KR100393772B1 - Optics for optical recording and reproducing system - Google Patents

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KR100393772B1 KR10-2001-0012461A KR20010012461A KR100393772B1 KR 100393772 B1 KR100393772 B1 KR 100393772B1 KR 20010012461 A KR20010012461 A KR 20010012461A KR 100393772 B1 KR100393772 B1 KR 100393772B1
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Abstract

본 발명은 광 기록 및 재생 시스템용 광학계에 관한 것으로, 광원으로부터 발생된 빔이 입사되는 입사부와, 입사빔이 반사되는 제1반사면 및, 반사물질이 코팅되어 있어 상기 제1반사면으로부터 반사된 빔이 다시 반사되는 제2반사면을 구비하는 제1렌즈와, 상기 제1렌즈의 하단 중앙에 근접하여 위치하고 상기 제2반사면에서 반사되어 상기 제1반사면을 투과하는 빛을 집속시키는 제2렌즈를 포함하여 구성되는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계를 제공한다. 본 발명에 의하면 고밀도의 정보 기록 및 저장이 가능하며 두께 및 부피가 매우 작은 초박형 광 기록 및 재생 시스템을 제조하는 것이 가능하다.The present invention relates to an optical system for an optical recording and reproducing system, comprising: an incident portion to which a beam generated from a light source is incident, a first reflecting surface on which an incident beam is reflected, and a reflecting material is coated to reflect from the first reflecting surface A first lens having a second reflecting surface on which the reflected beam is reflected again, and a lens positioned near the center of the lower end of the first lens and converging light transmitted from the second reflecting surface to pass through the first reflecting surface An optical system for an optical recording and reproducing system including two lenses is provided. According to the present invention, it is possible to manufacture an ultra-thin optical recording and reproducing system capable of high-density information recording and storage and having a very small thickness and volume.

Description

광 기록 및 재생 시스템용 광학계{OPTICS FOR OPTICAL RECORDING AND REPRODUCING SYSTEM}Optical system for optical recording and reproducing system {OPTICS FOR OPTICAL RECORDING AND REPRODUCING SYSTEM}

본 발명은 광 기록 및 재생 시스템용 광학계에 관한 것으로, 상세하게는 렌즈의 두께 및 부피를 줄이고 초고밀도 정보 기록이 가능한 광 기록 및 재생 시스템용 광학계에 관련된다.The present invention relates to an optical system for an optical recording and reproducing system, and more particularly, to an optical system for an optical recording and reproducing system capable of reducing the thickness and volume of a lens and recording ultra-high density information.

광기록매체 또는 광자기기록매체는 비트(또는 기록마크) 사이즈가 소형화되어야 하고 트랙폭이 협소하게 되어야 고밀도 기록용량을 가질 수 있게 된다. 그러나 기록매체의 기록막에 비트를 형성하기위해 기록매체 상에 집광되는 광의 스폿 크기는 회절한계에 의해 제약되기 때문에 기록밀도를 향상시키는 데는 한계가 있다.An optical recording medium or a magneto-optical recording medium must have a small bit (or recording mark) size and a narrow track width to have a high density recording capacity. However, since the spot size of the light condensed on the recording medium to form a bit in the recording film of the recording medium is limited by the diffraction limit, there is a limit in improving the recording density.

정보의 대용량화 추세에 비추어 볼 때 기존의 광기록/재생방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 광기록/재생방식이 요구되고 있다. 최근에는 기록용량을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 예상되는 근접장(Near Field)을 이용한 근접장 광기록/재생(Near Field Recording/Reproduction)에 대한 연구가 증가되고 있다.In light of the trend of large-capacity information, new optical recording / reproducing methods are required to overcome the limitations of existing optical recording / reproducing methods. In recent years, research on near field recording / reproduction using near field, which is expected to significantly improve recording capacity, has been increasing.

근접장 광기록 및 재생의 원리는 다음과 같다. 렌즈 내부로 임계각 이상의 각도를 갖고 입사하는 빛은 굴절률이 밀한 곳에서 소한 곳으로 진행할 때 빛이 전반사된다. 이 때 빛의 전반사에 의해서 렌즈의 표면에는 아주 미세한 세기의 광이 존재하는데 이것을 에버네슨트 웨이브(evanescent wave) 또는 소산파라고 한다. 이 에버네슨트 웨이브를 이용하면, 기존의 원격장(far-field)에서는 빛의 회절 현상때문에 나타나는 분해능의 절대적인 한계, 즉 회절 한계 때문에 불가능했던 고분해능이 가능하게 된다. 근접장 광 기록 및 재생 광학계는 렌즈 내에서 빛을 전반사시켜 렌즈 표면에 에버네슨트 웨이브를 발생시키고, 에버네슨트 웨이브와 기록매체의 커플링에 의하여 기록 및 재생을 하게 된다.The principle of near field optical recording and reproduction is as follows. Light entering the lens at an angle greater than or equal to the critical angle is totally reflected when traveling from a dense refractive index to a small one. At this time, due to total reflection of light, light of very small intensity exists on the surface of the lens, which is called an evanescent wave or dissipation wave. Using this evernet wave, it is possible to achieve high resolution, which is impossible because of the diffraction limit, which is the absolute limit of the resolution due to the diffraction phenomenon of light in the far-field. The near field optical recording and reproducing optical system totally reflects the light in the lens to generate an Evernet wave on the surface of the lens, and records and plays back by coupling the Evernet wave and the recording medium.

도 1은 종래의 근접장 광기록 시스템(10)을 보여주는 사시도이다. 데크(18) 내에는 기록매체인 디스크(11)의 중앙부가 스핀들모터(미도시)에 장착되어 회전 가능하도록 설치되고, 내부의 다른 한 쪽에는 기록 및 재생 장치가 설치되어 있다. 디스크 상면에는 부상형 헤드슬라이더(12)가 서스펜션암(14)에 의해 지지되고 있으며, 서스펜션암의 한 쪽은 픽업부(17)에 연결되어 있다. 픽업부의 하부에는 VCM(voice coil motor)(16)가 설치되어 있어 상기 픽업부가 일정한 범위의 각도로 회전할 수 있도록 한다. 한편, 상기 헤드슬라이더의 상면에는 고정암(13)이 상기 픽업부로부터 지지되어 설치되고, 고정암의 끝에는 프리즘(15)이 설치된다. 픽업부의 광원(미도시)에서 발생하는 빛은 상기 프리즘에서 경로가 바뀌어 헤드슬라이더에 탑재되어 있는 렌즈(미도시)를 통과하고 최종적으로 디스크 표면에 입사된다. 입사된 빛과 디스크 표면과의 상호작용에 의하여 광 정보를 기록하거나 재생하는 것이 가능하다.1 is a perspective view showing a conventional near field optical recording system 10. In the deck 18, a central portion of the disk 11, which is a recording medium, is mounted on the spindle motor (not shown) so as to be rotatable, and a recording and reproducing apparatus is provided on the other side of the inside. The floating head slider 12 is supported by the suspension arm 14 on the upper surface of the disk, and one side of the suspension arm is connected to the pickup 17. A voice coil motor (VCM) 16 is installed below the pickup to allow the pickup to rotate at an angle within a certain range. On the other hand, a fixed arm 13 is supported on the upper surface of the head slider from the pickup, and a prism 15 is provided at the end of the fixed arm. Light generated by the light source (not shown) of the pickup part is changed in the prism, passes through a lens (not shown) mounted on the head slider, and finally enters the disk surface. It is possible to record or reproduce the optical information by the interaction of the incident light with the disk surface.

도 2는 도 1의 시스템에서 헤드슬라이더에 장착된 광학계를 확대한 모식도로서, 이 광학계는 반구형 솔리드이머젼렌즈(solid immersion lens : SIL)(22)와 1차집광렌즈(21)로 구성되어 있다. SIL은 윗면은 구형이고 아랫면은 평면인 반구형으로 되어 있으며, SIL의 평면부 중심이 1차집광렌즈의 초점과 일치하도록 설치된다.따라서, 1차집광렌즈에 입사된 빛(24)은 굴절되어 SIL의 아랫쪽 평면부 중심에 모이게 된다. SIL을 이용하여 디스크상에 데이터(비트)를 기록하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, SIL을 매우 작은 간격, 예를 들면 10 ~ 70nm 정도의 간격으로 기록매체(23) 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 비트가 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.FIG. 2 is an enlarged schematic view of an optical system mounted on a head slider in the system of FIG. 1, which is composed of a hemispherical solid immersion lens (SIL) 22 and a primary condenser lens 21. The SIL is spherical in shape with a top surface spherical and a bottom surface flat, and is installed so that the center of the flat portion of the SIL coincides with the focal point of the primary condensing lens. In the center of the lower plane of the. In order to record data (bits) on the disc using the SIL, as shown in FIG. 2, the SIL is brought close to the surface of the recording medium 23 at very small intervals, for example, 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 bits 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 광학계에 있어서는 빛의 회절한계를 극복하고 광 스팟을 줄일 수 있으나 다음과 같은 문제점이 있다.As described above, in the optical system using the SIL, it is possible to overcome the diffraction limit of the light and reduce the light spot, but there are the following problems.

일반적으로 광학 렌즈는 광이 한점에 모이지 않은 수차(aberration)가 발생하는데, 이러한 수차는 렌즈의 배율이 높을수록 커지는 특성이 있다. SIL을 이용한 광학계는 큰 배율의 1차집광렌즈가 필요하므로 1차집광렌즈의 수차가 광학계의 1차집광 성능을 크게 떨어뜨린다.In general, an optical lens generates an aberration in which light does not collect at a point, and this aberration has a characteristic that the higher the magnification of the lens is, the larger it becomes. 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, SIL을 이용한 데이터 기록/재생 장치는 1차집광렌즈가 필요하므로 장치의 부피가 커지고 복잡해지며, 전체 데이터 저장장치와 1차집광렌즈의 조립이 어렵다. 특히, 렌즈가 장착되는 헤드슬라이더의 높이를 줄이는데 한계가 있어, 휴대용기기 등에 탑재할 수 있는 초박형의 광 기록 재생 시스템을 제조하기가 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. In particular, there is a limit in reducing the height of the head slider on which the lens is mounted, and it is difficult to manufacture an ultra-thin optical recording and reproducing system that can be mounted on a portable device or the like.

또한, 입사되는 빛의 스폿 사이즈를 결정하는 하나의 요소인 집속렌즈의 개구수에 의하여 집광된 빛의 수렴각(θ)이 결정되는데 기존의 SIL은 θ를 증가시키는데 한계가 있어 집광된 빛의 스폿 사이즈를 더이상 줄이는 것이 어렵다.In addition, the convergence angle θ of the focused light is determined by the numerical aperture of the focusing lens, which is a factor that determines the spot size of the incident light. The existing SIL has a limit to increase θ, so the spot of the focused light is limited. It is difficult to reduce the size anymore.

본 발명의 목적은 집광렌즈의 수차가 적고, 집속렌즈에 입사되는 빛의 수렴각이 매우 큰 광학계를 제공하여 광 기록 및 재생 시스템에서 집광성능 및 기록밀도를 향상시키는데 있다.An object of the present invention is to provide an optical system with a low aberration of a condenser lens and a very large convergence angle of light incident on the condenser lens, thereby improving condensing performance and recording density in an optical recording and reproducing system.

또한 본 발명의 목적은 1차집광렌즈와 집속렌즈가 차지하는 부피 및 두께를 줄여 광학계 및 전체 시스템의 조립을 용이하게 하고, 초박형의 광 기록 및 재생 시스템을 가능케 하는데 있다.In addition, an object of the present invention is to reduce the volume and thickness occupied by the primary condenser lens and the focusing lens to facilitate the assembly of the optical system and the entire system, and to enable an ultra-thin optical recording and reproducing system.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 구체적인 실시예 및 특허청구범위에서 상세히 나타날 것이다.Other objects and features of the present invention will appear in detail from the following specific examples and claims.

도 1은 종래의 근접장 광기록 시스템을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional near field optical recording system.

도 2는 도 1의 시스템에서 헤드슬라이더에 장착된 광학계를 확대한 모식도이다.FIG. 2 is an enlarged schematic view of an optical system mounted to a head slider in the system of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일실시예를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

도 5는 도 3의 실시예에서 광원으로부터 입사된 빛이 렌즈를 통과하여 초점을 형성하는 모습을 나타낸 모식도이다.FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which light incident from a light source is focused through the lens in the embodiment of FIG. 3.

도 6은 도 3의 실시예의 부분 확대도이다.6 is a partially enlarged view of the embodiment of FIG. 3.

도 7은 본 발명에 의한 광 기록 및 재생 시스템의 헤드부를 확대한 모식도이다.7 is an enlarged schematic view of the head of the optical recording and reproducing system according to the present invention.

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

L1:제1렌즈 L2:제2렌즈L1: First lens L2: Second lens

S1:입사부 S2:제2반사부S1: entrance part S2: second reflection part

S3:제1반사부S3: First Reflector

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광원으로부터 발생된 빔이 입사되는 입사부와, 입사빔이 반사되는 제1반사면 및, 반사물질이 코팅되어 있어 상기 제1반사면으로부터 반사된 빔이 다시 반사되는 제2반사면을 구비하는 제1렌즈와, 상기 제1렌즈의 하단 중앙에 근접하여 위치하고 상기 제2반사면에서 반사되어 상기 제1반사면을 투과하는 빛을 집속시키는 제2렌즈를 포함하여 구성되는 광 기록 및 재생시스템용 광학계를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an incident part to which a beam generated from a light source is incident, a first reflecting surface on which an incident beam is reflected, and a reflecting material is coated so that the beam reflected from the first reflecting surface is reflected again. A first lens having a second reflecting surface, and a second lens positioned near the center of the lower end of the first lens and focused on the light reflected from the second reflecting surface and passing through the first reflecting surface; An optical system for an optical recording and reproducing system is provided.

제1반사면은 입사된 빔이 전반사되도록 입사방향에 대하여 큰 곡률을 가지는 곡면으로 형성될 수 있으며, 제1반사면 표면에 반사물질을 코팅하여 반사되도록 할 수도 있다.The first reflection surface may be formed as a curved surface having a large curvature with respect to the incident direction so that the incident beam is totally reflected, and may be reflected by coating a reflective material on the surface of the first reflection surface.

상기 제1렌즈의 제1반사면은 제2렌즈 상부와 곡률이 유사하도록 형성하여 상기 두 렌즈가 제1반사면 근처에서 서로 최대한 인접될 수 있도록 한다. 바람직하게는 두 렌즈가 상기 제1반사면을 경계로 서로 부착되어 하나의 일체화 된 렌즈를 구성하는 것도 가능하다.The first reflecting surface of the first lens is formed to have a similar curvature to the upper portion of the second lens so that the two lenses can be adjacent to each other as close as possible to the first reflecting surface. Preferably, the two lenses may be attached to each other at the boundary of the first reflecting surface to form one integrated lens.

본 발명의 광학계는 근접장을 이용한 광 기록 및 재생 시스템은 물론이고, 기존의 원격장(far-field)을 이용한 시스템에도 적용 가능하다.The optical system of the present invention is applicable not only to the optical recording and reproducing system using the near field, but also to the system using the existing far-field.

도 3은 본 발명의 일실시예를 나타낸 단면도로서, 광 기록 및 재생 시스템의 헤드(미도시)에 장착되는 집광렌즈인 제1렌즈(L1) 및 집속렌즈인 제2렌즈(L2)를 보여준다. 제2렌즈는 제1렌즈에 인접해 있으며, 실질적으로 일체화되어 있다. 상기 두 렌즈 사이에는 매우 작은 간격의 공간이 존재하며, 두 렌즈가 인접한 영역에서 두 렌즈의 곡률은 서로 유사하다. 제1렌즈(L1)는 상부에 광원으로부터 발생한 빛이 입사되는 입사부(S1)와, 상기 입사부의 양 옆에 형성된 제2반사부(S2) 및 렌즈 하부에 형성된 제1반사부(S3)로 구성된다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, showing a first lens L1 as a condenser lens and a second lens L2 as a condenser lens mounted on a head (not shown) of an optical recording and reproducing system. The second lens is adjacent to the first lens and is substantially integrated. There is a very small space between the two lenses, the curvature of the two lenses are similar to each other in the region where the two lenses are adjacent. The first lens L1 includes an incidence part S1 through which light from a light source is incident, a second reflection part S2 formed on both sides of the incidence part, and a first reflection part S3 formed under the lens. It is composed.

상기 입사부(S1)는, 도 3에는, 빛의 입사방향에서 볼 때 오목한 형태로 되어 있으나 렌즈의 사용 목적에 따라 평평한 면이나 볼록한 형태로 설계하는 것도 가능하다. 입사부의 크기는 입사빔의 직경 및 기타 광학 시스템의 설계 조건에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 입사부가 도 3에 도시된 바와 같이 오목한 형태로 될 경우에는 입사되는 빛의 직경이 작더라도 렌즈 내부에서 발산되어 입사빔의 직경이 큰 경우와 동일한 효과를 가지게 된다.Although the incident part S1 is concave in FIG. 3 when viewed from the direction of incidence of light, it may be designed in a flat or convex shape according to the purpose of use of the lens. The size of the incidence portion can be variously set according to the diameter of the incident beam and other design conditions of the optical system. When the incident part is concave, as shown in FIG. 3, even though the diameter of incident light is small, the incident part is diverged inside the lens to have the same effect as when the diameter of the incident beam is large.

입사부(S1)의 아래 쪽에는 제1반사면(S3)이 형성되어 있다. 제1반사면은 상기 입사부와는 달리 빛의 입사방향에서 볼 때 볼록한 형태로 되어 있는 것을 알 수 있다. 볼록한 형태의 제1반사면은 이하에서 설명되는 바와 같이 입사된 빔의 전반사를 가능케 한다. 제1반사면의 중앙 부위에는 반사물질이 코팅될 수도 있다. 제1반사면에 반사물질이 코팅된 경우에는 입사부를 통과하여 입사되는 빛 중 전반사되지 않고 제1반사면을 직접 투과함으로써 노이즈로 작용하는 빛을 감소시킬 수 있어 데이타의 기록 및 재생 효율을 높일 수 있다. 제1반사면은 입사빔이 최종적으로 제2렌즈에 입사되는 수렴각을 고려하여 다양한 곡률을 가질 수 있으며, 구면 또는 비구면으로 형성할 수 있다.The first reflection surface S3 is formed below the incident portion S1. It can be seen that the first reflecting surface is convex when viewed from the direction of incidence of light, unlike the incident portion. The first reflecting surface of the convex shape allows total reflection of the incident beam as described below. The central portion of the first reflective surface may be coated with a reflective material. When the reflective material is coated on the first reflecting surface, light that acts as a noise can be reduced by directly penetrating the first reflecting surface without being totally reflected among the incident light passing through the incident part, thereby improving data recording and reproducing efficiency. have. The first reflecting surface may have various curvatures in consideration of the convergence angle at which the incident beam is finally incident on the second lens, and may be formed as a spherical surface or an aspherical surface.

상기 제2반사면(S2)에는 반사물질이 코팅되어 있고, 입사빔의 입사방향에서 볼 때 볼록한 형태로 되어 있다. 제2반사면은 입사빔이 최종적으로 제2렌즈에 입사되는 수렴각을 고려하여 다양한 곡률을 가질 수 있으며, 구면 또는 비구면으로 형성할 수 있다. 그러나 제1반사면과 동일한 곡률을 가지지 않도록 하는 것이 바람직 하다.The second reflecting surface S2 is coated with a reflective material, and is convex when viewed from the incident direction of the incident beam. The second reflecting surface may have various curvatures in consideration of the convergence angle at which the incident beam is finally incident on the second lens, and may be formed as spherical or aspheric. However, it is preferable not to have the same curvature as the first reflecting surface.

상기 제2렌즈는 제1렌즈에 인접해 있고, 제1렌즈에 입사된 빛은 최종적으로 제2렌즈의 하부면에서 초점을 이루게 된다. 제2렌즈는 제1렌즈와는 굴절률이 다른 물질로 이루어지며, 반구형의 형태를 가진다.The second lens is adjacent to the first lens, and the light incident on the first lens is finally focused on the lower surface of the second lens. The second lens is made of a material having a refractive index different from that of the first lens, and has a hemispherical shape.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 제2렌즈(L2)가 제1렌즈(L1)의 하단 중앙에 부착되어 있는 일체화된 렌즈를 보여준다. 제2렌즈의 상부가 제1렌즈의 제1반사면(S3)에 끼워져 있다. 이 경우에 맞닿아 있는 제2렌즈의 상부 곡면과 제1렌즈의 제1반사면(S3)은 동일한 곡률을 가질 필요는 없으며, 두 렌즈가 하나로서 일체화되도록 부착되는 것만으로 충분하다. 이와 같은 실시예에서는 두 렌즈가 하나의 렌즈처럼 일체화되어 있으므로 광 기록 및 재생 시스템 내에서 렌즈의 정렬(alignment)이 용이하게 되며, 특히 기록매체면에 정보를 기록하고 재생할 때 비트 간 또는 트랙 간의 서보(servo)가 용이하게 된다.4 shows an integrated lens in which a second lens L2 is attached to the center of the lower end of the first lens L1 as another embodiment of the present invention. An upper portion of the second lens is fitted to the first reflective surface S3 of the first lens. In this case, the upper curved surface of the second lens and the first reflective surface S3 of the first lens need not have the same curvature, and it is sufficient that the two lenses are attached so as to be integrated as one. In such an embodiment, the two lenses are integrated as one lens, which facilitates the alignment of the lenses in the optical recording and reproducing system. In particular, when recording and reproducing information on the surface of a recording medium, servos between bits or tracks are used. Servo is easy.

도 3 및 도 4에 나타난 실시예를 보면, 종래의 광 기록 시스템의 렌즈부와 비교해 볼 때 두 렌즈의 총두께(도 3의 d)가 매우 감소한 것을 볼 수 있으며, 구체적으로는 0.5mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 이하의 두께로 감소시키는 것이 가능하다. 렌즈 두께의 감소는 광 기록 시스템의 헤드부(또는 슬라이더)의 높이를 줄일 수 있으며, 따라서 광 기록 시스템 전체의 두께를 현저히 줄일 수 있게 된다. 구체적으로 시스템 전체의 두께를 적어도 7mm 이하, 바람직하게는 3 ~ 5mm 범위 또는 그 이하의 두께로 하는 것이 가능하게 된다.3 and 4, the total thickness (d of FIG. 3) of the two lenses is greatly reduced as compared with the lens unit of the conventional optical recording system. Specifically, 0.5 mm or less, Preferably, it is possible to reduce the thickness to 0.3 mm or less. Reduction of the lens thickness can reduce the height of the head (or slider) of the optical recording system, and thus can significantly reduce the thickness of the entire optical recording system. Specifically, it is possible to make the thickness of the whole system at least 7 mm or less, preferably in the range of 3 to 5 mm or less.

도 5는 도 3의 실시예에서 광원으로부터 입사된 빛이 렌즈를 통과하여 초점을 형성하는 모습을 나타낸 모식도이다. 광원에서 발생된 빔은 여러가지 광학계를 거쳐 제1렌즈(L1)의 입사부(S1)에 수직으로 통과하고, 제1반사면(S3)에서 전반사되며, 다시 제2반사면(S2)에서 반사된 다음, 제1반사면(S3)을 통과하여 제2렌즈(L2)에 최초 입사방향과 큰 각도를 이루어 입사된다.FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which light incident from a light source is focused through the lens in the embodiment of FIG. 3. The beam generated from the light source passes through the various optical systems perpendicularly to the incident part S1 of the first lens L1, is totally reflected by the first reflecting surface S3, and is reflected by the second reflecting surface S2. Next, the light penetrates the first reflective surface S3 and enters the second lens L2 at a large angle with the initial incident direction.

입사부는 오목한 형태로 되어 있으므로 최초 입사빔은 직경이 더욱 크게 발산되어 제1렌즈의 제1반사면에 닿게 된다.Since the incidence portion is concave, the initial incident beam is diverged larger in diameter to touch the first reflecting surface of the first lens.

제1렌즈(L1)의 제1반사면(S3)은 입사방향에서 볼 때 입사부(S1) 보다 곡률이 큰 볼록한 형태를 이루고 있고, 매질이 다른 물질, 즉 얇은 공기층(또는 제2렌즈 L2)과 인접하게 되므로 제1반사면(S3)에 입사하는 빛은 제1반사면(S3)의 중앙 일부분을 제외한 나머지 영역에서 대부분 임계각 이상의 각도로 전반사하여 제2반사면(S2)으로 입사된다.The first reflective surface S3 of the first lens L1 has a convex shape having a larger curvature than the incident portion S1 when viewed in the incident direction, and has a material different in medium, that is, a thin air layer (or the second lens L2). Since the light is incident to the first reflection surface S3, most of the light incident on the first reflection surface S3 is totally reflected at an angle greater than or equal to the critical angle in the remaining area except for the central portion of the first reflection surface S3, and is incident on the second reflection surface S2.

제1렌즈(L1)의 제2반사면(S2)의 표면은 반사물질이 코팅되어 있어, 상기 제1반사면(S3)로부터 전반사되는 빛의 입사 방향에서 볼 때 오목한 형태의 제2반사면(S2)에서 모두 반사된다. 제2반사면(S2)으로부터 반사된 빛은 결국 제1반사면(S3)을 통과하고 제2렌즈(L2)의 상부에 입사되어 최종적으로 제2렌즈의 하부 평탄면에 초점을 이루게 된다.The surface of the second reflecting surface S2 of the first lens L1 is coated with a reflective material, so that the second reflecting surface concave when viewed in the direction of incidence of light totally reflected from the first reflecting surface S3 ( In S2) all are reflected. The light reflected from the second reflecting surface S2 eventually passes through the first reflecting surface S3 and enters the upper portion of the second lens L2 to finally focus on the lower flat surface of the second lens.

다른 실시예로서, 초점을 형성하는 지점을 상기 제2렌즈의 하부 표면 보다 아래 쪽에 위치하도록 할 수 있다. 이 경우에는 기록매체에서 표면 보다 아래에 데이타가 저장된 기록층을 형성하여 입사빔이 기록층에서 초점이 맺히도록 한다.In another embodiment, the focal point may be positioned below the lower surface of the second lens. In this case, a recording layer in which data is stored below the surface of the recording medium is formed so that the incident beam is focused on the recording layer.

본 발명의 또 다른 특징은 집광된 빛의 스폿 사이즈를 매우 작게 줄일 수 있다는 것이다. 광 기록 시스템에서 정보저장 밀도는 기록에 사용되는 빛을 수렴시키는 정도, 즉 빔의 스팟(spot) 크기와 직접적인 관계를 갖는다. 빔 스팟이 작을 수록 정보저장밀도를 증가시킬 수 있는데, 빔 스팟의 크기는 사용된 빛의 파장, 렌즈의 광수렴각, 입사빔의 직경, 및 스팟이 형성되는 매질의 굴절률에 의존하며, 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.Another feature of the present invention is that the spot size of the focused light can be reduced very small. In optical recording systems, the information storage density has a direct relationship to the extent to which light is used for recording, i.e. the spot size of the beam. The smaller the beam spot, the higher the data storage density. The size of the beam spot depends on the wavelength of light used, the light convergence angle of the lens, the diameter of the incident beam, and the refractive index of the medium in which the spot is formed. It can be expressed in the same way.

d ∝ λ/NA, NA = n*sinθd ∝ λ / NA, NA = n * sinθ

여기서, d는 빔 스팟의 직경, λ는 광의 파장, NA는 렌즈의 개구수이며 n은 렌즈의 굴절율, θ는 입사빔의 수렴각을 각각 나타낸다. 따라서 빔 스팟을 줄이기 위해서는 파장을 줄이거나 개구수를 크게 하여야 하고, 개구수를 크게 하기 위해서는 굴절율을 크게하거나 수렴각을 크게 하여야 한다.Where d is the diameter of the beam spot, λ is the wavelength of light, NA is the numerical aperture of the lens, n is the refractive index of the lens, and θ represents the convergence angle of the incident beam. Therefore, in order to reduce the beam spot, the wavelength should be reduced or the numerical aperture should be increased, and in order to increase the numerical aperture, the refractive index or the convergence angle should be increased.

본 발명에서는, 도 6의 부분 확대도에 나타난 바와 같이, 제1렌즈(L1)로부터 전반사 및 반사의 과정을 거친 빛(30)이 입사빔의 최초 입사방향에 대하여 매우 큰 각도로 제2렌즈(L2)에 입사될 수 있다. 제2렌즈에서 입사빔의 수렴각 θ가 커지므로 개구수를 크게 할 수 있어, 결국 집광되는 빔 스폿을 더욱 줄일 수 있으므로 초고밀도 정보 기록 및 재생이 가능하게 된다.In the present invention, as shown in the partial enlarged view of FIG. 6, the light 30, which has undergone total reflection and reflection from the first lens L1, is formed at a very large angle with respect to the initial incident direction of the incident beam. Incident on L2). Since the convergence angle θ of the incident beam becomes larger in the second lens, the numerical aperture can be increased, and thus, the beam spot focused on the light can be further reduced, thereby making it possible to record and reproduce ultra-high density information.

한편, 본 발명에서는 제1렌즈의 입사부의 형태를 다양하게 변경함으로써 광원으로부터 발생되는 입사빔의 직경이 작은 경우에도 정보의 기록 및 재생에 사용하는 것이 가능하다. 도 7을 보면, 광원(미도시)으로부터 발생된 빛(30)이 프리즘(15)을 통하여 반사되어 렌즈로 입사되는 것을 볼 수 있다. 제1렌즈(L1)의 입사부는 오목한 형태이므로 입사빔은 입사부를 통과하면서 직경이 더욱 커져 발산된 상태로 반사면에 닿게 된다. 이와 같은 효과는 최초 입사빔의 직경이 큰 경우와 동일하므로, 결국 직경이 작은 빔을 사용하는 것이 가능한 것이다. 광원으로부터 발생되는 최초 빛의 직경 은 렌즈에 입사되는 빛의 직경 에 비례한다. 따라서 입사빔의 직경이 작게되면 광원에서 발생되는 최초 빛의 직경이 작게 되며, 결과적으로광원에서 직경이 작은 입사빔을 사용할 수 있게 되어 광원의 크기 및 전력 손실도 줄일 수 있다.On the other hand, the present invention can be used for recording and reproducing information even when the diameter of the incident beam generated from the light source is small by varying the shape of the incident portion of the first lens. Referring to FIG. 7, it can be seen that the light 30 generated from the light source (not shown) is reflected through the prism 15 and incident on the lens. Since the incidence portion of the first lens L1 is concave, the incidence beam passes through the incidence portion and becomes larger in diameter to touch the reflective surface in a divergent state. This effect is the same as the case where the diameter of the initial incident beam is large, so that it is possible to use a beam having a small diameter. The diameter of the initial light from the light source is proportional to the diameter of the light incident on the lens. Therefore, when the diameter of the incident beam is small, the diameter of the initial light generated by the light source is reduced, and as a result, the incident beam having a small diameter can be used in the light source, thereby reducing the size and power loss of the light source.

이상에서 기술한 바와 같은 본 발명의 특징은 최근 고집적도를 요구하는 광메모리 소자의 구현을 가능케 할 뿐만 아니라 그 크기 및 두께를 현저하게 줄임으로써 다양한 응용기기에 포함되도록 하는 것이 가능하다.The features of the present invention as described above not only enable the implementation of optical memory devices that require high integration in recent years, but also can be included in various applications by significantly reducing their size and thickness.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 집광렌즈의 수차를 줄일 수 있고,집속렌즈에 집속되는 빛의 수렴각을 크게 하는 것이 가능하다. 따라서, 광 기록 및 재생 시스템에서 집광성능 및 기록밀도를 향상시킨다. 또한 본 발명은 1차집광렌즈와 집속렌즈가 차지하는 부피 및 두께를 줄여 광학계 및 전체 시스템의 조립을 용이하게 하고, 초박형의 광 기록 및 재생 시스템을 가능케 한다. 따라서, 핸드폰, PDA 등의 휴대용 전자기기에 장착할 수 있는 고밀도 메모리 장치의 구현이 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the aberration of the condenser lens and to increase the convergence angle of the light focused on the condenser lens. Therefore, the condensing performance and the recording density are improved in the optical recording and reproducing system. In addition, the present invention reduces the volume and thickness occupied by the primary condenser lens and the condenser lens to facilitate assembly of the optical system and the entire system, and enables an ultra-thin optical recording and reproducing system. Therefore, it is possible to implement a high density memory device that can be mounted on portable electronic devices such as mobile phones and PDAs.

Claims (9)

광원으로부터 발생된 빔이 입사되는 입사부와, 입사빔이 반사되는 제1반사면 및, 반사물질이 코팅되어 있어 상기 제1반사면으로부터 반사된 빔이 다시 반사되는 제2반사면을 구비하는 제1렌즈와,A second reflecting surface having an incident portion to which the beam generated from the light source is incident, a first reflecting surface on which the incident beam is reflected, and a reflecting material coated to reflect the beam reflected from the first reflecting surface again; 1 lens, 상기 제1렌즈의 하단 중앙에 근접하여 위치하고 상기 제2반사면에서 반사되어 상기 제1반사면을 투과하는 빛을 집속시키는 제2렌즈를 포함하여 구성되며,And a second lens positioned near the center of the lower end of the first lens and focusing the light reflected from the second reflection surface and passing through the first reflection surface. 상기 제1반사면은 상기 제2반사면보다 곡률이 큰 곡면으로 형성되는The first reflection surface is formed as a curved surface having a greater curvature than the second reflection surface 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.Optical system for optical recording and playback system. 제1항에 있어서, 상기 입사부는 입사빔의 입사방향에서 볼 때 오목한 곡면, 평평한 면, 또는 볼록한 곡면인 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system for an optical recording and reproducing system according to claim 1, wherein the incidence portion is a concave curved surface, a flat surface, or a convex curved surface when viewed in the incident direction of the incident beam. 제1항에 있어서, 상기 제1반사면은 입사빔의 입사방향에서 볼 때 볼록한 곡면인 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system for an optical recording and reproducing system according to claim 1, wherein the first reflecting surface is a convex curved surface when viewed in the incident direction of the incident beam. 제3항에 있어서, 상기 제2렌즈의 상부는 제1반사면의 형태와 유사한 곡률을 가지는 곡면인 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system of claim 3, wherein an upper portion of the second lens is a curved surface having a curvature similar to that of the first reflective surface. 제1항에 있어서, 상기 제1반사면은 중앙 부위에 반사물질이 코팅되어 있는것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system for an optical recording and reproducing system according to claim 1, wherein the first reflecting surface is coated with a reflective material at a central portion thereof. 제1항에 있어서, 상기 제2반사면은 구면 또는 비구면인 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system for an optical recording and reproducing system according to claim 1, wherein the second reflecting surface is spherical or aspheric. 제1항에 있어서, 상기 제2반사면은 반사물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system of claim 1, wherein the second reflecting surface is coated with a reflective material. 제1항에 있어서, 상기 제2렌즈는 제1렌즈의 제1반사면 하부에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system of claim 1, wherein the second lens is adjacent to a lower portion of the first reflecting surface of the first lens. 제8항에 있어서, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈는 제1반사면을 경계로 서로 부착되어 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 광 기록 및 재생 시스템용 광학계.The optical system for an optical recording and reproducing system according to claim 8, wherein the first lens and the second lens are attached to and integrated with each other at a boundary of the first reflecting surface.
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