KR20120094669A - 광 픽업 구동 방법 - Google Patents

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KR20120094669A
KR20120094669A KR1020110014072A KR20110014072A KR20120094669A KR 20120094669 A KR20120094669 A KR 20120094669A KR 1020110014072 A KR1020110014072 A KR 1020110014072A KR 20110014072 A KR20110014072 A KR 20110014072A KR 20120094669 A KR20120094669 A KR 20120094669A
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김익규
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 광 픽업 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 액츄에이터를 통해 구면 수차 보상 렌즈가 판 스프링 형태의 벽에 의해 멈출 때까지 이동되고, 상기 렌즈가 멈추는 위치가 기준 위치로 설정될 수 있다. 상기 광 픽업을 포함하는 광 디스크 장치에 전원이 인가될 때 상기 렌즈가 상기 기준 위치로 이동될 수 있다. 또한, 디스크가 없거나 광 디스크 장치로부터 디스크가 배출되거나 파워 절약 모드로 진입할 때, 상기 렌즈가 이동 가능한 변위에서 중간 위치에 해당하는 파킹 위치로 이동될 수 있다. 따라서, BD 광학계에서 콜리메이트 렌즈의 위치를 검출하기 위한 센서가 없이도 기록 및 재생 동작을 안정적으로 이룰 수 있게 된다.

Description

광 픽업 구동 방법 {Method for driving optical pick-up}
본 발명은 광 픽업 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 픽업에서 구면 수차를 보상하기 위한 렌즈의 위치를 조정하기 위한 방법에 관한 것이다.
사진이나 동영상의 해상도나 비트 레이트가 높아지는 등 데이터의 고용량화 및 고속화가 진행되면서 이를 저장하는 저장 매체, 예를 들어 SD나 메모리 스틱 등의 플래시 메모리, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 디스크, 광 디스크 등도 고용량화 및 고속화가 되고 있다.
광 디스크는 현재 650MB의 CD와 4.7GB의 DVD가 널리 이용되고 있고, 최근에는 HD급 동영상을 위해 25GB 이상을 저장할 수 있는 Blu-ray 디스크 및 BD 재생/기록 장치가 본격적으로 출시되고 있다.
BD 광학계는, 높은 기록 밀도를 위하여 405nm의 짧은 파장의 레이저, 0.85의 높은 개구수의 대물 렌즈를 사용하고 있고, 디스크도 표면에서 기록 층까지 0.1mm의 얇은 두께의 기판(디스크 커버 레이어)이 적용되고 있다. 이와 같이 BD 광학계는, 파장이 짧은 광원을 사용하기 때문에, 디스크 표면에서 기록 층까지 디스크 커버 레이어의 편차에 의해 구면 수차(SA: Spherical Aberration)가 발생하고, 특히 저장 밀도를 올리기 위한 듀얼 레이어 디스크의 경우 각 기록 층까지의 두께 편차에 의해 구면 수차가 더 많이 발생하여 허용치를 벗어나게 될 수 있다.
이러한 구면 수차를 보상하기 위한 방법으로, BD용 광 픽업의 광 경로 상에서 광축 방향으로 이동할 수 있는 구면 수차 보정 렌즈, 예를 들어 콜리메이트 렌즈를 채용하고 있다. BD용 광 픽업에 적용되는 콜리메이트 렌즈는 광축 방향 단방향 운동이 필요하고 약 +/-2mm 내외의 넓은 범위를 이동을 필요로 하기 때문에 스텝 모터와 같은 액츄에이터를 통해 이동하게 된다. 또한, 액츄에이터를 통해 콜리메이트 렌즈를 이동시킬 때 콜리메이트 렌즈의 위치를 확인하기 위해서 센서도 필요하게 된다.
이와 같이, BD 광 픽업에는 콜리메이트 렌즈 구동용 액츄에이터와 위치 검출용 센서가 추가되기 때문에, 비용이 늘고, 액츄에이터와 센서 구동을 위해 이들을 외부와 연결하기 위한 라인이 추가되고 이에 따라 픽업 설계에서 공간의 제약이 많게 되는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 구면 수차를 보상하기 위한 콜리메이트 렌즈의 위치를 검출하기 위한 센서를 없애고 콜리메이트 렌즈를 구동하기 위한 방법을 제안하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업 구동 방법은, 광 디스크에 데이터를 기록하거나 광 디스크로부터 데이터를 읽기 위한 광 픽업에 적용되어, 액츄에이터를 통해 구면 수차 보상 렌즈를 판 스프링 형태의 벽에 의해 멈출 때까지 이동시키는 단계; 및 상기 렌즈가 멈추는 위치를 기준 위치로 설정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 픽업은, 소정 파장의 빔을 방출하는 광원; 상기 광원에서 방출되는 빔 또는 상기 광 디스크에서 반사되는 빔을 투과하거나 또는 반사하는 빔 스플리터; 상기 광원에서 방출되는 빔의 구면 수차를 보상하기 위한 콜리메이트 렌즈; 상기 광원에서 방출되는 빔을 광 디스크에 집광하는 대물 렌즈; 상기 광 디스크에서 반사되는 빔에 비점을 발생시키는 센서 렌즈; 상기 광 디스크에서 반사되는 빔을 받아 전기 신호로 변환하는 광 검출 수단; 상기 콜리메이트 렌즈를 광축 방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터; 및 상기 액츄에이터에 의한 콜리메이트 렌즈의 이동을 제한하기 위한 판 스프링형태의 벽을 포함하여 구성되고, 상기 액츄에이터의 구동으로 상기 콜리메이트 렌즈가 이동하면서 상기 벽에 의해 멈추는 위치가 기준 위치로 설정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 렌즈를 상기 기준 위치로 이동시킬 때 상기 액츄에이터는 정상적인 구동 속도보다 빠르게 구동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 픽업을 포함하는 광 디스크 장치에 전원이 인가될 때 상기 렌즈가 상기 기준 위치로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 렌즈를 파킹 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 디스크가 없거나 광 디스크 장치로부터 디스크가 배출되거나 파워 절약 모드로 진입할 때 상기 렌즈가 상기 파킹 위치로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파킹 위치는 상기 렌즈가 이동 가능한 변위에서 중간 위치에 해당할 수 있다.
따라서, BD 광학계에서 콜리메이트 렌즈의 위치를 검출하기 위한 센서가 없이도 기록 및 재생 동작을 안정적으로 이룰 수 있게 된다.
도 1은 BD 광학계의 광 픽업의 일반적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 판 스프링 형태의 벽이 액츄에이터의 접촉에 의해 변형되는 예를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업의 구성을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 콜리메이트 렌즈를 제로 위치로 이동시키고 파킹 위치로 이동시키는 과정을 도시한 것이고,
도 5는 콜리메이트 렌즈를 판 스프링 벽이 있는 제로 위치까지 이동시킬 때 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스를 도시한 것이고,
도 6은 콜리메이트 렌즈를 제로 위치에서 파킹 위치까지 이동시킬 때 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 BD 광학계의 광 픽업의 일반적인 구성을 도시한 것으로, BD용 광 픽업은 405nm 파장의 레이저 빔을 방사하는 레이저 다이오드(101), 빔을 반사 또는 투과시키는 빔 스플리터(102), 레이저 다이오드(101)로부터 방사되어 빔 스플리터(102)를 거쳐 입사되는 빔의 구면 수차를 보상하기 위한 콜리메이트 렌즈(103), 콜리메이트 렌즈(103)에 의해 변환된 평행 빔을 광 디스크에 집광시키고 광 디스크에서 반사되는 빔을 콜리메이트 렌즈(103)로 전달하는 대물 렌즈(104), 디스크에서 반사되어 빔 스플리터(102)에서 투과하거나 반사되는 빔에 비점을 발생시키는 센서 렌즈(105) 및 센서 렌즈(105)를 투과한 빔을 전기 신호로 변환하는 광 검출기(106)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, BD용 광 픽업은, 구면 수차를 보상하기 위하여 콜리메이트 렌즈(103)를 광축 방향으로 이동시키는 구면 수차 보상용 액츄에이터(110) 및 콜리메이트 렌즈(103)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서(111)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 콜리메이트 렌즈(103)은 레이저 다이오드(101)로부터 방사되는 빔을 평행 광으로 변환하는 역할을 하고, 그 위치를 바꿈으로써 구면 수차를 보상할 수 있다.
광 디스크에서 반사되어 광 검출기(106)에 입사되는 빔은 전기 신호로 변환되고, 지터 검출기(미도시)는 광 검출기(106)의 전기 신호를 디지털 데이터로 변환하고 이를 기초로 지터 값을 검출하고, 위치 센서(111)는 구면 수차 보상용 액츄에이터(110)에 의해 이동하는 콜리메이트 렌즈(103)의 위치 변화를 실시간으로 감지하고, 구면 수차 보상 서보부(미도시)는 지터 검출기에 의해 검출되는 지터 값과 위치 센서(111)가 출력하는 콜리메이트 렌즈(103)의 위치 데이터를 기초로 지터 값이 가장 작게 되도록 구면 보상용 액츄에이터(110)를 구동한다.
하지만, 앞서 언급한 바와 같이, BD 픽업에서 부품의 증가로 비용이 늘고 픽업 설계에서 공간의 제약이 많기 때문에, 비용 절감을 위한 여러 방안들이 제안되고 있다. 한 예로, 콜리메이트 렌즈의 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 없애고 콜리메이트 렌즈의 제로 위치를 알아내기 위해서 IC를 사용한 역기전력(Back EMF) 방식이 제안되고 있지만, 이는 IC 추가로 인한 가격 상승이 있고 콜리메이트 렌즈가 움직이지 않는 탈조 현상이 발생하여 위치를 잘못 검출할 가능성도 있다.
따라서, 본 발명에서는, 안정성과 코스트 다운을 실현하기 위하여, 콜리메이트 렌즈의 위치를 검출하기 위한 센서를 없애고, 구면 수차 보정용 액츄에이터, 예를 들어 스텝 모터를 통해 콜리메이트 렌즈를 한 쪽 벽면으로 보내는 방식(Wall-Hit 방식)을 적용하여 콜리메이트 렌즈의 위치를 확인한다.
콜리메이트 렌즈의 기준 위치(또는 제로 위치)를 검출하기 위하여 또는 콜리메이트 렌즈를 기준 위치로 이동시키기 위하여, 콜리메이트 렌즈가 더 이상 이동하지 않는 벽을 형성할 수 있는데, 변형이 일어나지 않는 벽은 구면 수차 보상용 액츄에이터 또는 콜리메이트 렌즈를 손상시킬 수 있다.
이러한 손상을 막기 위하여 판 스프링 형태로 벽을 형성하여 콜리메이트 렌즈의 이동을 제한할 수 있는데, 판 스프링도, 도 2에 도시한 바와 같이, 구면 수차 보상용 액츄에이터의 접촉에 의해 변형 또는 위치 변경이 발생하여 정확한 위치를 제공하기 어려운 문제가 있다.
스텝 모터가 구면 수차 보상용 액츄에이터로 사용되는 경우, 콜리메이트 렌즈를 판 스프링에 부딪힐 때 위치가 20-30 스텝 정도 바뀌는 것이 실험을 통해 확인된다. 즉, 판 스프링이 변형되어, 판 스프링이 있는 기준 위치로부터 구면 수차 보상용 액츄에이터에 20-30 펄스를 더 인가한 위치가 기준 위치 또는 제로 위치로 인식될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 구면 수차 보정용 액츄에이터를 판 스프링 형태의 한 쪽 벽면으로 보내어 콜리메이트 렌즈의 기준 위치를 확인하되, 판 스프링의 변형에 따른 위치 오차를 보상하여 콜리메이트 렌즈가 안전한 범위에서 작동하고 벽에 부딪히는 현상을 최소화하는 방법을 제안한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 픽업의 구성을 도시한 것이다. 도 1의 광 픽업에서 위치 센서(111)이 빠지고 콜리메이트 렌즈(103)의 기준 위치를 확인하기 위한 판 스프링 형태의 벽(112)을 포함하는 것을 제외하고는, 도 1의 구성과 동일하다.
본 발명에 따른 Wall-Hit 구동 방법에 대해 설명한다.
콜리메이트 렌즈의 위치를 검출하기 위한 위치 센서가 없기 때문에, 광 픽업을 포함하는 광 디스크 장치에 전원이 인가되면 구면 수차 보상용 액츄에이터를 구동하여 콜리메이트 렌즈를 판 스프링과 같은 변형 가능한 벽이 있는 기준 위치(제로 위치)로 이동시킨다(Re-zero).
광 디스크 장치에 디스크가 로딩 되어 있지 않는 No Disk 상태, 광 디스크 장치의 동작이 정지되어 있는 Power Save 상태에서는, 제로 위치에서 콜리메이트 렌즈가 벽과 충돌하는 것을 막고 콜리메이트 렌즈가 움직이지 않는 탈조 가능성을 줄이고 또한 콜리메이트 렌즈의 위치를 다시 제로 위치로 보낼 때 벽에 부딪히는 시간을 줄일 수 있도록, 콜리메이트 렌즈를 소정의 파킹 위치로 이동시킨다(Parking).
또한, 콜리메이트 렌즈를 기준 위치로 이동시키는 데 소요되는 시간을 줄이도록 콜리메이트 렌즈의 이동 속도를 높이도록 하는데, 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 구면 수차 보정용 액츄에이터에 스텝 모터가 사용되는 경우 단위 시간당 구동 펄스의 개수(PPS: Pulse Per Second)를 높일 수 있다.
콜리메이트 렌즈의 이동 속도를 올리면 콜리메이트 렌즈가 벽과 부딪혀 움직이지 않게 되는 탈조 현상이 발생할 수 있기 때문에, 콜리메이트 렌즈의 이동 속도를 올리는 데에는 한계가 있다. 따라서, 탈조가 발생하지 않는 범위 내에서 콜리메이트 렌즈의 이동 속도를 올려야 한다.
예를 들어 콜리메이트 렌즈를 파킹 하거나 구면 수차를 보상하기 위해 콜리메이트 렌즈를 이동시키는 것과 같은 정상적인 동작에서 최대 800PPS로 구면 수차 보정용 액츄에이터를 구동하는 경우, 본 발명에서는 콜리메이트 렌즈를 기준 위치로 이동시킬 때 1000PPS로 구면 수차 보정용 액츄에이터를 구동하여 콜리메이트 렌즈가 판 스프링 벽에 부딪힐 때까지의 시간과 부딪힌 후 멈출 때까지의 시간을 줄일 수 있다.
한편, 콜리메이트 렌즈의 이동을 제한하고 기준 위치를 제공하는 판 스프링 형태의 벽이 대물 렌즈에 가까운 위치에 놓일 수도 있고 레이저 다이오드에 가까운 위치에 놓일 수도 있는데, 실험 결과 레이저 다이오드에 가까운 위치에 놓이는 것이 유리하다.
콜리메이트 렌즈를 제로 위치로 이동시키는 리제로 동작을 설명하면, 구면 수차 보정용 액츄에이터를 통해 콜리메이트 렌즈를 레이저 다이오드에 가까운 곳에 위치하는 벽을 향해 이송시키는데, 여기서 이때 예상(또는 평균) 이송 거리는 제로 위치에서 파킹 위치까지 거리 + Full Stroke/2 + 마진으로 계산될 수 있는데, Full Stroke는 스텝 모터에서 톱니 한 바퀴를 돌릴 때 이동하는 거리를 가리킨다.
도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들어 L0 위치에 있던 콜리메이트 렌즈는, 광 디스크 장치에 전원이 인가되면, 리제로 동작에 따라 약 1000PPS로 구동되는 구면 수차 보정용 액츄에이터에 의해 레이저 다이오드 방향으로 이동하다가 판 스프링에 의해 멈추게 되고, 멈춘 위치가 0 스텝(제로 위치)으로 설정된다. 도 4에서, 콜리메이트 렌즈의 전체 이동 가능 스텝(콜리메이트 렌즈를 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 이동시키기 위해 구면 수차 보상용 액츄에이터에 인가되는 펄스(스텝)의 개수는 420 스텝으로, L0 위치는 123 스텝에 해당한다.
제로 위치가 설정된 이후에는, 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가되는 구동 신호를 추적함으로써 콜리메이트 렌즈의 현재 위치를 확인할 수 있다.
도 5는 콜리메이트 렌즈를 한쪽 벽에서 판 스프링 벽이 있는 제로 위치까지 이동시킬 때 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스를 도시한 것으로, 콜리메이트 렌즈를 레이저 다이오드에 가까운 쪽에 위치하는 판 스프링 벽을 향해 이동시키기 위해 최대 440 펄스(스텝)가 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가될 수 있고, 리제로 동작에 소요되는 최대 시간은 450msec 정도가 될 수 있고, 콜리메이트 렌즈가 판 스프링 벽에 부딪힌 후 멈출 때까지 걸리는 시간은 20msec 정도이다.
이후, 광 디스크 장치에 디스크가 없는 것으로 인식되는 No Disk 상태이거나 광 디스크 장치로부터 디스크가 배출되거나 파워 절약 모드로 진입하면, 콜리메이트 렌즈를 파킹 시키는데, 현재 위치를 확인하고 현재 위치와 소정의 파킹 위치(예를 들어 콜리메이트 렌즈가 이동 가능한 변위에서 중간 위치) 사이의 거리를 계산하여 계산된 거리만큼 이동하도록 구면 수차 보정용 액츄에이터를 구동한다.
도 4에서 장치에 전원이 인가되어 L0 위치(예를 들어 123 스텝)에서 제로 위치(0 스텝)로 이동한 콜리메이트 렌즈는, 콜리메이트 렌즈의 전체 이동 가능 스텝(콜리메이트 렌즈를 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 이동시키기 위해 구면 수차 보상용 액츄에이터에 인가되는 펄스(스텝)의 개수)이 420 스텝인 경우 전체 이동 가능 스텝의 절반인 210 스텝만큼 구면 수차 보상용 액츄에이터에 펄스가 인가되어, 파킹 위치인 L1 위치(210 스텝)로 이동하게 된다.
도 6은 콜리메이트 렌즈를 제로 위치에서 파킹 위치까지 이동시킬 때 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스를 도시한 것으로, 210 펄스(스텝)가 구면 수차 보정용 액츄에이터에 인가되고, 파킹 동작에 소요되는 시간은 185msec 정도이다.
이상 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
101: 레이저 다이오드 102: 빔 스플리터
103: 콜리메이트 렌즈 104: 대물 렌즈
105: 센서 렌즈 106: 광 검출기
110: 구면 수차 보상용 액츄에이터 111: 위치 센서
112: 판 스프링 벽

Claims (11)

  1. 광 디스크에 데이터를 기록하거나 광 디스크로부터 데이터를 읽기 위한 광 픽업에 있어서,
    액츄에이터를 통해 구면 수차 보상 렌즈를 판 스프링 형태의 벽에 의해 멈출 때까지 이동시키는 단계; 및
    상기 렌즈가 멈추는 위치를 기준 위치로 설정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 구동 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈를 상기 기준 위치로 이동시킬 때 상기 액츄에이터를 정상적인 구동 속도보다 빠르게 구동하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 구동 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광 픽업을 포함하는 광 디스크 장치에 전원이 인가될 때 상기 렌즈를 상기 기준 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 구동 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈를 파킹 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 픽업 구동 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    디스크가 없거나 광 디스크 장치로부터 디스크가 배출되거나 파워 절약 모드로 진입할 때 상기 렌즈를 상기 파킹 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 구동 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 파킹 위치는 상기 렌즈가 이동 가능한 변위에서 중간 위치에 해당하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 구동 방법.
  7. 소정 파장의 빔을 방출하는 광원;
    상기 광원에서 방출되는 빔 또는 상기 광 디스크에서 반사되는 빔을 투과하거나 또는 반사하는 빔 스플리터;
    상기 광원에서 방출되는 빔의 구면 수차를 보상하기 위한 콜리메이트 렌즈;
    상기 광원에서 방출되는 빔을 광 디스크에 집광하는 대물 렌즈;
    상기 광 디스크에서 반사되는 빔에 비점을 발생시키는 센서 렌즈;
    상기 광 디스크에서 반사되는 빔을 받아 전기 신호로 변환하는 광 검출 수단;
    상기 콜리메이트 렌즈를 광축 방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터; 및
    상기 액츄에이터에 의한 콜리메이트 렌즈의 이동을 제한하기 위한 판 스프링형태의 벽을 포함하여 구성되고,
    상기 액츄에이터의 구동으로 상기 콜리메이트 렌즈가 이동하면서 상기 벽에 의해 멈추는 위치가 기준 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 광 픽업을 포함하는 광 디스크 장치에 전원이 인가될 때, 상기 액츄에이터가 상기 콜리메이트 렌즈를 상기 기준 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
  9. 제 7항에 있어서,
    디스크가 없거나 광 디스크 장치로부터 디스크가 배출되거나 파워 절약 모드로 진입할 때, 상기 액츄에이터가 상기 액츄에이터를 이동 가능한 변위에서 중간 위치에 해당하는 파킹 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 스텝 모터인 것을 특징으로 하는 광 픽업.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 벽은 상기 광원에 가까운 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 픽업.
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