KR20000069317A - 주 렌즈와 보조 렌즈를 갖는 광학 주사 유니트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학적으로 판독가능한 기록매체(1)를 주사하는 광학 주사장치에 관한 것이다. 이 주사장치는, 방사원(5)과, 방사선에 민감한 검출계(7)와, 방사원에 의해 발생된 주사 빔(3)을 기록매체 상의 주사 스폿(9)에 집광시키는 광학 주사 유니트를 구비한다. 이 주사장치는 광축(13)을 갖는 렌즈계를 구비하며, 이 렌즈계는 주 렌즈(15)를 갖는 제 1 렌즈부와 보조 렌즈(17)를 갖는 제 2 렌즈부를 구비한다. 상기 주사장치는, 기록매체에 대한 주 렌즈의 검출에 관여하는 제 1 검출수단과, 보조 렌즈의 검출에 관여하는 제 2 검출수단을 구비한다. 상기한 주사 유니트는, 제 1 검출수단에 의해 주어진 신호에 따라 제 1 렌즈부를 이동하는 제 1 전기 구동부와, 제 2 검출수단에 의해 발생된 신호에 따라 주 렌즈에 대해 제 2 렌즈부를 이동시키는 제 2 전기 구동부를 더 구비한다. 이때, 제 2 구동부는, 제 1 부분과, 공기 간극(51)을 통해 제 1 부분과 협력하는 제 2 부분을 구비한다. 제 1 부분은 제 1 렌즈부에 고정되며, 제 2 부분은 제 2 렌즈부에 고정된다. 주사과정 동안 구면수차 및/또는 코마 및/또는 비점수차의 발생을 방지하기 위해, 상기 제 2 검출수단은, 주사과정 동안 기록매체에 대한 보조 렌즈의 위치 및 방향을 검출하기 위한 위치 및 방향 검출계를 구비한다.
Description
본 발명은, 광학적으로 판독가능한 기록매체의 정보 트랙을 주사하고, 방사원과, 방사선에 민감한 검출계와, 방사원에 의해 발생된 주사 빔을 기록매체 상의 주사 스폿에 집광시키고 검출계 상에 주사 스폿의 이미지를 형성하며, 광축을 갖고 주 렌즈를 갖는 제 1 렌즈부와 보조 렌즈를 갖는 제 2 렌즈부를 구비한 렌즈계를 포함하는 광학 주사 유니트를 구비하며, 기록매체에 대한 주 렌즈의 검출에 관여하는 제 1 검출수단과, 보조 렌즈의 검출에 관여하는 제 2 검출수단을 더 구비하되, 상기 주사 유니트가 제 1 검출수단에 의해 공급된 신호에 따라 제 1 렌즈부를 이동시키는 제 1 전기 구동부와, 제 2 검출수단에 의해 공급된 신호에 따라 주 렌즈에 대해 제 2 렌즈부를 이동시키는 제 2 전기 구동부를 더 구비하고, 상기 제 2 구동부는 제 1 부분과 공기 간극(air gap)을 통해 제 1 부분과 협력하는 제 2 부분을 구비하며, 상기 제 1 부분이 제 1 렌즈부에 고정되고 상기 제 2 부분이 제 2 렌즈부에 고정되는 광학 주사장치에 관한 것이다.
이와 같은 주사장치에 대해서는, International Symposium on optical memory and optical data storage, conference edition July 8-12, 1996(ISOM 96); OFA 2-1/345 - OFA 2-3/347; A. 0.8 Numerical Aperture Two Element Objective Lens for the Optical Disk; Kenji Yamamoto et al에 공지되어 있다. 이와 같은 종래의 장치는, 광자기 디스크를 주사하기 위한 것으로, 대물렌즈와 투명판을 갖는 제 1 홀더와 고체 침적렌즈(solid immersion lens: SIL)를 갖는 제 2 홀더를 구비한다. 상기한 광자기 디스크에는 정보층과 투명층이 설치되며, 정보층은 투명층을 통해 판독된다. 초점을 맞추고 트랙킹을 위해, 초점 액추에이터와 트랙킹 액추에이터가 설치되는데, 이들 액추에이터 각각은 제 1 홀더를 구동하는 가동코일 구동장치를 포함한다. 2개의 홀더 사이에 형성된 커패시터의 용량의 변화에 근거하여 고체 침적렌즈를 갖는 제 2 홀더를 초점 방향으로 이동하기 위해 SIL 액추에이터가 설치된다. 이와 같이 구성한 목적은, 투명층의 두께의 편차에 기인한 구면수차(spherical abberation)를 제거하기 위한 것이다. 이에 대해서는, JP-A 0821774를 참조하기 바란다. 두께 변화 이외에, 상기 광 디스크는, 디스크가 주사과정 동안 단지 중심에만 지지된다는 사실로 인해, 곡률, 예를 들면 굴곡을 나타낸다. 이 결과, 광 디스크는 주사 빔에 대해 일정한 경사진 위치를 차지하여, 주사과정 동안 코마(coma) 및 비점수차(astigmatism)를 일으킨다. 이와 같은 광학 수차는 종래의 방법으로 제거되지 않는다.
결국, 본 발명의 목적은, 주사과정 동안 제거되어야 할 구면 및/또는 코마 및/또는 비점수차의 발생을 방지할 수 있도록 하는, 서두에 기재된 것과 같은 형태의 주사장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 주사장치는, 상기 제 2 검출수단이, 주사과정 동안 기록매체에 대한 보조 렌즈의 위치 및 방향을 검출하기 위한 위치 및 방향 검출계를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 주사장치를 사용하는 동안, 상기한 구성으로 인해, 보조 렌즈를 렌즈계의 광축을 따르는 방향으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 보조 렌즈를 광축에 횡단하는 축을 중심으로 기울일 수 있다. 따라서, 이하에서 디스크라고도 칭하는 광 기록매체가 렌즈계와 마주보는 면이 주사될 때, 기록매체의 두께 변화 및 경사진 위치의 존재에도 불구하고 정확한 트랙킹을 얻을 수 있으므로, 구면수차, 코마 및 비점수차를 최소화할 수 있다. 이러한 점은, 짧은 파장을 갖는 방사선이 사용되거나 및/또는 비교적 큰 개구수(numerical aperture)를 렌즈계가 사용되는 경우에 특히 중요하다. 이와 같은 렌즈계의 사용은, 광 디스크의 정보밀도를 증가시키기 위해 중요하다. 이것은, 개구수의 증가가 주사 스폿의 감소를 일으키기 때문이다. 보조 렌즈의 검출이 렌즈계와 마주보는 디스크 형태의 외부 기록매체 표면에 대해 이루어지는 경우에, 수차의 감소에 대한 최대의 결과가 얻어진다.
EP-A 0 727 777에는, 활주부재 내부에 장착된 대물렌즈와 반구면 렌즈를 갖는 픽업부를 사용하며, 상기 활주부재가 블레이트 스프링(blade spring)에 의해 지지되는 주사장치가 개시되어 있다는 점에 주목해야 한다. 광 디스크의 주사과정 동안, 상기 활주부재는 대물렌즈와 마주보는 광 디스크 표면과 활주 접촉을 한다. 이와 같은 종래의 장치가 갖는 문제점은, 전술한 광 디스크 표면에 대한 어떠한 종류의 오염이 활주부재의 올바른 동작을 해칠 수 있다는 것이다. 따라서, 먼지 입자, 그리스 등이 관련된 표면에 놓이는 것을 방지하기 위한 조치가 필요하다. 더구나, 광학적인 관점에서 중요하지 않은 상기 표면 상의 스크래치가 활주 접촉을 교란시킨다는 문제점을 갖고 있었다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예는 청구항 2에 기재된 것과 같은 특징을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 렌즈계와 마주보는 광 디스크 표면이 동작시에 정밀하게 트랙킹되는 것을 달성하기 위해 보조 렌즈에 대한 간단한 액추에이터를 실현할 수 있다. 설치된 복수의 코일을 사용함으로써, 광축을 따른 운동 뿐만 아니라, 광축을 횡단하도록 배향된 광축을 중심으로 한 기울어짐 이동이 효과적이면서도 간단하게 실현될 수 있다. 상기한 복수의 코일은 세그먼트 코일(segment coils)인 것이 바람직하며, 바나나 형태의 곡률을 갖는 것이 바람직하고, 상기한 형태는 자석 링의 직경에 맞추어 변형된다. 광축에 평행한 방향으로, 장착 높이를 최소화하기 위해 상기 복수의 코일은 가능한 한 평탄한 것이 바람직하다. 이때, 상기한 자석은 자석 링인 것이 바람직하다. 예를 들어, 더욱 강력한 구동장치가 필요한 경우에, 또 다른 자석 링이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예는, 청구항 3에 기재된 것과 같은 특징을 갖는다. 보조 렌즈를 둘러싸는 영역의 외주부의 1/3을 각각 차지하는 본 실시예에서 사용된 코일 구성은, 보조 렌즈가 렌즈계와 마주보는 광 디스크 표면의 정확한 트랙킹을 달성할 수 있는 최대의 가능성을 제공한다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예는 청구항 4에 기재된 것과 같은 특징을 갖는다. 본 실시예는 복수의 세그먼트 코일을 사용하는 것이 바람직한데, 이에 따라 복수의 세그먼트 코일 각각의 양쪽의 긴 변이 구동용으로 사용될 수 있기 때문에, 코일에 에너지가 공급될 때 발생된 자기 구동력을 매우 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예는, 청구항 5에 기재된 것과 같은 특징을 갖는다. 이 실시예에서 사용된 방법은, 콤팩트하고, 특히 광축을 따라 보았을 때 평탄한 주사장치, 그 결과 작은 높이를 갖는 주사장치를 얻을 수 있도록 한다. 바람직하게는, 서스펜션 수단은 탄성을 갖지만, 트랙킹을 위해 광축에 횡단하는 방향으로 주사 유니트를 이동하는 경우에 상기 방향으로의, 본 발명에서는 대물렌즈로도 불리는 주 렌즈와 보조 렌즈 사이의 이동을 방지하기 위해, 광축에 횡단하는 평면에서 강성을 갖는다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예는, 청구항 7에 기재된 것과 같은 특징을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 서스펜션 수단은 효율적이며 평탄하고 작은 질량을 가지며 렌즈계의 광축에 횡단하는 방향으로 강성을 갖는데, 이와 같은 작은 질량은 제 2 렌즈부와 제 2 구동부의 낮은 질량과 함께 광축을 횡단하는 방향으로 보조 렌즈와 주 렌즈 사이에 광범위한 대역의 기계적 접촉을 보장한다. 이것은, 주사과정 동안 정확한 트랙킹을 위해 중요한 의미를 갖는다. 상기한 보조 렌즈의 원치않는 기울어짐 운동을 방지하기 위해, 상기한 블레이드 스프링은 제 2 렌즈부의 질량 중심을 포함하는 평면에서 연장되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시에는 청구항 8에 기재된 특징을 갖는다. 검출기 또는 검출기들에 입사하는 방사선은, 바람직하게는 전술한 기록매체의 외부 표면에 의해, 기록매체에 의해 방사 반사된다. 반사된 방사선은, 구조에 의존하여 주사장치의 상기한 방사원 또는 부가적인 방사원으로부터 발생되고, 기록매체를 향하는 방사선으로부터 발생된다.
방사선에 민감한 검출기는 그 자체가 공지되어 있으며, 예를 들면 방사빔 내부의 렌즈의 위치를 교정하는데 사용된다. 더구나, 광학 부재의 위치 및 방향을 결정하기 위해 이와 같은 검출기를 사용하는 것이 공지되어 있다. 본 발명에 따른 주사장치에 있어서, 상기한 렌즈계는 검출기 또는 검출기들과 함께 상기한 위치 및 방향 검출계를 구성하며, 이 검출계는 주사과정 동안 기록매체에 대한, 특히 또는 바람직하게는 이 기록매체의 상기 외부 표면에 대한 제 2 렌즈부의 위치 및 방향과 관련된 정보를 제공한다. 보조 렌즈는 상기 제 2 렌즈부의 일부를 구성하고 제 2 렌즈부에 견고하게 연결되어 있기 때문에, 상기 검출계를 포함하는 제 2 검출수단은 제 2 구동부로 기록매체에 대한 보조 렌즈의 순간적인 위치와 방향에 의존하는 신호를 공급한다.
본 발명에 따른 주사장치의 일 실시예는, 청구항 9에 기재된 특징을 갖는다. 본 명세서에서 측정 렌즈로도 불리는 3개의 렌즈는 간단하면서도 효과적이며 접촉이 없는 검출을 허용한다. 이들 렌즈의 규칙적인 배치가 이러한 효과를 위해 바람직하다.
이때, 전술한 다양한 실시예에서 사용된 구성의 조합을 사용하는 본 발명에 따른 주사장치의 다수의 실시예를 구성할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
더구나, 본 발명은, 방사원에 의해 발생된 주사 빔을 기록매체 상의 주사 스폿에 집광시키고 검출계 상에 주사 스폿의 이미지를 형성하며, 광축을 갖고 주 렌즈를 갖는 제 1 렌즈부와 보조 렌즈를 갖는 제 2 렌즈부를 포함하는 렌즈계를 구비하며, 제 2 검출수단에 의해 공급된 신호에 따라 제 1 렌즈부를 이동시키는 제 1 전기 구동부와, 제 1 검출수단에 의해 공급되고 보조 렌즈와 관련된 신호에 따라 주 렌즈에 대해 제 2 렌즈부를 이동시키는 제 2 전기 구동부를 더 구비하되, 상기 제 2 구동부는 제 1 부분과, 공기 간극을 통해 제 1 부분과 협력하는 제 2 부분을 구비하며, 제 1 부분이 제 1 렌즈부에 고정되고 제 2 부분이 제 2 렌즈부에 고정된 주사 유니트에 관한 것이다. 이와 같은 주사 유니트는 전술한 ISOM 1996에 공지되어 있다.
본 발명의 목적은, 이러한 종래의 장치가 구면수차 및/또는 코마 및/또는 비점수차를 방지하는데 사용하기 위한 주사장치에서 사용될 수 있도록 상기한 종래의 주사 유니트를 개량하는데 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 주사 유니트는, 상기 제 2 구동부의 부품 중에서 한 개가 상기 보조 렌즈를 둘러싸는 영역에 배치된 자석을 구비하고, 나머지 부품이 상기 영역 내에 배치된 코일 시스템을 구비하며, 상기 코일 시스템은, 링의 원주 방향으로 보았을 때 나란하게 배치된 다수의 코일을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 주사 유니트의 실시예는, 청구항 11 내지 17에 기재된 것과 같은 1개 또는 그 이상의 특징부를 가질 수 있다.
더구나, 본 발명은, 청구항 18에 기재된 것과 같은 광학 재생장치에 관한 것이다. 이때, 위치지정 장치는 공지된 활주부재 또는 피벗 아암을 구비할 수 있다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다:
도 1은 본 발명에 따른 주사장치의 제 1 실시예를 개략적으로 나타낸 것이고,
도 2는 도 1의 II-II 선에 따른 단면도로서 서보계를 구비한 제 1 실시예를 나타낸 것이며,
도 3은 도 1에 도시된 주사장치 내부에 사용되는, 본 발명에 따른 주사 유니트의 일 실시예를 나타낸 사시도이고,
도 4a는 본 발명에 따른 주사장치의 제 2 실시예를 개략적으로 나타낸 것이며,
도 4b는 제 2 실시예의 일부분을 나타낸 사시도이다.
주사 유니트가 그 내부에서 사용되는, 본 발명에 따른 주사장치의 제 1 실시예를 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 주사장치는, 디스크 형태의 기록매체(1), 특히 함께 나선형 트랙을 형성하는 다수의 동심원 트랙 또는 준 동심원(quasi-concentric) 트랙으로 배치된 미도시된 광학적으로 판독가능한 복수의 작은 영역으로 정보가 정보층(1a) 내부에 저장될 수 있거나 저장되는 광 디스크를 기록 및/또는 판독하기 위한 것으로, 이때 상기 복수의 트랙은 도면의 평면에 대해 횡단하여 연장된다. 일측, 본 경우에는 상부측에, 정보층(1a)이 미도시된 보호층으로 덮이며, 다른 측에 정보층은 투명 기판, 또는 더욱 일반적인 용어로 투명층(1b) 위에 놓인다. 주사과정 동안, 기록매체(1)는 미도시된 회전가능한 턴테이블 상에 지지되며, 정보층(1a)은 투명층(1b)을 통해 주사된다.
동작시에, 상기한 정보층(1a)은, 주사장치의 방사원(5)에서 발생된 방사빔(3)에 의해 주사된다. 이 주사장치는, 방사선에 민감한 검출계(7)와, 방사선을 기록매체(1)의 정보층(1a) 상의 주사 스폿(9) 내부에 집광시켜, 검출계(7) 상에 주사 스폿의 이미지를 형성하며 주사되는 트랙 상에 주사 스폿(9)의 중심을 맞추는 광학 주사 유니트를 더 구비한다. 이 광학 주사 유니트는, 프레임(11)과, 이 프레임(11)에 대해 이동가능한 렌즈계를 구비하며, 이 렌즈계는 광축(13)을 갖고 2개의 렌즈부, 즉 대물렌즈로도 불리는 주 렌즈(15)를 갖는 제 1 렌즈부와, SIL로도 불리는 보조 렌즈(17)를 갖는 제 2 렌즈부를 구비한다. 상기한 보조 렌즈(17)는 주 렌즈(15)와 마주보는 구형 표면을 갖고, 본 경우에는, 주 렌즈로부터 떨어진 평면 표면을 갖는다. 상기한 프레임은, 상기한 방사원(5), 본 실시예에서는 레이저 발생원과, 상기한 검출계(7)를 지니며, 본 실시예에 있어서는 투명한 평행 평면판(plane-parallel plate)(19)과 집광 렌즈(21)를 구비한다.
동작시에, 상기한 주사 빔(3)은 방사원(5)에 의해 방출된 방사빔(23)으로부터 얻어지며, 이것은 평행 평면판(19)의 반사면으로부터 반사된 후, 집광 렌즈(21)에 의해 집광되어, 주사 빔(3)을 형성한다. 이 주사 빔(3)은, 주 렌즈(15)와 보조 렌즈(17)에 의해 정보층(1a) 상의 주사 스폿(9) 내부로 집광된다. 이 정보층(1a)은 주사 빔(3)을 반사하여 반사된 주사 빔(3r)을 생성하며, 이것은 상기 복수의 렌즈에 의해 수렴되어, 투명한 평행 평면판(19)을 통해 검출계(7)에 도달한다. 판독과정 동안, 상기한 검출계(7)는, 기록매체(1)의 정보층(1a) 내부에 원래 기록된 신호에 대응하는 검출신호를 공급한다. 기록매체(1)에 대한 주 렌즈(15)의 정밀한 위치지정을 확보하기 위해, 주사장치는, 광학 오차신호, 특히 초점 오차신호 및 반경방향의 오차신호가 인가되는 서보계를 구비한다. 이를 위해, 상기한 검출계(7)는, 원래 공지되어 있으며 본 명세서에서 제 1 검출수단(7A)이라고도 불리는 검출수단을 구비한다. 상기한 주사 빔(3)의 초점을 맞추기 위해, 이 검출수단은, 예를 들면, 문헌 Principles of Optical Disc Systems; G. Bouwhuis et al, 1985; ISBN 0-85274-785-3; p. 75-80; S. 2.5.2, § Astigmatic method에 기재된 것과 같은 사분면 셀(quadrant cell)을 포함한다. 트랙킹과 관련된 정보에 대해서는, 동일한 문헌의 pp. 70-73; S. 2.5.1, § Radial push-pull method를 참조하기 바란다.
상기한 제 1 검출수단(7A)에 의해 출력된 오차신호 a는, 제어부(29)의 입력에 접속된 출력을 갖는 신호처리부(27)에 인가된다. 이 제어부(29)에서 발생된 신호는 증폭부(31)로 주어지며, 증폭부는 제 1 렌즈부를 움직이기 위해 전기 구동부를 제어하기 위한 신호 b를 출력한다.
제 1 렌즈부를 움직이기 위한, 본 명세서에서는 제 1 전기 구동부라고도 불리는 전기 구동부는, 소위 2D 액추에이터를 구비하며, 특히 광 디스크의 2단계의 반경방향의 트랙킹을 위해 구성된 덱크 내에 사용하도록 구성된다. 이와 같은 덱크에 있어서, 렌즈계는 회전축을 중심으로 회전가능한 디스크에 대해 반경방향의 경로를 따라 병진운동할 수 있다. 이를 위해, 상기한 덱크는, 프레임과 병진운동 가능한 장치 내부에 회전가능하게 지지된 턴테이블, 특히 턴테이블에 대해 반경방향으로 이동할 수 있으며 광학 주사장치를 지닌 활주부재를 구비한다. 턴테이블과 활주부재를 포함하는 덱크를 구비한 광학 재생장치는 공지되어 있으며, 예를 들면 EP-A 0464912(PHN 13.382)에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 주사장치 내부의 액추에이터는, 활주부재에 고정된 정지부(33)와, 이 정지부(33)에 대해 이동할 수 있는 부분(35)을 구비한다. 가동부(35)는, 주 렌즈(15)를 갖는 제 1 렌즈부를 지닌 지지체(37)를 갖는 승강대를 구비한다. 상기한 가동부(35)는, 본 실시예에 있어서는 초점 코일(39)과 2개의 트랙킹 코일(41)을 갖고 2 부분의 서스펜션(43A, 43b)을 사용하여 정지부(33)에 이동가능하게 고정된 코일 홀더를 구비한다. 이 정지부(33)는 영구 자석(45)과 복수의 강자성 부재를 포함하며, 화살표 M으로 나타낸 방향으로 자화된 자석(45)은 강자성 부재와 함께 이 자석(45)과 복수의 강자성 부재 중 한 개 사이에 형성된 자기회로와 자기 공기 간극(47)을 형성한다. 이때, 초점 코일(39)과 트랙킹 코일(41)은 이 공기 간극(47) 내부로 부분적으로 연장된다. 상기한 가동부(35), 특히 지지체(37)에 의해 지지된 제 1 렌즈부는, 이중 화살표 F로 나타낸 초점 방향과, 이중 화살표 T로 나타낸 트랙킹 방향으로 정지부(33)에 대해 이동가능하다. 상기한 서스펜션(43a, 43b)은, 바람직하게는 플라스틱으로 제조되고 이중 통합 힌지에서 끝나는 단부를 갖는 2개의 프레임 형태의 부재(49a, 49b)를 구비한다.
본 발명에 따른 주사 유니트는, 제 1 렌즈에 고정된 제 1 부분과, 제 2 렌즈에 고정되고 공기 간극(51)을 통해 제 1 부분과 협력하는 제 2 부분을 포함하는 제 2 전기 구동부 더 구비한다. 본 실시예에 있어서, 상기한 제 1 부분은, 보조 렌즈(17)를 둘러싸며 화살표 N으로 나타낸 것과 같은 자화 방향을 갖는 축방향으로 자화된 자석 링(53)을 구비하며, 제 2 부분은 세그먼트 코일 시스템(55a, 55b, 55c)을 포함한다. 이와 같은 복수의 코일을 구비한 액추에이터는, 예를 들어 US 4,783,775(PHD 85.099) 또는 US 4,747,668(PHD 85.119)에 공지되어 있다.
본 발명에 따른 주사 유니트에 있어서, 상기한 복수의 세그먼트 코일(55a, 55b, 55c)은 보조 렌즈(17)의 외주부를 따라 등간격으로 떨어져 있으며, 자석 링(53)의 평면 자극면(pole face)의 반대측에 배치된다. 상기한 복수의 세그먼트 코일(55a, 55b, 55c)은 제 2 렌즈부의 일부분을 구성하는 평판 형태의 지지부재(57) 상에 장착되며, 이 지지부재는 보조 렌즈(17)가 그 내부에 놓이는 중앙 개구를 갖는다. 본 실시에에 있어서, 지지부재(57)는 본 명세서에서 측정 렌즈라고도 불리는 3개의 렌즈(59a, 59b, 59c)를 지니며, 이들 렌즈 각각은 렌즈계의 광축(13)에 평행하게 연장되는 광축(59a1, 59a2, 59a3)을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 제 2 렌즈부는 3개의 블레이드 스프링(61a, 61b, 61c)을 사용하여 제 1 렌즈부에 연결된다. 이들 블레이드 스프링(61a, 61b, 61c)은 거의 지지부재(57)의 평면 내부에서 연장되며, 중심이 광축(13) 상에 배치되고 정점이 렌즈(59a, 59b, 59c)에 근접하여 배치된 가상적인 이등변 삼각형의 변으로서 서로에 대해 배치된다. 상기한 복수의 블레이드 스프링(61a, 61b, 61c)은 예를 들면 접착 조인트를 사용하여 각각의 단부(61a1, 61b1, 61c1)에 의해 지지부재(57)에 각각 고정되며, 연결부재(63)를 통해 또 다른 단부(61a2, 61b2, 61c2)에 의해 주 렌즈에 고정된다. 이때, 후자의 연결은 접착제를 사용하여 수행될 수도 있다. 특히, 광학 특성에 대해, 그리고 기계적 특성에 대해 재료를 적절히 선택하는 경우에, 상기한 지지부재(57), 상기한 복수의 렌즈(59a, 59b, 59c)와 필요한 경우에는 상기한 보조 렌즈(17)를 일체화되도록 구성할 수 있으며, 이것을 예를 들어 주입 성형에 의해 제조된다.
상기한 측정 렌즈(59a, 59b, 59c)는 본 발명에 따른 주사장치의 또 다른 검출수단의 일부를 구성하며, 이러한 또 다른 검출수단은 본 명세서에서 제 2 검출수단이라고도 불린다. 상기한 제 2 검출수단은, 방사선에 민감한 복수의 검출기로 구성된 시스템을 더 구비한다. 본 실시예에 있어서, 이 시스템은, 동작시에 그 각각이 측정 렌즈(59a, 59b, 59c) 중에서 한 개와 협력하는 3개의 검출기를 구비한다. 이를 위해, 상기한 주사장치는, 그 각각이 상기한 3개의 검출기 중 한개와 복수의 측정 렌즈(59a, 59b, 59c) 중 한 개 사이에서 광학적으로 연장되는 3개의 광학계를 갖는다. 도면에는, 도면부호 65를 갖는 검출기 중의 단지 한 개와, 도면부호 67을 갖는 광학계 중의 단지 한 개를 도시하였다. 나머지 2개의 검출기와 나머지 2개의 광학계는, 상기한 검출기(65) 및 광학계(67)와 각각 유사하다. 상기한 측정 렌즈(59a, 59b, 59c), 상기한 검출기 및 광학계로 이루어지는 위치 및 방향 검출계에 대해 첨부도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
상기한 기록매체(1)는, 주사과정 동안 렌즈계와 마주보는 디스크 형태의 고유하게 반사하는 외부 표면(1b)을 갖는다. 주사과정 동안 구면수차 및/또는 코마 및/또는 비점수차를 최소화하기 위해서는, 보조 렌즈(17)가 렌즈계와 마주보며 상기한 표면(1b) 에 의해 형성되는 측면을 정확히 따라가는 것이 중요하다. 이것을 달성하기 위해, 상기 표면(1b)에 대한 제 2 렌즈부, 특히 보조 렌즈(17)의 위치 및 방향은, 한 개 또는 그 이상의 세그먼트 코일(55a, 55b, 55c)이 구동장치라는 점에서, 주사과정 동안 일정하게 조절된다. 이때, 세그먼트 코일을 구동하는데 필요한 신호는 상기한 제 2 검출수단의 도움으로 얻어진다.
본 실시예에 있어서, 광학계 각각은 방사빔(71)을 방출하기 위해 방사원 유니트(69), 특히 레이저 유니트를 구비하며, 이 방사빔은 본 실시예에 있어서는 평행 평면판(73)에 의해 형성되는 반사면을 통해 편향되고, 집광 렌즈(75)에 의해 집광되어, 측정 빔(77)을 형성한다. 이 측정 빔(77)은 복수의 측정 렌즈(59a, 59b, 59c) 중 한 개, 본 실시예에 있어서는 렌즈 59a로 안내되고, 프리즘 부재(79)를 통해 적절한 렌즈를 사용하여, 기록매체(1)의 외부 표면(1b) 위 또는 그 가까이에 있는 측정 스폿(81)에 수렴한다. 상기한 표면(1b)으로부터의 측정 빔(77)의 반사는, 반사된 빔(77r)을 발생하며, 이 반사된 빔은 측정 렌즈, 프리즘 부재(79), 렌즈(75) 및 투명판(73)을 통해 검출기(65)에 도착한다. 이때, 렌즈(75)는 빔을 검출기(65) 상에 이미지 스폿으로 수렴하는 역할을 한다. 이때, 상기한 검출기는 공지된 방사선에 민감한 측정 셀일 수 있다. 이에 적합한 검출기로는, 예를 들면, 문헌 Principles of Optical Disc Systems; G. Bouwhuis et al, 1985; ISBN 0-85274-785-3; pp. 75-80; S. 2.5.2, § Astigmatic method에 기재된 사분면 검출기를 들 수 있다. 주사과정 동안, 방사선에 민감한 검출기(65)는 출력신호 c를 발생하는데, 이 신호는 측정 스폿(81)의 위치와 이 위치에 있는 표면(1b)의 순간적인 위치 사이의 편차의 함수에 해당한다. 이 출력신호 c는, 제어부(85)의 입력에 접속된 출력을 갖는 신호처리부(83)에 인가된다. 상기한 제어부(85)는 증폭부(87)에 접속되며, 이 증폭부는 복수의 세그먼트 코일 중 한 개, 본 실시예에 있어서는 세그먼트 코일 55a에 대한 구동신호 d를 출력한다. 보조 렌즈(17)의 위치 lc 방향과 관련되고, 보조 렌즈(17)로부터 비교적 짧은 거리에 있는 기록매체(1)의 표면(1b)에 대한 위치를 결정함으로써, 주사과정 동안 보조 렌즈(17)의 위치 및 방향을 검출하기 위한 신뢰할 수 있으며 효율적인 위치 및 방향 검출계가 얻어진다. 이 검출계는 각각의 세그먼트 코일(55a, 55b, 55c)에 구동 신호 d를 출력함으로써, 세그먼트 코일(55a, 55b, 55c)이 서로에 무관하게 구동될 수 있도록 한다. 따라서, 제 2 검출수단은 3개의 구동신호 d로 이루어진 신호를 제 2 전기 구동부로 출력하며, 제 2 렌즈부는 이 합성신호에 따라 주 렌즈에 대해 움직일 수 있다. 이러한 구성은, 도면에 Z축으로 나타낸 광축(13)을 따라 보조 렌즈(17)를 병진운동시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 수직축 시스템 XYZ의 X축 및 Y축으로 나타낸 광축에 횡단하는 2개의 축을 중심으로 보조 렌즈(17)가 경사 운동을 가능하게 함으로써, 보조 렌즈(17)에 의한 표면(1b)의 정밀한 트랙킹을 확보한다.
전술한 구성으로 인해, 본 발명에 따른 주사장치는, 큰 개구수, 예를 들면 0.8의 개구수를 갖는 렌즈계에 사용하는데 특히 적합하다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명에 따른 주사장치는, 방사원(105)과, 제 1 검출수단(107A)을 구비한 방사선에 민감한 검출계와, 방사원(105)에 의해 발생된 주사 빔(103)을 기록매체(1) 상의 주사 스폿(109)애 초점을 맞추고 검출계 상에 주사 스폿의 이미지를 형성하는 광학 주사 유니트를 구비한다. 상기한 주사 유니트는 광축(113)을 갖는 렌즈계를 구비하며, 이 렌즈계는 주 렌즈(115)를 갖는 제 1 렌즈부와 보조 렌즈(117)를 갖는 제 2 렌즈부를 갖는다. 상기한 제 1 검출수단(107A)은, 기록매체(1)에 대한 주 렌즈(115)의 위치와, 필요한 경우에는 방향을 검출하는 역할을 한다. 상기한 주사 유니트는, 제 1 검출수단에 의해 출력된 신호에 의존하여 제 1 렌즈부를 움직이는 미도시된 제 1 전기 구동부를 더 구비한다. 상기한 주사장치는, 주사과정 동안 보조 렌즈(117)의 위치와 방향을 검출하는 제 2 검출부를 더 구비한다. 이 제 2 렌즈부는, 제 2 검출수단에 의해 출력된 신호에 의존하여 제어되는 제 2 전기 구동부를 사용하여 구동된다. 제 2 검출수단은, 렌즈계를 포함하며, 이 렌즈계는 제 2 렌즈부에 고정되며 렌즈계의 광축(113)에 횡단하는 방향을 배향된 평면에 배치된 복수의 측정 렌즈(159)를 구비한다. 이들 렌즈(159) 각각은 광축(113)에 대해 평행하게 연장되는 광축을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 이들 렌즈의 개수는 3개이며, 2개의 인접한 렌즈(159)의 광축은 서로 원호의 거의 120도의 거리만큼 떨어져 있다. 상기한 제 2 검출수단은, 기록매체(101)로부터 반사된 방사선에 의존하며 측정 렌즈를 통해 검출기에 입사되는 신호를 출력하는 방사선에 민감한 검출기(165)를 더 구비한다. 이때, 검출기(165)의 개수는 측정 렌즈(159)의 개수와 일치한다. 주사과정 동안 검출기(165) 상에 입사되는 방사선은, 기록매체(1), 바람직하게는 렌즈계와 마주보는 표면(101B)으로부터 반사된 측정 빔(177r)으로부터 발생된다. 이들 측정 빔의 발생원은 방사원(105)으로, 이 방사원은, 부분적으로 주사 짐(103)으로 변환되고 3개의 평행 평면판(191)을 구비한 광학부재(189)에 의해 3개의 측정 빔(177)으로 부분적으로 분할되는 방사 빔(120)을 방출한다. 상기한 광학부재(189)는, 주사 빔(103)을 통과시키기 위한 중앙 개구(189a)를 갖는다. 상기한 제 1 실시예와 비교하여, 이 주사장치는 단지 1개의 방사원이 필요하다는 이점을 갖는다. 나머지 부분에 대해서는 이 주사장치는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같으므로, 이 주사장치에 대해서는 더 이상 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다는 것은 명백하다. 특히, 검출기 및/또는 코일 및/또는 서스펜션 수단의 변경과, 이와 다른 개수의 검출기 및/또는 측정 렌즈 및/또는 코일은 본 발명의 범주에 속한다. 더구나, 본 명세서에 도시된 전기 구동부는 다른 방식으로 구성될 수 있다.
Claims (18)
- 광학적으로 판독가능한 기록매체의 정보 트랙을 주사하고, 방사원과, 방사선에 민감한 검출계와, 방사원에 의해 발생된 주사 빔을 기록매체 상의 주사 스폿에 집광시키고 검출계 상에 주사 스폿의 이미지를 형성하며, 광축을 갖고 주 렌즈를 갖는 제 1 렌즈부와 보조 렌즈를 갖는 제 2 렌즈부를 구비한 렌즈계를 포함하는 광학 주사 유니트를 구비하며, 기록매체에 대한 주 렌즈의 검출에 관여하는 제 1 검출수단과, 보조 렌즈의 검출에 관여하는 제 2 검출수단을 더 구비하되, 상기 주사 유니트가 제 1 검출수단에 의해 공급된 신호에 따라 제 1 렌즈부를 이동시키는 제 1 전기 구동부와, 제 2 검출수단에 의해 공급된 신호에 따라 주 렌즈에 대해 제 2 렌즈부를 이동시키는 제 2 전기 구동부를 더 구비하고, 상기 제 2 구동부는 제 1 부분과 공기 간극을 통해 제 1 부분과 협력하는 제 2 부분을 구비하며, 상기 제 1 부분이 제 1 렌즈부에 고정되고 상기 제 2 부분이 제 2 렌즈부에 고정되는 광학 주사장치에 있어서, 상기 제 2 검출수단이, 주사과정 동안 기록매체에 대한 보조 렌즈의 위치 및 방향을 검출하기 위한 위치 및 방향 검출계를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 구동부의 부품 중에서 한 개는 상기 보조 렌즈를 둘러싸는 영역에 배치된 자석을 구비하고, 나머지 부품은 상기 영역 내에 배치된 코일 시스템을 구비하며, 상기 코일 시스템은, 링의 원주 방향으로 보았을 때 나란하게 배치된 다수의 코일을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 코일의 개수는 3개이고, 상기 복수의 코일은 보조 렌즈의 주위에 있는 원형 영역 내에서 등간격으로 배치된 복수의 세그먼트 코일인 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 자석은 축방향으로 자화된 자석 링이고, 상기 코일 시스템은 링 자석의 반대측에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 렌즈부는, 렌즈계의 광축에 평행한 방향과 광축에 횡단하는 방향으로의 이동을 허용하는 서스펜션 수단의 도움으로 상기 제 1 렌즈부에 고정된 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 서스펜션 수단은 탄성을 갖고, 상기 광축에 횡단하는 방향으로 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 서스펜션 수단은 광축에 횡단하는 평면 내에서 연장되는 3개의 블레이드 스프링을 구비하고, 이들 복수의 블레이드 스프링은, 보조 렌즈를 둘러싸는 영역에서 등간격으로 배치되고, 그 각각이 제 1 렌즈부의 1 단부와 제 2 렌즈부의 제 2 단부에 고정된 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 검출수단은 상기 제 1 렌즈부에 고정된 렌즈계를 구비하고, 이 렌즈계는 렌즈계의 광축에 횡단하도록 배향된 평면 내에서 연장되며, 상기 검출수단은, 렌즈계를 통해 검출기 또는 복수의 검출기 상에 입사되는 방사선에 의존하는 신호를 출력하는 적어도 한 개의 방사선에 민감한 검출기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 렌즈계는 보조 렌즈 주위에 배치된 3개의 렌즈를 구비하고, 2개의 인접한 렌즈의 광축은 서로 원호의 120도의 거리에 떨어져 놓이며, 상기 검출기의 개수는 3개인 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
- 방사원에 의해 발생된 주사 빔을 기록매체 상의 주사 스폿에 집광시키고 검출계 상에 주사 스폿의 이미지를 형성하며, 광축을 갖고 주 렌즈를 갖는 제 1 렌즈부와 보조 렌즈를 갖는 제 2 렌즈부를 포함하는 렌즈계를 구비하며, 제 1 검출수단에 의해 공급된 신호에 따라 제 1 렌즈부를 이동시키는 제 1 전기 구동부와, 제 2 검출수단에 의해 공급되고 보조 렌즈와 관련된 신호에 따라 주 렌즈에 대해 제 2 렌즈부를 이동시키는 제 2 전기 구동부를 더 구비하되, 상기 제 2 구동부는 제 1 부분과, 공기 간극을 통해 제 1 부분과 협력하는 제 2 부분을 구비하며, 제 1 부분이 제 1 렌즈부에 고정되고 제 2 부분이 제 2 렌즈부에 고정된 광학 주사 유니트에 있어서, 상기 제 2 구동부의 부품 중에서 한 개는 상기 보조 렌즈를 둘러싸는 영역에 배치된 자석을 구비하고, 나머지 부품은 상기 영역 내에 배치된 코일 시스템을 구비하며, 상기 코일 시스템은, 자석의 원주 방향으로 보았을 때 나란하게 배치된 다수의 코일을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 10 항에 있어서,상기 코일의 개수는 3개이고, 상기 복수의 코일은 보조 렌즈의 주위에 있는 원형 영역 내에서 등간격으로 배치된 복수의 세그먼트 코일인 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 11 항에 있어서,상기 자석은 축방향으로 자화된 자석 링이고, 상기 코일 시스템은 링 자석의 반대측에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 2 렌즈부는, 렌즈계의 광축에 평행한 방향과 광축에 횡단하는 방향으로의 이동을 허용하는 서스펜션 수단의 도움으로 상기 제 1 렌즈부에 고정된 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 13 항에 있어서,상기 서스펜션 수단은 상기 광축에 횡단하는 방향으로 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 13 항에 있어서,상기 서스펜션 수단은 광축에 횡단하는 평면 내에서 연장되는 3개의 블레이드 스프링을 구비하고, 이들 복수의 블레이드 스프링은, 보조 렌즈를 둘러싸는 영역에서 등간격으로 배치되고, 그 각각이 제 1 렌즈부의 1 단부와 제 2 렌즈부의 제 2 단부에 고정된 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 10 항에 있어서,상기 렌즈계는 제 2 렌즈부에 고정되고, 이 렌즈계는 렌즈계의 광축에 횡단하도록 배향된 평면에 있는 보조 렌즈 주위에 배치된 복수의 측정 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 제 16 항에 있어서,상기 렌즈계는 보조 렌즈 주위에 배치된 3개의 렌즈를 구비하고, 2개의 인접한 렌즈의 광축은 서로 원호의 120도의 거리에 떨어져 놓이며, 상기 검출기의 개수는 3개인 것을 특징으로 하는 광학 주사 유니트.
- 광학적으로 주사가능한 기록매체를 지지하는 턴테이블을 구비하고, 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 기재된 주사 유니트를 포함하는 위치지정 장치를 더 구비하며, 상기 위치지정 장치는 주사과정 동안 턴테이블에 대해 반경방향으로 주사장치를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학 재생장치.
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