CN1573974A - 光学拾取装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学拾取装置包括具有物镜的可活动单元，用于在光轴方向上移动物镜的聚焦伺服线圈，以及用于在水平方向上移动物镜的跟踪伺服线圈。此外，设置了液晶元件用于校正折射率。通过弹簧同时提供对液晶元件的电力提供和对可活动单元的支撑。有四个弹簧延伸通过开口的两个片以预定距离相互平行设置。在这些片上，通过镶嵌造型形成固定单元和可活动单元。随后，物镜、聚焦伺服线圈、跟踪伺服线圈和液晶元件安装在可活动单元上。

Description

光学拾取装置及其制造方法
发明背景
发明领域
本发明涉及光学拾取装置及其制造方法。本发明尤其涉及具有由连接到固定单元的弹簧柔性支撑的可活动单元的光学拾取装置。该可活动单元包括物镜，用于将光束会聚到光盘记录介质的记录表面上。
相关技术描述
光盘播放器通过在旋转光盘记录介质的径向上移动光学拾取单元以便在光盘记录介质上读取和写入信息。为了读出光盘上记录的信息，光学拾取器具有聚焦控制功能，该功能用于将光点聚焦在信息轨道和光学拾取单元的物镜之间；以及跟踪控制功能，该功能用于响应于光盘径向上信息轨道的位移来调整光学拾取单元的位置。
图13示出已知的具有聚焦控制功能和跟踪控制功能的光学拾取装置。在该光学拾取装置中，物镜1、聚焦伺服线圈2、跟踪伺服线圈3和用于缠绕聚焦伺服线圈2的线轴4安装在可活动单元5上。可活动单元5由连接到固定单元5上的四个弹簧6柔性支撑。特别是，可活动单元5由连接到固定单元5的左侧上的两个弹簧6和右侧上的两个弹簧6柔性支撑。通过将控制电流经由弹簧6施加到聚焦伺服线圈2和跟踪伺服线圈3上，在聚焦和跟踪方向上控制物镜1的位置。
日本未审查的特许公开No.2001-319353揭示了一种光学拾取装置，它具有由4个弹簧钢丝支撑的物镜夹持器，可以在光盘的聚焦和跟踪方向上驱动该夹持器。移动用于驱动夹持器的磁路，以使其中心向光盘周边移动。由于与施加到较靠近光盘外边的弹簧的凝胶量相比增加了凝胶量，从而降低了较靠近光盘内边的弹簧丝的柔性，其中所述凝胶是阻尼材料。这样，以预定角度在聚焦方向上驱动夹持器，从而即使由于光盘的扭曲引起聚焦高度变化时物镜的光轴也总是基本垂直于光盘的信号记录表面。因此，支撑物镜的可活动单元调节光盘拾取装置的歪斜。
在多媒体中，诸如图像数据和音频数据的大量各种信息信号必须同时处理。已存在具有高记录密度和较小尺寸的已知光盘来满足这种需要。例如，这种光盘可以具有120mm的直径和1.2mm的厚度，其中具有0.6mm的光盘基片厚度的两个光盘被结合在一起，或者可以有1.2mm的厚度，其中具有0.6mm厚度的一光盘与光盘加强盘结合在一起。这种光盘通常称作数字通用光盘(DVD)。特别是，DVD具有反射表面，即信号记录表面，它从信号读出表面起在厚度方向上向内形成0.6mm。
已知用于增加记录密度而不降低倾斜光盘的容许限度的光盘是具有120mm直径和1.2mm厚度的光盘，它是通过将厚度0.1mm的光盘和厚度1.1mm的光盘加强盘结合在一起而构成的。该光盘已知为高记录密度光盘。特别是，对于这种高记录密度光盘，从信号读出表面起向内0.1mm形成反射表面，即信号记录表面。
用于从高记录密度光盘再现信息信号的光学拾取装置具有0.7或更高的数值孔径(NA)的物镜。例如，光学拾取装置具有双透镜组，其中将两个透镜的光轴对准。双透镜组单元包括第一透镜和第二透镜，第一透镜是面向高记录密度光盘的前透镜而第二透镜是后透镜，后透镜的光轴与第一透镜的光轴对准。0.7或更高NA是通过使用第一和第二透镜两者来实现的。
需要能够读取诸如CD、CD-R或高记录密度光盘的不同类型光盘的光学拾取装置。上述用于从高记录密度光盘读取信息信号的光学拾取装置不能读取其它光盘，诸如CD或DVD，因为信号记录表面的位置相对于光盘的厚度而不同。信号记录表面位置的不同会造成球面像差和波像差，从而不能读取光盘。例如，在日本未审查的特许公开No.10-269611中揭示了一种用于通过液晶元件校正波像差的装置。
为了校正波像差并提供能读取具有厚度方向上不同位置处的信号记录表面的光盘的光学拾取装置，液晶元件必须精确地与物镜对准。因此，需要将液晶元件安装在支撑物镜的可活动单元上。
但是，将液晶元件安装在可活动单元上需要将电能提供给分别在光轴方向上和水平方向上控制物镜的聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈以及液晶元件的电极。但是，根据图13和日本未审查的特许公开No.2001-319353的光学拾取装置没有足够的弹簧用于电源供应。因此，必须将诸如柔性基板的用于向液晶元件提供电力的装置添加到装置上。为此，将降低装配的精度和效率。还有一个问题在于，在经由柔性基板将电流提供给液晶元件时，由于柔性基板的阻尼降低了聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈的响应性。
发明概述
本发明考虑了上述问题。特别是，本发明的目的在于提供一种光学拾取装置，它包括用于通过在光轴方向和水平方向上移动物镜来调节可活动单元上的物镜位置的装置。本发明的另一个目的在于提供一种光学拾取装置，它解决了由于可活动单元上用于校正折射率的装置的安装而增加所需电力供应装置的数量的问题。本发明的另一个目的在于提供一种光学拾取装置，它不降低装配的精度和效率以及聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈的控制响应性。
本发明涉及一种光学拾取装置，它具有由连接到固定单元上的弹簧支撑的可活动单元。该可活动单元包括用于将光束会聚到光盘记录介质的记录表面上的物镜。此外，本发明涉及一种光学拾取装置，它有至少三个弹簧设置在同一平面上。
对于根据本发明的光学拾取装置，优选在与光盘记录介质的记录表面基本平行的平面上设置至少三个弹簧。每个弹簧的一端部都连接到固定单元而另一个端部连接到至少部分可活动单元上以形成复合单元。优选在被插入模具(cast)的每个金属片的同一平面上同时形成至少三个弹簧以形成复合单元。
优选在可活动单元上提供用于校正发射到光盘记录介质上的光的折射率的装置。优选用液晶元件形成用于校正折射率的装置并校正在光盘记录介质表面处产生的波像差。此外，优选用至少六个弹簧柔性支撑可活动单元以提供用于控制移动的活动调节装置，以便在光轴方向上和光盘记录介质的径向上调节物镜的位置并经由弹簧向活动调节装置和液晶元件供电。用于在光轴方向上调节物镜位置的活动调节装置优选是聚焦伺服线圈。用于在光盘记录介质的径向上调节物镜位置的活动调节装置优选是跟踪伺服线圈。
优选在与光盘记录介质的记录表面基本平行的两个平面中的每一个平面上设置四个弹簧，从而总共8个弹簧被连接到固定单元上以柔性支撑可活动单元并经由这8个弹簧向聚焦伺服线圈、跟踪伺服线圈和液晶元件供电，从而校正折射率。优选在液晶元件的一个玻璃基板的表面上绕光轴同心地形成多个电极，并优选经由弹簧将不同的电压施加到这多个电极上。
本发明涉及一种用于制造光学拾取装置的方法，该方法通过将金属片冲孔以形成延伸通过片的通孔的至少三个弹簧，以及通过镶嵌造型在弹簧的两端上形成固定单元和可活动单元，随后在造型后除去片的多余部分。
优选形成具有四个弹簧的片(在左侧和右侧上分别有两个弹簧)，随后优选通过镶嵌造型在上述片上形成固定单元和可活动单元。优选设置相互基本平行的两个片，每一个片都有四个弹簧(左侧和右侧上分别有两个弹簧)，随后优选通过镶嵌造型在弹簧的每一端上形成固定单元和可活动单元以便通过连接到固定单元上的弹簧柔性支撑可活动单元。
本发明的优选实施例是一物镜驱动装置，它是具有可活动单元和固定单元的光学拾取致动器，其中可活动单元包括用于将光源发射出的光会聚到光盘上的物镜系统而固定单元具有用于支撑可活动单元的至少四个弹簧(其中在每个平面上设置至少三个弹簧)。将这些弹簧与固定单元以及部分的可活动单元结合在一起，形成复合单元。对于插入模具以形成复合单元的每个金属电路核心，在同一平面上同时形成至少三个弹簧。
具有上述结构的物镜驱动装置的可活动单元由至少六个弹簧支撑。该可活动单元包括用于在至少光轴方向上和光盘的径向上以至少两个自由度驱动物镜的驱动装置。经由弹簧供电给驱动装置和液晶元件。
这样，可以形成多个弹簧(四个或更多弹簧)作为复合单元的一部分，并可以改善装配的精度和效率。此外，无需将附加的电路核心插入模具，使模具的结构得以简化。可以在同一轴上精确地对准物镜和液晶元件的中心。因此，可以读取在光盘的厚度方向上不同位置处的信号记录表面。
根据物镜驱动装置的上述实施例，对于插入模具的每个金属电路核心，可以在同一平面上同时形成三个或更多的弹簧以便构成复合单元。即使增加弹簧的数量，模具的结构也不会变得复杂且稳定的造型成为可能。此外，通过将弹簧形成为复合单元的一部分，便可以将弹簧精确地定位。这样，就可以满足高精度尺寸的需要。由于可以设置多个弹簧，便可以经由弹簧将足够的电能提供给驱动装置和液晶元件。
本发明是具有由连接到固定单元的弹簧柔性支撑的可活动单元的光学拾取装置，该可活动单元包括用于将光束会聚到光盘记录介质的记录表面上的物镜，其中在同一平面上设置至少三个弹簧。
根据本发明的光学拾取装置，可活动单元由同一平面上的至少三个弹簧柔性支撑并经由这些弹簧将电能供给可活动单元上的控制装置。因此，可以将电能供给可活动单元上安装的校正装置以校正折射率。
根据本发明的用于制造光学拾取装置的方法包括以下步骤：将金属片冲孔以形成延伸通过金属片的通孔的三个或更多弹簧，进行镶嵌造型以便在弹簧的两端上形成固定单元和可活动单元，以及在造型后去除片的多余部分。
根据这种用于制造光学拾取装置的方法，通过镶嵌造型在片上形成固定单元和可活动单元，随后除去片的多余部分。这样，可以有效且高精度地制造光学拾取装置，它具有由连接到固定单元上的弹簧柔性支撑的可活动单元。
附图概述
图1是光学拾取装置的外部透视图；
图2是从下方观察的图1光学拾取装置的外部透视图；
图3是图1光学拾取装置的分解透视图；
图4是在通过镶嵌造型已配备固定单元和可活动单元后的光学拾取装置的外部透视图；
图5是已去除其多余部分的片的平面图；
图6是上片的平面图；
图7是下片的平面图；
图8是通过镶嵌造型配备了固定单元和可活动单元的上片的平面图；
图9是通过镶嵌造型配备了固定单元和可活动单元的下片的平面图；
图10是表示光学拾取装置的控制系统的框图；
图11是表示通过用于校正折射率的液晶元件引起的折射率变化的图表；
图12是表示校正的波像差的图表；以及
图13是已知光学拾取装置的外部透视图。
具体实施方式
通过示出根据本发明的实施例来描述本发明。图1到3示出根据本发明实施例的光学拾取装置的整体结构。光学拾取装置包括固定单元11和可活动单元12，其中固定单元11置于光学拾取装置的底座附近而可活动单元12置于光学拾取装置的顶部附近。双轴调整板13被固定到固定单元11的下表面上，其中螺丝14从固定单元11的上部旋入。
置于固定单元11前面的可活动单元12包括物镜16。物镜16插入由轭19支持的前磁体17和后磁体18之间。支持磁体17和18的轭19被固定且不能移动，但可活动单元12是可以移动的。聚焦伺服线圈21置于物镜16周边。一对跟踪伺服线圈22置于聚焦伺服线圈21之前的左侧和右侧。此外，一对跟踪伺服线圈23置于聚焦伺服线圈21之后。光学拾取装置具有液晶元件24，它置于物镜16下。该液晶元件24校正折射率以降低波像差。
聚焦伺服线圈21和跟踪伺服线圈22和23分别提供用于调节物镜16在光轴方向上和水平方向上的位置的手段。为了调节物镜16的定位，可活动单元12必须由固定单元11可活动地支撑。因此，可活动单元12的左上部和右上部分别由弹簧31和32以及弹簧33和34支撑。类似地，可活动单元12的左下部和右下部分别由弹簧35和36以及弹簧37和38支撑。
如图4所示，通过在上片41内冲出开口43来形成连接固定单元11和可活动单元12的四个弹簧31到34。如图4所示，通过在下片42内冲出开口44来形成下面的四个弹簧35到38。特别是，片41和42以预定的距离相互平行放置。通过镶嵌造型(insert-molding)固定单元11和可活动单元12以使它们由片41和42形成合成单元，弹簧31到38的端部连接到固定单元11和可活动单元12上以连接这两个单元。
这样，根据本发明实施例的光学拾取装置被构成为物镜16结合到可活动单元12上。将聚焦伺服线圈21以及跟踪伺服线圈22和23连接到可活动单元12上以提供用于在聚焦和跟踪方向上驱动可活动单元12的装置。液晶单元24置于物镜下。提供用于供电的装置和用于支撑的装置的弹簧31到38，从而它们的基底端连接到固定单元11而它们的前端连接到可活动单元12。
图4示出包括可活动单元12、弹簧31到38和固定单元11的光学拾取装置，所述可活动单元12由包含作为附加物混入的玻璃纤维的液态聚合物构成，固定单元11也由包含玻璃纤维的液态聚合物制成。附图示出进行镶嵌造型后紧接着的状态。图4中示出的光学拾取装置通过镶嵌造型形成为复合单元，其中由诸如铍铜、磷铜或不锈钢的金属组成的金属片41和42被插入金属模具中。在片41和42的每一个上形成4个弹簧(分别是弹簧31到34和弹簧35到38)以便在用于固定金属模具位置的外部框架上分别延伸通过开口43和44。在使用该复合单元作为光学拾取装置时，除去片41和42的外部框架的多余部分。
每个弹簧31到34的一个端部被焊接到聚焦伺服线圈21以及跟踪伺服线圈21和22的四个末端中的每一个上以便供电。弹簧36和37的端部通过柔性基底连接到液晶单元24以便向液晶单元24供电。弹簧31到38的另一个端部被焊接到固定在固定单元11上的中继柔性基底上。
将双轴调整板13结合到固定单元11的下表面上并用螺丝14固定，如图2和3所示。在固定单元11的上表面上以一定间隔形成两个凹槽25和26以便分别连接弹簧31和32以及弹簧33和34。类似地，在固定单元11的下表面上以一定间隔形成两个凹槽27和28以便分别连接弹簧35和36以及弹簧37和38。包含物镜16、聚焦伺服线圈21和跟踪伺服线圈22的可活动单元12通过弹簧31到38从固定单元11向外伸展。随后，凹槽25到28填充了阻尼剂，它由可紫外固化的凝胶制成以便阻尼弹簧31到34。
由磁材料制成的轭19有一对磁体17和18置于前面和后面，形成了磁路。在将电能施加到弹簧31和32上时，电流被提供给聚焦伺服线圈21。因此，可以相对于光盘的信息轨道在聚焦方向，即光轴方向上驱动物镜16。在将电能施加到弹簧33和34上时，电流被提供给跟踪伺服线圈22。因此，可以在水平方向上调节物镜16的位置。
图6示出具有弹簧31到34延伸通过开口43的片41。图7示出具有弹簧35到38延伸通过开口44的片42。两个片41和42以预定距离相互平行放置。随后，进行镶嵌造型，从而在片41和42上形成形成固定单元11和可活动单元12。图8示出进行镶嵌造型后的片41。附图示出片41与固定单元11和可活动单元12的位置之间的关系。图9示出片42与固定单元11和可活动单元12间的位置关系，其中片42是下片。
在进行上述的镶嵌造型后，除去片41和42的周边部分，即连接到金属模具上的部分。这样，如图3所示，通过镶嵌造型形成通过弹簧31到38而相互连接的固定单元11和可活动单元12。如图5所示，在镶嵌造型后形成通孔45以便将片41和42上的线路断开。换句话说，直到进行了镶嵌造型，才将片相互连接。在完成了镶嵌造型后，片41和42被冲孔。随后，在固定单元11上形成末端47而在可活动单元12上形成末端48。
图10示出通过在片41和42上进行镶嵌造型形成的光学拾取装置的控制系统。光学拾取装置包括含连接部件的固定单元11和可活动单元12。控制系统包括用于检测光盘65的记录表面的光学检测器51，并将光学检测器51的记录结果输入到控制器52。控制器52控制液晶驱动器53、聚焦线圈驱动器54和跟踪线圈驱动器55。液晶驱动器53控制液晶元件24。聚焦线圈驱动器54控制聚焦伺服线圈21。跟踪线圈驱动器55控制跟踪伺服线圈22。
以下将描述液晶元件24进行的折射率校正。由液晶元件24制成的面板包括折射率各向异性且在预定方向上对准的液晶分子。设置一对玻璃基板，从而基板彼此相对。如图12所示，在一个基板上，形成同心电极61到63。这些电极61到63校正折射率以补偿波像差。在另一个玻璃基板上，在整个表面上形成共用电极。
通过将驱动电压施加到上述液晶元件24的每个电极61到63上，根据由所施加的电压引起的电场，液晶分子的对准被偏斜。通常，施加到液晶上的电压和折射率具有成比例的关系，如图11所示，其中折射率随着所施加的电压增加而增加。换句话说，可以自由设定在与光束传播方向垂直的方向上通过液晶元件24的光束截面的折射率分布。这样，可以通过电极61到63的每个区域控制光束的波前相位，如图12所示。因此，图12所示的液晶元件(面板)24可以提供用于改变折射率的装置。
通过物镜16发射到光盘65的记录表面的激光束通常具有圆形的光束点且其波像差在径向上变化。当层之间的厚度增加时，会产生径向上示出峰值的同心波像差，如图12A所示。可以通过在玻璃基板60上形成同心电极61到63并将电压施加到电极61到63上来校正这种波像差，如图12B所示。通过校正图12A所示的波像差，大大降低了像差，如图12C所示。这样，可以降低光束点的直径，从而高密度记录变成可能。根据该实施例的光学拾取装置具有置于可活动单元12上的物镜16下方的液晶单元24。因此，光学拾取装置能降低波像差。
已通过附图中示出的实施例描述了本发明。但是，本发明不限于该实施例并可以在本发明技术数据的范围内进行各种修改。例如，根据本发明上述实施例的光学拾取装置具有通过镶嵌造型形成的固定单元11和可活动单元12，且四个弹簧形成在每个片41和42上。但是，弹簧的数量不必限制于上述的弹簧数量。事实上，弹簧数量可以是每个基片3个或每个基片5个或更多。此外，可以增加液晶元件24的玻璃基板60上形成的电极数量以更精确地校正折射率。

Claims (13)

1.一种光学拾取装置，其特征在于，包括：
可活动单元，它具有物镜，所述物镜用于将光束会聚到光盘记录介质的记录表面上；以及
固定单元；其中
所述可活动单元由连接到所述固定单元上的弹簧柔性支撑，以及
至少三个所述弹簧被设置在同一平面上。
2.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，至少三个所述弹簧设置在与记录介质的记录表面基本平行的平面上。
3.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，每个弹簧的一端连接到固定单元上而另一端连接到至少部分可活动单元上以便形成复合单元，在被插入模具以形成复合单元的每个金属片上同时形成至少三个所述弹簧。
4.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述可活动单元包括折射率校正单元，它用于校正发射到光盘记录介质上的光的折射率。
5.如权利要求1所述的光学拾取装置，其特征在于，所述折射率校正单元由液晶元件构成并校正光盘记录介质的表面上产生的波像差。
6.如权利要求5所述的光学拾取装置，其特征在于，所述可活动单元由六个或更多的弹簧柔性支撑，所述可活动单元具有在光轴方向上和光盘记录介质的径向上调节物镜位置的活动调节单元，且经由弹簧将电能提供给活动调节单元和液晶元件。
7.如权利要求6所述的光学拾取装置，其特征在于，用于在光轴方向上调节物镜位置的活动调节单元是聚焦伺服线圈。
8.如权利要求6所述的光学拾取装置，其特征在于，用于在光盘记录介质的径向上调节物镜位置的活动调节单元是跟踪伺服线圈。
9.如权利要求6所述的光学拾取装置，其特征在于，四个所述弹簧置于与光盘记录介质的记录表面基本平行的两个平面中的每一个上，可活动单元由连接到固定单元的所述八个弹簧柔性支撑，且经由这八个弹簧将电能提供到聚焦伺服线圈、跟踪伺服线圈和液晶元件以便校正折射率。
10.如权利要求6所述的光学拾取装置，其特征在于，在液晶元件的一个玻璃基板的表面上与光束的光轴同心地排列多个电极，且经由弹簧将不同的电压施加到所述多个电极上。
11.一种制造光学拾取装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过冲孔形成延伸通过金属片开口的三个或更多弹簧；
通过镶嵌造型在每个弹簧的两端上形成固定单元和可活动单元；以及
在镶嵌造型后除去金属片的多余部分。
12.如权利要求11所述的用于制造光学拾取装置的方法，其特征在于，通过镶嵌造型在金属片上形成所述固定单元和可活动单元，其中所述金属片有两个弹簧延伸通过片左侧和右侧中每一侧。
13.如权利要求12所述的用于制造光学拾取装置的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
相互基本平行地设置两个金属片，其中所述金属片有两个弹簧延伸通过片左侧和右侧中每一侧；
在弹簧的两端上通过镶嵌造型形成固定单元和可活动单元；以及
由连接到固定单元上的总共8个弹簧柔性支撑可活动单元。
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