KR100636127B1 - 광픽업용 액츄에이터 - Google Patents

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KR100636127B1
KR100636127B1 KR1020010075671A KR20010075671A KR100636127B1 KR 100636127 B1 KR100636127 B1 KR 100636127B1 KR 1020010075671 A KR1020010075671 A KR 1020010075671A KR 20010075671 A KR20010075671 A KR 20010075671A KR 100636127 B1 KR100636127 B1 KR 100636127B1
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Abstract

홀더가 고정 설치되는 베이스와, 기록밀도가 서로 다른 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 복수의 대물렌즈를 서로 다른 높이로 설치할 수 있도록 복수의 설치공이 형성된 보빈과, 일단이 보빈에 결합되고 타단이 홀더에 결합되어 보빈을 움직임 가능하게 지지하는 지지부재와, 보빈을 포커스 방향 및 트랙 방향으로 구동하기 위한 자기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터가 개시되어 있다. 자기 회로는 대물렌즈를 포커스 방향으로 구동하기 위한 제1자기 회로와, 대물렌즈를 트랙 방향으로 구동하기 위한 제2자기 회로가 분리되어, 가동부 무게를 줄일 수 있도록 되어 있다.
이 개시된 광픽업용 액츄에이터는, 2개의 대물렌즈를 하나의 보빈에 장착한 구조이면서도, 종래의 축섭동 방식 액츄에이터와는 달리 각 대물렌즈의 절환을 위한 디바이스 구성이 불필요하므로 전체 구성이 간단하다. 또한, 개시된 광픽업용 액츄에이터는, 보빈을 트랙 방향으로 조정하기 위한 자기 회로와, 보빈을 포커스 방향으로 조정하기 위한 자기 회로를 분리한 구조이므로, 가동부의 무게를 줄일 수 있으며, 우수한 감도 특성을 가진다. 또한, 개시된 광픽업용 액츄에이터는, 작동 거리가 긴 대물렌즈를 작동 거리가 짧은 대물렌즈보다 보빈의 상면으로부터 깊은 위치에 설치하는 구조이므로, 광픽업의 박형화에 기여할 수 있다.

Description

광픽업용 액츄에이터{Actuator for optical pickup}
도 1은 일본 공개특허공보 평10-106001호에 개시된 종래의 액츄에이터를 개략적으로 보인 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터의 전체 구조를 개략적으로 보인 사시도,
도 3은 도 2의 평면도,
도 4는 도 2에 도시된 보빈을 발췌하여 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 작동 거리가 서로 상이한 2개의 대물렌즈가 일반적인 광픽업용 액츄에이터에 탑재될 때의 광디스크와 2개의 대물렌즈 사이의 이격 거리를 보인 도면,
도 7은 작동 거리가 서로 상이한 2개의 대물렌즈가 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터의 보빈에 탑재될 때의 광디스크와 2개의 대물렌즈 사이의 이격 거리를 보인 도면,
도 8은 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터에 채용되는 제1자기 회로의 일 실시예를 개략적으로 보인 사시도,
도 9a 및 도 9b는 도 8의 제1자기 회로에 의해 보빈이 포커스 방향으로 구동되는 원리를 보인 도면,
도 10은 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터에 채용되는 제2자기 회로의 일 실시예를 개략적으로 보인 사시도,
도 11a 및 도 11b는 도 10의 제2자기 회로에 의해 보빈이 트랙 방향으로 구동되는 원리를 보인 도면,
도 12는 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터에 채용되는 제2자기 회로의 다른 실시예를 개략적으로 보인 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...베이스 11...홀더
13...지지부재 20...보빈
21,25...제1 및 제2설치공 31,35...제1 및 제2대물렌즈
51,55...제1 및 제2자기 회로 52...포커스 자석
53...포커스 코일 56...트랙 자석
57...트랙 코일 58...내측 요크
59...외측 요크
본 발명은 광픽업용 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상이한 기록 밀도를 갖는 복수의 광디스크의 기록 및/또는 재생이 가능하도록 복수의 대물렌즈를 탑재한 광픽업용 액츄에이터에 관한 것이다.
디지털 다기능 디스크(이하, DVD:Digital Versatile Disc)는 잘 알려진 바와 같이, 파장 650nm(또는 635nm)인 광 및 개구수 0.6(기록가능형인 경우 0.65)인 대물렌즈를 사용하여 기록 및/또는 재생된다. 이 DVD는 직경 120 mm, 트랙피치 0.74μm로 하면, 단면에 대해 4.7GB 이상의 기록용량을 가진다.
따라서, DVD는 고선명(HD:High Definition)급의 동영상정보를 기록하기 위한 기록매체로는 불충분하다. 이는 135분 분량의 동영상정보를 고선명급으로 기록하려면, 단면에 대해 예컨대, 23GB 이상의 기록용량이 요구되기 때문이다.
이러한 고밀도 기록용량 요구에 부응하도록, 적색보다 짧은 파장의 광 즉, 청색광 및 0.6보다 큰 개구수의 대물렌즈를 사용하며, 보다 협 트랙을 갖는 고밀도 광디스크 즉, 차세대 DVD(이하, HD-DVD(High Definition-DVD))에 대한 개발 및 규격의 표준화가 추진되고 있다.
한편, 광디스크의 경사에 의한 공차를 확보하려면, 고밀도화를 위해 대물렌즈의 개구수를 높임에 따라 광디스크의 두께를 줄일 필요가 있다. 이러한 광디스크의 경사에 의한 허용 공차를 고려할 때, CD의 경우 1.2mm에서 DVD의 경우 0.6mm로 두께를 줄였으며, 향후의 HD-DVD는 0.1mm 두께로 될 가능성이 높다. 대물렌즈의 개구수는, CD의 경우 0.45에서 DVD의 경우 0.6으로 높아졌으며, HD-DVD의 경우에는 0.85로 될 가능성이 높다. 또한, HD-DVD의 광원으로는 기록용량을 고려할 때, 청자색 광원이 채용될 가능성이 높다. 이와 같이 새로운 규격의 광디스크를 개발함에 있어, 문제가 되는 것은 기존 광디스크와의 호환성이다.
그런데, 0.85와 같이 고개구수를 갖는 대물렌즈를 일 매로 설계, 제작하는데 는 상당한 기술이 요구될 뿐만 아니라, 이와 같은 고개구수를 가지면서 작동거리(Working Distance)를 DVD용 대물렌즈와 같이 길게 하는 것이 어렵다.
따라서, 작동 거리 문제를 해결할 수 있도록, 고밀도 기록/재생이 가능한 호환형 광픽업에서는, CD 및/또는 DVD를 기록/재생하는데 사용되는 적어도 하나의 대물렌즈와 이보다 고개구수를 갖는 고밀도 기록용 대물렌즈를 별도로 구비할 필요가 있다.
한편, 광픽업용 액츄에이터는 포커스와 트랙 양 방향으로 구동이 가능하도록 자기 회로가 구성되어 있어, 포커스 방향으로는 광디스크와 대물렌즈 사이의 간격이 일정한 간격으로 유지되도록 하고, 트랙 방향으로는 대물렌즈를 원하는 트랙 위치(트랙 중심)으로 이동시키는 역할을 수행한다. 그런데, 상기와 같이, 기록 밀도가 서로 상기한 복수의 광디스크를 호환 채용하는 광픽업에서는, 서로 상이한 기록 밀도를 갖는 복수의 광디스크에 각각 대응하는 대물렌즈를 필요로 하므로, 복수의 대물렌즈를 구비하는 광픽업에 적용되는 액츄에이터는 복수의 대물렌즈를 가동부에 탑재하여 포커스 및 트랙 방향으로 움직여줄 수 있도록 구성되어야 한다.
도 1을 참조하면, 일본 공개특허공보 평10-106001호에 개시된 액츄에이터는 2개의 대물렌즈(2)(3)가 설치되는 렌즈 홀더(보빈:7)와, 상기 렌즈 홀더(7)를 회전 가능하게 안내하는 회전축(1)과, 상기 대물렌즈(2)(3)를 포커스 및 트랙 방향으로 구동하기 위한 자기 회로를 포함하여 구성된다.
상기 2개의 대물렌즈(2)(3)는 회전축(1) 중심에 대해 일정한 배치각도(θ)를 이루도록 배치되어 있으며, 상기 회전축(1)을 중심으로 절환 가능하게 설치되어 있 다.
상기 자기 회로는 상기 렌즈 홀더(7)에 설치된 포커스 및 트랙 코일(8)(9), 요크(5a)(5b) 및 다수의 마그넷(6)으로 이루어진다. 다수의 마그넷(6)은 회전축(1)을 중심으로 하여 상기 대물렌즈(2)(3)의 배치각도(θ)보다 큰 배치각도(δ)로 배치되어 있다. 트랙 코일(9)은 마그넷(6)에 대응되게 마련되어 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 액츄에이터는 1개의 렌즈 홀더(7)에 상기 회전축(1)을 중심으로 일정한 배치각도(θ)로 장착된 2개의 대물렌즈(2)(3)를 절환하여, 기록 밀도 및 두께가 서로 다른 복수의 광디스크를 기록/재생하도록 되어 있다. 여기서, 도 1에 도시된 종래의 액츄에이터에 대한 보다 자세한 설명은 일본 공개특허공보 평10-106001호를 참조하는 것으로 하고, 보다 자세한 설명은 생략한다.
그런데, 상기와 같은 종래의 액츄에이터는, 각 대물렌즈(2)(3)의 절환 전후에 그 대물렌즈(2)(3)의 위치를 제어하기 위한 복잡한 자기회로와 대물렌즈(2)(3) 절환을 위한 별도의 구성을 필요로 하므로, 전체 구성이 복잡한 단점이 있다.
또한, 상기와 같은 종래의 액츄에이터는 축섭동 방식으로, 감도가 비교적 낮고 비선형성이 비교적 커, DVD보다 고밀도 광디스크를 기록/재생 하는데 적용하기는 적합하지 못하다.
또한, 상기와 같은 종래의 액츄에이터는, 보빈에 하나의 대물렌즈를 장착하는 일반적인 액츄에이터 구조에 비해 가동부의 크기가 크고 및 무게가 무거워 감도가 크게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 2개의 대물렌즈를 하나의 보빈에 장착한 구조이면서도, 종래에 비해 전체 구성이 간단하고, 가동부의 무게를 종래에 비해 줄일 수 있어 우수한 감도 특성을 갖는 광픽업용 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 홀더가 고정 설치되는 베이스와; 기록밀도가 서로 다른 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 복수의 대물렌즈를 서로 다른 높이로 설치할 수 있도록 복수의 설치공이 형성된 보빈과; 일단이 상기 보빈에 결합되고 타단이 상기 홀더에 결합되어, 상기 보빈을 움직임 가능하게 지지하는 지지부재와; 상기 보빈을 포커스 방향 및 트랙 방향으로 구동하기 위한 자기 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수의 설치공은 광디스크의 반경 방향에 대응되는 방향으로 배치된 것이 바람직하다.
상기 자기 회로는 상기 대물렌즈를 포커스 방향으로 구동하기 위한 제1자기 회로와, 상기 대물렌즈를 트랙 방향으로 구동하기 위한 제2자기 회로가 분리되어, 가동부 무게를 줄일 수 있도록 된 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 홀더가 고정 설치되는 베이스와; 기록밀도가 서로 다른 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 복수의 대물렌즈를 설치할 수 있도록 복수의 설치공이 형성된 보빈과; 일단이 상기 보빈에 결합되고 타단이 상기 홀더에 결합되어, 상기 보빈을 움직임 가능하게 지지하는 지지부재와; 상기 보빈을 포커스 방향 및 트랙 방향으로 구동하기 위한 자기 회로;를 포함하며, 상기 자기 회로는 상기 대물렌즈를 포커스 방향으로 구동하기 위한 제1자기 회로와; 상기 대물렌즈를 트랙 방향으로 구동하기 위한 제2자기 회로;가 분리되어, 가동부 무게를 줄일 수 있도록 된 것을 다른 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수의 설치공은, 상기 복수의 대물렌즈를 서로 다른 높이로 설치할 수 있도록 된 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 설치공은 광디스크의 반경 방향에 대응되는 방향으로 배치된 것이 바람직하다.
이상에서, 상기 제1자기 회로는, 상기 보빈에 설치된 포커스 코일과, 상기 포커스 코일에 대향되게 베이스에 설치된 포커스 자석을 포함하며, 상기 제2자기 회로는, 상기 보빈에 설치된 트랙 코일과, 상기 트랙 코일에 대향되게 베이스에 설치된 트랙 자석을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 포커스 자석은 포커스 방향으로 2극 착자된 분극 자석이고, 이에 대응되게 포커스 코일이 마련될 수 있다.
상기 트랙 자석은 트랙 방향으로 2극 착자된 분극 자석이고, 이에 대응되게 트랙 코일이 마련될 수 있다.
대안으로, 상기 트랙 자석은 트랙 방향으로 3극 착자된 분극 자석이고, 이에 대응되게 한쌍의 트랙 코일이 마련될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2자기 회로는, 상기 보빈의 상기 광디스크의 반경 방향에 대응하는 방향과 나란한 측면쪽에 설치되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1자기 회로는, 상기 포커스 자석으로부터 나오는 자속을 가이드하기 위한 내측 요크 및 외측 요크 중 적어도 일 요크를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제2자기 회로의 트랙 자석 및 트랙 코일은 상기 제1자기 회로의 포커스 코일 및 포커스 자석보다 보빈의 중앙부에 가까운 쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 복수의 설치공은 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크용 제1대물렌즈를 설치하기 위한 제1설치공과, 상기 저밀도 광디스크보다 고밀도인 광디스크용 제2대물렌즈를 설치하기 위한 제2설치공을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2설치공이 상기 제1설치공보다 광디스크의 내경측에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 저밀도 광디스크는 CD 계열의 광디스크 및 DVD 계열의 광디스크 중 적어도 어느 하나이고, 상기 고밀도 광디스크는 DVD 계열의 광디스크보다 고밀도 광디스크인 것이 바람직하다.
상기 제1설치공에 설치되는 저밀도 광디스크용 제1대물렌즈의 작동 거리를 WD1, 상기 제2설치공에 설치되는 고밀도 광디스크용 제2대물렌즈의 작동거리를 WD2라 할 때, 상기 제1 및 제2설치공은 상기 제1 및 제2대물렌즈를 하기의 조건식을 만족하도록 설치할 수 있도록 마련되어, 광디스크의 장착 및 작동거리가 큰 제1대물렌즈 동작시 작은 작동거리를 갖는 제2대물렌즈와 광디스크의 접촉을 방지하도록 된 것이 바람직하다.
<식>
WD1 ≥WD2
제2대물렌즈의 광디스크에 대한 이격 거리 = WD2 +α
여기서, α= ｜WD1-WD2｜ ×(0.1 ~ 1.0)
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 액츄에이터는, 서로 상이한 작동 거리를 갖는 복수의 대물렌즈를 하나의 보빈에 탑재하고 있으며, 가동부를 포커스 및 트랙 방향으로 독립적으로 움직일 수 있는 2축 구동 장치로, 2종의 기록밀도가 상이한 광디스크(예를 들어, HD-DVD와 DVD) 또는 3종 이상의 기록밀도가 상이한 광디스크(예를 들어, HD-DVD, DVD 및 CD)를 기록 및/또는 재생하기 위한 광픽업에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터의 전체 구조를 개략적으로 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 보빈을 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 홀더(11)가 고정 설치되는 베이스(10)와, 서로 다른 작동거리를 갖는 복수의 대물렌즈(31)(35)를 설치할 수 있도록 복수의 설치공(21)(25)이 형성된 보빈(20)과, 일단이 상기 보빈(20)에 고정 결합되고 타단이 상기 홀더(11)에 고정 결합되어 상기 보빈(20)을 움직임 가능하게 지지하는 지지부재(서스펜션:13)와, 상기 보빈(20)을 포커스 방향 및 트랙 방향으로 구동하기 위한 자기 회로를 포함하여 구성된다.
상기 복수의 대물렌즈(31)(35)는, 기록밀도가 서로 다른 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크를 기록 및/또는 재생하는데 사용되는 제1대물렌즈(31)와 상기 저밀도 광디스크보다 고밀도인 광디스크(이하, 고밀도 광디스크)를 기록 및/또는 재생하는데 사용되는 제2대물렌즈(35)를 포함하며, 상기 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)는 서로 다른 작동 거리를 가진다. 상기 제1대물렌즈(31)는 예를 들어, 저밀도 광디스크인 DVD 계열의 광디스크(이하, DVD)를 기록/재생할 수 있으면서, 부가적으로 CD 계열의 광디스크(이하, CD)를 기록/재생할 수 있도록 된 것이 바람직하다. 상기 제2대물렌즈(35)는 예를 들어, DVD보다 고밀도 광디스크인 HD-DVD 계열의 광디스크(이하, HD-DVD)를 기록/재생할 수 있도록 된 것이 바람직하다. 여기서, 상기 복수의 대물렌즈(31)(35)는 서로 기록 밀도가 상이한 3종류 이상의 광디스크를 기록 및/또는 재생하는 사용될 수 있도록, 작동 거리가 서로 다른 3개 이상의 대물렌즈로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 액츄에이터는 하나의 보빈(20)에 복수의 대물렌즈(31)(35)를 광디스크의 반경 방향에 대응되는 방향(R 방향)으로 설치할 수 있도록 마련되어, 복수의 대물렌즈를 필요로 하는 광픽업과의 호환성을 확보할 수 있도록 된 것이 바람직하다. 이는 광픽업이 광디스크 드라이브내에서 광디스크 반경 방향으로 이동되면서, 정보신호를 기록 및/또는 재생하기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 액츄에이터는 고밀도 광디스크용 제2대물렌즈(35)를 저밀도 광디스크용 제1대물렌즈(31)보다 광디스크의 내경측에 설치할 수 있도록 마련된 것이 바람직하다. 이는 예를 들어, 고밀도 광디스크인 HD-DVD의 데이터 기록/재생 시작 영역이, 저밀도 광디스크인 DVD의 데이터 기록/재생 시작 영역보다 내경 측에 위치하기 때문이다.
본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터가 보빈(20)에 상기와 같이 2개의 대물렌즈(31)(35)를 탑재하는 구조인 경우, 상기 보빈(20)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1대물렌즈(31)를 설치하기 위한 제1설치공(21)과, 상기 제2대물렌즈(35)를 설치하기 위한 제2설치공(25)이 형성된다. 여기서, 보빈(20)에 형성되는 설치공의 수는 탑재할 대물렌즈의 수에 대응된다.
상기 제1 및 제2설치공(21)(25)은, R 방향으로 배치되고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)를 서로 다른 높이로 설치할 수 있도록 마련된 것이 바람직하다. 즉, 제1설치공(21)에는 보빈(20)의 광디스크에 마주하는 상면으로부터 상대적으로 깊은 위치에 설치턱(21a)이 형성되어 저밀도 광디스크용으로 작동 거리가 긴 제1대물렌즈(31)를 설치할 수 있도록 된 것이 바람직하다. 제2설치공(25)에는 보빈(20)의 광디스크에 마주하는 상면과 동일 높이(혹은 제1설치공(21)에 형성된 설치턱(21a)보다 보빈(20)의 상면에 근접된 위치)에 설치턱(25a)이 형성되어, 고밀도 광디스크용으로 작동 거리가 짧은 제2대물렌즈(35)를 설치할 수 있도록 된 것이 바람직하다.
상기 제1설치공(21)에 설치되는 저밀도 광디스크용 제1대물렌즈(31)의 작동 거리를 WD1, 상기 제2설치공(25)에 설치되는 고밀도 광디스크용 제2대물렌즈(35)의 작동 거리를 WD2라 할 때, 상기 제1 및 제2설치공(21)(25)은 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)를 하기의 수학식 1을 만족하도록 설치할 수 있도록 마련된 것이 바람직하다.
Figure 112001031728804-pat00001
여기서, α= ｜WD1-WD2｜ ×(0.1 ~ 1.0)를 만족한다.
도 6은 상기 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)가 일반적인 광픽업용 액츄에이터에 탑재될 때의 광디스크(50)와 제1 및 제2대물렌즈(31)(35) 사이의 이격 거리를 보여준다. 도 7은 상기 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)가 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터의 보빈(20)에 탑재될 때의 광디스크(50)와 제1 및 제2대물렌즈(31)(35) 사이의 이격 거리를 보여준다. 도 6 및 도 7의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2설치공(21)(25)이 수학식 1을 만족하는 상태로 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)를 설치할 수 있도록 형성되면, 제2대물렌즈(35)와 광디스크 사이의 기본 이격 거리가 WD2+α가 되므로, 광디스크의 초기 장착 및 작동 거리가 큰 제1대물렌즈(31) 동작시 작은 작동거리를 갖는 제2대물렌즈(35)와 광디스크 사이의 접촉(간섭)이 방지된다.
다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터에 있어서, 자기 회로는 대물렌즈(31)(35)를 포커스 방향으로 구동하기 위한 제1자기 회로(51)와, 대물렌즈(31)(35)를 트랙 방향으로 구동하기 위한 제2자기 회로(55)로 분리되어 있어서, 가동부 무게를 줄일 수 있도록 되어 있다. 이때, 상기 제1 및 제2자기 회로(51)(55)는 보빈(20)의 동일 측면쪽(바람직하게는, 상기 R 방향과 나란한 측면)에 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 따른 액츄에이터의 보빈(20)에 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)를 탑재한 상태의 광픽업 조립체에 있어서, 가동부는 보빈(20), 제1 및 제2대물렌즈(31)(35), 보빈(20)에 설치되는 자기 회로 부분(바람직하게는, 포커스 및 트랙 코일(53)(57))을 포함한다.
상기 제1자기 회로(51)는 포커스 코일(53)과 포커스 자석(52)을 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터에 있어서, 상기 포커스 코일(53)은 보빈(20)의 R 방향에 나란한 양 측면에 각각 설치되고, 상기 포커스 자석(52)은 상기 포커스 코일(53)에 대향되게 베이스(10)에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 포커스 자석(52)은 도 8에 도시된 바와 같이, 2극 착자된 분극 자석이고, 상기 포커스 코일(53)은 포커스 자석(52)의 N극 부분(52a)과 S극 부분(52b)에 그 긴 변이 걸치도록 형성된 직사각형 형태인 것이 바람직하다. 이 경우, 도 9a 및 도 9b에 보여진 바와 같이, 한쌍의 긴 변에 해당하는 포커스 코일(53) 부분은 모두 전자기력을 발생시키는데 기여할 수 있는 유효 포커스 코일(53)이 된다. 이와 같이, 직사각형 형태의 포커스 코일(53) 중 한쌍의 긴 변에 해당하는 부분이 유효 포커스 코일로서 작용을 하면, 가동부에 설치되는 포커스 코일(53)의 전체 길이를 줄일 수 있다.
여기서, 포커스 자석(52)의 N극 부분(52a)이 S극 부분(52b)보다 상방에 위치되고, N극 부분(52a)으로부터 나오는 자기장의 방향이 지면으로부터 튀어나오는 방향이라 할 때, 한 쌍의 긴 변에 해당하는 포커스 코일(53)의 부분은 도 9a에 보여진 바와 같이, 반시계 방향으로 전류가 흐를 때, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 상방 으로 힘을 받는다. 상기 포커스 코일(53)에 상기와 반대 방향으로 전류가 흐르면, 한쌍의 긴 변에 해당하는 포커스 코일(53)의 부분은 도 9b에 보여진 바와 같이, 하방으로 힘을 받는다. 따라서, 포커스 코일(53)에 인가되는 전류의 극성 및 전류의 량을 조절하면, 보빈(20)에 탑재된 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)의 포커스 방향을 따른 위치를 제어할 수 있다.
상기 제2자기 회로(55)는 트랙 코일(57)과 트랙 자석(56)을 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터에 있어서, 상기 트랙 코일(57)은 보빈(20)의 양 측면에 각각 설치되고, 상기 트랙 자석(56)은 상기 트랙 코일(57)에 대향되게 베이스(10)에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 트랙 자석(56)으로는 도 10에 도시된 바와 같이, R 방향으로 2극 착자된 분극 자석이고, 트랙 코일(57)은 트랙 자석(56)의 N극 부분(56a)과 S극 부분(56b)에 그 긴 변이 걸치도록 형성된 직사각형 형태인 것이 바람직하다. 이 경우, 도 11a 및 도 11b에 보여진 바와 같이, 한쌍의 긴 변에 해당하는 트랙 코일(57)의 부분이 모두 자기력을 발생시키는데 기여할 수 있는 유효 트랙 코일이 된다. 이와 같이, 직사각형 형태의 트랙 코일(57) 중 한쌍의 긴 변에 해당하는 부분이 유효 트랙 코일로서 작용을 하면, 가동부에 설치되는 트랙 코일(57)의 전체 길이를 줄일 수 있다.
여기서, 트랙 자석(56)의 N극 부분(56a)이 S극 부분(56b)보다 왼쪽에 위치되고, N극 부분(56a)으로부터 나오는 자속의 방향이 지면으로부터 튀어나오는 방향이라 할 때, 한 쌍의 긴 변에 해당하는 트랙 코일(57)의 부분은 도 11a에 보여진 바 와 같이, 반시계 방향으로 전류가 흐를 때, 왼쪽 방향으로 힘을 받는다. 상기 트랙 코일(57)에 상기와 반대 방향으도 전류가 흐르면, 한쌍의 긴 변에 해당하는 트랙 코일(57)의 부분은 도 11b에 보여진 바와 같이, 오른쪽으로 힘을 받는다. 따라서, 트랙 코일(57)에 인가되는 전류의 극성 및 전류의 량을 조절하면, 보빈(20)에 탑재된 제1 및 제2대물렌즈(31)(35)의 트랙 방향을 따른 위치를 제어할 수 있다.
대안으로 상기 트랙 자석(56)으로는 도 12에 도시된 바와 같이, R 방향으로 3극 착자된 분극 자석을 구비할 수도 있다. 이때, 트랙 코일(57)은 3극 착자된 트랙 자석(56)의 N극 부분(56a)과 S극 부분(56b)에 그 긴 변이 걸치도록 한쌍을 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 도 12에 도시된 3극 착자된 트랙 자석(56)과, 한쌍의 트랙 코일(57)의 배치 관계에서, 인가되는 전류 방향에 따라 트랙 코일(57)이 받는 힘의 방향은 도 11a 및 도 11b로부터 충분히 유추할 수 있으므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 구성된 자기 회로는, 결과적으로 유효 포커스 코일 및 유효 트랙 코일의 길이를 증가시키는 효과가 있어, 포커스 코일(53) 및 트랙 코일(57)의 전체 길이를 줄일 수 있기 때문에, 가동부 무게를 감소시키는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 포커스 자석(52)에서 발생된 자기력선을 가이드하여 포커스 방향으로 구동력을 발생시키기 위한 유효 자기장의 세기를 높일 수 있도록 내,외측 요크(58)(59)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 도 13은 도 2에 도시된 포커스 자석(52) 및 이 포커스 자석(52)에서 발생된 자기력선 을 가이드하기 위한 내,외측 요크(58)(59)를 발췌하여 보인 사시도이다. 상기 내, 외측 요크(58)(59)는 베이스(10)와 동일 재질로 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 포커스 자석(52)에서 발생된 자기력선을 가이드하기 위하여 내측 및 외측 요크(58)(59) 중 어느 하나만을 구비하는 것도 가능하다.
상기와 같이, 내,외측 요크(58)(59)를 구비하는 경우, 상기 포커스 자석(52)은 외측 요크(59)의 보빈(20)을 향하는 면에 설치되며, 내측 요크(58)는, 포커스 코일(53)과 보빈(20)의 중앙부 사이에 위치된다. 따라서, 내,외측 요크(58)(59)를 구비하는 경우, 상기 보빈(20)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 내측 요크(58)가 삽입되는 삽입공(61)이 더 구비된다.
한편, 상기 내측 요크(58)는 도 2 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제2자기 회로(55)의 트랙 자석(56)에 대해서는 마운트로서 사용될 수 있다. 이때, 트랙 자석(56)은 내측 요크(58)의 보빈(20)의 중앙부를 향하는 면에 설치된다. 그리고, 상기 트랙 코일(57)은 삽입공(61)내에서 상기 트랙 자석(56)과 마주할 수 있도록 보빈(20)에 설치된다.
상기와 같이, 내,외측 요크(59)(58)(59)를 구비하고, 내측 요크(58)를 트랙 자석(56)을 설치하기 위한 마운트로 이용하며, 삽입공(61)의 보빈(20)의 중앙부를 향하는 면에 트랙 코일(57)을 배치하는 경우, 삽입공(61)은 보빈(20)의 포커스 및 트랙 방향으로의 움직임이 삽입공(61)에 위치되는 내측 요크(58), 트랙 자석(56), 트랙 코일(57) 등에 의해 영향을 받지 않는 크기로 형성된 것이 바람직하다. 이때, 보빈(20)의 원하는 위치로부터 크게 벗어나려고 하는 경우, 삽입공(61)에 삽입되어 있는 내측 요크(58) 등에 의해 보빈(20)이 걸리게 되어 움직임이 제한되므로, 상기 내측 요크(58)는 보빈(20)의 움직임을 가이드하는 역할을 한다.
도 2 및 도 13을 참고로 설명한 바와 같이, 내,외측 요크(58)(59)를 구비하여 유효 자기장의 세기를 극대화하고, 포커스 자석(52)으로 포커스 방향으로 2극 착자된 분극 자석을 구비하면서 포커스 코일(53)을 긴 변이 상기 포커스 자석(52)의 N극 및 S극 부분에 걸치도록 직사각형 형태로 하면, 원하는 크기의 자기 구동력을 발생시키기 위한 포커스 코일(53)의 길이 및 그에 따른 부피를 줄일 수 있다. 또한, 트랙 자석(56)으로 R 방향으로 2극 또는 3극 착자된 분극 자석을 구비하면서, 트랙 자석(56)의 긴 변이 상기 트랙 자석(56)의 N극 및 S극 부분(56a)(56b)에 걸치도록 직사각형 형태로 하면, 원하는 크기의 자기 구동력을 발생시키기 위한 트랙 코일(57)의 길이 및 그에 따른 부피를 줄일 수 있다. 결과적으로, 포커스 및 트랙 자석(52)(56)으로 분극 자석을 이용하는 상기한 바와 같은 자기 회로의 구성에 의하면, 가동부 무게를 크게 줄일 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 액츄에이터가 보빈(20)에 2개의 대물렌즈(31)(35)를 탑재함에 기인하여 보빈(20)에 탑재되는 대물렌즈(31)(35)의 무게가 보빈에 하나의 대물렌즈를 탑재하는 일반적인 액츄에이터에 비해 증가된다. 하지만, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 자기 회로를 포커스 방향으로의 조정을 위한 제1자기 회로(51)와 트랙 방향으로의 조정을 위한 제2자기 회로(55)로 분리하고, 포커스 및 트랙 자석(52)(56)으로 분극 자석을 구비함으로써, 가동부에 설치되는 자기 회로(특히, 포커스 코일(53) 및 트랙 코일(57))의 무게를 일반적인 액츄에이터의 경우에 비해 줄일 수 있으며, 포커스 및 트랙 방향으로의 조정을 위한 전자기력은 일반적인 액츄에이터에 비해 크다. 따라서, 결과적으로 본 발명에 따른 액츄에이터에서의 가동부가 보빈(20)에 하나의 대물렌즈(31)(35)를 탑재하는 일반적인 액츄에이터의 가동부보다 무겁다해도, 감도 저하가 방지될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액츄에이터에서의 가동부 무게가 보빈에 하나의 대물렌즈를 탑재하는 일반적인 액츄에이터의 가동부보다 무겁지 않게 될 수도 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 액츄에이터가 하나의 보빈(20)에 작동거리가 서로 다른 2개의 대물렌즈(31)(35)를 탑재하는 구조인 것으로 설명 및 도시하였으나, 이는 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액츄에이터는 하나의 보빈에 2개 이상의 대물렌즈를 탑재하는 구조로, 2종 또는 3종 이상의 기록밀도가 상이한 광디스크 예를 들어, CD, DVD, HD-DVD를 호환하여 기록/재생할 수 있도록 된 광픽업에 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액츄에이터가 적용될 수 있는 광픽업은 예를 들어, HD-DVD와 같은 고밀도 광디스크를 기록/재생하기 위한 광학계와, DVD(부가적으로 CD)와 같은 저밀도 광디스크를 기록/재생하기 위한 광학계를 별도로 구비한 구조일 수 있다. 본 발명에 따른 액츄에이터를 적용할 수 있는 광픽업의 광학적 구성에 대한 구체적인 예에 대해서는, 본 기술분야의 당업자라면, 충분히 알 수 있으므로, 본 발명에 따른 액츄에이터를 적용할 수 있는 광픽업의 광학적 구성의 구체 예에 대한 자세한 설명 및 도시는 생략한다.
이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터를 적용한 광디스크 드라이브의 작동을 간단히 설명한다.
광디스크가 광디스크 드라이브내로 삽입되면, 광픽업의 내부에 설치되는 광검출기 또는 별도의 검출 디바이스에 의해 삽입된 광디스크의 종류를 판별한다. 광디스크의 종류는 기록 밀도에 의해 분류될 수 있다.
광디스크의 종류의 판별이 완료되면, 삽입된 광디스크의 종류에 상응하는 대물렌즈를 위한 포커스 서보 및 트랙 서보가 순차로 작동된다. 즉, 삽입된 광디스크가 고밀도 광디스크(예컨대, HD-DVD)이면, 보빈에 탑재된 내경측 대물렌즈가 삽입된 광디스크 상의 적정 위치에 오도록 포커스 서보 및 트랙 서보가 작동된다. 삽입된 광디스크가 저밀도 광디스크(예컨대, DVD 또는 CD)이면, 보빈에 탑재된 외경측 대물렌즈가 삽입된 광디스크 상의 적정 위치에 오도록 포커스 서보 및 트랙 서보가 작동된다.
여기서, 포커스 서보 및 트랙 서보는, 광픽업 내부에 설치된 광검출기로부터 검출되는 포커스 및 트랙 오차신호를 참조하여, 액츄에이터의 가동부에 부착된 포커스 및 트랙 코일에 전류를 인가하고, 이에 의해 가동부의 변위를 발생시키는 방식으로 작동된다. 이때, 포커스 코일 및 트랙 코일에 전류가 인가되면, 포커스 코일 및 트랙 코일에 흐르는 전류와 포커스 자석 및 트랙 자석에서 발생되는 자속과의 상호작용에 의해 전자력이 발생되어 보빈을 포커스 및 트랙 방향으로 이동시킨다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 2개의 대물렌즈를 하나의 보빈에 장착한 구조이면서도, 종래의 축섭동 방식 액츄에이터와는 달리 각 대물렌즈의 절환을 위한 디바이스 구성이 불필요하므로 전체 구성이 간단하다.
또한, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 보빈을 트랙 방향으로 조정하기 위한 자기 회로와, 보빈을 포커스 방향으로 조정하기 위한 자기 회로를 분리한 구조이므로, 가동부의 무게를 줄일 수 있으며, 우수한 감도 특성을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 수학식 1을 만족하도록 작동 거리가 짧은 고밀도용 대물렌즈를 보빈에 탑재할 수 있도록 마련되어, 광디스크의 초기 장착시나 저밀도 광디스크 채용시, 고밀도용 대물렌즈와 광디스크와의 간섭이 방지된다.
또한, 본 발명에 따른 광픽업용 액츄에이터는, 작동 거리가 긴 대물렌즈를 작동 거리가 짧은 대물렌즈보다 보빈의 상면으로부터 깊은 위치에 설치하는 구조이므로, 광픽업의 박형화에 기여할 수 있다.

Claims (23)

  1. 홀더가 고정 설치되는 베이스와;
    기록밀도가 서로 다른 광디스크를 기록 및/또는 재생하기 위한 복수의 대물렌즈를 서로 다른 높이로 설치할 수 있도록 복수의 설치공이 형성된 보빈과;
    일단이 상기 보빈에 결합되고 타단이 상기 홀더에 결합되어, 상기 보빈을 움직임 가능하게 지지하는 지지부재와;
    상기 보빈을 포커스 방향 및 트랙 방향으로 구동하기 위한 자기 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 설치공은 광디스크의 반경 방향에 대응되는 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기 회로는 상기 대물렌즈를 포커스 방향으로 구동하기 위한 제1자기 회로와, 상기 대물렌즈를 트랙 방향으로 구동하기 위한 제2자기 회로가 분리되어, 가동부 무게를 줄일 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1자기 회로는, 상기 보빈에 설치된 포커스 코일과, 상기 포커스 코일에 대향되게 베이스에 설치된 포커스 자석을 포함하며,
    상기 제2자기 회로는, 상기 보빈에 설치된 트랙 코일과, 상기 트랙 코일에 대향되게 베이스에 설치된 트랙 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 포커스 자석은 포커스 방향으로 2극 착자된 분극 자석이고, 이에 대응되게 포커스 코일이 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 포커스 코일은 직사각형 형태이고, 그 긴 변이 전자기력 발생에 기여하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  10. 제7항에 있어서, 상기 트랙 자석은 트랙 방향으로 2극 착자된 분극 자석이고, 이에 대응되게 트랙 코일이 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 트랙 코일은 직사각형 형태이고, 그 긴 변이 전자기력 발생에 기여하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  12. 제7항에 있어서, 상기 트랙 자석은 트랙 방향으로 3극 착자된 분극 자석이고, 이에 대응되게 한쌍의 트랙 코일이 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 트랙 코일은 직사각형 형태이고, 그 긴 변이 전자기력 발생에 기여하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  14. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2자기 회로는, 상기 보빈의 상기 광디스크의 반경 방향에 대응하는 방향과 나란한 측면쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1자기 회로는, 상기 포커스 자석으로부터 나오는 자속을 가이드하기 위한 내측 요크 및 외측 요크 중 적어도 일 요크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2자기 회로의 트랙 자석 및 트랙 코일은 상기 제1자기 회로의 포커스 코일 및 포커스 자석보다 보빈의 중앙부에 가까운 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  17. 제16항에 있어서, 상기 내측 요크는 상기 트랙 자석을 설치하기 위한 마운트로서 사용되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  18. 제7항에 있어서, 상기 제1자기 회로는, 상기 포커스 자석으로부터 나오는 자속을 가이드하기 위한 내측 요크 및 외측 요크 중 적어도 일 요크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 설치공은 적어도 한 종류의 저밀도 광디스크용 제1대물렌즈를 설치하기 위한 제1설치공과, 상기 저밀도 광디스크보다 고밀도인 광디스크용 제2대물렌즈를 설치하기 위한 제2설치공을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2설치공이 상기 제1설치공보다 광디스크의 내경측 에 위치되는 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  21. 제20항에 있어서, 상기 저밀도 광디스크는 CD 계열의 광디스크 및 DVD 계열의 광디스크 중 적어도 어느 하나이고, 상기 고밀도 광디스크는 DVD 계열의 광디스크보다 고밀도 광디스크인 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  22. 제19항에 있어서, 상기 저밀도 광디스크는 CD 계열의 광디스크 및 DVD 계열의 광디스크 중 적어도 어느 하나이고, 상기 고밀도 광디스크는 DVD 계열의 광디스크보다 고밀도인 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제1설치공에 설치되는 저밀도 광디스크용 제1대물렌즈의 작동 거리를 WD1, 상기 제2설치공에 설치되는 고밀도 광디스크용 제2대물렌즈의 작동거리를 WD2라 할 때, 상기 제1 및 제2설치공은 상기 제1 및 제2대물렌즈를 하기의 조건식을 만족하도록 설치할 수 있도록 마련되어, 광디스크의 장착 및 작동거리가 큰 제1대물렌즈 동작시 작은 작동거리를 갖는 제2대물렌즈와 광디스크의 접촉을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업용 액츄에이터.
    <식>
    WD1 ≥WD2
    제2대물렌즈의 광디스크에 대한 이격 거리 = WD2 +α
    여기서, α= ｜WD1-WD2｜ ×(0.1 ~ 1.0)
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