KR100530170B1 - 니어필드를 이용한 광픽업시스템 - Google Patents

니어필드를 이용한 광픽업시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 니어필드를 이용한 광픽업시스템에 관한 것으로, 광빔을 출사하며, 입사하는 광빔을 검출하는 송수광부와, 광빔의 경로를 변경하는 광경로변경수단과, 상하좌우로 이동가능하며 광경로변경수단으로부터의 입사되는 광을 저장매체쪽으로 출사하는 대물렌즈와, 대물렌즈와 저장매체사이에 위치하며, 대물렌즈로부터의 광을 보호층의 두께에 관계없이 정보기록면에 최적의 광스폿을 집광할 수 있는 카타디옵트릭 특성을 갖는 집광수단을 포함하여 고밀도기록을 가능하도록 한다. 따라서, 본 발명은 니어필드를 이용하여 고밀도기록을 행하는 동시에 디스크의 보호층의 두께를 변화하여 디스크표면에서의 스폿의 크기를 일정하게 유지하므로 디스크의 오염을 방지할 수 있어 디스크의 착탈이 용이하다.

Description

니어필드를 이용한 광픽업시스템{optical pick-up system using near-field}
본 발명은 니어필드를 이용한 광픽업시스템에 관한 것이다.
광기록/재생장치의 기록용량을 늘이기 위한 니어필드를 이용한 종래의 광픽업시스템을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 보여진 광픽업시스템은 송수광부(10)와, 반사미러(12), 집광을 위한 대물렌즈(14)와 SIL(solid immersion lens : 16) 및 디스크(18)를 구비한다. 여기서, 디스크(18)는 정보기록층(181)과 보호층(183)으로 구성되며, 보호층(183)두께는 대략 20nm이다. 송수광부(10)는 대물렌즈(14)에 최적화된 직경을 갖는 광빔을 반사미러(12)로 출사하며, 반사미러(12)는 송수광부(10)로부터 출사되는 광빔을 대물렌즈(14)쪽으로 반사시킨다. 대물렌즈(14)는 반사거울(12)로부터 입사하는 광빔을 SIL(16)에 집광시키며, SIL(16)에서 집광된 광스폿은 디스크(18)와 마주보는 표면과 디스크(18)의 보호층(183)사이에 니어필드를 형성한다. 그 결과로, 니어필드를 통해 디스크(18)에 정보가 기록되거나, 디스크(18)로부터 정보가 읽혀진다. 여기서, 대물렌즈(14)와 SIL(16)은 서보시스템에 의해 지지되며, 대물렌즈(14)는 송수광부(10)에 수광되는 신호로부터 포커싱과 트랙킹을 위한 오차신호를 입력받는 서보시스템에 의해 구동되며, SIL(16)은 서보시스템에 의해 디스크(18)로부터 기체역학적으로 부상되어 있다. SIL(16)과 디스크(18)사이에는 광의 1파장길이 이내의 간격을 갖는 에어갭을 형성한다.
그러나, 전술한 바와 같은 기존의 니어필드를 발생하는 광픽업시스템은 기록밀도를 높이는 것은 가능하나 디스크의 보호층의 두께가 20nm정도로 미세층을 형성하므로 디스크표면이 미세한 먼지나 오물에 쉽게 오염되는 문제가 있어 디스크착탈에 부적합하였다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 카타디옵트릭 특성을 갖는 구면렌즈를 사용하며, 디스크표면인 보호층의 두께가 두꺼워도 정보기록면에는 최적에 광스폿을, 보호층표면에는 일정 크기의 광스폿을 유지하여 오염에 강하고 디스크착탈에도 적합한 니어필드를 이용한 광픽업시스템을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 니어필드를 이용한 광픽업시스템은 광빔을 출사하며, 입사하는 광빔을 검출하는 송수광부와, 광빔의 경로를 변경하는 광경로변경수단과, 상하좌우로 이동가능하며 광경로변경수단으로부터의 입사되는 광을 저장매체쪽으로 출사하는 대물렌즈와, 대물렌즈와 저장매체사이에 위치하며, 대물렌즈로부터의 광을 보호층의 두께에 관계없이 정보기록면에 최적의 광스폿을 집광할 수 있는 카타디옵트릭 특성을 갖는 집광수단을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 니어필드를 이용한 광픽업시스템을 보여준다.
도 2시스템은 송수광부(10), 반사거울(12), 서보시스템에 의해 지지되어 구동되는 대물렌즈(24)와 SIM(solid immersion mirror : 26) 및 디스크(28)를 포함한다. 도 2시스템에서, 디스크(28)는 기판(미도시), 광학적으로 투명한 보호층(283), 그리고 기판 및 보호층(283)사이에 놓인 정보기록층(281)을 구비한 것으로, 일반적인 디스크형태를 갖는다. 다만, 도 2디스크(28)의 보호층(283)은 그 두께가 대략 110nm이상으로 일반적인 디스크의 보호층의 두께인 20nm보다 두꺼운 것이다. 이러한, 디스크에 최적의 광스폿을 형성하기 위하여 도 2시스템은 도 1시스템의 SIL(16)대신에 SIM(26)을 구비한다. 도 2에 보여진 구성요소들중 도 1과 동일 참조번호를 갖는 것은 동일한 광학적 기능을 수행하므로, 그 구체적인 설명을 생략한다.
위와 같이 구성된 도 2시스템을 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2시스템에서, 송수광부(10), 반사거울(12)로부터 출사된 광빔은 대물렌즈(24)로 입사된다. 대물렌즈(24)는 반사거울(12)로부터 입사하는 광빔을 SIM(26)으로 출사한다. 대물렌즈(24)로부터 SIM(26)으로 입사되는 발산광은 도 3에 도시된바 대로 SIM(26)의 입사면에 발산하는 형태로 굴절되어 입사되며, 입사된 광은 제 1반사면과 제 2반사면에서 반사되어 발산각도보다 더 큰 각도로 수렴하는 광이 되어 출사면으로 출력된다. 다시, 도 2시스템에서 SIM(26)의 출사면에서 출사된 광빔은 디스크(28)의 정보기록층(281)의 표면인 정보기록면의 중심에 광스폿을 형성한다. SIM(26)에서 집광된 광스폿은 디스크(28)와 마주보는 표면과 디스크(28)의 보호층(283)사이에 니어필드를 형성한다. 그 결과로, 니어필드를 통해 디스크(28)에 정보가 기록되거나, 디스크(28)로부터 정보가 읽혀진다. 이때, 보호층(283)의 표면인 디스크 표면에는 광스폿의 크기가 0.3mm를 유지하여 디스크표면은 오염과 먼지에 강해지며, 니어필드를 이용하여 정보를 기록하므로 고밀도기록도 가능해진다. 왜냐하면, SIM(26)과 디스크(28)사이의 에어갭은 서보시스템에 의해 공기역학적으로 니어필드효과가 유지되도록 1파장 미만의 에어갭이 일정하게 유지되기 때문이다.
이렇게 디스크(28)의 표면에 광스폿의 크기를 0.3mm로 유지하고, 정보기록면에는 최적의 광스폿을 집광하기 위해서 SIM(26)에서 출사되는 광스폿의 상태를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4a는 대물렌즈(24)와 SIM(26)간의 거리가 멀어서 SIM(26)의 출사면에 광스폿이 형성됨을 보여주며, 도 4b는 반대의 경우로 대물렌즈(24)와 SIM(26)간의 거리가 가까워서 광스폿이 출사면에서 출사되지 않고 내부전반사를 발생시켜 광스폿이 형성되지 않음을 보여준다. 도 4c는 도 4a 및 도 4b의 시행착오를 거쳐 디스크(28)의 정보기록면에 최적의 광스폿이 형성된 상태를 보여준다. 이렇게 하여 디스크의 정보기록면에는 최적의 광스폿을, 보호층에는 0.3mm의 광스폿을 유지하게 된다. 그러나, 보호층의 두께의 변화가 생겼거나 디스크의 위치가 변화된 경우에는 도 5에 도시된바 대로 대물렌즈(24)를 상하로 이동하여 광스폿을 유지한다. 또한, 트랙킹이 잘 되지 않은 경우에는 대물렌즈를 좌우로 이동하여 광스폿을 유지한다. 대물렌즈를 상하좌우로 이동하여 광스폿을 이동하는 것은 해당분야의 기술자에게는 자명한 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
전술한 도 2시스템에서 SIM(26)을 제외하면 DVD용 광픽업시스템으로 구성가능하다. 이는 도 2 대물렌즈(24)가 DVD의 정보기록면에 최적의 광스폿을 집광하기위해 0.6의 개구수로 작동하기 때문이다. 따라서, 도 2시스템은 DVD에도 호환가능함을 알 수 있다.
본 발명은 니어필드를 이용하여 고밀도기록을 행하는 동시에 디스크의 보호층의 두께를 변화하여 디스크표면에서의 스폿의 크기를 일정하게 유지하므로 디스크의 오염을 방지할 수 있어 디스크의 착탈이 용이하다.
도 1은 니어필드를 이용한 종래의 광픽업시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 니어필드를 이용한 광픽업시스템,
도 3은 도 2시스템의 SIM의 상세구성도,
도 4a-4c는 도 2시스템의 SIM에서 출사되는 광스폿의 상태를 보여주는 도면,
도 5는 도 2시스템의 대물렌즈를 상하이동시에 광스폿의 상태를 보여주는 도면,
도 6은 도 2시스템의 대물렌즈를 좌우이동시에 광스폿의 상태를 보여주는 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
24 : 대물렌즈 26 : SIM
28 : 디스크 281 : 정보기록층
283 : 보호층

Claims (6)

  1. 니어필드를 이용하여 정보기록면과 보호층을 갖는 저장매체에 정보를 기록 및 재생하는 광픽업시스템에 있어서,
    광빔을 출사하며, 입사하는 광빔을 검출하는 송수광부;
    상기 광빔의 경로를 변경하는 광경로변경수단;
    상하좌우로 이동가능하며 상기 광경로변경수단으로부터의 입사되는 광을 상기 저장매체쪽으로 출사하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈와 상기 저장매체사이에 위치하며, 상기 대물렌즈로부터의 광을 상기 보호층의 두께에 관계없이 정보기록면에 최적의 광스폿으로 집광할 수 있는 카타디옵트릭(catadioptric) 특성을 갖는 집광수단을 포함하는 니어필드를 이용한 광픽업시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 저장매체의 보호층두께는 110nm이상인 니어필드를 이용한 광픽업시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 보호층두께가 상이한 복수의 디스크에 각기 대응하도록 상기 대물렌즈를 상하로 이동하여 광스폿을 집광하는 니어필드를 이용한 광픽업시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 집광수단이 정보기록면에 최적의 광스폿을 집광할 때, 보호층 표면에 광스폿의 크기는 0.3mm를 유지하는 것을 특징으로 하는 니어필드를 이용한 광픽업시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 집광수단은 상기 대물렌즈로부터의 발산광이 입사되는 입사면과, 제 1 반사면, 제 2반사면 및 수렴광을 출사하는 출사면으로 된 니어필드를 이용한 광픽업시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 집광수단은 착탈가능하여 DVD에도 호환할 수 있는 것을 특징으로 하는 니어필드를 이용한 광픽업시스템.
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