KR100316230B1 - Piezoelectric Actuator for optical Pick-up Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 관한 것으로 대물렌즈에 대한 충분한 구동력과 안정된 주파수 응답 대역을 가지는 구동방식을 적용 함으로서 고 배속의 재생과 기록에 유리하게 대응할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to an objective lens driving apparatus for an optical pickup, and by applying a driving method having a sufficient driving force for the objective lens and a stable frequency response band, it is possible to advantageously cope with high-speed reproduction and recording.
본 발명의 대물렌즈 구동장치는, 대물렌즈(20) 구동 방향에 따라 트랙킹 방향으로는 전위차에 의해 변위되는 피에조(21)를 설치하여 트랙킹 구동부로 만들어 지며, 트랙킹 구동부와 평행하게 설치되어 전위차에 반응하여 변위를 일으키고 이로부터 대물렌즈를 구동 시키기 위해 포커싱 방향으로 설치된 수개의 가동부재(22)와, 가동부재를 변위 시키기 위해 가동부재 안쪽에 설치된 코일(23) 및 요크(24) 그리고 자석(25)으로 이루어지는 가동부재 구동용 포커싱 구동계, 트랙킹 구동부 그리고 포커싱 구동부를 연결하는 연결부재(26)로 이루어진다.The objective lens driving apparatus of the present invention is made of a tracking driver by installing a piezo 21 displaced by a potential difference in the tracking direction according to the objective direction of the objective lens 20, and is installed in parallel with the tracking driver to react to the potential difference. Several movable members 22 installed in the focusing direction to cause displacement and drive the objective lens therefrom, and coils 23 and yokes 24 and magnets 25 installed inside the movable members to displace the movable members. It consists of a connecting member 26 for connecting a focusing drive system for driving a movable member, a tracking drive unit and a focusing drive unit.
이에 따라 재생 및 기록에 대한 배속 증가에서 요구되는 대물렌즈 고속 구동이 구현 되고, 재생 및 기록 동작의 안정성과 신뢰성이 향상 된다.Accordingly, high-speed driving of the objective lens required for increasing the speed of reproduction and recording is realized, and stability and reliability of the reproduction and recording operations are improved.
Description
본 발명은 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 관한 것으로 더 상세하게는 대물렌즈에 대한 충분한 구동력과 안정된 주파수 응답 대역을 가지는 구동방식을 적용 함으로서 고 배속의 재생과 기록에 유리하게 대응할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to an objective lens driving apparatus of an optical pickup, and more particularly, by applying a driving method having a sufficient driving force for a objective lens and a stable frequency response band, so as to advantageously cope with high-speed reproduction and recording.
일반적으로 LDP(Laser Disk Player), CDP(Compact Disk Player)등 광기록매체(광디스크)를 이용하는 광기록 재생기기에는, 레이저 등의 광 빔을 디스크면에 주사하고, 이 디스크로부터 반사되는 광빔을 검출하는 광픽업 유니트가 설치되어 있다. 광픽업 유니트는 광빔을 대물렌즈를 통해 디스크면에 주사하고 이로부터 반사되는 빔을 2진신호로 읽어나간다. 광픽업 유니트가 신호를 바르게 판독하기 위해서는 광빔이 주사되는 대물렌즈와 디스크간의 일정거리 즉, 초점이 정확히 맞춰져야 하며, 한편으로는 주사된 광빔이 디스크상에 형성된 트랙에 정확히 추종되어야 잡음없는 정밀한 재생이 가능하다.In general, an optical recording / reproducing apparatus using an optical recording medium (optical disk) such as an LDP (Laser Disk Player) or a CDP (Compact Disk Player) scans a beam of light such as a laser onto a disk surface and detects the light beam reflected from the disk. Optical pickup unit is installed. The optical pickup unit scans the light beam through the objective lens to the disk surface and reads the beam reflected therefrom as a binary signal. In order for the optical pickup unit to read the signal correctly, a certain distance, i.e., the focus, between the objective lens to which the light beam is scanned and the disc must be precisely focused, while the scanned light beam must follow the track formed on the disc precisely. It is possible.
이렇게 대물렌즈를 구동 시키는 동작에 따라 대물렌즈의 초점거리 유지를 포커싱(focusing), 디스크 트랙을 따라 대물렌즈를 움직이는 동작을 트랙킹(tracking) 이라 하며, 따라서 광픽업 유니트에는, 대물렌즈를 구동 시키면서 포커싱/트랙킹 동작을 수행하기 위한 대물렌즈 구동장치가 있다.The focusing of the objective lens according to the operation of driving the objective lens is called focusing, and the movement of the objective lens along the disc track is called tracking. Therefore, in the optical pickup unit, focusing is performed while driving the objective lens. There is an objective lens driving device for performing a tracking operation.
도 1은 전형적인 와이어 스프링 지지형 2차원 광픽업 엑츄에이터를 나타낸다. 주요부분은 자장을 형성하기 위한 자석(2) 및 요크(3)가 설치되는 베이스(1), 이 베이스(1)에 고정되는 홀더(4), 홀더(4)에 일단이 고정되어 전원과 연결되는 복수의 와이어(5), 와이어(5)의 타단에 결합되어 수평/수직이동 가능하게 지지되고 일측에 대물렌즈(6)가 얹혀지는 코일홀더(7), 코일홀더(7)에 권취되어 자석(2) 및 요크(3)에 의해 형성된 자장과 상호 작용으로 전자기력을 발생 시키는 포커싱코일(8) 및 트랙킹코일(9), 전류를 화이어(5)를 통해 포커싱코일(8) 및 트랙킹코일(9)에 전달하기 위한 기판(10)을 구비한다.1 shows a typical wire spring-supported two-dimensional optical pickup actuator. The main part is a base (1) on which a magnet (2) and a yoke (3) are formed to form a magnetic field, a holder (4) fixed to the base (1), and one end is fixed to the holder (4) to be connected to a power source. A plurality of wires 5, which are coupled to the other end of the wires 5, are supported in a horizontal / vertically movable manner and wound around a coil holder 7 and a coil holder 7 on which an objective lens 6 is placed on one side of the magnet. (2) and focusing coil (8) and tracking coil (9) for generating electromagnetic force in interaction with the magnetic field formed by yoke (3), focusing coil (8) and tracking coil (9) through current (5) Is provided with a substrate 10 for delivery.
따라서 코일홀더(7)에 부착된 대물렌즈(6), 포커싱코일(8)/트랙킹코일(9)은 수개의 와이어(5)에 지지되어 있으며, 그 하부에는 자석(2)이 요크(3)에 부착되어 있는 형태로서, 도 2와 같이 포커싱코일(8)과 트랙킹코일(9)이 자석(2)에 의해 발생하는 자장과 자기회로를 구성하여 플래밍의 왼손법칙에 따라 초점 포커싱 방향과 트랙킹 방향으로 대물렌즈(6)를 상하 좌우로 구동하게 된다. 이때 힘의 크기는 마그네트의 자속밀도와, 코일의 유효길이와 권선수 그리고 전류의 세기의 관계에 비례하여 결정된다.Therefore, the objective lens 6 and the focusing coil 8 / tracking coil 9 attached to the coil holder 7 are supported by several wires 5, and a magnet 2 at the lower part of the yoke 3 is supported. As shown in FIG. 2, the focusing coil 8 and the tracking coil 9 form a magnetic field and a magnetic circuit generated by the magnet 2, and according to the left-hand law of flaming, focusing direction and tracking are performed. Drive the objective lens 6 in the vertical direction. The magnitude of the force is determined in proportion to the relationship between the magnetic flux density of the magnet, the effective length of the coil, the number of turns, and the strength of the current.
대물렌즈(6)를 포커싱 방향으로 구동하는 범위는 ±1~2㎜ 이고, 트랙킹 방향으로는 ±0.3~0.5㎜ 정도 이다.The range in which the objective lens 6 is driven in the focusing direction is ± 1 to 2 mm, and the tracking direction is about ± 0.3 to 0.5 mm.
이러한 정도의 구동범위를 가지고 CD를 재생할 경우 포커싱 방향으로는 ± 1㎛를, 트랙킹 방향으로는 ± 0.1㎛를 추종하도록 설계되어 있다.When the CD is reproduced with such a driving range, it is designed to follow ± 1 μm in the focusing direction and ± 0.1 μm in the tracking direction.
그러나 재생 및 기록에 대한 배속이 증가하면서, 특히 재생의 경우 40배속 까지 재생하기 위해서는 대물렌즈(6)를 더 빠르게 구동하는 것이 요구된다. 더우기 트랙킹 방향으로는 포커싱 보다 10배의 정확도를 유지하면서 구동 시키는 것이 필요하다.However, as the speed of reproduction and recording increases, in particular, in order to reproduce up to 40 times the speed, it is required to drive the objective lens 6 faster. Furthermore, it is necessary to drive in the tracking direction while maintaining 10 times the accuracy of focusing.
그러나 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터(대물렌즈 구동장치)와 같은 방식으로는 대물렌즈를 포커싱/트랙킹 방향으로 빠르고 제대로 구동 시키는 것이 어렵고 한계가 있다.However, in the same manner as the wire spring-supported two-dimensional actuator (objective driving device), it is difficult and limited to drive the objective lens quickly and properly in the focusing / tracking direction.
또한 자장 안에만 있는 코일을 이용하여 구동되므로 효율이 떨어지는데, 수치적으로 대략 50%를 넘지 못하는 것으로 나타났다.It is also driven by coils that are only in the magnetic field, which leads to low efficiency, which is not more than about 50% numerically.
스프링 지지형 2차원 엑츄에이터에는 구조적으로 트랙킹/포커싱 구동부가 일체로 되어 있어 서로간의 간섭과 크로스토크(crosstalk)가 발생하여 구동의 분리도가 완전하지 못하다. 이는 연쇄적으로 불필요한 진동 모드(mode)를 발생시켜 재생 및 기록 동작의 안정성을 저하 시킨다.The spring-supported two-dimensional actuator is structurally integrated with a tracking / focusing drive unit, so that interference and crosstalk between each other occur, so that the separation of the drive is not complete. This generates a series of unnecessary vibration modes, which degrades the stability of the playback and recording operations.
따라서 본 발명의 목적은 재생 및 기록에 대한 배속 증가에서 요구되는 광픽업 엑츄에이터 대물렌즈의 고속 구동을 구현 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to realize a high speed driving of the optical pickup actuator objective required for increasing the speed of reproduction and recording.
본 발명의 다른 목적은 대물렌즈의 구동력을 충분하게 유지하면서도 안정된 주파수 응답성을 갖도록 하는 광픽업 엑츄에이터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optical pickup actuator which has a stable frequency response while maintaining a sufficient driving force of the objective lens.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 광픽업 대물렌즈 구동장치는,Optical pickup objective lens driving apparatus for achieving the object of the present invention,
(1) 대물렌즈 구동 방향에 따라 트랙킹 방향으로는 전위차에 의해 변위되는피에조를 설치하여 트랙킹 구동부로 만들어 지며,(1) It is made of tracking driving part by installing piezo which is displaced by potential difference in tracking direction according to the objective lens driving direction,
(2) 트랙킹 구동부와 평행하게 설치되어 전위차에 반응하여 변위를 일으키고 이로부터 대물렌즈를 구동 시키기 위해 포커싱 방향으로 설치된 수개의 가동부재와,(2) several movable members installed in parallel with the tracking drive unit to be displaced in response to the potential difference and to drive the objective lens therefrom;
(3) 상기 가동부재를 변위 시키기 위해 가동부재 안쪽에 설치된 코일 및 요크 그리고 자석으로 이루어지는 가동부재 구동용 포커싱 구동계와,(3) a focusing drive system for driving a movable member comprising a coil, a yoke and a magnet installed inside the movable member to displace the movable member;
(4) 트랙킹 구동부 그리고 포커싱 구동부를 연결하는 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.(4) It is characterized by consisting of a connecting member for connecting the tracking drive unit and the focusing drive unit.
선택적으로, 포커싱 방향에 설치된 가동부재가 연결부재와 프레임에 의해 지지되는 판스프링인 것을 특징으로 한다.Optionally, the movable member provided in the focusing direction is a leaf spring supported by the connecting member and the frame.
선택적으로, 코일.요크.자석으로 이루어지는 가동부재 구동용 포커싱 구동계에서 코일 보다 무거운 자석과 요크를 고정측에 두고 상대적으로 가벼운 코일을 구동측에 두는 것을 특징으로 한다.Optionally, in a focusing drive system for driving a movable member consisting of a coil, a yoke and a magnet, a heavier magnet and a yoke than the coil are placed on the fixed side, and a relatively light coil is placed on the driving side.
선택적으로, 자석은, 자속의 방향을 왼쪽으로 두기 위하여 NS의 순서로 극을 배열하고, 전류의 방향은 지면을 뚫고 나오거나 들어가는 방향으로 유지 시켜 설치하고, 대응되는 수직방향의 지면에는 코일을 장착한 것을 특징으로 한다.Optionally, the magnets are arranged with the poles in the order of NS so that the direction of the magnetic flux is to the left, the direction of the current is installed while maintaining the direction of exiting or entering the ground, and the coil is mounted on the corresponding vertical ground. It is characterized by one.
도 1은 종래의 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터1 is a conventional wire spring-supported two-dimensional actuator
도 2는 도 1의 포커싱 엑츄에이터 구조를 보인 도면FIG. 2 is a diagram illustrating the focusing actuator structure of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 광픽업 대물렌즈 구동장치의 구성을 보인 도면3 is a view showing the configuration of an optical pickup objective lens driving apparatus according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 트랙킹 동작의 예를 보인 도면4 illustrates an example tracking operation in accordance with the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 포커싱 동작의 예를 보인 도면5 illustrates an example of a focusing operation according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 전위차에 의한 포커싱 구동 원리를 설명하기 위한 것으로 (A)는 변위 전 (B)는 변위의 발생 상태6 is for explaining the principle of focusing driving by the potential difference according to the present invention (A) before the displacement (B) is a state of occurrence of displacement
도 7은 본 발명에 따른 포커싱 구동 원리를 설명하기 위한 것으로 (A)는 변위 전 (B)는 변위의 발생 상태Figure 7 is for explaining the focusing driving principle according to the present invention (A) before displacement (B) is a state of occurrence of displacement
도 8의 (A)(B)는 전류 흐름 방향에 따르는 포커싱 구동의 결정 방향을 표시한 도면8A and 8B show the determination direction of the focusing drive along the current flow direction.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
20:대물렌즈 21:피에조(piezo)20: objective lens 21: piezo
22:가동부재 23:코일22: movable member 23: coil
24:요크 25:자석24: York 25: Magnet
26:연결부재 27:판스프링26: connecting member 27: leaf spring
28:보빈 29:프레임28: bobbin 29: frame
30:세라믹층 31:중간심재30: ceramic layer 31: intermediate core material
이렇게 광픽업 대물렌즈 구동에서 트랙킹 구동부를 피에조를 구동원으로 하고 포커싱 구동부를 탄력 변위되는 가동부재를 구동원으로 이용하면 광 디스크에 피트(pit)형태로 기록된 정보열에 대하여 원하는 포커싱 방향과 트랙킹 방향으로대물렌즈를 효율적이고 신속하게 구동 시킬 수 있다.In the optical pickup objective lens drive, when the tracking drive unit is a piezo as a driving source, and the focusing drive unit is a movable member that is elastically displaced as a driving source, the target in the desired focusing direction and tracking direction for the information string recorded in the form of a pit on the optical disk. The lens can be driven efficiently and quickly.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 대물렌즈 구동장치를 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an optical pickup objective driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 광픽업의 대물렌즈 구동장치를 나타낸 것으로 본 발명의 구성예 이다. 도 4는 본 발명에 따른 대물렌지 트랙킹 동작의 예이며, 도 5는 포커싱 동작의 예이다. 도 6 그리고 도 7은 각각 본 발명에 의해 나나타는 트랙킹/포커싱 방향으로의 구동 원리를 도식적으로 표시한 것이다.3 shows an objective lens driving apparatus for an optical pickup, which is an exemplary configuration of the present invention. 4 is an example of an objective tracking operation according to the present invention, and FIG. 5 is an example of a focusing operation. 6 and 7 diagrammatically show the driving principle in the tracking / focusing direction shown by the present invention, respectively.
본 발명을 도 3에서 보면, 대물렌즈(20) 구동 방향에 따라 트랙킹 방향으로는 전위차에 의해 변위되는 피에조(21)를 설치하여 트랙킹 구동부로 만들고, 포커싱 방향으로는 트랙킹 구동부와 평행하게 위치하여 전위차에 반응하여 변위를 일으키고 이로부터 대물렌즈(20)를 구동 시키는 수개의 가동부재(22)를 설치하여 포커싱 구동부를 만든다.Referring to FIG. 3, the piezo 21 is displaced by a potential difference in the tracking direction according to the driving direction of the objective lens 20 to form a tracking driver, and in the focusing direction, the potential difference is located in parallel with the tracking driver. In response to this, several movable members 22 for causing displacement and driving the objective lens 20 are installed.
가동부재(22)에는 안쪽에 코일(23) 및 요크(24) 그리고 자석(25)이 차례로 설치되어 가동부재(22) 구동용 포커싱 유니트로 제공되며, 트랙킹 구동부 그리고 포커싱 구동부 사이에는 연결부재(26)를 설치하여 이들을 연결시킨 형태이고, 가동부재(22)는 길이 방향으로 길이가 있는 판스프링(27)을 적용했다.The movable member 22 is provided with a coil 23, a yoke 24, and a magnet 25 inward to provide a focusing unit for driving the movable member 22, and a connecting member 26 between the tracking driver and the focusing driver. ), And the movable members 22 have a leaf spring 27 with a length in the longitudinal direction.
대물렌즈(20)는 보빈(28)에 올려져 고정되어 있으며, 피에조(21)가 보빈(28)에 결합되고 피에조(21)의 끝은 가동부재(22)와 연결부재(26)를 통해 연결된다.The objective lens 20 is fixed to the bobbin 28, the piezo 21 is coupled to the bobbin 28, the end of the piezo 21 is connected through the movable member 22 and the connecting member 26 do.
가동부재(22) 안에 집속되는 코일(23).요크(24).자석(25)의 배열은 코일(23) 보다 무거운 자석(25)과 요크(24)를 고정측에 두고 상대적으로 가벼운 코일(23)을구동측에 두어 전류 흐름에 대한 반응성을 고려한다.The arrangement of the coils 23, the yokes 24, and the magnets 25, which are focused in the movable member 22, has a magnet 25 that is heavier than the coils 23 and the yoke 24 on the fixed side, and a relatively light coil ( 23) is placed on the drive side to take into account the responsiveness to the current flow.
자석(25)은, 도 3과 같이 왼쪽이 트랙킹 피에조(21) 오른쪽이 포커싱 구동부로 이루어지는 배치 구조에서, 자속의 방향을 왼쪽으로 두기 위하여 도 7과 같이 자석을 NS의 순서로 극을 배열하고, 도 8과 같이 전류의 방향은 지면을 뚫고 나오거나 들어가는 방향으로 유지 시켜 설치하며, 대응되는 수직방향의 지면에는 코일을 장착하여 구성한다.In the arrangement structure in which the magnet 25 has the tracking piezo 21 on the right side as the focusing driving unit on the left side as shown in FIG. 3, the magnets are arranged in the order of NS as shown in FIG. 7 in order to put the magnetic flux to the left side. As shown in Figure 8, the direction of the current is installed by maintaining the direction of exiting or entering the ground, it is configured by mounting a coil on the ground in the corresponding vertical direction.
대물렌즈(20)가 보빈(28)에 올려진 상태로 고정되어 있고, 보빈(28)을 피에조(21)와 연결 시켜 트랙킹 구동부로 하고, 연속적으로 판스프링(27)과 같은 가동부재(22)를 프레임(29)에 지지시켜 포커싱 구동부로 만들어서 전위차를 주면 구조적으로 트랙킹/포커싱 구동부는 팽창과 수축 또는 가동부재(22)의 변위를 반복하여 임의의 기준위치로 부터 일정 범위의 변위를 발생 시키는 동작을 수행한다.The objective lens 20 is fixed to the bobbin 28 and fixed, and the bobbin 28 is connected to the piezo 21 to serve as a tracking drive, and the movable member 22 such as the leaf spring 27 is continuously provided. To support the frame 29 to make a focusing drive to give a potential difference, the tracking / focusing drive structurally generates expansion of a certain range of displacement from an arbitrary reference position by repeating expansion and contraction or displacement of the movable member 22. Do this.
트랙킹/포커싱 구동부의 변위 상태를 도 4 및 도 5와 같이 표현할 수 있으며, 보다 상세한 구동 원리는 도 6 및 도 7에서 설명된다.The displacement state of the tracking / focusing drive can be expressed as shown in FIGS. 4 and 5, and a more detailed driving principle is described in FIGS. 6 and 7.
트랙킹 방향으로의 대물렌즈(20) 구동은 피에조(21)의 변위를 통해 얻는다. 피에조(21)의 양면은 비정질 세라믹층(30)으로 두고 내부는 심재(31)가 들어있어 피에조(21)의 양면에 전위차를 주면 한면은 팽창하고 다른 한면은 수축하여 기준 위치로 부터 일정한 범위의 변위를 발생 시킨다. 이를 통해 대물렌즈(20)는 트랙킹 방향으로 구동한다.Driving the objective lens 20 in the tracking direction is obtained through displacement of the piezo 21. Both sides of the piezo 21 are made of an amorphous ceramic layer 30 and the inner core 31 is contained. When a potential difference is given to both sides of the piezo 21, one side expands and the other side contracts to a predetermined range from a reference position. Generate displacement. Through this, the objective lens 20 is driven in the tracking direction.
즉, 트랙킹 방향으로의 구동은 도 6의 (A)와 같이 상 하면에 전위차가 존재하지 않을 때는 변형되지 않은 상태를 유지하다가 전위차가 발생하면 (B)와 같이한면은 팽창하고 다른 한면은 수축하여 기준 위치로 부터 일정범위의 변위를 형성시켜 얻는다. 구동에 필요한 구동력과 주파수 응답은 전위차에 응답하는 피에조(21)의 특성상 충분하다. 그리고 트랙킹 동작은 포커싱 동작과 분리되어 수행되어 서로 크로스토크를 일으키지 않으며 보다 빠른 동작을 요구하는 트랙킹 동작에 수월하게 대응한다.That is, the driving in the tracking direction remains undeformed when the potential difference does not exist on the upper and lower surfaces as shown in FIG. 6A. When the potential difference occurs, one side expands and the other side contracts as shown in (B). Obtained by forming a range of displacement from the reference position. The driving force and frequency response required for driving are sufficient in the characteristics of the piezo 21 in response to the potential difference. In addition, the tracking operation is performed separately from the focusing operation so that the tracking operation does not crosstalk each other and easily corresponds to the tracking operation requiring faster operation.
포커싱 방향으로의 대물렌즈(20) 구동은 도 7과 같이 얇은 수개의 판스프링(27)을 서로 평행하게 조합하여 자석(25)과 요크(24) 및 포커싱 코일(23)에 의하여 상하 방향으로 구동된다. 또한 코일 보다 무거운 자석(25)과 요크(24)는 고정측에 두고 상대적으로 가벼운 코일(23)을 구동측에 둠으로서 무게 가중에 의하여 포커싱 동작에 장애가 생기지 않도록 대비한다. 이렇게 자석(25), 요크(24), 코일(23)을 배열하고 자속의 방향을 오른쪽에서 왼쪽으로 코일(23)을 지면과 수직으로 배열하여 전류가 흐르는 방향을 바꾸면서 프레밍의 왼손 법칙에 따라 상하 방향으로 구동력을 발생 시켜 이에 따른 변위를 형성 시키고 이를 이용하여 포커싱 방향의 구동력을 얻는다.The objective lens 20 driving in the focusing direction is driven by the magnet 25, the yoke 24, and the focusing coil 23 in the vertical direction by combining several thin leaf springs 27 in parallel with each other as shown in FIG. 7. do. In addition, the magnet 25 and the yoke 24, which are heavier than the coil, are placed on the fixed side, and the relatively light coil 23 is placed on the driving side, so that the focusing operation does not occur due to weighting. The magnets 25, yoke 24, and coil 23 are arranged in this way, and the direction of the magnetic flux is arranged from right to left, and the coil 23 is arranged perpendicularly to the ground, changing the direction in which current flows, according to the left-hand rule of framing. The driving force is generated in the direction to form a displacement accordingly, and the driving force in the focusing direction is obtained by using the displacement.
이는 도 8과 같이 상하 구동의 방향을 D1,D2, 오른쪽에서 왼쪽으로 흐르는 자속의 방향을 P1, 전류의 방향을 각각 I1,I2로 하고, 전류의 방향이 지면 밖으로 나온 경우(I1)를 도 8의 (A), 전류의 방향이 안으로 들어간 경우(I2)를 도 8의 (B)와 같이 표시할 경우, (A)의 경우 구동의 방향은 아래 방향인 D1 방향이 되고, 지면 안으로 전류가 흐르는 (B)의 경우는 위의 D2 방향으로 구동되는데 이러한 성질을 이용하여 포커싱 구동이 수행된다.As shown in FIG. 8, the direction of up and down driving is D1, D2, the direction of magnetic flux flowing from right to left is P1, the direction of current is I1, I2, respectively, and the direction of current comes out of the ground (I1) in FIG. 8. (A) In the case where the direction of the current has entered (I2) as shown in FIG. 8B, in the case of (A), the driving direction is the downward direction D1 and the current flows into the ground. In case of (B), it is driven in the direction of D2 above, and focusing driving is performed using this property.
전위차를 통해 피에조(21)를 변위 시키고 자속과 전류의 방향에 따라 상하 반응하는 가동부재(22)를 통해 대물렌즈(20)의 트랙킹/포커싱 동작을 수행하는 구동 방식은, 코일홀더에 대물렌즈를 부착하고, 트랙킹/포커싱코일을 수개의 와이어에 지지 하며, 하부에는 자석을 요크에 부착하여 트랙킹코일과 포커싱코일이 자석에 의해 발생하는 자장과 자기회로를 구성하여 대물렌즈를 포커싱 방향과 트랙킹 방향으로 상하 좌우로 구동하는 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터와는 구동 방식이 전혀 다르다. 즉, 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터에서 구동력으로 나타나는 힘의 크기는 마그네트의 자속밀도와, 코일의 유효길이 및 권선수 그리고 전류의 세기의 관계에 비례하여 결정되지만 자장 안에만 있는 코일을 이용하여 구동되므로 효율이 떨어지고 수치적으로 대략 50%를 넘지 못했다.In the driving method in which the piezo 21 is displaced through the potential difference and the tracking / focusing operation of the objective lens 20 is performed through the movable member 22 which reacts up and down according to the direction of magnetic flux and current, The tracking / focusing coil is supported on several wires, and a magnet is attached to the yoke at the bottom to form the magnetic field and magnetic circuit generated by the magnet, so that the tracking lens and the focusing coil are in the focusing direction and the tracking direction. The driving method is completely different from the wire spring-supported two-dimensional actuators that drive up, down, left, and right. That is, the magnitude of the force represented by the driving force in the wire spring-supported two-dimensional actuator is determined in proportion to the relationship between the magnetic flux density of the magnet, the effective length and the number of turns of the coil, and the strength of the current, but is driven by the coil only in the magnetic field. As a result, the efficiency is lowered and the numerical value is not more than about 50%.
피에조(21)를 변위 시켜 트랙킹 구동력을 얻고 또 자속과 전류의 방향에 응답하여 포커싱에 필요한 구동력을 얻으면 이러한 변수가 적어지고 동시에 구동력이 전위차와 자속에 의헤 직접 생기므로 속도나 힘의 전달에서 보다 빠르고 세기가 크다.When the piezo 21 is displaced to obtain the tracking driving force and the driving force necessary for focusing in response to the direction of the magnetic flux and the current, these variables are reduced and at the same time the driving force is directly generated by the potential difference and the magnetic flux, so The century is great.
따라서 대물렌즈를 포커싱 방향으로 구동하는 범위를 ±1~2㎜, 트랙킹 방향으로 는 ±0.3~0.5㎜ 정도를 구동 영역으로 설정하고 재생 단계에서는 포커싱 방향으로 ± 1㎛, 트랙킹 방향으로는 ± 0.1㎛를 추종 하도록 설계하는 일반적인 엑츄에이터들에 비해 그 영역을 더 크게 가질 수 있게 된다. 이는 재생 및 기록에 대한 대물렌즈의 배속 증가 로 나타나며 고 배속에 적응되는 결과로 이어진다.Therefore, set the driving range of the objective lens in the focusing direction to ± 1 to 2mm and the tracking direction to ± 0.3 to 0.5mm as the driving area.In the playback stage, ± 1µm in the focusing direction and ± 0.1µm in the tracking direction. The area can be larger than that of general actuators designed to follow. This results in an increase in the double speed of the objective lens for playback and recording, resulting in adaptation to high double speed.
또한 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터에는 구조적으로 트랙킹/포커싱구동부가 일체로 되어 있어 서로간의 간섭과 크로스토크가 발생하여 구동의 분리도가 완전하지 못했으나, 트랙킹/포커싱 구동부를 피에조와 판스프링형 가동부재로 대체 함으로서 구동의 분리가 가능하다. 이는 불필요한 진동 모드 발생을 억제 시켜 재생 및 기록 동작의 안정성에 도움을 준다.In addition, the wire spring-supported two-dimensional actuator is structurally integrated with a tracking / focusing drive unit, so that the separation of the drive is not complete due to interference and crosstalk between each other. However, the tracking / focusing drive unit has a piezo and leaf spring-type movable member. By replacing it, it is possible to separate the drive. This suppresses the occurrence of unnecessary vibration modes, which helps to ensure the stability of playback and recording operations.
이와 같이 본 발명은 광픽업 헤드의 재생 및 기록에 대한 배속 증가에서 요구되는 대물렌즈의 고배속 구동을 가능케 하여 배속 증가에 적응되는 효과가 있고, 대물렌즈의 구동력을 충분하게 유지하면서도 안정된 주파수 응답성을 갖도록 하며, 포커싱/트랙킹 방향의 구동원을 완벽하게 분리해낼 수 있으므로 불필요한 진동 모드 형성을 억제시켜 재생 및 기록 동작의 안정성과 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention enables the high-speed driving of the objective lens required for the double speed increase for the reproduction and recording of the optical pickup head, which is effective in increasing the double speed, and maintains the driving force of the objective lens while maintaining a stable frequency response. In addition, since the driving source in the focusing / tracking direction can be completely separated, unnecessary vibration mode formation can be suppressed, thereby improving the stability and reliability of the playback and recording operations.
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