KR20040021063A - 광픽업 액추에이터와 이를 채용한 광픽업장치 및, 이를채용한 광디스크 드라이브 장치 - Google Patents

광픽업 액추에이터와 이를 채용한 광픽업장치 및, 이를채용한 광디스크 드라이브 장치 Download PDF

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Abstract

광픽업 액추에이터, 광픽업액추에이터를 구비한 광픽업장치 및, 광픽업장치를 구비한 광디스크 드라이브장치가 개시된다. 개시된 광픽업 액추에이터는, 광디스크에 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며, 코일이 권선되는 블레이드 및, 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석을 구비하는 베이스를 포함한다. 포커스 방향의 부공진을 제거하여 광픽업 액추에이터, 이를 구비하는 광픽업장치 및 광디스크 드라이브 장치의 동특성을 향상시킬 수 있다.

Description

광픽업 액추에이터와 이를 채용한 광픽업장치 및, 이를 채용한 광디스크 드라이브 장치{Optical pickup actuator and optical pickup apparatus employing the same and optical disk drive apparatus employing the same}
본 발명은 광픽업 액추에이터, 광픽업장치 및 광디스크 드라이브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누설자속을 차단하는 광픽업 액추에이터, 광픽업장치 및, 광디스크 드라이브 장치에 관한 것이다.
광픽업 액추에이터는, 광디스크를 기록 및 재생하는 광기록기기에 이용되는 장치이다. 최근의 광기록기기는 점점 소형화, 고배속화되고 있으며 이에 따라 더 낮은 높이와 더 빠른 추종속도를 가지는 광픽업 액추에이터를 필요로 한다. 또한 광픽업 액추에이터는 기존의 CD 또는 DVD와 같은 광디스크를 모두 재생할 수 있도록 제작되어야 할 필요성도 있다.
이와 같은 필요성에 의해 광픽업 액추에이터의 동작범위는 기존 동작범위를 유지하거나 더 넓어지게 되는데, 이런 광픽업 액추에이터에 구비되는 자석에서 발생되는 누설자속은 전류와 상호작용하여 광픽업 액추에이터의 불균일한 추력(thrust force)을 발생시킨다. 이러한 광픽업 액추에이터의 불균일한 추력은 광픽업 액추에이터의 부공진을 일으키며, 이러한 부공진은 광픽업 액추에이터가 고배속화가 될수록 더 증가한다. 여기서, 부공진이란 광디스크와 액추에이터 고유의 주파수가 일으키는 공진현상으로 인한 광디스크의 불안정한 동작을 의미한다.
도 1은 종래의 비대칭 광픽업 액추에이터의 분리 사시도이다.
도 1을 참조하면, 광픽업 액추에이터에는 제1 및 제2자석(11a, 11b)과, 제1 및 제2자석(11a, 11b)이 고정되는 요크(13)와, 요크(13)가 설치되는 베이스(15)와, 제1 및 제2자석(11a, 11b)과 상호작용하여 전자기력을 일으키는 포커싱 코일(12) 및 트래킹 코일(16)과, 포커싱 코일(12) 및 트래킹 코일(16)이 제1 및 제2자석(11a, 11b)과 상호작용할 수 있도록 마련되는 블레이드(17)와 보빈(17)에 안착되는 대물렌즈(19) 및, 보빈(17)을 지지하는 서스펜션(18)이 구비된다.
도 2는 도 1에 도시된 광픽업 액추에이터의 제1 및 제2자석(11a, 11b)과 코일의 배열에 따른 자기력선의 분포를 보인 도면이다.
광픽업의 포커싱 및 트래킹 동작은 요크(13)에 설치되는 제1 및 제2자석(11a, 11b)과 블레이드(17)에 설치되는 코일(12)의 상호작용에 의한 전자기력(F)에 의해 이루어진다. 상기 전자기력은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 이 전자기력은 코일(12)에 흐르는 전류 및 제1 및 제2자석(11a, 11b)사이에서의 자속밀도(B)가 포커싱 코일(12)을 직각으로 통과하는 벡터값의 분포에 의해 결정된다.
여기서 F[N]는 전자기력, I[A]는 전류, L[m]을 전류가 흐르는 코일의 길이, B[T]는 자속밀도이다. 자속밀도(B; magnetic flux density)란 단위면적내를 통과하는 자기력선의 수(즉 자속수)를 의미하며 단위는 테슬라(T)를 사용한다.
광픽업 액추에이터는 광디스크의 데이터를 읽기 위하여 포커싱 동작을 수행하며, 디스크의 흔들림에 따라 이를 추종하기 위해 임의의 동작구간내에서 작동을 한다. 이러한 추종동작시 광픽업 액추에이터는 베이스(15)의 평면에 대해 상하방향으로 동작하는데, 코일(12) 및 블레이드(17) 어셈블리에 미치는 전자기력은 제1 및 제2자석(11a, 11b)의 사이에 위치하는 코일에 전류가 흐름으로써 수학식 1에 따라 자기장(B)와 전류(I)에 의해 발생한다. 광픽업 액추에이터가 포커싱 방향으로 구동되기 위해서는 제1 및 제2자석(11a, 11b)의 사이에서만 자속이 존재하는 것이 바람직하나, 실제로는 제2자석(11b)의 후방으로도 자속이 누설되어 부공진을 일으키게 된다.
즉, 도면에서 제2자석(11b)의 N극에서 나오는 누설자속은 제2자석(11b)의 후방에 위치하는 코일에 흐르는 전류와 상호작용하여 불균일한 포커싱 방향의 전자기력을 유발하여 광픽업 액추에이터의 부공진을 일으키는 한 원인을 제공한다. 광픽업액추에이터의 부공진은 광픽업장치의 불안정한 동작의 원인이 되어 전체적으로 광디스크 드라이브장치의 성능을 떨어뜨린다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 누설자속을 차단시켜 불균일한 추력으로 인해 발생할 수 있는 부공진 등의 불안정한 동작요인이 없는 광픽업 액추에이터, 광픽업장치 및 광디스크 드라이브 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 광픽업 액추에이터를 보인 분리 사시도,
도 2는 종래의 광픽업 액추에이터에 장착되는 자석 간의 자기력선을 보인 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터를 보인 분리 사시도,
도 4는 도 4에 도시된 광픽업 액추에이터의 평면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터에 장착되는 자석 사이의 자기력선의 분포를 보인 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광디스크 드라이브 장치를 간략히 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
30 ; 자기 구동부 31a ; 제1자석
31b ; 제2자석 32 ; 포커싱 코일
32a ; 유효 코일 32b ; 무효 코일
33a ; 제1요크 33b ; 제2요크
34 ; 홀더 35 ; 베이스
36 ; 트래킹 코일 37 ; 블레이드
38 ; 서스펜션 39 ; 대물렌즈
40 ; 차폐자석 41 ; 제1가이드 호울
43 ; 제2가이드 호울 50 ; 광픽업장치
52 ; 스핀들모터 54 ; 구동부
56 ; 제어부
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
광디스크에 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며, 코일이 권선되는 블레이드; 및
상기 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 상기 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석을 구비하는 베이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한,
광디스크에 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며 코일이 권선되는 블레이드 및, 상기 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 상기 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석이 마련되는 베이스를 구비하는 광픽업 액추에이터; 및
상기 대물렌즈 및 상기 대물렌즈에 광을 조사하는 광원을 구비하는 광학계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한,
광디스크로 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며 코일이 권선되는 블레이드상기 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 상기 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석이 마련되는 베이스를 포함하는 광픽업 액추에이터와, 상기 광픽업 액추에이터가 일단에 장착되고 상기 광디스크와 에어베어링을 형성하여 부상하는 슬라이더를 구비하는 광픽업장치;
상기 광디스크를 소정 속도로 회전시키는 광디스크 회전장치;
상기 광픽업장치와 상기 광디스크 회전장치를 구동하는 구동부; 및
상기 광픽업장치의 포커싱 및 트래킹 서보를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브장치를 제공한다.
상기 베이스는, 상기 차폐자석이 부착되는 홀더; 및
상기 복수의 구동자석이 고정되는 복수의 요크;를 포함한다.
상기 블레이드는, 상기 복수의 구동자석이 삽입되는 복수의 가이드 호울을 포함한다.
상기 코일은 포커스 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 포커스 코일과, 트랙 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 트랙 코일을 포함한다.
상기 베이스는 일단이 상기 홀더에 결합되고 타단이 상기 블레이드에 연결되어 상기 블레이드를 유동가능하게 지지하는 서스펜션을 포함한다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터, 광픽업장치 및 광디스크 드라이브 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터를 나타낸 분리 사시도이며, 도 4는 동일물의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일측에 홀더(34)가 마련되고 타측 및 홀더(34)에 자기 구동부(30)가 마련되는 베이스(35)와, 베이스(35)와 결합되며 대물렌즈(39)가 홀더(34)의 반대측에 안착되는 블레이드(37)가 도시되어 있다.
자기 구동부(30)는 베이스(35)에 고정되는 제1 및 제2요크(33a, 33b)와, 제1 및 제2요크(33a, 33b)에 부착되는 제1 및 제2자석(31a, 31b)를 구비하고, 제2자석(31b)에서 누설되는 자속을 차폐하기 위해 별도로 홀더(34)에 장착되는 차폐자석(40)을 구비한다.
블레이드(37)의 내부로는 제1 및 제2가이드호울(41, 43)이 마련되고, 제2가이드호울(43)을 둘러싸도록 포커싱 코일(32)이 블레이드(37)에 내벽으로 권선되고, 트래킹 코일(32)은 포커싱 코일(32)의 일측에 권선되어 있다.
포커싱 코일(32)은 제1 및 제2자석(31a, 31b)의 중간을 가로지르는 유효코일(32a)과 제2자석(31b)의 후방을 가로지르는 무효코일(32b)을 포함하는데, 유효코일(32a)을 흐르는 전류는 제1 및 제2자석(31a, 31b) 사이의 자계와 수학식 1에 의한 힘에 의해 포커스 방향의 힘을 유발하지만, 무효코일(32b)에 흐르는 전류는 제2자석(31b)에서 누설되는 미소한 자속과 상호작용하여 불균일한 추력을 유발한다. 즉, 무효코일(32b)에 흐르는 전류는 포커스 구동에 기여하지 못하며 액추에이터의 불안정한 부공진의 원인이 된다.
따라서, 본 발명에서는 홀더(34)에 제2자석(31b)과 대향하도록 차폐자석(40)을 부착하여 무효코일(32b)에 영향을 주는 누설자속을 차폐시키는 것을 기술적 특징으로 한다. 여기서, 제2자석(31b)과 차폐자석(40)은 마주보는 극성이 동일해야 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2자석(31a, 31b)과 차폐자석(34)의 배치에 따른 자기력선의 분포를 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2자석(31a, 31b)은 서로 다른 극성이 서로 마주보도록 배치되어 있으며, 자기력선은 제1자석(31a)의 N극에서 나와서 제2자석(31b)의 S극으로 들어가고 있다. 제2자석(31b)과 차폐자석(40)은 동일한 극성이 마주보도록 배치되어 있으며, 자기력선은 제2자석(31b)과 차폐자석(40)의 N극에서 나와서 양측으로 진행하고 있다. 수학식 1에서 보인 조건에서 알 수 있듯이 자계와 전류의 방향은 서로 수직일 때 최대의 힘을 나타내며 서로 평행할 때는 아무런 힘도 발생시키지 못한다. 따라서, 도면에서 알 수 있듯이 제2자석(31b)과 차폐자석(40)에서 생성된 자계는 제2자석(31b)과 차폐자석(40)을 가로지르는 무효코일(32b)에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터에서는 제2자석(31b)의 후방에 차폐자석(40)을 더 구비하여, 포커싱 코일(32)의 무효코일(32b)에 미치는 누설 자속의 영향을 최소화시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터는 휴대용으로 이용되는 소형 경량의 비대칭 광픽업 액추에이터에 주로 이용된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터를 장착한 광디스크 드라이브장치를 간략히 보인 도면이다.
도 6을 참조하면, 광디스크(D)를 회전시키는 스핀들 모터(52); 상기 디스크(D)의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되어 광디스크에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업장치(50)와, 상기 스핀들 모터(52)와 광픽업장치(50)를 구동하기 위한 구동부(54)와, 상기 광픽업장치(50)의 포커스, 트랙 서보를 제어하기 위한 제어부(56)를 포함한다.
상기 광픽업장치(50)는 대물렌즈 및, 대물렌즈에 광을 조사하는 광원을 가지는 광학계와 이 대물렌즈가 안착되어 포커스, 트랙 방향으로 구동하는 액츄에이터를 포함한다. 참조번호 53은 디스크(D)가 장착되는 턴테이블을, 51은 디스크(D)를 척킹하기 위한 클램핑을 나타낸다.
상기 광픽업장치(50)를 통해 검출되어 광전변환된 신호는 상기 구동부(54)를 통해 상기 제어부(56)에 입력된다. 상기 구동부(54)는 상기 스핀들 모터(52)의 회전속도를 제어하고, 입력된 신호를 증포시키며, 광픽업(50)을 구동시킨다. 상기 제어부(56)는 구동부(54)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커스 서보 및 트랙 서보 명령을 다시 구동부(54)로 보내 포커스 서보 및 트래킹 서보를 수행하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터는 누설자속에 의한 부공진이 제거되어 안정한 동특성을 나타내므로 광픽업장치의 디스크 대응력이 향상되고 광픽업 액추에이터가 장착되는 광디스크 드라이브 장치의 재생 및 기록능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 광픽업 액추에이터의 제조공정에서 불량률이 감소되며, 지터(jitter) 불량이 감소되는 효과도 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 광픽업 액추에이터, 광픽업장치 및 광디스크 드라이브 장치의 장점은, 누설 자속을 차단시켜 포커스 방향의 부공진을 제거하여 안정한 동특성을 가지는 광픽업 액추에이터 상기 광픽업 액추에이터를 장착한 광픽업장치 및, 상기 광픽업장치를 구비하는 광디스크 드라이브 장치를 제공할 수 있다는 것이다.

Claims (15)

  1. 광디스크에 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며, 코일이 권선되는 블레이드; 및
    상기 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 상기 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석을 구비하는 베이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는,
    상기 차폐자석이 부착되는 홀더; 및
    상기 복수의 구동자석이 고정되는 복수의 요크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 블레이드는,
    상기 복수의 구동자석이 삽입되는 복수의 가이드 호울을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은 포커스 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 포커스 코일과, 트랙 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 트랙 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스는 일단이 상기 홀더에 결합되고 타단이 상기 블레이드에 연결되어 상기 블레이드를 유동가능하게 지지하는 서스펜션을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
  6. 광디스크에 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며 코일이 권선되는 블레이드 및, 상기 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 상기 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석이 마련되는 베이스를 구비하는 광픽업 액추에이터; 및
    상기 대물렌즈 및 상기 대물렌즈에 광을 조사하는 광원을 구비하는 광학계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 베이스는,
    상기 차폐자석이 부착되는 홀더; 및
    상기 복수의 구동자석이 고정되는 복수의 요크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 블레이드는,
    상기 복수의 구동자석이 삽입되는 복수의 가이드 호울을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 코일은 포커스 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 포커스 코일과, 트랙 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 트랙 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 베이스는 일단이 상기 홀더에 결합되고 타단이 상기 블레이드에 연결되어 상기 블레이드를 유동가능하게 지지하는 서스펜션을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업장치.
  11. 광디스크로 광을 집속시키는 대물렌즈가 장착되며 코일이 권선되는 블레이드 및, 상기 코일에 흐르는 전류와 상호 작용하여 상기 블레이드를 소정 방향으로 구동시키는 전자기력을 발생시키는 복수의 구동자석과, 상기 구동자석의 누설자속을 차단하도록 상기 구동자석 중 적어도 한 구동자석과 동일 극성이 대향되게 배열되는 차폐자석이 마련되는 베이스를 포함하는 광픽업 액추에이터와, 상기 광픽업 액추에이터가 일단에 장착되고 상기 광디스크와 에어베어링을 형성하여 부상하는 슬라이더를 구비하는 광픽업장치;
    상기 광디스크를 소정 속도로 회전시키는 광디스크 회전장치;
    상기 광픽업장치와 상기 광디스크 회전장치를 구동하는 구동부; 및
    상기 광픽업장치의 포커싱 및 트래킹 서보를 제어하는 제어부;를 포함하는것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 베이스는,
    상기 차폐자석이 부착되는 홀더; 및
    상기 복수의 구동자석을 지지하는 복수의 요크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 블레이드는,
    상기 복수의 구동자석이 삽입되는 복수의 가이드 호울을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 코일은 포커스 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 포커스 코일과, 트랙 방향의 전자기력을 발생시키는 전류가 흐르도록 권선되는 트랙 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 베이스는 일단이 상기 홀더에 결합되고 타단이 상기 블레이드에 연결되어 상기 블레이드를 유동가능하게 지지하는 서스펜션을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브장치.
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