KR20030071171A - 근접장 광픽업장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근접장 광픽업장치에서 짐발 스프링의 구조를 개선하여 포커싱 방향의 틸트를 제거한 근접장 광픽업장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 근접장 광을 이용하여 데이터 정보를 기록 또는 재생하는 근접장 광픽업장치에 있어서, 상기 서스펜션암으로부터 분리되어 상기 슬라이더에 일측이 고정되어 지지하는 제 1 짐발 스프링에 제 2 짐발 스프링을 배치한 다음 상기 제 2 짐발 스프링의 일측을 상기 슬라이더에 고정하여 지지하도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 2 짐발 스프링의 일측단은 상기 슬라이더에 고정되어 지지하고, 타측단은 상기 1 짐발 스프링 부분에 움직일 수 있도록 배치되어 있고, 상기 제 2 짐발 스프링의 위치를 조절하여 상기 슬라이더의 부상높이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

근접장 광픽업장치{APPARATUS FOR NEAR FIELD OPTICAL PICK-UP}

본 발명은 근접장 광픽업에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광픽업에서 사용되는 서스펜션암 상에 슬라이더를 지지할 수 있는 두 개의 짐발 스프링을 배치하여 포커싱 방향의 틸트를 방지할 수 있는 근접장 광픽업장치에 관한 것이다.

정보 기록매체는 광기록/재생방식의 상변화형 기록매체로서 CD에 비하여 기록용량이 120mm 직경의 디스크에 최대 4.7GB까지 데이터가 기록되는 DVD-RAM이 개발되어 보급되고 있으며, 광자기 기록매체로서는 자계변조 기록방식을 채택하여 6.1GB 수준의 기록용량을 가지는 ASMO(Advanced Storage Magneto Optical)가 개발되고 있다. 이와 같은 정보 기록매체는 동영상과 같은 대용량의 정보에 대응하여 고밀도화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 기존의 광기록방식 또는 광자기기록방식에서 야기되는 광학적·물리적 한계에 직면하여 기록용량이 만족할 만한 수준에 이르지 못하고 있다. 예컨대,현재 실용화된 120mm 직경의 단면 2.6GB의 DVD-RAM은 고화질 텔레비젼(HD TV)에 대응하는 해상도의 화상을 2시간 이상 수용할 수 없다. 또한, 광기록/재생방식의 기록매체를 기록/재생하기 위한 디스크 구동장치는 고배속으로 갈수록 진동 및소음 등이 심하게 되기 때문에 서보제어가 어렵게 되어 어느 한계 이상으로 고속화될 수 없는 문제점이 있다.

기존의 광기록/재생방식 또는 광자기 기록/재생 방식의 기록매체는 피트(또는 기록마크) 사이즈가 미소하게되어야 하고트랙폭이 협소하게 되어야지만 고밀도의 기록용량을 가질 수 있다. 그러나 기록매체의 기록막에 피트(pit)를 형성하기위해 기록매체 상에 집광되는 광스폿이 소위 "회절 한계치"보다 작아질 수는 없기 때문에 기록밀도를 향상시키는 데는 한계가 있다. 즉, 광스폿의 크기는 광원의 파장 λ 및 대물렌즈의 개구수 NA에 의존하여 λ/NA에 비례하는 회절 한계치보다 작게되는 것이 제한된다. 회절한계치보다 광스폿의 크기를 작게 하기 위해서는 파장 λ를 짧게 하거나 개구수 NA를 크게하여야 한다. 최근에는 파장이 450nm인 블루레이저가 개발되어 상용화를 앞두고 있지만 근본적으로 광의 파장 이내로 광스폿이 작아질 수 없으므로 고밀도의 정보 수용에는 한계가 있다.

정보의 대용량화 추세에 비추어 볼 때 현재의 광기록/재생방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 광기록/재생방식이 요구되고 있다. 이를 위하여, 기록용량을 획기적으로 향상시킬 수 있으리라 예견되고 있는 근접장(Near Field)을 이용한 근접장 광기록/재생(Near Field Optical Recording/Reproduction) 방식에 대한 관심이 집중되고 있다.

근접장 광기록/재생 방식은 근접장 광학(Near Field Optics)기술과 극초 미세 마이크로 머시닝(Micro Electro MechanicalSystem : MEMS) 기술을 이용하여 수백 옹스트롱(Å) 단위의 정보셀을 기록/재생하게 됨으로써 대용량의 정보를 기록/재생할 수 있게 된다. 예컨데, 근접장 기록/재생 방식을 이용하면 3cm 직경의 디스크의 한 면에 HDTV 급의 영상 데이터를MPEG2의 화질로 2시간 이상 기록할 수 있는 20Gbytes 이상의 데이터가 기록/재생될 수 있으므로 정보 기록매체가 대용량/초소형화될 수 있게 된다. 이러한 근접장 기록/재생 방식의 데이터 기록/재생장치는나노 스케일(Nano scale)의 광학팁(optical tip)과, 이 광학팁을 초정밀 고속 구동할 수 있는 시스템으로 구성된다. 광학팁은 기록매체로부터 수십 nm 내의 초점거리를 유지하여 광을 기록매체에 집광하여 기록매체에 집광되는 광스폿이 미소크기로 집광되도록 한다.

근접장 광기록/재생방식의 기록매체에는 광스폿이 미소 사이즈로 집광되므로 기록매체에 형성되는 피트(pit)가 미소크기로 형성되어 대용량의 정보가 기록될 수 있다. 재생시에는 기록매체로부터 반사되는 광이 기록매체 표면으로부터 멀수록광세기가 지수적으로 감소되기 때문에 기록시와 마찬가지로 광학팁이 기록매체로부터 수십 nm 내의 초점거리를 유지하여 반사광을 수광하고, 수광된 반사광을 광전변환함으로써 정보를 재생하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 근접장 광기록 재생장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 근접장 광픽업장치는 스핀들 모터에 의하여 고속으로 회전하는 광디스크(10) 상부에 데이터를 기록/재생하기 위하여 광 스폿을 조사하는 슬라이더(5)가 서스펜션암(3)으로부터 분리되는 짐발 스프링(도시되지 않음)의 가장자리에 수평으로 탑재되어 위치하고 있다. 상기 서스펜션암(3)의 일측은 상기 광픽업장치의 픽업부(1)에 고정되어 회전축으로 사용되고, 상기 픽업부(1) 상에는 상기 서스펜션암(3)의 회전축에 회전력을 인가하여 상기 광디스크(10)의 데이터 트랙을 추종하는 VCM(도시하지 않음)이 배치되어 있다.

또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 픽업부(1) 내에는 레이저 광을발생하는 레이저 다이오드와 광검출용 포토 다이오드가 내장되어 있고, 상기 서스펜션암을 따라 광학계들이 배치되어 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 근접장 광픽업장치는 다음과 같이 동작한다.

먼저, 상기 픽업부(1)의 레이저 다이오드에서 레이저 광이 발생하면, 상기 서스펜션암(3)을 따라 상기 슬라이더(5)가 탑재되어 있는 가장자리로 진행한다. 상기 서스펜션암(3)의 가장자리 상에는 프리즘(도 2: 부호 11)이 배치되어 있어 진행하는 레이저 광을 하부로 전환 시켜준다. 상기 프리즘(11)에 의하여 90°로 굴절된 레이저 광은 상기 서스펜션암(3) 하부에서 분리되는 짐발 스프링에 탑재되어 있는 상기 슬라이더(5)의 대물렌즈(7)로 입사하게 된다.

그런 다음, 상기 슬라이더(5)의 상부에 배치된 상기 대물렌즈(7)에 입사된 레이저 광은 굴절된 후, 하부의 대향렌즈(SIL: Solid Immerion Lens)로 진행하여 다시 굴절한 다음, 광 스폿을 형성하여 상기 광디스크(10) 상에 조사한다.

상기 슬라이더(5)의 대향렌즈를 통과하여 형성된 광 스폿은 상기 광디스크의 데이터 트랙에 조사되어 데이터를 기록/재생을 하게 되는데, 이때 상기 서스펜션암(3)의 짐발 스프링 가장자리에 탑재된 상기 슬라이더(5)는 상기 광디스크(10)의 고속 회전에 의하여 상기 광디스크(10) 표면으로부터 수 나노미터 부상하게 된다.

이렇게 수 나노미터의 근접 거리를 가짐으로써 기록 용량을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되는데, 그 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 웨이브 이용하면, 기존의 원격장(far-field)에서는 빛의 회절 현상 때문에 나타나는 분해능l 절대적인 한계, 즉 회절 한계 때문에 불가능했던 고분해능이 가능하게 된다. 근접장 광 기록 및 재생 광학계는 렌즈내에서 빛을 전반사시켜 렌즈 표면에 에버네슨트 웨이브를 발생시키고, 에버네슨트 웨이브와 기록매체의 커플링에 의하여 기록 및 재생을 하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따라 근접장 광픽업장치의 슬라이더로부터 데이터를 기록/재생하는 모습을 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 근접장 광픽업장치의 서스펜션암(3)이 광디스크(10) 상부에 위치하여 있고, 상기 서스펜션암(3)으로부터 분리되는 짐발 스프링(13)의 가장자리 끝단에는 광 스폿을 발생하는 상기 슬라이더(5)가 수평으로 탑재되어 있다. 상기 슬라이더(5)의 상부에는 대물렌즈(7)가 배치되고, 하부에는 대향렌즈(15)가 배치된 구조를 하고 있다.

상기 근접장 광픽업장치의 픽업부에서 방생되는 레이저 광은 상기 서스펜션암(3)을 따라 진행하고, 상기 서스펜션암(3) 가장자리 상에 배치된 프리즘(11)에 입사하게 된다.

상기 프리즘(11)에서 굴절된 레이저 광은 상기 짐발 스프링(13) 가장자리에 탑재된 상기 슬라이더(5)의 대물렌즈(7)로 입사되어 굴절되고, 계속해서 하부의 상기 대향렌즈(15)에서 다시 굴절되어 광 스폿을 형성한다. 상기 슬라이더(5)에서 형성된 광 스폿은 상기 광디스크(10)의 데이터 트랙 상에 조사되어 데이터를 기록/재생한다.

도 3은 종래 기술에 따라 서스펜션암으로부터 분리되는 짐발 스프링의 구조를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 판형 구조를 갖는 서스펜션암으로부터 분리된 짐발 스프링 본체에서 일측이 고정되어 있고, 일측이 경사를 갖으며 분리되어 있는 짐발 스프링의 가장자리에 슬라이더가 수평으로 탑재된다.

상기 슬라이더는 짐발 스프링이 하방향으로 기울어져 있어서, 광디스크와의 거리를 근접시켰고, 상기 광디스크의 고속 회전에의한 공기압에 의하여 상기 짐발 스프링의 탄성력을 이기고 상기 슬라이더가 일정한 부상 높이를 갖게된다.

그러나, 종래의 근접장 광픽업에서 상기 서스펜션암으로부터 분리되는 짐발 스프링이 부상높이 편차등에 의해 포커싱 방향으로의 움직임에 의하여 틸트가 발생하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광디스크의 트랙을 추종하는 서스펜션암에 제 1 짐발 스프링과 대향되는 방향에 제 2 짐발 스프링을 단순 지지 형태로 배치하여 슬라이더를 지지하도록 함으로써, 짐발 스프링의 스프링력을 크게 변화시키지 않고 포커싱 방향의 틸트를 방지할 수 있는 근접장 광픽업장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 근접장 광기록 재생장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 종래 기술에 따라 근접장 광픽업장치의 슬라이더로부터 데이터를 기록/재생하는 모습을 도시한 도면.

도 3은 종래 기술에 따라 서스펜션암으로부터 분리되는 짐발 스프링의 구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 근접장 광픽업장치의 서스펜션암에서 데이터를 기록/재생하는 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 근접장 광픽업장치에 사용되는 짐발 스프링의 구조를 도시한 도면.

도 6는 본 발명에 따른 짐발 스프링이 슬라이더를 지지하는 모습을 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

21: 서스펜션암23: 슬라이더

25a: 제 1 짐발 스프링25b: 제 2 짐발 스프링

25: 짐발 스프링 베이스100: 광디스크

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 근접장 광픽업장치는,

근접장 광을 이용하여 데이터 정보를 기록 또는 재생하는 근접장 광픽업장치에 있어서,

상기 서스펜션암으로부터 분리되어 상기 슬라이더에 일측이 고정되어 지지하는 제 1 짐발 스프링에 제 2 짐발 스프링을 배치한 다음 상기 제 2 짐발 스프링의 일측을 상기 슬라이더에 고정하여 지지하도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 2 짐발 스프링의 일측단은 상기 슬라이더에 고정되어 지지하고, 타측단은 상기 1 짐발 스프링 부분에 움직일 수 있도록 배치되어 있고, 상기 제 2 짐발 스프링의 위치를 조절하여 상기 슬라이더의 부상높이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 근접장 광픽업장치의 서스펜션암으로부터 분리되어 슬라이더를 지지하는 제 1 짐발 스프링에 대향하면서, 슬라이더를 고정할 수 있는 제 2 짐발 스프링을 단순 지지 형태로 배치하여 포커싱 방향의 틸팅을 보정하고, 짐발 스프링의 스프링력을 크게 변화시키지 않아 안정된 슬라이더의 부상 높이를 유지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 근접장 광픽업장치의 서스펜션암에서 데이터를 기록/재생하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 광픽업장치의 픽업부(도시하지 않음)를 회전축으로 하여 광디스크(100)의 데이터 트랙을 추종하면서 트래킹 동작을 하는 서스펜션암(21)이 상기 광디스크(100)의 상부에 위치하고 있다. 상기 서스펜션암(21)으로부터 분리되어 광 스폿을 발생하는 슬라이더(23)를 지지하는 제 1 짐발 스프링(도시되지 않음)과 제 2 짐발 스프링(도시되지 않음)으로 구성된 짐발 스프링 베이스(25a, 25b:25)가 배치되어 있고, 상기 제 1 짐발 스프링과 제 2 짐발 스프링의 가장자리 끝단은 상기 슬라이더(23)를 고정하면서 지지하고 있다.

고속으로 회전하는 상기 광디스크(100)에 의하여 상기 제 1 짐발 스프링과 제 2 짐발 스프링에 고정되어 있는 상기 슬라이더(23)는 공기 압을 받아 상기 광디스크(100)로부터 일정 거리 부상 높이를 갖게 된다.

상기 서스펜션암(21)으로부터 분리되는 상기 제 1 짐발 스프링(25a)은 탄성력을 가지고 있어, 상기 광디스크(100)에 의하여 발생하는 공기 압에 의하여 상기 슬라이더(23)가 이러한 탄성력을 이기고 부상하게 되며, 상기 제 2 짐발 스프링(25b)은 스프링력이 매우 작으므로 포커싱 방향으로 안정된 부상 높이를 유지하게 된다.

따라서, 도면에서는 도시하지 않았지만 상기 서스펜션암(21)이 고정되어 있는 픽업부에서 레이저 광이 발생하면 상기 서스펜션암(21)을 따라 진행한 후, 상기 서스펜션암(21) 가장자리 상에 배치되어 있는 프리즘(27)에서 굴절된 후, 상기 서스펜션암(21)으로부터 분리된 상기 제 1 짐발 스프링(25a)과 제 2 짐발 스프링(25b)에 고정되어 있는 상기 슬라이더(23)로 입사한다. 상기 슬라이더(23)로 입사된 레이저 광은 상기 슬라이더(23) 상부에 배치된 대물렌즈에서 굴절된 후, 상기 슬라이더(23) 하부에 배치된 대향렌즈로 입사되어 광 스폿을 형성한다. 상기 슬라이더(23)에서 발생한 광 스폿은 고속으로 회전하는 상기 광디스크(100) 데이터 트랙 상에 조사되어 데이터를 기록/재생하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 근접장 광픽업장치에 사용되는 짐발 스프링의 구조를 도시한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 서스펜션암으로부터 분리된 상기 제 1 짐발 스프링(25a)은 일측단이 짐발 스프림 베이스(25)에 고정되어 있고, 타측단이 개방되어 상기 슬라이더(23)를 고정 지지한다. 상기 슬라이더(23)를 지지하는 제 1 짐발 스프링(25a) 타측 방향으로 상기 슬라이더(23)와 일측단이 고정되어 있고, 타측단은 상기 짐발 스프링 베이스(25) 또는 서스펜션에 단순지지 형태로 놓여 있는 제 2 짐발 스프링(25b)이 배치되어 있다.

상기 제 2 짐발 스프링(25b)은 상기 제 1 짐발 스프링(25a)에 의하여 고정되어 있는 슬라이더를 지지하면서, 상기 제 1 짐발 스프링(25a)이 고저되어 있는 상기 서스펜션암의 트랙킹 동작시에 발생하는 포커싱 방향의 틸트를 방지하게 한다.

광픽업에서 반복되는 데이터 기록/재생에 의하여 상기 서스펜션암의 트래킹 동작 또는 상기 슬라이더를 지지하는 상기 제 1 짐발 스프링(25a)의 탄성력이 감소하게 된다. 이러한 탄성력의 감소는 상기 슬라이더의 포커싱 방향 틸트를 유발하게 되는데, 상기 제 2 짐발스프링의 지지력에 의하여 이러한 포커싱 방향의 틸트가 제거되어 안정된 광픽업을 할 수 있게된다.

상기 슬라이더에 일측이 고정되고, 타측이 상기 제 1 짐발 스프링(25a)에 단순히 놓여져 있는 구조의 상기 제 2 짐발 스프링(25b)은 상기 슬라이더를 상기 제 1 짐발 스프링(25a)과 함께 양측에서 지지해주는 역할을 하게 되어 상기 서스펜션암의 트래킹 동작에도 불구하고 포커싱 방향의 떨림 등의 발생을 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 제 2 짐발 스프링(25b)의 조절에 의하여 상기 슬라이더(23)의 부상 높이를 상승시킬 수 있어 근접장 광픽업장치에서 발생하는 상기 슬라이더(23)의 헤드와 광디스크 사이의 먼지 등의 오염과 열화에 의한 데이터 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 6는 본 발명에 따른 짐발 스프링이 슬라이더를 지지하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 짐발 스프링(25a)이 상기 슬라이더(23)의 일측에 고정되어 지지되어 있고, 상기 제 2 짐발 스프링(25b)은 상기 슬라이더의 타측에 고정되어 있어 상기 슬라이더(23)를 양측에서 지지하는 형상이 된다.

그러므로, 상기 서스펜션암의 트래킹 동작에 의하여 발생하는 상기 슬라이더의 상하 떨림은 상기 제 1 짐발 스프링(25a)과 제 2 짐발 스프링(25b)의 탄성력에 의하여 양측에서 지지되어 광디스크와 안정된 부상높이를 유지할 수 있게된다.

또한, 상기 제 2 짐발 스프링(25b)의 조절에 의하여 상기 슬라이더(23)의 부상 높이를 상승시킬 수 있어, 근접장에서 문제가 되는 상기 슬라이더(23) 헤드의 오염과 열화에 의한 문제를 방지할 수 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 근접장 광픽업에서 사용되는 슬라이더를 지지하는 짐발 스프링에 보조 짐발 스프링을 배치하여 포커싱 방향의 틸트를 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 보조 짐발 스프링의 조절에 의하여 슬라이더의 부상 높이를 높여 슬라이더 헤드의 오염과 열화에 의한 문제를 제거할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 근접장 광을 이용하여 데이터 정보를 기록 또는 재생하는 근접장 광픽업장치에 있어서,

   상기 서스펜션암으로부터 분리되어 상기 슬라이더에 일측이 고정되어 지지하는 제 1 짐발 스프링에 제 2 짐발 스프링을 배치한 다음 상기 제 2 짐발 스프링의 일측을 상기 슬라이더에 고정하여 지지하도록 한 것을 특징으로 한 근접장 광픽업장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 짐발 스프링의 일측단은 상기 슬라이더에 고정되어 지지하고, 타측단은 상기 1 짐발 스프링 부분에 움직일 수 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 근접장 광픽업장치.