KR20030073131A - 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스핀들 모터에 장착된 디스크의 회전축방향의 탄성구동이 가능하도록 설치된 서스펜션 아암과, 상기 서스펜션 아암의 상기 디스크측 단부에 장착되어 송수광부로부터 조사된 광을 집속하여 상기 디스크에 조사하는 집속렌즈가 구비된 광 헤드와, 상기 광 헤드를 통해 조사된 광의 초점이 상기 디스크의 기록층에 맺히는지 여부를 감지하는 감지수단을 포함하는 광 기록재생장치에 있어서, 상기 서스펜션 아암의 상기 디스크 반대측에 설치되고, 상기 송수광부로부터 조사된 광을 반사시켜 상기 광 헤드에 입사시키는 반사경을 구비한 광 경로 지지대와; 상기 광 경로 지지대에 장착된 자력 발생 코일과; 상기 서스펜션 아암 또는 광 헤드에 장착되고, 상기 자력 발생 코일에서 발생된 자력과의 상호작용에 의해 인력 또는 척력을 일으키는 자성체와; 상기 감지수단으로부터 전달된 신호에 의해 상기 자력 발생 코일에 전기적 신호를 인가하는 제어부를; 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 포커싱 제어 장치를 제시함으로써, 공압 부상 방식을 채택하는 광 기록재생장치에 있어서도, 광 헤드를 통해 조사된 광의 초점이 디스크의 기록층에 정확하게 맺히도록 제어할 수 있는 광 기록재생장치를 제공한다.

Description

광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치{APPARATUS FOR FOCUSING SERVOCONTROL IN OPTICAL RECORER}

본 발명은 광 기록재생장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 복수개의 집속렌즈에 의해 집속된 광의 초점이 디스크의 기록층에 정확하게 맺히도록 하기 위한 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치에 관한 것이다.

정보의 대용량화 추세에 비추어 볼 때 기존의 광 기록재생방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 광 기록재생방식이 요구되고 있다.

광 기록매체 또는 광자기기록매체는 비트(또는 기록마크) 사이즈가 소형화되어야 하고 트랙폭이 협소하게 되어야 고밀도 기록용량을 가질 수 있게 된다. 그러나, 보호층, 기록층, 반사층을 포함하는 기록매체의 층상구조 및 그에 따른 집광방식의 차이에 의한 제한, 기록매체의 기록막에 비트를 형성하기위해 기록매체 상에 집광되는 광의 스폿 크기의 회절한계에 의한 제한 등이 문제되므로, 이러한 제한을 극복하기 위한 광 기록재생방식에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

종래의 파 필드(far field) 방식의 광 기록재생방법의 구성은 도 1에 도시된 바와 같다. 즉, 송수광부로부터 조사된 광을 0.5∼0.6 정도의 개구수(NA : Numerical Aperture)를 갖는 집속렌즈(1)를 이용하여 집속시켜, 집속된 광이 먼저 기판(2)을 투과한 후 기록층(3)에 도달하는 방식을 취하고 있다.

이와 같이, 광이 두꺼운 기판(2)을 투과하여 기록층(3)에 도달하는 방식을 취하는 이유는, 기록층의 외층에 두꺼운 기판에 의한 보호층을 형성함으로써, 지문, 먼지 기타 오염물질에 의해 기록층이 손상받는 것을 방지하기 위함이다.

디스크의 기록 밀도는 집속된 광의 크기에 의해 결정되고, 그 광의 크기는 회절을 고려하였을 때 광원의 파장 λ와 사용렌즈의 개구수(NA)에 의해 결정된다.

그런데, 상기와 같은 구조의 디스크를 사용하여 광학적으로 신호를 기록재생하는 방식을 취할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 광이 두꺼운 기판(2)을 투과하여 기록층(3)에 도달하게 되므로, 굴절률이 높은, 즉, 개구수가 높은 값을 갖는 렌즈를 사용할 수 없다는 한계에 당면하게 된다.

또한, 집속렌즈(1)를 통해 집속된 광의 초점이 기록층(3)에 형성되도록 하기 위해서는 집속렌즈(1)와 기록층(3)이 일정한 거리를 지속적으로 유지하는 것이 요구되는데, 기판(2)의 표면은 매끄러운 구조를 취하기가 곤란하므로 집속렌즈(1)가 기판(2)의 표면, 즉, 디스크의 표면에 접촉하여 신호를 기록재생하는 방식을 취할 수 없어, 집속렌즈(1)와 디스크 사이에는 소정의 간격이 필요하게 되고, 이는 결국 개구수가 높은 값을 갖는 렌즈를 사용할 수 없는 또 다른 한계가 된다.

또한, 이와 같은 구조에 있어서 개구수가 높은 렌즈를 사용할 경우, 다음의 식에서 보이는 바와 같은 코마수차(Coma aberration)가 함께 커지게 되므로, 디스크가 기울어져 있을때 초점이 흐트러지는 문제, 즉 틸트(tilt)가 증가하여 그 보정이 곤란하다는 문제점이 추가적으로 제기된다.

여기서, t는 기록층에 도달하기 위하여 레이저 광이 통과하여야 하는 거리,NA는 집속렌즈의 개구수, α는 디스크의 기울어진 각도(tilt angle), n은 기판의 굴절율을 말한다.

따라서, 디스크의 기록밀도를 높이기 위해서는 상기한 바와 같은 종래의 방식을 탈피하여야 할 것인바, 기록층이 디스크의 광조사면에 최대한 근접한 위치에 형성되도록 하는 구조, 이른바 디스크의 역전구조(reverse stacking)에 관한 연구가 활발히 진행되었다.

도 2는 역전구조의 광 기록재생방식의 구성을 도시한 모식도이다.

도시된 바와 같이, 이와 같이 역전구조의 광 기록재생방식에 있어서는, 광이 두꺼운 구조의 기판(2)이 아닌 얇은 구조의 디스크의 보호층(미도시)을 투과하여 기록층(3)에 접근하는 방식을 취하므로, 상기와 같은 종래의 방식의 문제점을 해결하여 기록밀도가 더욱 높은 디스크에 대한 정보의 기록재생이 가능해지는 것이다.

한편, 빛의 회절이 일어나지 않는 영역에서 기록밀도를 높이기 위한 방법으로서 근접장(Near field)을 이용한 광 기록재생방법이 제안되고 있다.

근접장 광 기록재생의 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 웨이브를 이용하면, 기존의 원격장(far-field)에서는 빛의 회절 현상 때문에 나타나는 분해능의 절대적인 한계, 즉 회절 한계 때문에 불가능했던 고분해능이 가능하게 된다. 근접장 광 기록재생 광학계는 렌즈 내에서 빛을 전반사시켜 렌즈 표면에 에버네슨트 웨이브를 발생시키고, 에버네슨트 웨이브와 기록매체의 커플링에 의하여 기록 및 재생을 하게 된다.

도 3은 근접장 광 기록재생방법의 구성을 간략히 도시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 근접장 광 기록재생방법은 송수광부로부터 조사된 광을 대물렌즈(4)를 통해 매우 개구수가 높은 집속렌즈(5)에 입사시킴으로써, 그 초점에서 발생하는 에버네슨트 웨이브와 디스크의 표면에 형성된 기록층(3)의 커플링에 의해 신호를 기록 또는 재생하는 방식을 취한다.

그런데, 상기와 같은 다양한 형태의 광 기록재생방식은 모두 공통적으로 집속렌즈를 통해 집속된 광의 초점심도가 디스크의 기록층 두께 내에 들어야 신호를 정확히 재생 또는 기록할 수 있다는 조건을 갖는다.

여기서, 초점심도란 광의 초점이 맺히는 영역의 깊이를 뜻하는 것으로서, 매우 작은 값을 갖는 것이지만, 기록밀도가 높은 디스크에 신호를 재생 또는 기록하는 초정밀 구조의 광 기록재생장치에서는 고려하여야 할 요소 중의 하나이다.

따라서, 디스크마다 제조상 기타 다양한 이유로 인해 그 기록층의 깊이에 있어서 다소의 오차는 피할 수 없다고 할 것인바, 이러한 기록층의 두께 내에 집속된 광의 초점심도가 들도록 할 수 있는 장치의 개발이 절실히 요청되어 왔다.

한편, 상기 역전구조의 광 기록재생장치나 근접장 광 기록재생장치에 있어서는, 집속렌즈가 장착된 광 헤드가 디스크의 표면에 매우 근접하여 구동하는 구조를 취하므로, 별도의 포커싱 서보없이 회전하는 디스크의 공기동압에 의해 부상된 채로 그 디스크의 트랙을 스캔할 수 있도록 광 헤드의 디스크측 대향면에 슬라이더가장착된 구조(공압 부상 방식)를 취하는 것이 일반적이다.

그런데, 이러한 구조에 있어서 광 헤드의 부상높이는 디스크의 회전속도에 따라, 또한 디스크의 내주부와 외주부의 선속도의 차이에 따라 달라지게 되는 것이므로, 보다 미세한 포커싱 서보를 위해서는 별도의 포커싱 제어 수단이 필요한 것으로 인식되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 공압 부상 방식을 채택하는 광 기록재생장치에 있어서도, 광 헤드를 통해 조사된 광의 초점이 디스크의 기록층에 정확하게 맺히도록 제어할 수 있는 포커싱 제어 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1 내지 도 3은 종래의 광 기록재생방식의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서,

도 1은 파 필드 방식의 구성을 도시한 모식도

도 2는 역전구조의 디스크에 대한 기록재생방식을 도시한 모식도

도 3은 근접장 방식의 구성을 도시한 모식도

도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시례의 구성을 도시한 모식도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 서스펜션 아암20 : 광 헤드

30 : 광 경로 지지대40 : 자력 발생 코일

50 : 자성체100 : 디스크

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 스핀들 모터에 장착된 디스크의 회전축방향의 탄성구동이 가능하도록 설치된 서스펜션 아암과, 상기 서스펜션 아암의 상기 디스크측 단부에 장착되어 송수광부로부터 조사된 광을 집속하여 상기 디스크에 조사하는 집속렌즈가 구비된 광 헤드와, 상기 광 헤드를 통해 조사된 광의 초점이 상기 디스크의 기록층에 맺히는지 여부를 감지하는 감지수단을 포함하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치에 있어서, 상기 서스펜션 아암의 상기 디스크 반대측에 설치되고, 상기 송수광부로부터 조사된 광을 반사시켜 상기 광 헤드에 입사시키는 반사경을 구비한 광 경로 지지대와; 상기 광 경로 지지대에 장착된 자력 발생 코일과; 상기 서스펜션 아암 또는 광 헤드에 장착되고, 상기 자력 발생 코일에서 발생된 자력과의 상호작용에 의해 인력 또는 척력을 일으키는 자성체와; 상기 감지수단으로부터 전달된 신호에 의해 상기 자력 발생 코일에 전기적 신호를 인가하는 제어부를; 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치를 제시한다.

또한, 본 발명은 상기 광 헤드는 회전하는 상기 디스크의 공기동압에 의해 부상된 채로 그 디스크의 트랙을 스캔할 수 있도록 상기 디스크측 대향면에 장착된 슬라이더를 추가적으로 구비한 광 기록재생장치의 경우에도 적용될 수 있다.

또한, 상기 자성체는 상기 슬라이더의 상기 디스크 반대면에 장착된 구조로서 구현될 수 있다.

또한, 상기 감지수단은 상기 자력 발생 수단과 자성체 사이의 간격을 감지하는 홀 센서인 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시례의 구성을 도시한 모식도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치는 기본적으로 스핀들 모터(미도시)에 장착된 디스크(100)의 회전축방향의 탄성구동이 가능하도록 설치된 서스펜션 아암(10)과, 서스펜션 아암(10)의 디스크측 단부에 장착되어 송수광부(미도시)로부터 조사된 광을 집속하여 디스크(100)에 조사하는 집속렌즈(미도시)가 구비된 광 헤드(20)와, 광 헤드(20)를 통해 조사된 광의 초점이 디스크(100)의 기록층에 맺히는지 여부를 감지하는 감지수단(미도시)을 포함하여 구성된다는 점에서 종래의 구조와 동일하다.

그러나, 서스펜션 아암(10)의 디스크 반대측에 설치되고, 상기 송수광부로부터 조사된 광을 반사시켜 광 헤드(20)에 입사시키는 반사경(31)을 구비한 광 경로 지지대(30)와; 광 경로 지지대(30)에 장착된 자력 발생 코일(40)과; 서스펜션 아암(10) 또는 광 헤드(20)에 장착되고, 자력 발생 코일(40)에서 발생된 자력과의 상호작용에 의해 인력 또는 척력을 일으키는 자성체(50)와; 상기 감지수단으로부터 전달된 신호에 의해 자력 발생 코일(40)에 전기적 신호를 인가하는 제어부(미도시)를; 추가적으로 포함하는 포커싱 제어 장치를 구비한다는 점에서 특징을 갖는다.

즉, 종래의 구조에 있어서 단부에 광 헤드를 구비한 서스펜션 아암은 단지 디스크 표면에 근접하여 그 디스크의 트랙을 스캔할 수 있도록 장착되는 광 헤드를 탄성적으로 지지하는 역할을 수행함에 그치는 것이었으나, 본 발명의 경우에는 광 경로 지지대(30)과 그에 장착된 자력 발생 코일(40) 및 서스펜션 아암(10)에 장착된 자성체(50)에 의해, 서스펜션 아암(10)이 능동적으로 디스크(100)와 광 헤드(20) 사이의 간격을 조절하는 구동, 즉, 포커싱 구동을 할 수 있도록 설치된다는 점에서 특징이 있는 것이다.

나아가, 공압 부상 방식의 포커싱 구동의 경우, 즉, 광 헤드(20)가 회전하는 디스크(100)의 공기동압에 의해 부상된 채로 그 디스크(100)의 트랙을 스캔할 수 있도록 디스크측 대향면에 장착된 슬라이더(21)를 추가적으로 구비한 구조인 경우에는 본 발명의 효용이 더욱 크게 인정될 수 있다.

즉, 종래의 공압 부상 방식의 포커싱 구동을 취하는 광 기록재생장치의 경우에는, 별도의 포커싱 서보없이 단지 회전하는 디스크의 공기동압에 의한 슬라이더의 자동적인 부상에 의해 포커싱이 이루어지는 구동방식을 취하므로, 디스크의 회전속도에 따라, 또한 디스크의 내주부와 외주부의 선속도의 차이에 따라 미세하게 달라지게 되는 광 헤드의 부상높이를 제어할 수 없다는 문제점이 있었으나, 본 발명은 기본적으로 이와 같은 공압 부상 방식의 포커싱 구동을 취하는 광 기록재생장치에 미세한 포커싱 구동을 가능케하는 포커싱 제어 장치를 부가함으로써 상기 문제점을 해소할 수 있도록 한다는 점에서 의의를 갖는 것이다.

이와 같은 개념을 갖는 본 발명에 의한 포커싱 제어 장치는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 다양한 형태의 실시례로 구현될 수 있다.

도 4는 광 헤드(20)의 일측에 자성체(50)가 장착된 경우, 도 5는 서스펜션 아암(10)에 자성체(50)가 장착된 경우, 도 6은 집속렌즈(미도시) 부위를 제외한 광 헤드(20)의 상부 자체가 자성체(50)에 의해 형성된 경우, 도 7은 광 헤드(20)의 양측에 자성체(50)가 장착된 경우, 도 8은 슬라이더(21)의 디스크 반대면에 자성체(50)가 장착된 경우를 각각 도시한 것이다.

이러한 자성체(50)와 전자기적 상호작용에 의해 인력 또는 척력을 발생시키는 자력 발생 코일(40)은 각각 광 경로 지지대(30)의 상기 자성체(50)에 가장 근접한 대응 위치에 장착된다.

제어부(미도시)는 광 헤드(20)를 통해 조사된 광의 초점이 디스크(100)의 기록층에 맺히는지 여부를 감지하는 상기 감지수단(미도시)으로부터 전달된 신호에 의해, 상기 인력 또는 척력 중 포커싱을 위해 필요로 하는 자력이 발생되도록, 상기 자력 발생 코일(40)에 전원을 인가한다.

여기서, 상기 감지수단은 디스크(100)와 광 헤드(20) 사이의 간격을 측정하는 방식, 홀 센서 등에 의해 자력 발생 수단(40)과 자성체(50) 사이의 간격을 감지하는 방식 등 다양한 방식에 의해 구현될 수 있다.

본 발명은 공압 부상 방식을 채택하는 광 기록재생장치에 있어서도, 광 헤드를 통해 조사된 광의 초점이 디스크의 기록층에 정확하게 맺히도록 제어할 수 있는 포커싱 제어 장치를 제공한다.

Claims (4)

1. 스핀들 모터에 장착된 디스크의 회전축방향의 탄성구동이 가능하도록 설치된 서스펜션 아암과, 상기 서스펜션 아암의 상기 디스크측 단부에 장착되어 송수광부로부터 조사된 광을 집속하여 상기 디스크에 조사하는 집속렌즈가 구비된 광 헤드와, 상기 광 헤드를 통해 조사된 광의 초점이 상기 디스크의 기록층에 맺히는지 여부를 감지하는 감지수단을 포함하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치에 있어서,

   상기 서스펜션 아암의 상기 디스크 반대측에 설치되고, 상기 송수광부로부터 조사된 광을 반사시켜 상기 광 헤드에 입사시키는 반사경을 구비한 광 경로 지지대와;

   상기 광 경로 지지대에 장착된 자력 발생 코일과;

   상기 서스펜션 아암 또는 광 헤드에 장착되고, 상기 자력 발생 코일에서 발생된 자력과의 상호작용에 의해 인력 또는 척력을 일으키는 자성체와;

   상기 감지수단으로부터 전달된 신호에 의해 상기 자력 발생 코일에 전기적 신호를 인가하는 제어부를; 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광 헤드는 회전하는 상기 디스크의 공기동압에 의해 부상된 채로 그 디스크의 트랙을 스캔할 수 있도록 상기 디스크측 대향면에 장착된 슬라이더를 추가적으로 구비한 것을 특징으로 하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 자성체는 상기 슬라이더의 상기 디스크 반대면에 장착된 것을 특징으로 하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 감지수단은 상기 자력 발생 수단과 자성체 사이의 간격을 감지하는 홀 센서인 것을 특징으로 하는 광 기록재생장치의 포커싱 제어 장치.