KR20030038729A - 대물 렌즈 및 이 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 - Google Patents

대물 렌즈 및 이 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 Download PDF

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KR20030038729A
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수(NA)를 0.7 이상으로 하는 광학 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈이며, 복수 개의 렌즈(1)(2)는 원통형의 렌즈 홀더(3) 내에 고정되고, 렌즈 홀더에 고정된 하나의 렌즈(1)를 기준으로 하여 다른 렌즈(2)의 위치가 결정되어 렌즈 홀더에 고정된다.

Description

대물 렌즈 및 이 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 {OBJECTIVE LENS, AND OPTICAL PICKUP DEVICE USING THE OBJECTIVE LENS}
종래, 정보 신호의 기록 매체로서 광 디스크와 같은 광학 기록 매체가 사용되고 있다. 광학 기록 매체에 대한 정보 신호의 기록을 하여 광학 기록 매체에 기록된 정보 신호의 판독을 하기 위해, 광학 픽업 장치가 사용되고 있다. 광학 픽업 장치는 광학 기록 매체에 조사되는 광 빔을 출사하는 광원으로서 반도체 레이저와, 반도체 레이저로부터 출사된 광 빔을 집광하여 광학 기록 매체의 신호 기록면에 조사하기 위한 대물 렌즈를 구비하고 있다.
광학 픽업 장치에서는, 광학 기록 매체의 신호 기록면 상에 조사되는 광 빔의 스폿 직경을 작게 함으로써, 광학 기록 매체에 기록되는 정보 신호의 고밀도를 실현하고, 고밀도로 기록된 정보 신호의 판독을 가능하게 하고 있다.
광학 기록 매체의 신호 기록면 상에 조사되는 광 빔의 스폿 직경을 작게 하는 데에는 광원으로부터 출사되는 광 빔을 단파장화하는 것, 및 광 빔을 집광하는 대물 렌즈의 개구수(NA)를 크게 하는 것이 유효하다.
본원 출원인은 개구수가 큰 대물 렌즈로서, 일본 특개평 8(1996)-315404호 공보 및 일본 특개평 10(1998)-123410호 공보에 개시한 것을 제안하고 있다. 여기에서 공보에 개시된 대물 렌즈는 2군(群) 2개의 렌즈로 구성하고, 개구수를 0.7 이상으로 하고 있다.
종래, 광 디스크용 광학 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈로서는, 이른바「단옥(單玉) 렌즈」로 불리는 1군 1개 구성의 렌즈가 널리 사용되고 있다. 단옥 렌즈는 이른바 유리 몰드 성형에 의해 형성할 수 있어, 금형을 고정밀도로 제조하는 동시에, 렌즈 성형 시의 온도 관리 등을 고정밀도로 제어함으로써, 고성능의 렌즈를 재현성 양호하게 성형할 수 있다. 렌즈의 개구수(NA)를 보다 크게, 예를 들면 0.7 정도 이상으로 하려고 하면, 렌즈에 의해 큰 굴절 파워가 필요하게 되어, 예를 들면 광 빔의 입사측 제1 면을 큰 곡률을 가지는 비구면(非球面)으로서 형성할 필요가 있다. 이와 같은 큰 곡률의 비구면을 가지는 대물 렌즈를 금형을 사용하여 성형하는 것은 이형성(離型性) 등 때문에 매우 곤란하다. 또, 큰 곡률의 비구면을 가지고, 개구수(NA)가 큰 대물 렌즈는 광축에 대한 약간의 경사 등에 기인하는 섭동(攝動)이 발생해도, 광원으로부터 출사된 광 빔을 광학 기록 매체의 신호 기록면에 정확하게 집광시킬 수 없게 되어 버린다.
상기 각 공보에 개시한 2군 2개의 렌즈로 구성한 대물 렌즈는 2개의 렌즈에굴절력을 분산시킴으로써, 각 렌즈의 각 면의 곡률을 완만하게 할 수 있고, 비구면 계수도 작게 할 수 있기 때문에, 금형을 사용하여 원하는 가공 정밀도를 유지하여 성형하는 것을 가능하게 하고, 렌즈의 광축에 대한 경사 등에 기인하는 섭동에 의한 광학 성능의 열화를 억제하는 것이 가능하게 된다.
2군 2개 구성의 대물 렌즈는 각 렌즈를 금형을 사용한 성형을 가능하게 하여, 광학 특성의 열화를 억제할 수 있지만, 각 렌즈 사이의 고정밀도의 위치 맞춤이 필요하게 된다. 즉, 대물 렌즈를 구성하는 각 렌즈를 편심을 발생시키지 않고 고정밀도로 광축을 일치시켜, 상호 렌즈 사이의 거리 및 평행도를 고정밀도로 위치 결정할 필요가 있다.
2군 2개 구성의 대물 렌즈를 제조하는 방법으로서, 조립한 대물 렌즈에 레이저광을 입사시시고, 각 렌즈에 의해 간섭계(干涉計)를 구성함으로써 각 렌즈의 상대 위치를 조정하는 방법이나, 조립한 대물 렌즈를 투과하여 레이저광을 출사시키고, 이 레이저광의 니어 필드 패턴(near-field pattern)을 관찰함으로써 조정하는 방법 등이 고려된다. 이들 방법은 각 조정 파라미터에 대하여, 관찰되는 사상(事象)이 독립적으로 변화되지 않기 때문에, 최종적인 성능을 얻기 위해, 많은 루프적인 순서의 조정이 필요하게 되어, 조정에 많은 시간을 요한다.
그리고 조립에서는, 렌즈 홀더와 렌즈 사이에 공극(空隙)을 형성해 두고, 이 공극의 범위에서 렌즈의 위치를 조정하는 방법이 있다. 이 방법은 조정 후에, 공극 내에 자외선 경화형 수지 등의 접착제를 충전해 경화시키고, 렌즈를 렌즈 홀더에 고정할 필요가 있다. 이와 같이, 접착제에 의해 렌즈 홀더에 위치 결정된 렌즈는 고온화나 고습화 등의 환경 변화에 의해 위치 어긋남을 일으킬 가능성이 있다.
이와 같은 접착제에 기인하는 문제점을 해소하기 위해, 렌즈의 경사 및 광축 방향의 위치 결정을, 렌즈 홀더의 가공 정밀도에 의해 결정하는 것이 제안되어 있다. 즉, 렌즈 홀더 내에 단차부(段差部)를 형성해 두고, 이 단차부에 렌즈의 외주 에지부를 접촉시킴으로써, 렌즈의 경사 및 광축 방향의 위치 결정을 하는 것이다. 이 구성의 경우, 단차부가 고정밀도로 형성되어 있으면, 렌즈도 고정밀도로 위치 결정 가능하게 된다.
예를 들면, 유효 직경을 3mm로 하는 2군 2개 구성의 대물 렌즈에 있어서는, 2개의 렌즈 사이의 평행도를 0.1deg 정도의 정밀도로 유지할 필요가 있으며, 이와 같은 정밀도를 유지하기 위해서는 렌즈 외주부의 렌즈 홀더 내의 단차부에 지지되는 면의 광축 방향 오차를 1㎛ 정도 이하로 할 필요가 있다. 이와 같은 정밀도를 지지하여 2개의 렌즈를 렌즈 홀더 내에 조립하는 것은 매우 곤란하다. 또한, 조립을 하는 환경에 따라서는, 렌즈 홀더의 단차부와 렌즈 사이에, 미소(微小)한, 예를 들면 1㎛ 정도의 먼지가 침입할 가능성이 있어, 렌즈 사이의 평행도를 지지하는 것은 곤란하다.
본 발명은 복수 개의 렌즈로 구성되며, 예를 들면 광학 기록 매체에 대한 정보 신호의 기록을 하거나 또는 광학 기록 매체에 기록된 정보 신호의 판독을 하는 광학 픽업 장치에 사용하여 유용한 대물 렌즈 및 이 대물 렌즈의 제조 방법에 관한 것이며, 또한 이 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 및 기록 재생 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 관한 대물 렌즈의 렌즈 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 렌즈 홀더에 내장한 대물 렌즈를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 제1 렌즈측으로부터 본 대물 렌즈의 사시도이다.
도 4는 제2 렌즈측으로부터 본 대물 렌즈의 사시도이다.
도 5는 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더를 제1 렌즈 삽입부측으로부터 본 사시도이다.
도 6은 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더를 제2 렌즈 삽입부측으로부터 본 사시도이다.
도 7은 본 발명에 관한 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더를 나타내는 평면도이며, 도 8은 도 7의 VIII-VIII 선단면도이다.
도 9는 본 발명에 관한 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더를 나타내는 저면도이며, 도 10은 도 9의 X-X선 단면도이다.
도 11은 렌즈 사이의 편심과 파면 수차(波面收差)의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 렌즈 홀더를 성형하기 위한 금형을 나타내는 종단면도이다.
도 13은 렌즈 사이의 평행도와 파면 수차의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 렌즈 사이의 간격과 파면 수차의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 대물 렌즈의 조립 공정을 나타내는 종단면도이다.
도 16은 본 발명에 관한 대물 렌즈를 구성하는 제2 렌즈를 렌즈 홀더에 삽입시킨 상태를 나타내는 요부 종단면도이다.
도 17은 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더의 다른 예를 제1 렌즈 삽입부측으로부터 본 사시도이다.
도 18은 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더의 또 다른 예를 제1 렌즈 삽입부측으로부터 본 사시도이다.
도 19는 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더의 또 다른 예를 제1 렌즈 삽입부측으로부터 본 사시도이다.
도 20은 렌즈 홀더에 프로텍터를 설치한 대물 렌즈를 나타내는 종단면도이며, 도 21은 그 평면도이다.
도 22는 본 발명에 관한 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치를 나타내는 평면도이며, 도 23은 그 측면도이다.
도 24는 본 발명에 관한 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 및 기록 재생 장치를 나타내는 측면도이다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 2군 2개 구성의 대물 렌즈가 가지는 문제점을 해소할 수 있는 신규 대물 렌즈 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있으며, 또한 이 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 및 기록 재생 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수를 0.7 이상으로 하는 대물 렌즈를 구성하는 각 렌즈 사이의 상대 위치가 고정밀도로 조정된 대물 렌즈 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있으며, 또한 이 대물 렌즈를 사용한 광학 픽업 장치 및 기록 재생 장치를 제공하는 것에 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 제안되는 본 발명은, 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수(NA)를 0.7 이상으로 하는 대물 렌즈이며, 각 렌즈 사이의 상대 위치 결정은 합성 수지 재료로 이루어지는 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정되어 하나의 렌즈를 기준으로 하고, 다른 렌즈가 렌즈 홀더에 위치 결정되어 고정됨으로써 실행되고 있다.
본 발명은 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수를 0.7 이상으로 하는 대물 렌즈의 제조 방법이며, 하나의 렌즈를 합성 수지 재료로 이루어지는 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정하고, 그 후, 다른 렌즈를 하나의 렌즈를 기준으로 하여 위치 결정하고 렌즈 홀더에 대하여 고정함으로써, 각 렌즈 사이의 상대 위치 결정을 실행한다.
본 발명에 관한 광학 픽업 장치는 광원과, 이 광원으로부터 출사된 광 빔을 광학 기록 매체의 신호 기록면 상에 집광하여 조사하는 대물 렌즈와, 신호 기록면으로부터 반사된 귀환광 빔을 검출하는 광 검출기를 구비하며, 대물 렌즈는 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수를 0.7 이상으로 하며, 각 렌즈 사이의 상대 위치 결정이 합성 수지 재료로 이루어지는 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정되어 하나의 렌즈를 기준으로 하고, 다른 렌즈를 렌즈 홀더에 위치 결정하여 고정함으로써 실행되고있다.
본 발명에 관한 기록 재생 장치는 광학 기록 매체를 지지하는 기록 매체 지지 기구와, 광원 및 이 광원으로부터 출사된 광 빔을 기록 매체 지지 기구에 지지된 광학 기록 매체의 신호 기록면 상에 집광하여 조사하는 대물 렌즈를 가지는 광학 픽업 장치를 구비하며, 이 광학 픽업 장치의 대물 렌즈는 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수를 0.7 이상으로 하며, 각 렌즈 사이의 상대 위치 결정이 합성 수지 재료로 이루어지는 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정되어 하나의 렌즈를 기준으로 하고, 다른 렌즈를 렌즈 홀더에 위치 결정하여 고정함으로써 실행되고 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은 이하에 서 도면을 참조하여 설명되는 실시예의 설명으로부터 한층 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.
본 발명은 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수(NA)를 0.7 이상으로 하는 대물 렌즈이며, 구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 2군 2개의 렌즈(1, 2)를 가지며, 그 개구수(NA)를 0.85로 하여 형성한다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는, 중심 파장은 405nm으로 하는 광 빔을 출사하는 광원을 구비한 광학 픽업 장치에 내장된다. 즉, 본 발명에 관한 대물 렌즈는 주로 중심 파장을 405nm으로 하는 광 빔을 집광하기 위해 사용된다.
이하의 설명에서는, 대물 렌즈는 유효 직경을 3mm로 하는 것으로 하여 설명한다. 본 발명에 관한 대물 렌즈의 제조 방법은 구체적으로는 대물 렌즈를 조립하는 방법이다. 본 발명에 관한 대물 렌즈는 도 2, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)와, 이들 렌즈(1, 2)를 지지하는 렌즈 홀더(3)로 구성되어 있다.
제1 및 제2 렌즈(1, 2)는 초재(硝材)를 사용하여 형성되며, 초재를 금형을 사용하여 성형하는 이른바 유리 몰드 성형에 의해 형성한다. 각 렌즈(1, 2)의 비구면 또는 구면으로서 형성되는 렌즈면의 형상, 렌즈면과 외주부(1a, 2a)와의 위치 관계 등은 성형용 금형의 가공 정밀도 및 성형 조건에 의존하고 있다.
렌즈 홀더(3)는 열경화형의 합성 수지 재료, 예를 들면, 실리카(이산화 규소)를 충전제로 하는 에폭시 수지에 의해 사출 성형에 따라 도 5 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 렌즈 홀더(3)에는, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)가 삽입된다. 렌즈 홀더(3)에 삽입 배치된 제1 및 제2 렌즈(1, 2)는 각각 자외선 경화형 수지 등의 접착제에 의해 고정되어 있다.
이 대물 렌즈에 있어서, 각 렌즈(1, 2) 사이의 상대 위치 중, 각 렌즈(1, 2)의 광축 P1에 대한 편심, 즉, 광축 P1과 직교하는 평면 방향인 2축 방향에서의 위치는 각 렌즈(1, 2)의 외주부(1a, 2a)의 외경과 렌즈 홀더(3)의 내경에 의해 위치 결정되어 있다. 즉, 렌즈 홀더(3)의 내부에는, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 각 렌즈(1, 2)가 삽입되고, 이들 렌즈(1, 2)의 편심을 규제하기 위한 제1 및 제2 렌즈 삽입부(4, 5)가 형성되어 있다.
제1 및 제2 렌즈(1, 2)를 조합하여 형성된 대물 렌즈에 있어서, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)의 렌즈면 사이에 상대적인 편심이 생기면, 도 8에 도시한 바와 같이, 수수차(收差)가 증대되어, 광학 성능이 열화된다.
여기에서, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)의 렌즈면 사이의 상대적인 편심이란, 각 렌즈(1, 2) 사이의 광축을 중심으로 한 광축과 직교하는 평면 방향의 위치 어긋남이다.
여기에서, 예를 들면, 유효 직경을 3mm로 하고, 개구수(NA)를 0.85로 하는 대물 렌즈에 있어서, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)의 렌즈면 사이의 상대적인 편심이 ±30㎛를 넘으면, 수차의 RMS값은 마샬 크라이티리어의 한계(파면 수차가 0.07λrms)를 넘어 버린다. 즉, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)를 조합하여 형성된 대물 렌즈에 있어서, 유효 직경을 3mm로 하고, 개구수(NA)를 0.85로 하고, 사용 중심 파장을 405nm로 하는 경우에, 각 렌즈(1, 2)는 적어도 각 렌즈(1, 2)의 렌즈면이 렌즈 홀더(3)의 외경에 대하여 각각 30㎛ 이내 오차 범위의 동축도(同軸度)를 가지고 렌즈 홀더(3)에 고정될 필요가 있다. 이와 같은 제1 및 제2 렌즈(1, 2)의 렌즈면 사이의 상대적인 편심이 생기는 원인으로서는, 이하의 것이 고려된다.
(1) 각 렌즈(1, 2)의 외주부(1a, 2a)의 외주면과, 렌즈면과의 동축도의 오차
(2) 렌즈 홀더(3)에서의 각 렌즈 삽입부(4, 5) 사이의 동축도의 오차
(3) 각 렌즈 삽입부(4, 5)와 각 렌즈(1, 2)의 외주부(1a, 2a) 사이의 클리어런스
이들의 누적에 의해, 각 렌즈(1, 2)의 렌즈면 사이의 편심량이 결정되므로, 각각 적어도 30㎛ 이내의 동축도를 가지는 것이 필요 조건으로 된다.
즉, 각 렌즈(1, 2)에 있어서, 외주부(1a, 2a)의 외주면(1b, 2b)과 렌즈면은 금형을 사용한 유리 몰드 성형에 의해 일체적으로 형성되므로, 이들 외주부(1a, 2a)의 외주면(1b, 2b)과 렌즈면과의 동축도는 성형용 금형의 가공 정밀도 및 성형 조건에 의존한다. 대물 렌즈의 유효 직경이 3mm인 경우에 있어서, 이들 외주부(1a, 2a)의 외주면(1b, 2b)과 렌즈면은 30㎛ 이내 오차 범위의 동축도를 가지고 형성되어 있다.
렌즈 홀더(3)를 성형하기 위한 금형은 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈 삽입부(4)를 성형하는 부분(101)과 제2 렌즈 삽입부(5)를 성형하는 부분(102)이 동일한 볼록형의 형(型)(103) 상에 형성되어 있다. 렌즈 홀더(3)를 성형하기 위한 금형은 볼록형의 형(103)과 이 볼록형의 형(103)이 삽입되는 오목형의 형(104)으로 이루어진다. 이 금형에 있어서, 볼록형의 형(103)이 오목형의 형(104)에 삽입된 상태에서, 볼록형의 형(103)과 오목형의 형(104) 사이에 구성되는 공간이 용융 수지가 충전되어 캐비티(105)로 된다. 이 캐비티(105)에 용융 수지가 충전됨으로써 렌즈 홀더(3)가 성형된다.
렌즈 홀더(3)를 성형하는 금형의 볼록형의 형(103)에 형성되는 제1 렌즈 삽입부(4)를 성형하는 부분(101)과 제2 렌즈 삽입부(5)를 성형하는 부분(102)은 선반에 의한 동시 가공, 즉 동일 처킹에서의 가공에 의해 형성되어, 동축도가 고정밀도로 확보되어 있다. 형성된 렌즈 홀더(3)의 제1 렌즈 삽입부(4)는 대물 렌즈의 유효 직경을 3mm로 하고, 사용 중심 파장을 405nm로 하는 광 빔을 집광하는 경우에 있어서, 제2 렌즈 삽입부(5)에 대하여, 30㎛ 이내의 오차 범위에서 동축도가 유지되어 형성되어 있다.
렌즈 홀더(3)에 설치되는 제1 렌즈 삽입부(4)는 도 2에 도시한 바와 같이, 내경 R1이 제1 렌즈(1)의 외주부(1a)의 외경 R2와 대략 동일하게 형성된다. 여기에서, 대물 렌즈의 유효 직경을 3mm로 하고, 사용 중심 파장을 405nm로 하는 광 빔을집광시키는 경우에 있어서, 제1 렌즈 삽입부(4)의 내경 R1과, 제1 렌즈(1)의 외주부(1a)의 외경 R2와의 오차가 30㎛ 이내로 되어 있다. 제2 렌즈 삽입부(5)의 내경 R3은 제2 렌즈(2)의 외주부(2a)의 외경 R4와 대략 동일하게 형성된다. 여기에서, 대물 렌즈의 유효 직경을 3mm로 하고, 사용 중심 파장을 405nm로 하는 광 빔을 집광시키는 경우에 있어서, 제2 렌즈 삽입부(5)의 내경 R3과, 제2 렌즈(2)의 외주부(2a)의 외경 R4와의 오차가 30㎛ 이내로 되어 있다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 각 렌즈(1, 2) 사이의 평행도가 열화되면, 도 14에 도시한 바와 같이, 수차가 증대되어, 광학 성능이 열화된다. 즉, 본 발명에 관한 대물 렌즈는 유효 직경을 3mm로 하고, 개구수(NA)가 0.85로 되고, 사용 중심 파장을 405nm의 광 빔을 집광하는 경우에, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 평행도가 ±0.1deg를 넘으면, 수차의 RMS값은 마샬 크라이티리어의 한계(파면 수차가 0.07λrms)를 넘어 버린다.
여기에서, 렌즈의 외경을 2mm로 할 때, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 평행도를 ±0.1deg의 범위로 하기 위해서는 이하의 식에 의해, ±3.5㎛의 오차 범위에서 제1 및 제2 렌즈(1, 2)를 렌즈 홀더(3)에 지지할 필요가 있다.
2〔mm〕×tan(± 0.1〔deg〕)=± 3.5〔㎛〕
금형을 사용하여 성형되는 렌즈 홀더(3)를, 전술한 바와 같이 평행도의 오차 범위의 평행도를 가지고 제1 및 제2 렌즈(1, 2)를 지지하는 것을 재현성 양호하게성형하는 것은 매우 곤란하다. 이와 같은 정밀도를 유지하여 제1 및 제2 렌즈(1, 2)을 지지할 수 있는 렌즈 홀더(3)를 성형할 수 있다고 해도, 대물 렌즈를 조립하는 작업 환경 하에, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)와 이들을 지지하는 렌즈 홀더(3) 사이에, 미소한 먼지 등을 전혀 개재시키지 않고 조립하는 것이 매우 곤란하다. 그러므로, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)를, 전술한 바와 같은 오차 범위의 평행도를 보증하여 렌즈 홀더(3)에 조립하는 것은 매우 곤란하다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 광축 P1을 일치시켜, 서로 일정한 오차 범위의 평행도를 유지하여 조합되는 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 거리가 일정 범위로 유지되지 않으면, 도 14에 도시한 바와 같이, 수차가 증대되어, 광학 성능이 열화된다. 본 발명에 관한 대물 렌즈가 유효 직경을 3mm로 하고, 개구수가 0.85로 되고, 사용 중심 파장을 405nm의 광 빔을 집광하는 경우에, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 거리의 오차가 ±13㎛을 넘으면, 수차의 RMS값은 마샬 크라이티리어의 한계(파면 수차가 0.07λrms)를 넘어 버린다.
대물 렌즈를 구성하는 제1 및 제2 렌즈(1, 2)의 간격을 전술한 바와 같은 오차 범위로 유지하여 지지 가능하게 하는 렌즈 홀더(3)를, 금형을 사용한 성형법에 의해 재현성 양호하게 형성하는 것은 매우 곤란하다.
대물 렌즈를 구성하는 제1 및 제2 렌즈(1, 2)를, 서로의 광축 P1을 고정밀도로 일치시켜, 각 렌즈(1, 2) 사이의 평행도를 고정밀도로 유지하고, 또한 각 렌즈(1, 2) 사이의 거리 오차를 일정 범위로 유지하여 지지 가능하게 하는 렌즈 홀더(3)를, 금형 장치를 사용한 성형 정밀도만에 의해 성형하는 것은 매우 곤란하다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 평행도 및 거리의 정밀도는 렌즈 홀더(3)의 성형 정밀도에 의존하지 않고, 조립 정밀도의 조정이 가능한 조립 지그를 사용하여 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 평행도 및 거리의 정밀도를 보증하도록 한 것이다.
즉, 본 발명에 관한 대물 렌즈를 구성하는 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 상대 위치 결정은 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈(1)를 렌즈 홀더(3) 내에 형성한 제1 렌즈 삽입부(4)에 삽입하고, 자외선 경화형 수지에 의해 접착하여 고정한다. 이 때, 제1 렌즈(1)는 도 2 및 도 15에 도시한 바와 같이, 큰 곡률을 가지고 볼록형으로 형성된 제1 면 S1을 렌즈 홀더(3)로부터 돌출하도록 하여 제1 렌즈 삽입부(4)에 삽입한다. 제1 렌즈(1)의 제1 면 S1측은 이 대물 렌즈를 광학 픽업 장치에 장착했을 때, 광원으로부터 출사되는 광 빔의 입사측이 된다.
렌즈 홀더(3)에 고정된 제1 렌즈(1)는 지그의 기대(基臺)(106) 상에 지지된다. 이 때, 제1 렌즈(1)는 외주부(1a)의 제1 면측에 위치하는 면(1c)을 지그의 기대(106)에 형성한 지지면(106a) 상에 탑재시켜 지지된다.
제1 렌즈(1)와 조합되어 본 발명에 관한 대물 렌즈를 구성하는 제2 렌즈(2)는 렌즈 홀더(3)와 함께 제1 렌즈(1)를 지지한 기대(106)에 대하여 상대 위치 정밀도가 확보된 지지 지그(107)에 지지되고, 이 지지 지그(107)가 기대(106)측으로 이동됨으로써, 기대(106)에 지지된 렌즈 홀더(3)의 제2 렌즈 삽입부(5) 내에 삽입된다.
또, 지지 지그(107)는 에어 흡인 장치에 연결되어, 도 15 중 화살표 E 방향으로 에어 흡인됨으로써 제2 렌즈(2)를 선단부에 지지한다.
제2 렌즈(2)는 큰 곡률을 가지고 볼록형으로 형성된 면이 렌즈 홀더(3)에 고정된 제1 렌즈(1)의 제2 면 S2에 대향하도록 하여 제2 렌즈 삽입부(5)에 삽입된다.
제2 렌즈(2)의 제1 렌즈(1)의 제2 면 S2에 대향하는 볼록형의 면은 대물 렌즈의 제3 면 S3을 구성한다.
제2 렌즈 삽입부(5)에 삽입된 제2 렌즈(2)는 렌즈 홀더(3)의 제1 렌즈 삽입부(4)에 고정된 제1 렌즈(1)를 기준으로 하여 위치 결정되며, 자외선 경화형 수지 등의 접착제를 사용하여 접착되어, 렌즈 홀더(3)에 고정된다.
제1 렌즈(1)는 렌즈 홀더(3)에 고정될 때, 렌즈 홀더(3)에 대한 광축 방향의 위치 및 렌즈 홀더(3)의 중심축에 대한 경사는 렌즈 홀더(3)에 형성된 제1 렌즈 삽입부(4)에 형성된 단차부(3a)에 외주부(1a)의 제2 면 S2측에 위치하는 접촉면(1d)을 접촉시킴으로써 규제되어 있다.
또, 제1 렌즈(1)의 외주부(1a) 접촉면(1d)과 렌즈 홀더(3) 내의 단차부(3a) 사이에는 두께가 10㎛ 정도인 접착제의 막이 개재(介在)되어, 제1 렌즈(1)를 렌즈 홀더(3)에 접착시키고 있다. 여기에서, 접착제에는 자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선 광형 수지가 사용된다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 광학 기록 매체에 대한 정보 신호의 기록을 하여 광학 기록 매체에 기록된 정보 신호의 판독을 하는 광학 픽업 장치에 사용된다. 본 발명에 관한 대물 렌즈는 광학 픽업 장치가 사용되었을 때, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈(1)가 광 빔을 출사하는 광원측에 위치되며, 제2 렌즈(2)가 광학 기록 매체(110)측에 위치하도록 배치된다. 광학 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈는 광원으로부터 출사된 광 빔을 광학 기록 매체(110)의 신호 기록면(111)에 집속(集束)시키기 위해 사용되므로, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)는 큰 곡률을 가지는 볼록형으로 형성된 제1 면 S1및 제3 면 S3이 광 빔을 출사하는 광원측에 위치하도록 조합된다.
본 발명에 관한 대물 렌즈에서는, 제1 렌즈(1)의 장착 위치를 기준으로 하여 제2 렌즈(2)의 장착 위치가 결정된다. 따라서, 본 발명에 관한 대물 렌즈는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈(1)에 형성된 외주부(1a)의 광 빔 L1이 입사되는 쪽의 면(1c)을 기준면으로 하여 제2 렌즈(2)의 위치 결정을 하고 있다.
렌즈 홀더(3)에 위치 결정되어 고정된 제1 렌즈(1)의 장착 위치를 기준으로 하여 렌즈 홀더(3)에 고정되는 제2 렌즈(2)는, 렌즈 홀더(3)의 제2 렌즈 삽입부(5)에 삽입 지지됨으로써, 제1 렌즈(1)의 광축에 대한 편심이 규제된 상태, 즉 광축과 직교하는 평면 방향의 어긋남이 규제된 상태가 된다. 제2 렌즈(2)는 제2 렌즈 삽입부(5)에 삽입되었을 때, 광축에 대한 편심이 규제된 상태에서, 제1 렌즈(1)에 대한 평행도, 즉 광축에 대한 경사 및 거리가 조정 가능한 상태로 놓여진다.
즉, 금형은 제2 렌즈(2)를 성형할 때, 제2 렌즈(2)의 두께 방향인 광축과 평행하는 방향으로 가압된다. 이와 같은 성형 공정을 거쳐 성형되는 제2 렌즈(2)는 도 16에 도시한 바와 같이, 성형 공정에서 초재가 마지막으로 도달하는 외주부(2a)의 외주 에지측 코너부(2c, 2c)가 곡면이 되고, 외주부(2a)의 외주면(2b)에서, 제2 렌즈(2)의 광축과 평행하는 원통면이 되는 부분은 두께 방향의 중앙부의 100㎛ 정도의 폭 W1의 부분만이 된다. 이와 같이 성형된 제2 렌즈(2) 외주부(2a)의 외주면(2b)과 제2 렌즈 삽입부(5)의 내주면과의 접촉면은 100㎛ 정도의 폭 W1의 링형 부분만이 된다. 그 결과, 제2 렌즈 삽입부(5)에 삽입된 제2 렌즈(2)는 제2 렌즈 삽입부(5)의 내주면에 접촉하는 100㎛ 정도의 폭 W1의 링형 부분을 지점으로 하여 광축과 직교하는 방향으로 회전시킬 수 있다. 또, 제2 렌즈(2)는 제2 렌즈 삽입부(5) 내에서, 광축 방향으로 이동 가능한 상태에 있다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는, 예를 들면, 광 디스크와 같은 광학 기록 매체에 대한 정보 신호의 기입 또는 판독을 하는 광학 픽업 장치에 사용되는 경우, 빙점 하의 온도 환경으로부터 60℃ 이상의 온도 환경 범위에서 정상적인 동작이 보증될 필요가 있다. 이와 같은 범위에서 온도 환경의 변화가 있으면, 렌즈 홀더(3)에 삽입 지지된 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이에 형성된 공간에 존재하는 공기의 밀도가 크게 변화된다.
제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 밀폐된 공간 내에 존재하는 공기는 온도 환경의 변화에 의해 기압이 크게 변화되어 버린다. 즉, 고온이 되었을 때는, 각 렌즈(1, 2) 사이의 기압이 대기압보다 커져, 각 렌즈(1, 2)를 이간시키는 압력이생기고, 반대로 저온이 되었을 때는, 각 렌즈(1, 2) 사이의 기압이 대기압보다 작아져, 각 렌즈(1, 2)를 근접시키는 방향의 압력이 생긴다.
그런데, 제1 렌즈(1)는 외주부(1a)의 제2 면 S2측에 위치하는 접촉면(1d)을, 제1 렌즈 삽입부(4)의 단차부(3a)에 자외선 경화형 수지에 의해 접착하여 고정되어 있다. 한편, 제2 렌즈(2)는 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 렌즈 삽입부(5)의 내주 에지의 일부를 오목형으로 절삭 가공하여 형성한 3개소의 접착제 도포부(3b)에 충전된 접착제에 의해 고정된다.
이와 같이, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)는 접착제를 사용하여 렌즈 홀더(3)에 고정되므로, 이른바 히트 사이클인 온도 변화의 반복에 의해, 제1 및 제2 렌즈(1, 2)를 렌즈 홀더(3)에 고정하고 있는 접착제, 특히, 제2 렌즈(2)와 렌즈 홀더(3) 사이를 고정하고 있는 접착제에 스트레스가 생겨, 렌즈에 불가역적(不可逆的)인 거리 및 경사의 변동이 생겨, 광학적 수차 특성의 열화를 초래하여 버린다.
렌즈 홀더(3)에 지지된 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 공간이 밀폐된 공간이라고 하면, 제1 렌즈(1)를 렌즈 홀더(3)에 장착한 후, 렌즈 홀더(3)에 제2 렌즈(2)를 삽입할 때, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 공간에 존재하는 공기가 압축되어 가압 상태로 되고, 각 렌즈(1, 2) 사이에 이들 렌즈(1, 2) 사이를 이간시키는 압력이 항상 생기고 있는 상태로 된다.
그래서, 본 발명에 관한 대물 렌즈는 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 렌즈 홀더(3)에 공기 빼기부(3c)를 형성하고, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 공간을렌즈 홀더(3)의 외방측으로 통한 공간으로 하고 있다. 공기 빼기부(3c)는 제1 렌즈(1)의 외주부(1a) 접촉면(1d)이 접촉되는 단차부(3a)의 일부에, 도 5에 도시한 바와 같이, 외주부(1a)의 접촉면(1d)에 접촉하지 않은 오목부(3d)를 형성하는 동시에, 이 오목부(3d)를 렌즈 홀더(3)의 외주면에 연통시키는 노치부(3e)를 형성함으로써 형성되어 있다.
이와 같이 렌즈 홀더(3)에 공기 빼기부(3c)를 형성함으로써, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 공간은 밀폐된 공간으로 되지 않고, 이 공간 내의 공기는 온도 변화에 의해 밀도가 변화되어도 기압의 변화를 발생하지 않아, 각 렌즈(1, 2)에 대하여 압력을 작용시키지 않기 때문에, 온도 변화가 반복되어도, 광학적 수차 특성의 열화를 발생하게 하는 일이 없다.
제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 공간이 밀폐된 공간으로 되지 않음에 따라, 제1 렌즈(1)를 렌즈 홀더(3)에 장착한 후, 이 렌즈 홀더(3)에 제2 렌즈(2)를 삽입할 때에, 이들 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이에 존재하는 공기가 압축되어 가압된 상태로 되는 일이 없다.
렌즈 홀더(3)의 단차부(3a) 일부에 오목부(3d)를 형성하는 데에는, 이 렌즈 홀더(3)를 성형하는 금형의 볼록형의 형(103)에 있어서, 오목부(3d)를 성형하는 부분에 대하여 단차부(3a)를 성형하는 부분을 절삭하여 형성함으로써 실행한다.
또, 렌즈 홀더(3)를 사출 성형할 때에, 금형 내에 용융 수지를 충전하기 위해 설치되는 게이트 G는 도 5에 도시한 바와 같이, 공기 빼기부(3c)를 구성하는 노치부(3e)에 대응하여 렌즈 홀더(3)의 외주면에 형성된 홈부(3f) 내에 위치하도록설치된다.
본 발명에 관한 대물 렌즈를 구성하는 렌즈 홀더(3)에 형성되는 공기 빼기부(3c)는 전술한 형상에 한정되지 않고, 도 17에 도시한 바와 같이, 단차부(3a)의 오목부(3d)로부터 3 방향으로 노치부(3e)를 형성함으로써 구성해도 된다.
또, 렌즈 홀더(3)에서의 공기 빼기부(3c)는 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈 삽입부(4)에 홈부(3g)를 형성하고, 단차부(3a)의 오목부(3d)로부터 이 홈부( 3g)를 거쳐, 제1 렌즈(1)의 측방을 통해 외방측에 연통되는 것으로 할 수도 있다.
또한, 렌즈 홀더(3)에서의 공기 빼기부(3c)는 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈 삽입부(4)로부터 렌즈 홀더(3)의 외주면에 이르는 관통공(3h)을 형성하고, 단차부(3a)의 오목부(3d)로부터 이 관통공(3h)을 통해 렌즈 홀더(3)의 외측에 연통된 것으로 해도 된다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 광학 기록 매체에 대한 정보 신호의 기록을 하여 광학 기록 매체에 기록된 정보 신호의 판독을 하는 광학 픽업 장치에 사용되는 경우에, 빙점 하의 온도 환경으로부터 60℃ 이상의 온도 환경의 범위에서 정상적인 동작을 보증할 필요가 있다. 이와 같은 온도 환경의 변화가 있으면, 렌즈 홀더(3) 자체의 열팽창 또는 열수축에 의해, 제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 간격이 변화되어 버린다.
제1 및 제2 렌즈(1, 2) 사이의 간격 오차를, 전술한 바와 같이 유효 직경이 3mm, 사용 중심 파장이 405nm, 개구수를 0.85로 하는 경우에 있어서, 13㎛ 이내로하는 것을 전제로 하고, 렌즈 홀더(3)를 구성하는 재료의 선팽창 계수를 α로 하면, 이하의 관계가 정해진다.
α×△t×L<13×10-3(mm)
여기에서, △t(온도 변화) 및 L(렌즈 홀더의 길이)을 이하와 같이 정한다.
△t=60/2=30(℃)
L=2(mm)
이들 조건으로부터, 렌즈 홀더(3)를 구성하는 재료의 선팽창 계수 α에 대한 조건이 정해진다.
α< 2×10-4
그리고, 렌즈 홀더(3)를 구성하는 재료로서, 실리카(이산화 규소)를 충전제로 하는 에폭시 수지를 선택한 경우, 선팽창 계수α는 1×10-5정도로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 대물 렌즈와 같이, 개구수(NA)를 0.7 이상으로 하는 2군 2개 구성의 대물 렌즈는, 종래의 광학 픽업 장치에 사용되고 있는 단옥 대물 렌즈와 비교하여, 작동 거리(워킹 디스턴스 : 광학 기록 매체의 표면과 대물 렌즈의 선단면 사이의 물리적 거리)가 작다. 광학 픽업 장치에서는, 대물 렌즈에 의해 집속되는 광 빔이 광 기록 매체의 신호 기록면 상에 합초(合焦)되도록 제어하는 포커스 서보에 의해, 광학 기록 매체의 표면과 대물 렌즈의 선단면 사이의 거리가 항상 소정의 작동거리가 되도록 대물 렌즈의 위치가 제어된다. 예를 들면, 충격 등의 외란이광학 픽업 장치에 가해짐으로써, 대물 렌즈가, 제어되어 있는 위치로부터 분리되어 버리는 일이 있다. 이와 같은 경우에, 작동 거리가 길면, 광학 기록 매체와 대물 렌즈가 충돌할 가능성은 낮지만, 작동 거리가 짧으면, 광학 기록 매체와 대물 렌즈가 충돌할 가능성이 높아진다.
이와 같은 광학 기록 매체와 대물 렌즈와의 충돌이 생긴 경우에, 광학 기록 매체의 표면과 대물 렌즈의 렌즈면이 직접 접촉하면, 이들 표면 및 렌즈면을 손상시켜, 기록 재생 특성을 열화시켜 버린다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 광학 기록 매체와 대물 렌즈와의 충돌이 생겨도, 광학 기록 매체의 표면 및 대물 렌즈의 렌즈면이 손상을 받지 않도록 하기 위해, 도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이, 렌즈 홀더(3)의 일단면의 제2 렌즈(2)의 외주위를 둘러싸도록 프로텍터(6)가 설치되어 있다. 프로텍터(6)는 예를 들면, 탄성을 가지는 불소 수지지제의 막 등에 의해 형성되고, 도 20에 도시한 바와 같이, 가장 광학 기록 매체측이 되는 제2 렌즈(2)의 렌즈면 보다, 광학 기록 매체(110)측에 돌출되어 설치되어 있다. 이 프로텍터(6)에 의해, 광학 기록 매체(110)의 표면과 대물 렌즈의 렌즈면이 직접 접촉되는 것이 방지되는 동시에, 이들 광학 기록 매체(110) 및 대물 렌즈에서의 충돌에 의한 충격력이 완충된다. 또, 이 프로텍터(6)의 광학 기록 매체의 표면에 대한 마찰 계수는 작으므로, 이른바 시저 등이 회피된다.
이와 같은 프로텍터(6)를 설치한 경우에 있어서, 이 프로텍터(6)가 광학 기록 매체(110)의 표면에 충돌한 경우, 광학 기록 매체(110)의 표면에 손상을 입는것을 방지할 수 있지만, 이 프로텍터(6)를 구성하는 불소 수지 등의 재료가 박리된다. 이와 같이 박리된 프로텍터(6)로부터의 박리편(剝離片)(6a)은 대물 렌즈의 렌즈면 상에 축적된다. 그리고, 이와 같은 박리편(6a)이 제2 렌즈(2)의 렌즈면에서 광 빔이 통과하는 영역내에 축적되면, 광 빔의 광로가 방해되어 투과율이 감소되는 동시에, 광학적 공간 주파수 등의 광학 특성도 악영향을 받는다.
그런데, 이와 같은 박리편(6a)은 프로텍터(6)로부터 박리된 후, 도 21에 도시한 바와 같이, 광학 기록 매체(110)의 대물 렌즈에 대한 상대 이동 방향, 즉 도 21 중 화살표 X 방향의 광학 기록 매체(110)의 접선 방향으로 이동한다.
그래서, 본 발명에 관한 대물 렌즈는 도 21에 도시한 바와 같이, 프로텍터(6)에는 제2 렌즈(2)의 렌즈면에서의 광 빔 L1의 직경 R5보다 넓은 폭의 노치부(7)를 형성하고 있다. 이 대물 렌즈는 노치부(7)가 대물 렌즈에 대하여 광학 기록 매체(110)가 상대적으로 이동해 오는 측이 되도록 배치하여 사용한다.
본 발명에 관한 대물 렌즈는 종래의 단옥 유리 몰드 대물 렌즈, 또는 합성 수지제의 대물 렌즈 등과 동일하게 광학 픽업 장치에 사용된다. 본 발명에 관한 대물 렌즈는 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 종래의 광학 픽업 장치에 사용되고 있는 대물 렌즈 구동 기구에 대하여 종래의 대물 렌즈와 동일하게 탑재된다.
본 발명에 관한 대물 렌즈가 탑재되는 대물 렌즈 구동 기구에는, 종래의 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 4개의 와이어를 사용하여 대물 렌즈를 캔틸레버 지지한 4개 와이어형의 대물 렌즈구동 기구에 있어서, 대물 렌즈가 장착된 코일 보빈(8)은 4개의 가요성(可撓性)을 가지는 와이어(9)에 의해 기대(10)에 대하여 이동 가능하게 지지되어 있다. 이들 와이어(9)의 기대(10)에 지지되는 기단측에는, 댐퍼재(11)가 설치되어 있다. 코일 보빈(8)에는 포커스 코일(12) 및 트래킹 코일(13)이 장착되어 있다. 기대(10) 상에는, 마그넷(14) 및 요크(15)가 장착되어 있다. 이들 마그넷(14) 및 요크(15)는, 형성할 자계 중에 포커스 코일(12) 및 트래킹 코일(13)을 위치시키도록 배치되어 있다.
대물 렌즈 구동 기구는 포커스 코일(12)에 구동 전류가 공급되면, 이 전류와 마그넷(14) 및 요크(15)가 형성하는 자계와의 작용에 의해, 코일 보빈(8)을 대물 렌즈의 광축과 평행 방향인 포커스 방향으로 이동 조작한다. 또한 대물 렌즈 구동 기구는 트래킹코일(13)에 구동전류가 공급되면, 이 전류와 마그넷(14) 및 요크(15)가 형성하는 자계와의 작용에 의해, 코일 보빈(8)을 대물 렌즈의 광축과 직교하는 평면방향의 트래킹 방향으로 이동 조작한다.
광학 픽업 장치는 포커스 코일(12) 및 트래킹 코일(13)에 공급하는 구동 전류를 각각 제어함으로써, 대물 렌즈가 이동 조작되며, 이 대물 렌즈를 통해 집광되는 광 빔의 광스폿이 항상 광학 기록 매체의 신호 기록면에 결상(結像)되어, 광학 기록 매체에 형성된 기록 트랙에 추종하도록 대물 렌즈의 위치를 제어한다.
그리고, 광학 기록 매체가 광 디스크인 경우에는, 도 22 중의 상하 방향 및 도 23에서의 지면(紙面) 안길이 방향이 광 디스크의 레이디얼(radial)방향에 상당하고, 도 22 및 도 23에서의 좌우 방향이 광 디스크의 접선(tangential) 방향에 상당한다.
이와 같은 대물 렌즈 구동 기구 및 본 발명에 관한 대물 렌즈를 구비한 광학 픽업 장치는 도 24에 도시한 바와 같이, 광원이 되는 반도체 레이저(LD)(16)를 구비하고 있다. 반도체 레이저(16)로부터 발산광으로서 출사된 직선 편광의 광 빔 L1은 콜리메이터 렌즈(17)에 의해 평행광이 되고, 미러(18)에 의해 광로가 90°절곡되어, 편광 빔 스플리터(PBS)(19)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(19)를 투과한 광 빔은 λ/4판(QWP)(20)에 의해 원편광이 되고, 오목 렌즈 및 볼록 렌즈로 이루어지는 빔 익스팬더(21)에 입사하여 광 빔의 직경을 넓혀 대물 렌즈(51)에 입사한다. 이 대물 렌즈(51)는 도시하지 않은 대물 렌즈 구동 기구에 의해 광축과 평행하는 포커스방향 F1및 광축과 직교하는 평면 방향의 트래킹 방향 T1로 이동 변위 가능하게 지지되어 있다.
대물 렌즈에 입사된 광 빔은 광 디스크와 같은 광학 기록 매체(110)의 신호 기록면 상에, 이 대물 렌즈(51)에 의해 집광되어 조사된다. 광학 기록 매체(110)의 신호 기록면 상에 조사된 광 빔 L1은 신호 기록면에서, 예를 들면, 편광 방향에 대하여 소정의 변조를 받아 반사되어 대물 렌즈(51)에 입사된다. 이 귀환광 빔 L2는 빔 익스팬더(21)를 거쳐, λ/4판(QWP)(20)에 의해 광학 기록 매체(110)에 대하여 입사하는 광 빔 L1의 편광 방향에 대하여 직교하는 편광 방향의 직선 편광으로 된 광 빔이 되어 편광 빔 스플리터(19)로 되돌아간다.
여기에서, 귀환광 빔 L2는 빔 스플리터(19) 내의 반사면에 의해 반사되어, 제2 편광 빔 스플리터(22)에 입사한다. 제2 빔 스플리터(22)는 귀환광 빔 L2가 광학 기록 매체(11O)에서 변조되어 있지 않은 상태에서 투과 광량과 반사 광량이 동일하게 되도록 설정되어 있다. 제2 빔 스플리터(22)를 투과한 귀환광 빔 L2는 확대 렌즈계(23, 24)를 거쳐, 제1 광검출기(PD1)(25) 상에 집광된다. 제2 빔 스플리터(22)에 의해 반사된 귀환광 빔 L2는 집광 렌즈계(26) 및 나이프에지(knife-edge)(27)를 거쳐, 제2 광검출기(PD2)(28) 상에 집광된다. 이들 각 광검출기(25, 28)로부터의 광 출력의 검출 신호에 따라, RF 신호, 포커스 에러 신호 및 트래킹 에러 신호 등 여러 가지 신호를 생성할 수 있어, 광학 기록 매체(110)에 기록된 정보 신호의 판독을 실행할 수 있다.
포커스 에러 신호의 검출 방식으로서는, 전술한 이른바 나이프에지법 외에, 이른바 비점 수차법, 이른바 차동 동심원법 등을 이용할 수 있다. 또, 트래킹 에러 신호의 검출 방식으로서는, 이른바 푸시풀법, 이른바 차동 푸시풀법, 이른바 DPD법 등을 이용할 수 있다. 또한, 이 광학 픽업 장치는 광학 기록 매체로부터의 정보 신호의 판독뿐만 아니라, 광학 기록 매체(110)로의 정보 신호의 기록을 실행할 수도 있다.
도 20에 도시한 바와 같이, 전술한 바와 같은 광학 픽업 장치와, 광 디스크와 같은 광학 기록 매체(110)를 지지하여 회전 조작하는 기록 매체 지지 기구를 구비함으로써, 기록 재생 장치가 구성된다. 도 20에 나타내는 기록 재생 장치는 광학 픽업 장치에 의해 광학 기록 매체(110)로부터 판독된 신호가 신호 처리 회로에 의해 처리되어, RF 신호 및 각종 에러 신호가 생성된다. 이 기록 재생 장치는 외부로부터 입력된 신호가 신호 처리 회로에 의해 처리되어, 광학 픽업 장치에 의해 광학 기록 매체(110)에 기록된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 관한 대물 렌즈는 합성 수지 재료로 이루어지는 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정된 하나의 렌즈를 기준으로 하여 다른 렌즈의 위치를 결정하고 렌즈와 다른 렌즈와의 상대 위치 결정을 실행함으로써, 개구수(NA)를 0.7 이상으로 하는 큰 개구수를 가지는 예를 들면, 2군 2개 구성의 대물 렌즈를, 단시간에 효율 양호하게 조립할 수 있다. 또, 렌즈 홀더는 필요 최소한의 정밀도를 가지고 있으면 되어, 렌즈 홀더의 제조도 용이하게 된다.
대물 렌즈를 구성하는 2군 2개 렌즈의 광축 방향 간격 및 각 렌즈 사이의 평행도는 조립 지그의 정밀도에 의해 지지할 수 있으므로, 재현성이 양호하게 되어, 수율을 향상시켜 제조할 수 있다.

Claims (12)

  1. 복수 개의 렌즈로 구성되고 개구수가 0.7 이상인 대물 렌즈로서,
    상기 복수 개의 렌즈는 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정되며,
    상기 렌즈 홀더에 고정된 하나의 렌즈를 기준으로 하여 다른 렌즈의 위치가 결정되어 상기 렌즈 홀더에 고정되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 광학 기록 매체에 정보 신호의 기록 또는 판독을 하는 광학 픽업 장치에 사용되며,
    상기 다른 렌즈의 위치 결정을 위한 기준이 되는 상기 하나의 렌즈는 상기 광학 기록 매체로부터 가장 먼 쪽의 렌즈이며, 상기 렌즈 홀더에 지지되는 외주부의 상기 광학 기록 매체로부터 먼 쪽의 면이 다른 렌즈의 위치 결정을 하기 위한 기준면으로 되어 있는
    대물 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    유효 직경을 3mm, 사용 중심 파장을 405nm, 개구수를 0.85 이상으로 하여 구성되고, 각 렌즈의 외주면은 각 렌즈의 렌즈면 중심에 대하여 30㎛ 이내의 동축도(同軸度)로 되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 홀더는 각 렌즈가 외주면을 지지하여 삽입되고, 각 렌즈의 편심(偏心)을 규제하는 렌즈 삽입부를 가지며,
    유효 직경을 3mm, 사용 중심 파장을 405nm, 개구수를 0.85 이상으로 하여 구성되고, 상기 하나의 렌즈의 편심을 규제하는 렌즈 삽입부에 대하여 다른 렌즈의 편심을 규제하는 렌즈 삽입부의 동축도가 30㎛ 이내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 홀더는 각 렌즈의 외주부가 삽입되어 상기 각 렌즈의 편심을 규제하는 렌즈 삽입부를 가지며,
    유효 직경을 3mm, 사용 중심 파장을 405nm, 개구수를 0.85 이상으로 하여 구성되며, 상기 렌즈 삽입부의 내경(內徑)과 상기 렌즈 삽입부에 삽입되는 렌즈의 외주부 직경에 대한 차가 30㎛ 이내인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
  6. 복수 개의 렌즈로부터 개구수가 0.7 이상인 대물 렌즈를 구성하는 대물 렌즈의 제조 방법으로서,
    하나의 렌즈를 합성 수지 재료로 이루어지는 원통형의 렌즈 홀더 내에 장착하여 고정하고,
    이어서, 다른 렌즈를 상기 하나의 렌즈를 기준으로 하여 위치 결정하고 렌즈 홀더에 대하여 고정함으로써 상기 각 렌즈 사이의 상대 위치 결정을 하는 것
    을 특징으로 하는 대물 렌즈의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    광학 기록 매체에 대한 정보 신호의 기록 또는 판독을 하는 광학 픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈의 제조 방법으로서,
    다른 렌즈의 위치 결정을 위한 기준으로서 사용하는 하나의 렌즈는 광학 기록 매체로부터 가장 먼 쪽의 렌즈이며, 상기 렌즈 홀더에 지지되는 외주부의 상기 광학 기록 매체로부터 먼 쪽의 면이 다른 렌즈의 위치 결정을 하기 위한 기준면으로 되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    각 렌즈를 렌즈 홀더에 대하여 고정하는 데 있어서, 각 렌즈의 광축에 대한 편심에 대해서는 각 렌즈의 외주면을 지지하여 상기 각 렌즈의 편심을 규제하는 렌즈 삽입부를 상기 렌즈 홀더에 형성하고, 상기 렌즈 삽입부에 각 렌즈를 삽입하여 상기 각 렌즈의 편심이 규제된 상태에 있어서, 상기 각 렌즈를 접착제에 의해 상기 렌즈 홀더에 대하여 고정하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다른 렌즈를 렌즈 홀더에 대하여 고정하는 데 있어서, 상기 다른 렌즈를 지지 지그에 의해 지지하고, 광축 방향으로 이동 조작하여 상기 하나의 렌즈에 대한 간격을 조정하고, 그 후 접착제에 의해 상기 렌즈 홀더에 대하여 고정하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다른 렌즈를 상기 렌즈 홀더에 대하여 고정하는 데 있어서, 상기 다른 렌즈를 지지 지그에 의해 지지하여 상기 하나의 렌즈에 대한 평행도를 조정하고, 그 후 접착제에 의해 상기 렌즈 홀더에 대하여 고정하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈의 제조 방법.
  11. 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광 빔을 광학 기록 매체의 신호 기록면 상에 집광하여 조사하는 대물 렌즈와,
    상기 광 빔의 상기 신호 기록면으로부터 반사되는 귀환광 빔을 검출하는 광 검출기를 구비하며,
    상기 대물 렌즈는 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수가 0.7 이상이며, 상기 복수 개의 렌즈가 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정되고, 상기 렌즈 홀더에 고정된 하나의 렌즈를 기준으로 하여 다른 렌즈의 위치가 결정되어 상기 렌즈 홀더에 고정되는 것을 특징으로 하는 광학 픽업 장치.
  12. 광학 기록 매체를 지지하는 기록 매체 지지 기구와,
    광원 및 이 광원으로부터 출사된 광 빔을 광학 기록 매체의 신호 기록면 상에 집광하여 조사하는 대물 렌즈를 가지는 광학 픽업 장치를 구비하며,
    상기 광학 픽업 장치의 대물 렌즈는 복수 개의 렌즈로 구성되고, 개구수가 0.7 이상이며, 상기 복수 개의 렌즈가 원통형의 렌즈 홀더 내에 고정되고, 상기 렌즈 홀더에 고정된 하나의 렌즈를 기준으로 하여 다른 렌즈의 위치가 결정되어 상기 렌즈 홀더에 고정되는 것을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
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