KR20060128030A - 다초점 대물렌즈, 광 픽업 장치 및 광 정보 기록 재생 장치 - Google Patents

다초점 대물렌즈, 광 픽업 장치 및 광 정보 기록 재생 장치 Download PDF

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KR20060128030A
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도오루 기무라
준지 하시무라
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 구성은 제1 회절 구조를 적어도 1개의 광학면 위에 갖고, 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조에 입사한 경우에 발생하는 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)을, 보호층의 두께가 서로 다른 2종류의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치에 이용되는 다초점 대물렌즈이며,
상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차의 절대치 및 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치가 소정의 값인 동시에, 상기 제1 회절 구조는 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 상기 회절차수 m은 1 이상의 정수이며, 소정의 식을 충족시키는 다초점 대물렌즈를 제공한다.
광 픽업 장치, 다초점 대물렌즈, 광 검출기, 보호층, 정보 기록면

Description

다초점 대물렌즈, 광 픽업 장치 및 광 정보 기록 재생 장치 {MULTI-FOCAL OBJECT LENS, OPTICAL PICKUP DEVICE AND OPTICAL INFORMATION RECORDING/REPRODUCING DEVICE}
본 발명은 다초점 대물렌즈, 광 픽업 장치 및 광 정보 기록 재생 장치에 관한 것이다.
최근, 광 픽업 장치에 있어서, 광 디스크에 기록된 정보의 재생이나, 광 디스크에의 정보의 기록을 위한 광원으로서 사용되는 레이저 광원의 단파장화가 진행되어, 예를 들어 청자색 반도체 레이저나, 제2 고조파 발생을 이용하여 적외 반도체 레이저의 파장 변환을 행하는 청자색 SHG 레이저 등의 파장 405 ㎚의 레이저 광원이 실용화되고 있다.
이들 청자색 레이저 광원을 사용하면, 디지털 벌서타일 디스크(이하, DVD라 약칭함)와 동일한 개구수(NA)의 대물렌즈를 사용하는 경우로, 직경 12 ㎝의 광 디스크에 대하여 15 내지 20 GB의 정보의 기록이 가능해지고, 대물렌즈의 NA를 0.85까지 높인 경우에는, 직경 12 ㎝의 광 디스크에 대하여 23 내지 27 GB의 정보의 기록이 가능해진다. 이하, 본 명세서에서는 청자색 레이저 광원을 사용하는 광 디스크 및 광 자기 디스크를 총칭하여 「고밀도 광 디스크」라 한다.
그런데, 고밀도 광 디스크로서, 현재 2개의 규격이 제안되어 있다. 1개는 NA 0.85인 대물렌즈를 사용하여 보호층 두께가 0.1 ㎜인 블루레이 디스크(이하, BD라 약칭함)이며, 다른 하나는 NA 0.65 내지 0.67의 대물렌즈를 사용하여 보호층 두께가 0.6 ㎜인 HD DVD(이하, HD라 약칭함)이다. 앞으로, 시장에 이들 2개 규격의 고밀도 광 디스크가 유통될 가능성이 있는 것을 감안하면, 어떠한 고밀도 광 디스크에 대해서도 기록/재생을 행할 수 있는 고밀도 광 디스크 플레이어/레코더가 요구된다.
보호층 두께가 서로 다르며, 광원 파장이 동일한 2종류의 광 디스크에 대하여 컴퍼터블하게 기록/재생을 행할 수 있는 2초점 대물렌즈가, 이하의 특허 문헌 1 및 2에 기재되어 있다.
2개의 특허 문헌에 개시된 2초점 대물렌즈는, 렌즈 표면에 형성된 회절 구조에 의해, 입사 광속의 광량의 대부분을 2개의 초점으로 배분함으로써, 보호층 두께가 서로 다른 광 디스크의 기록/재생을 행하는 것이다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평 제9-179020호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 평 제9-120027호 공보
그런데, 상기 2초점 대물렌즈는 기록/재생의 대상이 되는 광 디스크로서, NA가 0.6인 DVD와 NA가 0.45 정도인 콤팩트 디스크(이하, CD라 약칭함)를 상정하고 있으므로, NA가 큰 BD와 HD에 대하여 기록/재생을 행할 수 없다.
본 발명의 과제는, 상술한 문제를 고려한 것으로, 보호층 두께가 서로 다른 2개 규격의 고밀도 광 디스크의 정보 기록면 위에 초점을 형성할 수 있는 다초점 대물렌즈, 및 그것을 이용한 광 픽업 장치, 광 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 구성은 제1 회절 구조를 적어도 1개의 광학면 위에 갖고, 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조에 입사한 경우에 발생하는 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)을, 보호층의 두께가 서로 다른 2종류의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치에 이용되는 다초점 대물렌즈이며, 상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과의 차의 절대치｜SAm-SAn｜ 및 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치가 소정의 값인 동시에, 상기 제1 회절 구조는 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 상기 회절차수 m은 1 이상의 정수이며, 소정의 식을 충족시키는 다초점 대물렌즈로 한다.
본 발명에 있어서, 회절 구조로서 도1의 (a), 도1의 (b)에 개략적으로 도시한 바와 같이 복수의 링(100)으로 구성되고, 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상인 것이나, 도2의 (a), 도2의 (b)에 개략적으로 도시한 바와 같이 단차(101)의 방향이 유효 직경 내에서 동일한 복수의 링(102)으로 구성되고, 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 것이나, 도3의 (a), 도3의 (b)에 개략적으로 도시한 바와 같이 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 링(103)으로 구성되는 것이나, 도4의 (a), 도4의 (b)에 개략적으로 도시한 바와 같이 단차(104)의 방향이 유효 직경 도중에서 바뀌는 복수의 링(105)으로 구성되고, 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 구조 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도1의 (a) 내지 도4의 (b)는 회절 구조를 평면 위에 형성한 경우를 개략적으로 도시한 것이지만, 회절 구조를 구면 혹은 비구면 위에 형성해도 좋다. 또한, 도3의 (a), 도3의 (b)의 회절 구조에서는 각 링을 5분할한 경우를 도시했지만, 각 링의 분할수는 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서는 도1의 (a), 도1의 (b), 도2의 (a), 도2의 (b), 및 도4의 (a), 도4의 (b)에 도시한 바와 같은 복수의 링으로 구성되는 회절 구조를 기호「DOE」로 나타내고, 도3의 (a), 도3의 (b)에 도시한 바와 같은 내부에 계단 구조가 형성된 복수의 링으로 구성되는 회절 구조를 기호「HOE」로 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서,「대물렌즈」라 함은 광 픽업 장치에 있어서 광 디스크에 대향하는 위치에 배치되고, 광원으로부터 사출된 파장이 서로 다른 광속을, 기록 밀도가 서로 다른 광 디스크의 각각의 정보 기록면 위에 집광하는 기능을 갖는 집광 소자를 적어도 포함하는 광학계를 가리킨다. 대물 광학계는 집광 소자만으로 구성되어 있어도 좋고, 이러한 경우에는 집광 소자의 광학면 위에 회절 구조가 형성된다.
또한, 전술한 집광 소자와 일체가 되어 작동기에 의해 트래킹 및 포커싱을 행하는 광학 소자가 있는 경우에는, 이들 광학 소자와 집광 소자로 구성되는 광학계가 대물렌즈가 된다. 대물렌즈가 이와 같이, 복수의 광학 소자로 구성되는 경우에는, 집광 소자의 광학면 위에 회절 구조를 형성해도 좋지만, 회절 구조의 단차 부분에 의한 광속의 흐림의 영향을 줄이기 위해서는, 집광 소자 이외의 광학 소자의 광학면 위에 회절 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서는, 정보의 기록/재생용의 광원으로서, 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저 등의 청자색 레이저 광원을 사용하는 광 디스크를 총칭하여「고밀도 광 디스크」라 하고, NA 0.85의 대물렌즈에 의해 정보의 기록/재생을 행하고, 보호층 두께가 0.1 ㎜인 규격의 광 디스크(예를 들면, BD) 외에, NA 0.65 내지 0.67의 대물렌즈에 의해 정보의 기록/재생을 행하고, 보호층 두께가 0.6 ㎜인 규격의 광 디스크(예를 들어, HD DVD)를 포함하는 것으로 한다. 또한, 이러한 보호층을 그 정보 기록면 위에 갖는 광 디스크 외에, 정보 기록면 위에 수 내지 수십 ㎚ 정도 두께의 보호막을 갖는 광 디스크나, 보호층 혹은 보호막의 두께가 0인 광 디스크도 포함하는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 고밀도 광 디스크에는 정보의 기록/재생용의 광원으로서, 청자색 레이저 광원을 사용하는 광 자기 디스크도 포함되는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 DVD라 함은 DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD±R, DVD±RW, 등의 DVD계열의 광 디스크의 총칭이며, CD라 함은 CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW 등의 CD계열의 광 디스크의 총칭이다.
도1은 회절 구조 DOE의 일례를 도시하는 측면도 (a), (b)이다.
도2는 회절 구조 DOE의 일례를 도시하는 측면도 (a), (b)이다.
도3는 회절 구조 HOE의 일례를 도시하는 측면도 (a), (b)이다.
도4는 회절 구조 DOE의 일례를 도시하는 측면도 (a), (b)이다.
도5는 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 주요부 평면도이다.
도6은 대물렌즈(다초점 대물렌즈)의 구성을 도시하는 평면도이다.
도7은 광 픽업 장치의 구성을 도시하는 주요부 평면도이다.
도8은 대물렌즈(다초점 대물렌즈)의 구성을 도시하는 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 구성을 설명한다.
제1항에 기재된 구성은, 제1 회절 구조를 적어도 1개의 광학면 위에 갖고, 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조에 입사한 경우에 발생하는 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)을, 보호층의 두께가 서로 다른 2종류의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치에 이용되는 다초점 대물렌즈이며,
상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차이의 절대치 ｜SAm-SAn｜이 0.9 λ1 RMS 이상인 동시에, 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치는 0.07 λ1 RMS 이하이며,
상기 제1 회절 구조는 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 상기 회절차수 m은 1 이상의 정수이며, 이하의 (1)식을 충족시키고,
상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N이 1.5 내지 1.6의 범위 내이며, 상기 단차 중 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 이하의 (2) 내지 (4)식 중 어느 한 식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈이다.
n = m-1 (1)
0.27 < d1 < 0.48 (2)
1.01 < d1 < 1.24 (3)
1.72 < d1 < 2.02 (4)
파장 405 ㎚, NA 0.85, 보호층 두께가 0.1 ㎜인 BD용의 대물렌즈에 있어서, 보호층 두께를 HD에 대응한 0.6 ㎜라 하면, NA 0.65 내에서 0.9 λRMS(λ = 405 ㎚) 이상의 구면수차가 발생한다. 따라서, 제1항에 기재된 구성에 있는 바와 같이, 파장 λ1의 입사 광속의 광량의 대부분을 m차 회절광과 n차 회절광으로 분류하여, m차 회절광을 HD의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, n차 회절광을 HD의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차이의 절대치｜SAm-SAn｜을 0.9 λ1RMS 이상으로 하고, SAm 및 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치를 0.07 λ1RMS 이하가 되도록, 회절 구조의 구면수차 특성을 결정함으로써, BD와 HD의 보호층 두께의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고, 어떠한 고 밀도 광 디스크의 정보 기록면 위에도 양호한 파면을 형성하는 것이 가능해진다. 이러한 작용 효과를 달성하기 위해서는, ｜SAm-SAn｜을 1.0 λ1RMS 이상으로 하고, SAm 및 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치를 0.05 λ1RMS 이하가 되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 앞으로 HD의 NA가 커진 경우에 대응하기 위해서는 ｜SAm-SAn｜을 1.2 λ1RMS 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2개의 초점의 구면수차에 관한 조건은「상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차의 절대치｜SAm-SAn｜이 4.4 λ1RMS 이상인 동시에, 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치는 0.07 λ1RMS 이하이다」라고 바꿔 말해도 동일한 의미가 된다.
제2항에 기재된 구성은, 상기 회절차수 m과 상기 회절차수 n의 조합이 (m, n) = (1, 0), (2, 1), (3, 2) 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제3항에 기재된 구성은, 상기 제1 회절 구조의 단차 중, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (5)식을 충족시키는 제1항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
0.4 ≤ ｜INT(X)-X｜ ≤ 0.5 (5)
단, X = d1·(N1-1)/λ1이며, INT(X)는 X에 가장 가까운 정수이다.
제1항과 같이, 제1 회절 구조를, 도1의 (a), 도1의 (b), 도2의 (a), 도2의 (b), 도4의 (a), 도4의 (b)에 개략적으로 도시한 바와 같은 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성된 구조로 하는 경우, m차 회절광 및 n차 회절광에 대해 모두 높은 회절 효율을 얻기 위해서는, m과 n과의 차를 1이라 하면 좋고, 제2항 같이 회절차수 m과 회절차수 n의 조합을 (m, n) = (1, 0), (2, 1), (3, 2) 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다. m차 회절광 및 n차 회절광에 대해 모두 높은 회절 효율을 얻기 위한 회절차수 m과 회절차수 n의 조합은, 상술한 것 이외에도 무수한 조합이 존재하지만, 회절차수 m이 지나치게 커지면, 입사 광속이 변화되었을 때의 회절 효율의 저하가 커지므로, 회절차수 m은 3 이하로 하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 제2항과 같이 회절차수 m과 회절차수 n의 조합을 (m, n) = (1, 0)으로 하는 경우에는, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 (2)식을 충족시키도록 설계할 필요가 있으며, 회절차수 m과 회절차수 n의 조합을 (m, n) = (2, 1)로 하는 경우에는, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 (3)식을 충족시키도록 설계할 필요가 있으며, 회절차수 m과 회절차수 n의 조합을 (m, n) = (3, 2)로 하는 경우에는, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 (4)식을 충족시키도록 설계할 필요가 있다. 환언하면, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 (2)식의 범위 내이면, 1차 회절광과 0차 회절광이 BD와 HD의 기록/재생용의 회절광으로서 이용되고 있다고 판단할 수 있고, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 (3)식의 범위 내이 면, 2차 회절광과 1차 회절광이 BD와 HD의 기록/재생용의 회절광으로서 이용되고 있다고 판단할 수 있고, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 (4)식의 범위 내이면, 3차 회절광과 2차 회절광이 BD와 HD의 기록/재생용의 회절광으로서 이용되고 있다고 판단할 수 있다.
제3항과 같이, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1을 (5)식을 충족시키는 범위 내로 함으로써, 상기 d1은 파장 λ1의 대략 (q-0.5)배의 높이로 설정되게 된다. 여기서 q는 자연수이다. 이로써, 제1 회절 구조에 입사하는 파장 λ1의 광속의 광량의 대부분은, m차 회절광과 n차 회절광(단, n = m-1)의 2개의 회절광으로 분류할 수 있게 되므로, BD와 HD의 기록/재생용의 회절광의 광량을 크게 확보하는 것이 가능해진다.
제3항에 기재된 구성은, 상기 파장 λ1은 450 ㎚ 이하인 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제5항에 기재된 구성은, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 회절차수가 큰 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 동시에, 상기 제1 회절 구조의 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스인 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제5항과 같이, m차 회절광과 n차 회절광 중, 회절차수가 큰 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크, 예를 들어 HD의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크, 예를 들어 BD의 정보 기록면 위에 집광시키도록 하고, 또한 제1 회절 구조의 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스가 되도록 설계해 둠으로써, BD보다도 두꺼운 보호층을 갖는 HD에 대한 다초점 대물렌즈의 작동 거리를 충분히 확보하는 것이 가능해진다.
제6항에 기재된 구성은, 상기 다초점 대물렌즈에 있어서, 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성되는 제2 회절 구조를 더 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차를 부여하지 않고, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속에는 위상차를 부여하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제7항에 기재된 구성은, 상기 제2 회절 구조에 있어서, 상기 각 링의 분할수 M2, 상기 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D2(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (8)식을 실질적으로 충족시키는 제6항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
D2·(N1-1)/λ1 = 2·q2 (8)
단, q2는 자연수이며, M2는 4, 5, 6 중 어느 하나이다.
현재, 영상의 배포 미디어로서 DVD가 많은 시장에 유통되고 있으므로, 고밀도 광 디스크 플레이어/레코더에는 DVD에 대한 호환성도 요구되고 있다. 제6항에 따르면, 제1 회절 구조를 형성한 광학면과는 다른 광학면에 형성한 제2 회절 구조가, 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차를 부여하지 않고, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속에는 위상차를 부여하므로, 고밀도 광 디스크 이외의 광 디스크(예를 들어 DVD)에 이용되는 파장 λ2의 광속에만 대하여 회절 작용을 부여할 수 있어, 이에 의해 고밀도 광 디스크와 DVD와의 보호층 두께의 차에 기인하는 구면수차나, 사용 파장의 차에 기인하는 구면수차를 보정하는 것이 가능해진다. 이로써, BD와 HD 등의 보호층 두께가 서로 다른 고밀도 광 디스크 및 DVD에 대하여 공통의 대물렌즈를 이용하여 컴퍼터블하게 정보의 기록/재생을 행하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 제7항과 같이 계단의 높이 D2를 상기 (8)식을 충족시키는 범위 내로 함으로써, 계단의 높이 D2는 파장 λ1의 대략 정수배의 깊이로 설정되게 된다. 계단의 높이가 이와 같이 설정된 계단 구조에 대하여, 파장 λ1의 광속이 입사한 경우, 인접하는 계단 사이에서는 2 × q2 × λ1(㎛)의 광로차가 발생하게 되어, 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차가 주어지지 않게 되므로, 파장 λ1의 입사 광속은 제2 회절 구조에 있어서 회절되지 않고 그대로 투과한다.
한편, 파장 λ2의 광속에 대해서는 단차의 깊이와 분할수에 따른 위상차가 부여되어, 회절 작용을 받지만, 각 링의 분할수 M2를 4, 5, 6 중 어느 하나로 설정함으로써 높은 회절 효율을 갖는 파장 λ2의 회절광을 얻을 수 있어, 이 회절광을 이용하여 DVD에 대한 정보의 기록/재생을 행할 수 있다.
제8항에 기재된 구성은, 상기 파장 λ2가 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제8항에 따르면, BD와 HD 등의 보호층 두께가 서로 다른 고밀도 광 디스크 및 DVD에 대하여 공통의 대물렌즈를 이용하여 컴퍼터블하게 정보의 기록/재생을 행하는 것이 가능해진다.
제9항에 기재된 구성은, 상기 다초점 대물렌즈가, 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되는 제3 회절 구조를 더 갖고, 상기 제3 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수보다도, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수 쪽이 낮은 제1항 내지 제8항 중 어느 한쪽에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제10항에 기재된 구성은, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 1차인 제9항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제11항에 기재된 구성은, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 3차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차인 제9항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제9항과 같이, 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되는 제3 회절 구조를 마련하고, 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수 i보다도, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절효율이 되는 회절광의 회절차수 j쪽이 낮아지도록 상기 제3 회절 구조를 설계해 둠으로써, 파장 λ1의 i차 회절광과 파장 λ2의 j차 회절광 중 어느 한 회절 효율을 높게 할 수 있는 동시에, 회절 작용을 이용하여, 고밀도 광 디스크와 DVD와의 보호층 두께의 차에 기인하는 구면수차나, 사용 파장의 차에 기인하는 구면수차를 보정하는 것이 가능해진다.
또한, 제10항 및 제11항과 같이, 상기 회절차수 i와 회절차수 j와의 조합으로서는, (i, j) = (2, 1) 혹은 (3, 2)가 바람직하다. i차 회절광 및 j차 회절광에 대해 모두 높은 회절 효율을 얻기 위한 회절차수 i와 회절차수 j의 조합은, 상술한 것 이외에도 무수한 조합이 존재하지만, 회절차수 i가 지나치게 커지면, 입사 광속 이 변화되었을 때의 회절 효율 저하가 커지므로, 회절차수 i는 3 또는 2로 하는 것이 가장 바람직하다.
제12항에 기재된 구성은, 상기 파장 λ2는 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 제6항 내지 제11항 중 어느 하나에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제13항에 기재된 구성은, 제1 회절 구조를 적어도 1개의 광학면 위에 갖고, 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조에 입사한 경우에 발생하는 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)을, 보호층의 두께가 서로 다른 2종류의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치에 이용되는 다초점 대물렌즈이며,
상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차의 절대치｜SAm-SAn｜이 0.9 λ1RMS 이상인 동시에, 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대값은 0.07 λ1RMS 이하이며,
상기 제1 회절 구조는 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성되는 회절 구조인 동시에, 상기 회절차수 m은 1 이상의 정수이며, 이하의 (6)식을 충족시키고,
상기 제1 회절 구조의 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D1(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (7)식을 충족시키는 다초점 대물렌즈이다.
n = -m (6)
D1·(N1-1)/λ1 = q1-0.5 (7)
단, q1은 자연수이다.
제14항에 기재된 구성은, 상기 회절차수 m과 상기 회절차수 n의 조합이, (m, n) = (1, -1), (2, -2), (3, -3) 중 어느 하나인 제13항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제13항과 같이, 제1 회절 구조를, 도3의 (a), 도3의 (b)에 개략적으로 나타낸 바와 같은 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성된 구조로 하는 경우, m차 회절광 및 n차 회절광에 대해 모두 높은 회절 효율을 얻기 위해서는, m과 n의 절대치를 동일하게 하고, 그 부호를 반대로 하면 좋고, 제14항과 같이 회절차수 m과 회절차수 n의 조합을 (m, n) = (1, -1), (2, -2), (3, -3) 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다. m차 회절광 및 n차 회절광에 대해 모두 높은 회절 효율을 얻기 위한 회절차수 m과 회절차수 n의 조합은, 상술한 것 이외에도 무수한 조합이 존재하지만, 회절차수 m이 지나치게 커지면, 입사 광속이 변화되었을 때의 회절 효율 저하가 커지므로, 회절차수 m은 3 이하로 하는 것이 가장 바람직하다.
제15항에 기재된 구성은, 상기 제1 회절 구조에 있어서, 각 링의 분할수 M1이 짝수인 제13항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제13항과 같이, 계단의 높이 D1을 (7)식을 충족시키는 범위 내로 함으로써, 상기 D1은 파장 λ1의 대략 (q1-0.5)배의 깊이로 설정되게 된다. 여기서 q1은 자연수이다. 이로써, 제1 회절 구조에 입사하는 파장 λ1의 광속의 광량의 대부분은, m차 회절광과 n차 회절광(단, n = -m)의 2개의 회절광으로 분류되게 되지만, 제15항과 같이 각 링의 분할수 M1을 짝수로 함으로써 BD와 HD의 기록/재생용의 회절광의 광량을 가장 크게 확보하는 것이 가능해진다.
제16항에 기재된 구성은, 상기 파장 λ1은 450 ㎚ 이하인 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제17항에 기재된 구성은, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 회절차수가 큰 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 동시에, 상기 제1 회절 구조의 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스인 제13항 내지 제16항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제18항에 기재된 구성은, 상기 다초점 대물렌즈가 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성되는 제2 회절 구조를 더 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차를 부여하지 않고, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속에는 위상차를 부여하는 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제19항에 기재된 구성은, 상기 제2 회절 구조에 있어서, 상기 각 링의 분할 수 M2, 상기 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D2(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (8)식을 실질적으로 충족시키는 다초점 대물렌즈.
D2·(N1-1)/λ1 = 2·q2 (8)
단, q2는 자연수이며, M2는 4, 5, 6 중 어느 하나이다.
제20항에 기재된 구성은, 상기 파장 λ2가 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 제18항 또는 제19항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제21항에 기재된 구성은, 상기 다초점 대물렌즈가, 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되는 제3 회절 구조를 더 갖고, 상기 제3 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수보다도, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수 쪽이 낮은 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제22항에 기재된 구성은, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 1차인 제21항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제23항에 기재된 구성은, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 3차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차인 제21항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제24항에 기재된 구성은, 상기 파장 λ2이 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈이다.
제25항에 기재된 구성은, 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크 및 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때에 이용되는 파장 λ1(350 ㎚ ≤ λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과, 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈와, 상기 대물렌즈의 트래킹 및 포커싱을 행하기 위한 2 방향으로의 구동을 행하는 구동 수단을 갖고, 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽의 회절광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고, 제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 회절광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치이다.
제26항에 기재된 구성은, 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크, 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크 및 보호층 두께 t3을 갖는 상기 제1 및 제2 광 디스크와는 다른 종류의 제3 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ1(λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과, 상기 제3 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ2(630 ㎚ < λ2 < 680 ㎚)를 갖는 제2 광속을 사출하는 제2 광원과, 상기 제1 내지 제2 광속을 상기 제1 내지 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 각각 집광시키는 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 다초점 대물렌즈와, 상기 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹을 행하기 위한 방향의 2 방향으로의 구동을 행할 수 있게 하는 구동 수단을 갖고, 상기 대물렌즈는 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 입사하는 상기 제1 광속을 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)으로서 발생시키는 제1 회절 구조가 형성된 제1 광학면과,
단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 입사하는 상기 제2 광속을 v차 회절광으로서 발생시키는 제2 회절 구조가 형성된 제2 광학면을 갖고, 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽 차수의 광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고, 제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 차수의 광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고, 제3 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는 제2 광속으로부터 발생하 는 상기 v차의 회절광을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치이다.
제27항에 기재된 구성은, 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크, 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크, 보호층 두께 t3을 갖는 상기 제1 및 제2 광 디스크와는 다른 종류의 제3 광 디스크 및 보호층 두께 t4(t3 < t4)를 갖는 제4 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며, 상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ1(λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과, 상기 제3 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ2(630 ㎚ < λ2 < 680 ㎚)를 갖는 제2 광속을 사출하는 제2 광원과, 상기 제4 광 디스크의 정보의 기록/재생을 위해 파장 λ3(λ2 < λ3)을 갖는 제3 광속을 사출하는 제3 광원과, 상기 제1 내지 제3 광속을 상기 제1 내지 제4 광 디스크의 정보 기록면 위에 각각 집광시키는 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 대물렌즈와, 상기 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹을 행하기 위한 2 방향의 구동을 행하는 구동 수단을 갖고, 상기 대물렌즈는 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 입사하는 상기 제1 광속을 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)으로서 발생시키는 제1 회절 구조가 형성된 제1 광학면과, 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 입사하는 상기 제2 광속을 v차 회절광으로서 발생시키는 제2 회절 구조가 형성된 제2 광학면을 갖고, 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽 차수의 광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고, 제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 차수의 광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고, 제3 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 제2 광속으로부터 발생하는 상기 v차의 회절광을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고, 제4 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는 상기 제3 광원으로부터 사출된 상기 제3 광속을 발산 광속으로서 상기 대물렌즈에 입사시켜 상기 제4 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치이다.
제25항 내지 제27항에 따르면, 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항과 동일한 효과를 갖는 광 픽업 장치를 얻을 수 있다.
제28항에 기재된 구성은 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 광 정보 기록 재생 장치이다.
제28항에 따르면, 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항과 동일한 효과를 갖는 광 정보 기록 재생 장치를 얻을 수 있다.
[제1 실시 형태]
도5는 BD와 HD 중 어느 하나에 대해서도 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제1 광 픽업 장치 PU1의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. BD의 광학적 사양은 파장 λ1 = 408 ㎚, 보호층 PL1의 두께 t1 = 0.1 ㎜, 개구수 NA1 = 0.85이며, HD의 광학적 사양은 파장 λ1 = 408 ㎚, 보호층 PL2의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개 구수 NA2 = 0.67이다. 단, 파장, 보호층의 두께, 및 개구수의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광 픽업 장치 PU1은, BD 및 HD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 408 ㎚의 레이저 광속을 사출하는 청자색 반도체 레이저 LD와 광 검출기 PD가 일체화된 BD/HD용 레이저 모듈 LM, 수차 보정 소자 L1과 이 수차 보정 소자 L1을 투과한 광속을, 정보 기록면 RL1과 RL2 위에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자 L2로 구성된 대물렌즈 OBJ(다초점 대물렌즈), 2축 작동기 AC1, 1축 작동기 AC2, BD의 개구수 NA1에 대응한 조리개 STO, 콜리메이트 렌즈 COL로 구성되어 있다.
또한, 청자색 반도체 레이저 LD 외에 청자색 SHG 레이저를 사용할 수도 있다.
다음에 대물렌즈 OBJ의 구성에 대해 설명한다. 대물렌즈 OBJ의 개략적인 구성도를 도6에 도시한다. 집광 소자 L2는, 파장 λ1과 보호층의 두께 t1에 대하여 구면수차 보정이 최적화된 BD전용의 플라스틱 렌즈이다. 또한, 플라스틱 렌즈인 수차 보정 소자 L1의 레이저 모듈 LM측의 광학면 S1 위에 형성된 회절 구조 HOE1(제1 회절 구조)은, 보호층 PL1의 두께 t1과 보호층 PL2의 두께 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하기 위한 구조이며, 수차 보정 소자 L1의 광 디스크 측의 광학면 S2 위에 형성된 회절 구조 DOE1은, 청자색 영역에 있어서의 대물렌즈 OBJ의 색수차를 보정하기 위한 구조이다. 수차 보정 소자 L1과 집광 소자 L2는, 주변부 에 형성된 플랜지부끼리를 접합함으로써 일체화되어 있다.
회절 구조 HOE1은, 도6에 도시한 바와 같이 복수의 링으로 구성되어 있으며, 각 링은 계단 형상으로 2 분할되어 있다. 회절 구조 HOE1의 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D1(㎛)은 이하의 (7)'식에, q1 = 1을 대입한 값을 실질적으로 충족시키도록 설계되어 있다. 여기에서, N1은 수차 보정 소자 L1의 파장 λ1에 대한 굴절률이다.
D1 = (q1-0.5)·λ1/(N1-1) (7)'
계단의 높이 D1이 이와 같이 설정된 계단 구조에 대하여, 파장 λ1의 광속이 입사한 경우, 인접하는 계단 구조 사이에서는 0.5 × λ1(㎛)의 광로차가 부여되므로, 제1 회절 구조에 입사하는 파장 λ1의 광속의 광량의 대부분은, BD용으로서 이용되는 -1차 회절광과 HD용으로서 이용되는 1차 회절광의 2개의 회절광으로 분류되게 되지만, 회절 구조 HOE1의 각 링의 분할수 M1을 짝수(본 실시예에서는 2)로 함으로써, BD와 HD의 기록/재생용의 회절광의 광량을 가장 크게 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 회절 구조 HOE1의 각 링의 폭 Λ는, 회절차수가 큰 쪽의 회절광(1차 회절광)을 HD의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광(-1차 회절광)을 BD의 정보 기록면 위에 집광시키도록 하고, 또한 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스가 되도록 설계되어 있다. 이로써, 보호층이 두꺼운 HD에 대한 작 동 거리를 충분히 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 회절 구조 HOE1은 HD의 개구수 NA2 내에만 형성되어 있으므로, NA2보다 외측의 영역을 통과하는 광속은 HD의 정보 기록면 RL2 위에서 플레어 성분이 되어, HD에 대한 개구 제한이 자동적으로 행해지는 구성으로 되어 있다.
또한, 회절 구조 HOE1에서 발생하는 파장 λ1의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 40.5 %이며, 파장 λ1의 광속의 -1차 회절광의 회절 효율은 40.5 %이다.
또한, 회절 구조 DOE1은, 도6에 도시한 바와 같이 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 복수의 링으로 구성된 구조이다. 회절 구조 DOE1에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 dA(㎛)는 이하의 (9)식을 실질적으로 충족시키도록 설계되어 있다. 여기에서, N1은 수차 보정 소자 L1의 파장 λ1에 대한 굴절률이다.
dA = 1·(N1-1)/λ1 (9)
이러한 회절 구조 DOE1에 의해 청자색 영역에 있어서의 대물렌즈 OBJ의 색수차를 보정하는 기술은 공지의 기술이므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
또한, 회절 구조 DOE1에서 발생하는 1차 회절광의 회절 효율은 100 %이다.
또한, 본 실시 형태의 콜리메이트 렌즈 COL은, 1축 작동기 AC2에 의해 광축 방향으로 그 위치가 변이 가능하도록 구성되어 있다. 이로써, HD 및 BD의 정보 기록면 위에 형성된 스폿의 구면수차를 보정하는 것이 가능해지므로, HD 및 BD에 대하여 항상 양호한 기록/재생 특성을 유지할 수 있다.
콜리메이트 렌즈 COL의 위치 조정에 의해 보정하는 구면수차의 발생 원인은, 예를 들어 청자색 반도체 레이저 LD의 제조 오차에 의한 파장 변동, 온도 변화에 수반하는 대물렌즈 OBJ의 굴절률 변화나 굴절률 분포, 2층 디스크, 4층 디스크 등의 다층 디스크에 대한 기록/재생 시에 있어서의 층간의 포커스 점프, 보호층 PL1의 제조 오차에 의한 두께 변동이나 두께 분포 등이다.
광 픽업 장치 PU1에 있어서, BD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도5에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 우선 청자색 반도체 레이저 LD를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저 LD로부터 사출된 발산 광속은, 콜리메이트 렌즈 COL을 경유하여 평행 광속이 되고, 조리개 STO에 의해 광속 직경이 규제되어, 대물렌즈 OBJ에 의해 집광 작용을 받아, BD의 보호층 PL1을 거쳐서 정보 기록면 RL1 위에 형성되는 스폿이 된다.
대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC1에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면 RL1에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물렌즈 OBJ, 및 콜리메이트 렌즈 COL을 투과한 후, 수렴 광속이 되어, 광 검출기 PD의 수광면 위에 수렴한다. 그리고, 광 검출기 PD의 출력 신호를 이용하여 BD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
광 픽업 장치 PU1에 있어서, HD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도5에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 우선 청자색 반도체 레이저 LD를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저 LD로부터 사출된 발산 광속은, 콜리메이트 렌즈 COL을 경유하여 평행 광속이 되고, 대물렌즈 OBJ에 의해 집광 작용 을 받아, HD의 보호층 PL2를 거쳐서 정보 기록면 RL2 위에 형성되는 스폿이 된다. 여기에서, 회절 구조 HOE1은 HD의 개구수 NA2 내에만 형성되어 있으므로, HD에 대한 개구 제한이 자동적으로 행해지게 된다.
대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC1에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면 RL2에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물렌즈 OBJ, 및 콜리메이트 렌즈 COL을 투과한 후, 수렴 광속이 되어, 광 검출기 PD의 수광면 위에 수렴한다. 그리고, 광 검출기 PD의 출력 신호를 이용하여 HD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
본 실시 형태에서는, BD 및 HD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광하는 408 ㎚의 레이저 광속을 사출하는 청자색 반도체 레이저 LD를 사용하였지만, 또한 408 ㎚의 레이저 광속을 사출하는 청자색 반도체 레이저를 추가한 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 2개의 청자색 반도체 레이저 중, 한쪽은 BD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광시키고, 다른 한쪽은 HD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광시킨다.
[제2 실시 형태]
도7은 BD와 HD와 DVD와 CD 중 어느 하나에 대해서도 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치 PU2의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. BD의 광학적 사양은, 파장 λ1 = 408 ㎚, 보호층 PL1의 두께 t1 = 0.1 ㎜, 개구수 NA1 = 0.85이며, HD의 광학적 사양은 파장 λ1 = 408 ㎚, 보호층 PL2의 두께 t2 = 0.6 ㎜, 개구수 NA2 = 0.65이며, DVD의 광학적 사양은 파장 λ2 = 658 ㎚, 보호층 PL3의 두께 t3 = 0.6 ㎜, 개구수 NA3 = 0.65이며, CD의 광학적 사양은 파장 λ3 = 785 ㎚, 보호층 PL4의 두께 t4 = 1.2 ㎜, 개구수 NA4 = 0.45이다. 단, 파장, 보호층의 두께 및 개구수의 조합은 이에 한정되지 않는다.
광 픽업 장치 PU2는 BD 및 HD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 408 ㎚의 레이저 광속을 사출하는 청자색 반도체 레이저 LD1과 광 검출기 PD1이 일체화된 BD/HD용 레이저 모듈 LM1, DVD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 658 ㎚의 레이저 광속을 사출하는 제1 발광점 EP1과, CD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 785 ㎚의 광속을 사출하는 제2 발광점 EP2와, DVD의 정보 기록면 RL3으로부터의 반사 광속을 수광하는 제1 수광부 DS1과, CD의 정보 기록면 RL4로부터의 반사 광속을 수광하는 제2 수광부 DS2와, 프리즘 PS로 구성된 DVD/CD용 레이저 모듈 LM2, 제1 수차 보정 소자 L1 및 제2 수차 보정 소자 L1'와, 이들 제1 수차 보정 소자 L1 및 제2 수차 보정 소자 L1'를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면 RL1, RL2, RL3, 및 RL4 위에 집광시키는 기능을 갖는 양면이 비구면이 된 집광 소자 L2로 구성된 대물렌즈 OBJ, CD용의 개구 제한 소자 AP, 2축 작동기 AC1, BD의 개구수 NA1에 대응한 조리개 STO, 1축 작동기 AC2, 편광 빔 분할기 BS, 제1 콜리메이트 렌즈 COL1, 제2 콜리메이트 렌즈 COL2로 구성되어 있다.
또한, 청자색 반도체 레이저 LD1 외에 청자색 SHG 레이저를 사용할 수도 있 다.
다음에, 대물렌즈 OBJ의 구성에 대해 설명한다. 대물렌즈 OBJ의 개략적인 구성도를 도8에 도시한다. 집광 소자 L2는, 파장 λ1과 보호층의 두께 t1에 대하여 구면수차 보정이 최적화된 BD전용의 유리 렌즈이다. 또한, 플라스틱 렌즈인 제1 수차 보정 소자 L1의 레이저 모듈 LM1 측의 광학면 S1(제1 광학면) 위에 형성된 회절 구조 DOE2(제1 회절 구조)는 보호층 PL1의 두께 t1과 보호층 PL2의 두께 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하기 위한 구조이며, 제1 수차 보정 소자 L1의 광 디스크 측의 광학면 S2(제2 광학면) 위에 형성된 회절 구조 DOE3은, 청자색 영역에 있어서의 대물렌즈 OBJ의 색수차를 보정하기 위한 구조이며, 플라스틱 렌즈인 제2 수차 보정 소자 L1'의 레이저 모듈 LM1 측의 광학면 S3 위에 형성된 회절 구조 HOE2(제2 회절 구조)는 보호층 PL1의 두께 t1과 보호층 PL3의 두께 t3과의 차에 기인하는 구면수차를 보정하기 위한 구조이며, 제2 수차 보정 소자 L1'의 광 디스크 측의 광학면 S4 위에 형성된 회절 구조 HOE3은 보호층 PL1의 두께 t1과 보호층 PL4의 두께 t4와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하기 위한 구조이다. 제1 수차 보정 소자 L1, 제2 수차 보정 소자 L1', 집광 소자 L2 및 개구 제한 소자 AP는, 그 측면에 배치한 접합 부재 B에 의해 일체화되어 있다.
회절 구조 DOE2는, 도8에 도시한 바와 같이 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 복수의 링으로 구성되어 있으며, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛) 은, 이하의 (10)식을 실질적으로 충족시키도록 설계되어 있다. 여기에서, N1은 제1 수차 보정 소자 L1의 파장 λ1에 대한 굴절률이다.
d1 = 1.5·(N1-1)/λ1 (10)
이로써, 회절 구조 DOE2는 전술한 (3)식 및 (5)식을 충족시키고, 회절 구조 DOE2에 입사하는 파장 λ1의 광속의 광량의 대부분은, 2차 회절광과 1차 회절광의 2개의 회절광으로 분류할 수 있게 된다.
또한, 회절 구조 DOE2의 각 링의 폭 Λ는, 회절차수가 큰 쪽의 회절광(2차 회절광)을 HD의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광(1차 회절광)을 BD의 정보 기록면 위에 집광시키도록 하고, 또한 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스가 되도록 설계되어 있다. 이로써, 보호층이 두꺼운 HD에 대한 작동 거리를 충분히 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 회절 구조 DOE2는 HD의 개구수 NA2 내에만 형성되어 있으므로, NA2보다 외측의 영역을 통과하는 광속은 HD의 정보 기록면 RL2 위에서 플레어 성분이 되어, HD에 대한 개구 제한이 자동적으로 행해지는 구성으로 되어 있다.
또한, 회절 구조 DOE2에 파장 λ2가 입사한 경우에는, 1차 회절광이 최대 회절 효율을 갖도록 발생하고, 파장 λ3의 광속이 입사한 경우에는, 1차 회절광이 최대의 회절 효율을 갖도록 발생한다.
또한, 회절 구조 DOE2에서 발생하는 파장 λ1의 광속의 2차 회절광의 회절 효율은 40.5 %이며, 파장 λ1의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 40.5 %이며, 파장 λ2의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 96.4 %이며, 파장 λ3의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 80.3 %이다.
또한, 회절 구조 DOE3은, 도8에 도시한 바와 같이 광축을 포함하는 단면 형상이 계단 형상인 복수의 링으로 구성된 구조이다. 회절 구조 DOE3에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 dB(㎛)는 이하의 (11)식을 실질적으로 충족시키도록 설계되어 있다. 여기에서, N1은 제1 수차 보정 소자 L1의 파장 λ1에 대한 굴절률이다.
dB = 2·(N1-1)/λ1 (11)
이러한 회절 구조 DOE3에 의해 청자색 영역에 있어서의 대물렌즈 OBJ의 색수차를 보정하는 기술은 공지의 기술이므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
또한, 회절 구조 DOE3에 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에는, 2차 회절광이 최대의 회절 효율을 갖도록 발생하고, 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에는, 1차 회절광이 최대의 회절 효율을 갖도록 발생하고, 파장 λ3의 광속이 입사한 경우에는, 1차 회절광이 최대의 회절 효율을 갖도록 발생한다.
또한, 회절 구조 DOE3에서 발생하는 파장 λ1의 광속의 2차 회절광의 회절 효율은 100 %이며, 파장 λ2의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 88.2 %이며, 파장 λ3의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 100 %이다.
회절 구조 HOE2는, 도8에 도시한 바와 같이 복수의 링으로 구성되어 있으며, 각 링은 계단 형상으로 5분할되어 있다. 회절 구조 HOE2의 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D2(㎛)는 이하의 (8)'식에, q2 = 2를 대입한 값을 실질적으로 충족시키도록 설계되어 있다. 여기에서, N1은 제2 수차 보정 소자 L1'의 파장 λ1에 대한 굴절률이다.
D2 = q2·λ1/(N1-1) (8)'
이 계단 구조보다 파장 λ1의 광속에 부가되는 광로차는 2 × λ1이므로, 파장 λ1의 광속은 회절 구조 HOE2에 의해 아무런 작용을 받지 않고 그대로 투과한다(0차 회절광). 또한, 이 계단 구조에 의해 파장 λ3의 광속에 부가되는 광로차는 1 × λ3이므로, 파장 λ3의 광속도 계단 구조에 의해 아무런 작용을 받지 않고 그대로 투과한다(0차 회절광). 한편, 이 계단 구조에 의해 파장 λ2의 광속에 부가되는 광로차는 약 0.2 × λ2이며, 5 분할된 링 1개분에서는 정확히 1 × λ2의 광로차가 부가되게 되어, 1차 회절광이 발생한다. 이와 같이, 파장 λ2의 광속만을 선택적으로 회절시킴으로써, 보호층 PL1의 두께 t1과 보호층 PL3의 두께 t3과의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
또한, 회절 구조 HOE2는 DVD의 개구수 NA3 내에만 형성되어 있으므로, NA3보다 외측 영역을 통과하는 광속은 DVD의 정보 기록면 RL3 위에서 플레어 성분이 되어, DVD에 대한 개구 제한이 자동적으로 행해지는 구성으로 되어 있다.
또한, 회절 구조 HOE2에서 발생하는 파장 λ1의 광속의 0차 회절광의 회절 효율은 100 %이며, 파장 λ2의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 87.3 %이며, 파장 λ3의 광속의 0차 회절광의 회절 효율은 100 %이다.
회절 구조 HOE3은, 도8에 도시한 바와 같이 복수의 링으로 구성되어 있으며, 각 링은 계단 형상으로 2 분할되어 있다. 회절 구조 HOE3의 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D3(㎛)은 이하의 (12)식에, q = 5를 대입한 값을 실질적으로 충족시키도록 설계되어 있다. 여기에서, N1은 제2 수차 보정 소자 L1'의 파장 λ1에 대한 굴절률이다.
D3 = q·λ1/(N1-1) (12)
이 계단 구조로부터 파장 λ1의 광속에 부가되는 광로차는 5 × λ1이므로, 파장 λ1의 광속은 회절 구조 HOE3에 의해 아무런 작용을 받지 않고 그대로 투과한다(0차 회절광). 또한, 이 계단 구조에 의해 파장 λ2의 광속에 부가되는 광로차는 3 × λ2이므로, 파장 λ2의 광속도 회절 구조 HOE3에 의해 아무런 작용을 받지 않 고 그대로 투과한다(0차 회절광). 한편, 이 계단 구조에 의해 파장 λ3의 광속에 부가되는 광로차는 약 0.5 × λ3이며, 2 분할된 링 1개분에서는 정확히 반파장분만큼 광로차가 부가되게 되어, 회절 구조 HOE3에 입사한 파장 λ3의 광속의 광량의 대부분은 1차 회절광과 -1차 회절광으로 분류할 수 있다. 회절 구조 HOE3의 각 링의 폭 Λ는 1차 회절광을 CD의 정보 기록면 RL4 위에 집광시키도록 설계되어 있으며, 이 회절 작용에 의해 보호층 PL1의 두께 t1과 보호층 PL3의 두께 t3과의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
또한, 회절 구조 HOE3에서 발생하는 파장 λ1의 광속의 0차 회절광의 회절 효율은 100 %이며, 파장 λ2의 광속의 0차 회절광의 회절 효율은 100 %이며, 파장 λ3의 광속의 1차 회절광의 회절 효율은 40.4 %이다.
또한, 본 실시 형태의 제1 콜리메이트 렌즈 COL1은, 1축 작동기 AC2에 의해 광축 방향으로 그 위치가 변이 가능하도록 구성되어 있다. 이로써, HD 및 BD의 정보 기록면 위에 형성된 스폿의 구면수차를 보정하는 것이 가능해지므로, HD 및 BD에 대하여 항상 양호한 기록/재생 특성을 유지할 수 있다.
제1 콜리메이트 렌즈 COL1의 위치 조정에 의해 보정하는 구면수차의 발생 원인은, 예를 들어 청자색 반도체 레이저 LD1의 제조 오차에 의한 파장 변동, 온도 변화에 수반하는 대물렌즈 OBJ의 굴절률 변화나 굴절률 분포, 2층 디스크, 4층 디스크 등의 다층 디스크에 대한 기록/재생 시에 있어서의 층간의 포커스 점프, 보호 층 PL1의 제조 오차에 의한 두께 변동이나 두께 분포 등이다.
광 픽업 장치 PU2에 있어서, BD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도7에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 우선 청자색 반도체 레이저 LD1을 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저 LD1로부터 사출된 발산 광속은, 제1 콜리메이트 렌즈 COL1을 경유하여 평행 광속이 되어, 편광 빔 분할기 BS를 투과한 후, 조리개 STO에 의해 광속 직경이 규제되어, 개구 제한 소자 AP를 투과하고, 대물렌즈 OBJ에 의해 집광 작용을 받아, BD의 보호층 PL1을 거쳐서 정보 기록면 RL1 위에 형성되는 스폿이 된다.
대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC1에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면 RL1에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물렌즈 OBJ, 개구 제한 소자 AP, 편광 빔 분할기 BS 및 제1 콜리메이트 렌즈 COL1을 투과한 후, 수렴 광속이 되어, 광 검출기 PD1의 수광면 위에 수렴한다. 그리고, 광 검출기 PD1의 출력 신호를 이용하여 BD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
광 픽업 장치 PU2에 있어서, HD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 도7에 있어서 2점 쇄선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 우선 청자색 반도체 레이저 LD1을 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저 LD1로부터 사출된 발산 광속은, 제1 콜리메이트 렌즈 COL1을 경유하여 평행 광속이 되어, 편광 빔 분할기 BS를 투과한 후, 개구 제한 소자 AP를 투과하고, 대물렌즈 OBJ에 의해 집광 작용을 받아, HD의 보호층 PL2를 거쳐서 정보 기록면 RL2 위에 형성되는 스폿이 된다. 여기 에서, 회절 구조 DOE2는, HD의 개구수 NA2 내에만 형성되어 있으므로, HD에 대한 개구 제한이 자동적으로 행해지게 된다.
대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC1에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면 RL2에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물렌즈 OBJ, 개구 제한 소자 AP, 편광 빔 분할기 BS 및 제1 콜리메이트 렌즈 COL1을 투과한 후, 수렴 광속이 되어, 광 검출기 PD1의 수광면 위에 수렴한다. 그리고, 광 검출기 PD1의 출력 신호를 이용하여 HD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
광 픽업 장치 PU2에 있어서, DVD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 발광점 EP1을 발광시킨다. 발광점 EP1로부터 사출된 발산 광속은, 도7에 있어서 일점 쇄선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 프리즘 PS에서 반사되어, 제2 콜리메이트 렌즈 COL2에 의해 평행 광속으로 변환된 후, 편광 빔 분할기 BS에 의해 반사되어, 개구 제한 소자 AP를 투과하고, 대물렌즈 OBJ에 의해 집광 작용을 받아, DVD의 보호층 PL3을 거쳐서 정보 기록면 RL3 위에 형성되는 스폿이 된다. 여기에서, 회절 구조 HOE3은 DVD의 개구수 NA3 내에만 형성되어 있으므로, DVD에 대한 개구 제한이 자동적으로 행해지게 된다.
대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC1에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다.
정보 기록면 RL2에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물렌즈 OBJ, 개구 제한 소자 AP를 투과하여, 편광 빔 스플리터 BS에 의해 반사된 후, 제2 콜리메이트 렌즈 COL2에 의해 수렴 광속이 되어, 프리즘 PS 내부에서 2회 반사되어 수광부 DS1에 집광한다. 그리고, 수광부 DS1의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광 픽업 장치 PU2에 있어서, CD에 대하여 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 발광점 EP2를 발광시킨다. 발광점 EP2로부터 사출된 발산 광속은, 도7에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 그린 바와 같이, 프리즘 PS에서 반사된 후, 제2 콜리메이트 렌즈 COL2에 의해 평행 광속으로 변환되어, 편광 빔 분할기 BS에 의해 반사되고, 개구 제한 소자 AP에 의해 광속 직경이 규제되어, 대물렌즈 OBJ에 의해 집광 작용을 받아, CD의 보호층 PL4를 거쳐서 정보 기록면 RL4 위에 형성되는 스폿이 된다. 대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다.
대물렌즈 OBJ는, 그 주변에 배치된 2축 작동기 AC1에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면 RL4에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학계 OBJ, 개구 제한 소자 AP를 투과하여, 편광 빔 분할기 BS에 의해 반사된 후, 프리즘 PS 내부에서 2회 반사되어 수광부 DS2에 집광한다. 그리고, 수광부 DS2의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
개구 제한 소자 AP의 광학면 위에는, 투과율의 파장 선택성을 갖는 파장 선택 필터가 형성되어 있다. 이 파장 선택 필터는, NA3 내의 영역에서는 λ1 내지 λ3의 모든 파장을 투과시켜, NA3보다 외측의 영역에서는, 파장 λ3만을 차단하는 투 과율의 파장 선택성을 가지며, 이러한 파장 선택성에 의해 CD에 대한 개구 제한이 행해진다.
다음에, 상술한 광 픽업 장치 PU1, PU2에 이용하는 대물렌즈 OBJ로서 적합한 다초점 대물렌즈의 제1 내지 제7 실시예를 설명한다.
제1 내지 제7 실시예에서는, 수차 보정 소자는 플라스틱 렌즈이며, 집광 소자는 BD전용의 유리 렌즈이다. 또한, 집광 소자를 플라스틱 렌즈로 해도 좋다.
또한, 집광 소자의 사양은 개구수 = 0.85, 초점 거리 = 1.765 ㎜, 파장 = 405 ㎚, 배율 = 0, 보호층의 두께 = 0.1 ㎜이다.
각 실시예에 있어서의 비구면은, 그 면의 정점에 접하는 평면으로부터의 변형량을 X(㎜), 광축에 수직인 방향의 높이를 h(㎜), 곡률 반경을 r(㎜)이라 할 때, 다음의 수학식 1에 표 1 내지 표 7 중의 비구면 계수 A2i를 대입한 수식으로 나타낸다. 단, κ를 원뿔 계수라 한다.
[수학식 1]
Figure 112006068802970-PCT00001
또한, 각 실시예에 있어서의 회절 구조 DOE 및 회절 구조 HOE는, 이들의 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차로 나타낸다. 이러한 광로차는, λ를 입사 광속의 파장, λB를 제조 파장, 광축에 수직인 방향의 높이를 h(㎜), B2j를 광로차 함수 계수, n을 회절 차수라 할 때 다음 수학식 2에서 정의되는 광로차 함수 ø b(㎜)로 나타낸다.
[수학식 2]
Figure 112006068802970-PCT00002
이후에 나타내는 실시예의 수치 데이터 표에 있어서, NA1, f1, λ1, m1은, 각각, BD 사용 시의 다초점 대물렌즈의 개구수, 다초점 대물렌즈의 초점 거리, 다초점 대물렌즈의 파장, 다초점 대물렌즈의 배율이며, NA2, f2, λ1, m2는, HD 사용 시의 같은 값이며, NA3, f3, λ2, m3은, DVD 사용 시의 같은 값이며, NA4, f4, λ3, m4는, CD 사용 시의 같은 값이다.
또한, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 렌즈 간격 N1, N2, N3은, 각각 파장 λ1, 파장 λ2, 파장 λ3에 대한 렌즈의 굴절률, νd는 d선의 렌즈의 아베수이다.
또한, n1, n2, n3, n4는 회절 구조 DOE 및 회절 구조 HOE에서 발생하는 회절광 중, 각각 BD의 기록/재생에 사용하는 회절광의 회절차수, HD의 기록/재생에 사용하는 회절광의 회절차수, DVD의 기록/재생에 사용하는 회절광의 회절차수, CD의 기록/재생에 사용하는 회절광의 회절차수이다.
제1 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112006068802970-PCT00003
제1 실시예의 다초점 대물렌즈는 BD/HD 호환 렌즈이며, 제1 면의 회절 구조 DOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
회절 구조 DOE에서는, BD에 대해서는 0차 회절광(투과광)을 이용하고, HD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD(0차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %이다.
또한, 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1은, d1 = 0.5·λ1/(N1-1) = 0.386(㎛)으로 나타내지만, 상기 d1을 (2)식의 범위 내에서 변화시킴으로써 BD(0차 회절광)의 회절 효율을 중시, 혹은 HD(1차 회절광)의 회절 효율을 중시한 설계로 해도 좋다.
또한, 회절 구조 DOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 마이너스로 하였으므로, HD의 작동 거리가 0.3 ㎜가 되어, 충분히 확보할 수 있다.
제2 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure 112006068802970-PCT00004
제2 실시예의 다초점 대물렌즈는, BD/HD 호환 렌즈이며, 제1 면의 회절 구조 DOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
회절 구조 DOE에서는, BD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고, HD에 대해서는 3차 회절광을 이용하고 있으며, BD(2차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(3차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %이다.
또한, 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1은, d1 = 2.5·λ1/(N1-1) = 1.93(㎛)으로 나타내지만, 상기 d1을 (4)식의 범위 내에서 변화시킴으로써 BD(2차 회절광)의 회절 효율을 중시, 혹은 HD(3차 회절광)의 회절 효율을 중시한 설계로 해도 좋다.
또한, 회절 구조 DOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 마이너스로 하였으므로, HD의 작동 거리가 0.3 ㎜가 되어, 충분히 확보할 수 있다.
제3 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure 112006068802970-PCT00005
제3 실시예의 다초점 대물렌즈는, BD/HD 호환 렌즈이며, 제1 면의 회절 구조 DOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
회절 구조 DOE에서는, BD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고, HD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD(2차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %이다.
또한, 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1은, d1 = 1.5·λ1/(N1-1) = 1.16(㎛)으로 나타내지만, 상기 d1을 (3)식의 범위 내에서 변화시킴으로써 BD(2차 회절광)의 회절 효율을 중시, 혹은 HD(1차 회절광)의 회절 효율을 중시한 설계로 해도 좋다.
또한, 제1 면의 회절 구조 DOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 플러스로 하였으므로, 청자색 영역의 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
제4 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure 112006068802970-PCT00006
제4 실시예의 다초점 대물렌즈는, BD/HD 호환 렌즈이며, 제1 면의 회절 구조 HOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제1 면의 회절 구조 HOE에서는, BD에 대해서는 -1차 회절광을 이용하고, HD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD(-1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %이다.
또한, 제1 면의 회절 구조 HOE에 있어서, 각 링 내에 형성된 단차의 높이 D1은 D1 = 0.5·λ1/(N1-1) = 0.38(㎛)로 나타내고, 각 링의 분할수 M1은 2이다.
또한, 제1 면의 회절 구조 HOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 마이너스로 하였으므로, HD의 작동 거리가 0.3 ㎜가 되어, 충분히 확보할 수 있다.
또한, 제2 면의 회절 구조 DOE에 의해, BD의 파장 변화에 수반하는 구면수차 변화와, 청자색 영역의 축상 색수차를 보정하고 있다.
제2 면의 회절 구조 DOE에서는, 각각의 광 디스크에 대하여 파장 λ1의 광속의 +1차 회절광을 이용하고 있으며, 그 회절 효율은 100 %이다.
또한, 제2 면의 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 dA는, dA = 1·λ1/(N1-1) = 0.77(㎛)로 나타낸다.
제5 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure 112006068802970-PCT00007
제5 실시예의 다초점 대물렌즈는, BD/HD 호환 렌즈이며, 제1 면의 회절 구조 DOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제1 면의 회절 구조 DOE에서는, BD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, HD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고 있으며, BD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(2차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %이다.
또한, 제1 면의 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1은, d1 = 1.5·λ1/(N1-1) = 1.16(㎛)으로 나타내지만, 상기 d1을 (3)식의 범위 내에서 변화시킴으로써 BD(1차 회절광)의 회절 효율을 중시, 혹은 HD(2차 회절광)의 회절 효율을 중시한 설계로 해도 좋다.
또한, 제1 면의 회절 구조 DOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 마이너스로 하였으므로, HD의 작동 거리가 0.3 ㎜가 되어, 충분히 확보되고 있다.
또한, 제2 면의 회절 구조 DOE에 의해 BD의 파장 변화에 수반하는 구면수차 변화와, 청자색 영역의 축상 색수차를 보정하고 있다.
제2 면의 회절 구조 DOE에서는, 각각의 광 디스크에 대하여 파장 λ1의 광속의 2차 회절광을 이용하고 있으며, 그 회절 효율은 100 %이다.
제2 면의 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 dA는, dA = 2·λ1/(N1-1) = 1.54(㎛)로 나타낸다.
제6 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 6에 나타낸다.
[표 6]
Figure 112006068802970-PCT00008
제6 실시예의 다초점 대물렌즈는, BD/HD/DVD/CD 호환 렌즈이며, 제1 면(제1 광학면)의 회절 구조 DOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제1 면의 회절 구조 DOE에서는, BD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, HD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고, DVD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, CD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(2차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, DVD(1차 회절광)의 회절 효율은 96.4 %, CD(1차 회절광)의 회절 효율은 80.3 %이다.
제1 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1은, d1 = 1.5·λ1/(N1-1) = 1.16(㎛)으로 나타내지만, 상기 d1을 (3)식의 범위 내에서 변화시킴으로써 BD(1차 회절광)의 회절 효율을 중시, 혹은 HD(2차 회절광)의 회절 효율을 중시한 설계로 해도 좋다.
또한, 제1 면의 회절 구조 DOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 마이너스로 하였으므로, HD의 작동 거리가 0.3 ㎜가 되어, 충분히 확보할 수 있다.
또한, 제2 면(제2 광학면)의 회절 구조 DOE(제3 회절 구조)에 의해 t1과 t3과의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제2 면의 회절 구조 DOE에서는, BD 및 HD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고, DVD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, CD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD 및 HD(2차 회절광)의 회절 효율은 100 %, DVD(1차 회절광)의 회절 효율은 88.2 %, CD(+1차 회절광)의 회절 효율은 100 %이다.
또한, 상기 2개의 회절 구조의 회절 효율의 총합은, BD가 40.5 %, HD가 40.5 %, DVD가 85.0 %, CD가 80.3 %이다.
또한, 제2 면의 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 dC는, dC = 2·λ1/(N1-1) = 1.54(㎛)로 나타낸다.
또한, 본 실시예에서는 파장 λ3의 광속을 발산광의 상태로 입사시킴으로써 t1과 t4와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제7 실시예의 다초점 대물렌즈의 수치 데이터를 표 7에 나타낸다.
[표 7]
Figure 112006068802970-PCT00009
제7 실시예의 다초점 대물렌즈는, BD/HD/DVD/CD 호환 렌즈이며, 제1 면(제1 광학면)의 회절 구조 DOE(제1 회절 구조)에 의해 t1과 t2와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제1 면의 회절 구조 DOE에서는, BD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, HD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고, DVD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, CD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, HD(2차 회절광)의 회절 효율은 40.5 %, DVD(1차 회절광)의 회절 효율은 96.4 %, CD(1차 회절광)의 회절 효율은 80.3 %이다.
제1 면의 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1은, d1 = 1.5·λ1/(N1-1) = 1.16(㎛)으로 나타내지만, 상기 d1을 (3)식의 범위 내에서 변화시킴으로써 BD(1차 회절광)의 회절 효율을 중시, 혹은 HD(2차 회절광)의 회절 효율을 중시한 설계로 해도 좋다.
또한, 제1 면의 회절 구조 DOE의 근축에 있어서의 회절 파워를 마이너스로 하였으므로, HD의 작동 거리가 0.3 ㎜가 되어, 충분히 확보할 수 있다.
또한, 제2 면의 회절 구조 DOE에 의해 BD의 파장 변화에 수반하는 구면수차 변화와, 청자색 영역의 축상 색수차를 보정하고 있다.
제2 면(제2 광학면)의 회절 구조 DOE에서는, BD 및 HD에 대해서는 2차 회절광을 이용하고, DVD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, CD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD 및 HD(2차 회절광)의 회절 효율은 100 %, DVD(1차 회절광)의 회절 효율은 88.2 %, CD(1차 회절광)의 회절 효율은 100 %이다.
또한, 제2 면의 회절 구조 DOE에 있어서, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 dC는, dC = 2·λ1/(N1-1) = 1.54(㎛)로 나타낸다.
또한, 제3 면의 회절 구조 HOE(제2 회절 구조)에 의해 t1과 t3과의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제3 면의 회절 구조 HOE에서는, BD 및 HD에 대해서는 0차 회절광(투과광)을 이용하고, DVD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고, CD에 대해서는 0차 회절광(투과광)을 이용하고 있으며, BD 및 HD(0차 회절광)의 회절 효율은 100 %, DVD(1차 회절광)의 회절 효율은 87.3 %, CD(0차 회절광)의 회절 효율은 100.0 %이다.
또한, 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D2는, D2 = 2·λ1/(N1-1) = 1.54(㎛)로 나타내고, 각 링의 분할수 M2는 5이다.
또한, 제4 면의 회절 구조 HOE에 의해 t1과 t4와의 차에 기인하는 구면수차를 보정하고 있다.
제4 면의 회절 구조 HOE에서는, BD, HD 및 DVD에 대해서는 0차 회절광(투과광)을 이용하고, CD에 대해서는 1차 회절광을 이용하고 있으며, BD, HD 및 DVD(0차 회절광)의 회절 효율은 100 %, CD(1차 회절광)의 회절 효율은 40.4 %이다.
또한, 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D3은 D3 = 5·λ1/(N1-1) = 3.86(㎛)으로 나타내고, 각 링의 분할수는 2이다.
상기 4개의 회절 구조의 회절 효율의 총합은, BD는 40.5 %, HD는 40.5 %, DVD는 74.1 %, CD의 회절 효율은 32.4 %이다.
이하의 표 8에, ｜SAm-SAn｜, SAm, 및 SAn의 각 실시예의 값을 나타낸다.
[표 8]
Figure 112006068802970-PCT00010
단, m = n2, n = n1, NA2 = 0.65, 파면수차의 단위를 λ1RMS(λ1 = 405 ㎚)로 한다.
본 발명에 따르면, 보호층의 두께가 서로 다른 2개 규격의 고밀도 광 디스크의 정보 기록면 위에 초점을 형성할 수 있는 다초점 대물렌즈, 및 그것을 이용한 광 픽업 장치, 광 정보 기록 재생 장치를 제공할 수 있다.

Claims (36)

  1. 제1 회절 구조를 적어도 1개의 광학면 위에 갖고, 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조에 입사한 경우에 발생하는 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)을, 보호층의 두께가 서로 다른 2종류의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치에 이용되고,
    상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차의 절대치 ｜SAm-SAn｜이 0.9 λ1RMS 이상인 동시에, 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치는 0.07 λ1RMS 이하인 다초점 대물렌즈에 있어서,
    상기 제1 회절 구조는 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 상기 회절차수 m은 1 이상의 정수이며, 이하의 (1)식을 충족시키고,
    상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N이 1.5 내지 1.6의 범위 내이며, 상기 단차 중 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛)이 이하의 (2) 내지 (4)식 중 어느 한 식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
    n = m-1 (1)
    0.27 < d1 < 0.48 (2)
    1.01 < d1 < 1.24 (3)
    1.72 < d1 < 2.02 (4)
  2. 제1항에 있어서, 상기 회절차수 m과 상기 회절차수 n의 조합이, (m, n) = (1, 0), (2, 1), (3, 2) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 회절 구조의 단차 중, 광축에 가장 가까운 단차의 높이 d1(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (5)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
    0.4 ≤｜INT(X)-X｜≤ 0.5 (5)
    단, X = d1·(N1-1)/λ1이며, INT(X)는, X에 가장 가까운 정수이다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파장 λ1은 450 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 회절차수가 큰 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 동시에, 상기 제1 회절 구조의 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다초점 대물렌즈는, 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성되는 제2 회절 구조를 더 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차를 부여하지 않고, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속에는 위상차를 부여하는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 회절 구조에 있어서, 상기 각 링의 분할수 M2, 상기 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D2(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (8)식을 실질적으로 충족시키는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
    D2·(N1-1)/λ1 = 2·q2 (8)
    단, q2는 자연수이며, M2는 4, 5, 6 중 어느 하나이다.
  8. 제6항에 있어서, 상기 파장 λ2는, 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 다초점 대물렌즈는 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되는 제3 회절 구조를 더 갖고, 상기 제3 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수보다도, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수 쪽이 낮은 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 1차인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 3차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  12. 제6항에 있어서, 상기 파장 λ2는 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  13. 제1 회절 구조를 적어도 1개의 광학면 위에 갖고, 파장 λ1의 광속이 상기 제1 회절 구조에 입사한 경우에 발생하는 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)을, 보호층의 두께가 서로 다른 2종류의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치에 이용되고,
    상기 m차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAm과, 상기 n차 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 보호층을 거쳐서 집광시켰을 때의 파면의 구면수차 값 SAn과의 차의 절대치| SAm-SAn |이 0.9 λ1RMS 이상인 동시에, 상기 SAm 및 상기 SAn 중, 어느 한쪽의 절대치는 0.07 λ1RMS 이하인 다초점 대물렌즈에 있어서,
    상기 제1 회절 구조는 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성되는 회절 구조인 동시에, 상기 회절차수 m은 1 이상의 정수이며, 이하의 (6)식을 충족시키고,
    상기 제1 회절 구조의 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D1(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (7)식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
    n = -m (6)
    D1·(N1-1)/λ1 = q1-0.5 (7)
    단, q1은 자연수이다.
  14. 제13항에 있어서, 상기 회절차수 m과 상기 회절차수 n의 조합이, (m, n) = (1, -1), (2, -2), (3, -3) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 회절 구조에 있어서, 각 링의 분할수 M1이 짝수인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  16. 제13항에 있어서, 상기 파장 λ1은 450 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  17. 제13항에 있어서, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 회절차수가 큰 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 두꺼운 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고, 회절차수가 작은 쪽의 회절광을 보호층의 두께가 얇은 쪽의 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 동시에, 상기 제1 회절 구조의 근축에 있어서의 회절 파워가 마이너스인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  18. 제13항에 있어서, 상기 다초점 대물렌즈는 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 내부에 계단 구조를 갖는 복수의 링으로 구성되는 제2 회절 구조를 더 갖고, 상기 제2 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차를 부여하지 않고, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속에는 위상차를 부여하는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 회절 구조에 있어서, 상기 각 링의 분할수 M2, 상기 각 링 내에 형성된 계단의 높이 D2(㎛), 상기 파장 λ1(㎛), 상기 파장 λ1에 대한 상기 다초점 대물렌즈의 굴절률 N1이 이하의 (8)식을 실질적으로 충족시키는 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
    D2·(N1-1)/λ1 = 2·q2 (8)
    단, q2는 자연수이며, M2는 4, 5, 6 중 어느 하나이다.
  20. 제18항에 있어서, 상기 파장 λ2는 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  21. 제13항에 있어서, 상기 다초점 대물렌즈는 상기 제1 회절 구조를 갖는 광학면과는 다른 광학면 위에, 미세한 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되는 제3 회절 구조를 더 갖고, 상기 제3 회절 구조는 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수보다도, 파장 λ2(λ2 > λ1)의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수 쪽이 낮은 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 1차인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제3 회절 구조에 있어서, 상기 파장 λ1의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 3차, 상기 파장 λ2의 광속이 입사한 경우에 발생하는 회절광 중 최대의 회절 효율이 되는 회절광의 회절차수가 2차인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  24. 제18항에 있어서, 상기 파장 λ2는 0.63 ㎛ 내지 0.68 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 다초점 대물렌즈.
  25. 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크 및 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때에 이용되는 파장 λ1(350 ㎚ ≤ λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    제1항에 기재된 다초점 대물렌즈와,
    상기 대물렌즈의 트래킹 및 포커싱을 행하기 위한 2 방향으로의 구동을 행하는 구동 수단을 갖고,
    제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽의 회절광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고,
    제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 회절광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치.
  26. 제25항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
  27. 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크, 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크 및 보호층 두께 t3을 갖는 상기 제1 및 제2 광 디스크와는 다른 종류의 제3 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ1(λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    상기 제3 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ2(630 ㎚ < λ2 < 680 ㎜)를 갖는 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    상기 제1 내지 제2 광속을 상기 제1 내지 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 각각 집광시키는 제1항에 기재된 다초점 대물렌즈와,
    상기 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹을 행하기 위한 방향의 2 방향으로의 구동을 행하게 하는 구동 수단을 갖고,
    상기 대물렌즈는
    단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되어, 입사하는 상기 제1 광속을 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)으로서 발생시키는 제1 회절 구조가 형성된 제1 광학면과,
    단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되어, 입사하는 상기 제2 광속의 v차 회절광으로서 발생시키는 제2 회절 구조가 형성된 제2 광학면을 갖고,
    제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽 차수의 광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 차수의 광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제3 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 제2 광속으로부터 발생하는 상기 v차의 회절광을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  28. 제26항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
  29. 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크, 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크, 보호층 두께 t3을 갖는 상기 제1 및 제2 광 디스크와는 다른 종류의 제3 광 디스크 및 보호층 두께 t4(t3 < t4)를 갖는 제4 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ1(λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    상기 제3 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ2(630 ㎚ < λ2 < 680 ㎚)를 갖는 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    상기 제4 광 디스크의 정보의 기록/재생을 위해 파장 λ3(λ2 < λ3)을 갖는 제3 광속을 사출하는 제3 광원과,
    상기 제1 내지 제3 광속을 상기 제1 내지 제4 광 디스크의 정보 기록면 위에 각각 집광시키는 제1항에 기재된 대물렌즈와,
    상기 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹을 행하기 위한 2 방향으로의 구동을 행하는 구동 수단을 갖고,
    상기 대물렌즈는 단차에 의해 분할된 복수의 링에 의해 구성되고, 입사하는 상기 제1 광속을 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)으로서 발생시키는 제1 회절 구조가 형성된 제1 광학면과, 단차에 의해 분할된 복수의 링에 의해 구성되고, 입사하는 상기 제2 광속을 v차 회절광으로서 발생시키는 제2 회절 구조가 형성된 제2 광학면을 갖고,
    제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽 차수의 광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 차수의 광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제3 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 제2 광속으로부터 발생하는 상기 v차의 회절광을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고,
    제4 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 제3 광원으로부터 사출된 상기 제3 광속을 발산 광속으로서 상기 대물렌즈에 입사시켜 상기 제4 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  30. 제29항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
  31. 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크 및 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때에 이용되는 파장 λ1(350 ㎚ ≤ λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    제13항에 기재된 다초점 대물렌즈와,
    상기 대물렌즈의 트래킹 및 포커싱을 행하기 위한 2 방향으로의 구동을 행하는 구동 수단을 갖고,
    제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽의 회절광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고,
    제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 회절광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 광 픽업 장치.
  32. 제31항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
  33. 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크, 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크 및 보호층 두께 t3을 갖는 상기 제1 및 제2 광 디스크와는 다른 종류의 제3 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ1(λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    상기 제3 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ2(630 ㎚ < λ2 < 680 ㎚)를 갖는 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    상기 제1 내지 제2 광속을 상기 제1 내지 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 각각 집광시키는 제13항에 기재된 다초점 대물렌즈와,
    상기 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹을 행하기 위한 방향의 2 방향으로의 구동을 행하게 하는 구동 수단을 갖고,
    상기 대물렌즈는
    단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 입사하는 상기 제1 광속을 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)으로서 발생시키는 제1 회절 구조가 형성된 제1 광학면과,
    단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되어, 입사하는 상기 제2 광속을 v차 회절광으로서 발생시키는 제2 회절 구조가 형성된 제2 광학면을 갖고,
    제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽 차수의 광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절 광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 차수의 광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제3 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 제2 광속으로부터 발생하는 상기 v차의 회절광을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  34. 제33항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
  35. 보호층 두께 t1을 갖는 제1 광 디스크, 보호층 두께 t2(t1 < t2)를 갖는 제2 광 디스크, 보호층 두께 t3을 갖는 상기 제1 및 제2 광 디스크와는 다른 종류의 제3 광 디스크 및 보호층 두께 t4(t3 < t4)를 갖는 제4 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    상기 제1 및 제2 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ1(λ1 ≤ 450 ㎚)을 갖는 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    상기 제3 광 디스크의 기록/재생을 위해 파장 λ2(630 ㎚ < λ2 < 680 ㎚)를 갖는 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    상기 제4 광 디스크의 정보의 기록/재생을 위해 파장 λ3(λ2 < λ3)을 갖는 제3 광속을 사출하는 제3 광원과,
    상기 제1 내지 제3 광속을 상기 제1 내지 제4 광 디스크의 정보 기록면 위에 각각 집광시키는 제13항에 기재된 대물렌즈와,
    상기 대물렌즈의 포커싱 및 트래킹을 행하기 위한 2 방향으로의 구동을 행하는 구동 수단을 갖고,
    상기 대물렌즈는, 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되어, 입사하는 상기 제1 광속을 m차 회절광과 n차 회절광(m≠n)으로서 발생시키는 제1 회절 구조가 형성된 제1 광학면과, 단차에 의해 분할된 복수의 링으로 구성되고, 입사하는 상기 제2 광속을 v차 회절광으로서 발생시키는 제2 회절 구조가 형성된 제2 광학면을 갖고,
    제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 한쪽 차수의 광을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제2 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 m차 회절광과 상기 n차 회절광 중, 상기 제1 광 디스크의 기록/재생을 행할 때와는 다른 쪽의 차수의 광을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광하고,
    제3 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 제2 광속으로부터 발생하는 상기 v차의 회절광을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키고,
    제4 광 디스크의 기록/재생을 행할 때는, 상기 제3 광원으로부터 사출된 상기 제3 광속을 발산 광속으로서 상기 대물렌즈에 입사시켜 상기 제4 광 디스크의 정보 기록면 위에 집광시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  36. 제35항에 기재된 광 픽업 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
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