KR20010024235A - 플라잉 광학 헤드를 위한 조리개 - Google Patents

플라잉 광학 헤드를 위한 조리개 Download PDF

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로날드 이. 게르버
가님 에이. 알-주마일리
에드워드 씨. 가게
로리 지. 스완슨
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Abstract

매체(118)에 대한 광학 데이터 동작을 수행하기 위한 광학 헤드(100)는 슬라이더 몸체(154)와 적어도 하나의 렌즈(150)를 포함한다. 광 전송을 차단하기 위한 조리개(158)는 슬라이더 몸체(154)와 렌즈(150) 사이에 위치한다. 조리개(158)는 투명 영역을 둘러싸는 오페이크 층을 포함한다.

Description

플라잉 광학 헤드를 위한 조리개 {APERTURE STOP FOR A FLYING OPTICAL HEAD}
광학 데이터 저장 시스템들은 레이저 빔 또는 다른 광원을 매체의 데이터 표면상으로 포커싱하고 매체로부터 반사되거나 매체를 통해서 전달된 광을 분석해서 데이터를 액세스한다. 일반적으로, 데이터는 반사된 레이저 광을 사용해서 검출되고 매체의 표면 상에 포함된 마크들의 형태로 광학 저장 시스템들에 저장된다.
컴퓨터 프로그램들, 음악 및 비디오를 저장하기 위해 널리 사용되는 콤팩트 디스크들은 광학 데이터 저장 시스템 중 한 종류이다. 일반적으로, 콤팩트 디스크들은 제조공정 동안, 콤팩트 디스크의 표면을 에칭함으로써 영구히 기록된다. 다른 종류의 광학 시스템은 사용자가 정보를 공 디스크 상에 영구히 쓸 수 있는 WORM(Write Once Read Many) 시스템이다. 위상 변화와 자기 광학(M-O) 시스템들과 같은 다른 종류의 시스템들은 지우기 쉽다. 위상 변화 시스템들은 반사율의 변화를 감지해서 데이터를 검출한다. M-O 시스템들은 저장 매체의 자기 상태를 통해서, 입사광의 편극 회전을 측정해서 데이터를 읽는다.
상기 시스템들은 광빔이 디스크의 데이터 표면상으로 포커싱 되는 것이 필요하다. 저장 밀도는 데이터 표면상의 마킹의 크기와 표면상에 포커싱된 빔의 크기(즉, 해상도)에 의해서 결정된다. 대체로, 표면상에 빔을 포커싱하기 위해 사용되는 광소자는 두 그룹으로 나뉠 수 있다: 즉, 플라잉 헤드가 있는 광학계와 없는 광학계. 플라잉 헤드를 사용하지 않는 시스템들에서, 광학계의 일부는 일반적으로 디스크 상에 트랙을 추종하기 위해, 디스크 위에 방사상으로 이동한다. 광학계의 이동 부분은 디스크 위로 확장되는 물리학적 구조에 의해 지지된다. 플라잉 헤드를 가진 시스템들에서, 헤드 내의 광학계는 디스크와 함께 회전하는 얇은 유체층, 일반적으로 공기에 의해 지지된다. 이 얇은 유체층상에 플라잉함으로써, 헤드의 광학계는 표면에 아주 가깝게 위치한다.
두 시스템들에서, 대물 렌즈는 광을 디스크 상의 스폿으로 포커싱 하는데 사용된다. 플라잉 헤드를 가진 시스템에서, 대물 렌즈는 고체 침지 렌즈 또는 SIL과 결합해서 사용된다. 대물 렌즈는 빔을 SIL로 포커싱하고 SIL은 광이 광학적으로 밀한 매체들을 통과할 때 발생하는 파장의 감소 덕택에 빔 스폿의 크기를 감소시킨다. 플라잉 헤드 상에 있기 때문에, SIL은 SIL로부터의 광이 미세한 파들을 통해서 디스크 표면에 결합되도록 데이터 표면에 아주 가까이 위치한다.
두 광학 시스템 들에서, 광이 대물 렌즈를 통과할 때, 광의 일부는 다른 포커싱된 빔의 둘레 주위에 프린지 계(fringe field)를 형성한다. 대물 렌즈와 SIL은 대부분의 컴팩트 디스크들과 같은 매체 위에 플라이 하지 않는 시스템에서, 대물 렌즈는 이 프린지 계들이 광을 반사거나 흡수하는 재료로 대물 렌즈의 외부 둘레를 코팅해서 제거될 수 있을 정도로 크다. 선택적으로, 분할 부분이 이 외부 광을 차단하기 위해 대물 렌즈 위에 삽입될 수 있다.
플라잉 헤드들에 사용된 대물 렌즈는 너무 작고 이 렌즈의 반구 형태는 렌즈 상에 재료를 부착하기 위해 마스크를 적절하게 정렬하기 어렵게 하기 때문에, 상기 설명된 코팅 방법은 플라잉 광학 헤드들에 사용될 수 없다. 유사하게, 이런 분할 부분은 헤드에 과다한 하중을 부가하기 때문에 분할 부분은 외부 광을 차단하기 위해 플라잉 헤드에 부가될 수 없다.
본 발명은 광학 헤드에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 플라잉 광학 헤드에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 광학 시스템의 측면도.
도 2는 도 1의 광학 시스템 내의 광학계 개략도.
도 3은 도 1의 광학 헤드의 측면도.
도 4는 도 3의 헤드의 일 부분의 확대 측면도.
도 5는 도 1의 헤드의 평면도.
도 6(1)에서 6(8)은 헤드 제조의 여러 단계들 동안의 도 1의 헤드 측면도들.
매체에 대한 광학 데이터 동작을 수행하기 위한 광학 헤드는 슬라이더 몸체와 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 광 전송을 차단하기 위한 조리개는 슬라이더 몸체와 렌즈 사이에 위치한다. 조리개는 투명 영역을 둘러싸는 오페이크 층을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 조리개는 포토리소그라피 방법을 통해서 슬라이더 몸체에 직접 증착된다. 투명 슬라이더 몸체는 조리개가 슬라이더 몸체의 반대면상에 형성된 지형에 정렬되게 한다.
도 1은 본 발명의 광학 저장 시스템(98)의 측면도이다. 레이저를 포함하는 광학 모듈(108)은 광학 모듈(108)로부터 측방향으로 연장된 밀폐 광학 경로(112)를 통해 유도되는 광빔(116)을 생성한다. 광빔(116)은 광학 헤드(100)를 향해 굴절 거울(114)로부터 반사되는데, 이 광학 헤드는 빔을 디스크(118)상에 작은 스폿에 포커싱 한다. 디스크(118)는 중심축(120) 주위를 돌면서, 광학 헤드(100)에 의해 생성된 광 스폿 아래로 새로운 데이터 영역들을 계속해서 이동시킨다. 디스크(118)상에 입사되는 광은 밀폐 광학 경로(112)를 통해서 다시 반사되고 광학 모듈(108)에 부착된 제어 모듈에 의해 분석된다. 이 과정을 거쳐, 광학 저장 시스템(98)은 디스크(118)에 저장된 정보를 검색한다.
광학 헤드(100)는 암(104)에 의해 지지되는 서스펜션 어셈블리(102)에 의해 지지된다. 암(104), 광학 모듈(108) 및 밀폐 광학 경로(112)는 모두 중심축(110) 주위를 회전하는 스핀들(106)에 의해 지지된다. 스핀들(106)이 회전할 때, 헤드(100)는 디스크(118) 사이의 다른 방사 위치들로 이동하고 밀폐 광학 경로(112)는 광학 헤드(100)와 정렬된 상태를 유지하도록 회전한다.
도 2는 도 1의 광학 시스템(98)의 광학계의 개략도이다. 광학 모듈(108) 내에서, 레이저 다이오드(130)는 광을 발생시키는데, 그 광은 빔 스플리터(132)와 릴레이 렌즈(134)를 통과해서, 갈보(galvo) 거울(136)로부터 반사되고, 상 렌즈(138)에 의해 조준되고, 굴절 거울(114)로 부터 반사되고, 광학 헤드(100)에 의해 광 디스크(118)상으로 포커싱된다. 이 광은 광 디스크(118)로부터 반사되고, 헤드(100)를 통해서 궤환되며, 굴절 거울(114)로부터 반사되고, 상 렌즈(138)를 통과하여, 갈보 거울(136)로부터 반사되고, 릴레이 렌즈(134)를 통과해서, 빔 스플리터(132)에 의해 반사되어, 웰라스톤(Wollaston) 프리즘(140)을 통과해서, 검출기(142) 앞 또는 뒤에 포커싱하게 된다. 바람직한 실시예에서, 갈보 거울(136)은 디스크 상에 광 스폿의 위치를 바꾸기 위해 전류에 의해 편향될 수 있다. 이 갈보 거울은 광스폿의 세밀한 위치 제어기능을 제공해서, 광학 헤드(100)를 이동시키지 않고 디스크 상에 여러 개의 트랙들 사이에 광스폿을 이동시킬 수 있게 한다.
도 3은 도 1의 광학 헤드(100)의 측면도이다. 광(116)은 투명한 슬라이더 몸체(154) 상에 있는 스탠드오프(152)에 의해 지지되는 대물 렌즈(150)로 입사된다. 광(116)은 대물 렌즈(150)에 의해 포커싱되고 접착제에 의해 슬라이더 몸체(154)에 부착되는 캡 렌즈(156)를 통과한다. 캡 렌즈(156), 접착제 및 슬라이더 몸체(154)는 함께 고체 침지 렌즈를 형성한다. 조리개(158)를 형성하는 오페이크(opaque) 층은 캡 렌즈(156)의 둘레 아래에 있다. 조리개(158)의 오페이크 층은 광(116)이 슬라이더 몸체(154) 안으로 및 몸체를 통해서 지나갈 수 있는 투명 영역을 둘러싼다. 대물 렌즈(150), 캡 렌즈(156) 및 조리개(158)는 슬라이더 몸체(154)의 바닥 표면에 작은 광스폿을 형성하도록 함께 동작한다. 조리개(158)는 대물 렌즈의 둘레로 외부의 광이 슬라이더 몸체(154)를 통과하지 못하도록 해서, 이 스폿의 해상도를 향상시킨다.
도 4는 조리개와 캡 렌즈(156)의 부분 확대도이다. 도 4에서 도시된 대로, 조리개(158)는 슬라이더 몸체(154) 상에 직접 부착된 재료 층으로부터 바람직하게 형성된다. 게다가, 캡 렌즈(156)는 부착층(160)에 의해 슬라이더 몸체(154)와 조리개(158)에 부착된다. 부착층(160)의 두께는 조리개(158) 상의 입사광의 흡수와 반사에 영향을 준다는 것을 주지해야 한다. 광의 흡수는 최대화되고 광의 반사는 조리개(158) 상의 입사광에 대해 최소화되는 것이 바람직하다. 조리개(158)가 크롬으로 만들어졌던 바람직한 실시예에서, 반사는 조리개(158)의 상부에서 캡 렌즈(156)의 하부까지 측정된 450nm 의 부착층에 대해 최소화되었다.
도 5는 대물 렌즈(150), 조리개(158) 및 슬라이더 몸체(154)를 도시한 광학 헤드(100)의 평면도이다. 도 5는 또한 슬라이더 몸체(154)의 재료의 바닥에서 연장되고 그 재료의 단일 부분으로 이루어진 지형(topography) 형태(162)를 도시한다. 지형 형태(162)는 조리개(158)와 대물 렌즈(150) 내의 중심에 위치하고, 슬라이더 몸체(154) 상에 조리개(158)를 형성하는 마스크들을 배치하기 위한 참고 포인트로 바람직하게 사용된다. 이 때, 조리개(158)의 외부 둘레는 조리개(158)의 중심에 대하여 스탠드오프(152)를 배치하는데 사용될 수 있다. 그 위치에서, 스탠드오프(152)는 대물 렌즈(150)를 배치하기에 좋은 스타팅 위치를 제공한다. 대물 렌즈(150)의 정확한 배치는 슬라이더의 바닥의 스폿이 최적화될 때까지 광학 헤드(100)를 통해서 광빔을 통과시키고 대물 렌즈를 이동시켜서 달성될 수 있다. 대물 렌즈가 조리개(158)의 중심에서 벗어날 때, 조리개(158)는 이 스폿을 상당히 줄여서 이 공정을 단축시킨다.
도 6(1)에서 6(8)은 헤드 제조공정 동안의 광학 헤드(100)의 다른 단계들을 도시한다. 도 6(1)에 도시된 제 1 단계에서, 슬라이더 몸체(154)는 크롬과 같이 광학적으로 반사 가능한 재료인 오페이크 재료(170)로 코팅된다. 바람직하게, 크롬 층의 두께는 1000 Å이다. 도 6(2)에서, 제 2 단계 방법은 포토레지스트(172)를 가진 오페이크 층(170)을 코팅하는 것을 포함한다. 도 6(3)에서, 포토레지스트(172)는 그림자 마스크를 사용해서 유형화되었고, 남아있는 바람직하지 않은 포토레지스트 재료를 제거하도록 현상돼서, 오페이크 층(170) 상에 링(174)은 유형화된다. 보호링(174)에 의해 보호되지 않는 오페이크 층(170)의 부분들은 도 6(4)에 도시된 대로, 조리개(158)가 보호링(174)에 의해 덮이게 해서 제거된다. 도 6(5)에서, 보호링(174)은 조리개(158)가 노출되도록 해서 제거되었다.
도 6(6)에서, 접착제(160)는 조리개(158)와 조리개(158)의 중심 내에 위치한 슬라이더 몸체(154)의 부분들에 사용된다. 캡 렌즈(156)는 접착제(160)의 상부에 사용되어서, 슬라이더 몸체(154)와 조리개(158)에 부착된다. 도 6(7)에서, 링 모양인 스탠드오프(152)가 조리개(158)의 외부 둘레에 배치되고 슬라이더 몸체(154)에 부착된다. 도 6(8)에서 도시된, 이 공정의 마지막 단계에서, 대물 렌즈(150)는 스탠드오프(152) 상에 장착되고, 슬라이더 몸체(154)의 바닥에 형성된 광스폿을 최적화하기 위해 조리개(158)의 중심에 위치된다.
비록 본 발명은 바람직한 실시예들을 참조로 설명되었지만, 당업자들은 변형들이 본 발명의 범위 내에서 벗어나지 않고 자세히 만들어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (13)

  1. 매체에 대하여 광학 데이터 동작을 수행하기 위한 광학 헤드에 있어서,
    상기 매체 상의 다중 지점에 위치 가능한 슬라이더; 및
    상기 매체에 대해 광 전달을 포커싱 하고 제한하기 위해 상기 슬라이더에 결합된 광 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 제어 수단은,
    렌즈; 및
    상기 렌즈와 상기 슬라이더 사이의 조리개를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈는 캡 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 조리개는 투명 영역을 둘러싸는 오페이크 층인 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 캡 렌즈는 접착제에 의해 상기 오페이크 층의 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 투명 영역에 상기 슬라이더를 부착시키는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 오페이크 층은 광학적으로 반사 가능한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 오페이크 층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  9. 제 3 항에 있어서, 대물 렌즈를 더 포함하며,
    상기 캡 렌즈는 대물 렌즈 및 조리개 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 헤드.
  10. 광학 헤드를 형성하는 방법에 있어서,
    슬라이더 몸체를 형성하는 단계;
    상기 슬라이더 몸체 상에 개구를 가진 오페이크 층을 형성하는 단계; 및
    상기 오페이크 층이 상기 렌즈 시스템과 상기 슬라이더 몸체 사이에 위치하도록 렌즈 시스템을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 오페이크 층은 포토리소라피를 통해 형성되고 상기 오페이크 층으로부터 상기 슬라이더 몸체의 반대면 상에 형성된 지형에 대하여 상기 슬라이더 몸체 상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 렌즈 시스템을 구성하는 단계는,
    상기 오페이크 층의 외부 둘레를 이용해서 슬라이더 몸체 상에 정렬되는 캡 스탠드를 상기 슬라이더 몸체에 부착하는 단계; 및
    대물 렌즈를 상기 캡 스탠드에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 렌즈 시스템을 형성하는 단계는 접착제로 상기 오페이크 층에 캡 렌즈를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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