CN112735484B - 一种高精度物镜伺服跟踪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高精度物镜伺服跟踪装置，包括成对设置的第一磁石和第二磁石，在第一磁石和第二磁石之间设置有物镜支架，所述物镜支架的两端分别设置有与第一磁石相配的第一线圈，以及与第二磁石相配的第二线圈，并且在物镜支架的顶端安装固定有物镜，所述物镜支架通过悬臂的金属丝进行支撑，当第一线圈和第二线圈通电后，物镜支架会在第一磁石与第一线圈和第二磁石与第二线圈所形成的磁场的共同作用下运动，物镜支架中心点的运动轨迹为曲线L，其特征在于：所述第一磁石朝向物镜支架的一面为凹弧面，第二磁石朝向物镜支架的一面为凸弧面，所述凹弧面和凸弧面在竖直面上的投影分别为曲线L1和曲线L2，且所述曲线L1、曲线L2与曲线L趋于拟合。
Description
技术领域
本发明涉及光盘视盘机和光存储领域，特别是一种高精度物镜伺服跟踪装置。
背景技术
在光盘视盘机领域中，光学头目前普遍采用的物镜伺服跟踪装置是悬丝式动圈式结构，当物镜伺服跟踪装置工作时，物镜动作部会受到通电线圈的磁场与磁石的磁场力、悬丝弹力、拉力及重力的相互作用，通过伺服系统控制线圈电流大小，实现物镜的聚焦、循迹及径向倾斜调整。
但是由于受到悬丝水平方向的刚性拉力，物镜在聚焦过程中的会产生偏移，偏移量会使物镜支架两端的磁石与通电线圈的缝隙量差值产生变动，从而导致两端的磁场力产生差值，使物镜产生不利的倾斜角度（如图1、图2所示）。当物镜与光盘盘面产生倾角时，会降低光斑质量，影响光学收差，RF信号劣化；而两端磁力差变化也会降低物镜伺服跟踪装置的动态性能及稳定性，使其在特定环境中产生共振课题。
因此现在需要一种能够解决上述问题的方法或装置。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种可提高聚焦循迹能力，改善光学收差及动态性能的高精度物镜伺服跟踪装置。
本发明的技术解决方案是：一种高精度物镜伺服跟踪装置，包括成对设置的第一磁石1和第二磁石2，且所述第一磁石1和第二磁石2的磁极相反，在第一磁石1和第二磁石2之间设置有物镜支架3，所述物镜支架3的两端分别设置有与第一磁石1相配的第一线圈4，以及与第二磁石2相配的第二线圈5，并且在物镜支架3顶端安装固定有物镜6，所述物镜支架3通过悬臂的金属丝7进行支撑，所述金属丝7相互平行且等距分布，且所述金属丝7的另一端固定连接在支撑架8上，当第一线圈4和第二线圈5通电后，物镜支架3会在第一磁石2与第一线圈4所形成的磁场和第二磁石2与第二线圈5所形成的磁场的共同作用下运动，物镜支架3中心点的运动轨迹为曲线L，其特征在于：所述第一磁石1朝向物镜支架3的一面为凹弧面9，第二磁石2朝向物镜支架3的一面为凸弧面10，所述凹弧面9和凸弧面10在竖直面上的投影分别为曲线L1和曲线L2，且所述曲线L1、曲线L2与曲线L趋于拟合，
或者所述第一磁石1和第二磁石2均由多个相互连接的磁石块11组成，且第一磁石1朝向物镜支架3的一面为凹陷面，第二磁石2朝向物镜支架3的一面为凸出面，所述凹陷面和凸出面在竖直面上的投影分别为第一阶梯形和第二阶梯形，且第一阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L3，第二阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L4，且所述曲线L3、曲线L4与曲线L趋于拟合。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
本种结构形式的高精度物镜伺服跟踪装置，其结构简单，设计巧妙，布局合理，它针对传统的物镜伺服跟踪装置在工作过程中所存在的光学收差不良及共振问题，对设置在物镜支架两侧的磁石进行了改进，将磁石朝向物镜支架的一面设计成异型面（弧形或近似弧形的形状），通过异型磁石设计改变磁场强度分布，而且这个异型面的轮廓与理论上物镜的运动轨迹线趋于拟合，这样就能够使物镜支架的两端在聚焦循迹运行过程中的各个位置都能保持受力均衡，并使物镜始终平稳保持在近水平状态，从而达到提高光斑质量，提升物镜伺服跟踪装置运动精度和动态性能。尤其满足未来光学头对高密度大容量光盘高精度读取需求。并且这种装置的制作工艺简单，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
图1是物镜伺服跟踪装置在聚焦动作过程中的运动轨迹曲线示意图。其中直线a是物镜支架静止状态下金属丝的状态，曲线b是物镜支架向上运动时金属丝的状态，曲线c是物镜支架向下运动时金属丝的状态。
图2是传统的物镜伺服跟踪装置在聚焦动作过程中的受力情况示意图。
图3是本发明第一种实施例的结构示意图。
图4是本发明第二种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1至图4所示：一种高精度物镜伺服跟踪装置，包括成对设置的第一磁石1和第二磁石2，并且这两个磁石的磁极相反，在第一磁石1和第二磁石2之间设置有物镜支架3，所述物镜支架3的两端分别设置有与第一磁石1相配的第一线圈4，以及与第二磁石2相配的第二线圈5，并且在物镜支架3的顶端安装固定有物镜6，所述物镜支架3通过悬臂的金属丝7进行支撑，所述金属丝7为相互平行且等距分布的三根，且所述金属丝7的另一端固定连接在支撑架8上，当第一线圈4和第二线圈5通电后，物镜支架3会在第一磁石1与第一线圈4所形成的磁场和第二磁石2与第二线圈5所形成的磁场的共同作用下运动，物镜支架3中心点的运动轨迹为曲线L，
这里的第一磁石1和第二磁石2有两种结构形式，其中之一为第一磁石1朝向物镜支架3的一面为凹弧面9，第二磁石2朝向物镜支架3的一面为凸弧面10，所述凹弧面9和凸弧面10在竖直面上的投影分别为曲线L1和曲线L2，且所述曲线L1、曲线L2与曲线L趋于拟合，
另一种结构形式是第一磁石1和第二磁石2均由多个相互连接的磁石块11组成，且第一磁石1朝向物镜支架3的一面为凹陷面，第二磁石2朝向物镜支架3的一面为凸出面，所述凹陷面和凸出面在竖直面上的投影分别为第一阶梯形和第二阶梯形，且第一阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L3，第二阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L4，且所述曲线L3、曲线L4与曲线L趋于拟合。
本发明实施例所述的高精度物镜伺服跟踪装置的工作过程如下：需要驱动物镜支架3运动时，第一线圈4和第二线圈5通电产生磁场，该磁场与第一磁石1和第二磁石2所产生的磁场相互作用，驱动物镜支架3运动，但由于物镜支架3是通过悬臂结构的三根金属丝7进行支撑，因此当物镜支架3有聚焦运动的趋势时，由于金属丝7的长度不会发生变化，实际上物镜支架3的运动轨迹是一条如图1所述的曲线L（在此过程中，金属丝7发生弯曲），如果第一磁石1和第二磁石2朝向物镜支架3的端面为平面，则物镜支架3在运动的过程中，其第一线圈4和第一磁石1之间的间距（即图3中的Δa）逐渐变大，而第二线圈5和第二磁石2之间的间距（即图3中的Δb）逐渐变小，这样物镜支架3两端的受力不均，物镜支架3就无法保持水平，会发生偏斜的现象（如图2所示），
如图3所示，该实施例将第一磁石1和第二磁石2朝向物镜支架3的端面设计为曲面，并且为一凸一凹的相配的曲面，这两个曲面在竖直面上的投影形成曲线L1和L2，并且L1、L2均与曲线L趋于拟合，这样就能保证在物镜支架3运动的过程中，其端的间隙（即Δa和Δb）始终保持不变，进而保证物镜支架3两端的受力均匀，从而让物镜支架3以及其上的物镜6能够在运动的全过程中保持水平状态，保证光斑质量；
如图4所示，该实施例中的第一磁石1和第二磁石2均由多块磁石块11拼接组成（处于实施方便考虑），而拼接后所形成的第一磁石1和第二磁石2同样构建出一凸一凹的异型面，这两个异型面在竖直面上的投影分别形成第一阶梯形和第二阶梯形，同时第一阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L3，第二阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L4，并且L3和L4与曲线L趋于拟合，这种结构同样可以保证在物镜支架3运动的过程中，其端的间隙（即Δa和Δb）始终保持不变，进而保证物镜支架3两端的受力均匀，从而让物镜支架3以及其上的物镜6能够在运动的全过程中保持水平状态，保证光斑质量。
Claims (1)
1.一种高精度物镜伺服跟踪装置，包括成对设置的第一磁石（1）和第二磁石（2），且所述第一磁石（1）和第二磁石（2）的磁极相反，在第一磁石（1）和第二磁石（2）之间设置有物镜支架（3），所述物镜支架（3）的两端分别设置有与第一磁石（1）相配的第一线圈（4），以及与第二磁石（2）相配的第二线圈（5），并且在物镜支架（3）顶端安装固定有物镜（6），所述物镜支架（3）通过悬臂的金属丝（7）进行支撑，所述金属丝（7）相互平行且等距分布，且所述金属丝（7）的另一端固定连接在支撑架（8）上，当第一线圈（4）和第二线圈（5）通电后，物镜支架（3）会在第一磁石（1 ）与第一线圈（4）所形成的磁场和第二磁石（2）与第二线圈（5）所形成的磁场的共同作用下运动，物镜支架（3）中心点的运动轨迹为曲线L，其特征在于：所述第一磁石（1）朝向物镜支架（3）的一面为凹弧面（9），第二磁石（2）朝向物镜支架（3）的一面为凸弧面（10），所述凹弧面（9）和凸弧面（10）在竖直面上的投影分别为曲线L1和曲线L2，且所述曲线L1、曲线L2与曲线L趋于拟合，
或者所述第一磁石（1）和第二磁石（2）均由多个相互连接的磁石块（11）组成，且第一磁石（1）朝向物镜支架（3）的一面为凹陷面，第二磁石（2）朝向物镜支架（3）的一面为凸出面，所述凹陷面和凸出面在竖直面上的投影分别为第一阶梯形和第二阶梯形，且第一阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L3，第二阶梯形上每一级阶梯的中心点的连线形成曲线L4，且所述曲线L3、曲线L4与曲线L趋于拟合。
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| 悬线式物镜力矩器中频段共振理论及实验分析;史洪伟;《光学技术》;20080131;第34卷(第1期);第113至119页 * |
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