CN100419873C - 物镜致动装置及光学拾取单元 - Google Patents

物镜致动装置及光学拾取单元 Download PDF

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Abstract

一种物镜致动装置包括一收容物镜之物镜架；该物镜致动装置还包括一第一微致动器及一第二微致动器，其中第一微致动器及第二微致动器分别包括至少一固定部及一可动部，该可动部收容于该固定部中且与物镜架滑动连接，该固定部与可动部沿相对侧面相对延伸多对梳指，且梳指平行交错排列，相邻梳指之间具有间隙，该第一微致动器的可动部带动物镜架沿光盘径向移动，该第二微致动器的可动部带动物镜架沿垂直于光盘方向移动。本发明还提供一种采用该物镜致动装置的光学拾取单元。

Description

物镜致动装置及光学拾取单元
【技术领域】
本发明涉及一种物镜致动装置及适用该物镜致动装置之光学拾取单元，尤其是一种用于高密度记录/再现装置之物镜致动装置及光学拾取单元。
【背景技术】
光盘已成为当今主要的信息存储介质，并且随着光盘规格由CD、DVD至有可能成为下一代光盘规格之Blu-ray Disk之不断演进，光盘之存储容量不断增加。在光盘尺寸不变之情况下，直接导致光盘记录层之数据记录密度愈发致密。请参看下表所示，其为上述光盘规格所制定之轨道间距及最小凹坑长度。
    光盘规格     轨道间距   最小凹坑长度
    CD     1.6μm     830nm
    DVD     0.74μm     400nm
    Blu-ray Disk     0.32μm     149nm
由上表可知，随着光盘间距及凹坑长度之不断减小，光束能否准确落于目标位置上已成为决定光盘记录/再现装置之读/写性能之重要因素。尤其是对于Blu-ray Disk而言，其相邻轨道间距仅为0.32μm，当光束稍微偏离目标轨道时，就会因受到相邻轨道之干扰而无法获得准确信息。因此，对于Blu-ray光盘之记录/再现装置，其要求聚焦精确度达到0.05μm，寻轨精确度更高达0.01μm。
现有技术中，光盘记录/再现装置对光束落于光盘位置之调节过程通常包括粗略调节及精密调节两部分。当光束现处位置离其所需对应之光盘位置偏离较远时，光盘记录/再现装置先进行粗略调节。此时，整个光学拾取装置会沿光盘径向移动，以使光束尽可能接近目标位置。然后，由于光束是通过物镜会聚于光盘之记录层上，从而通过物镜致动器调节物镜在水平或竖直方向上的位置以实现精确寻轨或聚焦，该过程即为上述之精密调节过程。
请参看图1，其揭示一CD或DVD记录/再现装置之传统物镜致动器100。该物镜驱动装置100具有一磁轭板110，磁轭板110一端设置一悬置支撑板120。物镜142收容固定于一物镜架140中，并通过多根对称分布之悬置线130安装于悬置支撑板120上。由此，将物镜142及物镜架140整体悬置于磁轭板110上方，并保证当物镜架140受到外力时可相对磁轭板110移动。一聚焦线圈144水平缠绕于物镜架140上，一对分别具有矩形绕线结构之跟踪线圈146竖直缠绕于聚焦线圈144的相对两端。磁轭板110上还设有两对内、外磁轭112、114，每对内、外磁轭112、114分别将一跟踪线圈146挟持于二者间。外磁轭114与跟踪线圈146相对之表面贴附一磁体118，以提供一永久磁场。并且磁体118产生之磁通经由内、外磁轭112、114及磁轭板110之引导施加于聚焦线圈144及跟踪线圈146上，并形成闭合磁路。从而通过控制送至聚焦线圈144及跟踪线圈146的电流产生所需的电磁力，并通过电磁力于竖直方向或水平方向上移动物镜架140，以此实现聚焦或寻轨。
然而，上述结构之物镜致动器之驱动精度有限，无法达到记录/再现下一代光盘规格如Blu-ray光盘所要求之精确度，从而不能适用于下一代高密度光盘记录/再现装置中。
【发明内容】
本发明所要解决之技术问题在于：提供一种具有高驱动精度之物镜致动装置。
本发明所要解决之另一技术问题在于：提供一种适用于高密度光盘记录/再现装置之光学拾取单元。
一种物镜致动装置包括一收容物镜之物镜架；该物镜致动装置还包括一第一微致动器及一第二微致动器，其中第一微致动器及第二微致动器分别包括至少一固定部及一可动部，该可动部收容于该固定部中且与物镜架滑动连接，该固定部与可动部沿相对侧面相对延伸多对梳指，且梳指平行交错排列，相邻梳指之间具有间隙，该第一微致动器的可动部带动物镜架沿光盘径向移动，该第二微致动器的可动部带动物镜架沿垂直于光盘方向移动。
一光学拾取单元，其包括一用于发出特定波长光信号之激光源，一用于将激光源发出之光信号会聚于光盘之记录层上之物镜，一用于接收被光盘之记录层反射之光信号并转成电信号输出之光电检测器，及一物镜致动装置，该物镜致动装置具有一物镜架以收容物镜于其中，该物镜致动装置还包括一第一微致动器及一第二微致动器，其中第一微致动器及第二微致动器分别包括至少一固定部及一可动部，该可动部收容于该固定部中且与物镜架滑动连接，该固定部与可动部沿相对侧面相对延伸多对梳指，且梳指平行交错排列，相邻梳指之间具有间隙，该第一微致动器的可动部带动物镜架沿光盘径向移动，该第二微致动器的可动部带动物镜架沿垂直于光盘方向移动。
与现有技术相比，由于本发明采用第一、第二微致动器产生之静电力驱动物镜在聚焦和寻轨两个方向上移动，从而具有高驱动精度，满足高密度光盘对聚焦、寻轨精度之要求。
【附图说明】
图1为传统物镜致动装置之立体图。
图2为本发明光学拾取装置之结构示意图。
图3为本发明之物镜致动装置之结构示意图。
图4为图3之物镜致动装置之分解示图。
图5为本发明之第一微致动器之立体图。
图6为图5沿VI-VI方向之剖示图。
图7为本发明之第二微致动器之立体图。
【具体实施方式】
请参看图2，一适用于高密度光盘记录/再现装置之光学拾取单元2包括一光学系统(未标示)以产生激光束至光盘上并接收自光盘上返回之激光束，及一物镜致动装置30用于调节光束之焦点及落于光盘上之位置。
该光学系统包括一激光源21、一光电检测器28、一衍射光栅22、一光分束器23、一准直透镜24、一反射镜25、一柱面镜27及一物镜26。由于激光源21、光电检测器28、衍射光栅22、光分束器23、准直透镜24、反射镜25、柱面镜27之位置无须调节，因此其可直接固定于光学拾取装置之基座(图未示)上。物镜26则通过物镜致动装置30安装于该基座上。
激光源21可为半导体激光二极管，用于产生特定波长之激光束(未标示)。从激光源21发出之激光束通过衍射光栅22分成一主光束及二辅助光束，其中主光束用以记录/读取信息及聚焦调节，二辅助光束用以寻轨。该激光束通过衍射光栅22后入射至光分束器23，光分束器23使部分激光束通过柱面镜27后入射至光电检测器28，以监测激光束之强度，根据所测得之强度控制激光源21之输出功率。同时光分束器23将激光束之其余部分入射至准直透镜24，准直透镜24将其转成平行光束后入射至反射镜25。激光束通过反射镜25转变传输方向后入射至物镜26。该激光束被物镜26会聚至光盘9上，并被光盘9反射形成反射光束。反射光束依次通过物镜26、反射镜25、准直透镜24、光分束器23和柱面镜27后入射到光电检测器28上以产生电信号输出。
请参看图3及图4，物镜致动装置30包括一物镜架31、一悬置安装壁32、二悬臂33、二对悬挂线34及第一、第二微致动器40、50。其中，悬置安装壁32安装固定于光学拾取单元之基座(图未示)中。二悬臂33位于同一水平面上，且垂直于光盘之径向设置。每一悬臂33一端固定于悬置安装壁32上，另一端为自由端。物镜架31收容物镜26，并由二对悬挂线34固定于二悬臂33之自由端。从而将物镜架31悬置于光学拾取单元2之基座上，且当受到外力时物镜架可于光盘之径向或垂直于光盘表面之方向移动。
物镜架31呈矩形中空结构，其内部具有一开口(图未示)，物镜26收容于该开口中。物镜26与物镜架31可由相同材料制成，二者通过铸造工艺一体成型。因此可以减少光学拾取装置的高度及尺寸；并且，二者具有相同的光学参数，如折射率、阿贝数等，从而不会于该光学系统中引入光学像差，进一步确保光学系统具有良好之光学性能。
物镜架31具有一顶面310，顶面310上开设二第一凹槽312。二第一凹槽312为T形凹槽，平行于光盘径向对称分布于该开口两侧。第一凹槽312一端开口(图未示)以与第二微致动器50相配合。物镜架31位于光盘径向之侧面314上开设一第二凹槽316，第二凹槽316亦为T形凹槽，其沿竖直方向分布，且具有一贯穿顶面310之开口318以与第一微致动器40相配合。
第一、第二微致动器40、50是采用MEMS(Micro ElectromechanicalSystem，微电子机械系统)技术形成之半导体器件，从而具有高精度及较小尺寸。请同时参看图5及图6，第一微致动器40由单晶硅材料制成，其包括对称分布之二固定部42及一可动部46，其中固定部42安装固定于光学拾取装置之基座上，可动部46与物镜架31(请参看图4)相连接。二固定部42结构相同，且相对设置，并与结合处形成一沿轴向延伸之通孔420，可动部46收容于通孔420中。多个梳指422、462分别沿固定部42与可动部46之二相对侧面(未标示)相对延伸，且平行交错排列，相邻梳指422、462之间具有相等的间隙。可动部46之二相对末端分别延伸出固定部42，且分别具有一电极(图未示)，并于其中一末端沿其轴向向外延伸形成一连杆464。连杆464具有一T形末端465以与物镜架31之T形第二凹槽316相配合，从而将连杆464滑动收容于物镜架31中。
请参看图7，第二微致动器50也由单晶硅材料制成，其结构与第一微致动器40之结构相似。第二微致动器50包括二对称分布之固定部52及一可动部56，其中固定部52固定于光学拾取装置之基座上，可动部56与物镜架31之顶面310相连接。固定部52之中心开设一轴向贯穿之通孔(图未示)，可动部56收容于该通孔中。多对梳指522、562分别自固定部52与可动部56之二相对侧面(未标示)垂直延伸，且相互间平行交错排列。相邻梳指522、562之间具有相等的间隙。可动部56之中心位置亦开设一轴向贯穿之通孔560，以允许来自物镜26(请参看图2)之光束穿过可动部56入射至光盘9(请参看图2)上。一对电极(图未示)分别形成于可动部56的二相对末端，以输入驱动电压。可动部56之其中一末端向外延伸二倒L形连杆564，其对称设于通孔560之两侧，以与物镜架31之T形第一凹槽312相配合，从而将二连杆564滑动收容于物镜架31中。
当高密度光盘记录/再现装置记录/读取光盘信息时，光学系统就会输出一电信号。根据该电信号可获得一聚焦控制信号及一跟踪寻轨控制信号。当聚焦控制信号显示需要调节物镜于光轴方向上之位置时，光盘记录/再现装置之伺服控制器(图未示)提供一合适电压至第二微致动器50之电极上。梳指522、562之相对侧面间就会产生静电力，该静电力会驱动可动部56于其轴向上移动，从而带动物镜26移动实现聚焦调节。寻轨跟踪调节是通过第一微致动器40产生之静电力作为驱动力带动物镜26于光盘之径向移动。由于第一微致动器40之工作过程与上述第二微致动器50之聚焦调节过程相同，此处不再做重复说明。
由于采用第一、第二微致动器40、50，聚焦、寻轨精确度可达10nm以内。由于上述实施例第一、第二微致动器40、50采用单晶硅制成，其聚焦、寻轨精确度藉可达到10nm以内，满足下一代高密度高容量光盘规格之需求。并且微致动器采用MEMS技术制成，其体积、重量远远低于传统之音圈马达。

Claims (10)

1. 一种物镜致动装置包括一收容物镜之物镜架；其特征在于：该物镜致动装置还包括一第一微致动器及一第二微致动器，其中该第一微致动器及第二微致动器分别包括至少一固定部及一可动部，该可动部收容于该固定部中且与物镜架滑动连接，该固定部与可动部沿相对侧面相对延伸多对梳指，且梳指平行交错排列，相邻梳指之间具有间隙，该第一微致动器的可动部带动物镜架沿光盘径向移动，该第二微致动器的可动部带动物镜架沿垂直于光盘方向移动。
2. 根据权利要求1所述之物镜致动装置，其特征在于：该第一微致动器之可动部具有一连杆，该连杆具有一T形末端，该物镜架一侧设有一T形凹槽，该T形末端滑动收容于该T形凹槽中。
3. 根据权利要求1所述之物镜致动装置，其特征在于：该第二微致动器之可动部具有一连杆，该连杆末端呈L形结构，该物镜架之顶面设有至少一L形凹槽，该连杆的L形末端滑动收容于该L形凹槽中。
4. 根据权利要求1所述之物镜致动装置，其特征在于：该物镜致动装置还包括一悬置安装壁、二悬臂及多对悬挂线，悬臂一端固定于悬置安装壁上，另一端为自由端，该物镜架通过多对悬挂线安装于悬臂之自由端上。
5. 根据权利要求1所述之物镜致动装置，其特征在于：物镜与物镜架具有相同材料。
6. 一种光学拾取单元，其包括一用于发出特定波长光信号之激光源，一用于将激光源发出之光信号会聚于光盘之记录层上之物镜，一用于接收被光盘之记录层反射之光信号并转成电信号输出之光电检测器，及一物镜致动装置，该物镜致动装置具有一物镜架以收容物镜于其中；其特征在于：该物镜致动装置还包括一第一微致动器及一第二微致动器，其中第一微致动器及第二微致动器分别包括至少一固定部及一可动部，该可动部收容于该固定部中且与物镜架滑动连接，该固定部与可动部沿相对侧面相对延伸多对梳指，且梳指平行交错排列，相邻梳指之间具有间隙，该第一微致动器的可动部带动物镜架沿光盘径向移动，该第二微致动器的可动部带动物镜架沿垂直于光盘方向移动。
7. 根据权利要求6所述之光学拾取单元，其特征在于：该第一微致动器之可动部具有一连杆，该连杆具有一T形末端，该物镜架一侧设有一T形凹槽，所述T形末端滑动收容于该T形凹槽中。
8. 根据权利要求6所述之光学拾取单元，其特征在于：该第二微致动器之可动部具有一连杆，该连杆末端呈L形结构，该物镜架之顶面设有至少一L形凹槽，该连杆的L形末端滑动收容于该L形凹槽中。
9. 根据权利要求6所述之光学拾取单元，其特征在于：该物镜致动装置还包括一悬置安装壁、二悬臂及多对悬挂线，悬臂一端固定于悬置安装壁上，另一端为自由端，该物镜架通过多对悬挂线安装于悬臂之自由端上。
10. 根据权利要求6所述之光学拾取单元，其特征在于：该物镜与物镜架具有相同材料。
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