KR20060126853A - 회절 광학 소자, 대물 광학계, 광픽업 장치 및 광정보 기록재생 장치 - Google Patents

회절 광학 소자, 대물 광학계, 광픽업 장치 및 광정보 기록재생 장치 Download PDF

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Abstract

회절 광학 소자에, 파장 λ1과 파장 λ2의 광로 길이의 비 δøB12가, 상기 제1 회절 구조에 있어서의 광로 길이의 비 δøA12와는 다른 제2 회절 구조를 마련하고, 제1 회절 구조와 제2 회절 구조의 회절 작용의 차이를 이용함으로써, 청자색 파장 영역에 있어서의 제1 회절 구조의 구면 수차의 파장 의존성을 제어하거나 작게 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 청자색 레이저 광원의 양산에 있어서의 수율의 향상, 청자색 레이저 광원이나 광픽업 장치의 제조 비용의 저감이 가능해진다.
청자색 레이저 광원, 적외 반도체 레이저, 액정 소자, 광디스크, 광픽업 장치

Description

회절 광학 소자, 대물 광학계, 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치{DIFFRACTION OPTICAL ELEMENT, OBJECT OPTICAL SYSTEM, OPTICAL PICKUP DEVICE AND OPTICAL INFORMATION RECORDING/REPRODUCING DEVICE}
본 발명은 회절 광학 소자, 대물 광학계, 광픽업 장치 및 광정보 기록 재생 장치에 관한 것으로, 특히 다른 파장의 광원으로부터 출사되는 광속을 이용하여 광정보 기록 매체에 대해 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광픽업 장치, 광정보 기록 재생 장치 및 그에 이용하면 바람직한 회절 광학 소자 및 대물 광학계에 관한 것이다.
종래부터, 다른 기록 밀도의 복수 종류의 광디스크에 대해 기록/재생을 행하는 것이 가능한 광픽업 장치가 알려져 있다. 예를 들어, DVD(디지털 다용도 디스크)와 CD(콤팩트 디스크)를 하나의 광픽업 장치를 이용하여 기록/재생하는 것이 있다. 또한, 최근 기록 밀도가 다른 광디스크로서 청자색 레이저 광원(예를 들어, 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저 등)을 이용하는 고밀도 광디스크(이하, 기록/재생용의 레이저 광원으로서 청자색 레이저 광원을 사용하는 광디스크를 총칭하여「고밀도 광디스크」라 함)와, 종래의 DVD 또는 CD 모두 호환성이 있는 광픽업 장치가 요구되어 오고 있다.
고밀도 광디스크와 DVD에 대해 호환성을 갖는 광픽업 장치로서, 이하의 특허 문헌에 기재된 바와 같이 광축을 중심으로 하는 복수의 윤대로 구성되는 회절 구조를 형성한 회절 광학 소자를 이용하는 기술이 알려져 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-60336호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-298422호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2001-93179호 공보
상기의 특허 문헌에 기재되어 있는 기술은 고밀도 광디스크의 기록/재생용 빔으로서 2차(혹은 3차) 회절광을 이용하고, DVD의 기록/재생용 빔으로서 1차(혹은 2차) 회절광을 이용하는 바와 같이, 고밀도 광디스크의 기록/재생용 빔의 회절 차수보다도, 낮은 회절 차수의 빔을 DVD의 기록/재생용 빔으로서 이용하는 기술이다. 이 기술에 따르면, 각각의 광디스크의 기록/재생용 빔에 대해 높은 회절 효율을 확보하면서, 청자색 파장 영역에 있어서의 미소한 파장 변화에 대한 포커스 위치의 변동을 억제할 수 있다.
이와 같이, 기록/재생용 빔의 파장 차이가 큰 광디스크의 양쪽에 대해 높은 회절 효율을 확보하기 위해서는, 고밀도 광디스크의 기록/재생용 빔의 파장 λ1로 하고, DVD의 기록/재생용 빔의 파장 λ2로 하고, 파장 λ1, λ2에 대한 회절 광학 소자의 굴절률을 각각 N1, N2로 하였을 때, 이하의 식
δøD = {n1ㆍλ1/(N1 - 1)}/{n2ㆍλ2/(N2 - 1)} (18)
로 정의되는 회절 구조에 의해 파장 λ1의 광속에 부가되는 광로차와, 파장 λ2의 광속에 부가되는 광로차의 비 δøD가 1에 근사치가 되도록, 고밀도 광디스크의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n1과, DVD의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n2의 조합을 선택할 필요가 있다.
그런데, 상기의 관계를 충족시키는 회절 차수 n1과 회절 차수 n2의 조합의 회절광을 발생하는 회절 구조에 있어서는, 단위 파장 변화당의 구면 수차의 변화량이 커지므로, 레이저 광원의 선별이 필요해지고, 레이저 광원의 제조 비용의 증대 및 광픽업 장치의 제조 비용의 증대를 초래한다는 과제나, 온도 변화에 수반하는 레이저 광원의 파장 변화에 의해, 대물 광학계의 구면 수차가 크게 변화되기 때문에, 안정된 고밀도 광디스크에 대한 기록/재생 특성이 얻어지지 않는다는 과제가 있다.
이러한 단위 파장 변화당의 구면 수차의 변화량은 대물 광학계의 개구수(NA)의 4 제곱에 비례하여 증대하기 때문에, 특히 고밀도 광디스크의 1 규격인 블루레이 디스크에 대표되는 개구수(NA) 0.85의 대물 광학계와 0.1 ㎜의 보호층을 사용하는 규격(이하, 0.1 ㎜ 규격이라 함)의 고밀도 광디스크에 있어서는, 상기의 문제가 보다 한층 현재화된다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 파장 차이가 큰 복수 종류의 광원으로부터의 광속을 이용하여 기록 밀도가 다른 복수 종류의 광디스크 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 동시에, 레이저 광원의 파장에 대한 공차를 크게 확보할 수 있는 광픽업 장치, 광정보 기록 재생 장치 및 그에 이용하는 회절 광학 소자 및 대물 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 파장 차이가 큰 복수 종류의 광원으로부터의 광속을 이용하여, 기록 밀도가 다른 복수 종류의 광디스크에 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 동시에, 온도 변화된 경우라도 안정된 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광픽업 장치, 광정보 기록 재생 장치 및 그에 이용하는 광학 소자 및 대물 광학계를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
도1은 본 실시 형태에 관한 제1 광픽업 장치(PU1)의 개략 구성도이다.
도2는 개구수 NA와 광로차와의 관계를 나타내는 도면이다.
도3은 본 실시 형태에 관한 제2 광픽업 장치(PU2)의 개략 구성도이다.
도4는 제1 실시예의 대물 렌즈의 단면도이다.
도5는 제2 실시예의 대물 렌즈의 단면도이다.
도6은 제3 실시예의 대물 렌즈의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
PU1 : 제1 광픽업 장치
PU2 : 제2 광픽업 장치
LD1 : 청자색 반도체 레이저
LD2 : 적색 반도체 레이저
LD3 : 적외 반도체 레이저
BSH : 빔 성형 소자
COL : 콜리메이트 렌즈
AC : 2축 액튜에이터
OBJ1 : 제1 대물 광학계
BC1 : 제1 빔 콤바이너
BC2 : 제2 빔 콤바이너
ST : 교축
DF : 다이클로익 필터
SEN : 센서 광학계
LCD : 액정 소자
HD : 제1 광디스크
DVD : 제2 광디스크
CD : 제3 광디스크
처음에, 상술한 과제를 달성하기 위한 바람직한 수단을 기재한다.
(제1항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 파장 λ1(㎚)의 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(1)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자이다.
δøA12 ≠ δøB12 (1)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률이다.
(제1항)에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 예를 들어 제1 회절 구조의 작용에 의해, 0.1 ㎜ 규격의 고밀도 광디스크와 DVD와의 보호층 두께의 차이에 기인하는 구면 수차의 보정이나, 청자색 파장과 적색 파장의 파장 차이에 의한 파장 분산에 기인하여 발생하는 구면 수차의 보정이나, 청자색 파장 영역에 있어서의 미소한 파장 변화에 대한 포커스 위치의 변동을 작게 억제하는 것이 가능해진다. 그러나, 회절 구조는, 일반적으로 구면 수차의 파장 의존성이 크기 때문에, ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차 변화가 커진다. 특히, 청자색 파장과 적색 파장과 같이 파장 차이가 큰 빛에 대해 회절 효율을 확보하기 위해, 상기 의 식(18)의 값이 1에 근사치가 되도록, 각각의 빛의 회절 차수를 선택한 경우나, NA 0.85의 대물 광학계를 사용하는 0.1 ㎜ 규격의 고밀도 광디스크에 있어서는, 청자색 레이저 광원의 파장에 대한 공차가 엄해지고, 또한 온도 변화에 따라 청자색 레이저 광원의 파장이 변화된 경우에, 안정된 고밀도 광디스크에 대한 기록/재생 특성이 얻어지지 않는다.
그래서, 본 발명에 따른 회절 광학 소자에 있어서는, 파장 λ1과 파장 λ2의 광로 길이의 비 δøB12가, 상기 제1 회절 구조에 있어서의 광로 길이의 비 δøA12와는 다른 제2 회절 구조를 마련하였다. 제1 회절 구조와 제2 회절 구조의 회절 작용의 차이를 이용함으로써, 청자색 파장 영역에 있어서의 제1 회절 구조의 구면 수차의 파장 의존성을 제어하거나 작게 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 청자색 레이저 광원의 양산에 있어서의 수율의 향상, 청자색 레이저 광원이나 광픽업 장치의 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또, 온도가 변화된 경우라도 고밀도 광디스크에 대해 안정적으로 정보의 기록/재생을 행하는 것도 가능해진다.
(제2항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 파장 λ1(㎚)의 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자이다.
n11 ≠ n12 (4)
또한, 상술한 과제를 달성하기 위해, (제2항)에 의한 회절 광학 소자에 있어서는 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조를 통과하였을 때에 발생하는 회절광의 차수 n11과, 파장 λ1의 광속이 상기 제2 회절 구조를 통과하였을 때에 발생하는 회절광의 차수 n12를 다르게 함으로써, 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차 변화를 작게 억제하고, 청자색 레이저 광원의 발진 파장에 대한 공차를 완화하였다. 이에 의해, 청자색 레이저 광원의 양산에 있어서의 수율의 향상, 청자색 레이저 광원이나 광픽업 장치의 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또한, 온도가 변화된 경우라도 고밀도 광디스크에 대해 안정적으로 정보의 기록/재생을 행하는 것도 가능해진다.
(제3항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 파장 λ1(㎚)의 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자이다.
{INT(δøA12) - δøA12}ㆍ{INT(δøB12) - δøB12} < 0 (5)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
또한, 상술한 과제를 달성하기 위해, (제3항)에 기재된 회절 광학 소자에 있어서는, 상술의 식(5)를 충족시키므로, δøX12(단, X는 A 또는 B)를 제i 회절 구조(단, i는 1 또는 2)의 파장 λ1과 파장 λ2의 광로 길이의 비로 하였을 때, {INT(δøX12) - δøX12}의 부호가 마이너스인 회절 구조는 입사 광속의 파장이 장파장측으로 변화한 경우에, 구면 수차가 보정 과잉 방향으로 변화하는 구면 수차의 파장 의존성을 갖고, 한편 {INT(δøX12) - δøX12}의 부호가 플러스인 회절 구조는 입사 광속의 파장이 장파장측으로 변화한 경우에, 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하 는 구면 수차의 파장 의존성을 갖는 것이 된다.
이러한 구면 수차의 파장 의존성의 부호가 서로 다른 회절 구조를 마련함으로써, 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차의 파장 의존성을 제어하거나 작게 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 청자색 레이저 광원의 양산에 있어서의 수율의 향상, 청자색 레이저 광원이나 광픽업 장치의 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또, 온도가 변화된 경우라도 고밀도 광디스크에 대해 안정적으로 정보의 기록/재생을 행하는 것도 가능해진다.
또한, (제1항) 내지 (제3항)에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 제2 회절 구조에 의해 제1 회절 구조의 구면 수차의 파장 의존성을 제어하거나 작게 억제하기 위해서는, 제1 회절 구조 및 제2 회절 구조를 투과하는 파면에 부가되는 광로차를, 후술하는 식(2)에서 정의되는 광로차 함수에 의해 나타냈을 때, 제1 회절 구조의 4차의 광로차 함수 계수 B4A, 제2 회절 구조의 4차의 광로차 함수 계수 B4B가 각각 0이 아닌 유한치를 갖고, 또한 이하의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.
B4AㆍB4B < 0 (5A)
(제4항)
(제1항) 내지 (제3항) 중 어느 한 항에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 이하의 식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA12) - δøA12｜< 0.4 (6)
｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.4 (7)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시킴으로써, 제1 회절 구조 혹은 제2 회절 구조의 제1 광속 및 제2 광속에 대한 회절 효율을 모두 높은 것으로 하는 것이 가능해진다. 제1 광속 및 제2 광속에 대한 제1 회절 구조 및 제2 회절 구조의 회절 효율을 모두 높이기 위해서는, 식(6) 및 식(7)을 모두 충족시키는 것이 바람직하다.
(제5항)
(제1항) 내지 (제4항) 중 어느 한 항에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 상기 제1 회절 구조와 상기 제2 회절 구조는 모두, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대로 구성되고, 상기 제1 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d1과, 상기 제2 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d2가 이하의 식(8)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
d1 ≠ d2 (8)
식(8)의 조건은, 제1 회절 구조와 제2 회절 구조의 제조 파장을 다르게 한 것에 상당한다. 이에 의해, 제1 회절 구조와 제2 회절 구조의 회절 작용을 다르게 하는 것이 가능해지므로, 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차의 파장 의존성을 제어하거나 작게 억제하는 것이 가능해진다.
(제6항)
(제1항) 내지 (제5항) 중 어느 한 항에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 이하의 식(9) 및 식(10)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA12) - δøA12｜> 0.07 (9)
｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.07 (10)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12= {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
식(9)를 충족시킴으로써, 제1 회절 구조의 작용에 의해 0.1 ㎜ 규격의 고밀도 광디스크와 DVD와의 보호층 두께의 차이에 기인하는 구면 수차의 보정이나, 청자색 파장과 적색 파장의 파장 차이에 의한 파장 분산에 기인하여 발생하는 구면 수차의 보정을 행한 경우라도, 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 제1 회절 구조의 단위 파장 변화당의 구면 수차의 변화량을 커져 지나치게 지나치지 않도록 할 수 있으므로, 제2 회절 구조에 의한 제1 회절 구조의 구면 수차의 파장 의존성의 제어 혹은 보정의 부담을 저감하는 것이 가능해져 설계가 용이해진다. 한편, 식(10)을 충족시킴으로써 제2 회절 구조에 있어서의 제1 광속과 제2 광속의 회절각을 거의 동일하게 할 수 있으므로, 파장 λ1과 파장 λ2의 구면 수차 특성에는 영향을 부여하지 않고, 파장 λ1 ±10 ㎚의 구면 수차만을 양호하게 제어 혹은 보정하는 것이 가능해진다.
(제7항)
(제1항) 내지 (제6항) 중 어느 한 항에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 이하의 식(11) 내지 식(13)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
λ2/λ1 > 1.3 (11)
n11 > n21 (12)
n12 > n22 (13)
(제7항)의 회절 소자에 의하면, 제1 광속과 제2 광속의 파장비가 식(11)에 있는 바와 같이 1.3보다 큰 경우에는, 식(12) 및 식(13)을 충족시키도록 DVD용의 기록/재생 빔으로서, 고밀도 광디스크용의 기록/재생 빔보다도 낮은 회절 차수의 회절광을 사용함으로써, 각각의 광디스크의 파장 영역에서 높은 회절 효율을 확보하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 회절 차수가 다른 회절광을 각각의 광디스크의 기록/재생 빔으로서 사용하도록 결정된 회절 구조는, 동일 회절 차수의 회절광을 사용하는 경우에 비해 구면 수차의 파장 의존성이 커지지만, 본 발명에 따른 회절 광학 소자에 있어서는 제2 회절 구조에 의해, 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차의 파장 의존성을 제어하거나 작게 억제하는 구성을 취하고 있기 때문에, 청자색 레이저 광원의 발진 파장에 대한 공차를 완화하는 것이 가능하다. 또한, 온도가 변화된 경우라도 고밀도 광디스크에 대해 안정적으로 정보의 기록/재생을 행하는 것도 가능해진다.
(제8항)
(제1항) 내지 (제7항) 중 어느 한 항에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와의 조합이, (n1i, n2i) = (1, 1), (2, 1), (3, 2), (4, 2), (5, 3), (6, 4), (7, 4), (8, 5), (9, 6), (10, 6) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 한다. 이러한 조합을 선택함으로써, 각각의 광디스크의 파장 영역에서 높은 회절 효율을 유지할 수 있다. 또, 회절 차수 n1i, n2i가 10보다 커지는 경우라도, 각각의 광디스크의 파장 영역에서 높은 회절 효율을 유지할 수 있는 회절 차수의 조합은 존재하지만, 그 경우에는 기준 파장 λ1로부터의 ±10(㎚) 정도의 파장 변화에 대해 회절 효율 변동이 지나치게 커지므로 바람직하지 못하다.
(제9항)
(제1항) 내지 (제7항) 중 어느 한 항에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 상기 제1 회절 구조는 파장 λ3(㎚)(λ3 > λ2)의 제3 광속이 입사한 경우에는 n13차(n12 ≥ n13)의 회절광을 발생하고, 상기 제2 회절 구조는 상기 제3 광속이 입사한 경우에는 n23차(n22 ≥ n23)의 회절광을 발생하는 것을 특징으로 한다.
(제9항)의 회절 광학 소자에 의하면, DVD용의 기록/재생 빔으로서 고밀도 광디스크용의 기록/재생 빔보다도 낮은 회절 차수의 회절광을 사용하고, 또한 CD용의 기록/재생 빔으로서, DVD용의 기록/재생 빔과 같은 회절 차수 또는 보다 낮은 회절 차수의 회절광을 사용함으로써, 각각의 광디스크의 파장 영역에서 높은 회절 효율을 확보하는 것이 가능해진다.
(제10항)
(제9항)에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 이하의 식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA13) - δøA13｜< 0.4 (14)
｜INT(δøB13) - δøB13｜< 0.4 (15)
단,
δøA13 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n31ㆍλ3/(N31 - 1)} (16)
δøB13 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n32ㆍλ3/(N32 - 1)} (17)
이며, N11, N31은 각각 λ1, λ3에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N32는 각각 λ1, λ3에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시킴으로써, 제1 회절 구조 혹은 제2 회절 구조의 제3 광속에 대한 회절 효율을 모두 높은 것으로 하는 것이 가능해진다. 제3 광속에 대한 제1 회절 구조 및 제2 회절 구조의 회절 효율을 모두 높이기 위해서는 식(14) 및 식(15)를 모두 충족시키는 것이 바람직하다.
(제11항)
(제9항) 또는 (제10항)에 기재된 회절 광학 소자에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ3은 750 ㎚ 내지 850 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와 상기 n3i의 조합이, (n1i, n2i, n3i) = (2, 1, 1), (4, 2, 2), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 한다. 이들의 조합을 선택함으로써, 각각의 광디스크의 파장 영역에서 높은 회절 효율을 유지할 수 있다. 또, 회절 차수 n1i, n2i, n3i가 10보다 커지는 경우라도, 각각의 광디스크의 파장 영역에서 높은 회절 효율을 유지할 수 있는 회절 차수의 조합은 존재하지만, 그 경우에는 기준 파장 λ1로부터의 ±10(㎚) 정도의 파장 변화에 대해 회절 효율 변동이 지나치게 커지기 때문에 바람직하지 않다.
(제12항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 두께 t2(t2 ≥ t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 광학계이며,
상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(1)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
δøA12 ≠ δøB12 (1)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률이다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제1항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가 지이다.
(제13항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 두께 t2(t2 ≥ t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 광학계이며,
상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(4)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
n11 ≠ n12 (1)
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제2항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제14항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 두께 t2(t2 ≥ t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 광학계이며,
상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(5)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
{INT(δøA12) - δøA12}ㆍ{INT(δøB12) - δøB12} < 0 (5)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12= {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제3항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제15항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 두께 t2(t2 > t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 광학계이며,
상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고,
상기 제1 회절 구조는, 상기 두께 t1과 상기 두께 t2의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
(제15항)에 기재된 대물 광학계에 있어서, 보호층의 두께가 다른 고밀도 광디스크와 DVD에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 경우에 있어서, 제1 회절 구조의 작용에 의해, 고밀도 광디스크와 DVD와의 보호층 두께의 차이에 기인하는 구면 수차의 보정이 가능해진다. 그러나, 회절 구조는 구면 수차의 파장 의존성이 크기 때문에, ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차 변화가 커진다. 이러한 구면 수차의 변화량은 NA4에 비례하여 증대하기 때문에, NA 0.85의 대물 광학계를 사용하는 0.1 ㎜ 규격의 고밀도 광디스크에 있어서는, 청자색 레이저 광원의 발진 파장에 대한 공차가 엄한 것으로 되어 버린다. 청자색 레이저 광원의 파장에 대한 공차가 엄하게 되고, 또한 온도 변화에 따라 청자색 레이저 광원의 파장이 변화된 경우에, 안정된 고밀도 광디스크에 대한 기록/재생 특성이 얻어지지 않는다.
그래서 본 발명에 따른 대물 광학계에 있어서는, 상기 제2 회절 구조를 이용하여 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차 변화를 작게 억제하도록 하고 있다. 이에 의해, 청자색 레이저 광원의 양산에 있어서의 수율의 향상, 청자색 레이저 광원이나 광픽업 장치의 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또, 온도가 변화된 경우라도 고밀도 광디스크에 대해 안정적으로 정보의 기록/재생을 행하는 것도 가능해진다. 또한, 본 명세서 중,「구면 수차를 제어함」이라 함은, 구면 수차를 거의 완전하게 보정하는 외에, 소정의 이유에 의해 구면 수차를 잔존시키는 경우도 포함한다. 여기서, 소정의 이유에 의해 구면 수차를 잔존시키는 경우로서는, 예를 들어 온도 변화에 수반하는 대물 광학계의 집광 특성의 변화를 보상하기 때문에, 파장 λ1로부터 장파장측에 시프트한 경우에 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하는 구면 수차 의존성을 대물 광학계에 갖게 하는 경우 등이 있다.
(제16항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 두께 t2(t2 = t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 광학계이며,
상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고,
상기 제1 회절 구조는, 상기 파장 λ1과 상기 파장 λ2의 파장 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
고밀도 광디스크의 일규격으로서, 0.1 ㎜ 규격 이외로, 개구수(NA) 0.65의 대물 광학계와, DVD와 같은 0.6 ㎜의 보호층을 사용하는 규격(이하, 0.6 ㎜ 규격이라 함)이 제안되어 있다. 0.6 ㎜ 규격에 있어서는, DVD와의 보호층 두께의 차이에 의한 구면 수차를 보정할 필요는 없지만, 청자색 파장과 적색 파장의 파장 차이에 의한 파장 분산에 기인하여 발생하는 구면 수차의 보정을 행할 필요가 있다. 제16항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 제1 회절 구조의 작용에 의해 청자색 파장과 적색 파장의 파장 차이에 의한 파장 분산에 기인하여 발생하는 구면 수차의 보정을 행하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 경우라도 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대해 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차 변화가 커진다.
그래서 본 발명에 따른 대물 광학계에 있어서는, 상기 제2 회절 구조를 이용하여 청자색 파장 영역에 있어서의 ±10 ㎚ 정도의 입사 광속의 파장 변화에 대한 구면 수차 변화를 작게 억제하도록 하고 있다. 이에 의해, 청자색 레이저 광원의 양산에 있어서의 수율의 향상, 청자색 레이저 광원이나 광픽업 장치의 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또, 온도가 변화된 경우라도 고밀도 광디스크에 대해 안정적으로 정보의 기록/재생을 행하는 것도 가능해진다.
(제17항)
(제12항) 내지 (제16항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 작게 억제하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하기 때문에, 청자색 레이저 광원의 발진 파장에 대한 공차를 완화하는 것이 가능하다.
(제18항)
(제12항) 내지 (제16항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 상기 대물 광학계는 상기 파장 λ1이 +10 ㎚의 범위 내에서 장파장측으로 변화한 경우에 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하는 구면 수차 특성을 하는 것을 특징으 로 하기 때문에, 온도 변화에 기인하여 생기는 대물 광학계의 집광 특성의 변화를 보상하는 것이 가능해진다.
(제19항)
(제18항)에 기재된 대물 광학계에 있어서, 플라스틱 렌즈를 적어도 1개 갖는 것을 특징으로 하기 때문에, 저렴하지만 온도 변화에 기인하여 굴절률 변화를 발생시키는 플라스틱 재료의 결점을, 상기 제2 회절 구조의 기능을 이용하여 보충할 수 있다.
(제20항)
(제12항) 내지 (제19항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 이하의 식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA12) - δøA12｜< 0.4 (6)
｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.4 (7)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제4항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가 지이다.
(제21항)
상기 제1 회절 구조와 상기 제2 회절 구조는 모두, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대로 구성되고, 상기 제1 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d1과, 상기 제2 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d2가 이하의 식(8)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계이다.
d1 ≠ d2 (8)
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제5항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제22항)
(제12항) 내지 (제21항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 이하의 식(9) 및 식(10)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA12) - δøA12｜> 0.07 (9)
｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.07 (10)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12= {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제6항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제23항)
(제12항) 내지 (제22항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 이하의 식(11) 내지 식(13)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
λ2/λ1 > 1.3 (11)
n11 > n21 (12)
n12 > n22 (13)
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제7항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제24항)
(제12항) 내지 (제23항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내에 있으며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와의 조합이, (n1i, n2i) = (1, 1), (2, 1), (3, 2), (4, 2), (5, 3), (6, 4), (7, 4), (8, 5), (9, 6), (10, 6) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 한다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제8항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제25항)
(제12항) 내지 (제23항) 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학계에 있어서, 상기 제1 회절 구조는 파장 λ3(㎚)(λ3 > λ2)의 제3 광속이 입사한 경우에는 n13차(n12 ≥ n13)의 회절광을 발생하고, 상기 제2 회절 구조는 상기 제3 광속이 입사한 경우에는 n23차(n22 ≥ n23)의 회절광을 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제9항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제26항)
(제25항)에 기재된 대물 광학계에 있어서, 이하의 식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA13) - δøA13｜< 0.4 (14)
｜INT(δøB13) - δøB13｜< 0.4 (15)
단,
δøA13 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n31ㆍλ3/(N31 - 1)} (16)
δøB13 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n32ㆍλ3/(N32 - 1)} (17)
이며, N11, N31은 각각 λ1, λ3에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N32는 각각 λ1, λ3에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제10항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제27항)
(제25항) 또는 (제26항)에 기재된 대물 광학계에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ3은 750 ㎚ 내지 850 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와 상기 n3i의 조합이, (n1i, n2i, n3i) = (2, 1, 1), (4, 2, 2), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 한다.
본 대물 광학계의 작용 효과는, (제11항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제28항)
상기 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 광학 소자와, 상기 회절 광학 소자를 투과한 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 각각 상기 제1 광디스크 및 상기 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 집광 소자로 구성되고, 상기 회절 광학 소자와 상기 집광 소자는 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물 광학계이다.
(제29항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 동시에, 상기 제2 광속을 두께 t2(t2 > t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서,
상기 대물 광학계는, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(1)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
δøA12 ≠ δøB12 (1)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률이다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제1항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제30항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(㎚)(λ1 > λ2)의 제2 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 동시에, 상기 제2 광속을 두께 t2(t2 > t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서,
상기 대물 광학계는, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하 는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
n11 ≠ n12 (4)
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제2항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제31항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 파장 λ1(㎚)의 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
{INT(δøA12) - δøA12}ㆍ{INT(δøB12) - δøB12} < 0 (5)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제3항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제32항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(㎚)(λ1 > λ2)의 제2 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 동시에, 상기 제2 광속을 두께 t2(t2 > t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서,
상기 대물 광학계는, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 상기 제1 회절 구조는 상기 두께 t1과 상기 두께 t2의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능 을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제15항)에 기재된 대물 광학계와 마찬가지이다.
(제33항)
파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(㎚)(λ1 > λ2)의 제2 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 동시에, 상기 제2 광속을 두께 t2(t2 > t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 대물 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서,
상기 대물 광학계는, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고,
상기 제1 회절 구조는, 상기 파장 λ1과 상기 λ2의 파장 차이에 의한 파장 분산에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제16항)에 기재된 대물 광학계와 마찬가지이다.
(제34항)
(제29항) 내지 (제33항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 작게 억제하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제17항)에 기재된 대물 광학계와 마찬가지이다.
(제35항)
(제29항) 내지 (제33항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 대물 광학계는 상기 파장 λ1이 +10 ㎚의 범위 내에서 장파장측으로 변화한 경우에 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하는 구면 수차 특성을 하는 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제18항)에 기재된 대물 광학계와 마찬가지 이다.
(제36항)
(제35항)에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 플라스틱 렌즈를 적어도 하나 갖는 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제19항)에 기재된 대물 광학계와 마찬가지이다.
(제37항)
(제29항) 내지 (제36항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 이하의 식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA12) - δøA12｜< 0.4 (6)
｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.4 (7)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제4항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제38항)
(제29항) 내지 (제37항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 회절 구조와 상기 제2 회절 구조는 모두, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대로 구성되고, 상기 제1 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d1과, 상기 제2 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d2가 이하의 식(7)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
d1 ≠ d2 (8)
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제5항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제39항)
(제29항) 내지 (제38항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 이하의 식(9) 및 식(10)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA12) - δøA12｜> 0.07 (9)
｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.07 (10)
단,
δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
δøB12= {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ 1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제6항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제40항)
(제29항) 내지 (제39항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 이하의 식(11) 내지 식(13)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
λ2/λ1 > 1.3 (11)
n11 > n21 (12)
n12 > n22 (13)
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제7항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제41항)
(제29항) 내지 (제40항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와의 조합이, (n1i, n2i) = (1, 1), (2, 1), (3, 2), (4, 2), (5, 3), (6, 4), (7, 4), (8, 5), (9, 6), (10, 6) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제8항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가 지이다.
(제42항)
(제29항) 내지 (제41항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 회절 구조는 파장 λ3(㎚)(λ3 > λ2)의 제3 광속이 입사한 경우에는 n13차(n12 ≥ n13)의 회절광을 발생하고, 상기 제2 회절 구조는 상기 제3 광속이 입사한 경우에는 n23차(n22 ≥ n23)의 회절광을 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제9항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제43항)
(제42항)에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 이하의 식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
｜INT(δøA13) - δøA13｜< 0.4 (14)
｜INT(δøB13) - δøB13｜< 0.4 (15)
단,
δøA13 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n31ㆍλ3/(N31 - 1)} (16)
δøB13 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n32ㆍλ3/(N32 - 1)} (17)
이며, N11, N31은 각각 λ1, λ3에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N32는 각각 λ 1, λ3에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제10항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬가지이다.
(제44항)
(제42항) 또는 (제43항)에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ3은 750 ㎚ 내지 850 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와 상기 n3i의 조합이, (n1i, n2i, n3i) = (2, 1, 1), (4, 2, 2), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 한다.
본 광픽업 장치의 작용 효과는, (제11항)에 기재된 회절 광학 소자와 마찬다.
(제45항)
(제29항) 내지 (제44항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치에 있어서, 상기 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 광학 소자와, 상기 회절 광학 소자를 투과한 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 각각 상기 제1 광디스크 및 상기 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 집광 소자로 구성되고, 상기 회절 광학 소자와 상기 집광 소자는 일체화하여 이루 어지는 것을 특징으로 한다.
(제46항)
(제29항) 내지 (제45항) 중 어느 한 항에 기재된 광픽업 장치를 탑재하여, 제1 광디스크 및 제2 광디스크에 대한 정보의 기록 및 제1 광디스크 및 제2 광디스크에 기록된 정보의 재생 중, 적어도 한 쪽을 실행 가능한 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치이다.
본 명세서 중에서 이용하는「회절 구조」라 함은, 광학 소자의 표면에 회절 패턴을 마련하여 회절 작용에 의해 입사 광속을 집광 혹은 발산시키는 기능을 갖게 한 부분의 것을 말한다. 회절 패턴의 형상으로서, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대이며, 광축을 포함하는 평면으로 그 단면을 보면, 각 윤대가 톱니 형상 혹은 계단 형상으로 되어 있는 것이 있다.
본 명세서 중에 있어서, 고밀도 광디스크 혹은 제1 광디스크라 함은, 블루레이 디스크(BD ; Blu-ray Disc)에 대표되는 0.1 ㎜ 규격의 광디스크나, HD DVD에 대표되는 0.6 ㎜ 규격의 광디스크와 같이 청자색 레이저 광원을 이용하는 광디스크를 말한다. 또한, 고밀도 광디스크 혹은 제1 광디스크에는 정보 기록면 상에 수 내지 수십 ㎚ 정도의 두께의 보호막을 갖는 광디스크나, 보호층 혹은 보호막의 두께가 0의 광디스크나, 광자기 디스크도 포함되는 것으로 한다. 또한, 제2 광디스크라 함은, DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD±R, DVD-RAM, DVD±RW 등의 각종 DVD계의 광디스크를 포함하는 것이다. 또한, 제3 광디스크라 함은, CD-Audio, Cn-ROM, CD-R, CD-RW 등의 각종 CD계의 광디스크를 포함하는 것이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
(제1 실시 형태)
도1은, 고밀도 광디스크[HD(제1 광디스크), DVD(제2 광디스크)]에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제1 광픽업 장치(PU1)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 파장 λ1 = 405 ㎚, 보호층(PL1)의 두께 t1 = 0.1 ㎜, 개구수 NA = 0.85이며, DVD의 광학적 사양은 파장 λ2 = 655 ㎚ 보호층(PL2)의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개구수 NA2 = 0.65이다. 단, 파장, 보호층의 두께 및 개구수의 조합은 이에 한정되지 않는다.
도1에 도시한 바와 같이, 광픽업 장치(PU1)는, 제1 광속을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)와, 제2 광속을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)와, 고밀도 광디스크(HD, DVD) 공용의 광검출기(PD)와, 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출되는 레이저 광속의 단면 형상을 타원형으로부터 원형으로 정형하기 위한 빔 정형 소자(BSH), 제1 콜리메이트 광학계(COL1), 제2 콜리메이트 광학계(COL2), 2축 액튜에이터(AC), 제1 대물 광학계(OBJ1), 제1 빔 콤바이너(BC1), 제2 빔 콤바이너(BC2), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 교축(ST), 다이클로익 필터(DF), 센서 광학계(SEN) 등으로 구성되어 있다.
또, 고밀도 광디스크(HD)용의 광원으로서, 상술의 청자색 반도체 레이저(LD1) 외에 청자색 SHG 레이저를 사용할 수도 있다.
광픽업 장치(PU1)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생 을 행하는 경우에는, 도1에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은 빔 정형 소자(BSH)에 의해 그 단면 형상이 타원형으로부터 원형으로 정형된 후, 제1 콜리메이트 광학계(COL1)를 지나서 대략 평행 광속이 되고, 제1 빔 콤바이너(BC1), 제2 빔 콤바이너(BC2)를 투과하고, 교축(ST)에 의해 광속 직경이 규제되고, 제1 대물 광학계(OBJ1)에 의해 고밀도 광디스크(HD)의 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1) 상에 형성되는 스폿이 된다. 제1 대물 광학계(OBJ1)는, 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터(AC)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL1)으로 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 제1 대물 광학계(OBJ1), 교축(ST)을 투과한 후, 제2 빔 콤바이너(BC2)에 의해 반사되고, 센서 광학계(SEN)를 지남으로써 수렴 광속이 되는 동시에 비점 수차가 부여되어 광검출기(PD)의 수광면 상에 수속한다. 그리고, 광검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광픽업 장치(PU1)에 있어서, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도1에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은 제2 콜리메이트 광학계(COL2)를 지나서 대략 평행 광속이 되고, 제1 빔 콤바이너(BC1)로 반사된 후, 제2 빔 콤바이너(BC2)를 투과하고, 다이클로익 필터(DF)에 의해 광속 직경이 규제되고, 제1 대물 광학계(OBJ1)에 의해 DVD의 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2) 상에 형성되는 스폿이 된다. 제1 대물 광학계(OBJ1)는, 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터(AC)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL2)으로 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 제1 대물 광학계(OBJ1), 다이클로익 필터(DF), 교축(ST)을 투과한 후, 제2 빔 콤바이너(BC2)에 의해 반사되고, 센서 광학계(SEN)를 지남으로써 수렴 광속이 되는 동시에 비점 수차가 부여되어 광검출기(PD)의 수광면 상에 수속한다. 그리고, 광검출기(PD)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
다음에, 제1 대물 광학계(OBJ1)의 구성에 대해 설명한다. 제1 대물 광학계(OBJ1)는 플라스틱 렌즈인 수차 보정 소자(L1)와, 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 기능을 갖는 NA 0.85의 비구면 유리 렌즈인 집광 소자(L2)로 구성되어 있다. 수차 보정 소자(L1)의 레이저 광원측의 광학면(S1)에는, 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상이 된 복수의 윤대로 구성되는 블레이즈형의 제1 회절 구조(DOE1)가 형성되어 있다. 또한, 수차 보정 소자(L1)의 광디스크측의 광학면(S2)에는, 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상이 된 복수의 윤대로 구성되는 블레이즈형의 복수의 윤대로 구성되는 제2 회절 구조(DOE2)가 형성되어 있다. 또한, 다이클로익 필터(DF)와 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)는 보유 지지 부재(B)를 개재함으로써 일체화되어 있다.
제1 회절 구조(DOE1)는 고밀도 광디스크(HD)의 보호층(PL1)의 두께 t1과 DVD의 보호층(PL2)의 두께 t2와의 차이에 기인하는 구면 수차를 보정하기 위한 구조이고, 이러한 구면 수차를 양호하게 보정하기 위해, 제1 회절 구조(DOE1)는 비구면 상에 형성되어 있다. 또한, 고밀도 광디스크(HD)의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n11, 및 DVD의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n21로서, 각각 n11 = 2, n21 = 1을 선택함으로써, 양쪽의 광디스크의 파장 영역에 있어서 높은 회절 효율을 확보하고 있다,
제1 회절 구조(DOE1)는, 상술의 식(2)에서 표시되는 제1 광속과 제2 광속과의 광로 길이의 비 δøA12가,
INT(δøA12) - δøA12 < 0 (19)
를 충족시키므로, 도2의 2점 쇄선(a)에 나타낸 바와 같이, 제1 회절 구조(DOE1)에 입사하는 광속의 파장이 고밀도 광디스크측의 설계 파장 λ1로부터 Δλ만큼 장파장측에 시프트한 경우에는, 구면 수차가 보정 과잉 방향으로 변화되는 구면 수차 특성을 갖는다.
이러한 제1 회절 구조(DOE1)의 구면 수차의 파장 의존성을 보정하기 위해, 제2 회절 구조(DOE2)에 있어서는, 상술의 식(3)에서 나타내는 제1 광속과 제2 광속과의 광로 길이의 비 δøB12가,
INT(δøB12) - δøB12 > 0을 충족시키도록, 고밀도 광디스크(HD)의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n12 및 DVD의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n22로서, 각각 n12 = 3, n22 = 2를 선택하고 있기 때문에, 도2의 점선(b)에 나타낸 바와 같이 제2 회절 구조(DOE2)는 입사 광속의 장파장측으로의 시프트에 의해 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화되는 구면 수차 특성을 갖는다.
상술한 바와 같이, 파장 차이가 큰 2개의 파장에 대해 서로 다른 회절 차수 의 빔을 발생하고, 제1 광속과 제2 광속과의 광로 길이의 비 δøA12가 1에 근사치를 갖는 제1 회절 구조(DOE1)는 단위 파장 변화당의 구면 수차의 변화량이 크지만, 제2 회절 구조(DOE2)에 제1 회절 구조(DOE1)와는 반대의 구면 수차 특성을 갖게 함으로써 도2의 실선(c)과 같이 구면 수차의 파장 의존성을 상쇄하는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명하지만, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도3은, 고밀도 광디스크(HD)(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제2 광픽업 장치(PU2)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 파장 λ1 = 405 ㎚, 보호층(PL1)의 두께 t1 = 0.1 ㎜, 개구수 NA1 = 0.85이며, DVD의 광학적 사양은 파장 λ2 = 655 ㎚, 보호층(PL2)의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개구수 NA2 = 0.65이며, CD의 광학적 사양은 파장 λ3 = 785 ㎚, 보호층(PL3)의 두께 t3 = 1.2 ㎜, 개구수 NA3 = 0.45이다. 단, 파장, 보호층의 두께 및 개구수의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광픽업 장치(PU2)는 제1 광속을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)와 광검출기(PD1)가 일체화된 고밀도 광디스크용 모듈(MD1), 제2 광속을 사출하는 적색 반 도체 레이저(LD2)와 광검출기(PD2)가 일체화된 DVD용 모듈(MD2), 제3 광속을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)와 광검출기(PD3)가 일체화된 CD용 모듈(MD3), 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출되는 레이저 광속의 단면 형상을 타원형으로부터 원형으로 정형하기 위한 빔 정형 소자(BSH), 콜리메이트 광학계(COL), 2축 액튜에이터(AC), 제2 대물 광학계(OBJ2), 제1 빔 콤바이너(BC1), 제2 빔 콤바이너(BC2), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 교축(ST), 액정 소자(LCD) 등으로 구성되어 있다. 또, 고밀도 광디스크(HD)용의 광원으로서, 상술의 청자색 반도체 레이저(LD1) 외에 청자색 SHG 레이저를 사용할 수도 있다.
광픽업 장치(PU2)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도3에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은, 빔 정형 소자(BSH)에 의해 그 단면 형상이 타원형으로부터 원형으로 정형된 후, 제1 빔 콤바이너(BC1)를 투과하여 콜리메이트 광학계(COL)를 지나서 대략 평행 광속이 되고, 제2 빔 콤바이너(BS2)를 투과하여 교축(ST)에 의해 광속 직경이 규제되고, 액정 소자(LCD)를 투과하여 제2 대물 광학계(OBJ2)에 의해 고밀도 광디스크(HD)의 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1) 상에 형성되는 스폿이 된다. 제2 대물 광학계(OBJ2)는, 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터(AC)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL1)으로 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 제1 대물 광학계(OBJ1), 액정 소자(LCD), 교축(ST), 제2 빔 콤바이너(BC2) 및 콜리메이트 광학계(COL)를 투과한 후 수렴 광속이 되고, 제1 빔 콤바이너 (BS1)를 투과하여 광검출기(PD1)의 수광면 상에 수속한다. 그리고, 광검출기(PD1)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광픽업 장치(PU2)에 있어서, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도3에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은, 제1 빔 콤바이너(BC1)에 의해 반사되어 콜리메이트 광학계(COL)를 지나서 대략 평행 광속이 되고, 제2 빔 콤바이너(BS2)를 투과한 후 액정 소자(LCD)에 의해 광속 직경이 규제되고, 제2 대물 광학계(OBJ2)에 의해 DVD의 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2) 상에 형성되는 스폿이 된다. 제2 대물 광학계(OBJ2)는, 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터(AC)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL2)으로 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 제2 대물 광학계(OBJ2), 액정 소자(LCD), 제2 빔 콤바이너(BS1), 콜리메이트 광학계(COL)를 투과한 후 수렴 광속이 되고, 제1 빔 콤바이너(BC1)에 의해 반사되어 광검출기(PD2)의 수광면 상에 수속한다. 그리고, 광검출기(PD2)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광픽업 장치(PU2)에 있어서, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도3에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은 제2 빔 콤바이너(BC2)에 의해 반사된 후, 액정 소자(LCD)에 의해 광속 직경이 규제되고, 제2 대물 광학계(OBJ2)에 의해 CD의 보호층(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3) 상에 형성되는 스폿이 된다. 제2 대물 광학계(OBJ2)는, 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터(AC)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다. 정보 기록면(RL3)으로 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 제2 대물 광학계(OBJ2), 액정 소자(LCD)를 투과한 후 제2 빔 콤바이너에 의해 반사되고, 광검출기(PD3)의 수광면 상에 수속한다. 그리고, 광검출기(PD3)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
다음에, 제2 대물 광학계(OBJ2)의 구성에 대해 설명한다. 제2 대물 광학계(OBJ2)는 플라스틱 렌즈인 수차 보정 소자(L1)와, 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 광디스크의 정보 기록면 상에 집광시키는 기능을 갖는 NA 0.85의 비구면이 플라스틱 렌즈인 집광 소자(L2)로 구성되어 있다. 수차 보정 소자(L1)의 레이저 광원측의 광학면(S1)에는, 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상이 된 복수의 윤대로 구성되는 블레이즈형의 제1 회절 구조(DOE1)가 형성되어 있다. 또한, 수차 보정 소자(L1)의 광디스크측의 광학면(S2)에는 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상이 된 복수의 윤대로 구성되는 블레이즈형의 복수의 윤대로 구성되는 제2 회절 구조(DOE2)가 형성되어 있다. 또한, 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)는, 각각의 광학 기능부의 주변에 일체 성형된 플랜지부(FL1, FL2)를 갖고 있고, 플랜지부(FL1 , FL2)의 일부끼리 끼워 맞춤 및 접착함으로써 일체화되어 있고, 또한 제2 대물 광학계(OBJ2)와 액정 소자(LCD)는 보유 지지 부재(B)를 개재함으로써 일체화되어 있다.
제1 회절 구조(DOE1)는 고밀도 광디스크(HD)의 보호층(PL1)의 두께 t1과 DVD의 보호층(PL2)의 두께 t2와의 차이에 기인하는 구면 수차를 보정하기 위한 구조이며, 이러한 구면 수차를 양호하게 보정하기 위해 제1 회절 구조(DOE1)는 비구면 상에 형성되어 있다. 또한, 제2 대물 광학계(OBJ2)에 있어서는, 고밀도 광디스크(HD)의 보호층(PL1)의 두께 t1과 CD의 보호층(PL3)의 두께 t2와의 차이에 기인하는 구면 수차를 보정하기 때문에, 고밀도 광디스크(HD)에 대한 정보의 기록/재생시의 배율 m1과, CD에 대한 정보의 기록/재생시의 배율 m3을 다르게 하고 있고, CD에 대한 정보의 기록/재생시에는 제2 대물 광학계(OBJ2)에 대해 발산 광속이 입사하는 구성으로 되어 있다. 또한, 고밀도 광디스크(HD)의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n11, DVD의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n21 및 CD의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n31로서, 각각 n11 = 2, n21 = 1, n31 = 1을 선택함으로써, 각각의 광디스크의 파장 영역에 있어서 높은 회절 효율을 확보하고 있다.
제1 회절 구조(DOE1)는, 상술의 식(2)에서 나타내는 제1 광속과 제2 광속과의 광로 길이의 비 δøA12가,
INT(δøA12) - δøA12 < 0 (21)
을 충족시키기 때문에, 제1 회절 구조(DOE1)에 입사하는 광속의 파장이 고밀도 광디스크측의 설계 파장 λ1로부터 Δλ만큼 장파장측에 시프트한 경우에는, 구면 수 차가 보정 과잉 방향으로 변화되는 구면 수차 특성을 갖는다. 그로 인해, 환경 온도가 상승한 경우에 집광 소자(L2)로 발생하는 보정 과잉 방향의 구면 수차 변화와, 환경 온도 상승에 따르는 청자색 반도체 레이저(LD1)의 장파장측으로의 파장 시프트에 의해 제1 회절 구조(DOE1)로 발생하는 보정 과잉 방향의 구면 수차 변화가 가산되기 때문에, 환경 온도 상승한 경우에 고밀도 광디스크(HD)에 대해 안정된 기록/재생을 행하는 것이 곤란하다.
이러한 제1 회절 구조(DOE1)의 구면 수차의 파장 의존성을 제어하고, 환경 온도 변화된 경우의 고밀도 광디스크(HD)에 대한 기록/재생 특성을 향상시키기 때문에, 제2 대물 광학계(OBJ2)에 있어서는 제2 회절 구조(DOE2)를, 수차 보정 소자(L1)의 광디스크측의 광학면(S2) 상에 형성하고, 상술의 식(3)에서 나타내는 제1 광속과 제2 광속과의 광로 길이의 비 δøB12가,
INT(δøB12) - δøB12 < 0 (22)
를 충족시키도록 고밀도 광디스크(HD)의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n12 및 DVD의 기록/재생용 빔의 회절 차수 n22로서, 각각 n12 = 10, n22 = 6을 선택하였다. 제2 회절 구조(DOE2)는 입사 광속의 장파장측으로의 시프트에 의해 구면 수차가 보정 과잉 방향으로 변화되는 구면 수차 특성을 갖는다. 또, 제2 회절 구조(DOE2)에 대해 파장 λ의 제3 광속이 입사한 경우에는, 5차 회절광이 발생한다(n32 = 5).
제1 회절 구조(DOE1)와는 반대의 구면 수차 특성을 갖는 제2 회절 구조 (DOE2)에 의해, 제1 회절 구조(DOE1)의 구면 수차 특성을 제어함으로써, 제2 대물 광학계(OBJ2)에 고밀도 광디스크측의 설계 파장 λ1로부터 Δλ만큼 장파장측에 시프트한 경우에는, 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화되는 구면 수차 특성을 갖게 할 수 있다.
그 결과, 환경 온도가 상승한 경우에, 집광 소자(L2)로 발생하는 보정 과잉 방향의 구면 수차 변화와, 환경 온도 상승에 수반하는 청자색 반도체 레이저(LD1)의 장파장측으로의 파장 시프트에 의해 발생하는 보정 부족 방향의 구면 수차 변화를 상쇄되기 때문에, 환경 온도가 변화된 경우의 고밀도 광디스크(HD)에 대한 기록/재생 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, DVD 및 CD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 때의 개구 절환을, 액정 소자(LCD)에 의해 하는 구성으로 하고 있지만, 이러한 기술은, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-20263호에 기재되어 있고, 공지의 기술이기 때문에, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
<실시예>
이하, 상술한 실시 형태에 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 각 실시예에 있어서의 비구면은, 그 면의 정점에 접하는 평면으로부터의 변형량을 X(㎜), 광축에 수직인 방향의 높이를 h(㎜), 곡률 반경을 r(㎜)이라 할 때, 차수 1로 나타낸다. 단, κ를 원뿔 계수, A2i를 비구면 계수라 한다.
[수학식 1]
Figure 112005053965737-PCT00001
또한, 각 실시예에 있어서의 회절 구조로서의 윤대 구조는, 이 윤대 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차로 표시된다. 이러한 광로차는, 광축에 수직인 방향의 높이를 h(㎜), B2j를 광로차 함수 계수, 입사 광속의 파장을 λ(㎚), 제조 파장을 λB(㎚)라 할 때 차수 2로 정의되는 광로차 함수 øb로 표시된다.
[수학식 2]
Figure 112005053965737-PCT00002
(제1 실시예)
본 실시예는, 상술한 광픽업 장치(PU1)에 있어서의 제1 대물 광학계(OBJ1)로서 바람직한 광학 소자이며, 렌즈 데이터를 표 1에 나타내고, 광로도를 도4에 도시한다. 본 실시예의 광학 소자는 레이저 광원측의 광학면(S1) 상에 제1 회절 구조(DOE1)가 형성되고, 광디스크측의 광학면(S2) 상에 제2 회절 구조(DOE2)가 형성된 플라스틱 렌즈인 수차 보정 소자(L1)와, 양면이 비구면으로 된 유리 렌즈인 집광 소자(L2)로 구성된다. 또, 이 이후(표의 렌즈 데이터를 포함함)에 있어서, 10의 제곱(예를 들어, 2.5 × 10-3)을, E(예를 들어, 2.5E-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다. 또한, r(㎜)은 근축 곡률 반경, d1(㎜)은 고밀도 광디스크(HD) 사용시의 광축상 간격, d2(㎜)는 DVD 사용시의 광축상 간격, Nλ1은 파장 λ1에 있어서의 굴절률, Nλ2는 파장 λ2에 있어서의 굴절률, νd는 d선에 있어서의 아베수를 나타낸다.
[표 1]
Figure 112005053965737-PCT00003
고밀도 광디스크(HD) 사용시의 광학적 사양은 파장 λ1 = 405 ㎚, 보호층(PL1)의 두께 t1 = 0.1 ㎜, 개구수 NA1 = 0.85, 초점 거리 f1 = 1.765 ㎜, 배율 m1 = 0이고, DVD 사용시의 광학적 사양은 파장 λ2 = 655 ㎚, 보호층(PL2)의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개구수 NA2 = 0.65, 초점 거리 f2 = 1.819 ㎜, 배율 m2 = 0이다.
제1 회절 구조(DOE1)는 파장 λ1에 대해 2차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 1차 회절광을 발생하는 구조이며, 그 제조 파장 λB는 390 ㎚이다. λ1 및 λ2에 대한 회절 효율은, 각각 97.7 ％, 93.3 ％이며, 모든 파장에 대해서도 높은 회절 효율을 갖는다.
또한, 제2 회절 구조(DOE2)는 파장 λ1에 대해 3차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 2차 회절광을 발생하는 구조이며, 그 제조 파장 λB는 420 ㎚이다. λ1 및 λ2에 대한 회절 효율은, 각각 95.0 ％, 94.1 ％이며, 모든 파장에 대해서도 높은 회절 효율을 갖는다.
표 2에, 본 실시예의 광학 소자의 λ1(㎚) 및 λ1 ±5(㎚)에 대한 가장 좋은 상면에서의 파면 수차의 RMS치(9차 이하의 구면 수차 성분의 총계)를 나타낸다. 표 2에 있어서,「비교예」는, 본 실시예의 광학 소자와 동일한 설계 파장, 동일 초점 거리, 동일 개구수, 동일 작동 거리를 갖고, 제2 회절 구조(DOE2)가 형성되어 있지 않은 광학 소자이다. 이 표로부터, 본 실시예의 광학 소자를 대물 광학계로서 사용함으로써, 청자색 레이저 광원과 적색 레이저 광원의 발진 파장에 대한 공차를 충분히 크게 확보하는 것이 가능해진다.
[표 2]
Figure 112005053965737-PCT00004
(제2 실시예)
본 실시예는, 상술한 광픽업 장치(PU2)에 있어서의 제2 대물 광학계(OBJ2)로서 바람직한 광학 소자이며, 렌즈 데이터를 표 3에 나타내고, 광로도를 도5에 도시한다. 본 실시예의 광학 소자는 레이저 광원측의 광학면(S1) 상에 제1 회절 구조(DOE1)가 형성되고, 광디스크측의 광학면(S2) 상에 제2 회절 구조(DOE2)가 형성된 플라스틱 렌즈인 수차 보정 소자(L1)와, 양면이 비구면으로 된 플라스틱 렌즈인 집광 소자(L2)로 구성된다.
[표 3]
Figure 112005053965737-PCT00005
고밀도 광디스크(HD) 사용시의 광학적 사양은 파장 λ1 = 405 ㎚, 보호층(PL1)의 두께 t1 = 0.1 ㎜, 개구수 NA1 = 0.85, 초점 거리 f1 = 1.765 ㎜, 배율 m1 = 0이고, DVD 사용시의 광학적 사양은 파장 λ2 = 655 ㎚, 보호층(PL2)의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개구수 NA2 = 0.65, 초점 거리 f2 = 1.822 ㎜, 배율 m2 = 0, CD 사용시의 광 학적 사양은 파장 λ3 = 785 ㎚, 보호층(PL3)의 두께 t3 = 1.2 ㎜, 개구수 NA3 = 0.45, 초점 거리 f3 = 1.823 ㎜, 배율 m3 = -0.173이며, 설계 기준 온도는 25도이다.
제1 회절 구조(DOE1)는 파장 λ1에 대해 2차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 1차 회절광을 발생하고, 파장 λ3에 대해 1차 회절광을 발생하는 구조이며, 그 제조 파장 λB는 390 ㎚이다. λ1, λ2 및 λ3에 대한 회절 효율은, 각각 97.7 ％, 93.3 ％, 99.2 ％이며, 모든 파장에 대해서도 높은 회절 효율을 갖는다.
또한, 제2 회절 구조(DOE2)는 파장 λ1에 대해 10차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 6차 회절광을 발생하고, 파장 λ3에 대해 5차 회절광을 발생하는 구조이며, 그 제조 파장 λB는 405 ㎚이다. λ1, λ2 및 λ3에 대한 회절 효율은, 각각 100 ％, 99.7 ％, 99.6 ％이며, 모든 파장에 대해서도 높은 회절 효율을 갖는다.
표 4에, 본 실시예의 광학 소자의 온도 25도 및 55도에 있어서의 고밀도 광디스크(HD) 사용시의 가장 좋은 상면에서의 파면 수차의 RMS치(9차 이하의 구면 수차 성분의 총계)를 나타낸다. 단, 청자색 반도체 레이저(LD1)의 온도 상승에 수반하는 파장 시프트량을 +0.05 ㎚/도로 가정하고, 온도 상승에 수반하는 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)의 굴절률 변화량을, 각각 -1.O8 × 10-4/도, -0.9 × 10-4/도로 하고 있다. 표 2에 있어서,「비교예」는 본 실시예의 광학 소자와 동일한 설계 파장, 동일 초점 거리, 동일 개구수, 동일 작동 거리를 갖고, 제2 회절 구조(DOE2)가 형성되어 있지 않은 광학 소자이다. 이 표로부터, 본 실시예의 광학 소자를 대물 광학계로서 사용함으로써, 환경 온도가 변화된 경우의 고밀도 광디스크(HD)에 대한 기록/재생 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
[표 4]
Figure 112005053965737-PCT00006
(제3 실시예)
상술한 제1 실시예 및 제2 실시예에서는, 대물 광학계(OBJ1 및 OBJ2)를 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)로 구성하였지만, 본 실시예는 플라스틱 렌즈인 집광 소자에 제1 회절 구조(DOE1)와 제2 회절 구조(DOE2)를 형성한 구성을 갖고, 고밀도 광디스크(HD)와 DVD와 CD에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 대물 광학계이다. 본 실시예의 렌즈 데이터를 표 5에 나타내고, 광로도를 도6에 도시한다.
[표 5]
Figure 112005053965737-PCT00007
고밀도 광디스크(HD) 사용시의 광학적 사양은 파장 λ1 = 408 ㎚, 보호층(PL1)의 두께 t1 = 0.0875 ㎜, 개구수 NA1 = 0.85, 초점 거리 f1 = 2.19 ㎜, 배율 m1 = 0이며, DVD 사용시의 광학적 사양은 파장 λ2 = 658 ㎚, 보호층(PL2)의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개구수 NA2 = 0.66, 초점 거리 f2 = 2.26 ㎜, 배율 m2 = 0이며, CD 사용시의 광학적 사양은 파장 λ3 = 785 ㎚, 보호층(PL3)의 두께 t3 = 1.2 ㎜, 개구수 NA3 = 0.46, 초점 거리 f3 = 2.28 ㎜, 배율 m3 = -0.043이며, 설계 기준 온도는 25℃이다.
제3 실시예의 대물 광학계는, 광원측의 광학면이 광축을 포함하는 제2면 S2(중앙 영역), 그 주위의 제2'면 S2'(제1 주변 영역), 또한 그 주위의 제2"면 S2"(제2 주변 영역)의 3 영역으로 나누어져 있다. 또, 제2면은 개구수 NA3 내에 상당하는 영역이며, 제2'면은 개구수 NA3으로부터 개구수 NA2에 상당하는 영역이며, 제2"면은 개구수 NA2로부터 개구수 NA1에 상당하는 영역으로 되어 있다.
여기서, 제2면에는 제1 회절 구조(DOE1)가 형성되고, 이 제1 회절 구조(DOE1)는 파장 λ1에 대해 1차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 1차 회절광을 발생하고, 파장 λ3에 대해 1차 회절광을 발생하고, 그 제조 파장 λB는 550 ㎚이다. λ1, λ2 및 λ3에 대한 회절 효율은, 각각 60 ％, 91 ％, 72 ％이다.
또한, 제2'면에는 제1 회절 구조(DOE1')가 형성되고, 이 제1 회절 구조(DOE1')는 파장 λ1에 대해 0차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 1차 회절광을 발생하고, 파장 λ3에 대해 0차 회절광을 발생하고, 그 제조 파장 λB는 658 ㎚이다. λ1, λ2 및 λ3에 대한 회절 효율은, 각각 100 ％, 88 ％, 100 ％이다.
게다가, 제2"면은 회절 구조가 형성되지 않는 비구면이 되어 있고, 이 비구면 형상은 제2"면을 통과하는 파장 λ1의 광속이 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면 상에 양호한 파면을 형성하도록 최적화되어 있다.
본 실시예의 대물 광학계에서는, t1, t2 및 t3의 차이에 기인하는 구면 수차를, 제2면 내에서는 제1 회절 구조(DOE1)의 작용을 이용하여 보정하고, 제2'면 내에서는 제1 회절 구조(DOE1')의 작용을 이용하여 보정하고 있다.
여기서, 제1 회절 구조(DOE1')에 있어서의 회절광 발생의 원리에 대해 설명한다. 제1 회절 구조(DOE1')는 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상으로 된 패턴이 동심원 상으로 배열된 구조이며, 소정의 레벨면의 개수(A)마다, 그 레벨면 수에 대응한 단수분의 높이만큼 단을 시프트시킨 구조이다. 계단 중 하나의 단차는 광로차 환산으로 파장 λ1의 2배의 깊이이며, 소정의 레벨면의 개수(A)는 4, 5, 6 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
계단 중 하나의 단차를 광로차 환산에 의해 파장 λ1의 2배의 깊이로 설정함으로써, 인접하고 있는 레벨면을 통과한 제1 광속의 파면은 2 파장분이 어긋나 겹치게 되기 때문에, 회절 작용을 받지 않고서 그대로 투과시킬 수 있다. 또한, 이 단차에 의해, 제2 광속에 부가되는 광로차는 파장 λ2의 1.2배가 된다. 등위상인 1 파장분의 광로차를 뺀 실질적인 광로차는, 파장 λ2의 0.2배이기 때문에, 레벨면의 개수(A)를 4, 5, 6 중 어느 하나로 설정하면, 하나의 패턴 내에서의 제2 광속의 광로차는 파장 λ2의 약 1배가 된다. 이와 같이, 파장 λ2의 약 1배의 광로차를 발생시키는 패턴을 주기적으로 배열시킴으로써 제2 광속을 높은 회절 효율로 1차 방향으로 회절시킬 수 있고, 제2 광속만을 선택적으로 회절시키는 회절 구조를 얻을 수 있다. 이 때, 레벨면의 개수(A)를 5로 설정하면, 하나의 패턴 내에서의 제2 광속의 광로차를 파장 λ2의 1배에 가장 근접할 수 있으므로, 제2 광속에 투과율을 가장 높게 확보 가능하다.
또, 제1 회절 구조(DOE1')에 있어서, 제2 광속의 회절광의 회절 효율은 재료의 아베수에만 의존하고, 굴절률에는 의존하지 않는다. 따라서, 굴절률에 관해서는 비교적 자유도가 있지만, 굴절률의 값이 작아질수록 단차가 깊어지고, 계단 형상을 정밀도 좋게 제조하는 것이 곤란해지므로, 동일 아베수를 갖는 재료가 복수인 경우에는, 굴절률이 가장 큰 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 회절 구조(DOE1)에서는 파장 λ2와 파장 λ3의 회절 효율을 중시한 설계로 되어 있기 때문에, 파장 λ1의 회절 효율은 60 ％가 된다. 그런데, 제1 회절 구조(DOE1')의 파장 λ1에 대한 회절 효율(투과율)을 100 ％로 하고, 제2 주변 영역을 회절 구조가 형성되지 않는 비구면으로 하였기 때문에, 각 영역의 면적 가중 평균에 의해 계산되는 파장 λ1의 회절 효율은 86 ％가 되고, 고밀도 광디스크(HD)에 대한 고속에서의 기록이나 재생이 가능하다.
이와 같이, 고밀도 광디스크(HD)의 개구수 NA1은 CD의 개구수 NA3에 비해 크기 때문에, 파장 λ1의 유효 직경 전체로 생각하면 제1 회절 구조(DOE1)의 회절 효율 저하는, 그 정도 큰 영향을 주지 않는다.
또한, 광디스크측의 광학면(제3면)에는 제2 회절 구조(DOE2)가 형성되고, 이 제2 회절 구조(DOE2)는 파장 λ1에 대해 10차 회절광을 발생하고, 파장 λ2에 대해 6차 회절광을 발생하고, 파장 λ3에 대해 5차 회절광을 발생하고, 그 제조 파장 λB는 408 ㎚이다. λ1, λ2 및 λ3에 대한 회절 효율은, 각각 10O ％, 10O ％, 10O ％ 이다.
표 6에, 본 실시예의 대물 광학계의 온도 25도 및 55도에 있어서의 고밀도 광디스크(HD) 사용시의 가장 좋은 상면에서의 파면 수차의 RMS치(9차 이하의 구면 수차 성분의 총계)를 나타낸다. 단, 청자색 반도체 레이저(LD1)의 온도 상승에 수반하는 파장 시프트량을 +0.05 ㎚/도로 가정하고, 온도 상승에 수반하는 굴절률 변화량을 -0.9 × 10-4/도로 하고 있다. 표 6에 있어서,「비교예」는, 본 실시예의 대물 광학계와 동일한 설계 파장, 동일 초점 거리, 동일 개구수, 동일 작동 거리를 갖고, 제1 회절 구조(DOE1) 및 제1 회절 구조(DOE1')가 형성되어 있지 않은 대물 광학계이다. 이 표로부터, 본 실시예의 대물 광학계는 환경 온도가 변화된 경우의 고밀도 광디스크(HD)에 대한 기록/재생 특성이 우수할 수 있다.
[표 6]
Figure 112005053965737-PCT00008

Claims (48)

  1. 파장 λ1(㎚)의 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 파장 λ1(㎚)의 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(1)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    δøA12 ≠ δøB12 (1)
    단,
    δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
    δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
    이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률이다.
  2. 제1항에 있어서, 이하의 식(4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    n11 ≠ n12 (4)
  3. 제1항에 있어서, 이하의 식(5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    {INT(δøA12) - δøA12}ㆍ{INT(δøB12) - δøB12} < 0 (5)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  4. 제1항에 있어서, 이하의 식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    ｜INT(δøA12) - δøA12｜< 0.4 (6)
    ｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.4 (7)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 회절 구조와 상기 제2 회절 구조는 모두, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대로 구성되고, 상기 제1 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d1과, 상기 제2 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d2가 이하의 식(8)을 충족시키는 것을 특징으로 하 는 회절 광학 소자.
    d1 ≠ d2 (8)
  6. 제1항에 있어서, 이하의 식(9) 및 식(10)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    ｜INT(δøA12) - δøA12｜> 0.07 (9)
    ｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.07 (10)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  7. 제1항에 있어서, 이하의 식(11) 내지 식(13)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    λ2/λ1 > 1.3 (11)
    n11 > n21 (12)
    n12 > n22 (13)
  8. 제1항에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와의 조합이, (n1i, n2i) = (1, 1), (2, 1), (3, 2), (4, 2), (5, 3), (6, 4), (7, 4), (8, 5), (9, 6), (10, 6) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 회절 구조는 파장 λ3(㎚)(λ3 > λ2)의 제3 광속이 입사한 경우에는 n13차(n21 ≥ n31)의 회절광을 발생하고, 상기 제2 회절 구조는 상기 제3 광속이 입사한 경우에는 n23차(n22 ≥ n32)의 회절광을 발생하는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
  10. 제9항에 있어서, 이하의 식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
    ｜INT(δøA13) - δøA13｜< 0.4 (14)
    ｜INT(δøB13) - δøB13｜< 0.4 (15)
    단,
    δøA13 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n31ㆍλ3/(N31 - 1)} (16)
    δøB13 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n32ㆍλ3/(N32 - 1)} (17)
    이며, N11, N31은 각각 λ1, λ3에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N32는 각각 λ 1, λ3에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  11. 제9항에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ3은 750 ㎚ 내지 850 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와 상기 n3i의 조합이, (n1i, n2i, n3i) = (2, 1, 1), (4, 2, 2), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 하는 회절 광학 소자.
  12. 파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하고, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 두께 t2(t2 ≥ t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 광학계이며,
    상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(1)을 충족시키는 것을 특징으로 하 는 대물 광학계.
    δøA12 ≠ δøB12 (1)
    단,
    δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
    δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
    이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률이다.
  13. 제12항에 있어서, 이하의 식(4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    n11 ≠ n12 (4)
  14. 제12항에 있어서, 이하의 식(5)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    {INT(δøA12) - δøA12}ㆍ{INT(δøB12) - δøB12} < 0 (5)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  15. 제12항에 있어서, 두께 t1과 두께 t2는 (t2 > t1)이고, 상기 제1 회절 구조는 상기 두께 t1과 상기 두께 t2의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  16. 제12항에 있어서, 두께 t1과 두께 t2는 (t2 = t1)이고, 상기 제1 회절 구조는 상기 파장 λ1과 상기 파장 λ2의 파장 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 작게 억제하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  18. 제12항에 있어서, 상기 대물 광학계는 상기 파장 λ1이 +10 ㎚의 범위 내에서 장파장측으로 변화한 경우에 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하는 구면 수차 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  19. 제12항에 있어서, 플라스틱 렌즈를 적어도 1개 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  20. 제12항에 있어서, 이하의 식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    ｜INT(δøA12) - δøA12｜< 0.4 (6)
    ｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.4 (7)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  21. 제12항에 있어서, 상기 제1 회절 구조와 상기 제2 회절 구조는 모두, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대로 구성되고, 상기 제1 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d1과, 상기 제2 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d2가 이하의 식(8)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    d1 ≠ d2 (8)
  22. 제12항에 있어서, 이하의 식(9) 및 식(10)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    ｜INT(δøA12) - δøA12｜> 0.07 (9)
    ｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.07 (10)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  23. 제12항에 있어서, 이하의 식(11) 내지 식(12)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    λ2/λ1 > 1.3 (11)
    n11 > n21 (12)
    n12 > n22 (13)
  24. 제12항에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내에 있으며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와의 조합이, (n1i, n2i) = (1, 1), (2, 1), (3, 2), (4, 2), (5, 3), (6, 4), (7, 4), (8, 5), (9, 6), (10, 6) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  25. 제12항에 있어서, 상기 제1 회절 구조는 파장 λ3(㎚)(λ3 > λ2)의 제3 광속이 입사한 경우에는 n13차(n12 ≥ n13)의 회절광을 발생하고, 상기 제2 회절 구조는 상기 제3 광속이 입사한 경우에는 n23차(n22 ≥ n23)의 회절광을 발생하는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  26. 제25항에 있어서, 이하의 식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
    ｜INT(δøA13) - δøA13｜< 0.4 (14)
    ｜INT(δøB13) - δøB13｜< 0.4 (15)
    단,
    δøA13 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n31ㆍλ3/(N31 - 1)} (16)
    δøB13 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n32ㆍλ3/(N32 - 1)} (17)
    이며, N11, N31은 각각 λ1, λ3에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N32는 각각 λ1, λ3에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  27. 제25항에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ3은 750 ㎚ 내지 850 ㎚의 범 위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와 상기 n3i의 조합이, (n1i, n2i, n3i) = (2, 1, 1), (4, 2, 2), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  28. 제12항에 있어서, 상기 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 광학 소자와, 상기 회절 광학 소자를 투과한 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 각각 상기 제1 광디스크 및 상기 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 집광 소자로 구성되고, 상기 회절 광학 소자와 상기 집광 소자는 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  29. 제28항에 있어서, 상기 회절 광학 소자와 상기 집광 소자는 일체화된 단일 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 광학계.
  30. 파장 λ1(㎚)의 제1 광속을 출사하는 제1 광원과, 파장 λ2(㎚)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 출사하는 제2 광원과, 상기 제1 광속을 두께 t1의 보호층을 갖는 제1 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 동시에, 상기 제2 광속을 두께 t2(t2 ≥ t1)의 보호층을 갖는 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광함으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 대물 광학계를 갖는 광 픽업 장치에 있어서,
    상기 대물 광학계는, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n11차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n21차(n11 ≥ n21)의 회절광을 발생하는 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제1 광속이 입사한 경우에는 n12차의 회절광을 발생하고, 상기 제2 광속이 입사한 경우에는 n22차(n12 ≥ n22)의 회절광을 발생하는 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 적어도 1개씩 갖고, 이하의 식(1)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    δøA12 ≠ δøB12 (1)
    단,
    δøA12 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n21ㆍλ2/(N21 - 1)} (2)
    δøB12 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n22ㆍλ2/(N22 - 1)} (3)
    이며, N11, N21은 각각 λ1, λ2에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N22는 각각 λ1, λ2에 대한 제2 회절 구조의 굴절률이다.
  31. 제3O항에 있어서, 이하의 식(4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    n11 ≠ n12 (4)
  32. 제30항에 있어서, 이하의 식(5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    {INT(δøA12) - δøA12}ㆍ{INT(δøB12) - δøB12} < 0 (5)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  33. 제30항에 있어서, 두께 t1과 두께 t2는 (t2 > t1)이고, 상기 제1 회절 구조는 상기 두께 t1과 상기 두께 t2의 차이에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 광픽업 장치.
  34. 제30항에 있어서, 두께 t1과 두께 t2는 (t2 = t1)이고, 상기 제1 회절 구조는 상기 파장 λ1과 상기 λ2의 파장 차이에 의한 파장 분산에 기인하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 기능을 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  35. 제30항에 있어서, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1이 ±10 ㎚의 범위 내에서 변화된 경우에 상기 제1 회절 구조로 발생하는 구면 수차를 작게 억제하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  36. 제30항에 있어서, 상기 대물 광학계는 상기 파장 λ1이 +10 ㎚의 범위 내에서 장파장측으로 변화한 경우에 구면 수차가 보정 부족 방향으로 변화하는 구면 수차 특성을 하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  37. 제36항에 있어서, 플라스틱 렌즈를 적어도 하나 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  38. 제30항에 있어서, 이하의 식(6) 및 식(7) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    ｜INT(δøA12) - δøA12｜< 0.4 (6)
    ｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.4 (7)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  39. 제30항에 있어서, 상기 제1 회절 구조와 상기 제2 회절 구조는 모두, 광축 방향의 단차에 의해 분할된 동심원형의 복수의 윤대로 구성되고, 상기 제1 회절 구 조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d1과, 상기 제2 회절 구조의 윤대 중 가장 광축에 가까운 단차의 깊이 d2가 이하의 식(7)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    d1 ≠ d2 (8)
  40. 제30항에 있어서, 이하의 식(9) 및 식(10)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    ｜INT(δøA12) - δøA12｜> 0.07 (9)
    ｜INT(δøB12) - δøB12｜< 0.07 (10)
    단, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  41. 제30항에 있어서, 이하의 식(11) 내지 식(13)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    λ2/λ1 > 1.3 (11)
    n11 > n21 (12)
    n12 > n22 (13)
  42. 제30항에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와의 조합이, (n1i, n2i) = (1, 1), (2, 1), (3, 2), (4, 2), (5, 3), (6, 4), (7, 4), (8, 5), (9, 6), (10, 6) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  43. 제30항에 있어서, 상기 제1 회절 구조는 파장 λ3(㎚)(λ3 > λ2)의 제3 광속이 입사한 경우에는 n13차(n12 ≥ n13)의 회절광을 발생하고, 상기 제2 회절 구조는 상기 제3 광속이 입사한 경우에는 n23차(n22 ≥ n23)의 회절광을 발생하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  44. 제43항에 있어서, 이하의 식(14) 및 식(15) 중 어느 한 쪽을 충족시키는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
    ｜INT(δøA13) - δøA13｜< 0.4 (14)
    ｜INT(δøB13) - δøB13｜< 0.4 (15)
    단,
    δøA13 = {n11ㆍλ1/(N11 - 1)}/{n31ㆍλ3/(N31 - 1)} (16)
    δøB13 = {n12ㆍλ1/(N12 - 1)}/{n32ㆍλ3/(N32 - 1)} (17)
    이며, N11, N31은 각각 λ1, λ3에 대한 제1 회절 구조의 굴절률, N12, N32는 각각 λ1, λ3에 대한 제2 회절 구조의 굴절률, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
  45. 제43항에 있어서, 상기 파장 λ1은 350 ㎚ 내지 450 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ2는 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 범위 내, 상기 파장 λ3은 750 ㎚ 내지 850 ㎚의 범위 내이며, i를 1 또는 2로 하였을 때, 상기 n1i와 상기 n2i와 상기 n3i의 조합이, (n1i, n2i, n3i) = (2, 1, 1), (4, 2, 2), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5) 중 어느 하나인(단, n11 = n12가 되는 조합을 제외함) 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  46. 제30항에 있어서, 상기 제1 회절 구조가 형성된 광학면과, 상기 제2 회절 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 광학 소자와, 상기 회절 광학 소자를 투과한 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 각각 상기 제1 광디스크 및 상기 제2 광디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 집광 소자로 구성되고, 상기 회절 광학 소자와 상기 집광 소자는 일체화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  47. 제46항에 있어서, 상기 회절 광학 소자와 상기 집광 소자는 일체화된 단일 렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
  48. 제30항에 기재된 광픽업 장치를 탑재하여, 제1 광디스크 및 제2 광디스크에 대한 정보의 기록 및 제1 광디스크 및 제2 광디스크에 기록된 정보의 재생 중 적어도 한 쪽을 실행 가능한 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생 장치.
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