CN1591608A - 利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，具有以下结构：驱动臂，由位于一侧前端的具有一个装载了接近光盘表面的并于光盘表面相对的对向物镜的滑动器的悬架部和位于另一侧的线圈支持部共同组成，能够在一定范围内进行旋转；磁场发生装置，设置有音圈电机，此音圈电机在上述驱动臂的线圈支持部上以径向断开的形态构成，以便用来驱动上述驱动臂进行跟踪和聚焦伺服旋转；旋转轴，通过上述磁场发生装置，为了能够实现驱动臂的旋转，引导其沿着上述线圈支持部的圆弧旋转中心进行对基板的跟踪和聚焦旋转。本发明能够实现多轴驱动的效果，具有很高的实用价值。

Description

利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置

(1)技术领域

本发明是关于近场光记录播放器中的装置。尤其是指一种利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，此装置驱动滑动触头进行跟踪伺服和聚焦伺服，从而可以实现进场激光头的数据跟踪伺服。

(2)背景技术

光盘或者光磁盘需要位值小型化以及缩小轨道间距才能够实现高密度的记录容量。但是为了在光盘的记录膜形成位值，光盘上聚光光斑的大小受到折射限制的制约，所以记录密度也就受到了一定的限制。

根据信息大容量化的趋势，现在急需一种新的光记录/播放方式来克服现有的光记录/播放方式的限制。最近，对于利用有望能够使得记录容量实现划时代飞跃的近场的近场光记录/播放(near field recording/reproduction)的研究正在不断的增加。

近场光记录和播放的原理如下。以大于临界角的角度入射到物镜内部的光，从折射率高的地方射到折射率低的地方时，光就会产生全反射。此时，由于光的全反射，在物镜的表面会存在很微细量的光，这个光被称作易消散的(evanescent)波或者叫做消散波。如果利用此消散波，就会使得在远场当中由于光的折射现象引起的分解能的限制，即由于折射限制而引起的曾经不可能实现的高分解能，现在在近场当中就可以实现了。近场光记录和播放光学仪器让光从物镜内部进行全反射，使得物镜表面产生消散波，从而就可以使得消散波和光盘产生耦合，从而可以实现光盘数据的记录和播放。

图1为现有的近场光记录播放装置的的驱动器结构图。

参照图1，现有的近场光记录播放装置，是由悬架部(suspension)102和线圈支持部103构成为一体的。其中包括：通过基板(未图示)上安插的旋转轴104来得到旋转支持的驱动臂101，和相对于上述旋转轴104在位于与下述的滑动器108相对位置的线圈支持部103中有构成VCM的平板线圈105，和固定在基板上的下侧的高精度磁铁承载板106以及位于上述平板线圈105下侧的高精度磁铁107，通过设置在上述悬架部102的前端并通过空气流动压力以上浮于光盘110的状态对光盘轨道进行扫描的滑动器108。

下面，将参照附图对上述现有的近场光记录播放装置进行详细说明。

参照图1，驱动臂101，通过由悬架部102和线圈支持部103共同组成并安插到基板上的旋转轴104得到可旋转的支持，然后通过下面将要讲到的VCM沿着箭头所指的‘J’或者‘K’方向移动。

上述悬架部102的前端设置有滑动器108，上述滑动器108依靠读取用及记录用的各个对物物镜和对向物镜109对光盘的轨道进行扫描。

驱动臂101为正在旋转的光盘110记录面之上时，滑动器108飞行于光盘110记录面之上，而且滑动器108的滑动触头始终保持与记录面相对的一定的间隔。

驱动臂101上设置有位于上述悬架部102前端的滑动器108。但是相对于旋转轴104，位于上述滑动器108相对位置的线圈支持部103中有构成VCM的平板线圈(flat coil)105。固定于基板上的高精度磁铁承载板106在平板线圈105的下端安置有高精度磁铁107。高精度磁铁107和平板线圈105共同组成VCM，VCM和驱动臂101共同组成驱动器100。

这样，在平板线圈105当中输入一定方向的电流时，平板线圈105就会与高精度磁铁107之间产生电磁作用，从而得到一个向左旋转的力。所以驱动臂101就会得到一个顺时针方向的旋转力。相反，在平板线圈105当中输入另一方向的电流时，平板线圈105就会与高精度磁铁107之间产生电磁作用，从而得到一个向右侧旋转的力。所以驱动臂101就会得到一个逆时针方向的旋转力。

这样，随着驱动臂101进行往返旋转运动，滑动器108上设置的滑动触头就会依靠空气流动压力以悬浮于光盘110的状态对光盘110进行轨道扫描。

上述现有的近场光记录播放装置的驱动器只是单纯的支持跟踪伺服操作，所以对于由于光盘有折痕时，对光盘进行数据跟踪读取就很难准确地进行访问了。

(3)发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的。

本发明的目的在于提供一种利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，此种装置，是在驱动臂的线圈支持部上构成的音圈电机安装一个磁场发生装置，此装置用于跟踪和聚焦伺服驱动，通过磁场发生装置产生的电磁力使得驱动臂能够进行跟踪和聚焦伺服操作。

本发明的目的是这样实现的：一种利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，包括：

驱动臂，由位于一侧前端的具有一个装载了接近光盘表面的并于光盘表面相对的对向物镜的滑动器的悬架部和位于另一侧的线圈支持部共同组成，能够在一定范围内进行旋转。

磁场发生装置，设置有音圈电机，所述的音圈电机在上述驱动臂的线圈支持部上以径向断开的形态构成，以便用来驱动所述的驱动臂进行跟踪和聚焦伺服旋转。

旋转轴，通过所述的磁场发生装置，为了能够实现所述的驱动臂的旋转，引导其沿着所述的线圈支持部的圆弧旋转中心进行对基板的跟踪和聚焦旋转。

所述的磁场发生装置，包括：以在线圈支持部的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的聚焦伺服线圈，在外周边部的左/右侧竖直绕线的跟踪伺服线圈和与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈相对的单极磁铁和磁轭。

所述的磁场发生装置，包括：以在线圈支持部的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边左/右侧上进行水平绕线的聚焦伺服线圈，在上述外周边部的后面竖直绕线的跟踪伺服线圈和与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈相对的2极磁铁和磁轭。

所述的磁场发生装置，包括：以在线圈支持部的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边左/右侧上进行水平绕线的聚焦伺服线圈，在上述外周边部的后面上下竖直绕线的跟踪伺服线圈和与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈相对的4极磁铁和磁轭。

所述的磁场发生装置，为了能够找到线圈支持部的旋转范围的中心，还要在上述圆弧上延长的外周边左右侧上下面上分别设置磁性铁片，从而使其成为磁场发生装置确定的旋转中心的基准。

所述的驱动臂的悬架部的底面设置有用来补偿与光盘之间间距的位置感应器。

本发明的效果：

本发明的利用音圈的超小型激光头多轴驱动装置在硬盘驱动或者近场光学仪器滑动驱动力，不但可以实现跟踪驱动，而且在需要进行聚焦驱动时能够驱动两轴，作为一种具有能够对于可移动光盘的变动进行不断的调整，以保持一定的位置的感应器和驱动装置，能够实现多轴驱动的效果，因此本发明具有很高的实用价值。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1为现有的近场光记录播放装置的的驱动器结构图；

图2为本发明的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置的结构略图；

图3为本发明中的位置感应器所处位置的显示图；

图4(a)、图4(b)为本发明第1实施例中的使用单极磁铁的超小型激光头多轴驱动装置的构造平面图和略图；

图5(a)、图5(b)为本发明第1实施例中的音圈电机的驱动和磁铁极性的显示图；

图6(a)、图6(b)为本发明第2实施例中的使用2极磁铁的超小型激光头多轴驱动装置的构造平面图和略图；

图7(a)、图7(b)为本发明第2实施例中音圈电机的驱动和磁铁极性的显示图；

图8(a)、图8(b)为本发明第3实施例的使用4极磁铁的超小型激光头多轴驱动装置的构造平面图和略图；

图9(a)、图9(b)为本发明第3实施例中音圈电机的驱动和磁铁极性的显示图。

附图中主要部件的符号说明：

201，301，401，501....驱动臂  202，302，402，502....悬架部

203....线圈支持部            204，304，404，504....旋转轴

205....线圈                  206，306，406，506....磁轭

207，307，407，507...磁铁    208....物镜

209，309，409，509...滑动器

210，310，410，510...磁性铁片

211，311，411，511...地址感应器

305a，405a，505a...跟踪伺服线圈

305b，405b，505b...聚焦伺服线圈

(5)具体实施方式

下面将参照附图，对本发明的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置的实施方式进行详细说明。

图2为本发明的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置的结构略图。图3为本发明中位置感应器的实施例显示图。

参照图2，本发明的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置包括：驱动臂201，由位于一侧前端的具有一个装载了接近光盘212表面的并于光盘记录面相对的对物物镜和对向物镜(物镜)208的滑动器209的悬架部202和位于悬架部202另一侧的线圈支持部203共同组成，能够在一定范围内进行旋转。

磁场发生装置，设置有音圈电机，此音圈电机在上述驱动臂201的线圈支持部203上以径向断开的形态构成，以便用来驱动上述驱动臂201进行跟踪和聚焦伺服旋转。

旋转轴204，为了能够通过上述磁场发生装置，实现驱动臂的旋转，引导其沿着上述线圈支持部203的圆弧旋转中心进行对基板的跟踪和聚焦旋转。

这里，上述磁场发生装置由音圈电机和磁性铁片210构成的。音圈电机包括：在以线圈支持部203的旋转中心为中心的圆弧上延长的外周边部绕线得到的线圈205，和与上述线圈205保持一定间隔间距的磁铁207以及磁轭206共同构成的。磁性铁片210设置在上述以线圈支持部203的旋转中心为中心的圆弧上延长的外周边部的左右侧，用于确定旋转范围的中心。

而且，参照图3，其构成还包括设置在悬架部202底面的与上述滑动器209在同一水平线上的位置感应器211。

以本发明的第1实施例为例，参照图4的(a)、(b)，上述磁场发生装置包括，以在线圈支持部303的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的水平绕线的聚焦伺服线圈305b，在外周边部的左/右侧竖直绕线的跟踪伺服线圈305a和与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈305b和跟踪伺服线圈305a相对的单极磁铁307和磁轭306。

以第2实施例为例，参照图6的(a)、(b)，上述磁场发生装置包括，以在线圈支持部403的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边左/右侧上进行水平绕线的聚焦伺服线圈405b、在上述外周边部的后面竖直绕线的跟踪伺服线圈405a和与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈405b和跟踪伺服线圈405a相对的2极磁铁407和磁轭406。

以第3实施例为例，参照图8的(a)、(b)，上述磁场发生装置包括，以在线圈支持部503的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边左/右侧上进行水平绕线的聚焦伺服线圈505b、在上述外周边部的后面的上下竖直绕线的跟踪伺服线圈505a和与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈505b和跟踪伺服线圈505a相对的4极磁铁507和磁轭506。

下面，将参照附图对本发明的利用音圈电机的超小型光头多轴驱动装置进行进一步的详细说明。

参照图2，驱动臂201是由悬架部202和圆弧形状的线圈支持部203共同组成的。并安插到上述圆弧形状的线圈支持部203的基板上的旋转轴204，得到可旋转支持，然后通过下面将要讲到的VCM，沿着箭头所指的跟踪伺服或者聚焦伺服方向移动。

悬架部202的前端设置有滑动器209。上述滑动器209中设置有读取用、记录用的激光头，并组立有对物物镜和对向物镜(物镜)208。

上述驱动臂201虽然在悬架部202的前端设置有滑动器209，但是，线圈支持部203当中包括构成音圈电机的线圈205和与其相隔一定间距的磁铁207。即，音圈电机是由线圈205和磁铁207构成的，磁铁207是附着在磁轭206上的。

这样的线圈支持部203的音圈电机的形态为放射状帽(radial cap)形态。上述线圈以在线圈支持部203的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边进行绕线得到的。磁铁207则以与上述线圈相对的一定间隔附着在磁轭206上的。

能够使得这样构成的驱动臂进行跟踪和聚焦伺服旋转的上述音圈电机的线圈205包括后面将要讲到的跟踪伺服线圈和聚焦伺服线圈。磁铁207则分为单极，2极，4极等几类。

即，依靠上述音圈电机来进行的驱动臂201的聚焦和跟踪伺服旋转，通过随着上述跟踪伺服线圈中输入的电流的极性而与磁铁之间产生的电磁力，线圈支持部203就沿着旋转轴204为中心进行顺时针或者逆时针的跟踪伺服运行。通过随着上述聚焦伺服线圈中输入的电流的极性而与磁铁之间产生的电磁力，线圈支持部203就沿着旋转轴204为中心，进行顺时针或者逆时针的聚焦伺服运行。这样，驱动臂201就可以对光盘进行跟踪伺服或者聚焦伺服方向的一定范围内的旋转了。

那么，驱动臂201，就可以对基板(base)进行往复旋转运动(tracking)和往复上下运动了。而且其前端的滑动器209就会在空气流动压力的驱动下以悬浮于光盘之上的状态对光盘进行轨道扫描。

此时，驱动臂201，通过另一侧的线圈支持部203内的线圈205和磁铁207得到跟踪伺服和聚焦伺服驱动力进行旋转。在线圈205和磁铁207之间的空气槽(air gap)的左右对称部分设置磁性铁片210，然后作为驱动的基准位置。

而且，如图2和图3所示，驱动臂201的悬架部202下端与滑动器209处于一条水平线上的位置感应器211可以准确的检测出与光盘之间的距离，即，对物镜208和光盘212之间的距离，从而可以实现即使旋转中的光盘212有变动，也能保持一定的焦点位置，从而进行准确的读盘。

下面将参照实施例进行说明：

第1实施例：

第1实施例为应用了单极磁铁时的结构，图4的(a)为实施例的装置图，图4的(b)为其中的音圈电机的展开图，图5(a)、(b)为其中的单极磁铁和线圈的构成图。

参照图4和图5，驱动臂301的圆弧形状的线圈支持部303的中心设置有旋转轴304，并以此旋转轴304为驱动中心。以线圈支持部303的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的聚焦伺服线圈305b，是水平绕线的；在外周边部的左/右侧的跟踪伺服线圈305a，是竖直绕线的；以及与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈305b和跟踪伺服线圈305a相对的单极(N)磁铁307，并在单极磁铁307的背面设置磁轭306。它的操作如图5的(a)(b)所示，根据输送到跟踪伺服线圈305a的电流的极性变化，从而与磁铁307之间产生的电磁力使得驱动臂沿着线圈支持部303的旋转轴304为中心进行跟踪伺服方向的旋转。另外，聚焦线圈305b的电流的极性变化，从而与磁铁307之间产生的电磁力使得驱动臂沿着线圈支持部303的旋转轴304为中心进行聚焦伺服方向的旋转。图中对电流方向、跟踪伺服驱动力方向及聚焦伺服驱动力方向各用箭头所示。

而且，在线圈支持部303的左右侧面上下部附着有相互对称的磁性铁片310，在驱动臂进行完跟踪以及聚焦方向的旋转后，还能够容易的重新保持在原位置。

第2实施例：

第2实施为应用了2极磁铁时的结构。图6的(a)为实施例的装置图，图6的(b)为其中的音圈电机的展开图，图7(a)、(b)为其中的2极磁铁和线圈的构成图。

参照图6和图7，驱动臂401的圆弧形状的线圈支持部403的中心设置有旋转轴404，并以此旋转轴404为驱动中心。以线圈支持部404的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边部的左/右侧上的聚焦伺服线圈405b，是水平绕线的；在外周边部的后面的跟踪伺服线圈405a，是竖直绕线的；以及与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈405b和跟踪伺服线圈405相对的2极(N:S)磁铁407，并在2极磁铁407的背面设置磁轭406。

它的操作如图7(a)、(b)所示，根据输送到跟踪伺服线圈405a的电流的极性变化，从而与磁铁407之间产生的电磁力使得驱动臂沿着线圈支持部403的旋转轴404为中心进行跟踪伺服方向的旋转。另外，随着聚焦线圈405b的电流的极性变化，从而与磁铁407之间产生的电磁力使得驱动臂沿着线圈支持部403的旋转轴404为中心进行上下方向的旋转。图中对电流方向、跟踪伺服驱动力方向及聚焦伺服驱动力方向各用箭头所示。

而且，在进行跟踪聚焦旋转方向的旋转时，磁性铁片410以此旋转中心为基准对其旋转提供支持。

第3实施例：

第3实施为应用了4极磁铁时的结构。图8的(a)为实施例的装置图，图8的(b)为其中的音圈电机的展开图，图9(a)、(b)为其中的4极磁铁和线圈的构成图。

参照图8和图9，驱动臂501的圆弧形状的线圈支持部503的中心设置有旋转轴504，并以此旋转轴504为驱动中心。以线圈支持部505的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边左/右侧上进行水平绕线，得到聚焦伺服线圈505b，在外周边部的后面竖直绕线的跟踪伺服线圈505a，以及与上述外周边部保持一定间隔，与聚焦伺服线圈505b和跟踪伺服线圈505a相对的4极(N:S，S:N)磁铁507，并在4极磁铁507的背面设置磁轭506。

它的操作如图9(a)、(b)所示，在线圈支持部的外周边后面上，下设置的4极磁铁507相对的位置绕线得到跟踪伺服线圈505a，在其左右分别设置与上述磁铁507相对位置上绕线得到聚焦伺服线圈505b，从而可以随着输送到跟踪伺服线圈505a的电流的极性变化，与磁铁507之间产生电磁力线圈支持部503以旋转轴504为中心进行跟踪伺服方向的旋转。另外，随着聚焦线圈505b的电流以及极性变化，与磁铁507之间产生的电磁力使得线圈支持部503以旋转轴505为中心进行聚焦伺服方向的旋转。图中对电流方向、跟踪伺服驱动力方向及聚焦伺服驱动力方向各用箭头所示。

而且，在进行跟踪聚焦旋转方向的旋转时，磁性铁片510以此旋转中心为基准对其旋转提供支持。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变形都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (6)

1、一种利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，其特征在于具有以下结构：

驱动臂，由位于一侧前端的具有一个装载了接近光盘表面的并于光盘表面相对的对向物镜的滑动器的悬架部和位于另一侧的线圈支持部共同组成，能够在一定范围内进行旋转；

磁场发生装置，设置有音圈电机，所述的音圈电机在上述驱动臂的线圈支持部上以径向断开的形态构成，以便用来驱动所述的驱动臂进行跟踪和聚焦伺服旋转；

旋转轴，通过所述的磁场发生装置，为了能够实现所述的驱动臂的旋转，引导其沿着所述的线圈支持部的圆弧旋转中心进行对基板的跟踪和聚焦旋转。

2、如权利要求1所述的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，其特征在于所述的磁场发生装置包括：

以在所述的线圈支持部的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的聚焦伺服线圈，是水平绕线的；

在所述的线圈支持部的外周边部的左/右侧的跟踪伺服线圈，是竖直绕线的；和

与所述的线圈支持部的外周边部保持一定间隔，与所述的聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈相对的单极磁铁和磁轭。

3、如权利要求项1所述的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，其特征在于所述的磁场发生装置包括：

以在所述的线圈支持部的旋转中心为中心的圆弧上，进行延长的外周边部的左/右侧上进行水平绕线的聚焦伺服线圈；

在所述的线圈支持部的外周边部的后面竖直绕线的跟踪伺服线圈；和

与所述的线圈支持部的外周边部保持一定间隔，与所述的聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈相对的2极磁铁和磁轭。

4、如权利要求1所述的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，其特征在于所述的磁场发生装置包括：

以在所述的线圈支持部的旋转中心为中心的圆弧上进行延长的外周边左/右侧上进行水平绕线的聚焦伺服线圈；

在所述的线圈支持部的外周边部的后面的上下竖直绕线的跟踪伺服线圈；和

与所述的线圈支持部的外周边部保持一定间隔，与所述的聚焦伺服线圈和跟踪伺服线圈相对的4极磁铁和磁轭。

5、如权利要求2，3，4所述的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，其特征在于所述的磁场发生装置是，为了能够找到所述的线圈支持部的旋转范围的中心，还要在所述的圆弧上延长的外周边左右侧上下面上分别设置磁性铁片，从而使其成为磁场发生装置确定的旋转中心的基准。

6、如权利要求1所述的利用音圈电机的超小型激光头多轴驱动装置，其特征在于所述的驱动臂的悬架部的底面设置有用来补偿与光盘之间间距的位置感应器。

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