CN1177317C - 透镜移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的透镜移动装置用于光学拾取器，如光记录/再现系统中的光学拾取器。本装置包括一个支承带有线圈架的物镜的活动组件，支承活动组件沿聚焦面和轨道面活动的弹性支撑装置，缠绕着聚焦线匝和轨道线匝的线圈架和一个由线圈和磁铁构成的磁通路。活动组件重心位置的定位使得从聚焦线匝的有效部位到活动组件的重心间的距离乘以有效部位处的力等于从聚焦线匝的无效部位到活动组件的重心间的距离乘以无效部位的力。

Description

透镜移动装置

本申请是1995年12月13日申请的申请号为CN-95121659.7的发明名称为“透镜移动装置”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于光学信息记录介质信息记录和重现的光学拾取器的双轴致动器。光信息记录介质如光盘或磁光盘。

背景技术

迄今为止，关于信息记录介质如光盘(被称作小型盘(CD)和磁光盘)的信号再现和记录是利用光学拾取器来执行的。光学拾取器包括一个用做光源的半导体激光器，一个物镜，一个光学系统和一个光探测器。

在光学拾取器中，从半导体激光器中发射出来的光束通过光学系统由物镜聚焦到光盘的记录表面。然后，从光盘反射回来的光通过光学系统与从半导体激光器中出射的光分离并进入光检测器。

物镜沿其光轴方向上的位置通过致动器(后有详述)进行调节，使半导体激光器中发射的光根据沿着垂直于光盘表面方向的位移聚焦到光盘记录表面。该位移来源于光盘或类似物的变形。同时，物镜在垂直于物镜光轴方向的位置通过致动器调节，使半导体激光器发出的光束光点在光盘上的位置沿着形成在光盘离心位置或光盘上的轨道移动。

从半导体激光器中出射光束的焦点位置和照到光盘记录面上光点位置的调节，是通过调节物镜在物镜光轴方向上的位置和物镜在垂直于物镜光轴上的位置来实现。物镜的位置用电磁驱动型致动器调节。

这个致动器叫做物镜致动器或双轴致动器，致动器的结构包括一个物镜安装于其上的绕线管，一组弹性支撑组件，和一个产生驱动力的驱动部分。在这里，绕线管对于固定部分由一组弹性支撑组件支撑，以使其能够调节物镜沿光轴的位置，即聚焦位置，还能够调节垂直于物镜光轴的位置，即轨道位置。参照图5将对一个双轴致动器做以下描述。

此双轴致动器的结构如图5所示。

参见该图，双轴致动器1，它包括一个物镜2a固定于其前端的透镜支撑器2和一个通过粘合或类似的方法固定于透镜支撑器2的绕线管芯3。

前面提到的透镜支撑器2是由两对弹性支撑组件5支承，每对支撑件的一端都被固定到透镜支撑器2的两端，而另一端被固定到固定部分4，因此支撑件2可沿TrK标识的轨道方向和Fcs标识的聚焦方向相对于固定部分4垂直运动。

前面提到的绕线管芯3结构如图6所示。

绕线管线圈3有一个沿Fcs标记的聚焦方向延伸，穿过绕线管的开口3a，聚焦线匝3b被绕制包围开口3a，轨道线匝3c提供于绕线管心3侧前部的两个位置处。每一个聚焦线匝3b和轨道线匝3c的端部被接到位于绕线管3侧后方的连接柱上(未标)。

当电流通过前面提到的连接柱流过聚焦线匝3b和轨道线匝3c时，一磁通量在线圈3b和线圈3c中产生。此磁通量与连接设置在固定部分4上的线圈6和系于线圈6上的永久磁铁7的磁通量互相感应。在这种情况下，线圈3b和线圈3c在位于线圈6的内线圈件6a和外线圈件6b之间的有效磁场中的线圈内产生磁通量，以产生沿聚焦面或轨道面的驱动力。

更进一步地说，推动透镜支撑器2沿聚焦方向(Fcs)移动的驱动力F1是由流经聚焦线匝3b的有效部分3b-1，遵从弗莱明左手定则的电流产生的。有效部分3b-1存在于内线圈件6a和外线圈件6b之间并参与控制聚焦。另一方面，推动透镜支撑器2沿轨道方向TrK移动的力F2是由流经在内侧垂直延伸的轨道线匝3c，遵从弗莱明左手定则的电流产生。

内线圈件6a和外线圈件6b由一个线圈桥6c将其上端联接，由磁性材料制成的线圈桥6c接近由内线圈件6c和外线圈件6b形成的磁通道。这导致流过无效区3b-2(不参与控制聚焦且面对前述的聚焦有效区3b-1)的磁通量几乎完全被线圈桥6c全部挡住，使得由流经无效区3b-2的电流产生的力F3(反向推力)变得小到可以忽略。

前面提到的弹性支撑件5由弹性材料制成，并被固定于透镜支撑器2和固定部分4之间，使之彼此平行。

这里，弹性支撑件5在毗连固定部分4处有一个位于端部5a的柔性位移部分9。

在有这种结构的双光轴致动器中，由外部供给驱动电压的每个线圈里产生的磁通量，与线圈6的磁通量和永久磁铁7的磁通量相互作用，推动芯绕线管3沿着轨道方向TrK或聚焦方向Fcs运动。通过这种方式，设置在透镜支撑器2之上的物镜2a按需要沿聚焦方向和轨道方向移动。

在有这种结构的双光轴致动器1中，一个称为活动部分组件(包括透镜支撑器2，物镜2a和线匝3b和3c缠绕其上的线圈绕线管3)的重心G，如图6所示，与施加上述的驱动力F1和F2的地方大致重合，在聚焦和循迹过程中对于由驱动力F1和F2引起的移动没有任何的位相延迟。当重心与施力处大致重合时，弹性支持件5的振荡模被抑制。

然而如图6所示，在有这种结构的双轴致动器1中，一平衡重量8被加到透镜支撑器2的最后端(在结构图中的右端)，使在其左侧有一个重物镜2a的活动部分组件的重心粗略地与由聚焦线匝3b和轨道线匝3c而施加驱动力F1和F2的点重合。

另外，线圈桥6c联结内线圈件6a的与外线圈件6b的上端，使永久磁铁7和线圈6产生的磁通量不能通过与聚焦线匝3b的有效部位反面的无效部位3b-2。

因此，必须利用更多的部件，这导致部件和组装的高成本。另外，加到活动部分组件上的平衡重量8增加了活动部分组件的重量，因而使组件部分和物镜难以响应沿着聚焦方向和轨道方向的驱动力。

发明内容

按照本发明，提供了一种透镜移动装置，包括：一个由支承着物镜的透镜支承件构成的活动组件，线圈架安置在上述透镜支承件上；聚焦线匝，缠绕在上述线圈架上；轨道线匝，缠绕在上述线圈架上；弹性支撑装置，一端安装在上述活动组件上，另一端支撑在固定部分上，以使活动组件沿物镜光轴方向和垂直于光轴方向可移动地支撑在固定部分上；一个包括内线圈件和外线圈件的线圈，内线圈件和外线圈件固定设置在底盘上，并分别处在线圈架固定部分的内侧和外侧，使所述线圈位于垂直于聚焦方向和轨道方向的聚焦线匝和轨道线匝之间；一个安置在内线圈或外线圈至少之一的内侧的磁铁；聚焦线匝的有效部分，处于内线圈和外线圈之间；聚焦线匝的无效部分，与有效部分相对；其中活动组件的重心定位于当从聚集线匝的有效部分到活动组件的重心的距离用L表示，从聚焦线匝的无效部分到活动组件的重心的距离用L′表示时，当在有效部分产生的驱动力定义为F，产生于无效部分的驱动力定义为F′时，关于距离和力之间有下述关系：L×F＝L′×F′。

本发明提供的透镜移动装置包括了一个活动组件，它夹持着物镜并有一个芯线线管；一个支撑着活动组件沿聚焦方向和轨道方向移动的弹性支撑装置；绕在芯绕线管上的聚焦芯和轨道芯；和一个由线圈和磁铁构成的磁性回路。

活动组件重心位置的定位使得聚焦线匝的有效部位到活动组件重心的距离与有效部位产生的力的乘积，等于聚焦线匝的无效部位到活动组件的重心的距离与无效部位产生的力的乘积。

根据本发明，与聚焦线匝有效部位产生的力F方向相反的力F′是在聚焦线匝的无效部位利用磁回路的漏磁通量产生的，因此，力F被反向的力F′关于活动组件的重心平衡，使得降低活动组件的重量且抑制聚焦过程中的谐振成为可能。

对于这样的结构，当装有物镜的透镜支撑器由弹性支撑元件支撑时，通过聚焦线匝或轨道线匝的电流引起透镜支撑器沿聚焦方向或轨道方向移动，反抗弹性支撑元件的支持，从而影响物镜的聚焦或循迹。

聚焦线匝在处于内磁线圈件和外磁线圈件之间的有效部位和与有效部位相反的无效部位分别释放出沿聚焦方向的推力和反推力。反推力与从无效部位到活动部分组件的重心的距离的乘积等于前面提到的推力与从有效部位到活动部分组件的重心G的距离的乘积。因此，产生于与聚焦线匝有效部位反向的无效部位的反推力，抑制弹性支撑元件由活动部分组件在聚焦过程中移动引起的振荡模。

当一个平衡重量不被固定到透镜支撑器的最后端以确定轨道线匝前部的重心G位置时，活动部分组件在重量上变轻了。

当内磁线圈件和外磁线圈件各有一个上开口端以增强产生在聚焦线匝与有效部位反向的无效部位的反推力，利用一个磁轭桥去联接内磁轭件的上端和外磁轭件以建立一个磁通路将变得不再必须。

附图说明

图1是本发明实施例光学拾取器双轴致动器全结构的前透视简图。

图2是图1中的双轴致动器的后视透视图。

图3是图1中双轴致动器关键部位截面简图。

图4是图1中双轴致动器的平面图。

图5是传统的光学拾取器双轴致动器全结构成的透视简图。

图6是图5中双轴致动器关键部位的截面简图。

具体实施方式

以下将对本发明实施例参考图1～图4做详细描述。

值得注意得是，虽然描述了各种较好的技术指标，而以下进行描述的是发明的一个较优化的实施例，但本发明的范围并不局限于此形式除非在以下描述中有关于本发明特别的限定。

图1到图3展示的是本发明实施例的双轴致动器。对于图1至图3，一个双轴致动器包括一个透镜支承器11，一个线圈线轴12，  一组弹性支撑件13a、13b、13c、13d、一个固定部分14和一个偏转线圈31。

如图3所示，前面提到的透镜支承器11被一水平分割线分成上半部11U和下半部11L，两部分被连在一起。透镜支承器11，如图3所示，有一个用于固定线圈线轴的开口11a和一个用于固定物镜的槽11b。

在槽11b底部形成的孔用作透过从半导体激光器中发射的光束和从光盘记录表面反回的光束。一个物镜11c用粘接或其它方法安置在透镜支承器的槽11b上。

另外，透镜支承器由弹性支撑件13a、13b、13c、13d支撑，使之能够沿聚焦方向Fcs(平行于物镜11c的光轴)和轨道方面TrK(垂直于物镜11c的光轴)移动。

线圈架12形成有一开口12a并用作插进一个磁回路，此回路包括一个与底结合在一起的偏转线圈和一个内线圈件31a的内侧相连的永久磁铁32，在其上绕有聚焦线匝12b和轨道线匝12c。

聚焦线匝12b沿平行于物镜11c光轴的轴向环绕线圈架12。另一方面，轨道线匝12c呈椭圆型或长方型。聚焦线匝12b和轨道线匝12c缠绕其上的线圈架12被放进透镜支承器11的开口11a里。

由于诸如磷青铜，铍青铜，钛铜，锡镍合金，不锈钢等材料是导体且有弹性，所以适于用作弹性支撑件13a，13b，13d和13c，例如在本实施例中就用了薄叶片弹簧式的金属片悬置。这个悬置被固定于透镜支承口11和固定部分14之间并相互平行。

因此，弹性支撑件13a、13b、13c、和13d可如此构造，使得从外部电流供应源得来的驱动电流传送给聚焦线匝12b和轨道线匝12c。

粘滞件16，或阻尼器被用于弹性支撑件13a、13b、13c、和13d的末端15并被硬化。

随着透镜支承器11和固定部分14连到四个弹性支撑件13a、13b、13c和13d，固定部分14被安置到调节盘30上。调节盘30被用作在双轴致动器的组装过程中调节固定部分14的固定位置，并通过焊接或类似的方式固定到底盘31上与偏转线圈成为一体。

通过焊接突起部分30a，到突起部分31c，将调节30安置到底盘31上，突起部分30a从调节盘30的背面周围两侧向上延伸。突起部分31c从底盘31背面两侧向上延伸。

底盘31有一对线圈件31a和31b形成一上述的磁通路，从位于物镜侧面的底盘31边缘向上弯起，永久磁铁放置在与外线圈件31b相对的内线圈件31a的内侧。因此，磁回路由一对线圈件31a和31b与永久磁铁32共同构成。

如上所述，当固定部分14被安置到底盘31上时，聚焦线匝12b和轨道线匝12c缠绕在线圈框12上被插入外线圈31b和永久磁铁32之间的空隙中。同时，内线圈件31a和永久磁铁32被插进线圈架12的开口12a。

双轴致动器10的线圈架12可按图4构造。

线圈架12包括环绕其上的聚焦线匝12b包围着开口12a。聚焦线匝12b有一段存在于线圈件31a和31b之间的有效部分12b-1和存在于与有效部分12b-1相对的无效部分12b-2。流经聚焦线匝12b的电流导致驱动电流流过上面提到的聚焦线匝的有效部分12b-1和无效部分12b-2，流过位于内线圈件31a和外线圈件31b之间的聚焦线匝12b的有效部分12b-1的电流与由线圈件31a，31b和永久磁铁32产生的磁通量发生作用，遵守弗莱明左手法则产生推力F1，推动透镜支承件11沿聚焦方向Fcs移动。

与传统的线圈不同，在这里内线圈件31a的与外线圈件31b的上端不用线圈桥相连而是断开的。这意味着从线圈件31a、31b和永久磁铁流出的漏磁流入聚焦线匝12b中与有效部分相对的无效部分12b-2。当这情况发生时，流过聚焦线匝12b的与有效部位相对的无效部位的电流与线圈件31a、31b和永久磁铁的漏磁相互作用，遵从弗莱明左手法则，产生一推动透镜支承器11治聚焦方向Fcs移动的F2推力F3。

活动部分组件包括聚焦线匝12b和轨道线匝12c缠绕其上的线圈架，物镜11c和透镜支承器11，如图4所示，它的重心位于聚焦线匝12b-1的前部和轨道线匝12c的前方。在此，重心的位置如此选择，使得当重心G到聚焦线匝有效部位12b-1的距离和到无效部位12b-2的距离分别用L1和L2代表时，满足下列公式：F1×L1＝F3×L3(1)在图5中的双轴致动器1中，活动部分组件的重心位于聚焦线匝3b的有效部位3c-1和聚焦线匝3c之间，而在实施例的双轴致动器10中，重力G的重心却向着前移动。因为加在传统的活动部分组件或透镜支承器2上最后端的平衡重量8而引起的重心位置的不同在本实施例的双轴致动器中不被利用。

按照上述方法构造的实施例中的双轴致动器10，其中分别根据与聚焦伺服信号和轨道伺服信号将电流输送到每一个聚焦线匝12b和轨道线匝12c上。

这导致磁回路的直流磁场和由聚焦线匝12b和轨道线匝12c中发生的交流磁场驱动透镜支承器11，即物镜11c，沿着聚焦方向Fcs和轨道方向TrK移动。

粘滞件16或阻尼器被加到毗连固定部分14的弹性支承件13a、13b、13c和13d的一端，可达到期望的阻尼特性。阻尼器可阻止在聚焦或循迹当中弹性支撑件13a、13b、13c和13d的震动。

如图4所示，活动部分组件的重心G位于轨道线匝12c的前段，满足上述的公式(1)。因此，由出现于与聚焦线匝12b的有效部位相对的无效部位12b的漏磁通量产生的反推力F3去平衡产生于有效部位12b-1对于重心的推力F1时，反推力F3抑制在聚焦中由F1在弹性支撑元件13a、13b、13d和13d上产生的振荡模。

在这种方式中，聚焦中弹性支撑元件13a、13b、13c和13d的振荡模被位于聚焦线匝12b上与有效部位相对的无效部位的反推力F3所抑制。这里与聚焦线匝12b上有效部位相对的无效部位12b-2处的反推力F3被利用，使阻挡磁通量流过无效部位12b-2变得不再必须。这反过来使利用线圈桥联结线圈31a的和线圈31b的上部形成一个封闭的磁通路也变得不再必须。

在这种方式中，在实施例的聚焦线匝中，在位于线圈和无效部位之间的有效部位分别产生沿聚焦方向的推力和反推力。由于活动部分组件在聚焦中引起的弹性支撑元件的振荡棋被产生于与聚焦线匝的有效部位相对的无效部位的反推力抑制。因此，为了减小位于与聚焦线匝有效部位相对的无效部位的反推力，堵塞漏磁流入无效区将不再必须。

当平衡重量不再由于靠前的轨道线匝的重心而放置在透镜支承器的最后端时，活动部分组件的重量可被减轻。因此，需要的组件减少，组件的成本和组装的成本降低，另外活动部分组件在聚焦和循迹中的响应灵敏度也因它的重量减轻而提高。

为增强产生于与聚焦线匝有效部位相对的无效部位处的反推力，不需要用一个线圈桥联结内线圈的与外线圈的上端开口，这使得需要的组件减少，组件成本和组装成本也都降低。

虽然在前面的叙述中弹性支撑件仅仅是关于透镜支撑器件和固定部分14固定，但弹性支撑件13a、13b、13c和13d可被插到透镜支撑器11和固定部分14中构成一完整的结构，这是显而易见的。还容易看到，虽然在前面的叙述中透镜支撑件11被分成上半部11U和下半部11L，但它可被结合成统一的整体。

Claims (6)

1.一种透镜移动装置，包括：

一个由支承着物镜的透镜支承件构成的活动组件，线圈架安置在上述透镜支承件上；

聚焦线匝，缠绕在上述线圈架上；

轨道线匝，缠绕在上述线圈架上；

弹性支撑装置，一端安装在上述活动组件上，另一端支撑在固定部分上，以使活动组件沿物镜光轴方向和垂直于光轴方向可移动地支撑在固定部分上；

一个包括内线圈件和外线圈件的线圈，内线圈件和外线圈件固定设置在底盘上，并分别处在线圈架固定部分的内侧和外侧，使所述线圈位于垂直于聚焦方向和轨道方向的聚焦线匝和轨道线匝之间；

一个安置在内线圈或外线圈至少之一的内侧的磁铁；

聚焦线匝的有效部分，处于内线圈和外线圈之间；

聚焦线匝的无效部分，与有效部分相对；

其中活动组件的重心定位于当从聚集线匝的有效部分到活动组件的重心的距离用L表示，从聚焦线匝的无效部分到活动组件的重心的距离用L′表示时，当在有效部分产生的驱动力定义为F，产生于无效部分的驱动力定义为F′时，关于距离和力之间有下述关系：

          L×F＝L′×F′。

2.根据权利要求1所述的透镜移动装置，其特征在于，上述线圈架有一个开口用于插入上述内线圈，沿平行于物镜光轴的面缠绕聚焦线匝，在接近线圈架物镜的一侧缠绕轨道线匝成矩形，从而使轨道线匝叠加在聚焦线匝之上。

3.根据权利要求1所述的透镜移动装置，其特征在于，上述内线圈被插入线圈架的开口里，上述外线圈设置在线圈架之外的物镜和线圈架之间。

4.根据权利要求1所述的透镜移动装置，其特征在于，上述活动组件的一端安放物镜而另一端安放弹性支撑装置，线圈架位于物镜与弹性支撑装置之间。

5.根据权利要求1所述的透镜移动装置，其特征在于，上述内线圈和外线圈与它们的固定端相对的自由端不连接而断开，形成一个沿磁铁的磁通路，产生聚焦线匝上有效部分和无效部分方向相反的力。

6.一种盘装置，其特征在于，该盘装置包括权利要求1所述的透镜移动装置。

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