KR20050085011A - 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈 - Google Patents

광정보 기록 매체용의 대물 렌즈 Download PDF

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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생할 수 있는 대물 렌즈를 제공한다.
기준 렌즈 (2a) 와 밀착 렌즈 (2b) 가 밀착되어 접합되어 있고, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은 기준 렌즈 (2a) 와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖고 있고, 또한 기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있어, 밀착 렌즈가 정의 굴절력을 부여하는 영역과 부의 굴절력을 부여하는 영역을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물렌즈로 한다.

Description

광정보 기록 매체용의 대물 렌즈{OBJECTIVE LENS FOR OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIA}
본 발명은, 청색 레이저광 디스크 (HD), 디지털 비디오 디스크 (DVD) 및 컴팩트 디스크 (CD) 의 기록 또는 재생을 하기에 적합하고, 회절 한계 성능을 갖는 광픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈 및 광픽업 장치에 관한 것이다.
종래, 도 2 에 나타내는 바와 같이, HD 또는 DVD 의 기록 또는 재생을 하기에 적합한 광픽업 장치에 사용되는 대물 렌즈로서 합성 수지 또는 유리 재료로 이루어지는 집광렌즈를 갖는 기준 렌즈 (62a) 와, 이 기준 렌즈 (62a) 에 밀착된 자외선 경화 수지 재료로 이루어지는 밀착 렌즈 (62b) 에 의해 구성되는 복합 렌즈를 대물 렌즈 (62) 로 사용한 광픽업이 보고되어 있다 (일본 공개특허공보2000-90477호 참조. 이하 특허문헌 1 이라고 한다).
또, 도 2에 있어서, 62e 는 기준 렌즈 (62a) 의 광원측의 면 (대물 렌즈 (62) 의 광원측의 면), 62f 는 기준 렌즈 (62a) 의 광디스크측의 면 (밀착 렌즈 (62b) 의 광원측의 면), 62g 는 밀착 렌즈 (62b) 의 광디스크측의 면이다.
이 종래예에 의하면, 파장 650㎚ 정도의 적색 레이저광과 파장 430㎚ 정도의 청색 레이저광의 2개의 파장의 레이저광에 대하여 색수차를 보상할 수 있다고 되어 있다.
이 종래예에서는, 복수의 보호층을 갖는 HD 및 복수의 보호층을 갖는 DVD 의 광디스크에 대하여 호환 성능이 얻어진다고 되어 있다. 그러나, 이들 광디스크의 보호층의 두께나, 대물 렌즈의 개구수에 관한 구체적인 기술이 없고, 이 종래예의 실시예에 있어서도, 청색 레이저광에 대한 파면수차와 적색 레이저광에 대한 파면수차만이 기재되어 있는 것에 그치고 있어, 실제로 어느 정도의 보호층 두께의 차이에 대한 구면수차의 보정효과를 갖고 있는지가 불명확하다.
또한, 특허문헌 1 에는 파장 780㎚ 정도의 적색 레이저광을 사용하는 CD 의 기록 또는 재생에 관해서, 전혀 기재되어 있지 않다. 따라서, 이 종래예에서는, HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생에 대해, 호환 성능을 갖는 것이 아닌 것으로 생각되어, CD 의 기록 또는 재생을 할 수 없는 문제가 있었다.
도 1 은, 본 발명의 대물 렌즈의 일 실시예의 구성도이다.
도 2는, 종래예의 대물 렌즈의 구성도이다.
도 3 은, 본 발명의 광픽업 장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 4 는, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상에 관한, SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 5 는, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 에 대해, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6 은, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 7 은, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 655㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 8 은, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 9 는, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 10 은, 예 2의 대물 렌즈 (62) 의 단면 형상을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 11 은, 예 2의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는, 예 2의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 13 은, 예 2의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 655㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 14 는, 예 2의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 15 는, 예 2의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 16 은, 예 3 의 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 17 은, 예 3 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 18 은, 예 3 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생한 경우의 파면수차도이다.
도 19 는, 예 3 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 655㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 20 은, 예 3 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 21 은, 예 3 의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 22는, 예 4 의 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 23 은, 예 4 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 24 는, 예 4 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 25 는, 예 4 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 655㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 26 은, 예 4 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 27 은, 예 4 의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 28 은, 예 5 의 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 29 는, 예 5 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 30 은, 예 5 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 31 은, 예 5 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 655㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 32는, 예 5 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 33 은, 예 5 의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 34 는, 예 2의 대물 렌즈의 구성도이다.
도 35 는, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 36 은, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 37 은, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 38 은, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 660㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 39 는, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 40 은, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 41 은, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 파장 405㎚, 및 405±1㎚ 의 광에 대하여, HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우에 있어서, 파장 405㎚ 의 광에 대한 파면수차의 최량 (最良) 이미지점 위치를 중심으로 하여 나타낸 파면수차도이다.
도 42는, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 660㎚ 및 660±1㎚ 의 광에 대하여, DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우에 있어서, 파장 660㎚ 의 광에 대한 파면수차의 최량 이미지점 위치를 중심으로 하여 나타낸 파면수차도이다.
도 43 은, 예 6 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 파장 785㎚ 및 785±1㎚ 의 광에 대하여, CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우에 있어서, 파장 785㎚ 의 광에 대한 파면수차의 최량 이미지점 위치를 중심으로 하여 나타낸 파면수차도이다.
도 44 는, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다.
도 45 는, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 기준 평면과 접평면이 이루는 각 θ 와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 46 은, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 405㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 47 은, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 655㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 48 은, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 를 사용하여, 파장 785㎚ 의 입사광 각도 ω 를 변경하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이다.
도 49 는, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 에 관한, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이다.
도 50 은, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 파장 405㎚ 및 405±1㎚ 의 광에 대하여, HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우에 있어서, 파장 405㎚ 의 광에 대한 파면수차의 최량 이미지점 위치를 중심으로 하여 나타낸 파면수차도이다.
도 51 은, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 655㎚ 및 655±1㎚ 의 광에 대하여, DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우에 있어서, 파장 655㎚ 의 광에 대한 파면수차의 최량 이미지점 위치를 중심으로 하여 나타낸 파면수차도이다.
도 52는, 예 7 의 대물 렌즈 (2) 에 관해서, 파장 785㎚ 및 785±1㎚ 의 광에 대하여, CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우에 있어서, 파장 785㎚ 의 광에 대한 파면수차의 최량 이미지점 위치를 중심으로 하여 나타낸 파면수차도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 도면에 따라서 상세히 설명한다. 도 1 은 본 발명의 대물 렌즈의 일 실시예의 구성도이고, 도 3 은 본 발명의 광픽업 장치의 일 실시예의 구성도이고, 도 1, 2는 모두 광축을 지나 광축에 평행한 단면을 광축에 대하여 수직인 방향에서 본 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 특별히 기재하지 않는 경우에는, 치수, 거리 및 간격의 단위는㎜ 로 하고, 방향은 도면 상에서의 방향을 말하는 것으로 한다.
도 1 에 있어서, 2는 본 발명의 대물 렌즈, 2a 는 기준 렌즈, 2b 는 밀착 렌즈, 2d 는 유지틀, 2e 는 기준 렌즈 (2a) 의 광원측의 면 (대물 렌즈 (2) 의 광원측의 면), 2f 는 밀착 렌즈 (2b) 의 광원측의 면 (기준 렌즈 (2a) 의 광디스크측의 면), 2g 는 밀착 렌즈 (2b) 의 광디스크측의 면, 2h 는 밀착 렌즈 (2b) 의 광디스크측에 가장 가까운 면 (밀착 렌즈 (2b) 의 외주에 가까운 면으로 광축 (6) 에 수직인 면 (작동거리의 기준면)), S0 은 광축에 수직인 평면을 기준 평면, P1 은 제 2 면 (2f) 상의 임의의 점, V1 은 제 2 면 (2f) 의 정점 또는 V2 는 제 3 면 (2g) 의 정점, S1 은 점 P1 에 접하는 접평면, θ 는 기준 평면 S0 와 접평면 S1 이 이루는 각이다.
여기서 본 발명에 있어서의 밀착 렌즈는, 도 1 에도 나타나 있는 바와 같이, 광축으로부터 렌즈 주변을 향하여 그 굴절력이 부, 제로 및 정으로 서서히 변화하고 있다.
또, 제 1 면 (2e) 은 기준 렌즈 (2a) 의, 밀착 렌즈 (2b) 측과는 반대측의 면이고, 면 (2e) 을 기준 렌즈 외면 또는 제 1 면이라고 하는 경우도 있다. 또한, 제 2 면 (2f) 은 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측의 면이고, 면 (2f) 을 밀착 렌즈 내면 또는 제 2 면이라고 하는 경우도 있다. 또한, 면 (2g) 은 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면이고, 2g 를 밀착 렌즈 외면 또는 제 3 면이라고 하는 경우도 있다. 제 1 면 (2e), 제 2 면 (2f) 및 제 3 면 (2g) 은, 모두 유효직경 내의 면으로 한다.
기준 렌즈 (2a) 와 밀착 렌즈 (2b) 는, 제 2 면 (2f) 에서 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착되어 있기 때문에, 기준 렌즈 (2a) 의 밀착 렌즈 (2b) 측의 면 중 밀착 렌즈 (2b) 와 접합 또는 접착되어 있는 면도 제 2 면 (2f) 과 같은 또는 거의 동일한 비구면형상을 갖고 있는 것으로 한다.
본 발명의 대물 렌즈 (2) 는, 광정보 기록 매체의 정보기록면에 집광하여, 정보의 기록 또는 재생을 하는 광학계에 사용되는 대물 렌즈이다. 광정보 기록 매체는, 예를 들어, 광디스크 HD, DVD 및 CD 를 들 수 있는데, 이것에 한정되지 않는다.
이하, 광정보 기록 매체로서 HD, DVD 및 CD 를 예로 들어 설명한다.
본 발명에 있어서, HD 를 기록 또는 재생할 때에는, 파장 385∼425㎚ (이하, HD 파장이라고 한다) 의 광을 사용한다. DVD 를 기록 또는 재생할 때에는, 파장 617∼683㎚ 의 광 (이하, DVD 파장이라고 한다) 을 사용한다. CD 를 기록 또는 재생할 때에는, 파장 745∼825㎚ (이하, CD 파장이라고 한다) 의 광을 사용한다.
도 1, 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 는, 광원으로부터의 광을 집광하는 기준 렌즈 (2a) 와, 그 광의 광로상에서 기준 렌즈 (2a) 에 밀착 또는 거의 밀착된 밀착 렌즈 (2b) 를 구비하고 있다.
본원 발명에 있어서, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해서, 밀착 렌즈 (2b) 는 정의 굴절력의 영역과 부의 굴절력의 영역을 갖는다. 밀착 렌즈 (2b) 가 갖는 정의 굴절력과 부의 굴절력은 모두 공통의 광축을 갖는다.
또한, 정점 V1 을 포함하고 또한 정점 V1 근방의 제 2 면 (2f) 의 비구면과, 정점 V2 를 포함하고 또한 정점 V2 근방의 제 3 면 (2g) 으로 구성되는 밀착 렌즈 (2b) 의 부분 (영역 F) 이 부의 굴절력을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 밀착 렌즈 (2b) 의 영역 F 의 주위의 밀착 렌즈 (2b) 의 영역이 정의 굴절력을 갖는 것이 바람직하다.
밀착 렌즈 (2b) 의 재질은 기준 렌즈 (2a) 와는 다른 재질이다. 도 1, 3 에 나타내는 예에 있어서, 광축 (6) 으로부터 멀어질수록 제 2 면 (2f) 의 비구면형상이 기준 렌즈 (2a) 측으로 변위되어 있는 영역을 제 2 면 (2f) 이 갖고 있고, 또한，광축 (6) 으로부터 멀어질수록 제 3 면 (2g) 의 비구면형상이 기준 렌즈 (2a) 와는 반대측으로 변위되어 있는 영역을 제 3 면 (2g) 이 갖고 있다.
그러나, 이것에 한정되지 않고, 광축 (6) 으로부터 멀어질수록 제 2 면 (2f) 의 비구면형상이 기준 렌즈 (2a) 측으로 변위되어 있는 영역을 제 2 면 (2f) 이 갖고 있고, 또는, 광축 (6) 으로부터 멀어질수록 제 3 면 (2g) 의 비구면형상이 기준 렌즈 (2a) 측으로 변위되어 있는 영역을 제 3 면 (2g) 이 갖고 있어도 된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 밀착 렌즈의 각각의 면의 정점 (V1 또는 V2) 으로부터 각각의 면 상을 외주를 향하여 임의의 점 P1 을 이동하는 경우에, 기준 렌즈 (2a) 측 또는 기준 렌즈 (2a) 와는 반대측 중, 광축 (6) 으로부터 멀어질수록 밀착 렌즈 (2b) 의 두께가 두꺼워지는 쪽의 측으로 그 임의의 점이 이동하는 형상을 밀착 렌즈 (2b) 의 양면이 갖고 있고, 또한, 유효직경의 최외주까지 임의의 점 P1 을 이동하는 경우에, θ 의 값과 부호가 변화되고, 또한, 정점 이외의 점에서, θ 가 0°가 되는 점을 밀착 렌즈 (2b) 의 양면이 갖고 있다.
상기 서술한 바와 같이, θ 가 0°가 되는 점을 극치라고 할 때, 도 1 에 나타내는 예에서는, 밀착 렌즈 (2b) 의 양면이 극치를 갖고 있어 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 밀착 렌즈 (2b) 의 한 면이 극치를 갖고 있더라도 사용할 수 있다. 또한, 도 1 에 나타내는 예에서는, 각 면에 극치는 각각 1개이지만, 복수 형성되어 있어도 된다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 기준 평면 S0 는, 제 l 면 (2e) 의 정점에 접하고 있지만, 기준 평면 S0 를 θ 의 기준으로 하는 경우에는, 기준 평면 S0 는, 제 1 면 (2e) 의 정점에 접하고 있지 않아도 된다.
광원 (4) 측에 가장 가까운 극치에 있어서의 밀착 렌즈 (2b) 의 두께가 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 두께보다 두껍고, 또한, 파면수차가 가장 작아지는 두께인 것이 광학특성이 향상되기 때문에 바람직하다. 또, 본 발명의 대물 렌즈는, 광축을 중심으로 하는 회전대칭이다.
유지틀 (2d) 은, 광축 (6) 을 지나 광축 (6) 에 평행한 단면형상이 대략 사각형인 고리띠형상으로 이루어진다. 유지틀 (2d) 은 기준 렌즈 (2a) 의 재질과 동일한 재질이고, 기준 렌즈 (2a) 와 일체로 되어 있다. 유지틀 (2d) 의, 광축 (6) 을 지나 광축 (6) 에 평행한 단면형상은 대략 사각형에 한정되지 않는다. 또한, 유지틀 (2d) 은 필요에 따라 형성되는 것으로, 유지틀 (2d) 을 형성하지 않고, 도 1 에 나타내는 예와 같이, 기준 렌즈 (2a) 의 둘레 가장자리 부분을 유지틀로 사용해도 된다.
본 발명의 대물 렌즈 (2) 가 본 발명의 광픽업 장치에 사용되는 경우에는, 기준 렌즈 (2a) 는 광원측에 배치되는 것이 바람직하다. 기준 렌즈 (2a) 의 양측은 비구면형상을 갖고, 밀착 렌즈 (2b) 의 양면도 비구면형상을 갖는다.
대물 렌즈 (2) 의 외경은 0.5∼5.0㎜φ 이다. 이 경우, 최대의 입사광속경이 4.4㎜φ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 최대의 입사광속경은, 광원으로부터의 광속을 조리개로 압축하지 않는 한, 대물 렌즈의 광원측의 유효직경과 일치한다.
본 발명의 대물 렌즈 (2) 의 외경을 5.0㎜φ 이하로 하는 것은, 소형화, 경량화의 관점에서이다. 본 발명의 대물렌즈 (2) 의 외경의 바람직한 범위는 4.5㎜φ 이하이고, 이 경우의 광원측의 유효직경은 3.8㎜φ 이하가 바람직하다. 또한 본 발명의 대물 렌즈 (2) 의 외경의 보다 바람직한 범위는 4.0㎜φ 이하이고, 이 경우의 광원측의 유효직경은 3.2㎜φ 이하가 바람직하다.
본 발명의 대물 렌즈 (2) 의 외경을 0.5㎜φ 이상으로 한 것은, 0.5㎜φ 미만이면, 제 1 면 (2e) 의 면형상의 곡률이 작아지고, 곡률반경이 0.5㎜R 이상으로 될 가능성이 높아지기 때문에, 금형가공이 용이하고, 가공정밀도가 저하되기 때문이다.
또, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 의 외경이란, 기준 렌즈 (2a) 의 외경이 밀착 렌즈 (2b) 의 외경보다 큰 경우에는 기준 렌즈 (2a) 의 외경을 말하고, 기준 렌즈 (2a) 의 외경이 밀착 렌즈 (2b) 의 외경보다 작은 경우에는, 밀착 렌즈 (2b) 의 외경을 말하는 것으로 한다.
기준 렌즈 (2a) 의 두께와 밀착 렌즈 (2b) 의 두께는, 대물 렌즈 (2) 의 외경에 의해서도 영향을 받지만, 기준 렌즈 (2a) 는 큰 굴절력을 필요로 하기 때문에, 기준 렌즈 (2a) 의 입사면측의 정점곡률 및 형상의 깊이는 커지고, 또한, 기준 렌즈 (2a) 의 둘레 가장자리 두께도 어느 정도의 두께를 확보할 필요가 있기 때문에, 기준 렌즈 (2a) 의 중심 두께는 밀착 렌즈 (2b) 의 두께보다도 두꺼워지는 경향이 있다.
그러나, 대물 렌즈의 작동 거리를 가능한 한 길게 하기 위해서는, 기준 렌즈 (2a) 의 중심 두께는 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 외경 0.5∼5.0㎜φ 의 대물 렌즈에 있어서는, 기준 렌즈 (2a) 의 중심 두께는 약 0.5㎜∼3.0㎜ 가 바람직하다.
밀착 렌즈 (2b) 의 두께 (중심 두께에 한정되지 않는다) 는, 제조하기 쉽게 하기 위해, 또한, 광의 투과손실을 적게 하기 위해 0.0l㎜∼0.5㎜, 특히 0.1∼0.3㎜ 인 것이 바람직하다. 또한, 동일한 이유에 의해, 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 두께는, 0.01∼0.50㎜ 가 바람직하다.
기준 렌즈 (2a) 의 재질 및 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은, 납과 같은 환경에 유해한 재료를 함유하지 않은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 성형시의 금형 수명을 길게 하여, 저렴하고 제작하기 쉽게 하기 위해서도, 기준 렌즈 (2a) 의 재질 및 밀착 렌즈 (2b) 의 재질에 유리를 사용하는 경우에는, 이 유리의 유리전이온도는 550℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 작동거리를 가능한 한 길게 하기 위해서, 기준 렌즈 (2a) 의 재질의, 385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 굴절률은 1.75∼2.20 이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.80∼2.20, 특히 바람직하게는, 1.90∼2.20이다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질로는 광학용의 유리가 바람직하다.
굴절률이 큰 광학용의 유리 재료로는, TeO2, La2O3 및 Ta2O5 등의 고굴절률에 기여하는 성분을 많이 함유하는 유리 재료가 바람직하다. 이 유리 재료는 HD 파장의 광의 흡수율이 작고, HD 파장의 광의 투과율이 우수하기 때문이다.
또한, 이 유리 재료는 550℃ 이하의 유리전이온도를 갖는 것이 많기 때문에, 이 유리 재료를 본 발명의 기준 렌즈 (2a) 에 사용한 경우에, 유리 프레스 성형에 의해 기준 렌즈 (2a) 를 제작할 때, 용이하게 가공할 수 있기 때문이다.
그러나, 이것에 한정되지 않고, HD 파장의 광, DVD 파장의 광 및 CD 파장의 광의 흡수율이 작고, HD 파장의 광의 투과율이 우수한 유리 재료이면, 사용할 수 있다. 또한, 굴절률이 큰 광학용의 유리 재료로는, 가능한 한 납을 함유하지 않은 유리 재료가 보다 바람직하다. 납을 함유하지 않은 유리 재료는, 납이 HD 파장의 광의 흡수율이 크기 때문에, HD 파장의 광의 투과율이 우수하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 기준 렌즈 (2a) 에 사용하는 유리 재료로는, TeO2, La2O3 및 Ta2O5 등의 고굴절률에 기여하는 성분을 대부분 많이 함유하는 유리 재료이고 납을 함유하지 않은 유리 재료가 보다 바람직하다.
밀착 렌즈 (2b) 의 재질의, 385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 굴절률은 1.20∼2.20 이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.30∼1.70, 특히 바람직하게는 1.40∼1.60 이다. 기준 렌즈 (2a) 와 조합을 고려하는 경우, 밀착 렌즈 (2b) 의 비구면형상을 완만하게 하여 가공하기 쉽게 하기 때문이다.
밀착 렌즈 (2b) 의 재질로는, 385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대하여 고투과율을 갖고, 또한, 기준 렌즈 (2a) 에 대하여 밀착성이 우수한, 광학 유리 재료 또는 합성 수지 재료가 바람직하다. 또한, 이 합성 수지 재료 중에서도, 저분산성, 고투과율, 내원성, 내수성 등이 양호한 재료인 것이 바람직하다. 광픽업 장치용의 대물 렌즈로서 구비하는 것이 바람직한 조건이기 때문이다.
밀착 렌즈 (2b) 의 재질에 사용하는 합성 수지 재료의 예로서, 폴리올레핀계 합성 수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 아크릴, PMMA (폴리메틸메타크릴레이트), 올레핀계 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다.
이들 합성 수지 재료 중에서, 폴리올레핀계 합성 수지가 바람직하다. 폴리올레핀계 합성 수지 중에는, 폴리올레핀계 합성 수지의 2㎜ 두께의 판상체를 투과하는 400㎚ 이상의 파장의 광투과율도 약 90% 로 높은 것도 있기 때문이다. 이 폴리올레핀계 합성 수지에는 HD 파장의 광에서의 굴절률이 1.5597 인 것도 있어, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질로서 적합하다.
불소수지인 아사히가라스사 제조 사이톱 (상표) 은, 저굴절률이기 때문에, 설계하는 데에 있어서, 밀착 렌즈 (2b) 에 저굴절률이 요구되는 경우에는, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질로서 사용하는 것이 바람직하다.
기준 렌즈 (2a) 에 밀착 렌즈 (2b) 를 접착할 때, 접착제를 사용하는 경우에는, 기준 렌즈 (2a) 와 밀착 렌즈 (2b) 사이에 접착제로 이루어지는 접착층이 개재되기 때문에, 광학설계를 할 때에는, 이 접착층의 두께 및 굴절률을 고려하는 것이 바람직하다. 이 접착제로 이루어지는 접착층의 두께는, 가능한 한 대물 렌즈 (2) 의 광학특성에 영향을 주지 않기 때문에 0.01∼20㎛, 특히 0.01∼10㎛ 이 바람직하다.
본 발명의 대물 렌즈 (2) 의 최외주부 (도 1에 나타내는 예에서는, 유지틀 (2d)) 은, 강도를 높이기 위해 유리 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 대물 렌즈의 외경은 소형화하기 위해, 5.0㎜φ 이하, 특히 4.0㎜φ 이하가 바람직하다.
그러나, 광픽업 장치에 본 발명의 대물 렌즈 (2) 를 장착하는 경우에는, 대물 렌즈 (2) 를 고정할 때, 편심이 생기기 때문에, 광원으로부터의 광속을 확보하여, 사용하는 대물 렌즈 (2) 의 비구면을 유효하게 활용하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 대물 렌즈 (2) 의 외경을 5.0㎜φ 이하로 하는 경우, 입사광속경은 4.2㎜φ 이하로 작게 하는 것이 바람직하고, 작동거리가 작아지는 경향이 있다. 또한, 대물 렌즈 (2) 의 외경을 4.0㎜φ 이하로 하는 경우, 입사광속경은 3.2㎜φ 이하로 작게 하는 것이 바람직하고, 작동거리가 보다 작아지는 경향이 있다.
특히, CD 파장의 광을 사용하여 CD 를 기록 또는 재생할 때에는, CD 보호층의 두께는 1.2㎜ 로 두껍기 때문에, 작동거리는 0.3㎜ 미만이 되는 경우가 있고, 오토포커스 장치가 작동할 때에 대물 렌즈와 그 기록보호층이 접촉할 우려가 있다.
따라서, 본 발명에 있어서, 대물 렌즈 (2) 의 외경이 0.5∼5.0㎜φ 인 경우, 광원으로부터의 광의 입사광속경 E, 상기 대물 렌즈와 광정보 기록 매체와의 사이의 작동거리 L 과의 사이에, 광원으로부터의 광의 파장이 HD 파장인 경우, L/E≥1/6, 광원으로부터의 광의 파장이 DVD 파장인 경우, L/E≥1/6, 광원으로부터의 광의 파장이 CD 파장인 경우, L/E≥1/10 이 성립하도록 기준 렌즈 (2a) 의 굴절률, 기준 렌즈 (2a) 의 비구면형상, 밀착 렌즈 (2b) 의 굴절률 및 밀착 렌즈 (2b) 의 비구면형상이 설정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 L/E 의 범위를 얻기 위해, 대물 렌즈 (2) 의 외경이 0.5∼5.0㎜φ 인 경우에는, HD 파장에서의 기준 렌즈 (2a) 의 굴절률이 1.80∼2.20, 특히 1.90∼2.20 이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 대물 렌즈 (2) 의 외경이 5.0㎜φ 이하이더라도, 설계상, 대물 렌즈 (2) 에 입사되는 광속의 사이즈를 외경에 가까워지도록 크게 하면, 긴 작동거리를 얻을 수 있다.
그러나, 대물 렌즈 (2) 를 광픽업 장치에 확실하게 장착하여, 고정하기 위해서는, 대물 렌즈 (2) 의 유효직경 외의 주변부 또는 유지틀 (2d) 의 크기 및 면적을 충분히 취하는 것이 바람직하다.
대물 렌즈 (2) 의 입사측의 유효직경으로는, 외경 4.5∼5.0㎜φ 의 대물 렌즈 (2) 에서는, 입사광속경은 3.2∼4.2㎜φ, 대물 렌즈 (2) 의 입사측의 면 직경은 3.5∼4.5㎜φ 가 바람직하다.
또한, 외경 4.0㎜φ 이상, 또한, 외경 4.5㎜φ 미만의 대물 렌즈 (2) 에서는, 입사광속경은 2.8∼3.4 ㎜φ, 대물 렌즈의 입사측의 면 직경은 3.0∼3.6㎜ φ 가 바람직하다.
또한, 이것보다 유효직경을 크게 하여, 대물 렌즈 (2) 의 렌즈면 직경을 크게 하여 긴 작동거리를 얻고자 하면, 유지틀 (2d) 의 형상이 너무 작아져, 광픽업 장치에 장착 고정한 경우에, 서보 구동 신뢰성이 저하되는 문제가 생길 우려가 있다.
본 발명의 대물 렌즈의 광디스크측의 개구수 (NA) 에 관해서는, HD 파장의 광을 사용하여 HD 를 기록 또는 재생할 때에는, NA 는 0.80∼0.87, 특히 0.83∼0.87 이 바람직하다. 또, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD 를 기록 또는 재생할 때에는, NA 는 0.60∼0.67, 특히 0.63∼0.67 이 바람직하다. 또한, CD 파장의 광을 사용하여 CD 를 기록 또는 재생할 때에는, NA 는 0.40∼0.53, 특히 0.45∼0.53 이 바람직하다.
대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 제 1 면 (2e) 의 정점에서의 곡률반경은 0.2∼8.0㎜ 인 것이 바람직하다. 또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 제 1 면 (2e) 의 정점에서의 곡률반경 R1 과 입사광속경 E 사이에,
0.2≤E/R1≤8.0,
이 성립되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는, 0.5≤E/R1≤5.0 이고, 특히 바람직한 범위는 0.8≤E/R1≤2.0 이다.
광원으로부터 출사하여 상기 대물 렌즈에 입사되는 광의 파장이 중심파장, 예를 들어 청색 레이저의 파장 405㎚ 으로부터 ±1㎚ 변동할 때, 파면수차의 평방 제곱 평균치에 있어서의 최량 이미지점 위치의 변동이 ±0.2㎛ 이하 인 대물 렌즈로 하는 것이 파장 분산 성능이 우수하고 바람직하다. 최량 이미지점 위치의 변동이 ±0.1㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 최량 이미지점 위치의 변동이 ±0.05㎛ 이하인 것이, 파장 분산 성능이 더욱 우수하여 특히 바람직하다.
또한, 광원으로부터의 광의 중심파장이 HD 의 기록 또는 재생하는 경우의 385∼425㎚, DVD 의 기록 또는 재생하는 경우의 617∼683㎚, 또는 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 745∼825㎚ 의 어느 하나의 범위에 있는 경우, 상기 중심파장이 ±1㎚ 변동할 때, 파면수차의 평방 제곱 평균치에 있어서의 최량 이미지점 위치의 변동이 ±0.1㎛ 이하로 되도록, 상기 기준 렌즈의 굴절률이, 상기 밀착 렌즈의 굴절률보다도 작게 되어 있는 대물 렌즈로 하는 것이 바람직하다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 상기 극치에 있어서의 밀착 렌즈 (2b) 의 두께 t1 과 밀착 렌즈의 중심 두께 t0 사이에,
t0+(t0/2) <t1<4·to,
가 성립되는 것이 바람직하다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 제 1 면 (2e) 의 유효직경의 반경 h1max 와 제 1 면 (2e) 의 유효직경의 최대깊이 Z1max 사이에,
Z1max<h1max,
가 성립되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는,
Z1max≤(4/5)·h1max,
이고, 특히 바람직한 범위는,
Z1max≤(2/3)·h1max 이다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 제 2 면 (2f) 의 유효직경의 반경 h2max 와 제 2 면 (2f) 의 유효직경의 최대깊이 z2max 사이에,
0<Z2max<h2max/2,
가 성립되는 것이 바람직하다.
이 경우는, 기준 렌즈의 굴절률이 밀착 렌즈의 굴절률보다 작다는 조건이 성립되고 있다.
또한, 제 2 면 (2f) 의 유효직경의 반경 h2max, 와 제 2 면 (2f) 의 유효직경의 최대깊이 z2max 사이에,
h2max/10≤z2max<h2max/2,
가 성립되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는, h2max/8≤Z2max≤ h2max/3 이고, 특히 바람직한 범위는, h2max/6≤z2max≤h2max/4 이다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 제 3 면 (2g) 의 유효직경의 반경 h3max 와 제 3 면 (2g) 의 유효직경의 최대깊이 Z3max 사이에,
h3max/12≤z3max<h3max/3,
이 성립되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 h3max/10≤z3max≤h3max/4 이고, 특히 바람직한 범위는, h3max/8≤Z3max≤h3max/5 이다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 제 1 면 (2e) 의 정점에서의 곡률반경 R1 (㎜) 과 기준 렌즈의 재질의 굴절률 n1 사이에,
0.1≤(n1-1)/R1≤5.0,
이 성립되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는, 0.2≤(n1-1)/R1≤3.0 이고, 특히 바람직한 범위는, 0.3≤(n1-1)/R1≤ 1.0 이다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 기준 렌즈 (2a) 의 굴절력 ψ1 과 385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 밀착 렌즈 (2b) 의 굴절력 ψ2 사이에,
0.3≤ψ1≤5.0, -5.0≤ψ2≤-0.2, 또한, ｜ψ1+ψ2｜≤4.0 이 성립되는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는, 0.4≤ψ1≤4.0, -4.0≤ψ22≤-0.3, 또한 ｜ψ1+ψ2｜≤3.0 이고, 특히 바람직한 범위는, 0.5≤ψ1≤3.0, -3.0≤ψ2≤-0.4, 또한, ｜ψ1+ψ2｜≤ 2.0 이다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 밀착 렌즈 (2b) 의 유효직경 내에서, 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 두께가 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 이외의 부분의 두께보다 얇고, 또한, 파면수차가 가장 작아지는 두께인 것이 바람직하다.
또한, 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키기 위해, 밀착 렌즈 (2b) 의 유효직경의 최외주부의 두께가 상기 극치의 부분의 밀착 렌즈 (2b) 의 두께보다 얇고, 또한, 파면수차가 가장 작아지는 두께인 것이 바람직하다.
도 3 에 나타내는, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 를 사용한 광픽업 장치에 관해서 설명한다. 도 3 에 있어서, 4 는 광원, 5 는 보조 렌즈, 6 은 광축, 8 은 입사 동공면, 9 는 조리개, 14 는 수광소자, 30 은 HD, 30a 는 HD (30) 의 정보기록면 (이하, HD 정보기록면이라고 한다), 30b 는 HD (30) 의 보호층 (이하, HD 보호층이라고 한다), 40 은 DVD, 40a 는 DVD (40) 의 정보기록면 (이하, DVD 정보기록면이라고 한다), 40b 는 DVD (40) 의 보호층 (이하, DVD 보호층이라고 한다), 50 은 CD, 50a 는 CD (50) 의 정보기록면 (이하, CD 정보기록면이라고 한다), 50b 는 CD (50) 의 보호층 (이하, CD 보호층이라고 한다), WDH 는 HD (30) 을 기록 또는 재생하는 경우의 작동거리, WDD 는 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 작동거리, WDC 는 CD (50) 을 기록 또는 재생하는 경우의 작동거리이다. 작동거리는 대물 렌즈 (2) 와 광디스크와의 최단 간격이고, 전술한 L 에 상당한다. 입사 동공면 (8) 은 제 1 면 (2e) 의 정점에 접한다.
또, 작동거리 WDH, 작동거리 WDD 및 작동거리 WDC 는, 광디스크측의 밀착 렌즈 (2b) 의 면 (유효직경에 한정되지 않는다) 에서 광디스크측에 가장 가까운 부분 (도 3에 나타내는 예에서는 면 (2h)) 과 광디스크와의 간격이 된다. 따라서, 밀착 렌즈 (2b) 의 광디스크측의 면 중에서 정점이 광디스크측에 가장 가까운 부분인 경우에는, 이 정점과 광디스크와의 간격이 된다. 도 3 에 나타내는 예에서는, 밀착 렌즈의 광디스크측의 면 중 밀착 렌즈의 둘레 가장자리부에 가까운 부분 (유효직경 이외의 면) 이 광디스크측에 가장 가까운 부분이기때문에, 각 작동거리는 이 부분과 광디스크와의 간격이 된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 기준 렌즈 (2a) 가 광원 (4) 측에 배치되어 있고, 밀착 렌즈 (2b) 가 광디스크측에 배치되어 있다. 이러한 방향으로 대물 렌즈 (2) 가 배치되어 있는 것이 대물 렌즈 (2) 의 광학특성을 향상시키는 점에서 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 기준 렌즈 (2a) 가 광디스크측에 배치되어 있고, 밀착 렌즈 (2b) 가 광원 (4) 측에 배치되어 있더라도 사용할 수 있다.
또한, 도 3 에 있어서, 31 은 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 유효직경 내의, 광축 (6) 이외의 광로를 통과하는 임의의 광선, 32 는 입사 동공면 (8) 과 광선 (31) 과의 교점, 33 은 제 1 면 (2e) 과 광선 (31) 과의 교점, 34 는 제 2 면 (2f) 과 광선 (31) 과의 교점, 35 는 제 3 면 (2g) 과 광선 (31) 과의 교점, 36 은 보호층 (30b) 의 광원측의 면과 광선 (31) 과의 교점, 37 은 HD 정보기록면 (30a) 과 광선 (31) 과의 교점이다.
또한, 도 3 에 있어서, 41 은 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 유효직경 내의, 광축 (6) 이외의 광로를 통과하는 임의의 광선, 42 는 입사 동공면 (8) 과 광선 (41) 과의 교점, 43 은 제 1 면 (2e) 과 광선 (41) 과의 교점, 44 는 제 2 면 (2f) 과 광선 (41) 과의 교점, 45 는 제 3 면 (2g) 과 광선 (41) 과의 교점, 46 은 보호층 (40b) 의 광원측의 면과 광선 (41) 과의 교점, 47 은 DVD 정보기록면 (30a) 과 광선 (41) 과의 교점이다.
또한, 도 3 에 있어서, 51 은 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 유효직경 내의, 광축 (6) 이외의 광로를 통과하는 임의의 광선, 52 는 입사 동공면 (8) 과 광선 (51) 과의 교점, 53 은 제 1 면 (2e) 와 광선 (51) 과의 교점, 54 는 제 2 면 (2f) 과 광선 (51) 과의 교점, 55 는 제 3 면 (2g) 과 광선 (51) 과의 교점, 56 은 보호층 (50b) 의 광원측의 면과 광선 (51) 과의 교점, 57 은 CD 정보기록면 (50a) 과 광선 (51) 과의 교점이다.
이하, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 를 도 3 에 나타내는 광픽업 장치에 사용한 경우에 관해서 생기는 광학현상을 이하에 설명하고, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 와 종래의 대물 렌즈 (예를 들어 도 2 에 나타내는 대물 렌즈 (62)) 에서 생기는 광학현상의 차이에 관해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 특별히 기재하지 않는 경우에는, 기준 렌즈는 기준 렌즈 (2a) 또는 기준 렌즈 (62a) 를 말하는 것으로 하고, 밀착 렌즈는 밀착 렌즈 (2b) 또는 밀착 렌즈 (62b) 를 말하는 것으로 한다.
HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 광원 (4) 으로부터의 HD 파장의 광은, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2), HD 보호층 (30b) 의 순서로 투과하여 HD 정보기록면 (30a) 에 집광되어 빔 스폿이 형성된다. HD 정보기록면 (30a) 에 의해 반사된 광은, HD 보호층 (30b), 대물 렌즈 (2), 보조 렌즈 (5) 의 순서로 투과하여 수광소자 (14) 에 집광된다. 이 경우, 보조 렌즈 (5) 를 투과한 후의 광선 (31) 은, 교점 (32), 교점 (33), 교점 (34), 교점 (35), 교점 (36), 교점 (37) 의 순서로 통과하여 HD 정보기록면 (30a) 에 집광되고, HD 정보기록면 (30a) 에 의해 반사된 광은 통과하여 오는 광로를 되돌아가는 것으로 된다.
DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 광원 (4) 으로부터의 DVD 파장의 광은, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2), DVD 보호층 (40b) 의 순서로 투과하여 DVD 정보기록면 (40a) 에 집광되어 빔 스폿이 형성된다. DVD 정보기록면 (40a) 에 의해 반사된 광은, DVD 보호층 (40b), 대물 렌즈 (2), 보조 렌즈 (5) 의 순서로 투과하여 수광소자 (14) 에 집광된다. 이 경우, 보조 렌즈 (5) 를 투과한 후의 광선 (41) 은, 교점 (42), 교점 (43), 교점 (44), 교점 (45), 교점 (46), 교점 (47) 의 순서로 통과하여 DVD 정보기록면 (30a) 에 집광되고, DVD 정보기록면 (30a) 에 의해 반사된 광은 통과하여 오는 광로를 되돌아가는 것으로 된다.
CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우, 광원 (4) 으로부터의 CD 파장의 광은, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2), CD 보호층 (50b) 의 순서로 투과하여 CD 정보기록면 (50a) 에 집광되어 빔 스폿이 형성된다. CD 정보기록면 (50a) 에 의해 반사된 광은, CD 보호층 (50b), 대물 렌즈 (2), 보조 렌즈 (5) 의 순서로 투과하여 수광소자 (14) 에 집광된다. 이 경우, 보조 렌즈 (5) 를 투과한 후의 광선 (51) 은, 교점 (52), 교점 (53), 교점 (54), 교점 (55), 교점 (56), 교점 (57) 의 순서로 통과하여 CD 정보기록면 (50a) 에 집광되고, CD 정보기록면 (50a) 에 의해 반사된 광은 통과하여 오는 광로를 되돌아가는 것으로 된다.
본 발명의 대물 렌즈 (2) 및 본 발명의 광픽업 장치는, 도 3 의 실시예에 한정되지 않고, 예를 들어, 광원 (4) 및 수광소자 (14) 는 도 3 에 나타내는 위치에 배치되어 있지 않아도 된다. 또한, 하프 미러 및 빔 스플리터 등의 광학매체가 광축 (6) 상에 배치되어 있어도 된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 1개의 광원 (4) 이, HD 파장, DVD 파장, CD 파장의 각각의 광을 발광하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, HD 파장, DVD 파장, CD 파장의 각각의 광을 따로따로의 광원에 의해 발광시켜도 된다. 또한, HD 파장, DVD 파장, CD 파장의 각각의 광을 따로따로의 광원에 의해 발광시킨 경우에는, 각각의 광원이 광원 (4) 과 같은 위치에 배치되어 있지 않아도 된다. 광원 (4) 과는 별도의 광원이 광축 (6) 이외의 위치에 배치되어 있는 경우에는, 별도의 광원으로부터의 광을 광축 (6) 상에 배치되어 있는 하프 미러등의 광학매체에 의해서 보조 렌즈 (5)에 조사하도록 해도 된다.
HD 파장의 광으로는 청색 레이저광이 통상 사용된다. DVD 파장의 광으로는 적색 레이저광이 통상 사용된다. CD 파장의 광으로는 적색 레이저광이 통상 사용된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 수광소자 (14) 가 광원 (4) 과 동일한 위치에 배치되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 광축 (6) 상에 하프 미러 등의 광학매체를 배치하고, 이 광학매체에 의해 광정보 기록 매체로부터의 반사광을, 광축 (6) 상 이외의 위치에 배치되어 있는 수광소자 (14) 에 집광시키도록 해도 된다. 즉, 도 13 에 나타내는 예에서는, 광원 (4) 의 위치와 수광소자 (14) 의 위치가 동일 위치에 나타나 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 하프 미러 등의 광학매체를 사용하여, 광원 (4) 의 위치와 수광소자 (14) 의 위치를 따로따로의 위치에 배치해도 된다.
또한, 1개의 수광소자 (14) 가, HD 파장, DVD 파장, CD 파장의 각각의 광을 수광하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, HD 파장, DVD 파장, CD 파장의 각각의 광을 따로따로의 수광소자 (14) 에 의해 수광시켜도 된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, HD (30) 또는 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 광원 (4) 으로부터의 광을 보조 렌즈 (5) 에 의해 평행광으로 하여 대물 렌즈 (2) 를 투과시켜 HD (30) 의 정보기록화 또는 DVD (40) 의 정보기록면에 집광시키고, HD 정보기록면 (30a) 또는 DVD 정보기록면 (40a) 에서의 반사광을 대물 렌즈 (2) 를 투과시키고 수광소자 (14) 에 조사시켜 HD 정보기록면 (30a) 또는 DVD 정보기록면 (40a) 의 데이터를 기록 또는 재생하고 있다.
또한, 도 3 에 나타내는 예에서는, CD 를 기록 또는 재생할 때에는, 광원 (4) 으로부터의 광을 발산광으로서 대물 렌즈 (2) 에 입사시키고, 대물 렌즈 (2) 를 투과시켜 CD 정보기록면 (50a) 에 집광시키고, CD (50) 로부터의 반사광을 대물 렌즈 (2) 를 통해 수광소자 (14) 에 조사시켜 CD 정보기록면 (50a) 의 데이터를 기록 또는 재생한다.
즉, 도 3 에 나타내는 예에서는, HD (30) 또는 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 는 콜리메이터 렌즈로서 기능하고 있고, CD 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 는 콜리메이터 렌즈로서 기능하지 않고, 광원 (4) 으로부터의 광이 보조 렌즈 (5)에 입사되면 보조 렌즈 (5) 를 투과하여 광은 발산광이 되도록 보조 렌즈 (5) 의 사양이 설정되어 있다. 이 경우, HD (30) 또는 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 대물 렌즈 (2) 는 무한계 렌즈로서 기능하고 있고, CD 를 기록 또는 재생할 때에는, 대물렌즈 (2) 는 유한계 렌즈로서 기능하고 있다.
보조 렌즈 (5) 가 1개의 렌즈로 HD (30) 또는 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때 콜리메이터 렌즈로서 기능하고, 또한 CD 를 기록 또는 재생할 때 발산광을 출사하는 기능을 갖는 것이면, 이 보조 렌즈 (5) 를 사용하면 된다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 로서 HD 용의 것을 사용하고, DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 로서 DVD 용의 것을 사용하고, CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, CD 용의 것을 사용해도 된다. 즉, 다른 종류의 광디스크마다 보조 렌즈 (5) 를 교환해도 된다.
도 3 에는 기재되어 있지 않지만, HD (30) 또는 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 광원 (4) 으로부터의 광을 콜리메이터 렌즈에 의해 평행광으로 하여 대물 렌즈 (2) 에 조사시키고, 또한, CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 광원 (광원 (4) 이외의 광원도 포함한다) 으로부터의 광을 콜리메이터 렌즈를 통하지 않고 직접 또는 하프 미러, 빔 스플리터 등의 광학 매체를 통해 대물 렌즈 (2) 에 조사시켜도 된다.
조리개 (9) 는 개구수를 변화시키는 기능을 갖는다. 조리개 (9) 를 설치하는 이유는, 기록 또는 재생할 때, HD (30), DVD (40) 또는 CD (50) 각각 사용되는 개구수가 다른 경우, 조리개 (9) 에 의해 개구수를 조정하기 위해서이다.
조리개 (9) 에는, 기계적 조리개, 광학적 조리개가 있고, 특별히 한정되지 않는다. 기계적 조리개의 예로서, 개구수에 대응하는 직경의 구멍을 갖는 판상체를 복수장 준비하여 교환하는 수단 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 밀착 렌즈 (2b) 는, 극치를 하나 이상 갖는 것이 바람직하다. 이것에 대하여, 도 2 에 나타내는 대물 렌즈 (62) 의 밀착 렌즈 (2b) 는, 극치를 갖고 있지 않다.
이하, 도 3 에 나타내는 예에 따라, 본 발명에 있어서의 광학현상을 설명한다. 기준 렌즈의 중심 두께 (광축상 간격) 을 t2, 밀착 렌즈의 중심 두께 (광축상의 간격) 을 t3, 기준 렌즈의 재질의 HD 파장의 광에 대한 굴절률을 na2, 기준 렌즈의 재질의 DVD 파장의 광에 대한 굴절률을 nb2, 기준 렌즈의 재질의 CD 파장의 광에 대한 굴절률을 nc2 로 한다. 또한, 밀착 렌즈의 재질의 HD 파장의 광에 대한 굴절률을 na3, 밀착 렌즈의 재질의 DVD 파장의 광에 대한 굴절률을 nb3, 밀착 렌즈의 재질의 CD 파장의 광에 대한 굴절률을 nc3 으로 한다.
대물 렌즈 (밀착 렌즈) 와 HD (30) 의 광축상의 간격을 ta4, HD 보호층 (30b) 의 두께를 ta5, 굴절률을 na5 로 하고, 대물 렌즈의 전후의 매체는 공기이고, 공기의 굴절률은 1.0 으로 할 때, HD 파장의 광을 사용하여 HD 를 기록 또는 재생할 때에는, 광축 (6) 상에서 입사 동공면 (8) 으로부터 HD 정보기록면 (30a) 까지의 광로길이 AP0 는, 이하의 (1) 식으로 표시된다.
AP0=na2·t2+na3·t3+ta4+na5·ta5 … (1)
DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 대물 렌즈와 DVD (40) 와의 광축상의 간격을 tb4, DVD 보호층 (40b) 의 두께를 tb5, 굴절률을 nb5 로 할 때, 광축 (6) 상에서 입사 동공면 (8) 으로부터 DVD 정보기록면 (40a) 까지의 광로길이 BP0 는, 이하의 (2) 식으로 표시된다.
BP0=nb2·t2+nb3·t3+tb4+nb5·tb5 … (2)
CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 대물 렌즈와 CD (50) 와의 광축상의 간격을 tc4, CD 보호층 (50b) 의 두께를 tc5, 굴절률을 nc5 로 할 때, 광축 (6) 상에서 입사 동공면 (8) 으로부터 CD 정보기록면 (50a) 까지의 광로길이 CP0 는, 식 (3) 으로 표시된다.
CP0=nc2·t2+nc3·t3+tc4+nc5·tc5 … (3)
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에는, 교점 (32) 부터 교점 (33) 까지의 거리를 ti1, 교점 (33) 부터 교점 (34) 까지의 거리를 ti2, 교점 (34) 부터 교점 (35) 까지의 거리를 ti3, 교점 (35) 부터 교점 (36) 까지의 거리를 ti4, 교점 (36) 부터 교점 (37) 까지의 거리를 ti5 로 할 때, 전술한 매체의 굴절률의 정의를 사용하고, 광선 (31) 의 입사 동공면 (8) 으로부터 HD 정보기록면 (30a) 까지의 광로길이 APi 는, 식 (4) 로 표시된다.
APi=ti1+na2·ti2+na3·ti3+ti4+na5·ti5 … (4)
DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 교점 (42) 부터 교점 (43) 까지의 거리를 tj1, 교점 (43) 부터 교점 (44) 까지의 거리를 tj2, 교점 (44) 부터 교점 (45) 까지의 거리를 tj3, 교점 (45) 부터 교점 (46) 까지의 거리를 tj4, 교점 (46) 부터 교점 (47) 까지의 거리를 tj5 로 할 때, 전술한 매체의 굴절률의 정의를 사용하고, 광선 (41) 의 입사 동공면 (8) 부터 DVD 정보기록면 (40a) 까지의 광로길이 BPj 는, 다음 식으로 표시된다.
BPj=tj1+nb2·tj2+nb3·tj3+tj4+nb5·tj5 … (5)
CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 교점 (52) 부터 교점 (53) 까지의 거리를 tk1, 교점 (53) 부터 교점 (54) 까지의 거리를 tk2, 교점 (54) 부터 교점 (55) 까지의 거리를 tk3, 교점 (55) 부터 교점 (56) 까지의 거리를 tk4, 교점 (56) 부터 교점 (57) 까지의 거리를 tk5 로 할 때, 전술한 매체의 굴절률의 정의를 사용하여, 광선 (51) 의 입사 동공면 (8) 부터 CD 정보기록면 (50a) 까지의 광로길이 CPk 는 식 (6) 으로 표시된다.
CPk=tk1+nc2·tk2+nc3·tk3+tk4+nc5·tk5 … (6)
광축 (6) 과 HD 정보기록면 (30a) 과의 교점을 30p 로 할 때, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 HD 보호층 (30b) 을 포함하는 광학계가 무수차이면, 교점 (37) 은 교점 (30p) 에 일치하고, 광로길이 APi 는 광로길이 APo 에 동일해진다. 그러나, 실제로는, 수차가 존재하기 때문에 식 (7) 로 나타내는 광로길이차 Wai 가 생긴다.
Wai=APi-APo … (7)
광로길이차 Wai 는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 HD 보호층 (30b) 를 포함하는 광학계의 파면수차로 간주할 수 있다. 또한, 보조 렌즈 (5) 에서 생기는 파면수차는 무시할 수 있을 정도로 대물 렌즈와는 독립적으로 작게 할 수 있기 때문에 생략하는 것으로 하고, 이 광학계의 파면수차는 이하 같이 된다.
광로길이차 Wbi 는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 HD 보호층 (30b) 을 포함하는 광학계에서, 근사적으로 대물 렌즈 (2) 에서 생기는 파면수차와 HD 보호층 (30b) 에서 생기는 파면수차와의 합의 파면수차로 간주할 수 있다.
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때의 RMS 파면수차에 관해서는, 식 (8) 과 같은 파면수차의 평방 제곱 평균치 Wa 를 RMS 파면수차로서, 사용되는 HD 파장 λH 를 단위로 하여 표시된다.
Wa= (< (Wai)2> - <Wai>2)1/2 … (8),
식 (8) 에 있어서, <Wai> 는, i 개의 광선의 파면수차 (계산치) 의 평균치, <(Wai)2> 는, i 개의 광선의 파면수차 (계산치) 의 평방 제곱 평균치이다.
광학계의 마레샬의 조건으로부터, Wa 의 값이 0.07λH 이하이면, 회절 한계가 양호한 파면수차가 얻어지는 대물 렌즈이다. 즉, 양호한 성능의 대물 렌즈를 얻기 위해서는, 다수인 i 개의 광선의 광로길이차 Wai 를 작게 하여, 각 광로길이차 Wai 의 편차를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
도 3 의 예에 있어서, 광축 (6) 과 DVD 정보기록면 (40a) 과의 교점을 40p 로 할 때, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 DVD 보호층 (40b) 을 포함하는 광학계가 무수차이면, 교점 (47) 은 교점 (40p) 에 일치하고, 광로길이 BPj 는 광로길이 BPo 에 동일해진다. 그러나, 실제로는, 수차가 존재하기 때문에, 식 (9) 로 나타내는 광로길이차 Wbj 가 생긴다.
Wbj= BPj-BPo … (9)
광로길이차 Wbj 는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 DVD 보호층 (40b) 을 포함하는 광학계의 파면수차로 간주할 수 있다. 또한, 보조 렌즈 (5) 에서 생기는 파면수차는 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있기 때문에 생략하는 것으로 하고, 이 광학계의 파면수차는 이하와 같이 된다.
광로길이차 Wbj 는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 DVD 보호층 (40b) 을 포함하는 광학계에서, 근사적으로 대물렌즈 (2) 에서 생기는 파면수차와 DVD 보호층 (40b) 에서 생기는 파면수차와의 합의 파면수차로 간주할 수 있다.
광로길이차 Wbj 가 생기기 때문에, 어떤 크기의 스폿 이미지가 DVD 정보기록면 (40a) 에 형성된다. 이 스폿 이미지의 치수가 작으면 작을 수록, 파면수차가 적은 이상적인 대물 렌즈가 된다.
즉, DVD 파장 λD 를 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때의 RMS 파면수차 Wb 에 관해서는, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때의 RMS 파면수차를 구한 수법과 같은 수법으로, 식 (10) 이 성립한다.
Wb= (<(Wbj)2> - <Wbj>2)1/2 … (10)
식 (10) 에 있어서, <Wbj> 는, j 개의 광선의 파면수차 (계산치) 의 평균치, <(Wbj)2> 는, i 개의 광선의 파면수차 (계산치) 의 평방 제곱 평균치이다. 광학계의 마레샬 조건으로부터, Wb 의 값이 0.07λD 이하이면, 회절 한계가 양호한 파면수차가 얻어지는 대물 렌즈이다. 즉, 양호한 성능의 대물 렌즈를 얻기 위해서는, 다수인 j 개의 광선의 광로길이차 Wbj 를 작게 하여, 각 광로길이차 Wbj 의 편차를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
도 3 의 예에 있어서, 광축 (6) 과 CD 정보기록면 (50a) 과의 교점을 50p 로 할 때, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 CD 보호층 (50b) 를 포함하는 광학계가 무수차이면, 교점 (57) 은 교점 (50p) 에 일치하고, 광로길이 CPk 는 광로길이 CPo 에 동일해진다. 그러나, 실제로는, 수차가 존재하기 때문에, 식 (11) 로 나타내는 광로길이차 WCk 가 생긴다.
WCk=CPk-CPo … (11)
광로길이차 WCk 는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 CD 보호층 (50b) 을 포함하는 광학계의 파면수차로 간주할 수 있다. 또한, 보조 렌즈 (5) 에서 생기는 파면수차는 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있기 때문에 생략하는 것으로 하고, 이 광학계의 파면수차는 이하와 같이 된다.
광로길이차 WCk 는, 보조 렌즈 (5), 대물 렌즈 (2) 및 CD 보호층 (50b) 을 포함하는 광학계에서, 근사적으로 대물 렌즈 (2) 에서 생기는 파면수차와 CD 보호층 (50b) 에서 생기는 파면수차와의 합의 파면수차로 간주할 수 있다.
광로길이차 WCk 가 생기기 때문에, 소정 크기의 스폿 이미지가 CD 정보기록면 (50a) 에 형성된다. 이 스폿 이미지의 치수가 작으면 작을수록, 파면수차가 적은 이상적인 대물 렌즈로 된다.
즉, CD 파장 λc 를 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때의 RMS 파면수차 Wc 에 관해서는, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때의 RMS 파면수차를 구한 수법과 동일한 수법으로, 식 (12) 이 성립된다.
WC= (<(WCk)2> - <WCk>2)1/2 … (12)
식 (12) 에 있어서, <WCk> 는, k 개의 광선의 파면수차 (계산치) 의 평균치, <(WCk)2> 는, k 개의 광선의 파면수차 (계산치) 의 평방 제곱 평균치이다.
광학계의 마레샬 조건으로부터, Wc 의 값이 0.07λc 이하이면, 회절 한계가 양호한 파면수차가 얻어지는 대물 렌즈이다. 즉, 양호한 성능의 대물 렌즈를 얻기 위해서는, 다수인 k 개의 광선의 광로길이차 WCk 를 작게 하고, 각 광로길이차 WCk 의 편차를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, HD, DVD 및 CD 를 기록 또는 재생하는 광학계에 사용할 수 있는 대물 렌즈를 얻기 위해서는, RMS 파면수차 Wa, RMS 파면수차 Wb, RMS 파면수차 Wc 에 관해서, 각각, 식 (13), 식 (14), 식 (15) 를 만족하는 것을 필요로 한다. 즉, 식 (13), 식 (14) 및 식 (15) 가 전부 만족되는 것이 필요하게 된다.
Wa≤0.07·λH … (13)
Wb≤0.07·λD … (14)
Wc≤0.07·λC … (15)
또한, 식 (13), 식 (14) 및 식 (15) 가 전부 만족되기 위해서는, 광로길이차 Wai 가 λH 에 대하여 작은 것이 바람직하고, 광로길이차 Wbj 가 λD 에 대하여 작은 것이 바람직하고, 또한, 광로길이차 WCk 가 λC 에 대하여 작은 것이 바람직하다. 이하에 이들 조건에 관해서 설명한다.
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에는, 대물 렌즈에 관해서, 식 (1), 식 (4) 및 식 (7) 부터 식 (16) 이 성립된다.
Wai= APi-APo
= ti1+na2·(ti2-t2)+na3·(ti3-t3)+(ti4-ta4)+na5·(ti5-ta5) … (16)
식 (16) 에 있어서, 제 2 항「na2·(ti2-t2)」의 값은 기준 렌즈의 형상 및 기준 렌즈의 재질의 굴절률에 영향을 받고, 제 3 항「na3·(ti3-t3)」의 값은 밀착 렌즈의 형상 및 밀착 렌즈의 재질의 굴절률에 영향을 받는다.
전술한 바와 같이, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 는, 콜리메이터 렌즈로서 기능하고 있기 때문에, ti1 은 광축 (6) 에 평행한, 기준 렌즈의 광원측의 면과 입사 동공면 (8) 과의 거리가 된다. 따라서, (16) 식에 있어서, 소형인 대물 렌즈 (2) 가 NA 0.80∼0.87 과 같은 높은 개구수를 얻기 위해서는, 기준 렌즈의 광원측의 면은 광원측에 대하여, 곡률반경을 작게 하여, 큰 곡률의 볼록면으로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, (16) 식의 제 1 항 (ti1) 의 값은, 광축으로부터 멀어지는 광선일수록 정의 큰 값이 되는 것이 바람직하다.
대물 렌즈와 HD (30) 의 충돌을 피하기 위해, 작동거리 WHD 는, 큰 것이 바람직하고, 대물 렌즈의 유효직경이 2.0∼4.5㎜ 인 경우에는, 0.3㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 0.5㎜ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.7㎜ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 대물 렌즈의 유효직경이 2.0㎜ 미만인 경우에는, 작동거리 WHD 는, 0.15㎜ 이상인 것이 바람직하다. 따라서, (16) 식의 제 4 항 (ti4-ta4) 의 값도 부가 되기 어렵고, 큰 정의 값으로도 되기 어렵다.
또한, HD 보호층 (30b) 의 양면은 거의 평면이기 때문에, (16) 식의 제 5 항에 있어서의 (ti5-ta5) 도 광축으로부터 멀어지는 광선일수록 정의 값이 된다. 또한, 기준 렌즈 (2a) 의 굴절률 na2, 밀착 렌즈 (2b) 의 굴절률 na3 및 HD 보호층 (30b) 의 굴절률 na5 도 정의 큰 값이다.
즉, (16) 식에 있어서, Wa1 의 제 1 항의 값, 제 4 항의 값 및 제 5 항의 값은, 광축으로부터 멀어지는 광선일수록 정의 큰 값으로 되고, 제 1 항의 값, 제 4 항의 값 및 제 5 항의 값의 합은 상당히 큰 값으로 되는 경향이 있다.
그러나, (16) 식에 있어서, 제 2 항에 있어서의 (ti2-t2) 의 값, 제 3 항에 있어서의 (ti3-t3) 의 값의 적어도 어느 하나의 값이 부의 큰 값이 되면, (16) 식의 Wai 의 값을 작게 할 수 있다.
대물 렌즈의 유효직경 내를 지나는 임의의 광선에 관해서, 대물 렌즈가 회절 한계 성능을 갖게 되는 확률을 높이기 위해서는, 광로길이차 Wai 의 절대치가 1 파장 이하 (이하, 간단히 HD 회절 한계 예비 조건이라고 한다) 가 되는 것이 바람직하고, 이를 위해서는, (16) 식에 있어서, 우변의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 제 2 항의 값과 제 3 항의 값을 조정하면 되게 된다. 본 발명에서는, 이 조건을 만족하도록 대물 렌즈의 형상을 설정하고, 또한, 굴절률을 설정하기 위해 대물 렌즈의 재질을 결정한다.
전술한 HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우와 같은 순서로, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 식 (2), 식 (5), 식 (9) 로부터, 식 (17) 이 성립한다.
Wbj= BPj-BPo
= tj1+nb2·(tj2-t2)+nb3·(tj3-t3)+(tj4-tb4)+nb5·(tj5-tb5) … (17)
(17) 식에 있어서도 (16) 식과, 동일한 사고방식에 따르면, 제 1 항의 값, 제 4 항의 값 및 제 5 항의 값은, 광축으로부터 멀어지는 광선일수록 정의 큰 값으로 되어, 제 1 항의 값, 제 4 항의 값 및 제 5 항의 값의 합은 상당히 큰 값으로 되는 경향이 있다.
그러나, (17) 식에 있어서도 제 2 항에 있어서의 (tj2-t2) 의 값, 제 3 항에 있어서의 (tj3-t3) 의 값의 적어도 어느 하나의 값이 부의 큰 값이 되면, (17) 식의 Wbj 의 값을 작게 할 수 있다.
대물 렌즈의 유효직경 내를 지나는 임의의 광선에 관해서, 대물 렌즈가 회절 한계 성능을 갖게 되는 확률을 높이기 위해서는, 광로길이차 Wbj 의 절대치가 1 파장 이하 (이하, 간단히 DVD 회절 한계 예비 조건이라고 한다) 가 되는 것이 바람직하고, 이를 위해서는, (17) 식에 있어서, 우변의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 제 2 항의 값과 제 3 항의 값을 조정하면 되게 된다. 본 발명에서는, 이 조건을 만족하도록 대물 렌즈의 형상을 설정하고, 또한, 굴절률을 설정하기 위해 대물 렌즈의 재질을 결정한다.
전술한 DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우와 같은 순서로, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 식 (3), 식 (6), 식 (11) 로부터, 식 (18) 이 성립한다.
Wck= CPk-CPo
= tk1+nc2·(tk2-t2)+nc3·(tk3-t3)+(tk4-tc4)+nc5·(tk5-tc5) … (18)
(18) 식에 있어서도, (16) 식과, 같은 사고방식에 따르면, 제 1 항의 값, 제 4 항의 값 및 제 5 항의 값은, 광축으로부터 멀어지는 광선일수록 정의 큰 값으로 되어, 제 1 항의 값, 제 4 항의 값 및 제 5 항의 값의 합은 상당히 큰 값으로 되는 경향이 있다.
그러나, (18) 식에 있어서, 제 2 항에 있어서의 (tk2-t2) 의 값, 제 3 항에 있어서의 (tk3-t3) 의 값의 적어도 어느 하나의 값이 부의 큰 값이 되면, (18) 식의 Wck 의 값을 작게 할 수 있다.
대물 렌즈의 유효직경 내를 지나는 임의의 광선에 관해서, 대물 렌즈가 회절 한계 성능을 갖도록 확률을 높이기 위해서는, 광로길이차 Wck 의 절대치가 1 파장 이하가 되는 것이 바람직하고, 이를 위해서는, (18) 식에 있어서, 우변의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하 (이하, 간단히 CD 회절 한계 예비 조건이라고 한다) 이 되도록 제 2 항의 값과 제 3 항의 값을 조정하면 되게 된다. 본 발명에서는, 이 조건을 만족하도록 대물 렌즈의 형상을 설정하고, 또한, 굴절률을 설정하기 위해 대물 렌즈의 재질을 결정한다.
이상 서술한 대로, 1개의 대물 렌즈에 의해, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 수 있고, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 수 있고, 또한, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 수 있도록 하기 위해서는, HD 회절 한계 예비 조건, DVD 회절 한계 예비조건 및 CD 회절 한계 예비 조건의 3개의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 이하, 이 3개의 조건을 합하여 간단히 3종 회절 한계 예비 조건이라고 하기로 한다.
특허문헌 1 에 기재되어 있는 대물 렌즈 (62) (종래예) 는, HD 파장의 광을 사용하는 HD (30) 의 기록 또는 재생에 대해서는, 가능하게 되어 있는 점에서, HD (30) 에 대하여 비구면이 최적화되어 있고, HD 회절 한계 예비 조건을 만족하고 있는 확률이 높은 것으로 가정하여, 대물 렌즈 (62) 에 관해서, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 수 있는지에 대해 검토하면, 전술한 바와 같이, DVD 회절 한계 예비 조건을 만족하고 있으면 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 수 있는 확률이 높아지기 때문에, 이것에 관해서 검토한다.
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때의 임의의 광선이 대물 렌즈 (62) 의 면 (62e) 에 입사되는 지점과 동일 지점의 DVD 파장의 임의의 광선에 관해서 생각하여 보면 (DVD 파장의 임의의 광선은 대물 렌즈 (62) 에 입사된 후에는 HD 파장의 광선과는 별도의 경로를 투과한다), 대물 렌즈 (62) 의 형상은 변하지 않고, 고정되어 있는 점에서, (17) 식에서 제 1 항의 값은 동일하고, 제 4 항의 값은 약간 작아지지만, DVD 보호층 (40b) 의 굴절률은, 임의의 광선이 HD 파장인 경우에 비하여 약간 작아진다.
그러나, DVD 보호층 (40b) 의 두께는 HD 보호층 (30b) 의 6배쯤의 두께가 되기 때문에, (17) 식의 제 1 항의 값과 제 4 항의 값과 제 5 항의 값의 합의 값 (정의 값) 은, 임의의 광선이 HD 파장인 경우에 비교하여 상당히 커진다.
그런데, 식 (17) 의 설명을 한 지점에서 전술한 바와 같이, 식 (17) 에 있어서, 제 2 항의 값은 기준 렌즈의 형상 및 기준 렌즈의 재질의 굴절률에 영향을 받고, 제 3 항의 값은 밀착 렌즈의 형상 및 밀착 렌즈의 재질의 굴절률에 영향을 받기 때문에, DVD 파장의 광선에 대하여는, 대물 렌즈 (62) 의 굴절률이 작아져, 그 결과, 식 (17) 에 있어서의, 부의 값을 나타낼 가능성이 있는 제 2 항과 제 3 항으로 표시되는 광로길이차가 작아진다.
즉, 대물 렌즈 (62) 내를 투과하는 광선의 광로길이는, 기준 렌즈 (62a) 의 굴절률 및 밀착 렌즈 (62b) 의 굴절률이 모두 작아지기 때문에, (17) 식 제 2 항의 값과 제 3 항의 값의 합의 값은, 제 1 항의 값과 제 4 항의 값과 제 5 항의 값의 합의 값을 줄여, (17) 식의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 하기는 어렵고 (광로길이차 Wbj 의 절대치가 l 파장 이하가 되기 어렵고), DVD 회절 한계 예비 조건을 만족하기 어렵다.
또한, 대물 렌즈의 형상적인 관점에서 검토하면, 종래예의 대물 렌즈 (62) 에 관해서는, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 수 있는 것으로 가정하고 있는 점에서, HD 파장의 광선에 대하여 광로길이차 Wbj 가 최소가 되도록 최적화된 비구면이 대물 렌즈 (62) 의 양면에 채용되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 대물 렌즈 (62) 에서는, 기준 렌즈 (62a) 는 볼록 렌즈이고, 기준 렌즈 (62a) 가 갖는 비구면 및 밀착 렌즈 (62b) 가 갖는 비구면은 모두 전술한 극치를 갖지 않는다. 이러한 형상의 대물 렌즈 (62) 에 있어서, DVD 파장이 HD 파장보다 길기 때문에, 대물 렌즈 (62) 의 굴절률이 작아져, (17) 식의 광로길이차 Wbj 의 절대치가 1 파장보다 훨씬 커져, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 것이 완전히 불가능한 것으로 된다.
또한, 대물 렌즈 (62) 에 관해서, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 수 있는지에 관해서 검토하면, 전술한 바와 같이, CD 회절 한계 예비 조건을 만족하고 있으면 CD (50) 를 기록 또는 재생할 수 있는 확률이 높아지기 때문에, 이것에 관해서 검토한다.
이 경우, HD (30) 와 DVD 를 기록 또는 재생하는 경우와 비교하면, CD (50) 을 기록 또는 재생할 때에는, 개구수가 작아지므로, 식 (18) 의 제 1 항의 값이 작아지는 유리함은 있지만, 대물 렌즈 (62) 의 재질의 굴절률은 더욱 작아지고, 또한, CD 보호층 (50b) 의 두께는 DVD 보호층 (40b) 의 두께의 2배의 두께로 되기 때문에, 식 (18) 의 제 5 항의 값이 커져, (18) 식의 광로길이차 Wbj의 절대치가 1 파장보다 훨씬 커져, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 것이 완전히 불가능한 것으로 된다.
다음으로, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 대물 렌즈 (62) 가, DVD 파장의 광을 사용하는 DVD (40) 의 기록 또는 재생에 대해서는, 가능하게 되어 있는 점에서, DVD (40) 에 대하여 비구면이 최적화되어 있고, DVD 회절 한계 예비 조건을 만족하고 있는 확률이 높은 것으로 가정하여, 대물 렌즈 (62) 에 관해서, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 수 있는지에 관해서 검토하면, 전술한 바와 같이, HD 회절 한계 예비 조건을 만족하고 있으면 HD (30) 를 기록 또는 재생할 수 있는 확률이 높아지기 때문에, 이것에 관해서 검토한다.
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에는, (16) 식의 제 2 항의 값과 제 3 항의 값의 합의 값의 절대치가 너무 커져, (16) 식의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 되기는 어렵고, HD 회절 한계 예비 조건을 만족하기 어렵다.
또한, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, (18) 식의 제 1 항의 값과 제 4 항의 값과 제 5 항의 값의 합의 값이 너무 커져, (18) 식의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 되기는 어렵고, CD 회절 한계 예비 조건을 만족하기 어렵다.
다음으로, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 를 도 3에 나타내는 광픽업 장치에 사용한 경우에 관해서 생기는 광학현상을 이하에 설명한다. 또, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 의 중심 두께 (기준 렌즈 (2a) 의 중심 두께와 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 두께의 합의 두께) 와 유효직경은, 대물 렌즈 (62) 의 그것들과 마찬가지이고, 기준 렌즈 (2a) 의 재질의 굴절률과 밀착 렌즈 (2b) 의 재질의 굴절률이 대물 렌즈 (62) 의 그것들과 마찬가지인 것으로 가정하여 설명한다.
전술한 (16) 식의 설명에 따르면, 통상, 개구수가 크고, 작동거리가 큰 대물 렌즈를 얻고자 하면, (16) 식의 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항은, 정의 큰 값이 되는 경향을 갖는다.
도 1 에 나타내는 대물 렌즈 (2) 에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 면 (2f) 의 극치가 정점 V1 보다, 광원 (4) 측에 가깝다. 또한, 이 극치에 있어서의 밀착 렌즈 (2b) 의 두께가 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 두께보다 두껍다.
따라서, 제 2 면 (2f) 의 극치를 통과하는 광선 또는 이 극치부근을 통과하는 광선에 착안하면, 대물 렌즈 (2) 를 사용하는 경우에는, 대물 렌즈 (62) 를 사용하는 경우보다, 기준 렌즈 (2a) 를 지나는 광선의 광로길이가 짧아지기 때문에, (16) 식의 제 2 항의 값을 부가 큰 값으로 할 수 있다.
다만, 기준 렌즈 (2a) 를 지나는 광선의 광로길이가 짧아진 결과, (16) 식의 제 2 항의 값이 너무 부가 큰 값으로 되는 경우에는, 제 2 면 (2f) 의 극치 부근의 두께를 두껍게 함으로써 밀착 렌즈 (2b) 를 지나는 광선의 광로길이을 길게 함으로써, (16) 식의 제 3 항의 값을 정의 값으로 하여, 너무 부가 큰 값으로 된 (16) 식의 제 2 항의 값을 상쇄할 수 있다.
또, 제 2 면 (2f) 의 비구면형상 및 제 3 면 (2g) 의 비구면형상을 모두 적당히 설정함으로써, (16) 식의 제 2 항의 값을 조정해도 된다. 또한, 필요에 따라, 제 3 면 (2g) 의 비구면형상을 적당히 설정함으로써, (16) 식의 제 4 항의 값을 조정할 수 있다.
이상과 같이, (16) 식의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 하고 (16) 식의 Wai 의 값을 1 파장 이하로 할 수 있다. 제 2 면 (2f) 의 비구면형상과 제 3 면 (2g) 의 비구면형상을 적당히 설정함으로써, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 에 의해, HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 수 있다.
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때의 임의의 광선이 대물 렌즈 (2) 의 제 1 면 (2e) 에 입사되는 지점과 동 지점의 DVD 파장의 임의의 광선에 관해서 생각하여 보면 (DVD 파장의 임의의 광선은 대물 렌즈 (2) 에 입사된 후는 HD 파장의 광선과는 별도의 경로를 투과한다), 대물 렌즈 (2) 의 형상은 변하지 않고, 고정되어 있는 점에서, 전술의 (17) 식의 설명에 따르면, 통상 개구수가 크고, 작동거리가 큰 대물 렌즈를 얻고자 하면, (17) 식의 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항은 정의 큰 값으로 되는 경향을 갖는다.
도 1 에 나타내는 대물 렌즈 (2) 에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 면 (2f) 의 극치가 정점 V1 보다, 광원 (4) 측에 가깝다. 또한, 이 극치에 있어서의 밀착 렌즈 (2b) 의 두께가 밀착 렌즈 (2b) 의 중심 두께보다 두껍다. 따라서, 제 2 면 (2f) 의 극치를 통과하는 광선 또는 이 극치 부근을 통과하는 광선에 주목하면, 대물 렌즈 (2) 를 사용하는 경우에는, 대물 렌즈 (62) 를 사용하는 경우보다, 기준 렌즈 (2a) 를 지나는 광선의 광로길이가 짧아지기 때문에, (17) 식의 제 2 항의 값을 부가 큰 값으로 할 수 있다.
다만, 기준 렌즈 (2a) 를 지나는 광선의 광로길이가 짧아진 결과, (17) 식의 제 2 항의 값이 너무 부가 큰 값으로 되는 경우에는, 제 2 면 (2f) 의 극치 부근의 두께를 두껍게 함으로써 밀착 렌즈 (2b) 를 지나는 광선의 광로길이를 길게 함으로써, (17) 식의 제 3 항의 값을 정의 값으로 하여, 너무 부가 큰 값으로 된 (17) 식의 제 2 항의 값을 상쇄할 수 있다.
또, 제 2 면 (2f) 의 비구면형상 및 제 3 면 (2g) 의 비구면형상을 모두 적당히 설정함으로써, (17) 식의 제 2 항의 값을 조정해도 된다. 또한, 필요에 따라, 제 3 면 (2g) 의 비구면형상을 적당히 설정함으로써, (17) 식의 제 4 항의 값을 조정할 수 있다. 이상과 같이 하여, (7) 식의 계산결과의 절대치가 1 파장 이하가 되도록 하여 (17) 식의 Wbi 의 값을 1 파장 이하로 할 수 있다.
이상과 같이, 제 2 면 (2f) 의 비구면형상과 제 3 면 (2g) 의 비구면형상을 적당히 설정함으로써, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 에 의해, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에서는, (16) 식에 있어서의 제 2 항의 값과 제 3 항의 값과, (17) 식에 있어서의 제 2 항의 값과 제 3 항의 값을, 최적화함으로써, HD 파장, DVD 파장의 각각의 파장에 있어서, (l6) 식의 우변과 (17) 식의 우변을 1 파장 이내로 할 수 있게 되어, HD (30) 의 기록 또는 재생 및 DVD (40) 의 기록 또는 재생을 달성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 대물 렌즈 (2) 에 의해, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, (18) 식의 제 2 항의 값 및 제 3 항의 값을 최적화하여 (18) 식의 WCk 의 값을 CD 파장 이내로 하는 것이 바람직하다.
그러나, 지금까지 서술한 바와 같이, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 에서는, HD (30) 및 DVD (40) 의 기록 또는 재생을 달성하기 위한 대물 렌즈의 수단의 한정을 받는다. 또한, (18) 식에 있어서의 굴절률 nc2, nc3 은 거의 고정화되어 자유도가 없다.
또한, CD 의 기록 또는 재생용의 개구수는 NA 0.40∼0.53 으로 작기 때문에, 이 개구수 내의 대물 렌즈 (2) 의 직경으로는, HD 파장의 광 및 DVD 파장의 광도 투과하기 때문에, 이 개구수 내의, 대물 렌즈 (2) 의 형상을 CD 용으로서 독립적으로 설계하는 것은 허용되지 않고, (18) 식의 제 2 항의 값 및 제 3 항의 값을 최적화를 하는 것이 곤란하다.
또한, CD 보호층 (50b) 의 두께는 1.2㎜ 로 두껍기 때문에, (18) 식의 제 5 항은 정의 큰 값으로 되기 때문에, (18) 식의 WCk 의 값을 CD 파장 이내로 하는 것이 곤란하고, 또한, 작동거리도 HD, DVD 의 기록 또는 재생하는 경우에 비교하여 가장 작아지는 경향이 있어 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 에 의해, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 를 콜리메이터 렌즈로서 기능시켜, 본 발명의 대물 렌즈 (2) 에 평행광을 입사시켜도, 회절 한계 성능을 갖는 광학계를 얻는 것은 곤란하다.
본 발명에 있어서는, CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에, 대물 렌즈 (2) 에 발산광으로서 입사되어, 대물 렌즈 (2) 를 유한계로서 기능시키는 것으로 하였다.
이 경우, 발산광의 광축 (6) 과의 각도를 조정함으로써, 입사 동공면 (8) 으로부터 대물 렌즈 (2) 를 투과하여 CD 정보기록면 (50b) 까지 도달하는 광선의 광로길이를 변경하여 조정할 수 있어, (18) 식의 Wck 의 값을 CD 파장 이내로 할 수 있다. 또한, CD 파장을 사용하는 경우, 발산광을 대물 렌즈 (2) 에 입사시키게 되기 때문에, 출사광이 집속되는 위치도 대물 렌즈 (2) 로부터 멀어지게 되고, 그 결과, 작동거리 WDC 도 크게 할 수 있다.
본 발명에 있어서, HD 보호층 (30b) 의 두께는 0.l㎜ 로 얇은 것에 대하여, DVD 보호층 (40b) 의 두께는 0.6㎜, CD 보호층 (50b) 의 두께는 1.2㎜ 로 두꺼워지므로, HD, DVD 및 CD 에 관해서, 기록 또는 재생 가능한 호환성을 갖 도록 하고, 또한, 긴 작동거리를 얻고자 하는 경우에는, 기준 렌즈 (2a) 의 재질은 고굴절률의 광학재료를 사용하는 것이 바람직하다.
발명의 개시
본 발명은, 상기 결점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 파장 405㎚ 정도, 파장 650㎚ 정도 및 파장 780㎚ 정도의 광, 예를 들어 레이저광에 대하여, 회절 한계 성능을 갖는 높은 광학 성능을 갖는 광픽업용의 대물 렌즈 및 광픽업 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 기준 렌즈와, 그 기준 렌즈의 렌즈면에 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착된 밀착 렌즈를 구비하고, 밀착 렌즈의 재질은 기준 렌즈와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈에 있어서,
기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있고,
밀착 렌즈가 정의 굴절력을 부여하는 영역과 부의 굴절력을 부여하는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈를 제공한다.
또한, 본 발명은, 기준 렌즈와, 그 기준 렌즈의 렌즈면에 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착된 밀착 렌즈를 구비하고, 밀착 렌즈의 재질은 기준 렌즈와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈에 있어서,
기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있고,
밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라고 할 때, 밀착 렌즈 외면이 비구면형상을 갖고, 광축으로부터 멀어질수록 밀착 렌즈 외면의 비구면형상이 기준 렌즈측과는 반대측으로 변위되어 있는 영역을 밀착 렌즈 외면이 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈를 제공한다.
또한, 본 발명은, 기준 렌즈와, 그 기준 렌즈의 렌즈면에 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착된 밀착 렌즈를 구비하고, 밀착 렌즈의 재질은 기준 렌즈와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈에 있어서,
기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있고,
밀착 렌즈의 양면이 비구면형상을 갖고,
광축에 수직인 평면을 기준 평면으로 하고, 밀착 렌즈의 한 면 또는 양면의 유효직경 내의 면 상의 임의의 점에 접하는 접평면이 그 기준 평면과 이루는 각을 θ 라고 할 때, 밀착 렌즈의 각각의 면의 정점에서 각각의 면 상을 외주를 향하여 그 임의의 점을 이동하는 경우에, 기준 렌즈측 또는 기준 렌즈와는 반대측 중, 광축으로부터 멀어질수록 밀착 렌즈의 두께가 두꺼워지는 쪽의 측에 그 임의의 점이 이동하는 형상을 밀착 렌즈의 한 면 또는 양면이 갖고 있고,
또한, 유효직경의 최외주까지 그 임의의 점을 이동하는 경우에, θ 의 값과 부호가 변화되고, 또한, 정점 이외의 점에서, θ 가 0°가 되는 점을 하나 이상 밀착 렌즈의 한 면 또는 양면이 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈를 제공한다.
또한, 본 발명은, 청색 레이저광 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 파장 385∼425㎚ 의 광을 상기 대물 렌즈를 통해서 청색 레이저광 디스크의 정보기록면에 집광하고, 그 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해서 수광소자에 조사하여 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하고,
디지털 비디오 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 파장 617∼683㎚ 의 광을 상기 대물 렌즈를 통해 디지털 비디오 디스크의 정보기록면에 집광하고, 그 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해 수광소자에 조사하여 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하고,
컴팩트 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 파장 745∼825㎚ 의 광을 상기 대물 렌즈를 통해 컴팩트 디스크의 정보기록면에 집광하고, 그 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해 수광소자에 조사하여 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 청색 레이저광 디스크 또는 디지털 비디오 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 광을 평행광으로 하여 상기 대물 렌즈를 투과시키고 청색 레이저광 디스크의 정보기록화 또는 디지털 비디오 디스크의 정보기록면에 집광시켜, 청색 레이저광 디스크의 정보기록화 또는 디지털 비디오 디스크의 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 투과시켜 수광소자에 조사시켜 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하고,
컴팩트 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 광을 발산광으로서 상기 대물 렌즈에 입사시켜 상기 대물 렌즈를 투과시켜 컴팩트 디스크의 정보기록면에 집광시켜, 컴팩트 디스크로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해 수광소자에 조사시켜 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치를 제공한다.
이하에 실시예를 사용하여 본 발명을 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에는 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 손상하지 않은 한, 각종의 개량이나 변경도 본 발명에 포함된다.
[예1 (실시예)]
도 1 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (2) 를 제작하고, 이 대물 렌즈 (2) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질로서, TeO2, ZnO 및 Na2O 를 주성분으로 하는 고굴절률의 광학 유리 재료 (이하, 임시로 TS32 라고 한다) 를 사용한다. 밀착 렌즈 (2b) 의 재질로서, 미쓰이석유화학사 제조의 올레핀계 재료「아펠 (등록상표) 」를 사용한다.
HD 파장의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때, 또는, DVD 파장의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5) 는 각각 별도의 렌즈를 사용하여, 각각 콜리메이터 렌즈로서 기능하도록 한다. CD 파장의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, 보조 렌즈 (5)는 사용하지 않고, 광원 (4) 의 광을 직접 대물 렌즈 (2) 에 입사시킨다.
이하에 나타내는 실시예에 있어서, 제 1 면 (2e) 의 비구면형상, 제 2 면 (2f) 의 비구면형상 및 제 3 면 (2g) 의 비구면형상은, 하기의 (19) 식으로 표시되는 비구면형상에 의해 결정된다. 또, 이하에 나타내는 비교예에 있어서도, 대물 렌즈의 각 비구면형상은 하기의 (19) 식으로 결정된다.
Zn= (1/Rn)h2/[1+[1-(1+kn)·(1/Rn)2h2]1/2]+ΣAnih2i … (19)
다만, h 는 제 n 면의 광축 상의 정점에서 광축과 수직방향의 거리 (광축 (6) 으로부터의 높이), Rn 은 표 1 의 제 n 면의 곡률반경, kn 은 동일하게 표 1 의 제 n 면의 원추 상수, Ani 는 표 1 의 제 n 면의 i=1∼8항까지의 비구면 계수이다. Zn 은, 이상의 h, Rn, kn, Ani 에 의해서 결정되는 제 n 면의 정점의 접평면으로부터의 광축 (6) 방향의 거리이고, 이 Zn 의 값으로 결정되는 곡선이 제 n 면의 비구면 단면형상을 부여한다.
표 1∼4 에 대물 렌즈 (2) 의 사양을 나타낸다. Rn, kn, Ani 의 값을 표 2 및 표 3 에 나타낸다. 또, 이하의 표에 있어서의 면번호에 관해서는, 면번호 0 이 광원 (4), 면번호 1 이 제 1 면 (2e), 면번호 2 가 제 2 면 (2f) (기준 렌즈 (2a) 의 광디스크측의 면 및 밀착 렌즈 (2b) 의 광원 (4) 측의 면),면번호 3 이 제 3 면 (2g), 면번호 4 가 면 (2h), 면번호 5 가 광디스크의 광원 (4) 측의 면 (광디스크의 보호층의 광원 (4) 측의 면), 면번호 6 이 광디스크의 정보기록면이다.
또한, 이하의 모든 표에 있어서의 면간격 및 재료명에 관해서는, 해당하는 면번호와 다음 면번호 사이의 면간격 및 재료명을 나타낸다. 이하의 표에 있어서 특별히 지정되어 있지 않은 경우에는, 간격, 거리의 단위는 ㎜ 로 하고, 「E-01」∼「E-04」는 각각 10-1∼10-4 를 나타낸다.
도 4 는 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상 (도 1에 나타내는 형상에 상당) 을, SAG 치 (광축 (6) 방향의 거리 (Sagittal Figure 치)) 와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 4 에서는, 광축 (6) 으로부터의 거리가 0「제로」에 있어서의, 제 1 면 (2e) 의 정점, 제 2 면 (2f) 의 정점 및 제 3 면 (2g) 의 정점의 위치가, 이들 정점의 위치를 슬라이드시켜 임시로 일치하도록 표시시키고 있다. 또, 이하에 나타내는, SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타내는 모든 그래프는 동일한 표시로 한다.
도 5 는 θ과 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 6 은 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도이고, 입사광 각도 ω 를 0.0°(도 6(a)) 로부터 0.4°(도 6(b)) 로 변경한 경우를 나눠 나타내고 있다. 또, 도 6 에 있어서, PX 축, PY 축은 모두 입사 동공면 (8) 상에서 광축 (6) 에 대하여 수직인 축이고, PX 축은 PY 축에 대하여 수직이다.
입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.4°로 변경한 경우를 나눠 나타내고 있는 것은 이하에 나타내는, PX, PY 가 기재되어 있는 모든 파면수차도에서도 동일한 것으로 한다.
도 7 은 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 7(a) 는 ω:0.0°, 도 7(b) 는 ω:0.4°), 도 8 은 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 8(a) 는 ω:0.0°, 도 8(b) 는 ω:0.4°) 이다. 또, 도 6∼8 은 모두 계산치이고, 이하에 드는 수차특성을 나타내는 모든 도면 (RMS 파면수차도를 포함한다) 는 실시예, 비교예를 불문하고 모두 계산치이다.
HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 6∼8 에서 나타내는 바와 같이 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.4°로 변경한 경우이더라도, 각각 ±1λ 이내의 값을 취한다 (λ는 1λ를, -λ는 -1λ를 의미한다. 다른 동일 종류의 파면수차의 그래프에서도 동일한 것으로 한다).
도 9 는, 입사광 각도 (도 6 등에 있어서의 ω) 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도로서, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 및, 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우를 나타낸다. 또, 이하의 모든 RMS 파면수차도에서는, 도 9 와 같이 입사광 각도를 가로축으로 한다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 RMS 파면수차의 값도 모두, 0∼0.4°의 입사광 각도 ω 에 대하여 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취해, 양호한 성능을 실현하고 있다.
표 4 에 기재되어 있는 개구 조리개 직경은 입사광속경 E 를 의미하기 때문에, 표 4 에 기재되어 있는 작동거리 L 을 사용하면, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생할 때에는, L/E=0.649/3.00≒1/4.622 로 되고, 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생할 때에는, L/E= 0.522/2.50≒1/4.789 로 되고, 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생할 때에는, L/E=0.260/2.08=1/8.000 으로 된다. 이와 같은 것으로부터, 입사광속경 E 에 대하여 긴 작동거리가 얻어지는 것이 알 수 있다.
일반적으로 HD 기록 또는 재생용의 대물 렌즈는, NA=0.85 라는 고개구수의 대물 렌즈이기 때문에, 광원측의 면의 곡률이 커져, 가공하기 어려운 형상으로 되는 경향이 있다. 그러나, 예 1 의 대물 렌즈 (2) 에서는, 제 1 면 (2e) 의 면 상의 임의의 점에 접하는 접평면이 기준 평면 So 와 이루는 각의 최대치는 53.5°이고, 이 임의의 점은 유효직경 주변부 부근에 존재한다.
또한, 제 2 면 (2f) 에서의 θ 는 최대 20.0°, 제 3 면 (2g) 에서의 θ는 최대 13.0°이고, 대물 렌즈의 비구면을 제작하는 금형도 용이하게 제작할 수 있다.
제작하는 대물 렌즈 (2) 및 광픽업 장치에 관해서, 파장 405㎚ 의 청색 레이저 광학 간섭계를 사용하여, 광축 (6) 에 거의 평행한 3.0㎜φ 의 평행광속을 입사하여 대물 렌즈 (2) 의 파면수차를 측정한다. 또한, 파장 655㎚ 의 레이저 간섭계를 사용하여, 광축 (6) 에 거의 평행한 2.5㎜φ 의 평행광속을 입사하여 대물 렌즈 (2) 의 파면수차를 측정한다. 또한, 파장 785㎚ 의 레이저 간섭계와 투과구면원기를 사용하여 유한 광속으로 하고, 설계 최적 배율의 광원배치로 한 후, 개구 조리개 위치에서 약 2.08㎜φ 로 한 광속을 대물 렌즈 (2) 에 입사하여 대물 렌즈 (2) 의 파면수차를 측정한다.
그 결과, 파장 405㎚, 655㎚, 785㎚ 의 어느 파장에 있어서도, 파면수차의 RMS 는 각각의 파장을 λ 로 하면, 0.02λ∼0.04λ 라는 양호한 값을 나타낸다. 이 수차치에는 측정광학계의 설계파장과의 파장 어긋남 등에 의한 잔류수차도 포함하고 있다. 즉, 대물 렌즈의 RMS 파면수차치는 0.04λ 이하이고, 뛰어난 광학 성능을 나타낸다. 또한, 작동거리도 거의 각각 설계치에 가까운 값이다. 이 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 하면, 충실하게 기록 또는 재생할 수 있다.
[예2 (비교예)]
도 34 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (92) 를 제작하여, 이 대물 렌즈 (92) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (92a) 의 재질 및 밀착 렌즈 (92b) 의 재질은 예 1 과 동일한 것으로 한다. 표 5∼8 에 대물 렌즈 (92) 의 사양을 나타낸다.
도 10 은 대물 렌즈 (92) 의 단면 형상 (도 2 에 나타내는 형상에 상당) 을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 11 은 θ과 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12 는 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 12(a) 는 ω:0.0°, 도 12(b) 은 ω:0.4°) 이다. 도 13 은 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 13(a) 는 ω:0.0°, 도 13(b) 는 ω:0.4°), 도 14 는 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 14(a) 는 ω: 0.0°, 도 14 (b) 는 ω: 0.4°) 이다.
HD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 12 에서 나타내는 바와 같이, 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.4°로 변경하는 경우이더라도, 각각 ±1λ 이내의 값을 취한다. 또한, 도 15 에 나타내는 바와 같이, HD 의 기록 또는 재생시의 RMS 파면수차의 값도 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취한다.
DVD 또는 CD 의 기록 또는 재생시의 RMS 파면수차의 값은, 스케일 오버할 수록 나쁘기 때문에, 도 15에 나타내지 않는다. 입사광 각도 ω 가 0.0°∼0.4°의 범위에서, DVD 의 기록 또는 재생시의 RMS 파면수차의 값은 약 0.68λ, CD 의 기록 또는 재생시의 RMS 파면수차의 값은 약 0.42λ 이다.
DVD 또는 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 각각 도 13, 도 14로 나타내는 바와 같이, ω 가 0.0°에 있어서의 베스트 이미지점에서도 2λ 초과의 값을 취하여 바람직하지 않다. 또한, 상기한 바와 같이, DVD 또는 CD 의 기록 또는 재생시의 RMS 파면수차의 값도 0.07λ 초과로 되어, 회절 한계 성능이 달성되어 있지 않다.
이상에 의해, 예 2 의 대물 렌즈 (62) 에서는 DVD 또는 CD 를 기록 또는 재생할 수 없다. 이 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 실시하면, HD (30) 는 충실하게 기록 또는 재생할 수 있지만, DVD (40) 및 CD (50) 는 기록 또는 재생할 수 없다.
[예3 (실시예)]
도 1 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (2) 를 제작하여, 이 대물 렌즈 (2) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질은 예 1 과 동일하게 하고, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은 폴리카보네이트로 한다. 표 9∼12 에 대물 렌즈 (2) 의 사양을 나타낸다.
도 16 은 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상 (도 1 에 나타내는 형상에 상당) 을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 17 은 θ과 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 18 은 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 18(a) 는 ω:0.0°, 도 18(b) 는 ω:0.3°) 이다. 도 19 는 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 19(a) 는 ω:0.0°, 도 19(b) 은 ω:0.3°) 이다. 도 20 은 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 20(a) 는 ω: 0.0°, 도 20(b) 는 ω: 0.3°) 이다.
HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 18∼20 으로 나타내는 바와 같이, 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.3°로 변경하는 경우이더라도, 각각 ±lλ 이내의 값을 취한다.
도 21 은, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이고, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 및, 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우를 나타낸다.
도 21 에 나타내는 바와 같이, HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 RMS 파면수차의 값도 모두 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취하고, 양호한 성능을 실현하고 있다. 이 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 하면, 충실하게 기록 또는 재생할 수 있다.
[예4 (실시예)]
도 1 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (2) 를 제작하여, 이 대물 렌즈 (2) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질은 예 1 과 동일하게 하고, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은 사이톱으로 한다. 표 13∼16 에 대물 렌즈 (2) 의 사양을 나타낸다.
도 22 는 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상 (도 1 에 나타내는 형상에 상당) 을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 23 은 θ과 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 24 는 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 24(a) 는 ω: 0.0°, 도 24(b) 는 ω: 0.4°) 이다. 도 25 는 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 25(a) 는 ω:0.0°, 도 25(b) 는 ω:0.4°) 이다. 도 26 은 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 26(a) 는 ω:0.0°, 도 26(b) 는 ω:0.4°) 이다.
HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 24∼26 으로 나타내는 바와 같이, 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.4°로 변경하는 경우이더라도, 각각 ±1λ 이내의 값을 취한다.
도 27 은, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이고, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 및, 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우를 나타낸다.
도 27 에 나타내는 바와 같이, HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 RMS 파면수차의 값도 모두 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취하고, 양호한 성능을 실현하고 있다. 이 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 한 바, 충실하게 기록 또는 재생할 수 있었다.
[예5 (실시예)]
도 1 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (2) 를 제작하여, 이 대물 렌즈 (2) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질은 스미다광학사 제조 상품명 K-VC89 를 사용하고, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은 예 1 과 동일하게 한다. 표 17∼20 에 대물 렌즈 (2) 의 사양을 나타낸다.
도 28 은 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상 (도 1 에 나타내는 형상에 상당) 을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 29 는 θ와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 30 은 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 30(a) 는 ω:0.0°, 도 30(b) 는 ω:0.4°) 이다. 도 31 은 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 31(a) 는 ω:0.0°, 도 31(b) 는 ω:0.4°) 이다. 도 32 는 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 32(a) 는 ω:0.0°, 도 32(b) 는 ω:0.4°) 이다.
HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 30∼32 로 나타내는 바와 같이, 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.4°로 변경한 경우이더라도, 각각 대개 (거의) ±1λ 이내의 값을 취한다.
도 33 은, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이고, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 및 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우를 나타낸다. 도 33 에 나타내는 바와 같이, HD 의 기록 또는 재생할 때, 입사광 각도 ω 가 0.0∼0.25°까지는 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취한다.
또, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 RMS 파면수차의 값은, 모두 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취하고, 양호한 성능을 실현하고 있다. 이 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 실시하면, 충실하게 기록 또는 재생할 수 있다.
[예6 (실시예)]
도 1 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (2) 를 제작하여, 이 대물 렌즈 (2) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질은 스미다광학사 제조 상품명 K-VC89 를 사용하고, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은, 표 21 에 나타내는 아사히가라스제 초재 TS2 를 사용하고, 기준 렌즈 (2a) 와 밀착 렌즈 (2b) 는 표 21 에 나타내는 얇은 수지 접착제층을 사용하여 접합된다. 표 21∼24 에 대물 렌즈 (2) 의 사양을 나타낸다.
본 실시예에 있어서는, 기준 렌즈 (2a) 의 밀착 렌즈 (2b) 측의 렌즈면을 제 2 면, 밀착 렌즈 (2b) 의 기준 렌즈 (2a) 측의 렌즈면을 제 3 면, 광디스크측의 렌즈면을 제 4 면으로 한다. 제 2 면과 제 3 면의 비구면형상은, 설계의 자유도를 증대시키는 점에서는 별도 형상의 비구면 쪽이 바람직하지만, 본 실시예에서는 동일 형상의 비구면형상으로 한다. 이렇게 함에 따라, 접합면의 간격을 일정하게 유지하기 쉽고, 제작하는 대물 렌즈의 편심 특성을 양호하게 하는 것이 용이해지는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 표 24 에 나타내는 바와 같이, 사용 레이저의 파장은 각각, 405㎚, 660㎚, 785㎚ 를 중심파장으로 하는 3종류의 레이저 광원을 사용하여, 대응하는 기록 재생용 디스크의 보호층의 두께는, 각각 0.6㎜, 0.6㎜, 1.2㎜ 로 되어 있고, 개구수 NA 는 각각 0.65, 0.65, 0.50 으로 되어 있다.
도 35 는 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상 (도 1 에 나타내는 형상에 상당) 을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 36 은 θ과 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 37 은 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 37(a) 는 ω:0.0°, 도 37(b) 는 ω:0.5°) 이다. 도 38 은 파장 660㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 38(a) 는 ω:0.0°, 도 38(b) 는 ω:0.5°) 이다. 도 39 는 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 39(a) 는 ω:0.0°, 도 39(b) 는 ω:0.5°) 이다.
HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 37∼39 로 나타내는 바와 같이, 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.5°로 변경하는 경우이더라도, 각각 ±1λ 이내의 값을 취한다.
도 40 은, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이고, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 파장 660㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 및 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우를 나타낸다. 도 40 에 나타내는 바와 같이, HD 의 기록 또는 재생할 때, 입사광 각도 ω 가 0.0∼0.5°까지 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취한다. 또한, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 RMS 파면수차의 값은, 전부 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취하고, 양호한 성능을 실현하고 있다.
또한, 레이저 광원의 파장은, 기록과 재생의 전환이나, 온도 변동 등에 의해 변동되기 때문에, 단파장의 레이저의 파장변동만큼 대물 렌즈의 유리 재료의 굴절률 변동이 커지고, 그 결과, 최량 이미지점 위치의 변동이나 RMS 파면수차가 커지는 경향이 있다. 도 41 은, 파장 405㎚ 의 청색 레이저의 파장이 ±1㎚ 변화할 때의 파면수차를, 405㎚ 의 최량 이미지점의 위치를 기준위치 (0㎛) 로 하여 나타낸 도면이다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 405㎚ 의 최량 (최소) 파면수차의 위치에 대하여, 파장 406㎚, 404㎚ 에 대한 RMS 파면수차의 최량 (최소) 파면수차의 위치는 약 ±0.1㎛ 밖에 변동되어 있지 않아, 양호한 파장 분산 보상 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
동일하게 도 42 에 파장 660㎚ 에서의 파장 분산 보상 성능을 나타낸다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이 660㎚ 의 최량 (최소) 파면수차의 위치에 대하여, 파장 661㎚, 659㎚ 에 대한 RMS 파면수차의 최량 (최소) 파면수차의 위치는, 약 ±0.l㎛ 밖에 변동되어 있지 않아, 양호한 파장 분산 보상 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
또한 동일하게, 도 43 에 파장 785㎚ 에서의 파장 분산 보상 성능을 나타낸다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 785㎚ 의 최량 (최소) 파면수차의 위치에 대하여, 파장 786㎚, 784㎚ 에 대한 RMS 파면수차의 최량 (최소) 파면수차의 위치는 ±0.1㎛ 의 변동이고, 양호한 파장 분산 보상 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
이상의 것으로부터, 본 실시예의 대물 렌즈는, 파장 405㎚, 660㎚, 785㎚ 의 3종의 광원과 이들에 대응하는 광디스크의 기록재생에 대하여, 각각, 양호한 광학 성능을 갖고 있고, 이 대물 렌즈를 사용하는 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 실시하면, 충실하게 기록 또는 재생할 수 있다.
[예7 (실시예)]
도 1 에 나타내는 바와 같은 대물 렌즈 (2) 를 제작하고, 이 대물 렌즈 (2) 를 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 광픽업 장치를 제작한다. 기준 렌즈 (2a) 의 재질은 스미다광학사 제조 상품명 K-VC89 를 사용하고, 밀착 렌즈 (2b) 의 재질은, 표 25 에 나타내는 아사히가라스제 초재 TS32A 를 사용하고, 기준 렌즈 (2a) 와 밀착 렌즈 (2b) 는 표 25 에 나타내는 얇은 UV 경화 접착제층을 사용하여 접합된다. 표 25∼28 에 대물 렌즈 (2) 의 사양을 나타낸다.
본 실시예에 있어서도, 기준 렌즈 (2a) 의 밀착 렌즈 (2b) 측의 렌즈면을 제 2 면, 밀착 렌즈 (2b) 의 기준 렌즈 (2a) 측의 렌즈면을 제 3 면, 광디스크측의 렌즈면을 제 4 면으로 하였다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 표 28 에 나타내는 바와 같이, 사용 레이저의 파장은 각각, 405㎚, 655㎚, 785㎚ 을 중심파장으로 하는 3종류의 레이저 광원을 사용하고, 대응하는 기록 재생용 디스크의 보호층의 두께는, 각각 0.0875㎜, 0.6㎜, 1.2mm 로 되어 있고, 개구수 NA 는 각각 0.85, 0.65, 0.51 로 되어 있다.
도 44 는 대물 렌즈 (2) 의 단면 형상 (도 1 에 나타내는 형상에 상당) 을 SAG 치와 광축 (6) 으로부터의 거리로 나타낸 그래프이다. 도 45 는 θ와 광축 (6) 으로부터의 거리의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 46 은 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 46(a) 는 ω: 0.0°, 도 46(b) 는 ω: 0.5°) 이다. 도 47 은 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 47(a) 는 ω: 0.0°, 도 47(b) 는 ω: 0.5°) 이다. 도 48 은 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우의 파면수차도 (도 48(a) 는 ω: 0.0°, 도 48(b) 는 ω: 0.5°) 이다.
HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생시의 파면수차의 값은, 도 46∼48 로 나타내는 바와 같이, 레이저광의 입사광 각도 ω 를 0.0°로부터 0.5°로 변경한 경우이더라도, 각각 ±1λ 이내의 값을 취한다.
도 49 는, 입사광 각도 ω 를 가로축으로 한 RMS 파면수차도이고, 파장 405㎚ 의 광을 사용하여 HD (30) 를 기록 또는 재생하는 경우, 파장 655㎚ 의 광을 사용하여 DVD (40) 를 기록 또는 재생하는 경우, 및 파장 785㎚ 의 광을 사용하여 CD (50) 를 기록 또는 재생하는 경우를 나타낸다. 도 49 에 나타내는 바와 같이, HD 의 기록 또는 재생할 때, 입사광 각도 ω 가 0.0∼0.5°까지 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취한다. 또한, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생하는 경우의 RMS 파면수차의 값은, 거의 모두 0.07λ 이하의 회절 한계 이하의 값을 취하고, 양호한 성능을 실현하고 있다.
또한, 레이저 광원의 파장은, 기록과 재생의 전환이나, 온도변동 등에 의해 변동되기 때문에, 단파장의 레이저의 파장변동만큼 대물 렌즈의 유리 재료의 굴절률 변동이 커지고, 그 결과, 최량 이미지점 위치의 변동이나 RMS 파면수차가 커지는 경향이 있다. 도 50 은, 파장 405㎚ 의 청색 레이저의 파장이 ±1㎚ 변화할 때의 파면수차를, 405㎚ 의 최량 이미지점의 위치를 기준위치 (0㎛) 로 하여 나타낸 도면이다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 405㎚ 의 최량 (최소) 파면수차의 위치에 대하여, 파장 406㎚, 404㎚ 에 대한 RMS 파면수차의 최량 (최소) 파면수차의 위치는 약±0.1㎛ 밖에 변동되어 있지 않아, 양호한 파장 분산 보상 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
동일하게, 도 51 에 파장 655㎚ 에서의 파장 분산 보상 성능을 나타낸다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 655㎚ 의 최량 (최소) 파면수차의 위치에 대하여, 파장 656㎚, 654㎚ 에 대한 RMS 파면수차의 최량 (최소) 파면수차의 위치는, ±0.1㎛ 미만의 변동으로, 충분히 양호한 파장 분산 보상 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
또한 동일하게, 도 52 에 파장 785㎚ 에서의 파장 분산 보상 성능을 나타낸다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 785㎚ 의 최량 (최소) 파면수차의 위치에 대하여, 파장 786㎚, 784㎚ 에 대한 RMS 파면수차의 최량 (최소) 파면수차의 위치는, 약±0.05㎛ 이하의 변동으로 거의 변화가 없고, 양호한 파장 분산 보상 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
이상의 것으로부터, 본 실시예의 대물 렌즈는, 파장 405㎚, 660㎚, 785㎚ 의 3종의 광원과 이들에 대응하는 광디스크의 기록재생에 대하여, 각각, 양호한 광학 성능을 갖고 있고, 이 대물 렌즈를 사용하는 광픽업 장치에 의해, HD (30), DVD (40) 및 CD (50) 기록 또는 재생을 실시하면, 충실하게 기록 또는 재생할 수 있다.
본 발명에서는, 본 발명의 대물 렌즈를 사용하여, HD, DVD 및 CD 의 기록 또는 재생할 수 있기 때문에, 광픽업 장치의 구성이 간단해져, 생산성 향상이 달성됨과 함께, 광픽업 장치의 소형화, 경량화 및 고정밀도화를 할 수 있다.
본 발명의 대물 렌즈 및 광픽업 장치는, 파면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈의 형상이 지나치게 복잡해지지 않기 때문에, 가공이 곤란하게 되지 않아, 생산성의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 대물 렌즈 둘레 가장자리부 부근의 두께가 확보되어, 소형화가 용이하다.
본 발명의 대물 렌즈 및 광픽업 장치에 의해, 보호층의 두께 및/또는 굴절률이 다른 복수의 광정보 기록 매체의 기록 또는 재생도 가능하다.

Claims (31)

  1. 기준 렌즈와, 그 기준 렌즈의 렌즈면에 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착된 밀착 렌즈를 구비하고, 밀착 렌즈의 재질은 기준 렌즈와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈에 있어서,
    기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있고,
    밀착 렌즈가 정의 굴절력을 부여하는 영역과 부의 굴절력을 부여하는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈.
  2. 기준 렌즈와, 그 기준 렌즈의 렌즈면에 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착된 밀착 렌즈를 구비하고, 밀착 렌즈의 재질은 기준 렌즈와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈에 있어서,
    기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있고,
    밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라고 할 때, 밀착 렌즈 외면이 비구면형상을 갖고, 광축으로부터 멀어질수록 밀착 렌즈 외면의 비구면형상이 기준 렌즈측과는 반대측으로 변위되어 있는 영역을 밀착 렌즈 외면이 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈.
  3. 기준 렌즈와, 그 기준 렌즈의 렌즈면에 밀착 또는 거의 밀착되어 접합 또는 접착된 밀착 렌즈를 구비하고, 밀착 렌즈의 재질은 기준 렌즈와는 다른 재질이고, 기준 렌즈의 렌즈면과 밀착 렌즈의 렌즈면이 비구면형상을 갖는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈에 있어서,
    기준 렌즈는 집광 기능을 갖고 있고,
    밀착 렌즈의 양면이 비구면형상을 갖고,
    광축에 수직인 평면을 기준 평면으로 하고, 밀착 렌즈의 한 면 또는 양면의 유효직경 내의 면 상의 임의의 점에 접하는 접평면이 그 기준 평면과 이루는 각을 θ 라고 할 때, 밀착 렌즈의 각각의 면의 정점에서 각각의 면 상을 외주를 향하여 그 임의의 점을 이동하는 경우에, 기준 렌즈측 또는 기준 렌즈와는 반대측 중, 광축으로부터 멀어질수록 밀착 렌즈의 두께가 두꺼워지는 쪽의 측에 그 임의의 점이 이동하는 형상을 밀착 렌즈의 한 면 또는 양면이 갖고 있고,
    또한, 유효직경의 최외주까지 그 임의의 점을 이동하는 경우에, θ 의 값과 부호가 변화되고, 또한, 정점 이외의 점에서, θ 가 0°가 되는 점을 하나 이상 밀착 렌즈의 한 면 또는 양면이 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체용의 대물 렌즈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 θ 가 0°가 되는 상기 점을 극치라 할 때,
    상기 밀착 렌즈의 양면이 그 극치를 하나 이상 갖고 있고,
    상기 밀착 렌즈의, 상기 기준 렌즈측의 면을 밀착 렌즈 내면이라 하고, 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라 할 때,
    밀착 렌즈 외면의 극치 중 가장 광축에 가까운 극치가 밀착 렌즈 내면의 극치 중 가장 광축에 가까운 극치보다도 광축에 가까운 대물 렌즈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 θ 가 0°가 되는 상기 점을 극치라 할 때,
    상기 밀착 렌즈의 양면이 그 극치를 하나 이상 갖고 있고,
    상기 밀착 렌즈의, 상기 기준 렌즈측의 면을 밀착 렌즈 내면이라 하고, 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라 할 때,
    밀착 렌즈 내면의 극치 중 가장 광축에 가까운 극치가 밀착 렌즈 외면의 극치 중 가장 광축에 가까운 극치보다도 광축에 가까운 대물 렌즈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의 재질의, 385∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.75∼2.20 이고,
    상기 밀착 렌즈의 재질의, 385∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.20∼2.20 인 대물 렌즈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈의 외경이 0.5∼5.0㎜φ 인 대물 렌즈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈측과는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 할 때,
    기준 렌즈 외면의 정점에서의 곡률반경이 0.2∼8.0㎜ 인 대물렌즈.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈가 광원측에 배치되는 경우에 최적한 광학 성능을 갖도록, 기준 렌즈의 굴절률, 기준 렌즈의 비구면형상, 상기 밀착 렌즈의 굴절률 및 밀착 렌즈의 비구면형상이 설정되어 있는 대물 렌즈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈측과는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 할 때,
    기준 렌즈 외면의 정점에서의 곡률반경 R1 과 입사광속경 E 사이에,
    0.2≤E/R1≤8.0,
    이 성립되는 대물 렌즈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    광원으로부터의 광의 파장이 중심파장으로부터 ±1㎚ 변동될 때, 파면수차의 평방 제곱 평균치에 있어서의 최량 이미지점 위치의 변동이 ±0.2㎛ 이하가 되는 대물 렌즈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    광원으로부터의 광의 중심파장이 385∼425㎚, 617∼683㎚, 또는 745∼825㎚ 의 어느 하나의 범위에 있는 경우, 상기 중심파장이 ±1㎚ 변동될 때, 파면수차의 평방 제곱 평균치에 있어서의 최량 이미지점 위치의 변동이 ±0.1㎛ 이하가 되도록, 상기 기준 렌즈의 굴절률이, 상기 밀착 렌즈의 굴절률보다도 작게 되어 있는 대물 렌즈.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항에 있어서,
    상기 밀착 렌즈의 중심 두께가 0.01∼0.50㎜ 인 대물 렌즈.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의 중심 두께가 0.5∼3.0㎜ 인 대물 렌즈.
  15. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 θ 가 0°가 되는 상기 점을 극치라 하고, 그 극치에 있어서의 상기 밀착 렌즈의 두께 t1 과 밀착 렌즈의 중심 두께 t0 사이에,
    t0+(t0/2) <t1<4·t0,
    이 성립되는 대물 렌즈.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈와는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 할 때, 기준 렌즈 외면의 유효직경의 반경 h1max 와 기준 렌즈 외면의 유효직경의 최대깊이 z1max 사이에,
    Z1max<h1max,
    가 성립되는 대물 렌즈.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀착 렌즈의, 상기 기준 렌즈측의 면을 밀착 렌즈 내면이라 할 때, 밀착 렌즈 내면의 유효직경의 반경 h2max 와 밀착 렌즈 내면의 유효직경의 최대깊이 z2max 사이에,
    0<Z2max<h2max/2,
    가 성립되는 대물 렌즈.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀착 렌즈 내면의 상기 유효직경의 반경 h2max, 와 상기 유효직경의 최대깊이 z2max 사이에,
    h2max/10≤z2max<h2max/2,
    가 성립되는 대물 렌즈.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀착 렌즈의, 상기 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라 할 때,
    밀착 렌즈 외면의 유효직경의 반경 h3max 와 밀착 렌즈 외면의 유효직경의 최대깊이 Z3max 사이에,
    h3max/12≤z3max<h3max/3,
    이 성립되는 대물 렌즈.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈측과는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 할 때,
    기준 렌즈 외면의 정점에서의 곡률반경 R1 (㎜) 과 기준 렌즈의 재질의 굴절률 n1 사이에,
    0.1≤(n1-1)/R1≤5.0,
    이 성립되는 대물 렌즈.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 상기 기준 렌즈의 굴절력 ψ1 과 385㎚∼825㎚ 의 파장의 광에 대한 상기 밀착 렌즈의 재질의 굴절력 ψ2 사이에,
    0.3≤ψ1≤5.0, -5.0≤ψ2≤-0.2, 또한, ｜ψ1+ψ2｜≤4.0
    가 성립되는 대물 렌즈.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀착 렌즈의 유효직경 내에서, 밀착 렌즈의 중심 두께가 밀착 렌즈의 중심 이외의 부분의 두께보다 얇은 대물 렌즈.
  23. 제 4 항, 제 5 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 밀착 렌즈의 유효직경의 최외주부의 두께가 상기 극치의 부분의 밀착 렌즈의 두께보다 얇은 대물 렌즈.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈와는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 하고, 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라 할 때,
    광축을 지나 광축에 평행한 대물 렌즈의 단면을 광축에 대하여 수직인 방향에서 본 경우로서, 광축방향의 거리 (SAG 치) 를 세로축으로 하고, 광축으로부터의 거리를 가로축으로 하는 좌표평면에 있어서, 기준 렌즈 외면의 형상과 밀착 렌즈 외면의 형상을 플롯하는 경우에,
    기준 렌즈 외면의 정점의 위치와 밀착 렌즈 외면의 정점의 위치를 광축방향으로 슬라이드시켜 임시로 일치하도록 하여 나타내면, 기준 렌즈 외면을 나타내는 곡선과 밀착 렌즈 외면을 나타내는 곡선이 교차하고 있는 대물 렌즈.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈와는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 하고,
    상기 밀착 렌즈의, 상기 기준 렌즈측의 면을 밀착 렌즈 내면이라 할 때,
    광축을 지나 광축에 평행한 대물 렌즈의 단면을 광축에 대하여 수직인 방향에서 본 경우로서, 광축방향의 거리 (SAG 치) 를 세로축으로 하고, 광축으로부터의 거리를 가로축으로 하는 좌표평면에 있어서, 기준 렌즈 외면의 형상과 밀착 렌즈 내면의 형상을 플롯하는 경우에,
    기준 렌즈 외면의 정점의 위치와 밀착 렌즈 내면의 정점의 위치를 광축방향으로 슬라이드시켜 임시로 일치하도록 하여 나타내면, 기준 렌즈 외면을 나타내는 곡선과 밀착 렌즈 내면을 나타내는 곡선이 평행 또는 거의 평행하게 되는 영역이 존재하는 대물 렌즈.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈의, 상기 밀착 렌즈와는 반대측의 면을 기준 렌즈 외면이라 하고, 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라 할 때,
    각도를 세로축으로 하고, 광축으로부터의 거리를 가로축으로 하는 좌표평면에 있어서,
    광축에 수직인 평면을 기준 평면으로 할 때, 기준 렌즈 외면 상의 임의의 점에 접하는 접평면이 그 기준 평면과 이루는 각과, 밀착 렌즈 외면 상의 임의의 점에 접하는 접평면이 그 기준 평면과 이루는 각을, 각각의 면의 정점에서 외주를 향하여 각각의 임의의 점을 이동시키는 경우에 관해서 플롯하면,
    이들 2개의 곡선이 교차하고 있는 대물 렌즈.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측의 면을 밀착 렌즈 내면이라 하고, 밀착 렌즈의, 기준 렌즈측과는 반대측의 면을 밀착 렌즈 외면이라 할 때,
    각도를 세로축으로 하고, 광축으로부터의 거리를 가로축으로 하는 좌표평면에 있어서,
    광축에 수직인 평면을 기준 평면으로 할 때, 밀착 렌즈 내면상의 임의의 점에 접하는 접평면이 그 기준 평면과 이루는 각과, 밀착 렌즈 외면 상의 임의의 점에 접하는 접평면이 그 기준 평면과 이루는 각을, 각각의 면의 정점에서 외주를 향하여 각각의 임의의 점을 이동시키는 경우에 관해서 플롯하면,
    이들 2개의 곡선이 교차하고 있는 대물 렌즈.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 렌즈와 상기 밀착 렌즈는 접착층을 사이에 두고 접착되어 있고, 접착층의 두께가 0.01∼20㎛ 인 대물 렌즈.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈의 외경이 0.5∼5.0㎜φ 인 경우,
    광원으로부터의 광의 입사광속경 E, 대물 렌즈와 광정보 기록 매체 사이의 작동거리 L 과의 사이에,
    광원으로부터의 광의 파장이 385∼425㎚ 인 경우, L/E≥1/6,
    광원으로부터의 광의 파장이 617∼683㎚ 인 경우, L/E≥1/6,
    광원으로부터의 광의 파장이 745∼825㎚ 인 경우, L/E≥1/l0
    가 성립되도록 상기 기준 렌즈의 굴절률, 기준 렌즈의 비구면형상, 상기 밀착 렌즈의 굴절률 및 밀착 렌즈의 비구면형상이 설정되어 있는 대물 렌즈.
  30. 청색 레이저광 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 파장 385∼425㎚ 의 광을 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 대물 렌즈를 통해 청색 레이저광 디스크의 정보기록면에 집광하고, 그 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해 수광소자에 조사하여 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하고,
    디지털 비디오 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 파장 617∼683㎚ 의 광을 상기 대물 렌즈를 통해 디지털 비디오 디스크의 정보기록면에 집광하고, 그 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해서 수광소자에 조사하여 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하고,
    컴팩트 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 파장 745∼825㎚ 의 광을 상기 대물 렌즈를 통해 컴팩트 디스크의 정보기록면에 집광하고, 그 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해 수광소자에 조사하여 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  31. 청색 레이저광 디스크 또는 디지털 비디오 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 광을 평행광으로 하여 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 대물 렌즈를 투과시켜 청색 레이저광 디스크의 정보기록화 또는 디지털 비디오 디스크의 정보기록면에 집광시키고, 청색 레이저광 디스크의 정보기록화 또는 디지털 비디오 디스크의 정보기록면으로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 투과시켜 수광소자에 조사시켜 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하고,
    컴팩트 디스크를 기록 또는 재생할 때에는, 광원으로부터의 광을 발산광으로서 상기 대물 렌즈에 입사시키고 상기 대물 렌즈를 투과시켜 컴팩트 디스크의 정보기록면에 집광시키고, 컴팩트 디스크로부터의 반사광을 상기 대물 렌즈를 통해 수광소자에 조사시켜 그 정보기록면의 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
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