KR20080097747A - 근접장 광 기록 재생 장치 - Google Patents

근접장 광 기록 재생 장치 Download PDF

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KR20080097747A KR1020070042992A KR20070042992A KR20080097747A KR 20080097747 A KR20080097747 A KR 20080097747A KR 1020070042992 A KR1020070042992 A KR 1020070042992A KR 20070042992 A KR20070042992 A KR 20070042992A KR 20080097747 A KR20080097747 A KR 20080097747A
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Abstract

본 발명은 근접장 광 기록 재생 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 근접장 광 기록 재생 장치는, 공진 주파수를 발생시키는 튜닝포크와; 상기 튜닝포크 사이에 부착된 광 파이버와; 상기 튜닝포크의 일측면에 부착된 피에조와; 상기 튜닝포크에 전류 또는 전압을 인가하여 공진 주파수로 광 파이버를 진동시키고 상기 광 파이버의 진동을 감지하여 피에조를 이동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
근접장

Description

근접장 광 기록 재생 장치{Optical recording and reading apparatus of near field}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 근접장 광 기록 재생 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 갭 유지를 위한 광 헤드의 구성을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11...레이저 다이오드 12...콜리메이터 렌즈
13...편광빔 스플리터 15...플레이트
17...광 헤드 21...광 파이버
22...튜닝포크 23...피에조
본 발명은 근접장 광 기록 재생 장치에 관한 것이다.
오늘날, 데이터(data)의 디지털(digital)화, 대용량화 등에 의하여 저장 매체가 테이프(tape)에서 디스크(disk)로 바뀌고 있고, 또한 디스크에 데이터를 저장하는 기록 밀도를 높임으로써 디스크의 저장 용량을 크게하고 있다.
따라서, 고밀도 광디스크에서는 기록밀도를 높이기 위하여 신호트랙간의 거리 즉, 신호트랙피치를 작게 하고 있다. 이때, 이러한 광 디스크는 제조 공정상 수지의 사출 및 경화 과정에서 뒤틀림이 발생할 수 있고 이로 인해 중심 구멍이 뚫려 있어도 편심이 발생할 수 있다.
또한, 디스크의 트랙은 정해진 규격의 피치로 나선 모양으로 정확하게 기록되어 있어도 중심 구멍이 편차가 있기 때문에 편심 및 디스크 기울어짐(tilt; 이하 틸트로 지칭함)을 발생시킨다.
따라서, 디스크는 편심을 동반하면서 회전하게 되므로 모터의 중심축과 이들 트랙의 중심이 완전히 일치하기는 힘들다. 따라서, 정확하게 원하는 트랙의 신호만을 읽는 것이 어려우므로 CD, DVD 방식에서는 이 어긋난 양에 대해서 규격을 정하고 이러한 편심이 일어나더라도 광빔이 항상 원하는 트랙을 쫓아갈 수 있도록 트랙킹 서보를 하고 있다.
즉, 상기 트랙킹 서보는 빔 트레이스 상태에 대응한 전기 신호를 만들고 그 신호를 기본으로 하여 대물렌즈 및 광 픽업본체를 반경(radial) 방향으로 움직여서 빔의 위치를 수정하여 트랙을 정확히 추적하도록 한다.
한편, 빔이 해당 트랙을 벗어나는 경우는 상기된 디스크의 편심뿐만 아니라 디스크가 기울어진 경우에도 발생한다. 이것은 디스크를 스핀들 모터에 장착할 때 의 오차등과 같이 기구적인 문제로 발생할 수 있다. 즉, 포커싱과 트랙킹이 정확히수직으로 일치하지 않고 틀어진다. 이와 같이 디스크가 기울어진 상태를 틸트라 한다.
통상적으로 광 디스크 기록기는 기록 및 재생시에 광 디스크를 수평을 유지하여야 하나 광픽업부 및 스핀들 모터의 기계적인 오차 및 조립공차들로 인하여 광 디스크가 반지름(Radia) 방향 및 정보트랙의 접선(Tangential) 방향으로 기울어지게 된다.
따라서, 종래의 근접장(near field) 광학계를 사용하는 기록 및 재생 장치에서는 렌즈군과 기록 디스크(media)간의 거리(working distance)가 짧아지게 되는데 그에 따라 처음 구동 시작 시에 서보(servo)를 걸기 위한 기록 디스크의 위치 확인 동작시나 픽업(pickup) 동작 중 틸트 등에 의해서 대물 렌즈 및 마운트(mount)와 기록 디스크간에 충돌이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 근접장 광 기록 재생 장치는 디스크와 광 헤드 사이의 갭(gap) 유지가 매우 중요하며 1/4 파장 정도(수십 나노) 이하로 갭을 일정하게 유지하여야 한다.
만일 갭이 일정하게 유지되지 않으면 광의 강도가 지수함수적으로 감소하고 빔의 스폿경이 크게 증가하므로 근접장 광의 고밀도 기록 및 재생이 곤란하다.
또한, 근접장(near field) 광학계를 사용하는 기록 및 재생 장치에서는 디스크에서 반사되어 돌아오는 광량을 이용하여 갭 에러신호를 검출함으로써 디스크와 광 헤드간의 갭을 유지하는 갭 유지 서보(servo)방식을 사용하고 있어 디스크에서 반사되어 돌아오는 광에 대한 얼라인(align)까지 고려해야 하는 문제점이 발생한 다.
본 발명은 디스크에서 반사되어 오는 갭 에러신호의 검출없이 디스크와 광 헤드 사이의 갭 유지가 가능하도록 하는 근접장 광 기록 재생 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 근접장 광 기록 재생 장치는,
공진 주파수를 발생시키는 튜닝포크와;
상기 튜닝포크 사이에 부착된 광 파이버와;
상기 튜닝포크의 일측면에 부착된 피에조와;
상기 튜닝포크에 전류 또는 전압을 인가하여 공진 주파수로 광 파이버를 진동시키고 상기 광 파이버의 진동을 감지하여 피에조를 이동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는 반데르발스 힘에 의해 광 파이버의 진동이 멈추기까지의 공진 주파수의 차이를 연산하고 해당하는 전압 또는 전류를 피에조에 인가하여 갭을 유지하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 근접장 광 기록 재생 장치를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 레이저 광원을 발생하는 레이저 다이오드(LD)(11)와; 상기 레이저 다이오드(11)로부터 발생하는 레이저 광원을 평행광으로 바꿔주는 콜리메이터 렌즈(CL:collimator lens)(12)와; 상기 평행광에 대해 편광하는 편광빔 스플리터(PBS:Polarization Beam Spiltter)(13)와; 상기 PBS로부터 나오는 빔을 확장시키는 광 확장기(Beam Expander)(14)와; 선 편광된 레이저광을 원편광 레이저광으로 변환시켜 주는 플레이트(QWP:Quarter Wave Plate)(15)와; 상기 플레이트에서 나오는 원편광 레이저광을 반사시키는 미러(16)와; 상기 미러에 반사되어 입사된 광을 집광하는 렌즈(예:실렌즈, 대물렌즈) 및 액츄에이터(17-1)를 포함하는 광헤드(17) 및 기록미디어인 디스크(18)와; 상기 디스크로부터 반사된 빛이 상기 편광빔 스플리터를 투과하면 기록신호를 검출하는 광검출기(PD)(20)를 포함하여 구성된다.
상기 레이저 다이오드(11)는 레이저 빔을 방출하고, 상기 콜리메이터 렌즈(12)는 레이저 다이오드에서 방출된 빔을 평행광으로 변환한다.
즉, 상기 콜리메이터 렌즈(12)를 통하여 빔을 평행광으로 만들면 레이저 빔의 모양이 Y축이 X축 방향보다 긴 타원형태가 된다.
상기 편광 빔 스플리터(13)는 광 분기 수단으로서, 콜리메이터 렌즈(12)로부터 입사되는 빔의 평광 방향에 따라 입사 빔을 광 확장기(Beam Expander)(14)로 투과시키고, 상기 디스크로부터 반사되어 입사되는 빔은 집광 렌즈(19)로 반사 시킨 다.
상기 플레이트(15)는 광확장기(14)에서 투과된 선 편광된 레이저광을 원편광 레이저광으로 변환한다. 상기 플레이트(15)를 거쳐 원평관된 광은 미러(16)에 의해 굴절되고 실렌즈(SIL), 대물렌즈 및 액츄에이터 등을 포함하는 광 헤드(17)로 입사되어 디스크(18)에 초점을 맺게 된다.
한편, 디스크(18)에서 반사된 빛은 되돌아가서 편광 빔 스플리터(13)를 투과하여 광검출기(20)로 입사하게 되고, 상기 광검출기(20)는 디스크의 기록 데이터 신호인 RF 신호를 검출한다.
여기서, 일반적인 근접장 광 기록 재생 장치는 갭 에러신호(GES:Gap Error Signal) 검출하여 갭 유지 서보하기 위해 필수적으로 광축 상에 비편광 빔 스플리터(NBS;Non-polarized Beam Splitter)와 RF신호 검출을 위한 편광 빔 스플리터(PBS;Polarized Beam Splitter)를 각각 구비해야 한다.
하지만, 본 발명에서는 RF신호를 검출하는 편광 빔 스플리터(13)만을 구비하고 광 파이버(optical fiber)와 튜닝포트(tuning fork) 및 피에조(PZT)를 포함하여 근접장 광 기록 재생 장치의 광 헤드를 구성함으로써 디스크와 광 헤드간의 안정적인 갭을 유지하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 갭 유지를 위한 광 헤드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광 헤드는 공진주파수를 발생시키는 튜닝포크(Tuning fork)(22)와; 튜닝포크 일측단 사이에 부착된 광 파이버(optical fiber)(21)와; 튜 닝포크 일측단에 부착된 피에조(PZT)(23)를 포함하여 구성되며, 상기 튜닝포크(22)에 전류 또는 전압을 인가하여 진동하도록 하며 상기 진동을 감지하여 피에조에 전압 또는 전류를 인가하는 제어부(31)를 포함한다. 여기서, 상기 제어부(31)는 근접장 광 기록 재생 장치를 제어하는 제어부가 될 수 있으며, 상기 광 헤드만을 제어하기 위한 별도의 제어부가 될 수 있다.
자세히 설명하면, 제어부(31)에서 전압 또는 전류를 튜닝포크(14)에 인가하면, 튜닝포크(14)에서는 일정한 공진 주파수를 발생시켜 광 파이버(21)가 진동하게 하고, 이때 광 파이버(21)가 디스크(18)에 다가가게 되면 중성인 분자들이 서로 끌어당기는 전기력으로 매우 가까운 거리에서 발생하는 반데르발스의 힘(van der Waals' force)이 발생하게 되어 광 파이버(21)의 진동을 멈추게 한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 반데르발스의 힘에 의해 광 파이버(21)의 진동이 멈추는 공진 주파수의 차이를 연산하여 디스크와 광 헤드간의 갭 유지 서보를 수행할 수 있게 된다.
예를 들면, 제어부(31)는 튜닝포크(22)에 인가하는 전압 또는 전류(이하, 전압으로만 설명)의 기준값과 상기 기준값을 인가할 때 튜닝포크(22)에서 발생되는 공진 주파수 데이터를 가지고 있다.
즉, 디스크와 광 헤드간의 일정한 갭이 유지되는 거리에서 반데르발스의 힘에 의해 광 파이버가 멈출 수 있도록 적절한 공진 주파수가 발생되도록 하는 전압 또는 전류를 인가한다.
상기 튜닝포크(22)에 기준이 되는 전압을 인가하면 튜닝포크(22)에 공진 주 파수가 발생하여 광 파이버(21)가 진동하게 되고 제어부(31)는 기준 전압 인가시 진동하는 공진 주파수의 수치를 감지한다.
이때, 광 파이버(21)를 디스크(18)로 가까이 가져가면 반데르발스의 힘으로 인해 튜닝포크(22)의 진동이 감소하게 되고 그 감소하는 공진 주파수 수치를 감지한다.
또한, 제어부(31)는 상기 진동이 감소될 때 감지된 공진 주파수와 기준 전압 인가시 진동하는 공진 주파수의 차이를 연산하고 그 결과를 피에조(23)에 전달한다.
즉, 튜닝포크(22)의 공진 주파수 차이에 따라 소정의 전압 또는 전류를 피에조 (23)에 인가하여 수평 및 수직 방향으로 이동시켜 디스크와 광 헤드간의 일정한 갭이 유지되도록 보정할 수 있으며, 갭과 트랙을 벗어나는 정도에 따라 반데르발스 힘에 의한 공진 주파수가 달라지게 되어 갭 유지 서보가 가능하게 된다.
따라서, 본 발명은 디스크에서 반사되어 오는 신호를 이용하여 갭 유지 서보를 위한 갭 에러신호를 검출할 필요 없이, 디스크와 광 헤드 사이의 정확한 갭 유지가 가능하도록 할 수 있다.
또한, 충격이나 기타 불안정한 조건으로 갭 유지에 오류가 발생해도 디스크와 광 헤드 사이의 정확한 갭이 안정적으로 유지되도록 할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 근접장 광 기록 재생 장치에 의하면, 디스크에서 반사되어 오는 갭 에러신호의 검출없이 디스크와 광헤드 사이의 정확한 갭 유지가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 반데스발스 힘을 통한 공진 주파수의 차이를 연산하여 광헤드와 디스크간의 일정한 갭이 유지되도록 보정하는 효과가 있다.
또한, 충격이나 기타 불안정한 조건으로 갭 유지에 오류가 발생해도 디스크와 광 헤드 사이의 정확한 갭이 안정적으로 유지되도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 공진 주파수를 발생시키는 튜닝포크와;
    상기 튜닝포크 사이에 부착된 광 파이버와;
    상기 튜닝포크의 일측면에 부착된 피에조와;
    상기 튜닝포크에 전류 또는 전압을 인가하여 공진 주파수로 광 파이버를 진동시키고 상기 광 파이버의 진동을 감지하여 피에조를 이동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 기록 재생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 반데르발스 힘에 의해 광 파이버의 진동이 멈추기까지의 공진 주파수의 차이를 연산하고 해당하는 전압 또는 전류를 피에조에 인가하여 갭을 유지하는 것을 특징으로 하는 근접장 광 기록 재생 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103884419A (zh) * 2014-04-17 2014-06-25 山西大学 基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量方法及装置

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