CN1441414A - 光拾取头致动器和使用其的光学记录/再现设备 - Google Patents

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丁德荣
申景湜
姜亨宙
李荣斌
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Abstract

一种光拾取头致动器和利用其的光学记录/再现设备。该光拾取头致动器包括一个底座，在该底座的一侧设置一个固定器；叶片，包括在叶片的一侧安装的一个物镜，和一个导向槽；磁铁驱动部分，其包括横穿导向槽安装的至少一个精细图案线圈，和磁铁，该磁铁布置成嵌入在导向槽内于FPC的两侧彼此相对，和弹性支承件，所述弹性支承件的一端与固定器连接，从而叶片被可移动地支承。

Description

光拾取头致动器和使用其的光学记录/再现设备
技术领域
本发明涉及一种光拾取头致动器，具有细小型和轻型结构，其在有限空间内进行倾斜操作，同时，其驱动力被最大化；此外还涉及一种使用其的光学记录/再现设备。
背景技术
通常，光拾取头应用于光学记录/再现设备中，在作为记录介质的盘的径向上移动，以非接触方式在盘上记录/或从盘上再现信息。这种光拾取头包括在盘的寻迹方向(tracking direction)和聚焦方向上驱动物镜以便在盘的希望的寻迹位置照射光点的致动器。便携式个人计算机(PCs)例如笔记本应该是薄而且轻质的，这导致整体系统中空间受到限制。这样，在PCs中插入的致动器也应是细小型的。在光拾取头中插入反射镜，以便使光投向物镜。为了符合细小型致动器的要求，提出一种不对称致动器，其中致动器的驱动轴和物镜的光轴在不同位置设置，因此，物镜和光拾取头的反射镜之间的距离减小。美国专利5684645中公开了这样的一个例子。
参见图1和2，传统的光拾取头致动器10包括布置在光拾取头致动器10的一侧处的支架14，沿线轴12的外围缠绕的聚焦线圈18，该线轴12的中心具有第一导向槽16a，和布置在线轴12的一侧的一对寻迹线圈15。光拾取头致动器10还包括在移动部分17内形成的第二导向槽16b，该移动部分具有安装在其一侧的物镜11，且线圈12嵌入第二导向槽16b中。这里，U形磁轭31嵌入第一导向槽16a和第二导向槽16b间，磁铁32安装在U形磁轭31内侧，因此，成对的寻迹线圈15与聚焦线圈18相对。
聚焦线圈18可以分成在U形磁轭31的内侧缠绕的部分18a，和在U形磁轭31外侧缠绕的部分18b。有效的线圈部分，亦即有由磁铁31产生的力作用在其上的部分，仅是在U形磁轭31内侧缠绕的聚焦线圈18a，在U形磁轭31外侧缠绕的聚焦线圈18b并不有助于在聚焦方向上驱动。这样，与聚焦线圈18的长度相比，功率消耗很大，驱动力较小，传统的致动器的体积较大。
移动部分17由一对线圈13a和13b可移动地支承，所述线圈一端固定在支架14上，另一端固定在移动部分17的两侧。移动部分17和线轴12相互可移动地连接。如果电流施加在聚焦线圈18和寻迹线圈15上，通过磁铁32、聚焦线圈18和寻迹线圈15的电磁交互作用，有力作用在寻迹线圈15和聚焦线圈18上，因此，移动部分17与线轴12一起工作。作用在聚焦线圈18和寻迹线圈15上的力的方向符合弗来明左手定则。
如果通过磁铁32、聚焦线圈18和寻迹线圈15的相互作用，电磁力作用在聚焦线圈18和寻迹线圈15上，则移动部分17在聚焦方向F或寻迹方向T上移动。结果，安装在移动部分17上的物镜11移动，这样，可调节在盘(未表示)上形成的光点的位置。
类似上述结构，物镜11布置在致动器10的外围，反射镜可布置在物镜11下，从而获得细小型的光拾取头。而且，为了符合细小型和轻型光拾取头的要求，代替卷绕线圈的精细图案线圈(FPC)用于聚焦线圈和寻迹线圈。为了增加在非对称致动器中的驱动力和获得细小型非对称致动器，需要研究包括FPC和磁铁的磁路的结构。
当光拾取头变得细小时，不容易使成对的线圈13a和13b与移动部分17连接。为了在聚焦方向、寻迹方向和倾斜方向上驱动，传统的致动器包括六个线圈。而且，在聚焦方向、寻迹方向、径向倾斜方向和寻迹倾斜方向上进行驱动的四轴驱动致动器需要更多的线圈。在这种情况下，当多个线圈安装在很窄的空间内时，存在空间限制。当线圈数量增加时，很难执行安装线圈的过程，这样，在制造驱动致动器期间，次品率增加。
发明内容
为了解决上述和相关的问题，本发明的目的是提供一种具有细小型结构的光拾取头致动器和利用其的光学记录/再现设备，在光拾取头中形成的磁路包括精细图案线圈(FPC)和磁化极化磁铁，以便执行聚焦、寻迹和倾斜操作，同时提高驱动力。
因此，为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种光拾取头致动器。该致动器包括一个底座，在该底座的一侧设置一个固定器；叶片，包括在叶片的一侧安装的一个物镜，和一个导向槽；磁铁驱动部分，它包括横穿导向槽安装的至少一个精细图案线圈，和磁铁，该磁铁布置成嵌入在导向槽内于精细图案线圈的两侧彼此相对；和弹性支承件，该弹性支承件的一端与固定器连接，从而叶片被可移动地支承。
所述至少一个精细图案线圈包括叠置的第一和第二精细图案线圈。
第一和第二精细图案线圈以一条中心线为中心，聚焦线圈分别布置在第一和第二精细图案线圈的一侧，寻迹线圈分别布置在第一和第二精细图案线圈的另一端。
分别布置在第一和第二精细图案线圈中的每一个上的聚焦线圈对称布置。
电流分别供给第一精细图案线圈的聚焦线圈和第二精细图案线圈的聚焦线圈，以便执行倾斜操作。
布置在第一和第二精细图案线圈中的每一个上的寻迹线圈对称布置。
磁铁是极化磁铁。
弹性支承件与第一和第二精细图案的两端连接。
弹性支承件交替地焊接在第一和第二精细图案线圈的每侧。
为实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供一种光拾取头致动器。该致动器包括一个底座，在该底座的一侧设置一个固定器；叶片，包括在叶片的一侧安装的一物镜，和一导向槽；一个磁铁驱动部分，该磁铁驱动部分包括：第一精细图案线圈，其具有布置在第一精细图案线圈一侧的寻迹线圈和布置在第一精细图案另一端的聚焦线圈；第二精细图案线圈，其具有分别与第一精细图案线圈的寻迹线圈和聚焦线圈对称布置的寻迹线圈和聚焦线圈；和磁铁，该磁铁布置成嵌入在导向槽内在第一和第二精细图案线圈的两侧彼此相对；和弹性支承件，该弹性支承件的一端与固定器连接，其另一端与第一和第二精细图案线圈的两端连接。
磁铁是两极磁化极化磁铁，磁铁的极向上和向下布置。
在第一和第二精细图案线圈内还形成有孔，该孔用作供给第一和第二精细图案的电流的通路。
为实现上述目的，根据本发明的又一方面，提供一种光学记录/再现设备。该设备包括用于转动盘的心轴马达，安装成在盘的半径方向上可移动并包括致动器的光拾取头，该致动器再现或记录在盘上记录的信息，一个驱动部分，该驱动部分驱动心轴马达和光拾取头，和控制部分，该控制部分控制光拾取头的聚焦、寻迹和倾斜伺服机构。光拾取头致动器包括一个底座，在该底座的一侧设置一个固定器；叶片，包括在叶片的一侧安装的一个物镜，和一个导向槽；磁铁驱动部分，该磁铁驱动部分包括横穿导向槽安装的至少一个精细图案线圈，和磁铁，该磁铁布置成嵌入在导向槽内在精细图案线圈的两侧彼此相对；和弹性支承件，该弹性支承件的一端与固定器连接，从而叶片被可移动地支承。
附图说明
下面结合附图详细描述优选的实施例，籍此本发明的上述目的和优点将变得更清楚，附图中：
图1是传统的光拾取头致动器的透视图；
图2是传统的光拾取头致动器的横截面视图；
图3是根据本发明的光拾取头致动器的分解透视图；
图4是根据本发明的光拾取头致动器的平面视图；
图5是根据本发明的光拾取头致动器的磁铁驱动部分的示意图；
图6示出了本发明的光拾取头致动器的操作；
图7示出了根据本发明的光拾取头致动器的倾斜操作；
图8是根据本发明的光拾取头致动器的导线相互连接部位的放大视图；
图9是嵌有根据本发明的光拾取头致动器的光学记录/再现设备的示意图。
具体实施方式
参见图3和4，根据本发明的一个实施例的光拾取头致动器包括一个底座100，布置在底座100一侧的固定器103，其上安装有物镜105的叶片120，在叶片120的中心具有导向槽115，和在聚焦、寻迹或倾斜方向上驱动叶片120的磁铁驱动部分。
如图5所示，磁铁驱动部分包括至少一个精细图案线圈(FPC)，和在FPC的两侧相对的第一和第二磁铁130和135。在此，至少一个FPC包括两个部件，第一和第二FPC140和145，该第一和第二FPC140和145可叠置并可分别布置在第一和第二磁铁130和135之间。第一和第二FPC140和145横穿导向槽115安装在叶片120内。在图5中，箭头表示磁力线。
磁铁驱动部分还包括多个弹性支承件110，该弹性支承件的一端固定在第一和第二FPC140和145的两端，另一端与固定器103连接。结果，叶片120由弹性支承件110可移动地支承。弹性支承件110支承叶片120，并用作供给第一和第二FPC140和145的电流的通路。
导向槽115以第一和第二FPC140和145为中线分成两个凹槽。第一和第二磁铁130和135分别嵌入两个导向槽115内。还可包括用于固定第一和第二磁铁130和135并形成磁路的磁轭(yoke)131。第一和第二磁铁130和135可以是磁化极化磁铁，例如，两极磁化极化磁铁，磁极向上和向下布置。最好，第一和第二磁铁130和135的相反两极位于每个相对侧上，因此，磁力线垂直穿过第一和第二FPC140和145的侧面。以这种方式，穿过第一和第二FPC140和145的磁通可以最大化，这样，其驱动力可以最大化。
如果电流供给第一和第二FPC140和145，因第一和第二磁铁130和135的相互作用而有洛仑兹力施加到第一和第二FPC140和145上。结果，叶片120移动。下面更详细的描述第一和第二FPC140和145和第一和第二磁铁130和135之间的相互作用。
图6示出执行叶片120的聚焦操作和寻迹操作的磁路。第一聚焦线圈140F和第一寻迹线圈140T在第一FPC140内形成(图案形式)。第一磁铁130的磁极上下布置。以中心线C为中心，第一聚焦线圈140F布置在第一FPC140的一侧，第一寻迹线圈140T布置在第一FPC140的另一侧。第一聚焦线圈140F横穿第一磁铁130的极化边界布置，第一寻迹线圈140T布置成分别与第一磁铁130的N极和S极相对。在这种情况下，布置在以第一FPC140的中心线C为中心的第一寻迹线圈140T的外侧的线圈应布置在不受在第一磁铁130内产生的磁力线影响的一部分内。这是因为寻迹驱动是通过布置在第一寻迹线圈140T的内侧的线圈实现的。布置在第一聚焦线圈140F的外侧的线圈并不有助于聚焦操作，这样可布置成不与第一磁铁130相对。
下面描述第二磁铁135和第二FPC145之间的布置关系和第二磁铁135和第二FPC145之间的电磁相互作用。在第二磁铁135内应布置相对第一磁铁130相反的磁极。以中心线C为中心，第二聚焦线圈145F布置在第二FPC145的一侧，第二寻迹线圈145T布置在第二FPC145的另一侧。当第一和第二FPC140和145叠置时，第二聚焦线圈145F和第二寻迹线圈145T相对于第一聚焦线圈140F和第一寻迹线圈140T对称布置。
通过第一和第二FPC140和145的磁路，执行叶片120在聚焦方向F上的操作和在寻迹方向T上的操作。第一，由第一和第二磁铁130和135形成磁路。如果电流流经第一聚焦线圈140F和第二聚焦线圈145F，第一和第二FPC140和145升高和下降。在这种情况下，第一和第二聚焦线圈140F和145F在中心线C的两侧对称布置，因此，叶片120在聚焦操作期间稳定受到驱动。
如果电流流经第一和第二寻迹线圈140T和145T，第一和第二FPC140和145分别向左和右移动。在这种情况下，第一和第二寻迹线圈140T和145T在中心线C的两侧对称布置，因此，叶片120在寻迹操作期间稳定受到驱动。
通过调节流经第一和第二聚焦线圈140T和145F的电流的方向，可以控制垂直方向(运动)，叶片120为聚焦操作而在该方向中上下移动。通过调节流经第一和第二寻迹线圈140T和145T的电流的方向，可以控制水平方向(运动)，叶片120为寻迹操作而在该方向中左右移动。
根据本发明，即便在第一和第二FPC140和145中的每一个内将第一和第二聚焦线圈140F和145F以及第一和第二寻迹线圈140T和145T在中心线C的两侧对称布置，仍需将第一和第二FPC140和145的两个部件叠置，以便形成整个对称结构。电流在相同方向上流经第一和第二聚焦线圈140F和145F，因此，执行稳定的聚焦操作。而且，电流在相同方向上流经第一和第二寻迹线圈140T和145T，因此，也执行稳定的寻迹操作。
参照图7描述倾斜操作。如果电流在相反方向上流经第一和第二聚焦线圈140F和145F，第一和第二FPC140和145分别在相反方向上上下移动。这里，第一和第二FPC140和145以中心线C为中心不对称移动，以致在倾斜方向上执行操作。
如上所述，根据本发明，致动器可以是细小型的，利用FPC可同时执行倾斜操作和聚焦与寻迹操作。为了倾斜操作，电路应设计成使得电流分别供给第一和第二聚焦线圈140F和145F。这样，为了聚焦，寻迹和倾斜操作，需要六个弹性支承件110。弹性支承件110的一端与固定器103连接，另一端与第一和第二FPC140和145连接，因此，叶片12被可移动地支承。公知的是通过焊接来连接六个弹性支承件110。考虑到致动器的尺寸，并不容易形成这样的空间，其中仅有三个弹性支承件110可在致动器的一侧焊接。
根据本发明，弹性支承件110在第一和第二FPC140和145的两端焊接。在这种情况下，如图8所示，弹性支承件110a和110c交替地在第一和第二FPC140和145的每侧焊接，以便弹性支承件110b在窄的空间内有效地焊接。更特别的是，当仅三个弹性支承件110上下焊接时，上和下弹性支承件110在第一FPC140一侧焊接，中弹性支承件110在第二FPC145一侧焊接。而且，在第一和第二FPC140和145内形成孔148，孔148用作供给第一和第二FPC140和145的电流的路径。这样，弹性支承件110很容易通过孔148焊接。由于电流流经穿过孔148的弹性支承件110流动，不需要电连接附加的导线或PCB，这样，致动器的生产率增加。
参见图9，其中嵌入本发明的光拾取头致动器的光学记录/再现设备包括使盘D旋转的心轴马达155，光拾取头150，该光拾取头安装在盘D的半径方向上并包括再现或记录在盘D上记录的信息的致动器，驱动部分160，该驱动部分驱动心轴马达155和光拾取头150，和控制部分170，该控制部分控制光拾取头150的聚焦、寻迹和倾斜伺服机构。这里，附图标记152和153分别表示转台和用于固定盘D的夹。光拾取头150包括具有物镜105的光学系统，物镜将从光源(未表示)发出的光聚焦在D盘上，和在聚焦、寻迹和倾斜方向上驱动物镜105的致动器。
从盘D反射的光由光拾取头150检测到，经光电转换成电信号，电信号通过驱动部分210输入到控制部分220。驱动部分160控制心轴马达155的转速，放大输入的信号，并驱动光拾取头150。控制部分170为聚焦伺服机构、寻迹伺服机构和倾斜伺服机构向驱动部分160传输命令，这些伺服机构基于由驱动部分160输入的信号来控制，以便执行光拾取头150的聚焦、寻迹和倾斜操作。
类似的，具有本发明的细小型结构的致动器嵌入光学记录/再现设备中，从而减少整个设备的体积。
在根据本发明的光拾取头中，FPC的两个部件首先叠置，然后布置在致动器结构中，接着，物镜布置在叶片的一侧，因此形成细小型和轻质的结构。磁通的密度利用在位于FPC两侧的磁化极化磁铁内产生的磁力来增加，以便使在聚焦、寻迹和倾斜操作期间的驱动力增加。聚焦线圈在FPC的一侧形成图案，从而有效线圈的长度增加，相对于相同电压的驱动力增加，功率消耗减少。
由于FPC叠置，不需要使FPC相互连接的弹性支承件或PCB，因此与FPC独立布置的情况相比，容易制造FPC，且容易使力平衡，这样FPC稳定地受到驱动。由于电流流过在FPC制造时形成的孔流经FPC的两侧，弹性支承件交替地焊接在FPC的两侧，因此，多个弹性支承件在窄的空间内相互有效地连接。
而且，根据本发明的光拾取头致动器嵌入光学记录/再现设备内，因此，相对于使用的盘而言，光学记录/再现性能提高。
尽管参考优选的实施例特别描述和表示了本发明，对于本领域的普通技术人员来说，可以理解在不超出由附后的权利要求书所限定的本发明的实质和范围内的前提下，本发明可作许多形式和细节的改变。

Claims (25)

1.一种光拾取头致动器，它包括：
底座，在该底座的一侧设置一固定器；
叶片，包括在叶片的一侧安装的一物镜，和一导向槽；
磁铁驱动部分，它包括：横穿导向槽安装的至少一个精细图案线圈，和磁铁，该磁铁布置成嵌入在导向槽内于精细图案线圈的两侧彼此相对；以及
弹性支承件，该弹性支承件的一端与固定器连接，从而叶片被可移动地支承。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于所述至少一个精细图案线圈包括叠置的第一和第二精细图案线圈。
3.如权利要求2所述的致动器，其特征在于第一和第二精细图案线圈以一条中心线为中心，聚焦线圈分别布置在第一和第二精细图案线圈的一侧，寻迹线圈分别布置在第一和第二精细图案线圈的另一端。
4.如权利要求3所述的致动器，其特征在于分别布置在第一和第二精细图案线圈中的每一个上的聚焦线圈对称布置。
5.如权利要求4所述的致动器，其特征在于电流分别供给第一精细图案线圈的聚焦线圈和第二精细图案线圈的聚焦线圈，以便执行倾斜操作。
6.如权利要求4或5所述的致动器，其特征在于布置在第一和第二精细图案线圈中的每一个上的寻迹线圈对称布置。
7.如权利要求6所述的致动器，其特征在于磁铁是极化磁铁。
8.如权利要求1至5中任一项所述的致动器，其特征在于磁铁是极化磁铁。
9.如权利要求8所述的致动器，其特征在于弹性支承件与第一和第二精细图案的两端相连。
10.如权利要求9所述的致动器，其特征在于弹性支承件交替地焊接在第一和第二精细图案线圈的每侧。
11.一种光拾取头致动器，它包括：
底座，在该底座的一侧设置一个固定器；
叶片，包括在叶片的一侧安装的一物镜，和一导向槽；
磁铁驱动部分，该磁铁驱动部分包括：第一精细图案线圈，其具有布置在第一精细图案线圈一侧的寻迹线圈和布置在第一精细图案另一端的聚焦线圈；第二精细图案线圈，其具有分别与第一精细图案线圈的寻迹线圈和聚焦线圈对称布置的寻迹线圈和聚焦线圈；和磁铁，该磁铁布置成嵌入在导向槽内于第一和第二精细图案线圈的两侧彼此相对；和
弹性支承件，该弹性支承件的一端与固定器连接，其另一端与第一和第二精细图案线圈的两端相连。
12.如权利要求11所述的致动器，其特征在于第一和第二精细图案线圈首先叠置，然后安装在致动器内。
13.如权利要求12所述的致动器，其特征在于电流分别供给第一精细图案线圈的聚焦线圈和第二精细图案线圈的聚焦线圈，以便执行倾斜操作。
14.如权利要求11至13中任一项所述的致动器，其特征在于磁铁是两极磁化极化磁铁，磁铁的磁极上下布置。
15.如权利要求14所述的致动器，其特征在于在第一和第二精细图案线圈内还形成孔，该孔用作供给第一和第二精细图案线圈的电流所通过的路径。
16.如权利要求15所述的致动器，其特征在于弹性支承件穿过孔并交替地焊接在第一和第二精细图案线圈的每侧。
17.一种光学记录/再现设备，该设备包括一个用于转动盘的心轴马达，安装成在盘的半径方向上可移动并包括致动器的光拾取头，所述致动器再现或记录在盘上记录的信息；驱动部分，所述驱动部分驱动心轴马达和光拾取头；和控制部分，所述控制部分控制光拾取头的聚焦、寻迹和倾斜伺服机构，其中，光拾取头致动器包括：
底座，在该底座的一侧设置一个固定器；
叶片，包括在叶片的一侧安装的一物镜，和一导向槽；
磁铁驱动部分，该磁铁驱动部分包括横穿导向槽安装的至少一个精细图案线圈，和磁铁，所述磁铁布置成嵌入在导向槽内于精细图案线圈的两侧彼此相对；和
弹性支承件，所述弹性支承件的一端与固定器连接，从而叶片被可移动地支承。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于所述至少一个精细图案线圈包括叠置的第一和第二精细图案线圈。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于第一和第二精细图案线圈以一条中心线为中心，聚焦线圈分别布置在第一和第二精细图案线圈的一侧，寻迹线圈分别布置在第一和第二精细图案线圈的另一端。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于分别布置在第一和第二精细图案线圈中的每一个上的聚焦线圈对称布置。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于电流分别供给第一精细图案线圈的聚焦线圈和第二精细图案线圈的聚焦线圈，以便执行倾斜操作。
22.如权利要求20或21所述的设备，其特征在于布置在第一和第二精细图案线圈中的每一个上的寻迹线圈对称布置。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于磁铁是极化磁铁。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于弹性支承件与第一和第二精细图案的两端相连。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于弹性支承件交替地焊接在第一和第二精细图案线圈的每侧。
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