KR20080069786A - 액츄에이터의 초기위치 설정 방법 - Google Patents

액츄에이터의 초기위치 설정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실렌즈가 장착된 엑츄에이터의 초기위치를 디스크 틸트 마진을 고려해서 설정하는데, 엑츄에이터의 근접장 동작 전압 범위내에서 소정의 간격으로 전압을 변화시켜가며 틸트 에러가 최소가 되는 오프셋 전압을 선택하여 액츄에이터의 초기전압을 조정함으로써 디스크 틸트 마진이 최대가 되는 액츄에이터의 초기위치 설정 방법에 관한 것이다.
틸트 에러, 초기전압, 오프셋전압, 액츄에이터

Description

액츄에이터의 초기위치 설정 방법{A method for adjusting a initial position of actuator}
도1은 종래의 광디스크와 실렌즈가 틸트된 상태를 나타내는 도면.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 수광소자 및 빔스플리터를 포함하는 광학계, 실렌즈가 부착된 액츄에이터, 광디스크 등을 나타낸 도면.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 수광소자에서의 빔 스폿(Beam Spot)을 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 최소의 틸트 에러를 갖는 전압을 찾아 엑츄에이터의 초기위치를 설정하는 방법을 설명하는 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 설명 ※
11 : 광디스크 12 : 실렌즈(SIL)
13 : 실렌즈 홀더 14 : 엑츄에이터
201 : 광 다이오드
209,211,217,219 : 빔스플리터 205 : 포워드 감지 소자
207 : 갭 에러 검출 소자 217 : RF 검출 소자
219 : 푸쉬 풀 검출 소자 225 : 대물렌즈
30 : 수광소자
본 발명은 광픽업 엑츄에이터의 초기위치 설정 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 본 발명은 근접장 저장(NFR, Near Field Recoding) 방식에 있어서 디스크 틸트 마진을 최대로 하기 위한 광픽업 엑츄에이터의 초기위치 설정방법에 관한 것으로서, 수광소자를 이용하여 틸트 에러를 측정하고, 이때 액츄에이터의 근접장 동작 전압 범위내에서 소정 간격으로 엑츄에이터에 전압을 인가하면서 그 중에서 틸트 마진이 최대가 되는 전압을 찾음으로써 엑츄에이터의 초기 위치를 설정하는 방법에 관한 것이다.
최근 고화질 비디오 데이터와 고음질의 오디오 데이터를 장시간 기록, 저장할 수 있는 고밀도의 재기록 가능한 광 기록매체가 선보이고 있다. 예를 들면 블루레이(Blue-ray), HD-DVD 등이 그것이다. DVD의 경우는 약 4.7GB의 기록 용량을 갖으며, 블루레이 디스크의 경우 약 25GB의 기록 용량을 갖는다. 이러한 블루레이 규격 이후에 차세대 고밀도/초소형의 광 저장 기기용 장치가 개발되고 있는데, 그 종류로는 슈퍼렌즈(Super-RENS), 홀로그래피(Holography), 근접장 저장(Near Field Recoding) 등의 기술이 있다.
이중 근접장 저장 방식은 종래의 원격장(Far Field) 저장 방식과는 달리 실렌즈(Soild Immersion Lens, SIL)를 추가로 구비하여 개구수(Numerical Aperture, NA)를 2정도로 높게 하여 기록밀도를 상당히 높이는 방법이다. 근접장 방식의 디스크는 140GB 내지 160GB의 기록 용량을 갖는데 디스크에 초고밀도로 기록하기 위해서는 블루레이 디스크에 비해 개구수(NA)가 훨씬 높아야 하기 때문에 대물렌즈의 전면에 반구 등과 같은 형상을 갖는 실렌즈를 함께 형성하여 개구수가 높아지도록 한다.
이 방식을 사용하는 경우 SIL 렌즈와 광디스크 사이의 거리를 일정하게 유지시키는 것이 필요한데, NFR의 경우 2003년 이후 갭 서보(Gap Servo) 제어 방법이 개발되면서 이 방법이 적용된 NFR 시스템 개발이 현재 진행 중이다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래기술에서는 디스크와 SIL 렌즈 사이에 일정한 크기의 틸트가 존재하는 경우라도 그 틸트의 크기가 광디스크를 재생 또는 기록하는데 문제가 없다면 틸트에 대한 추가적인 조정 없이 제품화하였다. 그 결과 디스크 틸트 마진이 감소하게 되어 미세한 틸트가 발생하여도 실렌즈와 광디스크 사이의 틸트 적정 범위를 벗어나 수광소자가 신호를 감지하지 못하는 문제점이 발생하게 된다. 그 결과 장기적으로 광디스크 및 실렌즈를 통과하는 광적 신호에 질적인 손상을 주어서 원하고자 하는 신호를 정확히 트랙킹 할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 실렌즈를 정착한 광픽업 액츄에이터 의 초기 전압을 조정하여 틸트 마진을 늘릴 수 있는 방법이 요구된다.
따라서 본 발명은 SIL 렌즈가 장착된 액츄에이터의 초기위치를 디스크 틸트 마진을 고려하여 설정함으로써 결과적으로 최대의 디스크 틸트 마진을 갖도록 하여 시스템의 성능을 증대시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑츄에이터 초기위치 설정 방법은, 엑츄에이터의 동작 전압 범위에서 상기 액츄에이터에 소정의 간격으로 전압을 인가하는 단계; 상기 각 전압마다 상기 액츄에이터에 장착된 실렌즈(SIL)와 광디스크 사이의 틸트 에러 신호를 측정하는 단계; 상기 측정된 틸트 에러 신호가 최소가 되는 오프셋 전압을 선택하는 단계; 및 상기 오프셋 전압으로 상기 액츄에이터의 초기전압을 조정하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엑츄에이터의 초기위치 설정 방법에 대해서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 광 기록 재생 장치는 기록매체에 데이터를 기록하거나 기록매체에 기록된 데이터 재생이 가능한 장치를 포함한다.
도1은 광디스크와 실렌즈가 틸트된 상태를 나타내는 도면이다.
도1은 액츄에이터(14)에 전원이 인가되었지만 실렌즈(12)가 아직 근접장 동작 영역에 진입하지 않은 경우, 이미 실렌즈(12)와 광디스크(11) 사이에 발생된 틸트를 도시한다. 실렌즈(12)가 아직 근접장 동작영역에 진입하지 않은 대기상태에서는 광디스크(11)와 실렌즈(12)가 도1과 같이 고정되어 위치하게 된다.
광디스크(11)는 광신호가 저장/기록되는 부분으로서 기판, 반사막층, 제1·2유전층, 기록층, 보호막 등의 다수 층으로 구성될 수 있다. 실렌즈(12)는 액츄에이터(14)에 부착되어 대물렌즈를 지나온 레이져 빔이 집속하여 전반사에 의한 에버네스트(Evanescent)광과 광디스크의 커플링에 의해 기록 및 재생을 하고, 근접장을 형성하는 구성부분이다. 상기 실렌즈(12)는 굴절율이 1보다 큰 물질로 만들어진 반구형 형상으로서 장착될 수 있다. 이러한 상기 실렌즈(12)에 의해 개구수를 크게 하여 기록 용량을 획기적으로 증가시킬 수 있게 된다. 실렌즈홀더(13)는 실렌즈를 지지하여 액츄에이터에 고정시켜 준다.
근접장 저장장치에서 광디스크(11)와 실렌즈(12)의 간격이 일정할 것을 요한다. 하지만 광 기록 재생 장치의 공정과정에서 먼지 등의 비정상적인 요인들이 작용하기 때문에 도1에 도시된 바와 같은 틸트가 발생할 수 있다. 종래에는 실렌즈(12)와 광디스크(11)가 틸트가 되어도 그것이 틸트 마진의 범위내에 있어서 수광소자에서 신호를 감지할 수 있는 위치에 있게 되면 엑츄에이터(14)의 초기위치 조정이 없이 그대로 제품화가 되었다. 엑츄에이터(14)의 초기위치 조정 없이 사용하는 경우에는 디스크 틸트 마진이 작게 되어 미세한 틸트가 발생하여도 틸트의 적정 범위를 벗어나게 되어 신호를 감지하지 못하고, 그 결과 장기적으로는 광디스크 및 실렌즈를 통과하는 광적 신호에 질적 손상을 주어서 원하고자 하는 신호를 정확히 트랙킹 할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 광 기록재생 장치에 대한 광학계 및 실렌즈(12)가 부착된 엑츄에이터(14) 그리고 광디스크(11)를 도시한 것이다. 상기 광 기록재생 장치에는 빛이 발생되는 레이져 다이오드(201), 상기 레이져 다이오드(201)에서 방출된 광을 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이터(Collimator)렌즈(203)가 있다. 그리고 입사광의 편광 성분에 따라 입사광이 투과 또는 반사되도록 하는 다수의 빔스플리터(Beam splitter)(209,211,213,215)와, 빔의 발산각 또는 수렴각을 제어하여 광의 사이즈를 조절하기 위한 익스팬더(Expander)(221)와, 입사각의 파장이 변화되도록 하는 QWP(Quater Wave Plate)(223)와, 대물렌즈(225)가 포함된다.
포워드 감지 소자(205)에서는 상기 레이져 다이오드(201)로부터 발광되는 레이져 빔을 광전변환하여 빔의 세기등을 검출하게 되고, RF 검출 소자(217)는 광디스크(11)에 의해 반사되는 레이져 빔을 광전변환하여 RF신호로 출력하며, 푸쉬 풀 검출 소자(219)는 상기 광디스크(11)에 의해 반사되는 레이져 빔을 광전변환하여 트래킹 에러 검출을 위한 푸쉬 풀 신호를 출력하게 된다.
포워드 감지 소자(205), RF 검출 소자(217), 푸쉬 풀 검출 소자(219)로는 예컨대 포토다이오드를 사용할 수 있다.
또한 갭 에러 검출 소자(207)는 상기 광디스크(11)에 의해 반사되는 레이져 빔을 광전변환하여 갭 에러 신호(Gap Error Signal : GES)를 출력하게 된다. 본 발명에서는 도3에서와 같이 상기 갭 에러 검출소자(207)를 이용하여 틸트 에러 신호를 측정하게 된다.
갭 에러 검출 소자(207)로는 도3에 도시한 바와 같은 4분할 셀을 포함하는 포토 다이오드를 사용할 수 있다. 도3을 참조하면, A영역(31), B영역(32), C영역(33), D영역(34)으로 4분할함과 아울러, 상기 A영역(31)과 상기 D영역(34)에 의해 광전변환되는 신호와 상기 B영역(32)과 상기 C영역(33)에 의해 광전변환되는 신호의 차((A+D)-(B+C))를 산출하게 된다. 즉 4분할된 포토디텍터를 통해 광전 변환된 신호중에서 좌측과 우측의 차 값이 틸트의 정도를 나타내는 지수가 된다.
본 발명에서 A,B,C,D는 각각 상기 4개의 셀에 입사하는 광의 세기를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(14)의 초기위치 설정방법은 도3의 갭에러 검출 소자(207)에 의해 출력된 신호를 이용하여 틸트 에러 신호를 구하기 위해 4분할 포토다이오드를 이용하여 광전변환된 신호의 차((A+D)-(B+C))를 산출하는데 이때 (A+D)-(B+C)의 값이 0이 되는 액츄에이터(14)의 전압값을 찾는다.
바람직하게는 액츄에이터(14)에 인가되는 전압에 대해서 엑츄에이터(14)의 동작 전압 범위에서 상기 엑츄에이터(14)에 소정의 간격으로 전압을 인가하고 각 전압의 상태마다 상기 갭 에러 포토다이오드(207)의 4분할셀(30)에 나타난 출력 결과로부터 광전변환되는 신호의 차((A+D)-(B+C))를 산출한다.
이때 상기 엑츄에이터(14)의 동작 전압 범위는 실렌즈(12)와 광디스크(11) 사이의 거리가 100nm에서 200nm 사이의 근접장(Near Field)에서 동작하도록 엑츄에이터(14)에 인가되는 전압을 의미하며, 그 크기는 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다.
실렌즈(12)를 지지하고 있는 실렌즈 홀더(13)에는 외부의 자계 요인에 따라 반응할 수 있는 코일(도시하지않음)이 있어서 실렌즈(12)는 엑츄에이터(14)에 가해지는 전압의 크기에 따라 상하로 포커싱 구동된다.
설명을 위해서 본 명세서에서는 1V를 대기모드 진입 전압으로, 2V∼3V를 근접장 동작전압으로 가정하고 설명하기로 한다. 상기 액츄에이터의 대기모드 진입 전압 및 근접장 동작전압의 크기는 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다.
엑츄에이터(14)에 가해지는 전압과 액츄에이터(14)에 의해 제한된 영역에서 상하 포커싱 운동을 하는 실렌즈(12)의 관계를 살펴보면 다음과 같다.
액츄에이터(14)에 전원이 인가되고 실렌즈(12)가 아직 근접장 동작 영역에 진입하지 않은 경우, 도1에서 도시한 것과 같이 이미 실렌즈(12)와 광디스크(11) 사이는 일정한 기울기의 틸트를 가지게 된다. 실렌즈(12)가 아직 근접장 동작영역에 진입하지 않은 대기상태에서는 광디스크(11)와 실렌즈(12)가 도1과 같이 고정되어 위치하게 된다.
다음으로 액츄에이터(14)에 보다 높은 전원이 인가되어 실렌즈(12)가 근접장 동작 영역에 진입한 경우를 살펴본다. 액츄에이터(14)에 전원이 인가되는 경우에는 실렌즈 홀더(13)의 외부의 자계 요인에 따라 반응하는 코일로 인해 상하로 포커싱 구동된다. 액츄에이터(14)에 대기모드 진입 전압, 예컨대 1V가 인가되면, 전원이 인가된 상태이지만 아직 기록 또는 재생 단계로 진입하지 않고, 실렌즈(12)와 광디스크(11) 사이의 거리는 수 밀리미터 정도로 원접장(Far Field)을 구성하게 된다.
광디스크(11)가 기록 또는 재생이 되는 경우에는 액츄에이터(14)에 예컨대 2∼3V가 인가되고 실렌즈(12)와 광디스크(11) 사이의 거리가 100nm에서 200nm 사이가 되어 근접장(Near Field)을 구성하게 되면, 근접장 동작 전압 범위에서 예컨대 2∼3V에서 소정의 간격으로 전압을 인가하여 각 전압값에 대한 틸트 에러 신호를 측정한다.
상기처럼 설정된 엑츄에이터(14)의 동작 전압 범위내에서 소정의 간격으로 전압을 증가시키며 엑츄에이터(14)에 전압을 인가한다. 예컨데, 소정의 간격은 수 밀리볼트 또는 수십 밀리볼트가 되며 근접장 동작시작전압부터 시작하여 상기 간격에 따른 각 전압값에서의 틸트 에러 신호를 측정한다.
틸트 에러 신호를 측정하는 방법은 상기 전술한 바와 같이 4분할된 셀의 빔스폿을 이용하여 각 영역의 빛의 세기의 차를 이용해서 측정한다. 소정의 간격을 가진 전압을 차례대로 엑츄에이터(14)에 인가를 하면 실렌즈(12)는 한 방향으로 상하 포커싱 운동을 하게 되는데 어느 순간 전압에서는 틸트 에러 신호가 0인, 즉 4분할된 셀의 빔스폿(Beam Spot)에 관측된 빛의 세기가 균일하게 되는 전압을 찾을 수 있다. 이때 동작시작전압에서 추가된 소정의 간격 전압을 오프셋 전압이라고 명하며, 이는 초기상태에 광디스크(11)와 실렌즈(12)가 기울어진 정도를 보상해 주어 최대의 틸트마진을 갖기 위한 전압의 크기이다.
예컨데 최대 틸트 마진을 갖는 오프셋 전압이 0.05V일 경우는 근접장 영역의 전압 범위에서 액츄에이터(14)에 2.05V의 전압이 인가되는 경우에 틸트 에러 신호가 0이 되고 이때 틸트 마진이 최대가 된다.
도4a 내지 도4c는 상기의 방법으로 액츄에이터(14)에 소정의 전압 간격으로 전압을 가할때 각 전압에 따른 실렌즈(12)와 광디스크(11) 사이의 틸트의 정도를 도시한 것이다. 액츄에이터(14)의 동작 전압 범위내에서 소정의 간격으로 액츄에이터(14)에 소정의 전압 간격으로 전압을 인가하게 되면 도4a 내지 도4c와 같이 광디스크(11)과 실렌즈(12) 사이의 틸트가 변화하는 것을 관찰할 수 있다. 이 때 광디스크(11)와 실렌즈(12) 사이의 거리가 일정한, 즉 틸트 에러가 0이 되는 때의 액츄에이터에 전압을 측정한다. 도4b는 실렌즈(12)와 광디스크(11)가 서로 평행하여 틸트 에러가 최소가 된다.
상기 오프셋 전압의 선택하는 단계 이후에는 상기 오프셋 전압으로 액츄에이터(14)의 초기전압을 새로이 설정한다. 즉 상술한 과정에 의해 구해낸 오프셋 전압을 초기전압에 보상을 해 주어야 틸트 마진이 가장 커지므로 액츄에이터(14)의 원래의 초기전압에 상기 과정을 통한 오프셋 전압을 보상해 주면 새로운 초기전압을 찾아 이를 조정할 수 있다. 예컨데 초기전압이 1V이고 최대 틸트 마진을 갖는 오프셋 전압이 0.05V인 경우에는 1.05V를 액츄에이터(14)의 초기전압으로 조정할 수 있다.
새로운 초기전압으로 액츄에이터(14)의 초기전압을 설정하면 광저장 장치가 기록 및 저장 단계에 들어설 때, 근접장 동작시작전압에서의 틸트 마진이 최대가 되므로, 종래에 틸트 마진이 작아서 생기는 문제점을 해결할 수 있고 광디스크의 성능 향상에도 도움이 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함을 물론이다.
본 발명의 엑츄에이터 초기위치 설정방법에 따르면 엑츄에이터의 초기위치를 디스크 틸트 마진을 고려하여 설정함으로써 결과적으로 최대의 틸트 마진을 갖도록 하여 시스템의 성능을 증대시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 엑츄에이터의 동작 전압 범위에서 상기 액츄에이터에 소정의 간격으로 전압을 인가하는 단계;
    상기 각 전압마다 상기 액츄에이터에 장착된 실렌즈(SIL)와 광디스크 사이의 틸트 에러 신호를 측정하는 단계;
    상기 측정된 틸트 에러 신호가 최소가 되는 오프셋 전압을 선택하는 단계; 및
    상기 오프셋 전압으로 상기 액츄에이터의 초기전압을 조정하는 단계;
    를 포함하는 엑츄에이터 초기위치 설정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엑츄에이터의 동작 전압 범위는 실렌즈와 광디스크 사이의 거리가 100nm에서 200nm 사이가 되는 근접장(Near Field)에서의 동작 전압 범위인 것을 포함하는 엑츄에이터 초기위치 설정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 틸트 에러 신호가 최소가 되는 전압을 선택하는 단계는,
    4개의 셀로 구성된 4분할 셀에서 (A+D)-(B+C)=0 를 만족시키는 전압을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 A,B,C,D는 각각 상기 4개의 셀에 입사하는 광의 세기인 것을 특징으로 하는 엑츄에이터 초기위치 설정 방법.
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