專利名稱:光學(xué)掃描裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描裝置，該裝置用于控制并把光束對(duì)準(zhǔn)在待掃描的信息載體表面的記錄徑跡上。該掃描裝置有一個(gè)物鏡，物鏡有一個(gè)光軸，它裝有一個(gè)用來將光束在上述表面聚焦成掃描點(diǎn)上的物鏡透鏡。該掃描裝置還有一個(gè)用于連續(xù)修正物鏡相對(duì)于信息載體位置的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置裝有一個(gè)安裝物鏡的物鏡架，該物鏡架有一個(gè)永磁材料制成的可運(yùn)動(dòng)的環(huán)形磁體，該磁體與光學(xué)軸共軸并配備有磁極，該驅(qū)動(dòng)裝置還裝有固定的線圈，該線圈位于中心定位的磁體軸的兩端區(qū)域內(nèi)的外側(cè)徑向平面上，并與上述磁體通過空氣隙相互進(jìn)行磁作用。
德國專利第3234288號(hào)(PHD82，089，本專利引為參考專利)曾報(bào)道過這種光學(xué)掃描裝置。在這種已知的掃描裝置中，物鏡固定在一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的、軸向永磁化的套筒上。兩端作為磁極。固定安裝的驅(qū)動(dòng)裝置的線圈是分段線圈，線圈分成兩組，每組有三個(gè)或四個(gè)線圈，線圈繞組安置在套筒兩端的附近。各個(gè)分段線圈設(shè)計(jì)成具有兩部分線圈組成的扁平形線圈，相互共軸并與上述的套筒同軸分布，當(dāng)電流流經(jīng)線圈部分時(shí)，距套筒較遠(yuǎn)的線圈部分中的電流與流經(jīng)靠近套筒的線圈部分中的電流反向。采用這種已知的線圈排列法，可以產(chǎn)生所要求的沿著正交座標(biāo)系三個(gè)軸的三種力，以及繞上述座標(biāo)軸之兩個(gè)軸的兩種轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
采用這種已知的掃描裝置的驅(qū)動(dòng)裝置，原理上可實(shí)現(xiàn)全部所要求的物鏡運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)包括方向平行于物鏡光軸的軸向運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)用來將光束聚焦成光點(diǎn)落在旋轉(zhuǎn)光盤的信息表面上;以及兩種互成直角的徑向運(yùn)動(dòng)和/或繞兩個(gè)互成直角、并與光軸成直角的兩個(gè)軸的兩種傾斜運(yùn)動(dòng)。后四種運(yùn)動(dòng)用來對(duì)徑向和切向的光點(diǎn)徑跡跟蹤。
然而，這種已知的驅(qū)動(dòng)裝置是有缺點(diǎn)的，線圈與磁套筒之間的磁力隨著物鏡的軸向位移而改變，這樣，即使物鏡相對(duì)于兩線圈繞組之間的中心位置只有一個(gè)很小的軸向位移，驅(qū)動(dòng)裝置就不再具有按要求移動(dòng)物鏡的能力，這樣就達(dá)不到聚焦光束的要求和對(duì)光點(diǎn)徑跡跟蹤的要求。事實(shí)上，為實(shí)現(xiàn)沿光學(xué)軸的精確移動(dòng)，線圈繞組分隔遠(yuǎn)些是適宜的，但是，產(chǎn)生上述其他方向運(yùn)動(dòng)的可能性會(huì)由此而迅速地減少，以致即使物鏡距中心位置的距離很小，也不再能夠通過物鏡的適當(dāng)驅(qū)動(dòng)來保證光點(diǎn)的徑跡跟蹤。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種在序言中所述類型的光學(xué)掃描裝置，該裝置以這樣一種方式裝配線圈，使得當(dāng)物鏡移動(dòng)相當(dāng)遠(yuǎn)的距離時(shí)，聚焦運(yùn)動(dòng)所需的力和徑跡跟蹤所需的力保持不變或基本不變。
本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置具有另一特性即在上述外側(cè)徑向平面之間的至少一個(gè)中心徑向平面上還可以排列更多的線圈。
在這種光學(xué)掃描裝置中，當(dāng)物鏡移動(dòng)過比較遠(yuǎn)的距離時(shí)，聚焦運(yùn)動(dòng)所需的力和徑跡跟蹤所需的力保持不變或基本不變。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少三個(gè)分段線圈在所有情況下都排列在外平面中，磁體在其軸的兩端上裝有磁極。該實(shí)施方案的特點(diǎn)在于至少在一個(gè)中心徑向平面中，存在至少三個(gè)分段線圈，每個(gè)分段線圈包括面對(duì)著磁體的主動(dòng)線圈部分(它沿磁體的周邊方向分布)，和遠(yuǎn)離磁體的線圈部分。從磁體的周邊方向看上去，分段線圈彼此是毗鄰的。
本發(fā)明的上述線圈排列方式使得有可能利用中心平面中的線圈使物鏡在與光軸成直角的方向上移動(dòng)，還可以利用兩個(gè)在外側(cè)徑向平面中的線圈使物鏡沿物鏡光軸方向移動(dòng)，如果需要的話，后者的線圈也能夠用來使物鏡繞著與光軸成直角的軸傾斜。采用以簡單的方法軸向磁化的磁體，可以實(shí)現(xiàn)上述這些可能性。
本發(fā)明掃描裝置的優(yōu)點(diǎn)為在線圈被激勵(lì)后，當(dāng)物鏡移動(dòng)過一段足以聚焦光點(diǎn)并保持光點(diǎn)聚焦在光盤的信息表面上的距離時(shí)，線圈施加到磁體上的軸向力和徑向力至少幾乎保持不變。其它的優(yōu)點(diǎn)為本發(fā)明良好的線圈排列方式使得可以將邊緣區(qū)域的線圈設(shè)計(jì)成扁平狀線圈，這意味著掃描裝置的結(jié)構(gòu)高度和磁體軸向尺寸以及物鏡架的軸向尺寸能夠做得很小。這樣就很容易地使物鏡架的重心處在物鏡透鏡的重心上。這樣所得到的另一優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)中心區(qū)域的線圈被激勵(lì)時(shí)，徑向力施加到帶有物鏡的物鏡架上，不會(huì)產(chǎn)生不可控制的力矩，而這種力矩會(huì)導(dǎo)致物鏡傾斜，由此而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)失調(diào)。
在外側(cè)徑向平面中的分段線圈主要用于物鏡的軸向移動(dòng)。但是，通過對(duì)外側(cè)徑向平面分段線圈的選擇激勵(lì)，也可能由于磁體的傾斜，在磁體上施加力矩，這樣，物鏡會(huì)繞著與光軸成直角的軸作輕微旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在選擇性激勵(lì)時(shí)，中心徑向平面中的分段線圈在徑向方向上移動(dòng)物鏡。這意味著在該實(shí)施方案中，僅有外側(cè)徑向平面中的線圈用來將光束聚焦成光點(diǎn)，如果需要的話，中心平面中的線圈連同外平面中的線圈，使物鏡對(duì)準(zhǔn)，以跟蹤待掃描的光盤的記錄徑跡。
為了對(duì)物鏡產(chǎn)生恒定的軸向提升力，要求組成線圈繞組的兩個(gè)外側(cè)徑向平面的分段線圈之間有一確定的最小距離。有一種可能的實(shí)施方案，使在上述分段線圈繞組之間留有的間隙被經(jīng)濟(jì)地加以利用。這個(gè)方案的特點(diǎn)是中心徑向平面中分段線圈的軸向尺寸大于邊緣區(qū)域中分段線圈的軸向尺寸。
采用這種線圈排列法，可以將大的并且是恒定的軸向力和徑向力施加在物鏡上，使得物鏡能夠快速移動(dòng)。這樣具有另一優(yōu)點(diǎn)在中心徑向平面中的大部分線圈提供更多的調(diào)整和校準(zhǔn)的可能性，這樣能夠提高掃描裝置中所采用的伺服系統(tǒng)的靈敏度。
在另一優(yōu)選方案中，磁體在其軸兩端裝有磁極，其特點(diǎn)是在上述每個(gè)徑向平面中的線圈為環(huán)形線圈，這些線圈繞上述磁體共軸排列，并且至少有三個(gè)分段線圈位于中心徑向平面中，當(dāng)在磁體的周邊方向看上去時(shí)，這些分段線圈相互毗鄰。
這一優(yōu)選實(shí)施方案所具有的優(yōu)點(diǎn)為由于環(huán)形線圈僅僅用來使物鏡軸向運(yùn)動(dòng)以達(dá)到聚焦目的，所以可以實(shí)現(xiàn)非常高效的軸向移動(dòng)，這是因?yàn)榄h(huán)形線圈能夠完全處在磁體磁場(chǎng)的有效區(qū)域內(nèi)。
由于環(huán)形線圈不能將任何轉(zhuǎn)矩施加在磁體上，所以在中心徑向平面中的線圈要參與徑跡跟蹤并對(duì)任何失真的信息載體進(jìn)行角度修正。為達(dá)到此目的而設(shè)計(jì)的實(shí)施方案具有的特點(diǎn)為在所有的情況下，上述分段線圈均由面對(duì)磁體并沿磁體周邊方向分布的主動(dòng)線圈部分和遠(yuǎn)離磁體的線圈部分組成。這一實(shí)施方案具有特別簡單的結(jié)構(gòu)，僅需一個(gè)簡單的控制系統(tǒng)來激勵(lì)分段線圈;當(dāng)采用三個(gè)分段線圈時(shí)，僅需五個(gè)放大器。另一個(gè)可能實(shí)施的方案在結(jié)構(gòu)方面稍復(fù)雜些，但可以實(shí)現(xiàn)高效徑向運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)為把分段線圈設(shè)計(jì)成線圈繞組，從磁體軸方向看上去，繞組相互排成一排，每一線圈繞組的各個(gè)線圈有兩個(gè)平行的主動(dòng)線圈部分，沿磁體周邊方向分布，其中一個(gè)主動(dòng)線圈部份在徑向與磁體相鄰，并且經(jīng)與磁體成一角度的遠(yuǎn)離磁體的線圈部份與另一主動(dòng)線圈部份相接，上述另一主動(dòng)線圈部份處在所給磁體磁極的相對(duì)方向。
如果上述的環(huán)形線圈具有一些向外突出的部份可使分段線圈的另一些線圈部份分布在上面，這是特別有效的。該實(shí)施方案的分段線圈是按此方法設(shè)計(jì)的，并相對(duì)于物鏡架校準(zhǔn)，使得分段線圈的絕大部份能夠處在磁場(chǎng)的有效范圍內(nèi)。
根據(jù)另一實(shí)施方案，其中至少有三個(gè)分段線圈在所有情況下都排列在外側(cè)徑向平面中，其磁體由兩個(gè)反射磁化的環(huán)形部分組成，軸向一個(gè)疊一個(gè)地放置。該掃描裝置具有與眾不同的特點(diǎn)環(huán)形磁體在中心徑向平面上被環(huán)形線圈所封閉。
通過在中心徑向平面中引入環(huán)形線圈，可以實(shí)現(xiàn)用這一區(qū)域內(nèi)的徑向磁場(chǎng)來產(chǎn)生聚焦用的軸向力。因而，用這種光學(xué)掃描裝置，可以通過簡單的方式得到線圈驅(qū)動(dòng)軸向力和徑向力之間的一定的分離。
由于分段線圈排列在外徑向平面區(qū)域內(nèi)，在軸方向上力矢量的施加點(diǎn)位于磁體重力中心的外側(cè)。因此，除了可以控制物鏡上述三個(gè)座標(biāo)軸的三種平移運(yùn)動(dòng)外，也可以實(shí)現(xiàn)繞其中兩個(gè)軸的兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，磁體由兩個(gè)分段環(huán)組成，在這兩個(gè)分段環(huán)之間嵌入中間環(huán)。該中間環(huán)可以由軟磁性材料或非磁性材料制成。由此可改善調(diào)整作用的間距。
在本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施方案中，中間環(huán)由永磁材料制成并且是徑向磁化的。由此而提高了線圈場(chǎng)的控制作用。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，磁體作為整體被磁化，按這種方式，分段環(huán)的北極在中間環(huán)上，而中間環(huán)的北極是在它們的外壁上。
本發(fā)明另一可能的特性是當(dāng)磁體作為整體被磁化時(shí)，分段環(huán)的北極在外側(cè)軸端，中間環(huán)的北極在它的內(nèi)壁上。這樣可以改進(jìn)所要求的系統(tǒng)性質(zhì)并減少寄生性質(zhì)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，線圈排布在各個(gè)徑向平面內(nèi)，作為線路板上的多層導(dǎo)體，由此而大大簡化了工藝設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明更為有效的實(shí)施方案，磁體由兩個(gè)分段環(huán)組成，這兩個(gè)圓環(huán)在相對(duì)方向上徑向磁化。通過這種方法，可以擴(kuò)大主要為徑向分量的磁場(chǎng)范圍，而不是主要為軸向分量的磁場(chǎng)范圍。在這種情況下，軸向磁化的中間環(huán)排列在分段環(huán)之間是非常有利的。按此方法，軸向和徑向磁場(chǎng)能夠更清楚地分離開，由此可以更好地控制寄生力和轉(zhuǎn)矩。
下面將借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的各種實(shí)施方案。
圖1為本發(fā)明掃描裝置部份的示意圖，圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)裝置的第一方案的零件分解圖，圖3為圖2所示的驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖，圖4為沿圖3線Ⅳ-Ⅳ的斷面圖，圖5為本發(fā)明掃描裝置的驅(qū)動(dòng)裝置第二方案的零件分解圖，圖6為本發(fā)明掃描裝置的驅(qū)動(dòng)裝置第三方案的零件分解圖，圖7為圖6所示的驅(qū)動(dòng)裝置的縱斷面圖，圖8為本發(fā)明掃描裝置的驅(qū)動(dòng)裝置第四方案的零件分解圖，圖9為圖8所示的驅(qū)動(dòng)裝置的縱斷面圖，圖10為本發(fā)明光學(xué)掃描裝置的更進(jìn)一步的方案的斷面圖，圖11是圖10所示的光學(xué)掃描裝置的另一個(gè)示意圖，也為斷面圖，圖12為圖10和圖11所示的一組四個(gè)分段線圈的頂視圖，圖13為圖10至圖12所示的光學(xué)掃描裝置的略圖，
圖14為改進(jìn)的磁體設(shè)計(jì)，圖15為進(jìn)一步改進(jìn)的磁體設(shè)計(jì)，圖16和圖17為磁體進(jìn)一步改型的光學(xué)掃描裝置。
圖1的掃描裝置裝有輻射源1，例如二極管激光器，準(zhǔn)直透鏡3和具有光軸5A的透鏡5，該物鏡將安裝在電磁驅(qū)動(dòng)裝置(下面將詳述)的物鏡架7上。準(zhǔn)直透鏡3和物鏡5可以由若干片透鏡組成，但是最好由至少有一個(gè)非球面折射表面的單片透鏡構(gòu)成。在這一試驗(yàn)性方案中，該物鏡僅由一個(gè)由復(fù)制法制成的物鏡透鏡組成，物鏡透鏡裝有環(huán)形反射鏡9，作為位置定向系統(tǒng)，本說明書未予詳述。這種位置定向系統(tǒng)曾在荷蘭專利第8501665號(hào)中敘述過(PHN11.416;本專利繼用該符號(hào))。
由輻射源1發(fā)出的發(fā)散光束b由準(zhǔn)直透鏡3轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆錆M物鏡5孔徑的平行光束，物鏡將光束聚焦成有限偏轉(zhuǎn)的輻射點(diǎn)V，并與光束b的主光線L重合。Z軸沿軸向延伸，在該方向上物鏡必須能夠移動(dòng)，使光束b聚焦成光點(diǎn)V。X軸和Y軸分別在相對(duì)于信息載體旋轉(zhuǎn)軸的徑向和切向方向上延伸。由于光點(diǎn)V要盡可能緊密地跟蹤旋轉(zhuǎn)信息盤的徑跡，所以要求物鏡與能夠完成沿X軸和Z軸的直線運(yùn)動(dòng)，以及繞這些軸的任意旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。物鏡沿Z軸的運(yùn)動(dòng)也稱之為聚焦運(yùn)動(dòng)，而其它的運(yùn)動(dòng)則稱之為徑跡跟蹤和時(shí)間誤差修正運(yùn)動(dòng)。
圖2至圖7詳細(xì)地示出了本發(fā)明掃描裝置的若干種電磁驅(qū)動(dòng)裝置。從原理上講，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置均包括柔性懸掛著的環(huán)形磁體和一些安裝在該磁體周圍的固定線圈，這些線圈排列在三個(gè)徑向區(qū)域內(nèi)。磁體為環(huán)形或套管形，由永磁性材料制成。最好采用具有高能儲(chǔ)量的磁性材料，諸如釹-鐵-硼或釤-鈷磁性材料。在該區(qū)域內(nèi)的線圈處在磁體磁力場(chǎng)的特殊部分之中。為了使物鏡能夠完成上述所要求的運(yùn)動(dòng)而無寄生諧振，該物鏡是磁性安裝在上述驅(qū)動(dòng)裝置中，而與掃描裝置中的其它元件沒有直接接觸。
圖2、圖3和圖4表示具有磁體200的驅(qū)動(dòng)裝置，磁體200被軸向磁化，如圖4的箭頭所示。這意味著在磁體200的軸兩端已經(jīng)形成了磁北極N和磁南極Z。磁體200與固定環(huán)202共同形成物鏡5的物鏡架7。三組線圈204，205和206安裝在支撐平板208上，并與磁體200共軸。每一繞組至少有三個(gè)香焦?fàn)畹姆侄尉€圈。線圈繞組204，205和206沿三個(gè)軸向分離的徑向平面排列，這三個(gè)徑向平面相對(duì)于磁體200徑向排布，而事實(shí)上是沿著兩個(gè)外側(cè)徑向平面1和Ⅱ以及位于這兩個(gè)平面之中的中間徑向平面。圖4示出了上述平面以及物鏡5。在圖4的中心位置也示出了能夠相對(duì)于線圈繞組的Z軸做軸向移動(dòng)的物鏡5，這是物鏡能夠向上或向下移動(dòng)的位置。在上述物鏡5的中心位置上，外側(cè)徑向平面1和Ⅱ分別處于與磁體200的磁極N與磁極Z相對(duì)的方向。各線圈繞組204，205和206中的分段線圈個(gè)數(shù)并不限制為三個(gè)，也可以為四個(gè)或四個(gè)以上。
如果在中心徑向平面Ⅲ中的分段線圈繞組206的軸向尺寸大于分段線圈繞組204和205的軸向尺寸，則這是可取的。分段線圈繞組204，205和206的每一個(gè)都分別處在主動(dòng)線圈部分204a，205a和206a處，即那些最接近磁體200的線圈部分處，并位于磁體200的磁場(chǎng)的有用部分。因此，上述磁場(chǎng)的磁力線主要在平面Ⅰ和Ⅱ內(nèi)的線圈繞組204和205的主動(dòng)線圈部分204a和205a處沿徑向方向上分布，這意味著當(dāng)電流通過時(shí)，平面Ⅰ和Ⅱ上的整個(gè)線圈能施加軸向力到磁體上。因此，在外側(cè)徑向平面Ⅰ和Ⅱ的線圈繞組204和205完全適合于產(chǎn)生使物鏡5沿Z軸的聚焦運(yùn)動(dòng)。另一方面，在中間徑向平面Ⅲ的線圈繞組206的主動(dòng)線圈部分，位于上述磁場(chǎng)中磁力線主要是軸向分布的那一部分中。當(dāng)電流通過這些線圈時(shí)，徑向力施加在磁體200上。對(duì)于物鏡5的直線運(yùn)動(dòng)和沿X軸和Y軸的徑跡跟蹤和時(shí)間修正，在中心區(qū)域Ⅲ的分段線圈繞組能夠被有效地激勵(lì)。如果在外側(cè)平面Ⅰ和Ⅱ中的分段線圈繞組204和205以不同的方式激勵(lì)，那么磁矩也能夠傳遞到磁體200上。這意味著這種驅(qū)動(dòng)裝置也能用來使物鏡傾斜通過一個(gè)有限的角度和繞X或Y軸而運(yùn)動(dòng)，使得物鏡的附加的徑跡跟蹤和時(shí)間修正運(yùn)動(dòng)成為可能。
圖5示出的驅(qū)動(dòng)裝置基本上與上述的驅(qū)動(dòng)裝置相同，因此僅作簡述。與上述相同，驅(qū)動(dòng)裝置裝備有磁體200，其安裝架202固定到物鏡5。然而，在這種情況驅(qū)動(dòng)裝置裝有四組分段線圈，這些線圈置于四個(gè)徑向平面上，其中兩個(gè)徑向平面對(duì)應(yīng)于上述的外側(cè)徑向平面Ⅰ和Ⅱ，而其它兩個(gè)徑向平面對(duì)應(yīng)于上述的中間徑向平面Ⅲ。繞組204和205按上述方式位于外側(cè)徑向平面Ⅰ和Ⅱ中與上述驅(qū)動(dòng)裝置所不同的是在中間徑向平面Ⅲ上的線圈繞組的結(jié)構(gòu)。由此如果需要的話，每個(gè)中間徑向平面可有三個(gè)或多個(gè)分段線圈繞組206，并可在繞組206之間加上軸向墊片。
圖6和圖7示出了本發(fā)明的一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，在該裝置中，外側(cè)徑向平面中線圈的排列不同于前述方案。這里，驅(qū)動(dòng)裝置中也有軸向磁化的可動(dòng)磁體200，上面裝有物鏡5的安裝架202，如同其他實(shí)施方案，固定的線圈沿三個(gè)平行的、與Z軸成直角的徑向平面排列，在每個(gè)外側(cè)平面Ⅰ和Ⅱ中，環(huán)形線圈604共軸圍繞磁體。通過校準(zhǔn)該環(huán)形線圈位置，使得磁體200的磁力線主要沿徑向分布在環(huán)形線圈604的位置上。當(dāng)環(huán)形線圈被激勵(lì)時(shí)，軸向力施加到磁體200上。因而，能通過環(huán)形線圈604和605的激活來實(shí)現(xiàn)物鏡5的聚焦調(diào)整。在位于環(huán)形線圈604和605之間的中間徑向平面Ⅲ中，兩個(gè)香蕉形的分段線圈繞組606以一定的間距排列。每一繞組最好有三個(gè)或四個(gè)分段線圈組成，這些線圈分組環(huán)繞磁體200環(huán)形排列、相互留有空氣隙。分段線圈處在磁體200的磁場(chǎng)磁力線大體上沿軸向分布的區(qū)域內(nèi)。這意味著當(dāng)分段線圈被激勵(lì)時(shí)，主要是徑向力施加在磁體上。因此，分段線圈繞組606能使物鏡作直線運(yùn)動(dòng)和沿X軸和Y軸的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而，由分段線圈的選擇激發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)物鏡的傾斜。
圖8和圖9繪出了從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮，最能使人感興趣的電磁驅(qū)動(dòng)裝置。就移動(dòng)部分而言，該驅(qū)動(dòng)裝置與上述的方案相同，但是，其固定的部分具有特殊設(shè)計(jì)。在該方案中，線圈也是沿著三個(gè)平行的、與Z軸成直角的徑向平面排列。但是在這種情況下，外側(cè)徑向平面Ⅰ和Ⅱ的線圈與中間徑向平面Ⅲ的線圈之間有一定的重疊，如圖9所示。在兩個(gè)外側(cè)徑向平面Ⅰ和Ⅱ中，分別裝有環(huán)形線圈804a和805a。
在環(huán)形線圈804和805的位置上，軸向磁化的磁體200的磁力線主要沿徑向分布，正如前述方案中的那樣，這些線圈的作用為沿著Z軸驅(qū)動(dòng)物鏡。
在中間徑向平面Ⅲ中，裝有兩組盤形的分段線圈806并按一定的軸向距離分隔開。同樣，每一線圈繞組最好是包括三個(gè)或四個(gè)線圈，這些線圈在磁體周圍形成一個(gè)多少有點(diǎn)密閉的外套。由于分段線圈806采用這種特殊形狀，每個(gè)線圈具有兩個(gè)主動(dòng)線圈部分806a和806b，這兩個(gè)線圈位于上述的磁場(chǎng)中。在主動(dòng)線圈部分806a和806b的排列位置，磁場(chǎng)磁力線主要是軸向分布的。這種排列方式可以實(shí)現(xiàn)物鏡既快速又非常精確的徑跡跟蹤和時(shí)間修正運(yùn)動(dòng)。位于主動(dòng)線圈部分之間的線圈部分通過突出部分804a和804b(前已提及)向外延伸，這樣可以實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)。
圖10至圖13所示的光學(xué)掃描裝置具有永磁體300(僅示意性地繪出)。這種環(huán)形磁體300用作物鏡架并在線圈系統(tǒng)中懸浮著，其懸浮方式未予詳述。圖中的這一線圈系統(tǒng)包括兩個(gè)分段線圈繞組305，它們排列在位于磁體300軸的兩端311，313區(qū)域內(nèi)的外側(cè)徑向平面307和309上。在其中心315上，有環(huán)繞永磁體303的螺旋線圈316。磁體303在其中心315處分成兩部分，兩個(gè)分段環(huán)303a和303b在相反方向上軸向磁化。這種情況在圖10中用相反方向的箭頭317a和317b清楚地表示了出來。
圖10中所示的磁力線319表明，在磁體315的中心區(qū)域，存在一個(gè)磁力線321區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，這些磁力線大部分地徑向通過磁體323上。然而，在終端311和313區(qū)域，存在著一個(gè)磁力線325區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)磁力線325相對(duì)于磁體軸323主要為軸向運(yùn)行。這些具有特定磁力線圖案的區(qū)域?qū)⒎謩e由各種類型的線圈來激勵(lì)，即一方面由分段線圈305激勵(lì)，另一方面由環(huán)形線圈316激勵(lì)，用來調(diào)節(jié)物鏡架或永磁體303。通過環(huán)形線圈316的激勵(lì)，可以在軸向方向上調(diào)節(jié)磁體303，如圖中Z所示。當(dāng)分段線圈305被激勵(lì)時(shí)，磁體303能夠在徑向方向上調(diào)整，即在圖12的X和Y方向上調(diào)整。
圖12表示一個(gè)由四個(gè)分段線圈305組成的繞組的平面圖。各個(gè)分段線圈305被設(shè)計(jì)成扁平線圈并且相互鄰近，沿磁體303的圓周安置。從圖10可清楚地看到，對(duì)于每個(gè)處在共軸排列的線圈305，其線圈截面305a和305b中的電流是反向的。這表明在各個(gè)線圈部分305a和305b中流動(dòng)的電流以相反方向作用在磁場(chǎng)上。這樣會(huì)使驅(qū)動(dòng)力減弱，為了對(duì)這一缺點(diǎn)進(jìn)行最佳的彌補(bǔ)，外側(cè)線圈截面305b要盡可能地遠(yuǎn)離內(nèi)側(cè)線圈截面305a。
圖11給出了圖10中所示的光學(xué)掃描裝置的另一種圖解表示。如圖10所示，分段線圈305處在軸的兩端311和313的區(qū)域內(nèi)，而螺旋線圈316處在磁體303的中心315的區(qū)域中。
圖10中的環(huán)形磁體的軸向長度比較短，而在圖11和圖12中的長度則較長。然而，選擇這一差別僅僅是為了把問題說清楚。就其本身而言，磁體的軸向長度比較短(約為5至6毫米)，由此光學(xué)掃描裝置是非常扁平的，所以能夠很容易地裝入扁平狀的設(shè)備中，例如，能夠?qū)⒏鱾€(gè)徑向平面的全部線圈作為線路板上的多層導(dǎo)體排列。
圖10至圖12的光學(xué)掃描裝置的作用如同一個(gè)五軸驅(qū)動(dòng)器。通過環(huán)形線圈316，能夠沿著Z軸方向軸向地調(diào)節(jié)磁體303。除了分段線圈305具有較小的軸向作用驅(qū)動(dòng)分量外，這些線圈具有在X軸和Y軸方向上徑向調(diào)節(jié)磁體303的功能。如果在軸的兩端上各個(gè)繞組的分段線圈以不同方式驅(qū)動(dòng)，除了這三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)外，也可以實(shí)現(xiàn)兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即繞X軸的運(yùn)動(dòng)和繞Y軸的運(yùn)動(dòng)。這五種可能的調(diào)整運(yùn)動(dòng)，對(duì)于以懸浮方式安裝的磁體303在所有要求的位置上的調(diào)整是足夠的。通過這些調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)信息載體的理想的掃描或理想地寫出到信息載體。
磁體303′(圖14)的兩個(gè)分段環(huán)303a和303b不必相互直接連接。為了改善徑向區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)分布，在永磁環(huán)之間放置軟磁性材料或非磁性材料的中間環(huán)303c是可行的。如果中間環(huán)303c用永磁材料制成，那么這個(gè)中間環(huán)最好是徑向磁化。整個(gè)磁體303′的磁化方向按這樣一種方法選擇，即分段環(huán)303a和303b的磁北極方向指向中間環(huán)303c，而中間環(huán)303c的磁北極方向指向套筒的外壁327。
磁體303″的另一實(shí)施方案(圖15)再一次加入中間環(huán)303c″。在這種情況中，分段環(huán)303a″和303b″按這樣一種方法磁化，即它們的磁北極處在軸的兩外端311，313，而中間環(huán)303c″的磁北極方向指向內(nèi)壁327。這樣，在一個(gè)軸或另一個(gè)軸上，甚至在兩個(gè)軸上都可得到良好的調(diào)整特性。因此，所要求的特性能夠得到改善(例如工作范圍)，并且降低了寄生特性。
在附圖16中，磁體303″′由兩個(gè)分段環(huán)303a″′和303b″′組成，這兩個(gè)環(huán)按軸向一個(gè)疊一個(gè)地放置。分段環(huán)303a″′和303b″′以相反方向在徑向磁化。上面的分段環(huán)303b″′的北極對(duì)于信息載體盤(未繪出)來說，是沿著該分段環(huán)的內(nèi)壁313方向，而下面的圓環(huán)303a″′的磁北極則處在該分段環(huán)的外壁333上。
圖17示出了另一種中間環(huán)303c″″，它處在永磁套筒303″″的分段環(huán)303a″″和303b″″之間，并徑向磁化。如果假定信息盤位于套筒303″″之上，那么上面的環(huán)303b″″相對(duì)于內(nèi)壁是徑向磁化(北極在內(nèi)壁333上)，而下面的分段環(huán)303a″″相對(duì)于外壁333是徑向磁化(北極在外壁333上)。那么，軸向磁化的中間環(huán)303c″″的北極是在該中間環(huán)303c″″的背離信息載體盤的一端335上，如果需要的話，顛倒這種磁化形式也是可能的。
權(quán)利要求
1.用來控制并將光束對(duì)準(zhǔn)在待掃描的信息載體表面的記錄徑跡上的光學(xué)掃描裝置，該掃描裝置有一個(gè)物鏡，物鏡有光軸，該物鏡裝有一個(gè)物鏡透鏡，用來將光束在上述表面上聚焦成掃描點(diǎn)，該掃描裝置還有一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)裝置，用于連續(xù)修正物鏡相對(duì)于信息載體的位置，驅(qū)動(dòng)裝置裝有物鏡架，該物鏡架有一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的、與光軸共軸安裝的環(huán)形永磁材料的磁體，上述磁體裝有磁極，該驅(qū)動(dòng)裝置還裝有固定的線圈，該線圈位于中心定位的磁體軸的兩端區(qū)域內(nèi)的外側(cè)徑向平面中，并經(jīng)由空氣隙與上述磁體相互作用，在該裝置中，還可以在上述外側(cè)徑向平面之間的至少一個(gè)中心平面內(nèi)排列線圈。
2.權(quán)利要求
1所述的光學(xué)掃描裝置，在任何情況下至少有三個(gè)分段線圈排布在外平面中，磁體在其軸的兩端裝有磁極，在該裝置中，在至少一個(gè)中心徑向平面內(nèi)，排列至少三個(gè)分段線圈，每個(gè)分段線圈包括面向磁體的主動(dòng)線圈部份，(它沿磁體的周邊方向分布)，和遠(yuǎn)離磁體的線圈部分。當(dāng)在周邊方向觀察時(shí)，分段線圈是相互毗鄰的(圖2-5)。
3.權(quán)利要求
2所述的光學(xué)掃描裝置，其中在中心徑向平面內(nèi)的分段線圈的軸向尺寸大于邊緣區(qū)域內(nèi)分段線圈的軸向尺寸。
4.權(quán)利要求
1所述的光學(xué)掃描裝置，其磁體在軸的兩端裝有磁極，每個(gè)外側(cè)徑向平面中的線圈形狀為環(huán)形線圈，共軸環(huán)繞上述磁體分布，在該裝置中，中心徑向平面上至少有三個(gè)分段線圈，當(dāng)在磁體周邊方向觀察時(shí)，該分段線圈相互毗鄰(圖6，圖7)。
5.權(quán)利要求
4所述的光學(xué)掃描裝置中，上述分段線圈的每一個(gè)都包括面向磁體的主動(dòng)線圈部分，(它沿磁體周邊方向分布)，和遠(yuǎn)離磁體的線圈部分。
6.權(quán)利要求
4所述的光學(xué)掃描裝置，其中分段線圈為線圈繞組形式，當(dāng)從磁體的軸向方向觀察時(shí)，該繞組相互毗鄰，該裝置中的線圈繞組的各個(gè)線圈均有兩個(gè)平行的、沿磁體周邊方向分布的主動(dòng)線圈部分，其中一個(gè)主動(dòng)線圈部分徑向與磁體相鄰，并連接到另一個(gè)主動(dòng)線圈部分，在這種情況，后者是位于所給磁體磁極的相對(duì)位置上(圖8，圖9)。
7.權(quán)利要求
4和權(quán)利要求
6所述的光學(xué)掃描裝置中，所述的環(huán)形線圈具有一些向外突出的部分，可使分段線圈的另一些線圈部分分布在上面(圖8，圖9)。
8.權(quán)利要求
1所述的光學(xué)掃描裝置中，至少有三個(gè)分段線圈排布在外側(cè)徑向平面內(nèi)，該裝置內(nèi)的磁體包括兩個(gè)反向磁化的環(huán)形部分，這兩個(gè)環(huán)形部分按軸向一個(gè)疊一個(gè)地安裝，其環(huán)形磁體在中心徑向平面上被環(huán)形線圈封閉(圖10至圖15)。
9.權(quán)利要求
8所述的光學(xué)掃描裝置中，磁體由兩個(gè)分段環(huán)組成，兩個(gè)分段環(huán)中間嵌入中間環(huán)。
10.權(quán)利要求
9所述的光學(xué)掃描裝置中，中間環(huán)由軟磁性材料制成。
11.權(quán)利要求
9所述的光學(xué)掃描裝置中，中間環(huán)由非磁性材料組成。
12.權(quán)利要求
9所述的光學(xué)掃描裝置中，中間環(huán)由永磁性材料組成并且是徑向磁化的。
13.權(quán)利要求
8、9和12所述的光學(xué)掃描裝置中，其內(nèi)的磁體以下述方式整體磁化，即分段環(huán)的北極在中間環(huán)上，而中間環(huán)的北極是在它們的外壁上。
14.權(quán)利要求
8、9和12所述的光學(xué)掃描裝置中，磁體以下述方式整體磁化，即分段環(huán)的北極是在外側(cè)軸向端，而中間環(huán)的北極在它們的外壁上。
15.權(quán)利要求
8所述的光學(xué)掃描裝置中，各個(gè)徑向平面中的線圈作為線路板上的多層導(dǎo)體排列。
16.權(quán)利要求
4所述的光學(xué)掃描裝置中，磁體由兩個(gè)分段環(huán)組成，這兩個(gè)分段環(huán)在相反方向上徑向磁化(圖16)。
17.權(quán)利要求
16所述的光學(xué)掃描裝置中，軸向磁化的中間環(huán)安置在分段環(huán)之間(圖7)。
18.權(quán)利要求
7所述的光學(xué)掃描裝置中，方向指向待讀的信息載體盤的分段環(huán)是向內(nèi)側(cè)徑向地被磁化的(北極在內(nèi)側(cè))，另一些分段環(huán)則是向外側(cè)徑向磁化(北極在外側(cè))，而中間環(huán)是背離信息載體盤而軸向磁化的(北極離開信息載體盤)(圖17)。
專利摘要
光學(xué)掃描裝置具有帶一光軸的物鏡用來在信息載體表面上將光束聚焦成掃描光點(diǎn)；還具有用于修正物鏡相對(duì)于信息載體位置的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其上裝有裝配物鏡的物鏡架。物鏡架上有一可動(dòng)的永磁性材料的磁體，與光軸共軸并裝有磁極。驅(qū)動(dòng)裝置還裝有固定的線圈，經(jīng)空氣隙與上述磁極相互作用。固定的線圈沿至少三個(gè)徑向平面排列。其中兩平面(I和II)位于中心定位的磁體軸的兩端區(qū)域內(nèi)，至少一個(gè)中心徑向平面(III)排列在上述外側(cè)經(jīng)向平面之間。
文檔編號(hào)G11B7/08GK86105258SQ86105258
公開日1987年5月27日 申請(qǐng)日期1986年8月11日
發(fā)明者威廉穆斯·艾德里安納斯·亨里克斯, 倫哈德·杭茲, 卡爾-漢斯·邁耶, 羅伯特·內(nèi)斯特·約瑟夫·范斯盧伊斯, 杰勒德·埃杜亞德·范羅斯馬倫 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan