KR100207626B1 - 렌즈구동장치 - Google Patents

Abstract

자석과 코일을 이용하여 렌즈요소를 수직 및 수평적으로 구동하기 위한 렌즈구동장치가 개시되어 있다. 그 장치는 렌즈요소(1)를 지지하는 렌즈지지부재(30), 이 렌즈지지부재(30)와 질량균형을 이루는 질량균형부재(35), 그 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)를 시소운동하도록 지지하는 시소지지체(11)를 구비하여, 그 응답특성이 빠르고, 소형 경량으로 제작가능하며, 렌즈요소의 자세가 흐트러지지 않는 안정된 구동을 꾀한다. 개시된 장치는 광정보를 기록하고 재생하는 광픽업의 대물렌즈에 대한 포커스/트랙 서보를 위한 액튜에이터로 유용하다.

Description

렌즈구동장치

제1도는 본 발명에 따른 렌즈구동장치의 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 렌즈구동장치를 뒤집은 상태로 나타낸 사시도.

제3도는 제1도에 도시된 렌즈구동장치의 분해사시도.

제4도는 제1도에 도시된 렌즈구동장치를 종단하여 나타낸 단면도.

제5도는 제2도에 도시된 렌즈구동장치를 횡단하여 나타낸 단면도.

제6도의 (a)는 제3도에 도시된 시소지지체의 측면도.

제6도의 (b)는 (a)도에 도시된 시소지지체의 한 포커싱 동작을 보인 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 렌즈요소 2 : 하우징

8 : 코일부재 11 : 시소지지체

12, 13 : 수평부재 14, 15, 16 : 수직부재

17~19 : 블록부재 21~26 : 힌지부

29, 34 : 자석부재 30 : 렌즈지지부재

35 : 질량균형부재

본 발명은 각종 광학장치에 사용되는 렌즈요소를 수직 및 수평적으로 구동하기 위한 렌즈구동장치에 관한 것으로서, 특히 기록재생용 광픽업에 있어서 대물렌즈의 트랙 및 포커스 서보에 이용될 수 있는 렌즈구동장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 기록재생용 광픽업은 원하는 정보를 기록하고 재생하기 위하여, 광원으로부터 대물렌즈를 통하여 광기록매체에 집속된 광스폿을 투사하고 광검출기로 그 광기록매체로부터 반사되는 반사광을 수광하여 전기적 신호를 검출한다. 이러한 기록재생용 광픽업은 예를 들어 광디스크를 사용하는 광디스크 플레이어에 있어서, 그 광픽업 전체가 광디스크의 원하는 목표트랙을 향해 보이스코일모터와 같은 조동(coarse seek)용 액튜에이터에 의하여 그 광디스크의 경방향으로 조속히 이동할 수 있게 설치되고, 또한 광픽업 내의 대물렌즈는 그 목표트랙에 광스폿을 정확히 투사하도록 그 광디스크의 진동에 따라 미동(fine seek)용 액튜에이터에 의하여 수직 및 수평적으로 미세하게 움직일 수 있게 설치된다.(미국특허 4,761,773호 동 4,837,757호 참조)

이같은 광픽업에 있어서, 정보의 고속탐색을 위하여는 상기한 조동용 액튜에이터는 물론 미동용 액튜에이터도 빠른 응답특성을 요구한다. 특히, 미동용 액튜에이터는 조동용 액튜에이터의 빠른 응답특성에 기여하는 동시에 시스템의 소형화를 위하여 가능한 가볍고 작은것이 요망된다.

광픽업의 대물렌즈를 구동하는 미동용 액튜에이터에 관하여 미국특허 4,646,283호에 개시된 바와 같은 광디스크 플레이어의 대물렌즈구동장치(Objective Lens Drive Apparatus for Optical Disc Player)가 있다. 그 장치는 베이스, 대물렌즈 홀더, 코일, 자석, 요크 및 4개의 선재로 이루어져 있다. 대물렌즈는 4개의 탄성선재에 의하여 상하 및 좌우 측방향으로 이동할 수 있도록 베이스로부터 부상된다.

코일은 대물렌즈 홀더에 부착되어 있고, 자석과 요크는 베이스에 설치되어 있다. 즉, 그 코일에 전류가 인가되면 코일과 자석 상호간의 전자적(電磁的) 힘에 의하여 그 코일이 대물렌즈 홀더와 함께 움직이는 것이다.

이러한 구조에 있어서는, 대물렌즈 홀더가 코일을 부착하기 위한 충분한 크기로 제작되어야 하는 것은 물론, 대물렌즈 홀더와 그에 부착된 코일 및 그에 탑재된 대물렌즈의 총하중과 그 대물렌즈 홀더를 지지하는 4개의 탄성선재의 탄력까지 부하로 작용하게 된다. 따라서 액튜에이터가 큰 구동토오크를 발휘하도록 설계되어야 하므로 장치를 경량화하고 소형화하는 데의 큰 제약이 따랐던 것이다. 한편, 대물렌즈 홀더는 4개의 선재들에 지지되어 있으므로 수직방향으로 이동될 때에 그 자세가 수평상태를 이루지 못하고 베이스에 대해 기울어지고, 그때 대물렌즈의 입사광축과 반사광축이 불일치하게 된다. 이러한 현상을 불가피하게 발생하게 되며, 그 현상을 전술한 광검출기는 에러로 인식하게 된다.

결국 광픽업의 동작을 불안정하게 하는 서보에러가 자주 유발하였던 것이다.

이와 같은 문제점을 감안하여 본 발명의 우선하는 목적은 정보의 고속탐색을 위하여 빠른 응답특성을 갖는 렌즈구동장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 정보의 고속탐색에 기여하도록 경량화된 렌즈구동장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 소형화된 렌즈구동장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 서보에러가 없이 안정된 동작을 하도록 렌즈요소가 바른 자세로 구동되는 렌즈구동장치를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은, 렌즈요소를 수직 및 수평적으로 구동하기 위한 렌즈구동장치에 있어서, 하우징과, 자속을 발생하는 적어도 하나의 자석부재와, 상기 하우징에 고정설치되며 상기 자석부재의 자속에 쇄교하여 전자적 힘을 유발하는 코일소자와, 상기 렌즈요소와 상기 적어도 하나의 자석부재가 설치되는 렌즈지지부재와, 상기 렌즈지지부재와 질량균형을 이루기 위한 질량균형부재와, 상기 하우징에 상기 렌즈지지부재와 질량균형체를 서로 시소운동하도록 지지하기 위한 시소지지수단을 구비하여 되는 렌즈구동장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 렌즈지지부재와 질량균형부재가 서로 시소운동하도록 지지되므로 그들의 하중에는 비교될 수 없는 정도의 약한 힘으로도 움직이게 할 수 있다. 따라서 응답특성을 크게 개선할 수 있는 것이다. 그리고 본 발명에 있어서는 코일부재보다는 상대적으로 가볍고 작은 자석부재가 이동하는 구조로서 그 렌즈요소와 함께 움직이는 가동부의 부피와 무게를 줄일 수 있어서, 장치를 경량화 및 소형화할 수 있는 것이다. 또한 본 발명은 렌즈지지부재와 질량균형체를 시소운동하도록 지지하기 위한 적절한 수단을 통하여 특히 렌즈지지부재가 수직적으로 움직일 때 그 자세의 수평을 유지시키는 것이 가능한 것으로서, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도 및 제2도에 있어서, 참조번호 1은 렌즈요소로서 예를 들면 도시하지 않은 기록재생용 광픽업의 대물렌즈에 해당한다. 이 렌즈요소(1)는 하우징(2)의 일측에 형성된 원형개구(3)에 여유있게 수용되어서 상하방향으로 그리고 수평방향으로 제한된 영역을 자유롭게 움직일 수 있다. 하우징(2) 밑에는 통상적인 광픽업 본체가 설치되는데, 거기서 렌즈요소(1)는 그 광픽업 본체로부터 출사되는 광을 수속하여 역시 도시되지 않은 광디스크와 같은 기록매체에 광스폿을 랜딩시키는 것이다.

이하 제3도를 참조하면, 하우징(2)은 전면부에 형성된 상기한 원형개구(3), 저면 중앙부로 돌출된 스크류보스(4), 이 스크류보스(4)의 좌우측 양편에 형성된 코일지지부(5,5'), 좌우측면부와 그 코일지지부(5,5') 사이에 제공되는 공간부(6,6'), 그리고 그 코일지지부(4,4')에 형성된 고정슬롯(7,7')을 가진다.

코일부재(8)는 가는 코일을 사각통형으로 감은 한 개의 포커싱구동소자(9)와 고리형으로 감은 4개의 트래킹구동소자(10,10')로 이뤄진 것으로, 그 포커싱구동소자(9)의 전후측면부에 트래킹구동소자(10,10')가 각각 한쌍씩 부착된 것이다. 이것은 그 포커싱구동소자(9)의 좌우측면부가 상기한 하우징(2)의 코일지지벽(5,5')에 부착됨으로써, 그 하우징(2)에 고정설치된다.(제5도 참조)

상기한 하우징(2)의 공간부(6,6')에는 전술한 시소지지수단의 구체예로 보여진 시소지지체(11)가 수납지지된다. 시소지지체(11)는 그 공간부(6,6') 각각에 수납되는 좌우 대칭한 한쌍의 파트(11A,11B)로 이루어진 것이다. 그 한쌍의 파트(11A,11B)는 각각 상하에 대응하는 2개의 수평부재(12,13), 각 수평부재(12,13)의 양단부와 중앙부에 연결되는 3개의 수직부재(14,15,16), 각 수직부재(14,15,16)의 측방에 연결되는 3개의 블록부재(17,18,19), 그리고 각 파트(11A,11B)의 가운데 위치한 블록부재(18)의 하단부를 일체적으로 연결하는 연결부(20)를 가진다. 여기서 그 블록부재(18)는 상기한 하우징(2)의 고정슬롯(7,7')에 움직일 수 없게 끼워지고, (제5도 참조) 연결부(20)는 하우징(2)의 스크류보스(4)의 단부에 위치하여(제4도 참조) 도시하지 않은 스크류로 체결되는 것이다. 각 수평부재(12,13)와 수직부재(14,15,16)의 각 상하면의 일측모서리는 제6도의 (a)(b)에 도시된 바와 같은 힌지부(21,22,23)로 연결되어 있다. 그리고 수직부재(14,15,16)와 블록부재(17,18,19) 각각의 일측면의 일측모서리는 제5도에 도시된 바와 같은 힌지부(24,25,26)로 연결되어 있다. 여기서 힌지부(21,22,23)는 수평부재(12,13)와 수직부재(14,15,16) 사이의 수직적 운동을 허용하되 수평적 운동을 구속하며, 반대로 힌지부(24,25,26)는 수직부재(14,15,16)와 블록부재(17,18,19) 사이의 수평적 운동을 허용하되 수직적 운동을 구속하는 것이다. 한편, 양측파트(11A,11B)의 블록부재(17,18,19) 중에서 앞뒤에 위치하는 2개의 블록부재(17,19)들은 후술되는 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)를 각각 결합하기 위한 각각의 중공부(27,28)를 가진다.

다시 제3도를 참조하면, 렌즈지지부재(29)는 렌즈요소(1)가 지지되는 렌즈지지부(30), 한쌍의 자석부재(29)가 상호 마주하도록 부착되는 한쌍의 수직한 자석지지부(32), 그리고 상기한 일측 블록부재(17)의 중공부(27)에 끼워져 결합되는 한쌍의 결합부(33)를 가진다. 질량균형부재(35)는 상기한 렌즈지지부재(29)와 대칭한 형태로서, 질량추(36), 한쌍의 자석부재(34)가 상호 마주하도록 부착되는 한쌍의 수직한 자석지지부(37), 그리고 상기한 타측 블록부재(19)의 중공부(28)에 끼워져 결합되는 한쌍의 결합부(38)를 가진다. 여기서 상기한 렌즈지지부재(30)에 구비되는 한쌍의 자석부재(29)의 사이 및 질량균형부재(35)에 구비되는 한쌍의 자석부재(34)의 사이로는 상기한 하우징(2) 내에서 코일부재(8)의 전후면부가 각각 여유있게 개재되는 것이다.(제4도 및 제5도 참조)

이하에는 상기와 같이 구성된 렌즈구동장치의 작동을 설명한다.

제4도에 있어서, 코일부재(8)의 포커싱구동소자(9)에 전류가 인가되면, 그 전류의 방향과 좌우 각 쌍의 자석부재(29,34) 사이에 누설되는 자속의 방향에 따라 플레밍의 왼손법칙에 의거한 전자적 힘이 발생된다. 코일부재(8)는 움직일 수 없게 하우징(2)에 부착되어 있으므로 각 쌍의 자석부재(29,34)가 그 힘에 의하여 각각의 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)와 함께 수직적으로 움직이려고 하며, 제6도의 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 시소지지체(11)의 힌지부(21,22,23)가 그 움직임을 허용하게 된다. 이때 포커싱구동소자(9)의 양변에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대방향이므로 각 쌍의 자석부재(29,34)는 서로 반대방향으로 움직이게 된다. 따라서 렌즈지지부재(30)에 지지된 렌즈요소(1)는 상 또는 하방으로 이동하는 것이다. 이와 같이 렌즈요소(1)가 수직적으로 구동되는 경우, 시소지지체(11)는 제6도의 (b)와 같이, 그 가운데에 있는 수직부재(15)에 연결되어 있는 블록부재(18)가 하우징(2)에 고정되어 있고(제5도 참조) 또한 그 수직부재(15)와 블록부재(18)를 연결하는 힌지부(25)가 그 수직운동을 구속하여 주므로, 그 3개의 수직부재(14,15,16) 모두 기울지 않고 수직한 상태를 유지한 채 평형이동하게 되며, 상하의 수평부재(12,13)가 기울게 된다. 수직부재(14,15,16) 각각에 연결되는 블록부재(17,18,19)들도 수직한 상태를 유지하게 되며, 그 양측의 블록부재(17,19)에 각각 결합되어 있는 상기한 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)들도 기울지 않고 수직적으로 이동한다. 따라서 그 렌즈지지부재(30)에 지지된 렌즈요소(1)는 그 수직이동시에 기울지 않고 수평한 자세로 수직이동하는 것이다.

다음 제5도에 있어서, 양측의 트래킹구동소자(10,10')에 전류가 인가되면, 마찬가지로 플레밍의 왼손법칙에 따른 전자적 힘이 유발되며, 이 경우에 각쌍의 자석부재(29,34)는 역시 각각의 렌즈지지부재(30) 및 질량균형부재(35)와 함께 서로 반대방향의 수평적으로 움직이려고 하게 된다. 그리고 그 수평적 움직임은 시소지지체(11)의 수직부재(14,15,16)와 블록부재(17,18,19)를 각각 연결하는 힌지부(21,22,23)에 의하여 허용된다. 따라서 렌즈요소(1)의 수평이동이 가능한 것이다.

이와같이 렌즈요소(1)를 수직 및 수평적으로 구동함에 있어서, 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)는 상호 평형질량을 이루는 동시에 시소지지체(11)에 의하여 상호 시소운동을 하도록 지지되어 있으므로, 그들을 움직이는데는 그다지 큰 구동토오크를 필요로 하지 않는다. 또한 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)의 자석부재(29,34) 중에서 어느 일측의 것만 있어도 되며, 또 각각의 어느 한 자석으로도 가능함은 물론일 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은, 렌즈지지부재(30)와 질량균형부재(35)를 평형상태로 놓고 양자를 시소적으로 움직이게 지지하는 상기 시소지지체(11)와 같은 수단을 구비함으로써, 작은 구동토오크로 구동할 수 있는, 바꿔말해서 응답특성이 크게 향상시키는 동시에, 적절한 구조의 시소지지체(11)를 이용하여 렌즈요소(1)가 기울지 않게 함으로써 서보에러 없이 안정된 동작을 하는 렌즈구동장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명은 전형적인 구조에서 탈피하여 코일부재(8,9,10,10')를 고정시키고 이보다 훨씬 가볍고 작은 자석부재(29,34)를 가동시키는 구조로 개선하여 부피가 작고 가벼우며, 특히 도시된 바와 같은 초슬림형의 렌즈구동장치를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 예를 들면 기록재생을 광픽업의 경우에 정보의 고속탐색에 기여하는 바가 크고, 소형 및 슬림형으로서 신뢰도 높은 기록재생 시스템을 가능케 하는 지극히 효과적인 발명이다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 특허청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능함은 물론이다.

Claims (14)

1. 렌즈요소를 수직 및 수평적으로 구동하기 위한 렌즈구동장치에 있어서, 하우징과, 자속을 발생하는 적어도 하나의 자석부재와, 상기 하우징에 고정설치되며 상기 자석부재의 자속에 쇄교하여 전자적 힘을 유발하는 코일소자와, 상기 렌즈요소와 상기 적어도 하나의 자석부재가 설치되는 렌즈지지부재와, 상기 렌즈지지부재와 질량균형을 이루기 위한 질량균형부재와, 상기 하우징에 상기 렌즈지지부재와 질량균형체를 서로 시소운동하도록 지지하기 위한 시소지지수단을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징이 상기 렌즈요소가 제한된 범위로 움직이도록 수용하는 개구를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 하우징이 상기 코일부재를 부착할 수 있도록 형성된 코일지지부를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 하우징이 상기 시소지지수단을 포위하는 공간부를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자석부재가 상기 질량균형부재에 설치되는 다른 자석부재를 포함하며, 그 질량균형부재가 그 다른 자석부재와 함께 상기 전자적 힘에 의하여 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 시소지지수단이 상하에 대응하는 2개의 수평부재, 각 수평부재의 양단부와 중앙부에 연결되는 3개의 수직부재, 각 수직부재의 측방에 연결되는 3개의 블록부재, 각 수평부재와 수직부재를 연결하는 제1군의 힌지부, 각 수직부재와 블록부재를 연결하는 제2군의 힌지부를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 시소지지수단이 좌우 대칭한 한쌍의 파트를 구비하여 되며, 그 한쌍의 파트가 각각 상하에 대응하는 2개의 수평부재, 각 수평부재의 양단부와 중앙부에 연결되는 3개의 수직부재, 각 수직부재의 측방에 연결되는 3개의 블록부재, 각 수평부재와 수직부재를 연결하는 제1군의 힌지부, 각 수직부재와 블록부재를 연결하는 제2군의 힌지부를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 시소지지수단이 그 한쌍의 파트를 일체로 연결하는 연결부를 더 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1군의 힌지부가 상기 각 수직부재의 상하면 각각의 일측모서리에 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제2군의 힌지부가 상기 각 수직부재와 각 블록부재의 일측면 모서리에 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
11. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1군의 힌지부가 수직적 운동을 허용하고 수평적 운동을 구속하도록 된 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제2군의 힌지부가 수평적 운동을 허용하고 수직적 운동을 구속하도록 된 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
13. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 시소지지수단의 3개의 블록부재중에서 가운데 위치하는 블록부재가 고정설치되는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
14. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 시소지지수단의 3개의 블록부재중에서 앞뒤에 위치하는 2개의 블록부재에 중공부가 각각 형성되어 된 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.