KR20020096939A - 대물 렌즈, 광픽업 장치 및 기록 및/또는 재생 장치 - Google Patents

대물 렌즈, 광픽업 장치 및 기록 및/또는 재생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 광정보 기록 매체의 정보 기록 재생용으로, 개구수가 0.85보다 커져 상고 특성이 양호하고 또한 단파장 광원을 사용하는 고밀도 광픽업 장치에 적합하고 작동 거리가 충분히 확보되어 경량인 비구면 단일 볼 대물 렌즈, 광픽업 장치 및 기록 및 재생 장치를 제공하는 것이다.
이 대물 렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면이 된 단일 볼이며, 다음 식을 충족시킨다[대물 렌즈의 광정보 기록 매체측의 개구수(NA), 광축 상의 두께(d)(㎜), 무한원 물체에서의 초점 거리(f)(㎜), 광원측 면의 유효 직경(Ф1)(㎜), 광축에 수직으로 광원측 면의 정점에 접하는 평면과 유효 직경 최주변에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(X1)(㎜), 마찬가지로 광정보 기록 매체측에서의 광축 방향의 차(X2)(㎜), 광원 파장에서의 굴절율(n), 결상 배율(m)].
0.85 < NA < 0.98, 0.80 < d/f < 3.00,
0.5 < Ф1 < 5.8,
0.47 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ√(1 + ｜m｜)] < 0.75

Description

대물 렌즈, 광픽업 장치 및 기록 및/또는 재생 장치{OBJECTIVE LENS, OPTICAL PICKUP APPARATUS, AND RECORDING AND/OR REPRODUCING APPARATUS}
본 발명은, 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈, 이 대물 렌즈를 포함하는 광픽업 장치 및 이 광픽업 장치를 포함하는 기록 및 재생 장치에 관한 것이다.
최근, 발진 파장 400 ㎚ 정도의 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저 등의 광원과, 개구수가 0.85 정도까지 높아진 대물 렌즈를 이용한 새로운 고밀도 기록 광픽업 시스템의 연구 및 개발이 진행되고 있다. 광디스크나 광자기 디스크 등의 광학 기록 매체의 기록 밀도는 대물 렌즈에 의해 정보 기록면 상에 집광되는 스폿의 면적[= kㆍ(λ/NA)2), 단 k는 비례 정수, λ는 광원의 파장, NA는 대물 렌즈의 개구수]에 반비례하여 증대한 것은 이미 알려진 사실이다. 광학 기록 매체의 고밀도화를 도모하기 위해서는 대물 렌즈의 개구수를 높게 하는 것 외에, 광원 파장을 짧게 하는 방법이 있지만, 350 ㎚보다 짧은 파장 영역에서는 렌즈 재료의 광투과율이 급격하게 저하하므로 실용상 충분한 광이용 효율을 얻을 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 새로운 광픽업 시스템에서는 보다 한층 고밀도화를 위해 대물 렌즈의 다른 고개구수화가 요구되는 것이 예상된다.
상기 고밀도 기록 광픽업 시스템에는 2군 구성의 대물 렌즈가 탑재되어 있지만, 고NA의 2군 구성의 대물 렌즈에서는 렌즈간의 편심 허용도가 작으므로, 제1 렌즈와 제2 렌즈를 조립할 때의 공정수의 증대, 생산 효율의 악화 및 비용 상승이 초래된다.
또한, 대물 렌즈의 초점 심도(d)는 개구수의 제곱에 반비례하므로, 개구수가 커질수록 초점 심도는 작아지고, 대물 렌즈의 포커싱용 액튜에이터에 요구되는 응답 속도나 정밀도는 점점 높아진다. 2군 구성의 대물 렌즈는 단일 볼 렌즈에 비해 중량이 크기 때문에, 액튜에이터의 대형화와 비용 상승이 초래된다.
또, 고NA의 2군 구성의 대물 렌즈는 단일 볼 렌즈에 비해 작동 거리가 작아지는 경향이 있다. 고NA 대물 렌즈의 설계에 있어서, 작동 거리의 충분한 확보는 광기록 매체의 파괴를 막는 의미에서 중요한 문제이다.
이상으로부터, 고NA의 대물 렌즈는 조립 조정할 필요가 없고, 경량이면서도 또한 작동 거리를 충분히 확보할 수 있는 단일 볼 렌즈인 것이 바람직하다.
그런데, 광학 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 비구면 단일 볼 렌즈에서는, 비구면 수차 보정 작용에 의해 구면 수차와 코마 수차를 보정하지만, NA가 커지면, 파면 수차로서의 진구와의 오차가 커져, 상고 특성이 열화된다는 과제가 있다.
또한, 대물 렌즈의 초점 심도가 작아지면, 광원에 대물 렌즈의 포커싱을 추종할 수 없는 순간적인 파장 변동이 일어난 경우에 생기는 디포커스 성분이 커진다. 따라서, 개구수가 커질수록 보다 엄밀하게 대물 렌즈의 색수차를 보정해야만 한다.
도1은 본 실시 형태의 광픽업 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도2는 본 실시 형태의 다른 광픽업 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도3은 실시예1에 관한 광로도.
도4는 실시예1에 관한 구면 수차도.
도5는 실시예2에 관한 광로도.
도6은 실시예2에 관한 구면 수차도.
도7은 실시예3에 관한 광로도.
도8은 실시예3에 관한 구면 수차도.
도9는 실시예4에 관한 광로도.
도10은 실시예4에 관한 구면 수차도.
도11은 실시예5에 관한 광로도.
도12는 실시예5에 관한 구면 수차도.
도13은 실시예6에 관한 광로도.
도14는 실시예6에 관한 구면 수차도.
도15는 실시예7에 관한 광로도.
도16은 실시예7에 관한 구면 수차도.
도17은 실시예8에 관한 광로도.
도18은 실시예8에 관한 구면 수차도.
도19는 실시예9에 관한 광로도.
도20은 실시예9에 관한 구면 수차도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광원
2 : 커플링 렌즈
3 : 빔 정형 프리즘 페어
4 : 편향 빔 분할기
5 : 빔 익스팬더
6 : 1/4 파장판
7 : 조리개
8 : 대물 렌즈
9 : 보호층
9' : 정보 기록면
10 : 2축 액튜에이터
11 : 1축 액튜에이터
12 : 원통형 렌즈
13 : 포커싱 렌즈
14 : 광검출기
본 발명은, 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서, 개구수가 0.85보다 커지고, 상고 특성이 양호한 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 파장이 400 ㎚ 정도로 짧은 광원을 사용하는 고밀도 광픽업 장치에 이용하는 데 적합한, 개구수가 0.85보다 커진 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 개구수가 0.70보다 커진 비구면 단일 볼 렌즈에 있어서, 상고 특성이 양호하며, 작동 거리가 충분히 확보되고, 또한 경량인 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 이들의 대물 렌즈를 탑재한 광픽업 장치 및 기록 및 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 제1 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면이 된 단일 볼 렌즈이며, 상기 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측의 개구수(NA), 광축 상의 두께(d)(㎜), 무한원 물체에서의 초점 거리(f)(㎜) 및 광원측 면의 유효 직경(Ф1)(㎜)의 값이 각각 다음 식 (1), (2), (3)을 만족시키는 것을 특징으로 한다.
0.85 < NA < 0.98(1)
0.80 < d/f < 3.00(2)
0.5 < Ф1 < 5.8(3)
이 대물 렌즈에 따르면, 광정보 기록 매체에 기록 및/또는 재생을 행하는 데 필요한 소정의 대물 렌즈의 상측 개구수(NA)를 0.85 이상으로 높임으로써, 정보 기록면 상에 집광하는 스폿 사이즈를 작게 할 수 있으므로, 보다 고밀도로 기록 및/또는 보다 고밀도로 기록된 정보의 재생이 광정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 또한, 적어도 하나의 면을 비구면으로 함으로써, 구면 수차나 코마 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 이 때, 광원측 면을 비구면으로 하는 것이 바람직하고, 그에 의해 여러 수차를 보다 양호하게 보정할 수 있다. 또, 단일 볼 렌즈로 함으로써, 조립 조정이 불필요해지므로, 생산 효율의 향상 및 비용 절감을 달성할 수 있다.
본 발명에 의한 제1 대물 렌즈는 (1)식을 충족시키는 것이 바람직하며, (1)식은 NA가 0.85보다 큰 단일 볼 렌즈에 있어서 양호한 상고 특성을 얻기 위한 렌즈의 광축 상의 두께(d)와 초점 거리(f)와의 적합한 조건으로서, 하한 이상이면, 상고 특성을 파면 수차로 평가했을 때의 3차 진구와의 오차 성분이 지나치게 커지지 않고, 5차 이상의 고차 코마 성분이 지나치게 커지지 않는다. (1)식의 상한 이하이면, 상고 특성을 파면 수차로 평가했을 때의 3차 구면 수차 성분이 지나치게 커지지 않고, 5차 진구와의 오차 성분이 지나치게 커지지 않으며, 3차 코마 성분이 지나치게 커지지 않고, 비점 격차가 지나치게 커지지 않는다.
또한, (2)식의 상한 이하이면, 렌즈의 광축 상의 두께가 지나치게 커지지 않으므로, 렌즈를 경량으로 할 수 있어 보다 소형의 액튜에이터에서의 구동이 가능해진다. 또, (2)식의 상한 이하이면, 렌즈의 광축 상의 두께가 지나치게 커지지 않으므로, 작동 거리를 충분히 확보할 수 있다. 상기한 작용을 달성하기 위해서는, 다음 식 (2')를 충족시키는 것이 보다 바람직하다.
1.10 ≤ d/f ≤ 1.90(2')
또, 본 발명의 제1 대물 렌즈는 (3)식을 충족시키는 것이 바람직하다. 고NA의 대물 렌즈는 비교적 저NA의 CD, DVD용의 종래 광픽업용 대물 렌즈에 비해 작동 거리가 작아지는 경향이 있는 결과, 대물 렌즈의 구경을 크게 하면 작동 거리를 확보하는 것은 가능하지만, 그 경우 대물 렌즈의 중량이 커지기 때문에 액튜에이터의 대형화나 비용 상승이 초래된다. 그래서, 본 발명의 대물 렌즈의 광원측 면에 입사하는 광속 직경의 상한을 (3)식과 같이 정했다.
또한, 본 발명에 의한 제2 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면이 된 단일 볼 렌즈이며, 다음 식 (4), (5), (6)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
0.80 < d/f < 3.00(4)
0.47 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ√(1 + ｜m｜)] < 0.80(5)
0.5 < Ф1 < 5.8(6)
단, d : 상기 대물 렌즈의 광축 상의 두께(㎜) X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 함, X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 함, n : 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의 굴절율, f : 상기 대물 렌즈의 무한원 물체에서의 초점 거리(㎜), m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율, Ф1 : 광원측 면의 유효 직경(㎜)
상술한 제2 대물 렌즈에 있어서, (5)식은 NA가 0.85보다 큰 단일 볼 렌즈에 있어서 구면 수차를 양호하게 보정하기 위한 광원측 면과 광정보 기록 매체측 면의 새그량에 관한 조건식이다. X1이 플러스이고 그 절대치가 작을수록, X2가 마이너스이고 그 절대치가 작을수록 마지널 광선의 구면 수차를 보정 과잉으로 하는 효과가 커지고, X1이 플러스이고 그 절대치가 클수록, X2가 마이너스이고 그 절대치가 클수록 마지널 광선의 구면 수차를 보정 부족으로 하는 효과가 커지므로, 구면 수차를 보정하기 위해서는 (X1 - X2)는 일정 범위 내에 있는 것이 필요하다.
이상으로부터, 본 발명에 의한 제2 대물 렌즈는 (5)식을 충족시키는 것이 바람직하며, 하한 이상에서 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다. 상기 작용을 달성하기 위해서는, 후술하는 (21)식을 충족시키는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상술한 (1), (3)식과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제2 대물 렌즈에 있어서 상기 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측의 개구수(NA)의 값이 다음 식 (7)을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.70 < NA < 0.98(7)
또한, 본 발명에 의한 제3 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 파장(λ)의 광원을 갖는 광픽업 장치용 대물 렌즈인 동시에, 적어도 하나의 면이 비구면이 된 단일 볼 렌즈이며, 상기 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측의 개구수(NA) 및 상기 파장(λ)의 값이 각각 다음 식 (8), (9)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
0.85 < NA < 0.98(8)
350 ㎚ < λ < 550 ㎚(9)
광원으로서 파장이 (9)식을 충족시키는 단파장 광원을 사용하는 광픽업 장치에, 본 발명에 의한 제3 대물 렌즈를 탑재하면, 보다 고밀도로 기록 및/또는 보다 고밀도로 기록된 정보 재생이 광정보 기록 매체에 대해 가능해진다. 이러한 단파장 광원으로서는, GaN 등의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 레이저나, SHG 레이저를 이용할 수 있다. 또한, 상술한 (1)식과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제3 대물 렌즈에 있어서 상기 대물 렌즈의 광축 상의 두께(d)(㎜), 무한원 물체에서의 초점 거리(f)(㎜) 및 광원측 면의 유효 직경(Ф1)(㎜)의 값이 각각 다음 식 (10), (11)을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.80 < d/f < 3.00(10)
0.5 < Ф1 < 5.8(11)
또한, 본 발명에 의한 제4 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면이 되는 동시에, 적어도 하나의 면 상에 링형상의 회절 구조가 형성된 단일 볼 렌즈이며, 상기 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측 개구수(NA), 광축 상의 두께(d)(㎜) 및 무한원 물체에서의 초점 거리(f)(㎜)의 값이 각각 다음 식 (12), (13)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
0.85 < NA < 0.98(12)
0.95 < d/f < 3.00(13)
반도체 레이저로부터 출사되는 레이저광은 일반적으로 단파장(싱글 모드)이며, 색수차는 없다고 생각되지만, 실제로는 온도 변화나 출력 변화 등에 의해 중심 파장이 순간적으로 수 ㎚ 건너뛰어, 모드호핑을 일으키는 경우가 있다. 대물 렌즈의 초점 심도(d)는 잘 알려진 바와 같이 d ∝ λ/(NA)2(λ는 광원 파장, NA는 대물 렌즈의 개구수)로 표현된다. 따라서, NA가 커질수록 초점 심도는 작아지므로, NA가 0.85보다 커진 대물 렌즈에서는 반도체 레이저의 모드호핑에 의해 생기는 색수차에 의한 디포커스는 허용할 수 없는 문제가 되므로, 대물 렌즈의 색수차 보정을 보정할 필요가 있다. 또한, 일반적인 광학 재료에서는 파장이 짧아질수록 파장 변화에 의한 굴절율 변화가 커지므로, 단파장 반도체 레이저를 사용하는 경우, 모드호핑에 의해 대물 렌즈에서는 색수차가 크게 발생한다. 광원 파장이 짧아질수록 대물 렌즈의 초점 심도는 작아지므로, 근소한 디포커스조차도 허용되지 않고, 단파장 반도체 레이저를 사용하는 경우에는 대물 렌즈의 색수차 보정의 필요성은 점점높아진다. 색수차를 보정하는 방법으로서는, 예를 들어 상대적으로 아베수가 큰 플러스 렌즈와 상대적으로 아베수가 작은 마이너스 렌즈와의 접합 더블릿으로 하는 방법이 있지만, 이 경우 대물 렌즈의 중량이 커져 버리므로, 포커싱용 액튜에이터로의 부담이 되는 관점상 바람직하지 못하다.
그래서, 제4 대물 렌즈와 같이, 적어도 하나의 면 상에 링형상의 회절 구조를 설치하면, 렌즈매수를 늘리는 일 없이 색수차의 보정을 할 수 있다. 또한, 상술한 (1), (2)식과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제4 대물 렌즈에 있어서 상기 대물 렌즈는 파장(λ)의 광원을 갖는 광픽업 장치용 대물 렌즈로서, 상기 파장(λ) 및 광원측 면의 유효 직경(Ф1)(㎜)이 다음 식 (14), (15)를 충족시키는 것이 바람직하다.
350 ㎚ < λ < 550 ㎚(14)
0.5 < Ф1 < 5.8(15)
또한, 본 발명에 의한 제5 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 파장(λ)의 광원을 갖는 광픽업 장치용 대물 렌즈로서, 적어도 하나의 면이 비구면이 되는 동시에, 적어도 하나의 면 상에 링형상의 회절 구조가 형성된 단일 볼 렌즈이며, 상기 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측의 개구수(NA) 및 상기 파장(λ)의 값이 각각 다음 식 (16), (17)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
0.85 < NA < 0.98(16)
350 ㎚ < λ < 550 ㎚(17)
제5 대물 렌즈에 따르면, 상술한 바와 같이 적어도 하나의 면 상에 링형상의 회절 구조를 설치함으로써, 렌즈 매수를 늘리는 일 없이 색수차 보정을 할 수 있다. 또한, 상술한 (1), (9)식과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제5 대물 렌즈에 있어서 상기 대물 렌즈의 광축 상의 두께(d)(㎜), 무한원 물체에서의 초점 거리(f)(㎜) 및 광원측 면의 유효 직경(Ф1)(㎜)의 값이 각각 다음 식 (18), (19)를 충족시키는 것이 바람직하다.
0.80 < d/f < 3.00(18)
0.5 < Ф1 < 5.8(19)
또한, 제1, 제3, 제4, 제5 대물 렌즈는 다음 식 (20)을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.40 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.80(20)
단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 함, X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함, n : 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의굴절율, f : 상기 대물 렌즈의 무한원 물체에서의 초점 거리(㎜), m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
또한, 제1 내지 제5 대물 렌즈는 다음 식 (21)을 충족시키는 것이 더욱 바람직하다.
0.47 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.75(21)
또한, 본 발명에 의한 제6 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면이 된 단일 볼 렌즈이며, 상기 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측 개구수(NA), 광축 상의 두께(d)(㎜) 및 무한원 물체에서의 초점 거리(f)(㎜)의 값이 각각 다음 식 (22), (23)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
0.70 < NA < 0.98(22)
0.80 < d/f < 1.35(23)
제6 대물 렌즈에 따르면, (23)식은 NA의 값이 (22)식을 충족시키는 고NA 단일 볼 대물 렌즈에 있어서, 상고 특성이 양호하고, 또한 충분한 작동 거리가 확보된 경량인 대물 렌즈를 얻기 위한 조건이며, (23)식의 하한 이상이면, 상고 특성을 파면 수차로 평가했을 때의 3차 진구와의 오차 성분이 지나치게 커지지 않고, 5차 이상의 고차 코마 성분이 지나치게 커지지 않는다. 또, 렌즈의 모서리 두께를 충분히 확보할 수 있다. (23)식의 상한 이하이면, 상고 특성을 파면 수차로 평가했을 때의 3차 구면 수차 성분이 지나치게 커지지 않고, 5차 진구와의 오차 성분이 지나치게 커지지 않으며, 3차 코마 성분이 지나치게 커지지 않고, 비점 격차가 지나치게 커지지 않는다. 또, 충분한 작동 거리를 확보할 수 있는 동시에, 렌즈의 체적이 지나치게 커지지 않으므로, 액튜에이터로의 부담을 경감할 수 있다.
또한, 제6 대물 렌즈는 다음 식 (24)를 충족시키는 것이 바람직하다.
0.35 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.70(24)
단, X1 : 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 함, X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 함, n : 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의 굴절율, f : 상기 대물 렌즈의 무한원 물체에서의 초점 거리(㎜), m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
또한, 제6 대물 렌즈는 다음 식 (25)를 충족시키는 것이 더욱 바람직하다.
0.40 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.65(25)
상술한 제6 대물 렌즈에 있어서의 (24)식은, NA의 값이 (22)식을 충족시키는 고NA 단일 볼 대물 렌즈에 있어서 구면 수차를 양호하게 보정하기 위한 광원측 면과 광정보 기록 매체측 면의 새그량에 관한 조건식이다. X1이 플러스이고 그 절대치가 작을수록, X2가 마이너스이고 그 절대치가 작을수록 마지널 광선의 구면 수차를 보정 과잉으로 하는 효과가 커지고, X1이 플러스이고 그 절대치가 클수록, X2가 마이너스이고 그 절대치가 클수록 마지널 광선의 구면 수차를 보정 부족으로 하는 효과가 커지므로, 구면 수차를 보정하기 위해서는 X1 - X2는 일정 범위 내에 있는 것이 필요하다. 이상으로부터, 본 발명에 의한 제6 대물 렌즈는 (24)식을 충족시키는 것이 바람직하고, 하한 이상에서 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 과잉이 되지 않으며, 상한 이하에서 마지널 광선의 구면 수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다. 상기한 작용을 달성하기 위해서는, (25)식을 충족시키는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제6 대물 렌즈는 파장(λ)의 광원을 갖는 광픽업 장치용 대물 렌즈로서, 상기 파장(λ)이 다음 식 (26)을 충족시키는 것이 바람직하다.
350 ㎚ < λ < 550 ㎚(26)
또한, 제1 내지 제6 대물 렌즈는 양면이 비구면이 된 단일 볼 렌즈인 것이 바람직하다. 구면 수차 및 코마 수차를 보다 정밀하게 보정하기 위해서는, 이와 같이 양면을 비구면으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제1 내지 제6 대물 렌즈의 광원측 면의 근축 곡률 반경(r1)(㎜)의 값이 다음 식 (27)을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.25 < r1/[nㆍfㆍ(1 - ｜m｜)] < 0.65(27)
(27)식은, 상고 특성의 코마 수차 성분을 양호하게 보정하기 위한 조건식이며, (27)식의 하한 이상이면, 정현 조건의 고차 영역이 지나치게 언더가 되지 않고, 상한 이하이면, 정현 조건의 고차 영역이 지나치게 오버가 되지 않는다. 상기 작용을 달성하기 위해서는 다음 식 (27')을 충족시키는 것이 보다 바람직하다.
0.35 < r1/[nㆍfㆍ(1 - ｜m｜)] < 0.55(27')
또한, 제1 내지 제6 대물 렌즈는 광정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하고 있는 보호층의 두께에 대응한 구면 수차 보정이 이루어지고, 상기 보호층의 두께(t)(㎜)의 값이 다음 식 (28)을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.0 ≤ t < 0.15(28)
(28)식은, 광정보 기록 매체의 스큐에 의해 생기는 코마 수차를 억제하기 위한, 광정보 기록 매체 보호층의 가장 적절한 두께에 관한 조건식이다. 대물 렌즈의 개구수가 0.85보다 커진 경우는 광정보 기록 매체의 보호층의 두께를 0.15 ㎜보다 작게 함으로써, CD나 DVD 등의 종래의 광정보 기록 매체와 같은 정도, 혹은 동등 이상의 스큐 마진을 확보할 수 있다. 보호층의 두께가 영이면, 디스크 스큐에 의해 코마 수차는 생기지 않으므로, 본 발명에 의한 각 대물 렌즈는 보호층의 두께가 영에 대응한 구면 수차 보정, 즉 대물 렌즈만으로 구면 수차가 보정되도록 해도 좋다.
또한, 제1 내지 제6 대물 렌즈는 광학 플라스틱 재료로 형성되는 것으로, 고NA 대물 렌즈일지라도 중량 및 관성이 작으므로, 포커싱용 액튜에이터로의 부담을 경감할 수 있고, 또한 액튜에이터에 의한 대물 렌즈의 보다 정밀한 위치 제어가 가능해진다. 그 결과, 포커싱 오차의 저감, 액튜에이터의 소형화, 액튜에이터의전력 절약화 등을 달성할 수 있다. 또한, 광정보 기록 매체와 접촉한 경우에 광정보 기록 매체의 파손을 막을 수 있다. 또한, 금형을 이용한 사출 성형법에 의해, 저렴하게 대량 생산할 수 있다. 플라스틱 재료로서는, 사용 파장 영역에서 두께 3 ㎜에 있어서의 광투과율이 85 % 이상이며 포화 흡수율이 0.5 % 이하인 재료가 바람직하다. 이러한 플라스틱 재료로서, 폴리오레핀계 수지가 바람직하며, 폴리올레핀계 중 노르보르넨계 수지가 보다 바람직하다.
또한, 제1 내지 제6 대물 렌즈는 광학 유리 재료로 형성됨으로써, 광학 유리는 광학 플라스틱에 비하여 굴절율이 높으므로, 광원측 면의 비구면 예상 각도를 완화할 수 있어, 금형 가공을 정확하게 행할 수 있게 된다. 또한, 광학 유리는 광학 플라스틱에 비해 내환경성이 높으므로, 온도 및 습도 변화 등의 환경 변화를 일으킨 경우의 대물 렌즈 결상 성능의 열화가 적어진다.
상술한 본 발명에 의한 각 대물 렌즈는, 물점을 무한원으로 하는 이른바 무한계의 렌즈에 한정되지 않고, 물점이 유한 거리로 하는 유한계의 렌즈로서도 좋다. 무한원 물체로부터의 평향 광속에 대해 수차가 최소가 되도록 수차 보정하는 경우는 트래킹 오차/포커싱 오차의 저감을 위해 대물 렌즈를 움직여도 대물 렌즈로의 입사 조건의 변화가 적으므로, 수차 변화가 적다. 또한, 이 대물 렌즈를 유한 거리에 있는 물체로부터의 발산 광속에 대해 수차가 최소가 되도록 수차 보정하는 경우는 워킹 디스턴스를 보다 크게 확보할 수 있으므로, 대물 렌즈와 광정보 기록 매체와의 충돌을 막을 수 있다. 또한, 이 대물 렌즈를 상측 물체를 향하는 수렴 광속에 대해 오차가 최소가 되도록 수차 보정하는 경우는 대물 렌즈로의 광선의 입사각이 작아지므로, 제조시의 편심 오차에 의한 수차 열화를 억제할 수 있어, 만들기 쉬운 대물 렌즈로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광픽업 장치는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 정보 기록면으로부터의 반사광을 수광하기 위해 검출함으로써, 상기 광정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광픽업 장치로서, 상기 대물 렌즈에 상술한 제1 내지 제6 대물 렌즈 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 한다.
이 광픽업 장치에 따르면, 개구수가 보다 크고 상고 특성이 양호한 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 사용함으로써, 파장이 400 ㎚ 정도로 짧은 광원을 사용하여 고밀도의 기록 및 재생이 가능해지고, 또한 작동 거리를 충분히 확보할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 기록 및 재생 장치는 상술한 광픽업 장치를 탑재하고, 음성 및/또는 화상의 기록 및/또는 음성 및/또는 화상의 재생을 행하는 것이다. 이 기록 및 재생 장치에 따르면, 고밀도의 기록 및 재생이 가능해진다.
이하, 본 발명에 의한 실시 형태의 광픽업 장치에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도1은 본 실시 형태의 광픽업 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도1에 도시한 픽업 장치에서는, 파장(λ)이 40O ㎚ 정도의 단파장 광원(1)으로부터의 광속이 편향 빔 분할기(4), 1/4 파장판(6), 커플링 렌즈(2) 및 조리개(7)를 통과하고, 대물 렌즈(8)에 의해 광정보 기록 매체의 보호층(9)을 통해 정보 기록면(9)에 집광된다. 정보 기록면(9')으로부터의 반사광은 대물 렌즈(8) 및 커플링 렌즈(2) 등을 통과한 후, 편향 빔 분할기(4)에 의해 반사되어 원통형 렌즈(12)를 통과하여 광검출기(14)를 향한다.
또한, 구면 수차 보정 수단으로서의 커플링 렌즈(2)는, 구면 수차 보정 수단의 구동 수단으로서의 1축 액튜에이터(11)에 의해 도1의 광축 방향에 따라서 변이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 대물 렌즈(8)는 2축 액튜에이터(10)에 의해 포커싱 방향 및 트래킹 방향으로 구동된다. 또, 1축 액튜에이터(11)는 보이스 코일 액튜에이터나 피에조 액튜에이터 등을 이용할 수 있다.
도1의 광픽업 장치에 있어서, 광원 개체간의 파장의 변동, 온도 변화나 습도 변화 등의 환경 변화, 광정보 기록 매체의 보호층의 두께 오차 및 대물 렌즈의 제조 오차 등에 기인하여 집광 광학계 중에서 구면 수차가 변동한 경우, 커플링 렌즈(2)를 1축 액튜에이터(1)에 의해 광축 방향으로 변이시키고, 커플링 렌즈(2)로부터 출사되는 광속 마지널 광선의 기울기각을 변화시킴으로써 구면 수차를 보정할 수 있다.
도1에 있어서 대물 렌즈(8)로서 본 발명에 의한 개구수(NA)가 보다 크고 상고 특성이 양호한 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 이용하고, 광원(1)은 파장(λ)이 400 ㎚ 정도로 짧은 광원을 사용하므로, 고밀도의 기록 및 재생이 가능해지고, 대물 렌즈(8)와 광정보 기록 매체의 보호층(9)과의 사이의 작동 거리를 충분히 확보할 수 있다.
다음에, 도2에 의해 다른 광픽업 장치에 대해 설명한다. 도2에 도시한 광픽업 장치에서는 파장(λ)이 400 ㎚ 정도의 단파장 광원(1)으로부터의 광속이 커플링렌즈(2), 빔 정형 프리즘 페어(3), 편향 빔 분할기(4), 빔 익스팬더(5), 1/4 파장판(6) 및 조리개(7)를 통과하고, 대물 렌즈(8)에 의해 광정보 기록 매체의 보호층(9)을 거쳐서 정보 기록면(9')에 집광된다. 정보 기록면(9')으로부터의 반사광은 대물 렌즈(8) 및 빔 익스팬더(5) 등을 통과한 후, 편향 빔 분할기(4)에 의해서 반사되어 원통형 렌즈(12), 포커싱 렌즈(13)를 통과하여 광검출기(14)를 향한다.
또한, 구면 수차 보정 수단으로서의 빔 익스팬더(5)는 마이너스 렌즈(5a)와 플러스 렌즈(5b)를 구비하고, 마이너스 렌즈(5a)가 구면 수차 보정 수단의 구동 수단으로서의 1축 액튜에이터(11)에 의해 도2의 광축 방향에 따라서 변이 가능하게 구성되어 있다. 도2의 광픽업 장치에서는, 상술한 바와 같은 원인으로 집광 광학계 중에서 구면 수차가 변동한 경우, 커플링 렌즈(2)와 대물 렌즈(8) 사이에 배치된 빔 익스팬더(5)의 마이너스 렌즈(5a)를 1축 액튜에이터(11)에 의해 광축 방향으로 변이시킴으로써 구면 수차를 보정할 수 있다. 또, 플러스 렌즈(5b)를 광축 방향으로 변이시키도록 해도 좋다.
또한, 도1 및 도2의 광픽업 장치는 도시하지 않았지만, 정보 기록면(9')으로부터의 반사광을 검출함으로써 집광 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 검출하고, 그 검출 결과에 의거하여 구면 수차 오차 신호를 생성하는 구면 수차 검출 수단을 갖는다. 구면 수차 오차 신호가 제로가 되도록, 구면 수차 보정 수단으로서의 커플링 렌즈(2), 또는 빔 익스팬더(5)의 마이너스 렌즈(5a)를 구동시킨다. 이러한 구면 수차 검출 수단 및 구면 수차 검출 수단에 있어서의 구면 수차 검출 방법으로서는, 예를 들어 동일 출원인에 의한 일본 특허 출원 2001-108378호에 기재되어 있는 것을 이용할 수 있다. 또, 상술한 구면 수차 검출 수단은 구면 수차 보정 수단과 광원과의 사이의 광로 중에 배치된다.
또한, 도1 및 도2의 광픽업 장치에 있어서 구면 수차 보정 수단으로서, 상술한 커플링 렌즈(2)나 빔 익스팬더(5) 외에 광축에 수직인 방향의 굴절율 분포가 전기적으로 변화하는 소자를 이용할 수 있다. 이 경우, 가동부가 불필요해지므로, 광픽업 장치의 경량화 및 비용 절감을 달성할 수 있다. 이러한 굴절율 분포 가변 소자로서는, 예를 들어 액정 분자를 광축에 수직인 면 내에서 임의의 X 방향에 일치하게 하여 배열시킨 액정 소자(1)와, 액정 분자를 광축에 수직인 면 내에서 임의의 X 방향과는 수직인 Y 방향에 일치하게 하여 배열시킨 액정 소자(2)를 1/2 파장판과 유리 기판을 사이에 두고 교대로 적층시킨 액정 소자를 이용할 수 있다. 액정 소자(1)와 액정 소자(2) 각각에 전압을 인가함으로써, 굴절율 분포 가변 소자로서의 액정 소자로부터의 출사파면의 위상 X 방향 성분 및 Y 방향 성분을 독립적으로 제어함으로써 집광 광학계에서 발생한 구면 수차의 변동을 보정할 수 있다. 또, 굴절율 분포 가변 소자는 광축에 관하여 대략 대칭인 굴절율 분포를 형성할 수 있는 것이면 좋고, 상기의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도2에 있어서 대물 렌즈(8)로서 도1과 같이 본 발명에 의한 개구수(NA)가 보다 크고 상고 특성이 양호한 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 이용하여, 광원(1)은 파장(λ)이 400 ㎚ 정도로 짧은 광원을 사용하므로, 고밀도의 기록 및 재생이 가능해지고, 대물 렌즈(8)와 광정보 기록 매체의 보호층(9)과의 사이의 작동 거리를 충분히 확보할 수 있다.
[실시예]
다음에, 도1, 도2의 광픽업 장치에 적용 가능한 비구면 단일 볼 대물 렌즈의 실시예1 내지 실시예9에 대해 설명한다. 각 실시예의 데이터 일람표를 표1에 나타낸다.
실시예 일람표
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
재료 유리 유리 유리 유리 유리
NA 0.88 0.90 0.90 0.93 0.95
F 1.70 1.67 1.67 1.61 1.58
Ф1 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
M 0 0 0 0 0
WD 0.29 0.29 0.66 0.31 0.27
D 2.72 2.60 1.55 2.29 2.36
λ 405 405 405 405 405
d/f 1.60 1.56 0.93 1.42 1.49
(X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ√(1 + ｜m｜)] 0.49 0.52 0.61 0.63 0.67
r1/[nㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] 0.48 0.47 0.41 0.44 0.44
실시예6 실시예7 실시예8 실시예9
재료 플라스틱 플라스틱 플라스틱 유리
NA 0.90 0.90 0.80 0.85
F 1.67 1.67 1.88 1.76
Ф1 3.00 3.00 3.00 3.00
M 0 0 0 0
WD 0.30 0.31 0.77 0.70
D 2.61 2.48 1.90 1.67
λ 405 405 405 405
d/f 1.57 1.49 1.01 0.95
(X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ√(1 + ｜m｜)] 0.56 0.52 0.48 0.55
r1/[nㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] 0.44 0.45 0.41 0.42
또, 본 실시예의 렌즈에 있어서의 비구면은 광축 방향을 X축, 광축에 수직인 방향의 높이를 h, 굴절면의 곡률 반경을 r이라 했을 때 다음의 수학식 1로 나타낸다. 단, κ를 원뿔 계수, A2i를 비구면 계수로 한다.
또한, 본 실시예의 렌즈에 설치한 링형상의 회절면은 광로차 함수(Φb)로서 다음의 수학식 2에 의해 나타낼 수 있다. 여기서, h는 광축에 수직인 높이이며, b2i는 광로차 함수의 계수이다.
실시예1은, f = 1.70 ㎜, NA O.88, t = 0.05 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예1의 렌즈 데이터를 표2에 나타낸다. 렌즈 재료는 광학 유리(HOYA 제품 : M-LaC 130)로 하였다. 도3에 실시예1에 관한 광로도를 도시하고, 도4에 실시예1에 관한 구면 수차도를 도시한다. 또, 도4의 구면 수차도에 있어서, SA(Spherical Aberration)는 설계 기준 파장에 있어서의 구면 수차이며, SC(Sine Condition)는 정현 조건이다. 후술하는 각 구면 수차도에 있어서도 동일하다.
실시예2는, f = 1.67 ㎜, NA 0.90, t = 0.05 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예2의 렌즈 데이터를 표3에 나타낸다. 렌즈 재료는 광학 유리(HOYA 제품 : M-LaC 130)로 하였다. 도5에 실시예2에 관한 광로도를 도시하고, 도6에 실시예2에 관한 구면 수차도를 도시한다.
실시예3은, f = 1.67 ㎜, NA 0.90, t = 0.10 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예3의 렌즈 데이터를 표4에 나타낸다. 렌즈 재료는 광학 유리(HOYA 제품 : TAFD 30)로 하였다. 도7에 실시예3에 관한 광로도를 도시하고, 도8에 실시예3에 관한 구면 수차도를 도시한다.
실시예4는, f = 1.61 ㎜, NA 0.93, t = 0.03 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예4의 렌즈 데이터를 표5에 나타낸다. 렌즈 재료는 광학 유리(HOYA 제품 : NBFD 13)로 하였다. 도9에 실시예4에 관한 광로도를 도시하고, 도10에 실시예4에 관한 구면 수차도를 도시한다.
실시예5는, f = 1.58 ㎜, NA 0.95, t = 0.03 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예5의 렌즈 데이터를 표6에 나타낸다. 렌즈 재료는 광학 유리(HOYA 제품 : M-LaC 130)로 하였다. 도11에 실시예5에 관한 광로도를 도시하고, 도12에 실시예5에 관한 구면 수차도를 도시한다.
실시예6은, f = 1.67 ㎜, NA 0.90, t = 0.05 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예6의 렌즈 데이터를 표7에 나타낸다. 렌즈 재료는 폴리오레핀계의 노르보르넨계 수지로서, 사용 파장 영역에서의 두께 3 ㎜에 있어서의 광투과율은 95 % 이상, 포화 흡수율은 0.01 % 이하, 비중은 약 1.0인 광학 플라스틱으로 했다. 도13에 실시예6에 관한 광로도를 도시하고, 도14에 실시예6에 관한 구면 수차도를 도시한다.
실시예7은, f = 1.67 ㎜, NA 0.90, t = 0.05 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예7의 렌즈 데이터를 표8에 나타낸다. 렌즈 재료는 실시예6의 재료와 동일한 광학 플라스틱이므로 설명은 생략한다. 또한, 광원측 면을 회절면으로 함으로써, 축상 색수차를 보정하였으므로, +1 ㎚의 모드호핑을 일어난 경우의 파면 수차의 디포커스 성분을 0.006 λrms(계산치)로 작게 억제할 수 있었다. 이 때, 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 나타내는 광로차 함수의 계수를 1차 회절광이 최대인 회절광량을 갖도록 설계했다. 도15에 실시예7에 관한 광로도를 도시하고, 도16에 실시예7에 관한 구면 수차도를 도시한다.
이상의 실시예1 내지 실시예7의 대물 렌즈에서는 상술한 (2)식, (21)식, (27)식을 충족시키도록 설계함으로써, 상고 특성을 양호하게 보정했다.
실시예8은, f = 1.88 ㎜, NA 0.80, t = 0.10 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예8의 렌즈 데이터를 표9에 나타낸다. 렌즈 재료는 실시예6의 재료와 동일한 광학 플라스틱이므로 설명은 생략한다. 도17에 실시예8에 관한 광로도를 도시하고, 도18에 실시예8에 관한 구면 수차도를 도시한다.
실시예9는, t = 1.76 ㎜, NA 0.85, t = 0.10 ㎜, λ = 405 ㎚, m = 0의 양면 비구면 단일 볼 렌즈이다. 실시예9의 렌즈 데이터를 표10에 나타낸다. 렌즈 재료는 광학 유리(HOYA 제품 : TAFD 30)로 하였다. 도19에 실시예9에 관한 광로도를 도시하고, 도20에 실시예9에 관한 구면 수차도를 도시한다.
이상 제8, 실시예9의 대물 렌즈에서는, 상술한 (23)식, (25)식, (27)식을 충족시키도록 설계함으로써, 상고 특성을 양호하게 보정하는 동시에, 광원측 면으로 입사하는 광속 직경이 3 ㎜인 소경의 고NA 렌즈이면서, 작동 거리를 0.7 ㎜ 이상을 확보하였다.
또, 상술한 표 또는 도면에서는 10의 제곱의 표현에 E(또는 e)를 이용하여, 예를 들어 E-02(= 10-2)와 같이 나타내는 경우가 있다.
본 발명에 따르면, 광정보 기록 매체의 정보 기록 및/또는 재생용 대물 렌즈에 있어서, 개구수가 0.85보다 커지고, 상고 특성이 양호한 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 제공할 수 있고, 또한 파장이 400 ㎚ 정도로 짧은 광원을 사용하는 고밀도 광픽업 장치에 이용하는 데 적합한 개구수가 0.85보다 커진 비구면 단일 볼 대물렌즈를 제공할 수 있다. 또한, 개구수가 0.70보다 커진 비구면 단일 볼 렌즈에 있어서, 상고 특성이 양호하고 작동 거리가 충분히 확보되고, 또한 경량인 비구면 단일 볼 대물 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 대물 렌즈를 탑재하고, 고밀도의 기록 및 재생이 가능해지는 광픽업 장치 및 기록 및 재생 장치를 제공할 수 있다.

Claims (22)

  1. 광정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물 렌즈이며,
    적어도 하나의 비구면을 포함하고,
    상기 대물 렌즈는 단일 렌즈이며,
    0.85 < NA < 0.98
    0.80 < d/f < 3.00
    0.5 < Ф1 < 5.8이고,
    여기서, NA는 광정보 기록 매체측의 개구수이고,
    d는 광축 상의 두께(mm)이고,
    f는 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    Ф1는 광원측 면의 유효 직경(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  2. 광정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물 렌즈이며,
    적어도 하나의 비구면을 포함하고,
    상기 대물 렌즈는 단일 렌즈이고
    0.80 < d/f < 3.00
    0.47 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.80
    0.5 < Ф1 < 5.8이고,
    여기서, d는 광축 상의 두께(mm)이고,
    X1은 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 하고,
    X2는 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 하며,
    n은 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의 굴절율이고,
    f는 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이고,
    Ф1는 광원측 면의 유효 직경(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광정보 기록 매체측의 개구수의 값은
    0.70 < NA < 0.98의 식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  4. 파장(λ)의 광원을 갖는 광 픽업 장치에서 광정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물 렌즈이며,
    적어도 하나의 비구면을 포함하고,
    상기 대물 렌즈는 단일 렌즈이며,
    0.85 < NA < 0.98
    350 ㎚ < λ < 550 ㎚이고,
    NA는 광정보 기록 매체측의 개구수인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  5. 제4항에 있어서,
    0.80 < d/f < 3.00
    0.5 < Ф1 < 5.8이고,
    d는 광축 상의 두께(mm)이고,
    f는 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    Ф1는 광원 측의 유효 직경(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  6. 광정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물 렌즈이며,
    적어도 하나의 비구면과,
    적어도 하나의 표면에서 링-형 회절 구조를 포함하고,
    상기 대물 렌즈는 단일 렌즈이며,
    0.85 < NA < 0.98
    0.95 < d/f < 3.00이고,
    NA는 광정보 기록 매체측의 개구수이고,
    d는 광축 상의 두께(mm)이고,
    f는 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 파장(λ)의 광 픽업 장치로 이용되고,
    350 ㎚ < λ < 550 ㎚
    0.5 < Ф1 < 5.8이며,
    Ф1는 광원 측의 유효 직경(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  8. 파장(λ)의 광원을 갖는 광픽업 장치에서의 광정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물 렌즈이며,
    적어도 하나의 비구면과,
    적어도 하나의 표면에서 링-형 회절 구조를 포함하고,
    상기 대물 렌즈는 단일 렌즈이며,
    0.85 < NA < 0.98
    350 ㎚ < λ < 550 ㎚이고,
    NA는 광정보 기록 매체측의 개구수인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  9. 제8항에 있어서,
    0.80 < d/f < 3.00
    0.5 < Ф1 < 5.8이고,
    d는 광축 상의 두께(mm)이고,
    f는 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    Ф1는 광원 측의 유효 직경(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  10. 제1항, 제4항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.40 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.80를 충족시키고,
    X1은 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 하고,
    X2는 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 하며,
    n은 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의 굴절률이고,
    f는 상기 대물 렌즈의 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    m은 대물 렌즈의 결상 배율인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  11. 제10항에 있어서,
    0.47 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.75인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  12. 광정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 대물 렌즈이며,
    적어도 하나의 비구면을 포함하고,
    상기 대물 렌즈는 단일 렌즈이며,
    0.70 < NA < 0.98
    0.80 < d/f < 1.35이고,
    NA는 광정보 기록 매체측의 개구수이고,
    d는 광축 상의 두께(mm)이고,
    f는 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  13. 제12항에 있어서,
    0.35 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.70이고,
    X1은 광축에 수직이고 광원측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면 상의 위치)에 있어서의 광원측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 하고,
    X2는 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 차(㎜)이고, 상기 접촉 평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원 방향으로 측정하는 경우를 마이너스로 하며,
    n은 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의 굴절률이고,
    f는 상기 대물 렌즈의 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  14. 제13항에 있어서,
    0.40 < (X1 - X2)ㆍ(n - 1)/[NAㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.65인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  15. 제12항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 파장(λ)의 광픽업 장치로 이용되고,
    350 ㎚ < λ < 550 ㎚인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  16. 제1항, 제4항, 제6항, 제8항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 양면-비구면 단일 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  17. 제1항, 제4항, 제6항, 제8항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.25 < r1/[nㆍfㆍ(1 + ｜m｜)] < 0.65이고,
    r1은 광원측 면의 근축 곡률 반경(mm)이고,
    n은 상기 대물 렌즈의 광원 파장에 있어서의 굴절률이고,
    f는 상기 대물 렌즈의 무한원 물체에서의 초점 거리(mm)이며,
    m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  18. 제1항, 제4항, 제6항, 제8항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광정보 기록 매체의 정보 기록면을 보호하기 위한 보호층의 두께에 대응한 구면 수차 보정이 이루어지고,
    0.0 ≤ t < 0.15를 충족하며,
    t는 보호층의 두께인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  19. 제1항, 제4항, 제6항, 제8항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  20. 제1항, 제4항, 제6항, 제8항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  21. 광정보 기록 매체에 대한 정보를 기록 및/또는 재생을 수행하기 위한 광 픽업 장치이며,
    광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광속을 상기 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 포함하고,
    상기 광픽업 장치는 상기 정보 기록면으로부터 반사광을 검출함으로써 상기 광정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및/또는 재생을 수행하고,
    상기 대물 렌즈로서, 상기 집광 광학계는 청구범위 제1항, 제4항, 제6항, 제8항 및 제12항중 어느 한 항에 기재된 대물 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  22. 제21항에 기재된 광픽업 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 및/또는 화상 기록 및/또는 음성 및/또는 화상 재생 장치.
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