KR100669626B1 - 광 픽업 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 있어서, 특히 렌즈홀더에 서로 대향하는 자기회로를 일체로 부착하여 특정 모드의 틸팅 구동이 가능하도록 한 것으로, 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터는, 대물렌즈를 갖는 렌즈홀더와; 상기 렌즈홀더를 특정 틸팅모드로 가동시켜 주기 위해 상기 렌즈홀더 양측에 서로 대향하는 마그네트 및 코일을 포함하는 자기 발생수단을 일체로 부착시킨 것을 특징으로 한다.
상기 자계 발생수단은 마그네트와 코일이 트랙킹 방향 좌,우 혹은 상,하부 일체로 부착되어 발생된 전자기력에 의해 렌즈홀더를 일정 틸팅 모드로 가동시켜 주는 것을 특징으로 한다.
이 같은 본 발명에 의하면, 렌즈홀더의 좌,우 측면에 자기 회로 구성을 위한 마그네트, 코일, 요오크를 일체로 부착해 줌으로써, 트랙킹 구동에 따른 레디얼 구동시 비대칭 자속 분포가 발생하지 않고 레디얼 틸트 서보를 통한 레디얼 구동 감도를 확보할 수 있다.

Description

광 픽업 액츄에이터{OPTICAL PICK-UP ACATUATOR}
도 1은 종래 광 픽업 액츄에이터를 설명하기 위한 평면도.
도 2는 종래의 다른 광 픽업 액츄에이터를 설명하기 위한 평면도.
도 3은 디스크 밀도 차이에 따른 광 픽업 액츄에이터의 렌즈홀더 제어를 개념적으로 보여주기 위한 도면.
도 4는 광 픽업 액츄에이터에 있어 고밀도화된 디스크 추종을 위한 레디얼 틸팅 동작을 개념적으로 보여주기 위한 도면.
도 5는 종래 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 틸팅시 발생되는 트랙 시프트를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터의 평면도.
도 7은 본 발명 도 6의 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 틸팅시 자속 분포를 보여주기 위한 도면.
도 8은 본 발명 도 6의 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 틸팅 구동을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11,111...대물렌즈 12,112...렌즈홀더
13,113...마그네트 14,114,120...요크
15,115...트랙킹 코일 16,116...포커싱 코일
17,117...와이어 스프링 18,118...레디얼 마그네트
19,119...레디얼 코일
본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로서, 특히 포커싱 및 트랙킹 구동용 자기회로를 중심부에 위치시키고, 레디얼 틸트용 자기회로를 좌,우측부에 위치시켜 포커싱 및 틸트 구동과 함께 트랙킹 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터에 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 광로를 광 픽업 액츄에이터와 동일 평면상에 형성해야 한다. 이 경우, 레이저 다이오드로부터의 광로상에 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 1은 종래 레디얼 틸팅이 가능한 액츄에이터이다. 이에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 광원으로부터의 광 빔을 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 틸트용 마그네트(18) 및 코일(19)을 구비한 구성이다.
상기와 같은 종래 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
포커싱 동작과 트랙킹 동작을 위한 자기회로의 구성이 광원으로부터의 광경로를 피하기 위하여 렌즈홀더(12)의 돌출부에 대물렌즈(11)를 그 내경에 삽입하고, 또 렌즈홀더(12)에는 마그네트(13), 요오크(14)를 자신의 내경에 삽입하기 위하여 중앙에는 4각형의 홀(hole)이 형성되어 있다.
상기 렌즈홀더(12)의 홀(hole)에는 트랙킹 코일(15)이 감겨 있고, 트랙킹 코일(15)에 직각으로 포커싱 코일(16)이 렌즈홀더(11)에 감겨 있다. 와이어 스프링(17)은 렌즈홀더(11)가 좌우 양쪽에 고정점을 가진다.
대물렌즈(11)의 포커싱 동작과 트랙킹 동작을 위하여 렌즈홀더(12)는 상하, 좌우 구동되는데, 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(14)의 배면에 위치한다.
즉, 렌즈홀더(11)의 트랙킹 동작, 포커싱 동작에 따른 광 픽업 액츄에이터의 상하, 좌우 운동은 와이어 스프링(46)의 끝단 부분을 기준으로 2축 구동 되도록 하여 이루어진다.
대물렌즈(34)를 돌출시키고 포커싱과 트랙킹을 위한 마그네트(13), 요오크(14), 트랙킹 코일(15) 등의 자기회로 구성을 렌즈홀더(36)의 홀에 삽입하므로 고주파 특성시 공진점이 낮아진다. 그리고 대물렌즈(11)의 돌출부로 인하여, 와이어 스프링(17)의 고정점이 대물렌즈(11)로부터 멀어짐에 따라 고 배속 모드에서 불안정한 동작이 발생할 수 있다.
이와 더불어, 대물렌즈(11)를 돌출시킨 종래의 광 픽업 액츄에이터는 렌즈홀더(12)상에 상하로 분리된 트랙킹의 가진 중심점(Force center)과 포커싱의 가진 중심점(Force center)에 비교적 큰 이격거리를 갖는다.
그러나, 도 3의 (a)~(d)의 개념도에 도시된 바와 같이, 액츄에이터가 점차 정밀도를 요구하고 고밀도 디스크에 대하여 점차로 액츄에이터의 구동시 틸트 마진이 작아지게 됨에 따라, 포커싱 및 트랙킹 2축 서보이외에 레디얼 틸팅에 대한 외란을 추종하게 하는 3축 액츄에이터 구성이 요구되며, 도 4와 같은 3축으로 구동 가능한 액츄에이터의 구성이 필요하게 된다.
이를 위해서, 렌즈홀더(11)의 좌,우 측면에 레디얼 마그네트(18)와 코일(19)을 마련하게 되는데, 도 1는 레디얼 마그네트(18)를 렌즈홀더(11)에 고정시키고 이에 대향하는 레디얼 코일(19)을 이격시켜 픽업 베이스에 고정시킨 구조이고, 도 2는 도 1의 구조에서 레디얼 마그네트(18)와 레디얼 코일(19)이 서로 위치를 바꿔 구성해 주게 된다.
이러한 레디얼 마그네트(18) 및 코일(19)로 이루어진 자기회로 구성으로부터 레디얼 코일(19)에 인가되는 전류에 따라 렌즈홀더(11)가 레디얼 방향으로의 틸팅 구동이 가능하게 해 준다.
그러나, 트랙킹 구동시 좌측 또는 우측으로 어느 한 방향에 대해서 구동 비 선형성이 발생하게 된다. 이는 어느 한 방향에 대한 트랙킹 구동에 대해 레디얼 코일(19)과 레디얼 마그네트(18)간의 상대적인 거리로 비 대칭 자속 분포가 발생된다.
이러한 비 대칭 자속분포가 발생되는 상태에서 레디얼 틸팅 구동을 하게 되면 도 5와 같이 트랙 시프트(Ts)가 발생하게 된다. 여기서, 트랙 시프트는 렌즈 중심과 회전 중심 사이의 거리(a)와 디스크의 틸트 각도(θ)로 구해진다.
이러한 트랙킹 구동 후의 레디얼 구동으로 발생되는 트랙 시프트는 렌즈중심과 회전 중심이 일치하지 않게 되고 불필요한 포커싱 방향으로 가진 운동이 발생함으로써, 레디얼 틸트 서보에 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 렌즈홀더의 양측에 서로 대향하는 코일 및 마그네트를 일체로 부착하여, 상기 코일 및 마그네트에서 발생되는 전 자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 레디얼 틸팅 방향으로 가동시켜 줌과 아울러, 서로 대향하는 레디얼 코일과 마그네트에 의해 일정한 상대거리를 갖고 광 픽업 액츄에이터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터는,
대물렌즈가 부착된 렌즈홀더와;
상기 렌즈홀더를 특정 틸팅모드로 가동시켜 주기 위해 상기 렌즈홀더 양측에 서로 대향하는 마그네트 및 코일을 포함하는 자계 발생수단을 일체로 부착시킨 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자계 발생수단은 마그네트와 코일이 트랙킹 방향 좌,우 측에 일체로 부착되어 발생된 전자기력에 의해 렌즈홀더를 레디얼 틸팅 모드로 가동 시켜 주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자계 발생수단은 마그네트와 코일이 렌즈홀더의 전,후 측에 일체로 부착되어 발생된 전자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 탄젠셜 틸팅 모드로 가동시켜 주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자계 발생수단의 마그네트는 수직 다극화된 것을 특징을 한다.
바람직하게, 상기 코일에는 마그네트의 누설 자계 차폐를 위한 요오크가 설치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자계 발생수단의 마그네트와 코일 간의 상대거리는 렌즈홀더의 가동 전, 후에 상관없이 일정한 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
대물렌즈(111)를 취부한 렌즈홀더(112)의 트랙킹 방향 일측면에 수직 방향으로 다극화된 레디얼 마그네트(118)와, 상기 레디얼 마그네트(118)와 대향하는 상기 렌즈홀더(112)의 타측면에 설치된 레디얼 코일(119)과, 상기 레디얼 코일(119)에 상기 레디얼 마그네트(118)에서 발생된 자기장을 유도하기 위한 도전체인 요오크(120)로 구성된다.
상기와 같은 본 발명 실시예에 따른 광 픽업 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6을 참조하면 렌즈홀더(112)의 돌출부에는 대물렌즈(112)가 취부되고, 렌즈홀더(112)의 좌측면에 수직 방향으로 다극화(N:S)된 레디얼 마그네트(118) 및 그 우측면에 상기 레디얼 마그네트(118)와 대향하는 레디얼 코일(119)이 부착된다.
그리고, 상기 레디얼 코일(119)에는 상기 레디얼 마그네트(118)의 자기장을 유도하기 위한 도전체인 요오크(120)가 설치된 구조이다.
그러면, 도 7를 참조하면, 외부의 전원이 상기 레디얼 코일(119)에 인가되면 레디얼 마그네트(118)에서 발생한 자기장 내에서 로렌쯔 힘이 발생되고 이 힘은 상기 레디얼 코일(119)과 마그네트(118)에 각각 작용력과 반 작용력으로써 가해지게 되어 전체 무게 중심인 렌즈 센터를 중심으로 레디얼 방향으로 틸팅 운동하게 된다.
또한, 요오크(120)는 도전체로서 레디얼 마그네트(118)에서 발생된 자기장이 레디얼 코일(119) 쪽으로 많이 유도될 수 있도록 최대의 힘이 발생된다.
이러한 레디얼 틸팅으로의 구동은 도 8의 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 렌즈홀더(112)의 좌/우측면에 일체로 부착되는 레디얼 마그네트(118)와 레디얼 코일(119)에 의해 렌즈홀더(112)가 흐르는 전류에 따라 레디얼 틸팅으로 가동하게 된다.
이와 같이 렌즈홀더(112)의 좌,우측에 부착된 레디얼 코일(119) 및 마그네트(118)에 의한 레디얼 틸팅 구동시 렌즈홀더(112)와 부착된 레디얼 코일(119) 및 마그네트(119)가 일정한 상대거리를 갖고 가동된다.
결과적으로, 렌즈홀더(112)의 중심부에 포커싱 및 틸트 운동을 위한 자기회로를 구성하고, 렌즈홀더(112)의 좌,우측에 트랙킹 방향으로 대향하는 레디얼 마그 네트와 코일을 구비함으로써, 3축 액츄에이터를 마련하여 각 서보에 의해 디스크를 정확하게 액세스할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는, 상기 렌즈홀더의 전,후 측면에 서로 대향하는 마그네트 및 코일을 일체로 부착함으로써, 상기 마그네트와 코일에서 발생되는 전자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 탄젠셜 방향의 틸팅 모드로도 가동시켜 줄 수 있도록 할 수도 있다.
상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터는, 렌즈홀더의 양측에 서로 힘을 전달할 수 있도록 하는 코일 및 마그네트를 부착하여, 코일에 인가되는 전류에 의해 렌즈홀더와 함께 코일 및 마그네트가 틸팅 모드로 가동됨으로써, 포커싱 및 트랙킹 방향의 구동을 위한 기존 구조의 변형 없이 틸팅 방향의 틸트 서보가 구현될 수 있다.
또한, 트랙킹 동작에 따른 레디얼 틸트 구동시 레디얼 코일과 레디얼 마그네트의 상대 거리가 변화지 않기 때문에 레디얼 틸팅의 구동감도가 일정하게 유지될 수 있다.

Claims (6)

  1. 대물렌즈가 부착된 렌즈홀더와;
    상기 렌즈홀더를 특정 틸팅모드로 가동시켜 주기 위해 상기 렌즈홀더 양측에 서로 대향하는 마그네트 및 코일을 포함하는 자계 발생수단을 일체로 부착시킨 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 발생수단은 마그네트와 코일이 트랙킹 방향 좌,우 측에 일체로 부착되어 발생된 전자기력에 의해 렌즈홀더를 레디얼 틸팅 모드로 가동시켜 주는 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 발생수단은 마그네트와 코일이 렌즈홀더의 전,후 측에 일체로 부착되어 발생된 전자기력에 의해 상기 렌즈홀더를 탄젠셜 틸팅 모드로 가동시켜 주는 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 발생수단의 마그네트는 수직 다극화된 것을 특징을 하는 광 픽업 액츄에이터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 코일에는 마그네트의 누설 자계 차폐를 위한 요오크가 설치된 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 발생수단의 마그네트와 코일 간의 상대거리는 렌즈홀더의 가동 전, 후에 상관없이 일정한 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
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