KR20030056821A

KR20030056821A - 광 픽업 액츄에이터

Info

Publication number: KR20030056821A
Application number: KR1020010087123A
Authority: KR
Inventors: 김종윤
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-04

Abstract

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로, 배면에 백 요크가 장착된 제 1 및 제 2마그네트의 측면 및 배면을 각각 백 홀더를 체결하여 백 요크의 배면 및 측면에 마그네트로부터 방사되는 누설 자속을 방지하여 교류 감도를 향상시킨 것인바, 광 픽업 액츄에이터에서의 교류감도를 향상시키기 위하여 설계 및 시뮬레이션에 의한 검증을 통하여 마그네트 고정용 백 요크의 배면 및 측면에 누설 자속을 방지할 수 있는 형태의 백 홀더를 체결한 것이다.

Description

광 픽업 액츄에이터{Optical Pick-up Actuator}

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 픽업 액츄에이터의 블레이드 어셈블리와 대항하여 장착되는 마그네트로부터 방사되는 자기력의 누설 자속을 방지하여 교류감도를 향상시키기 위한 광 픽업 액츄에이터에 관한 것이다.

도 1은 종래 광 픽업 액츄에이터의 평면도로, 액츄에이터(1)는 요크(2) 위에 대물렌즈(11)를 포함하는 블레이드 어셈블리(3)가 복수의 와이어(12)에 연결되고, 와이어(12)는 와이어 홀더(15)에 고정되어 있다. 그리고 블레이드 어셈블리(3)는 좌측 및 우측에 각각 소정의 두께를 갖는 평판의 영구자석인 마그네트(4, 5)가 외측의 마그네트 고정용 요크(13, 14)에 고정되어 있다. 상기 블레이드 어셈블리(3)는 좌측 및 우측(도면을 중심으로 설명할 때)에 복수의 트래킹 코일(6-9)이 소정의 방향으로 권취되어 있고, 외주연에는 포커싱 코일(10)이 권취되어 있다.

상기 트래킹 코일(6-9)은 외부로부터 인가되는 전류의 흐름에 의하여 대항하는 마그네트(6, 7)의 자기력선에 의하여 인력 및 척력이 작용하여 블레이드 어셈블리(3)를 상단 또는 하단(도면을 중심으로 설명할 때)으로 밀어내어 광 디스크의 표면에 기록된 신호를 읽어낼 수 있도록 하는 것이고, 포커싱 코일(10)은 인가되는전류의 흐름에 의하여 역시 대항하는 마그네트(6, 7)의 자기력선에 의하여 인력 및 척력이 작용하여 블레이드 어셈블리(3)를 전방 또는 후방(도면을 중심으로 설명할 때)으로 밀어내어 광 디스크의 표면에 레이저광의 초점을 맞추는 기능을 하는 것이다.

도 2는 광 픽업 액츄에이터에서 요크 상의 블레이드 어셈블리 및 와이어 홀더를 생략한 상태를 간략하게 나타낸 도면으로, 제 1마그네트(4)와 제 2마그네트(5)의 배면에 각각 마그네트 고정용 요크(13, 14)가 고정되어 있다.

이와 같이 종래에 광 픽업 액츄에이터에서 AC 감도, 즉 S_a를 향상시키기 위하여 자기력의 크기를 세게 하는 방법을 주로 사용하였다. 그 중에서 마그네트(4, 5)의 두께를 두껍게 하는 방법을 사용하여 평균 자속밀도 B값의 크기를 증대시켜 추력 상수 값을 크게 함으로써 자기력의 세기를 높였다. 즉 다음의 수학식과 같다.

그러나 이런 방법에서는 일정한 한계가 있음을 SPL 테스트와 자기 해석을 통해 밝혀졌다. 즉 마그네트의 측면에서 누설 자속이 크게 발생한다.

상기 수학식 2에서도 볼 수 있듯이 마그네트 자속밀도가 커짐에 따라 누설 자속도 커짐을 알 수 있다.

따라서, 기존 방식에서 누설 자속을 방지하는 타입으로 광 픽업 액츄에이터를 설계하였다. 그 결과, 누설 자속을 방지함으로써 S_a의 값을 크게 하는데 효과가 있었다.

이와 같이 종래에 마그네트의 자속밀도의 향상 또는 누설 자속을 방지하기 위하여 마그네트의 두께를 크게 하였으나, 이는 초소형 광 픽업 액츄에이터에서 공간확보가 어렵고, 더욱이 CD-RW 및 DVD 플레이어를 겸비한 콤보(Combo) 기능을 갖는 액츄에이터에서 저배속에서 고배속으로 전환시에 발생하는 교류(AC)감도를 향상시키는데 문제가 있었다.

본 발명은 콤보 기능을 갖는 광 픽업 액츄에이터에서 마그네트의 크기 및 자기력을 일정하게 유지시키되, 마그네트의 측면으로부터 발생하는 누설되는 자속을 방지하고, 평균 자속밀도 B값을 증대시켜 추력 상수 값을 증대시킬 수 있는 백 홀더를 설계 및 체결하여 교류감도를 향상시키기 위한 광 픽업 액츄에이터를 제공하기 위한 것이 목적이다.

도 1은 종래 광 픽업 액츄에이터의 평면도,

도 2는 종래 광 픽업 액츄에이터에서 요크 상의 블레이드 어셈블리 및 와이어 홀더를 생략한 상태를 간략하게 나타낸 사시도,

도 3은 종래 광 픽업 액츄에이터의 마그네트로부터 방사되는 자기력선의 형성상태를 자기 해석으로 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터의 마그네트 고정용 요크의 배면에 백 홀더를 체결한 상태를 나타낸 사시도,

도 5는 마그네트 고정용 요크의 배면에 백 홀더를 체결하는 과정을 나타낸 공정도,

도 6은 본 발명에서 백 홀더를 체결한 상태에서 마그네트로부터 방사되는 자기력선의 형성상태를 자기 해석으로 나타낸 도면.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 액츄에이터2: 요크 플레이트

3: 블레이드 어셈블리4, 5: 마그네트

6-9: 트래킹 코일10: 포커싱 코일

11: 대물렌즈12: 와이어

13, 14: 요크15: 와이어 홀더

20, 21: 백 홀더30, 31: 지그

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 배면에 백 요크가 장착된 제 1 및 제 2마그네트의 측면 및 배면을 각각 백 홀더를 체결하여 백 요크의 배면 및 측면에 마그네트로부터 방사되는 누설 자속을 방지하여 교류 감도를 향상시킨 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터를 제공한 것이 특징이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터의 마그네트 고정용 요크의 배면에 백 홀더를 체결한 상태를 나타낸 사시도이다. 종래기술과 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호로 설명한다.

본 발명에서는 배면에 백 요크(13, 14)가 장착된 제 1 및 제 2마그네트(4, 5)의 측면 및 배면을 각각 백 홀더(20, 21)를 체결하여 백 요크(13, 14)의 배면 및 측면에 마그네트(4, 5)로부터 방사되는 누설 자속을 방지하여 교류 감도를 향상시킨 것이다.

광 픽업에서 핵심이 되는 설계 기술로는 여러 가지가 있지만, 그 중에서 액츄에이터 분야의 설계 능력은 향후 고배속의 기록기기 분야에서 매우 중요한 기술이다. 특히 마이크로 일렉트로메커니컬 시스템(Micro Electromechanical System; MEMS)의 기술이 급성장을 거듭하면서 초소형 전기·전자기술을 바탕으로 초소형 액츄에이터의 설계부분에 광범위한 적용이 예상되고 있다.

상기 마이크로 일렉트로메커니컬 시스템 기술을 응용한 동특성에 뛰어난 초소형 2축 액츄에이터의 개발과 경향 플라스틱 베이스의 채용 등이 향후에 예상되고 있는 실정이다.

이와 같이, 광 픽업 중에서 액츄에이터에 대하여 정의를 하자면, 액츄에이터는 레이저 다이오드에서 출사된 광 빔을 픽업의 기구적 오차에도 불구하고 목표하는 트랙에 정확히 조준하여 추종시키기 위한 장치가 액츄에이터이다.

따라서, 액츄에이터는 포커싱 운동과 트랙킹 운동을 할 수 있는 2차원 구동계가 되어야 하며 각각의 방향으로는 회전이 없이 병진 운동만을 하는 1차 유도계 장치가 되어야 한다.

액츄에이터의 모델링은 포커싱 및 트랙킹 양방향에 대하여 회전이나 비틀림이 없이 병진 운동만을 하는 1차 유도계 모델로 해석한다.

포커싱 방향의 1차 유도방정식은 다음과 같다.

상기 수학식 3과 수학식 4를 라플라스 변환하면 액츄에이터의 포커싱 전달함수는 다음과 같다.

상기 수학식 5의 특성함수는 저주파 영역에서의 지배적 특성인 직류감도와 고주파 영역에서 지배적 특성인 교류감도, 공진 피크점에서의 지배적인 특성인 감쇠량 등이 있다.

직류 감도 S_d는 인가전류에 대한 변위의 양을 나타내는 정적인 특성치를 나타내는 저역 감도로서 f₀의 1/10 부근의 주파수때의 감도로 5Hz 정도의 주파수를 고려할 때에 DC 감도이다.

교류 감도는 인가전류에 대한 가속도의 양을 나타내는 동적인 특성치이다.

최근에 CD-RW나 콤보(COMBO) 등의 기록 기기들이 영상정보 기록장치는 프로그램 편집기능으로 그 중점이 옮겨지고 있고, 프로그램의 편집에는 고속으로 억세스할 수 있는 기록장치가 개발되고 있다.

이러한 추세에 광 픽업의 액츄에이터는 고배속에 대응할 수 있는 설계가 필수적으로 요구된다. 다음의 표는 CD-ROM 디스크 기준으로 배속이 높아질수록 RPM 값의 변화이다.

디스크 선속도(m/s)	RPM(Φ46)	RPM(Φ46)	RPM(Φ46)
디스크 선속도(m/s)	1X	8X	1X	8X	1X	8X
1.2	498	3984	458	3664	198	1584
1.25	519	4152	477	3816	206	1648
1.4	581	4648	538	4280	231	1848

상기 디스크의 선속도는 1.2m/s∼1.4m/s(Normal 1.25m/s)이고, 디스크의 규격은 리드 인 영역이 Φ46∼Φ50mm이며, 프로그램 영역은 Φ50∼Φ116mm이고, 리드 아웃 영역은 Φ116∼Φ118mm이다.

특히 상기 표에서 볼 수 있듯이 액츄에이터의 인가전류에 대한 가속도를 나타내는 AC 감도(이하에서 S_a)는 고배속 광 픽업에 대응할 수 있는 핵심 설계기술로 여겨진다. 상기 S_a를 높이기 위한 파라미터 중에서 디스크의 면진동을 크게 하는 기술이 핵심이 된다.

따라서, AC 감도를 높이기 위하여 AC 감도의 디스크의 면진동 규격을 크게해야 한다. 고배속 액츄에이터의 AC 감도를 높이기 위하여 본 발명에서는 자기회로의 해석을 통하여 누설 자속을 방지하는데 초점을 맞추어 AC 감도를 높여 디스크의 면진동 규격을 크게 하는 방법을 설계한 것이다.

다음의 표 2는 종래의 고배속의 액츄에이터의 감도 특성이고, 표 3은 본 발명에 의한 고배속의 액츄에이터의 감도 특성을 각각 나타낸 것이다.

P/U 조건	DC감도(5Hz)	AC감도(200Hz)	1KHz	2차 Fo	이득차(1KHZ)
	dB	mm/V	dB	㎛/V	dB	deg.	KHz	dB	dB
SPL1	0.21	1.02	-24.36	60.53	-52.51	-182.36	32.23	-98.94	46.43
SPL2	-0.32	0.96	-23.96	63.39	-52.32	-182.00	42.13	-99.65	47.33
SPL3	-0.16	0.98	-23.96	63.39	-52.16	-182.22	33.02	-97.51	45.35

P/U 조건	DC감도(5Hz)	AC감도(200Hz)	1KHz	2차 Fo	이득차(1KHZ)
	dB	mm/V	dB	㎛/V	dB	deg.	KHz	dB	dB
SPL1	2.03	1.26	-22.48	75.16	-50.91	-181.93	33.02	-102.78	51.87
SPL2	2.21	1.29	-22.11	78.43	-50.63	-182.03	28.53	-100.23	49.60

상기 표에서 백 홀더를 사용한 액츄에이터의 감도는 종래 백 홀더를 적용하지 않은 액츄에이터 보다 교류(AC)감도가 각각 19∼20%가량 상승했음을 알 수 있다. 따라서, 고배속의 기록기기에 대응하기 위하여 광 픽업 액츄에이터의 설계시에 S_a(교류감도)를 높이기 위하여 백 홀더를 체결하여 누설 자속을 방지하여야 하는 것이다.

더욱이 종래에 백 홀더를 체결하지 않은 상태에서 발생하는 누설 자속에 대한 자기 해석을 나타낸 도면을 참조하면, 도 3은 종래 광 픽업 액츄에이터의 마그네트로부터 방사되는 자기력선의 형성상태를 자기 해석으로 측정한 상태를 나타낸 측정도이고, 도 6은 본 발명에서 백 홀더를 체결한 상태에서 마그네트로부터 방사되는 자기력선의 형성상태를 자기 해석으로 측정한 상태를 나타낸 측정도이다.

따라서, 도 3의 자기 해석에 의한 시뮬레이션 결과와 백 홀더를 이용한 방식의 자기 해석 시뮬레이션 결과를 비교하면 백 홀더가 요크에 체결된 후의 마그네트의 역할을 하고 있음을 알 수 있고, 누설 자속의 분포가 크게 감소되었음을 알 수 있다. 이러한 요인들이 액츄에이터의 교류감도(S_a)를 향상시켰다.

이와 같이 종래에 광 픽업 액츄에이터에서 사용하던 교류감도를 높이기 위하여 자기력의 세기를 크게 하기 위하여 마그네트의 두께를 키우는 방법과는 달리 자기 해석을 통하여 얻은 시뮬레이션을 바탕으로 백 요크(13, 14)의 배면에 백 홀더(20, 21)를 체결하여 누설 자속을 최소화시킨 것이다.

상기 백 홀더(20, 21)를 백 요크(13, 14)에 체결하는 방법은 도 5의 공정도를 참조하여 설명한다. 먼저, 백 요크(13)에 고정된 제 1마그네트(4)에 백 홀더(20)를 체결하는 과정은 다음과 같다.

즉 제 1마그네트(4)에 백 홀더(20)를 체결하는 과정은, 마그네트(4)가 고정된 백 요크(13)의 상단에 백 홀더(20)를 체결하기 위한 지그(30)를 준비하고(도 5a), 지그(30)에 백 홀더(20)를 고정하며(도 5b), 백 홀더(20)가 고정된 지그(30)를 백 요크(13)으로 위에서부터 지그(30)를 내리면서 백 홀더(20)를 삽입하고(도 5c), 백 홀더(20)가 삽입되면 지그(30)를 상승시켜 분리시키며(도 5d), 백 요크(13)의 배면에 장착된 백 홀더(20)를 접착체 등으로 본딩처리하여 체결을 완료한다.

또한, 제 2마그네트(5)가 고정된 백 요크(14)의 배면에 백 홀더(21)를 체결하기 위한 지그(31)를 준비하고(도 5e), 지그(31)에 백 홀더(21)를 고정하며(도 5f), 백 홀더(21)가 고정된 지그(31)를 백 요크(14)로 뒤에서부터 밀어 백 홀더(21)를 삽입하고(도 5g), 백 홀더(21)가 삽입되면 지그(31)를 후퇴시켜 분리시키며(도 5h), 백 요크(14)의 배면에 장착된 백 홀더(21)를 접착체 등으로 본딩처리하여 체결을 완료한다.

상기 제 1 및 제 2마그네트(4, 5)의 배면에 장착되는 백 홀더(20, 21)는 'ㄷ'자 형상으로 체결하되, 마그네트의 측면 및 배면의 일부 또는 전체를 감싸도록 체결하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 광 픽업 액츄에이터에서 교류감도를 향상시키기 위하여, 설계 및 시뮬레이션에 의한 검증을 통하여 마그네트 고정용 백 요크의 배면 및 측면에 누설 자속을 방지할 수 있는 형태의 백 홀더를 체결함으로써, 평균 자속밀도 및 추력 상수 값을 증대시켜 교류감도의 향상은 물론, 액츄에이터의 성능및 신뢰성을 향상시킨 장점을 제공하는 것으로, 본 발명을 고려하여 충분히 변경, 변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 것에만 한정되지 않는다.

Claims

배면에 백 요크가 장착된 제 1 및 제 2마그네트의 측면 및 배면을 각각 백 홀더를 체결하여 백 요크의 배면 및 측면에 마그네트로부터 방사되는 누설 자속을 방지하여 교류 감도를 향상시킨 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
제 1항에 있어서, 상기 백 홀더가 장착된 제 1마그네트에 백 홀더의 체결은,

백 요크가 설치된 제 1마그네트의 배면에 지그의 위치를 설정하는 단계;

상기 지그에 백 홀더를 고정하는 단계;

상기 백 요크의 뒤에서부터 지그를 밀면서 백 홀더를 장착하는 단계;

상기 장착된 백 홀더와 요크가 고정되도록 본딩하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
제 1항에 있어서, 상기 백 홀더가 장착된 제 2마그네트에 백 홀더의 체결은,

백 요크가 설치된 제 2마그네트의 상단에 지그의 위치를 설정하는 단계;

상기 지그에 백 홀더를 고정하는 단계;

상기 백 요크의 위에서부터 지그를 내리면서 백 홀더를 장착하는 단계;

상기 장착된 백 홀더와 요크가 고정되도록 본딩하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2마그네트의 배면에 장착되는 백 홀더는 ㄷ자 형상으로 체결하되, 마그네트의 측면 및 배면의 일부 또는 전체를 감싸도록 체결한 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.