KR20050058522A - 광픽업 장치용 대물 렌즈, 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치 - Google Patents

광픽업 장치용 대물 렌즈, 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치 Download PDF

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Abstract

광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 이용하는 대물 렌즈이다. 이 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, [수식 1], NA ≥ 0.8, [수식 2], 1.0 ＞ f ＞ 0.2를 충족시킨다. 고NA의 플라스틱 단일 렌즈라도 온도수차가 지나치게 커지지 않아, 굴절형의 플라스틱 단일 렌즈에서는 광픽업 장치에 있어서의 실사용 상의 온도 범위 내에서의 온도수차를 허용 범위 내로 억제할 수 있다.

Description

광픽업 장치용 대물 렌즈, 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치 {OBJECT LENS FOR OPTICAL PICKUP DEVICE, OPTICAL PICKUP DEVICE AND OPTICAL INFORMATION RECORDING/REPRODUCING DEVICE}
본 발명은 광픽업 장치, 광정보 기록 재생 장치 및 그들에 이용하는 대물 렌즈에 관한 것으로, 특히 고밀도인 광정보 기록 또는 재생이 가능한 광픽업 장치, 광정보 기록 재생 장치 및 이들에 이용하는 대물 렌즈에 관한 것이다.
종래, CD, MO, DVD 등의 광정보 기록 매체의 기록 또는 재생용 광픽업 장치 또는 광정보 기록 재생 장치에 이용되는 대물 렌즈에는, 일반적으로는 플라스틱제의 단일 렌즈가 이용되고 있다.
플라스틱 렌즈는 유리 렌즈에 비해 비중이 작기 때문에 포커싱이나 트래킹을 위해 대물 렌즈를 구동하는 액튜에이터의 부담을 경감시킬 수 있고, 또한 그 때에 있어서의 대물 렌즈의 추종을 고속적으로 행할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 플라스틱 재료를 금형으로 사출 성형하여 제조되는 플라스틱 렌즈는 원하는 금형을 정밀도 좋게 제작함으로써 고정밀도로 대량 생산하는 것이 가능하고, 그에 의해 렌즈의 고성능을 안정적으로 발휘할 수 있음에도 불구하고 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.
그런데 최근 파장 400 ㎚ 정도의 청자색 반도체 레이저 광원과, 개구수(NA)가 0.85 정도까지 높여진 대물 렌즈를 이용한 새로운 고밀도 광디스크 시스템의 연구 및 개발이 진행되고 있다. 일예로서, NA 0.85, 광원 파장 405 ㎚의 사양으로 정보 기록/재생을 행하는 광디스크(이하, 본 명세서에서는 이러한 광디스크를「고밀도 DVD」라 부름)에서는 DVD(NA 0.6, 광원 파장 650 ㎚, 기억 용량 4, 7 GB)와 동일한 크기인 직경 12 ㎝의 광디스크에 대해 1면당 20 내지 30 GB의 정보의 기록이 가능하다.
여기서, 이러한 고밀도 DVD용 광픽업 장치에 있어서, 고NA의 대물 렌즈를 플라스틱 렌즈로 한 경우, 온도 변화에 수반하는 굴절률 변화에 의해 발생하는 구면수차(이하, 본 명세서에서는 이러한 구면수차를「온도수차」라 부름)가 문제가 된다. 이러한 문제는 온도 변화에 수반하는 굴절률 변화에 있어서, 플라스틱 렌즈가 유리 렌즈에 비해 2자리수 정도 큰 것에 기인하여 발생한다. 이 온도수차는 NA의 4제곱에 비례하므로, 고밀도 DVD에 이용되는 NA 0.85의 대물 렌즈를 플라스틱 렌즈로 한 경우에는 사용 가능한 온도 범위가 상당이 좁아져 버리므로 실사용상 문제가 된다.
이러한 플라스틱 단일 렌즈의 온도수차를 그 광학면 상에 형성한 링 구조의 회절 작용을 이용하여 보정하는 기술이 일본 특허 공개 평11-337818호 공보에 기재되어 있다.
그런데, 이 기술에 의해 NA 0.85의 플라스틱 렌즈의 온도수차를 보정하기 위해서는 파장이 변화하였을 때의 구면수차 커브의 무너짐(이하, 본 명세서에서는 이러한 구면수차 커브의 무너짐을「색의 구면수차」라 부름)을 크게 설정할 필요가 있다. 이로 인해, 제조 오차에 의해 발진 파장이 기준이 되는 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저를 이용할 수 없어 반도체 레이저의 선별이 필요하게 되어 고비용을 초래한다.
이하에, 수치에 의한 구체예를 나타낸다. 표1에 렌즈 데이터를 나타내는 대물 렌즈는 입사광속 직경 3 ㎜, 초점 거리 2.5 ㎜, NA 0.6, 설계 기준 파장 650 ㎚, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈로, 제1 면(광원예의 광학면)에 형성된 링 구조의 회절 작용에 의해 온도수차를 보정하고 있다. 한편, 표 2에 렌즈 데이터를 나타내는 대물 렌즈는 입사광속 직경 3 ㎜, 초점 거리 1.76 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈로, 표 1의 대물 렌즈와 마찬가지로 제1 면에 형성된 링 구조의 회절 작용에 의해 온도수차를 보정하고 있다. 또한, 이 이후(표의 렌즈 데이터 포함함)에 있어서, 10의 거듭 제곱수(예를 들어, 2.5 × 10-3)를 E(예를 들어, 2.5 × E-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다.
이러한 대물 렌즈에 있어서의 비구면은 광축 방향을 X축, 광축에 수직인 방향의 높이를 h, 광학면의 곡률 반경을 r이라 할 때 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다. 단, κ를 원뿔 계수, A2i를 비구면 계수라 한다.
또한, 이러한 대물 렌즈에 있어서, 광학면 상에 형성된 회절 구조로서의 링 구조는 이 회절 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차로 나타낸다. 이러한 광로차는 광축에 수직인 방향의 높이를 h, b2i를 회절면 계수(광로차 함수 계수라고도 함)라 할 때 다음의 수학식 2에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)(㎜)로 나타낸다.
이 광로차 함수(Φb)(㎜)의 값을 기초로 대물 렌즈의 광학면 상에 회절 구조를 형성하는 경우, 광로차 함수(Φb)(㎜)의 값이 소정의 파장(λB)의 n배(단, n은 자연수)로 바뀔 때마다 링을 형성한다. 본 명세서에 있어서,「회절 구조가 파장(λB), 회절차수(n)에서 최적화되어 있다」라 함은, 이와 같이 회절 구조가 결정되어 있는 것을 가리키고, 파장(λB)을 최적화 파장 또는 제조 파장이라 부른다.
표 3에 이 2개의 대물 렌즈의 분위기 온도가 30 ℃ 상승하였을 때의 온도수차의 RMS치와, 입사하는 파장이 설계 기준 파장보다 5 ㎚ 길어졌을 때의 색의 구면수차의 RMS치를 나타낸다.
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, NA 0.6의 대물 렌즈는 온도수차를 0.010 λrms까지 보정한 경우라도 색의 구면수차는 0.003 λrms에 머무르기 때문에, 5 ㎚ 파장이 어긋난 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 이에 대해, NA 0.85의 대물 렌즈에서는 NA 0.6의 대물 렌즈와 같은 정도로 온도수차를 0.014 λrms까지 보정한 경우, 색의 구면수차는 0.057 λrms가 되어 버리므로, 5 ㎚ 파장이 어긋난 반도체 레이저를 사용할 수 없게 된다. 광픽업 장치에 있어서 광원으로서 이용되는 반도체 레이저는 제조 오차에 의해 그 발진 파장에 ±5 ㎚ 정도의 변동이 있지만, 따라서 NA 0.85의 대물 렌즈의 경우에는 반도체 레이저의 선별이 필요해져 광픽업 장치의 제조 비용이 상승한다.
또, 표 1 및 표 2의 대물 렌즈에서는 온도 상승에 수반하는 굴절률의 변화율을 모두 -9.0 × 10-5로 하고, 온도 상승에 수반하는 입사광의 파장의 변화율을 각각 ＋0.2 ㎚/℃, ＋0.05 ㎚/℃로 하고 있다.
또한, 표 1의 렌즈 데이터에 있어서, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 면간격, N650은 파장 650 ㎚에 있어서의 굴절률, υd는 d선에 있어서의 아베수를 나타내고, 표2의 렌즈 데이터에 있어서, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 면간격, N405는 파장 405 ㎚에 있어서의 굴절률, υd는 d선에 있어서의 아베수를 나타낸다.
또한, 이러한 고밀도 DVD용 광픽업 장치와 같이, 400 ㎚ 정도의 단파장의 빛을 발생하는 청자색 반도체 레이저를 광원으로서 이용하는 경우에는, 대물 렌즈에서 발생하는 축상 색수차가 문제가 된다. 광픽업 장치에 있어서, 반도체 레이저로부터 출사되는 레이저광은 일반적으로 단일 파장(싱글 모드)이므로, 대물 렌즈의 색수차는 문제가 되지 않는다고 생각되고 있지만, 실제로는 온도 변화나 출력 변화 등에 의해 중심 파장이 순간적으로 수 ㎚ 변화하는 모드 호핑이라 불리우는 현상을 일으킨다. 모드 호핑은 대물 렌즈의 포커싱 기구를 추종할 수 없는 순간적으로 일으키는 파장 변화이므로, 대물 렌즈의 축상 색수차가 보정되어 있지 않으면, 결상 위치의 이동량에 대응한 디포커스 성분이 부가되어 대물 렌즈의 집광 성능이 열화된다는 문제가 발생한다.
대물 렌즈에 이용되는 일반적인 렌즈 재료의 분산은 적외 반도체 레이저나 적색 반도체 레이저의 파장 영역인 600 ㎚ 내지 800 ㎚에 있어서는 그만큼 크지 않으므로, CD나 DVD에서는 모드 호핑에 의한 대물 렌즈의 집광 성능의 열화는 문제가 되지 않았다.
그런데, 청자색 반도체 레이저의 파장 영역인 400 ㎚ 근방에서는 렌즈 재료의 분산은 상당히 커지므로, 겨우 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 없을 우려가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 사정에 비추어 이루어진 것으로, 고NA의 대물 렌즈를 사용하는 광픽업 장치의 대물 렌즈로서 적용 가능한 플라스틱 단일 렌즈이며, 이용 가능한 온도 범위가 충분히 넓고, 또한 광원의 모드 호핑에 의한 집광 성능의 열화가 작은 플라스틱 단일 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 고NA의 대물 렌즈를 사용하는 광픽업 장치의 대물 렌즈로서 적용 가능한 플라스틱 단일 렌즈이며, 이용 가능한 온도 범위를 확대하기 위해 온도수차를 보정한 경우라도 색의 구면수차가 지나치게 커지는 일이 없고, 광픽업 장치의 제조 공정에 있어서 반도체 레이저 광원의 선별을 불필요하게 할 수 있는 플라스틱 단일 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 이들 플라스틱 단일 렌즈를 대물 렌즈로서 탑재한 광픽업 장치 및 이 광픽업 장치를 탑재한 광정보 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 실시 형태의 대물 렌즈(1)를 도시하는 개략도,
도2는 본 실시 형태의 대물 렌즈(4)를 도시하는 개략도,
도3은 비구면인 2개의 광학면을 갖는 양 볼록 플라스틱 단일 렌즈의 설계 기준 온도로부터 30 ℃ 온도가 상승한 경우의 파면 모습을 나타내는 도면,
도4는 제1 실시 형태의 광픽업 장치(광정보 기록 재생 장치)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도5는 백포커스(fB)를 설명하기 위한 도면,
도6은 제2 실시 형태의 광픽업 장치(광정보 기록 재생 장치)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
청구 범위 1에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 이용하는 대물 렌즈에 있어서,
상기 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 1]
NA ≥ 0.8
[수식 2]
1.0 ＞ f ＞ 0.2
온도 변화에 수반하는 플라스틱 단일 렌즈의 굴절률 변화에 의한 구면수차의 변화량(온도수차)은 초점 거리와 NA의 4제곱에 비례하여 커진다. 따라서, 광정보 기록 매체의 고밀도화를 위해 NA를 크게 한 경우라도, 그에 따라서 초점 거리를 작게 하면 온도수차를 비교적 작게 억제하는 것이 가능해진다. 그래서, 청구 범위 1에 기재된 대물 렌즈는 초점 거리의 상한을 [수식 2]와 같이 정함으로써, NA가 [수식 1]을 충족시키는 고NA의 플라스틱 단일 렌즈라도 온도수차가 지나치게 커지지 않도록 하고 있다. 또한, 굴절형 플라스틱 단일 렌즈에서는 온도수차를 완전히 0으로 하는 것은 불가능하지만, 초점 거리가 [수식 2]의 상한을 넘지 않도록 함으로써 광픽업 장치에 있어서의 실사용상의 온도 범위 내에서의 온도수차를 허용 범위 내로 억제할 수 있다.
한편, 초점 거리를 작게 하는 것은 온도수차의 발생량을 작게 억제하는 관점에서는 유리해지지만, 초점 거리가 지나치게 작아지면 작동 거리나 상고(像高) 특성이라는 관점에서는 불리해진다. 고NA 대물 렌즈의 설계에 있어서는, 작동 거리의 확보는 광정보 기록 매체와의 충돌을 방지하는 데 있어서 상당히 중요한 문제로, 초점 거리가 지나치게 작아지면 그 만큼 작동 거리를 잃어버리게 되므로 바람직하지 않다. 또한, 상대적으로 초점 거리가 큰 대물 렌즈와 동일한 상고를 얻고자 하면, 상대적으로 초점 거리가 작은 대물 렌즈로의 입사 각도가 커지므로 비점수차나 코마수차가 열화된다. 따라서, 대물 렌즈의 초점 거리를 작게 하는 것은 상고 특성의 관점으로부터도 바람직하지 않다고 할 수 있다. 그래서, 청구 범위 1에 기재된 대물 렌즈는 초점 거리의 하한을 [수식 2]와 같이 정함으로써 필요 충분한 작동 거리와 상고 특성을 확보하였다.
청구 범위 2에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 1에 기재된 발명에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장 λ0(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T1)라 하였을 때,
[수식 3]
ΔW ＝ ｜W(λ0, T1) － W(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔW가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 4]
ΔW ＜ 0.035 λrms
플라스틱 단일 렌즈를 광픽업 장치에 있어서의 실사용상의 온도 범위 내에서 사용 가능하게 하기 위해서는, 초점 거리를 [수식 2]의 상한을 초과하지 않도록 하여, 결과적으로 [수식 4]를 충족시키는 온도 특성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 광픽업 장치에 있어서의 실사용상의 온도 범위 내에서 플라스틱 단일 렌즈를 사용하여 광정보 기록 매체에 대해 양호하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있다.
청구 범위 3에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 1 또는 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)은 500 ㎚ 이하이며, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ1, T0)라 하였을 때,
[수식 5]
ΔfB ＝ ｜fB(λ1, T0) － fB(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔfB가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 6]
ΔfB ＜ 0.001 ㎜
반도체 레이저의 모드 호핑에 의한 축상 색수차는 초점 거리에 비례하여 커진다. 따라서, 상기 광원으로서 예를 들어 청자색 반도체 레이저를 사용하는 경우라도, 그에 따라서 초점 거리를 작게 하면 축상 색수차를 비교적 작게 억제하는 것이 가능해진다. 굴절형의 단일 렌즈에서는 색수차를 완전히 0으로 하는 것은 불가능하지만, 청구 범위 3에 기재된 대물 렌즈와 같이 초점 거리를 [수식 2]를 충족시키도록 설정하여, 광원으로서 청자색 반도체 레이저를 사용하는 대물 렌즈에 있어서 입사하는 파장이 5 ㎚ 길어졌을 때의 백포커스의 변화량을 0.001 ㎜보다 작아지도록 하면([수식 6]), 청자색 반도체 레이저의 모드 호핑에 의한 파장 변화량에 대해 디포커스 성분을 포함한 파면수차의 변화량을 0.035 λrms보다 작게 억제할 수 있으므로, 재생 상태로부터 기록 상태로 절환할 때에 모드 호핑이 일어나도 집광 성능이 크게 열화되는 일은 없다.
청구 범위 4에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형(共役型)의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 6A]
0.8 ＞ f ＞ 0.2
청구 범위 4에 기재된 대물 렌즈는 소형화가 요구되는 광픽업 장치용 대물 렌즈로서 바람직한 것으로, 예를 들어 휴대형 광디스크 플레이어에 탑재하는 광픽업 장치용 대물 렌즈로서 사용할 수 있다. 무한형 대물 렌즈와 동일한 밝기로, 결상 배율(m)인 유한 공액형의 대물 렌즈를 얻기 위해서는, 무한형 대물 렌즈의 상측 개구수의 (1 － m)배 밝기의 렌즈를 설계할 필요가 있다. 대물 렌즈가 광원으로부터 출사된 발산 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형인 경우에는 m의 부호는 마이너스가 되고, 실질적인 상측 개구수는 무한형 대물 렌즈의 상측 개구수보다도 커진다. 따라서, 이러한 유한 공액형의 대물 렌즈를 플라스틱 단일 렌즈라 하면, 온도수차는 무한형 대물 렌즈에 비해 커진다. 그래서, 청구 범위 4에 기재된 대물 렌즈에 있어서는, 초점 거리의 상한을 [수식 2]보다도 더욱 작게 하여 [수식 6A]와 같이 정함으로써 NA가 [수식 1]을 충족시키는 고NA의 유한 공액형 플라스틱 단일 렌즈라도 온도수차를 실사용상에 있어서의 허용 범위 내로 억제할 수 있다. 또한, 발산 광속을 집광하는 유한 공액형 대물 렌즈에서는, 동일한 초점 거리의 무한형 대물 렌즈에 비해 작동 거리는 길어진다. 따라서, 청구 범위 4에 기재된 대물 렌즈와 같이 초점 거리의 상한을 [수식 2]보다도 더욱 작게 한 경우라도 작동 거리의 확보라는 관점에서 불리해지는 일은 없다.
청구 범위 5에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 4에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 6B]
0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
결상 배율(m)이 상술한 [수식 6B]의 하한보다 크면, 상술한 [수식 6A]를 충족시키는 단초점 거리의 대물 렌즈라도 충분한 작동 거리를 확보할 수 있다. 한편, 결상 배율(m)이 [수식 6B]의 상한보다 작으면, 실질적인 상측 개구수가 지나치게 커지지 않으므로, 온도수차를 실사용상에 있어서의 허용 범위 내로 억제하는 것이 가능해진다.
청구 범위 6에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 이용하는 대물 렌즈에 있어서, 상기 대물 렌즈는 복수의 링으로 구성되고, 또한 인접하는 링끼리가 입사광에 대해 소정의 광로차를 발생시키도록 형성된 링 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 7]
NA ≥ 0.8
[수식 8]
1.3 ＞ f ＞ 0.2
상기 개구수(NA)가 [수식 7]을 충족시키는 플라스틱 대물 렌즈에 있어서는, 이용 가능한 온도 범위를 확대하기 위해 온도 변화에 수반하는 굴절률 변화에 의해 발생하는 구면수차(온도수차)를 그 광학면 상에 형성한 링 구조의 작용에 의해 보정한 경우, 파장이 변화하였을 때의 구면수차 커브의 무너짐(색의 구면수차)이 지나치게 커져 버려, 제조 오차에 의해 발진 파장이 기준이 되는 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저를 이용할 수 없어 반도체 레이저의 선별이 필요해진다.
그런데, 상술한 바와 같이 플라스틱 대물 렌즈의 굴절률 변화에 의한 구면수차의 변화량은 초점 거리와 NA의 4제곱에 비례하여 커진다. 따라서, 광정보 기록 매체의 고밀도화를 위해 NA가 커진 경우라도, 그에 따라서 초점 거리를 작게 하면 대물 렌즈의 굴절률 변화에 의한 구면수차를 비교적 작게 억제하는 것이 가능해진다.
그래서, 청구 범위 6에 기재된 대물 렌즈에서는 초점 거리의 상한을 [수식 8]과 같이 정함으로써 링 구조의 작용에 의한 온도수차의 보정량을 작게 억제하였으므로, 온도수차의 보정 후의 색의 구면수차가 지나치게 커지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 관한 대물 렌즈를 탑재하는 광픽업 장치에 있어서는 그 제조 공정에 있어서 반도체 레이저의 선별이 불필요해지므로 제조 비용을 억제할 수 있다. 한편, 초점 거리를 작게 하는 것은 상술한 바와 같이 온도수차의 보정량이라는 관점에서는 유리해지지만, 초점 거리가 지나치게 작아지면 작동 거리나 상고 특성이라는 관점에서는 불리해진다. 그래서 본 발명에 관한 대물 렌즈에서는 초점 거리의 하한을 [수식 8]과 같이 정함으로써 필요 충분한 작동 거리와 상고 특성을 확보한 것이다.
또, 본 명세서에 있어서 대물 렌즈라 함은, 좁은 의미에서는 광픽업 장치에 광기록 매체를 장전한 상태에 있어서 가장 광정보 기록 매체측의 위치에서 이와 대향하기 위해 배치되는 집광 작용을 갖는 렌즈를 가리키고, 넓은 의미에서는 그 렌즈와 함께 액튜에이터에 의해 적어도 그 광축 방향으로 작동 가능한 렌즈를 가리키는 것으로 한다. 따라서, 본 명세서에 있어서 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측(상측)의 개구수라 함은, 대물 렌즈의 가장 광정보 기록 매체측에 위치하는 렌즈면의 개구수를 가리키는 것이다. 또한, 본 명세서에서는 필요(한 소정의) 개구수는 각각의 광정보 기록 매체의 규격으로 규정되어 있는 개구수, 혹은 각각의 광정보 기록 매체에 대해 사용하는 광원의 파장에 따라서 정보의 기록 또는 재생을 하기 위해 필요한 스폿 직경을 얻을 수 있는 회절 한계 성능을 갖는 대물 렌즈의 개구수를 가리키는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 정보의 기록이라 함은, 상기한 바와 같은 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 정보를 기록하는 것을 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서 정보의 재생이라 함은, 상기한 바와 같은 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 기록된 정보를 재생하는 것을 말한다. 본 발명에 의한 대물 렌즈는 기록만 혹은 재생만을 행하기 위해 이용되는 것이라도 좋고, 기록 및 재생의 양쪽을 행하기 위해 이용되는 것이라도 좋다. 또한, 어떤 광정보 기록 매체에 대해서는 기록을 행하고, 다른 광정보 기록 매체에 대해서는 재생을 행하기 위해 이용되는 것이라도 좋고, 어떤 광정보 기록 매체에 대해서는 기록 또는 재생을 행하고, 다른 광정보 기록 매체에 대해서는 기록 및 재생을 하기 위해서 이용되는 것이라도 좋다. 또, 여기서 말하는 재생이라 함은, 단순히 정보를 판독하는 것을 포함하는 것이다.
청구 범위 7에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 6에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조는 소정의 입사광을 회절시키는 기능을 갖는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 회절 작용과 굴절 작용을 합한 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하면, 상술한 작용을 효과적으로 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다.
청구 범위 8에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 7에 기재된 발명에 있어서, 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 가지면 바람직하다.
통상, 플라스틱 단일 렌즈는 온도 상승에 의해 굴절률이 작아지므로, 보정 과잉 방향으로 구면수차가 변화하는 한편, 반도체 레이저의 발진 파장은 일반적으로 온도 상승에 의해 길어지는 방향으로 변화하는 경향이 있다. 따라서, 회절 구조의 작용에 의해 상기한 바와 같은 구면수차 특성을 대물 렌즈에 갖게 함으로써, 온도 상승에 수반하는 굴절률 변화에 의해 보정 과잉이 되는 구면수차의 변화를 온도 상승에 의한 반도체 레이저의 발진 파장의 변화에 의해 보정 부족이 되는 구면수차의 변화에 의해 없앨 수 없다. 고NA의 플라스틱 단일 렌즈라도 본 발명에 의한 대물 렌즈는 초점 거리가 [수식 8]을 만족하므로, 회절 구조의 작용에 의한 온도수차의 보정량이 작고, 온도수차의 보정 후 색의 구면수차가 지나치게 커지는 일은 없다.
또, 본 명세서에 있어서, 회절 구조가 형성된 광학면(회절면)이라 함은, 광학 소자의 표면, 예를 들어 렌즈의 표면에 릴리프를 마련하여 입사광속을 회절시키는 작용을 갖게 하는 면인 것을 말하고, 동일한 광학면에 회절을 발생시키는 영역과 발생시키지 않는 영역이 있는 경우에는 회절을 발생시키는 영역을 말한다. 또한, 회절 구조 또는 회절 패턴이라 함은, 이 회절을 발생시키는 영역인 것을 말한다. 릴리프의 형상으로서는, 예를 들어 광학 소자의 표면에 광축을 중심으로 하여 대략 동심원상의 링으로서 형성되고, 광축을 포함하는 평면에서 그 단면을 보면, 각 링은 톱니형, 혹은 계단형과 같은 형상이 알려져 있지만, 그와 같은 형상을 포함하는 것이다.
또한, 회절 구조가 형성된 광학면(회절면)으로부터는 0차 회절광, ±1차 회절광, ±2차 회절광…, 및 무수한 차수의 회절광이 발생하지만, 예를 들어 상기한 바와 같은 정점 단면이 톱니형이 되는 릴리프를 갖는 회절면의 경우에는 특정한 차수의 회절 효율을 다른 차수의 회절 효율보다도 높게 하거나, 경우에 따라서는 특정한 하나의 차수(예를 들어, ＋1차 회절광)의 회절 효율을 대략 100 ％로 하도록 이 릴리프의 형상을 설정할 수 있다. 본 발명에 있어서,「회절 구조가 파장(λB), 회절 차수(n)에서 최적화되어 있다」라 함은, 파장(λB)의 빛이 입사하였을 때에 회절 차수(n)의 회절광의 회절 효율이 이론적으로 100 ％가 되도록 회절 구조(릴리프)의 형상을 설정하는 것을 가리킨다.
청구 범위 9에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 7 또는 8에 기재된 발명에 있어서, 상기 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차(Φb)를 광축으로부터의 높이(h)(㎜)의 함수로서,
Φb ＝ b2ㆍh2 ＋ b4ㆍh4 ＋ b6ㆍh6 ＋……
에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)로 나타낼 때(단, b2, b4, b6,……은 각각 2차, 4차, 6차,……의 광로차 함수 계수임), 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 8A]
－70 ＜ (b4ㆍhMAX 4)/{fㆍλ0ㆍ10- 6ㆍ[NAㆍ(1 － m)]4} ＜ －20
단, λ0(㎚)은 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장이고, hMAX는 상기 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(㎜)이고, m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이다.
본 발명에 의한 광픽업 장치용 대물 렌즈는 4차의 광로차 함수 계수(b4), 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(hMAX), 결상 배율(m), 초점 거리(f), 상측 개구수(NA)가 상술한 [수식 8A]의 조건을 충족시키도록 설계되는 것이 바람직하다. 이 조건은 회절 구조가 형성된 플라스틱 렌즈에 있어서, 온도수차의 보정과 색의 구면수차 발생량의 밸런스를 양호하게 하기 위한 조건이다. 상기 수식의 하한을 상회하는 경우에는 온도수차의 보정이 과잉이 되지 않으므로 색의 구면수차의 발생량이 지나치게 커지는 일이 없고, 제조 오차에 의해 발진 파장이 기준이 되는 파장으로부터 비교적 벗어난 반도체 레이저라도 이용할 수 있어, 반도체 레이저의 선별 조건을 완화시켜 비용 저감을 도모할 수 있다. 한편, 상기 수식의 상한을 하회하는 경우에는 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 발생하는 구면수차에 의해, 고NA의 플라스틱 렌즈의 굴절률 변화에 의해 발생하는 구면수차를 상쇄할 수 있으므로, 고NA의 플라스틱 렌즈의 사용 가능한 온도 범위를 넓게 취할 수 있다.
청구 범위 10에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 6에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조는 인접하는 링끼리가 서로 광축 방향으로 변위하여 형성됨으로써 입사광에 대해 상기 소정의 광로차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하면, 상술한 작용을 효과적으로 발휘할 수 있으므로 바람직하다.
청구 범위 11에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 10에 기재된 발명에 있어서, 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된 링과, 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된 링을 적어도 하나씩 갖고, 또한 상기 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된 링은 상기 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된 링보다도 광축에 가까운 측에 형성되어 있으면, 이와 같이 링 구조를 구성함으로써 온도수차를 양호하게 보정할 수 있으므로 바람직하다.
청구 범위 12에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 10 또는 11에 기재된 발명에 있어서, 상기 링의 총수가 3 이상 20 이하인 것을 특징으로 한다.
청구 범위 13에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 10 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이의 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때,
[수식 8B]
mj ＝ INT(X)
[단, X ＝ Δjㆍ(n － 1)/(λ0ㆍ10-3)이고, INT(X)는 X를 반올림하여 얻게 되는 정수임]
로 나타내는 mj가 2 이상의 정수인 것을 특징으로 한다.
청구 범위 10 및 11에 기재되어 있는 대물 렌즈에 있어서, 링의 총수를 3 이상 20 이하로 하고, 또한 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이의 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중, 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때, 상술한 [수식 8B]에서 나타내는 mj가 2 이상의 정수가 되도록 링 구조를 결정하면, 링의 광축에 수직인 방향의 폭을 크게 확보할 수 있으므로 대물 렌즈를 몰드 성형하기 위한 금형 가공이 용이해지고, 또한 금형 가공에 필요한 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
여기서, 링 구조가 제1 면(광원측 광학면)에 형성되어 있는 경우,「광축 가까운측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된다」라 함은,「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 제2 면(광정보 기록 매체측의 광학면)의 방향으로 변위하여 형성된다」를 가리키고,「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된다」라 함은, 「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 제2 면(광정보 기록 매체측의 광학면)의 방향과는 반대 방향으로 변위하여 형성된다」는 것을 가리킨다. 또한, 링 구조가 제2 면(광정보 기록 매체측의 광학면)에 형성되어 있는 경우,「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된다」라 함은,「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 제1 면(광원측 광학면)의 방향으로 변위하여 형성된다」는 것을 가리키고,「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된다」라 함은,「광축 가까운 측에 인접하는 링보다도 제1 면(광원측 광학면)의 방향과는 반대 방향으로 변위하여 형성된다」는 것을 가리킨다.
청구 범위 14에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 6 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ1, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ2)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ2, T1)라 하였을 때,
[수식 9]
ΔW1 ＝ ｜W(λ2, T1) － W(λ0, T0)｜
[수식 10]
ΔW2 ＝ ｜W(λ1, T0) － W(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔW1 및 ΔW2가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 11]
ΔW1 ＜ 0.035 λrms
[수식 12]
ΔW2 ＜ 0.035 λrms
단,
λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)이고,
λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이다.
고NA의 플라스틱 렌즈에서는 광학면 상에 형성된 링 구조의 작용에 의해 온도수차를 완전히 보정하면, 초점 거리가 [수식 8]을 충족시키는 경우라도 색의 구면수차가 지나치게 커져 버려 발진 파장이 기준이 되는 파장으로부터 벗어난 반도체 레이저를 이용할 수 없을 우려가 있으므로, 렌즈 설계에 있어서는 온도수차의 보정과 색의 구면수차의 발생량과의 밸런스를 취할 필요가 있다. 여기서, [수식 9]는 온도가 30 ℃ 상승한 경우의 온도수차에 대응한 식이고, [수식 10]은 입사광의 파장이 5 ㎚ 변화한 경우의 색의 구면수차에 대응한 식이다. 본 발명에 의한 대물 렌즈는 온도수차, 색의 구면수차 및 색의 구면수차와 온도수차의 합성수차가 각각 [수식 11], [수식 12] 및 후술하는 [수식 13]을 충족시키는 것이 바람직하다.
또, 청구 범위 14의 대물 렌즈에 관하여, λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)라는 조건은 청자색 반도체 레이저의 온도 상승에 의한 발진 파장의 변화(＋0.05 ㎚/℃)에 대응하고, λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이라는 조건은 적색 반도체 레이저의 온도 상승에 의한 발진 파장의 변화(＋0.2 ㎚/℃)에 대응하고 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈의 설계 기준 파장이라 함은 대물 렌즈에 대해 동일한 조건(결상 배율, 온도, 입사광속 직경 등)으로 다양한 파장의 빛을 입사시킨 경우에, 대물 렌즈의 잔류수차가 최소가 되는 파장인 것을 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈의 설계 기준 온도라 함은, 대물 렌즈에 대해 동일한 조건(결상 배율, 파장, 입사광속 직경 등)으로 다양한 환경 온도하에 있어서 대물 렌즈의 잔류수차를 측정한 경우에 대물 렌즈의 잔류수차가 최소가 되는 온도인 것을 말한다.
청구 범위 15에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 14에 기재된 발명에 있어서, 다음식을 충족시키면 바람직하다.
[수식 13]
√[(ΔW1)2 ＋ (ΔW2)2] ＜ 0.05 λrms
청구 범위 16에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 6 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 4에 기재된 발명과 마찬가지이다.
[수식 13A]
1.1 ＞ f ＞ 0.2
청구 범위 17에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 16에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 5에 기재된 발명과 마찬가지이다.
[수식 13B]
0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
청구 범위 18에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 1 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 광축 상의 렌즈 두께를 d(㎜), 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 14]
0.8 ＜ d/f ＜ 1.8
[수식 14]는 초점 거리가 [수식 2], [수식 6A], [수식 8] 및 [수식 13A]를 충족시키는 소경의 고NA 대물 렌즈에 있어서, 양호한 상고 특성, 충분한 제조 공차 및 충분한 작동 거리를 확보하기 위한 조건으로, d/f의 값이 [수식 14]의 하한보다 크면, 상고 특성을 파면수차로 평가하였을 때의 3차 비점수차 성분이 지나치게 커지지 않고, 5차 이상의 고차 코마수차 성분이 지나치게 커지지 않는다는 이점이 있다. 한편, 그 상한 미만이면, 상고 특성을 파면수차로 평가하였을 때의 3차 구면수차 성분, 5차 비점수차 성분, 3차 코마수차 성분 및 비점수차가 지나치게 커지지 않는다는 이점이 있다. 또한, 광원측의 광학면의 기어 반경이 지나치게 작아지지 않으므로, 광학면끼리의 광축 어긋남에 의한 코마수차의 발생을 억제할 수 있어 충분한 제조 공차를 확보할 수 있다. 또한, d/f의 값이 [수식 14]의 하한보다 크면, 모서리 두께가 충분히 확보되어 편육비가 지나치게 작아지지 않으므로 사출 성형에 의한 복굴절의 발생을 작게 억제할 수 있고, 한편 d/f의 값이 [수식 14]의 상한 미만이면, 렌즈 두께가 지나치게 커지지 않으므로 렌즈를 경량으로 할 수 있어, 보다 소형의 액튜에이터에서의 구동이 가능해지는 동시에, 작동 거리를 충분히 확보할 수 있다.
청구 범위 19에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 1 내지 18 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)이 다음식을 충족시키면, 예를 들어 청자색 반도체 레이저와 같이 단파장의 광원을 구비한 광픽업 장치에 이용할 수 있다.
[수식 15]
500 ≥ λ0 ≥ 350
청구 범위 20에 기재된 광픽업 장치용 대물 렌즈는 청구 범위 1 내지 청구 범위 19 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 16]
0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)] ≤ 0.63
단,
X1 : 광축에 수직이고 광원측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측 광학면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 가장자리의 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측의 광학면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
N : 상기 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 상기 대물 렌즈의 굴절률
f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
청구 범위 20은 구면수차를 양호하게 보정하기 위한 광원측의 광학면과 광정보 기록 매체측의 광학면의 새그(sag)량에 관한 조건식을 규정하는 것이다. 상술한 바와 같이 정의되는 X1이 플러스로 그 절대치가 작을수록, 또한 X2가 마이너스로 그 절대치가 작을수록 가장자리 광선의 구면수차를 지나치게 보정 과잉으로 하는 효과가 커지고, X1가 플러스로 그 절대치가 클수록, X2가 마이너스로 그 절대치가 클수록 가장자리 광선의 구면수차를 보정 부족으로 하는 효과가 커지므로, 구면수차를 보정하기 위해서는 (X1 － X2)는 일정 범위 내에 있는 것이 필요하다. 이상으로부터, [수식 16]을 충족시키는 것이 바람직하고, 하한 이상에서 가장자리 광선의 구면수차가 지나치게 과잉이 되지 않고, 상한 이하에서 마지널 광선의 구면수차가 지나치게 보정 부족이 되지 않는다. 특히, 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 결상 배율이 0인 무한형 대물 렌즈인 경우에는, 다음의 [수식 16']를 충족시키는 것이 보다 바람직하고,
[수식 16']
0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/(NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)) ≤ 0.55
또한, 광원으로부터 출사된 발산 광속을 정보 기록면 상기에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈인 경우에는, 다음의 [수식 16"]을 충족시키는 것이 보다 바람직하다.
[수식 16"]
0.48 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/(NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)) ≤ 0.63
청구 범위 21에 기재된 광픽업 장치는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 있어서,
상기 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 1]
NA ≥ 0.8
[수식 2]
1.0 ＞ f ＞ 0.2
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 1에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 22에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 21에 기재된 발명에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T1)라 하였을 때,
[수식 3]
ΔW ＝ ｜W(λ0, T1) － W(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔW가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 4]
ΔW ＜ 0.035 λrms
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 2에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 23에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 21 또는 22에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)은 500 ㎚ 이하이며, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ1, T0)라 하였을 때,
[수식 5]
ΔfB ＝ ｜fB(λ1, T0) － fB(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔfB가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 6]
ΔfB ＜ 0.001 ㎜
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 3에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 24에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 21 내지 23 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈가 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 4에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 6A]
0.8 ＞ f ＞ 0.2
청구 범위 25에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 24에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 5에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 6B]
0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
청구 범위 26에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 24 또는 25에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 한다.
발산 광속이 입사하는 유한 공액형의 대물 렌즈에서는 트래킹 에러에 의해 발생하는 코마수차가 문제가 된다. 이는, 트래킹 에러에 의해 광원의 발광점에 대해 대물 렌즈가 편심하면, 발광점이 대물 렌즈에 대해 축외 물점이 되기 때문이다. 일반적인 광픽업 장치에 있어서, 트래킹 에러에 의한 대물 렌즈의 편심량은 0.2 내지 0.3 ㎜ 정도이지만, 본 발명에 의한 대물 렌즈는 상술한 [수식 6A]를 충족시키는 단초점 거리의 렌즈이므로, 트래킹 에러에 의해 대물 렌즈가 0.2 내지 0.3 ㎜나 광원의 발광점에 대해 편심하면, 코마수차나 비점수차가 크게 발생하여 광정보 기록 매체에 대해 양호하게 기록/재생을 행할 수 없다. 그래서, 청구 범위 22에 기재된 광픽업 장치에서는 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되도록 구성하였다. 이에 의해 트래킹 에러에 의한 코마수차나 비점수차의 발생이라는 문제를 해결할 수 있다.
청구 범위 27에 기재된 광픽업 장치는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 있어서,
상기 대물 렌즈는 복수의 링으로 구성되고, 또한 인접하는 링끼리가 입사광에 대해 소정의 광로차를 발생시키도록 형성된 링 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖는 플라스틱 단일 렌즈이며,
상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 7]
NA ≥ 0.8
[수식 8]
1.3 ＞ f ＞ 0.2
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 6에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 28에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 27에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조는 소정의 입사광을 회절시키는 기능을 구비하는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 회절 작용과 굴절 작용을 합한 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 7에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 29에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 28에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 8에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 30에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 28 또는 29에 기재된 발명에 있어서, 상기 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차(Φb)를 광축으로부터의 높이(h)(㎜)의 함수로서,
Φb ＝ b2ㆍh2 ＋ b4ㆍh4 ＋ b6ㆍh6 ＋……
에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)로 나타낼 때(단, b2, b4, b6,……은 각각 2차, 4차, 6차,……의 광로차 함수 계수임), 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 8A]
－70 ＜ (b4ㆍhMAX 4)/{fㆍλ0ㆍ10- 6ㆍ[NAㆍ(1 － m)]4} ＜ -20
단, λ0(㎚)은 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장이고, hMAX는 상기 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(㎜)이고, m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 9에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 31에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 27에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조는 인접하는 링끼리가 서로 광축 방향으로 변위하여 형성됨으로써 입사광에 대해 상기 소정의 광로차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 10에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 32에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 31에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된 링과 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된 링을 적어도 하나씩 갖고, 또한 상기 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된 링은 상기 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된 링보다도 광축에 가까운 측에 형성된 것을 특징으로 하다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 11에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 33에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 31 또는 32에 기재된 발명에 있어서, 상기 링의 총수가 3 이상 20 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 12에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 34에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 31 내지 33 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이의 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때,
[수식 8B]
mj ＝ INT(X)
[단, X ＝ Δjㆍ(n － 1)/(λ0ㆍ10-3)이고, INT(X)는 X를 반올림하여 얻게 되는 정수임]
로 나타내는 mj가 2 이상의 정수인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 13에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 35에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 27 내지 34 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ1, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ2)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ2, T1)라 하였을 때,
[수식 9]
ΔW1 ＝ ｜W(λ2, T1) － W(λ0, T0)｜
[수식 10]
ΔW2 ＝ ｜W(λ1, T0) － W(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔW1 및 ΔW2가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 11]
ΔW1 ＜ 0.035 λrms
[수식 12]
ΔW2 ＜ 0.035 λrms
단,
λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)이고,
λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이다.
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 14에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 36에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 35에 기재된 발명에 있어서, 다음식을 충족시키면 바람직하다.
[수식 13]
√[(ΔW1)2 ＋ (ΔW2)2] ＜ 0.05 λrms
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 15에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 37에 기재된 광픽업 장치에 있어서 청구 범위 27 내지 36 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 16에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 13A]
1.1 ＞ f ＞ 0.2
청구 범위 38에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 37에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 17에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 13B]
0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
청구 범위 39에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 37 또는 38에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 26에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 40에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 21 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 광축 상의 렌즈 두께를 d(㎜), 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 14]
0.8 ＜ d/f ＜ 1.8
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 18에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 41에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 27 내지 29 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)이 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 15]
500 ≥ λ0 ≥ 350
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 19에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 42에 기재된 광픽업 장치는 청구 범위 21 내지 41 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 16]
0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)] ≤ 0.63
단,
X1 : 광축에 수직이고 광원측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측의 광학면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 가장자리의 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 광학면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
N : 상기 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 상기 대물 렌즈의 굴절률
f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 20에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 43에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치를 갖는 광정보 기록 재생 장치에 있어서, 상기 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 1]
NA ≥ 0.8
[수식 2]
1.0 ＞ f ＞ 0.2
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 1에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 44에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 43에 기재된 발명에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T1)라 하였을 때,
[수식 3]
ΔW ＝ ｜W(λ0, T1) － W(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔW가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 4]
ΔW ＜ 0.035 λrms
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 2에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 45에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 43 또는 44에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)은 500 ㎚ 이하이며, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ1, T0)라 하였을 때,
[수식 5]
ΔfB ＝｜fB(λ1, T0) － fB(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔfB가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 6]
ΔfB ＜ 0.001 ㎜
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 3에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 46에 기재된 광정보 기록 재생 장치에 있어서, 청구 범위 43 내지 45 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 4에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 6A]
0.8 ＞ f ＞ 0.2
청구 범위 47에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 46에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 5에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 6B]
0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
청구 범위 48에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 46 또는 47에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 26에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 49에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치를 갖는 광정보 기록 재생 장치에 있어서, 상기 대물 렌즈는 복수의 링으로 구성되고, 또한 인접하는 링끼리가 입사광에 대해 소정의 광로차를 발생시키도록 형성된 링 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 7]
NA ≥ 0.8
[수식 8]
1.3 ＞ f ＞ 0.2
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 6에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 50에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 49에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조는 소정의 입사광을 회절시키는 기능을 갖는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 회절 작용과 굴절 작용을 합한 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 7에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 51에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 50에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 8에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 52에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 50 또는 51에 기재된 발명에 있어서, 상기 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차(Φb)를 광축으로부터의 높이(h)(㎜)의 함수로서,
Φb ＝ b2ㆍh2 ＋ b4ㆍh4 ＋ b6ㆍh6 ＋……
에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)로 나타낼 때(단, b2, b4, b6,……은 각각 2차, 4차, 6차,……의 광로차 함수 계수임), 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 8A]
－70 ＜ (b4ㆍhMAX 4)/{fㆍλ0ㆍ10- 6ㆍ[NAㆍ(1 － m)]4} ＜ －20
단, λ0(㎚)은 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장이고, hMAX는 상기 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(㎜)이고, m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 9에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 53에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 49에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조는 인접하는 링끼리가 서로 광축 방향으로 변위하여 형성됨으로써 입사광에 대해 상기 소정의 광로차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 10에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 54에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 53에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된 링과, 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된 링을 적어도 하나씩 갖고，또한 상기 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 내측으로 변위하여 형성된 링은 상기 광축에 가까운 측에 인접하는 링보다도 외측으로 변위하여 형성된 링보다도 광축에 가까운 측에 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 11에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 55에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 53 또는 54에 기재된 발명에 있어서, 상기 링의 총수가 3 이상 20 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 12에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 56에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 53 내지 55 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이의 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때,
[수식 8B]
mj ＝ INT(X)
[단, X ＝ Δjㆍ(n － 1)/(λ0ㆍ10-3)이고, INT(X)는 X를 반올림하여 얻게 되는 정수임]
로 나타내는 mj가 2 이상의 정수인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 13에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 57에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 49 내지 56 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃ 환경 온도하에 있어서, 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ1, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ2)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ2, T1)라 하였을 때,
[수식 9]
ΔW1 ＝ ｜W(λ2, T1) － W(λ0, T0)｜
[수식 10]
ΔW2 ＝ ｜W(λ1, T0) － W(λ0, T0)｜
로 정의되는 ΔW1 및 ΔW2가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 11]
ΔW1 ＜ 0.035 λrms
[수식 12]
ΔW2 ＜ 0.035 λrms
단,
λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)이고,
λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이다.
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 14에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 58에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 57에 기재된 발명에 있어서, 다음식을 충족시키면 바람직하다.
[수식 13]
√[(ΔW1)2 ＋ (ΔW2)2] ＜ 0.05 λrms
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 15에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 59에 기재된 광정보 기록 재생 장치에 있어서, 청구 범위 49 내지 58 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이고, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구 범위 16에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
[수식 13A]
1.1 ＞ f ＞ 0.2
청구 범위 60에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 59에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 17에 기재된 발명과 마찬가지이다.
[수식 13B]
0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
청구 범위 61에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 59 또는 60에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 한다.
청구 범위 62에 기재한 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 43 내지 61 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 광축 상의 렌즈 두께를 d(㎜), 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 14]
0.8 ＜ d/f ＜ 1.8
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 18에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 63에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 43 내지 62 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)이 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 15]
500 ≥ λ0 ≥350
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 19에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
청구 범위 64에 기재된 광정보 기록 재생 장치는 청구 범위 43 내지 63 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수식 16]
0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)] ≤ 0.63
단,
X1 : 광축에 수직이고 광원측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측 광학면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 가장자리의 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 광학면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
N : 상기 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 상기 대물 렌즈의 굴절률
f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
본 발명의 작용 효과는 청구 범위 20에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.
이하, 본 발명에 의한 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도1은 본 실시 형태의 대물 렌즈(1)를 도시한 개략도로, (A)는 정면도, (B)는 측면도, (C)는 측면을 일부 확대한 도면이다. 이 대물 렌즈(1)는, 예를 들어 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장 광원을 사용하는 고밀도 DVD나 MO 등을 기록/재생하기 위한 광픽업 장치에 적용되고, 광원으로부터 발한 레이저광을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 기능을 갖고 있다.
대물 렌즈(1)는 비구면인 2개의 광학면(2, 3)을 갖는 양 볼록부의 플라스틱 단일 렌즈이고, 한 쪽의 광학면(2) 상에 도1의 (A)에 도시한 바와 같이 광축을 중심으로 한 동심원 상의 회절 구조로서의 링 구조가 형성되어 있다. 이 링 구조는 도1의 (C)에 도시한 바와 같이 프레넬 렌즈와 같이 각 링의 경계에 광축 방향으로 단차(Δ)를 갖는다. 이 링 구조의 임의의 링에 입사한 레이저광은 그 링의 광축에 수직인 방향의 폭(본 명세서에서는 이러한 링의 광축에 수직인 방향의 폭을「링 피치」라 부름)에 의해 결정되는 방향으로 회절한다.
이 링 구조는 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 갖고 있다. 플라스틱 단일 렌즈는 온도 상승에 의해 굴절률이 작아지므로, 보정 과잉 방향으로 구면수차가 변화한다. 한편, 반도체 레이저의 발진 파장은 온도 상승에 의해 길어지는 방향으로 변화한다. 예를 들어, 청자색 반도체 레이저는 온도 상승에 의해 ＋0.05 ㎚/℃ 발진 파장이 변화하기 때문에, 온도가 ＋30 ℃ 상승한 경우에는 1.5 ㎚ 파장이 장파장측으로 변화한다. 따라서, 링 구조의 회절 작용에 의해 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 대물 렌즈에 갖게 함으로써, 온도 상승에 수반하는 굴절률 변화에 의해 보정 과잉이 되는 구면수차의 변화를 온도 상승에 의한 반도체 레이저의 발진 파장의 변화에 의해 보정 부족이 되는 구면수차의 변화에 의해 없앨 수 있다.
이와 같이, 링 구조의 회절 작용에 의해 온도수차를 보정하기 위해서는 고의로 색의 구면수차를 발생시킬 필요가 있다. 그런데, 고NA 플라스틱 단일 렌즈의 온도수차를 완전하게 보정하고자 하면, 색의 구면수차의 발생량을 크게 설정해야만 해, 제조 오차에 의해 발진 파장이 기준이 되는 파장으로부터 벗어난 반도체 레이저를 이용할 수 없다. 그래서, 대물 렌즈(1)에서는 온도수차의 보정량을 작게 하기 위해 초점 거리를 [수식 8] 또는 [수식 13A]를 충족시키도록 설정하고, 또한 온도수차의 보정과 색의 구면수차의 발생량이 각각 [수식 11] 내지 [수식 13]을 충족시키도록 양자간의 밸런스를 취하였으므로, 고NA의 플라스틱 단일 렌즈이면서 온도수차와 색의 구면수차가 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
도2는 다른 실시 형태의 대물 렌즈(4)를 도시한 개략도로, (A)는 정면도,(B)는 측면도이다. 이 대물 렌즈(4)는 대물 렌즈(1)와 마찬가지로 청자색 반도체 레이저와 같은 단파장 광원을 사용하는 고밀도 DVD나 MO 등을 기록/재생하기 위한 광픽업 장치에 적용되고, 광원으로부터 발한 레이저광을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 기능을 갖고 있다.
대물 렌즈(4)는 비구면인 2개의 광학면(5, 6)을 갖는 양 볼록부의 플라스틱 단일 렌즈이고, 한 쪽의 광학면(5) 상에 도2의 (A)에 도시한 바와 같이 광축을 중심으로 한 동심원 상의 링 구조가 형성되어 있다. 이 링 구조는 각 링의 경계에 광축 방향으로 단차(Δ)를 갖고, 각 단차(Δ)는 설계 기준 온도인 25 ℃에 있어서 인접하는 링을 투과한 레이저광은 파장의 정수배만큼 광로차가 다르게 결정되어 있다.
이 링 구조는, 또한 도2의 (B)에 도시한 바와 같이 내측에 인접하는 링보다도 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변위하여 형성된 링과, 내측에 인접하는 링보다도 광로 길이가 길어지도록 광축 방향으로 변위하여 형성된 링을 적어도 하나씩 갖고, 또한 내측에 인접하는 링보다도 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변위하여 형성된 링은 내측에 인접하는 링보다도 광로 길이가 길어지도록 광축 방향으로 변위하여 형성된 링보다도 광축에 가까운 측에 형성되어 있다. 이하에, 이와 같이 결정된 링 구조에 의한 플라스틱 단일 렌즈의 온도수차를 보정한 원리를 설명한다.
도3은 비구면인 2개의 광학면을 갖는 양 볼록부의 플라스틱 단일 렌즈의 설계 기준 온도로부터 30 ℃ 온도가 상승한 경우의 파면 모습을 나타내는 도면으로, 도3의 횡축이 광학면의 유효 반경을 나타내고, 종축이 광로차를 나타낸다. 플라스틱 단일 렌즈는 온도 상승에 수반하는 굴절률 변화의 영향으로 구면수차가 발생하여, 도3의 선도(Ag)와 같이 파면이 변화한다. 또한, 도3의 선도(Bg)는 상기한 바와 같이 결정된 링 구조에 의해 투과파면에 부가되는 광로차를 나타내고, 도3의 선도(Cg)는 설계 기준 온도로부터 30 ℃ 온도가 상승한 경우의, 이러한 링 구조와 플라스틱 단일 렌즈를 투과한 파면의 모습을 나타내고 있다. 선도(Bg 및 Cg)로부터 이러한 링 구조를 투과한 파면과, 설계 기준 온도로부터 30 ℃ 온도가 상승한 경우의 플라스틱 단일 렌즈의 파면이 서로 상쇄됨으로써, 광디스크의 정보 기록면 상에 집광된 레이저광의 파면은 거시적으로 보면 광로차가 없는 양호한 파면이 되고, 이러한 링 구조에 의해 플라스틱 단일 렌즈의 온도수차가 보정되는 것을 이해할 수 있다.
회절 구조로서의 링 구조의 회절 작용에 의해 온도수차를 보정하는 경우와 마찬가지로 상기한 바와 같이 결정된 링 구조의 작용에 의해 고NA 플라스틱 단일 렌즈의 온도수차를 보정하는 경우에는, 온도수차를 완전하게 보정하고자 하면 색의 구면수차의 발생량이 지나치게 커져 버려, 제조 오차에 의해 발진 파장이 기준이 되는 파장으로부터 벗어난 반도체 레이저를 이용할 수 없다.
그래서, 대물 렌즈(4)에서는 온도수차의 보정량을 작게 하기 위해 초점 거리를 [수식 8] 또는 [수식 13A]를 충족시키도록 설정하고, 또한 온도수차의 보정과 색의 구면수차의 발생량이 각각 [수식 11] 내지 [수식 13]을 충족시키도록 양자간의 밸런스를 취하였으므로, 고NA의 플라스틱 단일 렌즈이면서 대물 렌즈(1)와 마찬가지로 온도수차와 색의 구면수차가 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
도4는 본 발명에 의한 대물 렌즈를 탑재한 광픽업 장치(광정보 기록 재생 장치)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 광픽업 장치(7)는 광원으로서의 반도체 레이저(8)와, 대물 렌즈(9)를 갖고 있다.
반도체 레이저(8)는 파장 400 ㎚ 정도의 파장의 빛을 발생하는 GaN계 청자색 반도체 레이저이다. 또한, 파장 400 ㎚ 정도의 파장의 빛을 발생하는 광원으로서는 상기한 GaN계 청자색 레이저 외에, SHG 청자색 레이저를 이용해도 좋다.
대물 렌즈(9)는 초점 거리가 [수식 2]를 충족시키는 플라스틱 단일 렌즈, 도1의 대물 렌즈(1) 또는 도2의 대물 렌즈(4) 중 어느 하나이다. 대물 렌즈(9)는 광축에 대해 수직으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(9A)를 갖고, 이 플랜지부(9A)에 의해 대물 렌즈(9)를 광픽업 장치(7)에 정밀도 좋게 부착할 수 있다. 또한, 대물 렌즈(9)의 광디스크(10)측의 개구수는 0.80 이상으로 되어 있다.
반도체 레이저(8)로부터 사출된 발산 광속은 편광 빔 분할기(11)를 투과하고, 콜리메이트 렌즈(12) 및 1/4 파장판(13)을 경유하여 원편광의 평행 광속이 된 후, 조리개(14)에 의해 광속 직경이 규제되어, 대물 렌즈(9)에 의해 고밀도 DVD인 광디스크(10)의 보호층(10A)을 거쳐서 정보 기록면(10B) 상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(9)는 그 주변에 배치된 액튜에이터(15)에 의해 포커스 제어 및 트래킹 제어된다.
정보 기록면(10B)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(9), 조리개(14), 1/4 파장판(13) 및 콜리메이트 렌즈(12)를 투과한 후, 수렴 광속이 되고, 편광 빔 분할기(11)에 의해 반사되어 실린드리컬 렌즈(16), 오목 렌즈(17)를 경유함으로써 비점수차가 부여되어 광검출기(18)에 수렴된다. 그리고, 광검출기(18)의 출력 신호를 이용하여 광디스크(10)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
도6은 본 발명에 의한 대물 렌즈를 탑재한 다른 광픽업 장치(광정보 기록 재생 장치)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 광픽업 장치(7')는 광원으로서의 반도체 레이저(8)와, 대물 렌즈(9)를 갖고 있다.
반도체 레이저(8)는 파장 400 ㎚ 정도의 파장의 빛을 발생하는 GaN계 청자색 반도체 레이저이다. 또한, 파장 400 ㎚ 정도의 파장의 빛을 발생하는 광원으로서는 상기의 GaN계 청자색 레이저 외에, SHG 청자색 레이저라도 좋다.
대물 렌즈(9)는 초점 거리가 [수식 6A]를 충족시키는 플라스틱 단일 렌즈, 상기한 대물 렌즈(1) 및 대물 렌즈(4) 중 어느 하나이며, 반도체 레이저(8)로부터 출사된 발산 광속을 고밀도 DVD인 광디스크(10)의 보호층(10A)을 거쳐서 정보 기록면(10B) 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이다. 대물 렌즈(9)는 광축에 대해 수직으로 연장된 면을 갖는 플랜지부(9A)를 갖고, 이 플랜지군(9A)에 의해 대물 렌즈(9)를 광픽업 장치(7)에 정밀도 좋게 부착할 수 있다.. 또한, 대물 렌즈(9)의 광디스크(10)측 개구수는 0.80 이상으로 되어 있다.
반도체 레이저(8)로부터 사출된 발산 광속은 편광 빔 분할기(11)를 투과하여, 1/4 파장판(13)을 경유하여 원편광이 된 후, 조리개(14)에 의해 광속 직경이 규제되고, 대물 렌즈(9)에 의해 고밀도 DVD인 광디스크(10)의 보호층(10A)을 거쳐서 정보 기록면(10B) 상에 형성되는 스폿이 된다. 정보 기록면(10B)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈(9), 조리개(14) 및 1/4 파장판(13)를 투과한 후, 편광 빔 분할기(11)에 의해 반사되어 실린드리컬 렌즈(16), 오목 렌즈(17)를 경유함으로써 비점수차가 부여되어 광검출기(18)에 수렴한다. 그리고, 광검출기(18)의 출력 신호를 이용하여 광디스크(10)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
광픽업 장치(7')에서는 반도체 레이저(8), 대물 렌즈(9), 편광 빔 분할기(11), 1/4 파장판(13), 실린드리컬 렌즈(16), 오목 렌즈(17), 및 광검출기(18)가 하나의 기판 상에 모듈화되어 있어, 트래킹 제어시에는 이들이 일체가 되어 액튜에이터(19)에 의해 구동된다.
다음에, 상술한 실시 형태에 적합한 실시예를 6예 제시한다. 제1 실시예 내지 제6 실시예는 정보의 기록/재생에 사용하는 파장이 405 ㎚, 보호층의 두께가 0.1 ㎜인 고밀도 DVD용 광픽업 장치에 적용되는 대물 렌즈로, 제1 실시예는 [수식 2]를 충족시키도록 초점 거리를 설정함으로써 온도수차와 축상 색수차의 발생량을 작게 억제한 플라스틱 단일 렌즈이고, 제2 실시예 및 제3 실시예는 모두 제1 면(광원측의 광학면)에 형성한 링 구조의 작용에 의해 온도수차를 보정한 플라스틱 단일 렌즈이다. 또한, 제4 실시예는 [수식 6A]를 충족시키도록 초점 거리를 설정함으로써, 온도수차와 축상 색수차의 발생량을 작게 억제한 유한 공액형의 플라스틱 단일 렌즈이고, 제5 실시예 및 제6 실시예는 제1 면(광원측의 광학면)에 형성한 링 구조의 작용에 의해 온도수차를 보정한 유한 공액형의 플라스틱 단일 렌즈이다.
표 4에 제1 실시예의 대물 렌즈의 렌즈 데이터를 나타내고, 표 5에 제2 실시예의 대물 렌즈의 렌즈 데이터를 나타내고, 표 6에 제3 실시예의 대물 렌즈의 렌즈 데이터를 나타낸다. 표 4, 표 5 및 표 6의 렌즈 데이터에 있어서, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 면 간격, N405는 파장 405 ㎚에 있어서의 굴단률(屈斷率), υd는 d선에 있어서의 아베수를 나타낸다.
제1 실시예는 입사광속 직경 0.8 ㎜, 초점 거리(f) ＝ 0.47 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈이다. 초점 거리를 [수식 2]를 충족시키도록 설정하였으므로, 고NA의 플라스틱 단일 렌즈이면서 온도수차와 모드 호핑이 발생하였을 때의 파면수차가 표 7에 나타낸 바와 같이 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
또, 표 7에 있어서, 온도수차를 계산할 때에는 플라스틱 렌즈의 온도 상승에 수반하는 굴절률의 변화율을 －9.0 × 10-5라 하고, 온도 상승에 수반하는 입사광의 파장의 변화율을 ＋0.05 ㎚/℃라 하고, 모드 호핑이 발생하였을 때의 파면수차를 계산할 때에는 청자색 반도체 레이저의 모드 호핑에 의한 파장 변화량을 ＋1 ㎚라 가정하고, 대물 렌즈의 포커스 위치는 405 ㎚의 최량 상면 위치에 고정되어 있다.
제1 실시예의 대물 렌즈에 관하여, ΔW([수식 3])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.001 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ0, T1) ＝ 0.020 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T1 ＝ 55 ℃)이므로, ΔW ＝ 0.019 λrms이다. 또한, ΔfB([수식 5])의 값은 fB(λ0, T0) ＝ 0.0762 ㎜(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), fB(λ1, T0) ＝ 0.0766 ㎜(λ1 ＝ 410 ㎚, T0 ＝ 25 ℃)이므로, ΔfB ＝ 0.0004 ㎜이다. 단, 본 명세서에 있어서 백포커스(fB)라 함은, 도5에 도시한 바와 같이 대물 렌즈의 광정보 기록 매체측의 광학면(S2)과, 광정보 기록 매체의 광속 입사면(SIN)과의 광축 상의 간격을 가리킨다.
제2 실시예는 입사광속 직경 1.5 ㎜, 초점 거리(f) ＝ 0.88 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈로, 상술한 실시 형태에 있어서의 대물 렌즈(1)로서 적합한 대물 렌즈이다. 제2 실시예의 대물 렌즈의 제1 면에는 표 8에 나타낸 바와 같이 그 경계에서 광축 방향으로 약 0.7 ㎛ 내지 1.2 ㎛의 단차(Δ)를 갖는 회절 구조로서의 링 구조가 유효 직경 내에서 80개 형성되어 있고, 이 링 구조에 청자색 반도체 레이저로부터의 레이저광이 입사하면, 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 발생하고(즉, 이 링 구조는 파장 405 ㎚, 회절차수 1로 최적화되어 있음), 이 링 구조의 회절 작용에 의해 온도수차를 양호하게 보정하고 있다.
제2 실시예의 대물 렌즈에 관하여, ΔW1([수식 9])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.001 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ2, T1) ＝ 0.020 λrms(λ2 ＝ 406.5 ㎚, T1 ＝ 55 ℃)이므로, ΔW1 ＝ 0.019 λrms이다. 또한, ΔW2([수식 10])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.001 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ1, T0) ＝ 0.022 λrms(λ2 ＝ 410 ㎚, T0 ＝ 25 ℃)이므로, ΔW2 ＝ 0.021 λrms이다. 또한, 제2 실시예에 있어서의 [수식 8A]의 값은 －42이다.
제3 실시예는 입사광속 직경 1.0 ㎜, 초점 거리(f) ＝ 0.59 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈로, 상술한 실시 형태에 있어서의 대물 렌즈(4)로서 적합한 대물 렌즈인 제3 실시예의 대물 렌즈의 제1 면은 표 6에 나타낸 바와 같이 그 경계에서 광축 방향으로 약 1.5 ㎛ 내지 2.3 ㎛의 단차(Δ)를 갖는 링 구조가 유효 직경 내에서 6개 형성되어 있고, 이 링 구조의 작용에 의해 온도수차를 양호하게 보정하고 있다.
제3 실시예의 대물 렌즈에 관하여, ΔW1([수식 9])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.002 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ2, T1) ＝ 0.015 λrms(λ2 ＝ 406.5 ㎚, T1 ＝ 55 ℃)이므로, ΔW1 ＝ 0.013 λrms이다. 또한, ΔW2([수식 10])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.002 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ1, T0) ＝ 0.015 λrms(λ2 ＝ 410 ㎚, T0 ＝ 25 ℃)이므로, ΔW2 ＝ 0.013 λrms이다. 또한, 제3 실시예에 있어서의 [수식 8B]의 값은 제5 링이 mj ＝ 3이고, 제6 링이 mj ＝ 3이다.
제2 실시예와 제3 실시예의 대물 렌즈는 모두 온도수차의 보정량을 작게 하기 위해 초점 거리를 [수식 8]을 충족시키도록 설정하고, 또한 온도수차의 보정과 색의 구면수차의 발생량이 각각 [수식 11] 내지 [수식 13]을 충족시키도록 양자간의 밸런스를 취한 설계로 되어 있으므로, 고NA의 플라스틱 단일 렌즈이면서 온도수차와 색의 구면수차가 표 9에 나타낸 바와 같이 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
또, 표 9에 있어서, 온도수차를 계산할 때에는 플라스틱 렌즈의 온도 상승에 수반하는 굴절률의 변화율을 －9.0 × 10-5라 하고, 온도 상승에 수반하는 입사광의 파장의 변화율을 ＋0.05 ㎚/℃라 하고 있다.
표 11에 제5 실시예의 대물 렌즈의 렌즈 데이터를 나타내고, 표 15에 제6 실시예의 렌즈 데이터를 나타낸다. 표 10, 표 11 및 표 15의 렌즈 데이터에 있어서, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 면 간격, N405는 파장 405 ㎚에 있어서의 굴단률, υd는 d선에 있어서의 아베수를 나타낸다.
제4 실시예는 초점 거리 0.30 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 결상 배율 －0.084, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈이다. 또, 제4 실시예의 대물 렌즈에 있어서, 광속을 규제하는 조리개를 제1 면의 면 정점 위치에 배치한 경우, 그 조리개 직경은 0.532 ㎜가 된다. 초점 거리를 [수식 6A]를 충족시키도록 설정하였으므로, 고NA의 유한 공액형 플라스틱 단일 렌즈이면서 온도수차와 모드 호핑이 발생하였을 때의 파면수차가 표 12에 나타낸 바와 같이 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
또, 표 12에 있어서, 온도수차를 계산할 때에는 플라스틱 렌즈의 온도 상승에 수반하는 굴절률의 변화율을 －9.0 × 10-5라 하고, 온도 상승에 수반하는 입사광의 파장의 변화율을 ＋0.05 ㎚/℃라 하고, 모드 호핑이 발생하였을 때의 파면수차를 계산할 때에는 청자색 반도체 레이저의 모드 호핑에 의한 파장 변화량을 ＋1 ㎚라 가정하고, 대물 렌즈의 포커스 위치는 405 ㎚의 최량 상면 위치에 고정하였다.
제4 실시예의 대물 렌즈에 관하여, ΔW([수식 3])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.000 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ0, T1) ＝ 0.028 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T1 ＝ 55 ℃)이므로, ΔW ＝ 0.028 λrms이다. 또한, ΔfB([수식 5])의 값은 ΔfB(λ0, T0) ＝ 0.0742 ㎜(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), ΔfB(λ1, T0) ＝ 0.0746 ㎜(λ1 ＝ 410 ㎚, T0 ＝ 25 ℃)이므로, ΔfB ＝ 0.0004 ㎜이다.
제5 실시예는 초점 거리 0.40 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 결상 배율 -0.083, 설계 기준 온도 25 ℃의 플라스틱 단일 렌즈로, 실시 형태에 있어서의 대물 렌즈(1)로서 적합한 대물 렌즈이다. 또, 제5 실시예의 대물 렌즈에 있어서, 광속을 규제하는 조리개를 제1 면의 면 정점 위치에 배치한 경우, 그 조리개 직경은 0.708 ㎜가 된다. 제5 실시예의 대물 렌즈의 제1 면에는 표 13에 나타낸 바와 같이 그 경계에서 광축 방향으로 약 0.7 ㎛ 내지 1.1 ㎛의 단차(Δ)를 갖는 회절 구조로서의 링 구조가 유효 직경 내에서 27개 형성되어 있고, 이 링 구조에 청자색 반도체 레이저로부터의 레이저광이 입사하면, 1차 회절광이 최대의 회절광량을 갖도록 발생하고[즉, 이 링 구조는 파장 405 ㎚, 회절차수 1에서 최적화되어 있음(가장 회절 효율이 높아져 있음)], 이 링 구조의 회절 작용에 의해 온도수차를 양호하게 보정하고 있다.
제5 실시예의 대물 렌즈에 관하여, ΔW1([수식 9])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.000 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ2, T1) ＝ 0.018 λrms(λ2 ＝ 406.5 ㎚, T1 ＝ 55 ℃)이므로, ΔW1 ＝ 0.018 λrms이다. 또한, ΔW2([수식 10])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.000 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ1, T0) ＝ 0.019 λrms(λ1 ＝ 410 ㎚, T0 ＝ 25 ℃)이므로, ΔW2 ＝ 0.019 λrms이다.
제5 실시예의 대물 렌즈는 온도수차의 보정량을 작게 하기 위해 초점 거리를 [수식 13A]를 충족시키도록 설정하고, 또한 온도수차의 보정과 색의 구면수차의 발생량이 각각 [수식 9] 내지 [수식 11]을 충족시키도록 양자간의 밸런스를 취한 설계로 되어 있으므로, 고NA의 유한 공액형 플라스틱 단일 렌즈이면서 온도수차와 색의 구면수차가 표 14에 나타낸 바와 같이 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
표 14에 있어서, 온도수차를 계산할 때에는 플라스틱 렌즈의 온도 상승에 수반하는 굴절률의 변화율을 －9.0 × 10-5라 하고, 온도 상승에 수반하는 입사광의 파장의 변화율을 ＋0.05 ㎚/℃라 하였다. 또한, 제5 실시예에 있어서의 [수식 8A]의 값은 －45이다.
제6 실시예는 초점 거리 0.40 ㎜, NA 0.85, 설계 기준 파장 405 ㎚, 결상 배율 -0.083, 설계 기준 온도 25℃의 플라스틱 단일 렌즈로, 실시 형태에 있어서의 대물 렌즈(4)로서 적합한 대물 렌즈이다. 또, 제6 실시예의 대물 렌즈에 있어서, 광속을 규제하는 조리개를 제1 면의 면 정점 위치에 배치한 경우, 그 조리개 직경은 0.702 ㎜가 된다. 제6 실시예의 대물 렌즈의 제1 면은 표 15에 나타낸 바와 같이 그 경계에서 광축 방향으로 약 1.5 ㎛ 내지 4.0 ㎛의 단차(Δ)를 갖는 링 구조가 유효 직경 내에서 7개 형성되어 있고, 이 링 구조의 작용에 의해 온도수차를 양호하게 보정하고 있다.
제6 실시예의 대물 렌즈에 관하여, ΔW1([수식 9])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.002 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ2, T1) ＝ 0.020 λrms(λ2 ＝ 406.5 ㎚, T1 ＝ 55 ℃)이므로, ΔW1 ＝ 0.018 λrms이다. 또한, ΔW2([수식 10])의 값은 W(λ0, T0) ＝ 0.002 λrms(λ0 ＝ 405 ㎚, T0 ＝ 25 ℃), W(λ1, T0) ＝ 0.032 λrms(λ1 ＝ 410 ㎚, T0 ＝ 25 ℃)이므로, ΔW2 ＝ 0.030 λrms이다. 또한, 제6 실시예에 있어서의 [수식 8B]의 값은 제6 링이 mj ＝ 5이고, 제7 링이 mj ＝ 7이다.
제6 실시예의 대물 렌즈는 온도수차의 보정량을 작게 하기 위해 초점 거리를[수식 6A]을 충족시키도록 설정하고, 또한 온도수차의 보정과 색의 구면수차의 발생량이 각각 [수식 11] 내지 [수식 13]을 충족시키도록 양자간의 밸런스를 취한 설계로 되어 있으므로, 고NA의 유한 공액형 플라스틱 단일 렌즈이면서 온도수차와 색의 구면수차가 표 16에 나타낸 바와 같이 모두 양호한 렌즈로 되어 있다.
표 16에 있어서, 온도수차를 계산할 때에는 플라스틱 렌즈의 온도 상승에 수반하는 굴절률의 변화율을 －9.0 × 10-5라 하고, 온도 상승에 수반하는 입사광 파장의 변화율을 ＋0.05 ㎚/℃라 하고 있다.
각 실시예에 있어서의 상술한 [수식 16]의 값{(X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)]}은 이하와 같다.
제1 실시예 : 0.471
제2 실시예 : 0.454
제3 실시예 : 0.490
제4 실시예 : 0.576
제5 실시예 : 0.538
제6 실시예 : 0.558
본 발명에 따르면, 고NA의 대물 렌즈를 사용하는 광픽업 장치의 대물 렌즈로서 적용 가능한 플라스틱 단일 렌즈이며, 이용 가능한 온도 범위가 충분히 넓고, 또한 광원의 모드 호핑에 의한 집광 성능의 열화가 작은 플라스틱 단일 렌즈를 제공하여, 그에 의해 고성능인 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치를 제공할 수 있다.

Claims (64)

  1. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 이용하는 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 1]
    NA ≥ 0.8
    [수식 2]
    1.0 ＞ f ＞ 0.2
  2. 제1항에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T1)라 하였을 때,
    [수식 3]
    ΔW ＝ ｜W(λ0, T1) － W(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔW가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 4]
    ΔW ＜ 0.035 λrms
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)은 500 ㎚ 이하이며, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ1, T0)라 하였을 때,
    [수식 5]
    ΔfB ＝ ｜fB(λ1, T0) － fB(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔfB가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 6]
    ΔfB ＜ 0.001 ㎜
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 6A]
    0.8 ＞ f ＞ 0.2
  5. 제4항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 6B]
    0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
  6. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 이용하는 대물 렌즈에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 복수의 링으로 구성되고, 또한 인접하는 링끼리가 입사광에 대해 소정의 광로차를 발생시키도록 형성된 링 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖는 플라스틱 단일 렌즈이며,
    상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 7]
    NA ≥ 0.8
    [수식 8]
    1.3 ＞ f ＞ 0.2
  7. 제6항에 있어서, 상기 링 구조는 소정의 입사광을 회절시키는 기능을 갖는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 회절 작용과 굴절 작용을 합한 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차(Φb)를 광축으로부터의 높이(h)(㎜)의 함수로서,
    Φb ＝ b2ㆍh2 ＋ b4ㆍh4 ＋ b6ㆍh6 ＋……
    에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)로 나타낼 때(단, b2, b4, b6,……은 각각 2차, 4차, 6차,……의 광로차 함수 계수임), 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 8A]
    －70 ＜ (b4ㆍhMAX 4)/{fㆍλ0ㆍ10-6ㆍ[NAㆍ(1 － m)]4} ＜ －20
    단, λ0(㎚)은 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장이고, hMAX는 상기 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(㎜)이고, m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이다.
  10. 제6항에 있어서, 상기 링 구조는 인접하는 링끼리가 서로 광축 방향으로 변위하여 형성됨으로써 입사광에 대해 상기 소정의 광로차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 링 구조에 있어서, 광축을 포함하는 링을 중심 링이라 부를 때, 상기 중심 링의 외측에 인접하는 링은 상기 중심 링에 대해 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변위하여 형성되고, 최대 유효 직경 위치에 있어서의 링은 그 내측에 인접하는 링에 대해 광로 길이가 길어지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되고, 최대 유효 직경의 75 ％ 위치에 있어서의 링은 그 내측에 인접하는 링과 그 외측에 인접하는 링에 대해 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 링의 총수가 3 이상 20 이하인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때,
    [수식 8B]
    mj ＝ INT(X)
    [단, X ＝ Δjㆍ(n － 1)/(λ0ㆍ10-3)이고, INT(X)는 X를 반올림하여 얻게 되는 정수임]
    로 나타내는 mj가 2 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서, 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ1, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서, 상기 대물 렌즈에 파장(λ2)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ2, T1)라 하였을 때,
    [수식 9]
    ΔW1 ＝ ｜W(λ2, T1) － W(λ0, T0)｜
    [수식 10]
    ΔW2 ＝ ｜W(λ1, T0) － W(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔW1 및 ΔW2가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 11]
    ΔW1 ＜ 0.035 λrms
    [수식 12]
    ΔW2 ＜ 0.035 λrms
    단,
    λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)이고,
    λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이다.
  15. 제14항에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 13]
    √[(ΔW1)2 ＋ (ΔW2)2] ＜ 0.05 λrms
  16. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 13A]
    1.1 ＞ f ＞ 0.2
  17. 제16항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 13B]
    0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 광축 상의 렌즈 두께를 d(㎜), 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 14]
    0.8 ＜ d/f ＜ 1.8
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)이 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 15]
    500 ≥ λ0 ≥ 350
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
    [수식 16]
    0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)] ≤ 0.63
    단,
    X1 : 광축에 수직이고 광원측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측 광학면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
    X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 가장자리의 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 광학면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
    N : 상기 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 상기 대물 렌즈의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
    m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
  21. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 1]
    NA ≥ 0.8
    [수식 2]
    1.0 ＞ f ＞ 0.2
  22. 제21항에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T1)라 하였을 때,
    [수식 3]
    ΔW ＝ ｜W(λ0, T1) － W(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔW가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 4]
    ΔW ＜ 0.035 λrms
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)은 500 ㎚ 이하이며, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ1, T0)라 하였을 때,
    [수식 5]
    ΔfB ＝ ｜fB(λ1, T0) － fB(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔfB가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 6]
    ΔfB ＜ 0.001 ㎜
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 6A]
    0.8 ＞ f ＞ 0.2
  25. 제24항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 6B]
    0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  27. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 복수의 링으로 구성되고, 또한 인접하는 링끼리가 입사광에 대해 소정의 광로차를 발생시키도록 형성된 링 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖는 플라스틱 단일 렌즈이며,
    상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 7]
    NA ≥ 0.8
    [수식 8]
    1.3 ＞ f ＞ 0.2
  28. 제27항에 있어서, 상기 링 구조는 소정의 입사광을 회절시키는 기능을 구비하는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 회절 작용과 굴절 작용을 합한 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에, 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 갖는 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차(Φb)를 광축으로부터의 높이(h)(㎜)의 함수로서,
    Φb ＝ b2ㆍh2 ＋ b4ㆍh4 ＋ b6ㆍh6 ＋……
    에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)로 나타낼 때(단, b2, b4, b6,……은 각각 2차, 4차, 6차,……의 광로차 함수 계수임), 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 8A]
    －70 ＜ (b4ㆍhMAX 4)/{fㆍλ0ㆍ10-6ㆍ[NAㆍ(1 － m)]4} ＜ -20
    단, λ0(㎚)은 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장이고, hMAX는 상기 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(㎜)이고, m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이다.
  31. 제27항에 있어서, 상기 링 구조는 인접하는 링끼리가 서로 광축 방향으로 변위하여 형성됨으로써 입사광에 대해 상기 소정의 광로차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 링 구조에 있어서, 광축을 포함하는 링을 중심 링이라 부를 때, 상기 중심 링의 외측에 인접하는 링은 상기 중심 링에 대해 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되고, 최대 유효 직경 위치에 있어서의 링은 그 내측에 인접하는 링에 대해 광로 길이가 길어지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되고, 최대 유효 직경의 75 ％의 위치에 있어서의 링은 그 내측에 인접하는 링과 그 외측에 인접하는 링에 대해 광로 길이가 길어지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 링의 총수가 3 이상 20 이하인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이의 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때,
    [수식 8B]
    mj ＝ INT(X)
    [단, X ＝ Δjㆍ(n － 1)/(λ0ㆍ10-3)이고, INT(X)는 X를 반올림하여 얻게 되는 정수임]
    로 나타내는 mj가 2 이상의 정수인 것을 특징으로 으로 하는 광픽업 장치.
  35. 제27항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ1, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ2)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ2, T1)라 하였을 때,
    [수식 9]
    ΔW1 ＝ ｜W(λ2, T1) － W(λ0, T0)｜
    [수식 10]
    ΔW2 ＝ ｜W(λ1, T0) － W(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔW1 및 ΔW2가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 11]
    ΔW1 ＜ 0.035 λrms
    [수식 12]
    ΔW2 ＜ 0.035 λrms
    단,
    λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)이고,
    λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이다.
  36. 제35항에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 13]
    √[(ΔW1)2 ＋ (ΔW2)2] ＜ 0.05 λrms
  37. 제27항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 13A]
    1.1 ＞ f ＞ 0.2
  38. 제37항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 13B]
    0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  40. 제21항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 광축 상의 렌즈 두께를 d(㎜), 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 14]
    0.8 ＜ d/f ＜ 1.8
  41. 제21항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)이 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 15]
    500 ≥ λ0 ≥ 350
  42. 제21항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    [수식 16]
    0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)] ≤ 0.63
    단,
    X1 : 광축에 수직이고 광원측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측 광학면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
    X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 가장자리의 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 광학면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
    N : 상기 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 상기 대물 렌즈의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
    m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
  43. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치를 갖는 광정보 기록 재생 장치에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 플라스틱 단일 렌즈이며, 상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 1]
    NA ≥ 0.8
    [수식 2]
    1.0 ＞ f ＞ 0.2
  44. 제43항에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T1)라 하였을 때,
    [수식 3]
    ΔW ＝ ｜W(λ0, T1) － W(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔW가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 4]
    ΔW ＜ 0.035 λrms
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)은 500 ㎚ 이하이며, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 백포커스를 fB(λ1, T0)라 하였을 때,
    [수식 5]
    ΔfB ＝｜fB(λ1, T0) － fB(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔfB가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 6]
    ΔfB ＜ 0.001 ㎜
  46. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 6A]
    0.8 ＞ f ＞ 0.2
  47. 제46항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 6B]
    0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
  48. 제46항 또는 제47항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  49. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 집광 광학계를 갖고, 상기 집광 광학계가 상기 광원으로부터의 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치를 갖는 광정보 기록 재생 장치에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 복수의 링으로 구성되고, 또한 인접하는 링끼리가 입사광에 대해 소정의 광로차를 발생시키도록 형성된 링 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖는 플라스틱 단일 렌즈이며,
    상기 광정보 기록 매체에 대해 정보를 기록 및/또는 재생하는 데 필요한 상기 대물 렌즈의 상측 개구수를 NA, 상기 대물 렌즈의 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 7]
    NA ≥ 0.8
    [수식 8]
    1.3 ＞ f ＞ 0.2
  50. 제49항에 있어서, 상기 링 구조는 소정의 입사광을 회절시키는 기능을 갖는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 회절 작용과 굴절 작용을 합한 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  51. 제50항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 입사광의 파장이 장파장측으로 변화하였을 때에 구면수차가 보정 부족이 되는 방향으로 변화하는 구면수차 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  52. 제50항 또는 51항에 있어서, 상기 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차(Φb)를 광축으로부터의 높이(h)(㎜)의 함수로서,
    Φb ＝ b2ㆍh2 ＋ b4ㆍh4 ＋ b6ㆍh6 ＋……
    에 의해 정의되는 광로차 함수(Φb)로 나타낼 때(단, b2, b4, b6,……은 각각 2차, 4차, 6차,……의 광로차 함수 계수임), 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 8A]
    －70 ＜ (b4ㆍhMAX 4)/{fㆍλ0ㆍ10-6ㆍ[NAㆍ(1 － m)]4} ＜ －20
    단, λ0(㎚)은 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장이고, hMAX는 상기 회절 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이(㎜)이고, m은 상기 대물 렌즈의 결상 배율이다.
  53. 제49항에 있어서, 상기 링 구조는 인접하는 링끼리가 서로 광축 방향으로 변위하여 형성됨으로써 입사광에 대해 상기 소정의 광로차를 발생시키고, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 상기 정보 기록면에 집광하는 집광파면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  54. 제53항에 있어서, 상기 링 구조에 있어서, 광축을 포함하는 링을 중심 링이라 부를 때, 상기 중심 링의 외측에 인접하는 링은 상기 중심 링에 대해 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되고, 최대 유효 직경 위치에 있어서의 링은 그 내측에 인접하는 링에 대해 광로 길이가 길어지도록 광축 방향으로 변위하여 형성되고, 최대 유효 직경의 75 ％ 위치에 있어서의 링은 그 내측에 인접하는 링과 그 외측에 인접하는 링에 대해 광로 길이가 짧아지도록 광축 방향으로 변이하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치용 대물 렌즈.
  55. 제53항 또는 제54항에 있어서, 상기 링의 총수가 3 이상 20 이하인 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  56. 제53항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 구조가 형성된 광학면의 유효 직경 최대 높이의 75 ％ 높이로부터 100 ％ 높이의 영역에 형성된 링 구조에 있어서, 서로 인접하는 링끼리의 경계에 있어서의 광축 방향의 단차 중 임의의 단차의 단차량을 Δj(㎛)라 하고, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)에 있어서의 굴절률을 n이라 하였을 때,
    [수식 8B]
    mj ＝ INT(X)
    [단, X ＝ Δjㆍ(n － 1)/(λ0ㆍ10-3)이고, INT(X)는 X를 반올림하여 얻게 되는 정수임]
    로 나타내는 mj가 2 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  57. 제49항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서, 상기 대물 렌즈에 그 설계 기준 파장인 파장(λ0)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ0, T0)라 하고, 제1 분위기 온도(T0) ＝ 25 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 상기 파장(λ0)보다도 5 ㎚ 긴 파장(λ1)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ1, T0)라 하고, 제2 분위기 온도(T1) ＝ 55 ℃의 환경 온도하에 있어서 상기 대물 렌즈에 파장(λ2)(㎚)의 빛을 입사시켰을 때의 상기 대물 렌즈의 잔류수차의 RMS치를 W(λ2, T1)라 하였을 때,
    [수식 9]
    ΔW1 ＝ ｜W(λ2, T1) － W(λ0, T0)｜
    [수식 10]
    ΔW2 ＝ ｜W(λ1, T0) － W(λ0, T0)｜
    로 정의되는 ΔW1 및 ΔW2가 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 11]
    ΔW1 ＜ 0.035 λrms
    [수식 12]
    ΔW2 ＜ 0.035 λrms
    단,
    λ0 ＜ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 1.5(㎚)이고,
    λ0 ≥ 600 ㎚일 때, λ2 ＝ λ0 ＋ 6(㎚)이다.
  58. 제57항에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 13]
    √[(ΔW1)2 ＋ (ΔW2)2] ＜ 0.05 λrms
  59. 제49항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광원으로부터 출사된 발산 광속을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 유한 공액형의 대물 렌즈이며, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 13A]
    1.1 ＞ f ＞ 0.2
  60. 제59항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 결상 배율을 m이라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 13B]
    0.2 ＞ ｜m｜ ＞ 0.02
  61. 제59항 또는 제60항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원이 액튜에이터에 의해 일체가 되어 적어도 트래킹 구동되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
  62. 제43항에 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 광축 상의 렌즈 두께를 d(㎜), 초점 거리를 f(㎜)라 하였을 때, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 14]
    0.8 ＜ d/f ＜ 1.8
  63. 제43항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 설계 기준 파장(λ0)(㎚)이 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 15]
    500 ≥ λ0 ≥350
  64. 제43항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 다음식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
    [수식 16]
    0.40 ≤ (X1 － X2)ㆍ(N － 1)/[NAㆍfㆍ√(1 ＋ ｜m｜)] ≤ 0.63
    단,
    X1 : 광축에 수직이고 광원측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 마지널 광선이 입사하는 광원측 면상의 위치)에 있어서의 광원측의 광학면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
    X2 : 광축에 수직이고 광정보 기록 매체측 광학면의 정점에 접하는 평면과, 유효 직경 최주변(상기 NA의 가장자리의 광선이 입사하는 광정보 기록 매체측 광학면 상의 위치)에 있어서의 광정보 기록 매체측 면과의 광축 방향의 거리(㎜)로, 상기 접평면을 기준으로 하여 광정보 기록 매체의 방향으로 측정하는 경우를 플러스, 광원의 방향으로 측정하는 경우를 마이너스라 함
    N : 상기 설계 기준 파장(λ0)에 있어서의 상기 대물 렌즈의 굴절률
    f : 상기 대물 렌즈의 초점 거리(㎜)
    m : 상기 대물 렌즈의 결상 배율
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