KR20000024922A

KR20000024922A - 고밀도 기록매체의 재생장치

Info

Publication number: KR20000024922A
Application number: KR1019980041725A
Authority: KR
Inventors: 김수경; 박철
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2000-05-06
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: KR100324268B1

Abstract

본 발명은 근접장을 이용하여 기록매체에 기록된 정보를 독출하는 고밀도 기록매체의 재생장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고밀도 기록매체의 재생장치는 정보가 기록된 기록매체와, 기록매체의 표면으로부터 미소간격으로 근접하여 자신에게 입사되는 광을 광전변환하는 헤드와, 기록매체의 정보 기록면에 임계각 이상으로 광을 조사하는 광원과, 헤드를 따라 광원을 추종시키는 광원구동수단과, 기록매체를 회전시키기 위한 원격회전구동수단과, 기록매체 상에서 헤드를 미소변위로 이동시키기 위한 미소변위제어수단과, 기록매체 상에서 헤드를 큰 변위로 이동시키기 위한 원격슬레드변위구동수단과, 헤드에 의해 기록매체로부터 검출된 데이터를 신호처리하여 재생하는 재생처리수단을 구비한다.

본 발명에 의하면, 디스크의 정보 기록면에 임계각 이상으로 광을 조사하는 광원이 헤드를 추종하도록 하고, 헤드가 미소변위로 이동되도록 함과 아울러 헤드가 비교적 큰 변위로 이동하여 디스크의 정보 기록면을 랜덤 억세스하도록 제어하고, 헤드로부터 검출된 데이터를 신호처리하여 재생함으로써 고밀도 기록매체의 재생에 적합하게 된다.

Description

고밀도 기록매체의 재생장치(Reproductive Apparatus OF High Density Recording Medium)

본 발명은 기록매체 및 그 재생방법에 관한 것으로, 특히 근접장을 이용하여 기록매체에 기록된 정보를 독출하는 고밀도 기록매체의 재생장치에 관한 것이다.

기록매체는 상변화형 광기록매체로서 CD에 비하여 기록용량이 120mm 직경의 디스크에 최대 4.7GB 까지 데이터가 기록되는 DVD-RAM이 개발되어 보급되고 있으며, 광자기기록매체로서 자계변조 기록방식을 채택하여 6.1 GB 수준의 기록용량을 가지는 ASMO(Advanced Storage Magneto Optical)가 개발되고 있다. 이와 같은 기록매체는 동영상과 같은 대용량의 정보에 대응하여 고밀도화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 기존의 광기록방식 또는 광자기 기록방식에서 야기되는 광학적· 물리적 한계에 직면하여 기록용량이 만족할 만한 수준에 이르지 못하고 있다. 예컨대, 현재 실용화된 단면 2.6GB의 DVD-RAM은 고화질 텔레비젼(HD TV)에 대응하는 해상도의 화상을 2시간 이상 수용할 수 없다. 또한, 광기록/재생방식의 기록매체를 기록/재생하기 위한 디스크 구동장치는 고배속으로 갈수록 진동 및 소음 등이 심하게 되기 때문에 서보제어가 어렵게 되어 어느 한계 이상으로 고속화될 수 없는 문제점이 있다.

광기록매체 또는 광자기기록매체는 비트(또는 기록마크) 사이즈가 박형화되어야 하고 트랙폭이 협소하게 되어야지만 고밀도 기록용량을 가질 수 있게 된다. 그러나 기록매체의 기록막에 비트를 형성하기위해 기록매체 상에 집광되는 광스폿이 소위 "회절 한계치"보다 작아질 수는 없기 때문에 기록밀도를 향상시키는 데는 한계가 있다. 즉, 광스폿의 크기는 광원의 파장 λ 및 대물렌즈의 개구수 NA에 의존하여 λ/NA에 비례하는 회절 한계치보다 작게되는 것이 제한된다. 회절한계보다 광스폿의 크기를 작게 하기 위해서는 파장 λ를 짧게 하거나 개구수 NA를 크게하여야 한다. 최근에는 파장이 450nm인 블루레이저가 개발되어 상용화를 앞두고 있지만 근본적으로 광의 파장 이내로 광스폿이 작아질 수 없으므로 고밀도의 정보수용에는 한계가 존재한다.

정보의 대용량화 추세에 비추어 볼 때 현재의 광기록/재생방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 광기록/재생방식이 요구되고 있다. 이를 위하여, 기록용량을 획기적으로 향상시킬 수 있으리라 예견되고 있는 근접장(Near Field)을 이용한 근접장 광기록/재생(Near Field Recording/Reproduction : 이하 "NFR"이라 함)에 대한 관심이 집중되고 있다.

근접장은 전반사에 의해 발생되는 에버니션트광(Evanescent light)을 이용하게 된다. 즉, 광이 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 임계각보다 큰 입사각으로 입사되면 입사된 광은 전반사하게 되고, 이 전반사에 의해 굴절률이 작은 매질의 표면으로부터 λ/2 이내에서 에버니션트광(Evanescent light)이 발생하게 된다. 이와 같은 근접장을 이용하여, 시료의 표면을 나노스케일(Nano scale)의 정밀도로 재현할 수 있는 근접장 주사 광학 현미경(Near Field Scanning Optical Microscope : 이하 "NFSOM"이라 함)을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 시료로서 프리즘(2) 표면을 확대표시하기 위한 NFSOM이 도시되어 있다. NFSOM은 광을 발생하는 광원(도시하지 않음)과, 전반사에 의해 발생되는 에버니션트광을 수광하는 광섬유탐침(8)과, 광섬유탐침(8)에 접속된 광검출기(10)와, 광섬유탐침(8)을 구동제어하는 제어부(14)와, 광검출기(10) 및 제어부(14)에 공통으로 접속된 디스플레이부(12)로 구성된다. 프리즘(2)에는 나노스케일(Nano scale)의 미소돌기들(4)이 표면에 형성되어 있다. 광섬유탐침(8)은 끝단이 미소하게 되도록 원추형팁(8a)이 형성된다. 이 광섬유탐침(8)은 제어부(14)에 의해 구동되는 액츄에이터(9)에 취부된다. 광검출기(10)는 자신에게 수광되는 광을 전기적인 신호로 변환하는 역할을 하게 되며, 일반적으로 포토 다이오드(Photo Diode)를 포함하게 된다.

광원으로부터 발생된 광이 공기중으로 임계각보다 큰 각으로 조사되어 프리즘(2)에 입사되면 미소돌기들(4)이 형성된 반사면(매질의 경계면)에서 입사광이 전반사된다. 이 때, 반사면으로부터 λ/2 이내에서 에버니션트광이 발생하게 된다. 이 반사면에는 에버니션트광이 미소돌기들(4)에 의해 산란되어 에버니션트파(evanescent wave)가 형성된다. 광섬유탐침(8)은 엑츄에이터(9)에 의해 미소돌기들(4)이 형성된 프리즘 표면으로부터 미소한 간격을 두고 주행하면서 에버니션트광을 수광하게 된다. 광검출기(10)는 광섬유탐침(8)을 경유하여 자신에게 입사되는 광을 전기적인 신호로 변환하여 도시하지 않은 신호재생부로 공급하게 된다. 신호재생부에 의해 재생된 신호는 디스플레이부(12)에 의해 표시된다. 여기서, 팁(8a)의 끝단은 100nm 이하로 가공되어야 하며 에버니션트광의 세기(Intensity)는 프리즘(2) 표면으로부터 멀수록 지수적으로 감소하게 되므로 팁(8a)의 끝단과 프리즘(2) 표면의 높이는 50∼100nm를 유지하여야만 한다. 한편, 근접장을 이용하여 시료의 표면을 정밀하게 가공할 수도 있다. 이 경우, 광섬유탐침(8)은 레이저광원과 접속되어 시료에 미소광스폿의 레이저광을 조사함으로써 높은 광에너지에 의해 시료의 표면이정밀 가공될 수 있게 된다.

NFSOM에 있어서, 시료의 표면을 재생하는 것은 기록매체의 정보재생에 대비될 수 있고, 시료의 표면을 정밀가공하는 것은 기록매체의 정보기록에 대비될 수 있다. 근접장을 이용한 광기록/재생은 광의 파장보다 작은 크기의 광출력부와 광인지부로 구성되어, 광출력부 또는 광인지부를 기록매체로부터 광의 파장 이내의 거리로 근접시킴으로써 광의 파장보다 작은 광스폿으로 정보를 읽거나 쓸 수 있게 된다. 이를 종래의 광기록/재생방식과 대비하여 설명하기로 한다. 도 2를 참조하면, 종래에는 대물렌즈(22)에 의해 집광된 레이저광이 기록매체용 기판(24)의 기록층에 맺히게 되면 회절 한계치에 의해 파장(λ)보다 작은 광스폿이 맺힐 수 없으므로 미소 사이즈의 비트(20)를 형성하여 정보를 기록하거나 미소 사이즈의 비트(20)를 정확히 검출하여 정보를 재생할 수 없다. 반면, 팁의 끝단이 광의 파장보다 작은 크기로 제작되는 헤드소자(26)를 이용하면 파장(λ)보다 훨씬 작은 미소 사이즈의 비트(20)를 형성하거나 미소 사이즈의 비트(20)를 정확히 검출할 수 있게 된다. 또한, 근접장을 이용하면 비트 사이즈가 수백 Å의 나노스케일로 줄어들기 때문에 트랙피치(track pitch) 역시 나노스케일로 줄어들게 되어 고밀도의 대용량 정보를 수용할 수 있게 된다.

근접장을 이용한 광기록/재생방식에 있어서, 기록매체와 헤드소자(26)간의 간격은 수십 내지 수백 nm 정도로 유지되어야하고 정밀한 트랙킹 제어가 되어야 한다. 이를 위하여, 근접장을 이용한 광기록/재생방식은 초미세 광헤드의 개발, 나노스케일 단위로 서보 제어될 수 있는 서보제어기술 및 근접장에 적합한 광기록/재생 시스템 개발이 선행되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 고밀도 기록매체의 재생에 적합하도록 한 헤드를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기록매체와 헤드의 간격이 미소하게 제어되도록 한 헤드높이 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고밀도 기록매체의 구동에 적합하도록 한 디스크 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고밀도 기록매체의 재생에 적합하도록 한 재생장치를 제공하는데 있다.

도 1은 근접장 주사 광학 현미경을 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 종래의 광기록/재생방식과 근접장을 이용한 광기록/재생방식을 비교하여 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 광기록매체의 재생장치를 나타내는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 카트리지의 횡단면도 및 종단면도.

도 5는 도 3에 도시된 카트리지가 디스크 구동장치에 장착된 상태를 나타내는 횡단면도 및 종단면도.

도 6은 도 3에 도시된 헤드, 슬라이더 및 하중빔의 평면도(A) 및 (A)에서 선 "A-A'"을 따라 절취하여 나타내는 종단면도(B).

도 7은 도 3에 도시된 헤드의 부상을 나타내는 도면.

도 8은 도 3에 도시된 헤드의 제1 실시예를 나타내는 도면.

도 9는 도 3에 도시된 헤드의 제2 실시예를 나타내는 도면으로서, 헤드의 평면도(A) 및 (A)에서 선"B-B'"과 선"C-C'"을 따라 절취하여 나타내는 종단면도(B).

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 프리즘 4 : 미소돌기

8 : 광섬유탐침 8a,62 : 원추형팁

9 : 액츄에이터 10 : 광검출기

12 : 디스플레이부 14 : 제어부

20 : 미소비트 22 : 대물렌즈

24 : 기록매체용 기판 26 : 헤드소자

30 : 카트리지 31,61 : 헤드

32 : 슬라이더 33 : 하중빔

34 : VCM 모터의 하중빔 구동용 가동부 35 : 스핀들모터의 회전자부

36 : 영구자석 턴테이블 37 : 탄성 굴곡부

40 : 회전축 41 : 클램퍼

42 : 베어링 50 : 카트리지 하우징

52 : 입/출력터미널 64,84 : 십자형지지대

66,86 : 횡축프레임 68,88 : 횡축암

70,90 : 횡축날개 72,92 : 종축프레임

74,94 : 종축날개 76,96 : 종축암

89 : 지지층 99 : 반도체기판

102 : CPU 104 : VCM 제어부

106 : MEMS 제어부 108 : VCM 모터의 고정자부

110 : 스핀들모터 제어부 112 : 레이저 다이오드

114 : 레이저 제어부 116 : 증폭부

118 : 신호 처리부 120 : 재생신호 출력부

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 헤드는 입사광을 전기적인 신호로 변환하기 위한 팁과, 팁을 지지하는 지지수단과, 서로 직교하는 2축 방향으로 지지수단을 미소 변위폭으로 이동시키기 위한 미소변위수단을 구비한다.

본 발명의 헤드높이 제어장치는 자신에게 입사되는 광을 광전변환하는 헤드와, 헤드가 탑재된 탑재수단과, 탑재수단에 소정 하중을 인가함과 아울러 상기 탑재수단을 탄성지지하는 하중인가수단을 구비한다.

본 발명의 디스크 장치는 정보가 기록된 기록매체와, 기록매체를 회전시키기 위한 회전구동수단과, 자신에게 입사되는 광을 광전변환하는 헤드와, 헤드를 구동시키기 위한 헤드구동수단과, 기록매체가 수납됨과 아울러 회전구동수단, 헤드 및 헤드구동수단이 설치되는 카트리지하우징을 구비한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 정보가 기록된 디스크(1)가 회전 가능하게 수납되고 디스크(1)로부터 에버니션트광을 수광하여 광전변환하기 위한 헤드(31)가 설치되는 카트리지(30)와, 카트리지(30)가 로드되어 디스크(1)에 기록된 정보를 재생하기 위한 디스크 구동장치(Disc Driver)를 구비하는 본 발명에 따른 고밀도 기록매체의 재생장치가 도시되어 있다.

디스크 구동장치는 카트리지(30)에 인접되어 설치되는 VCM 모터의 고정자부(108)와, VCM 모터의 고정부(108)에 접속된 VCM 제어부(104)와, 카트리지(30)에 전기적으로 접속되는 멤스(Micro Electro Mechanical System : 이하 "MEMS"라 함) 제어부(106)와, 카트리지(30) 아래에 설치되는 레이저 다이오드(112)와, 레이저 다이오드(112)에 접속된 레이저 제어부(114)와, 카트리지(30)에 전기적으로 접속되는 증폭부(116)와, 증폭부(116)에 접속된 신호처리부(118)와, 신호처리부(118)에 접속된 재생신호 출력부(120)와, 카트리지(30) 아래에 설치되는 스핀들모터의 고정자부(도시하지 않음)와, 스핀들모터의 고정자부에 접속되는 스핀들모터 제어부(110)와, VCM 제어부(104), MEMS 제어부(106), 스핀들모터 제어부(110), 레이저 제어부(114) 및 신호처리부(118)에 공통으로 접속되는 중앙처리장치(Central Processing Unit : 이하 "CPU"라 함)(102)로 이루어진다. 디스크 구동장치에 있어서, 레이저 다이오드(112)는 레이저 제어부(114)로부터 공급되는 전류에 따라 단속되어 디스크의 정보 기록면에 대하여 임계각 이상으로 광을 조사하게 된다. 레이저 다이오드(112)로부터 조사된 광은 디스크(1)의 정보 기록면에서 전반사된다. 이 때, 헤드(31) 아래의 디스크(1) 표면에서는 전반사에 의해 에버니션트광이 발생하게 된다. 이 레이저 다이오드(112)는 후술되는 VCM 모터의 광원 구동용 가동부에의해 헤드(31)를 추종하며 디스크(1) 상에서 선회운동하게 된다. 레이저 제어부(114)는 CPU(102)의 제어에 의해 레이저 다이오드(112)를 단속한다. 증폭부(118)는 헤드(31)로부터 공급되는 전류신호를 전압으로 변환하고 신호처리부(118)에 적합하도록 소정 이득 값으로 증폭하게 된다. 신호처리부(118)는 CPU(102)의 제어에 의해 증폭부(116)로부터 공급되는 신호를 디코딩하여 재생신호 출력부(120)에 공급하게 된다. 신호처리부(118)의 출력신호는 재생신호 출력부(120)에 의해 아날로그 형태의 신호로 변환되어 출력된다. 아울러, 디스크 구동장치에는 도 5에서 알 수 있는 바 VCM 모터의 고정부(122)에 대향하게 설치되는 VCM 모터의 레이저 구동용 가동부(122)가 설치되어 있다. VCM 모터의 레이저 구동용 가동부(122)의 상세한 설명은 후술하기로 한다.

카트리지(30)는 도 4 및 도 5에서 나타내는 바와 같이, 하판이 투명한 광투과성 재료로 이루어진 카트리지 하우징(50)과, 헤드(31)가 탑재된 슬라이더(32)와, 슬라이더(32)를 탄성지지하는 하중빔(33)과, 하중빔(33)을 선회운동시키기 위한 VCM 모터의 하중빔 구동용 가동부(34)와, 디스크(1)를 회전시키기 위한 스핀들모터의 회전자부(35)와, MEMS 제어부(106)로부터 공급되는 서보신호를 헤드(31)에 공급함과 아울러 헤드(31)로부터 검출되는 데이터를 증폭부(116)에 공급하기 위한 입/출력터미널(52)을 구비한다. 카트리지 하우징(50)은 레이저 다이오드(112)로부터 발생된 광이 디스크(1) 쪽으로 투과되도록 착색이 안된 투명한 광투과성 재료(glass, polycarbonate, PMMC 등)로 이루어진 하판과, VCM 모터의 하중빔 구동용 가동부(34)가 디스크 구동장치측의 고정부(108)에 대향되도록 경사지게 절결된 측벽이 형성된다.

카트리지(30)가 외부로부터 디스크 구동장치(Disc Driver)내로 로드되어 스핀들모터의 고정자부(124)에 장착되면 VCM 모터의 하중빔 구동용 가동부(34)는 카트리지 하우징(50)에서 절결된 측벽을 사이에 두고 VCM 모터의 고정부(104)에 대향하게 되고, 스핀들모터의 회전자부(35)는 카트리지 하우징(50)의 하판을 사이에 두고 스핀들모터의 고정자부(124)에 대향하게 된다. 그리고 카트리지(30)가 디스크 구동장치 내로 로드되면 레이저 다이오드(112)는 디스크(1)와 카트리지 하우징(50)의 하판을 사이에 두고 헤드(31)에 대향하게 된다. 한편, 디스크 구동장치는 카트리지(30) 내에 디스크뿐만 아니라 스핀들모터의 회전자부(35), VCM 모터의 가동부(34) 등이 설치되어 종래의 광기록/재생방식의 디스크 구동장치와 대비할 때 구성이 간소해지므로 박형화될 수 있게 된다.

헤드(31)는 슬라이더(31)에 탑재됨과 아울러 MEMS 제어부(106)에 전기적으로 접속된다. 이 헤드(31)는 전반사에 의해 디스크(1) 표면으로부터 λ/2 이내에서 발생되는 에버니션트광을 전기적인 신호로 변환시키는 역할을 하게 된다. 헤드(31)로부터 광전 변환된 신호는 입/출력터미널(52)을 경유하여 증폭부(116)에 공급된다. 이 헤드(31)의 상세한 구성은 후술하기로 한다.

슬라이더(32) 및 하중빔(33)은 디스크 회전시 헤드(31)가 디스크(1) 표면으로부터 미소 높이를 유지하여 디스크(1)의 정보 기록면을 억세스할 수 있도록 헤드(31)의 부상높이를 λ/2 이내로 제어하는 역할을 하게 된다. 슬라이더(32)와 하중빔(33) 사이에는 도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 하중빔(33)의 하중을 슬라이더(32)에 전달함과 아울러 디스크 회전시 슬라이더(32)의 유동을 흡수하는 탄성굴곡부(37)가 설치된다. 헤드(31)는 슬라이더(32)의 상면에서 디스크(1) 쪽으로 경사지게 탑재된다. 슬라이더(32) 및 하중빔(33)에 의한 헤드(31)의 높이제어(즉, 포커싱 제어)를 상세히 설명하면 다음과 같다. 디스크(1)가 회전하기 시작하면 디스크(1) 표면에는 유속이 발생하게 된다. 이 유속에 의해 발생되는 공기유동은 슬라이더(32)의 부상력으로 나타나게 된다. 이 공기유동에 의해 슬라이더(32)는 하중빔(33)으로부터 인가되는 인가하중과 자체의 하중을 이겨내는 순간 디스크(1) 표면으로부터 부상하게 된다. 디스크(1)가 일정한 속도로 회전하게 되면 공기유동양이 일정하게 되므로 일정한 부상높이를 유지하게 된다. 이 때, 슬라이더(32)의 부상높이는 헤드(31)의 부상높이 h가 대략 수십 내지 수백 nm가 되도록 인가하중이 설정된다.

VCM 모터의 하중빔 구동용 가동부(34)는 카트리지 하우징(50)에서 경사지게 절결된 측벽 쪽에 설치되고 자속(magnetic flux)을 발생하는 영구자석(magnet) 및 영구자석에 접합되는 요크(Yoke)로 이루어진다. 이 VCM 모터의 가동부(32)에는 회전축을 가지고 하중빔(33)이 선회가능하게 설치된다. VCM 모터의 고정부(108)는 하중빔 구동용 가동부(34)에 대향되도록 디스크 구동장치에 설치되며 도시하지 않은 코아(core)와, 코아에 권선되어지고 VCM 제어부(104)에 전기적으로 접속되는 코일(coil)로 이루어진다. 종래의 광기록/재생방식에서 슬레드 서보는 광픽업이 트랙을 점프하며 디스크를 랜덤억세스 하도록 모터의 구동력에 의해 광픽업을 디스크의 반경방향으로 이송시키게 된다. VCM 모터는 종래의 광기록/재생방식에서 슬레드 모터와 동일한 역할을 하게 된다. 이러한 VCM 모터는 하중빔 구동용 가동부(34)와 고정부(108)가 분리되어 VCM 제어부(104)에 의해 원격제어되어 하중빔(33)을 선회운동시키게 된다. 다시 말하여, 고정부(108)의 코일에 VCM 제어부(104)에 의해 전류가 공급되면 하중빔 구동용 가동부(34)의 영구자석과 코일 사이의 자기회로가 형성되어 전류의 방향에 따라 하중빔(33)을 선회운동시키게 된다. 하중빔(33)에 장착된 슬라이더(32) 및 헤드(31)는 코일에 인가되는 전류방향에 따라 회전축을 중심으로 회전되는 영구자석 및 요크에 연동되어 디스크의 내주측 또는 외주측으로 이송된다.

스핀들모터의 회전자부(35)는 카트리지 하우징(50)의 상/하판에서 수직으로 대향되게 압입되는 베어링(42)과, 디스크(1)의 중심홀을 관통하여 베어링(42)에 회전가능하게 끼워지는 회전축(40)과, 디스크(1)를 아래에서 지지하고 자속을 발생하는 영구자석 턴테이블(36) 및 디스크(1)를 영구자석 턴테이블(36)에 밀착·고정시키기 위한 클램퍼(41)로 이루어진다. 디스크(1)는 회전축(40)에 자신의 중심홀이 끼워져 영구자석 턴테이블(36)에 안착된다. 클램퍼(41)는 환형링 형태로 제작되어 디스크(1) 상면에서 회전축(40)에 끼워져 고정된다. 스핀들모터의 고정자부(124)는 회전자부(36)에 대향되도록 디스크 구동장치에 설치되며 도시하지 않은 코아와, 코아에 권선되어지고 스핀들모터 제어부(110)에 전기적으로 접속되는 코일(coil)로 이루어진다. 이와 같이 구성되는 스핀들모터는 회전자부(35)와 고정자부(124)가 분리되어 스핀들모터 제어부(110)에 의해 원격제어되어 스핀들모터 제어부(110)로부터 공급되는 전류에 따라 디스크(1)를 임의의 회전속도로 회전시키게 된다. 다시 말하여, 고정자부(124)의 코일에 스핀들모터 제어부(110)에 의해 전류가 공급되면 회전자부(35)의 영구자석과 코일로 이루어진 자기회로가 형성되어 전류의 방향에 따라 회전축(40), 클램퍼(41), 디스크(1) 및 영구자석 턴테이블(36)을 동시에 회전시키게 된다. 한편, 카트리지(30) 내에서 디스크(1)가 회전축(40)에 끼워지게 되고 디스크의 회전축 중심에서 영구자석 턴테이블(36)과 클램퍼(41)에 의해 클램핑되어 디스크(1)가 고속으로 회전하는 경우에도 스핀들 모터의 회전축 중심과 디스크(1)의 회전축 중심이 일치하게 되므로 진동을 최소화할 수 있게 되어 그만큼 고배속화 될 수 있게 된다. 아울러, 카트리지(30)는 완전히 밀봉되어 있으므로 외부로부터 유입되는 먼지나 미진 등을 차단하여 디스크(1)의 정보 기록면에 조사되는 광학에러를 최소화하게 된다. 다시 말해, 먼지나 미진 등의 이물질이 광경로 상에 위치하게 되면 디스크(1) 쪽으로 입사되는 입사광이 먼지 등의 이물질에 의해 흡수 또는 반사되어 수차가 발생하게 되어 재생하려는 목적트랙 및 목적비트에 정확하게 광을 조사할 수 없게 된다. 특히, 디스크(1)가 고밀도화되면 될 수록 트랙피치 및 비트 사이즈가 줄어들게 되므로 광경로 상의 먼지나 미진 등의 이물질에 대한 광학적 에러는 커지게 된다.

레이저 다이오드(112)는 VCM 모터의 광원 구동용 가동부(122)의 제어에 의해 헤드(31)를 추종하며 디스크(1)의 정보 기록면에 대하여 임계각 이상의 입사각으로 광을 조사하게 된다. 광원 구동용 가동부(122)는 자속을 발생하는 영구자석으로 이루어지며, 이 영구자석은 하중빔 구동용 가동부(34)에 설치된 영구자석과 동일하게 VCM 모터의 고정부(108)에 권선되어진 코일에 대향하게 된다. 이에 따라, VCM 모터의 고정부(108)에 권선되어진 코일에 전류가 흐르게 되면 하중빔 구동용 가동부(34)와 광원 구동용 가동부(122)는 동일한 방향으로 선회운동하게 된다.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 헤드(31)는 광전변환재료로 이루어지는 원추형팁(62)과, 원추형팁(62)이 취부되로 서로 직교하는 종축과 횡축으로 이루어지는 십자형지지대(64)와, 십자형지지대(64)의 횡축으로부터 수직방향으로 일정간격 단위로 형성되는 횡축날개들(70)과, 횡축날개들(70)이 유동 가능하게 삽입되는 횡축암들(68)과, 횡축암들(68)이 취부되는 횡축프레임(66)과, 십자형지지대(64)의 종축으로부터 수직방향으로 일정간격 단위로 형성되는 종축날개들(74)과, 종축날개들(74)이 유동 가능하게 삽입되는 종축암들(76)과, 종축암들(76)이 취부되는 종축프레임(72)을 구비한다. 원추형팁(62)은 에버니션트광을 수광하여 광전변환하는 역할을 하며 십자형지지대(64)에 의해 지지되고 입/출력터미널(52)을 경유하여 증폭부(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 원추형팁(62)은 포토 다이오드 재료로 이루어지며 초미세가공(Micro Machining)에 의해 끝단이 수백 nm 정도로 첨예하게 가공된다. 십자형지지대(64), 횡축날개들(70) 및 종축날개들(74)은 디스크에 대한 반경방향(X 방향) 또는 디스크에 대한 접선방향(Y 방향)으로 원추형팁(62)을 이동시키기 위한 가동부이다. 십자형지지대(64)는 원추형팁(62)을 지지하게 된다. 그리고 횡축암들(68), 횡축프레임(66), 종축암들(76) 및 종축프레임(72)은 가동부가 유동 가능하게 형합되는 고정부이다. 원추형팁(62)이 트랙(1a)의 중심으로 추종하도록 하기 위하여, 날개들(70,74)과 암들(68,66) 모두 또는 날개들(70,74)과 암들(68,66) 중 어느 일측은 압전재료(piezoelectric material)로 이루어진다. 여기서, 압전재료는 자신에게 전압이 가해지게 되면 변형이 발생되는 물질이다. 암들(68,66)이 압전재료로 이루어진 경우, 횡축암들(68)과 종축암들(76)은 MEMS 제어부(106)로부터 서보신호에 따른 전압이 각각 인가된다. 횡축암들(68)에 전압이 가해지게 되면, 전압의 극성에 따라 횡축암들(68)이 변형되어 횡축날개들(70)을 밀면서 원추형팁(62)과 십자형지지대(64)를 디스크(1)에 대한 반경방향(X 방향)으로 이동시키게 된다. 이 때, 원추형팁(62)의 최대 변위는 횡축암들(68)과 횡축날개들(70) 사이의 갭폭만큼에 해당하고 이 갭폭은 트랙(1a)의 폭과 동일하다. 종축암들(76)에 전압이 가해지게 되면, 전압의 극성의 따라 종축암들(76)이 변형되어 종축날개들(74)을 밀면서 원추형팁(62)과 십자형지지대(64)를 디스크(1)에 대한 접선방향(Y 방향)으로 전후진시키게 된다. 디스크(1)에 대한 접선방향(Y 방향)에서 원추형팁(62)의 최대 변위는 종축암들(76)과 종축날개들(74) 사이의 갭폭만큼에 해당된다. 따라서, MEMS 제어부(106)로부터 공급되는 서보신호에 따라 헤드(31)의 가동부가 디스크(1)에 대하여 반경방향 또는 접선방향으로 미소하게 이동되어 트랙(1a)의 중심을 추종할 수 있게 된다. 한편, 종래의 광기록/재생방식에서는 대물렌즈를 2축(트랙킹 방향과 포커싱 방향)방향으로 구동시키기 위한 액츄에이터에 직류 옵셋전압을 인가하여 트랙킹과 포커싱 제어를 하게 된다. 그러나 본 발명에서와 같이 트랙(1a)의 폭이 나노스케일인 디스크(1)에 대하여는 광기록/재생방식에서 사용되는 액츄에이터와 같이 자기회로에 의해 발생되는 로렌쯔힘(Lorentz Force)을 이용하여 원추형팁(62)을 트랙킹제어하게 되면 트랙폭이 광기록/재생방식에 비하여 매우 협소하기 때문에 몇 개의 트랙들(1a)을 점핑(jumping) 하는 등 정확한 트랙킹 제어가 불가능하게 된다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드를 나타내는 도면이다.

도 9의 (A) 및 (B)를 참조하면, 헤드(61)는 수광된 에버니션트광을 전기적인 신호로 변환하기 위한 원추형팁(82)과, 서로 직교하는 종축 및 횡축으로 이루어져 원추형팁(82)을 지지하기 위한 십자형지지대(84)와, 십자형지지대(84)의 횡축에 형성되는 횡축날개들(90)과, 횡축날개들(90)이 유동가능하게 삽입되는 횡축암들(88)과, 횡축암들(88)이 취부되는 횡축프레임(86)과, 십자형지지대(84)의 종축에 형성되는 종축날개들(94)과, 종축날개들(94)이 유동 가능하게 삽입되는 종축암들(96)과, 종축암들(96)이 취부되는 종축프레임(92)을 구비한다. 원추형팁(82)은 도 8에 도시된 것과 실질적으로 동일하다. 가동부는 십자형지지대(84), 횡축날개들(90) 및 종축날개들(94)로 구성되어 헤드(61)를 디스크에 대하여 반경방향(X 방향) 또는 접선방향(Y 방향)으로 이동시키게 된다. 가동부에서 횡축/종축날개들(90,94)은 (B)에서 알 수 있는 바, 반도체기판(99) 상에 부유된 형태로 유동 가능하게 형성된다. 고정부는 횡축암들(88), 횡축프레임(86), 종축암들(96) 및 종축프레임(92)으로 구성된다. 고정부에서 횡축/종축암들(88,96)은 (B)에서 알 수 있는 바, 횡축/종축날개들(90,94)을 사이에 두고 반도체기판(99) 상에 형성된다. 제조방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 반도체기판(99)에 지지층(89)과, 횡축/종축암들(88,96) 및 횡축/종축날개들(90,94)의 재료층이 순차적으로 적층된 후, 횡축/종축암들(88,96)과 횡축/종축날개들(90,94)의 재료층에 마스크 패턴이 형성된다. 그리고 마스크 패턴이 형성된 반도체 기판(99)을 반응이온에칭(RIE)하게 되면 횡축/종축암들(88,96)과 횡축/종축날개들(90,94)이 반도체기판(99) 상에서 분리된다. 그리고 반도체기판(99) 상에서 횡축/종축날개들(90,94)이 부유되도록 에칭에 의해 횡축/종축날개들(90,94) 아래의 지지층(89) 일부를 제거하게 된다. 횡축/종축암들(88,96)과 횡축/종축날개들(90,94)에는 MEMS 제어부(106)에 의해 전계가 각각 가해지게 된다. 횡축암들(88)과 횡축날개들(90) 사이에 전계가 가해지는 경우, 횡축암들(88)과 횡축날개들(90) 사이에는 전위차에 의해 정전기가 발생하게 되고 횡축암들(88)과 횡축날개들(90)은 정전기에 의해 서로 흡인 또는 반발된다. 그러면 횡축날개들(90)이 유동하게 되어 원추형팁(82)은 디스크(1)에 대하여 반경방향(X 방향)으로 이동하게 된다. 종축암들(96)과 종축날개들(94) 사이에 전계가 가해지는 경우, 종축암들(96)과 종축날개들(94) 사이에는 전위차에 의해 정전기가 발생하게 되고 종축암들(96)과 종축날개들(94)은 정전기에 의해 서로 흡인 또는 반발된다. 그러면 종축날개들(94)이 유동하게 되어 원추형팁(82)은 디스크(1)에 대하여 접선방향(Y 방향)으로 이동하게 된다.

결과적으로, 본 발명에 따른 고밀도 기록매체용 재생장치는 마이크로 전자 머시닝(MEMS)을 이용하여 미소헤드소자를 제작하여 근접장 광학(Near Field)을 이용하여 고밀도 기록매체에 기록된 미소 정보셀(수백 Å 단위의 비트)을 검출하여 재생할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드는 반도체 공정에 의해 끝단이 수십∼수백 nm로 제작되고 광전재료로 이루어져 에버니션트광을 광전변환하는 원추형팁과, 미소 트랙폭에서 트랙킹 제어되도록 원추형팁을 미소 구동시키기 위한 압전소자 등과 같은 미소변위소자로 구성됨으로써 나노스케일의 비트 사이즈 및 트랙폭이 형성되는 고밀도 기록매체에 적합하게 된다. 본 발명에 따른 헤드높이 제어장치는 헤드가 탑재된 슬라이더부재와, 슬라이더부재에 소정 하중을 인가함과 아울러 슬라이더를 탄성지지하는 하중빔부재로 구성됨으로써 재생시 디스크 표면으로부터 헤드의 높이를 수백 nm 이하로 유지할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 디스크 장치는 디스크, 디스크를 회전시키기 위한 스핀들모터의 회전자부, 헤드를 구동하기 위한 VCM 모터의 가동부가 카트리지 내에 설치되어 디스크 회전시 디스크를 안정되게 클램핑함으로써 진동을 최소화하고 외부로부터 공급되는 미진이나 먼지 등을 차단하여 오염을 줄임으로써 고밀도 기록매체의 구동에 적합하게 된다. 본 발명에 따른 고밀도 기록매체의 재생장치는 디스크의 정보 기록면에 임계각 이상으로 광을 조사하는 광원이 헤드를 추종하도록 하고, 헤드가 미소변위로 이동되도록 함과 아울러 헤드가 비교적 큰 변위로 이동하여 디스크의 정보 기록면을 랜덤 억세스하도록 제어하고, 헤드로부터 검출된 데이터를 신호처리하여 재생함으로써 고밀도 기록매체의 재생에 적합하게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims

입사광을 전기적인 신호로 변환하기 위한 팁과,

상기 팁을 지지하는 지지수단과,

서로 직교하는 2축 방향으로 상기 지지수단을 미소 변위폭으로 이동시키기 위한 미소변위수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드.
제 1 항에 있어서,

상기 팁의 끝단은 수십 내지 수백 nm로 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드.
제 1 항에 있어서,

상기 팁은 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드.
제 1 항에 있어서,

상기 팁은 광전변환재료로 이루어진 것을 특징으로 헤드.
제 1 항에 있어서,

상기 지지수단은 상기 팁이 취부되는 종축지지대와,

상기 종축에 직교하여 상기 종축에서 대칭적으로 신장되는 횡축지지대를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드.
제 1 항에 있어서,

상기 미소변위수단은 압전재료로 이루어져 자신에게 전압이 가해지면 변형되어 상기 지지수단을 상기 서로 직교하는 2축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 헤드.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 미소변위수단은 상기 종축지지대에 소정 간격으로 형성되는 적어도 두 개 이상의 종축날개들과,

상기 종축날개들 사이에 삽입되어 상기 종축날개들을 구동시키기 위한 적어도 두 개 이상의 종축암들과,

상기 종축암들을 지지하기 위한 종축프레임과,

상기 횡축지지대에 소정 간격으로 형성되는 적어도 두 개 이상의 횡축날개들과,

상기 횡축날개들 사이에 삽입되어 상기 횡축날개들을 구동시키기 위한 적어도 두 개 이상의 횡축암들과,

상기 횡축암들을 지지하기 위한 횡축프레임을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드.
제 7 항에 있어서,

상기 종축암들과 상기 횡축암들은 압전재료로 이루어져 자신에게 전압이 가해지면 변형되어 각각 상기 종축날개들과 상기 횡축날개들을 미소변위폭으로 이동시키는 것을 특징으로 헤드.
제 1 항에 있어서,

상기 미소변위수단은 자신에게 전계가 가해지면 전위차에 의해 발생되는 정전기에 의해 상기 지지수단을 상기 서로 직교하는 2축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 헤드.
자신에게 입사되는 광을 광전변환하는 헤드와,

상기 헤드가 탑재된 탑재수단과,

상기 탑재수단에 소정 하중을 인가함과 아울러 상기 탑재수단을 탄성지지하는 하중인가수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드높이 제어장치.
제 10 항에 있어서,

상기 탑재수단과 상기 하중인가수단 사이에 설치되어 상기 탑재수단의 유동을 흡수하는 탄성굴곡부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드높이 제어장치.
제 10 항에 있어서,

상기 헤드는 상기 탑재수단의 상면에서 디스크 쪽으로 경사지게 탑재되는 것을 특징으로 하는 헤드높이 제어장치.
정보가 기록된 기록매체와,

상기 기록매체를 회전시키기 위한 회전구동수단과,

자신에게 입사되는 광을 광전변환하는 헤드와,

상기 헤드를 구동시키기 위한 헤드구동수단과,

상기 기록매체가 수납됨과 아울러 상기 회전구동수단, 상기 헤드 및 상기 헤드구동수단이 설치되는 카트리지하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 카트리지하우징에 설치되어 상기 헤드에 전기적으로 접속되어 상기 기록매체로부터 검출된 데이터를 외부로 전송함과 아울러 외부로부터 공급되는 제어신호를 상기 헤드에 전송하기 위한 입/출력단자를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 회전구동수단은 외부에 설치되는 제1 원격제어수단에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 회전구동수단은 상기 기록매체에 끼워지는 회전축과,

상기 회전축이 압입되고 상기 기록매체가 탑재되어 자속을 발생하는 영구자석수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

상기 제1 원격제어수단은 전류공급원과,

상기 전류공급원에 의해 전류가 공급되는 코일이 권선되어진 코아로 이루어지고,

상기 회전구동수단은 상기 코일의 공급되는 전류의 방향과 상기 영구자석으로부터 발생되는 자속의 방향에 따라 상기 기록매체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 헤드구동수단은 외부에 설치되는 제2 원격제어수단에 의해 구동되어 상기 헤드를 상기 기록매체 상에서 선회운동시키는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 카트리지하우징은 밀봉된 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 카트리지하우징은 저면이 광투과성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
제 13 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 카트리지하우징은 상기 헤드구동수단이 상기 제2 원격제어수단에 대향되도록 상기 헤드구동수단이 설치되는 측벽이 경사지게 절결된 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
정보가 기록된 기록매체와,

상기 기록매체의 표면으로부터 미소간격으로 근접하여 자신에게 입사되는 광을 광전변환하는 헤드와,

상기 기록매체의 정보 기록면에 임계각 이상으로 광을 조사하는 광원과,

상기 헤드를 따라 상기 광원을 추종시키는 광원구동수단과,

상기 기록매체를 회전시키기 위한 원격회전구동수단과,

상기 기록매체 상에서 상기 헤드를 미소변위로 이동시키기 위한 미소변위제어수단과,

상기 기록매체 상에서 상기 헤드를 큰 변위로 이동시키기 위한 원격슬레드변위구동수단과,

상기 헤드에 의해 상기 기록매체로부터 검출된 데이터를 신호처리하여 재생하는 재생처리수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록매체의 재생장치.
제 22 항에 있어서,

상기 원격회전구동수단은 상기 기록매체에 일체화된 회전자부와,

상기 회전자부로부터 분리되어 상기 회전자부를 회전시키는 고정자부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록매체의 재생장치.
제 22 항에 있어서,

상기 원격슬레드구동수단은 상기 기록매체 상에서 상기 헤드를 선회운동시키기 위한 가동부와,

상기 가동부로부터 분리되어 상기 가동부를 구동시키는 고정부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록매체의 재생장치.
제 22 항에 있어서,

상기 광원구동수단은 상기 원격슬레드구동수단에 연동되어 상기 광원을 선회운동시키는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록매체의 재생장치.