KR101243189B1 - 광 디스크 구동장치, 광 디스크 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

광 디스크 구동장치, 광 디스크 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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소니 가부시키가이샤
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Abstract

광 디스크 구동장치는 광원, 집광 소자, 집광 소자 이접 기구(離接機構; moving mechanism; 접근 또는 격리 이동시키는 기구), 검출부, 홀드부, 제1 및 제2 제어부를 구비하고 있다. 상기 집광 소자는 신호를 기록 가능한 디스크에 대향하도록 배치되고, 상기 광원으로부터 출사(出射; emit)된 광을 근접장(近接場; near-field) 광으로서 디스크에 집광시키는 것이 가능하다. 상기 검출부는 상기 광이 근접장 광으로서 디스크에 집광될 때까지, 이접 기구에 의해 집광 소자가 디스크에 접근하는 상태를 검출하고, 검출시에 검출 신호를 출력한다. 상기 홀드부는 검출 신호에 의거해서, 이접 기구에 인가된 전압을 홀드하고, 그 홀드된 전압을 해방하는 것이 가능하다. 제1 및 제2 제어부는 집광 소자와 디스크와의 거리를 제어하는 제1 및 제2 제어 동작을 실행한다.
집광 소자, 3축 액추에이터, 갭 서보 목표값, 근접장 검출 레벨, 데이터 처리부, 접근 전압, 전반사 귀환 광량, 갭 서보 모듈, 샘플홀드 회로.

Description

광 디스크 구동장치, 광 디스크 장치 및 그 구동 방법{OPTICAL DISK DRIVE, OPTICAL DISK APPARATUS, AND METHOD FOR DRIVING THE APPARATUS}
도 1은 본 발명의 1실시 형태에 따른 광 디스크 구동장치의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 집광 소자와 광 디스크를 도시하는 측면도,
도 3은 갭 서보 모듈의 구성을 도시하는 블록도,
도 4는 데이터 처리부의 구성을 도시하는 블록도,
도 5는 전반사 귀환 광량과, SIL의 단면과 광 디스크의 표면 사이의 갭과의 관계를 도시하는 그래프,
도 6은 접근 전압 생성부의 구성을 도시하는 블록도,
도 7은 스텝 전압을 로우패스 필터링할 때의 상태를 도시하는 도면,
도 8은 갭 서보 모듈의 동작의 1예를 도시하는 흐름도,
도 9는 도 8에 있어서의 동작에 있어서, 3축 액추에이터에 인가되는 전압과 전반사 귀환 광량을 도시하는 타이밍도,
도 10은 갭 서보 목표값 설정부에 의해 생성되는 갭 서보 목표값의 변화를 도시하는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광 디스크 구동장치 5 : 집광 소자
6 : 3축 액추에이터 7 : 갭 서보 목표값
8 : 근접장 검출 레벨 10 : 데이터 처리부
14 : 근접 전압 20 : 시스템 컨트롤러
24 : 전반사 귀환 광량 27 : 서보 전압
31 : 레이저 다이오드 37 : 포토 디텍터
47 : 광 디스크 51 : 갭 서보 모듈
57 : 샘플 홀드 회로
본 출원은 2005년 5월 24일자로 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원(特願) 제2005-150743호에 의거하는 우선권을 주장하는 것으로서, 그 출원의 모든 내용은 참조를 위해서 본원의 명세서에 포함(기재)되어 있다.
본 발명은 근접장(近接場; near-field) 광을 이용하여 신호의 기록(writing) 및 재생(reading) 중의 적어도 한쪽을 행하는 광 디스크 구동장치(drive), 이 구동장치를 탑재(搭載; mount)한 광 디스크 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
요즈음, 레이저광을 이용하여 데이터의 기록 또는 재생을 행하는 광 디스크의 데이터 기록 밀도를 향상시키기 위해서, 근접장 광을 이용하여 신호를 기록 또는 재생하는 광 디스크 장치가 제안되어 있다. 근접장 광을 이용하는 광 디스크 장치에 대한 제안된 기술에 따르면, 광 디스크와 대물 렌즈부 등의 집광 소자(集光素子; light focusing element)에 설치되는 솔리드 이멀션 렌즈(SIL; Solid Immersion Lens)의 단면(端面; end surface) 사이의 갭(gap)을 근접장 광이 생기는 거리(니어필드(near-field))로 제어할 필요가 있다. 이 거리는 일반적으로 입력 레이저광의 파장의 1/2이다. 예를 들면, 파장 400㎚의 청자색(靑紫色) 레이저를 이용한 경우에 있어서는, 그 거리가 약 200㎚ 정도로 된다.
이 갭의 제어 개시시에는, 1㎛ 이하의 오버슛(overshoot)이 생길 수 있다. 컴팩트 디스크(CD; compact disk)나 디지털 버서타일 디스크(DVD; Digital Versatile Disk)에 신호를 기록 또는 재생하는 광 디스크 장치의 파필드(far-field) 광학계에서는, 이 오버슛은 특히 문제로 되지 않는다. 그러나, 근접장 광을 이용하는 광 기록 재생 장치에 있어서는, 이 오버슛이 심각한 문제로 된다. 즉, 제어 개시시에 1㎛ 이하의 오버슛이 생겨도, SIL이 디스크에 충돌해서, 그들(양자)의 손상을 초래하게 된다.
이와 같은 문제를 해결하는 한가지 방법으로서, 디스크에서 반사된 레이저광의 귀환 광량(amount of returning light)에 의거해서 갭을 제어하는 기술이 있다. 예를 들면, 파장 400㎚의 레이저광을 이용한 경우, 그 갭 길이가 일반적으로 파장의 1/2 이하이면, 니어필드 상태로 된다. 이 때문에, 갭이 200㎚ 이상, 즉 파필드 상태라고 간주되는 경우, 레이저 광원으로부터 출사된 광이 전반사(全反射; total reflection)를 일으키는 각도로 SIL의 단면에 입사(入射; incident)하면, 그 광은 모두 SIL의 단면에 의해 반사되기 때문에, 귀환 광량은 일정하게 된다. 그런데, 갭 길이가 200㎚ 이하, 즉 니어필드 상태인 경우, 전반사를 일으키는 각도로 SIL의 단면에 입사된 광의 일부가 SIL의 단면을 관통하기 때문에, 귀환 광량은 감소한다. 그리고, SIL과 디스크 사이의 갭이 제로(zero), 즉 SIL이 디스크에 접촉하면, 전반사를 일으키는 각도로 SIL의 단면에 입사된 광이 모두 SIL의 단면을 관통하기 때문에, 귀환 광량은 제로로 된다. 이 기술에 있어서는, 이러한 귀환 광량을 포토디텍터에 의해 검출하고, 검출된 양을 나타내는 데이터를 SIL의 액추에이터(예를 들면, 포커싱 서보 및 트래킹 서보를 실행하기 위한 2축 디바이스)에 피드백해서, 갭 서보 동작을 실행하는 것이다. 이 방법은 예를 들면 미국 특허 제6, 701, 913호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있다.
또, 예를 들면 니어필드(near-field) 상태로 되었는지의 여부를 판정하기 위해 이용되는 임계값(threshold)을 설정하고, 그 임계값이 검출될 때까지 SIL을 디스크에 접근시키고, 임계값이 검출된 후에는 그 접근 전압에 서보 전압을 가산하며, 그 다음에 갭 서보 동작을 실행한다고 하는 다른 방법도 이용한다. 이 방법은 예를 들면 일본 특허공개(特開) 제2004-30821호 공보(특허 문헌 2)에 개시되어 있다. 이 경우, 접근 전압은 램프형상(ramped)의 전압(특허 문헌 2의 도 8 참조)이다. 디스크에의 접근 개시시에 SIL이 초속(初速; initial velocity)으로 이동하므로, 그 접근 개시 초기(개시시)에 SIL의 진동이 일어난다(특허 문헌 2의 도 12 참조). 그러나, 그 후에는 램프형상 전압에 따라서 이동하는 SIL이 목표값(수십 ㎚의 목표 갭에 대응)까지 저감하게 된다.
그렇지만, 특허 문헌 2에 개시된 장치에 있어서는, 접근 개시시에 SIL의 초속에 의해 생기는 SIL의 진동이 염려(걱정)된다. 따라서, SIL과 디스크 사이의 충돌을 회피하기 위한 마진을 늘려서, 보다 안정적으로 SIL을 니어필드 또는 니어필드 내의 목표점(목표값)까지 접근시키기(approach) 위해서, 어떠한 수단이라도 개발(연구, 궁리)하지 않으면 안된다.
이상과 같은 사정을 감안해서, 본 발명의 목적은 집광 소자와 광 디스크 사이의 충돌을 고신뢰도로(확실하게) 방지할 수 있는 광 디스크 구동장치, 이 구동장치를 탑재한 광 디스크 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 1실시 형태에 따르면, 이하의 구성 요건을 포함하는 광 디스크 구동장치가 제공된다. 즉, 본 발명의 1실시 형태에 따른 광 디스크 구동장치는, 광을 출사(出射; emit)하는 광원과; 신호를 기록 가능한 디스크에 대향하도록 배치되고, 상기 광원으로부터 출사된 상기 광을 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광시키는 것이 가능한 집광 소자와; 전압의 변화에 의거해서, 상기 집광 소자를 상기 디스크에 접근 또는 격리 이동시키도록 구성된 이접 기구(離接機構; moving mechanism)와; 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 집광 소자에 의해 상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광되는 제1 거리와 동일하게 될 때까지, 상기 이접 기구에 의해 상기 집광 소자가 상기 디스크에 접근하는 상태를 검출하고, 그 상태 검출시에 검출 신호를 출력하도록 구성된 검출부와; 상기 검출부에서 출력되는 검출 신호에 의거해서, 상기 이접 기구에 인가된 전압을 홀 드(holding)하고, 그 홀드된 전압을 해방(解放; releasing)하는 것이 가능하도록 구성된 홀드부와; 상기 홀드된 전압이 해방된 상태에서, 그 홀드된 전압값과 최대값이 동일한 전압을 상기 이접 기구에 인가(印加; apply)하는 것에 의해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리 이하로 되도록 하는 제1 제어 동작을 실행하도록 구성된 제1 제어부와; 상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 된 상태에서, 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 되도록 제어하는 제2 제어 동작을 실행하도록 구성된 제2 제어 수단을 구비한다.
이 실시 형태에 따르면, 상기 광 디스크 구동장치는 상기 검출부에서 출력되는 검출 신호에 의거해서, 상기 제1 제어부에 의한 제1 제어 동작으로부터 상기 제2 제어부에 의한 제2 제어 동작으로 전환(切替; switching)하는 스위치를 더 구비할 수 있다.
이 실시 형태에 따르면, 상기 제2 제어부는 상기 제1 제어부에 의해 최대 전압이 상기 이접 기구에 인가된 상태에서, 상기 제2 제어 동작을 실행하는 것이 바람직하다.
이 실시 형태에 따르면, 상기 검출부는 상기 광원으로부터 출사된 후 상기 집광 소자에 의해 반사된 귀환 광량을 측정하는 측정부를 포함할 수 있고, 상기 제1 또는 제2 제어부는 상기 측정부에 의해 측정된 상기 귀환 광량에 의거해서, 각 제어 동작을 제어할 수 있다.
이 실시 형태에 따르면, 상기 집광 소자는 솔리드 이멀션 렌즈(solid immersion lens)를 포함할 수 있다.
이 실시 형태에 따르면, 상기 광원으로부터 출사되는 광은 청색 또는 청자색(靑紫色; blue-violet) 레이저광인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 이하의 구성 요건을 포함하는 광 디스크 장치가 제공된다. 즉, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 광 디스크 장치는, 광을 출사하는 광원과; 신호를 기록 가능한 디스크에 대향하도록 배치되고, 상기 광원으로부터 출사된 상기 광을 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광시키는 것이 가능한 집광 소자와; 전압의 변화에 의거해서, 상기 집광 소자를 상기 디스크에 대해서 접근 또는 격리 이동시키도록 구성된 이접 기구와; 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 집광 소자에 의해 상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광되는 제1 거리와 동일하게 될 때까지, 상기 이접 기구에 의해 상기 집광 소자가 상기 디스크에 접근하는 상태를 검출하고, 그 상태 검출시에 검출 신호를 출력하도록 구성된 검출부와; 상기 검출부에서 출력되는 검출 신호에 의거해서, 상기 이접 기구에 인가된 전압을 홀드하고, 그 홀드된 전압을 해방하는 것이 가능하도록 구성된 홀드부와; 상기 홀드된 전압이 해방된 상태에서, 그 홀드된 전압값과 최대값이 동일한 전압을 상기 이접 기구에 인가하는 것에 의해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리 이하로 되도록 하는 제1 제어 동작을 실행하도록 구성된 제1 제어부와; 상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 된 상태에서, 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 되도록 제어하는 제2 제어 동작을 실행하도록 구성된 제2 제어 부와; 상기 거리가 상기 제2 제어부에 의해 상기 제2 거리로 제어되고 있는 상태에서, 상기 디스크에 대한 신호의 기록 및 재생 중의 적어도 한쪽을 실행 가능한 기록/재생 기구를 구비한다.
이 다른 실시 형태에 따르면, 상기 광 디스크 장치는 상기 검출부에서 출력되는 검출 신호에 의거해서, 상기 제1 제어부에 의한 제1 제어 동작으로부터 상기 제2 제어부에 의한 제2 제어 동작으로 전환하는 스위치를 더 구비할 수 있다.
이 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제2 제어부는 상기 제1 제어부에 의해 최대 전압이 상기 이접 기구에 인가된 상태에서, 상기 제2 제어 동작을 실행할 수 있다.
이 다른 실시 형태에 따르면, 상기 검출부는 상기 광원으로부터 출사된 후 상기 집광 소자에 의해 반사된 귀환 광량을 측정하는 측정부를 포함할 수 있고, 상기 제1 또는 제2 제어부는 상기 측정부에 의해 측정된 상기 귀환 광량에 의거해서, 각 제어 동작을 제어할 수 있다.
이 다른 실시 형태에 따르면, 상기 집광 소자는 솔리드 이멀션 렌즈를 포함할 수 있다.
이 다른 실시 형태에 따르면, 상기 광원으로부터 출사되는 광은 청색 또는 청자색 레이저광인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 광을 출사하는 광원과, 신호를 기록 가능한 디스크에 대향하도록 배치되고 상기 광원으로부터 출사된 상기 광을 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광시키는 것이 가능한 집광 소자와, 전압의 변화에 의거 해서 상기 집광 소자를 상기 디스크에 접근 또는 격리 이동시키는 이접 기구를 구비하는 광 디스크 구동장치의 구동 방법이 제공된다. 상기 구동 방법은, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가, 상기 집광 소자에 의해 상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광되는 제1 거리로 될 때까지, 상기 이접 기구에 의해 상기 집광 소자가 상기 디스크에 접근하는 상태를 검출하는 스텝과; 상기 상태를 검출하면 검출 신호를 출력하는 스텝과; 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 이접 기구에 인가된 전압을 홀드하는 스텝과; 상기 홀드된 전압을 해방하는 스텝과; 상기 홀드된 전압이 해방된 상태에서, 그 홀드된 전압과 최대값이 동일한 전압을 상기 이접 기구에 인가하는 것에 의해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리 이하로 되도록 하는 제1 제어 동작을 실행하는 스텝과; 상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 된 상태에서, 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 되도록 제어하는 제2 제어 동작을 실행하는 스텝을 포함한다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 집광소자와 광 디스크 간의 충돌이 확실히 방지될 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 1실시 형태에 따른 광 디스크 구동장치의 구성을 도시하는 도면이다. 이 광 디스크 구동장치(1)는 광 헤드(28), 서보 제어계(servo controller)(40) 및 스핀들 모터(48)를 가진다. 광 헤드(28)는 광원으로서 기능하 는 레이저 다이오드(LD)(31); 콜리메이터 렌즈(32 및 46); 레이저광의 정형용(整形用; shaping) 애너모픽(anamorphic; 왜곡, 굴상) 프리즘(33); 빔 스플리터(BS)(34), 1/4 파장판(QWP)(43); 색수차 보정 렌즈(achromatic lens)(44); 레이저 빔을 확장(diverge)시키는 확장용 렌즈(45); 월라스톤(Wollaston) 프리즘(35); 집광 렌즈(36 및 38); 집광 소자(5); 포토디텍터(PD)(37 및 39) 오토파워 컨트롤러(APC)(41) 및; LD 드라이버(42)를 포함한다.
월라스톤 프리즘(35)은 2개의 프리즘으로 이루어진다. 이 월라스톤 프리즘(35)은 입사한 광을, 서로 직교하는 바와 같은 2개의 직선 편광으로서 투과시킨다. PD(37)는 광 디스크에 기록된 신호를 재생하기 위한 RF 재생 신호와, 서보 제어에 필요한 트래킹 에러 신호 및 갭 에러 신호를 서보 제어계(40)에 출력한다.
서보 제어계(40)는 후술하는 갭 서보 모듈(51), 트래킹 서보 모듈(52), 틸트(tilt) 서보 모듈(53) 및 스핀들 서보 모듈(54)을 가진다. 트래킹 서보 모듈(52)은 트래킹 에러 신호에 의거해서 집광 소자(5)의 트래킹 동작을 제어한다. 틸트 서보 모듈(53)은 집광 소자(5)의 틸트각(기울기각)을 제어한다. 스핀들 서보 모듈(54)은 스핀들 모터(48)의 회전을 제어한다.
APC(41)는 PD(39)로부터 출력된 신호에 의거해서, LD(31)로부터 출력되는 레이저광의 파워가 일정하게 되도록, LD 드라이버(42)에 소정의 신호를 출력한다.
다음에, 이 광 디스크 구동장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 예를 들면, 기록 매체로서 기능하는 광 디스크(47)는 광 디스크 구동장치(1)에 장전(裝塡; load)된다. 한편, LD(31)로부터 출사된 레이저광은 콜리메이터 렌즈(32)에 의해 평행광으로 되고, 그 후 애너모픽 프리즘(33)에 의해 정형된다. BS(34)에 입사한 레이저광은 QWP(43)에 입사하는 광과, 집광 렌즈(38)에 입사하는 광으로 분할된다. 집광 렌즈(38)에 입사한 레이저광의 파워는 상술한 바와 같이, APC(41)에 의해 일정하게 되도록 제어된다. QWP(43)에 입사한 광인 경우, 이 입사광은 이 QWP(43)에 의해 직선 편광이 원(圓) 편광으로 된다. 그 결과 얻어진 광(원편광후의 광)은 색수차 보정 렌즈(44)에 의해 색수차가 보정된다. 그 결과 얻어진 광(색수차 보정후의 광)은 확장용 렌즈(45) 및 콜리메이터 렌즈(46)를 통과해서, 집광 소자(5)에 입사한다.
집광 소자(5)에 입사한 레이저광은 후술하는 바와 같이 광 디스크(47)에 근접장 광으로서 집광되고, 광 디스크(47)에 신호를 기록한다. 혹은(alternatively), 광 디스크(47)에 근접장 광으로서 집광된 레이저광은 광 디스크(47)에 기록된 신호를 읽어내기(讀出; read) 위해서 광 디스크(47)에 입사한다. 해당 광 디스크(47)에 의해 반사되거나 또는 회절된 광은 집광 소자(5)가 수신한다. 수신된 광은 귀환광(되돌아오는 광)으로서 기능하는 것으로, 집광 소자(5), 콜리메이터 렌즈(46), 확장용 렌즈(45), 색수차 보정 렌즈(44) 및 QWP(43)를 지나서(거쳐서), BS(34)에 입사한다. 입사광은 BS(34)에 의해 전반사되고, 그 후 월라스톤 프리즘(35) 및 집광 렌즈(36)를 거쳐서 PD(37)에 입사한다. PD(37)에 의해 RF 재생 신호 및 서보 제어 신호가 생성된다. 서보 제어 신호는 서보 제어계(40)에 입력되어, 각 서보 제어가 실행된다.
도 2는 집광 소자(5)와 광 디스크(47)를 도시한 측면도이다. 집광 소자(5)는 광 디스크(47)에 대향하고 있다. 집광 소자(5)는 SIL(2), 비구면 렌즈(3) 및 렌즈 홀더(4)를 포함한다. 렌즈 홀더(4)는 SIL(2)과 비구면 렌즈(3)를 수납(수용)한다. 집광 소자(5)의 구조는 상기한 것에 한정되지 않는다. 집광 소자(5)는 광 디스크(47)에 레이저광(24)을 근접장 광으로서 인도(guide)하도록 구성되면 좋다. SIL(2)은 그의 단면(2a)이 디스크(47)의 기록면(47a)에 대면(대향)하도록 배치되어 있다. 렌즈 홀더(4)는 집광 소자(5)를 광 디스크(47)에 근접 또는 격리 이동시키는 이접 기구의 적어도 일부를 구성하는 3축 액추에이터(6)에 설치되어 있다. 3축 액추에이터(6)는 도시되어 있지는 않지만, 예를 들면 3축 방향(three orthogonal directions)의 코일, 요크 등으로 이루어진다. 3축 액추에이터(6)에 소정의 서보 전압이 인가되면, 각 코일에 전류가 흐르게 되며, 이것에 의해 트래킹 서보, 포커싱 서보 또는 틸트 서보 동작이 제어된다. 포커싱 서보 동작은 갭 서보 동작을 포함한다. 또한, 본 발명을 이 실시 형태에 따른 광 디스크 구동장치(1)에 적용하는 경우에 있어서는, 트래킹 서보 모듈(52) 및 틸트 서보 모듈(53)은 반드시 필요하지는 않다.
도 3은 상기 갭 서보 모듈(51)의 개요를 도시하는 블록도이다. 갭 서보 모듈(51)의 제어 대상(對象; target)은 3축 액추에이터(6)이다. 또, 검출되는 양(제어되는 양(被制御量))은 전반사 귀환 광량(24)이며, 이것을 상술한 바와 같이 PD(37)에 의해 검출한다. 검출된 전반사 귀환 광량(24)은 규격화 게인(gain normalizer)(18)에 의해, 예를 들면 1V로 규격화된다. 그 결과 얻어진 신호(규격화 후의 신호)는 아날로그-디지털(analog to digital; AD) 변환기(19)에 의해 디지털 데이터로 변환된다. 전반사 귀환 광량을 포함하는 상기 디지털 데이터는 데이터 처리부(data processor)(10)에 공급된다. 그리고, 이 데이터 처리부(10)로부터, 집광 소자(5)의 SIL(2)을 광 디스크(47)에 접근시키기 위한 전압이 출력된다. 이 출력 전압은 디지털-아날로그(digital to analog; DA) 변환기(11)에 의해 아날로그 신호로 변환되고, 그 아날로그 신호는 접근 전압(接近電壓; approach voltage)(14)으로서 출력된다. 또, 갭 에러 신호(27)가 필터(13)에 입력된다. 이 신호는 DA 변환기(12)에 의해 아날로그 신호로 변환되고, 그 결과 얻어진 신호(아날로그 후의 신호)는 서보 전압(15)으로서 출력된다. 서보 전압(15)은 접근 전압(14)과 가산된다. 그 결과 얻어진 신호(가산 후의 신호)는 드라이버(16)에 공급된다. 드라이버(16)는 갭 에러가 제로(zero)로 되도록, 3축 액추에이터(6)를 구동한다.
도 4는 데이터 처리부(10)의 상세한 구성을 도시하는 블록도이다.
상기 데이터 처리부(10)는 전반사 귀환 광량(24)과 갭 서보 스위치에서 출력되는 신호(9)가 입력된다. 예를 들어, 갭 서보 스위치 신호(9)는 광 디스크 구동장치(1)에 광 디스크(47)가 장전되면 데이터 처리부(10)에 공급된다. 그러나, 입력 타이밍은 상기한 것에 한정되지 않는다.
근접장 검출 레벨 설정부(21)는 근접장 검출 레벨(갭 서보 동작을 개시하기 위한 임계 전압)을 설정하고, 그 설정한 레벨(8)은 시스템 컨트롤러(20)에 입력된다. 시스템 컨트롤러(20)는 전반사 귀환 광량(24)과 근접장 검출 레벨(8)을 비교한다. 그 비교 결과에 의거해서, 후술하는 바와 같이, 시스템 컨트롤러(20)는 접근 전압 생성부(23) 및 스위치(26)에 대해서 소정의 제어 신호를 출력한다.
또, 이 근접장 검출 레벨(8)은 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이 설정된다. 즉, 이 근접장 검출 레벨(8)은 니어필드 영역 내이고, 또한, 갭 서보의 목표값(7)보다 큰 값으로 설정된다. 예를 들면, 도 5를 참조하면, 파필드 영역에 있어서의 전반사 귀환 광량(24)을 1(V)로 규격화했을 때, 이 근접장 검출 레벨(8)은 선형(線形) 영역내의 0. 8(V)로 설정된다. 갭 서보 목표값(7)은 갭 서보 목표값 설정부(22)에 의해 설정된다(도 4 참조). 갭 서보 목표값(7)은 도 5에 도시하는 바와 같이, 선형 영역 내에서 또한 0. 8(V)보다 작은 값, 예를 들면 0. 5(V)로 설정된다.
시스템 컨트롤러(20)는 근접장 레벨(8)을 전반사 귀환 광량(24), 즉 그 전반사 귀환 광량에 대응하는 전압과 비교한다. 시스템 컨트롤러(20)에 의한 비교 결과로서, 전반사 귀환 광량(24)이 근접장 검출 레벨(8)보다 클 때, 즉 SIL(2)의 단면(2a)이 파필드에 위치해 있을 때에는, 시스템 컨트롤러(20)에서 스위치(26)로의 출력 신호(29)는 로우(Low) 레벨로 된다. 한편, 전반사 귀환 광량(24)이 근접장 검출 레벨(8) 이하(작거나 같음)일 때, 즉 SIL(2)의 단면(2a)이 니어필드에 위치해 있을 때에는, 출력 신호(29)는 하이(High) 레벨로 된다. 시스템 컨트롤러(20)의 출력 신호(29)가 하이 레벨로 된 시점에서, 스위치(26)가 ON(turn on)으로 되고, 이것에 의해(비로소) 갭 서보 동작이 개시(開始)된다. 전반사 귀환 광량(24)과 갭 서보 목표값(7)과의 편차(deviation)가 얻어지고(구해지고), 편차 신호(25)로서 스위치(26)에 공급된다.
스위치(26)가 ON으로 된 경우, 즉 갭 서보 동작이 개시된 경우에, 스위 치(26)는 공급받은 편차 신호(25)를 서보 전압(27)으로서 출력한다. 이와 같은 갭 서보 동작에 있어서, SIL(2)의 단면(2a)과 기록면(47a) 사이의 갭은 3축 액추에이터(6)에 인가된 전압이 갭 서보 목표값(7)과 동일하도록(일치하도록) 제어된다.
도 6은 상기 접근 전압 생성부(23)의 구성을 도시하는 블록도이다. 접근 전압 생성부(23)는 램프 전압(ramped-voltage) 발생부(55), 샘플홀드 회로(S/H)(57), 스텝 전압(stepped-voltage) 발생부(56), 로우패스 필터(58) 및 스위치(59)를 포함한다.
시스템 컨트롤러(20)로부터 상기한 갭 서보 스위치 신호(9)에 의거하는 제어 신호(65)를 수신한 경우, 램프 전압 발생부(55)는 선형적으로 증가하는 램프형상의 전압을 발생하고, 이 전압을 샘플홀드 회로(57)에 출력한다.
시스템 컨트롤러(20)는 근접장 검출 레벨(8)보다 전반사 귀환 광량(24)이 작으면, 샘플홀드 회로(57)에 홀드 신호(67)를 출력한다. 샘플홀드 회로(57)는 이 홀드 신호(67)를 수신한 경우에, 램프 전압 발생부(55)에 의해 발생된 전압을 홀드한다. 또, 샘플홀드 회로(57)는 입력에 대응하는 신호(62) 또는 홀드한 램프형상의 전압(62)을 스위치(59) 및 스텝 전압 발생부(56)에 출력한다.
시스템 컨트롤러(20)는 근접장 검출 레벨(8)보다 전반사 귀환 광량(24)이 작으면, 제어 신호(66)를 스텝 전압 발생부(56)에 출력한다. 스텝 전압 발생부(56)는 그 제어 신호(66)를 수신한 경우에, 스텝형상의 전압을 발생하고, 그 전압에 대응하는 신호(64)를 로우패스 필터(58)에 출력한다.
로우패스 필터(58)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 전압 신호(64)를 적분(積 分; integrate)해서 전압 신호(63)를 얻고, 그 신호(63)를 스위치(59)에 출력한다.
스위치(59)는 시스템 컨트롤러(20)로부터의 제어 신호(69)에 따라서, 샘플홀드 회로(57)의 전압 신호(62) 또는 로우패스 필터(58)의 출력 신호(63)중의 어느 한쪽을 선택한다. 그 후, 스위치(59)는 선택한 신호를 접근 전압(14)으로서 출력한다.
이하, 상기와 같은 구성을 가지는 갭 서보 모듈(51)의 동작에 대해서 설명한다. 도 8은 그 동작의 1예를 도시하는 흐름도이다. 또, 도 9는 3축 액추에이터(6)에 인가되는 전압과 전반사 귀환 광량을 도시하는 타이밍도이다.
시각 t0에 있어서, 갭 서보 스위치가 ON으로 되어, 갭 서보 스위치 신호(9)가 시스템 컨트롤러(20)에 공급된다(스텝 801). 시스템 컨트롤러(20)는 램프 전압 발생부(55)에 제어 신호(65)를 출력한다. 이 제어 신호(65)에 의거해서, 램프 전압 발생부(55)는 램프형상의 전압(71)(도 9 참조)을 발생한다(스텝 802). 이 램프형상의 전압(71)은 전압 신호(62)로서 스위치(59)에 공급된다. 시스템 컨트롤러(20)는 스위치(59)에 대해서 그 전압 신호(62)를 접근 전압(14)으로서 출력시키게 한다. 이 접근 전압(14)이 드라이버(16)에 공급된다. 드라이버(16)는 이 접근 전압(14)에 의거해서, 3축 액추에이터(6)를 구동한다. 이것에 의해, 집광 소자(5)는 디스크(47)에 접근 이동하고, 전반사 귀환 광량이 저하(drop)하기 시작해서, SIL(2)의 단면(2a)이 니어필드에 들어간다.
그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 전반사 귀환 광량(24)에 대응하는 전압이 근접장 검출 레벨(8)에 대응하는 0. 8V 이하로 되는 시각 t1에 있어서(스텝 803의 YES), 시스템 컨트롤러(20)는 홀드 신호(67)를 샘플홀드 회로(57)에 출력한다. 이 홀드 신호(67)에 의거해서, 샘플홀드 회로(57)는 입력 램프형상의 전압을 홀드한다(스텝 804). 도 9를 참조하면, 이 홀드 전압을 V(V)로 나타내고 있다. 시스템 컨트롤러(20)는 홀드 신호(67)의 출력과 마찬가지로, 스위치(59)를 전환하는 것에 의해, 그 때까지 인가되어 온 램프형상의 접근 전압(14)을 일단(임시적으로) 해방한다(스텝 805).
그 후, 시스템 컨트롤러(20)는 스텝 전압 발생부(56)에 제어 신호(66)를 출력한다. 상술한 바와 같이, 그 신호(66)는 스텝 전압 발생부(56)에 의해 스텝형상의 전압을 발생시키기 위해 이용하는 것이다. 이 제어 신호(66)에 의거해서, 스텝 전압 발생부(56)는 시각 t2에 있어서 스텝형상의 전압을 발생한다(스텝 806)(도 7 참조). 스텝형상의 전압은 최대로 상기 전압 V(V)까지 증가한다. 그 홀드 전압 V(V)를 나타내는 데이터는 예를 들면 시스템 컨트롤러(20)에 구비되어 있는 메모리(도시하지 않음), 혹은, 다른 메모리에 기억시켜 두면 좋다. 스텝형상의 전압이 로우패스 필터(58)를 거쳐서 스위치(59)에 공급된다. 이 공급된 신호가 접근 전압(14)으로서 3축 액추에이터(6)에 인가된다. 이 시각 t2 이후부터는 접근 전압(14)이 V(V)를 최대 전압으로 하고 있기 때문에, SIL(2)의 단면(2a)이 근접장 검출 레벨(8)에 대응하는 위치에 도달해서 광 디스크(47)에 접근했을 때에, SIL(2)의 속도는 거의 제로(시각 t3의 점 A)로 된다. 또, 전반사 귀환 광량(24)에 대응하는 전압이 근접장 검출 레벨(8)에 대응하는 전압 이하로 되었을 때(스텝 807의 YES), 시스템 컨트롤러(20)는 갭 서보 목표값 설정부(22)에 의해 설정된 갭 서보 목표 값(7)에 의거해서, 스위치(26)를 ON으로 하여, 서보 전압(27)을 출력시키며, 이것에 의해 갭 서보 동작이 개시한다(스텝 808).
도 10에, 갭 서보 목표값 설정부(22)에 의해 생성되는 갭 서보 목표값의 변화를 도시한다. 시스템 컨트롤러(20)는 일정값(constant value) V(V)를 가지는 접근 전압(14)이 3축 액추에이터(6)에 인가된 상태에서, 갭 서보 목표값에 의거해서, 그 목표값에 추종(追從; follow)하도록 갭 서보 동작을 개시한다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 갭 서보 동작이 개시되는 시각(시점) t3에 있어서, SIL(2)의 초속은 제로로 된다. 그 갭 서보 동작은 SIL(2)의 초속이 제로인 조건하에서 개시된다. 따라서, 도 9에 있어서, 전반사 귀환 광량을 나타내는 파형(73)으로 도시하는 바와 같이, 인가된 접압이 원활하게 갭 서보 목표값(7)을 추종하도록, SIL(2)을 디스크(47)에 접근 이동시킬 수가 있다.
또, 본 실시 형태에 따르면, 접근 전압(14)이 3축 액추에이터(6)에 인가되어, SIL(2)의 단면(2a)이 니어필드에 위치해 있는 상태에서, 또 이 접근 전압(14)에 서보 전압(27)이 가산되어 얻어진 전압이 3축 액추에이터(6)에 인가된다. 이것에 의해, 집광 소자(5)를 원활하게 디스크(47)에 접근 이동시키는 것이 가능해진다.
또, 근접장 검출 레벨이 검출되는 시점에 있어서 SIL(2)의 초속이 거의 제로로 되도록, 미리 집광 소자(5)(SIL(2))의 접근 전압(14) 인가전의 초기 위치를 설정해 두는 방법도 생각된다. 그렇지만, 이와 같은 방법에서는, 시행 착오로 초기 위치를 정하지 않으면 안된다. 본 실시 형태에 따르면, 자동 제어를 실행할 수 있기 때문에, 디스크 구동장치의 형태 및 디스크 자체의 형태를 고려한 배치를 설계할 필요가 없어진다.
본 발명은 이상 설명한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다.
광 헤드(28)의 광학계나 센서의 배치 및 기능의 예로서 도 1에 도시된 바와 같은 것을 포함하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 8에 있어서는, 스텝 802에서 램프형상의 전압을 인가하고, 스텝 806에서 스텝형상의 전압을 인가하고 있다. 그러나, 파형 전압은 이들에 한정되는 것은 아니다. 이것과 유사한 파형 전압을 이용해도 좋다. 예를 들면, 스텝 802에 있어서, 스텝형상의 전압을 로우패스 필터에 의해 필터링하고, 그 결과 얻어진 전압(필터링 후의 파형)을 인가할 수도 있다. 또, 스텝 806에 있어서, 램프형상의 전압을 비교적 시정수(時定數)가 작은 로우패스 필터에 의해 필터링하고, 그 결과 얻어진 전압(필터링 후의 전압)을 인가해도 좋다.
도 9에 있어서, 시각 t1에서 최대 전압(V)을 해방하고, 시각 t2에서 접근 전압의 인가를 재개(再開)하고 있다. 예를 들면, 일단(임시적으로) 최대 전압(V)을 나타내는 데이터를 기억해 두면, 이하의 동작을 생략할 수 있다: 즉, 광 디스크 구동장치에 광 디스크(47)가 장전되고 나서, 거듭되는 기록 또는 재생 동작시마다, 램프형상의 전압(71)을 인가하고 그것을 해방한다는 등의 동작은 행하지 않아도 좋다. 바꿔말하면, 한번 최대 전압(V)을 나타내는 데이터를 기억해 두면, 2회째 이후의 기록 또는 재생 동작은 시각 t2부터 개시할 수가 있다. 다른 디스크가 장전 된 경우, 최대 전압(V)을 나타내는 데이터를 갱신(update)해도 좋다. 그렇지만, 한 장의 디스크에 대한 기록 또는 재생 동작시마다, 상기한 바와 같은 동작을 시각 t0부터 개시하고, 최대 전압(V)을 나타내는 데이터를 기록해 두는 것도 물론 가능하다.
본 발명은 첨부(후속)하는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범위 내에서, 설계 요구조건 및 그 밖의 요인에 의거하여 각종 변형, 조합, 수정 및 변경 등을 실시할 수 있다는 것은 당업자라면 당연히 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 집광 소자와 광 디스크와의 충돌을 고신뢰도로(확실하게) 방지할 수가 있다.

Claims (15)

  1. 광을 출사{出射}하는 광원과,
    신호를 기록 가능한 디스크에 대향해서 배치되고, 상기 광원으로부터 출사된 상기 광을 근접장{近接場} 광으로서 상기 디스크에 집광시키는 것이 가능한 집광 소자와,
    전압의 변화에 의거해서 상기 집광 소자를 상기 디스크에 접근 또는 격리 이동시키는 이접{離接} 기구와,
    상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광하고 있는 것을 검출하는 검출 수단과,
    상기 이접 기구에 의해, 상기 디스크로부터의 거리가, 상기 집광 소자에 의해서 상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광되는 제1 거리로 될 때까지 상기 집광 소자가 접근한 것을 상기 검출 수단에 의한 검출 신호에 의거해서 그 검출 신호를 검출했을 때의 전압값을 홀드{holding}하고, 홀드된 전압을 해방{解放} 가능하게 하는 홀드 수단과,
    상기 홀드된 전압이 해방된 상태에서, 그 홀드된 전압값을 최대로 하는 전압을 상기 이접 기구에 인가하는 것에 의해, 상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 되도록 제어하는 제1 제어 수단과,
    상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 된 상태에서, 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 되도록 제어하는 제2 제어 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 광디스크 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 수단에 의한 검출 신호에 의거해서, 상기 제1 제어 수단에 의한 제어로부터 상기 제2 제어 수단에 의한 제어로 전환{切替}하는 전환 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어 수단은, 상기 제1 제어 수단에 의해 상기 최대 전압이 상기 이접 기구에 인가된 상태에서 제어하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출 수단은, 상기 광원으로부터 출사된 상기 광의 상기 집광 소자로부터의 귀환{戾; returning} 광량을 측정하는 측정 수단을 가지고,
    상기 제1 또는 제2 제어 수단은, 상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 귀환 광량에 의거해서 제어하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집광 소자는 솔리드 이멀션 렌즈{Solid Immersion Lens}를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 디스크 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사되는 광은 청색 또는 청자색{靑紫色} 레이저광인 것을 특징으로 하는 광 디스크 구동장치.
  7. 광을 출사하는 광원과,
    신호를 기록 가능한 디스크에 대향해서 배치되고, 상기 광원으로부터 출사된 상기 광을 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광시키는 것이 가능한 집광 소자와,
    전압의 변화에 의거해서 상기 집광 소자를 상기 디스크에 접근 또는 격리 이동시키는 이접 기구와,
    상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광하고 있는 것을 검출하는 검출 수단과,
    상기 이접 기구에 의해, 상기 디스크로부터의 거리가, 상기 집광 소자에 의해서 상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광되는 제1 거리로 될 때까지 상기 집광 소자가 접근한 것을 상기 검출 수단에 의한 검출 신호에 의거해서 그 검출 신호를 검출했을 때의 전압값을 홀드하고, 홀드된 전압을 해방가능하게 하는 홀드 수단과,
    상기 홀드된 전압이 해방된 상태에서, 그 홀드된 전압값을 최대로 하는 전압을 상기 이접 기구에 인가하는 것에 의해, 상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 되도록 제어하는 제1 제어 수단과,
    상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 된 상태에서, 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 되도록 제어하는 제2 제어 수단과,
    상기 제2 제어 수단에 의해 상기 제2 거리로 제어되고 있는 상태에서, 상기 디스크에 상기 신호를 기록{writing}하는 것 및 상기 기록된 신호를 재생{reading}하는 것 중 적어도 한쪽이 가능한 기록/재생 기구
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검출 수단에 의한 검출 신호에 의거해서, 상기 제1 제어 수단에 의한 제어로부터 상기 제2 제어 수단에 의한 제어로 전환하는 전환 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 제어 수단은, 상기 제1 제어 수단에 의해 상기 최대 전압이 상기 이접 기구에 인가된 상태에서 제어하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 검출 수단은, 상기 광원으로부터 출사된 상기 광의 상기 집광 소자로부터의 귀환 광량을 측정하는 측정 수단을 가지고,
    상기 제1 또는 제2 제어 수단은, 상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 귀환 광량에 의거해서 제어하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 집광 소자는 솔리드 이멀션 렌즈를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사되는 광은 청색 또는 청자색 레이저광인 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  13. 광을 출사하는 광원과, 신호를 기록 가능한 디스크에 대향해서 배치되고 상기 광원으로부터 출사된 상기 광을 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광시키는 것이 가능한 집광 소자와, 전압의 변화에 의거해서 상기 집광 소자를 상기 디스크에 접근 또는 격리 이동시키는 이접 기구를 구비하는 광 디스크 구동장치의 구동 방법으로서,
    상기 디스크로부터의 거리가, 상기 집광 소자에 의해서 상기 광이 근접장 광으로서 상기 디스크에 집광되는 제1 거리로 될 때까지 상기 집광 소자가 접근한 것을 검출하는 스텝과,
    상기 검출 신호에 의거해서, 그 검출 신호를 검출했을 때의 상기 이접 기구에 의한 전압값을 홀드하는 스텝과,
    상기 홀드된 전압을 해방하는 스텝과,
    상기 홀드된 전압이 해방된 상태에서, 그 홀드된 전압값을 최대로 하는 전압을 상기 이접 기구에 인가하는 것에 의해, 상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 되도록 제어하는 스텝과,
    상기 거리가 상기 제1 거리 이하로 된 상태에서, 상기 검출 신호에 의거해서, 상기 집광 소자와 상기 디스크와의 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 되도록 제어하는 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 구동장치의 구동 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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