KR100392633B1 - 광디스크 드라이브의 광픽업장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광디스크 드라이브의 광픽업장치는, 입사된 광을 집광하는 대물렌즈가 탑재되며, 디스크와의 사이에 형성된 에어베어링에 의해 디스크로부터 부상하는 슬라이더와, 이 슬라이더가 탑재되는 보빈과, 슬라이더를 트레킹방향과 포커싱방향으로 구동시키기 위한 전자기 구동수단과, 슬라이더와 보빈 사이에 설치되어 슬라이더를 탄력적으로 지지하는 플렉셔를 포함하여 구성된다. 이러한 구성에 의하면, 에어베어링 효과에 의해 슬라이더를 디스크의 기록면으로부터 미소 높이로 부상시킴으로써, 대물렌즈와 디스크와의 사이에 니어필드를 유지하도록 제어하는 것이 가능해지므로 고밀도의 드라이브 구현이 가능하다.

Description

광디스크 드라이브의 광픽업장치{Optical pick-up apparatus for optical disk drive}
본 발명은 광디스크 드라이브의 광픽업장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광디스크와의 사이에서의 에어베어링 효과에 의해 부상되면서 정보의 기록/재생동작을 하는 광디스크 드라이브(ODD; Optical Disk Drive)의 광픽업장치에 관한 것이다.
일반적으로 광디스크 플레이어는 컴팩트 디스크(CD), 시디롬(CD-ROM), 디지털 비디오 디스크(DVD), 디브이디-롬(DVD-ROM)등의 광디스크에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 장치로 광디스크의 기록면에 광을 조사(照射)하여 정보를 기록/재생하는 광픽업장치를 구비한다.
상기와 같은 광픽업장치의 일례가 미국특허 제5,144,607호(1992. 9. 1)에 개시되어 있다. 미국특허 제5,144,607호에 개시된 광픽업장치는, 광을 광디스크로 집속시키는 대물렌즈와, 대물렌즈를 지지하는 보빈과, 상기 보빈을 소정 베이스에 대해 움직임 가능하게 지지하는 와이어스프링과, 상기 보빈을 유동시키기 위한 구동수단 등을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 구동수단으로는 보빈에 권선되어 광의 포커싱방향으로 보빈을 구동시키기 위한 포커싱코일과, 상기 보빈을 광디스크의 트랙을 추종하는 방향인 트래킹방향으로 구동시키기 위한 트래킹코일 및 상기 각 코일들에 대응되게 설치되는 마그네트 등을 구비한다.
상기 구성에 있어서, 대물렌즈를 포함하는 광헤드는 상기 각 코일의 구동에 의하여 위치가 결정된다. 즉, 포커싱코일에 전류를 인가함으로써 발생되는 전자기력에 의해 광헤드는 광디스크에 접근 또는 이격되는 방향으로 이동되면서 위치조정된다. 그리고, 트래킹코일에 전류를 인가함으로써, 광헤드는 포커싱방향에 대해 교차하는 트래킹방향으로 위치조정된다. 이와 같이, 광헤드를 미세조정함으로서, 소정 광원으로부터 조사된 후 광경로를 거쳐 대물레즈로 입사된 광이 광디스크 표면의 포커싱된 후, 그 포커싱된 신호로부터 발생되는 포커싱에러를 최소화되도록 할 수 있다.
그런데, 미국특허 제5,144,607호의 광픽업장치는, 상기 광헤드를 위치조정하기 위해서는 포커싱코일에 전류를 계속 인가해 주어야 한다. 따라서, 전력소비가 많은 문제점이 있다. 또한, 상기와 같이 전자기력 의해 조정할 수 있는 광디스크와 렌즈간의 간격은 약 1mm정도로서, 수십nm 이하의 거리가 요구되는 고밀도의 니어필드(near field) 드라이브에서는 적용하기 힘들다는 문제점이 있다.
한편, 미국특허 제5,150,338호(1992. 9. 22)에는 에어베어링 슬라이더를 이용한 광 기록/재생 장치를 개시되어 있다. 미국특허 제5,150,338호에 개시된 광 기록/재생장치는, 대물렌즈가 에어베어링 슬라이더에 부착되고, 이 에어베어링 슬라이더는 서스펜션부재에 의해 로터리 타입 또는 리니어 타입 액추에이터에 연결되어 구성된다. 이러한 구성을 가지는 광 기록/재생장치에서는 액추에이터의 구동에 의하여 대물랜즈가 광-자기 메모리 디스크 기록면의 원하는 트랙 위에 위치하면, 슬라이더의 구조와 그 자중 및 디스크의 고속회전에 따른 에어베어링 효과에 의해 에어베어링 슬라이더가 디스크 상에서 부상하여 미소한 초점거리가 유지된다.
이러한 미국특허 제5,150,338호의 광픽업장치에서 대물렌즈를 디스크의 원하는 트랙에 위치시키려면, 액추에이터를 서보 제어(Servo Control)하여야 하는데,광디스크 드라이브는 디스크의 착탈 방식의 특성상 높은 대역의 서보 대역폭(Servo Bandwidth)을 요구한다. 그러나, 상기와 같이 에어베어링 슬라이더를 셔스펜션 부재에 의해 지지하게 되면, 서스펜션 부재의 고유진동수가 제한되므로 실현 가능한 서보 대역폭이 제한될 수 밖에 없는 문제점이 있다. 따라서, 미국특허 제5,150,338호의 광 기록/재생장치를 광디스크 드라이브에 적용하는 것에는 어려움이 따른다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 저전력에 의해 광헤드부를 미세조정하여 고밀도의 드라이브를 실현할 수 있으며, 액추에이터의 서보 대역폭을 높게 할 수 있도록 구조가 개선된 광디스크 드라이브의 광픽업장치를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광디스크 드라이브의 광픽업장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 광픽업장치의 분리사시도.
도 3은 도 1에 도시된 광헤드부의 요부를 나타내 보인 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 광헤드부가 로딩된 상태를 나타내 보인 정면도.
도 5는 도 1에 도시된 광헤드부가 언로딩된 상태를 나타내 보인 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 블록체 20 : 광헤드부
21 : 대물렌즈 23 : 슬라이더
25 : 플렉셔 27 : 코일보빈
30 : 와이어 서스펜션 40 : 구동수단
41 : 포커싱코일 43 : 트래킹코일
45,46 : 구동용 마그네트
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광디스크 드라이브의 광픽업장치는, 입사된 광을 집광하는 대물렌즈가 탑재되며, 상기 디스크와의 사이에 형성된 에어베어링에 의해 상기 디스크로부터 부상하는 슬라이더; 상기 슬라이더가 탑재되는 보빈; 상기 슬라이더를 트레킹방향과 포커싱방향으로 구동시키기 위한 전자기 구동수단; 및 상기 슬라이더와 상기 보빈 사이에 설치되어 상기 슬라이더를 탄력적으로 지지하는 플렉셔;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 구동수단은 상기 보빈의 외측에 권선된 포커싱코일; 상기 포커싱코일의 외측에 권선된 트래킹코일; 및 상기 트래킹코일과 소정 간격으로 두고 마주하도록 설치되는 구동용 마그네트;를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 포커싱코일은 상기 보빈의 둘레를 따라 권선되며, 상기 트래킹코일은 상기 보빈을 사이에 두고 상기 포커싱 코일의 외측에 한 쌍으로 권선된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 광디스크 드라이브의 광픽업장치는, 상기 보빈으로부터 연장 형성된 복수의 지지바; 상기 지지바의 선단이 안착됨으로써 상기 보빈을 탄력적으로 지지하는 와이어 서스펜션; 및 상기 와이어 서스펜션의 양단을 지지하는 한쌍의 블록체;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서, 상기 플렉셔는 상기 보빈과 접촉하는 지지부; 및 상기 슬라이더가 안착되어 적어도 한 방향의 선회 자유도를 갖도록 상기 지지부와 연결된 안착부;를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광디스크 드라이브의 광픽업장치는, 블록체(10)와, 대물렌즈(21)를 가지는 광헤드부(20)와, 와이어 서스펜션(30)과, 구동수단(40)을 구비한다.
상기 블록체(10)는 와이어 셔스펜션(30)의 양단에 한 쌍으로 설치되어, 이 와이어 서스펜션(30)을 지지한다.
상기 광헤드부(20)는 대물렌즈(21)가 탑재되는 슬라이더(23)와, 상기 슬라이더(23)가 탑재되는 플렉셔(25)와, 상기 플렉셔(25)를 지지하는 코일보빈(27)을 구비한다.
상기 대물렌즈(21)는 입사되는 광을 광디스크의 기록면에 집속시킨다. 상기슬라이더(23)는 광디스크와의 사이에서 발생하는 에어베어링에 효과에 의해 부상하면서 광디스크와의 사이에 니어필드(near field)를 형성한다. 이를 위해, 슬라이더(23)는 도 3에 도시된 바와 같이, 광디스크(D)와 마주하는 에어베어링면(23a)과, 이 에어베어링면(23a)으로부터 인입 형성되어 대물렌즈(21)를 수용하는 수용부(23b)와, 수용부(23b)의 중심에 광(L)을 통과시키는 광통과홀(H)을 구비한다.
상기 플렉셔(flexure;25)는 슬라이더(23)가 광디스크(D)와의 사이에서 에어베어링에 효과에 의해 부상하면서 소정 범위 내에서 유동될 수 있는 선회 자유도를 제공하기 위한 것이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 플렉셔(25)는 슬라이더(23)가 에어베어링에 의해 디스크(D)로부터 부상할 때, 그 슬라이더(23)에 롤링(rolling) 및 피칭(pitching) 운동을 할 수 있는 자유도를 제공한다. 이를 위해, 플렉셔(25)는 코일보빈(27)에 지지되는 지지부(25a)와, 상기 지지부(25a)로부터 돌출 형성되며 외력에 의해 롤링 방향(R) 및 피칭 방향(P)으로 탄성 변형이 가능한 슬라이더 안착부(25b)를 가진다.
상기 코일보빈(27)은 권선부(27a)와, 이 권선부(27a) 상하면의 양단으로부터 연장 형성된 4개의 지지바(27b)로 구성된다. 상기 권선부(27a)는 광이 통과할 수 있도록 중심부가 관통된 예컨대 4각 상자의 형상을 갖는다. 또한, 상기 지지바(27a) 각각의 양단에는 안착홈(27c)이 형성되고, 이 안착홈(27c)에 와이어 서스펜션(30)이 안착된다.
상기 와이어 서스펜션(30)은 포커싱 방향(F) 및 트래킹 방향(T)에 대해 탄성복원력을 가지도록 소정 크기의 강성을 가지는 금속재로 형성되며, 본 실시예에서는 상기 광헤드부(20)를 안정적으로 지지하도록 4개의 와이어 서스펜션(30)이 구비된 것을 보이고 있다. 이상과 같이, 광헤드부(20)는 4개의 와이어 서스펜션(30)에 의해 포커싱 방향(F) 및 트래킹 방향(T)으로 탄성이동 가능하게 지지된다. 즉, 양단이 상기 블록체(10)에 고정된 와이어 서스펜션(30)은 외력에 의해 포커싱 방향(F) 및 트래킹 방향(T)으로 변형되면서 광헤드부(20)를 이동시키게 된다. 특히, 와이어 서스펜션(30)은 슬라이더(23)가 에어베어링 효과에 의해 부상하여 광디스크(D)와 니어필드(near field)를 형성할 수 있도록, 광헤드부(20)에 포커싱 방향(F)으로 후술할 그램포스(gram-force)를 제공하는 역할을 한다. 그리고, 이 와이어 서스센션(30)은 후술할 포커싱코일(41) 및 트래킹코일(43)로의 전류 인가를 가능하게 하는 도선의 역할을 할 수도 있다.
상기 구동수단(40)은 광헤드부(20)를 포커싱방향(F) 및 트래킹방향(T)으로 이동시키기 위한 외력을 제공하기 위한 것이다. 이러한 구동수단(40)은 광헤드부(20)에 포커싱 방향(F)으로 전자기력을 제공하는 포커싱코일(41)과, 트래킹방향(T)으로 전자기력을 제공하기 위한 트래킹코일(43) 및 상기 각 코일(41,43)에 대응되게 설치되는 한 쌍의 구동용 마그네트(45,46)를 구비한다.
상기 포커싱코일(41)은 코일보빈(27)의 권선부(27a)에 권선되며, 트래킹코일(43)은 포커싱코일(41)의 외측에 코일보빈(27)을 사이에 두고 한 쌍이 마주하도록 권선된다. 상기 각 마그네트(45,46)는 트래킹코일(43)과 소정의 마그네틱 갭(magnetic gap)을 두고 대향하도록 배치되며, 상기 와이어 서스펜션(30)에 의해 지지된다. 이러한 마그네트(45,46)는 상기 각 코일들(41,43)에 소정 방향으로 전류가 인가될 경우, 그 코일들(41,43)과의 상호작용에 의한 전자기력으로 광헤드부(20)를 포커싱 방향(F) 및 트래킹 방향(T)으로 미세하게 강제 이동시킨다. 여기서, 상기 트래킹코일(43)은 광헤드부(20)의 트래킹 방향(T) 이동이 용이하도록 각 마그네트(45, 46)와 대향하여 한 쌍이 나란하게 권선됨으로써, 전체적으로는 4개가 권선되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 광디스크 드라이브의 광픽업장치를 이용한 광픽업 구동 동작을 도 4 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정보의 기록/재생을 원하는 광디스크(D)의 트랙 상으로 광헤드부(20)가 위치하게 되면, 포커싱코일(41)에 광헤드부(20)에 로딩방향(F1)으로의 소위 로딩포스(loading force)가 제공되도록 소정 방향으로 전류를 인가한다. 즉, 포커싱코일(41)에 소정 방향으로 전류를 인가하면, 그 포커싱코일(41)과 구동용 마그네트(45,46)와의 상호작용에 의해 광헤드부(20)는 로딩 방향(F1)으로 로딩포스를 받게 된다. 이와 같은 로딩포스에 의해 광헤드부(20)는 와이어 서스펜션(30)을 변형시키며 광디스크(D) 쪽으로 부상하여 로딩된다.
광헤드부(20)가 로딩방향(F1)으로 어느 정도 부상한 상태에서 광디스크(D)가 스핀들 모터(미도시)에 의하여 고속으로 회전하면, 슬라이더(23)의 구조와 상기 로딩포스 및 광디스크(D)의 고속회전에 의하여 광디스크(D)와 슬라이더(23) 사이에 에어베어링 효과가 발생된다. 이와 같은 에어베어링 효과에 의해 슬라이더(23)는,도 4에 도시된 바와 같이, 광디스크(D)로부터 수십 nm의 거리를 유지하며 부상하여 니어필드(near field)를 형성하게 된다. 이러한 광디스크(D)와 슬라이더(23) 사이의 거리는 슬라이더(23)의 에어베어링면(23a) 형상에 따른 부상 높이에 의해 결정된다.
한편, 상기와 같이 광헤드부(20)가 로딩될 때, 코일보빈(27)과 광디스크(D)가 평행상태에서 벗어나더라도, 슬라이더(23)는 플랙셔(25)가 도 1에 도시한 롤링 방향(R) 및 피칭 방향(P)으로 탄성 변형됨으로써 광디스크(D)와 평행하게 위치하게 된다.
광헤드부(20)와 광디스크(D) 사이에 에어베어링이 형성되면, 포커싱코일(41)에 인가되었던 전류의 공급을 중단하여 광헤드부(20)에 작용하던 로딩포스를 제거한다. 이때, 광헤드부(20)에 로딩포스가 지속적으로 작용되지 않더라도, 광헤드부(20)에 작용하는 에어베어링에 의한 로딩방향(F1)으로의 인력과, 상기 와이어 서스펜션(30)의 탄성력에 의한 언로딩방향(F2)으로의 소위 그램포스(gram-force)가 평형을 이룸으로써, 상기 니어필드는 계속 유지될 수 있다. 이와 같이, 포커싱코일(41)에 소정 시간동안만 전류를 인가한 후에 차단하더라도, 광헤드부(20)는 로딩된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 포커싱코일(41)로 전류를 지속적으로 공급할 필요가 없으므로, 그만큼 전력소비를 줄일 수 있게 된다.
이 때, 상기 트래킹코일(43)로 전류가 공급되면, 광헤드부(20)는 상기 니어필드를 유지하면서 트래킹방향(T)으로 광디스크(D)상을 미세하게 이동하며, 광디스크(D)에 광을 포커싱하여 정보의 기록/재생 동작을 하게 된다.
광헤드부(20)에 의한 광디스크(D)로부터의 정보의 기록/재생이 완료되면, 광디스크(D)의 회전이 정지되고, 광헤드부(20)는 그램포스에 의하여 언로딩 방향(F2)으로 이동하게 된다. 이와 함께, 포커싱코일(41)에 상기 광헤부드(20)의 로딩시 방향과 반대 방향으로 전류를 인가하면, 포커싱코일(41)과 구동용 마그네트(45,46)와의 상호작용에 의해, 광헤드부(20)는 언로딩 방향(F2)으로 언로딩포스(loading force)를 받게 됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 광디스크(D)로부터 완전히 멀어져 언로딩된다.
광헤드부(20)가 도 4와 같이 로딩된 상태에서 디스크 드라이브에 외부로부터 진동이나 충격 등이 가해지는 경우에는, 별도의 충격감지 센서(미도시)에서 이를 감지하고 상기 포커싱코일(41)에 전류가 인가됨으로써 광헤드부(20)에는 그램포스를 극복할 수 있는 언로딩포스가 작용하게 된다. 그러면, 광헤드부(20)는 상기 언로딩포스에 의해 도 5의 상태로 이동되어 고정된다. 따라서, 외란이나 충격이 발생될 경우 광헤드부(20)를 안전한 위치로 이동시켜 고정함으로써 광헤드부(20)와 광디스크(D)의 충돌로 인한 장치의 고장 등을 방지할 수 있다.
한편, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 광헤드부(20)에는 광의 집속을 위하여 매우 예리한 팁을 가지는 광섬유가 슬라이더(23)에 일체로 설치될 수도 있으며, 광자기 저장용 코일이 설치될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 광디스크(D)에 정보를 기록/재생하기 위하여 대물렌즈(21)를 사용하는 것을 개시하였으나, 본 발명은 슬라이더(23)에 자기헤드를 부착하여 자기디스크에 정보를 기록/재생하는 장치에도 응용될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광디스크 드라이브의 광픽업장치에 의하면, 에어베어링 효과에 의해 슬라이드를 디스크의 기록면으로부터 미소 높이로 부상시킴으로써, 광헤드부와 광디스크와의 사이에 니어필드를 유지하도록 제어하는 것이 가능해지므로 고밀도의 드라이브 구현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 종래와 같이 서스펜션을 사용함으로써 발생하는 액추에이터의 서보 대역폭의 제한이 없으므로 광헤드부의 위치 에러를 감소시킬 수 있다.
한편, 별도의 구조물 없이 포커싱코일에 전류를 인가하여 광헤드부를 로딩 및 언로딩할 수 있으므로 경제적이며, 외부로부터의 진동이나 충격으로 인한 장치의 손상을 피할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

  1. 입사된 광을 집광하는 대물렌즈가 탑재되며, 상기 디스크와의 사이에 형성된 에어베어링에 의해 상기 디스크로부터 부상하는 슬라이더;
    상기 슬라이더를 지지하며, 탄성변형 가능한 플렉셔와;
    상기 플렉셔가 탑재되는 보빈과;
    상기 슬라이더를 포함한 보빈을 트레킹방향과 포커싱방향으로 구동시키기 위한 전자기 구동수단; 및
    상기 보빈을 탄력적으로 지지하는 복수의 와이어 서스펜션;을 포함하며,
    상기 플렉셔는, 상기 보빈과 접촉되어 지지되는 지지부와, 상기 지지부로부터 탄력적으로 변형 가능하도록 연결되어 외력에 의해 적어도 한 방향으로의 선회 자유도를 가지며 상기 슬라이더가 안착되는 안착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 광픽업장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동수단은,
    상기 보빈의 외측에 권선된 포커싱코일;
    상기 포커싱코일의 외측에 권선된 트래킹코일; 및
    상기 트래킹코일과 소정 간격으로 두고 마주하도록 설치되는 구동용 마그네트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 광픽업장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 포커싱코일은 상기 보빈의 둘레를 따라 권선되며, 상기 트래킹코일은 상기 보빈을 사이에 두고 상기 포커싱 코일의 외측에 한 쌍으로 권선된 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 광픽업장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 보빈으로부터 연장 형성되며, 상기 와이어 서스펜션에 연결되는 복수의 지지바; 및
    상기 와이어 서스펜션의 양단을 지지하는 한쌍의 블록체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 광픽업장치.
  5. 삭제
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