KR20010013815A - 주 렌즈 및 보조 렌즈를 구비한 광학 주사장치 - Google Patents

주 렌즈 및 보조 렌즈를 구비한 광학 주사장치 Download PDF

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KR20010013815A
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요트.게.아. 롤페즈
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Abstract

본 발명은, 광학 재생장치에 사용되는 광학 주사장치(17)에 관한 것이다. 이 주사장치는, 광 빔(45)을 주사하려는 정보매체(9) 상의 주사 스폿(47)에 초점을 맞추는 광학 렌즈계(37)를 구비한다. 이 주사장치는, 정보매체 상에 광 빔의 초점을 맞추기 위해 렌즈계의 광축(39)에 평행하게 렌즈계를 변위시키는 제 1 액추에이터(51)를 구비한다. 렌즈계는, 주 렌즈, 즉 대물렌즈(53)와, 렌즈계에 큰 개구수를 제공하는 보조 렌즈, 즉 고체침적렌즈(55)를 구비하므로, 이 주사장치는 예를 들면 고밀도 콤팩트 디스크와 같이 높은 정보밀도를 갖는 정보매체를 주사하는데 적합하다. 렌즈계는, 정보매체의 투명 보호층(13) 내부에서의 광학수차를 보상하기 위해, 주 렌즈와 보조 렌즈를 광축에 평행한 방향으로 서로 변위시키는 제 2 액추에이터(63)를 더 구비한다. 본 발명에 따르면, 보조 렌즈는 렌즈계의 하우징(57)에 고정된 위치에 고정되는 한편, 주 렌즈는 탄성적으로 변형가능한 장착부(61)를 사용하여 광축에 평행한 방향으로 하우징 내부에 매달리며, 주 렌즈는 제 2 액추에이터를 사용하여 보조 렌즈에 대해 이동할 수 있다. 이에 따르면, 제 1 액추에이터의 필요한 출력이 상당히 줄어든다.

Description

주 렌즈 및 보조 렌즈를 구비한 광학 주사장치{OPTICAL SCANNING DEVICE COMPRISING A MAIN LENS AND AN AUXILIARY LENS}
본 발명은, 광학적으로 주사가능한 정보매체의 정보 트랙을 주사하고, 방사원과, 광축을 가지며 동작시에 방사원에 의해 출력된 방사빔을 정보매체 상의 주사 스폿으로 초점을 맞추는 광학 렌즈계와, 주 렌즈 및 보조 렌즈를 구비한 렌즈계를 광축에 대해 평행하게 이동시키는 제 1 액추에이터와, 주 렌즈 및 보조 렌즈를 서로에 대해 이동시키는 제 2 액추에이터를 구비한 광학 주사장치에 관한 것이다.
더구나, 본 발명은, 본 발명에 따른 광학 주사장치에 적합하게 사용될 수 있는 광학 렌즈계에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 회전축 주위로 회전가능한 테이블과, 상기 테이블 위에 배치된 광학적으로 주사가능한 정보매체의 정보 트랙을 주사하는 광학 주사장치와, 동작시에 주사장치를 회전축에 대해 주로 반경 방향으로 이동시킬 수 있는 이동장치를 구비한 광학 재생장치에 관한 것이다.
서두에서 언급한 형태의 광학 주사장치 및 광학 재생장치는, US 특허 5,712,842에 공지되어 있다. 이와 같은 종래의 광학 주사장치의 광학 렌즈계의 주 렌즈는 대물렌즈인 반면에, 보조 렌즈는 대물렌즈 및 주사하려는 정보매체 사이에 배치된 비교적 작은 소위 고체침적렌즈(solid immersion lens)이다. 상기한 보조 렌즈를 사용함으로써, 종래의 광학 주사장치의 렌즈계는 비교적 큰 개구수를 가지므로, 주사하려는 정보매체 상에 비교적 작은 주사 스폿을 얻을 수 있다. 이에 따라, 종래의 주사장치는 비교적 작은 기본 정보 특성을 갖는 정보매체, 즉 고밀도 CD와 같이 비교적 높은 정보밀도를 갖는 정보매체를 주사하는데 적절히 사용될 수 있다. 종래의 주사장치의 제 1 액추에이터를 사용하여, 상기한 주 렌즈 및 보조 렌즈가 광축에 평행하게 함께 움직이므로, 주사 스폿이 정보매체의 정보층에 초점이 맞추어질 수 있다. 종래의 주사장치의 제 2 액추에이터를 사용함으로써, 보조 렌즈는 주 렌즈에 대해 광축에 평행한 방향으로 움직이므로, 정보층과 주사장치 사이에 존재하는 정보매체의 투명 보호층 내부에서의 방사빔의 구면수차를 교정할 수 있다.
종래의 광학 주사장치와 종래의 광학 재생장치가 갖는 문제점은, 주 렌즈의 비교적 큰 중량으로 인해, 제 1 액추에이터가 주사하려는 정보매체의 정보층 내부에 존재하는 표면 편차의 결과로써 발생하는 고주파 초점 오차를 교정하기 위해 비교적 큰 가속력을 주사하고자 하는 정보 트랙의 방향으로 공급해야만 한다. 그 결과, 제 1 액추에이터는 비교적 높은 출력을 가져야만 한다.
결국, 본 발명의 목적은, 고주파 초점 오차를 교정하기 위해 제 1 액추에이터에 의해 공급되어야 하는 가속력을 줄여, 제 1 액추에이터의 필요한 출력을 줄일 수 있는, 서두에 기재된 형태의 광학 주사장치와 광학 재생장치를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광학 주사장치는, 상기 보조 렌즈가 렌즈계의 하우징에 고정된 위치에 고정되며, 이 하우징은 제 1 액추에이터에 의해 광축에 평행하게 움직일 수 있는 한편, 광축에 평행하게 보았을 때, 상기 주 렌즈는 탄성적으로 변형가능한 장착부를 사용하여 하우징에 탄성적으로 매달리며, 주 렌즈가 제 2 액추에이터에 의해 광축에 평행한 방향으로 하우징에 대해 이동가능한 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광학 재생장치는, 이 광학재생장치 내부에 사용된 광학 주사장치가 본 발명에 따른 광학 주사장치인 것을 특징으로 한다.
동작시에, 광축에 대해 렌즈계를 변위시킴으로써, 비교적 큰 진폭을 갖고, 광축에 대해 주사하려는 정보매체의 경사진 위치 및/또는 정보매체의 평탄하지 않음으로 인해 발생하는 저주파 초점 오차와, 비교적 작은 진폭을 갖고, 주사하려는 정보 트랙의 방향으로 정보매체의 정보층 내부에 존재하는 표면 편차로 인해 발생하는 고주파 초점 오차를 교정해야만 한다. 렌즈계의 가속도는 교정하려는 초점 오차의 진폭과 교정하려는 초점 오차의 주파수의 제곱에 비례하기 때문에, 고주파 초점 오차를 교정하는데 필요한 렌즈계의 가속도가 저주파 초점 오차를 교정하는데 필요한 렌즈계의 가속도에 비해 비교적 크다. 탄성적으로 변형가능한 장착부는, 광축에 평행하게 보았을 때, 주 렌즈가 비교적 큰 저주파 초점 오차를 교정하는데 필요한 렌즈계의 변위를 거의 완전하게 뒤따르며, 비교적 작은 고주파 초점 오차를 교정하는데 필요한 렌즈계의 변위를 거의 뒤따르지 않도록 하는 강도를 갖는다. 이에 따르면, 작은 고주파 초점 오차를 교정하기 위해 제 1 액추에이터에 의해 변위되어야 할 전체 중량이 주로 렌즈계의 하우징의 중량과 보조 렌즈의 중량으로 제한되므로, 제 1 액추에이터에 의해 공급되어야 하는, 고주파 초점 오차를 교정하기 위한 가속력과, 제 1 액추에이터의 필요한 출력을 줄일 수 있다. 또한, 탄성적으로 변형가능한 장착부는 렌즈계의 하우징 내부에서 주 렌즈의 베어링으로서의 역할도 수행한다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 특정한 실시예는, 상기 렌즈계의 장착부가, 광축에 평행하게 보았을 때, 서로 일정한 거리에 배치되고 광축을 가로질러 연장되는 2개의 장착부재를 구비하고, 각각의 장착부재는, 광축에 평행하게 보았을 때, 탄성적으로 변형가능하며, 광축에 대해 직각에서 보았을 때, 주로 변형이 불가능한 것을 특징으로 한다. 상기한 2개의 장착부재를 사용함으로써, 광축에 대해 직각에서 보았을 때, 하우징에 대한 주 렌즈의 매우 큰 강성을 갖는 베어링이 얻어진다. 더구나, 2개의 장착부재 사이의 상호작용에 의해, 광축에 직각으로 향하는 경사축을 중심으로 한 하우징에 대한 주 렌즈의 경사가 방지된다. 이에 따르면, 광축에 대해 직각에서, 보조 렌즈에 대한 주 렌즈의 원치 않는 변위와, 광축에 대해 직각으로 향한 경사축을 중심으로 한 보조 렌즈에 대한 주 렌즈의 원치 않는 경사를 방지할 수 있는 한편, 광축에 평행한 방향으로의 보조 렌즈에 대한 주 렌즈의 변위가 가능하므로, 약자의 장착부재를 탄성적으로 변형할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 또 다른 실시예는, 상기 장착부재 각각이, 하우징에 고정된 링 형태의 제 1 부분과, 주 렌즈에 고정된 링 형태의 제 2 부분을 구비하고, 장착부재 중에서 제 1 장착부재의 상기 링 형태의 부분이 광축에 횡단하는 평면에서 연장된 적어도 3개의 굴곡가능한 브리지에 의해 상호연결되며 서로 규칙적인 거리에 배치되는 한편, 장착부재 중에서 제 2 장착부재의 링 형태의 부분은 광축에 횡단하는 평면에서 연장되는 적어도 2개의 굴곡가능한 브리지에 의해 상호연결되는 것을 특징으로 한다. 제 1 장착부재가 3개의 굴곡가능한 브리지를 갖고 제 2 장착부재가 2개의 굴곡가능한 브리지를 갖는 경우에, 하우징 내부의 주 렌즈의 소위 정적으로 결정되는(statically determined), 즉 거의 응력이 없는 매달림을 얻을 수 있으며, 주 렌즈는 단지 광축에 평행하게 변위가능하다. 다수의 굴곡가능한 브리지가 사용되는 경우에는, 하우징 내부의 주 렌즈의 매달림이 정적으로 결정되지 않지만, 주 렌즈가 여전히 광축에 평행한 방향으로 변위될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 또 다른 실시예는, 상기 제 1 장착부재와 제 2 장착부재 각각이 서로 규칙적인 간격으로 배치된 3개의 굴곡가능한 브리지를 구비한 것을 특징으로 한다. 이와 같은 또 다른 실시예에 있어서는, 2개의 동일한 장착되므로, 광학 주사장치의 렌즈계의 구성을 단순화할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 특정한 실시예는, 상기 장착부재의 굴곡가능한 브리지 각각이 광축에 대해 접선 방향으로 연장되는 균일하게 굴곡가능한 스포우크(spoke)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기한 균일하게 굴곡가능한 스포우크를 사용함으로써, 장착부재의 단순하고도 튼튼한 구성이 얻어진다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 또 다른 실시예는, 상기 장착부재의 복수의 굴곡가능한 브리지 각각이, 주로 광축에 대해 접선 방향으로 연장되며, 2개의 가요성 연결부를 통해 관련된 장착부재의 2개의 링 형태의 부분에 연결되는 상대적으로 강성을 갖는 스트립을 구비한 것을 특징으로 한다. 상기한 스트립과 복수의 가요성 연결부를 사용함으로써, 다수의 절결부를 설치함으로써 장착부재를 간단하게 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 특정한 실시예는, 상기 렌즈계의 하우징이 서로에 대해 고정된 3개의 부분을 구비하고, 보조 렌즈는 3개의 부분 중에서 제 1 부분에 고정되며, 제 1 장착부재는 3개의 부분 중 제 2 부분에 고정되고, 제 2 장착부재는 3개의 부분 중 제 3 부분에 고정된 것을 특징으로 한다. 렌즈계의 제조과정 동안, 머니퓰레이터(manipulator)를 사용하여 상기한 3개의 부분을 서로에 대해 이동시킴으로써, 주 렌즈와 보조 렌즈가 서로에 대해 정렬될 수 있다. 제 2 및 제 3 부분을 동일한 거리만큼 광축에 대해 직각으로 동일한 방향으로 제 1 부분에 대해 움직임으로써, 주 렌즈와 보조 렌즈가 서로에 대해 중심이 맞추어질 수 있다. 제 2 및 제 3 부분을 동일한 거리만큼 제 1 부분에 대해 광축에 대해 직각으로 반대 반향으로 움직임으로써, 주 렌즈와 보조 렌즈가 서로에 대해 평행하게 되도록 향할 수 있다. 주 렌즈와 보조 렌즈를 서로에 대해 정렬한 다음, 하우징의 3개의 부분을 서로에 대해 고정한다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 또 다른 실시예는, 상기 렌즈계에 속하는 제 2 액추에이터가, 광축에 평행하게 보았을 때, 2개의 장착부재 사이에 배치된 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 2개의 장착부재 사이의 가용 공간이 효율적으로 사용되므로, 렌즈계의 콤팩트한 구성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 또 다른 실시예는, 상기 제 2 액추에이터가, 광축에 평행하게 보았을 때, 하우징에 속하는 링 형태의 자기 차폐 요크(magnetic closing yoke)에 서로 인접하여 고정되며 광축에 대해 반대측의 반경 방향으로 자화된 2개의 링 형태의 영구 자석과, 상기 주 렌즈의 링 형태의 비자화성 홀더에 고정된 2개의 링 형태의 전기 코일을 구비하고, 상기 코일은, 광축에 평행하게 보았을 때, 상기 2개의 자석의 반대측에 서로 인접하여 배치되며 서로 반대 방향으로 감긴 것을 특징으로 한다. 따라서, 이와 같이 구성된 제 2 액추에이터는, 공급될 수 있는 최대의 전자기력과 자석 및 전기 코일의 필요한 치수 사이에 바람직한 비율을 갖는다. 실제적으로는, 상기한 링 형태의 자석과 코일은 2개의 장착 부재 사이의 가용 공간에 수납될 수 있다. 코일을 주 렌즈의 전술한 비자화성 홀더에 고정함으로써, 자석과 홀더 사이의 원치 않는 반경방향의 자기 인력이 방지되므로, 반경방향으로의 장착부재의 기계적 하중이 가능한 범위까지 방지된다.
본 발명에 따른 광학 주사장치의 특정한 실시예는, 상기 자기 차폐 요크가 하우징의 제 3 부분을 구성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 제 2 액추에이터의 자기 차폐 요크에 대한 실용적이고도 효율적인 실시예가 얻어진다.
이하, 본 발명의 이들 발명내용과 또 다른 발명내용을 다음의 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도면에 있어서,
도 1은 본 발명에 따른 광학 재생장치를 나타낸 것이고,
도 2는 도 1에 따른 광학 재생장치 내부에 사용된 본 발명에 따른 광학 주사장치를 개략적으로 나타낸 것이며,
도 3은 도 2에 따른 광학 재생장치 내부에 사용된 본 발명에 따른 광학 렌즈계를 나타낸 것이고,
도 4는 도 3에 따른 광학 렌즈계의 탄성적으로 변형가능한 장착부재를 나타낸 것이며,
도 5는 도 3에 따른 광학 렌즈계의 또 다른 탄성적으로 변형가능한 장착부재를 나타낸 것이고,
도 6a 및 도 6b는 도 3에 따른 광학 렌즈계의 주 렌즈와 보조 렌즈가 렌즈계의 제조과정 동안 서로에 대해 정렬될 수 있는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1은, 회전축(3)을 중심으로 회전할 수 있으며 프레임(7)에 고정된 전기 모터(5)에 의해 구동될 수 있는 테이블(1)을 구비한, 본 발명에 따른 광학 재생장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기한 테이블(1) 위에, 디스크 형태의 지지체(11)와 투명 보호층(13)을 구비한, CD와 같은 광학적으로 주사가능한 정보매체(9)가 배치될 수 있다. 보호층(13)에 대해 경계를 이루는 지지체(11)의 일측은, 나선 형태의 정보 트랙이 그 위에 존재하는 정보매체(9)의 정보층(15)을 형성한다. 상기한 광학 재생장치는, 정보매체(9)의 정보 트랙을 광학적으로 주사하는 본 발명에 따른 광학 주사장치(17)를 구비한다. 상기한 주사장치(17)는, 광학 재생장치의 이동장치(19)를 사용하여 주로 2개의 반대측 반경 방향 X 및 X'으로 회전축(3)에 대해 변위될 수 있다. 이를 위해, 주사장치(17)는 이동장치(19)의 슬라이드(21)에 고정되며, 이 이동장치는, 프레임(7) 상에 설치되고 X 방향에 평행하게 연장되며 그 위에서 슬라이드(21)가 변위가능하게 안내되는 직선 안내부재(23)와, 슬라이드(21)를 안내부재(23) 상에서 변위시키는 전기 모터(25)를 더 구비한다. 동작시에, 도면에 도시되지 않은 광학 재생장치의 전기 제어부는 모터 5 및 25를 제어하여, 정보매체(9)가 회전축(3) 주위로 회전하도록 하는 동시에, 정보매체(9) 상에 존재하는 나선형 정보 트랙이 주사장치(17)에 의해 주사되도록 주사장치(17)를 X-축 방향에 평행하게 이동시킨다. 상기한 주사과정 동안, 정보 트랙에 존재하는 정보를 주사장치(17)에 의해 판독하거나, 정보를 주사장치(17)에 의해 정보 트랙 위에 기록할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 재생장치 내부에 사용된, 본 발명에 따른 광학 주사장치(17)를 도 2에 개략적으로 나타내었다. 상기한 주사장치(17)는, 광축(29)을 갖는 방사원(27), 예를 들면 반도체 레이저를 구비한다. 주사장치(17)는, 방사원(27)의 광축(29)에 대해 45°의 각도로 배치되고 방사원(27)과 마주보는 반사면(35)을 포함하는 투명판(33)을 구비한 방사빔 스플리터(31)를 더 포함한다. 이 주사장치(17)는, 광축(39)을 갖는 광학 렌즈계(37)와, 방사빔 스플리터(31)와 렌즈계(37) 사이에 배치된 집광 렌즈(41)를 더 구비한다. 이때, 광학계(37)의 광축(39)과 방사원(27)의 광축(29)은 90°의 각도를 이룬다. 주사장치(17)는, 렌즈계(37)에 대해 방사빔 스플리터(31)의 뒤에 배치된 광 검출기(43)를 더 구비하며, 상기한 광 검출기(27)는 공지되고 통상적으로 사용되는 형태를 갖는다. 동작시에, 방사원(27)은, 방사빔 스플리터(32)의 반사면(35)에 의해 반사되고 렌즈계(37)에 의해 정보매체(9)의 정보층(15) 위에 주사 스폿으로 초점이 맞추어지는 방사빔(45)을 발생한다. 방사빔(45)은, 정보층(15)에 의해 렌즈계(37), 집광 렌즈(41) 및 방사빔 스플리터(31)를 통해 광 검출기(43) 상에 초점이 맞추어지는 반사된 방사빔(49)으로 방사된다. 정보매체(9) 상에 존재하는 정보를 판독하기 위해, 방사원(27)은 연속적인 방사빔(45)을 발생하며, 광 검출기는 정보매체(9) 상의 정보 트랙 위의 일련의 기본 정보 특성에 해당하는 검출신호를 출력하는데, 이 기본 정보 특성은 주사 스폿(47) 내부에 연속적으로 존재한다. 정보매체(9) 상에 정보를 기록하기 위해, 방사빔은 기록하려는 정보에 해당하는 방사빔(45)을 발생하며, 주사 스폿(47) 내에서, 일련의 연속적인 기본 정보 특성이 정보매체의 정보 트랙 위에 발생된다.
마찬가지로 도 2에 도시된 것과 같이, 상기한 주사장치(17)는, 렌즈계(37)의 광축(39)에 평행하게 비교적 적은 거리만큼 그리고 X-방향에 평행하게 비교적 작은 거리만큼 렌즈계(37)를 이동시키는 제 1 액추에이터(51)를 구비한다. 제 1 액추에이터(51)를 사용하여 광축(39)에 평행한 방향으로 렌즈계(37)를 이동시킴으로써, 주사 스폿(47)이 원하는 정밀도를 갖고 정보매체(9)의 정보층(15) 상에 초점이 맞추어진다. 제 1 액추에이터(51)를 사용하여 X-방향에 평행한 방향으로 렌즈계(37)를 이동시킴으로써, 주사 스폿(47)이 뒤따르는 정보 트랙 상에 원하는 정밀도를 갖고 유지된다. 이를 위해, 광 검출기(43)로부터 초점오차 신호와 트랙 오차 신호를 수신하는 광학 재생장치의 전술한 제어부에 의해 제 1 액추에이터가 구동된다.
상기한 광학 주사장치(17) 내부에서 사용된 광학 렌즈계(37)를 도 3에 상세히 도시하였으며, 이 렌즈계는 제 1 렌즈 부재(53)와 제 2 렌즈 부재(55)를 구비한다. 제 1 렌즈 부재(53)는 대물렌즈로서 렌즈계(37)의 주 렌즈를 구성한다. 제 2 렌즈 부재(55)는, 대물렌즈와 주사하려는 정보매체(9) 사이에 배치되고 렌즈계(370의 비교적 작은 보조 렌즈를 구성하는 소위 고체침적렌즈이다. 상기한 주 렌즈(53) 이외에, 상기한 보조 렌즈(55)를 사용함으로써, 렌즈계(37)는 비교적 큰 개구수를 가지므로, 정보매체(9)의 정보층(15) 상의 주사 스폿(47)이 비교적 작아진다. 그 결과, 이 주사장치(17)는, 비교적 작은 기본 정보 특성을 갖는 광 정보매체, 즉 고밀도 CD와 같이 비교적 높은 정보밀도를 갖는 광 정보매체를 주사하는데 적합하다. 도 3에 도시된 것과 같이, 보조 렌즈(55)는 렌즈계(37)의 하우징(57)에 일정한 위치에 고정되고, 이 하우징(57)은 제 1 액추에이터(51)에 고정되므로, 제 1 액추에이터(51)에 의해 렌즈계(37)의 광축(39)에 평행하게 변위될 수 있다. 주 렌즈(53)는, 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 나중에 상세히 설명하는 탄성적으로 변형가능한 장착부(61)를 사용하여 하우징(57) 내부에 탄성적으로 매달린 린 형태의 홀더(59)에 고정되며, 상기한 주 렌즈(53)는 광축(39)에 평행하게 하우징(57)에 대해 이동가능하므로, 상기한 장착부(61)를 탄성적으로 변형시킨다. 도 3에 도시된 것과 같이, 렌즈계(37)는, 렌즈계(37)의 광축(39)에 평행하게 하우징(57) 및 보조렌즈(55)에 대해 주 렌즈(53)를 변위시키는 나중에 상세히 설명하는 제 2 액추에이터(63)를 더 구비한다. 제 2 액추에이터(63)를 사용하여 광축(39)에 평행한 방향으로 보조 렌즈(55)에 대해 주 렌즈(53)를 이동시킴으로써, 정보매체(9)의 투명 보호층(13) 내부에서의 방사빔(45)의 구면수차를 교정할 수 있다. 이와 같은 구면수차는 주로 보호층(13)의 두께 t의 변동에 의해 발생된다. 또한, 제 2 액추에이터(63)는 간략을 기하기 위해 도면에 도시되지 않은 주사장치(17)의 센서로부터 오차 신호를 수신하는 광학 재생장치의 상기한 제어부에 의해 구동되며, 이와 같은 센서를 사용하여, 예를 들면 주사 스폿(47) 근처에 있는 보호층(13)의 두께 t를 측정할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기한 장착부(61)는, 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 서로 일정한 거리에 배치되고 광축(39)에 가로질러 연장된 2개의 장착부재(65, 67)를 구비한다. 동일한 구조를 갖고 도 4에 상세히 나타낸 장착부재(65, 67)는, 광축(39)에 직각으로 보았을 때, 거의 변형이 불가능하고, 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 탄성적으로 변형가능하다. 이와 같은 목적을 위해, 도 4에 도시된 것과 같이, 장착부재 65, 67은 각각 렌즈계(37)의 하우징(57)에 고정된 주로 링 형태의 제 1 부분(69)과, 주 렌즈(53)의 홀더(59)에 고정된 주로 링 형태의 제 2 부분(71)을 구비하며, 상기한 링 형태의 부분 69 및 71은, 광축(39)에 가로질러 평면 내에서 연장되고 서로 규칙적인 간격으로 배치된 3개의 굴곡가능한 브리지(73)에 의해 상호연결된다. 이와 같은 2개의 장착 부재 65, 67을 사용함으로써, 광축(39)애 평행하게 보았을 때, 상기한 주 렌즈(53)에는 이동의 자유가 부여되는 한편, 광축(39)에 직각으로 보았을 때, 하우징(57)에 대한 주 렌즈(53)의 비교적 견고한 베어링이 얻어진다. 2개의 장착부재 65, 67 사이의 상호작용은, 추가적으로 장착부(61)에 광축(39)에 수직으로 향한 모든 경사축에 대한 비교적 높은 경사 저항을 제공하므로, 광축(39)에 대해 직각으로 향하는 경사축을 중심으로 한 하우징(57)에 대한 주 렌즈(53)의 경사가 가능한 한 많이 방지된다. 이것에 따라, 렌즈계(37)의 제조과정 중에 얻어지며, 그 결과 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)의 광축이 가능한 한 많이 일치하는, 서로에 대한 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)의 정렬이 동작시에 가능한 범위까지 유지될 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 제 2 액추에이터(63)는, 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 장착부(61)의 2개의 장착부재 65, 67 사이에 배치되므로, 2개의 장착부재 65, 67 사이에 있는 가용 공간이 효과적으로 사용될 수 있으며, 렌즈계(37)의 콤팩트한 구조를 얻을 수 있다. 액추에이터(63)는, 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 서로 인접하게 배치되고, 자화가능한 재료로 이루어지며 렌즈계(370의 하우징(57)의 분리된 부분을 구성하는 링 형태의 차폐 요크(79)에 고정되는 2개의 링 형태의 영구 자석(75, 77)을 갖는다. 더구나, 상기한 액추에이터(63)는, 주 렌즈(53)의 홀더(59)에 고정된 2개의 링 형태의 전기 코일(81, 83)을 구비한다. 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 코일들 81, 83은 서로 인접하게 배치되는데, 코일 81은 자석 75의 반대측에 배치되고, 코일 83은 자석 77의 반대측에 배치되는 한편, 링 형태의 공기 간극(85)이 자석 75, 77 및 코일 81, 83 사이에 존재한다. 도 3에 도시된 것과 같이, 자석 75, 77은 광축(39)에 대해 반대측의 반경 방향 R 및 R'으로 자화된다. 코일 81, 83은 서로에 대해 반대 방향으로 감기므로, 동작시에, 코일 891 내부의 전류와 코일 83 내부의 전류가 반대 방향으로 흐른다. 이에 따라, 자석 75, 77의 자기장과 코일 81, 83 내부의 전류 사이의 상호작용에 의해 동작시에 코일 81 및 83에 가해진 전자기력이 거의 동일한 방향을 향하게 된다. 상기한 홀더는 비자화성 재료로 제조되므로, 자석 75, 77이 홀더(59)에 대해 자기력을 가하지 않으며, 광축(39)에 대해 직각으로 향하는 장착부재(65, 67)에 대한 기계적인 하중을 가능한 한 줄일 수 있다.
동작시에, 정보매체(9)의 정보 트랙을 주사하는 동안, 저주파 초점 오차와 고주파 초점 오차가 발생하는데, 이들 오차는 제 1 액추에이터(51)를 사용하여 렌즈계(37)를 광축(39)에 평행한 방향으로 변위시킴으로써 모두 교정되어야 한다. 상기한 저주파 초점 오차는, 예를 들면 테이블(1)의 회전축(3)에 대한 정보매체(9)의 경사진 위치 또는 정보매체(9)의 정보층(15)의 곡률에 의해 발생하므로, 상기한 저주파 초점 오차는 비교적 큰 진폭과 테이블(1)의 회전 주파수에 해당하는 주파수를 갖는다. 상기한 고주파 초점 오차는 주사하려는 정보 트랙의 방향으로 정보매체(9)의 정보층(15)에 존재하는 비교적 작은 표면 편차에 의해 발생하므로, 상기한 고주파 초점 오차는 비교적 작은 진폭과 비교적 높은 주파수를 갖는다. 상기한 초점 오차를 교정하기 위해 제 1 액추에이터(51)에 의해 발생되어야 하는 렌즈계(37)의 가속도는 교정하려는 초점 오차의 진폭과 교정하려는 초점 오차의 주파수의 제곱에 거의 비례하므로, 고주파 초점 오차를 교정하기 위해 발생되어야 하는 렌즈계(37)의 가속도는 저주파 초점 오차를 교정하기 위해 발생되어야 하는 렌즈계(37)의 가속도에 비랴 비교적 크다. 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 렌즈계(37)의 2개의 장착부재 65 및 67은, 주 렌즈(53)가 저주파 초점 오차의 주파수에 상응하는 주파수에서 광축(39)에 평행한 방향으로 렌즈계(37)의 하우징(57)의 변위를 거의 완전하게 따라갈 수 있으며, 주 렌즈가 고주파 초점 오차의 주파수에 상응하는 주파수에서 광축(39)에 평행한 방향으로 렌즈계(37)의 하우징(57)의 변위를 거의 따라갈 수 없도록 하는 기계적 강성을 갖는다. 이와 같은 장착부재 65 및 67의 기계적 강성은, 예를 들면 장착부재(65, 67)의 굴곡가능한 브리지(73)를 적정하게 치수를 정함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 저주파 초점 오차를 교정할 때, 제 1 액추에이터(51)는 전체 렌즈계(37)를 광축(39)에 평행하게 변위시키는 한편, 고주파 초점 오차를 교정할 때에는, 주로 하우징(57), 보조 렌즈(55) 및 제 2 액추에이터(63)의 자석(75, 77)의 광축(39)에 평행하게 변위시킨다. 주 렌즈(53)의 중량이 렌즈계(37)의 전체 중량의 중요한 부분을 이루므로, 이에 따르면 고주파 초점 오차를 교정할 때 제 1 액추에이터(51)에 의해 변위될 중량이 상당히 줄어들어, 제 1 액추에이터(51)에 의해 공급될 가속력과 제 1 액추에이터(51)의 필요한 출력을 상당히 줄일 수 있다. 이에 따르면, 고주파 초점 오차가 단지 광축(39)에 평행한 방향으로 보조 렌즈(55)의 비교적 작은 변위를 사용하여 교정되는데, 실제적으로, 고주파 초점 오차는 비교적 작은 진폭만을 갖기 때문에 이와 같은 교정은 가능한 것으로 밝혀졌다. 더구나, 보조 렌즈(55) 만의 이와 같은 작은 변위는 정보매체(9)의 보호층(13) 내부에서의 방사빔(45)의 구면수차에 거의 영향을 미치지 않으므로, 제 2 액추에이터(63)를 사용한 보조 렌즈(55)에 대한 주 렌즈(53)의 변위에 의해 보조 렌즈(55)의 상기한 변위를 거의 보상할 필요가 없다.
전술한 것과 같이, 렌즈계(37)의 장착부재(65, 67) 각각은, 광축(39)에 가로질러 평면 내에서 연장되고 서로 규칙적인 간격으로 배치된 3개의 굴곡가능한 브리지(73)를 구비한다. 도 4에 도시된 것과 같이, 굴곡가능한 브리지(73) 각각은, 렌즈계(37)의 광축(39)에 대해 접선 방향으로 연장되는 균일하게 굴곡가능한 스포우크를 구비한다. 그 결과, 장착부재(65, 67)의 간단하고도 단단한 구성이 얻어진다. 도 5는, 도 4에 도시된 장착부재(65, 67) 대신에, 렌즈계(37) 내부에서 사용될 수 있는 또 다른 장착부재(65', 67')를 나타낸 것이다. 상기한 장착부재(65, 67)와 마찬가지로, 또 다른 장착부재(65', 67')는, 렌즈계(37)의 하우징(57)에 고정된 주로 링 형태의 제 1 부분(69')과, 주 렌즈(53)의 홀더(59)에 고정된 주로 링 형태의 제 2 부분(71')을 구비한다. 도 5에 도시된 또 다른 장착부재(65', 67')의 링 형태의 부분(69', 71')은, 광축(39)을 가로지르는 평면 내에서 연장되고 서로 규칙적인 간격으로 배치된 3개의 굴곡가능한 브리지(73')에 의해 상호연결되며, 상기한 굴곡가능한 브리지 각각은, 광축(39)에 대해 주로 접선 방향으로 연장되고, 3개의 가요성 연결부(89, 91)를 통해 2개의 링 형태의 부분(69', 71')에 연결되는 상대적으로 강성을 갖는 스트립(87)을 포함한다. 상기한 스트립(87)과 상기한 가요성 연결부(89, 91)를 사용함으로써, 상기한 장착부재(65', 67')는 시이트 재료 내부에 비교적 작은 다수의 절결부를 설치함으로써 간단하게 제조할 수 있다.
전술한 장착부재(65, 67, 65', 67') 각각은 3개의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 구비한다. 이때, 이와 달리, 본 발명에 따르면, 상기한 장착부재(65, 67, 65', 67')는 이와 다른 수의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 구비할 수도 있다는 점에 주목하기 바란다. 그러나, 본 발명에 따르면, 장착부재(65, 67, 65', 67')의 제 1 장착부재는, 광축(39)에 횡단하는 평면에서 연장되고 서로 규칙적인 간격으로 배치된 적어도 3개의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 구비하고, 장착부재(65, 67, 65', 67') 중에서 제 2 장착부재는 광축(39)에 가로지르는 평면 내에서 연장되는 적어도 2개의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 구비하여야 한다. 제 1 장착부재(65, 67, 65', 67')가 전술한 것과 같이 3개의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 구비하고, 제 2 장착부재(65, 67, 65', 67')가 전술한 것과 같이 2개의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 구비하는 경우에, 하우징(57) 내부에서의 주 렌즈(53)의 소위 정적으로 결정되는, 즉 거의 응력이 없는 매달림이 얻어지며, 이 경우에, 주 렌즈(53)는 단지 광축(39)에 평행하게 변위될 수 있다. 이것은, 각각의 개별적인 굴곡가능한 브리지(73, 73')가 굴곡가능한 브리지(73, 73')의 길이방향에 평행하게 향하는 힘 만이 전달되도록 하는 기계적인 로드(rod)로서의 역할을 수행한다는 착상에 근거를 두고 있다. 장착부재(65, 67, 65', 67')가 다수의 굴곡가능한 브리지(73, 73')를 포함하는 경우에, 정적으로 결정되지는 않는 하우징(57) 내부의 주 렌즈(53)의 매달림이 얻어지지만, 주 렌즈(53)가 마찬가지로 광축(39)에 평행하게 변위될 수 있다.
도 3에 더 도시된 것과 같이, 렌즈계(37)의 하우징(57)은 제 1 부분(95), 제 2 부분(97) 및 제 3 부분(99)을 구비하는데, 보조 렌즈(55)는 제 1 부분(95)에 고정된 위치에 고정되고, 장착부재 65는 제 2 부분(97)에 고정되며, 장착부재 67은 제 3 부분(99)에 고정된다. 하우징(57)의 상기한 제 3 부분(99)은 제 2 액추에이터(63)의 차폐 요크(79)에 의해 이루어진다. 도 6a 및 도 6b에 개략적으로 도시된 것과 같이, 렌즈계(37)의 제조과정 중에, 하우징(57)의 3개의 부분(95, 97, 99)은, 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)가 주 렌즈(53) 및 보조 렌즈(55)의 광축이 일치하여, 렌즈계(37)의 광축(39)을 구성하는 위치로 서로에 대해 정렬되도록 머니퓰레이터(101)를 사용하여 서로 조작된다. 이를 위해, 하우징(57)의 제 1 부분(95)은 머니퓰레이터(101)의 레퍼런스(reference)(103)에 연결되는 한편, 하우징(57)의 제 2 부분(97)은 머니퓰레이터(101)의 제 1 이펙터(effector)에 연결되며, 하우징(57)의 제 3 부분(99)은 머니퓰레이터(101)의 제 2 이펙터(107)에 연결된다. 이때, 도 6a 및 도 6b에 있어서, 간략을 기하기 위해 머니퓰레이터(101)를 더 상세히 도시하지 않았다는 점에 유의하기 바란다. 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)를 정렬하기 위해, 주 렌즈(53)를 머니퓰레이터(101)를 사용하여 광축(39)에 가로지르는 방향으로 보조 렌즈(55)에 대해 필요한 거리만큼 움직여, 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)를 서로에 대해 중심을 맞추고, 머니퓰레이터(101)를 사용하여 광축(39)에 가로질러 연장되는 경사각을 중심으로 필요한 각도만큼 보조 렌즈에 대해 주 렌즈(53)를 경사지게 하여, 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)의 광축을 서로 평행한 위치가 되게 한다. 광축(39)에 가로지르는 방향으로 보조 렌즈(55)에 대해 주 렌즈(53)를 이동시키기 위해, 도 6a에 도시된 것과 같이, 머니퓰레이터(101)의 이펙터 105 및 107의 광축(39)에 가로지르는 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동시킨다. 이에 따라, 하우징(57)의 제 2 부분(97)이 하우징(57)의 제 1 부분(95) 위에서 활주한다. 광축(39)에 가로질러 향하는 경사축을 중심으로 보조 렌즈(55)에 대해 주 렌즈(53)를 경사지게 하기 위해, 머니퓰레이터(101)의 이펙터 105 및 107을 도 6b에 도시된 것과 같이 주 렌즈(53)의 광축(39)에 가로지르는 반대 방향으로 동일한 거리만큼 이동시킨다. 이에 따라, 하우징(57)의 제 2 부분(97)이 하우징(57)의 제 1 부분(95) 위에서 활주하고, 하우징(57)의 제 3 부분(99)이 하우징(57)의 제 2 부분(97) 위에서 활주한다. 이와 같은 방식으로 주 렌즈(53)와 보조 렌즈(55)가 서로 정렬된 후에, 하우징(57)의 3개의 부분(95, 97, 99)을 서로에 대해 고정시킨다. 머니퓰레이터(101)의 이펙터(105, 107)는 정렬 동작 동안 단지 광축(39)에 가로지르는 방향으로 변위를 수행하기 때문에, 머니퓰레이터(101)가 간단한 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 전술한 광학 재생장치를 사용하여, 정보매체(9)의 정보 트랙을 주사하는 동안, 정보 트랙에 존재하는 정보를 판독하거나, 정보를 정보 트랙 상에 기록할 수 있다. 이때, 본 발명은, 정보매체의 정보 트랙에 존재하는 정보를 판독하기 위해서만 사용될 수 있는 광학 재생장치에도 관련된다는 점에 주목하기 바란다.
마지막으로, 본 발명에 따르면, 전술한 장착부(61) 대신에, 렌즈계(37)의 주 렌즈(53)는, 광축(39)에 평행하게 보았을 때, 주 렌즈(53)가 하우징(57) 내부에서 탄성적으로 매달리게 하는 이와 다른 형태의 탄성적으로 변형가능한 장착부를 구비할 수 있다는 점에 주목하기 바란다. 이와 같은 다른 형태의 장착부의 예로는 판 스프링을 들 수 있다.

Claims (12)

  1. 광학적으로 주사가능한 정보매체의 정보 트랙을 주사하고, 방사원과, 광축을 가지며 동작시에 방사원에 의해 출력된 방사빔을 정보매체 상의 주사 스폿으로 초점을 맞추는 광학 렌즈계와, 주 렌즈 및 보조 렌즈를 구비한 렌즈계를 광축에 대해 평행하게 이동시키는 제 1 액추에이터와, 주 렌즈 및 보조 렌즈를 서로에 대해 이동시키는 제 2 액추에이터를 구비한 광학 주사장치에 있어서, 상기 보조 렌즈가 렌즈계의 하우징에 고정된 위치에 고정되며, 이 하우징은 제 1 액추에이터에 의해 광축에 평행하게 움직일 수 있는 한편, 광축에 평행하게 보았을 때, 상기 주 렌즈는 탄성적으로 변형가능한 장착부를 사용하여 하우징에 탄성적으로 매달리며, 주 렌즈가 제 2 액추에이터에 의해 광축에 평행한 방향으로 하우징에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈계의 장착부가, 광축에 평행하게 보았을 때, 서로 일정한 거리에 배치되고 광축을 가로질러 연장되는 2개의 장착부재를 구비하고, 각각의 장착부재는, 광축에 평행하게 보았을 때, 탄성적으로 변형가능하며, 광축에 대해 직각에서 보았을 때, 주로 변형이 불가능한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 장착부재 각각은, 하우징에 고정된 링 형태의 제 1 부분과, 주 렌즈에 고정된 링 형태의 제 2 부분을 구비하고, 장착부재 중에서 제 1 장착부재의 상기 링 형태의 부분이 광축에 횡단하는 평면에서 연장된 적어도 3개의 굴곡가능한 브리지에 의해 상호연결되며 서로 규칙적인 거리에 배치되는 한편, 장착부재 중에서 제 2 장착부재의 링 형태의 부분은 광축에 횡단하는 평면에서 연장되는 적어도 2개의 굴곡가능한 브리지에 의해 상호연결되는 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 장착부재와 제 2 장착부재 각각은 서로 규칙적인 간격으로 배치된 3개의 굴곡가능한 브리지를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 장착부재의 굴곡가능한 브리지 각각은 광축에 대해 접선 방향으로 연장되는 균일하게 굴곡가능한 스포우크를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 장착부재의 복수의 굴곡가능한 브리지 각각은, 주로 광축에 대해 접선 방향으로 연장되며, 2개의 가요성 연결부를 통해 관련된 장착부재의 2개의 링 형태의 부분에 연결되는 상대적으로 강성을 갖는 스트립을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  7. 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 렌즈계의 하우징은 서로에 대해 고정된 3개의 부분을 구비하고, 보조 렌즈는 3개의 부분 중에서 제 1 부분에 고정되며, 제 1 장착부재는 3개의 부분 중 제 2 부분에 고정되고, 제 2 장착부재는 3개의 부분 중 제 3 부분에 고정된 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  8. 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 렌즈계에 속하는 제 2 액추에이터는, 광축에 평행하게 보았을 때, 2개의 장착부재 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 액추에이터는, 광축에 평행하게 보았을 때, 하우징에 속하는 링 형태의 자기 차폐 요크에 서로 인접하여 고정되며 광축에 대해 반대측의 반경 방향으로 자화된 2개의 링 형태의 영구 자석과, 상기 주 렌즈의 링 형태의 비자화성 홀더에 고정된 2개의 링 형태의 전기 코일을 구비하고, 상기 코일은, 광축에 평행하게 보았을 때, 상기 2개의 자석의 반대측에 서로 인접하여 배치되며 서로 반대 방향으로 감긴 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  10. 제 7항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 자기 차폐 요크는 하우징의 제 3 부분을 구성하는 것을 특징으로 하는 광학 주사장치.
  11. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 7항, 제 8항, 제 9항 또는 제 10항에 기재된 광학 주사장치 내부에 적합하게 사용될 수 있는 광학 렌즈계.
  12. 회전축 주위로 회전가능한 테이블과, 상기 테이블 위에 배치된 광학적으로 주사가능한 정보매체의 정보 트랙을 주사하는 광학 주사장치와, 동작시에 주사장치를 회전축에 대해 주로 반경 방향으로 이동시킬 수 있는 이동장치를 구비한 광학 재생장치에 있어서, 상기한 광학 주사장치는 청구항 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항, 제 7항, 제 8항, 제 9항 또는 제 10항에 기재된 광학 주사장치인 것을 특징으로 하는 광학 재생장치.
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