KR100403084B1 - 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법 - Google Patents

광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 있어서, 특히 렌즈홀더의 트랙킹 구동후의 레디얼 틸팅 구동시 발생하는 자속 불균형 및 트랙킹 시프트 량을 보상할 수 있는 레디얼 틸팅 구동 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법은, 광 디스크의 레디얼 틸트 정도 및 현재의 트랙킹 구동 전압을 검출한 후 상기 트랙킹 코일이 받는 비 대칭적인 자속 분포를 좌,우측 레디얼 틸트 코일의 구동 전압비로 보상하여 렌즈홀더를 레디얼 틸트 구동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 렌즈홀더의 렌즈중심과 회전 중심이 일치하지 않아 발생하는 트랙킹 시프트 량을 계산한 후 트랙킹 시프트 량을 현재의 트랙킹 구동 전압에 상응하는 레디얼 구동 전압비로 보상해 줄 수 있도록 함에 있다.
이 같은 본 발명에 의하면, 렌즈홀더의 좌,우측 레디얼 틸트 코일에 독립적인 전원을 공급하고 그 전압비를 제어함으로써, 트랙킹 이동한 상태에서의 구동하고자 하는 레디얼 틸트 량에 대해 상기 트랙킹 이동에 따른 비 대칭적인 자속 분포로부터 발생되는 포커싱 커플링 현상과 렌즈 중심과 회전 중심이 일치하지 않아 발생하는 트랙킹 시프트 량을 보상할 수 있도록 함에 있다.

Description

광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법{DRIVING CONTROL METHOD FOR RADIAL TILTING OF OPTICAL PICK-UP ACATUATOR}
본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로서, 특히 디스크의 휨이나 기구적인 런-아웃(run-out)에 의한 틸트 각을 추종하여 보정해 줄 수 있도록 한 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대물렌즈로부터의 집광된 광빔을 광디스크의 회전에 따른 광디스크의 면진동과 편심등에 대하여 광 스폿(spot)을 광디스크의 신호트랙의 중심을 추종하도록 하는 대물렌즈 구동장치가 광 픽업과 함께 구동된다.
이러한 대물렌즈 구동장치는 광 픽업 액츄에이터(Acatuator)라 하며 대물렌즈가 포커싱(Focusing)과 트랙킹(Tracking) 동작을 하도록 구동한다. 포커싱 동작은 대물렌즈로부터의 광 빔의 광 스폿(spot)이 광디스크의 신호트랙에서 초점심도 내에 들도록 대물렌즈를 상하로 구동시키는 것이고, 트랙킹 동작은 대물렌즈로부터의 광 빔의 광 스폿이 광디스크의 신호 트랙을 중심을 추종하도록 좌우로 구동시키는 것이다.
일반적인 광 픽업 액츄에이터는 코일과 마그네트를 이용하여, 코일에 흐르는 전류와 마그네트 간의 전자기력에 의해서 대물렌즈를 상하(포커싱 서보), 좌우(트랙킹 서보)로 이동시키며, 현재 광 픽업은 고감도 특성, 고 구동 특성, 박형화의 추세에 있다.
이러한 광 픽업 액츄에이터에 있어서 광 픽업의 높이를 줄이기 위해서는 레이저 다이오드(Laser Diode) 광원으로부터의 광축 경로를 광 픽업 액츄에이터와 동일 평면상에 형성해야 한다. 이 경우, 레이저 다이오드로부터의 광축 경로상에 포커싱과 트랙킹 동작을 위한 마그네트와 포커싱 코일, 트랙킹 코일 등 자기회로가 존재하기 때문에 액츄에이터의 박형화가 어려운 문제가 있다. 광 픽업 액츄에이터의 박형화와 더불어 고속도화에 따른 안정성과 고정도화가 요구되고 있는 실정이다.
도 1a은 종래 광 픽업 액츄에이터를 보인 평면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 정보기록 면에 집광하는 대물렌즈(11)와, 대물렌즈(11)를 내경에 삽입한 렌즈홀더(12)와, 렌즈홀더(12)의 위 아래에 각각 한 개씩 끼워져 있는 마그네트(13)와, 마그네트(13)의 배면에 위치하여 마그네트(13)의 배면 밖으로 누설되는 자속을 방지하는 요오크(Yoke, 14)와, 마그네트(13)에 대향되고 렌즈홀더(12)의 외경면에 감겨있는 트랙킹 코일(15)과, 트랙킹 코일(15)과 직각으로 렌즈홀더(12)에 감겨있는 포커싱 코일(16)과, 상기 렌즈홀더(12)의 좌,우측부에 레디얼 틸팅을 위한 레디얼 마그네트(18) 및 레디얼 코일(19)을 구비한 구성이다.
상기와 같은 종래 광 픽업 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
포커싱 동작과 트랙킹 동작을 위한 자기회로의 구성이 광원으로부터의 광축 경로를 피하기 위하여 렌즈홀더(12)의 돌출부에 대물렌즈(11)를 취부하고, 렌즈홀더(12) 주변에는 자기회로 구성을 위해 자신의 내경에 사각형 홀(hole)을 형성하여 마그네트(13), 요오크(14)를 픽업 베이스에 고정시킨다.
상기 렌즈홀더(12)의 홀(hole) 주변에는 트랙킹 코일(15)이 감겨 있고, 트랙킹 코일(15)에 수직으로 포커싱 코일(16)이 감겨 있다. 와이어 스프링(17)은 렌즈홀더(12)가 좌우 양쪽에 고정점을 가진다.
그리고, 대물렌즈(11)의 포커싱 동작과 트랙킹 동작을 위하여 렌즈홀더(12)는 상하, 좌우방향으로 가동되는데, 이러한 구동력은 마그네트(13)와 요크(14)가 이루는 자기 공간 안에 트랙킹 코일(15) 및 포커싱 코일(16)을 구성하여 플레밍의 왼손법칙에 의한 로렌쯔 힘을 이용하고 있다. 여기서, 요오크(14)는 스틸계통의 자성체로 제작되어 마그네트(13)의 배면에 위치한다.
즉, 렌즈홀더(12)의 트랙킹 동작, 포커싱 동작에 따른 광 픽업 액츄에이터의 상하, 좌우 운동은 와이어 스프링(17)의 끝단 부분을 기준으로 2축 구동 되도록 하여 이루어진다.
이러한 액츄에이터가 점차 정밀도를 요구하고 고 밀도 디스크에 대하여 점차로 액츄에이터의 구동시 틸트 마진이 작아지게 됨에 따라, 포커싱 및 트랙킹 2축 서보 이외에 레디얼 틸팅에 대한 외란을 추종하게 하는 3축 액츄에이터 구성이 요구되며, 3축으로 구동 가능한 액츄에이터의 구성이 필요하게 된다.
이를 위해서, 렌즈홀더(12)의 좌,우측으로 레디얼 틸트용 자기회로를 구성하는데, 도 1a는 레디얼 마그네트(18)를 렌즈홀더(11)의 좌,우측면에 고정하고 이에 대향하는 위치에 레디얼 코일(19)을 픽업 베이스에 고정한 것이고, 도 1b는 도 1 a에서 레디얼 마그네트와 코일의 위치를 반대로 구성한 것이다.
이러한 레디얼 마그네트(18) 및 레디얼 코일(19)로 이루어진 자기회로 구성으로부터 레디얼 코일(19)에 인가되는 전류에 따라 렌즈홀더(12)가 레디얼 방향으로의 틸팅 구동을 가능하게 해 준다.
그리고, 상기와 같은 레디얼 구동이 가능한 액츄에이터에 전원 공급 방식은 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 6개의 전원 공급 단자를 갖게 되는데, 포커싱 코일(F-Coil)용 전원 공급(Vc)을 위한 두 개의 단자(+,-), 트랙킹 코일(T-Coil)용 전원(Va) 공급을 위한 두 개의 단자(+,-), 레디얼 코일(R-Coil)용 전원(Vb) 공급을 위한 두 개의 단자(+,-)로 전원이 공급된다.
도 3은 종래 광 픽업 액츄에이터에 있어 트랙킹 구동에 따른 롤링 힘(rolling force)의 변화를 나타낸 도면이다.
렌즈홀더가 트랙킹 동작 후, 도 3a에서는 렌즈홀더가 중립 위치에 있기 때문에 레디얼 틸팅 구동을 위한 롤링 힘의 크기는 양측이 동일한데 반해, 도 3b, 도 3c와 같이 어느 한 방향으로 이동한 상태에서의 레디얼 틸팅 구동을 위한 롤링 힘의 크기는 그 이동한 방향에 더 큰 힘이 요구된다.
이때, 도 3b, 도 3c와 같은 트랙킹 구동 후 레디얼 틸팅 구동시에는 상기 롤링 힘 불균형이 발생하는 데, 렌즈홀더의 좌,우측에서 순수 롤링 구동 전력 성분(F1)만이 존재하여야 하는데, 비 대칭적인 자속분포로 인해 불균형한 힘 성분(F1 < F1+F2)이 발생하기 때문에 그 힘 만큼 포커싱 구동 전력 성분(F2)으로 가진된다.
또한, 상기와 같이 레디얼 틸트(Radial tilt) 구동시 레디얼 힘의 불균형으로 인해 포커싱과의 커플링(coupling)이 생기게 되고, 발생된 커플링에 의해 레디얼 틸팅 성분에 포커싱 공진 현상이 생기게 된다(도 4 참조).
그리고, 도 5는 트랙킹 구동 후 레디얼 틸트로 구동하게 될 때 렌즈 중심과 회전 중심이 일치하지 않아 불필요한 트랙 시프트(Ts= a*tanθ) 현상이 발생하게 된다. 여기서, a는 렌즈 중심과 회전 중심의 거리이다.
상기한 바와 같이, 종래에는 트랙킹 구동 중 레디얼 틸팅 구동시에는 비 대칭적인 자속분포에 인해 발생되는 힘의 불균형에 의해 포커싱 방향으로의 가진운동이 발생하고, 또한 렌즈 중심과 회전중심이 일치하지 않아 레디얼 틸팅 구동시 트랙 시프트가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 포커싱 코일, 트랙킹 코일, 좌/우 레디얼 코일에 각각 독립적인 전원을 공급하고, 렌즈홀더를 트랙킹 구동한 다음에 레디얼 틸팅 구동시 트랙킹 구동전압을 검출하여 상대적 거리에 따른 비대칭 자속분포를 보상할 수 있도록 좌,우측 레디얼 틸트 코일의 구동 전압비로 보상하여 줄 수 있도록 함으로써, 렌즈홀더가 순수 레디얼 틸트로 구동되도록 함에 있다.
또한 렌즈중심과 회전 중심이 일치하지 않아 레디얼 틸트 구동시 발생하는 트랙킹 시프트 문제를 제어하기 위한 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a은 종래의 광 픽업 액츄에이터를 설명하기 위한 평면도.
도 1b는 종래의 다른 광 픽업 액츄에이터를 설명하기 위한 평면도.
도 2는 종래 광 픽업 액츄에이터에 있어, 각 코일에 전원 인가 방식을 보여주는 회로 구성도.
도 3a,3b,3c는 종래 광 픽업 액츄에이터에 있어, 트랙킹 구동에 따른 롤링 힘의 변화를 보여주기 위한 도면.
도 4는 종래 광 픽업 액츄에이터에 있어, 롤링 구동시 포커싱 영향을 나타내는 그래프.
도 5는 종래 광 픽업 액츄에이터에 있어, 롤링 구동시 트랙킹 영향을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동방법에 있어, 포커스 커플링을 제거하기 위한 플로우 챠트.
도 7은 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 방법에 있어, 트랙 시프트 량을 보정하기 위한 플로우 챠트.
도 8은 본 발명 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 코일의 공급전원 회로구성도.
도 9는 본 발명 광 픽업 액츄에이터에 있어, 트랙킹 구동 중 레디얼 틸트 구동 제어를 보여주기 위한 개념도.
도 10은 본 발명 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 구동전압 비와 트랙킹 시프트 량을 그래프로 나타낸 관계도.
도 11은 본 발명 광 픽업 액츄에이터에 있어, 트랙킹 구동전압 비와 트랙킹 시프트 량을 그래프로 나타낸 관계도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11...대물렌즈 12...렌즈홀더
13...마그네트 14...요크
15...트랙킹 코일 16...포커싱 코일
17...와이어 스프링 18...레디얼 마그네트
19...레디얼 코일
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법은,
렌즈홀더의 좌,우측에 서로 대향하는 레디얼 틸트 코일에 독립적인 전원을 공급하고, 광 디스크의 레디얼 틸트 정도 및 현재의 트랙킹 구동 전압을 검출한 후 상기 트랙킹 코일이 받는 비 대칭적인 자속 분포를 좌,우측 레디얼 틸트 코일의 구동 전압비로 보상하여 렌즈홀더를 레디얼 틸트 구동시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광디스크의 레디얼 틸트량으로부터 상기 렌즈홀더의 렌즈중심과 회전 중심이 일치하지 않아 발생될 트랙킹 시프트 량을 계산하고, 계산된 트랙킹 시프트 량과 상기 광 디스크의 레디얼 틸트 정도 및 현재의 트랙킹 구동 전압에 상응하는 좌,우측 레디얼 코일의 구동 전압비로 상기 트랙킹 시프트 량을 보상하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 트랙킹 시프트는 렌즈홀더의 대물렌즈로부터 회전중심 사이의 거리와 디스크의 레디얼 틸트 량을 이용하여 트랙킹 시프트 되는 정도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
이 같은 본 발명에 의하면, 트랙킹 코일 구동 중 레디얼 틸팅 구동시 현재의 트랙킹 구동전압을 검출하고 각 레디얼 코일에 인가되는 레디얼 틸팅 구동 전압비를 계산한 후 계산된 값으로 레디얼 틸팅 구동을 제어하며, 또한 렌즈중심과 회전중심이 일치하지 않아 레디얼 틸트 구동시 발생하는 트랙 시프트를 계산한 후 상기 레디얼 틸트 동작시 트랙 시프트를 보상해 주도록 한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명 광 픽업 액츄에이터에 있어, 포커스 커플링을 제거하기 위한 플로우 챠트이며, 도 7은 본 발명 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 틸팅 구동시 트랙 시프트 제어방법을 나타낸 플로우 챠트이고, 도 8은 본 발명 광 픽업 액츄에이터의 자기회로의 공급전원 회로 구성도이고, 도 9는 본 발명에서 트랙킹 구동 중 레디얼 틸트 구동 제어를 보여주기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명에서 트랙 시프트에 따른 양단의 레디얼 구동 전압비를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 렌즈홀더의 좌,우측에서 레디얼 방향으로 틸팅시켜 주기 위한 각 레디얼 코일(RR-Coil, RL- Coil)에 독립적인 전원(Vb1,Vb2)을 공급해 할 수 있도록 함으로써, 전원(Vb1,Vb2) 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 이는 렌즈홀더가 트랙킹 모드로 동작한 다음에 레디얼 틸트 구동시 비대칭 자속 분포에 의한 힘의 불균형을 해결하기 위한 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 렌즈홀더의 트랙킹 이동 후 레디얼 틸팅 구동시 포커스 커플링 되는 현상을 제거하기 위한 것으로서, 먼저 광 디스크의 틸트 성분을 검출하게 되는데, 이는 광 디스크의 휨이나 기구적인 런-아웃에 의한 광 디스크가 갖는 레디얼 틸트 량이다(S101).
그리고, 렌즈홀더가 트랙킹 이동할 때, 상기 렌즈홀더의 좌, 우 레디얼 코일에서는 마크네트와 코일간의 상대적인 거리차로 인해 비 대칭적인 자속 분포가 발생하게 되므로, 이러한 비대칭적인 자속분포를 확인하기 위해 현재의 트랙킹 구동전압을 검출한다(S102).
현재의 트랙킹 구동 전압이 검출되면 렌즈홀더의 좌,우측 레디얼 코일에 전압을 독립적으로 공급하기 위한 레디얼 구동 전압 비를 계산하게 되는데(도 10 참조), 좌, 우측 레디얼 코일(RR-Coil, RL-Coil)에는 서로 독립적인 구동 전압(Vb1, Vb2)이 공급되므로 상기 비대칭 자속 분포를 보상할 수 있는 레디얼 틸팅 구동 전압비(Vb1/Vb2)의 계산이 가능하게 된다(S103).
즉, 렌즈홀더의 좌, 우측 레디얼 코일(RR-Coil, RL-Coil)에 인가되는 전원(Vb1,Vb2)은 각각 독립적인 공급 및 제어가 가능하기 때문에 비 대칭적인 자속분포를 보상할 수 있는 레디얼 구동 전압 비에 따라 렌즈홀더를 레디얼 틸트 구동시켜 주면, 렌즈홀더는 순수하게 레디얼 틸트 모드로만 가동하게 된다(S104).
이와 같이, 렌즈홀더가 트랙킹 이동한 상태에서 레디얼 코일에 발생하는 비 대칭적인 자속 분포로부터 레디얼 틸팅 구동시의 포커싱 커플링(focusing coupling) 현상을 제거하기 위해서, 추종해야 할 디스크의 기울임 정도와 현재의 트랙킹 구동전압을 확인한 후 이에 상응하는 좌, 우측 레디얼 틸트 코일에 인가되는 레디얼 구동 전압 비를 미리 계산한 후 계산된 레디얼 구동 전압으로 렌즈홀더를 구동시켜 줌으로써 순수 레디얼 틸트 구동만 할 수 있도록 해 준다.
그리고, 도 7은 본 발명 실시예에 따른 레디얼 틸팅 구동 제어방법에 있어 트랙킹 시프트를 보상하기 위한 것으로, 먼저 광 디스크의 레디얼 틸트 정도를 검출하고(S201), 렌즈중심으로부터 렌즈홀더 회전 중심까지의 거리를 이용하여 트랙 시프트되는 양을 계산하게 된다(S202).
즉, 도 5에서와 같이 대물렌즈의 중심으로부터 렌즈홀더의 회전 중심과의 거리(a)와 상기 레디얼 틸트 각도를 이용하여 트랙 시프트(Ts) 되는 양을 검출하게 된다. 즉, 트랙 시프트(Ts)는 a*tanθ로 구할 수 있다. 여기서, a 는 렌즈홀더의 회전중심과 대물렌즈의 중심간의 거리이며, θ는 대물렌즈의 틸트 정도를 나타낸다. 이렇게 계산한 트랙 시프트량을 보상할 수 있는 전압량을 트랙킹 코일에 인가함으로써, 트랙 시프트 없이 순수한 레디얼 틸트를 구동할 수 있다(S203).
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 렌즈홀더를 트랙킹 구동시킨 상태에서 레디얼 틸트 구동시 레디얼 코일(19)에 각각 독립적으로 인가되는 전압 량에 의해 롤링 힘의 크기는 좌,우가 동일하게 공급된다. 이로써 트랙킹 구동에 따른 레디얼 마그네트(18)와 코일(19) 간의 비 대칭 자속 분포에 의한 포커스 방향 커플링(coupling) 현상이 제거되고, 또한 구동하고자 하는 레디얼 틸트 량에 의해 렌즈중심과 회전중심이 일치하지 않아 일정한 트랙킹 시프트의 발생을 제거할 수 있도록 한다.
상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 방법은 렌즈홀더의 좌, 우측 레디얼 코일에 독립적으로 전압을 인가하고 그 전압 비를 제어함으로써, 트랙킹 구동한 다음의 레디얼 틸팅 구동시 현재의 트랙킹 전압에 의한 비 대칭적인 자속 분포로부터 발생되는 포커싱 커플링 현상 및 레디얼 틸트 구동시 트랙킹 시프트 량을 해결할 수 있도록 함으로써, 불 필요한 트랙킹 시프트에 의해 서보에 미치는 악 영향을 없앨 수 있어, 안정적인 레디얼 틸트 서보가 가능해 진다.

Claims (2)

  1. 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동시, 현재의 트랙킹 구동전압을 검출하고, 미리 알고 있는 트랙 시프트량과 트랙킹 구동전압 데이터로부터 현재의 트랙 시프트량을 산출하고, 미리 알고 있는 트랙 시프트량과 레디얼 구동전압비 데이터로부터 상기 산출된 현재의 트랙 시프트량을 보상할 수 있는 레디얼 구동전압비를 산출하고, 상기 산출된 레디얼 구동전압비를 레디얼 틸트 코일의 구동 전압비로 적용하여 렌즈홀더를 레디얼 틸트 구동시키는 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법.
  2. 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동시, 렌즈홀더의 렌즈중심과 회전 중심의 불일치로 인한 트랙 시프트 량을 계산하고, 미리 알고 있는 트랙킹 시프트량과 트랙킹 구동전압 데이터로부터 상기 계산된 트랙킹 시프트 량을 보상할 수 있는 트랙킹 구동전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터의 레디얼 틸팅 구동 제어방법.
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