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KR900004619B1 - 대물렌즈 구동장치 - Google Patents

대물렌즈 구동장치 Download PDF

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KR900004619B1
KR900004619B1 KR1019860008872A KR860008872A KR900004619B1 KR 900004619 B1 KR900004619 B1 KR 900004619B1 KR 1019860008872 A KR1019860008872 A KR 1019860008872A KR 860008872 A KR860008872 A KR 860008872A KR 900004619 B1 KR900004619 B1 KR 900004619B1
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KR
South Korea
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objective lens
arm
support shaft
yoke
coil
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KR1019860008872A
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English (en)
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KR870004422A (ko
Inventor
아쓰시 이찌가와
마사유끼 아베
아끼라 야베
히데오 오오마끼
시계후미 히다
Original Assignee
가부시기 가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
미다 가쓰시게
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    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
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    • G11B7/0925—Electromechanical actuators for lens positioning
    • G11B7/093—Electromechanical actuators for lens positioning for focusing and tracking

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Abstract

내용 없음.

Description

대물렌즈 구동장치
제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 분해사시도.
제2도는 제1도는 정면도.
제3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도.
제4도는 제3도의 평면도.
제5도는 제3도의 정면도.
제6도는 제3도에 있어서의 회동 아암의 후부의 단면도.
제7도 및 제8도는 제3도의 동작을 설명하기 위한 도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 대물렌즈 2 : 회동 아암
3 : 축받이 4, 5 : 코일 홀더
6 : 축선 방향 구동용 코일 7, 8 : 회동 방향 구동 코일
9, 10 : 코일 심지(芯) 11 : 지지축
12,13,14,15,16 : 요오크 7 : 베이스판
18, 19 : 자석 30,31,33,34 : 자기 갭
본 발명은 광학식 디스크 장치등에 사용되는 대물렌즈 구동장치에 관한 것이다.
대물렌즈 구동장치로서는, 대물렌즈를 회동 아암상에 지지축으로부터 이간(離間)시켜 설치하고 회동 아암에 지지축선 방향 구동(focusing) 수단 및 회동 방향 구동(Tracking) 수단을 배치한 것이 알려져 있다. 이 장치에서는, 회동 아암의 단부에 구동력을 가하므로 큰 회전방향의 구동 토오크가 얻어져 회동 방향 구동수단의 소형화가 가능하다. 그러나, 이 장치에서는 회동 아암 단부에 가한 구동방향의 힘이 지지축에 대하여 평형이 되지않고 있기 때문에, 지지축과 회동 아암의 원통부의 미소한 간극만큼 회동 아암은 상기 구동력의 방향으로 직진이동한다.
이때문에, 대물렌즈의 변위는 회전과 직진이동의 합이 된다. 지지축의 공진주파수와 일치하는 주파수의 구동력이 회동 아암 선단부에 가해지면, 회동 아암의 원통부가 지지축에 그 주파수로 충돌하여 지지축이 공진한다. 지지축이 공진을 하면, 직진방향의 변위가 커져 대물렌즈의 트랙킹방향(회동 방향)의 변위의 진폭, 및 위상이 크게 어긋나버리는 현상이 생기고, 이와같은 경우에는 대물렌즈를 트랙킹방향으로 안정되게 구동시키는 것이 곤란해진다.
본 발명의 목적은 안정되게 트랙킹방향 및 포커싱(focusing)방향으로 대물렌즈를 구동할 수가 있는 대물렌즈 구동장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 지지축에 대한 마찰 및 진동을 저감시킨 대물렌즈 구동장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 트랙킹방향의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있는 대물렌즈 구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 베이스 상에 지지축을 입설(立設)하고, 이 지지축의 양측에 공간을 두고 요오크 쌍을 입설하고, 이 요오크쌍에 각각 구동자장 형성용의 자석을 설치하고, 그 지지축에 회동이 가능하고 지지축 방향 이동이 가능하게 회동 아암을 취부하고, 이 회동 아암의 전단부에는 대물렌즈를 후단부의 양측에 한쌍의 회동 방향 구동용 코일을 설치하고, 또한 회동 아암의 하면에는 축선(軸線) 방향 구동용 코일을 설치하고 있다. 그리고 상기 축선 방향 구동용 코일에 전류를 흘려보내어 회동 아암에 지지축 주위의 회전 모우멘트를 발생시켜 대물렌즈의 회동을 행한다. 또 상기 축선 방향 구동용 코일에 전류를 흐르게 하여 회동 아암을 지지축 방향으로 이동시켜 대물렌즈의 지지축 방향이 이동을 행한다.
이하 본 발명을 도면에 나타낸 구체적 실시예에 따라 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 도로서, 분해 사시도를 나타내고 있다. 제2도는 제1도의 정면도이다. 제1도 및 제2도에 있어서 대물렌즈(1)는 회동 아암(2)의 전단부에 삽입 고정된다. 이 회동 아암(2)은 알루미늄 등의 경량이고 고강성(高岡性)의 비자성재료로 이루어진다. 회동 아암(2)에는 축받이(3)가 고정되어 있다. 축받이(3)는, 후술하는 지지축(11)과 접동부를 구성하고 있고, 경량이고 고강성인 비자성재료로 가공 형성되어 있다. 축선 방향 구동용 코일(6)은 축받이(3)를 권선중심으로 하고, 코일 홀더(4,5)에 고정된 다음 회동 아암(2)에 고정 형성된다. 회동 방향 구동 코일(7,8)은 축받이(3)에 대하여 대물렌즈(1)와 반대측에서, 또한 트랙킹 방향으로 회동 아암을 중심으로 서로 이간(離間)된 위치에 설치되고, 권선 중심부에 포리카보네이트 등의 고강성을 갖는 비자성 재료로 형성된 코일심지(9,10)를 고정한 후, 회동 아암(2)에 고정 형성된다. 철등의 자성재로 만들어진 베이스판(17)에는, 지지축(11)이 수직으로 압입 고정되어 있다. 지지축(11)은, 상기한 축받이(3)와 동일한 재료로 가공형성되고, 접동표면이 저마찰계수인 수지로 코우팅되어 있다. 또한 베이스판(17)에는, 축선 방향 구동용 자기갭을 형성하는 요오크(12,13)와, 회동 방향 구동용 자기 갭을 형성하는 요오크(14)가 고정 되어 있다. 또, 축선 방향 구동 및 회동 방향 구동에 공용(共用)되는 요오크(15,16)는 베이스판(17)의 양측을 절곡하여 형성한다. 이들 요오크(15,16) 상부에, 각각 자석(18,19)이 고정되어 있다. 또한 상기한 요오크(15,16)는 베이스판(17)과 일체로 형성하지 않고, 별개의 부품으로 하여 뒤로부터 베이스판(17)에 고정하여도 좋다.
상기한 자석(18)과 요오크(14) 사이 및 자석(19)과 요오크(14)사이에는 각각 가지 갭(30,31)을 형성하고 있고, 이 자기갭(30,31)에는 각각 상기한 회동 방향 구동용 코일(7,8)이 삽입된다.
회동 방향 구동용 코일(7,8)은, 대물렌즈(1)에 대한 균형추(counterweight)를 겸하기 때문에 축받이(3)에 대하여 대물렌즈(1)의 반대측에 설치된다. 또, 회동 방향 구동용 코일(7,8)은, 대물렌즈(1)와 축받이(3)를 연결하는 선에 대하여, 직각인 선상에 설치된다.
다음에, 제1도 및 제2도에 나타낸 실시예에 있어서의 회동 방향의 구동원리를 설명한다. 회동 방향 구동용 코일(7,8)에 발생하는 전자력(電磁力)(F1,F2)이 반대방향이 되도록 회동 방향 구동용 코일(7,8)에 전류를 인가하면, 전자력(F1,F2)은 짝힘(couple)이 되어 대물렌즈(1)를 방향 T로 회동시킨다. 전자력(F1,F2)은 크기가 같고, 방향이 반대이므로 직진방향의 힘이 발생되지 않고, 상기 가동부재의 중심을 축받이(3)의 중심에 일치시켜두면, 가동부는 축받이(3)를 중심으로하여 회동하고, 축받이(3)와 지지축(11)의 사이에는 힘이 발생하지 않는다. 회동 방향 구동용 코일(7,8)은 대물렌즈(1)에 대한 균형추를 별도로 설치할 필요가 없고 가동부의 중량이 가벼워져서 단위 전류당의 가속도가 축선 방향, 회동 방향 모두 커진다. 또 대물렌즈(1)와 축받이(3)의 중심을 연결하는 방향의 칫수도 작아지기 때문에 강성(剛性)도 높아지고, 축선 방향구동용 코일(6) 및 회동 방향 구동용 코일(7,8)의 교류전류에 의하여 발생하는 각 방향의 고주파 진폭을 작게 할수가 있다. 그러므로 고주파가지 위치 결정제어가 가능해지고, 포오커싱 방향(축선 방향) 및 트랙킹 방향(회동 방향)의 위치결정 정밀도가 향상된다.
본 실시예에서는 요오크(15,16) 및 자석(18,19)이 축선 방향 구동용 및 회동 방향 구동용으로 일체화되어 있고, 자기회로의 효율향상 및 조립, 가공가격의 저감의 효과가 있다.
또 본 실시예에서는, 회동 방향 구동용 코일(7,8)에 가해지는 힘의 방향이 렌즈(1)의 이동방향과 직각이다. 회동 방향 구동용 코일(7,8)에서 발생하는 힘이 불균형의 경우에도, 가동부에 작용하는 직진방향의 힘은 대물렌즈(1)의 트랙킹 방향에 직각이기 때문에, 대물렌즈(1)의 트랙킹 방향위치 제어에는 영향을 미치지 않는다는 효과가 있다. 계속하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 분해사시도이다. 제4도는 제3도의 평면도이고, 제5도는 제3도의 정면도이고, 제6도는 제3도에 있어서의 회동 아암의 후부의 단면을 나타내고 있다. 제3도 내지 제6도에 있어서, 대물렌즈(1)는 회동 아암(2)의 일단부(前端部)에 삽입고정되어 있다. 이 회동 아암(2)은, 알루미늄등의 경량이고 또한 고강성인 비자성재료로 이루어져 있다. 회동 아암(2)에는 축받이(3)가 삽입고정되어 있다.
축받이(3)는, 후술하는 지지축(11)과 접동부를 구성하고 있으며 경량이고 또한 고강성인 비자성재료로 가공형성 되어 있다. 지지축선(포오커스)방향 구동 코일(6)에는 축받이(3)를 권선중심으로하고, 회동 아암(2)에 형성된 보빈부에 고정된다. 회동 방향 구동 코일(7,8)은, 축받이(3)에 대하여 대물렌즈(1)와 반대측에서, 또한 트랙킹 방향으로 떨어진 위치에 설치되고, 유리섬유가 들어있는 포리카아보네이트 등의 고강성프라스틱 제의 회동 코일 지지체(50)의 양측에 설치된 권심(卷芯)(9,10)에 고정된다.
회동코일 지지체(50)는, 제6도에 나타낸 바와같이, 회동 아암(2)에 설치한 대물렌즈(1)와는 반대측의 일단부(後端部)에 회동 아암(2)의 상면 및 하면의 돌출부와 감합교정된다. 회동 아암(2)의 상면 및 하면의 돌출부는, 회동 방향 구동코일(7,8)에 발생한 힘을, 회동 아암(2)에 전달하기 위하여 충분히 큰 강성을 갖고 있다. 또 이 상면 및 하면의 돌출부는, 축선 방향 구동 코일(6)의 상,하면 누르계(weight)를 겸하고 있다. 철등의 자성재로 만들어진 베이스판(17)에는 지지축(11)이 수직으로 압입고정되어 있다. 지지축(11)은 고강성의 재료로 가공형성되고, 접동 표면은 저마찰 계수의 수지로 코우팅되어있다. 또한 베이스(17)에는 축선방향 구동용 자기 갭(33,34)을 형성하기 위한 요오크(12,13)와, 축선 방향 구동용 자기 갭 및 회동 방향 구동용 자장 형성에 공용되는 요오크(15,16)가 형성되어 있다. 요오크(15,16)의 상부에는 축선 방향 구동용 자기 갭 형성용 및 회동 방향 구동용 자장 형성용의 자석(18,19)과, 회동 방향 구동용 자장 형성용 자석(18',19')이 약간의 간격을 두고 고정되어 있다. 자석(18,19)과 요오크(15,16) 및 요오크(12,13)는, 축선 방향 구동용 자기 갭(33,34)을 형성하고, 이 자기 갭(33,34)에는 축선 방향 구동용 코일(6)이 삽입된다. 요오크(12,13)의 하부는 자속밀도가 포화되기 쉬우므로, 두께를 두껍게 하여 포화되는 것을 방지하고 있다.
회동 아암(2)은 이 두께가 증가된 부분과의 간섭을 피하기 위하여 하부의 폭이 좁게 되어 있다. 회전방향구동코일(7,8)은 제4도, 제5도에 나타낸 바와같이 자석(18,19)과 자석(18',19')에 걸쳐 대향되게 설치된다. 자석(18,19)은, 축방향 구동 코일(6)에 축방향 구동력을 발생시키기 위하여 극성은 역방향으로 하고 있다. 또 자석(18)과 자석(18')은 회동 방향 구동력을 회동 방향 구동 코일(7)에 발생시키기 위하여 역극성으로 되어있다. 자석(19,19')도 마찬가지로 역극성으로 되어 있다. 자석(18,18')에 대향하는 부분의 크기가, 대략 같아지도록 회동 방향 구동 코일(7)은 설치된다. 또, 회동 방향 구동 코일(7)의 대칭면(35a)에 대하여 자속밀도 분포가 역대칭이 되도록, 자석(8), 요오크(15), 자석(18')은 결정되어 진다.
반대측의 회동 방향 구동 코일(8)에 대해서도 마찬가지이다. 회동 방향 구동 코일(7,8)은, 대물렌즈(1)에 대한 평형추를 겸하기 때문에, 축받이(3)에 대하여, 대물렌즈(1)의 반대측 즉 후단부에 설치된다. 또, 회동 방향 구동 코일(7,8)은, 대물렌즈(1)와 축받이(3)를 연결한 선에 직교하는 선상에 거리를 두고 설치된다.
본 실시예에 있어서는, 회동 방향 구동 코일(7,8) 부근의 자장은, 코일(7,8)의 면에 수직이 아니고 경사져 있다. 코일(7)의 중심선에 있어서의 자속밀도의 유효성분을, 제7도의 J1-J8에 나타낸다. 코일(7)에 전류(i)를 흐르게 했을 때, 코일(7)의 각부분에 발생하는 힘은, 상변의 P-N간에는 f4와 f12, T-R간에는 f7과 f14, 우변의 N-O간에는 f5와 f10, 좌변의 T-U간에는 f8과 f15, 하변의 O-Q간에는 f6과 f11, S-U간에는 f9와 f13의 힘이 각각 발생한다. 힘 f5와 f8은 동일방향이므로 서로 합쳐져 하나의 합력(合力)이 된다. f6와 f9및 f4와 f7은 각각 트랙킹 방향을 축을 하는 서로 반대방향의 회전 모우멘트를 형성한다. 이 합성 모우멘트를 M3라 하기로 한다.
한편, f11과 f13및 f12와 f14는 회동 지지축을 중심으로 위에 볼 때 좌회전의 회전 모우멘트를 형성하고, f10과 f15는 동일축 중심으로 우회전의 회전 모우멘트를 형성한다. 이들 모우멘트의 합성 모우멘트를 M4라고 부르기로 한다. 코일(7)의 형상은, 일방적으로 세로방향의 변(N-O)을, 가로방향의 변(U-O)보다 길게 하기 때문에, 우회전의 성분쪽이 커져서, 합성모우멘트도 우회전이 된다. 회동 방향 구동 코일(8)에서는, 코일(7)과 자장의 반대이고, 코일의 전류가 동일 방향이므로, 회동 방향 구동 코일(7,8)에서 발생하는 회동 아암 구동력은 제8도에 나타낸 바와같이 된다.
제8도에 나타낸 바와같이 (f5a+f8a와 f5b+f'b가 형성하는 회전모우멘트(M4a,와 M4b)는 동일방향이고, 회전 모우멘트(M4a,M4b)가 회동 구동력을 증대시키는 효과가 있음을 알수 있다. 한편, 모우멘트 M3a와M3b는 반대방향이기 때문에 회동 아암(2) 및 회동 방향 구동 코일(7,8) 및 지지틀(50)의 강성이 충분히 크면, 회전아암에 변위를 발생시키는 일은 없다. 이상 설명한 바와같이 본 실시예에 의하면 회동 아암에 가해지는 구동력은 지지축 주위의 회전모우멘트 만이 되어 지지축에 힘을 가하여, 지지축의 공진을 발생시키는 일은 없다. 회동 코일 지지체(50)는 제3도에 나타낸 바와같이 그 양단에 회동 방향 구동 코일(7,8)이 고정되어 있다.
그리고 제6도에 나타낸 바와같이, 지지체(50)의 회동 아암과 접합된 측과 반대측에, 회동 방향 구동 코일(7,8)을 고정한 단면(端面) 끼리를, 충분한 두께의 판으로 결합하고, 또한 그 판과 상기한 코일(7,8)을 고정한 단면의 하부에 접속된 저면판을 설치하고, 이 저면판은, 회동 아암(2)의 일단에 접합되어 있다. 그러므로 회동 방향 구동 코일(7,8)에 구동력 f5+f8등이 가해져도, 코일(7,8)의 변위가 충분히 작게 억제된다. 그 결과 고주파 영역까지 회동 아암을 회동구동 할 수 있게 되어 대물렌즈를 고정밀도로 위치제어를 알 수가 있게 된다.
또한, 제3도에 나타낸 바와같이, 회동 방향 구동용 자장형성 자석(18',19')의 하부의 베이스에 구멍(20)을 설치해두면 코일(7,8) 하부의 자장을, 코일에 직각인 방향으로 향하게 함과 동시에 그 자속밀도를 높이는 효과가 있다. 또, 자석(18',19')의 포오커스 방향의 칫수를 크게 하므로서 코일(7,8)부의 자속밀도를 높일수가 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 회동 방향 구동용 코일에 발생하는 힘이 지지축 주위의 모우멘트가 되므로 지지축에 지지축의 반경방향의 힘이 가해지지않는다. 그 결과 축받이에 가해지는 마찰 및 진동을 저감할 수가 있다. 각 방향의 위치결정 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 베이스상(17)에 입설한 지지축(11)과, 이지지축(11)의 양측에 공간을 두고 베이스상(17)에 입설한 요오크쌍에 각각 부착된 자석(18,19)과, 지지축(11)에 회동가능하고 그 지지축 방향이동이 가능하게 삽입된 회동 아암(2)과, 지지축을 중심으로하여 회동 아암의 전단부에 부착된 대물렌즈(1)와, 그 지지축(11)에 대하여 회동 아암(2)의 후단부의 양측에 각각 설치된 한쌍의 회동 방향 구동용 코일(7,8)과, 권선중심이 지지축과 대략 일치하도록 회동 아암의 하면에 부착한 축선 방향 구동용 코일(6) 등을 구비하고, 상기 한쌍의 회동 방향 구동용 코일(7,8)에 발생하는 전자력이 서로 반대가 되도록 전류를 흐르게 하므로서 상기 회동아암(2)에 상기 지지축 주위에 회전 모우멘트를 발생시켜 상기 대물렌즈(1)를 회동시킴과 동시에, 상기 축선 방향 구동용 코일에 전류를 흘려 상기 회동 아암을 상기 지지축의 축선 방향으로 이동시켜, 상기 대물렌즈(1)를 지지축의 축선 방향으로 구동하는 대물렌즈 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스(17)와 요오크쌍(15,16)이 일체로 형성되어 있는 대물렌즈 구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회동 방향 구동용 코일(7,8)을 그 중앙부에서 직각으로 절곡하고, 절곡부를 상기 회동 아암(2)의 후단측면에 부착시킨 대물렌즈 구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회동 아암의 후단부에 코일 지지체(9,10)를 설치하고 그 코일지지체의 양측면에 상기 회동 방향 구동용 코일 (7,8)을 각각 부착시킨 대물렌즈 구동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회동 아암(2)은 비자성재료가 사용된 대물렌즈 구동장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 요오크 쌍에 각각 부착된 자석은, 축선 방향 구동자장 및 회동 방향 구동자장 형성용의 제1의 자석(18,19)과, 그 제1의 자석과는 약간의 간격을 두고 상기 요오크의 회동 방향 구동용 코일 가까이에 설치한 제2의 자석(18',19')으로 구성되어 있는 대물렌즈 구동장치.
  7. 베이스(17)의 전단부에 입설한 지지축(11)과, 그 지지축의 양측에 지지축과 공간을 두고 베이스상(17)에 입설된 제1의 요오크쌍(12,13)과, 그 지지축의 양측에 있고 제1의 요오크쌍(12,13)보다 외측에 제1의 요오크쌍과 공간을 두고 베이스상에 입설된 제2의 요오크쌍(15,16)과 그 제2의 요오크쌍에 각각 부착된 자석(18,19)과, 지지축에 삽입되고 회동이 가능하고 또한 지지축의 축선 방향으로 이동이 가능하게 설치된 회동 아암(2)과, 그 회동 아암(2)의 전단부에 부착된 대물렌즈(1)와, 회동 아암의 후단부의 양측에 상기 자석과 대향하여 각각 설치된 한싸의 회동 방향 구동용 코일(7,8)과, 권선 중심이 지지축(11)과 대략 일치하도록 회동 아암(2)의 하면에 부착되고, 상기 제1의 요오크쌍과 상기 제2의 요오크쌍과의 사이의 공극부에 삽입된 축선 방향 구동용 코일(6)등을 구비하고, 상기 한쌍의 회동 방향 구동용 코일(7,8)에 전류를 흐르게 하므로서 상기 회동 아암(2)에 상기 지지축 주위의 회전 모우멘트를 발생시켜, 그것에 의하여 상기 대물렌즈의 회동을 행하고, 상기 축선 방향구동용 코일에 전류를 흐르게 하므로서 상기 회동 아암(2)을 상기 지지축의 축선 방향으로 이동시키고, 이에 의하여 상기 대물렌즈를 그 축선 방향으로 구동하는 대물렌즈 구동장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 베이스(17)를 절곡하므로서, 상기 제2의 요오크 쌍(15,16)이 형성되고 있는 대물렌즈 구동장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 회동 방향 구동용 코일(7,8)을 그 중앙부에서 직각으로 절곡하고, 그 절곡부를 상기 회동 아암(2)의 후단측면에 부착시킨 대물렌즈 구동장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 회동 아암(2)의 후단부에 코일 지지체를 설치하고, 그 코일 지지체의 양측면에 상기 회동 방향 구동용 코일(7,8)을 부착시킨 대물렌즈 구동장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 회동 아암(2)은 비자성 재료를 사용하고 있는 대물렌즈 구동장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제2의 요오크쌍(15,16)에 각각 부착된 자석은, 축선 방향 구동자장 및 회동방향 구동자장 형성용의 제1의 자석(18,19)과, 이 제1의 자석과는 약간의 간격을 두고 상기 요오크의 회동 방향 구동용 코일 쪽으로 설치한 제2의 자석(18',19G)으로 구성된 대물렌즈 구동장치.
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