KR100324268B1 - Reproductive Apparatus OF High Density Recording Medium - Google Patents
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Abstract
본 발명은 근접장을 이용하여 기록매체에 기록된 정보를 독출하는 고밀도 기록매체의 재생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for reproducing a high density recording medium for reading information recorded on the recording medium using a near field.
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, 기록매체가 삽입되는 회전자부와, 회전자부로부터 분리되어 회전자부를 회전시키는 고정자부와, 기록매체 상에서 헤드를 미소변위로 이동시키기 위한 미소변위제어수단과, 기록매체 상에서 상기 헤드를 큰 변위로 이동시키기 위한 원격슬레드변위구동수단과, 헤드에 의해 기록매체로부터 검출된 데이터를 신호처리하여 재생하는 재생처리수단을 구비한다.An apparatus for reproducing a high density recording medium according to the present invention includes a recording medium on which information is recorded, a head for photoelectric conversion of light incident to itself at a small interval from the surface of the recording medium, and at or above a critical angle on the information recording surface of the recording medium. A light source for irradiating light, a light source driving means for following the light source along the head, a rotor portion into which the recording medium is inserted, a stator portion separating the rotor portion from the rotor portion, and a rotor portion rotating from the rotor portion; Microdisplacement control means for moving, remote sled displacement driving means for moving the head with a large displacement on the recording medium, and reproducing processing means for signal-processing and reproducing data detected by the head from the recording medium. .
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.According to the present invention, a light source for irradiating light onto the information recording surface of the disk at a critical angle or more follows the head, the head is moved at a small displacement, and the head is moved at a relatively large displacement to randomly access the information recording surface of the disk. And the data detected from the head are subjected to signal processing for reproduction of the high density recording medium.
Description
본 발명은 기록매체 및 그 재생방법에 관한 것으로, 특히 근접장을 이용하여 기록매체에 기록된 정보를 독출하는 고밀도 기록매체의 재생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a recording medium and a reproduction method thereof, and more particularly, to a reproducing apparatus for a high density recording medium for reading information recorded on the recording medium using a near field.
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.The recording medium is a phase-change type optical recording medium, and a DVD-RAM recording data of up to 4.7 GB is recorded on a 120mm-diameter disk, compared to a CD, and has been spread and adopted as a magneto-optical recording medium. Therefore, ASMO (Advanced Storage Magneto Optical) having a recording capacity of 6.1 GB is being developed. Such recording media have been actively researched for higher density in response to large amounts of information such as moving images, but the recording capacity is satisfactory in the face of optical and physical limitations caused by conventional optical recording or magneto-optical recording. Is not reaching. For example, a DVD-RAM having a single-sided 2.6 GB of commercial use currently cannot accommodate an image of a resolution corresponding to a high definition television (HD TV) for more than two hours. In addition, the disk drive device for recording / reproducing the recording medium of the optical recording / reproducing method has a problem that the servo control becomes difficult because the vibration and noise become more severe at higher speeds and thus the speed cannot be increased beyond a certain limit.
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.The optical recording medium or magneto-optical recording medium has a thin bit (or recording mark) size and a narrow track width, but can have a high density recording capacity. However, there is a limit in improving the recording density since the light spots focused on the recording medium to form bits in the recording film of the recording medium cannot be smaller than the so-called "diffraction limit". That is, the size of the light spot is limited to be smaller than the diffraction limit proportional to λ / NA depending on the wavelength λ of the light source and the numerical aperture NA of the objective lens. In order to make the size of the light spot smaller than the diffraction limit, the wavelength? Should be shortened or the numerical aperture NA should be increased. Recently, a blue laser with a wavelength of 450 nm has been developed for commercialization, but there is a limit to the high density information reception because the light spot cannot be small within the wavelength of light.
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.In light of the trend of mass storage of information, a new optical recording / reproducing method is required to overcome the limitations of the current optical recording / reproducing method. To this end, attention has been focused on Near Field Recording / Reproduction (hereinafter referred to as "NFR") using Near Field, which is expected to significantly improve recording capacity.
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.The near field uses the evanescent light generated by total reflection. That is, when light is incident on a medium having a large index of refraction from a medium having a larger refractive index than an angle of incidence, the incident light is totally reflected. ) Will occur. Using such a near field, a near field scanning optical microscope (hereinafter referred to as "NFSOM") capable of reproducing the surface of a sample at a nanoscale precision will be described in detail. .
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.Referring to Fig. 1, NFSOM is shown for magnifying the surface of the prism 2 as a sample. NFSOM includes a light source (not shown) for generating light, an optical fiber probe (8) for receiving the aberrant light generated by total reflection, a photodetector (10) connected to the optical fiber probe (8), and an optical fiber probe The control part 14 which controls drive (8), and the display part 12 connected in common with the photodetector 10 and the control part 14 are comprised. On the prism 2, nano-scale micro projections 4 are formed on the surface. The optical fiber probe 8 is formed with a conical tip 8a so that the end thereof becomes minute. The optical fiber probe 8 is mounted to the actuator 9 driven by the control unit 14. The photodetector 10 serves to convert light received by the photo detector into an electrical signal, and generally includes a photo diode.
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.When light generated from the light source is irradiated into the prism 2 at an angle greater than the critical angle in the air, the incident light is totally reflected on the reflective surface (the interface of the medium) on which the microprojections 4 are formed. At this time, averaging light is generated within (lambda) / 2 from a reflection surface. Everant light is scattered by the micro-projections 4 on this reflective surface to form an evanescent wave. The optical fiber probe 8 receives the attenuated light while traveling at a small interval from the prism surface on which the microprojections 4 are formed by the actuator 9. The photodetector 10 converts the light incident to itself via the optical fiber probe 8 into an electrical signal and supplies it to a signal reproducing unit (not shown). The signal reproduced by the signal reproducing unit is displayed by the display unit 12. Here, the tip of the tip 8a should be processed to 100 nm or less, and the intensity of the aberrant light decreases exponentially as it moves away from the prism 2 surface, so that the tip of the tip 8a and the surface of the prism 2 surface. The height of must be maintained between 50 and 100nm. In addition, the surface of a sample can also be processed precisely using a near field. In this case, the optical fiber probe 8 is connected to a laser light source to irradiate the sample with the laser light of the micro light spot so that the surface of the sample can be precisely processed by high light energy.
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.In NFSOM, reproducing the surface of the specimen can be prepared for information reproduction of the recording medium, and precise processing of the surface of the specimen can be prepared for the information recording of the recording medium. Optical recording / reproducing using a near field is composed of an optical output unit and a optical recognition unit having a size smaller than the wavelength of light, and the optical output unit or optical recognition unit is moved to a light spot smaller than the wavelength of light by bringing the optical output unit or optical recognition unit within a distance of the optical wavelength from the recording medium. You can read or write. This will be described in contrast with the conventional optical recording / reproducing method. Referring to FIG. 2, when the laser light focused by the objective lens 22 is formed on the recording layer of the recording medium substrate 24, light spots smaller than the wavelength? Cannot be formed due to the diffraction limit. The information cannot be reproduced by forming the bit 20 of size and recording the information or accurately detecting the bit 20 of the small size. On the other hand, when the head element 26 whose tip is made smaller in size than the wavelength of light is used, it is possible to form the bit 20 having a size smaller than the wavelength lambda or to accurately detect the bit size 20. It becomes possible. In addition, when the near field is used, the bit size is reduced to nanoscales of several hundred microseconds, so the track pitch is also reduced to nanoscale to accommodate high-density information.
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.In the optical recording / reproducing method using the near field, the distance between the recording medium and the head element 26 should be maintained on the order of tens to hundreds of nm and the precise tracking control should be maintained. To this end, the optical recording / reproducing method using the near field should be preceded by the development of the ultra-fine optical head, the servo control technology that can be servo-controlled in nanoscale units, and the development of the optical recording / reproducing system suitable for the near field.
따라서, 본 발명의 목적은 고밀도 기록매체의 재생에 적합하도록 한 헤드를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a head suitable for reproducing a high density recording medium.
본 발명의 다른 목적은 기록매체와 헤드의 간격이 미소하게 제어되도록 한 헤드높이 제어장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a head height control device in which the distance between the recording medium and the head is controlled minutely.
본 발명의 또 다른 목적은 고밀도 기록매체의 구동에 적합하도록 한 디스크 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a disk device adapted to drive a high density recording medium.
본 발명의 또 다른 목적은 고밀도 기록매체의 재생에 적합하도록 한 재생장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a reproducing apparatus which is suitable for reproducing a high density recording medium.
도 1은 근접장 주사 광학 현미경을 개략적으로 나타내는 도면.1 schematically shows a near field scanning optical microscope.
도 2는 종래의 광기록/재생방식과 근접장을 이용한 광기록/재생방식을 비교하여 나타내는 도면.2 is a view showing a comparison between a conventional optical recording / reproducing method and an optical recording / reproducing method using a near field.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 광기록매체의 재생장치를 나타내는 도면.Fig. 3 is a diagram showing a reproducing apparatus of the high density optical recording medium according to the embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 카트리지의 횡단면도 및 종단면도.4 is a cross-sectional view and a longitudinal sectional view of the cartridge shown in FIG. 3.
도 5는 도 3에 도시된 카트리지가 디스크 구동장치에 장착된 상태를 나타내는 횡단면도 및 종단면도.Fig. 5 is a cross sectional view and a longitudinal sectional view showing a state in which the cartridge shown in Fig. 3 is mounted in the disc drive device.
도 6은 도 3에 도시된 헤드, 슬라이더 및 하중빔의 평면도(A) 및 (A)에서 선"A-A'"을 따라 절취하여 나타내는 종단면도(B).FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view (B) taken along the line "A-A '" in plan views (A) and (A) of the head, slider and load beam shown in FIG. 3; FIG.
도 7은 도 3에 도시된 헤드의 부상을 나타내는 도면.FIG. 7 shows the injury of the head shown in FIG. 3. FIG.
도 8은 도 3에 도시된 헤드의 제1 실시예를 나타내는 도면.FIG. 8 shows a first embodiment of the head shown in FIG. 3; FIG.
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).FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the head shown in FIG. 3, shown cut along the lines "B-B '" and "C-C'" in plan views A and A of the head. Longitudinal section (B).
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
2 : 프리즘 4 : 미소돌기2: Prism 4: Smile
8 : 광섬유탐침 8a,62 : 원추형팁8: optical fiber probe 8a, 62: conical tip
9 : 액츄에이터 10 : 광검출기9: Actuator 10: Photodetector
12 : 디스플레이부 14 : 제어부12 display unit 14 control unit
20 : 미소비트 22 : 대물렌즈20: micro beat 22: objective lens
24 : 기록매체용 기판 26 : 헤드소자24: substrate for recording medium 26: head element
30 : 카트리지 31,61 : 헤드30: cartridge 31,61: head
32 : 슬라이더 33 : 하중빔32: slider 33: load beam
34 : VCM 모터의 하중빔 구동용 가동부 35 : 스핀들모터의 회전자부34: movable part for driving load beam of VCM motor 35: rotor part of spindle motor
36 : 영구자석 턴테이블 37 : 탄성 굴곡부36: permanent magnet turntable 37: elastic bent portion
40 : 회전축 41 : 클램퍼40: rotation axis 41: clamper
42 : 베어링 50 : 카트리지 하우징42: bearing 50: cartridge housing
52 : 입/출력터미널 64,84 : 십자형지지대52: I / O terminal 64,84: cross support
66,86 : 횡축프레임 68,88 : 횡축암66,86 horizontal frame 68,88 horizontal axis arm
70,90 : 횡축날개 72,92 : 종축프레임70,90: Horizontal wing 72,92: Vertical frame
74,94 : 종축날개 76,96 : 종축암74,94: Breeding wing 76,96: Breeding arm
89 : 지지층 99 : 반도체기판89: support layer 99: semiconductor substrate
102 : CPU 104 : VCM 제어부102: CPU 104: VCM control unit
106 : MEMS 제어부 108 : VCM 모터의 고정자부106: MEMS control unit 108: stator part of the VCM motor
110 : 스핀들모터 제어부 112 : 레이저 다이오드110: spindle motor control unit 112: laser diode
114 : 레이저 제어부 116 : 증폭부114: laser control unit 116: amplifying unit
118 : 신호 처리부 120 : 재생신호 출력부118: signal processing unit 120: playback signal output unit
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 헤드는 입사광을 전기적인 신호로 변환하기 위한 팁과, 팁이 취부되는 종축지지대와, 종축에 직교하여 종축에서 대칭적으로 신장되는 횡축지지대와, 종축지지대에 소정 간격으로 형성되는 적어도 두 개 이상의 종축날개들과, 종축날개들 사이에 삽입되어 종축날개들을 구동시키기위한 적어도 두 개 이상의 종축암들과, 종축암들을 지지하기 위한 종축프레임과, 횡축지지대에 소정간격으로 형성되는 적어도 두 개 이상의 횡축날개들과, 횡축날개들 사이에 삽입되어 횡축날개들을 구동시키기 위한 적어도 두 개 이상의 횡축암들과, 횡축암들을 지지하기 위한 횡축프레임을 구비한다.In order to achieve the above objects, the head of the present invention is a tip for converting the incident light into an electrical signal, a longitudinal support on which the tip is mounted, a transverse support extending symmetrically in the longitudinal axis perpendicular to the longitudinal axis, and the longitudinal support At least two longitudinal wings formed at predetermined intervals, at least two longitudinal arms inserted between the longitudinal wings to drive the longitudinal wings, a longitudinal frame for supporting the longitudinal arms, and a transverse support At least two horizontal axis wings formed at intervals, at least two horizontal axis arms inserted between the horizontal axis wings for driving the horizontal axis wings, and a horizontal axis frame for supporting the horizontal axis arms.
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 카트리지하우징과, 카트리지하우징의 외부에 설치되어 회전구동수단을 구동하기 위한 제1 원격제어수단과, 카트리지하우징의 외부에 설치되어 헤드구동수단을 구동시켜 헤드를 기록매체 상에서 선회운동시키는 제2 원격제어수단을 구비한다.The disk apparatus of the present invention includes a recording medium on which information is recorded, a rotation driving means for rotating the recording medium, a head for photoelectric conversion of light incident on it, a head driving means for driving the head, and a recording medium. A cartridge housing in which the rotary driving means, the head, and the head driving means are accommodated, the first remote control means installed at the outside of the cartridge housing to drive the rotary driving means, and the head driving means installed at the outside of the cartridge housing And a second remote control means for pivoting the head on the recording medium by driving the motor.
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, 기록매체가 삽입되는 회전자부와, 회전자부로부터 분리되어 회전자부를 회전시키는 고정자부와, 기록매체 상에서 헤드를 미소변위로 이동시키기 위한 미소변위제어수단과, 기록매체 상에서 상기 헤드를 큰 변위로 이동시키기 위한 원격슬레드변위구동수단과, 헤드에 의해 기록매체로부터 검출된 데이터를 신호처리하여 재생하는 재생처리수단을 구비한다.An apparatus for reproducing a high density recording medium according to the present invention includes a recording medium on which information is recorded, a head for photoelectric conversion of light incident to itself at a small interval from the surface of the recording medium, and at or above a critical angle on the information recording surface of the recording medium. A light source for irradiating light, a light source driving means for following the light source along the head, a rotor portion into which the recording medium is inserted, a stator portion separating the rotor portion from the rotor portion, and a rotor portion rotating from the rotor portion; Microdisplacement control means for moving, remote sled displacement driving means for moving the head with a large displacement on the recording medium, and reproducing processing means for signal-processing and reproducing data detected by the head from the recording medium. .
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 9.
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.Referring to FIG. 3, a cartridge 30 in which information-recorded disk 1 is rotatably received and a head 31 for receiving photoelectric conversion from the disk 1 and for photoelectric conversion is installed, and the cartridge An apparatus for reproducing a high density recording medium according to the present invention, which has a disc drive device (Disc Driver) for reproducing information recorded on the disc 1, is loaded.
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(116)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(108)에 대향하게 설치되는 VCM 모터의 레이저 구동용 가동부(122)가 설치되어 있다. VCM 모터의 레이저 구동용 가동부(122)의 상세한 설명은 후술하기로 한다.The disc drive device is electrically connected to the stator part 108 of the VCM motor installed adjacent to the cartridge 30, the VCM control part 104 connected to the fixing part 108 of the VCM motor, and the cartridge 30. MEMS (Micro Electro Mechanical System: hereinafter referred to as "MEMS") control unit 106, the laser diode 112 is installed under the cartridge 30, the laser control unit 114 connected to the laser diode 112, An amplifier 116 electrically connected to the cartridge 30, a signal processor 118 connected to the amplifier 116, a reproduction signal output unit 120 connected to the signal processor 118, and a cartridge ( 30) Stator part (not shown) of the spindle motor installed below, spindle motor control unit 110 connected to the stator part of the spindle motor, VCM control unit 104, MEMS control unit 106, spindle motor control unit ( 110, a central processing unit commonly connected to the laser controller 114 and the signal processor 118 ng Unit: hereinafter referred to as "CPU" (102). In the disc drive device, the laser diode 112 is interrupted according to the current supplied from the laser control unit 114 to irradiate light above the critical angle to the information recording surface of the disc. Light irradiated from the laser diode 112 is totally reflected at the information recording surface of the disk 1. At this time, averaging light is generated on the surface of the disk 1 under the head 31 by total reflection. The laser diode 112 follows the head 31 by the movable part for driving the light source of the VCM motor, which will be described later, and pivots on the disk 1. The laser controller 114 intermittently controls the laser diode 112 under the control of the CPU 102. The amplifier 116 converts the current signal supplied from the head 31 into a voltage and amplifies it to a predetermined gain value so as to be suitable for the signal processor 118. The signal processor 118 decodes the signal supplied from the amplifier 116 under the control of the CPU 102 and supplies the decoded signal to the reproduction signal output unit 120. The output signal of the signal processor 118 is converted into an analog signal by the reproduction signal output unit 120 and output. In addition, the disk drive device is provided with a laser drive movable portion 122 of the VCM motor, which is opposite to the fixed portion 108 of the VCM motor as shown in FIG. 5. Detailed description of the laser driving movable part 122 of the VCM motor will be described later.
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.As shown in FIGS. 4 and 5, the cartridge 30 elastically supports the cartridge housing 50 made of a transparent light transmissive material, the slider 32 on which the head 31 is mounted, and the slider 32. The load beam 33, the load beam drive movable portion 34 of the VCM motor for pivoting the load beam 33, the rotor portion 35 of the spindle motor for rotating the disk 1, and the MEMS. An input / output terminal 52 for supplying the servo signal supplied from the control unit 106 to the head 31 and for supplying the data detected from the head 31 to the amplifying unit 116 is provided. The cartridge housing 50 has a lower plate made of uncolored transparent light transmissive material (glass, polycarbonate, PMMC, etc.) so that the light generated from the laser diode 112 is transmitted to the disk 1, and for driving the load beam of the VCM motor. An inclined notch sidewall is formed so that the movable portion 34 is opposed to the fixing portion 108 on the disc drive side.
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(108)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.When the cartridge 30 is loaded into the disc driver from the outside and mounted to the stator part 124 of the spindle motor, the load beam driving movable part 34 of the VCM motor may cut off the sidewalls cut out of the cartridge housing 50. The opposite side is opposed to the fixing unit 108 of the VCM motor, and the rotor portion 35 of the spindle motor faces the stator portion 124 of the spindle motor with the lower plate of the cartridge housing 50 interposed therebetween. When the cartridge 30 is loaded into the disk drive, the laser diode 112 faces the head 31 with the disk 1 and the lower plate of the cartridge housing 50 interposed therebetween. On the other hand, the disc drive device is not only a disc in the cartridge 30, but also a rotor part 35 of the spindle motor, a moving part 34 of the VCM motor, and the like, and thus the disc drive device has a structure when compared with a disc drive device of the conventional optical recording / reproducing method. It can be made simpler and thinner.
헤드(31)는 슬라이더(32)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.The head 31 is mounted on the slider 32 and electrically connected to the MEMS control unit 106. The head 31 serves to convert the Everant light generated within λ / 2 from the surface of the disk 1 by total reflection into an electrical signal. The photoelectrically converted signal from the head 31 is supplied to the amplifier 116 via the input / output terminal 52. The detailed structure of this head 31 is mentioned later.
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.The slider 32 and the load beam 33 adjust the lift height of the head 31 so that the head 31 maintains a small height from the surface of the disc 1 to access the information recording surface of the disc 1 when the disc rotates. It will play a role of controlling within λ / 2. Between the slider 32 and the load beam 33, as shown in FIGS. 6 and 7, the load of the load beam 33 is transmitted to the slider 32 and the flow of the slider 32 when the disk is rotated. An elastic flexure 37 for absorbing is provided. The head 31 is mounted inclined toward the disk 1 on the upper surface of the slider 32. The height control (ie, focusing control) of the head 31 by the slider 32 and the load beam 33 will be described in detail as follows. When the disk 1 starts to rotate, a flow velocity is generated on the surface of the disk 1. The air flow generated by this flow rate is represented by the floating force of the slider 32. This air flow causes the slider 32 to rise from the surface of the disc 1 at the moment of surmounting the applied load applied from the load beam 33 and its own load. When the disk 1 rotates at a constant speed, the amount of air flow becomes constant, thereby maintaining a constant floating height. At this time, the applied height of the slider 32 is set so that the raised height h of the head 31 is approximately tens to several hundred nm.
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(34)에는 회전축을 가지고 하중빔(33)이 선회가능하게 설치된다. VCM 모터의 고정부(108)는 하중빔 구동용 가동부(34)에 대향되도록 디스크 구동장치에 설치되며 도시하지 않은코아(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.The load beam driving movable part 34 of the VCM motor is composed of a permanent magnet (magnet) and a yoke joined to the permanent magnet, which are installed on the side wall of the cartridge housing 50 which is inclined and are inclined. . On the movable part 34 of this VCM motor, a load beam 33 is rotatably provided with a rotating shaft. The fixing part 108 of the VCM motor is installed in the disc drive unit so as to face the load beam driving movable part 34 and is wound around the core, which is not shown, and electrically connected to the VCM control unit 104. It consists of a coil. In the conventional optical recording / reproducing method, the sled servo transfers the optical pickup in the radial direction of the disk by the driving force of the motor so that the optical pickup jumps the track and randomly accesses the disk. The VCM motor plays the same role as the sled motor in the conventional optical recording / reproducing method. The VCM motor has a load beam driving movable part 34 and a fixed part 108 separated and remotely controlled by the VCM controller 104 to pivot the load beam 33. In other words, when a current is supplied to the coil of the fixing part 108 by the VCM control part 104, a magnetic circuit is formed between the permanent magnet of the movable part 34 for load beam driving and the coil to load the beam according to the direction of the current. The 33 will be swiveled. The slider 32 and the head 31 mounted on the load beam 33 are transferred to the inner circumferential side or the outer circumferential side of the disk in association with the permanent magnet and the yoke which are rotated about the rotation axis according to the current direction applied to the coil.
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.The rotor part 35 of the spindle motor is rotatably fitted to the bearing 42 through the center hole of the disk 1 and the bearing 42 press-fitted perpendicularly on the upper and lower plates of the cartridge housing 50. It consists of a rotating shaft 40, a permanent magnet turntable 36 which supports the disk 1 from below and generates magnetic flux, and a clamper 41 for tightly fixing and fixing the disk 1 to the permanent magnet turntable 36. . The disc 1 has its center hole fitted to the rotating shaft 40 and seated on the permanent magnet turntable 36. The clamper 41 is manufactured in the form of an annular ring and fitted to the rotating shaft 40 on the upper surface of the disk 1 to be fixed. The stator part 124 of the spindle motor is installed in a disc drive device so as to face the rotor part 36 and a coil (not shown) and a coil wound around the core and electrically connected to the spindle motor controller 110. Is done. The spindle motor configured as described above has the rotor part 35 and the stator part 124 separated and are remotely controlled by the spindle motor controller 110 to arbitrarily select the disk 1 according to the current supplied from the spindle motor controller 110. It will rotate at the rotation speed of. In other words, when a current is supplied to the coil of the stator part 124 by the spindle motor controller 110, a magnetic circuit composed of a permanent magnet and a coil of the rotor part 35 is formed to rotate the shaft 40 according to the direction of the current. The clamper 41, the disk 1 and the permanent magnet turntable 36 are rotated at the same time. On the other hand, in the cartridge 30, the disk 1 is fitted to the rotating shaft 40 and clamped by the permanent magnet turntable 36 and the clamper 41 at the center of the rotating shaft of the disk so that the disk 1 rotates at high speed. Even in this case, since the center of the rotation shaft of the spindle motor and the center of the rotation shaft of the disk 1 coincide with each other, the vibration can be minimized, thereby increasing the speed. In addition, since the cartridge 30 is completely sealed, it prevents dust or fine particles from flowing from the outside, thereby minimizing optical errors irradiated onto the information recording surface of the disc 1. In other words, when foreign matter such as dust or dust is placed on the optical path, incident light incident on the disc 1 is absorbed or reflected by foreign matter such as dust, causing aberration to accurately reproduce the object track and the target bit to be reproduced. No light can be irradiated. In particular, as the disk 1 increases in density, the track pitch and bit size decrease, so that an optical error for foreign matter such as dust or dust on the optical path increases.
레이저 다이오드(112)는 VCM 모터의 레이저 구동용 가동부(122)의 제어에 의해 헤드(31)를 추종하며 디스크(1)의 정보 기록면에 대하여 임계각 이상의 입사각으로 광을 조사하게 된다. 레이저 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 레이저 구동용 가동부(122)는 동일한 방향으로 선회운동하게 된다.The laser diode 112 follows the head 31 by the control of the laser driving movable part 122 of the VCM motor, and irradiates light with an incident angle of more than a critical angle to the information recording surface of the disk 1. The laser driving movable part 122 is composed of permanent magnets that generate magnetic flux. The permanent magnets are formed on the coil wound around the fixed part 108 of the VCM motor in the same manner as the permanent magnets installed on the load beam driving movable part 34. Will be opposed. Accordingly, when a current flows through the coil wound around the fixed part 108 of the VCM motor, the load beam driving movable part 34 and the laser driving movable part 122 rotate in the same direction.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드를 나타내는 도면이다.8 is a view showing a head according to the first embodiment of the present invention.
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(116)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.Referring to FIG. 8, the head 31 includes a conical tip 62 made of a photoelectric conversion material, a cross support 64 formed of a longitudinal axis and a transverse axis perpendicular to each other by mounting the conical tip 62, and a cross support ( The horizontal axis blades 70 formed at predetermined intervals in the vertical direction from the horizontal axis of the axis 64, the horizontal axis arms 68 into which the horizontal axis wings 70 are movably inserted, and the horizontal axis arms 68 are mounted. Longitudinal arms (66), longitudinal axis wings (74) formed at regular intervals in the vertical direction from the longitudinal axis of the cruciform support (64), and longitudinal axis arms (76) into which the longitudinal axis wings (74) are inserted in a flowable manner. ) And a longitudinal frame 72 on which the longitudinal arms 76 are mounted. The conical tip 62 serves to receive and convert photoelectric light and is supported by the cross support 64 and is electrically connected to the amplifying unit 116 via the input / output terminal 52. The conical tip 62 is made of a photodiode material and is sharply processed at the end of several hundred nm by Micro Machining. The cross support 64, the transverse blades 70 and the longitudinal blades 74 are movable portions for moving the conical tip 62 in the radial direction (X direction) or the tangential direction (Y direction) with respect to the disc. to be. The cruciform support 64 supports the conical tip 62. In addition, the horizontal axis arms 68, the horizontal axis frame 66, the vertical axis arms 76, and the vertical axis frame 72 are fixed parts to which the movable part is movably joined. In order for the conical tip 62 to follow the center of the track 1a, both the wings 70, 74 and the arms 68, 66 or any of the wings 70, 74 and the arms 68, 66. One side is made of a piezoelectric material. Here, the piezoelectric material is a material in which deformation occurs when a voltage is applied to the piezoelectric material. When the arms 68 and 66 are made of piezoelectric material, the horizontal axis arms 68 and the vertical axis arms 76 are supplied with voltages corresponding to servo signals from the MEMS control unit 106, respectively. When a voltage is applied to the horizontal axis arms 68, the horizontal axis arms 68 are deformed according to the polarity of the voltage to push the horizontal axis blades 70 and the conical tip 62 and the cross support 64 to the disk (1). In the radial direction (X direction). At this time, the maximum displacement of the conical tip 62 corresponds to the gap width between the transverse arms 68 and the transverse wings 70 and this gap width is equal to the width of the track 1a. When a voltage is applied to the vertical axis arms 76, the vertical axis arms 76 are deformed according to the polarity of the voltage to push the vertical blades 74 to move the cone tip 62 and the cross support 64 to the disk 1. Forward and backward in the tangential direction (Y direction) with respect to The maximum displacement of the conical tip 62 in the tangential direction (Y direction) relative to the disc 1 corresponds to the gap width between the longitudinal arms 76 and the longitudinal wings 74. Therefore, according to the servo signal supplied from the MEMS control unit 106, the movable portion of the head 31 is moved slightly in the radial or tangential direction with respect to the disk 1, so that the center of the track 1a can be followed. Meanwhile, in the conventional optical recording / reproducing method, a tracking and focusing control is performed by applying a DC offset voltage to an actuator for driving the objective lens in two axes (tracking direction and focusing direction). However, with respect to the disc 1 having a width of the track 1a as in the present invention, a conical tip using a Lorentz force generated by a magnetic circuit, such as an actuator used in an optical recording / reproducing method, is used. When tracking control is performed at 62, since the track width is much narrower than that of the optical recording / reproducing method, accurate tracking control such as jumping several tracks 1a is impossible.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드를 나타내는 도면이다.9 is a view showing a head according to a second embodiment of the present invention.
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 개략적으로설명하면 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.Referring to FIGS. 9A and 9B, the head 61 has a conical tip 82 for converting received aberrant light into an electrical signal, and a conical tip and a transverse axis perpendicular to each other. Cruciform support 84 for supporting 82, transverse wings 90 formed on the transverse axis of the cross support 84, and transverse arms 88 on which the transverse wings 90 are movably inserted. And, the vertical axis 86, the horizontal axis frame (86) is mounted, longitudinal axis wings (94) formed on the longitudinal axis of the cross-shaped support (84), longitudinal axis (94) is inserted into the longitudinal axis arm Field 96 and a longitudinal frame 92 on which the longitudinal arms 96 are mounted. Conical tip 82 is substantially the same as that shown in FIG. 8. The movable portion is composed of a cross support 84, transverse wings 90 and longitudinal wings 94 to move the head 61 in the radial direction (X direction) or tangential direction (Y direction) with respect to the disk. In the movable portion, the horizontal axis / vertical wings 90 and 94 are formed in the floating shape on the semiconductor substrate 99 as can be seen from (B). The fixed portion is composed of the horizontal axis arms 88, the horizontal axis frame 86, the vertical axis arms 96 and the vertical axis frame 92. In the fixing part, the horizontal axis / vertical axis arms 88 and 96 are formed on the semiconductor substrate 99 with the horizontal axis / vertical wings 90 and 94 interposed therebetween. The manufacturing method is briefly described as follows. After the support layer 89 and the material layers of the horizontal axis / vertical axes 88 and 96 and the horizontal axis / vertical wings 90 and 94 are sequentially stacked on the semiconductor substrate 99, the horizontal axis / vertical axis 88 96 and a mask pattern are formed in the material layer of the transverse / vertical wings 90 and 94. Reactive ion etching (RIE) of the semiconductor substrate 99 having the mask pattern formed thereon separates the horizontal / vertical axis arms 88 and 96 and the horizontal / vertical axis wings 90 and 94 from the semiconductor substrate 99. Then, a portion of the support layer 89 under the horizontal axis / vertical wings 90 and 94 is removed by etching so that the horizontal axis / vertical wings 90 and 94 float on the semiconductor substrate 99. The electric field is applied to the horizontal axis / vertical axis arms 88 and 96 and the horizontal axis / vertical axis wings 90 and 94 by the MEMS control unit 106, respectively. When an electric field is applied between the transverse arms 88 and the transverse wings 90, static electricity is generated between the transverse arms 88 and the transverse wings 90 by a potential difference, and the transverse arms 88 The transverse wings 90 are attracted or repelled with each other by static electricity. Then, the transverse wings 90 are flown so that the conical tip 82 moves in the radial direction (X direction) with respect to the disk 1. When an electric field is applied between the longitudinal arms 96 and the longitudinal wings 94, static electricity is generated between the vertical arms 96 and the longitudinal wings 94 by a potential difference, and the vertical arms 96 And longitudinal wings 94 are attracted or repelled with each other by static electricity. Then, the longitudinal blades 94 are moved so that the conical tip 82 moves in a tangential direction (Y direction) with respect to the disk 1.
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 검출하여재생할 수 있게 된다.As a result, the reproducing apparatus for a high density recording medium according to the present invention uses a microelectronic machining (MEMS) to fabricate a micro head element, and records micro information cells (hundreds of microseconds) recorded on the high density recording medium using near field optics. Bit in units) can be detected and reproduced.
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.As described above, the head according to the present invention has a conical tip for photoelectric conversion of aberrant light made of a photoelectric material with a tip made of several tens to several hundred nm by a semiconductor process, and a conical tip to be controlled tracking at a small track width. The micro-displacement element such as a piezoelectric element for micro-driving makes it suitable for a high density recording medium having a nanoscale bit size and track width. The head height control apparatus according to the present invention comprises a slider member on which the head is mounted, and a load beam member that elastically supports the slider while applying a predetermined load to the slider member, thereby increasing the height of the head from the surface of the disc at the time of reproduction by several hundred nm or less. It can be maintained. Disc device according to the present invention is installed in the cartridge, the rotor portion of the spindle motor for rotating the disk, the moving part of the VCM motor for driving the head to minimize the vibration and supply from the outside by stably clamping the disk during the rotation of the disk It is suitable for driving high density recording media by reducing contamination by blocking dust and dirt that may be present. The apparatus for reproducing a high density recording medium according to the present invention allows a light source that irradiates light onto a disc's information recording surface to a critical angle or more to follow the head, moves the head to a small displacement, and moves the head to a relatively large displacement. The information recording surface is controlled to be randomly accessed, and the data detected from the head is signal-processed and reproduced, thereby making it suitable for reproduction of high density recording media.
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.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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