CN1075657C - 物镜驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种物镜驱动装置，用磁力及线圈来垂直及水平驱动物镜元件，该装置包括一物镜元件，一物镜支承件，一用来相对物镜支承件平衡的质量平衡件，和一个支承物镜支承件及质量平衡件作跷跷板动作的有迅速响应特性的跷跷板支承装置。本发明的物镜驱动装置可微型化，有轻的重量，可作为平衡物镜元件工作，和用作相对用于记录及重放光学信息的光拾取器的物镜作为聚焦/跟踪伺服机构的有效致动器。

Description

物镜驱动装置
本发明涉及一种沿垂直及水平方向驱动用于各种光学装置的物镜驱动装置，更具体地，涉及可用作记录/重放光拾取器中物镜的跟踪及聚焦的伺服机构的物镜驱动装置。
一般，一种记录/重放光拾取器使用物镜把光源产生的光聚焦到光学记录介质上及使用光学探测器接受从光学记录介质反射来的光以便探测出电信号。对于这种用在光盘重放机中的记录/重放光学拾波器，整个光拾取器被粗搜索驱动器(例如一个声音线圈马达)放置在光盘的要求的(目标)轨道上，以便沿垂直方向快速运动。另外，为了在目标轨道的中心形成一个光点，光拾取器的物镜设置成可按照光盘的振动用细搜索致动器在瞬间间隔中作垂直及水平运动(参见美国专利4761773和4837757号)。
对于高速数据搜索，对粗搜索及细搜索致动器光拾取器要求有迅速的响应特性。更特殊地，细搜索致动器应有助于粗搜索致动器的响应特性。另外，为了使系统微型化，细搜索致动器应尽可能重量轻。
作为驱动光拾取器的物镜的细搜索致动器的实例，美国专利US4646283号公开了一种光盘重放机的物镜驱动装置。该装置包括一基座，一物镜夹具，一线圈，一磁铁，一磁轭及四个弹性的钢丝件。物镜被四个弹性的钢丝件从基座上升起，使镜头能上下运动及往左右移动。线圈装到物镜夹具上，磁铁及磁轭装在基座内。也就是，当电流通过线圈时，借助线圈和磁铁提供的电磁力，线圈与物镜夹具一起运动。
在这种结构中，物镜夹具必须有足够大的尺寸以夹住线圈。另外，物镜夹具，装在其上的线圈，和装上的物镜的总重量作为细搜索致动器的负载，致动器要设计成有很高的力矩。这样就对要制成轻而小的装置是很大的限制。
同时，物镜夹具被四个弹性钢丝件支承着，因此，当物镜垂直运动时，物镜朝基座倾斜，这样入射及反射光轴相互偏离。光轴偏离是不可避免的，并被成象探测器作为一个错误识别，该错误造成由于频繁的伺服误差而产生不稳定的光拾取操作。
本发明的发明人因此设计了可用比较低的力矩驱动的且有不会像上述那样倾斜的物镜(如US4906831)那样的装置。
因此，本发明的一个目的是提供对高速搜索操作有迅速响应特性的物镜驱动装置。
本发明的另一个目的是提供一种重量轻更进一步改进高速搜索的物镜驱动装置。
本发明的再一个目的是提供一种微型化的物镜驱动装置。
本发明的又一个目的是提供一种物镜驱动装置，其物镜元件可以正确的姿势(不倾斜)被驱动使得物镜可在无伺服误差的情况下工作。
为完成本发明的上述目的，本发明提供了一种沿垂直及水平方向驱动物镜元件的物镜驱动装置，所述的物镜驱动装置包括：一外壳；产生磁力线的磁性件；固定地装在所述的外壳中和与所述的磁性件产生的磁力线共同作用产生电磁力的线圈件；一个物镜支承件，其中装着所述的物镜元件；用于平衡所述的物镜支承件的质量平衡件；和一个跷跷板支承装置，所述的跷跷板支承装置包括对称的一对元件使物镜支承件和质量平衡件可进行跷跷板的动作，其中所述的外壳设有一开口用来安放所述的物镜元件，使其可在有限的范围内运动，所述的外壳包括一线圈支座，设置成使所述的线圈件可装到所述的线圈支座上，和所述所述的外壳设有一空间部分用来容放所述的跷跷板支承装置，其特征在于物镜驱动装置包括两个磁性件，一个装在物镜支承件中，另一个装在所述的质量平衡件中，线圈件装在两个磁性件中间，物镜支承件和质量平衡件分别装在所述的跷跷板装置的对称的一对元件中。
按照本发明，物镜支承件和质量平衡件支承着作跷跷板动作因此可用比它们总重量小的力矩操作。另外，磁性件比线圈更轻更小，它作运动。因此，可减小运动部分，也就是随物镜元件运动的部分的尺寸及重量。因此，可使装置重量轻及微型化。另外，通过适于支承作跷跷板动作的物镜支承件和质量平衡件的装置可相对垂直运动平衡物镜支承件。
通过参照图对本发明最佳实施例的详细说明可以对本发明的上述目的和其它优点更加清楚，附图中：
图1是本发明的物镜驱动装置的透视图；
图2是图1的物镜驱动装置的另一侧的透视图；
图3是图1的物镜驱动装置的分解透视图；
图4是示出图1的物镜驱动装置的正视剖面图；
图5是示出图2的物镜驱动装置的横剖面图；
图6A是图3所示的跷跷板支承装置的侧视图；
图6B是示出图6A所示的跷跷板支承装置的聚焦操作的侧视图。
下面参照附图详细说明本发明。
参照图1及图2，标号1是一个物镜元件，例如记录/重放的光拾取器(未示出)的物镜。物镜元件放在外壳2一侧形成的开口3中，并可在有限的范围内作上下及水平运动。一个普通的光拾取体装在外壳2下面，物镜元件，把从光拾取体发出来的光聚焦成一光点形成在光学记录介质(未示出)上，例如一个光盘上。
参见图3，外壳2包括在其前部形成的开口3，从底面中心凸起的螺纹凸台4，在螺纹凸台中左右侧形成的线圈支座5和5′，设在线圈支座5,5′的左右侧之间的空间部分6,6′，和在线圈支座5,5′内形成的固定槽7,7′。
线圈元件8包括聚焦驱动元件9，其中绕着一个细线圈，形状为方柱，两对跟踪驱动元件10,10′绕成一环形。跟踪驱动元件10,10′分别连接到聚焦驱动元件9的前后。聚焦驱动元件9的左右侧连接到外壳2的线圈支座5,5′上使得聚焦驱动元件9可固定地装入外壳2中(参见图5)。
一个跷跷板支座11(也就是上述跷跷板支承装置的一个实施例)设在外壳2的空间部分6,6中。跷跷板支座11包括对称的一对元件11A,11B，它们分别固定在空间部分6,6′中。元件11A,11B各包括两个设在上、下部分的水平件12,13，三个垂直的元件14,15,16，分别连接到水平件12,13的前端、后端和中部，三个块状件17,18,19，连接各垂直件14,15,16的侧边。连接块状件18的下部的连接器20设在各元件11A,11B的中间。这里，块状件18固定地插入外壳2的固定槽7,7′中(参见图5)，连接器20装在外壳2的螺纹凸台4的端部(参见图4)上，并用螺钉(未示出)紧固。水平件12,13和垂直件14,15,16的上下表面的边缘用铰链21,22和23相互连接起来。另外，垂直件14,15,16和块状件17,18,19的各边缘用铰链24,25,26连接起来，如图5所示。这里，铰链21,22,23允许水平件12,13和垂直件14,15,16之间的垂直运动，但是阻止水平运动。相反地，铰链24、25和26允许垂直件14,15,16和块状件17,18,19之间的水平运动，但阻止垂直运动。同时，在元件11A,11B的块状件17,18,19中，分别处于前后的块状件17,19有空心部分27,28，分别与物镜支承件30和质量平衡件35连接。
参见图3，物镜支承件30包括物镜支座31，物镜元件1支承其上；一对磁性支座32，相互面对的一对磁性件29装在其上；一对与块状体17的空心部分27相连的连接部分33。质量平衡件35相对物镜支承件30大致上对称，并包括一质量块36；一对垂直磁性支座37，其上连接着一对相互面对的磁性件34；和各与块状件19的空心部分28连接的连接部分38。这里，在物镜支承件30的磁性件29之间，和在质量平衡件35的磁性件34之间分别插入外壳2的线圈件8的前后部(参见图4,5)。
这种结构的物镜驱动装置如下操作。
参见图4，当电流加到线圈件8的聚焦驱动元件9上时，根据电流的方向和在一对磁性件29和一对磁性件38之间的磁力线的方向产生一电磁力(基于弗雷明左手规则)。由于线圈件8固定地连接到外壳2上，一对磁性件29及一对磁性件34很容易被电磁力推动与各自的物镜支承件30和质量平衡件35一起垂直运动，如图6A,6B所示，跷跷板支座11的铰链21,22,23允许作垂直运动。这时，在聚焦驱动件9两侧的电流方向相反。因此，一对磁性件29及一对磁性件34沿相反方向运动。因此，被物镜支承件30支承的物镜元件1上下运动。当物镜元件1垂直运动时，由于与位于跷跷板支座11的中心的垂直件15相连接的块状件18固定到外壳2上(参见图5)，而连接垂直件15和块状件19的绞链25限制了垂直运动，三个垂直件14,15,16没一个是侧斜的，使得它们都以一平衡的垂直状态运动，而上下水平元件12,13是倾斜的，如图6B所示。另外，分别与垂直14,15,16相连的块状件17,18,19保持垂直状态，而各与块状件17,19相连的物镜支承件和质量平衡件35是不倾斜的并作垂直运动。因此，为物镜支承件30支承着的物镜元件1在垂直运动中不会变倾斜，并以平衡状态垂直运动。
参见图5，当电流施加到跟踪驱动件10,10′时，基于弗雷明左手规则产生一电磁力。对这种情况，一对磁性件29和一对磁性件34容易与各自的物镜支承件30和质量平衡件35一起沿相反方向作水平运动。另外，分别连接垂直件14,15,16与块状件17,18,19的铰链21,22,23允许上面的水平运动。这样，物镜元件1就可能作水平运动。
在垂直和水平驱动物镜元件1时，物镜支承件30和质量平衡件35成平衡的质量，同时，它们被跷跷板支座11支承着使得可进行跷跷板动作。因此，使物镜元件运动所要求的驱动力矩相对较低。质量平衡件35和物镜支承件30的各对磁性件29,34中无论何者都足够驱动物镜元件1，并且一个磁性件29和一个磁性件34可驱动物镜元件1。
如上所述，本发明包括支承物镜支承件30和质量支承件35的跷跷板支座11，使两者能成平衡状态和象跷跷板的来回摆动。这样提供了一种物镜驱动装置，它可由小力矩驱动，也就是大大地改善了响应特性，而且通过使用合适结构的跷跷板支座11，防止物镜元件1倾斜，而使物镜驱动装置可同时稳定地及没有随动误差地工作。另外，在本发明中，线圈件8,9,10,10′是固定的，而比线圈件小而轻的磁性件29和34在工作。如此，如附图中所示，提供了一种小而轻。和超小的物镜驱动装置。
本发明对高速数据搜索操作，例如，在记录/重放的光拾取器的情况下，有较大的帮助和提供高的可靠的记录/重放系统。

Claims (6)

1．一种沿垂直及水平方向驱动物镜元件的物镜驱动装置，所述的物镜驱动装置包括：一外壳；产生磁力线的磁性件；固定地装在所述的外壳中和与所述的磁性件产生的磁力线共同作用产生电磁力的线圈件；一个物镜支承件，其中装着所述的物镜元件；用于平衡所述的物镜支承件的质量平衡件；和一个跷跷板支承装置，所述的跷跷板支承装置包括对称的一对元件使物镜支承件和质量平衡件可进行跷跷板的动作，其中所述的外壳设有一开口用来安放所述的物镜元件，使其可在有限的范围内运动，所述的外壳包括一线圈支座，设置成使所述的线圈件可装到所述的线圈支座上，和所述所述的外壳设有一空间部分用来容放所述的跷跷板支承装置，其特征在于物镜驱动装置包括两个磁性件，一个装在物镜支承件中，另一个装在所述的质量平衡件中，线圈件装在两个磁性件中间，物镜支承件和质量平衡件分别装在所述的跷跷板装置的对称的一对元件中。
2．按照权利要求1所述的物镜驱动装置，其特征在于所述的跷跷板支承装置的对称的一对元件各有在其上下部分的两个相对的水平件，与各水平件两端及中间连接的三个垂直件，与各垂直件侧面连接的三个块状件，把各水平与各垂直件连接起来的第一铰链组以及把各垂直件和各块状件连接起来的第二铰链组，所述的跷跷板支承装置还包括把所述的对称的一对元件连接起来的连接部分，所述的第一铰链组设在所述的各垂直件的上下边缘，和所述的第二铰链组设在所述的垂直件和所述的块状件的边缘。
3．按照权利要求2所述的物镜驱动装置，其特征在于所述的第一铰链组是允许连接的元件作垂直运动的铰链组。
4．按照权利要求2所述的物镜驱动装置，其特征在于所述的第二铰链组是允许连接的元件作水平运动的铰链组。
5．按照权利要求2所述的物镜驱动装置，其特征在于在所述的跷跷板支承装置的三个块状件的中间的块状件是固定地安装着的。
6．按照权利要求2所述的物镜驱动装置，其特征在于所述的跷跷板支承装置的三个块状件中的前后的两个块状件分别设有空心部分。
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