KR100442347B1 - 근접장 광기록재생기의 광축조정장치, 조정방법 - Google Patents

근접장 광기록재생기의 광축조정장치, 조정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광을 조사하는 광조사부와; 상기 광조사부의 광축과 일치된 광축을 갖도록 설치되어 상기 광조사부에서 조사된 광을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈와; 상기 평행광의 파장의 1/4에 해당하는 두께를 갖도록 형성된 편광변환판과; 상기 광조사부측 면에 무반사 코팅막이 형성된 부분 반사판과; 광기록재생기의 슬라이더에 층상구조로서 설치된 대물렌즈 및 고체함침렌즈의 광축이 상기 광축과 일치하도록 장착되는 슬라이더 장착부와; 상기 슬라이더 장착부에 장착된 상기 고체함침렌즈의 조사면에 설치되고, 그 고체함침렌즈의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 반구형 반사경과; 상기 시준렌즈와 편광변환판 사이에 설치되어 상기 반구형 반사경에서 반사된 광의 광축을 상기 광축과 일치하지 않도록 반사시키는 편광분해수단과; 상기 편광분해수단에서 반사된 광의 간섭무늬에 의해 상기 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축일치여부를 측정하는 측정수단을; 포함하여 광축조정장치를 제시함으로써, 근접장 광기록재생기의 슬라이더에 설치되는 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축을 보다 명확하게 일치시킬 수 있도록 한다.

Description

근접장 광기록재생기의 광축조정장치, 조정방법{APPARATUS FOR ADJUSTMENT OF OPTICAL AXIS IN NEAR FIELD OPTICAL RECORDER, METHOD THEREOF}
본 발명은 근접장 광기록재생장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 광기록재생기의 슬라이더에 장착되는 대물렌즈 및 고체함침렌즈의 광축조정장치 및 조정방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
도 1 및 도 2는 종래의 근접장 광기록재생장치의 구조를 도시한 것으로서, 도 1은 평면도, 도 2는 고체함침렌즈가 장착된 슬라이더부의 확대단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 근접장 광기록재생장치는 베이스에 대해 왕복 회전 가능하게 설치된 스윙암(21)과, 그 스윙암(21)에 회전 구동력을 제공하는 액츄에이터(23)와, 공기동압에 의해 광디스크(10)에 대해 부상된 채로 광디스크(10)의 트랙을 스캔할 수 있도록 상기 스윙암(21)의 단부에 설치된 슬라이더(30)를 포함하여 구성된다.
슬라이더(30)는 대물렌즈(31)와 소정의 초점거리만큼 이격되어 장착된 소형렌즈(32)를 포함하여 구성되며, 상기 소형렌즈(32)에는 고체함침렌즈(SIL : Solid Immersion Lens)가 사용되는 것이 일반적이다.
한편, 이와 같은 구조의 광기록재생장치에 있어서는, 슬라이더(30)에 층상구조로서 설치되는 대물렌즈(31)와 고체함침렌즈(32)의 광축을 일치시키는 것이 매우 중요한 문제로 부각되므로, 그 광축을 일치시키기 위한 조정방법 및 장치에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다.
그러나, 상기 대물렌즈(31) 및 고체함침렌즈(32)는 매우 작은 크기를 갖는 것이므로, 그 광축의 일치를 위한 조정장치로서 만족할 만한 성능을 갖는 것은 아직 개발되지 않고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 근접장 광기록재생기의 슬라이더에 설치되는 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축을 보다 명확하게 일치시키기 위한 광축조정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1 및 도 2는 종래의 근접장 광기록재생장치의 구조를 도시한 것으로서,
도 1은 평면도
도 2는 고체함침렌즈가 장착된 슬라이더부의 확대단면도
도 3은 본 발명에 의한 광기록재생기의 광축조정장치의 구성을 도시한 구성도
도 4는 광축이 일치한 경우의 간섭무늬를 도시한 평면도
도 5는 광축이 일치하지 않은 경우의 간섭무늬를 도시한 평면도
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
51 : 광조사부 52 : 시준렌즈
53 : 편광분해수단 54 : 편광변환판
55 : 반구형 반사경 56 : 측정수단
57 : 부분 반사판 58 : 집광렌즈
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 광을 조사하는 광조사부와; 상기 광조사부의 광축과 일치된 광축을 갖도록 설치되어 상기 광조사부에서 조사된 광을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈와; 상기 시준렌즈를 투과한 평행광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 상기 평행광의 파장의 1/4에 해당하는 두께를 갖도록 형성되어 상기 평행광의 선편광을 원편광으로 변환시키는 편광변환판과; 상기 편광변환판을 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 상기 광조사부측 면에 무반사 코팅막이 형성된 부분 반사판과; 상기 부분 반사판을 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 광기록재생기의 슬라이더에 층상구조로서 설치된 대물렌즈 및 고체함침렌즈의 광축이 상기 광축과 일치하도록 장착되는 슬라이더 장착부와; 상기 슬라이더 장착부에 장착된 상기 고체함침렌즈의 조사면에 설치되고, 그 고체함침렌즈의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 반구형 반사경과; 상기 시준렌즈와 편광변환판 사이에 설치되어 상기 반구형 반사경에서 반사된 광의 광축을 상기 광축과 일치하지 않도록 반사시키는 편광분해수단과; 상기 편광분해수단에서 반사된 광의 간섭무늬에 의해 상기 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축일치여부를 측정하는 측정수단과; 상기 편광분해수단과 측정수단 사이에 설치되어 상기 편광분해수단에서 반사된 광을 집광하는 집광렌즈를; 포함하여 구성된 근접장 광기록재생기의 광축조정장치를 제공한다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 측면으로서, 광조사부로부터 광을 조사하는 제1단계와; 상기 광조사부의 광축과 일치된 광축을 갖도록 설치된 시준렌즈를 통해 상기 광조사부에서 조사된 광을 평행광으로 변환시키는 제2단계와; 상기 평행광의 선편광을 편광변환판을 통해 원편광으로 변환시키는 제3단계와; 상기 편광변환판을 투과한 광이 수직으로 조사되고, 상기 광조사부측 면에 무반사 코팅막이 형성된 부분 반사판에 의해 조사된 광의 일부를 수직으로 반사시키는 제4단계와; 상기 부분반사판을 투과한 광이 수직으로 조사되고, 광기록재생기의 슬라이더에 층상구조로서 설치되는 대물렌즈 및 고체함침렌즈의 광축이 상기 광축과 일치하도록 그 슬라이더를 배치하는 제5단계와; 상기 슬라이더에 장착된 상기 고체함침렌즈의 조사면에 상기 고체함침렌즈의 곡률과 동일한 곡률을 가지는 반구형 반사경을 설치하여 조사된 광을 반사시키는 제6단계와; 상기 시준렌즈와 편광변환판의 사이에 형성된 편광분해수단을 통해 상기 반구형 반사경에서 반사된 광의 광축을 상기 광축과 일치하지 않도록 반사시키는 제7단계와; 상기 반사된 광을 집광하는 제8단계와; 상기 편광분해수단에서 반사된 광의 간섭무늬에 의해 상기 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축일치여부를 측정하는 제9단계를; 포함하여 구성된 근접장 광기록재생기의 광축조정방법을 제공한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 관하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 광기록재생기의 광축조정장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광축조정장치는 광을 조사하는 광조사부 (51)와; 광조사부(51)의 광축과 일치된 광축을 갖도록 설치되어 상기 광조사부에서 조사된 광을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈(52)와; 시준렌즈(52)를 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 상기 평행광의 파장의 1/4에 해당하는 두께를 갖도록 형성된 편광변환판(54)과; 편광변환판(54)을 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 상기 광조사부(51)측 면에 무반사 코팅막(571)이 형성된 부분 반사판 (57)과; 부분 반사판(57)을 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 광기록재생기의 슬라이더(30)에 층상구조로서 설치된 대물렌즈(31) 및 고체함침렌즈(32)의 광축이 상기 광축과 일치하도록 장착되는 슬라이더 장착부(40)와; 슬라이더 장착부 (40)에 장착된 고체함침렌즈(32)의 조사면에 설치되고, 그 고체함침렌즈(32)의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 반구형 반사경(55)과; 시준렌즈(52)와 편광변환판(54) 사이에 설치되어 반구형 반사경(55)에서 반사된 광의 광축을 상기 광축과 일치하지 않도록 반사시키는 편광분해수단(53)과; 편광분해수단(53)에서 반사된 광의 간섭무늬에 의해 대물렌즈(31)와 고체함침렌즈(32)의 광축일치여부를 측정하는 측정수단 (56)을; 포함하여 구성된다.
또한, 편광분해수단(53)과 측정수단(56) 사이에는 편광분해수단(53)에서 반사된 광을 집광하는 집광렌즈(58)가 추가적으로 구비된다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 광축조정장치의 원리를 설명하면 다음과 같다.
광조사부(51)에서 조사된 광은 기본적으로 P편광으로서 선형광의 성질을 가지며, 편광분해수단(53)의 분해면(531)은 P편광은 그대로 투과시키고, S편광만을 반사시키는 성질을 갖는다. 따라서, 광조사부(51)에서 조사된 광은 시준렌즈(52)를 투과하면서 평행광이 되고, 그 평행광은 편광분해수단(53)의 분해면(531)을 그대로 투과하여 편광변환판(53)에 도달하게 된다.
편광변환판(54)은 광의 파장의 1/4에 해당하는 두께(λ/4)를 갖는 것으로서, P편광을 우원편광으로 변환시키는 성질을 갖는다. 따라서, 광조사부(51)에서 조사된 P편광은 편광변환판(54)을 통과하면서 우원편광으로 변환된다.
부분 반사판(57)은 광조사부(51)측 면에만 무반사 코팅막(571)이 형성되어 있고 반대측면에는 이러한 막이 형성되어 있지 않으므로, 편광변환판(54)을 통해 입사된 광은 무반사 코팅막(571)이 형성된 면을 그대로 투과하고 반대측면에서만 일부(약 4% 정도)의 광이 반사되어 다시 편광변환판(54) 측으로 되돌아 간다. 한편, 우원편광은 반사를 일으키면 좌원편광으로 변화하게 되므로, 상기와 같이 되돌아 가는 광은 좌원편광이 된다.
슬라이더 장착부(40)에 장착된 고체함침렌즈(32)의 조사면에 설치된 반구형 반사경(55)은 곡률이 고체함침렌즈(32)의 그것과 같도록 형성되어 있으며, 반사에 의해 우원편광을 좌원편광으로 변환시키는 성질을 갖는다. 따라서, 부분 반사판(57)을 투과한 광은 대물렌즈(31) 및 고체함침렌즈(32)를 통해 집광된 후, 반구형 반사경(55)에 이르러 반사를 일으킨다. 이때, 고체함침렌즈(32)와 반구형 반사경 (55)은 동일한 곡률을 가지므로 반사 후의 광은 반사 전의 광의 경로와 동일한 경로를 따라 되돌아 가게 되고, 반사전 우원편광의 성질을 갖던 광이 반사후 좌원평광의 성질을 갖게 된다.
또한, 편광변환판(54)은 좌원편광을 S편광으로 변환시키는 성질을 함께 가지므로, 반구형 반사경(55)에 반사되어 고체함침렌즈(32), 대물렌즈 (31), 부분 반사판(57)을 투과하여 편광변환판(54)에 도달한 좌원편광은 편광변환판(54)을 투과하면서 S편광으로 변환된다.
또한, 상기한 바와 같이, 편광분해수단(53)의 분해면(531)은 P편광은 그대로 투과시키고, S편광만을 반사시키는 성질을 가지므로, 반구형 반사경(55)의 반사에 의해 되돌아 온 광은 편광변환판(54)을 투과하면서 S편광으로 변환되고 편광분해수단(53)의 분해면(531)에 의해 반사되어 측정수단(56)에 도달하게 된다.
한편, 상기 부분 반사판(57)에 의해 반사되어 되돌아 가는 일부의 광도 좌원편광의 성질을 갖는 것이므로, 반구형 반사경(55)에 의해 반사된 광의 경우와 같이, 편광변환판(54)을 투과하면서 S편광으로 변환되고 편광분해수단(53)의 분해면 (531)에 의해 반사되어 측정수단(56)에 도달하게 된다.
이때, 부분 반사판(57)은 정밀한 설치작업에 의해 완전한 수직반사 및 수직투과가 일어날 수 있도록 설치되며, 이와 같이 설치된 부분 반사판(57)에 의해 반사된 일부의 광은 측정수단(56)의 항상 일정한 위치에 조사되므로, 대물렌즈(31)와고체함침렌즈(32)의 광축조정에 있어서 기준이 된다.
즉, 대물렌즈(31) 및 고체함침렌즈(32)를 투과하여 반구형 반사경(55)에 반사되어 되돌아 오는 광은, 대물렌즈(31)와 고체함침렌즈(32)의 광축이 일치할 경우 조사된 경로를 따라 그대로 되돌아 오게 될 것이므로, 측정수단(56)에 이르러 상기 부분 반사판(57)에 의해 반사된 광과 보강간섭을 일으켜, 도 4에 도시된 바와 같이 선명하고 직선적인 간섭무늬를 나타내게 된다.
그러나, 대물렌즈(31)와 고체함침렌즈(32)의 광축이 일치하지 않는 경우에는 반사되어 되돌아 오는 광의 경로가 본래 조사된 경로와 달라지게 될 것이므로, 상기 부분 반사판(57)에 의해 반사된 광과 보강간섭을 일으키더라도, 도 5에 도시된 바와 같이 선명하고 직선적인 간섭무늬를 나타낼 수 없다.
따라서, 이와 같은 간섭무늬를 측정함으로서 대물렌즈(31)와 고체함침렌즈 (32)가 광축이 일치하도록 슬라이더(30)에 장착되었는지 여부를 명확하게 인식할 수 있으므로, 보다 확실한 광축조정이 가능하게 되는 것이다.
한편, 측정수단(56)과 편광분해수단(53) 사이에 집광렌즈(58)를 장착할 경우, 집광에 의해 보다 선명한 간섭무늬를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
이상과 같은 광기록재생기의 광축조정장치는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 광축조정방법의 일실시례에 불과한 것이므로, 그 기본적인 기술적 사상에 의거하여 응용할 경우, 다양한 실시례의 광축조정장치를 구성할 수 있을 것이다.
본 발명은 근접장 광기록재생기의 슬라이더에 설치되는 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축을 보다 명확하게 일치시키기 위한 광축조정장치를 제공한다.

Claims (4)

  1. 광을 조사하는 광조사부와;
    상기 광조사부의 광축과 일치된 광축을 갖도록 설치되어 상기 광조사부에서 조사된 광을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈와;
    상기 시준렌즈를 투과한 평행광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 상기 평행광의 파장의 1/4에 해당하는 두께를 갖도록 형성되어 상기 평행광의 선편광을 원편광으로 변환시키는 편광변환판과;
    상기 편광변환판을 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 상기 광조사부측 면에 무반사 코팅막이 형성된 부분 반사판과;
    상기 부분 반사판을 투과한 광이 수직으로 조사되도록 설치되고, 광기록재생기의 슬라이더에 층상구조로서 설치된 대물렌즈 및 고체함침렌즈의 광축이 상기 광축과 일치하도록 장착되는 슬라이더 장착부와;
    상기 슬라이더 장착부에 장착된 상기 고체함침렌즈의 조사면에 설치되고, 그 고체함침렌즈의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 반구형 반사경과;
    상기 시준렌즈와 편광변환판 사이에 설치되어 상기 반구형 반사경에서 반사된 광의 광축을 상기 광축과 일치하지 않도록 반사시키는 편광분해수단과;
    상기 편광분해수단에서 반사된 광의 간섭무늬에 의해 상기 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축일치여부를 측정하는 측정수단과;
    상기 편광분해수단과 측정수단 사이에 설치되어 상기 편광분해수단에서 반사된 광을 집광하는 집광렌즈를; 포함하여 구성된 근접장 광기록재생기의 광축조정장치.
  2. 삭제
  3. 광조사부로부터 광을 조사하는 제1단계와;
    상기 광조사부의 광축과 일치된 광축을 갖도록 설치된 시준렌즈를 통해 상기 광조사부에서 조사된 광을 평행광으로 변환시키는 제2단계와;
    상기 평행광의 선편광을 편광변환판을 통해 원편광으로 변환시키는 제3단계와;
    상기 편광변환판을 투과한 광이 수직으로 조사되고, 상기 광조사부측 면에 무반사 코팅막이 형성된 부분 반사판에 의해 조사된 광의 일부를 수직으로 반사시키는 제4단계와;
    상기 부분반사판을 투과한 광이 수직으로 조사되고, 광기록재생기의 슬라이더에 층상구조로서 설치되는 대물렌즈 및 고체함침렌즈의 광축이 상기 광축과 일치하도록 그 슬라이더를 배치하는 제5단계와;
    상기 슬라이더에 장착된 상기 고체함침렌즈의 조사면에 상기 고체함침렌즈의 곡률과 동일한 곡률을 가지는 반구형 반사경을 설치하여 조사된 광을 반사시키는 제6단계와;
    상기 시준렌즈와 편광변환판의 사이에 형성된 편광분해수단을 통해 상기 반구형 반사경에서 반사된 광의 광축을 상기 광축과 일치하지 않도록 반사시키는 제7단계와;
    상기 반사된 광을 집광하는 제8단계와;
    상기 편광분해수단에서 반사된 광의 간섭무늬에 의해 상기 대물렌즈와 고체함침렌즈의 광축일치여부를 측정하는 제9단계를; 포함하여 구성된 근접장 광기록재생기의 광축조정방법.
  4. 삭제
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