KR100294237B1 - 카타디옵트릭 대물렌즈를 구비한 광픽업 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카타디옵트릭 대물렌즈를 사용하며, 송수광부가 카타디옵트릭 대물렌즈와 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 기록매체로 레이저광을 출사하며 기록매체로부터의 반사광을 검출하는 유닛과, 유닛으로부터 입사하는 광을 반사하는 제 1반사영역, 유닛으로부터 입사한 광이 광스폿으로 집광되는 집광영역, 및 제 1반사영역에서 반사된 광을 집광영역을 향하도록 반사시키는 제 2반사영역을 구비하고, 제 1반사영역 및 집광영역은 기록매체쪽에 위치한 카타디옵트릭 대물렌즈의 제 1면을 형성하며 제 2반사영역은 유닛쪽에 위치한 카타디옵트릭 대물렌즈의 제 2면의 일부가 되는, 카타디옵트릭 대물렌즈를 포함하며, 유닛 및 카타디옵트릭 대물렌즈는 일체화되며, 유닛으로부터의 광은 제 2면의 제 2반사영역을 제외한 부분을 통해 카타디옵트릭 대물렌즈로 입사하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 광학계의 부품들의 소형 경량화가 가능하며, 박형의 픽업이 가능하여 노트북등의 슬림형 장치에 사용하는데 용이하다.

Description

카타디옵트릭 대물렌즈를 구비한 광픽업
본 발명은 카타디옵트릭 대물렌즈를 구비한 광픽업에 관한 것이다.
광기록/재생장치의 기록용량을 늘이기 위한 여러 가지 방법들이 연구되고 있으며, 그 기본은 사용되는 광의 파장을 줄이는 것과 사용되는 대물렌즈의 개구수(NA)를 높임으로써 집광 스폿의 크기를 줄이는 것이다. 개구수를 높임으로써 집광스폿의 크기를 줄이는 집속광학계를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 보여진 집속광학계는 니어필드를 이용하여 집광 스폿의 크기를 줄이는 것으로, 종래의 비구면 렌즈(1) 및 고체함침렌즈(solid immersion lens)라고도 불리는 구면렌즈(2)를 구비한다. 이러한 집속광학계를 광디스크(4)의 대물렌즈로 사용하는 경우, 대물렌즈와 디스크(4)사이에는 대물렌즈를 안착시켜 이동하기 위한 슬라이더(3)가 필요하다. 슬라이더(3)는 디스크(4)의 표면에 대해 구면렌즈(2)를 이동시키며, 구면렌즈(2)와 디스크(4)간의 거리를 100nm 미만으로 유지시킨다. 비구면렌즈(1)는 광원(미도시)으로부터 출사된 레이저광을 굴절시키며, 구면렌즈(2)는 비구면렌즈(1)에 의해 굴절된 레이저광을 디스크(4)쪽에 위치한 구면렌즈(2) 표면의 안쪽에 집광시킨다. 레이저광이 집광되는 구면렌즈(2) 표면의 안쪽은 니어필드를 형성하며, 그 결과로, 니어필드를 통해 디스크(4)에 정보가 기록되거나 디스크(4)로부터 정보가 읽혀진다.
구면렌즈(2)를 구성하는 매질이 굴절율 "n"을 갖는 경우, 구면렌즈(2)의 내부에서, 레이저광이 집광되는 각도는 크게 되며 레이저광의 운동량이 줄어들어, 결과적으로 레이저광의 파장은 λ/n으로 감소하는 효과가 발생한다. 따라서, 개구수 (NA) 또한 NA/λ로 상승된다. 그러므로, 구면렌즈(2)의 표면 내부에서 최종적으로 형성되는 광스폿의 크기는 1/n2에 비례하며, 그 결과, 구면렌즈(2)의 매질이 갖는 굴절율(n)을 이용하여 스폿의 크기를 줄일 수 있다.
그러나, 도 1의 집속광학계는, 별도로 제작된 비구면렌즈(1) 및 구면렌즈(2)를 구비하므로, 소망의 광학적 특성을 갖도록 조립 또는 조정하는데 어려움이 있다. 그리고, 3mm 이상의 빔직경을 갖는 입사 레이저광을 필요로 하므로, 수광부를 포함한 모든 광부품의 크기가 커지게 된다. 뿐만 아니라, 이동하는 광픽업 또는 회전하는 광디스크의 흔들림에 의해, 레이저빔이 광디스크에 대한 정상적인 각도로부터 벗어나는 입사빔기울어짐이 발생하는 경우, 정상적으로 신호를 기록 또는 재생하기 곤란하다. 더욱이, 현재 사용가능한 레이저다이오드광원의 광파장은 600nm 부근이 가장 짧은 것이며, 대물렌즈의 개구수도 현재로는 대략 0.6이다. 따라서, 0.6이상의 개구수가 필요한 경우, 광픽업의 성능은 입사빔기울어짐 등에 매우 민감하게 되어, 광기록/재생장치의 상용화를 위해 이러한 집속광학계를 사용하기에는 많은 어려움이 따른다.
따라서, 본 발명의 목적은 입사빔 기울어짐에 대해 우수한 성능을 가지며 집광스폿의 크기를 줄임과 동시에 광부품의 소형화 및 경량화가 가능한 카타디옵트릭 대물렌즈를 구비한 광픽업을 제공함에 있다.
도 1은 니어필드를 발생하는 종래의 집속광학계를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학계를 보여주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 유닛 21 : 레이저다이오드
22 : 빔분할프리즘 23, 25 : 포토다이오드
24 : 홀라스톤프리즘 30 : 카타디옵트릭 대물렌즈
40 : 광디스크 40-1 : 광자기디스크
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 니어필드를 이용하여 기록매체에 정보를 기록재생가능한 광픽업은 기록매체로 레이저광을 출사하며 기록매체로부터의 반사광을 검출하는 유닛과, 유닛으로부터 입사하는 광을 반사하는 제 1반사영역, 유닛으로부터 입사한 광이 광스폿으로 집광되는 집광영역, 및 제 1반사영역에서 반사된 광을 집광영역을 향하도록 반사시기는 제 2반사영역을 구비하고, 제 1반사영역 및 집광영역은 기록매체쪽에 위치한 카타디옵트릭 대물렌즈의 제 1면을 형성하며 제 2반사영역은 유닛쪽에 위치한 카타디옵트릭 대물렌즈의 제 2면의 일부가 되는, 카타디옵트릭 대물렌즈를 포함하며, 유닛 및 카타디옵트릭 대물렌즈는 일체화되며, 유닛으로부터의 광은 제 2면의 제 2반사영역을 제외한 부분을 통해 카타디옵트릭 대물렌즈로 입사하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계를 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 픽업 광학계는 송광부인 레이저다이오드(21)와 수광부인 포토다이오드(23) 및 빔분할프리즘(22)이 일체화된 유닛(20)을 구비한다. 이러한 유닛 (20)과 디스크(40)사이에는 유닛(20)의 레이저다이오드(21)에서 출사된 광을 디스크(40)에 집광하고, 디스크(40)로부터의 반사광을 유닛(20)으로 전달하기 위한 카타디옵트릭 대물렌즈(30)가 위치한다. 대물렌즈(30)는 디스크 반대쪽에 유닛(20)을 안착할 수 있는 형상을 갖는다.
도 2를 보면, 유닛(20)의 레이저다이오드(21)로부터 출사된 레이저광은 빔분할프리즘(22)을 통해 투과되어 발산광 형태로 카타디옵트릭 대물렌즈(30)로 입사된다. 이 실시예에서, 유닛(20)과 카타디옵트릭 대물렌즈(30)는 동일한 굴절율을 갖는 물질로 제작한다. 그러므로, 레이저다이오드(21)로부터의 광이 카타디옵트릭 대물렌즈(30)로 입사될 때 굴절되지 않는다. 설명의 편이를 위해, 디스크(40)쪽 면을 제 1면으로 그리고 레이저광원 쪽면을 제 2면으로 정의한다. 카타디옵트릭 대물렌즈(30)는 디스크(40)쪽에 위치한 제 1면의 제 1반사영역(30-1)과, 광스폿을 형성하는 집광영역을 가지며, 제 2면의 유닛(20)과의 접촉면을 제외한 부분이 비구면형상인 제 2반사영역(30-2)을 가진다. 카타디옵트릭 대물렌즈(30)의 제 1면은 중심부분의 집광영역만 광을 투과하고, 이 집광영역을 제외한 나머지 제 1반사영역(30-1)에서는 광을 제 2면의 제 2반사영역(30-2)으로 반사한다. 따라서, 제 1면의 제 1반사영역(30-1)과 제 2면의 제 2반사영역(30-2)에서 반사된 레이저광은 제 1면의 집광영역에 광스폿형태로 집광된다. 제 1면의 집광영역에 집광되는 광스폿은 니어필드를 형성한다. 그러므로, 제 1면의 집광영역으로부터 레이저광의 한 파장만큼의 거리 이내에 위치한 디스크(40)의 부분에 정보를 기록하거나 또는 그로부터 정보를 읽어낼 수 있게 된다. 바람직하게는 제 1면과 디스크(40)간의 거리는 100nm 미만이다. 카타디옵트릭 대물렌즈(30)에 의해 형성되는 니어필드가 디스크(40)의 정보기록층에 의해 변경된다. 변경을 나타내는 반사광은 빔분할프리즘(22)에서 반사된 다음, 포토다이오드(23)에서 집광된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학계를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 광학계는 도 2에 도시된 광학계를 광자기디스크에 사용할 수 있도록 변형한 것이다. 이 광학계는 빔분할프리즘(22)과 포토다이오드(25)사이에 홀라스톤(wollaston) 프리즘(24)을 구비한다. 여기서, 홀라스톤 프리즘(24)은 광자기디스크(40-1)의 신호를 편광상태에 따라 분리해 주는 프리즘이며, 당업자에게는 명백하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 3의 포토다이오드(25)는 홀라스톤 프리즘(24)에 의해 분리된 두 개의 광이 검출가능하도록 내부에 2개의 포토다이오드가 패키징(Packaging)된 구조를 갖는다.
도 2의 구성요소들과 동일한 참조번호를 갖는 도 3의 구성요소들은 대응하는 도 2의 구성요소와 동일 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다. 그래서, 추가구성된 부분의 동작상태를 중심으로 설명하면 다음과 같다. 앞서 설명한 바와 같이 레이저다이오드(21)에서 출사된 광이 광자기디스크(40-1)에 집광되며, 광자기디스크 (40-1)로부터의 반사광이 동일경로로 빔분할프리즘(22)으로 입사된다. 입사된 광은 빔분할프리즘(22)에서 반사되어 홀라스톤 프리즘(24)으로 입사된다. 흘라스톤프리즘(24)은 그 광학적 성질로 인하여 입사광을 두 개의 광으로 분할한 광을 포토다이오드(25)로 출력한다. 포토다이오드(25)는 홀라스톤 프리즘(24)으로부터 분할된 광을 내부에 패키지화된 각각의 포토다이오드(미도시)에 일대일 대응하도록 집광한다.
전술의 실시예들은 유닛(20)과 대물렌즈(30)가 동일한 굴절율을 갖는 것으로 설명되었다. 그러나, 유닛(20)과 대물렌즈(30)는 다른 굴절률을 갖는 물질들로 제작할 수 있다. 유닛(20)의 레이저다이오드(21) 그리고, 또는 포토다이오드(23)는 빔분할프리즘(22)에 부착되거나 별도의 기구물에 안착되어 소정의 거리를 두고 이격된 구조로도 가능하다. 또한, 전술한 실시예들은 대물렌즈(30)가 도 1에 도시한 슬라이더(3)의 역할을 하는 것으로 설명되었다. 그러나, 대물렌즈(30)와 디스크(40, 40-1)사이에 별도의 슬라이더를 설치할 수 있으며, 동일 기능을 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 광학계의 부품들의 소형 경량화가 가능하며, 박형의 픽업이 가능하여 노트북등의 슬림형 장치에 사용하는데 용이하다.

Claims (12)

  1. (신설) 니어필드를 이용하여 기록매체에 기록 및 재생가능한 광픽업에 있어 서, 상기 기록매체로 레이저광을 출사하며 기록매체로부터의 반사광을 검출하는 유닛; 상기 유닛으로부터 입사하는 광을 반사하는 제 1반사영역, 상기 유닛으로부터 입사한 광이 광스폿으로 집광되는 집광영역, 및 상기 제 1반사영역에서 반사된 광을 상기 집광영역을 향하도록 반사시키는 제 2반사영역을 구비하고, 상기 제 1반사영역 및 집광영역은 상기 기록매체쪽에 위치한 카타디옵트릭 대물렌즈의 제 1면을 형성하며 상기 제 2반사영역은 상기 유닛쪽에 위치한 카타디옵트릭 대물렌즈의 제 2면의 일부가 되는, 카타디옵트릭 대물렌즈를 포함하며, 상기 유닛 및 상기 카타디옵트릭 대물렌즈는 일체화되며, 상기 유닛으로부터의 광은 상기 제 2면의 상기 제 2반사영역을 제외한 부분을 통해 상기 카타디옵트릭 대물렌즈로 입사하는 광픽업.
  2. (신설) 제 1항에 있어서, 상기 유닛은 광원; 기록매체의 정보기록면으로부터 반사되어 상기 카타디옵트릭 대물렌즈를 통과한 광을 검출하기 위한 검출수단; 및 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 카타디옵트릭 대물렌즈 쪽으로 향하도록 상기 카타디옵트릭 대물렌즈로부터의 반사광을 상기 검출수단으로 향하도록 광경로를 조절하는 광학소자를 구비함을 특징으로 하는 광픽업.
  3. (신설) 제 2항에 있어서, 상기 광원은 상기 카타디옵트릭 대물렌즈의 광학적 축상에 위치하는 광픽업.
  4. (신설) 제 3항에 있어서, 상기 광원은 상기 유닛과 이격된 광픽업.
  5. (신설) 제 3항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 유닛과 이격된 광픽업.
  6. (신설) 제 3항에 있어서, 상기 광원과 상기 검출수단은 상기 유닛과 이격된 광픽업.
  7. (신설) 제 1항에 있어서, 상기 유닛은 광원; 기록매체의 정보기록면으로부터 반사되어 상기 카타디옵트릭 대물렌즈를 통과한 광을 검출하기 위한 복수의 검출수단; 입사되는 광을 분리하여 상기 복수의 검출수단으로 각각 출력하는 광분리수단; 및 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 카타디옵트릭 대물렌즈 쪽으로 향하도록 상기 카타디옵트릭 대물렌즈로부터의 반사광을 상기 광분리수단으로 향하도록 광경로를 조절하는 광학소자를 구비함을 특징으로 하는 광픽업.
  8. (신설) 제 7항에 있어서, 상기 광원은 상기 카타디옵트릭 대물렌즈의 광학적 축상에 위치하는 광픽업.
  9. (신설) 제 8항에 있어서, 상기 광분리수단은 홀라스톤프리즘인 광픽업.
  10. (신설) 제 9항에 있어서, 상기 광원은 상기 유닛과 이격된 광픽업.
  11. (신설) 제 9항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 유닛과 이격된 광픽업.
  12. (신설) 제 9항에 있어서, 상기 광원과 상기 검출수단은 상기 유닛과 이격된 광픽업.
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