KR20000068830A - 대물렌즈 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

대물렌즈 액츄에이터의 가동부의 중심위치를 원하는 위치로 설정하기 위한 매스 밸런서의 부착 방법, 치수, 형상 등을 조절하여 가동부의 고차 공진주파수와 거의 일치하고, 또한 다른 위상의 공진 모드를 갖게 함으로써, 새로운 장착 공간의 확보, 부품 증가, 중량 증가를 수반하지 않고 대물렌즈 액츄에이터 가동부의 고차 공진의 피크량을 감소시킬 수 있으므로, 그 진동을 억제하여 디스크의 회전속도나 헤드 스피드를 향상시킬 수 있고, 광디스크 장치나 광자기 디스크 장치 등을 고속화할 수 있다.

Description

대물렌즈 액츄에이터{OBJECTIVE ACTUATOR}

종래로부터, 예컨대 광디스크 장치나 광자기 디스크장치에 있어서, 디스크의 각 트랙에 정확하게 빛을 집광시켜, 그 반사광을 수광소자에 집광시키기 위하여, 대물렌즈가 설치된 가동부재를 4개의 판스프링으로 베이스부재에 대하여 포커싱 방향 및 트래킹 방향으로 이동 가능하도록 중립위치에 스프링 지지하고, 포커싱 코일및 트래킹 코일과 자석으로 구성되는 자기액츄에이터를 가지고 이 가동부재를 구동제어하는 광학 헤드가 알려져 있다.

이러한 광학 헤드에 있어서 상기 가동부재를 지지하는 스프링계에 발생하는 불필요한 진동 모드나, 저주파수역에 있어서의 대물렌즈의 광축에 대한 기울기가 집광정도를 저하시켜, 경우에 따라서는 읽기/쓰기 에러의 발생원인이 된다.

특히, 최근 상기한 광디스크 장치나 광자기 디스크 장치의 디스크 회전 속도나 헤드 스피드를 향상시켜 엑세스 속도를 고속화하는 것이 요망되고 있고, 그 때, 부동(浮動) 지지된 상기 가동부재의 진동이 더욱 문제가 된다.

따라서, 예컨대 일본 특개평 7-78437호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 대물렌즈의 광축에 대하여 가동부재형상, 코일부착위치를 대칭으로 하고, 가동부의 관성력의 작용점 위치와 코일구동력, 스프링의 복원력 작용점 위치를 일치시킴으로써 저감시킬 수 있지만, 가동부의 일단에 대물렌즈를 위치시킬 수 없는 이 구조에서는, 소형화, 경량화가 어렵기 때문에, 대물렌즈의 광축에 대하여 가동부재의 형상이나 코일의 부착 위치를 비대칭으로 하는 구조가 요망된다.

예컨대 일본 특개평 6-325387호 공보에는, 베이스부재에 세워진 코어를 삽입하기 위한 비교적 큰 상하 통공이 설치된 본체부와, 이 본체부로부터 포커싱 방향과 직교하는 방향으로 돌출 형성된 대물렌즈의 지지편으로 이루어지고, 이 본체부의 상하 통공 내에 포커싱 코일 및 트래킹 코일을 보유한 것이 개시되어 있지만, 대물렌즈의 지지편이 얇은 두께로 되어 있기 때문에 그 부분의 진동이 문제가된다.

따라서, 예컨대 일본 특개평 5-197991호 공보에는, 스프링과 추를 이용한 소위 관성 댐퍼를 설치하여 포커싱 방향과 직교하는 방향의 회전을 억제하는 구조가 개시되어 있고, 이것을 예컨대 상기 본체부로부터 대물렌즈의 지지편이 돌출 형성된 것에 그대로 적용하여, 지지편의 진동을 직접 억제하는 관성 댐퍼를 설치하는 것도 생각할 수 있지만, 광학적으로 방해되지 않도록 상기 관성 댐퍼를 설치하는 것은 곤란하며, 그 구조가 복잡해질 뿐만아니라, 가동부가 대형화, 중량화되고, 또한 설계자유도가 저하되는 문제도 있다.

또한, 본원과 동일 출원인에 의한 일본 특원평 8-250982호, 특원평 8-250983호 명세서에는, 스프링 지지된 본체부로부터 포커싱 방향과 직교하는 방향으로 대물렌즈의 지지편이 돌출 형성된 가동부재를 갖는 대물렌즈 액츄에이터에 있어서, 진동시 지지편에 충돌/이격가능하도록 본체부에 스프링만으로, 또는 스프링 및 추로 이루어지는 충돌 댐퍼를 돌출되게 설치하고, 이 충돌 댐퍼 장치를 지지편과 상반되는 위상으로 진동시켜, 지지편에 충돌시킴으로써, 지지편의 고차 공진주파수의 진동을 상쇄하고, 대물렌즈를 지지하는 가동부재의 진동을 억제하여 디스크의 회전속도나 헤드 스피드가 향상될 수 있도록 한 것이 기재되어 있지만, 이 구조에 있어서는, 충돌 댐퍼장치를 대물렌즈 지지편 근방에 설치하기 위하여 대물렌즈 주변에 어느 정도의 공간을 필요로 하고, 관성 댐퍼 만큼은 아니지만 가동부가 대형화, 중량화되는 문제가 있다.

본 발명은, 광디스크 장치 등에 이용되는 대물렌즈 액츄에이터에 관한 것으로, 특히 불필요한 공진의 제진구조에 특징을 갖는 대물렌즈 액츄에이터에 관한 것이다.

도 1a는 본 발명이 적용된 제1 실시예에 있어서의 광디스크 장치나 광자기 디스크 장치 등에 사용되는 광학 헤드의 요부평면도이다.

도 1b는 도 1a의 측면도이다.

도 2a는 본 발명이 적용된 제1 실시예에 있어서의 광학 헤드 가동부의 주파수와 진동강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2b는 종래 구조의 광학 헤드 가동부의 주파수와 진동강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3은 본 발명이 적용된 제2 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 1b와 마찬가지의 측면도이다.

도 4는 본 발명이 적용된 제2 실시예에 있어서의 광학 헤드 가동부의 주파수와 진동강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명이 적용된 제3 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 3과 같은 측면도이다.

도 6은 본 발명이 적용된 제4 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 3과 마찬가지의 측면도이다.

도 7은 본 발명이 적용된 제5 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 3과 마찬가지의 측면도이다.

도 8은 본 발명이 적용된 제6 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 3과 마찬가지의 측면도이다.

도 9a, 도 9b 및 동 9c는 상기 제6 실시예의 변형예를 나타내는 사시도이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 주된 목적은, 중량 증가를 수반하지 않고 대물렌즈를 지지하는 가동부재의 고차 공진의 피크량을 저감소시켜 진동을 억제하고, 디스크의 회전속도나 헤드 스피드가 향상될 수 있도록 하며, 따라서 광디스크 장치나 광자기 디스크 장치 등을 고속화 및 고기록 밀도 대응으로 할 수 있는 대물렌즈 액츄에이터를 제공함에 있다.

본 발명자들은 대물렌즈의 광축에 대하여 가동부재형상, 코일 부착 위치를 비대칭으로 하는 구조에서는 대물렌즈측으로 가동부 중심이 이동되기 때문에, 일반적으로 중량 밸런스를 조정하기 위한 매스(mass)를 필요로 하는 것에 착안하였다.

상기 목적은, 본 발명에 의하면, 베이스 부재에 포커싱 방향 및 트래킹 방향으로 이동 가능하도록 중립위치에 스프링 지지되고, 또한 포커싱 코일 및 트래킹 코일을 갖는 본체부와, 상기 본체부로부터 포커싱 방향과 직교하는 방향으로 돌출 형성된 상기 대물렌즈의 지지편과, 상기 본체부의 중심위치를 원하는 위치로 설정하기 위한 매스 밸런서를 포함하여 구성되는 가동부재를 갖는 대물렌즈 액츄에이터로서, 상기 매스 밸런서가 상기 구동부재의 고차 공진주파수와 거의 일치하고, 또한 다른 위상의 공진 모드를 보유하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터를 제공함으로써 달성된다.

이와 같이, 액츄에이터 가동부의 중심 위치를 원하는 위치로 설정하기 위하여 매스 밸런서를 이용하고, 이에 액츄에이터의 고차 공진주파수와 거의 일치하며 또한 다른 위상을 갖는 공진 모드를 보유시킴으로써, 새로운 장착 공간의 확보, 부품 증가, 중량 증가를 수반하지 않고 대물렌즈 액츄에이터 가동부의 고차 공진의 피크량을 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명이 적용된 제1 실시예에 있어서의 광디스크 장치나 광자기 디스크 장치 등에 사용되는 광학 헤드의 평면도, 도 lb는 그 측면도이다. 이 광학 헤드는, 대물렌즈(1)와, 일단에서 이 대물렌즈(1)를 지지편(2b)에 의해 지지하는 가동부재(2)와, 장치본체측에 설치된 구동장치(미도시)에 의해 조동(粗動)하게 되어있는 베이스 부재(미도시)와, 가동부재(2)를 베이스 부재에 포커싱 방향 및 트래킹 방향으로 이동가능하도록 중립위치에 스프링 지지하는 스프링 수단으로서의 상호 평행한 4개의 판스프링(4)을 가지고 있다. 또한, 가동부재(2)의 본체부(2a)의 중간부에는 상하통공(2c)이 형성되고, 그 대물렌즈(l)의 지지측과 상반되는 쪽에 포커싱 코일(5)이 부착되고, 상기 포커싱 코일(5)의 전단면에 좌우 한쌍의 트래킹 코일(6)이 부착되어 있다. 한편, 베이스 부재에는 요크 및 자석으로 이루어지는 자석 유니트(7,8)가 설치되고, 한쪽의 자석유니트(7)는 포커싱 코일(5)에 삽입되고, 다른 쪽의 자석유니트(8)는 상하통공(2c)의 포커싱 코일(5)이 없는 앞 부분에 삽입되어 트래킹 코일(6)과 대치하고 있다.

한편, 본체부(2a)의 지지편(2b)과 상반되는 후단부에는, 가동부 중심점을 구동력 작용점에 일치시키기 위한 대략 직육면체를 이루는 금속으로 이루어지는 밸런서 웨이트(Balancer Weight; 10)가, 본체부(2a)의 후단에 고착 또는 일체로 돌출 형성되어 있다. 이 밸런서 웨이트(10)는, 외팔보 형상을 이루고, 그 고유진동수가 가동부재(2)의 포커싱방향의 고차 공진주파수, 즉 지지편(2b)의 포커싱 방향의 진동주파수와 거의 일치함과 동시에 진동시 그 위상이 반대가 되도록, 폭, 길이 등의 치수 및 중량이 설정되어 있다. 또한, 상기 고차 공진주파수는 예컨대 유한요소법에 의한 해석에 의해 미리 설계시에 설정할 수 있다.

본 광학 헤드의 운전시, 특히 포커싱 방향으로 지지편(2b)에 진동이 발생하면(포커싱 방향 구동시에 발생하는 렌즈선단 굽힘모드), 이것과 같은 주파수로, 또한 반대의 위상으로 밸런서 웨이트(10)도 진동하여, 지지편(2b)의 진동을 상쇄한다. 그 모양을 도 2a의 A부에 도시하였다. 또한, 도 2b에 종래의 형식의 밸런서 웨이트가 완전히 본체부(2a)와 일체를 이루는 경우, 즉 밸런서 웨이트가 지지편(2b)의 진동을 상쇄하지 않는 경우의 주파수와 진동 강도와의 관계를 나타낸다.

도 2a의 A부에 도시한 바와 같이, 밸런서 웨이트가 지지편(2b)의 진동을 상쇄하지 않는 경우에 고차 공진주파수의 피크가 약 29dB였지만, 밸런서 웨이트(10)가 진동하여 지지편(2b)의 진동을 상쇄하도록 함으로써, 피크가 약 1ldB로 현저히 작아지는 것을 알 수 있다.

도 3은, 본 발명이 적용된 제2의 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 1b와 동일한 측면도이다. 금속으로 이루어지는 매스 밸런서(11)가 두꺼운 부분(1la)과 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(11b)을 가지며, 얇은 부분(1lb)이 본체부(2a)의 하단에 끼워져 들어가도록 고착되어 있다. 본 실시예에서는, 매스 밸런서(1l) 자체로 스프링-매스계를 구성하고 있다. 이에 따라, 스프링 정수의 설정을 자유롭게 할 수 있기때문에, 제1 실시예에 비하여 부착위치, 치수, 중량의 설정, 즉 장치 전체의 설계자유도가 향상된다. 그 이외의 구성 및 작용·효과는 제l 실시예와 동일하다.

본 실시예에 있어서의 주파수와 진동강도와의 관계를 도 4에 도시한다. 그 C 부에 도시한 바와 같이, 고차 공진주파수의 피크가 약29dB이었던 것이, 약 15dB로 현저하게 작아지는 것을 알 수 있다.

도 5는, 본 발명이 적용된 제3 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 3과 마찬가지의 측면도이다. 본 실시예에서는, 제2 실시예와 같이 금속으로 이루어지는 매스 밸런서(12)가 두꺼운 부분(12a)과 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(12b)을 가짐과 동시에, 예컨대 실리콘 수지 등의 점탄성재(13)를 본체부(2a)와 두꺼운 부분(12a)과의 사이에 개재시켜, 진동의 감쇠를 도모하고 있다. 그 감쇠효과에 의해 고차 공진의 게인(gain)을 제2의 실시예에 비하여 더욱 감소시킬 수 있게 되어 있다. 그 이외의 구성 및 작용·효과는 제2의 실시예와 동일하다.

도 6은, 본 발명이 적용된 제4의 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 3과 마찬가지의 측면도이다. 본 실시예에서는, 제2의 실시예와 같이 금속으로 이루어지는 매스 밸런서(14)가 두꺼운 부분(14a)과 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(14b)을 가짐과 동시에 진동시 두꺼운 부분(14a)에 있어서의 진폭이 거의 최대가 되는 부분이 본체부(2a)와 일체를 이루는 돌기(2d)의 저면에 충돌하도록, 본체부(2a)에 매스 밸런서(14)가 접촉 또는 근접 배치되어 있다. 따라서, 본 구성에서는 진동시 두꺼운 부분(14a)이 본체부(2a)의 저면에 충돌하여 소위 충돌 댐퍼를 이루고, 고차 공진의 게인을 제2의 실시예에 비하여 더욱 감수시킬 수 있도록 되어 있다. 그 이외의 구성 및 작용·효과는 제2의 실시예와 동일하다.

도 7은, 본 발명이 적용된 제5 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 1b와 마찬가지의 측면도이다. 수지제의 판 스프링(16)을 통해 금속으로 이루어진 매스 밸런서(15)가 본체부(2a)에 고착되어 있다. 본 실시예에서는, 수지제의 판 스프링을 이용함으로써 매스 밸런서의 제조가 용이하고, 그 치수, 중량 등의 관리가 용이하게 되어 있다. 그 이외의 구성 및 작용·효과는 제2의 실시예와 동일하다.

도 8은, 본 발명이 적용된 제6 실시예에 있어서의 광학 헤드의 도 1b와 마찬가지의 측면도이다. 수지로 이루어진 매스 밸런서(17)가 두꺼운 부분(17a)과 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(17b)을 가지며, 얇은 부분(17b)이 본체부(2a)의 하단으로 끼워져 들어가도록 고착되어 있다. 또한, 매스 밸런서(17)는 두꺼운 부분(17a)와 얇은 부분(17b)와의 경계부에서 굴곡되어, 전체적으로 L자 모양을 하고 있다. 본 실시예에서는, 제2 실시예와 같이 매스 밸런서(17) 단체로 스프링-매스계를 구성함과 동시에 매스 밸런서(17) 전체를 수지로 형성함으로써. 상기 각 실시예에 비하여 그 형상을 자유롭게 할 수 있어, 설계자유도가 한층 더 향상되어 있다. 그 이외의 구성 및 작용·효과는 제2 실시예와 동일하다.

도 9a, 도 9b 및 도 9c는, 상기 제6 실시예의 변형예를 나타내는 사시도이다. 도 9a의 구성에서는 L자모양을 이루는 수지제의 매스 밸런서(18)의 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(18b)에 절결부(18c)가 형성되고, 그 폭이 두꺼운 부분(l8a)보다 좁게 되어 있다. 그 절결되는 크기에 따라 스프링 작용이 조절된다. 도 9b의 구성에서는 L자 모양을 이루는 수지제의 매스 밸런서(19)의 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(19b)에 구멍(19d)이 형성되고, 그 구멍(l9d)의 크기에 따라 스프링 작용이 조절된다. 도 9c의 구성에서는 L자 모양을 이루는 수지제의 매스 밸런서(20)의 스프링 작용을 갖는 얇은 부분(20b)에 절결부(20c) 및 구멍(20d)이 형성되고, 그 절결부(20c) 및 구멍(20d)의 크기에 따라 스프링 작용이 조절된다. 그 이외의 구성은 제6의 실시예와 동일하다.

또한, 상기 실시예에서는 포커싱 방향의 진동 억제에 대해서만 설명하였지만, 매스 밸런서의 치수, 형상 등을 조절하여 트래킹 방향으로도 진동하도록 하여, 트래킹 방향의 진동도 상기와 같은 방법으로 억제가능함은 물론이다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 가동부의 중심위치를 원하는 위치로 설정하기위한 매스 밸런서의 부착 방법, 치수, 형상 등을 조절하여 가동부의 고차 공진주파수와 거의 일치하고, 또한 다른 위상의 공진 모드를 갖게 함으로써, 새로운 장착 공간의 확보, 부품 증가, 중량 증가를 수반하지 않고 대물렌즈 액츄에이터 가동부의 고차 공진의 피크량을 감소시킬 수 있으므로, 그 진동을 억제하여 디스크의 회전속도나 헤드 스피드를 향상시킬 수 있고, 광디스크 장치나 광자기 디스크 장치 등을 고속화할 수 있다.

Claims (8)

1. 베이스 부재에 포커싱 방향 및 트래킹 방향으로 이동 가능하도록 중립위치에 스프링 지지되고, 또한 포커싱 코일 및 트래킹 코일을 갖는 본체부와,

   상기 본체부로부터 포커싱 방향과 직교하는 방향으로 돌출 형성된 상기 대물렌즈의 지지편과,

   중심위치를 원하는 위치로 설정하기 위한 매스 밸런서를 포함하여 구성되는 가동부재를 갖는 대물렌즈 액츄에이터로서,

   상기 매스 밸런서가 상기 가동부재의 고차 공진주파수와 거의 일치하고, 또한 다른 위상의 공진 모드를 보유하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 매스 밸런서가 외팔보 형상을 이루도록 상기 가동부재에 그 일부분만이 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 매스 밸런서가 두꺼운 부분와 스프링 작용을 갖는 얇은 부분를 가지며, 상기 매스 밸런서 자체로 스프링-매스계를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 작용을 갖는 얇은 부분가 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 매스 밸런서가 수지로 이루어지고, 또한 상기 두꺼운 부분와 상기 얇은 부분와의 경계부에서 굴곡되어, 전체적으로 L자형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 얇은 부분에 스프링 작용을 조절하기 위한 절결부 및/또는 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 매스 밸런서의 일부와 상기 가동부재와의 사이에 점탄성재를 개재시킨 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 가동부재의 진동시, 상기 매스 밸런서가 거의 동질의 주파수 및 다른 위상으로 진동하고, 또한 그 일부가 상기 가동부재와 충돌함으로써 충돌 댐퍼를 구성하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈 액츄에이터.