KR20030067031A

KR20030067031A - 역전구조 디스크의 광기록재생방법

Info

Publication number: KR20030067031A
Application number: KR1020020006826A
Authority: KR
Inventors: 김진홍
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14
Also published as: KR100459398B1

Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 의한 역전구조 디스크의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해, 집속렌즈가 장착된 슬라이더가 부상된 채로 그 디스크의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서, 상기 스핀들 모터의 회전속도를 조절하여 상기 공기동압의 크기를 변화시켜, 상기 슬라이더와 역전구조 디스크 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법을 제시함으로써, 보호층의 두께가 균일하지 않은 서로 다른 디스크가 광기록재생장치에 장착된 경우라도 정교한 포커싱을 얻을 수 있도록 한다.

Description

역전구조 디스크의 광기록재생방법{OPTICAL RECORDING METHOD FOR REVERSE STACKING DISK}

본 발명은 광기록재생방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 디스크의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해 슬라이더가 부상된 채로 디스크의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서, 그 슬라이더와 디스크 사이의 간격을 조절하는 방법에 관한 것이다.

정보의 대용량화 추세에 비추어 볼 때 기존의 광기록재생방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 광기록재생방식이 요구되고 있다.

광기록매체 또는 광자기기록매체는 비트(또는 기록마크) 사이즈가 소형화되어야 하고 트랙폭이 협소하게 되어야 고밀도 기록용량을 가질 수 있게 된다. 그러나, 보호층, 기록층, 반사층을 포함하는 기록매체의 층상구조 및 그에 따른 집광방식의 차이에 의한 제한, 기록매체의 기록막에 비트를 형성하기위해 기록매체 상에 집광되는 광의 스폿 크기의 회절한계에 의한 제한 등이 문제되므로, 이러한 제한을 극복하기 위한 광기록재생방식에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

종래의 파 필드(far field) 방식의 광 기록재생방법의 구성은 도 1에 도시된 바와 같다. 즉, 송수광부로부터 조사된 광을 0.5∼0.6 정도의 개구수(NA : Numerical Aperture)를 갖는 집속렌즈(1)를 이용하여 집속시켜, 집속된 광이 먼저 기판(2)을 투과한 후 기록층(3)에 도달하는 방식을 취하고 있다.

이와 같이, 광이 두꺼운 기판(2)을 투과하여 기록층(3)에 도달하는 방식을취하는 이유는, 기록층의 외층에 두꺼운 기판에 의한 보호층을 형성함으로써, 지문, 먼지 기타 오염물질에 의해 기록층이 손상받는 것을 방지하기 위함이다.

디스크의 기록 밀도는 집속된 광의 크기에 의해 결정되고, 그 광의 크기는 회절을 고려하였을 때 광원의 파장 λ와 사용렌즈의 개구수(NA)에 의해 결정된다.

그런데, 상기와 같은 구조의 디스크를 사용하여 광학적으로 신호를 기록재생하는 방식을 취할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 광이 두꺼운 기판(2)을 투과하여 기록층(3)에 도달하게 되므로, 굴절률이 높은, 즉, 개구수가 높은 값을 갖는 렌즈를 사용할 수 없다는 한계에 당면하게 된다.

또한, 집속렌즈(1)를 통해 집속된 광의 촛점이 기록층(3)에 형성되도록 하기 위해서는 집속렌즈(1)와 기록층(3)이 일정한 거리를 지속적으로 유지하는 것이 요구되는데, 기판(2)의 표면은 매끄러운 구조를 취하기가 곤란하므로 집속렌즈(1)가 기판(2)의 표면, 즉, 디스크의 표면에 접촉하여 신호를 기록재생하는 방식을 취할 수 없어, 집속렌즈(1)와 디스크 사이에는 소정의 간격이 필요하게 되고, 이는 결국 개구수가 높은 값을 갖는 렌즈를 사용할 수 없는 또 다른 한계가 된다.

또한, 이와 같은 구조에 있어서 개구수가 높은 렌즈를 사용할 경우, 다음의 식에서 보이는 바와 같은 코마수차(Coma aberration)가 함께 커지게 되므로, 디스크가 기울어져 있을때 초점이 흐트러지는 문제, 즉 틸트(tilt)가 증가하여 그 보정이 곤란하다는 문제점이 추가적으로 제기된다.

여기서, t는 기록층에 도달하기 위하여 레이저 광이 통과하여야 하는 거리, NA는 집속렌즈의 개구수, α는 디스크의 기울어진 각도(tilt angle), n은 기판의 굴절율을 말한다.

따라서, 디스크의 기록밀도를 높이기 위해서는 상기한 바와 같은 종래의 방식을 탈피하여야 할 것인바, 기록층이 디스크의 광조사면에 최대한 근접한 위치에 형성되도록 하는 구조, 이른바 디스크의 역전구조(reverse stacking)에 관한 연구가 활발히 진행되었다.

도 2는 역전구조의 광기록재생방식의 구성을 도시한 모식도이다.

도시된 바와 같이, 이와 같이 역전구조의 광기록재생방식에 있어서는, 집속렌즈(1)를 통해 집속된 광이 두꺼운 구조의 기판(2)이 아닌 얇은 구조의 디스크의 보호층(6)을 투과하여 기록층(3)에 접근하는 방식을 취하므로, 상기와 같은 종래의 방식의 문제점을 해결하여 기록밀도가 더욱 높은 디스크에 대한 정보의 기록재생이 가능해지는 것이다.

기록 밀도는 집속된 광의 크기에 의해 결정되고, 그 광의 크기는 회절을 고려하였을 때 광원의 파장 λ와 사용렌즈의 개구수(NA)에 의해 결정된다. Rayleigh 회절 한계에 의하면 집속된 레이저 광의 직경 D는,

D = 1.22 λ/ NA

이나, 실제 이용할 수 있는 한계는 가우시안(Gaussian) 강도 분포를 갖는 레이저 광의 반치폭(Full Width at Half Maximum)에 해당되는 계수인 0.61로 볼 수 있다. 따라서, 마크 크기(Mark size)의 감소에 의한 기록밀도를 높이기 위해서는광의 파장을 감소시키거나, 렌즈의 개구수(NA)를 증가시키면 되는데, 광의 파장의 감소에는 한계가 있으므로, 렌즈의 개구수를 증가시키기 위하여 집속렌즈와 디스크의 기록층을 근접시키는 방식을 취한 것이다.

또한, 슬라이더 구동방식에 있어서, 회전하는 디스크(10)의 공기동압과 슬라이더의 저면에 형성된 공기압 발생기구(21)의 상호작용에 의해 슬라이더(20)가 부상함으로써 자동적으로 포커싱이 이루어지는 방식을 취하므로, 별도의 포커스 서보가 필요없고, 광헤드의 구동속도가 빠르다는 장점을 갖는다.

한편, 역전구조 디스크의 광기록재생방식의 한 유형으로서, 최근 빛의 회절이 일어나지 않는 영역에서 기록밀도를 높이기 위한 방법으로서 근접장(Near field)을 이용한 광기록재생방법이 제안되었다.

근접장 광기록재생의 원리는 다음과 같다. 렌즈 내부로 임계각 이상의 각도를 갖고 입사하는 빛은 굴절률이 밀한 곳에서 소한 곳으로 진행할 때 빛이 전반사된다. 이 때 빛의 전반사에 의해서 렌즈의 표면에는 아주 미세한 세기의 광이 존재하는데 이것을 에버네슨트 웨이브(evanescent wave) 또는 소산파라고 한다. 이 에버네슨트 웨이브를 이용하면, 기존의 원격장(far-field)에서는 빛의 회절 현상 때문에 나타나는 분해능의 절대적인 한계, 즉 회절 한계 때문에 불가능했던 고분해능이 가능하게 된다. 근접장 광 기록재생 광학계는 렌즈 내에서 빛을 전반사시켜 렌즈 표면에 에버네슨트 웨이브를 발생시키고, 에버네슨트 웨이브와 기록매체의 커플링에 의하여 기록 및 재생을 하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 근접장 광기록재생방법은 송수광부로부터조사된 광을 대물렌즈(4)를 통해 매우 개구수가 높은 집속렌즈(5)에 입사시킴으로써, 그 촛점에서 발생하는 에버네슨트 웨이브와 디스크 표면의 보호층(6) 아래에 형성된 기록층(3)의 커플링에 의해 신호를 기록 또는 재생하는 방식을 취한다.

기타, 슬라이더 구동방식에 있어서, 회전하는 디스크(10)의 공기동압과 슬라이더의 저면에 형성된 공기압 발생기구(21)의 상호작용에 의해 슬라이더(20)가 부상함으로써 자동적으로 포커싱이 이루어지는 방식을 취한다는 점 등은 상기 일반적인 역전구조 디스크의 광기록재생방법의 경우와 동일하다.

다만, 근접장 광기록재생방법의 경우는 촛점이 집속렌즈(5) 저면에 매우 인접하여 형성되게 되므로, 슬라이더(20)의 부상높이(디스크 표면과의 간격) 및 보호층의 두께가 더욱 작은 값을 가져야 한다는 점에서 차이가 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서는, 슬라이더가 디스크의 표면을 매우 근접하여 왕복구동하게 되므로, 디스크의 보호층(6)의 두께가 미세하게나마 일정하지 않을 경우, 보호층(6)의 아래 형성된 기록층(3)에 촛점이 제대로 형성되지 않는다는 문제점이 제기된다.

특히, 하나의 디스크에 있어서 보호층 두께의 불균일성보다는, 서로 다른 디스크가 광기록재생장치에 장착될 경우, 그 보호층 두께의 불균일성에 따른 포커싱의 곤란성이 더욱 중요한 문제점으로 제기된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 보호층의 두께가 균일하지 않은 서로 다른 디스크가 광기록재생장치에 장착된 경우라도 정교한 포커싱을 얻을 수있도록 하는, 보다 진일보한 역전구조 디스크의 광기록재생방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1 내지 도 3은 종래의 광기록재생방법의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서,

도 1은 파 필드 방식의 구성을 도시한 모식도

도 2는 역전구조의 광기록재생방식의 구성을 도시한 모식도

도 3는 근접장 방식의 구성을 도시한 모식도

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 광기록재생방법의 개념을 도시한 것으로서,

도 4는 보호층이 두껍게 형성된 경우의 포커싱 방법을 도시한 모식도

도 5는 보호층이 얇게 형성된 경우의 포커싱 방법을 도시한 모식도

도 6은 보호층이 두껍게 형성된 경우의 디스크의 기록 및 재생 가능 구간을 도시한 평면도

도 7은 보호층이 얇게 형성된 경우의 디스크의 기록 및 재생 가능 구간을 도시한 평면도

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 집속렌즈3 : 기록층

6 : 보호층10 : 역전구조 디스크

20 ; 슬라이더21 : 공기압 발생기구

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 스핀들 모터에 의한 역전구조 디스크의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해, 집속렌즈가 장착된 슬라이더가 부상된 채로 그 디스크의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서, 상기 스핀들 모터의 회전속도를 조절함으로써, 상기 공기동압의 크기를 변화시켜, 상기 슬라이더와 역전구조 디스크 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법을 제시한다.

여기서, 상기 광기록재생방법은 데이터 전송률을 일정하게 하고, 상기 역전구조 디스크에 기록되는 마크의 간격을 변화시키는 방식을 채택할 수도 있고, 상기 역전구조 디스크에 기록되는 마크의 간격을 일정하게 하고, 데이터 전송률을 변화시키는 방식을 취할 수도 있다.

한편, 본 발명의 목적은 스핀들 모터에 의한 역전구조 디스크의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해, 집속렌즈가 장착된 슬라이더가 부상된 채로 그 디스크의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서, 상기 역전구조 디스크의 내주부와 외주부의 선속도의 차이에 따라 변화하는 공기동압의 크기에 의하여 정해지는 상기 슬라이더와 역전구조 디스크 사이의 간격에 의해, 자동적으로 상기 역전구조 디스크의 기록 및 재생 가능 구간이 설정되는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 의해서도 달성될 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 광기록재생방법의 개념을 도시한 것으로서, 도 4는 보호층이 두껍게 형성된 경우의 포커싱 방법을 도시한 모식도, 도 5는 보호층이 얇게 형성된 경우의 포커싱 방법을 도시한 모식도, 도 6은 보호층이 두껍게 형성된 경우의 디스크의 기록 및 재생 가능 구간을 도시한 평면도, 도 7은 보호층이 얇게 형성된 경우의 디스크의 기록 및 재생 가능 구간을 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 역전구조 디스크의 광기록재생방법은 스핀들 모터(미도시)에 의한 역전구조 디스크(10)의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해, 집속렌즈가 장착된 슬라이더(20)가 부상된 채로 그 디스크(10)의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록한다는 점에서 종래의 경우와 동일하나, 상기 스핀들 모터의 회전속도를 조절함으로써, 상기 공기동압의 크기를 변화시켜, 슬라이더(20)와 역전구조 디스크(10) 사이의 간격을 조절한다는 점에서 특징을 갖는 것이다.

역전구조 디스크의 광기록재생방법은 슬라이더 구동방식에 있어서, 회전하는 디스크(10)의 공기동압에 의해 슬라이더(20)가 부상함으로써 자동적으로 포커싱이 이루어지는 방식을 취하는 것인데, 여기서 슬라이더(20)의 부상정도(슬라이더와 디스크 표면 사이의 간격 : H1,H2)는 회전하는 디스크의 공기동압에 의해 정해지는 것이므로, 결국 스핀들 모터의 회전에 따른 디스크의 선속도의 함수가 되는 것이다.

디스크(10)의 회전속도가 일정하다고 가정할때, 보호층(6)의 두께와 관계없이 집속렌즈(1)를 통해 집속된 광의 촛점이 기록층(3)에 맺히기 위해서는 슬라이더(20)의 저면과 디스크의 기록층(3) 사이의 거리가 일정한 촛점거리(F)를 유지해야 하는데, 도 4에 도시된 바와 같이 보호층(6)의 두께가 두꺼운 경우에는 슬라이더(20)와 디스크 표면 사이의 간격(H1)이 작으므로 많은 공기동압이 발생하여 슬라이더(20)의 부상높이가 커지게 되고, 반대로 도 5에 도시된 바와 같이 보호층(6)의 두께가 얇은 경우에는 슬라이더(20)와 디스크 표면 사이의 간격(H2)이 크므로 적은 공기동압이 발생하여 슬라이더(20)의 부상높이가 작아지게 된다. 따라서, 디스크(10)의 회전속도가 일정한 경우에는 촛점거리(F)가 일정하게 유지될 수 없는 것이다.

본 발명은 이와 같은 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 디스크(10)마다 미세하게나마 다소의 차이를 갖는 보호층(6)의 두께의 불균일성에 따른 포커싱의 흐뜨러짐을 방지하기 위하여, 보호층(6)의 두께의 변화에 대응하여 디스크(10)의 회전속도를 변화시킴으로써, 촛점거리(F)를 일정하게 할 수 있도록 한 것이다.

디스크(10)의 회전속도를 변화시킬 경우, 디스크에 기록되는 마크의 간격 및 데이터 전송률(data transfer rate)도 함께 변화하게 되는바, 이들 요소를 어떻게 제어하는가에 따라 다시 2가지 방식으로 나누어 생각해 볼 수 있다.

즉, 하나는 데이터 전송률을 일정하게 하고, 디스크에 기록되는 마크의 간격을 변화시키는 방식이고, 다른 하나는 역전구조 디스크에 기록되는 마크의 간격을 일정하게 하고, 데이터 전송률을 변화시키는 방식이 그것이다.

먼저, 데이터 전송률을 일정하게 제어할 경우, 일정 시간당 디스크에 기록 또는 재생되는 신호가 일정하게 되므로, 디스크의 회전속도가 느려지게 되면 마크의 간격이 넓어지게 되고, 디스크의 회전속도가 빠르게 되면 마크의 간격이 좁아지게 된다.

보호층의 두께의 불균일성의 정도는 매우 미세한 것이고, 이를 보정하기 위한 스핀들 모터의 회전속도의 변화도 매우 미세하게 주어지는 것이므로, 상기 마크의 간격 변화도 디스크의 기록, 재생에 크게 불리한 영향을 미치지 않는 범위 내에서 이루어질 것으로 예측된다.

또한, 디스크에 기록되는 마크의 간격을 일정하게 하고자 할 경우, 디스크의 회전속도의 변화에 따라 일정 시간당 디스크에 기록 또는 재생되는 신호의 양이 변화하게 되므로, 디스크의 회전속도가 느려지게 되면 데이터 전송률도 적어져야 하고, 디스크의 회전속도가 빠르게 되면 데이터 전송률도 커져야 한다.

전자의 방식은 아무런 내용이 기록되지 아니한 최초의 디스크를 하나의 광기록재생장치에서만 계속해서 사용하고자 할 경우 적합하고, 후자의 방식은 하나의 광기록재생장치에서 신호가 기록된 디스크를 다른 광기록재생장치에서 재생하고자 할 경우 적합하다고 할 수 있다.

한편, 디스크(10)의 회전속도를 일정하게 유지하면서도, 디스크의 내주부와 외주부의 선속도의 차이에 따라 변화하는 공기동압의 크기에 의하여, 슬라이더와디스크 사이의 간격을 조절하는 방안을 강구해 볼 수 있다.

디스크(10)의 회전속도가 일정하게 유지되는 경우, 내주부에 비해 외주부의 선속도가 큰 값을 갖게 되므로, 디스크와 슬라이더 사이에 발생하는 공기동압도 외주부에서 더 크게 발생하게 된다.

여기서, 디스크의 회전속도, 마크의 길이, 데이터 전송률 등의 값이 일정하다고 전제할때, 광기록재생장치에 장착되는 디스크에 따라 그 보호층의 두께에 차이가 있음을 감안하면, 디스크와 슬라이더 사이의 촛점거리(F)는 디스크의 반경(R)과 보호층의 두께의 함수가 되는 것이다.

도 6 및 도 7은 상기와 같은 경우에 있어서, 보호층의 두께가 서로 상이한 디스크(D1,D2)의 기록 및 재생 가능 영역을 표시한 평면도이다.

도시된 바와 같이, 상대적으로 보호층의 두께가 두꺼운 디스크(D1)의 경우, 포커싱을 위해서는 슬라이더의 부상높이가 낮아야 하므로, 기록 및 재생 가능 영역이 디스크의 내주부측에 치우쳐서 형성되게 된다.(도 4 및 도 6 참조)

반대로, 상대적으로 보호층의 두께가 얇은 디스크(D2)의 경우에는, 포커싱을 위해 슬라이더의 부상높이가 높아야 하므로, 기록 및 재생 가능 영역이 디스크의 외주부측에 치우쳐서 형성되게 된다.(도 5 및 도 7 참조)

이와 같은 광기록재생방법은 일정한 기록 및 재생 불가능 영역을 가진다는 점에서 단점을 갖는 것이지만, 광기록재생장치에 별다른 구조적 변경을 가할 필요가 없이 자동적으로 포커싱을 이루도록 한다는 장점을 가지므로, 디스크의 보호층의 두께의 불균일성을 무시할 수 있을 정도로 작은 값의 범위 내에서 제어할 수 있는 기술이 개발될 경우, 보다 현실적으로 적용될 수 있는 대안이 될 것으로 생각된다.

본 발명은 보호층의 두께가 균일하지 않은 서로 다른 디스크가 광기록재생장치에 장착된 경우라도 정교한 포커싱을 얻을 수 있도록 하는, 보다 진일보한 역전구조 디스크의 광기록재생방법을 제공한다.

Claims

스핀들 모터에 의한 역전구조 디스크의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해, 집속렌즈가 장착된 슬라이더가 부상된 채로 그 디스크의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서,

상기 스핀들 모터의 회전속도를 조절함으로써, 상기 공기동압의 크기를 변화시켜, 상기 슬라이더와 역전구조 디스크 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법.
제1항에 있어서,

데이터 전송률을 일정하게 하고, 상기 역전구조 디스크에 기록되는 마크의 간격을 변화시키는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법.
제1항에 있어서,

상기 역전구조 디스크에 기록되는 마크의 간격을 일정하게 하고, 데이터 전송률을 변화시키는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법.
스핀들 모터에 의한 역전구조 디스크의 회전에 따라 발생하는 공기동압에 의해, 집속렌즈가 장착된 슬라이더가 부상된 채로 그 디스크의 표면을 왕복구동하면서 신호를 재생 또는 기록하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법에 있어서,

상기 역전구조 디스크의 내주부와 외주부의 선속도의 차이에 따라 변화하는 공기동압의 크기에 의하여 정해지는 상기 슬라이더와 역전구조 디스크 사이의 간격에 의해, 자동적으로 상기 역전구조 디스크의 기록 및 재생 가능 구간이 설정되는 것을 특징으로 하는 역전구조 디스크의 광기록재생방법.