CN1881431A - 光头中的物镜驱动单元 - Google Patents

Abstract

一种光头中的物镜驱动单元，包括：其上安装了物镜的透镜支撑件；包括聚焦线圈和跟踪线圈的薄片线圈单元；以及一对LCD单元，用于校正来自物镜的光束的慧形像差和像散；以及用于驱动LCD单元的LCD驱动电路。由多个悬挂导线使所述透镜支撑件成为悬臂，所述导线用于传递线圈驱动信号和叠加在线圈驱动信号上的LCD驱动信号。

Description

光头中的物镜驱动单元

技术领域

本发明涉及一种光头中的物镜驱动单元，能够校正入射到物镜上的光束的像差。

背景技术

近来，在家庭光盘记录器和计算机系统中，将光盘驱动器广泛地用作辅助存储设备，用于将数据记录在光盘上并从中再现数据。为了处理更大容量的数据，需要光盘驱动器具有更高速度和更高密度的记录/再现能力。在光盘驱动器中的更高密度的记录需要减小光束斑点的尺寸，反过来，其需要更短波长的激光以及更大数值孔径(NA)的物镜，以便利用光束斑点来照射光盘。

最近，随着光盘的广泛使用，市场上的光盘数量显著增加，并且一些劣质光盘具有超过其标准之上的厚度。在具有超过标准之上的厚度的劣质光盘上，已知的是，在光盘上所形成的光束斑点引起了其中的球面像差，从而使光束斑点的记录/再现特性发生恶化。此外，如果光盘上具有翘曲，则由该翘曲所引起的盘表面上的斜度产生了光轴的倾斜，从而产生了慧形像差，也会使光束斑点的记录/再现特性发生恶化。

随着光盘存储容量的增加，考虑到记录/再现特性的恶化，不能够忽略在光束斑点中引起的如球面像差、像散和慧形像差等像差。由于光束斑点的质量日益成为用于大存储容量光盘的光盘驱动器中的重要因素，因此，光盘驱动器应该具有减小各种像差以抑制记录/再现特性的恶化的功能。

专利公开JP-A-2000-131603描述了一种具有减小光束斑点的像差的功能的光盘驱动器。图10示出了这里所述的光盘驱动器200。由双轴致动器216按照聚焦方向以及跟踪方向来驱动物镜220，以便将光束斑点照射到光盘211的记录表面上。在物镜220和未示出的激光源之间，设置了单轴致动器221，按照光束的方向来驱动光学元件201。所述光学元件201具有校正激光束的球面像差的功能。

应该注意，图10中的光头200具有以下缺陷：由于将单轴致动器221插入在光头的光学路径内，因此难以减小其尺寸。

专利公开JP-A-2001-266394描述了具有更小尺寸且能够校正像差的另一光头。图11示出了该公开中所述的光头的物镜驱动单元，而图12示出了其电路图。物镜驱动单元300包括安装在透镜支撑件302上的物镜301，在物镜301的底侧上容纳有LCD(液晶显示)单元307。LCD单元307校正入射到物镜302上的光束以减小像差。在该技术中，将LCD单元307与透镜支撑件302一起协调地驱动，从而使物镜301的光轴不会偏离LCD单元307的光轴。因此，如果物镜301按照跟踪方向移动，则不会使校正像差的性能恶化。

透镜支撑件302由每一个均具有导电性且一端固定到导线支撑件311上的四个支撑导线303a到303d形成悬臂。导线支撑件311上安装了倾斜传感器313。由聚焦线圈304和跟踪线圈305缠绕透镜支撑件302，所述线圈304和305用于通过支撑导线303到303d，分别从聚焦控制电路316中接收聚焦控制信号和从跟踪控制电路317中接收跟踪控制信号。将聚焦控制电路316和跟踪控制电路317设置在透镜支撑件302的外部，配置了按照聚焦方向以及跟踪方向驱动的可移动部分。

LCD单元307包括LC(液晶)层和其间夹有LC层的一对玻璃基板。如图12所示，LCD单元307中的玻璃基板之一在其上安装了多个电极307a到307e，形成图案以校正慧形像差，而另一玻璃基板在其上安装了相对电极307f。LCD单元307从LCD驱动电路318接收LCD驱动信号，用于控制施加在电极307a到307e和电极307f之间的电压。在JP-A-2001-266384中，描述了将LCD驱动信号重叠在聚焦和跟踪控制信号之上，由此，四个支撑导线303a到303d驱动聚焦线圈304、跟踪线圈305和LCD单元307。

在JP-A-2001-266384中所述的技术在于：施加到电极303a到303e上的电压是由包括串联电阻器307h到307k的电阻器串所产生的斜坡电压。这样产生的斜坡电压仅能够实现用于校正像差的有限校正功能，这是由于由电阻器串所产生的斜坡电压的分布并非最佳的分布。即，该技术不能够将光束斑点的像差校正并减小到所需的水平。

此外，形成图案的电极307a到307e的组合仅能够校正像差之一，例如，上述慧形像差，因此，不能够校正其他像差，例如球面像差和像散。即，该技术不能够校正光束斑点的多种像差。

如果在透镜支撑件302中设置了每一个均用于校正相应的一个像差的多个LCD单元，则可以由这些LCD单元校正多个像差。然而，在这种情况下，每一个LCD单元均需要LCD驱动信号的传输，从而增加了用于传送LCD驱动信号的支撑导线302的数量，这是不想要的。

发明内容

考虑到传统技术中所遇到的上述问题，本发明的目的是提出一种用于光头的物镜驱动单元，能够将光束斑点的像差精细地校正到所需的水平。

本发明的另一目的是提出一种用于光头的物镜驱动单元，能够在抑制支持光头的可移动部分的支持件的数量的增加的同时，校正多个像差。

本发明的另一目的是提出一种包括这样的物镜驱动单元的光头。

本发明提出了一种物镜驱动单元，包括：静止部分；可移动部分，其上安装了用于将光束聚焦到光盘上的物镜和用于按照至少一个指定方向相对于所述静止部分驱动所述物镜的透镜驱动线圈单元；以及至少一个支持件，用于在允许所述可移动部分相对于所述静止部分移动的同时，支持所述可移动部分；所述可移动部分包括：至少一个液晶显示(LCD)单元，用于校正来自所述物镜的光束的像差；以及LCD驱动电路，用于驱动所述LCD单元。

根据本发明的物镜驱动单元，设置在可移动部分上的LCD驱动电路通过精细地调节LCD驱动信号，使LCD单元能够将像差减小到所需的水平。

优选地，所述至少一个LCD单元包括彼此独立地由所述LCD驱动电路控制的多个LCD单元。在该配置中，LCD单元校正光束斑点的不同像差以改善其记录/再现特性，同时抑制用于传递LCD控制信号的导线数量的增加。

参考附图，从以下描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1是包括根据本发明第一实施例的物镜驱动单元的光头的透视图。

图2是从其底侧所看到的图1所示的光头的分解透视图。

图3是从另一方向看到的图2所示的光头的一部分的透视图。

图4是图3所示的LCD单元的分解透视图。

图5是图1所示的物镜驱动单元的电路图。

图6A和6B是示出了在第一实施例中，当由LCD单元校正像差时，光瞳直径(pupil diameter)和像差之间的关系的曲线图。

图7是根据本发明第二实施例的物镜驱动单元的电路图。

图8是根据第二实施例的修改的物镜驱动单元的电路图。

图9是根据第一实施例的修改的物镜驱动单元的电路图。

图10是一个公开中所述的传统光头的截面图。

图11是另一公开中所述的另一传统光头的截面图。

图12是图11所示的光头中的物镜驱动单元的电路图。

具体实施方式

现在将参考附图，更具体地描述本发明，其中由相同的参考数字表示相同的构成元件。

参考图1，通常由数字100表示的光头包括物镜101、透镜支撑件102、一对磁性件112、六个支持件110、静止块111和磁轭113。将光头100安装并固定到托架114上，托架114按照与由主轴电动机115所旋转的光盘(未示出)的记录轨道正交的径向、沿一对导轨116移动。

物镜101安装在透镜支撑件102上，并且会聚从未示出的光源中所发出的光，以便在光盘的记录表面上形成光束斑点。将磁轭113固定到托架114上，并且与磁性件112和静止块111依附在一起。磁轭113具有改善由磁性件112所产生的磁场的分布的功能。

将支持件110配置为具有弹性的悬挂导线。支持件110的一端固定到透镜支撑件102上，而支持件110的另一端固定到静止块111上。透镜支撑件102对其中容纳了多个构件(可移动件)的可移动部分进行配置，并且由支持件110相对于静止块111使其形成为弹性悬臂。每一个支持件110具有导电性且将透镜支撑件102中的可移动件和透镜支撑件102之外的静止件电连接在一起。

图2示出了从其底侧以一个方向观看到的分解透视图中的图1所示的光头，而图3示出了从其底侧以另一方向观看到的光头的一部分。在Y方向上所观察到的透镜支撑件102的两个端表面与薄片线圈单元105a和105b依附在一起，所述薄片线圈单元105a和105b的每一个均包括聚焦线圈和跟踪线圈。薄片线圈单元105a和105b在光头的可操作状态下，与各个磁性件112相对。

每一个磁性件112具有四个分区112a和112b，其中每两个相邻的分区112a和112b在与薄片线圈单元105a或105b相对的表面上具有相反磁极。更具体地，例如，在图2中，磁性件112的分区112a在与薄片线圈单元105a或105b相对的表面上具有N极，而分区112b在与薄片线圈单元105a或105b相对的表面上具有S极。

在每一个薄片线圈单元105a或105b中的聚焦线圈103和跟踪线圈104分别接收聚焦控制信号和跟踪控制信号，以便根据接收到的控制信号来产生磁场。在光头100中，由磁性件112a和112b所产生的磁场和由聚焦线圈103和跟踪线圈104所产生的磁场产生了驱动力，按照聚焦方向以及跟踪方向对透镜支撑件102进行移动。该光头100的配置允许透镜支撑件102跟随光头停留在其上的光盘的表面部分的垂直位移和水平(偏心)位移。

如图2所示，将(λ/4)波片109和LCD单元对106(106a，106b)附加到物镜101的底侧上。每一个LCD单元106包括LC层和其间夹有LC层的一对玻璃基板。驱动IC(LCD驱动IC)107通过如配置为柔性印刷电路(FPC)板等的连接板108来接收电源和LCD控制信号。例如，驱动IC 107向LCD单元对106提供具有矩形波的LCD驱动信号，以驱动该LCD单元对106。在光头100中，这些驱动IC和连接板108与LCD单元对106一起容纳在透镜支撑件102中。

在每一个LCD单元106的玻璃基板之一上，设置了其图案形成所需配置的多个透明电极，由此，将每一个LCD单元106分为多个段。每一个LCD单元106具有专用图案的透明电极。LCD单元106控制这些段的折射率，从而校正通过物镜照射到光盘的记录表面上的光束斑点的像差。驱动IC 107具有多个控制信道，能够控制每个LCD单元106中彼此独立的段。

图4示出了在分解透视图中的LCD单元对106。该LCD单元对106包括第一和第二LCD单元106a和106b，每一个均具有用于校正多个像差中的相应的一个的透明电极图案。在该示例中，第一LCD单元106a具有用于校正慧形像差的透明电极图案，而第二LCD单元106b具有用于校正像散的透明电极图案。利用玻璃上芯片(COG)技术将驱动IC 107安装在LCD单元对106的第一LCD单元106a上。所述LCD驱动IC通过使用用于精细校正各个像差的电位分布，同时驱动第一和第二LCD单元106a和106b。

图5示出了通过支持件(导线)110对聚焦线圈103、跟踪线圈104、驱动IC 107和LCD单元106(106a，106b)的电连接。由设置在透镜支撑件102之外的静止件产生所有信号，包括用于驱动聚焦线圈103的聚焦控制信号、用于驱动跟踪线圈104的跟踪控制信号、用于控制驱动IC 107的串行控制数据、以及用于控制串行控制数据的接收的串行时钟信号。将这些信号通过支持导线110(1)到110(6)传递到对可移动部分进行配置的透镜支撑件102。

用于支持透镜支撑件102的六个支持导线110(1)到110(6)中的四个支持导线110(1)到110(4)用于传递聚焦控制信号、跟踪控制信号和LCD驱动控制数据。剩余的两个支持导线110(5)和110(6)用作电源线，用于向驱动IC 107供电。

更具体地，将传递到驱动IC 107上的串行控制数据叠加在跟踪控制信号上，并且通过充当跟踪线圈104的驱动线的支持导线110(4)传递到透镜支撑件102。将串行时钟重叠在聚焦控制信号上，并且通过充当跟踪线圈103的驱动线的支持导线110(2)传递到透镜支撑件。

每一个聚焦控制信号和跟踪控制信号均具有大约几百kHz或以下的较低信号频率，而每一个串行控制数据和串行时钟具有大约1MHz或以上的较高信号频率。因此，通过使用使几百kHz或以下的较低频率通过的低通滤波器(LPF)、或抑制几百kHz的较低频率的高通滤波器(HPF)，能够使重叠的信号彼此分离。

每一个串行控制束和串行时钟应该最好具有拥有50％或以上的占空比的矩形波形。这阻止了由于将串行控制信号或串行时钟叠加到聚焦控制信号等之上而出现偏移。

在当前实施例中，聚焦线圈103的驱动线110(2)具有透镜支撑件102中的第一分支，以便通过LPF 117与聚焦线圈103相连；以及透镜支撑件102中的第二分支，以便通过电容器C1或HPF以及图5中未示出的连接板108与LCD驱动IC 107相连。

LPF 117仅使包括聚焦控制信号和串行时钟的重叠信号中的聚焦控制信号通过，将该聚焦控制信号传递到聚焦线圈103。电容器C1仅使包括聚焦控制信号和串行时钟的重叠信号中的串行时钟通过，将串行时钟传递到LCD驱动IC 107。

跟踪线圈104的驱动线110(4)具有透镜支撑件102中的第一分支，以便通过LPF 117与聚焦线圈104相连；以及透镜支撑件102中的第二分支，以便通过电容器C2或HPF以及图5中未示出的连接板108与LCD驱动IC 107相连。

LPF 117仅使包括跟踪控制信号和串行控制数据的重叠信号中的跟踪控制信号通过，将该跟踪控制信号传递到跟踪线圈104。电容器C2仅使包括跟踪控制信号和串行控制数据的重叠信号中的串行控制数据通过，将串行控制数据传递到LCD驱动IC 107。

LCD驱动IC 107根据通过支持导线110(2)接收到的串行时钟，从支持导线110(4)中接收用于控制LCD单元106a和106b的多个段的串行数据。LCD驱动IC 107控制施加到在每一个LCD单元106a和106b的玻璃基板上形成的透明电极上的电压。对施加到LCD单元106a中的透明电极上的电压的控制校正了光束斑点的慧形像差，而对施加到LCD单元106b中的透明电极上的电压的控制校正了光束斑点的像散。因此，聚焦到光盘的记录表面上的光束将没有慧形像差和像散。

在本实施例中，控制每一个LCD单元的各个段的折射率以校正光束斑点的像差。通过控制彼此独立地施加到LCD单元106a或106b上的电压，可以对像差进行精细的校正，并因而将其减小到所需的水平。这改善了光束斑点的质量，从而提供了极佳的记录/再现特性。

图6A和6B示出了表示光瞳直径和使用LCD单元106a或106b校正后的光束斑点的像差之间的关系的曲线图。图6A示出了LCD单元中的分段数为三个的情况，而图6B示出了LCD单元中的分段数为七个的另一情况。在两个附图中，虚线表示校正前的像差，而实线表示由LCD单元校正后的像差。

应该注意，对施加到段上的电压的控制减小了像差，如根据图6A和6B所理解的那样，并且更大数量的分段和这样造成的分段的更小分区减小了校正后的像差，只要对分段的图案进行适当选择，如根据图6B和图6A的对比所理解的那样。

通常，在光头100中所使用的LCD单元106中的更大数量的分段增加了要提供给容纳在透镜支撑件102中的LCD单元106的数据数量。这通常需要将更大数量的电线设置在静止块111和透镜支撑件102之间。在本实施例中，由于驱动IC 107接收要用于控制LCD单元106的串行控制数据，因此，更大数量的分段不会导致用于在透镜支撑件102和静止件111之间传递控制数据的导线数的增加。

此外，由于将串行控制数据和用于接收串行控制数据的串行时钟分别叠加在跟踪控制信号和聚焦控制信号之上，通过使用串行控制数据和串行时钟，不会增加支持导线的数量。

在本实施例中，LCD单元106包括：第一LCD单元106a，设置来校正慧形像差；以及第二LCD单元106b，设置来校正像散。设置在透镜支撑件102中的多个LCD单元106a和106b允许对多个像差进行校正，从而改善了光束斑点的质量。如果所提供的LCD单元的数量发生增加，由单个驱动IC对LCD单元的控制不会增加支持导线的数量。

图7示出了根据本发明第二实施例的物镜驱动单元的电路图。本实施例的物镜驱动单元类似于第一实施例，除了在本实施例中设置了径向倾斜线圈118之外。添加径向倾斜线圈118将支持导线110的数量增加为多达8个，其中支持导线110(7)和110(8)向径向倾斜线圈118提供径向倾斜控制信号。因此，由八个支持导线110(1)到110(8)相对于静止块111使透镜支撑件102形成悬臂。

在本实施例中，按照除了聚焦方向和跟踪方向之外的径向倾斜的方向来驱动或移动透镜支撑件102。所述透镜支撑件102的径向倾斜控制校正了光束斑点的慧形像差。因此，透镜支撑件102在其上安装了三个LCD单元106，包括LCD单元(106c)，用于校正慧形像差；LCD单元(106b)，用于校正像散；以及LCD单元(106a)，用于校正球面像差。

在上述实施例中，通过分离的支持导线来形成针对聚焦线圈103、跟踪线圈104和径向倾斜线圈118的返回线110(1)、110(3)和110(7)。然而，可以公共地形成这些返回线。在这种情况下，可以将支持导线的数量减小为六个。

在上述实施例中，将串行时钟和串行控制数据分别叠加到聚焦控制信号和跟踪控制信号上。然而，可以根据需要来选择其组合。例如，如果将径向倾斜线圈118设置在透镜支撑件102中，则可以分别将串行时钟和串行控制数据叠加到跟踪控制信号和径向倾斜控制信号之上。

在可选方案中，可以将串行时钟和串行控制数据直接传递到驱动IC 107，如图9所示，图9示出了基于图5的修改，而无需将这些信号叠加到其他信号之上。

在上述实施例中，将支持件实现为悬挂导线。然而，支持件并不局限于该配置，而可以具有任意配置，只要这些支持件具有支持功能和导电性。例如，支持件110可以是如由片弹簧制成的合叶等。

在上述实施例中，利用COG技术将LCD驱动IC 107安装在LCD单元106上，然而，安装驱动IC 107并不局限于该技术。例如，可以将驱动IC 107安装在连接板108或与透镜支撑件102协调地驱动的另一构件上。所述连接板并不局限于FPC。可以将聚焦线圈103、跟踪线圈104和径向倾斜线圈118形成为缠绕线圈以及薄片线圈单元。

如果光盘驱动器要驱动光盘(CD)、数字通用盘(DVD)和高清晰DVD(HDDVD)，则该光盘驱动器应该具有满足各种波长和各种数值孔径的机构。在这种情况下，充分条件为：在物镜101的底侧上，将图2所示的波片109与具有孔径限制功能的光学构件关联，独立于波片109。该配置使该光盘驱动器适合于各种类型的光盘。可以将LCD单元106和波片109形成为单一体。

由于仅作为示例描述了上述实施例，因此本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以由本领域的技术人员容易地进行各种修改或替换。

Claims (10)

1、一种物镜驱动单元，包括：

静止部分；

可移动部分，其上安装了用于将光束聚焦到光盘上的物镜和用于按照至少一个指定方向相对于所述静止部分驱动所述物镜的透镜驱动线圈单元；以及

至少一个支持件，用于在允许所述可移动部分相对于所述静止部分移动的同时，支持所述可移动部分；

所述可移动部分包括：至少一个液晶显示(LCD)单元，用于校正来自所述物镜的光束的像差；以及LCD驱动电路，用于驱动所述LCD单元。

2、根据权利要求1所述的物镜驱动单元，其特征在于所述至少一个支持件包括多个弹性导线，并且所述LCD驱动电路通过所述弹性导线接收控制数据以根据所述控制数据来控制所述LCD单元。

3、根据权利要求2所述的物镜驱动单元，其特征在于将所述控制数据作为串行数据信号来传送。

4、根据权利要求3所述的物镜驱动单元，其特征在于将所述串行数据信号重叠在用于驱动所述透镜驱动线圈单元的透镜驱动信号上。

5、根据权利要求1所述的物镜驱动单元，其特征在于所述LCD单元包括彼此独立地由所述LCD驱动电路控制的多个段。

6、根据权利要求1所述的物镜驱动单元，其特征在于将所述LCD驱动电路安装在所述LCD单元的玻璃基板上。

7、根据权利要求1所述的物镜驱动单元，其特征在于所述至少一个LCD单元包括彼此独立地由所述LCD驱动电路控制的多个LCD单元。

8、根据权利要求7所述的物镜驱动单元，其特征在于所述透镜驱动线圈单元包括：聚焦线圈，用于按照其光轴的方向来驱动所述物镜；以及跟踪线圈，用于按照与所述光轴正交的方向来驱动所述物镜，并且所述多个LCD单元包括具有校正球面像差的功能的LCD单元、具有校正像散的功能的LCD单元、以及具有校正慧形像差的功能的LCD单元中的至少两个。

9、根据权利要求7所述的物镜驱动单元，其特征在于所述透镜驱动线圈单元包括：聚焦线圈，用于按照其光轴的方向来驱动所述物镜；跟踪线圈，用于按照与所述光轴正交的方向来驱动所述物镜；以及径向倾斜线圈，用于按照径向倾斜的方向来驱动所述物镜，并且所述多个LCD单元包括具有校正球面像差的功能的LCD单元、具有校正像散的功能的LCD单元、以及具有校正慧形像差的功能的LCD单元。

10、一种包括根据权利要求1所述的物镜驱动单元的光头。

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