KR20130024008A - 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치 - Google Patents

광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130024008A
KR20130024008A KR1020110087158A KR20110087158A KR20130024008A KR 20130024008 A KR20130024008 A KR 20130024008A KR 1020110087158 A KR1020110087158 A KR 1020110087158A KR 20110087158 A KR20110087158 A KR 20110087158A KR 20130024008 A KR20130024008 A KR 20130024008A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
objective lens
light
lens
light source
disc
Prior art date
Application number
KR1020110087158A
Other languages
English (en)
Inventor
박성수
박수한
천우창
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020110087158A priority Critical patent/KR20130024008A/ko
Priority to PCT/KR2012/006928 priority patent/WO2013032243A2/en
Priority to US13/599,473 priority patent/US8897106B2/en
Publication of KR20130024008A publication Critical patent/KR20130024008A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1381—Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/005—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having spherical lenses only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1374—Objective lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Abstract

광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈는, 광원으로부터 조사된 광을 입사받는 광원측 렌즈면과 디스크를 마주하는 디스크측 렌즈면을 갖는 광픽업용 대물렌즈로서, 상기 광원측 렌즈면과 상기 디스크측 렌즈면 각각은 내측의 유효 영역 및 상기 유효 영역의 외측에 배치된 비유효 영역을 포함하며, 상기 광원측 렌즈면과 상기 디스크측 렌즈면 중 어느 하나의 비유효 영역에는 상기 광원으로부터 상기 비유효 영역에 도달하는 광의 경로를 변경시키기 위한 광로변경구조가 구비된다.

Description

광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치{OBJECTIVE LENS FOR OPTICAL PICK-UP AND OPTICAL PICK-UP APPARATUS AND HAVING THE SAME}
본 발명은 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는, 유효 영역의 외측 영역(비유효 영역)에 광로변경구조가 구비된 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치에 관한 것이다.
광픽업 장치는 광을 이용하여 디스크 상에 정보를 기록하거나 디스크로부터 정보를 재생하는 장치로서, 광픽업 장치는 광원으로부터 조사된 광을 디스크 상에 포커싱하기 위한 대물렌즈를 구비한다.
BD(Blue-ray Disc), DVD(Digital Versatile Disc) 및 CD(Compact Disc)와 같은 다양한 디스크들이 존재하며, 사용되는 디스크의 종류에 따라 광픽업 장치에는 BD용 대물렌즈, DVD용 대물렌즈, 또는 CD용 대물렌즈가 구비된다. 한편, BD, DVD 및 CD에 호환 가능한 대물렌즈도 사용되고 있는데, 이하에서 그러한 대물렌즈를 'BD/DVD/CD 호환 대물렌즈' 로 지칭한다.
광원으로부터 조사된 광은 대물렌즈의 광원측 렌즈면에 입사되며, 이때 광은 그 광원측 렌즈면의 전체 영역에 조사되는 것이 아니라 일정 크기의 직경 안의 내측 영역에 조사된다. 흔히 상기 내측 영역을 '유효 영역(effective region)' 또는 '유효 경(effective diameter)'이라 한다. 이하에서는 설명의 편의상 렌즈면에서 유효 영역의 외측 영역을 '비유효 영역(noneffective region)' 이라 한다.
예로써, 대물렌즈를 지지하는 경통에 대물렌즈의 유효 영역에 대응하는 크기의 어퍼처(aperture)가 구비됨으로써, 광원으로부터 조사된 광은 상기 유효 영역에만 입사되도록 안내될 수 있다. 하지만, 대물렌즈와 경통의 설계 공차, 대물렌즈와 경통의 사용중 변형, 및 대물렌즈와 경통 간의 조립 공차 등의 요인들에 의해 광원으로부터 조사된 광은 광원측 렌즈면의 비유효 영역(외측 영역)에도 일부 조사될 수 있다.
일반적으로 대물렌즈의 가장자리에 배치되는 비유효 영역은 대물렌즈의 중앙에 배치되는 유효 영역에 비해 렌즈면의 경사가 크다.
따라서 비유효 영역에 광이 입사될 경우 대물렌즈의 수차(aberration)가 크게 열화될 수 있다. 이러한 수차의 열화 문제는 상대적으로 큰 개구수(NA: numerical aperture)를 갖는 BD용 대물렌즈 또는 BD/DVD/CD 호환 대물렌즈에서 더욱 심화될 수 있다.
본 발명의 목적은 렌즈면의 비유효 영역에 조사되는 광에 의한 수차의 열화를 감소 또는 방지할 수 있는 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 광원으로부터 조사된 광을 입사받는 광원측 렌즈면과 디스크를 마주하는 디스크측 렌즈면을 갖는 광픽업용 대물렌즈로서, 상기 광원측 렌즈면과 상기 디스크측 렌즈면 각각은 내측의 유효 영역 및 상기 유효 영역의 외측에 배치된 비유효 영역을 포함하며, 상기 광원측 렌즈면과 상기 디스크측 렌즈면 중 어느 하나의 비유효 영역에는 상기 광원으로부터 상기 비유효 영역에 도달하는 광의 경로를 변경시키기 위한 광로변경구조가 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈가 제공된다.
상기 광로변경구조는 상기 비효유 영역에 도달한 광의 결상 지점을 변경시키는 회절구조일 수 있다.
상기 회절구조는 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점을 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점으로부터 상기 대물렌즈의 광축을 따라 상기 디스크 측으로 이격시키는 것일 수 있다.
상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점과 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점 간의 거리를 dX1이라 하고, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 디스크의 가장 깊은 기록층까지의 거리를 Dmax라 하며, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 디스크의 가장 얕은 기록층까지의 거리를 Dmin이라 할 때, 상기 회절구조는 상기 거리 dX1이 하기의 '공식 1'로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계되는 것이 바람직하다.
2×Dmax - Dmin + 10㎛ ≤ dX1 ≤ 600㎛ ------ (공식 1)
상기 회절구조는 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점을 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점으로부터 상기 대물렌즈의 광축을 따라 상기 대물렌즈 측으로 이격시키는 것일 수 있다.
상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점과 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점 간의 거리를 dX2라 하고, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 디스크의 가장 깊은 기록층까지의 거리를 Dmax라 할 때, 상기 회절구조는 상기 거리 dX2가 하기의 '공식 2'로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계되는 것이 바람직하다.
Dmax + 10㎛ ≤ dX2 ≤ 400㎛ ------ (공식 2)
상기 회절구조는 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점을 상기 대물렌즈의 광축으로부터 상기 광축에 수직한 방향으로 이격시키는 것일 수 있다.
상기 광픽업용 대물렌즈를 채택하는 광픽업 장치는, 상기 대물렌즈의 후방에 배치되어 상기 광원으로부터 조사된 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈, 상기 디스크로부터 반사된 광을 검출하는 광검출기, 및 상기 광검출기의 전방에 배치되어 상기 반사된 광을 상기 광검출기 상에 포커싱하는 센서 렌즈를 포함하며, 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점과 상기 광축 간의 이격 거리를 dY라 하고, 상기 대물렌즈의 초점 거리를 f1이라 하며, 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 센서 렌즈의 조합에 의한 조합렌즈의 초점 거리를 f2라 할 때, 상기 회절구조는 상기 거리 dY가 하기의 '공식 3'으로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계되는 것이 바람직하다.
0.45×(f2/f1) ≤ dY ≤ f2/f1 ------ (공식 3)
상기 광로변경구조는 상기 비유효 영역에 도달한 광을 산란시키는 산란구조일 수 있다.
상기 광로변경구조는 상기 비유효 영역에 도달한 광이 상기 대물렌즈 내로 투과하는 것을 차단하는 투과차단부재일 수 있다.
상기 투과차단부재는 전반사 물질 또는 광흡수 물질로 제조될 수 있다.
상기 광로변경구조는 상기 광원측 렌즈면에 구비될 수 있다.
상기 대물렌즈는 BD용 대물렌즈일 수 있다.
상기 대물렌즈는 BD, DVD, 및 CD에 호환 가능한 호환형 대물렌즈일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 상기 제1 관점에 따른 광픽업용 대물렌즈를 포함하는 광픽업 장치가 제공된다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈의 측면도이다.
도 3은 도 2의 광픽업용 대물렌즈의 광원측 렌즈면의 평면도이다.
도 4는 도 2의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 5 및 6은 도 2의 광픽업용 대물렌즈에 입사된 광의 경로를 예시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈의 측면도이다.
도 8은 도 7의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 9는 도 7의 광픽업용 대물렌즈에 입사한 광의 경로를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈의 측면도이다.
도 11은 도 10의 C 영역을 확대한 도면이다.
도 12는 도 10의 광픽업용 대물렌즈에 입사한 광의 경로를 예시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업 장치의 개략도이다.
광픽업 장치(1)는 광원(10), 빔 스플리터(20), 콜리메이팅 렌즈(30), 대물렌즈(40), 센서 렌즈(50) 및 광검출기(60)를 포함한다.
광원(10)은 디스크(D)에 정보를 기록하거나 디스크(D)에 기록된 정보를 재생하기 위해 사용되는 광(light)을 생성한다. 광원(10)은 광을 생성하기 위한 레이저 다이오드(laser diode)를 포함하며, 그에 제한되지 않고 다른 광 생성 기기를 포함할 수 있다.
빔 스플리터(30)는 광원(10)으로부터 조사된 광의 적어도 일부(예로써 50%)를 대물렌즈(40)을 향하여 반사시키는 한편 디스크(D)로부터 반사된 광(예로써 50%)의 적어도 일부를 광검출기(60) 쪽으로 투과시킨다.
콜리메이팅 렌즈(30)는 빔 스플리터(20)와 대물렌즈(40) 사이에 배치되어 광원(10)으로부터 조사된 광을 평행광으로 변환한다.
대물렌즈(40)는 광원(10)으로부터 조사된 광을 디스크(D) 상에 포커싱한다.
센서 렌즈(50)는 오목 렌즈로서 빔 스플리터(30)와 광검출기(60) 사이에 배치된다. 이러한 센서 렌즈(50)에 의해 광디스크(D)에서 반사된 광은 광검출기(60) 상에 포커싱될 수 있다.
광검출기(60)는 디스크(D)로부터 반사된 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환하며, 이 전기적 신호로부터 디스크(D)에 기록된 정보가 재생될 수 있으며 광픽업 장치(1)의 구동을 위한 제어 신호가 얻어질 수 있다.
전술한 광픽업 장치(1)가 적용되는 디스크(D)는 BD, DVD 및 CD 중 어느 하나이다.
디스크(D)가 BD일 경우, 광원(10)은 대략 405 nm 파장의 레이저를 생성하는 레이저 다이오드를 포함하며, 대물렌즈(40)로서는 개구수(NA)가 대략 0.85인 BD용 대물렌즈가 적용된다. 디스크(D)가 DVD일 경우, 광원은 대략 660 nm 파장의 레이저를 생성하는 레이저 다이오드를 포함하며, 대물렌즈(40)로서는 개구수(NA)가 대략 0.6인 DVD용 대물렌즈가 적용된다. 그리고 디스크(D)가 CD일 경우, 광원은 대략 780 nm 파장의 레이저를 생성하는 레이저 다이오드를 포함하며, 대물렌즈(40)로서는 개구수(NA)가 대략 0.45인 CD용 대물렌즈가 적용된다.
한편, 대물렌즈(40)는 BD/DVD/CD 호환 대물렌즈로 구비될 수 있다. 이러한 경우 광원(10)은 디스크(D)의 유형에 따라 대략 405 nm 파장의 레이저, 대략 660 nm 파장의 레이저, 및 대략 780 nm 파장의 레이저를 선택적으로 생성할 수 있는 BD/DVD/CD 호환 광원이 적용된다.
이하에서는 도 2 내지 12를 참조하여 전술한 광픽업 장치(1)에 구비되는 대물렌즈(40)로서 적용 가능한 광픽업용 대물렌즈의 다양한 실시예들에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈(100)의 측면도이고, 도 3은 도 2의 광픽업용 대물렌즈(100)의 광원측 렌즈면(110)의 평면도이고, 도 4는 도 2의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 대물렌즈(100)는 광원측 렌즈면(110) 및 디스크측 렌즈면(120)을 갖는다. 광원측 렌즈면(110)은 광원(10)으로부터 조사된 광을 입사받는 외측면에 해당하며, 디스크측 렌즈면(120)은 디스크(D)를 마주하도록 배치된 외측면에 해당한다. 대물렌즈(100)의 가장자리에는 경통(미도시)에 고정되는 고정부(130)가 구비된다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 광원측 렌즈면(110)은 내측의 유효 영역(111)과 외측의 비유효 영역(112)을 포함한다.
이상적인 대물렌즈의 경우 광원으로부터 조사된 광이 광원측 렌즈면의 어느 지점에 입사되더라도 특정된 하나의 초점에 포커싱된다. 하지만, 본 실시예의 대물렌즈(100)와 같은 실제 대물렌즈의 경우 렌즈면에 입사된 모든 광은 특정된 하나의 초점에 포커싱되기 어렵다. 따라서, 실제 대물렌즈에서는 어느 정도의 수차(aberration)가 필연적으로 발생된다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이 광원측 렌즈면(110)의 경사각(θ)은 광축(OX)으로부터 멀어질수록 커지기 때문에, 광원측 렌즈면(110)은 광축(OX)으로부터 먼 곳일수록 수차 발생의 큰 요인으로 작용한다. 또한, 대물렌즈(100)가 BD용 대물렌즈 또는 BD/DVD/CD 호환 대물렌즈일 경우, 대물렌즈(100)의 개구수(NA)가 비교적 크기 때문에 수차의 열화 가능성은 더욱 높다.
따라서, 광픽업시 대물렌즈(100)의 광원측 렌즈면(110) 중에서 광축(OX)으로부터 특정 거리 내에 있는 내측 영역만을 사용하는 것이 바람직하다. 앞서 언급한 유효 영역(111)이 바로 이러한 내측 영역을 가리키는 것으로서 광스폿 형성에 최적화된(즉, 유효한) 렌즈면(110)의 일부분으로 정의될 수 있다. 대물렌즈(100)가 BD/DVD/CD 호환 대물렌즈일 경우 대물렌즈(100)의 광원측 렌즈면(110)은 BD, DVD, CD 각각에 대하여 유효 영역들이 설정되는데, 이러한 경우 그 중에서 가장 넓은 BD에 대한 유효 영역이 상기 유효 영역(111)에 해당한다. 한편 앞서 언급한 비유효 영역(112)은 상기 유효 영역(111)의 외측에 배치되는 렌즈면(110)의 일부분으로서 광스폿 형성에 부적합한 영역으로 정의될 수 있다.
광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)은 수차를 열화시킬 가능성이 높기 때문에 광픽업 장치(1)는 광원측 렌즈면(110)의 유효 영역(111)에만 광이 입사되도록 설계된다. 예로써, 광원(10)으로부터 조사된 광은 경통(미도시)에 형성된 어퍼처(aperture)를 통해 광원측 렌즈면(110)의 유효 영역(111)에 안내될 수 있다.
하지만, 대물렌즈(100)와 경통의 설계 공차, 대물렌즈(100)와 경통의 사용중 변형, 및 대물렌즈(100)와 경통 간의 조립 공차 등의 요인들에 의해 광원(10)으로부터 조사된 광은 광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에도 일부 조사될 수 있다. 이처럼 광원(10)으로부터 조사된 광의 일부가 광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에 조사될 경우, 대물렌즈(100)의 수차가 열화(악화)될 수 밖에 없다.
광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에는 광로변경구조(light-path changing element)로서 회절구조(140, 도 4 참조)가 구비된다. 도 4에 도시된 회절구조(140)의 형상은 예시적인 것이며, 대안적인 다른 실시예들에서는 다른 형상의 회절구조들이 적용될 수도 있다.
광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에 구비된 회절구조(140)의 작용에 대해 도 5 및 6을 참조하여 설명한다. 도 5 및 6은 도 2의 광픽업용 대물렌즈(100)에 입사된 광의 경로를 예시한 도면들이다.
도 5 및 6을 참조하면, 광원측 렌즈면(110)의 유효 영역(111)에 입사된 광들(L1)은 제1 지점(F1)에서 결상(포커싱)되며, 광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L2)은 제2 지점(F2)에 결상된다. 한편, 도 5에 표시된 F'1은 비유효 영역(111)에 회절구조(140, 도 4 참조)가 없을 경우 비유효 영역(111)에 입사된 광들이 결상되는 지점이다.
이처럼 회절구조(140)는 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L2)을 회절시켜 그 경로들을 변경함으로써 그 광들(L2)이 결상되는 지점(F2)을 유효 영역(111)에 입사된 광들(L1)의 결상 지점(F1)으로부터 광축(OX)을 따라 또는 광축(OX)으로부터 멀리 이격시킨다.
이와 같이 회절구조(140)에 의해 제2 지점(F2)이 제1 지점(F1)으로부터 멀리 이격됨으로써, 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L1)은 정보의 기록하거나 재생하는 광으로 작용하지 않게 된다. 즉, 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L2)이 F1에 인접한 F'2 지점에서 결상될 경우 그 광들(L2)에 의해 기록 정보 또는 재생 정보에 노이즈가 발생될 수 있지만, 그러한 회절구조(140)에 의해 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L2)이 F1으로부터 멀리 이격된 F2 지점에 결상됨으로써 그러한 노이즈의 발생이 방지될 수 있다. 결국, 광원(10)으로부터 조사된 광의 일부가 광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에 입사됨으로써 발생되는 수차의 열화가 방지될 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L2)의 결상 지점(F2)은 유효 영역(111)에 입사된 광들(L1)의 결상 지점(F1)으로부터 광축(OX)을 따라 디스크(D) 측으로 이격되어 있으며, 그 이격 거리는 dX1으로 표시되어 있다. 여기서, 대물렌즈(120)의 회절구조(140, 도 4 참조)는 상기 이격 거리 dX1가 하기의 '공식 1'로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계됨이 바람직하다. 공식 1에서 Dmax는 디스크(D)의 표면으로부터 그 디스크(D)의 가장 깊은 기록층까지의 거리이며 Dmin은 디스크(D)의 표면으로부터 그 디스크(D)의 가장 깊은 기록층까지의 거리이다. 디스크(D)가 단지 하나의 기록층을 가질 경우 Dmax는 Dmin과 같게 된다.
2×Dmax - Dmin + 10㎛ ≤ dX1 ≤ 600㎛ ---- (공식 1)
도 5의 경우 F2는 F1으로부터 광축(OX)을 따라 디스크(D) 측으로 이격되지만, 이와 반대로, 상기 회절구조(140)의 설계에 따라 F2는 F1으로부터 광축(OX)을 따라 대물렌즈(120) 측으로 이격될 수도 있다. 그러한 경우 F1과 F2 간의 이격 거리를 dX2라고 할 때, 대물렌즈(120)의 회절구조(140)는 이격 거리 dX2가 하기의 '공식 2'로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계됨이 바람직하다.
Dmax + 10㎛ ≤ dX2 ≤ 400㎛ ---- (공식 2)
도 6을 다시 참조하면, 비유효 영역(112)에 입사된 광들(L2)의 결상 지점(F2)은 광축(OX)으로부터 dY 만큼 그 광축(OX)에 수직한 방향으로 이격되어 있다. 이때, 대물렌즈(120)의 회절구조(140, 도 4 참조)는 이격 거리 dY가 하기와 같은 '공식 3'으로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계됨이 바람직하다. 여기서, f1의 대물렌즈(120)의 초점 거리를 가리키며, f2는 콜리메이팅 렌즈(30)와 센서 렌즈(50)가 조합될 때 그 조합 렌즈의 초점 거리를 가리킨다.
0.45×(f2/f1) ≤ dY ≤ f2/f1 ---- (공식 3)
전술한 바와 같이 제1 실시예에 따른 대물렌즈(100)의 경우 회절구조(140)는 광원측 렌즈면(110)의 비유효 영역(112)에 형성된다. 대안적인 다른 실시예에서 그러한 회절구조(140)는 디스크측 렌즈면(120)의 비유효 영역에 형성될 수도 있음은 해당 기술분야의 당업자라면 충분히 이해할 것이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈(200)의 측면도이고, 도 8은 도 7의 B 영역을 확대한 도면이며, 도 9는 도 7의 광픽업용 대물렌즈(200)에 입사한 광의 경로를 예시한 도면이다.
도 7 및 8을 참조하면, 대물렌즈(200)는 광원측 렌즈면(210) 및 디스크측 렌즈면(220)을 갖는다. 광원측 렌즈면(210)은 내측의 유효 영역(211)과 외측의 비유효 영역(212)을 포함하며, 비유효 영역(212)에는 광로변경구조로서 산란구조(240: scattering element)가 구비된다. 도 8에 도시된 산란구조(240)의 형상은 예시적인 것이며, 대안적인 다른 실시예들에서는 다른 형상의 산란구조들이 적용될 수도 있다.
도 9를 참조하면, 유효 영역(211)에 입사된 광들(L1)은 F1 지점에서 결상(포커싱)되나, 비유효 영역(212)에 입사된 광들(L2)은 비유효 영역(212)에 형성된 산란구조(240)에 의해 임의의 방향들로 산란됨으로써 결상되지 않는다.
그리하여 광원(10)으로부터 조사된 광의 일부가 비유효 영역(212)에 입사되더라도 산란구조(240)에 의해 산란되며, 산란된 광은 정보의 기록 및 재생 과정에서 노이즈로서 거의 작용하지 않는다. 따라서 비유효 영역(212)에 입사되는 광에 의한 수차의 열화가 상당히 제한될 수 있다.
제2 실시예에 따른 대물렌즈(200)의 경우 산란구조(240)는 광원측 렌즈면(210)의 비유효 영역(212)에 형성된다. 대안적인 다른 실시예에서 그러한 회절구조(240)는 디스크측 렌즈면(220, 도 7 참조)의 비유효 영역에 형성될 수도 있음은 해당 기술분야의 당업자라면 충분히 이해할 것이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광픽업용 대물렌즈(300)의 측면도이고, 도 11은 도 10의 C 영역을 확대한 도면이며, 도 12는 도 10의 광픽업용 대물렌즈(300)에 입사한 광의 경로를 예시한 도면이다.
도 10 및 11을 참조하면, 대물렌즈(300)는 광원측 렌즈면(310) 및 디스크측 렌즈면(320)을 갖는다. 그리고, 광원측 렌즈면(310)은 내측의 유효 영역(311)과 외측의 비유효 영역(312)을 포함하며, 비유효 영역(312)에는 광로변경구조로서 투과차단부재(340)가 구비된다. 여기서 투과차단부재(340)는 광을 전반사하거나 흡수하는 물질로 제조되며 비유효 영역(312) 상에 코팅 또는 부착된다. 본 실시예에서 투과차단부재(340)는 광을 흡수하는 물질인 것으로 가정하여 설명된다.
도 12를 참조하면, 유효 영역(311)에 입사된 광들(L1)은 F1 지점에서 결상(포커싱)되지만, 비유효 영역(312)에 입사된 광들(L2)은 투과차단부재(340)에 의해 흡수됨으로써 대물렌즈(320) 안으로 투과되지 않는다. 따라서 비유효 영역(312)에 입사된 광들(L2)은 정보의 기록 및 재생 과정에서 노이즈를 발생시키는 요인으로 작용하지 않는다. 따라서, 따라서 비유효 영역(312)에 입사되는 광에 의한 수차의 열화가 방지될 수 있다.
제3 실시예에 따른 대물렌즈(300)의 경우 투과차단부재(340)는 광원측 렌즈면(310)의 비유효 영역(312)에 형성된다. 대안적인 다른 실시예에서 그러한 투과차단부재(240)는 디스크측 렌즈면(320)의 비유효 영역에 형성될 수도 있음은 해당 기술분야의 당업자라면 충분히 이해할 것이다.
1 : 광픽업 장치 10 : 광원
40 : 대물렌즈 60 : 광검출기
100 : 대물렌즈(제1 실시예) 110 : 광원측 렌즈면
111 : 유효 영역 112 : 비유효 영역
120 : 디스크측 렌즈면 140 : 회절구조(광로변경구조)
200 : 대물렌즈(제2 실시예) 240 : 산란구조(광로변경구조)
300 : 대물렌즈(제3 실시예) 340 : 투과차단부재(광로변경구조)

Claims (15)

  1. 광원으로부터 조사된 광을 입사받는 광원측 렌즈면과 디스크를 마주하는 디스크측 렌즈면을 갖는 광픽업용 대물렌즈로서,
    상기 광원측 렌즈면과 상기 디스크측 렌즈면 각각은 내측의 유효 영역 및 상기 유효 영역의 외측에 배치된 비유효 영역을 포함하며,
    상기 광원측 렌즈면과 상기 디스크측 렌즈면 중 어느 하나의 비유효 영역에는 상기 광원으로부터 상기 비유효 영역에 도달하는 광의 경로를 변경시키기 위한 광로변경구조가 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광로변경구조는 상기 비효유 영역에 도달한 광의 결상 지점을 변경시키는 회절구조인 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회절구조는 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점을 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점으로부터 상기 대물렌즈의 광축을 따라 상기 디스크 측으로 이격시키는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점과 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점 간의 거리를 dX1이라 하고, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 디스크의 가장 깊은 기록층까지의 거리를 Dmax라 하며, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 디스크의 가장 얕은 기록층까지의 거리를 Dmin이라 할 때,
    상기 회절구조는 상기 거리 dX1이 하기의 공식으로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
    2×Dmax - Dmin + 10㎛ ≤ dX1 ≤ 600㎛
  5. 제2항에 있어서,
    상기 회절구조는 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점을 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점으로부터 상기 대물렌즈의 광축을 따라 상기 대물렌즈 측으로 이격시키는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점과 상기 유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점 간의 거리를 dX2라 하고, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 디스크의 가장 깊은 기록층까지의 거리를 Dmax라 할 때,
    상기 회절구조는 상기 거리 dX2가 하기의 공식으로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
    Dmax + 10㎛ ≤ dX2 ≤ 400㎛
  7. 제2항에 있어서,
    상기 회절구조는 상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점을 상기 대물렌즈의 광축으로부터 상기 광축에 수직한 방향으로 이격시키는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광픽업용 대물렌즈를 채택하는 광픽업 장치는, 상기 대물렌즈의 후방에 배치되어 상기 광원으로부터 조사된 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈, 상기 디스크로부터 반사된 광을 검출하는 광검출기, 및 상기 광검출기의 전방에 배치되어 상기 반사된 광을 상기 광검출기 상에 포커싱하는 센서 렌즈를 포함하며,
    상기 비유효 영역에 입사된 광들의 결상 지점과 상기 광축 간의 이격 거리를 dY라 하고, 상기 대물렌즈의 초점 거리를 f1이라 하며, 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 센서 렌즈의 조합에 의한 조합렌즈의 초점 거리를 f2라 할 때,
    상기 회절구조는 상기 거리 dY가 하기의 공식으로 나타내어지는 범위 내에 속하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
    0.45×(f2/f1) ≤ dY ≤ f2/f1
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광로변경구조는 상기 비유효 영역에 도달한 광을 산란시키는 산란구조인 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광로변경구조는 상기 비유효 영역에 도달한 광이 상기 대물렌즈 내로 투과하는 것을 차단하는 투과차단부재인 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투과차단부재는 전반사 물질 또는 광흡수 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광로변경구조는 상기 광원측 렌즈면에 구비되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 BD용 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 BD, DVD, 및 CD에 호환 가능한 호환형 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업용 대물렌즈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 광픽업용 대물렌즈를 포함하는 광픽업 장치.
KR1020110087158A 2011-08-30 2011-08-30 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치 KR20130024008A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110087158A KR20130024008A (ko) 2011-08-30 2011-08-30 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치
PCT/KR2012/006928 WO2013032243A2 (en) 2011-08-30 2012-08-30 Objective lens for optical pickup and optical pickup apparatus having the same
US13/599,473 US8897106B2 (en) 2011-08-30 2012-08-30 Objective lens for optical pickup and optical pickup apparatus having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110087158A KR20130024008A (ko) 2011-08-30 2011-08-30 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130024008A true KR20130024008A (ko) 2013-03-08

Family

ID=47743606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110087158A KR20130024008A (ko) 2011-08-30 2011-08-30 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8897106B2 (ko)
KR (1) KR20130024008A (ko)
WO (1) WO2013032243A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7190962B2 (ja) * 2019-05-21 2022-12-16 デクセリアルズ株式会社 露光装置および露光方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5281797A (en) * 1991-12-26 1994-01-25 Hitachi, Ltd. Short wavelength optical disk head having a changeable aperture
US5907530A (en) 1995-08-30 1999-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical pickup device
DE69637896D1 (de) 1995-08-30 2009-05-20 Samsung Electronics Co Ltd Linsenvorrichtung und optisches Abtastgerät mit der Linsenvorrichtung
KR100234257B1 (ko) 1995-08-30 1999-12-15 윤종용 대물렌즈 장치 및 안정된 포커스 서보 신호를 얻는방법 및 이를 적용한 광픽업 장치 및 두께가 다른 디스크를 판별하는 방법 및 두께가 다른 디스크로부터 정보를 재생하고 기록하는 방법
KR100209918B1 (ko) * 1997-03-28 1999-07-15 윤종용 홀로그램형링렌즈를 사용하여 cd-r과 호환하는 dvd용 광픽업
KR100525229B1 (ko) 2003-10-13 2005-10-28 삼성전기주식회사 Ｄｖｄ/ｃｄ 호환형의 광픽업용 대물렌즈
KR100833242B1 (ko) 2006-09-27 2008-05-28 삼성전자주식회사 고개구수를 가지는 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20130051209A1 (en) 2013-02-28
WO2013032243A2 (en) 2013-03-07
WO2013032243A3 (en) 2013-04-25
US8897106B2 (en) 2014-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5822135A (en) Lens device including a light controlling mechanism and an optical pickup apparatus using a lens device
JP3123969B2 (ja) 複数の光ディスク仕様に互換する対物レンズを備えた光ピックアップ
CA2202288C (en) Lens device and an optical pickup apparatus using the lens device
KR0176595B1 (ko) 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치
US7606135B2 (en) Optical recording/reproducing apparatus capable of recording/reproducing information onto/from various types of optical recording media of different recording densities and different thicknesses
KR20130024008A (ko) 광픽업용 대물렌즈 및 그를 구비한 광픽업 장치
JP2007272980A (ja) 光ピックアップ装置
US7126764B2 (en) Objective lens and optical head device provided with the same
JP4834168B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP3827278B2 (ja) 光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置
US20080025188A1 (en) Optical Pickup Apparatus
JP4568612B2 (ja) 光ヘッドおよび光ディスクドライブ装置
KR101727520B1 (ko) 회절 소자를 갖는 광 픽업 장치 및 이를 구비한 광 기록 및 재생 장치
US8054733B2 (en) Optical pickup device
USRE39025E1 (en) Lens device including a light controlling mechanism and an optical pickup apparatus using a lens device
KR100606689B1 (ko) 비점수차 보정 기능을 갖는 광픽업장치
JPH0954971A (ja) 光学ピックアップおよび再生装置
JP2005209295A (ja) 光ヘッド装置
US20060158992A1 (en) Optical recording device
JP5725033B2 (ja) 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置
JP2011108303A (ja) 光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置
JP2009076203A (ja) 光ピックアップ装置
JP2005267768A (ja) 光記録再生装置
JP2009217882A (ja) 光束分割素子、対物レンズ光学系、及び、光ピックアップ光学系
JP2004164821A (ja) 対物レンズ、光ヘッド、及び光学式情報記録再生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application