CN1130788A - 物镜驱动设备 - Google Patents

Abstract

用于光记录和/或再生装置的物镜驱动设备，包括物镜座，弹性支撑装置，线圈架和磁轭。物镜安装在物镜座上。弹性支撑装置的一端固定到物镜座，另一端固定到一安装部件。弹性支撑装置支撑物镜座，物镜座在与物镜的光轴平行的方向和与光轴垂直的一个平面上是可动的。多个跟踪线圈和一个聚焦线圈绕在线圈架上。一个磁铁体安装在磁轭上，并且选择磁铁体的宽度使得来自磁铁体的磁力线仅仅作用于跟踪线圈的有效部分。

Description

物镜驱动设备

本发明涉及用于光拾取器的一种电磁驱动激励器，此光拾取器用于记录信号到光记录介质，例如光盘或光磁盘上并从该介质上将信号再生。

通常，使用光拾取器将表示信息的信号记录到诸如光盘之类的信息记录介质上并从该介质上将信号再生，其中光盘介质的例子如所谓的密致盘(CD)或光磁盘。光拾取器包括一个作为光源的半导体激光器，一个物镜，一个光系统和一个光检测器。

在光拾取器中，半导体激光器发射的光束被物镜聚焦并通过光系统到达光盘的记录面上。被光盘反射的反射光束与半导体激光器发射的光束分隔开，并且此反射光束由光系统导向光检测器。

物镜的位置可由稍后将进一步讨论的激励器在物镜的光轴方向上调节，使得半导体激光器发射的光束能够跟随因光盘的翘曲及其类似情况而在与光盘面正交的方向上引起的光盘偏移并且总是聚焦在光盘的记录面上。同时，物镜的位置可由激励器在物镜的光轴正交的方向上调节，使得由半导体激光器发射的光束在光盘上形成的光点的位置能够跟随光盘的偏心和在光盘上形成的轨迹的弯曲。

在光盘记录面上的由半导体激光器发射的光束的聚焦位置和光点位置的调节通过调节物镜在其光轴方向上的位置和与其光轴正交的方向上的位置来实现。一种电磁驱动激励器用于物镜的上述位置调节。

这种激励器通常称为物镜激励器或双轴激励器，并且典型地包括一个将物镜安装在其上的物镜座，许多弹性支撑元件，和一个用于建立驱动力的驱动部件。物镜座由许多弹性支撑元件支撑在一个安装部件上，使得物镜在其光轴方向上的位置，即聚焦位置，和物镜在与光轴正交的方向上的位置，即跟踪位置成为可调节的。下面将参照图1描述这种双轴激励器的一个例子。

作为一个例子，上述的双轴激励器的结构如图1所示。在图1中，一个双轴激励器1有一个在其前端装有物镜2a的物镜座2，和一个由粘合装置或类似物固定在物镜座2上的线圈架3。

物镜座2由两对弹性支撑元件5支撑，其中每个弹性支撑元件的一端固定到物镜座2的一侧，而另一端固定到安装部件4，并且物镜座2相对于安装部件4在两个相互正交的方向上是可移动的，即由标记Trk指示的跟踪方向和由标记Fcs指示的聚焦方向。

线圈架3的结构示意图如图2所示，线圈架3有一个在聚集方向上穿通的开口3a；一个绕在开口3a上的聚焦线圈3b和两个位于聚焦线圈3b前侧的左边和右边的跟踪线圈3c。

通过将电流引入线圈3b和3c，线圈3b和3c产生的磁通与来自安装在安装部件4上的磁轭6的内部磁轭6a和外部磁轭6b以及安装在内部磁轭6a和外部磁轭6b上的磁铁体7a和7b的磁通相互作用。这里，根据弗拉明(Flemings)左手定则，电流流过垂直伸向纸面的跟踪线圈3c内产生一个磁力，从而引起物镜架3在跟踪方向Trk上运动。因此，只有跟踪线圈3c的内侧垂直部分(图5中的3d，3d)对跟踪是有用的，而跟踪线圈3c的水平部分和外侧垂直部分对跟踪是不起作用的。

弹性支撑元件5由弹性材料制造并且相互平行地固定在物镜架2和安装部件4之间。每个弹性支撑元件5在安装部件4的一侧有一个大体上为矩形的端面5a，每个端面5a有在长而薄的主要部分的两侧且在相应的弹性支撑元件5的前/后方向上延伸的狭长切口。粘稠物质8覆盖到这些端面5a上，以便盖住上述的主要部分和狭长切口并且将粘稠物质8硬化。作为一个例子，此粘稠物质8是一种紫外线硬化类型的粘稠物质，并且，在覆盖后由紫外线照射而硬化。结果是，被硬化的粘稠物质8成为一个控制振动的减振器并且抑制弹性支撑元件5的振动。

在这样构造的双轴激励器1中，驱动电流从外部供给前述的线圈并且线圈产生的磁力线与来自磁轭6和磁铁体7的磁力线相互作用，从而线圈架3在跟踪方向上Trk和聚焦方向Fcs上运动。这样，固定在物镜架2上的物镜2a在聚焦方向和跟踪方向上运动。

当物镜架2在聚焦方向和跟踪方向上运动时，物镜架2在其运动方向上往往引起振动，但是，此振动被提供在弹性支撑元件5的后端的粘稠物质8的阻尼作用所抑制。这样，物镜架2停在一预定位置且处于稳定状态。

上述的磁轭6的截面大体上为U形，并且在内部磁轭6a的上端和外部磁轭6b的上端之间的空隙是无遮盖的。为了封锁磁轭6的这个敞开端，磁轭桥6粘合剂固定在内部磁轭6a的上端和外部磁轭6b的上端上。这样，磁轭桥6c就增加了由磁轭6和磁铁体7a、7b构成的磁路的灵敏度并且防止磁力线从这里泄露，并且此磁轭桥也作为一个防止线圈架在聚焦方向上移动的限制器。

在这里，如图2所示，两个磁铁体7a和7b固定到前述磁轭6的内部磁轭6a和外部磁轭6b的内表面，在由磁铁体7a、7b和磁轭6构成的磁路中得到一个高的磁通密度，但是存在的问题是，由于使用两个磁铁体7a和7b，因而整个双轴激励器很重。解决这个问题而可能采用的一个方向是除去一个磁铁体。

例如，在图3所示的例子中，一个磁铁体7只安装在磁轭6的外部磁轭6b的内表面上。

采用这种设计，由于只用一个磁铁体7，因而减轻了重量；但是，在聚集和跟踪过程中作用于线圈的驱动力的作用点将远离重的物镜2a。因此，为了保持作用点经常位于可动部件的重心周围，需要提供平衡，例如在物镜的对面放置一个重物使得双轴激励器1的可动部件的后部变重。因此，产生的问题是必需要一个安装平衡物的复杂工作并且使得整个双轴激励器变得既大又重。

从另一方面来说，在图4所示的例子中，一个磁铁体7只安装在磁轭6的内部磁轭6a的内表面上。在这种结构中由于只使用一个磁铁体7，因此重量减轻，并且在聚焦和跟踪过程中作用于线圈的驱动力的作用点也移向物镜2a。因此，为了使作用点位于可动部件的重心，只需要使双轴激励器1的可动部件的后部变得轻一些，从而整个激励器能够制造得小一些。

但是，在具有图4所示结构的双轴激励器中，如图5所示，跟踪线圈3c中的电流I在相反的方向上流动，即，在图5中，左边的跟踪线圈3c中的电流的方向为顺时针，而右边的跟踪线圈3c中的电流的方向为逆时针。

因此，如图6所示，在磁轭6和磁铁体7组成的磁路中的磁力线的方向，是从内部磁轭6a穿过跟踪线圈3c到外部磁轭6b。结果是如图6所示，由于在跟踪线圈3c中的内侧垂直部分3d的垂直延伸的电流是流向纸1后，根据弗拉明左手定则，在跟踪方向上分别产生驱动力F1和F2。

这样，由于磁铁体7的宽度大于跟踪线圈3c的中心之间的距离，因此，来自磁铁体7的两端周围的磁力线向外侧泄露，如向外侧的箭头M1和M2所示，并且泄露的磁力线必然斜向跟踪线圈3c的外侧垂直部分3e。

因为流过跟踪线圈3c的外侧垂直部分3e的电流的方向是垂直纸面向外，所以，根据弗拉明左手定则，泄露的磁力线产生驱动力F3和F4，如图6所示。由于驱动力F3和F4的方向必然不同，因此如图7所示，驱动F3和F4在双轴激励器1的可动部件上产生力矩M3，其中的可动部件由物镜2a、物镜座2和线圈3构成，因此，物镜座2产生转动。结果是产生这样一个问题，这就是不可能实现精确的跟踪。

并且，在这样构造的双轴激励器1中，因为磁轭桥6c用粘合剂固定在磁轭6的敞开端，这样存在的问题就是其粘合强度相对来说较低，约在300克至500克之间，而且，对于温度的变化，当温度增加到约35℃时，此粘合强度会大大地减小。

鉴于上述的各种情况，本发明的目的是提供一种双轴激励器，其整个结构小巧，重量轻，并且使用它可实现精确跟踪，更好的是其中的磁轭桥的附着强度得到改善。

因此，本发明的一个目的是提供一种物镜驱动设备以解决上述问题。

根据本发明，其中提供的一种物镜驱动设置包括一个物镜座、一个弹性支撑装置、一个线圈架和一个磁轭。一个物镜安装在物镜座上。弹性支撑装置的一端固定到物镜座上，而另一端固定到一个安装部件上。弹性支撑装置支撑物镜座，此物镜座在与物镜的光轴平行的方向和与光轴垂直的平面上是可动的。一个用于聚焦的线圈和多个用于跟踪的线圈绕在线圈架上。

一个磁铁体安装在前述的磁轭上，选择磁铁体的宽度使得来自磁铁体的磁通只作用在跟踪线圈的有效部分。

根据本发明，其中又提供的一种物镜驱动设备包括一个物镜座、一个弹性支撑装置、一个线圈架和一个磁轭。一个物镜安装在物镜座上。弹性支撑装置的一端固定到物镜座上，而另一端固定到一个安装部件上。弹性支撑装置支撑物镜座，此物镜座在与物镜的光轴平行的方向和与光轴垂直的平面上是可动的。一个用于聚焦的线圈和多个用于跟踪的线圈绕在线圈架上。

一个封锁磁轭的敞开端的磁轭桥通过焊接固定在磁轭上。

根据本发明，为了驱动物镜，通过选择安装在磁轭上的磁铁体的宽度，使得来自磁铁体的磁通只作用于跟踪线圈的有效部分，整个驱动设备能够做得既小又轻，并且能实现精确地跟踪。

根据上述结构，由于安装物镜的物镜座被弹性支撑装置所支撑，当一电流引入聚焦线圈或跟踪线圈时，物镜座在聚焦方向或跟踪方向上移动而反抗弹性支撑装置的弹力，从而能够实现物镜的聚焦或跟踪。

在这里，因为为了使来自磁铁体的磁力线仅仅作用于跟踪线圈的有效部分而对磁铁体的宽度进行选择，所以，来自磁铁体的磁力线仅仅作用于跟踪线圈的有效部分，并且根据弗拉明左手定则，当电流流过此跟踪线圈时在跟踪方向上产生一驱动力。另外，因为从磁铁体两边到与跟踪线圈的有效部分平行的跟踪线圈的无效部分的距离相对地大一些，因此，来自磁铁体的泄漏的磁力线不会作用到流过上述无效部分的电流上。

当磁铁体的两边位于跟踪线圈的有效部分的外侧边和其中心之间时，由于从磁铁体的侧边到与跟踪线圈的有效部分平行地跟踪线圈的无效部分的距离是足够地大，因此，没有来自磁铁体的磁力线作用于上述的无效部分。

当磁铁体的两边位于跟踪线圈的有效部分的外侧边上时，作用于跟踪线圈的无效部分的来自磁铁体的泄漏的磁力线完全消除，从而能够实现更精确的跟踪。

当磁轭桥的两端被焊接到内部磁轭和外部磁轭的端部分时，与传统的使用粘合剂的固定方法相比较，前者能够获得较高的强度而且其强度不会随温度的变化而降低。

当磁轭和磁轭桥被镀敷时，这将更能可靠地实现磁轭桥到磁轭的焊接，因此，磁轭桥到磁轭的安装强度可进一步增加。

图1是一种用于光拾取器的传统的双轴激励器的整体结构的透视示意图；

图2是一种图1所示的双轴激励器中的线圈架、磁轭和磁铁体的布局的平面示意图；

图3是另一种图1所示双轴激励器中的线圈架、磁轭和磁铁体的布局的平面示意图；

图4是另一种图1所示双轴激励器中的线圈架、磁轭和磁铁体的布局的平面示意图；

图5是显示图4中的磁铁体和跟踪线圈之间的关系的前视图；

图6是显示图4中的磁铁体、磁轭和跟踪线圈之间的关系的平面示意图；

图7是显示具有图4中的磁铁体布局的双轴激励器的可动部件在跟踪过程中的移动的平面示意图；

图8是根据本发明的用于光拾取器的双轴激励器的一个实施例的整体结构的正视透视图；

图9是图8中的双轴激励器后视的透视示意图；

图10是图8中的双轴激励器和磁轭的分解透视图；

图11是图8中的双轴激励器的线圈架、磁轭和磁铁体的布局的平面示意图；

图12是图11中的磁铁体和跟踪线圈之间的关系的平面示意图；以及

图13是图8中的双轴激励器的磁轭和磁轭桥的放大的透视图。

现在将参照图8至13详细描述本发明的一个最佳实施例。

因为下面描述的实施例是本发明的最好的具体例子，所以，其中的各种技术限定都是最理想的，但是，本发明的范围不限于这个最佳实施例。

图8至图10显示了根据本发明的双轴激励器的一个实施例的结构。在图8至图10中，双轴激励器10包括一个物镜座11，一个线圈架12，由多个弹性支撑元件13a、13b13c和13d组成的一个弹性支撑装置，一个安装部件14，一个基座20和一个磁轭31。

如图10所示，物镜11沿水平线分成上部11U和下部11L，并且这两部分用粘合剂固定在一起。另外，如图10所示，在物镜座11上形成一个开口11a和一个凹座11b，其中，线圈架12安装在此开口11a中，物镜安装在此凹座11b中。

在凹座11b的底部作出一个孔，由半导体激光器发射的光束或从光盘的信号记录面返回的光束穿过此孔。物镜11c安装在物镜座11的凹座11b中。

物镜座11被弹性支撑元件13a、13b、13c和13d支撑在安装部件14上，并且此物镜座在聚焦方向Fcs和跟踪方向Trk上是可动的。

线圈架12的中间有一开口12a，此开口中插入一磁路，此磁路包括与基座20构成一体的磁轭31和一个安装在磁轭31的内部磁轭31a的内表面上的磁铁体32，并且线圈架12上安装有聚焦线圈12b和跟踪线圈12c。

聚焦线圈12b沿着与物镜11c和光轴平行的一个轴卷绕，跟踪线圈12c被绕成椭圆形或矩形并且安装在聚焦线圈12b的一个侧面上。线圈架12与安装在其上的聚焦线圈12b和跟踪线圈12c一起安装在物镜座11上形成的开口11a中。在线圈架12安装在物镜座11中后，线圈架12的上表面被磁轭桥36盖住。磁轭桥36与前述磁路中的磁轭31一起构成一闭合磁路并且增加灵敏度，而且还防止磁路中的磁力线泄露。此外，磁轭桥36的另一种功能是作为物镜座11的限制器。

弹性支撑元件13a、13b、13c和13d最好是导体并有弹性，其材料最好是诸如磷青铜、铜铍合金、铜钛合金、锡镍合金或不锈钢等。在本实施例中，弹性支撑元件13a、13b、13c和13d由薄片金属构成，例如薄板弹性悬置，并且这些弹性支撑元件固定在物镜座11和安装部件14之间并且相互平行。

这样，弹性支撑元件13a、13b、13c和13d可以用来从外部电流供给装置为绕在线圈架12上的跟踪线圈12c和聚焦线圈12b提供驱动电流。

此外，粘稠物质16作为一减振器被覆盖在弹性支撑元件13a、13b、13c和13d的端部区域15，并且此粘稠物质被硬化。

随着物镜座11和安装部件14被四个弹性支撑元件13a、13b、13c和13d连接起来，安装部件14安装在一个调整板30上。此调整板用于装配双轴激励器时调整安装部件14的固定位置。此调整板30通过焊接或类似方法固定到基座20并与磁轭31形成一个整体。

安装部件14装配到调整板的实现方法是，将安装部件14上的一个凸起部(boss)插入调整板30上的孔30a中并且用粘合剂或类似物固定。

这里，一对磁轭31(31a、31b)通过将基座20的端部分在物镜侧向上弯曲而形成。这样，内部磁轭31a、外部磁轭31b和基座20可整体压制(press wording)或类似方法而形成，并且磁铁体32安装在内部磁轭31a的内表面上。其结果是，一对磁轭31a、31b和磁铁体32构成一个磁路。

如上所述，当安装部件14安装到基座20上时，安装在线圈架12上的聚焦线圈12b和跟踪线圈12c插入磁铁体32和外部磁轭31b之间的间隙中。同时，内部磁轭31a和磁铁体32插入线圈架12的开口12a中。

此外，如图12所示，在双轴激励器10中，仅仅安装在内部磁轭31a的内表面上的磁铁体32的布局是，磁铁体32的中心线01位于两个跟踪线圈12c之间的中心。此外，选择磁铁体32的宽度X使得其两个侧边位于距离W1和W2之间，其中的距离W1表示从中心线O1至跟踪线圈12c的内侧的垂直有效部分12d的距离，而距离W2表示从中心线O1至跟踪线圈12c的中心线O2的距离。

其结果是，正如稍后将要进一步讨论的那样，对于本实施例的双轴激励器10，在跟踪操作过程中，磁铁体32的泄露的磁力线不会作用在前述的跟踪线圈12c的无效部分即部分12e上而不会产生不稳定的操作。

具体地说，磁铁体32的宽度的最佳选择是使得其两个侧边大体上位于距离W1处，距离W1是中心线O1至跟踪线圈12c的内侧垂直有效部分12d的外边的距离。

此外，如图13所示，磁轭桥36紧靠在内部磁轭31a和外部磁轭31b的上端的部分被作成窄的凸块36a和36b。把焊料堆积在凸块36a和36b中的每一个的两侧，这样通过焊接把磁轭桥36固定到基座20上。

在本实施例的双轴激励器10中，基于聚焦伺服信号和跟踪伺服信号的电流分别供给绕在线圈架12上的聚焦线圈12b和跟踪线圈12c。这样，依靠磁路的直流电场和聚焦线圈12b、跟踪线圈12c产生的交变的磁场，物镜架11，即物镜11c在聚焦方向Fcs和跟踪方向Trk上被驱动。

由于粘稠物质16覆盖在弹性支撑元件13a、13b、13c和13d位于安装部件14一侧的端部区域15上并且被硬化，因此可获得满意的阻尼特性。其结果是，譬如在聚焦或跟踪期间，弹性支撑元件13a、13b、13c和13d的振动被粘稠物质16所抑制。

这里，如上所述选择磁铁体32的宽度X使得磁铁体32的侧边位于W1和W2之间，从而使得来自磁铁体32的两个侧边的泄露的磁力线不会作用于绕在线圈架12上的跟踪线圈12c的外侧无效部分12e。因此，由于电流和来自磁铁体32的磁力线产生的驱动力不会作用于这些无效部分12e，因而也没有力矩作用于双轴激励10的可动部件。其结果是使得实现精确跟踪成为可能。

此外，由于磁轭桥36被焊接到磁轭31，因此其固定强度与传统的使用粘合剂的情况相比，约增加到1000g，而随温度变化而减少的强度约减小到5％。因此，固定强度和强度随温度的变化而降低的特性得到显著的改善。如果预先对磁轭桥36和磁轭31的焊接部分进行镀敷，因为这样使焊接变得容易和可靠，所以能够进一步增加固定强度。

这样，在本实施例中，因为选择磁铁体32的宽度而使得磁铁体32的磁力线仅作用于跟踪线圈12c的有效部分，而来自磁铁体32的磁力线仅作用于跟踪线圈12c的有效部分和电流流过跟踪线圈12c，这样根据弗拉明左手定则，将在跟踪方向上产生一驱动力。此外，由于从磁铁体32的两个侧边到与跟踪线圈12c的有效部分平行的无效部分的距离相对大一些，因此，来自磁铁体32的泄露的磁力线不会作用于流过这些无效部分的电流。因此，不会产生一个力矩作用于双轴激励器的可动部件，从而能够实现精确的跟踪。

当预先对磁轭31和磁轭桥36进行镀敷时，由于能够更加可靠在实现磁轭桥36和磁轭31的焊接，因此，磁轭桥36到磁轭31的固定强度能够进一步增加。

在上述的最佳实施例中，弹性支撑元件13a、13b、13c和13d解释为简单地固定到物镜座11和安装部件14上，但是可以选择的是，这些弹性支撑元件可采用模压或类似方向而与物镜座11和安装部件14而整体地形成。另外，在上述最佳实施例中，虽然物镜座11被分成上部11U和下部11L，但是可以选择的是，物镜座11可以整体地形成。

Claims (9)

1.一种物镜驱动设备，包括：

一个用于固定物镜的物镜座；

一个用于在一安装部件上弹性地支撑物镜座的弹性支撑装置，此弹性支撑装置的一端固定到物镜座，另一端固定到安装部件；

一个安装在物镜座上的线圈架；

一个绕在线圈架上的聚焦线圈；

绕在线圈架上并且在跟踪方向上位于一条直线上的多个跟踪线圈；

一个磁轭，包括一个内部磁轭和一个外部磁轭，它们各自位于具有聚焦线圈和跟踪线圈的线圈架的内侧和外侧；以及

一个安装在内部磁轭的内侧表面上的磁铁体，此磁铁体有一被选择的宽度而使得磁铁体有磁力线仅仅使用物跟踪线圈的有效部分。

2.根据权利要求1的一种物镜驱动设备，其特征在于：

磁铁体的双个侧边位于排成一条直线的两个跟踪线圈的中心和其有效部分的外侧边之间。

3.根据权利要求1的一种物镜驱动设备，其特征在于：

磁铁体的两个侧边位于排成一条直线的两个跟踪线圈的有效部分的外侧边上。

4.根据权利要求1的一种物镜驱动设备，其特征在于：

弹性支撑装置包括许多弹性支撑元件，每个弹性支撑元件本身是导电的并具有弹性。

5.一种物镜驱动设备，包括：

一个用于固定物镜的物镜座；

一个用于在一安装部件上弹性地支撑物镜座的弹性支撑装置，此弹性支撑装置的一端固定到物镜座；另一端固定到安装部件；

一个安装在物镜座上的线圈架；

一个绕在线圈架上的聚焦线圈；

绕在线圈架上并且在跟踪方向上位于一条直线上的多个跟踪线圈；

一个磁轭，包括一个内部磁轭和一个外部磁轭，它们各自位于具有聚焦线圈和跟踪线圈的线圈架的内侧和外侧，此磁轭有一个用于插入线圈架的开口端；

一个安装在内部磁轭的内侧表面上的磁铁体，此磁铁体有一被选择的宽度而使得磁铁体的磁力线仅仅作用于跟踪线圈的有效部件；以及

一个用于封闭磁轭的开口端的磁轭桥，此磁轭桥的两端分别焊接到内部磁轭的一端和外部磁轭的一端。

6.根据权利要求5的一种物镜驱动设备，其特征在于：

磁轭和磁轭桥中至少有一个被镀敷。

7.根据权利要求5的一种物镜驱动设备，其特征在于：

磁铁体的两个侧边位于排成一条直线上的两个跟踪线圈的中心和其有效部分的外侧边之间。

8.根据权利要求5的一种物镜驱动设备，其特征在于：

磁铁体的两个侧边位于排成一条直线的两个跟踪线圈的有效部分的外侧边上。

9.根据权利要求5的一种物镜驱动设备，其中：

弹性支撑装置包括许多弹性支撑元件，每个弹性支撑元件本身是导电的并且有弹性。

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