CN1151070A - 物镜驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种物镜驱动装置包含：物镜、用于支持物镜的透镜架、用于驱动物镜架以反馈控制所述物镜的控制系统，控制系统产生的驱动力通过一弹性件传输给物镜；由于弹性件的存在而在物镜和控制系统的位移频率之间引起相移，结果是，在高于主共振点的频率范围内控制系统获得了一个新的共振点。在主共振点之上，增益以-12dB/oct的衰梯度衰减而在新的共振点之上，以-24dB/oct的衰减梯度衰减，故保证有一个不满足振荡条件的较大余量。

Description

物镜驱动装置

本发明涉及一种用于光学设备例如光学拾取装置中的物镜驱动装置，特别是涉及这样一种驱动装置，该装置包括一个面对物体的物镜、一个用于支持该物镜的透镜架、以及一个用于驱动物镜架以通过反馈控制物镜相应于物体的焦点位置的控制系统。

一般来说，在光学拾取装置中，物镜朝向一个信息记录介质例如光盘。通过使一束光穿过该物镜，利用光学方法，使信号从信息记录介质的信号表面上读出或写到该信号表面上。一个跟踪伺服控制使物镜始终沿信号表面上的信号轨道，同时，一个聚焦伺服控制用于调整物镜到信号表面的焦距。

跟踪及聚焦伺服控制是由一个致动器实现的，该致动器由一个磁路形成的磁场及一个驱动线圈构成。该驱动线圈包括装在透镜架上的并位于上述磁场中的聚焦线圈和跟踪线圈。控制用于驱动透镜架的驱动线圈内的电流，即可使支持在透镜架上的物镜的焦点改变。

在例如跟踪及聚焦控制这样的伺服系统中，必须在保证由光盘机标准规定传递特性并留有表面振动及盘的偏心度的余量的前提下来确定致动器的特性。对致动器的传递特性的观察表明，在会聚的主共振(频率)点fo，理论上为-90°的相位延迟会突然出现，从该共振点开始，随着频率的提高，相位延迟会逐渐增加。事实上，超过-180°的相位延迟是可以出现的。当伺服系统的传递特性满足振荡条件时，即在相位延迟达到-180°的频率点而增益达到“1”或更大时，伺服系统产生振荡。

为了使伺服系统稳定，使满足振荡条件的频率远离伺服频带是十分必要的。但是，由于使用于致动器的材料以及致动器的结构的原因，使这种频率充分远离伺服频带是有困难的。这使得只能有限度地保证伺服系统的稳定性。结果是，为了避免满足振荡条件，不得不在相位延迟为大约-180°的频率范围内，降低增益值，使之小于1。

在这种传递持性中，一个较高频率的共振，可以在高于主共振频率点fo的频率范围内局部看到。在较高频率的共振中，增益局部升高而相位突然改变。较高频率的共振产生于致动器中的运动部件的固有共振频率。为了保证伺服系统的稳定性，在较高频率的共振频率与伺服频率带之间应有足够的间距，以使由于这种较高频率共振所产生的增益提高和相位的改变不会使振荡条件得到满足。

近年来，伺服频率带由于光盘机读取速度的增加而延展到较高的频率范围内，这使得保证较高频率的共振的频率和伺服频率带之间的足够的间距变得更加困难，而使高频率共振的影响变得越来越严重。

因此，本发明的目的在于提出一种物镜驱动装置，其中，在致动器的运动部件的固有共振频率的增益升高幅度可以被抑制在较低的水平，籍此，不但由于伺服频频率带延伸到极限时产生的较高频率共振的发生得以避免，而且可以获得较佳的伺服特性。

本发明一方面提出一种物镜驱动装置，包含：面对物体的物镜；用于支持所述物镜的透镜架；用于驱动所述物镜架以反馈控制在物体上的焦点位置的控制系统；以及用于将驱动力从所述控制系统传送给所述物镜的弹性件。

利用这种结构，由于弹性件的存在，在较高频率共振的频率与主共振频率fo之间形成一个新的共振频率点。在这种情况下，观察控制系统的致动器的传递持性可以看出，在主共振点之上，增益以-12dB/oct的衰减梯度递减；而在新的共振点之上，衰减梯度会再增加一个-12dB/oct，这样，控制系统的增益以总量为-24dB/oct的梯度衰减。通过增大增益的衰减梯度，相对于增益为1的振荡条件，完全可以获得远离该振荡条件的增益余量。

这样，不考虑上述的增益的大的衰减值，增益应该能达到用于控制伺服系统所需要的最小值的水平。因此，优选的是，在一个高于增益为1的频率的频率上设置新的共振点。

在上述第一方面的物镜驱动装置中，根据本发明的第二个方面，所述控制系统包括用于产生磁场的磁路和位于该磁场中并响应流过其中的电流而被磁驱动的驱动线圈，其中所述的驱动线圈通过所述弹性件装到所述透镜支架上。

在上述第二方面的装置中，根据本发明的第三个方面，所述的物镜架上设有所述驱动线圈缠于其上的线圈架部和用于夹持所述物镜的透镜夹持部，其中所述线圈架部通过所述的弹性件与所述夹持部相连接。

在上述第一方面的装置中，根据本发明的第四个方面，所述物镜通过所述弹性件装到所述透镜支架上。

如果物镜设置成面对作为物体的信息记录介质的信号表面，该物镜驱动装置则可以用于光学拾取装置中。这时，所述控制系统通过使所述物镜跟踪所述信号表面上的轨道进行跟踪伺服控制和/或通过使所述物镜聚焦在所述信号表面上进行聚焦伺服控制。

通过以下对结合附图对较佳实施例的描述，将会使得上述和其它的目的、特征和优点变得更加清晰。

图1是一光学拾取装置的平面图，根据本发明的第一个实施例的物镜驱动装置装于其上。

图2为图1所示物镜驱动装置的平面图。

图3为一局部立体图，示出根据本发明第二个实施例的物镜驱动装置的必要部分。

图1示出一光学拾取装置10的结构，根据本发明的第一个实施例的物镜驱动装置装于其上。该拾取装置10包括一个光学盒体11，该盒体11附着在例如一个信息记录/再现装置(未示)例如光盘机上，并可沿光盘(未示)的信号表面的方向运动。该光盘装在该信息记录/再现装置中并作为信息记录介质。物镜12位于光学盒体11中并朝着信息记录介质的信号表面的方向。一束光穿过物镜12并被聚焦在信号记录介质的信号表面上。由该信号表面反射回来的光束以相反方向(进入图1的纸面)穿过物镜12返回。

在光学盒体11中，一光学系统13用于将来自物镜12的光束转换成电子信息信号，并包括作为光源发射激光束的激光二极管14。由激光二极管14发出的激光束通过一衍射光栅15并被分裂成一个用于信息信号的主光点和一个用于跟踪控制的侧光点。通过衍射光栅15的激光束被一个平行平板形式的半透明反射镜16反射后，其光轴再被一个位于物镜12正下方的一个反射镜(未示)偏转90°，即变成沿垂直于信号表面的方向。然后，激光束穿过物镜12。由信息记录介质的信号表面调制并反射回来的激光束再次穿过物镜12并被上述反射镜反射成沿信号表面的方向。被反射回来的激光束穿过半透明反透镜16并产生用于聚焦控制的象散现象。然后，该激光束由一个光探测器17所接收并在此被转换成电信息信号。

物匀12是这样被一个物镜驱动装置20所驱动的：即来自物镜12的激光束被聚焦在信号表面上并且跟踪信号表面上的信号轨道。在物镜驱动装置20中，如图2所示，物镜12由一物镜架21所支持。该物镜架21通过多根支持线22支持在框架23上而固定到光学盒体11上，而且可以沿平行和垂直于信息记录介质的信号表面的方向运动。控制系统24用于驱动物镜架21以使物镜12的焦点位置可以相应于信号表面被反馈控制。

物镜驱动装置20的控制系统24装在框架23中。控制系统24包括实质上位于框架23的中心用于产生磁场的磁路25。磁路25包括彼此相对的外、内磁轭26和27以及用于向磁轭26和27提供磁力的永久磁铁28。在控制系统24中，一对驱动线圈即跟踪线圈29和聚焦线圈30位于磁场中以响应于流过其中的电流而被电磁驱动。这些驱动线圈29和30通过一个弹性件31装在该透镜架21上。通过控制流过跟踪线圈29中的电流，可以实现跟踪伺服控制，以使物镜12能够沿着信号表面的信号轨道。通过控制流过聚焦线圈30中的电流，可以实现聚焦伺服控制，以使物镜12能够聚焦在信号表面上。

透镜21包含一个跟踪线圈29和聚焦线圈30缠于其上的线圈架部21a和用于夹持物镜12的透镜夹持部21b。线圈架21a和透镜夹持部21b为分立元件并通过弹性件31结合在一起，该弹性件31例如可以是粘结剂。弹性件31可以是硅橡胶或变性的丙烯树脂粘结剂。线圈架21a上设有一第一磁场孔32，外磁轭27位于孔32中，而线圈架部21b设有一第二磁场孔33，外磁轭26位于孔33中。

上述第一实施例中的物镜驱动装置20的工作过程详述如下。假设带有物镜驱动装置20的光学拾取装置10装在一光盘机上，而该光学拾取装置可以从装在该光盘机上的光盘上将信号读出。首先，光学拾取装置10沿一根支持轴(未示)滑动以寻找信号表面上的某一信号轨道。在这一位置，跟踪伺服控制和聚焦伺服控制通过这样的方式实现：即使物镜12的焦点准确地跟踪信号轨道。

供给驱动线圈29和30的驱动信号的频率是根据光盘标准及其类似标准预先设定的。当驱动线圈29和30以及透镜架21受到这种预定频率的驱动信号的驱动时，一个驱动力通过弹性件31传递给物镜12。弹性件31的动作在驱动线圈29、30与物镜之间产生相移，这样，由这种相移在控制系统的增益值超过1的频率范围内产生物镜驱动装置20的一个新的共振点。在这样的控制系统中，控制系统的传递特性的输入/输出增益在主共振点fo以上以衰减梯度-12dB/oct衰减。此外，根据本发明，在超过新的共振点时，在驱动线圈29和30中产生的驱动力传输到物镜12上，该增益值的梯度衰减值再增加一个-12dB/oct。其结果是，以总量-24dB/oct的衰减梯度衰减，导致了传送特性的输入/输出增益不会超过1，所以较高频率共振所造成的影响被极大地避免了。

图3示出了根据本发明的第二个实施例的物镜驱动装置。在该第二实施例中，与上面第一个实施例中的部件或部分相同的部件或部分由同一标号给出，而对它们的描述也不再重复了。在图3中，透镜架26由四条支持线35挂在一个框架(未示)上。一个聚焦线圈37沿物镜12的光轴缠在透镜架36周围。一个跟踪线圈38沿垂直于物镜12的光轴的轴缠在透镜架36之上。跟踪线圈28分成两部分并位于物镜12的两侧上。

由硅橡胶或丁基橡胶构成的弹性件39夹在聚焦线圈37和透镜架36之间并包围着透镜36的周边。在聚焦伺服控制系统中，弹性件39的作用在于使物镜12的位移频率和控制系统的位移频率之间产生相移，结果是，使获得与上一个实施例相同的结果成为可能。

应该注意，在第二个实施例中，弹性件39仅仅被夹持在聚焦线圈37和透镜架36之间，作为替代，弹性件39也可以被夹持在跟踪线圈38和透镜架36之间，以在跟踪伺服控制系统中如同聚焦伺服系统中一样，由于相移而使得增益减小。另外，弹性体39也可以由变性的丙烯或硅橡胶的粘合剂所替代。

Claims (15)

1.一种物镜驱动装置，其特征在于，包含：

面对物体的物镜；

用于支持所述物镜的透镜架；

用于驱动所述物镜架以反馈控制所述物镜相对于所述物体的焦点位置的控制系统；以及

用于将驱动力从所述控制系统传送给所述物镜的弹性件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制系统包括用于产生磁场的磁路和位于该磁场中并响应流过其中的电流而被磁驱动的驱动线圈，其中所述的驱动线圈通过所述弹性件装到所述透镜支架上。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，该装置进一步包含所述驱动线圈缠于其上的线圈架部和用于夹持所述物镜的透镜夹持部，所述线圈架部通过所述的弹性件与所述夹持部相连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述物镜通过所述弹性件装到所述透镜架上。

5.一种用于光学拾取装置中的物镜驱动装置，包含：面对一个信息记录介质中的信息表面的物镜；

用于支持所述物镜的透镜架；

用于驱动所述物镜架以反馈控制所述物镜相对于所述信号表面的焦点位置的控制系统；以及

用于将驱动力从所述控制系统传送给所述物镜的弹性件。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述控制系统包括用于产生磁场的磁路和位于该磁场中并响应流过其中的电流而被磁驱动的驱动线圈，其中所述的驱动线圈通过所述弹性件装到所述透镜支架上。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制系统通过使所述物镜跟踪所述信号表面上的轨道进行跟踪伺服控制和/或通过使所述物镜聚焦在所述信号表面上进行聚焦伺服控制。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，该装置进一步包含所述驱动线圈缠于其上的线圈架部和用于夹持所述物镜的透镜夹持部，所述线圈架部通过所述的弹性件与所述夹持部相连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制系统通过使所述的物镜跟踪所述信号表面上的轨道进行跟踪伺服控制和/或通过使所述物镜聚焦在所述信号表面上进行聚焦伺服控制。

10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述物镜通过所述弹性件装到所述透镜架上。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述控制系统通过使所述物镜跟踪所述信号表面上的轨道进行跟踪伺服控制和/或通过使所述物镜聚焦在所述信号表面上进行聚焦伺服控制。

12.一种物镜驱动装置，其特征在于，包含：

面对物体的物镜；

用于支持所述物镜的透镜架；

用于驱动所述物镜架以反馈控制所述物镜相对于所述物体的焦点位置的控制系统；以及

用于在高于控制系统的传递持性中的主共振点的频率范围内产生一个新的共振点的增益衰减装置，借助所述新的共振点增大传递持性的增益的衰减梯度。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述的新的共振点产生在增益低于1的频率范围内。

14.根据权利要示13所述的装置，其中，该增益在所述主共振点之上以-12dB/oct的衰减梯度递减，而在所述新的共振点之上以-24dB/oct的衰减梯度递减。

15.根据权利要求12所述的装置，其中，该增益在所述主共振点之上以-12dB/oct的衰减梯度递减，而在所述新的共振点之上以-24dB/oct的衰减梯度递减。

Images