KR20020030259A - 대물 렌즈, 커플링 렌즈, 집광 광학계 및 광 픽업 장치 - Google Patents

대물 렌즈, 커플링 렌즈, 집광 광학계 및 광 픽업 장치 Download PDF

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KR20020030259A
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Abstract

본 발명은 대물 렌즈의 고개구수(NA)화에 대응하여 고성능의 대물 렌즈이면서 종래의 플라스틱의 단렌즈와 마찬가지로 저렴하고 경량인 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되며, NA ≥0.70을 만족하도록 되어 있다.

Description

대물 렌즈, 커플링 렌즈, 집광 광학계 및 광 픽업 장치{Objective Lens, Coupling Lens, Light Converging Optical System, and Optical Pick-up Apparatus}
본 발명은 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 위한 대물 렌즈, 커플링 렌즈, 집광 광학계 및 광 픽업 장치에 관한 것이다.
최근, 단파장 적색 반도체 레이저의 실용화에 따라 종래의 광 디스크(광 정보 기록 매체)인 CD(compact disc)와 같은 정도의 크기로 대용량화시킨 고밀도의 광 디스크인 DVD(digital varsatile disc)가 개발·제품화되고 있는데, 가까운 장래에는 보다 고밀도의 차세대 광 디스크의 등장이 예상된다. 이와 같은 차세대 광 디스크를 매체로 한 광 정보 기록 재생 장치의 광학계에서는, 기록신호의 고밀도화를 도모하기 위하여 또는 고밀도 기록 신호를 재생하기 위하여, 대물렌즈를 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿의 직경을 작게 하는 것이 요구된다. 이를 위해서는 광원인 레이저의 단파장화나 대물 렌즈를 고개구수화(高開口數化)할 필요가 있다. 단파장 레이저 광원으로서 그 실용화가 기대되고 있는 것은 발광파장 400㎚ 정도의 청자색 반도체 레이저이다.
그런데, 레이저 광원의 단파장화나 대물 렌즈의 고개구수화가 도모됨에 따라, CD나 DVD와 같은 종래의 광 디스크에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행하는, 비교적 장파장의 레이저 광원과 저개구수의 대물 렌즈의 조합으로 이루어진 광 픽업 장치에서는 거의 무시할 수 있었던 문제도 보다 현재화될 것으로 예상된다.
그 중 하나가 레이저 광원의 미소한 발진 파장의 변동으로 인해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차의 문제이다. 일반적인 광학 렌즈 재료의 미소한 파장 변동으로 인한 굴절률 변화는 단파장을 취급할수록 커진다. 따라서, 미소한 파장 변동으로 인해 발생하는 초점의 디포커스량은 커진다. 그런데, 대물 렌즈의 초점 심도는 k·λ/NA2(k는 비례상수, λ는 파장, NA는 대물 렌즈의 이미지측 개구수)으로 표시되는 점에서 알 수 있는 바와 같이, 사용 파장이 짧을수록 초점 심도가 작아져서 약간의 디포커스도 허용되지 않는다. 따라서, 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장의 광원 및 고개구수의 대물 렌즈를 사용한 광학계에서는, 반도체 레이저의 모드 홉 현상이나 출력 변화로 인한 파장 변동이나 고주파 중첩으로 인한 파면(波面) 수차의 열화를 방지하기 위하여 축상 색 수차의 보정이 중요해진다.
그리고, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에 있어서 나타나는 다른 문제는, 온도·습도 변화로 인한 광학계의 구면(球面) 수차의 변동이다. 즉, 광 픽업 장치에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 플라스틱 렌즈는 온도나 습도 변화를 받아 변형되기 쉽고, 또한 굴절률이 크게 변화된다. 종래의 광 픽업 장치에 사용되는 광학계에서는 그다지 문제가 되지 않았던 굴절률 변화로 인한 구면 수차의 변동도, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에 있어서는 무시할 수 없는 양이 된다.
또한, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에서 나타나는 다른 문제는, 광 디스크의 보호층(「투명기판」이라고도 함)의 두께 오차에 기인하는 광학계의 구면 수차의 변동이다. 보호층의 두께 오차로 인해 발생하는 구면 수차는 대물 렌즈의 개구수의 4승에 비례하여 발생함이 알려져 있다. 따라서, 대물 렌즈의 개구수가 커짐에 따라 보호층의 두께 오차의 영향이 커져서 안정된 정보의 기록 또는 재생을 할 수 없게 될 우려가 있다.
그리고, 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈와 비교하여 온도 변화로 인한 굴절률이나 형상 변화가 크기 때문에, 이로 인한 성능 열화가 문제로 되기 쉽다. 이 성능 열화, 즉 구면 수차의 증대는 NA가 높아질수록 크기 때문에(일반적으로 NA의 4승에 비례하여 증대함), 플라스틱 재료로 형성된 NA 0.70 이상의 대물 렌즈에서는 30℃ 정도의 온도 변화가 있으면, 정보의 기록 및/또는 재생에 지장을 초래할 가능성이있었다. 또한, NA가 크고 또한 직경이 작은 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면 워킹 디스턴스가 작아지는 경향이 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인해 대물 렌즈가 광 정보 기록 매체와 접촉할 가능성이 크다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 감안하여, 대물 렌즈의 고개구수(NA)화에 대응하여 고성능의 대물 렌즈이면서 종래의 플라스틱의 단렌즈와 마찬가지로 저렴하고 경량인 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 플라스틱 재료로 형성된 2매의 정렌즈로 이루어진 NA가 높은 대물 렌즈에 있어서도, 이용할 수 있는 온도 범위가 큰 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 2매의 정렌즈로 이루어진 NA가 높은 대물 렌즈에 있어서도, 직경이 작고 또한 워킹 디스턴스가 큰 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩으로 인한 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 보정할 수 있는 간단하고 저렴한 구성의 커플링 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 단파장 레이저 광원과 고개구수의 대물 렌즈를 구비하고, 투명 기판을 사이에 두고 복수의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그런데, NA 0.7 이상의 NA가 높은 대물 렌즈로서, 2매의 정렌즈로 구성함으로써 굴절력을 4개의 면에 분배하여 각 면의 곡률을 크게 하여 금형 가공시나 렌즈 성형시의 오차 감도를 완화한 렌즈가 제안되어 있다. 그러나, 이와 같이 NA가 크고 또한 직경이 작은 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면 워킹 디스턴스가 작아지는 경향이 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인해 대물 렌즈가 광 정보 기록 매체와 접촉할 가능성이 크다는 문제가 있다.
또한, 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈와 비교하여 온도 변화로 인한 굴절률이나 형상 변화가 크기 때문에, 이로 인한 성능 열화가 문제로 되기 쉽다. 이 성능 열화, 즉 구면 수차의 증대는 NA가 높아질수록 크기 때문에(일반적으로 NA의 4승에 비례하여 증대함), NA 0.70 이상의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈에서는 30℃ 정도의 온도 변화가 있으면, 정보의 기록 및/또는 재생에 지장을 초래할 가능성이 있다.
그리고, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에 있어서 나타나는 다른 문제는, 광원의 미소한 발진 파장 변동으로 인해 대물 렌즈에서 발생하는구면 수차의 변동이다. 광 픽업 장치에 있어서 광원으로서 사용되는 반도체 레이저는 그 발진 파장에 ±10㎚ 정도의 개체간의 편차가 있다. 기준 파장에서 벗어난 발진 파장을 갖는 반도체 레이저를 광원에 사용한 경우, 대물 렌즈에서 발생하는 구면 수차는 개구수가 커질수록 커지기 때문에, 기준 파장에서 벗어난 발진 파장을 갖는 반도체 레이저는 사용할 수 없게 되므로 광원으로서 사용하는 반도체 레이저의 선별이 필요해진다.
상술한 바와 같은 보다 고밀도의 차세대 광 디스크가 실용화되면, 이러한 고밀도 광 디스크의 기록 재생 장치·광 픽업 장치에는 DVD 등의 종래의 광 디스크에 대해서도 기록·재생이 가능하도록 호환성이 요구된다.
또한, 현재 회절 광학 소자는 광 픽업 장치에 있어서 고성능의 수차 보정 소자로서 이용되고 있는데, 이러한 회절 광학 소자에서는 회절 효율의 저하를 방지하기 위하여 회절 구조를 설계치에 무한대로 가까운 형상으로 형성하는 것이 중요해진다. 그러나, 상술한 바와 같이 가까운 장래에 실용화가 예상되는 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장 광원이나 고개구수의 대물 렌즈를 사용하는 광 픽업 장치에 회절 광학 소자를 사용한 경우, 색 수차 등의 보정을 위해 필요한 회절의 파워가 커지기 때문에, 회절 구조의 주기, 예컨대 블레이즈(blaze) 구조의 블레이즈 간격은 사용 파장의 수배 정도, 즉 수㎛ 정도가 된다. 현재, 일반적으로 회절 광학 소자의 금형의 제작 방법으로서 이용되고 있는 다이아몬드 초정밀 절삭 기술(SPDT)에서는, 바이트 선단의 형상이 블레이즈 구조인 단차에 전사되기 때문에 위상 부정합 부분이 반드시 발생한다. 따라서, 사용 파장의 수배 정도인 주기가 작은 회절 구조의 경우에는, 위상 부정합 부분의 영향이 크게 나타나기 때문에, 충분한 회절 효율을 얻을 수 없다는 문제가 있다.
수㎛ 정도의 주기가 작은 회절 구조를 형성하는 공지의 방법으로서, 전자 빔 묘화 방식이 있는데, 이 방법에 의한 회절 구조의 형성의 흐름은 다음과 같다. 우선, 기판상에 포토레지스트를 도포하고, 이어서 전자 빔 노광장치에 의해 이 포토레지스트 위를 주사하면서 회절 구조의 형상 분포에 대응하는 전자 빔 노광량 분포를 부여한다. 이어서, 에칭공정과 도금공정을 거침으로써 포토레지스트를 제거하여 기판상에 회절 구조의 요철 패턴을 형성한다. 이와 같은 전자 빔 묘화방식에 의해 미소한 블레이즈 구조를 평판의 기판상에 형성한 회절 소자로서 Optics Japan 99', 23a A2 (1999)에 의한 회절 렌즈가 알려져 있다.
그러나, 광 픽업 장치에 사용되는 회절 광학 소자에서는 회절 구조에 의한 회절 작용과 굴절면에 있어서의 굴절 작용을 적절하게 조합하여 수차 보정을 실시하기 때문에, 굴절 파워를 갖지 않는 평판의 기판상에 회절 구조가 형성된 상기 회절 렌즈는 수차 보정 소자로서 광 픽업 장치에 사용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있는 커플링 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치, 기록 장치 및 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 광 픽업 장치에 사용되는 회절 구조를 갖는 광학 소자로서, 전자 빔 묘화 방식에 의해 회절 구조를 형성할 수 있는 형상을 갖는 회절 광학 소자 및 이러한 회절 광학 소자를 구비한 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되고, 다음의 수식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 1]
NA ≥0.70
단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 실행하는데 필요한 소정의 이미지측 개구수
또한, 본 발명의 제2 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되며, 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 1]
NA ≥0.70
단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 실행하는데 필요한 소정의 이미지측 개구수
또한, 본 발명의 제3 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 및 제2 태양에 있어서 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제4 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제3 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 2]
1.1 ≤ f1/f2 ≤ 3.3
단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리
또한, 본 발명의 제5 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제4 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 3을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 3]
0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 3.2
단, ri : 각 면의 근축(近軸) 곡률 반경
또한, 본 발명의 제6 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제5 태양 중 어느 하나에 있어서 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제7 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제6 태양 중 어느 하나에 있어서 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제8 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제7 태양 중 어느 하나에 있어서 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제9 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음의 수식 4 및 수식 5를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 4]
νdi ≤ 65.0
[수식 5]
NA ≥ 0.70
단, νdi : 제i 렌즈의 d선의 아베수(Abbe)(i=1 및 2)
NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 실행하는데 필요한 소정의 이미지측 개구수
또한, 본 발명의 제10 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음의 수식 4 및 수식 5를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 4]
νdi ≤ 65.0
[수식 5]
NA ≥ 0.70
단, νdi : 제i 렌즈의 d선의 아베수(Abbe)(i=1 및 2)
NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 실행하는데 필요한 소정의 이미지측 개구수
또한, 본 발명의 제11 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 및 제10 태양에 있어서 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제12 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제11 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 회절 구조에 있어서 제i 면의 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i 면의 원형띠 수를 Mi, 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜), 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜) 및 사용 파장을 λ(㎜)로 하였을 때, 다음의 수식 6을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 6]
0.04 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.3
또한, 본 발명의 제13 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제12 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 7을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 7]
1.1 ≤ f1/f2 ≤ 3.3
단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(제i 렌즈가 회절 구조를 갖는 경우에는, 굴절 렌즈와 회절 구조를 맞춘 제i 렌즈 전계(全系)의 초점 거리)
또한, 본 발명의 제14 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제13 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 8을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 8]
0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 3.2
단, ri : 각 면의 근축 거리 반경
또한, 본 발명의 제15 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제14 태양 중 어느 하나에 있어서 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제16 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제15 태양 중 어느 하나에 있어서 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제17 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제16 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다도 크고, 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하기 위하여, 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, n은 0, ±1 이외의 정수이다.
또한, 본 발명의 제18 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 내지 제17 태양 중 어느 하나에 있어서 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제19 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되고, 다음의 수식 9를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 9]
0.09 ≤ WD/f ≤ 0.24
단, WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스
f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리
또한, 본 발명의 제20 태양에 따른 대물 렌즈는, 제19 태양에 있어서 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제21 태양에 따른 대물 렌즈는, 제19 및 제20 태양에 있어서 다음의 수식 10을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 10]
1.1 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리
또한, 본 발명의 제22 태양에 따른 대물 렌즈는, 제19 내지 제21 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 11을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 11]
0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 4.8
단, ri : 각 면의 근축 거리 반경
또한, 본 발명의 제23 태양에 따른 대물 렌즈는, 제19 내지 제22 태양 중 어느 하나에 있어서 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제24 태양에 따른 대물 렌즈는, 제19 내지 제24 태양 중 어느 하나에 있어서 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 실행하는데 필요한 소정의 이미지측 개구수가 0.70 이상으로서, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제25 태양에 따른 대물 렌즈는, 제19 내지 제24 태양 중 어느 하나에 있어서 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제26 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 실행하는데 필요한 소정의 이미지측 개구수가 0.70 이상으로서, 다음의 수식 12를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 12]
0.70 ≤ WD/ENP ≤ 0.20
단, WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스
ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경
또한, 본 발명의 제27 태양에 따른 대물 렌즈는, 제26 태양에 있어서 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제28 태양에 따른 대물 렌즈는, 제26 및 제27 태양에 있어서 다음의 수식 13을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 13]
1.1 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리
또한, 본 발명의 제29 태양에 따른 대물 렌즈는, 제26 내지 제28 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 14를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 14]
0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 4.8
단, ri : 각 면의 근축 거리 반경
또한, 본 발명의 제30 태양에 따른 대물 렌즈는, 제26 내지 제29 태양 중 어느 하나에 있어서 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제31 태양에 따른 대물 렌즈는, 제26 내지 제30 태양 중 어느 하나에 있어서 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제32 태양에 따른 대물 렌즈는, 제26 내지 제31 태양 중 어느 하나에 있어서 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제33 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서사출된 광속(光束)을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중의 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제34 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중의 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 온도·습도 변화에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제35 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중의 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제36 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 광 정보 기록 매체가 투명 기판을 사이에 두고 복수의 기록층을 갖고, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중의 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 다른 기록층에 집광시킬 때에 상기 대물 렌즈를 광축 방향으로 변위시켜, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 정보 기록 매체의 다른 기록층에서의 투명 기판 두께의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제37 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중의 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제38 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중의 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 온도·습도 변화, 상기 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 및상기 광원의 발진 파장의 변동 중 적어도 2개의 조합에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제39 태양에 따른 집광 광학계는, 제33 내지 제38 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 굴절률 분포가 가변적인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제40 태양에 따른 집광 광학계는, 제33 내지 제38 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은, 적어도 1장의 정렌즈와 적어도 1장의 부렌즈를 포함하고, 거의 평행하게 입사하는 광속을 입사를 거의 평행하게 출사하는 빔 익스팬더의 구성을 갖고, 적어도 1개의 렌즈가 광축방향을 따라 변위 가능한 가동 요소에 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제41 태양에 따른 집광 광학계는, 제40 태양에 있어서 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈가 다음의 수식 15를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 15]
νdP ＞ νdN
단 : νdP : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치
νdN : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치
또한, 본 발명의 제42 태양에 따른 집광 광학계는, 제41 태양에 있어서 상기정렌즈 및 상기 부렌즈가 다음의 수식 16 및 수식 17을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 16]
νdP ＞ 55.0
[수식 17]
νdN ＜ 35.0
또한, 본 발명의 제43 태양에 따른 집광 광학계는, 제42 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치와, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치와의 차이를 Δν라 하여 다음의 수식 18을 만족하고, 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
[수식 18]
30 ≤ Δν ≤ 50
또한, 본 발명의 제44 태양에 따른 집광 광학계는, 제40 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 정렌즈의 아베수가 70.0 이하 또는 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 부렌즈의 아베수가 40.0 이상으로서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중의 적어도 일측이 적어도 1개의 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제45 태양에 따른 집광 광학계는, 제44 태양에 있어서 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제46 태양에 따른 집광 광학계는, 제44 및 제45 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제47 태양에 따른 집광 광학계는, 제46 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제48 태양에 따른 집광 광학계는, 제44 내지 제47 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다 크고, 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하기 위하여, 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면으로 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, n은 0, ±1 이외의 정수이다.
또한, 본 발명의 제49 태양에 따른 집광 광학계는, 제40 내지 제48 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제50 태양에 따른 집광 광학계는, 제40 내지 제49 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 1장의 정렌즈와 1장의 부렌즈로 구성되고, 적어도 1개의 비구면을 갖고, 적어도 일측 렌즈가 광축 방향을 따라 변위 가능한 가동 요소에 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제51 태양에 따른 집광 광학계는, 제50 태양에 있어서 상기가동 요소는 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 감소시키고, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 증가시키도록 광축 방향을 따라 변위하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제52 태양에 따른 집광 광학계는, 제33 내지 제51 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 19, 수식 20 및 수식 21을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 19]
NA ≥ 0.70
[수식 20]
t ≤ 0.6㎜
[수식 21]
λ≤ 500㎚
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수
t : 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께
λ: 광원의 파장
또한, 본 발명의 제53 태양에 따른 집광 광학계는, 제33 내지 제52 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단과 상기 대물 렌즈의 합성계의 축상 색 수차가 다음의 수식 22를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 22]
|δfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, δfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
또한, 본 발명의 제54 태양에 따른 커플링 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 광원으로부터의 빛을 콜리메이팅하여 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈로서, 사용 파장보다 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색 수차를 과잉 보정한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제55 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제54 태양에 있어서 적어도 1개의 면을 광축에서 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하고, 적어도 1개의 면을 복수의 동심형의 원형띠 단차로 이루어진 회절면으로 한 단렌즈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제56 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제55 태양에 있어서 상기 광원측의 면이 거시적으로 보면 구면형 회절면이고, 상기 광원에서 먼 측의 면이 광축에서 멀어짐에 따라 곡률 반경이 커지는 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제57 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제55 및 제56 태양에 있어서 상기 회절면의 회절 차수인, 인접하는 원형띠 사이의 광축 방향의 단차의 길이와 회절면 전후의 굴절률 차와의 곱이 사용 파장 λ(㎜)의 약 몇배인지를 나타낸 정수를 n, 상기 회절면의 원형띠 수를 M, 원형띠 간격의 최소치를 P(㎜) 및 상기커플링 렌즈 전계의 초점 거리를 fc(㎜)로 하여 다음의 수식 23을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 23]
0.20 ≤ n·fc·λ/(M·P2) ≤ 1.0
또한, 본 발명의 제58 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제55 내지 제57 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다 크고, 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하기 위하여, 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면으로 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, n은 0, ±1 이외의 정수이다.
또한, 본 발명의 제59 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제54 태양에 있어서 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매의 구성을 갖는다.
또한, 본 발명의 제60 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제59 태양에 있어서 다음의 수식 24 및 수식 25를 만족하고, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중의 적어도 1면에 비구면을 갖는 것을 특징으로 한다.
[수식 24]
νdP ＞ 55.0
[수식 25]
νdN ＜ 35.0
단, νdP : 정렌즈의 d선의 아베수
νdN : 부렌즈의 d선의 아베수
또한, 본 발명의 제61 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제54 내지 제60 태양 중 어느 하나에 있어서 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제62 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제61 태양에 있어서 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제63 태양에 따른 커플링 렌즈는, 제62 태양에 있어서 포화 흡수율이 0.5% 이하인 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제64 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 제54 내지 제63 태양 중 어느 하나에 따른 커플링 렌즈를 구비하고, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제65 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 태양에 있어서 상기 광원의 발진 파장의 미소한 차이에 의해 발생하는 상기 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제66 태양에 따른 집광 광학계는, 제65 태양에 있어서 온도·습도 변화로 인해 상기 집광 광학계를 구성하는 렌즈의 굴절률이 변화함으로써발생하는 상기 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제67 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 태양에 있어서 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께 차이의 미소한 변동으로 인해 발생하는 상기 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제68 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 태양에 있어서 온도·습도 변화로 인한 굴절률 변화, 상기 광원의 발진 파장의 변동 및 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동 중 적어도 2개의 조합에 의해 발생하는 상기 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제69 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 제54 내지 제63 태양 중 어느 하나에 따른 커플링 렌즈를 구비하고, 상기 광 정보 기록 매체가 투명 기판을 사이에 두고 복수의 기록층을 갖고, 다른 상기 기록층에 집광시킬 때에 상기 대물 렌즈를 광축 방향으로 변위시키고, 상기 다른 기록층에서의 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제70 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 내지 제69 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 상기 광원과 상기 커플링 렌즈의 간격을 감소시키도록 커플링 렌즈를 변위시키고, 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 상기 광원과 상기 커플링 렌즈의 간격을 증가시키도록 커플링 렌즈를 광축 방향을 따라 변위시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제71 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 내지 제70 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제32 태양 중 어느 하나에 따른 대물 렌즈인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제72 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 내지 제71 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 26, 수식 27 및 수식 28을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 26]
NA ≥ 0.70
[수식 27]
t ≤ 0.6㎜
[수식 28]
λ ≤ 500㎚
단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수
t : 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께
λ: 광원의 파장
또한, 본 발명의 제73 태양에 따른 집광 광학계는, 제64 내지 제72 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단과 상기 대물 렌즈의 합성계의 축상색 수차가 다음의 수식 29를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 29]
|δfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, δfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
또한, 본 발명의 제74 태양에 따른 광 픽업 장치는, 광원과 이 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈와 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되는 구면 수차 보정 수단을 포함하는 집광 광학계와, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과, 상기 반사광을 검출하여 상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동하는 제1 구동 장치와, 상기 반사광을 검출하여 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하고, 상기 구면 수차 보정 수단을 작동시키는 제2 구동 장치를 구비한 광 픽업 장치로서, 상기 집광 광학계가 제33 내지 제53 및 제64 내지 제73 태양 중 어느 하나에 따른 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제75 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1, 제2, 제9 및 제10 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 8'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 8']
A ≥ 0.80
또한, 본 발명의 제76 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록및/또는 재생용이고 또한 500㎚ 이하의 파장의 광을 발생하는 광원을 갖는 광 픽업 장치용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되고, 상기 플라스틱 재료는 두께가 3㎜에 있어서의, 광원이 발생하는 광의 파장에서의 내부 투과율이 90% 이상이고, 상기 플라스틱 재료는 포화 흡수율이 0.1% 이하이며, 다음의 수식 15'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 15']
A ≥ 0.70
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
또한, 본 발명의 제77 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1, 제2, 제9, 제10, 제19, 제26 및 제76 태양 중 어느 하나에 있어서 다음의 수식 19'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 19']
0.15 ＜ (X1'-X3')/((NA)4·f) ＜ 0.10
여기서, X1' 및 X2'는 다음의 수식 20' 및 수식 21'로 구해진다.
[수식 20']
1' = X1·(N1-1)3/f1
[수식 21']
3' = X3·(N2-1)3/f2
단, X1 : 광축에 수직이고 제1 렌즈의 가장 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 N은 마지널 광선이 입사되는 제1 렌즈의 가장 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 제1 렌즈의 가장 광원측 면의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
X3 : 광축에 수직이고 제2 렌즈의 가장 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NLA는 마지널 광선이 입사하는 제2 렌즈의 가장 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 제2 렌즈의 가장 광원측 면의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
f : 상기 대물렌즈의 전계(全系)의 초점 거리(㎜)
N1 : 제1 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
N2 : 제2 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
또한, 본 발명의 제78 태양에 따른 대물 렌즈는, 제77 태양에 있어서 다음의 수식 22'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 22']
0.08 ＜ (X1'-X3')/((NA)4·f) ＜ 0.05
또한, 본 발명의 제79 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1, 제2, 제9, 제10,제19, 제26 및 제76 태양 중 어느 하나에 있어서 두께 3㎜에 있어서의, 광원이 발생하는 광의 파장에서의 내부 투과율이 90% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제80 태양에 따른 대물 렌즈는, 제79 태양에 있어서 포화 흡수율이 0.1% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제81 태양에 따른 기록 장치·재생 장치는, 제68 태양에 따른 광 픽업 장치를 탑재하고, 음성 및/또는 화상의 기록이 가능하고, 및/또는 음성 및/또는 화상의 재생이 가능하다.
제1 태양과 같이 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면, 각 굴절면에서의 수차의 발생량이 작아서 NA가 0.7 이상인 광속에서도 구면 수차를 비롯한 모든 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 각 렌즈를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, NA가 크고, 렌즈의 체적이 큰 2매의 렌즈로 구성된 대물 렌즈에서도 경량으로 되어, 대물 렌즈의 포커싱용 액추에이터에 부담을 가하는 일이 없으므로 고속의 추종이 가능해지고, 또는 보다 소형의 액추에이터로 구동할 수 있게 되어 광 픽업 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 렌즈를 2매 구조로 함으로써 NA가 0.7 이상으로 큰데도 불구하고 각 굴절면의 편심 등의 오차로 인한 모든 수차의 열화가 적어서 제조가 용이한 대물 렌즈를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 대물 렌즈의 제1 렌즈는, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성의 렌즈여도 된다. 제1 렌즈를 상기 구성으로 함으로써 대물 렌즈 전계에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 또한 정렌즈와 부렌즈의 양측을 비중 2.0 이하의 재료로 형성함으로써 1군 2매 구성이어도 경량의 렌즈로 할 수 있다. 또한, 제2 렌즈에 대해서도 마찬가지로 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성으로 하여도 된다. 제2 렌즈를 상기 구성으로 함으로써 대물 렌즈 전계에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 또한 정렌즈와 부렌즈의 양측을 비중 2.0 이하의 재료로 형성함으로써 1군 2매 구성이어도 경량의 렌즈로 할 수 있다.
제2 태양과 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면, 사출 성형 등보다 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 대물 렌즈를 얻을 수 있다.
제3 태양과 같이 전부 4면의 굴절면 중 제1면 내지 제3면까지의 적어도 2개의 면을 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차, 비점 수차를 양호하게 보정할 수 있으므로 대물 렌즈의 틸트나 광원과의 광축의 어긋남에 따른 집광 성능의 열화를 줄일 수 있다. 또한, 렌즈가 플라스틱제이면 굴절면을 비구면으로 하기가 쉬워 제조비용이 증가하는 일은 없다.
제4 태양의 수식 2는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 배분을 적절하게 하기 위한 것으로서, 수식 2의 상한을 넘지 않도록 하면, 제3면, 즉 제2 렌즈의 광원측 면의 곡률 반경이 지나치게 작아지지 않아, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있고, 수식 2의 하한을 넘지 않도록 하면, 코마 수차나 비점 수차 등의 상고(像高) 특성을 양호하게 보정할 수 있다.
제5 태양의 수식 3의 상한을 넘지 않도록 하면, 제1 렌즈의 메니스커스의 정도가 지나치게 커지는 일이 없어서 제1 렌즈의 제1면과 제2면 사이의 축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 하한을 넘지 않도록 하면, 구면 수차의 보정이 부족하지 않다.
제6 태양과 같이 사용 파장이 500㎚ 이하로 되면 회절에 의한 영향이 작아지고, 집광 스폿의 크기는 더욱 작아져서 고밀도의 기록·재생이 가능해지는데, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록을 위한 빛의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되는데, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 대물 렌즈로 하면 열화의 영향은 미약하기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제7 태양과 같이 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께가 0.6㎜ 이하로 되면, 투명 기판으로 인한 구면 수차의 보정 효과가 작아지는데, 대물 렌즈를 2매 구성으로 함으로써 구면 수차를 충분히 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 NA가 0.7 이상이 되어도 상기 광 정보 기록 매체의 미소한 기울기나 휨으로 인한 코마 수차의 발생이 작아서 양호한 집광 성능을 얻을 수 있다.
제8 태양과 같이 재료를 선택하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따른 수차를 줄일 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차의 발생은 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
제9 태양에 따른 대물 렌즈에 의하면, 수식 4를 만족하는 아베수가 특이한 값을 갖지 않는 광학 재료일지라도 원형띠 모양의 회절 구조를 갖게함으로써 색 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 특히, 파장이 짧은 광원에서는 파장의 미소 변화에도 광학 재료의 굴절률이 크게 변화하지만, 수식 4를 만족하도록 하면, 색 수차를 충분히 보정할 수 있으므로 광원의 모드 홉 등 순간적인 파장 변화가 일어나도 집광 스폿이 커지는 일이 없다. 또한, 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하기 때문에, 수식 5와 같이 NA가 0.7 이상이고 렌즈의 외경이 큰 2매 구성의 렌즈일지라도 경량의 대물 렌즈로 할 수 있다. 또한, 제1 태양에서 설명한 바와 같이 포커스용 액추에이터에의 부담이 적다.
상기 대물 렌즈의 제1 렌즈는, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성의 렌즈여도 된다. 제1 렌즈를 상기 구성으로 함으로써 대물 렌즈 전계에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 또한 정렌즈와 부렌즈의 양측을 비중 2.0 이하의 재료로 형성함으로써 1군 2매 구성이어도 경량의 렌즈로 할 수 있다. 또한, 제2 렌즈에 대해서도 마찬가지로, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성으로 하여도 된다. 제2 렌즈를 상기 구성으로 함으로써 대물 렌즈 전계에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 또한 정렌즈와 부렌즈의 양측을 비중 2.0 이하의 재료로 형성함으로써 1군 2매 구성일지라도 경량의 렌즈로 할 수 있다.
제10 태양과 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면, 사출 성형 등에 의해 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 대물 렌즈를 얻을 수 있게 된다.
제11 태양과 같이 전부 4면의 굴절면 중 제1면 내지 제3면까지의 적어도 2개의 면을 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차, 비점 수차를 양호하게 보정할 수 있으므로 대물 렌즈의 틸트나 광원과의 광축의 어긋남에 따른 집광 성능의 열화를 줄일 수 있다. 또한, 렌즈가 플라스틱제이면 굴절면을 비구면으로 하기가 쉬워 제조비용이 증가하는 일은 없다.
제12 태양의 수식 6을 만족하도록 상기 회절 구조를 구성하면 색 수차의 보정을 적절하게 할 수 있다. 수식 6의 상한을 초과하지 않도록 하면 색 수차가 과잉으로 보정되는 일이 없고, 하한을 초과하지 않도록 하면 보정 부족으로 되지 않는다.
제13 태양의 수식 7은 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 배분을 적절하게 하기 위한 것으로서, 수식 7의 상한을 넘지 않도록 하면, 제3면, 즉 제2 렌즈의 광원측 면의 곡률 반경이 지나치게 작아지지 않아서 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있고, 수식 7의 하한을 넘지 않도록 하면, 코마 수차나 비점 수차 등의 상고특성을 양호하게 보정할 수 있다.
제14 태양의 수식 8의 상한을 넘지 않도록 하면, 제1 렌즈의 메니스커스(Meniscus)의 정도가 지나치게 커지는 일이 없어서, 제1 렌즈의 제1면과 제2면 사이의 축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 하한을 넘지 않도록 하면, 구면 수차의 보정이 부족하지 않다.
제15 태양과 같이 사용 파장이 500㎚ 이하로 되면, 회절에 의한 영향이 작아지고, 집광 스폿의 크기는 더욱 작아져서 고밀도의 기록·재생이 가능해지는데, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록을 위한 광의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되는데, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 대물 렌즈로 하면 열화의 영향은 미약하기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제16 태양과 같이 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께가 0.6㎜ 이하로 되면, 투명 기판에 의한 구면 수차의 보정 효과가 작아지는데, 대물 렌즈를 2매 구조로 함으로써 구면 수차를 충분히 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 NA가 0.7 이상이 되어도 상기 광 정보 기록 매체의 미소한 기울기나 휨으로 인한 코마 수차의 발생이 작아서 양호한 집광 성능을 얻을 수 있다.
제17 태양과 같이 회절 구조를 2차 이상의 회절광을 이용하는 구조로 하면, 각 원형띠 사이의 단차가 커지고, 또한 각 원형띠 사이의 간격이 큰 구조로 되어, 회절 구조의 형상 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않는다. 일반적으로 1차의 회절을 이용하는 경우에 비하여 2차 이상을 이용하는 경우에는 회절 효율의 파장 변화로 인한 저하가 크지만, 단일 파장에 가까운 광원을 사용하는 경우에는 거의 문제가 되지 않기 때문에 제조가 용이하고 충분한 회절 효율을 갖는 대물 렌즈를얻을 수 있다.
제18 태양과 같이 재료를 선택하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이로 인해 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
제19 태양과 같이 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면, 광선에 대한 굴절력을 4개의 면으로 분배할 수 있기 때문에, 각 굴절면에서의 수차의 발생량이 작고, NA가 높은 광속에서도 구면 수차를 비롯한 모든 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 각 굴절면의 편심 등 오차로 인한 모든 수차의 열화가 적고 제조가 용이한 대물 렌즈로 할 수 있다. 또한, 각 렌즈를 플라스틱 재료로 형성하면, 렌즈의 체적이 큰 2매의 렌즈로 구성된 NA가 높은 대물 렌즈일지라도 경량이기 때문에, 포커싱용 액추에이터에의 부담의 경감, 고속의 추종, 소형 액추에이터로의 구동 등이 가능하고, 또한 사출 성형 등보다 대량생산을 저렴한 비용으로 할 수 있게 된다.
플라스틱 렌즈는 유리 렌즈와 비교하여 온도 변화로 인한 굴절률이나 형상 변화가 크기 때문에, 이로 인한 성능 열화가 문제로 되기 쉬운데, 이 성능 열화, 즉 구면 수차의 증대는 NA의 4승에 비례하여 커지기 때문에, NA가 높아질수록 문제가 된다. 일반적으로 플라스틱 렌즈의 온도 변화에 대한 굴절률의 변화는 -10×10-5/℃ 정도이다. NA가 높은 대물 렌즈를 플라스틱 재료로 형성된 2매의 렌즈로 구성할 경우, 대물 렌즈의 초점 거리에 대해 워킹 디스턴스가 작으면, 온도 상승시에는 보정 부족의 저차(低差)의 구면 수차가 발생하고, 온도 하강시에는 저차의 보정 과잉된 구면 수차가 발생한다. 이에 비하여, 대물 렌즈의 초점 거리에 대해 워킹 디스턴스를 크게 해 가면, 온도 변화시에 상술한 저차의 구면 수차와는 역극성인 고차의 구면 수차를 발생시킬 수 있다. 이 때, 대물 렌즈의 초점 거리와 워킹 디스턴스가 수식 9를 만족함으로써, 저차의 구면 수차의 발생량과, 반대 극성인 고차의 구면 수차의 발생량의 균형을 양호하게 취할 수 있게 되므로, 플라스틱 재료로 형성된 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 온도 변화시에 있어서의 파면 수차의 열화가 적은 대물 렌즈로 할 수 있다. 수식 9의 하한 이상으로 온도 상승시의 구면 수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않고, 상한 이하로 온도 상승시의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않는다. 또한, 수식 9의 하한 이상으로 온도 하강시의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않고, 상한 이하로 온도 하강시의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않는다.
온도 변화시의 구면 수차를 양호하게 보정하기 위해서는, 수식 1의 값은 0.14 정도가 가장 바람직하다. 이하, 구체예를 들어 설명한다. 도 49에 기준 온도에서 +30℃ 온도 상승한 경우의, 3종류의 대물 렌즈의 구면 수차도를 도시한다. 모두 플라스틱 재료로 형성된 2매의 정렌즈로 이루어진 대물 렌즈이다. 수식 9의 값은 각각 (a) 0.08, (b) 0.14, (c) 0.25이다. 수식 9의 하한을 넘은 (a)의 경우는, 온도 상승시에 언더인 저차의 구면 수차가 크게 발생하지만, 오버인 고차의 구면 수차의 발생이 작기 때문에 전체적으로 보정 부족의 구면 수차로 된다. 이에비하여, 수식 9의 상한을 넘은 (c)의 경우는 온도 상승시에 언더인 저차의 구면 수차의 발생이 작음에도 불구하고, 오버인 고차의 구면 수차가 크게 발생하기 때문에 전체적으로 보정 과잉의 구면 수차로 된다. 수식 1의 가장 바람직한 조건인 (a)의 경우에는, 온도 상승시에 발생하는 언더인 저차의 구면 수차와 오버인 고차의 구면 수차의 균형이 잡혀 있으며, 전체적으로 거의 완전 보정형의 구면 수차로 되어 있다.
또한, NA가 큰 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면 워킹 디스턴스가 작아지기 쉽기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인해 대물 렌즈가 광 정보 기록 매체와 접촉할 가능성이 크다는 문제가 있었으나, 수식 9를 만족함으로써 직경이 작을지라도 워킹 디스턴스를 크게 확보할 수 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인한 대물 렌즈와 광 정보 기록 매체의 접촉을 방지할 수 있다.
그런데, 광 픽업 장치에 있어서 광원으로서 사용되는 반도체 레이저는 그 발진 파장에 ±10㎚ 정도의 개체간 편차가 있으나, 기준 파장에서 벗어난 발진 파장을 갖는 반도체 레이저를 광원으로 사용한 경우, 대물 렌즈에서 발생하는 구면 수차는 개구수가 커질수록 커지기 때문에, 기준 파장에서 벗어난 발진 파장을 갖는 반도체 레이저는 사용할 수 없게 되므로 광원으로서 사용하는 반도체 레이저의 선별이 필요해진다. 그리고, 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈와 비교하여 굴절률이 작기 때문에, 기준 파장에서 벗어난 발진 파장을 갖는 반도체 레이저를 광원으로 사용한 경우, 대물 렌즈에서 발생하는 구면 수차는 커지는 경향이 있었다. 그러나, 수식 9를 만족함으로써 플라스틱 재료로 형성된 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 기준 파장에서 벗어난 발진 파장을 갖는 반도체 레이저를 광원으로 사용한 경우에 발생하는 구면 수차를 작게 억제할 수 있게 된다. 수식 9의 하한 이상으로 발진 파장이 장파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하로 발진 파장이 장파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다. 또한, 수식 9의 하한 이상으로 발진 파장이 단파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않고, 상한 이하로 발진 파장이 단파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않는다.
제20 태양과 같이 상술한 대물 렌즈에 있어서 전부 4면의 굴절면 중 제1면 내지 제3면까지의 적어도 2개의 면을 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차, 비점 수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있으므로 대물 렌즈와 광원의 광축의 어긋남에 따른 파면 수차의 열화를 줄일 수 있다. 이 때, 적어도 제1면과 제3면의 2개의 면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하고 치밀하게 상술한 수차를 보정할 수 있으므로 바람직하다. 그리고, 제2면도 비구면으로 함으로써 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축의 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 작게 억제할 수 있으므로 더욱 바람직하다. 또한, 대물 렌즈가 플라스틱제이면 굴절면을 비구면으로 하기가 쉬워 제조 비용이 증가하는 일은 없다.
제21 태양의 수식 10은 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 배분을 적절하게 하기 위한 것으로서, 수식 10의 하한 이상으로 온도 상승시의 구면 수차 및 광원의 파장이 기준 파장에서 장파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다. 또한, 온도 하강시의 구면 수차 및 광원의 파장이 기준 파장에서단파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않는다. 그리고, 코마 수차나 비점 수차 등의 상고특성을 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 제1 렌즈의 제1면과 제2면의 광축 어긋남 및 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 수식 10의 상한 이하로 온도 상승시의 구면 수차 및 광원의 파장이 기준 파장에서 장파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않는다. 또한, 온도 하강시의 구면 수차 및 광원의 파장이 기준 파장에서 단파장측으로 벗어났을 때의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다. 그리고, 제3면, 즉 제2 렌즈의 광원측 면의 곡률 반경이 지나치게 작아지지 않아서 제2 렌즈의 기울기로 인한 수차 열화를 줄일 수 있고, 제3면의 최대 유효 직경 위치에 있어서의 비구면의 접면과 광축에 수직인 평면이 이루는 각도가 지나치게 커지지 않기 때문에 렌즈 성형을 위한 금형의 가공이 용이해진다. 또한, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 간격이 지나치게 커지지 않기 때문에, 대물 렌즈의 전체 길이를 작게 억제할 수 있으므로 광 픽업 장치의 소형화를 달성할 수 있다. 이상에서 수식 10은 1.3 ≤ f1/f2 ≤ 4.2를 만족하는 것이 바람직하다.
제22 태양의 수식 11은 제1 렌즈의 적절한 형상에 관한 것으로서, 수식 11의 하한 이상으로 제2면, 즉 제1 렌즈의 광 정보 기록 매체측 면의 최대 유효 직경 위치에 있어서의 면의 법선과 입사 광선이 이루는 각도가 지나치게 작아지는 경우가 없기 때문에, 제1면에서의 반사광이 광 픽업 장치의 수광 소자로 입사되는 것에 기인하는 불요 신호의 검출을 방지할 수 있다. 또한, 제1 렌즈의 중심 두께가 지나치게 커지지 않기 때문에, 대물 렌즈의 전체 길이를 작게 억제할 수 있으므로 광 픽업 장치의 소형화를 달성할 수 있다. 수식 11의 상한 이하로 제1 렌즈의 제1면과 제2면의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 이상에서 수식 11은 0.8 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 4.0을 만족하는 것이 바람직하다.
제23 태양과 같이 사용 파장이 500㎚ 이하로 되면, 회절에 의한 영향이 작아지고, 집광 스폿의 크기는 보다 작아져서 고밀도의 기록·재생이 가능해지는데, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록을 위한 빛의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되는데, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 대물 렌즈로 하면 열화의 영향은 미약하기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제24 태양과 같이 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수(NA)를 0.70 이상으로 높임으로써(종래의 광 정보 기록 매체, 예컨대 CD에서는 0.45, DVD에서는 0.60임), 정보 기록면 상으로 집광시키는 스폿의 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 이와 같이 대물 렌즈의 개구수를 높임으로써, 광축에 대해 수직인 면으로부터의 광 정보 기록 매체의 기울기나 휨에 기인하는 코마 수차의 발생이커지는 문제가 발생하는데, 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 작게 함으로써 이와 같은 코마 수차의 발생을 억제할 수 있고, 대물 렌즈의 개구수를 0.7 이상으로 높인 경우에는, 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께(t)를 0.6㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다(종래의 광 정보 기록 매체, 예컨대 CD에서는 1.2㎜, DVD에서는 0.6㎜임).
제25 태양과 같이 재료를 선택하면, 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 광학 소자중에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이로 인해 발생하는 수차를 억제할 수 있다. 특히 대물 렌즈의 개구수가 크면, 수차 발생은 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 작게 억제할 수 있다.
제26 태양과 같이 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면, 광선에 대한 굴절력을 4개의 면으로 분배할 수 있기 때문에, 각 굴절면에서의 수차의 발생량이 작고, NA가 높은 광속에 있어서도 구면 수차를 비롯한 모든 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 각 굴절면의 편심 등 오차로 인한 모든 수차의 열화가 적어 제조가 용이한 대물 렌즈로 할 수 있다.
또한, 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수(NA)를 0.70 이상으로 높임으로써 정보 기록면 상으로 집광시키는 스폿의 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 한편, NA가 큰 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면 워킹 디스턴스가 작아지기 쉽기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인해 대물 렌즈가 광 정보기록 매체와 접촉할 가능성이 크다는 문제가 발생한다. 워킹 디스턴스를 크게 확보하기 위해서는 대물 렌즈의 초점 거리를 크게 하는, 즉 대물 렌즈의 입사동 직경을 크게 하는 것이 유효한데, 이 경우 광 픽업 장치가 대형화되기 때문에 실용상 바람직하지 않다. 픽업 장치의 소형화와 워킹 디스턴스의 확보를 양립시키기 위해서는 수식 12을 만족하는 것이 바람직하다. 수식 12의 상한을 넘지 않도록 하면, 제2 렌즈의 파워가 지나치게 강해지지 않기 때문에, 제2 렌즈의 제조 오차 감도나 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있으므로 제조가 용이한 렌즈로 할 수 있다. 그리고, 정현(sine) 조건이 양호하게 보정된 렌즈로 할 수 있다. 수식 12의 하한을 넘지 않도록 하면, 직경이 작아도 워킹 디스턴스를 크게 확보할 수 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인한 대물 렌즈와 광 정보 기록 매체의 접촉을 방지할 수 있으므로 광 픽업 장치를 소형화할 수 있다. 이상에서 수식 12는 0.07 ≤ WD/ENP ≤ 0.14를 만족하는 것이 바람직하다.
제27 태양과 같이 상술한 대물 렌즈에 있어서 전부 4면의 굴절면 중 제1면 내지 제3면까지의 적어도 2개의 면을 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차, 비점 수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있으므로, 대물 렌즈와 광원의 광축의 어긋남에 따른 파면 수차의 열화를 줄일 수 있다. 이 때, 적어도 제1면과 제3면의 2개의 면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하고 치밀하게 상술한 수차를 보정할 수 있으므로 바람직하다. 그리고, 제2면도 비구면으로 함으로써 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축의 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 작게 억제할 수 있으므로 더욱 바람직하다.
제28 태양의 수식 13은 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 배분을 적절하게 하기 위한 것으로서, 수식 13의 상한을 넘지 않도록 하면, 제3면, 즉 제2 렌즈의 광원측 면의 곡률 반경이 지나치게 작아지지 않아서 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있고, 그리고 제3면의 최대 유효 직경 위치에 있어서의 비구면의 접면과 광축에 수직인 평면이 이루는 각도가 지나치게 커지지 않기 때문에 렌즈 성형을 위한 금형의 가공이 용이해진다. 수식 13의 하한을 넘지 않도록 하면, 코마 수차나 비점 수차 등의 상고특성을 양호하게 보정할 수 있다.
제29 태양의 수식 14의 상한을 넘지 않도록 하면, 제1 렌즈의 메니스커스의 정도가 지나치게 커지는 일이 없어서 제1 렌즈의 제1면과 제2면 사이의 축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 수식 14의 하한을 넘지 않도록 하면, 제2면, 즉 제1 렌즈의 광 정보 기록 매체측 면의, 최대 유효 직경 위치에 있어서의 면의 법선과 입사 광선이 이루는 각도가 지나치게 작아지는 일이 없기 때문에, 제2면에서의 반사광이 광 픽업 장치의 수광 소자로 입사되는 것에 기인하는 불요 신호의 검출을 방지할 수 있다.
제30 태양과 같이 사용 파장이 500㎚ 이하로 되면, 회절에 의한 영향이 작아지고, 집광 스폿의 크기는 보다 작아져서 고밀도의 기록·재생이 가능해지는데, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 분광 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록광의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 판독시에 상기 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되는데, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 대물 렌즈로 하면 열화의 영향은 미약하기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제31 태양과 같이 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께가 0.6㎜ 이하로 되면, 투명 기판으로 인한 구면 수차의 보정 효과가 작아지는데, 대물 렌즈를 2매 구성으로 함으로써 구면 수차를 충분히 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 NA가 0.7 이상이 되어도 상기 광 정보 기록 매체의 미소한 기울기나 휨으로 인한 코마 수차의 발생이 작아서 양호한 집광 성능을 얻을 수 있다.
제32 태양과 같이 재료를 선택하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인해 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따른 수차를 줄일 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차의 발생은 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제1 내지 제32 태양에 의해 양호한 대물 렌즈를 얻을 수 있는데, NA가 크고, 파장이 더욱 짧은 광원을 사용하여 기록 밀도를 높이고자 할 경우, 각종 오차의 영향, 특히 구면 수차의 변동을 무시할 수 없게 된다. 그래서, 제33 태양과 같이 광원과 상기 대물 렌즈의 사이에 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 각종 오차가 있어도 양호한 집광 특성을 유지할 수 있는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제34 태양과 같이 온도·습도의 변화로 인해 대물 렌즈, 특히 플라스틱 렌즈로 만들어진 대물 렌즈 등에서 발생하는 구면 수차 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 환경 변화에 대해서도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제35 태양과 같이 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동으로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 상기 광 정보 기록 매체에 제조 오차 등이 있어도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제36 태양과 같이 광 정보 기록 매체가 보호층 등의 투명 기판을 사이에 두고 복수의 기록층을 갖는 경우, 각 기록층에 있어서의 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 각 기록층으로의 집광 스폿은 모두 양호하게 할 수 있으므로 기록면 밀도가 큰 광 메모리용 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제37 태양과 같이 광원의 발진 파장의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 광원 장치의 오차가 있어도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제38 태양과 같이 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 및 광원의 발진 파장의 변동 중 적어도 2 개의 조합에 의해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 항상 집광 특성이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다. 이와 같은 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 대물 렌즈, 광원, 광 정보 기록 매체 등으로의 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않고, 그럼으로써 성능이 좋은 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제39 태양과 같이, 예컨대 전압 인가 등에 의해 굴절률의 분포를 발생시키는 장치에 의해 구면 수차의 변동을 보정하도록 하면, 가동부가 없는 기계적으로 간단한 구조의 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제40 태양과 같이 구면 수차 보정 수단을 적어도 1장의 정렌즈와 적어도 1장의 부렌즈를 포함하는 빔 익스팬더의 구성으로 하고, 적어도 1개의 렌즈를 광축 방향을 따라 변위 가능하도록 하면, 대물 렌즈로 입사되는 광선속(光線束)의 발산도를 변화시킬 수 있으므로 구면 수차를 변화시킬 수 있다. 또한, 정렌즈와 부렌즈를 포함함으로써 색 수차를 보정하기가 쉬워지고, 렌즈 위치를 고정하면, 파장 변동으로 인한 발산도, 즉 구면 수차의 변동을 억제할 수 있으므로, 모드 홉 등 순간적으로 발생하는 파장 변동으로 구면 수차 보정 수단을 추종할 수 없는 경우에도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제41 태양의 수식 15를 만족하도록 정렌즈와 부렌즈의 아베수를 선택하면, 색 수차가 양호하게 보정된 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제42 태양의 수식 16 및 수식 17을 만족하도록 하면, 더욱 바람직하게 색 수차가 보정된 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제43 태양의 수식 18을 만족하도록 정렌즈와 부렌즈의 아베수의 차이를 선택하면 더욱 좋다. 수식 18의 하한을 넘지 않도록 하면, 색 수차의 보정은 용이해지고, 정렌즈 및 부렌즈의 굴절력을 지나치게 크게 하는 일 없이 색 수차를 보정할수 있고, 코마 수차 등의 상고특성의 열화가 적은 집광 광학계를 얻을 수 있다. 수식 18의 상한을 넘지 않도록 하면, 재료의 입수가 용이하여 내부 투과율이나 가공성에 문제가 있는 재료로 되는 일이 없다. 그리고, 가동 요소의 재료를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 가동 요소가 충분히 경량이고, 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우라도 용이하게 추종할 수 있는 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제44 태양과 같이 정렌즈를 아베수가 70 이하인 재료로 하면, 내산성이나 내후성 등이 우수한 재료를 선택할 수 있고, 부렌즈를 아베수가 40 이상인 재료로 하면 내부 투과율, 특히 단파장에서의 투과율이 우수한 재료를 선택할 수 있게 되므로 원형띠 모양의 회절 구조를 갖게 함으로써 색 수차의 보정도 충분히 할 수 있다.
제45 태양과 같이 가동 요소를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 가동 요소가 충분히 경량이고, 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우라도 쉽게 추종할 수 있는 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제46 태양과 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면 사출 성형 등보다 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
제47 태양과 같이 하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따라 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
제48 태양과 같이 회절 구조를 2차 이상의 회절광을 이용하는 구조로 하면, 각 원형띠 사이의 단차가 커지고, 또한 각 원형띠 사이의 간격이 큰 구조로 되어, 회절 구조의 형상 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않는다. 일반적으로, 1차의 회절광을 이용하는 경우에 비하여 2차 이상을 이용하는 경우에는 회절 효율의 파장 변화로 인한 저하가 크지만, 단일 파장에 가까운 광원을 사용하는 경우에는 거의 문제가 되지 않으므로, 제조가 용이하고 충분한 회절 효율을 갖는 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
제49 태양과 같이 사용 파장이 500㎚ 이하로 되면, 회절에 의한 영향이 작아지고, 집광 스폿의 크기는 더욱 작아져서 고밀도의 기록·재생이 가능해지는데, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록을 위한 빛의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 구면 수차 보정 수단을 왕복으로 통과하여 센서로 입사되는 경우에도 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되는데, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 구면 수차 보정 수단으로 하면 열화의 영향은 미약하게 되어, 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제50 태양과 같은 구성의 구면 수차 보정 수단으로 하면, 간단하고 저렴함에도 불구하고 성능이 양호한 구면 수차 보정 수단으로 된다.
제51 태양과 같이 집광 광학계에서 구면 수차가 보정 과잉 방향으로 변동할때에는 정렌즈와 부렌즈의 간격을 감소시키도록 하면, 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 커져서 대물 렌즈에서 구면 수차가 발생하고, 전체적으로 구면 수차가 보정된다. 반대로, 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변동되었을 때에 정렌즈와 부렌즈의 간격을 넓히도록 하면, 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 작아지거나 또는 집광 광속이 입사되어 대물 렌즈에서의 구면 수차의 발생이 감소하며, 그로 인해 전계에서의 구면 수차가 보정된다.
그리고, 제52 태양의 수식 19 및 수식 21을 만족하는 집광 광학계로 하면, 회절에 의한 스폿의 확장이 작아져서 보다 고밀도의 집광 광학계를 얻을 수 있다. 또한, 수식 20을 만족하는 광 정보 기록 매체를 사용하면, 광 정보 기록 매체의 기울기나 휨 등으로 인한 집광 스폿의 확장이 작아 양호한 기록 및/또는 재생이 가능해진다.
제53 태양의 수식 22를 만족하도록 색 수차를 보정하면, NA가 0.7 이상이어도 광원의 미소한 파장 변동으로 인한 스폿 사이즈의 확장을 충분히 방지할 수 있다.
제54 태양과 같은 광 정보 기록 매체로의 기록 및/또는 재생시에 광원으로부터의 광을 콜리메이팅하여 대물 렌즈로 입사시키도록 하는 커플링 렌즈에 의해 10㎚ 정도의 파장 변동으로 색 수차가 과잉으로 보정된 커플링 렌즈로 하면, 대물 렌즈 등의 그 외의 광학계에서 발생하는 색 수차와 상쇄 보정할 수 있는 커플링 렌즈를 얻을 수 있다. 일반적으로, 커플링 렌즈는 광원에서 출사되는 광속의 발산도가 작기 때문에 대물 렌즈에 비하여 굴절력이 작아도 되므로 제조시의 요구 정밀도가대물 렌즈만큼 엄격하지 않고, 또한 워킹 디스턴스 등의 제약이 작기 때문에 수차 보정에 여유가 있다. 색 수차를 커플링 렌즈로 캔슬하도록 하면, 색 수차를 엄격하게 보정하지 않은 대물 렌즈도 이 커플링 렌즈와 조합하여 사용함으로써, 파장 변동으로 인한 영향이 크게 표출되는 고밀도 광 정보 기록용 집광 광학계의 대물 렌즈로서 사용할 수 있게 된다.
제55 태양과 같이 적어도 1개의 면을 광축에서 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면으로 함으로써 1장의 렌즈라도 구면 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 1개의 면을 복수의 동심형의 원형띠 단차를 갖는 회절면으로 함으로써 색 수차를 과잉으로 보정할 수 있으므로, 간단한 구성으로 제54 태양에서 설명한 작용을 갖는 커플링 렌즈를 얻을 수 있다.
제56 태양과 같이 광원에서 먼 측의 면을 광축에서 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차도 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 광원측 면을 거시적으로는 구면의 회절면으로 하면 간단한 구성이면서 색 수차를 상기한 바와 같이 과잉 보정할 수 있다.
제57 태양과 같이 상기 회절면을 형성하면, 원하는 색 수차 보정 상태의 커플링 렌즈를 얻을 수 있다. 수식 23의 하한을 넘지 않도록 하면, 색 수차는 과잉 보정 경향으로 되어 대물 렌즈 등의 색 수차를 상쇄시킬 수 있다. 수식 23의 상한을 넘지 않도록 하면, 최소 원형띠 피치가 지나치게 작아지지 않으므로, 제조가 용이한 커플링 렌즈를 얻을 수 있다.
제58 태양과 같이 회절 구조를 2차 이상의 회절광을 이용하는 구조로 하면,각 원형띠 사이의 단차가 커지고, 또한 각 원형띠 사이의 간격이 큰 구조로 되어 회절 구조의 형상 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않는다. 일반적으로 1차의 회절을 이용하는 경우에 비하여 2차 이상을 이용하는 경우에는 회절 효율의 파장 변화로 인한 저하가 크지만, 단일 파장에 가까운 광원을 사용하는 경우에는 거의 문제가 되지 않기 때문에, 제조가 용이하며 충분한 회절 효율을 갖는 커플링 렌즈를 얻을 수 있다.
제59 태양과 같은 1군 2매의 접합 렌즈의 구성이라도 색 수차를 적당하게 과잉 보정한 커플링 렌즈를 얻을 수 있다.
제60 태양과 같이 적어도 1개의 면을 비구면으로 하면 구면 수차를 보정할 수 있기 때문에, 접합면에 의한 구면 수차의 보정 효과를 고려하지 않아도 되며, 색 수차의 보정을 적합하게 할 수 있다. 수식 24 및 수식 25를 만족하도록 하면 더욱 양호한 성능의 커플링 렌즈를 얻을 수 있다.
제61 태양과 같이 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 커플링 렌즈는 충분히 경량으로 할 수 있어 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우에도 쉽게 추종할 수 있는 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제62 태양과 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면 사출 성형 등보다 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 커플링 렌즈를 얻을 수 있다.
제63 태양과 같이 하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따라 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 NA가 크면,수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
제64 태양과 같이 광원과 대물 렌즈 사이에 광축 방향으로 변위할 수 있도록 한 상술한 커플링 렌즈를 구비한 집광 광학계로 하고, 광 정보 기록 매체를 포함하는 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 상기 커플링 렌즈를 변위시켜 보정함으로써, 광원 파장이 보다 짧고, NA가 보다 크고, 보다 작은 사이즈의 집광 스폿이 필요한, 고밀도의 광 메모리용 집광 광학계로서 사용할 수 있다.
제65 태양과 같이 광원의 발진 파장의 오차나 편차가 있으면, 파장의 차이로 인한 굴절률 차이로 인해 수차 보정의 균형이 깨져서 구면 수차가 변화되는데, 이것을 상기 커플링 렌즈를 변위시켜 보정하는 집광 광학계로 하면, 항상 집광 특성이 최적으로 유지된 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제66 태양과 같이 온습도 변화로 인해 집광 광학계를 구성하는 렌즈의 굴절률이 변화되어 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하도록 하면, 플라스틱 렌즈 등의 재료를 사용하여도 온습도 변화의 영향을 받지 않는 성능이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제67 태양과 같이 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께가 제조 오차로 편차가 발생하거나 부분적인 두께의 차이가 있을 경우에도 이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 상기 커플링 렌즈가 변위되어 보정할 수 있기 때문에, 각종 매체의 상태에 대처할 수 있으므로 항상 양호한 집광 상태를 유지할 수 있는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제68 태양과 같이 온습도 변화, 광원의 발진 파장의 차이 또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께 변동 중 적어도 2개 이상이 조합됨으로써 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하도록 하면, 더욱 사용하기 쉽고, 항상 집광 특성이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제69 태양과 같이 광 정보 기록 매체가 보호층 등의 투명 기판을 사이에 두고 복수의 기록층을 갖는 것으로서, 각 기록층에 있어서의 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 보정 수단을 설치하면 각 기록층으로의 집광 스폿은 모두 양호하게 할 수 있으므로 기록면 밀도가 큰 광 메모리용 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제70 태양과 같이 하면, 집광 광학계에서 구면 수차가 보정 과잉 방향으로 변동할 때에 상기 광원과 커플링 렌즈의 간격을 감소시켜 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 커지도록 하면, 대물 렌즈에서 구면 수차가 발생하고, 전체적으로 구면 수차가 보정된다. 반대로 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변동하였을 때는 상기 광원과 상기 커플링 렌즈의 간격을 넓히고자 하면, 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 작거나 또는 집광 광속이 입사하게 되어 대물 렌즈에서의 구면 수차의 발생은 감소하고, 따라서 전계에서의 구면 수차가 보정된다.
상기 제64 내지 제70 태양에 따른 집광 광학계는 모두 제54 내지 제63 태양에 따른 커플링 렌즈를 사용하고 있기 때문에, 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계 전체에서 색 수차가 양호하게 보정되어 있기 때문에, 광원의 모드 홉 등 순간적으로 커플링 렌즈의 변위를 추종할 수 없는 파장 변동이 일어나도 집광 스폿이 열화되지 않는다. 또한, 광원의 발진 파장의 차이 등 변동량이 커서 구면 수차의 보정 균형이 깨지는 경우에는 잔존하는 구면 수차를 커플링 렌즈의 변위로 보정할 수 있다.
제71 태양과 같이 제1 내지 제32 태양에서 설명한 대물 렌즈를 조합하면 더욱 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제72 태양과 같이 수식 26을 만족하는 NA가 높은 대물 렌즈로 하면, 집광 스폿은 작게 할 수 있고, 수식 27을 만족하는 두께의 투명 기판 두께로 하면 광 정보 기록 매체가 기울어지거나 휨으로써 집광 스폿 직경이 커지는 것을 방지하고, 수식 28을 만족하는 단파장으로 광원을 사용하면 회절의 영향이 작아 집광 스폿을 작게 할 수 있다. 또한, 집광 광학계 전체에서 색 수차가 양호하게 보정되어 있기 때문에, 단파장 영역에서 약간의 파장 변화로 인한 큰 굴절률 변화의 영향은 보정되어 있으며, 집광 스폿을 크게 하는 각종 오차 요인으로 인해 일어나는 구면 수차 변동도 커플링 렌즈의 변위로 보정할 수 있어, 항상 작은 집광 스폿을 유지할 수 있으므로 고밀도의 광 메모리를 실현할 수 있게 된다.
제73 태양과 같이 수식 29를 만족하도록 집광 광학계의 색 수차를 보정하면, 충분히 작은 집광 스폿을 항상 얻을 수 있게 된다.
제74 태양과 같이 광 픽업 장치를 구성하면, 기록 비트 사이즈가 작고 기록 밀도가 큰 광 정보 기록 매체로의 기록 및/또는 재생이 양호하게 실행되는 고성능이고 저렴한 광 픽업 장치를 얻을 수 있다. 집광 광학계의 선택에 의해 각각 상술한 특성이 있는 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
제75 태양과 같이 대물 렌즈가 수식 8'를 만족함으로써, 저렴하고 경량의 대물 렌즈이면서 고개구수(NA)화에 대응할 수 있다.
제76 태양과 같이 500㎚ 이하의 파장을 발생하는 광원을 사용하는 경우라도, 두께가 3㎜에 있어서의 광원이 발생하는 빛의 파장에서의 내부 투과율이 90% 이상인 플라스틱 재료로 본 발명에 따른 대물 렌즈를 형성함으로써, 종래의 단렌즈 구성의 대물 렌즈에 비하여 렌즈 두께나 체적이 큰 2군 구성의 대물 렌즈일지라도, 광투과율이 충분히 크기 때문에 기록 재생 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있고, 또한 중량이 작기 때문에 보다 소형의 액추에이터에 의한 구동이나 저소비 전력화를 달성할 수 있다. 또한, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료로 형성함으로써, NA 가 0.70 이상인 대물 렌즈일지라도 흡수로 인한 결상 성능의 열화를 작게 억제할 수 있다. 여기에서, 내부 투과율이란 플라스틱 재료에 대한 입사광의 강도와 출사광의 강도의 비로서, 표면 반사 손실이나 면 사이의 반사에 의한 영향은 고려하지 않은 것이다.
또한, 2군 구성의 렌즈의 설계에 있어서는, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인해 발생하는 비점 수차나 코마 수차 등을 보정하여 조립이 용이한 렌즈로 하는 것이 공정수의 저감 및 비용 절감의 관점에서 중요하다. 또한, NA가 높은 대물 렌즈에서는, 제조 오차에 대한 충분한 공차를 확보한 경우 워킹 디스턴스가 작아지는 경향이 있는데, 워킹 디스턴스가 작으면, 액추에이터에 의한 구동시에 광 정보 기록 매체와 접촉하여 정보 기록면을 파손할 우려가 있다. 제77 태양의 수식 19'는, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 양호하게 보정하고, 또한 제조 오차에 대한 충분한 공차를 확보하면서 실용상 문제가 되지 않을 정도의 워킹 디스턴스를 확보하기 위한, 제1 렌즈의 가장 광원측의 면과 제2 렌즈의 가장 광원측의 면의 새그(sag)량에 관한 조건식이다. 상기 수식의 하한을 넘지 않도록 하면, 제2 렌즈의 파워 부담이 지나치게 커지지 않기 때문에, 제2 렌즈의 광원측 면의 예상 각도가 지나치게 커지지 않으므로 다이아몬드 바이트에 의한 금형 가공을 정확하게 실시할 수 있다. 또한, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 양호하게 보정할 수 있으므로 조립이 용이한 렌즈로 할 수 있다. 상기 수식의 상한을 넘지 않도록 하면, 워킹 디스턴스가 지나치게 작아지지 않기 때문에, 액추에이터에 의한 구동이 용이한 대물 렌즈로 할 수 있고, 또한 제1 렌즈의 파워 부담이 지나치게 커지지 않기 때문에, 제1 렌즈의 광원측 면의 예상 각도가 지나치게 커지지 않으므로 다이아몬드 바이트에 의한 금형 가공을 정확하게 실시할 수 있다. 또한, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 양호하게 보정할 수 있으므로 조립이 용이한 렌즈로 할 수 있다.
상기 작용을 달성하기 위해서는, 제78 태양과 같이 수식 22'를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
제79 태양에 의하면, 기록을 위한 빛의 강도를 더욱 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 더욱 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 한층 좋게 할 수 있다.
제18 태양과 같이 재료를 선택하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따른 수차를 줄일 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차의 발생은 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다. 이것은 제80 태양과 같이 하면 한층 효과적이 된다.
본 발명의 제2-1 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 수식 30 및 수식 31을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 30]
A ≥ 0.70
[수식 31]
0.05 ＜ WD/ENP ＜ 0.25
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스(㎜)
ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경(㎜)
이 대물 렌즈와 같이 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면, 광선에 대한 굴절력을 4개의 면으로 분배할 수 있기 때문에, 각 굴절면에서의 수차의 발생량이 작아서 NA가 높은 광속에 있어서도 구면 수차를 비롯한 모든 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 각 굴절면의 편심 등 오차로 인한 모든 수차의 열화가 적고 제조가 용이한 대물 렌즈로 할 수 있다.
또한, 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수(NA)를 0.70 이상으로 높임으로써(종래의 광 정보 기록 매체, 예컨대 CD에서는 0.45, DVD에서는 0.60임), 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿의 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 그러나, NA가 큰 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면 워킹 디스턴스가 작아지기 쉽기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인해 대물 렌즈가 광 정보 기록 매체와 접촉할 가능성이 크다는 문제가 발생한다. 워킹 디스턴스를 크게 확보하기 위해서는 대물 렌즈의 초점 거리를 크게 하는, 즉 대물 렌즈의 입사동 직경을 크게 하는 것이 유효한데, 이 경우 광 픽업 장치가 대형화되기 때문에 실용상 바람직하지 못하다. 픽업 장치의 소형화와 워킹 디스턴스의 확보를 양립시키기 위해서는 수식 31을 만족하는 것이 바람직하다. 수식 31의 상한을 넘지 않도록 하면, 제2 렌즈의 파워가 지나치게 강해지지 않기 때문에, 제2 렌즈의 제조 오차 감도나 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있으므로 제작이 용이한 렌즈로 할 수 있다. 그리고, 정현(sine) 조건이 양호하게 보정된 렌즈로 할 수 있다. 수식 31의 하한을 넘지 않도록 하면, 직경이 작더라도 워킹 디스턴스를 크게 확보할 수 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨으로 인한 대물 렌즈와 광 정보 기록 매체의 접촉을 방지할 수 있으므로 광 픽업 장치를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-2 태양에 따른 다른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음 수식 32를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 32]
0.05 ＜ WD/ENP ＜ 0.15
단, WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스(㎜)
ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경(㎜)
이 대물 렌즈와 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 형성하면, 렌즈의 체적이 큰 2매의 렌즈로 구성된 NA가 높은 대물 렌즈일지라도 경량이기 때문에, 포커싱용 액추에이터로의 부담의 경감, 고속의 추종, 소형 액추에이터로 구동 등이 가능하고, 또한 사출 성형 등보다 대량생산을 저렴한 비용으로 할 수 있게 된다.
또한, 일반적인 플라스틱 광학 재료의 아베수는 55 전후이고, 아베수가 특이한 값을 갖지 않으나, 띠 모양의 회절 구조를 형성함으로써 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 적절하게 조합함으로써 축상 색 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 특히, 파장이 짧은 광원으로 파장의 미소 변화에 대해 광학 재료의 굴절률이 크게 변화되어도 축상 색 수차를 충분히 보정할 수 있으므로 광원의 모드 홉 현상 등 순간적인 파장 변화가 일어나도 집광 스폿이 커지는 일이 없다.
또한, 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈와 비교하여 온도 변화로 인한 굴절률이나형상 변화가 크기 때문에, 이로 인한 성능 열화가 문제로 되기 쉽다. 이 성능 열화, 즉 구면 수차의 증대는 NA의 4승에 비례하여 커지기 때문에 NA가 높아질수록 문제가 된다. 일반적으로 플라스틱 렌즈의 온도 변화에 대한 굴절률의 변화는 -10×10-5/℃ 정도이다. NA가 높은 대물 렌즈를 플라스틱 재료로 형성된 2매의 렌즈로 구성할 경우, 대물 렌즈의 입사동 직경에 대해 워킹 디스턴스가 작으면, 온도 상승시에는 보정 부족 방향의 3차 구면 수차가 발생하고, 온도 하강시에는 보정 과잉 방향의 3차 구면 수차가 발생한다. 이에 비하여, 대물 렌즈의 입사동 직경에 대해 워킹 디스턴스를 크게 해 가면, 온도 변화시에 상술한 3차 구면 수차와는 역극성인 5차 이상의 고차 구면 수차를 발생시킬 수 있다. 이 때, 대물 렌즈의 입사동 직경과 워킹 디스턴스가 수식 32를 만족함으로써, 3차 구면 수차의 발생량과 역극성의 고차 구면 수차의 발생량과의 균형을 양호하게 취할 수 있게 되므로, 플라스틱 재료로 형성된 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 온도 변화시에 있어서의 파면 수차의 열화가 적은 대물 렌즈로 할 수 있다. 수식 32의 하한 이상에서 온도 상승시의 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하에서 온도 상승시의 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다. 또한, 수식 32의 하한 이상에서 온도 하강시의 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않고, 상한 이하에서 온도 하강시의 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않는다.
또한, 본 발명의 제2-3 태양에 따른 또 다른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 1개의 면에 띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음 수식 33를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 33]
0.05 ≤ PD/PT ≤ 0.20
단, PD : 상기 제i면에 형성된 회절 구조를
φb = b2ih2+b4ih4+b6ih6+ … .... [식 A]
에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타냈을 때(여기서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수임), PD = Σ(-2·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1)
PT : 굴절 렌즈와 회절 구조를 합한 대물 렌즈 전계(全系)의 파워(㎜-1)
이 대물 렌즈와 같이 회절 구조만의 파워와 대물 렌즈 전계의 파워가 수식 33을 만족하도록 대물 렌즈의 회절 구조를 결정함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 수식 33의 하한 이상에서 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하에서 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다.
또한, 본 발명의 제2-4 태양에 따른 또 다른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 1개의 면에 띠 모양의 회절 구조를 갖고, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색 수차 특성을 갖고, 다음 수식 34를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 34]
-1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색 수차의 변화량(㎜)
ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(㎜)
이 대물 렌즈와 같이 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색 수차 특성을 갖고, 다음 수식 34를 만족하는 것이 바람직하다. 회절 작용에 의해 대물 렌즈의 축상 색 수차를 거의 완전 보정하고, 또한 장·단파장측의 구면 수차 커브를 기준 파장의 구면 수차 커브와 평행해지도록 보정하면(이하, 색 수차 완전 보정형이라 함), 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면 수차의 열화가 작은 대물 렌즈로 할 수 있다. 그런데, 색 수차 완전 보정형으로 한 회절형 대물 렌즈에서는 회절 원형띠의 간격이 작아지기 쉽기 때문에, 원형띠 구조의 형상 오차에 의한 영향이 크게 나타나서 충분한 회절 효율을 얻을 없다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명자는 상술한 문제를 해결하기 위하여 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면 수차의 열화를 작게 억제하여도 여전히 회절 원형띠의 간격이 지나치게 작아지지 않는 회절형 대물 렌즈를 제안한다. 즉, 장·단파장측 구면 수차는 보정하지 않고, 대물 렌즈의 축상 색 수차를 보정 과잉으로 하여 기준 파장의 구면 수차 커브와 장·단파장측 구면 수차 커브를 교차시킴으로써(이하, 색 수차 과잉 보정형이라 함), 광원의 파장이 시프트된 때의 최적 입력 위치의 이동을 작게 억제할 수 있게 되어, 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면 수차의 열화가 작은 대물 렌즈로 할 수 있고, 또한 이에 따라 색 수차 과잉 보정형 대물 렌즈보다도 회절 원형띠 간격을 크게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-5 태양에 따른 또 다른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음 수식 35를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 35]
1.0 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 6.0
단, ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜) (i=1 또는 2)
이 대물 렌즈와 같이 수식 35의 상한을 넘지 않도록 하면, 제1 렌즈의 메니스커스의 정도가 지나치게 커지는 일이 없어서 제1 렌즈의 제1면과 제2면 사이의 축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지는 않는다. 하한을 넘지 않도록 하면, 구면 수차의 보정이 부족하지 않다.
또한, 본 발명의 제2-6 태양에 따른 또 다른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 제2면을 포함한 적어도 1개의 면에 띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음 수식 36을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 36]
1.0 ＜ (r2+r1)/(r2-r1)
단, ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜) (i=1 또는 2)
2매의 정렌즈로 구성된 NA가 높은 대물 렌즈에서는, 제1 렌즈가 수식 36을 만족하는 형상, 즉 메니스커스 형상을 갖는 경우, 제2면에 대한 마지널 광선의 입사각이 작아지는 경향이 있다. 이 경향은 워킹 디스턴스(WD)의 입사동 직경(ENP)에 대한 비(WD/ENP)의 값이 0.05보다 커지면 특히 현저해진다. 따라서, 제2면에서의 반사광이 광 픽업 장치의 광 검출기의 수광면 상에 스폿을 맺는 데에서 기인하는 광 검출기에 의한 불필요 광의 검출을 방지하기 위해 2매의 정렌즈로 구성된 NA가 높은 대물 렌즈에 있어서, 제1 렌즈가 메니스커스 형상을 갖는 경우에는 제2면에 대한 마지널 광선의 입사각이 지나치게 작아지지 않도록 제어할 필요가 있었다. 본 대물 렌즈와 같이 메니스커스 형상을 갖는 제1 렌즈를 갖는 2매 구성의 NA가 높은 대물 렌즈에 회절 구조를 형성하는 경우, 제2면에 회절 구조를 형성하면, 이하에 설명하는 이유에 의해 구면 수차 및 코마 수차를 보다 정교하게 보정할 수 있다. 투과광에 대해 n차 회절광의 강도가 최대로 되도록 광축 방향의 단차가 최적화된 원형띠 회절 구조에서 발생하는 반사 회절광 중 최대 강도를 갖는 것은m(≠n)차 회절광이기 때문에, 회절 구조가 설치되는 제2면으로 입사되는 마지널 광선의 입사각과 제2면에서 발생하는 상기 m차 회절광의 반사각은 반드시 다른 값으로 되어 반사광이 광 검출기의 수광면 상에 스폿을 맺지 않는다. 그 결과, 제2면에 대한 마지널 광선의 입사각을 자유롭게 선택할 수 있게 되어, 보다 정교하게 구면 수차 및 코마 수차가 보정된 고성능의 대물 렌즈로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-7 태양에 따른 또 다른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 광원측부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 사용 파장이 500㎚ 이하이며, 상기 사용 파장 영역에서 두께 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 대물 렌즈와 같이 사용 파장을 500㎚ 이하로 함으로써, 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿의 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 또한, 본 발명의 대물 렌즈는 광원의 발진 파장의 빛에 대해 두께 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 광학 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도의 발진 파장을 갖는 단파장 광원을 사용한 경우에는 광학 재료의 빛의 흡수로 인한 투과율의 저하가 문제로 되는데, 대물 렌즈를 상기한 바와 같은 내부 투과율을 갖는 재료로 형성함으로써 기록시에 광원의 출력을 크게 하지 않아도 되고, 또한 재생시의 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-8 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것이 바람직하다. 이와 같이, 전부 4면의 광학면 중 제1면 내지 제3면까지의 적어도 2개의 면을 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차, 비점 수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있다. 이 때, 적어도 제1면과 제3면의 2개의 면을 비구면으로 하면, 보다 정교하게 수차 보정을 할 수 있으므로 바람직하다. 그리고, 제2면도 비구면으로 함으로써, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축의 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 작게 억제할 수 있으므로 더욱 바람직하다. 또한, 대물 렌즈가 플라스틱제이면 굴절면을 비구면으로 하기가 쉽고, 제조 비용이 증가하는 일이 없다. 그리고, 본 명세서에서는 렌즈면을 광원측부터 제1면으로 한다.
또한, 본 발명의 제2-9 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서 다음 수식 37을 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 37]
NA ≥ 0.70
또한, 본 발명의 제2-10 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 2개 이상의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 2개 이상의 면을 회절면으로 하고, 회절 파워를 2개 이상의 면에 분배함으로써 각 면에 형성된 회절 원형띠의 간격을 크게 할 수 있기 때문에, 제조가 용이하고, 그럼으로써 회절 효율이 좋은 대물 렌즈로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-11 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에있어서, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 형성하면, 렌즈의 체적이 큰 2매의 렌즈로 구성된 NA가 높은 대물 렌즈여도 경량이기 때문에, 포커싱용 액추에이터로의 부담의 경감, 고속의 추종, 소형 액추에이터로 구동 등이 가능하고, 또한 사출 성형 등보다 대량생산을 저렴한 비용으로 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제2-12 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서 다음 수식 38을 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이 아베수가 수식 38을 만족하는 특이한 값을 갖지 않는 일반적인 광학 재료로 상술한 렌즈를 형성한 경우에도, 회절 구조를 가짐으로써 축상 색 수차를 양호하게 보정할 수 있기 때문에, 광학 재료의 선택의 폭을 넓힐 수 있으므로 재료비의 절감을 도모할 수 있다.
[수식 38]
νdi ≤ 65.0
단, νdi : 제i 렌즈의 d선의 아베수 (i=1 또는 2)
또한, 본 발명의 제2-13 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 기준 파장을 λ(㎜), 상기 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜), 상기 제i면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 상기 제i면의 유효 직경 내의 회절 구조의 띠 수를 Mi, 제i면의 유효 직경내의 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하였을 때, 다음 수식 39를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이 수식 39를 만족하도록 대물 렌즈의 회절 구조를 결정함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 양호하게 보정할 수있다. 수식 39의 하한 이상에서 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하에서 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다.
[수식 39]
0.04 ≤ f·λ·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.60
또한, 본 발명의 제2-14 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서 다음 수식 40을 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이 회절 구조만의 파워와 대물 렌즈 전계의 파워가 수식 40을 만족하도록 대물 렌즈의 회절 구조를 결정함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 수식 40의 하한 이상에서 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색 수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하에서 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색 수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다.
[수식 40]
0.01 ≤ PD/PT ≤ 0.20
단, PD : 상기 제i면에 형성된 회절 구조를 φb = b2ih2+b4ih4+b6ih6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타냈을 때(여기서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수임), PD = Σ(-2·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1)
PT : 굴절 렌즈와 회절 구조를 합한 대물 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
또한, 본 발명의 제2-15 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 다음 수식 41을 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 적절히 조합하여 축상 색 수차의 보정을 실시한 경우, 수식 41을 만족하는 것이 바람직하다. 수식 41의 상한 이하에서 광원의 모드 홉 현상 등 순간적인 파장 변화가 일어나도 집광 스폿이 지나치게 커지는 일이 없다.
[수식 41]
|ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, ΔfB : 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
또한, 본 발명의 제2-16 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 경우에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색 수차 특성을 갖고, 수식 42를 만족하는 것이 바람직하다. 이 회절 작용에 의해 장·단파장측 구면 수차는 보정하지 않고, 대물 렌즈의 축상 색 수차를보정 과잉으로 하여 기준 파장의 구면 수차 커브와 장·단파장측 구면 수차 커브를 교차시킴으로써, 광원의 파장이 시프트된 때의 최적 입력 위치의 이동을 작게 억제할 수 있게 되어 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면 수차의 열화가 작은 대물 렌즈로 할 수 있고, 또한 이에 따라 색 수차 과잉 보정형 대물 렌즈보다 회절 원형띠 간격을 크게 할 수 있다.
[수식 42]
-1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색 수차의 변화량(㎜)
ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(㎜)
또한, 본 발명의 제2-17 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 다음 수식 43을 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이 회절 구조의 원형띠 간격, 즉 광축에 수직인 방향의 띠 사이의 간격이 수식 43을 만족함으로써, 축상 색 수차가 보정됨과 동시에, 파장 변동시의 구면 수차도 양호하게 보정할 수 있기 때문에, 기준 파장에서 어긋난 발진 파장을 갖는 레이저 광원을 광 픽업 장치에 설치할 때의 콜리메이터 조정이 불필요해져서 광 픽업 장치의 조립 시간을 대폭 단축할 수 있다. 광로차 함수가 2차의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)만 갖고 있으면 (Ph/Pf)-2=0이 되는데, 기준 파장으로부터의 미소한 파장 변화로 인해 발생하는 구면 수차의 변화를 회절 작용에 의해 양호하게 보정하기 때문에, 광로차 함수의 고차의 광로차 함수 계수를 사용한다. 이 때, (Ph/Pf)-2가 0에서 어느 정도 멀어진 값을 취하는 것이 바람직하고, 수식 43을 만족하면, 파장 변화로 인한구면 수차의 변화를 회절 작용에 의해 양호하게 없앨 수 있다. 하한 이상에서 기준 파장에서 파장이 변화되었을 때의 구면 수차의 보정이 지나치게 부족하지 않고, 상한 이하에서 기준 파장에서 파장이 변화되었을 때의 구면 수차의 보정이 지나치게 과잉으로 되지 않는다.
[수식 43]
0.2 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 5.0
단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 이미지측 개구수에 있어서의 회절 띠 간격(㎜)
Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수의 1/2의 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
또한, 본 발명의 제2-18 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 상기 제i면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 ni차 회절광량이 다른 어느 한 차수의 회절광량보다 크고, 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생하기 위해 상기 회절 구조에서 발생한 ni차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이 구성은 2차 이상의 고차의 회절광을 이용하여 광 정보 기록 매체로의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 대물 렌즈에 관한 것이다. 원형띠 모양의 회절 구조를 2차 이상의 고차의 회절광의 회절 효율이 최대가 되도록 형성하면, 각 원형띠 사이의 단차 및 각 원형띠 사이의 간격이 커져서 회절 구조의 형상 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않는다. 일반적으로 1차의 회절광을 이용하는 경우에 비하여 2차 이상을 이용하는 경우에는회절 효율의 파장 변화로 인한 저하가 크지만, 단일 파장에 가까운 광원을 사용하는 경우에는 거의 문제가 되지 않기 때문에, 제조가 용이하고 충분한 회절 효율을 갖는 회절 구조를 갖는 대물 렌즈를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-19 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 다음 수식 44 및 수식 45를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 수식 44는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 파워 배분을 적절하게 하기 위한 것으로서, 상한을 넘지 않도록 하면, 즉 제2 렌즈의 파워가 지나치게 커지지 않도록 하면, 제3면, 즉 제2 렌즈의 광원측 면의 곡률 반경이 지나치게 작아지지 않아서 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있고, 또한 제2 렌즈의 중심 렌즈 두께에 대한 오차 감도가 지나치게 커지지 않는다. 하한을 넘지 않도록 하면, 즉 제1 렌즈의 파워가 지나치게 커지지 않도록 하면, 코마 수차나 비점 수차 등의 상고(像高) 특성을 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 수식 45의 상한을 넘지 않도록 하면 제1 렌즈의 메니스커스의 정도가 지나치게 커지지 않아서, 제1 렌즈의 제1면과 제2면 사이의 축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 하한을 넘지 않도록 하면 구면 수차의 보정이 부족하지 않다.
[수식 44]
1.5 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
[수식 45]
0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 6.0
단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(㎜) (i=1 또는 2)
ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜) (i=1 또는 2)
또한, 본 발명의 제2-20 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 상기 사용 파장 영역에서 두께 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 사용 파장을 500㎚ 이하로 함으로써, 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿의 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 또한, 본 발명의 대물 렌즈가 광원의 발진 파장의 빛에 대해 두께 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 광학 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도의 발진 파장을 갖는 단파장 광원을 사용한 경우에는 광학 재료의 빛의 흡수로 인한 투과율의 저하가 문제로 되는데, 대물 렌즈를 상기한 바와 같은 내부 투과율을 갖는 재료로 형성함으로써 기록시에 광원의 출력을 크게 하지 않아도 되고, 또한 재생시의 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-21 태양에 따른 대물 렌즈는, 상술한 각 대물 렌즈에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 대물 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 광학 소자중에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따라 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 대물 렌즈의 개구수가 크면, 수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 작게 억제할 수 있다. 그리고, 플라스틱 재료로서는 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 폴리올레핀계의 노르보르넨계 수지가 보다 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 각 대물 렌즈에 의해 2매의 정렌즈로 이루어진 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 직경이 작고 또한 워킹 디스턴스가 크고 또한 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 발생하는 축상 색 수차가 효과적으로 보정된 대물 렌즈, 및 플라스틱 재료로 형성된 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 이용할 수 있는 온도 범위가 크고 또한 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 발생하는 축상 색 수차가 효과적으로 보정된 2매의 정렌즈로 이루어진 대물 렌즈를 얻을 수 있는데, NA가 크고, 파장이 보다 짧은 광원을 사용하여 기록 밀도를 크게 하고자 하는 경우, 각종 오차의 영향, 특히 구면 수차의 변동을 무시할 수 없게 된다.
그래서, 본 발명에 따른 집광 광학계는, 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 상술한 각 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 광원과 대물 렌즈 사이에 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치하면 각종 오차가 있어도 양호한 집광 특성을 유지할 수 있는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-22 태양에 따른 또 다른 집광 광학계는, 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 상술한 각 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 광원의 발진 파장의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 보정 수단을 설치하면, 기준 파장에서 어긋난 발진 파장을 갖는 레이저 광원을 사용한 경우에도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있어 레이저 광원의 선별이 필요없어지므로 광 픽업 장치의 제조 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-23 태양에 또 다른 집광 광학계는, 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 상술한 각 대물 렌즈이고, 상기 집광 광학계는 적어도 1장의 플라스틱 재료로 형성된 광학 소자를 포함하고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 온도 및 습도 변화에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 온도 및 습도의 변화로 인해 플라스틱 재료로 형성된 광학 소자에서 발생하는 구면 수차 변동을 보정하는 보정 수단을 설치하면, 환경 변화에 대해서도 항상 집광 스폿을 양호하게 유지할 수 있기 때문에, 집광 광학계에 포함되는 구성 소자를 플라스틱 재료로 형성할 수 있게 되어 대폭적인 비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-24 태양에 따른 또 다른 집광 광학계는, 광원으로부터사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 상술한 각 대물 렌즈이고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동으로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 보정 수단을 설치하면, 광 정보 기록 매체에 제조 오차 등이 있어도 항상 집광 스폿을 양호하게 유지할 수 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 제조 오차에 대한 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않으므로, 광 정보 기록 매체의 대량 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-25 태양에 따른 또 다른 집광 광학계는, 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 상술한 각 대물 렌즈이고, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동 및 온습도 변화 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면(광 정보 기록 매체의 투명 기판을 포함함)에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 온도 및 습도 변화 또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 또는 광원의 발진 파장의 미소 변동의 조합으로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치하면, 항상 집광 특성이 양호한 집광 광학계를 얻을 수있다. 이와 같은 보정 수단을 설치하면, 대물 렌즈, 광원, 광 정보 기록 매체 등으로의 제조 정밀도의 요구가 지나치게 엄격해지지 않고, 그럼으로써 성능이 좋은 집광 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-26 태양에 따른 집광 광학계는, 상술한 각 집광 광학계에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 굴절률 분포가 가변인 것이 바람직하다. 이와 같이 전압 인가 등에 의해 굴절률의 분포를 발생시키는 장치로 구면 수차의 변동을 보정하도록 하면, 가동부가 없고 기계적으로 간단한 구조의 집광 광학계를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-27 태양에 따른 집광 광학계는, 상술한 각 집광 광학계에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 광축을 따라 변이시킴으로써 출사되는 광속의 발산도를 변화시킬 수 있는 광학 소자를 적어도 1개 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 구면 수차 보정 수단은 광축을 따라 변이시킴으로써 출사되는 광속의 발산도를 변화시킬 수 있는 광학 소자를 적어도 1개 포함하는 구성이어도 된다. 상기 광학 소자를 광축을 따라 변이시켜 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키면, 온습도 변화 또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 또는 광원의 발진 파장의 미소 변동 등으로 인해 발생하는 구면 수차는 주로 3차 구면 수차이기 때문에 이들을 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-28 태양에 따른 집광 광학계는, 상술한 각 집광 광학계에 있어서 상기 광학 소자는 비중이 2.0 이하의 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 광축을 따라 변이 가능한 광학 소자를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 상기 광학 소자가 충분히 경량이고, 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우라도 쉽게 추종 가능한 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다. 또한, 보다 소형의 액추에이터로 상기 광학 소자를 변이시킬 수 있으므로 광 픽업 장치의 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-29 태양에 따른 집광 광학계는, 상술한 각 집광 광학계에 있어서, 상기 광학 소자는 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 광축을 따라 변이 가능한 광학 소자를 플라스틱 재료로 구성하면 사출 성형 등보다 대량 생산이 가능해져서, 저렴한 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-30 태양에 따른 집광 광학계는, 상술한 각 집광 광학계에 있어서, 표면측부터 차례로 투명 기판과 정보 기록층이 복수개 적층된 구조를 갖는 광 정보 기록 매체로의 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 상기 복수개의 정보 기록면으로의 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱시키고, 또한 상기 복수개의 정보 기록층에서의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 상기 구면 수차 보정 수단에 의해 보정하는 것이 바람직하다.
이 집광 광학계는 광 정보 기록 매체의 표면측부터 차례로 투명 기판과 정보 기록층이 복수개 적층된 구조를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광 픽업 장치용 집광 광학계에 관한 것이다. 표면에서 정보 기록층까지의 투명 기판의 두께의 차이로 인한 구면 수차를 구면 수차 보정 수단에의해 양호하게 보정할 수 있고, 또한 대물 렌즈를 광축 방향으로 변이시키면, 원하는 정보 기록층에 초점을 맞출 수 있기 때문에, 각각의 정보 기록면 상에 양호한 파면을 형성할 수 있다. 따라서, 광 정보 기록 매체의 한쪽 면에 2배 또는 그 이상의 용량의 정보를 기록 및/또는 재생할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제2-31 태양에 따른 광 픽업 장치는, 500㎚ 이하의 파장의 빛을 발생시키는 광원과, 구면 수차의 변동을 보정하는 수단과, 이 구면 수차 보정 수단을 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계를 구비하고, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하여 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치로서, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하여 상기 대물 렌즈의 트래킹 오차 및/또는 포커싱 오차를 검출하기 위한 제1 검출 수단과, 상기 제1 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 트래킹 오차 및/또는 포커싱 오차를 저감시키기 위하여 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1 구동 장치와, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하여 상기 집광 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 검출하기 위한 제2 검출 수단과, 상기 제2 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 구면 수차의 변동을 저감시키기 위하여 상기 구면 수차 보정 수단을 구동시키는 제2 구동 장치를 구비하고, 상기 집광 광학계는 상술한 각 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
이 광 픽업 장치는 DVD 보다 고밀도·대용량의 차세대 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생을 실행하기 위한 광 픽업 장치에 관한 것이다. 대물 렌즈의 적어도 1개의 면에 광원의 파장이 장파장측으로 미소 변동된 경우에 대물 렌즈의 백 포커스가 짧아지는 파장 특성을 갖는 회절 구조를 형성함으로써, 500㎚ 이하와 같은 단파장 광원을 사용하였을 때에 문제가 되는 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 효과적으로 보정하고, 또한 광원과 대물 렌즈 사이에 구면 수차 보정 수단을 가짐으로써, 집광 광학계 중의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 양호하게 보정한다. 제2 구동 장치는 구면 수차 보정 수단을 구동시키는데, 이 때 정보 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하는 제2 검출 수단에서의 신호를 모니터하면서 집광 광학계에서 발생한 구면 수차가 최적으로 보정되도록 상기 구면 수차 보정 수단을 구동시킨다. 이 제2 구동 장치로서는 보이스 코일형 액추에이터나 피에조 액추에이터 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2-32 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상술한 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다. 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는 음성 및/또는 화상의 재생 장치에 의하면, 음성·화상의 기록 장치·재생 장치가 상술한 광 픽업 장치를 탑재함으로써, DVD 보다 고밀도·대용량인 차세대 광 정보 기록 매체에 대해 음성·화상의 기록 또는 재생을 양호하게 실행할 수 있다.
본 발명의 제3-1 태양에 따른 대물 렌즈는, 파장이 다른 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계와, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단을 갖고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈에 있어서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)로 하고, 상기 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ1으로 하고, 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ2(λ1＜λ2)로 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1으로 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)로 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-2 태양에 따른 대물 렌즈는, 파장이 다른 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계와, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단을 갖고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈에 있어서, 광원측부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 띠 모양의 회절 구조를 갖고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2 (t1＜t2)로 하고, 상기 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ1으로 하고, 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ2(λ1＜λ2)로 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-3 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 및 제3-2 태양에 있어서 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하이고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-4 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-3 태양에있어서 소정 위치의 물점(物点)과 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 상기 소정 위치와 광학적으로 동등한 거리에 있는 물점과 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-5 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-3 태양에 있어서 소정 위치의 물점과 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 상기 소정 위치와 광학적으로 동등하지 않은 거리에 있는 물점과 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-6 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-5 태양 중 어느 하나에 있어서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-7 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-6 태양 중 어느 하나에 있어서 다음 수식 46을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 46]
0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25
단, Pf : 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수(NA1)에 있어서의 회절 원형띠 간격
Ph : NA1의 1/2의 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격
또한, 본 발명의 제3-8 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-7 태양 중 어느 하나에 있어서 다음 수식 47, 수식 48을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 47]
1.3 ≤ f1/f2 ≤ 4.0
[수식 48]
0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 3.2
단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(제i 렌즈가 회절 구조를 갖는 경우에는, 굴절 렌즈와 회절 구조를 합한 제i 렌즈 전계의 초점 거리)
ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜) (i=1 및 2)
또한, 본 발명의 제3-9 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-8 태양 중 어느 하나에 있어서 다음 수식 49 내지 수식 54를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 49]
t1 ≤ 0.6㎜
[수식 50]
t2 ≥ 0.6㎜
[수식 51]
λ1 ≤ 500㎚
[수식 52]
600㎚ ≤ λ2 ≤ 800㎚
[수식 53]
NA1 ≥ 0.65
[수식 54]
NA2 ≤ 0.65
또한, 본 발명의 제3-10 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-9 태양 중 어느 하나에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-11 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-1 내지 제3-10 태양 중 어느 하나에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-12 태양에 따른 집광 광학계는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제3-1 내지 제3-11 태양 중 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)로 하고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중, 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)로 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-13 태양에 따른 집광 광학계는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제3-1 내지 제3-11 태양 중 어느 하나에 따른 대물 렌즈로서, 상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2 개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 온도·습도 변화에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-14 태양에 따른 집광 광학계는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제3-1 내지 제3-11 태양 중 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고, 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-15 태양에 따른 집광 광학계는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제3-1 내지 제3-11 태양 중 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고, 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-16 태양에 따른 집광 광학계는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈는 제3-1 내지 제3-11 태양 중 어느 하나에 따른 대물 렌즈이고, 상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판의 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 온도·습도 변화, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동 및 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-17 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-12 내지 제3-16 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은, 서로 다른 투명 기판의 두께를 갖는 각각의 광 정보 기록 매체에 대해, 각각의 투명 기판의 두께에 따라 상기 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-18 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-12 내지 제3-16 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 굴절률 분포가 가변인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-19 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-12 내지 제3-17 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은, 적어도 1장의 정렌즈와 적어도 1장의 부렌즈를 포함하고, 거의 평행하게 입사되는 광속을 입사를 거의 평행하게 출사하는 빔 익스팬더의 구성으로 되어 있고, 상기 정렌즈 및 부렌즈 중 적어도 1개의 렌즈가 광축방향을 따라 변이 가능한 가동 요소로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-20 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-19 태양에 있어서 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈가 다음 수식 55를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 55]
νdP ＞ νdN
단, νdP : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치
νdN : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치
또한, 본 발명의 제3-21 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-20 태양에 있어서 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈가 다음 수식 56 및 수식 57을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 56]
νdP ＞ 55.0
[수식 57]
νdN ＜ 35.0
또한, 본 발명의 제3-22 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-21 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치와, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치의 차이를 Δν로 하여 다음 수식 58을 만족하고, 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
[수식 58]
30 ≤ Δν ≤ 50
또한, 본 발명의 제3-23 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-19 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 정렌즈의 아베수가 70.0 이하 또는 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 부렌즈의 아베수가 40.0 이상으로서, 적어도 1개의 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-24 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-22 및 제3-23 태양에 있어서 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-25 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-22, 제3-23 및 제3-24 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-26 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-25 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-27 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-19 내지 제3-26 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-28 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-19 내지 제3-27 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은, 1장의 정렌즈와 1장의 부렌즈로 구성되고, 적어도 1개의 비구면을 갖고, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중 적어도 일측 렌즈가 광축방향을 따라 변이 가능한 가동 요소로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-29 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-28 태양에 있어서 상기 가동 요소는 상기 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동될 때에는 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 감소시키고, 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동될때에는 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 증가시키도록 광축 방향을 따라 변위시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-30 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-28 및 제3-29 중 어느 하나에 있어서, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하였을 때, 상기 가동 요소는 투명 기판의 두께가 t1인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때에는 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 증가시키고, 투명 기판의 두께가 t2인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때에는 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 감소시키도록 광축 방향을 따라 변이시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-31 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-12 내지 제3-17 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 광원에서 사출된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈이고, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이 가능한 가동 요소로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-32 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-31 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 적어도 1개의 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 한 단렌즈인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-33 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-32 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 적어도 1개의 면을 광축에서 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하고, 적어도 1개의 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-34 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-33 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 광원측 면이 거시적으로 보면 구면형 회절면이고, 광원에서 먼 측의 면이 광축에서 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면인 것을 특징으로 한다
또한, 본 발명의 제3-35 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-31 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-36 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-35 태양에 있어서 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈가 다음 수식 59 및 수식 60을 만족하고, 적어도 1개의 비구면을 갖는 것을 특징으로 한다.
[수식 59]
νdP ＞ 55.0
[수식 60]
νdN ＜ 35.0
단, νdP : 정렌즈의 d선의 아베수
νdN : 부렌즈의 d선의 아베수
또한, 본 발명의 제3-37 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-31 내지 제3-36 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-38 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-37 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-39 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-38 태양에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5% 이하인 플라스틱 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-40 태양에 따른 대물 렌즈는, 제3-31 내지 제3-39 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-41 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-31 내지 제3-40 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동될 때에는 상기 대물 렌즈와의 간격을 증가시키고, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동될 때에는 상기 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 광축 방향을 따라 변이시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-42 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-31 내지 제3-41 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중, 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하였을 때, 상기 가동 요소는 투명 기판의 두께가 t1인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때에는 상기 대물 렌즈와의 간격을 감소시키고, 투명 기판의 두께가 t2인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때에는 상기 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 광축 방향을 따라변이시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3-43 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-12 내지 제3-42 태양 중 어느 하나에 있어서 다음 수식 61 내지 수식 66을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 61]
t1 ≤ 0.6㎜
[수식 62]
t2 ≥ 0.6㎜
[수식 63]
λ1 ≤ 500㎚
[수식 64]
600㎚ ≤ λ2 ≤ 800㎚
[수식 65]
NA1 ≥ 0.65
[수식 66]
NA2 ≤ 0.65
또한, 본 발명의 제3-44 태양에 따른 집광 광학계는, 제3-12 내지 제3-43 태양 중 어느 하나에 있어서 상기 구면 수차 보정 수단과 상기 대물 렌즈의 합성계의 축상 색 수차가 다음 수식 67을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 67]
|δfBi·NAi2| ≤ 0.25㎛ (i=1 및 2)
단, δfBi : 상기 광원의 파장(λi)이 +1㎚ 변화되었을 때의, 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
또한, 본 발명의 제3-45 태양에 따른 광 픽업 장치는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되는 구면 수차 보정 수단을 포함하는 집광 광학계와, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과, 상기 반사광을 검출함으로써 상기 기록면에 집광시키기 위하여 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1 구동 장치와, 상기 반사광을 검출함으로써 상기 기록면상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하고, 상기 구면 수차 보정 수단을 작동시키는 제2 구동 장치를 구비하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 광 픽업 장치로서, 상기 집광 광학계가 제12 내지 제44 태양 중 어느 하나에 따른 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
제3-1 태양에 의하면, 투명 기판의 두께가 다른 임의의 광 정보 기록 매체에 대해 다른 파장으로 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있는 광 픽업 장치에 적합한 대물 렌즈를 얻을 수 있음과 동시에, 대물 렌즈를 2매의 정렌즈로 구성하면 각 굴절면에서의 수차의 발생량이 적고, NA가 예를 들면 0.65 이상인 광속에서도 구면 수차를 비롯한 모든 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 각 렌즈를 비중이 2.0이하인 재료로 형성하면, NA가 크고, 렌즈의 체적이 큰 2매의 렌즈로 구성된 대물렌즈일지라도 경량으로 되어, 대물 렌즈의 포커싱용 액추에이터에 부담을 가하는 일이 없이, 고속의 추종이 가능해지고, 또는 보다 소형의 액추에이터로 구동할 수 있게 되어 광 픽업 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 렌즈를 2매 구조로 함으로써 NA가 예컨대 0.65 이상으로 큰 경우에도 각 굴절률면의 편심 등의 오차로 인한 모든 수차의 열화가 적어서 제조가 용이한 대물 렌즈를 얻을 수 있다. 또한, 회절 구조의 작용에 의해 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 파장(λ2)와 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 상태에서 정보 기록면 상에 광속을 집광시킬 수 있으므로, 다른 파장의 광원을 사용하여 다른 투명 기판 두께의 광 픽업 장치에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절하게 행할 수 있다.
또한, 회절 구조에 광원의 발진 파장이 장파장측으로 변동된 때에 대물 렌즈의 백 포커스가 짧아지는 파장 특성을 부여함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있다.
본 발명에 따른 대물 렌즈의 제1 렌즈는, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성의 렌즈여도 된다. 제1 렌즈를 상기 구성으로 함으로써, 대물 렌즈 전계에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 또한 정렌즈와 부렌즈의 양측을 비중 2.0 이하의 재료로 형성함으로써 1군 2매 구성이어도 경량의 렌즈로 할 수 있다.
또한, 제2 렌즈에 대해서도 마찬가지로, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성으로 하여도 된다. 제2 렌즈를 상기 구성으로 함으로써, 대물 렌즈 전계에서 발생하는 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있고, 또한 정렌즈와 부렌즈의 양측을 비중 2.0 이하의 재료로 형성함으로써 1군 2매 구성이어도 경량의 렌즈로 할 수 있다.
제3-2 태양과 같이, 각 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면, 비구면이나 회절 구조를 부가하기 쉬워 사출 성형 등보다 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 대물 렌즈를 얻을 수 있다.
제3-3 태양과 같이 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 이미지측 개구수(NA1)의 조합에 대해 구면 수차가 양호하게 보정되어 있는 대물 렌즈에 있어서, 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 이미지측 개구수(NA2)의 조합에 대해 필요한 개구수(NA2)의 범위까지의 구면 수차를 상기 회절 구조의 작용에 의해 보정하고, 개구수(NA2)에서 (NA1)까지의 범위는 구면 수차를 플레어 성분으로서 크게 발생시켜 두는 것이 바람직하다. 파장(λ2)의 광속을 파장(λ1)과 개구수(NA1)로 결정되는 조리개 전체를 통과하도록 입사시켰을 때에 스폿의 결상에 기여하지 않는 개구수(NA2) 이상의 광속은 정보 기록면 상에서 스폿 직경이 지나치게 작아지지 않기 때문에, 광 픽업 장치의 수광 소자에서의 불필요 신호의 검출을 방지할 수 있고, 또한 각각의 파장과 개구수의 조합에 대응한 조리개를 전환하기 위한 수단을 설치할 필요가 없어지므로 간단한 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
제3-4 태양과 같이, 투명 기판의 두께가 작은 기록 매체에 대한 물점의 위치와 투명 기판의 두께가 큰 기록 매체에 대한 물점의 위치가 동등한 경우, 예를 들면 대물 렌즈에는 모든 경우에 콜리메이팅된 평행광이 입사되는 경우에는 회절 구조만의 작용에 의해 투명 기판의 두께의 차이로 인한 구면 수차를 보정한다. 또한, 투명 기판의 두께가 다른 각각 기록 매체에 대해 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변경하는 기구를 설치할 필요가 없기 때문에, 간단한 구성의 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
제3-5 태양과 같이, 투명 기판의 두께가 작은 기록 매체에 대한 물점의 위치와 투명 기판의 두께가 큰 기록 매체에 대한 물점의 위치가 다른 경우, 예를 들면 투명 기판의 두께가 작은 기록 매체에 대해 대물 렌즈로 평행광이 입사되고, 투명 기판의 두께가 큰 기록 매체에 대해서는 대물 렌즈로 발산광이 입사되는 경우에는, 투명 기판의 두께의 차이로 인한 구면 수차를 물점 위치의 차이에 의해 어느 정도 보정할 수 있으므로, 보다 정교하고 치밀하게 구면 수차를 보정할 수 있다. 또한, 회절 구조의 구면 수차 보정의 부담을 경감시킬 수 있기 때문에, 회절 구조의 형상을 제조하기 쉬운 형상으로 할 수 있고 또한 회절 효율을 높일 수 있다. 그리고, 투명 기판의 두께가 큰 기록 매체에 대해 대물 렌즈로 발산광이 입사되는 경우에는, 워킹 디스턴스를 크게 확보할 수 있기 때문에, 기록 매체의 휨이나 기울기에 의한 대물 렌즈와 기록 매체의 접촉을 방지할 수 있다.
제3-6 태양과 같이, 전부 4면의 굴절면 중 제1면 내지 제3면까지의 적어도 2개의 면을 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차, 비점 수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있으므로 대물 렌즈의 틸트나 광원과의 광축의 어긋남에 따른 집광성능의 열화를 줄일 수 있다. 또한, 렌즈가 플라스틱제이면 굴절면을 비구면으로 하기가 쉬워 제조비용이 증가하는 일은 없다.
제3-7 태양의 수식 46은 회절 구조의 원형띠 간격, 즉 광축에 수직인 방향의 원형띠 사이의 간격에 관한 것이다. 광로 차 함수가 2차의 광로 차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)만 갖고 있으면 (Ph/Pf)-2=0이 되는데, 본 발명에서는 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 차를 회절 작용에 의해 양호하게 보정하기 때문에, 광로차 함수의 고차의 광로차 함수 계수를 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, (Ph/Pf)-2가 0에서 어느 정도 멀어진 값을 취하는 것이 바람직하고, 수식에서 하한 이상에서 고차의 구면 수차를 보정하는 회절 작용이 강해지기 때문에, 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 2파장 사이의 구면 수차의 차이를 양호하게 보정할 수 있다. 수식에서 상한 이하에서 회절 구조의 띠 간격이 지나치게 작아지지 않으므로 회절 효율이 높은 회절 렌즈를 제조하기 쉽다.
제3-8 태양의 수식 47은 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 배분을 적절하게 하기 위한 것으로서, 수식 47의 상한을 넘지 않도록 하면, 제3면, 즉 제2 렌즈의 광원측 면의 곡률 반경이 지나치게 작아지지 않아서, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인한 수차 열화를 작게 억제할 수 있고, 수식 47의 하한을 넘지 않도록 하면, 코마 수차나 비점 수차 등의 상고 특성을 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 수식 48의 상한을 넘지 않도록 하면, 제1 렌즈의 메니스커스의 정도가 지나치게 커지는 일이 없어서 제1 렌즈의 제1면과 제2면 사이의 축 어긋남으로 인한 수차 열화가 지나치게 커지지 않는다. 하한을 넘지 않도록 하면, 구면 수차의 보정이 부족하지 않다.
제3-9 태양과 같이 수식 49 내지 수식 54를 만족하면, 예컨대 DVD 등의 광 정보 기록 매체와 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대한 기록·재생이 가능해진다. 또한, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께가 0.6㎜ 이하로 되면, 투명 기판에 의한 구면 수차의 보정 효과가 작아지지만, 대물 렌즈가 2매 구성이기 때문에 구면 수차를 충분히 보정할 수 있고, 또한 대물 렌즈의 NA가 0.65 이상이 되어도 상기 광 정보 기록 매체의 미소한 기울기나 휨으로 인한 코마 수차의 발생이 작아서 양호한 집광 성능을 얻을 수 있다.
제3-10 태양과 같이, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록을 위한 빛의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되지만, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 대물 렌즈로 하면 열화의 영향은 적게되어, 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제3-11 태양과 같이 재료를 선택하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따른 수차를 줄일 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차의 발생은 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제3-1 내지 제3-11 태양에 의해 복수 종류의 광 정보기록 매체에 대한 기록·재생에 적용하기에 양호한 대물 렌즈를 얻을 수 있는데, NA가 크고, 파장이 보다 짧은 광원을 사용하여 기록 밀도를 크게 하고자 하는 경우, 각종 오차의 영향, 특히 구면 수차의 변동을 무시할 수 없게 된다. 따라서, 제3-12 태양과 같이 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 각종 오차가 있어도 양호한 집광 특성을 유지할 수 있고 또한 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대한 기록·재생용의 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-13 태양과 같이 온도·습도의 변화로 인해 대물 렌즈, 특히 플라스틱 렌즈로 만들어진 대물 렌즈 등에서 발생하는 구면 수차 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 환경 변화에 대해서도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-14 태양과 같이 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동으로 인해 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 상기 광 정보 기록 매체에 제조 오차 등이 있더라도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-15 태양과 같이 광원의 발진 파장의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 광원 장치의 오차가 있어도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-16 태양과 같이, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 및 광원의 발진 파장의 변동 중 적어도 2개의 조합으로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 항상 집광 특성이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다. 이와 같은 구면 수차 보정 수단을 설치하면, 대물 렌즈, 광원, 광 정보 기록 매체 등으로의 요구 정밀도가 지나치게 엄격해지지 않고, 그럼으로써 성능이 좋은 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-17 태양에 의하면, 구면 수차 보정 수단이 광 정보 기록 매체의 종류에 따라 대물 렌즈로 입사되는 광속을 무한 광에서 유한광으로 바꾸거나 반대로 유한광에서 무한광으로 바꾸도록 발산각을 변경할 수 있다.
제3-18 태양과 같이, 예컨대 전압 인가 등에 의해 굴절률의 분포를 발생시키는 장치에 의해 구면 수차의 변동을 보정하도록 하면, 가동부가 없어 기계적으로 간단한 구조의 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-19 태양과 같이, 구면 수차 보정 수단을 적어도 1장의 정렌즈와 적어도 1장의 부렌즈를 포함한 빔 익스팬더의 구성으로 하고, 적어도 1개의 렌즈를 광축 방향을 따라 변위 가능하도록 하면, 대물 렌즈로 입사되는 광선속의 발산도를 변화시킬 수 있으므로 구면 수차를 변화시킬 수 있다. 또한, 정렌즈와 부렌즈를 포함함으로써 색 수차를 보정하기 쉬워지고, 렌즈 위치를 고정하면, 파장 변동으로 인한 발산도, 즉 구면 수차의 변동을 억제할 수 있으므로, 모드 홉 등 순간적으로 발생하는 파장 변동으로 구면 수차 보정 수단을 추종할 수 없는 경우에도 집광 스폿이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-20 태양의 수식 55를 만족하도록 정렌즈와 부렌즈의 아베수를 선택하면, 색 수차가 양호하게 보정된 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-21 태양의 수식 56 및 수식 57을 만족하도록 하면, 더욱 바람직하게 색 수차가 보정된 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-22 태양의 수식 58을 만족하도록 정렌즈와 부렌즈의 아베수의 차이를 선택하면 더욱 좋다. 수식 58의 하한을 넘지 않도록 하면, 색 수차의 보정은 용이해지고, 정렌즈 및 부렌즈의 굴절력을 지나치게 크게 하는 일 없이 색 수차를 보정할 수 있고, 코마 수차 등의 상고특성의 열화가 적은 집광 광학계를 얻을 수 있다. 수식 58의 상한을 넘지 않도록 하면, 재료의 입수가 용이하며 내부 투과율이나 가공성에 문제가 있는 재료로 되는 일이 없다. 그리고, 가동 요소의 재료를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 가동 요소가 충분히 경량이어서, 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우라도 쉽게 추종할 수 있는 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-23 태양과 같이 정렌즈를 아베수가 70 이하인 재료로 하면, 내산성이나 내후성 등에 우수한 재료를 선택할 수 있고, 부렌즈를 아베수가 40 이상인 재료로 하면 내부 투과율, 특히 단파장에서의 투과율이 우수한 재료를 선택할 수 있게 되므로 원형띠 모양의 회절 구조를 갖게한으로써 색 수차의 보정도 충분하게 할 수 있다. 또한, 상기 회절 구조에 적어도 2개의 다른 파장의 광속에 의한 동일 차수의 회절광이 투명 기판의 두께가 다른 적어도 2종류의 광 정보 기록 매체에 대해 각각 양호한 파면을 형성하도록 파장 특성을 부여함으로써, 투명 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생이 가능해진다.
제3-24 태양과 같이 가동 요소를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 가동요소가 충분히 경량이고, 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우라도 용이하게 추종할 수 있는 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-25 태양과 같이 각 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면 사출 성형 등보다 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
제3-26 태양과 같이 하면, 각 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따라 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있으나, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
제3-27 태양과 같이 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 기록을 위한 빛의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 상기 구면 수차 보정 수단을 왕복으로 통과하여 센서로 입사되는 경우에도 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되지만, 상기 조건을 만족하는 재료를 사용한 구면 수차 보정 수단으로 하면 열화의 영향은 적게 되어 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제3-28 태양과 같은 구성의 구면 수차 보정 수단으로 하면, 간단하고 저렴함에도 불구하고 성능이 양호한 구면 수차 보정 수단으로 된다.
제3-29 태양과 같이 집광 광학계에서 구면 수차가 오버(보정 과잉) 방향으로변동될 때 상기 정, 부렌즈의 간격을 감소시키도록 하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 커지도록 하면 대물 렌즈에서 언더(보정 부족) 방향의 구면 수차가 발생하여 전체적으로 구면 수차가 보정된다. 반대로, 집광 광학계에서 구면 수차가 언더(보정 부족) 방향으로 변동되었을 때에는 상기 정, 부렌즈의 간격을 넓히도록 하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 작아지도록 하면 대물 렌즈에서 오버(보정 과잉)의 구면 수차가 발생하므로 전계에서의 구면 수차가 보정된다.
대물 렌즈가 두께(t1)의 투명 기판에 대해 수차가 양호해지도록 보정되어 있는 경우, 두께(t2)의 투명 기판을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하고자 하면, 투명 기판에서 오버 방향의 구면 수차가 발생한다. 이 때, 제3-30 태양과 같이 상기 정, 부렌즈의 간격을 감소시키도록 하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 커지도록 하면 대물 렌즈에서 언더 방향의 구면 수차가 발생하여 전체적으로 구면 수차가 보정된다. 또한, 대물 렌즈가 두께(t2)의 투명 기판에 대해 수차가 양호해지도록 보정되어 있는 경우에는, 두께(t1)의 투명 기판을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하고자 하면, 투명 기판에서 언더 방향의 구면 수차가 발생하므로 상기 정, 부렌즈의 간격을 넓히고자 하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 작아지도록 하면 대물 렌즈에서 오버 방향의 구면 수차가 발생하여 전체적으로 구면 수차가 보정된다.
제3-31 태양에 따르면, 구면 수차 보정 수단으로서 광원과 대물 렌즈 사이에 광축 방향으로 변위할 수 있도록 가동 요소로 된 커플링 렌즈를 배치하고, 광 정보 기록 매체를 포함한 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 커플링 렌즈를 변위시켜 보정할 수 있고, 커플링 렌즈가 광 정보 기록 매체의 종류에 따라 대물 렌즈로 입사되는 광속을 무한광에서 유한광으로 변경하거나 반대로 유한광에서 무한광으로 변경하도록 발산각을 변경하여도 된다.
제3-32 태양에 의하면, 커플링 렌즈에 의해 원형띠 모양의 회절면에서 축상 색 수차를 보정할 수 있고 또한 간단한 구성의 구면 수차 보정 수단으로 할 수 있다. 또한, 상기 회절 구조에 적어도 2개의 다른 파장의 광속에 의한 동일 차수의 회절광이 투명 기판의 두께가 다른 적어도 2종류의 광 정보 기록 매체에 대해 각각 양호한 파면을 형성하도록 파장 특성을 부여함으로써, 투명 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생이 가능해진다.
제3-33 태양과 같이, 적어도 1개의 면을 광축에서 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면으로 함으로써 1장의 커플링 렌즈일지라도 구면 수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 1개의 면을 원형띠 모양의 회절면으로 함으로써 색 수차를 과잉되게 보정할 수 있다.
제3-34 태양과 같이, 커플링 렌즈의 광원으로부터 먼 측의 면을 광축으로부터 멀어질수록 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하면, 구면 수차 외에 코마 수차도 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 광원측 면을 거시적으로는 구면의 회절면으로 하면 간단한 구성이면서 색 수차를 상기한 바와 같이 과잉 보정할 수 있다.
제3-35 태양과 같이, 커플링 렌즈가 1군 2매의 접합 렌즈의 구성이어도 색 수차를 적당하게 과잉 보정한 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
제3-36 태양과 같이 적어도 1개의 면을 비구면으로 하면 구면 수차를 보정할수 있기 때문에, 접합면에 의한 구면 수차의 보정 효과를 고려하지 않아도 되게 되어, 색 수차의 보정을 알맞게 할 수 있다. 수식 59 및 수식 60을 만족하도록 하면 더욱 양호한 성능의 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
제3-37 태양과 같이 커플링 렌즈를 비중이 2.0 이하인 재료로 형성하면, 구면 수차 보정 수단은 충분히 경량으로 할 수 있어 구면 수차의 변동이 고속으로 일어나는 경우에도 쉽게 추종할 수 있는 구면 수차 보정 수단을 갖는 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-38 태양과 같이 커플링 렌즈를 플라스틱 재료로 구성하면, 사출 성형 등보다 더욱 대량 생산이 가능해져서 저렴한 구면 수차 보정 수단을 얻을 수 있다.
제3-39 태양과 같이 하면, 커플링 렌즈가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 렌즈내에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따라 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 NA가 크면, 수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있지만, 상기한 바와 같이 하면 충분히 줄일 수 있다.
제3-40 태양과 같이, 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 커플링 렌즈의 재료로 하면, 기록을 위한 빛의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 재생을 위한 판독시에 구면 수차 보정 수단을 왕복으로 통과하여 센서로 입사되는 경우에도 광량을 충분히 얻을 수 있어, 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한 렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되지만, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 구면수차 보정 수단으로 하면 열화의 영향은 얼마 안되기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제3-41 태양과 같이 집광 광학계에서 구면 수차가 오버 방향으로 변동될 때에 커플링 렌즈가 대물 렌즈와의 간격을 넓히도록 변이하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 커지도록 하면 대물 렌즈에서 언더 방향의 구면 수차가 발생하여 전체적으로 구면 수차가 보정된다. 반대로 집광 광학계에서 구면 수차가 언더 방향으로 변동되었을 때에는 커플링 렌즈가 대물 렌즈와의 간격을 좁히도록 변이하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 작아지도록 하면 대물 렌즈에서 오버의 구면 수차가 발생하기 때문에 전계에서의 구면 수차가 보정된다.
대물 렌즈가 두께(t1)의 투명 기판에 대해 수차가 양호해지도록 보정되어 있는 경우, 두께(t2)의 투명 기판을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하고자 하면, 투명 기판에서 오버 방향의 구면 수차가 발생한다. 이 때, 제3-42 태양과 같이 커플링 렌즈가 대물 렌즈와의 간격을 넓히도록 변이하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 커지도록 하면 대물 렌즈에서 언더 방향의 구면 수차가 발생하여 전체적으로 구면 수차가 보정된다. 또한, 대물 렌즈가 두께(t2)의 투명 기판에 대해 수차가 양호해지도록 보정되어 있는 경우에는, 두께(t1)의 투명 기판을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하고자 하면, 투명 기판에서 언더 방향의 구면 수차가 발생하므로 커플링 렌즈가 대물 렌즈와의 간격을 좁히도록 변이하면, 즉 대물 렌즈로의 입사 광속의 발산도가 작아지도록 하면 대물 렌즈에서 오버 방향의 구면 수차가 발생하여 전체적으로 구면 수차가 보정된다.
제3-43 태양의 수식 61 내지 수식 66을 만족하면, 예컨대 DVD 등의 광 정보 기록 매체와, 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대한 기록·재생이 가능한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제3-44 태양의 수식 67을 만족하도록 색 수차를 보정하면, NA가 0.65 이상일지라도 광원의 미소한 파장 변동으로 인한 스폿 사이즈의 확대를 충분히 방지할 수 있다.
제3-45 태양과 같이 광 픽업 장치를 구성하면, 기록 비트 사이즈가 작고 기록 밀도가 큰 광 정보 기록 매체 및 기록 비트 사이즈가 비교적 크고 기록 밀도가 비교적 작은 광 정보 기록 매체의 양측에 대해 기록 및/또는 재생이 양호하게 실행되는 고성능이고 저렴한 광 픽업 장치를 얻을 수 있다. 또한, 집광 광학계의 선택에 의해 상술한 특성이 있는 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 4-1 태양에 따른 집광 광학계는, 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 이 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 광 픽업 장치의 집광 광학계로서, 상기 집광 광학계를 구성하는 광학 소자 중 적어도 1개의 광학면상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 상기 커플링 렌즈는 2군 구성으로서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4-1 태양에 따른 집광 광학계는, DVD보다 고밀도·대용량의 차세대 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생을 실행하기 위한 광 픽업 장치에 사용되는 집광 광학계의 바람직한 구성에 관한 것이다. 집광 광학계를 구성하는 광학 소자 중 적어도 1개의 광학면 상에 광원의 파장이 장파장측으로 미소 변동된 경우에 대물 렌즈의 백 포커스가 짧아지는 파장 특성을 갖는 회절 구조를 형성함으로써, 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장 광원을 사용하였을 때에 문제가 되는 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 효과적으로 보정할 수 있다. 상기 회절 구조를 형성하는 것은 대물 렌즈보다 광원측에 별도로 배치된 커플링 렌즈 이외의 광학 소자여도 되는데, 대물 렌즈 및/또는 커플링 렌즈에 설치하는 편이 집광 광학계의 구성 요소를 많게 하지 않기 때문에 광 픽업 장치를 소형화할 수 있어서 바람직하다. 또한, 커플링 렌즈의 광학면에 회절 구조를 형성하는 경우에, 회절의 파워를 2개 이상의 광학면에 분담시킬 수 있기 때문에, 1개의 광학면상에 형성하는 회절 구조의 최소 띠 간격을 크게 할 수 있으므로 회절 효율을 높일 수 있다.
그리고, 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군 중 적어도 1개를 광축 방향을 따라 변이 가능하게 함으로써, 집광 광학계 중의 각 광학면, 특히 대물 렌즈의 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정할 수 있게 된다. 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 정보를 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보를 재생하는 데 필요한 고개구수의 대물 렌즈를 사용한 경우에 문제가 되는 광원의 발진 파장의 미소 변동, 및/또는 온습도 변화, 및/또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 오차 등에 기인하여 대물 렌즈에서 크게 발생하는 구면 수차를 리얼 타임으로 보정할수 있기 때문에, 항상 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 적정한 스폿을 형성할 수 있다.
또한, 상기 커플링 렌즈의 변이 가능한 렌즈군을 광축을 따라 움직이게 함으로써, 집광 광학계를 형성하는 광학 소자의 성형 오차에 기인하여 발생한 구면 수차도 보정할 수 있다. 일반적으로 광학 소자를 금형을 사용한 성형법으로 제조하는 경우, 금형의 가공 오차나 광학 소자의 성형 오차가 발생하는, 예컨대 중심의 두께 오차나 광학면의 형상 오차이다. 이들 오차로 인해 발생하는 수차의 성분이 3차의 구면 수차이면, 본 발명에 따른 집광 광학계에서는 상기 커플링 렌즈의 변이 가능한 렌즈군을 광축을 따라 움직임으로써 보정할 수 있다. 따라서, 집광 광학계를 형성하는 광학 소자의 제조시의 오차 허용량을 크게 할 수 있으므로 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 제4-2 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 광원은 600㎚ 이하의 파장의 빛을 출사하고, 상기 집광 광학계 중의 각 굴절면의 굴절 작용으로 인해 발생하는 축상 색 수차와, 상기 회절 구조에서 발생하는 축상 색 수차가 상쇄되는 것을 특징으로 한다.
제4-2 태양과 같이, 600㎚ 이하의 발진 파장을 발생시키는 광원을 사용함으로써, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해지지만, 상술한 바와 같이 집광 광학계, 특히 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차가 문제로 된다. 집광 광학계의 각 굴절면에서 발생하는 축상 색 수차와 역극성의 축상 색 수차를 상기 회절 구조에서발생시킴으로써, 집광 광학계를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 스폿을 형성하였을 때의 파면은 축상 색 수차가 상쇄된 상태이고, 집광 광학계 전체적으로 광원의 파장 변동의 범위내에서 양호하게 축상 색 수차가 보정된 시스템으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 집광 광학계는, 광원의 발진 파장의 빛에 대해 두께 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이하인 광학 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 600㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도의 발진 파장을 갖는 단파장 광원을 사용한 경우에는, 광학 재료의 빛의 흡수로 인한 투과율의 저하가 문제로 되지만, 집광 광학계를 상기한 바와 같은 내부 투과율을 갖는 재료로 형성함으로써, 기록시에 광원의 출력을 크게 하지 않아도 높은 광량의 스폿을 형성할 수 있고, 또한 재생시의 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 집광 광학계는 포화 흡수율이 0.5% 이하인 광학 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 집광 광학계를 구성하는 각 광학 소자가 공기중의 수분을 흡수하는 과정에서 광학 소자중에 흡수율의 차이로 인한 굴절률 분포가 발생하기 어렵고, 이에 따라 발생하는 수차나 위상 변화에 따른 회절 효율의 저하를 억제할 수 있다. 특히 대물 렌즈의 개구수가 크면, 수차 발생이나 회절 효율 저하는 커지는 경향이 있지만, 상기한 바와 같이 함으로써 충분히 작게 억제할 수 있다.
본 발명의 제4-3 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈와, 상기 회절 구조가 형성되어 있는 광학 소자와, 상기 대물 렌즈로 이루어진 합성계의 축상색 수차가 다음 수식 68를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 68]
|ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수
ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
회절 구조의 작용을 이용하여 집광 광학계의 각 굴절면에서 발생하는 축상 색 수차를 보정한 경우에는, 집광 광학계의 축상 색 수차, 즉 커플링 렌즈와 회절 구조가 형성되어 있는 광학 소자와 대물 렌즈로 이루어진 합성계의 축상 색 수차가 제4-3 태양의 수식 68을 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4-4 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정 상기 대물 렌즈의 이미지측 개구수가 0.65 이상이고, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
제4-4 태양과 같이 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수(NA)를 0.65 이상으로 높임으로써(종래의 광 정보 기록 매체, 예컨대 CD에서는 0.45, DVD에서는 0.60임), 정보 기록면 상으로 집광시키는 스폿의 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 그러나, 이와 같이 대물 렌즈의 개구수를 높여서 광축에 대해 수직인 면으로부터의 광 정보 기록 매체의 기울기나 휨에서 기인하는 코마 수차의 발생이 커진다는 문제가 발생한다. 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 작게 하여 이와 같은 코마 수차의 발생을 억제할 수 있다. 대물 렌즈의 개구수를 0.65 이상으로 높인 경우에는, 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께(t)를 0.6㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다(종래의 광 정보 기록 매체, 예컨대 CD에서는 1.2㎜, DVD에서는 0.6㎜임). 구체적으로는 0.65≤NA≤0.70인 경우에는 0.3≤t≤0.06㎜로 하는 것이 바람직하고, 0.70≤NA≤0.85인 경우에는 0.0≤t≤0.3㎜로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4-5 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중, 광축을 따라 변이 가능한 렌즈군은 정굴절력을 갖고, 다음 수식 69를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 69]
4 ≤ fCP/fOBJ≤ 17
단, fCP: 상기 광축을 따라 변이 가능한 정굴절력을 갖는 렌즈군의 초점 거리(㎜)
fOBJ: 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
제4-5 태양과 같이, 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 정굴절력을 갖는 렌즈군을 광축을 따라 변이 가능하게 한 경우, 수식 69를 만족하는 것이 바람직하다. 수식 69의 상한을 넘지 않도록 하면, 집광 광학계에서 발생한 구면 수차 변동을 보정하기 위한 변이량이 작아도 되기 때문에, 전체적으로 콤팩트한 집광 광학계로 할 수 있다. 수식 69의 하한을 넘지 않도록 하면, 변이 가능한 렌즈군의 굴절력을 작게 억제할 수 있기 때문에, 변이 가능한 렌즈군에서의 수차의 발생을 억제할 수 있다. 또, 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군을 모두 정굴절력을 갖는 것으로 한 경우에는, 수식 69를 만족함으로써 상술한 2개의 렌즈군으로의 굴절력의 배분을 균형있게 실시할 수 있기 때문에, 각각의 렌즈군을 제조하기 쉬운 형상으로 할 수 있다.
본 발명의 제4-6 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 광축을 따라 변이 가능한 렌즈군은 부굴절력을 갖고, 다음 수식 70을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 70]
-20 ≤ fCN/fOBJ≤ -3
단, fCN: 상기 광축을 따라 변이 가능한 부굴절력을 갖는 렌즈군의 초점 거리(㎜)
fOBJ: 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
제4-6 태양과 같이, 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 부굴절력을 갖는 렌즈군을 광축을 따라 변이 가능하게 한 경우, 수식 70을 만족하는 것이 바람직하다.수식 70의 하한을 넘지 않도록 하면, 집광 광학계에서 발생한 구면 수차 변동을 보정하기 위한 변이량이 작아도 되기 때문에, 전체적으로 콤팩트한 집광 광학계로 할 수 있다. 수식 70의 상한을 넘지 않도록 하면, 변이 가능한 렌즈군의 굴절력을 작게 억제할 수 있기 때문에, 변이 가능한 렌즈군에서의 수차의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군 중 정굴절력을 갖는 렌즈군의 굴절력을 작게 억제할 수 있기 때문에, 정굴절력을 갖는 렌즈군에서의 수차의 발생을 억제할 수 있으므로 제조가 용이한 것이 된다.
본 발명의 제4-7 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 대물 렌즈가 1군 1장의 구성으로서, 적어도 1개의 면을 비구면으로 한 것을 특징으로 한다.
제4-7 태양과 같이, 대물 렌즈를 적어도 1개의 면을 비구면으로 한 1군 1장으로 구성함으로써, 1군 1장 구성이라는 간단한 구성이고 또한 구면 수차 및 코마 수차가 양호하게 보정된 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀 도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능한 광 픽업 장치에 적합한 대물 렌즈를 얻을 수 있다. 또한, 양면을 비구면으로 하는 것이 더욱 바람직하며, 그럼으로써 더욱 정교하게 수차를 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈를 1군 1장 구성으로 함으로써, 개구수가 커져도 워킹 디스턴스를 크게 확보할 수 있기 때문에, 광 정보 기록 매체의 휨이나 기울기로 인한 대물 렌즈와 광 정보 기록 매체의 접촉을 방지할 수 있다.
본 발명의 제4-8 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 대물 렌즈가 2군 2매 구성으로서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면을 비구면으로 한 것을 특징으로한다.
제4-8 태양과 같이 대물 렌즈를 2군 2매 구성으로 함으로써, 광선에 대한 굴절력을 4개의 면으로 분배할 수 있기 때문에, 개구수를 크게 하여도 1면마다의 굴절력은 작아도 된다. 그 결과, 금형 가공이나 렌즈 성형시의 렌즈면 사이의 편심 허용량을 크게 할 수 있으므로 제조가 용이한 렌즈로 할 수 있다. 또한, 광선에 대한 굴절력을 4개의 면으로 분배함으로써, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면에 설치한 비구면의 수차 보정 작용에 여유가 생기므로 정교하게 구면 수차 및 코마 수차를 보정할 수 있다. 이 때, 적어도 제1면과 제3면의 2개의 면을 비구면으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제2면도 비구면으로 함으로써 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축의 어긋남으로 인해 발생하는 수차를 작게 억제할 수 있으므로 보다 바람직하다.
본 발명의 제4-9 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 회절 구조가 형성되어 있는 광학 소자가 플라스틱 재료로 형성되어 있기 때문에, 회절 구조가 부가되기 쉽고 또한 금형을 사용한 사출 성형법 등에 의해 저렴하게 대량 생산할 수 있다.
본 발명의 제4-10 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 광축 방향을 따라 변이 가능한 렌즈군이 비중 2.0 이하의 재료로 형성되어 있으면, 변이시에 있어서의 관성력을 작게 억제할 수 있어, 보다 신속한 변이가 가능해지므로 바람직하다. 또한, 상기 변이 가능한 렌즈군을 변이시키기 위한 구동장치로서의 액추에이터의 전동 전류가 작아도 되므로 보다 소형 액추에이터를 사용할 수 있다.
본 발명의 제4-11 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 회절 구조에서 발생하는 n(n은 0, ±1 이외의 정수)차 회절광의 광량이, 다른 어느 차수의 회절광의 광량보다 크고, 상기 집광 광학계는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하기 위하여 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 상기 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있으면, 상기 회절 구조를 복수개의 원형띠로 형성한 경우에 원형띠 간격을 크게 취할 수 있어, 제조가 용이해지므로 바람직하다.
본 발명의 제4-12 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광원의 발진 파장의 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하면, 양호한 스폿을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 형성할 수 있기 때문에, 광원의 선별이 불필요해져서 바람직하다.
본 발명의 제4-13 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 대물 렌즈는 적어도 1장의 플라스틱 재료로 형성된 렌즈를 포함하고,상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1장의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하면, 온도 변화나 습도 변화로 인해 결상 성능의 저하가 발생하기 쉬운 플라스틱 렌즈일지라도 고 개구수의 대물 렌즈로서 사용할 수 있게 되므로 광 픽업 장치의 대폭적인 비용 절감을 도모할 수 있다.
본 발명의 제4-14 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 변동에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하면, 광 정보 기록 매체의 허용 제조 오차를 크게 할 수 있으므로 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 제4-15 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광원의 발진 파장의 변동 또는 온습도 변화 또는 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 집광 광학계는, 제4-13 태양과 같이 온습도 변화 또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 또는 광원의 발진 파장의 기준 파장으로부터의 편차의 조합으로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정할 수 있으므로 항상 집광 특성이 양호한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
본 발명의 제4-16 태양에 따른 집광 광학계는, 상기 광 정보 기록 매체가 표면측부터 차례로 투명 기판과 정보 기록층이 번갈아 복수개 적층된 구조를 갖고, 상기 대물 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 각 정보 기록면에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱시키고, 또한 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 각 정보 기록층에서의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
제4-16 태양에 따른 집광 광학계는, 광 정보 기록 매체의 표면측부터 차례로투명 기판과 정보 기록층이 번갈아 복수개 적층된 구조를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광 픽업 장치용 집광 광학계에 관한 것이다. 이러한 집광 광학계에 의하면, 커플링 렌즈의 변이 가능한 광학 소자를 광축을 따라 움직이게 함으로써, 표면에서 정보 기록층까지의 투명 기판 두께의 차이로 인한 구면 수차를 보정할 수 있고, 또한 대물 렌즈를 광축 방향으로 변이시키면 원하는 정보 기록층에 집점할 수 있기 때문에, 각각의 정보 기록면 상에 양호한 파면을 형성할 수 있다. 따라서, 광 정보 기록 매체의 한쪽 면에 2배 또는 그 이상의 용량의 정보를 기록 및/또는 재생할 수 있게 된다.
본 발명의 제4-17 태양에 따른 광 픽업 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 2군 구성의 커플링 렌즈와, 이 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계와, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하는 검출기와, 상기 정보 기록면에 광속을 집광시키기 위하여 상기 대물 렌즈를 광축 방향 및 광축 직각 방향으로 변이시키는 제1 구동 장치와, 상기 커플링 렌즈의 적어도 1개의 광학 소자를 광축 방향으로 변이시키는 제2 구동 장치를 갖고, 상기 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치로서, 상기 집광 광학계를 구성하는 광학 소자의 적어도 1개의 광학면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 상기 제2 구동 장치는 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
제4-17 태양에 따른 광 픽업 장치는, DVD보다 고밀도·대용량의 차세대 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생을 실행하기 위한 광 픽업 장치에 관한 것이다. 이러한 광 픽업 장치의 집광 광학계를 구성하는 광학 소자의 적어도 1개의 광학면 상에, 광원의 파장이 장파장측으로 미소 변동된 경우에 대물 렌즈의 백 포커스가 짧아지는 파장 특성을 갖는 회절 구조를 형성함으로써, 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장 광원을 사용하였을 때에 문제가 되는 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색 수차를 효과적으로 보정하고, 또한 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군 중 적어도 1개를 광축 방향을 따라 변이 가능하게 함으로써, 집광 광학계 중의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있다. 제2 구동 장치는 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군 중 적어도 1개를 광축을 따라 변이시키는데, 이 때 정보 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하는 센서에서의 신호를 모니터하면서 집광 광학계에서 발생한 구면 수차가 최적으로 보정되도록 상기 광학 소자를 변이시킨다. 이 제2 구동 장치로서는, 보이스코일형 액추에이터나 피에조 액추에이터 등을 사용할 수 있다. 또, 제4-1 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과도 갖는다.
본 발명의 제4-18 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 광원은 600㎚ 이하의 파장의 광을 출사하고, 상기 집광 광학계중의 각 굴절면의 굴절 작용으로 인해 발생하는 축상 색 수차와, 상기 회절 구조에서 발생하는 축상 색 수차가 상쇄되기 때문에, 제4-2 태양에 따른 발명과 동일한 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-19 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈와, 상기 회절 구조가 형성되어 있는 광학 소자와, 상기 대물 렌즈로 이루어진 합성계의 축상 색 수차가 다음 수식 71을 만족하기 때문에, 제4-3 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
[수식 71]
|ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수
ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제4-20 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정 상기 대물 렌즈의 이미지측 개구수가 0.65 이상이고, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6 ㎜ 이하이기 때문에, 제4-4 태양에 따른 발명과 동일한 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-21 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중, 광축을 따라 변이 가능한 렌즈군은 정굴절력을 갖고, 다음 수식 72를 만족하기 때문에, 제4-5 태양에 따른 발명과 동일한 효과를 갖는다.
[수식 72]
4 ≤ fCP/fOBJ≤ 17
단, fCP: 상기 광축을 따라 변이 가능한 정굴절력을 갖는 렌즈군의 초점 거리(㎜)
fOBJ: 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제4-22 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 광축을 따라 변이 가능한 렌즈군은 부굴절력을 갖고, 다음 수식 73을 만족하기 때문에, 제4-6 태양에 따른 발명과 동일한 효과를 갖는다.
[수식 73]
-20 ≤ fCN/fOBJ≤ -3
단, fCN: 상기 광축을 따라 변이 가능한 부굴절력을 갖는 렌즈군의 초점 거리(㎜)
fOBJ: 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제4-23 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 대물 렌즈는 1군 1장의 구성으로서, 적어도 1개의 면을 비구면으로 하였기 때문에, 제4-7 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-24 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 대물 렌즈는 2군 2매의 구성으로서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면을 비구면으로 하였기 때문에, 제4-8 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-25 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 회절 구조가 형성되어있는 광학 소자가 플라스틱 재료로 형성되어 있기 때문에, 제4-9 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-26 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 광축 방향을 따라 변이 가능한 렌즈군은 비중 2.0 이하의 재료로 형성되어 있기 때문에, 제4-10 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-27 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 회절 구조에서 발생하는 n(n은 0, ±1 이외의 정수)차 회절광의 광량이 다른 어느 차수의 회절광의 광량보다도 크고, 상기 집광 광학계는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생하기 위하여 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 상기 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있기 때문에, 제4-11 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-28 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광원의 발진 파장의 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하기 때문에, 제4-12 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-29 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 대물 렌즈는 적어도 1장의 플라스틱 재료로 형성된 렌즈를 포함하고, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1장의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하기 때문에, 제4-13 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-30 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 변동에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하기 때문에, 제4-14 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-31 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광원의 발진 파장의 변동 또는 온습도 변화 또는 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하기 때문에, 제4-15 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-32 태양에 따른 광 픽업 장치는, 상기 광 정보 기록 매체가 표면측부터 차례로 투명 기판과 정보 기록층이 번갈아 복수개 적층된 구조를 갖고, 상기 대물 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 각 정보 기록면에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱을 행하고, 또한 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 각 정보 기록층에서의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하기 때문에, 제4-16 태양에 따른 발명과 동일한 작용 효과를 갖는다.
본 발명의 제4-33 태양에 따른 재생 장치는, 제4-17 내지 제4-32 태양 중 어느 하나에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한, 음성 및/또는 화상의 기록, 및/또는 음성 및/또는 화상의 재생 장치이다.
제4-33 태양의 재생 장치에 의하면, 음성·화상의 기록 장치·재생 장치가 상술한 광 픽업 장치를 탑재함으로써, DVD보다 고밀도·대용량인 차세대 광 정보 기록 매체에 대해 음성·화상의 기록 또는 재생을 양호하게 실행할 수 있다.
본 명세서 중에서 사용하는 회절 구조란, 광학 소자의 표면, 예컨대 렌즈의 표면에 릴리프를 형성하여 회절에 의해 광선의 각도를 변경하는 작용을 부여한 상태(또는 면)을 말한다. 릴리프의 형상으로서는, 예컨대 광학 소자의 표면에 광축을 중심으로 하는 대략 동심원 형상의 원형띠로서 형성되고, 광축을 포함한 평면에서 그 단면을 보면 각 원형띠는 톱니와 같은 형상으로 되어 있는 것을 포함한다.
본 명세서 중에서 대물 렌즈란, 협의로는 광 픽업 장치에 광 정보 기록 매체를 장전한 상태에서, 가장 광 정보 기록 매체측의 위치에서 이것과 대향하도록 배치되는 집광 작용을 갖는 렌즈를 가리키고, 광의로는 이 렌즈와 함께 액추에이터에 의해 적어도 그 광축 방향으로 작동 가능한 렌즈군을 가리키는 것으로 한다. 여기서 이러한 렌즈군이란, 적어도 1장 이상의 렌즈를 가리키는 것이다. 따라서, 본 명세서 중에서 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 개구수(NA)란, 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측에 가장 가깝게 위치하는 렌즈면에서 광 정보 기록 매체측으로 출사된 광속의 개구수(NA)를 가르키는 것이다. 또한, 본 명세서 중에서 광 정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 또는 재생할 때에 필요한 소정 개구수란, 각각의 광 정보 기록 매체의 규격으로 규정되어 있는 개구수, 또는 각각의 광 정보 기록 매체에 대해 사용하는 광원의 파장에 따라 정보의 기록 또는 재생을 하는 데 필요한 스폿 직경을 얻을 수 있는 회절 한계 성능의 대물 렌즈의 개구수를 나타낸다.
본 명세서 중에서, 광 정보 기록 매체(광 디스크)로서는, 예컨대 CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM 등의 각종 CD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-Video 등의 각종 DVD, 또는 MD 등의 디스크 형상의 현재의 광 정보 기록 매체 및 차세대 기록 매체 등도 포함된다. 대부분의 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에는 투명 기판이 존재한다. 그러나, 투명 기판의 두께가 거의 0에 가까운 것 또는 투명 기판이 전혀 없는 것도 존재 또는 제안되어 있다. 설명의 편의상, 본 명세서 중 「투명 기판을 통해」라고 기재하는 경우가 있는데, 이러한 투명 기판은 두께가 0인, 즉 투명 기판이 전혀 없는 경우도 포함하는 것이다.
본 명세서 중에서, 정보의 기록 및 재생이란, 상기한 바와 같은 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 정보를 기록하는 것, 정보 기록면 상에 기록된 정보를 재생하는 것을 말한다. 본 발명의 광 픽업 장치는 기록만 또는 재생만을 실행하기 위해 사용되는 것이어도 되고, 기록 및 재생 양측을 실행하기 위해 사용되는 것이이어도 된다. 또한, 소정 정보 기록 매체에 대해서는 기록을 실행하고, 다른 정보 기록 매체에 대해서는 재생을 실행하기 위해 사용되는 것이어도 되고, 소정 정보 기록 매체에 대해서는 기록 또는 재생을 실행하고, 다른 정보 기록 매체에 대해서는 기록 및 재생을 실행하기 위해 사용되는 것이어도 된다. 그리고, 여기서 말하는 재생이란, 단순히 정보를 판독하는 것을 포함하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제5-1 태양에 따른 커플링 렌즈는, 광원에서 사출된 발산광의 발산각을 변경하여 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈로서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는회절면으로 되고, 상기 광원의 기준 파장보다 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정되고, 다음 수식 74를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 74]
0.05 ≤ NA ≤ 0.50
단, NA : 커플링 렌즈의 개구수
그리고, 커플링 렌즈의 개구수(NACOL)는 광원에서 출사되는 광속 중 최대의 경각을 θ로 했을 경우, NACOL=sinθ로 정의할 수 있고, 대물 렌즈의 이미지측 개구수(NAOBJ)와는 다음과 같은 관계가 있다.
NACOL= NAOBJ× (f1/f2)
단, f1 : 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
f2 : 커플링 렌즈의 초점 거리(㎜)
이 커플링 렌즈에 의하면, 광 정보 기록 매체로의 기록 및/또는 재생시에 광원으로부터의 발산광의 발산각을 변경하여 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈를, 적어도 1개의 면에 형성한 원형띠 모양의 회절 구조의 회절 작용에 의해 10㎚ 정도의 파장 변동으로 축상 색수차가 과잉으로 보정된 회절 렌즈로 함으로써, 대물 렌즈 등의 그 외의 광학 소자에서 발생하는 축상 색수차와 상쇄하여 보정할 수 있는 커플링 렌즈를 얻을 수 있다. 커플링 렌즈로 입사되는 광원으로부터의 사출광의 발산도는 작기 때문에, 일반적으로 커플링 렌즈는 대물 렌즈에 비하여 굴절력이 작아도 되므로, 제조시의 요구 정밀도가 대물 렌즈만큼 엄격하지 않고, 또한 워킹 디스턴스 등의 제약이 적기 때문에 수차 보정에 여유가 있다. 축상 색수차를 커플링 렌즈로 보정하도록 하면, 축상 색수차를 엄격하게 보정하지 않은 대물 렌즈여도 이 커플링 렌즈와 조합하여 사용함으로써, 파장 변동에 의한 결상 성능으로의 영향이 현저하게 나오는 고밀도 광 정보 기록 재생용 집광 광학계의 대물 렌즈로서 사용할 수 있게 된다. 이 때, 커플링 렌즈의 개구수가 수식 74를 만족하는 것이 바람직하다. 수식 74에 있어서 하한 이상이면, 커플링 렌즈의 초점 거리가 지나치게 커지지 않으므로 대물 렌즈와 조합하였을 때의 합성계의 전체 길이가 지나치게 커지지 않아서 콤팩트한 집광 광학계로 할 수 있다. 또한, 상한 이하이면, 커플링 렌즈의 개구수가 지나치게 커지지 않기 때문에, 커플링 렌즈에서 발생하는 수차를 작게 억제할 수 있다.
본 발명의 제5-2 태양에 따른 커플링 렌즈는, 다음 수식 75를 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 75]
0.3 ＜ PD/PTOTAL＜ 3.0
단, PD: 상기 회절면을 광원측부터 차례로 제1 회절면, 제2 회절면, …, 제N 회절면이라 할 때, 상기 제1 회절면에 형성된 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를 φbi= ni·(b2i·hi2+ b4i·hi4+ b6i·hi6+ …) 에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우(여기서, ni는 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차,…의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다), 다음 [수학식 1]로 표시하는 식에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1)
..... [수학식 1]
PTOTAL: 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 커플링 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
상술한 바와 같이, 회절 구조만의 파워가 수식 75를 만족하도록 커플링 렌즈의 회절 구조를 결정함으로써, 커플링 렌즈에서 발생하는 축상 색수차에 의해 대물 렌즈 등의 그 외의 광학 소자에서 발생하는 축상 색수차를 양호하게 상쇄 보정할 수 있다. 수식 75의 하한 이상에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다.
또한, 본 발명의 제5-3 태양의 커플링 렌즈는, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 기준 파장에 있어서의 초점 거리를 f(㎜), 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 상기 제i 회절면의 유효 직경 내의 회절 구조의 원형띠의 수를 Mi, 제i 회절면의 유효 직경내의 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하였을 때, 다음 수식 76을 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 76]
수식 76을 만족하도록 커플링 렌즈의 회절 구조를 구성하면, 커플링 렌즈에서 발생하는 축상 색수차에 의해 대물 렌즈 등의 그 외의 광학 소자에서 발생하는 축상 색수차를 양호하게 상쇄 보정할 수 있다. 수식 76의 하한 이상에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족으로 되지 않고, 상한 이하에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉으로 되지 않는다.
또한, 본 발명의 제5-4 태양에 따르면, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 상기 기준 파장으로부터의 미소한 파장의 변화를 Δλ(㎜), 상기 기준 파장에 있어서의 초점 거리를 f(㎜), 상기 광원의 파장이 상기 기준 파장에서 Δλ(㎜)만큼 변화되었을 때의 초점 거리의 변화를 Δf(㎜)라 하였을 때, 다음 수식 77을 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 77]
-0.12 ≤ (Δf/f)·NA·(λ/Δλ) ≤ -0.01
상술한 바와 같이, 10㎚ 정도의 미소한 파장 변동에 대한 커플링 렌즈의 초점 거리의 변화량이 수식 77을 만족하는 것이 바람직하다. 수식 77에 있어서 하한 이상이면, 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지는 않고, 상한 이하이면, 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지는 않는다.
또한, 본 발명의 제5-5 태양에 따르면, 상술한 커플링 렌즈의 2개 이상의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 됨으로써, 회절 파워를 2개 이상의 면으로 분배함으로써, 회절 원형띠의 간격을 크게 할 수 있기 때문에 제조가 쉽고 그럼으로써 회절 효율이 양호한 커플링 렌즈로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5-6 태양에 따르면, 적어도 1개의 면이 비구면으로 되고, 다음 수식 78을 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 78]
0.10 ≤ NA ≤ 0.50
이와 같이, 커플링 렌즈의 개구수가 0.10 이상이 되는 경우에는 적어도 1개의 면을 비구면으로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 커플링 렌즈에서 발생하는 수차를 양호하게 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5-7 태양에 따르면, 상술한 커플링 렌즈를 플라스틱 재료로 형성함으로써, 회절 구조나 비구면을 쉽게 부가할 수 있고 또한 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 제조 방법으로서는 금형을 사용한 사출 성형법이 바람직하다.커플링 렌즈를 플라스틱 재료로 형성하는 경우, 사용 파장 영역에 있어서의 두께 3㎜의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 또한 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 플라스틱 재료로서는 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 폴리올레핀계의 노르보르넨계 수지가 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 제5-8 태양에 따른 집광 광학계는, 600㎚ 이하의 파장의 빛을 발생시키는 광원과, 상기 광원에서 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 광 정보 기록 매체 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 커플링 렌즈는 상술한 커플링 렌즈로서, 상기 광원이 ±10㎚ 이하의 파장 변화를 발생시켰을 때의 파장 변화에 따라 상기 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차와 상기 커플링 렌즈의 회절 구조에서 발생하는 축상 색수차가 상쇄하는 것을 특징으로 한다.
이 집광 광학계에 의하면, 600㎚ 이하의 발진 파장을 발생시키는 광원을 사용함으로써, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 재생이 광 정보 기록 매체에 대해 가능해지지만, 상술한 바와 같이 집광 광학계, 특히 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 문제로 되는데, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차와 역극성의 축상 색수차를 커플링 렌즈에 형성한 회절 구조에서 발생시킴으로써, 집광 광학계를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 스폿을 맺었을 때의 파면은 축상 색수차가 상쇄된 상태이고, 집광 광학계 전체적으로광원의 파장 변동의 범위내에서 양호하게 축상 색수차가 보정된 시스템으로 할 수 있다.
또한, 이미지측 개구수가 0.7 이상이고, 아베수가 65 이하인 광학 재료로 형성되어 있는 대물 렌즈를 600㎚ 이하의 단파장 광원을 이용하는 광 픽업 장치에 사용한 경우, 대물 렌즈에서 축상 색수차가 비교적 크게 발생하여 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 없게 될 우려가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차와 역극성의 축상 색수차를 커플링 렌즈에서 발생시키기 때문에, 축상 색수차를 엄격하게 보정하지 않은 대물 렌즈라도 본 발명의 커플링 렌즈와 조합해서 사용함으로써 600㎚ 이하의 단파장 광원을 이용하는 광 픽업 장치에 적용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제5-9 태양에 따르면, 상기 대물 렌즈와 상기 커플링 렌즈를 합한 합성계는, 상기 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 경우에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSA, 축상 색수차의 변화량을 ΔCA로 하여 다음 수식 79를 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 79]
-1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
이와 같이, 대물 렌즈와 축상 색수차가 과잉 보정된 커플링 렌즈를 합한 합성계는, 상기 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 경우에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 수식 79를 만족함으로써, 커플링 렌즈의 회절 구조의 작용에 의해 합성계의 축상 색수차를 보정 과잉으로 하여 기준 파장의 구면 수차 커브와 장·단파장측 구면 수차 커브를 교차시키는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 광원의 파장이 스프트되었을 때의 최적 입력 위치의 이동을 작게 억제할 수 있게 되어 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면 수차의 열화가 작은 합성계로 할 수 있다.
그리고, 커플링 렌즈의 회절 작용에 의해 장·단파장측 구면 수차 커브를 기준 파장의 구면 수차 커브와 평행해지도록 보정하고 또한 합성계의 축상 색수차를 완전 보정하는 것보다, 상기한 바와 같이 장·단파장측의 구면 수차는 보정하지 않고 합성계의 축상 색수차를 보정 과잉으로 함으로써 기준 파장의 구면 수차 커브와 장·단파장측의 구면 수차 커브를 교차시키는 편이 수차 보정에 필요한 회절의 파워가 작아도 되기 때문에, 회절 구조의 간격을 크게 또한 띠 수를 적게 할 수 있으므로 금형 가공의 시간 단축 및 회절 효율의 향상을 달성할 수 있다. 레이저 광원에는 그 발진 파장에 ±10㎚ 정도의 개체 차이가 있지만, 상술한 바와 같이 기준 파장의 구면 수차 커브와 장·단파장측의 구면 수차 커브가 교차하도록 구면 수차가 보정된 합성계의 광원으로서 기준 파장에서 발진 파장이 어긋난 레이저 광원을 사용하는 경우에는, 커플링 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시켜 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시킴으로써 그 파장에 있어서의 구면 수차를 보정할 수 있기 때문에, 이 합성계를 탑재한 광 픽업 장치는 레이저 광원을 선택할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 제5-10 태양에 따르면, 상기 광원의 파장이 ±10㎚ 변화되었을 때의 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈의 합성계의 초점 위치의 변화를 ΔfB(㎛)라 하고, 상기 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 소정 이미지측 개구수를 NAOBJ라 하였을 때, 상기 합성계의 축상 색수차가 다음 수식 80을 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 80]
|ΔfB·(NAOBJ)2| ≤ 2.5㎛
이와 같이, 집광 광학계의 축상 색수차, 즉 커플링 렌즈와 대물 렌즈의 합성계의 축상 색수차가 수식 80을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제5-11 태양에 따른 광 픽업 장치는, 광원과, 상기 광원에서 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하여 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 실행하는 광 픽업 장치로서, 상기 집광 광학계가 상술한 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
이 광 픽업 장치는, DVD보다 고밀도·대용량인 차세대 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생을 실행하기 위한 광 픽업 장치에 관한 것이다. 상술한 바와 같은 축상 색수차가 양호하게 보정된 집광 광학계를 탑재함으로써, 600㎚ 이하의 발진 파장을 발생시키는 광원을 사용한 경우에도 안정된 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 음성·화상의 기록 장치·재생 장치는, 상술한 광 픽업 장치를 탑재함으로써, DVD보다 고밀도·대용량인 차세대 광 정보 기록 매체에 대해 음성·화상의 기록 또는 재생을 양호하게 실행할 수 있다.
또한, 광 픽업 장치에 사용되는 회절 광학 소자에 있어서의 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는 소정 광학 소자에 대해 일측 광학면을 평면, 타측 광학면을 구면 및/또는 비구면으로 하고, 또한 평면으로 된 광학면 상에 띠 모양의 회절 구조를 형성한 형상을 제안하였다.
즉, 광학 소자의 평면측에 회절 구조를 부가하였기 때문에, 그 회절 구조의 형성에 전자 빔 묘화 방식을 비교적 쉽게 이용할 수 있다. 또한, 금형을 사용한 성형법에 의해 이 광학 소자를 제작하는 경우에는, 상기 평면측에 대응하는 금형의 광학면은 당연히 평면형상이기 때문에, 이 금형의 회절 구조의 형성에도 전자 빔 묘화 방식을 비교적 쉽게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5-12 태양에 따르면, 상술한 광학 소자에 있어서, 사용 파장을 λ(㎜), 상기 평면 상에 형성된 회절 구조의 유효 직경내에 있어서의 원형띠 간격의 최소치를 P(㎜)라 하였을 때, 다음 수식 81, 바람직하게는 다음 수식 82를 만족하도록 하고, 회절 구조의 주기가 작은 회절면을 평면의 광학면 상에 형성함으로써, 전자 빔 묘화 방식에 의한 고정밀도의 띠 구조를 형성할 수 있게 된다.
[수식 81]
P/λ ＜ 30
[수식 82]
P/λ ＜ 20
또한, 본 발명의 제5-13 태양에 따르면, 구면 및/또는 비구면인 타측 광학면을 굴절면으로 함으로써, 회절 작용과 굴절 작용을 적절하게 조합하여 수차 보정을 정교하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5-14 태양에 따르면, 구면 및/또는 비구면으로 된 광학면 상에 띠 모양의 회절 구조를 부가함으로써 양면을 회절면으로 해도 되고, 양면을 회절면으로 함으로써 회절면의 수차 보정 기능에 여유가 생기기 때문에, 본 발명에 따른 광학 소자를 보다 고성능의 수차 보정 수단으로서 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5-15 태양에 따르면, 구면 및/또는 비구면으로 된 광학면 상에 원형띠 모양의 회절 구조를 부가하는 경우, 그 회절 구조를 다음 수식 83을 만족하도록 구성하면, 종래의 회절 구조의 창성 기술인 SPDT(다이아몬드 초정밀 절삭 기술)에 의한 금형 가공이 가능하다.
[수식 83]
P/λ ＞ 20
또한, 상술한 광학 소자로 구성된 커플링 렌즈로 할 수 있다.
본 발명의 제5-16 태양에 따르면, 상기 회절면 중 적어도 1개의 회절면은, n을 0, ±1 이외의 정수로 하였을 때, 상기 회절면에서 발생하는 회절광 중 n차 회절광의 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광의 회절광량보다 커지도록 각 회절 원형띠의 광축 방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 제5-1 내지 제5-5 태양 중 어느 하나에 따른 커플링 렌즈이다.
본 발명의 제5-17 태양에 따르면, 적어도 가장 광원측 면을 포함한 1개의 면이 띠 형상의 회절 구조를 갖는 회절면으로 된 것을 특징으로 하는 제5-1 내지 제5-6 태양 중 어느 하나에 따른 커플링 렌즈이다.
상술한 커플링 렌즈의 회절면 중 적어도 1개의 회절면의 원형띠 구조의 광축 방향의 단차량을, n을 0, ±1 이외의 정수로 하여 n차의 고차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하면(이하, 이와 같이 회전띠 구조가 결정된 회절면을「고차 회절면」이라 함), ±1차 회절광을 이용하는 경우에 비하여 원형띠 간격의 최소치를 완화시킬 수 있기 때문에, 원형띠 구조의 형상 오차로 인한 회절 효율 저하의 영향을 줄일 수 있다. 이 때, 커플링 렌즈에 형성된 회절면 중 모든 회절면을 고차 회절면으로 하여도 되고, ±1차 회절면을 이용할 경우의 원형띠 간격의 최소치가 특히 작아지는 회절면만을 고차 회절면으로 해도 된다. 또한, 회절광량이 최대로 되는 회절 차수의 값이 회절면마다 달라지도록 해도 된다.
또, n을 정수로 하여 n차 회절광량이 어느 차수의 회절광의 회절광량보다 커지도록 회절 띠의 광축 방향의 단차량 (Δ)(㎜)이 결정되는 경우, 단차량(Δ)은, λ0를 광원이 발생시키는 빛의 파장(㎜), N을 파장 λ0에 있어서의 대물 렌즈의 굴절률이라 하였을 때, Δ≒ n·λ0/(N-1)이 성립된다.
또한, 상술한 커플링 렌즈는 적어도 가장 광원측에 가까운 면을 포함한 1개의 면이 띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 되는 것이 다음 점에서 바람직하다. 즉, 커플링 렌즈의 설계에 있어서는 가장 광원측에 가까운 면에서의 반사광이광 검출기의 수광면 상에 입사됨으로써, 광 검출기가 불필요한 신호를 검출하는 것을 방지하기 때문에, 입사광의 마지널 광선이 가장 광원측에 가까운 면에 대해 수직 입사로 되지 않도록 고려할 필요가 있다. 그런데, 가장 광원측에 가까운 면을, n을 정수로 하여 투과광에 대해 n차 회절광의 강도가 다른 어느 차수의 회절광의 강도보다 커지도록 광축 방향의 단차량이 최적화된 회절 원형띠 구조를 갖는 회절면으로 하면, 가장 광원측에 가까운 면에서의 반사광은 회절 구조에 의해 회절된 회절광으로서, 이 중 최대의 강도를 갖는 것은 m을 n과는 다른 정수로 하여 m차 회절광이기 때문에, 가장 광원측에 가까운 면에서의 입사광의 마지널 광선의 입사각과 상기 m차 반사 회절광의 마지널 광선의 반사각은, 그 절대치를 반드시 달리 한다. 따라서, 가장 광원측에 가까운 면에서의 반사광은 입사광의 마지널 광선이 수직 입사에 가까운 경우에도, 광 검출기의 수광면 상에 스폿을 맺지 않기 때문에, 가장 광원측에 가까운 면에 대한 입사광의 마지널 광선의 입사각을 자유롭게 선택할 수 있게 되며, 보다 정교하게 구면 수차 및 코마 수차가 보정된 고성능의 커플링 렌즈로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 광로도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 관한 광로도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 관한 광로도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 관한 광로도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 관한 광로도.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 관한 광로도.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 관한 광로도.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 15는 본 발명의 제8 실시예에 관한 광로도.
도 16은 본 발명의 제8 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 17은 본 발명의 제9 실시예에 관한 광로도.
도 18은 본 발명의 제9 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 19는 본 발명의 제10 실시예에 관한 광로도.
도 20은 본 발명의 제10 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 21은 본 발명의 제11 실시예에 관한 광로도.
도 22는 본 발명의 제11 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 23은 본 발명의 제12 실시예에 관한 광로도.
도 24는 본 발명의 제12 실시예에 관한 구면 수차도.
도 25는 본 발명의 제13 실시예에 관한 광로도.
도 26은 본 발명의 제13 실시예에 관한 구면 수차도.
도 27은 본 발명의 제14 실시예에 관한 광로도.
도 28은 본 발명의 제14 실시예에 관한 구면 수차도.
도 29는 본 발명의 제15 실시예에 관한 광로도.
도 30은 본 발명의 제15 실시예에 관한 구면 수차도.
도 31은 본 발명의 제16 실시예에 관한 광로도.
도 32는 본 발명의 제16 실시예에 관한 구면 수차도.
도 33은 본 발명의 제17 실시예에 관한 광로도.
도 34는 본 발명의 제17 실시예에 관한 구면 수차도.
도 35는 본 발명의 제18 실시예에 관한 광로도.
도 36은 본 발명의 제18 실시예에 관한 구면 수차도.
도 37은 본 발명의 제19 실시예에 관한 광로도.
도 38은 본 발명의 제19 실시예에 관한 구면 수차도.
도 39는 본 발명의 제20 실시예에 관한 광로도.
도 40은 본 발명의 제20 실시예에 관한 구면 수차도.
도 41은 본 발명의 제21 실시예에 관한 광로도.
도 42는 본 발명의 제21 실시예에 관한 구면 수차도.
도 43은 본 발명의 제22 실시예에 관한 광로도.
도 44는 본 발명의 제22 실시예에 관한 구면 수차도.
도 45는 본 발명의 제23 실시예에 관한 광로도.
도 46은 본 발명의 제23 실시예에 관한 구면 수차도.
도 47은 본 발명의 실시 형태에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 48은 도 47의 광 픽업 장치의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면.
도 49는 수식 9를 설명하기 위한 3종류의 대물 렌즈의 구면 수차도.
도 50은 본 발명의 제24 실시예에 관한 광로도.
도 51은 본 발명의 제24 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 52는 본 발명의 제25 실시예에 관한 광로도.
도 53은 본 발명의 제25 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 54는 본 발명의 제26 실시예에 관한 광로도.
도 55는 본 발명의 제26 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 56은 본 발명의 제27 실시예에 관한 광로도.
도 57은 본 발명의 제27 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 58은 본 발명의 제28 실시예에 관한 광로도.
도 59는 본 발명의 제28 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 60은 본 발명의 제29 실시예에 관한 광로도.
도 61은 본 발명의 제29 실시예에 관한 구면 수차도 및 비점 수차도.
도 62는 본 발명의 제2-1 실시 형태에 따른 대물 렌즈를 설명하기 위한, 기준 온도에서 +30℃ 온도 상승한 경우의 구면 수차도로서, 도 62의 (a)는 수식 3의 값이 0.05인 온도 수차 보정 부족의 경우, 도 62의 (b)는 본 실시예의 대물 렌즈에서 수식 3의 값이 0.10인 경우, 도 62의 (c)는 수식 3의 값이 0.15인 온도 수차 보정 과잉의 경우를 나타낸 도면.
도 63의 (a)는 본 발명의 제2-2 실시 형태에 따른 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈의 구면 수차도, 도 63의 (b)는 색수차 완전 보정형 대물 렌즈의 구면 수차도.
도 64는 본 발명의 제2-2 실시 형태에 있어서 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈의 최소 원형띠 간격이 색수차 완전 보정형의 그것보다 커지는 이유의 이론적 해석을 설명하기 위한 도면으로서, 출사동의 중심 위치를 원점으로 하는 좌표계를 나타낸 도면.
도 65는 본 발명의 제2-2 실시 형태를 설명하기 위한 것으로서, 도 65의 (a)는 회절 작용에 의해 파장이 기준 파장보다 단파장측으로 시프트되었을 때의 색수차를 색수차 과잉 보정형이 되도록 보정한 경우, 보정전과 보정후의 구면 수차 커브를 나타낸 도면, 및 도 65의 (b)는 파장이 기준 파장보다 단파장측으로 시프트되었을 때의 색수차를 색수차 완전 보정형이 되도록 보정한 경우, 보정전과 보정후의 구면 수차 커브를 나타낸 도면.
도 66은 본 발명의 제2-2 실시 형태를 설명하기 위하여, 색수차 과잉 보정형인 경우의 광로차 함수 및 색수차 완전 보정형인 경우의 광로차 함수를, 횡축을 Φ(h)(㎜), 종축을 h(㎜)로서 나타낸 도면.
도 67은 본 발명의 제2-3 실시 형태에 따른 집광 광학계에 배치되는 구면 수차 보정 수단으로서의 굴절률 분포 가변 소자의 예를 나타낸 도면.
도 68은 본 발명의 제2-3 실시 형태에 따른 집광 광학계에 배치되는 구면 수차 보정 수단으로서의 굴절률 분포 가변 소자의 다른 예를 나타낸 도면.
도 69는 본 발명의 제2-4 실시 형태에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 70은 본 발명의 제2-4 실시 형태에 따른 다른 광 픽업 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 71은 본 발명의 제2-1 실시예에 관한 광로도.
도 72는 본 발명의 제2-1 실시예에 관한 구면 수차도.
도 73은 본 발명의 제2-2 실시예에 관한 광로도.
도 74는 본 발명의 제2-2 실시예에 관한 구면 수차도.
도 75는 본 발명의 제2-3 실시예에 관한 광로도.
도 76은 본 발명의 제2-3 실시예에 관한 구면 수차도.
도 77은 본 발명의 제2-4 실시예에 관한 광로도.
도 78은 본 발명의 제2-4 실시예에 관한 구면 수차도.
도 79는 본 발명의 제2-5 실시예에 관한 광로도.
도 80은 본 발명의 제2-5 실시예에 관한 구면 수차도.
도 81은 본 발명의 제2-6 실시예에 관한 광로도.
도 82는 본 발명의 제2-6 실시예에 관한 구면 수차도.
도 83은 본 발명의 제2-7 실시예에 관한 광로도.
도 84는 본 발명의 제2-7 실시예에 관한 구면 수차도.
도 85는 본 발명의 제2-8 실시예에 관한 광로도.
도 86은 본 발명의 제2-8 실시예에 관한 구면 수차도.
도 87은 본 발명의 제2-9 실시예에 관한 광로도.
도 88은 본 발명의 제2-9 실시예에 관한 구면 수차도.
도 89는 본 발명의 제3-1 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 90은 본 발명의 제3-1 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 91은 본 발명의 제3-1 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 92는 본 발명의 제3-1 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 93은 본 발명의 제3-2 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 94는 본 발명의 제3-2 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 95는 본 발명의 제3-2 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 96은 본 발명의 제3-2 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 97은 본 발명의 제3-3 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 98은 본 발명의 제3-3 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 99는 본 발명의 제3-3 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 100은 본 발명의 제3-3 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 101은 본 발명의 제3-4 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 102는 본 발명의 제3-4 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 103은 본 발명의 제3-4 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 104는 본 발명의 제3-4 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 105는 본 발명의 제3-5 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 106은 본 발명의 제3-5 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 107은 본 발명의 제3-5 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 108은 본 발명의 제3-5 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 109는 본 발명의 제3-6 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 110은 본 발명의 제3-6 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 111은 본 발명의 제3-6 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 112는 본 발명의 제3-6 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 113은 본 발명의 제3-7 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 114는 본 발명의 제3-7 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 115는 본 발명의 제3-7 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 116은 본 발명의 제3-7 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 117은 본 발명의 제3-8 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 118은 본 발명의 제3-8 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 119는 본 발명의 제3-8 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 120은 본 발명의 제3-8 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 121은 본 발명의 제3-9 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 122는 본 발명의 제3-9 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 123은 본 발명의 제3-9 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 124는 본 발명의 제3-9 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 125는 본 발명의 제3-10 실시예에 관한 광로도(NA 0.85).
도 126은 본 발명의 제3-10 실시예에 관한 광로도(NA 0.65).
도 127은 본 발명의 제3-10 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.85).
도 128는 본 발명의 제3-10 실시예에 관한 구면 수차도(NA 0.65).
도 129는 본 발명의 실시예에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 130은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 131은 본 발명의 제4-1 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도.
도 132는 본 발명의 제4-1 실시예에 관한 집광 광학계의 개략 단면도.
도 133은 본 발명의 제4-1 실시예에 관한 집광 광학계의 구면 수차도.
도 134는 본 발명의 제4-2 실시예에 관한 집광 광학계의 개략 단면도.
도 135는 본 발명의 제4-2 실시예에 관한 집광 광학계의 구면 수차도.
도 136은 본 발명의 제4-2 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도.
도 137은 본 발명의 제4-3 실시예에 관한 집광 광학계의 개략 단면도.
도 138은 본 발명의 제4-3 실시예에 관한 집광 광학계의 구면 수차도.
도 139는 본 발명의 제4-4 실시예에 관한 집광 광학계의 개략 단면도.
도 140은 본 발명의 제4-4 실시예에 관한 집광 광학계의 구면 수차도.
도 141은 본 발명의 제4-5 실시예에 관한 집광 광학계의 개략 단면도.
도 142는 본 발명의 제4-5 실시예에 관한 집광 광학계의 구면 수차도.
도 143은 본 발명의 제4-6 실시예에 관한 집광 광학계의 개략 단면도.
도 144는 본 발명의 제4-7 실시예에 관한 집광 광학계의 구면 수차도.
도 145는 본 발명의 제4-3 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도.
도 146은 본 발명의 제4-4 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도.
도 147은 본 발명의 제5-1 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략도.
도 148은 본 발명의 제5-2 실시 형태에 관한 다른 광 픽업 장치의 개략도.
도 149는 본 발명의 제5-1 실시예에 관한 집광 광학계의 광로도.
도 150은 본 발명의 제5-1 실시예에 관한 구면 수차도.
도 151은 본 발명의 제5-2 실시예에 관한 집광 광학계의 광로도.
도 152는 본 발명의 제5-2 실시예에 관한 구면 수차도.
도 153은 본 발명의 제5-3 실시예에 관한 집광 광학계의 광로도.
도 154는 본 발명의 제5-3 실시예에 관한 구면 수차도.
도 155는 본 발명의 제5-4 실시예에 관한 집광 광학계의 광로도.
도 156은 본 발명의 제5-4 실시예에 관한 구면 수차도.
도 157의 (a)는 본 발명의 제5-2 실시 형태에 따른 광학 소자의 단면도, 도 157의 (b)는 A방향에서 본 정면도, 및 도 157의 (c)는 S2면의 확대도.
도 158은 도 151의 광학 소자의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 절삭 가공에 있어서 선단부의 반경(Rb)이 각각 1.0㎛, 0.7㎛, 0.5㎛인 바이트를 각각 사용하여, 평판의 기판 상에 브레이즈 구조를 형성했을 때의 브레이즈 구조의 주기(P/λ)와 1차 회절 효율의 이론치의 관계를 나타낸 도면.
도 159는 본 발명의 제5-5 실시예에 관한 집광 광학계의 광로도.
도 160은 본 발명의 제5-5 실시예에 관한 구면 수차도.
도 161은 본 발명의 제5-6 실시예에 관한 집광 광학계의 광로도.
도 162는 본 발명의 제5-6 실시예에 관한 구면 수차도.
도 163은 본 발명의 제5-7 실시예에 관한 광로도.
도 164는 본 발명의 제5-7 실시예에 관한 구면 수차도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 대물 렌즈
2 : 커플링 렌즈
3 : 반도체 레이저(광원)
4 : 광 검출기
5 : 정보 기록면
10 : 2축 액추에이터
11 : 1축 액추에이터(구면 수차 보정 수단)
12 : 빔 익스팬더(구면 수차 보정 수단)
21, 23 : 굴절률 분포 가변 소자(구면 수차 보정 수단)
22 : 구동 수단
S1 : 광학 소자의 일측 광학면
S2 : 광학 소자의 타측 광학면
이하, 본 발명에 따른 실시 형태 및 실시예의 렌즈에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 렌즈에 있어서의 비구면은 광축 방향을 X축, 광축에 수직인 방향의 높이를 h, 굴절면의 곡률 반경을 r이라 할 때에 다음 식 1로 나타낸다. 단, K는 원추 계수, A2i를 비구면 계수라 한다.
..... [식 1]
또한, 본 실시 형태의 렌즈에 있어서의 회절면은 광로차 함수(Φb)로서 다음 식 2에 의해 나타낼 수 있다. 여기에서, h는 광축에 수직인 높이이고, b2i는 광로차 함수의 계수이다.
..... [식 2]
상기 식에 있어서, n은 회절면에서 발생한 회절광 중에서 광량이 최대인 회절 광선의 회절 차수이다. 또, 이하에 기재하는 실시예에 있어서, 회절 차수에 관하여 특별히 기재되어 있지 않은 실시예에 있어서의 회절 차수는 1이다.
(제1∼제5 실시예)
제1, 2, 3, 4 및 5 실시예에 대한 렌즈 데이터를 표 1, 2, 3, 4 및 5에 각각 나타내었다. 모든 실시예에 있어서 비구면 플라스틱 렌즈를 2매 조합하여 NA가 0.85인 대물 렌즈를 얻었다. 각 실시예에 대해 도 1, 도 3, 도 5, 도 7 및 도 9에 광로도를, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8 및 도 10에 구면 수차도 및 비점 수차도를 각각 도시하였다. 플라스틱 재료는 폴리올레핀계 수지이고, 비중은 약 1.0, 포화 흡수율은 0.01% 이하이며, 그 결과 유리제의 렌즈 2매을 조합한 대물 렌즈 중량의 절반 이하로 할 수 있고, NA가 0.85로 큼에도 불구하고 약 0.02g(거울 프레임은 포함하지 않음)으로 할 수 있었다. 각 표에 나타낸 바와 같이, 제1면과 제3면을 포함한 2 내지 3면을 비구면으로 하였다. 그 외 상술한 수식에 관한 값은 표 36에 기재한바와 같다.
(제6∼제11 실시예)
제6, 7, 8, 9, 10 및 11 실시예에 대한 렌즈 데이터를 표 6, 7, 8, 9 및 10에 각각 나타낸다. 제1면을 포함한 1면 내지 2면을 원형띠 모양의 단차를 갖는 회절면으로 함으로써 대물 렌즈의 색수차를 양호하게 보정할 수 있었다. 각 실시예에 대해 도 11, 도 13, 도 15, 도 17, 도 19 및 도 21에 광로도를, 도 12, 도 14, 도 16, 도 18, 도 20 및 도 22에 구면 수차도 및 비점 수차도를 각각 나타낸다. 제6∼제11 실시예의 대물 재료는 플라스틱제이고, 재료는 폴리올레핀계 수지이고,비중은 약 1.0, 포화 흡수율은 0.01% 이하이다. 그 외 상술한 수식에 관한 값은 표 36에 기재한 바와 같다. 그리고, 각 실시예의 표에서 회절면은 단차를 무시한 상술한 식 2로 표시되는 위상 함수의 계수를 부여함으로써 표현하고 있고, 실제 회절면의 형상은 각 띠 사이의 단차에 의한 광로차가 파장의 1배 또는 2배로 되도록 원형띠 형상을 제작하고 있다.
(제12 실시예)
표 12에 렌즈 데이터를 나타낸 제12 실시예에서는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 구면 수차 보정 수단을 고굴절력이고 분산이 큰 초석재를 사용한 부렌즈와 저분산의 초석재를 사용한 정렌즈에 의한 빔 익스팬더로 하고, 이 2개의 렌즈 간격을 가변하게 함으로써 구면 수차의 변동을 보정하도록 하였다. 본 제12 실시예에 관한 광로도를 도 23에, 구면 수차도를 도 24에 도시하였다. 또한, 초석재를 상기한 바와 같이 선택함으로써, 집광 광학계 전체에서의 1㎚의 모드 홉에 의한 초점 위치 변화는 0.12㎛이고, NA 0.85에서도 충분히 심도내로 된다. 또한, 본 제12 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 후기하는 표 24에 도시하였다. 이 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 제12 실시예의 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면 수차를 양호하게 보정할 수 있다.
(제13 실시예)
표 13에 렌즈 데이터를 나타낸 제13 실시예에서는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 구면 수차 보정 수단을 양면 비구면의 부렌즈와 양면에 원형띠 모양의 회절면을 형성한 정렌즈로 구성된 빔 익스팬더로 하고 있다. 본 제13 실시예에 관한 광로도를 도 25에, 구면 수차도를 도 26에 도시하였다. 2개의 렌즈는 모두 폴리올레핀계 플라스틱 재료로 형성되어 있고, 아베수가 56 정도인 일반적인 재료인데, 회절 구조를 형성함으로써 색수차를 매우 양호하게 보정할 수 있었다. 또한, 본 제13 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 25에 도시하였다.
(제14 실시예)
표 14에 렌즈 데이터를 나타낸 제14 실시예에서는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 구면 수차 보정 수단을 양면 비구면의 부렌즈와 양면이 구면인 정렌즈로 구성하고, 정렌즈를 폴리올레핀계 플라스틱 재료로 형성하고, 부렌즈를 고굴절력이고 분산이 큰 플라스틱으로 형성한 빔 익스팬더로 하여 합성계의 색수차를 보정하고 있다. 본 제14 실시예에 관한 광로도를 도 27에, 구면 수차도를 도 28에 도시하였다. 또한, 본 제14 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을, 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 26에 나타낸다.
(제15 실시예)
표 15에 렌즈 데이터를 나타낸 제15 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 구면 수차 보정 수단으로서 1군 2매의 커플링 렌즈를 선택한 것으로서, 이 커플링 렌즈는 부렌즈에 분산이 큰 재료를 사용하여 대물 렌즈의 색수차를 보정할 수 있도록 하고 있다. 본 제15 실시예에 관한 광로도를 도 29에, 구면 수차도를 도 30에 도시하였다. 또한, 본 제15 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 27에 나타낸다.
(제16 실시예)
표 16에 렌즈 데이터를 나타낸 제16 실시예에서는, 광원측을 거시적으로는 평면의 회절면으로 하고, 광원에서 먼 측의 면을 비구면으로 한 플라스틱의 커플링렌즈로 하고 있다. 본 제16 실시예의 커플링 렌즈는 간단한 구성이고 또한 저렴하며 또한 매우 경량이기 때문에, 구면 수차를 보정하기 위하여 커플링 렌즈를 구동시키는 액추에이터에의 부담이 적고, 또한 관성이 작기 때문에 고속 구동이 가능해진다. 그리고, 회절면에 의해 대물 렌즈의 색수차를 포함하여 합성계에서의 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 본 제16 실시예에 관한 광로도를 도 31에, 구면 수차도를 도 32에 도시하였다. 또한, 본 제16 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 28에 나타낸다.
(제17 실시예)
표 17에 렌즈 데이터를 나타낸 제17 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 1개의 면에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있다. 구면 수차 보정 수단은 정과 부의 2매의 동일한 플라스틱 재료로 이루어진 비구면 렌즈를 조합한 빔 익스팬더로 하고 있고, 구면 수차 보정 수단에서 색수차는 보정 부족이지만, 대물 렌즈의 회절면의 작용에 의해 합성계의 색수차를 양호하게 보정하고 있다. 본 제17 실시예에 관한 광로도를 도 33에, 구면 수차도를 도 34에 도시하였다. 또한, 본 제17 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 도 29에 도시하였다.
(제18 실시예)
표 18에 렌즈 데이터를 나타낸 제18 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 1개의 면에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있다. 구면 수차 보정 수단은 양면 비구면의 부렌즈와 양면이 구면인 정렌즈로 구성하고, 정렌즈를 폴리올레핀계 플라스틱 재료로 형성한 빔 익스팬더이다. 본 제18 실시예에 관한 광로도를 도 35에, 구면 수차도를 도 36에 도시하였다. 빔 익스팬더에 색수차 보정을 부담시켰기 때문에, 대물 렌즈의 회절면의 굴절력은 줄일 수 있으므로, 최소 띠 피치를 크게 할 수 있고, 제조가 쉽고, 회절 효율이 저하되기 어렵다. 또한, 본 제18 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 도 30에 도시하였다.
(제19 실시예)
표 19에 렌즈 데이터를 나타낸 제19 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 1개의 면에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있다. 구면 수차 보정 수단은 양면 비구면의 부의 플라스틱 렌즈와 양면이 구면이고 양측 면에 회절면을 형성한 정 플라스틱 렌즈로 구성된 빔 익스팬더로 하고 있다. 본 제19 실시예에 관한 광로도를 도 37에, 구면 수차도를 도 38에 도시하였다. 이 실시예에서는 대물 렌즈와 빔 익스팬더의 2개소에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있기 때문에, 각 회절면의 굴절력을 작게 할 수 있고, 최소 원형띠 피치를 크게 할 수 있고, 제조가 쉽고, 회절 효율의 저하가 일어나기 어렵다. 또한, 본 제19 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 31에 나타내었다.
(제20 실시예)
표 20에 렌즈 데이터를 나타낸 제20 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 1개의 면에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있다. 구면 수차 보정 수단은 양면 비구면의 플라스틱으로 형성된 커플링 렌즈이다. 대물 렌즈에 형성한 회절면으로 합성계의 색수차를 양호하게 보정하고 있다. 본 제20 실시예에 관한 광로도를 도 39에, 구면 수차도를 도 40에 도시하였다. 커플링 렌즈는 저렴하고, 경량임은 마찬가지이다. 또한, 본 제20 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 도 32에 도시하였다.
(제21 실시예)
표 21에 렌즈 데이터를 나타낸 제21 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 1개의 면에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있다. 구면 수차 보정 수단은 광원측의 면을 거시적으로는 평면의 회절면으로 하고, 광원에서 먼 측의 면을 비구면으로 한 플라스틱의 커플링 렌즈로 하고 있다. 본 제21 실시예에 관한 광로도를 도 41에, 구면 수차도를 도 42에 도시하였다. 대물 렌즈와 커플링 렌즈의 2개소에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있기 때문에, 각 회절면의 회절력을 작게 할 수 있고, 최소 띠 피치를 크게 할 수 있고, 제조가 쉽고, 회절 효율의 저하가 일어나기 어렵다. 또한, 본 제21 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 33에 나타낸다.
(제22 실시예)
표 22에 렌즈 데이터를 나타낸 제22 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 구면 수차 보정 수단으로서 양면 비구면의 부의 플라스틱 렌즈와 양면이 구면에 회절면을 형성한 정 플라스틱 렌즈로 구성된 빔 익스팬더로 하고 있다. 본 제22 실시예에 관한 광로도를 도 43에, 구면 수차도를 도 44에 도시하였다. 빔 익스팬더에 2개의 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있기 때문에, 각 회절면의 굴절력을 작게 할 수 있고, 최소 회전띠 피치를 크게 할 수 있고, 제조가 쉽고, 회절 효율의 저하가 일어나기 어렵다. 또한, 본 제22 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 34에 나타낸다. 또한, 본 실시예의 광학계는 일측 면에 2층의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생이 가능하다. 제1 기록층의 투명 기판 두께는 0.1㎜, 제2 기록층의 투명 기판 두께는 0.2㎜이다. 표 34와 같이 이 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차를 빔 익스팬더의 가동 렌즈를 광축 방향을 따라 움직이게 함으로써 보정하고 있다. 가동 렌즈의 변이량을 크게 함으로써 3층 이상의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생도 가능하다.
(제23 실시예)
표 23에 렌즈 데이터를 나타낸 제23 실시예는, 대물 렌즈를 2매의 비구면 플라스틱 렌즈를 조합한 구성으로 하고, 1개의 면에 회절면을 형성하여 색수차를 보정하고 있다. 구면 수차 보정 수단은 양면 비구면의 플라스틱으로 형성된 커플링 렌즈이다. 고굴절률이고 분산이 큰 플라스틱 재료로 형성한 빔 익스팬더로 하고 있다. 본 제23 실시예에 관한 광로도를 도 45에, 구면 수차도를 도 46에 도시하였다. 또한, 본 제23 실시예에서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 표 35에 나타낸다. 또한, 본 제23 실시예의 광학계는 일측 면에 2층의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생이 가능하다. 제1 기록층의 투명 기판 두께는 0.1㎜, 제2 기록층의 투명 기판 두께는 0.2㎜이다. 표 35와 같이, 이 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차를 커플링 렌즈를 광축 방향을 따라 움직이게 함으로써 보정하고 있다. 커플링 렌즈의 변이량을 크게 하여 3층 이상의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생도 가능하다.
또한, 제12∼23 실시예에 있어서의 상술한 각 수식의 값을 표 37에 나타낸다.
(제24, 25, 26 실시예)
제24, 25 및 제26 실시예에 대한 렌즈 데이터를 표 38, 39, 및 40에 각각 도시하였다. 모든 실시예에 있어서 비구면 플라스틱 렌즈를 2매 조합하여 NA가 0.85인 대물 렌즈를 얻었다.
각 제24, 25 및 26 실시예에 대해 도 50, 도 52 및 도 54에 광로도를 나타내고, 도 51, 도 53 및 도 55에 구면 수차도 및 비점 수차도를 각각 도시하였다. 플라스틱 재료는 폴리올레핀계 수지이고, 비중은 약 1.0, 포화 흡수율은 0.01% 이하이고, 그 결과 유리제 렌즈 2매을 조합한 대물 렌즈 중량의 절반 이하로 할 수 있어서 NA가 0.85로 큼에도 불구하고 약 0.02∼0.04g(렌즈 프레임을 포함하지 않음)으로 할 수 있었다. 각 표 38∼40에 나타낸 바와 같이, 제1면 내지 제3면을 비구면으로 하였다. 그리고, 2매 구성으로 NA가 0.85로 큰 대물 렌즈임에도 불구하고 워킹 디스턴스를 크게 확보하였다.
또한, 각 제24, 25 및 26 실시예의 기준 파장(온도 25℃, 파장 405㎚) 및 ±30℃의 온도 변화시 및 ±10㎚의 파장 변화시의 파면 수차의 값을 표 42에 나타낸다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 실시예에 있어서 NA가 0.85로 큰 플라스틱 재료로 이루어진 대물 렌즈임에도 불구하고, 온도 변화시 및 파장 변화시의 파면 수차의 열화는 매우 작다. 단, 온도 변화시의 광원의 파장 변화는 +0.05㎚/℃로 하였다. 또한, 그 외에 상술한 수식 9∼14에 관한 값은 표 41에 나타낸 바와 같다. 표의 렌즈 데이터 및 도면에 있어서 10의 누승수(예컨대, 2.5×10-3)를 E(예컨대, 2.5×E-3)를 이용하여 나타내는 경우가 있다.
(제27, 28, 29 실시예)
각 제27, 28 및 29 실시예에 대해 도 56, 도 58 및 도 60에 광로도를 나타내고, 도 57, 도 59 및 도 61에 구면 수차도 및 비점 수차도를 각각 도시하였다. 또한, 각 수식의 값을 표 36에 나타낸다. 플라스틱 재료는 폴리올레핀계 수지이고, 비중은 약 1.0, 포화 흡수율은 0.01% 이하이며, 그 결과 유리제 렌즈 2매을 조합한 대물 렌즈 중량의 절반 이하로 할 수 있어서 NA가 0.85, 0.80으로 큼에도 불구하고 약 0.02∼0.04g(거울 프레임을 포함하지 않음)으로 할 수 있었다. 각 표 43∼45에 나타낸 바와 같이, 제1면 내지 제3면을 비구면으로 하였다. 그리고, 2매 구성으로 NA가 0.85, 0.80으로 큰 대물 렌즈임에도 불구하고 워킹 디스턴스를 크게 확보하고 있다.
이어서, 본 발명에 따른 실시예로서의 광 픽업 장치를 도 47에 의해 설명한다.
도 47의 광 픽업 장치는, 본 발명에 따른 상술한 플라스틱 렌즈(1a, 1b)를 지지부재(1c)로 일체로 지지한 2군 2매 구성의 대물 렌즈(1)와, 광원인 반도체 레이저(3)와, 광원(3)으로부터 사출되는 발산광의 발산각을 변환하는 커플링 렌즈(2)와, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 수광하는 광 검출기(4)를 구비하고 있다. 대물 렌즈(1)는 커플링 렌즈(2)로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 집광시킨다.
도 47의 광 픽업 장치는, 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 광 검출기(4)를 향해 분리하는 빔 스플리터(6)와, 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(1) 사이에 배치된 1/4 파장판(7)과, 대물 렌즈(1)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 원형 렌즈(9)와, 포커스·트래킹용 2축 액추에이터(10)를 더 구비한다. 즉, 본 실시예에 있어서, 집광 광학계는 빔 스플리터와 커플링 렌즈와 1/4 파장판과 대물 렌즈와 조리개를 갖는 것이다. 그리고 본 실시예에 있어서, 빔 스플리터는 집광 광학계에 포함되지 않는 것으로 간주하여도 된다.
또한, 대물 렌즈(1)는 그 지지부재(1c)의 외주에 광축에 대해 수직방향으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(1d)를 갖는다. 이 플랜지부(1d)에 의해 대물 렌즈(1)를 광 픽업 장치에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다.
그리고, 커플링 렌즈(2)는 입사된 발산 광속을 광축에 대해 거의 평행 광속으로 하는 콜리메이트 렌즈여도 된다. 이 경우에는 콜리메이트 렌즈(2)로부터의 출사 광속이 거의 평행판으로 되도록, 광원(3) 또는 콜리메이트 렌즈(2)를 콜리메이트 렌즈의 광축 방향으로 이동 조정 가능하게 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명의 광 픽업 장치는, 광원으로부터의 발산 광속을 거의 평행광으로 변환하기 위한 콜리메이트 렌즈와, 이 평행광을 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈로 구성해도 되고, 또한 광원으로부터의 발산 광속의 각도를 변경하여 발산 광속 또는 수속 광속으로 변환하기 위한 변환 렌즈인 커플링 렌즈와, 이 커플링 렌즈로부터의 광속을 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈로 구성해도 된다. 또한, 광원으로부터의 발산 광속을 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈(유한 공액형 대물 렌즈)만으로 구성해도 된다.
그리고, 이와 같은 광 픽업 장치에 본 발명에 따른 대물 렌즈를 사용함으로써, 광 디스크용 고밀도 기록 재생이 가능한 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
이어서, 도 48에 도 47의 광 픽업 장치에 구면 수차 보정 수단으로서 커플링 렌즈(2)를 광축 방향을 따라 변이시키기 위한 1축 액추에이터(11)를 구비시킨 광 픽업 장치를 도시하였다.
도 48에 나타낸 바와 같이, 변이 장치로서의 1축 액추에이터(11)에 의해 커플링 렌즈를 광축 방향으로 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈(1)로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 캔슬할 수 있다. 또한, 광원의 반도체 레이저(3)의 발진 파장이 변동된 경우, 온도 또는 습도가 변화된 경우, 광 정보 기록 매체의 보호층의 두께 오차에 기인하여 광학계에서 구면 수차가 발생하는 경우 등에 1축 액추에이터(11)로 커플링 렌즈(2)를 광축 방향으로 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈(1)로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
또한 본 실시예에 있어서, 커플링 렌즈(2)의 적어도 일측 광학면 상에는 광축에 대해 거의 동심원 형상인 회절 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 거의 동심원 형상의 회절 패턴은 커플링 렌즈(2)의 양면에 형성되어도 되고, 대물 렌즈(1)의 적어도 1개의 광학면 상에 형성되어도 된다. 커플링 렌즈(2)의 회절 패턴은 광축에 대해 거의 동심원 형상으로 하였으나, 그 이외의 회절 패턴이 형성되어 있어도 된다. 커플링 렌즈(2)에는 상술한 바와 같은 거의 동심원 형상의 회절 패턴이 광학면 상에 형성되어 있음으로써, 반도체 레이저(3)의 발진 파장에 대해 대물 렌즈(1)와는 반대 부호이고 또한 그 절대값이 거의 일치하는 축상 색수차를 발생시킨다.따라서, 반도체 레이저(3)에서 출사된 광속은 커플링 렌즈(2) 및 대물 렌즈(1)를 거쳐 거의 축상 색수차 없이 광 디스크의 정보 기록면(5) 상에 집광된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제18 태양에 의하면, 대물 렌즈의 고개구수(NA)화에 대응하여 고성능의 대물 렌즈이면서 종래의 플라스틱 단렌즈와 마찬가지로 저렴하고 경량인 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제19 내지 제25 태양에 의하면, 플라스틱 재료로 형성된 2매의 정렌즈로 이루어진 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 이용 가능한 온도 범위가 큰 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제26 내지 제32 태양에 의하면, 2매의 정렌즈로 이루어진 NA가 높은 대물 렌즈일지라도, 직경이 작고 또한 워킹 디스턴스가 큰 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제54 내지 제63 태양에 의하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩으로 인해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정할 수 있는 간단하고 저렴한 구성의 커플링 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제33 내지 제53 태양 및 제74 태양에 의하면, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제64 내지 제68 태양 및 제74 태양에 의하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파수 중첩에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제69 내지 제73 태양 및 제74 태양에 의하면, 단파장 레이저 광원과 고개구수의 대물 렌즈를 구비하는 경우, 투명 기판을 사이에 두고 복수개의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 제2-1 내지 2-4 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
(제2-1 실시 형태)
제2-1 실시 형태에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용으로서, 플라스틱 재료로 형성된 광원측부터 차례로 배치되는 2매의 정렌즈로 이루어진 NA 0.85의 대물 렌즈이고, 기준 파장은 각각 405㎚, 입사동 직경은 각각 3.00㎜이고, 각 렌즈는 각각 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 상기 수식 32를 만족함으로써 온도 변화시에 있어서의 파면 수차의 열화를 줄일 수 있다.
도 62에 기준 온도(+25℃)에서 +30℃ 온도 상승한 경우의, 3종류의 대물 렌즈의 구면 수차도를 도시하였다. 수식 32의 값은 각각 (a) 0.05, (b) 0.10(본 실시 형태), (c) 0.15이다. 수식 32의 하한인 (a)의 경우에는 온도 상승시에 보정 부족 방향의 3차 구면 수차가 크게 발생하지만, 이것과는 역극성인 고차 구면 수차의 발생이 작기 때문에 마지널 광선의 구면 수차는 보정 부족으로 된다. 수식 32의 상한인 (c)의 경우에는 온도 상승시에 보정 부족 방향의 3차 구면 수차의 발생이 작음에도 불구하고, 이것과는 역극성의 고차 구면 수차가 크게 발생하기 때문에 마지널 광선의 구면 수차는 보정 과잉으로 된다.
이에 비하여, 수식 32의 가장 바람직한 조건인 (a)의 경우에는, 온도 상승시에 있어서의 3차 구면 수차의 발생량과 이것과는 역극성인 고차 구면 수차의 발생량의 균형이 잡혀 있어서 전체적으로 거의 완전 보정형 구면 수차로 되어 있다. 그리고, 플라스틱 재료의 온도 변화에 대한 굴절률의 변화량을 -12×10-5/℃, 청자색 반도체 레이저의 온도 변화에 대한 발진 파장의 변동량을 +0.05㎚/℃로 하였다.
(제2-2 실시 형태)
제2-2 실시 형태에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 2군 2매 구성의 플라스틱 재료로 형성된 NA 0.85의 대물 렌즈이다. 초점 거리는 1.765㎜, 기준 파장은 405㎚이고, 적어도 1개의 면에 형성된 원형띠 모양의 회절 구조의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합하여 축상 색수차를 보정하였다. 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈(a)는 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 상기 수식 34를 만족함으로써, 광원의 파장이 미소하게 변동된 때의 최적 입력 위치의 이동이 작게 억제되어 고주파 중첩시나 모드 홉시의 파면 수차의 열화가 작은 렌즈로 되어 있다. 이에 비하여, 색수차 완전 보정형 대물 렌즈(b)는 축상색수차의 보정에 더하여 파장 변화시의 구면 수차의 변화를 거의 완전하게 보정함으로써 고주파 중첩시나 모드 홉시의 파면 수차의 열화를 작게 억제하였다.
도 63은 본 제2-2 실시 형태에 따른 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈(a)와 색수차 완전 보정형 대물 렌즈(b)의 구면 수차도이다. 모두 청자색 반도체 레이저의 모드 홉시의 파장(λ) 시프트량을 +1㎚로 가정한 경우, 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈 및 색수차 완전 보정형 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면 수차는 모두 0.005λ인데(단, 디포커스 성분을 포함함), 유효 직경내의 원형띠쌍의 간격 최소값은 색수차 완전 보정형 대물 렌즈가 4.8㎛임에 비하여, 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈에서는 7.1㎛로 할 수 있었다.
그리고, 축상 색수차의 변화량(ΔCA)은, 광원의 파장이 장파장측으로 +10㎚ 시프트된 경우, 도 63의 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈(a)의 구면 수차도에 있어서 405㎚ 및 415㎚의 구면 수차 커브의 하단의 이동폭으로 나타나고, 이동 방향은 광원의 파장의 장파장측으로의 시프트에 의해, 백 포커스가 짧아지는 방향으로 된다. 또한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(ΔSA)은, 405㎚의 구면 수차 커브를 그 하단이 415㎚의 구면 수차 커브의 하단에 겹치는 위치까지 평행 이동시켰을 때의 구면 수차 커브의 상단과 415㎚의 구면 수차 커브의 상단의 폭에 의해 나타난다.
또한, 상술한 바와 같이 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈의 최소 원형띠 간격이 색수차 완전 보정형의 그것보다 커지는 이유의 이론적 해석에 대해 도 64, 도 65를 참조하여 이하에 설명한다.
사출동의 중심 위치를 원점으로 하는 도 64와 같은 좌표계를 가정한다. 광축을 따라 수직인 방향으로 h축을 정하고, 광축을 z축으로 한다. 이미지 면은 사출동의 중심에서 z축(광축)을 따라 +R의 위치에 있고, 또한 이미지 공간의 굴절률을 n이라 한다. 그리고, 기준 파장으로부터 시프트된 파장의 광선의 기준 파장에 있어서의 이미지면에서의 횡방향의 색수차를 Δh, 이것에 대응한 종방향의 색수차를 Δz라 한다.
횡방향의 색수차(Δh)와 회절 구조의 회절 작용에 의해 파면에 부가되는 광로차 함수(Φ(h))에는 다음과 같은 관계가 있다.
[수식 84]
Δh = (R/n)·(dΦ/dh)
또한, 횡방향의 색수차(Δh)와 종방향의 색수차(Δz)에는 Δz=(R/h)·Δh의 관계가 성립되므로, 수식 84는
[수식 85]
Δz = (R2/n)·(1/h)·(dΦ/dh) 와 곱한다.
회절 작용에 의해 파장이 기준 파장보다 단파장측으로 시프트되었을 때의 색수차를 색수차 과잉 보정형(a)이 되도록 보정한 경우, 보정전과 보정후의 구면 수차 커브는 도 65a와 같이 된다. 축상 색수차를 과잉 보정으로 하고, 기준 파장의 구면 수차 커브와 장파장측의 구면 수차 커브를 교차시키는데, 간단히 하기 위하여 보정전의 구면 수차 커브와 광축의 교점을 원점으로 하고, 보정전의 축상 색수차를 0, 보정후의 축상 색수차(ΔCA)를 +2ε, 기준 파장에서의 축상 색수차를 +ε, 보정후의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(ΔSA)을 -2ε라 한다.
색수차 과잉 보정형인 경우의 광로차 함수 (Φ(a)(h))를
[수식 86]
Φ(a)(h) = b2·h2+b4·h4
로 나타낸다. 단, 광로차 함수는 h의 4차의 항까지로 하였다.
수식 86을 수식 85에 대입하고, 간단히 하기 위하여 R=1, n=1이라 하면,
[수식 87]
Δz = 2·b2+ 4·b4·h2
로 된다. h=0일 때 Δz=2ε, h=hMAX일 때 Δz=0이기 때문에,
b2=ε
b4=-ε/(2·hMAX 2)로 되고, 수식 86은
[수식 88]
Φ(a)= ε·h2-ε/(2·hMAX 2)·h4
과 곱한다.
또한, 파장이 기준 파장보다 단파장측으로 시프트되었을 때의 색수차를 색수차 완전 보정형(b)이 되도록 보정한 경우, 보정전과 보정후의 구면 수차 커브는 도 65b와 같이 된다. 간단히 하기 위하여, 보정전의 구면 수차 커브와 광축의 교점을원점으로 하고, 보정전의 축상 색수차를 0, 보정후의 축상 색수차(ΔCA)를 +ε, 보정후의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(ΔSA)을 0이라 한다. 색수차 완전 보정형의 경우, h값에 관계없이 Δz=ε이기 때문에, 수식 85에 의해 광로차 함수 (Φ(b)(h))는
[수식 89]
dΦ(b)(h) = (n·ε/R2)·h·dh
의 미분방정식을 만족한다. h로 적분하고, R=1, n=1이라 하면,
[수식 90]
Φ(b)(h) = (ε/2)·h2
로 된다.
광로차 함수 Φ(h)와 광축에 수직 방향으로 측정한 원형띠의 간격(P)은 다음 관계가 있다.
[수식 91]
P = |λ/(dΦ(h)/dh)|
여기서, 광로차 함수가 Φ(a)(h) 및 Φ(b)(h) 각각의 경우의 P의 최소값을 구해 본다.
P가 최소값을 취할 때에는, 수식 91로부터 |dΦ(h)/dh|가 최대값을 취할 때이다.
Φ(a)(h)의 경우에는 수식 88로부터 Φ(a)(h)/dh=2·ε·h-2·ε/hMAX 2·h3이기 때문에, dΦ(a)(h)/dh가 최대값을 취하는 것은 d/dh(dΦ(h)/dh)=2·ε-6·ε/hMAX 2·h2=0이 성립될 때이다.
따라서, h=hMAX/일 때에 Φ(a)(h)/dh는 최대값 dΦ(a)(hMAX/)/dh=4·/9·ε·hMAX를 취하기 때문에, P의 최소값은
[수식 92]
P(a)MIN= 9/(4·)·λ/(ε·hMAX)=1.3·λ/(ε·hMAX)
로 된다.
한편, Φ(b)(h)의 경우에는 수식 90로부터 Φ(b)(h)/dh=ε·h이기 때문에, dΦ(b)(h)/dh는 h=hMAX일 때에 최대값 dΦ(b)(hMAX)/dh=ε·hMAX을 취한다.
따라서, P의 최소값은
[수식 93]
P(b)MIN= λ(ε·hMAX)
가 된다.
수식 92 및 수식 93에서
[수식 94]
P(a)MIN＞ P(b)MIN
이 성립하므로, 색수차 과잉 보정형 대물 렌즈의 최소 원형띠 간격은 색수차 완전 보정형의 그것보다 커진다.
그리고, 색수차 과잉 보정형(a)의 경우의 광로차 함수 수식 88 및 색수차 완전 보정형(b)의 경우의 광로차 함수 수식 90을 플롯한 것이 도 66이다. 단, 횡축을 Φ(h)(㎜), 종축을 h(㎜)라 하였다.
(제2-3 실시 형태)
제2-3 실시 형태에 따른 집광 광학계는, 광원에서 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 상술한 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생을 위한 집광 광학계로서, 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동, 광원의 발진 파장의 미소한 변동 또는 온습도 변화에 기인하여 또는 이들의 조합에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 구비함으로써, 항상 집광 특성이 양호한 집광 광학계로 할 수 있다.
도 67에 상술한 구면 수차 보정 수단으로서 굴절률 분포가 가변인 소자를 사용한 집광 광학계의 예를 도시하였다. 도 6과 같이, 대물 렌즈와 콜리메이트 렌즈 사이에 고굴절률 분포가 가변인 굴절률 분포 가변 소자(21)를 배치하고 있다.
굴절률 분포 가변 소자(21)로서, 도67과 같이 예컨대 전기적으로 서로 접속된 광학적으로 투명한 전극층(a,b,c)과, 전극층(a,b,c)과는 전기적으로 절연되어인가되는 전압에 따라 굴절률 분포가 변화되는 굴절률 분포 가변층(d,e)이 번갈아 적층되고 또한 광학적으로 투명한 전극층(a,b,c)이 복수의 영역으로 분할된 소자를 사용할 수 있다.
도 67에 있어서, 구면 수차의 변동이 검출된 경우에는 굴절률 분포 가변 소자(21)의 구동 수단(22)에 의해 전극층(a,b,c)에 전압을 인가하고, 굴절률 분포 가변층(d,e)의 굴절률을 장소에 따라 변화시키고, 굴절률 분포 가변 소자(21)로부터의 사출광의 위상을 구면 수차의 변동이 0이 되도록 제어한다.
도 68에 별도의 굴절률 분포 가변 소자의 예를 도시하였다. 도 68의 굴절률 분포 가변 소자(23)는, 액정 분자를 광축에 수직인 면내에서 임의의 X방향으로 정렬하여 배열시킨 액정 소자(23a)와, 액정 분자를 광축에 수직인 면내에서 X방향과는 수직인 Y방향으로 정렬하여 배열시킨 액정 소자(23b)를 구비한다. 액정 소자 (23a)와 액정 소자(23b)를 유리 기판(23c)을 사이에 두고 번갈이 적층시키고, 내측 유리 기판(23c)의 사이에 1/2파장판(23d)을 배치하고 있다.
도 62에 있어서, 구면 수차의 변동이 검출된 경우에는, 굴절률 분포 가변 소자(23)의 액정 소자(23a)와 액정 소자(23b)의 각각에 구동 수단(22)으로부터 전압을 인가함으로써, 굴절률 분포 가변 소자(23)로부터의 사출광의 위상의 X방향 분포 및 Y방향 분포를 독립적으로 제어함으로써 구면 수차의 변동을 보정한다.
상술한 도 67 및 도 68에 나타낸 굴절률 분포 가변 소자(21, 23)에 의하면, 전압 인가 등에 의해 굴절률의 분포를 발생시켜 구면 수차의 변동을 보정함으로써, 가동부가 없는 기계적으로 간단한 구조의 집광 광학계를 구성할 수 있다.
(제2-4 실시 형태)
도 69는 제2-4 실시 형태에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 69의 광 픽업 장치는, 2군 2매 구성의 대물 렌즈(1)와, 광원인 반도체 레이저(3)와, 광원(3)으로부터 사출되는 발산광의 발산각을 변환하는 1군 1장 구성의 커플링 렌즈(2)와, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 수광하는 광 검출기(4)를 구비한다. 반도체 레이저(3)는 500㎚ 이하 파장의 레이저 광을 발생시켜, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 정보 기록면(5)에 기록된 정보의 재생 및/또는 종래의 광 디스크보다 고밀도로 정보 기록면(5)으로 정보의 기록이 가능하다.
도 69의 대물 렌즈(1)는 플라스틱 재료로 형성된 제1 렌즈(1a)와 제2 렌즈(1b)로 구성되고, 제1면을 회절면으로 하여 축상 색수차 및 구면 수차를 보정하고 있다(후술하는 제2 실시예 참조). 제1 렌즈(1a)와 제2 렌즈(1b)는 지지부재(1c)에 의해 일체화되어 있다. 지지부재(1c)의 플랜지부(1d)에 의해 대물 렌즈(1)를 광 픽업 장치에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다.
도 69의 광 픽업 장치는, 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 광 검출기(4)를 향해 분리하는 편광 빔 스플리터(6)와, 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(1)의 사이에 배치된 1/4 파장판(7)과, 대물 렌즈(1)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 집광 렌즈(9)와, 포커스 및 트래킹용 2축 액추에이터(10)를 더 구비한다. 또한, 구면 수차 보정 수단으로서 커플링 렌즈(2)와, 커플링 렌즈(2)를 광축 방향을 따라 변위시키기 위한 1축 액추에이터(11)를 구비하고 있다. 본 제2-4 실시 형태에 있어서 집광 광학계는, 광원과 빔 스플리터와 커플링 렌즈와 1/4 파장판과 대물 렌즈와 조리개를 갖는 것이다. 그리고, 본 제2-4 실시 형태에서 빔 스플리터는 집광 광학계에 포함되지 않는 것으로 보아도 된다.
광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 정보의 재생에 대해 설명한다. 반도체 레이저(3)에서 출사된 발산광이 커플링 렌즈(2)로 발산각을 변경하여 1/4 파장판(7) 및 조리개 (8)를 통해 대물 렌즈(1)에 의해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 집광되고, 이 정보 기록면(5)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속이 대물 렌즈(1), 조리개(8), 1/4 파장판(7), 커플링 렌즈(2), 편광 빔 스플리터(6), 집광 렌즈(9)를 통해 광 검출기(4)로 입사되고, 그럼으로써 발생한 출력 신호로 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 기록된 정보를 재생할 수 있다.
이상과 같은 정보의 재생시에 장치 환경의 온습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동, 또는 반도체 레이저(3)의 발진 파장의 미소 변동 등에 의해 집광 광학계의 각 광학면에서 구면 수차 변동이 발생한 경우, 커플링 렌즈(2)를 1축 액추에이터(11)로 광축 방향을 따라 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈(1)로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생한 구면 수차를 보정할 수 있다. 또한, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로의 정보 기록의 경우에도, 상술한 설명과 마찬가지로 집광 광학계의 각 광학면에서 발생한 구면 수차를 보정할 수 있다.
이어서, 도 70에 의해 다른 광 픽업 장치에 대해 설명한다. 도 70의 대물렌즈(1)는 플라스틱 재료로 형성되고, 2군 2매 구성이고, 제1면을 회절면으로 하여 축상 색수차를 보정하고, 또한 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하고 있다. 또한, 도 9의 광 픽업 장치는 구면 수차 보정 수단으로서 정렌즈(12a)와 부렌즈(12b)로 구성된 빔 익스팬더(12)와, 이 부렌즈(12b)를 광축 방향을 따라 변이 가능한 1축 액추에이터(11)를 구비한다. 도 70에서는 커플링 렌즈(2)와 1/4 파장판(7)을 반도체 레이저(3)와 편광 빔 스플리터(6) 사이에 배치하고 있다.
도 70의 광 픽업 장치에 의하면, 도 69와 마찬가지로 장치 환경의 온습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 또는 반도체 레이저(3)의 발진 파장의 미소 변동 등으로 인해 집광 광학계의 각 광학면에서 구면 수차 변동이 발생한 경우, 빔 익스팬더(12)의 부렌즈(12b)를 1축 액추에이터(11)로 광축 방향을 따라 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈(1)로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생한 구면 수차를 보정할 수 있다.
그리고, 상술한 도 69, 도 70에 있어서의 구면 수차 보정 수단으로서 도 67, 도 68에 도시한 굴절률 분포 가변 소자(21 또는 23)를 사용해도 된다.
(실시예)
이어서, 본 발명에 따른 제2-1 내지 2-8 실시예의 대물 렌즈, 집광 광학계에 대해 설명한다. 제2-1 내지 2-8 실시예의 일람표를 표 46에 나타낸다.
각 실시예에 있어서, 각 렌즈에 형성되는 회절면을 나타낸 광로차 함수는 상술한 [식 A]에 의해 표시되고, 또한 비구면은 다음 [식 B]에 의해 표시된다.
x = (h2/r)/{1+}+A4h4+A6h6… ....[식 B]
단, A4,A6,…:비구면 계수, k: 원추계수, r: 근축 곡률 반경이고, r, d, n은 렌즈의 곡률 반경, 면 간격, 굴절률을 나타낸다.
(제2-1 실시예)
본 제2-1 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.00㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 47에 나타낸다. 제1면을 회절면으로 함으로써, 축상 색수차 및 광원의 파장 변동시의 구면 수차를 보정하였다. 또한, 2매 구성의 플라스틱제 고NA 대물 렌즈이면서 워킹 디스턴스를 0.24㎜로 크게 확보하고 있으며, 또한 그럼으로써 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 4차 이상의 고차의 회절면 계수를 사용함으로써, 광원의 파장 변동시의 구면 수차의 열화를 작게 억제하여 기준 파장에서 발진 파장이 어긋난 레이저 광원을 사용할 수 있도록 하였다. 제2-1 실시예의 광로도를 도 71에, 구면 수차도를 도 66에 도시하였다.
(제2-2 실시예)
본 제2-2 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.75㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 48에 나타낸다. 제1면을 회절면으로 함으로써, 축상 색수차 및 광원의 파장 변동시의 구면 수차를 보정하였다. 또한, 2군의 고 NA 플라스틱 대물 렌즈이지만, 워킹 디스턴스를 0.30㎜로 크게 확보하고 있으며, 또한 그럼으로써 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 4차 이상의 고차의 회절면 계수를 사용함으로써, 광원의 파장 변동시의 구면 수차의 열화를 작게 억제하여 기준 파장에서 발진 파장이 어긋난 레이저 광원을 사용할 수 있도록 하였다. 제2-2 실시예의 광로도를 도 73에, 구면 수차도를 도 74에 도시하였다.
(제2-3 실시예)
본 제2-3 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.00㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 49에 나타낸다. 제2면을 회절면으로 함으로써, 축상 색수차 및 광원의 파장 변동시의 구면 수차를 보정하였다. 또한, 2군의 고 NA 플라스틱 대물 렌즈이지만, 워킹 디스턴스를 0.30㎜로 크게 확보하고 있으며, 또한 그럼으로써 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 4차 이상의 고차의 회절면 계수를 사용함으로써, 광원의 파장 변동시의 구면 수차의 열화를 작게 억제하여 기준 파장에서 발진 파장이 어긋난 레이저 광원을 사용할 수 있도록 하였다. 제2-3 실시예의 광로도를 도 75에, 구면 수차도를 도 76에 도시하였다.
(제2-4 실시예)
본 제2-3 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.00㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 50에 나타낸다. 제1면을 회절면으로 함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 2매 구성의 플라스틱제 고NA 대물 렌즈이면서 워킹 디스턴스를 0.22㎜로 크게 확보하고 있으며, 또한 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 본 실시예의 대물 렌즈는 수차도에 나타낸 바와 같이 축상 색수차를 과잉 보정으로 함으로써 기준 파장(405㎚)의 구면 수차 커브와 장·단(415㎚, 395㎚)측의 구면 수차 커브를 교차시켰기 때문에, 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 수차 열화가 작은 대물 렌즈이면서 회절 원형띠 간격의 최소값을 7.1㎛로 크게 할 수 있었다. 제2-4 실시예의 광로도를 도 77에, 구면 수차도를 도 78에 도시하였다.
(제2-5 실시예)
본 제2-5 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.00㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 51에 나타낸다. 제1면 및 제3면을 회절면으로 함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 2매 구성의 플라스틱제 고NA 대물 렌즈이면서 워킹 디스턴스를 0.22㎜로 크게 확보하고 있으며, 또한 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 본 제2-5 실시예의 대물 렌즈는 회절의 파워를 2개의 면에 분배하고, 또한 수차도에 나타낸 바와 같이 축상 색수차를 과잉 보정으로 함으로써 기준 파장(405㎚)의 구면 수차 커브와 장·단(415㎚, 395㎚)측의 구면 수차 커브를 교차시켰기 때문에, 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 수차 열화가 작은 대물 렌즈이면서 회절 띠 간격의 최소값을 11.0㎛로 크게 할 수 있었다. 제2-5 실시예의 광로도를 도 79에, 구면 수차도를 도 80에 도시하였다.
(제2-6 실시예)
본 제2-6 실시예는 제2-4 실시예에 있어서의 대물 렌즈와, 부렌즈와 정렌즈로 구성되며 부렌즈를 광축 방향을 따라 변이 가능하게 한 구면 수차 보정 수단으로서의 빔 익스팬더와, 광원으로부터의 발산광을 평행광으로 콜리메이팅하는 콜리메이터 렌즈를 포함한 집광 광학계(도 70 참조)이고, 각 광학 소자의 데이터를 표 52에 나타낸다. 기준 파장은 405㎚, 대물 렌즈의 이미지측 개구수는 0.85이다. 빔 익스팬더의 정렌즈의 광 정보 기록 매체측의 면을 회절면으로 함으로써, 콜리메이트 렌즈와 빔 익스팬더에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 제2-6 실시예의 광로도를 도 81에, 구면 수차도를 도 82에 도시하였다.
또한, 표 53에 부렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 온습도 변화 또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 또는 광원의 발진 파장의 미소 변동 등에 의해 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차 변동을 보정한 결과를 나타낸다. 그리고, 본 발명에 있어서의 구면 수차 보정 수단으로서의 빔 익스팬더는 입사되는 평행광을 거의 평행광으로 출사하고, 광축 방향을 따라 변이함으로써 빔 익스팬더에서 출사되는 광속의 발산도를 변화시킬 수 있는 광학 소자를 적어도 1개 포함하는 것이면 되며, 본 실시예의 형태로 한정하는 것은 아니다.
(제2-7 실시예)
본 제2-7 실시예는 제2-2 실시예에 있어서의 대물 렌즈와, 광축 방향을 따라 변이 가능하게 된 광원으로부터의 발산광을 평행광으로 콜리메이팅하는 콜리메이트 렌즈를 포함한 집광 광학계(도69 참조)이고, 각 광학 소자의 데이터를 표 54에 나타낸다. 기준 파장은 405㎚, 대물 렌즈의 이미지측 개구수는 0.85이다. 제2-7 실시예의 광로도를 도 83에, 구면 수차도를 도 84에 도시하였다.
표 55에 콜리메이트 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 온습도 변화 또는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동 또는 광원의 발진 파장의 미소 변동 등에 의해 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차 변동을 보정한 결과를 나타낸다. 그리고, 본 실시예에서는 구면 수차 보정 수단으로서 광원으로부터의 발산광을 평행광으로 콜리메이팅하여 광축 방향을 따라 변이 가능한 콜리메이트 렌즈로 하였으나, 광원으로부터의 발산광을 거의 평행광으로 변환하는 커플링 렌즈여도 된다. 또한, 구면 수차 보정 수단으로서의 커플링 렌즈는 1군 구성으로 한정되지 않고, 2군 구성이어도 된다.
그리고, 제2-6 실시예 및 제2-7 실시예의 광학계에 포함되는 광학 소자는 모두 플라스틱 렌즈로 형성하였기 때문에, 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 또한, 제2-6 및 제2-7 실시예의 광학계는 ±0.030㎜를 넘는 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 변동으로 인해 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있다. 따라서, 표면측부터 차례로 투명 기판과 정보 기록층이 복수개 적층된 구조를 갖는 다층형 광 정보 기록 매체로의 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하다.
(제2-8 실시예)
본 제2-8 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.00㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 56에 나타낸다. 제1면을 회절면으로 함으로써, 축상 색수차 및 광원의 파장 변동시의 구면 수차를 보정하였다. 또한, 2매 구성의 플라스틱제 고NA 대물 렌즈이면서 워킹 디스턴스를 0.40㎜로 크게 확보하고 있으며, 또한 그럼으로써 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 4차 이상의 고차의 회절면 계수를 사용함으로써, 광원의 파장 변동시의 구면 수차의 열화를 작게 억제하여 기준 파장에서 발진 파장이 어긋난 레이저 광원을 사용할 수 있도록 하였다. 제2-8 실시예의 광로도를 도 85에, 구면 수차도를 도 86에 도시하였다.
(제2-9 실시예)
본 제2-9 실시예는 기준 파장 405㎚, NA 0.85, 입사동 직경 3.00㎜의 플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈이고, 그 렌즈 데이터를 표 57에 나타낸다. 제2면을 회절면으로 함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 2군의 고 NA 플라스틱 대물 렌즈이지만, 워킹 디스턴스를 0.24㎜로 크게 확보하고 있으며, 그럼으로써 온도 변화시의 수차 열화를 작게 억제하였기 때문에, 이용 가능한 온도 범위를 크게 할 수 있었다. 또한, 4차 이상의 고차의 회절면 계수를 사용함으로써, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 광축 어긋남으로 인해 발생하는 코마 수차를 보정하였다. 그리고, 3차 구면 수차의 발생량과 5차 이상의 고차 구면 수차의 발생량의 균형을 맞춤으로써 파장이 기준 파장에서 미소 변동되었을 때의 구면 수차를 양호하게 보정하였다. 또한, 제2면을 회절면일 때, 제2면에 대한 마지널 광선의 입사각을 자유롭게 선택할 수 있도록 함으로써, 즉 렌즈 설계시의 자유도를 1개 증가시켜 구면 수차 및 코마 수차를 정교하게 보정할 수 있었다. 제2-9 실시예의 광로도를 도 87에, 구면 수차도를 도 88에 도시하였다.
그리고, 각 표 및 각 도면에서는 10의 누승의 표현에 E(또는 e)를 사용하여 예컨대 E-02(=10-2)와 같이 나타내고 있다.
본 발명에 의하면, 2매의 정렌즈로 이루어진 NA가 높은 대물 렌즈이고, 직경이 작고 또한 워킹 디스턴스가 크고, 또한 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 발생하는 축상 색수차가 효과적으로 보정된 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 플라스틱 재료로 형성된 NA가 높은 대물 렌즈이고, 이용 가능한 온도 범위가 크고, 또한 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 발생하는 축상 색수차가 효과적으로 보정된 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 2매의 정렌즈로 이루어진 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록·재생 장치를 제공할 수 있다.
(제3-1 내지 제3-5 실시예)
제3-1, 3-2, 3-3, 3-4 및 제3-5 실시예에 대한 조건 및 상술한 수식에 관한 값을 표 58에 나타내고, 각 렌즈 데이터를 표 59, 60, 61, 62 및 63에 각각 나타낸다. 모든 실시예에 있어서 비구면 플라스틱 렌즈를 2매 조합하여 파장 405㎚의 광속으로 NA가 0.85, 파장 655㎚의 광속으로 NA가 0.65인 대물 렌즈를 얻었다. 표 59 내지 표 63에 나타낸 바와 같이, 제1면 내지 제3면을 비구면으로 하고, 제1면을 회절면으로 하고 있다. 플라스틱 재료로서 폴리올레핀계 수지를 사용하고, 비중은 약 1.0, 포화 흡수율은 0.01% 이하이고, 그 결과 유리제 렌즈 2매을 조합한 대물 렌즈의 비중의 절반 이하로 할 수 있으므로 NA가 0.85로 큼에도 불구하고 약0.02g(거울 프레임틀을 포함함)으로 할 수 있었다. 또한, 제1면을 원형띠 모양의 단차를 갖는 회절면으로 함으로써 대물 렌즈의 색수차를 양호하게 보정할 수 있었다.
제3-1 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 89, 구면 수차도를 도 91에 나타내고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 90, 구면 수차도를 도 92에 도시하였다. 제3-2 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 93, 구면 수차도를 도95에 도시하고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 94, 구면 수차도를 도 96에 도시하였다. 제3-3 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 97, 구면 수차도를 도 99에 도시하고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 98, 구면 수차도를 도 100에 도시하였다. 제3-4 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 101, 구면 수차도를 도 103에 도시하고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 102, 구면 수차도를 도 104에 도시하였다. 제3-5 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 105, 구면 수차도를 도 107에 도시하고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 106, 구면 수차도를 도 108에 도시하였다. 각 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, NA 0.85 및 NA0.65인 양쪽의 경우에 구면 수차를 양호하게 보정할 수 있고, NA 0.65, 파장 655㎚의 조건에 의한 투명 기판 두께가 비교적 두꺼운 광 정보 기록 매체(DVD 등) 및 NA 0.85, 파장 405㎚의 조건에 의한 투명 기판 두께가 비교적 얇은 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대해 양호한 대물 렌즈를 얻을 수 있었다.
(제3-6 내지 3-10 실시예)
표 64에 나타낸 바와 같이, 제3-6, 3-7 및 3-8 실시예는 1면, 2면, 3면을 비구면으로 하고 1면을 회절면으로 한 2매의 비구면 플라스틱 렌즈로 이루어진 대물 렌즈에 구면 수차 보정 수단으로서 빔 익스팬더를 조합한 집광 광학계이고, 또한 제3-9, 제3-10 실시예는 1면, 2면, 3면을 비구면으로 하고 1면을 회절면으로 한 2매의 비구면 플라스틱 렌즈로 이루어진 대물 렌즈에 구면 수차 보정 수단으로서 단옥(單玉) 렌즈 또는 1군 2매 구성의 커플링 렌즈를 조합한 집광 광학계이다. 제3-6 내지 제3-10 실시예에 대한 렌즈 데이터를 표 65, 66, 67, 68 및 69에 각각 나타낸다. 제3-7, 제3-8 및 3-9 실시예의 각 구면 수차 보정 수단은 플라스틱제이고, 재료는 폴리올레핀계 수지이고, 비중은 약 1.0, 포화 흡수율은 0.01% 이하이다. 표 64에서 알 수 있는 바와 같이, 각 집광 광학계에 있어서의 축상 색수차는 상술한 수식 22를 만족하고 있으며 양호하게 보정되어 있다.
그리고, 각 제3-1 내지 제3-10 실시예의 표에서는, 회절면은 단차를 무시한 상술한 수식 2로 표시되는 위상 함수의 계수를 부여하여 표현하고 있으며, 실제 회절면의 형상은 각 원형띠 사이의 단차에 의한 광로 차가 파장의 1배 또는 2배가 되도록 원형띠 형상을 제작하고 있다.
제3-6 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 109, 구면 수차도를 도111에 나타내고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 110, 구면 수차도를 도 112에 도시하였다. 제3-7 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 113, 구면 수차도를 도 115에 나타내고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 114, 구면 수차도를 도 116에 도시하였다. 제3-8 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 117, 구면 수차도를 도 119에 나타내고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 118, 구면 수차도를 도 120에 도시하였다. 제3-9 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 121, 구면 수차도를 도 123에 나타내고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 122, 구면 수차도를 도 124에 도시하였다. 또한, 제3-10 실시예에 대해 NA 0.85인 경우의 광로도를 도 125, 구면 수차도를 도 127에 나타내고, NA 0.65인 경우의 광로도를 도 126, 구면 수차도를 도 128에 도시하였다. 각 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, NA 0.85 및 NA 0.65의 양측 모든 경우에 구면 수차를 양호하게 보정할 수 있고, NA 0.65, 파장 655㎚의 조건에 의한 투명 기판 두께가 비교적 두꺼운 광 정보 기록 매체(DVD 등) 및 NA 0.85, 파장 405㎚의 조건에 의한 투명 기판 두께가 비교적 얇은 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대해 양호한 대물 렌즈를 얻을 수 있었다.
또한, 제3-6, 3-7 및 제3-8 실시예에 있어서 빔 익스팬더의 정렌즈와 부렌즈의 간격을 가변으로 하여 구면 수차의 변동을 보정하고, 제3-9 및 제3-10 실시예에 있어서 커플링 렌즈와 대물 렌즈의 간격을 가변으로 함으로써 구면 수차의 변동을 보정하도록 하였다. 각 제3-6 내지 제3-10 실시예에 있어서 여러 가지 원인에 기인하여 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 상술한 바와 같이 하여 보정한 결과를 표 70, 71, 72, 73 및 74에 나타낸다. 각 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원(LD)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면 수차를 양호하게 보정할 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 실시 형태로서의 광 픽업 장치를 도 123에 의해 설명한다.
도 129의 광 픽업 장치는, 본 발명에 따른 상술한 플라스틱 렌즈(3a, 3b)를 지지부재(3c)로 일체로 지지한 2군 2매 구성의 대물 렌즈(3)와, 투명 기판 두께가 두껍고 비교적 저밀도인 제1 광 디스크(23)를 위한 제1 광원으로서 파장이 비교적 큰 제1 반도체 레이저(11)와, 투명 기판 두께가 얇고 비교적 고밀도인 제2 광 디스크(24)를 위한 제2 광원으로서 파장이 비교적 작은 제2 반도체 레이저(12)와, 제1 광원(11) 또는 제2 광원(12)으로부터의 광속을 대물 렌즈(3)를 향해 발산시키고 또한 그 발산각을 변경하는 정렌즈(4)와 부렌즈(5)로 이루어진 빔 익스팬더(1)와, 제1 광 디스크(23)로부터의 반사광을 수광하는 제1 광 검출기(41)와, 홀로그램(17)을 통해 수광 소자(12)로 입사되는 제2 광 디스크(24)로부터의 반사광을 수광하는 제2 광검출기(42)를 구비한다. 대물 렌즈(3)는 기록 또는 재생을 위해 빔 익스팬더(1)로부터의 광속을 광 정보 기록 매체인 제1 또는 제2 광 디스크(23 또는 24)의 정보 기록면에 스폿을 형성하여 집광한다.
도 129의 광 픽업 장치는, 대물 렌즈(3)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 제2 광 디스크(24)로부터의 반사광을 제2 광 검출기(42)를 향해 분리하는 빔 스플리터(62)와, 빔 스플리터(62)와 제2 광 검출기(42) 사이에 배치된 1/4 파장판(72)과 포커싱 렌즈(22)와, 제1 광 디스크(23)로부터의 반사광을 제1 광 검출기(41)를 향해 분리하는 빔 스플리터(61)와, 빔 스플리터(61)와 제2 광 검출기(41) 사이에 배치된 렌즈(9, 16)와, 빔 스플리터(61)와 빔 스플리터(62) 사이에 배치된 1/4 파장판(71)과 콜리메이트 렌즈(21)와, 제1 광원(11)과 빔 스플리터(61) 사이에 배치된 렌즈(15)와, 제1 구동 장치로서 포커스·트래킹을 위해 대물 렌즈(3)를 구동하는 2축 액추에이터(6)와, 집광 광학계의 구면 수차 보정을 위해 빔 익스팬더(1)의 부렌즈(5)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동 장치로서의 1축 액추에이터(7)를 더 구비한다. 즉, 본 실시예에 있어서 집광 광학계는 빔 익스팬더와 빔 스플리터와 대물 렌즈와 조리개를 갖는 것이다. 그리고, 본 실시예에 있어서 빔 스플리터는 집광 광학계에 포함되지 않는 것으로 간주하여도 된다.
이상과 같이, 본 실시예의 광 픽업 장치에 의하면, 제1 광원(11)으로부터의 광속을 빔 익스팬더(1)를 통해 대물 렌즈(3)에 의해 비교적 저밀도의 제1 광 디스크(23)의 정보 피트에 집광시키고, 그럼으로써 변조된 반사광을 반대 경로에서 제1 광 검출기(41)로 수광함으로써 재생할 수 있다. 또한, 제2 광원(11)으로부터의 광속을 빔 익스팬더(1)를 통해 대물 렌즈(3)에 의해 비교적 고밀도의 제2 광 디스크(24)의 정보 피트에 집광시키고, 그럼으로써 변조된 반사광을 반대 경로에서 제2 광 검출기(42)로 수광함으로써 재생할 수 있다. 또한, 마찬가지로 제1 또는 제2 광 디스크에 기록을 실행할 수 있다.
상술한 기록 또는 재생시에, 빔 익스팬더(1)의 부렌즈(4)를 1축 액추에이터(7)에 의해 광축 방향으로 이동시켜 정렌즈(5)와의 간격을 변경함으로써, 광속의 발산각을 변경하면서 구면 수차를 보정할 수 있다. 이와 같이, 투명 기판 두께가 다르고 기록 밀도가 다른 복수 종류의 광 디스크에 대해 집광 광학계에서 여러 가지 원인에 의해 발생한 구면 수차의 변동을 캔슬하면서 양호하게 기록 또는 재생을 실행할 수 있다.
이어서, 도 130에 의해 다른 실시예에 따른 광 픽업 장치를 설명한다. 도 130의 광 픽업 장치에서 투명 기판 두께가 두껍고 비교적 저밀도의 제1 광 디스크를 재생하는 경우, 발진 파장이 비교적 긴 제1 반도체 레이저(111, 제1 광원)는 레이저/검출기 집적 유닛(41)에 제1 광 검출기(301) 및 홀로그램(231)과 유닛화되고, 제1 반도체 레이저(111)에서 출사된 광속은 홀로그램(231)을 투과하고, 광 합성 수단인 빔 스플리터(190), 콜리메이터(130)를 투과하여 평행 광속으로 된다. 그리고, 조리개(170)에 의해 좁혀지고, 대물 렌즈(160)에 의해 제1 광 디스크(200) 의 투명 기판을 통해 정보 기록면(210)에 집광된다. 대물 렌즈(160)는 상술한 플라스틱 렌즈(161, 162)를 지지부재(163)로 일체로 지지한 2군 2매 구성이다.
정보 기록면(210)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(170)를 통해 콜리메이터(130), 빔 스플리터(190)을 투과하고, 홀로그램(231)에서 회절되어 제1 광 검출기(301) 상으로 입사되고, 그 출력 신호를 이용하여 제1 광 디스크에 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광 검출기(302) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출해서 집점 검출이나 트랙 검출을 행하여, 2차원 액추에이터(150)에 의해 집점 및 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
이어서, 투명 기판 두께가 얇고 비교적 고밀도의 제2 광 디스크를 재생하는 경우, 발진 파장이 비교적 짧은 제2 반도체 레이저(112, 제2 광원)는 레이저/검출기 집적 유닛(42)에 제1 광 검출기(302) 및 홀로그램(232)과 유닛화되고, 제2 반도체 레이저(112)에서 출사된 광속은 홀로그램(232)을 투과하고, 광 합성 수단인 빔스플리터(190)로 반사되고, 콜리메이터(130)를 투과하여 평행 광속으로 된다. 그리고, 조리개(170), 대물 렌즈(160)을 통해 제2 광 디스크(200)의 투명 기판을 통해 정보 기록면(210)에 집광된다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(170)를 통해 콜리메이터(130)를 투과하여 빔 스플리터(190)로 반사되고, 홀로그램(232)에서 회절되어 제2 광 검출기(302)상으로 입사되고, 그 출력 신호를 이용하여 제2 광 디스크에 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광 검출기(302) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 따른 광량 변화를 검출하여 집점 검출이나 트랙 검출을 행하고, 이 검출에 기초하여 2축 액추에이터(150)에 의해 집점 및 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
또한, 본 실시 형태에서는 광 검출기(301 또는 302) 상에서 정보 기록면(220 또는 210)에 집광된 스폿의 상태를 검출하고, 이 검출에 기초하여 콜리메이터(130)를 광축 방향을 따라 1축 액추에이터(151)에 의해 움직이게 함으로써, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생되는 구면 수차를 양호하게 보정하고 있다. 그리고, 광축 방향을 따라 가동하는 콜리메이터(130)는 광 디스크의 투명 기판 두께에 따라 대물 렌즈(160)로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다.
이상과 같이, 도 130에 도시한 광 픽업 장치에 따르면, 투명 기판 두께가 다르고 기록 밀도가 다른 복수 종류의 광 디스크에 대해 집광 광학계에서 여러 가지 원인에서 발생한 구면 수차의 변동을 캔슬하면서 양호하게 기록 또는 재생을 행할수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제3-1 내지 제3-11 태양에 따르면, 대물 렌즈의 고개구수(NA)화 및 투명 기판 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대응할 수 있음과 동시에 고성능의 대물 렌즈이면서 종래의 플라스틱의 단렌즈와 마찬가지로 저렴하고 경량의 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3-12 내지 제3-45 태양에 따르면, 투명 기판 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 기록·재생이 가능하도록 호환성을 갖고, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 집광 광학계, 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다. 또한, 투명 기판 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 기록·재생이 가능하도록 호환성을 갖고, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다.
이하, 본 발명의 적합한 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 131은 제4-1 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도이다.
도 131의 광 픽업 장치에 있어서, 광원인 반도체 레이저(3)와, 광원(3)에서 출사되는 발산광의 발산각을 변환하는 커플링 렌즈(2)[2매의 렌즈군, 즉 렌즈 요소(2a, 2b)로 이루어지고, 렌즈 요소 2a는 정굴절력을 갖고, 렌즈 요소 2b는 부굴절력을 갖는다. 이하의 실시 형태에서도 동일하다)와, 커플링 렌즈(2)로부터의광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 집광시키는 대물 렌즈(1)와, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 수광하는 검출기(4)를 구비하고 있다. 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(1)로 집광 광학계를 구성한다.
도 131의 광 픽업 장치는, 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 검출기(4)를 향해 분리하는 빔 스플리터(6)와, 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(1) 사이에 배치된 1/4 파장판(7)과, 대물 렌즈(8)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 원형 렌즈(9)와, 포커스·트래킹용 액추에이터(제1 구동 장치:이하의 실시 형태에서도 동일하다)(10)를 더 구비한다.
또한, 대물 렌즈(1)는 그 외주에 광축에 대해 수직 방향으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(1a)를 갖는다. 이 플랜지부(1a)에 의해 대물 렌즈(1)를 광 픽업 장치에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다. 또한, 대물 렌즈(1)는 2축 액추에이터(10)에 의해 포커싱을 위해 광축 방향으로 및 트래킹을 위해 광축 직각 방향으로 변이 가능하게 되어 있다.
커플링 렌즈(2)는 입사된 발산 광속을 광축에 대해 거의 평행 광속으로 하는 콜리메이트 렌즈여도 된다. 본 실시예에서는 반도체 레이저(3)의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 억제하기 위해 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a)를 액추에이터(제2 구동 장치:이하의 실시 형태에서도 동일하다)(11)에 의해 그 광축 방향으로 변이 가능하게 하고 있다.
(실시예)
이어서, 본 실시 형태에 적용할 수 있는 집광 광학계의 제4-1 실시예에 대해 설명한다. 제4-1 실시예 및 다른 실시예에 있어서, 반도체 레이저(3)의 광원 파장은 405㎚이고, 대물 렌즈(1)의 개구수는 0.85로 되어 있다. 제4-1 실시예에 있어서의 비구면에 대해서는 상기 수식 1로 표시된다.
한편, 회절면에 대해서는 상기 수식 2의 광로차 함수(Φb)로 표시된다.
제4-1 실시예의 집광 광학계의 렌즈 데이터를 표 75에 나타낸다. 또한, 본 실시예의 집광 광학계의 개략 단면도를 도 132에 나타내고, 구면 수차도를 도 133에 도시하였다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 커플링 렌즈(2)의 제1면 및 제3면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 그리고 표 76에 나타낸 바와 같이, 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b)의 간격을 변경함으로써, 레이저 광원(3)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께의 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있도록 하였다.
그리고, 본 명세서 중(표의 렌즈 데이터를 포함함)에서 10의 누승수(예컨대, 2.5×10-3)를 E(예컨대, 2.5×E-3)를 사용하여 나타내고 있다.
이어서, 도 131의 광 픽업 장치를 사용할 수 있는 제4-2 실시예의 집광 광학계에 대해 설명한다. 우선, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈 데이터를 표 77에 도시하였다. 또한, 본 실시예의 집광 광학계의 개략 단면도를 도 134에 나타내고, 구면 수차도를 도 135에 도시하였다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 커플링 렌즈(2)의 제3면 및 1군 1장 구성의 대물 렌즈(1)의 제1면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 그리고, 표 78에 나타낸 바와 같이, 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b)의 간격을 변경함으로써, 레이저 광원(3)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께의 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있도록 하고 있다. 또한, 대물렌즈(1)에 발산 광속이 입사되는 경우, 동일한 직경의 조리개를 통과하는 평행 광속이 입사되는 경우에 비하여, 대물 렌즈(1)의 광원측 면의 광선 통과 높이가 커진다. 이 때의 고차의 비구면에 의한 플레어 성분의 발생을 억제하기 위하여, 본 실시예에서는 광속을 조절하는 조리개를 대물 렌즈(1)의 광원측 면을 정점으로부터 광 정보 기록 매체측에 배치하고 있다.
이어서, 제4-2 실시 형태에 관한 광 픽업 장치에 대해 설명한다. 도 136의 광 픽업 장치는, 플라스틱 렌즈(1a, 1b)를 지지부재(1c)로 일체로 지지한 2군 2매 구성의 대물 렌즈(1)와, 광원인 반도체 레이저(3)와, 광원(3)에서 사출되는 발산광의 발산각을 변환하는 커플링 렌즈(2)[렌즈 요소(2a, 2b)로 이루어짐]와, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 수광하는 검출기(4)를 구비하고 있다. 대물 렌즈(1)는 커플링 렌즈(2)로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 집광시킨다.
도 136의 광 픽업 장치는, 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 검출기(4)를 향해 분리하는 빔 스플리터(6)와, 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(1) 사이에 배치된 1/4 파장판(7)과, 대물 렌즈(1)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 원형 렌즈(9)와, 포커스·트래킹용 2축 액추에이터(10)를 더 구비한다.
또한, 대물 렌즈(1)는 그 지지부재(1c)의 외주에 광축에 대해 수직방향으로연장된 면을 갖는 플랜지부(1d)를 갖는다. 이 플랜지부(1d)에 의해 대물 렌즈(1)를 광 픽업 장치에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다.
그리고, 커플링 렌즈(2)는 입사된 발산 광속을 광축에 대해 거의 평행 광속으로 하는 콜리메이트 렌즈여도 된다. 이 경우에는, 반도체 레이저(3)의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 억제하기 위하여, 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a)를 그 광축 방향으로 변이 가능하도록 하였다.
이어서, 본 실시 형태에 적용할 수 있는 집광 광학계의 제4-3 실시예에 대해 설명한다. 우선, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈 데이터를 표 79에 나타낸다. 또한, 본 실시예의 집광 광학계의 개략 단면도를 도 137에 나타내고, 구면 수차도를 도 138에 도시하였다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 커플링 렌즈(2)의 제1면 및 제3면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 그리고, 표 80에 나타낸 바와 같이 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b)의 간격을 변경함으로써, 레이저 광원(3)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께의 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있도록 하였다.
이어서, (후술하는) 도146의 광 픽업 장치에 사용할 수 있는 제4-4 실시예의 집광 광학계에 대해 설명한다. 우선, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈 데이터를 표 81에 나타낸다. 또한, 본 제4-4 실시예의 집광 광학계의 개략 단면도를 도 139에 나타내고, 구면 수차도를 도 140에 도시하였다. 본 실시예서는 2군 2매 구성의 커플링 렌즈(2)의 제3면 및 2군 2매 구성의 대물 렌즈의 제1면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 그리고, 표 82에 나타낸 바와 같이, 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b)의 간격을 변경함으로써, 레이저 광원(3)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께의 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있도록 하고 있다.
이어서, 도 131의 광 픽업 장치에 적용할 수 있는 제4-5 실시예의 집광 광학계에 대해 설명한다. 우선, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈 데이터를 표 83에 나타낸다. 또한, 본 실시예의 집광 광학계의 개략 단면도를 도 141에 나타내고, 구면 수차도를 도 142에 도시하였다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 커플링 렌즈(2)의 제3면 및 1군 1장 구성의 대물 렌즈(1)의 제1면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 그리고, 표 84에 나타낸 바와 같이, 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b)의 간격을 변경함으로써, 한쪽 면에 투명 기판과 정보 기록 매체가 3층 적층된, 소위 3층 기록 방식의 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 가능하게 하였다. 또한, 제4-1 내지 제4-4 실시예와 마찬가지로, 각각의 정보 기록면에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 실행할 때의, 레이저 광원(3)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께의 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면 수차도 보정할 수 있다.
본 실시예에서는, 광 정보 기록 매체를 정보 기록층 사이의 투명 기판의 두께가 0.05㎜인 3층 기록 방식의 광 정보 기록 매체로 하였으나, 본 실시예에 따른 집광 광학계는, 예컨대 상기 이외의 형태의 다층 기록 방식의 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생도 가능하다.
이어서, 도 131의 광 픽업 장치에 적용할 수 있는 제4-6 실시예의 집광 광학계에 대해 설명한다. 우선, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈 데이터를 표 85, 86에 나타낸다. 또한, 본 실시예의 집광 광학계의 개략 단면도를 도 143에 나타내고, 구면 수차도를 도 144에 도시하였다. 본 제4-6 실시예에서는 2군 2매 구성의 커플링 렌즈(2)의 제3면 및 제4면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 그리고, 표 87에 나타낸 바와 같이, 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b)의 간격을 변경함으로써, 레이저 광원(3)의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께의 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있도록 하였다.
이상의 제4-1 내지 4-6 실시예의 집광 광학계는, 재료로서 포화 흡수율이 0.01% 이하, 또한 사용 파장 영역에서의 두께 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 90% 이상인 플라스틱을 사용하고 있기 때문에, 흡수에 의한 결상 성능에 영향이 적고, 또한 광의 이용 효율이 높고, 그리고 사출 성형에 의해 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 또한, 비중 2.0 이하의 플라스틱을 사용함으로써 집광 광학계 전체를 경량으로 할 수 있고, 대물 렌즈(1)의 구동 기구[액추에이터(10) 등]나 커플링 렌즈(2)의 구동 기구[액추에이터(11)]에의 부담을 경감시킬 수 있기 때문에 고속 구동이나 구동 기구의 소형화가 가능하다.
도 145는 제4-3 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도이다. 도 145의 광 픽업 장치는, 도 131의 광 픽업 장치에 비하여 액추에이터(11)에 의해 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a)가 아니라 렌즈 요소(2b)를 광축 방향으로 변이시키는 점만 다르기 때문에, 그 이외에 대해서는 설명을 생략한다.
도 146은 제4-4 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략적인 구성도이다. 도 146의 광 픽업 장치는, 도 146의 광 픽업 장치에 비하여 액추에이터(11)에 의해 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a)가 아니라 렌즈 요소(2b)를 광축 방향으로 변이시키는 점만 다르기 때문에, 그 이외에 대해서는 설명을 생략한다. 그리고, 도 145 및 도146의 광 픽업 장치에 대해 제4-1, 제4-6 실시예의 집광 광학계를 모두 적용할 수 있다. 또한, 도 145, 도146의 광 픽업 장치의 변형예로서 커플링 렌즈(2)의 렌즈 요소(2a, 2b) 쌍방을 변이시킴으로써 그 간격을 변경하도록 해도 된다.
본 발명에 따르면, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을, 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 단파장 레이저 광원과 고개구수의 대물 렌즈를 구비하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
(제5-1 실시예)
도 147은 본 발명의 제5-1 실시 형태에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 147의 광 픽업 장치는, 1군 1장 구성의 대물 렌즈(1)와, 광원인 반도체 레이저(3)와, 광원(3)에서 사출되는 발산광의 발산각을 변환하는 1군 1장 구성의 커플링 렌즈(2)와, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 수광하는 광 검출기(4)를 구비한다. 반도체 레이저(3)는 600㎚ 이하 파장의 레이저 광을 발생시켜, 종래의 광 정보 기록 매체보다 고밀도로 정보 기록면(5)에 기록된 정보의 재생 및/또는 종래의 광 디스크보다도 고밀도로 정보 기록면(5)에의 정보의 기록이 가능하다.
도 147의 광 픽업 장치는, 정보 기록면(5)으로부터의 반사광을 광 검출기(4)를 향해 분리하는 빔 스플리터(6)와, 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(1) 사이에 배치된 1/4 파장판(7)과, 대물 렌즈(1)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 집광 렌즈(9)와, 포커스 및 트래킹용의 2축 액추에이터(10)를 더 구비한다. 본 실시예에 있어서, 집광 광학계는 광원과 빔 스플리터와 커플링 렌즈와 1/4 파장판과 대물 렌즈와 조리개를 갖는 것이다. 또, 본 실시 형태에서, 빔 스플리터는 집광 광학계에 포함되지 않는 것으로 간주해도 된다.
또한, 대물 렌즈(1)는 광축에 대해 수직 방향으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(1e)를 갖는다. 이 플랜지부(1e)에 의해 대물 렌즈(1)를 광 픽업 장치에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다. 또한, 커플링 렌즈(2)는 대물 렌즈(1)에서 발생하는 축상 색수차와 역극성인 축상 색수차를 발생시키는 회절 구조를 갖는다.
광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로부터의 정보의 재생에 대해 설명한다. 반도체 레이저(3)에서 출사된 발산광이 커플링 렌즈(2)에서 발산각을 변경하여 1/4 파장판(7), 조리개(8)를 통해 대물 렌즈(1)에 의해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 집광되고, 이 정보 기록면(5)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속이 대물 렌즈(1), 조리개(8), 1/4 파장판(7), 커플링 렌즈(2), 빔 스플리터(6), 집광 렌즈(9)를 통해 광 검출기(4)로 입사되고, 이에 따라 발생한 출력 신호로 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 기록된 정보를 재생할 수 있다.
이상과 같은 정보의 재생시에 반도체 레이저(3)에 모드 홉 현상이 발생하면, 반도체 레이저(3)는 600㎚ 이하의 단파장의 레이저광을 발생시키기 때문에, 대물 렌즈(1)에서 집광 위치의 변화량이 커져서 축상 색수차가 발생하는데, 이 대물 렌즈(1)에서 발생하는 축상 색수차와 역극성인 축상 색수차가 커플링 렌즈(2)의 회절 구조에서 발생하기 때문에, 커플링 렌즈(2) 및 대물 렌즈(1)를 포함한 집광 광학계를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 스폿을 맺었을 때의 파면은 축상 색수차가 상쇄된 상태이고, 집광 광학계 전체적으로 광원의 파장 변동의 범위내에서 축상 색수차가 양호하게 보정되는 것이다. 또한, 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)으로의 정보 기록의 경우에도, 상술한 설명과 마찬가지로 반도체 레이저(3)에 모드 홉 현상이 발생하더라도 커플링 렌즈(2) 및 대물 렌즈(1)를 포함한 집광 광학계를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면(5)에 스폿을 맺었을 때의 파면은 축상 색수차가 상쇄된 상태이기 때문에 안정된 정보의 기록이 가능하다.
이어서, 도 148에 의해 다른 광 픽업 장치에 대해 설명한다. 도 148의 광 픽업 장치는 도 141과 비교하여 대물 렌즈(1)가 2군 2매 구성으로 되어 있는 점이 다르다. 도 142에서는 대물 렌즈(1)가 제1 렌즈(1a)와 제2 렌즈(1b)로 구성되고,제1 렌즈(1a)와 제2 렌즈(1b)가 지지부재(1c)에 의해 일체화된다. 지지부재(1c)의 플랜지부(1d)에 의해 대물 렌즈(1)를 광 픽업 장치에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다. 도 148의 광 픽업 장치에 의하면, 도 147과 마찬가지로 대물 렌즈(1)에서 발생하는 축상 색수차와 역극성인 축상 색수차가 커플링 렌즈(2)의 회절 구조에서 발생하기 때문에, 집광 광학계 전체적으로 광원의 파장 변동의 범위내에서 축상 색수차가 양호하게 보정된다.
(제5-2 실시 형태)
다음에, 본 발명에 의한 제5-2 실시 형태의 광학 소자에 대해 설명한다. 이 광학 소자는 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 회절 광학 소자로서, 예컨대 상술한 도 147, 도 142의 커플링 렌즈를 구성할 수 있다.
도 157a는 일측 광학면(S1)을 평면으로 하고, 그 위에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성하고, 추가로 타측 광학면(S2)를 비구면의 굴절면으로 한 광학 소자의 평면도이고, 도 157b는 A방향에 본 정면도이다. 도 157에서는 S1면의 원형띠 구조를 강조해서 그리고 있으나, 실제의 원형띠 구조는 광축에 수직인 방향의 원형띠 간격이 수㎛ 정도, 광축 방향의 원형띠 높이는 1㎛ 정도의 미소한 구조이다. S2면은 비구면의 굴절면으로 하였으나, 구면의 굴절면이어도 되며, 또한 도 147c의 S2면의 확대도에 나타낸 바와 같이 비구면 및/또는 비구면의 굴절면 상에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성해도 된다. 이 경우에는 상술한 수식 9, P/λ＞20을 만족하도록 원형띠 구조를 결정함으로써 SPDT에 의한 절삭 금형 가공이 가능해진다.
도 158은 절삭 가공에 있어서 선단부의 반경(Rb)이 각각 1.0㎛, 0.7㎛, 0.5㎛인 바이트를 각각 사용하여 평판의 기판 상에 블레이즈 구조를 형성한 때의 블레이즈 구조의 주기(P/λ)와 1차 회절 효율의 이론치와의 관계를 나타낸 도면이다. 단, 기판의 굴절률을 1.5, 파장(λ)을 405㎚로 하였다.
도 158에서 알 수 있는 바와 같이, 선단부의 반경(Rb)이 0.5㎛인 바이트를 사용하였다 해도, 블레이즈 구조의 주기(P/λ)가 10 이하로 된 경우, 회절 효율은 80% 이하로 되어 충분한 광 이용 효율을 얻을 수 없다. 따라서, 블레이즈 구조의 주기(P/λ)가 20 이하, 특히 10 이하로 된 경우에는, 위상 부정합 부분이 생길 우려가 없는 전자 빔 묘화 방식에 의한 회절 광학 소자의 제작 방법이 매우 유효하다.
이어서, 본 발명에 따른 제5-1 내지 5-6 실시예에 대해 설명한다. 각 실시예에 있어서의 커플링 렌즈, 대물 렌즈 및 이들의 합성계에 관한 데이터의 일람표를 표 88에 나타낸다.
각 실시예의 커플링 렌즈에 형성되는 회절면은, 회절 릴리프를 벗어난 매크로적인 형상을 갖는 모(母)비구면과 광로차 함수로 나타낸다. 광로차 함수는 기준 파장의 회절광에 대해 회절면에 의해 부가되는 광로차를 나타내는 것으로 하고, 광로차 함수의 값이 mλ(m은 회절 차수) 변경될 때마다 회절 원형띠를 형성하고 있다. 광로차 함수는 상술한 [식 A]에 의해 나타낸다.
또한, 각 실시예의 커플링 렌즈, 대물 렌즈에 있어서의 비구면은 다음 [식 B]로 나타낸다.
x=(h2/r)/{1+}+A4h4+A6h6+… ....[식 B]
단, A4,A6,…:비구면 계수, k:원추계수, r:근축 곡률 반경이고, r, d, n은 렌즈의 곡률 반경, 면 간격, 굴절률을 나타낸다.
(제5-1 실시예)
본 실시예는 광원에 발진 파장 405㎚의 청자색 반도체 레이저를 사용하고, 대물 렌즈로서 1군 1장 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1장 구성의 커플링 렌즈의 광원측 면을 회절면으로 함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측 면을 비구면으로 함으로써 커플링 렌즈의 수차를 정교하게 보정하였다. 제5-1 실시예의 렌즈 데이터를 표 89에 나타낸다. 또한, 제5-1 실시예의 광로도를 도 149에, 구면 수차도를 도 150에 도시하였다.
(제5-2 실시예)
본 실시예는 광원에 발진 파장 405㎚의 청자색 반도체 레이저를 사용하고, 대물 렌즈로서 1군 1매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1매 구성의 커플링 렌즈의 양면을 회절 렌즈로 하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 파워를 2개의 면에 분배하여 각각의 면의 회절 원형띠의 간격은 약 10㎛로 크게 확보되어 있으며, 제조 오차 등으로 인한 회절 효율의 저하가 적은 커플링 렌즈로 되어 있다. 제5-2 실시예의 렌즈 데이터를 표90에 나타낸다. 또한, 제5-2 실시예의 광로도를 도 151에, 구면 수차도를 도 152에 도시하였다.
또한, 제5-1 및 제5-2 실시예에 사용한 대물 렌즈에서는, 단파장측에서 보정부족, 장파장측에서 보정 과잉의 구면 수차가 발생한다. 제5-1 및 제5-2 실시예에서는 커플링 렌즈의 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계 전계의 축상 색수차를 보정 과잉으로 함으로써, 기준 파장(405㎚)의 구면 수차 커브와 장·단파장측의 구면 수차 커브를 교차시키고 있다. 이에 따라, 광원의 파장이 시프트되었을 때의 최적의 화상 평면의 이동을 작게 억제할 수 있게 되어 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면 수차의 열화가 작은 광학계로 할 수 있었다.
그리고, 회절 작용에 의해 대물 렌즈에서 발생하는 장·단파장측의 구면 수차 커브를 기준 파장의 구면 수차 커브와 거의 평행해지도록 보정하고, 또한 집광 광학계 전계의 축상 색수차를 보정하는 것보다, 상기한 바와 같이 장·단파장측의 구면 수차 커브는 보정하지 않고, 집광 광학계 전 시스템의 축상 색수차를 보정 과잉으로 함으로써, 기준 파장(405㎚)의 구면 수차 커브와 장·단파장측의 구면 수차 커브를 교차시킨 편이 회절 파워가 작아도 되기 때문에 원형띠의 간격을 크게 할 수 있다.
또한, 축상 색수차의 변화량(ΔCA)은 도 150 및 도152의 구면 수차도에 있어서 405㎚, 415㎚의 구면 수차 커브의 하단의 이동 폭으로 나타나고, 이동 방향은 광원의 파장의 장파장측으로의 시프트에 의해 백 포커스가 짧아지는 방향으로 된다. 그리고, 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(ΔSA)은 405㎚의 구면 수차 커브를 그 하단이 415㎚의 구면 수차 커브의 하단에 겹치는 위치까지 평행 이동시켰을 때의 구면 수차 커브의 상단과 415㎚의 구면 수차 커브의 상단과의 폭에 의해 나타난다.
(제5-3 실시예)
본 실시예는 광원으로 발진 파장 405㎚의 청자색 반도체 레이저를 이용하고, 대물 렌즈로서 2군 2매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1장 구성의 커플링 렌즈의 양면을 회절 렌즈로 함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측의 면을 비구면으로 함으로써, 커플링 렌즈의 수차를 정교하게 보정하였다. 회절 파워를 2개의 면에 분배하여 각각의 면의 회절 원형띠의 간격은 약 13㎛로 크게 확보되어 있으며, 제조 오차 등으로 인한 회절 효율의 저하가 적은 커플링 렌즈로 되어 있다. 제5-3 실시예의 렌즈 데이터를 표 91에 나타낸다. 또한, 제5-3 실시예의 광로도를 도 153에, 구면 수차도를 도 154에 도시하였다.
(제5-4 실시예)
본 실시예는 광원에 발진 파장 405㎚의 청자색 반도체 레이저를 사용하고, 대물 렌즈로서 2군 2매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1매 구성의 커플링 렌즈의 양면을 회절 렌즈로 함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 회절 파워를 2개의 면에 분배하여 각각의 면의 회절 원형띠의 간격은 약 13㎛로 크게 확보되어 있으며, 제조 오차 등으로 인한 회절 효율의 저하가 적은 커플링 렌즈로 되어 있다. 제5-4 실시예의 렌즈 데이터를 표 92에 나타낸다. 또한, 제5-4 실시예의 광로도를 도 155에, 구면 수차도를 도 156에 도시하였다.
(제5-5 실시예)
본 실시예는 광원으로 발진 파장 405㎚의 청자색 반도체 레이저를 사용하고, 대물 렌즈로서 1군 1매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1매 구성의 커플링 렌즈의 광원측 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 회절면으로 함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다.
이 원형띠 구조의 원형띠의 최소 간격은 유효 직경내에서 3.1㎛(P/λ=7.7)이기 때문에, SPDT(Single Point Diamond Tool; 단일점 다이아몬드 공구)에 의한 금형 가공에서는 불필요한 정렬의 회절 광선이 많이 발생하여 충분한 회절 효율을 얻을 수 없다. 따라서, 회절 구조를 형성하는 베이스가 되는 면을 평면으로 함으로써, 전자 빔 묘화 방식에 의한 고정밀도의 금형 가공을 가능하게 하였다. 또한, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측의 면을 비구면의 굴절면으로 함으로써 커플링 렌즈의 수차를 정교하고 치밀하게 보정하였다. 제5-5 실시예의 렌즈 데이터를 표 93에 나타낸다. 또한, 제5-5 실시예의 광로도를 도 159에, 구면 수차도를 도 160에 도시하였다.
(제5-6 실시예)
본 실시예는 광원으로 발진 파장 405㎚의 청자색 반도체 레이저를 사용하고, 대물 렌즈로서 1군 1매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1매 구성의 커플링 렌즈의 광원측 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 회절면으로 함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차 및 광원의 발진 파장이 변화되었을 때의 구면 수차를 보정하였다.
이 원형띠 구조의 원형띠의 최소 간격은 유효 직경내에서 3.0㎛(P/λ=7.4)이기 때문에, 회절 구조를 형성하는 베이스가 되는 면을 평면으로 하여 전자 빔 묘화 방식에 의한 고정밀도의 금형 가공을 가능하게 하였다. 또한, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측의 면을 비구면 상에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 회절면으로 함으로써, 커플링 렌즈의 수차 및 광학계 전계의 수차를 보다 정교하게 보정하였다. 이 광 정보 기록 매체측의 면에 형성된 원형띠 회절 구조의 최소 원형띠 간격은 유효 직경내에서 14.7㎛(P/λ=36.3)이기 때문에, SDPT에 의한 금형 가공으로 충분한 회절 효율을 얻을 수 있다. 제5-6 실시예의 렌즈 데이터를 표 94에 나타낸다. 또한, 제5-6 실시예의 광로도를 도 161에, 구면 수차도를 도 162에 도시하였다.
그리고, 제5-1 내지 제5-6 실시예에 있어서, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중, 1차 회절광이 최대의 회절 광량을 갖도록 결정하였다.
(제5-7 실시예)
본 실시예는 광원으로 405㎚의 단파장 광원을 사용하고, 대물 렌즈로서 2군 2매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용하는 것이다. 1군 1장 구성의 커플링 렌즈의 양면을 회절면으로 함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 색수차의 보정에 필요한 회절 파워를 2개의 면으로 분배하고, 그리고 회절면 계수를 2차 회절광이 최대의 회절 광량을 갖도록 결정하였기 때문에, 각각의 면의 회절 원형띠의 간격은 약 20㎛로 크게 확보되어 있으며, 제조 오차 등으로 인한 회절 효율의 저하가 적은 커플링 렌즈로 되어 있다. 또한, 광원측 면이 회절면이기 때문에, 설계시에 입사광의 마지널 광선의 입사각을 자유롭게 선택할 수 있으므로, 구면 수차 외에 코마 수차도 정교하게 보정된 고성능의 커플링 렌즈로 되어 있다. 그리고, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제5-7 실시예의 렌즈 데이터를 표 95에 나타내었다.
또한, 제5-7 실시예의 광로도를 도 163에, 구면 수차도를 도 164에 도시하였다. 구면 수차도는 파장에 관계없이 초점이 거의 이동하지 않음을 나타내고 있다.
그리고, 제5-1 내지 제5-7 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광학 소자의 재료는 모두 플라스틱 재료로 하였기 때문에, 경량이고 또한 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 또한, 표 86 내지 표 95에서는 10의 누승의 표현에 E(또는 e)를 사용하여 예컨대 E-02(=10-2)와 같이 나타내고 있다.
본 발명에 따르면, 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있는 커플링 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치, 기록 장치 및 재생 장치를 제공할 수 있다. 또한, 광 픽업 장치에 사용되는 회절 구조를 갖는 광학 소자로서, 전자 빔 묘화 방식에 의해 회절 구조를 형성할 수 있는 형상을 갖는 회절 광학 소자 및 이러한 회절 광학 소자를 구비한 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 대물 렌즈의 고개구수(NA)화 및 투명 기판 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대응할 수 있음과 동시에 고성능의 대물 렌즈이면서 종래의 플라스틱의 단렌즈와 마찬가지로 저렴하고 경량의 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 투명 기판 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 기록·재생이 가능하도록 호환성을 갖고, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여집광 광학계, 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다. 또한, 투명 기판 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 기록·재생이 가능하도록 호환성을 갖고, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 레이저 광원의 발진 파장 변화, 온도·습도 변화, 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 오차 등에 기인하여 광 픽업 장치의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을, 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 레이저 광원의 모드 홉 현상에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 단파장 레이저 광원과 고개구수의 대물 렌즈를 구비하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있는 커플링 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치, 기록 장치 및 재생 장치를 제공할 수 있다. 또한, 광 픽업 장치에 사용되는 회절 구조를 갖는 광학 소자로서, 전자 빔 묘화 방식에 의해 회절 구조를 형성할 수 있는 형상을 갖는 회절 광학 소자 및 이러한 회절 광학 소자를구비한 광 픽업 장치를 제공할 수 있다.

Claims (202)

  1. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥ 0.70
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
  2. 제1항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥ 0.80
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.1 ≤ f1/f2 ≤ 3.3
    단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(㎜)
  6. 제5항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.2 ≤ f1/f2 ≤ 3.3
  7. 제1항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 3.2
    단, ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜)
  8. 제1항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -0.15 ＜ (X1'-X3')/((NA)4·f) ＜ 0.10
    여기에서, X1' 및 X3'는 다음의 수식으로 구해진다.
    X1' = X1·(N1-1)3/f1
    X3' = X3·(N2-1)3/f2
    단, X1 : 광축에 수직이고 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면 상의 위치)에 있어서의 제1 렌즈의 광원측의 가장 가까운면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X3 : 광축에 수직이고 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면 상의 위치)에 있어서의 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    f : 상기 대물 렌즈의 전계(全系)의 초점 거리(㎜)
    N1 : 제1 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    N2 : 제2 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
  9. 제8항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -0.08 ＜ (X1'-X3')/(NA)4·f) ＜ 0.05
  10. 제1항에 있어서, 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  11. 제10항에 있어서, 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 95% 이상인 재료로형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  12. 제1항에 있어서, 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  13. 제1항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  14. 제13항에 있어서, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되며, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    νdi ≤ 65.0
    NA ≥ 0.70
    단, νdi : 제i 렌즈의 d선의 아베수(i = 1 및 2)
    NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
  16. 제15항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서 제i면의 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절 광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면의 원형띠의 수를 Mi, 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜), 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜), 및 사용 파장을 λ(㎜)로 하였을 때, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.04 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.3
  17. 제15항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절 광량이 다른 어느 차수의 회절 광량보다도 크고,
    상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여, 상기 회절 구조에서 발생한 n차(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수임) 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광할 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  18. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.09 ≤ WD/f ≤ 0.24
    단, WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스
    f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리
  19. 제18항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥ 0.70
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
  20. 제19항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥ 0.80
  21. 제18항에 있어서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  22. 제18항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.1 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
    단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리
  23. 제22항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.2 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
  24. 제18항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 4.8
    단, ri : 각 면의 근축 거리 반경
  25. 제18항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -0.15 ＜ (X1'-X3')/((NA)4·f) ＜ 0.10
    여기서, X1' 및 X3' 는 다음의 수식에서 구해진다.
    X1' = X1·(N1-1)3/f1
    X3' = X3·(N2-1)3/f2
    단, X1 : 광축에 수직이고 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면 상의 위치)에 있어서의 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X3 : 광축에 수직이고 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면 상의 위치)에 있어서의 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    f : 상기 대물렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
    N1 : 제1 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    N2 : 제2 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
  26. 제25항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -0.08 ＜ (X1'-X3')/(NA)4·f) ＜ 0.05
  27. 제18항에 있어서, 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  28. 제27항에 있어서, 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 90% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  29. 제18항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  30. 제18항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  31. 제30항에 있어서, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  32. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥ 0.70
    0.05 ＜ WD/ENP ＜ 0.25
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
    WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스(㎜)
    ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경(㎜)
  33. 제32항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥ 0.80
  34. 제32항에 있어서, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  35. 제32항에 있어서, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.05 ≤ WD/ENP ≤ 0.15
  36. 제32항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    νdi ≤ 65.0
    단, νdi : 제i 렌즈의 d선의 아베수(i = 1 및 2)
  37. 제32항에 있어서, 기준 파장을 λ(㎜), 상기 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜), 상기 제i면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절 광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 상기 제i면의 유효 직경 내의 회절 구조의 원형띠의 수를 Mi, 제i면의 유효 직경 내의 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하였을 때,
    다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.04 ≤ f·λ·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.60
  38. 제32항에 있어서, 다음 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.01 ≤ PD/PT ≤ 0.20
    단, PD : 상기 회절면을 광원측으로부터 차례로 제1 회절면, 제2 회절면, … 제N 회절면이라 할 때, 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 φbi= niㆍ(b2iㆍhi 2＋ b4iㆍhi 4＋ b6iㆍhi 6＋ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타내는 경우에[여기에서, ni는 상기 제i 회절면에서 발생하는 회절광 중 최대인 회절 광량을 갖는 회절광의 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜)이며, b2i, b4i, b6i…는 각각 2차, 4차, 6차 …의 광로차 함수 관계(회절 계수라고도 함)임], PD = ∑(-2ㆍniㆍb2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1),
    PT : 굴절 렌즈와 회절 구조를 합친 대물 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
  39. 제32항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
    단, ΔfB : 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  40. 제32항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트했을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화하는 축상 색수차 특성을 갖고,
    다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(㎜)
  41. 제32항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.2 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 5.0
    단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수의 1/2의 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  42. 제32항에 있어서, 상기 제i면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 ni차 회절 광량이 다른 어느 차수의 회절 광량보다도 크고, 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생하기 위해 상기 회절 구조에서 발생한 ni차(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수임) 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광할 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  43. 제32항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.5 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
    0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 6.0
    단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(㎜)(i = 1 또는 2)
    ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜)(i = 1 또는 2)
  44. 제32항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -0.15 ＜ (X1'-X3')/((NA)4·f) ＜ 0.10
    여기에서, X1' 및 X3'는 다음의 수식으로 구해진다.
    X1' = X1·(N1-1)3/f1
    X3' = X3·(N2-1)3/f2
    단, X1 : 광축에 수직이고 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면 상의 위치)에 있어서의 제1 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X3 : 광축에 수직이고 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면 상의 위치)에 있어서의 제2 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
    N1 : 제1 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    N2 : 제2 렌즈군의 사용 파장에 있어서의 굴절률
  45. 제44항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -0.08 ＜ (X1'-X3')/(NA)4·f) ＜ 0.05
  46. 제32항에 있어서, 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  47. 제46항에 있어서, 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 90% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  48. 제32항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  49. 제48항에 있어서, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  50. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 이미지측 개구수가 0.7 이상이며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.07 ≤ WD/ENP ≤ 0.20
    단, WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스
    ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경
  51. 제50항에 있어서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  52. 제50항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.1 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
    단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리
  53. 제52항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.2 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
  54. 제50항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 4.8
    단, ri : 각 면의 근축 거리 반경
  55. 제50항에 있어서, 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  56. 파장이 다른 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계와, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단을 갖고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되며, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중, 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고,
    상기 투명 기판의 두께 t1을 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때의 파장을 λ1이라 하고, 상기 투명 기판의 두께 t2를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때의 파장을 λ2(λ1＜λ2)라 하고,
    파장 λ1의 광속에 의해 투명 기판의 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고,
    파장 λ2의 광속에 의해 투명 기판의 두께 t2의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 했을 때,
    파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 이미지측 개구수 NA1의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA2의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  57. 제56항에 있어서, 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 각각 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  58. 제56항에 있어서, 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA2의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하이고, 또한 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA1의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이상인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  59. 제56항에 있어서, 소정 위치의 물점과 파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 이미지측 개구수 NA1의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 상기 소정 위치와 광학적으로 동등한 거리에 있는 물점과 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA2의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  60. 제56항에 있어서, 소정 위치의 물점과 파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 이미지측 개구수 NA1의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하이고, 또한 상기 소정 위치와 광학적으로 동등하지 않은 거리에 있는 물점과 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA2의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  61. 제56항에 있어서, 제1면 내지 제3면 중 적어도 2개의 면이 비구면인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  62. 제56항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25
    단, Pf : 투명 기판의 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수 NA1에 있어서의 회절 원형띠 간격
    Ph : NA1의 1/2의 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격
  63. 제56항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.3 ≤ f1/f2 ≤ 4.0
    0.3 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 3.2
    단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(제i 렌즈가 회절 구조를 갖는 경우는, 굴절 렌즈와 회절 구조를 합한 제i 렌즈 전계의 초점 거리)
    ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜)(i = 1 및 2)
  64. 제56항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t1 ≤ 0.6㎜
    t2 ≥ 0.6㎜
    λ1 ≤ 500㎚
    600㎚ ≤ λ2 ≤ 800㎚
    NA1 ≥ 0.65
    NA2 ≤ 0.65
  65. 제56항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  66. 제56항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  67. 광정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용의 대물 렌즈에 있어서, 광원측으로부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    적어도 하나의 면에 고리형의 회절 구조를 갖고, 다음 수식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.05 ≤ PD/PT ≤ 0.20
    단, PD : 상기 회절면을 광원측으로부터 차례로 제1 회절면, 제2 회절면, … 제N 회절면이라 할 때, 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 φbi= niㆍ(b2iㆍhi 2＋ b4iㆍhi 4＋ b6iㆍhi 6＋ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타내는 경우에[여기에서, ni는 상기 제i 회절면에서 발생하는 회절광 중 최대인 회절 광량을 갖는 회절광의 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜)이며, b2i, b4i, b6i…는 각각 2차, 4차, 6차 …의 광로차 함수 관계(회절 계수라고도 함)임], PD = ∑(-2ㆍniㆍb2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1),
    PT : 굴절 렌즈와 회절 구조를 합친 대물 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
  68. 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트한 경우에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화하는 축상 색수차 특성을 갖고,
    다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량(㎜)
  69. 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.0 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 6.0
    단, ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜)(i=1 또는 2)
  70. 제69항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.5 ≤ f1/f2 ≤ 5.0
    단, fi : 제i 렌즈의 초점 거리(㎜)(i = 1 또는 2)
  71. 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    사용 파장이 500㎚ 이하이며,
    상기 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  72. 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    제2면을 포함하는 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    1.0 ≤ (r2+r1)/(r2-r1)
    단, ri : 각 면의 근축 곡률 반경(㎜)(i = 1 또는 2)
  73. 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되고, 이하의 수식을 만족하며, 상기 광원과 대물 렌즈 사이에 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    NA ≥ 0.70
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
  74. 제73항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 온도·습도 변화에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  75. 제73항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  76. 제73항에 있어서,
    상기 광 정보 기록 매체는 동일한 광속 입사면측에 투명 기판을 사이에 두고 복수개의 기록층을 갖고,
    상기 대물 렌즈는 상기 다른 기록층에 집광시킴에 따라 광축 방향으로 변위 가능하며,
    상기 구면 수차 보정 수단은 광속 입사면측에서 각 기록층까지의 투명 기판 두께의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  77. 제73항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 광원의 발진 파장의 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 미소한 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  78. 제73항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 굴절률 분포가 가변인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  79. 제73항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 적어도 1매의 정렌즈와 적어도 1매의 부렌즈를 포함하고, 대략 평행하게 입사하는 광속을 입사를 대략 평행하게 출사하는 빔 익스팬더의 구성을 갖고, 적어도 1개의 렌즈가 광축 방향을 따라 변위 가능한 가동 요소로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  80. 제79항에 있어서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    νdP ＞ νdN
    단, νdP : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치
    νdN : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치
  81. 제80항에 있어서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    νdP ＞ 55.0
    νdN ＜ 35.0
  82. 제81항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치와, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치와의 차이를 Δν로 하여 다음의 수식을 만족하고,
    상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    30 ≤ Δν≤ 50
  83. 제79항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 정렌즈의 아베수가 70.0 이하 또는 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 부렌즈의 아베수가 40.0 이상으로서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중 적어도 일측이 적어도 1개의 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면을 구비하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  84. 제83항에 있어서, 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  85. 제83항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  86. 제83항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  87. 제83항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수임) 회절 광량이 다른 어느 차수의 회절 광량보다도 크고,
    상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해, 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광할 수 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  88. 제79항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 사용 파장이 500㎚ 이하이고, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  89. 제79항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 1매의 정렌즈와 1매의 부렌즈로 구성되고, 적어도 1개의 비구면을 갖고, 적어도 일측 렌즈가 광축 방향을 따라 변위 가능한 가동 요소로 구성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  90. 제89항에 있어서, 상기 가동 요소는 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 소정량 감소시키고, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 소정량 증가시키도록 광축 방향을 따라 변위하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  91. 제73항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    NA ≥ 0.70
    t ≤ 0.6㎜
    λ ≤ 500㎚
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수
    t : 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께
    λ: 광원의 파장
  92. 제73항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단과 상기 대물 렌즈의 합성계의 축상 색수차가 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |δfB·NA2| ≤ 0.25㎛
    단, δfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화했을 때의, 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
  93. 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 기록 및/또는 재생용 집광 광학계에 있어서,
    상기 광원과 대물 렌즈 사이에, 사용 파장보다 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정된 커플링 렌즈를 구비하고, 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  94. 제93항에 있어서, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 차이에 따라 상기 커플링렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  95. 제93항에 있어서, 온도·습도 변화에 따라 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  96. 제93항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 차이의 미소한 변동에 따라 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  97. 제93항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체가 동일한 광속 입사면측에 투명 기판을 사이에 두고 복수개의 기록층을 갖고,
    상기 대물 렌즈는 상기 기록층의 각각에 집광시키기 위해 광축 방향으로 변위 가능하며,
    상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변위시킴으로써, 광속 입사면으로부터 각 기록층까지의 상기 다른 기록층에서의 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  98. 제93항에 있어서, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 광원과 상기 커플링 렌즈의 간격을 소정량 감소시키도록 커플링 렌즈를 변위시키고, 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 광원과 상기 커플링 렌즈의 간격을 소정량 증가시키도록 커플링 렌즈를 광축 방향을 따라 변위시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  99. 제93항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    NA ≥ 0.70
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
  100. 제93항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    NA ≥ 0.70
    t ≤ 0.6㎜
    λ ≤ 500㎚
    단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 이미지측 개구수
    t : 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께
    λ: 광원의 파장
  101. 제93항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단과 상기 대물 렌즈의 합성계의 축상 색수차가 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |δfB·NA2| ≤ 0.25㎛
    단, δfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
  102. 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 집광 광학계에 있어서,
    광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고,
    상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고,
    파장 λ1의 광속에 의해 투명 기판의 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고,
    파장 λ2의 광속에 의해 투명 기판의 두께 t2의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때,
    파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 이미지측 개구수 NA1의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하, 또한 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA2의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  103. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 온도·습도 변화에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  104. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  105. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  106. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 서로 다른 투명 기판의 두께를 갖는 각각의 광 정보 기록 매체에 대해 각각의 투명 기판의 두께에 따라 상기 대물 렌즈로 입사하는 광속의 발산각을 변화시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  107. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 굴절률 분포가 가변인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  108. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은, 적어도 1매의 정렌즈와 적어도 1매의 부렌즈를 포함하고, 대략 평행하게 입사되는 광속을 입사를 대략 평행하게 출사하는 빔 익스팬더의 구성으로 되어 있고, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중 적어도 1개의 렌즈가 광축 방향을 따라 변이 가능한 가동 요소로 구성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  109. 제108항에 있어서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    νdP ＞ νdN
    단, νdP : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치
    νdN : 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치
  110. 제109항에 있어서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈는 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    νdP ＞ 55.0
    νdN ＜ 35.0
  111. 제110항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 정렌즈의 d선의 아베수의 평균치와, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 부렌즈의 d선의 아베수의 평균치와의 차이를 Δν라 하여 다음의 수식을 만족하고, 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    30 ≤ Δν≤ 50
  112. 제108항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 정렌즈의 아베수가 70.0 이하 또는 상기 구면 수차 보정 수단에 포함되는 모든 부렌즈의 아베수가 40.0 이상으로서, 적어도 1개의 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면을 갖는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  113. 제112항에 있어서, 상기 가동 요소는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  114. 제112항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  115. 제114항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  116. 제108항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  117. 제108항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 1매의 정렌즈와 1매의 부렌즈로 구성되고,
    적어도 1개의 비구면을 갖고, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중 적어도 일측 렌즈가 광축 방향을 따라 변이 가능한 가동 요소로 되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  118. 제117항에 있어서, 상기 가동 요소는, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 소정량 감소시키고, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 소정량 증가시키도록 광축 방향을 따라 변이하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  119. 제117항에 있어서, 상기 서로 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하였을 때,
    상기 가동 요소는 투명 기판의 두께가 t1인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때에는 투명 기판의 두께가 t2인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때보다도 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 소정량 증가시키고, 투명 기판의 두께가 t2인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때에는 투명 기판의 두께가 t1인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때보다도 상기 정렌즈와 상기 부렌즈의 간격을 소정량 감소시키도록 광축 방향을 따라 변이하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  120. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 광원으로부터 사출된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈이고, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을따라 변이 가능한 가동 요소로 되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  121. 제120항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 적어도 1개의 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 한 단렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  122. 제121항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 적어도 1개의 면을 광축으로부터 멀어짐에 따라 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하고, 적어도 1개의 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  123. 제122항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 광원측 면이 거시적으로 보면 구면형의 회절면이고, 광원으로부터 먼 측의 면이 광축으로부터 멀어짐에 따라 곡률 반경이 커지는 비구면으로 한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  124. 제120항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  125. 제124항에 있어서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈는 다음의 수식을 만족하며, 적어도 1개의 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    νdP ＞ 55.0
    νdN ＜ 35.0
    단, νdP : 정렌즈의 d선의 아베수
    νdN : 부렌즈의 d선의 아베수
  126. 제120항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  127. 제126항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  128. 제127항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  129. 제120항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  130. 제120항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 대물 렌즈와의 간격을 소정량 증가시키고, 상기 집광 광학계의 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 대물 렌즈와의 간격을 소정량 감소시키도록 광축 방향을 따라 변이하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  131. 제120항에 있어서, 상기 서로 투명한 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하였을 때,
    상기 가동 요소는 투명 기판의 두께가 t1인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때에는 투명 기판의 두께가 t2인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때보다도 상기 대물 렌즈와의 간격을 소정량 감소시키고, 투명 기판의 두께가 t2인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 때에는 투명 기판의 두께가 t1인 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때보다도 상기 대물 렌즈와의 간격을 소정량 증가시키도록 광축 방향을 따라 변이시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  132. 제102항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    t1 ≤ 0.6㎜
    t2 ≥ 0.6㎜
    λ1 ≤ 500㎚
    600㎚ ≤ λ2 ≤ 800㎚
    NA1 ≥ 0.65
    NA2 ≤ 0.65
  133. 제102항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단과 상기 대물 렌즈의 합성계의 축상 색수차가 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |δfBi·NAi2| ≤ 0.25㎛(i = 1 및 2)
    단, δfBi : 상기 광원의 파장 λi가 +1㎚ 변화했을 때의, 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
  134. 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 광 픽업 장치의 집광 광학계에 있어서,
    상기 집광 광학계를 구성하는 광학 소자 중 적어도 1개의 광학면상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고,
    상기 커플링 렌즈는 2군 구성으로서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  135. 제134항에 있어서, 상기 광원은 600㎚ 이하 파장의 광을 출사하고, 상기 집광 광학계 중의 각 굴절면의 굴절 작용으로 인해 발생하는 축상 색수차와, 상기 회절 구조에서 발생하는 축상 색수차가 상쇄되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  136. 제135항에 있어서, 상기 커플링 렌즈와, 상기 회절 구조가 형성되는 광학 소자와, 상기 대물 렌즈로 이루어지는 합성계의 축상 색수차가 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
    단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상기 대물 렌즈의 이미지측 개구수
    ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화했을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
  137. 제134항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 상기 대물 렌즈의 이미지측 개구수가 0.65 이상이며, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  138. 제134항에 있어서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중, 광축을 따라 변이 가능한 렌즈군은 정굴절력을 갖고, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    4 ≤ fCP/fOBJ≤ 17
    단, fCP: 상기 광축을 따라 변이 가능한 정굴절력을 갖는 렌즈군의 초점 거리(㎜)
    fOBJ: 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
  139. 제134항에 있어서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중, 광축을 따라 변이 가능한 렌즈군은 부굴절력을 갖고, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    -20 ≤fCN/fOBJ≤-3
    단, fCN: 상기 광축을 따라 변이 가능한 부굴절력을 갖는 렌즈군의 초점 거리(㎜)
    fOBJ: 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
  140. 제134항에 있어서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 렌즈군 중 광축 방향을 따라 변이 가능한 렌즈군은 비중 2.0 이하의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  141. 제134항에 있어서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광원의 발진 파장의 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  142. 제134항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1매의 플라스틱 재료로 형성된 렌즈를 포함하고,상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  143. 제134항에 있어서, 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 변동에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  144. 제134항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체는, 동일한 광속 입사면측에 투명 기판과 정보 기록층이 번갈아 복수개 적층된 구조를 갖고, 상기 대물 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 각 정보 기록면에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱시키고, 또한 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 광속 입사면으로부터 각 기록층까지의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  145. 제134항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 구면 수차가 오버측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군의 간격을 소정량 감소시키고, 구면 수차가 언더측으로 변동할 때에는 변동하기 전에 비하여 상기 커플링 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈군의 간격을 소정량 증가시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  146. 600㎚ 이하의 파장의 빛을 발생시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계에 있어서,
    상기 커플링 렌즈는 적어도 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 되고, 상기 광원의 기준 파장보다도 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정되고, 다음의 수식을 만족하는 커플링 렌즈이며,
    상기 광원이 ±10㎚ 이하의 파장 변화를 발생했을 때의 파장 변화에 수반하여 상기 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차와 상기 커플링 렌즈의 회절 구조에서발생하는 축상 색수차가 상쇄하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    0.05 ≤ NA ≤ 0.50
    단, NA : 커플링 렌즈의 개구수
  147. 제146항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 커플링 렌즈를 합한 합성계는, 상기 광원의 파장이 장파장측으로 시프트된 경우에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSA, 축상 색수차의 변화량을 ΔCA로 하여, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
  148. 제146항에 있어서, 상기 광원의 파장이 +10㎚ 변화했을 때의 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈의 합성계의 초점 위치의 변화를 ΔfB(㎛)라 하고, 상기 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 소정의 이미지측 개구수를 NAOBJ라 하였을 때, 상기 합성계의 축상 색수차가 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |ΔfB·(NAOBJ)2| ≤ 2.5㎛
  149. 광원으로부터 사출된 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 광 정보 기록 매체의 정보의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 다음의 수식을 만족하는 대물 렌즈이며,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    NA ≥ 0.70
    0.05 ＜ WD/ENP ＜ 0.25
    단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
    WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스(㎜)
    ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경(㎚)
  150. 제149항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  151. 제149항에 있어서, 상기 집광 광학계는 적어도 1매의 플라스틱 재료로 형성된 광학 소자를 포함하고, 상기 구면 수차 보정 수단은 온습도 변화에 기인하여 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  152. 제149항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  153. 제149항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 굴절률 분포가 가변인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  154. 제149항에 있어서, 상기 구면 수차 보정 수단은 광축을 따라 변이됨으로써 출사되는 광속의 발산도를 변화시킬 수 있는 광학 소자를 적어도 1개 포함하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  155. 제154항에 있어서, 상기 광학 소자는 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  156. 제154항에 있어서, 상기 광학 소자는 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  157. 제149항에 있어서, 동일한 광속 입사면측에 투명 기판과 정보 기록층이 번갈아 복수개 적층된 구조를 갖는 광 정보 기록 매체에의 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 집광 광학계로서, 상기 대물 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 상기 복수개의 정보 기록면으로의 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱시키고, 또한 광속 입사면으로부터 각 정보 기록층까지의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차의 변동을 상기 구면 수차 보정 수단에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  158. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 광원으로부터의 광을 콜리메이팅하여, 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈에 있어서,
    사용 파장보다 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정된 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  159. 제158항에 있어서, 적어도 1개의 면을 광축으로부터 멀어짐에 따라 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하고, 적어도 1개의 면을 복수개의 동심형의 원형띠 단차로 이루어진 회절면으로 한 단렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  160. 제159항에 있어서, 상기 광원측 면이 거시적으로 보면 구면형 회절면이고, 상기 광원으로부터 먼 측의 면이 광축으로부터 멀어짐에 따라 곡률 반경이 커지는비구면인 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  161. 제159항에 있어서, 상기 회절면의 회절 차수인, 서로 인접하는 원형띠 사이의 광축 방향의 단차의 길이와 회절면 전후의 굴절률차와의 곱이 사용 파장 λ(㎜)의 약 몇배인지를 나타낸 정수를 n, 상기 회절면의 원형띠 수를 M, 원형띠 간격의 최소치를 P(㎜), 및 상기 커플링 렌즈 전계의 초점 거리를 fc(㎜)라 하여 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.20 ≤ n·fc·λ/(M·P2) ≤ 1.0
  162. 제159항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절 광량이 다른 어느 차수의 회절 광량보다도 크고,
    상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해, 상기 회절 구조에서 발생한 n차(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수임) 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  163. 제158항에 있어서, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  164. 제163항에 있어서, 다음의 수식을 만족하고, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈 중 적어도 1면에 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    νdP ＞ 55.0
    νdN ＜ 35.0
    단, νdP : 정렌즈의 d선의 아베수
    νdN : 부렌즈의 d선의 아베수
  165. 제158항에 있어서, 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  166. 제165항에 있어서, 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  167. 제166항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  168. 광원으로부터 사출된 발산광의 발산각을 변경하여, 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈에 있어서,
    상기 커플링 렌즈는,
    적어도 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 되고,
    상기 광원의 기준 파장보다도 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정되며,
    다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.05 ≤ NA ≤ 0.50
    단, NA : 커플링 렌즈의 개구수
  169. 제168항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.3 ＜ PD/PTOTAL＜ 3.0
    단, PD: 상기 회절면을 광원측으로부터 차례로 제1 회절면, 제2 회절면, …, 제N 회절면이라 할 때, 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를, φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …) 에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우[여기에서, ni는 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대 회절 광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차,…의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)임],에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1),
    PTOTAL: 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 커플링 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
  170. 제168항에 있어서, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 기준 파장에 있어서의 초점 거리를 f(㎜), 상기 제i면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절 광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 상기 제i면의 유효 직경 내의 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면의 유효 직경내의 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하였을 때, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.1 ≤ f·λ·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.0
  171. 제168항에 있어서, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 상기 기준 파장으로부터의 미소한 파장의 변화를 Δλ(㎜), 상기 기준 파장에 있어서의 초점 거리를 f(㎜), 상기 광원의 파장이 상기 기준 파장으로부터 Δλ(㎜)만큼 변화되었을 때의 초점 거리의 변화를 Δf(㎜)라 하였을 때, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    -0.12 ≤ (Δf/f)·NA·(λ/Δλ) ≤ -0.01
  172. 제168항에 있어서, 2개 이상의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 된 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  173. 제168항에 있어서, 상기 회절면 중 적어도 1개의 회절면은, n을 0, ±1 이외의 정수로 하였을 때, 상기 회절면에서 발생하는 회절광 중, n차 회절광의 회절 광량이 다른 어느 차수의 회절광의 회절 광량보다 커지도록 각 회절 원형띠의 광축 방향의 단차량이 결정되는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  174. 제168항에 있어서, 광원의 면을 포함하는, 적어도 1개의 회절면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 된 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  175. 제168항에 있어서, 적어도 1개의 면이 비구면으로 되며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.10 ≤ NA ≤ 0.50
  176. 제168항에 있어서, 플라스틱 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  177. 제168항에 있어서, 상기 커플링 렌즈의 일면이 평면상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성된 회절면으로 이루어지고, 그 반대측 면이 구면 및/또는 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  178. 제177항에 있어서, 상기 평면상에 형성된 회절 구조는 블레이즈 구조인 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  179. 제177항에 있어서, 사용 파장을 λ(㎜), 상기 평면 상에 형성된 회절 구조의 유효 직경 내에 있어서의 원형띠 간격의 최소치를 P(㎜)라 하였을 때, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    P/λ ＜ 30
  180. 제179항에 있어서, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    P/λ ＜ 20
  181. 제177항에 있어서, 상기 구면 및/또는 비구면으로 이루어지는 광학면은 굴절면인 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  182. 제177항에 있어서, 상기 구면 및/또는 비구면으로 이루어진 광학면은 원형띠 모양의 회절 구조가 부가되는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  183. 제182항에 있어서, 사용 파장을 λ(㎜), 상기 구면 및/또는 비구면으로 이루어지는 광학면 상에 형성된 회절 구조의 유효 직경 내에 있어서의 원형띠 간격의최소치를 P(㎜)라 하였을 때, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    P/λ ＜ 20
  184. 광원과 상기 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈와 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되는 구면 수차 보정 수단을 포함하는 집광 광학계와,
    상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과,
    상기 반사광을 검출함으로써 상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동하는 제1 구동 장치와,
    상기 반사광을 검출함으로써 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하고, 상기 구면 수차 보정 수단을 작동시키는 제2 구동 장치를 구비한 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 대물 렌즈가 광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되며, 다음의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    NA ≥ 0.70
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
  185. 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되는 구면 수차 보정 수단을 포함하는 집광 광학계와, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과, 상기 반사광을 검출하여 상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동하는 제1 구동 장치와, 상기 반사광을 검출함으로써 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하고, 상기 구면 수차 보정 수단을 작동시키는 제2 구동 장치를 구비하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 집광 광학계가 광원측으로부터 차례로 배치된 정굴절력의 제1 렌즈와 정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 각각 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고,
    상기 투명 기판의 두께가 서로 다른 복수개의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2)라 하고,
    파장 λ1의 광속에 의해 투명 기판의 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA1이라 하고,
    파장 λ2의 광속에 의해 투명 기판의 두께 t2의 광 정보 기록 매체에 기록또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때,
    파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 이미지측 개구수 NA1의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하가 되도록, 또한 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 이미지측 개구수 NA2의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 구면 수차 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  186. 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 2군 구성의 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계와,
    광 정보 기록 매체의 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출하는 수광 수단과,
    상기 정보 기록면에 광속을 집광시키기 위해, 상기 대물 렌즈를 광축 방향 및 광축 직각 방향으로 변이시키는 제1 구동 장치와,
    상기 커플링 렌즈의 적어도 1개의 광학 소자를 광축 방향으로 변이시키는 제2 구동 장치를 갖고, 상기 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 대해 정보의 기록및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 집광 광학계를 구성하는 광학 소자의 적어도 1개의 광학면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고,
    상기 제2 구동 장치는 상기 커플링 렌즈를 구성하는 적어도 1개의 렌즈군을 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  187. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 집광 광학계는 600㎚ 이하 파장의 광을 발생시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변경하는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용의 집광 광학계이고,
    상기 커플링 렌즈는 적어도 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 되고, 상기 광원의 기준 파장보다도 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정되고, 다음의 수식을 만족하는 커플링 렌즈이며,
    상기 광원이 ±10㎚ 이하의 파장 변화를 발생시켰을 때의 파장 변화에 수반하여 상기 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차와, 상기 커플링 렌즈의 회절 구조에서 발생하는 축상 색수차가 상쇄하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    0.05 ≤ NA ≤ 0.50
    단, NA : 커플링 렌즈의 개구수
  188. 500㎚ 이하의 파장의 광을 발생시키는 광원과, 구면 수차의 변동을 보정하는 수단과, 상기 구면 수차 보정 수단을 통한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써, 상기 대물 렌즈의 트래킹 오차 및/또는 포커싱 오차를 검출하기 위한 제1 검출 수단과, 상기 제1 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 트래킹 오차 및/또는 포커싱 오차를 저감시키기 위하여 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1 구동 장치와,
    상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써, 상기 집광 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 검출하기 위한 제2 검출 수단과,
    상기 제2 검출 수단의 검출 결과에 따라, 상기 구면 수차의 변동을 저감시키기 위하여 상기 구면 수차 보정 수단을 구동시키는 제2 구동 장치를 구비하고,
    상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 배치되는 정굴절력의 제1 렌즈와정굴절력의 제2 렌즈로 이루어지고, 적어도 일면에 회절 구조를 갖고, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되며, 다음의 수식을 만족하는 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    NA ≥ 0.70
    0.05 ＜ WD/ENP ＜ 0.25
    단, NA : 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 이미지측 개구수
    WD : 상기 대물 렌즈의 워킹 디스턴스(㎜)
    ENP : 상기 대물 렌즈의 입사동 직경(㎜)
  189. 제186항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  190. 제187항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  191. 제188항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  192. 제184항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  193. 제185항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  194. 제93항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은, 적어도 하나의 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 한 단렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  195. 제194항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은, 적어도 하나의 면을 광축으로부터 벗어남에 따라 곡률 반경이 커지는 비구면으로 하고, 적어도 하나의 면을 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  196. 제195항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은 광원측의 면이 거시적으로 보면 구면형의 회절면이며, 광원으로부터 먼 쪽의 면이 광축으로부터 벗어남에 따라 곡률 반경이 커지는 비구면으로 한 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  197. 제93항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와, 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  198. 제197항에 있어서, 상기 정렌즈 및 상기 부렌즈가 다음 식을 만족시키고, 적어도 하나의 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    νdP > 55.0
    νdN < 35.0
    단, νdP : 정렌즈의 d선의 아베수
    νdN : 부렌즈의 d선의 아베수
  199. 제93항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은 비중이 2.0 이하인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  200. 제199항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  201. 제200항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은 포화 흡수율이 0.5 % 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  202. 제93항에 있어서, 상기 구면수차 보정 수단은 사용 파장 영역에서 두께가 3 ㎜에 있어서의 내부 투과율이 85 % 이상인 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
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