KR20090035514A - 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치 - Google Patents

광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치 Download PDF

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KR20090035514A
KR20090035514A KR1020097000440A KR20097000440A KR20090035514A KR 20090035514 A KR20090035514 A KR 20090035514A KR 1020097000440 A KR1020097000440 A KR 1020097000440A KR 20097000440 A KR20097000440 A KR 20097000440A KR 20090035514 A KR20090035514 A KR 20090035514A
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에이지 노무라
겐따로오 나까무라
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코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
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Abstract

제1 광속을 사출하는 제1 광원과, 제2 광속을 사출하는 제2 광원과, 제3 광속을 사출하는 제3 광원과, 대물 광학 소자를 갖는 광 픽업 장치이며, 상기 대물 광학 소자의 광학면은 중앙 영역과 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역은 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역은 제2 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 대물 광학 소자는 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속, 상기 제2 광속 및 제3 광속을 집광하고, 상기 대물 광학 소자는 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을 집광하고, 상기 제1 광로차 부여 구조 및 상기 제2 광로차 부여 구조는 소정의 광로차 부여 구조인 기초 구조를 각각 갖는다.
광 픽업 장치, 대물 광학 소자, 광로차 부여 구조, 광원, 광 정보 기록 재생 장치

Description

광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치{OPTICAL PICKUP DEVICE, OBJECTIVE OPTICAL ELEMENT AND OPTICAL INFORMATION RECORDER/REPRODUCER}
본 발명은 서로 다른 종류의 광 디스크에 대해 호환 가능하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 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 고조파를 이용하여 적외 반도체 레이저의 파장 변환을 행하는 청색 SHG 레이저 등, 파장 400 내지 420 ㎚의 레이저 광원이 실용화되고 있다. 이들 청자색 레이저 광원을 사용하면, DVD(디지털 버서타일 디스크)와 동일한 개구수(NA)의 대물 광학 소자를 사용하는 경우에, 직경 12 ㎝의 광 디스크에 대해 15 내지 20 GB의 정보의 기록이 가능해지고, 대물 광학 소자의 NA를 0.85까지 높인 경우에는, 직경 12 ㎝의 광 디스크에 대해 23 내지 25 GB의 정보의 기록이 가능해진다. 이하, 본 명세서에서는 청자색 레이저 광원을 사용하는 광 디스크 및 광 자기 디스크를 총칭하여「고밀도 광 디스크」라 한다.
또한, NA 0.85인 대물 광학 소자를 사용하는 고밀도 광 디스크에서는, 광 디스크의 기울기(스큐)에 기인하여 발생하는 코마 수차가 증대되므로, DVD에 있어서의 경우보다도 보호층을 얇게 설계하여(DVD의 0.6 ㎜에 대해, 0.1 ㎜), 스큐에 의한 코마 수차량을 저감하고 있는 것이 있다. 그런데, 이러한 타입의 고밀도 광 디스크에 대해 적절하게 정보의 기록/재생을 할 수 있다고 하는 것만으로는, 광 디스크 플레이어/레코더(광 정보 기록 재생 장치)의 제품으로서의 가치는 충분한 것이라고 할 수 없다. 현재에 있어서, 다종 다양한 정보를 기록한 DVD나 CD(콤팩트 디스크)가 판매되고 있는 현실을 근거로 하면, 고밀도 광 디스크에 대해 정보의 기록/재생을 할 수 있는 것만으로는 충분하지 않으며, 예를 들어 사용자가 소유하고 있는 DVD나 CD에 대해서도 마찬가지로 적절하게 정보의 기록/재생을 할 수 있도록 하는 것이, 고밀도 광 디스크용 광 디스크 플레이어/레코더로서의 상품 가치를 높이는 것에 통하는 것이다. 이러한 배경으로부터, 고밀도 광 디스크용 광 디스크 플레이어/레코더에 탑재되는 광 픽업 장치는, 고밀도 광 디스크와 DVD, 또는 CD 중 어느 것에 대해서도 호환성을 유지하면서 적절하게 정보를 기록/재생할 수 있는 성능을 갖는 것이 요망된다.
고밀도 광 디스크와 DVD, 또는 CD 중 어느 것에 대해서도 호환성을 유지하면서 적절하게 정보를 기록/재생할 수 있도록 하는 방법으로서, 고밀도 광 디스크용의 광학계와 DVD나 CD용의 광학계를 정보를 기록/재생하는 광 디스크의 기록 밀도에 따라서 선택적으로 절환하는 방법이 고려되지만, 복수의 광학계가 필요해지므로 소형화에 불리하고 또한 비용이 증대된다.
따라서, 광 픽업 장치의 구성을 간소화하고, 저비용화를 도모하기 위해서는 호환성을 갖는 광 픽업 장치에 있어서도 고밀도 광 디스크용의 광학계와 DVD나 CD용의 광학계를 공통화하여 광 픽업 장치를 구성하는 광학 부품수를 최대한 줄이는 것이 바람직하다. 그리고 광 디스크에 대향하여 배치되는 대물 광학 소자를 공통화하는 것이 광 픽업 장치의 구성의 간소화, 저비용화에 가장 유리해진다. 또한, 기록/재생 파장이 서로 다른 복수 종류의 광 디스크에 대해 공통의 대물 광학 소자를 얻기 위해서는, 구면 수차의 파장 의존성을 갖는 광로차 부여 구조를 대물 광학계에 형성할 필요가 있다.
특허 문헌 1에는, 광로차 부여 구조로서의 회절 구조를 갖고, 고밀도 광 디스크와 종래의 DVD 및 CD에 대해 공통으로 사용 가능한 대물 광학계 및 이 대물 광학계를 탑재한 광 픽업 장치가 기재되어 있다.
특허 문헌 1 : 유럽 공개 특허 제1304689호
그런데, 상기한 특허 문헌 1에 기재된 3개의 서로 다른 광 디스크에 대해 호환 가능하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 사용하고 있는 대물 광학 소자는, 픽업의 설계 사양에 따라서는 기록 및/또는 재생에 이용되는 광량이 부족할 우려나, CD나 DVD의 기록 및/또는 재생시에 적정한 플레어를 발생시키는 것이 곤란해질 우려가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 고려한 것이며, 적어도 이하의 목적 중 하나를 달성하는 것이다. 우선, 대물 광학 소자로서 단옥(單玉) 렌즈를 이용하였다고 해도 CD나 DVD의 기록 및/또는 재생시에 적정한 플레어를 발생시키는 것을 가능하게 하고, 고밀도 광 디스크와 DVD와 CD 등의, 기록 밀도가 상이한 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절하게 행할 수 있는 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그 구성의 간소화, 저비용화를 실현 가능한 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 덧붙여, 3개의 상이한 광 디스크 전부에 대해 광 이용 효율을 높여 충분한 광량을 확보할 수 있는 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 광 픽업 장치는, 제1 파장(λ1)의 제1 광속(光束)을 사출하는 제1 광원과, 제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과, 제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과, 상기 제1 광속을 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 광학 소자를 갖는다.
상기 광 픽업 장치는, 상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행한다.
또한, 상기 대물 광학 소자의 광학면은 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역은 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역은 제2 광로차 부여 구조를 갖는다. 상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 상기 대물 광학 소자는 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다.
상기 광 픽업 장치에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며, 상기 제1 기초 구조는 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 또한, 상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이다.
도1은 본 발명에 관한 대물 광학 소자(OL)의 일례를 광축 방향으로부터 본 도면이다.
도2는 본 발명에 관한 대물 광학 소자(OL)에 설치되는 광로차 부여 구조의 몇 가지의 예를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도3은 본 발명에 관한 스폿의 형상을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명에 관한 광 픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도5는 본 발명에 관한 대물 광학 소자(OL)의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도6은 본 발명에 관한 제1 실시예의 BD, DVD, CD에 관한 세로 구면 수차도[도6의 (a) 내지 도6의 (c)]이다.
도7은 본 발명에 관한 제2 실시예의 BD, DVD, CD에 관한 세로 구면 수차도[도7의 (a) 내지 도7의 (c)]이다.
도8은 본 발명에 관한 제3 실시예의 BD, DVD, CD에 관한 세로 구면 수차도[도8의 (a) 내지 도8의 (c)]이다.
이하, 본 발명의 바람직한 형태를 설명한다.
(항1) 광 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과,
상기 제1 광속을 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 광학 소자를 갖고,
상기 광 픽업 장치는, 상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하고,
상기 대물 광학 소자의 광학면은, 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역은 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역은 제2 광로차 부여 구조를 갖고,
상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며,
상기 제1 기초 구조는, 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이며,
상기 소정의 기초 구조는, 상기 소정의 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고, 하기의 조건식8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
[조건식 8]
Figure 112009001246602-PCT00001
단, x는 0 이외의 정수를 가리키고,
y는 0 이외의 정수를 가리키고,
n1은 상기 대물 광학 소자의 상기 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고,
n2는 상기 대물 광학 소자의 상기 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킨다.
(항2) 상기 소정의 기초 구조는 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 상기 제5 기초 구조 중 어느 하나이며,
상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 항1에 기재된 광 픽업 장치.
(항3) 상기 제2 광로차 부여 구조는 상기 소정의 기초 구조와, 제3 기초 구 조 또는 제4 기초 구조 중 어느 하나가 중첩된 구조이며,
상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 항1 또는 항2에 기재된 광 픽업 장치.
(항4) 상기 대물 광학 소자는 단옥 렌즈인 것을 특징으로 하는 항1 내지 항3 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항5) 상기 대물 광학 소자가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 항1 내지 항4 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항6) 상기 대물 광학 소자가 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 항1 내지 항4 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항7) 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 제3 광로차 부여 구조를 갖는 최주변 영역을 갖고,
상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광 하고,
상기 제3 광로차 부여 구조는, 적어도 상기 제2 기초 구조, 상기 제3 기초 구조, 상기 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조 중 어느 하나를 갖는 구조이며,
상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 항1 내지 항6 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항8) 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 굴절면인 최주변 영역을 갖고,
상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하는 것을 특징으로 하는 항1 내지 항6 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항9) 상기 제1 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 상기 대물 광학 소자의 광학면과는 별도의 광학면에, 제4 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 항1 내지 항8 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항10) 상기 제1 파장(λ1), 상기 제2 파장(λ2) 및 상기 제3 파장(λ3)이, 하기의 조건식9, 조건식10을 만족시키는 것을 특징으로 하는 항1 내지 항9 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
[조건식 9]
Figure 112009001246602-PCT00002
[조건식 10]
Figure 112009001246602-PCT00003
(항11) 상기 제1 광속, 상기 제2 광속 및 상기 제3 광속에 공통인 광로 중이며, 상기 대물 광학 소자와 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원과의 사이에 개구 제한 소자가 설치되고,
상기 개구 제한 소자는, 적어도 광축에 가까운 제1 영역과, 상기 제1 영역보다도 광축으로부터 이격된 제2 영역을 갖고,
상기 제1 영역은 상기 제1 광속, 상기 제2 광속 및 상기 제3 광속 전부를 투과하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을 투과하고, 상기 제3 광속을, 상기 개구 제한 소자의 상기 제1 영역 및 상기 대물 광학 소자를 투과한 상기 제3 광속의 집광 위치에는 집광시키지 않고,
상기 제1 영역을 통과한 상기 제3 광속은, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역에 입사하는 것을 특징으로 하는 항1 내지 항10 중 어느 한 항에 기재된 광 픽업 장치.
(항12) 상기 개구 제한 소자는 λ/4 파장판을 갖고, 상기 개구 제한 소자는 상기 λ/4 파장판과 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 항11에 기재된 광 픽업 장치.
(항13) 이하의 조건식1"를 만족시키는 것을 특징으로 하는 항11에 기재된 광 픽업 장치.
[조건식 1"]
Figure 112009001246602-PCT00004
(항14) 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원을 갖고,
상기 제1 광속을 이용하여 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하고, 상기 제2 광속을 이용하여 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하고, 상기 제3 광속을 이용하여 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서 이용되는 대물 광학 소자이며,
상기 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고,
상기 대물 광학 소자의 광학면은, 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역은 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역은 제2 광로차 부여 구조를 갖고,
상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며,
상기 제1 기초 구조는, 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이며,
상기 소정의 기초 구조는, 상기 소정의 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고, 하기의 조건식8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
[조건식 8]
Figure 112009001246602-PCT00005
단, x는 0 이외의 정수를 가리키고,
y는 0 이외의 정수를 가리키고,
n1은 상기 대물 광학 소자의 상기 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고,
n2는 상기 대물 광학 소자의 상기 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킨다.
(항15) 상기 소정의 기초 구조는 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 상기 제5 기초 구조 중 어느 하나이며,
상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이며,
상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이며,
상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 항14에 기재된 대물 광학 소자.
(항16) 상기 제2 광로차 부여 구조는 상기 소정의 기초 구조와, 제3 기초 구조 또는 제4 기초 구조 중 어느 하나가 중첩된 구조이며,
상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 항14 또는 항15에 기재된 대물 광학 소자.
(항17) 상기 대물 광학 소자는 단옥 렌즈인 것을 특징으로 하는 항14 내지 항16 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
(항18) 상기 대물 광학 소자가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 항14 내지 항17 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
(항19) 상기 대물 광학 소자가 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 항14 내지 항17 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
(항20) 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 제3 광로차 부여 구조를 갖는 최주변 영역을 갖고,
상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 제3 광로차 부여 구조는, 적어도 상기 제2 기초 구조, 상기 제3 기초 구조, 상기 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조 중 어느 하나를 갖는 구조이며,
상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것 을 특징으로 하는 항14 내지 항19 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
(항21) 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 굴절면인 최주변 영역을 갖고,
상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하는 것을 특징으로 하는 항14 내지 항19 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
(항22) 상기 제1 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 상기 대물 광학 소자의 광학면과는 별도의 광학면에, 제4 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 항14 내지 항21 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
(항23) 상기 제1 파장(λ1), 상기 제2 파장(λ2) 및 상기 제3 파장(λ3)이, 하기의 조건식9, 조건식10을 만족시키는 것을 특징으로 하는 항14 내지 항22 중 어느 한 항에 기재된 대물 광학 소자.
[조건식 9]
Figure 112009001246602-PCT00006
[조건식 10]
Figure 112009001246602-PCT00007
(항24) 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과,
상기 제1 광속을 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 광학 소자를 갖고,
상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치를 갖는 광 정보 기록 재생 장치이며,
상기 대물 광학 소자의 광학면은, 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역에 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역에 제2 광로차 부여 구조를 갖고,
상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재 생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며,
상기 제1 기초 구조는, 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이며,
상기 소정의 기초 구조는, 상기 소정의 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고, 하기의 조건식8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
[조건식 8]
Figure 112009001246602-PCT00008
단, x는 0 이외의 정수를 가리키고,
y는 0 이외의 정수를 가리키고,
n1은 상기 대물 광학 소자의 상기 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고,
n2는 상기 대물 광학 소자의 상기 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킨다.
이하, 본 발명의 바람직한 형태를 상세하게 설명한다.
본 발명에 관한 광 픽업 장치는 제1 광원, 제2 광원, 제3 광원의 적어도 3개의 광원을 갖는다. 또한, 본 발명의 광 픽업 장치는 제1 광속을 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 제2 광속을 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 제3 광속을 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 집광 광학계를 갖는다. 또한, 본 발명의 광 픽업 장치는 제1 광 디스크, 제2 광 디스크 또는 제3 광 디스크의 정보 기록면으로부터의 반사 광속을 수광하는 수광 소자를 갖는다.
제1 광 디스크는 두께가 t1인 보호 기판과 정보 기록면을 갖는다. 제2 광 디스크는 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판과 정보 기록면을 갖는다. 제3 광 디스크는 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판과 정보 기록면을 갖는다. 제1 광 디스크가 고밀도 광 디스크이고, 제2 광 디스크가 DVD이고, 제3 광 디스크가 CD인 것이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, t1 < t2인 경우는, t1 = t2인 경우에 비해 단옥의 대물 광학 소자에 의해 3개의 상이한 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행하면서, 제3 광 디스크의 기록 재생시의 트랙킹 특성을 양호하게 하는 것은 보다 곤란하지만, 본 발명의 형태는 그것을 가능하게 한다. 또한, 제1 광 디스크, 제2 광 디스크 또는 제3 광 디스크는 복수의 정보 기록면을 갖는 복수층의 광 디스크라도 좋다.
본 명세서에 있어서는, 고밀도 광 디스크의 예로서는 NA 0.85인 대물 광학 소자에 의해 정보의 기록/재생이 행해지고, 보호 기판의 두께가 0.1 ㎜ 정도인 규 격의 광 디스크[예를 들어, BD : 블루레이 디스크(Blu-ray Disc)]를 들 수 있다. 또한, 다른 고밀도 광 디스크의 예로서는 NA 0.65 내지 0.67인 대물 광학 소자에 의해 정보의 기록/재생이 행해지고, 보호 기판 두께가 0.6 ㎜ 정도인 규격의 광 디스크(예를 들어, HD DVD : 단순히 HD라고도 함)를 들 수 있다. 또한, 고밀도 광 디스크에는 정보 기록면 상에 수 내지 수십 ㎚ 정도의 두께의 보호막(본 명세서에서는, 보호 기판은 보호막도 포함하는 것으로 함)을 갖는 광 디스크나, 보호 기판 두께가 0인 광 디스크도 포함된다. 또한, 고밀도 광 디스크에는 정보의 기록/재생용의 광원으로서, 청자색 반도체 레이저나 청자색 SHG 레이저가 이용되는 광 자기 디스크도 포함되는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, DVD라 함은, NA 0.60 내지 0.67 정도인 대물 광학 소자에 의해 정보의 기록/재생이 행해지고, 보호 기판 두께가 0.6 ㎜ 정도인 DVD 계열 광 디스크의 총칭이며, DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW 등을 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, CD라 함은, NA 0.45 내지 0.53 정도인 대물 광학 소자에 의해 정보의 기록/재생이 행해지고, 보호 기판 두께가 1.2 ㎜ 정도인 CD 계열 광 디스크의 총칭이며, CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW 등을 포함한다. 또한, 기록 밀도에 대해서는 고밀도 광 디스크의 기록 밀도가 가장 높고, 이어서 DVD, CD의 순으로 낮아진다.
또한, 보호 기판 두께 t1, t2, t3에 관해서는, 이하의 조건식11, 조건식12, 조건식13을 만족시키는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다.
[조건식 11]
Figure 112009001246602-PCT00009
[조건식 12]
Figure 112009001246602-PCT00010
[조건식 13]
Figure 112009001246602-PCT00011
본 명세서에 있어서 제1 광원, 제2 광원, 제3 광원은, 바람직하게는 레이저 광원이다. 레이저 광원으로서는, 바람직하게는 반도체 레이저, 실리콘 레이저 등을 이용할 수 있다. 제1 광원으로부터 출사되는 제1 광속의 제1 파장(λ1), 제2 광원으로부터 출사되는 제2 광속의 제2 파장(λ2)(λ2 > λ1), 제3 광원으로부터 출사되는 제3 광속의 제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)은 이하의 조건식9, 조건식10을 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 9]
Figure 112009001246602-PCT00012
[조건식 10]
Figure 112009001246602-PCT00013
또한, 제1 광 디스크, 제2 광 디스크, 제3 광 디스크로서, 각각 BD 또는 HD, DVD 및 CD가 이용되는 경우, 제1 광원의 제1 파장(λ1)은 바람직하게는 350 ㎚ 이 상, 440 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 380 ㎚ 이상, 415 ㎚ 이하이며, 제2 광원의 제2 파장(λ2)은 바람직하게는 570 ㎚ 이상, 680 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 630 ㎚ 이상, 670 ㎚ 이하이며, 제3 광원의 제3 파장(λ3)은 바람직하게는 750 ㎚ 이상, 880 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 760 ㎚ 이상, 820 ㎚ 이하이다.
또한, 제1 광원, 제2 광원, 제3 광원 중 적어도 2개의 광원을 유닛화해도 좋다. 유닛화라 함은, 예를 들어 제1 광원과 제2 광원이 1패키지에 고정 수납되어 있는 것과 같은 것을 말하지만 이것에 한정되지 않고, 2개의 광원이 수차 보정 불가능하도록 고정되어 있는 상태를 넓게 포함하는 것이다. 또한, 광원에 부가하여, 후술하는 수광 소자를 1패키지화해도 좋다.
수광 소자로서는, 포토다이오드 등의 광 검출기가 바람직하게 이용된다. 광 디스크의 정보 기록면 상에서 반사한 광이 수광 소자로 입사하고, 그 출력 신호를 이용하여 각 광 디스크에 기록된 정보의 판독 신호가 얻어진다. 또한, 수광 소자 상의 스폿의 형상 변화, 위치 변화에 의한 광량 변화를 검출하여 포커싱 검출이나 트랙 검출을 행하고, 이 검출을 기초로 하여 포커싱, 트랙킹을 위해 대물 광학 소자를 이동시킬 수 있다. 수광 소자는 복수의 광 검출기로 이루어져 있어도 좋다. 수광 소자는 메인 광 검출기와 서브 광 검출기를 갖고 있어도 좋다. 예를 들어, 정보의 기록 재생에 이용되는 메인 광을 수광하는 광 검출기의 양측에 2개의 서브 광 검출기를 설치하고, 당해 2개의 서브의 광 검출기에 의해 트랙킹 조정용 서브 광을 수광하는 수광 소자로 해도 좋다. 또한, 수광 소자는 각 광원에 대응한 복수의 수광 소자를 갖고 있어도 좋다.
집광 광학계는 대물 광학 소자를 갖는다. 집광 광학계는 대물 광학 소자만을 갖고 있어도 좋지만, 집광 광학계는 대물 광학 소자 외에 콜리메이터 렌즈 등의 커플링 렌즈를 갖고 있어도 좋다. 커플링 렌즈라 함은, 대물 광학 소자와 광원 사이에 배치되고, 광속의 발산각을 바꾸는 단렌즈 또는 렌즈군을 말한다. 콜리메이터 렌즈는 커플링 렌즈의 일종으로, 콜리메이터 렌즈에 입사한 광을 평행광으로 하여 출사하는 렌즈이다. 또한 집광 광학계는, 광원으로부터 사출된 광속을, 정보의 기록 재생에 이용되는 메인 광속과, 트랙킹 등에 이용되는 2개의 서브 광속으로 분할하는 회절 광학 소자 등의 광학 소자를 갖고 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서, 대물 광학 소자라 함은, 광 픽업 장치에 있어서 광 디스크에 대향하는 위치에 배치되고, 광원으로부터 사출된 광속을 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 기능을 갖는 광학계를 가리킨다. 바람직하게는, 대물 광학 소자라 함은, 광 픽업 장치에 있어서 광 디스크에 대향하는 위치에 배치되고, 광원으로부터 사출된 광속을 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 기능을 갖는 광학계이며, 또한 액추에이터에 의해 적어도 광축 방향으로 일체적으로 변위 가능하게 된 광학계를 가리킨다. 대물 광학 소자는 2개 이상의 복수의 렌즈 및 광학 소자로 구성되어 있어도 좋고, 단옥의 대물 렌즈만이라도 좋지만, 바람직하게는 단옥의 대물 렌즈이다. 또한, 대물 광학 소자는 유리 렌즈라도 좋고, 또는 유리 렌즈 상에 광 경화성 수지 등으로 광로차 부여 구조 등을 설치한 하이브리드 렌즈라도 좋다. 대물 광학 소자가 복수의 렌즈를 갖는 경우는, 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈를 혼합하여 이용해도 좋다. 대물 광학 소자가 복수의 렌즈를 갖는 경우, 광로차 부여 구조를 갖는 평판 광학 소자와 비구면 렌즈(광로차 부여 구조를 갖고 있어도 좋고, 갖고 있지 않아도 좋음)의 조합이라도 좋다. 또한, 대물 광학 소자는 굴절면이 비구면인 것이 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자는 광로차 부여 구조가 설치되는 베이스면이 비구면인 것이 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자를 유리 렌즈로 하는 경우는, 유리 전이점(Tg)이 400 ℃ 이하인 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 유리 전이점(Tg)이 400 ℃ 이하인 유리 재료를 사용함으로써, 비교적 저온에서의 성형이 가능해지므로 금형의 수명을 연장시킬 수 있다. 이러한 유리 전이점(Tg)이 낮은 유리 재료로서는, 예를 들어 가부시끼가이샤 스미다 고오가꾸 글라스제의 K-PG325나, K-PG375(모두 제품명)가 있다.
그런데, 유리 렌즈는 일반적으로 수지 렌즈보다도 비중이 크기 때문에, 대물 광학 소자를 유리 렌즈로 하면 중량이 커져 대물 광학 소자를 구동하는 액추에이터에 부담이 가해진다. 그로 인해, 대물 광학 소자를 유리 렌즈로 하는 경우에는, 비중이 작은 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 비중이 3.0 이하인 것이 바람직하고, 2.8 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자를 플라스틱 렌즈로 하는 경우는, 환형 올레핀계의 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 환형 올레핀계 중에서도 파장 405 ㎚에 대한 온도 25 ℃에서의 굴절률이 1.54 내지 1.60의 범위 내이며, -5 ℃로부터 70 ℃의 온도 범위 내에서의 온도 변화에 수반되는 파장 405 ㎚에 대한 굴절률 변화 율[dN/dT(℃-1)]이 -20 × 10-5 내지 -5 × 10-5(보다 바람직하게는, -10 × 10-5 내지 -8 × 10-5)의 범위 내인 수지 재료를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자를 플라스틱 렌즈로 하는 경우, 커플링 렌즈도 플라스틱 렌즈로 하는 것이 바람직하다.
혹은, 본 발명의 대물 광학 소자에 적합한 수지 재료로 상기 환형 올레핀계 이외에도「어서멀 수지」가 있다. 어서멀 수지라 함은, 모재가 되는 수지에, 직경이 30 ㎚ 이하인 입자를 분산시킨 수지 재료이다. 여기서, 상기 입자는 모재가 되는 수지의 온도 변화에 수반되는 굴절률 변화율과 반대 부호의 굴절률 변화율을 갖는다. 일반적으로, 투명한 수지 재료에 미세 분말을 혼합시키면 광의 산란이 발생하여 투과율이 저하되기 때문에 광학 재료로서 사용하는 것은 곤란하였지만, 미세 분말을 투과 광속의 파장보다 작은 크기로 함으로써 산란이 사실상 발생하지 않도록 할 수 있는 것을 알았다.
수지 재료는 온도가 상승함으로써 굴절률이 저하되어 버리지만, 무기 입자는 온도가 상승하면 굴절률이 상승한다. 그래서 이들의 성질을 아울러 상쇄하도록 작용시킴으로써 굴절률 변화가 발생하지 않도록 하는 것도 알려져 있다. 본 발명의 대물 광학 소자의 재료로서, 모재가 되는 수지에 30 나노미터 이하, 바람직하게는 20 나노미터 이하, 더욱 바람직하게는 10 내지 15 나노미터의 무기 입자를 분산시킨 재료를 이용함으로써 굴절률의 온도 의존성이 없거나, 혹은 매우 낮은 대물 광학 소자를 제공할 수 있다.
예를 들어, 아크릴 수지에 산화니오브(Nb2O5)의 미립자를 분산시키고 있다. 모재가 되는 수지는, 체적비로 80, 산화니오브는 20 정도의 비율이며 이들을 균일하게 혼합한다. 미립자는 응집되기 쉽다고 하는 문제가 있지만, 입자 표면에 전하를 부여하여 분산시키는 등의 기술에 의해 필요한 분산 상태를 발생시킬 수 있다.
후술하는 바와 같이, 모재가 되는 수지와 입자의 혼합·분산은 대물 광학 소자의 사출 성형시에 인라인으로 행하는 것이 바람직하다. 환언하면, 혼합·분산된 후에는 대물 광학 소자로 성형될 때까지 냉각·고화되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 이 체적 비율은 굴절률의 온도에 대한 변화의 비율을 컨트롤하기 위해 적절하게 증감할 수 있고, 복수 종류의 나노 사이즈 무기 입자를 혼합하여 분산시키는 것도 가능하다.
비율로는, 상기한 예에서는 80:20, 즉 4:1이지만 90:10(9:1)으로부터 60:40(3:2)까지의 사이에서 적절하게 조정 가능하다. 9:1보다도 적으면 온도 변화 억제의 효과가 작아지고, 반대로 3:2를 초과하면 수지의 성형성에 문제가 발생하기 때문에 바람직하지 않다.
미립자는 무기물인 것이 바람직하고, 또한 산화물인 것이 바람직하다. 그리고 산화 상태가 포화되어 있어 그 이상 산화하지 않는 산화물인 것이 바람직하다.
무기물인 것은 고분자 유기 화합물인 모재가 되는 수지와의 반응을 낮게 억제할 수 있으므로 바람직하고, 또한 산화물인 것에 의해 사용에 수반되는 열화를 방지할 수 있다. 특히 고온화나, 레이저광이 조사된다고 하는 가혹한 조건에 있어 서 산화가 촉진되기 쉬워지지만, 이러한 무기 산화물의 미립자이면 산화에 의한 열화를 방지할 수 있다.
또한, 그 밖의 요인에 의한 수지의 산화를 방지하기 위해 산화 방지제를 첨가하는 것도 물론 가능하다.
덧붙여, 모재가 되는 수지로서는 일본 공개 특허 공보의 일본 특허 출원 공개 제2004-144951호, 일본 특허 출원 공개 제2004-144954호 및 일본 특허 출원 공개 제2004-144953호 등에 기재되어 있는 수지가 적절하게 바람직하게 이용된다.
열가소성 수지 중에 분산되는 무기 미립자로서는 특별히 한정은 없고, 얻어지는 열가소성 수지 조성물의 온도에 의한 굴절률의 변화율(이후,│dn/dT│로 함)이 작다고 하는 본 발명의 목적의 달성을 가능하게 하는 무기 미립자 중에서 임의로 선택할 수 있다. 구체적으로는 산화물 미립자, 금속염 미립자, 반도체 미립자 등이 바람직하게 이용되고, 이 중에서 광학 소자로서 사용하는 파장 영역에 있어서 흡수, 발광, 형광 등이 발생하지 않는 것을 적절하게 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 이용되는 산화물 미립자로서는, 금속 산화물을 구성하는 금속이 Li, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Y, Nb, Zr, Mo, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ta, Hf, W, Ir, Tl, Pb, Bi 및 희토류 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속인 금속 산화물을 이용할 수 있고, 구체적으로는 예를 들어 산화규소, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화하프늄, 산화니오브, 산화탄탈, 산화마그 네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬, 산화바륨, 산화인듐, 산화주석, 산화납, 이들 산화물로 구성되는 복합 산화물인 니오브산리튬, 니오브산칼륨, 탄탈산리튬, 알루미늄·마그네슘 산화물(MgAl2O4) 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 이용되는 산화물 미립자로서 희토류 산화물을 이용할 수도 있고, 구체적으로는 산화스칸듐, 산화이트륨, 산화란탄, 산화세륨, 산화프라세오디뮴, 산화네오디뮴, 산화사마륨, 산화유로퓸, 산화가돌리늄, 산화테르븀, 산화디스프로슘, 산화홀뮴, 산화에르븀, 산화툴륨, 산화이테르븀, 산화루테튬 등도 들 수 있다. 금속염 미립자로서는, 탄산염, 인산염, 황산염 등을 들 수 있고, 구체적으로는 탄산칼슘, 인산알루미늄 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 반도체 미립자라 함은, 반도체 결정 조성의 미립자를 의미하고, 상기 반도체 결정 조성의 구체적인 조성예로서는, 탄소, 규소, 게르마늄, 주석 등의 주기표 제14족 원소의 단체, 인(흑색 인) 등의 주기표 제15족 원소의 단체, 셀렌, 텔루르 등의 주기표 제16족 원소의 단체, 탄화규소(SiC) 등의 복수의 주기표 제14족 원소로 이루어지는 화합물, 산화주석(IV)(SnO2), 황화주석(II,IV)(Sn(II)Sn(IV)S3), 황화주석(IV)(SnS2), 황화주석(II)(SnS), 셀렌화주석(II)(SnSe), 텔루르화주석(II)(SnTe), 황화납(II)(PbS), 셀렌화납(II)(PbSe), 텔루르화납(II)(PbTe) 등의 주기표 제14족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 질화붕소(BN), 인화붕소(BP), 비화붕소(BAs), 질화알루미늄(AlN), 인화알루미늄(AlP), 비화알루미늄(AlAs), 안티몬화알루미늄(AlSb), 질화갈륨(GaN), 인화갈 륨(GaP), 비화갈륨(GaAs), 안티몬화갈륨(GaSb), 질화인듐(InN), 인화인듐(InP), 비화인듐(InAs), 안티몬화인듐(InSb) 등의 주기표 제13족 원소와 주기표 제15족 원소의 화합물(혹은 III-V족 화합물 반도체), 황화알루미늄(Al2S3), 셀렌화알루미늄(Al2Se3), 황화갈륨(Ga2S3), 셀렌화갈륨(Ga2Se3), 텔루르화갈륨(Ga2Te3), 산화인듐(In2O3), 황화인듐(In2S3), 셀렌화인듐(In2Se3), 텔루르화인듐(In2Te3) 등의 주기표 제13족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 염화탈륨(I)(TlCl), 브롬화탈륨(I)(TlBr), 요오드화탈륨(I)(TlI) 등의 주기표 제13족 원소와 주기표 제17족 원소의 화합물, 산화아연(ZnO), 황화아연(ZnS), 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 산화카드뮴(CdO), 황화카드뮴(CdS), 셀렌화카드뮴(CdSe), 텔루르화카드뮴(CdTe), 황화수은(HgS), 셀렌화수은(HgSe), 텔루르화수은(HgTe) 등의 주기표 제12족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물(혹은 II-VI족 화합물 반도체), 황화비소(III)(As2S3), 셀렌화비소(III)(As2Se3), 텔루르화비소(III)(As2Te3), 황화안티몬(III)(Sb2S3), 셀렌화안티몬(III)(Sb2Se3), 텔루르화안티몬(III)(Sb2Te3), 황화비스무트(III)(Bi2S3), 셀렌화비스무트(III)(Bi2Se3), 텔루르화비스무트(III)(Bi2Te3) 등의 주기표 제15족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 산화구리(I)(Cu2O), 셀렌화구리(I)(Cu2Se) 등의 주기표 제11족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 염화구리(I)(CuCl), 브롬화구리(I)(CuBr), 요오드화구리(I)(CuI), 염화은(AgCl), 브롬화은(AgBr) 등의 주기표 제11족 원소와 주기표 제17족 원소의 화합물, 산화니 켈(II)(NiO) 등의 주기표 제10족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 산화코발트(II)(CoO), 황화코발트(II)(CoS) 등의 주기표 제9족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 사산화삼철(Fe3O4), 황화철(II)(FeS) 등의 주기표 제8족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 산화망간(II)(MnO) 등의 주기표 제7족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 황화몰리브덴(IV)(MoS2), 산화텅스텐(IV)(WO2) 등의 주기표 제6족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 산화바나듐(II)(VO), 산화바나듐(IV)(VO2), 산화탄탈(V)(Ta2O5) 등의 주기표 제5족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 산화티탄(TiO2, Ti2O5, Ti2O3, Ti5O9 등) 등의 주기표 제4족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 황화마그네슘(MgS), 셀렌화마그네슘(MgSe) 등의 주기표 제2족 원소와 주기표 제16족 원소의 화합물, 산화카드뮴(II)크롬(III)(CdCr2O4), 셀렌화카드뮴(II)크롬(III)(CdCr2Se4), 황화구리(II)크롬(III)(CuCr2S4), 셀렌화수은(II)크롬(III)(HgCr2Se4) 등의 칼코겐스피넬류, 바륨티타네이트(BaTiO3) 등을 들 수 있다. 또한, G.Schmid 외 ; Adv.Mater., 4권, 494페이지(1991)에 보고되어 있는 (BN)75(BF2)15F15나, D.Fenske 외 ; Angew.Chem.Int.Ed.Engl., 29권, 1452페이지(1990)에 보고되어 있는 Cu146Se73(트리에틸포스핀)22와 같이 구조가 확정되어 있는 반도체 클러스터도 마찬가지로 예시된다.
일반적으로 열가소성 수지의 dn/dT는 마이너스의 값을 갖는다. 즉, 온도의 상승에 따라서 굴절률이 작아진다. 따라서, 열가소성 수지 조성물의│dn/dT│를 효율적으로 작게 하기 위해서는, dn/dT가 큰 미립자를 분산시키는 것이 바람직하다. 열가소성 수지의 dn/dT와 동일 부호의 값을 갖는 미립자를 이용하는 경우에는, 미립자의 dn/dT의 절대값이, 모재가 되는 열가소성 수지의 dn/dT보다도 작은 것이 바람직하다. 또한, 모재가 되는 열가소성 수지의 dn/dT와 반대 부호의 dn/dT를 갖는 미립자, 즉 플러스의 값의 dn/dT를 갖는 미립자가 바람직하게 이용된다. 이러한 미립자를 열가소성 수지에 분산시킴으로써, 적은 양으로 효과적으로 열가소성 수지 조성물의│dn/dT│를 작게 할 수 있다. 분산되는 미립자의 dn/dT는, 모재가 되는 열가소성 수지의 dn/dT의 값에 의해 적절하게 선택할 수 있지만, 일반적으로 광학 소자에 바람직하게 이용되는 열가소성 수지에 미립자를 분산시키는 경우는, 미립자의 dn/dT가 -20 × 10-6보다도 큰 것이 바람직하고, -10 × 10-6보다도 큰 것이 더욱 바람직하다. dn/dT가 큰 미립자로서, 바람직하게는 예를 들어 질화갈륨, 황화아연, 산화아연, 니오브산리튬, 탄탈산리튬 등이 이용된다.
한편, 열가소성 수지에 미립자를 분산시킬 때에는, 모재가 되는 열가소성 수지와 미립자의 굴절률의 차가 작은 것이 바람직하다. 발명자들의 검토 결과, 열가소성 수지와 분산되는 미립자의 굴절률의 차가 작으면, 광을 투과시킨 경우에 산란을 일으키기 어렵다고 하는 것을 알 수 있었다. 열가소성 수지에 미립자를 분산시킬 때, 입자가 클수록 광을 투과시켰을 때의 산란을 일으키기 쉬워지지만, 열가소성 수지와 분산되는 미립자의 굴절률의 차가 작으면 비교적 큰 미립자를 이용해도 광의 산란이 발생하는 정도가 작은 것을 발견하였다. 열가소성 수지와 분산되는 미립자의 굴절률의 차는 0 내지 0.3의 범위인 것이 바람직하고, 또한 0 내지 0.15의 범위인 것이 바람직하다.
광학 재료로서 바람직하게 이용되는 열가소성 수지의 굴절률은, 1.4 내지 1.6 정도인 경우가 많고, 이들 열가소성 수지에 분산시키는 재료로서는, 예를 들어 실리카(산화규소), 탄산칼슘, 인산알루미늄, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 알루미늄·마그네슘 산화물 등이 바람직하게 이용된다.
또한, 비교적 굴절률이 낮은 미립자를 분산시킴으로써 열가소성 수지 조성물의 dn/dT를 효과적으로 작게 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 굴절률이 낮은 미립자를 분산한 열가소성 수지 조성물의│dn/dT│가 작아지는 이유에 대해 상세한 것은 알 수 없지만, 수지 조성물에 있어서의 무기 미립자의 체적분율의 온도 변화가, 미립자의 굴절률이 낮을수록 수지 조성물의│dn/dT│를 작게 하는 방향으로 작용하는 것이 아닐까 생각된다. 비교적 굴절률이 낮은 미립자로서는, 예를 들어 실리카(산화규소), 탄산칼슘, 인산알루미늄이 바람직하게 이용된다.
열가소성 수지 조성물의 dn/dT의 저감 효과, 광 투과성, 원하는 굴절률 등을 모두 동시에 향상시키는 것은 곤란하고, 열가소성 수지에 분산시키는 미립자는 열가소성 수지 조성물에 요구하는 특성에 따라서 미립자 자체의 dn/dT의 크기, 미립자의 dn/dT와 모재가 되는 열가소성 수지의 dn/dT와의 차 및 미립자의 굴절률 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 모재가 되는 열가소성 수지와의 상성(相性), 즉 열가소성 수지에 대한 분산성, 산란을 야기시키기 어려운 미립자를 적 절하게 선택하여 이용하는 것은 광 투과성을 유지하는 면에서 바람직하다.
예를 들어, 광학 소자에 바람직하게 이용되는 환형 올레핀 폴리머를 모재로서 이용하는 경우, 광 투과성을 유지하면서│dn/dT│를 작게 하는 미립자로서는 실리카가 바람직하게 이용된다.
상기한 미립자는 1종류의 무기 미립자를 이용해도 좋고, 또한 복수 종류의 무기 미립자를 병용해도 좋다. 상이한 성질을 갖는 복수 종류의 미립자를 이용함으로써, 필요해지는 특성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에 관한 무기 미립자는 평균 입자 직경이 1 ㎚ 이상, 30 ㎚ 이하가 바람직하고, 1 ㎚ 이상, 20 ㎚ 이하가 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ㎚ 이상, 10 ㎚ 이하이다. 평균 입자 직경이 1 ㎚ 미만인 경우, 무기 미립자의 분산이 곤란해져 원하는 성능이 얻어지지 않을 우려가 있으므로, 평균 입자 직경은 1 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 또한 평균 입자 직경이 30 ㎚를 초과하면, 얻어지는 열가소성 재료 조성물이 흐려지는 등 투명성이 저하되어, 광선 투과율이 70 ％ 미만으로 될 우려가 있으므로, 평균 입자 직경은 30 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 평균 입자 직경은, 각 입자를 동일 체적의 구(球)로 환산하였을 때의 직경(구 환산 입경)의 체적 평균값을 말한다.
또한, 무기 미립자의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구 형상의 미립자가 적절하게 이용된다. 구체적으로는, 입자의 최소 직경(미립자의 외주에 접하는 2개의 접선을 그은 경우에 있어서의 당해 접선 사이의 거리의 최소값)/최대 직경(미립자의 외주에 접하는 2개의 접선을 그은 경우에 있어서의 당해 접선 사이 의 거리의 최대값)이 0.5 내지 1.0인 것이 바람직하고, 0.7 내지 1.0인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 입자 직경의 분포에 관해서도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 효과를 보다 효율적으로 발현시키기 위해서는 광범위한 분포를 갖는 것보다도, 비교적 좁은 분포를 갖는 것이 적절하게 이용된다.
대물 광학 소자에 대해 이하에 기재한다. 대물 광학 소자의 적어도 하나의 광학면이, 중앙 영역과 중앙 영역의 주위의 주변 영역을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 대물 광학 소자의 적어도 하나의 광학면이 주변 영역의 주위에 최주변 영역을 갖는다. 최주변 영역을 마련함으로써, 높은 NA의 광 디스크에 대한 기록 및/또는 재생을 보다 적절하게 행하는 것이 가능해진다. 중앙 영역은 대물 광학 소자의 광축을 포함하는 영역인 것이 바람직하지만, 포함하지 않는 영역이라도 좋다. 중앙 영역, 주변 영역 및 최주변 영역은 동일한 광학면 상에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 도1에 도시되는 바와 같이, 중앙 영역 CN, 주변 영역 MD, 최주변 영역 OT는 동일한 광학면 상에, 광축을 중심으로 하는 동심원 형상으로 마련되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자의 중앙 영역에는 제1 광로차 부여 구조가 설치되고, 주변 영역에는 제2 광로차 부여 구조가 설치되어 있다. 최주변 영역을 갖는 경우, 최주변 영역은 굴절면이라도 좋고, 최주변 영역에 제3 광로차 부여 구조가 설치되어 있어도 좋다. 중앙 영역, 주변 영역, 최주변 영역은 각각 인접하고 있는 것이 바람직하지만, 사이에 근소하게 간극이 있어도 좋다.
제1 광로차 부여 구조는 대물 광학 소자의 중앙 영역의 면적의 70 ％ 이상의 영역에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 90 ％ 이상이 보다 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제1 광로차 부여 구조가 중앙 영역의 전체면에 설치되어 있는 것이다. 제2 광로차 부여 구조는, 대물 광학 소자의 주변 영역의 면적의 70 ％ 이상의 영역에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 90 ％ 이상이 보다 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제2 광로차 부여 구조가 주변 영역의 전체면에 설치되어 있는 것이다. 제3 광로차 부여 구조는 대물 광학 소자의 최주변 영역의 면적의 70 ％ 이상의 영역에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 90 ％ 이상이 보다 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제3 광로차 부여 구조가 최주변 영역의 전체면에 설치되어 있는 것이다.
또한, 본 명세서에서 말하는 광로차 부여 구조라 함은, 입사 광속에 대해 광로차를 부가하는 구조의 총칭이다. 광로차 부여 구조에는 위상차를 부여하는 위상차 부여 구조도 포함된다. 또한, 위상차 부여 구조에는 회절 구조가 포함된다. 광로차 부여 구조는 단차를 갖고, 바람직하게는 단차를 복수 갖는다. 이 단차에 의해 입사 광속에 광로차 및/또는 위상차가 부가된다. 광로차 부여 구조에 의해 부가되는 광로차는 입사 광속의 파장의 정수배라도 좋고, 입사 광속의 파장의 비정수배라도 좋다. 단차는 광축 수직 방향으로 주기적인 간격을 두고 배치되어 있어도 좋고, 광축 수직 방향으로 비주기적인 간격을 두고 배치되어 있어도 좋다.
광로차 부여 구조는 광축을 중심으로 하는 동심원 형상의 복수의 윤대(輪帶)를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 광로차 부여 구조는 다양한 단면 형상(광축을 포함하는 면에서의 단면 형상)을 취할 수 있다. 가장 일반적인 광로차 부여 구조의 단면 형상으로서는, 도2의 (a)에 기재되는 바와 같은 광로차 부여 구조의 광축을 포함하는 단면 형상이 톱니 형상인 경우이다. 평면의 광학 소자에 광로차 부여 구조를 설치한 경우에 단면이 계단 형상으로 보이는 것도, 비구면 렌즈면 등에 동일한 광로차 부여 구조를 설치한 경우는 도2의 (a)와 같은 톱니 형상의 단면 형상이라 파악할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 말하는 톱니 형상의 단면 형상에는, 계단 형상의 단면 형상도 포함되는 것으로 한다. 본 명세서의 제1 광로차 부여 구조 및 제2 광로차 부여 구조는 그 단면 형상을 상이한 톱니 형상의 광로차 부여 구조를 중첩한 구조로 해도 좋다. 예를 들어, 도2의 (b)는 작은 톱니 형상의 구조와 굵은 톱니 형상의 구조를 중첩한 구조이다.
또한, 대물 광학 소자의 중앙 영역에 설치되는 제1 광로차 부여 구조와, 대물 광학 소자의 주변 영역에 설치되는 제2 광로차 부여 구조는, 대물 광학 소자의 서로 다른 광학면에 설치되어 있어도 좋지만, 동일한 광학면에 설치되는 것이 바람직하다. 동일한 광학면에 설치됨으로써 제조시의 편심 오차를 적게 하는 것이 가능해지므로 바람직하다. 또한, 제1 광로차 부여 구조 및 제2 광로차 부여 구조는 대물 광학 소자의 광 디스크측의 면보다도 대물 광학 소자의 광원측의 면에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자가 제3 광로차 부여 구조를 갖는 최주변 영역을 갖는 경우, 제3 광로차 부여 구조도 제1 광로차 부여 구조 및 제2 광로차 부여 구조와 동일한 광학면에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자가 제4 광로차 부여 구조를 갖는 경우는, 제1 광로차 부여 구조 및 제2 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 광학면과는 별도의 광학면에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 제4 광로차 부여 구조는 대물 광학 소자의 광 디스크측의 면에 설치되는 것이 바람직하다.
대물 광학 소자는, 대물 광학 소자의 제1 광로차 부여 구조가 설치된 중앙 영역을 통과하는 제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속을, 각각 집광 스폿을 형성하도록 집광한다. 바람직하게는, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 제1 광로차 부여 구조가 설치된 중앙 영역을 통과하는 제1 광속을, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 제1 광로차 부여 구조가 설치된 중앙 영역을 통과하는 제2 광속을, 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 제1 광로차 부여 구조가 설치된 중앙 영역을 통과하는 제3 광속을, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 제1 광 디스크의 보호 기판 두께 t1과 제2 광 디스크의 보호 기판 두께 t2가 상이한 경우, 제1 광로차 부여 구조는 제1 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속 및 제2 광속에 대해 제1 광 디스크의 보호 기판 두께 t1과 제2 광 디스크의 보호 기판 두께 t2의 차이에 의해 발생하는 구면 수차 및/또는 제1 광속과 제2 광속의 파장의 차이에 의해 발생하는 구면 수차를 보정하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 광로차 부여 구조는 제1 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속 및 제3 광속에 대해, 제1 광 디스크의 보호 기판 두께 t1과 제3 광 디스크의 보호 기판 두께 t3의 차이에 의해 발생하는 구면 수차 및/또는 제1 광속과 제3 광속의 파장의 차이에 의해 발생하는 구면 수차를 보정하는 것이 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자의 제1 광로차 부여 구조를 통과한 제3 광속에 의해, 제3 광속이 형성하는 스폿의 스폿 직경이 가장 작아지는 제1 베스트 포커스와, 제3 광속이 형성하는 스폿의 스폿 직경이 제1 베스트 포커스의 다음으로 작아지는 제2 베스트 포커스가 형성된다. 또한, 여기서 말하는 베스트 포커스라 함은, 빔 웨이스트(beam waist)가, 임의의 디포커스의 범위에서 극소로 되는 점을 가리키는 것으로 한다. 즉, 제3 광속에 의해 제1 베스트 포커스 및 제2 베스트 포커스가 형성된다고 하는 것은, 제3 광속에 있어서 임의의 디포커스의 범위에서 빔 웨이스트가 극소로 되는 점이 적어도 2점 존재한다고 하는 것이다. 또한, 제1 광로차 부여 구조를 통과한 제3 광속에 있어서, 광량이 최대로 되는 회절광이 제1 베스트 포커스를 형성하고, 광량이 다음으로 큰 회절광이 제2 베스트 포커스를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 베스트 포커스를 형성하는 회절광의 회절 효율의 쪽이 제2 베스트 포커스를 형성하는 회절광의 회절 효율보다도 크고, 그 차가 15 ％ 이상(바람직하게는 30 ％ 이상)인 경우에, 제3 광속에 있어서의 광 이용 효율을 향상 가능하다고 하는 본 발명의 효과가 보다 현저해진다.
또한, 제1 베스트 포커스에 있어서 제3 광속이 형성하는 스폿이 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되고, 제2 베스트 포커스에 있어서 제3 광속이 형성하는 스폿은 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되지 않는 것이 바람직하지만, 제1 베스트 포커스에 있어서 제3 광속이 형성하는 스폿이 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되지 않고, 제2 베스트 포커스에 있어서 제3 광속이 형성하는 스폿이 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되는 형태를 부정하는 것은 아니다. 또한, 제1 광로차 부여 구조가 대물 광학 소자의 광원측의 면에 설치되어 있는 경우, 제2 베스트 포커스는 제1 베스트 포커스에 비해 대물 광학 소자에 가까운 경우와, 먼 경우의 양쪽이 고려된다. 예를 들어, 제3 광속의 0차 회절광이 제2 베스트 포커스를 형성하는 경우는, 제2 베스트 포커스의 위치는 제3 광속의 1차 회절광에 의해 형성되는 제1 베스트 포커스에 비해 대물 광학 소자에 가까워진다. 한편, 제3 광속의 2차 회절광이 제2 베스트 포커스를 형성하는 경우는, 제2 베스트 포커스의 위치는 제3 광속의 1차 회절광에 의해 형성되는 제1 베스트 포커스에 비해 대물 광학 소자로부터 멀어진다.
또한, 제1 베스트 포커스와 제2 베스트 포커스는 하기의 조건식1을 만족시킨다.
[조건식 1]
Figure 112009001246602-PCT00014
단, f[㎜]는 제1 광로차 부여 구조를 통과하고, 제1 베스트 포커스를 형성하는 제3 광속의 초점 거리를 가리키고, L[㎜]은 제1 베스트 포커스와 제2 베스트 포커스 사이의 거리를 가리킨다.
또한, 하기의 조건식1'를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
[조건식 1']
Figure 112009001246602-PCT00015
더욱 바람직하게는, 하기의 조건식1"를 만족시키는 것이다.
[조건식 1"]
Figure 112009001246602-PCT00016
또한, L은 0.03 ㎜ 이상, 0.11 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, f는 1.8 ㎜ 이상, 3.0 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생시의 광 이용 효율을 향상시키면서, 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 충분한 광 이용 효율을 유지하기 위해서는 상기 조건식1, 조건식1' 또는 조건식1"를 만족시키는 것이 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 제2 광로차 부여 구조가 설치된 주변 영역을 통과하는 제1 광속 및 제2 광속을 각각 집광 스폿을 형성하도록 집광한다. 바람직하게는, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 제2 광로차 부여 구조가 설치된 주변 영역을 통과하는 제1 광속을, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 제2 광로차 부여 구조가 설치된 주변 영역을 통과하는 제2 광속을, 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 제1 광 디스크의 보호 기판 두께 t1과 제2 광 디스크의 보호 기판 두께 t2가 상이한 경우, 제2 광로차 부여 구조는 제2 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속 및 제2 광속에 대해 제1 광 디스크의 보호 기판 두께 t1과 제2 광 디스크의 보호 기판 두께 t2의 차이에 의해 발생하는 구면 수차 및/또는 제1 광속과 제2 광속 의 파장의 차이에 의해 발생하는 구면 수차를 보정하는 것이 바람직하다.
또한, 바람직한 형태로서 주변 영역을 통과한 제3 광속은 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되지 않는 형태를 들 수 있다. 주변 영역을 통과한 제3 광속이, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서 집광 스폿의 형성에 기여하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 대물 광학 소자의 제2 광로차 부여 구조가 설치된 주변 영역을 통과하는 제3 광속은, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서 플레어를 형성하는 것이 바람직하다. 도3에 도시하는 바와 같이, 대물 광학 소자를 통과한 제3 광속이 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 형성하는 스폿에 있어서, 광축측(또는 스폿 중심부)으로부터 외측을 향하는 순서로, 광량 밀도가 높은 스폿 중심부 SCN, 광량 밀도가 스폿 중심부보다 낮은 스폿 중간부 SMD, 광량 밀도가 스폿 중간부보다도 높고 스폿 중심부보다도 낮은 스폿 주변부 SOT를 갖는다. 스폿 중심부가 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생에 이용되고, 스폿 중간부 및 스폿 주변부는 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생에는 이용되지 않는다. 상기에 있어서, 이 스폿 주변부를 플레어라고 하고 있다. 즉, 대물 광학 소자의 주변 영역에 설치된 제2 광로차 부여 구조를 통과한 제3 광속은, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서 스폿 주변부를 형성한다. 또한, 여기서 말하는 제3 광속의 집광 스폿 또는 스폿은, 제1 베스트 포커스에 있어서의 스폿인 것이 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자를 통과한 제2 광속에 있어서도 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 형성하는 스폿이 스폿 중심부, 스폿 중간부, 스폿 주변부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 대물 광학 소자의 주변 영역에 제2 광로차 부여 구조를 설치함으로써, 대물 광학 소자의 주변 영역을 통과하는 제3 광속이, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서 플레어를 형성하는 구성으로 한 경우, 제1 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행하기 위해 제1 광속을 사용하고, 제1 파장이 설계 파장으로부터 변화되거나, 온도 변화가 발생하였을 때에 고차의 구면 수차가 크게 발생해 버린다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 여기서 말하는 고차의 구면 수차라 함은, 5차 이상이며 9차 이하인 구면 수차를 말한다. 그래서 제2 광로차 부여 구조가, 후술하는 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조를 갖도록 함으로써, 제1 광 디스크에 대해 제1 광속을 사용하고, 제1 파장이 설계 파장으로부터 변화되거나, 온도 변화가 발생한 경우에 있어서도 고차의 구면 수차를 저감할 수 있다. 특히 바람직하게는, 하기의 조건식2 및 조건식2'를 만족시키는 것이다. 더욱 바람직하게는, 하기의 조건식2"를 만족시키는 것이다.
[조건식 2]
Figure 112009001246602-PCT00017
[조건식 2']
Figure 112009001246602-PCT00018
[조건식 2"]
Figure 112009001246602-PCT00019
단, δSA5는 408 ㎚의 사용 파장으로부터 파장이 어긋난 λx의 파장의 광속을 이용하여 제1 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행할 때에 λx의 파장의 광속의 대물 광학 소자에 대한 배율이며 또한 3차 구면 수차(SA3)가 0이 되는 배율에 있어서 발생하는 5차 구면 수차를 가리키고, δSA7은 λx의 파장의 광속을 이용하여 제1 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행할 때에 λx의 파장의 광속의 대물 광학 소자에 대한 배율이며 또한 3차 구면 수차(SA3)가 0이 되는 배율에 있어서 발생하는 7차의 구면 수차를 가리키고, δSA9는 408 ㎚의 사용 파장으로부터 파장이 어긋난 λx의 파장의 광속을 이용하여 제1 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행할 때에 λx의 파장의 광속의 대물 광학 소자에 대한 배율이며 또한 3차 구면 수차(SA3)가 0이 되는 배율에 있어서 발생하는 9차 구면 수차를 가리키고, δλ는 408 ㎚와 λx ㎚의 차의 절대값을 가리킨다. 또한, δλ는 10 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 고차의 구면 수차를 저감하기 위해서는, 대물 광학 소자의 반경 방향의 광축으로부터의 거리를 횡축으로 하고, 제1 광속이 대물 광학 소자를 통과하였을 때에 대물 광학 소자에 의해 부여되는 광로차를 종축으로 한 그래프에 있어서, 대물 광학 소자의 제1 파장의 설계 파장으로부터 5 ㎚ 어긋난 파장에 있어서의 그래프가 불연속부를 갖고, 불연속부에 있어서의 광로차의 폭이 0 이상, 0.2 λ1 이하인 것이 바람직하다. 또한, 광로차의 폭이 0인 경우는 그래프가 불연속부를 갖지 않는다고 하는 것이다.
또한, 제2 광로차 부여 구조는 제2 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속 및 제2 광속에 대해 제1 광원 또는 제2 광원의 파장의 근소한 변동에 의해 발생하는 스페로크로마티즘(색 구면 수차)을 보정하는 것이 바람직하다. 파장의 근소한 변동이라 함은, ±10 ㎚ 이내의 변동을 가리킨다. 예를 들어, 제1 광속이 파장(λ1) 으로부터 ±5 ㎚ 변화하였을 때에, 제2 광로차 부여 구조에 의해 주변 영역을 통과한 제1 광속의 구면 수차의 변동을 보상하고, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 파면 수차의 변화량이 0.010 λ1rms 이상, 0.095 λ1rms 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 광속이 파장(λ2)으로부터 ±5 ㎚ 변화하였을 때에, 제2 광로차 부여 구조에 의해 주변 영역을 통과한 제2 광속의 구면 수차의 변동을 보상하고, 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 파면 수차의 변화량이 0.002 λ2rms 이상, 0.03 λ2rms 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 광원인 레이저의 파장의 제조 오차나 개체차에 의한 파장의 변동에 기인하는 수차를 보정할 수 있다.
제2 광로차 부여 구조는, 제2 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속 및 제2 광속에 대해 대물 광학 소자의 온도 변화에 의해 발생하는 구면 수차도 보정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 대물 광학 소자의 온도가 ±30 ℃ 변화하였을 때에, 제2 광로차 부여 구조에 의해 주변 영역을 통과한 제1 광속 또는 제2 광속의 구면 수차의 변동을 보상하고, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 파면 수차의 변화량이 0.010 λ1rms 이상, O.095 λ1rms 이하로 되도록 하고, 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 파면 수차의 변화량이 0.002 λ2rms 이상, 0.03 λ2rms 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다.
대물 광학 소자가 최주변 영역을 갖는 경우, 대물 광학 소자는 대물 광학 소자의 최주변 영역을 통과하는 제1 광속을, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광한다. 또한, 최주변 영역을 통과한 제1 광속에 있어서, 제1 광 디스크의 기록 및/또는 재생시에 그 구면 수차가 보정되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 바람직한 형태로서 최주변 영역을 통과한 제2 광속은 제2 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되지 않고, 최주변 영역을 통과한 제3 광속은 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생에 이용되지 않는 형태를 들 수 있다. 최주변 영역을 통과한 제2 광속 및 제3 광속이, 각각 제2 광 디스크 및 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 집광 스폿의 형성에 기여하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 대물 광학 소자가 최주변 영역을 갖는 경우, 대물 광학 소자의 최주변 영역을 통과하는 제3 광속은, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서 플레어를 형성하는 것이 바람직하다. 환언하면, 대물 광학 소자의 최주변 영역을 통과한 제3 광속은, 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에서 스폿 주변부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자가 최주변 영역을 갖는 경우, 대물 광학 소자의 최주변 영역을 통과하는 제2 광속은, 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에서 플레어를 형성하는 것이 바람직하다. 환언하면, 대물 광학 소자의 최주변 영역을 통과한 제2 광속은, 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에서 스폿 주변부를 형성하는 것이 바람직하다.
최주변 영역이 제3 광로차 부여 구조를 갖는 경우, 제3 광로차 부여 구조가 제3 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속에 대해, 제1 광원의 파장의 근소한 변동에 의해 발생하는 스페로크로마티즘(색 구면 수차)을 보정하도록 해도 좋다. 파장의 근소한 변동이라 함은, ±10 ㎚ 이내의 변동을 가리킨다. 예를 들어, 제1 광속이 파장(λ1)으로부터 ±5 ㎚ 변화하였을 때에, 제3 광로차 부여 구조에 의해 최주 변 영역을 통과한 제1 광속의 구면 수차의 변동을 보상하고, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 파면 수차의 변화량이 0.010 λ1rms 이상, 0.095 λ1rms 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다.
제3 광로차 부여 구조는, 제3 광로차 부여 구조를 통과한 제1 광속에 대해 대물 광학 소자의 온도 변화에 의해 발생하는 구면 수차도 보정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 대물 광학 소자의 온도가 ±30 ℃ 변화하였을 때에, 제3 광로차 부여 구조에 의해 최주변 영역을 통과한 제1 광속의 구면 수차의 변동을 보상하고, 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에서의 파면 수차의 변화량이 0.010 λ1rms 이상, 0.095 λ1rms 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조인 것이 바람직하다.
제1 기초 구조는, 제1 기초 구조를 통과한 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 제1 기초 구조는, 제1 기초 구조를 통과한 제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속의 회절각을 각각 다르게 하는 광로차 부여 구조인 것이 바람직하다. 또한, 제1 기초 구조의 광축 방향의 단차량은, 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 1파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 0.6파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 0.5파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다.
또한, 온도 변화를 기초로 하여 발생하는 구면 수차를 보정하는 목적, 색 수차를 보정하는 목적 및/또는 모든 광 디스크의 기록 및/또는 재생시에 평행광 또는 대략 평행광을 대물 광학 소자에 입사시키는 목적에서, 제1 기초 구조에 제3 기초 구조 또는 제5 기초 구조를 겹친 구조를 제1 광로차 부여 구조로 해도 좋다.
제3 기초 구조는, 제3 기초 구조를 통과한 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 제3 기초 구조는, 제3 기초 구조를 통과한 제2 광속의 회절각을 제1 광속 및 제3 광속의 회절각과 다르게 하는 광로차 부여 구조인 것이 바람직하다. 또한, 제3 기초 구조의 광축 방향의 단차량은 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 2파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 1.2파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 1파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다. 제5 기초 구조는, 제5 기초 구조를 통과한 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 제5 기초 구조의 광축 방향의 단차량은, 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 10파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 6파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 5파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다.
또한, 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이다.
소정의 기초 구조라 함은, 소정의 기초 구조를 통과한 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 또한, x와 y는 하기의 조건식8을 만족시킨다.
[조건식 8]
Figure 112009001246602-PCT00020
단, x는 0 이외의 정수를 가리키고, y는 0 이외의 정수를 가리키고, n1은 대물 광학 소자의 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고, n2는 대물 광학 소자의 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킨다.
상기 조건식8을 만족시키는 기초 구조로서는, 예를 들어 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 전술한 제5 기초 구조 등을 들 수 있다.
제2 기초 구조는, 제2 기초 구조를 통과한 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 또한, 제3 광속에 있어서 3차 회절광량의 쪽이, 2차 회절광량보다도 약간 큰 것이 바람직하다. 제2 기초 구조의 광축 방향의 단차량은 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 5파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 3파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 2.5파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다. 제4 기초 구조는, 제4 기초 구조를 통과한 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 또한, 제3 광속에 있어서 2차 회절광량의 쪽이, 1차 회절광량보다도 약간 큰 것이 바람직하다. 또한, 제4 기초 구조의 광축 방향의 단차량은 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 3파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 1.9파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 1.6파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다. 또한, 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 및 제5 기초 구조(특히 제2 기초 구조 및 제5 기초 구조)는 온도가 상승하여, 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원의 파장이 연신되었을 때에 구면 수차를 언더로 하는 기능을 갖고 있고, 이에 의해 온도 상승시의 플라스틱의 굴절률 저하에 수반되는 구면 수차의 오버를 보상할 수 있어, 양호한 구면 수차를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 제5 기초 구조에 비해 제2 기초 구조의 쪽이 단차의 깊이를 얕게 할 수 있다. 또한, 제2 광로차 부여 구조의 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조는, 다른 기초 구조와 상이한 모(母) 비구면(베이스면)에 설치되어 있어도 좋다. 또한, 제2 광로차 부여 구조의 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조는, 입사한 광속에 대해 상술한 광로차를 부여하면서 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조가, 가능한 한 입사한 광속의 방향에 영향을 미치지 않도록 설정된 모 비구면 (베이스면)에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제2 광로차 부여 구조의 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조는, 광축과 직교하는 방향으로 광축으로부터 이격됨에 따라 광학 소자의 내측으로 들어가고, 어느 곳을 경계로 광축으로부터 이격됨에 따라서 광학 소자의 외측을 향하는 구조인 것이 바람직하다(즉, 점점 깊어져 가고, 어느 곳을 경계로 얕아지는 구조인 것이 바람직함).
또한, 바람직하게는 하기의 조건식8'를 만족시키는 것이다.
[조건식 8']
Figure 112009001246602-PCT00021
상기 조건식8'를 만족시키는 기초 구조로서는, 예를 들어 제2 기초 구조 또는 제5 기초 구조 등을 들 수 있다. 또한, 제4 기초 구조는 조건식8'를 만족시키지 않는다.
또한, 제2 광로차 부여 구조는 전술한 소정의 기초 구조에 다른 기초 구조를 중첩시킨 구조인 것이 바람직하고, 다른 기초 구조로서는 전술한 제3 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 제6 기초 구조 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 제6 기초 구조는, 제6 기초 구조를 통과한 제1 광속의 0차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 0차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 제6 기초 구조는, 4단의 작은 계단 형상 구조를 복수 갖는 구조인 것이 바람직하고, 작은 계단 형상 구조의 1단의 광축 방향의 단 차량은, 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 2파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 1.2파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 1파장분의 광로차를 부여하는 단차량이며, 4단의 작은 계단 형상 구조 전체적으로는 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 8파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 5파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 4파장분의 광로차를 부여하는 구조로 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 색 수차를 보정하는 목적 및/또는 모든 광 디스크의 기록 및/또는 재생시에 평행광 또는 대략 평행광을 대물 광학 소자에 입사시키는 목적에서, 제2 광로차 부여 구조에, 또한 제3 기초 구조를 중첩시켜도 좋다.
또한, 대물 광학 소자가 플라스틱 렌즈인 경우, 제3 광로차 부여 구조를 갖는 최주변 영역을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 제3 광로차 부여 구조는 적어도 전술한 제1 기초 구조, 제2 기초 구조, 제3 기초 구조, 제4 기초 구조, 제5 기초 구조 또는 제8 기초 구조 중 어느 하나를 갖는 구조인 것이 바람직하다. 제8 기초 구조는, 제8 기초 구조를 통과한 제1 광속의 4차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 또한, 제8 기초 구조의 광축 방향의 단차량은, 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 4파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 2.5파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 2파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다. 또 한, 제2 광로차 부여 구조가 제3 기초 구조를 갖는 경우, 제3 광로차 부여 구조는 제1 기초 구조, 제2 기초 구조, 제4 기초 구조, 제5 기초 구조 또는 제8 기초 구조를 갖는 것이 바람직하다. 한편, 제2 광로차 부여 구조가 제4 기초 구조를 갖는 경우, 제3 광로차 부여 구조는 제1 기초 구조, 제2 기초 구조, 제3 기초 구조, 제5 기초 구조 또는 제8 기초 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제조상의 관점에서는 제2 기초 구조가 제조하기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한, 온도 변화나 파장 변화에 수반되는 회절 효율이나 광 이용 효율의 변화폭을 보다 작게 억제한다고 하는 관점에서는 제3 기초 구조나 제4 기초 구조가 바람직하지만, 특히 제4 기초 구조에 있어서는 투과율이 약간 저하되어 버린다. 따라서, 목적에 따라서 제3 광로차 부여 구조의 기초 구조를 선택할 수 있다.
대물 광학 소자가 유리 렌즈나 어서멀 수지로 이루어지는 렌즈인 경우, 굴절면인 최주변 영역을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제1 광로차 부여 구조, 제2 광로차 부여 구조 및 제3 광로차 부여 구조는 각각 복수의 영역으로 나누어지고, 각 영역마다 상이한 기초 구조로 이루어지도록 해도 좋다. 특히, 제2 광로차 부여 구조 및 제3 광로차 부여 구조는 복수의 영역으로 나누어지고, 각 영역마다 상이한 기초 구조로 이루어지도록 해도 좋다. 예를 들어, 제2 광로차 부여 구조를 광축에 가까운 측인 내측 영역과 그 외측인 외측 영역으로 나누고, 내측 영역은 제2 기초 구조와 제3 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하고, 외측 영역은 제2 기초 구조와 제3 기초 구조에 부가하여, 후술하는 제7 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하도록 해도 좋다.
또한, 금형의 제조를 용이하게 하거나, 금형의 전사성을 양호하게 하는 관점에서는 단차의 피치폭은 지나치게 작지 않은 쪽이 바람직하다. 따라서, 복수의 기초 구조를 겹쳐 기초로 되는 광로차 부여 구조를 설계하였을 때에, 피치폭이 5 ㎛ 이하인 윤대가 발생하는 경우, 그러한 피치폭이 5 ㎛ 이하인 윤대를 제거하여 최종적인 광로차 부여 구조를 얻는 것이 바람직하다. 피치폭이 5 ㎛ 이하인 윤대가 볼록 형상인 경우는 윤대를 깎음으로써 제거하면 좋고, 피치폭이 5 ㎛ 이하인 윤대가 오목 형상인 경우는 윤대를 메움으로써 제거하면 좋다.
따라서, 적어도 제1 광로차 부여 구조의 피치폭은 모두 5 ㎛보다 큰 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제1 광로차 부여 구조, 제2 광로차 부여 구조 및 제3 광로차 부여 구조의 모든 피치폭이 5 ㎛보다 큰 것이다.
또한, 단차량은 지나치게 크지 않은 쪽이 바람직하다. 기초 구조를 복수 겹쳐 얻은 기초로 되는 광로차 부여 구조가 있는 윤대의 단차량이 기준값보다 높은 경우, 윤대의 단차량을 10·λB/(n-1)(㎛)만큼 낮게 함으로써, 광학 성능에 영향을 미치지 않고 지나치게 큰 단차량을 줄이는 것이 가능해진다. 또한, 기준값으로서는 임의의 값을 설정할 수 있지만, 10·λB/(n-1)(㎛)를 기준값으로 하는 것이 바람직하다. λB는 제1 광속의 설계 파장(㎛)을 나타낸다. n은 파장(λB)에 있어서의 광학 소자의 굴절률을 나타낸다.
또한, 피치폭이라 함은 광축과 직교 방향의 하나의 윤대의 폭을 말한다. 또한, 단차량이라 함은 광축 방향의 윤대의 단차의 깊이를 말한다.
또한, 가늘고 긴 윤대가 적은 쪽이 제조상 바람직하다고 하는 관점에서, 제1 광로차 부여 구조의 모든 윤대에 있어서, (단차량/피치폭)의 값이 1 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.8 이하인 것이다. 더욱 바람직하게는, 모든 광로차 부여 구조의 모든 윤대에 있어서, (단차량/피치폭)의 값이 1 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.8 이하인 것이다.
제1 광 디스크에 대해 정보를 재생 및/또는 기록하기 위해 필요한 대물 광학 소자의 이미지측 개구수를 NA1로 하고, 제2 광 디스크에 대해 정보를 재생 및/또는 기록하기 위해 필요한 대물 광학 소자의 이미지측 개구수를 NA2(NA1 ≥ NA2)로 하고, 제3 광 디스크에 대해 정보를 재생 및/또는 기록하기 위해 필요한 대물 광학 소자의 이미지측 개구수를 NA3(NA2 > NA3)으로 한다. NA1은 0.8 이상, 0.9 이하인 것이나, 또는 0.55 이상, 0.7 이하인 것이 바람직하다. 특히 NA1은 0.85인 것이 바람직하다. NA2는 0.55 이상, 0.7 이하인 것이 바람직하다. 특히 NA2는 0.60인 것이 바람직하다. 또한, NA3은 0.4 이상, 0.55 이하인 것이 바람직하다. 특히 NA3은 0.45 또는 0.53인 것이 바람직하다.
대물 광학 소자의 중앙 영역과 주변 영역의 경계는, 제3 광속의 사용시에 있어서 0.9·NA3 이상, 1.2·NA3 이하(보다 바람직하게는, 0.95·NA3 이상, 1.15·NA3 이하)의 범위에 상당하는 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 대물 광학 소자의 중앙 영역과 주변 영역의 경계가, NA3에 상당하는 부분에 형성되어 있는 것이다. 또한, 대물 광학 소자의 주변 영역과 최주변 영역의 경계는, 제2 광속의 사용시에 있어서 0.9·NA2 이상, 1.2·NA2 이하(보다 바람직하게는, 0.95·NA2 이상, 1.15·NA2 이하)의 범위에 상당하는 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 대물 광학 소자의 주변 영역과 최주변 영역의 경계가, NA2에 상당하는 부분에 형성되어 있는 것이다. 대물 광학 소자의 최외주의 외측의 경계는, 제1 광속의 사용시에 있어서 0.9·NA1 이상, 1.2·NA1 이하(보다 바람직하게는, 0.95·NA1 이상, 1.15·NA1 이하)의 범위에 상당하는 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 대물 광학 소자의 최외주의 외측의 경계가, NA1에 상당하는 부분에 형성되어 있는 것이다.
대물 광학 소자를 통과한 제3 광속을 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 경우에, 구면 수차가 적어도 1군데의 불연속부를 갖는 것이 바람직하다. 그 경우, 불연속부는 제3 광속의 사용시에 있어서 0.9·NA3 이상, 1.2·NA3 이하(보다 바람직하게는, 0.95·NA3 이상, 1.15·NA3 이하)의 범위에 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 대물 광학 소자를 통과한 제2 광속을 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 경우에도, 구면 수차가 적어도 1군데의 불연속부를 갖는 것이 바람직하다. 그 경우, 불연속부는 제2 광속의 사용시에 있어서, 0.9·NA2 이상, 1.2·NA2 이하(보다 바람직하게는, 0.95·NA2 이상, 1.1·NA2 이하)의 범위에 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 구면 수차가 연속되어 있어 불연속부를 갖지 않는 경우이며, 대물 광학 소자를 통과한 제3 광속을 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 경우에, NA2에서는 세로 구면 수차의 절대값이 0.03 ㎛ 이상이며, NA3에서는 세로 구면 수차의 절대값이 0.02 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, NA2에서는 세로 구면 수차의 절대값이 0.08 ㎛ 이상이며, NA3에서는 세로 구면 수차의 절대값 이 0.01 ㎛ 이하이다. 또한, 대물 광학 소자를 통과한 제2 광속을 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광하는 경우에, NA1에서는 세로 구면 수차의 절대값이 0.03 ㎛ 이상이며, NA2에서는 세로 구면 수차의 절대값이 0.005 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 회절 효율은 회절 구조의 윤대 깊이에 의존하기 때문에, 광 픽업 장치의 용도에 따라서 중앙 영역의 각 파장에 대한 회절 효율을 적절하게 설정 가능하다. 예를 들어, 제1 광 디스크에 대해 기록 및 재생을 행하고, 제2, 제3 광 디스크에 대해 재생만 행하는 광 픽업 장치의 경우에는, 중앙 영역 및/또는 주변 영역의 회절 효율은 제1 광속 중시로 하는 것이 바람직하다. 한편, 제1 광 디스크에 대해 재생만을 행하고, 제2, 제3 광 디스크에 대해 기록 및 재생을 행하는 광 픽업 장치의 경우에는, 중앙 영역의 회절 효율은 제2, 제3 광속 중시로 하고, 주변 영역의 회절 효율은 제2 광속 중시로 하는 것이 바람직하다.
어떠한 경우라도, 하기 조건식14를 만족시키도록 함으로써, 각 영역의 면적 가중 평균에 의해 계산되는 제1 광속의 광 이용 효율을 높게 확보하는 것이 가능해진다.
[조건식 14]
Figure 112009001246602-PCT00022
단, η11은 중앙 영역에 있어서의 제1 광속의 광 이용 효율을 나타내고, η21은 주변 영역에 있어서의 제1 광속의 광 이용 효율을 나타낸다. 또한, 중앙 영 역의 광 이용 효율을 제2, 제3 파장의 광속 중시로 한 경우에는, 중앙 영역의 제1 광속의 광 이용 효율은 낮아지지만, 제1 광 디스크의 개구수가 제3 광 디스크의 개구수에 비해 큰 경우에는, 제1 광속의 유효 직경 전체에서 생각하면 중앙 영역의 광 이용 효율 저하는 그다지 큰 영향을 미치지 않는다.
또한, 하기의 조건식3을 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 3]
Figure 112009001246602-PCT00023
단, η13은 중앙 영역에 있어서의 제3 광속의 광 이용 효율을 나타낸다.
또한, 본 명세서에 있어서의 광 이용 효율이라 함은, 이하와 같이 정의할 수 있다. 제1 광로차 부여 구조 및 제2 광로차 부여 구조(및 제3 광로차 부여 구조)가 형성된 대물 광학 소자이며, 측정 대상 이외의 영역에 입사하는 광속을 차단한 경우에, 측정에 이용하는 광속에 대응하는 광 디스크의 정보 기록면 상에 형성된 집광 스폿의 에어리 디스크(Airy's disk) 중의 광량을 A로 하고, 동일한 재료로 형성되고 또한 동일한 초점 거리, 축상 두께, 개구수, 파면 수차를 갖고, 제1 광로차 부여 구조, 제2 광로차 부여 구조 및 제3 광로차 부여 구조가 형성되지 않는 대물 광학 소자이며, 측정 대상 이외의 영역에 입사하는 광속을 차단한 경우에, 측정에 이용하는 광속에 대응하는 광 디스크의 정보 기록면 상에 형성된 집광 스폿의 에어리 디스크 중의 광량을 B로 하였을 때, A/B에 의해 산출하는 것으로 한다. 또한, 여기서 말하는 에어리 디스크라 함은, 집광 스폿의 광축을 중심으로 하는 반경 r' 의 원을 말한다. r' = 0.61·λ/NA로 나타내어진다.
또한, 제3 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 행할 때의 광 이용 효율을 향상시키면서, 제1 광 디스크 및 제2 광 디스크의 기록 및/또는 재생을 양호하게 행할 수 있도록 하기 위해서는, 브레이즈 파장이, 제1 파장과 제2 파장 사이의 파장으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 405 ㎚ 이상, 600 ㎚ 이하로 하는 것이다.
또한, 제1 광로차 부여 구조를 통과한 제3 광속에 있어서, 최대의 광량이 되는 회절 차수의 회절광의 광량과, 다음으로 큰 광량이 되는 회절 차수의 회절광의 광량의 차, 즉 제1 베스트 포커스를 형성하는 회절광의 광량과, 제2 베스트 포커스를 형성하는 회절광의 광량의 차가 15 ％ 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 30 ％ 이상이다.
제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속은, 평행광으로서 대물 광학 소자에 입사해도 좋고, 발산광 혹은 수렴광으로서 대물 광학 소자에 입사해도 좋다. 바람직하게는, 제1 광속의 대물 광학 소자에의 입사 광속의 배율 m1이, 하기의 조건식4를 만족시키는 것이다.
[조건식 4]
Figure 112009001246602-PCT00024
한편, 제1 광속을 발산광으로서 대물 광학 소자에 입사하는 경우, 제1 광속이 대물 광학 소자에 입사할 때의 대물 광학 소자의 배율 m1이, 하기의 조건식4'를 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 4']
Figure 112009001246602-PCT00025
또한, 제2 광속을 평행광 또는 대략 평행광으로서 대물 광학 소자에 입사시키는 경우, 제2 광속의 대물 광학 소자에의 입사 광속의 배율 m2가, 하기의 조건식5를 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 5]
Figure 112009001246602-PCT00026
한편, 제2 광속을 발산광으로서 대물 광학 소자에 입사시키는 경우, 제2 광속의 대물 광학 소자에의 입사 광속의 배율 m2가, 하기의 조건식5'를 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 5']
Figure 112009001246602-PCT00027
또한, 제3 광속을 평행광 또는 대략 평행광으로서 대물 광학 소자에 입사시키는 경우, 제3 광속의 대물 광학 소자에의 입사 광속의 배율 m3이, 하기의 조건식6을 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 6]
Figure 112009001246602-PCT00028
상기 조건식6을 만족시키는 경우, 즉 제3 광속을 평행광 또는 대략 평행광으 로서 대물 광학 소자에 입사시키는 경우는, 대물 광학 소자가 제4 광로차 부여 구조를 갖는 것이 바람직하다. 대물 광학 소자에 제4 광로차 부여 구조를 설치하는 경우는, 제1 광로차 부여 구조 및 제2 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 광학면과는 별도의 광학면에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 제4 광로차 부여 구조는 대물 광학 소자의 광 디스크측의 면에 설치되는 것이 바람직하다. 제4 광로차 부여 구조는 색 수차를 보정하는 구조인 것이 바람직하다. 또한, 제4 광로차 부여 구조는 제2 기초 구조, 제3 기초 구조, 제5 기초 구조 또는 제6 기초 구조 중 어느 하나를 갖는 구조인 것이 바람직하다. 또한, 제4 광로차 부여 구조가 제3 기초 구조를 갖는 경우는, 제1 광속 및 제2 광속에 대해 제1 광 디스크의 보호 기판 두께 t1과 제2 광 디스크의 보호 기판 두께 t2의 차이에 의해 발생하는 구면 수차의 보정의 기능도 제4 광로차 부여 구조가 가질 수 있고, 당해 기능을 제2 광로차 부여 구조와 서로 나눌 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상기 조건식6을 만족시키는 경우, 제4 광로차 부여 구조를 설치하는 대신에 제1 광로차 부여 구조, 제2 광로차 부여 구조 및 제3 광로차 부여 구조 중 적어도 하나(바람직하게는 2개, 보다 바람직하게는 전부)에 색 수차 보정 등의 기능을 갖는 기초 구조를 겹치도록(중첩하도록) 해도 좋다. 예를 들어, 제1 광로차 부여 구조, 제2 광로차 부여 구조 및 제3 광로차 부여 구조 중 적어도 하나에, 제2 기초 구조, 제3 기초 구조, 제5 기초 구조 또는 제6 기초 구조 중 어느 하나를 겹치는 구조로 해도 좋다. 특히, 상기 조건식4, 조건식5 및 조건식6을 만족시키는 경우, 특히 제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속 전부를 평행광으로서 대물 광학 소자 에 입사시키는 경우이며 제4 광로차 부여 구조를 대물 광학 소자에 설치하지 않는 경우는, 제1 광로차 부여 구조에 제3 기초 구조를 중첩하는 것이 바람직하다.
한편, 제3 광속을 발산광으로서 대물 광학 소자에 입사시키는 경우, 제3 광속의 대물 광학 소자로의 입사 광속의 배율 m3이, 하기의 조건식7을 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 7]
Figure 112009001246602-PCT00029
또한, 대물 광학 소자가 플라스틱 렌즈를 갖는 경우, 온도 특성을 양호하게 유지하는 것이 바람직하다. 그 경우, 하기의 조건식16을 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, 파장 특성과 온도 특성에서 양호한 밸런스를 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 만족시키기 위해, 하기의 조건식16 및 조건식17을 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 16]
Figure 112009001246602-PCT00030
[조건식 17]
Figure 112009001246602-PCT00031
단, δSAT1은 사용 파장(이 경우, 온도 변화에 수반되는 파장 변동이 없는 것으로 함)에 있어서의 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때의 대물 광학 소자 의 δSA3/δT(3차 구면 수차의 온도 변화율)를 나타낸다. 사용 파장이라 함은, 대물 광학 소자를 갖는 광 픽업 장치에서 사용되고 있는 광원의 파장을 말한다. 바람직하게는, 사용 파장은 400 ㎚ 이상, 415 ㎚ 이하의 범위의 파장이며, 대물 광학 소자를 통해 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 수 있는 파장이다. 사용 파장을 상술한 바와 같이 설정할 수 없는 경우는, 408 ㎚를 사용 파장으로 하여 대물 광학 소자의 δSAT1 및 후술하는 δSAT2, δSAT3을 구해도 좋다. 또한, WFE는 3차 구면 수차가 파면 수차로 표현되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, δSAλ는 사용 파장에 있어서의 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때의 대물 광학 소자의 δSA3/δλ(3차 구면 수차의 파장 변화율)를 나타낸다. 또한, 환경 온도는 실온인 것이 바람직하다. 실온이라 함은, 10 ℃ 이상, 40 ℃ 이하이며, 바람직하게는 25 ℃이다. f'는 파장(λ1)의 광속(바람직하게는 파장 408 ㎚)에 있어서의 대물 광학 소자의 초점 거리를 가리킨다.
다시 말하면, 온도 변화에 의한 대물 광학 소자의 구면 수차 변화에 부가하여, 온도 변화에 수반되는 광원의 파장 변화를 고려하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이하의 조건식18을 만족시키는 것이다.
[조건식 18]
Figure 112009001246602-PCT00032
단, δSAT2는 온도 변화에 수반되는 파장 변동이 0.05 ㎚/℃인 광원에 있어서, 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때의 대물 광학 소자의 δSA3/δT를 가 리킨다.
보다 바람직하게는, 하기의 조건식18'를 만족시키는 것이다.
[조건식 18']
Figure 112009001246602-PCT00033
또한, 광 픽업 장치의 집광 광학계가 콜리메이트 렌즈 등의 커플링 렌즈를 갖고, 그 커플링 렌즈가 플라스틱 렌즈인 경우, 이하의 조건식19를 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 19]
Figure 112009001246602-PCT00034
단, δSAT3은 온도 변화에 수반되는 파장 변동이 0.05 ㎚/℃인 광원에 있어서, 고밀도 광 디스크의 정보의 기록/재생을 행할 때의 커플링 렌즈와 대물 광학 소자를 포함한 광학계 전체의 δSA3/δT를 가리킨다.
또한, 제3 광 디스크를 이용할 때의 대물 광학 소자의 워킹 디스턴스(WD)는 0.15 ㎜ 이상, 1.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 0.2 ㎜ 이상, 0.4 ㎜ 이하이다. 다음에, 제2 광 디스크를 이용할 때의 대물 광학 소자의 WD는 0.3 ㎜ 이상, 0.7 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제1 광 디스크를 이용할 때의 대물 광학 소자의 WD는 0.4 ㎜ 이상, 0.9 ㎜ 이하(t1 < t2인 경우는, 0.6 ㎜ 이상, 0.9 ㎜ 이하가 바람직함)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 WD를 조금이라도 늘이기 위해, 대물 광학 소자가 단옥 렌즈인 경우, 당해 렌즈의 축상 두께는 가능한 한 얇은 쪽이 바람직하다. 한편, 지나치게 얇게 하면, 렌즈가 플라스틱 렌즈인 경우, 온도 변화의 영향이 지나치게 커져 버려 바람직하지 않다. 그래서 이하의 조건식15를 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 15]
Figure 112009001246602-PCT00035
단, T(㎜)는 대물 광학 소자의 축상 두께를 나타내고, f(㎜)는 제3 광속에 있어서의 대물 광학 소자의 초점 거리를 나타낸다. 또한, 대물 광학 소자의 축상 두께는 2.31 ㎜ 이상, 2.61 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
대물 광학 소자의 입사 동공 직경은, 제1 광 디스크를 이용할 때에 φ2.8 ㎜ 이상, φ4.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
또한, CD 등의 제3 광 디스크의 트랙킹을 행할 때에 트랙킹용 센서에 중앙 영역을 통과한 불필요광이 미치는 영향을 가능한 한 저감한다고 하는 관점에서는, 이하의 조건식1"를 만족시키는 것이 바람직하다.
[조건식 1"]
Figure 112009001246602-PCT00036
보다 바람직하게는, 이하의 조건식1'"를 만족시키는 것이다.
[조건식 1'"]
Figure 112009001246602-PCT00037
그러나 상기한 바와 같이 제1 베스트 포커스와 제2 베스트 포커스와의 거리를 이격시키면, 제3 광 디스크의 기록/재생시에, 주변 영역을 통과한 제3 광속도 수광 소자에 입사되어 버려 기록/재생의 정확성에 영향을 미칠 가능성이 발생한다. 당해 영향을 미칠 가능성을 저감하기 위해, 상기한 조건식 1"를 만족시키는 경우는, 1) 주변 영역 및/또는 최주변 영역에 제3 광속을 플레어로서 보다 멀리 퍼뜨리기 위한 구조를 설치하거나, 2) 개구 제한 소자를 설치하는 것이 바람직하다.
우선, 1)의 주변 영역 및/또는 최주변 영역에 제3 광속을 플레어로서 보다 퍼뜨리기 위한 구조를 설치하는 것에 대해 설명한다.
제3 광 디스크의 기록/재생에 있어서, 주변 영역 및/또는 최주변 영역을 통과하는 제3 광속의 바람직한 상태에 대해 우선 설명한다. 제3 광 디스크의 기록/재생을 상정한 경우, 종축을 광축에 직교하는 방향에서의 광축으로부터의 높이로 하고, 횡축을 디포커스량으로 한 제3 광속의 세로 구면 수차도에 있어서, 대물 광학 소자의 중앙 영역을 통과한 제3 광속의 디포커스량과, 주변 영역 및/또는 최주변 영역을 통과한 제3 광속의 디포커스량의 차의 절대값이 크면 바람직한 상황이라고 할 수 있다. 그래서 상기한 조건식1"를 만족시키는 경우이며, 제3 광 디스크의 기록/재생을 상정한 세로 구면 수차도에 있어서, 대물 광학 소자의 중앙 영역을 통과한 제3 광속의 디포커스량과, 주변 영역 및/또는 최주변 영역을 통과한 제3 광속의 디포커스량에 있어서의 차의 절대값의 최소값이 10 ㎛ 이하인 경우는 이하와 같이 하는 것이 바람직하다. 디포커스량의 차가 10 ㎛ 이하로 되어 있는 광축 높이의 부분에 제3 광속을 플레어로서 보다 크게 퍼뜨리는 광로차 부여 구조를 설치하 고, 대물 광학 소자의 중앙 영역을 통과한 제3 광속의 디포커스량과, 주변 영역 및/또는 최주변 영역을 통과한 제3 광속의 디포커스량과에 있어서의 차의 최소값을 10 ㎛보다 크게 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기의 조건식1"를 만족시키는 경우의 세로 구면 수차도에 있어서, 대물 광학 소자의 중앙 영역(제3 광 디스크의 필요 개구수 이하의 영역으로 해도 좋음)을 통과한 제3 광속의 디포커스량과, 주변 영역 및/또는 최주변 영역(제3 광 디스크의 필요 개구수 이상의 영역으로 해도 좋음)을 통과한 제3 광속의 디포커스량에 있어서의 차의 절대값의 최소값이 10 ㎛보다 큰 것이 바람직하다. 바람직하게는, 15 ㎛보다 큰 것이다.
또한, 조건식1"를 만족시키는 경우, 제2 광로차 부여 구조 및/또는 제3 광로차 부여 구조는, 적어도 그 일부의 영역에 있어서, 다른 기초 구조에 부가하여 제3 광속을 플레어로서 보다 크게 퍼뜨리는 구조로서 제7 기초 구조를 갖는 것이 바람직하다. 제7 기초 구조는, 제7 기초 구조를 통과한 제1 광속의 0차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 0차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 ±1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이다. 또한, 제7 기초 구조의 광축 방향의 단차량은, 제1 광속에 대해 제1 파장의 대략 5파장분의 광로차를 부여하고, 제2 광속에 대해 제2 파장의 대략 3파장분의 광로차를 부여하고, 제3 광속에 대해 제3 파장의 대략 2.5파장분의 광로차를 부여하는 단차량인 것이 바람직하다. 또한, 제7 기초 구조의 형상은 1단의 요철을 반복하는 바이너리형의 형상인 것이 바람직하다. 일례로서는, 제2 광로차 부여 구조의 광축에 가까운 쪽인 내측 영역 을 제2 기초 구조와 제3 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하고, 제2 광로차 부여 구조의 내측 영역보다도 광축으로부터 이격된 외측 영역을 제2 기초 구조, 제3 기초 구조 및 제7 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하는 것을 들 수 있다. 특히 앞의 단락에서 서술한 바와 같은 광축 높이의 부분에 제7 기초 구조를 설치하는 것이 바람직하다. 대부분의 경우에 있어서, 주변 영역의 광축으로부터 이격된 측에 제7 기초 구조를 설치하고, 최주변 영역의 광축에 가까운 측에 제7 기초 구조를 설치하는 것이 바람직하다.
다음에, 제2 광 디스크의 기록/재생에 있어서, 최주변 영역을 통과하는 제2 광속의 바람직한 상태에 대해 설명한다. 제2 광 디스크의 기록/재생을 상정한 경우, 세로 구면 수차도에 있어서, 대물 광학 소자의 중앙 영역 및 주변 영역을 통과한 제2 광속의 디포커스량과, 최주변 영역을 통과한 제2 광속의 디포커스량과의 차의 절대값이 크면 바람직한 상황이라 할 수 있다. 그래서 상기한 조건식1"를 만족시키는 경우이며, 제2 광 디스크의 기록/재생을 상정한 세로 구면 수차도에 있어서, 대물 광학 소자의 중앙 영역 및 주변 영역을 통과한 제2 광속의 디포커스량과, 최주변 영역을 통과한 제2 광속의 디포커스량에 있어서의 차의 절대값의 최소값이 10 ㎛ 이하인 경우는 이하와 같이 하는 것이 바람직하다. 디포커스량의 차가 10 ㎛ 이하로 되어 있는 광축 높이의 부분에 제2 광속을 플레어로서 보다 크게 퍼뜨리는 광로차 부여 구조를 설치하고, 대물 광학 소자의 중앙 영역 및 주변 영역을 통과한 제2 광속의 디포커스량과, 최주변 영역을 통과한 제2 광속의 디포커스량에 있어서의 차의 최소값을 10 ㎛보다 크게 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기한 조건식 1"를 만족시키는 경우의 세로 구면 수차도에 있어서, 대물 광학 소자의 중앙 영역 및 주변 영역(제2 광 디스크의 필요 개구수 이하의 영역으로 해도 좋음)을 통과한 제2 광속의 디포커스량과, 최주변 영역(제2 광 디스크의 필요 개구수 이상의 영역으로 해도 좋음)을 통과한 제2 광속의 디포커스량에 있어서의 차의 절대값의 최소값이 10 ㎛보다 큰 것이 바람직하다. 바람직하게는, 15 ㎛보다 큰 것이다.
또한, 조건식 1"를 만족시키는 경우, 제3 광로차 부여 구조에 제2 광속을 플레어로서 보다 멀리 퍼뜨리기 위한 구조를 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제3 광로차 부여 구조의 적어도 그 일부의 영역에 있어서, 제2 광속을 플레어로서 크게 퍼뜨리는 구조로서 제3 기초 구조를 갖는 것을 그 일례로서 들 수 있다. 또한, 제2 광속을 플레어로서 크게 퍼뜨리는 구조로서 어떠한 기초 구조를 이용하는 것이 바람직한지는, 다른 광로차 부여 구조와의 관계에 의존하므로 일률적으로는 말할 수 없다. 일례로서는, 제3 광로차 부여 구조의 광축에 가까운 쪽의 내측 영역을 제3 기초 구조만으로 이루어지는 구조로 하고, 제3 광로차 부여 구조의 내측 영역보다도 광축으로부터 이격된 외측 영역을 제2 기초 구조만으로 이루어지는 구조로 하는 것을 들 수 있다. 또한, 본 예에 있어서, 제3 광로차 부여 구조의 내측 영역을 또한 2개의 영역으로 나누고, 보다 광축에 가까운 쪽에 있는 내측 영역을 제7 기초 구조와 제3 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하고, 광축으로부터 이격된 쪽에 있는 내측 영역을 제3 기초 구조만으로 이루어지는 구조로 하도록 해도 좋다. 다른 예로서는, 제3 광로차 부여 구조를 2개의 영역으로 나누고, 보다 광축에 가까운 쪽에 있는 내측 영역을 제7 기초 구조와 제2 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하 고, 광축으로부터 이격된 쪽에 있는 외측 영역을 제2 기초 구조만으로 이루어지는 구조로 하도록 해도 좋다.
다음에, 2)의 개구 제한 소자를 설치하는 것에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 제2 광로차 부여 구조 및/또는 제3 광로차 부여 구조에 제7 기초 구조를 부여하는 경우, 광학 설계에 따라서는 제7 기초 구조에 의해 발생하는 제3 광속의 +1차 회절광 및/또는 -1차 회절광이 수광 소자 상에 입사해 버릴 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 개구 제한 소자를 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제2 광로차 부여 구조 및/또는 제3 광로차 부여 구조에 제7 기초 구조를 부여할 필요는 없어진다.
개구 제한 소자는 제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속에 공통인 광로 중이며, 대물 광학 소자보다도 제1 광원, 제2 광원 및 제3 광원에 가까운 측에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 개구 제한 소자는 광축에 가까운 제1 영역과, 제1 영역보다도 광축으로부터 이격된 제2 영역을 갖는다. 제1 영역은 제1 광속, 제2 광속 및 제3 광속 전부를 투과하고, 제2 영역은 제1 광속 및 제2 광속을 투과하고, 제3 광속을 개구 제한 소자의 제1 영역 및 대물 광학 소자를 투과한 제3 광속의 집광 위치에는 집광시키지 않는다. 또한, 제2 영역으로서는 다이크로익 필터와 같이, 제1 광속 및 제2 광속을 투과하고, 제3 광속을 투과시키지 않음으로써 제1 영역을 통과한 제3 광속의 집광 위치에 집광시키지 않는 종류와, 회절 광학 소자와 같이 제1 광속 및 제2 광속을 투과하고, 제3 광속을 플레어로 하게 함으로써 제1 영역을 통과한 제3 광속의 집광 위치에 집광시키지 않는 종류가 있다. 제1 영역을 통과한 제3 광속은 대물 광학 소자의 중앙 영역에 입사하는 것으로 한다. 이러한 개구 제한 소자의 구체예로서는, 다이크로익 필터나 회절 광학 소자가 바람직하게 이용되고, 특히 광축에 가까운 영역에서는 청색광, 적색광 및 적외광을 투과하고, 광축으로부터 이격된 영역에서는 청색광 및 적색광은 투과하고, 적외광은 투과하지 않는 다이크로익 필터가 바람직하게 이용된다.
또한, 광 픽업 장치는 대부분의 경우, 직선 편광을 원 편광으로 변환, 또는 원 편광을 직선 편광으로 변환하기 위한 λ/4 파장판을 갖지만, 개구 제한 소자는 이 λ/4 파장판과 일체화되도록 해도 좋다.
λ/4 파장판의 바람직한 예로서는, 크게 이하의 3종류를 들 수 있지만, 그들에 한정되는 것은 아니다. λ/4 파장판의 제1 종류로서는, 액정 모노머가 경화된 고분자 액정층을 갖는 λ/4 파장판을 들 수 있다. 예를 들어, 제1 유기물 박막층과 제2 유기물 박막층을 구비한 위상판으로 하고, 제1 유기물 박막층은 임의의 영역(예를 들어, 가시 영역)의 광에 대해 1/2 파장의 리타데이션값을 갖고, 제2 유기물 박막층은 동일 영역의 광에 대해 1/4 파장의 리타데이션값을 갖고, 또한 제1 유기물 박막층의 광축과 제2 유기물 박막층의 광축이 각각 소정의 각도로 교차하도록 제1 및 제2 유기물 박막층을 중첩한 위상판이며, 이 제1 및 제2 유기물 박막층이 고분자 액정층인 것 등을 들 수 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어 공개 특허 공보의 일본 특허 출원 공개 제2004-198942호에 기재되어 있는 내용을 제1 종류의 λ/4 파장판에 적용할 수 있다.
λ/4 파장판의 제2 종류로서는, 구조성 복굴절을 갖는 λ/4 파장판을 들 수 있다. 예를 들어, 굴절률이 서로 다른 2종류의 매체가 미소한 주기 길이(예를 들어, 100 내지 300 ㎚)로 교대로 배열되고, 또한 구조성 복굴절을 나타내는 굴절률 주기 구조를 갖고, 당해 구조 복굴절에 의해 위상차가 초래되는 것을 들 수 있다. 또한, 다른 예로서는 λ/2 < P < λ[P는 구조 주기(㎛), λ는 파장(㎛)]의 요철 주기 구조를 갖는 파장판 소자를 복수매 이용하고, 광 투과율이 높아지도록 각 파장판 소자의 구조 치수를 결정하여 조합한 것 등을 들 수 있다. 후자의 예에 대해, 보다 상세하게는 예를 들어 공개 특허 공보의 일본 특허 출원 공개 제2006-139263호에 기재되어 있는 내용을 제2 종류의 λ/4 파장판에 적용할 수 있다.
λ/4 파장판의 제3 종류로서는, 특정 파장 영역만 원 편광으로부터 직선 편광으로 변환 또는 직선 편광으로부터 원 편광으로 변환하는 복수층의 고분자 필름을 적층시킨 λ/4 파장판을 들 수 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어 유럽 특허 공개 공보 EP1134068에 기재되어 있는 내용을 제3 종류의 λ/4 파장판에 적용할 수 있다.
본 발명에 관한 광 정보 기록 재생 장치는, 상술한 광 픽업 장치를 갖는 광 디스크 드라이브 장치를 갖는다.
여기서, 광 정보 기록 재생 장치에 장비되는 광 디스크 드라이브 장치에 관하여 설명하면, 광 디스크 드라이브 장치에는 광 픽업 장치 등을 수납하고 있는 광 정보 기록 재생 장치 본체로부터 광 디스크를 탑재한 상태에서 보유 지지 가능한 트레이만이 외부로 취출되는 방식과, 광 픽업 장치 등이 수납되어 있는 광 디스크 드라이브 장치 본체마다 외부로 취출되는 방식이 있다.
상술한 각 방식을 이용하는 광 정보 기록 재생 장치에는, 대체로 다음 구성 부재가 장비되어 있지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 하우징 등에 수납된 광 픽업 장치, 광 픽업 장치를 하우징마다 광 디스크의 내주 혹은 외주를 향해 이동시키는 시크 모터 등의 광 픽업 장치의 구동원, 광 픽업 장치의 하우징을 광 디스크의 내주 혹은 외주를 향해 가이드하는 가이드 레일 등을 가진 광 픽업 장치의 이송 수단 및 광 디스크의 회전 구동을 행하는 스핀들 모터 등이다.
전자의 방식에는, 이들 각 구성 부재 외에, 광 디스크를 탑재한 상태에서 보유 지지 가능한 트레이 및 트레이를 미끄럼 이동시키기 위한 로딩 기구 등이 설치되고, 후자의 방식에는 트레이 및 로딩 기구가 없고, 각 구성 부재가 외부로 인출 가능한 섀시에 상당하는 드로워에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 대물 광학 소자로서 단옥 렌즈를 이용하였다고 해도 CD나 DVD의 기록 및/또는 재생시에 적정한 플레어를 발생시키는 것을 가능하게 하고, 고밀도 광 디스크와 DVD와 CD 등의 기록 밀도가 다른 3종류의 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 적절하게 행할 수 있는 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치이며, 그 구성의 간소화, 저비용화를 실현 가능한 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
덧붙여, 3개의 서로 다른 광 디스크 전부에 대해 광 이용 효율을 높여 충분한 광량을 확보할 수 있는 광 픽업 장치, 대물 광학 소자 및 광 정보 기록 재생 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도4는 서로 다른 광 디스크인 BD와 DVD와 CD에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있는 본 실시 형태의 광 픽업 장치(PU1)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 이러한 광 픽업 장치(PU1)는 광 정보 기록 재생 장치에 탑재할 수 있다. 여기서는, 제1 광 디스크를 BD로 하고, 제2 광 디스크를 DVD로 하고, 제3 광 디스크를 CD로 한다. 또한, 본 발명은 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
광 픽업 장치(PU1)는, BD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 파장 408 ㎚의 청자색 레이저 광속(제1 광속)을 사출하는 청자색 반도체 레이저(LD1)(제1 광원)와 DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 파장 658 ㎚의 레이저 광속(제2 광속)을 사출하는 적색 반도체 레이저(LD2)(제2 광원)가 하나의 패키지 내에 구성된 광원 패키지 LDP, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에 발광되어 파장 785 ㎚의 레이저 광속(제3 광속)을 사출하는 적외 반도체 레이저(LD3)(제3 광원)와 CD의 정보 기록면(RL3)으로부터의 반사 광속을 수광하는 광 검출기(PD2)로 구성된 홀로 레이저(HL), BD 및 DVD용의 공통의 광 검출기(PD1)(BD용과 DVD용의 복수의 수광부를 갖고 있어도 좋음), 1군 구성의 폴리올레핀계의 플라스틱제 단옥 대물 렌즈(대물 광학 소자)(OL), 2축 액추에이터(AC1), 1축 액추에이터(AC2), 제1 내지 제3 광속이 공통되어 통과하는 공통 광로 내에 배치되고, 1축 액추에이터(AC2)로부터 광축 방향으로 변이 가능하게 된 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)로 구성된 빔 익스팬더(EXP), 제1 편광 빔 스플리터(BS1), 제2 편광 빔 스플리터(BS2), 1/4 파장판(QWP), 정보 기록면(RL1)으로부터의 반사 광속에 대해 비점 수차를 부가하기 위한 센서 렌즈(SEN), 제1 광속 및 제2 광속이 통과하는 광로 내에 배치되고 제1 광속 및 제2 광속을 평행 광속으로 변환하는 제1 콜리메이터(COL1), 제3 광속만이 통과하는 광로 내에 배치되고 제3 광속을 평행 광속으로 변환하는 제2 콜리메이터(COL2)로 구성되어 있다. 또한, BD용의 광원으로서, 상술한 청자색 반도체 레이저(LD1) 외에 청자색 SHG 레이저를 사용할 수도 있다. 또한, 제1 광속이 통과하는 커플링 렌즈, 즉 제1 콜리메이터(COL1)는 제2 기초 구조를 갖는 광로차 부여 구조와 같은, 색 수차를 보정하는 기능을 갖는 구조를 광학면에 갖고 있는 것이 바람직하다.
도1 및 도5에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태의 대물 렌즈(OL)에 있어서, 광원측의 비구면 광학면에 광축을 포함하는 중앙 영역 CN과, 그 주위에 배치된 주변 영역 MD와, 또한 그 주위에 배치된 최주변 영역 OT가 광축을 중심으로 하는 동심원 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도1 및 도5의 중앙 영역, 주변 영역, 최주변 영역의 면적 등의 비율은 정확하게는 나타내어져 있지 않다.
광 픽업 장치(PU1)에 있어서, BD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 빔 익스팬더(EXP)로부터 평행 광속의 상태에서 제1 광속이 사출되도록 제1 렌즈(L1)의 광축 방향의 위치를 1축 액추에이터(AC2)에 의해 조정한 후, 청자색 반도체 레이저(LD1)를 발광시킨다. 청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 사출된 발산 광속은, 도4에 있어서 실선으로 그 광선 경로를 묘화한 바와 같이, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사된 후, 콜리메이터(COL1)에 의해 평행 광속으로 변환되고, 빔 익스팬더(EXP)에 의해 직경 확장되어 1/4 파장판(QWP)을 통과하고, 도시하지 않은 조리개에 의해 광속 직경이 규제되어, 대물 렌즈(OL)에 평행광의 상태에서 입사 한 후, 그곳으로부터 BD의 보호 기판(PL1)을 통해 정보 기록면(RL1) 상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(OL)의 중앙 영역 CN, 주변 영역 MD, 최주변 영역 OT 및 광 디스크측의 광학면을 통과한 광속에 의해, BD의 정보 기록면(RL1)에 집광 스폿이 형성되도록 되어 있다. 대물 렌즈(OL)는 그 주변에 배치된 2축 액추에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL1)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 렌즈(OL), 1/4 파장판(QWP), 빔 익스팬더(EXP) 및 제2 편광 빔 스플리터(BS2)를 투과한 후, 제1 콜리메이터(COL1)에 의해 수렴 광속으로 되고, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과한 후, 센서 렌즈(SEN)에 의해 비점 수차가 부가되어, 광 검출기(PD1)의 수광면 상에 수렴된다. 그리고 광 검출기(PD1)의 출력 신호를 이용하여 BD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광 픽업 장치(PU1)에 있어서, DVD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 빔 익스팬더(EXP)로부터 평행 광속의 상태에서 제2 광속이 사출되도록 제1 렌즈(L1)의 광축 방향의 위치를 1축 액추에이터(AC2)에 의해 조정한 후, 적색 반도체 레이저(LD2)를 발광시킨다. 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 사출된 발산 광속은, 도4에 있어서 점선으로 그 광선 경로를 묘화한 바와 같이 제1 편광 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사된 후, 콜리메이터(COL1)에 의해 평행 광속으로 변환되고, 빔 익스팬더(EXP)에 의해 직경 확장되어 1/4 파장판(QWP)을 통과하고, 도시하지 않은 조리개에 의해 광속 직경이 규제되어, 대물 렌즈(OL)에 평행광의 상태에서 입사한 후, 그곳으로부터 DVD의 보호 기판(PL2)을 통해 정보 기록면(RL2) 상에 형성되 는 스폿이 된다. 대물 렌즈(OL)의 중앙 영역 CN, 주변 영역 MD 및 광 디스크측의 광학면을 통과한 광속에 의해, DVD의 정보 기록면(RL2)에 집광 스폿, 즉 스폿 중심부가 형성되도록 되어 있다. 최주변 영역 OT를 통과한 광속은 플레어화되어, 스폿 주변부를 형성한다. 대물 렌즈(OL)는 그 주변에 배치된 2축 액추에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL2)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 렌즈(OL), 1/4 파장판(QWP), 빔 익스팬더(EXP) 및 제2 편광 빔 스플리터(BS2)를 투과한 후, 제1 콜리메이터(COL1)에 의해 수렴 광속으로 되고, 제1 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과한 후, 센서 렌즈(SEN)에 의해 비점 수차가 부가되어 광 검출기(PD1)의 수광면 상에 수렴된다. 그리고 광 검출기(PD1)의 출력 신호를 이용하여 DVD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
또한, 광 픽업 장치(PU1)에 있어서, CD에 대해 정보의 기록/재생을 행하는 경우에는, 빔 익스팬더(EXP)로부터 약(弱)발산 광속의 상태에서 제3 광속이 사출되도록(제1 실시예), 또는 평행 광속의 상태에서 제3 광속이 사출되도록(제2 실시예), 제1 렌즈(L1)의 광축 방향의 위치를 1축 액추에이터(AC2)에 의해 조정한 후, 적외 반도체 레이저(LD3)를 발광시킨다. 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 사출된 발산 광속은, 도4에 있어서 일점 쇄선으로 그 광선 경로를 묘화한 바와 같이 제2 콜리메이터(COL2)에 의해 평행 광속으로 변환된다. 그 후, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)에 의해 반사되고, 빔 익스팬더(EXP)에 의해 약발산 광속으로 변경되거나, 또는 평행 광속인 상태에서 직경 확장된 후, 1/4 파장판(QWT)을 통과하고, 대물 렌 즈(OL)에 약유한(弱有限) 발산광 또는 평행광의 상태로 입사한 후, 그곳으로부터 CD의 보호 기판(PL3)을 통해 정보 기록면(RL3) 상에 형성되는 스폿이 된다. 대물 렌즈(OL)의 중앙 영역 CN 및 광 디스크측의 광학면을 통과한 광속에 의해, CD의 정보 기록면(RL3)에 집광 스폿, 즉 스폿 중심부가 형성되도록 되어 있다. 최주변 영역 OT 및 주변 영역 MD를 통과한 광속은 플레어화되어 스폿 주변부를 형성한다. 대물 렌즈(OL)는 그 주변에 배치된 2축 액추에이터(AC1)에 의해 포커싱이나 트랙킹을 행한다.
정보 기록면(RL3)에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은, 다시 대물 렌즈(OL), 1/4 파장판(QWP), 빔 익스팬더(EXP)를 투과한 후, 제2 편광 빔 스플리터(BS2)에 의해 반사되고, 제2 콜리메이터(COL2)에 의해 수렴 광속으로 변환된다. 그 후, 광 검출기(PD2)에 수렴된다. 그리고 광 검출기(PD2)의 출력 신호를 이용하여 CD에 기록된 정보를 판독할 수 있다.
청자색 반도체 레이저(LD1)로부터 출사된 제1 광속이 대물 광학 소자(OL)에 입사하였을 때에, 중앙 영역의 제1 광로차 부여 구조, 주변 영역의 제2 광로차 부여 구조 및 최주변 영역의 제3 광로차 부여 구조는 제1 광속의 구면 수차를 적정하게 보정하고, 보호 기판 두께 t1의 BD에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 또한, 적색 반도체 레이저(LD2)로부터 출사된 제2 광속이 대물 광학 소자(OBJ)에 입사하였을 때에, 중앙 영역의 제1 광로차 부여 구조, 주변 영역의 제2 광로차 부여 구조는 BD와 DVD의 보호 기판 두께의 차이 및 제1 광속과 제2 광속의 파장의 차이에 기인하여 발생하는 제2 광속의 구면 수차를 적정하게 보정하 고, 최주변 영역은 제2 광속을 DVD의 정보 기록면 상에서 플레어로 하므로, 보호 기판 두께 t2의 DVD에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 또한, 적외 반도체 레이저(LD3)로부터 출사된 제3 광속이 대물 광학 소자(OL)에 입사하였을 때에, 중앙 영역의 제1 광로차 부여 구조는 BD와 CD의 보호 기판 두께의 차이 및 제1 광속과 제3 광속의 파장의 차이에 기인하여 발생하는 제3 광속의 구면 수차를 적정하게 보정하고, 주변 영역의 제2 광로차 부여 구조 및 최주변 영역은 제3 광속을 CD의 정보 기록면 상에서 플레어로 하므로, 보호 기판 두께 t3의 CD에 대해 적절하게 정보의 기록 및/또는 재생을 행할 수 있다. 또한, 중앙 영역의 제1 광로차 부여 구조는 기록 재생에 이용되는 제3 광속의 회절 효율을 양호한 것으로 하므로, 기록 재생에 충분한 제3 광속의 광량을 얻을 수 있다. 덧붙여, 주변 영역의 제2 광로차 부여 구조는 제1 광속 및 제2 광속에 대해 레이저의 제조 오차 등의 이유에 의해 파장이 기준 파장으로부터 어긋났을 때에, 스페로크로마티즘(색 구면 수차)을 보정하거나, 온도 변화가 발생하였을 때에 온도 변화에 따라서 발생하는 구면 수차를 보정할 수 있다.
<제1 실시예>
다음에, 상술한 실시 형태에 이용할 수 있는 실시예에 대해 설명한다. 이하의 실시예에 있어서는, 대물 광학 소자는 단옥의 폴리올레핀계의 플라스틱 렌즈이다. 대물 광학 소자의 광학면의 중앙 영역 CN의 전체면에는, 제1 광로차 부여 구조가 형성되어 있다. 광학면의 주변 영역 MD의 전체면에는, 제2 광로차 부여 구조가 형성되어 있다. 광학면의 최주변 영역 OT의 전체면에는, 제3 광로차 부여 구조 가 설치되어 있다.
또한, 제1 실시예에 있어서 제1 광로차 부여 구조는 제1 기초 구조만을 갖는 구조로 되어 있고, 모식적으로 도2의 (a)에 도시되는 바와 같이 톱니 형상으로 되어 있다. 톱니 형상의 회절 구조인 제1 기초 구조는, 제1 광속의 1차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 1차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 1차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광량보다도 크게 하도록 설계되어 있다.
제1 실시예에 있어서, 제2 광로차 부여 구조는 제2 기초 구조와 제3 기초 구조를 중첩한 구조로 되어 있고, 2종류의 톱니 형상의 회절 구조가 중첩된 형상으로 되어 있다. 보다 큰 톱니 형상의 회절 구조인 제2 기초 구조는, 제1 광속의 5차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 3차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 3차 및 2차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광량보다도 크게 하도록 설계되어 있다. 보다 작은 톱니 형상의 회절 구조인 제3 기초 구조는, 제1 광속의 2차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 1차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 1차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광량보다도 크게 하도록 설 계되어 있다.
제1 실시예에 있어서, 제3 광로차 부여 구조는 제2 기초 구조만을 갖는 구조로 되어 있고, 1종류의 톱니 형상의 회절 구조만을 갖는 형상으로 되어 있다.
또한, 제1 실시예에 있어서 제1 광로차 부여 구조, 제2 광로차 부여 구조, 제3 광로차 부여 구조는 모두 광원측의 광학면에 설치되어 있고, 대물 광학 소자의 광 디스크측의 광학면은 굴절면이다. 또한, 제1 실시예에 있어서는 제3 광속이 약유한 발산광으로서 대물 광학 소자에 입사하고 있다.
표1 내지 표3에 렌즈 데이터를 나타낸다. 또한, 이 이후에 있어서, 10의 멱승수(예를 들어, 2.5 × 10-3)를, E(예를 들어, 2.5E-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다.
대물 광학 소자의 광학면은, 각각 수학식1에, 표에 나타내는 계수를 대입한 수학식으로 규정되는, 광축의 주위에 축 대칭인 비구면으로 형성되어 있다.
Figure 112009001246602-PCT00038
여기서, X(h)는 광축 방향의 축(광의 진행 방향을 플러스로 함), κ는 원뿔 계수, A2i는 비구면 계수, h는 광축으로부터의 높이이다.
또한, 회절 구조에 의해 각 파장의 광속에 대해 부여되는 광로 길이는, 수학식2의 광로차 함수에, 표에 나타내는 계수를 대입한 수학식으로 규정된다. 또한, 본 발명의 광로차 부여 구조는 하기 이외의 방법으로도 설계가 가능하며, 하기 이외의 표현으로도 나타내는 것이 가능하다.
Figure 112009001246602-PCT00039
또한, λ는 입사 광속의 파장, λB는 설계 파장(브레이즈화 파장), dor은 회절 차수, C2i는 광로차 함수의 계수이다.
도6의 (a), 도6의 (b) 및 도6의 (c)에 있어서, 제1 실시예의 세로 구면 수차도를 나타낸다. 세로 구면 수차도의 종축의 1.0은, NA 0.85 또는 φ3.74 ㎜를 나타낸다. 또한, 제1 실시예에 있어서 L = 0.036 ㎜이다. f = 2.311 ㎜이다. 따라서, L/f = 0.036/2.311 = 0.016이다. 또한, 제1 실시예에 있어서 BD용 광속의 파장이 +5 ㎚ 변화한 경우, 3차 구면 수차의 변화량은 -0.134 λrms, 5차 구면 수차의 변화량은 -0.031 λrms, 7차 구면 수차의 변화량은 -0.006 λrms, 9차 구면 수차의 변화량은 -0.001 λrms가 된다. 따라서, 3차로부터 9차의 토탈 구면 수차의 변화량은 0.138 λrms가 된다. 또한, 제1 실시예에 있어서, BD용 광속의 파장이 +5 ㎚ 변화한 경우이며, 대물 광학 소자에 대한 제1 광속의 입사 배율을 바꾸어 3차 구면 수차가 0이 되도록 한 경우에 있어서, SA5는 -0.009 λrms, SA7은 0.009 λrms, SA9는 -0.003 λrms가 된다. 따라서, δSAH는 0.013 λrms가 되고, δSAH/δλ는 0.0026(λrms/㎚)으로 된다. 또한, 사용 파장은 408 ㎚이고, 파장 특성에 있어서의 환경 온도 25 ℃이다.
또한, 제1 실시예의 대물 광학 소자의 온도 특성에 대해서는, δSAT1은 +0.0035 WFE λrms/℃이다. 또한, 제1 파장에 있어서의 대물 광학 소자의 f'가 2.2 ㎜이므로, δSAT1/f'는 +0.0016 WFE λrms/(℃·㎜)이다.
Figure 112009001246602-PCT00040
Figure 112009001246602-PCT00041
Figure 112009001246602-PCT00042
<제2 실시예>
이하에, 제2 실시예에 대해 기재한다.
이하의 표4 및 표5에, 제2 실시예의 렌즈 데이터를 나타낸다. 또한, 도7의 (a), 도7의 (b) 및 도7의 (c)에 있어서, 제2 실시예의 세로 구면 수차도를 나타낸다. 세로 구면 수차도의 종축의 1.0은, NA 0.85 또는 φ3.74 ㎜를 나타낸다. 또한, 제2 실시예에 있어서 L = 0.098 ㎜이다. f = 2.334 ㎜이다. 따라서, L/f = 0.098/2.334 = 0.042이다. 또한, 제2 실시예에 있어서, BD용 광속의 파장이 +5 ㎚ 변화한 경우, 3차 구면 수차의 변화량은 -0.188 λrms, 5차 구면 수차의 변화량은 -0.021 λrms, 7차 구면 수차의 변화량은 0.030 λrms, 9차 구면 수차의 변화량은 -0.016 λrms가 된다. 따라서, 3차로부터 9차의 토탈 구면 수차의 변화량은 0.192 λrms가 된다. 또한, 제2 실시예에 있어서 BD용 광속의 파장이 +5 ㎚ 변화한 경우이며, 대물 광학 소자에 대한 제1 광속의 입사 배율을 바꾸어 3차 구면 수차가 0이 되도록 한 경우에 있어서, SA5는 0 λrms, SA7은 0.037 λrms, SA9는 -0.016 λrms가 된다. 따라서, δSAH는 0.042 λrms가 되고, δSAH/δλ는 0.0084(λrms/㎚)가 된다. 또한, 사용 파장은 408 ㎚이고, 파장 특성에 있어서의 환경 온도 25 ℃이다.
또한, 제2 실시예의 대물 광학 소자의 온도 특성에 대해서는, δSAT1은 +0.0027 WFE λrms/℃이다. 또한, 제1 파장에 있어서의 대물 광학 소자의 f'가 2.2 ㎜이므로, δSAT1/f'는 +0.0012 WFE λrms/(℃·㎜)이다.
Figure 112009001246602-PCT00043
Figure 112009001246602-PCT00044
<제3 실시예>
이하에, 제3 실시예에 대해 기재한다. 제1 실시예와의 차이점은, 제3 광속을 플레어로서 보다 멀리 퍼뜨리기 위한 구조로 하여, 대물 광학 소자의 주변 영역의 일부(최주변 영역측의 영역)와 최주변 영역의 일부(주변 영역측의 영역)에 제7 기초 구조를 중첩하고 있는 점이다. 다시 말하면, 제2 광로차 부여 구조의 광축에 가까운 쪽인 내측 영역을 제2 기초 구조와 제3 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하고, 제2 광로차 부여 구조의 내측 영역보다도 광축으로부터 이격된 외측 영역을 제2 기초 구조, 제3 기초 구조 및 제7 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하고 있고, 제3 광로차 부여 구조의 광축에 가까운 쪽에 있는 내측 영역을 제7 기초 구조와 제2 기초 구조를 중첩시킨 구조로 하고, 제3 광로차 부여 구조의 내측 영역보다도 광축으로부터 이격된 쪽에 있는 외측 영역을 제2 기초 구조만으로 이루어지는 구조로 하도록 해도 좋다. 또한, 제3 실시예에 있어서 바이너리 형상의 구조인 제7 기초 구조는 제1 광속의 0차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제2 광속의 0차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수의 회절광의 광량보다도 크게 하고, 제3 광속의 ±1차 회절광의 광량을 다른 어떠한 차수(0차, 즉 투과광도 포함함)의 회절광량보다도 크게 하도록 설계되어 있다.
이하의 표6 및 표7에, 제3 실시예의 렌즈 데이터를 나타낸다. 또한, 도8의 (a), 도8의 (b) 및 도8의 (c)에 있어서 제3 실시예의 세로 구면 수차도를 나타낸다. 세로 구면 수차도의 종축의 1.0은, NA 0.85 또는 φ3.74 ㎜를 나타낸다. 또한, 제3 실시예에 있어서, L = 0.098 ㎜이다. f = 2.334 ㎜이다. 따라서, L/f = 0.098/2.334 = 0.042이다. 또한, 제3 실시예에 있어서, BD용 광속의 파장이 +5 ㎚ 변화한 경우, 3차 구면 수차의 변화량은 -0.188 λrms, 5차 구면 수차의 변화량은 -0.021 λrms, 7차 구면 수차의 변화량은 0.030 λrms, 9차 구면 수차의 변화량은 -0.016 λrms가 된다. 따라서, 3차로부터 9차의 토탈 구면 수차의 변화량은 0.192 λrms가 된다. 또한, 제3 실시예에 있어서, BD용 광속의 파장이 +5 ㎚ 변화한 경우이며, 대물 광학 소자에 대한 제1 광속의 입사 배율을 바꾸어 3차 구면 수차가 0이 되도록 한 경우에 있어서, SA5는 0 λrms, SA7은 0.037 λrms, SA9는 -0.016 λrms가 된다. 따라서, δSAH는 0.042 λrms가 되고, δSAH/δλ는 0.0084(λrms/㎚)가 된다. 또한, 사용 파장은 408 ㎚이고, 파장 특성에 있어서의 환경 온도 25 ℃이다.
또한, 제3 실시예의 대물 광학 소자의 온도 특성에 대해서는, δSAT1은 +0.0027 WFE λrms/℃이다. 또한, 제1 파장에 있어서의 대물 광학 소자의 f'가 2.2 ㎜이므로, δSAT1/f'는 +0.0012 WFE λrms/(℃·㎜)이다.
Figure 112009001246602-PCT00045
Figure 112009001246602-PCT00046
본 발명은, 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예·변형예를 포함하는 것은 본 명세서에 기재된 실시예나 사상으로부터 본 분야의 당업자에게 있어서 명백하다. 명세서의 기재 및 실시예는, 어디까지나 예증을 목적으로 하고 있고, 본 발명의 범위는 후술하는 클레임에 의해 나타내어져 있다.

Claims (24)

  1. 광 디스크에 대해 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치이며,
    제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과,
    상기 제1 광속을 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 광학 소자를 갖고,
    상기 광 픽업 장치는, 상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하고,
    상기 대물 광학 소자의 광학면은, 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역은 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역은 제2 광로차 부여 구조를 갖고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재 생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며,
    상기 제1 기초 구조는, 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이며,
    상기 소정의 기초 구조는, 상기 소정의 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고, 하기의 조건식8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    [조건식 8]
    Figure 112009001246602-PCT00047
    단, x는 0 이외의 정수를 가리키고,
    y는 0 이외의 정수를 가리키고,
    n1은 상기 대물 광학 소자의 상기 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고,
    n2는 상기 대물 광학 소자의 상기 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킴.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소정의 기초 구조는 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 상기 제5 기초 구조 중 어느 하나이며,
    상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 광로차 부여 구조는 상기 소정의 기초 구조와, 제3 기초 구조 또는 제4 기초 구조 중 어느 하나가 중첩된 구조이며,
    상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 단옥 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자가 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 제3 광로차 부여 구조를 갖는 최주변 영역을 갖고,
    상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 제3 광로차 부여 구조는, 적어도 상기 제2 기초 구조, 상기 제3 기초 구조, 상기 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조 중 어느 하나를 갖는 구조이며,
    상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 굴절면인 최주변 영역을 갖고,
    상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 상기 대물 광학 소자의 광학면과는 별도의 광학면에, 제4 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 파장(λ1), 상기 제2 파장(λ2) 및 상기 제3 파장(λ3)이, 하기의 조건식9, 조건식10을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    [조건식 9]
    Figure 112009001246602-PCT00048
    [조건식 10]
    Figure 112009001246602-PCT00049
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광속, 상기 제2 광속 및 상기 제3 광속에 공통인 광로 중이며, 상기 대물 광학 소자와 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원과의 사이에 개구 제한 소자가 설치되고,
    상기 개구 제한 소자는, 적어도 광축에 가까운 제1 영역과, 상기 제1 영역보다도 광축으로부터 이격된 제2 영역을 갖고,
    상기 제1 영역은 상기 제1 광속, 상기 제2 광속 및 상기 제3 광속 전부를 투과하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을 투과하고, 상기 제3 광속을, 상기 개구 제한 소자의 상기 제1 영역 및 상기 대물 광학 소자를 투과한 상기 제3 광속의 집광 위치에는 집광시키지 않고,
    상기 제1 영역을 통과한 상기 제3 광속은, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역에 입사하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 개구 제한 소자는 λ/4 파장판을 갖고, 상기 개구 제한 소자는 상기 λ/4 파장판과 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  13. 제11항에 있어서, 이하의 조건식1"를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
    [조건식 1"]
    Figure 112009001246602-PCT00050
  14. 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원을 갖고,
    상기 제1 광속을 이용하여 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하고, 상기 제2 광속을 이용하여 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하고, 상 기 제3 광속을 이용하여 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치에 있어서 이용되는 대물 광학 소자이며,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고,
    상기 대물 광학 소자의 광학면은, 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역은 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역은 제2 광로차 부여 구조를 갖고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며,
    상기 제1 기초 구조는, 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이며,
    상기 소정의 기초 구조는, 상기 소정의 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고, 하기의 조건식8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
    [조건식 8]
    Figure 112009001246602-PCT00051
    단, x는 0 이외의 정수를 가리키고,
    y는 0 이외의 정수를 가리키고,
    n1은 상기 대물 광학 소자의 상기 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고,
    n2는 상기 대물 광학 소자의 상기 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킴.
  15. 제14항에 있어서, 상기 소정의 기초 구조는 제2 기초 구조, 제4 기초 구조 또는 상기 제5 기초 구조 중 어느 하나이며,
    상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제2 광로차 부여 구조는 상기 소정의 기초 구조와, 제3 기초 구조 또는 제4 기초 구조 중 어느 하나가 중첩된 구조이며,
    상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자는 단옥 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자가 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자가 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 제3 광로차 부여 구조를 갖는 최주변 영역을 갖고,
    상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 제3 광로차 부여 구조는, 적어도 상기 제2 기초 구조, 상기 제3 기초 구조, 상기 제4 기초 구조 또는 제5 기초 구조 중 어느 하나를 갖는 구조이며,
    상기 제2 기초 구조는, 상기 제2 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 3차 및 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제3 기초 구조는, 상기 제3 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제4 기초 구조는, 상기 제4 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 3차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 2차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 2차 및 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제5 기초 구조는, 상기 제5 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 10차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 6차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 5차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조인 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  21. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 광학 소자의 광학면은 상기 주변 영역의 주위에 굴절면인 최주변 영역을 갖고,
    상기 대물 광학 소자의 상기 최주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 상기 대물 광학 소자의 광학면과는 별도의 광학면에, 제4 광로차 부여 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 파장(λ1), 상기 제2 파장(λ2) 및 상기 제3 파장(λ3)이, 하기의 조건식9, 조건식10을 만족시키는 것을 특징으로 하는 대물 광학 소자.
    [조건식 9]
    Figure 112009001246602-PCT00052
    [조건식 10]
    Figure 112009001246602-PCT00053
  24. 제1 파장(λ1)의 제1 광속을 사출하는 제1 광원과,
    제2 파장(λ2)(λ2 > λ1)의 제2 광속을 사출하는 제2 광원과,
    제3 파장(λ3)(λ3 > λ2)의 제3 광속을 사출하는 제3 광원과,
    상기 제1 광속을 두께가 t1인 보호 기판을 갖는 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 두께가 t2(t1 ≤ t2)인 보호 기판을 갖는 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 두께가 t3(t2 < t3)인 보호 기판을 갖는 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키기 위한 대물 광학 소자를 갖고,
    상기 제1 광속을 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제2 광속을 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시키고, 상기 제3 광속을 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 집광시킴으로써 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광 픽업 장치를 갖는 광 정보 기록 재생 장치이며,
    상기 대물 광학 소자의 광학면은, 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위의 주변 영역의 적어도 2개의 영역을 갖고, 상기 중앙 영역에 제1 광로차 부여 구조를 갖고, 상기 주변 영역에 제2 광로차 부여 구조를 갖고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 중앙 영역을 통과하는 상기 제3 광속을, 상기 제3 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 대물 광학 소자는, 상기 대물 광학 소자의 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제1 광속을, 상기 제1 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고, 상기 주변 영역을 통과하는 상기 제2 광속을, 상기 제2 광 디스크의 정보 기록면 상에 정보의 기록 및/또는 재생을 할 수 있도록 집광하고,
    상기 제1 광로차 부여 구조는 적어도 제1 기초 구조를 갖는 구조이며,
    상기 제1 기초 구조는, 상기 제1 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제3 광속의 1차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고,
    상기 제2 광로차 부여 구조는 적어도 소정의 기초 구조를 갖는 구조이며,
    상기 소정의 기초 구조는, 상기 소정의 기초 구조를 통과한 상기 제1 광속의 x차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하고, 상기 제2 광속의 y차 회절광량을 다른 어떠한 차수의 회절광량보다도 크게 하는 광로차 부여 구조이고, 하기의 조건식8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 재생 장치.
    [조건식 8]
    Figure 112009001246602-PCT00054
    단, x는 0 이외의 정수를 가리키고,
    y는 0 이외의 정수를 가리키고,
    n1은 상기 대물 광학 소자의 상기 제1 광속에 있어서의 굴절률을 가리키고,
    n2는 상기 대물 광학 소자의 상기 제2 광속에 있어서의 굴절률을 가리킴.
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