TW455845B - Magnetic levitation device of optical pickup head - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 5 8 4 5 5548twf . doc/006 A7 B7 五、發明說明（ί) 本發明是有關於一種致動器磁浮裝置，且特別是有關 於一種使用曲面磁性元件之光學讀寫頭致動器磁浮裝置° 由於光學讀寫頭是光學記錄/再生裝置中重要的構件之 一，而致動器(Actuator)係用以控制光學讀寫頭的動作’可 以說是光學讀寫頭之心臟，所以如何在有限的空間內搭配 一組高效能的磁場，進而設計出一顆既快又穩的致動器， 實爲現今重要的課題。目前，市面上的光學讀寫頭所採用 的致動器可分爲四大類型，分別是4-wire、Rotary、ED Arm 以及Leaf-Spring四種，然而只有4-wire及Rotary兩型致 動器爲設計之主流。 一般而言，4-wire致動器是利用四條相互平行的細銅 線作爲懸吊裝置，用以懸吊物鏡承座(Lens Holder)。雖然 此種致動器沒有摩擦力的干擾，但因光碟機轉速日益提 高，其懸吊系統已無法克服高頻振動所造成的干擾，而且 由於其組裝上的困難，使得量產的良率一直無法提升。因 此，必須考慮抗震性高且組裝較容易的Rotary致動器。 在Rotary致動器中，物鏡承座爲可動部份的主體，負 責驅動物鏡進行聚焦（Focusing)及循軌（Tracking)動作。而 可動部份係由物鏡、聚焦/循軌線圈、磁浮鐵片及塑膠本體 所組成。物鏡承座之動作是由永久磁鐵及線圈所組成的音 圈馬達(Voice Coil Motor，VCM)來驅動，當流經線圈之電流 通過音圈馬達內的磁場時，所產生的力量會驅使物鏡承座 進行聚焦或循軌等方向的相對運動。 爲使Rotary致動器在運動中具有良好的移動精度，磁 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------：-------裝---------訂-- ------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印黎 S4 5 五、發明說明（i) 浮鐵片的設計與選擇即成爲重要的因素。理論上，磁浮鐵 片的懸浮位置係位於永久磁鐵的中央區域，亦即磁力的最 大點，因此，物鏡承座內的磁浮鐵片會停留在這個位置， 而達到平衡的穩定狀態。但由於磁浮鐵片在製造及組裝上 的誤差，會造成不同磁浮鐵片間的懸浮力不相等，因而產 生一個淨力，作用於物鏡承座和軸（Shaft)之間，使得兩者 間的摩擦力增加（與淨力成正比），由於無法避免物鏡承座 與軸之間的摩擦力，以致影響致動器的動態特性。 在市場上’ Sankyo公司採取獨特的「工字形」磁浮鐵 片設計來作爲致動器內的磁浮元件；Matsushita公司採取 「方形」的磁浮小鐵塊來作爲致動器內的磁浮元件：Hitachi 公司所採用的是「十字形」薄板：而國內的鴻景科技公司， 則是採用「圓形」的薄型鐵片，來作爲致動器內的磁浮元 件。 但是，上述磁浮鐵片與永久磁場間的的交互作用，皆 爲線接觸’而不是點接觸，由於磁浮鐵片尺寸上的誤差， 往往會造成兩磁浮鐵片間懸浮力量的不均等，以致於磁浮 位置不夠精準。在技術上，雖可減少磁浮薄板的尺寸，或 將磁浮薄板邊緣改成弧面，以增加磁浮位置的敏感度，但 小尺寸的鐵片與弧面薄板不但製造困難，且組裝精度不易 掌控，有時甚至無法達到懸浮的效果，更何況，弧面的設 計對磁場來說還是屬於線接觸。 因此本發明提供一種具有曲面的磁性元件作爲光學讀 寫頭致動器的磁浮元件。在幾何上可以使磁浮元件與磁場 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I---I i I---I I - I--I ! I 訂 —--- <請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 4 5 584 5 5548twf,doc/006 A7 五、發明說明（3 ) 之間爲點接觸，進而精確控制致動器的磁浮位置。此外， 曲面磁性元件製造簡單，而且組裝定位精準。 根據本發明之上述及其他目的，提出一種光學讀寫頭 致動器之磁浮裝置，其中光學讀寫頭致動器是由與主軸套 接之物鏡承座透過磁浮裝置懸浮於基座上，而磁浮裝置包 括位於基座周圍的磁鐵以及與嵌於物鏡承座之中的曲面磁 性元件等。其中曲面磁性元件與位於基座周圍之磁鐵，是 以相互對應的方式進行配置，由於曲面磁性元件的曲面結 構，其與磁鐵所產生的磁場之間交互作用爲點接觸，可提 升物鏡承座磁浮平衡位置的準確度，並致使物鏡承座與主 軸之間的摩擦力減小，而且可以改進光學讀寫頭致動器的 動態特性。 爲讓本發明之上述及其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖所繪示爲依照本發明之較佳實施例，一種光學 讀寫頭致動器之磁浮裝置，其結構之立體示意圖；以及 第2圖所繪示爲依照本發明之較佳實施例，一種光學 讀寫頭致動器之磁浮裝置，其結構之剖面示意圖。 圖式之標記說明： 100 :基座 102 :主軸 104 :物鏡承座 5 -----------------J I —訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 584 5 SWStwf.doc/ooe A7 五、發明說明（0) 104a:物鏡承座內側表面 104b =物鏡承座外側表面 106 =磁鐵 108 :循軌線圈 110 :聚焦線圈 112 :曲面磁性元件 114 :貫穿孔 實施例 請參照第1圖與第2圖，其所分別繪示的是依照本發 明之較佳實施例，一種光學讀寫頭致動器之磁浮裝置，其 磁浮元件裝設位置之立體示意圖與剖面示意圖。本發明之 光學讀寫頭致動器磁浮裝置，其構成元件包括具有主軸102 與磁鐵106的基座100，以及與基座100之主軸102套接 的物鏡承座104等。其中主軸102係架設於基座100上， 且與基座100相互垂直；而磁鐵106則是配置於基座1〇〇 的周緣，且主軸102與磁鐵106皆位於基座100的同一側。 如第1圖及第2圖所示，在物鏡承座104中具有貫穿 孔114，而物鏡承座104則藉由貫穿孔114與基座1〇〇上 的主軸102相互套接。由於主軸102底部是固定在基座1〇0 上，所以和主軸102套接的物鏡承座104可以沿著主軸102 上下移動，或是繞著主軸102旋轉，因此物鏡承座ι〇4 Μ 少具有兩個運動自由度。再者，物鏡承座104之材質爲非 磁性材料，例如是不具任何磁性的塑膠材料，所以物鏡承 座104本身與位於基座1〇〇周緣之磁鐵1〇6產生的磁場# 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 455845 5548twf.doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印贺 五、發明說明（f) 無交互作用。此外，物鏡承座104可依據光學讀寫頭構造 之需求，而具有各種不同之構型，例如是圓柱形。 在物鏡承座104中具有聚焦線圈110及循軌線圈108 ’ 分別對應於配置在基座100上的磁鐵106,用以控制物鏡 承座104沿主軸102之方向的運動與繞著主軸102旋轉之 運動。在第1圖與第2圖中，聚焦線圈110是配置在物鏡 承座104之內側表面104a，且與基座100上之磁鐵106相 對應，而循軌線圈108則是配置於物鏡承座104的外側表 面104b，亦與基座100上之磁鐵106相對應。然而本發明 的重要特徵之一是在物鏡承座104中還配置有曲面磁性元 件112,而且其位置分別與基座100上之磁鐵1〇6相對應， 其中曲面磁性元件112是由磁性材料所構成，而且具有曲 面，例如球形（Spheroid)磁性鋼珠、橢球形（Ellipsoid)磁性 鋼球等。第1圖與第2圖中之曲面磁性元件112係內嵌於 物鏡承座104內，且介於聚焦線圈110與循軌線圈1〇8之 間。 然而，如第1圖與第2圖所示’在物鏡承座1〇4中之 聚焦線圏110、循軌線圏108及曲面磁性元件112的裝設 位置’以及此三者之間的相對位置，係用以舉例說明本發 明之較佳實施例，但是並非用以限制本發明之範圍。因此， 聚焦線圈110、循軌線圈108和曲面磁性元件112可以依 照所需，分別或其中兩個或同時配置於物鏡承座1〇4的內 側表面104a或外側表面l〇4b ’亦可裝設物鏡承座1〇4之 中。因爲物鏡承座1〇4是由非磁性材料所構成，所以物鏡 7 -------11111-¾^--- I I 訂 * i I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐〉 — 〜 4 5 5 8 4 5 5548twf.d〇c/006 A7 B7 五、發明說明（彡） 承座104本身與磁鐵106產生的磁場並無交互作用。而配 置於物鏡承座104中的曲面磁性元件112，則會與磁鐵1〇6 所造成的磁場產生交互作用，進而使得物鏡承座1〇4懸浮 於基座100之上。由於磁鐵106的中央部份是磁場強度最 大的位置，就幾何觀點而言，作爲曲面磁性元件112的球 形磁性鋼珠或橢球形磁性鋼球，可與磁場之間形成點接 觸，因此本發明之曲面磁性元件112會比其他形狀的磁浮 鐵片更爲精確且穩定地停留在磁鐵106的中央部份，亦即 磁場強度最大的位置點上。所以藉由曲面磁性元件112與 磁鐵106之間的交互作用，可將物鏡承座1〇4加以舉升， 並使其懸浮於基座100之上特定高度的位置。 物鏡承座104係位在磁鐵106所產生的磁場之中，對 物鏡承座104中之聚焦線圈110及/或循軌線圈108施加一 個具有特定方向及大小的脈衝電流時，其所產生的交互作 用會驅使物鏡承座104沿著主軸102之方向運動及/或繞著 主軸102旋轉，以進行聚焦及/或循軌動作。當電流消失時， 作爲曲面磁性元件112的球形磁性鋼珠或橢球形磁性鋼珠 等則會引導物鏡承座104回到原始的平衡位置。 由上述本發明之較佳實施例可知，曲面磁性元件與位 於基座周圍之磁鐵彼此相互對應。在幾何上，應用曲面磁 性元件作爲光學讀寫頭致動器的磁浮元件，可使其與由磁 鐵造成的磁場之間所產生的交互作用爲點接觸，精確控制 致動器的磁浮位置，提升物鏡承座磁浮平衡位置的準確 度，並減少物鏡承座與主軸之間的摩擦力。而且曲面磁性 8 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） •-----------< -- (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁)

I Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 584 5 5548twf.doc/006 A7 五、發明說明（7 ) 元件之製作簡單、組裝定位精準，可改善光學讀寫頭致動 器的動態特性，並提高致動器之穩定性。本發明的光學讀 寫頭致動器之磁浮裝置，可應用於數位多功能光碟播放器 (Digital Versatile Disc-Player, DVD-Player)及可重複寫入之 多功能光碟機(DVD-RAM)的光學讀寫頭。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 5 4 8 5 5 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種光學讀寫頭致動器之磁浮裝置，其中至少包括： ^•基座； 一主軸，配置於該基座上； 複固磁鐵，配置於該基座之周圍； i。ί 一物鏡承座，與該主軸套接，並位於該些磁鐵之間； / * V- 複數個循軌_£圈，裝置於該物鏡承座中，並分別與該 些磁鐵相對應； 複數個聚焦線圏，裝置於該物鏡承座中，並分別與該 u t 些磁鐵相對應；以及 複數個曲面磁元件，裝置於該物鏡承座中1且分別 與該些磁鐵相對應。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀寫頭致動器之 磁浮裝置，其中該些曲面磁性元件包括複數個球形磁性鋼 珠。 3. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀寫頭致動器之 磁浮裝置，其中該些曲面磁性元件包括複數個橢球形磁性 鋼珠。 4. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀寫頭致動器之 磁浮裝置，其中該物鏡承座之材質包括非磁性材料。 5. 如申請專利範圍第1項所述之光學讀寫頭致動器之 磁浮裝置，其中該物鏡承座之材質包括塑膠材料。 6. —種光學讀寫頭致動器之磁浮裝置，其中至少包括： 一基座； 一主軸，配置於該基座上： -----------.---裝--------訂------I--線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8B8C8D8 455845 5548twf.d〇c/006 六、申請專利範圍 複數個磁鐵，配置於該基座之周圍； 一塑膠物鏡承座，具有一內側面與一外側面，該塑膠 物鏡承座與該主軸套接，並位於該些磁鐵之間； 複數個循軌線圏，裝置於該內側面，並分別與該些磁 鐵相對應； 複數個聚焦線圈，裝置於該外側面，並分別與該些磁 鐵相對應；以及 複數個曲面磁性元件，裝置於該物鏡承座中，位於該 些循軌線圈與該些聚焦線圈之間，且分別與該些磁鐵相對 。 ----------.---裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張义度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）