KR100438276B1 - 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 있어서, 특히 포커스와 트랙킹 방향의 구동과 함께 레디얼 틸팅이 가능하도록 한 액츄에이터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터는, 비대칭 구조를 갖는 렌즈홀더와 가동부 및 고정부를 구비한 광 픽업 액츄에이터에 있어서,상기 렌즈홀더의 양측에 트랙킹 방향으로 형성된 레디얼 마그네트와, 상기 레디얼 마그네트에 대향하며 픽업 베이스에 고정된 요크에 권선되어 배치된 레디얼 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 같은 본 발명에 의하면, 렌즈홀더의 좌,우측 트랙킹 방향에 레디얼 구동을 위해 수평 또는 수직 다극화된 레디얼 마그네트와 이에 대향하는 코일로 이루어진 레디얼 자기회로를 구성시켜 줌으로써, 포커싱 및 트랙킹 방향의 구동 제어와 함께 레디얼 틸트 방향으로의 구동 제어가 가능한 3축 액츄에이터를 제공함에 있다.

Description

레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터{Optical pick-up actuator for radial tilting drive}

본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로서, 특히 포커싱 및 틸트 구동용 자기회로를 중심부에 위치시키고, 트랙킹 구동용 자기회로를 좌,우측부에 위치시켜 포커싱 및 트랙킹 구동과 함께 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 대물렌즈로부터의 집광된 광빔을 광디스크의 회전에 따른 광디스크의 면진동과 편심등에 대하여 광 스폿(spot)을 광디스크의 신호트랙의 중심을 추종하도록 하는 대물렌즈 구동장치가 광 픽업과 함께 구동된다.

이러한 대물렌즈 구동장치는 광 픽업 액츄에이터(Actuator)라 하며 대물렌즈가 포커싱(Focusing)과 트랙킹(Tracking) 동작을 하도록 구동한다. 포커싱 동작은 대물렌즈로부터의 광 빔의 광 스폿(spot)이 광디스크의 신호트랙에서 초점심도 내에 들도록 대물렌즈를 상하로 구동시키는 것이고, 트랙킹 동작은 대물렌즈로부터의 광 빔의 광 스폿이 광디스크의 신호 트랙을 중심을 추종하도록 좌우로 구동시키는 것이다.

일반적인 광 픽업 액츄에이터는 코일과 마그네트를 이용하여, 코일에 흐르는 전류와 마그네트 간의 전자기력에 의해서 대물렌즈를 상하(포커싱 서보), 좌우(트랙킹 서보)로 이동시키며, 현재 광 픽업은 고감도 특성, 고 구동 특성, 박형화의 추세에 있다.

종래의 2축 직선 운동하는 와이어 방식 및 판 스프링 방식을 채용한 광 픽업 액츄에이터에 있어서 광 픽업의 높이를 줄이기 위해서는 레이저 다이오드(Laser Diode) 광원으로부터의 광 경로를 광 픽업 액츄에이터와 동일 평면상에 형성해야 한다. 이 경우, 레이저 다이오드로부터의 광로상에 포커싱과 트랙킹 동작을 위한 마그네트와 포커싱 코일, 트랙킹 코일 등 자기회로가 존재하기 때문에 액츄에이터의 박형화가 어려운 문제가 있다. 광 픽업 액츄에이터의 박형화와 더불어 고속도화에 따른 안정성과 고정도화가 요구되고 있는 실정이다.

이러한 종래의 광 픽업 액츄에이터에 대하여 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 광디스크의 정보 기록면에서 바라본 광 픽업 액츄에이터의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 레이저 다이오드 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 정보기록 면에 집광하는 대물렌즈(11)와, 상기 대물렌즈(11)를 돌출부에 취부시키고 가동하는 렌즈홀더(12)와, 상기 렌즈홀더(12)의 내부 홀(hole)에 끼워지고 픽업 베이스에 고정된 마그네트(13)와, 마그네트(13)의 배면에 위치하여 마그네트(13)의 배면 밖으로 누설되는 자속을 방지하는 요오크(14)와, 마그네트(13)에 대향되고 렌즈홀더(12)의 내경면에 감겨있는 트랙킹 코일(15)과, 트랙킹 코일(15)과 직각으로 렌즈홀더(12)의 내경면에 감겨있는 포커싱 코일(16)을 구비한다.

그리고, 렌즈홀더(12)의 좌우측에 위치하여 트랙킹 코일(15)과 포커싱 코일(16)에 전류를 공급하고 렌즈홀더(12)를 지지하기 위한 와이어 스프링(17)을 추가로 구비한다.

상기와 같은 종래 광픽업 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 렌즈홀더(12)는 돌출부에 대물렌즈(11)을 취부하여 광원으로부터의 광 경로를 피하게 된다.

이러한 대물렌즈(11)을 통해서 광 빔이 디스크면에 수직으로 조사되면서 초점이 잘 맺히도록 하는 포커스 방향 구동과 디스크에 기록된 트랙신호를 따라 초점이 맺히도록 하는 트랙방향 구동을 위해서, 렌즈홀더(12)는 중앙에 4각형 홀(hole)을 형성하여 자기회로를 이루는 마그네트(13), 요오크(14)를 자신의 내경에 삽입시킨다.

그리고, 렌즈홀더(12)의 홀(hole)에는 트랙킹 코일(15)이 감겨 있고, 트랙킹 코일(15)에 직각으로 포커싱 코일(16)이 렌즈홀더(12) 홀 내주변에 감겨진다.

와이어 스프링(17)은 렌즈홀더(12)가 좌우 양쪽에 고정점을 가지며, 트랙킹 동작, 포커싱 동작에 따른 광 픽업 액츄에이터의 상하, 좌우 운동은 와이어 스프링(17)의 끝단 부분을 기준으로 2축 구동 되도록 하여 이루어진다.

그리고, 대물렌즈(11)를 돌출부에 취부한 렌즈홀더(12)는 포커싱과 트랙킹을 위한 마그네트(13), 요오크(14), 트랙킹 코일(15), 포커싱 코일(16)을 구성하고, 대물렌즈(11)를 상하, 좌우 구동시킨다.

이러한 광 픽업 액츄에이터의 구동력은 마그네트(13)와 요크(14)가 이루는 자기 공간 안에 트랙킹 코일(15) 및 포커싱 코일(16)을 구성하여 포커스 방향과 트랙방향으로 제어하는 전원을 상기 코일(15,16)에 가하면 그 전원에 따라 플레밍의왼손법칙에 의한 로렌쯔 힘으로 가동하게 된다.

또한, 요오크(14)는 스틸계통의 자성체로 제작되어 마그네트(13)의 배면에 위치한다.

이와 같은 자기회로에서 발생한 상하(포커싱), 좌우(트랙킹) 방향의 자기적인 힘에 의해 구동되는 광 픽업 액츄에이터는 고정부에 고정된 와이어 스프링(17)의 선단부분을 축으로 하여 상하운동, 좌우운동을 하여 포커싱 동작 및 트랙킹 동작을 수행한다.

일반적으로, 두 방향(tracking, focusing)의 제어 전원으로 재생신호를 읽어내는데, 휨이 큰 디스크나 액츄에이터의 구동시 자체 회전 성분에 의해 광 빔의 중심축이 디스크 면에 수직 상태에서 벗어나는 경우가 발생한다. 이는 재생시 재생신호를 열화시켜 재생 능력이 저하되는 원인이 된다.

또한, 액츄에이터가 점차 정밀도를 요구하는 고밀도 디스크에 대하여 점차로 틸트 마진이 작아지게 되며, 현재는 어셈블리에 의하여 광학적 틸트 허용 오차를 만족시킬 수 없는 한계에 도달하게 되었다.

따라서, 최근 광 픽업 액츄에이터는 기존에 포커싱 및 트랙킹 2축 서보이외에 레디얼 틸팅에 대한 외란을 추종하게 하는 3축 액츄에이터 구성이 요구되며, 3축으로 구동 가능한 액츄에이터의 구성이 필요하게 된다.

또한, 기존에 데스크 탑 공간에서의 액츄에이터의 구성은 공간적으로 설계의 자유도가 높아 다양한 방향으로의 액츄에이터 구동계를 구성할 수 있으며, 기존 개념으로도 3축의 액츄에이터를 구성할 수 있었다. 그러나, 제품이 점차로 박형화되어 감에 따라 광의 경로와 액츄에이터가 서로 중첩되어야 하는 제약 조건 때문에 기존 2축 액츄에이터에서도 도 1과 같은 광로가 지나가는 부분에 자기회로를 회피하고 대물렌즈를 돌출되게 구성하여 왔고 이와 같은 구조에서 틸트 구동을 자기회로의 구성은 더욱 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 박형의 슬림 구조에서 대물 렌즈가 돌출된 2축 액츄에이터의 구조에 레디얼 틸트 구동을 위해서, 트랙 방향과 평행하게 서로 다른 수직방향으로 자기적 힘을 발생하는 포커싱 및 틸트 구동부를 렌즈홀더의 중심부에 구성하고, 트랙 방향과 대향하게 수평 방향으로 자기적 힘을 발생하는 레디얼 자기회로를 렌즈홀더의 좌,우측부에 구성함으로써, 포커싱 및 트랙킹 구동과 함께 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 광 픽업 액츄에이터를 설명하기 위한 평면도.

도 2는 본 발명 실시예에 따른 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터의 평면도.

도 3은 본 발명 실시예에 따른 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 틸팅 구동을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터의 평면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 픽업 액츄에이터에 있어, 레디얼 틸팅 구동을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11,111,211...대물렌즈 12,112,212...렌즈홀더

13,113,213...마그네트 14,114,214,121,221...요크

15,115,215...트랙킹 코일 16,116,216...포커싱 코일

17,117,217...와이어 서스펜션 118...깃

119,219...레디얼 마그네트 120,220...레디얼 코일

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터는,비대칭 구조를 갖는 렌즈홀더와 가동부 및 고정부를 구비한 광 픽업 액츄에이터에 있어서,상기 렌즈홀더의 양측에 트랙킹 방향으로 형성된 레디얼 마그네트와, 상기 레디얼 마그네트에 대향하며 픽업 베이스에 고정된 요크에 권선되어 배치된 레디얼 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.여기서, 상기 레디얼 마그네트는 단극화되어 트랙킹 방향에 평행하게 상기 렌즈홀더에 부착되어 있거나, 상기 레디얼 마그네트는 다극화되어 트랙킹 방향에 대향하게 상기 렌즈홀더에 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 틸트 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터를 보인 평면도이고, 도 3은 도 2의 제 1실시예의 가동원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 틸트 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터를 보인 평면도이고, 도 5는 도 3의 제 2실시예에 따른 가동원리를 설명하기 위한 도면이다.

제 1실시예는, 도 2 및 도 3과 같이 돌출부에 대물렌즈(111)를 취부하고 가동하는 렌즈홀더(112)와, 상기 렌즈홀더(112) 내부의 홀 주변에 설치된 트랙킹 및 포커싱을 위한 마그네트(113), 요오크(114), 트랙킹 및 포커싱 코일(115,116)과, 상기 렌즈홀더(112)를 레디얼 방향으로 가동시켜 주기 위해 상기 렌즈홀더(112)의 좌,우측에 트랙킹 방향에 연직 방향으로 설치된 레디얼 마그네트(119) 및 코일(120)로 구성된다.

그리고, 상기 레디얼 마그네트(119)는 렌즈홀더(112)의 좌, 우측 깃(118)에 설치되고, 이에 대향하는 레디얼 코일(120)은 픽업 베이스(122)에 나사(123)로 고정된 요오크(121)에 권선된 구성이다.

제 2실시예는, 도 4 및 도 5와 같이 렌즈홀더(212)의 좌,우측면에 수직 다극화된 레디얼 마그네트(219)를 고정하고, 이에 대향하는 레디얼 코일(220)을 픽업 베이스에 고정시킨 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 종래와 동일부분에 대하여서는 중복설명을 생략하고 설명하면 다음과 같다.

제 1실시예;

도 2 및 도 3을 참조하면, 렌즈홀더(112)의 돌출부에 대물렌즈(111)를 취부하고, 상기 렌즈홀더 내부에 가공된 홀(hole)의 전,후에 서로 대향하는 마그네트(113)가 픽업 베이스에 고정된 요오크(114)에 부착된다.

그리고, 상기 홀의 외주변에 포커싱 코일(116)을 권선하고 포커싱 코일(116)과 수직으로 트랙킹 코일(115)을 권선한다. 즉, 트랙킹 코일(115)은 트랙킹 방향으로 수직 권선하여 상기 마그네트(113)와 대향하는 구성이다.

이와 같이 렌즈홀더(112)는 마그네트(113), 요오크(114)와 트랙킹 코일(115)로 이루어진 트랙킹 자기회로에 인가되는 전원에 따라 트랙킹 방향으로 이동하고, 마그네트(113), 요오크(114)와 포커싱 코일(116)으로 이루어진 포커싱 자기회로에 인가되는 전원에 따라 포커싱 방향으로 이동하게 된다.

그리고, 렌즈홀더(112)의 좌,우측에는 깃(118)을 연장 형성하고 그 깃(118)에는 레디얼 마그네트(119)를 트랙킹 방향과 직각 방향으로 부착되고, 그 레디얼 마그네트(119)와 대향하게 구성된 레디얼 코일(120)을 픽업 베이스(122)에 나사(123)로 체결된 요오크(121)에 권선시켜 준다.

그러면, 상기 레디얼 코일(120)에 인가되는 전원에 따라 렌즈홀더(112)의 좌,우측에 있는 레디얼 마그네트(119)와 코일(120)에서 발생되는 전 자기력에 의해 렌즈홀더(112)가 레디얼 틸팅 방향으로 이동하게 된다.

이러한 가동원리는 도 3의 (a)와 같이 렌즈홀더(112)의 좌,우측에 부착된 레디얼 마그네트(119)의 자극을 수평방향으로 다극화시키고 레디얼 코일(120)과 대향하는 극성(N:S)이 좌,우측이 서로 같도록 구성하고, 레디얼 코일(120)에 인가되는 전류의 방향을 반대로 함으로써, 렌즈홀더(112)의 좌측은 상방향으로, 우측은 하 방향으로 이동하는 틸팅 동작을 수행한다.

또한, 도 3의 (b)와 같이 렌즈홀더의 좌,우측에 부착된 레디얼 마그네트(119)의 자극(N:S)을 수평 방향으로 다극화시키되, 레디얼 코일(120)과 대향하는 극성이 좌,우(N:S,S:N)가 다르게 구성하고, 레디얼 코일(120)에 인가되는 전류의 방향을 같게 함으로써, 렌즈홀더(112)의 좌측은 상방향으로 이동하고, 우측은 하 방향으로 이동하는 틸팅 동작을 수행한다.

이러한 실시예는 레디얼 마그네트(119)의 극성과 레디얼 코일(120)에 인가되는 전류의 방향 조정을 통해서 도 3의 (a)(b)와는 반대 방향의 틸팅 조정이 틸트 서보에 의해 이루어지며, 공급되는 전류의 크기로 틸팅 각도 조정이 가능해 진다.

제 2실시예;

본 발명의 제 2실시예는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 트랙킹 및 포커싱 자기회로의 구성은 제 1실시예와 같으며, 레디얼 틸트 자기회로의 구성이 렌즈홀더(212)의 좌,우측면에 트랙킹 방향으로 레디얼 마그네트(219)를 수직으로 다극화(N:S)시켜 부착하고, 상기 레디얼 마그네트(219)와 대향하게 레디얼 코일(220)을 픽업 베이스에 고정시켜 준 구성이다.

이러한 레디얼 자기회로의 가동원리는 도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 좌,우측 레디얼 마그네트(219)의 극성을 N:S로 착자시키고, 레디얼 코일(220)에 인가되는 전류 방향을 서로 반대로 하여, 렌즈홀더(212)의 좌측은 하방향으로, 우측은 상 방향으로 이동하게 하는 틸팅 동작이 이루어진다.

그리고, 도 5의 (b)는 좌,우측 레디얼 마그네트(219)의 극성을 N:S, S:N으로 다르게 착자시키고 레디얼 코일(220)에 인가되는 전류 방향이 동일할 경우 레디얼 마그네트(219)의 서로 다른 극성(N:S, S:N)의 자화로 렌즈홀더(212)의 좌측은 하 방향으로, 렌즈홀더(212)의 우측은 상 방향으로 이동하는 틸팅 동작이 이루어진다.

이러한 제 2실시예는 렌즈홀더의 좌,우측면의 레디얼 마그네트(219)의 극성 및 레디얼 코일(220)에 인가되는 전류 방향에 따라 상기 도 5의 (a)(b)와는 반대 방향으로 틸트 서보에 의해 틸팅 동작이 이루어진다.

이와 같이 렌즈홀더(212)의 좌,우측으로 레디얼 마그네트(219)과 코일(220)로 이루어진 레디얼 자기회로 구성으로 발생되는 전 자기력에 의해 레디얼 마그네트(219)가 렌즈홀더(212)와 함께 레디얼 틸팅 방향으로 이동하면서, 대물렌즈(211)의 틸트 조정을 가능하게 한다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터에 의하면, 렌즈홀더의 좌,우측으로 레디얼 자기회로를 구성하여 트랙킹 방향에 대해 직각 방향으로 다극 자화 또는 수직 방향에 대해 다극 자화된 레디얼 마그네트와 이에 대향하는 코일을 이용하여 레디얼 틸팅 구동이 가능하도록 함으로써, 광픽업 액츄에이터의 회전 성분에 대해 틸트 서보로 제어를 수행하여 광빔의 중심축이 디스크 면에 항상 수직 상태로 가동할 수 있어 재생 능력을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 비대칭 구조를 갖는 렌즈홀더와 가동부 및 고정부를 구비한 광 픽업 액츄에이터에 있어서,

   상기 렌즈홀더의 양측에 트랙킹 방향으로 형성된 레디얼 마그네트와, 상기 레디얼 마그네트에 대향하며 픽업 베이스에 고정된 요크에 권선되어 배치된 레디얼 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 엑츄에이터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 레디얼 마그네트는 단극화되어 트랙킹 방향에 평행하게 상기 렌즈홀더에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 액츄에이터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 레디얼 마그네트는 다극화되어 트랙킹 방향에 대향하게 상기 렌즈홀더에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 레디얼 틸팅 구동이 가능한 광 픽업 엑츄에이터.