KR20060082665A - 광 픽업 액츄에이터의 자기회로 - Google Patents

광 픽업 액츄에이터의 자기회로 Download PDF

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KR20060082665A
KR20060082665A KR1020050003349A KR20050003349A KR20060082665A KR 20060082665 A KR20060082665 A KR 20060082665A KR 1020050003349 A KR1020050003349 A KR 1020050003349A KR 20050003349 A KR20050003349 A KR 20050003349A KR 20060082665 A KR20060082665 A KR 20060082665A
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김진아
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 있어서, 특히 3축 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터의 자기회로에 관한 것이다. 본 발명은 렌즈가 취부된 렌즈홀더를 자기회로에 있어서, 상기 자기회로는 좌/우측면에 트랙킹 코일이 부착된 포커싱 코일 및 틸트 코일의 내부에 요크 플레이트로부터 돌출된 내부 요크를 좌/우로 각각 분리 형성하여, 상기 포커싱 코일 및 틸트 코일의 좌/우측에 위치한 각 코일 및 마그네트와 독립적인 자기회로가 구성될 수 있도록 함으로써, 초박형 3축 광 픽업 액츄에이터의 감도를 향상시켜 줄 수 있도록 함에 있다.
3축, 액츄에이터, 내부요크, 자기회로

Description

광 픽업 액츄에이터의 자기회로{MAGNETIC CIRCUIT FOR OPTICAL PICK-UP ACTUATOR}
도 1의 (a)(b)는 종래 광 픽업 액츄에이터의 개략적인 평면 및 정면도.
도 2는 종래 초박형 3축 구동 가능한 광 픽업 액츄에이터의 자기회로 구성도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 액츄에이터의 자기회로 구성도.
도 5는 도 4의 요크 플레이트 평면도.
도 6은 도 4의 자기 플럭스 상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 픽업 액츄에이터의 자기회로 구성도.
도 8은 도 7의 자기 플럭스 상태를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110...트랙킹 코일 120...포커싱 코일
130...틸트 코일 140...마그네트
150..요크 플레이트 151...메인 요크
152,152a,152b...내부 요크
본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로서, 특히 초박형 3축 구동 가능한 픽업 액츄에이터의 자기회로에 관한 것이다.
일반적인 광 픽업 엑츄에이터는 대물렌즈를 실장하는 가동부(moving part)를 이동시켜 대물렌즈와 디스크간의 상대위치를 일정하게 유지시켜 주고, 디스크의 트랙을 추종하여 디스크에 기록된 정보를 기록/재생하는 역할을 한다. 이러한 엑츄에이터는 영구자석 자계에 의한 가동코일 형태로 운동을 하여 원하는 위치에 대물렌즈를 이동시킨다. 이때 가동부는 서로 수직한 두 방향인 포커싱과 트랙킹 방향으로 병진운동을 하고, 광학신호의 오차를 줄이기 위해 회전이나 비틀림과 같은 불필요한 진동이 없이 이루어지도록 하여야 한다.
도 1은 종래 광 픽업 엑츄에이터를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 대물렌즈(101)가 중심부에 취부되고 외주 면으로 트랙킹 및 포커싱을 위한 코일(105,106)이 권선된 렌즈홀더(lens holder,102)와, 상기 렌즈홀더(102)의 코일(105,106)에 대향하여 베이스(base)에 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 광 픽업 엑츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
대물렌즈(101)는 렌즈홀더(102)의 중심부에 취부되고, 포커싱을 위해 상기 렌즈홀더(102)의 각 모서리 부위에 포커싱 코일(105)이 권선되고, 트랙킹을 위해 렌즈홀더(102)의 좌/우 측면 중심부에 트랙킹 코일(106)이 권선된다.
그리고, 상기 코일(105,106)과 대향하는 위치인 상기 렌즈홀더(102)의 좌, 우측으로는 강자성체 재질의 구조물인 복수개의 요크(104)가 돌출되며 요크 전면에 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 댐퍼홀더(109)의 댐퍼(damper, 미도시)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) 각각으로 전류가 공급된다.
상기 구조에서, 렌즈홀더(102)의 양측면 중심부에 부착된 트랙킹 코일(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. 이러한 반발력 및 척력에 의해서 렌즈홀더(102)의 움직임이 트랙킹 방향(전, 후)으로 움직임으로써, 트랙킹 오차를 보정하기 위한 트랙킹 서보가 동작한다.
그리고, 포커싱 코일(105)은 트랙킹 코일과는 다르게 수평 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 로렌츠 힘을 이용하고 있다.
이러한 광 픽업 엑츄에이터를 이용하여 광 디스크에 정보를 기록/재생하게 되는데, 최근에는 멀티미디어 기기의 급속한 발전 및 관련 콘텐츠(contents)의 활발한 제작/보급에 따라 영화, 게임 미디어 등의 장시간 사용환경에 대한 광 픽업의 신뢰성이 요구되고 있다.
그리고, 차세대 HD급, DVD 등의 고용량 호환형 광 정보 저장 기기에서 기존 포커스, 트랙킹 방향 이외에 스큐 변화에 따른 틸트 보상은 이미 현실화되었다. 또한 고밀도 디스크에 대응을 위하여 3축 액츄에이터는 필수적으로 적용되고 있으며, 이에 따른 다양한 자기회로 구조가 제시되고 있다.
또한, 최근에는 픽업 액츄에이터의 소형화 특히 박형화인데, 3축 구동이 가능하도록 하면서 액츄에이터의 높이를 낮추는 한편, 고밀도/고배속에 대응하기 위한 감도 향상이라는 모든 요건을 갖추기 위해서는 공간적으로 제한된 자기회로 구성에 대한 형상이 최적화가 요구된다.
도 2는 종래 초박형 3축 픽업 액츄에이터의 자기회로 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 포커싱 코일(20) 및 틸트 코일(30)이 앞/뒤로 권선되고, 상기 포커싱 코일(20) 및 틸트 코일(30)의 좌/우에 트랙킹 코일(10)이 권선되며, 각 코일(102,20,30)과 대향되게 마그네트(40) 및 요크(51,52)가 구성된다.
그리고, 상기 마그네트(40)를 지지하는 메인 요크(1) 및 상기 포커싱 및 틸트 코일(20,30) 중심부에 돌출된 내부 요크(52)가 형성된 요크 플레이트(50)로 구성된다. 여기서, 상기 트랙킹 코일(10)은 수직 중심부가 단극 마그네트(40)에 걸려있는 구성이다.
상기와 같은 3축 픽업 액츄에이터의 자기회로에 대해여 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 요크 플레이트(50)는 각 모서리 부위에 메인 요크(51)를 돌출시키고 마그네트(40)를 각각 부착시켜 준다. 여기서, 마그네트(40)는 영구자석 이다.
상기 마그네트(40)와 대향하는 요크 플레이트(50)의 중심부에 내부 요크(52)를 돌출시켜 주어, 렌즈홀더(또는 보빈) 내부로 돌출되게 한다.
그리고, 렌즈홀더의 앞/뒤에 코일 수용홈에 장착되는 코일들을 보면, 상기 내부 요크 둘레에 포커싱 코일(20) 및 틸트 코일(30)을 상/하로 적층시켜 권선해 주고, 상기 포커싱 코일(20) 및 틸트 코일(30)의 좌/우측면에 트랙킹 코일(10)을 권선해 준다.
이에 따라, 포커싱 및 틸트 코일(20,30)의 양측면은 마그네트(40)와 각각 대향되어, 코일(20,30)에 인가되는 전류 방향 및 크기에 의해 포커싱 방향 및 틸트 방향으로 렌즈홀더를 가동시켜 준다. 상기 트랙킹 코일(10)은 마그네트(40)의 끝단에 중심부가 대향하고 있어, 상기 트랙킹 코일(40)에 인가되는 전류 방향 및 크기에 의해 렌즈홀더를 트랙킹 방향으로 가동된다.
도 2와 같은 자기회로 구조는 높이 공간의 제약 때문에 다극착자 마그네트의 사용이 어려워 단극 마그네트(40)를 4개가 사용되었고, 이로 인해 포커싱 코일 및 틸트 코일(20,30)이 같은 공간에 상하로 배치되어 내부 요크를 중앙으로 두고, 렌즈홀더 내에 삽입되는 구조이다.
그러나, 메인 요크(51)와 내부 요크(52) 사이의 요크 플레이트(50) 면이 절개되어 있지 않아, 포커싱 방향인 상하 방향의 가동 범위 제약 때문에 트랙킹 코일(10)의 유효 코일부의 길이를 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 제 1목적은 트랙킹 코일의 상하 좌우의 가동 범위를 고려하여 요크 플레이트의 바닥면 일부를 절개하여 트랙킹 코일 유효 길이를 증가시켜 안정적인 가동 범위를 확보할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 제 2목적은 마그네트의 요크 플레이트의 바닥면으로부터 소정 이격시키는 한편, 내부 요크를 좌/우로 분리 형성하여 각 마그네트와의 자기회로를 최대한 분리시키고 유효하지 않는 플럭스 손실을 줄 일 수 있도록 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 픽업 엑츄에이터의 자기회로는,
렌즈가 취부된 렌즈홀더를 자기회로에 의해 3축 가동되는 액츄에이터에 있어서,
상기 자기회로는, 상기 렌즈홀더의 앞/뒤에 상/하로 적층되는 포커싱 코일 및 틸트 코일과, 상기 포커싱 코일 및 틸트 코일의 좌/우측면에 부착되는 트랙킹 코일과, 상기 코일들과 대향하는 단극 착자된 다수개의 마그네트와, 상기 마그네트가 내면에 부착된 메인 요크 및 상기 포커싱/틸트 코일 내부에 돌출된 내부 요크로 구성된 요크 플레이트를 포함하며,
상기 내부 요크는 좌/우로 분리 형성되며, 좌/우측에 위치한 각 코일 및 마그네트와 독립적인 자기회로가 구성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 트랙킹 코일 하부에 대향하는 요크 플레이트의 바닥면을 절개시켜 주어, 상기 트랙킹 코일의 수직 상/하 가동 범위를 확보해 주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마그네트를 요크 바닥면으로부터 소정 이격되게 갭을 형성시켜 주어,바닥면으로 유입되는 플럭스를 줄여 줄 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 광 픽업 엑츄에이터를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 렌즈를 취부하고 자기회로에 의해 3축 가동되는 액츄에이터에 있어서,
상기 자기회로는, 액츄에이터의 앞/뒤에 상/하로 적층되는 포커싱 코일(120) 및 틸트 코일(130)과, 상기 포커싱 코일(120) 및 틸트 코일(130)의 좌/우에 부착되는 트랙킹 코일(110)과, 상기 코일(110,120,130)들과 대향하는 단극 착자된 다수개의 마그네트(140)와, 상기 마그네트(140)가 내면에 부착된 메인 요크(151) 및 상기 포커싱 및 틸트 코일(120,130) 내부에 돌출된 내부 요크(152)로 구성된 요크 플레이트(150)를 포함하며,
상기 트랙킹 코일(110) 하부에 대향하는 요크 플레이트(150)의 바닥면을 절개된 홈(153)을 형성시켜 주어, 트랙킹 코일(110)의 가동 범위를 확보해 주는 것을 특징으로 한다.
또한, 도 7과 같이 상기 포커싱 코일(110) 및 틸트 코일(130)의 내부에 돌출된 내부 요크(152: 152a,152b)를 좌/우로 분리 형성한 후, 각각의 마그네트(140)와 의 독립적인 자기회로를 구성될 수 있도록 함에 있다.
또한, 상기 마그네트(140)를 요크 바닥면으로부터 소정 이격되게 갭(G)을 형성시켜 주는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 3축 광 픽업 액츄에이터의 자기회로에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 요크 플레이트(150)의 각 모서리 부위에 돌출된 메인 요크(151) 내면에 단극 마그네트(140)를 각각 부착시키고, 상기 요크 플레이트(150)의 장 방향 중심부에 내부 요크(152)를 각각 돌출시켜 준다.
여기서, 내부요크(152)와 메인 요크(151) 사이에는 절개된 홈(153)이 형성되어, 내부요크(152)의 양측에 권선되는 트랙킹 코일(110)의 상하 좌우 가동 범위를 확보해 주게 된다. 즉, 내부 요크(152)의 둘레에 소정 이격되어 렌즈홀더에 장착된 포커싱 코일(120) 및 틸트 코일(130)의 좌/우 양측에는 트랙킹 코일(110)이 각각 권선되는데, 이때, 렌즈홀더가 포커싱 방향으로의 수직 상/하로 이동될 때, 수직 권선된 트랙킹 코일(110)의 하부가 요크 플레이트(150)의 바닥면과 충돌되지 않아 가동 범위를 확보할 수 있게 된다.
이러한 요크 플레이트 구조는 도 5에 도시된 바와 같다. 이러한 구조는 트랙킹 코일(110)의 가동 범위를 확보할 수 있는 장점이 있지만, 도 6과 같이 내부 요크 내부(B)에서 유효하지 않는 플럭스(FLUX) 손실이 발생된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 마그네트(140)와 요크 플레이트(150) 바닥면이 접촉됨에 따라 그 부분(A)을 통해 상대적으로 큰 자기 플럭스(F2)가 흐르게 되 며, 또 메인이 되는 플럭스(F1)가 내부 요크(152) 내의 부분(B)에서 발생되는 유효하지 않는 플럭스로 인해 감소 원인이 된다.
이를 해결하기 위해, 도 7에 도시된 다른 실시 예에 도시된 바와 같이, 마그네트(140)의 바닥면과 요크 플레이트(150)의 바닥면 사이를 이격시켜 갭(G)를 형성하고, 내부 요크(152a,152b)를 좌/우로 분리시켜 형성한 구성이다.
여기서, 내부 요크(152a,152b)의 절개 홈(152c)의 깊이는 하부 코일 즉, 포커싱 코일(120)의 끝단까지 절개하면 된다. 또는 포커싱 코일(120)과 틸트 코일(130)의 적층 지점까지만 절개하게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 요크 플레이트(150)의 바닥면과 마그네트(140) 바닥면 사이에 갭(G)이 형성됨에 따라 부분 A'에서 바닥면으로 유입되는 플럭스(F1)를 줄이고, 상대적으로 메인 플럭스 쪽으로 패스(F3)를 유도할 수 있다. 즉, 약간의 갭(G)만으로 효과를 볼 수 있어, 상기 마그네트 사이즈는 최대한으로 가져가면서 얇은 절연 부재 예를 들면, 절연 시트(SHEET)로 갭을 채울 수 있다.
또한, 내부 요크(152a,152b)를 상측부만 절개함으로써, 좌측과 우측 자기회로를 최대한 분리시켜 줌으로써, 내부 요크 부분(B')에서 도 6과 같이 유효하지 않는 플럭스 손실을 줄일 수 있으며, 메인 플럭스(F2)를 향상시켜 줄 수 있다.
또한, 내부 요크(152a,152b)를 절개하여 제작이 용이하도록 전체 높이에 대해 절개하지 않고 실제 내부 요크(152a,152b)의 영향을 크게 받는 포커싱 코일 및 틸트 코일이 위치하는 곳까지만 절개하게 된다.
이와 같은 본 발명의 방법들은 코일이 위치한 공극부로 유입되는 플럭스를 증가시켜 주는 효과를 가져오므로, 궁극적으로 감도 향상에 기여할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 3축 구동 광 픽업 엑츄에이터에 의하면, 고밀도 디스크를 고배속으로 재생, 기록하는 드라이브 시스템 등에서 대응할 수 있는 액츄에이터를 제공함에 있다.
또한, 요크 플레이트 바닥면을 절개하여 트랙킹 코일의 가동 범위를 확보하는 한편, 내부 요크를 좌/우로 절개하고 마그네트와 요크의 상대 위치를 조정함으로서, 효율적인 자기회로를 구성하여, 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 렌즈가 취부된 렌즈홀더를 자기회로에 의해 3축 가동시키는 액츄에이터에 있어서,
    상기 자기회로는, 상기 렌즈홀더의 앞/뒤에 상/하로 적층되는 포커싱 코일 및 틸트 코일과, 상기 포커싱 코일 및 틸트 코일의 좌/우측면에 부착되는 트랙킹 코일과, 상기 코일들과 대향하는 단극 착자된 다수개의 마그네트와, 상기 마그네트가 내면에 부착된 메인 요크 및 상기 포커싱/틸트 코일 내부에 돌출된 내부 요크로 구성된 요크 플레이트를 포함하며,
    상기 내부 요크는 좌/우로 분리 형성되며, 좌/우측에 위치한 각 코일 및 마그네트와 독립적인 자기회로가 구성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 3축 구동 광 픽업 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트랙킹 코일 하부에 대향하는 요크 플레이트의 바닥면을 절개시켜 주어, 상기 트랙킹 코일의 수직 상/하 가동 범위를 확보해 주는 것을 특징으로 하는 3축 구동 광 픽업 액츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트를 요크 바닥면으로부터 소정 이격되게 갭을 형성시켜 주어, 요크 플레이트 바닥면으로 유입되는 플럭스를 줄여 줄 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 3축 구동 광 픽업 액츄에이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100689042B1 (ko) * 2005-04-20 2007-03-09 삼성전자주식회사 광픽업용 액츄에이터 및 광기록 및/또는 재생장치

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