KR100518859B1 - 광 픽업 시스템 - Google Patents

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KR100518859B1
KR100518859B1 KR10-2003-0100439A KR20030100439A KR100518859B1 KR 100518859 B1 KR100518859 B1 KR 100518859B1 KR 20030100439 A KR20030100439 A KR 20030100439A KR 100518859 B1 KR100518859 B1 KR 100518859B1
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이성훈
김진아
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 광 픽업장치에 있어서, 특히 광 경로 상에 구면수차 보상용 액츄에이터를 구비하여 전자기력에 의한 가동으로 구면수차를 보상할 수 있도록 한 광 픽업 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광 픽업 시스템은, 광 축상에서 구면수차를 보상하기 위한 렌즈를 취부하고, 광 축 방향으로 가동하는 렌즈홀더와; 상기 렌즈홀더의 양측에 부착된 마그네트 및 이에 대향하는 고정된 구조의 코일로 구성되어, 발생되는 전자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 광 축방향으로 가동시키는 자기회로와; 상기 렌즈홀더의 가동을 가이드하기 위한 회동 가이드수단과; 상기 코일을 지지하기 위한 코일 지지부와; 상기 회동 가이드 수단 및 코일 지지부를 지지하기 위한 베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광 픽업 시스템{OPTICAL PICK-UP SYSTEM}
본 발명은 광 픽업장치에 있어서, 특히 광 경로 상에 구면수차 보상용 액츄에이터를 구비하여 전자기력에 의한 가동으로 구면수차를 보상할 수 있도록 한 광 픽업 시스템에 관한 것이다.
광 저장장치의 배속 및 저장 밀도 증가와 함께 소비자 기호의 고급화로 고화질 동영상 처리에 대한 수요가 증가함에 따라 광 저장 디스크(Optical Disk)의 데이터 저장용량도 대용량으로 요구되고 있다.
이러한 요구로서, 블루 레이저 다이오드(BD: Blue laser Diode)급 광학 시스템이 제시되고 있다. 이러한 브루 레이저급 광학 시스템에서는 고 개구수(예컨대, NA=0.85), 짧은 파장(예컨대, 405nm)의 레이저 광을 사용한다.
도 1은 블루 레이저급 광 픽업 시스템의 개략 구성도이다.
도 1을 참조하면, 블루 레이저(Blue Laser) 빔을 발생하는 블루 레이저 다이오드(101)와, 빔을 반사 또는 투과시키는 빔 스플리터(102)와, 상기 빔 스플리터(102)로부터 입사된 빔을 평행화된 빔으로 출사하는 콜리메이터 렌즈(103)와, 상기 콜리메이터 렌즈(103)로부터 입사된 빔을 광 디스크(105)에 집광시키고 반사되는 빔을 상기 콜레메이터 렌즈(103)로 전달하는 대물렌즈(104)와, 상기 빔 스플리터(102)에 의해 반사된 빔을 전기적 신호로 검출하는 광 검출기(106)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 블루 레이저급 광 픽업 시스템은 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 블루 레이저 다이오드(BD)(101)로부터 발생되는 레이저 빔은 빔 스플리터(102)를 투과하고, 투과된 빔은 콜리메이터 렌즈(103)에서 평행 빔으로 대물렌즈(104)에 입사된다. 대물렌즈(104)는 입사된 빔을 광 디스크(105) 상에 한 점으로 집광시켜 정보를 기록 및 재생하게 되며, 광 디스크(105)로부터 맺힌 빔은 반사되고, 반사된 빔은 대물렌즈(104), 콜리메이터 렌즈(103)를 투과하여 빔 스플리터(102)에 의해 광 검출기(106)로 반사된다. 광 검출기(106)는 반사되어 입력되는 정보를 전기적인 신호로 변환하게 된다.
여기서, 블루 레이저급 광학 시스템은 데이터의 고집적화 및 대용량화를 위해 디스크에 두 개의 레이어(layer)가 존재하며, 사용되고 있는 광원의 파장이 짧아 디스크 커버 레이어의 편차에 의한 구면수차 발생이 광학수차 허용치를 벗어나거나, 저장밀도 증가를 위해 듀얼 레이어 디스크를 사용하면서 각 레이어의 편차에 의해 구면수차가 발생하게 된다. 특히, 듀얼 레이어 디스크(Dual layer disk)의 기록/재생으로 각각의 디스크 레이어의 편차에 의한 구면수차를 보상하기 위해서는 광 경로상에 광학 소자를 오프셋(offset) 시켜 주어야한다.
이러한 구면수차를 보상해주기 위해 광 축상의 광학소자를 이동시켜 주어야 하는 1축 구동 서보 시스템이 요구된다.
기존의 구면 수차 보상을 위한 1축 액츄에이터는 도 2에 도시된 바와 같이, 구면수차 보상을 위한 액츄에이터(110)의 경우, 렌즈홀더(111)의 중심부에 콜리메이터 렌즈(112)를 취부하고, 렌즈홀더(111)의 가동을 위한 모터(113), 렌즈홀더(111)의 일측에서 상기 모터(113)에 의해 회전하여 렌즈홀더(111)를 가동하는 리드 스크류(lead screw)(114), 렌즈홀더(111)의 타측에서 렌즈홀더의 이동을 가이드하는 샤프트(115)로 구성된다.
즉, 콜리메이터 렌즈(112)에 의한 구면수차를 보상하기 위해서는 렌즈홀더(111)를 광 축 방향으로 이동시켜 주어야 하는데, 이때 모터(113)를 구동하면 모터 축에 연결된 리드 스크류(114)가 회전하여 렌즈홀더(111)를 전/후 방향으로 이동시켜 준다. 더블어 렌즈홀더 타측의 샤프트(115)가 렌즈홀더의 이동을 가이드해 주게 됨으로써, 구면수차를 보상하게 된다.
그러나, 모터(113)의 축인 리드 스크류(114)가 렌즈홀더 일측에 설치되어 있기 때문에, 렌즈홀더를 가동하는 힘이 한쪽으로 집중되는 경우가 발생될 수 있다. 또한, 리드 스크류 방식을 이용하게 될 경우 별도의 모터-스크류 시스템을 구성해야 하는 등 가격 및 조립성 측면에서 단점을 가지게 된다.
그리고, 구면 수차를 최소화할 수 있는 1축 액츄에이터는 그 특성상 고정밀도의 구동이 요구되므로, 수십 um이하의 구동 정밀도와 광학소자의 틸트 마진을 확보하기 위해 구동 중 각도 틀어짐이 최소화되어야 한다. 또한 별도의 서보계를 구성하는 경우 실시간으로 위치 정보에 대한 피드백이 필요하므로, 회로 시스템의 추가 구성이 필요하게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, BD급 광 픽업 시스템에서의 디스크 커버 레이어 편차로 인해 발생할 수 있는 구면수차를 보상하기 위해 광축상에 전 자기력으로 가동하는 액츄에이터를 배치하고, 콜리메이터 렌즈를 광 축방향을 따라 이동시켜 줄 수 있도록 한 광 픽업 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 구면수차 보상 액츄에이터의 렌즈홀더에 콜리메이터 렌즈를 취부하고, 그 좌/우측에 광 축 방향으로의 가동력을 발생하는 자기회로 및 광 축 방향으로의 가동을 가이드하는 가이드수단을 더 구비하여, 고가의 모터를 사용하지 않고 간단하게 구성할 수 있도록 한 광 픽업 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 렌즈홀더의 가동을 위한 자기회로로서 코일 및 마그네트를 구비하되, 렌즈홀더의 좌/우측에 마그네트를 구비하고 이의 극성 경계에 대향하는 위치에 코일 및 자성철편을 포함하여, 감도 및 해상도를 변화시킬 수 있도록 한 광 픽업 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 렌즈홀더 좌/우측면에 복수개의 다극 착자된 마그네트를 부착하고 그 내부에 대향하는 코일을 구비하는 한편, 샤프트를 요크 기능으로 구현한 광 픽업 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 광 픽업 시스템은,
광 픽업 시스템에 있어서,
광 축상에서 구면수차를 보상하기 위한 렌즈를 취부하고, 광 축 방향으로 가동하는 렌즈홀더와;
상기 렌즈홀더의 양측에 부착된 마그네트 및 이에 대향하는 고정된 구조의 코일로 구성되어, 발생되는 전자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 광 축방향으로 가동시키는 자기회로와;
상기 렌즈홀더의 가동을 가이드하기 위한 회동 가이드수단과;
상기 코일을 지지하기 위한 코일 지지부와;
상기 회동 가이드 수단 및 코일 지지부를 지지하기 위한 베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 회동 가이드수단은 렌즈홀더의 좌/우측에 형성된 샤프트 가이드홈과; 상기 샤프트 가이드홈에 삽입되어 렌즈홀더를 광축 방향으로 가이드하는 샤프트와; 상기 샤프트의 양단을 지지하기 위한 베이스의 양측에 형성된 샤프트 고정홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 마그네트는 상기 렌즈홀더의 양측면에 광 축 방향으로 다극성으로 부착되며, 상기 코일은 상기 마그네트의 극성 경계 위치에 중심부가 대향하도록 코일 지지부의 내측면 부착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 코일 지지부의 내측면에 상기 마그네트 극성 경계에 대향하는 자성철편을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 마그네트는 렌즈홀더의 좌/우측으로 서로 마주보고 있는 복수개의 다극성으로 설치되며, 상기 코일은 상기 마그네트 사이에 직립되는 코일지지부의 내면에 부착, 고정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 샤프트는 렌즈홀더의 좌/우측면에 부착된 마그네트 내측에서 내부 요크로 기능하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 픽업 시스템은,
레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드와; 중심부에 입사된 빔이 평행하게 진행하도록 하는 콜리메이터 렌즈를 취부하고 코일 및 마그네트 사이의 전자기력에 의해 무빙 마그네트 방식으로 광축 방향으로 가동하여, 구면수차를 보상하기 위한 구면수차 보상 액츄에이터와; 입사된 빔의 편광 방향에 따라 선택적으로 빔이 투과되거나 반사되도록 하는 빔 스플리터와; 상기 투과된 빔을 광 디스크 상의 한 점에 집광시키고 광 디스크상에서 반사되는 빔을 상기 빔 스플리터로 전달하는 대물렌즈와; 상기 디스크로부터 반사된 빔을 전기적인 신호로 검출하는 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광 검출기에 의해 검출되는 지터 신호에 따라 상기 구면수차 보상 액츄에이터의 가동을 제어하는 구면수차 보상 서보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 구면수차 보상 액츄에이터는 빔 스플리터의 전단 또는 후단에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 구면수차 보상 액츄에이터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 빔을 평행하게 진행시키는 콜리메이터 렌즈(211)가 취부되며 광 축 방향으로 가동하는 렌즈홀더(210)와; 상기 렌즈홀더(210)의 좌/우측에 구비된 마그네트(212) 및 이에 대향하는 코일(222)과, 상기 렌즈홀더(210)의 광 축 방향으로의 가동을 가이드하는 샤프트 가이드홈(223) 및 샤프트(224)와, 상기 샤프트(224)의 양단을 지지하는 베이스(220) 및 상기 베이스(220)에 형합되고 상기 코일(222)을 지지하는 코일 지지부(221)를 포함하는 구성이다.
여기서, 코일지지부(221)는 "U"자 형상이며, 양측으로 직립된 코일지지판(221a) 내측면에 상기 마그네트(212)와 대향하도록 코일(222)을 설치하며, 상기 마그네트의 극성 경계위치에 자성철편(228)이 고정된 구조이다.
그리고, 상기 샤프트(224)는 자기 밀도를 향상시켜 주기 위한 강 자성체로 하여 내부 요크 기능을 수행할 수 있도록 한 구성이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 블루 레이저급 광학 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 블루 레이저급 광학 시스템은 사용 광원의 파장이 짧아 디스크 커버 레이어의 편차에 의해 구면 수차 허용치가 벗어나거나, 저장밀도 증가를 위해 듀얼 레이어 디스크를 사용하면서 각 레이어의 편차에 의해 구면수차가 발생하게 된다. 이러한 구면수차를 보상해주기 위해 광 축상의 광학소자를 이동시켜 주어야 하는 1축 구동 서보 시스템이 요구된다.
이를 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 광 축상에 설치되는 구면수차 보상 액츄에이터(200)는 1축 액츄에이터로서 광 축 방향으로 직선운동을 하게 되며, 이를 위해 렌즈홀더(210) 및 자기회로, 샤프트(224), 베이스(220)를 포함한다.
상기 렌즈홀더(210)는 중심부의 형성된 빔 통과공(210a)으로 콜리메이터 렌즈(211)가 안착되며, 좌/우측으로 렌즈홀더(210)의 가동을 위한 자기회로를 구비하고, 가동을 가이드하는 샤프트(224)가 광 축 방향으로 끼워진다.
상기 자기회로는 코일(222) 및 마그네트(212)로 구성되며, 렌즈홀더(210)를 광 축방향으로 가동하는 구동력을 발생한다. 이를 위해, 상기 렌즈홀더(210)의 좌/우측면에 마그네트(212)가 부착되며, 이에 대향하는 위치에 코일(222)에 부착, 고정된다.
여기서, 상기 마그네트(212)는 축 방향으로 2극(S:N)이 설치되는데, 단극성 2개로 하거나 단일개의 2극성 마그네트를 설치할 수도 있다. 그리고, 마그네트(212)의 극성 경계면에 코일(222) 중심이 대향되게 설치된다. 이러한 코일(222) 및 마그네트(212)는 상호간에 발생되는 힘은 로렌츠 힘의 방향을 광 축 방향으로 하여 렌즈홀더(210) 및 콜리메이터 렌즈(211)를 구동시켜 된다.
또한, 상기 마그네트(212)는 가동하고, 코일(222)이 고정된 구조이기 때문에, 상기 코일(222)은 "U"자형 코일 지지부(221)에 돌출된 코일지지판(221a)의 내측면에 부착, 고정된다. 그리고, 자기 복원력을 위해 코일 지지판(221a)에는 상기 마그네트(212)의 극성 경계위치에 자성철편(228)이 설치된다.
즉, 무빙 마그네트 타입으로서 렌즈홀더(210)의 가동을 위해 고정된 코일(222)에 전원 케이블(예컨대, FPCB)를 통해 전원이 공급되므로, 가동시의 전원선 문제점을 해결할 수 있는 구조이다.
그리고, 베이스(220)는 전체 액츄에이터를 지지 및 고정시켜 주기 위해, 샤프트(224) 및 코일지지부(221)를 지지한다. 이를 위해, 상기 베이스(220) 후방에서 내측으로 돌출된 고정돌기(226)가 코일지지부(221)의 배면에 형성된 고정홈(221a)이 끼워지도록 하며, 또 내부에 유동 방지부(227)를 형성하여 내부로 끼워지는 코일지지부(221)의 상/하 유동을 방지하게 된다.
여기서, 코일지지부(221)는 베이스(220)와 일체로 형성될 수도 있다.
그리고, 샤프트(224)는 렌즈홀더(210)의 광 축 방향의 움직임을 가이드하기 위해 두 개의 샤프트(224)를 렌즈 높이 방향 중심 및 렌즈 기준 대칭이 되도록 좌우에 배치하게 된다. 또한 샤프트(224)는 마그네트(212)의 후방에 설치되므로, 자속밀도를 향상시켜 주기 위해 샤프트 재질을 강 자성체로 하여 내부 요크 효과를 내도록 한다.
또한 샤프트(224)의 중심이 렌즈홀더(210)의 좌/우측에 축 방향으로 형성된 샤프트 가이드홈(223)에 삽입되고, 샤프트(224)의 양단은 베이스(220)의 전/후 측면에 형성된 샤프트 고정홈(225)으로 고정되므로, 상기 렌즈홀더(210)가 자기회로에 의해 가동될 때, 샤프트(224)가 전/후 방향(광 축 방향)으로 가이드해 준다.
이의 동작을 설명하면, 구면수차 보상 액츄에이터(200)는 광 축 상에서 콜리메이터 렌즈(211)를 취부하고 광 축 방향으로 이동하게 되므로 구면수차 보상 또는 광로변환 액츄에이터로 기능하게 된다.
이러한 액츄에이터(200)의 코일(222)에 전류가 인가되면 코일(222)과 이에 대향하는 마그네트(212) 사이에 전자기력이 발생되고, 이때 마그네트(212)의 후방(back)에 위치한 샤프트(224)는 내부 요크로 기능하여 자속밀도를 향상시켜 준다. 상기에서 발생되는 전자기력은 마그네트(212) 및 렌즈홀더(210)를 광축 방향으로 이동시켜 준다.
이때 렌즈홀더(210)는 중심부의 콜리메이터 렌즈(211)를 갖고 샤프트(224) 및 샤프트 가이드홈(223)을 따라 광 축 방향으로 이동하게 된다. 이때 코일(222)에 인가되는 전류의 방향에 따라 전 방향 또는 후 방향으로 이동이 가능하게 된다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 코일 지지부(221)는 "U"자 형상으로, 좌/우측에 직립된 코일 지지판(221a)의 내측면에 코일(222) 및 자성철편(218)이 부착 및 고정된다.
여기서, 상기 자성철편(218)은 마그네트의 극성 사이에 가장 높은 자기 밀도가 형성됨에 따라, 상기 자성철편(213)이 극성 사이에 위치하고자 하는 잠재 에너지의 안정점 특성(stable point of potential energy, 자기 스프링)에 의한 것으로, 자성철편(213)이 극성 사이에서 벗어나게 되면 다시 원 상태로 돌아가려하는 복원력이 발생하게 된다.
이에 따라, 자성철편(218)은 코일 지지판(221a)의 양측 중심 위치에서 마그네트(212)의 극성 경계면과 대향하므로, 마그네트(212)를 자기 위치로 복원시켜 주기 위한 탄성 스프링으로 기능한다. 이러한 자성철편(218)은 별도의 조립 지그없이 철편 고정홈(미도시)에 삽입후 접착만으로 고정이 가능하게 된다. 또 철편 고정홈을 소정 깊이로 하여, 자기 스프링의 강성 값을 조절할 때 렌즈홀더(210)의 수정 없이도 자성철편(218)의 두께만으로 변화시킬 수 있다.
따라서, 코일(222)과 마그네트(212)에 의해 발생되는 전자기력과 자기 복원력 간의 차이에 의해 렌즈홀더(210)는 특정 지점에서 고정될 수 있다. 즉, 자성철편(218)의 두께 및 사이즈, 마그네트(212)와의 거리만을 조정하면 감도 및 해상도를 변화시킬 수 있다.
한편, 실시 예로서 렌즈홀더(210)의 좌/우에 샤프트(224)가 삽입되는 샤프트 가이드홈(223: 223a,223b)은 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 렌즈홀더(210)의 일측 가이드홈(223a)은 사각형으로 하여 상하/좌우의 두 방향 가이드가 가능하며, 타측 가이드홈(223b)은 원형 또는 장공 방향으로 처리하여 좌/우 방향으로 가이드하게 함으로써, 구동 중 발생할 수 있는 렌즈홀더(210)의 틸트로 인해 샤프트(224)와 렌즈홀더(210) 사이의 마찰력 상승시에도 구동이 자유롭도록 자유도를 해제하였다. 또한, 샤프트 가이드홈(223)의 다른 실시 예로서, 일측 가이드홈은 마름모 형상으로 하고, 타측 가이드홈은 장공 처리할 수도 있다.
한편, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 빔을 평행하게 진행시키는 콜리메이터 렌즈(251)가 취부되며 광 축 방향으로 가동하는 렌즈홀더(250)와; 상기 렌즈홀더(250)의 좌/우측에 구비된 복수개의 마그네트(252) 및 이에 대향하는 코일(262)과, 상기 렌즈홀더(250)의 광 축 방향으로의 가동을 가이드하는 샤프트 가이드홈(263) 및 샤프트(264)와, 상기 샤프트(264)의 양단 및 코일(262)을 지지하는 코일 지지부(261)를 포함하는 구성이다.
여기서, 상기 복수개의 마그네트(252)는 "Π"자형 홈(253)의 내측 좌/우에 각각 고정되며, 상기 마그네트(212)와 대향하는 코일(262)이 "ㅛ"자 형상의 코일 지지부(261)에 직립된 코일고정판(261a) 일측면에 설치된 구성된다.
그리고, 상기 샤프트(264)는 자기 밀도를 향상시켜 주기 위한 강 자성체로 하여 내부 요크 기능을 수행할 수 있도록 한 구성이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시 예에 대하여 도 6 및 도 7를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 렌즈홀더(250)는 중심부의 형성된 빔 통과공(250a)으로 콜리메이터 렌즈(251)가 안착되며, 좌/우측으로 렌즈홀더(250)의 가동을 위한 자기회로를 구비하고, 가동을 가이드하는 샤프트(264)가 광 축 방향으로 끼워진다.
상기 자기회로는 렌즈홀더(250)의 좌/우측에 구비된 복수개(내/외측)의 2극 마그네트(252) 및 이에 대향하는 코일(262)로 구성되어, 렌즈홀더(250)를 광 축방향으로 가동하는 구동력을 발생한다. 이를 위해, 복수개의 2극 마그네트(252)는 상기 렌즈홀더(250)의 좌/우측에 형성된 "Π"형상의 코일 삽입홈(262)의 양측에 부착되며, 코일(262)은 상기 코일 지지부(261)로부터 돌출된 코일지지판(261a)의 내면에 부착되어, 내측 마그네트와 대향된다.
여기서, 상기 복수개의 마그네트(252)는 축 방향으로 2극(S:N)이 설치되는데, 각각 단극성 2개로 하거나 단일개의 2극성 마그네트를 설치할 수도 있다. 그리고, 복수개의 마그네트(252)의 극성 경계에 코일(262) 중심이 대향되게 설치된다. 이러한 코일(262) 및 복수개의 마그네트(252)는 상호간에 발생되는 힘은 로렌츠 힘의 방향을 광 축 방향으로 하여 렌즈홀더(250) 및 콜리메이터 렌즈(251)를 구동시켜 된다.
또한, 상기 복수개의 마그네트(252)는 가동하고, 코일(262)이 고정된 구조이기 때문에, 상기 코일(262)은 "ㅛ"자형 코일 지지부(261)의 좌/우측에서 직립하게 형성된 코일지지판(261a)의 내측면에 각각 부착되어 상기 내측 마그네트(252)와 대향된다.
즉, 코일(262)에는 렌즈홀더(250)의 가동을 위한 전원이 공급될 수 있도록 전원선이 연결되므로, 가동시의 전원선 문제점을 해결할 수 있는 구조이다.
그리고, 샤프트(264)는 렌즈홀더(250)의 광 축 방향의 움직임을 가이드하기 위해 두 개의 샤프트(264)를 렌즈 높이 방향 중심 및 렌즈 기준 대칭이 되도록 좌우에 배치하게 된다. 또한 샤프트(264)는 마그네트(252)의 후방에 설치되므로, 자속밀도를 향상시켜 주기 위해 샤프트 재질을 강 자성체로 하여 내부 요크 효과를 내도록 한다.
또한 샤프트(264)의 중심이 렌즈홀더(250)의 좌/우측에 축 방향으로 형성된 샤프트 가이드홈(263)에 삽입되고, 샤프트(264)의 양단은 코일지지부(261)의 전/후 측면에 형성된 샤프트 고정홈(265)으로 끼워 고정된다. 이에 따라 상기 렌즈홀더(250)가 자기회로에 의해 가동될 때, 샤프트(264)가 전/후 방향(광 축 방향)으로 가이드해 준다.
한편, 제 2실시예에 의한 동작을 간략하게 설명하면, 구면수차 보상 액츄에이터(240)는 광 축 상에서 콜리메이터 렌즈(251)를 취부하고 광 축 방향으로 이동하게 되므로 구면수차 보상 또는 광로변환 액츄에이터로 기능하게 된다.
이러한 액츄에이터(240)의 코일(262)에 전류가 인가되면 코일(262)과 이에 대향하는 마그네트(252) 사이에 전자기력이 발생되고, 이때 마그네트(252)의 후방(back)에 위치한 샤프트(264)는 내부 요크로 기능하여 자속밀도를 향상시켜 준다. 상기에서 발생되는 전자기력은 마그네트(252) 및 렌즈홀더(250)를 광 축 방향으로 이동시켜 준다.
이때 렌즈홀더(250)는 중심부의 콜리메이터 렌즈(251)를 갖고 샤프트(264) 및 샤프트 가이드홈(263)을 따라 광 축 방향으로 이동하게 된다. 이때 코일(262)에 인가되는 전류의 방향에 따라 전 방향 또는 후 방향으로 이동이 가능하게 된다.
이와 같이, 구면수차 보상 액츄에이터에서 전류를 공급받는 고정형 코일 구조를 취하기 때문에, 가동형 코일 구조에서 발생할 수 있는 플렉시블 기판(FPCB)의 강성, 뒤틀림, 유효길이의 미 확보 등으로 인한 액츄에이터의 구동 해상도 및 선형성 저하를 방지할 수 있다.
상기와 같은 구면수차 보상 액츄에이터가 적용된 광 픽업 시스템은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같다.
도 8에 도시된 바와 같이, 블루 레이저 다이오드(301)로부터 발생되는 레이저 빔은 구면수차 보상 액츄에이터(302)의 중심부에 취부된 콜리메이터 렌즈(302a)를 통해서 평행 빔으로 빔 스플리터(303)에 입사되고, 빔 스플리터(303)에 입사된 빔은 투과되어 픽업 액츄에이터(304)의 대물렌즈(304b)를 통해 광 디스크(305) 상에 한 점으로 집광시켜 준다.
여기서, 대물렌즈(304b)의 전단 광축 상에는 HOE(304a)가 구비되는데, HOE(304a)는 홀로그램 소자(Holographic Optical Emements)로서 홀로그램에 기록된 파형을 재생시키거나 변형시켜서 원하는 파형을 얻고자 제작된 광학소자가 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광 디스크(305)상에 맺히는 레이저 빔은 반사되고, 반사된 빔은 대물렌즈(304b)를 통해서 빔 스플리터(303)에서 반사되고, 반사된 빔은 집광렌즈(306)에 의해 광 검출기(307)에 집광된다.
이때, 광 검출기(307)는 반사빔을 전기적인 신호로 검출하여 픽업 서보(308)에 전달하고, 픽업서보(308)는 픽업 액츄에이터(304)의 가동을 제어하게 되며, 또한 광 검출기(307)에서 검출되는 전기적인 신호는 구면수차 보상서보(309)에 입력된다.
그리고, 구면수차 보상서보(309)는 상기 광 검출기(307)에 검출되는 전기적인 신호를 기준으로 구면 수차를 보상하기 위해 서보 신호를 구면수차 보상 액츄에이터(302)에 출력함으로써, 광 경로상에 위치하는 액츄에이터(302) 및 이에 취부된 콜리메이터 렌즈(302a)를 전 방향 또는 후 방향으로의 이동을 제어하여, 광 디스크 상에 맺히는 빔의 구면수차가 보상될 수 있도록 한다.
또한, 구면수차 보상서보(309)는 광 검출기(307)로부터 검출된 신호를 이용하여 지터(jitter) 값을 분석하여, 구면수차 보상 액츄에이터(302)의 총 가동 범위를 스윕(SWEEP)하면서 신호 특성 최적점을 찾아 기억하여 학습시켜 준다.
즉, 구면수차 보상 서보(309)의 가동 특성과 광 디스크 상에 맺히는 빔의 특성 변화를 이용하여 지터 값을 분석할 수 있으며, 이에 따라 구면수차 보상 액츄에이터(302)의 가동 범위를 기준으로 신호 특성의 최적점을 찾아 저장시켜 줌으로써, 이를 기준으로 반복 학습도 가능하게 된다.
여기서, 신호의 특성 최적점을 학습할 수 있도록 하기 위해, 기준값을 지정한 뒤 구면수차 보상 액츄에이터에 전압을 가해 이동시키면서 최적점을 찾고, 기준점을 지나면서 다시 광학 특성이 나빠지면 진행 방향을 바꾸어 이동하는 방식으로 반복하여, 최적점을 기억하게 된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 구면수차 보상 액츄에이터(313)는 빔 스플리터(312)와 대물렌즈(314b)의 사이에 설치된다. 이에 따라 빔 스플리터(312)를 통해 투과되는 레이저 빔이 구면수차 보상 액츄에이터(313)에 취부된 콜리메이터 렌즈(313a)에 의해 평행 빔으로 하여 대물렌즈(314b)로 입사되고, 광 디스크(315)상에 한 점으로 집광된다.
그리고 광 디스크(315) 상에 맺히는 빔이 반사되면 대물렌즈(314b) 및 콜리메이터 렌즈(314a)를 통과하여 빔 스플리터(312)에 의해 반사되고 집광렌즈(316)에 의해 광 검출기(317)에 집광되어 전기적인 신호로 검출된다.
상기 광 검출기(317)에 의해 검출된 신호는 지터 신호 감지부(318)에 전달되어, 구면수차 보상서보(319)에 입력된다. 그러면 구면수차 보상서보(319)는 지터 신호 및 구면수차 신호를 이용하여 구면수차 보상 액츄에이터(313)를 서보할 수 있게 된다. 즉, 반사광을 집광하여 구면수차 신호로부터 구면수차 보상 액츄에이터를 서보하는 것이다.
여기서, 도 8의 구면수차 보상 서보는 대물렌즈로부터 얻는 신호를 바탕으로 서보를 제어하며, 도 9의 구면수차 보상서보의 경우는 대물렌즈를 통과한 후 다시 구면수차 보상렌즈를 통과했을 때의 광학신호를 분석하여, 서보를 제어하게 된다.
이러한 구면수차 보상 액츄에이터의 가동 방법으로는 초기에 거칠게(coarse) 구동시킨 뒤, 최대 특성이 나오는 위치에서 정밀하게 제어하는 정밀 서보(fine servo)하게 된다. 이를 위해 DC전압을 인가하여 1차 서보 후 AC 신호를 이용하여 위치 정렬 및 서보가 가능하도록 한다.
상기와 같이, 본 발명의 BD급 광 픽업 시스템은 광 경로상에 1축 액츄에이터를 구비하고, 그 액츄에이터에서 발생할 수 있는 비 선형성, 구동중 틸트 각이 틀어짐을 보상하기 위한 전자기 및 자성의 원리를 이용함으로써, 간단한 구성으로 액츄에이터를 구성할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 픽업 시스템에 의하면, 블루 레이저급 광학 시스템에서 발생될 수 있는 구면수차를 보상하기 위해 광축 상에 구면수차 보상 액츄에이터를 전자기 및 자성의 원리를 이용하여 설치함으로써, 고가의 모터를 추가로 사용하지 않게 됨으로서 단가 절감의 효과가 뛰어나다.
또한 전원을 공급받는 코일을 고정시키고 마그네트를 가동시켜 줌으로써, 코일 가동시에 발생될 수 있는 기판 및 전원선에 의한 액츄에이터의 구동 해상도 및 선형성 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 종래 BD급 광 픽업장치를 나타낸 구성도.
도 2는 종래 도 1에 적용된 구면수차 보상용 액츄에이터의 구조.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 BD급 광 픽업장치에 있어서, 구면수차 보상용 액츄에이터의 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 구면수차보상용 액츄에이터에서의 자기회로 구성도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구면수차보상용 액츄에이터의 사시도.
도 7은 도 6의 자기회로를 나타내기 위한 측면도.
도 8은 본 발명의 구면수차 보상용 액츄에이터를 구비한 광 픽업 장치에 있어서, 집광부 지터 신호를 이용하여 서보하기 위한 광 픽업 시스템 구성도.
도 9는 본 발명의 구면수차 보상용 액츄에이터를 구비한 광 픽업 장치에 있어서, 집광부 지터 신호를 이용하여 서보하기 위한 광 픽업 시스템 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200,240,302,313...구면수차 보상 액츄에이터
210,250...렌즈홀더 211,251,302a,313a...콜리메이터 렌즈
212,262...코일 228...자성철편
220,261...베이스 221...코일지지부
222,252...마그네트 223,263...샤프트 가이드홈
224,264...샤프트 225,265...샤프트 고정홈

Claims (9)

  1. 광 픽업 시스템에 있어서,
    광 축상에서 구면수차를 보상하기 위한 렌즈를 취부하고, 광 축 방향으로 가동하는 렌즈홀더와;
    상기 렌즈홀더의 양측에 부착된 마그네트 및 이에 대향하는 고정된 구조의 코일로 구성되어, 발생되는 전자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 광 축방향으로 가동시키는 자기회로와;
    상기 렌즈홀더의 가동을 가이드하기 위한 회동 가이드수단과;
    상기 코일을 지지하기 위한 코일 지지부와;
    상기 회동 가이드 수단 및 코일 지지부를 지지하기 위한 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회동 가이드수단은 렌즈홀더의 좌/우측에 형성된 샤프트 가이드홈과;
    상기 샤프트 가이드홈에 삽입되어 렌즈홀더를 광축 방향으로 가이드하는 샤프트와;
    상기 샤프트의 양단을 지지하기 위한 베이스의 양측에 형성된 샤프트 고정홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 렌즈홀더의 양측면에 광 축 방향으로 다극성으로 부착되며,
    상기 코일은 상기 마그네트의 극성 경계 위치에 중심부가 대향하도록 코일 지지부의 내측면 부착되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코일 지지부의 내측면에 상기 마그네트 극성 경계에 대향하는 자성철편을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트는 렌즈홀더의 좌/우측으로 서로 마주보고 있는 복수개의 다극성으로 설치되며,
    상기 코일은 상기 마그네트 사이에 직립되는 코일지지부의 내면에 부착, 고정되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 샤프트는 렌즈홀더의 좌/우측면에 부착된 마그네트 내측에서 내부 요크로 기능하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  7. 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드와;
    중심부에 입사된 빔이 평행하게 진행하도록 하는 콜리메이터 렌즈를 취부하고 코일 및 마그네트 사이의 전자기력에 의해 무빙 마그네트 방식으로 광축 방향으로 가동하여, 구면수차를 보상하기 위한 구면수차 보상 액츄에이터와;
    입사된 빔의 편광 방향에 따라 선택적으로 빔이 투과되거나 반사되도록 하는 빔 스플리터와;
    상기 투과된 빔을 광 디스크 상의 한 점에 집광시키고 광 디스크상에서 반사되는 빔을 상기 빔 스플리터로 전달하는 대물렌즈와;
    상기 디스크로부터 반사된 빔을 전기적인 신호로 검출하는 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 광 검출기에 의해 검출되는 지터 신호에 따라 상기 구면수차 보상 액츄에이터의 구면수차 보상 서보의 가동을 제어하는 구면수차 보상 서보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 구면수차 보상 액츄에이터는 빔 스플리터의 전단 또는 후단에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
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