KR100474772B1 - 광 픽업 액츄에이터 - Google Patents

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KR100474772B1
KR100474772B1 KR10-2001-0054482A KR20010054482A KR100474772B1 KR 100474772 B1 KR100474772 B1 KR 100474772B1 KR 20010054482 A KR20010054482 A KR 20010054482A KR 100474772 B1 KR100474772 B1 KR 100474772B1
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홍삼열
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Abstract

본 발명은 포커싱 코일의 동작에 따라 자동으로 디스크에서 발생한 틸트 각을 보정할 수 있는 광픽업 액츄에이터를 개시한다. 개시된 본 발명은 광디스크의 데이터 기록 면에 광 빔을 집광할 수 있는, 대물렌즈를 고정 배치시키기 위한 렌즈 홀더와; 상기 렌즈 홀더의 좌우 측에 각각 배치되어 자기장을 형성하는 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석과; 상기 렌즈 홀더의 둘레를 따라 감겨져 있고, 상기 렌즈 홀더에 수직 방향의 자기적 힘을 받도록 한 포커싱 코일과; 상기 제 1 영구 자석과 대향되는 상기 렌즈 홀더의 일측면 가장자리 양측과 상기 제 2 영구 자석과 대향되는 상기 렌즈 홀더의 일측면 가장자리 양측에 각각 배치되어, 상기 렌즈 홀더에 수평 방향의 자기적 힘을 받도록 한 트래킹 코일들과; 상기 트래킹 코일들 중에서 외주 쪽 트랙킹 코일 내측에 각각 배치되고, 상기 포커싱 코일과 전기적으로 연결되어 있는 제 1 레디얼 코일과 제 2 레디얼 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광 픽업 액츄에이터{OPTICAL PICK-UP ACTUATOR}
본 발명은 광 픽업 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광디스크의 기구적인 런-아웃(run-out)에 의해 포커싱 구동시 틸트 각 변화를 자동으로 보정 할 수 있는 광 픽업 액츄에이터에 관한 것이다.
최근, 광디스크의 급속한 발전으로 광디스크의 정보를 기록/재생하기 위한 광픽업의 다양한 제품이 개발되고 있다. 대물 렌즈로부터의 집광된 광 빔을 광디스크의 회전에 따른 광디스크의 면 진동과 편심 등에 대하여 광 스폿(spot)을 광디스크의 신호 트랙의 중심을 추종하도록 하는 대물렌즈 구동장치가 광 픽업과 함께 구성된다. 이러한, 대물 렌즈 구동장치는 광 픽업 액츄에이터(Actuator)라 하며 대물 렌즈가 포커싱(Focusing)과 트래킹(Tracking) 동작을 하도록 구동한다.
상기 포커싱(Focusing) 동작은 대물 렌즈로부터의 광 빔의 광 스폿(Spot)이 광디스크의 신호 트랙에서 초점심도 내에 들도록 대물 렌즈를 상하로 구동시키는 것이다. 그리고, 상기 트래킹(Tracking)동작은 대물 렌즈로부터의 광 빔의 광 스폿(Spot)이 광디스크의 신호트랙의 중심을 추종하도록 좌우로 구동시키는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 픽업 액츄에이터의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 광원으로부터의 광 빔을 광디스크의 정보기록 면에 집광하는 대물렌즈(3)와 상기 대물렌즈(3)를 내경에 삽입한 렌즈 홀더(1)와 상기 렌즈 홀더(1)의 좌우로 일정 거리 이격 되어 각각 배치된 영구 자석(6)과, 상기 영구 자석들(6)의 배면에 배치되며, 상기 영구 자석(6)에서 자속의 누설을 방지하기 위한 요크(7)와 상기 영구자석들(6)에 대향 배치되고 상기 렌즈 홀더(1)의 외부 둘레 전체에 감겨져 있는 포커싱 코일(4)과 상기 포커싱 코일(4)이 감겨져 있는 방향과 수직한 방향으로 배치된 트래킹 코일(5)로 구성되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 액츄에이터의 동작은 다음과 같다.
광 픽업 액츄에이터는 대물렌즈(3)의 포커싱 동작과 트래킹 동작을 위하여 상기 대물렌즈(3)가 배치된 상기 렌즈 홀더(1)의 좌우에 배치된 상기 영구 자석들(6)의 자기장의 힘을 이용하여 상하, 좌우로 움직이는 동작을 한다. 이러한, 광 픽업 액츄에이터의 구동력은 상기 영구자석(6)과 상기 요크(7)가 이루는 자기장 공간 안에 상기 트래킹 코일(5) 및 상기 포커싱 코일(4)에 전류를 인가하여 플레밍의 왼손법칙에 의한 로렌쯔 힘에 의하여 생성된다.
상기 트래킹 코일(5)에 전류를 인가함으로써 상기 대물렌즈(3)를 좌우로 동작시키고, 상기 포커싱 코일(4)에 전류를 인가함으로써 상기 대물 렌즈(3)를 상하로 동작시킨다. 도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 부호 10은 액츄에이터의 공진 피크를 줄이기 위한 댐퍼 홀더(damper holder)이다.
도 2는 종래 기술에 따라 디스크의 데이터를 읽는 광 디스크 드라이브의 메카니즘을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 턴 테이블(22)과 클램퍼(21)에 의해 고정된 디스크(20)는 스핀들 모터(30)(spindle motor)에 의하여 회전하고, 광 픽업 액츄에이터는 디스크(20) 하부에 배치되어 대물렌즈를 통하여 일정한 거리를 두고 광을 조사하고 반사되는 광을 이용하여 데이터를 기록/재생한다. 또한, 상기 광 픽업은 덱(24;deck)에 의하여 지지되어 있고, 상기 덱(24;deck)은 진동이나 충격에 안정한 상태를 유지하도록 댐퍼로 지지되어 있다. 도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 100은 덱(deck)베이스부를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 디스크의 런-아웃 및 기구적 하자에 따른 광 픽업 액츄에이터의 포커싱 동작과 틸트 동작의 연관성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a에서 도시된 바와 같이, 디스크(20)가 중립 상태에서 회전하면, 액츄에이터의 렌즈 홀더에 고정 배치된 대물 렌즈는 일정하게 광을 디스크에 조사한다. 하지만, 도 3b에서 도시된 바와 같이, 데이터를 기록/재생할 디스크(20)가 기구적 런-아웃(run-out)에 의하여 중립 상태보다 위로 휘어져있을 경우에는 액츄에이터의 포커싱 동작에 의하여 대물 렌즈가 위로 움직이게 되고, 틸트 각 -θ가 발생하는 경우이다.
또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 데이터를 기록/재생할 디스크(20)가 중립 상태보다 아래로 휘어졌을 경우에는 액츄에이터의 포커싱 동작에 의하여 대물 렌즈가 아래로 움직이고, 틸트 각 +θ가 발생하는 경우이다.
상기와 같이 디스크(20)가 중립상태에서 일정한 각도(-θ, +θ의 각도만큼)로 휘어진 경우, 정확한 데이터를 기록/재생하기 위하여 포커싱과 트랙킹 동작만으로는 데이터를 기록/재생할 수 없게된다. 따라서, 광 픽업 액츄에이터의 대물렌즈부도 상기 발생한 틸트 각 만큼 기울어지도록 하여야 하는데, 이를 틸트 각 보정이라 한다.
도 4a 및 도 4b는 디스크의 틸트 각 보정의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 디스크의 런-아웃이나 디스크의 휨등 기구적인 문제로 인하여 틸트 각의 오차가 발생할 때에는 도 4b에서 도시한 바와 같이, 광 픽업 액츄에이터에 별도의 레디얼 코일들을 배치하여 광 픽업 액츄에이터가 소정의 기울기를 갖도록 보정하는 개념을 보여준다.
따라서, 보통 틸트 각 보정을 위하여 별도의 자기장 형성을 위한 영구 자석과 전류인가 코일부를 두고 있다.
틸트 각의 발생은 데이터 재생 및 기록의 오차를 야기할 수 있으므로 디스크가 고배속화, 고밀도화로 작은 틸트 각의 발생에 의하여도 정확한 데이터를 기록/재생하기 어려우므로 틸트 각 보정 작업은 점차 액츄에이터에서 요구되는 항목이다.
그러나, 이렇게 별도의 레디얼 구동계를 배치하여 틸트 각을 보정하는 방법은 틸트 각을 어느 정도 보정해야 하는지 정확하게 파악하여야 하며, 독자적인 레디얼 구동계 추가로 시스템의 비용이 올라가거나 제조상의 부담을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 포커싱 코일과 직렬로 연결된 레디얼 코일을 트래킹 코일이 감겨져 있는 내부에 배치 시켜 포커싱 동작의 변화에 따라 자동적이고, 신속하게 틸트 각을 보정할 수 있는 광 픽업 액츄에이터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광 픽업 액츄에이터는,
광디스크의 데이터 기록 면에 광 빔을 집광할 수 있는, 대물렌즈를 고정 배치시키기 위한 렌즈 홀더와;
상기 렌즈 홀더의 좌우 측에 각각 배치되어 자기장을 형성하는 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석과;
상기 렌즈 홀더의 둘레를 따라 감겨져 있고, 상기 렌즈 홀더에 수직 방향의 자기적 힘을 받도록 한 포커싱 코일과;
상기 제 1 영구 자석과 대향되는 상기 렌즈 홀더의 일측면 가장자리 양측과 상기 제 2 영구 자석과 대향되는 상기 렌즈 홀더의 일측면 가장자리 양측에 각각 배치되어, 상기 렌즈 홀더에 수평 방향의 자기적 힘을 받도록 한 트래킹 코일들과;
상기 트래킹 코일들 중에서 외주 쪽 트랙킹 코일 내측에 각각 배치되고, 상기 포커싱 코일과 전기적으로 연결되어 있는 제 1 레디얼 코일과 제 2 레디얼 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 레디얼 코일은 상기 렌즈 홀더의 일측면 상에 배치된 트래킹 코일들 중 외주쪽의 내측 면에 배치되고, 상기 제 2 레디얼 코일은 상기 제 1 레디얼 코일이 배치된 트래킹 코일과 수평으로 대향하는 상기 렌즈 홀더의 타측면 상에 배치된 트래킹 코일 내측 면에 배치되고, 상기 제 1 레디얼 코일과 제 2 레디얼 코일은 상기 포커싱 코일이 자기장에 의하여 상하 수직으로 힘을 받아 포커싱을 할 때, 그에 따라 자기장으로부터 상하 수직한 힘을 받아 디스크의 틸트 각을 자동 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 트래킹 코일 내부에 틸트 각 보정을 위한 레디얼 코일 삽입하고, 틸트 각 보정시 포커싱 코일의 동작에 따라 기존의 마그네틱 자기장을 이용하여 광디스크의 틸트 각을 보정할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 액츄에이터 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 광원으로부터의 광빔을 광디스크의 정보기록 면에 집광하는 대물렌즈(43)와 상기 대물렌즈(43)를 내경에 삽입한 렌즈 홀더(41)과 상기 렌즈 홀더(41)의 좌우로 일정 거리 이격 되어 각각 배치된 제 1 및 제 2 영구 자석들(46)과, 상기 제 1 및 제 2 영구 자석들(46)의 배면에 배치되어, 상기 제 1 및 제 2 영구 자석들(46)에서 누설되는 자속을 방지하기 위한 요크(yoke)(47)와 상기 제 1 및 제 2 영구자석들(46) 사이에 배치되고 상기 렌즈 홀더(41)의 외부둘레에 감겨져 있는 포커싱 코일(44)과 상기 포커싱 코일(44)과 수직한 방향으로 상기 렌즈 홀더(41) 상에 감겨져 있는 트래킹 코일(45)과 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 트래킹 코일(45) 내부에 배치된 틸팅 각(Tilting angle) 보정을 위한 레디얼 코일(50)로 구성되어 있다.
도면에는 도시하였지만, 설명하지 않은 49는 와이어 스프링을 나타낸다.
상기 레디얼 코일(50)은 상기 제 1 혹은 제 2 영구 자석들(46)에 인접한 상기 렌즈 홀더(41) 상의 외주 쪽 트래킹 코일(45)의 내부에 배치되고, 다른 하나는 상기 레디얼 코일(50)을 포함하는 상기 트래킹 코일(45)의 타측면 상에 배치된 트래킹 코일(45) 내부에 배치된다.
상기와 같은 구조를 갖는 액츄에이터의 동작은 다음과 같다.
광 픽업 액츄에이터는 상기 대물렌즈(43)의 포커싱 동작과 트래킹 동작을 위하여 상기 대물렌즈(43)가 배치된 상기 렌즈 홀더(41)을 상하, 좌우로 움직이는 동작을 한다. 이러한, 광 픽업 액츄에이터의 구동력은 상기 제 1 및 제 2 영구 자석들(46)과 요크(47)가 이루는 자기 공간 안에 상기 트래킹 코일(45) 및 상기 포커싱 코일(44)을 구성하여 플레밍의 왼손법칙에 의한 로렌쯔 힘에 의하여 발생한다.
그리고, 상기 광픽업 액츄에이터의 대물렌즈(43)를 좌우로 움직이기 위하여 상기 트래킹 코일(45)에 전류가 인가되고, 상하로 움직이기 위하여 상기 포커싱 코일(44)에 전류가 인가된다. 이때, 상기 트래킹 코일(45) 내부에는 상기 포커싱 코일(44)과 직렬로 연결되어 있는 제 1 및 제 2 레디얼 코일(50)이 배치되어 있어, 상기 포커싱 코일(44)의 상하 동작에 따라 자동으로 틸트를 발생시킨다.
상기 제 1 및 제 2 레디얼 코일들(50)에 의한 틸트 구동은 포커싱 동작과 트래킹 동작으로는 조절할 수 없는 틸트 각의 보정을 위한 것인데, 광 픽업 액츄에이터가 데이터를 기록/재생할 디스크 면과 수직해야만, 정확한 데이터를 기록/재생할 수 있기 때문이다.
도 6은 상기 도 5의 A방향에서 본 단면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 대물 렌즈(43)를 포함하는 렌즈 홀더(41)의 둘레에 포커싱 코일(44)이 감겨져 있고, 상기 포커싱 코일(44)이 감겨져있는 일측면 가장자리 양측에는 각각 트래킹 코일(45)이 배치되어 있다. 또한, 상기 트래킹 코일(45)중 외주 쪽에는 틸트 각 보정을 위한 상기 제 1 레디얼 코일(50)이 내부에 배치되어 있다.
상기 대물 렌즈(43)가 위치한 렌즈 홀더(41)에 감겨져 있는 상기 포커싱 코일(44)이 상하로 움직일 때 이를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 레디얼 코일들(50)에도 전류가 인가되어 자기장에 의한 힘을 받아 수직으로 틸트 된다. 그러므로, 상기 제 1 및 제 2 레디얼 코일들(50)은 상기 렌즈 홀더의 양측면 상에 배치된 트래킹 코일(45)들 각각의 하나에만 존재하기 때문에 상기의 자기장에 의한 힘에 의하여 일측으로 기울게 되어 틸트 각을 보정하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 레디얼 코일이 마그네틱에 의한 자기장에서 받는 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 마그네틱에 의한 자기장은 중심부를 중심으로 상하 대칭적으로 감소하는 자기장의 세기를 가지고 있다. 포커싱 업의 경우 이러한, 자기장 속에 상기 레디얼 코일(50)이 존재하게 되면, 상기 레디얼 코일(50)의 하부를 통과하는 자기장의 세기는 크고, 상부를 통과하는 자기장의 세기는 작으므로 상기 레디얼 코일(50)은 위로 힘을 받게된다.
그리고, 상기 레디얼 코일(50)은 상기 포커싱 코일(44)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 상기 포커싱 코일(44)의 업과 다운에 따라 위아래로 힘을 받게 된다. 이해를 보다 돕기 위하여 도 7과 도 3b를 연관시켜 부연 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 디스크의 외주 영역이 위로 휘게된 경우에는, 포커싱 구동 수행에 의하여 렌즈홀더가 위로 상승되게 된다. 이때, 레디얼 코일도 위로 상승하게 되며, 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면 액츄에이터 구성에 있어 상대적으로 디스크의 외주 방향에 형성된 레디얼 코일이 위로 힘을 받게 된다. 이에 따라, 포커싱 구동에 의하여 렌즈홀더가 상승되면서 틸트 각에 대해서도 동시에 보정이 가능하게 되는 것이다. 반면에 도 3c에 나타낸 바와 같이, 디스크의 외주 영역이 아래로 휘게된 경우에는, 포커싱 구동 수행에 의하여 렌즈홀더가 아래로 하강하게 되며, 본 발명에 의하면 액츄에이터 구성에 있어 상대적으로 디스크의 외주 방향에 형성된 레디얼 코일은 아래로 힘을 받게 된다. 이에 따라, 포커싱 구동에 의하여 렌즈홀더가 하강되면서 틸트 각에 대해서도 동시에 보정이 가능하게 되는 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 액츄에이터의 디스크 틸트 각 보정을 나타낸 그래프이다.
도 8에서 도시한 바와 같이, 디스크의 휨이나 기구적인 런-아웃에 의하여 틸트각이 발생하는데, 상기 포커싱 코일이 데이터를 읽고/기록하기 위하여 대물렌즈를 포커싱하기 위한 거리에 따라 틸트 각의 크기가 비선형적으로 증가한다.
본 발명에서 제시한 레디얼 코일에 의하여 액츄에이터의 틸트 각 추종은 거의 직선적인 선형기울기를 갖는다. 그래프에서 나타나있듯이 포커싱 거리에 따라 디스크에서 나타나는 틸트 각 보정을 따라가고 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 광 픽업 액츄에이터의 포커싱 동작 정보를 기준으로 포커싱 코일과 직렬로 연결되어 있는 레디얼 코일에 의해 틸트 각 보정을 자동으로 하므로 정확하고, 신속하게 틸트 각을 보정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 레디얼 코일이 트래킹 코일 내부에 배치되어 있어, 포커싱 동작과 트래킹 동작을 위하여 사용되는 자기장을 이용하므로 별도의 영구자석을 액츄에이터에 배치할 필요가 없는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 픽업 액츄에이터의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따라 디스크의 데이터를 읽는 광 디스크 드라이브의 메카니즘을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 디스크의 런-아웃 및 기구적 하자에 따른 광 픽업 액츄에이터의 포커싱 동작과 틸트 동작의 연관성을 설명하기 위한 도면.
도 4a 및 도 4b는 디스크의 틸트 각 보정의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액츄에이터 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 상기 도 5의 A방향에서 본 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 레디얼 코일이 마그네틱에 의한 자기장에서 받는 힘을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 액츄에이터의 디스크 틸트 각 보정을 나타낸 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
40: 댐퍼 41: 렌즈 홀더
43: 대물 렌즈 44: 포커싱 코일
45: 트래킹 코일 46: 영구 자석
47: 요크(yoke) 49: 와이어 스프링
50: 레디얼 코일

Claims (3)

  1. 광디스크의 데이터 기록 면에 광 빔을 집광할 수 있는, 대물렌즈를 고정 배치시키기 위한 렌즈 홀더와;
    상기 렌즈 홀더의 좌우 측에 각각 배치되어 자기장을 형성하는 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석과;
    상기 렌즈 홀더의 둘레를 따라 감겨져 있고, 상기 렌즈 홀더에 수직 방향의 자기적 힘을 받도록 한 포커싱 코일과;
    상기 제 1 영구 자석과 대향되는 상기 렌즈 홀더의 일측면 가장자리 양측과 상기 제 2 영구 자석과 대향되는 상기 렌즈 홀더의 일측면 가장자리 양측에 각각 배치되어, 상기 렌즈 홀더에 수평 방향의 자기적 힘을 받도록 한 트래킹 코일들과;
    상기 트래킹 코일들 중에서 외주 쪽 트랙킹 코일 내측에 각각 배치되고, 상기 포커싱 코일과 전기적으로 연결되어 있는 제 1 레디얼 코일과 제 2 레디얼 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레디얼 코일과 제 2 레디얼 코일은 상기 포커싱 코일이 자기장에 의하여 상하 수직으로 힘을 받아 포커싱을 할 때, 그에 따라 자기장으로부터 상하 수직한 힘을 받아 디스크의 틸트 각을 자동 보정하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 액츄에이터.
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