KR20080011385A - 마이크로 광학 드라이브용 콤팩트 픽업 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 광학 드라이브용의 콤팩트 광학 픽업과, 이러한 콤팩트 광학 픽업을 사용하는 마이크로 광학 드라이브에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광학 기록 매체(8)용 픽업은, 광학 기록 매체로부터 판독하는 것 및/또는 광학 기록 매체에 기록하는 것을 행하기 위해 광 빔을 생성하기 위한 광원, 포커스 액추에이터의 역할을 하는 유연성 있는 암(arm)(12), 상기 광학 기록 매체 위에 상기 광 빔의 초점을 맞추기 위해 상기 유연성 있는 암(12) 위에 위치한 대물 렌즈(7), 상기 광학 기록 매체(8) 쪽으로 상기 광 빔이 향하게 하는 광학 벤치, 상기 광학 기록 매체에 의해 반사된 광 빔을 검출하기 위한 하나 이상의 검출기(11, 12) 및 제 1 검출기(11) 쪽으로 상기 광학 기록 매체(8)에 의해 반사된 광 빔이 향하게 하기 위해, 상기 광학 벤치의 투명한 블록(10)에 관해 경사지게 배치되는 거울(9)을 포함한다.

Description

마이크로 광학 드라이브용 콤팩트 픽업{COMPACT PICKUP FOR MICRO OPTICAL DRIVE}
본 발명은 마이크로 광학 드라이브용 광학 픽업과 이러한 광학 픽업을 사용하는 마이크로 광학 드라이브에 관한 것이다.
콤팩트 디스크(CD: Compact disk)나 디지털 다기능 디스크(DVD: Digital Versatile Disk)와 같은 광학 기록 매체용 드라이브가 오랫동안 자리잡아 왔다. 최근에는 청색 광(blue light)을 사용하여 증가된 기록 밀도를 지닌 광학 기록 매체의 새로운 생성이 개발되었다. 이들 기록 매체는 블루레이(BluRay) 디스크(BD)와 고밀도 DVD(HD-DVD)를 포함한다. 하지만, 특히 휴대 가능한 전자 디바이스용으로, 콤팩트화된 광학 기록 매체용 마이크로 광학 드라이브가 필요하게 되었다. 그러한 콤팩트화된 광학 기록 매체의 일 예는 소위 코인디스크(CoinDisk)이다.
마이크로 광학 드라이브는 일반적으로 광학 기록 매체로부터의 판독 및/또는 광학 기록 매체로의 기록을 위한 슬레드-기반의(sled-based) 픽업을 이용하지 않는다. 대신, 하드 디스크 드라이브로부터 알려진 것과 같은 트래킹 암(tracking arm)이 이러한 목적으로 사용된다. 예컨대, US 2004/0257928호는 마이크로 광학 디스크 드라이브용 광학 픽업을 개시하고, 이는 포커싱 암(focusing arm)이 포커싱 방향으 로 회전 가능하게 연결되는 트래킹 암 포함한다. 포커싱 암 위에는 완전한 광학 시스템이 장착된다.
본 발명의 목적은 마이크로 광학 드라이브용 광학 픽업에 관한 훨씬 더 콤팩트한 디자인을 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 광학 기록 매체용 픽업에 의해 이루어지는데, 이러한 픽업은 광학 기록 매체로부터 판독하는 것 및/또는 광학 기록 매체에 기록하는 것을 행하기 위해 광 빔을 생성하기 위한 광원, 포커스 액추에이터(focus actuator)의 역할을 하는 유연성 있는 암(arm), 상기 광학 기록 매체 위에 상기 광 빔의 초점을 맞추기 위해 상기 유연성 있는 암 위에 위치한 대물 렌즈, 상기 광학 기록 매체 쪽으로 상기 광 빔이 향하게 하는 광학 벤치(bench) 및 상기 광학 기록 매체에 의해 반사된 광 빔을 검출하기 위한 하나 이상의 검출기 및 제 1 검출기 쪽으로 상기 광학 기록 매체에 의해 반사된 광 빔이 향하게 하기 위해, 상기 광학 벤치의 투명한 블록에 관해 경사지게 배치되는 거울을 포함한다. 이 거울은 투명한 블록에 유리하게 부착되며 또한 상기 블록은 추가 광학 소자를 운반한다. 이러한 픽업을 콤팩트화하기 위해서는 전체 픽업 광학 기기(optics) 대신 액추에이터와 같은 리프(leaf) 스프링 위에 대물 렌즈만을 놓는 것이 유리하다. 그 디자인은 380 내지 415㎚ 사이의 파장을 가지는 청색 광원과, 3㎝의 직경을 가지는 작은 광학 기록 매체와 사용하기에 특히 적합하다. 최대 저장 용량을 위한 디자인의 최적화를 위해서는, 대물 렌즈가 0.75와 0.85 사이의 개구수(numerical aperture)를 가지는 것이 유리하다.
바람직하게, 어떠한 전압도 인가되지 않을 때 광학 기록 매체(8)로부터 최대의 분리 거리(separation)를 가지도록 유연성 있는 암(arm)(12)에 예비 하중이 걸린다. 마이크로 광학 드라이브가 통상 버스트(burst) 모드에서 동작하기 때문에, 이는 전기 에너지를 절약한다. 또한, 마이크로 광학 드라이브가 스위칭 오프될 때 대물 렌즈의 보호가 이루어진다.
유리하게, 광원을 광학 기록 매체 위에 이미지화하기 위해 유한한 광학 기기가 사용된다. 이는 시준 렌즈를 생략하는 것을 허용하여, 요구되는 광학 구성 성분의 개수를 감소시킨다.
바람직하게, 제 1 검출기는 반사성 표면을 가지고, 이러한 반사성 표면은 입사하는 광 빔의 부분을 제 2 검출기 쪽으로 향하게 한다. 이는 픽업의 크기를 더 감소시키는 것을 허용하는데, 이는 반사된 광 빔의 일부가 제 2 검출기 쪽으로 향하게 하기 위한 추가 빔 분할기나 거울이 생략될 수 있기 때문이다.
본 발명의 추가 양상에 따르면, 광원은 광학 기록 매체의 회전에 의해 생성된 공기의 흐름에 의해 냉각되는 방식으로 히트 싱크(heat sink) 위에 배치된다. 이는 냉각을 위해 광학 기록 매체에 의해 생성된 공기 흐름을 효과적으로 사용하는 것을 허용하여, 추가 냉각을 불필요하게 한다.
본 발명에 따른 픽업은 광학 기록 매체로부터의 판독 및/또는 광학 기록 매체로의 기록을 위한 장치에서 유리하게 사용된다.
이제 더 나은 이해를 위해, 본 발명이 도면을 참조하여 다음 상세한 설명에서 더 상세히 설명된다. 본 발명은 이러한 예시적인 실시예에 제한되지 않고, 명시된 특징들 또한 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 편의상 결합 및/또는 수정될 수 있음이 이해된다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 픽업을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 대물 렌즈의 움직임에 의해 생긴 파면 변형에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 광학 픽업을 개략적으로 도시한다. 레이저 소스(1)는 히트 싱크(2) 위에 위치하고, 광학 벤치(3)에 고정된다. 레이저 복사선(radiation)은 투명한 블록(10)에 결합되어 있는 편광 빔 분할기(4)를 통해 투과되어 거울(5)에 의해 반사되고, 1/4 파장판(6)에 의해 원 편광된다(circularly polarized). 포커스 액추에이터(focus actuator)의 역할을 하는 리프(leaf) 스프링(12)에 고정되는 대물 렌즈(7)는, 광학 기록 매체(8) 위의 회절 제한된 스폿을 형성한다. 코일과 자석(미도시)은 포커스 제어를 위해 리프 스프링(12)을 움직이기 위해 사용된다. 리프 스프링(12)은 대물 렌즈(7)와 광학 기록 매체(8) 사이의 거리가 어떠한 전류도 인가되지 않을 때 가능한 크게 되도록, 예비 하중이 걸린다(preloaded). 이는 많은 전기 에너지를 절약하는데, 이는 마이크로 광학 드라이브가 통상 버스트(burst) 모드에서 동작하기 때문이다. 또한, 이는 마이크로 광학 드라이브가 스위칭 오프될 때 대물 렌즈(7)를 보호하는 것을 돕기도 한다. 후방 경로에서는, 되 돌아오는 광이 편광 빔 분할기(4)에 의해 편향되고, 추가 거울(9)에 의해 검출기(11) 쪽으로 향하게 되며, 이러한 추가 거울(9)은 투명한 블록(10) 위에 기울어진 채로 탑재되어 있다. 검출기(11)는 들어오는 광의 약 50%를 반사시키고, 이렇게 들어오는 광은 투명한 블록(10)의 상부 표면에서 반사된 후, 추가 검출기(13) 쪽으로 향하게 된다. 포커스 에러 검출은 스폿 크기의 검출에 의해 바람직하게 이루어진다. 트래킹을 위해, 전체 광학 픽업은 트래킹 방향으로 선회 가능한 스윙-암(swing-arm) 위에 유리하게 놓인다.
광학 픽업의 도시된 설계는 매우 콤팩트한 광학 픽업으로 되게한다는 장점을 가지는데, 이는 매우 작은 개수의 광학 구성 성분만이 필요하기 때문이다. 광학 구성 성분의 개수를 감소시키기 위해 어떠한 시준 렌즈{소위 유한한 광학 기기(optics)}도 사용되지 않는다. 도 1에서 알 수 있듯이, 편광 빔 분할기(4)(프리즘으로서 실현된), 경사진 거울(9), 거울(5)을 포함하는 투명한 블록(10), 1/4파 판(6) 및 대물 렌즈(7)의 5개의 광학 소자만이 필요하다. 만약 또한 경사진 거울(9)이 투명한 블록(10) 내부에 통합된다면 4개의 광학 소자만이 필요하게 된다. 또한, 광학 벤치(3)와 히트 싱크(2)가 회전하는 광학 기록 매체로부터의 공기 흐름에 노출되기 때문에, 이러한 공기 흐름은 냉각을 위해 효과적으로 사용될 수 있다. 이러한 설계의 또 다른 장점은, 검출기(11, 13)와 레이저 소스(1)를 위해 단일 기판이 사용된다는 점이다.
동작하는 동안, 포커스 액추에이터{리프 스프링(12)}는 대물 렌즈(7)가 기울어지게 하고, 또한 대물 렌즈(7)로부터 레이저 소스(1)까지의 거리를 변경시킨다. 도 2는 대물 렌즈(7)의 움직임에 의해 생긴 파면 변형에 관한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이들 결과를 얻기 위해서, 광학 시스템은 광선 트래이싱(ray tracing)을 통해 시뮬레이션되었다. 다음 가정이 이루어졌다:
1) 리프 스프링 액추에이터(12)의 길이는 약 2㎝의 크기이다. 이는 3.0 ±0.2㎝의 준 표준(quasi-standard) 직경을 갖는 작은 광학 기록 매체(8)가 사용되는 것을 조건으로 적당한 값이다.
2) 리프 스프링 액추에이터(12)의 수직 움직임 범위는 적어도 ±75㎛이어야 한다. 이 값은 크기가 작아진 형태인 블루레이(BluRay) 디스크 표준에 의해 얻어진다.
3) 광학 기록 매체(8)의 커버-레이어(cover-layer) 두께는, 50 내지 100㎛의 범위에 있도록 선택된다.
주어진 광학 시스템에 있어, 0.38°의 렌즈 경사는 ±75㎛의 수직 이동을 일으킨다. 청색 광을 사용하는 광학 드라이브에 관한 표준 요구 사항은, 파면 수차(wavefront aberration)(RMS)가 30mλ아래에 있어야 한다는 것이다. 도 2의 표로부터 알 수 있듯이, 이러한 조건은 0.85의 개구수(numerical aperture: NA)를 가지는 대물 렌즈(7)에 관해서도 충족된다. 이러한 NA와 ±75㎛의 수직 이동의 경우, 파면 수차는 18mλ이다. 시뮬레이션 결과는, 수차에 관한 충분한 마진(margin)을 만들기 위해, 그리고 NA2을 갖는 저장 용량 스케일과 같이, 높은 저장 용량을 얻기 위해, 제안된 시스템에 관한 NA가 0.75 내지 0.85의 범위에 있어야 한다는 것을 표 시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 마이크로 광학 드라이브용 광학 픽업과 이러한 광학 픽업을 사용하는 마이크로 광학 드라이브에 이용 가능하다.

Claims (8)

  1. 광학 기록 매체(8)용 픽업(pickup)으로서,
    광학 기록 매체로부터 판독하는 것 및/또는 광학 기록 매체에 기록하는 것을 행하기 위해 광 빔을 생성하기 위한 광원,
    포커스 액추에이터(focus actuator)의 역할을 하는 유연성 있는 암(arm)(12),
    상기 광학 기록 매체 위에 상기 광 빔의 초점을 맞추기 위해 상기 유연성 있는 암(12) 위에 위치한 대물 렌즈(7),
    상기 광학 기록 매체(8) 쪽으로 상기 광 빔이 향하게 하는 광학 벤치(bench) 및
    상기 광학 기록 매체에 의해 반사된 광 빔을 검출하기 위한 하나 이상의 검출기(11, 12)를 포함하는, 광학 기록 매체용 픽업에 있어서,
    상기 픽업은 제 1 검출기(11) 쪽으로 상기 광학 기록 매체(8)에 의해 반사된 광 빔이 향하게 하기 위해, 상기 광학 벤치의 투명한 블록(10)에 관해 경사지게 배치되는 거울(9)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 기록 매체용 픽업.
  2. 제 1항에 있어서, 어떠한 전압도 인가되지 않을 때 광학 기록 매체(8)로부터 최대의 분리 거리(separation)를 가지도록 유연성 있는 암(arm)(12)은 예비 하중이 걸리는(preloaded), 광학 기록 매체용 픽업.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광원(1)을 상기 광학 기록 매체(8) 위에 이미지화하기 위해 유한한 광학 기기(optics)가 사용되는, 광학 기록 매체용 픽업.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 검출기(11)는 반사성 표면을 가지고, 이러한 반사성 표면은 입사하는 광 빔의 부분을 제 2 검출기(13) 쪽으로 향하게 하는, 광학 기록 매체용 픽업.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(1)은 상기 광학 기록 매체(8)의 회전에 의해 생성된 공기의 흐름에 의해 냉각되는 방식으로 히트 싱크(heat sink)(2) 위에 배치되는, 광학 기록 매체용 픽업.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(1)은 380 내지 415㎚의 파장을 가지는, 광학 기록 매체용 픽업.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 0.75와 0.85 사이의 개구수(numerical aperture)를 가지는, 광학 기록 매체용 픽업.
  8. 광학 기록 매체(8)로부터 판독 및/또는 광학 기록 매체(8)에 기록하기 위한 장치로서, 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 광학 픽업을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 기록 매체로부터 판독 및/또는 광학 기록 매체에 기록하기 위한 장치.
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