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KR100601688B1 - 광픽업 액츄에이터 및 그 제조 방법 및 이를 적용한광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기 - Google Patents

광픽업 액츄에이터 및 그 제조 방법 및 이를 적용한광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기 Download PDF

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KR100601688B1
KR100601688B1 KR1020040046652A KR20040046652A KR100601688B1 KR 100601688 B1 KR100601688 B1 KR 100601688B1 KR 1020040046652 A KR1020040046652 A KR 1020040046652A KR 20040046652 A KR20040046652 A KR 20040046652A KR 100601688 B1 KR100601688 B1 KR 100601688B1
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South Korea
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optical
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김석중
배정국
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삼성전자주식회사
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Priority to AT05253612T priority patent/ATE428170T1/de
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Abstract

복수의 서스펜션에 의해 베이스에 대하여 움직임 가능하게 지지되며 대물렌즈가 탑재되는 블레이드와; 상기 블레이드를 포함하는 가동부를 구동하기 위한 자기 회로를 포함하는 광픽업 액츄에이터 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기가 개시되어 있다.
개시된 광픽업 액츄에이터의 가동부는, 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수보다 높은 고 주파수 대역에서 포커스 구동시에도, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 가동부의 무게 중심점 조정 요소를 포함한다.
개시된 광픽업 액츄에이터는, 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링 방향을 체크하는 단계, 래디얼 롤링 방향이 원하는 방향이 아닐 때, 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하는 단계를 포함하여, 정보저장매체의 정보 저장면과 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링이 유도될 때까지 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하여 제조된다.

Description

광픽업 액츄에이터 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기{Optical pickup actuator, method for manufacturing thereof and optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus employing the same}
도 1은 종래의 광픽업 액츄에이터를 보인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광픽업 액츄에이터의 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 포커스 동작시 발생할 수 있는 래디얼 롤링의 유형을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업 액츄에이터의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 광디스크 회전수와 포커스 방향 면진동량의 관계를 보여준다.
도 7은 포커스 구동시, 가동부의 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링값 측정 결과를 보여준다.
도 8 및 도 9는 각각 일 BD용 액츄에이터 세트와 다른 BD용 액츄에이터 세트의 래디얼 롤링 방향 질량 분포 차에 의한 래디얼 롤링량을 측정한 결과를 보여준다.
도 10은 가동부의 경사각 측정용 틸트 센서가 블레이드에 설치된 예 및 그를 이용하여 검출되는 틸트 신호를 보여준다.
도 11은 광디스크에 가까워지는 방향으로 가동부를 움직일 때, 롤링 주파수 이하의 주파수 영역에서, 각각 -래디얼 롤링 및 +래디얼 롤링을 나타내는 예 1 및 예 2의 광픽업 액츄에이터의 롤링 특성 최적화를 보여준다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터의 작용 효과를 보여준다.
도 13은 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...블레이드 110...대물렌즈
160...홀더 170,175...내주 및 외주측 서스펜션
180...베이스 190,195...부가 질량
D...광디스크
본 발명은 광 기록 및/또는 재생기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편향광디스크 대응력을 향상시킬 수 있도록 된 광픽업 액츄에이터 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기에 관한 것이다.
일반적으로, 정보저장매체의 정보 저장면 즉, 광디스크의 기록면에 정보를 기록하고 재생하는 광 기록및/또는 재생장치에는, 광디스크의 반경 방향을 따라 이동하면서 그 광디스크의 기록면에 광을 조사하고, 그로부터 반사되는 광을 수광하여 정보를 기록 및/또는 재생하는 광픽업이 구비되어 있다.
이 광픽업에는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(7)와, 이 베이스(7)에 고정되는 홀더(8)와, 상기 홀더(8)에 일단이 고정된 서스펜션(6)에 의해 유동 가능하게 지지되고 대물렌즈(1)가 탑재되는 블레이드(2)와, 상기 대물렌즈(1)를 포커스방향(A) 및 트랙킹방향(B)으로 구동시키기 위해 상기 블레이드(2)에 설치되어 통전경로를 형성하는 포커스코일(3) 및 트랙킹코일(4)과, 상기 포커스코일(3)과 트랙킹코일(4)에 흐르는 전류와의 상호작용으로 상기 블레이드(2)를 구동시키기 위한 전자기력을 발생시키는 자석(10) 및 요오크(9)를 포함하여 구성되는 액츄에이터가 구비된다.
도 1 및 도 2에서 참조부호 11은 광디스크(D)가 안착되는 턴테이블을 나타내며, 참조부호 12는 턴테이블(11)을 회전시키는 모터를 나타낸다.
상기 구성에 있어서, 포커스코일(3)에 전류를 공급하면, 그 전류와 상기 자석(10) 및 요오크(9)에 의한 자력과의 상호 작용으로 발생되는 전자기력에 의해 상기 블레이드(2)가 포커스방향(A)으로 구동된다. 이때, 상기 포커스코일(3)에 공급되는 전류의 방향에 따라 상하의 포커스 구동방향이 결정된다. 따라서, 포커스코일(3)에 흐르는 전류를 제어하면서 광디스크(D) 기록면과 대물렌즈(1) 간의 초점거리를 제어할 수 있다. 또한, 상기 트랙킹코일(4)에 흐르는 전류를 제어하 면 블레이드(2)가 전자기력에 의해 트랙킹방향(B)으로 구동되어, 대물렌즈(1)가 광디스크(D)상의 원하는 트랙을 정확하게 추종하도록 제어할 수 있게 된다.
그런데, 상기 광디스크(D)는 그 기록면이 완벽한 수평상태로 만들어지는 것이 가장 이상적이지만, 실제로는 상향 또는 하향으로 약간 휘어져 있는 소위 편향에러를 가지게 된다. 이러한 광디스크의 편향에러는 상기 광픽업 액츄에이터의 입장에서 볼 때 포커스 에러의 형태로 작용하게 된다. 즉, 편향에러를 가진 광디스크(D)가 상기 턴테이블(11) 상에서 회전하게 되면, 그 휘어진 양만큼 광픽업 액츄에이터의 대물렌즈(1)로부터 광디스크(D)까지의 거리가 변동된다. 이에, 상기 광픽업 액츄에이터는 이러한 광디스크의 편향에러를 보상하기 위해 포커스방향의 제어를 수행하게 된다.
한편, 상기 블레이드(2)는 서스펜션(6)의 일단에 외팔보 형태로 매달려 움직이기 때문에, 제작 공정상의 오차나 광픽업 액츄에이터의 구조상의 문제로 인해 포커스 및 트랙킹 동작시 정확하게 수직 또는 수평방향으로 움직이지 않고, 도 2에 도시된 것처럼 롤링(rolling) 현상을 수반하게 된다. 이러한 롤링은 블레이드(2)가 좌우 또는 전후로 요동하는 현상으로, 도 2와 같이 상기 광디스크(D)의 반경방향에 수직되는 법선방향을 회전축으로 하여 요동하는 롤링을 래디얼 방향 롤링이라 한다. 광디스크의 외주 방향쪽에 있는 블레이드가 상승할 때, 즉, 대물렌즈가 광디스크측으로 접근할 때, (+)방향의 래디얼 롤링이 되고, 반대로 하강할 때 (-) 방향의 래디얼 롤링이 된다.
래디얼 방향 롤링에는 다음과 같은 세 가지 유형이 있을 수 있다. 첫째, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 블레이드(2)가 상승할 때 즉, 대물렌즈(1)가 광디스크(D)쪽으로 접근할 때 (+) 방향의 래디얼 롤링이 되고, 반대로 하강할 때 (-)방향의 래디얼 롤링이 되는 경우(이하 A 유형이라 함)이다. 둘째, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 대물렌즈(1)가 광디스크(D)쪽으로 접근할 때 (-) 방향의 래디얼 롤링이 되고, 하강할 때 (+)방향의 래디얼 롤링이 되는 경우(이하 B 유형이라 함)이다. 셋째, 도 3c에 도시된 바와 같이 대물렌즈(1)의 승강에 관계없이 롤링 방향이 한 방향으로 나타나는 경우(이하 C 유형이라고 함)가 있다. 즉, 상기 대물렌즈(1)가 광디스크(D) 측으로 접근될 때와 이격될 때 모두 (+) 또는 (-)의 같은 방향으로만 롤링되는 경우이다.
상기 A 유형은 편향에러를 가진 광디스크(D)에 맞춰서 대물렌즈(1)의 포커스 제어를 수행할 때 상기한 롤링현상이 대물렌즈(1)의 광축(C1)과 광디스크(D)의 기록면을 수직에 가까와지도록 해주는 효과가 있기 때문에 편향에러를 상쇄시키는데 유효하게 작용한다. 이와 반대로, 상기 B 유형은 대물렌즈(1)의 광축(C1)과 광디스크(D) 기록면의 각도를 수직상태로부터 점점 더 벗어나게 만들어 편향에러를 더 증폭시키게 된다. 한편, C 유형은 대물렌즈(1)의 상승 또는 하강시의 어느 한쪽에만 유효하고 다른 쪽으로는 유해한 경우에 해당된다.
이러한 세 가지 유형의 롤링 작용을 고려할 때 편향광디스크에 대한 대응력을 향상시키기 위해서는 상기 A 유형이 가장 바람직하고, C 유형의 경우는 이상적이지는 않지만 사용 가능하다. 그러나, B 유형의 경우는 광디스크에 대한 기록/재생 성능에 치명적이므로 가능한 한 피해야 좋다. 하지만, 실제로 제조되는 광픽업 액츄에이터 중에는 광픽업 액츄에이터 조립시의 조립공차 등과 같은 다양한 변수에 의해 상기한 세 가지 유형이 거의 균등한 비율로 나오고 있다. 이에 대해 종래에는 특별한 대안 없이 B 유형의 광디스크를 불량 처리하고 나머지 A유형과 C유형의 광픽업 액츄에이터만을 사용하였으므로 생산성이 낮고, 비경제적인 문제점이 있었다.
광픽업 액츄에이터의 포커스 동작시 래디얼 방향의 롤링이 편향 에러를 상쇄시키는데 유효하게 작용하도록 광픽업 액츄에이터를 형성하면 제어 성능을 향상시키는 것이 가능하므로, 래디얼 방향 롤링 특성을 원하는 방향으로 유도할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 즉, 광픽업용 액츄에이터의 보다 우수한 대응력 확보를 위해 래디얼 방향 롤링 특성을 상기 A 유형이 되도록 유도할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
광픽업 액츄에이터가 A 유형이 되는 경우, 편향 에러를 가진 광디스크에 맞춰서 대물렌즈의 포커스 제어를 수행할 때, 상기한 래디얼 롤링 현상이 대물렌즈의 광축과 광디스크의 기록면을 수직에 가까워지도록 해주는 효과가 있기 때문에, 편향 에러를 상쇄시키는데 유효하게 된다.
이러한 A 유형의 롤링 특성을 만들기 위해 대물렌즈를 기준으로 내외주 간의 서스펜션의 강성차가 나게 하는 방식이 일본 특허출원 2000-132489(공개번호 2001-319353) 및 이에 대응하는 대한민국특허출원 2001-23383(공개번호 2001-102916)에 제안된 바 있다.
상기 기존 출원에는 서스펜션의 직경을 변경함으로써, 광디스크의 내주측에 위치하는 서스펜션의 강성계수를 외주측에 위치하는 서스펜션의 강성 계수보다 크 게 하거나, 내주측에 위치하는 서스펜션의 탄성력을 억제함으로써, 가동부를 포커스 방향으로 구동했을 때 소정의 경사를 발생하도록 하는 예들이 개시되어 있다.
한편, 광픽업 액츄에이터의 경우, 광 기록 및/또는 재생기기의 배속 증가에 따라 광디스크의 회전 주파수가 증가하고, 이에 따라 액츄에이터의 포커스나 트랙킹 방향 가동 주파수는 광디스크의 회전 주파수에 동기되어 움직이기 때문에, 실제 주로 사용되는 주파수 대역이 고주파수 영역으로 이동하고 있는 실정이다.
그런데, 이러한 종래의 방식은 광픽업 액츄에이터의 1차 공진 주파수 이하의 저역 주파수 대역에서는 효과적이지만, 1차 공진 주파수 이상의 고역 주파수 대역에서는 거의 효과가 없게 된다. 즉, 1차 공진 주파수 이상의 고역 주파수 대역에서는 내,외주에 위치되는 서스펜션간의 강성 조정에 의해, A 유형의 롤링 특성을 만들기가 어렵다. 따라서, 종래의 방식은 고배속 광 기록 및/또는 재생기기에는 편향 디스크에 대한 대응력을 제공하기가 곤란하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 1차공진주파수 이상의 고역 주파수 대역까지 포커스 구동시 광디스크의 기록면과 대물렌즈의 광축이 수직에 가까워지도록 래디얼 롤링을 유도할 수 있어, 고배속 광 기록 및/또는 재생시에도 편향디스크에 대한 대응력을 향상시킬 수 있도록 된 광픽업 액츄에이터 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 광픽업 및 광 기록 및/또는 재생기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수의 서스펜션에 의해 베이스에 대하여 움직임 가능하게 지지되며 대물렌즈가 탑재되는 블레이드와; 상기 블레이드를 포함하는 가동부를 구동하기 위한 자기 회로를 포함하는 광픽업 액츄에이터에 있어서, 상기 가동부는, 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수보다 높은 고 주파수 대역에서 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 가동부의 무게 중심점 조정 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조정 요소는, 상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 상기 가동부의 내주측 및 외주측 중 적어도 일 지점에 가감되는 질량일 수 있다.
상기 질량은 상기 블레이드에 가감될 수 있다.
상기 질량은 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하기 위해 상기 블레이드에 접착제를 부여하여 얻어질 수 있다.
상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성된 것이 바람직하다.
적어도 100Hz의 롤링 주파수를 가지도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 복수의 서스펜션은, 상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 내측 및 외측에 위치된 내주측 서스펜션 및 외주측 서스펜션을 포함하며, 상기 내주측 서스펜션이 외주측 서스펜션보다 높은 강성 계수를 가지도 록 형성될 수 있다.
이때, 상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 1Hz 미만의 저역 주파수 대역에서 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수의 서스펜션에 의해 베이스에 대하여 움직임 가능하게 지지되며 대물렌즈가 탑재되는 블레이드와; 상기 블레이드를 포함하는 가동부를 구동하기 위한 자기 회로를 포함하는 광픽업 액츄에이터를 제조하는 방법에 있어서, (가) 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링 방향을 체크하는 단계; (나) 래디얼 롤링 방향이 원하는 방향이 아닐 때, 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하는 단계;를 포함하여, 정보저장매체의 정보 저장면과 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링이 유도될 때까지 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 무게 중심점 조정은, 상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 상기 가동부의 내주측 및 외주측 중 적어도 일 지점에 질량을 가감하여 행해진다.
상기 무게 중심점 조정은, 적어도 100Hz의 포커스 구동 주파수 범위까지, 정보저장매체의 정보 저장면과 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링이 유도되도록 행해지는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광픽업은 상기한 광픽업 액츄에이터 또는 상기한 제조 방법에 의해 제조된 광픽업 액츄에이터를 구비하는 것을 특 징으로 한다.
상기 목적을 달성하여 위하여 본 발명은, 대물렌즈를 구동하는 액츄에이터를 구비하며, 정보저장매체의 반경 방향으로 이동가능하게 설치되어 정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업, 이 광픽업을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 광 기록 및/또는 재생기기에 있어서, 상기 액츄에이터는, 상기한 액츄에이터 또는 상기한 제조 방법에 의해 제조된 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광픽업 액츄에이터의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 5는 도 4의 평면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는, 일측에 홀더(160)가 형성된 베이스(180)와, 복수의 서스펜션(170)(175)에 의해 베이스(180)에 대하여 움직임 가능하게 지지되는 가동부와, 상기 가동부를 구동하기 위한 자기 회로를 포함하여 구성되며, 정보저장매체 즉, 광디스크(D)의 휘어짐에 의한 포커스 높이 변화에 대응하고, 대물렌즈(110)의 광축 방향이 정보 저장매체의 정보 저장면 즉, 광디스크(D)의 기록면에 대해 거의 직교하도록 소정의 경사를 갖도록 형성된다.
상기 가동부는 대물렌즈(110)가 탑재되는 블레이드(100)와, 그 가동부의 무게 중심점 조정을 위한 요소와, 상기 블레이드(100)에 설치된 자기 회로부분을 포 함한다. 상기 복수의 서스펜션(170)(175)은 일단이 상기 홀더(160)에 결합되고 타단이 상기 블레이드(100)에 결합되어 상기 가동부를 베이스(180)에 대하여 움직임 가능하게 지지한다.
상기 무게 중심점 조정 요소는 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수보다 높은 주파수 대역에서 포커스 구동시에도, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하기 위한 것이다. 이러한 무게 중심점 조정 요소에 의해, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터의 가동부는, 고역 주파수 대역에서 포커스 구동시 대물렌즈(110)의 광축이 광디스크(D)의 기록면에 대해 거의 직교하도록 소정의 경사를 갖게 되며, 이에 의해, 상기 가동부는 대물렌즈(110)가 광디스크(D)측으로 접근할 때, (+)방향의 래디얼 롤링이 되고, 반대로 하강할 때 (-) 방향의 래디얼 롤링이 되는 상기한 A 유형의 롤링 특성을 나타내게 된다.
본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터에서, 무게 중심점 조정 요소는 광픽업 액츄에이터의 가동부에서의 질량 언밸런스(mass unbalance)를 조정하기 위한 것으로, 대물렌즈(110)의 중심점을 기준으로 광디스크(D)의 반경 방향으로 블레이드(100)의 내주측 및 외주측 중 적어도 일 지점에 가감되는 질량(mass:190,195)에 해당한다.
가동부의 질량 언밸런스 조정은 대물렌즈(110)의 중심점을 기준으로 광디스크(D)의 반경 방향으로 블레이드(100)의 내주측 및 외주측 중 적어도 일 지점에 접착제 등의 질량(190)(195)을 가감하여 행해질 수 있다.
도 4 및 도 5에서는 질량(190)(195)이 대물렌즈(110) 중심점을 기준으로 광 디스크(D)의 반경 방향으로 내주측 및 외주측의 블레이드(100)의 서스펜션(170)(175)이 결합되는 부위에 서로 다른 크기로 각각 부여된 경우를 보여준다. 내주측 및 외주측 중 어느 한 곳에만 질량을 부여하거나, 내주측에 부여되는 질량과 외주측에 부여되는 질량 차이 및 그 부여 위치를 조정함으로써 가동부의 질량 언밸런스를 조정하고, 이에 의해 가동부의 무게 중심점을 조정할 수 있다.
이때, + 래디얼 롤링 발생을 위한 부가 질량(190)(195)의 크기를 줄이기 위해, 광디스크(D)의 래디얼 방향으로 액츄에이터의 가동부의 무게 중심점과 힘 중심점이 가능한 한 일치되는 것이 바람직하다.
이러한 무게 중심점 조정에 의해, 블레이드(100)를 포함한 가동부가 액츄에이터의 1차공진주파수 이상의 고역 주파수 대역에서 포커스 구동될 때에도, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링(앞서 설명한 A유형의 래디얼 롤링)이 유도되는 광픽업 액츄에이터를 형성할 수 있다.
따라서, 이러한 래디얼 롤링 특성을 갖도록 형성된 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를, 1차 공진주파수보다 높은 주파수로 광디스크(D)를 회전 구동해야하는 고배속 광 기록 및/또는 재생기기에 적용하면, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지도록 하는 래디얼 롤링(상기한 A 유형의 래디얼 롤링)이 유도되어, 편향 광디스크에 대한 대응력을 확보할 수 있다.
상기한 바와 같은 질량 언밸런스 조정에 의해 고역 주파수 대역에서 A유형의 래디얼 롤링 특성을 유도할 수 있는 이유에 대해서는 후술한다.
여기서, 액츄에이터의 1차공진주파수는 그 구조 및 사용 재질, 크기 등의 요 소들에 의해 액츄에이터 제조시 정해지는 것이다. 본 기술분야에서 알려진 바에 의하면, DVDP에 사용되는 광픽업 액츄에이터의 1차 공진주파수는 대략 30∼40Hz, BD 1배속(1×) 및 BD 2배속(2×)에 사용되는 광픽업 액츄에이터의 1차 공진주파수는 대략 40-60Hz 범위에 속한다. 광픽업 액츄에이터의 1차 공진주파수는 제조사별로 차이가 있을 수 있다.
상기 블레이드(100)는 복수의 서스펜션(170)(175)에 의해 상기 홀더(160)에 대해 탄력적으로 이동가능하게 지지되어 있다. 상기 서스펜션(170)(175)은 광디스크(D)의 반경방향에 대해 내주측에 있는 서스펜션(170)과 외주측에 있는 서스펜션(175)으로 구성된다. 상기 복수의 서스펜션(170)(175)은 한쌍의 내주측 서스펜션(170)와 한쌍의 외주측 서스펜션(175)으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 서스펜션(170)(175)은 와이어로 이루어질 수 있다. 상기 자기 회로의 코일부분이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드(100)에 탑재되는 경우에는, 상기 복수의 서스펜션(170)(175)은 포커스 및 트랙킹 구동을 위한 구동 전류를 인가하는 통로로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 이를 적용한 광 기록 및/또는 재생기기가, 저역 주파수 대역에서, 기계적인 틸트를 이용하지 않고도, 편향 광디스크(D)에 대해 항상 최적의 광학적 수차 상태로 정보 기록 신호를 재생할 수 있도록 마련된 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 내주측 서스펜션(170)은 그 강성 계수값이 외주측 서스펜션(175)의 강성계수값보다 크도록 형성될 수 있다. 이 경우, 저역 주파수 대역 즉, 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수보다 낮은 주파수 대역에서 포커스 구동시에도, 대물렌즈(110)의 광축이 광디스크(D)의 기록면에 대해 거의 직교하도록 소정의 경사를 갖게 되고, 이에 의해 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지도록 래디얼 롤링(상기한 A 유형의 래디얼 롤링)을 유도할 수 있다.
광픽업 액츄에이터의 전달함수 특성은 후술하는 수학식 1에 의해 알 수 있는 바와 같이, 1차 공진주파수 이전 주파수 영역에서는 강성계수의 영향이 주로 나타나고, 1차 공진주파수 이후의 주파수 영역에서는 강성계수의 영향이 현저하게 감소하고, 질량의 영향이 현저하게 증가된다.
따라서, 액츄에이터의 경사각 방향이 대물렌즈(110)가 광디스크(D)측으로 접근할 때에는 (+) 방향의 래디얼 롤링이 되고, 반대로 하강할 때, (-) 방향의 래디얼 롤링이 되어 편향 에러를 가진 광디스크(D)에 맞춰서 대물렌즈(110)의 포커스 제어를 수행할 때, 포커스 구동 주파수에 관계없이 상기한 래디얼 롤링 현상이 대물렌즈(110)의 광축과 광디스크(D)의 기록면을 수직에 가까워지도록 해주는 효과가 있게 하려면, 상기한 2가지 조건을 동시에 만족시켜 줄 필요가 있다.
즉, 저역 주파수 대역에서 포커스 구동시 편향 광디스크에 대응하기 위해서는, 내주측 서스펜션(170)의 강성 계수가 외주측 서스펜션(175)의 강성 계수보다 크게 할 필요가 있다. 또한, 고역 주파수 대역에서 포커스 구동시 편향 디스크에 대응하기 위해서는, 질량(190)(195)의 선택적인 부가에 의해 가동부의 무게 중심점을 조정해줄 필요가 있다.
본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 이러한 2가지 조건을 모두 충족할 수 있으므로, 1Hz 미만의 저역 주파수 대역에서 최대 200Hz 대역까지 포커스 구동시, 광디스크(D)의 휘어짐에 의한 포커스 높이 변화에 대응할 수 있으며, 대물렌즈(110)의 광축 방향이 광디스크(D)의 기록면에 대해 소정의 경사를 갖는다.
이에 의해, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 1차 공진주파수보다 낮은 주파수 대역에서 그 1차 공진주파수보다 높은 주파수 대역 범위(바람직하게는 최대 200Hz 대역)까지 포커스 구동시, 원하는 래디얼 롤링(상기 A 유형의 래디얼 롤링)을 유도할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 대략 100Hz 정도의 롤링 주파수를 가지도록 형성된 것이 바람직하다. 이를 위하여, 가동부의 관성 모멘트값을 줄이고 가동부를 지지하는 내주측 서스펜션(170)과 외주측 서스펜션(175)의 간격을 크게 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 후술하는 도 8 및 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 래디얼 롤링의 부호는 이 롤링 주파수를 기준으로 반전된다. 롤링 주파수 fθ는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112004027015081-pat00001
수학식 1에서, Kθ는 회전 강성 계수로, Kθ = kl2(k는 서스펜션(170)(175)의 강성 계수, l은 내주측 서스펜션(170)과 외주측 서스펜션(175) 사이의 간격)이고, I는 가동부의 질량 관성 모멘트이다. ls는 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175) 중심점간의 차이로, 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175)의 중심점이 일치하는 경우, kls 2항은 제로(0)가 된다.
수학식 1에 따르면, 가동부의 질량 관성 모멘트는 작게 하고, 서스펜션(170)(175)의 강성 계수 및 내,외주측 서스펜션(170)(175) 사이의 간격을 크게 하고, 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175) 중심점 간의 차이를 크게 하면, 롤링 주파수를 크게 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터가 100Hz 정도로 큰 롤링 주파수를 가지도록 하려면, 가동부의 질량 관성 모멘트를 작게 하기 위해, 가동부의 무게 및 단면적을 줄이고, 서스펜션(170)(175)의 강성계수를 키우며, 내,외주측 서스펜션(170)(175) 사이의 간격을 크게 하며, 내주측 서스펜션(170)과 외주측 서스펜션(175) 사이의 강성 계수가 다르도록 하면 된다. 이와 같이 롤링 주파수는 광픽업 액츄에이터의 구조 및 사용 재질 들에 의해 정해진다.
한편, 본 기술 분야에서 알려진 바에 따르면, DVDP의 경우, 광디스크(D)의 회전 속도가 대략 1400-1500 rpm이고, 포커스 구동 주파수는 대략 20Hz 범위이다. BD 1배속(1×)의 경우, 광디스크(D)의 회전 속도는 대략 2300rpm이고, 포커스 구동 주파수는 대략 40Hz 범위이며, BD 2배속(2×)의 경우, 광디스크(D) 회전 속도가 대략 4600rpm이고, 포커스 구동 주파수는 대략 75Hz 범위이다. 여기서의 각 광 기록 및/또는 재생기기별 포커스 구동 주파수 및 광디스크(D)의 회전 속도는 예시로서 나타낸 것으로, 광 기록 및/또는 재생기기를 제조하는 회사에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
이와 같이, BD 2배속(2×)을 고려할 때, 포커스 구동 주파수는 대략 75Hz 정도로 100Hz 이하이다.
도 6은 광디스크(D) 회전수와 포커스 방향 면진동량의 관계를 보여준다. 도 6을 참조하면, 광디스크(D) 회전수별 포커스 방향 면진동량의 측정값 및 계산값이 서로 유사하게 나타난다. 또한, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 100Hz 주파수 범위에서는 면진동량이 20Hz에서의 면진동량의 1/2 이하로 줄어든다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 광디스크(D)를 100Hz 이상으로 회전시키는 경우(이때의 포커스 주파수도 대략 100Hz 이상이 될 수 있음)에는, 광디스크(D)의 포커스 방향 면진동량은 현저히 줄어든다. 이는 광디스크(D) 회전수가 어느 이상으로 커지면, 휜 디스크가 퍼지는 효과가 있기 때문이다.
100Hz 이상에서는 광디스크(D) 회전수 증가에 따른 면진동량 감소로, 래디얼 롤링값의 방향 및 크기 결정 등이 큰 의미가 없다.
따라서, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 약 100Hz 정도의 롤링 주파수를 가지는 것으로 충분하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를, 대략 100Hz 정도의 롤링 주파수를 가지며, 가동부에서의 질량 언밸런스를 조정하고, 내주측 서스펜션(170)과 외주측 서스펜션(175)의 강성 차이를 최적화하여, 100Hz 대역까지 원하는 롤링 특성이 유도되도록 형성하면, 1Hz 이하의 저주파 대역에서부터 고배속 광기기의 광디스크(D)의 회전 주파수 이상의 고주파 대역(예컨대, 최대 200Hz)까지 포커스 구동시, 광디스크(D)의 휘어짐에 대해 충분히 대응할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 필요에 따라 100Hz보다 큰 롤링 주파수 또는 100Hz보다 작은 롤링 주파수를 가지도록 형성될 수도 있으며, 롤링 주파수가 고배속 광 기록 및/또는 재생기기에서 요구하는 포커스 구동 주파수보다 크기만 하면 된다.
한편, 상기 자기회로는 예를 들어, 도 4 및 도 5에 보여진 바와 같이, 블레이드(100)를 사이에 두고 그 양측에 대향되게 설치된 자석(140)과, 상기 베이스(180)(180)에 설치되고 상기 자석(140)을 고정하는 외측요크(150)와, 상기 자석(140)에 대해 마주보는 위치의 상기 베이스(180)(180)에 설치되어 상기 블레이드(100)를 가이드하도록 된 내측요크(155)와, 상기 블레이드(100)의 외측에 감겨지는 포커스코일(131)과, 상기 자석(140)에 대향되는 위치의 상기 블레이드(100) 측벽에 권선된 트랙킹코일(132)을 구비할 수 있다.
상기 포커스코일(131) 및/또는 트랙킹코일(132)에 전류를 인가하면, 상기 자석(140)에 의한 자력과 이들 코일(131)(132)과의 상호 작용으로 상기 블레이드(100)가 포커스방향(A) 및/또는 트랙킹방향(B)으로 구동된다. 여기서, 포커스방향 구동시 상기 포커스 코일(131)의 전류 방향에 따라 가동부의 상하 운동 방향이 결정된다. 또한, 상기 트랙킹코일(132)의 전류 방향에 따라 상기 가동부의 좌우 운동 방향이 결정된다. 이때, 상기 내측요크(155)는 상기 가동부의 포커스 또 는 트랙킹 동작시 가이드 역할을 함과 아울러 상기 외측요크(150)와 함께 자로를 가이드하는 기능을 한다. 이와 같이 상기 가동부의 포커싱 및 트랙킹 작용에 따라 상기 대물렌즈(110)(110)를 통과한 빔이 광디스크(D) 상의 적정 위치에 포커싱되어, 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽는 동작을 수행하게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터에 적용되는 자기 회로의 일 예를 보여주는 것으로, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는, 본 기술분야에서 알려져 있는 다양한 종류의 자기 회로가 적용될 수 있다. 도 4에서는 예시로서, 포커스 및 트랙킹 구동이 가능한 자기 회로를 보여주는데, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 포커스 및 트랙킹 구동뿐만 아니라, 틸트 구동 바람직하게는, 래디얼 틸트 구동이 가능한 자기 회로를 구비할 수도 있다. 이러한 포커스, 트랙킹 및 틸트 구동이 가능한 다양한 자기 회로에 대해서는 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로, 여기서는 그 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
이하에서는, 광픽업 액츄에이터에서의 가동부 질량 언밸런스 조정에 의해 고역 주파수 대역에서 상기 A 유형의 래디얼 롤링 특성을 유도할 수 있는 이유에 대해 설명한다.
수학식 2는 광픽업 액츄에이터에서 가동부의 래디얼 방향 경사각(θ) 즉, 래디얼 롤링 각도를 보여준다.
Figure 112004027015081-pat00002
수학식 2에서, d는 기준 위치로부터 가동부를 포커스 방향으로 이동시키는 거리, la는 가동부의 힘의 중심과 무게 중심 차이, k는 서스펜션(170)(175)의 강성 계수(stiffness), m는 가동부의 무게, ω는 2πf(f는 가동부의 포커스 구동 주파수), ls는 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175) 중심점간의 차이점, Kθ는 회전 강성 계수, I는 질량 관성 모멘트, CR은 회전 댐핑계수를 나타낸다.
수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이, 래디얼 롤링에 대표적으로 영향을 미치는 요소는, 가동부의 힘의 중심과 무게 중심 차이 la, 서스펜션(170)(175)의 강성 계수 k, 가동부의 무게 m, 가동부의 구동 주파수 f, 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175) 중심점간의 차이 ls 등이다.
광 기록 및/또는 재생기기의 배속 증가에 따라 광디스크(D)의 회전수가 증가하고 있는데, 광픽업 액츄에이터의 포커스 또는 트랙 방향 가동 주파수는 광디스크(D)의 회전 주파수에 동기되어 움직이기 때문에, 실제 주로 사용되는 포커스 구동 주파수 대역은 고주파수 대역으로 이동하고 있는 실정이다. 여기서, 광디스크(D) 회전수는 광픽업이 광디스크(D)의 내주측 트랙과 외주측 트랙을 동일한 선속도로 추종하도록 제어될 수 있다. 이를 위하여, 광디스크(D) 회전수는 광픽업의 위치가 광디스크(D)의 내주측에서 외주측으로 이동함에 따라 감소될 수 있다. 포커스 구동 주파수는 광디스크(D)의 최대 회전수에 해당할 수 있다.
수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이, 래디얼 롤링량은 가동부의 포커스 구동 주파수에 따라 변한다.
도 7은 포커스 구동시, 가동부의 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링값 측정 결과를 보여준다. 도 7의 측정 결과는 포커스 구동 주파수 별로 광픽업 액츄에이터의 가동부를 +포커스 방향(광디스크(D)에 가까워지는 방향)으로 0.4mm 움직일 때의 롤링량이다. 롤링량 측정에는 광픽업 액츄에이터 3 세트를 사용하였으며, 각 세트별로 포커스 구동 주파수별 롤링량을 측정하여 도 7에 나타내었다.
도 7의 결과를 얻는데 사용된 광픽업 액츄에이터는 1차 공진주파수 약 45Hz, 래디얼 롤링 주파수 약 85Hz를 가진다.
도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 포커스 구동 주파수가 증가함에 따라, 래디얼 롤링량은 증가하며, 특히, 포커스 구동 주파수가 높은 영역에서는 래디얼 롤링량이 급격히 증가한다. 롤링량이 거의 변하지 않은 영역은 dc 틸트 구간, 롤링량이 주파수에 따라 크게 달라지는 영역은 ac 틸트 구간이라 한다. dc 틸트 구간과 ac 틸트 구간은 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수를 기준으로 나뉠 수 있다.
도 7에서와 같이, 고주파수 대역에서 구동 주파수 증가에 따라 래디얼 롤링량이 급격히 증가하는 이유는, 수학식 2의 분자 부분에 나타난 바와 같이, 래디얼 롤링량이 구동 주파수의 제곱의 함수이기 때문이다.
도 7의 결과로부터, 고주파수 대역에서는 가동부의 구동 주파수가 래디얼 롤링에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
수학식 2의 분자 부분을 살펴보면, ω2=(2πf)2인 관계가 있으므로, 가동부 의 구동 주파수의 제곱(f2)이 래디얼 롤링량에 영향을 미치고, 가동부의 힘의 중심과 무게 중심 차이(la)가 이 주파수 제곱값(f2)과 곱해져서 래디얼 롤링에 영향을 미친다.
따라서, 고역 주파수 대역에서는, 가동부의 구동 주파수와 가동부의 힘의 중심과 무게 중심 차이(la) 값을 조정함에 의해, 대물렌즈(110)의 광축이 광디스크(D)의 기록면에 대해 거의 직교하는 방향으로 가동부가 소정의 경사를 갖도록 형성하여, 원하는 래디얼 롤링을 유도하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터에 따르면, 가동부 질량 언밸런스 조정에 의해 가동부의 무게 중심을 변화시킬 수 있으며, 이에 의해 가동부의 힘의 중심과 무게 중심 차이를 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명에서와 같이, 가동부 질량 언밸런스를 조정하면, 고역 주파수 대역에서 원하는 롤링 특성을 유도할 수 있다.
도 8 및 도 9는 각각 일 BD용 액츄에이터 세트와 다른 BD용 액츄에이터 세트의 래디얼 롤링 방향 질량 분포 차에 의한 래디얼 롤링량을 측정한 결과를 보여준다. 도 8 및 도 9는, 대물렌즈(110)를 기준 위치에서 광디스크(D)에 가까워지는 방향으로 0.4mm 움직여 측정한 결과를 보여준다.
도 8에서는, 초기, 내주측에 0.03g의 질량을 1회 부가(내주 1), 내주측에 0.03g의 질량을 2회 부가(내주 2), 외주측에 0.03g의 질량을 1회 부가(외주 1), 외주측에 0.03g의 질량을 2회 부가(외주 2)한 경우에, 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링값의 방향 및 크기를 보여준다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 내주측 또는 외주측에 하중 질량을 부가하면 래디얼 롤링 방향 및 크기를 변화시킬 수 있다.
래디얼 롤링의 부호는 래디얼 롤링 주파수를 기준으로 반전된다. 도 8에서의 롤링 주파수는 대략 80Hz 정도이다. 여기서, 롤링 주파수 대역에서는 조그만 모멘트만 있어도 롤링이 증폭되어 버리므로, 광픽업 액츄에이터는 포커스 구동 주파수보다 큰 래디얼 롤링 주파수를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 질량 언밸런스 조정에 의해 래디얼 롤링 방향 및 크기를 변화시킬 수 있으므로, 포커스 구동 주파수별로 가동부의 래디얼 롤링 방향이나 롤링 값을 확인하면서 적절한 질량을 가감하면, 원하는 롤링 특성을 갖는 광픽업 액츄에이터를 얻을 수 있다.
도 9에서는, 초기, 내주측에 0.03g의 질량을 1회 부가(내주 1), 내주측에 0.03g의 질량을 2회 부가(내주 2), 내주측에 0.03g의 질량을 3회 부가(내주 3), 외주측에 0.03g의 질량을 1회 부가(외주 1), 외주측에 0.03g의 질량을 2회 부가(외주 2)한 경우에, 광디스크(D) 회전수별 래디얼 롤링값의 방향 및 크기 변화를 보여준다. 도 9에서도 초기 래디얼 롤링 주파수는 대략 80Hz 정도이다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 내주측 및/또는 외주측에 하중 질량을 부가하면 래디얼 롤링 방향 및 래디얼 롤링 크기를 변화시킬 수 있으며, 래디얼 롤링 주파수 또한 보다 고주파 대역으로 옮길 수 있다.
도 9를 참조하면, 내주 1, 내주 2, 내주 3의 경우에는 래디얼 롤링 주파수는 초기와 거의 유사하다. 내주 1 및 내주 2의 경우에는, 래디얼 롤링 방향은 초기와 동일하며, 래디얼 롤링량만 차이가 있다. 내주 3의 경우에는 래디얼 롤링 방향이 초기와 반대로 된다.
외주 1, 외주 2의 경우에는, 초기와 래디얼 롤링 방향은 동일하며, 래디얼 롤링 크기 및 주파수가 초기에 비해 커진다.
도 9에서 초기 래디얼 롤링 주파수는 대략 80Hz 정도이고, 외주 1, 외주 2의 경우에는 래디얼 롤링 주파수가 90Hz 정도로 증가되었다.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 내주측 및/또는 외주측에 질량을 부가함에 의해 래디얼 롤링 방향 및 크기를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 부가적으로 래디얼 롤링 주파수도 증가시킬 수 있다.
여기서, 도 8 및 도 9는 고역 주파수 대역에서 질량 부가에 의해 래디얼 롤링 크기 및 방향 등을 변경시킬 수 있는지를 확인하기 위하여, 초기 래디얼 롤링 주파수가 80Hz 정도인 이미 발명자가 보유하고 있던 광픽업 액츄에이터를 이용하여 실험한 결과를 보여준다. 여기서, 도 8 및 도 9에서는 편의상 초기 롤링 주파수가 80Hz 정도인 광픽업 액츄에이터에 대해 실험을 진행하였는데, 광픽업 액츄에이터가 100Hz 정도로 큰 롤링 주파수를 가지는 경우에도 동일한 원리에 의해 래디얼 롤링 방향 및 크기 등을 조절할 수 있음은 물론이다.
도 8 및 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 질량 언밸런스를 조정함에 의해, 래디얼 롤링의 방향을 조정할 수 있다. 또한, 래디얼 롤링의 크기도 조정할 수 있다.
따라서, 고역 주파수 대역에서는 질량(190)(195) 예컨대, 접착제 등을 가감 하는 방법을 통해 대물렌즈(110)의 중심점을 기준으로 래디얼 방향으로 무게 중심점을 이동시키면서 포커스 방향 구동을 위해 가진된 전압(또는 전류)을 계측한다. 그리고, 틸트 센서를 통해 상기 가동부의 경사각을 측정하면서, 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링 방향 및 래디얼 롤링 크기를 체크하면서 고역 주파수 대역에서 포커스 구동시 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지는 방향으로 래디얼 롤링이 유도되도록, 질량 언밸런스를 조정한다.
도 10은 가동부의 경사각 측정용 틸트 센서(200)(205)가 블레이드(100)에 설치된 예 및 그를 이용하여 검출되는 틸트 신호를 보여준다.
도 10을 참조하면, 한쌍의 틸트 센서(200)(205)는 대물렌즈(110) 중심점을 기준으로 가동부의 블레이드(100) 상의 반경 방향 양쪽에 배치된다. 한쌍의 틸트 센서의 검출신호는 차동증폭기(210)에서 차동된다. 이 차동신호가 틸트 신호가 된다.
도 10에서 입력 신호는 광픽업 액츄에이터에 가동부의 포커스 방향 이동을 위해 인가되는 전압 신호를 나타낸다. 출력 신호 1 및 출력 신호 2는 각각 차동기에서 출력되는 틸트 신호를 나타낸다. 상기 인가 전압 신호를 광픽업 액츄에이터가 광디스크(D)에 가까워질 때를 + 값으로 정할 때, 출력 신호 1은 래디얼 롤링이 + 방향으로 발생할 때의 틸트 신호, 출력 신호 2는 래디얼 롤링이 -방향으로 발생할 때의 틸트 신호를 나타낸다.
고역 주파수 대역에서 포커스 구동시 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지는 방향으로 래디얼 롤링이 유도되도록 질 량 언밸런스를 조정한 경우, 광픽업 액츄에이터의 가동부를 도 10에 보여진 인가 전압 신호에 따라 포커스 구동시, 출력 신호 1에 해당하는 틸트 신호가 검출된다.
따라서, 대물렌즈를 기준위치에서 광디스크(D)에 가까운 쪽으로 이동시킨 상태에서, 틸트 센서(190)(195)에 의해 검출된 틸트 신호를 이용하여, 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링 방향을 체크하면서, 래디얼 롤링이 + 방향으로 발생될 때까지, 질량 언밸런스(즉, 가동무 무게 중심점)를 조정해주면, 상기한 A유형의 래디얼 롤링 특성을 가지는 광픽업 액츄에이터를 얻을 수 있다.
여기서, 대물렌즈(110)를 기준위치에서 광디스크(D)에 가까운 쪽으로 이동시킬 때 + 방향으로 래디얼 롤링이 발생되면, 대물렌즈(110)를 반대로 이동시키면 -방향으로 래디얼 롤링 발생된다.
한편, 수학식 2의 분자 부분을 살펴보면, 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175) 중심점간의 차이 ls 도 래디얼 롤링량에 영향을 미친다. 그리고, 저역 주파수 영역에서는 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 포커스 구동 주파수가 증가해도 래디얼 롤링이 크게 변하지 않는다(dc 틸트 구간).
그러므로, 저역 주파수 대역에서 원하는 롤링을 유도하려면, 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175) 중심점간의 차이 ls 값을 조정할 필요가 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 내주측 서스펜션(170)의 강성계수가 외주측 서스펜션(175)의 강성 계수보다 크도록 형성하면, 가동부의 힘의 중심과 서스펜션(170)(175)의 중심점간의 차이를 조정할 수 있 다. 따라서, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 저역 주파수 대역에서도 상기한 A 유형의 롤링 특성을 가지도록 형성할 수 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는, 질량 언밸런스를 조정함에 의해, 고역 주파수 영역에서 포커스 구동시, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지는 래디얼 롤링(도 12a 내지 도 12c 참조)을 유도할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는, 내주측 서스펜션(170)의 강성계수를 외주측 서스펜션(175)의 강성계수보다 크게 함에 의해, 저역 주파수 영역에서 포커스 구동시, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지는 래디얼 롤링(도 12a 내지 도 12c 참조)을 유도할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는 큰 래디얼 롤링 주파수 바람직하게는, 100Hz의 래디얼 롤링 주파수를 가지면서, 저역 주파수 대역에서부터 고역 주파수 대역까지 포커스 구동시, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가깝도록, 바람직하게는, 0.3°이내의 래디얼 롤링 경사를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 11은 광디스크(D)에 가까워지는 방향으로 가동부를 움직일 때, 롤링 주파수 이하의 주파수 영역에서, 각각 -래디얼 롤링 및 +래디얼 롤링을 나타내는 예 1 및 예 2의 광픽업 액츄에이터의 롤링 특성 최적화를 보여준다.
예 1 및 예 2의 광픽업 액츄에이터의 질량 언밸런스를 조정하면, 도 11에 나타낸 바와 같이 래디얼 롤링량이 0.3도 이내인 광픽업 액츄에이터를 얻을 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는, 그 1차 공진주파수 보다 큰 주파수 대역 예컨대, 50∼90Hz의 주파수 대역에서는 질량 분포차에 의해 상기한 A 유형의 래디얼 롤링을 유도할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터는, 1차 공진주파수보다 작은 주파수 대역 예컨대, 0∼50Hz 주파수 대역에서는 내주측 서스펜션(170)과 외주측 서스펜션(175)의 강성 계수 차이에 의해 상기한 A 유형의 래디얼 롤링을 유도할 수 있다. 100Hz 이상의 주파수 대역에서는 광디스크(D) 회전수 증가에 따른 면진동량 감소로 래디얼 롤링값 방향 및 크기 결정이 큰 의미가 없기 때문에, 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 이용하여, 100Hz 이상의 주파수로 포커싱 구동을 수행할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본발명에 따른 광픽업 액츄에이터의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 포커스코일(131) 또는 트랙킹코일(132)에 전류를 인가하면, 상기 자석(140)에 의한 자력과 이들 코일(131)(132)과의 상호 작용으로 상기 블레이드(100)가 포커스방향(A) 또는 트랙킹방향(B)으로 구동된다. 여기서, 포커스 방향 구동시 상기 포커스 코일(131)에 흐르는 전류 방향에 따라 블레이드(100)의 상하 운동 방향이 결정된다. 또한, 상기 트랙킹코일(132)에 흐르는 전류 방향에 따라 상기 블레이드(100)의 좌우 운동 방향이 결정된다. 이때, 상기 내측요크(155)는 상기 블레이드(100)의 포커스 또는 트랙킹 동작시 가이드 역할을 함과 아울러 상기 외측요크(150)와 함께 자로를 형성하는 기능을 하기도 한다. 이와 같이 상기 블레이드(100)의 포커싱 및 트랙킹 작용에 따라 상기 대물렌즈(110)를 통과한 빔이 광디스크(D)에 초점을 맞추어 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽게 된다.
이때, 상기 블레이드(100)를 포함하는 가동부는 상기 서스펜션(170)(175)에 의해 유동 가능하게 지지되어 포커싱 동작을 하게 된다. 이때, 가동부의 포커싱 동작시, 광디스크(D)의 기록면에 대해 대물렌즈(110)의 광축이 수직에 가까워지는 래디얼 롤링이 선택적으로 일어난다.
구체적으로, 도 12a에 도시된 바와 같이 광디스크(D)가 외주방향 위쪽으로 편향된 경우 상기 블레이드(100)가 상승하면서 (+)방향 래디얼 롤링을 하게 되어, 광디스크(D)의 기록면이 대물렌즈(110)의 광축(C1)에 대해 수직을 이루며, 이에 따라 기록면에 정확히 포커싱을 할 수 있게 된다. 여기서, 참조번호 112는 광디스크(D)를 돌리기 위한 모터를 나타낸다. 또한, 도 12b에 도시된 바와 같이 광디스크(D)에 편향에러가 없이 평평한 경우에는 상기 블레이드(100)가 그대로 상승하여 포커싱된다. 이밖에 도 12c에 도시된 바와 같이 광디스크(D)가 외주방향 아래쪽으로 편향된 경우, 상기 블레이드(100)가 하강하면서 (-)방향 래디얼 롤링을 하게 되어 광디스크(D)의 기록면이 대물렌즈(110)의 광축(C1)에 대해 수직을 이루며, 이에 따라 기록면에 정확히 포커싱을 할 수 있다. 포커스 구동이 저역 주파수 대역에서부터 고역 주파수 대역(예컨대, 100Hz)의 어떤 주파수로 이루어지든 간에, 도 12a 내지 도 12c의 선택적인 래디얼 롤링 동작이 가능하다.
이와 같이 본 발명에 따른 액츄에이터는 포커스 제어시 광디스크(D)의 편향에 대응되어 편향에러를 상쇄시키는 쪽으로 작용되므로, 편향 광디스크에 대한 대응이 효과적으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액츄에이터를 구비한 광픽업은 이와 같이 편향 디스크에 대한 대응력이 크게 향상되어 대물렌즈(110)를 통과 한 광이 디스크(D)에 정확히 초점이 맺힐 수 있도록 한다.
도 13은 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 13을 참조하면, 광 기록 및/또는 재생기기는 광광디스크(D) 예컨대, 광디스크(D)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(112)와, 상기 광디스크(D)의 반경 방향으로 이동 가능하게 설치되어 광디스크(D)에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보를 기록하는 광픽업(300)과, 스핀들 모터(112)와 광픽업(300)을 구동하기 위한 구동부(307)와, 광픽업(300)의 포커스, 트랙킹 및/또는 틸트 서보를 제어하기 위한 제어부(309)를 포함한다. 여기서, 참조번호 352는 턴테이블, 353은 광디스크(D)를 척킹하기 위한 클램프를 나타낸다.
광픽업(300)은 광원으로부터 출사된 광을 광디스크(D)에 집속시키는 대물렌즈(110)를 포함하는 광픽업 광학계와, 이 대물렌즈(110)를 구동하기 위한 광픽업 액츄에이터를 포함한다. 상기 광픽업 액츄에이터로는 상술한 본 발명에 따른 광픽업 액츄에이터를 구비한다.
광디스크(D)로부터 반사된 광은 광픽업(300)에 마련된 광검출기를 통해 검출되고 광전변환되어 전기적 신호로 바뀌고, 이 전기적 신호는 구동부(307)를 통해 제어부(309)에 입력된다. 상기 구동부(307)는 스핀들 모터(112)의 회전 속도를 제어하며, 입력된 신호를 증폭시키고, 광픽업(300)을 구동한다. 상기 제어부(309)는 구동부(307)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커스 서보 및 트랙킹 서보 명령을 다시 구동부(307)로 보내, 광픽업(300)의 포커싱 및 트랙킹 서보 동작이 구현 되도록 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수 이상의 고역 주파수 대역까지 포커스 구동시 광디스크 기록면과 대물렌즈의 광축이 수직에 가까워지도록 래디얼 롤링을 유도할 수 있어, 고배속 광 기록 및/또는 재생기기에서도 편향 광디스크에 대한 대응력이 향상될 수 있다.
부가적으로, 내주측 서스펜션의 강성 계수를 외주측 서스펜션의 강성 계수보다 크게 형성함에 의해, 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수 이하부터 이상의 주파수 대역까지 포커스 구동시에도, 편향 디스크에 대한 대응력을 확보할 수 있다.

Claims (24)

  1. 복수의 서스펜션에 의해 베이스에 대하여 움직임 가능하게 지지되며 대물렌즈가 탑재되는 블레이드와; 상기 블레이드를 포함하는 가동부를 구동하기 위한 자기 회로를 포함하는 광픽업 액츄에이터에 있어서,
    상기 가동부는, 광픽업 액츄에이터의 1차공진주파수보다 높은 고 주파수 대역에서 포커스 구동시에도, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 가동부의 무게 중심점 조정 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 요소는,
    상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 상기 가동부의 내주측 및 외주측 중 적어도 일 지점에 가감되는 질량인 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 질량은 상기 블레이드에 가감되는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  4. 제2항에 있어서, 상기 질량은 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하기 위해 상기 블레이드에 접착제를 부여하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  5. 제2항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 100Hz의 롤링 주파수를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 100Hz의 롤링 주파수를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션은,
    상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 내측 및 외측에 위치된 내주측 서스펜션 및 외주측 서스펜션을 포함하며,
    상기 내주측 서스펜션이 외주측 서스펜션보다 높은 강성 계수를 가지도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 1Hz 미만의 저역 주파수 대역에서 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터.
  11. 복수의 서스펜션에 의해 베이스에 대하여 움직임 가능하게 지지되며 대물렌즈가 탑재되는 블레이드와; 상기 블레이드를 포함하는 가동부를 구동하기 위한 자 기 회로를 포함하는 광픽업 액츄에이터를 제조하는 방법에 있어서,
    (가) 포커스 구동 주파수별 래디얼 롤링 방향을 체크하는 단계;
    (나) 래디얼 롤링 방향이 원하는 방향이 아닐 때, 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하는 단계;를 포함하여,
    정보저장매체의 정보 저장면과 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링이 유도될 때까지 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 무게 중심점 조정은,
    상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 상기 가동부의 내주측 및 외주측 중 적어도 일 지점에 질량을 가감하여 행해지는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 질량은 상기 블레이드에 가감되는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 질량 가감은 상기 가동부의 무게 중심점을 조정하기 위해 상기 블레이드에 접착제를 가감하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 무게 중심점 조정은, 적어도 100Hz의 포커스 구동 주파수 범위까지, 정보저장매체의 정보 저장면과 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링이 유도되도록 행해지는 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 적어도 100Hz의 롤링 주파수를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업 액츄에이터 제조 방법.
  17. 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 액츄에이터를 구비하는 광픽업.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션은,
    상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 내측 및 외측에 위치된 내주측 서스펜션 및 외주측 서스펜션을 포함하며,
    상기 내주측 서스펜션이 외주측 서스펜션보다 높은 강성 계수를 가지도록 된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 1Hz 미만의 저역 주파수 대역에서 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광픽업.
  20. 청구항 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 액츄에이터를 구비하는 광픽업.
  21. 대물렌즈를 구동하는 액츄에이터를 구비하며, 정보저장매체의 반경 방향으로 이동가능하게 설치되어 정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업, 이 광픽업을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 광 기록 및/또는 재생기기에 있어서,
    상기 액츄에이터는, 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생기기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션은,
    상기 대물렌즈의 중심점을 기준으로 상기 정보저장매체의 반경 방향의 내측 및 외측에 위치된 내주측 서스펜션 및 외주측 서스펜션을 포함하며,
    상기 내주측 서스펜션이 외주측 서스펜션보다 높은 강성 계수를 가지도록 된 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생기기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 복수의 서스펜션 및 가동부는, 1Hz 미만의 저역 주파수 대역에서 적어도 100Hz 대역까지 포커스 구동시, 정보저장매체의 정보 저장면에 대해 대물렌즈의 광축이 직교하는 방향으로 래디얼 롤링을 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생기기.
  24. 대물렌즈를 구동하는 액츄에이터를 구비하며, 정보저장매체의 반경 방향으로 이동가능하게 설치되어 정보저장매체에 기록된 정보를 재생하거나 정보를 기록하는 광픽업, 이 광픽업을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 광 기록 및/또는 재생기기에 있어서,
    상기 액츄에이터는, 청구항 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 기록 및/또는 재생기기.
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