KR20040067417A - 광픽업 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

개시된 광픽업 액츄에이터는, 기록매체에 대한 트래킹방향으로 회동가능하게 설치된 스윙암과, 스윙암을 회동시키는 제1구동기구와, 일측이 스윙암에 고정되고 타측 자유단부는 기록매체에 대한 포커스방향으로 탄성변형이 가능하며 그 자유단부에 광픽업이 결합된 판스프링 및, 판스프링을 변형 구동시키는 제2구동기구를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 광픽업의 위치제어가 소형 경량 부재인 판스프링의 탄력적인 변형에 따라 이루어지기 때문에, 응답성이 좋아지고 제어의 감도가 우수해진다.

Description

광픽업 액츄에이터{Optical pick up actuator}

본 발명은 광픽업 액츄에이터에 관한 것으로서, 특히 대물렌즈와 광학계가 일체로 움직이도록 모듈화된 미니어쳐(miniature) 광픽업의 위치 제어를 위한 액츄에이터에 관한 것이다.

CDP나 DVDP와 같은 일반적인 광디스크 드라이브에 사용되는 광픽업에는, 기록매체를 향해 광을 출사하는 레이저 다이오드나 그로부터 반사된 광을 수광하는 포토다이오드 등과 같은 광학계 요소들이 구비된 고정 유닛과, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 광을 기록매체 상에 집속시키는 대물렌즈를 포함한 가동 유닛과, 이 가동 유닛의 위치를 조정하여 상기 대물렌즈를 통한 광의 정확한 위치 제어 즉, 포커스 및 트래킹 제어를 수행하는 액츄에이터가 구비되어 있다.

그러나, 이러한 광디스크 드라이브를 랩탑(laptop) 컴퓨터나 PDA와 같은 휴대용 기기에 적용하려면 더 소형화된 구조가 요구되기 때문에, 광픽업도 상기 고정 유닛과 가동 유닛을 분리하지 않고 일체로 모듈화하여 그 유닛 전체를 포커스 방향과 트래킹 방향으로 제어하는 방식의 미니어쳐 광픽업이 채용되고 있다.

도 1은 이러한 미니어쳐 광픽업의 포커스 및 트래킹 제어를 위한 종래의 액츄에이터 구조를 보인 것이다.

도면을 참조하면, 먼저, 베이스(10)에 마련된 회전축(10a)을 중심으로 스윙암(11)이 화살표 T방향으로 회전가능하게 설치되어 있고, 이 스윙암(11)을 전자기력으로 회전시키기 위한 보이스코일모터(12)가 설치되어 있다. 이 보이스코일모터(12)는 스윙암(11)의 일단측에 설치된 코일(12c)과, 이 코일(12c)의 상하방에 위치되는 자석(12a) 및 요오크(12b)를 포함하여 구성된다. 이 스윙기구는 하드디스크 드라이브에서 자기헤드를 이송시키기 위한 것과 같은 구조이며, 여기서는 광픽업(13)의 트랙간 이동 및 미세 트래킹 제어에 사용된다.

그리고, 상기 스윙암(11)의 타단측에는 미니어쳐 광픽업(13)을 탑재한 피봇암(16)이 결합되어 있다. 즉, 스윙암(11)과 피봇암(16)은 판스프링(14)의 양단이 각각의 단부 속에 끼워져 부착됨으로써 결합되어 있으며, 이에 따라 피봇암(16)은 스윙암(11)에 지지된 상태에서 화살표 F방향으로 피봇운동할 수 있게 된다. 그리고, 피봇암(16)의 저면에는, 베이스(10)에 설치된 자석(15b)과 상호 작용하여 상기의 피봇운동을 위한 전자기력을 발생시키는 포커스코일(15a)이 설치되어 있다.

따라서, 광픽업(13)의 트랙간 이동 및 트래킹 제어 시에는 상기 보이스코일모터(12)를 작동시켜서 스윙암(11)을 화살표 T방향으로 회전시키며 제어를 하고, 포커스 제어 시에는 상기 포커스코일(15a)에 전류를 공급하여 피봇암(16)을 화살표 F방향으로 회전시키며 광픽업(13)을 이동시키게 된다. 이와 유사한 종래의 광픽업 액츄에이터 구조는 PCT 국제공개번호 WO 02/29792 A2를 통해서도 개시된 바 있다.

그런데, 이와 같은 구조에서는, 포커스 제어 및 트래킹 제어를 위해 움직이는 구동부가 너무 큰 단점이 있다. 즉, 포커스 제어 시에는 스윙암(11)에 지지된 피봇암(16)이 상하로 회전하고, 트래킹 제어 시에는 피봇암(16)과 함께 스윙암(11)이 좌우로 회전해야 하기 때문에, 두 경우 모두 구동체의 중량이 커서 제어의 감도가 나빠지는 단점이 있다. 특히 트래킹 제어 시에는 스윙암(11) 전체를 움직여야 하기 때문에 미세한 제어를 수행하기가 매우 어려운 문제점도 있다.

따라서, 이러한 단점들을 보완한 새로운 구조의 광픽업 액츄에이터가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 구동체의 중량을 줄여서 포커스 방향 및 트래킹 방향의 미세 제어에 유리하도록 개선된 고감도의 광픽업 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 광픽업 액츄에이터를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 도시한 도면,

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 광픽업 액츄에이터 중 광픽업을 지지하는 판스프링의 변형 가능한 예를 보인 도면,

도 4는 도 2에 도시된 판스프링의 단면도,

도 5 내지 도 7은 도 2에 도시된 광픽업 액츄에이터 중 광픽업을 구동시키는 기구로서 선택 가능한 예를 보인 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100...베이스 110...스윙암

120...보이스코일모터 121...제1자석

123...제1코일 130...미니어쳐 광픽업

140...판스프링 171...제2자석

172...제2코일

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광픽업 액츄에이터는, 기록매체에 대한 트래킹방향으로 회동가능하게 설치된 스윙암; 상기 스윙암을 회동시키는 제1구동기구; 일측이 상기 스윙암에 고정되고 타측 자유단부는 상기 기록매체에 대한 포커스방향으로 탄성변형이 가능하며, 그 자유단부에 광픽업이 결합된 탄력부재; 상기 탄력부재를 변형 구동시키는 제2구동기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 먼저 기록매체인 디스크(미도시)가 장착되는 베이스(100) 상에 스윙암(110)이 회동가능하게 설치되어 있다. 이 스윙암(110)은 제1코일(123)과 제1자석(121) 및 요오크(122)를 포함한 보이스코일모터(120)에 의해 구동되어 트래킹방향(T) 즉, 디스크의 트랙간을 이동하는 방향으로 회동된다. 그리고, 이 스윙암(110)에 탄력부재인 판스프링(140)이 설치되는데, 이 판스프링(140)의 일단부는 스윙암(110)에 고정되어 있고, 타단부는 포커스방향(F)의 변형할 수 있는 자유단부가 된다. 바로 이 자유단부에 미니어쳐 광픽업(130)이 결합되어 있다. 따라서, 상기 판스프링(140)을 포커스방향(F)으로 변형시키면 광픽업(130)의 포커싱 동작이 수행되는 것이다. 그리고, 이 판스프링(140)은 트래킹방향(T)으로도 변형이 가능하다. 물론, 판스프링(140)의 구조상 포커스방향(F)에 비해서는 트래킹방향(T)의 변형량이 작을 수 밖에 없지만, 미세 조정은 가능한 수준이다. 이러한 트래킹방향 변위를 위해서는 판스프링(140)의 폭을 두께의 10배 이상 크게 하는 것이 좋다. 여기에 더하여, 트래킹방향으로의 더 많은 변형량을 얻으려면, 도 3b에 도시된 바와 같이 판스프링(140')에 길이방향으로 복수의 슬릿(140a)을 형성할 수도 있다. 시뮬레이션 결과에 의하면, 도 3a와 같이 슬릿이 있는 경우가 없는 경우에 비해 도 3b와 같이 슬릿(140a)이 있는 경우가 약 100배 정도의 변형량을 더 확보할 수 있어서, 거의 포커스방향(F)의 제어감도에 근접한 수준이 되는 것으로 나타난다. 따라서, 트래킹제어를 위한 변형량이 매우 작아도 되는 경우라면 도 3a와 같이 슬릿이 없는 판스프링(140)을 사용하면 되고, 포커스제어에 근접한 수준이 되어야 하는 경우라면 도 3b와 같이 판스프링(140')에 복수의 슬릿(140a)을 형성하면 된다.

한편, 이 판스프링(140)은 도 4와 같이 베릴륨동이나 스테인레스강 재질의 본체(141) 상에 절연층(142)과 와이어링 도선(143) 및 보호층(144)이 적층된 단면 구조를 갖는다. 상기 와이어링 도선(143)은 광픽업(130)과 디스크 드라이브의 메인회로(미도시)와 연결된 케이블(150)을 전기적으로 연결하여 신호 전송의 경로를 형성한다. 상기 절연층(142)은 본체(141)와 와이어링 도선(143) 사이를 절연시키며, 보호층(144)은 와이어링 도선(143)을 손상되지 않게 보호하는 기능을 한다. 따라서, 광픽업(130)은 전기적인 연결과 탄력적인 지지 기능을 동시에 수행하는 이 판스프링(140)에 지지되어 변위되는 것이다.

이와 같은 판스프링(140)에 지지된 광픽업(130)을 변위시키기 위한 구동기구로는 도 5 내지 도 7과 같은 구조가 채용될 수 있다. 먼저, 도 5는 포커스방향(F)으로의 구동만을 고려한 구조로서, 광픽업(130)의 저면에 설치된 제2자석(171)과, 그 제2자석(171)과 대면하도록 스윙암(110) 위에 설치된 제2코일(172)이 구비된다. 상기 제2코일(172)은 전류의 공급에 따라 자극의 방향이 바뀌는 전자석의 기능을 수행하게 되며, 영구자석인 상기 제2자석(171)과 반응하여 인력 또는 척력의 솔레노이드힘을 발생시킴으로써 광픽업(130)을 변위시키게 된다.

도 6은 제2코일(172)을 한 쌍으로 마련해서 제2자석(171)의 중심선(C) 양측에 대칭되게 배치함으로써 포커스제어 뿐 아니라 틸트제어까지 가능하도록 한 구조이다. 즉, 대칭되게 배치된 양측 한 쌍의 제2코일(172)에 동일한 방향과 양의 전류를 공급하면 광픽업(130)이 평행한 상태로 승강되면서 포커싱제어가 수행되고, 양쪽에 차등 전류를 공급하면 광픽업(130)이 어느 한 쪽으로 기울어지게 되어 틸트제어가 수행될 수 있는 것이다. 따라서, 틸트제어가 요구되는 경우에는 이 구조를 채용하면 된다.

도 7은 제2자석(171)을 광픽업(130)의 양측면에 설치하고, 제2코일(172)도 그와 대면하도록 양측에 배치하여 미세 트래킹제어를 수행할 수 있도록 한 구조이다. 즉, 기본적으로 상기 스윙암(110)이 트래킹방향으로 회동되기 때문에, 상기보이스코일모터(120)로 스윙암(110)을 움직이며 트래킹제어를 수행할 수는 있지만, 더 세밀한 트래킹제어를 요구하는 경우에는 이와 같이 판스프링(140)을 트래킹방향으로 변형시키며 제어를 수행할 수 있도록 하는 것이다. 이때에도 마찬가지로 구동력은 전자석 기능을 수행하는 제2코일(172)과 영구자석인 제2자석(171) 간의 솔레노이드힘이 된다.

그리고, 상기한 도 5 내지 도 7의 경우 뿐 아니라, 이들을 조합하여 더 많은 경우의 구동기구 구조를 만들어낼 수 있다. 예컨대, 도 5와 도 7의 구조를 조합하면 포커스제어와 미세 트래킹제어가 가능한 구동기구가 구현되고, 도 6와 도 7의 구조를 조합하면 포커스제어와 미세 트래킹제어 및 틸트제어가 가능한 구동기구가 구현된다. 따라서, 요구되는 성능에 따라 적절한 구조를 선택하면 된다.

상기와 같은 구성에 있어서, 일단 광픽업(130)을 트래킹방향으로 크게 이동시키는 것은 상기 보이스코일모터(120)가 스윙암(110)을 회동시킴으로써 수행된다. 따라서, 처음에 트랙들을 가로질러서 원하는 트랙을 신속하게 찾아가는 동작이나, 찾아진 트랙 상에서 이루어지는 마크로적인 트래킹제어는 이 보이스코일모터(120)에 의한 스윙암(110) 구동으로 제어되고, 해당 트랙 상에서의 포커스제어와 미세 트래킹제어 및 틸트제어 등은 상기 제2자석(171)과 제2코일(172)에 의해 판스프링(140)을 변형시키면서 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명의 광픽업 액츄에이터는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 광픽업의 위치제어가 스윙암이나 피봇암과 같은 큰 부재의 움직임에 의존하는 것이 아니라, 소형 경량 부재인 판스프링의 탄력적인 변형에 의존하기 때문에, 응답성이 좋아지고 제어의 감도가 우수해진다.

둘째, 구동기구의 선택에 따라 포커스제어 뿐 아니라 미세 트래킹제어 및 틸트제어 까지도 가능하므로, 고정밀도를 요구하는 디스크 드라이브 장치에도 무난하게 적용될 수 있다.

셋째, 종래에 비해 피봇암이 필요 없으므로 부품수가 절감되고, 제품이 경량화된다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (10)

1. 기록매체에 대한 트래킹방향으로 회동가능하게 설치된 스윙암;

   상기 스윙암을 회동시키는 제1구동기구;

   일측이 상기 스윙암에 고정되고 타측 자유단부는 상기 기록매체에 대한 포커스방향으로 탄성변형이 가능하며, 그 자유단부에 광픽업이 결합된 탄력부재;

   상기 탄력부재를 변형 구동시키는 제2구동기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 탄력부재는 트래킹방향으로도 변형이 가능하도록 그 폭이 두께의 10배 이상 크게 된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탄력부재에는 상기 광픽업과 메인회로 간을 전기적으로 연결하기 위한 와이어링 도선이 마련된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 탄력부재에는 그 본체와 상기 와이어링 도선 간을 절연시키는 절연층 및 그 와이어링 도선 위에 입혀지는 보호층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 탄력부재에는 길이방향으로 적어도 하나의 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1구동기구는,

   상기 스윙암에 설치된 제1코일 및, 상기 제1코일에 흐르는 전류와의 상호작용으로 전자기력을 발생시키는 제1자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제2구동기구는,

   상기 스윙암에 설치되어 전류공급에 따라 전자석의 기능을 수행하는 제2코일과, 상기 제2코일과 대면하여 솔레노이드 힘을 발생시키도록 상기 광픽업에 설치된 제2자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제2자석은 상기 광픽업의 저면에 설치된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제2코일은 상기 제2자석의 중심선에 대해 양쪽에 대칭되게 배치되는 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
10. 제7항에 있어서,

    상기 제2자석은 상기 광픽업의 측면에 설치된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.