KR20040045307A

KR20040045307A - 광픽업 장치용 광학계, 광픽업 장치 및 대물 렌즈

Info

Publication number: KR20040045307A
Application number: KR1020030081305A
Authority: KR
Inventors: 기무라도오루; 노구찌가즈따까
Original assignee: 코니카 미노루따 호르딩구스 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-06-01
Also published as: EP1422703A3; TW200502670A; EP1422703A2; JP2009217929A; US20040100703A1; US7031076B2; CN1278323C; CN1503247A

Abstract

본 발명은 광픽업 장치용 광학계, 광픽업 장치 및 대물 렌즈에 관한 것으로, 특히 고밀도한 광 정보 기록 또는 재생을 달성할 수 있는 광픽업 장치용 광학계, 광픽업 장치 및 대물 렌즈에 관한 것이다.

본 발명은, 파장이 짧은 청자색 광원을 사용하는 광픽업 장치에 탑재되는 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 입사하는 광의 파장이 변화된 경우에 구면 수차의 발생이 충분히 작고 또한 입사하는 광의 파장이 변화된 경우에 대물 렌즈가 색수차 보정 소자에 대하여 광축에 수직 방향으로 편심한 경우라도 코마 수차의 발생이 충분히 작은 광픽업 장치용 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

광픽업 장치용 광학계, 광픽업 장치 및 대물 렌즈 {Optical System for Optical Pickup Apparatus, Optical Pickup Apparatus and Objective Lens}

종래로부터, 광디스크는 CD(콤팩트 디스크) 또는 DVD(디지털 다기능 디스크)로 알려져 있는 바와 같이, 음악 정보, 영상 정보의 축적 또는 컴퓨터 데이타의 보존하는 등의 디지털 데이타의 보존에 널리 사용되고 있다. 또한, 근래에 있어서의 정보화 사회의 도래와 함께 이들 광디스크의 대용량화가 더욱 강하게 요구되고 있다고 하는 실정이 있다.

여기서, 광디스크에 있어서, 단위 면적당 기록 용량(기록 밀도)의 향상은 광픽업 장치용 광학계로부터 얻어지는 집광 스폿의 스폿 직경을 작게 함으로써 실현할 수 있다. 이 스폿 직경은 알려진 바와 같이 λ/NA(다만, λ는 광원의 파장, NA는 대물 렌즈의 상(像)측 개구수)에 비례하므로 스폿 직경을 작게 하기 위해서는 광픽업 장치로 사용되는 광원의 단파장화 및 광디스크에 대향하여 배치되는 대물렌즈의 고 개구수화가 유효하다.

이 중, 광원의 단파장화에 관해서는 파장 400 ㎚ 정도의 레이저광을 발생하는 청자색 반도체 레이저의 연구가 진전을 보이고 있으며, 그 실용화도 가깝다고 말할 수 있다. 여기서, 광픽업 장치에서는 일반적으로 정보의 재생시의 레이저 파워 보다도 기록시의 레이저 파워 쪽이 크기 때문에 재생으로부터 기록으로 전환할 때에 출력 변화에 의해 중심 파장이 순간적으로 수 ㎚ 뛰는, 소위 모드 호핑 현상을 일으키는 경우가 있다. 이러한 모드 호핑 현상에 기인하여 발생한 디포커스 오차는 대물 렌즈를 포커싱 동작시킴으로써 제거할 수 있지만, 대물 렌즈의 색수차가 보정되어 있지 않으면 대물 렌즈를 포커싱 동작시키기까지의 수 nsec 동안은 디포커스 오차에 의한 기록 불량 등 결점이 생긴다. 대물 렌즈의 축상 색수차는 이를 통과하는 광속의 광원 파장이 짧아질수록 커지므로, 광원 파장이 짧아질수록 모드 호핑 현상에 기인한 파면 수차 열화는 커지는 경향이 있다. 이상의 이유에서 특히 청자색 반도체 레이저를 광원으로 하여 사용하는 광픽업 장치에서는 대물 렌즈의 축상 색수차의 보정이 필요하다고 말할 수 있다.

대물 렌즈의 축상 색수차를 간단한 구성으로 보정하기 위한 소자로서 회절 작용을 이용한 회절 소자가 널리 알려져 있다. 청자색 반도체 레이저를 광원으로서 사용하는 광픽업 장치에 있어서, 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하기 위한 이러한 회절 소자를 구비한 광픽업 장치 및 광픽업 장치용 광학계가 이하 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3에 기재되어 있다.

(특허 문헌 1)

일본 특허 공개 2001-256672호 공보

(특허 문헌 2)

일본 특허 공개 2001-108894호 공보

(특허 문헌 3)

일본 특허 공개 2002-082280호 공보

상기 특허 문헌 1에 기재된 광픽업 장치는 청자색 반도체 레이저 광원과 대물 렌즈 사이의 평행 광속 중에 배치된 회절 소자에 의해 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 것이며, 특허 문헌 2에 기재된 광픽업 장치용 광학계는 청자색 반도체 레이저 광원으로부터의 발산 광속을 평행 광속으로 변환하여 대물 렌즈로 유도하기 위한 콜리메이터 렌즈의 광학면상에 회전 구조를 형성하여 그 작용에 의해 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 것이며, 특허 문헌 3에 기재된 광픽업 장치는 청자색 반도체 레이저 광원과 대물 렌즈 사이의 평행 광속 중에 배치된 익스팬더 렌즈의 광학면상에 회절 구조를 형성하여 그 작용에 의해 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 것이다.

상기 광픽업 장치 및 광픽업 장치용 광학계에서는 색수차 보정 소자로부터 사출되어 대물 렌즈를 향하는 광속이 회절 구조의 작용에 의해 반도체 레이저의 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장보다 길어지는 방향으로 변화한 경우에는 수렴 광속이 되고, 반도체 레이저의 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장보다 짧아지는 방향으로 변화한 경우에는 발산 광속이 되므로 이 특성을 이용함으로써 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정할 수 있다. 그런데, 이와 같이 반도체 레이저의파장 변화에 의해 대물 렌즈를 향하는 광속의 발산도가 변화하면 대물 렌즈의 배율이 변화하기 때문에 구면 수차가 발생한다.

광픽업 장치에 있어서 광원으로서 사용되는 반도체 레이저는 제조 오차에 따라 개체간 ±10 ㎚ 정도의 파장차가 있다. 상기 광픽업 장치 및 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 이와 같이 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저를 사용할 경우 대물 렌즈의 배율 변화에 수반하여 발생하는 구면 수차를 제거하기 위해 콜리메이터 렌즈 위치나 반도체 레이저 위치의 초기 조정이 필요해지며, 광픽업 장치의 제조 비용이 증대된다.

특히, 상기 문제점은 일반적으로 광픽업 장치의 비용 저감이나 콤팩트화를 도모하기 위한 한가지 방법인 고 개구수의 대물 렌즈의 단렌즈화에 의해 더욱 현저해지는 경향이 있다. 단렌즈에서는, 구면 색수차는 개구수의 4승에 비례하여 증대한다. 그 때문에, 콜리메이터 렌즈 위치의 조정이나 반도체 레이저 위치의 초기 조정으로 상기 대물 렌즈의 배울 변화에 따라 발생한 구면 수차 변화에 더하여 대물 렌즈 자신에게 잔류하는 구면 색수차를 보정할 필요가 있다. 또한, 고 개구수의 대물 렌즈의 단렌즈화를 실현하기 위해서는 광학면끼리의 광축 어긋남에 대한 여유를 확보하기 위해 고굴절율 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

그러나, 일반적으로 고굴절율 재료는 저분산이므로 색수차 보정 소자로 보정할 축상 색수차량이 커지는 경향이 있다. 그 때문에, 이러한 고굴절율 재료로 이루어지는 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하기 위해서는 색수차 보정 소자로부터 대물 렌즈를 향하는 광속의 반도체 레이저의 파장 변화에 수반하는 발산도 변화를크게 설정할 필요가 있고, 그 결과, 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설정 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저를 사용할 경우에 대물 렌즈의 배율 변화가 커진다. 그 때문에, 대물 렌즈의 배율 변화에 수반하는 구면 수차의 발생이 커지고, 콜리메이터 렌즈 위치의 초기 조정량이나 반도체 레이저 위치의 초기 조정량이 증대된다.

이러한 문제에 대하여 색수차 보정 소자를 반도체 레이저의 파장이 변화된 경우에 그 구면 수차(이하, 입사광의 파장이 변화된 경우의 구면 수차를 구면 색수차라 부른다)가 변화되는 설계로 함으로써 상기 대물 렌즈의 배율 변화에 수반하여 발생하는 구면 수차를 상쇄하는 것은 가능하다.

그러나, 색수차 보정 소자에 구면 색수차가 잔존하고 있으면 제조 오차에 의해 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 청자색 반도체 레이저를 사용한 경우에 대물 렌즈의 트랙킹 구동에 의해 광축 어긋남이 생김으로써 무시할 수 없는 코마 수차가 발생하여 양호한 트랙킹 특성을 얻을 수 없고 기록 또는 재생 불량이 생길 우려가 있다.

본 발명은, 상술한 문제에 비추어 이루어진 것이며, 파장이 짧은 청자색 광원을 사용하는 광픽업 장치에 탑재되는 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 입사하는 광의 파장이 변화된 경우에 구면 수차의 발생이 충분히 작고 또한 입사하는 광의 파장이 변화된 경우에 대물 렌즈가 색수차 보정 소자에 대하여 광축에 수직 방향으로 편심한 경우라도 코마 수차의 발생이 충분히 작은 광픽업 장치용 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 광픽업 장치용 광학계에 적용 가능한 대물 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이들 광픽업 장치용 광학계나 대물 렌즈를 탑재한 광픽업 장치를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.

상기 목적은 다음의 구성에 의해 달성할 수 있다.

청구항 1에 기재된 광픽업 장치용 광학계는 색수차 보정 소자와 상기 색수차 보정 소자로부터의 광속을 집광하는 대물 렌즈를 구비한 광픽업 장치용 광학계에 있어서,

상기 색수차 보정 소자는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대(輪帶)로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대 중 외측의 윤대를 통과한 광속의 광로 길이는 내측의 윤대를 통과한 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖고,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에,

상기 대물 렌즈와 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수, 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고, 또 상기 윤대 구조를 가지지 않는 굴절 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고, 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSAD로 했을 때 다음식을 만족한다.

ΔSAR ＞ ΔSAD(1)

도1의 (a)는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계 OS의 단면도이며, 도1의 (b)는 색수차 보정 소자의 광학면의 확대도이며, 도1의 (c)는 대물 렌즈의 광학면의 확대도.

도2는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계의 개략 단면도와 구면 수차도.

도3은 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계의 구면 수차의 보정을 설명하기 위한 도면.

도4는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계의 광학 소자를 도시하는 도면으로서 (a)는 정면도, (b)는 단면도.

도5는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계의 광학 소자를 도시하는 도면으로서 (a)는 정면도, (b)는 단면도, (c)는 단면의 일부 확대도.

도6은 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계를 도시하는 도면으로서 (a)는 정면도, (b)는 단면도이며, (c)는 단면도의 일부 확대도.

도7의 (a)는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계 OS의 단면도이며, (b)는 색수차 보정 소자인 커플링 렌즈의 광학면의 확대도이며, (c)는 대물 렌즈의 광학면의 확대도.

도8의 (a)는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계 OS의 단면도이며, (b)는 색수차 보정 소자인 익스팬더 렌즈의 광학면의 확대도이며, (c)는 대물 렌즈의 광학면의 확대도.

도9의 (a)는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계 OS의 단면도이며, (b)는 색수차 보정 소자의 광학면의 확대도이며, (c)는 대물 렌즈의 광학면의 확대도.

도10은 본 실시 형태에 관한 광픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.

도11의 (a)는 실시예 1에 관한 광픽업 장치용 광학계의 대물 렌즈에 있어서의 구면 수차도이며, (b)는 실시예 1에 관한 광픽업 장치용 광학계 전체에 있어서의 구면 수차도.

도12의 (a)는 실시예 2에 관한 광픽업 장치용 광학계의 대물 렌즈에 있어서의 구면 수차도이며, (b)는 실시예 2에 관한 광픽업 장치용 광학계 전체에 있어서의 구면 수차도.

도13의 (a)는 실시예 3에 관한 광픽업 장치용 광학계의 대물 렌즈에 있어서의 구면 수차도이며, (b)는 실시예 3에 관한 광픽업 장치용 광학계 전체에 있어서의 구면 수차도.

도14의 (a)는 실시예 4에 관한 광픽업 장치용 광학계의 대물 렌즈에 있어서의 구면 수차도이며, (b)는 실시예 4에 관한 광픽업 장치용 광학계 전체에 있어서의 구면 수차도.

도15의 (a)는 실시예 5에 관한 광픽업 장치용 광학계의 대물 렌즈에 있어서의 구면 수차도이며, (b)는 실시예 5에 관한 광픽업 장치용 광학계 전체에 있어서의 구면 수차도.

도16의 (a) 및 (b)는 각각 파면 수차도.

도17의 (a) 및 (b)는 각각 파면 수차도.

본 발명의 바람직한 실시 형태를 이하에 기재한다.

우선, 본 발명의 원리에 대하여 설명한다. 도1의 (a)는 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계 OS의 단면도이며, 도1의 (b)는 색수차 보정 소자의 광학면의 확대도이며, 도1의 (c)는 대물 렌즈의 광학면의 확대도이다. 본 발명에 관한 광픽업 장치용 광학계 OS는 도1에 도시한 바와 같이, 도면에 도시하지 않은 청자색 반도체 레이저 광원으로부터 사출되고, 도면에 도시하지 않은 콜리메이터 렌즈에 의해 콜리메이터된 평행 광속 중에 배치되는 색수차 보정 소자 CA와 이 색수차 보정 소자 CA를 거친 광속을 광디스크 OD의 보호층 DP를 거쳐서 정보 기록면 DR 상에 집광하는 대물 렌즈 OBJ로 구성되어 있다.

색수차 보정 소자 CA의 광속 입사면은 확대도(도1의 (b))에 도시한 바와 같이 복수의 윤대로 분할되어 있으며, 서로 인접하는 윤대 중 외측의 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이는 내측의 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이되어 있다. 그리고, 이 윤대 구조는 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가, 통과하는 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키는 회절 구조이며, 색수차 보정 소자 CA는 입사하는 광의 파장이 길어진 경우에 근축(近軸) 파워가 커지는 방향으로 변화하는 근축 파워의 파장 의존성을 갖는다. 그 때문에, 입사광의 파장이 설계 파장 λo에서 Δλ만큼길어지면 색수차 보정 소자 CA로부터 사출되는 광속은 수렴 광속이 되고, 반대로 입사광의 파장이 설계 파장 λo에서 Δλ만큼 짧아지면 색수차 보정 소자 CA로부터 사출되는 광속은 발산 광속이 되므로 대물 렌즈의 축상 색수차를 이 색수차 보정 소자 CA에 의해 보정하는 것이 가능하다(광픽업 장치용 광학계의 단면도인 도2의 (a) 및 그 수차도인 도2의 (d) 참조).

그러나, 상술한 바와 같이, 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 대물 렌즈를 향하는 광속의 발산도가 변화하면 대물 렌즈이 배율이 변화하기 위해 구면 수차가 발생된다. 예를 들어, 광픽업 장치용 광학계의 단면도인 도2의 (b)에 도시한 바와 같이, 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장 λo에서 Δλ만큼 긴 파장의 청자색 반도체 레이저를 사용하는 경우 색수차 보정 소자 CA로부터 사출되는 광속은 수렴 광속이 되므로 대물 렌즈의 배율은 커지는 방향으로 변화한다. 그 때문에, 대물 렌즈의 구면 수차는 오버 방향으로 변화한다(도2e 참조).

한 편, 광픽업 장치용 광학계의 단면도인 도2의 (c)에 도시한 바와 같이, 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장 λo에서 Δλ만큼 짧은 파장의 청자색 반도체 레이저를 사용하는 경우, 색수차 보정 소자 CA로부터 사출되는 광속은 발산 광속이 되므로 대물 렌즈의 배율은 작아지는 방향으로 변화한다. 그 때문에, 대물 렌즈의 구면 수차는 언더 방향으로 변화한다(도2f 참조).

이러한 문제에 대하여, 색수차 보정 소자 CA의 윤대 구조에 반도체 레이저의 파장이 변화된 경우에 그 구면 수차가 변화되는 파장 의존성을 갖게 함으로써 대물 렌즈의 배율 변화에 수반하여 발생하는 구면 수차를 상쇄하는 것이 가능하다.

그런데, 색수차 보정 소자 CA에 구면 색수차가 잔존하고 있으면 제조 오차에 의해 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 청자색 반도체 레이저를 사용한 경우에 대물 렌즈의 트랙킹 구동에 의해 코마 수차가 발생하고, 양호한 트랙킹 특성을 얻을 수 없게 될 우려가 있다.

그래서, 본 발명에 의한 광픽업 장치용 광학계 OS의 대물 렌즈 OBJ에서는, 청구항 1에 기재한 바와 같이, 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접한 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키도록 형성된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖고, 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수, 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고, 또 상기 윤대 구조를 갖기 않는 굴절 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 파지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고, 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD로 했을 때, 상기 (1) 식을 만족하는 구면 수차의 파장 의존성을 갖게 한 것이다. 또, 본 명세서 중에서 이용하는 「설계 파장」이라 함은 광학 소자에 대하여 배율, 온도, 입사 광속 직경 등 모두 동일한 조건으로 여러 가지 파장의 광을 입사시킨 경우에 수차가 최소가 되는 파장, 혹은 광학 소자가 회절 구조를 갖는 경우 회절 효율이 최대가 되는 파장을 말하는 것이다.

전술한 굴절 렌즈의 구면 수차의 파장 특성 및 이러한 윤대 구조가 형성된 대물 렌즈 OBJ의 구면 수차의 파장 특성을 도면에 도시하면 도3에 도시하는 구면 수차도와 같이 된다. 여기서, 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량이라 함은, 도3에 도시한 바와 같이 설계 파장 λo ㎚의 구면 수차 커브를 그 하단부가 파장 λo ＋ 10 ㎚의 구면 수차 커브의 하단부와 일치하도록 평행 이동했을 때의 구면 수차 커브의 상단부와 파장 λo ＋ 10 ㎚의 구면 수차 커브의 상단부의 폭을 가리킨다. 그 부호는 구면 수차가 오버측으로 변화하는 경우를 정(正), 언더측으로 변화하는 경우를 부(負)로 한다. 또, 「구면 수차 커브의 상단부」는 대물 렌즈 OBJ(또는 굴절 렌즈)의 상측 개구수에 의해 결정된다.

도3a에 도시한 바와 같이 구면 수차가 잔류한 대물 렌즈에 색수차 보정 소자 CA를 조합시켜 사용하면 도2의 (e) 및 (f)에 도시된 바와 같은 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차에 의해 대물 렌즈와 색수차 보정 소자 CA와의 합성계의 구면 색수차는 대물 렌즈 단체의 구면 색수차(도3a) 보다도 더욱 커진다.

이에 대하여, 도3에 도시한 바와 같은 구면 수차의 파장 의존성을 윤대 구조의 작용에 의해 대물 렌즈 OBJ에 갖게 함으로써 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA와의 합성계의 구면 색수차를 비교적 작게 억제하는 것이 가능해진다.

특히, 도3의 (d)에 도시한 바와 같이, 파장 λo ＋ 10 ㎚에 있어서의 마지널 광선의 구면 수차가 언더 방향으로 변화하는 파장 의존성을 갖게 함으로써, 즉 이하의 (6) 식을 만족하도록 함으로써 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 상쇄하는 것이 가능해진다.

ΔSAD ＜ 0(6)

그리고, 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 상쇄하는 작용을 오로지 대물 렌즈 OBJ의 윤대 구조로 가지게 함으로써 색수차 보정 소자 CA에 잔존하는 구면 색수차를 작게 설정할 수 있으므로 제조 오차에 의해 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 청자색 반도체 레이저를 사용한 경우라도 대물 렌즈의 트랙킹 구동에 의해 발생하는 코마 수차를 작게 억제할 수 있고 양호한 트랙킹 특성을 얻을 수 있다.

청구항 2에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용과 회절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출한다.

청구항 3에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는, 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조이며, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출한다. 즉, 상술한 윤대 구조는 회절 구조뿐 아니라 광로차 부가 구조이어도 좋고 그에 의해회절 구조의 회절 효율에 의한 광투과율의 저하를 회피하면서도 마찬가지 효과를 얻을 수 있는 대물 렌즈를 제공할 수 있다.

대물 렌즈 OBJ로서 청구항 2에 있는 바와 같이 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키는 회절 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 형성하여 굴절 작용과 회절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출하는 것이나, 청구항 3에 있는 바와 같이 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 형성하고 굴절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출하는 것이 적합하다.

특히, 청구항 3에 기재된 광픽업 장치용 광학계의 경우는, 도4에 도시한 바와 같이 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제1 윤대 RB1과 통과하는 광속이 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대 RB2를 적어도 하나씩 갖고, 또 제1 윤대는 제2 윤대보다도 광축에 가까운 측으로 형성하는 것이 바람직하고 이에 의해 상기 (1) 식을 만족하는 구면 수차의 파장 의존성을 갖게 할 수 있다.

따라서, 청구항 4에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서는, 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는, 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제1 윤대와, 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대를 적어도 하나씩 갖고, 또 상기 제1 윤대는 상기 제2 윤대 보다도 광축에 가까운 측으로 형성된다.

청구항 5에 기재된 광픽업 장치용 광학계는, 색수차 보정 소자와 상기 색수차 보정 소자로부터의 광속을 집광하는 대물 렌즈를 구비한 광픽업 장치용 광학계에 있어서,

상기 색수차 보정 소자는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대 중 외측의 윤대를 통과한 광속의 광로 길이는 내측의 윤대를 통과한 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖고,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키도록 형성된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에,

상기 윤대 구조에 의해 상기 대물 렌즈를 투과하는 파면에 부가되는 광로차가 광축으로부터 높이 h(㎜)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······(2)

(다만, b₂, b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수이며, b₄,b₆,······중 b₄를 포함하는 적어도 하나의 광로차 함수 계수는 제로가 아닌 값을 갖는다)

에 의해 정의되는 광로차 함수 Φ_b로 표시된다.

상기 (1) 식을 만족하도록 윤대 구조를 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키는 회절 구조로서 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성하는 경우 상술한 기술 사상을 다른 표현으로 표시하면 청구항 5에 기재한 바와 같이 된다.

즉, 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성된 윤대 구조에 의해 대물 렌즈 OBJ를 투과하는 파면에 부가되는 광로차가 광축으로부터의 높이 h(㎜)의 함수로서 상기 (2) 식으로 표시되는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

광로차 함수의 4차 이상의 광로차 함수 계수를 사용하면 회절 구조의 구면 수차의 파장 의존성을 제어할 수 있다. 이 때, 회절 구조에 입사하는 광의 파장이 길어지는 방향으로 변화한 경우에 대물 렌즈 OBJ의 광학면을 이와 같은 구성으로 함으로써 대물 렌즈 OBJ의 구면 수차의 파장 특성을 도3의 (b) 내지 (d)와 같이 할 수 있으므로 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 합성계의 구면 색수차를 비교적 작게 억제하거나 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 상쇄하거나 하는 것이 가능해진다.

청구항 6에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서,

P_D= -2·b₂(3')

으로 정의되는 상기 대물 렌즈에 형성된 상기 윤대 구조의 근축 파워 P_D(㎜^-1)가 다음식을 만족한다.

-0.02 ＜ P_D＜ 0.02(3)

상기 (3) 식은 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 기능을 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성된 윤대 구조에는 거의 가지게 하지 않고 오로지 그 기능을 색수차 보정 소자 CA에 가지게 하는 것을 의미한다. 이에 의해, 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성된 윤대 구조의 인접하는 윤대의 간격이 작아지는 것이 지나지 않으므로 미세한 형상인 윤대 구조의 셰이딩에 의한 투과율의 저하를 작게 억제할 수 있는 동시에 이러한 윤대 구조의 제작을 용이하게 할 수 있다.

이상의 작용을 더 한층 달성하려면, 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성된 윤대 구조의 근축 파워 P_D는 제로로서 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하는 기능을 대물 렌즈에 형성한 윤대 구조로는 가지게 하지 않는 것이 바람직하다.

상기 (2), (3'), (3) 식을 만족하는 회절 구조를 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성하는 경우 상술한 기술 사상을 다른 표현으로 표시하면 이하와 같이 된다.

즉, 회절 구조로서의 윤대 구조가 형성된 대물 렌즈 OBJ의 광학면은 도5에 도시한 바와 같이 광축을 포함하는 중앙 영역 IN과 상기 중앙 영역 IN의 주위를 둘러싸는 주변 영역 OUT로 구분되고 중앙 영역 IN은 단차가 없는 연속면으로서 형성되고, 주변 영역 OUT에 회절 구조로서의 윤대 구조가 형성되는 것이다.

청구항 7에 기재된 광픽업 장치용 광학계는, 색수차 보정 소자와 상기 색수차 보정 소자로부터의 광속을 집광하는 대물 렌즈를 구비한 광픽업 장치용 광학계에 있어서,

상기 색수차 보정 소자는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대 중 외측의 윤대를 통과한 광속의 광로 길이는 내측의 윤대를 통과한 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면 상에 갖고,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키도록 형성된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면은 광축을 포함하여 상기 단차가 없는 연속면이 된 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위를 둘러싸고 상기 단차가 형성된 주변 영역으로 구분된다.

상술한 바와 같이, 회절 구조의 구면 수차의 파장 의존성을 제어하기 위해서는 광로차 함수의 4차 이상의 광로차 함수를 사용할 필요가 있다. 그 때문에, 대물 렌즈 OBJ를 투과하는 파면에 부가되는 광로차는 광축으로부터 높이가 커지면 급경히 증대한다. 따라서, 투과 파면에 대하여 이러한 광로차를 부가하는 회절 구조를 대물 렌즈 OBJ의 광학면에 형성하는 경우 광축으로부터의 높이가 큰 영역(주변 영역 OUT)에 있어서 복수의 윤대 단차가 형성된다. 대물 렌즈 OBJ의 광학면을 이와 같은 구성으로 함으로써 대물 렌즈 OBJ의 구면 수차의 파장 특성을 도3의 (b) 내지 (d)와 같이 할 수 있으므로 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 합성계의 구면 색수차를 비교적 작게 억제하거나 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 상쇄하거나 하는 것이 가능해진다.

청구항 8에 기재된 광픽업 장치는 상기 중앙 영역의 직경을 D1(㎜), 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D2(㎜)로 했을 때 다음식을 만족한다.

D1 / D2 ＞ 0.2(4)

즉, 도5에 있어서, 중앙 영역 IN의 직경을 D1(㎜), 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D2(㎜)로 했을 때, 상기 (4) 식을 만족하도록 대물 렌즈 OBJ의 광학면을 구성함으로써 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 보다 효과적으로 상쇄하는 것이 가능해진다. 이상의 효과를 더 한층 달성하기 위해서는 또 다음 (4') 식을 만족하는 것이 바람직하다.

D1 / D2 ＞ 0.3(4')

또, 이하의 (4") 식을 만족하면 더욱 바람직하다.

D1 / D2 ＞ 0.4(4")

청구항 9에 기재된 광픽업 장치는, 색수차 보정 소자와 상기 색수차 보정 소자로부터의 광속을 집광하는 대물 렌즈를 구비한 광픽업 장치용 광학계에 있어서,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에,

상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출하고, 또 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하게 형성된 제1 윤대와, 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대를 적어도 하나씩 갖고, 또 상기 제1 윤대는 상기 제2 윤대 보다도 광축에 가까운 측에 형성되고 가장 광축에 가까운 측에 위치하는 윤대의 직경을 D3(㎜)으로 하고, 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D4(㎜)로 했을 때 다음식을 만족한다.

D3 / D4 ＞ 0.2(5)

상기 (1) 식을 만족하는 윤대 구조를 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조로서 대물 렌즈 OBJ의 광학면상에 형성하는 경우 상술한 기술 사상을 다른 표현으로 표시하면 이하와 같이 된다.

즉, 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 도4에 도시한 바와 같이, 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제1 윤대와, 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대를 적어도 하나씩 갖고, 또 제1 윤대는 제2 윤대 보다도 광축에 가까운 측에 형성되고, 가장 광축에 가까운 측에 위치하는 윤대의 직경을 D3(㎜)으로 하고, 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D4(㎜)로 했을 때, 상기 (5) 식을 만족하는 것이다.

대물 렌즈 OBJ의 광학면을 이와 같은 구성으로 함으로써 대물 렌즈 OBJ의 구면 수차의 파장 특성을 도3의 (b) 내지 (d)와 같이 할 수 있으므로 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 합성계의 구면 색수차를 비교적 작게 억제하거나 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 상쇄하거나 하는 것이 가능해진다.

이상의 효과를 더 한층 달성하기 위해서는 또 다음의 (5') 식을 만족하는 것이 바람직하다.

D3 / D4 ＞ 0.25(5')

청구항 10에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈는 단렌즈이면 상술한 본 발명의 작용 효과를 더 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.

청구항 11에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈의 상측 개구수(단순히 개구수라고도 한다)는 0.7 이상으로 하면 본 발명의 기술 효과를 더 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.

청구항 12에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 설계 파장이 500 ㎚ 이하이면 본 발명의 작용 효과를 더 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.

예를 들어 0.7 이상인 고 개구수의 대물 렌즈를 사용하는 광픽업 장치에 있어서도 종래와 같이 대물 렌즈를 단렌즈로 하는 것이 바람직하다. 그런데, 단렌즈에서는 구면 색수차는 개구수의 4승에 비례하여 증대하므로, 대물 렌즈에 잔류하는 구면 색수차는 커진다. 또한, 고 개구수의 대물 렌즈의 단렌즈화를 실현하기 위해서는 광학면끼리의 광축 어긋남에 대한 여유를 확보하기 위해 고굴절율 재료를 사용하는 것이 바람직하지만, 일반적으로 고굴절율 재료는 저분산이므로 색수차 보정 소자로 보정해야만 하는 축상 색수차량이 커진다. 그 때문에, 이러한 고굴절율 재료로 이루어지는 대물 렌즈의 축상 색수차를 보정하기 위해서는 색수차 보정 소자로부터 대물 렌즈를 향하는 광속의 반도체 레이저의 파장 변화에 수반하는 발산도 변화를 크게 설정할 필요가 있다. 그에 따라, 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저를 사용하는 경우에 대물 렌즈의 배율 변화가 커지므로 그에 수반하는 구면 수차의 발생이 커진다.

그런데, 본 발명에 의한 광픽업 장치용 광학계 OS의 대물 렌즈 OBJ는 청구항 1, 청구항 5, 청구항 7 및 청구항 9에 기재된 바와 같은 구성으로 되어 있으므로대물 렌즈 OBJ를 고 개구수의 단렌즈로 하고, 또는 설계 파장이 500 ㎚ 이하인 경우라도 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 상쇄하는 것이 가능해지는 동시에 색수차 보정 소자 CA에 잔존하는 구면 색수차를 작게 설정할 수 있으므로 제조 오차에 의해 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 청자색 반도체 레이저를 사용한 경우라도 대물 렌즈의 트랙킹 구동에 의해 발생하는 코마 수차를 작게 억제할 수 있고, 양호한 트랙킹 특성을 얻을 수 있다.

청구항 13에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD로 했을 때 다음식을 만족한다.

ΔSAD ＜ 0(6)

청구항 14에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 대물 렌즈에 그 설계 파장의 광을 상기 색수차 보정 소자를 거쳐서 입사시킨 경우의 파면 수차에 대한 상기 대물 렌즈에 그 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 상기 색수차 보정 소자를 거쳐서 입사시킨 경우의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE1로 했을 때 다음식을 만족한다.

｜ΔWFE1｜＜ 0.03 λrms(7)

이상 기술한 바와 같은 구성으로 된 광픽업 장치용 광학계 OS에서는 대물 렌즈 OBJ에 그 설계 파장의 광을 색수차 보정 소자 CA를 거쳐서 입사시킨 경우의 파면 수차에 대한 대물 렌즈 OBJ에 그 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 색수차 보정 소자 CA를 거쳐서 입사시킨 경우의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE1이 다음의 상기 (7) 식을 만족하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저를 사용하는 경우라도 콜리메이터 렌즈 위치의 초기 조정량이나 반도체 레이저 위치의 초기 조정량을 작게 할 수 있다. 특히, ｜ΔWFE1｜의 값을 거의 제로로 하면 이러한 콜리메이터 위치의 초기 조정이나 반도체 레이저 위치의 초기 조정을 불필요하게 할 수 있으므로 광픽업 장치의 제조 공정수 및 제조 비용을 대폭 저감하는 것이 가능해진다.

이상 기술한 바와 같은 구성으로 된 대물 렌즈 OBJ에 있어서는 윤대 구조의 작용에 의해 구면 색수차를 고의로 변화시키고 있지만 구면 색수차의 변화량을 너무 크게 설정하면 대물 렌즈 OBJ 단체의 취급이 곤란해진다. 그래서 대물 렌즈 OBJ에 그 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 파면 수차에 대한 대물 렌즈 OBJ에 그 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE2로 했을 때 다음의 (7') 식을 만족하는 것이 바람직하다.

｜ΔWFE2｜＜ 0.03 λrms(7')

대물 렌즈 OBJ 단체의 구면 색수차에 관해서 (7') 식으로 규정되는 관계를 만족하면서 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 합성계의 구면 색수차를 실사용상 허용되는 범위가 되도록 보정함으로써 대물 렌즈 OBJ 단체와 합성계 양 쪽의 취급을 용이하게 할 수 있다.

청구항 15에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 색수차 보정 소자에 형성된 윤대 구조는 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 회절 구조이며, 상기 색수차 보정 소자는 굴절 작용과 회절 작용에 의해 형성된 파면을 사출한다.

청구항 16에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 색수차 보정 소자를 투과하는 파면에 부가되는 광로차 Φ_b를 광축으로부터의 높이 h(㎜)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······(8)

에 의해 정의되는 광로차 함수 Φ_b로 표시할 때(다만, b₂, b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수이다),

P_D= -2·b₂(9)

로 정의되는 상기 윤대 구조의 근축 파워 P_D(㎜^-1)가 이하의 조건을 만족한다.

P_D＞ 0(10)

청구항 17에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 색수차 보정 소자에 형성된 윤대 구조는 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조이며, 상기 색수차 보정 소자는 굴절 작용에 의해 형성된 파면을 사출한다.

색수차 보정 소자 CA로서 상술한 바와 같은 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키는 회절 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 형성하여 굴절 작용과 회절 작용에 의해 형성된 파면을 사출하는 것 이외에 청구항 17에서와 같은, 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 형성하고 굴절 작용에 의해 형성된 파면을 사출하는 것이 적합하다. 이에 의해 회절 구조의 회절 효율에 의한 광투과율의 저하를 회피하면서도 마찬가지 효과를 얻을 수 있는 색수차 보정 소자 CA를 제공할 수 있다.

여기서, 전자의 경우에는 색수차 보정 소자 CA를 투과하는 파면에 부가되는 광로차 Φ_b를 광축으로부터의 높이 h(㎜)의 함수로서 상기 (8) 식에 의해 정의되는 광로차 함수 Φ_b로 표시할 때 상기 (9) 식으로 정의되는 색수차 보정 소자 CA에 형성된 윤대 구조의 근축 파워 P_D(㎜^-1)가 상기 (1) 식을 만족함으로써 색수차 보정 소자 CA에 색수차 보정 소자 CA는 입사하는 광의 파장이 길어진 경우에 근축 파워가 커지는 방향으로 변화하는 근축 파워의 파장 의존성을 가지게 할 수 있으므로 대물 렌즈 OBJ의 축상 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.

또한, 색수차 보정 소자 CA는 윤대 구조를 두 개 이상의 광학면상에 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해 대물 렌즈 OBJ의 축상 색수차 보정량을 두 개 이상의 광학면의 윤대 구조에 분담할 수 있으므로 인접하는 윤대끼리의 간격을 넓힐 수 있다. 그 결과, 윤대 구조의 형상 오차에 의한 색수차 보정 소자 CA의 투과율의 저하가 작아지므로 색수차 보정 소자 CA의 투과율을 향상하는 것이 가능해진다.

청구항 18에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 색수차 보정 소자는 입사하는 발산 광속의 발산각을 변환하는 커플링 렌즈인 것을 특징으로 한다.

청구항 19에 기재된 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 상기 색수차 보정 소자는 입사하는 광속의 직경을 변환하는 익스팬더 렌즈인 것을 특징으로 한다.

광픽업 장치용 광학계 OS에 적용 가능한 색수차 보정 소자 CA로서 도7에 도시한 바와 같이, 도면에 도시하지 않은 청자색 반도체 레이저 광원으로부터 사출된 발산 광속의 발산각을 변환하여 대물 렌즈 OBJ에 안내하는 커플링 렌즈 CUL이나 도8에 도시한 바와 같이, 도면에 도시하지 않은 콜리메이터 렌즈에 의해 콜리메이터된 평행 광속의 직경을 변환하여 대물 렌즈 OBJ에 안내하는 익스팬더 렌즈 EXP를 이용하더라도 좋다.

또한, 도1의 광픽업 장치용 광학계 OS에서는 색수차 보정 소자 CA의 회절 구조를 평면상에 형성하고 있지만, 오목면 또는 볼록면 상에 형성하여도 좋다. 특히, 도9에 도시한 바와 같이, 이러한 회절 구조를 오목면상에 형성하는 경우에는 상술한 (9) 식으로 표시되는 회절 구조의 근축 파워와 오목면의 굴절면으로서의 굴절 파워의 절대값을 거의 동일하게 하고 그 부호를 반대로 하면 색수차 보정 소자 CA에 입사하는 광속 직경과 색수차 보정 소자 CA로부터 사출되는 광속 직경을 거의 동일하게 할 수 있다. 이 때, 이러한 회절 구조를 광축을 포함하는 단면으로 보면 도9의 확대도에 도시한 바와 같이 각 윤대 구조가 계단형이 된다.

이상의 설명에서는 대물 렌즈 OBJ를 단렌즈로 했지만 광픽업 장치용 광학계 OS에 적용 가능한 대물 렌즈로서 도6에 도시한 바와 같이 대물 렌즈 OBJ에 있어서의 윤대 구조의 기능과 집광 렌즈로서의 기능을 각각 렌즈(E1 및 E2)로 분리하여 각각 렌즈의 플랜지부의 접합부에 의해 끼워맞춤·접착함으로써 일체화한 대물 렌즈를 이용하여도 좋다. 이 경우, 윤대 구조의 기능을 갖는 렌즈 E1의 근축 파워를 거의 제로로 하여 그 광학면의 곡률 반경을 크게 설정하고, 대물 렌즈로서의 집광 작용을 오로지 집광 렌즈 E2에 갖게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 미세한 형상인 윤대 구조의 셰이딩에 의한 투과율의 저하를 작게 억제할 수 있는 동시에 이러한 윤대 구조의 제작을 용이하게 할 수 있다. 또한, 도6에서는 렌즈 E1과 렌즈 E2를 플랜지부의 접합부에 의해 끼워맞춤·접착함으로써 일체화했지만 경통 등의 별도 부재에 의해 렌즈 E1과 렌즈 E2를 일체화해도 좋다.

또한, 대물 렌즈 OBJ를 플라스틱 렌즈로 하면 사출 성형에 의해 미세한 구조인 윤대 구조를 고정밀도로 형성할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 대물 렌즈 OBJ를 유리 렌즈로 하는 경우 유리 전이점 Tg가 400 ℃ 이하인 유리 렌즈로 하고, 금형을 이용한 성형법으로 제작하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 통상 성형용 유리 렌즈(Tg는 530 ℃ 전후) 보다도 낮은 온도에서의 성형이 가능해지므로 성형 시간의 단축이나 금형의 장기 수명화 등에 관해서 유리해지며 결과로서 대물 렌즈의 저비용화를 실현할 수 있다. 이와 같은 유리 렌즈로서 스미다 고까꾸 가라스사제(製)의 PG375(상품명)이나 PG325(상품명) 등이 있다.

청구항 20에 기재된 광픽업 장치는

광원과,

상기 광원으로부터 사출된 광속을 광정보 기록 매체의 정보 기록면상에 집광시킴에 따라 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광픽업 장치용 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서,

상기 광픽업 장치용 광학계는 색수차 보정 소자와 상기 색수차 보정 소자로부터의 광속을 집광하는 대물 렌즈를 구비하고,

상기 대물 렌즈와 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수, 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고, 또 상기 윤대 구조를 가지지 않는 굴절 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고, 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면수차의 변화량을 ΔSAD로 했을 때 다음식을 만족한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 1에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

ΔSAR ＞ ΔSAD(1)

청구항 21에 기재된 광픽업 장치는, 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키는 회절 구조이며, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용과 회절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 2에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 22에 기재된 광픽업 장치는, 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써, 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조이며, 상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 3에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 23에 기재된 광픽업 장치는, 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제1 윤대와 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대를 적어도 하나씩 갖고, 또 상기 제1 윤대는 상기 제2 윤대 보다도 광축에 가까운 측에 형성된다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 4에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 24에 기재된 광픽업 장치는,

광원과,

상기 윤대 구조에 의해, 상기 대물 렌즈를 투과하는 파면에 부가되는 광로차가 광축으로부터의 높이 h(㎜)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······(2)

에 의해 정의되는 광로차 함수 Φ_b로 표시된다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 5에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 25에 기재된 광픽업 장치는 P_D= -2·b₂로 정의되는 상기 대물 렌즈에 형성된 상기 윤대 구조의 근축 파워 P_D(㎜^-1)가 다음식을 만족한다.

-0.02 ＜ P_D＜ 0.02(3)

본 발명의 작용 효과는 청구항 6에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 26에 기재된 광픽업 장치는,

광원과,

상기 광원으로부터 사출된 광원을 광정보 기록 매체의 정보 기록면상에 집광시킴에 따라 정보의 기록 및/또는 재생을 행하는 광픽업 장치용 광학계를 갖는 광픽업 장치에 있어서,

상기 색수차 보정 소자는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대 중 외측의 윤대를 통과한 광속의 광로 길이는 내측의윤대를 통과한 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖고,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키도록 형성된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면은 광축을 포함하여 상기 단차가 없는 연속면으로 된 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위를 둘러싸고 상기 단차가 형성된 주변 영역으로 구분된다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 7에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 27에 기재된 광픽업 장치는 상기 중앙 영역의 직경을 D1(㎜), 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D2(㎜)로 했을 때 다음식을 만족한다.

D1 / D2 ＞ 0.2(4)

본 발명의 작용 효과는 청구항 8에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 28에 기재된 광픽업 장치는

광원과,

상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 형성된 집광파면을 사출하고, 또 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제1 윤대와 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대를 적어도 하나씩 갖고, 또 상기 제1 윤대는 상기 제2 윤대 보다도 광축에 가까운 측에 형성되고 가장 광축에 가까운 측에 위치하는 윤대의 직경을 D3(㎜)로 하고, 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D4(㎜)로 했을 때 다음식을 만족한다.

D3 / D4 ＞ 0.2(5)

본 발명의 작용 효과는 청구항 9에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 29에 기재된 광픽업 장치는 상기 대물 렌즈는 단렌즈인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 10에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 30에 기재된 광픽업 장치는 상기 대물 렌즈의 상측 개구수는 0.7 이상으로 된다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 11에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 31에 기재된 광픽업 장치는 설계 파장이 500 ㎚ 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 12에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 32에 기재된 광픽업 장치는 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD로 했을 때 다음식을 만족한다.

ΔSAD ＜ 0(6)

본 발명의 작용 효과는 청구항 13에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 33에 기재된 광픽업 장치는, 상기 대물 렌즈에 그 설계 파장의 광을 상기 색수차 보정 소자를 거쳐서 입사시킨 경우의 파면 수차에 대한 상기 대물 렌즈에 그 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 상기 색수차 보정 소자를 거쳐서 입사시킨 경우의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE1로 했을 때 다음식을 만족한다.

｜ΔWFE1｜＜ 0.03 λrms(7)

본 발명의 작용 효과는 청구항 14에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 34에 기재된 광픽업 장치는 상기 색수차 보정 소자에 형성된 윤대 구조는 회절 작용에 의해 서로 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 회절 구조이며, 상기 색수차 보정 소자는 굴절 작용과 회절 작용에 의해 형성된 파면을 사출한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 15에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 35에 기재된 광픽업 장치는 상기 색수차 보정 소자를 투과하는 파면에 부가되는 광로차 Φ_b를 광축으로부터 높이 h(㎜)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······(8)

P_D= -2·b₂(9)

P_D＞ 0(10)

본 발명의 작용 효과는 청구항 16에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 36에 기재된 광픽업 장치는 상기 색수차 보정 소자에 형성된 윤대 구조는 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조이며, 상기 색수차 보정 소자는 굴절 작용에 의해 형성된 파면을 사출한다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 17에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 37에 기재된 광픽업 장치는 상기 색수차 보정 소자는 입사하는 발산 광속의 발산각을 변환하는 커플링 렌즈이다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 18에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 38에 기재된 광픽업 장치는 상기 색수차 보정 소자는 입사하는 광속의 직경을 변환하는 익스팬더 렌즈이다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 19에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 39에 기재된 광픽업 장치는, 상기 색수차 보정 소자는 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 중에 고정 배치되고,

상기 광정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 및 재생의 적어도 한 쪽을 행할 때에 액튜에이터에 의해 상기 대물 렌즈만을 광축에 수직인 방향으로 변위시켜 소정의 트랙상에 상기 광원으로부터의 광속을 집광시키는 것을 특징으로 한다. 이와같은 경우에 상술한 본 발명의 작용 효과를 더 한층 발휘할 수 있다.

청구항 40에 기재된 대물 렌즈는, 상측 개구수가 0.7 이상인 광픽업 장치용 대물 렌즈에 있어서,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키도록 형성된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면은 광축을 포함하여 상기 단차가 없는 연속면으로 된 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위를 둘러싸고 상기 단차가 형성된 주변 영역으로 구분된다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 11에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 41에 기재된 대물 렌즈는 설계 파장이 500 ㎚ 이하인 광픽업 장치용 대물 렌즈에 있어서,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 인접하는 윤대끼리가 소정의 입사광에 대하여 소정의 차수의 회절광을 일으키도록 형성된 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면은 광축을 포함하여 상기 단차가 없는 연속면으로 된 중앙 영역과 상기 중앙 영역의 주위를 둘러싸고 상기 단차가 형성된 주변 영역으로 구분된다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 12에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 42에 기재된 대물 렌즈는, 상기 중앙 영역의 직경을 D1(㎜), 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D2(㎜)로 했을 때 다음식을 만족한다.

D1 / D2 ＞ 0.2(11)

청구항 43에 기재된 대물 렌즈는 또 다음식을 만족한다.

D1 / D2 ＞ 0.3(12)

청구항 44에 기재된 대물 렌즈는 상기 대물 렌즈를 투과하는 파면에 부가되는 광로차 Φ_b를 광축으로부터의 높이 h(㎜)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······(13)

P_D= -2·b₂(14)

로 정의되는 상기 윤대 구조의 근축 파워 P_D(㎜^-1)가 이하의 조건을 만족하는 청구항 40 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 기재된 대물 렌즈.

-0.02 ＜ P_D＜ 0.02(15)

청구항 45에 기재된 대물 렌즈는 상기 윤대 구조의 근축 파워 P_D는 제로인 것을 특징으로 한다.

청구항 46에 기재된 대물 렌즈는, 상측 개구수가 0.7 이상인 광픽업 장치용 대물 렌즈에 있어서,

상기 대물 렌즈는 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에,

상기 대물 렌즈는 굴절 작용에 의해 형성된 집광 파면을 사출하고, 또한 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조는 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 짧아지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제1 윤대와 통과하는 광속의 광로 길이가 내측에 인접하는 윤대를 통과하는 광속의 광로 길이 보다도 길어지도록 그 경계에 있어서 광축 방향으로 변이하여 형성된 제2 윤대를 적어도 하나씩 갖고, 또 상기 제1 윤대는 상기 제2 윤대 보다도 광축에 가까운 측에 형성되고 가장 광축에 가까운 측에 위치하는 윤대의 직경을 D3(㎜)로 하고, 상기 윤대 구조가 형성된 상기 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경의 직경을 D4(㎜)로 했을 때 다음식을 만족한다.

D3 / D4 ＞ 0.2(16)

본 발명의 작용 효과는 청구항 9, 청구항 11에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 47에 기재된 대물 렌즈는, 사용 파장이 500 ㎚ 이하인 광픽업 장치용 대물 렌즈에 있어서,

상기 대물 렌즈는, 미세한 단차를 가지고 분할된 복수의 윤대로 구성되고, 또 서로 인접하는 윤대끼리가 그 경계에 있어서 서로 광축 방향으로 변이하여 형성됨으로써 소정의 입사광에 대하여 소정의 광로차를 일으키는 광로차 부가 구조로서의 윤대 구조를 적어도 하나의 광학면상에 갖는 동시에,

D3 / D4 ＞ 0.2(17)

본 발명의 작용 효과는 청구항 9, 청구항 12에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 48에 기재된 대물 렌즈는, 상기 대물 렌즈와 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수, 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고, 또 상기 윤대 구조를 가지지 않는 굴절 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고, 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD로 할 때, 다음식을 만족한다.

ΔSAR ＞ ΔSAD(18)

본 발명의 작용 효과는 청구항 1에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 49에 기재된 대물 렌즈는 단렌즈이다. 본 발명의 작용 효과는 청구항 10에 기재된 발명의 작용 효과와 마찬가지이다.

청구항 50에 기재된 대물 렌즈는 상기 대물 렌즈에 그 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 파면 수차에 대한 상기 대물 렌즈에 그 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE2로 했을 때 다음 식을 만족한다.

｜ΔWFE2｜＜ 0.03 λrms(19)

본 발명의 작용 효과는 청구항 14에 기재된 발명에 관련하여 상술하였다.

청구항 51에 기재된 대물 렌즈는 상기 대물 렌즈에 상기 설계 파장의 광을 입사시킨 경우의 마지널 광선의 구면 수차에 대한 상기 설계 파장으로부터 10 ㎚ 긴 파장의 광을 입사시킨 경우의 파면 수차의 변화량을 ΔSAD로 했을 때 다음 식을 만족한다.

ΔSAD ＜ 0(20)

또한, 본 명세서에 있어서, 회절 구조가 형성된 광학면이라 함은 광학 소자의 표면, 예를 들어 렌즈의 표면에 릴리프를 설치하여 입사 광속을 회절시키는 작용을 갖는 면을 일컬으며, 동일 광학면에 회절 작용을 일으키는 영역과 일으키지 않는 영역이 있는 경우에는 회절 작용을 일으키는 영역을 말한다. 또한, 회절 구조라 함은 이 회절을 일으키는 영역을 말한다. 릴리프의 형상으로서는 예를 들어 광학 소자의 표면에 광축을 중심으로 하여 각 동심원상의 윤대로서 형성되고 광축을 포함하는 평면으로 그 단면을 보면 각 윤대는 톱니형 혹은 계단형과 같은 형상이 알려져 있되 그와 같은 형상을 포함하는 것이다.

일반적으로 회절 구조가 형성된 광학면에서는 0차 회절광, ±1차 회절광, ±2차 회절광, ····,과 무수의 차수의 회절광이 생기지만 예를 들어 상기와 같은 자오단면이 톱니형이 되는 릴리프를 가지는 회절면의 경우는 특정한 차수의 회절 효율을 다른 차수의 회절 효율 보다도 높게 하거나 경우에 따라서는 특정한 하나의 차수(예를 들어 ＋1차 회절광)의 회절 효율을 거의 100 %로 하도록 이 릴리프의 형상을 설정할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈라 함은 협의로는 광픽업 장치에 광정보 기록 매체(광디스크)를 장전한 상태에 있어서, 가장 광정보 기록 매체측의 위치로 이와 대향하도록 배치되는 집광 작용을 갖는 렌즈를 표시하고, 광의로는 그 렌즈와 동시에 액튜에이터에 의해 적어도 그 광축 방향으로 구동되는 렌즈를 표시하기로 한다. 따라서, 본 명세서에 있어서, 대물 렌즈의 개구수 및 상측 개구수라 함은 광정보 기록 매체측의 개구수이며, 각각의 광정보 기록 매체의 규격으로 규정되어 있는 개구수 혹은 각각의 광 정보 기록 매체에 대하여 사용하는 광원의 파장에 따라 정보의 기록/재생을 하기 위해 필요한 스폿 직경을 얻을 수 있다. 회절 한계 성능을 갖는 개구수를 표시하기로 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 정보의 기록이라 함은 상기와 같은 광정보 기록 매체의 정보 기록면상에 정보를 기록하는 것을 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서 정보의 재생이라 함은 상기와 같은 광정보 기록 매체의 정보 기록면상에 기록된 정보를 재생하는 것을 말한다. 본 발명에 의한 대물 렌즈는 기록만 혹은 재생만을 행하기 위해 이용되는 것이어도 좋고, 기록 및 재생의 양 쪽을 행하기 위해 이용되는 것이어도 좋다. 또한, 어떤 광정보 기록 매체에 대해서는 기록을 행하고 다른 광정보 기록 매체에 대해서는 재생을 행하기 위해 이용되는 것이어도 좋고, 어떤 광 정보 기록 매체에 대해서는 기록 또는 재생을 행하고 다른 광정보 기록 매체에 대해서는 기록 및 재생을 행하기 위해 이용되는 것이어도 좋다. 또한, 여기서 말하는 재생이라 함은 단순히 정보를 독취하는 것을 포함하는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 광픽업 장치용 대물 렌즈의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도10은 본 실시 형태에 관한 광픽업 광학계(대물 렌즈를 구비한다)를 포함하는 광픽업 장치의 개략 구성도이다. 본 발명에 관한 광픽업 광학계 OS를 탑재한 광픽업 장치 PU는 도10에 도시한 바와 같이 광원이 되는 반도체 레이저 LD를 구비하고 있다. 반도체 레이저 LD는 파장 400 ㎚ 정도의 광속을 사출하는 GaN계 청자색 반도체 레이저 혹은 SHG 청자색 레이저이다. 이 반도체 레이저 LD에서 사출된 발산 광속은 편광 빔 스플리터 BS를 투과하고, 1/4 파장판 WP를 지나서 원편광의 광속이 된 후 커플링 렌즈 CUL에서 평행 광속이 된다. 이 평행 광속은 색수차 보정 소자 CA에 입사된다. 색수차 보정 소자 AC를 지난 광속은 조리개 ST를 지난 후 대물 렌즈 OBJ에 의해 광디스크 OD의 보호층 DP를 거쳐서 정보 기록면 DR상에 집광 스폿로서 형성된다. 대물 렌즈 OBJ는 그 주변에 배치된 2축 액튜에이터 AC에 의해 포커스 방향 및 트랙킹 방향으로 구동된다. 대물 렌즈 OBJ는 광디스크 OD측의 개구수가 0.7 이상으로 되어 있으며 플랜지부 FL에 의해 광픽업 장치 PU에 정밀도 좋게 부착할 수 있다.

정보 기록면 DR에서 정보 피트에 의해 변조된 반사 광속은 다시 대물 렌즈 OBJ, 조리개 ST, 색수차 보정 소자 CA를 투과한 후, 커플링 렌즈 CUL에 의해 수렴 광속이 된다. 이 수렴 광속은 1/4 파장판 WP에 의해 직선 편광으로 된 후 편광 빔 스플리터 BS에 의해 반사되고, 원통형 렌즈 CY, 오목 렌즈 NL를 거침으로써 비점 수차가 주어져서 광검출기 PD의 수광면상에 수속(收束)한다. 그리고, 광검출기 PD의 출력 신호를 기초로 하여 생성된 포커스 에러 신호나 트랙킹 에러 신호를 이용하여 광디스크 OD에 대하여 정보의 기록 및/또는 재생을 행한다.

또한, 본 발명에 관한 광정보 기록 재생 장치는 상술한 광픽업 장치 PU와 광디스크 OD를 이 광픽업 장치에 의해 정보의 기록/재생이 가능하게 지지하는 도면에 도시하지 않은 광정보 기록 매체 지지 수단을 갖고 구성되는 것이다. 광정보 기록 매체 지지 수단은 광디스크 OD의 중심 부분을 보유 지지하여 회전 조작하는 회전 조작 장치에 의해 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 광픽업 장치 PU 및 상술한 광정보 기록 재생 장치에 있어서의 광픽업 장치 PU에 있어서, 색수차 보정 소자 CA 및 대물 렌즈 OBJ의 적어도 하나의 광학면상에는 청구항 1, 청구항 5, 청구항 7 및 청구항 9에 기재된 바와 같은 윤대 구조가 형성되어 있으므로 제조 오차에 의해 파장이 광픽업 장치용 광학계의 설계 파장으로부터 어긋난 반도체 레이저 LD를 사용한 경우라도 구면 수차의 발생이 충분히 작고 또 대물 렌즈 OBJ의 트랙킹 구동에 의해 발생하는 코마 수차를 작게 억제할 수 있으므로 양호한 트랙킹 특성이 얻어진다.

(실시예)

다음에 상술한 광픽업 장치용 광학계 OS로서 적합한 실시예를 5예 제시한다. 어긋난 실시예에 있어서도 설계 파장은 407.5 ㎚, 대물 렌즈 OBJ의 초점 거리는 1.41 ㎜, 대물 렌즈 OBJ의 상측 개구수는 0.85, 대물 렌즈 OBJ의 입사동 직경은 2.4 ㎜이다.

각 실시예에 있어서의 비구면은 그 면의 정점에 접하는 평면으로부터의 변형량을 X(㎜), 광축에 수직인 방향의 높이를 h(㎜), 곡률 반경을 r(㎜)로 할 때 다음수학식 1로 표시된다. 다만, κ를 원뿔 계수, A2i를 비구면 계수로 한다.

(수학식 1)

또한, 각 실시예에 있어서의 회절 구조로서의 윤대 구조는 이 윤대 구조에 의해 투과 파면에 부가되는 광로차로 표시된다. 이러한 광로차는 광축에 수직인 방향의 높이를 h(㎜), b2j를 회절면 계수(광로차 함수 계수라고도 말한다)라로 할 때 다음 수학식 2에서 정의되는 광로차 함수 Φ_b(㎜)로 표시된다.

(수학식 2)

이 광로차 함수 Φ_b(㎜)의 값을 원래 회절 구조로 형성할 경우 광로차 함수 Φ_b(㎜)의 값이 설계 파장 407.5 ㎚의 n배(다만, n은 자연수) 변할 때마다 윤대를 형성한다.

또한, 각 실시예의 렌즈 데이타 표에 있어서, r(㎜)은 곡률 반경, d(㎜)는 면 간격, Nd는 d선에 있어서의 굴절률, Nλ은 설계 파장 407.5 ㎚에 있어서의 굴절률, νd는 d선에 있어서의 아베수를 표시하고 있다. 또, 이 이후(표의 렌즈 데이타 포함)에 있어서 10의 멱승수(예를 들어 2.5 ×10^-3)를, E(예를 들어 2.5 ×E-3)를 이용하여 표시하기로 한다.

(실시예 1)

실시예 1의 광픽업 장치용 광학계의 렌즈 데이타를 표 1에 표시한다. 본 실시예는 도1에 도시한 광픽업 장치용 광학계 OS로서 적합한 것이며, 대물 렌즈 OBJ와 이 대물 렌즈 OBJ와 광원의 평행 광속 중에 배치된 색수차 보정 소자 CA로 구성되어 있다. 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA는 동시에 플라스틱 렌즈이다. 또한, 색수차 보정 소자 CA는 그 광속 사출면(표1에 있어서 제2면)의 직경 3.4 ㎜ 내에서 무수차가 되도록 설계되어 있다.

(표 1)

대물 렌즈 OBJ는 광속 입사면(표1에 있어서 제3면)에 형성된 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해, 도11의 (a)에 도시한 바와 같이, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 구면 색수차가 거의 완전하게 보정되어 있다. 이에 의해, 색수차 보정 소자 CA와 조합한 시스템에서의 구면 색수차의 발생을 도11의 (b)에 도시한 바와 같이 비교적 작게 억제할 수 있었다. 또, 파장 417.5 ㎚에 대한 대물 렌즈 OBJ의 파면 수차는 0.006 λrms이며, 파장 417.5 ㎚에 대한 색수차 보정 소자 CA와 대물 렌즈 OBJ의 합성계의 파면 수차는 0.051 λrms이다.

또한, 도11의 (a) 및 (b)에서 대물 렌즈 OBJ의 백 포커스는 파장 417.5 ㎚에 대하여 약 2.5 ㎛ 길어지지만 색수차 보정 소자 CA와 조합함으로써 파장 변화에 대한 백 포커스의 변화는 거의 완전하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 색수차 보정 소자 CA에 잔존하는 구면 색수차는 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 0.003 λrms 이하이다. 따라서, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에 대하여 ±0.5 ㎜의 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 광축 어긋남에 의해 발생하는 코마 수차는 거의 제로이며, 양호한 트랙킹 특성이 얻어진다. 또, 본 실시예에 있어서의 청구항에 기재된 값은 이하와 같다.

ΔSAD : 0.3 ㎛

ΔSAR : 1.5 ㎛

PD(OBJ) : 0

PD(CA) : 0.048

D1/D2 : 0.51 (다만, 수학식 2에서 표시되는 광로차 함수 Φ_b가 설계 파장 407.5 ㎚의 1배 변할 때마다 윤대를 형성한 경우)

｜ΔWFE1｜: 0.051 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

｜ΔWFE2｜: 0.006 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

(실시예 2)

실시예 2의 광픽업 장치용 광학계의 렌즈 데이타를 표 2에 표시한다. 본 실시예는 도1에 도시한 광픽업 장치용 광학계 OS로서 적합한 것이며, 대물 렌즈 OBJ와, 이 대물 렌즈 OBJ와 광원의 평행 광속 중에 배치된 색수차 보정 소자 CA로 구성되어 있다. 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA는 동시에 플라스틱 렌즈이다. 또한, 색수차 보정 소자 CA는 그 광속 사출면(표2에 있어서 제2면)의 직경 3.4 ㎜ 내에서 무수차가 되도록 설계되어 있다.

(표 2)

대물 렌즈 OBJ는 광속 입사면(표2에 있어서 제3면)에 형성된 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해, 도12의 (a)에 도시한 바와 같이, 파장 407.5 ±10 ㎚에 대한 구면수차가 언더가 되도록 하고 있다. 이에 의해, 색수차 보정 소자 CA와 조합시킨 시스템에 있어서 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 색수차 보정 소자 CA로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 도12의 (b)에 도시한 바와 같이 양호하게 상쇄하고 있다. 또, 파장 407.5 ＋ 10㎚에 대한 대물 렌즈 OBJ의 파면 수차는 0.063 λrms이며, 파장 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 색수차 보정 소자 CA와 대물 렌즈 OBJ의 합성계의 파면 수차는 0.008 λrms이다.

또한, 도12의 (a) 및 (b)에서 대물 렌즈 OBJ의 백 포커스는 파장 417.5 ㎚에 대하여 약 2.5 ㎛ 길어지지만 색수차 보정 소자 CA와 조합시킴으로써 파장 변화에 대한 백 포커스의 변화는 거의 완전하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.

ΔSAD : -1.2 ㎛

ΔSAR : 1.4 ㎛

PD(OBJ) : 0

PD(CA) : 0.048

D1/D2 : 0.49 (다만, 수학식 2에서 표시되는 광로차 함수 Φ_b가 설계 파장 407.5 ㎚의 1배 변할 때마다 윤대를 형성한 경우)

｜ΔWFE1｜: 0.008 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

｜ΔWFE2｜: 0.063 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

(실시예 3)

실시예 3의 광픽업 장치용 광학계의 렌즈 데이타를 표 3에 표시한다. 본 실시예는 도1에 도시한 광픽업 장치용 광학계 OS로서 적합한 것이며, 대물 렌즈 OBJ와 이 대물 렌즈 OBJ와 광원의 평행 광속 중에 배치된 색수차 보정 소자 CA로 구성되어 있다. 대물 렌즈 OBJ는 유리 전이점 Tg가 285 ℃의 유리 렌즈(스미다 고가꾸 가라스사제 PG325)이며, 색수차 보정 소자 CA는 플라스틱 렌즈이다. 또한, 색수차 보정 소자 CA는 그 광속 사출면(표3에 있어서 제2면)의 직경 3.4 ㎜ 내에서 무수차가 되도록 설계되어 있다.

(표 3)

대물 렌즈 OBJ는 광속 입사면(표3에 있어서 제3면)에 형성된 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해, 도13의 (a)에 도시한 바와 같이, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 구면 색수차가 거의 완전하게 보정되어 있다. 이에 의해, 색수차 보정 소자 CA와 조합시킨 시스템에서의 구면 색수차의 발생을 도13의 (b)에 도시한 바와 같이 비교적 작게 억제하였다. 또, 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 대물 렌즈 OBJ의 파면 수차는 0.003 λrms이며, 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 색수차 보정 소자 CA와 대물렌즈 OBJ의 합성계의 파면 수차는 0.041 λrms이다.

또한, 도13의 (a) 및 (b)에서 대물 렌즈 OBJ의 백 포커스는 파장 417.5 ㎚에 대하여 약 2.0 ㎛ 길어지지만 색수차 보정 소자 CA와 조합시킴으로써 파장 변화에 대한 백 포커스의 변화는 거의 완전하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 색수차 보정 소자 CA에 잔존하는 구면 색수차는 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 0.002 λrms 이하이다. 따라서, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에 대하여 ±0.5 ㎜의 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 광축 어긋남에 의해 발생하는 코마 수차는 거의 제로이며, 양호한 트랙킹 특성이 얻어진다. 또, 본 실시예에 있어서의 청구항에 기재된 값은 이하와 같다.

ΔSAD : 0.0 ㎛

ΔSAR : 1.4 ㎛

PD(OBJ) : 0

PD(CA) : 0.038

D1/D2 : 0.55 (다만, 수학식 2에서 표시되는 광로차 함수 Φ_b가 설계 파장 407.5 ㎚의 1배 변할 때마다 윤대를 형성한 경우)

｜ΔWFE1｜: 0.041 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

｜ΔWFE2｜: 0.003 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

(실시예 4)

실시예 4의 광픽업 장치용 광학계의 렌즈 데이타를 표 4에 표시한다. 본 실시예는 도7에 도시한 광픽업 장치용 광학계 OS로서 적합한 것이며, 대물 렌즈 OBJ와 광원으로부터 사출된 발산 광속을 평행 광속으로 변환하는 커플링 렌즈 CUL로 구성되어 있다. 대물 렌즈 OBJ와 커플링 렌즈 CUL은 동시에 플라스틱 렌즈이다. 또한, 커플링 렌즈 CUL은 그 광속 사출면(표4에 있어서 제2면)의 직경 3.4 ㎜ 내에서 무수차가 되도록 설계되어 있다.

(표 4)

대물 렌즈 OBJ는 광속 입사면(표4에 있어서 제3면)에 형성된 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해, 도14의 (a)에 도시한 바와 같이, 파장 407.5 ±10 ㎚에 대한 구면 수차가 언더가 되도록 하고 있다. 이에 의해, 커플링 렌즈 CUL과 조합시킨 시스템에 있어서, 반도체 레이저의 파장 변화에 의해 커플링 렌즈 CUL로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 수차를 도14의 (b)에 도시한 바와 같이 양호하게 상쇄하고 있다. 또, 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 대물 렌즈 OBJ의 파면 수차는 0.063 λrms이며, 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 커플링 렌즈 CUL과 대물 렌즈 OBJ의 합성계의 파면 수차는 0.012 λrms이다.

또한, 도14의 (a) 및 (b)에서 대물 렌즈 OBJ의 백 포커스는 파장 417.5 ㎚에 대하여 약 2.5 ㎛ 길어지지만 커플링 렌즈 CUL과 조합시킴으로써 파장 변화에 대한 백 포커스의 변화는 거의 완전하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 커플링 렌즈 CUL에 잔존하는 구면 색수차는 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 0.001 λrms 이하이다. 따라서, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에 대하여 ±0.5 ㎜의 대물 렌즈 OBJ와 커플링 렌즈 CUL의 광축 어긋남에 의해 발생하는 코마 수차는 거의 제로이며, 양호한 트랙킹 특성이 얻어진다. 또, 본 실시예에 있어서의 청구항에 기재된 값은 이하와 같다.

ΔSAD : -1.2 ㎛

ΔSAR : 1.4 ㎛

PD(OBJ) : 0

PD(CA) : 0.055

｜ΔWFE1｜: 0.012 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

(실시예 5)

본 실시예의 광픽업 장치용 광학계의 렌즈 데이타를 표 5에 표시한다. 본 실시예는 도8에 도시한 광픽업 장치용 광학계 OS로서 적합한 것이며, 대물 렌즈 OBJ와, 이 대물 렌즈 OBJ와 광원의 평행 광속 중에 배치되고 평행 광속의 직경을 변환하여 대물 렌즈 OBJ에 안내하는 익스팬더 렌즈 EXP로 구성되어 있다. 대물 렌즈 OBJ와 익스팬더 렌즈 EXP는 동시에 플라스틱 렌즈이다. 또한, 익스팬더 렌즈 EXP는 그 광속 사출면(표5에 있어서 제4면)의 직경 3.4 ㎜ 내에서 무수차가 되도록 설계되어 있다.

(표 5)

대물 렌즈 OBJ는 광속 입사면(표5에 있어서 제5면)에 형성된 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해, 도15의 (a)에 도시한 바와 같이, 파장 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 구면 색수차가 언더가 되도록 하고 있다. 이에 의해, 익스팬더 렌즈 EXP와 조합한 시스템에 있어서 반도체 레이저의 파장 변화에 의해, 익스팬더 렌즈 EXP로부터 대물 렌즈 OBJ를 향하는 광속의 발산도 변화에 따라 발생하는 구면 색수차를 도15의 (b)에 도시한 바와 같이 양호하게 상쇄하고 있다. 또, 파장 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 대물 렌즈 OBJ의 파면 수차는 0.063 λrms이며, 파장 407.5 ＋ 10 ㎚에 대한 익스팬더 렌즈 EXP와 대물 렌즈 OBJ의 합성계의 파면 수차는 0.011 λrms이다.

또한, 도15의 (a) 및 (b)에서 대물 렌즈 OBJ의 백 포커스는 파장 417.5 ㎚에 대하여 약 2.5 ㎛ 길어지지만 익스팬더 렌즈 EXP와 조합함으로써 파장 변화에 대한 백 포커스의 변화는 거의 완전하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 익스팬더 렌즈 EXP에 잔존하는 구면 색수차는 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 0.002 λrms 이하이다. 따라서, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에 대하여 ±0.5 ㎜의 대물 렌즈 OBJ와 익스팬더 렌즈 EXP의 광축 어긋남에 의해 발생하는 코마 수차는 거의 제로이며, 양호한 트랙킹 특성이 얻어진다. 또, 본 실시예에 있어서의 청구항에 기재된 값은 이하와 같다.

ΔSAD : -1.2 ㎛

ΔSAR : 1.4 ㎛

PD(OBJ) : 0

PD(CA) : 0.050

｜ΔWFE1｜: 0.011 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

또, 본 실시예와 같이, 그 광로차 함수가 수학식 2에서 표시되는 회절 구조로서의 윤대 구조가 색수차 보정 소자의 2개 이상의 광학면상에 형성될 경우 본 명세서에 있어서의 윤대 구조의 근축 파워와 (9) 식에서 계산되는 각각의 광학면상의 윤대 구조의 근축 파워 P_D(㎚㎜^-1)의 합계이다.

(실시예 6)

실시예 6의 광픽업 장치용 광학계의 렌즈 데이타를 표 6에 표시한다. 본 실시예는 도1에 도시한 광픽업 장치용 광학계 OS의 대물 렌즈 OBJ 대신에 도4에 도시한 바와 같은 광로차부여 구조가 형성된 광학 소자를 이용한 광픽업 장치용 광학계 OS이다. 광픽업 장치용 광학계 OS는 대물 렌즈 OBJ와 이 대물 렌즈 OBJ와 광원의 평행 광속 중에 배치된 색수차 보정 소자 CA로 구성되어 있다. 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA는 그 광속 사출면(표6에 있어서 제2면)의 직경 3.4 ㎜ 내에서 무수차로 이루어지도록 설계되어 있다.

(표 6-1)

제3면에 있어서의 각 윤대의 근축 곡률 반경과 축상 두께 및 비구면 계수

(표 6-2)

제3면에 있어서의 각 윤대의 내주·외주 반경

대물 렌즈 OBJ는 광속 입사면(6-1에 있어서 제3면)에 형성된 위상차 부여 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해, 도16의 (a)에 도시한 바와 같이, 417.5 ㎚의 파장에서 구면 색수차가 보정 부족 방향으로 발생하고, 그 때 파면 수차는 0.054 λrms이다. 이에, 색수차 보정 소자 CA를 조합하면 색수차 보정 소자 CA의 광속입사면(표 6-1에 있어서 제1면)에 형성된 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해 사출광이 수속광이 되고, 대물 렌즈 OBJ에서 구면 색수차가 보정 과잉 방향으로 발생하지만 대물 렌즈 OJB의 위상차 부여 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의한 구면 색수차의 보정 부족 방향으로의 발생과 상쇄하고, 도16의 (b)에 도시한 바와 같이 구면 색수차의 발생을 작게 억제할 수 있었다. 또, 파장 417.5 ㎚에 대한 색수차 보정 소자 CA와 대물 렌즈 OBJ의 합성계의 파면 수차는 0.014 λrms이다.

또한, 도17의 (a)에 대물 렌즈 OBJ에 대하여 파장 417.5 ㎚의 광속을 입사시켰을 때의 디포커스 성분이 들어있는 파면 수차를 도시하고, 도17의 (b)에 색수차 보정 소자 CA와 대물 렌즈 OBJ의 합성계에 대하여 파장 417.5 ㎚의 광을 입사시켰을 때의 디포커스 성분이 들어있는 파면 수차를 도시한다. 도17의 (a) 및 (b)에서 색수차 보정 소자 CA의 회절 구조로서의 윤대 구조의 작용에 의해 입사 광속의 파장 변화에 기인하는 대물 렌즈 OBJ의 디포커스 성분이 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 색수차 보정 소자 CA에 잔존하는 구면 색수차는 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에서 0.002 λrms 이하이다. 따라서, 407.5 ±10 ㎚의 파장 범위에 대하여 ±0.5 ㎜의 대물 렌즈 OBJ와 색수차 보정 소자 CA의 광축 어긋남에 의해 발생하는 코마 수차는 거의 제로이며, 양호한 트랙킹 특성이 얻어진다.

또, 본 실시예에 있어서의 청구항에 기재된 값은 이하와 같다.

PD(CA) : 0.048

D3/D4 : 0.4

｜ΔWFE1｜: 0.014 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

｜ΔWFE2｜: 0.054 λrms(다만, λ(=417.5 ㎚)는 광픽업 장치용 광학계에 입사하는 광의 파장)

본 발명에 의하면, 파장이 짧은 청자색 광원을 사용하는 광픽업 장치에 탑재되는 광픽업 장치용 광학계에 있어서, 입사하는 광의 파장이 변화한 경우에 구면 수차의 발생이 충분히 작고, 또한 입사하는 광의 파장이 변화한 경우에 대물 렌즈가 색수차 보정 소자에 대하여 광축에 수직 방향으로 편심한 경우라도 코마 수차의 발생이 충분히 작은 광픽업 장치용 광학계를 제공할 수 있다. 또한, 이 광픽업 장치용 광학계에 적용 가능한 대물 렌즈, 이들 광픽업 장치용 광학계나 대물 렌즈를 탑재한 광픽업 장치를 제공할 수 있다.

Claims

색수차 보정 소자와, 상기 색수차 보정 소자로부터 광디스크의 정보 기록면 상에 광속을 집광하는 대물 렌즈를 포함하는 광픽업 장치용 광학계이며,

상기 색수차 보정 소자는 하나 이상의 광학면 상에 복수개의 윤대(ring-shaped zone)를 포함하는 윤대 구조를 구비하며, 인접한 윤대들은 인접한 윤대들 중 광축으로부터 이격되어 위치된 윤대가 광축에 가깝게 위치된 다른 윤대보다 더 긴 광로를 갖도록 단차부에 의해 분할되고,

상기 대물 렌즈는 하나 이상의 광학면 상에 복수개의 윤대를 포함하는 윤대 구조를 갖고, 인접한 윤대들은 인접한 윤대들을 통과하는 광속 사이에 광로차를 발생시키도록 광축 방향으로 형성된 단차부에 의해 분할되고,

상기 색수차 보정 소자의 윤대 구조는 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈에 의해 야기된 초점의 편심을 보정하고,

상기 대물 렌즈의 윤대 구조는 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈에 의해 야기된 구면 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 윤대 구조는 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈의 배율 변화에 의해 야기된 구면 수차와, 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈의 파장 분산에 의해 야기된 구면 수차 중 적어도 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 대물 렌즈의 윤대 구조 내의 윤대 폭은 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 주기적으로 변하고, 윤대 구조는 각각의 단차부가 동일한 방향으로 형성된 회절 구조인 것을 특징으로 하는 광학계.
제3항에 있어서, 윤대 구조에 의해 대물 렌즈를 통과한 파면에 대해 제공된 광로차가 광축으로부터 높이 h(mm)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······

(다만, b₂,b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수) 로 표현되고,

4차 이상의 고차 광로차 함수 계수 중에 4차 광로차 함수 계수를 포함한 하나 이상의 광로차 함수 계수가 제로가 아닌 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
제4항에 있어서, P_D(㎜^-1)가 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조의 근축 파워이고, P_D= -2·b₂일 때,

-0.02 ＜ P_D＜ 0.02

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제5항에 있어서, P_D= 0 인 것을 특징으로 하는 광학계.
제3항에 있어서, 윤대 구조가 위에 형성된 대물 렌즈의 광학면은 중앙 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 중앙 영역은 광축을 포함하며 비단차부를 갖는 연속 표면이고, 상기 주변 영역은 중앙 영역의 주변을 둘러싸며 단차부를 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
제7항에 있어서, 상기 중앙 영역의 직경을 D1(㎜), 상기 윤대 구조가 형성된 상기 광학면의 최대 유효 직경을 D2(㎜)로 했을 때,

D1 / D2 ＞ 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 대물 렌즈의 윤대 구조 내의 윤대 폭은 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 비주기적으로 변하고, 윤대 구조는 단차부의 형성 방향이 대물 렌즈의 유효 직경 내에서 역전되는 광로차 제공 구조인 것을 특징으로 하는 광학계.
제9항에 있어서, 윤대 구조에서 광축을 포함한 윤대의 외측에 인접한 윤대는 광축을 포함한 윤대보다 더 짧은 광로를 갖도록 광축 방향으로 변위되고, 최대 유효 직경의 지점에 위치한 윤대는 최대 유효 직경의 지점에 위치한 윤대의 내측에 인접한 윤대보다 더 긴 광로 길이를 갖도록 광축 방향으로 변위되고, 최대 유효 직경의 75 % 지점에 위치한 윤대는 최대 유효 직경의 75 % 지점에 위치한 윤대의 내측 및 외측에 인접한 각각의 윤대보다 더 짧은 광로 길이를 갖도록 광축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 광학계.
제9항에 있어서, D3은 광축을 포함한 윤대의 직경(mm)이고, D4는 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경(mm)일 때

D3/D4 > 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 굴절 렌즈는 윤대 구조를 갖지 않으며 상기 대물 렌즈와 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수(image-side numerical aperture), 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고,

상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고,

상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD라고 했을 때,

ΔSAR ＞ ΔSAD

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD라고 했을 때,

ΔSAD < 0

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 설계 파장을 갖는 광속이 색수차 보정 소자를 통해 상기 대물 렌즈로 도입될 때의 파면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 색수차 보정 소자를 통해 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE1라고 했을 때

｜ΔWFE1｜＜ 0.03 λrms

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 단일 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 윤대 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 소자와, 상기 회절 소자를 통과하는 광속을 집광하는 집광 소자로 구성되고,

회절 소자의 근축 파워(mm^-1)를 P1이라 하고, 집광 소자의 근축 파워(mm^-1)를 P2라 할 때,

｜P2/P1｜< 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 0.7 이상의 상측 개구수(image-side numerical aperture)를 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 설계 파장은 500 nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 색수차 보정 소자의 윤대 구조는 윤대가 광축으로부터 이격되어 배치됨에 따라 윤대 폭이 주기적으로 감소되는 굴절 구조인 것을 특징으로 하는 광학계.
제19항에 있어서, 색수차 보정 소자를 통과하여 파면에 제공된 광로차 Φ_b가 광축으로부터 높이 h(mm)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······

(다만, b₂,b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수) 로 표현되고,

윤대 구조의 근축 파워(mm^-1)를 P_D라 할 때,

P_D> 0

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제20항에 있어서, 광로차 함수 Φ_b에서 4차 이상의 고차 광로차 함수 계수는 모두 제로인 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 색수차 보정 소자의 윤대 구조는 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 윤대폭이 비주기적으로 변하는 광로차 제공 구조인 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 색수차 보정 소자는 광원으로부터 방출된 발산 광속의 발산각을 평행한 광속으로 변환하는 커플링 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 광픽업 장치는 광원으로부터 방출된 발산 광속의 발산각을 평행한 광속으로 변환하는 커플링 렌즈를 포함하고, 상기 색수차 보정 소자는 커플링 렌즈와 대물 렌즈 사이에 광로 상에 제공된 2개의 렌즈군의 확대 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서, 상기 광픽업 장치는 광원으로부터 방출된 발산 광속의 발산각을 평행한 광속으로 변환하는 커플링 렌즈를 포함하고, 상기 색수차 보정 소자는 커플링 렌즈와 대물 렌즈 사이에 광로 상에 제공된 하나의 렌즈군의 광학 소자인 것을 특징으로 하는 광학계.
광원과, 기록 및/또는 재생 정보를 처리하기 위해 광정보 기록 매체의 정보 기록면 상에 광원으로부터의 광속을 집광하는 광학계를 포함하는 광픽업 장치이며,

상기 광학계는 색수차 보정 소자와, 상기 색수차 보정 소자로부터 광디스크의 정보 기록면 상에 광속을 집광하는 대물 렌즈를 포함하고,

상기 색수차 보정 소자는 하나 이상의 광학면 상에 복수개의 윤대를 포함하는 윤대 구조를 구비하며, 인접한 윤대들은 인접한 윤대들 중 광축으로부터 이격되어 위치된 윤대가 광축에 가깝게 위치된 다른 윤대보다 더 긴 광로를 갖도록 단차부에 의해 분할되고,

상기 대물 렌즈는 하나 이상의 광학면 상에 복수개의 윤대를 포함하는 윤대 구조를 갖고, 인접한 윤대들은 인접한 윤대들을 통과하는 광속 사이에 광로차를 발생시키도록 광축 방향으로 형성된 단차부에 의해 분할되고,

상기 색수차 보정 소자의 윤대 구조는 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈에 의해 야기된 초점의 편심을 보정하고,

상기 대물 렌즈의 윤대 구조는 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈에 의해 야기된 구면 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 윤대 구조는 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈의 배율 변화에 의해 야기된 구면 수차와, 광학계 내에 도입된 입사 광속의 파장 변화로 인해 대물 렌즈의 파장 분산에 의해 야기된 구면 수차 중 적어도 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 대물 렌즈의 윤대 구조 내의 윤대 폭은 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 주기적으로 변하고, 윤대 구조는 각각의 단차부가 동일한 방향으로 형성된 회절 구조인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제28항에 있어서, 윤대 구조에 의해 대물 렌즈를 통과한 파면에 대해 제공된 광로차가 광축으로부터 높이 h(mm)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······

(다만, b₂,b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수) 로 표현되고,

4차 이상의 고차 광로차 함수 계수 중에 4차 광로차 함수 계수를 포함한 하나 이상의 광로차 함수 계수가 제로가 아닌 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제29항에 있어서, P_D(㎜^-1)가 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조의 근축 파워이고, P_D= -2·b₂일 때,

-0.02 ＜ P_D＜ 0.02

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제30항에 있어서, P_D= 0 인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제28항에 있어서, 윤대 구조가 위에 형성된 대물 렌즈의 광학면은 중앙 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 중앙 영역은 광축을 포함하며 비단차부를 갖는 연속 표면이고, 상기 주변 영역은 중앙 영역의 주변을 둘러싸며 단차부를 갖는 것을특징으로 하는 광픽업 장치.
제32항에 있어서, 상기 중앙 영역의 직경을 D1(㎜), 상기 윤대 구조가 형성된 상기 광학면의 최대 유효 직경을 D2(㎜)로 했을 때,

D1 / D2 ＞ 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 대물 렌즈의 윤대 구조 내의 윤대 폭은 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 비주기적으로 변하고, 윤대 구조는 단차부의 형성 방향이 대물 렌즈의 유효 직경 내에서 역전되는 광로차 제공 구조인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제34항에 있어서, 윤대 구조에서 광축을 포함한 윤대의 외측에 인접한 윤대는 광축을 포함한 윤대보다 더 짧은 광로를 갖도록 광축 방향으로 변위되고, 최대 유효 직경의 지점에 위치한 윤대는 최대 유효 직경의 지점에 위치한 윤대의 내측에 인접한 윤대보다 더 긴 광로 길이를 갖도록 광축 방향으로 변위되고, 최대 유효 직경의 75 % 지점에 위치한 윤대는 최대 유효 직경의 75 % 지점에 위치한 윤대의 내측 및 외측에 인접한 각각의 윤대보다 더 짧은 광로 길이를 갖도록 광축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제34항에 있어서, D3은 광축을 포함한 윤대의 직경(mm)이고, D4는 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경(mm)일 때

D3/D4 > 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 굴절 렌즈는 윤대 구조를 갖지 않으며 상기 대물 렌즈와 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수(image-side numerical aperture), 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고,

상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고,

상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD라고 했을 때,

ΔSAR ＞ ΔSAD

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD라고 했을 때,

ΔSAD < 0

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 설계 파장을 갖는 광속이 색수차 보정 소자를 통해 상기 대물 렌즈로 도입될 때의 파면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 색수차 보정 소자를 통해 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE1라고 했을 때

｜ΔWFE1｜＜ 0.03 λrms

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 단일 렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 윤대 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 소자와, 상기 회절 소자를 통과하는 광속을 집광하는 집광 소자로 구성되고,

회절 소자의 근축 파워(mm^-1)를 P1이라 하고, 집광 소자의 근축 파워(mm^-1)를 P2라 할 때,

｜P2/P1｜< 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 0.7 이상의 상측 개구수를 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 설계 파장은 500 nm 이하인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 색수차 보정 소자의 윤대 구조는 윤대가 광축으로부터 이격되어 배치됨에 따라 윤대 폭이 주기적으로 감소되는 굴절 구조인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제44항에 있어서, 색수차 보정 소자를 통과하여 파면에 제공된 광로차 Φ_b가 광축으로부터 높이 h(mm)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······

(다만, b₂,b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수) 로 표현되고,

윤대 구조의 근축 파워(mm^-1)를 P_D라 할 때,

P_D> 0

를 만족하는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제45항에 있어서, 광로차 함수 Φ_b에서 4차 이상의 고차 광로차 함수 계수는 모두 제로인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 색수차 보정 소자의 윤대 구조는 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 윤대폭이 비주기적으로 변하는 광로차 제공 구조인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 색수차 보정 소자는 광원으로부터 방출된 발산 광속의 발산각을 평행한 광속으로 변환하는 커플링 렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 광픽업 장치는 광원으로부터 방출된 발산 광속의 발산각을 평행한 광속으로 변환하는 커플링 렌즈를 포함하고, 상기 색수차 보정 소자는 커플링 렌즈와 대물 렌즈 사이에 광로 상에 제공된 2개의 렌즈군의 확대 렌즈인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 광픽업 장치는 광원으로부터 방출된 발산 광속의 발산각을 평행한 광속으로 변환하는 커플링 렌즈를 포함하고, 상기 색수차 보정 소자는 커플링 렌즈와 대물 렌즈 사이에 광로 상에 제공된 하나의 렌즈군의 광학 소자인 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
제26항에 있어서, 상기 광학 정보 기록 매체에 대한 기록 및 재생 정보 중 적어도 하나가 처리될 때, 색수차 보정 소자와 대물 렌즈 사이에 엑츄에이터와 함께 광축에 수직인 방향으로 대물 렌즈만을 배치시킴으로써 트래킹(tracking)이 수행되는 것을 특징으로 하는 광픽업 장치.
하나 이상의 광학면 상에 복수개의 윤대를 포함하는 윤대 구조를 포함하고, 인접한 윤대들은 인접한 윤대들을 통과하는 광속 사이에 광로차를 발생시키도록 광축 방향으로 형성된 단차부에 의해 분할되는 대물 렌즈이며,

굴절 렌즈는 윤대 구조를 갖지 않으며 상기 대물 렌즈와 동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수, 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고,

상기 설계 파장보다 10 nm만큼 긴 파장을 갖는 광속이 상기 배율보다 소정수치만큼 더 큰 배율로 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 파면 수차를 SA1(λrms)라 하고,

상기 설계 파장보다 10 nm만큼 긴 파장을 갖는 광속이 상기 배율보다 소정 수치만큼 더 큰 배율로 대물 렌즈 내에 도입될 때의 파면 수차를 SA2(λrms)라 할 때,

SA1 > SA2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 0.7 이상의 상측 개구수를 갖는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 상기 설계 파장은 500 nm 이하인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 단일 렌즈인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 윤대 구조가 형성된 광학면을 갖는 회절 소자와, 상기 회절 소자를 통과하는 광속을 집광하는 집광 소자로 구성되고,

회절 소자의 근축 파워(mm^-1)를 P1이라 하고, 집광 소자의 근축 파워(mm^-1)를 P2라 할 때,

｜P2/P1｜< 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 윤대 구조 내의 윤대 폭은 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 주기적으로 변하고, 윤대 구조는 각각의 단차부가 동일한 방향으로 형성된 회절 구조인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제57항에 있어서, 윤대 구조에 의해 대물 렌즈를 통과한 파면에 대해 제공된 광로차가 광축으로부터 높이 h(mm)의 함수로서,

Φ_b= b₂·h²＋ b₄·h⁴＋ b₆·h⁶＋ ······

(다만, b₂,b₄,b₆,······은 각각 2차, 4차, 6차, ······의 광로차 함수 계수) 로 표현되고,

4차 이상의 고차 광로차 함수 계수 중에 4차 광로차 함수 계수를 포함한 하나 이상의 광로차 함수 계수가 제로가 아닌 값을 갖는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제58항에 있어서, P_D(㎜^-1)가 상기 대물 렌즈에 형성된 윤대 구조의 근축 파워이고, P_D= -2·b₂일 때,

-0.02 ＜ P_D＜ 0.02

을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제59항에 있어서, P_D= 0 인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제57항에 있어서, 윤대 구조가 위에 형성된 대물 렌즈의 광학면은 중앙 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 중앙 영역은 광축을 포함하며 비단차부를 갖는 연속 표면이고, 상기 주변 영역은 중앙 영역의 주변을 둘러싸며 단차부를 갖는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제61항에 있어서, 상기 중앙 영역의 직경을 D1(㎜), 상기 윤대 구조가 형성된 상기 광학면의 최대 유효 직경을 D2(㎜)로 했을 때,

D1 / D2 ＞ 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제62항에 있어서, D1 / D2 > 0.3을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 대물 렌즈의 윤대 구조 내의 윤대 폭은 윤대가 광축으로부터 이격되어 위치됨에 따라 비주기적으로 변하고, 윤대 구조는 단차부의 형성 방향이 대물 렌즈의 유효 직경 내에서 역전되는 광로차 제공 구조인 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제64항에 있어서, 윤대 구조에서 광축을 포함한 윤대의 외측에 인접한 윤대는 광축을 포함한 윤대보다 더 짧은 광로를 갖도록 광축 방향으로 변위되고, 최대 유효 직경의 지점에 위치한 윤대는 최대 유효 직경의 지점에 위치한 윤대의 내측에 인접한 윤대보다 더 긴 광로 길이를 갖도록 광축 방향으로 변위되고, 최대 유효 직경의 75 % 지점에 위치한 윤대는 최대 유효 직경의 75 % 지점에 위치한 윤대의 내측 및 외측에 인접한 각각의 윤대보다 더 짧은 광로 길이를 갖도록 광축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제64항에 있어서, D3은 광축을 포함한 윤대의 직경(mm)이고, D4는 대물 렌즈의 광학면의 최대 유효 직경(mm)일 때

D3/D4 > 0.2

를 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제64항에 있어서, 굴절 렌즈는 윤대 구조를 갖지 않으며 상기 대물 렌즈와동일한 설계 파장, 동일한 재료, 동일한 초점 거리, 동일한 상측 개구수(image-side numerical aperture), 동일한 배율, 동일한 렌즈 두께 및 동일한 백 포커스를 갖고,

상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 굴절 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAR로 하고,

상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD라고 했을 때,

ΔSAR ＞ ΔSAD

를 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 상기 설계 파장을 갖는 광속이 색수차 보정 소자를 통해 상기 대물 렌즈로 도입될 때의 파면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 색수차 보정 소자를 통해 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 파면 수차의 변화량을 ΔWFE1라고 했을 때

｜ΔWFE1｜＜ 0.03 λrms

을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.
제52항에 있어서, 상기 설계 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차에 대한, 상기 설계 파장보다 10 nm 만큼 더 긴 파장을 갖는 광속이 상기 대물 렌즈 내에 도입될 때의 마지널 광선의 구면 수차의 변화량을 ΔSAD라고 했을 때,

ΔSAD < 0

을 만족하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈.