KR100350990B1 - 고체함침미러형 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치 - Google Patents

고체함침미러형 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치 Download PDF

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Abstract

입사광을 투과시키는 제1투과면과, 제1투과면에 대향되게 위치되어 입사광을 투과시키는 제2투과면과, 제2투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제1반사면과, 제1투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제2반사면을 구비하며, 제1투과면은, 광축상에 위치되어 입사되는 광을 집속시키는 제1곡면과, 제1곡면 주변에 형성되어 입사되는 광을 발산시키는 제2곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변경된 구조의 고체함침미러형 대물렌즈가 개시되어 있다.
이러한 구조의 대물렌즈는 일매의 렌즈로 0.7 이상의 고개구수를 실현할 수 있으며, 원거리장 기록재생(far field recording/reproducing)이 가능한 작동 거리를 가진다. 또한, 차폐영역이 종래의 고체함침미러의 경우보다 작게 발생되므로 광효율이 높고, 종래의 고체함침미러에 비해 작은 사이드로브가 발생되므로, 광픽업장치에 채용해도 재생시 지터의 과도한 발생이나 기록시 크로스 소거가 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 구조의 대물렌즈는 차세대 DVD 계열의 기록매체를 기록재생하기 위한 광픽업장치의 대물렌즈로 채용될 수 있다.

Description

고체함침미러형 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치{Solid immersion mirror type objective lens and optical pickup apparatus employing it}
본 발명은 고체함침미러(SIM:Solid Immersion Mirror)형 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원거리장 기록재생(far field recording/reproducing)이 가능한 변경된 구조의 고체함침미러(modified-SIM)형 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정보 기록재생밀도는 광픽업장치에 의해 그 광디스크에 맺혀지는 광스폿의 크기를 줄일수록 커진다. 광스폿의 크기는 수학식 1에 보여진 바와 같이 사용되는 파장(λ)이 짧은 광이 사용될수록, 대물렌즈의 개구수(NA)가 클수록 작다.
광스폿의 크기 ∝ λ/NA
따라서, 고밀도용 광픽업장치는 보다 짧은 파장영역의 광을 출사하는 광원 및 고 개구수를 가지는 대물렌즈를 채용할 필요가 있다. 또한, 안정된 시스템을 쉽게 구현할 수 있도록, 상기 대물렌즈는 큰 작동거리(대물렌즈의 광출사면과 광디스크의 광입사면 사이의 거리)를 가져야 한다. 차세대 DVD 일명, HD-DVD(high definition digital versatile disk) 계열의 광디스크를 기록재생하기 위한 광픽업장치는 예컨대, 405 nm 파장의 광을 출사하는 광원, 개구수 0.85이고 작동거리가 가능한한 큰 대물렌즈를 채용될 것이다.
하지만, 일 매의 렌즈로 된 대물렌즈는 제작한계로 인하여 광학적 수차의 공차 조건을 만족하면서 0.7 이상의 개구수를 갖도록 제작되기 어렵다. 따라서, 광학적 수차의 공차 조건을 만족하면서 0.7 이상의 개구수를 실현할 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 2매의 렌즈로 된 대물렌즈(10)가 제안된 바 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 대물렌즈(10)는 입사광을 집속시키기 위한 제1집속렌즈(11)와 이 제1집속렌즈(11)와 광디스크(1) 사이에 배치되어 대물렌즈(10)의 개구수를 증가시키기 위한 제2집속렌즈(13)로 이루어진다.
이와 같이 2매로 구성된 대물렌즈(10)는 예를 들어, 제1집속렌즈(11)로 개구수 0.6을 확보하고, 제2집속렌즈(13)를 통하여 개구수를 높일 수 있다. 상기와 같은 구조의 대물렌즈(10)가 0.85의 개구수를 가지려면, 상기 제1 및/또는 제2집속렌즈(11)(13)는 광원(미도시)쪽을 향하는 광입사면이 큰 곡률을 갖도록 형성되거나, 굴절율이 큰 재질로 형성되어 급격한 광굴절을 발생시켜야 한다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 대물렌즈(10)는 광축에서 벗어나는 디센터(decenter)에 민감하여, 이 디센터에 따른 코마(coma)가 크게 발생할 수 있으며, 급격한 곡률을 갖는 렌즈면을 가공하기가 어려워 제작성이 좋지 못하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 대물렌즈(10)는 급격한 광굴절에 의해 작동거리(WD')가 예컨대, 0.15 mm 정도로 짧으며, 작동거리(WD')를 그 이상으로 크게 하는 설계가 어렵다. 참고로, DVD용 광픽업장치에서 작동 거리는 1.8 mm이다.
더욱이, 도 1에서와 같은 종래의 대물렌즈(10)는 2매의 렌즈 구성에 의해 고개구수를 실현하므로, 상기 제1 및 제2집속렌즈(11)(13) 사이에 경사가 발생할 경우 광학적인 수차를 작게 유지하기가 불가능하여, 제1 및 제2집속렌즈(11)(13) 사이의 거리공차 및 경사 공차가 매우 엄격하다.
한편, 도 2를 참조하면, 종래의 고체함침미러(20)는 입사광을 발산 투과시키는 제1투과면(21), 상기 제1투과면(21)에 대향되게 위치된 제2투과면(23), 상기 제2투과면(23) 주변에 형성되어 상기 제1투과면(21)쪽에서 입사된 광을 반사시키는 제1반사면(25), 상기 제1투과면(21) 주변에 형성되어 상기 제1반사면(25)에서 반사되어 입사되는 광을 재반사시켜 상기 제2투과면(23)을 향하도록 하는 제2반사면(27)을 구비한다.
상기와 같은 고체함침미러(20)는 일 매의 렌즈 구조로 0.7 이상의 개구수를 실현할 수 있다.
또한, 상기와 같은 고체함침미러(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1투과면(21)으로 입사된 광 중 상대적으로 근축으로 입사된 광이 광디스크(1)의 기록면에 집속되지 못하고 소실되는 차폐 영역(blocking area)의 존재에 의해, 입사광 집속시에 초해상 영역으로도 집속이 가능하다. 도 2에서 빗금친 부분이 차폐 영역이다. 여기서, 광디스크(1)의 기록면에 집속되지 못하고 소실되는 광은 제1투과면(21)에서 제2투과면(23)쪽으로 직접적으로 입사되는 광과, 제1투과면(21)쪽에서 입사되고 제1반사면(25)에서 반사되어 제2반사면(27)을 향하는 광 중 제1투과면(21)과 제2반사면(27) 사이의 경계에서 소실되는 광 등이다. 도 2에서는 차폐 영역을 보이기 위해 제1투과면(21)으로 입사되는 광의 진행 경로만을 도시하였다. 광디스크(1)의 기록면에서 반사되고 제2투과면(23)으로 입사된 광은 도시된 경로의 역으로 진행한다.
상기와 같은 고체함침미러(20)는 일매의 렌즈로서 0.7이상의 고개구수를 실현할 수 있으며, 2개의 반사면(25)(27)을 경유하여 광을 집속하는 구조이므로, 곡률을 작게 할 수 있어 디센터에 둔감하고, 색수차에 대해서도 비교적 양호한 특성을 나타내고, 제작성도 양호하다.
그런데, 상기와 같은 고체함침미러(20)는 그 구조상 발생되는 차폐 현상으로 인해 도 2에 도시된 바와 같이, 입사광 중 큰 광량(본 기술분야에서는 종래의 고체함침미러(20)의 경우, 입사광의 1/3 정도가 차폐되는 것으로 알려져 있다)을 사용하지 못하므로, 광효율이 낮다.
또한, 차폐되는 광량이 제1투과면(21)의 크기에 의존하기 때문에, 광효율 저하를 최소화할 수 있도록 제1투과면(21)의 직경을 고체함침미러(20) 전체 유효 직경의 1/4 이하로 하고, 이 고체함침미러(20)를 대물렌즈로 채용한 광픽업장치에서는 광효율을 극대화하기 위해 제1투과면(21)의 직경보다 약간 큰 직경의 입사광빔을 제1투과면(21)으로 입사시키므로, 제1투과면(21)으로 입사되는 광량은 트랙킹을 위해 광축에 수직인 래디얼 방향으로의 고체함침미러(20)의 움직임에 대해 크게 영향을 받는다.
또한, 상기 고체함침미러(20)에 의해 집속된 광의 빔 프로파일을 보인 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 사이드로브(S')가 광 강도 피크값의 5~6%로 비교적 커서, 이러한 고체함침미러(20)를 광픽업장치의 대물렌즈로 채용한 경우, 광디스크(1)에 기록된 정보의 재생시에는 지터가 크게 발생되고, 기록시에는 인접트랙에 기록된 신호를 소거시키는 크로스 소거 문제가 발생될 수 있다. 도 3은 종래의 고체함침미러(20)가 개구수 0.85, 그 고체함침미러(20)의 전체 유효 직경 4.5 mm, 제1투과면(21) 직경 1.0 mm로 마련되어, 제1투과면(21)으로 입사된 광량의 33% 정도가 차폐될 때, 종래의 고체함침미러(20)에 의해 집속된 파장 400 nm인 광의 빔 프로파일을 보인 것이다. 여기서, 도 1을 참조로 설명한 바와 같은 통상의 대물렌즈(10)에 의해 집속된 광에도 사이드로브가 생기는데, 이때의 사이드로브 성분은 광강도 피크값의 대략 2~3%이하로 심각한 재생신호의 지터 증가 및 크로스 소거는 유발하지 않는 정도인 것으로 알려져 있다.
뿐만 아니라, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 고체함침미러(20)는 작동거리(WD")가 짧아 수십 내지 수백 nm의 작동거리를 요구하는 근접장 기록재생(near field recording/reproducing)에서 고밀도 광집속을 위한 대물렌즈로는 사용 가능하지만, 원거리장 기록재생용 대물렌즈로 채용하는데 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 광효율이 높고, 종래의 고체함침미러에 비해 사이드로브 성분이 현저히 감소되어 광픽업장치에 채용시 재생시 과도한 지터 및 기록시 크로스 소거가 발생하지 않으며, 상대적으로 큰 작동 거리를 실현할 수 있어 원거리장 기록재생(far field recording/reproducing)에 적용할 수 있으며, 일매의 렌즈 구조로 0.7 이상의 고개구수를 실현할 수 있도록 된 변경된 구조의 고체함침미러형 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 2매 렌즈로 된 대물렌즈의 일 예를 개략적으로 보인 도면,
도 2는 종래의 고체함침미러의 일 예를 개략적으로 보인 도면,
도 3은 도 2의 고체함침미러에 의해 집속된 광의 빔 프로파일을 보인 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변경된 구조의 고체함침미러형 대물렌즈를 개략적으로 보인 사시도 및 측면도,
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명에 따른 대물렌즈에 의해 집속된 광의 빔 프로파일을 보인 도면,
도 7은 본 발명에 따른 대물렌즈를 채용한 광픽업장치의 일 실시예를 개략적으로 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30...기록매체 50...대물렌즈
51,53...제1 및 제2투과면 51a...볼록곡면
51b...오목곡면 55,57...제1 및 제2반사면
71...광원 85...광검출기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대물렌즈는, 입사광을 투과시키는 제1투과면과; 상기 제1투과면에 대향되게 위치되어 입사광을 투과시키는 제2투과면과; 상기 제2투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제1반사면과; 상기 제1투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제2반사면;을 구비하며, 상기 제1투과면은, 광축상에 위치되어 입사되는 광을 집속시키는 제1곡면과, 상기 제1곡면 주변에 형성되어 입사되는 광을 발산시키는 제2곡면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업장치는, 레이저 광을 생성 출사하는 광원과; 입사광의 진행 경로를 변환하는 광로변환수단과; 상기 광로변환수단과 기록매체 사이의 광로 상에 배치되어 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 집속시켜 상기 기록매체에 광스폿을 형성시키는 대물렌즈와, 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 및 광로변환수단을 경유하여 입사된 광을 수광하는 광검출기;를 포함하며, 상기 대물렌즈는, 입사광을 투과시키는 제1투과면과; 상기 제1투과면에 대향되게 위치되어 입사광을 투과시키는 제2투과면과; 상기 제2투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제1반사면과; 상기 제1투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제2반사면;을 구비하며, 상기 제1투과면은, 광축상에 위치되어 입사되는 광을 집속시키는 제1곡면과, 상기 제1곡면 주변에 형성되어 입사되는 광을 발산시키는 제2곡면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대물렌즈 및 이를 채용한 광픽업장치를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대물렌즈를 개략적으로 보인 사시도이고, 도 5는 그 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 대물렌즈(50)는 변경된 구조의 고체함침미러(modified - SIM)로서, 광축상에 위치된 제1곡면 바람직하게는, 볼록곡면(51a)과 그 주변에 형성된 제2곡면 바람직하게는, 오목곡면(51b)으로 이루어진 제1투과면(51)과, 상기 제1투과면(51)에 대향되게 위치되어 입사광을 투과시키는 제2투과면(53)과, 상기 제2투과면(53) 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제1반사면(55)과, 상기 제1투과면(51) 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제2반사면(57)을 구비한다.
상기 제1투과면(51)의 볼록곡면(51a)은 광원쪽에서 상대적으로 근축으로 입사되는 광을 집속시킨다. 상기 오목곡면(51b)은 상기 볼록곡면(51a) 주변에 형성되어 상기 볼록곡면(51a) 외측으로 입사되는 광을 발산시킨다.
상기 제1투과면(51)은, 차폐 영역(blocking area)의 최소화, 고개구수 및 큰 작동 거리 실현, 디센터에 따른 코마 발생 미미, 제작성 등의 여러 조건들을 고려할 때, 대물렌즈(50) 전체 유효 직경의 2/5 내지 4/5 범위내의 직경을 갖도록 마련된 것이 바람직하다. 상기 제1투과면(51)의 볼록곡면(51a)은 상기한 여러 조건들을 고려할 때, 대물렌즈(50) 전체 유효 직경의 1/5 내지 2/5 범위내의 직경을 갖도록 마련된 것이 바람직하다. 상기 직경은 제1투과면(51) 또는 볼록곡면(51a)의 광축에 수직한 단면에서의 최대 직경이다.
상기와 같은 구조로 된 본 발명에 따른 대물렌즈(50)의 제1투과면(51)에 광이 입사되면, 제1투과면(51)의 볼록곡면(51a)으로 입사된 광은 이 볼록곡면(51a)에 의해 집속되어 직접적으로 제2투과면(53)으로 향하고, 이 제2투과면(53)을 투과하여 상면 예컨대, 차세대 DVD 계열의 기록매체(30)의 기록면에 집속된다. 제1투과면(51)의 오목곡면(51b)으로 입사된 광은 발산되어, 대부분 제1반사면(55)을 향하고, 이 제1반사면(55) 및 제2반사면(57)에서 순차로 반사된 다음 제2투과면(53)을 투과하여 상기 볼록곡면(51a)을 경유한 광과 마찬가지로, 상기 기록매체(30)의 기록면에 집속된다.
반면에, 제1투과면(51)의 볼록곡면(51a)과 오목곡면(51b)의 경계를 경유하고 제1반사면(55)에서 반사되어 제2반사면(57)을 향하는 광 중 일부(예를 들어, 제1투과면(51)과 제2반사면(57)의 경계로 입사되는 광)은 소실되어 기록매체(30)의 기록면에 집속되지 못한다. 이와 같이, 기록매체(30)의 기록면에 집속되지 못하는 광 영역이 도 5에 빗금으로 표시된 차폐 영역이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 변경된 고체함침미러형 대물렌즈(50)는 종래의 고체함침미러(20)의 이점을 모두 가짐과 동시에 종래의 고체함침미러(20)보다 양호한 디센터, 색수차 특성을 나타내며, 광효율이 높고, 도 6에 보여진 바와 같이, 심각한 재생신호의 지터 증가 및 크로스 소거를 유발하지 않을 정도로 작은 크기의 사이드 로브(S)를 발생시키며, 큰 작동거리(WD)를 가진다.
즉, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 대물렌즈(50)는, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 제1투과면(51)의 볼록곡면(51a)으로 입사된 광을 상기 기록매체(30)의 기록면에 집속시킬 수 있기 때문에, 종래에 비해 차폐 영역이 현저히 줄어들어, 도 2를 참조로 설명한 종래의 고체함침미러(20)보다 광효율이 높고, 사이드로브(S)도 줄일 수 있다.
도 6은 종래의 고체함침미러와 본 발명에 따른 대물렌즈(50)의 성능을 비교하기 위하여, 곡률 반경 1.67 mm, 직경 0.34 mm인 볼록곡면(51a)을 가지는 점 이외에 종래의 고체함침미러(20)와 동일 조건(도 3의 빔 프로파일을 나타내는 조건)으로 형성한 본 발명에 따른 대물렌즈(50)에 의해 집속된 광의 빔 프로파일을 보인 것이다. 도 3 및 도 6을 서로 비교해볼 때, 본 발명에 따른 대물렌즈(50)에 의하면, 사이드로브(S)는 광강도 피크값의 2% 이하가 되어, 종래의 고체함침미러(20)를 이용한 경우보다 현저히 줄어든다.
한편, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 변경된 고체함침미러형 대물렌즈(50)를, 그 대물렌즈(50)의 전체 유효 직경 5.0 mm, 상기 제1투과면(51)의 직경 3.0 mm, 상기 제1투과면(51)의 볼록곡면(51a)의 직경 1.5 mm이고, 그 대물렌즈(50)의 최대 두께 1.7 mm로 만들었을 때, 0.6 mm의 작동거리(WD)를 얻을 수 있음을 실험적으로 확인하였다. 본 발명자들의 실험에 의하면, 도 4 및 도 5에서와 같은 변경된 구조의 고체함침미러형 대물렌즈(50)는 0.1 내지 0.6 mm 범위의 작동거리(WD)를 얻을 수 있으며, 엄격한 설계에 의해 그 이상으로 작동거리를 확장할 수 있다.
여기서, 상기 작동거리(WD)는 본 발명에 따른 대물렌즈(50)에 의한 절대값은 아니며, 제1 및 제2투과면(53), 제1 및 제2반사면(57)의 크기 및 곡률등의 설계조건에 따라 변경될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제1투과면(51)의 중심부를 볼록곡면(51a)으로 형성함으로써, 0.7 이상 바람직하게는 0.85의 개구수를 달성하면서도, 도 1 내지 도 3을 설명한 종래의 대물렌즈(10)(20)보다 큰 작동거리를 얻는 설계가 가능함은 분명하다.
따라서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 대물렌즈(50)는 큰 작동거리(WD)를 실현할 수 있으므로, 원거리장 기록재생인 차세대 DVD 계열의 기록매체(30)를 기록재생하기 위한 광픽업장치의 대물렌즈(50)로 쉽게 채용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 대물렌즈(50)는, 그 대물렌즈(50)의 전체 유효 직경에 대한 제1투과면(51)의 직경이 종래의 고체함침미러(20)의 경우보다 크기 때문에, 종래에 비해 큰 직경의 입사광빔을 사용할 수 있어, 제1투과면(51)으로 입사되는 광량이 트랙킹을 위해 광축에 수직인 래디얼 방향으로의 움직임에 대해 종래에 비해 상대적으로 덜 영향을 받는다.
도 7은 본 발명에 따른 변경된 고체함침미러형 대물렌즈(50)를 채용한 차세대 DVD 계열의 기록매체 기록재생용 광픽업장치의 광학적 구성의 일 실시예를 보인 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업장치는, 광원(71)과 입사광의 진행 경로를 변환하는 광로변환수단과, 상기 광원(71)쪽에서 입사된 광을 집속하여 기록매체(30)에 광스폿을 형성하는 본 발명에 따른 대물렌즈(50)와, 상기 기록매체(30)에서 반사된 후 광로변환수단을 경유하여 입사된 광을 수광하는 광검출기(85)를 포함하여 구성된다.
상기 광원(71)으로는 대략 400 nm 내지 420 nm 파장의 광 바람직하게는, 대략 405 nm 파장의 광을 출사하는 청색 반도체 레이저를 구비한다. 상기 반도체 레이저에는 모서리 발광 레이저(edge emitting laser)와 표면 발광 레이저(vertical cavity surface emitting laser)가 있다.
상기 광로변환수단은 광원(71)과 대물렌즈(50) 사이의 광로 상에 배치되어 입사광의 진행 경로를 변환한다. 상기 광로변환수단으로는 도 7에 도시된 바와 같이, 입사광을 편광에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 편광 빔스프리터(77)와, 입사광의 위상을 바꾸어주는 1/4파장판(79)으로 이루어진 것이 바람직하다. 여기서, 상기 광로변환수단으로 입사광을 소정 비율로 투과 및 반사시키는 빔스프리터(미도시)를 구비하는 것도 가능하다.
상기 대물렌즈(50)는, 차세대 DVD 소위, HD-DVD 와 같은 고밀도 기록매체(30)의 기록/재생할 수 있는 광스폿을 형성하도록 0.7 이상 바람직하게는, 0.85의 개구수를 가진다.
상기 광검출기(85)는 상기 기록매체(30)에서 반사된 광을 수광하여 정보신호 및 오차신호 등을 검출한다.
상기 광원(71)과 광로변환수단 사이의 광로 상에는 콜리메이팅렌즈(73)가 더 구비된 것이 바람직하다. 상기 콜리메이팅렌즈(73)는 광원(71)에서 출사된 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 광원(71)과 광로변환수단 사이의 광로 상에 콜리메이팅렌즈(73)를 배치하면, 광로변환수단과 광검출기(85) 사이에는 집속렌즈(81)가 더 구비된다.
한편, 상기 광원(71)으로 모서리 발광 레이저를 채용하는 경우, 상대적으로 낮은 출력으로도 정보 기록이 가능하도록, 상기 콜리메이팅렌즈(73)와 광로변환수단 사이의 광로상에는 빔정형 프리즘(75)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 빔정형 프리즘(71)은 모서리 발광 레이저로부터 발산되는 타원형 빔을 원형빔이 되도록 정형한다. 상기 빔정형 프리즘(71)은 광원(71)과 콜리메이팅렌즈(73) 사이에 배치될 수도 있다. 여기서, 상기 광원(71)으로 대략적으로 원형빔을 출사하는 표면 발광 레이저를 채용하는 경우에는, 도 7의 광학계 구조에서 빔정형 프리즘(75)은 제거된다.
여기서, 참조번호 83은 센싱렌즈로서, 예를 들어, 비점수차법에 의해 포커스 에러신호를 검출하는 경우, 상기 센싱렌즈(83)는 입사된 광에 비점수차를 유발시키는 비점수차렌즈가 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업장치는, 대물렌즈(50)로 일 매의 렌즈로 된 변경된 고체함침미러형 대물렌즈(50)를 채용하므로, 차세대 DVD 계열의 기록매체(30)를 기록재생할 수 있으며, 신호 재생시의 지터 증가 및 인접 트랙에 기록된 신호가 소거되는 크로스 소거가 발생하지 않는다.
또한, 상기 대물렌즈(50)가 2개의 반사면(55)(57)을 구비함으로 인해 색수차에 둔감하므로, 재생 및 기록 모드 변환시의 광출력량 변화에 따른 파장 변화 및/또는 광원(71)을 HF로 구동함에 기인한 파장 선폭 증가 등에 대해 상기 대물렌즈(50)에서 발생되는 색수차는 허용 오차범위 이내로 된다. 따라서, 본 발명에 따른 광픽업장치를 이용하면, 양질의 기록 및/또는 재생신호를 얻을 수 있다.여기서, 상기 광원(71)으로부터 재생 파워 출력시에 405 nm 파장의 광이 출사된다면, 기록 파워 출력시에는 상기 광원(71)에서는 재생 파워 출력시보다 긴 파장 예컨대, 406 nm 파장의 광이 출사된다.
도 7은 본 발명에 따른 대물렌즈(50)를 채용한 광픽업장치의 일 실시예를 보인 것으로, 본 발명에 따른 광픽업장치는 도 7의 광학적 구성에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 대물렌즈(50)는 일매의 렌즈 구성에 의해 0.7 이상의 개구수 및 상대적으로 큰 작동거리(WD)를 확보할 수 있으므로, 이상에서 예시한 차세대 DVD 계열의 기록매체(30)를 기록재생하기 위한 광픽업장치의 대물렌즈(50)로 채용되는 경우 이외에도, 다양한 광학시스템에 채용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 대물렌즈(50)는 CCD 카메라가 연결된 현미경장치, 대물렌즈와 광원 및 시준렌즈가 구비되고 광학식 마스크 패턴을 노광할 수 있는 반도체 노광장치 및 대물렌즈를 사용하여 광디스크를 제조할 수 있는 마스터링장치 등 고개굿 및 상대적으로 큰 작동거리를 필요로 하는 다양한 광학시스템에 채용될 수 있다.
이상에서 설명한 도 4, 도 5 및 도 7에서는 대물렌즈(50)의 제1투과면(51)으로 입사되는 광의 진행 경로만을 도시하였다. 기록매체(30)에서 반사되고 제2투과면(53)으로 입사된 광은 도시된 경로의 역으로 진행한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 고체함침미러 구조에서 제1투과면을 광축상의 볼록곡면과 그 주변의 오목곡면으로 형성함으로써, 일매의 렌즈로 0.7 이상의 고개구수를 실현할 수 있는 우수한 특성의 대물렌즈를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 대물렌즈는, 차폐영역이 종래의 고체함침미러의 경우보다 작게 발생되므로 광효율이 높다. 또한, 본 발명에 따른 대물렌즈에서는 종래의 고체함침미러에 비해 아주 작은 크기의 사이드 로브가 발생되므로, 광픽업장치에 채용해도 재생시 지터의 과도한 발생이나 기록시 크로스 소거가 발생하지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 대물렌즈는, 원거리장 기록재생(far field recording/reproducing)이 가능한 작동 거리를 가진다.
따라서, 본 발명에 따른 대물렌즈는 차세대 DVD 계열의 기록매체를 기록재생하기 위한 광픽업장치의 대물렌즈로 채용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 입사광을 투과시키는 제1투과면과;
    상기 제1투과면에 대향되게 위치되어 입사광을 투과시키는 제2투과면과;
    상기 제2투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제1반사면과;
    상기 제1투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제2반사면;을 구비하며,
    상기 제1투과면은,
    광축상에 위치되어 입사되는 광을 집속시키는 제1곡면과, 상기 제1곡면 주변에 형성되어 입사되는 광을 발산시키는 제2곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1투과면의 제1곡면은 볼록곡면이고, 제2곡면은 오목곡면인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1투과면의 직경은 대물렌즈 전체 유효 직경의 2/5 내지 4/5인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1투과면의 제1곡면의 직경은 대물렌즈 전체 유효 직경의 1/5 내지 2/5인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  5. 레이저 광을 생성 출사하는 광원과; 입사광의 진행 경로를 변환하는 광로변환수단과; 상기 광로변환수단과 기록매체 사이의 광로 상에 배치되어 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 집속시켜 상기 기록매체에 광스폿을 형성시키는 대물렌즈와, 상기 기록매체에서 반사되고, 상기 대물렌즈 및 광로변환수단을 경유하여 입사된 광을 수광하는 광검출기;를 포함하는 광픽업장치에 있어서,
    상기 대물렌즈는,
    입사광을 투과시키는 제1투과면과;
    상기 제1투과면에 대향되게 위치되어 입사광을 투과시키는 제2투과면과;
    상기 제2투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제1반사면과;
    상기 제1투과면 주변에 형성되어 입사된 광을 반사시키는 제2반사면;을 구비하며,
    상기 제1투과면은,
    광축상에 위치되어 입사되는 광을 집속시키는 제1곡면과, 상기 제1곡면 주변에 형성되어 입사되는 광을 발산시키는 제2곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1투과면의 제1곡면은 볼록곡면이고, 제2곡면은 오목곡면인 것을 특징으로 하는 대물렌즈.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1투과면의 직경은 상기 대물렌즈 전체 유효 직경의 2/5 내지 4/5인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1투과면의 제1곡면의 직경은 상기 대물렌즈 전체 유효 직경의 1/5 내지 2/5인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 광원은 대략 400 nm 내지 420 nm 파장의 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  10. 제5항 내지 제7항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물렌즈는 개구수 0.7 이상인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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