KR20090024968A - 광 디스크 장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 디스크 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 광디스크 장치에 있어서, 디스크와 대향하도록 배치하고 광원으로부터 출사된 빛을 디스크에 집광시키는 집광 소자; 인가되는 전압에 따라 집광 소자를 디스크에 대해 이동시키는 액추에이터; 집광 소자를 통해 귀환하는 광량을 검출하는 광량 검출부; 광량 검출부에서 검출된 광량에 기초하여 갭 에러 신호와 액추에이터에 인가하는 제 1 전압과 제 2 전압을 합산한 제 3 전압을 발생시키고, 발생시킨 제 3 전압을 액추에이터로 인가하는 서보부; 및 갭 에러 신호와 제 3 전압을 이용하여 집광소자를 이동시킬 때, 갭 풀인(Gap pull-in)이 수행되도록 상기 서보부를 제어하는 제어부를 포함한다.
원격장, 근접장, 광디스크

Description

광 디스크 장치 및 그 구동방법{Optical disc apparatus and driving method thereof}
본 발명은 광 디스크 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 갭 풀인 방법에서 오버슈트(overshoot)로 인한 집광 소자와 디스크와의 충돌을 방지하고, 근접장 접근시 빠른 로딩을 위한 근접장 광 디스크 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 대용량, 고 DTR(Data Transfer Rate)을 달성하기 위한 근접장 광 디스크 장치가 제안되고 있다. 이 근접장 광 디스크 장치는 근접장 기록 시스템(near-field recording system)이라 부르기도 한다. 근접장 광 디스크 장치는 빛의 회절이 일어나지 않는 근접장에서 광을 이용하여 디스크에 데이터를 기록 또는 재생하는 장치이다. 따라서 근접장 광 디스크 장치는 대물렌즈 등의 집광소자(light focusing element)에 설치되는 고체 침지 렌즈(Solid Immersion Lens ; SIL, 이하 SIL이라 약함)의 단면(end surface)과 광 디스크 사이의 갭 거리(Gap distance)를 매우 작게(예를 들어 수십 nm) 제어할 필요가 있다.
SIL을 기반으로 하는 근접장 광 디스크 시스템에서는 근접장 영역 이내에서 디스크의 외란을 추종하여야 하기 때문에, 기존의 원격장(far-field) 광디스크 드라이브에서 사용하는 포커싱 서보방식을 사용하지 못한다. 따라서 모드 스위칭 풀인(mode switching pull-in) 방식을 사용한다. 모드 스위칭 풀인 방식에는 어프로치 단계, 핸드오버 단계, 갭 서보 단계 등 세 단계가 있다. 어프로치 단계는 액추에이터를 센싱가능한 근접장 영역까지 오픈 루프(open loop)로 선형적인 출력 전압을 인가해 디스크로 접근시키는 단계이다. 핸드오버 단계는 디스크와의 충돌을 피하기 위하여 목표로 하는 위치까지 일정한 입력을 주어 속도를 제어하는 단계이다. 갭 서보 단계는 목표로 하는 위치에서 디스크의 외란을 추종하는 단계로 기존의 원격장 광디스크 드라이버에서 포커싱 서보 단계와 같다.
상기 모드 스위칭 풀인 방식에서 SIL과 디스크간의 충돌을 야기하는 오브슈트가 존재하고, 디스크의 위치 학습이 필요해 로딩(loading)할 때 시간이 걸리는 문제점이 있다.
본 발명은 오브슈트(overshoot)가 존재하기 때문에 디스크와의 충돌과 디스크의 위치를 학습할 때 시간이 걸려 빠른 로딩을 할 수 없는 문제점을 해결하기 위하여 광디스크 장치 및 그 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징은, 광디스크 장치에 있어서, 디스크와 대향하도록 배치하고 광원으로부터 출사된 빛을 디스크에 집광시키는 집광 소자; 인가되는 전압에 따라 상기 집광 소자를 상기 디스크에 이동시키는 액추에이터; 상기 집광 소자를 통해 귀환하는 광량을 검출하는 광량 검출부; 상기 광량 검출부에서 검출된 광량에 기초하여 갭 에러 신호와 상기 액추에이터에 인가하는 제 1 전압과 제 2 전압을 합산한 제 3 전압을 발생시키고, 상기 발생시킨 제 3 전압을 상기 액추에이터로 인가하는 서보부; 및 상기 갭 에러 신호와 상기 제 3 전압을 이용하여 상기 집광 소자를 이동시킬 때, 갭 풀인(Gap pull-in)이 수행되도록 상기 서보부를 제어하는 제어부를 포함하는 것이다.
상기 서보부는, 제 1 전압을 발생시키는 제 1 전압 발생부; 제 2 전압을 발생시키는 제 2 전압 발생부; 및 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압을 합산하는 가산기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 전압은 선형적으로 증가하는 전압이고, 상기 제 2 전압은 소정의 값에 수렴하는 전압인 것이 바람직하다.
상기 선형적으로 증가하는 전압은 램프(ramp) 전압이고, 상기 소정의 값에 수렴하는 전압은 스텝(step) 전압이 저역 통과 필터링된 전압인 것이 바람직하다.
램프 전압의 기울기는 변경 가능한 것이 바람직하다.
상기 집광 소자는 고체 침지 렌즈(Solid Immersion Lens; SIL)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 광디스크 장치에서의 갭 풀인(Gap pull-in) 방법에 있어서, 제 1 전압과 제 2 전압을 합산한 제 3 전압을 발생시키는 단계; 상기 발생시킨 제 3 전압을 액추에이터에 인가하는 단계; 상기 인가된 제 3 전압을 이용하여 상기 액추에이터를 상승시키는 단계; 및 상기 액추에이터가 근접장 시작 지점 이하의 목표 지점에 도달하는 경우 갭 서보를 시작하는 단계를 포함하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 근접장 광 디스크 장치에서 원격장에서 근접장으로 진입되는 곳을 찾기 위해 학습하지 않더라도 액추에이터는 계속해서 디스크 방향으로 계속 이동을 하여 근접장 영역을 찾는다. 또한, 근접장을 찾은 위치에서의 액추에이터 이동속도는 저하된 상태이므로 풀인할 때 오버슈트의 발생을 억제 시킬 수 있다. 이러한 오버슈트의 감소는 디스크와 SIL의 충돌을 감소시킬 수 있으며, 디스크의 위치에 대한 정보도 학습할 필요가 없어 풀인 시 시간도 단축시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 근접장 광 디스크 장치(100)의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 근접장 광 디스크 장치(100)는 광원(102), 광량 처리부(103), 집광 소자(104), 액추에이터(105), 광량 검출부(106), 서보부(107), 제어부(108)를 포함한다. 상기 집광 소자(104)는 고체 침지 렌즈(Solid Immersion Lens; SIL)(109)를 포함한다.
광원(102)은 레이저 다이오드(Laser diode)로 구성될 수 있다. 광원(102)은 서보부(107)에 의해 파워가 온(ON)되면, 빛을 출사한다.
광량 처리부(103)는 광원(102)으로부터 출사되는 빛을 집광 소자(104)로 전달하고, 집광 소자(104)로부터 귀환되는 빛을 광량 검출부(105)로 전달한다. 이를 위하여 광량 처리부(103)는 콜리메이터 렌즈, 애너모픽(anamorphic) 프리즘, 빔 스플리터, 파장판, 색수차 보정 렌즈(achromatic lens), 확장용 렌즈, 월라스톤(wollaston) 프리즘, 집광 렌즈 등을 포함할 수 있다.
집광 소자(104)는 디스크(101)에 대향하도록 구성된다. 집광소자는 고체 침지 렌즈(Solid Immersion Lens; SIL)를 포함한다. 집광 소자(104)는 광량 처리부(103)를 통해 입사한 빛을 디스크(101)에 근접장 광으로서 집광시켜 디스크(101)에 데이터를 기록하거나 디스크(101)에 기록된 데이터를 읽는다. 디스크(101)에 의해 반사되거나 회절되는 빛은 SIL(109)을 통해 집광 소자(104)가 수신하여 광량 처리부(103)로 전송한다.
액추에이터(105)는 구동 전압이 인가되면, 상승 또는 하강하면서 집광 소자(104)를 디스크(101)에 대해 수직방향으로 상승 또는 하강시킨다. 따라서 액추에이터(105)가 디스크(101)에 대해 수직방향으로 상승하면, 집광 소자(104)는 디스크(101)에 근접하게 된다. 반면에 액추에이터(105)가 디스크(101)에 대해 수직방향으로 하강하면, 집광 소자(104)는 디스크(101)로부터 멀어지게 된다.
광량 검출부(106)는 광량 처리부(103)로부터 반사되거나 회절되는 빛이 입사되면, 입사되는 광량을 검출하여 갭 에러 신호(Gap Error Signal)를 생성한다. 이 때, 검출되는 광량은 전반사 귀환 광량이라 할 수 있다. 검출되는 광량은 서부부(107)로 전송된다. 광량 검출부(106)는 포토 디텍터(Photo detector)로 구성될 수 있다.
서보부(107)는 광량 검출부(106)로부터 수신되는 귀환 광량에 따라 갭 에러 신호(Gap Error Signal)와 액추에이터(105)에 대한 구동 전압을 발생시킨다. 서부부(107)는 발생시킨 액추에이터(105)에 대한 구동 전압을 액추에이터(106)와 제어부(108)로 각각 제공하고, 갭에러 신호는 제어부(108)에 제공한다. 서부부(107)에서 생성되는 갭 에러 신호의 레벨은 도 2에 도시된 바와 같이 집광 소자(104)에 포함된 SIL(109)이 디스크(101)에 근접할수록 제로(0)에 근접하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 원격장에서 갭 에러 신호는 일정한 레벨을 유지한다. SIL(109)이 디스크(101)에 근접하게 되는 근접장 상태에서 갭 에러 신호의 레벨은 떨어진다. SIL(109)이 디스크(101)에 접촉하게 되면, 갭 에러 신호의 레벨은 0이 된다. 이는 SIL(109)이 디스크(101)에 접촉하게 되면, 디스크(101)가 SIL(109)로부터 입사되는 광의 일부를 흡수하여 디스크(101)로부터 반사되는 귀환 광량이 감소하기 때문이다. 따라서 서보부(107)는 근접장에서 갭 에러 신호가 0이 되도록 액추에이터(105)를 구동할 수 있다. 도 2는 집광 소자(104)가 디스크(101)에 근접하도록 액추에이터(105)가 상승할 때, 광량 검출부(107)에서 생성되는 갭 에러 신호의 예이다.
서보부(107)는 익스포넨셜(exponential) 전압과 램프(ramp) 전압을 합산한 전압을 상기 액추에이터(105)의 구동 전압으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서보부 및 액추에이터의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 서보부(310)는 스텝 전압 발생부(311), 저역 통과 필터(312), 램프 전압 발생부(313) 및 가산기(314)를 포함한다.
스텝 전압 발생부(311)에서는 스텝 전압(미도시)을 발생시키고, 이를 저역 통과 필터(312)에 입력한다. 스텝 전압이 저역 통과 필터링된 전압은 도 4a에 도시되어 있다. 지수적으로 증가하면서 소정의 값에 수렴하는, 즉 익스포넨셜 전압이 된다.
램프 전압 발생부(313)에서는 도 4b에 도시한 바와 같이 선형적으로 증가하는 램프 전압을 발생시킨다.
가산기(314)는 상기 발생시킨 익스포넨셜 전압과 램프 전압을 합산한다. 도 4c에 도시한 바와 같이 합산된 전압은 지수적으로 증가하다가 소정의 시간이 흐른 후 수렴하지 않고 선형적으로 증가하게 된다. 가산기(314)에서 합산된 전압을 액추에이터(320)에 인가하게 된다.
또한, 램프 전압의 기울기를 변경하여 액추에이터(105)가 근접장으로의 접근 속도를 제어할 수 있다.
제어부(108)는 근접장 이하 지점에서 액추에이터(105)가 상승되는 구간에서 갭 서보가 수행되도록 서보부(107)를 제어한다. 즉, 디스크(101)로 SIL(109)의 접근을 개시할 때, 제어부(108)는 액추에이터(105)가 상승되도록 서보부(107)를 제어한다. 이에 따라 서보부(107)는 광원(102)의 파워를 온시키고 광량 검출부(106)로부터 수신되는 귀환 광량을 토대로 검출된 갭 에러 신호와 액추에이터(105)의 구동 전압을 제어부(108)로 전송한다. 제어부(109)는 상기 갭 에러 신호와 액추에이터(105)의 구동 전압을 이용하여, 상기 집광소자가 근접장이 되는 지점 이하의 목표 지점에 도달하면 갭 서보를 시작하게 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭 풀인 방법을 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 서보부(107)에서 발생된, 스텝 전압이 저역 통과 필터링된 전압과 램프 전압이 합산된 전압이 액추에이터(105)에 인가되어 액추에이터가 상승하면서, 근접장 이하 지점의 목표 지점에서 갭 서보가 시작된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭 풀인 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참조하여 도 6의 흐름도를 설명하면 다음과 같다.
단계 601에서, 서보부(107)는 제 1 전압과 제 2 전압을 합산한 제 3 전압을 발생시킨다. 제 1 전압은 익스포넬셜 전압으로 지수적으로 증가하다가 소정의 값에 수렴하는 전압을 나타낸다. 제 2 전압은 선형적으로 증가하는 램프 전압을 나타낸다. 제 3 전압은 지수함수적으로 증가하다가 소정의 시간이 흐른 후에는 선형적으로 증가하는 형태가 된다.
단계 602에서, 상기 발생시킨 제 3 전압을 액추에이터에 구동 전압으로서 인가한다.
단계 603에서, 상기 인가된 제 3 전압을 이용하여 상기 액추에이터를 상승시킨다.
단계 604에서, 상기 액추에이터가 근접장 시작 지점 이하의 목표 지점에 도달되는 경우에 갭 서보를 시작한다.
본원 발명에 따른 갭 풀인 방법을 수행하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 근접장 광 디스크 장치(100)의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 액추에이터가 상승할 때 생성되는 갭 에러 신호의 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서보부 및 액추에이터의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터에 인가되는 구동전압을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭 풀인 방법을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭 풀인 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 광디스크 장치에 있어서,
    디스크와 대향하도록 배치하고 광원으로부터 출사된 빛을 디스크에 집광시키는 집광 소자;
    인가되는 전압에 따라 상기 집광 소자를 상기 디스크에 이동시키는 액추에이터;
    상기 집광 소자를 통해 귀환하는 광량을 검출하는 광량 검출부;
    상기 광량 검출부에서 검출된 광량에 기초하여 갭 에러 신호와 상기 액추에이터에 인가하는 제 1 전압과 제 2 전압을 합산한 제 3 전압을 발생시키고, 상기 발생시킨 제 3 전압을 상기 액추에이터로 인가하는 서보부; 및
    상기 갭 에러 신호와 상기 제 3 전압을 이용하여 상기 집광소자를 이동시킬 때, 갭 풀인(Gap pull-in)이 수행되도록 상기 서보부를 제어하는 제어부를 포함하는 광디스크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서보부는,
    제 1 전압을 발생시키는 제 1 전압 발생부;
    제 2 전압을 발생시키는 제 2 전압 발생부; 및
    상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압을 합산하는 가산기를 포함하는 것을 특징 으로 하는 광디스크 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 선형적으로 증가하는 전압이고, 상기 제 2 전압은 소정의 값에 수렴하는 전압인 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선형적으로 증가하는 전압은 램프(ramp) 전압이고, 상기 소정의 값에 수렴하는 전압은 스텝(step) 전압이 저역 통과 필터링된 전압인 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    램프 전압의 기울기는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 집광 소자는 고체 침지 렌즈(Solid Immersion Lens; SIL)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  7. 광디스크 장치에서의 갭 풀인(Gap pull-in) 방법에 있어서,
    제 1 전압과 제 2 전압을 합산한 제 3 전압을 발생시키는 단계;
    상기 발생시킨 제 3 전압을 액추에이터에 인가하는 단계;
    상기 인가된 제 3 전압을 이용하여 상기 액추에이터를 상승시키는 단계; 및
    상기 액추에이터가 근접장 시작 지점 이하의 목표 지점에 도달하는 경우 갭 서보를 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 갭 풀인 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 선형적으로 증가하는 전압이고, 상기 제 2 전압은 소정의 값에 수렴하는 전압인 것을 특징으로 하는 갭 풀인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 선형적으로 증가하는 전압은 램프(ramp) 전압이고, 상기 소정의 값에 수렴하는 전압은 스텝 전압이 저역 통과 필터링된 전압인 것을 특징으로 하는 갭 풀인 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 램프 전압의 기울기는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 갭 풀인 방법.
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