KR20070012785A - 대물 광학 소자 및 광픽업 장치 - Google Patents

대물 광학 소자 및 광픽업 장치 Download PDF

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KR20070012785A
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미쯔루 미모리
기요노 이께나까
준지 하시무라
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 예를 들어 고밀도 DVD와 종래의 DVD, CD의 모두에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광픽업 장치에 관한 것이다. 대물 광학 소자(OBJ)에 있어서, 단일의 회절 구조를 이용하고, 3개가 다른 파장의 광속 모두에 대해, 적절한 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있게 수차 보정을 행하는 것이 곤란한 것에 감안하고, 제1 회절 구조(10)를 이용하여 미리 파장 λ3의 광속에 대해위상이 변화도록 광로차를 부여함으로써 구면 수차 혹은 파면 수차의 보정을 행하고, 또한 제2 회절 구조(50)를 이용하여 파장 λ1, λ2의 광속에 대해 주로 광로차를 부여함으로써 구면 수차 혹은 파면 수차의 보정을 행하여, 그 부담을 경감하고, 전체적으로 3개가 다른 파장의 광속 모두에 대해 수차 보정을 행함으로써 적절한 기록 및/또는 재생을 행한다.
제1 회절 구조, 제2 회절 구조, 대물 광학 소자, 광픽업 장치, 광속, 수차 보정

Description

대물 광학 소자 및 광픽업 장치{OBJECTIVE OPTICAL ELEMENT AND OPTICAL PICKUP DEVICE}
본 발명은 광픽업 장치에 관한 것으로서, 특히 광원 파장의 다른 3개의 광원으로부터 출사되는 광속을 이용하여, 3개 이상이 다른 광정보 기록 매체에 대해, 각각 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광픽업 장치에 관한 것이다.
최근, 광픽업 장치에 있어서, 광디스크에 기록된 정보의 재생이나 광디스크로의 정보의 기록을 위한 광원으로서 사용되는 레이저 광원의 단파장화가 진행되고, 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, DVD(Digital Versatile Disk)와 동일한 개구수(NA)의 대물 렌즈를 사용할 경우에서, 직경 12 ㎝의 광디스크에 대해 15 내지 20 GB의 정보의 기록이 가능해지고, 대물 렌즈의 NA를 0.85에까지 높였을 경우에는 직경 12 ㎝의 광디스크에 대해 23 내지 25 GB의 정보의 기록이 가능해진다. 이하, 본 명세서에서는 청자색 레이저 광원을 사용하는 광디스크 및 광자기 디스크를 총칭하여「고밀도 광디스크」라 말한다.
그런데, 이러한 고밀도 광디스크에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 할 수 있다는 것만으로는, 광디스크 플레이어/레코더의 제품으로서의 가치는 충분한 것이라고는 말할 수 없다. 현재에 있어서, 다종 다양한 정보를 기록한 DVD나 CD(콤팩트 디스크)가 판매되고 있는 현실을 근거로 하면, 고밀도 광디스크에 대해 정보의 기록/재생을 할 수 있게 하는 것만으로는 족하지 않고, 예를 들어 사용자가 소유하고 있는 DVD나 CD에 대해서도 마찬가지로 적절하게 정보의 기록/재생을 할 수 있게 하는 것이 고밀도 광디스크용의 광디스크 플레이어/레코더로서의 상품 가치를 높이는 것으로 통하는 것이다. 이러한 배경으로부터, 고밀도 광디스크용의 광디스크 플레이어/레코더에 탑재되는 광픽업 장치는 고밀도 광디스크, DVD 및 CD의 3 종류의 광디스크의 어느 하나에 대해서도 호환성을 유지하면서 적절하게 정보를 기록/재생되는 성능을 갖는 것이 요구된다.
고밀도 광디스크와 DVD, 또는 CD와의 어느 하나에 대해서도 호환성을 유지하면서 적절하게 정보를 기록/재생할 수 있게 하는 수법으로서, 고밀도 광디스크용의 광학계와 DVD나 CD용의 광학계를 정보를 기록/재생하는 광디스크의 기록 밀도에 따라 선택적으로 절환하는 것이 고려되지만, 복수의 광학계가 필요해지므로, 소형화에 불리하고 비용이 더 증대된다.
거기서, 광픽업 장치의 구성을 간소화하여 저비용화를 도모하기 위해서는 호환성을 갖는 광픽업 장치에 있어서도, 고밀도 광디스크용의 광학계와 DVD나 CD용의 광학계를 공통화하여 광픽업 장치를 구성하는 광학 부품 개수를 적극적으로 감하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 또한, 광디스크에 대향하여 배치되는 대물 광학 계를 공통화하는 것이 광픽업 장치의 구성의 간소화 및 저비용화에 가장 유리해진다.
그런데, 광픽업 장치에 있어서 공통인 대물 광학 소자를 이용하여 호환을 실현하고자 할 경우, 각각의 광디스크에 이용되는 광원 파장이나 보호 기판 두께가 다르기 때문에, 광디스크의 정보 기록면 상에 양호하게 수차 보정이 이루어진 집광 스폿을 형성하기 위해서는 어떠한 연구가 필요해진다.
하나의 수차 보정의 형태로서는, 대물 광학 소자에 입사되는 광속의 발산 정도를 바꾸는 것이 고려된다. 이러한 수차 보정의 형태에 따르면, 대물 광학 소자에 입사하는 광속의 발산 정도에 따라, 축외 특성이 악화(발산 정도가 커질수록 트래킹 시에 렌즈 시프트하였을 경우의 코마 수차가 크게 발생)되어 바람직하지 못하다는 문제가 있다.
다른 수차 보정의 형태로서는, 대물 광학 소자의 광학면에 회절 작용을 부여하는 회절 구조를 설치하는 것이다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-298422호 공보
그런데, 이러한 종래 기술의 기술에 따르면, 대물 광학 소자에 입사하는 광속이 다른 2개의 파장일 경우에는, 어느 쪽의 광속에 대해서도 양호하게 구면 수차 보정을 행할 수 있지만, 다른 3개의 파장인 광속에 대해 어느 쪽의 광속에 대해서도 양호하게 구면 수차 보정을 행하는 것은 곤란하다.
더 구체적으로 설명하면, 예를 들어 고밀도 광디스크/DVD/CD에 사용되는 광속의 파장은, 각각 λ1 = 400 ㎚ 정도, λ2 = 655 ㎚ 정도, λ3 = 785 ㎚ 정도가 되어 있고, 여기서 λ1 : λ3 ≒ 1 : 2이기 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 블레이즈 형상의 회전 구조에서는 회절 효율이 최대가 되는 회절 차수의 비가 λ1 : λ3 = λ2 : λ1이 된다. 예를 들어, λ1이 6차일 때 λ3이 3차가 된다. 또한, 회절의 효과는 파장 × 회절 차수의 차로 회절 윤대의 피치로 정해진다. 파장 λ1과 λ3의 회절 차수가 2 : 1일 때에는 λ1 × 2 - λ3 × 1의 값이 작아지기 때문에, 예를 들어 블레이즈화 파장을 파장 λ1의 짝수배에 가까운 값으로서 회절 구조를 설계한 경우, 파장 λ1의 광속과 파장 λ3의 광속에 있어서의 상호의 회절 작용이 작아지고, 같은 대물 광학 소자를 이용하여 고밀도 광디스크와 CD에 대해, 각각 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 곤란해진다.
한편, 파장 × 회절 차수의 차가 작을 경우라도, 작은 회절 작용을 이용함으로써 호환을 달성하는 것이 이론 상은 가능하지만, 이 경우 회절 윤대의 피치를 작게 할 필요가 있고, 그에 의해 광량의 저하 및 렌즈의 제조가 어렵게 되는 레이저 광원의 출력 변화 등에 의한 수 ㎚ 정도의 미소 범위 내에서의 파장 변동에 의해 수차가 크게 발생하는 등의 문제가 생겨 버린다.
본 발명은, 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 다른 3개의 파장인 광속을 입사시킨 경우라도, 양호한 구면 수차 보정을 행할 수 있는 대물 광학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 대물 광학 소자 및 광픽업 장치는 제1 광로차 부여 구조를 이용하여, 미리 파장 λ3의 광속에 대해서만 위상이 변화되도록 광로차를 부여함으로써 파장 λ3의 광속의 구면 수차 혹은 파면 수차의 보정을 행하고, 또한 제2 광로차 부여 구조를 이용하여 파장 λ1, λ2의 광속에 대해 주로 광로차를 부여함으로써 파장 λ1, λ2의 구면 수차 혹은 파면 수차의 보정을 행한다. 이에 따라, 종래 기술의 문제점에 의한 설계 시의 부담을 경감하고, 전체로 3개가 다른 파장의 광속 모두에 대해 수차 보정을 행함으로써 적절한 정보의 기록 및/또는 재생을 행한다.
도1은 본 실시예에 관한 광픽업 장치의 개략 단면도이다.
도2는 대물 광학 소자(OBJ)의 개략 단면도이다.
도3의 (a)는 대물 광학 소자(OBJ)의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도3의 (b)는 대물 광학 소자(OBJ)의 다른 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도4의 (a)는 제1 실시예에 있어서의 파장 λ1의 광속(HD)의 세로 구면 수차도이다.
도4의 (b)는 제1 실시예에 있어서의 파장 λ2의 광속(DVD)의 세로 구면 수차도이다.
도4의 (c)는 제1 실시예에 있어서의 파장 λ3의 광속(CD)의 세로 구면 수차도이다.
도5는 제1 실시예에 있어서의 파장 변동 시의 파면 수차 특성을 도시하는 도면이다.
도6의 (a)는 비교예에 있어서의 파장 λ1의 광속(HD)의 세로 구면 수차도이다.
도6의 (b)는 비교예에 있어서의 파장 λ2의 광속(DVD)의 세로 구면 수차도이다.
도6의 (c)는 비교예에 있어서의 파장 λ3의 광속(CD)의 세로 구면 수차도이다.
도7은 비교예에 있어서의 파장 변동 시의 파면 수차 특성을 도시하는 도면이다.
이상의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 대물 광학 소자는 파장 λ1의 제1 광원과, 파장 λ2(λ1 < λ2)의 제2 광원과, 파장 λ3(λ2 < λ3)의 제3 광원과, 대물 광학 소자를 포함하는 집광 광학계를 갖는 광픽업 장치의 대물 광학 소자이며,
상기 대물 광학 소자를 통해 상기 제1 광원으로부터의 광속을, 두께 t1의 보호층을 통해 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되고, 상기의 대물 광학 소자를 통해 상기 제2 광원으로부터의 광속을, 두께 t2(t1 ≤ t2)의 보호층을 통해 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되고, 상기 대물 광학 소자를 통해 상기 제3 광원으로부터의 광속을, 두께 t3(t2 < t3)의 보호층을 통해 제3 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로 써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되고,
상기 대물 광학 소자는 상기 파장 λ3의 광속에 대해 실질적인 위상의 변화를 부여하고, 파장 λ1, λ2의 광속에 대해 실질적인 위상의 변화를 부여하지 않는 광로차를 부여하는 제1 광로차 부여 구조와, 상기 파장 λ1의 광속, 상기 파장 λ2의 광속 및 상기 파장 λ3의 광속에 대해 광로차를 부여하는 제2 광로차 부여 구조를 구비하고 있다.
예를 들어, 단일의 회절 구조를 이용하여, 3개의 다른 파장의 광속 모두에 대해 적절한 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있도록 수차 보정을 행하는 것이 곤란한 데 감안하고, 본 구성에서는 상기 제1 광로차 부여 구조를 이용하여, 미리 상기 파장 λ3의 광속에 대해서만 위상이 변화되도록 광로차를 부여함으로써 구면 수차 혹은 파면 수차의 보정을 행하고, 또한 상기 제2 광로차 부여 구조를 이용하여, 상기 파장 λ1, λ2의 광속에 대해 주로 광로차를 부여함으로써 구면 수차 혹은 파면 수차의 보정을 행하여 그 부담을 경감하고, 전체로 3개가 다른 파장의 광속 모두에 대해 수차 보정을 행함으로써 적절한 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있게 하고 있다.
청구항 2에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광정보 기록 매체, 상기 제2 광정보 기록 매체 및 상기 제3 광정보 기록 매체에 대해 정보의 재생 및/또는 기록을 행할 경우, 상기 대물 광학 소자의 결상 배율이 거의 동일하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 「거의 동일한 결상 배율」이라 함은, 파장 λ2의 광속에 대해 다른 파장 광속의 결상 배율의 차가 ± 0.008 이내인 것을 말하는 것으로 한다.
청구항 3에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 2에 기재된 구성에 있어서, 상기 결상 배율이 0이다. 모든 파장에 있어서 평행 광속이 상기 대물 광학 소자에 입사하도록 하면 상기 대물 광학 소자의 축외 특성이 향상되고, 예를 들어 트랙 방향으로 상기 대물 광학 소자가 시프트한 경우라도, 코마 수차나 비점 수차의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 복수의 광원이 1 패키지화된 광원의 사용이 가능해지고, 광픽업 장치의 부품 개수의 삭감, 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
청구항 4에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조는 회절 구조이지만, NPS(Non-Periodic Surface) 등이라도 좋다.
청구항 5에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조는 소정수의 홈으로 이루어지는 불연속 부위를 광축을 중심으로 하여 동심원형으로 주기적으로 형성함으로써 구성되고, 상기 홈의 깊이가 상기 불연속 부위를 통과하는 상기 파장 λ1 및 상기 파장 λ2의 광속에 대해 실질적인 위상의 변화가 없도록 설정되고, 또한 상기 불연속 부위를 통과하는 상기 파장 λ3의 광속에 대해서는 실질적인 위상의 변화가 있도록 설정되어 있으므로, 이러한 위상의 변화를 부여함으로써 수차 보정을 행할 수 있다. 계단 형상의 단차의 크기 및 단수를 소정의 단차라 함으로써 특정한 파장에 대해 회절 작용을 갖는 것이 가능해진다. 또한,「실질적인 위상의 변화가 없음」이라 함은, 전혀 위상의 변화가 없는 경우만을 가리키는 것은 아니며, ±0.2 π 이내의 위 상의 변화(바람직하게는, 0.1 π 이내)이면 포함하는 것으로 한다. 또한,「실질적인 위상의 변화가 있음」이라 함은, ±0.2 π를 넘는 위상의 변화를 포함하는 것으로 한다.
청구항 6에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 5에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조가 형성되어 있는 상기 대물 광학 소자의 상기 파장 λ1에 관한 굴절률을 n1, 상기 제1 광로차 부여 구조에 있어서의 상기 홈의 광축 방향의 단차량을 d1, 불연속 부위의 수를 m1(정수)로 하고, d = λ1/(n1 - 1)로 하였을 때,
4.7 × d ≤ d1 ≤ 5.3 × d (1)
2 ≤ m1 ≤ 5 (2)
를 충족시킨다. 예를 들어 m1 = 2로, 분할수가 적어지면, 상기 대물 광학 소자를 제조하기 쉽다는 이점이 있다.
청구항 7에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 구성에 있어서, 상기 제2 광로차 부여 구조는 톱니 형상의 구조이며, 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 상기 제2 광로차 부여 구조에 의해 생기는 L(L = 2N이며, N은 정수)차의 회절광의 광속에 의한 집광 스폿이 형성되고, 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 상기 제2 광로차 부여 구조에 의해 생기는 M(M은 정수)차의 회절광의 광속에 의한 집광 스폿이 형성되고, 상기 제3 광정보 기록 매체에 대해 상기 제2 광로차 부여 구조에 의해 생기는 N차의 회절광의 광속에 의한 집광 스폿이 형성되도록 구성된다. 즉, 파장 λ1의 회절 효율이 최대가 되는 회절 차수를 짝수가 되 도록 하면, 상기 제2 광로차 부여 구조를 통과하는 파장 λ1, λ3의 광속은 함께 회절 효율이 높아지고, 한편 제1 광로차 부여 구조에서는 파장 λ3의 광속에만 정수배가 아닌 파장차를 부여(다른 것의 2 파장의 광속에는 정수배의 파장차를 부여)함으로써, 상기 제1 광로차 부여 구조를 통과함으로써, 보정 부족이 된 파장 광속의 수차 보정을 행할 수 있다.
청구항 8에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 7에 기재된 구성에 있어서 L = 2, M = 1, N = 1이다.
청구항 9에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 7에 기재된 구성에 있어서 L = 6, M = 4, N = 3이다.
청구항 10에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 7에 기재된 구성에 있어서 L = 8, M = 5, N = 4이다.
청구항 11에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 7에 기재된 구성에 있어서 L = 10, M = 6, N = 5이다.
청구항 12에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 7 내지 11 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 제2 광로차 부여 구조를 통과하는 상기 파장 λ1의 상기 L차 회절광, 상기 파장 λ2의 상기 M차 회절광 및 상기 파장 λ3의 상기 N차 회절광의 회절 효율을, 각각 η1, η2 및 η3으로 하였을 때, η1 > 80％, η2 > 70％ 및 η3 > 80％이다.
광디스크의 재생/기록에 불필요한 광속, 즉 광디스크의 재생/기록에 사용하지 않는 회절 효율이 낮은 광속이 증가되면, 신호에 노이즈가 많아져 S/N이 악화된 다. 그로 인해 S/N이 보다 좋아지도록, η1, η2는 가능한 한 높은 회절 효율의 광속인 것이 바람직하다. 예를 들어, 대물 광학 소자를 투과한 입사광이 정보 기록면에서 반사되고, 다시 대물 광학 소자를 투과할 때의 회절 효율이 50％ 이상인 것이 바람직하다.
η3에 대해서는, 제1 광로차 부여 구조에 의해 λ3의 N차 회절광에 대해 회절 작용이 생길 때의 효율 저하가 예상되기 때문에, 가능한 한 높은 회절 효율의 광속인 것이 바람직하다.
청구항 13에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 11 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 파장 λ1, 상기 파장 λ2, 상기 파장 λ3이,
370 ㎚ < λ1 < 450 ㎚ (3)
620 ㎚ < λ2 < 690 ㎚ (4)
750 ㎚ < λ3 < 830 ㎚ (5)
를 충족시킨다.
청구항 14에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 13 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 광원측에 배치되는 제1 광학 소자와, 광정보 기록 매체측에 배치되는 제2 광학 소자의 2개의 소자로 구성된다. 상기 대물 광학 소자를 2개 이상의 광학 소자로 구성함으로써 보정 기능의 자유도가 커져 설계 및 성능 상에서 유리해지지만, 상기 대물 소자는 단일의 소자로 형성되어 있어도 좋다.
청구항 15에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 14에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광학 소자에 상기 제1 광로차 부여 구조를, 상기 제2 광학 소자에 상기 제2 광로차 부여 구조를 구비한다. 1개의 광학 소자에 1개의 광로차 부여 구조를 설치함으로써, 1개의 광학 소자에 2개의 회절 구조를 설치할 경우에 비해, 광학 소자 단일 부재의 성형 오차의 허용 범위를 크게 하는 것이 가능해진다.
청구항 16에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 14에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 1면에 상기 제1 광로차 부여 구조를, 다른 면에 상기 제2 광로차 부여 구조를 구비한다. 유리 렌즈 등의 회절 형상을 만드는 것이 곤란한 대물 렌즈를 제2 광학 소자로 한 경우에 유효한 구성이다.
청구항 17에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 14 내지 16 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 광원측의 광학면에 상기 제1 광로차 부여 구조가 설치되어 있다. 예를 들어, 홈형의 광로차 부여 구조는 톱니 형상의 광로차 부여 구조에 비해 광축 방향의 단차량이 커져 경사 입사에 의한 광선의 흐려짐이 생긴다. 이에 의해 회절 효율의 저하가 생긴다. 그것을 저감하려면 파장 λ1, λ2, λ3의 광속이 거의 동일한 발산도로 입사되는 위치에 홈형의 구조를 설치하는 것이 바람직한 것이다.
청구항 18에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 14 내지 17 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 상기 파장 λ1에 관한 초점 거리를 f11, 상기 제2 광학 소자의 상기 파장 λ1에 관한 초점 거리를 f로 하였을 때,
｜f12/f11｜ < 0.1 또한 ｜1/f11｜ < 0.02 (8)
을 충족시킨다. 상기 제1 광학 소자의 파워를 약하게 함으로써 2개의 광학 소자 사이의 부착 오차를 억제할 수 있고, 이에 의해 조립이 비교적 간단해진다.
청구항 19에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 14 내지 18 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 적어도 1면은 근축의 곡률 반경이 거의 무한대이다. 상기 제1 광학 소자의 파워를 약하게 함으로써 2개의 광학 소자간의 부착 오차를 억제할 수 있고, 이에 따라 조립이 비교적 간단해진다.
본 명세서에 있어서「거의 무한대」라 함은, 광축 상에서의 곡률 반경이 200 ㎜ 이상인 것을 나타내는 것이다. 보다 바람직한 곡률 반경은 500 ㎜ 이상이며, 또한 평면인 것이 보다 바람직하다.
청구항 20에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 19 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 제3 광로차 부여 구조를 구비하고, 상기 제3 광로차 부여 구조는 광축 방향의 단면 형상이 톱니 형상으로 광축을 중심으로 하는 복수의 윤대로 구성되고, 상기 파장 λ1의 입사 광속이 상기 각 윤대를 통과할 때에 파장 λ1의 P배의 광로차를 부여하고, 상기 파장 λ2의 입사 광속이 상기 각 윤대를 통과할 때에 파장 λ2의 Q배의 광로차를 부여하도록 설정되고(P, Q는 자연수), P = 5, Q = 3, P = 8, Q = 5 또는 P = 10, Q = 6이다.
본 명세서에 있어서,「P배」,「Q배」라 함은, 단순히 그 값만을 나타내는 것이 아니고, 예를 들어 그 값으로부터 ±0.12의 범위에 있는 것도 포함하는 것이라고 한다.
상기 제3 광로차 부여 구조는, 상기 제1, 제2 광로차 부여 구조에 의해 생길 수 있는 수 ㎚의 파장 변동에 의한 수차 발생을 저감시키기 때문에 설치한다. 여기서, 광이 광학면에 수직으로 입사하였을 경우, 회절 구조를 통과하는 파장 λ1, λ2의 광의 굴절은 하기의 식 (6), (7)의 차로 나타낸다.
-n1 × sinθ1 = λ1/p (6)
-n2 × sinθ2 = (Q/P) × λ2/p (7)
n1, n2 : 각각 파장
λ1, λ2에서의 광학 소자의 굴절률
θ1, θ2 : 각각 파장 λ1, λ2의 출사각
P, Q : 각각 파장 λ1, λ2의 회절 차수
p : 회절 윤대의 피치
파장 변화 >> 굴절률 변화이기 때문에, 회절 구조에 의한 굴곡(출사각)은 파장의 변화에 의존하고 있고, 회절 구조를 구비한 대물 렌즈에서는 파장차를 이용하여 수차 보정을 가능하게 하고 있다. 예를 들어 λ1 = 405 ㎚, λ2 = 655 ㎚로 하였을 때, P = 1, Q = 1이면 λ1, (Q/P) × λ2의 차는 250 ㎚이지만, P = 5 , Q = 3에서는 -12 ㎚, P = 8, Q = 5에서는 4 ㎚, P = 10, Q = 6에서는 -12 ㎚가 되고, 파장 λ1, λ2 사이에서의 회절 작용이 같아지고, 상호의 회절 작용이 거의 없는 것으로서 취급할 수 있다. 이를 이용하고, 각 파장에서의 수 ㎚ 정도의 파장 변동의 보정을 가능하게 한다. 이 이외의 회절 차수이면, 목표한 대로의 보정이 어려울 경우도 있다.
청구항 21에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 20에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조를, 제1 광로차 함수 ø1(h)를 이용하여,
ø1(h) = (A2 × h2 + A4 × h4 + … + A2i × h2i) × λ × M
(h : 광축으로부터의 높이, A2i : 광로차 함수의 계수, i : 자연수, λ : 블레이즈화 파장)으로 나타내고,
상기 제3 광로차 부여 구조를, 제2 광로차 함수 ø(h)를 이용하여,
ø(h) = (B2 × h2 + B4 × h4 + … + B2i × h2i) × λ × P
(h : 광축으로부터의 높이, B2i : 광로차 함수의 계수, i : 자연수, λ : 블레이즈화 파장)으로 나타내고,
상기 제1 광정보 기록 매체측의 개구수가 되는 광축으로부터의 높이를 hmax로 하였을 때에, 계수 A2 = 0을 대입하였을 경우에 얻어지는 ø1(hmax)와, 계수 B2 = 0을 대입하였을 경우에 얻어지는 ø(hmax)는 부호가 다르다.
청구항 22에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 21에 기재된 구성에 있어서, 상기 제1 의 광로차 함수의 계수 A2 ≠ 0이다.
청구항 23에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 21 또는 22에 기재된 구성에 있어서, 상기 제2 광로차 함수의 계수 B2 ≠ 0이다.
청구항 24에 기재된 광학 소자는, 청구항 1 내지 23 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 제3 광정보 기록 매체에 대해 정보의 재생 및/또는 기록 을 행할 경우에 있어서의 상기 N차의 회절광의 광속의 초점 위치와, (N±1)차의 광속의 초점 위치는 광축 방향으로 0.01 ㎜ 이상 떨어져 집광한다.
청구항 25에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 1 내지 24 중 어느 한 청구항에 기재된 구성에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 광학면의 적어도 하나는 파장에 따른 개구 제한 기능을 갖는다.
청구항 26에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 25에 기재된 구성에 있어서, 상기 개구 제한 기능은 특정 파장만을 투과하는 다이클로익 필터의 기능이다.
청구항 27에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 25에 기재된 구성에 있어서, 상기 개구 제한 기능은 회절 구조에 의해 소정의 파장의 광속을 플레어화하는 기능이다.
청구항 28에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 27에 기재된 구성에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 적어도 하나의 광학면은 광축을 포함하고 광축을 중심으로 하는 동심원형의 중앙 영역과, 상기 중앙 영역의 주변에 위치하고, 상기 소정의 파장의 광속을 플레어화하는 회절 구조를 갖는 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 구비하고, 상기 주변 영역을 통과한 상기 파장 λ3의 광속은 플레어화한다.
청구항 29에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 28에 기재된 구성에 있어서, 상기 주변 영역의 주변에 위치하여 광축을 중심으로 하는 동심원형의 외주 영역이 마련되고, 상기 외주 영역을 통과한 상기 파장 λ1 혹은 상기 파장 λ2의 광속 중 어느 한쪽은 플레어화한다.
본 명세서에 있어서「플레어 성분(플레어광)」이라 함은, 소정의 정보 기록 면 상에서의 기록 또는 재생에 필요한 스폿 형성에 기여하지 않는 작용이 미치지 않게 된 소정 개구수 이상의 광속이며, 예를 들어 CD의 기록 또는 재생의 경우에 있어서는 상기 CD의 기록 또는 재생에 필요한 개구수가 0 내지 0.43 혹은 0.45보다도 고개구수에 대응하는 입사 광속에 대해, 파면 수차가 0.07 λrms(이 경우, λ는 CD 사용 파장) 이상의 수차를 생기게 하고 있는 광속을 가리킨다. 「플레어화」라 함은 입사 광속을 이러한 수차를 생기게 하는 광속으로서 정보 기록면에 대해 조사시키는 특성으로 하는 것을 말한다.
청구항 30에 기재된 대물 광학 소자는, 청구항 28 또는 29에 기재된 구성에 있어서, 상기 중앙 영역에는 상기 제1 광로차 부여 구조를 갖는다.
청구항 31에 기재된 광픽업 장치는, 청구항 1 내지 30 중 어느 한 청구항에 기재된 대물 광학 소자를 이용한 광픽업 장치이다.
본 명세서 중에 있어서, 대물 광학 소자라 함은, 좁은 의미로는 광픽업 장치에 광정보 기록 매체를 장전한 상태에 있어서, 가장 광정보 기록 매체측의 위치에서, 이와 대향하기 위해 배치되는 집광 작용을 갖는 광학 소자를 가리키고, 넓은 의미에는 그 광학 소자와 함께 액추에이터에 의해 적어도 그 광축 방향으로 작동 가능한 광학 소자를 가리키는 것으로 한다.
본 명세서 중에 있어서, 제1 광정보 기록 매체와는, 예를 들어 NA 0.65 내지 0.67의 대물 광학 소자에 의해 정보의 기록/재생을 행하고, 보호층의 두께가 0.6 ㎜ 정도인 규격의 광디스크(예를 들어, HD DVD) 이외에, NA 0.85의 대물 광학 소자에 의해 정보의 기록/재생을 행하고, 보호층의 두께가 0.1 ㎜ 정도인 규격의 광디 스크(예를 들어, 블루레이 디스크, BD라고도 함)도 포함하는 것으로 한다. 제2 광정보 기록 매체와는 재생 전용으로 이용하는 DVD-ROM, DVD-Video 외, 재생/기록을 겸하는 DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW 등의 각종 DVD계의 광디스크를 포함하는 것이다. 또한, 제3 광정보 기록 매체와는 CD-R, CD-RW 등의 CD계의 광디스크를 말한다. 또한, 본 명세서 중 보호층의 두께로 할 때에는 두께 0 ㎜도 포함시키는 것으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도1은 고밀도 광디스크 HD(제1 광디스크)와 DVD(제2 광디스크)와 CD(제3 광디스크)의 어느 하나에 대해서도 적절하게 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 제1 광픽업 장치 PU의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
고밀도 광디스크(HD)의 광학적 사양은 제1 파장 λ1 = 407 ㎚, 제1 보호층(PL1)의 두께 t1 = 0.6 ㎜, 개구수 NA1 = 0.65이며, DVD의 광학적 사양은 제2 파장 λ2 = 655 ㎚, 제2 보호층(PL2)의 두께 t2 = 0.6 ㎜ , 개구수 NA2 = 0.65이며, CD의 광학적 사양은 제3 파장 λ3 = 785 ㎚, 제3 보호층(PL3)의 두께 t3 = 1.2 ㎜, 개구수 NA3 = 0.51이다.
광픽업 장치(PU)는 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에 발광되어 408 ㎚의 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)(제1 광원), DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에 발광되어 658 ㎚의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(제2 광원)와, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에 발광되어 785 ㎚의 레이저 광속(제3 광속)을 사출 하는 적외 반도체 레이저(제3 광원)를 1개의 패키지에 수용한 레이저 유닛(2L1P), 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1)으로부터의 반사 광속을 수광하는 제1 광검출기(PD1), DVD의 정보 기록면(RL2) 및 CD의 정보 기록면(RL3)으로부터의 반사 광속을 수광하는 제2 광검출기(PD2), 수차 보정 소자(L1)(제1 광학 소자)와 이 수차 보정 소자(L1)를 투과한 레이저 광속을 정보 기록면(RL1, RL2, RL3) 상에 집광시키는 기능을 갖는 양면 비구면의 집광 소자(L2)(제2 광학 소자)로 구성된 대물 광학 소자(OBJ), 2축 액추에이터(AC1), 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)에 대응한 조리개(STO), 제1 내지 제4 편광 빔분할기(BS1 내지 BS4), 제1 내지 제3 콜리메이트 렌즈(COL1 내지 COL3), 제1 센서 렌즈(SEN1), 제2 센서 렌즈(SEN2) 등으로부터 개략 구성되어 있다.
광픽업 장치(PU)에 있어서, 고밀도 광디스크(HD)에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에는, 도1에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은 제1 콜리메이트 렌즈(COL1)에 의해 평행 광속으로 변환된 후, 제1 편광 빔분할기(BS1)를 투과하고, 제2 편광 빔분할기(BS2)를 투과한 후, 조리개(STO)에 의해 광속 직경이 규제되고, 대물 광학 소자(OBJ)에 의해 제1 보호층(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1) 상에 형성되는 스폿이 된다. 또한, 대물 광학 소자(OBJ)가 파장(λ1)의 광속에 대해 부여하는 작용에 대해서는 후술한다. 대물 광학 소자(OBJ)는, 그 주변에 배치된 2축 액추에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광 학 소자(OBJ), 제2 편광 빔분할기(BS2)를 통과한 후, 제1 편광 빔분할기(BS1)에 의해 반사되고, 센서 렌즈(SEN1)에 의해 비점 수차를 부여하고, 제3 콜리메이트 렌즈(COL3)에 의해 수렴 광속으로 변환되고, 제1 광검출기(PD1)의 수광면 상에 수렴한다. 그리고, 제1 광검출기(PD1)의 출력 신호를 이용하여 고밀도 광디스크(HD)에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에는, 우선 레이저 유닛(2L1P)의 제2 광원을 발광시킨다. 레이저 유닛(2L1P)으로부터 사출된 발산 광속은, 도1에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 나타낸 바와 같이 제3 편광 빔분할기 및 제4 편광 빔분할기를 통과하고, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 의해 평행 광속으로 한 후, 제2 편광 빔분할기(BS2)에서 반사하고, 대물 광학 소자(OBJ)에 의해 제2 보호층(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2) 상에 형성되는 스폿이 된다. 또한, 대물 광학 소자(OBJ)가 파장 λ2의 광속에 대해 부여하는 작용에 대해서는 후술한다. 대물 광학 소자(OBJ)는, 그 주변에 배치된 2축 액추에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 광학 소자(OBJ)를 통과하고, 제2 편광 빔분할기(BS2)에서 반사되고, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 의해 수렴 광속으로 변환되고, 제4 편광 빔분할기(BS4)에서 반사되고, 제2 센서 렌즈(SEN2)에 의해 비점 수차를 부여하고, 제2 광검출기(PD2)의 수광면 상에 수렴한다. 그리고, 제2 광검출기(PD2)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행할 경우에는, 레이저 유닛(2L1P)의 제3 광원을 발광시킨다. 레이저 유닛(2L1P)으로부터 사출된 발산 광속은, 도시하지 않지만, 제3 편광 빔분할기 및 제4 편광 빔분할기를 통과하고, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 의해 평행 광속으로 한 후, 제2 편광 빔분할기(BS2)에서 반사하고, 대물 광학 소자(OBJ)에 의해 제3 보호층(PL3)을 통해 정보 기록(RL3) 상에 형성되는 스폿이 된다. 또한, 대물 광학 소자(OBJ)가 파장 λ3의 광속에 대해 부여하는 작용에 대해서는 후술한다. 대물 광학 소자(OBJ)는 그 주변에 배치된 2축 액추에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트래킹을 행한다. 정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 광학 소자(OBJ)를 통과하고, 제2 편광 빔분할기(BS2)에서 반사되고, 제2 콜리메이트 렌즈(COL2)에 의해 수렴 광속으로 변환되고, 제4 편광 빔분할기(BS4)에서 반사되고, 제2 센서 렌즈(SEN2)에 의해 비점 수차를 부여하고, 제2 광검출기(PD2)의 수광면 상에 수렴한다. 그리고, 제2 광검출기(PD2)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
다음에, 대물 광학 소자(OBJ)의 구성에 대해 설명한다. 도2는 대물 광학 소자(OBJ)의 개략 단면도이며, 광학면 형상은 과장하여 나타내고 있다. 대물 광학 소자(OBJ)는 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)로 이루어진다. 또한, 도시는 생략하였지만, 각각의 광학 기능부[제1 광속이 통과하는 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)의 영역]의 주위에는, 광학 기능부와 일체로 성형된 플랜지부를 갖고, 이러한 플랜지부의 일부끼리를 접합함으로써 일체화되어 있다. 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)를 일체화할 경우에는, 별도 부재의 경프레임을 통해 양자를 일체화해도 좋다.
수차 보정 소자(L1)의 반도체 레이저 광원측의 광학면(S1)(입사면)은, 도2에 도시한 바와 같이 NA3 내의 영역에 대응한 광축(L)을 중심으로 하는 동심원형이며 광축(L)을 포함하는 제1 영역(중앙 영역)(A1)과, 제1 영역(A1)보다도 외측의 영역에 형성되는 동심원형의 제2 영역(주변 영역)(A2)으로 구분되어 있다. 그리고, 제1 영역(A1)에는 제1 광로차 부여 구조로서의 제1 회절 구조(10)가 형성되어 있다.
제1 회절 구조(10)는 동일 깊이(d1)의 광축을 중심으로 한 동심원형의 복수의 홈(불연속 부위)(11)으로 이루어지고, 제2 회절 구조(20)는 소정수의 계단부(21)와 불연속 부위(22)로 이루어지는 계단 구조를 내부에 갖는 광축(L)을 중심으로 한 동심원형의 윤대(23)를 주기적으로 형성한 구조로 이루어진다.
제1 회절 구조(10)로서는, 도2에 도시한 것 이외로도, 예를 들어 도3의 (a)와 도3의 (b)에 모식적으로 도시한 바와 같은 계단형의 구성이라도 좋다.
제1 회절 구조(10)는 홈(11)을 통과하는 파장 λ1, 파장 λ2 및 파장 λ3의 광속 중, 파장 λ3의 광속에 대해서만 실질적으로 위상차를 부여하고, 파장 λ1과 λ2의 광속에 대해서는 실질적으로 위상차를 부여하지 않도록 설정되어 있다. 파장 λ3의 광속은 실질적으로 위상차를 부여함으로써 회절 작용을 받으므로, 이에 의해 발생하는 파장 λ3의 회절광 중, 가장 높은 회절 효율을 갖는 회절광을 CD의 정보 기록 및/또는 재생에 이용할 수 있다.
구체적으로는, 제1 회절 구조(10)가 형성되어 있는 수차 보정 소자(L1)의 파장 λ1의 광속에 관한 굴절률을 n1, 제1 회절 구조(10)에 있어서의 홈(11)의 광축 방향의 단차량을 d1, 불연속 부위의 수를 m1(정수)로 하고, d = λ1/(n1 - 1)로 하 였을 때,
4.7 × d ≤ d1 ≤ 5.3 × d (1)
2 ≤ m1 ≤ 5 (2)
를 충족시키도록 설계되어 있다.
이에 의해, 제1 회절 구조(10)의 단차(d1)는 파장 λ1의 거의 정수배의 깊이로 설정되게 된다. 단차(d1)의 깊이가 이렇게 설정된 홈 구조에 대해, 파장 λ1의 광속이 입사하였을 경우, 인접하는 단차간에서는 λ1의 대략 정수배의 광로차가 발생하게 되고, 파장 λ1의 광속에는 실질적으로 위상차가 부여되지 않게 되므로, 파장 λ1의 입사 광속은 제1 회절 구조(10)에 있어서 회절되지 않고 그대로 투과한다. 또한, 이 회절 구조에 대해 파장 λ2의 광속이 입사하였을 경우, 실질적으로 위상차가 부여되지 않고, 마찬가지로 그대로 투과한다.
한편, 파장 λ3의 입사 광속에 대해서는 홈의 깊이와 불연속 부위의 수에 따른 위상차가 생기므로 회절 작용을 이용하여, 예를 들어 높은 회절 효율을 갖는 파장 λ3의 회절광을 이용하여 CD에 대한 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 동시에, CD의 색수차의 보정이나 온도 변화에 수반하는 구면 수차의 보정을 행할 수 있다.
또한, CD에 대한 정보의 기록ㆍ재생에는 파장 λ3의 광속 중 제1 영역(A1)을 통과한 광속만을 이용하므로, 제2 영역(A2)을 통과한 파장 λ3의 광속은 불필요광이 된다. 거기서, 제2 영역(A2)을 통과한 파장 λ3의 광속이 CD의 정보 기록면(RL3) 상에 집광하지 않도록, 제2 영역(A2)에 형성한 회절 구조에 의해 회절 작용을 부여하고, 이에 의해 발생하는 다른 차의 회절광 중 비교적 높은 회절 효율 (예를 들어, 30％ 이상)을 갖는 회절광을 플레어화시킬 수도 있다. 이에 의해 대물 광학 소자(OBJ)에 NA3에 관한 개구 제한 기능을 갖게 할 수 있는 동시에, 이러한 회절 구조에 의해 제1 영역(A1)으로부터 제2 영역(A2)에 걸쳐서 파장 λ3의 광속의 세로 구면 수차를 불연속인 것으로 할 수 있고, 제2 광검출기(PD2)에 있어서의 파장 λ3의 광속의 반사광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 파장 λ3의 복수의 회절광(예를 들어 +1차와 -1차의 회절광)이 거의 동일한 회절 효율(예를 들어, 40％ 정도)을 가질 경우가 있지만, 이러한 경우에는 회절 효율이 높은 복수의 회절광의 전부 혹은 CD의 정보 기록면(RL3) 상에 집광할 우려가 있는 회절광을 플레어화하게 된다.
한편, 수차 보정 소자(L1)의 광디스크측의 광학면(S2)(출사면)에는 제3 광로차 부여 구조(40)가 형성되어 있다. 제3 광로차 부여 구조(40)는, 도2에 도시한 바와 같은 단차(16)의 방향이 유효 직경 내에서 동일한 복수의 윤대(17)로 구성되고, 광축(L)을 포함하는 단면 형상이 계단 형상이 되어 있고, 파장 λ1 및 파장 λ2의 입사 광속에 대해 실질적으로 위상차를 부여하지 않게 되어 있다.
구체적으로는, 제3 광로차 부여 구조(40)는 파장 λ1의 입사 광속이 상기 각 윤대(17)를 통과할 때에 파장 λ1의 P배의 광로차를 부여하고, 상기 파장 λ2의 입사 광속이 상기 각 윤대를 통과할 때에 파장 λ2의 Q배의 광로차를 부여하도록 설정되어 있고, 광로차 함수 ø(h)를 이용하면,
ø(h) = (B2 × h2 + B4 × h4 + … + B2i × h2i) × λ × P
로 규정되고, 계수 B2 = 0을 대입하였을 경우에, ø(hmax) > 0이 되도록 설계되어 있다.
단, h는 광축으로부터의 높이, B는 광로차 함수의 계수, i는 자연수, λ는 블레이즈화 파장, hmax는 고밀도 광디스크(HD)의 개구수(NA1)가 되는 광축(L)으로부터의 높이라 하는 P와 Q의 편성으로서는, (P, Q) = (5, 3), (8, 5), (10, 6) 중 어느 하나가 된다.
또한, 제1 회절 구조(10)를 제1 광로차 함수 ø1(h)를 이용하여,
ø1(h) = (A2 × h2 + A4 × h4 + … + A2i × h2i) × λ × M
(h : 광축으로부터의 높이, A2i : 광로차 함수의 계수, i : 자연수, λ : 블레이즈화 파장)으로 나타냈을 때, 고밀도 디스크(HD)측의 개구수가 되는 광축으로부터의 높이를 hmax라 하였을 때에, 계수 A2 = 0을 대입하였을 경우에 얻어지는 ø1(hmax)와, 계수 B2 = 0을 대입한 경우에 얻어지는 ø(hmax)와는 부호가 다르다.
파장 λ1 및 파장 λ2의 광속이 제2 광로차 부여 구조(40)가 형성된 광학면[본 실시예에 있어서는 출사면(S2)]에 대해 수직으로 입사한 경우, 파장 λ1 및 λ2의 광속의 회절 구조에 의한 광의 입사각의 차이는 하기의 식 (6), (7)의 차로 나타낸다.
-n1 × sinθ1 = P × λ1/p (6)
-n2 × sinθ2 = Q × λ2/P (7)
n1, n2 : 파장 λ1, λ2에서의 수차 보정 소자(L1)의 굴절률
θ1, θ2 : 파장 λ1, λ2의 출사각
p : 회절 윤대의 피치
일반적으로, 광학 소자의 굴절력에 대해 부여하는 영향은 파장 변화에 기인하는 쪽이, 광학 소자 자체의 굴절률의 변화에 기인하는 것보다도 큰 것이 알려져 있고, 본 실시예에 있어서는 제3 광로차 부여 구조(40)에 의한 굴곡(출사각)은 파장 λ1 및 파장 λ2의 파장 변화에 의존하고 있다.
예를 들어, 파장 λ1 = 405 ㎚, 파장 λ2 = 655 ㎚로 하였을 때, (P, Q) = (1, 1)이면 λ1과 (Q/P) × λ2와의 차는 250 ㎚가 되고, 회절 작용에 의한 각 광속의 출사각의 차가 커지지만, (P, Q) = (5, 3)에서는 -12 ㎚, (P, Q) = (8, 5)에서는 4 ㎚, (P, Q) = (10, 6)에서는 -12 ㎚로 작아진다. 따라서, (P, Q) = (5, 3), (8, 5), (10, 6)의 어느 한쪽의 조합으로 함으로써, 회절 작용에 의한 각 광속의 출사각은 거의 같게 되고, 상호의 회절 작용은 실질적으로 거의 없는 것으로서 취급하는 것이 가능해진다. 거기서, 상술된 바와 같이 ø(hmax) > 0이 되도록 제3 광로차 부여 구조를 설계함으로써 파장 λ1과 λ2의 광속에 수 ㎚ 정도의 파장 변동이 생겼을 경우에 제2 광로차 부여 구조인 제2 회절 구조(50) 및 제1 회절 구조(10)에 의해 발생하는 수차를 제2 광로차 부여 구조(40)에서 저감시킬 수 있다.
집광 소자(L2)의 반도체 레이저 광원측의 광학면(S1)(입사면)에는, 도2에 도시한 바와 같이 제2 회절 구조(50)가 형성되어 있다. 제2 회절 구조(50)는 복수의 윤대(15)로 구성되고, 광축(L)을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상이 되어 있다.
수차 보정 소자(L1)를 통과한 파장 λ1, λ2 및 λ3의 각 광속은 제2 회절 구조(50)에 의해 회절 작용을 받고, 이에 의해 생기는 파장 λ1의 광속의 L차 회절광(L은 짝수)은 집광 소자(L2)의 출사면(S2)에 있어서 굴절 작용을 받은 후, 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1) 상에 집광 스폿을 형성하고, 파장 λ2의 광속의 M차 회절광(M은 정수)은 집광 소자(L2)의 출사면에 있어서 굴절 작용을 받은 후, DVD의 정보 기록면(RL2) 상에 집광 스폿을 형성하고, 파장 λ3의 광속의 N차 회절광(N은 정수)은 집광 소자(L2)의 출사면에 있어서 굴절 작용을 받은 후, CD의 정보 기록면(RL3) 상에 집광 스폿을 형성하도록 되어 있다.
환언하면, 제2 회절 구조(50)는 파장 λ1의 광속의 L차 회절광이 고밀도 광디스크(HD)의 정보 기록면(RL1) 상에 양호한 집광 스폿을 형성하도록 수차 보정을 행하고, 파장 λ2의 광속의 M차 회절광이 제1 회절 구조(10)를 통과할 때에 부여하는 위상차에 의해 DVD의 정보 기록면(RL2) 상에 양호한 집광 스폿을 형성하도록 수차 보정을 행하고, 파장 λ3의 광속의 N차 회절광이 CD의 정보 기록면(RL3) 상에 양호한 집광 스폿을 형성하도록 수차 보정을 행하도록 설계되어 있다.
즉, 파장 λ1의 회절 효율이 최대가 되는 회절 차수를 짝수가 되도록 하면, 제2 회절 구조(50)를 통과하는 파장 λ1, λ3의 광속은 함께 회절 효율이 높아지고, 한편 제1 회절 구조(10)에서는 파장 λ3에만 정수배가 아닌 파장차를 부여(다른 2 파장에는 정수배의 파장차를 부여)함으로써 상기 제1 회절 구조를 통과함으로써 보정 부족이 된 파장 광속의 수차 보정을 행할 수 있다. 이러한 L, M 및 N의 조합으로서는 (L, M, N) = (2, 1, 1), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5)를 들 수 있다.
또한, 상기 L차, M차 및 N차의 회절광의 회절 효율을 각각 η1, η2 및 η3으로 하였을 때, 고밀도 광디스크(HD)와 DVT와 CD 사이에서 호환을 달성하기 위해서는, η1 > 80％, η2 > 70％ 및 η3 > 80％를 충족시키는 회절 효율을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 대물 광학 소자(OBJ)를 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)로 이루어지는 2군 구성으로 하였다. 이에 의해 회절 파워나 굴절 파워를 2개의 광학 소자로 분담시킬 수 있어 설계의 자유도가 향상된다는 이점이 있지만, 이에 한정되지 않고 대물 광학 소자(OBJ)를 단일 렌즈로 구성하고, 이 렌즈의 입사면과 출사면에 상기 광로차 부여 구조나 회절 구조를 설치해도 좋다.
또한, 수차 보정 소자(L1)에 제2 회절 구조(50)와 제1 회절 구조(10)를 설치해도 좋고, 이 경우 집광 소자(L2)를 유리 렌즈로 할 수 있으므로, 온도 변화에 의한 수차의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예와 같이 수차 보정 소자(L1)의 입사(S1)에 제1 회절 구조(10)를 설치하는 것이 바람직하다. 제1 회절 구조(10)를 광축에 직교하는 계단부로부터 형성하면, 톱니 형상의 구조에 비해 광축(L) 방향의 단차량이 커져 광속의 경사 입사에 의한 흐려짐이 생겨 회절 효율의 저하가 일어나므로, 이를 방지하기 위해 각 광속이 평행광으로서 입사하는 면에 제1 회절 구조(10)를 설치하는 것이 바람직하기 때문이다.
또한, 수차 보정 소자(L1)의 초점 거리를 n1, 집광 소자(L2)의 초점 거리를 f12로 하였을 때, ｜f12/f11｜ < 0.1 또한 ｜1/f11｜ < 0.02를 충족시키거나 혹은 수차 보정 소자(L1)의 적어도 1면의 근축에 있어서의 곡률 반경이 거의 무한대가 되도록 렌즈 설계를 행하는 것이 바람직하다. 이렇게 수차 보정 소자(L1)의 굴절력을 약하게 함으로써 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)의 부착 오차를 억제할 수 있다. 또한, 광학면의 형상이 대략 평면이 되므로, 제1 회절 구조(10)나 제2 회절 구조(50) 등을 광학면 상에 쉽게 형성된다.
또한, CD에 대해 정보의 재생 및/또는 기록을 행할 경우에 있어서의 N차 회절광의 초점 위치와, (N±1)차 회절광의 초점 위치를 광축(L) 방향으로 0.01 ㎜ 이상 떨어뜨리는 것이 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자(OBJ)를 구성하는 광학 소자에 다이클로익 필터나 액정 위상 제어 소자를 설치함으로써, 대물 광학 소자에 개구 제한 기능을 갖게 하기로 해도 좋다. 또한, 상기 개구 제한 기능은 회절 구조에 의해 소정의 파장의 광속을 플레어화하는 기능이라도 좋다. 예를 들어, 대물 광학 소자(OBJ)의 적어도 하나의 광학면에 광축을 포함하고 광축을 중심으로 하는 동심원형의 중앙 영역과, 상기 중앙 영역의 주변에 위치하고, 상기 소정의 파장의 광속을 플레어화하는 회절 구조를 갖는 주변 영역, 주변 영역의 주변에 위치하고, 광축을 중심으로 하는 동심원형의 외주 영역을 설치하고, 주변 영역은 통과한 파장 λ3의 광속을 플레어화하도록 하고, 외주 영역은 통과한 상기 파장 λ1 혹은 상기 파장 λ2의 광속의 어느 한쪽을 플레어화하도록 해도 좋다. 또한, 도시는 생략하였지만, 상기 실시 형태에 도시한 광픽업 장치(PU), 광디스크를 회전 가능하게 유지하는 회전 구동 장치, 이를 각종 장치의 구동을 제어하는 제어 장치를 탑재함으로써 광디스크에 관한 광정보의 기록 및 광디스크에 기록된 정보의 재생 중 적어도 어느 한쪽의 실행이 가능한 광정보 기록 재생 장치를 얻을 수 있다.
(제1 실시예)
다음에 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예는, 도2에 도시한 바와 같이 대물 광학 소자(OBJ)가 수차 보정 소자(L1)와 집광 소자(L2)의 2군으로 구성되어 있고, 수차 보정 소자(L1)의 입사면(S1)(제3면)은 평면으로, 출사면(S2)(제4면)은 비구면으로 구성되어 있고, 집광 소자(L2)의 입사면(S1)(제4면)과 출사면(S2)(제5면)은 비구면으로 구성되어 있다.
수차 보정 소자(L1)의 입사면(S1)에는 제1 회절 구조(10)(제1 위상차 구조)가 형성되어 있고, 수차 보정 소자(L1)의 출사면(S2)에는 제3 광로차 부여 구조가 형성되어 있고, 집광 소자(L2)의 입사면(S1)에는 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상의 제2 회절 구조(50)(제2 위상차 구조)가 형성되어 있다. 표 1에 렌즈 데이터를 나타낸다. 표 1 중의 Ri는 곡률 반경, di는 제i면으로부터 제i+1면까지의 광축 방향의 위치, ni는 각 면의 굴절률을 나타내고 있다. 또한, 이 이후(표의 렌즈 데이터 포함함)에 있어서, 10의 제곱승(예를 들어 2.5 × 10-3)을, E(예를 들어, 2.5 × E-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다.
[표 1]
Figure 112006049350775-PCT00001
또한, 집광 소자의 입사면(제4면) 및 출사면(제5면)은, 각각 수학식 1, 표 1에 나타내는 계수를 대입한 수식으로 규정되는 광축의 주위에 축 대칭한 비구면으로 형성되어 있다.
[수학식 1]
비구면 형상식
Figure 112006049350775-PCT00002
여기에서, X(h)는 광축 방향의 축(광의 진행 방향을 플러스라 함), κ은 원뿔 계수, A2i는 비구면 계수, h는 광축으로부터의 높이이다.
또한, 제1 회절 구조에 의해 각 파장의 광속에 대해 부여되는 광로 길이는 수학식 2의 광로차 함수에, 표 1에 나타낸 계수를 대입한 수식으로 규정된다.
[수학식 2]
Figure 112006049350775-PCT00003
B2i는 광로차 함수의 계수이다.
제1 실시예의 제1 회절 구조의 광로차 함수를 파장 410 ㎚로 하고, 8차 회절로 블레이즈화하였을 경우 η1 = 92％(8차 회절광), η2 = 86％(5차 회절광), η3 = 94％(4차 회절광)가 되는 광픽업 장치를 설계할 수 있다.
도4의 (a) 내지 도4의 (c)는, 제1 실시예에 있어서의 파장 λ1의 광속(HD), 파장 λ2의 광속(DVD) 및 파장 λ3의 광속(CD)의 세로 구면 수차도이며, 종축에 DVD 개구 직경을 1로 한 경우의 NA, 횡축에 SA(㎜)를 취해 나타내고 있고, 점선은 각 광디스크에 있어서의 필요 개구경이다. 도5는 제1 실시예에 있어서의 파장 변동 시의 파면 수차 특성을 도시한 도면이다.
(비교예)
다음에, 비교예에 대해 설명한다. 본 비교예는 1매의 대물 렌즈에 단일의 회절 구조를 설치하여 구면 수차를 행하는 예이다. 표 2에 렌즈 데이터를 나타낸다. 표 2 중의 Ri는 곡률 반경, di는 제i면으로부터 제i+1면까지의 광축 방향의 위치, ni는 각 면의 굴절률을 나타내고 있다. 또한, 비구면 형상 및 광로차 부여 형상은 수학식 1, 2를 따른다. 도6의 (a) 내지 도6의 (c)에, 비교예의 세로 구면 수차도를 나타내고, 도7에 비교예의 파장 변동 시의 파면 수차 특성을 도시한 도면을 도시한다.
[표 2]
Figure 112006049350775-PCT00004
도4의 (a) 내지 도4의 (c), 도6의 (a) 내지 도6의 (c)를 비교하여, 실시예도 비교예도 모든 광속에 있어서, 필요 개구수 내에서 세로 구면 수차(SA)가 ±0.005 ㎜ 이내에 수습되도록 수차 보정되어 있지만, 비교예의 CD의 구면 수차는 연속되어 있고, 어떠한 개구 제한이 필요하지만, 실시예의 CD의 구면 수차는 불연속이며, 개구 제한이 필요한 것을 나타내고 있다.
또한, 회절 구조에 의해 일어나는 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 파장 변화에서 발생하는 구면 수차의 보정을 행하는 광학면 등을 필요에 따라서 설치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다른 3개의 파장인 광속을 입사된 경우라도, 양호한 구면 수차 보정을 행할 수 있는 대물 광학 소자를 제공할 수 있다.

Claims (31)

  1. 파장 λ1의 제1 광원과, 파장 λ2(λ1 < λ2)의 제2 광원과, 파장 λ3(λ2 < λ3)의 제3 광원과, 대물 광학 소자를 포함하는 집광 광학계를 갖는 광픽업 장치의 대물 광학 소자이며,
    상기 대물 광학 소자를 통해 상기 제1 광원으로부터의 광속을 두께 t1의 보호층을 통해 제1 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되고, 상기 대물 광학 소자를 통해 상기 제2 광원으로부터의 광속을 두께 t2(t1 ≤ t2)의 보호층을 통해 제2 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되고, 상기 대물 광학 소자를 통해 상기 제3 광원으로부터의 광속을 두께 t3(t2 < t3)의 보호층을 통해 제3 광정보 기록 매체의 정보 기록면에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 것이 가능하게 되고, 상기 대물 광학 소자는 상기 파장 λ3의 광속에 대해 실질적인 위상의 변화를 부여하고, 파장 λ1, λ2의 광속에 대해 실질적인 위상의 변화를 부여하지 않는 광로차를 부여하는 제1 광로차 부여 구조와, 상기 파장 λ1의 광속, 상기 파장 λ2의 광속 및 상기 파장 λ3의 광속에 대해 광로차를 부여하는 제2 광로차 부여 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 광정보 기록 매체, 상기 제2 광정보 기록 매체 및 상기 제3 광정보 기록 매체에 대해 정보의 재생 및/또는 기록을 행할 경우, 상기 대물 광학 소자의 결상 배율이 거의 동일하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 결상 배율이 0인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조는 회절 구조인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조는 소정수의 홈으로 이루어지는 불연속 부위를 광축을 중심으로 하여 동심원형으로 주기적으로 형성함으로써 구성되고, 상기 홈의 깊이가 상기 불연속 부위를 통과하는 상기 파장 λ1 및 상기 파장 λ2의 광속에 대해 실질적인 위상의 변화가 없도록 설정되고, 또한 상기 불연속 부위를 통과하는 상기 파장 λ3의 광속에 대해서는 실질적인 위상의 변화가 있도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조가 형성되어 있는 상기 대물 광학 소자의 상기 파장 λ1에 대한 굴절률을 n1, 상기 제1 광로차 부여 구조에 있어서의 상기 홈의 광축 방향의 단차량을 d1, 불연속 부위의 수를 m1(정수)로 하고, d = λ1/(n1 - 1)로 하였을 때,
    4.7 × d ≤ d1 ≤ 5.3 × d (1)
    2 ≤ m1 ≤ 5 (2)
    를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 광로차 부여 구조는 단면이 톱니 형상의 구조이며, 상기 제1 광정보 기록 매체에 대해 상기 제2 광로차 부여 구조에 의해 생기는 L(L = 2N이며, N은 정수)차의 회절광의 광속에 의한 집광 스폿이 형성되고, 상기 제2 광정보 기록 매체에 대해 상기 제2 광로차 부여 구조에 의해 생기는 M(M은 정수)차의 회절광의 광속에 의한 집광 스폿이 형성되고, 상기 제3 광정보 기록 매체에 대해 상기 제2 광로차 부여 구조에 의해 생기는 N차의 회절광의 광속에 의한 집광 스폿이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  8. 제7항에 있어서, L = 2, M = 1, N = 1인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  9. 제7항에 있어서, L = 6, M = 4, N = 3인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  10. 제7항에 있어서, L = 8, M = 5, N = 4인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  11. 제7항에 있어서, L = 10, M = 6, N = 5인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제2 광로차 부여 구조를 통과하는 상기 파장 λ1의 상기 L차 회절광, 상기 파장 λ2의 상기 M차 회절광 및 상기 파장 λ3의 상기 N차 회절광의 회절 효율을, 각각 η1, η2 및 η3으로 하였을 때, η1 > 80％, η2 > 70％ 및 η3 > 80％인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  13. 제1항에 있어서, 상기 파장 λ1, 상기 파장 λ2, 상기 파장 λ3이,
    370 ㎚ < λ1 < 450 ㎚ (3)
    620 ㎚ < λ2 < 690 ㎚ (4)
    750 ㎚ < λ3 < 830 ㎚ (5)
    를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  14. 제1항에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 광원측에 배치되는 제1 광학 소자와, 광정보 기록 매체측에 배치되는 제2 광학 소자의 2개의 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 광학 소자에 상기 제1 광로차 부여 구조를, 상기 제2 광학 소자에 상기 제2 광로차 부여 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 1면에 상기 제1 광로차 부여 구조를, 다른 면에 상기 제2 광로차 부여 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 광원측의 광학면에 상기 제1 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 상기 파장 λ1에 관한 초점 거리를 f11, 상기 제2 광학 소자의 상기 파장 λ1에 관한 초점 거리를 f12로 하였을 때,
    ｜f12/f11｜ < 0.1 또한 ｜1/f11｜ < 0.02 (8)
    를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  19. 제14항에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 적어도 1면은 근축의 곡률 반경이 거의 무한대인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  20. 제1항에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 제3 광로차 부여 구조를 구비하고, 상기 제3 광로차 부여 구조는 광축 방향의 단면 형상이 톱니 형상으로 광축을 중심 으로 하는 복수의 윤대로 구성되고, 상기 파장 λ1의 입사 광속이 상기 각 윤대를 통과할 때에 파장 λ1의 P배의 광로차를 부여하고, 상기 파장 λ2의 입사 광속이 상기 각 윤대를 통과할 때에 파장 λ2의 Q배의 광로차를 부여하도록 설정되고(P, Q는 자연수), P = 5, Q = 3, P = 8, Q = 5 또는 P = 10, Q = 6인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조를, 제1 광로차 함수 ø1(h)를 이용하여,
    ø1(h) = (A2 × h2 + A4 × h4 + … + A2i × h2i) × λ × M
    (h : 광축으로부터의 높이, A2i : 광로차 함수의 계수, i : 자연수, λ : 블레이즈화 파장)으로 나타내고,
    상기 제3 광로차 부여 구조를, 제2 광로차 함수 ø(h)를 이용하여,
    ø(h) = (B2 × h2 + B4 × h4 + … + B2i × h2i) × λ × P
    (h : 광축으로부터의 높이, B2i : 광로차 함수의 계수, i : 자연수, λ : 블레이즈화 파장)으로 나타내고,
    상기 제1 광정보 기록 매체측의 개구수가 되는 광축으로부터의 높이를 hmax로 하였을 때에, 계수 A2 = 0을 대입한 경우에 얻어지는 ø1(hmax)와, 계수 B2 = 0을 대입하였을 경우에 얻어지는 ø(hmax)는 부호가 다른 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 광로차 함수의 계수 A2 ≠ 0인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2 광로차 함수의 계수 B2 ≠ 0인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  24. 제1항에 있어서, 상기 제3 광정보 기록 매체에 대해 정보의 재생 및/또는 기록을 행할 경우에 있어서의, 상기 N차의 회절광의 광속의 초점 위치와, (N±1)차의 광속의 초점 위치와는 광축 방향으로 0.01 ㎜ 이상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  25. 제1항에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 광학면의 적어도 하나는 파장에 따른 개구 제한 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  26. 제25항에 있어서, 상기 개구 제한 기능은 특정 파장만을 투과하는 다이클로익 필터의 기능인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  27. 제25항에 있어서, 상기 개구 제한 기능은 회절 구조에 의해 소정의 파장의 광속을 플레어화하는 기능인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  28. 제27항에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 적어도 하나의 광학면은 광축을 포함하고 광축을 중심으로 하는 동심원형의 중앙 영역과, 상기 중앙 영역의 주변에 위치하고, 상기 소정의 파장의 광속을 플레어화하는 회절 구조를 갖는 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 구비하고, 상기 주변 영역을 통과한 상기 파장 λ3의 광속은 플레어화되는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  29. 제28항에 있어서, 상기 주변 영역의 주변에 위치해 광축을 중심으로 하는 동심원형의 외주 영역이 마련되고, 상기 외주 영역을 통과한 상기 파장 λ1 혹은 상기 파장 λ2의 광속의 어느 한쪽은 플레어화하는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  30. 제28항에 있어서, 상기 중앙 영역에는 상기 제1 광로차 부여 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  31. 제1항에 기재된 대물 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1685407B (zh) * 2002-09-30 2010-11-03 柯尼卡美能达控股株式会社 物镜光学元件及光学拾取器
CN1877716B (zh) * 2005-05-23 2011-11-16 Hoya株式会社 物镜和光学信息读取/写入装置
CN1896773B (zh) * 2005-07-12 2010-10-06 Hoya株式会社 光盘驱动器及其物镜
JP2008170594A (ja) 2007-01-10 2008-07-24 Nikon Corp プロジェクタ光学系、プロジェクタ、及び、投影方法
JP2009252309A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Hoya Corp 光情報記録再生装置用対物レンズ、および光情報記録再生装置
JP7091053B2 (ja) * 2017-10-27 2022-06-27 キヤノン株式会社 撮像装置および焦点検出方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3976457B2 (ja) * 1998-10-28 2007-09-19 松下電器産業株式会社 光学ヘッド
KR100335446B1 (ko) * 2000-08-08 2002-05-04 윤종용 수차 보정소자 및 이를 채용한 광픽업장치
WO2002082437A1 (en) * 2001-04-05 2002-10-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical scanning device
US7206276B2 (en) * 2001-10-12 2007-04-17 Konica Corporation Objective lens, optical element, optical pick-up apparatus and optical information recording and/or reproducing apparatus equipped therewith
CN100474417C (zh) * 2001-11-15 2009-04-01 三星电子株式会社 可兼容的光拾取器
CN1290103C (zh) * 2002-03-06 2006-12-13 松下电器产业株式会社 光学头器件和使用该光学头器件的光学信息装置
JP4254469B2 (ja) * 2003-05-23 2009-04-15 日本ビクター株式会社 光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置
KR20060110272A (ko) * 2003-11-04 2006-10-24 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드 광 픽업 장치 및 발산각 변환 소자

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