KR20010041003A - 레코딩 헤드의 부양 높이를 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20010041003A
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제임스 이. 더닌
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Abstract

본 발명은 저장 디스크(112) 위의 슬라이더(104)의 부양 높이를 측정하기 위한 부양 높이 시스템을 특징으로 한다. 부양 높이 측정 시스템은 광원(100), 슬라이더(104), 검출기 모듈(106), 및 처리기(108)를 포함한다. 광원(100)은 광 경로(118)를 따라 광을 제공한다. 슬라이더(104)는 상기 광원으로부터의 광이 대물렌즈(124)에 부딪히고 디스크(112)의 표면(110) 쪽으로 진행하도록 위치된 대물렌즈를 포함한다. 디스크(112)로부터 전달된 광은 검출기 모듈(106)에 진행된다. 처리기(108)는 검출기 모듈 출력에 기초한 슬라이더(104)의 부양 높이를 평가한다.

Description

레코딩 헤드의 부양 높이를 결정하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS TO DETERMINE FLY HEIGHT OF A RECORDING HEAD}
디스크 저장 시스템은 추후 검색을 위한 정보를 저장하는데 사용되는 기술분야에서 알려져 있다. 이런 디스크 저장 시스템은 그 위에 정보를 운반하는 회전 디스크를 포함한다. 변환 헤드[또는 몇몇의 경우, 재판독 헤드(read back head)]는 디스크가 고속으로 회전하는 동안 디스크의 표면위에 위치한다. 헤드는 회전디스크의 표면 바로 위에서 "부양(fly)"하도록 구성된 슬라이더 위에 운반된다. 이후, 헤드는 그때 디스크로부터 정보를 기입하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 이런 정보는 자기적으로 또는 광학적으로 디스크 표면에 코드화되어 질 수 있다.
저장 밀도의 증가는 점차 중요해지게 된다. 저장 밀도를 증가시키기 위해 알려진 한가지 기술은 헤드의 부양 높이를 줄이는 것이다. 부양 높이는 저장 시스템이 작동하는 동안 디스크 표면과 헤드나 슬라이더 사이의 거리로서 정의된다. 감소된 부양 높이는 정보가 더 정확하게 기입 또는 재판독되어질 수 있도록 하고, 이런 정보는 더 좁은 영역에(즉, 더 높은 밀도로) 저장될 수 있다.
다양한 기술들이 헤드의 부양 높이를 특정하기 위해 기술 분야에서 이용되어져 왔다. 예를 들어, 디스크가 특정한 부양 높이에서 작동되도록 설계된다면, 통상, 이러한 부양 높이는 시스템이 설계서 범위 내에서 작동될 수 있도록 측정되어야 한다. 주로 부양 높이는 헤드와 슬라이더 조립체를 디스크 드라이브에 조립하기 전에 측정된다. 부양 높이를 측정하는 한가지 기술은 헤드와 디스크 사이의 전기용량을 측정하는 것이다. 부양 높이를 측정하는 또 다른 통상적인 기술은 투명한 테스트 디스크가 슬라이더를 부양하는데 사용되는 광학 간섭계를 이용하는 것이다. 광은 디스크의 다른 면에 있는 광원으로부터 슬라이더 위의 디스크를 관통하여 비추어진다. 공지된 기술을 이용하여, 부양 높이를 결정하기 위해 반사광이 조사될 수 있다. 1994년 1월 18일에 허여된 미국 특허 5,280,340호(Lacy)는 부양 높이를 측정하는 다수의 이런 기술들이 계시되어 있다.
헤드를 측정하여 특성을 부여하는데 사용되는 또 다른 기술은 작동 중에 헤드에 의해 제공되는 재판독 신호(read back signal)를 측정하는 것이다. 신호는 신호 강도, 부호간 간섭, 오프 트랙 민감도(off-track sensitivity) 등을 포함하는 여러 다른 매개변수들을 위해 조사될 수 있다. 예컨대, 1991년 11월 26일에 허여된 미국 특허 5,068,754호는 자기 디스크 드라이브에서 비트 이동을 측정하기 위한 방법과 장치가 기재되어 있다.
광학 디스크는 순수 자기 기초 기록 매체에 대한 대안으로써 제공한다. 광학 디스크 드라이브는 높은 저장 밀도를 얻는데 이용될 수 있다. 저장 밀도를 증가시키는 방법으로는 근시야 레코딩(near-field recording)을 이용하여 스폿(spot) 크기를 감소시키는 것을 포함한다. 근시야 레코딩(near-field recordig)은 디스크 표면의 파장, 또는 그 미만의 거리안에서 슬라이더에 장착된 광학적 구성요소들을 포함한다. 그때, 광학 구성 요소들을 통해 투과된 에너지는 미소한 커플링(evanescent coupling)을 통해 디스크의 표면으로 전달된다. 솔리드 이머젼 렌즈(Solid Immersion Lens(SIL)) 또는 그와 유사한 것이 극도로 미세한 스폿을 형성하도록 대물렌즈와 함께 이용될 수 있다.
일반적으로, 광학 저장 시스템에서 데이터는 반사된 레이저 광을 이용하여 검출되어 디스크 표면으로 운반된 기호들의 형태이다. 산업에는 알려진 많은 다른 광학 디스크 기술들이 있다. 예컨대, 컴팩트 디스크는 주로 컴퓨터 프로그램이나 디지탈 음악과 같은 디지탈 데이터를 저장하기 위해 이용된다. 전통적으로, 컴팩트 디스크는 제조 과정에서 영구적으로 기록되어진다. 광학 시스템의 또 다른 형태는 이용자가 공디스켓에 정보를 영구적으로 기록할 수 있는 라이트-원스 리드-매니(write-once read-many(WORM)) 시스템이다. 시스템의 다른 형태는 위상변화와 자기 광학(M-O) 시스템처럼 지울 수 있다. 위상변화 시스템은 반사율의 변화를 감지함으로써 데이터를 검출한다. 자기 광학 시스템은 저장 매체에 의해 입사한 광의 편광의 회전을 측정하여 데이터를 판독한다.
본 발명은 정보를 저장하는데 이용되는 형태의 디스크 저장 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이런 디스크 저장 시스템의 헤드/짐벌 조립체(head/gimbal assembly)의 부양 높이를 결정하는 장치에 관한 것이다.
도 1a는 회전 디스크에 대한 슬라이더의 거리를 결정하기 위한 측정 시스템을 구현한 개략도이다.
도 1b는 회전 디스크에 대한 슬라이더의 거리를 결정하기 위한 측정 시스템의 선택적 실시예를 구현한 개략도이다.
도 2는 슬라이더의 중심을 통해 취한 슬라이더와 그의 지지 아암의 측단면도이다.
도 3는 모든 덮개가 검출기 모듈의 내부 구성요소를 노출시키도록 투명하게 제조되는 도 1의 측정 시스템에서 이용할 두 개의 감광소자를 갖춘 검출기 모듈 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 4는 모든 덮개가 검출기 모듈의 내부 구성요소를 노출시키도록 투명하게 제조되는 도 1의 측정 시스템에서 이용할 편광 광선 분할기를 갖춘 검출기 모듈 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 5는 모든 덮개가 검출기 모듈의 내부 구성요소를 노출시키도록 투명하게 제조되는 도 1의 측정 시스템에서 이용할 어레이 검출기를 통합하는 검출기 모듈 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 6는 테스트 알루미늄 코팅된 디스크 표면 위의 5개의 상이한 SiN 두께에 대한 부양 높이의 함수로서의 편광률의 그래프이다.
도 7는 대물렌즈의 다른 수치적 구경들에 대한 부양 높이의 함수로서의 편광률의 그래프이다.
도 8는 유리 테스트 디스크 위의 5개의 상이한 SiN 두께에 대한 부양 높이의 함수로서의 퍼센트 반사율의 그래프이다.
도 9는 대물렌즈의 5개의 다른 수치적 구경들에 대한 부양 높이의 함수로서의 퍼센트 반사율의 그래프이다.
도 10는 반(50%) 조리개를 가지고 있을 때와 가지고 있지 않을 때의 부양 높이 함수로서의 반사율 그래프이다.
도 11는 테스트 디스크 상의 두 개의 상이한 SiN의 두께의 반(50%) 조리개를 가지는 부양 높이에 대한 함수로서의 편광률의 그래프이다.
도 12는 자기 광학 물질의 광학적 저장 장소를 가지는 디스크에 대한 부양 높이의 함수로서의 편광 차의 그래프이다.
도 13는 자기 광학 물질의 광학적 저장 장소를 가지는 디스크와 함께 얻어지는 부양 높이의 함수로서의 퍼센트 반사율, 편광률, 편광합의 그래프이다.
도 14는 알루미늄 코팅된 디스크 위의 4개의 다른 부양 높이, 즉 a) 0nm, b) 100nm, c) 200nm, d) 400nm에 대한 x 편광된 입사 영역(field)의 반사율로 얻어진 반사된 광의 x 편광된 성분의 밀도에 대한 2차원적 그래프이다.
도 15는 알루미늄 코팅된 디스크 위의 4개의 다른 부양 높이, 즉 a) 0nm, b) 100nm, c) 200nm, d) 400nm에 대한 x 편광된 입사 영역의 반사율로 얻어진 반사광의 x 편광된 성분의 위상에 대한 2차원적 그래프이다.
본 발명은 회전 디스크에 관련된 레코딩 헤드의 부양 높이를 평가하기 위한 측정 시스템을 특징으로 한다. 회전 디스크로부터 반사된 광의 몇몇 특성들은 회전 디스크에 대한 레코딩 헤드의 거리에 따라 좌우된다. 부양 높이 측정 시스템은 광원, 슬라이더, 검출 모듈, 처리기를 포함한다. 슬라이더는 대물렌즈를 포함하는데, 이러한 대물렌즈는 광원으로부터 방출된 광이 대물렌즈와 부딪치고 디스크 표면을 향하도록 위치되어 있다.
첫번째 구성으로, 검출 모듈은 디스크로부터 반사된 광을 수용한다. 처리기는 검출기 모듈의 출력 결과에 기초하여 슬라이더의 부양 높이를 평가한다. 선택적 구성으로, 검출 모듈은 디스크를 투과한 광을 수용한다. 투과된 광은 파장에 기초하여 공간적으로 분산되지 않는다. 다시, 처리기는 검출기 모듈의 출력 결과에 기초하여 부양 높이를 평가한다.
또다른 관점에서, 본 발명은 회전 디스크에 관계된 슬라이더의 부양 높이를 결정하는 방법으로서,
a) 슬라이더 위에 위치한 대물렌즈를 향해 광을 비추는 단계;
b) 전달된 광을 수용하도록 위치된 검출기 모듈로 디스크로부터 전달된 광의
특성을 측정하는 단계로써, 검출기로 비춰진 광은 파장에 기초하여 공간적
으로 분산되지 않는 단계; 및
c) 검출기의 출력 결과에 기초하여 부양 높이를 평가하는 단계를 포함한다.이 방법을 수행하는 검출기 모듈은 렌즈와 두개의 소자의 검출기를 포함할 수 있는데, 여기서 부양 높이는 검출기의 두개의 소자로부터 신호의 차이를 구하고 표준 곡선으로부터 값들의 차이를 비교하여 평가된다. 이 방법의 다른 실시예에서, 검출기 모듈은 편광 광선 분할기와 각각이 분할된 광선의 일 성분을 측정하도록 구성된 두 개의 감광소자를 포함한다. 다른 실시예에서, 검출기 모듈은 검출기 어레이를 포함하는데, 여기서 부양 높이는 검출기의 어레이에 의해 측정되는 밀도 분포, 위상 분포 또는 편광 분포를 조사함으로써 평가된다.
대물렌즈를 가진 슬라이더는 슬라이더로부터 회전 디스크까지의 거리, 즉 부양 높이를 얻기 위해 이용될 수 있다. 단지 하나의 단색성 또는 준단색성 광원이 필요하다. 슬라이더와 디스크 사이의 거리는 측정할 수 있도록 대략 일정하게 유지된다. 디스크로부터 전달된 광은 검출기에 비춰진다. 예컨대, 대물렌즈를 통해 디스크 뒤로부터 반사된 광은 광선 분할기에 의해 검출기 쪽으로 비춰질 수 있다. 선택적으로, 디스크를 관통해 통과된 광은 검출기로 비춰질 수 있다.
검출기는 반사된(투과된) 광의 하나 이상의 특성들을 측정할 수 있다. 예를 들어, 거리측정치를 얻기 위해 적합한 특성들은 편광, 밀도 분포, 및/또는 위상 분포를 포함한다. 이 특성들은 일련의 측정들을 이용하여 마이크로프로세서가 검출기의 출력 결과를 감시하고 부양 높이와 관련된 출력 결과를 제공하도록 거리 특성들과 상호 관계를 갖고 있다.
이 부양 높이 측정하는 방법은 광학 레코드 헤드용 슬라이더가 일반적으로 대물렌즈 및 가능한 다른 적합한 광학장비를 갖추고 있기 때문에 광학 레코드 헤드에 대한 부양 높이 측정에 특히 적합하다. 그렇지만, 다른 레코딩 헤드들은 대물렌즈와 거리 측정을 수행하는데 바람직한 다른 광학장비를 갖추고 있는 슬라이더를 포함할 수 있다. 따라서, 자기 디스크 드라이브 시스템의 설계들은 본 명세서에 계시된 방법으로 측정될 수 있다.
특히 적합한 광학 레코딩 헤드들은 근시야(near-field) 광학 레코딩 헤드를 포함한다. 근시야 (near-field)광학 레코딩 헤드는 일반적으로 광의 파장 범위, 또는 그 미만의 부양 높이를 가진다. 슬라이더 위에 부착된 광학기는 작은 분리도 때문에 미소한 커플링(evanescent coupling)을 통해 디스크의 표면에 연결된다. 일반적으로 슬라이더 광학기는 슬라이더의 바닥 표면 위나 약간 밑에서 광을 모으는 대물렌즈를 포함한다. 근시야(near-field) 광학 레코딩 헤드에 있는 슬라이더 광학기는 일반적으로 또한 스폿 크기를 줄이는 솔리드 이머젼 렌즈(Solid Immersion Lens(SIL)) 또는 그와 같은 것을 포함한다.
도 1a에서, 디스크로부터 반사된 광을 측정하는 측정 시스템의 실시예는 광원(100), 광선 분할기(102), 슬라이더(104), 검출기 모듈(106), 및 처리기(108)를 포함한다. 디스크가 소정의 위치에 있을 때, 측정 시스템은 디스크(112)의 표면(110) 근처에 슬라이더(104)를 갖춘 디스크 회전 시스템에 대해 위치하게 된다. 디스크 회전 시스템은 회전 디스크(112)를 위한 스핀들 모터와 같은 모터(114)를 포함한다. 측정 시스템은 광학적으로 광선 분할기(102)에 의해 반사된 광원으로부터 입사한 광의 일부를 받도록 위치한 파워 미터(power meter, 116)를 포함할 수 있다.
도 1b의 선택적 실시예에서, 측정 시스템은 디스크(112)를 통해 통과된 광을 측정하도록 구성된다. 이 선택적 실시예에서 광선 분할기(102)는 제거되거나 편광자(polarizer)로 대체될 수 있다. 거울 및 렌즈와 같은 추가적인 광학 소자들은 통과된 광을 원하는 바에 따라 검출기에 비추도록 이용될 수 있다.
광원(100)은 일반적으로 광의 경로(118)을 따라 단색성이나 준단색성의 광을 방출한다. 적절한 광원은 수은 아크등, 발광 다이오드, 다이오드 레이저 등을 포함한다. 광 경로(118)는 광선 분할기(102)를 통과해 지나간다. 통과된 광은 분할 광선 경로(120)을 따라간다. 부분 편광 광선 분할기는 검출 시스템이 편광된 광에 민감한 경우에 이용될 수 있다. 광원(100)이 편광될지라도, 예를 들어, 광원의 편광 비율(IP에서 IS)이 약 100에서 1의 편광 비율을 갖는 레이저 다이오드같이, 상대적으로 낮다면, 편광 비율을 증가시키기 위해 편광 광선 분할기가 사용될 수 있다. 만약 부분 편광 광선 분할기가 이용된다면, 분할 광선 경로(120)를 따라 통과된 광은 부분적으로 평평하게 편광된다. 부분적으로 수직하게 편광된 광은 입사한 방향에 90。로 반사된다. 원하는 바에 따라, 반사된 입사 광은 파워 미터(power meter(116))로 비춰진다.
통과된 광은 광 경로(120)를 따라 슬라이더(104)로 계속 진행한다. 도 2에서, 슬라이더(104)는 일반적으로 아암(122)의 끝에 있다. 암은 가요성 스프링 현가 아암일 수 있다. 슬라이더(104)는 대물렌즈(124)를 포함한다. 대물렌즈(124)는 스페이서(128)를 이용하는 슬라이더 베이스(126) 위에 부착된다. 슬라이더(104)는 광학적으로 슬라이더 광학 소자(130)를 포함한다. 슬라이더 광학 소자(130)는 귤절 율의 변화에 기인한 왜곡현상을 최소화 시키기 위해 대물렌즈(124)와 디스크 표면(110)이 광학적으로 결합하도록 조력한다. 적절한 슬라이더 광학 소자(130)로는 솔리드 이머젼 렌즈(Solid Immersion lense(SIL))등이 있다. 바람직한 슬라이더들은 근시야(near-field) 광학 레코딩 헤드의 일부분이다. 대물렌즈(124)는 분할 광선 경로(120) 안에 위치하여 집중된 광 경로(132)를 형성한다.
도 1a에서, 슬라이더(104)의 광학 소자들을 통과한 광은 디스크 표면(110)으로부터 반사된다. 반사된 광은 대물렌즈(124)를 포함하는 슬라이더(104)의 광학적 소자들을 통해 다시 통과된다. 반사된 광은 계속해서 광선 분할기(102)를 통과한다. 광선 분할기(102)에서 반사된 광의 일부는 도 1a에 도시된 바와 같이 검출 경로(140)를 따라 90。의 각도로 진행한다. 검출 경로(140)는 검출기 모듈(106)을 가로질러 통과한다.
적절한 디스크에서, 광의 일부는 디스크(112)를 투과한다. 도 1b의 선택적인 실시예에서, 통과된 광 경로(142)는 검출기 모듈(106)로 진행된다.
디스크(112)는 일반적으로 거리측정을 위해 특별히 설계된 시험용 디스크이다. 표면 특성은 검출기 모듈(106)의 특성 및 대응하는 측정 형태에 기초하여 선택될 수 있다. 특히 디스크 표면(110)은 광을 통과시키거나 반사시킬 수 있다. 더우기, 디스크 표면(110)은 적합하다면 코팅될 수 있다. 원하는 경우 피트(pit)와 그루브를 갖춘 예비엠보싱 처리된 매체가 이용될 수 있다. 또한, 데이터 저장 디스크의 일부는 시험용 디스크로서 사용하기 위해 지정된 특별한 부분을 가질 수 있다.
특히, 디스크(112)의 일 실시예는 반사하는 알루미늄 코팅된 디스크이다. 알루미늄 코팅된 디스크는 광학적으로 SiN과 같은 광학적으로 광을 통과시키는 박막층을 포함할 수 있다. 이러한 박막층은 일반적으로 파장이거나 그 미만의 두께를 가진다. SiN층의 두께는 반사광의 특성을 변화시킨다. 더우기, SiN층의 공기 중에 노출된 표면은 윤활제로 코딩되어질 수 있다.
디스크(112)의 또 다른 실시예는 SiN와 같은 박막층을 가지거나 가지고 있지 않은 유리 디스크를 포함한다. 이런 형태의 디스크에 있어서, 반사율은 부양 높이를 결정하는데 특히 적합한 측정방법이다. 시험용 디스크(112)의 제 3 실시예는 자기 광학(MO) 매체를 포함하는 광학적 스택을 유리 또는 알루미늄 코팅된 디스크이다.
반사(투과)광의 몇가지 특성들은 슬라이더(104)에서 디스크(112)까지의 거리에 따라 변화한다. 검출기 모듈(106)은 이러한 거리 의존 특성 중 하나 이상을 측정하고, 예컨대, 케이블(144)에 의해 처리기(108)로 출력 결과를 공급하기 위한 소자들을 포함한다. 필요하다면, 아날로그-디지탈 변환기나 다른 신호 제어기들이 처리기(108)를 위한 신호를 준비하기 위해 포함될 수 있다. 적합한 검출 방법과 시험용 디스크는 부양 높이에서의 수용 가능한 허용 오차와 수용 가능한 부양 높이 값으로부터 예상되는 편차 범위에 기초하여 선택될 수 있다.
측정을 수행하기 위해, 디스크는 고정된 속도로 회전된다. 짧은 과도기 후에, 슬라이더는 디스크 표면위에 상대적으로 일정한 높이를 얻는다. 그때 측정이 이루어진다. 광학 헤드는 검출기 모듈로 다시 반사되어 돌아온 광을 최대화시킴으로써 광 경로와 함께 정렬된다. 일반적으로, 본 명세서에서 설명한 검출기 모듈의 출력 결과가 부양 높이와 서로 연관된다. 선택적인 부양 높이 측정 기술을 이용하여, 이러한 연관성은 얻어지며, 이는 처리기(108)의 메모리(146)에 저장될 수 있다.
검출기 모듈(106)의 세가지 실시예는 도 3내지 도 5에 도시되어 있다. 도 3에서 검출기 모듈(106)의 첫번째 실시예는 광학 슬릿 구경(150), 렌즈(152), 광학 홍채 조리개(154), 그리고 두개의 소자 검출기(156)를 포함한다. 슬릿 구경(150)은 잡음을 줄일 수 있다. 렌즈(152)는 두개의 소자 검출기(156) 표면으로 촛점을 맞춘다. 광학 홍채 조리개(154)는 광 경로에서 렌즈(152)의 앞 또는 뒤에 선택적으로 위치될 수 있다. 도 3에서 광학 홍채 조리개(154)는 렌즈(152)와 두개의 소자 검출기(156) 사이에서 렌즈(152)뒤에 위치되어 있다. 광학 홍채 조리개(154)는 반 구경 조리개(50%)와 같은 중심 구경 조리개로서 이용될 수 있다. 광학 홍채 조리개(154)는 일반적으로 높은 입사각을 갖는 광 파동의 기여를 강화시키기 위해 디스크 표면에 대한 수직한 입사 부근에서 반사광의 기여를 감소시킨다.
두개의 소자 검출기(156)는 감광소자 (158(A), 160(B))를 갖는다. 촛점 신호는 두 감광소자의 측정치의 차이(촛점 신호 = A - B)로 정의될 수 있다. 촛점 신호는 디스크 표면(110)과 슬라이더(104)까지의 거리와 연관될 수 있다.
검출기 모듈(106)의 두번째 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 이 실시예에서 검출기 모듈(106)은 홍채 조리개와 같은 중심 구경 조리개(170), 파동판(172), 편광 광선 분할기(174), 그리고 감광 소자 (176(C), 178(D))을 포함한다. 다른 편광은 일반적으로 디스크 표면(110)따라 다르게 반사한다. 반사율의 차이는 대개 슬라이더(104)와 디스크 표면(110)의 거리에 따라 좌우된다. 편광된 광의 반사 특성의 차이는 감광 소자(176, 178)의 측정값의 차이로 명백해진다. 이 차이는 편광율 (C/D) 또는 편광차(C-D)로서 표현될 수 있다. 이러한 검출기 모듈(106)의 구성은 또한 소자(176, 178)의 측정치를 더함으로써(C+D), 반사된 광의 전체양에 비례하는 값을 얻기 위해 사용될 수 있다. 파동판(172)은 광이 편광 광선 분할기(174)에 부딪치기 전에 검출 경로(140)를 따르는 광의 편광을 변경시키기 위해 사용될 수 있다. 예로, 파동판은 45。로 위치된 1/4 파동판이거나 22.5。로 위치로 위치한 1/2 파동판일 수 있다.
도 6에서, 부양 높이의 함수 대 편광율은 도1a에서 개략적으로 도시된 실험적 배열을 사용하여 알루미늄 코팅된 시험용 디스크로 평가되었다. 입사된 광이 순수하게 x 편광될 때, 편광율은 반사된 광선에서 x 편광된 광에 대한 y편광된 광의 비율로서 정의된다. 대물렌즈는 0.65의 수치적 구경을 가지며, SIL은 2.15의 수치적 구경을 가졌다. 대물렌즈에서 RIM 밀도는 0.28이었다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 알루미늄 코팅된 디스크에 대한 SiN의 두께의 효과는 또한 부양 높이의 함수로서의 편광율(PR)에 대해 평가되었다. 상이한 SiN의 두께는 곡선이 단조 변화하는 구간에 상응하는 다른 유효 범위를 갖는 부양 높이에 대한 함수로서 편광율(PR) 곡선을 형성한다. 일단 부양 높이와 편광율 사이의 상관성이 평가되면, 이 상관성은 일련의 부양 높이 측정값으로 저장되고 이용되어질 수 있다. 유사하게, 여러 상이한 SiN 두께를 갖는 구획형 디스크를 이용하여, 부양 높이는 유효 범위 이상의 특별한 SiN 두께에 대한 단조 곡선을 요구하지 않으면서 우수한 정확성을 가지고 500nm이상에 대해 측정될 수 있다. 도 7를 참조하면, 대물렌즈의 상이한 수치적 구경들로 얻어진 측정값은 이 기술이 수치적 구경들의 넓은 범위를 수용한다는 것을 알 수 있다.
부양 높이에 대한 함수로서 퍼센트 반사율의 측정값이 5개의 상이한 SiN의 두께에 대하여 도 8에 도시되어 있다. 이 반사율은 도 1의 소자(114)에 대응하는 파워 미터(power meter)의 측정값과 관계하여 측정되었다. 반사율 곡선은 대물렌즈의 특별한 수치적 구경에 대한 약 250nm의 단조 범위를 갖는다. 도 9를 참조하면, 반사율의 첫번째 최대치에서의 부양높이가 상이한 값의 수치적 구경에 대해 현저하게 변하지 않기 때문에, 반사율 측정값의 유효 범위는 수치적 구경의 완만한 함수이다.
이러한 측정값의 유효 범위는 도 3에 도시된 바와 같이 검출기 이전에 입사 광선이나 반사 광선에 중심 구경 조리개를 부가함으로써 현저하게 개선될 수 있다. 반사율 측정에서 반(50%) 조리개의 효과는 도 10을 통해 알 수 있다. 이러한 측정들을 위한 렌즈는 SiN 코팅을 하지 않았다. 반(50%) 조리개는 최대 개방 구경 반지름 1.0에 대해 0.707의 동공 반지름에 대응한다. 0.65의 수치적 구경에서 반(50%) 조리개는 약 500nm까지 유효 범위를 증가시킨다. 도 11을 참조하면, 부양 높이의 함수로서 편광율은 상이한 SiN의 두께를 갖는 두 개의 알루미늄 코팅된 디스크에 대한 반(50%) 조리개를 가지고 얻어졌다. 반(50%) 조리개는 편광율 측정의 민감도를 크게 강화시켰다.
도 12에서, 편광 차의 측정값들은 자기 광학(MO) 매체를 포함하는 광학 스택으로 코팅된 디스크의 부양 높이의 함수로서 결정되었다. 퍼센트 반사율(REF), 퍼센트 합(SUM), 편광율(PR)의 비슷한 측정치들이 도 13에 나타나 있다. 퍼센트 합(SUM)은 부분 편광 광선 분할기로부터 반사된 후 측정된 전체 밀도인 반면, 반사율은 렌즈를 통해 반사된 광선의 전체 밀도이다. 이 측정값들은 반사 광선에 반(50%) 조리개로 결정되었다. 도 14와 도 15에 도시된 모든 측정값들은 약 500nm 부양 높이까지의 측정값에 대해 우수한 특성을 가짐을 보여준다.
검출기 모듈(106)의 세번째 실시예는 도 5에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 검출기 모듈(106)은 광학 슬릿 구경(190), 편광자(192)와 검출기 어레이(194)를 포함한다. 이 실시예는 또한 홍채 조리개를 포함할 수 있다. 편광자(192)는 바라는 측정치에 따라 초기 편광에 관계되어 0。, 45。, 90。로 맞추어 진다. 편광자는 다른 편광 상태에 대한 밀도 분포를 측정하기 위해 택하여진 값들이나 다른 값들 사이에서 회전된다. 유사한 정보가 편광자를 가진 측정과 편광자가 없는 두번째 측정으로부터 얻어질 수 있다. 검출기 어레이(194)는 CCD 어레이나 다른 어떤 감광 어레이 또는 적합한 차원일 수 있다. 검출기 어레이(194)는 감광 소자들의 1차원 또는 2차원 어레이를 가질 수 있다. 검출기 어레이(194)로 측정한 밀도 패턴은 슬라이더(104)와 디스크(112) 사이의 거리를 반영할 것이다.
다른 측정치들은 밀도 분포, 위상 분포 그리고 편광 분포처럼 부양 높이를 평가하기 위해 이용될 수 있다. 도 14는 알루미늄 코팅된 시험용 디스크와 x 편광된 입사광을 가지고 얻어진 반사된 광선의 x 편광된 영역 성분의 밀도 분포를 나타낸다. 측정은 어레이 검출기를 이용하여 수행될 수 있다. 밀도 분포는 4개의 부양 높이에 대해 도시되어 있다. 비슷하게, 도 15는 4개의 부양 높이에 대한 반사 광선의 x 편광된 영역 성분의 위상 분포를 나타낸다. 밀도 분포와 위상 분포는 부양 높이에 따라 다양하기 때문에 이들은 부양 높이를 계산하는데 이용될 수 있다. 위상 분포의 경우에, 도 3의 검출기 모듈의 촛점 센서에 기초한 측정은 특히 부양 높이 계산에 대한 알맞은 측정치들이다.
전술된 실시예는 예시적인 것들로, 본 발명은 이들로서 제한되지 않는다. 비록 본 발명이 바람직한 실시예를 통해 기술되었지만, 당업자들은 본 발명의 사상 및 개념을 벗어나지 않으면서 개조될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 사용된, "광(light)"이나 "광학(optical)"은 어떤 파장을 갖는 방사선을 의미하며, 가시광선에 제한되지 않는다.

Claims (20)

  1. 저장 디스크 위의 슬라이더의 부양 높이를 측정하는 부양 높이 측정 장치로서,
    상기 슬라이더의 근처에 광을 집중시키는 집광 수단, 및
    상기 슬라이더 바로 밑에서 회전하는 디스크로부터 전달된 광에 기초하여 부양 높이를 측정하는 수단을 포함하는 장치.
  2. 저장 디스크 위의 슬라이더의 부양 높이를 측정하는 부양 높이 측정 장치로서,
    광 경로를 따라 광을 제공하는 광원과,
    상기 광원으로부터의 광이 대물렌즈에 부딪히고 디스크 표면 쪽으로 진행하도록 위치된 대물렌즈를 포함하는 슬라이더와,
    상기 디스크로부터 반사된 광을 수용하는 검출기 모듈, 및
    상기 검출기 모듈의 출력 결과에 기초하여 상기 슬라이더의 부양 높이를 평가하는 처리기를 포함하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광은 단색이거나 준단색인 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이의 광 경로에 광선 분할기를 더 포함하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 광선 분할기가 부분 편광 광선 분할기인 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 슬라이더는 상기 광이 근시야를 통해 상기 디스크 표면에 연결되도록 하는 솔리드-이머젼-렌즈를 더 포함하는 장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 광원은 적색 레이저를 포함하는 장치.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 렌즈와 두개의 소자 검출기를 포함하는 장치.
  9. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 편광기를 포함하는 장치.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 검출기 어레이를 포함하는 장치.
  11. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 편광 광선 분할기 및 분할 광선의 일 성분을 측정하도록 각각 구성된 두개의 감광 소자를 포함하는 장치.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 중심 구경 조리개를 포함하는 장치.
  13. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 상기 검출기 모듈에 의해 수신된 반사광의 총량에 관련된 신호를 출력하고, 상기 처리기는 상기 검출기 모듈의 출력 결과를 메모리에 저장된 정보와 비교하여 상기 부양 높이를 평가하는 장치.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈이 상기 검출기 모듈에 의해 수신된 반사광의 편광에 관련된 신호를 출력하고, 상기 처리기는 상기 검출기 모듈의 출력 결과를 메모리에 저장된 정보와 비교하여 상기 부양 높이를 평가하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 반사광의 편광율이 평가되는 장치.
  16. 제 2항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 검출기 모듈에 의해 수신된 반사광의 밀도 분포, 위상 분포, 또는 편광 분포에 관계되는 신호를 출력하고, 상기 처리기가 검출기 모듈의 출력 결과를 메모리에 저장된 정보와 비교하여 상기 부양 높이를 평가하는 장치.
  17. 저장 디스크 위의 슬라이더의 부양 높이를 측정하는 부양 높이 측정 장치로서,
    광 경로를 따라 광을 제공하는 광원과,
    상기 광원으로부터의 광이 대물렌즈에 부딪히고 디스크 표면 쪽으로 진행하도록 위치된 대물렌즈를 포함하는 슬라이더와,
    상기 디스크를 통과하여 전달된 광을 수신하는 검출기 모듈로서, 상기 검출기에서 비춰진 광은 파장에 기초하여 공간적으로 분산되지 않는 검출기 모듈, 및
    상기 검출기 모듈의 출력 결과에 기초하여 상기 슬라이더의 부양 높이를 평가하는 처리기를 포함하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 편광 광선 분할기 및 분할 광선의 일 성분을 측정하도록 각각 구성된 두개의 감광 소자를 포함하는 장치.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 중심 구경 조리개를 포함하는 장치.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 검출기 모듈은 검출기 어레이를 포함하는 장치.
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