專利名稱：四維物鏡驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光盤技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及具有聚焦、尋軌以及傾斜四維運(yùn)動伺服功能的物鏡驅(qū)動裝置的設(shè)計(jì)。
近幾年來，很多具有聚焦以及尋軌二維功能的物鏡驅(qū)動裝置已經(jīng)公布，但是隨著光盤密度的提高，對光盤的讀取精度也有了更高的要求。物鏡驅(qū)動裝置除了需要跟蹤光盤偏心率、垂直方向抖動造成的讀取誤差之外，還要跟蹤光盤的不規(guī)則翹曲、傾斜抖動造成的誤差，目前已經(jīng)有彈簧懸臂型四維物鏡力矩器的專利，該專利的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在具有物鏡的可動部件兩邊分別設(shè)置兩根互相垂直連接的彈性元件，懸垂可動部件實(shí)現(xiàn)無電流時的定位；通電后彈性元件受力產(chǎn)生彎矩和扭矩，帶動物鏡實(shí)現(xiàn)物鏡四維運(yùn)動，這種結(jié)構(gòu)對彈性元件的材料以及加工水平要求很高，而且在所述彈性元件進(jìn)行四維運(yùn)動過程中，極易產(chǎn)生運(yùn)動方向的相互干擾。
在專利號為CN1181580A的發(fā)明中公開了一種具有二維伺服功能的力矩器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)利用磁懸浮的原理，使可動部件懸浮于磁場中并可實(shí)現(xiàn)沿滑動軸上下和繞滑動軸旋轉(zhuǎn)的兩維運(yùn)動。該發(fā)明使可動部件僅具有二維的運(yùn)動自由度而不適合用于需要進(jìn)行三維以上伺服的超高密度光盤的讀取系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的在于，為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種四維物鏡驅(qū)動裝置。其物鏡不但在聚焦方向和尋軌方向的定位可以高重演性和高精度地執(zhí)行，而且具有跟蹤光盤傾斜的運(yùn)動特性，并具有部件的數(shù)目少、成本低、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易加工的特點(diǎn)。
本發(fā)明提出一種四維物鏡驅(qū)動裝置，它包括一個安裝有用于將光束聚焦至光盤上的物鏡的可動部件；用于驅(qū)動該可動部件進(jìn)行二維轉(zhuǎn)動和上下平移運(yùn)動的線圈；平行于該物鏡的光軸方向并用于支撐和導(dǎo)引所述的可動部件的一個滑動軸；用于形成磁路的內(nèi)磁軛、外磁軛、磁鐵；其特征在于，所述的滑動軸的頂部為球狀結(jié)構(gòu)；可動部件與軸頂端的球狀結(jié)構(gòu)結(jié)合處為套筒結(jié)構(gòu)；所述可動部件內(nèi)設(shè)置磁性物質(zhì)，它沿所述滑動軸的軸線成對稱結(jié)構(gòu)配置。
所述線圈可分為尋軌線圈和聚焦及跟蹤傾斜線圈兩組，所有線圈以繞所述滑動軸約為90度的角間距同軸地設(shè)置。
所述尋軌線圈的下邊與所述聚焦及跟蹤傾斜線圈的一側(cè)邊可分別正對著所述磁鐵的上下和左右的對稱軸。
所述磁性物質(zhì)可為十字形狀。
所述軸頂端的球形可與所述可動部件的套筒為間隙配合。
本發(fā)明工作原理如

圖1所示，具有驅(qū)動作用的磁鐵101為具有永磁性的磁體，在其周圍形成雙極性，鐵磁性物質(zhì)109處于呈對稱分布的磁鐵101形成的磁場中，使磁性物質(zhì)109在受到向上的磁力作用，如果磁鐵101的充磁效果合適，磁性物質(zhì)109在磁場中所受到的磁場力足以將可動部件107及磁性物質(zhì)109本身懸浮在以滑動軸106為軸的磁場中某位置。于是，物鏡108可以相對于滑動軸106在沿滑動軸的軸向和徑向隨可動部件107進(jìn)行運(yùn)動。
滑動軸106的頂端做成球狀，并由于可動部件107與滑動軸106頂部的球狀體接觸部分被設(shè)計(jì)成套筒結(jié)構(gòu)，滑動軸106與可動部件107的套筒部分之間留有一定空間，滑動軸106既能限制可動部件107在徑向方向的平移，又使可動部件107能夠沿滑動軸的球狀表面方向的進(jìn)行二維的傾斜運(yùn)動，由此可實(shí)現(xiàn)控制物鏡跟蹤光盤四維位置偏差的功能。
可動部件107的周圍分布有線圈104和105。實(shí)現(xiàn)聚焦以及二維傾斜運(yùn)動的線圈104相對于滑動軸106以90度的角度中心對稱配置在可動部件107周圍。線圈的上邊位于磁鐵101形成的磁場中，下邊位于該磁場下邊緣。當(dāng)線圈104中相對的兩個成180度的線圈通以大小相等、方向相反的電流時，線圈在磁場中受力產(chǎn)生力偶矩使可動部件107在一個方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通以相同方向電流時，線圈受力使可動部件107上下平移實(shí)現(xiàn)聚焦運(yùn)動。實(shí)現(xiàn)尋軌運(yùn)動的線圈105有兩個，成180度分布，線圈105只有一個側(cè)邊位于磁鐵101所形成磁場中，對其通以電流，兩個線圈的受力邊產(chǎn)生使可動部件107繞滑動軸106旋轉(zhuǎn)的力偶矩，從而實(shí)現(xiàn)光盤讀取過程中的尋軌運(yùn)動。
本發(fā)明的特點(diǎn)本發(fā)明的物鏡驅(qū)動裝置，具有聚焦，尋跡，跟蹤傾斜抖動，共四個自由度，可以實(shí)現(xiàn)在四維方向跟蹤光盤信息面的運(yùn)動。
本發(fā)明的四維物鏡驅(qū)動裝置可以驅(qū)動所述物鏡完成聚焦、尋軌和跟蹤光盤二維傾斜的作用。磁性物質(zhì)被放置在徑向垂直于構(gòu)成磁間隙平面的一個平面內(nèi)，在磁間隙外由磁路的漏磁通形成磁性彈簧，實(shí)現(xiàn)可動部件107的定位，頂端為球形的滑動軸106支撐和導(dǎo)向可動部件107的運(yùn)動，可動部件107的偏轉(zhuǎn)角度與通電電流大小基本上成線性關(guān)系，易于實(shí)現(xiàn)高精度控制。此外，部件數(shù)目不多，結(jié)構(gòu)簡單，可降低成本。
附圖簡要說明圖1為本發(fā)明的可動部件在軸向方向懸浮原理的平面圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)平面圖；圖3為本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)沿圖2A-A線的剖視圖；圖4為本實(shí)施例的線圈在可動部件上的分布結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種四維物鏡驅(qū)動裝置實(shí)施例結(jié)合附圖對其結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)詳細(xì)描述如下本發(fā)明實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，圖3為圖2的剖視圖，其中，塊狀磁鐵201共有4個，以90度的角度均勻分布在外磁軛202中；外磁軛202成碗狀，用以放置所有部件并作為導(dǎo)磁部件；筒狀的內(nèi)磁軛203，用以和外磁軛202共同形成磁回路；完成聚焦以及跟蹤光盤在二維方向上傾斜作用的驅(qū)動線圈204共有4個，與磁鐵201成對配置；完成尋軌作用的線圈205共有2個，成對稱的分布在可動部件207上；所述線圈204、205均被固著在可動部件207的圓周外側(cè)，它們的位置關(guān)系如圖4所示；滑動軸206，被固定在外磁軛202的中心；可動部件207，也是透鏡208的支撐部件；物鏡208用于聚焦光束的；磁性物質(zhì)209，其作用是定位可動部件207及其上面的線圈和物鏡的位置。
在本實(shí)施例中，在可動部件207上裝有一物鏡208，由滑動軸206支撐和導(dǎo)引可動部件207。由磁鐵201、外磁軛202和內(nèi)磁軛203組成的磁路用于在磁軛202中產(chǎn)生足夠的磁通量，并使磁力線垂直穿過作為尋軌作用的線圈205和完成聚焦、傾斜伺服作用的線圈204。
滑動軸206的頂端做成球狀，并由于可動部件207與滑動軸206頂部的球狀體接觸部分被設(shè)計(jì)成套筒結(jié)構(gòu)，由于在可動部件207內(nèi)設(shè)置了磁性物質(zhì)209，與所述磁路共同形成一磁性彈簧，使可動部件207懸浮于磁場中，并與滑動軸206頂部的球形邊緣相接觸，而與球形的頂部有一定的間隙，用以為可動部件207相下運(yùn)動提供空間；滑動軸206的頂端做成球形，既限制了可動部件在徑向的位移，又保證可動部件207可以有四個方向的運(yùn)動自由度。
本實(shí)施例的線圈204、205在可動部件207上的分布結(jié)構(gòu)如圖4所示。在圖4中，一組完成尋軌作用的線圈205中的一個側(cè)邊2051正對著磁鐵201的對成軸線2011，另一個側(cè)邊對著磁鐵的201的邊緣；完成聚焦和傾斜伺服作用的線圈204中的下邊2041正對著磁鐵201的另一個對稱軸線2012，上邊對著磁鐵201的上邊緣。當(dāng)在兩個尋軌線圈205中通以相同方向的電流時，線圈205中產(chǎn)生相同方向的力偶矩，驅(qū)動可動部件207繞滑動軸206(參見圖3)轉(zhuǎn)動；當(dāng)電流反向時，驅(qū)動可動部件207向相反方向轉(zhuǎn)動；當(dāng)對兩組(四個)完成聚焦、傾斜功能的線圈204通以相同方向的電流，由于線圈上下兩邊中只有一邊位于磁場中，所以產(chǎn)生的電磁力方向相同，合力方向向上或者向下，由此實(shí)現(xiàn)聚焦操作；當(dāng)對一組(兩個相對的線圈)完成聚焦、傾斜功能的線圈205通以方向相反的電流時，電磁力形成繞著滑動軸206頂部的球形傾斜轉(zhuǎn)動的力偶，由此實(shí)現(xiàn)對光盤在徑向和切向的二維傾斜伺服。
權(quán)利要求
1.一種四維物鏡驅(qū)動裝置，它包括一個安裝有用于將光束聚焦至光盤上的物鏡的可動部件；用于驅(qū)動該可動部件進(jìn)行二維轉(zhuǎn)動和上下平移運(yùn)動的線圈；平行于該物鏡的光軸方向并用于支撐和導(dǎo)引所述的可動部件的一個滑動軸；用于形成磁路的內(nèi)磁軛、外磁軛、磁鐵；其特征在于，所述的滑動軸的頂部為球狀結(jié)構(gòu)；該可動部件與軸頂端的球狀結(jié)構(gòu)結(jié)合處為套筒結(jié)構(gòu)；所述可動部件內(nèi)設(shè)置磁性物質(zhì)，它沿所述滑動軸的軸線成對稱結(jié)構(gòu)配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的四維物鏡驅(qū)動裝置，其特征是，所述線圈分為尋軌線圈和聚焦及跟蹤傾斜線圈兩組，所有線圈以繞所述滑動軸約為90度的角間距同軸地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的四維物鏡驅(qū)動裝置，其特征是，所述尋軌線圈的下邊與所述聚焦及跟蹤傾斜線圈的一側(cè)邊分別正對著所述磁鐵的上下和左右的對稱軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的四維物鏡驅(qū)動裝置，其特征是，所述磁性物質(zhì)是十字形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的四維物鏡驅(qū)動裝置，其特征是，所述軸頂端的球形與所述可動部件的套筒為間隙配合。
全文摘要
本發(fā)明屬于光盤技術(shù)領(lǐng)域,它包括:可動部件、線圈、滑動軸、用于形成磁路的內(nèi)磁軛、外磁軛、磁鐵;該滑動軸的頂部為球狀結(jié)構(gòu),可動部件與軸頂端的球狀結(jié)構(gòu)結(jié)合處為套筒結(jié)構(gòu),所述可動部件內(nèi)設(shè)置磁性物質(zhì),它沿所述滑動軸的軸線成對稱結(jié)構(gòu)配置。本發(fā)明不但在聚焦方向和尋軌方向的定位可以高重演性和高精度地執(zhí)行,而且具有跟蹤光盤傾斜的運(yùn)動特性,并具有部件的數(shù)目少、成本低、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易加工的特點(diǎn)。
文檔編號G11B7/09GK1337679SQ01129218
公開日2002年2月27日 申請日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者王曉娜, 鞏馬理, 黃磊, 賈維溥, 崔瑞禎, 閻平, 張海濤, 王東生 申請人:清華大學(xué)