KR100400381B1 - 광픽업의 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제품에 다수개의 압전구동기를 설치하여 광픽업 대물렌즈를 틸팅방향으로 빠르고 미세하면서 정확하게 구동시킬 수 있도록 한 광픽업의 구동장치에 관한 것으로서, 이를 위해 반사미러가 설치되는 픽업 베이스와, 상기 픽업 베이스 상단에 설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되어 대물렌즈를 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동시키는 대물렌즈 구동장치부와, 상기 픽업 베이스와 베이스 플레이트 사이에 상기 대물렌즈 구동장치부를 레디얼(반경) 및 탄젠셜(접선)방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조로 이루어지는 다수개의 압전구동기를 설치한 것을 특징으로 하며, 이에 따라, 대물렌즈와 디스크간의 경사각에 대해 신속하게 대응 및 보정하여 정밀하면서도 정확한 재생 및 기록 동작을 수행하고, 이로인해 제품의 안정성 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

광픽업의 구동장치{Piezoelectric Actuator For Optical Pick-up Device }
본 발명은 광픽업의 구동장치에 관한 것으로, 특히, 제품에 광픽업 대물렌즈를 틸팅(Tilting)방향으로 구동시킬 수 있도록 다수개의 압전구동기를 설치함으로써, 대물렌즈와 디스크간의 경사각에 대한 신속한 대응과 보정이 가능하도록 하여 정확한 재생 및 기록을 수행하도록 한 광픽업의 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 LDP(Laser Disk Player), CDP(Compact Disk Player)등 광기록매체(광디스크)를 이용하는 광기록 재생기에는, 레이저 등의 광 빔을 디스크면에 주사하고, 이 디스크로부터 반사되는 광빔을 검출하는 광픽업 유니트가 설치되어 있다.
상기 광픽업 유니트는 광빔을 대물렌즈를 통해 디스크면에 주사하고, 이로부터 반사되는 빔을 2진신호로 읽어나간다. 광픽업 유니트가 신호를 바르게 판독하기위해서는 광빔이 주사되는 대물렌즈와 디스크간의 일정거리 즉, 초점이 정확히 맞춰져야 하며, 한편으로는 주사된 광빔이 디스크상에 형성된 트랙에 정확히 추종되어야 잡음없는 정밀한 재생이 가능하다.
이렇게 대물렌즈를 구동시키는 동작에 따라 대물렌즈의 초점거리 유지를 포커싱(Focusing)(수직방향), 디스크 트랙을 따라 대물렌즈를 움직이는 동작을 트랙킹(Tracking)(수평방향)이라 하며, 따라서 광픽업 유니트에는, 대물렌즈를 구동시키면서 포커싱/트랙킹 동작을 수행하기 위한 대물렌즈 구동장치가 있다.
도 1은 종래의 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터의 구성을 나타낸 분해 사시도 이고, 도 2는 도 1의 2차원 엑츄에이터의 결합상태를 나타낸 측단면도 이고, 도 3은 도 1의 포커싱 엑츄에이터 구조를 나타낸 작동상태 측단면도 이다.
도 1은, 전형적인 와이어 스프링 지지형 2차원 광픽업 엑츄에이터(10)를 나타낸 것으로서, 주요부분은 반사미러(41)가 구비된 픽업베이스(40)와, 상기 픽업베이스 (40)상부에 설치되어 자장을 형성하는 베이스 플레이트(30)와, 이 베이스 플레이트(30)에 고정설치되는 고정블록(21)과, 이 고정블록(21) 일단에 고정되어 전원과 연결되는 4-와이어(24)와, 이 4-와이어(24)의 타단에 결합되어 수평/수직이동을 가능하게 지지하고, 일측에 대물렌즈(23)가 얹혀지는 코일홀더(22)와, 이 코일홀더(22)에 권취되어 자석(32) 및 요크(31)에 의해 형성된 자장과 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 포커싱코일(25) 및 트랙킹코일(26)과, 전류를 와이어(24)를 통해 포커싱코일(25) 및 트랙킹코일(26)에 전달하도록 이루어져 있다.
또한, 상기 베이스 플레이트(30)에는 자장을 형성할 수 있도록 자석(32) 및요크(31)가 설치되어 있다.
따라서, 상기 코일홀더(22)는 코일홀더(22)에 고정된 4-와이어(24)에 지지되어 있으며, 또한, 상기 코일홀더(22)에 구비된 포커싱(25) 및 트랙킹코일(26)은 상기 베이스 플레이트(30)에 구비된 자석(32) 및 요크(31)와 결합되는 형태로서, 도 2에 도시된 바와 같이 포커싱코일(25)과 트랙킹코일(26)이 자석(32)에 의해 발생하는 자장과 자기회로를 구성하여 플래밍의 왼손법칙에 따라 포커싱(수직) 방향과 트랙킹(수평) 방향으로 대물렌즈(23)를 수직 및 수평 즉 상하, 좌우로 구동하게 된다.
이와같이, 상기 4-와이어(24)는 고정블록(21)에 고정설치됨과 동시에 상기 대물렌즈의 포커싱 및 트랙킹방향으로 미세한 구동할 수 있도록 탄성력을 제공한다.
이때, 힘의 크기는 마그네트의 자속밀도와, 코일의 유효길이와 권선수 그리고 전류의 세기의 관계에 비례하여 결정된다.
상기 대물렌즈(23)를 포커싱(수직) 방향으로 구동하는 미세한 구동범위는 ±1∼2mm 이고, 트랙킹(수평) 방향으로는 ±0.3∼0.5mm 정도 이다.
이러한 미세한 구동범위를 가지는 CD를 재생할 경우 포커싱(수직) 방향으로는 ±1㎛를, 트랙킹(수평) 방향으로는 ±0.1㎛를 추종하도록 설계되어 있다.
이와 같이 디스크의 재생 및 기록에 대한 배속이 증가하면서, 특히 재생의 경우 40배속까지 재생하기 위해서는 대물렌즈(23)를 더 빠르게 구동하는 것이 요구되고 있으며, 더욱이 트랙킹(수평) 방향으로는 포커싱(수직) 방향 보다 10배의 정확도를 유지하면서 구동 시키는 것이 필요하다.
그러므로, 4-와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터(대물렌즈 구동장치)와 같은 방식으로는 대물렌즈를 단순히 포커싱 및 트랙킹 방향으로만 구동시키는 장치이므로 상기 대물렌즈를 포커싱 및 트랙킹 방향이외에 다른 틸팅방향 즉 레디얼(반경)(Radial)방향으로 구동시에는 4-와이어 스프링에 이외에 추가로 와이어를 더 설치하여 6-와이어 구조로 이루어지며, 또 다른 틸팅방향 즉 탄젠셜(접선)(Tangential)방향까지 보상하기 위해서는 8-와이어로 이루어지는 구조가 된다. 이와 같이 대물렌즈를 다양한 틸팅방향으로 구동시키위해서는 와이어수를 증가시켜야 함으로 그에 따른 구동용 코일, 자석 및 요크가 필요하고 이로 인해 광픽업 구동장치의 무게가 증가되어 상기 대물렌즈와 함께 정밀하면서 미세한 구동이 어려울뿐 아니라, 자장 안에만 있는 코일, 자석 및 요크를 이용하여 구동됨으로 효율이 떨어지므로, 수치적으로 대략50%를 넘지 못한다. 또한, 부품수가 증가하여 제작하기 어렵고, 생산비가 증가하는 문제점 있었다.
또한, 상기와 같이 다수개의 와이어 스프링을 구비한 2차원 엑츄에이터는 구동시 구조적으로 서로간의 간섭과 크로스토크현상(Crosstalk:혼선)이 발생하여 구동의 분리도 완전하지 못하다. 이는 연쇄적으로 불필요한 진동 모드(Mode)를 발생시켜 재생 및 기록 동작의 안정성을 저하 시키는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 광픽업 대물렌즈의 초점을 피트(Pit)에 정확하게 맞추도록 렌즈를틸팅(Tilting)방향으로 빠르고 미세하면서 정확하게 구동시킬 수 있도록 제품에 다수개의 압전구동기를 설치함으로써, 대물렌즈와 디스크간의 경사각에 대해 신속하게 대응 및 보정하여 정밀하면서도 정확한 구동력을 수행하여 보다 안정적으로 디스크의 재생 및 기록을 수행할 수 있도록 한 광픽업의 구동장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 광픽업의 구동장치는, 반사미러가 설치되는 픽업베이스와, 상기 픽업베이스 상단에 설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되어 대물렌즈를 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동시키는 대물렌즈 구동장치부로 이루어진 광픽업의 구동장치에 있어서,(1) 상기 픽업베이스와 베이스 플레이트 사이에 상기 대물렌즈 구동장치부를 래디얼 및 탄젤셜방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조로 이루어지는 압전구동기를 설치하되, 상기 압전구동기와 베이스 플레이트가 접촉되는 지점에 피봇조인트부를 형성하여 압전구동기를 설치하고,(2) 상기 압전구동기는 상기 대물렌즈 구동장치부를 래디얼방향으로 구동시킬 수 있도록 한쌍의 압전구동기로 이루어짐과 동시에 상기 대물렌즈 구동장치부를 탄젤션방향으로 구동시킬 수 있도록 또 다른 한쌍의 압전구동기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터의 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 2는 도 1의 2차원 엑츄에이터의 결합상태를 나타낸 측단면도
도 3은 도 1의 포커싱 엑츄에이터 구조를 나타낸 작동상태 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 광픽업의 구동장치의 구성을 나타낸 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 광픽업의 구동장치의 구동방향인 레디얼(반경) 및 탄젠셜(접선)방향을 나타낸 디스크의 평면도,
도 6은 도 4의 광픽업의 구동장치에 설치된 한쌍의 압전구동기의 구동상태를 나타낸 것으로서,
도 6a는 한쌍의 압전구동기가 틸팅방향인 레디얼(반경)방향으로 구동된 상태의 도면이고,
도 6b는 도 6a의 한쌍의 압전구동기가 반대로 구동된 상태의 도면 이면,
도 7은 도 4의 광픽업의 구동장치에 설치된 또 다른 한쌍의 압전구동기의 구동상태를 나타낸 것으로서,
도 7a는 또 다른 한쌍의 압전구동기가 틸팅방향인 탄젠셜(접선)방향으로 구동된 상태의 도면이고,
도 7b는 도 7a의 또 다른 한쌍의 압전구동기가 반대로 구동된 상태의 도면 이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 본체 200 : 대물렌즈 구동장치부
300 : 베이스 플레이트 400 : 픽업 베이스
500, 600 : 다수개의 압전구동기 503, 603 : 피봇조인트부
1000 : 적층형 피에조
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 광픽업의 구동장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 광픽업의 구동장치의 구성을 나타낸 분해사시도 이고, 도 5는 본 발명에 따른 광픽업의 구동장치의 구동방향인 레디얼(반경) 및 탄젠셜(접선)방향을 나타낸 디스크의 평면도 이고, 도 6은 도 4의 광픽업의 구동장치에 설치된 한쌍의 압전구동기의 구동상태를 나타낸 것으로서, 도 6a는 한쌍의 압전구동기가 틸팅방향인 레디얼(반경)방향으로 구동된 상태의 도면이고, 도 6b는 도 6a의 한쌍의 압전구동기가 반대로 구동된 상태의 도면 이면, 도 7은 도 4의 광픽업의 구동장치에 설치된 또 다른 한쌍의 압전구동기의 구동상태를 나타낸 것으로서, 도 7a는 또 다른 한쌍의 압전구동기가 틸팅방향인 탄젠셜(접선)방향으로 구동된 상태의 도면 이고, 도 7b는 도 7a의 또 다른 한쌍의 압전구동기가 반대로 구동된 상태의 도면 이다.
도 4 내지 도 7a,b에 도시한 바와같이, 광픽업의 구동장치 본체(100)는 대물렌즈 구동장치부(200), 베이스 플레이트(300), 픽업 베이스(400), 다수개의 압전구동기(500)(600)로 이루어져 있으므로, 광기록 매체인 디스크(700)의 포커싱 및 트랙킹방향으로도 구동됨과 동시에 레디얼(반경) 및 탄젠셜(접선)방향으로도 구동하면서 디스크상에 원하는 트랙위치를 검출하고, 검출된 트랙위치에서는 디스크(700)면상에 기록된 피트에 레이저 빔을 입사시킨 다음 그 반사광을 광학계를 통하여 검출하고 이렇게 검출된 반사광을 신호로 변화시켜서 디스크(700)면상의 기록내용을 재생하도록 하는 장치이다.
상기 픽업 베이스(400)는 레이저 빔을 굴절시킬 수 있도록 반사미러(401)가 구비되어 있다.
상기 베이스 플레이트(300)는 자장을 형성하도록 자석(302) 및 요크(301)가 베이스 플레이트(300) 상단면에 설치되어 있다. 이 상태의 베이스 플레이트(300)는 상기 픽업 베이스(400) 상부에 설치되어 있다.
상기 대물렌즈 구동장치부(200)는 고정블록(201)과, 다수개의 와이어(204)와, 코일홀더(202)와, 대물렌즈(203)와, 포커싱 코일(205)과, 트랙킹 코일(206)로이루어져 있다.
상기 고정블록(201)은 상기 다수개의 와이어(204)를 고정지지하도록 베이스 플레이트(300) 상부에 설치되어 있다.
상기 다수개의 와이어(204)는 대물렌즈(203)의 구동에 따라 탄성력을 제공하도록 상기 고정블록(201)의 측벽면에 고정설치되어 있다.
상기 코일홀더(202)는 그 상단면에 대물렌즈(203)를 구비하고, 이 대물렌즈(203)를 포커싱 및 트랙킹방향으로 구동시킬 수 있도록 다수개의 와이어(204) 타일단에 결합되어 있다.
상기 코일홀더(202)는 상기 베이스 플레이트(300)의 자석(302) 및 요크(301)에 의해 형성된 자장과 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 포커싱 및 트랙킹 코일이 권취되어 있다.
상기 다수개의 압전구동기(500)(600)는 상기 대물렌즈 구동장치부(200)를 틸팅방향인 레디얼(Radial)(반경)방향 및 탄젠셜(Tangential)(접선)방향으로 구동되도록 상기 픽업 베이스(400)와 베이스 플레이트(300) 사이에 설치되어 있다.
상기 다수개의 압전구동기(500)(600)는 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조(1000)(Stack-Type Piezoactuator)로 이루어져 있다.
또한, 상기 다수개의 압전구동기(500)(600)에는 상기 압전구동기(500)(600)와 베이스 플레이트(300)가 접촉되는 지점에 피봇조인트부(503)(603)가 형성되어 있다.
또한, 상기 다수개의 압전구동기(500)(600)는 한쌍의 압전구동기(501)(502)와 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)로 이루어진다.
상기 한쌍의 압전구동기(501)(502)는 대물렌즈 구동장치부(200)를 레디얼(반경)방향으로 구동시키도록 상기 베이스 플레이트(300) 하부의 임의의 위치에 디스크(700)의 반경방향(R)으로 서로 맞주보게 설치되어 있다.
또한, 상기 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)는 대물렌즈 구동장치부(200)를 탄젠셜(접선)방향으로 구동시키도록 상기 베이스 플레이트 하부의 임의의 위치에 디스크의 접선방향(T)으로 서로 맞주보게 설치되어 있다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 광픽업의 구동장치의 동작과정을 첨부된 도 4 내지 도 7a,b를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4 및 도 5에 도시된 바와같이, 광픽업의 구동장치 본체(100)는 대물렌즈 구동장치부(200)에 의해 대물렌즈(203)를 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동시킨다.
이때, 상기 대물렌즈(203)를 포커싱 및 트랙킹 방향이외에 틸팅방향인 레디얼(반경)방향 및 탄젠셜(접선)방향으로 구동시키기 위해서는 상기 픽업 베이스(400)와 베이스 플레이트(300) 사이에 대물렌즈 구동장치부(200)를 틸팅방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조(1000)를 구비한 다수개의 압전구동기(500)(600)가 설치되어 있으므로, 이 다수개의 압전구동기(500)(600)의 구동에 따라 상기 대물렌즈 구동장치부(200)를 틸팅방향인 레디얼(반경) 및 탄젠셜(접선)방향으로 구동시킨다.
상기 적층형 피에조(1000)는 피에조 양쪽에 서로 다른 전극(AC에서는 위상이 180도 차이나는 전압)을 구비함과 동시에 이 서로 다른 전극에 전위차를 주면 한면은 인장 팽창하며, 다른 한면은 수축하여 기준위치로부터 일정한 범위의 변위가 발생하여 양쪽 끝단이 각도 차이 없이 변위를 갖게 된다.
여기서, 상기 다수개의 압전구동기(500)(600)는 상기 베이스 플레이트(300) 하부에 디스크(700)의 반경방향(R)으로 한쌍의 압전구동기(501)(502)가 서로 맞주보게 설치되어 있고, 또한, 디스크(700)의 접선방향(T)으로 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)가 서로 맞주보게 설치되어 있다.
도 6a,b에 도시된 바와같이, 상기 한쌍의 압전구동기(501)(502)는 한쪽의 압전구동기(501)에 전원을 인가하면 적층형 피에조(1000)의 전위차에 의해 변위되어 길이방향으로 인장팽창하고, 다른 쪽 압전구동기(502)에 반대로 전원을 인가하면 적층형 피에조(1000)의 전위차에 의해 변위되어 길이방향으로 수축이 일어난다. 이와 같이 상기 한쌍의 압전구동기(501)(502)가 구동되어 상기 베이스 플레이트(300)를 레디얼(반경)방향으로 구동시킴으로써, 상기 베이스 플레이트(300)에 설치된 대물렌즈 구동장치부(200)를 레디얼방향(R)으로 구동시킨다.
또한, 도 7a,b에 도시된 바와같이, 상기 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)는 한쪽의 압전구동기(601)에 전원을 인가하면 적층형 피에조(1000)의 전위차에 의해 변위되어 길이방향으로 인장팽창하고, 다른 쪽 압전구동기(602)에 반대로 전원을 인가하면 적층형 피에조(1000)의 전위차에 의해 변위되어 길이방향으로 수축이 일어난다. 이와 같이 또 다른 한쌍의압전구동기(601)(602)가 구동되어 상기 베이스 플레이트(300)를 탄젠셜(접선)방향으로 구동시킴으로써, 상기 베이스 플레이트(300)에 설치된 대물렌즈 구동장치부(200)를 탄젠셜방향(T)으로 구동시킨다.
이때, 상기 한쌍의 압전구동기(501)(502)가 레디얼방향(R)으로 구동하기 위해서는 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)와 베이스 플레이트(300)가 접촉되는 지점에 피봇조인트부(603)가 형성되어 있으므로, 상기 한쌍의 압전구동기(501)(502)가 레디얼방향(R)으로 구동시 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)에 전원을 인가하지 않으면 이 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)에 형성된 피봇조인트부(603)를 중심으로 한쌍의 압전구동기(501)(502)가 레디얼(반경)방향으로 구동된다.
또한, 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)가 탄젠셜방향(T)으로 구동시 한쌍의 압전구동기(501)(502)에 전원을 인가하지 않으면, 이 한쌍의 압전구동기(501)(502)에 형성된 피봇조인트부(503)를 중심으로 또 다른 한쌍의 압전구동기(601)(602)가 탄젠셜(접선)방향으로 구동된다.
이와 같이 상기 광픽업 대물렌즈(203)의 기존 구동방향인 포커싱 및 트랙킹 방향이외에도 틸팅방향인 레디얼(반경)방향 및 탄젠셜(접선)방향으로도 구동시킴으로써, 대물렌즈(203)의 구동을 정확하면서 미세하게 구동시킬 수 있다.
한편, 지금까지 서술된 바와같이 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며,본 발명의 기술적 사상 및 영역을 벗어나지 않은 범위내에서 다양하게 변형실시 할수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광픽업 구동장치에 의하면,
제품에 광픽업 대물렌즈를 틸팅방향으로 구동시키는 다수개의 압전구동기를 설치함으로써, 대물렌즈와 디스크간의 경사각에 대해 신속하게 대응 및 보정하여 정밀하면서도 정확한 재생 및 기록 동작을 수행하고, 이로인해 제품의 안정성 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 반사미러가 설치되는 픽업베이스와, 상기 픽업베이스 상단에 설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되어 대물렌즈를 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동시키는 대물렌즈 구동장치부로 이루어진 광픽업의 구동장치에 있어서,
    (1) 상기 픽업베이스와 베이스 플레이트 사이에 상기 대물렌즈 구동장치부를 래디얼 및 탄젤셜방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조로 이루어지는 압전구동기를 설치하되, 상기 압전구동기와 베이스 플레이트가 접촉되는 지점에 피봇조인트부를 형성하여 압전구동기를 설치하고,
    (2) 상기 압전구동기는 상기 대물렌즈 구동장치부를 래디얼방향으로 구동시킬 수 있도록 한쌍의 압전구동기로 이루어짐과 동시에 상기 대물렌즈 구동장치부를 탄젤션방향으로 구동시킬 수 있도록 또 다른 한쌍의 압전구동기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업의 구동장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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