CN1027326C - 光电扫描器和装有该扫描器的光学唱机 - Google Patents

Abstract

光电扫描器，包括可在聚焦方向F上运动以在待扫描平面上形成照射点并可沿F方向的正交方向T上运动以跟踪记录道的物镜2；有磁路和气隙20的静止部分16和可相对该部分运动并包括物镜2的活动部分6。活动部分包括具有与光轴平行的轴线12a的聚焦线圈12和用于驱动物镜的跟踪线圈14a、14b。气隙20位于物镜光轴与聚焦线圈的轴线之间。活动部分借助机械式悬挂件22a、22b固定到静止部分上，且其质量中心位于气隙中或气隙附近。

Description

本发明涉及一种光电扫描器，该扫描器有一个活动物镜、一个静止部分和一个活动部分;活动物镜有一个光轴，物镜本身可沿聚焦方向运动，在待扫描的表面上形成至少一个照射点，并可沿与聚焦方向正交的跟踪方向运动，以跟踪所述表面上的光迹;静止部分有一个磁路和一个沿聚焦方向和跟踪方向所确定的一个平面延伸的气隙;活动部分装有所述物镜并可相对于静止部分运动，该活动部分装有至少一个聚焦线圈和至少一个驱动该物镜用的跟踪线圈，两线圈都伸入气隙中。

从美国专利说明书4，321，701（这里结合进来，以供参考）可以了解到这种扫描器。该已知的光电扫描器有一个静止部分和一个活动部分，静止部分有一个单一的磁路气隙，活动部分垂直配置。相对于静止部分的导向由一中间体完成。活动部分有一个伸入气隙中的板形体，其上固定有物镜座和任何其它光学元件。物镜座相对于板形体的配置需使物镜的光轴位于板形体平面内。板形体两边配置有用作跟踪线圈的直立式导电体。该两导电体之间配置有聚焦线圈，聚焦线圈装在板形体上，并有一个与物镜光轴正交的轴线。

这种已知的扫描器的缺点在于：由于有垂直配置的板形体，且由于板形体与物镜座彼此相对配置的不利方式，致使活动部分从物镜光轴的方向看来体积很大。因此现有技术的扫描器相当厚，不适用于厚度小的现代激光唱机。现有技术扫描器的另一个缺点是制造复合式板 形体的方法相当复杂。此外，实践证明，这种扫描器的物镜和线圈相互之间的配置不恰当，使扫描器在结构上受到不必要的限制。

本发明的目的是改进本说明书开端所述的那种扫描器，以获取易于制造、形状合适的薄型扫描器。

为达到上述目的，本发明的扫描器具有这样的特征：聚焦线圈的线圈轴线平行于光轴;单一气隙配置在物镜光轴与聚焦线圈线圈轴线之间;活动部分的质量中心位于气隙中或至少靠近气隙处，该活动部分沿与由聚焦方向和跟踪方向所确定的一个平面正交的方向延伸，并由机械悬挂部件固定到静止部分上。

在本发明的扫描器中，物镜以悬臂方式相对于线圈配置。这具有这样的优点：扫描器装入光学唱机（例如CD唱机或数字录音带（DATA）播放机）时就可以有适当的空间来装一些与扫描器配合工作的光学器件，例如半导体激光器。此外本发明的扫描器还可以使其结构紧凑，具体地说，它具有从光轴的方向看时体积小的优点。聚焦线圈由于采取特殊的配置方式，它对扫描器活动部分的物镜和物镜悬挂部件起到了均衡作用，从而可以简单的方式得出相当均衡的结构。这样驱动力的作用点就处在活动部分的质量中心处或附近，从而防止寄生谐振的产生。本发明扫描器的另一优点是可以用数量较少、易于装配的零部件制成。

在本发明光电扫描器的一个实施例中，气隙是以一个磁性体为界的，该磁性体的轴线与聚焦方向和跟踪方向所确定的一个平面正交，这个实施例的光电扫描器的特征在于，聚焦线圈围绕着磁性体。这样，在物镜光轴与聚焦线圈的线圈轴线之间的间距就小，这一点在保证活动部分的刚度方面是很重要的。为使物镜的可能寄生谐振处在高频范围，人们希望活动部分具有很高的刚度。

本发明扫描器的一个实施例的特征在于，悬挂部件有若干吊杆， 各吊杆以与由聚焦方向和跟踪方向所确定的平面正交的方向取向，各吊杆的第一端和第二端分别固定到静止部分和活动部分上，该两端都设有与吊杆连成一个整体的铰链，因而可绕一个在聚焦方向延伸的轴线运动并可绕一个在跟踪方向延伸的轴线运动。

该实施例的优点在于，悬挂部件的刚度可选取得使因可能有的不平衡而引起的任何谐振频率都比控制系统所要求的带宽低。该悬挂部件可用注塑-模塑法制取，且可以简单方式装配。

为使物镜在跟踪方向作平移运动，本发明扫描器一个实施例的特征在于，各吊杆彼此平行延伸。

本发明一个实用实施例的特征在于，用于悬挂部件中的铰链被制成整体的双重铰链。

本发明另一实用实施例的特征在于，吊杆的数目是四个，物镜光轴和聚焦线圈之轴线所确定的平面两侧的吊杆成对配置，形成注塑-模塑单件制品的一部分。从生产技术上来看引人注目的一个实施例的特征在于，活动部分包括分开形成的物镜座和线圈座。在制造过程中，物镜座和线圈座可分别彼此独立地配以物镜和线圈。然后，可借助于例如咬合连接、超声波焊接或胶合将物镜座和线圈座彼此固定在一起。

基于对称的原因，本发明的光电扫描器通常有两个跟踪线圈。为避免在生产这种扫描器的过程中分别处理和装配各线圈，本发明一个实施例的特征在于，线圈座由聚焦线圈座（配有聚焦线圈）和两个跟踪线圈座（各配有跟踪线圈）装配而成。

应该指出，欧洲专利申请0，212，941（这里也结合进来供参考）公开了一种这样的光电扫描装置，该装置有一个物镜借助于塑料悬挂部件固定到一个框架上。悬挂部件使物镜可以在聚焦方向上作直线运动，并使物镜转动进行跟踪操作。该已知的扫描装置还有一个双驱动系统，悬挂部件的两边设有一磁性体、一聚焦线圈和两个排列着的跟踪线圈， 各线圈配置得使其磁路气隙较宽。从欧洲专利申请0，348，845（这里也结合进来供参考）中也可以了解到有一个双驱动系统的光电扫描装置。该扫描装置中有一个物镜装在物镜座中，物镜座则用两对片簧固定到一个框架上。该驱动系统有两组线圈，两者从片簧的纵向看成一行排列，每一组线圈包括一个聚焦线圈和两个跟踪线圈。欧洲专利申请0，343，979（这里也结合进来供参考）介绍了一个物镜驱动器，该驱动器有一个带物镜的物镜座。为使物镜能进行聚焦和跟踪，驱动器呈铰链结构，该铰链结构包括一弹性的转动铰链和两个弹性的连接件。现有技术的扫描器还包括聚焦驱动器和跟踪驱动器。聚焦驱动器有两个在直径方向上相对于物镜配置的驱动单元，各驱动单元有一个聚焦线圈和一个与聚焦线圈配合工作的磁体。

本发明还涉及一个装有本发明扫描器的光学唱机，该光学唱机还有一个转盘和一个滑板，滑板可沿一径向路径相对于转盘滑动，物镜光轴与聚焦线圈之线圈轴线所确定的平面与所述径向路径正交。

现在参照附图通过实例更详细地说明本发明的内容。附图中;

图1是本发明扫描装置一个实施例的部件分解图;

图2是图1所示实施例的剖视图;

图3是装有本发明扫描器的底盘的透视图;

图4是本发明扫描装置一个实施例的组装成品图。

图1和图2所示的本发明的光电扫描器叫做“2D操作机构”，是供为两级径向跟踪光盘（例如8厘米或12厘米的CD光盘）而构制的CD走盘机构（decks）用的。在这种走盘机构中，唱片可绕一转轴转动，物镜则可沿一径向路径相对于唱片作直线运动。为此，走盘机构包括（例如）承载扫描器的可平移的滑板。用一个激光器所产生的光束无需机械接触就可以在转动着的盘上划出和/或读取信息道。

本发明扫描器的构制方式使其可以几乎完全机械化地进行低成本 大批量生产。本扫描器特别适用于所谓“细线”（Slim-line）设备上。

本发明的扫描器有一个装在物镜座4中并具有光轴2a的物镜2。物镜座4形成扫描器活动部分6的一部分，活动部分6还包括聚焦线圈座8和两个跟踪线圈座10a和10b。线圈座8、10a和10b彼此互相连接，并在本实例中借助于咬合连接方式连接到物镜座4上。聚焦线圈座8包括聚焦线圈12，该线圈的线圈轴线12a平行于光轴2a延伸。跟踪线圈座10a和10b分别包括跟踪线圈14a和14b。

本发明的扫描器还包括静止部分16，该静止部分包括一永久磁铁18和一些铁磁体部分。磁铁18事先已按箭头A所示方向被磁化，它与静止部分16的各铁磁体部分形成磁路，磁铁18与其中一个铁磁体部分16a之间延伸有磁路气隙20。在本实例中，气隙20以磁铁18和轭体部分16a彼此面对着的平行表面为界。因此气隙中的磁场可能会有一点不均匀，从而可能产生寄生力。将磁铁18和/或轭体部分16a制成适当的形状可以减小产生不希望有的寄生力的可能性。使界定着气隙20的静止部分16具有至少一个呈凹面的界定气隙的表面16b，就可以在气隙20中获得高度均匀的磁场。

活动部分6借助于由两部分组成的悬挂部件22a、22b活动地固定到静止部分16上，聚焦线圈12和跟踪线圈14a和14b部分伸入气隙20中。活动部分6，特别是物镜2，可在双箭头F所示的聚焦方向和双箭头T所示的跟踪方向上相对于静止部分16运动。

本发明的扫描器在用于使物镜沿一径向路径相对于一转动着的唱片平移的装置中时，激光器（通常是半导体激光器）可以按需要安置在扫描器底下或旁边。在后一种情况下，安置在物镜2底下的镜子24配置在光路中。

悬挂部件22a、22b包括四个吊杆26a、28a、26b和28b，它们最好由塑料制成，成对配置。各吊杆相应的各端都有与吊杆构成一个 整体的双联铰链28。物镜2有一个中间位置，处在这个中间位置时，吊杆26a、28a、26b和28b沿聚焦方向F与跟踪方向T所确定的平面的方向上延伸。吊杆26a和28b连同两个连接部分30和31一起形成一个整体的注塑-模塑制品。吊杆26b和28b和两个连接部分32和33形成同样的制品。各平行吊杆分别借助于连接部分30和32以及连接部分31和33固定到活动部分6和静止部分16上，6和16各部分的凸出部分34分别嵌入30、32和31、33各部分的凹口36中。整体的双联铰链28可绕聚焦方向F和跟踪方向T取向延伸的轴线运动。

由于采用了这种悬挂部件，使聚焦动作和跟踪动作都是平移动作。这样做的好处是令人满意地兼顾了聚焦动作和跟踪动作易受承载扫描器的滑板外面所产生的震动和易受滑板本身所产生的干扰的问题。这在采用滑板驱动系统时特别重要。悬挂部件本身由于其固有的减振性能以及制造和装配都简单而具有特殊的优越性。在装配后的状态下，本发明的扫描器在滑板上的装配方式使得磁路气隙20与待扫描的唱片相切延伸。

实验表明，本发明的扫描器由于活动部分的质量较小，而且由于驱动力对加到各线圈的电流之间的比值令人满意，因而在跟踪方向和聚焦方向上能获得很高的效率。因此本发明的扫描器非常适用于功率消耗低的场合。

图3示出了采用本发明扫描器一个实施例的CD唱机的一部分，特别是唱机走盘机构。在说明本实施例时，对应于上述已说明的实施例的各部件取同样的标号。

图3所示的走盘机构包括底盘100，底盘100上支撑有供支撑和对中带有信息道的光盘（例如CD唱片）用的电动转盘102，以使转盘102可绕其转轴102a转动。走盘机构包括机械导向装置，用以使滑板104相对于转盘102作径向平移（如箭头T所示）。该导向装置包括导向 杆106和导向壁108。导向杆106固定在底盘100上，导向壁108用以分别与滑板104的滑动衬套110和滑动表面112配合工作。底盘中支撑有电动机（图中未示出），用以驱动滑板104，这种驱动可以通过传动机构实现。

滑板104上装有本发明一个实施例的扫描器114（如图1和2所示的那一种）和配置在扫描器114旁边的半导体激光器。扫描器114包括活动部分6，活动部分6则包括其光轴2a平行于转轴102a的物镜2、具有线圈轴线12a的聚焦线圈12和两个跟踪线圈14a、14b。悬挂部件22a、22b将活动部分6连接到扫描器的静止部分上，该静止部分则连接到滑板104上，且包括一具有永久磁铁18的磁路。该扫描器这样相对于滑板104配置，即使其纵向轴线1与由转轴102a与光轴2a所确定的平面正交，以使物镜2在聚焦方向F和跟踪方向T上均可运动。

工作时，滑板104沿箭头T所示的径向路径相对于转盘102的转轴102a运动，以便大致跟踪旋转着的唱片上的信息道，信息道位于信息平面上。鉴于该信息道在已固定到转盘上的光盘上可能会稍为偏离中心，而且转盘在径向上也可能会有轻微的偏差，因此在移动过程中容许信息道在径向上有少许偏移。工作时物镜在唱片上所形成的扫描点的位置与待扫描的信息道部分之间可能会产生的任何偏差可借助于装有扫描器114的径向跟踪系统加以减小，这是因为物镜2在箭头T所示的方向上进行小幅度的高频跟踪动作所致。

Claims (10)

1、一种光电扫描器，该扫描器包括一个活动物镜、一个静止部分和一个活动部分；活动物镜有一个光轴，物镜本身可沿聚焦方向运动，在待扫描的表面上形成至少一个照射点，并可沿与聚焦方向正交的跟踪方向运动，以跟踪所述表面上的光迹；静止部分有一个磁路和一个气隙，该气隙沿由聚焦方向和跟踪方向所确定的一个平面延伸；活动部分可相对于静止部分运动，上述物镜即装在活动部分中，活动部分包括至少一个聚焦线圈和至少一个供驱动该物镜用的跟踪线圈，两线圈都伸入气隙中；其特征在于，所述聚焦线圈的线圈轴线平行于光轴；单一气隙配置在物镜光轴与聚焦线圈线圈轴线之间；活动部分的质量中心位于气隙中或至少靠近气隙处，该活动部分沿与由聚焦方向和跟踪方向所确定的一个平面正交的方向延伸，且由机械悬挂部件固定到静止部分上。

2、如权利要求1所述的光电扫描器，其特征在于，所述气隙以一个磁性体为界，该磁性体的轴线与由聚焦方向和跟踪方向所确定的一个平面正交;所述聚焦线圈围绕着所述磁性体。

3、如权利要求1所述的光电扫描器，其特征在于，所述悬挂部件包括吊杆，这些吊杆沿与由聚焦方向和跟踪方向所确定的平面正交的方向取向，各吊杆的第一端和第二端分别固定在静止部分和活动部分上，所述第一和第二端都设有与吊杆连成一整体的铰链，使其可绕一个在聚焦方向延伸的轴线运动，并可绕一个在跟踪方向延伸的轴线运动。

4、如权利要求3所述的光电扫描器，其特征在于，所述各吊杆彼此平行延伸。

5、如权利要求3所述的光电扫描器，其特征在于，所述铰链为构制成整体的双铰链。

6、如权利要求3所述的光电扫描器，其特征在于，所述吊杆的数目是四个，由物镜光轴和聚焦线圈之线圈轴线所确定的平面两侧的吊杆成对配置，形成注塑-模塑单件制品的一部分。

7、如权利要求1所述的光电扫描器，其特征在于，所述活动部分包括分开形成的物镜座和线圈座。

8、如权利要求7所述的光电扫描器，其特征在于，所述线圈座由聚焦线圈座和两个跟踪线圈座装配而成，聚焦线圈座配有聚焦线圈，跟踪线圈座各配有一个跟踪线圈。

9、如权利要求1所述的光电扫描器，其特征在于，所述静止部分具有至少一个呈凹面的界定气隙的表面。

10、一种装有权利要求1所述的扫描器的光学唱机，其特征在于，该唱机还包括一转盘和一滑板，该滑板可沿一径向路径相对于转盘运动且由物镜光轴和聚焦线圈之线圈轴线所确定的平面正交于所述径向路径。

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