KR20050074043A - 광픽업 액튜에이터 - Google Patents

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KR20050074043A
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Abstract

광픽업 액튜에이터가 개시되어 있다.
이 개시된 광픽업 액튜에이터는 대물렌즈가 탑재되고, 지지부재에 의해 유동가능하게 지지된 보빈을 자기구동부에 의해 포커싱 방향, 트래킹 방향 또는 틸트 방향으로 구동시키는 광픽업 액튜에이터에 있어서, 상기 보빈의 측벽에 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해 2차 공진주파수와 2차 공진 피크값을 증가시킴으로써 게인 마진을 향상한다.

Description

광픽업 액튜에이터{Optical pickup actuator}
본 발명은 광픽업 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차 공진주파수를 증가시킴으로써 게인 마진을 증가시키고, 진동을 저감시켜 고배속으로 작동하는 경우에도 안정화를 도모한 광픽업 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 광기록매체인 디스크에 정보를 기록하고 재생하는 광기록/재생 장치에는, 디스크의 반경방향을 따라 이동하면서 그 디스크의 기록면에 광을 조사하고 그로부터 반사되는 광을 수광하여 정보를 기록하거나 재생하는 광픽업 액츄에이터가 구비되어 있다.
종래의 광픽업 액츄에이터는, 도 1 및 도 2를 참조하면 베이스(10) 일측에 홀더(13)가 형성되고, 베이스(10)의 중앙부에 대물렌즈(15)가 탑재된 보빈(17)이 탑재된다. 상기 보빈(17)에는 대물렌즈(15) 양측에 관통홀(18)이 형성되고, 상기 관통홀(18)에 제1자석(20)이 삽입된다. 상기 보빈(17)을 사이에 두고 그 양측에 제2자석(23)이 설치된다. 상기 제1 및 제2 자석(20)(23)은 베이스(10)에 형성된 제1 및 제2 요크(25)(27)에 부착된다. 한편, 상기 베이스의 트랙 방향(T) 양측에 제3자석(30)이 구비된다. 상기 제3자석(30)은 상기 베이스(10)에 형성된 제3요크(33)에 부착된다.
상기 보빈(17)은 일단이 홀더(13)에 고정된 서스펜션 와이어(35)에 의해 현가되어 유동가능하게 지지된다.
한편, 상기 보빈(17)을 포커싱 방향(F), 트래킹 방향(T) 및 틸트 방향(t)으로 구동시키기 위한 자기구동수단이 구비된다. 자기구동수단은 상기 보빈(17)의 관통홀(18) 내측벽에 권선된 트래킹 코일(40)과, 상기 관통홀(18)의 바깥쪽에 권선된 포커싱 코일(43)과, 상기 보빈(17)의 트랙방향(T) 양측에 권선된 틸트 코일(45)과 앞서 설명한 제1 내지 제3 자석(20)(23)(30)을 구비한다.
상기 포커싱 코일(43), 트래킹 코일(40) 및 틸트 코일(45)에 전원이 인가되면 상기 제1 내지 제3 자석(20)(23)(30)과의 상호작용에 의해 보빈(17)이 포커스 방향, 트래킹 방향 또는 틸트 방향으로 작동되고, 이에 따라 대물렌즈(15)의 포커싱, 트래킹 동작 및 틸트 동작이 수행된다.
상기 보빈(17)은 상기 서스펜션 와이어(35)에 의해 현가되어 있기 때문에 진동 특성을 나타내고, 이러한 진동 특성을 측정하기 위해서 주파수에 따른 게인과 위상에 대한 개방 루프(open loop)를 구성한다. 도 3a는 일반적인 개방 루프의 형태를 도시한 것으로, 0dB에 대응되는 주파수 a가 0dB 차단 주파수가 되며, 점 p가 2차 공진 봉우리(peak)를 나타낸다. 그리고, 이 0dB과 2차 공진 봉우리에서의 게인차가 게인 마진(GM)을 나타낸다.
그런데, 기록매체가 고배속으로 갈수록 그 속도에 대응해 광픽업의 포커싱시 및 트래킹시의 동작 주파수가 높아지고, 이에 따라 디스크의 편향과 편심 문제가 발생된다. 이에 따라, 고배속 광기록기기의 구현을 위해 편심 디스크 및 편향 디스크의 외란 및 가속도 증가에 따른 문제의 극복이 요구된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상기 개방 루프(open loop)의 0dB 차단 주파수가 증가된다. 0dB 차단 주파수를 증가시키기 위해 RF 칩, 드라이브 IC 칩 그리고 디지털 이퀄라이저(DEQ)에서 게인 및 위상을 변화시킨다. 그런데, 광픽업 액츄에이터의 물리적 구조상 불가피하게 20kHz 이상의 주파수에서 2차 공진이 발생되고, 이 2차 공진 주파수 영역에서는 게인이 크게 증가된다. 그리고, 2차 공진 봉우리(peak)에서의 게인이 0dB를 초과하게 될 수도 있다. 이것은 게인 마진이 0임을 의미한다.
이와 같이 게인 마진이 감소되는 경우에, 2차 공진 주파수 및 2차 공진 주파수/n(여기서 n은 1,2,3...)를 가지는 임의의 외란이 광기록기기에 입력되면 광기록기기에 발진(disturbance)이 발생할 가능성이 높다. 이러한 발진 가능성 때문에 광기록매체의 고배속 구동시 2차 공진 봉우리로부터의 게인 마진이 제어기 설계에 있어 가장 중요한 설계 요소 중 하나가 된다.
게인 마진을 확보하기 위한 방법으로는 첫째, 2차 공진주파수를 고주파화하는 방법과 둘째, 2차 공진 봉우리의 크기를 감소시키는 방법이 있다. 이 두 가지 방법 중 도 3b에 도시된 바와 같이 2차 공진주파수의 고주파화를 통해 게인 마진을 확보하려는 노력이 진행되고 있다. 2차 공진 주파수를 c에서 d로 증가시킴으로써 게인 마진을 GM1에서 GM2로 증가(GM1<GM2)시킨다.
그런데, 종래에 2차 공진주파수를 증대시키기 위해 보빈의 재료로 강성(stiffness)이 큰 LCP(Liquid Crystalline Polymer) 종류를 사용한다. 이 경우에는 강성이 높아서 2차 공진주파수는 증가하지만, 대수 감쇠율 또는 내부 손실값이 작아서 진동 흡수를 잘하지 못하기 때문에 고주파 진동 모드가 많이 발생되어 게인 마진이 작아지는 문제가 있다. 따라서, LCP 재료에 글라스, 카본 등과 같은 강화재를 플레이크(flake) 또는 파이버(fiber) 형태로 섞어서 만드는 복합재료를 사용하는 것이 일반적이다.
이와 같이 종래에는 강성 재료를 사용하여 보빈을 제조함으로써 2차 공진주파수를 높여 게인 마진을 향상하고, 고주파 진동 모드가 적게 나타나도록 하고는 있지만, 재질 선정에는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 보빈의 구조를 개선하여 2차 공진주파수의 크기를 증가시킴과 아울러 2차 공진 피크값을 감소시킴으로써 게인 마진을 증가시키고, 유연 진동 모드를 감소시킨 광픽업 액튜에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터는, 대물렌즈가 탑재되고, 지지부재에 의해 유동가능하게 지지된 보빈을 자기구동부에 의해 포커싱 방향, 트래킹 방향 또는 틸트 방향으로 구동시키는 광픽업 액튜에이터에 있어서,
상기 보빈의 측벽에 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 요철이 보빈의 마주보는 측벽에 같은 방향으로 형성되고, 보빈의 이웃하는 측벽에 상기 측벽에 형성된 요철의 방향과 다른 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 요철이 보빈의 일측벽에 가로 방향으로 형성되고, 상기 일측벽에 이웃하는 타측벽에 세로 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 요철은 그 단면이 곡면 형상을 가지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광픽업 액튜에이터에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
광픽업 액튜에이터에 채용되는 보빈의 2차 공진주파수는 보빈 재료의 특성과 보빈의 형상, 조립 공차 등에 의해 영향을 받는다. 본 발명에서는 강성이 증대되도록 보빈의 형상을 개조하여 2차 공진주파수를 증가시킨다.
본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터는 도 4를 참조하면, 대물렌즈(100)가 탑재된 보빈(103)의 측벽(103a)(103b)에 요철(105)이 형성되어 있다. 상기 보빈(103)은 일단이 홀더(108)에 고정되고, 타단이 상기 보빈(103)에 결합된 지지부재(106)에 의해 현가되어 있다.
상기 요철(110)은 보빈(103) 측벽의 가로방향으로 형성되거나 세로방향으로 형성된다. 바람직하게는 보빈(103)의 일측벽(103a)에 요철(105a)이 가로방향으로 형성되고, 상기 일측벽(103a)에 이웃하는 타측벽(103b)에 요철(105b)이 세로방향으로 형성된다.
상기 요철(105)의 형성 방향을 보빈(103)의 측벽을 따라 교대로 바꾸어 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 요철이 보빈의 마주보는 면에 같은 방향으로 형성되고, 마주보지 않는 면에는 서로 직교하는 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 보빈(103)의 강성을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
상기 요철(105a)(105b)은 도 5에 도시된 바와 같이 그 단면이 곡면 형태를 가지는 것이 바람직하다. 이와 같이 곡면 형태로 된 요철에 응력 집중이 일어나도록 하여 힘을 분산함으로써 강성을 높여 2차 공진주파수를 증대시킴과 아울러, 2차 공진 피크값을 낮춘다. 그럼으로써, 게인 마진을 더욱 개선시킬 수 있다. 즉, 상기 요철의 단면을 곡면 형태로 형성함으로써 고주파 진동 모드의 발생을 억제하여 2차 공진 피크값을 낮출 수 있다.
도 6은 2차 공진주파수가 e에서 f로 증대되고, 2차 공진 피크값이 낮아질 때 게인 마진이 개선되는 것을 보여주는 그래프이다. 요철의 단면이 곡선 형태를 가지도록 하여 2차 공진 피크값을 작게 함으로써 해서 게인 마진이 GM3에서 GM4로 증가된다.
다음, 본 발명의 일실시예에 따른 광픽업 액튜에이터에 대해 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 광픽업 액튜에이터는 베이스(110), 상기 베이스(110) 상의 일측에 마련된 홀더(108), 대물렌즈(100)가 탑재된 보빈(103), 상기 보빈(103)을 포커스 방향, 틸트 방향 및 트랙 방향으로 각각 구동시키기 위한 자기 구동부를 포함한다.
상기 보빈(103)의 측벽에는 요철(105a)(105b)이 형성되고, 상기 요철(105a)(105b)은 서로 직교하는 방향으로 형성된다.
상기 자기 구동부는 상기 보빈(103)의 양측벽(103b)에 마련된 적어도 하나의 틸트 겸용 포커스 코일과, 트랙 코일 및 상기 포커스 코일과 트랙 코일에 대향되게 설치된 자석(122)을 구비한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 틸트 겸용 포커스 코일은 제1, 제2, 제3 및 제4 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4)로 구성될 수 있으며, 트랙 코일은 상기 보빈(103)의 양측벽에 각각 한 개씩(TC1)(TC2) 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제4 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4) 및 트랙 코일(TC1)(TC2)은 모두 상기 보빈(103)의 양측벽(103b)에 배치되고, 코일이 배치되지 않은 보빈(15)의 나머지 양측벽(103a)에는 상기 제1 내지 제4 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4) 및 트랙 코일(TC1)(TC2)에 전류를 인가하면서 보빈(103)을 유동적으로 지지하기 위한 지지부재(106)가 배치된다. 상기 지지부재(106)는 와이어 또는 판스프링일 수 있다.
상기 구성에서는 상기 제1 내지 제4 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4)이 포커스 방향 구동과 틸트 방향 구동을 함께 제어하도록 되어 있다.
한편, 상기 자석(122)은 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 4분극되어 있다. 즉, 자석(122) 전체가 4분면으로 나누어져 N극과 S극이 적절하게 분배되어 있다. 편의상 4분극된 자석을 제1분극(122a), 제2분극(122b), 제3분극(122c) 및 제4분극(122d)으로 나누고, 제1분극(122a)은 N극, 제2분극(122b)은 S극, 제3분극(122c)은 N극, 제4분극(122d)은 S극으로 한다. 그리고, 상기 자석(122)의 각 분극(122a)(122b)(122c)(122d)에 대해 상기 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4), 트랙 코일(TC1)(TC2)이 각각 대응되게 배치된다.
예를 들어, 상기 트랙 코일(TC1)(TC2)은 상기 제1분극(122a)과 제2분극(122b) 양쪽에 걸쳐 대향되게 배치된다. 그리고, 상기 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4)은 상기 트랙 코일(TC1)(TC2)이 배치된 보빈(103)의 양측벽에 같이 한 쌍씩 각각 구비되는데, 상기 제1분극(122a)과 제4분극(122d)에 걸쳐 대향되게 배치됨과 아울러 상기 제2분극(122b)과 제3분극(122c)에 걸쳐 대향되게 배치될 수 있다.
이와 달리, 상기 자석(122)은 2분극의 면분극 자석일 수 있다. 예를 들어 2분극의 면분극 자석 2개를 한 세트로 하여 상기 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4) 및 트랙 코일(TC1)(TC2)에 대향되도록 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 트랙 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4) 및 트랙 코일(TC1)(TC2)은 권선 코일 또는 미세 유형 코일(Fine Pattern Coil)일 수 있다. 미세 유형 코일은 필름상에 코일 형태를 패터닝하여 제조된 것으로, 작은 공간에 매우 유용하게 설치할 수 있다.
상기 자석(122)은 분극 면적이 대칭으로 4분극 될 수도 있으나, 상기 트랙 코일(TC1)(TC2)의 유효 면적을 확보하기 위해 트랙 코일에 대응되는 제1분극(122a) 및 제2분극(122b)이 제3분극(122c) 및 제4분극(122d)보다 넓은 면적으로 분극되도록 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4)은 상기 제1 내지 제4분극(122a)(122b)(122c)(122d)을 모두 사용하는데 반해 상기 트랙 코일(TC1)(TC2)은 제1분극(122a) 및 제2분극(122b) 만을 사용하므로 틸트 겸용 포커스 코일(FC1)(FC2)(FC3)(FC4)과의 균형적인 안배를 위해 분극 면적을 조절할 수 있다.
또한, 상기 자석(122)의 각 분극(122a)(122b)(122c)(122d) 사이에 중성 구역(123)을 둘 수 있다. 이 중성 구역(123)은 극성이 서로 반대인 접점 지역에서 자기력선이 상쇄됨으로써 전체적인 자기력이 약화되는 것을 방지하기 위해 각 분극의 경계지점에 마련된다.
그리고, 상기 자석(122)에 의해 발생되는 자기력선을 원하는 곳으로 유도하기 위해 외측요크(125)와 내측요크(127)를 더 구비할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터는 보빈(103)의 측벽에 요철(105)을 구비하여 2차 공진주파수를 증대시킴으로써 게인 마진을 향상하며, 도 7에 예시된 구조는 일 예일 뿐이며 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에 따른 광기록/재생 장치는 도 8을 참조하면, 디스크(D)를 회전시키기 위한 스핀들모터(180)가 턴테이블(203) 아래 설치되고, 상기 턴테이블(203)에 디스크(D)가 장착되며, 상기 턴테이블(203)과의 상호작용에 의한 전자기력에 의해 디스크(D)를 척킹하기 위한 클램핑(205)이 상기 턴테이블(203)과 대향되게 설치된다.
상기 스핀들모터(180)에 의해 디스크(D)가 회전될 때, 광픽업 장치(200)가 상기 디스크(D)의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되어 디스크에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하도록 되어 있다. 상기 디스크(D)는 트랙피치가 서로 다른 여러 가지 종류의 디스크일 수 있다.
상기 스핀들 모터(180)와 광픽업 장치(200)는 구동부(210)에 의해 구동되고, 제어부(200)에 의해 상기 광픽업 장치(200)의 포커싱 및 트랙킹 서보를 제어함으로써 디스크에 대한 데이터의 기록 및/또는 재생이 수행된다.
상기 광픽업 장치(200)는 대물렌즈(100)를 갖는 광학계와 이 대물렌즈(100)를 포커스, 트랙 방향으로 구동하기 위한 광픽업 액튜에이터를 포함한다. 광픽업 액튜에이터는 도 5를 참조하여 설명한 보빈(103)을 포함한다.
상기 광픽업 장치(200)를 통해 검출되어 광전변환된 신호는 상기 구동부(210)를 통해 상기 제어부(220)에 입력된다. 상기 구동부(210)는 상기 스핀들모터(112)의 회전속도를 제어하고, 입력된 신호를 증폭시키며, 광픽업 장치(200)를 구동시킨다.
상기 제어부(220)는 구동부(210)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커싱 서보 명령 및 트랙킹 서보 명령을 다시 구동부(210)로 보내 포커스 서보 및 트래킹 서보를 수행하도록 한다. 상기 광픽업 장치(200)를 통해 서로 다른 트랙피치를 갖는 정보 저장매체에 대해 공통적으로 사용할 수 있는 3빔이 출사되므로, 상기 제어부(220)에서는 이 3빔에 대한 신호를 사용하여 서로 다른 종류의 정보 저장매체에 대해 호환적으로 트랙킹 제어를 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터는 보빈에 요철을 형성하여 강성을 증가시키고, 그럼으로써 2차 공진주파수를 증대시키는 한편, 요철의 단면 형상을 곡면 형상을 갖도록 하여 2차 공진 피크값을 감소시킴으로써 게인 마진을 향상한다. 그리고, 기록매체의 고배속화를 달성하는데 필수적으로 요구되는 광픽업 액츄에이터의 안정성을 구현한다.
도 1은 종래의 광픽업 액튜에이터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분리 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 일반적인 광픽업 액튜에이터의 주파수에 따른 게인 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터의 일부 사시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터에 구비된 보빈의 일부 단면도를 나타낸 것이다.
도 6은 2차 공진주파수가 증대되고, 2차 공진 피크값이 낮아질 때 게인 마진이 개선되는 것을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광픽업 액튜에이터의 분리 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 광픽업 액튜에이터에 구비된 자석과 코일의 배치도이다.
도 9는 본 발명에 따른 광픽업 액튜에이터가 채용된 광기록/재생 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...대물렌즈, 103...보빈
105,105a,105b...요철, 106...지지부재
108...홀더, 110...베이스
122.자석, 125...요크

Claims (4)

  1. 대물렌즈가 탑재되고, 지지부재에 의해 유동가능하게 지지된 보빈을 자기구동부에 의해 포커싱 방향, 트래킹 방향 또는 틸트 방향으로 구동시키는 광픽업 액튜에이터에 있어서,
    상기 보빈의 측벽에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액튜에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 요철이 보빈의 마주보는 측벽에 같은 방향으로 형성되고, 보빈의 이웃하는 측벽에 상기 측벽에 형성된 요철의 방향과 다른 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 액튜에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 요철이 보빈의 일측벽에 가로 방향으로 형성되고, 상기 일측벽에 이웃하는 타측벽에 세로 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광픽업 액튜에이터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철은 그 단면이 곡면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광픽업 액튜에이터.
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