KR20020018742A - 광픽업 액츄에이터의 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 틸팅 구동이 가능한 광픽업 액츄에이터의 지지구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터의 지지구조는, 대물렌즈를 포함하는 렌즈홀더와, 상기 렌즈홀더를 가동시키는 코일 및 마그네트와, 상기 렌즈홀더를 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재가 상기 렌즈홀더의 양측에 배치된 한 쌍의 댐퍼홀더와, 상기 렌즈홀더의 일측에 접속된 일단과 일측 댐퍼홀더에 접속된 고정단을 갖는 하나 이상의 제 1 탄성지지수단과, 상기 렌즈홀더의 타측에 접속된 일단과 타측 댐퍼홀더에 접속된 자유단을 갖는 하나 이상의 제 2 탄성지지수단을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 탄성지지수단은 동일한 스프링 상수를 갖도록 함으로써, 독립적인 렌즈홀더의 병진운동뿐만 아니라, 탄젠셜 및 레디얼 방향의 독립적인 틸팅운동을 지지한다.

Description

광픽업 액츄에이터의 지지구조{Supporting structure of optical pickup actuator}

본 발명은 광픽업 액츄에이터에 관한 것으로서, 특히 트랙킹 및 포커싱 방향의 병진운동과 틸팅 운동이이 가능한 액츄에이터를 지지할 수 있도록 한 액츄에이터의 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 원판형상의 디스크 트랙 위치는 제조상의 오차 및 변형, 회전에 따른 진동, 광픽업 자체의 오차등에 의해서 광픽업에 상대적으로 변동하게 되므로,이를 보상하기 위해서 디스크에 가장 가까운 대물렌즈를 전기적인 신호로 구동하는 특수한 기구물인 광픽업 액츄에이터에 의해서 움직이게 된다.

일반적인 광픽업 액츄에이터는 코일과 마그네트를 이용하여, 코일에 흐르는 전류와 마그네트 간의 전자기력에 의해서 대물렌즈를 움직이게 한다.

도 1은 종래의 광픽업 액츄에이터를 개략적으로 보여주는 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 대물렌즈(101)가 중심부에 취부되고 외주 면으로 트랙킹 및 포커싱을 위한 코일(105,106)이 결합된 렌즈홀더(lens holder,102)와, 상기 렌즈홀더(102)의 양측으로 설치된 마그네트(magnet,103) 및 요크(Yoke,104)와, 상기 렌즈홀더(102)의 상, 하 측면에 일단이 고정되어 이를 지지하는 상, 하 복수개의 와이어 서스펜션(wire suspension,107)과, 상기 렌즈홀더(102)의 일측에 마련되어 와이어 서스펜션(107)의 타단이 고정된 댐퍼홀더(109)로 구성된다.

도면부호 108은 고정기판으로서, 렌즈홀더(102)의 상, 하부에 형성되어 와이어 서스펜션(107)의 일단이 납땜되어 고정된다.

상기와 같은 종래 광픽업 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

대물렌즈(101)는 렌즈홀더(102)에 취부되고, 상기 렌즈홀더(102)에는 그 둘레에 포커싱을 위해 포커싱코일(105)이 권선 되고, 트랙킹을 위해 각 코너 부위에 서로 적정방향으로 권선된 트랙킹코일(106)이 부착된 구조이다.

그리고, 상기 렌즈홀더(102)의 좌, 우측으로는 강자성체 재질의 구조물인 복수개의 요크(104)가 돌출되어 마그네트(103)를 각각 고정하게 된다. 그 요크(104)는 픽업 베이스(미도시)와 일체화 수단에 의해 일체화되게 된다.

렌즈홀더(102)의 상, 하부 측면 중심부에는 고정기판(108)이 결합되어 있으며, 각 고정기판(108)에는 2개가 평행한 와이어 서스펜션(107)의 일단이 납땜되고, 상기 와이어 서스펜션(107)의 타단은 렌즈홀더(102)의 일측에 마련된 댐퍼홀더(109)를 통해서 고정된다.

여기서, 댐퍼홀더(109) 내부에는 강성을 갖는 와이어 서스펜션(107)을 감쇠특성을 갖도록 하기 위해 댐퍼(미도시)가 결합되고, 외측으로 메인 기판(미도시)이 결합되어 상기 와이어 서스펜션(107)의 타단이 납땜 고정되도록 한다.

상기의 렌즈홀더(102)는 와이어 서스펜션(107)에 의해 부상되어 있으며, 이 와이어 서스펜션(107) 각각으로는 전류가 공급된다.

이러한 구조에서, 렌즈홀더(102)에 부착된 트랙킹코일(106)은 서로 적당한 방향으로 감겨있어 이에 전류가 흐를 때 정해진 방향으로 자속을 발생시키고, 이는 고정되어 있는 마그네트(103)와 전자기력에 의해서 반발력 및 척력이 발생시키게 된다.

상기와 같은 반발력 및 척력에 의해서 렌즈홀더(102)의 움직임이 트랙킹 방향(전, 후)으로 움직임으로써, 트랙킹 오차를 보정하기 위한 트랙킹 서보가 동작한다.

그리고, 포커싱코일(105)은 트랙킹 코일과는 다르게 수직 방향으로 권선되어, 전류가 흐를 때 자속의 방향이 상, 하 방향으로 발생하여, 고정된 마그네트의 자속과 전자기적으로 작용하여 코일에 수직방향으로 힘을 발생하게 됨으로써, 렌즈홀더(102)가 포커싱 방향(상, 하)으로 움직이게 되어 이를 보정하기 위한 포커싱 서보가 동작하게 된다.

이와 같은 렌즈홀더(102)의 외주 면에 코일(105,106)이 감겨져 렌즈홀더(102)와 함께 코일이 이동하는 것을 무빙(moving) 코일 방식이라고 하며, 이와는 반대로 렌즈홀더의 외주 면에 마그네트가 부착되어 렌즈홀더와 함께 마그네트가 이동하는 것을 무빙 마그네트 방식이라고 한다. 이때의 마그네트와 코일에 의한 무빙방식은 플레밍 왼손 법칙의 로렌쯔 힘을 이용하고 있다.

그런데, 고밀도의 디스크에 대응하여 디스크에 기록된 정보를 읽고 쓰기 위해서 디스크에 맺히는 집광크기가 작아지게 되면서 작은 파장(λ)의 레이저와 큰 개구율(NA)을 갖는 대물렌즈가 요구된다. 여기서 집광빔의 지름은와 같이 나타난다.

한편, 광 디스크 드라이브 제어계의 틸트 마진(틸트성분의 허용능력)은 광학계 구성요소의 특성에 의해 영향을 받게 되고, 틸트마진∝의 조건을 갖게 됨으로써, 고밀도 디스크의 재생, 기록하는 드라이브 시스템에서 디스크의 휨이나 기구적인 런아웃(RUN-OUT)에 의한 틸트성분은 제어계에 악영향을 초래한다.

이를 위해서, 도 2와 같이 반사경(111)을 통해 반사된 레이저 빔이 대물렌즈(101)에 의해 광디스크의 반사면에 정확하게 투사될 수 있도록 하기 위해 틸트성분을 보정할 필요가 있다.

틸트성분을 보정하기 위해서는 액츄에이터가 트랙킹 및 포커싱 방향의 병진운동뿐 만 아니라, 레디얼(radial: X축 회전모드) 및 탄젠셜(tangential: Y축 회전모드) 방향의 틸팅(Tilting) 운동 모드로 동작을 하여야 하는데, 종래의 구조에서는 틸트 운동은 동작이 불가능하였다.

즉, 도 1에 도시된 자계구조(마그네트와 코일) 및 복수개의 와이어 서스펜션의 구조로는 렌즈홀더(102)가 트랙킹 및 포커싱 방향의 병진운동은 용이하나, 틸팅운동은 하지 못하게 된다.

만약, 도 1과 같은 자계구조의 변경으로 렌즈홀더가 틸팅 운동모드로 구동한다 하더라도 평행한 복수개의 와이어 서스펜션이 서로 다른 와이어 서스펜션의 회전 자유도를 구속하게 된다. 그 예로, 도 3과 같이 액츄에이터가 피칭모드(Pitching mode)로 구동될 때 그 공진주파수(fo)가 도 5에 도시된 바와 같이 2~5Khz 정도가 되기 때문에 구동감도를 확보하는데 문제가 있다.

이와 같이, 탄젠셜 방향의 틸팅동작을 위한 와이어 서스펜션의 스프링 상수가 커서 탄젠셜 방향의 회전운동 모드인 피칭모드(Pitching)모드의 공진주파수가 2Khz 이상이 되기 때문에 탄젠셜 방향의 틸팅 구동이 불가능하고 구동감도를 확보하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 도 4에서와 같이 렌즈홀더(202)의 양측으로 와이어 서스펜션을 1단 구조로 하여 한 쪽방향에서만 지지하는 액츄에이터에서는 포커싱이나 트랙킹 운동시 원치 않는 틸팅 각이 항상 발생하여 서보를 이용한 틸팅 제어가 가능한 액츄에이터라 할 지라도 시스템에 과도한 부하를 유발시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 대물렌즈가 취부되는 렌즈홀더의 병진운동 및 틸팅운동 모드로의 가동을 지지하기 위해서, 한 쌍의 댐퍼홀더, 상기 댐퍼홀더와 렌즈홀더의 사이에 평행한 좌,우측에 한 쌍의 와이어 서스펜션을 한 평면상에 설치하고, 상기 와이어 서스펜션 중 한쌍은 고정되고 다른 한쌍의 자유단으로 설치할 수 있도록 하여, 렌즈홀더의 병진운동과 더블어 틸팅운동이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1의 (a)(b)는 종래의 광픽업 액츄에이터의 개략적인 평면 및 정면도.

도 2는 액츄에이터에 의한 디스크의 틸트각 보정을 나타내는 개략도.

도 3은 액츄에이터의 피칭모드를 시뮬레이션 시킨 도면.

도 4는 액츄에이터의 1단 와이어 구조에서 포커싱 동작시 틸팅 동작이 커플되는 현상을 나타내는 도면.

도 5는 종래의 액츄에이터의 피칭 공진주파수 변화에 따른 감도특성 그래프.

도 6은 본 발명 제 1실시예에 따른 액츄에이터의 지지구조를 보인 사시도.

도 7은 본 발명 도 6의 액츄에이터의 측 단면도.

도 8의 (a)는 본 발명 액츄에이터의 구동전의 상태를 와이어 서스펜션에 의해 개념적으로 보인 도면.

(b)는 본 발명에 따른 좌,우측의 와이어 서스펜션의 스프링 상수가 다를 때 포커싱 운동을 보이기 위한 도면.

(c)는 본 발명에 따른 좌,우측 와이어 서스펜션의 스프링 상수가 다를 때 탄젠셀 틸트 구동을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조에 있어,(a)는 좌,우측 와이어 서스펜션의 스프링 상수가 같을 때 포커싱구동을 보인 도면이며, (b)는 좌,우측 와이어 서스펜션의 스프링 상수가 같을 때 탄젠셜 틸트 구동을 보인 도면.

도 10은 본 발명 제 2실시예에 따른 액츄에이터의 지지구조를 보인 정면도.

도 11은 또 다른 종래기술인 USP 4,811,320 호의 지지구조를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101,201,301... 대물렌즈 102,202,302... 렌즈홀더

103,203,303... 마그네트 104,204,304... 요크

105,205,305... 포커싱코일 106,206,306... 트랙킹코일

109,207,307,308..댐퍼홀더 107,208,309,310...와이어 서스펜션

108,209,312... 고정기판 311...댐퍼

313...메인기판 315...삽입구멍

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액츄에이터의 지지구조는 대물렌즈를 포함하는 렌즈홀더와, 상기 렌즈홀더를 가동시키는 코일 및 마그네트와, 상기 렌즈홀더를 지지하는 지지부재가 상기 렌즈홀더의 일측에 배치된 한 쌍의 댐퍼홀더와, 상기 렌즈홀더의 일측에 일단이 연결되고 타단이 일측 댐퍼홀더와 고정단을 이루는 제 1탄성지지수단과, 상기 렌즈홀더의 타측에 일단이 연결되고 타단이 타측 댐퍼홀더와 자유단을 이루는 제 2 탄성지지수단을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 탄성지지수단은 동일 평면상에서 서로 평행하며 존재하며, 동일한 스프링 상수를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 대한 상세한 설명에 들어가기 전에, 먼저 도 11 에 도시한 미국특허 제 4,811,320 호(출원인 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi, Japan)의 지지구조에 대해 언급하고자 한다.

도 11 에 나타낸 지지구조는 본 발명의 일 특징인 고정단과 자유단을 갖는지지구조와 유사한 구성을 갖는다. 그러나, 상기 기술이 도입된 배경은 당시 종래의 외팔보식 지지장치(cantilever type support apparatus)에서 렌즈홀더를 지지하는 와이어 서스펜션의 두께를 두껍게 한 경우에 와이어의 휨특성이 악화되고 와이어의 고유 공진주파수가 높아지게 되므로, 렌즈홀드가 트랙킹 또는 포커싱 제어를 받는 경우 렌즈홀더의 지지점이 렌즈홀더의 일측에 집중되게 되어 렌즈홀더의 롤링동작을 야기하게 되는 문제점이 있다. 이러한 렌즈홀더의 롤링동작은 그 당시의 기준에서는 바람직한 현상이 아니었으므로, 렌즈홀더의 중력중심과 트랙킹 또는 포커싱 제어의 구동 중심점을 일치시키기 위해 노력했다. 이를 해결하기 위해 Sanyo 전기사에서는 도 11 에 나타낸 바와 같은 지지구조를 제안했다. 이 지지구조는 전술한 바와 같이 고정단과 자유단을 갖는 점에서 유사하나, 본 발명의 개념도인 도 6 에 나타낸 지지구조와 비교해 볼 때 다음과 같이 명백한 차이점을 갖는다.

도 6 의 본 발명에 따른 지지구조는 렌즈홀더의 측면에 좌우로 다른 재질, 길이 또는 와이어 직경을 갖는 와이어를 사용하였으나, 도 11 의 미국특허 제 4,811,320 호의 지지구조는 렌즈홀더의 측면에 상하로 2 개씩 전체 4 개(반대면을 포함하면 전체 8개)의 동일한 재질의 길이가 다른 와이어를 사용하였다. 또한, 도 6 의 본 발명에 따른 지지구조는 와이어를 동일한 평면상 서로 평행하도록 위치시키고 있으나, 도 11 의 미국특허 제 4,811,320 호의 지지구조는 양측 전체 8 개의 와이어를 서로 평행한 2 개의 평면에 배치하고 있다.

지지구조를 임의로 분류해 보면, 렌즈홀더를 중심으로 양측으로 지지부재를 형성하고 있는 경우 양단 지지구조라고 하고, 렌즈홀더의 일측으로만 지지부재를형성하고 있는 경우 단단 지지구조라고 하고, 렌즈홀더의 측면에 상하로 2 개의 지지부재를 형성하고 있는 경우 2 단 지지구조라고 하고, 렌즈홀더의 측면에 상하로 1 개의 지지부재를 형성하고 있는 경우 1 단 지지구조라고 하면, 본 발명에 따른 지지구조는 1 단의 양단 지지구조를 갖고 있으며, 미국특허 제 4,811,320 호의 지지구조는 2 단의 양단 지지구조를 갖고 있음을 알 수 있다. 이 2 단의 양단 지지구조에서는 틸팅 구동이 불가능하며, 실질적으로 틸팅구동이 가능한 지지구조는 1 단의 양단 지지구조만이 가능하다. 미국특허 제 4,811,320 호는 종래의 포커싱 및 트랙킹 구동만을 하는 2 단의 단단 지지구조의 연장선에서 렌즈홀더의 불필요한 틸팅동작을 억제하기 위해 고안된 것이다. 그러나, 본 발명은 1 단의 양단 지지구조에서 출발한 것으로서 한국 특허출원 제 2000-040275 호에서 제안한 방식과 동일한 개념에서 출발한 것이며, 미국특허 제 4,811,320 호와는 기술적 배경이 상이함을 거듭 강조해 둔다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 액츄에이터의 지지구조에 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명 제 1실시예에 따른 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조를 보인 사시도이고, 도 7은 본 발명 도 6의 액츄에이터의 측 단면도이며, 도 8의 (a)는 본 발명 액츄에이터의 구동전의 상태를 와이어 서스펜션에 의해 개념적으로 보인 도면이고, (b)(c)는 본 발명에 따른 좌,우측의 와이어 서스펜션의 스프링 상수가 다를 때 포커싱 운동 및 탄젠셀 틸트 구동을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조에 있어, (a)(b)는 좌,우측와이어 서스펜션의 스프링 상수가 같을 때 포커싱구동 및 탄젠셜 틸트 구동을 보인 도면이며, 도 10은 본 발명에 따른 제 2실시예로서 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조를 보인 정면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 중심부에 대물렌즈(301)를 갖고 좌, 우측면 각각에 복수개의 마그네트(303)가 설치된 렌즈홀더(302)와; 상기 렌즈홀더(302)의 좌, 우측에 트랙킹 및 포커싱을 위한 코일(305,306)이 각각 설치된 요크(304)와; 상기 렌즈홀더(302)의 외측에 배치된 한 쌍의 댐퍼홀더(307,308)와, 상기 한 쌍의 댐퍼홀더(307,308)와 상기 렌즈홀더(302) 좌,우측 중심부에 각각 설치된 좌, 우측 한쌍의 와이어 서스펜션(309,310)으로 구성된다.

상세하게, 댐퍼홀더(307,308)는 렌즈홀더(302)의 좌,우측단에 한 쌍이 서로 대향하는 구조이며 그 내부에 댐퍼(311)가 마련된다. 상기 와이어 서스펜션(309,310)은 상기 좌측 댐퍼홀더(307) 내부 댐퍼(311)를 통해 메인기판(313)에 일단이 납땜(314) 고정되고 타단이 렌즈홀더(302)에 마련된 고정기판(312)에 연결된 한쌍의 좌측 와이어 서스펜션(309)과, 상기 우측 댐퍼홀더(308)의 내부 댐퍼(311)를 통해 삽입구멍(315)에 일단이 끼워지고 타단이 렌즈홀더(302)에 마련된 고정기판(312)에 각각 연결된 한쌍의 우측 와이어 서스펜션(310)으로 구성된다.

도 10을 참조하면, 양측면 중심부에 고정기판(312)을 부착하기 위한 절곡부(302a)를 갖는 렌즈홀더(302)와, 한 쌍의 댐퍼홀더(307,308)와, 상기 댐퍼홀더(307,308)와 렌즈홀더(302) 사이에 복수개가 평행하게 설치된 좌,우측 한 쌍의와이어 서스펜션(309,310)으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 렌즈홀더(302)의 중심부에는 대물렌즈(301)가 취부되고, 그 좌, 우측면에는 복수개의 마그네트(303)가 각각 설치되고, 상기 마그네트(303)에 대향하는 렌즈홀더(302)의 좌, 우측으로 요크(304)에 포커싱코일(305)과 트랙킹코일(306)이 각각 권선되어 있다.

그리고, 상기 렌즈홀더(302)의 가동을 지지하기 위한 와이어 서스펜션(309,310)은 렌즈홀더(302)에 각 일단이 고정되고 타단이 렌즈홀더(302)의 양측에 마련된 한 쌍의 댐퍼홀더(307,308)에 설치된다.

여기서, 댐퍼홀더(307,308)의 내부에는 감쇠특성을 갖는 댐퍼(311)가 마련되며, 그 댐퍼(311)를 통해서 좌측에 한 쌍의 와이어 서스펜션(309)은 메인기판(313)에 납땜(314) 고정되며, 우측에 한쌍의 와이어 서스펜션(310)은 삽입구멍(315)에 끼워진 상태로 설치된다. 여기서, 와이어 서스펜션(310)은 고정하지 않아도 일정한 강성을 가지므로 쳐지지 않고 평행하게 놓일 수 있다.

본 발명이 적용된 액츄에이터의 자기회로 구조는 4 개로 분할된 포커싱 코일과 한 쌍의 트랙킹 코일을 포함하며, 4 개로 분할된 포커싱 코일에 인가되는 전류비를 제어함으로써 레디얼 방향 및 탄젠셜 방향으로의 구동도 가능하도록 되어 있다.

이러한, 렌즈홀더(302)를 잡아주는 와이어 서스펜션(309,310)이 좌측 및 우측에 한 쌍씩 서로 평행하게 한 평면상에 위치하여, 렌즈홀더(302)의 측면과 이의 양측에 마련된 한 쌍의 댐퍼홀더(307,308) 사이에 설치되어 있으므로, 상기 렌즈홀더(302)의 가동시 이를 지지하게 된다.

이와 같이 와이어 서스펜션(309,310)의 지지구조에 의해, 렌즈홀더(302)의 트랙킹 및 포커싱 방향으로의 병진운동과 탄젠셜 및 레디얼 방향으로의 틸팅운동에 대해 구동 자유도를 확보할 수 있다.

이를 위해서, 렌즈홀더(302)의 좌측으로 댐퍼홀더(307)에 연장되어 설치되는 한 쌍의 와이어 서스펜션(309)이 메인기판(313)에 납땜되어 고정되고, 렌즈홀더(302)의 우측으로 연장되는 한 쌍의 우측 와이어 서스펜션(310)이 고정되지 않고 삽입구멍(315)에 끼워져 설치된다.

도 8을 참조하면 좌측 와이어 서스펜션(309)이 고정되는 단을 고정단(400)이라 하고, 우측에 와이어 서스펜션(310)이 고정되지 않는 단을 자유단(500)이라고 하면, 고정방법이 상이하므로 좌,우측 와이어 서스펜션(309,310)이 가지는 스프링 상수(K1,K2)의 차이가 발생하며, 그 스프링 상수(K1,K2)의 차이에 의해 렌즈홀더(302)의 구동이 각각 독립적인 방향으로 구동이 되지 않는다.

즉, 도 8의 (a)에서 렌즈홀더 양단의 와이어 서스펜션(309,310)의 스프링 상수가 각각 K1=f(E1,I1,L1) 및 K2=f(E2,I2,L2)일 때, E1=E2, I1=I2, L1=L2 의 경우에는, (b)와 같이 포커싱 방향으로의 렌즈홀더(302)를 구동한 경우 와이어 서스펜션(309',310')의 스프링 상수가 다르기 때문에(K1≠K2) 포커싱 구동시 틸트가 발생하고, (c)와 같이 탄젠셜 틸트 구동시에도 스프링 상수가 다르기 때문에(K1≠K2),틸트 구동시 포커싱 변위가 발생하는 연성현상이 일어나게 된다. 이와 같은 현상은 전술한 바와 같이 양단의 고정방법이 다르기 때문에 나타나게 된다.

여기서, 좌측 고정단의 와이어 서스펜션의 스프링 상수(K1)와 우측 자유단의 와이어 서스펜션의 스프링 상수(K2)는 와이어의 탄성계수(E1,E2), 관성 모멘트(I1,I2) 및 길이(L1,L2)에 의해 좌우된다.

이러한 문제는 좌,우측 와이어 서스펜션(309,310)의 스프링 상수가 서로 다르기 때문에 발생하므로, 양단의 스프링 상수만 같게 하면 병진운동이나 틸팅운동시 연성형상이 발생하지 않고 각각 독립적인 방향으로 운동을 하게 된다.

이를 위해서, 도 9는 와이어 서스펜션(309,310)의 길이(L1,L2)를 조정하여 스프링 상수(K1=K2)를 같게 한 것이다. (a)는 렌즈홀더(302)가 포커싱 방향으로 구동시 좌,우측 와이어 서스펜션(309,310)이 동일한 스프링 상수로 지지해 주기 때문에 틸트가 발생하지 않으며, 탄젠셜 틸트 구동시 포커싱 변위가 발생하지 않게 된다.

이와 같이 와이어 서스펜션(309,310)은 좌측은 고정단으로 놓고 우측은 자유단으로 설치하기 때문에 와이어 서스펜션(309,310)이 갖는 스프링 상수를 조정하여 줌으로써, 렌즈 센터를 중심으로 각 방향에 대해 독립적인 구동이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 지지조건인 고정단 - 자유단 지지시 고정단측의 스프링 상수가 자유단측의 스프링 상수보다 크므로(K1 > K2) 양단의 스프링 상수를 같게 해 주기 위해서, 고정된 와이어 서스펜션(309)의 탄성계수(E1) 보다 자유단 와이어 서스펜션(310)의 탄성계수(E2)를 크게 하거나, 또는 고정단 와이어 서스펜션(309)의 관성 모멘트(I1) 보다 자유단 와이어 서스펜션(310)의 관성 모멘트(I2)를 크게 하거나, 또는 고정된 와이어 서스펜션(309)의 길이(L1)를 자유단 와이어 서스펜션(310)의 길이(L2) 보다 길게 하면 된다. 또한, 이러한 탄성계수, 관성 모멘트 및 길이를 복합적으로 조정하여 좌측 한쌍의 와이어 서스펜션(309)의 스프링 상수(K1)와 우측 한쌍의 와이어 서스펜션(310)의 스프링 상수(K2)를 같게 할 수도 있다.

그리고, 이러한 스프링 상수(K1=K2)의 조건을 만족시키는 각각의 비를 보면 L1/L2 = 1.45정도이며, I2/I2= 1.22정도이며, E2/E1= 2.23정도가 되며, 이러한 범위 정도에서 이들을 조정하면서 양단의 스프링 상수가 같은 와이어 서스펜션(309,310)을 설치할 수 있다. 여기서, 관성 모멘트는 와이어 서스펜션이 와이어 일때(r=반지름)이 되며 판스프링일때(b=가로,h=세로)이 된다.

한편, 도 10은 본 발명에 따른 제 2실시예를 나타내는 것으로서, 제 2실시예는 제 1실시예의 구성에서 렌즈홀더(302)에는 중심부에 대물렌즈(301)를 취부하고 좌,우측면에 부착된 복수개의 마그네트(303) 및 측면에 돌출된 절곡부(302a)를 갖고, 상기 절곡부(302a) 각각에 고정기판(312)을 부착하고 그 고정기판(312)으로 부터 좌,우측으로 복수개가 한 쌍으로 연장되는 좌,우측 와이어 서스펜션(309,310)을 댐퍼홀더(307,308)에 설치한 구조이다.

이때, 좌측 한쌍의 와이어 서스펜션(309)의 타단은 댐퍼홀더(307)의 댐퍼(311)를 통해 메인기판(313)에 납땜(314) 연결되며, 우측 와이어서스펜션(310)의 타단은 댐퍼홀더(308)의 내부 댐퍼(311)를 통해서 삽입구멍(315)에 삽입되어 안착시킨 구조이며, 8개의 와이어 서스펜션(309,310)은 하나의 평면상에 평행하게 설치한다.

상기와 같은 제 2 실시예의 동작에 대하여 설명하면, 렌즈홀더(302)의 양측면에 절곡부(302a)를 형성시키고, 그 절곡부(302a)에 부착된 고정기판(312)에는 평행한 복수개 와이어 서스펜션(309,310)의 일단이 각각 고정되고 타단이 댐퍼홀더(307,308)에 연장되어 설치하되, 좌측의 와이어 서스펜션(309)의 타단은 고정단으로 하고 우측의 와이어 서스펜션(310)은 자유단으로 설치한 구조이다.

이러한, 렌즈홀더(302)를 지지하는 8개의 평행한 와이어 서스펜션(309,310)이 렌즈홀더(302)의 병진운동 및 틸트운동시 전술한 조건들에 의해 동일한 스프링 상수(K1=K2)로 지지하여 주면, 포커싱이나 탄젠셀 틸트 구동시 각각 독립적인 운동모드로 운동하게 된다.

이러한 와이어 서스펜션(309,310)은 와이어 스프링 또는 판 스프링으로 대치할 수도 있다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 틸팅 구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조는, 렌즈홀더를 한 쌍의 댐퍼홀더 및 두 쌍의 와이어 서스펜션으로 지지하여 주는 한편, 상기 렌즈홀더를 지지하는 좌측 와이어 서스펜션은 고정시키고 우측 와이어 서스펜션은 고정시킨 않는 상태로 설치하며, 이러한 좌측 및 우측 와이어 서스펜션이 동일한 스프링 상수를 갖도록 함으로써, 기존의 2 단 단단 지지구조의 액츄에이터와 비교하여 병진운동의 스티프니스는 변화시키지 않으면서, 충분한 구동강도를 얻을 수 있는 수준으로 틸팅(특히, 탄젠셜 방향)의 스티프니스를 낮추고 각각 독립적인 운동모드로 구동시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 평면상에 존재하는 8개의 와이어 서스펜션의 적용도 가능하여 무빙 코일방식의 다축 액츄에이터에서 렌즈홀더의 포커싱, 트랙킹, 레디얼, 탄젠셜 각 방향으로의 구동을 위한 전자기계의 전원공급을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 대물렌즈를 포함하는 렌즈홀더와, 상기 렌즈홀더를 가동시키는 코일 및 마그네트와, 상기 렌즈홀더를 지지하는 지지부재를 포함하며, 틸팅구동이 가능한 액츄에이터의 지지구조에 있어서,

   상기 지지부재가 상기 렌즈홀더의 양측에 배치된 한 쌍의 댐퍼홀더와, 상기 렌즈홀더의 일측에 접속된 일단과 일측 댐퍼홀더에 접속된 고정단을 갖는 하나 이상의 제 1 탄성지지수단과, 상기 렌즈홀더의 타측에 접속된 일단과 타측 댐퍼홀더에 접속된 자유단을 갖는 하나 이상의 제 2 탄성지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 탄성지지수단은 스프링 상수가 동일한 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.
3. 제 2 항에 있어서, 제 2 탄성지지수단의 길이는 제 1 탄성지지수단의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.
4. 제 2 항에 있어서, 제 2 탄성지지수단의 관성 모멘트는 제 1 탄성지지수단의 관성 모멘트보다 큰 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.
5. 제 2 항에 있어서, 제 2 탄성지지수단의 탄성계수는 제 1 탄성지지수단의 탄성계수보다 큰 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 탄성지지수단의 스프링 상수는 탄성지지수단의 길이, 관성 모멘트 및 탄성계수를 적절하게 조정하여 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 탄성지지수단은 1 단의 양단 지지구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터의 지지구조.