KR100446729B1 - 근접장 광기록재생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크 표면에 근접하여 대향되는 대향렌즈를 탑재하는 슬라이더를 포함하여 구성되고, 상기 디스크에 근접장광을 입사시켜 정보를 기록 또는 재생하는 근접장 광기록재생장치에 있어서, 서로 광축이 일치하도록 층상구조로써 장착된 대물렌즈 및 상기 대향렌즈를 구비한 본체와; 상기 대물렌즈의 장착위치에 관통공이 형성되고, 그 관통공으로부터 그 반대측을 향하여 광소자 장착홈이 직선적으로 형성된 구조로서, 상기 본체에 결합되는 박판과; 상기 박판의 광소자 장착홈의 일측에 장착되는 레이저 다이오드 칩과; 상기 박판의 광소자 장착홈에 장착되고, 서로 동일한 광축을 갖는 광소자에 의해 구성되어, 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사된 광을 상기 대향렌즈를 통해 상기 디스크에 입사시켜 근접장을 형성하는 송수광부를; 포함하여 구성된 구조의 슬라이더를 제시함으로써, 광조사부 및 송수광부가 모두 슬라이더 상에 형성되는 구조를 취하는 경우에도, 미세한 구조의 슬라이더 상에 광소자의 광축이 정확하게 일치되도록 송수광부를 형성할 수 있는, 보다 진일보한 구조의 근접장 광기록재생장치를 제공한다.

Description

근접장 광기록재생장치{APPARATUS FOR NEAR FIELD OPTICAL RECORDER}
본 발명은 근접장 광기록재생장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 기록매체 표면에 근접하여 대향되는 대향렌즈 및 광조사부를 탑재하는 슬라이더에 있어서 열차단구조에 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 대향렌즈가 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 대향렌즈(32) 및 상기 렌즈를 고정하기 위한 본체부(33)를 포함하여 구성되며, 상기 대향렌즈(32)에는 고체함침렌즈(SIL : Solid Immersion Lens) 또는 고체함침미러(SIM : Solid Immersion Mirror)가 사용되는 것이 일반적이다.
도 2는 대향렌즈(32)로 굴절형 고체함침렌즈를 채용한 장치를 예로 들어 보인 것으로, 대향렌즈(32)는 광조사부(미도시) 및 송수광부(40)에서 조사된 광이 큰 입사각으로 광디스크(10)에 집속되도록 한다. 이로써 광디스크(10)에 맺힌 광스폿 크기를 줄일 수 있다.
상기 광조사부는 반도체 레이저를 이용하는 것이 일반적이며, 송수광부(40)는 광검출기 및 광경로변환수단을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 광경로변환수단은 반도체 레이저에서 출사된 광이 상기 반사거울(34)을 향하도록 하고, 광디스크 (10)에서 반사되어 되돌아오는 광이 상기 광검출기를 향하도록 광의 진행 경로를 변환한다.
이러한 송수광부(40)는 대물렌즈(31)에 적합한 지경을 갖는 레이저 광을 조사하며, 상기 반사거울(34)은 상기 송수광부(40)로부터 입사되는 광을 대물렌즈 (33) 쪽으로 반사시킨다. 상기 대물렌즈(31)는 입사광을 상기 대향렌즈(32)에 집광시키며, 그 대향렌즈(32)는 광디스크(10)에 근접장을 형성한다.
한편, 광조사부 및 송수광부(40)와 상기 대향렌즈(32) 사이의 간격이 이격될수록, 광이 통과하는 경로가 길어짐에 따른 오차의 발생가능성 및 그에 따른 광학계의 설치작업의 곤란성 등이 문제될 수 있는바, 이를 해소하기 위하여 광조사부 및 송수광부가 모두 슬라이더 상에 형성되는 구조를 상정해 볼 수 있다.
그런데, 이러한 구조를 취할 경우, 상기 송수광부를 구성하는 광소자들이 서로 광축이 정확하게 일치되도록 형성되어야 할 것인바, 미세한 구조의 슬라이더 상에 상기와 같은 구조를 보다 용이하게 구현하기 위한 구체적인 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 광조사부 및 송수광부가 모두 슬라이더 상에 형성되는 구조를 취하는 경우에도, 미세한 구조의 슬라이더 상에 광소자의 광축이 정확하게 일치되도록 송수광부를 형성할 수 있는, 보다 진일보한 구조의 근접장 광기록재생장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1 및 도 2는 종래의 근접장 광기록재생장치의 구조를 도시한 것으로서,
도 1은 평면도
도 2는 대향렌즈가 장착된 슬라이더부의 확대단면도
도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 근접장 광기록재생장치의 구조를 도시한 것으로서,
도 3은 평면도
도 4는 슬라이더부의 평면도
도 5는 슬라이더부의 측면도
도 6은 광소자가 안착되기 전인 박판의 평면도
도 7은 슬라이더부 중 주요부의 단면도
도 8은 반사형 정형 프리즘의 구조를 도시한 단면도
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 디스크 21 : 스윙암
100 : 슬라이더 110 : 본체
111 : 대물렌즈 112 : 대향렌즈
120 : 박판 121 : 관통공
122 : 레이저 다이오드 칩 200 : 송수광부
210 : 빔 스프리터 211 : 분해면
220 : 시준렌즈 230 : 반사형 정형 프리즘
240 : 웨이브 플레이트 250 : 라이트 앵글 프리즘
260 : 포토 다이오드 아이.씨. 300 : 광소자 장착홈
310 : V홈
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 슬라이더와, 이 슬라이더에 서로 광축이 일치하게 설치되는 대물렌즈와 대향렌즈, 상기 대물렌즈에 광을 조사하는 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사된 광을 상기 대물렌즈와 대향렌즈를 통해 디스크에 입사시켜 근접장을 형성하는 송수광부를 포함하는 근접장 광기록재생장치에 있어서, 상기 슬라이더는, 서로 광축이 일치하도록 층상구조로써 장착된 대물렌즈 및 상기 대향렌즈를 구비한 본체와; 상기 대물렌즈의 장착위치에 관통공이 형성되고 그 관통공으로부터 그 반대측을 향하여 광소자 장착홈이 직선적으로 형성된 구조로서 상기 본체의 상면에 밀착 결합되는 박판;으로 구성되고, 상기 레이저 다이오드 칩이 상기 박판의 광소자 장착홈의 일측에 장착되며, 상기 송수광부를 구성하는 광소자가 상기 박판의 광소자 장착홈에 서로 동일한 광축을 갖도록 장착되는 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치를 제공한다.
또한, 상기 광소자 장착홈은 폭방향 단면이 V자 형상을 취하는 V홈인 것이 바람직하다.
또한, 상기 송수광부는 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사된 광을 반사시키는 분해면을 갖도록 장착되는 빔 스프리터와; 상기 빔 스프리터를 반사 또는 투과한 광의 광축과 일치하도록 상기 관통공 측으로 장착되는 시준렌즈와; 상기 시준렌즈를 투과한 광을 상기 관통공을 통하여 상기 대물렌즈 측으로 반사시키도록 장착된 반사수단과; 상기 빔 스프리터의 상기 관통공 반대측에 장착된 웨이브 플레이트와; 상기 웨이브 플레이트를 투과한 광을 반사시키는 라이트 앵글 프리즘과; 상기 라이트 앵글 프리즘에서 반사된 광이 조사되도록 장착된 포토 다이오드 아이.씨.를; 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 대향렌즈에는 고체함침렌즈 또는 고체함침미러의 어느 쪽을 사용하여도 무방하다.
또한, 상기 반사수단은 상기 시준렌즈를 투과하여 입사된 광을 소정 각도로 굴절시키는 굴절면과; 상기 굴절면에서 입사되는 광은 전반사시키고, 수직으로 입사되는 광은 전투과시키는 선택적 투과면과; 상기 선택적 투과면에서 전반사되는 광을 다시 전반사시켜 그 선택적 투과면에 수직으로 입사시킴으로써, 상기 대향렌즈에 광을 조사하는 전반사면을; 포함하여 구성된 반사형 정형 프리즘인 것이 바람직하다.
나아가, 상기 박판은 실리콘 웨이퍼로 구성되는 것이 효과적이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 근접장 광기록재생장치의 구조를 도시한 것으로서, 도 3은 평면도, 도 4는 슬라이더부의 평면도, 도 5는 슬라이더부의 측면도, 도 6은 광소자가 안착되기 전인 박판의 평면도, 도 7은 슬라이더부 중 주요부의 단면도, 도 8은 반사형 정형 프리즘의 구조를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 근접장 광기록재생장치는 디스크(10) 표면에 근접하여 대향되는 대향렌즈(112)를 탑재하는 슬라이더(100)를 포함하여 구성된다.
여기서, 슬라이더(100)는 서로 광축이 일치하도록 층상구조로써 장착된 대물렌즈(111) 및 대향렌즈(112)를 구비한 본체(110)와; 대물렌즈(111)의 장착위치에 관통공(121)이 형성되고, 그 관통공(121)으로부터 그 반대측을 향하여 광소자 장착홈(300)이 직선적으로 형성된 구조로서, 본체(110)에 결합되는 박판(120)과; 박판(120)의 광소자 장착홈(300)의 일측에 장착되는 레이저 다이오드 칩(122)과; 박판(120)의 광소자 장착홈(300)에 장착되고, 서로 동일한 광축을 갖는 광소자에 의해 구성되어, 레이저 다이오드 칩(122)에서 조사된 광을 대향렌즈(112)를 통해 디스크(10)에 입사시켜 근접장을 형성하는 송수광부(200)를; 포함하여 구성된다.
즉, 송수광부(200)를 구성하는 복수개의 광소자가 박판(120) 상에 직선적으로 형성된 광소자 장착홈(300)에 안착되는 구조를 취함으로써, 그 광소자들의 광축을 일치시키기 위한 별도의 수고 없이도, 간단한 방법에 의해 송수광부(200)를 구성하는 광소자들의 광축을 정확히 일치시킬 수 있는 것이다.
또한, 광학계를 구성하는 광소자는 원형단면을 취하는 것이 일반적이므로, 광소자 장착홈(300)은 폭방향 단면이 V자 형상을 취하도록 형성하여, 도 7에 도시된 바와 같이, V홈(310)에 광소자가 안정되게 장착되도록 하는 것이 바람직하다.
송수광부(200)는 레이저 다이오드 칩(122)에서 조사된 광을 대향렌즈(112)를 통해 디스크(10)에 입사시켜 근접장을 형성하는 구조를 취하는 것이면 어느 것이나 무방하겠으나, 미세한 구조의 슬라이더(100) 상의 V홈(310)에 안착되는 구조를 취한다는 측면에서 다음과 같은 구성을 취하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 의한 근접장 광기록재생장치에 있어서, 송수광부(200)는 레이저 다이오드 칩(122)에서 조사된 광을 반사시키는 분해면(211)을 갖도록 장착되는 빔 스프리터(210)와; 빔 스프리터(210)를 반사 또는 투과한 광의 광축과 일치하도록 관통공(121) 측으로 장착되는 시준렌즈(220)와; 시준렌즈(220)를 투과한 광을 관통공(121)을 통하여 대물렌즈(111) 측으로 반사시키도록 장착된 반사수단(230)과; 빔 스프리터(210)의 관통공(121) 반대측에 장착된 웨이브 플레이트(240)와; 웨이브 플레이트(240)를 투과한 광을 반사시키는 라이트 앵글 프리즘(250)과; 라이트 앵글 프리즘(250)에서 반사된 광이 조사되도록 장착된 포토 다이오드 아이.씨. (260)를; 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명은 광학계를 구성하는 모든 요소가 매우 작은 소자(칩)의 형태로 박판(120)의 V홈(310) 위에 장착되고, 그 박판(120)이 슬라이더 본체(110) 위에 결합되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 박판(120)은 금속소재 등에 의해 형성할 수도 있으나, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 사용하는 것이 프린팅에 의한 회로의 형성 및 소자의 위치선정을 위한 V홈(310)이나 관통공(121) 등의 가공성 측면에서 보다 바람직하다.
따라서, 실리콘 웨이퍼 표면에 회로의 프린팅을 실시하고, 광학소자의 위치선정을 위한 V홈(310)을 형성한 후, 도시된 바와 같이 광학소자를 결합시킴으로써, 간단한 공정에 의해 초소형 초경량의 광학계를 구비한 슬라이터를 형성할 수 있는 것이다.
대향렌즈(112)에는 고체함침렌즈(SIL : Solid Immersion Lens) 또는 고체함침미러(SIM : Solid Immersion Mirror)의 어느 쪽을 사용하여도 무방하다.
반사수단(230)은 시준렌즈(220)를 투과하여 입사된 광을 소정 각도로 굴절시키는 굴절면(231a)과; 굴절면(231a)에서 입사되는 광은 전반사시키고, 수직으로 입사되는 광은 전투과시키는 선택적 투과면(231b)과; 선택적 투과면(231b)에서 전반사되는 광을 다시 전반사시켜 그 선택적 투과면(231b)에 수직으로 입사시킴으로써, 대향렌즈(112)에 광을 조사하는 전반사면(231c)을; 포함하여 구성된 반사형 정형 프리즘(231)인 것이 바람직하다.
시준렌즈(220)로부터 입사된 광은 굴절면(231a)을 투과하면서 소정 각도로 굴절을 일으키고, 선택적 투과면(231b)에서 전반사된 후, 전반사면(231c)에서 전반사를 일으켜 다시 선택적 투과면(231b)에 수직으로 입사됨으로써, 선택적 투과면(231b)을 전투과하여 대향렌즈(112)로 조사된다.
이를 위해서는 전반사면(231c)에는 반사코팅막을 형성하여야 하고, 굴절면 (231a) 및 선택적 투과면(231b)에는 반사코팅막을 형성하지 않아야 한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 반사형 정형 프리즘(231)의 굴절률을 ｎ이라 하고, 굴절면(231a)과 선택적 투과면(231b)이 이루는 사이각을 θ라 할때, 그 반사형 프리즘(231)의 굴절면(231a)에 입사하는 광의 지름(Hi)과 전반사면(231c)에서 반사되어 선택적 투과면(231b)을 통해 투과되어 나오는 광의 지름(Ho) 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다.
따라서, 상기 반사형 정형 프리즘(231)의 굴절률(ｎ)과, 굴절면(231a)과 선택적 투과면(231b)이 이루는 사이각(θ)을 적절히 조절함으로써, 반사형 프리즘 (231)에 입사되는 광의 지름(Hi)과 반사 및 투과되어 나오는 광의 지름(Ho)의 비를 조절할 수 있는 것이다.
이러한 원리를 이용하면, 시준렌즈(220)로부터 입사된 광이 직각으로 반사되어 대향렌즈(112) 측으로 조사되어야 한다는 조건을 만족시키는 전제하에서도, 반사수단(230)의 높이를 감소시킬 수 있으므로, 궁극적으로 슬라이더(100)의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 기본적으로 레이저 다이오드 칩(122)으로부터 조사되는 광은 레이저 광으로서 타원형 단면을 갖는 것인데, 굴절률(ｎ) 및 사이각(θ)을 적절히 조절한 구조의 반사형 프리즘(231)을 통과할 경우, 원형 단면의 광으로 변환되게 된다.
즉, 슬라이더(100)에 상기와 같은 구조의 반사형 정형 프리즘(231)을 장착할 경우, 광정형(beam shaping)의 효과도 함께 얻을 수 있는 것이다.
이하, 본 발명에 의한 근접장 광기록재생장치의 작용에 관하여 설명한다.
레이저 다이오드 칩(122)에서 조사된 광은 빔 스프리터(210)의 분해면(211)에서 반사되어, 시준렌즈(220)를 투과하면서 평행광으로 변환되고, 반사형 정형 프리즘(231)에 의해 정형 및 반사되어 관통공(121) 측을 향하게 된다.
관통공(121)의 하측에 형성된 대물렌즈(111) 및 대향렌즈(112)에 의해 집광된 광은 디스크(미도시)에 신호를 재생 또는 기록한 후, 다시 대향렌즈(112), 대물렌즈(111), 반사형 정형 프리즘(231)의 경로를 지나 시준렌즈(220)를 투과하면서 집광된다.
이러한 광은 빔 스프리터(210)의 분해면(211)을 그대로 직진에 의해 투과하여, 웨이브 플레이트(240)를 투과하면서 편광의 편향 양상의 변형을 일으키고, 라이트 앵글 프리즘(250)에 의해 반사되어, 포토 다이오드 아이.씨.(260)에 신호를 전달한다.
본 발명은 광조사부 및 송수광부가 모두 슬라이더 상에 형성되는 구조를 취하는 경우에도, 미세한 구조의 슬라이더 상에 광소자의 광축이 정확하게 일치되도록 송수광부를 형성할 수 있는, 보다 진일보한 구조의 근접장 광기록재생장치를 제공한다.

Claims (7)

  1. 슬라이더와, 이 슬라이더에 서로 광축이 일치하게 설치되는 대물렌즈와 대향렌즈, 상기 대물렌즈에 광을 조사하는 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩에서 조사된 광을 상기 대물렌즈와 대향렌즈를 통해 디스크에 입사시켜 근접장을 형성하는 송수광부를 포함하는 근접장 광기록재생장치에 있어서,
    상기 슬라이더는,
    서로 광축이 일치하도록 층상구조로써 장착된 대물렌즈 및 상기 대향렌즈를 구비한 본체와; 상기 대물렌즈의 장착위치에 관통공이 형성되고 그 관통공으로부터 그 반대측을 향하여 광소자 장착홈이 직선적으로 형성된 구조로서 상기 본체의 상면에 밀착 결합되는 박판;으로 구성되고,
    상기 레이저 다이오드 칩이 상기 박판의 광소자 장착홈의 일측에 장착되며, 상기 송수광부를 구성하는 광소자가 상기 박판의 광소자 장착홈에 서로 동일한 광축을 갖도록 장착되는 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광소자 장착홈은 폭방향 단면이 V자 형상을 취하는 V홈인 것을 특징으로 하는 근접장 광기록 재생장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 송수광부는
    상기 레이저 다이오드 칩에서 조사된 광을 반사시키는 분해면을 갖도록 장착되는 빔 스프리터와;
    상기 빔 스프리터를 반사 또는 투과한 광의 광축과 일치하도록 상기 관통공 측으로 장착되는 시준렌즈와;
    상기 시준렌즈를 투과한 광을 상기 관통공을 통하여 상기 대물렌즈 측으로 반사시키도록 장착된 반사수단과;
    상기 빔 스프리터의 상기 관통공 반대측에 장착된 웨이브 플레이트와;
    상기 웨이브 플레이트를 투과한 광을 반사시키는 라이트 앵글 프리즘과;
    상기 라이트 앵글 프리즘에서 반사된 광이 조사되도록 장착된 포토 다이오드 아이.씨.를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대향렌즈는 고체함침렌즈인 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대향렌즈는 고체함침미러인 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 반사수단은
    상기 시준렌즈를 투과하여 입사된 광을 소정 각도로 굴절시키는 굴절면과;
    상기 굴절면에서 입사되는 광은 전반사시키고, 수직으로 입사되는 광은 전투과시키는 선택적 투과면과;
    상기 선택적 투과면에서 전반사되는 광을 다시 전반사시켜 그 선택적 투과면에 수직으로 입사시킴으로써, 상기 대향렌즈에 광을 조사하는 전반사면을; 포함하여 구성된 반사형 정형 프리즘인 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 박판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 근접장 광기록재생장치.
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