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비점수차법을 이용한 초정밀변위측정법 연구
Precision Displacement Measurement Using Astigmatism 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.25 no.7 = no.208, 2008년, pp.87 - 94  

이상헌 (안동대학교 기계공학부) ,  정광석 (충주대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The displacement sensor using optical pickup head is presented. The measuring principle of optical pickup head in focusing direction is adopted to measure displacement. The preliminary tests were carried out to verify the feasibility of the optical pickup head as a displacement sensor and optical pi...

주제어

#비점수차법   #변위센서   #기하광학  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • OPH 를 변위센서로 바로 적용하기에 앞서 기초실험을 통하여 실제 OPH 의 기본적인 사양과 변위센서로의 적용 가능성을 파악하였다.
  • 또한 광학을 이용한 변위센서들은 많이 소개되고 있으나 광픽업헤드는 레이저, 거울, 포토다이 오드 등의 광학요소가 일체형 으로 구성 되 어있기 때문에 광학설계없이 바로 사용할 수 있는 장점이 있다. 데이터 저장 및 기록장치의 요소로서 광픽업헤드 자체의 성능향상을 위한 설계 및 실험에 관한 연구는 활발히 진행되었으나 본 논문에서는 광픽업헤드를 변위센서로의 적용가능성을 체계적으로 다루고자 한다.
  • 그러나 이러한 서보기술을 구현하기 위한 부품들 즉 센서와 구동기의 가격은 대부분 고가이므로 관련 기구와 기기의 개발에 있어 큰 장벽으로 작용하고 있다. 따라서 본 논문에서는 주위에서 쉽게 구할 수 있는 CD-ROM 의 광픽업헤드(Optic이 Pick hp Head; 이하 OPH)를 저가형 초정밀 위치 측정기구로서 활용하는 방법에 대해서 논한다.
  • 본 논문에서는 고가의 정밀변위센서를 대체하기 위한 수단으로서 OPH 의 적용가능성에 대해서 다루었다. 비점수차법을 기초로 하여 OPH 의 오차 신호를 모델링하였으며, 이 식을 기반으로 변위 변환 식을 유도하였다.
  • 갖는다. 본 논문에서는 포커싱 제어에 사용되는 센서 부를 변위즉정센서로 사용하고자 한다. 우선 포커싱 방향으로의 오차 측정 원리는 일반적으로 비점 수차 법(astigmatism)에 의해 이루어지는데 미디어가 광픽업헤드의 대물렌즈의 초점 안으로 들어오거나 초점 밖으로 벗어난 경우에 Fig.
  • 본 연구에서는 정확한 포커스 오차식을 구하기 위해 앞서의 오차식 모델에서 각 파라메터가 미치는 영향을 알아보았다. Fig.

가설 설정

  • 3 에서와 같이 4 분할 다이오드에 주축이 45 도 기울어진 형태로 형성된다. 레이저빔의 세기분포는 가우시안 분포로 표현이 되지만 본연구에서는 유도식을 간결하게 나타내기 위해서 균일한 세기분포를 가지는 레이저로 가정한다. 따라서 각 셀에 주사되는 빔의 세기는 각 셀에 주사된 빔의 면적으로 구할 수 있다.
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참고문헌 (7)

  1. Saito, Y., Gao, Wei. and Kiyono, S., 'A Single Lens Micro-Angle Sensor,' International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 8, No.2, pp. 14-20, 2007 

  2. Choi, S. C., Park, J. W., Kim, Y. W. and Lee, D. W., 'Self Displacement Sensing (SDS) Nano Stage,' International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 8, No. 2, pp. 70-75, 2007 

  3. Park, J. H., Lee, S. H. and Baek, Y. S., 'Mechanism Design of Optical Pickup Actuator for Fast Access of Optical Disk Drive,' J. of KSPE, Vol. 19, No. 12, pp. 109-119, 2002 

  4. Jun, H. G. and Park, Y. P., 'Velocity Profile Analysis to Reduce Residual Vibration in Optical Pick-up,' Trans. Of KSNVE, Vol. 10, No. 2, pp. 221-228, 2000 

  5. Hnilicka, B., Besancon-Voda, A., Schroder, H. -J. and Filard, G., 'Modelling the focus error characteristic of a DVD player,' Proceedings of the 2002 IEEE International Conference on Control Applications, pp. 629-630, 2002 

  6. Wright, F. E., 'The Methods of Petrographic-microscopic Research, Their Relative Accuracy,' Carnegie Institution of Washington, p. 204, 1911 

  7. Lee, S. H. and Jung K. S., 'Magnetic Manipulation of a Microcantilever for a New Concept in Atomic Force Microscopy,' IEEE Trans on Magnetics, Vol. 43, No. 6, pp. 2737-2739, 2007 

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