KR100277613B1

KR100277613B1 - 대물렌즈구동장치

Info

Publication number: KR100277613B1
Application number: KR1019960076658A
Authority: KR
Inventors: 고이치 나가이
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 2001-03-02
Also published as: EP0798705A2; KR970067158A; US5982564A; EP0798705B1; DE69626491T2; EP0798705A3; DE69626491D1

Abstract

디스크상에 레이저 빔을 조사하는 대물 렌즈를 홀딩하는 대물 렌즈 홀더는 영구 자석으로 형성된다. 요크는 대물 렌즈 홀더 부근에 배치되고, 접속 코일 및 추적 코일은 요크에 고정된다. 와이어형의 탄성체의 일단부가 대물 렌즈 홀더의 한측면에 접속되고, 따라서 대물 렌즈 홀더를 매달아 지지한다. 대물 렌즈 홀더가 탄성체의 축방향을 제외한 5개 자유도를 가지는 변위 성분에 가해지기 때문에, 대물 렌즈의 광축의 틸트가 발생할 수 있다. 결국, 대물 렌즈의 코마 수차는 감소되고, 고밀도 기록 및 재생이 이루어질 수 있다.

Description

대물 렌즈 구동 장치{OBJECTIVE LENS DRIVING APPARATUS}

본 발명은 광 디스크 등의 정보 기록 매체에 대한 데이터의 기록 및 재생시에 사용되는 대물 렌즈 구동 장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 레이저 빔을 사용하여 데이터를 저장하고 검색하는 광 디스크 장치가 광범위하게 사용되고 있으며, 통상적인 예로는 컴팩트 디스크 장치(CD) 및 레이저 디스크 장치(LD)가 있다. 최근에, 광 디스크 장치는 컴퓨터용 저장 장치로서 사용되고 있다.

정보를 광 디스크 상에 기록하거나 또는 광 디스크로부터 재생할 경우, 레이저 빔은 대물 렌즈를 통해 광 디스크 표면상에 집속되어 스폿을 형성한다. 이 스폿의 크기가 작을수록, 광 디스크에 대한 기록 밀도를 크게 할 수 있다. 기술이 발전함에 따라, 기록 밀도는 증가하게 된다. 그러므로, DVD와 같은 새로운 기술에는 훨씬 작은 크기의 스폿이 요구된다.

또한, 가능한 한 스폿의 크기를 작게 유지하기 위해서, 대물 렌즈의 광 축이 광 디스크 표면에 대하여 가능한 한 수직이 되도록 조사하여 거의 코마 수차(coma aberration)가 발생하지 않는 상태가 되도록 제어하는 것이 중요하다. 코마 수차는 예를 들면 대물 렌즈가 배열에서 벗어난 경우, 혹은 휘어짐으로 인해 광 디스크가 배열에서 벗어난 경우 발생할 수 있다.

이러한 제어를 행할 수 있는 공지된 대물 렌즈 구동 장치의 구성에서는 예를 들면, 4개의 와이어에 의해 대물 렌즈를 지지하고 있다. 이러한 대물 렌즈 구동 장치는 대물 렌즈의 주변에 장착된 포커싱 코일 및 트래킹 코일에 의해 광 축 회전 변위뿐만 아니라 포커싱 방향 및 트래킹 방향의 변위를 가능하게 하여 대물 렌즈의 광 축의 기울기를 보정할 수 있도록 구성된다.

그러나, 고정밀도로 대물 렌즈의 광 축의 기울기를 보정하기 위해서는, 소망의 2축 회전 변위를 발생시켜야 한다. 또한, 와이어 형태의 큰 변형은 구동 특성에 불균형을 초래하고, 이로 인해 소망의 동작 특성을 실현하기가 매우 어렵게 되어, 장치는 비실용적이게 된다.

전술된 바와 같이, 종래의 대물 렌즈 구동 장치는 구조가 복잡하여, 장치의 소형화가 저지되고, 제어 범위를 넓게 하기가 어렵고 고정밀도로 위치 결정하기가 어려웠다.

따라서, 본 발명의 목적은 단지 포커싱 방향 및 트랙킹 방향 뿐만아니라 광 축의 기울기를 생성하는 2축 회전도 보정할 수 있는 간단한 구성의 대물 렌즈 구동 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 대물 렌즈 구동 장치는 광학적 정보 기록 매체 상에 레이저 빔을 광축 방향으로 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 홀딩하도록 구성 및 배치되며 영구 자석으로 이루어진 대물 렌즈 홀더와, 일단을 상기 대물 렌즈의 홀더에 접속한 싱글 와이어와, 상기 대물 렌즈의 홀더에 전자력(電磁力)을 부여하는 전자기 구동기를 구비한다.

또한, 전자기 구동기는 광 축 방향으로 상기 대물 렌즈 홀더를 구동하는 적어도 3개 이상의 포커싱 코일을 상기 대물 렌즈 홀더와 비접촉 관계로 설치할 수 있다. 또한, 광 축에 수직인 방향으로 상기 대물 렌즈 홀더를 구동하는 트랙킹 코일도 상기 대물 렌즈와 비접촉 관계로 설치하는 것이 가능하다.

또한, 와이어는 상기 대물 렌즈의 광 축 방향에 수직인 방향으로 연장하도록 구성될 수 있다.

대물 렌즈 홀더는 그 중심이 상기 와이어의 연장선 상에 있도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈 홀더는 영구 자석으로 구성될 수 있다. 또한, 대물 렌즈 홀더는 적어도 상기 와이어에 장력이 작용하는 방향으로 자기 흡인력을 받도록 구성될 수 있다.

대물 렌즈 홀더를 상기 코일들과 대향하는 측이 곡면 형태로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 대물 렌즈 구동 장치는 광학적 정보 기록 매체상에 레이저 빔을 광 축 방향으로 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 홀딩하도록 구성 및 배치되는 대물 렌즈 홀더와, 광 축 방향 및 이 광 축 방향에 수직하는 방향으로의 선형 이동 성분 및 광 축의 기울기를 생성하는 2축의 회전 성분을 이용하여 상기 대물 렌즈의 위치를 보정하도록, 일단을 상기 대물 렌즈 홀더에 접속하여 상기 대물 렌즈 홀더를 매달아 지지하는 가요성 부재(flexible body)와, 상기 대물 렌즈 홀더에 전자기력을 가하도록 구성 및 배치되는 전자기 구동기를 구비한다.

또한, 전자기 구동기는 광 축 방향으로 상기 대물 렌즈를 구동하는 적어도 3개 이상의 포커싱 코일을 상기 대물 렌즈 홀더와 비접촉 관계로 설치하는 것이 가능하고, 또한, 광 축에 수직인 방향으로 상기 대물 렌즈를 구동하는 트랙킹 코일도 상기 대물 렌즈와 비접촉 관계로 설치하는 것도 가능하다.

또한, 가요성 부재는 상기 대물 렌즈의 광 축 방향과 수직인 방향으로 연장하도록 구성될 수 있다.

대물 렌즈 홀더는 그 중심이 상기 가요성 부재의 연장선 상에 있도록 구성될 수 있다. 또한, 대물 렌즈 홀더는 적어도 상기 가요성 부재에 장력이 작용하는 방향으로 자기 흡인력을 받도록 구성될 수 있다.

대물 렌즈 홀더를 상기 코일과 대향하는 측이 곡면 형태로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 대물 렌즈 구동 장치는, 광학적 정보 기록 매체상에 레이저 빔을 광 축 방향으로 조사하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 홀딩하도록 구성 및 배치되는 대물 렌즈 홀더와, 광 축 방향 및 이 광 축 방향에 수직 방향으로의 선형 이동 성분과 광 축의 기울기를 생성하는 2축의 회전 성분을 이용하여 상기 대물 렌즈의 위치를 조정하도록, 일단을 상기 대물 렌즈 홀더에 각각 접속하여 상기 대물 렌즈 홀더를 매달아 지지하는 한 쌍의 와이어와, 상기 대물 렌즈 홀더를 전자구동하는 전자기 구동기를 구비한다.

상기 한 쌍의 와이어가 상기 대물 렌즈의 광 축 둘레의 회전 성분을 규제하는 위치에 배치하는 것이 가능하다. 또한, 상기 한 쌍의 와이어는 상기 대물 렌즈의 광 축과 수직인 방향으로 연장하는 표면을 가지며, 또 그 표면 내에 병설되도록 구성할 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 대물 렌즈 홀더에 지지되는 대물 렌즈를 광 축의 기울기를 발생시키는 2축 회전 성분을 허용하도록 매우 간단한 구성으로 매달아 지지할 수 있다.

따라서, 대물 렌즈의 기울기 보정이 가능하게 되어, 코마 수차가 감소하고, 고밀도 기록 및 정보 재생이 가능하다.

도 1은 대물 렌즈 구동 장치의 전체 구성을 도시한 구성도.

도 2는 대물 렌즈 구동 장치의 제1 실시예의 주요부를 도시한 투시도.

도 3은 도 2의 구성 소자를 일부 제거한 투시도.

도 4는 도 2의 평면도.

도 5는 도 4의 A-A 라인을 따라 절취된 횡단면도.

도 6은 도 4의 B-B 라인을 따라 절취된 횡단면도.

도 7은 본 발명에 따른 대물 렌즈 구동 장치의 제2 실시예의 주요부를 도시한 평면도.

도 8은 도 7의 측면도.

도 9는 도 7의 투시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 디스크

3 : 반도체 레이저

4 : 포토 검출기

5 : 콜리메이트 렌즈

6 : 콘덴서 렌즈

7 : 편향 프리즘

8 : 광학 유닛

9 : 거울

10 : 대물 렌즈

13 : 대물 렌즈 홀더

14 : 가요성 부재

본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 이하에서 기술될 것이다.

도 1은 대물 렌즈 구동 장치의 제1 실시예의 전체 구성을 도시한 구성도이다. 도 2는 대물 렌즈 구동 장치의 주요부를 도시한 투시도이다. 도 3은 도 2의 구성 소자를 일부 제거한 투시도이다.

도 4는 도 2의 평면도이다. 도 5는 도 4의 A-A 라인을 따라 절취된 횡단면도이다. 도 6은 도 4의 B-B 라인을 따라 절취된 횡단면도이다.

정보를 기록/재생하는데 제공되는 디스크(1)는 베이스(도시되지 않음)에 고정된 스핀들 모터(2)에 대하여 자기 척(magnetic chuck) 등의 처킹(chucking) 수단에 의해 유지되어, 정보 기록 또는 재생 시에는 스핀들 모터(2)에 의해서 안정되게 회전 구동될 수 있다. 이 실시예에서, 디스크(1)는 광 디스크(예를 들면, CD-ROM, DVD등), 광자기-디스크, 또는 위상-변화 디스크 등과 같은 모든 종류의 광학적 정보 기록 매체일 수 있다.

디스크(1) 상에 조사되는 레이저 빔을 생성하는 반도체 레이저(3)는 광 검출기(4), 콜리메이트 렌즈(5), 집광 렌즈(6), 편향 프리즘(7) 등과 함께 광학 유닛(8)을 구성한다. 이 광학 유닛(8)은 베이스 상에 고정된다.

반도체 레이저(3)로부터 방사된 레이저 빔은 콜리메이트 렌즈(5)를 통과한 후 편향 프리즘(7)에 의해 90°방향 만큼 변화되어, 광학 유닛(8)으로부터 출력된다. 이 레이저 빔은 거울(9)의 반사 거울 표면에 의해 90°방향 만큼 변화된 후, 광 헤드(20)의 상부에 배치된 대물 렌즈(10)로 전송된다. 이 레이저 빔은 대물 렌즈(10)에 의해 디스크(1)상의 기록 트랙 상에 집광되어 촛점을 형성한다. 디스크(1)로부터의 반사광은 대물 렌즈(10)로 리턴하여, 거울(9)을 경유하여 편향 프리즘(7)을 통과하여 광 검출기(4)로 리턴된다.

디스크(1)의 기록 트랙 상에 레이저 빔을 집광시키는 대물 렌즈(10)는 대물 렌즈 홀더(13)의 상부 표면에 고정된다. 대물 렌즈 홀더(13)는 영구 자석으로 형성되고, 그 자석의 자화 방향은 도 4에 도시된 홀더의 좌우 측면이 각각 N극 S극이 되도록 설정된다. 또한, 이 N극 및 S극에 상당하는 측면은 점차 에지 쪽으로 갈수록 굽어지는 곡면 형태로 형성된다(도4 및 도 6).

와이어와 같은 가요성 부재(14)의 일단은 대물 렌즈 홀더(13)의 일측면에 고정된다. 가요성 부재(14)는 싱글 와이어, 예를 들어 스테인레스 강철 또는 인 청동 등의 비자성체 재료로 구성되며, 대물 렌즈 홀더(13)를 매달아 지지한다. 또한, 대물 렌즈(10), 대물 렌즈 홀더(13), 및 포커싱 코일 및 트랙킹 코일(후술됨)을 포함한 가동 유닛의 전체 중심은 가요성 부재(14)의 연장선 상(대물 렌즈(10)의 중심 부근)에 배치된다. 가요성 부재(14)의 타단은 광학 헤드(20)에 고정된다.

거의 U-형태의 요크(15a, 15b)는 대물 렌즈 홀더(13)의 주변에 대칭적으로 배치된다. 요크(15a, 15b)는 복수장의 얇은 강자성체(예를 들어, 강철판)를 절연체(예를 들어, 에폭시 또는 에나멜 등)가 개재된 적층 상태로 형성된다. 요크(15a, 15b)는 그 하부면에서 광학 헤드(20)와 일체가 되도록 고정된다.

각각의 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)은 요크(15a, 15b)의 각각의 단부 부근에 고정된다. 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)은 평평하게 감겨진 얇은 코일로 구성되며, 그 형태는 중간 부근에서 굽어지는 형태이다. 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)은 요크(15a, 15b) 및 대물 렌즈 홀더(13)뿐만 아니라 서로간에 전기적으로 절연된다. 또한, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부 에지는 요크(15a, 15b)의 내측 표면이 대물 렌즈 홀더(13)의 측면(자화된 표면)에 대향하도록 접착 등의 수단에 의해 요크(15a, 15b)에 고정되어 있다.

또한, 역시 평평하게 감겨진 얇은 트랙킹 코일(17a, 17b, 17c, 17d)은 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)의 표면에 배치되고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)의 단부 부근에 접착된다. 트랙킹 코일(17a, 17b, 17c, 17d)의 측 에지(즉, 대물 렌즈 홀더(13)에 가장 근접한 측)는 대물 렌즈 홀더(13)의 측면(자화된 표면)에 대향하고 있다. 트랙킹 코일(17a, 17b, 17c, 17d)은 요크(15a, 15b) 및 대물 렌즈 홀더(13)뿐만 아니라 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)로부터 전기적으로 절연된다.

강자성체(예를 들어, 강재(鋼材))로 구성된 보조 요크(18)는 요크(15a, 15b)사이에서 2개의 포커싱 코일(16a, 16b)에 의해 끼워지는 위치에 고정된다. 보조 요크(18)는 대물 렌즈 홀더(13)의 N극에 대향하고, 가요성 부재(14)의 연장선 상에 배치된다.

상기와 같이 구성된 대물 렌즈 구동 장치에 있어서, 광 검출기(4)에 의해 포착된 반사광으로부터 기록 정보 신호, 포커스 오프셋 신호 및 트랙 오프셋 신호 등이 발생된다. 대물 렌즈(10)의 포커싱 방향으로의 위치 격차(offset)는 포커스 오프셋 신호를 사용하여 검출되고, 이 위치 격차를 보정하도록 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)에 소정의 전류를 공급하는 제어 동작이 실행된다. 또한, 대물 렌즈(10)의 트랙킹 방향의 위치 격차는 트랙 오프셋 신호에 의해 검출되고, 이 위치 격차를 보정하도록 선형 모터 코일(광학 헤드(20)를 선형 구동하는 코일; 도시되지 않음) 및 트랙킹 코일(17a, 17b, 17c, 17d)에 전압을 인가하여 제어 동작이 실행된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 대물 렌즈 구동 장치에서, 대물 렌즈(10)를 탑재한 대물 렌즈 홀더(13)는 싱글 와이어로 구성된 가요성 부재(14)에 의해 지지된다. 이 때문에, 대물 렌즈 홀더(13)는 가요성 부재(14)의 축 방향으로의 선형 이동 성분을 제외한 5개의 자유도(도 2에 도시된 바와 같이, X-축 방향의 선형 이동 성분, X-축 둘레의 회전 성분, Y-축 둘레의 회전 성분, Z-축 방향의 선형 이동 성분, Z-축 둘레의 회전 성분)가 허용된다.

4개의 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)의 각 구동력이 Ffa, Ffb, Ffc, Ffd이면, 포커스 구동력(Ff)은 이하의 수학식 1로 나타낼 수 있다.

Ff=Ffa+Ffb+Ffc+Ffd

레이저 빔은 이 포커싱 구동력(Ff)을 사용하여 광 축 방향(Z-축 방향)으로 대물 렌즈(10)를 이동시킴으로써 디스크(1)상에 촛점이 포커싱된다.

또한, 4개의 트랙킹 코일(17a, 17b, 17c, 17d)의 구동력의 합성력을 이용하여 대물 렌즈(10)의 광 축 방향 및 가요성 부재(14)의 축방향에 각각 수직인 방향(X-축 방향)으로 대물 렌즈(10)를 이동시킴으로써 레이저 빔의 촛점은 디스크(1)상의 소망의 트랙에 일치시킬 수 있다.

또한, 광 축 둘레(Z축 둘레)의 회전 성분이 대물 렌즈(10)상에 발생되지만, 대물 렌즈(10)가 광 축에 관하여 축 대칭 형상을 하고 있는 경우에는 특히 이 회전 성분을 적극적으로 제어할 필요가 전혀 없다. 이 회전 성분은 대물 렌즈(10)의 광 축에 관하여 발생되기 때문에, 광학 특성을 변화시키지 않고, 기록 및 재생 정보 등에 악영향이 미치지 않는다.

본 발명의 장치 구조에서는 상술한 3개의 자유도 이외에도 별도로 2개의 자유도가 생성될 수 있다. 이 2개의 자유도는 대물 렌즈(10)의 광 축에 수직인 2축의 회전 성분(X-축 둘레의 회전 성분 및 Y-축 둘레의 회전 성분)이다.

도 2 내지 도 6에 도시된 실시예의 구성에서, 대물 렌즈 홀더(13)의 중심은 대물 렌즈의 광 축 상에 있고, 대물 렌즈 홀더(13), 요크(15a, 15b), 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)은 대물 렌즈(10)의 광 축과 가요성 부재(14)를 포함하는 평면(Y-Z 평면) 및 이것에 수직인 평면(X-Z 평면)인 2개의 평면에 대하여 면대칭으로 되어 있다.

X축에 관한 회전력(θx)은 이하의 방정식으로 표현될 수 있다.

θx=(Ffa+Ffb)·(Ffc+Ffd)

y축에 관한 회전력(θy)은 이하의 방정식으로 표현될 수 있다.

θy=(Ffa+Ffb)·(Ffc+Ffd)

대물 렌즈(10)의 광 축은 수학식 2 및 수학식 3에서 보여지는 관계를 이용하여 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)을 제어함으로써 임의의 소망의 방향으로 기울일 수 있다. 따라서, 대물 렌즈(10)의 광 축이 디스크(1)의 표면에 대하여 항상 수직인 상태를 유지하도록 대물 렌즈(10)를 위치 결정 제어할 수 있게 된다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서 대물 렌즈 홀더(13) 및 요크(15a, 15b)가 Y-Z 평면에 대하여 선대칭 형태로 되어 있기 때문에, 수학식 2 및 3은 변경하지 않고도 채용할 수 있다. 장치의 구조가 선대칭이 아닌 경우에는, 중심 위치로부터의 거리 비율에 따른 적절한 계수를 수학식 2 및 3의 각각의 항에 승산할 필요가 있다. 이러한 방법에 의해서, 장치 구조가 면대칭이 아닌 경우에도 동일한 위치 결정 제어를 행할 수 있다.

그러므로, 이 실시예에서는 4개의 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)에 의해 3개 축을 제어하도록 구성된다. 그러나, 실제로는 3개 축을 제어하기 위해서는 3개 포커싱 코일만 있으면 충분하다. 본 실시예에 있어서, 4개의 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)을 사용하는 이 실시예와 같은 구성으로 한다면, 대물 렌즈(10)의 보다 확실한 위치 결정 제어를 행할 수 있다. 물론, 3개의 포커싱 코일만을 사용하여 장치를 구성할 수도 있다.

또한, 이 실시예에서, 대물 렌즈 홀더(13)의 양 측면(자극이 설정되는 표면)은 에지 쪽으로 갈수록 점차 굽어지는 곡면 형태로 형성된다. 이 측면이 평면으로 형성된 경우, 예를 들어 대물 렌즈(10)의 광 축이 경사지거나 또는 트랙킹 방향으로 이동되는 경우에, 요크(15a, 15b)와의 자기 흡인력은 국부적으로 크게 된다. 그러나, 통상적으로, 자석과 요크 사이의 흡인력이 이 둘 사이의 거리가 좁아지면 급격히 증가한다고 알려져 있다. 그 때문에, 대물 렌즈 홀더(13)의 가동 범위를 규제하는 스토퍼(도시되지 않음)의 장착 위치에 따라, 대물 렌즈 홀더(13)와 요크(15a, 15b)의 자기 흡인력은 가요성 부재(14)의 탄성 복원력을 초과하게 되고, 결국 대물 렌즈 홀더(13)는 스토퍼와 접촉하게 된다. 또한, 최악의 경우에는 코일에 의해 생성된 전자(電磁) 구동력을 초과하여 복원 불능 상태로 될 수도 있다.

즉, 이 실시예에서와 같이 대물 렌즈 홀더(13)의 자극면을 2차원적인 곡면 형태로 함으로써, 대물 렌즈 홀더(13) 및 요크(15a, 15b)와의 자기 흡인력을 대향 표면에 걸쳐서 거의 일정하게 할 수 있다. 그러므로, 장치가 동작되지 않을 때 가요성 부재(14)의 복원력을 이용하여 대물 렌즈 홀더(13)를 그의 중립 위치에 확실하게 유지할 수 있으며, 따라서 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

대물 렌즈 홀더(13)의 자극면(곡면)이 플라스틱 등의 비자성체로 피복되고 그것에 의해 자극면이 평면 형태가 되도록 마무리한 경우에도 상술한 실시예와 실질적으로 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또는 대물 렌즈 홀더(13)의 자극면을 미리 평면 형태로 하고, 자성체로 표면을 피복함으로써 곡면 형태로 마무리 처리하는 경우에도 전술된 실시예와 실질적으로 동등한 동일 효과를 얻을 수 있다.

또한, 대물 렌즈 홀더(13)의 자극 표면의 곡률을 작게 함으로써 대물 렌즈 홀더(13)가 그 중립 위치로 복원되도록 자속의 흐름을 조절하는 것이 가능하다.

또한, 이 실시예에서, 보조 요크(18)는 대물 렌즈(10)를 사이에 두고 가요성 부재(14)와는 반대측(요크(15a, 15b) 사이)에 배치된다. 이 방법에서 보조 요크(18)의 장착에 의하여, 가요성 부재(14)측 보다 약간 큰 자기력이 보조 요크(18)측상의 대물 렌즈 홀더(13)에 가해져, 가요성 부재(14)에는 항상 장력이 발생한다. 따라서, 가요성 부재(14)의 굴곡이 확실히 제거됨으로써 대물 렌즈 홀더(13)의 위치 결정 제어는 상당히 용이해진다.

대물 렌즈 홀더(13) 및 요크(15a, 15b)에 의해 형성되는 자기 회로가 도 4의 A-A 라인의 우측과 좌측과 같이 비대칭이기 때문에, 도 4의 A-A 라인의 우측에서 발생되는 자기력은 더 강하게 하여도 좋다. 이것에 의해, 보조 요크(18)가 제공되는 경우와 같은 동일 효과가 예상될 수 있다. 구체적으로는, 가요성 부재(14)측의 자극면(S)과 요크와의 거리(즉, 자기 갭)는 반대측의 자극면(N)과 요크 사이의 거리 보다 더 길게 설정될 수 있다. 물론, 요크의 형태를 변화시키는 것과 같은 방법도 채용될 수 있다.

만일 이 방법들 중 어느 하나의 방법이 채용된다면, 대물 렌즈 홀더(13)와 요크(15a, 15b) 사이에 작용하는 자기 흡인력은 가요성 부재(14)측이 더 작게 된다. 그 때문에, 대물 렌즈 홀더(13)가 대물 렌즈(10)의 광 축 방향(Z-축 방향)으로 이동되는 경우, 대물 렌즈 홀더(13)에 작용하는 Z-축 방향으로의 흡인력도 가요성 부재(14) 측이 작아진다. 그러므로, 적절한 크기의 자기 흡인력이 만들어지도록 4개의 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)로 흐르는 전류 양을 조절하는 등의 수단을 통해 대물 렌즈(10)의 광 축의 기울기를 보정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 대물 렌즈(10) 광 축 방향(Z-축 방향)으로의 동작에 의해 생성되는 X-축 둘레의 회전 운동에서의 간섭은 감소시킬 수 있기 때문에, 이러한 간섭을 고려하지 않고도 간단한 제어 시스템에 의해 효과적인 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.

마찬가지로, 대물 렌즈 홀더(13)가 트랙킹 방향으로 동작되는 경우, 대물 렌즈 홀더(13)가 가요성 부재(14)측(S극측) 보다 그의 반대측에 대하여 크게 이동하는 것을 방지할 수 있는 효과가 기대된다.

또한, 상기에서 언급된 바와 같이, 이 실시예에서의 요크(15a, 15b)는 복수장의 얇은 철을 그 사이에 절연체(예를 들어, 에폭시 또는 에너멜 등)를 개재하여 적층함으로써 형성된다. 만일 요크가 단일 재료로 형성되는 경우, 대물 렌즈 홀더(13)가 이동할 때 이 이동 속도에 따라 내부의 와전류가 발생하게 되고 이로 인해 요크 내부에 열이 생성하게 된다. 그러나, 절연체와 함께 적층된 철판으로 구성된 요크를 사용하고 있기 때문에, 와전류의 발생은 억제될 수 있다.

또한, 보조 요크(18)는 대물 렌즈 홀더(13)의 진동 발생을 방지하여, 확실한 위치 결정 제어를 행할 수 있다.

또한, 가요성 부재(14)는 스테인레스 강철 또는 인청동 등의 비자성체로 만들어진 싱글 와이어로 구성된다.

본 발명의 제2 실시예는 도 7 내지 도 9를 참조하여 기술한다. 상술한 제1 실시예와 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 중복되는 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 대물 렌즈 구동 장치의 주요 부분의 평면도이다. 도 8은 그의 측면도이다. 도 9는 그의 투시도이다.

이 실시예의 특징은 대물 렌즈를 한 쌍(2개)의 가요성 부재로 매달아 지지한다는 것이다.

대물 렌즈(10)를 탑재한 대물 렌즈 홀더(21)는 대물 렌즈 홀더(21)의 중심을 통과하고 대물 렌즈(10)의 광 축에 수직인 평면(X-Y 평면)내에 배치된 한 쌍의 가요성 부재(14a, 14b)에 의해 매달아 지지된다. 또한 이 실시예에서, 대물 렌즈 홀더(21)는 영구 자석으로 구성되지만, 도 7에 도시된 바와 같이 N극과 S극이 각각 좌우측 표면에 형성되도록 자화된다.

베이스에 고정된 요크(22a, 22b)는 대물 렌즈 홀더(21)의 자극 표면에 대향하는 위치에 배열된다. 4개의 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d) 및 2개의 트랙킹 코일(17a, 17b)은 요크(22a, 22b)에 고정된다.

이 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)은 평평하게 감겨진 얇은 절연 코일을 2개소에서 구부린 형상을 하고 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)의 상부 에지는 요크(22a, 22b)의 내측면 및 대물 렌즈 홀더(21)의 측면(자화된 표면)에 대향하도록 접착 등의 수단에 의해 요크(22a, 22b)에 고정된다.

얇은 트랙킹 코일(17a, 17b)은 역시 평평하게 감겨진 절연 코일로 구성되어 포커싱 코일(16a, 16b, 16c, 16d)의 표면에 고정된다. 구체적으로는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 트랙킹 코일(17a)은 포커싱 코일(16a, 16b)에 가설(架設)되고 트랙킹 코일(17b)은 포커싱 코일(16c, 16d)에 가설되도록 접착된다. 트랙킹 코일(17a, 17b)의 양측 에지는 대물 렌즈 홀더(21)의 측면(자화된 표면)에 정확히 대향하고 있고, 한쪽 측 에지는 N극에 대향하고, 나머지 측 에지는 S극에 각각 대향하고 있다.

상술한 바와 같이 구성된 이 실시예에서, 2개의 가요성 부재(14a, 14b)가 사용되기 때문에, 전술된 제1 실시예와 비교하여 1개의 자유도로 규제될 수 있다. 이 규제된 자유도는 광 축(Z-축)에 관한 대물 렌즈(10)의 회전에 상당하고, 기능적인 면에서 제1 실시예와 다른 점이 없다. 그러나, Z-축에 관한 회전이 구조적으로 제한되기 때문에, 대물 렌즈 홀더의 측면을 제1 실시예에서와 같이 2차원적으로 곡면 형태로 형성할 필요가 없다. 만일 대물 렌즈 홀더가 도 8에 도시된 횡단면으로부터 본 방향(즉, 1차원)으로만 만곡되어 있으면 된다.

전술한 모든 실시예에서, 탄성 와이어는 스테인레스 강철이외에도 인청동, 구리, 강철 등으로 만들어질 수 있다.

또한, 젤 등의 점탄성 물질로 구성된 탄성 와이어는 진동을 안정화시킨다.

또한, 탄성 와이어의 직경은 회전 강성도 및 병진 운동의 강성도 사이의 비율을 제어 및 조절하도록 변화될 수 있다. 특히, 탄성 와이어의 루트(root) 부분의 직경을 감소시키는 것이 효과적이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 방법으로 변경하여 실시할 수 있다.

예를 들면, 이 실시예에서 대물 렌즈 홀더가 영구 자석을 사용하여 구성되고 있지만, 예를 들어 수지 등의 비자성체로 형성된 대물 렌즈 홀더에 영구 자석을 접착하는 구성으로 하여도 좋다.

전술된 바와 같이, 단순한 구조를 가지며, 포커싱 방향 및 트랙킹 방향뿐만 아니라 광 축의 기울기를 발생하는 2축의 회전도 보정할 수 있는 대물 렌즈 구동 장치가 실행될 수 있다.

Claims

광학적 정보 기록 매체 상에 레이저 빔을 광 축 방향으로 조사하는 대물 렌즈와;

상기 대물 렌즈를 홀딩하도록 구성 및 배치되며, 영구 자석으로 이루어진 대물 렌즈 홀더와;

일단을 상기 대물 렌즈 홀더에 접속한 싱글 와이어로 구성된 현수 장치(suspension system)와;

상기 대물 렌즈 홀더에 전자기력(電磁氣力)을 가하도록 구성 및 배치되는 전자기 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자기 구동기는 상기 대물 렌즈 홀더와 비접촉 관계로 설치되고 광 축 방향으로 상기 대물 렌즈 홀더를 구동하도록 구성 및 배치되는 적어도 3개 이상의 포커싱 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자기 구동기는 상기 대물 렌즈와 비접촉 관계로 설치되고 광 축에 수직인 방향으로 상기 대물 렌즈 홀더를 구동하도록 구성 및 배치되는 트랙킹 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 와이어는 상기 대물 렌즈의 광 축 방향에 수직인 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더의 중심은 상기 와이어의 연장선 상에 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더는 적어도 상기 와이어에 장력이 작용하는 방향으로 자기 흡인력을 받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제2항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더는 상기 코일과 대향하는 측이 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제3항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더는 상기 코일과 대향하는 측이 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
광학적 정보 기록 매체 상에 레이저 빔을 광 축 방향으로 조사하는 대물 렌즈와;

상기 대물 렌즈를 홀딩하도록 구성 및 배치되고 영구 자석으로 이루어진 대물 렌즈 홀더와;

광 축 방향 및 이 광 축 방향에 수직인 방향으로의 선형 이동 성분과 광 축방향의 기울기를 발생하는 2축의 회전 성분을 이용하여 상기 대물 렌즈 홀더의 위치를 보정하도록, 일단을 상기 대물 렌즈 홀더에 접속하여 상기 대물 렌즈 홀더를 매달아 지지하는 가요성 부재와;

상기 대물 렌즈 홀더에 전자기력을 가하는 전자기 구동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제9항에 있어서, 상기 전자기 구동기는 상기 대물 렌즈 홀더와 비접촉 관계로 설치되고, 광 축 방향으로 상기 대물 렌즈 홀더를 구동하도록 구성 및 배치되는 적어도 3개 이상의 포커싱 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제9항에 있어서, 상기 전자기 구동기는 상기 대물 렌즈와 비접촉 관계로 설치되고, 광 축에 수직인 방향으로 상기 대물 렌즈 홀더를 구동하도록 구성 및 배치되는 트랙킹 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제9항에 있어서, 상기 가요성 부재는 상기 대물 렌즈의 광 축 방향과 수직인 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제9항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더의 중심은 상기 와이어의 연장선 상에 있는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제9항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더는 적어도 상기 와이어에 장력이 작용하는 방향으로 자기 흡인력을 받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제10항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더는 상기 코일과 대향하는 측이 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제11항에 있어서, 상기 대물 렌즈 홀더는 상기 코일과 대향하는 측이 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
광학적 정보 기록 매체 상에 레이저 빔을 광 축 방향으로 조사하는 대물 렌즈와;

상기 대물 렌즈를 홀딩하도록 구성 및 배치되며 영구 자석으로 이루어진 대물 렌즈 홀더와;

광 축 방향과 이 광 축 방향에 수직인 방향으로의 선형 이동 성분 및 광 축의 기울기를 발생하는 2축의 회전 성분을 이용하여 상기 대물 렌즈 홀더의 위치를 보정하도록, 일단을 상기 대물 렌즈 홀더에 각각 접속하여 상기 대물 렌즈 홀더를 매달아 지지하는 2개의 와이어로 구성된 현수 장치와;

상기 대물 렌즈 홀더에 전자기력을 가하는 전자기 구동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제17항에 있어서, 상기 2개의 와이어는 상기 대물 렌즈의 광 축 둘레의 회전 성분을 제한하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.
제17항에 있어서, 상기 2개의 와이어는 상기 대물 렌즈의 광 축과 수직인 방향으로 연장하는 표면을 가지며, 그 표면 내에 병설되는 것을 특징으로 하는 대물 렌즈 구동 장치.