KR20050021541A - 광학주사장치 - Google Patents

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KR20050021541A
KR20050021541A KR10-2005-7001086A KR20057001086A KR20050021541A KR 20050021541 A KR20050021541 A KR 20050021541A KR 20057001086 A KR20057001086 A KR 20057001086A KR 20050021541 A KR20050021541 A KR 20050021541A
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optical
rotating arm
radiation beam
scanning device
angular position
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KR10-2005-7001086A
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미카엘 에이.에이치. 반데르에이에이
얀센게라르두스엘.엠.
네이쎄게라르드제이.피.
요하네스제이.에이치.비. 슐라이펜
카스텔리엔아우케에이.에이.
페닝프랑크씨.
오페이빌렘지.
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

광 기록매체의 정보층을 주사하되, 회전축(CR)을 중심으로 스윙하여 상기 회전축에 대해서 회전 아암의 각도 위치를 변경하도록 배치된 회전 아암(2;102,202;302;402;502)과, 각도 배치를 갖는 방사빔 스폿(40;140;240;340;440;540)을 검출하기 위해 상기 회전 아암(2;102,202;302;402;502)으로부터 분리되어 배치된 검출기 장치(10)와, 상기 회전 아암(2;102,202;302;402;502)에 부착된 제 1 반사면(4;104;204;304;404;504)과, 상기 회전 아암(2;102,202;302;402;502)에 부착된 제 2 반사면(6;106;206;306;406;506)과, 상기 기록매체의 위치로부터 상기 제 1 반사면까지 움직이는 제 1 광 경로(LP1;LP101;LP201;LP301;LP401;LP501)와, 상기 제 1 반사면으로부터 상기 제 2 반사면까지 움직이는 제 2 광 경로(LP2;LP202;LP302;LP402;LP502)와, 상기 제 2 반사면으로부터 상기 검출기 장치(10)까지 움직이는 제 3 광 경로(LP3;LP103;LP203;LP303;LP403;LP503)를 구비한 광학주사장치. 상기 회전 아암은, 회전 아암의 각도 위치의 변화와 상기 방사빔 스폿의 각도 위치의 변화간의 의존관계가 감소되도록 배치된 적어도 한 개의 광학 반전부재(52;54;56;58;64;66)를 구비한다.

Description

광학주사장치{OPTICAL SCANNING DEVICE}
본 발명은, 광학주사장치에 관한 것으로, 특히 광 기록매체를 주사하기 위한 회전 아암을 구비한 광학주사장치에 관한 것이다.
회전 아암 시스템은, 판독/기록헤드의 전자 기계적 조정에 대해 공지되어 있다. 회전 아암 주사 기구는, 일반적으로 하드디스크 드라이브로서 알려져 자기 디스크들을 주사하기 위한 자기 디스크 기록/재생장치에 널리 사용되고 있다. 또한, 광 디스크 또는 광자기 디스크를 주사하기 위한 광 디스크 기록/재생장치를 위해 회전 아암을 사용하고 있다. 회전 아암은, 광 디스크 시스템에서 주사기구로 가장 일반적으로 사용되는 2단 슬레지 기구와 비교하여 부품의 수가 감소된 보다 단순한 기구를 제공한다.
회전 아암 주사기구를 사용하는 종래의 광학주사장치에서는, 레이저 및 검출계를 구비하는 광학부품을 이동 회전 아암 상에 설치하였다. 이러한 시스템에서, 상기 레이저 및 검출계에 대한 모든 제어 및 정보신호들은, 회전 아암 시스템에 대해 접속 포일(foil) 상에서 전송되어야 한다. 초소형 광 정보 저장(SFFO:Small Form Factor Optical) 장치의 경우에, 고속 및 필요한 잡음 내성으로 인해, 심지어 레이저를 구동하고 상기 검출신호들을 처리하는 전자장치도 상기 이동 아암 상에 설치될 필요가 있다. 이것에 의해, 레이저와 그것의 관련된 전자장치(드라이버)의 열 방출에 의한 열적문제와, 광학 및 전기부품들의 비교적 무거운 무게로 인한 동적인 문제와, 레이저 회로 및 검출회로에의 대량의 전기적 접속으로 인한 상호접속의 문제가 생길 것이다.
이 문제점들은, 분할 광학계를 사용하여 해결될 수 있다. 이것은, 레이저, 검출 어레이, 전자장치 및 고정된 위치에서 상기 회전 아암으로부터 분리된 광학주사장치의 대부분의 광학부품들의 위치지정을 포함한다. 이러한 시스템의 동작시에, 방사빔은, 광 기록매체에서 반사되어 상기 회전 아암을 따라 역방향으로 향하여 상기 검출기 어레이 상에 위치된다. 회전축을 중심으로 하여 상기 회전 아암의 각도 위치의 변화로 인해, 상기 검출기 어레이 상의 방사빔 스폿에 의한 연관된 회전이 일어난다. 이러한 회전 때문에, 상기 검출기 어레이 상에 부딪히는 상기 방사빔 스폿의 각도 배치는, 일관되어 있지 않다. 이것에 의해, 방사빔에 의해 반송되는 데이터 신호를 검출기 어레이가 해석하는데 문제를 일으킨다.
JP 2001-357549에는, 광 기록매체에서 반사한 방사빔의 편광이 회전 아암으로부터 분리된 회전 가능형 아암에 의해 회전되는 회전 아암을 갖는 광학주사장치가 기재되어 있다. 이것은, 검출기 어레이 상에 부딪히는 방사빔의 방위가 일관된 것을 확보한다. 프리즘을 회전시키려면, 회전기구는, 광학주사장치 내에 추가의 공간을 잡아 그것의 구성에 복잡성을 추가하는 것이 필요하다.
본 발명에 따르면, 광 기록매체의 정보층을 주사하고,
- 회전축을 중심으로 스윙하여 상기 회전축에 대해서 상기 회전 아암의 각도 위치를 변경하도록 배치된 회전 아암과,
- 각도 배치를 갖는 방사빔 스폿을 검출하기 위해 상기 회전 아암으로부터 분리되어 배치된 검출기 장치와,
- 상기 회전 아암에 부착된 제 1 반사면과,
- 상기 회전 아암에 부착된 제 2 반사면과,
- 상기 기록매체의 위치로부터 상기 제 1 반사면까지 움직이는 제 1 광 경로와,
- 상기 제 1 반사면으로부터 상기 제 2 반사면까지 움직이는 제 2 광 경로와,
- 상기 제 2 반사면으로부터 상기 검출기 장치까지 움직이는 제 3 광 경로를 구비한 광학주사장치에 있어서, 상기 회전 아암은, 상기 회전 아암의 각도 위치의 변화와 상기 방사빔 스폿의 각도 위치의 변화간의 의존관계가 감소되도록 배치된 적어도 한 개의 광학 반전부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 회전 아암의 상기 광학 반전부재는, 상기 회전 아암의 각도 위치의 변화에 따라 상기 방사빔 스폿의 각도 배치의 변화를 감소시킨다. 상기 의존관계를 감소시킴으로써, 비점수차 포커스 오차 검출 등의 기술들을 이용하여도 된다.
바람직하게는, 상기 검출기 어레이에 부딪히는 방사빔 스폿의 각도 배치는, 상기 회전 아암의 스윙 경로를 가로지르는 광 기록매체 상의 데이터 트랙들의 방향으로의 변화에 의해 생긴 변화 이외는 상기 회전 아암의 각도 위치와 실질적으로 무관하다.
이때, 독일특허출원 DE 198 60054에는, 회전 아암으로 광 기록매체를 주사하는 광학주사장치가 기재되어 있다. 이러한 회전 아암은, 회전축을 중심으로 각도 위치가 서로 다르고, 아울러 그 회전 아암에 제 1 및 제 2 미러가 부착되어 있다. 제 1 미러는, 광 기록매체로부터 아랫방향으로 반사된 방사빔을 수신한다. 이러한 방사빔은 상기 제 1 미러에 의해 상기 회전 아암을 따라 상기 제 2 미러로 향하고, 그 제 2 미러는 아랫방향으로 향하는 상기 방사빔을 제 3 미러로 반사시킨다. 이러한 구성에서는, 상기 제 2 미러에서 반사한 방사빔의 단면의 각도 위치가 상기 회전 아암의 각도 위치와 실질적으로 상관없다. 그러나, 이러한 구성의 축방향으로의 확대 높이는, 비교적 크다. 본 발명의 실시예들의 다른 이점은, 이러한 확대 높이를 감소시켜서 광학주사장치를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은, 예로만 주어진 본 발명의 바람직한 실시예들의 다음의 설명과 첨부도면들을 참조하여 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 유사한 형태의 광학주사장치의 부품들을 나타낸 평면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예와 유사한 형태의 광학주사장치의 부품들을 나타낸 측단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예와 유사한 형태의 광학주사장치의 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도,
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도,
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사빔의 단면의 왜곡을 개략적으로 나타내고,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도,
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예들과 유사한 형태의 광학주사장치의 부품들의 평면도를 나타내고 도 2는 그의 측단면도를 나타내지만, 본 발명에 따라 배치되어 있지는 않다. 광학주사장치는, 상기 회전 아암(2)의 각도 위치가 변화하도록 회전축 CR을 중심으로 스윙하도록 배치된 회전 아암(2)을 구비한다. 상기 회전 아암(2)은, 베어링 시스템으로, 이 시스템은 2개의 볼 부재로 이루어진다. 하나의 볼 부재는, 상기 회전 아암의 일 부분에 설치되고, 다른 볼은 다른 부분에 설치된다. 상기 볼 부재들에 의해 약간 큰 크기의 베어링 셰일(shale) 내에서 회전될 수 있다. 상기 회전 아암(2)의 작동 시스템은, 자계 내에 위치된 아암의 일단에 코일을 구비하여, 그 코일의 일측은 수직 상향 필드 내에 있고 상기 코일의 타측은 수직 하향 필드 내에 있다. 코일을 통과하는 전류는, 로렌쯔 힘을 발생시켜, 원하는 방향으로 상기 아암을 회전시킨다.
상기 회전 아암(2)의 일단은, 제 1 폴딩 미러(4)의 형태로 제 1 반사면에 부착된다. 각각 제 2 및 제 3 폴딩 미러(6,8)의 형태로 제 2 반사면 및 제 3 반사면은, 회전축 CR을 따라 적층되어 있다. 상기 제 2 폴딩 미러(6)는, 상기 회전 아암(2)에 부착되므로 상기 회전 아암의 회전에 따라 상기 회전축 CR을 중심으로 회전한다. 제 3 폴딩 미러(8)는, 상기 회전 아암(2)으로부터 분리된 레이저/검출부(10)를 구비한 고정된 검출기 구성의 일부이다. 상기 레이저/검출부(10)는, 예를 들면 반도체 레이저와 같은 방사원(12)과, 빔 스플리터(16)와, 시준렌즈(18)와, 검출기 어레이(20)를 구비한다. 상기 방사원(12)은, 방사빔을 방출하고 이 빔은 빔 스플리터(16)에 의해 시준렌즈(18)로 향하여 이 시준렌즈에서 방사빔을 평행하게 한다. 이렇게 시준된 방사빔은, 제 3 폴딩 미러(8)로 진행하고 이 폴딩 미러는 상기 방사빔을 회전축 CR을 따라 제 2 폴딩 미러(6)로 향하게 한다. 상기 방사빔은, 여기부터 상기 제 1 폴딩 미러(4)까지 진행하고, 상기 제 1 폴딩 미러는 상기 방사빔을 상기 회전 아암(2)에 부착된 대물렌즈(22)로 향하게 한다. 이 대물렌즈(22)는, 상기 광 기록매체의 정보층(26) 상의 반경방향 위치에 있는 스폿(24)에 상기 방사빔을 포커싱한다. 본 예에서, 광 기록매체는, 예를 들면 CD, DVD 또는 초소형 광 정보 저장(SFFO) 디스크와 같은 광 디스크 OD(optical disc)가 있다. 상기 광 디스크 OD는 상기 스폿(24)이 정보층(26)의 일 트랙을 따라 주사하도록 스핀들 축 SA를 중심으로 회전한다. 도 1에 직접적으로 도시하지 않았지만, 광 디스크 OD는, 광학주사장치의 상기 부품들에 대한 위치에서 외곽선으로 나타내어져 있다. 대물렌즈(22)와 제 1 폴딩 미러(4)는, 2개의 평행한 휜 부분 상에 매달린 (미도시된) 홀더부재 상에 장착되어 있다. 상기 홀더부재 상에 설치된 구동 코일은, 수직력을 발생시켜 상기 방사빔의 스폿(24)으로의 포커스를 변화시킬 수 있다.
스폿(24)에 포커싱된 방사빔은, 정보층(26)에서 반사되어 선형의 제 1 광 경로 LP1을 따라 제 1 폴딩 미러(4)로 진행한다. 그 제 1 광 경로 LP1은 회전축 CR에 평행하다. 상기 방사빔은, 제 1 폴딩 미러(4)로부터 선형의 제 2 광 경로 LP2를 따라 제 2 폴딩 미러(6)로 진행한다. 제 2 폴딩 미러(6)는, 상기 제 2 폴딩 미러(6)로부터 상기 검출기 장치(10)의 검출기 어레이(20)까지 움직이는 제 3 광 경로 LP3을 따라 상기 방사빔을 진행시킨다. 제 2 및 제 3 폴딩 미러(6,8) 사이의 제 3 광 경로 LP3의 일부는, 선형이고 회전축 CR과 일치한다. 제 3 폴딩 미러(8)로부터 상기 방사빔은, 제 3 광 경로 LP3를 따라 상기 시준렌즈(18)를 거친 후 빔 스플리터(16)로 가서 검출기 어레이(20)로 계속 진행한다. 검출기 어레이(20)는, 광 디스크 OD의 정보층(26)에 저장된 데이터에 관련된 메인 정보신호와, 포커스 오차신호와, 트랙킹 오차신호를 생성하는 검출기 부재를 구비한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 광학주사장치의 회전 아암(2)의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 도 3은 회전축 CR을 중심으로 제 1 각도 위치에 있는 회전 아암(2)에 해당하고, 도 4는 회전축 CR을 중심으로 제 2 각도 위치에 있는 회전 아암(2)에 해당한다. 제 2 각도 위치는, 제 1 각도 위치로부터 회전축 CR에 대해서 각도 α만큼 변위되어 있다. 상기 스폿(24)으로부터 제 1 광 경로 LP1을 따라 제 1 폴딩 미러(4)로 진행하는 방사빔은, 제 1 단면(28)을 갖는다. 예시적인 목적을 위해, 제 1 단면(28)은 제 1 기준축(30)을 갖고, 제 2 기준축(32)은, 상기 제 1 단면(28)의 평면에 있고, 상기 제 2 기준축(32)은 제 1 기준축(30)에 수직한다. 제 1 광 경로 LP1은, 제 1 및 제 2 기준축(30,32) 각각에 수직한다. 제 1 단면(28)은, 제1의 0차 메인 빔에 의해 광 디스크 OD의 트랙들에서 회절된 것처럼 방사빔의 -1 및 +1 회절차 빔의 중첩에 대응하는 제 1 및 제 2 영역(34,36)을 갖는다. 검출기 어레이(20)에서 이들 영역(34,36)을 사용하여, 광 디스크 OD의 정보층(26)을 주사할 때, 예를 들면 한 개의 스폿 푸시풀 반경방향 트랙킹과 같은 반경방향 트랙킹 기능을 수행하여도 된다. 다른 예시적 목적을 위해, 제 1 단면(28)은 중심을 벗어난 기준점(38)으로 도시되어 있다.
제 3 광 경로 LP3를 따라 진행하는 방사빔은, 검출기 어레이(20)에 부딪히는 방사빔 스폿과 직접적으로 각도 위치에서 대응하는 제 2 단면(40)을 갖는다. 유사한 예시적인 목적을 위해, 제 2 단면(40)은, 제 2 단면(40)의 평면에 있고 상기 제 2 단면(40)의 각도 배치를 나타내며 제 1 단면(28)에서의 상술한 축들(30, 32)에 해당하는, 제 1 기준축(42)과 제 2 기준축(44)을 갖는다. 제 3 광 경로 LP3는, 양쪽의 제 1 및 제 2 기준축(42,44) 각각에 수직한다. 제 2 단면(40)은, 상술한 제 1 단면(28)에서의 상기 영역들(34,36)에 대응하는 제 1 및 제 2 영역(46,48)을 갖는다. 상술한 것처럼, 검출기 어레이(20)에서는 이들 영역(46,48)을 사용하여 반경방향 트랙킹 기능을 수행하여도 된다. 다른 예시적인 목적을 위해, 제 2 단면(40)은, 제 1 단면(28)에서의 상술한 기준점(38)에 대응하는 중심을 벗어난 기준점(50)을 갖는다.
상기 회전 아암(2)이 제 1 각도 위치 또는 제 2 각도 위치 중 어느 한쪽에 있으면, 제 1 단면(28)의 각도 위치는 같다. 그러나, 상기 회전 아암(2)이 도 4에 도시된 것처럼, 제 2 각도 위치에 있으면, 제 2 단면(40)은, 그 회전 아암(2)이 도 3에 도시된 것처럼, 제 1 각도 위치에 있을 경우 제 2 단면(40)에 대해 서로 다른 각도 배치를 갖는다. 회전 아암이 제 1 각도 위치에 있는 제 2 단면(40)의 각도 배치는, 상기 회전 아암이 제 2 각도 위치에 있는 제 2 단면(40)과 각도 2α만큼 관련되어 있다. 추가로, 회전 아암(2)이 제 2 각도 위치에 있는 제 2 단면(40)은, 제 2 기준축(32)에 대해서 제 1 단면(28)의 반전 형태이다. 상기 제 1 및 제 2 단면의 상기 중심을 벗어난 기준점(38,50)의 서로 다른 위치는, 각각 이렇게 설명된다.
상기 회전 아암(2)의 각도 위치에 관한 제 2 단면(40)의 각도 배치의 이러한 의존관계는, 선형 트랙킹 시스템을 사용하는 종래의 광학주사장치에서처럼, 상기 검출기 어레이(20)에 부딪히는 각도 배치 방사빔 스폿이 일정하지 않으므로, 광학주사장치의 검출기 장치(10)의 위치지정에 대한 문제점을 일으킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 이러한 실시예에 따른 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도이다. 상기 반경방향 아암(102)은, 점선을 사용하여 개략적으로 도시되어 있다.
이러한 실시예의 특징들은, 상술한 광학주사장치의 특징들과 동일하다. 이러한 특징들은, 100씩 증가된 동일한 도면부호로 붙여져 있고 상기 설명을 여기서도 적용한다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 회전 아암(102)에 단단하게 고정된 광학 반전부재는, 단일 반사면(57)을 구비한다. 광학 반전부재는, 프리즘, 특히 도브(dove) 프리즘(56)을 구비한다. 회전축 CR은 수직으로 배치되어 있고, 그 도브 프리즘(56)의 단일 반사면(57)은 수평으로 배치되어 있다. 제 2 광 경로 LP102를 따라 제 1 폴딩 미러(104)로부터 진행하는 방사빔은, 도브 프리즘(56)의 단일 반사면(57)에서 반사한 후 제 2 폴딩 미러(106)로 진행한다.
도 6을 참조하면, 회전 아암(102)이 제 1 각도 위치에 있는 제 1 단면(128)은 제 2 단면(140)과 같은 각도 배치를 갖는다. 도 7을 참조하면, 회전 아암(102)이 제 2 각도 위치에 있는 제 1 단면(128)과 제 2 단면(140)도 모두 동일한 각도 배치를 갖는다. 아울러, 제 1 단면(128)과 관련된 제 2 단면(140)은, 제 1 및 제 2 단면(128, 140)의 각각의 중심을 벗어난 기준점(138,150)의 위치로 도시된 것처럼, 제 2 기준축(132)에 대해서 제 1 단면(128)의 반전 형태는 아니다.
제 2 단면(140)의 각도 배치와 상기 회전 아암(102)의 각도 위치는, 검출기 어레이(120)에 부딪히는 방사빔이 비교적 일정하도록 실질적으로 서로 무관하다.
제 2 단면(140)의 각도 배치와 상기 회전 아암(102)의 각도 위치는, 광 디스크 OD의 정보층(126)에 대해 제 1 단면(128)의 각도 배치의 약간의 변화로 인해 서로 전체적으로 무관하다. 이에 따라 검출기 어레이(120)에 부딪히는 방사빔 스폿의 각도 배치가 변화하게 된다. 정보층(126)은, 광 디스크 OD의 스핀들 축 SA로부터 반경 R을 따라 서로 평행한 트랙들을 구비한다. 제 1 단면(128)이 일정한 각도 배치를 갖도록 하려면, 스폿(124)은 상기 스핀들 축 SA로부터 광 디스크 OD의 반경을 따라 주사할 필요가 있을 것이다. 그러나, 회전 아암(102)이 각도 위치가 서로 다르도록 하기 위해 회전축을 중심으로 스윙한 경우, 상기 광 디스크 OD의 트랙들을 가로지르는 스폿(124)의 주사는 아크를 나타낸다. 그러므로, 상기 방사빔의 제 1 단면(128)은, 상기 회전 아암(102)의 각도 위치에 의존하는 그것의 각도 배치에서 약간의 변화가 있다.
본 실시예의 광학주사장치가 초소형 광 정보(SSFO) 주사장치인 경우에, 광 디스크 OD의 반경은, 스핀들 축 SA로부터 10mm∼20mm, 더욱 바람직하게는 약 15mm이다. 또한, 이 경우에, 회전 아암(102)의 각도 위치에 관한 제 1 단면(128)의 각도 위치의 의존관계를 최소화하기 위해서는, 상기 회전 아암(102)의 길이는 10mm∼20mm, 더욱 바람직하게는 상기 회전축 CR과 스폿(124) 사이에서 약 15mm인 것이 바람직하다. 광 디스크 OD는, 내부 트랙 Rin이 4mm∼10mm, 더욱 바람직하게는 상기 스핀들 축 SA로부터 약 6mm인 반경에 있도록 배치되는 것이 바람직하고, 외부 트랙 Rout이 10mm∼18mm, 더욱 바람직하게는 상기 광 디스크 OD의 스핀들 축 SA로부터 약 14mm인 반경에 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 회전 아암(102)의 각도 위치가 α=0°인 경우, 상기 스폿(124)은 대부분의 바람직한 구성에서 광 디스크 OD의 약 10mm인 내부 및 외부 반경에 대략 중심의 반경에 놓이는 것이 바람직하다. 대부분의 바람직한 구성에서, 상기 회전 아암(102)은, 약 -11.5°또는 +11.5°의 각도(α)만큼 스윙됨에 따라 내부 또는 외부 트랙을 주사할 필요가 있다. 따라서, α=-11.5°또는 α=+11.5°이고, 회전 아암(102)이 내부 트랙 Rin 또는 외부 트랙 Rout을 주사하는 위치에 있는 경우, 방사빔(128)의 제 1 단면의 각도 배치는 약 0°이다. 상기 회전 아암(102)이 광 디스크 OD의 내부 및 외부 반경 Rin, Rout의 대략 중심의 트랙을 주사하는 위치에 있는 경우, α=0°이다. α=0°인 이러한 위치에서, 방사빔(128)의 제 1 단면은 약 3.2°의 각도 배치를 갖는다. 그 결과, 약 0°∼3.2°의 검출기 어레이(120)에 부딪히는 방사빔 스폿의 각도 배치의 변화는, 회전 아암(102)의 각도 위치에 의거하여 일어난다. 검출기 어레이(120)는, 이것이 예를 들면 0°∼3.2°의 변화와 비교하여 전기적인 이점을 제공하므로 상기 범위(예를 들면, -1.6°∼+1.6°)의 대략 중심에 0°가 속하도록 상기 검출기 어레이(120)에 부딪히는 방사빔 스폿의 각도 배치가 변화하도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 구성에서는, 회전 아암(102)의 각도 위치에 따른 제 1 단면(128)의 각도 배치의 임의의 변화와, 상기 검출기 어레이(20)에 부딪히는 방사빔 스폿의 임의의 변화가 최소로 유지된다.
회전 아암(102)의 회전각 α의 최소값 및 최대값은, 다음식에 의해 스핀들 축 SA로부터 반경 R인 광 디스크 OD에 대해 아주 일반적으로 기재될 수 있다:
여기서, L은 상기 회전축 CR과 스폿(124) 사이의 회전 아암(102)의 길이이다. 상기 회전 아암(102)은, 내부 및 외부 반경 Rin,Rout에 대략 중심에 놓인 하나의 트랙이 주사될 때 약 α=0°가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 트랙을 주사시에, 스폿(124)은 반경 R을 따라서가 아닌, 회전축 CR을 중심으로 회전 아암(102)의 스윙으로 나타낸 아크를 따라서 놓인 위치에 포커싱된다.
여기서, x=0.5 ×(Rout - Rin).
상기 회전축 CR과 상기 광 디스크 OD의 반경 R 사이의 거리 D는, □=0°인 경우 반경 R에 수직이고 상기 길이 L에 거의 평행하다. 이러한 거리 D는, 다음과 같이 산출된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도이다. 본 실시예에 의해 회전 아암 질량을 감소시킬 수 있다.
본 실시예의 특징들은, 상술한 광학주사장치의 특징들과 동일하다. 이러한 특징들은, 200씩 증가시킨 유사한 도면부호들로 붙여지고 여기에도 상기 설명을 적용한다.
이전의 실시예에서는, 상기 회전 아암(202)에 굳게 고정된 광학 반전부재가, 미러(58)인 단일 반사면을 구비한다. 상기 회전축 CR은 수직으로 배치되고, 상기 미러(58)는 수평으로 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 회전 아암(202)의 상면에 상기 미러(58)를 부착한다. 제 1 폴딩 미러(204)로부터 제 2 광 경로 LP202를 따라 진행하는 방사빔은, 미러(58)에 의해 상기 제 2 폴딩 미러(206)쪽으로 반사된다.
도 6 및 도 7을 사용된 나타낸 상기 이전의 실시예에 관해서, 상기 제 2 단면(240)의 각도 배치와 상기 회전 아암(202)의 각도 위치는, 검출기 어레이(220)에 부딪히는 방사빔 스폿이 비교적 일정하도록 실질적으로 서로 무관하다. 상술한 것처럼, 또한 광 디스크 OD의 정보층(226)에 대해 제 1 단면(228)의 각도 배치가 약간 변동한다.
제 2 광 경로 LP202를 따라 진행하는 방사빔이 미러(58)에서 반사되도록, 상기 제 1 및 제 2 폴딩 미러(204,206)는 각각 특정 틸트각 β를 갖는 것이 필요하다. 회전 아암(202)의 길이 L202는, 상기 회전축 CR로부터 제 1 광 경로 LP201까지이다. 이 길이 L202는 상기 회전축 CR에 수직한다. 또한, 상기 회전 아암(202)의 높이 H는, 상기 미러(58)부터, 제 2 광 경로 LP202를 따라 진행하는 방사빔이 상기 제 1 또는 제 2 폴딩 미러(204,206)에 충돌하는 지점까지이다. 이 높이 H는, 상기 회전축 CR에 평행하다. 상기 미러(58)는, 상기 방사빔의 반사에 필요한 최소 길이 이상인 회전축 CR에 수직한 길이 L58를 갖는다. 제 2 광 경로 LP202를 따라 진행하는 방사빔은, 직경 d를 갖는다. 이 정보에 의해 상기 틸트각 β를 산출할 수 있고, 이때의 틸트각 β는 상기 회전축 CR에 수직한 선에 대해 제 1 또는 제 2 폴딩 미러(204,206)의 각도이다. 상기 산출은 다음과 같다.
이로부터 상기 미러(58)의 길이 L58의 값을 다음식에 의해 산출할 수 있다.
예를 들면, L202=15mm, d=1.5mm, H=1.6mm이면, β=0.39° 및 L58≥7.2mm이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도이다.
본 실시예의 특징들은, 상술한 광학주사장치의 특징들과 동일하다. 이러한 특징들은, 300씩 증가시킨 동일한 도면부호로 붙여지고 여기서도 상기 설명을 적용한다.
본 실시예에서는 상기 고정된 검출기 장치가 광 디스크 OD에 대해 상기 제 2 광 경로 LP302의 반대측에 위치한다. 상술한 실시예에서는, 상기 고정된 검출기 장치와 광 디스크 OD가 제 2 광 경로 LP102, LP202의 동일한 측면에 놓여 있다.
도 9를 참조하면, 회전 아암(302)은, 단일 반사면, 본 예에서는 폴딩 미러(52)인 제 1 광학 반전부재를 더 구비한다. 또한, 상기 회전 아암(302)은, 단일 반사면, 이 경우에는 폴딩 미러(54)인 제 2 광학 반전부재를 구비한다. 그 폴딩 미러(52,54) 모두는, 상기 회전 아암(2)에 굳게 고정되고 상기 회전축 CR에 평행한 방향으로 분리되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 회전축 CR에 평행한 방향으로 상기 미러들(52,54)을 적층하였다. 제 1 폴딩 미러(304)로부터 제 2 광 경로 LP302를 따라 진행하는 방사빔은, 그 광학 반전부재의 폴딩 미러 52로 향하고, 또 다른 광학 반전부재의 폴딩 미러 54로 향한 후 제 2 폴딩 미러 306에 도달한다.
도 6 및 도 7을 사용하여 나타낸 상기 이전의 실시예에 관해서, 상기 제 2 단면(34)의 각도 배치와 상기 회전 아암(302)의 각도 위치는, 검출기 어레이(320)에 부딪히는 방사빔 스폿이 비교적 일정하도록 실질적으로 서로 무관하다. 그러나, 상술한 것처럼 정보층(326)에 대해 제 1 단면(328)의 각도 배치가 약간의 변동이 있다. 2개의 반전 미러(52,54)를 생략한 동일한 구성과 비교하여 이러한 구성의 이점은, 큰 높이를 감소시킬 수 있다는 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도이다. 본 실시예에 의해 사용되는 부재들의 수를 감소시킬 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 본 실시예에 따른 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도이다. 본 실시예의 특징들은, 상술한 광학주사장치의 특징들과 동일하다. 이러한 특징들은, 400씩 증가시킨 동일한 도면부호로 붙여지고 여기서도 상기 설명을 적용한다.
상기 회전 아암(402)에는 비대칭 프리즘(64)인 광학 반전부재가 굳게 고정되어 있다. 이 비대칭 프리즘(64)은, 제 2 폴딩 미러(406)와 단일 반사면(62)을 구비한다. 상기 제 1 폴딩 미러(404)로부터 제 2 광 경로 LP402를 따라 진행하는 방사빔은, 비대칭 프리즘(64)에 입사한 후 단일 반사면(62)에 의해서 제 2 폴딩 미러(406)쪽으로 반사된다.
도 11을 참조하며, 본 발명의 이전의 실시예들과 유사한 방법으로, 제 2 단면(440)의 각도 배치는 제 1 단면(428)의 각도 배치와 같고, 이때의 회전 아암(402)은 제 1 각도 위치에 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 제 1 기준축(442)을 따라 스트레치의 형태로 제 2 단면(440)이 왜곡되어 있다.
제 2 각도 위치에 회전 아암(402)이 있는 도 12를 참조하면, 제 2 단면(440)의 각도 배치는, 상기 회전 아암(402)의 각도 위치에 약간 의존한다. 제 2 단면(440)의 회전축 CR에 대해서 각도 배치는, 각도 2α미만이다. 상기 회전 아암(402)이 제 1 각도 위치에 있는 것과 유사하게, 제 2 단면(440)은, 제 1 기준축(442)을 따라 스트레치의 형태로 왜곡되어 있다. 제 1 및 제 2 단면 각각의 중심을 벗어난 기준점(438,450)의 위치와 비교할 때, 상기 제 2 단면(440)은 제 1 단면(428)의 반전 형태는 아니다.
상기 방사빔의 제 2 단면(440)의 왜곡은, 도 13 및 도 14를 사용하여 보다 구체적으로 나타내어져 있다. 제 2 광 경로 LP402를 따라 진행하는 방사빔은, 비대칭 프리즘(64)에 입사하기 전에 제 1 직경 d1을 갖는다. 다음에 상기 단일 반사면(62)과 상기 제 2 폴딩 미러(406)에 의해 반사를 하고, 상기 광 경로 LP403을 따라 진행하는 방사빔은, 제 2 직경 d2를 갖는다. 그 제 2 직경은, 제 1 직경 d1과 곱해진 배율 M과 같다. 이러한 배율 M을 다음식에 의해 산출할 수 있다:
M=1/tanθ (6)
여기서, θ는 단일 반사면(62)과 제 2 폴딩 미러(406)가 이루는 각도이다. 이러한 각도 θ는 비대칭 프리즘(64)을 형성하는 재료의 굴절률에 의존한다. 이 각도 θ는, 제 2 광 경로 LP402와, 상기 제 2 및 제 3 폴딩 미러(406,408)사이의 제 3 광 경로 LP403의 일부 사이의 각도가 80°∼100°, 더욱 바람직하게는 서로에 대해 약 90°가 되도록 선택되는 것이 바람직하다.
도 14를 참조하면, 제 2 단면(440)은, 제 1 왜곡각도 및 제 2 왜곡각도 φ1,φ2를 갖는다. 제 1 왜곡각도 φ1은 회전 아암(402)이 제 1 각도 위치에 있는 제 1 기준축(442)으로부터의 변위값에 해당한다. 제 2 왜곡각도 φ2는, 회전 아암(402)이 제 2 각도 위치에 있는 제 2 기준축(444)으로부터의 변위값에 해당한다. 제 1 각도 위치로부터 제 2 각도 위치에 있는 상기 회전 아암(402)의 변위값은, 각도 α로 나타낸다. 제 1 왜곡각도 및 제 2 왜곡각도 φ1,φ2는, 각각 다음식과 같다:
φ1=α-atan(sin α/Mcos α) (7)
φ2=atan(M sin α/cos α)-α. (8)
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학주사장치의 부품들의 측단면도이다.
도 16 및 도 17은, 본 발명의 본 실시예에 따른 회전 아암의 서로 다른 각도 위치에 대한 방사빔의 개략적인 단면도이다.
본 실시예의 특징들은, 상술한 광학주사장치의 특징들과 동일하다. 이러한 특징들은, 500씩 증가시킨 동일한 도면부호로 붙여지고 여기서도 상기 설명을 적용한다.
본 실시예에서는, 광학 반전부재가 미러(66)를 상기 회전 아암(502)에 굳게 고정시킨 단일 반사면을 구비한다. 회전축 CR은 수직으로 배치되고, 또한 미러(66)는 상기 회전 아암(502)의 벽의 내부면 상에 수직으로 배치된다. 제 1 폴딩 미러(504)로부터 제 2 광 경로 LP502를 따라 진행하는 방사빔은, 수직 미러(66)에 의해 제 2 폴딩 미러(506)쪽으로 반사된다. 방사빔 콘택 스폿(68)은, 미러(66)에서 방사빔의 반사 위치를 나타낸 것이다.
회전 아암(502)이 제 1 각도 위치에 있는 도 16을 참조하면, 제 2 단면(540)은, 제 1 단면(528)과 다른 각도 배치를 갖는다. 추가로, 상기 수직 미러(66)에 의한 방사빔의 반사에 의해, 제 2 단면(540)이 상기 제 2 단면(528)의 제 1 기준축(542)에 대해서 반전된 형태로 된다. 이것은, 제 1 및 제 2 단면 각각의 중심을 벗어난 기준점(538,550)의 비교에 의해 나타내어져 있다.
회전 아암(502)이 제 2 각도 위치에 있는 도 17을 참조하면, 제 2 단면(540)은, 제 1 단면(528)에 대해 서로 다른 각도 배치를 갖는다. 상기 회전 아암(502)이 제 2 각도 위치에 있을 때의 이러한 제 2 단면(540)의 각도 배치는, 상기 회전 아암(502)이 제 1 각도 위치에 있을 때의 제 2 단면(540)의 각도 배치와 같다. 아울러, 제 2 단면(540)은, 제 1 단면(528)의 동일한 반전된 형태이다.
따라서, 본 발명의 이전의 실시예들과 동일한 방법으로, 제 2 단면(540)의 각도 배치와 상기 회전 아암(502)의 각도 위치는, 상기 검출기 어레이(520)에 부딪히는 방사빔이 비교적 일정하도록 실질적으로 서로 무관하다.
상기 실시예들은, 본 발명의 예시적인 예들이라는 것을 알아야 한다. 본 발명의 또 다른 실시예들을 생각해본다.
본 발명의 실시예들에서는, 광학 반전부재를 회전 아암에 굳게 고정하였다. 이와는 달리, 상기 광학 반전부재는, 예를 들면, 상기 아암 상의 상기 부재를 회전 또는 이송할 수 있도록 상기 회전 아암에 부착되어도 된다.
또한, 광학 반전부재는, 제 2 광 경로를 따라 상기 회전 아암 상에 설치되는 것으로 한정되지 않는다는 것을 생각해볼 수 있다. 이와는 달리, 상기 부재는, 제 3 광 경로를 따라 설치되어도 된다.
상기 실시예들에서는 상기 반경방향 트랙킹 시스템의 형태가 1점 푸시풀 형태이다. 또한, 이와는 달리, 3점 푸시풀 형태의 반경방향 트랙킹 시스템을 사용하여도 된다는 것을 생각해볼 수 있다.
상기 실시예들에서는, 광학 반전부재로서 미러들 및 프리즘들을 사용한다. 이와는 달리, 다른 형태의 부재를 사용하여도 된다.
임의의 일 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징들은, 단독으로 사용하거나 상기 다른 특징들과 조합하여 사용하여도 되고, 임의의 상기 실시예들의 1개 이상의 특징들과 조합하여 사용되거나, 임의의 다른 상기 실시예들의 임의의 조합과 조합하여도 된다. 또한, 동등한 것과 상기 설명되지 않은 변형들은, 첨부하는 청구범위에 기재된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 이용하여도 된다.

Claims (11)

  1. 광 기록매체의 정보층을 주사하고,
    - 회전축(CR)을 중심으로 스윙하여 상기 회전축에 대해서 회전 아암의 각도 위치를 변경하도록 배치된 회전 아암(2;102,202;302;402;502)과,
    - 각도 배치를 갖는 방사빔 스폿(40;140;240;340;440;540)을 검출하기 위해 상기 회전 아암(2;102,202;302;402;502)으로부터 분리되어 배치된 검출기 장치(10)와,
    - 상기 회전 아암(2;102,202;302;402;502)에 부착된 제 1 반사면(4;104;204;304;404;504)과,
    - 상기 회전 아암(2;102,202;302;402;502)에 부착된 제 2 반사면(6;106;206;306;406;506)과,
    - 상기 기록매체의 위치로부터 상기 제 1 반사면까지 움직이는 제 1 광 경로(LP1;LP101;LP201;LP301;LP401;LP501)와,
    - 상기 제 1 반사면으로부터 상기 제 2 반사면까지 움직이는 제 2 광 경로(LP2;LP202;LP302;LP402;LP502)와,
    - 상기 제 2 반사면으로부터 상기 검출기 장치(10)까지 움직이는 제 3 광 경로(LP3;LP103;LP203;LP303;LP403;LP503)를 구비한 광학주사장치에 있어서,
    상기 회전 아암은, 상기 회전 아암의 각도 위치의 변화와 상기 방사빔 스폿의 각도 위치의 변화간의 의존관계가 감소되도록 배치된 적어도 한 개의 광학 반전부재(52;54;56;58;64;66)를 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사빔 스폿의 각도 배치와 상기 회전 아암((2;102,202;302;402;502)의 각도 위치는, 상기 회전 아암의 스윙 경로를 가로지르는 광 기록매체 상의 데이터 트랙들의 방향으로의 변화에 의해 생긴 변화를 고려한 후에는 실질적으로 무관한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  3. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사빔 스폿은, 반경방향의 트랙킹 기능에서 사용하기 위한 상기 방사빔의 1차 회절에 해당하는 영역들(46;48;146;148;446;448;546;548)을 포함한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 광 경로(LP3;LP103;LP203;LP303;LP403;LP503)는, 상기 회전축(CR)과 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  5. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 반전부재는, 상기 회전 아암에 굳게 고정된 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 반전부재는, 단일 반사면(52)만을 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학주사장치는, 또 다른 광학 반전부재(54)를 구비하고, 상기 광학 반전부재와 상기 또 다른 광학 반전부재는, 회전축(CR)에 평행한 방향으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  8. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 반전부재는, 프리즘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프리즘은, 제 2 반사면(406)을 구비한 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프리즘은, 비대칭 프리즘인 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 반전부재는, 미러(52;56;58;66)로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학주사장치.
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