KR19990030326A - 렌즈구동장치, 광학헤드 및 광학디스크시스템 - Google Patents

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KR19990030326A
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후미사다 마에다
이사오 이치무라
겐지 야마모토
기요시 오사토
도시오 와타나베
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명의 광기록매체용 기록/재생장치는, 광기록매체 상에 조사된 레이저 광빔을 최소한 제1 렌즈 및 제2 렌즈로 제조된 이중렌즈형 대물렌즈를 사용하여 정보를 기록 및/또는 재생한다. 장치는 광원으로부터 조사된 레이저광을 집속하는 제1 렌즈, 제1 렌즈와 광기록매체 사이에 배열된 제2 렌즈, 및 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 상대이동하도록 하여 그들 사이의 거리를 광축을 따라서 변하게 하는 보이스코일모터를 포함한다. 제1 렌즈가 이동하여 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 거리를 변하게 한다. 이것이 개구수를 확대시키고 구면수차 영향을 축소하여 정보신호의 고밀도 기록 및/또는 재생이 가능하게 된다.

Description

렌즈구동장치, 광학헤드 및 광학디스크시스템
본 발명은, 광학기록매체의 신호기록면상에 광빔을 집광하는 대물렌즈를 구동하는 렌즈구동장치, 이러한 렌즈구동장치를 구비한 광학헤드 및 광학디스크시스템에 관한 것이다.
광학헤드를 사용하여 기록재생을 행하는 정보신호의 기록매체로서는 광디스크와 광자기 디스크등과 같은 광학기록매체가 있다. 이와 같은 광학기록매체의 정보기록밀도를 높이기 위해서는 광학헤드의 대물렌즈의 개구수 NA를 크게 하는 것이 유효하다. 대물렌즈의 개구수 NA를 크게 함으로써, 광학기록매체의 신호기록면상에 집광되는 광빔의 스폿길이를 작게 할 수 있고, 정보기록밀도를 높일 수 있다.
그러나, 종래의 광학헤드는 광원으로부터의 광을 광학기록매체의 신호기록면상에 집광하기 위한 대물렌즈가 하나의 렌즈만으로 구성되어 있다. 즉, 종래의 광학헤드에 있어서, 대물렌즈는 이른바 단옥(單玉)렌즈로 되어 있다.
이와 같은 광학헤드에서 대물렌즈의 개구수 NA를 크게 하고자 하면, 단옥렌즈에 상당히 큰 굴절 파워를 가지게 할 필요가 있다. 그러나, 단옥렌즈의 굴절 파워를 크게 하기 위해서는 굴절면의 곡률반경을 매우 작게 하지 않으면 안되며, 또 굴절면 끼리의 위치 결정을 매우 정교하게 해야 할 필요가 있다. 따라서 광학헤드의 대물렌즈를 단옥렌즈로 한 경우, 그 개구수 NA를 크게 하려 하여도, 0.6정도가 한계였다.
또, 광학기록매체는 보통 신호기록면상에 당해 신호기록면을 보호하는 층(이하, 커버글래스로 칭한다)이 존재한다. 그리고 광학헤드로부터의 광빔은 이 커버글래스를 개재시켜 신호기록면에 입사되는데, 이때 커버글래스의 두께가 규정치에서 벗어나 있으면 구면수차가 발생한다. 이 구면수차는 (고차의 구면수차를 무시하면) 대물렌즈의 개구수 NA의 4승에 비례한다. 따라서 대물렌즈의 개구수 NA를 증가시키면, 커버글래스의 두께 오차의 허용치가 대폭 감소된다. 즉, 대물렌즈의 개구수 NA를 증가시키면, 커버글래스의 두께 정밀도에 대한 요구가 매우 엄격해지고, 광학기록 매체의 제조가 곤란하게 되는 문제가 생긴다.
이와 같은 종래의 광학헤드의 문제점을 해결하는 광학헤드로써, 도 1에 나타나 있듯이, 대물렌즈를 2개의 렌즈 (101,102)로 구성된 광학헤드가 미국특허 제5,712,842호나 미국특허 제5,764,613호에 제안되어 있다.
이 광학헤드에서는 대물렌즈를 광원으로부터의 광빔이 입사되는 제1 렌즈(101)과, 제1 렌즈(101)에 의해 집광된 광빔이 입사되는 제2 렌즈(102)로 구성된다. 그리고 광원으로부터의 광빔을, 제1 렌즈(101)에 의해 집광했을 때, 또 제2 렌즈(102)에 의해 집광한 다음, 광학기록매체에 조사한다. 또, 이와 같이 제1 렌즈(101) 및 제2 렌즈(102)에 의해 광빔을 집광하여 광학기록매체에 조사할 때는 2축 액츄에이터에 의해 광축에 대해 직교하는 방향으로 제1 렌즈(101) 및 제2 렌즈(102)를 이동시킴에 따라, 트래킹서보를 행하고, 또 상기 2축 액츄에이터에 의해 광축방향으로 제1의 렌즈(101) 및 제2의 렌즈 (102)를 이동시킴으로써 포커스서보를 행한다.
이와 같은 광학헤드에서는 제1 렌즈(101)와 제2 렌즈(102)의 개별 굴절파워가 작아도 이들 렌즈(101,102)를 조합한 2군 렌즈로서는 개구수 NA를 크게 할 수 있다. 이에 따라 대물렌즈에 단옥렌즈를 사용했던 광학헤드에서는 어려웠던 개구수 NA가 0.6을 초과할 수 있게 되었다.
또, 이와같은 2군 렌즈를 사용한 광학헤드에서는 전술한 바와 같이 2축 액츄에이터를 이용하여 트래킹서보 및 포커스서보를 행하는데, 이와 같은 2축 액츄에이터를 사용할 뿐 아니라, 제2 렌즈(102)에 보이스코일모터를 장착하여 두고, 당해 보이스코일모터에 의해, 제2 렌즈(102)를 광축방향으로 이동시킴으로써 구면수차를 억제할 수 있다.
즉, 제1 렌즈(101) 및 제2 렌즈(102)로 이루어지는 2군렌즈 전체를 액츄에이터에 의해 움직이게 할 뿐 아니라, 제2 렌즈(102)에 보이스코일모터를 장착하여 두고, 이 보이스코일모터에 의해, 광학기록매체의 커버글래스의 막두께의 변화 등에 기인하는 구면수차를 없애기 위해 제2 렌즈(102)를 광축방향으로 이동시킴으로써 구면수차를 줄여나갈 수 있다.
즉, 대물렌즈를 2군렌즈로 한 광학헤드에서는 제2 렌즈(102)에 보이스코일모터를 장착하여, 제1 렌즈(101)과 제2 렌즈(102)와의 거리를 조종할 수 있게 됨으로써, 대물렌즈의 개구수 NA를 크게하면 구면수차가 증대되는 문제를 해결할 수 있다.
그러나, 구면수차를 없애기 위해 제2 렌즈(102)를 제1 렌즈(101)에 대해 이동가능하게 한 경우에는 포커스서보의 안정성을 유지하기 위해, 광학기록매체에 대향하는 제2 렌즈(102)를 움직이는 보이스코일모터의 감쇠율을 높일 필요가 있다. 그리고 보이스코일모터의 감쇠율을 높이는 일은, 예를 들면, 점성유체를 충전함으로써 실현 가능하다. 그러나 일반적으로 점성유체의 점성에는 온도 의존성이 있으므로, 점성유체를 충전하여 보이스코일모터의 감쇠율을 높인 것으로는 외기온 변동에 의해 점성유체의 점성이 변화되고, 포커스 서보가 불안정하게 될 우려가 있다.
또, 포커스서보의 안전성을 유지하기 위해서는 제2 렌즈(102)에 장착된 보이스코일모터의 감쇠율을 높일 필요가 있다. 그러나 다른 한편으로는 당해 보이스코일모터의 감쇠율을 높이면, 입력전류에 대한 변위특성에 히스테리시스가 발생하게 되어 고속으로 안정적으로 동작시키기 어려워지는 문제가 발생한다.
또, 도 1에 나타난 바와 같이 2군 렌즈를 사용한 광학헤드에서는 광학기록매체에 대향하는 제2 렌즈(102)를 변위가능하게 하므로, 이 제2 렌즈(102)가 광학기록매체에 충돌하려는 때에 제1 렌즈(101)와 제2 렌즈(102)와의 거리가 크게 변동되며, 이들 렌즈간 거리를 적절하게 유지하기 어려워지는 문제도 있다. 또, 제2 렌즈(102)가 광학기록매체에 충돌했을 때에 제2 렌즈(102)를 변위가능하게 지지하고 있는 부재에 큰 부담이 지워지고, 경우에 따라서는 당해 부재가 파손될 우려도 있다.
본 발명은 이상과 같은 실정을 감안하여 고안된 것으로, 광학기록매체상에 광빔을 집광하는 대물렌즈를 구동하는 렌즈구동장치로서, 대물렌즈의 개구수 NA를 높일 수 있을 뿐 아니라 구면수차를 억제할 수 있으며, 또한 보다 고속으로 동시에 안정적으로 포커스서보를 행할 수 있는 렌즈구동장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또, 본 발명은 그와 같은 렌즈구동장치를 갖춘 광학헤드 및 광학디스크시스템을 제공하는 것도 목적으로 한다.
도 1은 종래의 광학헤드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명을 적용한 렌즈구동장치의 요부 단면도이다.
도 3 (A)는 규정치보다 두꺼운 커버글래스의 두께에 기인한 구면수차를 나타내는 도면이다.
도 3 (B)는 규정치보다 좁은 후방렌즈와 전방렌즈 사이의 간격에 기인한 구면수차를 나타내는 도면이다.
도 3 (C)는 도 3 (A) 및 도3 (B)의 구면수차의 합으로부터 얻어지는 구면수차를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명을 적용한 광학헤드를 나타내는 도면이다.
도 5는 2축 액츄에이터의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량m2를 0.25g으로 설정했을 때, 보이스코일모터의 오픈루프특성을 나타내는 보드선도이다.
도 6은 2축 액츄에이터의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량m2를 1g으로 설정했을 때, 보이스코일모터의 오픈루프특성을 나타내는 보드선도이다.
도 7은 2축 액츄에이터의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량m2를 2g으로 설정했을 때, 보이스코일모터의 오픈루프특성을 나타내는 보드선도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 렌즈구동장치, 2 : 광학기록매체, 3 : 후방렌즈,
4 : 전방렌즈, 5 : 2축 액츄에이터, 11 : 보이스코일모터.
본 발명에 관한 렌즈구동장치는 광원으로부터의 광을 광학기록매체의 신호기록면상에 집광하는 렌즈를 구동하는 렌즈구동장치로서, 상기 광원으로부터의 광의 광축방향 및 당해 광축에 대해 직교하는 방향으로 이동이 자유로운 가동부를 갖춘 제1 구동수단과, 상기 광원으로부터의 광의 광축방향으로 이동이 자유로운 가동부를 갖춘 제2 구동수단과. 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈에 의해 집광된 광이 입사하는 제2 렌즈를 구비한다. 여기서 제2 구동수단은 상기 제1구동수단의 가동부에 장착되어 이루어지며, 제1 렌즈는 상기 제2 구동수단의 가동부에 장착되고, 제2 렌즈는 상기 제1 구동수단의 가동부에 장착되어 이루어진다.
이 렌즈의 구동장치는 광원으로부터의 광을 제1 렌즈에 의해 집광한 다음, 다시 제2 렌즈로 집광하고, 광학기록매체의 신호기록면에 조사한다. 이 때, 제1 구동수단에 의해, 상기 제1 구동수단의 가동부에 장착된 제2 렌즈 및 제2 구동수단 및 상기 제2 구동수단의 가동부에 장착된 제1 렌즈를 광축방향 또는 광축에 대해 직교하는 방향으로 구동할 수 있으며, 이에 따라 트래킹서보 및 포커스서보를 행할 수 있다. 또, 이 렌즈구동장치는 제2 구동수단에 의해 제1 렌즈를 광축방향으로 구동할 수 있으며, 이에 의해 구면수차를 없앨 수 있다.
상기 렌즈구동장치에 있어서, 상기 제1 렌즈를 광축방향으로 ΔZ1만큼 이동시킴과 동시에, 상기 제2 렌즈를 광축방향으로 ΔZ2만큼 이동시킬 때의, 제1 렌즈 및 제2 렌즈에 의해 집광된 광의 초점위치의 이동량 ΔZ를, 계수α를 사용하여,
ΔZ＝(ΔZ1＋α·ΔZ2)/(1＋α)
라고 나타내었을 때, 상기 제1 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량m2와, 상기 제2 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m1과의 비 m2/m1은 상기 계수 α이하인 것이 바람직하다. m2/m1을 α이하로 함으로써 포커스서보를 행했을 때의 오픈루프특성이 향상된다.
또, 상기 렌즈구동장치에서, 상기 제2 구동수단은 예를 들면, 광축 방향에서 상하단이 각각 탄성지지부재에 의해 지지된 가동부가 광축방향으로 구동되는 보이스코일모터로 이루어진다. 이때 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 광축방향에서의 중심은 당해 가동부의 상단을 지지하는 탄성지지부재와, 당해 가동부의 하단을 지지하는 탄성지지부재와의 광축방향에서 중점 근방인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 관한 광학헤드는, 광원과, 상기 광원으로 부터의 광을 광학기록매체의 신호기록면상에 집광하는 렌즈를 구동하는 렌즈구동수단과, 상기 렌즈 구동수단에 의해 구동되는 렌즈에 의해 광학기록매체의 신호기록면상에 집광된 광이 당해 광학기록매체에 의해 반사되어 돌아온 귀환광을 수광하는 수광수단을 구비한다. 그리고 상기 렌즈구동장치는 상기 광원으로부터의 광의 광축방향 및 당해 광축에 대해 직교하는 방향으로 이동이 자유로운 가동부를 갖춘 제1 구동수단과, 상기 광원으로부터의 광의 광축방향으로 이동이 자유로운 가동부를 구비한 제2 구동수단과, 상기 광원으로 부터의 광이 입사되는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈에 의해 집광된 광이 입사되는 제2 렌즈를 구비한다. 여기서, 제2 구동수단은 상기 제1 구동수단의 가동부에 장착되게 되며, 제1 렌즈는 상기 제2 구동수단의 가동부에 장착되게 되고, 제2 렌즈는 상기 제1 구동수단의 가동부에 장착되게 된다.
이 광원 헤드는 광원으로 부터의 광을 제1 렌즈로 집광한 다음, 제2 렌즈로 다시 집광하고, 광학기록매체의 신호기록면에 조사한다. 이 때 제1 구동수단에 의해, 상기 제1 구동수단의 가동부에 장착된 제2 렌즈 및 제2 구동수단 및 상기 제2 구동수단의 가동부에 장착된 제1 렌즈를, 광축방향 또는 광축에 대해 직교하는 방향으로 구동할 수 있고, 이에 의해 트래킹서보 및 포커스서보를 행할 수 있다. 또, 이 렌즈구동장치는 제2 구동수단에 의해, 제1 렌즈를 광축방향으로 구동할 수 있고, 이에 의해 구면 수차를 없앨 수 있다.
또한, 상기 광학헤드에서, 상기 제1 렌즈를 광축방향으로 ΔZ1만큼 이동시킴과 동시에, 상기 제2 렌즈를 광축방향으로 ΔZ2만큼 이동시킬 때의, 제1 렌즈 및 제2 렌즈에 의해 집광된 광의 초점위치의 이동량 ΔZ를, 계수α를 사용하여,
ΔZ＝(ΔZ1＋α·ΔZ2)/(1＋α)
라고 나타내었을 때, 상기 제1 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량m2과, 상기 제2 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m1과의 비 m2/m1은 상기 계수 α이하인 것이 바람직하다. m2/m1을 α이하로 함으로써 포커스서보를 행했을 때의 오픈루프특성이 향상된다.
또, 상기 광학헤드에서 상기 제2 구동수단은 예를 들면 광축방향으로 상하단이 각각 탄성지지부재에 의해 지지된 가동부를 광축방향으로 구동하는 보이스코일모터로 이루어진다. 이때, 상기 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 광축방향에서 중심은, 당해 가동부의 상단을 지지하는 탄성지지부재와, 당해 가동부의 하단을 지지하는 탄성지지부재와의 광축방향에서 중심에 가깝게 위치하면 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
본 발명을 적용한 렌즈구동장치의 일구성예에 대해, 그 요부(要部)를 도 2에 나타낸다. 이 렌즈구동장치(1)는 광디스크와 광자기 디스크 등의 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)상에 광빔을 집광하는 대물렌즈를 구동하는 렌즈구동장치이며, 광학 기록매체(2)에 대해 정보신호의 기록 및 /또는 재생을 행하는 광학헤드에 사용된다.
이 렌즈구동장치(1)는 대물렌즈로써 광원으로부터의 광이 입사되는 제1 렌즈(3)와, 제1 렌즈(3)에 의해 집광된 광이 입사되는 제2 렌즈(4)를 구비하고 있다. 여기서 제1 렌즈(3)는, 광학기록매체(2)로부터 멀리 위치하는 렌즈이며, 이하의 설명에서는 후방렌즈(3)로 칭한다. 또 제2 렌즈(4)는 광학기록매체(2)에 가깝게 위치하는 렌즈로, 이하의 설명에서는 전방렌즈(4)로 칭한다.
이와 같이 대물렌즈를 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 2군 렌즈를 사용함으로써 2군렌즈 전체로써 그 개구수NA를 크게 할 수 있다. 구체적으로는, 이와같은 2군렌즈는 개구수NA를 0.8 이상으로 하는 것도 비교적 용이하다.
이 렌즈구동장치(1)는 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 이동 조작하는 구동수단으로써 2축 액츄에이터(5)를 구비하고 있다. 그리고 이 2축 액츄에이터(5)에 의해 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 광축방향(이하, 포커스방향이라 칭한다)으로 이동 조작시킴으로써 포커스서보를 행한다. 또 이 2축 액츄에이터(5)에 의해 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 광축에 대해 직교하는 방향(이하, 트래킹방향이라 칭한다)으로 이동조작함으로써 트래킹서보를 행한다.
본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)에서 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 이동조작하기 위한 2축 액츄에이터(5)의 기구 및 그 구동방법 등에 대해서는 종래의 렌즈구동장치에서 사용된 여러 가지 방식을 그대로 사용할 수 있다. 따라서, 그 상세한 설명은 생략하고, 여기서는 후방렌즈(3) 및 순방향 렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 포커스 방향으로 이동 조작하는 기구에 대해서만 도 2를 참조하여 간단히 설명한다.
도 2에 나타난 예에서, 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 포커스방향으로 이동조작하는 기구는, 이 렌즈구동장치(1)의 기대(6)에 설치된 요크 및 마그넷(7)과, 보빈(8)과, 보빈(8)의 외주면에 권장된 포커스서보용 코일(9)로 이루어진다.
보빈(8)은 2축 액츄에이터(5)를 포커스방향으로 구동할 때의 가동부가 되는 부분이며, 전방렌즈(4)의 외주부를 결합하여 지지하는 렌즈지지부(8a)와, 포커스서보용 코일(9)이 권장되는 코일권장부(8b)를 갖는다. 그리고, 전방렌즈(4)는 이 보빈(8)의 렌즈지지부(8a)에 결합, 지지되고 있다. 또 포커스서보용 코일(9)은 이 보빈(8)의 코일권장부(8b)의 외주면에 권장되어 있다.
이 보빈(8)은 코일권장부(8b)에 권장된 포커스서보용 코일(9)이 요크 및 마그넷(7)과 소정의 공극을 두고 대향하도록, 4개의 탄성지지부재(10a,10b,10c,10d)에 의해 지지되고 있다. 즉, 보빈(8)의 양측 상하단에 각각 탄성지지부재(10a, 10b,10c,10d)의 일단이 장착되어 있고, 이들 탄성지지부재(10a,10b,10c,10d)의 타단이 렌즈구동장치(1)의 기대(6)에 설치되어있다. 여기서 탄성지지부재(10a,10b, 10c,10d)는 금속재료와 합성수지재료 등으로 이루어지는 판날개와 같은 부재로 이루어지며, 이러한 탄성부재(10a,10b,10c,10d)에 의해 홀더(8)는 포커스방향 및 트래킹방향으로 이동이 자유롭게 지지되어 있다.
이 렌즈구동장치(1)는 요크 및 마그넷(7)로부터의 자계가 보빈(8)의 반경방향에 생긴다. 따라서 포커스서보용 코일(9)에 전류를 흐르게 할 때, 요크 및 마그넷(7)으로 부터의 자계와의 작용에 의해 로렌츠력이 생기며, 그 결과, 포커스서보용 코일(9)이 권장된 보빈(8)에 대해 포커스 방향의 구동력이 발생한다. 따라서 포커스서보용 코일(9)에 흐르게 하는 전류를 제어함으로써, 보빈(8)에 설치된 대물렌즈를 포커스 방향으로 이동조작하여, 포커스서보를 행할 수 있다.
또, 설명을 생략하였으나, 트래킹서보에 대해서도, 거의 동일한 기구에 의해 행해진다. 트래킹서보를 행할 때에는 도시하지 않은 트래킹서보용 코일에 흐르는 전류를 제어함으로써, 보빈(8)에 설치된 대물렌즈를 트래킹방향으로 이동조작한다.
그리고, 본 발명을 적용한 구동장치(1)에서는 이상과 같이 포커스서보 및 트래킹서보를 행하는 2축 액츄에이터(5)를 갖추고 있을 뿐만 아니라, 또, 당해 2축 액츄에이터(5)의 가동부인 보빈(8)에 보이스코일모터(11)가 설치되어 있다. 이 보이스코일모터(11)는 상기 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8)에 설치된 요크 및 마그넷(12)과. 상기 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8)에 대해 포커스 방향으로 이동자재로 설치된 보빈(13)과, 당해 보빈(13)에 권장된 구면수차 보정용 코일(14)로 구성되어 있다.
보빈(13)은 이 보빈코일모터(11)의 가동부이며, 통모양으로 성형되어 이루어진다. 이 보빈(13)은 후방렌즈(3)의 외주부를 결합하여 지지하는 렌즈지지부(13a)와, 구면수차 보정용 코일(14)이 권장되는 코일권장부(13b)를 갖고 있다. 그리고 후방렌즈(3)는 이 보빈(13)의 렌즈지지부(13a)에 결합되어 지지되고 있다. 또, 구면수차 보정용 코일(14)은 이 보빈(13)의 코일 권장부(13b)의 외주면에 후방렌즈(3)의 외경과 거의 동심원이 되도록 권장되고 있다.
또, 이 보이스코일모터(11)의 보빈(13)은 구면수차 보정용 코일(14)이 요크 및 마그넷(12)과 소정의 공극을 두고 대향하도록, 4개의 탄성지지부재(15a,15b, 15c,15d)에 의해 지지되고 있다. 즉, 보빈(13)의 양측의 상하단에 각각 탄성지지부재(15a,15b,15c,15d)의 일단에 설치되어 있으며, 이들 탄성지지부재(15a,15b, 15c,15d)의 타단이 상기 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8)의 내벽에 설치되어 있다. 여기서, 탄성지지부재(15a,15b,15c,15d)는 금속재료와 합성수지 재료등으로 이루어지는 판날개와 같은 부재로 이루어지며, 이들 탄성지지부재(15a,15b,15c,15d)에 의해 보이스코일모터(11)의 홀더(13)는 상기 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8)에 대해 포커스방향으로 이동자재로 지지되어 있다.
여기서 보이스코일모터(11)의 가동부 및 당해 가동부에 설치된 부재의 포커스 방향에 있는 중심(重心)은 당해 보이스코일모터(11)의 가동부인 보빈(13)의 상단에 설치된 탄성지지부재(15a,15c)와, 당해 보빈(13)의 하단에 설치된 탄성지지부재(15b, 15d)와의 포커스 방향의 중점과, 거의 일치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 보이스코일모터(11)의 가동부 및 당해 가동부에 설치된 부재의 포커스 방향의 중심을, 탄성지지부재(15a,15c)와 탄성지지부재(15b,15d)의 포커스방향의 중점에 거의 일치시킴으로써 보이스코일모터를 구동함으로써 생기는 진동이 트래킹서보에 주는 영향을 최소화 할 수 있으며, 보다 안정된 트래킹서보가 가능하게 된다.
그리고 이 보이스코일모터(11)는 요크 및 마그넷(12)으로 부터의 자계가 보빈(13)의 반경방향으로 발생한다. 따라서, 구면수차 보정용 코일(14)에 전류를 흐르게 할 때에, 요크 및 마그넷(12)으로 부터의 자계와의 작용에 의해 로렌츠력이 생기고, 그 결과 구면수차 보정용 코일(14)이 권장된 보빈(13)에 대해 포커스 방향으로 구동력이 발생한다. 따라서 구면수차 보정용 코일(14)에 흐르는 전류를 제어함으로써 보빈(13)에 설치된 후방렌즈(3)를 포커스 방향으로 이동조작하여, 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 사이의 거리를 변화시킬 수 있으며, 이에 의해 구면수차를 없앨 수 있다.
이상과 같이, 이 렌즈구동장치(1)는 포커스 방향 및 트래킹 방향으로 이동자재의 가동부를 갖춘 제1 구동수단으로써 2축 액츄에이터(5)를 구비함과 동시에, 이 2축 액츄에이터(5)의 가동부에 설치되며, 포커스 방향으로 이동자재의 가동부를 갖춘 제2 구동수단으로서, 보이스코일모터(11)를 구비하고 있다. 그리고 2축 액츄에이터(5)의 가동부에 전방렌즈(4)가 설치되어있고, 보이스코일모터(11)의 가동부에 후방렌즈(3)가 설치되어 있다.
또, 여기서는 포커스 방향 및 트래킹 방향으로 이동자재의 가동부를 구비한 제1 구동수단으로서, 로렌츠력을 이용하여 구동하는 2축 액츄에이터(5)를 예로 들었으나, 제1 구동수단은 이에 제한되는 것이 아니고, 예를 들면 압전소자를 이용한 액츄에이터 등도 사용가능하다. 또, 포커스방향으로 이동자재의 가동부를 갖춘 제2 구동수단으로써 로렌츠력을 이용하여 구동하는 보이스코일모터(11)를 예로 들었으나 제2 구동수단도 이에 제한되는 것이 아니고, 예를 들면 압전소자를 이용한 액츄에이터 등도 사용가능하다.
이 렌즈구동장치(1)를 사용하여, 광학 기록매체(2)의 신호기록면(2a)상에 광빔을 집광할 때는 렌즈구동장치1를 전방렌즈(4)가 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)에 대향하도록 배치한다. 그리고 광원으로부터의 광빔을 후방렌즈(3)측으로부터 입사시킨다. 이렇게 함으로써 광원으로부터의 광빔은, 역방향 렌즈(3)에 의해 집광된 다음 여기에 다시 전방렌즈(4)에 의해 집광된 위에, 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)에 입사한다.
이 때, 포커스서보는 포커스서보용 코일(9)에 흐르게 하는 전류를 제어하여, 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8)에 설치된 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 포커스방향으로 이동조작함으로써 행한다. 또, 트래킹서보는 트래킹서보용 코일에 흘리는 전류를 제어하여 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8)에 설치된 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 트래킹 방향으로 이동 조작함으로써 행한다.
또, 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)는 포커스 방향에서 렌즈의 이동조작으로써 2축 액츄에이터(5)에 의해 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)를 합하여 이동조작할 뿐 아니라. 보이스코일모터(11)에 의해 후방렌즈(3)를 이동 조작할 수 있다. 즉, 보이스코일모터(11)의 구면수차 보정용 코일(14)에 전류를 흐르게 하여, 후방렌즈(3)를 포커스방향으로 이동조작함으로써 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 거리를 변화시킬 수 있으며, 광학기록매체(2)의 커버글래스(2b)의 두께의 오차 등에 기인하여 생기는 구면수차를 해소할 수 있다.
다음에, 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)에서 구면수차 보정기구(補正機構)에 대해 설명한다.
대물렌즈의 개구수 NA와, 광학기록매체(2)의 커버글래스(2b)의 두께 오차에 의해 발생하는 구면수차와의 관계는 고차의 수차를 무시하면, 대체로 하기 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다. 다만, n은 커버글래스(2b)의 굴절률,Δd는 커버글래스의 두께오차이다.
W40＝{(n2-1)/8n3}·(NA)4· Δd …… (1)
상기 식 (1)로 알수 있듯이, 허용되는 W40이 규정되면, 커버글래스(2b)의 두께 오차 Δd의 허용치는 개구수 NA의 4승에 반비례하므로, 광학기록매체(2)의 제조비용 등을 고려하면, 개구수 NA를 크게 하려면 구면수차 보정기구가 필요하게 된다. 그러한 이유로 인해 본 발명이 적용한 렌즈구동장치(1)는, 대물렌즈를 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)로 구성하고, 이들간의 거리를 변화시킴으로써 구면수차의 보정을 꾀한다.
예를 들면 커버글래스(2b)의 두께가 규정치보다 두껍고, 도 2 (A)에 나타난 바와 같이 구면수차가 발생한다고 하자. 이 때는 보이스코일모터(11)에 의해 후방렌즈(3)를 이동 조작하여, 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 간격을 규정치보다 좁게하여 도 2 (B)에 나타나 있듯이 역극성의 구면수차를 발생시킨다. 그 결과, 각각의 구면수차가 상호 대립함으로 인해 전체적으로는 도 2 (C)에 나타나 있듯이 구면수차가 거의 발생하지 않게 된다.
이와 같이 커버글래스(2b)의 두께 오차에 기인하여 발생하는 구면수차는 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)의 거리를 바꿈으로써 저감시킬 수 있다. 또 이 메카니즘은 예를 들면 현미경 용도로서는 공지되어 있고, 광 디스크용으로서도 S.M.Mansfield, W.R. Studenmund,G.S.Kino and K.Osato, Optics Lett. 18, 305(1993)으로 알려져 있다.
또, 이와 같이 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 거리를 보이스코일모터(11)로 조정함으로써 광학기록매체(2)의 커버글래스(2b)의 두께 오차에 기인하는 구면수차뿐만 아니라, 예를 들면 후방렌즈(4)의 두께와 곡률 등의 오차에 기인하는 구면수차등도 해소할 수 있는 것은 말할 것 까지도 없다.
다음에 이상과 같은 렌즈구동장치(1)를 광학헤드에 조합하여 포커스서보를 행했을 때의 거동에 대해, 도 4와 같은 모델을 사용하여 더욱 상세히 설명한다. 또, 여기서는 본 발명의 특징이 나타나는 포커스서보에 대해서만 설명하나, 이 광학헤드는 트래킹서보도 행하고, 또 광학기록매체(2)로부터 정보기록을 재생할 때는 광학기록매체(2)로부터 되돌아 오는 광으로부터 재생신호의 검출도 행한다. 다만, 트래킹서보와 재생신호 검출 등에 대해서는 종래 공지의 여러종류의 방식을 그대로 적용할 수 있으나, 여기서는 설명을 생략한다.
이 광학헤드(20)는 전술한 바와 같이 렌즈구동장치(1)과, 렌즈구동장치(1)의 후방렌즈(3)를 향해 레이저광을 출사하는 반도체레이저(21)와, 반도체레이저(21)와 후방렌즈(3)와의 사이에 배치된 빔스플릿(22)과, 빔스플릿(22)과 후방렌즈(3)와의 사이에 배치된 콜리메이터렌즈(23)와, 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)으로부터 되돌아 오는 귀환광을 비점수차를 갖게 하여 집광하는 집광렌즈(24)와, 집광렌즈(24)에 의해 집광된 광을 수광하여 검출하는 광검출기(25)를 구비한다.
그리고 반도체 레이저(21)로부터 출사된 레이저광은 빔스플릿(22)을 투과하여 콜리메이터렌즈(23)에 입사하고, 이 콜리메이터렌즈(23)에 의해 평행광으로 된 다음, 렌즈구동장치1의 후방렌즈3에 입사한다. 후방렌즈(3)에 입사한 레이저광은 후방렌즈(3)에 의해 집광된 다음, 전방렌즈(4)에 의해 집광된 다음 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)에 입사한다.
신호기록면(2a)에 의해 반사되어 되돌아 오는 귀환광은 재차 전방렌즈(4), 후방렌즈(3) 및 콜리메이터렌즈(23)를 개재하여 빔스플릿(22)에 입사하고, 빔스플릿(24)에 의해 반사되어 집광 렌즈(24) 방향으로 이끌린다. 그리고 집광렌즈(24)에 입사한 되돌이 귀환광은 집광렌즈(24)에 의해 비점수차를 갖도록 집광된 다음 광검출기(25)에 입사하고, 이 광검출기(25)에 의해 수광되며, 그 광 정도가 검출된다. 여기서 광검출기(25)는 비점수차법에 의해 포커스에러를 검출할 수 있도록 수광면이 4분할되며, 각 수광면(25A,25B,25C,25D)에 입사된 되돌아 오는 귀환광의 정도를 각각 검출한다.
광 검출기(25)에 의한 검출결과는 도시하지 않는 포커스서보신호검출회로에 보내진다. 그리고, 포커스서보신호검출회로는 광검출기(25)에 의한 검출결과에 의거하여 비점수차법에 의해 포커스서보신호를 생성하고, 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈에 의해 집광된 광빔의 초점위치가 항상 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)상이 되도록 2축 액츄에이터(5)를 구동한다. 구체적으로는 2축 액츄에이터(5)의 포커스서보용 코일(9)에 전류를 공급하여, 광빔의 초점위치가 항상 광학기록매체(2)의 신호기록면(2a)상이 되도록, 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 포커스방향으로 이동 조작한다.
그리고 여기서는 이상과 같은 구성을 갖는 광학헤드(20)의 포커스서보의 거동에 대해 도 4에 나타나 있듯이 렌즈구동장치(1)의 구동부를 스프링(31,32)과 대시포트(33,34)를 사용하여 모델화하여 취급한다. 즉, 보이스코일모터(4)가 설치된 보빈(8)과의 사이에 배설된 스프링(31) 및 대시포트(33)에 의해 모델화되며, 마찬가지로, 2축 액츄에이터(5)에 대해서는 렌즈구동장치(1)의 기대(6)과, 전방렌즈(4)가 설치된 보빈(8)과의 사이에 배설된 스프링(32) 및 대시포트(34)에 의해 모델화된다.
그리고 여기서는 후방렌즈(3)를 구동하는 보이스코일모터(11)의 포커스방향의 스프링 상수를 k1, 감쇠율을 c1으로 하고, 상기 음성코일코터(11)의 가동부 및 상기 가동부에 설치된 부재의 중량을 m1으로 한다. 또, 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)로 이루어지는 대물렌즈를 구동하는 2축 액츄에이터(5)의 포커스방향의 스프링 상수를 k2, 감쇠율을 c2로 하고, 상기 2축 액츄에이터(5)의 가동부 및 상기 가동부에 설치된 부재의 중량을 m2로 한다.
또, 2축 액츄에이터(5)의 포커스서보용 코일(9)에 공급되는 전류에 의해 발생하는 힘, 즉 이 구동계로의 입력을 f2로 한다. 그리고 이 입력f2에 의해 생기는 렌즈구동장치(1)의 기대(6)에 대한 후방렌즈(3)의 변위량을 u1이라 한다. 또 이 입력f2에 의해 생기는, 렌즈구동장치(1)의 기대(6)에 대한 전방렌즈(4)의 변위량을 u2라 한다.
이때, 2축 액츄에이터(5)에 관해 하기 식 2에 나타내는 운동 방정식이 성립된다.
또, 보이스코일모터(11)에 관해 하기 식 3에 나타내는 운동방정식이 성립된다.
그리고, 상기 식 2 및 식 3을 라플라스변환함으로써, 포커스서보용 코일(9)에 공급되는 전류에 의해 발생하는 힘f2에 대한, 후방렌즈(3)의 변위의 전달함수T1및 전방렌즈(4)의 변위의 전달함수 T2가, 각각 하기 식 4 및 식 5와 같이 얻을 수 있다.
T1＝u1(s)/f2(s) …… (4)
T2＝u2(s)/f2(s) …… (5)
한편, 후방렌즈(3)의 포커스방향에서 변위ΔZ1, 및 전방렌즈(4)의 포커스 방향에서 변위ΔZ2와, 검출되는 포커스에러 레벨 X와의 관계는 광학계산에 의해 구할 수 있으며, 이 관계를 계수 α를 사용하여 나타내면, 하기 식 6에 나타난 바와 같은 선형합 형태가 된다. 또, 포커스에러 레벨 x는 후방렌즈(3) 및 전방렌즈(4)에 의해 집광된 광의 초점위치의 이동량에 상당한다. 또 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)에서, 계수 α값은 1보다 큰 값이 된다.
X＝(ΔZ1+α·ΔZ2)/(1+α) …… (6)
그리고, 상기 식 4, 식 5 및 식 6으로 부터, 입력f2에 대한 포커스에러 레벨 X의 전달함수 T3는 하기 식 7로 나타내어진다.
T3＝X(s)/f2(s) …… (7)
그리고, 상기 전달함수 T3에 위상보상항을 부가하여 s＝ｊω로 하여 두고, 위상보상항을 부가함으로써, 실제 포커스서보의 오픈루프특성을 도출할 수 있다.
이와같이 하여 포커스서보의 오픈루프특성을 도출한 결과를 도 5 내지 도 7에 나타낸다. 또 도 5 내지 도 7은 보이스코일모터(11)의 전달함수(입력은 보이스코일모터(11)의 구면수차 보정용 코일(14)에 입력되는 전류, 출력은 보이스코일모터(11)의 가동부의 변위)에 대해, 그 주파수 특성을 나타내는 보드선도이며, 횡축은 보이스코일모터(11)에의 입력주파수, 종축은 보이스코일모터(11)의 가동부의 변위의 진폭 또는 위상을 나타내고 있다. 또 도 5 내지 도 6에 나타내는 오픈 루프특성의 도출에서 각종 파라미터 값은 표 1과 같이 설정하였다.
도 4 도 5 도 6
2축 액츄에이터의 가동부 및 이 가동부에 장착된 부재의 중량m2 0.5g 1g 2g
보이스코일모터의 가동부 및 이 가동부에 장착된 부재의 중량m1 0.25g
보이스코일모터의 기본진동주파수f1 250Hz
2축 액츄에이터의 기본진동주파수f2 30Hz
보이스코일모터의 감쇠율ξ1 0.05
2축 액츄에이터의 감쇠율ξ2 0.1
계수α 4
또 표 1에 나타난 감쇠율 ξ1,ξ2은 각각 실제의 감쇠계수와 임계 감쇠계수에 의해 얻어진다. 구체적으로는 보이스코일모터(11)의 감쇠율ξ1은 하기 식 8로 나타내어지며, 2축 액츄에이터(5)의 감쇠율ξ2은 하기 식 9로 나타내어진다.
감쇠율 ξ1＝실제 감쇠계수/임계 감쇠계수
＝c1/{2(m1·k1)0.5} …… (8)
감쇠율 ξ2＝실제 감쇠계수/임계 감쇠계수
＝c2/{2(m2·k2)0.5} …… (9)
도 5의 예에서는 m2＝0.5g, m1＝0.25g이므로, m2/m1＝2이다. 따라서, m2/m1α이다. 이때는 도 4에 나타나 있듯이 200∼300 Hz부근에서, 보이스코일모터(11)의 가동부 변위의 게인과 위상특성이 변동되게 되는데, 통상 위상이 -180 deg보다도 앞서있으므로 불안정하게 되는 일은 없다.
또, 도 6의 예에서는 m2＝1g, m1＝0.25g이므로, m2/m1＝4이다. 따라서, m2/m1＝α이다. 이때는 도 6에 나타나있듯이 보이스코일모터(11)의 가동부 변위의 게인과 위상지연에 변동이 생기는 일은 없다. 따라서 포커스서보와 구면수차의 보정은 안정되게 행할 수 있다.
또, 또, 도 7의 예에서는 m2＝2g, m1＝0.25g이므로, m2/m1＝8이다. 따라서, m2/m1α이다. 이때는 도 6에 나타나 있듯이 200∼300 Hz부근에서 보이스코일모터11의 가동부 변위의 위상이 -180 deg보다도 지연된다. 따라서 게인의 변동에 의해 포커스가 불안정해진다.
이상으로 부터 m2/m1≤α로 함으로써, 보이스코일모터 구동시에 가동부 변위의 위상특성이 -180 deg보다 지연되는 것을 방지할 수 있으며, 포커스서보와 구면수차의 보정을 안정되게 행할 수 있게 됨을 알 수 있다.
또, 전술한 렌즈구동장치(1)에서, 2축 액츄에이터(5)의 가동부 및 상기 가동부에 설치된 부재의 중량m2은 구체적으로는 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8), 상기 보빈(8)의 렌즈지지부(8a)에 결합된 전방렌즈(4), 상기 보빈(8)의 코일권장부(8b)의 외주면에 권장된 포커스서보용 코일(9), 상기 보빈(8)에 설치된 보이스코일모터(11), 및 상기 보이스코일모터(11)의 보빈(13)의 렌즈지지부(13a)에 결합된 후방렌즈(3)의 총중량에 상당한다. 또 보이스코일모터(11)의 가동부 및 상기 가동부에 설치된 부재의 중량 m1은, 보이스코일모터(11)의 보빈(13), 상기 보빈(13)의 렌즈 지지부(13a)에 결합된 후방렌즈(3), 및 상기 보빈(13)의 코일권장부(13)의 코일 권장부(13b)의 외주면에 권장된 구면수차 보정용 코일(14)의 총중량에 상당한다.
따라서, 전술한 렌즈구동장치(1)는 2축 액츄에이터(5)의 보빈(8), 당해 보빈(8)의 렌즈지지부(8a)에 결합된 전방렌즈(4), 상기 보빈(8)의 코일권장부(8b)의 외주면에 권장된 포커스서보용 코일(9), 상기 보빈(8)에 설치된 보이스코일모터(11), 및 상기 보이스코일모터(11)의 보빈(13)의 렌즈지지부(13a)에 결합된 후방렌즈(3)의 총중량과, 보이스코일모터(11)의 보빈(13), 상기 보빈(13)의 렌즈지지부(13a)에 결합된 후방렌즈(3), 및 상기 보빈(13)의 코일권장부(13b)의 외주면에 권장된 구면수차 보정용 코일(14)의 총중량과의 비가, 상기 렌즈구동장치(1)에 있어서 상기 계수α이하가 되도록, 각부재의 중량을 설정하면 된다. 이로써 보다 안정된 포커스서보 및 구면수차의 보정이 가능해진다.
또, m2/m1α일 때는 안정된 서보의 해답을 얻을 수 있지만, 도 5 내지 도 7로 알 수 있듯이, m2/m1값을 계수α에 가깝게 할수록 위상특성은 양호해 진다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)는,광학 기록매체(2)의 커버글래스(2b)에 두께 오차가 있다고 하더라도, 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 사이의 거리를 보이스코일모터(11)로 조정함으로써, 상기 커버글래스(2b)의 두께의 오차에 기인하는 구면수차를 없앨 수 있다. 또, 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)의 두께와 곡률 등에 오차가 있다 하더라도, 보이스코일모터(11)에 의해 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 거리를 조정함으로써 그들 오차에 기인하는 구면수차를 없앨 수 있다. 따라서 이 렌즈구동장치(1)를 사용함으로써 구면수차에 기인하는 기록 재생 능력의 열화를 막을 수 있다.
또 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)는 2축 액츄에이터(5)의 가동부에 전방렌즈(4)를 고정함과 동시에 2축 액츄에이터(5)의 가동부에 설치된 보이스코일모터(11)에 후방렌즈(3)를 설치하여 구동하게 하고 있다. 이렇게 함으로써 후방렌즈(3)와 전방렌즈(4)와의 사이의 거리를 변화시킬 때에 생기는 진동이 포커스서보에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 특히 상기한 바와 같이 m2/m1과 α를 거의 일치시킴으로써 후방렌즈(3)의 진동이 포커스서보에 미치는 영향을 최소한으로 줄일 수 있으며, 상당히 안정된 포커스서보를 실현할 수 있게 된다.
또, 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)는 후방렌즈(3)를 이동조작함으로써 렌즈간 거리를 변화시키게 하고 있다. 이와 같은 방식은, 후방렌즈를 이동조작함으로써 렌즈간 거리를 변화시키는 방식에 비하여, 렌즈간 거리의 조정에 사용하는 보이스코일모터(11)의 감쇠율을 낮게 설정할 수 있다.
따라서 이 렌즈구동장치(1)는 2축 액츄에이터(5)와 보이스코일모터(11)등으로 이루어지는 구동계의 설계 자유도가 증대된다는 이점도 있다. 또 보이스코일모터(11)의 감쇠율을 낮게 설정하면, 히스테리시스가 저감되므로 보다 안정되고 동시에 고속인 포커스서보도 가능해 진다. 또 종래는 렌즈간 거리의 조정에 사용하는 보이스코일모터의 감쇠율을 높이기 위해 점성유체 등을 사용할 필요가 있었지만, 본 발명을 적용한 렌즈구동장치(1)는 보이스코일모터(11)의 감쇠율을 낮게 설정할 수 있으므로, 특성인 차이가 큰 점성유체 등을 사용할 필요가 없다.
또 본 발명을 적용한 렌즈구동장치는 만일, 대물렌즈가 광학기록매체(2)에 충돌했다고 해도, 광학기록매체(2)에 충돌하는 것은 전방렌즈(4)측이고, 보이스코일모터(11)의 가동부에 설치된 후방렌즈(3)가 광학기록매체(2)에 충돌하는 일은 없다. 따라서 이 렌즈구동장치(1)에서는 만일 대물렌즈가 광학기록매체(2)에 충돌한다고 해도, 렌즈간 거리는 일정하게 유지된다. 더욱이 대물렌즈가 광학기록매체(2)에 충돌한다하더라도 보이스코일모터(11)의 가동부에 설치된 후방렌즈(3)가 광학기록매체(2)에 충돌하게 되는 일은 없으므로, 보이스코일모터(11)의 가동부를 지지하는 탄성지지부재(15a,15b,15c,15d)에는 거의 부담이 지워지지 않는다. 따라서 이 렌즈구동장치에서는 보다 높은 내구성 및 신뢰성을 얻을 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 대물렌즈의 개구수 NA를 크게 할 수 있고, 구면수차를 억제할 수 있으며, 나아가서는 보다 고속인 동시에 안정적으로 포커스서보를 행할 수 있는 렌즈구동장치, 그와 같은 렌즈구동장치를 갖춘 광학헤드 및 광학디스크시스템을 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 광원으로부터의 광을 광학기록매체의 신호기록면상에 집광하는 렌즈를 구동하는 렌즈구동장치로서,
    상기 광원으로부터의 광의 광축방향 및 당해 광축에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 가동부를 구비한 제1의 구동수단과,
    상기 제1의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 광원으로부터의 광의 광축방향으로 이동가능한 가동부를 구비한 제2의 구동수단과,
    상기 제2의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 광원으로부터의 광이 입사(入射)되는 제1의 렌즈와,
    상기 제1의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 제1의 렌즈에 의해 집광된 광이 입사되는 제2의 렌즈와
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 베이스부상에 장착된 자석과, 상기 가동부상에 장착된 코일을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 렌즈를 광축방향으로 ΔZ1만큼 이동시키는 동시에, 상기 제2의 렌즈를 광축방향으로 ΔZ2만큼 이동시켰을 때의, 제1의렌즈 및 제2의 렌즈에 의해 집광된 광의 초점위치의 이동량ΔZ을, 계수 α를 사용하여 하기 식으로 나타냈을 때,
    ΔZ＝(ΔZ1+α·ΔZ2) / (1+α)
    상기 제1의 구동수단의 가동부 및 상기 가동부에 장착된 부재의 중량 m2과, 상기 제2의 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m1과의 비 m2/m1가, 상기 계수 α이하인 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2의 구동수단은, 광축방향에 있어서의 상하단이 각각 탄성지지부재에 의해 지지된 가동부를 광축방향으로 구동하는 보이스코일모터로 이루어지고,
    상기 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 광축방향에 있어서의 중심이, 당해 가동부의 상단을 지지하는 탄성지지부재와, 당해 가동부의 하단을 지지하는 탄성지지부재와의 광축방향에 있어서의 중점(中点)근방으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈구동장치.
  5. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 광학기록매체의 신호기록면상에 집광하는 렌즈를 구동하는 렌즈구동수단과,
    상기 렌즈구동수단에 의해 구동되는 렌즈에 의해 광학기록매체의 신호기록면상에 집광된 광이 광학기록매체에 의해 반사되어 되돌아 온 귀환광을 수광하는 수광수단과를 구비하고,
    상기 렌즈구동수단은,
    상기 광원으로부터의 광의 광축방향 및 당해 광축에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 가동부를 구비한 제1의 구동수단과,
    상기 제1의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 광원으로부터의 광의 광축방향으로 이동가능한 가동부를 구비한 제2의 구동수단과,
    상기 제2의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 제1의 렌즈와,
    상기 제1의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 제1의 렌즈에 의해 집광된 광이 입사되며, 집광된 광을 상기 광학기록매체를 향하여 조사(照射)하는 제2의 렌즈와
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학헤드.
  6. 제5항에 있어서, 베이스부상에 장착된 자석과, 상기 가동부상에 장착된 코일을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학헤드.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1의 렌즈를 광축방향으로 ΔZ1만큼 이동시키는 동시에, 상기 제2의 렌즈를 광축방향으로 ΔZ2만큼 이동시켰을 때의, 제1의 렌즈 및 제2의 렌즈에 의해 집광된 광의 초점위치의 이동량ΔZ을, 계수 α를 사용하여 하기식으로 나타냈을 때,
    ΔZ＝(ΔZ1+ α·ΔZ2)/(1+α)
    상기 제1의 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m2과, 상기 제2의 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m1과의 비 m2/m1가, 상기 계수 α이하인 것을 특징으로 하는 광학헤드.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제2의 구동수단은, 광축방향에 있어서의 상하단이 각각 탄성지지부재에 의해 지지된 가동부를 광축방향으로 구동하는 보이스코일모터로 이루어지고,
    상기 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 광축방향에 있어서의 중심이, 당해 가동부의 상단을 지지하는 탄성지지부재와, 당해 가동부의 하단을 지지하는 탄성지지부재와의 광축방향에 있어서의 중점근방으로 되어있는 것을 특징으로 하는 광학헤드.
  9. 광학디스크시스템에 있어서,
    광원과,
    상기 광원으로부터 발광된 광이 입사되는 제1의 렌즈 및 상기 제1의 렌즈에 의해 집광된 광이 입사되는 제2의 렌즈와,
    상기 광원으로부터의 광을 상기 광학디스크의 신호기록면상에 집광하는 상기 제1 및 제2의 렌즈를 구동하는 렌즈구동수단과,
    상기 렌즈구동수단에 의해 구동되는 렌즈에 의해 광학기록매체의 신호기록면상에 집광된 광이 상기 광학기록매체에 의해 반사되어 되돌아 온 귀환광을 수광하는 수광수단과를 구비하고,
    상기 렌즈구동수단은,
    상기 광원으로부터의 광의 광축방향 및 당해 광축에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 가동부를 구비한 제1의 구동수단과,
    상기 제1의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 광원으로부터의 광의 광축방향으로 이동가능한 가동부를 구비한 제2의 구동수단과,
    상기 제1의 렌즈는 상기 제2의 구동수단의 가동부에 장착되며,
    상기 제2의 렌즈는 상기 제1의 구동수단의 가동부에 장착되며, 상기 제1의 구동수단이 상기 제2의 렌즈와 광학디스크 사이의 간격을 조절하고, 상기 제2의 구동수단이 상기 제1의 렌즈와 제2의 렌즈사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 광학디스크시스템.
  10. 제9항에 있어서, 베이스부상에 장착된 자석과, 상기 가동부상에 장착된 코일을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학디스크시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1의 렌즈를 광축방향으로 ΔZ1만큼 이동시키는 동시에, 상기 제2의 렌즈를 광축방향으로 ΔZ2만큼 이동시켰을 때의, 제1의 렌즈 및 제2의 렌즈에 의해 집광된 광의 초점위치의 이동량ΔZ을, 계수 α를 사용하여 하기식으로 나타냈을 때,
    ΔZ＝(ΔZ1+ α·ΔZ2)/(1+α)
    상기 제1의 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m2과, 상기 제2의 구동수단의 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 중량 m1과의 비 m2/m1가, 상기 계수 α이하인 것을 특징으로 하는 광학디스크시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2의 구동수단은, 광축방향에 있어서의 상하단이 각각 탄성지지부재에 의해 지지된 가동부를 광축방향으로 구동하는 보이스코일모터로 이루어지고,
    상기 가동부 및 당해 가동부에 장착된 부재의 광축방향에 있어서의 중심이, 당해 가동부의 상단을 지지하는 탄성지지부재와, 당해 가동부의 하단을 지지하는 탄성지지부재와의 광축방향에 있어서의 중점근방으로 되어있는 것을 특징으로 하는 광학디스크시스템.
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