KR100656641B1

KR100656641B1 - 광 픽업 시스템

Info

Publication number: KR100656641B1
Application number: KR1020040109751A
Authority: KR
Inventors: 최인호; 박진무; 홍삼열
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-12-11
Also published as: KR20060070925A

Abstract

본 발명은 광 픽업장치에 있어서, 특히 광 경로 상에 구면수차 보상을 위해 빔의 수렴각 또는 발산각을 보상하기 위한 광 픽업 시스템에 관한 것이다.

본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 시스템은, 광 경로 상에서 빔의 수렴각 또는 발산각을 조절하기 위해 제 1렌즈 및 제 2렌즈로 구성된 빔 익스팬더와, 가동부에 제 1렌즈 또는 제 2렌즈가 취부되고 이를 전자기력에 의해 광 축 방향으로 가동시키는 구면수차 보상 액츄에이터를 제공하여, 빔 익스팬더의 두 렌즈간의 거리 조절을 통해 빔의 수렴각 또는 발산각을 조절하여, 디스크의 보호층의 두께 편차, 구면수차 및 포커싱 등을 보상할 수 있도록 함에 있다.

구면수차, 빔 익스팬더, 가동부, 전자기력, 판 스프링, 1축 액츄에이터

Description

광 픽업 시스템{Optical pick up system}

도 1은 종래 광 픽업장치를 나타낸 구성도.

도 2는 종래 빔 익스팬더의 렌즈 가동 구조를 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 제 1실시 예로서, 광 픽업 시스템의 구면수차 보상 액츄에이터의 결합 사시도.

도 4는 도 3의 분해 사시도.

도 5는 도 3에 도시된 구면수차 보상 액츄에이터의 자기회로 구성도.

도 6은 본 발명의 제 2실시 예로서, 제 1실시 예의 구조를 개선하기 위한 구면수차 보상 액츄에이터의 결합 사시도.

도 7은 도 6의 분해 사시도.

도 8은 본 발명 도 6에 장착된 가동부 및 판 스프링부의 작용 상태를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 제 3실시 예로서, 구면수차 보상 액츄에이터의 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200,300,400...구면수차 보상 액츄에이터

210,310,410...가동부 211,301,401...빔 익스팬더 렌즈

212,311,411...코일 213...자성철편

220,320,420...베이스 프레임 221,323,423...요크

222,331,431...마그네트 223...샤프트 가이드 홈

224...샤프트 225...샤프트 고정홈

340,440...판 스프링부

본 발명은 광 픽업장치에 있어서, 특히 광 경로 상에 빔 익스팬더의 특정 렌즈를 가동시켜 주기 위한 구면수차 보상용 액츄에이터를 구비하고 이를 전자기력에 의해 광 축 방향 가동시켜 줄 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 블루 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 다이 오드(101)와, 빔을 반사 또는 투과시키는 빔 스플리터(102)와, 상기 빔 스플리터(102)로부터 입사된 빔을 평행 빔으로 변환하는 콜리메이터 렌즈(103)와, 상기 평행 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 보호층의 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 경 로상에 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, 가동부(111)의 중심부에 빔 익스팬더의 특정 렌즈(예 : 볼록렌즈)(112)가 취부되고, 가동부(111)의 가동을 위한 모터(113), 가동부(111)의 일측에서 상기 모터(113)에 의해 회전하여 가동부(111)를 가동하는 리드 스크류(lead screw)(114), 가동부(111)의 타측에서 가동부의 이동을 가이드하는 샤프트(115)로 구성된다.

여기서, 빔 익스팬더는 오목렌즈와 볼록렌즈의 조합으로 이루어지며, 오목 렌즈(또는 볼록렌즈)를 이동시켜 줌으로써, 두 렌즈간의 거리에 따라 빔의 발산각 또는 수렴각을 조절할 수 있다.

상기 가동부(111)의 빔 익스팬더의 렌즈(112)에 의한 구면수차를 보상하기 위해서 상기 가동부(111)를 광 축 방향으로 이동시켜 주어야 하는데, 이때 모터(113)를 구동하면 모터 축에 연결된 리드 스크류(114)가 회전하여 가동부(111)를 전/후 방향으로 이동시켜 준다. 더블어 가동부 타측의 샤프트(115)가 가동부의 이동을 가이드해 주게 됨으로써, 구면수차를 보상하게 된다.

그러나, 모터(113)의 축인 리드 스크류(114)가 가동부 일측에 설치되어 있기 때문에, 가동부를 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 발명의 제 1목적은 기존과 같이 고가의 모터를 제공하지 않고 광 경로 상에 구면수차 및 포커싱을 보상하기 위해 1축으로 전자기력에 의해 가동하는 액츄에이터를 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 코일과 영구자석 사이에 발생되는 전자기력에 의해 가동부에 취부된 특정 렌즈를 가동시켜 주어 빔 익스팬더의 렌즈간의 거리를 변화시켜 줌으로써, 레이저 빔의 초점 거리를 조절하여 빔을 수렴시키거나 발산시켜 줄 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 제 3목적은 가동부의 양측으로 이를 지지하는 판 스프링을 구조를 적용함으로써, 축 방식과는 달리 움직임에 따른 마찰을 제거할 수 있도록 하는 한편, 상기 판 스프링에 의한 복원력 제공 및 판 스프링에 의한 전원 공급을 수행하도록 함에 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 광 픽업 시스템은,

광 경로 상에서 빔의 수렴각 또는 발산각을 조절하기 위해 제 1렌즈 및 제 2렌즈로 구성된 구면수차 보상수단과;

상기 구면수차 보상수단의 어느 한 렌즈가 취부되며 광 축 방향으로 가동하는 가동부, 상기 가동부를 지지하기 위해 상기 가동부가 삽입되는 가이드 홈이 형성된 베이스 프레임, 상기 가동부 외측으로 상기 가동부를 가동시켜 주기 위해 전자기력을 발생시키는 자기회로, 상기 베이스 프레임의 전/후 측면에서 상기 가동부의 가동에 따른 소정의 탄성 반발력을 제공하는 판 스프링부를 포함하는 구면수차 보상 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 구면수차 보상수단은 제 1 및 제 2렌즈가 소정 간격으로 이격되게 설치된 빔 익스팬더이고, 상기 제 1렌즈는 오목렌즈이며, 상기 제 2렌즈는 볼록렌즈인 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 가동부는 원통형으로 형성되며, 외주변에 코일이 권선되며, 일측 내부에 상기 구면수차 보상수단의 제 1렌즈 또는 제 2렌즈가 취부되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 가동부는 다각형으로 형성되며, 외주변에 코일이 권선되며, 일측 내부에 상기 구면수차 보상수단의 제 1렌즈 또는 제 2렌즈가 취부되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 자기회로는 가동부에 권선된 코일과, 상기 코일과 대향하 며 베이스 프레임에 장착된 마그네트 및 요크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 마그네트는 가동부의 코일이 권선되는 외측 형상과 대향되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 판 스프링부는 가동부를 지지하기 위해 상기 가동부의 양단에 결합되는 가동편과, 베이스 프레임의 외측면에 지지되는 지지편과, 상기 가동편 및 지지편 사이에 일정 형상으로 상기 가동부의 가동에 따라 소정의 탄성력을 전달하는 탄성편을 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 탄성편은 가동편과 지지편 사이에서 상기 가동부의 가동에 따라 신장 또는 압축될 수 있는 "ㄹ" 또는 "S"자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 탄성편은 가동편을 중심으로 상/하/좌/우 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.

[제 1실시 예]

도 3 내지 도 5는 본 발명의 제 1실시 예이다.

도 3은 본 발명에 따른 구면수차 보상 액츄에이터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 빔을 수렴 또는 발산시켜 주기 위한 렌즈(211)가 취부되며 광 축 방향으로 가동하는 가동부(210)와; 상기 가동부(210)의 좌/우측에 구비된 코일(212) 및 마그네트(222), 요크(221)와, 상기 가동부(210)의 광 축 방향으로의 가동을 가이드하는 샤프트 가이드 홈(223) 및 샤프트(224)와, 상기 샤프트(224)의 양단을 지지하는 베이스 프레임(220)와, 상기 가동부의 좌/우측 코일의 저면과 대향하는 마그네트(230)를 요크(221) 내면에 부착시킨 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 광 기록 재생 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, BD급 및 그 이하의 광학 시스템은 사용 광원의 파장이 짧아 디스크 보호층(DISK COVER LAYER)의 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 액츄에이터는 1축 액츄에이터로서 광 축 방향으로 직선운동을 하게 되며, 이를 위해 가동부(210) 및 자기회로, 샤프트(224), 베이스 프레임(220)을 포함한다.

상기 가동부(210)는 중심부의 형성된 빔 통과공(210a)으로 렌즈(211)가 안착되며, 좌/우측으로 가동부(210)의 가동을 위한 자기회로를 구비하고, 가동을 가이드하는 샤프트(224)가 광 축 방향으로 설치된다. 여기서, 상기 렌즈(211)는 빔 익스팬더(BEAM EXPANDER)의 오목렌즈 및 볼록렌즈 중 어느 하나의 렌즈가 장착되며, 상기 렌즈(211)를 광 축 방향으로 가동시켜 줌으로써 렌즈간의 거리를 조절하여 빔을 발산 또는 수렴시켜 준다.

상기 샤프트(224)는 가동부(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.

그리고, 자기회로는 코일(212) 및 마그네트(222), 요크(221)로 구성되며, 가동부(210)를 가동하는 구동력을 발생한다. 이를 위해, 상기 가동부(210)의 좌/우측면에 코일(212)이 부착되며, 이에 대향하는 위치에 마그네트(222)가 요크(221) 내면에 부착, 고정된다.

여기서, 도 5와 같이 상기 마그네트(222)는 축 방향으로 2극(S:N)이 설치되는데, 단극성 2개로 하거나 단일개의 2극성 마그네트로 설치할 수도 있다. 그리고, 마그네트(222)의 극성 경계에 코일(221) 중심이 대향되게 설치된다. 이러한 코일(212) 및 마그네트(222)는 상호간에 발생되는 힘은 로렌츠 힘의 방향을 광 축 방향으로 하여 렌즈(211)를 구동하게 된다.

그리고, 요크(221)는 자석의 극대화를 위해 "U" 자형 요크 플레이트의 양단에 절곡되고 직립된 요크 내면으로 마그네트(222)가 부착된다.

그리고, 베이스 프레임(220)은 전체 액츄에이터를 지지 및 고정시켜 주기 위해, 샤프트(224) 및 요크(221)를 지지한다. 이를 위해, 베이스 프레임 후면에 요크 고정돌기(226)를 내측으로 돌출시켜 요크의 배면에 형성된 고정 홈(221a)이 끼워지도록 하며, 또 내부에 요크 유동 방지부(227)를 형성하여 내부로 끼워지는 요크(221)의 상/하/좌/우 유동을 방지하게 된다.

이러한 가동부(210)의 가동을 가이드하기 위한 샤프트(224)는 그 중심부가 가동부(210)의 좌/우측에 축 방향으로 형성된 샤프트 가이드 홈(223)에 삽입되고, 샤프트(224)의 양단은 베이스 프레임(220)의 전/후 측면에 형성된 샤프트 고정 홈(225)으로 안착되므로, 상기 가동부(210)가 자기회로에 의해 가동될 때, 샤프트(224)를 따라 전/후 방향(광 축 방향)으로 이동된다.

이의 동작을 설명하면, 구면수차 보상 액츄에이터는 광 축 상에서 렌즈(211)를 취부하고 광 축 방향으로 이동하게 되므로 디스크에 맺히는 초점거리를 조절할 수 있다.

이러한 액츄에이터의 코일(212)에 전류가 인가되면 코일(212)과 이에 대향하는 마그네트(222) 사이에 전자기력이 발생되고, 발생되는 전자기력은 코일(212) 및 가동부(210)를 축 방향으로 이동시켜 준다. 이때 가동부(210)는 샤프트(224) 및 샤프트 가이드홈(223a, 223b)을 따라 이동하게 된다. 이때 코일(212)에 인가되는 전류의 방향에 따라 전 방향 또는 후 방향으로 이동하게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 가동부(210)의 양측면 중심 위치에 자성철편(213)이 각각 안착된다. 이러한 자성철편(213)은 가동부(210)의 양측 면에 형성된 탄성 스프링으로서, "ㄷ"자형 철편 고정홈(214)에 각각 안착되며 마그네트(222)의 극성(222a,222b) 경계에 대향함으로써, 가동부에 복원력을 제공하게 된다.

또한 상기 자성철편(213)은 가동부(210)의 좌/우측에 고정된 마그네트(222)의 극성 경계(S:N)에 위치하게 된다. 이는 자석의 극 사이에 가장 높은 자기 밀도가 형성되어 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 복귀하려는 복원력이 발생하게 된다.

이에 따라 상기 자성철편(213)은 별도의 조립 지그없이 철편 고정홈(214)에 삽입후 접착만으로 고정이 가능하게 된다. 또 철편 고정홈(214)을 소정 깊이로 하여, 자기 스프링의 강성 값을 조절할 때 가동부(210)의 수정 없이도 자성철편(213)의 두께만으로 변화시킬 수 있다.

따라서, 코일(212)과 마그네트(222)에 의해 발생되는 전자기력과 자기 복원력 간의 차이에 의해 가동부(210)는 특정 지점에서 고정될 수 있다. 즉, 자성철편(213)의 두께 및 사이즈, 마그네트(222)와의 거리만을 조정하면 감도 및 해상도를 변화시킬 수 있다.

한편, 가동부(210)의 좌/우에서 샤프트(224)를 가이드하는 샤프트 가이드홈(223: 223a,223b)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 형상으로 형성된다. 즉, 가동부(210)의 일측 가이드 홈(223a)은 사각형으로 하여 상하/좌우 방향 가이드가 가능하며, 타측 가이드홈(223b)은 원형 또는 장공으로 처리하여 상하 방향으로 가이드해 준다. 이로써, 구동 중 발생할 수 있는 가동부(210)의 틸트로 인해 샤프트(224)와 가동부(210) 사이의 마찰력 상승시에도 구동이 자유롭도록 자유도를 해제하였다.

또한, 샤프트(224)는 미끄럼 특성을 향상시키기 위해 외부에 teflon 재질로 코팅하였으며, 샤프트(224)와 면 접촉하고 있는 가동부(210)의 재질 역시 미끄럼 특성이 우수한 PPS(Poly Phenylene sulfide) 계통을 사용하였다.

상기와 같은 구면수차 보상 및 포커싱 보정을 위한 액츄에이터를 광 경로 상에 설치함으로써, 빔 익스팬더의 렌즈를 움직여 렌즈(오목 및 볼록렌즈) 간의 거리를 조정하여 줌으로써 레이저 빔을 수렴(CONVERGENT RAY)시키거나 발산(DIVERGENT RAY)시켜 주어 초점 거리를 조정하고 구면수차를 보상해 준다.

그러나, 제 1실시 예는 다음과 같은 문제가 있다. 첫 번째는 샤프트에 의해 가동부를 지지하는 방식으로서 가동부의 기동을 한 방향으로 제한하고 있으며, 두 번째, 가동부의 크기를 소형화함에 따라서 감소된 구동력에 비해 상대적으로 마찰력의 비중이 커지게 되어 마찰 문제가 커지게 된다. 세 번째는 샤프트의 코팅을 감안하고 제작 가능한 축의 최소 지름의 한계 등을 고려해야 하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 판 스프링에 의한 지지 구조에 대하여 제 2실시 예를 참조하여 설명하기로 한다.

[제 2실시 예]

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제 2실시 예이다.

도 6은 본 발명의 구면수차 보상 액츄에이터의 결합 사시도이고, 도 7은 도 6의 분해 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 빔의 수렴 또는 발산 제어를 위한 빔 익스팬더의 일부 렌즈(301)를 취부하고 가동하는 가동부(310), 전자기력을 발생하기 위한 자기회로로서 코일(311), 마그네트(331) 및 요크(333)와, 상기 가동부(310)가 중심부에 취부되고 그 외측으로 마그네트(331) 및 요크(333)가 장착되는 베이스 프레임(320) 과, 상기 가동부(310)의 전/후 양단에 삽입되고 상기 베이스 프레임(320)의 좌/우 양측에 고정되어 상기 가동부(310)의 가동에 대해 소정의 탄성력을 제공하는 판 스프링부(340)를 포함하는 구성이다.

상기 가동부(310)는 원통형으로 내부에 빔 익스팬더의 일부 렌즈(예; 볼록렌즈)(301)가 취부되고 외부에는 코일(311)이 권선되며, 전/후 양단에는 스프링 고정수단으로서 가동편 지지리브(314) 및 스프링 결착부(315)가 형성된 구조이다.

상기 베이스 프레임(320)은 중심부에 상기 가동부(310)가 자유롭게 이동 가능하도록 가이드하는 가동부 가이드 홈(321)이 형성되고, 좌/우측으로 상기 마그네트(331) 및 요크(333)가 수납되는 홈(332)이 형성되며, 좌/우 외측면에는 판 스프링부(340)의 양단을 지지하기 위한 지지편 고정홈(324)을 형성시킨 구성이다.

상기 판 스프링부(340)는 상기 가동부(310)를 지지하기 위하여 가동부(310)의 중심 양단에 조립되어 지지하는 가동편(342)과, 상기 가동부(310)의 가동 거리를 향상시키고 상기 가동부(310)에 복원력을 제공하기 위한 탄성편(344)과, 상기 탄성편(344)을 베이스 프레임(320)의 좌/우에 고정시켜 주기 위한 지지편(345)을 포함하는 구성이다.

또한, 상기 판 스프링부(340)는 전도성 재질로 선택되어 상기 가동부(320)의 코일(311)에 전원을 공급하는 선로 또는 단자 역할을 하게 된다.

이러한 본 발명의 제 2실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 구면수차 보상 액츄에이터(300)는 가동부(310), 베이스 프레임(320), 자기회로, 판 스프링부(340)를 포함하게 된다.

상기 가동부(310)는 원통형 몸체(312)의 외주변에 코일(311)이 권선되며, 상기 몸체 일측에 빔 익스팬더의 일부 렌즈(예: 볼록렌즈)(301)가 취부된 경통(313)이 돌출되게 설치되고, 몸체 양측으로 판 스프링부(340)가 장착되는 가동편 지지 리브(314) 및 스프링 결착부(315)가 형성된다. 여기서, 경통은 렌즈를 가동부 내부에 구비할 경우 별도로 설치하지 않을 수도 있다.

이러한 가동부(310)는 베이스 프레임(320)의 중심부에 형성된 가동부 가이드 홈(321)으로 삽입됨으로써, 가동부(310)를 광 축(Y 축) 방향으로 위치시켜 주게 된다. 이때, 베이스 프레임(320)의 전/후에 판 스프링부(340)를 장착하여 상기 가동부(310)를 지지하여 주게 된다.

상기 가동부(310) 및 베이스 프레임(320)의 양측에는 설치되는 판 스프링부(340)는 가동편(342), 탄성편(344), 지지편(345)으로 구성되며, 상기 가동편(342)은 가동부(310)에 고정되며, 탄성편(344)은 가동편(342)과 지지편(345) 사이에 소정의 탄성력을 제공해 주며, 지지편(345)은 베이스 프레임(320)의 좌/우측에 각각 고정된다.

여기서, 상기 판 스프링부(340)의 가동편(342)이 그 중심부에 가공된 가이드 구멍(341)을 통해 가동부(310)의 경통(313)을 통과된 후 가동편 결착부(315)에 위치하고 가동편 지지 리브(314)를 밀착됨으로써, 가동편(342)이 가동부(310)에 조립 또는 부착되게 된다. 상기 가이드 구멍(431)은 내경이 가동부(310)에 일측에 돌출되는 경통(313)의 외경과 같거나 크므로, 경통(313)을 따라 끼워진다. 다른 실시 예로서 경통(313)이 나사 방식으로 판 스프링부(340)의 가동편(342)을 체결시켜 줄 수 있도록 함으로써 조립시켜 줄 수 있다.

상기 가동편(342)은 상/하부에 회동제한돌기(343)가 돌출됨으로써, 광 축 방향으로 상기 가동부(310)와 함께 회동할 때 가동부(310)의 중심 상/하단에 형성된 가동편 멈춤홈(323)에 걸려 더 이상 가동부(310)가 광 축 방향의 전 또는 후로 이동되는 것을 제한해 준다.

상기 판 스프링부(340)의 지지편(345)은 베이스 프레임(320)의 좌/우측에 형성된 지지편 고정홈(324)에 결착되므로, 부착부재 등을 이용하여 부착되어 고정된다.

상기 판 스프링부(340)의 탄성편(344)은 가동편(342) 및 지지편(345) 사이에 연결되며 탄성력을 주기 위해 요철 형상으로 형성된다. 예를 들면, 탄성편(344)은 "ㄹ", "∑", "S", "H"형상 등 다양하게 형성될 수 있으며 또 상하 및 좌우 방향으로 대칭되어, 광 축 방향으로의 탄성 복원력을 줄 수 있으면 된다.

또한 가동부(310)의 양단에 각각 설치된 판 스프링부(340)는 코일(311)에 전원을 공급해 주는 선로 또는 단자로 기능하도록 전도성 재질로 구성해 준다.

상기 베이스 프레임(320)은 중심부에 형성된 가동부 가이드 홈(311)으로 가동부(310)가 삽입되고 판 스프링부(340)가 결합되면, 좌/우측으로 마그네트 및 요크 결합홈(312)이 형성되며, 이에 마그네트(331) 및 요크(333)를 결합시켜 준다.

여기서, 마그네트(331)는 원통형 가동부(310)의 외주변에 권선된 코일(311) 권선 형상과 각각 대향되며, 그 대향 면적을 극대화하기 위해 가동부 외주변의 곡 면과 동일한 곡면(332)으로 형성된다. 또 마그네트(331)의 배면은 요크(333) 내면에 부착된다. 그리고, 상기 마그네트(331)는 영구자석으로 구성된다.

이에 따라 베이스 프레임(320)의 좌/우에 마그네트(331) 및 요크(333)가 고정되며, 앞/뒤에 판 스프링부(340)의 소정의 탄성력을 갖고 중심의 가동부(310)에 고정됨으로써, 가동부(310)의 가동에 대해 판 스프링부(340)가 소정의 탄성 복원력을 제공해 준다.

이러한 구면수차 보상 액츄에이터의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베이스 프레임(320)의 중심부에 설치된 가동부(310)는 판 스프링부(340)에 의해 부상된 상태로 지지됨으로써, 베이스 프레임(320)의 중심부에서 광 축 방향으로 가동하게 된다.

이를 위해, 상기 가동부(310)의 코일(311)에 일정 방향 및 소정 크기의 전류를 흘려주면, 상기 코일(311)과 마그네트(331) 사이에 발생되는 전 자기력에 의해 상기 가동부(310)가 앞/ 뒤 방향으로 가동하게 된다. 이에 따라 가동부(310)에 취부된 빔 익스팬더의 일부 렌즈(예 : 볼록렌즈)를 조정하게 되므로, 빔 익스팬더의 오목렌즈와 볼록 렌즈 사이의 거리가 조정됨으로써, 빔의 수렴 또는 발산시켜 주어 빔의 구면 수차 또는 파면수차, 그리고 포커싱을 조절할 수 있게 된다.

여기서, 마그네트(331)와 코일(311)에 의한 가동부의 가동방식은 플레밍 왼손 법칙의 로렌츠 힘을 이용하고 있다.

이때, 상기 가동부(310)가 전/후 방향으로 이동하게 됨에 따라 탄성 스프링부(340)의 탄성편(344)은 늘어나거나 줄어드는 변형을 통해서, 가동부(310)의 가동 거리를 넓혀줄 수 있으며, 또 가동부(310)의 가동에 따른 복원력을 제공해 준다.

여기서, 상기 가동부(310)가 전/후 방향의 이동에 따라 상기 판 스프링부(340)의 탄성부(340)는 도 8과 같이 변형된다. 도 8의 (a)는 가동부를 메쉬 형태로 나타낸 도면이며, (b)는 가동부의 이동에 대해 판 스프링부의 변형량에 따른 색상으로 표현한 변형 형상을 나타낸 도면이다.

이에 따라 가동부(310)의 전/후 또는 좌/우 또는 상/하 방향의 힘에 대해 판 스프링이 자유도를 주고 또 복원력을 제공해 줌으로써, 가동부(310)의 가동 거리 및 자유도를 확장시켜 줄 수 있다.

그리고, 가동부(310)와 함께 판스프링부(340)의 가동편(342)이 가동될 때, 상기 가동편(342)의 상/하부에 돌출된 회동 제한 돌기(343)가 베이스 프레임(320)의 가동편 멈춤홈(323)에 걸리게 됨으로써, 가동부(310)가 앞 방향 또는 뒤 방향으로 더 이상 이동되는 것을 제한하게 된다.

이러한 제 2실시 예는 가동부(310)를 원통형으로 설치함으로써, 마그네트(331)를 곡면 처리하여야 하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 가동부(310)를 사각형 구조로 제조하고 마그네트(331)를 사각형으로 제작하여 설치할 수 있다.

[제 3실시 예]

도 9는 본 발명의 제 3 실시 예로서, 구면수차 보상 및 포커싱 보상을 위한 액츄에이터(400)이다.

도 9를 참조하면, 빔 익스팬더의 일부 렌즈(401)가 취부되며 코일(411)이 권선된 직육면체 형상의 가동부(410)와, 상기 가동부(410)를 가이드하기 위해 지지하는 베이스 프레임(420)과, 상기 가동부(410)의 둘레면에 권선된 코일(411)과 대향하며 베이스 프레임(420)에 고정된 마그네트(431) 및 요크(433)와, 상기 베이스 프레임(420) 및 가동부(410)의 양단에 결합되어 상기 가동부(410)에 소정의 탄성을 전달하는 판 스프링부(440)를 포함하는 구성이다.

여기서, 상기 가동부(410)는 직육면체 형상으로 형성되며 외측면에 코일(411)이 권선됨으로써, 가동부(410)의 코일(411) 권선 측면과 대향하는 마그네트(431)를 사각형 구조로 형성할 수 있다. 상기 코일(411)은 다른 예로서 가동부(410)의 좌/우 측면에 보빈에 의해 각각 권선된 형태로 부착되어 마그네트(431)와 각각 대향되게 설치할 수도 있으며, 마그네트(431)를 각 측면의 코일(411)에 대향하여 단극 또는 다극으로 구성할 수도 있다.

상기 가동부(410)는 일측에 빔 익스팬더의 일부 렌즈(예: 볼록렌즈)(401)를 취부하고, 베이스 프레임(420)의 중심부에 사각형 형상의 가이드 홈(421)에 삽입된다. 이때, 상기 가동부(410)의 양단의 가동편 지지 리브(414) 및 가동편 결착부(415)에 판 스프링부(440)의 가동편(442)을 각각 장착시킨 후, 접착 부재로 부착시키거나 조립시켜 준다.

또 판 스프링부(440)의 중심이 가동부(410)에 고정되면, 판 스프링부(440)의 좌/우측 단에 형성된 지지편(445)을 베이스 프레임(420)에 고정시켜 주기 위해 접착부재 등으로 부착시켜 준다. 이에 따라 판 스프링부(440)의 가동편(442)은 가동 부(410)와 함께 가동되게, 지지편(445)은 베이스 프레임(420)에 고정되게 설치된다.

이러한 가동부(410)에 권선된 코일(411)에 전류를 흘려주면, 상기 코일(411)과 마그네트(431) 사이의 전 자기력에 의해 가동부(410)가 광 축 방향인 전/후 방향으로 가동하게 됨으로써, 상기 가동부(410)에 취부된 빔 익스팬더의 일부 렌즈(예: 볼록렌즈)를 이동시켜 주어 빔 익스팬더의 복수개 렌즈(오목렌즈 및 볼록렌즈) 사이의 거리를 조정할 수 있어, 빔을 수렴 또는 발산시켜 줄 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 BD급 및 그 이하 또는 그 이상의 광 픽업 시스템은 슬레드 방식 또는 스윙암 방식의 광 기록 재생 장치로서, 빔 익스팬더가 설치되는 광 경로 상에 1축 액츄에이터를 구비하고, 그 액츄에이터에서 발생할 수 있는 비선형성, 구동중 틸트 각이 틀어짐을 보상하기 위한 전자기 및 자성의 원리를 이용하는 한편, 빔의 발산각 또는 수렴각, 포커싱 등을 보상해 줄 수 있다.

또한, 판 스프링 구조를 적용함으로써, 축 방식과는 달리 움직임에 따른 마찰이 없는 장점이 있다. 그리고 판 스프링 구조는 물체에 탄성을 이용하여 복원력을 발생시킬 수 있으므로, 자기 스프링에 비해 스프링의 선형성과 설계 특성과의 유사성이 더 우수한 장점이 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, 광 디스크 드라이브의 포커싱 및 구면수차 보상을 위한 액츄에이터를 제공하고, 그 액츄에이터의 크기를 작게 만들 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라 광 디스크 드라이브의 소형화에 의해 필연적으로 발생되는 포커싱 오차와 구면수차를 보상할 수 있는 광 픽업의 구조에 적용함으로써, 드라이브의 초 소형화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims

광 픽업 시스템에 있어서,

광 경로 상에서 디스크에 맺히는 빔의 수렴각 또는 발산각을 조절하기 위해 제 1렌즈 및 제 2렌즈로 구성된 구면수차 보상수단과;

상기 제 1렌즈 및 제 2렌즈 중 어느 한 렌즈가 취부되며 광 축 방향으로 가동하는 가동부, 상기 가동부를 지지하기 위해 상기 가동부가 삽입되는 가이드 홈이 형성된 베이스 프레임, 상기 가동부 외측으로 상기 가동부를 가동시켜 주기 위해 전자기력을 발생시키는 자기회로, 상기 베이스 프레임의 전/후 측면에서 상기 가동부의 가동에 따른 소정의 탄성 반발력을 제공하는 판 스프링부를 포함하는 구면수차 보상 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 구면수차 보상수단은 제 1 및 제 2렌즈가 소정 간격으로 이격되게 설치된 빔 익스팬더이고, 상기 제 1렌즈는 오목렌즈이며, 상기 제 2렌즈는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 가동부는 원통형으로 형성되며, 그 외주변에 코일이 권선되고 내부에 상기 제 1렌즈 또는 제 2렌즈가 취부되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 가동부는 다각형으로 형성되며, 그 외주변에 코일이 권선되며 내부에 상기 제 1렌즈 또는 제 2렌즈가 취부되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 자기회로는 가동부 외주변에 권선된 코일과, 상기 코일과 대향하며 베이스 프레임에 장착된 마그네트 및 요크를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 5항에 있어서,

상기 마그네트는 상기 가동부의 코일 권선 외측의 형상과 대향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 판 스프링부는 가동부를 지지하기 위해 상기 가동부의 양단에 결합되는 가동편과, 베이스 프레임의 외측면에 지지되는 지지편과, 상기 가동편 및 지지편 사이에 일정 형상으로 상기 가동부의 가동에 따라 소정의 탄성력을 전달하는 탄성편을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 탄성편은 가동편과 지지편 사이에서 상기 가동부의 가동에 따라 신장 또는 압축될 수 있는 "ㄹ" 또는 "S"자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 탄성편은 가동편을 중심으로 상/하/좌/우 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 광 픽업 시스템.