KR100261084B1 - 광픽업장치 - Google Patents

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KR100261084B1
KR100261084B1 KR1019970041988A KR19970041988A KR100261084B1 KR 100261084 B1 KR100261084 B1 KR 100261084B1 KR 1019970041988 A KR1019970041988 A KR 1019970041988A KR 19970041988 A KR19970041988 A KR 19970041988A KR 100261084 B1 KR100261084 B1 KR 100261084B1
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길병룡
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윤종용
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Abstract

광스폿 크기를 작게 하고, 액세스 시간을 줄일 수 있도록 구조가 개선된 광픽업장치가 개시되어 있다.
이 개시된 장치는 고정 배치되며, 광을 생성 조사하는 고정광학계와; 기록매체에 대해 회동 가능하게 배치되어 고정광학계에서 제공된 광이 기록매체의 소정 위치에 맺히도록 하는 가동유니트와; 고정광학계와 가동유니트에 양단이 각각 연결되어 광을 전달하는 광섬유;를 포함하며, 가동유니트는 베이스와; 이 베이스에 왕복 회전 가능하게 설치되며 기록매체를 사이에 두고 상호 대향되게 설치된 한 쌍의 제1 및 제2스윙암을 가지는 스윙부재와; 스윙부재를 구동하는 자기구동수단과; 기록매체에 접촉 가능하도록 제1스윙암의 단부에 설치되며, 광섬유의 단부가 끼워지는 관통홈을 갖는 슬라이더와; 광섬유에서 기록매체 쪽으로 출사된 광을 집속시키는 집속수단과; 슬라이더와 마주하도록 제2스위암의 단부에 설치되어 광섬유 및 기록매체를 투과한 광을 수광하는 제1광검출기;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

광픽업장치{Optical pickup apparatus}
본 발명은 광픽업장치에 관한 것으로서, 상세하게는 광스폿 크기를 작게 하고, 액세스 시간을 줄일 수 있도록 구조가 개선된 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광픽업장치는 광을 이용하여 비접촉식으로 기록매체에 정보를 기록 및/또는 재생한다.
도 1은 종래의 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래의 광픽업장치는 광을 생성 출사하는 광원(3)과, 이 광원(3)에서 조사된 광의 진행 경로를 변환하는 제1빔스프리터(7)와, 기록매체(1)에 광스폿이 맺히도록 입사광을 집속시키는 대물렌즈(9)와, 상기 기록매체(1)에서 반사되고, 상기 대물렌즈(9) 및 제1빔스프리터(7)를 경유하여 입사된 광을 수속하여 정보신호 및 오차신호들을 검출하는 광검출기를 포함하여 구성된다. 여기서, 광원(3)과 제1빔스프리터(7) 사이의 광경로 상에는 콜리메이팅렌즈(5)가 설치되어 상기 광원(3)에서 조사된 발산광을 평행광으로 바꾸어준다.
상기 광검출기는 정보신호를 검출하는 제1광검출기(17)와, 포커스 오차신호와 트랙 오차신호를 검출할 수 있도록 각각 독립적으로 광전변환하는 4개의 분할판으로 구성된 제2광검출기(21)로 이루어져 있으며, 상기 제1빔스프리터(7)쪽에서 입사된 광은 제2빔스프리터(13)에 의해 소정 광량비로 상기 제1 및 제2광검출기(17)(21)로 분기된다. 여기서, 상기 제2빔스프리터(13)와 제1광검출기(17) 사이에는 입사광을 수속하기 위한 제1수광렌즈(15)가 배치되고, 상기 제2빔스프리터(13)와 제2광검출기(21) 사이에는 입사광의 수속 및 비점수차를 발생하기 위한 실린드리컬렌즈(19)가 배치된다.
상기한 바와 같이, 구성된 광픽업장치는 제2광검출기(21)에서 검출된 트랙 오차신호와 포커스 오차신호를 증폭하여 상기 대물렌즈(9)의 액츄에이터(11)를 제어함으로써 오차신호를 보정하는 방향으로 대물렌즈(9)를 구동한다.
이와 같이, 구성된 광픽업장치를 이용하는 경우, 상기 기록매체(1)에 형성되는 기록마크의 최소직경은 수학식 1과 같이, 대물렌즈(9)의 개구수 및 광원(3)의 파장에 의해 결정된다.
Figure pat00001
따라서, 광원(3)의 파장이 650nm이고, 대물렌즈(9)의 개구수가 0.6인 경우, 기록마크의 직경이 650nm로 제한됨을 알 수 있다. 그러므로, 고밀도의 기록매체에는 채용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 캐리지(미도시)에 탑재되어 상기 기록매체(1)의 반경방향으로 왕복 주행하면서 정보를 기록/재생하므로, 캐리지에 걸리는 부하에 의해 기록매체(1)의 위치를 찾는데 소요되는 시간 이른바 액세스 시간이 100ms 정도로 길다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 대물렌즈 대신 광섬유의 단부를 근접장 탐침 구조로 개선하여 광학 개구수를 줄이고, 광섬유의 단부 일부만이 기록매체에 접촉 슬라이딩되도록 하여 액세스 시간을 줄일 수 있도록 된 광픽업장치를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 종래 광픽업장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 구성을 보인 도면.
도 3은 도2의 가동유니트를 보인 개략적인 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬라이더의 내부 단면을 보인 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100...고정광학계 110...광원 120...콜리메이팅렌즈
130...광경로변환수단 140...커플링렌즈 150...수속렌즈
160...제2광검출기 200...광섬유 211...코어
213...클래드 215...집속수단 300...가동유니트
310...스윙부재 311...제1스윙암 313...제2스윙암
320...베이스 321...샤프트 330...자기구동수단
331,333...요크부재 341...자석부재 343...코일부재
350...슬라이더 351...관통공 353...접착재
360...제1광검출기
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고정 배치되며, 광을 생성 조사하는 고정광학계와; 기록매체에 대해 회동 가능하게 배치되어 상기 고정광학계에서 제공된 광이 상기 기록매체의 소정 위치에 맺히도록 하는 가동유니트와; 상기 고정광학계와 가동유니트에 양단이 각각 연결되어 광을 전달하는 광섬유;를 포함하여 된 광픽업장치에 있어서, 상기 가동유니트는, 베이스와; 이 베이스에 왕복 회전 가능하게 설치되며 상기 기록매체를 사이에 두고 상호 대향되게 설치된 한 쌍의 제1 및 제2스윙암을 가지는 스윙부재와; 상기 스윙부재를 구동하는 자기구동수단과; 상기 기록매체에 접촉 가능하도록 상기 제1스윙암의 단부에 설치되며, 상기 광섬유의 단부가 끼워지는 관통홈을 갖는 슬라이더와; 상기 광섬유에서 상기 기록매체 쪽으로 출사된 광을 집속시키는 집속수단과; 상기 슬라이더와 마주하도록 상기 제2스위암의 단부에 설치되어 상기 광섬유 및 기록매체를 투과한 광을 수광하는 제1광검출기;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업장치의 광학적 구성을 보인 도면이고, 도 3은 도2의 가동유니트(300)를 보인 개략적인 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광픽업장치는 고정광학계(100)와, 기록매체(30)에 대해 회동 가능하게 배치되어 상기 고정광학계(100)에서 제공된 광이 상기 기록매체(30)의 소정 위치에 맺히도록 하는 가동유니트(300)와, 상기 고정광학계(100)와 가동유니트(300)에 양단이 각각 연결되어 광을 전달하는 광섬유(200)를 포함하여 구성된다.
상기 고정광학계(100)는 본체(미도시)에 고정 설치되며, 상기 기록매체(30)에 정보를 기록/재생하는데 요구되는 광을 생성 조사한다. 상기 광섬유(200)는 코어(211)와, 상기 코어(211)와 다른 굴절률을 갖는 클래드(213)로 구성된다. 상기 클래드(213)는 상기 코어(211)를 감싸며, 입사광은 상기 코어(211)를 통해 도파된다.
상기 가동유니트(300)는 상기 고정광학계(100)에서 조사되어 상기 광섬유(200)를 통해 도파된 광을 상기 기록매체(30)의 소정 위치에 맺히도록 한다. 이를 위하여 상기 가동유니트(300)는 본체(미도시)에 고정 설치된 베이스(320)와, 이 베이스(320)에 왕복 회전 가능하게 설치된 스윙부재(310)와, 상기 스윙부재(310)를 구동하는 자기구동수단(330)과, 상기 광섬유(200)의 단부가 설치되며 상기 기록매체(30)의 기록면에 일면(350a)이 마주하게 배치되는 슬라이더(350)와, 상기 광섬유(200)에서 기록매체(30) 쪽으로 출사된 광을 집속시키는 집속수단(215) 및 제1광검출기(360)를 포함하여 구성된다.
상기 스윙부재(310)는 결합공(310a)을 가지며, 이 결합공(310a)을 관통하여 상기 베이스(320)에 양단이 결합된 샤프트(321)에 의해 상기 베이스(320)에 대해 왕복회전 가능하게 설치된다. 상기 스윙부재(310)는 상기 기록매체(30)를 사이에 두고 상호 대향되게 설치된 한 쌍의 제1 및 제2스윙암(311)(313)을 가진다. 여기서, 상기 제1스윙암(311)은 상기 기록매체(30)의 광입사면(30a) 쪽에 대향되게 배치되며, 상기 제2스윙암(313)은 그 이면(30b)에 대향되게 배치된다. 상기 제1스윙암(311)의 단부에는 상기 기록매체(30)에 마주하도록 설치된 슬라이더(350)가 결합된다.
이를 위하여 상기 제1스윙암(311)은 상기 슬라이더(350)가 상기 기록매체(30)에 마주하는 방향으로 힘을 받도록 탄성지지하는 탄성플레이트인 것이 바람직하다.
상기 슬라이더(350)는 상기 광섬유(200)의 광 출사단부가 끼워지는 관통홈(351)을 가지며, 그 일면(350a)이 상기 기록매체(30)에 마주한 채로 상기 제1스윙암(311)에 의해 회동되어, 출사광이 상기 기록매체(30)의 소정 트랙에 조사되도록 안내한다.
상기 집속수단(215)은 상기 광섬유(200)에서 상기 기록매체(30) 쪽으로 출사된 광을 집속시키기 위한 것으로 상기 관통홈(351) 내에 결합된다. 여기서, 상기 집속수단(215)은 도 4에 도시된 바와 같이, 광이 입사되는 입사단에 비하여 광이 출사되는 출사단의 직경이 작도록 된 속이 빈 원뿔대 형상으로 내부에 반사면을 갖는 반사부재인 것이 바람직하다. 이 반사부재는 상기 슬라이더 대해 위치가 결정된 채로 고정되도록 접착재(353)등에 의해 상기 관통홈(351) 내에 설치된다.
그러므로, 상기 고정광학계(100)에서 생성되고 상기 광섬유(200)를 통해 도파된 광은 상기 집속수단(215) 예컨대, 내부에 반사면이 형성된 속이 빈 원뿔대 형상의 반사부재를 통해 집속된 채로 상기 기록매체(30)에 집속된다. 이와 같이, 집속수단(215)에 의해 광을 집속하는 경우, 기록매체(30)에 맺히는 광의 직경을 개구수 0.6의 대물렌즈를 채용한 경우에 비하여 대략 사분의일 이상 줄일 수 있다.
상기 제1광검출기(360)는 상기 제2스윙암(313)의 단부에 상기 슬라이더(350)와 마주하도록 배치된다. 이 제1광검출기(360)는 상기 집속수단(215)을 통과하여 상기 기록매체(30)에 맺힌 후, 투과한 광을 수광하여 광스폿이 정상적으로 트랙을 추종하는지 여부를 판단한다. 이를 위하여 상기 제1광검출기(360)는 입사광을 독립적으로 광전변환하는 제1검출영역(360a)과 제2검출영역(360b)을 가지며, 상기 제1검출영역(360a)과 제2검출영역(360b)의 경계선이 상기 기록매체(30)의 트랙방향과 나란한 방향으로 배치된 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1 및 제2검출영역(360a)(360b)을 갖는 제1광검출기(360)를 구비한 경우에 있어서, 기록매체(30)의 트랙을 이루는 랜드의 중심이 상기 기록매체(30)에 맺힌 광의 중심에서 벗어난 경우 상기 제1 및 제2검출영역(360a)(360b)에서 출력되는 전기신호가 달라지게 되고, 랜드의 중심과 기록매체(30)에 맺힌 광의 중심이 일치하는 경우 동일 전기신호가 출력된다. 이를 상기 자기구동수단(330)에 피드백함으로써 상기 기록매체(30)에 조사된 광이 정상적으로 트랙킹하도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2검출영역(360a)(360b)에서 출력된 전기신호는 상기 랜드 상의 기록마크(미도시)에 조사되었는지 또는 기록마크가 아닌 곳에 조사되었는지에 따라 달라지게 되므로, 검출된 신호로부터 정보신호를 독출할 수 있다.
상기 자기구동수단(330)은 상기 베이스(320)와, 상기 스윙부재(310)에 걸쳐 설치되어 상기 스윙부재(310)의 왕복 회전 구동력을 제공한다. 이를 위하여 상기 자기구동수단(330)은 상기 스윙부재(310)의 일 측면에 결합 설치된 코일부재(343)와, 상기 베이스(320)에 설치되며 상기 코일부재(343)의 상, 하부 외측에 각각 위치되는 요크부재(331)(332)와, 상기 요크부재(331)에 결합 설치되며 상기 코일부재(343)를 사이에 두고 상기 요크부재(331)(332)에 대면되게 상기 코일부재(343) 내측에 배치된 자석부재(341)를 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 코일부재(343)에 인가되는 전류의 방향 및 세기를 조절함에 의하여 상기 자석부재(341)와의 상호 전자기력에 의해 상기 스윙부재(310)를 가동한다.
상기 고정광학계(100)는 광을 생성 조사하는 광원(110)과, 상기 광원(110)과 상기 광섬유(200)의 입력단 사이에 배치되어 입사광을 상기 광섬유(200)에 집속시키는 커플링렌즈(140)를 포함하여 구성된다. 상기 광원(110)은 소형화가 용이한 통상의 반도체 레이저를 채용한다.
여기서, 상기 광원(110)과 커플링렌즈(140) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원(110)에서 조사된 발산광을 집속시켜 평행광이 출사되도록 하는 콜리메이팅렌즈(120)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정광학계(100)는 상기 광원(110)과 커플링렌즈(140) 사이의 광경로 상에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단(130)과, 상기 기록매체(30)쪽에서 입사되고 상기 광섬유(200) 및 상기 광경로변환수단(130)을 경유하여 입사된 광을 수광할 수 있도록 된 제2광검출기(160)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제2광검출기(160)가 더 구비된 경우는 상기 기록매체(30)에서 반사되어 상기 제2광검출기(160)에 수광된 광으로부터 상기 기록매체(30)에 형성된 정보신호를 검출한다.
여기서, 상기 광경로변환수단(130)으로 입사광의 일부는 투과시키고, 나머지는 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환하는 빔스프리터를 채용할 수 있다. 이 경우, 상기 빔스프리터를 경유하여 상기 제2광검출기(160)로 향하는 광을 상기 제2광검출기(160)에 집속시키는 수속렌즈(150)를 상기 빔스프리터와 상기 제2광검출기(160) 사이에 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광경로변환수단(130)으로 어느 한 면에서 입사되는 광은 직진 투과시키고, 다른 면에서 입사되는 광은 회절 투과시켜 광의 진행경로를 변환하는 홀로그램소자(미도시)를 채용할 수도 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 광픽업장치의 동작을 설명한다.
광원(110)에서 조사된 광은 커플링렌즈(140)에 의해 상기 광섬유(200)의 일단에 집속된다. 이 집속된 광은 상기 광섬유(200)를 통해 도파된 후, 상기 집속수단(215) 예컨대, 반사부재에 의해 기록매체(30)의 소정 트랙 상에 집속된다. 여기서, 상기 기록매체에 맺힌 광의 위치는 상기 자기구동수단(330)에 의한 상기 스윙부재(310)의 회동 위치에 따라 결정된다. 따라서, 기록가능한 기록매체(30)의 채용시 상기 기록매체(30)에 집속된 광에 의해 정보를 기록할 수 있다.
이와 같이, 집속된 광의 일부는 상기 기록매체(30)를 투과하여 상기 제1광검출기(360)에 맺히게 되어, 제1광검출영역(360a)과 제2광검출영역(360b) 각각에서 수광되고 광전변환된 광의 차동에 의해 집속광의 중심과, 트랙을 이루는 랜드의 중심이 일치하는지를 검출하고, 오차 신호 검출시 상기 자기구동수단(330)을 구동하여 트랙오차를 보정한다. 또한, 재생시, 상기 제1광검출기(360)는 검출된 신호로부터 상기 트랙에 형성된 기록마크(미도시)를 판별하여 정보신호를 검출할 수 있다.
또한, 제2광검출기(160)를 더 구비한 경우, 상기 기록매체(30)에서 반사된 광은 상기 집속수단(215)과, 광섬유(200)를 통하여 고정광학계(100)로 도파되고, 상기 광경로변환수단(130) 예컨대, 빔스프리터에서 반사되어 상기 제2광검출기(160)에 입사된다. 이 입사된 광으로부터 상기 트랙에 형성된 기록마크를 판별하여 정보신호를 검출한다.
이와 같이, 구성된 광픽업장치를 채용한 경우, 집속수단에 의해 집속된 광스폿의 직경은 집속수단(215) 즉, 반사부재의 출사 개구와 거의 동일 크기로 할 수 있다. 따라서, 광스폿의 직경을 150nm로 할 경우, 기록밀도는 제곱센티미터에 4.4기가비트(
Figure pat00002
)가 되므로, 기록매체(30)로 직경 12cm의 광디스크를 채용한 경우, 약 500기가비트 즉 62기가바이트 용량을 갖는 고밀도 기록매체(30)를 채용한 경우에도 정보의 기록/재생이 가능하다.
또한, 스윙부재(310), 슬라이더(350), 제1광검출기(360) 및 광섬유(200)의 일부만이 상기 기록매체(30)의 트랙을 따라 슬라이딩되므로 가동유니트(300)에 걸리는 부하를 대폭 줄일 수 있다. 따라서, 트랙과 트랙사이를 이동하는데 걸리는 시간인 액세스시간을 10msec 이하로 대폭 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 고정 배치되며, 광을 생성 조사하는 고정광학계와;
    기록매체에 대해 회동 가능하게 배치되어 상기 고정광학계에서 제공된 광이 상기 기록매체의 소정 위치에 맺히도록 하는 가동유니트와;
    상기 고정광학계와 가동유니트에 양단이 각각 연결되어 광을 전달하는 광섬유;를 포함하여 된 광픽업장치에 있어서,
    상기 가동유니트는,
    베이스와; 이 베이스에 왕복 회전 가능하게 설치되며 상기 기록매체를 사이에 두고 상호 대향되게 설치된 한 쌍의 제1 및 제2스윙암을 가지는 스윙부재와; 상기 스윙부재를 구동하는 자기구동수단과; 상기 기록매체에 접촉 가능하도록 상기 제1스윙암의 단부에 설치되며, 상기 광섬유의 단부가 끼워지는 관통홈을 갖는 슬라이더와; 상기 광섬유에서 상기 기록매체 쪽으로 출사된 광을 집속시키는 집속수단과; 상기 슬라이더와 마주하도록 상기 제2스위암의 단부에 설치되어 상기 광섬유 및 기록매체를 투과한 광을 수광하는 제1광검출기;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 집속수단은,
    상기 관통홈 내에 끼워지며, 광이 입사되는 입사단에 비하여 광이 출사되는 출사단의 직경이 작도록 된 속이 빈 원뿔대 형상으로 내부에 반사면을 갖는 반사부재인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1광검출기는 입사광을 독립적으로 광전변환하는 제1검출영역과 제2검출영역을 가지며, 상기 제1검출영역과 제2검출영역의 경계선이 상기 기록매체의 트랙방향과 나란한 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기구동수단은,
    상기 스윙부재의 일 측면에 결합 설치된 코일부재와,
    상기 베이스에 설치되며, 상기 코일부재의 상, 하부 외측에 각각 위치되는 요크부재와,
    상기 요크부재에 결합 설치되며 상기 코일부재를 사이에 두고 상기 요크부재에 대면되게 상기 코일부재 내측에 배치된 자석부재를 포함하여 상기 코일부재에 인가되는 전류의 방향 및 세기와 상기 자석부재의 상호 전자기력에 의해 상기 스윙부재를 가동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1스윙암은 상기 슬라이더가 상기 기록매체쪽으로 힘을 받도록 상기 슬라이더를 탄성지지하는 탄성플레이트인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정광학계는,
    광을 생성 조사하는 광원과,
    상기 광원과 상기 광섬유의 입력단 사이에 배치되어 입사광을 상기 광섬유의 입력단에 집속시키는 커플링렌즈를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정광학계는,
    상기 광원과 커플링렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단과, 상기 기록매체쪽에서 입사되고 상기 광섬유 및 상기 광경로변환수단을 경유하여 입사된 광을 수광할 수 있도록 된 제2광검출기를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광경로변환수단은 입사광의 일부는 투과시키고, 나머지는 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환하는 빔스프리터인 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 광원과 커플링렌즈 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원에서 조사된 발산광을 집속시켜 평행광이 출사되도록 하는 콜리메이팅렌즈를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
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