록 z축 방향으로 평행 이동시키기 위한 계수이며, 이 경우에는 0.303이 된다. 또, 1.06〈h〈1.094의 범위에서는, 중심 좌표가 (h, z) = (1.006469, -2.026898)에서 반경이 2mm인 원호의 방정식을 사용하여 형상을 표현한다. 이 때, 원호의 형상은 하기식 (24)에 의해 표현된다.
여기서,
h0= 1.006469
z0= -2.026898
이다.
또한, 본 실시형태에서는 촉침식 형상 계측 장치를 사용하여 설명했으나, 반드시 이 방식의 형상 계측 장치에 한정되는 것은 아니며, 광학식 비접촉 형상 계측 장치나, 원자간 힘을 이용한 형상 계측 장치이어도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[제 9 실시형태]
도 27은 본 발명의 제 9 실시형태에서의 광헤드 장치를 나타낸 구성도이다.
도 27에서, 801 및 802는 각각 DVD용 및 CD용 레이저 모듈이다. DVD용 레이저 모듈(801)은 파장 660nm의 레이저광을 사출하는 반도체 레이저와, 디스크(DVD(806))로부터의 반사광을 수광하는 수광 소자로 이루어져 있다. 동일하게, CD용 레이저 모듈(802)은, 파장 780nm의 레이저광을 사출하는 반도체 레이저와, 디스크(CD(807))로부터의 반사광을 수광하는 수광 소자로 이루어져 있다.
DVD의 재생시에 DVD용 레이저 모듈(801)로부터의 사출 광속은 빔 스플리터(803)를 투과하여, 콜리메이트 렌즈(804)에 의해 대략 평행 광속으로 변환되어, 본 발명의 대물 렌즈(805)에 입사한다. 본 발명의 대물 렌즈(805)는 DVD(806)의 정보 기록면에 집광 스폿을 결상(結像)한다. DVD(806)로부터의 반사광은 본 발명의 대물 렌즈(805)에 의해 대략 평행 광속이 된 후, 콜리메이트 렌즈(804)에 의해 수속 광속으로 변환되고, 그 후 빔 스플리터(803)를 투과하여, DVD용 레이저 모듈(801)의 수광 소자에 집광된다.
다음으로, CD 재생시에서의 동작에 대해 설명한다. CD용 레이저 모듈(802)로부터의 사출 광속은 빔 스플리터(803)에 의해 반사된 후, 콜리메이트 렌즈(804)에 의해 대략 평행 광속으로 변환되어 본 발명의 대물 렌즈(805)로 입사한다. 본 발명의 대물 렌즈(805)는 CD(807)의 정보 기록면에 집광 스폿을 결상한다. CD(807)로부터의 반사광은 본 발명의 대물 렌즈(805)에 의해 대략 평행 광속이 된 후, 콜리메이트 렌즈(804)에 의해 수속 광속으로 변환되어, 그 후 빔 스플리터(803)에 의해 반사되어, CD용 레이저 모듈(802)의 수광 소자에 집광된다.
여기서, 대물 렌즈(805)로서 본 발명의 유리제의 단일 렌즈를 사용하므로, 온도 변화에 의한 대물 렌즈(805)의 수차의 변동은 충분히 작다. 따라서, 차재용 등과 같이 넓은 온도 범위에서 동작을 보증할 필요가 있는 경우에도, 양호한 성능을 발휘시킬 수 있다.
또한, 상기 제 5 ∼ 제 9 실시형태에서는, DVD/CD 호환의 대물 렌즈로서, 내주 비구면과 외주 비구면의 2개의 존으로 분할 설계하는 형식의 단일 렌즈를 예로 들어 설명했으나, 단일 렌즈를 3개 이상의 존으로 분할하는 설계이어도, 각 존간의 단차부를 광축을 회전 대칭축으로 하는 토릭면으로 접속함으로써 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈를 실현할 수 있으므로, 예를 들면 디스크 두께가 1.2mm인 CD 또는 CD-ROM과 디스크 두께가 0.6mm인 DVD 또는 DVD-ROM을 하나의 광헤드로 판독하는 광헤드 장치에 이용 가능하다.

Claims (35)

  1. 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상(点像)을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 한쪽의 비구면이 광축을 중심으로 하는 원형 개구의 내측의 내주 영역과 상기 내주 영역보다도 외측의 외주 영역의 2개의 영역으로 이루어지고, 상기 외주 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2광 디스크 기판중 두께가 작은 제 1 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 내주 영역의 비구면 형상은 두께가 큰 제 2 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 외주 영역과 내주 영역의 경계는 광축 방향으로 단차를 갖고 접하고 있으며, 하기식 (1) ∼ (4)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    t1〈 t2 (1)
    0.05 〈 TW 〈 0.12 (2)
    0.38 〈 NA1 〈 0.46 (3)
    0.1 〈 p(n-1)/λ 〈 0.6 (4)
    단,
    t1 : 제 1 광디스크 기판의 두께
    t2 : 제 2 광디스크 기판의 두께
    NA1 : 내주 영역의 개구에서의 대물 렌즈의 NA
    TW : 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차(단위는 λ : rms)
    n : 제 1 광디스크를 재생할 때의 광원의 파장에서의 대물 렌즈의 굴절률
    p : 내주 영역과 외주 영역의 광축 방향의 단차
    λ : 제 1 광디스크를 재생할 때의 광원의 파장
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차의 3차 구면 수차 성분 S3가 대략 0인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 파면 수차의 5차 구면 수차 성분 S5(단위는 λ : rms)가 하기식 (5)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    -0.03 〈 S5 〈 0.03 (5)
  4. 제 1 항에 있어서, 내주 영역의 비구면 형상을 광디스크 기판의 두께 t3에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t3이 하기식 (6)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    0.8 〈 t3 〈 1.2 (6)
  5. 제 1 항에 있어서, 내주 영역과 외주 영역의 단차가 단면 원호상인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  6. 제 1 항에 있어서, 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  7. 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 한쪽의 비구면이 광축을 중심으로 하는 원형 개구의 내측의 내주 영역과 상기 내주 영역보다도 외측에서 상기 원형 개구보다도 외측의 다른 원형 개구에 둘러싸인 중간 영역과 상기 중간 영역보다도 외측의 외주 영역의 3개의 영역으로 이루어지고, 상기 내주 영역과 외주 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2 광 디스크 기판중 두께가 작은 제 1 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 중간 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판중 어느 것보다도 두께가 큰 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하여, 하기식 (7), (8)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    0.35 〈 NA2 〈 0.43 (7)
    0.03 〈 NA3-NA2 〈 0.1 (8)
    단,
    NA2 : 내주 영역과 중간 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
    NA3 : 중간 영역과 외주 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
  8. 제 7 항에 있어서, 중간 영역의 비구면 형상을 광디스크 기판의 두께 t4에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t4가 하기식 (9)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    1.4 〈 t4 〈 2.0 (9)
  9. 제 7 항에 있어서, 내주 영역과 중간 영역의 경계 또는 중간 영역과 외주 영역의 경계중 어느 한쪽이 단차 없이 접속된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  10. 제 7 항에 있어서, 내주 영역과 중간 영역의 단차 또는 중간 영역과 외주 영역의 단차가 단면 원호상인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  11. 제 7 항에 있어서, 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  12. 양면 비구면의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 한쪽의 비구면이 광축을 중심으로 하는 원형 개구의 내측의 내주 영역과 상기 내주 영역보다도 외측에서 상기 원형 개구보다도 외측의 다른 원형 개구에 둘러싸인 중간 영역과 상기 중간 영역보다도 외측의 외주 영역의 3개의 영역으로 이루어지고, 상기 내주 영역과 외주 영역의 비구면 형상은 상기 두께가 다른 제 1 및 제 2 광 디스크 기판중 두께가 작은 제 1 광디스크 기판에 대해 구면 수차를 보정하고, 상기 중간 영역의 비구면 형상을 광디스크 기판의 두께 t5에 대해 구면 수차가 보정되도록 최적화할 때, t5가 하기식 (10)의 관계를 만족하고, 상기 외주 영역은 상기 내주 영역에 대해 광축방향으로 파장의 정수배의 광로 길이에 상당하는 단차를 갖고 형성되어 있으며, 하기식 (11) ∼ (13)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    1.0 〈 t5 〈 1.4 (10)
    t1 〈 t2 (11)
    0.35 〈 NA2 〈 0.43 (12)
    0.03 〈 NA3-NA2 〈 0.1 (13)
    단,
    t1 : 제 1 광디스크 기판의 두께
    t2 : 제 2 광디스크 기판의 두께
    NA2 : 내주 영역과 중간 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
    NA3 : 중간 영역과 외주 영역의 경계에서의 대물 렌즈의 NA
  13. 제 12 항에 있어서, 제 2 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 내주 영역과 중간 영역의 각각의 파면 수차가 최소가 되는 초점 위치가 같은 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  14. 제 12 항에 있어서, 제 2 광디스크 기판을 통해 집광할 때의 내주 영역과 중간 영역의 범위에서의 파면 수차의 3차 구면 수차 성분 S3가 대략 0인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  15. 제 12 항에 있어서, 내주 영역과 중간 영역의 경계가 단차 없이 접속된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  16. 제 12 항에 있어서, 중간 영역과 외주 영역의 경계가 상기 중간 영역과 상기 외주 영역의 형상의 교점에 설정된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  17. 제 12 항에 있어서, 내주 영역과 중간 영역의 경계 및 중간 영역과 외주 영역의 경계의 모두가 단차 없이 접속된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  18. 제 12 항에 있어서, 유리 성형 또는 수지 성형에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  19. 2개의 광원과, 상기 2개의 광원으로부터 출사한 광원을 각각의 광원에 대응한 두께의 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 정보 매체면 상에 집광하는 집광 수단과, 상기 정보 매체에서 변조된 광속(光束)을 분리하기 위한 광속 분리 수단과, 상기 정보 매체에서 변조된 광을 수광하는 수광 수단을 구비한 광헤드 장치로서, 상기집광 수단이 제 1항, 제 7 항 또는 제 12 항에 기재된 광디스크용 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 광헤드 장치.
  20. 광헤드 장치를 사용하여 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판의 정보 매체면 상에 정보를 기록하거나, 또는 상기 정보 매체면 상에 기록된 정보를 재생하는 광학 정보 기록 재생 장치로서, 상기 광헤드 장치로서 제 19 항에 기재된 광헤드 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 재생 장치.
  21. 유리제의 단일 렌즈로 이루어지고, 두께가 다른 제 1 및 제 2 광디스크 기판을 통해 점상을 집광하는 광디스크용 대물 렌즈로서, 적어도 하나의 면이 광축을 중심으로 하는 동심원에 의해 적어도 3개의 영역으로 분할되고, 상기 3개의 영역중 광축을 포함하는 제 1 영역과, 가장 외주부의 제 2 영역이 회전 대칭 비구면이며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 상기 제 3 영역이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭(toric)면인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  22. 제 21 항에 있어서, 토릭면인 제 3 영역이 상기 제 2 영역과 접하고, 상기 제 1 영역과 교차하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  23. 제 21 항에 있어서, 제 1 영역과 제 2 영역의 비구면 계수가 다른 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  24. 제 21 항에 있어서, 렌즈의 중심 곡률반경이 큰 측의 면에 토릭면이 형성된 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
  25. 제 21 항에 있어서, 제 3 영역이 하기식 (14)를 만족하는 반경 R의 원호를 광축을 중심으로 하여 회전시켜 얻어지는 토릭면인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (14)
  26. 제 21 항에 있어서, 제 3 영역이 하기식 (15)를 만족하는 반경 R의 원호를 광축을 중심으로 하여 회전시켜 얻어지는 토릭면인 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (15)
  27. 제 21 항에 있어서, 제 3 영역의 폭 w가 하기식 (16)을 만족하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 대물 렌즈.
    0.02mm 〈 w 〈 0.04mm (16)
  28. 제 1 파장의 광을 사출하는 제 1 광원과, 상기 제 1 파장과는 다른 제 2 파장의 광을 사출하는 제 2 광원과, 상기 제 1 및 제 2 광원으로부터의 사출 광속을 정보 기록 매체에 집광하는 집광 수단과, 상기 정보 기록 매체로부터의 반사광중, 제 1 파장의 광을 수광하기 위한 제 1 수광 수단과, 제 2 파장의 광을 수광하기 위한 제 2 수광 수단을 구비한 광헤드 장치로서, 상기 집광 수단이 제 21 항에 기재된 광디스크용 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 광헤드 장치.
  29. 초경합금을 연삭 가공하여 제조되는 렌즈 성형용 금형으로서, 렌즈 성형면이 광축을 중심으로 하는 동심원에 의해 적어도 3개의 영역으로 분할되고, 상기 3개의 영역중 상기 광축을 포함하는 제 1 영역과, 가장 외주부의 제 2 영역이 회전 대칭 비구면이며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 제 3 영역이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면인 것을 특징으로 하는 렌즈 성형용 금형.
  30. 제 29 항에 있어서, 광축을 회전 중심으로 하는 토릭면의 곡률반경 R이 하기식 (17)을 만족하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형용 금형.
    0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (17)
  31. 제 29 항에 있어서, 광축을 회전 중심으로 하는 토릭면의 곡률반경 R이 하기식 (18)을 만족하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형용 금형.
    1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (18)
  32. 렌즈 성형면이 광축을 중심으로 하는 동심원에 의해 적어도 3개의 영역으로분할되고, 상기 3개의 영역중 상기 광축을 포함하는 제 1 영역과, 가장 외주부의 제 2 영역이 회전 대칭 비구면이며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 제 3 영역이 광축을 회전 중심축으로 하는 토릭면인 렌즈 성형용 금형을 다이아몬드 숫돌을 사용하여 연삭 가공하는 렌즈 성형용 금형의 가공 방법으로서, 연삭 가공에 사용하는 상기 다이아몬드 숫돌의 반경이 상기 토릭면의 곡률반경과 동일하거나 이것보다도 작은 것을 특징으로 하는 렌즈 성형용 금형의 가공 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 다이아몬드 숫돌의 반경 R이 하기식 (19)를 만족하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형용 금형의 가공 방법.
    0.7mm 〈 R 〈 2.5mm (19)
  34. 제 32 항에 있어서, 다이아몬드 숫돌의 반경 R이 하기식 (20)을 만족하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형용 금형의 가공 방법.
    1.6mm 〈 R 〈 2.1mm (20)
  35. 정밀 스테이지와, 상기 정밀 스테이지의 제어 장치와, 길이 측정 수단과, 설계 형상 데이터의 입력 수단과, 상기 설계 형상 데이터와 측정 데이터의 차를 출력하는 수단을 구비한 형상 계측 장치로서, 상기 설계 형상 데이터로서, 광축 중심으로부터 반경 h1미만의 영역에서는 제 1 회전 대칭 비구면을 사용하고, 반경 h2이상의 영역에서는 제 2 회전 대칭 비구면을 사용하고, 반경 h1과 h2사이의 영역에서는 광축을 회전 대칭축으로 하는 토릭면을 사용하는 것을 특징으로 하는 형상 계측 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1143429A3 (en) 2000-03-31 2003-05-21 Asahi Glass Co., Ltd. Objective lens and optical device
JP4903300B2 (ja) 2000-07-31 2012-03-28 旭硝子株式会社 光学装置
EP1380030A1 (en) * 2001-04-05 2004-01-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical scanning device
KR101080355B1 (ko) 2004-10-18 2011-11-04 삼성전자주식회사 발광다이오드와 그 렌즈
DE602005003012T2 (de) * 2005-05-06 2008-08-07 Satisloh Gmbh Verfahren für die automatische Kalibrierung der Werkzeuge in einer Drehmaschine benutzt für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen
WO2011033787A1 (ja) * 2009-09-17 2011-03-24 パナソニック株式会社 対物レンズ素子
TW201323854A (zh) * 2011-12-01 2013-06-16 Ind Tech Res Inst 光干涉裝置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6074006A (ja) 1983-07-14 1985-04-26 ブル−ム・ベタイリグングスゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 制御可能な電圧変換電気機械
JP2949956B2 (ja) * 1991-10-04 1999-09-20 松下電器産業株式会社 光学素子成形用金型および光学素子
JP2966214B2 (ja) 1992-11-05 1999-10-25 キヤノン株式会社 表面形状計測装置
JP3140242B2 (ja) * 1993-02-26 2001-03-05 松下電器産業株式会社 光学素子の成形用金型、成形方法、および光学素子成形装置
JP2753953B2 (ja) 1994-07-12 1998-05-20 友弘紙工業株式会社 コピー画像の転写方法
JP3104780B2 (ja) * 1994-12-21 2000-10-30 松下電器産業株式会社 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置
JPH08257886A (ja) * 1995-03-29 1996-10-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 軸非対称形状金型の加工方法
KR100234249B1 (ko) 1995-06-07 1999-12-15 윤종용 광픽업용 2위치 결상 대물렌즈
JPH09145994A (ja) 1995-11-24 1997-06-06 Konica Corp 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ
JPH09145995A (ja) * 1995-11-27 1997-06-06 Konica Corp 光情報記録媒体の記録再生用光学系
JP4006032B2 (ja) 1995-12-28 2007-11-14 株式会社日立製作所 対物レンズおよび光ヘッド
KR100200873B1 (ko) * 1996-01-11 1999-06-15 윤종용 광 픽업 장치
JPH09197108A (ja) * 1996-01-12 1997-07-31 Konica Corp 光情報記録媒体の記録および／または再生用対物レンズ
US5777803A (en) 1996-02-23 1998-07-07 Industrial Technology Research Institute Objective lens for optical pick-up head of optical disk drive
KR0176595B1 (ko) * 1996-04-30 1999-04-15 김광호 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치
US5808999A (en) * 1996-05-17 1998-09-15 Konica Corporation Optical pickup apparatus and objective lens for optical pickup apparatus
JP3531024B2 (ja) * 1996-07-10 2004-05-24 コニカミノルタホールディングス株式会社 光情報記録媒体の記録及び／又は再生用光学系及び対物レンズ
JP4038843B2 (ja) 1996-10-23 2008-01-30 コニカミノルタホールディングス株式会社 光情報記録媒体の記録／再生方法、光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ及び対物レンズの設計方法
EP1103958A3 (en) 1996-10-23 2004-10-06 Konica Corporation Method for recording/reproducing optical information recording medium, optical pickup apparatus
JP3613745B2 (ja) * 1996-11-12 2005-01-26 コニカミノルタホールディングス株式会社 光ピックアップ装置、及び対物レンズ
DE69716219T2 (de) * 1996-11-20 2003-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Objektivlinse und optischer Kopf und damit versehenes optisches Plattengerät
JP3644179B2 (ja) 1997-02-17 2005-04-27 ソニー株式会社 対物レンズ、再生装置及び再生方法
EP0865037B1 (en) 1997-03-13 2008-10-15 Hitachi Maxell, Ltd. Objective lens and optical head using the same
JP3484038B2 (ja) 1997-03-13 2004-01-06 株式会社日立製作所 対物レンズおよびそれを用いた光ヘッド
JP3277140B2 (ja) * 1997-04-17 2002-04-22 シャープ株式会社 対物レンズ及び光ピックアップ装置
US6192021B1 (en) * 1997-04-21 2001-02-20 Konica Corporation Optical pickup apparatus
JPH10319316A (ja) 1997-05-15 1998-12-04 Fujitsu Takamizawa Component Kk 対物レンズ
JPH112759A (ja) 1997-06-13 1999-01-06 Pioneer Electron Corp 対物レンズ
JPH11183160A (ja) 1997-12-25 1999-07-09 Fuji Xerox Co Ltd 形状計測装置および形状計測方法
JP3827860B2 (ja) * 1998-03-31 2006-09-27 パイオニア株式会社 対物レンズ及び光ピックアップ装置
TW432225B (en) 1998-06-03 2001-05-01 Konishiroku Photo Ind Optical pickup apparatus
JP2000056216A (ja) 1998-06-03 2000-02-25 Konica Corp 光ピックアップ用光学系および光ピックアップ装置
JP2000028918A (ja) * 1998-07-14 2000-01-28 Konica Corp 光ピックアップ装置用集光光学系

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Publication number Publication date
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US6829209B1 (en) 2004-12-07
US20050018586A1 (en) 2005-01-27

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