KR20010094008A - 광 픽업 엑츄에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 픽업 엑츄에이터에 관한 것으로서, 대물렌즈를 취부하면서 둘레에 트랙킹 및 포커싱을 위한 코일들이 부착되어 있는 렌즈홀더, 상기 렌즈홀더를 지지하기 위한 복수개의 와이어 스프링, 한 쌍의 마그네트를 취부하고 상기 렌즈홀더가 장착되는 요크; 및 상기 복수개의 와이어 스프링의 지지를 위한 프레임을 구비하는 광 픽업 엑츄에이터에 있어서,
상기 프레임과 상기 요크를 연결하는 다축으로 움직임이 자유로운 축과, 상기 축으로 연결된 상기 프레임의 주변에 엑츄에이터의 다축 보정을 위한 코일과 마그네트를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 본 발명에 의하면, 광 픽업 엑츄에이터의 렌즈홀더에 구조적 변화 없이 다축 구동을 할 수 있도록 하여 고배속을 위한 경량화가 가능하며, 고밀도 기록 및 재생용 장치에 유용한 효과가 있다.

Description

광 픽업 엑츄에이터 { Optical pick up actuator }
본 발명은 광 픽업 엑츄에이터에 관한 것으로서, 특히 고밀도 기록용 디스크의 기록 및 재생을 위해 엑츄에이터의 구동을 기존의 2축 제어가 아닌 5축 제어가 가능한 광 픽업 엑츄에이터에 관한 것이다.
최근 광 관련 디스크 미디어(Disk Media)의 급속한 발전으로 디스크의 자료를 읽기 위한 광 픽업의 다양한 제품 개발이 이루어지고 있다.
광 디스크 관련 장치의 핵심 부품인 광 픽업은 디스크에 기록된 데이터를 읽어내는 부품이다. 광 디스크에 기록된 데이터는 광 픽업 내의 레이저 다이오드에서 발사된 레이저에 의해 광학적인 신호로 변환되고, 이러한 광학적 신호는 광 픽업 내의 엑츄에이터에 부착된 렌즈에 의해 수광되고, 이 신호가 광 픽업 내의 광 소자에 의해 전기적인 신호로 변환되게 된다.
광 픽업 엑츄에이터는 일반적으로 대물렌즈를 렌즈홀더에 안착하고 이 대물렌즈의 포커싱, 트랙킹 동작을 위하여 상, 하, 좌, 우 방향으로 구동시켜야 하는데 이 구동 장치에는 자석과 자성체가 이루는 자기 공간 안에 코일을 구성하여 플레밍의 왼손 법칙에 의한 로렌쯔 힘을 이용하고 있다.
도 1은 종래의 광 픽업 엑츄에이터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 광 픽업 엑츄에이터는 대물렌즈(101)가 안착되는 렌즈홀더(102), 마그네트(103), 요크(104), 트랙킹 코일(105), 포커싱 코일(106), 와이어 스프링(107), 고정 PCB(108) 및 프레임(109)으로 구성된다.
종래의 광 픽업 엑츄에이터에 대해 보다 상세히 설명하면, 종래의 광 픽업 엑츄에이터는 대물렌즈(101)를 취부하는 렌즈홀더(102), 상기 렌즈홀더(102)를 복수개의 와이어 스프링(107)으로 유동 가능하게 설치시킨 형태로 되어 있는데, 렌즈홀더(102)의 중심에 대물렌즈(101)를 부착시키고, 이 렌즈홀더(102)의 둘레에 포커싱 코일(106)을 권선한 다음, 그 위에 미리 사각 형상으로 권선된 트래킹 코일(105)을 부착시켰다. 그리고 이 렌즈홀더(102)의 양측에 고정 PCB(108)를 고정하였다.
그리고, 대칭 되는 한 쌍의 요크(104)를 구성하고, 트래킹 코일(105) 및 포커싱 코일(106)에 자속을 가하여 전자력을 발생시키기 위한 마그네트(103)를 접착, 고정한다.
또한, 요크(106)는 픽업 베이스(미도시)와 픽업 베이스 일체와 도피홀(미도시)을 통해 일체화 수단에 의해 일체화되게 된다.
아울러, 종래의 광 픽업 엑츄에이터의 일측 가장자리에는 프레임(109)을 형성하여 메인 PCB(미도시)를 스크류(미도시)로 고정하고, 상기 복수개의 와이어 스프링(107)의 일측단을 상기 프레임(109)에 고정한다..
즉, 일측단이 프레임(109)에 연결된 4개의 와이어 스프링(107)의 타측단은 렌즈홀더(102)에 접착된 고정 PCB(108)에 접속하여 렌즈홀더(102)가 이 복수개의 와이어 스프링(107)에 의해 부상되어 설치된다.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 광 픽업 엑츄에이터의 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 자기장 속에 놓인 포커싱 코일(106)에 전류를 인가하면 상기 포커싱 코일(106)에는 기전력이 발생하고, 이 기전력은 가동부(렌즈홀더 어셈블리)를 상, 하 방향(포커싱 방향)으로 구동시킨다. 같은 방법으로 트래킹 코일(105)에 전류가 인가되면 가동부는 좌, 우 방향(트래킹 방향)으로 움직인다.
상기와 같은 원리에 의해 대물렌즈(101)에서 출사되는 레이저빔의 초점 심도 내에 신호(Pit)가 기록되어 있는 디스크 상의 반사면이 유지(포커싱) 될 수 있으며, 디스크 상의 트랙을 추종(트래킹)할 수 있게 된다.
그러나 디스크에 저장할 수 있는 용량이 늘어나게 되면 이러한 기존 방식만으로는 충분한 제어가 이루어지지 못하게 된다. 디스크 저장 용량이 늘어난다는 것은 디스크에 형성된 트랙의 단위 길이당 기록되는 데이터가 늘어나며, 당연하게도 디스크에 형성된 트랙의 수가 증가하게 되기 때문이다.
즉, 기존의 기록 밀도에서는 트랙 자체의 폭과 다음 트랙과의 간격이 픽업 자체의 이동과 엑츄에이터의 렌즈 이동만으로 충분히 데이터를 순차적으로 얻어낼 수 있었으나 데이터의 기록이 고밀도화 된 포멧(Format)에서는 트랙 자체의 폭이 좁아 기존 제어 방법의 한계점이 드러나게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 특히 고밀도 기록용 디스크의 기록 및 재생을 위해 엑츄에이터의 구동을 기존의 2축 제어가 아닌 5축 제어가 가능한 광 픽업 엑츄에이터를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 1b는 종래의 광 픽업 엑츄에이터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 로렌쯔 힘을 설명하기 위한 도면.
도 4는 암페어의 오른 나사 법칙을 설명하기 위한 도면.
도 5는 암페어의 오른 나사 법칙에 의해 코일에 흐르는 전류 방향에 따라 자극이 형성되는 것을 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101,201 ... 대물렌즈 102,202 ... 렌즈 홀더
103,205,206,207 ... 마그네트 104,204 ... 요크
105 ... 트래킹 코일 106 ... 포커싱 코일
107,212 ... 와이어 스프링 108 ... 고정 PCB
109,211 ... 프레임 208 ... 탄젠셜 틸트용 코일
209 ... 래디얼 틸트용 코일 210 ... 축 방향 병진운동용 코일
213 ... Flexible Rob(봉) 214 ...베어링
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터는,
대물렌즈를 취부하면서 둘레에 트랙킹 및 포커싱을 위한 코일들이 부착되어 있는 렌즈홀더, 상기 렌즈홀더를 지지하기 위한 복수개의 와이어 스프링, 한 쌍의 마그네트를 취부하고 상기 렌즈홀더가 장착되는 요크; 및 상기 복수개의 와이어 스프링의 지지를 위한 프레임을 구비하는 광 픽업 엑츄에이터에 있어서,
상기 프레임과 상기 요크를 연결하는 다축으로 움직임이 자유로운 축과, 상기 축으로 연결된 상기 프레임의 주변에 엑츄에이터의 다축 보정을 위한 코일과 마그네트를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 축은 유연성이 있는 막대인 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터는, 대물렌즈(201)가 안착되는 렌즈홀더(202), 포커싱 및 트래킹용 마그네트(미도시), 요크(204), 트랙킹 코일(미도시), 포커싱 코일(미도시), 와이어 스프링(212), 고정 PCB(미도시), 프레임(211), 틸트(Tangential, Radial) 제어 및 평행 이동(Translation)을 위한 복수개의 마그네트(205,206,207) 및 코일(208,209,210), 상기 요크(204)와 프레임(209)을 체결하기 위한 유연성을 가진 봉(Flexible rod)(213)으로 구성된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 유연성을 가진 봉(rod)(213)은 굽힘 운동(Bending), 비틀림 운동(Torsion), 인장 및 압축 운동(Extending or Compressing)등의 세 가지 탄성적 변형이 가능한 특징이 있다.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 포커싱 및 트래킹 동작을 설명하면, 자기장 속에 놓인 포커싱 코일(미도시)에 전류를 인가하면, 상기 포커싱 코일에는 기전력이 발생하고 이 기전력은 가동부(렌즈홀더 어셈블리)를 상, 하 방향(포커싱 방향)으로 구동시킨다.
또한 같은 방법으로 트래킹 코일(미도시)에 전류가 인가되면 가동부는 좌, 우 방향(트래킹 방향)으로 움직인다.
다음은 상기와 같은 포커싱 및 트래킹 이외의 다른 방향으로 엑츄에이터를 보정하는 방법을 설명한다.
여기서 포커싱 및 트래킹 이외의 다른 방향이라 함은 탄젠셜 틸트, 래디얼 틸트, 축 방향 병진운동(Axial Translation)을 말하는데, 탄젠셜 틸트는 탄젠셜 틸트용 코일(208) 및 마그네트(205), 래디얼 틸트는 래디얼 틸트용 코일(209) 및 마그네트(206), 축 방향 병진운동은 병진운동용 코일(210) 및 마그네트(207)의 전자기적 관계에 따라 구동된다.
각각의 코일에 의한 구동 원리는 플레밍의 왼손 법칙으로 표현되는 로렌쯔 힘과, 암페르의 오른 나사 법칙으로 설명된다.
먼저, 로렌쯔 힘(Rorentz Force)의 원리는 자기장 내에 놓인 전도체에 전류가 흐를 때 전도체가 받는 힘의 방향을 설명한 이론이다. 즉, 자기장을 형성시키고 자기장 내에 전류가 흐를 수 있는 코일이 설치된 경우 코일에 흐르는 전류에 따라 일정한 방향의 힘을 발생시킬 수 있다는 것이다.
상기와 같은 로렌쯔 힘의 원리에 따라 도 3과 같은 구조의 코일에 전류가 도면과 같이 흐르면 코일의 상부 및 하부에서 모두 같은 방향의 힘이 발생하게 된다.
또한 상기와 같은 원리를 적용하여 먼저 탄젠셜 틸트에 대해서 설명하면 도 2에서 로렌쯔 힘에 의해 탄젠셜 틸트용 코일(208)과 마그네트(205)의 자기회로 경로에 따라 프레임(211)에는 유연성을 가진 봉(Rod)(213)을 중심으로 회전하려는 힘이 생기며 상기에서 설명한 봉(213)의 성질에 의해 프레임(211)은 봉(213)의 탄성 한도 내에서 회전하게 된다.
다음으로 암페어(Ampere)의 오른 나사 법칙을 설명한다.
암페어의 오른 나사 법칙은 전도체에 전류가 흐를 때 전도체의 주변에 발생되는 자기장의 방향을 설명하는 법칙으로 도 5와 같이 원형의 화살표 방향으로 전류가 흐른다면 윗쪽을 향한 화살표의 방향으로 N극이 형성되게 된다. 따라서 이렇게 형성된 자기장을 이용하여 자석의 성질인 인력 및 척력을 발생시켜 변위를 얻어낼 수 있는 것이다.
상기와 같은 암페어의 오른 나사 법칙에 따라 래디얼 틸트에 대해서 설명하면 도 2에서 암페어의 오른 나사 법칙에 의해 프레임(211)의 밑면에 위치한 래디얼 틸트용 코일(209)과 마그네트(206)간에 밀거나 당기는 힘에 의해 봉(213)은 굽힘 하중을 받게 된다. 상기에서 설명한 봉(213)의 성질에 의해서 프레임(211)은 봉(213)의 탄성 한도 내에서 굽힘 운동을 하는 것이다.
또한 축(Axial) 방향의 병진운동(Translation)은 축 방향으로 놓인 코일(210)과 마그네트(207)간에 작용하는 힘에 의해 봉(213)에는 인장력 또는 수축력이 생기며 상기에서 설명한 봉(213)의 탄성 한도 내에서 병진 운동하게 된다.
상기에서 설명한 원리 및 구조에 의해 고밀도 디스크의 재생 및 기록을 위한 렌즈홀더의 5축 제어가 가능하게 된다.
상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터에 의하면, 광 픽업 엑츄에이터의 렌즈홀더에 구조적 변화 없이 다축 구동을 할 수 있도록 하여 고배속을 위한 경량화가 가능하며, 고밀도 기록 및 재생용 장치에 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 대물렌즈를 취부하면서 둘레에 트랙킹 및 포커싱을 위한 코일들이 부착되어 있는 렌즈홀더, 상기 렌즈홀더를 지지하기 위한 복수개의 와이어 스프링, 한 쌍의 마그네트를 취부하고 상기 렌즈홀더가 장착되는 요크; 및 상기 복수개의 와이어 스프링의 지지를 위한 프레임을 구비하는 광 픽업 엑츄에이터에 있어서,
    상기 프레임과 상기 요크를 연결하는 다축으로 움직임이 자유로운 축과, 상기 축으로 연결된 상기 프레임의 주변에 엑츄에이터의 다축 보정을 위한 코일과 마그네트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 엑츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 축은 유연성이 있는 막대인 것을 특징으로 하는 광 픽업 엑츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다축이라 함은 래디얼, 탄젠셜 틸트 및 축 방향 병진운동을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 엑츄에이터.
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