KR100542012B1

KR100542012B1 - 광픽업 액츄에이터 지지구조

Info

Publication number: KR100542012B1
Application number: KR1020030046727A
Authority: KR
Inventors: 이경택
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2006-01-10
Also published as: KR20050006773A

Abstract

본 발명은 광픽업 액츄에이터의 렌즈 홀더를 지지하는 탄성지지부를 렌즈 홀더의 상면 일측 가장자리에 1단으로 배치함으로써, 디스크 드라이브의 슬림화 및 초박형 구조를 구현할 수 있는 광픽업 액츄에이터 지지구조를 개시한다. 개시된 본 발명은 중심부에 대물렌즈가 취부된 렌즈 홀더; 상기 렌즈홀더의 포커싱 및 트래킹 가동을 위해 상기 렌즈홀더의 외측에 권선된 포커싱 코일 및 트랙킹 코일; 상기 렌즈홀더에 소정 이격되며 상기 포커싱 및 트랙킹 코일에 대향되는 마그네트; 상기 렌즈홀더를 지지하기 위해 상기 렌즈 홀더의 타측 가장 자리에 타측단이 각각 연결되는 1단의 탄성 지지부 및, 상기 렌즈 홀더의 일측에 일정 이격되어 설치되며 상기 탄성 지지부의 일측단을 고정시켜 주기 위한 댐퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탄성지지부는 상기 렌즈 홀더의 상면 타측 가장자리에 1단으로 각각 고정 배치되고, 상기 탄성 지지부의 길이 중심이 렌즈 홀더의 힘 중심 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

광픽업, 액츄에이터, 2와이어, 평면, 초박형

Description

광픽업 액츄에이터 지지구조{SUPPORTING STRUCTURE OF OPTICAL PICK-UP ACTUATOR}

도 1은 종래 기술에 따른 액츄에이터의 지지구조를 도시한 평면도이다.

도 2a는 종래 기술에 따른 2단 와이어 스프링 구조를 갖는 광픽업 액츄에이터의 포커싱 동작을 나타낸 도면.

도 2b는 종래 기술에 따른 1단 와이어 스프링 구조를 갖는 광픽업 액츄에이터의 포커싱 동작을 나타낸 도면.

도 3a 및 도 3b는 디스크의 틸트 각 보정의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 1단 와이어 스프링 구조를 갖는 광픽업 액츄에이터 지지구조를 도시한 평면도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터의 포커싱 동작을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터에서 대물렌즈의 회전 현상을 방지하기 위하여 와이어 스프링에 가해지는 힘의 위치를 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

101: 렌즈 홀더 103: 대물렌즈

105: 포커싱 코일 107: 트래킹 코일

109: 탄성지지부(와이어 스프링) 110: 마그네트

111: 요크(yoke) 112: 연결 PCB

200: 댐퍼(damper)

본 발명은 광픽업 액츄에이터 지지구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광픽업 액츄에이터의 포커싱, 트래킹 동작시 대물렌즈의 회전 현상을 방지하면서 초박형화할 수 있는 광픽업 액츄에이터 지지구조에 관한 것이다.

최근, 광디스크의 급속한 발전으로 광디스크의 정보를 기록/재생하기 위한 광픽업이 다양하게 개발되고 있다. 광픽업에는 대물렌즈에 의해 집광된 광스폿이 광디스크의 신호 트랙의 중심을 추종하도록 대물렌즈를 광디스크의 반경 방향으로 이동시킴과 아울러 광스폿이 신호 트랙 면에 대하여 초점심도 내에 들도록 대물렌즈를 광디스크에 대한 수직방향으로 이동시키는 역할을 하는 액츄에이터가 배치된다.

즉, 상기 액츄에이터는 대물렌즈를 2축 방향으로 이동시켜 트랙킹 제어와 포커싱제어를 수행하게 된다. 이러한 액츄에이터는 자석과 자성체가 이루는 자기공간 안에 코일을 구성하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 발생되는 로렌쯔힘(Lorentz force)으로 구동된다.

광픽업은 노트북과 같은 소형/휴대용 정보기기에 적절히 대응하기 위하여 박 형화 추세에 있다. 액츄에이터는 크게 가동부와 고정부로 나뉘어지며, 가동부에는 강성과 감쇠특성을 갖는 지지부재로 고정부에 고정되어 원하는 주파수 특성을 갖도록 설계된다.

여기서, 가동부는 포커싱과 트랙킹 방향의 상호 직교하는 2축 방향으로 회전이나 비틀림과 같은 불필요한 진동없이 병진 운동을 하여 광디스크의 신호트랙의 중심을 추종할 수 있어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 3축 구동 액츄에이터의 지지구조를 도시한 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광디스크 상에 입사되는 레이저 광을 굴절시켜 광스폿을 형성하는 대물렌즈(11)가 중심부에 안착된 렌즈홀더(lens holder:12)와, 상기 렌즈홀더(12)의 둘레면을 따라 감겨져 있는 포커싱 코일(15)과, 상기 렌즈홀더(12)의 좌/우측면 양측에 상기 포커싱 코일(15)이 와인딩된 방향과 수직한 방향으로 와인딩되어 있는 트래킹 코일(16)과, 상기 포커싱 코일(15) 및 트랙킹 코일(16)과 대향되고 상기 렌즈홀더(12) 양측에 서로 대칭되도록 배치되어 있는 마그네트들(13)과 요크들(14)과, 상기 렌즈홀더(12)의 상/하측면 중심부에 배치된 연결 PCB(18)에 타단이 고정되어 지지부 역할을 하고, 아울러 포커싱 구동신호, 트래킹 구동신호 및 틸트 구동신호를 인가하는 와이어 서스펜션들(17)과, 상기 와이어 서스펜션들(17)의 일측 단자들을 고정시키기 위한 댐퍼부(19)로 구성되어 있다.

도 2a는 종래 기술에 따른 2단 와이어 스프링 구조를 갖는 광픽업 액츄에이터의 포커싱 동작을 나타낸 도면이고, 도 2b는 종래 기술에 따른 1단 와이어 스프 링 구조를 갖는 광픽업 액츄에이터의 포커싱 동작을 나타낸 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 광픽업 액츄에이터의 렌즈 홀더(12)의 양측에 각각 두 개의 와이어 스프링이 고정 배치된 구조로서, 포커싱 동작을 수행할 때는, 두개의 와이어 스프링에 의하여 상기 렌즈 홀더(12)가 지지되므로, 상하 안정된 포커싱 동작을 하게 된다.

이와 같은 포커싱 동작은 상기 렌즈 홀더(12)의 둘레면을 따라 와인딩되어 있는 포커싱 코일(15)에 전류가 인가되면, 마그네트(13)들과 코일(15) 사이에서 형성되는 자기장에 의하여 렌즈홀더(12)가 상하 방향으로 움직이게 된다.

또한, 도면에서는 도시되지 않았지만, 트래킹 동작을 수행할 때에도, 상기 포커싱 동작을 할 때와 같이 상기 렌즈 홀더(12) 양측에 고정된 4개의 와이어 스프링(2단 지지구조)이 지지하는 형태가 되므로 안정된 트래킹 동작을 할 수 있다.

도 2b는 상기 도 2a에서의 2단 지지구조에 대응하여 1단 지지구조로 렌즈홀더를 구동한다. 상기 2단 지지구조에 비하여 부피를 줄일 수 있고, 2단 지지구조일 때, 트래킹 동작과 포커싱 동작을 위하여 가동부에서 전달되는 힘이 1단 지지구조에서는 작은 이점이 있다.

상기 도면에서는 도시하였지만, 직접 설명하지 않은 부호 11은 대물렌즈, 16은 트래킹 코일, 14는 요크, 19는 댐퍼부를 나타낸다.

그러나, 1단 지지구조의 광픽업 액츄에이터는 2단 와이어에 비하여 탄젠셜 방향의 스프링 상수가 작아 포커싱과 트래킹 동작시 적은 힘으로 렌즈 홀더를 동작시킬 수 있는 이점이 있으나, 포커싱 동작과 트래킹 동작시 상기 렌즈 홀더의 중심부 상/하 양측에서 1단씩, 2개의 와이어 스프링만이 지지를 하므로 렌즈홀더의 원치않는 회전과 비틀림 현상이 발생하는 문제가 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 정상적인 상태에서는 렌즈홀더에 취부된 대물렌즈를 통과한 레이저 광이 상기 디스크 평면과 수직을 이루게 된다. 하지만, 도 3b에서와 같이, 광디스크의 구조적 변경 또는 상기 1단 지지구조에서 발생하는 렌즈 홀더의 비틀림 또는 회전에 의하여 레이저 광이 광디스크의 데이터 트랙에 수직으로 입사되지 못하게 된다.

특히, 이와 같은 레이저 광이 수직으로 조사되지 않는 경우에는 광디스크 상에 저장되어 있는 데이터를 정확히 읽을 수 없고, 아울러 이러한 광의 수직 입사는 고밀도화되어 가는 초박형 광정보 저장 장치에서는 더욱 큰 문제로 나타난다.

본 발명은, 광픽업 액츄에이터의 렌즈 홀더를 지지하는 1단의 탄성지지부(2와이어 구조)를 렌즈 홀더의 상측 평면에 배치함으로써, 디스크 드라이브의 슬림화 및 초박형 구조를 구현할 수 있는 광픽업 액츄에이터 지지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터 지지구조는,
중심부에 대물렌즈가 취부된 렌즈 홀더;
상기 렌즈홀더의 포커싱 및 트래킹 가동을 위해 상기 렌즈홀더의 외측에 권선된 포커싱 코일 및 트랙킹 코일;
상기 렌즈홀더에 소정 이격되며 상기 포커싱 및 트랙킹 코일에 대향되는 마그네트;
상기 렌즈홀더를 지지하기 위해 상기 렌즈 홀더의 타측 가장 자리에 타측단이 각각 연결되는 1단의 탄성 지지부 및,

상기 렌즈 홀더의 일측에 일정 이격되어 설치되며 상기 탄성 지지부의 일측단을 고정시켜 주기 위한 댐퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 의하면, 광픽업 액츄에이터의 렌즈 홀더를 지지하는 1단의 탄성지지부(2와이어 구조)를 렌즈 홀더의 상측 평면 모서리 부분에 배치함으로써, 디스크 드라이브의 슬림화 및 초박형 구조를 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 렌즈 홀더를 지지하는 탄성 부재를 1단의 탄성지지부로 하고, 포커싱과 트래킹 동작에서 가해지는 힘이 탄성지지부의 한 가운데, 즉 길이의 반을 구분하는 중심을 따라 가해질 수 있도록 함으로써 동작중 불필요한 회전, 비틀림 현상을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 1단 와이어 스프링 구조를 갖는 광픽업 액츄에이터 지지구조를 도시한 평면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 광디스크 상에 입사되는 레이저 광을 굴절시켜 광스폿을 형성하는 대물렌즈(103)가 중심부에 안착된 렌즈홀더(lens holder:101)와, 상기 렌즈홀더(101)의 둘레면를 따라 감겨져 있는 포커싱 코일(105)과, 상기 렌즈홀더의 좌/우 양측면에 상기 포커싱 코일(105)이 와인딩된 방향과 수직한 방향으로 와인딩되어 있는 트래킹 코일(107)과, 상기 포커싱 및 트래킹 코일(106,107)과 대향되고 상기 렌즈홀더(101)의 외측 영역에 자기장을 형성하기 위하여 상기 렌즈홀더(101)를 사이에 두고 서로 대칭이 되도록 배치되어 있는 마그네트들(110)과 요크들(111)과, 상기 렌즈홀더(101)의 상면 가장자리에 배치된 연결 PCB(112)에 타단이 각각 고정되어 지지부 역할을 하는 탄성지지부(109)와, 상기 렌즈홀더(101)의 일측에 소정 이격되며 상기 탄성지지부(109)의 일측 단자들을 고정시키기 위한 댐퍼부(200)로 구성되어 있다.

상기 탄성지지부(109)는 1단의 와이어 스프링으로된 구조로써, 두 개의 와이어 스프링이 상기 렌즈 홀더(101)의 상면 타측 가장자리인 각 모서리 부위에 배치된다. 이때, 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상기 렌즈 홀더(101)의 포커싱 방향의 가동력이 작용하도록 상기 탄성 지지부(109)의 길이를 조절한다.

또한, 도 4에서는 상기 탄성지지부(109)가 상기 렌즈 홀더(101)의 상부면에 위치되도록 배치되어 있지만, 포커싱이나 트래킹 가동력이 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상하로 작용할 수 있다면, 상기 탄성지지부(109)를 상기 렌즈 홀더(101)의 앞/뒤 측면 타측에 각각 고정 배치할 수 있다.

마찬가지로, 상기 탄성지지부(109)에 인가되는 가동력이 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상하로 작용한다면, 상기 렌즈 홀더(101)의 하부면(저면)에 고정배치될 수 도 있다.

이하, 상기 탄성지지부(109)를 상기 렌즈 홀더(101) 상면의 타측 가장자리에 고정 배치되어 포커싱 동작하는 것과, 상기 렌즈 홀더(101)의 양측면(앞/뒤면)의 타측 가장자리에 고정 배치되어 포커싱 동작하는 것 및 상기 렌즈 홀더(101)의 하부 면(저면)의 타측 가장자리에 고정 배치되어 포커싱 동작하는 것을 도시하였다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터의 포커싱 동작을 도시한 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 홀더(101)의 상면의 타측 가장자리에 상기 탄성지지부(109)를 타단을 고정 배치시킨 상태에서 렌즈홀더(101)가 포커싱 동작할 때, 움직이고 있는 렌즈 홀더(101)의 힘의 중심은 포커싱 코일(106) 및 마그네트(110)에 의해 포커싱 방향으로 상/하 가동되며 이때, 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 지지되어 상하로 가동된다.

그러므로, 1단의 와이어 스프링 구조를 하는 탄성지지부(109)는 상기 렌즈 홀더(101)가 포커싱 동작을 할 때에도 종래와 달리 상기 렌즈 홀더(101)의 비틀림 또는 회전 현상이 발생하지 않게 된다.

아울러, 상기 도면 상에서는 렌즈 홀더(101) 상부면 가장자리에 상기 탄성지지부(109)의 타단을 고정 배치하였지만, 상기 렌즈 홀더(101)에 인가되는 힘 중심의 위치가 상기 탄성지지부(109)의 중심 즉, 길이 중심을 따라 상하로 작용한 다면, 상기 렌즈 홀더(101)의 상면 표면을 따라 렌즈가 배치되어 있는 중심부까지 다양하게 배치할 수 있게 된다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 홀더(101)의 양측 면(앞/뒤 측면)의 타측 가장자리에 고정 배치되어 포커싱 동작하는 것으로서, 움직이고 있는 렌즈 홀더(101)의 힘의 중심이 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상하로 작용한 다면, 상기 탄성지지부(109)를 렌즈 홀더(101) 양측면 가장자리에 배치시킬 수 도 있다.

아울러, 상기 도면 상에서는 렌즈 홀더(101) 양측면 가장자리에 상기 탄성지지부(109)의 타단을 고정 배치하였지만, 상기 렌즈 홀더(101)에 인가되는 힘의 중심의 위치가 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상하로 작용한 다면, 상기 렌즈 홀더(101)의 양측면을 따라 중심 영역까지 다양하게 배치할 수 있게 된다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 홀더(101)의 하부면(저면)의 타측 가장자리에 고정 배치되어 포커싱 동작하는 것으로, 움직이고 있는 렌즈 홀더(101)의 힘 중심은 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상하로 작용한다면, 상기 렌즈 홀더(101)의 하부면(저면) 타측 가장자리에 고정 배치할 수 있다.

그러므로, 1단의 와이어 스프링 구조를 하는 탄성지지부(109)는 상기 렌즈 홀더(101)가 상하 포커싱 동작을 할 때에도 종래와 달리 상기 렌즈 홀더(101)의 비틀림 또는 회전 현상이 발생하지 않게 된다.

아울러, 상기 도면 상에서는 렌즈 홀더(101) 하부면 가장자리에 상기 탄성지지부(109)의 타측단을 고정 배치하였지만, 상기 렌즈 홀더(101)에 인가되는 힘 중심의 위치가 상기 탄성지지부(109)의 중심을 따라 상하로 작용한 다면, 상기 렌즈 홀더(101)의 하부면 가장자리에서 상기 렌즈 홀더(101)의 중심 영역까지 다양하게 배치할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터에서 대물렌즈의 회전 현상을 방지하기 위하여 와이어 스프링에 가해지는 힘의 위치를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈 홀더를 지지하는 탄성 부재를 1단의 탄성지지부로 하고, 포커싱과 트래킹 동작에서 가해지는 힘이 탄성지지부의 한 가운데, 즉 길이(L)의 반(L/2)을 구분하는 중심을 따라 가해질 수 있도록 함으로써 렌즈홀더의 가동 중 불필요한 회전, 비틀림 현상을 방지할 수 있다.

그리고, 기존에 4개의 와이어 스프링에 의하여 지지되는 2단 지지구조는 1단 지지구조에 비하여 양측에 와이어를 고정 배치하여야 하므로, 부피가 크고, 와이어 본딩을 위한 작업 공정이 복잡한 단점이 있었다.

하지만, 1단 와이어 스프링으로 지지하는 본 발명의 탄성지지부는 상기 렌즈홀더를 양측면에서 하나의 와이어 스프링에 의하여 고정하므로 포커싱 동작 또는 트래킹 동작을 할 때, 비틀어짐이나 회전 현상이 발생하는데, 이를 방지하기 위하여 가동력을 상기 탄성지지부의 중심을 따라 작용할 수 있도록 하였다.

외팔 보에 힘이 미칠 때, 회전이나 비틀림이 방지되는 이론적 배경을 설명하다.

일측단이 고정되어 있는 외팔 보의 자유단에 힘 P를 가하면, 자유 단에서의 처짐각(θ)과 처짐량(y)은 다음과 같은 식으로 주어진다.

............(1)

.............(2)

상기 E는 외팔보의 물성 특성을 나타내는 계수, P는 힘, L은 외팔보의 길이, I는 외팔보의 단면 관성 모멘트를 나타낸다.

그리고, 일측단이 고정되어 있는 외팔보의 자유단에 모멘트 M이 작용하는 경우 자유단에서의 처짐각(θ)과 처짐량(y)은 다음 식과 같이 표현한다.

...............(3)

...............(4)

외팔보의 자유단에 힘과 모멘트가 동시에 작용한다고 하고, 처짐각이 0이 되는 조건을 구하면,

(1)식, (3)식이 합하여

즉, 자유단에 힘 P와

이 동시에 작용하면 처짐각이 0이된다.

처짐각 0 조건을 넣어서

(2)식, (4)식을 합하여

힘 P에 의해 외팔보의 자유단에 힘 P와 모멘트 M_o가 걸리게 되는 경우, 처짐각이 0이 되는 조건에서 유효한 스프링 강성은 다음과 같게 된다.

k_eq=등가 강성(equvalent stiffness)를 나타낸다.

구체적으로 외팔보의 자유단에 강체의 일단을 단단하게 연결한 후, 힘 P를 외팔보의 중심을 따라 강체 영역에 가하면 회전, 처짐이 0이된다.

이것을 이용하여 도시된 도면에서와 같이 렌즈 홀더를 지지하는 탄성지지부의 중심을 따라서 상기 렌즈 홀더가 움직이는 포커싱 또는 트래킹 동작을 위한 힘이 작용하도록 하면 비틀림 또는 회전 현상이 발생하지 않게 된다.

상기 힘은 광픽업 액츄에이터의 VCM 가동부에서 힘의 위치를 조절하거나, 힘의 위치를 고정하고, 상기 탄성지지부의 고정위치를 조절함으로써 비틀림, 회전 현상을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에서는 2개의 와이어 스프링을 고정지지단으로 하는 1단 지지 구조를 갖는 액츄에이터를 사용함으로써, 초박형 제작에 적당하고, 아울러 구동시 가동부의 회전(대물렌즈의 회전)에 의하여 신호의 열화 현상을 방지할 수 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 광픽업 액츄에이터의 렌즈 홀더를 지지하는 1단의 탄성지지부(2와이어 구조)를 렌즈 홀더의 상측 평면에 배치함으로써, 디스크 드라이브의 슬림화 및 초박형 구조를 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 렌즈 홀더를 지지하는 탄성 부재를 1단의 탄성지지부로 하고, 포커싱과 트래킹 동작에서 가해지는 힘이 탄성지지부의 중앙 축을 따라 가해질 수 있도록 함으로써 동작중 불필요한 회전, 비틀림 현상을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

중심부에 대물렌즈가 취부된 렌즈 홀더;

상기 렌즈홀더의 포커싱 및 트래킹 가동을 위해 상기 렌즈홀더의 외측에 권선된 포커싱 코일 및 트랙킹 코일;

상기 렌즈홀더에 소정 이격되며 상기 포커싱 및 트랙킹 코일에 대향되는 마그네트;

상기 렌즈홀더를 지지하기 위해 상기 렌즈 홀더의 타측 모서리 부분에 타측단이 각각 연결되는 1단의 탄성 지지부 및,

상기 렌즈 홀더의 일측에 일정 이격되어 설치되며 상기 탄성 지지부의 일측단을 지지시켜 주기 위한 댐퍼부를 포함하며,

상기 탄성 지지부의 길이(L)는 그 중심(L/2)이 상기 렌즈홀더의 힘 중심 위치인 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터의 지지구조.
제 1항에 있어서, 상기 탄성지지부의 타측단은 상기 렌즈 홀더의 상면 타측 모서리에 각각 배치된 연결 PCB에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 지지구조.
삭제