KR100360267B1 - High resolution lens and information recording devide using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초고분해능 렌즈 및 이를 이용한 정보기록장치에 관한 것으로, 광원으로부터 입사되는 광을 집광시키는 집광렌즈로서, 상기 렌즈의 한 면은 평면이고, 다른 한 면은 곡면이며, 상기 곡면은 중앙 정점을 제외한 다른 부분이 반사물질로 코팅되어 있으며, 입사광은 렌즈의 평면부를 통하여 입사되며, 상기 렌즈의 곡면부에서 중앙부위는 평면이고 가장자리는 포물면인 것을 특징으로 하는 초고분해능 렌즈를 제공하며, 또한 이를 이용한 정보기록장치를 제공한다.The present invention relates to an ultra-high resolution lens and an information recording apparatus using the same, which is a condenser lens for condensing light incident from a light source, wherein one surface of the lens is a flat surface, the other surface is a curved surface, and the curved surface has a center vertex. Except for the other part is coated with a reflective material, the incident light is incident through the planar portion of the lens, the center portion of the curved portion of the lens provides an ultra-high resolution lens, characterized in that the parabolic surface, and using the same Provide an information recording apparatus.

Description

초고분해능 렌즈 및 이를 이용한 정보기록장치{HIGH RESOLUTION LENS AND INFORMATION RECORDING DEVIDE USING IT}Ultra high resolution lens and information recording device using the same {HIGH RESOLUTION LENS AND INFORMATION RECORDING DEVIDE USING IT}

본 발명은 초고분해능 렌즈 및 이를 이용한 정보기록장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra high resolution lens and an information recording apparatus using the same.

현미경에 있어서 분해능, 반도체 노광장비에서 선폭, 그리고 정보저장장치에서의 저장 밀도는 빛을 수렴시키는 정도, 즉 광의 스팟(spot) 크기와 직접적인 관계를 갖는다. 광 스팟이 작을 수록 분해능이 증가하고, 반도체회로의 선폭을 줄일 수 있으며, 정보기록장치의 정보저장밀도도 증가시킬 수 있다. 광 스팟의 크기는 광의 파장, 렌즈의 광수렴각, 입사빔의 직경, 및 스팟이 형성되는 매질의 굴절률에 의존하며, 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.Resolution in a microscope, line width in semiconductor exposure equipment, and storage density in an information storage device are directly related to the degree of light convergence, that is, the spot size of the light. The smaller the light spot, the higher the resolution, the line width of the semiconductor circuit can be reduced, and the information storage density of the information recording apparatus can be increased. The size of the light spot depends on the wavelength of the light, the light convergence angle of the lens, the diameter of the incident beam, and the refractive index of the medium on which the spot is formed, and can be expressed as follows.

d = 0.6λ/n*sinθd = 0.6λ / n * sinθ

여기서, d는 스팟의 직경, λ는 광의 파장, n은 굴절율, θ는 수렴각을 각각 나타낸다. 따라서 광 스팟을 줄이기 위해서는 파장을 줄이거나 굴절율을 크게하고 수렴각을 크게하여야 한다. 그러나 광 스팟의 크기는 빛의 회절한계 때문에 사용되는 빛의 파장의 절반 정도로 제한된다.Where d is the diameter of the spot, λ is the wavelength of light, n is the refractive index, and θ is the convergence angle. Therefore, to reduce the light spot, it is necessary to reduce the wavelength, increase the refractive index, and increase the convergence angle. However, the size of the light spot is limited to half the wavelength of light used due to the diffraction limit of the light.

회절한계를 극복하고 더욱 작은 광 스팟을 얻기 위하여 여러가지 방법이 제안되어 왔다. 광 파장을 줄이기 위해서 청색 레이저광을 사용하여 기존의 600 nm 정도의 파장을 400nm 정도로 감소시킬 수 있다. 또한, 굴절률이 큰 렌즈를 사용하여 스팟을 줄이는 것도 제안되었다. 그 대표적인 예로 솔리드이머젼렌즈(solid immersion lens: 이하 SIL이라 함)를 들 수 있다.Several methods have been proposed to overcome diffraction limits and obtain smaller light spots. In order to reduce the wavelength of light, the wavelength of 600 nm can be reduced to about 400 nm by using blue laser light. It has also been proposed to reduce spots by using lenses with large refractive indices. A representative example thereof is a solid immersion lens (hereinafter referred to as SIL).

도 1은 정보기록장치에 사용되는 광학계를 도시한 것으로, 이 광학계는 반구형 SIL(12)과 1차집광렌즈(10)로 구성되어 있고, SIL은 기록매체(14) 표면과 인접한다. SIL은 윗면은 구형이고 아랫면은 평면인 반구형으로 되어 있으며, SIL의 평면부 중심이 1차집광렌즈의 초점과 일치하도록 설치된다. 1차집광렌즈에 입사된 광은 굴절되어 SIL 내부로 진입한다. 1차집광렌즈의 초점이 SIL의 평면부 중심에 있으므로, 입사된 광은 SIL 평면부 중심에 모이게 된다.1 shows an optical system used for an information recording apparatus, which is composed of a hemispherical SIL 12 and a primary condensing lens 10, the SIL being adjacent to the surface of the recording medium 14. The SIL has a spherical shape with a top surface of a sphere and a bottom surface of a hemispherical shape, and is installed so that the center of the flat portion of the SIL coincides with the focus of the primary condenser lens. Light incident on the primary condenser lens is refracted and enters the SIL. Since the focus of the primary condenser lens is at the center of the planar portion of the SIL, the incident light is collected at the center of the SIL planar portion.

1차집광렌즈의 개구수에 의하여 광 수렴각(θ)가 결정되고, SIL의 재질에 의하여 굴절률(n)이 결정된다. SIL로 사용되는 재질의 최대 굴절률은 약 2.2이며, 1차집광렌즈의 개구수에 의한 수렴각의 사인값(sinθ) 은 0.7까지 가능하다. 따라서 파장(λ)이 632nm인 광을 사용할 경우, SIL로 실현 가능한 최소 스팟크기는 d는 246nm정도이다.The light convergence angle θ is determined by the numerical aperture of the primary condensing lens, and the refractive index n is determined by the material of the SIL. The maximum refractive index of the material used as the SIL is about 2.2, and the sinusoidal value sinθ of the convergence angle due to the numerical aperture of the primary condenser lens can be up to 0.7. Therefore, when light having a wavelength λ of 632 nm is used, the minimum spot size that can be realized by SIL is about 246 nm.

SIL을 이용하여 디스크상에 데이터(비트)를 기록하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, SIL(20)을 10 ~ 70nm 정도 간격(26)으로 기록매체(22) 표면에 근접시킨다. 이렇게 근접하게 되면, SIL 아래면에 1차집광된 광 에너지의 일부가 기록매체로 전달되는 광근접장 현상이 발생한다. 이 근접장 현상에 의하여 기록매체표면에 데이터를 기록하거나 재생하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, SIL로부터 전달된 에너지는 기록매체 표면의 일부를 가열하여 국소적인 상변화를 일으킨다. 이러한 상변화로 기록매체 표면에 비트(24)가 형성된다. 즉, 정보를 기록하는 것이다. 기록된 정보를 읽을 때에는 국소적으로 상변화된 곳에서 반사율이 달라지는 특성을 이용한다. 기록 때보다는 낮은 세기의 광을 SIL을 통하여 입사시키고, 기록매체 표면에서 반사되어 다시 SIL을 통하여 나오는 광의 세기를 광센서로 측정하면, 비트의 유무에 따라 반사율이 달라지므로 정보를 읽을 수 있다.In order to record data (bits) on the disc using the SIL, as shown in FIG. 2, the SIL 20 is brought close to the surface of the recording medium 22 at intervals of about 10 to 70 nm. In this proximity, an optical near field phenomenon occurs in which a part of the primary energy focused on the lower surface of the SIL is transferred to the recording medium. This near field phenomenon makes it possible to record or reproduce data on the recording medium surface. For example, the energy delivered from the SIL heats part of the surface of the record carrier, causing local phase changes. This phase change forms a bit 24 on the surface of the recording medium. That is, to record information. When reading the recorded information, the property of reflectance is changed at the locally changed phase. When light of low intensity is incident through the SIL, and the intensity of the light reflected from the surface of the recording medium and output through the SIL is measured by the optical sensor, the reflectance varies depending on the presence or absence of the bit, so that information can be read.

이와 같이 SIL을 이용하는 광학계는 빛의 회절한계를 극복하고 광 스팟을 줄일 수 있으나 다음과 같은 문제점이 있다.As described above, the optical system using SIL can overcome the diffraction limit of light and reduce the light spot, but has the following problems.

일반적으로 광학 렌즈(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 광이 한점에 모이지 않은 수차(32)가 발생하는데, 이 수차는 렌즈의 배율이 높을수록 커지는 특성이 있다. SIL을 이용한 광학계는 큰 배율의 1차집광렌즈가 필요하므로 1차집광렌즈의 수차가 광학계의 1차집광 성능을 크게 떨어뜨린다.In general, as shown in FIG. 3, the optical lens 30 generates an aberration 32 in which light is not collected at one point. The aberration has a characteristic that the higher the magnification of the lens is, the larger the magnification is. Since an optical system using SIL requires a large-scale primary condenser lens, the aberration of the primary condenser lens greatly degrades the primary condensing performance of the optical system.

또한, 근접장을 이용하는 반구형 SIL은 기록매체나 측정대상과 근접해야하므로 충돌의 위험이 있다. SIL 밑면의 직경이 1mm 정도의 평면이고, SIL과 기록매체와의 간격은 50nm 정도로 유지되어야 하므로, 이 간격에 비하여 상대적으로 넓은 평면(직경이 간격의 20000배)때문에, SIL이 매체에 대하여 조금만 기울어져도 충돌하게 된다.In addition, since the hemispherical SIL using the near field must be close to the recording medium or the measurement object, there is a risk of collision. Since the base of the SIL has a diameter of about 1 mm and the distance between the SIL and the recording medium should be maintained at about 50 nm, the SIL is inclined slightly with respect to the medium because of the relatively large plane (20,000 times the diameter gap) compared to this interval. If you lose, you'll crash.

또한, SIL을 이용한 데이터 기록/재생 장치는 1차집광렌즈가 필요하므로 장치의 부피가 커지고 복잡해지며, 전체 데이터 저장장치와 1차집광렌즈의 조립이 어렵다.In addition, the data recording / reproducing apparatus using SIL requires a primary condenser lens, which makes the device bulky and complicated, and makes it difficult to assemble the entire data storage device and the primary condenser lens.

또한, SIL과 기록매체 사이의 미세한 간격에 먼지 등의 오염물질이 개입되면 광의 경로가 차단되어 스팟이 형성되기 어려운 문제가 있다.In addition, when contaminants such as dust intervene in the minute gap between the SIL and the recording medium, there is a problem that spots are difficult to be formed by blocking the light path.

따라서 본 발명의 목적은 1차집광렌즈가 필요없는 광학계를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 근접장 정보기록장치에 있어서 렌즈와 기록매체 간의 충돌의 위험을 감소시키는데 있다. 또한, 본 발명은 렌즈와 기록매체 사이의 미세한 간격에 먼지 등의 오염물질이 개입되면 광의 경로가 차단되어 스팟이 형성되기 어려운 것을 해결하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical system that does not require a primary condenser lens. Another object of the present invention is to reduce the risk of collision between the lens and the recording medium in the near field information recording apparatus. In addition, the present invention solves the difficulty in forming spots by blocking the path of light when contaminants such as dust intervene in the minute gap between the lens and the recording medium.

도 1은 SIL을 사용하는 종래의 정보기록장치를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional information recording apparatus using SIL.

도 2는 SIL에 의한 데이터 기록을 설명하는 모식도이다.2 is a schematic diagram illustrating data recording by SIL.

도 3은 렌즈에 의한 수차를 설명하는 모식도이다.It is a schematic diagram explaining the aberration by a lens.

도 4a 및 4b는 본 발명의 초고분해능 렌즈를 보여주는 단면도 및 평면도이다.4A and 4B are a cross-sectional view and a plan view showing an ultra high resolution lens of the present invention.

도 5는 본 발명의 초고분해능 렌즈에서 빛의 이동 경로를 보여주는 모식도이다.Figure 5 is a schematic diagram showing the path of light in the ultra-high resolution lens of the present invention.

도 6은 포물면에 입사된 빛의 이동 경로를 보여주는 모식도이다.6 is a schematic diagram showing a movement path of light incident on a parabolic surface.

도 7은 굴절률이 다른 두 매질 사이에서의 전반사를 설명하는 모식도이다.7 is a schematic diagram illustrating total reflection between two media having different refractive indices.

도 8은 본 발명의 일실시예를 보여주는 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing yet another embodiment of the present invention.

도 10은 도 9의 실시예에서 기록매체에 초점이 형성되는 것을 설명하는 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating that a focus is formed on a recording medium in the embodiment of FIG. 9.

도 11은 본 발명의 초고분해능 렌즈를 이용한 정보기록방법을 설명하는 모식도이다.11 is a schematic diagram illustrating an information recording method using the ultra high resolution lens of the present invention.

도 12는 정보기록장치의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.12 is a plan view schematically showing a part of the information recording apparatus.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

40:초고분해능 렌즈 41:렌즈의 곡면40: Super high resolution lens 41: Curved surface of the lens

42:렌즈의 평면 43:반사물질42: plane of the lens 43: reflective material

44:곡면의 중앙 정점 45:피측정물 또는 기록매체44: center vertex of curved surface 45: measured object or recording medium

46:평행광 91:렌즈의 윗면46: Parallel light 91: The top surface of the lens

92:렌즈의 하면의 가장자리 93:렌즈 하면의 중앙부92: Edge of the lower surface of the lens 93: Center of the lower surface of the lens

본 발명의 초고분해능 렌즈는, 상기 렌즈의 한면은 평면이고, 다른 한 면은 곡면이며, 상기 곡면은 중앙 정점을 제외한 다른 부분이 반사물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다. 입사되는 빛은 렌즈의 평면부를 통해 입사되고, 입사된 빛은 곡면부의 반사물질에 의해 반사되며, 다시 평면부에서 전반사를 하여 렌즈 곡면 중앙부의 정점에 모이게 된다. 상기 렌즈의 곡면부에서 중앙부위는 평면이고 가장자리는 곡면인 것이 바람직하다. 이와 같은 형태는 렌즈의 초점이 렌즈 하면 보다 밑에 형성되도록 한다.The ultra-high resolution lens of the present invention is characterized in that one side of the lens is a plane, the other is a curved surface, and the curved surface is coated with a reflective material except for the center vertex. The incident light is incident through the planar part of the lens, and the incident light is reflected by the reflective material of the curved part, and is totally reflected at the planar part to collect at the vertex of the center of the curved surface of the lens. In the curved portion of the lens, the center portion is preferably flat and the edge is curved. This form allows the focal point of the lens to be formed below the lens bottom.

상기 곡면은 구면 또는 비구면일 수도 있으며, 수차를 적게 하기 위하여 포물면인 것이 바람직하다.The curved surface may be spherical or aspherical, and in order to reduce aberration, it is preferable that it is a parabolic surface.

본 발명의 렌즈는 별도의 집광렌즈가 필요없이 고분해능을 얻을 수 있기 때문에 각종 응용장치에서 크기를 적게 할 수 있다. 또한, 렌즈의 표면이 다른 물체와 근접하게 될 경우에도 물체 표면과 충돌하여 손상을 일으킬 위험이 적다. 본 발명은 광정보기록 장치 등 다양한 분야에 적용가능하다.Since the lens of the present invention can obtain high resolution without the need for a separate condenser lens, the lens can be reduced in size in various applications. In addition, even if the surface of the lens is in close proximity to other objects, there is a small risk of collision with the surface of the object to cause damage. The present invention can be applied to various fields such as an optical information recording apparatus.

이하, 도면을 참조하며 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4A는 본 발명의 일실시예에 따른 초고분해능 렌즈를 보여준다. 도 4B는도 4A에 나타난 렌즈의 밑면을 보인 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초고분해능 렌즈(40)는 한쪽 면(42)이 평면이고, 다른 한 면(41)은 곡면이다. 상기 곡면에는 반사물질(43)이 코팅되어 있어 광이 투과되지 않고 반사되며, 곡면의 중앙 정점(44) 부근은 광출사부로서 반사물질을 코팅하지 않는다. 피측정물 또는 기록매체(45)는 렌즈의 아랫면 즉, 곡면과 근접하여 위치한다.4A shows an ultra high resolution lens according to an embodiment of the present invention. 4B shows the underside of the lens shown in FIG. 4A. As shown in the figure, the ultra-high resolution lens 40 according to the exemplary embodiment of the present invention has one surface 42 in a flat surface and the other surface 41 in a curved surface. The reflective surface 43 is coated on the curved surface so that light is not transmitted and is reflected, and the central peak 44 near the curved surface does not coat the reflective material as a light exit portion. The object to be measured or the recording medium 45 is positioned close to the lower surface of the lens, that is, the curved surface.

상기 렌즈에 입사하는 빛의 이동 경로가 도 5에 도시되어 있다. 렌즈(40)로 입사되는 평행광(46)은 렌즈 윗부분의 평면(42)을 투과하여 곡면(41)에서 반사된다. 곡면에서 반사된 빛은 다시 평면으로 입사되는데, 이때 입사되는 각이 임계각보다 크면 곡면에서 평면으로 입사된 빛이 전반사되어 다시 곡면으로 입사된다. 평행한 광이 렌즈의 평면에 입사하여, 렌즈 내부에서 몇번의 반사를 거친 후에, 반사물질(43)이 코팅되지 않은 렌즈의 정점(44)의 광출사부를 통하여 피측정물 또는 기록매체(45)에 전달된다.The movement path of light incident on the lens is shown in FIG. 5. The parallel light 46 incident on the lens 40 passes through the plane 42 of the upper portion of the lens and is reflected by the curved surface 41. The light reflected from the curved surface is incident to the plane again. If the incident angle is greater than the critical angle, the light incident from the curved surface to the plane is totally reflected and then incident to the curved surface again. After parallel light enters the plane of the lens and undergoes several reflections inside the lens, the object to be measured or the recording medium 45 through the light exit portion of the vertex 44 of the lens without the reflective material 43 coated thereon. Is passed on.

렌즈의 곡면이 포물면인 경우 수차(aberration)를 줄일 수 있다. 포물면 거울(50)을 도시한 도 6을 참조하면, 반사물질이 코팅된 포물면(53)에 평행광이 입사되면 포물면의 특성상 입사광(55)은 포물면(53)에서 반사되어 포물면의 초점(52)에 모이게 된다. 따라서, 일반 광학 렌즈와 달리, 반사물질이 코팅된 포물면 렌즈의 수차는 이상적으로는 0이 된다. 수차가 0이 되므로 렌즈의 집광 성능이 향상된다.If the curved surface of the lens is a parabolic surface, the aberration can be reduced. Referring to FIG. 6, which shows the parabolic mirror 50, when parallel light is incident on the parabolic surface 53 coated with a reflective material, the incident light 55 is reflected from the parabolic surface 53 due to the characteristics of the parabolic surface 53. Gathered at Thus, unlike ordinary optical lenses, the aberration of the parabolic lens coated with the reflective material is ideally zero. Since the aberration becomes zero, the condensing performance of the lens is improved.

도 7은 광의 전반사를 설명한다. 도시된 바와 같이, 광의 전반사는, 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 광이 진행할 때 발생하는 현상이다. 왼쪽의 입사광(63)을 보면, 굴절율이 큰 매질1(60)에서 굴절율이 매질 1보다 작은매질2(61)로 진행할 때 광의 일부는 투과하지만 일부는 반사하는 것을 볼 수 있다. 오른 쪽의 입사광(64)은 매질1(60)에서 매질2(61)로 진행되지 않고, 모두 반사되는 것을 볼 수 있다. 이 경우는 입사각이 왼쪽의 입사광 보다 큰 것을 알 수 있으며, 전반사가 일어날 수 있는 입사각을 임계각이라고 한다. 즉, 굴절율이 큰 매질에서 작은 매질로 진행하는 광은 입사각이 작을 때는 투과광 및 반사광이 생기나, 입사각이 임계각보다 커지게 되면 입사광은 거울면에서의 반사와 같이 모두 반사된다. 전반사의 임계각은 매질의 굴절률에 관계되며 다음식과 같이 결정된다.7 illustrates the total reflection of light. As shown, total reflection of light is a phenomenon that occurs when light travels from a medium having a large refractive index to a small medium. Looking at the incident light 63 on the left, it can be seen that some of the light is transmitted but some is reflected when the medium 1 (60) having a large refractive index is advanced to the medium 2 (61) having a refractive index smaller than the medium 1. The incident light 64 on the right side does not proceed from the medium 1 (60) to the medium 2 (61). In this case, it can be seen that the incident angle is larger than the incident light on the left side, and the incident angle at which total reflection can occur is called a critical angle. That is, the light traveling from the medium having a large refractive index to the medium has a small amount of transmitted light and reflected light when the incident angle is small, but when the incident angle becomes larger than the critical angle, all incident light is reflected like reflection on the mirror surface. The critical angle of total reflection is related to the refractive index of the medium and is determined as follows.

θ= arc sin(1/n)θ = arc sin (1 / n)

θ는 임계각을 나타내며, n은 매질의 굴절률을 나타낸다.θ represents the critical angle and n represents the refractive index of the medium.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고분해능 포물면 렌즈를 도시한다. 도시된 바와 같이, 입사되는 평행광(46)은 렌즈(40)의 평면부(42)를 지나 반사물질(43)이 코팅된 포물면(41)에서 반사되어 포물면의 초점(47)을 향하게 된다. 포물면의 초점을 향하여 진행하는 광은 렌즈의 평면부(42)에 큰 각으로 입사하게 되면, 앞에서 설명한 전반사에 의하여 다시 포물면(41)으로 반사된다. 전반사에 의하여 포물면 초점이 평면부를 기준으로 대칭 위치인 포물면 중앙의 정점(49)에 형성된다. 따라서 렌즈에 평행하게 입사하는 광은 포물면 정점에 모이게 된다.8 illustrates an ultra high resolution parabolic lens according to an embodiment of the present invention. As shown, the incident parallel light 46 passes through the planar portion 42 of the lens 40 and is reflected from the parabolic surface 41 coated with the reflective material 43 to face the focal point 47 of the parabolic surface. When light propagates toward the focal point of the parabolic surface is incident at a large angle to the planar portion 42 of the lens, the light is reflected back to the parabolic surface 41 by the total reflection described above. By total reflection, the parabolic focal point is formed at the vertex 49 in the center of the parabolic plane which is a symmetrical position with respect to the plane. Therefore, light incident in parallel to the lens is collected at the parabolic vertices.

도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 렌즈의 윗면(91)은 평면이고 아랫면은 기본적으로 곡면으로 되어 있다. 앞서의 실시예와 다른 점은 렌즈의 하면이 일부 잘려나간 구조로 되어 있는 것이다. 즉, 렌즈의 아랫면의 가장자리(92)는 곡면으로 되어 있고, 중앙(93)은 평면으로 되어 있다. 하면에는 반사물질로 코팅을 하고, 하면의 중앙 정점에는 반사물질을 코팅하지 않는다. 이러한 구조는 앞서의 실시예와 비교해볼 때, 렌즈의 초점이 형성되는 위치(93)가 렌즈 아랫면 보다 더 아래에 형성된다. 근접장을 이용하는 광학계는 기록매체나 측정대상과 매우 가까운 거리에 근접해 있고, 광학계에서 광의 초점이 형성되는 영역은 대기중에 노출되어 있다. 만일 초점이 형성되는 영역에 먼지 등의 오염물질이 개입되면 광이 차단된다. 광 스팟의 크기는 마이크로미터 이하의 매우 작은 크기이므로 미세한 먼지가 광 경로상에 개입되더라도 대부분의 광이 차단되어 정보의 기록이나 대상물의 측정에 큰 문제가 발생할 수 있다. 도 9의 실시예는 광의 초점이 형성되는 위치가 렌즈 아랫면 보다 밑에 있기 때문에 오염물질에 의해 광이 차단되는 것을 줄일 수 있다.9 illustrates another embodiment of the present invention. The upper surface 91 of the lens is flat and the lower surface is basically curved. The difference from the above embodiment is that the lower surface of the lens is cut out partly. In other words, the lower edge 92 of the lens is curved, and the center 93 is flat. The bottom surface is coated with a reflective material, and the center apex of the bottom surface is not coated with a reflective material. This structure has a position 93 at which the focal point of the lens is formed below the lens bottom surface as compared with the previous embodiment. The optical system using the near field is very close to the recording medium or the object to be measured, and the area where the focus of light is formed in the optical system is exposed to the atmosphere. If contaminants such as dust enter the area where focus is formed, light is blocked. Since the size of the light spot is a very small size of less than a micrometer, even if fine dust is intervened on the optical path, most of the light is blocked, which can cause a big problem in recording information or measuring an object. In the embodiment of FIG. 9, since the position where the focus of the light is formed is lower than the bottom surface of the lens, the light is blocked by the contaminant.

도 10에는 도 9의 실시예에 나타난 렌즈가 기록매체와 인접해있는 것을 나타내고 있다. 기록매체(102)의 표면은 보호막(103)이 형성되어 있고, 그 아래에는 기록층(104)이 형성되어 있다. 렌즈(100)의 초점이 렌즈 아랫면 보다 밑에서 형성되므로 기록매체의 기록층에 초점이 형성될 수 있다. 즉, 렌즈와 기록매체 사이의 공기층이 아나라 기록매체의 표면 하부에서 초점이 형성되는 것이다. 따라서, 기록매체와 렌즈 아랫면 사이에 먼지 등의 이물질이 개입되더라도 광이 초점을 형성하는데 큰 영향을 주지 않는다.FIG. 10 shows that the lens shown in the embodiment of FIG. 9 is adjacent to the recording medium. A protective film 103 is formed on the surface of the recording medium 102, and a recording layer 104 is formed below it. Since the focus of the lens 100 is formed below the bottom surface of the lens, the focus may be formed on the recording layer of the recording medium. That is, the air layer between the lens and the recording medium is not in focus, so that the focal point is formed under the surface of the recording medium. Therefore, even if foreign matter such as dust is interposed between the recording medium and the lower surface of the lens, the light does not have a great influence on the focus formation.

근접장 광기록장치에서는 광 스팟으로부터 매우 가까운 거리에 기록층이 존재하여야 하므로 기록매체의 기록층 보호막의 두께가 매우 얇아야 한다. 보호막이 얇으면 기록매체에 표면에 광 스팟이 형성되어 기록매체 표면의 기록층의 온도가높아진다. 따라서, 기록층의 윤활막이 쉽게 손상을 입을 수 있다. 그러나 본 발명의 밑면을 잘라낸 형태의 렌즈는 보호막의 두께를 두겁게 하더라도 기록매체 표면 아래에서 광 스팟이 형성될 수 있으므로 기록층의 온도가 크게 상승하는 것을 방지할 수 있다.In the near field optical recording apparatus, since the recording layer must exist very close to the optical spot, the thickness of the recording layer protective film of the recording medium must be very thin. If the protective film is thin, light spots are formed on the surface of the recording medium, and the temperature of the recording layer on the surface of the recording medium becomes high. Therefore, the lubricating film of the recording layer can be easily damaged. However, the lens of the form cut out of the bottom surface of the present invention can prevent a large increase in the temperature of the recording layer because light spots can be formed under the surface of the recording medium even if the thickness of the protective film is increased.

본 발명의 초고분해능 렌즈는 다양한 기술분야에 사용될 수 있다. 도 11은 본 발명의 초고분해능 렌즈를 이용한 정보기록방법을 설명한다. 도시된 바와 같이, 기록매체(132)를 렌즈(131) 아랫면에 50nm 정도로 근접시키면, 광원(미도시)으로부터 렌즈에 입사된 광 에너지(133)가 광 근접장 효과에 의하여 매체 표면으로 전달된다. 광에너지는 매체표면의 국소영역(134)을 가열시킨다. 국소적 가열에 의하여 매체표면에 비트를 형성시킬 수 있다. 즉, 데이터를 기록할 수 있다. 도 12는 정보기록장치의 일부를 개략적으로 도시한다. 정보기록장치는 기록매체(144)와 헤드부로 구성된다. 헤드부는 서스펜션(142)과 서스펜션지지부(141) 및 헤드 슬라이더(143)로 구성된다. 본 발명의 렌즈는 슬라이더에 탑재되어 기록매체와 근접한다. 슬라이더는 기록매체의 고속 회전시 공기압에 의해 기록매체 표면으로부터 수십 나노메타의 간격을 유지한 채로 부상한다. 도시되지 않았지만, 상기 장치에는 렌즈에 광을 공급하는 광원이 포함된다.The ultra high resolution lens of the present invention can be used in various technical fields. 11 illustrates an information recording method using the ultra high resolution lens of the present invention. As shown, when the recording medium 132 is close to the bottom surface of the lens 131 by about 50 nm, the light energy 133 incident from the light source (not shown) to the lens is transferred to the medium surface by the optical near field effect. Light energy heats the local region 134 on the surface of the medium. Bits may be formed on the surface of the media by local heating. That is, data can be recorded. 12 schematically shows a part of the information recording apparatus. The information recording apparatus is composed of a recording medium 144 and a head portion. The head portion is composed of a suspension 142, a suspension support 141, and a head slider 143. The lens of the present invention is mounted on the slider to be in close proximity to the recording medium. The slider floats at intervals of several tens of nanometers from the surface of the recording medium due to air pressure during the high speed rotation of the recording medium. Although not shown, the apparatus includes a light source for supplying light to the lens.

이밖에도 본 발명은 광정보기록장치 뿐만 아니라 측정장치, 반도체 장비 등에도 사용이 가능하며, 각종 광공급수단과 결합하여 다양한 용도에 사용될 수 있다.In addition, the present invention can be used not only for the optical information recording device but also for measuring devices, semiconductor equipment, etc., and can be used for various purposes in combination with various light supply means.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 별도의 집광렌즈 없이 하나의 렌즈만으로 근접장광정보기록을 가능하게 한다. 큰 배율의 집광렌즈가 필요없으므로 수차에 의한 집광성능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 렌즈의 밑면이 곡면이므로 기록매체의 표면과 충돌할 위험을 줄일 수 있다. 또한, 단일 렌즈만을 사용하므로 장치의 부피가 작고 단순해지며, 따라서 제조가 용이하게 된다. 특히, 렌즈와 기록매체 사이의 미세한 간격에 먼지 등의 오염물질이 개입되더라도 광의 경로가 차단되지 않고, 기록매체의 표면 아래에 광 스팟이 형성될 수 있어 근접장광정보기록장치의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to record near-field light information using only one lens without a separate light collecting lens. Since the condenser lens of a large magnification is unnecessary, the deterioration of condensing performance due to aberration can be prevented. In addition, since the underside of the lens is curved, the risk of collision with the surface of the recording medium can be reduced. In addition, the use of only a single lens makes the device small in volume and simple, thus facilitating manufacture. In particular, even if a contaminant such as dust enters the minute gap between the lens and the recording medium, the light path is not blocked, and light spots may be formed below the surface of the recording medium, thereby greatly improving the reliability of the near field information recording apparatus. Can be.

Claims (8)

광원으로부터 입사되는 광을 집광시키는 집광렌즈로서,A condenser lens for condensing light incident from a light source, 상기 렌즈의 한 면은 평면이고, 다른 한 면은 곡면이 포함되어 있으며, 상기 곡면이 포함된 면은 중앙 정점을 제외한 다른 부분이 반사물질로 코팅되어 있으며,One side of the lens is a flat surface, the other side includes a curved surface, the surface including the surface is coated with a reflective material other than the central vertex, 입사광은 렌즈의 평면부를 통하여 입사되며,Incident light is incident through the planar portion of the lens, 상기 렌즈의 곡면부에서 중앙부위는 평면이고 가장자리는 곡면인 것을 특징으로 하는 초고분해능 렌즈.The center of the curved portion of the lens is a super high resolution lens, characterized in that the flat surface and the edge. 제1항에 있어서, 렌즈의 곡면부에서 가장자리의 곡면은 구면인 것을 특징으로 하는 초고분해능 렌즈.The ultra high resolution lens according to claim 1, wherein the curved surface of the edge of the curved portion of the lens is spherical. 제1항에 있어서, 렌즈의 곡면부에서 가장자리의 곡면은 포물면인 것을 특징으로 하는 초고분해능 렌즈.The ultra-high resolution lens according to claim 1, wherein the curved surface of the edge at the curved portion of the lens is a parabolic surface. 제1항에 있어서, 렌즈의 평면부를 통해 입사된 빛은 곡면부의 반사물질에 의해 반사되고, 다시 평면부에서 전반사되는 것을 특징으로 하는 초고분해능 렌즈.The ultra-high resolution lens of claim 1, wherein the light incident through the planar portion of the lens is reflected by the reflective material of the curved portion, and is totally reflected at the planar portion. 제1항에 있어서, 렌즈의 평면부를 통해 입사된 빛은 곡면부의 반사물질에 의해 반사되고, 다시 평면부에서 전반사되어 곡면부 중앙의 정점에 모이는 것을 특징으로 하는 초고분해능 렌즈.The ultra-high resolution lens of claim 1, wherein the light incident through the planar portion of the lens is reflected by the reflective material of the curved portion, and is totally reflected by the planar portion to collect at a vertex at the center of the curved portion. 빛을 이용하여 정보를 기록하는 장치로서,A device for recording information using light, 집광렌즈를 탑재하는 슬라이더와, 슬라이더에 연결되는 서스펜션과, 상기 서스펜션을 지지하는 서스펜션지지부로 구성되며, 기록매체에 정보를 기록하거나 재생하는 헤드부와,A slider for mounting a condensing lens, a suspension connected to the slider, a suspension support for supporting the suspension, and a head for recording or reproducing information on a recording medium; 빛을 발생시키는 광원을 포함하여 구성되고,Including a light source for generating light, 상기 집광렌즈의 한 면은 평면이고, 다른 한 면은 곡면이 포함되어 있으며, 상기 곡면이 포함된 면은 중앙 정점을 제외한 다른 부분이 반사물질로 코팅되어 있으며,One side of the condenser lens is a plane, and the other side includes a curved surface, and the surface including the curved surface is coated with a reflective material except for a central vertex. 광원으로부터 발생되는 입사광은 렌즈의 평면부를 통하여 입사되며,Incident light generated from the light source is incident through the planar portion of the lens, 상기 렌즈의 곡면부에서 중앙부위는 평면이고 가장자리는 곡면인 것을 특징으로 하는 정보기록장치.And the center portion of the curved portion of the lens is flat and the edge is curved. 제6항에 있어서, 상기 슬라이더에는 별도의 집광렌즈가 없는 것을 특징으로 하는 정보기록장치.7. An information recording apparatus according to claim 6, wherein said slider does not have a separate condenser lens. 제6항에 있어서, 상기 렌즈의 곡면부에서 가장자리의 곡면은 포물면인 것을 특징으로 하는 정보기록장치.The information recording apparatus according to claim 6, wherein the curved surface of the edge of the curved portion of the lens is a parabolic surface.
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