CN115719597A - 光学头力矩器、光学头、光学读写系统及数据读写方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种光学头力矩器、光学头、光学读写系统及数据读写方法。其中，光学头力矩器包括：驱动单元、物镜架和安装于物镜架的多个物镜；驱动单元用于驱动物镜架移动，以使多个物镜将激光束聚焦到盘片上；多个物镜包括沿悬线方向并列排布的主光束物镜和伺服光束物镜悬线方向是平行于盘片的切向的方向，主光束物镜用于将主光束聚焦到盘片上，伺服光束物镜用于将伺服光束聚焦到盘片上。本申请的力矩器可以增加光学头的有效读写面积，提升光学头的数据读写效果，实现高质量的读写。

Description

光学头力矩器、光学头、光学读写系统及数据读写方法

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别涉及一种光学头力矩器、光学头、光学读写系统及数据读写方法。

背景技术

伴随着移动端设备的发展，人们在生活中产生的数据也在爆炸性增长。1998年的图灵奖获得者杰姆·格雷则提出了新摩尔定律，即全球范围内全人类的计算设备所产生的数据量会以每18个月等于有史以来人类所有信息量总和的速度增长。其中，绝大一部分数据信息为不常用的冷数据。因此，低能耗、长寿命、大容量的冷数据存储技术发展迫在眉睫。传统光存储凭借低成本、低能耗、长寿命等优点成为冷数据存储的重要手段，近几年新兴的多层高密度光盘可以解决传统光存储容量低的问题，多层高密度光盘光学读取头的力矩器是其核心技术之一。

在光盘系统中，力矩器是光学头伺服动作的实际执行部件。其作用在于，根据光学头在光盘读取过程中获取的误差信号(例如聚焦误差信号和循迹误差信号)，实时地驱动物镜运动，使得聚焦光斑能够克服光盘的起伏振动带来的光斑在盘片上的偏移(例如在聚焦方向和循迹方向上的偏移)，从而精确地落在光盘的信息轨道上。但，现有的光学头的两个物镜是沿循迹方向排布，这导致光学头的数据读写效果不佳。

发明内容

本申请的实施例提供一种光学头力矩器，可以增加光学头的有效读写面积，提升光学头的数据读写效果。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种光学头力矩器，包括：驱动单元、物镜架和安装于物镜架的多个物镜。其中，所述驱动单元用于驱动物镜架移动，以使多个物镜将激光束聚焦到盘片上；所述多个物镜包括沿悬线方向并列排布的主光束物镜和伺服光束物镜，所述悬线方向是平行于盘片的切向的方向，所述主光束物镜用于将主光束聚焦到盘片上，所述伺服光束物镜用于将伺服光束聚焦到盘片上。

根据本申请的实施方式提供的光学头力矩器，由于主光束物镜和伺服光束物镜沿悬线方向并列排布，悬线方向是垂直于光学头力矩器的循迹方向，从而伺服光束物镜的伺服光束和主光束物镜的主光束能够同时聚焦在盘片的同一个可读写轨迹圆周上。而现有技术中的光学头力矩器，其伺服光束物镜的伺服光束和主光束物镜的主光束不会同时聚焦在盘片的同一个可读写轨迹圆周上，因此，相对于现有技术的光学头力矩器，本申请提供的光学头力矩器，在一些可能的实施方式中，伺服光束对应的聚焦光斑和主光束对应的聚焦光斑能够同时沿循迹方向移动到盘片的边缘，即，伺服光束对应的聚焦光斑和主光束对应的聚焦光斑能够同时位于盘片的边缘(对应盘片的最大可读写轨迹圆周)。从而，主光束物镜的主光束可以在盘片上的所有区域进行读写工作，这大大提升了光学头在盘片上的有效读写面积，实现高质量读写。

在上述第一方面的一种可能实现中，主光束物镜和伺服光束物镜的排布位置满足：主光束和伺服光束能够同时聚焦在盘片的最大可读写轨迹圆周，其中，最大可读写轨迹圆周的半径和盘片的半径相等。这样设置后，主光束和伺服光束能够同时聚焦在盘片的最大可读写轨迹圆周R1，可以大大提升盘片的有效读写面积。

在上述第一方面的一种可能实现中，驱动单元用于驱动物镜架沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向移动，其中，聚焦方向是垂直于盘片的表面的方向，循迹方向是沿平行盘片的径向的方向，倾斜方向是围绕平行于盘片的切向的方向旋转的方向。相当于，本申请的光学头力矩器是三维力矩器。

在上述第一方面的一种可能实现中，驱动单元包括：

倾斜驱动磁路，用于提供驱动物镜架沿倾斜方向运动的洛伦兹力；

聚焦驱动磁路，用于提供驱动物镜架沿聚焦方向运动的洛伦兹力；

循迹驱动磁路，用于提供驱动物镜架沿循迹方向运动的洛伦兹力。

在上述第一方面的一种可能实现中，倾斜驱动磁路包括：第一倾斜线圈和第二倾斜线圈；

物镜架包括沿循迹方向设于多个物镜的两侧的第一槽和第二槽，第一槽和第二槽分别沿聚焦方向贯穿物镜架，第一倾斜线圈设于第一槽内，第二倾斜线圈设于第二槽内。

在上述第一方面的一种可能实现中，第一倾斜线圈设于第一槽的面向多个物镜的槽壁上，第二倾斜线圈设于第二槽的面向多个物镜的槽壁上。这样设置后，第一倾斜线圈和第二倾斜线圈分布于光学头力矩器沿盘片径向的两侧，这是考虑光学头力矩器倾斜灵敏度、整体体积和质量的合适距离。

在上述第一方面的一种可能实现中，倾斜驱动磁路还包括：

第一轭铁，第一轭铁的一部分沿聚焦方向延伸并插入第一槽内，第一轭铁的一部分沿循迹方向与第一倾斜线圈间隔设置；

第二轭铁，第二轭铁的一部分沿聚焦方向延伸并插入第二槽内，第二轭铁的一部分沿循迹方向与第二倾斜线圈间隔设置。

在上述第一方面的一种可能实现中，倾斜驱动磁路还包括：

第一侧磁和第二侧磁，每个侧磁的N极和S极沿聚焦方向设置，第一侧磁设于第一轭铁的一部分面向第一倾斜线圈的表面，第二侧磁设于第二轭铁的一部分面向第二倾斜线圈的表面。

在上述第一方面的一种可能实现中，聚焦驱动磁路包括：第一聚焦线圈和第二聚焦线圈；

物镜架还包括沿悬线方向设于物镜的两侧的第三槽和第四槽，第三槽和第四槽分别沿聚焦方向贯穿物镜架，第一聚焦线圈设于第三槽内，第二聚焦线圈设于第四槽内。

在上述第一方面的一种可能实现中，聚焦驱动磁路还包括：

第三轭铁，第三轭铁的第一部分沿聚焦方向延伸并插入第三槽内，第一聚焦线圈环绕第三轭铁的第一部分设置；

第四轭铁，第四轭铁的第一部分沿聚焦方向延伸并插入第四槽内，第二聚焦线圈环绕第四轭铁的第一部分设置。

在上述第一方面的一种可能实现中，第三轭铁还包括位于物镜架的外侧的第二部分，第三轭铁的第二部分沿聚焦方向延伸，并与第三轭铁的第一部分沿悬线方向间隔设置；

第四轭铁还包括位于物镜架的外侧的第二部分，第四轭铁的第二部分沿聚焦方向延伸，并与第四轭铁的第一部分沿悬线方向间隔设置；

聚焦驱动磁路还包括：第一主磁和第二主磁，每个主磁的N极和S极沿悬线方向设置，第一主磁设于第三轭铁的第二部分面向物镜架的表面，第二主磁设于第四轭铁的第二部分面向物镜架的表面。

在上述第一方面的一种可能实现中，物镜架分别面向第三轭铁和第四轭铁的表面设有沿悬线方向贯穿表面的第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽供第一聚焦线圈穿过以设于第三槽内，第二安装槽供第二聚焦线圈穿过以设于第四槽内。

在上述第一方面的一种可能实现中，循迹驱动磁路包括：

两对位于物镜架外表面的循迹线圈，其中一对循迹线圈设于物镜架的面向第一主磁的外表面，另外一对循迹线圈设于物镜架的面向第二主磁的外表面。

在上述第一方面的一种可能实现中，物镜架沿聚焦方向的投影的外轮廓呈八边形。这样设置后，可以防止物镜架在沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向移动的过程中，悬线与物镜架发生干涉，影响物镜架的移动。同时，物镜架移动过程中与悬线不发生干涉后，可以延长悬线的使用寿命。

在上述第一方面的一种可能实现中，八边形为正八边形。

在上述第一方面的一种可能实现中，还包括：

接线座；

至少八根悬线，沿悬线方向延伸，至少八根悬线的一端与接线座连接，另一端与物镜架连接，以支撑物镜架；

其中，至少八根悬线中的六根悬线用于相应地向聚焦驱动磁路、循迹驱动磁路以及倾斜驱动磁路中的线圈提供电流。本申请对悬线的数量不做限制，能够起到支撑物镜架以及为驱动磁路提供电流的悬线数量都属于本申请的保护范围。例如，在一些可能的实施中，悬线的数量是10根。

第二方面，本申请提供一种光学头，包括：

如上述第一方面任一项所描述的光学头力矩器，光学头力矩器用于读写盘片；以及

光源，用于发射主光束和伺服光束，主光束物镜用于将主光束聚焦到盘片上，伺服光束物镜用于将伺服光束聚焦到盘片上。

第三方面，本申请提供一种光学读写系统，包括：

盘台，用于安装盘片，并驱动盘片旋转；以及

上述第二方面所描述的光学头。

在上述第二方面的一种可能实现中，光学读写系统还包括：

控制器，用于控制盘台旋转，以及控制驱动单元驱动物镜架沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动。

第四方面，一种使用上述第三方面任一项所述的光学读写系统的数据写入方法，方法包括：

检测到主光束和伺服光束聚焦在盘片上；

驱动盘片旋转；

根据伺服光束获取第一引导信号，根据第一引导信号驱动物镜架沿循迹方向运动；

根据伺服光束获取第一误差信号，第一误差信号包括聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号；

根据第一误差信号，驱动物镜架沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动；

确定主光束的写入光斑的波像差在预设范围内；

根据伺服光束获取第二引导信号，主光束在记录层根据第二引导信号写入数据信息。

第五方面，一种使用上述第三方面任一项所述的光学读写系统的数据读取方法，方法包括：

检测到主光束聚焦在盘片上；

驱动盘片旋转；

根据主光束获取第三引导信号，根据第三引导信号驱动物镜架沿循迹方向运动；

根据主光束获取第二误差信号，第二误差信号包括聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号；

根据第二误差信号，驱动物镜架沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动；

确定主光束的读取光斑的波像差在预设范围内；

根据主光束获取第四引导信号，主光束在记录层根据第四引导信号读取数据信息。

附图说明

图1示出本申请的一些实施例光学读写系统的结构示意图一；

图2示出本申请的一些实施例光学读写系统的结构示意图二；

图3示出本申请的一些实施例光学读写系统中力矩器的立体图一；

图4示出本申请的一些实施例光学读写系统的结构示意图三；

图5示出本申请的一些实施例光学读写系统的结构示意图四；

图6示出本申请的一些实施例光学读写系统中驱动单元的立体图；

图7示出本申请的一些实施例光学读写系统中力矩器的立体分解图；

图8示出本申请的一些实施例光学读写系统中力矩器的立体图二；

图9示出本申请的一些实施例光学读写系统中力矩器的俯视图；

图10示出本申请的一些实施例光学读写系统中力矩器的剖视图一；

图11示出本申请的一些实施例光学读写系统中力矩器的剖视图二；

图12示出本申请的一些实施例光学读写系统中磁路的示意图一；

图13示出本申请的一些实施例光学读写系统中磁路的示意图二；

图14示出本申请的一些实施例光学读写系统的数据写入方法流程图；

图15示出本申请的一些实施例光学读写系统的数据读取方法流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的具体实施方式。

在一些可能的实施方式中，参考图1，光学读写系统包括：盘片1(例如是光盘)和光学头力矩器。盘片1安装在盘台上，通过主轴电机2驱动盘片1旋转(图1中T示出旋转方向)。力矩器是光学读写系统的核心组件，它可以实时调整物镜的空间位置和姿态，用于保证透过力矩器物镜的聚焦光斑能始终精确落在信息储存盘片1的信息轨道上实现数据的读写。

本申请的光学头力矩器包括驱动单元(图未示出)、物镜架3和安装于物镜架3上的多个物镜。驱动单元用于驱动物镜架3移动，例如沿聚焦方向(图1中Z方向所示)移动，以使多个物镜将激光束聚焦到盘片1上。其中，聚焦方向是垂直于盘片1的表面的方向。

本申请中，如图1所示，多个物镜包括主光束物镜3a和伺服光束物镜3b，主光束物镜3a和伺服光束物镜3b沿循迹方向排布，循迹方向是沿平行盘片1的径向(图1和图2中X方向所示)的方向，盘片1的径向垂直于盘片1的切向(图2中Y方向所示)。主光束物镜3a用于将主光束聚焦到盘片1上(图1和图2中A点为主光束在盘片1上的聚焦光斑)，伺服光束物镜3b用于将伺服光束聚焦到盘片1上(图1和图2中B点为主光束在盘片1上的聚焦光斑)。示例性地，图1中示出，沿循迹方向，主光束物镜3a位于伺服光束物镜3b的左侧。

示例性地，上述的主光束物镜3a和伺服光束物镜3b能够兼容DVD(Digital VideoDisc，高密度数字视频光盘)和BD(Blu-ray Disc，蓝光光碟)的，其中一个物镜用来实现CD/DVD功能，另一个物镜则实现蓝光读取功能，能够满足高倍速下DVD的读写以及Blu-ray的刻录功能。

当主光束物镜3a和伺服光束物镜3b沿循迹方向排布时(也即沿盘片1的径向排布)，以光学读写系统写入信息为例，主光束物镜3a和伺服光束物镜3b会同时工作。例如，参考图2，驱动单元驱动物镜架3沿循迹方向向右移动时(图2中E方向示出移动方向)，主光束物镜3a和伺服光束物镜3b也沿循迹方向向右移动。相应地，主光束物镜3a的主光束在盘片1上的聚焦光斑A相对盘片1的中心点O向右移动，伺服光束物镜3b的伺服光束在盘片1上的聚焦光斑B相对盘片1的中心点O向右移动。

其中，主光束物镜3a的主光束和伺服光束物镜3b的伺服光束不会同时聚焦在盘片1的同一个可读写轨迹圆周上。例如图2中(a)所示，主光束物镜3a的主光束聚焦在盘片1的可读写轨迹圆周O1上，伺服光束物镜3b的伺服光束聚焦在盘片1的可读写轨迹圆周O2上。示例性地，可读写轨迹圆周O2的半径大于可读写轨迹圆周O1的半径。

由于光学读写系统写入信息时进行层层叠加，每一层都会比上一层的半径向外偏移。如图2中(a)所示，当伺服光束物镜3b的伺服光束依然能够聚焦在盘片1上时，即盘片1上依然存在聚焦光斑B时，主光束物镜3a可以正常进行写入工作。如图2中(b)所示，当伺服光束物镜3b沿循迹方向向右移动到伺服光束没有聚焦在盘片1上时(聚焦光斑A在盘片1的边缘之内)，即盘片1上不存在聚焦光斑B时，主光束物镜3a停止写入工作。

这就使得，主光束物镜3a的主光束不会在盘片1上的所有区域进行写入工作，例如图2中(b)示出光学头的有效读写面积为S1(盘片1的中线点O和聚焦光斑A的连线所形成的圆周面积)，盘片1上聚焦光斑A与盘片1的边缘所形成的环形区域(面积S2)是主光束无法进行写入工作的区域。其中，面积S1和面积S2之和是盘片1的圆周面积。从而，光学头在整个盘片1的有效读写面积会减少。

为此，在一些可能的实施方式中，参考图3和图4，本申请提供了另外一种光学读写系统，可以提升光学头在盘片20上的有效读写面积。光学读写系统包括光学头力矩器10、盘片20以及光路系统30。示例性地，光学头力矩器10和光路系统30构成光学头的一部分结构。本申请的光学头力矩器10包括：物镜架11、驱动单元12、安装于物镜架11的多个物镜、多根悬线13和接线座14。其中，驱动单元12、接线座14属于光学头力矩器10的不可动部件，物镜架11、多个物镜以及悬线13属于光学头力矩器10的可动部件。

每一根悬线13的延伸方向为悬线方向(图3中Y方向所示)，悬线方向平行于盘片20的切向(图5中T方向所示)的方向，盘片20的切向垂直于盘片20的径向。沿悬线方向，每一根悬线13一端与接线座14连接，另一端与物镜架11连接，以支撑物镜架11。示例性地，上述的接线座14是电路板。部分悬线13用于向驱动单元12提供电流，从而驱动单元12可以驱动物镜架11移动，以使多个物镜将激光束聚焦到盘片20上。多个物镜也包括主光束物镜111和伺服光束物镜112。光路系统30向光学头力矩器10提供主光束31和伺服光束32，主光束31透过主光束物镜111聚焦在盘片20上(图4中C点为主光束31在盘片20上的聚焦光斑)，伺服光束32透过伺服光束物镜112聚焦在盘片20上(图4中D点为主光束31在盘片20上的聚焦光斑)。

与上述实施例的不同之处在于，图3至图5所示的光学头力矩器10中的主光束物镜111和伺服光束物镜112是沿悬线方向(图3至图5中Y方向所示)并列排布，悬线方向是平行于盘片20的切向(图5中T方向所示)的方向，盘片20的切向垂直于盘片20的径向。即，本申请的主光束物镜111和伺服光束物镜112不是沿循迹方向排布，也即不是沿盘片20的径向排布。相当于，图3至图5所示的双物镜的排布方向垂直于图1和图2所示的双物镜的排布方向。

由于主光束物镜111和伺服光束物镜112沿悬线方向并列排布，从而伺服光束物镜112的伺服光束和主光束物镜111的主光束能够同时聚焦在盘片20的同一个可读写轨迹圆周(例如图5中(a)所示的可读写轨迹圆周O3)上。

这样设置后，示例性地，参考图5中(a)，驱动单元12驱动物镜架11沿循迹方向向右移动时(图5中E方向示出移动方向)，主光束物镜111和伺服光束物镜112也沿循迹方向向右移动，并移动到盘片20的同一个可读写轨迹圆周上。相应地，主光束物镜111的主光束31在盘片20上的聚焦光斑C相对盘片20的中心点O向右移动，伺服光束物镜112的伺服光束32在盘片20上的聚焦光斑D相对盘片20的中心点O向右移动。即，盘片20的同一个可读写轨迹圆周上可以同时存在聚焦光斑C和聚焦光斑D。

从而，参考图5中(b)，聚焦光斑C和聚焦光斑D能够同时沿循迹方向向右移动到盘片20的边缘(对应盘片20的最大可读写轨迹圆周)。继而，主光束物镜111的主光束31可以在盘片20上的所有区域进行写入工作。例如图5中(b)示出光学头的有效读写面积为S3(图2中面积S1和面积S2之和)。相当于，主光束物镜111和伺服光束物镜112的排布位置满足：主光束31和伺服光束32能够同时聚焦在盘片20的最大可读写轨迹圆周R1，其中，最大可读写轨迹圆周R1的半径和盘片20的半径相等。与图2所示的主光束物镜111和伺服光束物镜112的排布位置相比，图3至图5所示的主光束物镜111和伺服光束物镜112的排布位置大大提升了光学头在盘片20上的有效读写面积。

示例性地，参考图3、图6至图9，上述的悬线13直径均为0.15mm，密度为8660Kg/m³，泊松比为159Gpa，共八根。示例性地，如图3所示，物镜架11的循迹方向的两侧分别设置了四根悬线13。每一根悬线13的一端与接线座14固定，另一端穿入物镜架11两侧的固定耳118(共八个)，每一根悬线13穿过两个固定耳118并与之粘接、固化。其中任意两根悬线13起支撑作用，无需和驱动单元12中的线圈(后述的聚焦线圈、循迹线圈和倾斜线圈)引线焊接，剩余的六根悬线13，与相应的线圈引线焊接，为整个光学头力矩器10提供支撑力和电流。

随着盘片20容量的增大，盘片20的倾斜允差越来越小。继续参考图3和图4，本申请的驱动单元12用于驱动物镜架11沿聚焦方向(图3和图4中Z方向所示)、循迹方向(图3和图4中X方向所示)和倾斜方向(图4中RT方向所示)移动。其中，聚焦方向是垂直于盘片20的表面的方向，循迹方向是沿平行盘片20的径向的方向，倾斜方向是围绕平行于盘片20的切向的方向旋转的方向。即，本申请的光学头力矩器10是三维力矩器，可以驱动物镜做聚焦、循迹和倾斜运动。

从而，本申请的光学头力矩器10可以根据光学头在盘片20读取过程中获取的误差信号，即聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号，实时地驱动物镜架11运动，使得主光束物镜111的聚焦光斑C和伺服光束物镜112的聚焦光斑D能够克服光盘的起伏振动带来的光斑在盘片20上的偏移，继而精确地落在盘片20的信息轨道(wobble层22和记录层21)上，实现高质量的读写。

在一些可能的实施方式中，光学头力矩器10可以是二维力矩器可以驱动物镜做聚焦、循迹运动。

本申请以光学头力矩器10是三维力矩器为示例说明。示例性地，驱动单元12包括：倾斜驱动磁路、聚焦驱动磁路和循迹驱动磁路。上述的悬线13分别向聚焦驱动磁路、循迹驱动磁路以及倾斜驱动磁路中的线圈提供电流，从而，倾斜驱动磁路用于提供驱动物镜架11沿倾斜方向运动的洛伦兹力，聚焦驱动磁路用于提供驱动物镜架11沿聚焦方向运动的洛伦兹力，循迹驱动磁路用于提供驱动物镜架11沿循迹方向运动的洛伦兹力。

示例性地，参考图9，物镜架11沿聚焦方向的投影的外轮廓呈八边形。示例性地，八边形为正八边形。这样设置后，可以防止物镜架11在沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向移动的过程中，悬线13与物镜架11发生干涉，影响物镜架11的移动。同时，物镜架11移动过程中与悬线13不发生干涉后，可以延长悬线13的使用寿命。上述倾斜驱动磁路、聚焦驱动磁路和循迹驱动磁路的具体结构不做限制，能够实现提供驱动物镜架11做聚焦、循迹和倾斜运动的洛伦兹力的结构都属于本申请的保护范围。

下面将示例性地介绍倾斜驱动磁路、聚焦驱动磁路和循迹驱动磁路的一些可能的实施方式。

在一些可能的实施方式中，参考图3、图6至图11，本申请的倾斜驱动磁路包括：第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122。示例性地，第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122直径均为0.1mm，电阻率为2240Ω/m，均为9匝。物镜架11包括沿循迹方向(图7中X方向所示)设于多个物镜的两侧的第一槽113和第二槽114，且第一槽113和第二槽114位于物镜架11的两侧的悬线13之间。本申请的第一槽113和第二槽114分别沿聚焦方向(图7中Z方向所示)贯穿物镜架11。即，沿聚焦方向，第一槽113的顶部和底部是贯通的，第二槽114的顶部和底部是贯通的。本申请的第一倾斜线圈121设于第一槽113内，第二倾斜线圈122设于第二槽114内。

本申请的第一槽113包括沿循迹方向相对设置的左槽壁1131和右槽壁1132，第一槽113的左槽壁1131面向主光束物镜111和伺服光束物镜112设置。第二槽114包括沿循迹方向相对设置的左槽壁1142和右槽壁1141，第二槽114的右槽壁1141面向主光束物镜111和伺服光束物镜112物镜设置。

示例性地，第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122的通电最大电流为0.3A，当第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122匝数过大时，洛伦兹力增大，第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122电阻增大，使得光学头力矩器10倾斜灵敏度下降，过大的质量也会使得光学头力矩器10不通电时受重力下垂严重。当第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122匝数确定时，第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122与光学头力矩器10质心的距离越大，当洛伦兹力不变，由洛伦兹力产生的倾斜方向扭矩则越大。

为满足光学头力矩器10设计所需的倾斜灵敏度，第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122与光学头力矩器10质心的距离应尽可能大，但此距离过大会造成光学头力矩器10整体体积和质量过大。为此，参考图11，在一些可能的实施方式中，第一倾斜线圈121设于第一槽113的面向多个物镜的左槽壁1131上，第二倾斜线圈122设于第二槽114的面向多个物镜的右槽壁1141上。这样设置后，第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122分布于光学头力矩器10沿盘片20径向的两侧，这是考虑光学头力矩器10倾斜灵敏度、整体体积和质量的合适距离。

继续参考图6、图7、图9和图11，本申请的倾斜驱动磁路还包括：第一轭铁127和第二轭铁129。示例性地，第一轭铁127和第二轭铁129为镍铁高导磁合金，为多层高密度光盘光学读取头的双物镜三维力矩器调理磁路，并且防止漏磁。

示例性地，第一轭铁127包括相连接的第一部分1271、第二部分1273和第三部分1272，其中，第一轭铁127的第一部分1271和第三部分1272分别沿聚焦方向(图6、图7和图11中Z方向所示)延伸，第一轭铁127的第二部分1273分别与第一轭铁127的第一部分1271和第三部分1272的底部连接，第一轭铁127的第二部分1273用于将第一轭铁127安装在光学头力矩器10的底座(图未示出)。示例性地，第一轭铁127的第二部分1273由胶水粘接、固化固定在光学头力矩器10的底座上，相对固定不动。

示例性地，第二轭铁129和第一轭铁127的结构相同。第二轭铁129包括相连接的第一部分1291、第二部分1293和第三部分1292，其中，第二轭铁129的第一部分1291和第三部分1292分别沿聚焦方向(图6、图7和图11中Z方向所示)延伸，第二轭铁129的第二部分1293分别与第二轭铁129的第一部分1291和第三部分1292的底部连接，第二轭铁129的第二部分1293用于将第二轭铁129安装在光学头力矩器10的底座(图未示出)。示例性地，第二轭铁129的第二部分1293由胶水粘接、固化固定在光学头力矩器10的底座上，相对固定不动。

由于上述的第一槽113和第二槽114分别沿聚焦方向贯穿物镜架11。从而，便于上述的第一轭铁127的第一部分1271沿聚焦方向插入第一槽113内，以及第二轭铁129的第一部分1291沿聚焦方向插入第二槽114内。本申请的第一轭铁127的第一部分1271沿循迹方向(图6、图7和图11中X方向所示)与第一倾斜线圈121间隔设置，第一轭铁127的第三部分1272位于第一槽113外。第二轭铁129的第一部分1291沿循迹方向与第二倾斜线圈122间隔设置，第二轭铁129的第三部分1292位于第二槽114外。此外，第一轭铁127的第一部分1271面向第一倾斜线圈121的表面设有第一侧磁131，第二轭铁129的第一部分1291面向第二倾斜线圈122的表面设有第二侧磁132。

如图7所示，第一侧磁131的N极和S极沿聚焦方向上下设置，第二侧磁132的S极和N极沿聚焦方向上下设置。参考图12和图13，倾斜驱动磁路中的第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122的电流方向相同。从而，本申请的倾斜驱动磁路为物镜架11提供沿倾斜方向运动的洛伦兹力。通过改变第一倾斜线圈121和第二倾斜线圈122中电流的方向，可以改变向本申请的物镜架11提供的沿倾斜方向运动的洛伦兹力的方向，从而控制物镜架11的倾斜运动，以适应盘片20的偏移，实现高质量的读写。

需说明的是，第一轭铁127和第二轭铁129的结构不限于上述形式，能够起到调理磁路以及支撑第一侧磁131和第二侧磁132的结构形式都属于本申请的保护范围。例如，在一些可能的实施方式中，第一轭铁127仅包括上述的第一部分，第二轭铁129仅包括上述的第一部分。

在一些可能的实施方式中，参考图3、图6至图11，本申请的聚焦驱动磁路包括：第一聚焦线圈124和第二聚焦线圈123。示例性地，第一聚焦线圈124和第二聚焦线圈123直径均为0.1mm，电阻率为2240Ω/m，均为30匝。物镜架11还包括沿悬线方向(图7中Y方向所示)设于物镜的两侧的第三槽115和第四槽116，第三槽115和第四槽116分别沿聚焦方向(图7中Z方向所示)贯穿物镜架11。即，沿聚焦方向，第三槽115的顶部和底部是贯通的，第四槽116的顶部和底部是贯通的。第一聚焦线圈124设于第三槽115内，第二聚焦线圈123设于第四槽116内。

继续参考图6、图7、图9和图10，本申请的聚焦驱动磁路还包括：第三轭铁128和第四轭铁130。示例性地，第三轭铁128和第四轭铁130为镍铁高导磁合金，为多层高密度光盘光学读取头的双物镜三维力矩器调理磁路，并且防止漏磁。示例性地，参考图3和图9，第一轭铁127、第二轭铁129、第三轭铁128和第四轭铁130绕物镜架11均匀对称分布，使得光学头力矩器10的结构紧凑。

示例性地，第三轭铁128包括相连接的第一部分1281、第二部分1283和第三部分1282，其中，第三轭铁128的第一部分1281和第二部分1283分别沿聚焦方向(图6、图7、图9和图10中Z方向所示)延伸，第三轭铁128的第三部分1282分别与第三轭铁128的第一部分1281和第二部分1283的底部连接，第三轭铁128的第三部分1282用于将第三轭铁128安装在光学头力矩器10的底座(图未示出)。示例性地，第三轭铁128的第三部分1282由胶水粘接、固化固定在光学头力矩器10的底座上，相对固定不动。

示例性地，第四轭铁130和第三轭铁128的结构相同。第四轭铁130包括相连接的第一部分1301、第二部分1303和第三部分1302，其中，第四轭铁130的第一部分1301和第二部分1303分别沿聚焦方向(图6、图7、图9和图10中Z方向所示)延伸，第四轭铁130的第三部分1302分别与第四轭铁130的第一部分1301和第二部分1303的底部连接，第四轭铁130的第三部分1302用于将第四轭铁130安装在光学头力矩器10的底座(图未示出)。示例性地，第四轭铁130的第三部分1302由胶水粘接、固化固定在光学头力矩器10的底座上，相对固定不动。

由于上述的第三槽115和第四槽116分别沿聚焦方向贯穿物镜架11。从而，便于第三轭铁128的第一部分1281沿聚焦方向插入第三槽115内，以及第四轭铁130的第一部分1301沿聚焦方向插入第四槽116内。参考图6，上述设于第三槽115内的第一聚焦线圈124环绕第三轭铁128的第一部分1281设置，上述设于第四槽116内的第二聚焦线圈123环绕第四轭铁130的第一部分1301设置。第三轭铁128的第二部分1283与第三轭铁128的第一部分1281沿悬线方向间隔设置，并位于第三槽115外。第四轭铁130的第二部分1303与第四轭铁130的第一部分1301沿悬线方向间隔设置，并位于第四槽116外。

此外，第三轭铁128的第二部分1283面向物镜架11的表面设有第一主磁133，第四轭铁130的第二部分1303面向物镜架11的表面设有第二主磁134。即，第一主磁133和第二主磁134是设于物镜架11的外部。示例性地，第一主磁133的N极和S极沿悬线方向设置，第二主磁134的N极和S极沿悬线方向设置。参考图12和图13，聚焦驱动磁路中的第一聚焦线圈124和第二聚焦线圈123的电流方向相同。从而，本申请的聚焦驱动磁路为物镜架11提供沿聚焦方向运动的洛伦兹力。通过改变第一聚焦线圈124和第二聚焦线圈123中电流的方向，可以改变向本申请的物镜架11提供的沿聚焦方向运动的洛伦兹力的方向，从而控制物镜架11的聚焦运动，以适应盘片20的偏移，实现高质量的读写。

如前所述，第一聚焦线圈124环绕第三轭铁128的第一部分1281设置，第二聚焦线圈123环绕第四轭铁130的第一部分1301设置。为了方便安装第一聚焦线圈124和第二聚焦线圈123，参考图8，物镜架11分别面向第三轭铁128和第四轭铁130的表面设有沿悬线方向贯穿表面的第一安装槽117和第二安装槽(和第一安装槽117的结构相同)。即，沿悬线方向，第三槽115通过第一安装槽117与外界连通，第四槽116通过第二安装槽与外界连通。其中，第一安装槽117供第一聚焦线圈124穿过以设于第三槽115内，第二安装槽供第二聚焦线圈123穿过以设于第四槽116内。即，第一聚焦线圈124从物镜架11的侧面穿过第一安装槽117后设于第三槽115内，第二聚焦线圈123从物镜架11的侧面穿过第二安装槽后设于第四槽116内。

在一些可能的实施方式中，参考图6、图7、图9和图10，循迹驱动磁路包括：两对位于物镜架11外表面的循迹线圈125、126。其中一对循迹线圈125包括循迹方向间隔设置的第一循迹线圈1251和第二循迹线圈1252，第一循迹线圈1251和第二循迹线圈1252设于物镜架11的面向第一主磁133的外表面。另外一对循迹线圈126包括循迹方向间隔设置的第三循迹线圈1261和第四循迹线圈1262，第三循迹线圈1261和第四循迹线圈1262设于物镜架11的面向第二主磁134的外表面。沿悬线方向，第一循迹线圈1251和第三循迹线圈1261间隔设置，第二循迹线圈1252和第四循迹线圈1262间隔设置。即，两对循迹线圈125、126是设于物镜架11的外部。

示例性地，两对循迹线圈125、126的直径均为0.1mm，电阻率为2240Ω/m，均为12匝。参考图12和图13，第一循迹线圈1251和第二循迹线圈1252电流方向相反，第一循迹线圈1251和第三循迹线圈1261电流方向相反，第三循迹线圈1261和第四循迹线圈1262电流方向相反，第二循迹线圈1252和第四循迹线圈1262电流方向相反。从而，本申请的循迹驱动磁路为物镜架11提供沿循迹方向运动的洛伦兹力。通过改变两对循迹线圈125、126中电流的方向，可以改变向本申请的物镜架11提供的沿循迹方向运动的洛伦兹力的方向，从而控制物镜架11的循迹运动，以适应盘片20的偏移，实现高质量的读写。

示例性地，上述的光学读写系统还包括：控制器(图未示出)，用于控制安装盘片20的盘台旋转，以及控制驱动单元12驱动物镜架11沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动。

综上，本申请提供的光学头力矩器，通过设置上述的倾斜驱动磁路、聚焦驱动磁路和循迹驱动磁路，使得本申请的双物镜三维力矩器，拥有聚焦方向的直线运动自由度、循迹方向的直线运动自由度、倾斜方向的倾斜运动自由度，保证了高密度光盘读写的精度，提升了单层光盘信息存储的密度。此外，本申请的光学头力矩器的双物镜沿光盘的切向方向并列排布，提升了光学头力矩器10在盘片20上的有效读写面积。双物镜可同时工作和单独工作，满足数十层的多层光盘读写要求，提升了光盘存储的容量，促进了冷数据存储技术的发展。

参考图4，本申请的盘片20的信息轨道包括wobble层22(引导层)和记录层21。在一些可能的实施方式中，参考图14，本申请提供一种使用上述任一实施例描述的光学读写系统的数据写入方法，具体是在盘片20的记录层21进行数据写入。

数据写入方法包括：

S100：光学头力矩器10带动物镜架11沿聚焦方向移动，主光束物镜111和伺服光束物镜112都工作，使得主光束31和伺服光束32聚焦在盘片20上；

S101：当检测到主光束31和伺服光束32聚焦在盘片20上时，控制器驱动盘片20旋转，控制器根据伺服光束32获取第一引导信号(wobble信号)，并根据第一引导信号驱动物镜架11沿循迹方向运动；

S102：物镜架11沿循迹方向运动的过程中，控制器根据伺服光束32获取第一误差信号，第一误差信号包括聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号；控制器根据第一误差信号，驱动物镜架11沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动；即，光学头力矩器10根据聚焦信号、循迹信号、倾斜信号带动主光束物镜111和伺服光束物镜112在三个自由度高频震动，使得主光束31和伺服光束32在一定误差内聚焦于盘片20上；

S103：当控制器确定主光束31的写入光斑的波像差在预设范围内，控制器根据伺服光束32获取第二引导信号，主光束31在记录层21根据第二引导信号写入数据信息。

在一些可能的实施方式中，参考图15，本申请提供一种使用上述任一实施例描述的光学读写系统的数据读取方法，具体是在盘片20的记录层21进行数据读取。

数据写入方法包括：

S200：光学头力矩器10带动物镜架11沿聚焦方向移动，主光束物镜111工作，伺服光束物镜112不工作，使得主光束31聚焦在盘片20上；

S201：当检测到主光束31聚焦在盘片20上时，控制器驱动盘片20旋转；控制器根据主光束31获取第三引导信号(wobble信号)，并根据第三引导信号驱动物镜架11沿循迹方向运动；

S202：物镜架11沿循迹方向运动的过程中，控制器根据主光束31获取第二误差信号，第二误差信号包括聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号；控制器根据第二误差信号，驱动物镜架11沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动；即，光学头力矩器10根据聚焦信号、循迹信号、倾斜信号带动主光束物镜111在三个自由度高频震动，使得主光束31在一定误差内聚焦于盘片20上；

S203：当控制器确定主光束31的读取光斑的波像差在预设范围内，控制器根据主光束31获取第四引导信号，主光束31在记录层21根据第四引导信号读取数据信息。

综上，本申请使用上述任一实施例描述的光学读写系统进行数据写入和数据读取时，由于本申请的双物镜沿光盘的切向方向并列排布，这可以提升光学头力矩器在盘片上的有效读写面积，实现高质量读写。

Claims (21)

1.一种光学头力矩器(10)，其特征在于，包括：驱动单元(12)、物镜架(11)和安装于所述物镜架(11)的多个物镜；其中，

所述驱动单元(12)用于驱动所述物镜架(11)移动，以使所述多个物镜将激光束聚焦到盘片(20)上；

所述多个物镜包括沿悬线方向并列排布的主光束物镜(111)和伺服光束物镜(112)，所述悬线方向是平行于所述盘片(20)的切向的方向，所述主光束物镜(111)用于将主光束聚焦到盘片(20)上，所述伺服光束物镜(112)用于将伺服光束聚焦到所述盘片(20)上。

2.如权利要求1所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述主光束物镜(111)和所述伺服光束物镜(112)的排布位置满足：所述主光束和所述伺服光束能够同时聚焦在所述盘片(20)的最大可读写轨迹圆周(R1)，其中，所述最大可读写轨迹圆周(R1)的半径和所述盘片(20)的半径相等。

3.如权利要求1或2所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述驱动单元(12)用于驱动所述物镜架(11)沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向移动，其中，所述聚焦方向是垂直于所述盘片(20)的表面的方向，所述循迹方向是沿平行所述盘片(20)的径向的方向，所述倾斜方向是围绕平行于所述盘片(20)的切向的方向旋转的方向。

4.如权利要求3所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述驱动单元(12)包括：

倾斜驱动磁路，用于提供驱动所述物镜架(11)沿所述倾斜方向运动的洛伦兹力；

聚焦驱动磁路，用于提供驱动所述物镜架(11)沿所述聚焦方向运动的洛伦兹力；

循迹驱动磁路，用于提供驱动所述物镜架(11)沿所述循迹方向运动的洛伦兹力。

5.如权利要求4所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述倾斜驱动磁路包括：第一倾斜线圈(121)和第二倾斜线圈(122)；

所述物镜架(11)包括沿所述循迹方向设于所述多个物镜的两侧的第一槽(113)和第二槽(114)，所述第一槽(113)和所述第二槽(114)分别沿所述聚焦方向贯穿所述物镜架(11)，所述第一倾斜线圈(121)设于所述第一槽(113)内，所述第二倾斜线圈(122)设于所述第二槽(114)内。

6.如权利要求5所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述第一倾斜线圈(121)设于所述第一槽(113)的面向所述多个物镜的槽壁(1131)上，所述第二倾斜线圈(122)设于所述第二槽(114)的面向所述多个物镜的槽壁(1141)上。

7.如权利要求5或6所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述倾斜驱动磁路还包括：

第一轭铁(127)，所述第一轭铁(127)的一部分(1271)沿所述聚焦方向延伸并插入所述第一槽(113)内，所述第一轭铁(127)的所述一部分(1271)沿所述循迹方向与所述第一倾斜线圈(121)间隔设置；

第二轭铁(129)，所述第二轭铁(129)的一部分(1291)沿所述聚焦方向延伸并插入所述第二槽(114)内，所述第二轭铁(129)的所述一部分(1291)沿所述循迹方向与所述第二倾斜线圈(122)间隔设置。

8.如权利要求7所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述倾斜驱动磁路还包括：

第一侧磁(131)和第二侧磁(132)，每个侧磁的N极和S极沿所述聚焦方向设置，所述第一侧磁(131)设于所述第一轭铁(127)的所述一部分(1271)面向所述第一倾斜线圈(121)的表面，所述第二侧磁(132)设于所述第二轭铁(129)的所述一部分(1291)面向所述第二倾斜线圈(122)的表面。

9.如权利要求4所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述聚焦驱动磁路包括：第一聚焦线圈(124)和第二聚焦线圈(123)；

所述物镜架(11)还包括沿所述悬线方向设于所述物镜的两侧的第三槽(115)和第四槽(116)，所述第三槽(115)和所述第四槽(116)分别沿所述聚焦方向贯穿所述物镜架(11)，所述第一聚焦线圈(124)设于所述第三槽(115)内，所述第二聚焦线圈(123)设于所述第四槽(116)内。

10.如权利要求9所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述聚焦驱动磁路还包括：

第三轭铁(128)，所述第三轭铁(128)的第一部分(1281)沿所述聚焦方向延伸并插入所述第三槽(115)内，所述第一聚焦线圈(124)环绕所述第三轭铁(128)的所述第一部分(1281)设置；

第四轭铁(130)，所述第四轭铁(130)的第一部分(1301)沿所述聚焦方向延伸并插入所述第四槽(116)内，所述第二聚焦线圈(123)环绕所述第四轭铁(130)的所述第一部分(1301)设置。

11.如权利要求10所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述第三轭铁(128)还包括位于所述物镜架(11)的外侧的第二部分(1283)，所述第三轭铁(128)的第二部分(1283)沿所述聚焦方向延伸，并与所述第三轭铁(128)的第一部分(1281)沿所述悬线方向间隔设置；

所述第四轭铁(130)还包括位于所述物镜架(11)的外侧的第二部分(1303)，所述第四轭铁(130)的第二部分(1303)沿所述聚焦方向延伸，并与所述第四轭铁(130)的第一部分(1301)沿所述悬线方向间隔设置；

所述聚焦驱动磁路还包括：第一主磁(133)和第二主磁(134)，每个主磁的N极和S极沿所述悬线方向设置，所述第一主磁(133)设于所述第三轭铁(128)的所述第二部分(1283)面向所述物镜架(11)的表面，所述第二主磁(134)设于所述第四轭铁(130)的所述第二部分(1303)面向所述物镜架(11)的表面。

12.如权利要求10或11所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述物镜架(11)分别面向所述第三轭铁(128)和所述第四轭铁(130)的表面设有沿所述悬线方向贯穿所述表面的第一安装槽(117)和第二安装槽，所述第一安装槽(117)供所述第一聚焦线圈(124)穿过以设于所述第三槽(115)内，所述第二安装槽供所述第二聚焦线圈(123)穿过以设于所述第四槽(116)内。

13.如权利要求11或12所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述循迹驱动磁路包括：

两对位于所述物镜架(11)外表面的循迹线圈(125、126)，其中一对循迹线圈(125)设于所述物镜架(11)的面向第一主磁(133)的外表面，另外一对循迹线圈(126)设于所述物镜架(11)的面向第二主磁(134)的外表面。

14.如权利要求1至13任一项所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述物镜架(11)沿聚焦方向的投影的外轮廓呈八边形。

15.如权利要求14所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，所述八边形为正八边形。

16.如权利要求1至15任一项所述的光学头力矩器(10)，其特征在于，还包括：

接线座(14)；

至少八根悬线(13)，沿所述悬线方向延伸，所述至少八根悬线(13)的一端与所述接线座(14)连接，另一端与所述物镜架(11)连接，以支撑所述物镜架(11)；

其中，所述至少八根悬线(13)中的六根悬线(13)用于相应地向聚焦驱动磁路、循迹驱动磁路以及倾斜驱动磁路中的线圈提供电流。

17.一种光学头，其特征在于，包括：

如权利要求1至16任一项所述的光学头力矩器(10)，所述光学头力矩器(10)用于读写盘片(20)；以及

光源，用于发射主光束和伺服光束，所述光学头力矩器(10)的主光束物镜(111)用于将所述主光束聚焦到所述盘片(20)上，所述光学头力矩器(10)的伺服光束物镜(112)用于将所述伺服光束聚焦到所述盘片(20)上。

18.一种盘片光学读写系统，其特征在于，包括：

盘台，用于安装盘片(20)，并驱动所述盘片(20)旋转；以及

权利要求17所述的光学头，所述光学头的光学头力矩器(10)用于读写所述盘片(20)。

19.如权利要求18所述的盘片光学读写系统，其特征在于，还包括：

控制器，用于控制所述盘台旋转，以及控制所述驱动单元(12)驱动所述物镜架(11)沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动。

20.一种使用权利要求18或19所述的盘片光学读写系统的数据写入方法，其特征在于，所述方法包括：

检测到所述主光束和所述伺服光束聚焦在所述盘片(20)上；

驱动所述盘片(20)旋转；

根据所述伺服光束获取第一引导信号，根据所述第一引导信号驱动所述物镜架(11)沿循迹方向运动；

根据所述伺服光束获取第一误差信号，所述误差信号包括聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号；

根据所述第一误差信号，驱动所述物镜架(11)沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动；

确定所述主光束的写入光斑的波像差在预设范围内；

根据所述伺服光束获取第二引导信号，所述主光束在所述记录层根据所述第二引导信号写入数据信息。

21.一种使用权利要求18或19所述的盘片光学读写系统的数据读取方法，其特征在于，所述方法包括：

检测到所述主光束聚焦在所述盘片(20)上；

驱动所述盘片(20)旋转；

根据所述主光束获取第三引导信号，根据所述第三引导信号驱动所述物镜架(11)沿循迹方向运动；

根据所述主光束获取第二误差信号，所述第二误差信号包括聚焦误差信号、循迹误差信号和倾斜误差信号；

根据所述第二误差信号，驱动所述物镜架(11)沿聚焦方向、循迹方向和倾斜方向运动；

确定所述主光束的读取光斑的波像差在预设范围内；

根据所述主光束获取第四引导信号，所述主光束在所述记录层根据所述第四引导信号读取数据信息。

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