KR20030063195A - 집광 광학계, 광픽업 장치, 수차 보정 소자 및 대물 렌즈 - Google Patents

집광 광학계, 광픽업 장치, 수차 보정 소자 및 대물 렌즈 Download PDF

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KR20030063195A
KR20030063195A KR10-2003-0003481A KR20030003481A KR20030063195A KR 20030063195 A KR20030063195 A KR 20030063195A KR 20030003481 A KR20030003481 A KR 20030003481A KR 20030063195 A KR20030063195 A KR 20030063195A
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objective lens
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기무라도오루
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코니카가부시끼가이샤
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Abstract

비교적 간이한 구성으로 고NA 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 의한 구면 수차의 변화를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 구비하는 고밀도 DVD용 집광 광학계를 제공한다. 수차 보정 소자, 광픽업 장치, 기록ㆍ재생 장치 및 대물 렌즈를 제공한다.
이 집광 광학계는, 광원(2)으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체(6)의 정보 기록면에 집광시키고, 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되어, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈(5)와, 광원과 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치되고, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈(4b)와 마이너스 렌즈(4a)의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자(4)를 갖고, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽은 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 수차 보정 소자 전체 근축 파워가 다음 중 어느 한 식을 충족시키는 온도 의존성을 갖는다. PT1< PT0< PT2, PT1> PT0> PT2, PT0: 25 ℃에 있어서의 수차 보정 소자 전체 근축 파워(㎜-1), PT1: -5 ℃에 있어서의 수차 보정 소자 전체 근축 파워(㎜-1), PT2: 55 ℃에 있어서의 수차 보정 소자 전체 근축 파워(㎜-1)

Description

집광 광학계, 광픽업 장치, 수차 보정 소자 및 대물 렌즈{LIGHT CONVERGING OPTICAL SYSTEM, OPTICAL PICKUP APPARATUS, ABERRATION CORRECTING ELEMENT AND OBJECTIVE LENS}
본 발명은, 광정보 기록 매체에 대한 기록 및 재생 중 적어도 한 쪽을 행하기 위한 집광 광학계, 광픽업 장치, 기록ㆍ재생 장치, 수차 보정 소자 및 대물 렌즈에 관한 것이다.
종래, 광디스크는 음악 정보, 영상 정보의 축적 또는 컴퓨터 데이터의 보존 등, 디지털 데이터의 보존에 널리 사용되고 있다. 그 가운데, 최근 정보화 사회의 도래와 함께, 이들 광디스크의 대용량화가 강하게 요구되고 있고, CD(컴팩트 디스크)와 동일한 크기의 디스크에 대해, 단위 면적당의 기록 용량(기록 밀도)을 약 7배로 높인 DVD(디지털 다기능 디스크)가 상품화되었다.
광디스크에 있어서, 기록 밀도를 향상하기 위해서는 광픽업 광학계로부터 얻을 수 있는 스폿 직경을 작게 함으로써 실현할 수 있다. 이 스폿의 최소 직경은, 이미 알려진 바와 같이 λ/NA(단, λ는 광원의 파장, NA는 광학계의 개구수)에 비례하므로, 스폿 직경을 작게 하기 위해서는 광픽업 장치에서 사용되는 광원의 단파장화 및 광학계에 있어서 광정보 기록 매체에 대향하여 배치되는 대물 렌즈의 고개구수화가 유효하다.
이 중, 광원의 단파장에 관해서는 파장 400 ㎚ 정도의 빛을 발생하는 청자색 반도체 레이저나 SHG 청자색 레이저의 연구가 진전을 보이고 있어 실용화가 가깝다고 할 수 있다. 이들 단파장 광원을 사용하면, DVD와 동일한 NA0.65의 대물 렌즈를 사용한 경우라도, DVD와 동일한 직경 12 ㎝의 광디스크에 대해, 15GB 정도의 정보 기록이 가능해진다.
또한, 대물 렌즈의 고개구수화에 관해서는 1매 내지 2매의 렌즈로 이루어지는 NA0.85의 고개구수 대물 렌즈의 연구가 진행되고 있다. 상술한 단파장 광원과 NA0.85의 고개구수 대물 렌즈를 조합하여 사용함으로써, 직경 12 ㎝의 광디스크에대해, 25GB 정도의 정보 기록이 가능해지고, 보다 한층 고밀도화를 달성할 수 있다.
이러한 배경을 기초로, 단파장의 청자색 광원이나, 고개구수 대물 렌즈를 사용한, 보다 고밀도인 차세대 광디스크(이하, 본 명세서에서는「고밀도 DVD」라 부름)의 연구 및 개발이 각사에서 왕성하게 행해지고 있다.
그런데, 광픽업 장치에 있어서, 대물 렌즈는 대량 생산에 유리하므로, 플라스틱 렌즈가 많이 이용된다. 그런데, 그 굴절율의 온도 변화가 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈에 비해 2 자릿수 정도 큰 것이 알려져 있다.
플라스틱 재료로 형성된 대물 렌즈의 환경 온도가 상승하여 그 대물 렌즈의 굴절율이 변화하면, 대물 렌즈의 구면 수차가 열화한다. 이 굴절율 변화에 의한 구면 수차의 열화량은 대물 렌즈의 개구수의 4승에 비례하므로, 고밀도 DVD용 개구수 0.85의 대물 렌즈를 플라스틱 렌즈로 한 경우에는, 굴절율 변화에 의한 구면 수차의 열화가 커진다.
본 발명자들은 고밀도 DVD용 플라스틱 대물 렌즈로서, 일본 특허 공개 2001-324673호 공보에 기재되어 있는 1군 1매 구성의 플라스틱 렌즈나, 일본 특허 출원 2001-256422호에 기재되어 있는 2군 2매 구성의 플라스틱 렌즈를 제안하였지만, 이들 개구수 0.85의 대물 렌즈는 상기와 같은 이유로부터, 사용 가능한 온도 범위가 매우 좁아 실사용상 문제가 된다는 과제가 있다.
이하에 예를 들어 설명한다. 도1에, NA0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 초점 거리 1.76 ㎜, 설계 기준 온도가 25 ℃인 1군 1매 구성의 플라스틱 렌즈와, 2군 2매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 대한 파면 수차의 구면 수차 성분의 변화 모습을 나타낸다. 광픽업 장치에 있어서, 광디스크에 대한 정보의 기록 및 재생을 행할 수 있기 위해서는, 광픽업 광학계 전체의 성능이 머레셜 한계(λ를 파장으로 하였을 때, 파면 수차가 0.07 λrms 이하)를 만족할 필요가 있다. 실제 광픽업 광학계에서는, 콜리메이터 및 프리즘 등의 대물 렌즈 이외의 광학 소자가 포함되므로, 대물 렌즈에 허용되는 성능(잔류 파면 수차)의 상한은 0.03 λrms 정도가 된다. 도1로부터, 1군 1매 구성의 대물 렌즈는 110 ℃ 정도의 온도 변화가 0.03 λrms를 넘어 버린다. 한편, 2군 2매 구성의 대물 렌즈는 1군 1매 구성의 대물 렌즈만큼, 그 열화는 크지 않지만, 일반적인 광디스크 플레이어의 동작 보증 온도인 85 ℃에서는 0.03 λrms를 넘어 버린다. 따라서, 고밀도 DVD용 광디스크 플레이어에 탑재되는 광픽업용 대물 렌즈로서, 고개구수의 플라스틱 렌즈를 적용 가능하게 하기 위해서는, 어떠한 고안이 필요하다고 할 수 있다.
본 발명자는, 먼저 광원과 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈를 구비한 고밀도 광디스크용 광픽업 장치로서, 광원과 대물 렌즈 사이에 수차 보정 소자로서의 2군 구성의 빔 익스팬더를 구비한 광픽업 장치를 제안하였다(일본 특허 공개 2002-82280호 공보). 이 광픽업 장치에 따르면, 환경 온도가 상승하여 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화함으로써 열화한 구면 수차를 빔 익스팬더의 렌즈 간격을 가변 조정함으로써 보정할 수 있으므로, 고개구수의 플라스틱 렌즈를 이러한 광픽업 장치용 대물 렌즈로서 사용하는 것이 가능해진다.
그런데, 이 광픽업 장치는 환경 온도 변화에 의한 플라스틱 렌즈의 구면 수차 변화를 검출하기 위한 구면 수차 검출 수단과, 그 검출 결과에 따라서, 빔 익스팬더의 렌즈 간격을 가변 조정하기 위한 액튜에이터가 필요하므로, 광픽업 장치의 부품 개수의 증가에 의한 제조 비용 증대 및 광픽업 장치의 대형화라는 과제가 있었다.
그런데, 400 ㎚ 정도의 단파장의 빛을 발생하는 청자색 반도체 레이저를 광원으로서 이용하는 경우에는, 대물 렌즈에서 발생하는 색수차가 문제가 된다. 광픽업 장치에 있어서, 반도체 레이저로부터 출사되는 레이저광은 일반적으로 단일 파장(싱글 모드)이므로, 대물 렌즈의 색수차는 문제가 되지 않는다고 생각되어지고 있지만, 실제로는 온도 변화나 출력 변화 등에 의해 중심 파장이 순간적으로 수 ㎚ 변화화는 모드 호핑을 일으킨다. 모드 호핑은 대물 렌즈의 포커싱 기구를 추종할 수 없는 순간적으로 일어나는 파장 변화이므로, 대물 렌즈의 색수차가 보정되어 있지 않으면, 결상 위치의 이동량에 대응한 디포커스 성분이 부가되어 대물 렌즈의 집광 성능이 열화한다.
대물 렌즈에 이용되는 일반적인 렌즈 재료의 분산은, 적외 반도체 레이저나 적색 반도체 레이저의 파장 영역인 600 ㎚ 내지 800 ㎚에 있어서는, 그 만큼 크지 않으므로, CD나 DVD에서는 모드 호핑에 의한 대물 렌즈의 집광 성능의 열화는 문제가 되지는 않았다.
그런데, 청자색 반도체 레이저의 파장 영역인 400 ㎚ 근방에서는 렌즈 재료의 분산은 매우 커지기 때문에, 약간 수 ㎚의 파장 변화라도, 대물 렌즈의 결상 위치는 크게 어긋난다. 그로 인해, 고밀도 DVD에서는 반도체 레이저 광원이 모드 호핑을 일으킨 경우, 대물 렌즈의 집광 성능이 크게 열화되어 안정된 기록이나 재생을 행할 수 없는 우려가 있다.
도2는, 상술한 2개의 플라스틱 렌즈에 관한 것으로, 대물 렌즈에 입사하는 빛의 파장이 설계 기준 파장(405 ㎚)으로부터 변화한 경우의 대물 렌즈의 디포커스 성분 포함의 파면 수차 변화를 도시한 도면이다. 청자색 반도체 레이저는 모드 호핑에 의해, 파장이 1 ㎚ 정도 변화된다고 생각할 수 있지만, 도2로부터 파장이 1 ㎚ 변화한 경우의 디포커스 성분 포함의 파면 수차는, 2개의 렌즈와 함께 0.03 λrms를 넘어 버린다. 따라서, 고밀도 광디스크용 광픽업 장치에 있어서, 청자색 반도체 레이저 광원이 모드 호핑을 일으킨 경우라도, 집광 성능의 열화 없이 안정된 기록이나 재생을 행할 수 있기 위해, 대물 렌즈의 색수차를 보정해 둘 필요가 있다고 할 수 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 사정에 비추어 이루어진 것이며, 고밀도 DVD용 집광 광학계이며, 비교적 간이한 구성으로, 고NA 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 의한 구면 수차의 변화를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 구비하는 집광 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 반도체 레이저마다, 그 발진 파장이 순간적으로 변화하는 광원을 사용한 경우에, 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 구비하는 집광 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 이들 집광 광학계를 탑재한 광픽업 장치 및 이 광픽업 장치를 탑재한 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 고NA 플라스틱 대물 렌즈를 구비하는 고밀도 DVD용 광픽업 장치에 적용 가능한 수차 보정 소자이며, 비교적 간이한 구성으로, 고NA 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 의한 구면 수차의 변화를 작게 억제 수 있는 수차 보정 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 반도체 레이저마다, 그 발진 파장이 순간적으로 변화되는 광원을 사용한 경우에, 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 집광 광학계에 이용할 수 있는 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 종래의 NA0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 촛점 거리 1.76 ㎜, 설계 기준 온도가 25 ℃인 1군 1매 구성의 플라스틱 렌즈와, 2군 2매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 대한 파면 수차의 구면 수차 성분의 변화 모습을 나타낸 도면.
도2는 도1의 2개의 플라스틱 렌즈에 관한 것으로, 대물 렌즈에 입사하는 빛의 파장이 설계 기준 파장(405 ㎚)으로부터 변화한 경우의 대물 렌즈의 디포커스 성분 포함의 파면 수차의 변화를 나타낸 도면.
도3은 제1 실시 형태에 관한 집광 광학계를 포함하는 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도4는 제2 실시 형태에 관한 집광 광학계를 포함하는 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도5는 제1 실시예의 집광 광학계의 광로도.
도6은 제1 실시예의 집광 광학계의 파장 405 ± 1 ㎚에 있어서의 구면 수차 및 축상 색수차를 나타낸 도면.
도7은 제2 실시예의 집광 광학계의 광로도.
도8은 제2 실시예의 집광 광학계의 파장 405 ± 1 ㎚에 있어서의 구면 수차 및 축상 색수차를 나타낸 도면.
도9는 제3 실시예의 집광 광학계의 광로도.
도10은 제3 실시예의 집광 광학계의 파장 405 ± 1 ㎚에 있어서의 구면 수차 및 축상 색수차를 나타낸 도면.
도11은 제4 실시예의 집광 광학계의 광로도.
도12는 제5 실시예의 집광 광학계의 광로도.
도13은 환경 온도의 상승에 의해, 대물 렌즈로 변화한 3차 구면 수차를, 제1 실시예 내지 제5 실시예의 수차 보정 소자에 의해 보정한 결과를 나타낸 도면.
도14는 광원의 순간적인 파장 변화에 의해, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를, 제1 실시예 내지 제3 실시예의 수차 보정 소자에 의해 보정한 결과를 나타낸 도면.
도15는 제2 실시예의 집광 광학계에 있어서, 보호층의 두께가 변화한 경우에 변화한 3차 구면 수차를, 수차 보정 소자의 간격을 변화시킴으로써 보정한 결과를 나타낸 도면.
도16은 도15에 의한 보정 후, 환경 온도가 상승한 경우의 파면 수차의 RMS치를 나타낸 도면.
도17은 도15에 의한 보정 후, 광원의 순간적인 파장 변화가 일어난 경우의 파면 수차의 RMS치를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1' : 광픽업 장치
2 : 반도체 레이저
3, 14 : 콜리메이터
4 : 수차 보정 소자
4a : 마이너스 렌즈
4b : 플러스 렌즈
5, 15 : 대물 렌즈
5a : 보유 지지 부재
5b : 플랜지부
6 : 광디스크
8 : 1/4 파장판
9 : 액튜에이터
10 : 원통형 렌즈
11 : 광검출기
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 제1 집광 광학계는 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계이고,
상기 집광 광학계는 상기 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되어, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치되고, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 갖고,
상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽은, 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가, 다음 식 (1) 또는 (2)를 충족시키는 온도 의존성을 갖는 것을 특징으로 한다.
PT1< PT0< PT2… (1)
PT1> PT0> PT2… (2)
단,
PT0: 25 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
PT1: -5 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
PT2: 55 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
본 발명에 의한 제2 집광 광학계는, 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계이고, 상기 집광 광학계는 상기 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되어, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치된 수차 보정 소자를 갖고, 상기 수차 보정 소자는 어느 한 쪽이 플라스틱 렌즈이고, 다른 쪽이 유리 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되고, 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가, 다음 식 (1) 또는 (2)를 충족시키는 온도 의존성을 갖는 것을 특징으로 한다.
PT1< PT0< PT2 …(1)
PT1> PT0> PT2 …(2)
단,
PT0: 25 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
PT1: -5 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
PT2: 55 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
상기 제1 또는 제2 집광 광학계에 있어서, 상기 수차 보정 소자는 상기 식 (1)을 충족시키는 동시에, 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합을 PR로 하고, 3SA0BJ(55 ℃)를 55 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분으로 하고, 3SA0BJ(25 ℃)를 25 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분으로 하였을 때, 상기 대물 렌즈는 다음 식 (3) 및 (4)를 충족시키는 것이 바람직하다.
PR< 0 … (3)
3SA0BJ(55 ℃) - 3SA0BJ(25 ℃) < 0 … (4)
단, 상기 3차 구면 수차 성분의 부호는 보정 과잉인 경우를「+」, 보정 부족인 경우를「-」라 정의한다.
이 경우, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성의 대물 렌즈이며, 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수차 보정 소자에 포함되는 플라스틱 렌즈는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 다음 식 (5)을 충족시키는 것이 바람직하다.
PD> 0 … (5)
단, PD: 상기 회절 구조를 투과한 파면에 부가되는 광로차를,
Φb= nㆍ(b2ㆍh2+ b4ㆍh4+ b6ㆍh6+ …) … (6)
에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낸 경우에[여기서, n은 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절차수, h는 광축으로부터의 높이(㎜), b2, b4, b5, …은 각각, 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고 함)이다],
PD= ∑(-2ㆍnㆍb2) … (7)
에 의해 정의되는 회절 파워의 총합(㎜-1).
또한, 상기 제1 또는 제2 집광 광학계에 있어서, 상기 수차 보정 소자는 상기 식 (2)를 충족시키는 동시에, 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합을 PR로 하고, 3SA0BJ(55 ℃)를 55 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분으로 하고, 3SA0BJ(25 ℃)를 25 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분으로 하였을 때, 상기 대물 렌즈는 다음 식 (8) 및 (9)를 충족시키는 것이 바람직하다.
PR> 0 … (8)
3SA0BJ(55 ℃) - 3SA0BJ(25 ℃) > 0 … (9)
단, 상기 3차 구면 수차 성분의 부호는 보정 과잉인 경우를「+」, 조정 부족인 경우를「-」라 정의한다.
이 경우, 상기 대물 렌즈는 1군 1매 구성의 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다. 또한, 상기 수차 보정 소자에 포함되는 플라스틱 렌즈는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 다음 식 (10)을 충족시키는 것이 바람직하다.
PD< 0 … (10)
단, PD: 상기 회절 구조를 투과한 파면에 부가되는 광로차를,
Φb= nㆍ(b2ㆍh2+ b4ㆍh4+ b6ㆍh6+ …) … (6)
에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낸 경우에[여기서, n은 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절차수, h는 광축으로부터의 높이(㎜), b2, b4, b5, …은 각각, 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고 함)임],
PD= ∑(-2ㆍnㆍb2) … (7)
에 의해 정의되는 회절 파워의 총합(㎜-1).
본 발명에 의한 제3 집광 광학계는 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계이고, 상기 집광 광학계는 상기 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되어, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치되어, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 갖고, 상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽은 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 다음 식 (5), (11) 및 (12)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
PD> 0 … (5)
Δ3 SA0BJ/ΔTSA0BJ< 0 … (11)
Pλ1< Pλ0< Pλ2… (12)
단, PD: 상기 회절 구조를 투과한 파면에 부가되는 광로차를,
Φb= nㆍ(b2ㆍh2+ b4ㆍh4+ b6ㆍh6+ …) … (6)
에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낸 경우에[여기서, n은 상기 회절 구조에서 발생하는 회절광 중 최대의 회절광량을 갖는 회절광의 회절차수, h는 광축으로부터의 높이(㎜), b2, b4, b5, …은 각각, 2차, 4차, 6차, … 광로차 함수 계수(회절면 계수라고 함)임],
PD= ∑(-2ㆍnㆍb2) … (7)
에 의해 정의되는 회절 파워의 총합(㎜-1).
ΔT0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화량.
Δ3SA0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ에 의해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에, 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케(Zernike) 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 그 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우를「+」, 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우를「-」라 정의한다.
Pλ0: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
Pλ1: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 짧은 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
Pλ2: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
상기 제3 집광 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성의 대물 렌즈이며, 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다. 이 경우, 다음 식 (13), (3), (14) 및 (15)를 충족시키는 것이 바람직하다.
1.0 × 10-2< PD< 10.0 × 10-2… (13)
PR< 0 … (3)
-30.0 × 10-4< Δ3SA0BJ/(ΔT0BJㆍNA4ㆍf0BJ) < 0 … (14)
O.5 × 10-3< ΔfB0BJ/f0BJ< 2.5 × 10-3… (15)
단, PR: 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합.
NA : 상기 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생에 필요한 상기 대물 렌즈의 소정의 이미지측 개구수.
f0BJ: 상기 대물 렌즈의 촛점 거리(㎜).
Δf0BJ: 상기 대물 렌즈에, 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장의 빛을 입사하였을 때의 축상 색수차(㎜).
본 발명에 의한 제4 집광 광학계는, 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 집광 광학계이고, 상기 집광 광학계는 상기 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되어, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와, 상기 광원과 상기대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치되어, 적어도 한 쪽이 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 갖고, 상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈 중 플라스틱 렌즈인 렌즈는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 상기 집광 광학계는 상기 집광 광학계의 환경 온도의 변화에 의해, 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화함으로써 발생하는 상기 대물 렌즈의 구면 수차의 변화를 상기 환경 온도의 변화에 의해, 상기 수차 보정 소자의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화함으로써 발생되는 상기 수차 보정 소자의 사출 광속의 발산도의 변화에 의해 보정하는 동시에, 다음 식 (12)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
Pλ1< Pλ0< Pλ2… (12)
단, Pλ0: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
Pλ1: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 짧은 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
Pλ2: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
상기 제4 집광 광학계에 있어서, 상기 수차 보정 소자의 상기 플러스 렌즈가 플라스틱 렌즈인 동시에, 다음 식 (16) 및 (8)을 충족시키는 것이 바람직하다.
Δ3SA0BJ/ΔT0BJ> 0 … (16)
PR > 0 … (8)
단, Δ3SA0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ에 의해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에, 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 그 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우를「+」, 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우를「-」라 정의한다.
ΔT0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화량.
PR: 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합.
이 경우, 상기 대물 렌즈는 1군 1매 구성의 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수차 보정 소자의 상기 마이너스 렌즈가 플라스틱 렌즈인 동시에, 다음 식 (17) 및 (3)을 충족시키는 것이 바람직하다.
Δ3SA0BJ/ΔT0BJ< 0 … (17)
PR< 0 … (3)
단, Δ3SA0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ에 의해 상기 대물렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나인 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화하였을 경우에, 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 그 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우를「+」, 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우를「-」라 정의한다.
ΔT0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화량
PR: 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합
이 경우, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성의 대물 렌즈이며, 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다.
상기 제1 내지 제4 집광 광학계에 있어서, 상기 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생에 필요한 상기 대물 렌즈의 소정의 이미지측 개구수가 0.8 이상이 되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광원은 550 ㎚ 이하의 파장의 빛을 발생하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 대물 렌즈가 다음 식 (18)을 충족시키는 것이 바람직하고, 다음 식 (19)를 충족시키는 것이 더욱 바람직하다.
｜Δ3SA0BJ｜/｜Δ5SA0BJ｜ > 1 … (18)
｜Δ3SA0BJ｜/｜Δ5SA0BJ｜ > 3 … (19)
단, Δ5SA0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ에 의해 상기 대물 렌즈의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 ΔN0BJ만큼 변화된 경우에, 상기 대물 렌즈의 수차를 제니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면 수차 성분의 변화량.
본 발명에 의한 광픽업 장치는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 집광 광학계를 갖는 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생용 광픽업 장치로서, 상기 집광 광학계로서 상술한 제1 내지 제4 집광 광학계를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 광픽업 장치는 상기 수차 보정 소자에 포함되는 렌즈 중 적어도 2개의 렌즈의 간격을 가변 조정하기 위한 액튜에이터를 갖고, 상기 간극을 상기 액튜에이터에 의해 가변 조정함으로써, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차를 작게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 기록 및 재생 장치는 상기 광픽업 장치를 탑재하고, 음성 및/또는 화상의 기록 및/또는 음성 및/또는 화상의 재생이 가능하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 의한 제1 수차 보정 소자는 광원과, 상기 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성이고, 또한 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 대물 렌즈와의 사이의 광로 중에 배치되는 수차 보정 소자이고, 상기 수차 보정 소자는 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 갖고, 상기 플러스렌즈와 상기 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽은 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 하나를 갖고, 다음 식 (20) 및 (12)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
Δθ/ΔTAC< 0 … (20)
Pλ1< Pλ0< Pλ2… (12)
단, Δθ : 상기 수차 보정 소자의 환경 온도가 ΔTAC만큼 변화하였을 때의 상기 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 상방 한계의 광선 경사각의 변화량이고, 그 부호는 광축을 기준으로 하여 시계 방향으로 변화되는 경우를「+」, 반시계 방향으로 변화되는 경우를「-」라 정의한다.
Pλ0: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
Pλ1: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 짧은 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
Pλ2: 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1).
본 발명에 의한 제2 수차 보정 소자는 광원과, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와의 사이의 광로 중에 배치되는 수차 보정 소자이고, 상기 수차 보정 소자는 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 갖고, 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가, 식 (1) 또는 (2)를 충족시키는 온도 의존성을 갖는 것을 특징으로 한다.
PT1< PT0< PT2… (1)
PT1> PT0> PT2… (2)
단, PT0: 25 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
PT1: -5 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
PT2: 55 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)
상기 제1 또는 제2 수차 보정 소자에 있어서, 상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈는 모두 플라스틱 렌즈이고, 상기 플러스 렌즈와, 상기 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽은 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈는 어느 한 쪽이 플라스틱 렌즈이고, 다른 쪽이 유리 렌즈인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 대물 렌즈는, 상기 제1 내지 제4 집광 광학계에 이용되는 대물 렌즈이고, 다음 식 (21)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜Δ3SA0BJ｜/｜Δ5SA0BJ｜ > 3 … (21)
단, Δ3SA0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ에 의해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에, 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 그 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우를「+」, 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우를「-」라 정의한다.
Δ5SA0BJ: 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ에 의해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 1개의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에, 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면 수차 구성의 변화량.
[작용]
본 발명에 의한 제1 내지 제4 집광 광학계에 있어서의 온도 변화시에 발생하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화의 보정 원리에 대해 설명한다.
플라스틱 렌즈는 온도가 상승하면 굴절율이 작아지는 방향으로 변화하고, 온도가 하강하면 굴절율이 커지는 방향으로 변화하는 특성을 갖고, 이 굴절율 변화에 의해 구면 수차가 변화된다. 이러한 구면 수차 변화는 플라스틱 렌즈의 렌즈 구성 매수나 근축 파워 배분에 의존하여 보정 부족 방향 혹은 보정 과잉 방향으로 변화한다.
한편, 대물 렌즈의 결상 배율을 크게, 즉 대물 렌즈에 입사하는 광속의 발산도를 작게 하면 보정 과잉 방향의 구면 수차를 발생시킬 수 있고, 대물 렌즈의 결상 배율을 작게, 즉 대물 렌즈에 입사하는 광속의 발산도를 크게 하면 보정 부족방향의 구면 수차를 발생시킬 수 있다.
따라서, 온도 상승시에 보정 부족 방향으로 구면 수차가 변화되는 온도 의존성을 갖는 대물 렌즈에 대해서는, 대물 렌즈에 입사하는 광속의 발산도를 크게 함으로써 굴절율 변화에 의한 구면 수차의 변화와 결상 배율 변화에 의한 구면 수차의 변화를 서로 없앨 수 있고, 온도 상승시에 보정 과잉 방향으로 구면 수차가 변화되는 온도 의존성을 갖는 대물 렌즈에 대해서는, 대물 렌즈에 입사하는 광속의 발산도를 작게 함으로써, 굴절율 변화에 의한 구면 수차의 변화와 결상 배율 변화에 의한 구면 수차의 변화를 서로 없앨 수 있다.
본 발명에 의한 제1 집광 광학계의 수차 보정 소자는, 적어도 어느 한 쪽이 회절 렌즈가 된 플라스틱 플러스 렌즈와 플라스틱 마이너스 렌즈를 갖는다.
수차 보정 소자의 플라스틱 플러스 렌즈와 플라스틱 마이너스 렌즈가 모두 굴절 렌즈인 경우에는, 온도 상승에 의해 굴절율이 작아진 경우에, 플러스 렌즈에 의한 광속의 수렴 작용이 약해지는 동시에, 마이너스 렌즈에 의한 광속의 발산 작용이 약해지므로, 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 발산도, 즉 대물 렌즈의 결상 배율은 온도 변화의 전후에서 거의 변화하지 않는다.
그래서, 플라스틱 플러스 렌즈와 플라스틱 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽을 회절 구조가 형성된 회절 렌즈로 함으로써, 온도 변화에 수반하는 수차 보정 소자로부터의 사출 광속의 발산도 변화를 자유롭게 선택할 수 있도록 하였다. 이 때, 회절 파워와, 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합의 배분을 최적화하고, 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가 식 (1) 또는 식 (2)를 만족하는 온도 의존성을 갖도록 하였으므로, 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화와, 수차 보정 소자로부터의 사출 광속의 발산도 변화(즉, 대물 렌즈의 결상 배율 변화)에 의한 대물 렌즈의 구면 수차 변화를 서로 없앨 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 제2 집광 광학계의 수차 보정 소자는 어느 한 쪽이 유리 렌즈이며, 다른 한 쪽이 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈로 구성되어 있다.
유리 렌즈의 선팽창 계수나 온도 변화에 수반하는 굴절율 변화는, 플라스틱 렌즈에 비해 1 자릿수 작으므로, 온도 변화에 의한 유리 렌즈의 근축 파워 변화는 플라스틱 렌즈의 근축 파워 변화에 비해 무시할 수 있을만큼 작다. 따라서, 제2 집광 광학계의 수차 보정 소자와 같이, 수차 보정 소자를 어느 한 쪽이 유리 렌즈이며, 다른 한 쪽이 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈로 구성함으로써, 온도 변화에 수반하는 수차 보정 소자로부터의 사출 광속의 발산도 변화를 자유롭게 선택할 수 있다. 이 때, 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈와의 근축 파워의 비를 최적화하고, 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가 식 (1) 또는 식 (2)를 만족하는 온도 의존성을 갖도록 하였으므로, 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화와, 수차 보정 소자로부터의 사출 광속의 발산도 변화(즉, 대물 렌즈의 결상 배율 변화)에 의한 대물 렌즈의 구면 수차 변화를 서로 없앨 수 있다.
또한, 대물 렌즈가 식 (4)와 같이 온도 상승시에 보정 부족 방향으로 구면 수차가 변화되는 온도 의존성을 갖는 경우에는, 제1 집광 광학계에 있어서는 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이 식 (3)을 충족시키도록, 회절 파워와, 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합의 배분을 결정하는 것이 바람직하고, 제2 집광 광학계에 있어서는 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이 식 (3)을 충족시키도록, 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈와의 근축 파워의 총합의 배분을 결정하는 것이 바람직하다.
온도 상승시에 보정 부족 방향으로 구면 수차가 변화하는 온도 의존성, 즉 식 (3)을 충족시키는 온도 의존성을 갖는 대물 렌즈로서는, 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성의 대물 렌즈이며, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 중, 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 대물 렌즈가 있다. 저비용화 및 경량화의 관점으로부터, 제1 렌즈와 제2 렌즈가 모두 플라스틱 렌즈인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의한 제1 및 제2 집광 광학계의 대물 렌즈가 식 (3)을 충족시키는 온도 의존성을 갖는 경우에는, 수차 보정 소자에 포함되는 플라스틱 렌즈는 식 (5)를 충족시키는 회절 파워를 갖는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화에 대해, 수차 보정 소자로부터의 사출 광속의 발산도 변화를 최적화하는 것이 용이해지고, 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화를 효과적으로 보정할 수 있다.
한편, 대물 렌즈가 식 (9)와 같이 온도 상승시에 보정 과잉 방향으로 구면 수차가 변화되는 온도 의존성을 갖는 경우에는, 제1 집광 광학계에 있어서는 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이 식 (8)을 충족시키도록, 회절 파워와, 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합의 배분을 결정하는 것이 바람직하고, 제2 집광 광학계에 있어서는 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이 식 (8)을 충족시키도록, 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈와의 근축 파워의 총합의 배분을 결정하는 것이 바람직하다.
온도 상승시에 보정 불과잉 방향으로 구면 수차가 변화되는 온도 의존성, 즉 식 (9)를 충족시키는 온도 의존성을 갖는 대물 렌즈로서는, 1군 1매 구성의 플라스틱 렌즈가 있다.
본 발명에 의한 제1 및 제2 집광 광학계의 대물 렌즈가 식 (9)를 충족시키는 온도 의존성을 갖는 경우에는, 수차 보정 소자에 포함되는 플라스틱 렌즈는 식 (10)을 충족시키는 회절 파워를 갖는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화에 대해, 수차 보정 소자로부터의 사출 광속의 발산도 변화를 최적화하는 것이 용이해지며, 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 구면 수차 변화를 효과적으로 보정할 수 있다.
또, 본 명세서에 있어서, 회절 구조(혹은, 회절 패턴)의 회절 파워는, 이들의 회절 구조(혹은, 회절 패턴)를 투과하는 파면에 부가되는 광로차를 식 (6)에서 정의되는 광로차 함수로 나타내었을 때에, -2ㆍnㆍb2로 나타낸다. 여기서, 어떤 광학 소자의 2개 이상의 광학면 상에, 회절 구조(혹은, 회절 패턴)가 형성되어 있는 경우, 그 광학 소자의(회절 렌즈로서의) 회절 파워는 식 (7)로 정의되도록, 각각의회절 구조(혹은, 회절 패턴)의 회절 파워의 총합이 된다.
본 발명에 의한 제3 및 제4 집광 광학계는, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈의 온도 변화에 수반하는 구면 수차 변화를 보정하는 것이 가능한 동시에, 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 것이 가능한 집광 광학계이다.
본 발명에 의한 제3 집광 광학계는 광원과, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와의 사이의 광로 중에, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 포함하는 수차 보정 소자를 구비하고, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽 렌즈의 적어도 하나의 면상에는, 식 (5)와 같이 플러스의 회절 파워를 갖는 회절 구조가 형성되어 있다. 그리고, 본 집광 광학계의 대물 렌즈는 식 (11)을 만족하는 온도 특성을 갖는다. 식 (11)은 대물 렌즈의 환경 온도가 상승한 경우에 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화함으로써, 대물 렌즈의 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하는 것을 의미한다. 이러한 온도 의존성을 갖는 대물 렌즈로서는, 적어도 광원측에 배치되는 렌즈가 플라스틱 렌즈로 된 2군 2매 구성의 대물 렌즈가 있다.
상술한 바와 같이, 수차 보정 소자의 플라스틱 플러스 렌즈와 플라스틱 마이너스 렌즈가 모두 굴절 렌즈인 경우에는, 온도 상승에 의해 굴절율이 작아진 경우에, 플러스 렌즈에 의한 광속의 수렴 작용이 약해지는 동시에, 마이너스 렌즈에 의한 광속의 발산 작용이 약해지므로, 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 발산도, 즉 대물 렌즈의 결상 배율은 온도 변화의 전후에서 거의 변화하지 않는다.
이에 대해, 플라스틱 플러스 렌즈 전체 근축 파워(= P 凸로 함)를 변화시키지 않고서, 플라스틱 플러스 렌즈에 플러스의 회절 파워(= PD로 함)를 갖는 회절 구조를 형성하면, 플라스틱 플러스 렌즈의 굴절 파워는 다음 식 (22)의 우측변의 제1 항과 같이 된다.
P凸 = (P凸 - PD) + PD… (22)
식 (22)로부터, 플라스틱 플러스 렌즈의 굴절 파워는 회절 구조에 의한 회절 파워만큼 작아지므로, 환경 온도가 상승한 경우의 광선의 수렴 작용의 변화는 플라스틱 플러스 렌즈가 굴절 렌즈인 경우에 비해 작아진다. 따라서, 환경 온도가 상승한 경우의 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 상방 한계 광선의 경사각은 환경 온도가 변화하기 전에 비해 작아지는 방향으로 변화한다. 이 것은, 대물 렌즈의 결상 배율이 커지는 방향으로 변화하는 것에 상당하기 때문에 보정 부족 방향으로 변화한 대물 렌즈의 구면 수차를 없앨 수 있다.
한편, 플라스틱 마이너스 렌즈 전체의 근축 파워(= P凹로 함)를 변화시키지 않고서, 플라스틱 마이너스 렌즈에 플러스의 회절 파워(= PD로 함)를 갖는 회절 구조를 형성하면, 플라스틱 마이너스 렌즈의 굴절 파워는 다음 식 (23)의 우측변의 제1 항과 같이 된다.
P凹 = (P凹 - PD) + PD… (23)
식 (23)으로부터, 플라스틱 마이너스 렌즈의 굴절 파워는 회절 구조에 의한 회절 파워만큼만 커지므로, 환경 온도가 상승한 경우의 광선의 발산 작용의 변화는 마이너스 렌즈가 굴절 렌즈인 경우에 비해 커진다. 따라서, 환경 온도가 상승한경우의 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 한계 광선의 경사각은 환경 온도가 변화하기 전에 비해 작아지는 방향으로 변화한다. 이 것은, 대물 렌즈의 결상 배율이 커지는 방향으로 변화하는 것에 상당하므로 보정 부족 방향으로 변화한 대물 렌즈의 구면 수차를 없앨 수 있다.
또한, 이 수차 보정 소자의 플라스틱 렌즈에는 식 (5)와 같이 플러스의 회절 파워를 갖는 회절 구조가 형성되어 있으므로, 이 수차 보정 소자의 전체 근축 파워는 식 (12)를 충족시키는 파장 특성을 갖는다. 이에 의해, 광원이 발생하는 빛의 파장과는 10 ㎚만큼 다른 파장의 빛이 입사하였을 때에, 수차 보정 소자에서 발생하는 색수차와 대물 렌즈에서 발생하는 색수차가 서로 없애게 되므로, 수차 보정용 소자와 대물 렌즈를 통한 빛의 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에서의 집광 스폿은 색수차가 작게 억제된 상태가 된다. 본 집광 광학계의 수차 보정 소자와 조합함으로써, 색수차를 엄하게 보정하고 있지 않은 대물 렌즈라도, 고밀도 DVD용 대물 렌즈로서 사용하는 것이 가능해진다.
식 (3) 및 식 (13) 내지 식 (15)는 환경 온도 변화시의 대물 렌즈 구면 수차의 변화를 효과적으로 없애고, 또한 수차 보정용 소자와 대물 렌즈를 통한 빛의 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에서의 집광 스폿의 색수차를 충분히 작게 억제하기 위한 조건이다. 수차 보정 소자의 플라스틱 렌즈에 형성한 회절 구조의 회절 파워와, 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합과, 환경 온도 변화시의 대물 렌즈의 3차 구면 수차의 변화량과, 대물 렌즈의 색수차와의 균형을 식 (3) 및 식 (13) 내지 식 (15)를 충족시키지 않도록 함으로써, 대물 렌즈의 온도 특성의 보상과 색수차의 보상을 양립할 수 있다.
본 발명에 의한 제4 집광 광학계는 광원과 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와의 사이의 광로 중에, 적어도 한 쪽이 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈로 이루어지는 2군 2매 구성의 수차 보정 소자를 구비하고, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중, 플라스틱 렌즈인 렌즈의 적어도 하나의 면 상에는 회절 구조가 형성되어 있다.
본 발명에 의한 제4 집광 광학계가 식 (16)을 충족시키는 온도 특성을 갖는 대물 렌즈를 구비하는 경우에는, 수차 보정 소자의 플러스 렌즈를 플라스틱 렌즈로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합을, 식 (8)을 만족시키면서, 플러스 렌즈의 회절 파워와, 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합의 비를 적절하게 설정하여 온도 변화에 수반하는 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 한계 광선의 경사각 변화량을 원하는 값으로 함으로써 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 3차 구면 수차 성분의 변화를 효과적으로 보정할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 제4 집광 광학계가 식 (17)을 충족시키는 온도 특성을 갖는 대물 렌즈를 구비하는 경우에는, 수차 보정 소자의 마이너스 렌즈를 플라스틱 렌즈로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합을 식 (3)을 만족시키면서, 마이너스 렌즈의 회절 파워와, 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합의 비를 적절하게 설정하여 온도 변화에 수반하는 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 한계 광선의 경사각 변화량을 원하는 값으로 함으로써 온도 변화에 수반하는 대물 렌즈의 3차 구면 수차 성분의 변화를 효과적으로 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 집광 광학계의 수차 보정 소자는, 식 (12)를 충족시키는 파장 특성을 갖기 때문에, 제3 집광 광학계와 같은 작용 효과에 의해, 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 온도 변화에 수반하는 굴절율 변화에 의해 발생하는 플라스틱 렌즈의 구면 수차 변화는 개구수의 4승에 비례하여 증대한다. 본 발명에 의한 집광 광학계에 있어서 대물 렌즈의 개구수가 0.8 이상이 된 경우에, 온도 변화에 수반하는 구면 수차 변화의 수차 보정 소자에 의한 보정 효과가 커진다.
본 발명에 의한 집광 광학계의 사용 파장을 550 ㎚ 이하로 하면, 고밀도 기록이 가능해지지만, 상술한 바와 같이 대물 렌즈에서 발생하는 색수차가 과제가 된다. 여기서, 본 발명에 의한 집광 광학계의 수차 보정 소자를 식 (12)를 충족시키는 파장 특성을 갖도록 하면, 수차 보정 소자에서 발생하는 색수차와, 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 서로 없앨 수 있어, 이 과제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 대물 렌즈는 식 (18)을 충족시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 환경 온도 변화시의 대물 렌즈의 3차 구면 수차 변화를 대물 렌즈의 결상 배율의 변화에 의해 없앤 후의 잔류 고차 구면 수차를 작게 할 수 있다. 이상의 작용을 달성하기 위해서는, 대물 렌즈는 식 (19)를 충족시키는 온도 특성을 갖는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의한 집광 광학계에 있어서 수차 보정 소자로서 바람직한 것은,콜리메이트 렌즈와 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치된 빔 익스팬더 또는 빔 슈링커이다. 본 명세서 중에 있어서, 빔 익스팬더라 함은 입사 광속 직경을 확대하여 사출하는 광학 소자를 가리키고, 빔 슈링커라 함은 입사 광속 직경을 축소하여 사출하는 광학 소자를 가리킨다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 제1 내지 제4 집광 광학계에 의하면, 일본 특허 공개 2002-82280호 공보에 기재된 광픽업 장치와 같이, 수차 보정 소자의 렌즈를 움직이게 하는 일 없이, 플라스틱 렌즈를 포함하는 대물 렌즈의 굴절율 변화에 의한 구면 수차 변화를 보정할 수 있으므로, 본 발명에 의한 집광 광학계를 탑재하는 광픽업 장치의 부품 개수의 삭감 및 제조 비용의 삭감 등을 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 제1 내지 제4 집광 광학계를 구비하는 광픽업 장치는, 수차 보정 소자에 포함되는 렌즈 중 적어도 2개의 렌즈의 간격을 가변 조정하기 위한 액튜에이터를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 2층 디스크나 3층 디스크 등의 동일한 광속 입사면측에 복수의 정보 기록층을 갖는 광정보 기록 매체를 기록 및 재생하는 경우에 있어서, 층간 점프를 할 때에 변화하는 3차 구면 수차를 없앨 수 있다. 또한, 대물 렌즈에 제조 오차나 환경 온도 변화에 의한 3차 구면 수차가 잔류하고 있는 경우에 있어서도, 렌즈 간격을 가변 조정함으로써 잔류 3차 구면 수차를 보상할 수 있다.
본 발명에 의한 제1 수차 보정 소자는 광원과, 상기 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성이고, 또한 제1 렌즈와 제2 렌즈 중 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈로 된 대물 렌즈와의 사이의 광로 중에 배치된다. 그리고, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 갖고, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽 렌즈의 적어도 하나의 면 상에는 회절 구조가 형성되어 있다. 또한, 수차 보정 소자의 환경 온도가 ΔTAC만큼 변화하였을 때의 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 상방 한계 광선의 경사각의 변화량은 식 (20)을 충족시키고, 또한 그 전체 근축 파워는 식 (12)를 충족시키는 파장 특성을 갖는다.
제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈로 된 2군 2매 구성의 대물 렌즈는, 환경 온도가 상승하여 플라스틱 렌즈의 굴절율이 작아진 경우에, 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화하는 온도 특성을 갖는다. 본 발명에 의한 수차 보정 소자는 환경 온도 변화시의 사출 광속의 상방 한계의 광선의 경사각 변화량이 식 (20)을 충족시키므로, 보정 부족 방향으로 변화한 대물 렌즈의 3차 구면 수차를 없앨 수 있다.
또한, 굴절형의 플러스 렌즈에서는 입사하는 빛의 파장이 길어지는 방향으로 변화한 경우, 결상 위치가 길어지는 방향으로 변화하는 파장 특성을 갖지만, 본 발명에 의한 수차 보정 소자의 전체 근축 파워는 식 (12)를 충족시키는 파장 특성을 갖기 때문에, 광원이 발생하는 빛과는 10 ㎚만큼 다른 파장의 빛이 입사하였을 때에, 수차 보정 소자에서 발생하는 색수차와 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 서로 없앨 수 있다. 그 결과, 수차 보정용 소자와 대물 렌즈를 통한 빛의 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에서의 집광 스폿은 색수차(파장이 변화하였을 때의 결상 위치의 이동)가 작게 억제된 상태가 된다. 본 발명의 수차 보정 소자와 조합하는 것으로 색수차를 엄하게 보정하고 있지 않은 대물 렌즈라도 고밀도 DVD용 대물 렌즈로서 사용하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의한 제2 수차 보정 소자는 광원과, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치되는 수차 보정 소자이고, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 갖고, 전체 근축 파워가 식 (1) 또는 (2)를 충족시킨다.
구체적인 구성으로서는, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈는 모두 플라스틱 렌즈이고, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 한 쪽은 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖도록 구성된 수차 보정 소자나, 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈는 어느 한 쪽이 플라스틱 렌즈이고, 다른 쪽이 유리 렌즈로 된 수차 보정 소자이다.
본 발명에 의한 제2 수차 보정 소자를 상술한 바와 같이 구성함으로써, 본 발명에 의한 제1 집광 광학계나 제2 집광 광학계와 같은 작용 효과에 의해, 대물 렌즈에서 발생하는 온도 변화시의 구면 수차 변화를 없앨 수 있다.
또한, 상술한 본 발명에 의한 광픽업 장치는, 예를 들어 차세대의 보다 고밀도인 광정보 기록 매체를 위한 플레이어 또는 드라이브 등, 혹은 이들을 조립한 AV 기기, 퍼스널 컴퓨터, 그 밖의 정보 단말 등의 음성 및/또는 화상의 기록 장치 및/또는 재생 장치에 탑재할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 제1 및 제2 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
도3은, 제1 실시 형태에 관한 집광 광학계를 포함하는 광픽업 장치의 구성을개략적으로 도시한 도면이다. 광픽업 장치(1)는 광원으로서의 반도체 레이저(2)와, 반도체 레이저(2)로부터의 발산 광속을 평행 광속으로 변환하는 콜리메이터(3)와, 수차 보정 소자(4)와, 대물 렌즈(5)를 갖고 있다.
반도체 레이저(2)는 파장 400 ㎚ 정도의 빛을 발생하는 GaN계 청자색 레이저이다. 또한, 파장 400 ㎚ 정도의 빛을 발생하는 광원으로서는 상기 GaN계 청자색 레이저 외에, SHG 청자색 레이저라도 좋다.
고밀도 광디스크(6)는 동일한 광속 입사면측에, 중간층(6a)을 협지하여 제1 정보 기록면(6b)과 제2 정보 기록면(6c)을 갖는 2층 디스크이다. 제1 정보 기록면(6b)의 광속 입사면측에는 0.1 ㎜ 두께의 보호층(6d)이 형성되어 있다.
또한, 콜리메이터(3)와 대물 렌즈(5) 사이의 평행 광속 중에 배치된 수차 보정 소자(4)는 모두 플라스틱 렌즈인 마이너스 렌즈(4a)와 플러스 렌즈(4b)로 이루어지는 2군 2매 구성의 빔 익스팬더이며, 플러스 렌즈(4b)의 대물 렌즈(5)측 면에는 대략 동심원형의 회절 패턴이 설치되어 있다.
대물 렌즈(5)는 수차 보정 소자(4)로부터의 광속을 고밀도 광디스크(6)의 제1 정보 기록면(6b) 상에 회절 한계 내에서 집광하는 렌즈이고, 보유 지지 부재(5a)에 의해 일체가 된 2매의 플라스틱 렌즈로 구성되어 있고, 적어도 1개의 비구면을 갖고, 광디스크(6)측의 개구수는 0.85로 되어 있다. 또한, 대물 렌즈(5)는 광축에 대해 수직으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(5b)를 갖고, 이 플랜지부(5b)에 의해, 대물 렌즈(5)를 광픽업 장치(1)에 정밀도 좋게 부착할 수 있다.
반도체 레이저(2)로부터 사출된 발산 광속은 콜리메이터(3)를 투과하여 평행광속이 되며, 또한 편광 빔 분할기(7) 및 1/4 파장판(8)을 경유하여 원편광이 되며, 수차 보정 소자(4)를 투과한 후, 대물 렌즈(5)에 의해 고밀도 광디스크(6)의 보호층(6d)을 거쳐서 제1 정보 기록면(6b) 상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(5)는 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터(9)에 의해 포커싱 제어 및 트랙킹 제어된다.
제1 정보 기록면(6b)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 렌즈(5), 수차 보정 소자(4) 및 1/4 파장판(8)을 투과한 후, 편광 빔 분할기(7)에 의해 반사되고, 원통형 렌즈(10)를 경유함으로써, 수렴 광속이 되는 동시에, 비점 수차가 부여되고, 광검출기(11)에 수속한다. 그리고, 광검출기(11)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(6)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 대물 렌즈(5)의 근방에 부착된 포커싱 코일이나 트랙킹 코일로부터의 방열, 혹은 광픽업 장치(1)의 외부 온도의 상승에 의해 대물 렌즈(5) 및 수차 보정 소자(4)의 환경 온도가 상승하면, 플라스틱 렌즈의 굴절율이 작아지는 방향으로 변화하므로, 대물 렌즈(5)에서는 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화한다. 한편, 설계 기준 온도인 25 ℃에 있어서, 수차 보정 소자(4)의 전체 근축 파워는 제로이며, 수차 보정 소자(4)로부터 사출되는 광속은 평행 광속이다. 여기서, 플러스 렌즈(4b)에는 플러스의 회절 파워를 갖는 회절 패턴이 광학면 상에 설치되어 있으므로, 설계 기준 온도인 25 ℃에 있어서, 수차 보정 소자의 전체의 굴절 렌즈로서의 굴절 파워는 마이너스이다. 그로 인해, 환경 온도의 상승에 의해, 마이너스 렌즈(4a)와 플러스 렌즈(4b)의 굴절율이 작아지면,수차 보정 소자(4)로부터 사출되는 광속은 수렴 광속이 된다. 그 결과, 대물 렌즈(5)에 수렴 광속이 입사함으로써, 보정 부족 방향으로 변화한 3차 구면 수차가 부정되므로, 반도체 레이저(2)로부터 출사된 광속은 수차 보정 소자(4)와 대물 렌즈(5)를 통과함으로써, 환경 온도가 상승한 경우라도, 구면 수차가 작게 억제된 상태에서 제1 정보 기록면(6b) 상에 집광된다.
또한, 수차 보정 소자(4)의 플러스 렌즈(4b)에는 플러스의 회절 파워를 갖는 회절 패턴이 광학면 상에 설치되어 있으므로, 반도체 레이저(2)로부터 사출되는 빛의 순간적인 파장 변화에 대해, 대물 렌즈(5)와는 역부호로, 또한 그 절대치가 대략 일치한 축상 색수차를 발생한다. 그로 인해, 반도체 레이저(2)로부터 출사된 광속은 수차 보정 소자(4)와 대물 렌즈(5)를 통과함으로써, 반도체 레이저(2)로부터 사출되는 빛의 파장이 순간적으로 변화한 경우라도, 거의 축상 색수차 없이 제1 정보 기록면(6b) 상에 집광된다.
또한, 수차 보정 소자(4)의 마이너스 렌즈(4a)는 1축 액튜에이터(12)에 의해, 광축 방향에 따라서 변이 가능하게 되어 있으므로, 제1 정보 기록면(6b)으로부터 제2 정보 기록면(6c)에 포커스 점프를 행하는 경우에, 중간층(6a)에 의해 변화하는 대물 렌즈(5)의 구면 수차를 부정할 수 있고, 제2 정보 기록면(6c)에 대한 정보의 기록 및 재생이 가능해진다.
<제2 실시 형태>
도4는 제2 실시 형태에 관한 집광 광학계를 포함하는 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 제2 실시 형태에 있어서의 광픽업 장치(1')는 반도체 레이저(2)로부터의 발산 광속을 평행 광속으로 변환하는 콜리메이터와, 수차 보정 소자가 일체화된 예이다.
수차 보정 소자로서의 콜리메이터(14)는 유리 렌즈인 마이너스 렌즈(14a)와 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈(14b)로 이루어지는 2군 2매 구성이고, 플러스 렌즈(14b)의 대물 렌즈(15)측의 면에는, 대략 동심원형의 회절 패턴이 설치되어 있다.
대물 렌즈(15)는 콜리메이터(14)로부터의 광속을 고밀도 광디스크(16)의 제1 정보 기록면(6b) 상에 회절 한계 내에서 집광하는 렌즈이고, 1매의 플라스틱 렌즈로 구성되어 있고, 적어도 하나의 비구면을 갖고, 광디스크(6)측의 개구수는 0.85 로 되어 있다. 또한, 대물 렌즈(15)는 광축에 대해 수직으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(15b)를 갖고, 이 플랜지부(15b)에 의해, 대물 렌즈(15)를 광픽업 장치(1)에 정밀도 좋게 부착할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 대물 렌즈(15)의 근방에 부착된 포커싱 코일이나 트랙킹 코일로부터의 방열, 혹은 광픽업 장치(1)의 외부 온도의 상승에 의해 대물 렌즈(15) 및 콜리메이터(14)의 환경 온도가 상승하면, 플라스틱 렌즈의 굴절율이 작아지는 방향으로 변화하므로, 대물 렌즈(15)에서는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화한다. 한편, 설계 기준 온도인 25 ℃에 있어서, 콜리메이터(14)로부터 사출되는 광속은 평행 광속이다. 여기서, 환형 온도의 상승에 의해 플러스 렌즈(4b)의 굴절율이 작아지면, 플러스 렌즈(4b)에 의한 광속의 수렴작용이 약해지므로, 콜리메이터(14)로부터 사출되는 광속은 발산 광속이 된다. 그 결과, 대물렌즈(15)에 발산 광속이 입사함으로써, 보정 과잉 방향으로 변화한 3차 구면 수차가 부정되므로, 반도체 레이저(2)로부터 출사된 광속은 콜리메이터(14)와 대물 렌즈(15)를 통과함으로써, 환경 온도가 상승한 경우라도 구면 수차가 작게 억제된 상태에서 제1 정보 기록면(6b) 상에 집광된다.
또한, 콜리메이터(14)의 플러스 렌즈(14b)는 1축 액튜에이터(12)에 의해, 광축 방향에 따라서 변이 가능하게 되어 있으므로, 제1 정보 기록면(6b)으로부터 제2 정보 기록면(6c)에 포커스 점프를 행하는 경우에, 중간층(6a)에 의해 대물 렌즈(5)의 변화하는 구면 수차를 부정할 수 있고, 제2 정보 기록면(6c)에 대한 정보의 기록 및 재생이 가능해진다.
또, 본 발명에 의한 집광 광학계, 광픽업 장치 및 수차 보정 소자는 상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서의 집광 광학계, 광픽업 장치 및 수차 보정 소자의 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 여러 가지 형태의 변경이 가능하다.
<실시예>
다음에, 본 발명을 제1 실시예 내지 제5 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈에 있어서의 비구면은 광축 방향을 X축, 광축에 수직인 방향의 높이를 h, 굴절면의 곡률 반경을 r이라 할 때의 다음 수학식 1로 나타낸다. 단, κ를 원뿔 계수, A2i를 비구면 계수로 한다.
또한, 본 실시예의 집광 광학계의 렌즈에 설치한 링형의 회절면은 광로차 함수(Φb)로서 다음의 수학식 2에 의해 나타낼 수 있다. 여기서, n은 상기 회절면에서 발생하는 회절광 중 최대 회절광량을 갖는 회절광의 회절 차수이며, h는 광축에 수직인 높이이며, b2j는 광로차 함수의 계수이다.
<제1 실시예>
표1에 제1 실시예의 집광 광학계에 관한 데이터를 나타내고, 도5에 광로도를 도시한다. 본 실시예의 집광 광학계의 설계 기준 파장은 405 ㎚이며, 설계 기준 온도는 25 ℃이다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 광원측에, 모두 플라스틱 렌즈인 마이너스 렌즈와 플러스 렌즈로 이루어지는 2군 2매 구성의 수차 보정 소자로서의 빔 익스팬더를 구비한다.
본 실시예에서는 빔 익스팬더의 플러스 렌즈의 대물 렌즈측의 광학면을, 플러스의 회절 파워를 갖는 회절면으로 하였으므로, 빔 익스팬더의 전체 굴절 렌즈로서의 굴절 파워는 25 ℃에 있어서 마이너스로 되어 있다. 이에 의해, 온도 변화시에 대물 렌즈의 굴절율 변화에 의한 3차 구면 수차 변화와, 빔 익스팬더로부터의 사출 광속의 발산도의 변화에 의한 대물 렌즈의 구면 수차 변화가 서로 없어지게 된다. 또한, 광원으로부터의 빛의 순간적인 파장 변화에 의해, 빔 익스팬더의 회절면에서 발생하는 축상 색수차와, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 서로 없어지게 된다.
표1의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 최대 회절광량을갖도록 결정되어 있다. 도6은, 본 실시예의 집광 광학계의 405 ㎚ ± 1 ㎚에 있어서의 구면 수차도 및 축상 색수차를 나타낸 도면이며, 파장에 상관 없이 결상 위치가 거의 이동하지 않는 것을 나타내고 있다.
<제2 실시예>
표2에 제2 실시예의 집광 광학계에 관한 데이터를 나타내고, 도7에 광로도를 도시한다. 본 실시예의 집광 광학계의 설계 기준 파장은 405 ㎚이며, 설계 기준 온도는 25 ℃이다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 광원측에, 모두 플라스틱 렌즈인 마이너스 렌즈와 플러스 렌즈로 이루어지는 2군 2매 구성의 수차 보정 소자로서의 빔 익스팬더를 구비한다.
본 실시예에서는 빔 익스팬더의 마이너스 렌즈의 광원측 광학면을, 플러스 회절 파워를 갖는 회절면으로 하였으므로, 빔 익스팬더의 전체 굴절 렌즈로서의 굴절 파워는 25 ℃에 있어서 마이너스로 되어 있다. 이에 의해, 온도 변화시에 대물 렌즈의 굴절율 변화에 의한 3차 구면 수차 변화와, 빔 익스팬더로부터의 사출 광속의 발산도의 변화에 의한 대물 렌즈의 구면 수차 변화가 서로 없어지게 된다. 또, 광원으로부터의 빛의 순간적인 파장 변화에 의해 빔 익스팬더의 회절면에서 발생하는 축상 색수차와, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 서로 없어지게 된다.
표2의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 최대 회절광량을 갖도록 결정되어 있다. 도8은 본 실시예의 집광 광학계의 405 ㎚ ± 1 ㎚에 있어서의 구면 수차도 및 축상 색수차를 나타낸 도면이며, 파장에 상관 없이 결상 위치가 거의 이동하지 않는 것을 나타내고 있다.
<제3 실시예>
표3에 제3 실시예의 집광 광학계에 관한 데이터를 나타내고, 도9에 광로도를 도시한다. 본 실시예의 집광 광학계의 설계 기준 파장은 405 ㎚이며, 설계 기준 온도는 25 ℃이다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 광원측에, 모두 플라스틱 렌즈인 마이너스 렌즈와 플러스 렌즈로 이루어지는 2군 2매 구성의 수차 보정 소자로서의 콜리메이터를 구비한다.
본 실시예에서는 콜리메이터의 마이너스 렌즈의 광원측 광학면과 플러스 렌즈의 대물 렌즈측 광학면을, 플러스 회절 파워를 갖는 회절면으로 하였으므로, 콜리메이터의 전체 굴절 렌즈로서의 굴절 파워는 25 ℃에 있어서 마이너스로 되어 있다. 이에 의해, 온도 변화시에 대물 렌즈의 굴절율 변화에 의한 3차 구면 수차 변화와, 빔 익스팬더로부터의 사출 광속의 발산도의 변화에 의한 대물 렌즈의 구면 수차 변화가 서로 없어지게 된다. 또한, 광원으로부터의 빛의 순간적인 파장 변화에 의해, 빔 익스팬더의 회절면에서 발생하는 축상 색수차와 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 서로 없어지게 된다.
표3의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정되어 있다. 도10은, 본 실시예의 집광 광학계의 405 ㎚ ± 1 ㎚에 있어서의 구면 수차도 및 축상 색수차를 나타낸 도면이며, 파장에 상관 없이 결상 위치가 거의 이동하지 않는 것을 나타내고 있다.
<제4 실시예>
표4에 제4 실시예의 집광 광학계에 관한 데이터를 나타내고, 도11에 광로도를 도시한다. 본 실시예의 집광 광학계의 설계 기준 파장은 405 ㎚이며, 설계 기준 온도는 25 ℃이다. 본 실시예에서는 1군 1매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 광원측에, 유리 렌즈인 마이너스 렌즈와 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈로 이루어지는 2군 2매 구성의 수차 보정 소자로서의 빔 익스팬더를 구비한다. 또한, 수차 보정 소자의 플러스 렌즈의 대물 렌즈측의 면이 회절면으로 되어 있다.
본 실시예에서는 마이너스 렌즈와 플러스 렌즈의 근축 파워의 배분 및 플러스 렌즈의 굴절 파워와 회절 파워의 배분을 최적화함으로써, 환경 온도의 변화에 의해, 대물 렌즈로 보정 과잉 방향으로 변화하는 3차 구면 수차를 없애고 있다. 표4의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 1차 회절광이 최대 회절광량을 갖도록 결정되어 있다.
<제5 실시예>
표5에 제5 실시예의 집광 광학계에 관한 데이터를 나타내고, 도12에 광로도를 도시한다. 본 실시예의 집광 광학계의 설계 기준 파장은 405 ㎚이며, 설계 기준 온도는 25 ℃이다. 본 실시예에서는 2군 2매 구성의 플라스틱 대물 렌즈의 광원측에, 유리 렌즈인 마이너스 렌즈와 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈로 이루어지는 2군 2매 구성의 수차 보정 소자로서의 빔 익스팬더를 구비한다.
본 실시예에서는 마이너스 렌즈와 플러스 렌즈의 근축 파워의 배분을 최적화함으로써, 환경 온도의 변화에 의해, 대물 렌즈에서 보정 과잉 방향으로 변화하는 3차 구면 수차를 없애고 있다. 표5의 렌즈 데이터에 있어서, 회절면 계수는 일차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 결정되어 있다.
또한, 도13에 환경 온도의 상승에 의해, 대물 렌즈에서 변화한 3차 구면 수차를, 제1 실시예 내지 제5 실시예의 수차 보정 소자에 의해 보정한 결과를 도시한다. 광디스크 플레이어의 동작 보상 온도인 85 ℃에 있어서, 제1 실시예 내지 제5실시예 중 어떠한 경우에도, 0.03 λrms 이하로 억제되어 있다. 또, 도13의 파면 수차의 RMS치를 계산할 때는 환경 온도의 변화에 관한 플라스틱 렌즈의 굴절율의 변화만을 고려하여, 그 변화량은 약 -1.0 × 10-4/℃이다.
또한, 도14에 광원의 순간적인 파장 변화에 의해, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차를 제1 실시예 내지 제3 실시예의 수차 보정 소자에 의해 보정한 결과를 도시한다. 청자색 반도체 레이저의 모드 호핑에 의한 파장 변화에 상당하는 ±1 ㎚의 파장 변화가 생긴 경우에, 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어떠한 경우에도, ±1 ㎚의 파장 변화에 대해, 0.03 λrms 이하로 억제되어 있다. 또, 도14에 있어서 파장 변화 0이 설계 기준 파장인 405 ㎚에 상당하고, 파면 수차의 RMS치를 계산할 때는, 대물 렌즈는 405 ㎚에서의 베스트 포커스 위치에 고정되어 있다.
또한, 제2 실시예의 집광 광학계에 있어서, 보호층의 두께가 변화한 경우에 변화된 3차 구면 수차를, 수차 보정 소자의 간격을 변화시킴으로써 보정한 결과를 도15에 도시하고, 그 후 환경 온도가 상승한 경우의 파면 수차의 RMS치를 도16에, 광원의 순간적인 파장 변화가 일어난 경우의 파면 수차의 RMS치를 도17에 도시한다. 도15에 있어서,「렌즈 간격」은 수차 보정 소자의 마이너스 렌즈와 플러스 렌즈의 광축상의 간격을 나타낸다. 도15 내지 도17은, 제2 실시예의 집광 광학계가 동일 광속 입사면측으로 복수의 정보 기록면을 갖는, 다층 디스크에도 충분히 대응 가능한 것을 나타내고 있다.
또, 표1 내지 표6의 렌즈 데이터에 있어서, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 면간격, N404, N405, N406은 각각, 파장 404 ㎚, 405 ㎚, 406 ㎚에 있어서의 굴절율을 나타낸다.
또한, 상술한 표 또는 도면에서는 10의 제곱승의 표현에 E(또는 e)를 이용하고, 예를 들어 E-02(= 10-2)와 같이 나타내는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 회절면 혹은 회절 구조가 형성된(광학) 면이라 함은, 광학 소자의 표면, 예를 들어 렌즈의 표면에 릴리프를 설치하여, 입사 광속을 회절시키는 작용을 갖게 하는 면인 것을 말하고, 동일 광학면에 회절을 일으키는 영역과 일으키지 않는 영역이 있는 경우는, 회절을 일으키는 영역을 말한다. 또한, 회절 구조, 혹은 회절 패턴이라 함은 이 회절을 일으키는 영역을 말한다. 릴리프의 형상으로서는, 예를 들어 광학 소자의 표면에 광축을 중심으로 하여 대략 동심원형의 링으로서 형성되고, 광축을 포함하는 평면에서 그 단면을 보면, 각 링은 톱니형, 혹은 계단형과 같은 형상이 알려져 있지만, 그와 같은 형상을 포함하는 것이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 정보의 기록 및 재생이라 함은, 상기와 같은 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 정보를 기록하는 것, 정보 기록면 상에 기록된 정보를 재생하는 것을 말한다. 본 발명의 집광 광학계는 기록만 혹은 재생만을 행하기 위해 이용되는 것이라도 좋고, 기록 및 재생의 양방을 행하기 위해 이용되는 것이라도 좋다. 또한, 어떤 광정보 기록 매체에 대한 기록을 행하고, 다른 광정보 기록 매체에 대해서는 재생을 하기 위해 이용되는 것이라도 좋고, 어떤 광정보 기록 매체에 대해서는 기록 또는 재생을 행하고, 다른 광정보 기록 매체에 대해서는 기록 및 재생을 하기 위해 이용되는 것이라도 좋다. 또, 여기서 말하는 재생이라 함은, 단순히 정보를 판독하는 것을 포함하는 것이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈라 함은 좁은 의미로는 광픽업 장치에 광기록 매체를 장전한 상태에 있어서, 가장 광정보 기록 매체측의 위치에서, 이와 대향하기 위해 배치되는 집광 작용을 갖는 렌즈를 가리키고, 넓은 의미로는 그 렌즈와 함께, 액튜에이터에 의해 적어도 그 광축 방향으로 작동 가능한 렌즈를 가리키는 것으로 한다. 따라서, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측[상(像)측]의 개구수라 함은, 대물 렌즈의 가장 광정보 기록 매체측에 위치하는 광학면의 개구수를 가리키는 것이다. 또한, 본 명세서에서는 필요한(소정의) 개구수는, 각각의 광정보 기록 매체의 규격으로 규정되어 있는 개구수, 혹은 각각의 광정보 기록 매체에 대해, 사용하는 광원의 파장에 따라, 정보의 기록 또는 재생을 하기 위해서 필요한 스폿 직경을 얻을 수 있는, 회절 한계 성능을 갖는 대물 렌즈의 개구수를 가리키는 것으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서의 수차 보정 소자는 이하와 같이 정의된다.
즉, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함하는 대물 렌즈를 25 ℃의 환경 온도 하에 방치하고, 충분한 시간이 지난 후에(즉, 플라스틱 렌즈의 굴절율 변화가 정상 상태가 된 후) 이 대물 렌즈의 파면 수차를 측정하였을 때의 3차 구면 수차 성분을 SA1OBJ로 하고, 이 대물 렌즈를 55 ℃의 환경 온도 하에 방치하고, 충분히 시간이 지난 후에 마찬가지로 이 대물 렌즈의 파면 수차를 측정하고, 그 3차 구면 수차 성분을 SA2OBJ로 한다. 또,「어떤 광학 소자」를 광원과 이 대물 렌즈 사이의 광로 중에 배치한 광학계를 25 ℃의 환경 온도 하에 방치하고, 충분한 시간이 지난 후에 이 광학계의 파면 수차를 측정하였을 때의 3차 구면 수차 성분을 SA1OBJ + AC로 하고, 이 광학계를 55 ℃의 환경 온도 하에 방치하고, 충분히 시간이 지난 후에 마찬가지로 이 광학계의 파면 수차를 측정하고, 그 3차 구면 수차 성분을 SA2OBJ + AC로 한다. 이들 4개의 3차 구면 수차 성분의 측정치 사이에, ｜SA2OBJ- SA1OBJ｜> ｜SA1OBJ + AC- SA2OBJ + AC｜인 관계가 성립하는 경우에, 이「어떤 광학 소자」를 본 발명에 의한 수차 보정 소자라 정의한다.
본 발명에 따르면, 고밀도 DVD와 같은 보다 고밀도의 광정보 기록 매체용의 집광 광학계이고, 비교적 간이한 구성으로, 고NA 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 의한 구면 수차의 변화를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 구비하는 집광 광학계를 제공할 수 있다. 또한, 반도체 레이저마다, 그 발진 파장이 순간적으로 변화되는 광원을 사용한 경우에, 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 구비하는 집광 광학계를 제공할 수 있다.
또한, 상기 집광 광학계를 탑재한 광픽업 장치 및 이 광픽업 장치를 탑재한 기록 재생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 고NA 플라스틱 대물 렌즈를 구비하는 고밀도 DVD와 같은 보다 고밀도인 광정보 기록 매체용의 광픽업 장치에 적용 가능한 수차 보정 소자이고, 비교적 간이한 구성으로, 고NA 플라스틱 대물 렌즈의 온도 변화에 의한 구면 수차의 변화를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 제공할 수 있다. 또한, 반도체 레이저마다 그 발진 파장이 순간적으로 변화되는 광원을 사용한 경우에, 대물 렌즈에서 발생하는 색수차를 작게 억제할 수 있는 수차 보정 소자를 제공할 수 있다. 또한, 상기 집광 광학계에 이용할 수 있는 대물 렌즈를 제공할 수 있다.

Claims (28)

  1. 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 광정보 기록 매체용 기록 및/또는 재생을 위한 집광 광학계이며,
    광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되고 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와,
    광원과 대물 렌즈 사이의 광로 상에 마련되고, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 포함하고,
    플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 하나는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고, 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가
    PT1< PT0< PT2또는 PT1> PT0> PT2
    를 충족시키는 온도 의존성을 갖고,
    여기서 PT0는 25 ℃ 에서 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    PT1는 -5 ℃ 에서 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    PT2는 55 ℃ 에서 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  2. 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기위한 광정보 기록 매체용 기록 및/또는 재생을 위한 집광 광학계이며,
    광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되고 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와,
    광원과 대물 렌즈 사이의 광로 상에 마련되고, 2개 중에 하나는 플라스틱 렌즈이고 다른 하나는 유리 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 포함하고,
    수차 보정 소자의 전체 근축 파워가
    PT1< PT0< PT2또는 PT1> PT0> PT2
    를 충족시키는 온도 의존성을 갖고,
    여기서 PT0는 25 ℃ 에서 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    PT1는 -5 ℃ 에서 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    PT2는 55 ℃ 에서 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수차 보정 소자는 PT1< PT0< PT2를 충족시키고,
    상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이을 PR이, 55 ℃에서 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분이 3SA0BJ(55 ℃)이고, 25 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분이 3SA0BJ(25 ℃)일 때,
    PR< 0
    3SA0BJ(55 ℃) - 3SA0BJ(25 ℃) < 0
    이 충족되고,
    상기 3차 구면 수차 성분의 부호는 보정 과잉인 경우 (+), 보정 부족인 경우 (-)인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  4. 제3항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매로 구성된 대물 렌즈이며, 적어도 상기 제1 렌즈를 포함하는 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  5. 제3항에 있어서, 상기 수차 보정 소자에 포함되는 플라스틱 렌즈는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고,
    PD는, 상기 회절 구조를 투과한 파면에 부가되는 광로차를,
    Φb= nㆍ(b2ㆍh2+ b4ㆍh4+ b6ㆍh6+ …)
    에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낸 경우에[여기서, n은 상기 회절 구조에 의해 발생되는 회절광 중 최대의 광량을 갖는 회절광의 회절차수이고, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b5, …은 각각, 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고 함)임],
    PD= ∑(-2ㆍnㆍb2)
    에 의해 정의되는 회절 파워의 총합(㎜-1)일 때,
    PD< 0
    를 충족시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수차 보정 소자는 식 PT1> PT0> PT2를 충족시키고,
    상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이 PR이고, 55 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분이 3SA0BJ(55 ℃)이고, 25 ℃에 있어서의 상기 대물 렌즈의 잔류 수차의 3차 구면 수차 성분이 3SA0BJ(25 ℃)일 때,
    PR> 0
    3SA0BJ(55 ℃) - 3SA0BJ(25 ℃) > 0
    이 충족되고,
    상기 3차 구면 수차 성분의 부호는 보정 과잉인 경우 (+), 보정 부족인 경우 (-)인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 1군 1매로 구성된 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  8. 제6항에 있어서, 상기 수차 보정 소자에 포함되는 플라스틱 렌즈는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고,
    PD는, 상기 회절 구조를 투과한 파면에 부가되는 광로차를,
    Φb= nㆍ(b2ㆍh2+ b4ㆍh4+ b6ㆍh6+ …)
    에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낸 경우에[여기서, n은 상기 회절 구조에 의해 발생되는 회절광 중 최대의 광량을 갖는 회절광의 회절차수이고, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b5, …은 각각, 2차, 4차, 6차, …의 광로차 함수 계수(회절면 계수라고 함)임],
    PD= ∑(-2ㆍnㆍb2)
    에 의해 정의되는 회절 파워의 총합(㎜-1)일 때,
    PD< 0
    를 충족시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  9. 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 위해 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 집광 광학계이며,
    상기 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되고 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 상에 마련되고, 모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 갖고,
    상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈 중 적어도 하나는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고,
    PD> 0
    Δ3 SA0BJ/ΔT0BJ< 0
    Pλ1< Pλ0< Pλ2
    을 충족시키며,
    PD는, 상기 회절 구조를 투과한 파면에 부가되는 광로차를,
    Φb= nㆍ(b2ㆍh2+ b4ㆍh4+ b6ㆍh6+ …)
    에 의해 정의되는 광로차 함수로 나타낸 경우에[여기서, n은 상기 회절 구조에서 발생되는 회절광 중 최대의 광량을 갖는 회절광의 회절차수이고, h는 광축으로부터의 높이(㎜)이고, b2, b4, b5, …은 각각, 2차, 4차, 6차, … 광로차 함수 계수(회절면 계수라고 함)임],
    PD= ∑(-2ㆍnㆍb2)
    에 의해 정의되는 회절 파워의 총합(㎜-1)이고,
    ΔT0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화량이고,
    Δ3SA0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ로 인해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 3차 구면 수차 성분의 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우 (+), 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우 (-)이며,
    Pλ0는 광속의 파장이 상기 광원에서 출사되는 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    Pλ1는 상기 광속의 파장보다 10 ㎚ 짧은 파장이 상기 광원에서 출사되는 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    Pλ2는 상기 광속의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장이 상기 광원에서 출사되는 상기수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  10. 제9항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매로 구성된 대물 렌즈이며, 적어도 상기 제1 렌즈를 포함하는 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  11. 제9항에 있어서,
    1.0 × 10-2< PD< 10.0 × 10-2
    PR< 0
    -30.0 × 10-4< Δ3SA0BJ/(ΔT0BJㆍNA4ㆍf0BJ) < 0
    O.5 × 10-3< ΔfB0BJ/f0BJ< 2.5 × 10-3
    을 충족시키고,
    여기서, PR은 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합이고,
    NA 는 상기 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생에 필요한 상기 대물 렌즈의 소정의 이미지측 개구수이고,
    f0BJ는 상기 대물 렌즈의 촛점 거리(㎜)이고,
    ΔfB0BJ는 상기 광원에서 출사된 광속의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장의 광속이 상기 대물 렌즈에 입사하였을 때의 축상 색수차(㎜)인 것을 특징으로 하는 집광 광원계.
  12. 광정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생을 위해 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 집광 광학계이고,
    상기 광정보 기록 매체에 대향하는 위치에 배치되고, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 상에 마련되고, 적어도 하나가 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 2군으로 구성되는 수차 보정 소자를 갖고,
    상기 플러스 렌즈와 상기 마이너스 렌즈 중 플라스틱 렌즈인 렌즈는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖고,
    상기 집광 광학계는 상기 집광 광학계의 환경 온도의 변화로 인해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화함으로써 발생하는 상기 대물 렌즈의 구면 수차의 변화를 상기 수차 보정 소자의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화함으로써 발생되는 상기 수차 보정 소자에서 사출된 광속의 발산도의 변화에 의해 보정하는 동시에,
    Pλ1< Pλ0< Pλ2
    를 충족시키고,
    여기서, Pλ0는 광속의 파장이 상기 광원에서 출사되는 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    Pλ1는 상기 광속의 파장보다 10 ㎚ 짧은 파장이 상기 광원에서 출사되는 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    Pλ2는 상기 광속의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장이 상기 광원에서 출사되는 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수차 보정 소자의 플러스 렌즈가 플라스틱 렌즈이고,
    Δ3SA0BJ/ΔT0BJ> 0
    PR > 0
    를 충족시키고,
    여기서, Δ3SA0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ로 인해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 3차 구면 수차 성분의 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우 (+), 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우 (-)이며,
    ΔT0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화량이고,
    PR는 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  14. 제13항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 1군 1매로 구성된 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  15. 제12항에 있어서, 상기 수차 보정 소자의 마이너스 렌즈는 플라스틱 렌즈이고,
    Δ3SA0BJ/ΔT0BJ< 0
    PR< 0
    를 충족시키고,
    여기서, Δ3SA0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ로 인해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 3차 구면 수차 성분의 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉 방향으로 변화되는 경우 (+), 3차 구면 수차 성분이 보정 부족 방향으로 변화되는 경우 (-)이며,
    ΔT0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화량이고,
    PR는 상기 수차 보정 소자에 포함되는 모든 플라스틱 렌즈의 굴절 파워의 총합인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  16. 제15항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광원측으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매로 구성된 대물 렌즈이며, 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  17. 제1항, 제2항, 제9항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광정보 기록 매체를 기록 및/또는 재생하기 위해 필요한 소정의 이미지측 개구수가 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  18. 제1항, 제2항, 제9항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 550 ㎚ 이하의 파장을 갖는 광속을 출사하는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  19. 제1항, 제2항, 제9항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는
    ｜Δ3SA0BJ｜/｜Δ5SA0BJ｜ > 1
    를 충족시키고,
    여기서, Δ5SA0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ로 인해 상기 대물 렌즈의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 ΔN0BJ만큼 변화된 경우에 상기 대물 렌즈의 수차를 제니케의 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면 수차 성분의 변화량인 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  20. 제19항에 있어서, 상기 대물 렌즈는
    ｜Δ3SA0BJ｜/｜Δ5SA0BJ｜ > 3
    를 충족시키는 것을 특징으로 하는 집광 광학계.
  21. 광정보 기록 매체를 기록 및/또는 재생하기 위한 광픽업 장치이며,
    광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위해 제1항, 제2항, 제9항 및 제12항 중 어느 한 항의 집광 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 집광 광학계의 각 광학면에서 발생하는 구면 수차가 최소화되도록 상기 수차 보정 소자에 포함되는 렌즈 중 적어도 2개의 렌즈 사이의간격을 가변 조정하기 위한 액튜에이터를 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  23. 제21항의 광픽업 장치를 채용하는 것을 특징으로 하는 음성 및/또는 화상 기록 장치 및/또는 음성 및/또는 화상 재생 장치.
  24. 광원과 대물 렌즈와의 사이의 광로 상에 배치되고, 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 차례로 플러스 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 플러스 굴절력을 갖는 제2 렌즈가 배치된 2군 2매 구성이고, 상기 제1 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 렌즈가 플라스틱 렌즈인, 수차 보정 소자이며,
    모두 플라스틱 렌즈인 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 갖고, 상기 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 하나는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 하나를 갖고,
    Δθ/ΔTAC< 0
    Pλ1< Pλ0< Pλ2
    를 충족시키고,
    여기서, Δθ는 상기 수차 보정 소자의 환경 온도가 ΔTAC만큼 변화하였을 때 상기 수차 보정 소자로부터 사출되는 광속의 상방 한계 광선의 경사각의 변화량이고, 그 부호는 Δθ가 광축을 기준으로 하여 시계 방향으로 변화되는 경우 (+)이고, 반시계 방향으로 변화되는 경우 (-)이며,
    Pλ0는 상기 광원이 발생하는 빛의 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    Pλ1는 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 짧은 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    Pλ2는 상기 광원이 발생하는 빛의 파장보다 10 ㎚ 긴 파장에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)인 것을 특징으로 하는 수차 보정 소자.
  25. 광원과, 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 갖는 대물 렌즈와의 사이의 광로 중에 배치되는 수차 보정 소자이고,
    상기 수차 보정 소자는 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 갖고,
    상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워가, 식 (1) 또는 (2)를 충족시키는 온도 의존성을 갖는 것을 특징으로 한다.
    PT1< PT0< PT2또는 PT1> PT0> PT2
    를 충족시키는 온도 의존성을 갖고,
    여기서, PT0는 25 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    PT1는 -5 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)이고,
    PT2는 55 ℃에 있어서의 상기 수차 보정 소자의 전체 근축 파워(㎜-1)인 것을 특징으로 하는 수차 보정 소자.
  26. 제25항에 있어서, 상기 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈는 모두 플라스틱 렌즈이고, 상기 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈 중 적어도 하나는 회절 구조가 형성된 회절면을 적어도 1개 갖는 것을 특징으로 하는 수차 보정 소자.
  27. 제25항에 있어서, 상기 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈의 어느 하나는 플라스틱 렌즈이고, 다른 하나는 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 수차 보정 소자.
  28. 제1항, 제2항, 제9항 및 제12항 중 어느 한 항의 집광 광학계에 사용하기 위한 대물 렌즈이며,
    ｜Δ3SA0BJ｜/｜Δ5SA0BJ｜ > 3
    를 충족시키고,
    여기서, Δ3SA0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ로 인해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의3차 구면 수차 성분의 변화량이고, 3차 구면 수차 성분의 부호는 3차 구면 수차 성분이 보정 과잉일 경우 (+), 3차 구면 수차 성분이 보정 부족일 경우 (-)이며,
    Δ5SA0BJ는 상기 대물 렌즈의 환경 온도의 변화 ΔT0BJ로 인해 상기 대물 렌즈에 포함되는 플라스틱 렌즈 중 적어도 1개의 플라스틱 렌즈의 굴절율이 변화한 경우에 상기 대물 렌즈의 잔류 수차를 제니케 다항식으로 전개하였을 때의 5차 구면 수차 구성의 변화량인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
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