KR20020034887A - 대물 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록 재생 장치 - Google Patents

대물 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록 재생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대물 렌즈의 고개구수 및 단파장에 대응 가능하고 경량이며 저렴하고, 축상 색수차가 양호하게 보정된 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생용 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 이 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 식 NA ≥0.7 (단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수)을 만족하도록 되어 있다.

Description

대물 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록 재생 장치 {OBJECT LENS, LIGHT CONVERGING OPTICAL SYSTEM, OPTICAL PICKUP APPARATUS, AND RECORDING/REPRODUCING APPARATUS}
본 발명은 대물 렌즈, 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록·재생 장치에 관한 것이다.
최근, 단파장 적색 반도체 레이저의 실용화에 수반하여 종래의 광 디스크(광 정보 기록 매체라고도 함)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, 기록 신호의 고밀도화를 꾀하기 위하여, 혹는 고밀도 기록 신호를 재생하기 위하여, 대물 렌즈를 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿의 직경을 작게 하는 것이 요구된다. 이를 위해서는, 광원인 레이저의 단파장화나 대물 렌즈의 고개구수화(高開口數化)가 필요해진다. 단파장 레이저 광원으로서 그 실용화가 기대되고 있는 것은 발진 파장 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 행하는, 비교적 장파장의 레이저 광원과 저개구수의 대물 렌즈의 조합으로 이루어진 광 픽업 장치에서는 거의 무시할 수 있었던 문제도, 더욱 현재화될 것으로 예상된다.
그 중 하나가 레이저 광원의 미소한 발진 파장의 변동으로 인해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차의 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 상측 개구수)으로 표시되는 것에서 알 수 있듯이, 사용 파장이 짧을수록 초점 심도가 작아져서 약간의 디포커스도 허용되지 않는다. 따라서, 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장의 광원 및 고개구수의 대물 렌즈를 사용한 집광 광학계에서는, 반도체 레이저의 모드 홉현상이나 출력 변화로 인한 파장 변동이나, 고주파 중첩으로 인한 파면 수차의 열화를 방지하기 위하여 축상 색수차의 보정이 중요해진다.
또한, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에 있어서 드러나는 다른 문제는, 온도·습도 변화로 인한 집광 광학계의 구면수차의 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 집광 광학계에서는 그다지 문제가 되지 않았던 굴절률 변화로 인한 구면수차의 변동도, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에 있어서는 무시할 수 없는 양이 된다.
그리고, 레이저 광원의 단파장화와 대물 렌즈의 고개구수화에서 나타나는 다른 문제는, 광 디스크의 보호층(투명 기판이라고도 함)의 두께 오차에 기인하는 집광 광학계의 구면수차의 변동이다. 보호층의 두께 오차로 인해 발생하는 구면수차는 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.
또한, 차세대 광 디스크에 있어서는, 광 디스크가 광축에 대해 기울어졌을 때에 발생하는 코마수차를 작게 억제하기 위하여, 종래의 광 디스크보다 더욱 얇은 보호층을 사용하는 것이 제안되고 있다. 따라서, 차세대 광 디스크와 보호층의 두께가 다른 CD나 DVD와 같은 종래의 광 디스크에 대해, 동일한 광 픽업에서의 기록 또는 재생을 가능하게 하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 고개구수 및 단파장에 대응할 수 있고 경량이면서 저렴하고, 축상 색수차가 양호하게 보정된 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생용 대물 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 구면수차의 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 색수차를 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생용 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 단파장 레이저 광원과 고개구수의 대물 렌즈를 구비하고, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 수 있는 집광 광학계 및 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 현재의 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, 색수차 등의 보정을 위해 필요한 회절의 파워가 커지기 때문에, 회절 구조의 주기, 예컨대 블레이즈 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 구조의 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 노광 장치에 의해 이 포토레지스트 위을 주사하면서 회절 구조의 형상 분포에 대응하는 전자 빔 노광량 분포를 부여한다. 다음에, 에칭공정과 도금공정을 거침으로써 포토레지스트를 제거하여 기판상에 회절 구조의 요철 패턴을 형성한다. 이와 같은 전자 빔 묘화 방식에 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 기판 상에 회절 구조가 형성된 상기회절 렌즈는 수차 보정 소자로서 광 픽업 장치에 사용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 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.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 광로도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 구면수차도.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 관한 광로도.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 관한 구면수차도.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도6은 본 발명의 제3 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도7은 본 발명의 제3 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도8은 본 발명의 제3 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도9는 본 발명의 제4 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도10은 본 발명의 제4 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도11은 본 발명의 제4 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도12는 본 발명의 제4 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도13은 본 발명의 제5 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도14는 본 발명의 제5 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도15는 본 발명의 제5 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도16은 본 발명의 제5 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도17은 본 발명의 제6 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도18은 본 발명의 제6 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도19는 본 발명의 제6 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도20은 본 발명의 제6 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도21은 본 발명의 제7 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도22는 본 발명의 제7 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.2㎜).
도23은 본 발명의 제7 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도24는 본 발명의 제7 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.2㎜).
도25는 본 발명의 제8 실시예에 관한 광로도.
도26은 본 발명의 제8 실시예에 관한 구면수차도.
도27은 본 발명의 제9 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도28은 본 발명의 제9 실시예에 관한 광로도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도29는 본 발명의 제9 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.1㎜).
도30은 본 발명의 제10 실시예에 관한 구면수차도(투명 기판 두께 0.6㎜).
도31은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략도.
도32는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략도.
도33은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략도.
도34는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 광 픽업 장치의 개략도.
도35는 본 발명의 제10 실시예에 관한 광로도.
도36은 본 발명의 제10 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도37은 본 발명의 제11 실시예에 관한 광로도.
도38은 본 발명의 제11 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도39는 본 발명의 제12 실시예에 관한 광로도.
도40은 본 발명의 제12 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도41은 본 발명의 제13 실시예에 관한 광로도.
도42는 본 발명의 제13 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도43은 본 발명의 제14 실시예에 관한 광로도.
도44는 본 발명의 제14 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도45는 본 발명의 제15 실시예에 관한 광로도.
도46은 본 발명의 제15 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도47은 본 발명의 제16 실시예에 관한 광로도.
도48은 본 발명의 제16 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도49는 본 발명의 제17 실시예에 관한 광로도.
도50은 본 발명의 제17 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도51은 본 발명의 제18 실시예에 관한 광로도.
도52는 본 발명의 제18 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도53은 본 발명의 제19 실시예에 관한 광로도.
도54는 본 발명의 제19 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도55는 본 발명의 제20 실시예에 관한 광로도.
도56은 본 발명의 제20 실시예에 관한 구면수차도 및 비점수차도.
도57은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광 픽업 장치의 개략도.
도58은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 다른 광 픽업 장치의 개략도.
도59는 본 발명의 제21 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도60은 본 발명의 제21 실시예에 관한 구면수차도.
도61은 본 발명의 제22 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도62는 본 발명의 제22 실시예에 관한 구면수차도.
도63은 본 발명의 제23 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도64는 본 발명의 제23 실시예에 관한 구면수차도.
도65는 본 발명의 제24 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도66은 본 발명의 제24 실시예에 관한 구면수차도.
도67의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광학 소자의 단면도, 도67의 (b)는 A방향에서 본 정면도, 도67의 (c)는 S2면의 확대도.
도68은 도67의 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 블레이즈 구조를 형성했을 때의 블레이즈 구조의 주기(P/λ)와 1차 회절 효율의 이론치와의 관계를 나타낸 도면.
도69는 본 발명의 제25 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도70은 본 발명의 제25 실시예에 관한 구면수차도.
도71은 본 발명의 제26 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도72는 본 발명의 제26 실시예에 관한 구면수차도.
도73은 본 발명의 제21 및 제22 실시예의 커플링 렌즈에 의해 축상 색수차가 보정되는 대물 렌즈(초점 거리 1.76㎜, 상(像)측 개구수 0.85)의 파장 405±10㎚에 있어서의 구면수차 및 축상 색수차를 나타낸 도면.
도74는 본 발명의 제23, 제24 및 제27 실시예의 커플링 렌즈에 의해 축상 색수차가 보정되는 대물 렌즈(초점 거리 1.76㎜, 상측 개구수 0.85)의 파장 405±10㎚에 있어서의 구면수차 및 축상 색수차를 나타낸 도면.
도75는 본 발명의 제25 및 제26 실시예의 커플링 렌즈에 의해 축상 색수차가 보정되는 대물 렌즈(초점 거리 2.20㎜, 상측 개구수 0.85)의 파장 405±10㎚에 있어서의 구면수차 및 축상 색수차를 나타낸 도면.
도76은 본 발명의 제27 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광로도.
도77은 본 발명의 제27 실시예에 관한 구면수차도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 대물 렌즈
2 : 커플링 렌즈
3 : 반도체 레이저(광원)
5 : 정보 기록면
13, 130 : 콜리메이터
17 : 조리개
111 : 제1 광원
112 : 제2 광원
150 : 2차원 액추에이터
151 : 1차원 액추에이터
160 : 대물 렌즈
200 : 제1, 제2 광 디스크
210 : 투명 기판
220 : 광 디스크의 정보 기록면
300 : 광 검출기
301, 302 : 광 검출기
S1 : 광학소자의 일측 광학면
S2 : 광학소자의 타측 광학면
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 다음 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
NA ≥ 0.7
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수
본 발명의 제2 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 태양에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 또는 제2 태양에 있어서, 다음 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
5.0 ≤ fD/f ≤ 65.0
단, fD : 제i면 상에 형성된, 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를,
φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …) ....[식 A]
에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절 광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다),
fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계(全系)의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제4 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제3 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 3을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]
0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
본 발명의 제5 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이며, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 다음 수학식 4를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
λ ≤ 500㎚
단, λ: 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 사용하는 파장
본 발명의 제6 태양에 따른 대물 렌즈는, 제5 태양에 있어서 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 태양에 따른 대물 렌즈는, 제5 및 제6 태양에 있어서 다음 수학식 5를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 5]
5.0 ≤ fD/f ≤ 65.0
단, fD : 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를, φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다),
fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
또한, 본 발명의 제8 태양에 따른 대물 렌즈는, 제5 내지 제7 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서 제i면의 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면의 원형띠 수를 Mi, 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 6을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 6]
0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
본 발명의 제9 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 다음 수학식 7을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 7]
5.0 ≤ fD/f ≤ 40.0
단, fD : 제i면 상에 형성된, 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를, φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)한다),
fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제10 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 태양에 있어서 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제11 태양에 따른 대물 렌즈는, 제9 또는 제10 태양에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 8을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 8]
0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
본 발명의 제12 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제11 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.7 ≤ NA ≤ 0.85일 때,
0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(M·Pi2)) ≤ 0.70을 만족하고,
0.85 ＜ NA일 때,
0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(M·Pi2)) ≤ 2.50을 만족한다.
본 발명의 제13 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 9를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 9]
0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
본 발명의 제14 태양에 따른 대물 렌즈는, 제13 태양에 있어서, 다음 수학식10을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 10]
0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.65
본 발명의 제15 태양에 따른 대물 렌즈는, 제14 태양에 있어서 다음 수학식 11을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 11]
0.20 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.60
본 발명의 제16 태양에 따른 대물 렌즈는, 제13 내지 제15 태양 중 하나에 있어서, 양면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제17 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 양면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 11'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.00 ....[수학식 11']
본 발명의 제18 태양에 따른 대물 렌즈는, 제17 태양에 있어서, 다음 수학식12'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.20 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 2.50 ....[수학식 12']
본 발명의 제19 태양에 따른 대물 렌즈는, 제17 또는 제18 태양에 있어서, 다음 수학식 13'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
2.0 ≤ fD/f ≤ 30.0 ....[수학식 13']
단, fD : 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를 φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다),
fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제20 태양에 따른 대물 렌즈는, 제17 내지 제19 태양 중 어느 한 항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제21 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제20 태양 중 어느 한 항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어지고, 다음 수학식 14'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.35 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.55 ....[수학식 14']
단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
X2 : 광축에 수직이고 광 정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광 정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광 정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
N : 상기 대물 렌즈의 사용 파장에 있어서의 굴절률
f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제22 태양에 따른 대물 렌즈는, 제21 태양에 있어서, 다음 수학식 15'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52 ....[수학식 15']
본 발명의 제23 태양에 따른 대물 렌즈는, 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 양면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 다음 수학식 16' 및 수학식 17'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.75 ＜ NA ＜ 0.95 ....[수학식 16']
0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52 ....[수학식 17']
단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
X2 : 광축에 수직이고 광 정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광 정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광 정보 기록 매체측 면의 광축 방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
N : 상기 대물 렌즈의 사용 파장에 있어서의 굴절률
f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제24 태양에 따른 대물 렌즈는, 제23 태양에 있어서, 다음 수학식 18'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
2.0 ≤ fD/f ≤ 65.0 ....[수학식 18']
단, fD : 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를, φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다),
fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
본 발명의 제25 태양에 따른 대물 렌즈는, 제23 또는 제24 태양에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서, 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 19'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.00 ....[수학식 19']
본 발명의 제26 태양에 따른 대물 렌즈는, 제23 내지 제25 태양 중 어느 한 항에 있어서, 양면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제27 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제25 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 수학식 12를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 12]
|ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제28 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제27 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식 13을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 13]
-200 ≤ b4i·himax 4/(λ·f·NA4) ≤ -5
단, b4i: 제i면 상에 형성된 상기 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 제i면 상에 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)의 4차의 광로차 함수 계수
himax: 제i면의 유효 직경의 최대 높이(㎜)
본 발명의 제29 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제28 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식 14를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 14]
0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25.0
단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수의 1/2의 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
본 발명의 제30 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제29 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원의 파장이 +10㎚ 변화했을 때의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSA(㎛)라 하였을 때, 다음 수학식 15를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 15]
|ΔSA| ≤ 1.5
본 발명의 제31 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제30 태양 중 어느 한 항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트되었을 때에, 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 다음 수학식 20'를 만족하는 것을 특징으로 한다.
-1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0 ....[수학식 20']
단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면수차의 변화량(㎜)
본 발명의 제32 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제31 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식 16 및 수학식 17을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 16]
t ≤ 0.6㎜
[수학식 17]
λ ≤ 500㎚
단, t : 광 정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하는 투명 기판의 두께
λ: 광원의 파장
본 발명의 제33 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제32 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다 크고, 상기 대물 렌즈는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생하기 위하여 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다.
본 발명의 제34 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제33 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절면 중 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조는, n을 0, ±1 이외의 정수라 하였을 때, 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중, n차 회절광의 회절광량이 다른 어느 차수 회절광의 회절광량보다 커지도록 각 회절 원형띠의 광축 방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제35 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제34 태양 중 어느 한 항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제36 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제35 태양 중 어느 한 항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제37 태양에 따른 대물 렌즈는, 제1 내지 제36 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때에, 다음 수학식 18을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 18]
|SA1/SA2| ＞ 1.0
단, SA1 : 수차 함수를 제르니케(Zernike)의 다항식으로 전개하였을 때의 3차의 구면수차 성분
SA2 : 수차 함수를 제르니케(Zernike)의 다항식으로 전개하였을 때의 5차의 구면수차 성분과 7차의 구면수차 성분과 9차의 구면수차 성분의 2제곱의 합의 제곱근
본 발명의 제38 태양에 따른 집광 광학계는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 이 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 집광 광학계로서, 상기 집광 광학계는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제39 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 태양에 있어서, 상기 회절 구조는 상기 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제40 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 또는 제39 태양에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제41 태양에 따른 집광 광학계는, 제40 태양에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와, 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제42 태양에 따른 집광 광학계는, 제40 태양에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 단체렌즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제43 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제42 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈의 합성계의 색수차가 다음 수학식 19를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 19]
|ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제44 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제43 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식 20, 수학식 21 및 수학식 22를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 20]
NA ≥ 0.65
[수학식 21]
t1 ≤ 0.6㎜
[수학식 22]
λ1 ≤ 500㎚
단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정 대물 렌즈의 상측 개구수
t : 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께
λ: 광원의 파장
본 발명의 제45 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제44 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다 크고, 상기 집광 광학계는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다.
본 발명의 제46 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제45 태양 중 어느한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제1 내지 제37 태양 중 어느 한 항에 따른 대물 렌즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제47 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제46 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제48 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제46 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1매의 플라스틱 재료로 형성된 렌즈를 포함하고, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제49 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제46 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제50 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제49 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동, 온습도 변화, 및 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께의 미소한 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제51 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제50 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집광 광학계의 구면수차가 오버측으로 변동될 때에는, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 광축 방향을 따라 변이되고, 상기 집광 광학계의 구면수차가 언더측으로 변동될 때에는, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 광축 방향을 따라 변이됨으로써 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제52 태양에 따른 집광 광학계는, 제38 내지 제51 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체가 투명 기판을 사이에 두고 복수개의 기록면을 갖고, 상기 대물 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시킴으로써, 상기 복수개의 기록면으로의 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱시키고, 또한 상기 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 다른 기록층에서의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제53 태양에 따른 광 픽업 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 이 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치로서, 상기 광 픽업 장치는 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과, 상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1구동 장치를 갖고, 상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하고, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하여 상기 커플링 렌즈를 구동시키는 제2 구동장치를 더 갖고, 상기 집광 광학계가 제38 내지 제52 태양 중 어느 한 항에 따른 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제54 태양에 따른 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치는, 제53 태양에 따른 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제55 태양에 따른 대물 렌즈는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절면을 갖고, 적어도 1면이 비구면인 단체렌즈이고, 상기 복수 종류의 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 실행할 때의 파장을 λ1이라 하고, 상기 투명 기판의 두께 t2를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ2(λ1＜λ2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판 두께 t2의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 상기 대물 렌즈는 파장(λ1)과 투명 기판의 두께 t1과 상측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께 t2와 상측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 다음 수학식 23을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 23]
NA1 ≥ 0.7
단, NA1 : 상기 파장 중 단파장측 파장에 의해 투명 기판의 두께가 작은 쪽의 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수
본 발명의 제56 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 태양에 있어서, 양면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제57 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 또는 제56 태양에 있어서, 다음 수학식 24를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 24]
0.5 ≤ (f/νd)·fD ≤ 10.0
단, fD : 상기 회절 구조를 φb= b2h2+b4h4+b6h6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타내었을 때(여기에서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b6, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수임), fD = 1/(-2·b2)에 의해 정의되는 회절 구조만의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
νd : 대물 렌즈의 재료의 d선의 아베수
본 발명의 제58 태양에 따른 대물 렌즈는, 제57 태양에 있어서, 다음 수학식 25를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 25]
νd ≥ 55.0
본 발명의 제59 태양에 따른 대물 렌즈는, 제57 또는 제58 태양에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 수학식 26을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 26]
|ΔfBi·(NAi)2| ≤ 0.25㎛ (i = 1 및 2)
단, ΔfBi : 상기 파장(λi)의 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제60 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 또는 제56 태양에 있어서, 다음 수학식 27을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 27]
-25.0 ≤ b2/λ1 ≤ 0.0
단, λ1 : 상기 파장 중 단파장측 파장(㎜)
b2: 상기 회절 구조를 φb= b2h2+b4h4+b6h6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 때(여기에서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b6, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수임)의 2차의 광로차 함수 계수
본 발명의 제61 태양에 따른 대물 렌즈는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절면을 갖고, 적어도 1면이 비구면인 단체렌즈이고, 상기 복수 종류의 광 정보 기록 매체 중, 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2 (t1＜t2) 라 하고, 상기 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ1이라 하고, 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ2(λ1＜λ2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 상기 대물 렌즈는 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 상측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 상측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 다음 수학식 28을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 28]
λ1 ≤ 500㎚
단, λ1 : 상기 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 실행할 때의 파장
본 발명의 제62 태양에 따른 대물 렌즈는, 제61 태양에 있어서, 양면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제63 태양에 따른 대물 렌즈는, 제61 및 제62 태양에 있어서, 다음 수학식 29를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 29]
0.5 ≤ (f/νd)·fD ≤ 10.0
단, fD : 상기 회절 구조를 φb= b2h2+b4h4+b6h6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타내었을 때(여기에서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b6, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수임), fD = 1/(-2·b2)에 의해 정의되는 회절 구조만의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
νd : 대물 렌즈의 재료의 d선의 아베수
본 발명의 제64 태양에 따른 대물 렌즈는, 제63 태양에 있어서, 다음 수학식 30을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 30]
νd ≥ 55.0
본 발명의 제65 태양에 따른 대물 렌즈는, 제63 또는 제64 태양에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 수학식 31을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 31]
|ΔfBi·(NAi)2| ≤0.25㎛ (i = 1 및 2)
단, ΔfBi : 상기 파장(λi)의 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제66 태양에 따른 대물 렌즈는, 제61 또는 제62 태양에 있어서, 다음 수학식 32를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 32]
-25.0 ≤ b2/λ1 ≤ 0.0
단, λ1 : 상기 파장 중 단파장측 파장(㎜)
b2: 상기 회절 구조를 φb= b2h2+b4h4+b6h6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 때(여기에서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b6, …는 각각2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수임)의 2차의 광로차 함수 계수
본 발명의 제67 태양에 따른 대물 렌즈는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절면을 갖고, 적어도 1면이 비구면인 단체렌즈이고, 상기 복수 종류의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께를 t1, t2 (t1＜t2)라 하고, 상기 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ1이라 하고, 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 실행할 때의 파장을 λ2(λ1＜λ2)라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 상기 대물 렌즈는 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 상측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 상측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 다음 수학식 33을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 33]
0.5 ≤ (f/νd)·fD ≤ 10.0
단, fD : 상기 회절 구조를 φb= b2h2+b4h4+b6h6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 때(여기에서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b6, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수임), fD = 1/(-2·b2)에 의해 정의되는 회절 구조만의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
νd : 대물 렌즈의 재료의 d선의 아베수
본 발명의 제68 태양에 따른 대물 렌즈는, 제67 태양에 있어서, 다음 수학식 34를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 34]
νd ≥ 55.0
본 발명의 제69 태양에 따른 대물 렌즈는, 제67 및 제68 태양에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 수학식 35를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 35]
|ΔfBi·(NAi)2| ≤ 0.25㎛ (i = 1 및 2)
단, ΔfBi : 상기 파장(λi)의 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제70 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제69 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장(λ2)의 광속을 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 NA1내에서 파면수차가 0.07λ2 이상인 상태에서 집광시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제71 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제70 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식 36를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 36]
0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 10.0
단, Pf : 투명 기판 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 실행하는 데 필요한 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
Ph : NA1의 1/2의 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
본 발명의 제72 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제71 태양 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 재료로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제73 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제71 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식 37, 수학식 38, 수학식 39, 수학식 40, 수학식 41 및 수학식 42를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 37]
t1 ≤ 0.6㎜
[수학식 38]
t2 ≥ 0.6㎜
[수학식 39]
λ1 ≤ 500㎚
[수학식 40]
600㎚ ≤ λ2 ≤ 800㎚
[수학식 41]
NA1 ≥ 0.7
[수학식 42]
NA2 ≤ 0.65
본 발명의 제74 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제73 태양 중 어느 한 항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제75 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제74 태양 중 어느 한 항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제76 태양에 따른 대물 렌즈는, 제55 내지 제75 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때에 다음 수학식 43을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 43]
|SA1/SA2| ＞ 1.0
단, SA1 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 3차의 구면수차 성분
SA2 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차의 구면수차 성분과 7차의 구면수차 성분과 9차의 구면수차 성분의 2제곱의 합의 제곱근
본 발명의 제77 태양에 따른 집광 광학계는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 이 커플링 렌즈를 통과한 파장이 다른 광원으로부터의 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 집광 광학계로서, 상기 집광 광학계는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절면을 갖고, 상기 서로 다른 파장 중 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고, 상기 복수 종류의 광 정보 기록 매체 중 임의의 2개의 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 투명 기판의 두께를 t1, t2(t1＜t2) 라 하고, 파장(λ1)의 광속에 의해 투명 기판 두께(t1)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA1이라 하고, 파장(λ2)의 광속에 의해 투명 기판 두께(t2)의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 실행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때, 상기 집광 광학계는 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 상측 개구수(NA1)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 상측 개구수(NA2)의 조합에 대해 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하로 되도록 집광시킬 수 있고, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제78 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 태양에 있어서, 상기 파장(λ2)의 광속을 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 NA1내에서 파면수차가 0.07λ2rms 이상인 상태에서 집광시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제79 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 또는 제78 태양에 있어서, 상기 회절 구조는 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제80 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제79 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제81 태양에 따른 집광 광학계는, 제80 태양에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제82 태양에 따른 집광 광학계는, 제80 태양에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 단체렌즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제83 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제82 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈와의 합성계의 색수차가 다음 수학식 44를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 44]
|ΔfBi·(NAi)2| ≤ 0.25㎛ (i = 1 및 2)
단, ΔfBi : 상기 파장(λi)의 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
본 발명의 제84 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제83 태양 중 어느 한 항에 있어서, 다음 수학식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 45]
t1 ≤ 0.6㎜
[수학식 46]
t2 ≥ 0.6㎜
[수학식 47]
λ1 ≤ 500㎚
[수학식 48]
600㎚ ≤λ2 ≤ 800㎚
[수학식 49]
NA1 ≥ 0.70
[수학식 50]
NA2 ≤ 0.65
본 발명의 제85 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제84 태양 중 어느한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제55 내지 제76 태양 중 어느 한 항에 따른 대물 렌즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제86 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제85 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상기 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 각각의 투명 기판의 두께에 따라 상기 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제87 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제86 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제88 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제86 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1매의 플라스틱 재료로 형성된 렌즈를 포함하고, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써, 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제89 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제86 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제90 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제89 태양 중 어느한 항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축 방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동, 온습도 변화 및 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제91 태양에 따른 집광 광학계는, 제77 내지 제90 태양 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집광 광학계의 구면수차가 오버측으로 변동될 때에는, 상기 커플링 렌즈는 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 광축방향을 따라 변이시키고, 상기 집광 광학계의 구면수차가 언더측으로 변동될 때에는 상기 커플링 렌즈는, 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 광축 방향을 따라 변이시킴으로써 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제92 태양에 따른 광 픽업 장치는, 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 이 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계를 구비하고, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광 픽업 장치로서, 상기 광 픽업 장치는 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과, 상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1 구동 장치를 갖고, 상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하고, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하여 상기 커플링 렌즈를 구동시키는 제2 구동장치를 더 갖고, 상기 집광 광학계가 제77 내지 제91 태양 중 어느 한 항에 따른 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제93 태양에 따른, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치는, 제92 태양에 따른 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 있어서, 회절 구조가 형성된 면(회절면)이란, 광학 소자의 표면, 예컨대 렌즈의 표면에 릴리프를 형성하여 입사광속을 회절시키는 작용을 갖게 한 면을 말하며, 동일 광학면에 회절을 발생시키는 영역과 발생시키지 않는 영역이 있는 경우에는 회절을 발생시키는 영역을 말한다. 릴리프의 형상으로서는, 예컨대 광학 소자의 표면에 광축을 중심으로 하는 대략 동심원 형상의 원형띠로서 형성되고, 광축을 포함한 평면에서 그 단면을 보면, 각 원형띠는 톱니 형상 또는 계단형상과 같은 형상이 알려져 있는데, 이와 같은 형상을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명에 있어서, 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 집광 광학계는 기록만 또는 재생만을 실행하기 위해 사용되는 것이어도 되고, 기록 및 재생 양측을 실행하기 위해 사용되는 것이이어도 된다. 또한, 임의의 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록을 실행하고, 다른 광 정보 기록 매체에 대해서는 재생을 실행하기 위해 사용되는 것이어도 되고, 어떤 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록 또는 재생을 실행하고, 다른 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록 및 재생을 실행하기 위해 사용되는 것이어도 된다. 그리고, 여기서 말하는 재생이란, 단순히 정보를 판독하는 것을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명에 있어서, 대물 렌즈의 제1면이란, 대물 렌즈의 광원측 광학면을 가리키고, 대물 렌즈의 제2면이란, 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 광학면을 가리킨다.
제1 태양의 대물 렌즈에 따르면, 개구수가 크고 플라스틱 재료로 이루어져서 경량이고 대량 생산이 가능해서 저렴해지고, 광 정보 기록 매체의 기록·재생용 단체 대물 렌즈를 얻을 수 있음과 동시에, 비구면으로 함으로써 구면수차를 보정할 수 있고, 회절 구조에 의해 색수차를 보정할 수 있다. 대물 렌즈는 플라스틱 재료로 이루어지기 때문에 회절 구조를 용이하게 형성할 수 있고, 또한 경량이기 때문에 광 픽업 장치에서 포커싱 기구로의 부담을 경감시킬 수 있다. 플라스틱 재료로서는 아베수가 크고, 파장 500㎚ 이하에서의 투과율이 크고, 복굴절이 작고, 흡수율이 작은 것이 바람직하기 때문에, 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 특히, 폴리올레핀계의 노르보넨계 수지가 바람직하다. 그리고, 개구수를 0.7 이상으로 함으로써 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿을 작게 할 수 있기 때문에, CD(개구수 0.45)나 DVD(개구수 0.60)와 같은 종래의 광 정보 기록 매체에 비해 보다 고밀도로 정보의 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 판독이 가능해진다.
이 대물 렌즈는 제2 태양과 같이 양면에 비구면을 갖는 것이 바람직하고, 양면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하게 수차를 보정할 수 있게 된다.
제3 태양의 수학식 2를 만족하는 초점 거리를 갖는 원형띠 모양의 회절 구조를 대물 렌즈에 형성함으로써 축상 색수차를 보정할 수 있다. 이 회절 구조는 레이저 광원의 파장이 장파장측으로 미소하게 변동되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 파장 특성을 갖기 때문에, 굴절 렌즈로서의 굴절 파워와 회절 렌즈로서의 회절 파워를 상기 수학식 2를 만족하도록 적절하게 선택함으로써, 500㎚ 이하의 단파장을 발진 파장으로 갖는 광원을 사용한 경우에 문제가 되는, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정할 수 있다. fD/f의 값이 상기 수학식 2의 하한 이상으로 대물 렌즈의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 대물 렌즈의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제4 태양의 수학식 3을 만족하도록 회절 구조를 형성하면, 색수차를 적절히 보정할 수 있다. 수학식 3의 상한을 초과하지 않도록 하면 색수차가 과잉되게 지나치게 보정되는 일이 없고, 하한을 초과하지 않도록 하면 보정 부족이 되지 않는다.
제5 태양의 대물 렌즈에 따르면, 플라스틱 재료로 이루어져서 경량이고 대량 생산이 가능해서 저렴해지고, 단파장의 광으로 광 정보 기록 매체의 기록·재생이 가능한 단체 대물 렌즈를 얻을 수 있음과 동시에, 비구면으로 함으로써 구면수차를 보정할 수 있고, 회절 구조에 의해 색수차를 보정할 수 있다. 대물 렌즈는 플라스틱 재료로 이루어지기 때문에 회절 구조를 용이하게 형성할 수 있고, 또한 경량이기 때문에 광 픽업 장치에서 포커싱 기구로의 부담을 경감시킬 수 있다. 플라스틱 재료로서는 아베수가 크고, 파장 500㎚ 이하에서의 투과율이 크고, 복굴절이 작고, 흡수율이 작은 것이 바람직하기 때문에, 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 특히,폴리올레핀계의 노르보넨계 수지가 바람직하다. 그리고, 사용 파장을 500㎚ 이하로 함으로써 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿을 작게 할 수 있기 때문에, CD(780㎚)나 DVD(650㎚)와 같은 종래의 광 정보 기록 매체에 비해 보다 고밀도로 정보의 기록 및/또는 고밀도 기록된 정보의 판독이 가능해진다.
이 대물 렌즈는 제6 태양과 같이 양면에 비구면을 갖는 것이 바람직하고, 양면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하고 치밀하게 수차를 보정할 수 있게 된다.
제7 태양의 수학식 5를 만족하는 초점 거리를 갖는 원형띠 모양의 회절 구조를 대물 렌즈에 형성함으로써 축상 색수차를 보정할 수 있다. 이 회절 구조는 레이저 광원의 파장이 장파장측으로 미소하게 변동되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 파장 특성을 갖기 때문에, 굴절 렌즈로서의 굴절 파워와 회절 렌즈로서의 회절 파워를 상기 수학식 5를 만족하도록 적절하게 선택함으로써, 500㎚ 이하의 단파장을 발진 파장으로 갖는 광원을 사용한 경우에 문제가 되는, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정할 수 있다. fD/f의 값이 상기 수학식 5의 하한 이상에서 대물 렌즈의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 대물 렌즈의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제8 태양의 수학식 6을 만족하도록 회절 구조를 형성하면, 색수차를 적절히 보정할 수 있다. 수학식 6의 상한을 초과하지 않도록 하면 색수차가 과잉되게 지나치게 보정되는 일이 없고, 하한을 초과하지 않도록 하면 보정 부족이 되지 않는다.
제9 태양의 대물 렌즈에 따르면, 플라스틱 재료로 이루어져서 경량이고 대량생산이 가능해서 저렴해지고, 광 정보 기록 매체의 기록·재생이 가능한 단체 대물 렌즈를 얻을 수 있음과 동시에, 비구면으로 함으로써 구면수차를 보정할 수 있고, 회절 구조에 의해 색수차를 보정할 수 있다. 대물 렌즈는 플라스틱 재료로 이루어지기 때문에 회절 구조를 용이하게 형성할 수 있고, 또한 경량이기 때문에 광 픽업 장치에서 포커싱 기구로의 부담을 경감시킬 수 있다. 플라스틱 재료로서는 아베수가 크고, 파장 500㎚ 이하에서의 투과율이 크고, 복굴절이 작고, 흡수율이 작은 것이 바람직하기 때문에, 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 특히, 폴리올레핀계의 노르보넨계 수지가 바람직하다. 또한, 수학식 7을 만족하는 초점 거리를 갖는 원형띠 모양의 회절 구조를 대물 렌즈에 형성함으로써, 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 이 회절 구조는 레이저 광원의 파장이 장파장측으로 미소하게 변동되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 파장 특성을 갖기 때문에, 굴절 렌즈로서의 굴절 파워와 회절 렌즈로서의 회절 파워를 상기 수학식 7을 만족하도록 적절하게 선택함으로써, 500㎚ 이하의 단파장을 발진 파장으로 갖는 광원을 사용한 경우에 문제가 되는, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정할 수 있다. fD/f의 값이 상기 수학식 7의 하한 이상에서 대물 렌즈의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 대물 렌즈의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
이 대물 렌즈는 제10 태양과 같이 양면에 비구면을 갖는 것이 바람직하고, 양면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하게 수차를 보정할 수 있게 된다.
제11 태양의 수학식 8을 만족하도록 회절 구조를 형성하면, 색수차를 적절히보정할 수 있다. 수학식 8의 상한을 초과하지 않도록 하면 색수차가 과잉되게 지나치게 보정되는 일이 없고, 하한을 초과하지 않도록 하면 보정 부족이 되지 않는다.
제13 태양의 대물 렌즈에 따르면, 플라스틱 재료로 이루어져서 경량이고 대량 생산이 가능해서 저렴해지고, 광 정보 기록 매체의 기록·재생이 가능한 단체 대물 렌즈를 얻을 수 있음과 동시에, 비구면으로 함으로써 구면수차를 보정할 수 있고, 회절 구조에 의해 색수차를 보정할 수 있다. 대물 렌즈는 플라스틱 재료로 이루어지기 때문에 회절 구조를 쉽게 형성할 수 있고, 또한 경량이기 때문에, 광 픽업 장치에서 포커싱 기구로의 부담을 경감시킬 수 있다. 플라스틱 재료로서는 아베수가 크고, 파장 500㎚ 이하에서의 투과율이 크고, 복굴절이 작고, 흡수율이 작은 것이 바람직하기 때문에, 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 특히, 폴리올레핀계의 노르보넨계 수지가 바람직하다. 그리고, 수학식 9를 만족하도록 회절 구조를 형성하면, 색수차를 적절히 보정할 수 있다. 수학식 9의 상한을 초과하지 않도록 하면 색수차가 과잉되게 지나치게 보정되는 일이 없고, 하한을 초과하지 않도록 하면 보정 부족이 되지 않는다.
수학식 9는 제14 태양과 같이 수학식 10을 만족하는 것이 바람직하고, 또한 제15 태양과 같이 수학식 11을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.
이 대물 렌즈는 제16 태양과 같이 양면에 비구면을 갖는 것이 바람직하고, 양면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하고 치밀하게 수차를 보정할 수 있게 된다.
파장 400㎚ 정도의 광을 발생시키는 광원을 사용하는 광 픽업 장치용 대물렌즈에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성하여 축상 색수차를 보정하는 경우, 회절 구조에는 큰 회절 파워가 필요하다. 왜냐하면, 일반적인 광학 재료에서는 단파장으로 될수록 미소한 파장 변화에 대한 굴절률의 변화는 커지기 때문이다. 따라서, 단체의 대물 렌즈에 있어서 1개의 면 상에만 회절 구조를 형성한 경우, 회절 원형띠의 광축방향의 최소 간격이 지나치게 작아져서, 회절 구조 제조시의 형상 오차로 인한 회절 효율의 저하의 영향이 현저해진다. 그래서, 제17 태양과 같이 양면 상에 회절 구조를 형성하고 회절 파워를 2개의 면에 분배함으로써, 각 면 상에 형성된 회절 원형띠의 간격을 크게 할 수 있기 때문에, 제조하기 쉽고, 그럼으로써 회절 효율이 양호한 대물 렌즈로 할 수 있다.
이 때, 0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.00
을 만족하도록 각 면의 회절 구조의 형상을 결정함으로써, 축상 색수차가 양호하게 보정된 양면 회절 렌즈로 할 수 있다. 상기 식의 하한 이상에서 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않고, 상한 이하에서 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않는다.
상술한 작용을 달성하기 위해서는 제18 태양과 같이
0.20 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 2.50
을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 제19 태양과 같이, 정(+)의 파워를 갖는 회절 구조는 아베수에 부(-)의 값을 갖기 때문에, 회절 구조의 회절 렌즈로서의 초점 거리(fD)와 대물 렌즈 전계의 초점 거리(f)를, 2.0 ≤ fD/f ≤ 30.0을 만족하도록 선택함으로써, 파장 400㎚ 정도의 광을 발생시키는 단색성이 나쁜 광원을 사용한 경우에 문제가 되는 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. fD/f의 값이 상기 식의 하한 이상에서 대물 렌즈 전계의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않고, 상한 이하에서 대물 렌즈 전계의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않는다. 상술한 작용을 달성하기 위해서는 2.0 ≤ fD/f ≤ 65.0을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제21 태양에 있어서의 0.35 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.55의 식은, 상측 개구수가 0.70 이상이고 양면이 비구면으로 이루어진 단체의 대물 렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 회절 구조가 형성된 대물 렌즈(이하, 양면 비구면-회절 대물 렌즈라고 함)에 있어서, 정현(sine) 조건이 양호하게 만족되고, 또한 각 면 사이의 광축 어긋남에 의한 고차의 코마수차가 양호하게 보정된 대물 렌즈로 하기 위한, 각 면의 새그(sag)량(X1 및 X2)에 관한 조건이다. 상측 개구수가 0.70 이상인 양면 비구면-회절 대물 렌즈에서는, (X1-X2)·(N-1)/(NA·f)의 값이 상기 범위내에 있으면, 광속이 입사된 경우에 발생하는 고차 코마수차가 지나치게 커지지 않고, 각 면 사이의 광축 어긋남으로 인한 고차의 코마수차가 지나치게 커지지 않는다. 또한, 광원으로부터 사출되는 빛의 파장이 미소량 변화된 경우의 구면수차의 변화량이 지나치게 커지지 않는다. 그리고, 하한 이상에서 마지널 광선의 구면수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 마지널 광선의 구면수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다. 상술한 작용을 달성하기 위해서는 0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제23 태양에 있어서의 0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52의 식은, 상측 개구수가 0.75∼0.95의 범위에 있는 양면 비구면-회절 대물 렌즈에 있어서, 정현 조건이 양호하게 만족되고, 또한 각 면 사이의 광축 어긋남으로 인한 고차의 코마수차가 양호하게 보정된 대물 렌즈로 하기 위한, 각 면의 새그량(X1 및 X2)에 관한 조건이다. 상측 개구수가 0.75보다 큰 양면 비구면-회절 대물 렌즈에서는, (X1-X2)·(N-1)/(NA·f)의 값이 상기 범위내에 있으면, 광속이 입사된 경우에 발생하는 고차 코마수차가 지나치게 커지지 않고, 각 면 사이의 광축 어긋남으로 인한 고차의 코마수차가 지나치게 커지지 않는다. 또한, 광원으로부터 사출되는 빛의 파장이 미소량 변화된 경우의 구면수차의 변화량이 지나치게 커지지 않는다. 그리고, 하한 이상에서 마지널 광선의 구면수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 마지널 광선의 구면수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제27 태양은 대물 렌즈의 축상 색수차의 발생량에 관한 것으로서, 대물 렌즈의 축상 색수차가 수학식 12를 만족하고 있으면, 사용 파장을 500㎚ 이하의 단파장으로 하고, 고개구수화한 경우에도, 광원의 모드 홉 현상에 의한 순시적인 발진 파장의 변동이 일어났을 때의 초점 위치의 변화를 작게 억제할 수 있다.
제28 태양은 광원의 파장이 변화되었을 때의 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 광 픽업 장치에서 광원으로서 사용되는 반도체 레이저는 개체 사이에서 ±10㎚ 정도의 미소한 발진 파장의 편차가 있다. 따라서, 기준 파장에서 파장이 변화되었을 때에 대물렌즈에서 발생하는 구면수차가 크게 변화되게 되면, 발진 파장이 기준파장으로부터 벗어난 반도체 레이저는 사용할 수 없게 되는데, 이 문제는 대물 렌즈에 형성한 회절 구조가 수학식 13을 만족하면 해결할 수 있다. 이 수학식 13을 만족하면, 파장 변화로 인한 구면수차의 변화를 회절 작용에 의해 양호하게 없액 수 있고, 하한 이상에서 기준파장으로부터 파장이 변화되었을 때의 구면수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 기준파장으로부터 파장이 변화되었을 때의 구면수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않기 때문에, 사용 파장을 500㎚ 이하의 단파장으로 하고, 고개구수화한 경우에도, 발진 파장이 기준 파장으로부터 미소하게 벗어난 반도체 레이저를 사용할 수 있게 된다.
제29 태양은 회절 구조의 원형띠 간격, 즉 광축에 수직인 방향의 원형띠 사이의 간격에 관한 것으로서, 광로차 함수가 2차의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)만 갖고 있으면 (Ph/Pf)-2=0이 되는데, 본 발명에서는 기준 파장으로부터의 미소한 파장 변화로 인해 발생하는 구면수차의 변화를 회절 작용에 의해 양호하게 보정하기 위하여, 광로차 함수의 고차의 광로차 함수 계수를 이용하는 것이 바람직한데, 이 때, (Ph/Pn)-2가 0에서 어느 정도 멀어진 값을 취하는 것이 바람직하고, 이 조건을 만족하면, 파장 변화에 의한 구면수차의 변화를 회절 작용에 의해 양호하게 없앨 수 있다. 하한 이상에서 기준 파장으로부터 파장이 변화되었을 때의 구면수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 기준 파장으로부터 파장이 변화되었을 때의 구면수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제30 태양은 광원의 파장이 변화되었을 때의 구면수차의 발생량에 관한 것으로서, 정의 굴절 파워를 갖는 굴절 렌즈에서는 파장이 기준 파장으로부터 장파장측으로 변화된 경우, 보정 과잉의 구면수차가 발생하는데, 파장이 기준 파장에서 장파장측으로 변화되었을 때에 대물 렌즈의 구면수차가 보정 부족의 방향으로 변화되는 구면수차 특성을 갖는 회절 구조를 형성함으로써, 굴절 렌즈에서 발생하는 보정 과잉의 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 이 때, 파장이 +10㎚ 변화되었을 때의 마지널 광선의 구면수차의 변화량(|ΔSA|)이 수학식 15를 만족하는 것이 바람직하다. 이 조건을 만족하면, 파장이 기준 파장으로부터 +10㎚ 변화되었을 때의 구면수차가 지나치게 보정 과잉 또는 보정 부족이 되지 않는다. 여기서, 마지널 광선의 구면수차의 변화량(ΔSA)은, 기준 파장(λ0)에서의 구면수차 커브를 그 하단이 λ0+10㎚에서의 구면수차 커브의 하단에 중첩되는 위치까지 평행 이동시켰을 때의 구면수차 커브의 상단과, λ0+10㎚에서의 구면수차 커브의 상단의 폭에 의해 표시된다.
또한, 일반적인 광학 재료에서는, 단파장으로 될수록 미소한 파장 변화에 대한 굴절률의 변화는 커지기 때문에, 파장 400㎚ 정도의 광을 발생시키는 광원을 사용하는 광 픽업 장치용 대물 렌즈에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성하여 축상 색수차를 보정하는 경우, 회절 구조에는 큰 회절 파워가 필요하고, 인접하는 회절 원형띠의 간격이 작아지기 쉽다. 회절 원형띠의 간격이 작으면, 제조 오차로 인한 회절 효율 저하에의 영향이 커지기 때문에 실용상 바람직하지 못하다. 그래서, 제31 태양과 같이, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우에, 광원의 파장이 장파장측으로 변동되었을 때의 백 포커스가, 파장이 변동되기 전의 백 포커스에 비해 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고,
-1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
상기 식을 만족하도록 하면, 파장 400㎚ 정도의 빛을 발생시키는 광원을 사용하는 광 픽업 장치용 대물 렌즈일지라도, 회절 원형띠의 간격이 크게 확보되고, 이에 따라 광원이 모드 호핑된 경우의 파면수차의 디포커스 성분이 작은 대물 렌즈로 할 수 있다.
상기 식은, 회절 작용에 의해 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정 과잉되게 하여 기준 파장의 구면수차 커브와 장·단파장측의 구면수차 커브(색의 구면수차라고도 함)를 교차시키는 것을 의미한다. 이에 따라, 광원의 파장이 변동되었을 때의 베스트 포커스 위치의 이동이 작게 억제되기 때문에, 광원이 모드 호핑된 경우의 구면수차의 디포커스 성분을 줄일 수 있다.
또한, 상기와 같이 색수차를 보정하면, 축상 색수차와 색의 구면수차를 함께 보정함으로써 광원이 모드 호핑된 경우의 파면 수차의 디포커스 성분을 작게 하는 경우보다도 회절 원형띠의 간격을 크게 할 수 있기 때문에, 원형띠 모양의 제조 오차로 인한 회절 효율 저하의 방지를 달성할 수 있다.
제33 태양은 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록·재생을, 회절 구조에서 발생하는 2차 이상의 고차 회절광을 사용하여 실행하는 대물 렌즈에 관한 것으로서, n차의 회절광을 사용하는 경우, ±1차의 회절광을 사용하는 경우에 비해 회절 구조의 원형띠 간격을 약 n배, 원형띠 수를 약 1/n배로 할 수 있기 때문에, 회절 구조를 부가하기 위한 금형을 제조하기 쉽고, 그 가공 시간을 단축할 수 있고, 가공·제조 오차로 인한 회절 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제34 태양과 같이, 대물 렌즈에 형성된 회절 구조 중 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 구조의 광축 방향의 단차량을, n을 0, ±1 이외의 정수라 하여 n차의 고차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하면(이하, 이와 같이 원형띠 구조가 결정된 회절 구조가 형성된 면을 고차 회절면이라 함), ±1차 회절광을 이용하는 경우에 비하여 회절 원형띠 간격의 최소치를 완화시킬 수 있기 때문에, 원형띠 구조의 형상 오차로 인한 회절 효율 저하의 영향을 줄일 수 있다. 이 때, 대물 렌즈에 형성된 회절면 중 모든 회절면을 고차 회절면으로 해도 되고, ±1차 회절광을 이용하는 경우의 회절 원형띠 간격의 최소치가 특히 작아지는 회절면만을 고차 회절면으로 해도 된다. 또한, 회절광량이 최대로 되는 회절 차수의 값이 회절면마다 달라지도록 해도 된다.
제35 태양과 같이 재료를 선택하면, 대물 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.
제36 태양과 같이 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 사용 파장을 500㎚ 이하의 단파장으로 하여도 기록광의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 판독시에 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로, 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 사용 파장이 500㎚ 이하, 특히 400㎚ 정도가 되면 흡수로 인한렌즈 재료의 열화를 무시할 수 없게 되는데, 상기 조건을 만족한 재료를 사용한 대물 렌즈로 하면 열화의 영향은 근소하기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제37 태양은, 대물 렌즈의 중심 두께가 설계치에 대해 오차를 가질 때, 대물 렌즈에서 발생하는 구면수차의 3차 성분과 5차 성분 이상의 고차 성분의 균형에 관한 것으로서, NA가 높은 대물 렌즈에서는 중심 두께의 근소한 오차에 대해서도 발생하는 구면수차의 양은 커지기 쉽기 때문에, 허용되는 중심 두께 오차는 수㎛로 매우 작다. 그러나, 몰드 렌즈의 경우, 안정되게 수㎛ 이하의 중심 두께 오차를 얻기는 어렵다. 한편, 본 발명에 따른 집광 광학계에서는 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 움직이게 하여 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계에서 발생하는 구면수차 중 3차의 구면수차 성분을 보정할 수 있다. 따라서, 대물 렌즈의 구면수차가 수학식 18을 만족하면, 가령 대물 렌즈의 중심 두께가 설계치에 대해 미소한 오차를 갖고 있어도 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 적절한 양만큼 움직이게 하면 3차의 구면수차 성분을 제거할 수 있기 때문에, 집광 광학계 전계의 잔존 구면수차량을 작게 억제할 수 있다.
제38 태양은, 보다 고밀도의 차세대 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 집광 광학계의 바람직한 구성에 관한 것이다. 종래의 기술에서 설명한 바와 같이 대물 렌즈의 고개구수화 및 광원의 단파장화를 도모할 수 있게 되면, 광원의 미소한 발진 파장의 변동 및 온·습도변화 및 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변화에 기인하는 구면수차의 변화량은 무시할 수없을 정도로 커지기 때문에, 적절한 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 없게 되는데, 이 문제는 상기 커플링 렌즈를 광축을 따라 가동함으로써 해결된다. 즉, 집광 광학계의 구면수차가 오버 또는 언더측으로 변동된 경우, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에따라, 대물 렌즈를 투과하는 파면에 대해 집광 광학계 전체에서 발생하는 구면수차와 반대 극성의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 초점을 맺었을 때의 파면은 구면수차가 캔슬된 상태로 되어, 집광 광학계 전체적으로 양호하게 구면수차를 보정할 수 있다. 그리고, 대물 렌즈의 고개구수화 및 광원의 단파장화를 도모할 수 있게 되면, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차의 보정이 중요해진다. 이 문제는 광원의 파장이 장파장측으로 변화되었을 때, 대물 렌즈의 백 포커스가 짧아지는 파장 특성을 갖는 회절 구조를 집광 광학계의 어느 한 면에 형성함으로써 해결된다. 이 회절 구조는 대물 렌즈에 형성해도 되고 커플링 렌즈에 형성해도 된다. 또한, 대물 렌즈와 커플링 렌즈의 양측에 형성함으로써 회절 렌즈의 파워를 분담할 수 있기 때문에, 회절 구조의 원형띠 간격이 커져서 회절 효율이 높은 회절 렌즈를 제조하기 쉬워진다. 또한, 이 회절 구조는 집광 광학계 중의 대물 렌즈와 커플링 렌즈 이외의 광학 소자에 형성해도 된다. 또한, 이들 회절 구조는 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차에 추가하여 집광 광학계 중의 대물 렌즈 이외의 광학 요소에서 발생하는 축상 색수차도 보정하는 것이 바람직하다.
제41 태양은 커플링 렌즈의 구성에 관한 것으로서, 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성으로 함으로써,간단한 구성으로 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정할 수 있다.
제42 태양에 따르면, 단체이라는 간단한 구성으로 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
제43 태양은, 커플링 렌즈와 대물 렌즈의 합성계의 축상 색수차에 관한 것으로서, 합성계의 축상 색수차가 수학식 19를 만족하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상으로 인한 발진 파장 변동이나 고주파 중첩에 대한 파면수차의 열화를 작게 억제할 수 있다.
제45 태양은 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록·재생을, 회절 구조에서 발생하는 2차 이상의 고차 회절광을 사용하여 실행하는 집광 광학계에 관한 것으로서, n차의 회절광을 사용하는 경우, ±1차의 회절광을 사용하는 경우에 비해 회절 구조의 원형띠 간격을 약 n배, 원형띠 수를 약 1/n배로 할 수 있기 때문에, 회절 구조를 부가하기 위한 금형을 제조하기 쉽고, 그 가공 시간을 단축할 수 있고, 가공·제조 오차로 인한 회절 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제47 태양은 광원의 반도체 레이저의 발진 파장이 변동된 경우에 광 픽업 장치의 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 발진 파장이 기준 파장에서 변동된 경우, 집광 광학계에서는 오버 또는 언더의 구면수차가 발생하는데, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제48 태양은 온도 또는 습도가 변화된 경우에, 광 픽업 장치의 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계에서 오버 또는 언더의 구면수차가 발생한 경우, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제49 태양은, 광 정보 기록 매체의 보호층(투명 기판)의 두께 오차에 기인하여 집광 광학계에서 발생하는 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 보호층이 두꺼워지는 방향으로 오차를 갖는 경우 집광 광학계에서는 오버의 구면수차가 발생하고, 얇아지는 방향으로 오차를 갖는 경우 언더의 구면수차가 발생한다. 이 때, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제50 태양은, 레이저의 발진 파장의 미소한 변동, 온습도 변화 및 광 정보 기록 매체의 보호층 두께의 미소한 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 이 경우에도 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제51 태양에 따르면, 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시키면, 대물 렌즈에는 변이시키기 전에 비해 발산광이 입사되기 때문에, 대물 렌즈에서는 언더의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상술한 원인에 기인하여 집광 광학계에서 오버의 구면수차가 발생한 경우, 적절한 양만큼 커플링 렌즈를 변이시켜 대물 렌즈와의 간격을 증가시키면, 발생한 오버의 구면수차를 정확히 캔슬할 수 있다. 반대로, 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시키면, 대물 렌즈에는 변이시키기 전에 비해 수속광이 입사되기 때문에, 대물 렌즈에서는 오버의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상술한 원인에 기인하여 집광 광학계에서 언더의 구면수차가 발생한 경우, 적절한 양만큼 커플링 렌즈를 변이시켜 대물 렌즈와의 간격을 감소시키면, 발생한 언더의 구면수차를 정확히 캔슬할 수 있다.
제52 태양에 따르면, 광 정보 기록 매체가 보호층 등의 투명 기판을 사이에 두고 2개 또는 그 이상의 기록층을 갖는 경우에도, 각 기록면에서의 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차의 변동을 보정하기 때문에, 각 기록면으로의 집광 스폿의 집광 상태를 항상 양호하게 유지할 수 있고, 정보 기록 매체의 한쪽 면에 2배 또는 그 이상의 용량의 정보를 기록 및/또는 재생 가능한 집광 광학계를 얻을 수 있다.
제53 태양은, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차의 변동 및 커플링 렌즈 및 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있는 광 픽업 장치에 관한 것으로서, 커플링 렌즈를 광축을 따라 변이시킴으로써, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정할 수 있다. 즉, 집광 광학계의 구면수차가 오버 또는 언더측으로 변동된 경우, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 대물 렌즈를 투과하는 파면에 대해 집광 광학계 전체에서 발생하는 구면수차와 반대 극성의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 초점을 수축시켰을 때의 파면은 구면수차가 캔슬된 상태로 되어 집광 광학계 전체적으로 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 집광 광학계 중에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 보정함으로써, 모드 홉 등 커플링 렌즈의 구면수차 보정 기능을 추종할 수 없는 순간적인 파장 변동이 일어난 경우에도 스폿 직경이 지나치게 커지는 일이 없기 때문에, 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 실행할 수 있다. 제2 구동 장치는 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시키는데, 실제의 광 픽업 장치에서는 재생 신호의 RF 진폭 등을 모니터하면서 집광 광학계에서 발생한 구면수차가 적절히 보정되도록 커플링 렌즈를 변이시킨다. 이 제2 구동 장치로서는 보이스 코일형 액추에이터나 피에조 액추에이터 등을 사용할 수 있다.
제54 태양에 따르면, 음성, 화상의 기록 장치·재생 장치가 상술한 광 픽업 장치를 탑재함으로써, 양호한 기록·재생을 실행할 수 있다.
제55 태양에 따르면, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 다른 파장으로 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있는 광 픽업 장치에 적합한 고개구수의 대물 렌즈를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 각각의 광 정보 기록 매체에 대해 기록 및/또는 재생을 실행할 때의 파장의 차이에 의한 회절 작용의 차이를 이용하여, 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 파면 수차를 보정한다. 이 때, 파장(λ1)의 광속을 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상측 개구수(NA1) 내에서 파면수차가 0.07λ1인 상태에서 그 정보 기록면에 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)의 광속을 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상측 개구수(NA2) 내에서 파면수차가 0.07λ2인 상태에서 그 정보 기록면에 집광시킬 수 있도록 구면수차를 보정하면 되고, 또한 NA1을 0.7 이상으로 높임으로써 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체와 종래의 비교적 저밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대해 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 실행할 수 있다.
제56 태양에 따르면, 양면을 비구면으로 함으로써 정교하게 수차를 보정할 수 있게 된다.
상기 회절면의 작용에 의해, 다른 2파장의 영역의 각각에 대해, 어떤 1개의 동일 차수의 회절광에 의해 축상 색수차를 보정하는 경우, 균형있게 보정할 필요가 있다. 즉, 600㎚∼800㎚의 비교적 장파장 영역에 비해, 500㎚ 이하의 단파장 영역에서는 축상 색수차는 대물 렌즈에서 크게 발생한다. 따라서, 500㎚ 이하의 단파장 영역에서 축상 색수차를 거의 완전하게 보정한 경우, 600㎚∼800㎚의 장파장 영역에서는 축상 색수차는 지나치게 보정 과잉이 되어버린다. 반대로, 600㎚∼800㎚의 장파장 영역에서 축상 색수차를 거의 완전하게 보정한 경우, 500㎚ 이하의 단파장 영역에서는 축상 색수차는 지나치게 보정 부족이 된다. 이 때, 제57 태양과 같이, 수학식 24를 만족하도록 굴절렌즈의 굴절 파워 및 대물 렌즈의 아베수에 대해 회절면의 회절 파워를 설정하면, 단파장 영역과 장파장 영역의 각각에 대해 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 수학식 24의 하한 이상에서 장파장 영역에서축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 단파장 영역에서 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제58 태양은 대물 렌즈의 재료의 아베수의 바람직한 조건에 관한 것으로서, 수학식 25를 만족하면, 굴절 작용으로 인해 발생하는 축상 색수차를 작게 억제할 수 있기 때문에, 상기 회절 구조에서 다른 2파장의 영역에 대해 축상 색수차를 보정한 경우에 2차 벡터를 작게 억제할 수 있다.
제59 태양에 따르면, 대물 렌즈의 색수차가 수학식 26을 만족하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상으로 인한 발진 파장 변동이나 고주파 중첩에 대한 파면 수차의 열화를 작게 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 대물 렌즈에서는, 적어도 1개의 면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차를 보정한다. 이 때, 제60 태양의 수학식 27을 만족하도록 대물 렌즈의 회절 구조의 2차의 광로차 함수 계수를 선택하고, 대물 렌즈의 축상 색수차를 회절 구조에 의해 보정하지 않거나, 또는 장파장 영역에 있어서 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않을 정도로 단파장 영역에서의 축상 색수차를 보정하면 된다. 이에 따라, 회절 구조가 축상 색수차 보정의 역할을 크게 담당하는 경우가 없기 때문에, 회절 구조의 부담을 경감시킬 수 있고, 원형띠 간격이 크고 원형띠 수가 적은 회절 효율이 높은 회절 렌즈를 제조하기 쉽다.
제61 태양에 따르면, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 일측이 500㎚ 이하인 단파장(λ)의 다른 파장으로 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있는 광 픽업 장치에 적합한 대물 렌즈를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 각각의 광 정보 기록 매체에 대해 기록 및/또는 재생을 실행할 때의 파장의 차이에 의한 회절 작용의 차이를 이용하여, 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면 수차를 보정한다. 이 때, 파장(λ1)의 광속을 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상측 개구수(NA1) 내에서 파면수차가 0.07λ1인 상태에서 그 정보 기록면에 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)의 광속을 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상측 개구수(NA2) 내에서 파면수차가 0.07λ2인 상태에서 그 정보 기록면에 집광시킬 수 있도록 구면수차를 보정하면 되고, 그리고 λ1을 500㎚ 이하로 하여 정보 기록면 상에 집광시키는 스폿을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체와 종래의 비교적 저밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대해 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 실행할 수 있다.
제62 태양에 따르면, 양면을 비구면으로 함으로써 보다 정교하고 치밀하게 수차를 보정할 수 있게 된다.
제63 태양과 같이, 수학식 29를 만족하도록 굴절렌즈의 굴절 파워 및 대물 렌즈의 아베수에 대해 회절면의 회절 파워를 설정하면, 단파장 영역과 장파장 영역의 각각에 대해 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 수학식 29의 하한 이상에서 장파장 영역에서 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 단파장 영역에서 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제64 태양에 따르면, 수학식 30을 만족하면, 굴절 작용으로 인해 발생하는 축상 색수차를 작게 억제할 수 있기 때문에, 상기 회절 구조에서 다른 2파장의 영역의 각각에 대해 축상 색수차를 보정한 경우에 2차 벡터를 작게 억제할 수 있다.
제65 태양에 따르면, 대물 렌즈의 색수차가 수학식 31을 만족하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상으로 인한 발진 파장 변동이나 고주파 중첩에 대한 파면 수차의 열화를 작게 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 대물 렌즈에서는, 적어도 1개의 면에 형성한 회절 구조의 작용에 의해 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차를 보정한다. 이 때, 제66 태양의 수학식 32를 만족하도록 대물 렌즈의 회절 구조의 2차의 광로차 함수 계수를 선택하고, 대물 렌즈의 축상 색수차를 회절 구조에 의해 보정하지 않거나, 또는 장파장 영역에 있어서 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않을 정도로 단파장 영역에서의 축상 색수차를 보정하면 된다. 이에 따라, 회절 구조가 축상 색수차 보정의 역할을 크게 담당하는 경우가 없기 때문에, 회절 구조의 부담을 경감시킬 수 있고, 원형띠 간격이 크고 원형띠 수가 적은 회절 효율이 높은 회절 렌즈를 제조하기 쉽다.
제67 태양에 따르면, 광 픽업 장치에서 발생하는 코마수차를 작게 억제하기 위하여, 투명 기판 두께를 0.2㎜ 이하로 작게 하는 것이 유효한데, 투명 기판 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해, 그 정보 기록면에 각각 양호한 스폿을 형성하는 파장 특성을 갖는 회절면을 대물 렌즈에 형성함으로써, 투명 기판 두께가 큰 종래의 광 정보 기록 매체도 동일한 광 픽업 장치로 기록·재생할 수 있게 된다. 또한, 상기 회절면의 작용에 의해, 다른 2파장 영역의 각각에 대해, 어떤 1개의 동일 차수의 회절광에 의해 축상 색수차를 보정하는 경우, 균형있게 보정할 필요가 있다. 즉, 600㎚∼800㎚의 비교적 장파장 영역에 비해, 500㎚ 이하의 단파장 영역에서는 축상 색수차는 대물 렌즈에서 크게 발생한다. 따라서, 500㎚ 이하의 단파장 영역에서 축상 색수차를 거의 완전하게 보정한 경우, 600㎚∼800㎚의 장파장 영역에서는 축상 색수차는 지나치게 보정 과잉이 된다. 반대로, 600㎚∼800㎚의 장파장 영역에서 축상 색수차를 거의 완전하게 보정한 경우, 500㎚ 이하의 단파장 영역에서는 축상 색수차는 지나치게 보정 부족이 된다. 이 때, 수학식 33을 만족하도록, 굴절 렌즈의 굴절 파워 및 대물 렌즈의 아베수에 대해 회절면의 회절 파워를 설정하면, 단파장 영역과 장파장 영역의 각각에 대해 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 수학식 33의 하한 이상에서 장파장 영역에서 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 단파장 영역에서 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
제68 태양에 따르면, 수학식 34를 만족하면, 굴절 작용으로 인해 발생하는 축상 색수차를 작게 억제할 수 있기 때문에, 상기 회절 구조에서 다른 2파장의 영역의 각각에 대해 축상 색수차를 보정한 경우에 2차 벡터를 작게 억제할 수 있다.
제69 태양에 따르면, 대물 렌즈의 색수차가 수학식 35를 만족하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상으로 인한 발진 파장 변동이나 고주파 중첩에 대한 파면수차의 열화를 작게 억제할 수 있다.
제70 태양과 같이, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 상측 개구수(NA1)의 조합에 대해 구면수차가 양호하게 보정되어 있는 대물 렌즈에 있어서, 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 상측 개구수(NA2)의 조합에 대해 필요한 개구수(NA2)의 범위까지의 구면수차를 상기 회절 구조의 작용에 의해 보정하고, 개구수 (NA2)에서 (NA1)까지의 범위는 구면수차를 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 수단에서의 불요 신호의 검출을 방지할 수 있고, 또한 각각의 파장과 개구수의 조합에 대응한 조리개를 전환하기 위한 수단을 설치할 필요가 없어지므로 간단한 광 픽업 장치의 실현에 기여할 수 있다. 또한, 파장(λ2)의 광속을 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 NA1 내에서 파면수차가 0.20λ2 이상인 상태에서 집광시키는 것이 보다 바람직하다.
제71 태양의 수학식 36은 회절 구조의 원형띠 간격, 즉 광축에 수직인 방향의 원형띠 사이의 간격에 관한 것이다. 광로차 함수가 2차의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)만 갖고 있으면 (Ph/Pf)-2=0이 되는데, 본 발명에서는 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차의 차이를 회절 작용에 의해 양호하게 보정하기 위하여, 광로차 함수의 고차의 광로차 함수 계수를 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 (Ph/Pf)-2가 0에서 어느 정도 멀어진 값을 취하는 것이 바람직하고, 수학식 36의 하한 이상에서 고차의 구면수차를 보정하는 회절 작용이 강해지기 때문에, 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 2파장 사이의 구면수차의 차이를 양호하게 보정할 수 있다. 상한 이하에서 회절 구조의 회절띠 간격이 지나치게 작아지지 않아서 회절 효율이 높은 회절 렌즈를 제조하기 쉽다.
제72 태양과 같이, 대물 렌즈의 재료를 플라스틱으로 함으로써, 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 또한, 회절 구조를 쉽게 형성할 수 있다. 또한, 경량이기 때문에, 포커싱 기구로의 부담을 경감시킬 수 있다. 플라스틱 재료로서는 아베수가 크고, 파장 500㎚ 이하에서의 투과율이 크고, 복굴절이 작고, 흡수율이 작은 것이 바람직하기 때문에, 폴리올레핀계 수지가 바람직하다. 특히, 폴리올레핀계의 노르보르넨계 수지가 바람직하다.
제74 태양과 같이 재료를 선택하면, 대물 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.
제75 태양과 같이 사용 파장 범위에서 재료의 3㎜ 두께에 대한 내부 투과율이 85% 이상인 것을 재료로 하면, 사용 파장을 500㎚ 이하의 단파장으로 하여도 기록광의 강도를 충분히 얻을 수 있고, 또한 판독시에 대물 렌즈를 왕복으로 통과하여도 센서로 입사되는 광량을 충분히 얻을 수 있으므로 판독 신호의 S/N비를 좋게 할 수 있다. 또한, 사용 파장이 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 근소해져서, 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
제76 태양은 대물 렌즈의 중심 두께가 설계치에 대해 오차를 가질 때, 대물 렌즈에서 발생하는 구면수차의 3차 성분과 5차 성분 이상의 고차 성분과의 균형에 관한 것으로서, NA가 높은 대물 렌즈에서는 중심 두께의 근소한 오차에 대해서도 발생하는 구면수차의 양은 커지기 쉽기 때문에, 허용되는 중심 두께 오차는 수㎛로 매우 작다. 그러나, 몰드 렌즈의 경우, 안정되게 수㎛ 이하의 중심 두께 오차를 얻기는 어렵다. 한편, 본 발명에 따른 집광 광학계에서는 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 움직이게 하여 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계에서 발생하는 구면수차 중 3차의 구면수차 성분을 보정할 수 있다. 따라서, 대물 렌즈의 구면수차가 수학식 43을 만족하면, 가령 대물 렌즈의 중심 두께가 설계치에 대해 미소한 오차를 갖고 있어도 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 적절한 양만큼 움직이게 하면 3차의 구면수차 성분을 제거할 수 있기 때문에, 집광 광학계 전계의 잔존 구면수차량을 작게 억제할 수 있다.
제77 태양은, 투명 기판의 두께가 다른 임의의 광 정보 기록 매체에 대해 다른 파장으로 정보의 기록 또는 재생을 실행할 수 있는 집광 광학계로서, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차의 변동 및 커플링 렌즈 및 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있는 집광 광학계에 관한 것으로서, 커플링 렌즈를 광축을 따라 가동하게 함으로써, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정할 수 있다. 즉, 집광 광학계의 구면수차가 오버측 또는 언더측으로 변동된 경우, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 대물 렌즈를 투과하는 파면에 대해, 집광 광학계 전체에서 발생하는 구면수차와 반대 극성의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 초점을 축소시켰을 때의 파면은 구면수차가 캔슬된 상태로 되어, 집광 광학계 전체적으로 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 각각의 광 정보 기록 매체에 대해 기록 및/또는 재생을 실행할 때의 차이에 의한 회절 작용의 차이를 이용하여, 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차를 보정한다. 이 때, 파장(λ1)의 광속을 투명 기판의 두께(t1)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상측 개구수 (NA1)내에서 파면수차가 0.07λ1인 상태에서 그 정보 기록면에 집광시킬 수 있고, 또한 파장(λ2)의 광속을 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상측 개구수(NA2) 내에서 파면수차가 0.07λ2인 상태에서 그 정보 기록면에 집광시킬 수 있도록 구면수차를 보정하면, 보다 고밀도의 광 정보 기록 매체와 종래의 비교적 저밀도의 광 정보 기록 매체의 양측에 대해 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 실행할 수 있다. 이 회절 구조는 대물 렌즈에 형성해도 되고, 커플링 렌즈에 형성해도 된다. 또한, 집광 광학계 중의 대물 렌즈와 커플링 렌즈 이외의 광학 소자에 형성해도 되고, 집광 광학계 중 몇개의 광학면에 형성해도 된다. 또한, 파장(λ2)의 광속을 대물 렌즈에 대해 발산광 입사로 하면, 예컨대 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜의 정보 기록 매체를 기록 재생할 때의 워킹 디스턴스를 크게 확보할 수 있다.
제78 태양과 같이, 파장(λ1)과 투명 기판의 두께(t1)와 상측 개구수(NA1)의 조합에 대해 구면수차가 양호하게 보정되어 있는 집광 광학계에 있어서, 파장(λ2)과 투명 기판의 두께(t2)와 상측 개구수(NA2)의 조합에 대해 필요한 개구수(NA2)의범위까지의 구면수차를 상기 회절 구조의 작용에 의해 보정하고, 개구수 (NA2)에서 (NA1)까지의 범위는 구면수차를 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 수단에서의 불필요 신호의 검출을 방지할 수 있고, 또한 각각의 파장과 개구수의 조합에 대응한 조리개를 전환하기 위한 수단을 설치할 필요가 없어지므로 간단한 광 픽업 장치의 실현에 기여할 수 있다. 또한, 파장(λ2)의 광속을 상기 투명 기판의 두께(t2)를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 NA1내에서 파면수차가 0.20λ2 이상인 상태에서 집광시키는 것이 보다 바람직하다.
제79 태양에 따르면, 집광 광학계의 회절 구조에 의해 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정할 수 있다. 이 회절 구조는 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차에 추가하여 집광 광학계 중의 대물 렌즈 이외의 광학 요소에서 발생하는 축상 색수차도 보정하는 것이 바람직하다. 또한, 이 색수차의 보정은 제80 태양과 같이 커플링 렌즈에 의해 실시할 수 있다. 이 커플링 렌즈는 제81 태양과 같이 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성이기 때문에, 간단한 구성으로 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정할 수 있고, 또한 제82 태양과 같이 커플링 렌즈가 회절 구조를 가짐으로써, 특히 플라스틱 비구면 렌즈에 회절구조를 부가함으로써 단체이라는 간단한 구조로 색수차를 보정할 수 있다. 이 커플링 렌즈의 색수차 보정 기능은 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차에 추가하여 집광 광학계 중의 대물 렌즈 이외의 광학요소에서 발생하는 축상 색수차도 보정하는 것이 바람직하다.
제83 태양은 커플링 렌즈와 대물 렌즈의 합성계의, 장파장 영역과 단파장 영역의 각각에 대한 축상 색수차에 관한 것으로서, 수학식 44를 만족하면, 레이저 광원의 모드 홉 현상으로 인한 발진 파장 변동이나 고주파 중첩에 대한 파면수차의 열화를 작게 억제할 수 있다.
제86 태양에 따르면, 투명 기판 두께가 다른 2종류의 광 정보 기록 매체에 의한 기록 또는 재생시에 집광 광학계 전체적으로 양호하게 구면수차를 보정할 수 있다.
제87 태양에 따르면, 광원의 반도체 레이저의 발진 파장이 기준 파장으로부터 변동된 경우, 집광 광학계에서는 오버 또는 언더의 구면수차가 발생하는데, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제88 태양에 따르면, 온도 또는 습도가 변화되어, 이 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계에서 오버 또는 언더의 구면수차가 발생한 경우, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제89 태양은, 광 정보 기록 매체의 보호층(투명 기판)의 두께 오차에 기인하여, 집광 광학계에서 발생하는 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 보호층이 두꺼워지는 방향으로 오차를 갖는 경우 집광 광학계에서는 오버의 구면수차가 발생하고, 얇아지는 방향으로 오차를 갖는 경우 언더의 구면수차가 발생한다. 이 때, 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제90 태양은, 레이저 광원의 발진 파장의 미소한 변동, 온습도 변화, 및 광 정보 기록 매체의 보호층 두께의 미소한 변동 중 적어도 2개 이상의 조합에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 보정에 관한 것으로서, 이 경우에도 커플링 렌즈를 광축방향으로 적절한 양만큼 변이시켜 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경함으로써, 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 캔슬할 수 있다.
제91 태양과 같이, 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시키면, 대물 렌즈에는 변이시키기 전에 비해 발산광이 입사되기 때문에, 대물 렌즈에서는 언더의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상술한 원인에 기인하여 집광 광학계에서 오버의 구면수차가 발생한 경우, 적절한 양만큼 커플링 렌즈를 변이시켜 대물 렌즈와의 간격을 증가시키면, 발생한 오버의 구면수차를 정확히 캔슬할 수 있다. 반대로, 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시키면, 대물 렌즈에는 변이시키기 전에 비해 수속광이 입사되기 때문에, 대물 렌즈에서는 오버의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상술한 원인에 기인하여 집광 광학계에서 언더의 구면수차가 발생한 경우, 적절한 양만큼 커플링 렌즈를 변이시켜 대물 렌즈와의 간격을 감소시키면, 발생한 언더의 구면수차를 정확히 캔슬할 수 있다.
제92 태양은, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차의 변동 및 커플링 렌즈 및 대물 렌즈를 포함한 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있는 광 픽업 장치에 관한 것으로서, 커플링 렌즈를 제2 구동 장치에 의해 광축을 따라 변이시킴으로써 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정할 수 있다. 즉, 집광 광학계의 구면수차가 오버 또는 언더측으로 변동된 경우, 커플링 렌즈를 광축 방향으로 적절한 양만큼 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산각을 변경한다. 이에 따라, 대물 렌즈를 투과하는 파면에 대해 집광 광학계 전체에서 발생하는 구면수차와 반대 극성의 구면수차를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 초점을 축소시켰을 때의 파면은 구면수차가 캔슬된 상태로 되고, 집광 광학계 전체적으로 양호하게 구면수차를 보정할 수 있다. 또한, 집광 광학계 중에 형성한 회절 구조에 의해 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 기록 및/또는 재생을 행할 때의 파장의 차이에 의한 회절 작용의 차이를 이용하여, 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차를 보정한다. 또한, 집광 광학계 중에 형성한 회절 구조 및/또는 커플링 렌즈의 색수차 보정 기능에 의해 집광 광학계에서 발생하는 축상 색수차를 양호하게 보정한다. 이에 따라, 투명 기판의 두께가 다른 복수 종류의 광 정보 기록 매체를 다른 파장으로 동일한 광 픽업 장치로 양호하게 기록·재생할 수 있게 된다. 제2 구동 장치는 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시키는데, 실제의 광 픽업 장치에서는 재생 신호의 RF진폭 등을 모니터하면서, 집광 광학계에서 발생한 구면수차가 최적으로 보정되도록 커플링 렌즈를 변이시킨다. 이 제2 구동 장치로서는, 보이스코일형 액추에이터나 피에조 액추에이터 등을 사용할 수 있다.
제93 태양에 따르면, 음성, 화상의 기록 장치·재생 장치가 상술한 광 픽업 장치를 탑재함으로써, 투명 기판의 두께가 다른 임의의 광 정보 기록 매체에 대해 다른 파장으로 음성, 화상의 기록 또는 재생을 양호하게 실행할 수 있다. 또, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈의 제1면이란 대물 렌즈의 광원측 광학면을 가리키고, 대물 렌즈의 제2면이란 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 광학면을 가리킨다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 커플링 렌즈는, 광원으로부터 사출된 발산광의 발산각을 변경하여, 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈로서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 되고, 상기 광원의 기준 파장보다 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정되고, 다음 수학식 51을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 51]
0.05 ≤ NA ≤ 0.50
단, NA : 커플링 렌즈의 개구수
그리고, 커플링 렌즈의 개구수(NACOL)는 커플링 렌즈로 입사되는 발산광의 경각을 θ라 한 경우, NACOL=sinθ로 정의할 수 있고, 대물 렌즈의 상측 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 따르면, 광 정보 기록 매체에의 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 과잉되게 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 렌즈일지라도, 이 커플링 렌즈와 조합하여 사용함으로써, 파장 변동에 의한 결상 성능에의 영향이 현저해지는 고밀도 광 정보 기록 재생용 집광 광학계의 대물 렌즈로서 사용할 수 있게 된다. 이 때, 커플링 렌즈의 개구수가 수학식 51을 만족하는 것이 바람직하다. 수학식 51에서 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.
상술한 커플링 렌즈는, 다음 수학식 52를 만족하는 것이 바람직하다.
[수학식 52]
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 함수(A)로 나타낼 경우(여기에서, ni는 상기 제i 회절면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차,…의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다), 다음의 [식 3]으로 나타낸 식에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1)
....[식 3]
PTOTAL: 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 커플링 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
상술한 바와 같이, 회절 구조만의 파워가 수학식 52를 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. 수학식 52의 하한 이상에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않고, 상한 이하에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않는다.
또한, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 기준 파장에 있어서의 초점 거리를 f(㎜), 상기 제i면에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면의 유효 직경 내의 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면의 유효 직경내의 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 53을 만족하는 것이 바람직하다.
[수학식 53]
수학식 53을 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. 수학식 53의 하한 이상에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않고, 상한 이하에서 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않는다.
또한, 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 수학식 54를 만족하는 것이 바람직하다.
[수학식 54]
-0.12 ≤ (Δf/f)·NA·(λ/Δλ) ≤ -0.01
상술한 바와 같이, 10㎚ 정도의 미소한 파장 변동에 대한 커플링 렌즈의 초점 거리의 변화량이 수학식 54를 만족하는 것이 바람직하다. 수학식 54에 있어서 하한 이상이면, 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하이면, 커플링 렌즈와 대물 렌즈를 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 스폿을 맺었을 때의 파면의 축상 색수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다.
또한, 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, 이에 따라 회절 효율이 양호한 커플링 렌즈로 할 수 있다.
또한, 상술한 커플링 렌즈의 회절면 중 적어도 1개 회절면의 원형띠 구조의 광축 방향의 단차량(段差量)을, n을 0, ±1 이외의 정수로 하여 n차의 고차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하면(이하, 이와 같이 원형띠 구조가 결정된 회절면을「고차 회절면」이라 함), ±1차 회절광을 이용하는 경우에 비해 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 해도 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 다른 어떤 차수 회절광의 회절광량보다 커지도록 회절 원형띠의 광축 방향의 단차량 Δ(㎜)가 결정되는 경우, 단차량(Δ)은, λ0를 광원이 발생시키는 광의 파장(㎜), N을 파장(λ0)에 있어서의 대물 렌즈의 굴절률이라 하였을 때, Δ≒ n·λ0/(N-1)이 성립된다.
또한, 상술한 커플링 렌즈는 적어도 광원측에 가장 가까운 면을 포함한 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 되는 것이 다음과 같은 점에서 바람직하다. 즉, 커플링 렌즈의 설계에 있어서는 광원측에 가장 가까운 면에서의 반사광이 광 검출기의 수광면 상에 입사됨으로써, 광 검출기가 불필요한 신호를 검출하는 것을 방지하기 때문에, 입사광의 마지널 광선이 광원측에 가장 가까운 면에 대해 수직 입사되지 않도록 고려할 필요가 있다. 그런데, 광원측에 가장 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, 광원측에 가장 가까운 면에서의 반사광은 회절 구조에 의해회절된 회절광으로서, 그 중 최대의 강도를 갖는 것은 m을 n과는 다른 정수로서, m차 회절광이기 때문에, 광원측에 가장 가까운 면에서의 입사광의 마지널 광선의 입사각과 상기 m차 반사 회절광의 마지널 광선의 반사각은, 그 절대치를 반드시 달리 한다. 따라서, 광원측에 가장 가까운 면에서의 반사광은 입사광의 마지널 광선이 수직 입사에 가까운 경우에도, 광 검출기의 수광면 상에 스폿을 맺지 않기 때문에, 광원측에 가장 가까운 면에 대한 입사광의 마지널 광선의 입사각을 자유롭게 선택할 수 있게 되어, 보다 정교하고 치밀하게 구면수차 및 코마수차가 보정된 고성능의 커플링 렌즈로 할 수 있다.
또한, 적어도 1개의 면이 비구면으로 되고, 다음 수학식 55를 만족하는 것이 바람직하다.
[수학식 55]
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.
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 형성되어있는 것이 바람직하다. 또, 플라스틱 재료로서는 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 폴리올레핀계의 노르보르넨계 수지가 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 집광 광학계는, 600㎚ 이하의 파장의 광을 발생시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함한 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계로서, 상기 커플링 렌즈는 상술한 커플링 렌즈이고, 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 한다.
이 집광 광학계에 따르면, 600㎚ 이하의 발진 파장을 발생시키는 광원을 이용함으로써, 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 문제가 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 전체적으로 광원의 파장 변동의 범위내에서 양호하게 축상 색수차가 보정된 시스템으로 할 수 있다.
또한, 상측 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 발생하게 되어, 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 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 발명에 따른 커플링 렌즈와 조합해서 사용함으로써 600㎚ 이하의 단파장 광원을 이용하는 광 픽업 장치에 적용할 수 있게 된다.
또한, 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 구면수차의 변화량을 ΔSA, 축상 색수차의 변화량을 ΔCA로 하여 다음 수학식 56을 만족하는 것이 바람직하다.
[수학식 56]
-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, 수학식 56를 만족함으로써, 커플링 렌즈의 회절 구조의 작용에 의해 합성계의 축상 색수차를 보정 과잉되게 하여 기준 파장의 구면수차 커브와 장·단파장측의 구면수차 커브를 교차시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 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.
또한, 커플링 렌즈의 회절 작용에 의해, 합성계의 장·단파장측의 구면수차와 축상 색수차의 양측을 거의 완전하게 보정하는 것보다도, 상기한 바와 같이 장·단파장측의 구면수차는 보정하지 않고 합성계의 축상 색수차를 보정 과잉되게 함으로써 기준 파장의 구면수차 커브와 장·단파장측의 구면수차 커브를 교차시키는 편이 수차 보정에 필요한 회절의 파워가 작아도 되기 때문에, 회절 원형띠의 간격을 크게 또한 원형띠 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 구면수차 커브와 장·단파장측의 구면수차 커브가 교차하도록 구면수차가 보정된 합성계의 광원으로서 기준 파장으로부터 발진 파장이 벗어난 레이저 광원을 사용하는 경우에는, 커플링 렌즈를 광축 방향을 따라 변이시켜 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시킴으로써, 그 파장에 있어서의 구면수차를 보정할 수 있기 때문에, 이 합성계를 탑재한 광 픽업 장치는 레이저 광원을 선택할 필요가 없다.
또한, 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 행하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 소정 상측 개구수를 NAOBJ라 하였을 때, 상기 합성계의 축상 색수차가 다음 수학식 57을 만족하는 것이바람직하다.
[수학식 57]
|ΔfB·(NAOBJ)2| ≤ 2.5㎛
이와 같이, 집광 광학계의 축상 색수차, 즉 커플링 렌즈와 대물 렌즈의 합성계의 축상 색수차가 수학식 57을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 커플링 렌즈는, 입사된 발산광을 광축에 대해 실질적으로 평행한 평행광으로 변환하는 콜리메이트 렌즈와, 입사된 발산광을 반산각이 보다 작은 발산광으로 변환하는 커플링 렌즈, 입사된 발산광을 수속광으로 변환하는 커플링 렌즈 중 어느 것이어도 된다.
또한, 본 발명에 따른 광 픽업 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 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 행하는 광 픽업 장치로서, 상기 집광 광학계가 상술한 집광 광학계인 것을 특징으로 한다.
이 광 픽업 장치는, DVD보다도 고밀도·대용량인 차세대 광 정보 기록 매체에 대한 기록 및/또는 재생을 행하기 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 행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 음성·화상의 기록 장치·재생 장치는, 상술한 광 픽업 장치를 탑재함으로써, DVD보다도 고밀도·대용량인 차세대 광 정보 기록 매체에 대해 음성·화상의 기록 또는 재생을 양호하게 행할 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 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 형상을 제안하였다.
즉, 광학 소자의 평면측에 회절 구조를 부가하였기 때문에, 그 회절 구조의 형성에 전자 빔 묘화 방식을 비교적 용이하게 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, 상술한 광학 소자에 있어서, 사용 파장을 λ(㎜), 상기 평면 상에 형성된 회절 구조의 유효 직경내에 있어서의 원형띠 간격의 최소치를 P1(㎜)라 하였을 때, 다음 수학식 58, 바람직하게는 다음 수학식 99를 만족하도록 하고, 회절 구조의 주기가 작은 회절면을 평면의 광학면 상에 형성함으로써, 전자 빔 묘화 방식에 의한 고정밀도의 원형띠 구조를 형성할 수 있게 된다.
[수학식 58]
P1/λ ＜ 30
[수학식 59]
P1/λ ＜ 20
또한, 구면 및/또는 비구면인 타측 광학면을 굴절면으로 함으로써, 회절 작용과 굴절 작용을 적절하게 조합하여 수차 보정을 정교하고 치밀하게 행할 수 있다.
또한, 구면 및/또는 비구면으로 된 광학면 상에 원형띠 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 소자로서 이용할 수 있다.
또한, 구면 및/또는 비구면으로 된 광학면 상에 원형띠 모양의 회절 구조를 부가하는 경우, 그 회절 구조를 다음 수학식 60을 만족하도록 구성하면, 종래의 회절 구조의 창성 기술인 SPDT(다이아몬드 초정밀 절삭기술)에 의한 금형 가공이 가능하다.
[수학식 60]
P2/λ ＞ 20
또한, 상술한 광학 소자로 구성된 커플링 렌즈로 할 수 있다.
그리고 본 발명에 있어서, 회절면이란, 광학 소자의 표면, 예컨대 렌즈의 표면에 릴리프를 형성하여 입사광속을 회절시키는 작용을 부여하는 면을 말하며, 동일 광학면에 회절을 발생시키는 영역과 발생시키지 않는 영역이 있는 경우에는 회절을 발생시키는 영역을 말한다. 릴리프의 형상으로서는, 예컨대 광학 소자의 표면에 광축을 중심으로 하여 대략 동심원 형상의 원형띠로서 형성되고, 광축을 포함한 평면에서 그 단면을 보면, 각 원형띠는 톱니 형상(블레이즈 구조) 또는 계단형상과 같은 형상이 알려져 있는데, 그와 같은 형상을 포함하는 것이다.
또한 본 발명에 있어서, 광 정보 기록 매체로서는, 예컨대 CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM 등의 각종 CD, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW 등의 각종 DVD, 또는 MD 등의 디스크 형상의 현재의 광 정보 기록 매체뿐만 아니라, 차세대 기록 매체 등도 포함된다.
또한 본 발명에 있어서, 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 집광 광학계는 기록만 또는 재생만을 행하기 위해 사용되는 것이어도 되고, 기록 및 재생 양측을 행하기 위해 사용되는 것이이어도 된다. 또한, 소정 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록을 행하고, 다른 광 정보 기록 매체에 대해서는 재생을 행하기 위해 사용되는 것이어도 되고, 소정 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록 또는 재생을 행하고, 다른 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록 및 재생을 행하기 위해 사용되는 것이어도 된다. 그리고, 여기에서 말하는 재생이란, 단순히 정보를 판독하는 것을 포함하는 것이다.
또한 본 발명에 따른 광 픽업 장치는, 예컨대 CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW, MD 등의 광 정보 기록 매체에 대해 호환성이 있는 플레이어 또는 드라이브 등, 또는 이들을 내장한 AV 기기, 퍼스널 컴퓨터, 그 외의 정보 단말 등의 음성 및/또는 화상의 기록 및/또는 재생 장치에 탑재할 수 있다.
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 1]로 나타낸다. 단, K는 원추 계수, A2i를 비구면 계수라 한다.
....[식 1]
또한, 본 실시 형태의 렌즈에 있어서의 회절면은 광로차 함수(Φb)로서 다음 [식 2]에 의해 나타낼 수 있다. 여기서, h는 광축에 수직인 높이이고, b2i는 광로차 함수의 계수이다.
....[식 2]
단, n은 회절면에서 발생한 회절광 중, 최대 광량을 갖는 회절광의 회절 차수임
제1∼제9 실시예의 일람표를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 표 1은 단파장, 고개구수이고 고밀도 기록이 가능한 광 정보 기록 매체용 집광 광학계(대물 렌즈와 커플링 렌즈를 포함함)의 제1, 제2, 제7, 제8 실시예를 나타내고, 표 2는 이러한 고밀도 기록이 가능한 광 정보 기록 매체와 비교적 저밀도 기록의 광 정보 기록 매체에 대해 호환성이 있는 집광 광학계(대물 렌즈와 커플링 렌즈를 포함함)의 제3,제4, 제5, 제6, 제9 실시예를 나타내고, 표 1 및 표 2에는 상술한 각 조건식에 관한 값을 나타낸다.
[표 1]
실시예 일람표 1(HD-DVD)
실시예 1 2 7 8
파장(㎚) 405 405 405 405
대물 렌즈의 초점거리(㎜) 1.765 1.765 1.765 1.765
대물 렌즈의 상측 개구수 0.85 0.85 0.85 0.85
(대물 렌즈)
fD/f 16.1 56.8 16.1 14.9
λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) 0.51 0.05 0.51 0.49
|ΔfB·NA2| 0.006 0.146 0.006 0.022
λ·b4i·(himax)4/(λ·f·NA4) -31.5 -5.1 -31.5 -37.6
|(Ph/Pf)-2| 2.38 0.42 2.38 4.39
|ΔSA| 0.04 1.84 0.04 0.08
|SA1/SA2|(단, 중심두께오차를 +5㎛로 하였음) 1.1 1.4 1.1 9.7
(합성계)
|ΔfB·NA2| 0.064 0.081 0.055 0.038
[표 2]
실시예 일람표 2(HD-DVD/DVD 호환)
실시예 3 4 5 6 9
파장(㎚) (λ1)(λ2) 405655 405655 405655 405655 405655
대물 렌즈의 초점거리(㎜) (f1)(f2) 1.7651.790 1.7651.785 1.7651.797 1.7651.797 1.7651.802
대물 렌즈의 상측 개구수 (NA1)(NA2) 0.850.65 0.850.65 0.850.65 0.850.65 0.850.65
(대물 렌즈)
(f/νd)·fD 1.4 2.2 ∞ ∞ ∞
νd 56.5 81.6 56.5 56.5 56.5
b2/λ1 -27.2 -12.4 0.0 0.0 0.0
|(Ph/pf)-2| 3.94 5.85 24.80 24.80 7.01
|Δ3SA/Δ5SA| (λ1)(단, 중심두께오차를 (λ2)+5㎛로 하였음) 0.213.8 20.256.8 0.0129.3 0.0129.3 48.325.8
(합성계)
|ΔfBi·NAi2| (λ1)(λ2) 0.1400.048 0.1530.012 0.0600.013 0.0600.013 0.0710.028
또한, 각 제1∼제9 실시예의 렌즈 데이터를 표 3∼표 11에 각각 나타낸다.
또한, 표 3, 표 4, 표 9, 표 10의 렌즈 데이터에 있어서, NAOBJ는 대물 렌즈의 상측 개구수, fOBJ는 파장(λ)에 있어서의 대물 렌즈의 초점 거리(㎜), fOBJ+COL은 파장(λ)에 있어서의 대물 렌즈와 커플링 렌즈의 합성계의 초점 거리(㎜), λ는 광원의 파장을 나타낸다.
또한, 표 3, 표 4, 표 9, 표 10의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수의 기준 파장(블레이즈 파장)은 광원의 파장(λ)과 일치한다.
또한, 표 3, 표 4, 표 9, 표 10의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 다른 어느 차수의 회절광보다 큰 회절광량을 갖도록 결정하였으나, 회절면 계수를 정수배하여 2차 이상의 고차의 회절광이 다른 어느 차수의 회절광보다도 큰 회절광량을 갖도록 해도 된다.
또한, 표 5, 표 6, 표 7, 표 8, 표 11의 렌즈 데이터에 있어서, NA1OBJ는 투명 기판 두께가 작은 고밀도의 광 정보 기록 매체에 대해, 파장(λ1)의 광을 사용하여 정보를 기록 및 재생하는 데 필요한 대물 렌즈의 상측 개구수, f1OBJ는파장(λ1)에 있어서의 대물 렌즈의 초점 거리(㎜), f1OBJ+COL은 파장(λ1)에 있어서의 대물 렌즈와 커플링 렌즈의 합성계의 초점 거리(㎜)를 나타낸다. 또한, NA2OBJ는 투명 기판 두께가 큰 종래의 광 정보 기록 매체에 대해, 파장(λ2)의 광을 사용하여 정보를 기록 및 재생하는 데 필요한 대물 렌즈의 상측 개구수, f2OBJ는 파장(λ2)에 있어서의 대물 렌즈의 초점 거리(㎜), f2OBJ+COL은 파장(λ2)에 있어서의 대물 렌즈와 커플링 렌즈의 합성계의 초점 거리(㎜)를 나타낸다.
또한, 표 5, 표 6, 표 7, 표 8, 표 11의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수의 기준 파장(블레이즈 파장)은 파장 λ1과 일치하기 때문에 파장(λ1)의 광의 회절광량이 최대로 되는데, 파장 λ2를 회절면 계수의 기준 파장으로 하여 파장(λ2)의 광의 회절광량이 최대로 되도록 해도 되고, 또는 파장(λ1)의 광의 회절광량과 파장(λ2)의 회절광량의 균형이 잡힌 파장을 회절면 계수의 기준 파장으로 해도 된다. 모든 경우에 약간의 설계 변경으로 본 발명의 대물 렌즈나 집광 광학계를 구성할 수 있다.
또한, 표 5, 표 6, 표 7, 표 8, 표 11의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 다른 어느 차수의 회절광보다도 큰 회절광량을 갖도록 결정하였으나, 회절면 계수를 정수배하여 2차 이상의 고차의 회절광이 다른 어느 차수의 회절광보다 큰 회절광량을 갖도록 해도 된다.
[표 3]
제1 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, fOBJ+COL=5.164, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 45.106-5.886 1.200d2(가변) 1.52491 56.5
조리개
34 대물 렌즈 1.258-1.023 2.6200.330 1.52491 56.5
56 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 4.76958E+022.08642E-032.44614E-034.12150E-04-5.23956E-04 -1.44321E+001.74134E-031.36412E-037.91018E-04-4.31024E-04 -7.06310E-011.88910E-02-1.25940E-034.31290E-03-3.15230E-04-8.10230E-046.17850E-051.70380E-04-7.79150E-06-1.83970E-05 -3.22309E+012.02088E-01-3.95843E-012.86204E-01-7.15179E-02-2.52269E-04
회절면 계수
면No 3
b2b4b6b8b10 -1.76010E-02-2.32030E-03-2.16920E-04-2.47650E-05-9.47770E-05
[표 4]
제2 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, fOBJ+COL=4.873, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 ∞-5.587 1.000d2(가변) 1.52491 56.5
조리개
34 대물 렌즈 1.247-0.861 2.7500.330 1.52491 56.5
56 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 1.17826E+00-1.14184E-036.78704E-044.40725E-05-2.40347E-06 -7.02710E-012.07930E-02-2.59850E-034.99190E-03-2.27860E-04-9.53320E-044.64040E-051.75530E-042.14300E-05-2.99900E-05 -2.73840E+011.37781E-01-3.28321E-012.62905E-01-7.81153E-02-2.52269E-04
회절면 계수
면No 1 3
b2b4b6 -1.30000E-021.76520E-03-5.55960E-04 -4.98930E-03-3.75970E-04
[표 5]
제3 실시예
NA1OBJ=0.85, f1OBJ=1.765, f1OBJ+COL=2.469, λ1=405㎚
NA2OBJ=0.65, f2OBJ=1.790, f2OBJ+COL=6.582, λ2=655㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ1 Nλ2 νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 -142.897-6.048 1.000d2(가변) 1.52491 1.50673 56.5
조리개 -0.700
34 대물 렌즈 1.203-1.207 2.497d4(가변) 1.52491 1.50673 56.5
56 투명 기판 ∞∞ d5(가변) 1.61950 1.57752 30.0
비구면 계수
면No 1 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -3.11406E+02-9.81862E-053.15053E-04-2.71583E-04-1.05463E-04 -6.65824E-012.84851E-04-1.97095E-041.29536E-05-9.64917E-05 -6.83350E-011.62030E-021.54910E-032.89290E-03-3.67710E-04-3.58220E-041.48420E-041.19600E-04-3.02300E-05-1.10520E-05 -2.62758E+012.91992E-01-5.13328E-014.15634E-01-1.37436E-01-2.52265E-04
회절면 계수
면No 3
b2b4b6b8b10b12b14b16 -1.10020E-02-1.98240E-033.36800E-04-9.68610E-05-4.23910E-042.23190E-04-2.34820E-05-9.27570E-06
λ1=405㎚ λ2=655㎚
d0(가변) 11.340 5.675
d2(가변) 4.660 10.325
d4(가변) 0.377 0.200
d5(가변) 0.100 0.600
[표 6]
제4 실시예
NA1OBJ=0.85, f1OBJ=1.765, f1OBJ+COL=2.678, λ1=405㎚
NA2OBJ=0.65, f2OBJ=1.785, f2OBJ+COL=5.514, λ2=655㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ1 Nλ2 νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 80.000-5.200 1.000d2(가변) 1.52491 1.50673 56.5
조리개 -0.700
34 대물 렌즈 1.153-1.112 2.492d4(가변) 1.50716 1.49517 81.6
56 투명 기판 ∞∞ d5(가변) 1.61950 1.57752 30.0
비구면 계수
면No 1 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 1.61326E+033.66848E-03-1.88619E-03-9.40734E-043.28479E-04 -1.74124E+002.12455E-03-1.01374E-03-7.37020E-042.06247E-04 -5.94880E-016.00960E-039.35700E-042.30890E-031.69380E-04-1.78190E-041.27650E-048.23410E-05-2.90430E-05-2.04210E-06 -1.92732E+014.40415E-01-7.43189E-016.33176E-01-2.21099E-01-2.52284E-04
회절면 계수
면No 3
b2b4b6b8b10b12b14b16 -5.01150E-03-2.53300E-035.00650E-053.46760E-04-4.42280E-042.16610E-04-1.33480E-05-1.56770E-05
λ1=405㎚ λ2=655㎚
d0(가변) 8.721 5.339
d2(가변) 4.279 7.661
d4(가변) 0.390 0.224
d5(가변) 0.100 0.600
[표 7]
제5 실시예
NA1OBJ=0.85, f1OBJ=1.765, f1OBJ+COL=2.648, λ1=405㎚
NA2OBJ=0.65, f2OBJ=1.797, f2OBJ+COL=31.840, λ2=655㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ1 Nλ2 νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 169.824-8.114 1.000d2(가변) 1.52491 1.50673 56.5
조리개 -0.700
34 대물 렌즈 1.178-0.969 2.658d4(가변) 1.52491 1.50673 56.5
56 투명 기판 ∞∞ d5(가변) 1.61950 1.57752 30.0
비구면 계수
면No 1 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 6.45250E+035.63484E-03-1.26858E-03-1.84810E-04-2.11675E-04 -1.04200E+011.53020E-032.37210E-04-6.06150E-04-3.10200E-05 -7.83080E-012.01730E-02-1.84080E-037.06100E-03-6.87170E-04-9.64340E-04-6.64990E-052.60470E-044.70690E-05-4.45290E-05 -1.64943E+014.02751E-01-8.51255E-018.29678E-01-3.27665E-01-2.52266E-04
회절면 계수
면No 2 3
b2b4b6b8b10b12b14b16b18b20 -1.80000E-02-1.44700E-06 0.00000E+00-1.70020E-03-1.19540E-031.24950E-03-6.48240E-05-2.32140E-04-1.08670E-046.76630E-052.90890E-05-1.37010E-05
λ1=405㎚ λ2=655㎚
d0(가변) 9.000 4.532
d2(가변) 4.000 8.468
d4(가변) 0.333 0.202
d5(가변) 0.100 0.600
[표 8]
제6 실시예
NA1OBJ=0.85, f1OBJ=1.765, f1OBJ+COL=3.251, λ1=405㎚
NA2OBJ=0.65, f2OBJ=1.797, f2OBJ+COL=62.720, λ2=655㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ1 Nλ2 νd
광원 d0(가변)
123 커플링 렌즈 -48.4802.316-3.725 1.0002.100d3(가변) 1.914091.71548 1.836651.68962 23.353.3
조리개 -0.700
4567 대물 렌즈 1.178-0.969 2.658d4(가변) 1.52491 1.50673 56.5
투명 기판 ∞∞ d5(가변) 1.61950 1.57752 30.0
비구면 계수
면No 3 4 5
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 3.13672E-01-5.12334E-04-4.76439E-041.19244E-04-4.60848E-05 -7.83080E-012.01730E-02-1.84080E-037.06100E-03-6.87170E-04-9.64340E-04-6.64990E-052.60470E-044.70690E-05-4.45290E-05 -1.64943E+014.02751E-01-8.51255E-018.29876E-01-3.27665E-01-2.52266E-04
회절면 계수
면No 4
b2b4b6b8b10b12b14b16b18b20 0.00000E+00-1.70020E-03-1.19540E-031.24950E-03-6.48240E-05-2.32140E-04-1.08670E-046.76630E-052.90890E-05-1.37010E-05
λ1=405㎚ λ2=655㎚
d0(가변) 6.172 2.684
d2(가변) 6.058 9.546
d4(가변) 0.333 0.202
d5(가변) 0.100 0.600
[표 9]
제7 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, fOBJ+COL=2.596, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 -19.157-4.786 1.200d2(가변) 1.52491 56.5
조리개 -1.000
34 대물 렌즈 1.258-1.023 2.620d4(가변) 1.52491 56.5
56 투명 기판 ∞∞ d5(가변) 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -4.20298E+029.48753E-032.33804E-03-6.19699E-04-1.45759E-04-1.08084E-03 -6.14122E+004.31052E-031.70530E-031.54552E-04-3.70791E-04-1.26068E-05 -7.06310E-011.88910E-02-1.25940E-034.31290E-03-3.15230E-04-8.10230E-046.17850E-051.70380E-04-7.79150E-06-1.83970E-05 -3.22309E+012.02088E-01-3.95843E-012.86204E-01-1.71518E+00-2.52269E-04
회절면 계수
면No 3
b2b4b6b8b10 -1.76010E-02-2.32030E-03-2.16920E-04-2.47650E-05-9.47770E-05
제1층 제2층
d0(가변) 10.755 8.913
d2(가변) 5.245 7.087
d4(가변) 0.330 0.315
d5(가변) 0.100 0.200
[표 10]
제8 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, fOBJ+COL=4.201 λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 -12.906-3.960 1.200d2(가변) 1.52491 56.5
조리개
34 대물 렌즈 1.239-1.094 2.5800.324 1.52491 56.5
56 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -4.22516E+012.58228E-032.04663E-043.85055E-04-6.85899E-04 -6.08455E-012.24042E-039.96475E-04-2.64016E-04-1.99861E-04 -6.87700E-011.60060E-021.55150E-032.24570E-03-2.41620E-04-2.54760E-041.30460E-048.28930E-05-3.98270E-052.17190E-06 -3.05930E+013.13367E-01-6.06995E-015.84353E-01-2.30239E-01-2.52265E-04
회절면 계수
면No 3
b2b4b6b8b10 -1.90240E-02-2.43290E-03-5.93170E-04-5.42320E-05-3.14260E-05
[표 11]
제9 실시예
NA1OBJ=0.85, f1OBJ=1.765, f1OBJ+COL=3.6281, λ1=405㎚
NA2OBJ=0.65, f2OBJ=1.803, f2OBJ+COL=-24.491, λ2=655㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ1 Nλ2 νd
광원 d0(가변)
12 커플링 렌즈 ∞-7.594 1.000d2(가변) 1.52491 1.50673 56.5
조리개 -1.000
34 대물 렌즈 1.163-1.130 2.540d4(가변) 1.52491 1.50673 56.5
56 투명 기판 ∞∞ d5(가변) 1.61950 1.57752 30.0
비구면 계수
면No 2 3 4
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 9.88027E-01-5.00008E-042.42635E-05-3.01114E-057.34415E-06 -7.01050E-011.25090E-026.21250E-032.89830E-03-5.49800E-04-3.59630E-041.45510E-041.20140E-04-2.71410E-05-1.05650E-06 -3.54158E+012.80096E-01-3.97196E-012.48929E-01-5.19453E-02-2.52259E-04
회절면 계수
면No 1 3
b2b4b6b8b10b12b14b16 -1.93670E-027.31090E-04 0.00000E+00-5.27370E-033.34910E-03-9.67370E-04-2.72710E-041.37710E-04-3.66100E-059.87600E-06
λ1=405㎚ λ2=655㎚
d0(가변) 9.000 5.408
d2(가변) 6.000 9.592
d4(가변) 0.376 0.210
d5(가변) 0.100 0.600
(제1 실시예)
제1 실시예에서는, 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차 및 색의 구면수차를 양호하게 보정하고 있다. 제1 실시예에서는 대물 렌즈의 축상 색수차를 거의 완전하게 보정하였으나, 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정 과잉되게 함으로써, 커플링 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 대물 렌즈로 정확히 캔슬할 수도 있다. 또한, 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 혹은 커플링 렌즈 변이 장치(구동 장치)의 부담의 경감을 도모하고 있다. 도1에 제1 실시예의 집광 광학계의 광로도를 도시하고, 도2에 구면수차도를 도시하였다.
또한, 하기의 표 12에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타낸다. 이 표 12에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 중심 두께 오차로 인해 발생한 구면수차 변동도 양호하게 보정할 수 있다.
(제2 실시예)
제2 실시예에서는, 커플링 렌즈의 광원측 면 및 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 커플링 렌즈의 한쪽 면에만 회절 구조를 형성함으로써 커플링 렌즈의 면 편심시의 구면수차 열화를 방지하고 있다. 또한, 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 혹은 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모하고 있다. 도3에 제2 실시예의 집광 광학계의 광로도를 도시하고, 도4에 구면수차도를 나타내었다.
또한, 표 13에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타내었다. 이 표 13에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 중심 두께 오차로 인해 발생한 구면수차 변동도 양호하게 보정할 수 있다.
(제3 실시예)
제3 실시예는, 투명 기판 두께 0.1㎜와 0.6㎜의 2종류의 광 정보 기록 매체의 기록 재생이 가능한 집광 광학계이다. 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써, 투명 기판 두께의 변화로 인해 발생하는 구면수차를 보정하고 있다.도5에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도6에 투명 기판 두께 0.6㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도7의 구면수차도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 집광 광학계에서는 파장(λ1)=405㎚, 투명 기판 두께(t1)=0.1㎜에 대해서는 NA 0.85까지의 모든 개구가 거의 무수차이다. 이에 비하여, 도8의 구면수차도에 나타낸 바와 같이, 파장(λ2)=655㎚, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜에 대해서는 NA 0.65까지가 거의 무수차가 되도록 보정되어 있다. 이 때, NA 0.65 이상의 광속은 플레어 성분으로 함으로써, 정보 기록면 상에서 스폿 직경이 지나치게 좁아지지 않아서, 광 픽업 장치의 수광 소자에서의 불요 신호의 검출을 방지하고 있다. 또한, 파장(λ2)의 광속을 대물 렌즈에 대해 발산광 입사로 함으로써, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜의 광 정보 기록 매체를 기록 재생할 때의 워킹 디스턴스를 크게 확보하고 있다.
또한, 대물 렌즈의 굴절 파워 및 아베수에 대해 회절 구조의 회절 파워를 적절하게 설정함으로써, λ1과 λ2 각각의 영역에 대해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 또한, 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 혹은 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모하고 있다.
표 14에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타내었다. 이 표 14에서 알 수 있는 바와 같이, 제3 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
또, 표 14의 상단의 표가 투명 기판 두께가 작은 고밀도의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 경우의 구면수차 변동의 보정 결과를 나타내고, 표 14의 하단의 표가 투명 기판 두께가 큰 종래의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생을 행할 경우의 구면수차 변동의 보정 결과를 나타낸다. 후술하는 표 15, 표 16, 표 17, 표 19에서도 마찬가지이다.
또한, 2종류의 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께에 대응하여 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다. 제3 실시예에서는 광속을 규제하는 조리개를 대물 렌즈의 광원측 면의 정점보다 광 정보 기록 매체측에 설치하고 있다. 발산 광속이 입사하는 경우에, 대물 렌즈의 광원측에 가장 가까운 면의 광선 통과 높이를 작게 억제할 수 있기 때문에, 대물 렌즈의 직경을 작게 하거나 또는 수차를 보정하는 데 있어서 바람직하다.
[표 12]
(제1 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.006λ 9.300 6.700
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.006λ 9.329 6.671
Δλ=-10㎚ 0.008λ 9.273 6.727
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.013λ 9.167 6.833
ΔT=-30℃ 0.025λ 9.436 6.564
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.007λ 8.996 7.004
Δt=-0.02㎜ 0.014λ 9.614 6.386
[표 13]
(제2 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.006λ 7.929 5.071
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.008λ 7.861 5.139
Δλ=-10㎚ 0.012λ 8.000 5.000
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.025λ 7.870 5.130
ΔT=-30℃ 0.035λ 7.990 5.010
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.017λ 7.738 5.262
Δt=-0.02㎜ 0.020λ 8.133 4.867
[표 14]
(제3 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ1=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.004λ1 11.340 4.660
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.008λ1 11.370 4.630
Δλ=-10㎚ 0.006λ1 11.316 4.684
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.011λ1 11.129 4.871
ΔT=-30℃ 0.018λ1 11.569 4.431
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.009λ1 10.889 5.111
Δt=-0.02㎜ 0.011λ1 11.833 4.167
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ2=655㎚, T=25℃, t=0.600㎜) 0.003λ2 5.675 10.325
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.002λ2 5.708 10.292
Δλ=-10㎚ 0.004λ2 5.630 10.370
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.006λ2 5.730 10.270
ΔT=-30℃ 0.003λ2 5.611 10.389
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.004λ2 5.444 10.556
Δt=-0.02㎜ 0.002λ2 5.891 10.109
(제4 실시예)
제4 실시예는, 투명 기판 두께 0.1㎜와 0.6㎜의 2종류의 광 정보 기록 매체의 기록 재생이 가능한 집광 광학계이다. 대물 렌즈에 아베수가 큰 재료를 사용함으로써, 회절 구조의 작용에 의해 λ1과 λ2 각각의 영역에 대해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였을 때의 2차 스펙트럼을 작게 억제하고 있다.
또한, 대물 렌즈의 굴절 파워 및 아베수에 대해 회절 구조의 회절 파워를 적절하게 설정함으로써, λ1과 λ2 각각의 영역에 대해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다.
도9에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도10에 투명 기판 두께 0.6㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도11의 구면수차도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 집광 광학계에서는 파장(λ1)=405㎚, 투명 기판 두께(t1)=0.1㎜에 대해서는 NA 0.85까지의 모든 개구가 거의 무수차이다. 이에 비하여, 도12의 구면수차도에 나타낸 바와 같이, 파장(λ2)=655㎚, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜에 대해서는 NA 0.65까지가 거의 무수차가 되도록 보정되어 있다.
또한, 하기의 표 15에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타낸다. 이 표 15에서 알 수 있는 바와 같이, 제4 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 중심 두께 오차로 인해 발생한 구면수차 변동도 양호하게 보정할 수 있다.
또한, 2종류의 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께에 대응하여 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다. 또한, 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모할 수 있다.
(제5 실시예)
제5 실시예는, 투명 기판 두께 0.1㎜와 0.6㎜의 2종류의 광 정보 기록 매체의 기록 재생이 가능한 집광 광학계이다. 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써, 투명 기판 두께의 변화로 인해 발생하는 구면수차 및 색의 구면수차를 보정하고 있다.
도13에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도14에 투명 기판 두께 0.6㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도15의 구면수차도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 집광 광학계에서는 파장(λ1)=405㎚, 투명 기판 두께(t1)=0.1㎜에 대해서는 NA 0.85까지의 모든 개구가 거의 무수차이다. 이에 비하여, 도16의 구면수차도에 나타낸 바와 같이, 파장(λ2)=655㎚, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜에 대해서는 NA 0.65까지가 거의 무수차가 되도록 보정되어 있다.
그리고, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측의 면에 회절 구조를 형성함으로써, λ1과 λ2 각각의 영역에 대해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 양호하게 보정하고 있다. 본 실시예의 커플링 렌즈는 일측 면에만 회절 구조를 갖기 때문에, 커플링 렌즈의 면 편심시의 구면수차의 열화가 작게 억제되어 있다.
또한, 표 16에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타낸다. 이 표 16에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를양호하게 보정할 수 있다.
또한, 2종류의 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께에 대응하여 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다. 또한, 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 혹은 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모하고 있다.
(제6 실시예)
제6 실시예는, 투명 기판 두께 0.1㎜와 0.6㎜의 2종류의 광 정보 기록 매체의 기록 재생이 가능한 집광 광학계이다. 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써, 투명 기판 두께의 변화로 인해 발생하는 구면수차 및 색의 구면수차를 보정하고 있다.
도17에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도18에 투명 기판 두께 0.6㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도19의 구면수차도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 집광 광학계에서는 파장(λ1)=405㎚, 투명 기판 두께(t1)=0.1㎜에 대해서는 NA 0.85까지의 모든 개구가 거의 무수차이다. 이에 비하여, 도20의 구면수차도에 나타낸 바와 같이, 파장(λ2)=655㎚, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜에 대해서는 NA 0.65까지가 거의 무수차가 되도록 보정되어 있다.
그리고, 커플링 렌즈를 1군 2매 구성의 타블렛 렌즈로 함으로써, λ1과 λ2 각각의 영역에 대해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 양호하게 보정하고 있다.
또한, 표 17에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타낸다. 이 표 17에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
또한, 2종류의 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께에 대응하여 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다. 또한, 대물 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구의 부담의 경감을 도모하고 있다.
[표 15]
(제4 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ1=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.002λ1 8.721 4.279
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.007λ1 8.742 4.258
Δλ=-10㎚ 0.007λ1 8.702 4.298
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.003λ1 8.783 4.217
ΔT=-30℃ 0.003λ1 8.660 4.340
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.009λ1 8.473 4.527
Δt=-0.02㎜ 0.010λ1 9.000 4.000
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ2=655㎚, T=25℃, t=0.600㎜) 0.003λ2 5.339 7.661
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.002λ2 5.385 7.615
Δλ=-10㎚ 0.006λ2 5.303 7.697
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.001λ2 5.398 7.602
ΔT=-30℃ 0.005λ2 5.291 7.709
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.006λ2 5.213 7.787
Δt=-0.02㎜ 0.002λ2 5.476 7.524
[표 16]
(제5 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ1=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.004λ1 9.000 4.000
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.004λ1 8.990 4.010
Δλ=-10㎚ 0.010λ1 9.065 3.935
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.017λ1 8.804 4.196
ΔT=-30℃ 0.030λ1 9.205 3.795
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.009λ1 8.690 4.310
Δt=-0.02㎜ 0.014λ1 9.334 3.668
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ2=655㎚, T=25℃, t=0.600㎜) 0.008λ2 4.532 8.468
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.007λ2 4.547 8.453
Δλ=-10㎚ 0.008λ2 4.515 8.485
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.012λ2 4.523 6.477
ΔT=-30℃ 0.008λ2 4.543 6.457
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.010λ2 4.417 8.583
Δt=-0.02㎜ 0.008λ2 4.648 8.352
[표 17]
(제6 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ1=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.007λ1 6.172 6.058
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.018λ1 6.175 6.055
Δλ=-10㎚ 0.009λ1 6.185 6.045
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.020λ1 5.925 6.305
ΔT=-30℃ 0.051λ1 6.445 5.785
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.014λ1 5.834 6.396
Δt=-0.02㎜ 0.039λ1 6.590 5.640
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ2=655㎚, T=25℃, t=0.600㎜) 0.010λ2 2.684 9.546
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.007λ2 2.743 9.487
Δλ=-10㎚ 0.008λ2 2.659 9.571
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.011λ2 2.694 9.536
ΔT=-30℃ 0.009λ2 2.710 9.520
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.009λ2 2.582 9.648
Δt=-0.02㎜ 0.008λ2 2.821 9.409
(제7 실시예)
제7 실시예는, 일측 광속 입사면측에 투명 기판을 사이에 두고 2층의 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체를 기록 재생하기에 적합한 집광 광학계이다. 제1 기록층의 투명 기판 두께는 0.1㎜, 제2 기록층의 투명 기판 두께는 0.2㎜이다. 이 투명 기판 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차(그 성분은 주로 3차의 구면수차)를, 커플링 렌즈를 광축방향으로 변이시킴으로써 보정하고 있다.
또한, 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차 및 색의 구면수차를 양호하게 보정하고 있으며, 또한 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 또는 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모하고 있다. 도21에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도22에 투명 기판 두께 0.2㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도23에 도21의 경우의 구면수차도를 나타내고, 도24에 도22의 경우의 구면수차도를 나타낸다.
(제8 실시예)
제8 실시예에서는, 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차 및 색의 구면수차를 양호하게 보정하고 있다. 본 실시예에서는 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정 과잉되게 함으로써, 커플링 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 대물 렌즈에서 캔슬하고 있다.
또한, 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를 사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 혹은 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모하고 있다. 도25에 제8 실시예의 집광 광학계의 광로도를 도시하고, 도26에 구면수차도를 나타낸다.
또한, 하기의 표 18에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타낸다. 이 표 18에서 알 수 있는 바와 같이, 제8 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 그리고, 제8 실시예의 대물 렌즈는 중심 두께의 미소한 오차로 인해 발생하는 구면수차의 성분이 주로 3차 구면수차가 되도록 설계되어 있기 때문에, 대물 렌즈의 중심 두께 오차로 인해 발생하는 구면수차를 콜리메이터를 움직임으로써 양호하게 보정할 수 있다.
(제9 실시예)
제9 실시예는, 투명 기판 두께 0.1㎜와 0.6㎜의 2종류의 광 정보 기록 매체의 기록 재생이 가능한 집광 광학계이다. 대물 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써, 투명 기판 두께의 변화로 인해 발생하는 구면수차를 보정하고 있다. 도17에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도18에 투명 기판 두께 0.6㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도19의 구면수차도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 집광 광학계에서는 파장(λ1)=405㎚, 투명 기판 두께(t1)=0.1㎜에 대해서는 NA 0.85까지의 모든 개구가 거의 무수차이다. 이에 비하여, 도20의 구면수차도에 나타낸 바와 같이, 파장(λ2)=655㎚, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜에 대해서는 NA 0.65까지가 거의 무수차가 되도록 보정되어 있다.
도27에 투명 기판 두께 0.1㎜인 경우의 광로도를 도시하고, 도28에 투명 기판 두께 0.6㎜인 경우의 광로도를 도시한다. 또한, 도29의 구면수차도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 집광 광학계에서는 파장(λ1)=405㎚, 투명 기판 두께(t1)=0.1㎜에 대해서는 NA 0.85까지의 모든 개구가 거의 무수차이다. 이에 비하여, 도30의 구면수차도에 나타낸 바와 같이, 파장(λ2)=655㎚, 투명 기판 두께(t2)=0.6㎜에 대해서는 NA 0.65까지가 거의 무수차가 되도록 보정되어 있다.
또한, 커플링 렌즈의 광원측 면에 회절 구조를 형성함으로써, λ1과 λ2 각각의 영역에 대해 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 균형있게 보정하고 있다. 본 실시예의 커플링 렌즈는 일측 면에만 회절 구조를 갖기 때문에, 커플링 렌즈의 면 편심시의 파면수차의 열화가 작게 억제되어 있다.
또한, 표 19에 여러 가지 원인에 기인하여 집광 광학계에서 발생한 구면수차의 변동을, 커플링 렌즈를 광축을 따라 움직이게 함으로써 보정한 결과를 나타낸다. 이 표 19에서 알 수 있는 바와 같이, 제9 실시예의 집광 광학계에서는 레이저 광원의 파장 변동, 온도 변화, 투명 기판 두께 오차에 기인하여 발생한 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
또한, 2종류의 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께에 대응하여 커플링 렌즈를 광축 방향으로 변이시킴으로써, 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다. 그리고, 본 실시예의 대물 렌즈는, 중심 두께의 미소한 오차로 인해 발생하는 구면수차의 성분이 주로 3차 구면수차가 되도록 설계되어 있기 때문에, 대물 렌즈의 중심 두께 오차로 인해 발생하는 구면수차를 콜리메이터를 움직임으로써 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈 및 커플링 렌즈에 플라스틱 재료를사용함으로써, 집광 광학계 전체의 경량화, 포커싱 기구 혹은 커플링 렌즈 변이 장치의 부담의 경감을 도모하고 있다.
[표 18]
(제8 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.005λ 9.300 6.700
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.006λ 9.334 6.665
Δλ=-10㎚ 0.011λ 9.270 6.730
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.023λ 9.174 6.826
ΔT=-30℃ 0.033λ 9.424 6.576
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.006λ 8.949 7.051
Δt=-0.02㎜ 0.012λ 9.662 6.338
[표 19]
(제9 실시예)
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ1=405㎚, T=25℃, t=0.100㎜) 0.004λ1 9.000 6.000
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.003λ1 8.935 6.065
Δλ=-10㎚ 0.009λ1 9.071 5.929
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.006λ1 8.890 6.110
ΔT=-30℃ 0.014λ1 9.122 5.878
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.006λ1 8.762 6.238
Δt=-0.02㎜ 0.009λ1 9.256 5.744
구면수차 변동의 요인 보정후의 파면수차 d0(가변) d2(가변)
기준 상태(λ2=655㎚, T=25℃, t=0.600㎜) 0.004λ2 5.408 9.592
LD의 파장 변동 Δλ=+10㎚ 0.004λ2 5.417 9.583
Δλ=-10㎚ 0.004λ2 5.408 9.592
온도 변화 ΔT=+30℃ 0.005λ2 5.437 9.563
ΔT=-30℃ 0.006λ2 5.390 9.610
투명 기판 두께 오차 Δt=+0.02㎜ 0.004λ2 5.322 9.678
Δt=-0.02㎜ 0.004λ2 5.503 9.497
다음에, 제10∼제20 실시예에 대해 설명하는데, 그 일람표를 표 20에 나타낸다. 그리고, 이하의 제10∼제20 실시예의 설명문, 및 제10∼제20 실시예의 렌즈 데이터 표에 있어서, NAOBJ는 대물 렌즈의 상측 개구수, fOBJ는 대물 렌즈의 설계 기준 파장에 있어서의 초점 거리, λ는 설계 기준 파장을 나타낸다.
또한, 제10∼제20 실시예의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수의 기준 파장(블레이즈화 파장)은 광원의 파장(λ)과 일치한다.
또한, 제10∼제20 실시예의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 다른 어떤 차수의 회절광보다도 큰 회절광량을 갖도록 결정하였으나, 회절면 계수를 정수배하여 2차 이상의 고차의 회절광이 다른 어떤 차수의 회절광보다도 큰 회절광량을 갖도록 해도 된다.
[표 20]
실시예 일람표
실시예 10 11 12 13 14 15
회절면 제1면 제1면 제1면 제1면 제1면제2면 제1면
회절 차수 (제1면)(제2면) 1- 1- 1- 1- 11 1
렌즈 재료 플라스틱 플라스틱 플라스틱 플라스틱 플라스틱 유리
fOBJ(㎜) 2.667 1.875 1.765 1.765 1.765 1.765
NAOBJ 0.75 0.80 0.85 0.85 0.85 0.85
λ(㎚) 405 405 655 405 405 4.05
fD/f 11.5 14.8 41.1 15.7 4.5 15.7
λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) 0.26 0.46 0.23 0.53 0.43 0.45
(X1-X2)·(N-1)/(NA·f) 0.38 0.40 0.45 0.44 0.43 0.45
b4i·(himax)4/(λ·f·NA4) (제1면)(제2면) 96- 1- -8- -85- -31-34 -58-
|(Ph/Pf)-2| (제1면)(제2면) 0.8- 2.0- 2.7- 2.0- 0.40.0 1.7-
ΔCA/ΔSA - - - - - -
실시예 16 17 18 19 20
회절면 제1면제2면 제1면 제1면제2면 제1면 제1면
회절 차수 (제1면)(제2면) 11 1- 11 1- 1-
렌즈 재료 유리 플라스틱 플라스틱 플라스틱 플라스틱
fOBJ(㎜) 1.765 2.273 1.667 2.222 1.765
NAOBJ 0.85 0.88 0.90 0.90 0.85
λ(㎚) 405 405 405 405 405
fD/f 5.0 15.0 16.7 16.1 10.5
λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) 1.20 0.97 1.72 1.27 0.19
(X1-X2)·(N-1)/(NA·f) 0.45 0.49 0.48 0.52 0.44
b4i·(himax)4/(λ·f·NA4)(제1면)(제2면) -33-18 -175- -105-121 -130- 0-
|(Ph/Pf)-2| (제1면)(제2면) 0.02.4 2.9- 6.31.6 4.0- 0.0-
ΔCA/ΔSA - - - - -0.5
(제10 실시예)
제10 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.75, fOBJ=2.667㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 21에 나타내고, 광로도를 도35에 나타낸다. 구면수차 및 비점수차를 도36에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제10 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정(+)의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는, 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의, 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 청자색 반도체 레이저의 모드 홉으로 인한, 대물 렌즈의 포커싱을 추종할 수 없을 정도의 순시적인 파장 변화량을 +1㎚라 가정한경우, 제10 실시예의 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.001λrms 이하이다.
[표 21]
제10 실시예
NAOBJ=0.75, fOBJ=2.667, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개 ∞
12 대물 렌즈 1.915-4.456 2.9000.870 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.300 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16 -6.41010E-018.00670E-03-9.11060E-05-3.06660E-048.14520E-05-8.17660E-061.99640E-06-2.89380E-07 1.72346E+001.01811E-01-7.10669E-023.66800E-02-1.22905E-021.90782E-03
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10 -1.63000E-022.05590E-03-6.63630E-04-9.17880E-052.73080E-05
(제11 실시예)
제11 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.80, fOBJ=1.875㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 22에 나타내고, 광로도를 도37에 나타낸다. 구면수차 및 비점수차를 도38에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제11 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는, 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의, 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제11 실시예의 대물 렌즈의, 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.001λrms 이다.
[표 22]
제11 실시예
NAOBJ=0.80, fOBJ=1.875, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개 ∞
12 대물 렌즈 1.364-1.748 2.5500.444 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.79920E-011.50590E-024.29380E-04-1.35450E-031.91340E-03-7.12830E-041.33660E-041.63880E-05-1.20020E-05-2.69500E-06 -4.04602E+012.16165E-01-4.71774E-015.16381E-01-3.17013E-018.06678E-02
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10b12b14b16 -1.80000E+003.37080E-05-1.36900E-03-5.52560E-044.75200E-04-3.83440E-05-1.34940E-05-4.32630E-06
(제12 실시예)
제12 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765㎜, λ=655㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 23에 나타내고, 광로도를 도39에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도40에 나타내었다. 렌즈 재료는 655㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제12 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정(+)의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의, 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 적색 반도체 레이저의 모드 홉으로 인한, 대물 렌즈의 포커싱을 추종할 수 없을 정도의 순시적인 파장 변화량을 +3㎚라 가정한 경우, 제12 실시예의 대물 렌즈의, 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.001λrms 이다.
[표 23]
제12 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, λ=655㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.120-0.872 2.6800.342 1.50673 56.5
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.57752 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.89310E-011.81650E-02-2.65050E-034.89910E-032.90660E-04-9.65310E-04-2.29250E-042.29980E-041.01560E-04-5.89110E-05 -1.90308E+012.93358E-01-6.33226E-015.46447E-01-1.85876E-01-2.52298E-04
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10 -6.89430E-03-9.83830E-044.18320E-05-7.10440E-05-3.99760E-05
(제13 실시예)
제13 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 24에 나타내고, 광로도를 도41에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도42에 나타내었다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제13 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제13 실시예의 대물 렌즈의, 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.011λrms 이다.
[표 24]
제13 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.286-1.352 2.5500.342 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -5.68250E-015.48180E-03-3.16510E-037.94800E-03-4.20640E-034.13280E-045.39340E-04-1.78600E-046.30010E-06-3.70150E-06 -4.39670E+013.36428E-01-8.18253E-018.46297E-01-3.01652E-01-5.58799E-02
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10 -1.80000E-02-4.79270E-034.68230E-041.97170E-04-1.79110E-04
(제14 실시예)
제14 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 25에 나타내고, 광로도를 도43에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도44에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제13 실시예의 대물 렌즈에서는, 축상 색수차의 보정에 필요한 회절 파워를 분산하여, 인접하는 회절 원형띠의 광축에 수직인 방향의 간격을 완화시키기 위하여, 광원측 비구면 상 및 광 정보 기록 매체측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는, 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의, 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제14 실시예의 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.011λrms이다.
[표 25]
제14 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.311-1.543 2.6000.356 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -5.70090E-014.79700E-03-3.17910E-038.20180E-03-3.98350E-034.42940E-045.27830E-04-1.90040E-045.42840E-06-2.57410E-07 -5.47030E+013.60220E-01-8.15380E-018.40600E-01-3.05780E-01-5.58800E-02
회절면 계수
면No 1 2
b2b4b6b8b10 -1.50000E-02-4.27910E-039.71400E-043.79510E-04-9.88470E-05 -4.80000E-02-4.56290E-034.87510E-03
(제15 실시예)
제15 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 26에 나타내고, 광로도를 도45에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도46에 나타낸다. 렌즈 재료는 MLaC130(HOYA사 제조)을 사용하였다. 제15 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제15 실시예의 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.006λrms 이다.
[표 26]
제15 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.469-3.508 2.5800.313 1.71558 53.3
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16 -4.60410E-012.19850E-03-4.66870E-036.98400E-03-3.51040E-033.47710E-043.24050E-04-1.11810E-04 -4.02877E+023.61766E-01-1.22684E+001.75074E+00-1.02084E+00-2.52228E-04
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10 -1.80000E-02-4.25450E-03-4.49120E-057.82220E-04-3.03930E-04
(제16 실시예)
제16 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 27에 나타내고, 광로도를 도47에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도48에 나타낸다. 렌즈 재료는 MNBF82(HOYA사 제조)를 사용하였다. 제16 실시예의 대물 렌즈에서는, 축상 색수차의 보정에 필요한 회절 파워를 분산하여, 인접하는 회절 원형띠의 광축에 수직인 방향의 간격을 완화시키기 위하여, 광원측 비구면 상 및 광 정보 기록 매체측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제16 실시예의 대물 렌즈의, 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.003λrms 이다.
[표 27]
제16 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.6438.646 2.5500.307 1.85403 40.7
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -5.92090E-016.66760E-032.44820E-03-8.85650E-043.95960E-042.78400E-04-1.86060E-04-1.72880E-053.67460E-05-7.70340E-06 0.00000E+005.26280E-01-2.18900E+004.85120E+00-4.15790E+00-7.78810E-05
회절면 계수
면No 1 2
b2b4b6b8b10 -2.77440E-02-2.46430E-039.19820E-05-2.11860E-041.33950E-04 -2.84340E-02-9.06730E-02-1.39440E-02-6.46650E-02-2.49170E-01
(제17 실시예)
제17 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.88, fOBJ=2.273㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 28에 나타내고, 광로도를 도49에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도50에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제17 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제17 실시예의 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.051λrms 이다.
[표 28]
제17 실시예
NAOBJ=0.88, fOBJ=2.273, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개 ∞
12 대물 렌즈 1.597-2.020 3.2200.459 1.85403 40.7
34 투명 기판 ∞∞ 0.050 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.96710E-01-9.11750E-043.63810E-032.03600E-063.74390E-05-8.51220E-061.45070E-061.02320E-06-2.02090E-071.28450E-09 -7.28018E+012.27544E-01-2.92191E-011.87414E-01-4.87689E-02-1.06557E-05
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10b12b14b16 -1.47060E-02-6.04900E-031.25550E-037.26750E-05-8.43540E-053.36070E-061.55520E-06-2.24120E-07
(제18 실시예)
제18 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.90, fOBJ=1.667㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 29에 나타내고, 광로도를 도51에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도52에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제18 실시예의 대물 렌즈에서는, 축상 색수차의 보정에 필요한 회절 파워를 분산하여, 인접하는 회절 원형띠의 광축에 수직인 방향의 간격을 완화시키기 위하여, 광원측 비구면 상 및 광 정보 기록 매체측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제18 실시예의 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.020λrms 이다.
[표 29]
제18 실시예
NAOBJ=0.90, fOBJ=1.667, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.237-1.062 2.5200.320 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.050 1.56037 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.46800E-01-8.83050E-041.16500E-02-3.72480E-033.03420E-03-3.35550E-04-3.22730E-043.12030E-057.11790E-05-5.99840E-06 -3.60880E+015.89520E-01-1.09310E+001.29000E+00-8.19720E-01-2.20050E-04
회절면 계수
면No 1 2
b2b4b6b8b10b12b14b16 -1.80000E-02-9.15570E-032.54090E-039.97970E-04-2.49880E-04-2.50240E-043.95110E-054.80190E-05 0.00000E+00-1.74220E-01-4.84020E-023.64290E-01-4.89460E-014.30880E-01
(제19 실시예)
제19 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.90, fOBJ=2.222㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 30에 나타내고, 광로도를 도53에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도54에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제19 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 회절 구조를 나타내는 광로차 함수의 4차 이상의 고차항을 사용함으로써, 파장이 미소량 변화되었을 때의 구면수차의 변화를 작게 억제하였다. 제19 실시예의 대물 렌즈의 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.035λrms 이다.
[표 30]
제19 실시예
NAOBJ=0.90, fOBJ=2.222, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.562-1.833 3.2000.430 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.050 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -5.90670E-01-1.59160E-032.34430E-03-1.19450E-041.37550E-04-4.66040E-06-5.25050E-061.12520E-063.27640E-07-9.09930E-08 -7.42228E+012.49747E-01-3.24661E-012.09780E-01-5.47619E-02-1.06545E-05
회절면 계수
면No 1
b2b4b6b8b10b12b14b16 -1.40000E-02-4.80100E-035.46750E-041.37010E-04-5.04610E-051.87380E-061.09100E-07-1.80980E-07
(제20 실시예)
제20 실시예의 대물 렌즈는, NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765㎜, λ=405㎚의 양면 비구면의 대물 렌즈이다. 그 렌즈 데이터를 표 31에 나타내고, 광로도를 도55에 나타내고, 구면수차 및 비점수차를 도56에 나타낸다. 렌즈 재료는 400㎚ 근방의 내부 투과율이 90% 이상이고, 포화 흡수율이 0.1% 이하인 플라스틱 재료를 사용하였다. 제20 실시예의 대물 렌즈에서는, 광원측 비구면 상에 정의 파워를 갖는 회절 구조를 형성함으로써 축상 색수차를 보정하였다. 이 때, 도56의 구면수차도에 있는 바와 같이, 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정 과잉되게 하여 설계 기준 파장(405㎚)의 구면수차 커브와 장파장측(415㎚)의 구면수차 커브와 단파장측(395㎚)의 구면수차커브를 교차시킴으로써, 광원의 파장이 변화된 경우의 베스트 포커스 위치의 이동을 작게 억제하였다. 또, 축상 색수차의 변화량(ΔCA)은, 광원의 파장이 장파장측으로 +10㎚ 변화된 경우, 도56의 구면수차도에 있어서 405㎚ 및 415㎚의 구면수차 커브 하단의 이동폭으로 표시되고, 이동 방향은 광원의 파장의 장파장측으로의 변화에 의해, 백 포커스가 짧아지는 방향으로 된다. 마지널 광선의 구면수차의 변화량(ΔSA)은, 405㎚의 구면수차 커브를 그 하단이 415㎚의 구면수차 커브의 하단에 중첩되는 위치까지 평행이동시켰을 때의 구면수차 커브의 상단과 415㎚의 구면수차 커브의 상단의 폭에 의해 표시된다. 또한, 제20 실시예의 대물 렌즈에서는, 파장이 변화된 경우의 구면수차를 보정하지 않음으로써, 인접하는 회절 원형띠의 광축에 수직인 방향의 간격을 완화시킨 결과, 파장이 변화된 경우의 구면수차를 보정한 제13 실시예의 대물 렌즈에 비하여, 유효 직경내에서의 회절 원형띠의 최소 간격을 1.7배로 할 수 있었다. 제20 실시예의 대물 렌즈의, 모드 홉시의 파면수차의 디포커스 성분은 0.001λrms 이하이다.
[표 31]
제20 실시예
NAOBJ=0.85, fOBJ=1.765, λ=405㎚
면No 비고 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 조리개
12 대물 렌즈 1.335-1.416 2.5200.351 1.56037 55.0
34 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61950 30.0
비구면 계수
면No 1 2
κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -5.33800E-011.31110E-02-3.76070E-037.87750E-03-3.94330E-034.99270E-045.34370E-04-1.89530E-042.74060E-063.15440E-07 -3.98083E+013.43726E-01-8.37765E-019.23861E-01-3.62683E-01-5.58799E-02
회절면 계수
면No 1
b2 -2.70000E-02
이상의 제10∼제20 실시예의 각 대물 렌즈에 있어서, 회절면 계수(광로차 함수 계수)는 회절 구조에서 발생하는 회절광 중, 1차 회절광이 최대의 회절광을 갖도록 결정하였다.
그리고, 상술한 표 또는 도면에서는 10의 누승의 표현에 E(또는 e)를 사용하여, 예컨대 E-02(=10-2)와 같이 나타낸 경우가 있다.
이어서, 본 발명에 따른 제1∼제4 실시 형태의 광 픽업 장치를 도31, 도32, 도33 및 도34에 의해 각각 설명한다.
도31에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 광 픽업 장치는, 투명 기판이 얇은 제1 광 디스크의 재생용 제1 광원인 반도체 레이저(111)와, 투명 기판이 두꺼운 제2 광 디스크의 재생용 제2 광원인 반도체 레이저(112)를 갖고 있다. 제1 광디스크로서는, 예컨대 0.1㎜의 투명 기판을 갖는 고밀도의 차세대 광 디스크를 사용할 수 있고, 제2 광 디스크로서는 종래의 광 디스크, 즉 0.6㎜의 투명 기판을 갖는DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW 등의 각종 DVD, 또는 1.2㎜의 투명 기판을 갖는 CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM 등의 각종 CD를 이용할 수 있다.
또한, 제1 광원으로서는 400㎚ 정도의 파장의 광을 발생시키는 GaN계 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저 등을 사용할 수 있고, 제2 광원으로서는 650㎚ 정도의 파장의 광을 발생시키는 적색 반도체 레이저나 780㎚ 정도의 파장의 광을 발생시키는 적외 반도체 레이저를 사용할 수 있다.
도31에 도시한 제1 실시 형태의 광 픽업 장치는, 소정 상측 개구수내에서 회절 한계내가 되도록, 양 반도체 레이저(111, 112)로부터의 광속을, 제1 광 디스크와 제2 광 디스크 각각의 정보 기록면 상에 집광시킬 수 있는 대물 렌즈(160)를 갖는다. 대물 렌즈(160) 중 적어도 1개의 면 상에는 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되어 있고, 제1 광원으로부터의 광속을, 제1 광 디스크를 재생할 때에 필요한 상측 개구수(NA1)내에서 투명 기판을 통해 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시킬 수 있고, 제2 광원으로부터의 광속을, 제2 광 디스크를 재생할 때에 필요한 상측 개구수(NA2)내에서 투명 기판을 통해 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시킬 수 있다. 제1 광 디스크를 재생할 때에 필요한 상측 개구수(NA1)로서 예컨대 0.85 정도, 제2 광 디스크를 재생할 때에 필요한 상측 개구수(NA2)로서 DVD의 경우에는 0.60 정도, CD의 경우에는 0.45 정도로 할 수 있다.
우선, 제1 광 디스크를 재생하는 경우, 제1 반도체 레이저(111)에서 빔을 출사하고, 출사된 광속은 양 반도체 레이저(111, 112)로부터의 출사광의 합성 수단인 빔 스플리터(190)를 투과하고, 빔 스플리터(190), 콜리메이터(130), 1/4파장판(14)을 투과하여 원편광의 평행 광속으로 된다. 이 광속은 조리개(17)에 의해 좁혀지고, 대물 렌즈(160)에 의해 도면의 실선과 같이 제1 광 디스크(200)의 투명 기판(210)을 통해 정보 기록면(220)에 집광된다. 이 때, 대물 렌즈(160)는 상측 개구수(NA1)내에서 회절 한계 내가 되도록 제1 반도체 레이저(111)로부터의 광속을 집광시키기 때문에, 고밀도의 차세대 광 디스크인 제1 광 디스크를 재생할 수 있다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(17), 1/4 파장판(14), 콜리메이터(130)를 투과하여 빔 스플리터(120)로 입사되고, 여기서 반사되어 원통 렌즈(180)에 의해 비점수차가 부여되여 광 검출기(30) 상으로 입사되고, 그 출력 신호를 사용하여 제1 광 디스크(200)에 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다. 또한, 광 검출기(300) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화로 인한 광량 변화를 검출하여 집점 검출이나 트랙 검출을 실시한다. 이 검출에 기초하여 2차원 액추에이터(150)가 제1 반도체 레이저(111)로부터의 광속을 제1 광 디스크(200)의 기록면(220) 상에 결상시키도록 대물 렌즈(160)를 이동시킴과 동시에, 반도체 레이저(111)로부터의 광속을 소정 트랙에 결상시키도록 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
제2 광 디스크를 재생하는 경우, 제2 반도체 레이저(112)로부터 빔을 출사하고, 출사된 광속은 광 합성 수단인 빔 스플리터(190)에서 반사되고, 상기 제1 반도체 레이저(111)로부터의 광속과 마찬가지로 빔 스플리터(120), 콜리메이터(130), 1/4 파장판(14), 조리개(17), 대물 렌즈(160)를 통해 다시 제2 광 디스크(200)의투명 기판(210)을 통해 도31의 파선과 같이 정보 기록면(220)에 집광된다. 이 때, 대물 렌즈(160)는 상측 개구수(NA2) 내에서 회절 한계내가 되도록, 제2 반도체 레이저(112)로부터의 광속을 집광시키기 때문에, 종래의 광 디스크인 제2 광 디스크를 재생할 수 있다. 또한, 반도체 레이저(112)로부터의 광속을 제2 광 디스크의 정보 기록면(220) 상에 집광시킬 때에, 대물 렌즈(160) 중 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조의 작용에 의해, 상측 개구수(NA2)로부터 NA1의 영역을 통과하는 광속을 플레어 성분으로 하기 때문에, 반도체 레이저(112)로부터의 광속을, NA1으로 결정되는 조리개(17)를 모두 통과시켜도, 상측 개구수(NA2)로부터 NA1의 영역을 통과하는 광속은 정보 기록면(220) 상에 스폿을 맺지 않는다. 따라서, NA1과 NA2의 개구 전환 수단을 설치할 필요가 없으므로 비용상 유리하다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(17), 1/4 파장판(14), 콜리메이터(130), 빔 스플리터(120), 원통 렌즈(180)를 통해 광 검출기(300) 상으로 입사되고, 그 출력신호를 이용하여 제2 광 디스크(200)에 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 제1 광 디스크의 경우와 마찬가지로, 광 검출기(300) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화로 인한 광량 변화를 검출하여 포커스 검출이나 트랙 검출을 실시하고, 2차원 액추에이터(150)에 의해 포커싱, 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
도31에 도시한 제1 실시 형태의 광 픽업 장치에서는, 온도 또는 습도 변화로 인해 렌즈 재료의 굴절률 또는 렌즈 형상이 변화된 경우, 투명 기판(210)의 두께에오차가 있는 경우, 반도체 레이저(111 및 112)의 제조 오차로 인해 그 발진 파장에 오차가 있는 경우, 집광 광학계를 구성하는 렌즈에 두께의 오차가 있는 경우에 발생하는 구면수차를 콜리메이터(130)를 광축 방향을 따라 1차원 액추에이터(151)에 의해 이동시킴으로써 보정하고 있다. 그리고, 광축 방향을 따라 가동하는 콜리메이터(13)는 파선과 같이 광 디스크의 투명 기판의 두께에 따라 대물 렌즈(160)로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다.
도31에 도시한 제1 실시 형태의 광 픽업 장치에서는, 콜리메이터(130)를 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 타블렛 렌즈로 함으로써, 대물 렌즈(160)에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 이 때, 정렌즈와 부렌즈의 아베수의 차이와 파워를 적절하게 선택함으로써 반도체 레이저(111 및 112) 각각의 파장 영역에서의 축상 색수차 보정의 균형을 취하고 있다.
도32에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 광 픽업 장치에 있어서, 제1 반도체 레이저(111)는 레이저/검출기 집적 유닛(410)에 광 검출기(301) 및 홀로그램(231)과 유닛화되어 있다. 제2 반도체 레이저(112)는 레이저/검출기 집적 유닛(420)에 광 검출기(302) 및 홀로그램(232)과 유닛화되어 있다.
제1 광 디스크를 재생하는 경우, 제1 반도체 레이저(111)에서 출사된 광속은, 홀로그램(231)을 투과하고, 광 합성수단인 빔 스플리터(190), 콜리메이터(130)를 투과하여 평행 광속으로 되고, 또한 조리개(17)에 의해 좁혀지고, 대물 렌즈(160)에 의해 도면의 실선과 같이 제1 광 디스크(200)의 투명 기판(210)을 통해 정보 기록면(220)에 집광된다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(17)를 통해 콜리메이터(130), 빔 스플리터(190)를 투과하고, 홀로그램(231)에서 회절되어 광 검출기(301)상으로 입사되고, 그 출력 신호를 이용하여 제1 광 디스크(200)에 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다. 또한, 광 검출기(301) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화로 인한 광량 변화를 검출하여 포커스 검출이나 트랙 검출을 실시하고, 2차원 액추에이터(150)에 의해 포커싱, 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
제2 광 디스크를 재생하는 경우, 반도체 레이저(112)에서 출사된 광속은, 홀로그램(232)을 투과하고, 광 합성 수단인 빔 스플리터(190)에서 반사되고, 콜리메이터(130)를 투과하여, 다시 조리개(17), 대물 렌즈(160)를 통해 다시 제2 광 디스크(200)의 투명 기판(210)을 통해 도 32의 파선과 같이 정보 기록면(220)에 집광된다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(17)를 통해 콜리메이터(130)를 투과하고, 빔 스플리터(190)에서 반사되고, 홀로그램(232)에서 회절되어 광 검출기(302)상으로 입사되고, 그 출력신호를 이용하여 제2 광 디스크(200)에 기록된 정보의 판독 신호를 얻을 수 있다.
또한, 광 검출기(302) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화로 인한 광량 변화를 검출하여 포커스 검출이나 트랙 검출을 실시하고, 이 검출에 기초하여 2차원 액추에이터(150)에 의해 포커싱, 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
도32에 도시한 제2 실시 형태의 광 픽업 장치에서는, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차를, 콜리메이터(130)를 광축방향을 따라 1차원 액추에이터(151)에 의해 이동시킴으로써 보정하고 있다. 그리고, 광축방향을 따라 가동되는 콜리메이터(13)는 도면의 파선과 같이 광 디스크의 투명 기판의 두께에 따라 대물 렌즈(160)로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키고 있다.
도32에 도시한 제2 실시 형태의 광 픽업 장치에서는, 콜리메이터(130) 중 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되어 있어, 대물 렌즈(160)에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다. 이 때, 회절 구조의 파워와 굴절 렌즈로서의 굴절 파워를 적절하게 선택함으로써, 반도체 레이저(111 및 112) 각각의 파장 영역에서의 축상 색수차 보정의 균형을 취하고 있다.
도33에 도시한 제3 실시 형태의 광 픽업 장치에 있어서, 제2 반도체 레이저(112)에서 출사된 발산 광속은, 콜리메이터(130)를 통하지 않고 대물 렌즈(160)로 입사된다. 이에 따라, 상술한 제1 및 제2 광 픽업 장치와 같이, 광 디스크의 투명 기판의 두께에 따라 대물 렌즈(160)로 입사되는 광속의 발산도를 변경할 필요가 없어지기 때문에, 콜리메이터(130)에 필요한 광축 방향의 이동량이 작아도 되므로 광 픽업 장치의 소형화에 유리하다.
도33에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태의 광 픽업 장치에 있어서, 제1 반도체 레이저(111)는 레이저/검출기 집적 유닛(410)에 광 검출기(301) 및 홀로그램(231)과 유닛화되어 있다. 제2 반도체 레이저(112)는 레이저/검출기 집적유닛(420)에 광 검출기(302) 및 홀로그램(232)과 유닛화되어 있다.
제1 광 디스크를 재생하는 경우, 제1 반도체 레이저(111)에서 출사된 광속은, 홀로그램(231)을 투과하고, 콜리메이터(130)를 투과하여 평행 광속으로 되고, 광 합성수단인 빔 스플리터(190)를 투과한 후, 다시 조리개(17)에 의해 좁혀지고, 대물 렌즈(160)에 의해 도면의 실선과 같이 제1 광 디스크(200)의 투명 기판(210)을 통해 정보 기록면(220)에 집광된다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(17)를 통해 빔 스플리터(190), 콜리메이터(130)를 투과하고, 홀로그램(231)에서 회절되어 광 검출기(301)상으로 입사되고, 그 출력신호를 사용하여 제1 광 디스크(200)에 기록된 정보의 판독신호를 얻을 수 있다. 또한, 광 검출기(301) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화로 인한 광량 변화를 검출하여 포커스 검출이나 트랙 검출을 행하고, 2차원 액추에이터(150)에 의해 포커싱, 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
제2 광 디스크를 재생하는 경우, 반도체 레이저(112)에서 출사된 광속은, 홀로그램(232)을 투과하고, 광 합성수단인 빔 스플리터(190)에서 반사되고, 다시 조리개(17), 대물 렌즈(160)를 통해 다시 제2 광 디스크(200)의 투명 기판(210)을 통해 도32의 파선과 같이 정보 기록면(220)에 집광된다.
그리고, 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조되어 반사된 광속은, 다시 대물 렌즈(160), 조리개(17)를 통해 콜리메이터(190)에서 반사되고, 홀로그램(231)에서 회절되어 광 검출기(301) 상으로 입사되고, 그 출력신호를 사용하여 제2 광 디스크(200)에 기록된 정보의 판독신호를 얻을 수 있다.
또한, 광 검출기(302) 상에서의 스폿의 형상 변화, 위치 변화로 인한 광량 변화를 검출하여 포커스 검출이나 트랙 검출을 실시하고, 이 검출에 기초하여 2차원 액추에이터(150)에 의해 포커싱, 트래킹을 위해 대물 렌즈(160)를 이동시킨다.
도33에 도시한 제3 실시 형태의 광 픽업 장치에서는, 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차를 콜리메이터(130)를 광축방향을 따라 1차원 액추에이터(151)에 의해 이동시킴으로써 보정하고 있다.
또한, 도33에 도시한 제3 실시 형태의 광 픽업 장치에서는, 콜리메이터(13) 중 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되어 있고, 대물 렌즈(160)에서 발생하는 축상 색수차를 보정하고 있다.
도34에 도시한 제4 실시 형태의 광 픽업 장치는, 차세대 고밀도 기록용 광의 기록 및/또는 재생에 적합한 광 픽업 장치이다. 도34에 도시한 제4 실시 형태의 광 픽업 장치에 있어서는, 광원으로서의 반도체 레이저(111)와 콜리메이터(130)와 대물 렌즈(160)를 갖고 있다.
도34에 도시한 제4 실시 형태의 광 픽업 장치에 있어서, 콜리메이터(130)를 1축 액추에이터(152)에 의해 광축방향으로 변이 가능하게 함으로써, 집광 광학계에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정할 수 있도록 하였다. 반도체 레이저(111)는 파장 400㎚ 정도의 광속을 사출하는 GaN계 청자색 반도체 레이저이다. 또한, 파장 400㎚ 정도의 광속을 사출하는 광원으로서는 상기 GaN계 반도체 청자색 레이저 외에 SHG 청자색 레이저여도 된다.
또한, 대물 렌즈(160) 중 적어도 일측 광학면 상에는 광축에 대해 대략 동심원 형상의 회절 패턴이 형성되어 있다. 또, 대략 동심원 형상의 회절 패턴은 대물 렌즈(160)의 양면에 형성되어도 되고, 콜리메이터(130) 중 적어도 1개의 광학면 상에 형성되어도 된다. 대물 렌즈(160)의 회절 패턴은 광축에 대해 대략 동심원 형상으로 하였으나, 그것 이외의 회절 패턴이 형성되어 있어도 좋다.
반도체 레이저(111)에서 출사된 발산 광속은, 빔 스플리터(120)를 투과하고, 콜리메이터(130)에 의해 평행 광속으로 변환된 후, 1/4 파장판(14)을 거쳐 원편광으로 되고, 대물 렌즈(160)에 의해 고밀도 기록용 광 디스크의 투명 기판(210)을 통해 정보 기록면(220) 상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(160)는 그 주변에 배치된 액추에이터(150)에 의해 포커스 제어 및 트래킹 제어된다. 정보 기록면(220)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(160), 1/4 파장판(14), 콜리메이터(130)를 투과한 후, 빔 스플리터(120)에 의해 반사되고, 원통 렌즈(180)를 거침으로써 비점수차가 부여되어, 광 검출기(300)로 수속된다. 그리고, 광 검출기(300)의 출력 신호를 사용하여 정보 기록면(220)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 온도 또는 습도 변화로 인해 렌즈 재료의 굴절률 또는 렌즈 형상이 변화된 경우, 투명 기판(220)의 두께에 오차가 있는 경우, 반도체 레이저(111)의 제조 오차로 인해 그 발진 파장에 오차가 있는 경우, 집광 광학계를 구성하는 렌즈에 두께의 오차가 있는 경우에는, 정보 기록면(220) 상에 집광된 파면에는 구면수차(이하, 구면수차A라 함)가 발생한다. 구면수차A가 검출되면, 1축액추에이터(151)에 의해 콜리메이터(130)를 광축방향으로 소정량 변이시켜 대물 렌즈(160)로 입사되는 광속의 발산도를 변화(즉, 대물 렌즈(160)의 물점 위치를 변화)시켜 구면수차(이하, 구면수차B라 함)를 발생시킨다. 이 때, 구면수차B의 부호가 구면수차A와는 반대이며, 또한 그 절대치가 거의 일치하도록 콜리메이터(130)를 변이시키기 때문에, 정보 기록면(220) 상에 집광되는 파면은 구면수차A와 구면수차B가 상쇄 보정된 상태로 된다.
본 실시 형태에 있어서, 대물 렌즈(160)에는 상술한 바와 같은 거의 동심원 형상의 회절 패턴이 광학면 상에 형성되어 있음으로써, 반도체 레이저(111)에서 출사된 광속은 대물 렌즈(160)를 거침으로써 거의 축상 색수차 없이 광디스크의 정보 기록면(220)상에 집광된다.
본 발명의 제1∼제37 태양에 따르면, 고개구수 및 단파장에 대응할 수 있고 경량이며 저렴하고, 축상 색수차가 양호하게 보정된 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생용 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
본 발명의 제38∼제54 태양에 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 구면수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록 장치·재생 장치를 제공할 수 있다. 또한, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다.
본 발명의 제55∼제76 태양에 따르면, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생용 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
본 발명의 제77∼제93 태양에 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, 광 픽업 장치 및 기록 장치·재생 장치를 제공할 수 있다.
도57은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 광 픽업 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도57의 광 픽업 장치는, 1군 1매 구성의 대물 렌즈(1)와, 광원인 반도체 레이저(3)와, 광원(3)에서 사출되는 발산광의 발산각을 변환하는 1군 1매 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 디스크보다 고밀도로 정보 기록면(5)으로의 정보의 기록이 가능하다.
도57의 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) 사이에 배치된 1/4 파장판(7)과, 대물 렌즈(1)의 앞에 설치된 조리개(8)와, 원통 렌즈(9)와, 포커스 및 트래킹용 2축 액추에이터(10)를 더 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 집광 광학계는 광원과, 편광 빔 스플리터와, 커플링 렌즈와, 1/4 파장판과, 대물 렌즈와, 조리개를 갖는 것이다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 편광 빔 스플리터는집광 광학계에 포함되지 않는 것으로 보아도 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 편광 빔 스플리터(6)를 통과하여 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 반대 극성인 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 발생하여도 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, 도58에 의해 다른 광 픽업 장치에 대해 설명한다. 도58의 광 픽업 장치는 도57과 비교하여 대물 렌즈(1)가 2군 2매 구성으로 되어 있는 점이 다르다. 도58에서는 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. 도58의 광 픽업 장치에 의하면, 도57과 마찬가지로 대물 렌즈(1)에서 발생하는 축상 색수차와 반대 극성인 축상 색수차가 커플링 렌즈(2)의 회절 구조에서 발생하기 때문에, 집광 광학계 전체적으로 광원의 파장 변동의 범위내에서 축상 색수차가 양호하게 보정된다.
이어서, 본 발명에 따른 제6 실시 형태의 광학 소자에 대해 설명한다. 이 광학 소자는 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 회절 광학 소자로서, 예컨대 상술한 도57, 도58의 커플링 렌즈를 구성할 수 있다.
도67의 (a)는 일측 광학면(S1)을 평면으로 하고, 그 위에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성하고, 또한 타측 광학면(S2)를 비구면의 굴절면으로 한 광학 소자의 단면도이고, 도67의 (b)는 A방향에 본 정면도이다. 도67에서는 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 도67의 (c)의 S2면의 확대도에 나타낸 바와 같이 비구면 및/또는 비구면의 굴절면 상에 원형띠 모양의 회절 구조를 형성해도 된다. 이 경우는, 상술한 수학식 60인, P2/λ＞ 20을 만족하도록 원형띠 구조를 결정함으로써, SPDT에 의한 절삭 금형 가공이 가능해진다.
도68은 절삭 가공에 있어서 선단부의 반경(Rb)이 각각 1.0㎛, 0.7㎛, 0.5㎛인 바이트를 각각 사용하여 평판의 기판 상에 블레이즈 구조를 형성했 때의 블레이즈 구조의 주기(P1/λ)와 1차 회절광의 회절 효율의 이론치와의 관계를 나타낸 도면이다. 단, 기판의 굴절률을 1.5, 파장(λ)을 405㎚로 하였다.
도68에서 알 수 있는 바와 같이, 선단부의 반경(Rb)이 0.5㎛인 바이트를 사용하였다 해도, 블레이즈 구조의 주기(P1/λ)가 10 이하로 된 경우, 회절 효율은 80% 이하로 되어 충분한 광 이용 효율을 얻을 수 없다. 따라서, 파장으로 규격화된 블레이즈 구조의 주기가 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 제21 내지 제27 실시예에 대해 설명한다. 각 실시예에 있어서의 커플링 렌즈, 대물 렌즈 및 이들의 합성계에 관한 데이터의 일람표를 표 32에 나타낸다.
[표 32]
실시예 일람
실시예 21 22 23 24 25 26 27
커플링렌즈 구성 1군 1매(일면회절 1군 1매(양면회절) 1군 1매(양면회절) 1군 1매(양면회절) 1군 1매(일면회절) 1군 1매(양면회절) 1군 1매(양면회절)
λ(㎚) 405 405 405 405 405 405 405
NA 0.125 0.080 0.125 0.080 0.200 0.200 0.075
f(㎜) 12.00 18.75 12.00 18.75 9.35 9.35 20.00
회절 차수 (광원측)(광정보기록매체측) 1- 11 11 11 1- 11 22
PD/PTOTAL 0.7 1.1 0.5 0.7 2.2 2.4 0.9
f·λ·Σ(ni/(Mi·Pi2)) 1.5 2.2 0.9 1.4 1.4 2.3 1.8
(Δf/f)·NA·(λ/Δλ)(단, Δλ=+10㎚로 함) -0.07 -0.09 -0.05 -0.05 -0.08 -0.04 -0.06
P/λ (광원측)(광정보기록매체측)(단, P는 P1 또는 P2) 11.4- 23.023.0 32.332.3 33.832.1 7.7- 7.436.3 45.046.8
대물렌즈 구성 1군 1매 1군 1매 2군 2매 2군 2매 1군 1매 1군 1매 2군 2매
λ(㎚) 405 405 405 405 405 405 405
NA 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85
f(㎜) 1.765 1.765 1.765 1.765 2.2 2.2 1.765
|ΔfB(㎛)|(단, Δλ=+10㎚로함) 2.9 2.9 2.6 2.6 3.6 3.6 2.6
합성계 |ΔfB(㎛)| 0.8 1.6 0.2 0.2 0.8 0.2 0.7
|ΔfB·NAOBJ 2|(㎛)(단, Δλ=+10㎚로함) 0.6 1.2 0.1 0.1 0.6 0.1 0.5
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 2]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.
(제21 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 광원측 면을 회절면으로 하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측 면을 비구면으로 하여 커플링 렌즈의 수차를 정교하고 치밀하게 보정하였다. 또, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중, 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제21 실시예의 렌즈 데이터를 표 33에 나타낸다. 또한, 제21 실시예의 광로도를 도59에, 구면수차도를 도60에 나타낸다.
[표 33]
제21 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 11.620
12 커플링 렌즈 -55.623-13.188 1.2009.000 1.52491 56.5
3 조리개 ∞ 0.000
45 대물 렌즈 1.194-0.975 2.6500.355 1.52491 56.5
67 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제2면 κA4A6A8A10 2.1216E+001.2133E-036.4151E-05-2.5180E-054.1328E-06
제4면 κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.8335E-011.6203E-021.5491E-032.8929E-03-3.6771E-04-3.5822E-041.4842E-041.1960E-04-3.0230E-05-1.1052E-05
제5면 κA4A6A8A10A12 -2.1704E+013.0802E-01-6.3950E-015.8536E-01-2.1562E-01-2.5227E-04
회절면 계수
제1면 b2b4 -2.7188E-02-6.2483E-04
(제22 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 함으로써, 대물 렌즈에서 발생하는 축상색수차를 보정하였다. 또한, 회절 파워를 2개의 면으로 분배하여 각각의 면의 회절 원형띠의 간격은 약 10㎛로 크게 확보되어 있으며, 제조 오차 등으로 인한 회절 효율의 저하가 적은 커플링 렌즈로 되어 있다. 그리고, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중, 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제22 실시예의 렌즈 데이터를 표 34에 나타낸다. 또한, 제22 실시예의 광로도를 도61에, 구면수차도를 도62에 나타낸다.
[표 34]
제22 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 18.154
12 커플링 렌즈 -38.058-60.391 1.2009.000 1.52491 56.5
3 조리개 ∞ 0.000
45 대물 렌즈 1.194-0.975 2.6500.355 1.52491 56.5
67 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제4면 κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.8335E-011.6203E-021.5491E-032.8929E-03-3.6771E-04-3.5822E-041.4842E-041.1960E-04-3.0230E-05-1.1052E-05
제5면 κA4A6A8A10A12 -2.1704E+013.0802E-01-6.3950E-015.8536E-01-2.1562E-01-2.5227E-04
회절면 계수
제1면 b2b4 -1.3614E-02-3.0799E-04
제2면 b2b4 -1.5816E-022.7372E-04
또한, 제21 및 제22 실시예에 사용한 대물 렌즈에서는, 단파장측에서 보정 부족, 장파장측에서 보정 과잉의 구면수차가 발생한다. 제21 및 22 실시예에서는 커플링 렌즈의 회절 구조의 작용에 의해, 집광 광학계 전계의 축상 색수차를 보정 과잉되게 하여 기준 파장(405㎚)의 구면수차 커브와 장·단파장측의 구면수차 커브를 교차시키고 있다. 이에 따라, 광원의 파장이 시프트되었을 때의 최적 입력 위치의 이동을 작게 억제할 수 있게 되어, 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩시의 파면수차의 열화가 작은 광학계로 할 수 있었다.
그리고, 회절 작용에 의해 대물 렌즈에서 발생하는 장·단파장측의 구면수차 커브를 기준 파장의 구면수차 커브와 거의 평행해지도록 보정하고, 또한 집광 광학계 전계의 축상 색수차를 보정하는 것보다, 상기한 바와 같이 장·단파장측의 구면수차 커브는 보정하지 않고, 집광 광학계 전계의 축상 색수차를 보정 과잉되게 함으로써 기준 파장(405㎚)의 구면수차 커브와 장·단파장측의 구면수차 커브를 교차시킨 편이, 회절 파워가 작아도 되기 때문에 원형띠의 간격을 크게 할 수 있다.
또한, 축상 색수차의 변화량(ΔCA)은, 도60 및 도62의 구면수차도에 있어서 405㎚, 415㎚의 구면수차 커브의 하단의 이동 폭으로 표시되고, 이동 방향은 광원의 파장의 장파장측으로의 시프트에 의해 백 포커스가 짧아지는 방향으로 된다.그리고, 마지널 광선의 구면수차의 변화량(ΔSA)은, 405㎚의 구면수차 커브를 그 하단이 415㎚의 구면수차 커브의 하단에 중첩되는 위치까지 평행 이동시켰을 때의 구면수차 커브의 상단과 415㎚의 구면수차 커브의 상단의 폭에 의해 표시된다.
제21 및 제22 실시예의 커플링 렌즈에 의해 축상 색수차가 보정되는 대물 렌즈의 예를 설명한다. 도73은 이러한 대물 렌즈(초점 거리 1.76㎜, 상측 개구수 0.85)의 파장 405±10㎚에 있어서의 구면수차 및 축상 색수차를 나타낸 그래프이고, 파장이 10㎚ 장파장측으로 변화되면, 초점이 오버측으로 약 3㎛ 변화되는 것을 나타내고 있다. 이 대물 렌즈는 1군 1매 구성의 단렌즈이고, d선의 아베수가 56.5인 올레핀계 수지로 형성되어 있다. 이 대물 렌즈의 렌즈 데이터는 표 33에 기재되어 있는 바와 같다.
(제23 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 하여, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 또한, 커플링 렌즈의 광 정보 기록 매체측의 면을 비구면으로 하여 커플링 렌즈의 수차를 정교하게 보정하였다. 회절 파워를 2개의 면으로 분배하여, 각각의 면의 회절 원형띠의 간격은 약 13㎛로 크게 확보되어 있으며, 제조 오차 등으로 인한 회절 효율의 저하가 적은 커플링 렌즈로 되어 있다. 그리고, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제23 실시예의 렌즈 데이터를 표 35에 나타낸다. 또한, 제23 실시예의 광로도를 도63에, 구면수차도를 도64에 나타낸다.
[표 35]
제23 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 11.450
12 커플링 렌즈 86.357-14.695 1.2009.000 1.52491 56.5
3 조리개 ∞ 0.000
4567 대물 렌즈 2.0748.0530.863∞ 2.4000.1001.1000.240 1.524911.52491 56.556.5
89 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제2면 κA4A6A8 1.5853E+00-2.7899E-04-8.4813E-054.3748E-05
제4면 κA4A6A8A10A12A14A16 -1.2955E-01-3.7832E-035.1667E-04-1.1780E-03-2.0628E-042.5941E-051.4917E-04-5.1578E-05
제5면 κA4A6A8A10A12 4.7554E+011.3641E-02-2.9201E-02-9.3339E-033.3011E-02-2.2626E-02
제6면 κA4A6A8A10 -7.1425E-011.3647E-01-5.3414E-023.0269E-01-1.6898E-01
회절면 계수
제1면 b2b4 -9.9080E-03-5.8306E-05
제2면 b2b4 -1.1457E-023.2838E-04
(제24 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 하여 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. 그리고, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중, 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제24 실시예의 렌즈 데이터를 표 36에 나타낸다. 또한, 제24 실시예의 광로도를 도65에, 구면수차도를 도76에 나타낸다.
[표 36]
제24 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 18.270
12 커플링 렌즈 ∞-35.070 1.2009.000 1.52491 56.5
3 조리개 ∞ 0.000
4567 대물 렌즈 0.2748.0530.863∞ 2.4000.1001.1000.240 1.524911.52491 56.556.5
89 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제4면 κA4A6A8A10A12A14A16 -1.2955E-01-3.7832E-035.1667E-04-1.1780E-03-2.0628E-042.5941E-051.4917E-04-5.1578E-05
제5면 κA4A6A8A10A12 4.7554E+011.3641E-02-2.9201E-02-9.3339E-033.3011E-02-2.2626E-02
제6면 κA4A6A8A10 -7.1425E-011.3647E-01-5.3414E-023.0269E-01-1.6898E-01
회절면 계수
제1면 b2b4 -1.0612E-022.1532E-04
제2면 b2b4 -8.8437E-03-1.7758E-04
제23, 제24 및 후술하는 제27 실시예의 커플링 렌즈에 의해 축상 색수차가 보정되는 대물 렌즈의 예를 설명한다. 도74는 이러한 대물 렌즈(초점 거리 1.76㎜, 상측 개구수 0.85)의 파장 405±10㎚에 있어서의 구면수차 및 축상 색수차를 나타낸 그래프이고, 파장이 10㎚ 장파장측으로 변화되면, 초점이 오버측으로 약 2.5㎛ 변화되는 것을 나타내고 있다. 이 대물 렌즈는 2군 2매 구성의 렌즈이고, d선의 아베수가 56.5인 올레핀계 수지로 형성되어 있다. 이 대물 렌즈의 렌즈 데이터는 표 35에 기재되어 있는 바와 같다.
(제25 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 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(다이아몬드 초정밀 절삭기술)에 의한 금형 가공에서는 불필요 광이 많이 발생하여 충분한 회절 효율을 얻을 수 없다. 그래서, 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 비구면의 굴절면으로 하여 커플링 렌즈의 수차를 정교하고 치밀하게 보정하였다. 그리고, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제25 실시예의 렌즈 데이터를 표 37에 나타낸다. 또한, 제25 실시예의 광로도를 도69에, 구면수차도를 도70에 나타낸다.
[표 37]
제25 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 8.783
12 커플링 렌즈 ∞-8.519 1.5009.000 1.52491 56.5
3 조리개 ∞ 0.000
45 대물 렌즈 1.495-1.079 3.4200.405 1.52491 56.5
67 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제2면 κA4A6A8 3.6689E+002.9240E-036.8648E-051.6249E-06
제4면 κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.8372E-018.2060E-038.9539E-042.0706E-041.5169E-04-5.5781E-05-6.4051E-076.3232E-06-5.5076E-07-1.8235E-07
제5면 κA4A6A8A10A12 -2.0952E+012.1572E-01-3.4704E-012.5518E-01-7.5892E-025.5326E-05
회절면 계수
제1면 b2b4 -2.4130E-02-1.2410E-03
(제26 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 광원측 면을, 원형띠 모양의 회절 구조를 형성한 회절면으로함으로써 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차 및 광원의 발진 파장이 변화되었을 때의 구면수차를 보정하였다.
이 원형띠 구조의 원형띠의 최소 간격은 유효 직경내에서 3.0㎛(P1/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 정교하고 치밀하게 보정하였다. 이 광 정보 기록 매체측의 면에 형성된 원형띠 회절 구조의 최소 원형띠 간격은 유효 직경내에서 14.7㎛(P2/λ=36.3)이기 때문에, SDPT에 의한 금형 가공으로 충분한 회절 효율을 얻을 수 있다. 그리고, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제26 실시예의 렌즈 데이터를 표 38에 나타낸다. 또한, 제26 실시예의 광로도를 도71에, 구면수차도를 도72에 나타낸다.
[표 38]
제26 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 8.747
12 커플링 렌즈 ∞-8.023 1.5009.000 1.52491 56.5
3 조리개 ∞ 0.000
45 대물 렌즈 1.495-1.079 3.4200.405 1.52491 56.5
67 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제2면 κA4A6 0.0000E+002.2042E-048.8017E-04
제4면 κA4A6A8A10A12A14A16A18A20 -6.8372E-018.2060E-038.9539E-042.0706E-041.5169E-04-5.5781E-05-6.4051E-076.3232E-06-5.5076E-07-1.8235E-07
제5면 κA4A6A8A10A12 -2.0952E+012.1572E-01-3.4704E-012.5518E-01-7.5892E-02-5.5326E-05
회절면 계수
제1면 b2b4b6b8b10 -2.2191E-02-3.8575E-039.2001E-04-1.4435E-046.5823E-06
제2면 b2b4b6b8 0.0000E+003.0446E-03-1.0088E-036.2191E-05
제25 및 제26 실시예의 커플링 렌즈에 의해 축상 색수차가 보정되는 대물 렌즈의 예를 설명한다. 도75는 이러한 대물 렌즈(초점 거리 2.20㎜, 상측 개구수 0.85)의 파장 405±10㎚에 있어서의 구면수차 및 축상 색수차를 나타낸 그래프이고, 파장이 10㎚ 장파장측으로 변화되면, 초점이 오버측으로 약 4㎛ 변화되는 것을 나타내고 있다. 이 대물 렌즈는 1군 1매 구성의 단렌즈이고, d선의 아베수가 56.5인 올레핀계 수지로 형성되어 있다. 이 대물 렌즈의 렌즈 데이터는 표 37에 기재되어 있는 바와 같다.
그리고, 렌즈 데이터 중의 회절면 계수는 회절면에서 발생하는 회절광 중, 1차 회절광이 최대의 회절 광량을 갖도록 결정하였다. 또한, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다.
(제27 실시예)
본 실시예는 광원에 405㎚의 단파장 광원을 이용하고, 대물 렌즈로서 2군 2매 구성으로 개구수 0.85의 렌즈를 사용한 것이다. 1군 1매 구성의 커플링 렌즈의 양면을 회절면으로 하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 보정하였다. 색수차의 보정에 필요한 회절 파워를 2개의 면에 분배하고, 또한 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 구면수차 외에 코마수차도 정교하게 보정된 고성능의 커플링 렌즈로 되어 있다. 그리고, 본 실시예의 커플링 렌즈는 올레핀계 수지로 형성하였다. 제27 실시예의 렌즈 데이터를 표 39에 나타낸다. 또한, 제27 실시예의 광로도를 도76에, 구면수차도를 도77에 나타낸다. 구면수차도는 파장에 관계없이 초점이 거의 이동하지 않음을 나타내고 있다.
[표 39]
제27 실시예
면 번호 r(㎜) d(㎜) Nλ νd
0 광원 5.178
12 투명 기판 ∞∞ 0.2505.000 1.53020 64.1
34 편광빔 스플리터 ∞∞ 6.0005.000 1.53020 64.1
56 커플링 렌즈 -27.220-20.660 1.20010.000 1.52491 56.5
7 조리개 ∞ 0.000
891011 대물 렌즈 2.0748.0530.863∞ 2.4000.1001.1000.240 1.524911.52491 56.556.5
1213 투명 기판 ∞∞ 0.100 1.61949 30.0
비구면 계수
제8면 κA4A6A8A10A12A14A16 -1.2955E-01-3.7832E-035.1667E-04-1.1780E-03-2.0628E-042.5941E-051.4917E-04-5.1578E-05
제9면 κA4A6A8A10A12 4.7554E+011.3641E-02-2.9201E-02-9.3339E-033.3011E-02-2.2626E-02
제10면 κA4A6A8A10 -7.1425E-011.3647E-01-5.3414E-023.0269E-01-1.6898E-01
회절면 계수
제5면 b2b4 -5.6394E-03-4.2871E-06
제6면 b2b4 -5.3607E-03-5.2774E-07
또, 제21 내지 제27 실시예에 있어서의 집광 광학계의 광학 소자의 재료는 모두 플라스틱 재료로 하였기 때문에, 경량이고 또한 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 또한, 표 33 내지 표 39에서는 10의 누승의 표현에 E(또는 e)를 사용하여 예컨대 E-02(=10-2)와 같이 나타내고 있다.
본 발명에 따르면, 고개구수 및 단파장에 대응할 수 있고 경량이며 저렴하고, 축상 색수차가 양호하게 보정된 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생용 대물 렌즈를 제공할 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 구면수차의 변동을 간단한 구성으로 효과적으로 보정할 수 있는 집광 광학계, 광 픽업 장치 및 기록 장치·재생 장치를 제공할 수 있다. 또한, 레이저 광원의 모드 홉 현상이나 고주파 중첩에 기인하여 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 또는 재생용 대물 렌즈를 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, 광 픽업 장치 및 기록 장치·재생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 레이저 광원의 모드 홉 현상 등에서 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.

Claims (162)

  1. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA ≥0.7
    단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수
  2. 제1항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    5.0 ≤ fD/f ≤ 65.0
    단, fD : 제i면 상에 형성된, 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를 φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다), fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜),
    f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계(全系)의 초점 거리(㎜)
  4. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서, 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
  5. 제1항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    λ ≤ 500㎚
    단, λ: 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 사용하는 파장
  6. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서, 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때,
    0.7 ≤ NA ≤ 0.85일 때,
    0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(M·Pi2)) ≤ 0.70을 만족하고,
    0.85 ＜ NA일 때,
    0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(M·Pi2)) ≤ 2.50을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  7. 제1항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어지며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.35 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.55
    단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정(+), 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부(-)로 한다.
    X2 : 광축에 수직이고 광 정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광 정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광 정보 기록 매체측 면과의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    N : 상기 대물 렌즈의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
  8. 제7항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52
  9. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25
    단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  10. 제1항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -200 ≤ b4i·himax 4/(λ·f·NA4) ≤ -5
    단, b4i: 제i면 상에 형성된, 상기 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 제i면 상에 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)의 4차의 광로차 함수 계수
    himax: 제i면의 유효 직경의 최대 높이(㎜)
  11. 제1항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25.0
    단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수의 1/2 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  12. 제1항에 있어서, 상기 광원의 파장이 +10㎚ 변화되었을 때의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSA(㎛)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔSA| ≤ 1.5
  13. 제1항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면수차의 변화량(㎜)
  14. 제1항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t ≤ 0.6㎜
    λ ≤ 500㎚
    단, t : 광 정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하는 투명 기판의 두께
    λ : 광원의 파장
  15. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다도 크고, 상기 대물 렌즈는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다)을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  16. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조 중 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조는, n을 0, ±1 이외의 정수라 하였을 때, 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중, n차 회절광의 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광의 회절광량보다도 커지도록 각 회절 원형띠의 광축방향의 단차량(段差量)이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  17. 제1항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  18. 제1항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  19. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |SA1/SA2| ＞ 1.0
    단, SA1 : 수차 함수를 제르니케(Zernike)의 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면수차 성분
    SA2 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면수차 성분과 7차 구면수차 성분과 9차 구면수차 성분과의 2제곱의 합의 제곱근
  20. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    5.0 ≤ fD/f ≤ 40.0
    단, fD : 제i면 상에 형성된, 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를 φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다), fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜),
    f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
  21. 제20항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  22. 제20항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서, 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
  23. 제20항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서, 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때,
    0.7 ≤ NA ≤ 0.85일 때,
    0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(M·Pi2)) ≤ 0.70을 만족하고,
    0.85 ＜ NA일 때,
    0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(M·Pi2)) ≤ 2.50을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  24. 제20항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어지며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.35 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.55
    단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X2 : 광축에 수직이고 광 정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광 정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광 정보 기록 매체측 면의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    N : 상기 대물 렌즈의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
  25. 제24항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52
  26. 제20항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25
    단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  27. 제20항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -200 ≤ b4i·himax 4/(λ·f·NA4) ≤ -5
    단, b4i: 제i면 상에 형성된 상기 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 제i면 상에 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)의 4차의 광로차 함수 계수
    himax: 제i면의 유효 직경의 최대 높이(㎜)
  28. 제20항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25.0
    단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수의 1/2 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  29. 제20항에 있어서, 상기 광원의 파장이 +10㎚ 변화되었을 때의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSA(㎛)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔSA| ≤ 1.5
  30. 제20항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면수차의 변화량(㎜)
  31. 제20항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t ≤ 0.6㎜
    λ ≤ 500㎚
    단, t : 광 정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하는 투명 기판의 두께
    λ: 광원의 파장
  32. 제20항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다 크고, 상기 대물 렌즈는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다)을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  33. 제20항에 있어서, 상기 회절 구조 중, 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조는, n을 0, ±1 이외의 정수라 하였을 때, 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 n차 회절광의 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광의 회절광량보다 커지도록 각 회절 원형띠의 광축방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  34. 제20항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  35. 제20항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  36. 제20항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |SA1/SA2| ＞ 1.0
    단, SA1 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 3차의 구면수차 성분
    SA2 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면수차 성분과 7차 구면수차 성분과 9차 구면수차 성분과의 2제곱의 합의 제곱근
  37. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되고, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.70
  38. 제37항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.65
  39. 제38항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.20 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 0.60
  40. 제37항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  41. 제37항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 양면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.10 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.00
  42. 제41항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.20 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 2.50
  43. 제41항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    2.0 ≤ fD/f ≤ 30.0
    단, fD : 제i면 상에 형성된, 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를 φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다), fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜),
    f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
  44. 제41항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  45. 제37항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어지고, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.35 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.55
    단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측면의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X2 : 광축에 수직이고 광 정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광 정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광 정보 기록 매체측 면의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    N : 상기 대물 렌즈의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
  46. 제45항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52
  47. 제37항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25
    단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  48. 제37항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -200 ≤ b4i·himax 4/(λ·f·NA4) ≤ -5
    단, b4i: 제i면 상에 형성된, 상기 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 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차,…의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다)의 4차의 광로차 함수 계수
    himax: 제i면의 유효 직경의 최대 높이(㎜)
  49. 제37항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25.0
    단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수의 1/2 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  50. 제37항에 있어서, 상기 광원의 파장이 +10㎚ 변화되었을 때의 마지널 광선의구면수차의 변화량을 ΔSA(㎛)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔSA| ≤ 1.5
  51. 제37항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면수차의 변화량(㎜)
  52. 제37항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t ≤ 0.6㎜
    λ ≤ 500㎚
    단, t : 광 정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하는 투명 기판의 두께
    λ : 광원의 파장
  53. 제37항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다도 크고, 상기 대물 렌즈는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다)을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  54. 제37항에 있어서, 상기 회절 구조 중, 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조는, n을 0, ±1 이외의 정수라 하였을 때, 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중, n차 회절광의 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광의 회절광량보다 커지도록 각 회절 원형띠의 광축방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  55. 제37항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  56. 제37항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  57. 제37항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |SA1/SA2| ＞ 1.0
    단, SA1 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 3차의 구면수차 성분
    SA2 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차의 구면수차 성분과 7차의 구면수차 성분과 9차의 구면수차 성분과의 2제곱의 합의 제곱근
  58. 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 양면이 비구면으로 이루어진 단체렌즈이고, 적어도 1개의 면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성되며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.75 ＜ NA ＜ 0.95
    0.39 ＜ (X1-X2)·(N-1)/(NA·f) ＜ 0.52
    X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X2 : 광축에 수직이고 광 정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사되는 광 정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광 정보 기록 매체측 면의 광축방향의 차이(㎜)로서, 상기 접평면을 기준으로 하여 광 정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    N : 상기 대물 렌즈의 사용 파장에 있어서의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
  59. 제58항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    2.0 ≤ fD/f ≤ 65.0
    단, fD : 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차를 φbi= ni·(b2i·hi2+b4i·hi4+b6i·hi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낼 경우에(여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수, hi는 광축으로부터의 높이(㎜), b2i, b4i, b6i, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고도 함)이다), fD = 1/Σ(-2·ni·b2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜),
    f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
  60. 제59항에 있어서, 상기 회절 구조에 있어서, 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.03 ≤ λ·f·Σ(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.00
  61. 제58항에 있어서, 양면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  62. 제58항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25
    단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  63. 제58항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -200 ≤ b4i·himax 4/(λ·f·NA4) ≤ -5
    단, b4i: 제i면 상에 형성된, 상기 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 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는회절광 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)의 4차의 광로차 함수 계수
    himax: 제i면의 유효 직경의 최대 높이(㎜)
  64. 제58항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 25.0
    단, Pf : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수의 1/2 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  65. 제58항에 있어서, 상기 광원의 파장이 +10㎚ 변화되었을 때의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSA(㎛)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔSA| ≤ 1.5
  66. 제58항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 시프트되었을 때에 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화되는 축상 색수차 특성을 갖고, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면수차의 변화량(㎜)
  67. 제58항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t ≤ 0.6㎜
    λ≤ 500㎚
    단, t : 광 정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하는 투명 기판의 두께
    λ : 광원의 파장
  68. 제58항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다도 크고, 상기 대물 렌즈는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여 상기 회절 구조에서 발생한 n차 회절광(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다)을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  69. 제58항에 있어서, 상기 회절 구조 중 적어도 1개의 면 상에 형성된 회절 구조는, n을 0, ±1 이외의 정수라 하였을 때, 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광중, n차 회절광의 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광의 회절광량보다도 커지도록 각 회절 원형띠의 광축방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  70. 제58항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  71. 제58항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  72. 제58항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 대물 렌즈.
    |SA1/SA2| ＞ 1.0
    단, SA1 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면수차 성분
    SA2 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면수차 성분과 7차 구면수차 성분과 9차 구면수차 성분과의 2제곱의 합의 제곱근
  73. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 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 집광 광학계에 있어서,
    상기 집광 광학계는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하며, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    NA ≥ 0.65
    λ1 ≤ 500㎚
    단, NA : 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수
    λ: 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 사용하는 파장
  74. 제73항에 있어서, 상기 회절 구조는 상기 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  75. 제73항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  76. 제75항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  77. 제75항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 단체렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  78. 제73항에 있어서, 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈의 합성계의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |ΔfB·NA2| ≤ 0.25㎛
    단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
  79. 제73항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    t1 ≤ 0.6㎜
    단, t : 광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께
  80. 제73항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절광량이 다른 어느 차수의 회절광량보다도 크고, 상기 집광 광학계는 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하기 위하여 상기 회절 구조에서 발생한 n차회절광(여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다)을 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  81. 제73항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제20항에 기재된 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  82. 제73항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제37항에 기재된 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  83. 제73항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제58항에 기재된 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  84. 제73항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제146항에 기재된 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  85. 제73항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  86. 제73항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1매의 플라스틱 재료로 형성된렌즈를 포함하고,
    상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  87. 제73항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  88. 제73항에 있어서, 상기 집광 광학계의 구면수차가 오버측으로 변동될 때에는, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 광축방향을 따라 변이되고, 상기 집광 광학계의 구면수차가 언더측으로 변동될 때에는, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 광축방향을 따라 변이됨으로써 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  89. 제73항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체가 투명 기판을 사이에 두고 복수개의 기록면을 갖고, 상기 대물 렌즈를 광축방향을 따라 변이시킴으로써 상기 복수개의 기록면으로의 정보의 기록 및/또는 재생을 위해 포커싱시키고, 또한 상기 커플링 렌즈를 광축방향으로 변이시킴으로써 다른 기록층에서의 투명 기판의 두께의 차이로 인해 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  90. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 광 픽업 장치는,
    상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과,
    상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1 구동 장치를 갖고,
    상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 상기 커플링 렌즈를 광축방향을 따라 변이시킴으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하기 위해, 상기 커플링 렌즈를 구동시키는 제2 구동 장치를 더 갖고,
    상기 집광 광학계는 제73항에 기재된 집광 광학계인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  91. 제88항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  92. 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면 상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 기록 재생용 광 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절면을 갖고, 적어도 1면이 비구면인 단체렌즈이고,
    상기 복수 종류의 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 상측 개구수를 NA1이라 하고, 파장 λ2의 광속에 의해, 투명 기판의 두께 t2의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때,
    상기 대물 렌즈는 파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 상측 개구수 NA1과의조합에 대해, 그 파면 수차가 0.07λ1rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고, 또한 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 상측 개구수 NA2와의 조합에 대해, 그 파면 수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있으며,
    다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    NA1 ≥ 0.7
  93. 제92항에 있어서, 양면이 비구면인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  94. 제92항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.5 ≤ (f/νd)·fD ≤ 10.0
    단, fD : 상기 회절 구조를 φb= b2h2+b4h4+b6h6+ …에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타내었을 때(여기에서, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b6, …는 각각 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수임), fD = 1/(-2·b2)에 의해 정의되는 회절 구조만의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜),
    f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 λ1에 있어서의 초점 거리(㎜)
    νd : 대물 렌즈 재료의 d선의 아베수
  95. 제94항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    νd ≥ 55.0
  96. 제94항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |ΔfBi·(NAi)2| ≤ 0.25㎛ (i = 1 및 2)
    단, ΔfBi : 상기 파장(λi)의 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  97. 제92항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -25.0 ≤ b2i/λ1 ≤ 0.0
    단, λ1 : 상기 파장 중, 단파장측의 파장(㎜)
    b2i: 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 Φbi= niㆍ(b2iㆍhi2＋ b4iㆍhi4＋ b6iㆍhi6+ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타내는 경우[여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 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]의 2차의 광로차 함수 계수
  98. 제92항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    λ1 ≤ 500㎚
  99. 제92항에 있어서, 상기 파장 λ2의 광속을 상기 투명 기판의 두께 t2를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 NA1 내에서 파면수차가 0.07λ2rms 이상인 상태에서 집광시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  100. 제92항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤ |(Ph/Pf)-2| ≤ 10.0
    단, Pf : 투명 기판 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 상측 개구수 NA1에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : NA1의 1/2 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  101. 제92항에 있어서, 플라스틱 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  102. 제92항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t1 ≤ 0.6㎜
    t2 ≥ 0.6㎜
    λ1 ≤ 500㎚
    600㎚ ≤λ2 ≤800㎚
    NA1 ≥ 0.7
    NA2 ≤ 0.65
  103. 제92항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5% 이하인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  104. 제92항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3㎜에 있어서의 내부 투과율이 85% 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  105. 제92항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    |SA1/SA2| ＞ 1.0
    단, SA1 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면수차 성분
    SA2 : 수차 함수를 제르니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면수차 성분과 7차 구면수차 성분과 9차 구면수차 성분과의 2제곱의 합의 제곱근
  106. 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 파장이 다른 광원으로부터의 광속을광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하고, 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 정보 기록 재생용 집광 광학계에 있어서,
    상기 집광 광학계는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖고,
    상기 서로 다른 파장 중, 임의의 2개의 파장을 λ1, λ2(λ1＜λ2)라 하고,
    상기 복수 종류의 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 기판 두께 t1의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA1이라 하고, 파장 λ2의 광속에 의해, 투명 기판 두께 t2의 광 정보 기록 매체에 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수를 NA2(NA1≥NA2)라 하였을 때,
    상기 집광 광학계는 파장 λ1과 투명 기판의 두께 t1과 상측 개구수 NA1과의 조합에 대해 그 파면수차가 0.07λ1rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고, 또한 파장 λ2와 투명 기판의 두께 t2와 상측 개구수 NA2와의 조합에 대해 그 파면수차가 0.07λ2rms 이하가 되도록 집광시킬 수 있고,
    상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  107. 제106항에 있어서, 상기 파장 λ2의 광속을 상기 투명 기판의 두께 t2를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 NA1 내에서 파면수차가 0.07λ2rms 이상인 상태에서 집광시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  108. 제106항에 있어서, 상기 회절 구조는 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  109. 제106항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 보정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  110. 제109항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상대적으로 아베수가 큰 정렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 부렌즈를 접합한 1군 2매 구성인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  111. 제106항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 적어도 1면에 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 단체렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  112. 제106항에 있어서, 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈와의 합성계의 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |ΔfBi·(NAi)2| ≤ 0.25㎛ (i = 1 및 2)
    단, ΔfBi : 상기 파장 λi의 광원의 파장이 +1㎚ 변화되었을 때의, 합성계의 초점 위치의 변화(㎛)
  113. 제106항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    t1 ≤ 0.6㎜
    t2 ≥ 0.6㎜
    λ1 ≤ 500㎚
    600㎚ ≤ λ2 ≤ 800㎚
    NA1 ≥ 0.65
    NA2 ≤ 0.65
  114. 제106항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 제89항에 기재된 대물 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  115. 제106항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 상기 투명 기판의 두께가 다른 복수개의 광 정보 기록 매체에 대해 각각의 투명 기판의 두께에 따라 상기 대물 렌즈로 입사되는 광속의 발산도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  116. 제106항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광원의 발진 파장의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  117. 제106항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 적어도 1매의 플라스틱 재료로 형성된 렌즈를 포함하고,
    상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써, 온습도 변화에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  118. 제106항에 있어서, 상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써, 상기 광 정보 기록 매체의 투명 기판 두께의 미소한 변동에 기인하여 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  119. 제106항에 있어서, 상기 집광 광학계의 구면수차가 오버측으로 변동할 때에는, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈와의 간격을 증가시키도록 광축방향을 따라 변이하고, 상기 집광 광학계의 구면수차가 언더측으로 변동할 때에는, 상기 커플링 렌즈는 상기 대물 렌즈와의 간격을 감소시키도록 광축방향을 따라 변이함으로써 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  120. 파장이 다른 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 광속을 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 정보 기록면에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 복수 종류의 광 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 광 픽업 장치,
    상기 기록면으로부터의 반사광을 검출하기 위한 수광 수단과,
    상기 기록면에 광속을 집광시키기 위해 상기 대물 렌즈를 구동시키는 제1 구동 장치를 갖고,
    상기 커플링 렌즈는 광축방향을 따라 변이됨으로써 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면수차의 변동을 보정하고,
    상기 기록면으로부터의 반사광을 검출함으로써 상기 기록면 상에 집광된 광속의 집광 상태를 검출하여 상기 커플링 렌즈를 구동시키는 제2 구동 장치를 더 갖고,
    상기 집광 광학계는 제106항에 기재된 집광 광학계인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  121. 제120항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  122. 광원으로부터 사출된 발산광의 발산각을 변화시켜, 대물 렌즈로 입사시키기 위한 커플링 렌즈에 있어서,
    상기 커플링 렌즈는,
    적어도 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 이루어지고,
    상기 광원이 발생하는 광의 기준 파장보다 10㎚ 짧은 파장에 대해 초점 거리가 길어지도록 축상 색수차가 과잉 보정되며,
    다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.05 ≤ NA ≤ 0.50
    단, NA : 커플링 렌즈의 개구수
  123. 제122항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    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(여기에서, 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(회절면계수라고도 함)이다), 다음 식에 의해 정의되는 회절 구조만의 파워(㎜-1),
    PTOTAL: 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 커플링 렌즈 전계의 파워(㎜-1)
  124. 제122항에 있어서, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 상기 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 원형띠 수를 Mi, 및 상기 제i 회절면의 유효 직경 내의 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하였을 때,
    다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.1 ≤f·λ·(ni/(Mi·Pi2)) ≤ 3.0
  125. 제122항에 있어서, 상기 기준 파장을 λ(㎜), 상기 기준 파장으로부터의 미소한 파장의 변화를 Δλ(㎜), 상기 기준 파장에 있어서의 초점 거리를 f(㎜), 및 파장이 상기 기준 파장으로부터 Δλ(㎜) 변화되었을 때의 초점 거리의 변화를 Δf(㎜)라 하였을 때,
    다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    -0.12 ≤ (Δf/f)·NA·(λ/Δλ) ≤ -0.01
  126. 제122항에 있어서, 2개 이상의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  127. 제122항에 있어서, 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 회절광량보다도 커지도록 각 회절 원형띠의 광축방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  128. 제122항에 있어서, 적어도 광원측에 가장 가까운 면을 포함하는 1개의 면이 원형띠 모양의 회절 구조를 갖는 회절면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  129. 제122항에 있어서, 적어도 1개의 면이 비구면으로 이루어지고, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
    0.10 ≤ NA ≤ 0.50
  130. 제122항에 있어서, 플라스틱 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 커플링 렌즈.
  131. 600㎚ 이하의 파장의 광을 발생시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 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 제122항에 기재된 커플링 렌즈이고,
    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 집광 광학계.
  132. 제131항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상측 개구수가 0.7 이상이고, 아베수가 65 이하인 광학 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  133. 제131항에 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 구면수차의 변화량을 ΔSA, 축상 색수차의 변화량을 ΔCA로 하여, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    -1 ＜ ΔCA/ΔSA ＜ 0
  134. 제131항에 있어서, 상기 광원의 파장이 ±10㎚ 변화되었을 때의 상기 커플링 렌즈와 상기 대물 렌즈와의 합성계의 초점 위치의 변화를 ΔfB(㎛)라 하고, 상기 광 정보 기록 매체의 기록 또는 재생을 행하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 소정 상측 개구수를 NAOBJ라 하였을 때, 상기 합성계의 축상 색수차가 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
    |ΔfB·(NAOBJ)2| ≤ 2.5㎛
  135. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 발산광의 발산각을 변화시키는 커플링 렌즈와, 상기 커플링 렌즈를 통과한 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 제131항에 기재된 집광 광학계인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  136. 제135항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 음성 및/또는 화상의 기록 장치, 및/또는, 음성 및/또는 화상의 재생 장치.
  137. 평면 상에 원형띠 모양의 회절 구조가 형성된 일측 광학면과, 그 반대측 면에 구면 및/또는 비구면으로 이루어진 광학면을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  138. 제137항에 있어서, 상기 평면 상에 형성된 회절 구조는 블레이즈 구조인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  139. 제137항에 있어서, 사용 파장을 λ(㎜), 상기 평면 상에 형성된 회절 구조의 유효 직경 내에 있어서의 원형띠 간격의 최소치를 P1(㎜)이라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
    P1/λ ＜ 30
  140. 제139항에 있어서, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
    P1/λ ＜ 20
  141. 제137항에 있어서, 상기 구면 및/또는 비구면으로 이루어지는 광학면은 굴절면인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  142. 제137항에 있어서, 상기 구면 및/또는 비구면으로 이루어진 광학면은 원형띠모양의 회절 구조가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  143. 제142항에 있어서, 사용 파장을 λ(㎜), 상기 구면 및/또는 비구면으로 이루어진 광학면 상에 형성된 회절 구조의 유효 직경 내에 있어서의 원형띠 간격의 최소치를 P2(㎜)라 하였을 때, 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
    P2/λ ＞ 20
  144. 제137항 내지 제143항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  145. 제137항에 기재된 광학 소자가 제122항에 기재된 커플링 렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  146. 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용의 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되고, 적어도 하나의 면이 비구면으로 이루어진 단체 렌즈로서, 양면 상에 원형띠 형상의 회절 구조가 형성되고, 상기 회절 구조에 있어서 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절 광량을 갖는 회절광의 차수를 ni, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠수를 Mi, 제i면 상에 형성된 회절 구조의 원형띠 간격의 최소치를 Pi(㎜)라 하고, 대물 렌즈 전계의 초점 거리를 f(㎜)라 하고, 사용 파장을 λ(㎜)라 한 때, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 렌즈.
    0.10 ≤ λㆍfㆍΣ(ni/(MiㆍPi2)) ≤ 3.00
  147. 제146항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.20 ≤ λㆍfㆍΣ(ni/(MiㆍPi2)) ≤ 2.50
  148. 제146항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    2.0 ≤ fD/f ≤ 30.0
    단, fD : 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 Φbi= niㆍ(b2iㆍhi2＋ b4iㆍhi4＋ b6iㆍhi6＋ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 표현되는 경우에[여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 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], fD = 1/Σ(-2ㆍniㆍb2i)에 의해 정의되는 회절 구조만의 초점 거리(㎜)
    f : 굴절 파워와 상기 회절 구조에 의한 회절 파워를 합한 대물 렌즈 전계의 초점 거리(㎜)
  149. 제146항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  150. 제146항에 있어서, 양면이 비구면으로 이루어져, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.35 < (X1 - X2)ㆍ(N - 1)/(NAㆍf) < 0.55
    단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 정, 광원 방향으로 측정하는 경우를 부로 한다.
    N : 상기 대물 렌즈의 사용파장에 있어서의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 전계의 초점 거리(㎜)
  151. 제150항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.39 < (X1 - X2)ㆍ(N - 1)/(NAㆍf) < 0.52
  152. 제146항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 색수차가 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    ｜ΔfBㆍNA2｜≤ 0.25
    단, ΔfB : 상기 광원의 파장이 ＋1 ㎚ 변화했을 때의 상기 대물 렌즈의 초점 위치의 변화(㎛)
  153. 제146항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -200 ≤ b4iㆍhimax 4/(λㆍfㆍNA4) ≤ -5
    단, b4i: 제i면 상에 형성된 상기 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 Φbi= niㆍ(b2iㆍhi2＋ b4iㆍhi4＋ b6iㆍhi6＋ …)에 의해 정의되는 광로차 함수로 표현되는 경우[여기에서, ni는 상기 제i면 상에 형성된 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 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]의 4차 광로차 함수 계수
    himax: 제i면의 유효 직경의 최대 높이(㎜)
  154. 제146항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    0.4 ≤｜(Ph/Pf) - 2｜≤ 25.0
    단, Pf : 광정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
    Ph : 광정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 상측 개구수의 1/2 개구수에 있어서의 회절 원형띠 간격(㎜)
  155. 제146항에 있어서, 상기 광원의 파장이 ＋10 ㎚ 변화했을 때의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSA(㎛)라 하였을 때, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    ｜ΔSA｜≤ 1.5
  156. 제146항에 있어서, 회절 렌즈로서의 회절 작용과 굴절 렌즈로서의 굴절 작용을 합한 경우, 광원의 파장이 장파장측으로 이동했을 때, 백 포커스가 짧아지는 방향으로 변화하는 축상 색수차 특성을 갖고, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    -1 < ΔCA/ΔSA < 0
    단, ΔCA : 파장의 변화에 대한 축상 색수차의 변화량(㎜)
    ΔSA : 파장의 변화에 대한 마지널 광선의 구면수차의 변화량(㎜)
  157. 제146항에 있어서, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    t ≤ 0.6 ㎜
    λ≤ 500 ㎚
    단, t : 광정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하는 투명 기판의 두께
    λ: 광원의 파장
  158. 제146항에 있어서, 상기 회절 구조에서 발생하는 n차 회절 광량이 다른 어떠한 차수의 회절 광량보다고 크고, 상기 대물 렌즈는 상기 광정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생하기 위해 회절 구조에서 발생한 n차 회절광을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광할 수 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈. 여기에서, n은 0, ±1 이외의 정수이다.
  159. 제146항에 있어서, 상기 회절 구조 중, 적어도 하나의 면 상에 형성된 회절 구조는 n을 0, ±1 이외의 정수로 했을 때, 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중, n차 회절광의 회절 광량이 다른 어떠한 차수의 회절광의 회절 광량보다도 커지도록 각 회절 원형띠의 광축 방향의 단차량이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  160. 제146항에 있어서, 포화 흡수율이 0.5 % 이하인 재료로 형성되어 있는 것을특징으로 하는 대물 렌즈.
  161. 제146항에 있어서, 사용 파장 영역에서 두께가 3 ㎜에 있어서의 내부 투과율이 85 % 이상인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  162. 제146항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 구면수차 중, 3차의 구면수차 성분을 SA1, 5차, 7차 및 9차의 구면수차 성분의 합을 SA2라 한 때, 다음 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
    ｜SA1/SA2｜> 1.0
    단, SA1 : 수차 함수를 제르니케(Zernike)의 다항식으로 전개한 때의 3차 구면 수차 성분
    SA2 : 수차 함수를 제르니케(Zernike)의 다항식으로 전개한 때의 5차 구면 수차 성분과 7차 구면 수차 성분과 9차 구면 수차 성분과의 2제곱의 합의 평방근
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