(57)【要約】  記録媒体５０を記録再生する装置を提供する。前記装置は、球の一部形態を取って前記球の半径に比べて大きくて前記球の直径に比べて小さな厚さを有する近接場レンズ４２と、前記近接場レンズの球面収差を補償するための対物レンズ４１とを含んで構成されるレンズ部４０を含む。記録媒体が記録層を外部と隔離するための保護層５２を含む場合に、レンズ部の有効開口数は前記保護層の屈折率より小さい。記録媒体は一つ以上の記録層５１をさらに含む。前記装置は近接場に好適で製造するのに容易なレンズ部と、近接場に好適な保護層またはスペーサ層を具備した記録媒体を提供する長所を有する。
2009522712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面収差を有する第１のレンズと、前記第１のレンズの球面収差を補償するための第２のレンズとを具備するレンズ部と、
記録媒体で反射した光線を受光するための光検出部と
を含むことを特徴とする記録再生装置。
【請求項２】
前記第１のレンズは、球形レンズの一部であり、前記球形レンズの半径より大きくて前記球形レンズの直径より小さな厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項３】
前記第１のレンズは、球面収差の局所的な最大値点付近に位置するように球形レンズを切削することで形成されることを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項４】
前記第２のレンズは、前記第１のレンズの球面収差と同一な大きさであるが、その方向が反対である球面収差を有することを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項５】
前記レンズ部の有効開口数は、一つ以上の記録層を外部と隔離させる保護層の屈折率より小さなことを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項６】
第１のレンズは、ガラスで製造されて、
前記レンズ部の有効開口数は、１．８５以下であることを特徴とする請求項５に記載の記録再生装置。
【請求項７】
前記レンズ部の有効開口数は、１．６以上で１．８５以下であることを特徴とする請求項６に記載の記録再生装置。
【請求項８】
光線の焦点を制御するためのフォーカス制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項９】
前記フォーカス制御部は、光軸方向に移動可能な一つ以上のレンズを含むことを特徴とする請求項８に記載の記録再生装置。
【請求項１０】
球面収差を有する第１のレンズと前記第１のレンズの球面収差を補償するための第２のレンズとを具備したレンズ部と、
記録媒体で反射した光線を受光するように構成された光検出部と、
前記光検出部で生成された信号を利用して制御信号を生成するための制御部と
を含むことを特徴とする記録再生装置。
【請求項１１】
一つ以上の記録層と、前記一つ以上の記録層を外部と隔離させる一つ以上の保護層とを含む近接場に使うための記録媒体において、
前記保護層の屈折率は、レンズ部の有効開口数より大きいことを特徴とする記録媒体。
【請求項１２】
前記保護層は、前記記録媒体の表面に具備されて、１０nm〜２５μmの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１１に記載の記録媒体。
【請求項１３】
一つ以上の記録層をお互いに離隔させるか、前記記録層を前記保護層から離隔させる一つ以上のスペーサ層をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の記録媒体。
【請求項１４】
スペーサ層は、１μm〜２５μmの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１３に記載の記録媒体。
【請求項１５】
前記保護層およびスペーサ層の厚さの合計は、最大２５μmであることを特徴とする請求項１３に記載の記録媒体。
【請求項１６】
前記スペーサ層の屈折率は、前記レンズ部の有効開口数より大きいことを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録再生装置（apparatus for reproducing and/or recording）と記録媒体（recording medium）に関するものであり、より詳細には、前記装置に含まれるレンズ部（lens unit）と前記装置に使われる記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光記録再生装置はＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのような記録媒体にデータを記録するか、または記録媒体に記録されたデータを再生するための装置である。消費者の嗜好が高くなることによって高画質動画の処理に対する要求が増加する成り行きであり、動画の圧縮技術が発達することによって高密度記録媒体を必要とする。高密度記録媒体を開発するための核心技術のうちの一つは、光学ヘッド、すなわち光ピックアップに関する技術である。
【０００３】
前述した記録媒体において、記録密度は記録媒体の記録層に照射される光線の直径に依存することができる。記録媒体に照射される集束された光線の直径が小さいほど記録密度が高くなる。この場合に、集束された光線の直径は、二つの因子によって基本的に決定される。因子のうちの一つは、レンズの性能を示す有効開口数（ＮＡ:Numerical Aperture）であり、他の一つの因子は、前記レンズに集束される光線の波長である。
【０００４】
集束された光線の波長が短いほど記録密度が増加する。従って、短い波長の光線が記録密度を増加させるために利用される。詳細には、赤色光線に比べて青色光線を利用する場合に、より増加した記録密度が達成されることができる。しかし、一般的なレンズを利用した遠距離場記録は、制限的な光回折によって光線の直径を減らすのに限界がある。このような理由によって、光線の波長より小さなビット大きさを有する情報を保存するか、または読み取ることができる、近接場を利用した近接場記録（ＮＦＲ:Near-Field Recording）装置が開発されている。
【０００５】
レンズを利用した近接場光記録装置は、対物レンズに比べて屈折率が高いレンズを利用して回折限界未満の光線を得るように適用される。結果として発生する光線は、エバネッセント波（evanescent wave）の形態で界面付近の記録媒体に伝播して、高密度のビット情報を保存する。図１は、光線を記録媒体に照射するための近接場光記録装置に含まれるレンズと、記録媒体の一部を示す概略図である。図１に示すように、近接場光記録装置のレンズ部は、対物レンズ１１１によって集束された光線が高い屈折率を有するレンズ１１２を通過するように構成されることができる。光線が臨界角以上の角度で高屈折率のレンズ１１２に入射したら、光線は高屈折率のレンズ１１２を抜けながら全反射されて、弱い強度の光線がレンズの表面に形成される。すなわち、回折限界未満のエバネッセント波（evanescent wave）が形成される。エバネッセント波（evanescent wave）は単一レンズを利用する記録装置で波長の回折限界によって不可能であった高分解能ができるようにする。この場合に、高屈折率のレンズ１１２を１００nm未満の非常に隣接した間隔で記録媒体１１３付近に配置させることで、エバネッセント波（evanescent wave）による高密度のビット情報を保存することができる近接場が形成される。ここで、前述したようにエバネッセント波（evanescent wave）を形成する領域を、説明の便宜のために近接場と言及する。
【０００６】
しかし、前述した従来技術は次のような問題点を有する。
【０００７】
先ず一番目に、記録密度を高め、かつ製造上の誤差を最小化するための上述した近接場記録再生装置に好適なレンズを製造することは困難である。
【０００８】
二番目に、近接場光記録装置は、非常に短い波長を有するエバネッセント波（evanescent wave）を利用するために、前記エバネッセント波に好適な記録媒体を定めることが困難である。
【０００９】
三番目に、近接場光記録装置に利用される記録媒体が多数の記録層、または表面保護層を含むとすると、記録媒体の各記録層に対する光線の正確な照射を調節することが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、近接場記録再生装置に好適なレンズと前記レンズを具備した記録再生装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、保護層を具備した記録媒体と前記記録媒体を利用することができる記録再生装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、多数の記録層を具備した記録媒体と前記記録媒体を利用することができる記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の特徴によると、本発明の記録再生装置は、レンズ部と光検出部とを具備した光ピックアップ（optical pickup）と、前記光検出部から発生された信号を利用して制御信号を生成するための制御部（controller）とを含み、前記レンズ部は、球面収差を有する高屈折率レンズと、前記高屈折率レンズの球面収差を補償して光源から放出された光線を記録媒体に照射するための対物レンズを具備して、前記光検出部は、記録媒体から反射した光線を受光するように構成されている。ここで、高屈折率レンズは、球形レンズの一部であることがあって、前記球形レンズの半径より大きくて前記球形レンズの直径より小さな厚さを有することができる。前記対物レンズは、前記高屈折率レンズの球面収差と同一の大きさであるが、反対方向を有する球面収差を有することができる。前記レンズ部の有効開口数は、記録再生装置に使われる記録媒体に含まれた保護層の屈折率より小さいことがある。特に、高屈折率レンズがガラスで製造される場合に、レンズ部の有効開口数は１．６以上で１．８５以下であることがある。
【００１４】
本発明の他の態様によると、記録再生装置に含まれた光ピックアップは、レンズ部と別に設けられたフォーカス調節部をさらに含む。ここで、フォーカス調節部は、光軸方向に移動可能な少なくとも一つのレンズを含む。あるいは、フォーカス調節部は、位置が固定された第１の制御レンズと移動可能な第２の制御レンズを含んで、第２の制御レンズを光軸方向に移動させることで光線の経路を変更するように構成されている。
【００１５】
本発明の記録再生装置に使われる記録媒体は、一つ以上の記録層と、前記記録層を外部から遮断させる少なくとも一つの保護層とを含み、前記保護層の屈折率は、光線を前記記録媒体に照射するのに使われるレンズ部の有効開口数に比べて大きい。前記保護層は、記録媒体の表面に具備されることができ、１０nm〜２５μmの範囲の厚さを有することができる。
【００１６】
記録媒体は、前記記録層を互いに離隔させるか、または前記記録層と保護層とを離隔させる少なくとも一つのスペーサ層をさらに含むことができる。前記スペーサ層は、１μm〜２５μmの範囲の厚さを有することができる。前記スペーサ層の屈折率は、レンズ部の有効開口数より大きくなることができる。ここで、保護層とスペーサ層との厚さの合計は、最大２５μmであることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では本発明の望ましい実施例による光ピックアップと記録媒体を、添付図面を参照して詳細に説明する。ここで、「記録媒体」と言う用語は、データを記録することができるか、または記録されたデータを有するすべての媒体を示す。記録媒体の典型的な例は光ディスクである。また、「記録再生装置」と言う用語は、記録媒体にデータを記録することができるか、または記録媒体に記録されたデータを再生することができるすべての装置を示す。説明の便宜上近接場を利用した記録再生装置を記載しているが、本発明の範囲は以下の実施例のみに限定されないことに留意されたい。
【００１８】
また、本発明を説明する前に、本発明に記載した大多数の用語は、従来技術に公知された一般的な用語に対応するが、一部の用語は必要によって出願人によって選択されており、本発明の以下の記載で詳細に説明する。よって、出願人によって定義された用語は、本発明におけるそれらの意味に基づいて理解されることが望ましい。
【００１９】
本発明の望ましい実施例による記録再生装置を、図面を参照にして説明する。同一の符号は図面全体を通じて同一または類似の構成要素を示すのに使われる。
【００２０】
-第１実施例-
図２は、本発明の第１実施例による記録再生装置の構成を概略的に示す。記録再生装置の構成は、図２および他の図面を参照して詳しく説明される。
【００２１】
光ピックアップ（Ｐ/Ｕ）１は、光線を記録媒体に照射して前記記録媒体から反射した光線を集光して信号を生成する役割をする。光ピックアップ１を構成する光学系（optical system）（図示せず）は、図３に示すように構成されることができる。詳細には、光ピックアップ１に含まれた光学系は、光源１０、分離合成部２０、３０（separation/combination units ２０ and ３０）、レンズ部４０、及び光検出部６０、７０を含むことができる。光ピックアップ１に含まれたこれら構成要素を詳細に説明する。
【００２２】
光源１０は、優秀な指向性（directionality）を有するレーザービームなどを放射することができる。より具体的には、光源１０は、レーザーダイオードであることができる。光経路が互いに平行であるようにするコリメートレンズ（collimating lens）のようなレンズを、光源１０から放射された光線の経路上に設けて、平行な光線が記録媒体に照射されるようにすることができる。
【００２３】
分離合成部２０、３０は、同一な方向で入射した光線の経路を分離するか、または互いに異なる方向に入射した光線の経路を合成する役割をする。本実施例は、順に説明される第１及び第２の分離合成部２０、３０を用いる。第１の分離合成部２０は、入射された光の一部を通過させて前記光線の残りは反射させるように構成されている。例えば、第１の分離合成部２０は、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ:non-polarized beam splitter）であることがある。第２の分離合成部３０は、偏光方向に基づいて選択される特定方向に偏光された光線のみを通過させるように構成されている。例えば、第２の分離合成部３０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ:polarized beam splitter）であることがある。詳細には、第２の分離合成部３０は、直線偏光の垂直成分を通過させて偏光の水平成分を反射するか、または偏光の水平成分を通過させて偏光の垂直成分を反射するように構成されることができる。
【００２４】
レンズ部４０は、光源１０で放射された光線を記録媒体５０に照射する役割をする。より具体的には、図４に示すように本発明の実施例によるレンズ部４０は、対物レンズ４１と、前記対物レンズ４１を通過した光線が記録媒体に入射する経路上に設けられた高屈折率レンズ４２とを含む。対物レンズ４１に加えて高屈折率レンズを設けることで、レンズ部４０の開口数を増加させることができるので、エバネッセント波（evanescent wave）を形成することができる。以下、高屈折率レンズ４２は説明の便宜上「近接場レンズ」と言及される。
【００２５】
近接場レンズの構成は、図５及び図６を参照にして詳細に説明する。近接場レンズ４２は、固体浸レンズ（ＳＩＬ:solid immersion lens）であることがあって、球形レンズを切断して得られた、半球形または超半球形形状を有することができる。ここで、「超半球形（extra semi-spherical）」と言う用語は、球と半球との間の中間の厚さを有する部分的な球形を示す。詳しくは、球形レンズの一端部を切断することで、図５Ａないし図５Ｃに示すように互いに異なる厚さを有する多様な大きさの近接場レンズ４２を得ることができる。この場合において、近接場レンズ４２の切断部は、円錐状を有するように追加的に切断することができ、特に、結果として得られる円錐状断面の遠位端部（distal end portion）は、光線をその上にフォーカス可能にするように十分な領域を有することができる。
【００２６】
図６は、近接場レンズ４２の厚さによる球面収差の変化を示す（ここで、図５Ａないし図５Ｃに示すそれぞれの場合の球面収差が、d１、d２及びd３点に示されている）。図６に示すように、近接場レンズ４２が厚さd１または厚さd３を有する場合に球面収差が存在せず、これは不游点（aplanatic point）と呼ばれる。よって、図５Ａまたは図５Ｃに示すように、球面収差がない厚さを有する近接場レンズ４２を利用すると、球面収差の影響を最小化することができる。
【００２７】
しかし、図５（ａ）に示す半球型レンズは、開口数（ＮＡ）が相対的に低い問題点を有する。開口数（ＮＡ）はレンズ性能を現わして、図５（ａ）に示すような半球型レンズの場合には、nsinθで定義されることができる。ここで“n”は光線が通過する媒質の屈折率を現わして“θ”はレンズを通過する光線と光軸との間に定義された角度の最大値を示す。詳細には、媒質の屈折率（n）が大きいか、または角（θ）が大きいほど開口数（ＮＡ）が大きくなって近接した二つの地点を識別する分解能が大きくなるようになる。反面に、開口数（ＮＡ）は図５（ｃ）に示すような超半球形レンズの場合にn２sinθで定義されることができる。よって、図５（ｃ）の超半球形レンズは図５（ａ）の半球型レンズより大きい開口数（ＮＡ）を有して近接場記録再生装置により望ましい。しかし、図５（ｃ）に示す超半球形レンズは、製造において難しさを有する。図６に示すように、球面収差は超半球形レンズを示すd３位置で急激な傾きを見せてくれる。これは超半球形レンズの厚さが不正確に形成されたら、超半球形レンズが球面収差において深刻な誤差を有することができることを示す。よって、超半球形レンズは正確な厚さを有するように切削されなければならないので、製造において困難がある。
【００２８】
前述した理由によって図５（ｂ）に示すような近接場レンズ４２を製造して利用するのが望ましいが、その理由は前記近接場レンズ４２は半球型レンズより大きい開口数（ＮＡ）を達成すると同時に容易に製造されることができるからである。この場合において、図５（ｂ）に示す近接場レンズ４２の球面収差は対物レンズ４１を利用して補償されることができる。
【００２９】
図７は、図５（ｂ）の厚さに対応する厚さを有する近接場レンズ４２と前記近接場レンズ４２の球面収差を補償するための対物レンズ４１を含むレンズ部４０を示す。ここで、対物レンズ４１は近接場レンズ４２の球面収差と同一な大きさであるが、方向が反対である球面収差を有するように設計される。このような構成によって、レンズ部４０は球面収差の効率的な補償だけではなく、大きい開口数を達成すると同時に容易に製造されることができる。厚さ（d２）に対応する厚さを有するレンズの場合に、図６に示すようにその球面収差は、その厚さの変化に従って緩い曲線によって変化する。よって、レンズは製造誤差の範囲を効果的に減らすことができる。特に、接線の傾きが球面収差の局所的な最大値点で零になるので、レンズの効率がさらに増加されることができる。詳細には、近接場レンズ４２が球面収差の局所的な最大値点を示す厚さ（d２）を有するように製造されたら、厚さの誤差にもかかわらず球面収差の重大な変化がない。よって、レンズ部の球面収差が対物レンズ４１の使用を通じて正確に補償されることができるレンズ部４０が製造されることができる。
【００３０】
この時、対物レンズ４１と近接場レンズ４２すべてによって獲得された有効開口数（ＮＡeff）は記録媒体が保護層を有する場合に制限される。詳細には、記録媒体５０に照射された光線が前記記録媒体５０の保護層で全反射されることを防止するために、有効開口数（ＮＡeff）は前記保護層の屈折率より小さなことが望ましい。ここで、有効開口数（ＮＡeff）は対物レンズ４１と近接場レンズ４２とを含む全体レンズ部４０の開口数を示す。
【００３１】
一般に、保護層の屈折率は、前記保護層がポリカーボネート・ベースの材料で製造される場合に４０５ｎｍの波長で略１．６である。しかし、保護層がアクリレート・ベースの材料で製造されるとしたら、その屈折率は、略１．７５〜１．８６である。すなわち、保護層の屈折率を考慮すると、有効開口数（ＮＡeff）は略１．７５〜１．８６の範囲のしきい値を有する。例えば、近接場レンズ４２がガラス（より具体的には、１．８以上の屈折率を有するガラスＬａｓＦ３５またはＬＡＭ７９など）で製造されたら、有効開口数（ＮＡeff）は１．８５のしきい値を有する。前述したしきい値の範囲内で、記録媒体５０に最小直径の光線を形成するための適切な範囲の有効開口数（ＮＡeff）は、約１．６〜１．８５である。
【００３２】
反面に、記録媒体５０が保護層を具備しなくて、その表面に記録層を有したら、有効開口数（ＮＡeff）は記録媒体５０の屈折率によって影響を受けない。よって、近接場レンズ４２は高屈折率のダイヤモンドなどを使って製造することができ、また２．０以上の有効開口数（ＮＡeff）を有することができる。
【００３３】
レンズ部４０を含んだ光ピックアップの光学系は、記録媒体５０に非常に近接するように位置する。その配置は、次のように詳細に記載する。例えば、レンズ部４０と記録媒体５０とが光線波長の略１/４以下の距離（すなわち、λ/４）で互いに近接するように配置されたら、前記レンズ部４０内部で生成されたエバネッセント波（evanescent wave）はその性質を維持して記録媒体５０にデータを記録するか、または前記記録媒体からデータを再生するのに使われることができる。しかし、レンズ部４０と記録媒体５０との間の距離がλ/４を超過したら、光線の波長はエバネッセント波（evanescent wave）の性質をなくしてしまって元々の初期状態に復帰する。よって、近接場を利用する記録再生装置では、一般的にレンズ部４０と記録媒体５０との間の距離が略λ/４を越さないように維持される。ここで、λ/４が近接場のしきい値である。
【００３４】
図３を参照すると、光検出部６０、７０は、反射した光線を受光して光電変換し、それにより反射した光線の量に対応する電気信号を生成する機能を果たす。本実施例は、第１及び第２の光検出部６０、７０を利用する。詳細には、第１及び第２の光検出部６０、７０は分けられることができるし、例えば２個の光検出素子ＰＤＡ及びＰＤＢの形態を取るように、記録媒体５０の信号トラック方向または半径方向に沿って特定の方式で分割されることができる。ここで、それぞれの光検出素子ＰＤＡ及びＰＤＢは、照射された光線の量に比例して電気信号Ａ及びＢを生成する。あるいは、第１及び第２の光検出部６０、７０は、記録媒体５０の信号トラック方向及び半径方向に沿って前記光検出部６０、７０のそれぞれを二分して得られた４個の光検出素子ＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣ及びＰＤＤを含むことができる。ここで、光検出部６０、７０を構成する光検出素子の構成は本実施例に限定されるものではなくて、必要によって多様な変更が可能である。
【００３５】
図２を再び参照すると、信号生成部２は、光ピックアップ１で生成された信号を利用して、データ再生に必要なＲＦ信号、サーボ制御に必要なギャップエラー（ＧＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号などを生成する。
【００３６】
制御部３は、光検出部６０、７０または信号生成部２で生成された信号を受信して制御信号または駆動信号を生成する役割をする。例えば、制御部３はGE信号を処理してレンズ部４０と記録媒体５０との間の距離を制御するのに必要な駆動信号をギャップサーボ駆動部４に出力する。あるいは、制御部３はＴＥ信号を処理してトラッキング制御のための駆動信号をトラッキングサーボ駆動部５に出力する。
【００３７】
ギャップサーボ駆動部４は、光ピックアップ１内に収容されたアクチュエーター（図示せず）を駆動させることで光ピックアップ１、または前記光ピックアップのレンズ部４０を上下に移動させる役割をする。よって、レンズ部４０と記録媒体との間の距離は一定な値で維持することができる。ギャップサーボ駆動部４はフォーカスサーボ（ｆｏｃｕｓ  ｓｅｒｖｏ）の役割を遂行することもできる。例えば、光ピックアップ１または光ピックアップのレンズ部４０は、制御部３からのフォーカス制御信号に基づいて記録媒体５０の回転運動及び上下運動に従うように設計されることができる。
【００３８】
トラッキングサーボ駆動部５は、光線の位置を修正するために、光ピックアップ１内に収容されたトラッキングアクチュエーター（図示せず）を作動させて光ピックアップ１または前記光ピックアップのレンズ部４０を半径方向に移動させる役割をする。よって、光ピックアップ１または光ピックアップのレンズ部４０は記録媒体５０に設けられた所定のトラックを追従することができる。よって、トラッキングサーボ駆動部５は、トラック運動命令（track movement command）に応答して光ピックアップ１または光ピックアップのレンズ部４０を半径方向に移動させることができる。
【００３９】
スレッドサーボ駆動部６は、光ピックアップ１を移動させるために設けられたスレッド（ｓｌｅｄ）モーター（図示せず）の作動によってトラック運動命令に応答して光ピックアップ１を半径方向に移動させることができる。
【００４０】
前述した記録再生装置は個人用コンピューター（ＰＣ）のようなホストに連結されることができる。ホストは、インターフェースを通じて記録再生命令（recording/playback command）をマイクロコンピューター１００に送り、デコーダー７から再生されたデータ（played back data）を受信し、記録するデータをエンコーダー８に送る。マイクロコンピューター１００はホストの記録再生命令に基づいてデコーダー７、エンコーダー８及び制御部３を制御する。
【００４１】
ここで、インターフェースは従来のＡＴＡＰＩ（advanced technology attachment packet interface）１１０であることがある。ＡＴＡＰＩ１１０はＣＤまたはＤＶＤドライブのような光記録再生装置とホストとの間の標準インターフェースであり、光記録再生装置にデコーディングされたデータをホストに送るために提案されている。すなわち、ＡＴＡＰＩ１１０は、デコーディングされたデータをホストで処理可能なデータであるパケットプロトコルに変換して、そのプロトコルを送る機能を果たす。
【００４２】
以下、本実施例の記録再生装置に含まれた光ピックアップ１の作動順序について、光学系内部の光源１０で放出された光線の進行方向に基づいて、他の地域では信号流れを基礎にして以下で詳しく説明する。
【００４３】
光ピックアップ１の光源１０から放出された光線は、第１の分離合成部２０に入射して前記光線の一部が反射して前記光線の残り一部が前記第１の分離合成部２０を通過して第２の分離合成部３０に入射される。第２の分離合成部３０は、直線偏光された光線の垂直偏光成分のみを通過させて、水平偏光成分を反射する（またはその逆）。偏光変換面（polarization converting plane）（図示せず）は、第２の分離合成部３０を通過した光線の経路上に追加的に設けられることができる。偏光変換面は以下で詳しく説明する。
【００４４】
第２の分離合成部３０を通過した光線はレンズ部４０に入射する。ここで、光線は先ずレンズ部４０の対物レンズに入射して、ついで近接場レンズを通過しながらエバネッセント波（evanescent wave）を形成する。より具体的には、臨界角以上の角度で近接場レンズに入射した光線は、前記近接場レンズの表面と記録媒体５０との表面で全反射される。また、臨界角未満の角度で近接場レンズに入射した光線は記録媒体５０の記録層で反射する。近接場レンズを通過しながら形成されたエバネッセント波（evanescent wave）は記録媒体の記録層に到逹して記録再生過程を遂行する。
【００４５】
記録媒体５０から反射した光線は、レンズ部４０を通過して第２の分離合成部３０に再び入射する。前述したように、偏光変換面（図示せず）は第２の分離合成部３０に入射する光線の経路上に設けることができる。偏光変換面は、記録媒体５０に入射して前記記録媒体から反射した光線の偏光方向を変換する。例えば１/４波長板（ＱＷＰ:quarter wave plate）が偏光変換面として使われば、前記１/４波長板は記録媒体５０に入射される光線を左円偏光させて、前記記録媒体５０から反射する逆方向光線を右円偏光させる。結論的に、１/４波長板を通過した反射光線は、入射光線と互いに異なる偏光方向を有するように変換され、より詳細には、反射光線と入射光線が９０度の差を有する。よって、偏光された光線の水平成分だけが記録媒体５０に入射されるために第２の分離合成部３０を通過する場合、前記入射光線は、偏光された光線の垂直成分だけが前記第２の分離合成部３０に再び入射されるように前記記録媒体５０から反射する。よって、偏光の垂直成分が第２の分離合成部３０から反射して第２の光検出部７０に入射される。一方、本発明の近接場記録再生装置では、レンズ部４０の開口数（ＮＡ）が１より大きいので、光線はレンズ部４０を通じて照射されて反射する過程中に偏光方向の歪曲を経験する。詳細には、第２の分離合成部３０に入射される反射光線の一部は偏光方向の歪曲によって偏光の水平成分を有して、前記第２の分離合成部３０を通過する。第２の分離合成部３０を通過した反射光線は、第１の分離合成部２０に入射される。第１の分離合成部２０は、入射された光線の一部を通過させて残りの部分を反射させる。第１の分離合成部２０から反射した光線は第１の光検出部６０に入射される。
【００４６】
第１の光検出部６０及び第２の光検出部７０は、入射された光量に対応する電気信号を出力する。信号生成部２は、光検出部６０、７０から出力された電気信号を利用してＲＦ信号、ＧＥ信号、ＴＥ信号などを生成する。例えば、第１及び第２の光検出部６０、７０が２個の光検出素子をそれぞれ含む場合、第１の光検出部６０の２個の光検出素子は照射された光量に対応する電気信号Ａ及びＢを出力する。同じく、第２の光検出部７０を構成する２個の光検出素子は照射された光量に対応する電気信号Ｃ及びＤを出力する。第１の光検出部６０から出力された信号Ａ及びＢに基づいて、信号発生部２はレンズ部と記録媒体との間の距離を制御するためのＧＥ信号を生成することができる。詳細には、ＧＥ信号は、第１の光検出部６０の光検出素子から出力されたすべての信号Ａ及びＢを加えることで生成される。ＧＥ信号はレンズ部４０と記録媒体５０との間の距離に比例するので、前記ＧＥ信号を利用して距離を制御することができる。また、信号生成部２は第２の光検出部７０から生成された信号を利用してＲＦ信号、トラッキングエラー信号などを生成することができる。このような方式で正確なデータの記録または再生が可能になる。
【００４７】
-第２実施例-
本発明の第２実施例による記録再生装置に含まれる光ピックアップは、図８に示すように構成されることができる。詳細には、前述した第１実施例に付け加えて本実施例は、フォーカス制御部３５を含むことができる。第１実施例の構成と同一構成は説明の便宜上後述しない。フォーカス制御部３５は、記録媒体５０に照射される光線の焦点を変化させる役割をする。前述したように、近接場を利用する記録再生装置において、レンズ部４０と記録媒体５０はエバネッセント波（evanescent wave）の利用のために互いに近接するように位置しなければならない。このためにフォーカス制御部３５を、レンズ部４０とは別個に設けることができ、これは前記レンズ部４０を軸方向に直接に移動させることが困難であるからである。
【００４８】
フォーカス制御部３５は、光軸上に設けられて少なくとも一つの移動可能なレンズを含む。フォーカス制御部３５は光線の進路を変更する役割をして前記光線の焦点を変更させる。
【００４９】
以下ではフォーカス制御部３５の一例を、図９を参照して説明する。
【００５０】
フォーカス制御部３５は光軸に沿って移動可能な単一レンズ形態を取ることができる。フォーカス制御部３５が図９に示すように、例えば第１の位置３５aから第２の位置３５bに移動することによって、記録媒体５０上の光線の照射位置は第１の記録層５１aから第２の記録層５１bに移動されることができる。詳細には、フォーカス制御部３５が第１の位置３５a（実線で表示）に配置される場合、対物レンズ４１を通過して記録媒体５０に照射される光線は、記録媒体５０の第１の記録層５１a上に集束される。一方、フォーカス制御部３５が第２の位置３５b（点線で表示）に配置される場合、記録媒体５０に照射される光線は記録媒体５０の第２の記録層５１b上に集束される。よって、対物レンズ４１を移動させなくてもフォーカス制御部３５の位置を制御することで記録媒体５０上に集束される光線の位置を変更させることができる。
【００５１】
フォーカス制御部の他の例について、図１０を参照して説明する。
【００５２】
フォーカス制御部１３５は２個のレンズを含むことができる。この場合、第１の制御レンズ１３６は位置が固定されており、第２の制御レンズ１３７は図１０に示すように移動可能である。詳細には、第２の制御レンズ１３７は第１の制御レンズ１３６を通過した光線の焦点fに配置されるか、または光軸に沿って焦点fの内外に移動可能になるように構成されることができる。第１の制御レンズ１３６を通過した光線は、第２の制御レンズ１３７の位置によって発散光、収斂光または平行光の形態を有する。よって、第１の制御レンズ１３６を通過した光線は第２の制御レンズ１３７の位置によって焦点fを向けて発散されるか、または収斂されることによってその経路が変化される。
【００５３】
移動可能な第２の制御レンズ１３７は第１の制御レンズ１３６に比べて薄い厚さを有することができるので、光線経路の精密な調節ができるようにする。フォーカス制御部１３５の制御レンズは凸型レンズと凹型レンズの組み合わせとすることができ、レンズ部４０を通じて照射される光線の焦点を変化させる役割をすることができ、そして、その構成は本発明の実施例に限定されないことに留意されたい。
【００５４】
結論的に、フォーカス制御部３５または１３５の使用を通じて、記録媒体５０に照射される光線の焦点はレンズ部４０の位置を変更させなくても変化されることができ、多数の記録層を具備した前記記録媒体５０は近接場でも利用されることができる。
【００５５】
近接場記録再生装置で利用される記録媒体は厚さが非常に薄くなって、薄膜型の記録媒体に対する要求が増加する。以下では本発明の記録再生装置及び他の記録再生装置に使われることができる記録媒体の何種類の例を詳細に説明する。
【００５６】
図１１は、本発明による記録再生装置に使われる記録媒体を示す拡大された部分断面図及び斜視図である。図１１に示すように、本発明の記録媒体５０は一つ以上の記録層５１a、５１b、５１c（以下、全体的に図面符号５１で表記）、前記記録層５１を外部と遮断する保護層５２、及びそれぞれの記録層を互いに離隔させるスペイス層５３a、５３b（以下、全体的に図面符号５３で表記）を含む。以下では、これらそれぞれの構成要素を詳しく説明する。
【００５７】
記録層５１は、記録媒体５０に照射された光線によってデータを記録されるようにするか、または記録されたデータを再生されるようにする層を示す。説明の便宜のために、本実施例では第１、第２及び第３の記録層５１a、５１b、５１cを含んだ記録媒体５０を例示的に説明する。記録層５１の数は本実施例に限定されないし、記録層５１が照射された光線の焦点深度内に位置する限り任意に決定されることができる。
【００５８】
記録媒体の表面に最も近接した第１の記録層５１aは外乱（disturbance）によるデータ損傷の危険を有する。よって、第１の記録層５１aは前記第１の記録層５１aを外部と隔離させるための保護層５２を具備することができる。
【００５９】
記録層５１を外部と隔離するのに利用される保護層５２は記録媒体５０の表面上に硬化性樹脂を塗布することで形成されることができる。また、潤滑層（図示せず）が保護層５２上に追加的に設けられることができるし、前記保護層５２はそれぞれの記録層５２上に形成されることができる。本実施例において、保護層５２は露出した最上端の第１の記録層５１aを外部と隔離させる役割を単純に遂行するので、記録媒体５０の表面上のみで形成される。
【００６０】
保護層５２の厚さは下の二つの基本要素を考慮して決定される。
【００６１】
第一に、保護層５２は前述したように記録層５１を保護するために必要な最小限の厚さを持たなければならない。望ましくは、保護層５２の厚さは最小限１０nm以上である。外部汚染物質に抵抗するために、保護層５２は１０nm以上の厚さを持たなければならない。近接場に使うのに好適な薄膜形状を有する記録媒体５０は剛性を実質的に持たないので、カートリッジ（cartridge）を利用して記録媒体５０を保護して、その形状を維持する必要がある。このために、本発明の実施例では保護層５２が記録媒体の最小剛性を維持するように硬化される。
【００６２】
第二に、保護層５２の厚さは記録媒体５０に近接するように配置されたレンズ部４０の許容可能な運動範囲を考慮して決定されることができる。前述したように、近接場記録再生装置はレンズ部４０と記録媒体５０が非常に近い距離を維持するように構成される。より詳しくは、レンズ部４０と記録媒体５０との間の距離は前記記録媒体５０に照射される光線波長（λ）の約１/４である。例えば、青色光線（おおよそ、４５０〜５００nmの波長）を利用する場合に、レンズ部と記録媒体との間の距離は約１００nmという非常に小さな値で維持されることができる。
【００６３】
光線の照射位置は記録媒体５０にデータを記録するか、またはデータを再生する過程で連続的に変化されなければならない。すなわち、トラックを探索するか、またはトラック間の移動のために、レンズ部４０を水平に移動させなければならない。レンズ部４０の水平移動が遠隔場記録再生装置では問題を引き起こさないが、レンズ部４０と記録媒体５０が非常に小さな間隔を維持する近接場記録再生装置では水平度を少しでも失う場合にはレンズ部４０と記録媒体５０との間の衝突で困難を経験する。
【００６４】
したがって、保護層５２の厚さはレンズ部４０の傾斜（ｔｉｌｔｉｎｇ）を許容する範囲を考慮して決まらなければならないし、望ましくは２５μmを超過しない。保護層５２が２５μmの厚さを有する場合に、記録媒体５０と衝突する危険なしに、レンズ部４０の傾斜を許容する範囲は実験結果を基礎にわずか０．０７゜である。この角度は可能な最大水平度を考慮して獲得されて、レンズ部４０は保護層５２の厚さが２５μmを超過したら記録媒体と不可避に衝突する。
【００６５】
このような理由によって、本発明の記録媒体では保護層５２の厚さが１０nm〜２５μmの範囲であることが望ましい。
【００６６】
一方、保護層５２を構成する材料の屈折率は、本発明の記録媒体５０に光線を照射するレンズ部の有効開口数（ＮＡeff）より大きく決定されることができる。これは図３と係わって前述した全反射を防止するためである。
【００６７】
記録媒体５０が多数の記録層５１を含む場合に、特に近接場に使うための薄膜型記録媒体５０の場合に、記録層５１は互いに非常に近接するように配置される。この場合に、照射された光線を利用してデータを記録するか、またはデータを再生する間にそれぞれの記録層５１がデータ処理を妨害する干渉を引き起こすリスクがある。よって、干渉の危険をとり除くためにスペーサ層５３a、５３bがそれぞれの記録層５１a、５１b、５１cの間に形成されることができる。詳細には、本実施例による３個の記録層５１を具備した記録媒体５０はそれぞれの記録層５１を互いに離隔させるための２個のスペーサ層５３を含むことができる。記録層５１の間のスペーサ層５３の数は前記記録層５１の数に比べて一つ少ない。
【００６８】
スペーサ層５３の厚さは下の三つの基本要素を考慮して決定される。
【００６９】
先ず、スペーサ層５３の厚さは記録層５１の間の干渉を誘発しない範囲内で決定されて、望ましくは１μm以上である。すなわち、１μm以上の厚さを有するスペーサ層５３は層間の相互作用を制限することができ、このような厚さの値は現在のＤＶＤの厚さに比べて小さい。
【００７０】
第二に、前述した保護層５２と同様に、スペーサ層５３の厚さは記録媒体５０に近接するように配置されたレンズ部４０の運動を許容する範囲を考慮して決定される。これは前述したようにレンズ部４０の傾斜を許容する範囲を基礎にする。よって、スペーサ層５３の厚さは最大２５μm以下であるものが望ましい。
【００７１】
第三に、望ましくは、スペーサ層５３の厚さが最大２５μmに制限されて、保護層５１とスペーサ層５３との厚さの合計が最大２５μmに制限される。これにより、記録媒体の光照射表面から一番遠い記録層と一番近い記録層との間の距離が球面収差の調節可能な範囲を越さない。
【００７２】
一方、互いに異なる焦点を有する第１ないし第３の記録層５１aないし５１cのうちの一つに光線を照射するため、レンズ部４０上に入射する光線の経路上に前述したフォーカス制御部３５（図８及び図９参照）のような光学素子を設ける必要がある。この場合において、記録媒体の光入射表面に一番近い第１の記録層５１aと、一番遠い第３の記録層５１cとの間の距離は、フォーカス制御部３５のような光学素子を利用して球面収差を補正できる範囲に属しなければならない。
【００７３】
詳細には、スペーサ層５３の厚さは２個の記録層５１があると仮定して最大値を有するように決定され、スペーサ層５３と保護層５２の全体厚さは、記録媒体５０の厚さが球面収差の補正ができるようにする範囲を超過しないように決定される。前述した印紙を考慮すると、本発明の記録媒体５０において、スペーサ層５３の厚さは１μum〜２５μmの範囲内であることが望ましい。
【００７４】
望ましくは、スペーサ層５３を構成する材料の屈折率は、本発明の記録媒体５０に光線を照射するレンズ部４０の有効開口数（ＮＡeff）より大きくなることができる。これは保護層５２と係わって前述したようにスペーサ層５３による全反射を防止するためである。
【００７５】
近接場を利用した記録媒体５０は、波長の限界を有して、これにより厚さが漸進的に減少する。よって、記録媒体５０に含まれた記録層５１の数を制限する必要がある。前述したように、本発明の記録媒体５０は保護層５２とスペーサ層５３との厚さの合計が２５μmを越さないように構成されて、前記スペーサ層５３の数は前記記録層５１より一つだけ少ない。このような構成によって、全体記録層５１の数と記録媒体５０の厚さが制限されることができる。
【００７６】
本発明の技術分野の当業者は本発明の思想または権利範囲内で多様な変形と改変ができるということは自明である。よって、本発明の権利は添付された請求項及びその同等物の範囲内で提供された本発明の変形及び改変を含む。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
前記記載から自明なところのように、本発明は下のような効果を有する。
【００７８】
第一に、本発明によると、近接場を利用した記録媒体にデータを記録するか再生するのに好適なレンズが容易に製造されることができる。
【００７９】
第二に、近接場記録再生装置に利用するのに好適な記録媒体を提供することができる。
【００８０】
第三に、記録媒体が保護層または多数の記録層を具備した場合に利用可能な記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】一般的な近接場光記録装置に含まれた光ピックアップの一部を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による記録再生装置の構造を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施例による記録再生装置に含まれた光ピックアップを示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施例による記録媒体と光ピックアップのレンズ部を示す概略的な断面図である。
【図５】（ａ）ないし（ｃ）は、本発明による記録再生装置に使われる多様な近接場レンズを示す断面図である。
【図６】近接場レンズの厚さ変化による球面収差の変化を示す相関関係図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、近接場レンズと、前記近接場レンズの球面収差を補償する対物レンズを含んだレンズ部をそれぞれ示す概略的な断面図である。
【図８】本発明の第２実施例による記録再生装置に含まれた光ピックアップを示すブロック図である。
【図９】光ピックアップに含まれたフォーカス調節部の一実施例と記録媒体を示す概略的な断面図である。
【図１０】光ピックアップに含まれたフォーカス調節部の他の実施例を示す概略的な側断面図である。
【図１１】記録媒体の拡大部分断面図及び斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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