KR100297765B1

KR100297765B1 - 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치

Info

Publication number: KR100297765B1
Application number: KR1019980014991A
Authority: KR
Inventors: 조건호; 유장훈; 이철우
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2001-09-06
Also published as: KR19990081194A

Abstract

광을 생성 출사하고 기록매체에서 반사되는 광을 수광하는 광모듈과, 광모듈과 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되며, 기록매체에 근접되도록 기록매체를 향하는 면이 평면을 이루며 소정 굴절율을 갖는 제1실부와, 제1실부보다 큰 굴절율을 가지며 제1실부의 광모듈 쪽에 일체로 형성되고 광모듈을 향하는 면이 곡면을 이루는 제2실부를 포함하여, 입사광을 집속시켜 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 하는 실(Solid Immersion Lens)부재를 구비하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치가 개시되어 있다.

이 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치는 서로 다른 굴절율을 갖는 제1 및 제2실부로 이루어진 1매의 실부재를 채용하므로, 간단하고 컴팩트한 구조를 가지며 코마수차의 영향이 크게 줄어들어 입사광의 틸트에 둔감하며, 미세 트랙킹 영역이 넓어지게 된다.

Description

고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치

본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로, 상세하게는 실(Solid Immersion Lens: SIL)를 채용하여 고밀도로 정보를 기록/재생할 수 있는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치에 관한 것이다.

고밀도로 정보를 기록/재생하는 장치로 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 광픽업장치가 제안된 바 있다. 도 1을 참조하면, 광모듈(1)에서 출사된 광은 광편향부재(5)를 통해 실(10)에 입사되고, 이 실(10)에 의해 집속되어 디스크(19)의 기록면 상에 광스폿을 형성한다.

상기 광모듈(1)은 광을 생성 출사하는 광원(미도시)과, 입사광의 진행 경로를 변환하는 수단(미도시)과, 상기 디스크(19)의 기록면에서 반사되는 광을 수광하는 광검출기(미도시) 등을 포함한다.

상기 광편향부재(5)는 도시된 바와 같이 반사부재로서, 실(10)에 입사되는 광의 입사각을 미세하게 바꾸어줌으로써 디스크(19) 상에 맺혀지는 광스폿의 위치를 조금씩 바꾸어가며 미세 트랙킹을 한다.

상기 실(10)은 디스크(19)의 회전에 따른 공기(air) 베어링 효과에 의해 상기 디스크(19)에 대해 부상되는 슬라이더(15)에 의해 지지된다. 이 실(10)의 상기 광모듈(1)을 향하는 면은 소정 곡률을 갖는 곡면(10a)으로 형성되어 입사광을 집속하며, 상기 디스크(19)를 향하는 면은 상기 디스크(19)에 근접되도록 평면(10b)을 이룬다. 실제, 디스크(19)의 회전에 따른 공기 베어링 효과에 의해 디스크(19)의 회전시에 상기 실(10)의 평면(10b)과 디스크(19) 사이의 간격은 수십 nm 이내가 된다.

한편, 디스크(19)에 맺혀지는 광스폿의 크기는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

λ

는 광원에서 출사되는 광의 파장,

NA

는 광집속수단의 개구수이다.

그러므로, 고밀도 기록/재생을 위헤 광스폿의 크기를 줄이기 위해서는 광의 파장을 줄이거나 및/또는 개구수를 크게 해야 한다. 그러나, 이론상 공기중에서 얻을 수 있는 최대 개구수는 1이 된다.

한편, 상기 실(10)의 평면(10b)이 디스크(19)에 거의 근접되므로, 실(10)의 굴절율을

n_SIL

이라 할 때, 실(10) 및 디스크(19)내에서의 광의 파장은 이 되고, 이를 수학식 1과 비교하면, 결과적으로 광원에서 출사되는 광의 파장

λ

에 대해 실(10)의 개구수가 1 이상이 되어, 광스폿의 크기를 줄일 수 있다. 여기서, 상기 실(10)은 실질상 상기 디스크(19)의 기록면을 보호하는 보호막과 대략 같은 굴절율을 갖도록 마련된다.

이와 같이, 실(10)을 채용하면 실질상 광스폿이 공기중에 노출되지 않게 되고(디스크(19) 회전시 공기 베어링 효과에 의한 실(10)의 평면(10b)과 디스크(19) 사이의 간격이 수십 nm 이내이므로), 이에 따라 개구수가 1 이상이 되어 광스폿의 크기를 줄일 수 있기 때문에 정보신호를 고밀도로 기록/재생할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같이, 하나의 곡면(10a)을 갖는 실(10)은 구면수차와 코마수차를 동시에 제거할 수 없다. 즉, 상기 실(10)의 광모듈(1)을 향하는 곡면(10a)을 도 2에 도시된 바와 같이 타원곡면으로 형성하면, 구면수차를 제거하여 회절 한계의 광스폿을 형성할 수 있다. 하지만, 이와 같이 구면수차를 제거한 타원곡면(10a)은 코마수차가 제거되는 아베(abbe)의 사인 조건(sine condition)을 만족시키지 못해 입사광의 틸트에 너무 취약하게 되고, 틸트된 입사광에 대해 상기 실(10)에 의해 집속되는 광(

S₁

)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 코마수차가 발생된다. 한편, 상기 실(10)의 곡면(10a)을 반구면으로 하면 코마수차는 제거되지만, 이 경우, 디포커스(defocus)와 구면수차가 문제가 된다.

그러므로, 상기한 바와 같은 실(10)을 채용한 광픽업장치는 틸트에 민감하게 코마수차가 발생되기 때문에 실질상 조립이 어렵다.

한편, 종래에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 광모듈(1)과 실(10) 사이에 별도의 집광용 대물렌즈(7)를 추가로 채용한 광픽업장치가 제안된 바 있다. 이 경우, 구면수차와 코마수차는 상기 대물렌즈(8)에 의해 제거되며, 상기 실(10)은 개구수를 크게 하는 역할을 하게 된다.

그러나, 이러한 구조를 갖는 광기록/재생 장치는 2매의 렌즈(7)(10)를 채용하므로 장치의 구성이 복잡하고 대형화되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 1매의 렌즈를 채용하여 간단하고 컴팩트한 구조를 가지면서도 입사광의 틸트에 둔감하고 고 개구수를 갖는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치의 일예를 보인 구성도,

도 2는 도 1의 실을 확대 도시한 도면,

도 3은 도 1의 실에 의해 집속된 광스폿을 개략적으로 보인 도면,

도 4는 종래의 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치의 다른예를 보인 구성도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 보인 도면,

도 6은 도 5의 실부재를 확대 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 실부재의 구체적인 설계예를 보인 도면,

도 8은 도 7의 실부재에 의해 집속된 광스폿을 개략적으로 보인 도면,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

19...기록매체 21...광모듈

25...광편향부재 30...실부재

31...제1실부 31a...평면

33...제2실부 33a...곡면

35...경계면 37...슬라이더

40...광섬유

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광을 생성 출사하고 기록매체에서 반사되는 광을 수광하는 광모듈과; 상기 광모듈과 상기 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시켜 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 하는 실(Solid Immersion Lens)부재;를 구비하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치에 있어서, 상기 실부재는, 상기 기록매체에 근접되도록 상기 기록매체를 향하는 면이 평면을 이루며 소정 굴절율을 갖는 제1실부와; 상기 제1실부보다 큰 굴절율을 가지며 상기 제1실부의 상기 광모듈 쪽에 일체로 형성되고 상기 광모듈을 향하는 면이 곡면을 이루는 제2실부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 곡면은 타원형 곡면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2실부의 경계면은 비구면으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광모듈과 실부재 사이에 광을 전송하는 광섬유;가 더 구비된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이고, 도 6은 도 5의 실부재를 확대 도시한 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치는 광을 출사하고 기록매체(19)에서 반사되는 광을 수광하는 광모듈(21)과, 상기 광모듈(21)과 기록매체(19) 사이의 광경로 상에 배치된 실(Solid Immersion Lens)부재(30)를 포함하여 구성된다.

상기 광모듈(21)로는 통상의 광픽업장치에 채용되는 광모듈이 채용될 수 있다. 즉, 상기 광모듈(21)은 광을 생성 출사하는 광원(미도시)과, 입사광의 진행 경로를 변환하는 광경로변환수단(미도시)과, 기록매체(19)에서 반사되고 상기 광경로변환수단을 경유한 광을 수광하는 광검출기(미도시)를 포함한다. 상기 광경로변환수단으로는 입사광을 투과 및/또는 반사시키는 (편광)빔스프리터 또는 상기 광원에서 출사된 광을 투과시키고 상기 기록매체(19)에서 반사되어 입사되는 광은 회절 투과시켜 상기 광검출기를 향하도록 하는 홀로그램소자를 채용할 수 있다.

상기 실부재(30)는 입사광을 집속시켜 상기 기록매체(19)의 기록면에 광스폿이 형성되도록 한다. 본 실시예에 있어서, 상기 실부재(30)는 상기 기록매체(19)에 근접되도록 상기 기록매체(19)를 향하는 면이 평면(31a)을 이루며 소정 굴절율(

n₁

)을 갖는 제1실부(31)와, 상기 제1실부(31)의 상기 광모듈(21) 쪽에 일체로 형성되며 소정의 굴절율(

n₂

)을 갖는 제2실부(33)를 포함한다.

상기 제2실부(33)는 상기 제1실부(31)보다 큰 굴절율(

n₂>n₁

)을 가지며, 입사광을 집속할 수 있도록 상기 광모듈(21)을 향하는 면이 곡면(33a)으로 이루어진다. 이때, 상기 곡면(33a)은 도 6에 도시된 바와 같이, 타원형 곡면인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 곡면(33a)이 타원형 곡면이므로 구면수차를 억제할 수 있다.

또한, 굴절율이 서로 다른 상기 제1 및 제2실부(31)(33)가 만나는 경계면(35)은 입사광의 틸트에 따른 코마수차를 상쇄할 수 있도록 비구면으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 실부재(30)에 비스듬이 입사되어 집속된 광은 코마수차가 거의 발생하지 않게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 실부재(30)의 구체적인 설계예로써, 이 실부재(30)는 개구수가 1이 되도록 제1 및 제2실부(31)(33)를 설계한 도면이다. 이와 같이 마련된 실부재(30)에 입사되는 광은 집속되어 도 8에 도시된 바와 같은 광스폿(

S₂

)을 형성한다.

상기한 바와 같은 실부재(30)는 상기 제2실부(33)의 곡면(33a)이 타원형 곡면이므로 구면수차가 거의 발생하지 않으며, 또한 상기 굴절율이 상대적으로 큰 제2실부(33)와 굴절율이 상대적으로 작은 제1실부(31)의 경계면(35)이 비구면이므로, 입사광의 틸트에 따른 코마수차가 거의 발생하지 않는다.

한편, 상기한 바와 같은 실부재(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 슬라이더(37)에 의해 지지되며, 이 실부재(30) 및 슬라이더(37)는 기록매체(19)의 회전시에 디스크형 기록매체(19)의 회전에 따른 공기(air) 베어링 효과에 의해 상기 기록매체(19)에 대해 부상된다. 여기서, 상기 실부재(30)를 채용함에 의한 개구수가 커지는 효과는 도 1을 참조하면서 설명한 종래기술과 실질상 동일하므로 그 설명을 생략한다.

한편, 본 발명은 상기 광모듈(21)과 실부재(30) 사이의 광경로 상에 입사광의 틸트를 조정하는 광편향부재(25)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 광편향부재(25)는 반사부재로서, 이 광편향부재(25)를 회동시키면, 실부재(30)에 입사되는 광의 입사각을 미세하게 바꾸어줄 수 있으므로 기록매체(19) 상에 맺혀지는 광스폿의 위치를 조금씩 바꾸어가며 미세 트랙킹을 할 수 있다.

상기한 바와 같이 굴절율이 서로 다른 제1 및 제2실부(31)(33)를 갖는 실부재(30)를 채용하면, 종래에 1매의 실(도 1의 10)을 채용한 광픽업장치에 비해 입사광의 틸트에 따른 코마수차에 둔감해지며, 이에 따라 조립이 쉽고 또한 입사광의 틸트에 의한 트랙킹 영역을 넓힐 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 광모듈(21)과 실부재(30) 사이의 광경로 상에 광을 전송하는 광섬유(40)를 더 구비할 수 있다. 이 광섬유(40)는 상기 광모듈(21)쪽에서 입사되는 광을 전송하여 상기 실부재(30)를 향하도록 하며, 상기 기록매체(19)에서 반사되고 상기 실부재(30)를 경유한 광을 전송하여 상기 광모듈(21)에서 검출되도록 한다.

이와 같이, 광모듈(21)과 실부재(30) 사이의 광경로 상에 광섬유(40)를 구비하는 경우, 광픽업장치의 조립이 용이하고, 미세 트랙킹 영역이 넓어지게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치는 서로 다른 굴절율을 갖는 제1 및 제2실부로 이루어진 1매의 실부재를 채용하므로, 간단하고 컴팩트한 구조를 가지며 코마수차의 영향이 크게 줄어들어 입사광의 틸트에 둔감하며, 미세 트랙킹 영역이 넓어지게 된다.

또한, 1 이상의 고 개구수를 가질 수 있으므로 광스폿의 크기를 줄일 수 있어서, 정보신호의 고밀도 기록/재생이 가능하다.

Claims

광을 생성 출사하고 기록매체에서 반사되는 광을 수광하는 광모듈과;

상기 광모듈과 상기 기록매체 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시켜 상기 기록매체의 기록면에 광스폿이 형성되도록 하는 실(Solid Immersion Lens)부재;를 구비하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치에 있어서,

상기 실부재는,

상기 기록매체에 근접되도록 상기 기록매체를 향하는 면이 평면을 이루며 소정 굴절율을 갖는 제1실부와;

상기 제1실부보다 큰 굴절율을 가지며 상기 제1실부의 상기 광모듈 쪽에 일체로 형성되고 상기 광모듈을 향하는 면이 곡면을 이루는 제2실부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 곡면은 타원형 곡면인 것을 특징으로 하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2실부의 경계면은 비구면으로 형성된 것을 특징으로 하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치.
제1항에 있어서, 상기 광모듈과 실부재 사이의 광경로 상에 입사광의 틸트를 조정하는 광편향부재;가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광모듈과 실부재 사이에 광을 전송하는 광섬유;가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치.