KR980011146A - 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계 및 대물렌즈 - Google Patents

광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계 및 대물렌즈 Download PDF

Info

Publication number
KR980011146A
KR980011146A KR1019970031649A KR19970031649A KR980011146A KR 980011146 A KR980011146 A KR 980011146A KR 1019970031649 A KR1019970031649 A KR 1019970031649A KR 19970031649 A KR19970031649 A KR 19970031649A KR 980011146 A KR980011146 A KR 980011146A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information recording
objective lens
recording medium
optical
transparent substrate
Prior art date
Application number
KR1019970031649A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100449847B1 (ko
Inventor
히로유끼 야마자끼
가쯔야 야기
Original Assignee
우에마쯔 도미지
코니카 가부시끼가이샤
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 우에마쯔 도미지, 코니카 가부시끼가이샤 filed Critical 우에마쯔 도미지
Publication of KR980011146A publication Critical patent/KR980011146A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100449847B1 publication Critical patent/KR100449847B1/ko

Links

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
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1374—Objective lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/58—Optics for apodization or superresolution; Optical synthetic aperture systems
    • 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
    • G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G11B7/1367—Stepped phase plates
    • 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
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

투명 기판을 구비한 광 정보 기록 매체의 광 정보 기록면 상에 정보를 기록 또는 재생하는 장치는 파장이 λ ㎚인 광 빔을 방출하는 레이저원 및 레이저원으로부터 방사된 광 빔을 투명 기판을 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 렌즈를 포함한다. 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통해 광 빔이 집광될 때 대물 렌즈의 파면 수차는 개구수(NA)에서 단차를 가지며, W1- W2= mλ - δ, 0 〈 δ 〈 0.34λ을 만족하며, 여기서 W1은 렌즈의 외주로부터 축을 향하여 곡선이 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차를 나타내며, W2은 렌즈의 축으로부터 외주를 향하여 곡선이 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차의 단차를 나타내며, m은 0을 포함하는 정수이며 ｜m｜ ≤ 10이 만족된다.

Description

광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계 및 대물렌즈
제1a도 및 1b도은 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
제2a, 2b, 2c 및 2d도는 실시예의 광학계의 대물 렌즈의 예시적 단면도.
제3a 및 3b도는 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
제4a 및 4b도는 실시예의 광학계의 수차 보정 광학 소자의 예시적 단면도.
제5a 및 5b도는 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
제6a 및 6b도는 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
제7a 및 7b도는 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
제8a 및 8b도는 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
제9a, 9b 및 9c도는 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 주요부의 단면도 및 확대도.
제10도는 광 자속이 DVD용 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통과할 때의 실시예 및 비교예의 파면 수차 도면.
제11도는 광 자속이 CD용 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통과할 때의 실시예 및 비교예의 파면 수차 도면.
제12도는 본 실시예 및 비교예에서의 DVD용 광 정보 기록면 상의 광 스폿의 형태를 도시한 도면.
제13도는 본 실시예 및 비교예에서의 CD용 광 정보 기록면 상의 광 스폿의 형태를 도시한 도면.
제14도는 DVD 및 CD의 최선의 디포커싱(defocusing) 위치에서의 각 스폿의 중심 광 강도를 도시한 도면.
제15도는 최선의 디포커싱 위치에서 1/e2의 높이에서 각 스폿의 직경(㎛)을 도시한 도면.
제16도는 투명 기판의 두께의 변화와 파면 수차 사이의 관계를 보여주는 도면.
제17도는 종래예의 광 정보 기록 매체(CD, DVD)용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 레이저 광원 21 : 시준 렌즈
22 : 커플링 렌즈 41 : 대물 렌즈
51 : 구경 조리개 71, 72 : 광 정보 기록 매체
81, 82 : 투명 기판 91, 92 : 정보 기록면
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생 광학계 및 대물 렌즈에 관한 것으로, 특히 레이저원으로부터의 광 자속(light flux)이 투명 기판을 통과해 광 스폿으로 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광되어 정보 기록면 상에 그 정보가 기록되고/또는 정보 기록면 상의 정보가 재생되는 광 정보 기록 매체의 기록 및/또는 재생 광학계 및 대물 렌즈에 관한 것이다.
종래에, 광 정보 기록 매체로서 CD(콤팩트 디스크) 상의 정보가 기록 및/또는 재생되는 광 픽업 장치의 각종 광학계가 널리 알려져 있다. 더우기, 최근에 종래의 CD와 크기가 동일하며 종래의 CD에 비해 용량이 큰 광학 디스크인 DVD(디지탈 비디오 디스크)이 개발이 진행되고 있다. 좀더 상세히 설명하면, 단파장 적색 반도체 레이저가 실용화되는 경우, DVD에서는 용량 증가에 대응하여 사용되는 반도체 레이저로서 이러한 레이저가 사용되며, 광 픽업의 대물 렌즈의 개구수가 0.6이고, 투명 기판의 두께가 종래 CD 두께의 절반인 0.6 mm이며, CD의 트랙 피치 1.6 ㎛ 및 최단 피트 길이 0.83 ㎛의 절반보다 작은 0.74 ㎛의 트랙 피치, 0.4 ㎛의 최단 피트 길이를 갖는 DVD의 고밀도화가 이루어진다.
DVD용 광학계에서 기록 및/또는 재생용으로 CD가 사용되는 경우, 파면 수차(wavefront aberration)가 증가되며 정보를 기록 및/또는 재생할 수 있는 광 스폿의 형태를 얻을 수 있다. 도면을 참조하여 이것을 설명하기로 한다. 제16도는 투명 기판 및 파면 수차 사이의 관계를 보여주는 도면이다. NA가 0.6이고 레이저원으로부터 방사된 레이저 빔의 파장은 635 nm이며, 투명 기판의 두께는 0.6 nm이며, 투명 기판의 반사율은 1.58인 조건에서 최적화되는 대물 렌즈 시스템에서 투명 기판의 두께가 변할 때, 파면 수차는 기판 두께가 0.01 ㎜ 변동당 0.01 λ rms만큼 증가된다. 투명 기판의 두께가 ±0.07 ㎜만큼 변하는 경우, 파면 수차는 0.07 λ rms만큼 변하며, 기록 및/또는 재생 동작이 정상적으로 수행될 수 있는 기준인 마셀 한계치(Marechal limit value)에 달한다. 상술된 바와 같이, DVD의 투명 기판의 두께(0.6 ㎜)에서 최적으로 설계된 광학계에서 투명 기판의 두께가 CD의 두께(1.2 ㎜)로 전환되면, 매우 큰 구면 수차가 발생되어 단일 광학계에 의해 CD 및 DVD를 기록 및/또는 재생하기 어렵게 된다.
따라서, 이러한 2개의 광 정보 기록 매체의 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 광학 픽업 장치로서는 제17도에 도시된 광학계를 사용하는 광학 픽업 장치가 널리 공지된다. 광학 픽업 장치의 광학계에서, 광학계의 일부인 광학 소자는 CD 및 DVD가 모두 사용될 수 있게 전환된다. 도면을 참조로, 더욱 상세하게 설명된다. 제17도는 종래예의 광 정보 기록 매체(CD, DVD)용의 기록 및/또는 재생 광학계의 부분도이다. 도면에서, DVD가 기록 및/또는 재생되는 경우, 레이저 광원(11)로부터 방출된 광 자속(light flux)는 홀로그램 빔 분할기(62)를 통과하여 시준(collimator) 렌즈(21)로 진입해서, 평행 광 자속이 된다. 이 광 자속은 구경 조리개(51;aperture-stop)에 의해 선정 광 자속에 제한되고, 대물 렌즈(451)을 통과하며, 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통해 무수차(non-aberration) 광 스폿은 정보 기록면(91) 상에 화상 형성된다. 정보 핏(pit)에 의해 변조되고 정보 기록면(91)에 의해 반사된 광 자속은 대물 렌즈(451) 및 시준 렌즈(21)를 통해 홀로그램 빔 분할기(62)로 복귀되고, 레이저 광원(11)으로부터의 광 경로로부터 이격되고, 광 빔 검출기(61)로 진입한다. 이러한 광 빔 검출기(61)는 다중 분할 PIN 광다이오드로 구성되는데, 각 소자로부터의 진입된 광 자속의 강도에 비례하는 전류는 출력되고, 전류는 검출 회로 시스템으로 전송되고, 도시 없음, 여기서 정보 신호, 초점 에러 신호, 및 트랙 에러 신호가 발생된다. 이러한 초점 에러 신호 및 트랙 에러 신호에 따라, 대물 렌즈(451)는 자기 회로, 코일 등으로 구성된 2차원 액츄에이터(도시 없음)에 의해 초점 방향 및 트래킹 방향내에서 제어되어, 광 스폿 위치는 항상 정보 트랙 상에서 조절된다. CD가 기록 또는 재생되는 경우, 구경 조리개 및 대물 렌즈는 각각 구경 조리개(52) 및 대물 렌즈(452)로 각각 전환된다. 레이저 광원(11)으로부터 방출된 광 자속은 시준 렌즈(21)로 진입하고 평행 광 자속이 되며, 광 자속은 구경 조리개(52)에 의해 선정의 광 자속으로 제한되며, 대물 렌즈(452)를 통과하고, 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)을 통해 무수차 광 스폿은 정보 기록면(92) 상에 화상 형성된다.
그러나, 광학 픽업 장치에 있어서, 광학계의 일부분을 전환할 필요가 있으며, 그러므로 동작상의 고장, 복잡한 구조 또는 장치의 총 크기의 증가 등의 문제가 있다.
따라서, 광학 픽업 장치의 광학계 내에서 DVD 및 CD가 단일 대물 렌즈에 의해 기록 및/또는 재생될 수 있는 것이 재안되었다.
일본 특개평 98431/1995호 공보에 기재된 방법에 따르면, 홀로그램은 정보 픽업 장치 상에 제공되고, 홀로그램을 통과하는 0-차 광 및 1-차 광이 각각 DVD 및 CD에 할당되는 경우, 각각의 광 정보 기록 매체에 대응하는 회절 한계 성능이 있는 스폿이 수용될 수 있다.
또한, 일본 특개평 302437/1995호 공보에 기재된 방법에 따르면, 대물 렌즈의 굴절면이 다수의 링형 영역으로 분할되는 경우, 대물 렌즈가 DVD 및 CD 모두에 대한 광축의 방향과 동일한 위치에 위치되는 경우라도 광 정보 기록 매체 중의 하나에 대응하는 회절 한계 성능이 있는 스폿이 수용될 수 있다.
그러나, 일본 특개평 98431/1995호 공보 및 특개평 302437/1995호 공보에 기재된 방법인 레이저 광원으로부터의 광 자속이 DVD 및 CD에 대해 부할되는 방법에서, 다수의 광 자속이 광 정보 기록 매체의 정보 기록면에 항상 방출되므로, 정보가 한 광 자속의 광 스폿에 의해 판독되는 경우, 다른 광 자속은 판독에 영향을 주지 않고, 불필요한 광이 되어 잡음의 증가 요인이 된다. 또한, 레이저 광의 강도를 분할하여 사용하기 때문에, 광량의 감소에 기인한 S/N비 저하 또는 광량이 증가하는 경우 소비 전력이 증가하며 레이저 수명이 짧아지는 문제점이 있다.
얇은 투명 기판을 가지며 고 밀도의 제1 광 정보 기록 매체(DVD) 및 두꺼운 투명 기판을 가지며 저밀도의 제2광 정보 기록 매체(CD)가 기록되고/또는 상기 광 픽업 장치의 광학계 내의 광학계를 전환하지 않는 기술의 문제점으로서, 제1 광 정보 기록 매체 및 제2광 정보 기록 매체가 각 정보 기록면 상에 기록 및/또는 재생되는 기술이 매우 요구된다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
상술된 문제점에 있어서, 본 발명의 목적은 투명 기판 두께가 상이하며, 보다 정확히 말하면 구조가 단순하고 콤팩트한 단일의 광 픽업 장치의 광학계에 의해 기록 및/또는 재생될 수 있으며, 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 광 정보 기록 매체용의 다음의 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 달성된다. 레이저원으로부터의 광 자속이 투명 기판을 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 광 스폿으로서 집광되며, 정보가 정보 기록면 상에 기록 및/또는 재생되는 광 정보 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 두께가 d인 투명 기판을 통해 광학계가 동작할 때 파면 수차는 연속적이지 않고 단차형이다. 이 경우, 단차의 경계부의 개구수 NA가 큰 경우의 광학계의 파면 수차량을 W1, NA가 보다 작은 경우의 파면 수차량을 W2, 파장을 λ로 설정하는 경우, 본 발명의 목적은 다음의 수학식들을 만족하는 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 달성될 수 있다:
W1- W2= mλ - δ (1)
｜m｜10 (2)
(m은 0을 포함한 정수)
0 〈 δ〈 0.34λ (3)
즉, W1은 광학계의 외주로부터 축을 향하여 곡선이 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차를 나타내며, W2은 광학계의 축으로부터 외주를 향하여 곡선이 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차의 단차를 나타낸다.
광학계가 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
광원, 특히 반도체 레이저의 파장에서 개체차에 기인한 변이(fluctuaion) 및 온도 변화에 기인한 파장 변동이 존재한다. 대략 5%만큼 파장 변동이 발생되므로, m 값이 수학식 2의 상한값을 넘어 증가되면 파장 변동의 영향이 너무 커서 양호한 광 스폿을 얻을 수 없으므로 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
더우기, 수학식 3의 범위가 0 〈 δ 〈 0.25λ로 변하면, 정보 기록면 상에 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
더우기, 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 상의 개구수가 NA1일 때 상술된 단차는 양호하게는 0.33 NA1과 0.84 NA1사이이며, 정보 기록면 상에 양호한 광 스폿을 얻기 위해서 단차는 양호하게 0.5 NA1과 0.67 NA1사이에서 제공된다.
본 발명의 목적은 광 정보 기록 매체용의 다음의 기록 및/또는 재생 대물 렌즈에 의해 달성된다. 레이저원으로부터의 광 자속이 투명 기판을 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 광 스폿으로서 집광 되며, 정보가 정보 기록면 상에 기록 및/또는 재생되는 광 정보 매체용의 기록 및/또는 재생 대물 렌즈에 있어서, 두께가 d인 투명 기판을 통해 대물 렌즈가 동작할 때 파면 수차는 연속적이지 않고 단차형이며, 단차의 경계부의 개구수 NA가 큰 경우의 대물 렌즈의 파면 수차량을 W1, NA가 보다 작은 경우의 파면 수차량을 W2, 파장을 λ로 설정하는 경우, 본 발명의 목적은 다음의 수학식들을 만족하는 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 대물 렌즈에 의해 달성될 수 있다:
W1- W2= mλ - δ (1a)
｜m｜10 (2a)
(m은 0을 포함한 정수)
0 〈 δ〈 0.34λ (3a)
즉, W1은 대물 렌즈의 외주로부터 축을 향하여 곡선이 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차를 나타내며, W2은 대물 렌즈의 축으로부터 외주를 향하여 곡선이 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차의 단차를 나타낸다.
대물 렌즈가 상기 수학식 1a, 수학식 2a 및 수학식 3a의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
광원, 특히 반도체 레이저의 파장에서 개체차에 기인한 변이 및 온도 변화에 기인한 파장 변동이 존재한다. 대략 5%만큼 파장 변동이 발생되므로, m 값이 수학식 2a의 상한값을 넘어 증가되면 파장 변동의 영향이 너무 커서 양호한 광 스폿을 얻을 수 없으므로 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
더우기, 수학식 3a의 범위가 0 〈 δ 〈 0.25λ로 변하면, 정보 기록면 상에 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
더우기, 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 상의 개구수가 NA1일 때 상술된 단차는 양호하게는 0.33 NA1과 0.84 NA1사이이며, 정보 기록면 상에 양호한 광 스폿을 얻기 위해서 단차는 양호하게 0.5 NA1과 0.67 NA1사이에서 제공된다.
또한, 후술될 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3은 각각 수학식 1 또는 수학식 1a, 수학식 2 또는 수학식 2a 및 수학식 3 또는 수학식 3a를 의미한다.
이 점에 대해서, 본 명세서에서 사용된 기록 및/또는 재생 광학계는 기록 광학계, 재생 광학계 및 기록 및 재생용의 광학계를 포함한다.
[발명의 구성 및 작용]
이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예를 설명하기로 한다.
[실시예 1-1]
먼저, 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 한 실시예가 도시되어 있다. 제1a도 및 제1b도는 본 실시예에서 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이다. 특히, 제1a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시하며, 제1b는 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시한다. 제1a에서, 광원측 상의 대물 렌즈(41)의 표면 상에서는 광학계의 표면 수차가 연속적이지 않고 단차형이므로, 광축과 직교 방향으로 광축으로부터의 광 자속은 표면(411)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(412)를 통과한다. 이점에 대해서는, 후술될 제9a도 내지 제9c도에서 설명될 것이다.
레이저원(11)로부터 방사된 광은 시준 렌즈(21)을 통과하여 평행 광이 되어 구경 구경 조리개(51)을 통과한 후 다시 무한 공역형 대물 렌즈(41;infinite conjugation type objective lens)를 통과하고 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통하여 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 제1b도에서는, 상술된 것과 동일한 방식으로, 레이저원(11)로부터 방사된 광이 시준 렌즈(21)을 통과하여 평행 광이 되어 구경 조리개(51)을 통과한 후 다시 무한 공역형 대물 렌즈(41)을 통과하고 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)를 통하여 정보 기록면(92) 상에 집광된다.
이후, 광학계의 파면 수차가 연속적이지 않은 단차를 발생하기 위한 방버으로서, 제1a도 및 1b도에 도시된 대물 렌즈를 사용하는 경우가 설명될 것이다. 제2a도 내지 2d도는 본 실시예에서 광학계의 대물 렌즈의 모의적 단면도이다. 제2a도 내지 2d도에서, 렌즈면 상에 단차를 제공함으로써 파면 수차에서 단차가 발생된다.
제2a도에서 대물 렌즈(41A)의 광원측 상에는 단차를 통해 표면(412A)에 연결되는 표면(412A 및 411A)을 가지며, 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(411A)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(412A)을 통과한다. 제2b도는 박막 코팅에 의해 단차가 형성되는 한 실시예이며, 대물 렌즈(41B)의 광원측 상의 표면은 박막 코팅에 의해 형성된 표면(412B) 및 단차를 통해 표면(412B)에 연결되는 표면(411B)을 갖는다. 광축과 직교 방향으로 광축으로부터의 광 자속은 표면(411B)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(412B)를 통과한다. 제2c도에서 대물 렌즈(41C)의 투명 기판측 상의 표면은 표면(412C) 및 단차를 통해 표면(412C)에 접속된 표면(411C)를 가지며, 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(411C)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(412C)을 통과한다. 제2c도는 박막 코팅에 의해 단차가 형성되는 한 실시예이며, 대물 렌즈(41B)의 광원측 상의 표면은 박막 코팅에 의해 형성된 표면(412B) 및 단차를 통해 표면(412B)에 연결되는 표면(411B)을 갖는다. 광축과 직교 방향으로 광축으로부터의 광 자속은 표면(411B)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(412B)를 통과한다. 제2d도는 박막 코팅에 의해 단차가 형성되는 한 실시예이다. 대물 렌즈(41D)의 투명 기판측 상의 표면은 박막 코팅에 의해 형성된 표면(412D) 및 단차를 통해 표면(412D)에 연결되는 표면(411D)을 가지며, 광축과 직교 방향으로 광축으로부터의 광 자속은 표면(411D)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(412D)를 통과한다. 상기 설명으로 인해, 렌즈의 중앙부 및 주변부에서 광 자속의 광로의 길이가 변하며, 광학계의 파면 수차는 연속적이지 않으며 파면 수차에서 단차가 발생될 수 있다. 더우기, 단차량이 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[실시예 1-2]
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 한 실시예가 도시되어 있다. 제3a도 및 제3b도는 본 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이다. 특히, 제3a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시하며, 제3b도는 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시한다. 실시예 1-1의 광학계에 수차 보정용 광학 소자가 추가되도록 광학계가 구성된다. 대물 렌즈(41)의 광원측 상의 표면 상에는 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(411)을 통과하며, 도면에 도시된 바와 같이, 광축 근처의 광 자속은 표면(412)를 통과한다. 이것은 본 실시예의 제9a도 내지 제9c도에서 상세히 설명될 것이다. 제3a도에서, 레이저원(11)로부터 방사된 광이 수차 보정 광학 소자(31), 구경 조리개(51)을 통과한 후 무한 공역형 대물 렌즈(41)을 통과하고 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 다시 통과한 후 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 제3b도에서, 상술된 것과 동일한 방식으로 레이저원(11)로부터 방사된 광이 수차 보정 광학 소자(31), 구경 조리개(51)을 통과한 후 무한 공역형 대물 렌즈(41)을 통과하고 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)을 다시 통과한 후 정보 기록면(92) 상에 집광된다.
이후, 광학계의 파면 수차가 연속적이지 않도록 단차를 발생하기 위한 방법으로서, 수차 보정 광학 소자를 사용하는 경우가 설명될 것이다. 제4a도 내지 4b도는 본 실시예의 광학계의 수차 보정 광학 소자의 모의적 단면도이다. 제4a도의 수차 보정 광학 소자(31A)의 대물 렌즈측 상의 표면은 표면(312A) 및 단차를 통해 표면(312A)에 연결되는 표면(311A)을 가지며, 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(311A)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(312A)를 통과한다. 제4b도는 단차가 박막 코팅에 의해 형성된 한 실시예이다. 수차 보정 광학 소자(31B)의 대물 렌즈측 상의 표면은 박막 코팅에 의해 형성된 표면(312B) 및 단차를 통해 표면(312B)에 연결되는 표면(311B)을 가지며, 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(311B)을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(312B)를 통과한다. 상술된 바에 따르면, 광학계의 파면 수차는 연속적이지 않고 파면 수차에서 단차가 발생될 수 있다. 또한, 단차량이 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[실시예 2-1]
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 한 실시예가 도시되어 있다. 제5a도 및 제5b도는 본 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이다. 특히, 제5a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시하며, 제5b도는 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시한다. 대물 렌즈(42)의 광원측 상의 표면 상에는 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(421)을 통과하며, 도면에 도시된 바와 같이, 광축 근처의 광 자속은 표면(422)를 통과한다. 이것은 본 실시예의 제9a도 내지 제9c도에서 상세히 설명될 것이다. 제5a도에서, 레이저원(11)로부터 방사된 광이 커플링 렌즈(22)를 통과하여 집광된 후 구경 조리개(51)을 통과하고 집광 유한형 대물 렌즈(42)를 다시 통과하고 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통과한 후 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 제5b도에서, 상술된 것과 동일한 방식으로 레이저원(11)로부터 방사된 광이 커플링 렌즈(22)를 통과하여 집광된 후 구경 조리개(51)을 통과하고 집광 유한형 대물 렌즈(42)를 다시 통과하고 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)을 다시 통과한 후 정보 기록면(92) 상에 집광된다. 상술된 바에 따르면, 광학계의 파면 수차는 연속적이지 않고 파면 수차에서 단차가 발생될 수 있다. 또한, 단차량이 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[실시예 2-2]
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 한 실시예가 도시되어 있다. 제6a도 및 제6b도는 본 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이다. 특히, 제6a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시하며, 제6b도는 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시한다. 실시예 2-1의 광학계에 수차 보정용 광학 소자가 추가되도록 광학계가 구성된다. 대물 렌즈(42)의 광원측 상의 표면 상에는 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(421)을 통과하며, 도면에 도시된 바와 같이, 광축 근처의 광 자속은 표면(422)를 통과한다. 이것은 본 실시예의 제9a도 내지 제9c도에서 상세히 설명될 것이다. 제6a도에서, 레이저원(11)로부터 방사된 광이 커플링 렌즈(22)를 통과하여 집광된 후 수차 보정 광학 소자(32) 및 구경 조리개(51)을 통과하고 집광 유한형 대물 렌즈(42)를 다시 통과하고 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통과한 후 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 제6b도에서, 상술된 것과 동일한 방식으로 레이저원(11)로부터 방사된 광이 커플링 렌즈(22)를 통과하여 집광된 후 수차 보정 광학 소자(32) 및 구경 조리개(51)을 통과하고 집광 유한형 대물 렌즈(42)를 다시 통과하고 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)을 통과한 후 정보 기록면(92) 상에 집광된다. 상술된 바에 따르면, 광학계의 파면 수차는 연속적이지 않고 파면 수차에서 단차가 발생될 수 있다. 또한, 단차량이 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[실시예 3-1]
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 한 실시예가 도시되어 있다. 제7a도 및 제7b도는 본 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이다. 특히, 제7a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시하며, 제7b도는 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시한다. 대물 렌즈(43)의 광원측 상의 표면 상에는 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(431)을 통과하며, 도면에 도시된 바와 같이, 광축 근처의 광 자속은 표면(432)를 통과한다. 이것은 본 실시예의 제9도에서 상세히 설명될 것이다. 제7a도에서, 레이저원(11)로부터 방사된 광이 구경 조리개(51)을 통과한 후 무한 공역형 대물 렌즈(43)을 통과하고 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통과한 후 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 제7b도에서, 상술된 것과 동일한 방식으로 레이저원(11)로부터 방사된 광이 구경 조리개(51)를 통과하고 무한 공역형 대물 렌즈(43)을 다시 통과한 후 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)를 통과한 후 정보 기록면(92) 상에 집광된다. 상술된 바에 따르면, 광학계의 파면 수차는 연속적이지 않고 파면 수차에서 단차가 발생될 수 있다. 또한, 단차량이 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[실시예 3-2]
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 한 실시예가 도시되어 있다. 제8a도 및 제8b도는 본 실시예의 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이다. 특히, 제8a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시하며, 제8b도는 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판을 통해 동작할 때의 광학계를 도시한다. 실시예 3-1의 광학계에 수차 보정용 광학 소자가 추가되도록 광학계가 구성된다. 대물 렌즈(43)의 광원측 상의 표면 상에는 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(431)을 통과하며, 도면에 도시된 바와 같이, 광축 근처의 광 자속은 표면(432)를 통과한다. 이것은 본 실시예의 제9a도 내지 제9c도에서 상세히 설명될 것이다. 제8a도에서, 레이저원(11)로부터 방사된 광이 수차 보정 광학 소자(32) 및 구경 조리개(51)을 통과한 후 무한 공역형 대물 렌즈(43)을 다시 통과하고 광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통과한 후 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 제8b도에서, 상술된 것과 동일한 방식으로 레이저원(11)로부터 방사된 광이 수차 보정 광학 소자(32) 및 구경 조리개(51)를 통과하고 무한 공역형 대물 렌즈(43)을 다시 통과한 후 광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)를 통과한 후 정보 기록면(92) 상에 집광된다. 상술된 바에 따르면, 광학계의 파면 수차는 연속적이지 않고 파면 수차에서 단차가 발생될 수 있다. 또한, 단차량이 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 범위에 있는 경우, 투명 기판이 얇고 고밀도인 광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[실시예]
여기서, 도면을 참조하면, 비교예와 비교하여 본 발명의 실시예의 광학계의 대표예로서, 광원으로부터 방사된 광을 대략 평행 광으로 변환하는 시준 렌즈를 통과한 평행 광이 정보 기록면 상에 집광하는 무한 공역형 대물 렌즈로 구성된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계가 도시된다.
먼저, 실시예에 사용되는 부호를 설명하기로 한다.
초점 거리 ; f
대물 렌즈의 측 확대율(lateral magnification ratio) ; M
광원의 파장 ; λ
광 정보 기록 매체측 상의 개구수 ; NA1
광학계의 면 번호 ; s
각 광학면의 곡률 반경 ; r
광학면 사이의 두께 또는 간격 ; d,d'
각 광학부의 굴절율 ; n
렌즈 표면 및 광학면에 비구면이 사용될 때의 비구면 형태의 수학식이 수학식 4로 표시된다.
(4)
여기서, X는 광축 방향의 축이며, H는 광축과 수직 방향의 축이며, 광의 진행 방향은 정방향이다. 또한, r은 근곡률 반경(paraxial radius of curvature)이며, K는 원뿔 계수이며, Aj는 비구면 계수이며, pj는 비구면의 지수이다.
광학계
제9a도 내지 제9c도는 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면제및 실시예의 주요부의 확대도이다. 보다 상세히 설명하자면, 제9a도는 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 단면도이며, 제9b도는 제2광 정보 기록 매체(CD)용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면도이며, 제9c도는 파면 수차 내의 단차의 경계부(border portion)에 대응하는 대물 렌즈의 표면 형태의 확대도이다. 도면에 있어서, 제1광 정보 기록 매체(DVD)의 경우, 레이저원으로부터 방사된 광은 그 광을 평행 광으로 변환되게 하는 도시되지 않은 시준 렌즈(S1)을 통과하며 평행 광이 집광되는 무한 공역형 대물 렌즈(41)을 통과한다. 대물 렌즈(41A)의 광원측 상의 표면은 표면(S2) 및 단차를 통해 표면(S2)에 연결되는 표면(S2')을 갖는다. 광축과 직교 방향으로 광축으로부터 먼 광 자속은 표면(S2')을 통과하며, 광축 근처의 광 자속은 표면(S2')를 통과한다. 대물 렌즈를 통과한 광은 제1광 정보 기록 매체(71)의 투명 기판(81)을 통과하여 정보 기록면(91) 상에 집광된다. 상술된 것과 동일한 방식으로, 제2광 정보 기록 매체(CD)의 경우, 대물 렌즈를 통과한 광은 제2광 정보 기록 매체(72)의 투명 기판(82)를 통과하여 정보 기록면(92) 상에 집광된다.
비교예에서 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계의 단면에서, 상기 실시예에서 대물 렌즈(41)의 광원측 상의 표면은 완전히 면(S2)로 구성된다.
비교예 및 실시예의 수치 데이타
표 1 및 표 2에 수치 데이타가 도시되어 있으며, 비교예의 광학 값은 표 3 및 표 4에 도시되어 있다.
테이블의 수치 데이타는 제1광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께 d1=0.6 ㎜이며, 제2광 정보 기록 매체의 투명 기판의 두께 d2=1.2 ㎜의 실시예의 데이타이다. 비교예 및 실시예에서는, 초점 거리 f = 3.40(㎜)이며, 광 정보 기록 매체측 상의 개구수 NA1= 0.60이며, 대물 렌즈의 측 확대율 M = 0이며, 광원의 파장 λ=635(㎚)이다.
[표 1]
표 1에서 데이타 S2는 광축과 직교하는 방향으로 광축으로부터 0.6 NA1높이까지의 데이타이며, 면 S2'의 d' = 2.5998은 면 S2'의 형태가 비구면 형태의 수학식 4에 따라 광축까지 연장될 때 광축과의 교점과 광축과 면 S3의 교점 사이의 광축 상의 간격을 나타낸다.
[표 2]
[표 3]
[표 4]
추가로, 시준 렌즈의 데이타는 기재되지 않지만, 시준 렌즈의 설계가 최적으로 완성되는 경우 대략적으로 비수차 평행광이 대물 렌즈 내로 입사된다.
파면 수차
이하, 도면을 참조하여 비교예 및 실시예의 파면 수차를 설명하기로 한다. 제10도는 광 자속이 DVD용 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통과할 때의 실시예 및 비교예의 파면 수차 도면이며, 제11도는 광 자속이 CD용 광 정보 기록 매체의 투명 기판을 통과할 때의 실시예 및 비교예의 파면 수차 도면이다. 도면에 있어서, 횡축은 개구수(NA)를 나타내며, 종축은 파면 수차를 나타내며, 실시예는 실선으로 나타내고, 비교예는 점선으로 나타낸다. 실시예에서, 제10도 및 제11도에 도시된 바와 같이, 파면 수차는 연속적이지 않고 단차를 갖는다. 단차의 경계부의 개구수 NA가 큰 경우의 파면 수차량이 W1일 때, NA가 작은 경우의 파면 수차량은 W2이다. 즉, W1은 파면 수차의 단차를 갖는 곡선이 광학계의 외주로부터 축을 향하여 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차를 나타내며, W2은 곡선이 광학계의 축으로부터 외주를 향하여 그려질 때의 단차의 한 지점에서의 파면 수차의 단차를 나타낸다. 실시예에서, W1 = -0.09λ, W2 = -0.05λ, M = 0, δ = 0.14λ 이며, 제1광 정보 기록 매체(DVD)가 사용되는 경우, 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3이 만족된다.
(광 스폿의 형태)
이하, 도면을 참조하여 비교예 및 실시예의 광 수폿의 형태를 설명하기로 한다. 제12도는 본 실시예 및비교예에서의 DVD용 광 정보 기록면 상의 광 스폿의 형태 도면이며, 제13도는 본 실시예 및 비교예에서의 CD용 광 정보 기록면 상의 광 스폿의 형태 도면이다. 도면에 있어서, 광 스폿 형태의 폭 방향의 길이를 나타내며, 종축은 상대 광 강도를 나타내며, 실시예는 실선으로 나타내고, 비교예는 점선으로 나타낸다. 제12도 및 제13도에 있어서, 상대 광 강도는 비교예에서 피크치의 강도가 1일 때의 값이다. 제12도에 도시된 바와 같이, 비교예에 있어서, 구면 수차는 투명 기판의 두께(d1 = 0.6 ㎜)를 통해 완전히 보정되어 양호한 광 스폿을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 파면 수차가 과하게 보정된 광학계에서도 비교예에서와 동일한 양호한 광 스폿을 얻을 수 있다. 더우기, 제13도에 도시된 바와 같이, 제2광 정보 기록 매체(CD)의 투명 기판(d2 = 1.2 ㎜)이 광학계 내로 삽입되는 경우, 본 실시예에서의 광 스폿 형태의 광 스폿의 중심으로부터 피크치가 분산되어 실용화에 아무런 문제도 발생하지 않는 양호한 광 스폿을 얻을 수 있다.
제14도는 각 파면 수차량이 0일 때 및 중심 광 강도가 1로 설정될 때 DVD 및 CD의 경우 최선의 디포커싱(defocusing) 위치에서의 각 스폿의 중심 광 강도의 상대값을 도시한다.
제15도는 최선의 디포커싱 위치에서 1/e2의 높이에서 각 스폿의 직경(㎛)을 나타낸다.
광 강도를 나타낸 제14도에 따르면, 상기 조건들 W1- W2= mλ - δ 및 0 〈 δ 〈 0.34λ이 만족될 때, CD의 광 강도가 커지는 것을 발견할 수 있을 것이다. 반면에, DVD의 광 강도는 작아지지만, 그것은 상술된 조건이 만족될 때 허용가능하다.
스폿 직경을 보여주는 제15도에 따르면, 상술된 조건이 만족되면 CD의 스폿 직경이 작아지며 CD 재생에 양호하다는 것을 발견할 수 있다.
결과적으로, 그 조건이 만족되면, 모든 상태의 관점에서 DVD 및 CD는 서로 일치한다.
시준 렌즈를 통과한 평행 광이 집광되는 무한 공역형 대물 렌즈를 사용하는 광학계가 본실시예에서 설명되며, 광원으로부터 방사된 방출 광은 시준 렌즈에 의해 평행 광으로 변환된다. 그러나, 상기 광학계의 구조 이외에, 수차 보정 광학 소자가 광 경로에 배치될 수도 있으므로, 투명 기판이 얇고 고밀도인 제1광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 제2광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 상술된 것과 동일한 방식으로 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
광원으로부터 방사된 방출 광이 집광된 광으로 변환되는 커플링 렌즈 및 상기 집광된 광이 정보 기록면 상에 집광되는 집광 제한형 대물 렌즈에 의한 구조 또는 상기 광학계의 구조에 추가로 수차 보정 광학 소자가 광 경로 내에 배치되도록 구조된 광학계에 있어서, 투명 기판이 얇고 고밀도인 제1광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 제2광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 상술된 것과 동일한 방식으로 광 정보 기록 매체용의 단일 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
레이저원으로부터 방사된 방출 광이 정보 기록면 상에 집광되는 제한 공역형 대물 렌즈에 의해 구조된 광학계 또는 상기 광학계의 구조에 추가로 수차 보정 광학 소자가 광 경로 내에 배치되도록 구조된 광학계에 있어서, 투명 기판이 얇고 고밀도인 제1광 정보 기록 매체 및 투명 기판이 두껍고 저밀도인 제2광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생가능한 양호한 광 스폿이 상술된 것과 같이 광 정보 기록 매체용의 단일 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 각각의 정보 기록면 상에 얻어질 수 있다.
[발명의 효과]
상술된 것과 같은 구조에 의해, 본 발명은 다음의 효과를 갖는다.
본 발명의 제1구성에 따르면, 투명 기판이 광학계 내에 삽입되면, 파면 수차는 연속적이지 않고 단차를가지며, 개구수 NA가 큰 단차의 경계부의 파면 수차량이 W1이고, 개구수 NA가 작은 경계부의 파면 수차량이 W2이고, 파장이 λ일 때, 광학계는 W1- W2= mλ - δ, ｜m｜ ≤ 10 (m :정수) 0 〈 δ 〈 0.34λ를 만족한다. 그러므로, 투명 기판 두께가 상이한 광 정보 기록 매체는 광 정보 기록 매체용의 단일 기록 및/또는 재생 광학계일 수 있으며, 구조가 단순하고 콤팩트한 광 정보 기록 매체용의 단일 기록 및/또는 재생 광학계가 제공될 수 있다.
제2구성에 따르면, 제1구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, δ가 0 〈 δ〈 0.25λ를 만족하므로, 보다 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
제3구성에 따르면, 제1 또는 제2구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 단차의 경계부의 개구수가 NA이고, 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 상의 개구수는 NA1이며, 개구수 NA는 0.33 NA1와 0.84 NA1사이에 있으므로, 보다 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
제4구성에 따르면, 제1구성 또는 제2구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 단차의 경계부의 개구수가 NA이고, 대물 렌즈의 광 정보 기록 매체측 상의 개구수는 NA1이며, 개구수 NA는 0.5 NA1와 0.67 NA1사이에 있으므로, 광원의 파장 변동에 기인한 영향은 보다 작아진다.
제5구성에 따르면, 제1구성 또는 제4구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 레이저원으로부터 방사된 방출 광이 대략 평행 광으로 변환되는 시준 렌즈, 및 평행 광이 정보 기록면 상에 집광되는 무한 공역형 대물 렌즈에 의해 광학계가 구성되므로, 광 정보 기록 매체용의 상술된 형태의 광학계를 사용하는 단일 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 투명 기판의 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생될 수 있다. 따라서, 구조가 단순하고 콤팩트한 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계가 제공될 수 있다.
제6구성에 따르면, 제5구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 광학계는 상술된 광학계에 추가로 광 경로 내에 배치된 수차 보정 광학 소자로 구성되므로, 수차 보정의 자유도가 커진다. 특히, 파면 수차에 대한 수차 보정의 자유도가 커진다.
제7구성에 따르면, 제1 내지 제4구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 레이저원으로부터 방사된 방출 광이 집광된 광으로 변환되는 커플링 렌즈 및 집광된 광이 정보 기록면 상에 집광되는 집광 제한형 대물 렌즈에 의해 광학계가 구성되므로, 광 정보 기록 매체용의 상술된 형태의 광학계를 사용하는 단일 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 투명 기판의 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생될 수 있다. 따라서, 구조가 단순하고 콤팩트한 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계가 제공될 수 있다.
제8구성에 따르면, 제7구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 광학계는 상술된 광학계에 추가로 광 경로 내의 배치된 수차 보정 광학 소자로 구성되므로, 수차 보정의 자유도가 커진다. 특히, 파면 수차에 대한 수차 보정의 자유도가 커진다.
제9구성에 따르면, 제1 내지 제4구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 레이저원으로부터 방사된 방출 광이 광 정보 기록면 상에 집광되는 제한 공역형 대물 렌즈에 의해 광학계가 구성되므로, 광 정보 기록 매체용의 상술된 형태의 광학계를 사용하는 단일 기록 및/또는 재생 광학계에 의해 투명 기판의 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생될 수 있다. 따라서, 구조가 단순하고 콤팩트한 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계가 제공될 수 있다.
제10구성에 따르면, 제9구성에 기술된 광 정보 기록 매체용의 기록 및/또는 재생 광학계에 있어서, 광학계는 상술된 광학계에 추가로 광 경로 내의 배치된 수차 보정 광학 소자로 구성되므로, 수차 보정의 자유도가 커진다. 특히, 파면 수차에 대한 수차 보정의 자유도가 커진다.
제11구성에 따르면, 제1 내지 제10구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 보다 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
제12구성에 따르면, 투면 기판의 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 광 정보 기록 매체용의 단일 기록 및/또는 재생 대물 렌즈에 의해 기록 및/똔느 재생될 수 있는 대물 렌즈가 제공될 수 있다.
제13구성에 따르면, 제12구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 보다 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
제14구성에 따르면, 제12 또는 제13구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 보다 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.
제15구성에 따르면, 제12 또는 제13구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 광원의 파장 변경에 기인한 영향이 보다 작아진다.
제16구성에 따르면, 제12 내지 제15구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 투명 기판 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생될 수 있는 대물 렌즈가 제공될 수 있다.
제17구성에 따르면, 제12 내지 제15구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 투명 기판 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생될 수 있는 대물 렌즈가 제공될 수 있다.
제18구성에 따르면, 제12 내지 제15구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 투명 기판 두께가 상이한 광 정보 기록 매체가 기록 및/또는 재생될 수 있는 대물 렌즈가 제공될 수 있다.
제19구성에 따르면, 제12 내지 제18구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 파면 수차에 단차가 쉽게 제공될 수 있다.
제20구성에 따르면, 제12 내지 제19구성에 기술된 대물 렌즈에 있어서, 보다 양호한 광 스폿이 얻어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 투명 기판을 구비한 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 정보를 기록 또는 재생하는 장치에 있어서, (a) 파장이 λ ㎚인 광 빔을 방사하는 레이저원, 및 (b) 상기 레이저원으로부터 방사된 상기 광 빔을 상기 투명 기판을 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광하는 대물 렌즈를 포함하되, 상기 광 빔이 상기 광 정보 기록 매체의 상기 투명 기판을 통해 집광될 때 상기 대물 렌즈의 파면 수차(wavefront aberration)는 일정 개구수(NA)에서 단차를 갖는 곡선을 이루며, W1- W2= mλ - δ, 0 〈 δ 〈 0.34λ을 만족하며, 여기서 W1은 상기 렌즈의 외주로부터 축을 향하여 상기 곡선이 그려질 때 상기 단차의 한 지점에서의 파면 수차를 나타내며, W2은 상기 렌즈의 축으로부터 외주를 향하여 상기 곡선이 그려질 때 상기 단차의 상기 지점에서의 파면 수차를 나타내며, m은 0을 포함하는 정수이며 ｜m｜ ≤ 10이 만족되는 정보 기록 또는 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 다음의 조건 0 〈 δ〈 0.25λ을 만족하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 다음의 조건 0.33 NA1〈 NA 〈 0.84 NA1을 만족하며, 여기서 NA1은 두께가 0.6 ㎜인 투명 기판을 구비한 상기 정보 기록 매체의 상기 정보 기록면으로부터 정보를 얻는데 필요한, 상기 대물 렌즈의 상기 정보 기록 매체측 상의 상기 대물 렌즈의 개구수를 나타내는 정보 기록 또는 재생 장치.
  4. 제3항에 있어서, NA1이 0.6인 정보 기록 또는 재생 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 다음의 조건 0.50 NA1〈 NA 〈 0.67 NA1을 만족하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 무한 공역형 대물 렌즈(infinite conjugation type objective lens)인 정보 기록 또는 재생 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레이저원으로부터 방사된 방출 광을 대략 평행 광으로 변환하는 시준 렌즈를 더 포함하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  8. 제7항에 있어서, 수차 보정 광학 소자를 더 포함하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 광을 상기 정보 기록면 상에 집광하는 집광 제한형 대물 렌즈(converging light finite type objective lens)인 정보 기록 또는 재생 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 레이저원으로부터 방사된 방출 광을 집광된 광으로 변환하기 위한 커플링 렌즈를 더 포함하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  11. 제10항에 있어서, 수차 보정 광학 소자를 더 포함하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체의 상기 투명 기판의 두께는 0.6 ㎜인 정보 기록 또는 재생 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 레이저원의 파장 λ은 다음의 조건 635 ㎚ 〈 λ 〈 650 ㎚을 만족하는 정보 기록 또는 재생 장치.
  14. 레이저원으로부터 방사된 광 빔을 투명 기판을 통해 광 정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 집광하기 위해 파장이 λ ㎚인 레이저원이 구비되어 있는 광 정보 기록 매체의 정보를 기록 또는 재생하는 장치용의 대물 렌즈에 있어서, 상기 광 빔이 상기 광 정보 기록 매체의 상기 투명 기판을 통해 집광될 때 상기 대물 렌즈의 파면 수차는 일정 개구수 NA에서 단차를 갖는 곡선을 이루며, W1- W2= mλ - δ, 0 〈 δ 〈 0.34λ을 만족하며, 여기서 W1은 상기 렌즈의 외주측으로부터 축을 향하여 상기 곡선이 그려질 때 상기 개구수 NA에서의 파면 수차를 나타내며, W2은 상기 렌즈의 축으로부터 외주측을 향하여 곡선이 그려질 때 상기 개구수 NA에서의 파면 수차를 나타내며, m은 0을 포함하는 정수를 나타내며 ｜m｜ ≤ 10이 만족되는 대물 렌즈.
  15. 제14항에 있어서, 다음의 조건 0 〈 δ〈 0.34λ을 만족하는 대물 렌즈.
  16. 제14항에 있어서, 다음의 조건 0.33 NA1〈 NA 〈 0.84 NA1이 만족되며, 여기서 NA1은 두께가 0.6 ㎜인 투명 기판을 구비한 상기 정보 기록 매체의 상기 정보 기록면으로부터 정보를 얻는데 필요한, 상기 대물 렌즈의 상기 광 정보 기록 매체측 상의 대물 렌즈의 개구수를 나타내는 대물 렌즈.
  17. 제16항에 있어서, NA1이 0.6인 대물 렌즈.
  18. 제16항에 있어서, 다음의 조건 0.50 NA1〈 NA 〈 0.67 NA1을 만족하는 대물 렌즈.
  19. 제14항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 무한 공역형인 대물 렌즈.
  20. 제14항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 상기 정보 기록면 상에 광을 집광하기 위한 집광 제한형인 대물 렌즈.
    ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019970031649A 1996-07-10 1997-07-09 광정보기록매체용기록및/또는재생광학계및대물렌즈 KR100449847B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP96-180586 1996-07-10
JP18058696A JP3531024B2 (ja) 1996-07-10 1996-07-10 光情報記録媒体の記録及び／又は再生用光学系及び対物レンズ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR980011146A true KR980011146A (ko) 1998-04-30
KR100449847B1 KR100449847B1 (ko) 2004-11-16

Family

ID=16085861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970031649A KR100449847B1 (ko) 1996-07-10 1997-07-09 광정보기록매체용기록및/또는재생광학계및대물렌즈

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5883747A (ko)
EP (1) EP0818781A3 (ko)
JP (1) JP3531024B2 (ko)
KR (1) KR100449847B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641592B1 (ko) * 1998-10-14 2006-11-02 소니 가부시끼 가이샤 광학 기록 매체 및 광학 기록 재생 장치

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69840116D1 (de) * 1997-03-13 2008-11-27 Hitachi Maxell Optische Linse und optischer Abtastkopf
KR100514323B1 (ko) * 1997-12-05 2005-12-08 삼성전자주식회사 복수의광디스크를호환하는대물렌즈를구비한광픽업
US6088322A (en) * 1998-05-07 2000-07-11 Broome; Barry G. Single objective lens for use with CD or DVD optical disks
TW432225B (en) * 1998-06-03 2001-05-01 Konishiroku Photo Ind Optical pickup apparatus
JP4535212B2 (ja) * 1998-09-18 2010-09-01 コニカミノルタホールディングス株式会社 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ
JP2000132859A (ja) * 1998-10-23 2000-05-12 Fujitsu Ltd 光記憶装置及び光ピックアップ
JP2000206405A (ja) * 1999-01-14 2000-07-28 Pioneer Electronic Corp 非球面対物レンズ及びその製造方法
KR100417676B1 (ko) 1999-03-15 2004-02-11 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 집속소자, 광헤드, 광정보 기록재생장치 및 광정보기록재생방법
EP1122573A4 (en) * 1999-06-23 2005-07-20 Matsushita Electronics Corp OPTICAL DISK OBJECTIVE, OPTICAL HEAD DEVICE, AND OPTICAL INFORMATION RECORDING / REPRODUCING APPARATUS, LENS FORMING MOLD, MOLD MILLING AND LENS FORMING METHOD, AND SHAPE MEASURING INSTRUMENT
JP2003506810A (ja) 1999-07-28 2003-02-18 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光学走査装置
JP4347959B2 (ja) 1999-09-06 2009-10-21 Ｈｏｙａ株式会社 光情報記録再生装置
EP1515319B1 (en) * 1999-10-06 2008-07-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lens, optical head, optical information writing/reading apparatus and optical information recording medium writing/reading method
JP3827278B2 (ja) 2000-10-10 2006-09-27 フジノン株式会社 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
JP4391026B2 (ja) 2001-01-29 2009-12-24 フジノン株式会社 ２波長用開口制限フィルタおよびこれを用いた光ピックアップ装置
US6597519B2 (en) * 2001-04-26 2003-07-22 Konica Corporation Objective lens, optical pick-up apparatus and optical information recording reproducing apparatus
JP2009252254A (ja) * 2008-04-01 2009-10-29 Hitachi Maxell Ltd 対物レンズ光学系及び光ピックアップ光学系
JP2011216171A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Sony Corp 光学ピックアップ、光学ドライブ装置、光照射方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0777031B2 (ja) * 1991-10-16 1995-08-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 収差補償装置
JP2532818B2 (ja) * 1993-02-01 1996-09-11 松下電器産業株式会社 対物レンズおよび光ヘッド装置
JP2776207B2 (ja) * 1993-08-09 1998-07-16 松下電器産業株式会社 光情報再生方法
JPH07176072A (ja) * 1993-12-20 1995-07-14 Hitachi Ltd 光ヘッド装置
JP3435249B2 (ja) * 1994-03-11 2003-08-11 株式会社東芝 光学ヘッド装置およびレンズ
JP3104780B2 (ja) * 1994-12-21 2000-10-30 松下電器産業株式会社 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置
WO1997033277A1 (en) * 1996-03-08 1997-09-12 Philips Electronics N.V. Objective lens and scanning device using such an objective lens
JP3426087B2 (ja) * 1996-06-10 2003-07-14 シャープ株式会社 光学式記録再生装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641592B1 (ko) * 1998-10-14 2006-11-02 소니 가부시끼 가이샤 광학 기록 매체 및 광학 기록 재생 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US5883747A (en) 1999-03-16
EP0818781A3 (en) 1998-04-22
EP0818781A2 (en) 1998-01-14
KR100449847B1 (ko) 2004-11-16
JPH1026726A (ja) 1998-01-27
JP3531024B2 (ja) 2004-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100511230B1 (ko) 광 정보 기록 매체의 기록/재생 방법, 광 픽업 장치, 대물렌즈 및 대물 렌즈의 설계 방법
KR100690479B1 (ko) 광 픽업 장치, 대물 렌즈, 광 정보 기록 매체 재생/기록 장치, 정보 재생/기록 방법
KR100567291B1 (ko) 광픽업장치
KR100449847B1 (ko) 광정보기록매체용기록및/또는재생광학계및대물렌즈
KR100209916B1 (ko) 복수의 광디스크사양들에 호환하는 대물렌즈를구비한 광픽업
KR100452904B1 (ko) 광픽업장치,광픽업용대물렌즈,광픽업용집광광학계및광디스크장치
KR100804137B1 (ko) 렌즈 및 그것을 사용한 광학계, 광헤드 및 광디스크장치 및 광픽업장치
KR100616377B1 (ko) 광 픽업 장치, 광 정보 기록 매체 재생 기록 장치, 및 광 픽업 장치용 집광 광학계
JPH09145994A (ja) 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ
KR20020087862A (ko) 대물 렌즈 및 광픽업 장치
US6052355A (en) Optical pickup apparatus and a compensation element therefor
JP3613745B2 (ja) 光ピックアップ装置、及び対物レンズ
KR20010049748A (ko) 광픽업 장치, 광학 정보를 기록하는 매체용 기록/재생장치, 광 변환 광학 시스템 및 커플링 렌즈
JP4517407B2 (ja) 光情報記録媒体の記録再生用光ピックアップ装置
JP3451152B2 (ja) 光情報記録媒体の記録再生用光学系
KR20050007182A (ko) 렌즈 및 그것을 사용한 광학계, 광헤드 및 광디스크장치
JPH1069675A (ja) 光ピックアップ装置、光ピックアップの対物レンズ及び光ディスク装置
KR20050114700A (ko) 집광 광학계
JP3550480B2 (ja) 対物レンズおよびそれを用いた光ヘッド
JPH09306023A (ja) 光情報記録媒体の記録および／または再生用光学系
KR100492834B1 (ko) 광정보기록매체의기록/재생방법,광픽업장치,대물렌즈및대물렌즈의설계방법
JP2000076694A (ja) 光ピックアップ装置
JPH09306014A (ja) 光情報記録媒体の記録及び／又は再生用集光光学系、および対物レンズ
JP4278010B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP2004264815A (ja) 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110811

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120821

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee