KR100400640B1 - 광픽업의 대물렌즈 구동장치 - Google Patents

광픽업의 대물렌즈 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광픽업 대물렌즈의 다양한 구동방향을 유지하면서 틸팅방향으로도 빠르고 미세하면서 정확하게 구동시킬 수 있도록 한 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 관한 것으로서, 이를 위해 자석 및 요크가 설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되는 고정블록과, 상기 고정블록에 고정되어 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동되는 대물렌즈에 탄성력을 제공하는 다수개의 와이어와, 상기 고정블록 하부에 대물렌즈를 틸팅방향인 레디얼 및 탄젠셜방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조를 구비한 압전구동기가 설치되는 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 대물렌즈 구동장치{Stack-Type Piezoelectric Actuator For Optical Pick-up Device }
본 발명은 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 관한 것으로, 특히, 광픽업 대물렌즈의 다양한 구동방향을 유지하면서 틸팅(Tilting)방향으로도 구동시킴으로써, 대물렌즈와 디스크간의 경사각에 대한 신속한 대응 및 보정이 가능하도록 함으로서 정확한 재생과 기록을 가능케한 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 LDP(Laser Disk Player), CDP(Compact Disk Player)등 광기록체(광디스크)를 이용하는 광기록 재생기에는, 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.
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 및 트랙킹 동작을 수행하기 위한 대물렌즈 구동장치가 있다.
도 1은 종래의 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터를 나타낸 분해사시도 이고, 도 2는 도 1의 포커싱 엑츄에이터 구조의 구동상태를 나타낸 측단면도 이다.
도 1은, 전형적인 와이어 스프링 지지형 2차원 광픽업 엑츄에이터를 나타낸 것으로서, 주요부분은 자장을 형성하기 위한 자석(2) 및 요크(3)가 설치되는 베이스 플레이트(1)와, 이 베이스 플레이트(1)에 고정설치되는 고정블록(4)과, 이 고정블록(4) 일단에 고정되어 전원과 연결되는 4-와이어(5)와, 이 4-와이어(5)의 타단에 결합되어 수평 및 수직이동을 가능하게 지지함과 동시에 그일측에 대물렌즈(6)가 얹혀지는 코일홀더(7)와, 이 코일홀더(7)에 권취되어 자석(2) 및 요크(3)에 의해 형성된 자장과 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 포커싱(8) 및 트랙킹코일(9)과, 전류를 와이어(5)를 통해 포커싱(8) 및 트랙킹코일(9)에 전달하도록 이루어져 있다.
따라서, 상기 코일홀더(7)는 고정홀더(7)에 고정된 4-와이어(5)에 지지되어 있으며, 또한, 상기 코일홀더(7)에 구비된 포커싱(8) 및 트랙킹코일(9)은 상기 베이스 플레이트(1)에 구비된 자석 및 요크와 결합되는 형태로서, 도 2에 도시된 바와 같이 포커싱코일(8)과 트랙킹코일(9)이 자석(2)에 의해 발생하는 자장과 자기회로를 구성하여 플래밍의 왼손법칙에 따라 초점 포커싱(수직) 방향과 트랙킹(수평) 방향으로 대물렌즈(6)를 수직 및 수평 즉 상하, 좌우로 구동하게 된다.
이와같이, 상기 4-와이어는 고정블록에 고정설치됨과 동시에 상기 대물렌즈가 포커싱 및 트랙킹방향으로 미세한 구동할 수 있도록 탄성력을 제공한다.
이때, 힘의 크기는 마그네트의 자속밀도와, 코일의 유효길이와 권선수 그리고 전류의 세기의 관계에 비례하여 결정된다.
대물렌즈(6)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 디스크(10)의 재생 및 기록에 대한 배속이 증가하면서, 특히 재생의 경우 40배속까지 재생하기 위해서는 대물렌즈(6)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 틸팅방향으로 즉 탄젠트방향(Tangential)으로 구동시에는 4-와이어 스프링에 이외에 추가로 와이어를 더 설치하여 6-와이어 구조로 이루어지며, 또 다른 틸팅방향 즉 레디얼방향(Radial)까지 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 못하고, 또한, 부품수가 증가하여 제작하기 어려울뿐아니라, 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 렌즈를 기존의 포커싱 및 트랙킹방향으로 구동시킬뿐아니라 틸팅(Tilting)방향인 레디얼 및 탄젠셜방향으로도 빠르고 미세하면서 정확하게 구동시킴으로써, 대물렌즈와 디스크간의 경사각에 대해 신속하게 대응 및 보정하여 정밀하면서도 정확한 구동력을 수행하여 보다 안정적으로 디스크의 재생 및 기록을 수행할 수 있도록 한 광픽업의 대물렌즈 구동장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 자석 및 요크가 설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되는 고정블록과, 상기 고정블록에 고정되어 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동되는 대물렌즈에 탄성력을 제공하는 다수개의 와이어로 이루어진 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 있어서, 상기 고정블록 하부에 대물렌즈를 틸팅방향인 레디얼 및 탄젤션 방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조를 구비하는 압전구동기를 설치하되, 상기 압전구동기는 상부에서 하부로 갈수록 넓어지는 적층형 피에조를 구비하는 삼각형상의 제1압전구동기와, 상기 제1압전구동기의 임의의 한쪽면에 설치되어 상기 한쪽면의 빗면각을 중심으로 하부에서부터 상부로 갈수록 좁아지는 적층형 피에조를 구비하는 삼각형상의 제2압전기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 와이어 스프링 지지형 2차원 엑츄에이터의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 포커싱 엑츄에이터 구조의 구동상태를 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 광픽업의 대물렌즈 구동장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 4는 도 3의 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 설치된 압전구동기의 구동상태를 나타낸 도면으로서,
도 4a는 압전구동기가 틸팅방향으로 구동되어 대물렌즈를 반시계방향으로 구동시킨 상태의 도면이고,
도 4b는 압전구동기가 틸팅방향으로 구동되어 대물렌즈를 시계방향으로 구동시킨 상태의 도면 이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 본체 101 : 베이스 플레이트
102 : 자석 103 : 요크
104 : 고정블록 105 : 와이어
106 : 포커싱 코일 107 : 대물렌즈
108 : 트랙킹 코일 109 : 압전구동기
109a: 제 1 압전구동기 109b: 제 2 압전구동기
200 : 적층형 피에조
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 광픽업의 대물렌즈 구동장치의 구성을 나타낸 사시도 이고, 도 4는 도 3의 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 설치된 압전구동기의 구동상태를 나타낸 도면으로서, 도 4a는 압전구동기가 틸팅방향으로 구동되어 대물렌즈를 반시계방향으로 구동시킨 상태의 도면이고, 도 4b는 압전구동기가 틸팅방향으로 구동되어 대물렌즈를 시계방향으로 구동시킨 상태의 도면 이다.
도 3 및 도 4a,b에 도시한 바와같이, 광픽업의 대물렌즈 구동장치의 본체(100)는 베이스 플레이트(101), 고정블록(104), 다수개의 와이어(105), 코일홀더, 대물렌즈(107), 포커싱 코일(106), 트랙킹 코일(108), 적층형 피에조(200)를 구비한 압전구동기(109)로 이루어져 있으므로, 광기록 매체인 디스크의 포커싱 및트랙킹방향으로도 구동됨과 동시에 레디얼 및 탄젠셜방향으로도 구동하면서 디스크상에 원하는 트랙위치를 검출하고, 검출된 트랙위치에서는 디스크면상에 기록된 피트에 레이저 빔을 입사시킨 다음 그 반사광을 광학계를 통하여 검출하고 이렇게 검출된 반사광을 신호로 변화시켜서 디스크면상의 기록내용을 재생하도록 하는 장치이다.
상기 베이스 플레이트(101)는 자장을 형성하도록 자석(102) 및 요크(103)가 베이스 플레이트(101) 상단면에 설치되어 있다.
상기 고정블록(104)은 상기 다수개의 와이어(105)를 고정지지하도록 베이스 플레이트(101) 상부에 설치되어 있다.
상기 다수개의 와이어(105)는 대물렌즈(107)의 구동에 따라 탄성력을 제공하도록 상기 고정블록(104)의 측벽면에 고정설치되어 있다.
상기 코일홀더는 그 상단면에 대물렌즈(107)를 구비하고, 이 대물렌즈(107)를 포커싱 및 트랙킹방향으로 구동시킬 수 있도록 다수개의 와이어(105) 타일단에 결합되어 있다.
상기 코일홀더에는 상기 베이스 플레이트(101)의 자석(102) 및 요크(103)에 의해 형성된 자장과 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 포커싱 및 트랙킹 코일이 권취되어 있다.
상기 자장의 전류는 와이어(105)를 통해 포커싱 및 트랙킹 코일에 전달되도록 되어 있다.
상기 압전구동기(109)는 상기 대물렌즈(107)를 틸팅방향인 레디얼 및 탄젠셜방향으로 구동되도록 상기 고정블록(104) 하부에 설치되어 있다.
상기 압전구동기(109)는 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조(200)(Stack-Type Piezoactuator)로 이루어져 있다.
또한, 상기 압전구동기(109)는 삼각형상의 제 1, 2 압전구동기(109a)(109b)로 이루어져 있다.
상기 제 1 압전구동기(109a)는 상부에서부터 하부로 갈수록 넓어지는 삼각형상의 적층형 피에조(200)로 이루어져 있다.
상기 제 2 압전구동기(109b)는 상기 제 1 압전구동기(109a) 임의의 한쪽빗면을 중심으로 빗면각 하부에서부터 상부로 갈수록 좁아지는 삼각형상의 적층형 피에조(200)로 이루어져 있다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 광픽업의 대물렌즈 구동장치의 동작과정을 첨부된 도 3 및 도 4a,b를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3에 도시된 바와같이, 광픽업의 대물렌즈의 구동장치 본체(100)는 포커싱(106) 및 트랙킹 코일(108)에 의해 대물렌즈(107)를 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동시키고, 이와 동시에 상기 고정블록(104)에 고정설치된 다수개의 와이어(105)는 대물렌즈(107)의 구동에 따라 탄성력을 제공한다.
이때, 상기 대물렌즈(107)를 포커싱 및 트랙킹 방향이외에 틸팅방향인 레디얼 및 탄젠셜방향으로 구동시키기 위해서는 상기 고정블록(104) 하부에 대물렌즈(107)를 틸팅방향으로 구동시키도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조(200)를 구비한 압전구동기(109)가 설치되어 있으므로, 이 압전구동기(109)의 구동에 따라 상기 대물렌즈(107)를 틸팅방향인 레디얼 및 탄젠셜방향으로 구동시킨다.
상기 적층형 피에조(200)는 피에조(200) 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, 도 4a에 도시된 바와같이, 상기 적층형 피에조(200)를 구비한 압전구동기(109)는 삼각형상의 제 1, 2 압전구동기(109a)(109b)로 이루어져 있으므로, 상기 제 1 압전구동기(109a)에 전위차에 의해 변위를 일으키면 가로방향으로 인장 팽창되고, 세로방향으로는 수축이 일어난다.
이때, 상기 제 1 압전구동기(109a) 임의의 한쪽 빗면에 설치된 제 2 압전구동기(109b)가 빗면을 중심으로 서로 압축됨과 동시에 상기 제 2 압전구동기(109b)는 빗면의 직각방향으로 인장이 일어난다.
여기서, 상기 제 2 압전구동기(109b)는 예각 삼각형상의 형태로 구동되어 고정블록(104)을 반시계방향으로 구동시켜 상기 대물렌즈(107)를 틸팅각도( θ) 만큼 구동시킨다.
또한, 이와 반대로 도 4b에 도시된 바와같이, 상기 제 1 압전구동기(109a)에 전위차에 의해 변위를 일으키면 가로방향으로 수축이 일어나고, 세로방향으로 인장 팽창된다.
이때, 상기 제 2 압전구동기(109b)는 빗면을 중심으로 바깥쪽으로 인장 됨과 동시에 상기 제 2 압전구동기(109b)는 빗면의 직각방향으로 수축이 일어난다.
상기 제 2 압전구동기(109b)는 둔각 삼각형상의 형태로 구동되어 고정블록(104)을 시계방향으로 구동시켜 상기 대물렌즈(107)를 틸팅각도( θ) 만큼 구동시킨다.
이와 같이 상기 광픽업 대물렌즈(107)의 기존 구동방향인 포커싱 및 트랙킹 방향이외에도 틸팅방향인 레디얼 및 탄젠셜방향으로도 구동시킴으로써, 대물렌즈(107)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 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 의하면,
광픽업 대물렌즈의 다양한 구동방향을 유지하면서 틸팅방향으로도 구동시킴으로써, 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 (2)

  1. 자석 및 요크가 설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 설치되는 고정블록과, 상기 고정블록에 고정되어 포커싱 및 트랙킹 방향으로 구동되는 대물렌즈에 탄성력을 제공하는 다수개의 와이어로 이루어진 광픽업의 대물렌즈 구동장치에 있어서,
    상기 고정블록 하부에 대물렌즈를 틸팅방향인 레디얼 및 탄젤션 방향으로 구동되도록 전위차에 의해 변위되는 적층형 피에조를 구비하는 압전구동기를 설치하되,
    상기 압전구동기는 상부에서 하부로 갈수록 넓어지는 적층형 피에조를 구비하는 삼각형상의 제1압전구동기와, 상기 제1압전구동기의 임의의 한쪽면에 설치되어 상기 한쪽면의 빗면각을 중심으로 하부에서부터 상부로 갈수록 좁아지는 적층형 피에조를 구비하는 삼각형상의 제2압전기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광픽업의 대물렌즈 구동장치.
  2. 삭제
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