專利名稱：用于光學(xué)記錄的尋道執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
本申請是1993年8月11日申請的序號為08/105866的美國專利申請的部分繼續(xù)，而該申請是1991年2月15日申請的序號為07/657155的美國專利申請即現(xiàn)在的5265079號美國專利的繼續(xù)。
本發(fā)明涉及光盤記錄系統(tǒng)，特別是涉及一種在光盤播放裝置和記錄裝置中用于聚焦、跟蹤和隨機(jī)存取的滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
采用聚焦的激光束同時記錄和讀出信息在計(jì)算機(jī)大容量存儲器制造業(yè)是引人注目的。這種光學(xué)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)能夠提供具有很高存儲密度的高信息率，并能夠?qū)υ谛畔⒚襟w(一般主要為光盤)上存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速隨機(jī)存取。在這種類型的光盤存儲系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)的讀和寫操作通常是通過一種可發(fā)出兩種不同強(qiáng)度的激光的單一激光源來實(shí)現(xiàn)的。在兩種操作過程中，來自激光源的激光通過一物鏡將光束會聚在光盤上的特定聚焦點(diǎn)上。在數(shù)據(jù)檢索過程中，激光被聚焦在記錄媒體上并且隨數(shù)據(jù)存儲媒體上的信息而變化。之后，這一光束被光盤反射，經(jīng)過物鏡返回到光探測器。這一反射信號傳輸了記錄的信息。因此特別重要的是，當(dāng)信息寫入存儲器或由其讀出時，物鏡要使聚焦光束精確地聚焦在正確軌道的中心，以使信息能夠精確地寫入和讀出。
為了精確讀取存儲在光盤上的信息，需要能夠沿聚焦或Z方向(即垂直于光盤平面)和跟蹤或Y方向(即半徑方向)移動物鏡，沿Z方向移動是為了使激光束聚焦在光盤一精確位置上形成小的光點(diǎn)，以便寫入和讀取信息，而沿Y方向移動是使光束嚴(yán)格定位在光盤上所期望的信息軌道的中心。通過為了聚焦而沿透鏡的光軸方向移動物鏡，或者為了跟蹤而沿與光軸垂直的方向移動物鏡，能夠進(jìn)行聚焦和跟蹤校正。
在這些系統(tǒng)中，物鏡在聚焦和跟蹤方向上的位置通常利用控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)承載物鏡并且將來自反饋控制系統(tǒng)的位置校正信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲镧R的運(yùn)動。正象將會理解的，不能將光束聚焦在媒體的足夠小的面積上，將會導(dǎo)致存儲給定數(shù)量的信息要用過大部分的光盤面積，或者在過寬的光盤面積上讀取信息。同樣，不能精確地控制激光束的跟蹤將導(dǎo)致信息存儲在錯誤的位置上，或由錯誤的位置讀取信息。
除了沿Z軸移動以進(jìn)行聚焦和沿Y軸移動以進(jìn)行跟蹤以外，對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)至少還有四種輔加的運(yùn)動模式，每一種都會降低讀寫操作的精度，因而在系統(tǒng)正常操作過程中是不希望出現(xiàn)的。這些不希望的運(yùn)動模式是圍繞X軸(一與Y方向和Z方向兩者正交的軸線)旋轉(zhuǎn)，稱之為橫搖(pitch)；圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)稱之為立搖(yaw)；圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)稱之為縱搖(roll)；和沿X軸的直線運(yùn)動或切向移動。沿這些方向的運(yùn)動經(jīng)常是由電動機(jī)構(gòu)和作用在滑座和/或執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的反作用力引起的。這些模式通常在跟蹤或聚焦過程中會產(chǎn)生不希望有的運(yùn)動，進(jìn)而影響物鏡相對光盤的對準(zhǔn)。
本發(fā)明通過提供一種用于在光信息媒體上用光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)裝置的缺點(diǎn)。其中裝置各元件的相對位置以及使物鏡(利用它由信息媒體讀取信息)進(jìn)行跟蹤和聚焦的作用力的幅度和作用點(diǎn)防止了多數(shù)諧振、電動機(jī)構(gòu)作用力和反作用力對物鏡造成的不利影響。這是很關(guān)鍵的，因?yàn)樵诠庥涗洉r，0.02微米的位移才能易于讀取數(shù)據(jù)。
確切地說，本發(fā)明的一個方面是關(guān)于一種用于以光學(xué)方式在可圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的光盤上讀取或記錄信息的裝置，其中該裝置包括一底盤、滑座、滑座驅(qū)動裝置、物鏡、物鏡夾具和一聚焦驅(qū)動裝置?；?qū)動裝置(即滑座電動機(jī)構(gòu)的相對底盤移動的部分)沿著圍繞旋轉(zhuǎn)軸的徑向路線驅(qū)動滑座。物鏡安裝在物鏡夾具上，使物鏡的光軸貫穿滑座質(zhì)量的質(zhì)心，偏移在0.5毫米之內(nèi)。該夾具相對滑座是可動的，以便使物鏡沿其光軸運(yùn)動。這種運(yùn)動是受聚焦驅(qū)動裝置(即聚焦電動機(jī)構(gòu)的相對滑座移動的部分)控制的，驅(qū)動裝置驅(qū)動夾具，使物鏡沿其光軸運(yùn)動。對于包括所附權(quán)利要求的本申請來說，認(rèn)為可將該滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件分為兩個質(zhì)量組合部分。第一個為“精確(跟蹤)電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量”。其包括為形成滑座運(yùn)動自由度而被懸掛的所有元件的質(zhì)量。第二個為“滑座質(zhì)量”，其包括除了精確(跟蹤)電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量以外與滑座一起運(yùn)動的所有元件的質(zhì)量以及任何(不是由滑座全部承載的)附屬的連接線路的質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種用于對在圍繞一軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置，其中該裝置包括一精確跟蹤驅(qū)動裝置(即精確跟蹤電動機(jī)的相對滑座運(yùn)動的部分)，用于驅(qū)動物鏡夾具，以對物鏡沿著圍繞光盤旋轉(zhuǎn)軸線的徑向路線的相對位置進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。精確(跟蹤)電動機(jī)質(zhì)量的質(zhì)心在一通過滑座質(zhì)量的質(zhì)心的與光軸平行相距0.5毫米的直線范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的另一方面是提供一種用于在圍繞一軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置，其中該裝置包括一底盤、滑座、滑座驅(qū)動裝置、物鏡、物鏡夾具、聚焦驅(qū)動裝置、精確跟蹤驅(qū)動裝置，其中滑座質(zhì)量和精確(跟蹤)電動機(jī)質(zhì)量各自的質(zhì)心在距光軸0.5毫米范圍內(nèi)。最好，滑座質(zhì)量和精確跟蹤電動機(jī)質(zhì)量各自的重心在距另一重心0.5毫米的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一方面是提供一種用于在圍繞一軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置，其具有底盤、滑座、滑座驅(qū)動裝置、物鏡、物鏡夾具、聚焦驅(qū)動裝置、精確跟蹤驅(qū)動裝置，其中由精確跟蹤驅(qū)動裝置的作用力最終形成的中心距光軸距離為0.2毫米。根據(jù)本發(fā)明的再一方面提供的一種在光盤上以光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置具有底盤、滑座、滑座驅(qū)動裝置、物鏡、物鏡夾具、聚焦驅(qū)動裝置、精確跟蹤驅(qū)動裝置，其中由粗略跟蹤驅(qū)動裝置作用的力的中心距所述光軸在0.5毫米范圍內(nèi)。
本發(fā)明的再一方面是提供一種在光盤上以光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置，具有底盤、滑座、滑座驅(qū)動裝置、物鏡、物鏡夾具、聚焦驅(qū)動裝置和精確跟蹤驅(qū)動裝置，其中滑座驅(qū)動裝置在滑座上施加一對作用力，以沿一徑向路線驅(qū)動該滑座，并且滑座質(zhì)心和其中一個力的作用點(diǎn)間的距離在滑座質(zhì)心和另一滑座驅(qū)動力的作用點(diǎn)間的距離的0.2毫米范圍之內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一種用于控制在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲和讀取驅(qū)動裝置中的透鏡位置的組件包括一利用多撓曲件懸掛透鏡夾具的滑座。透鏡安裝在透鏡夾具中，使懸掛的透鏡夾具的質(zhì)心落在透鏡的光軸上并且還與透鏡質(zhì)心相重合。透鏡夾具能夠相對滑座以至少一種自由度進(jìn)行相對運(yùn)動。接近透鏡夾具質(zhì)心的滑座質(zhì)心處在距光軸0.1毫米的范圍內(nèi)。作用在透鏡夾具上的懸掛力圍繞光軸是對稱的。一磁式粗略驅(qū)動裝置沿跟蹤方向移動該滑座，并且作用在滑座上的力是平衡的且圍繞光軸對稱，使得實(shí)際上不會發(fā)生圍繞滑座質(zhì)心的轉(zhuǎn)矩。作用到滑座上的慣性力與磁驅(qū)動裝置作用力的反作力也是平衡的且對于光軸是對稱的，圍繞滑座的質(zhì)心實(shí)質(zhì)上不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。還有用于透鏡夾具的精確跟蹤和聚焦的驅(qū)動裝置。這兩種驅(qū)動裝置產(chǎn)生平衡的和圍繞光軸對稱的力，使得圍繞光軸不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。作用在懸掛的透鏡夾具上的慣性力和反作用力也是圍繞光軸對稱的。因此，物鏡沿其光軸移動，在跟蹤方向上姿態(tài)不會改變，并且可以精確地根據(jù)進(jìn)行讀寫的存儲媒體的表面來控制其聚焦點(diǎn)。
更確切和具體地說，本發(fā)明包括一種用于在一圍繞軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取和記錄信息的裝置，其具有底盤、滑座，該滑座相對于底盤沿著一與光軸正交的路線是可運(yùn)動的；一用于沿該正交路線驅(qū)動滑座的滑座驅(qū)動裝置，滑座驅(qū)動裝置的一些部分安裝在滑座上，滑座和其上的滑座驅(qū)動裝置的安裝部分確定了滑座的質(zhì)心；一具有光軸和透鏡質(zhì)心的物鏡；一安裝有物鏡的物鏡夾具，該夾具可相對于滑座運(yùn)動；以及用于驅(qū)動夾具以便使物鏡沿其光軸運(yùn)動的聚焦驅(qū)動裝置，聚焦驅(qū)動裝置和物鏡夾具確定了精確(跟蹤)電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心；其中精確(跟蹤)電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心、滑座的質(zhì)心和透鏡的質(zhì)心與光軸基本上是重合一致的。
本發(fā)明還可以包括一精確跟蹤驅(qū)動裝置，用于沿該正交路線相對于滑座驅(qū)動夾具，和/或多個撓曲件，用于由滑座懸掛物鏡夾具，各撓曲件圍繞光軸附著到物鏡夾具上的各附著點(diǎn)，各附著點(diǎn)配置在由光軸確定的一平面內(nèi)。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方案包括一用于在圍繞一旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取和記錄信息的裝置，其具有一底盤、一滑座，該滑座沿一與旋轉(zhuǎn)軸線正交的路線相對底盤是可運(yùn)動的；一用于沿該正交路線驅(qū)動滑座的滑座驅(qū)動裝置，滑座驅(qū)動裝置的一些部分安裝在滑座上，滑座和其上安裝的滑座驅(qū)動裝置的部分確定了滑座的質(zhì)心；一具有光軸和透鏡質(zhì)心的物鏡；一安裝物鏡的物鏡夾具，夾具相對滑座是可運(yùn)動的，以便沿光軸運(yùn)動物鏡；多個用于從滑座懸掛物鏡夾具的撓曲件，各撓曲件圍繞光軸對稱地附著到物鏡夾具的各附著點(diǎn)上，各附著點(diǎn)配置在由光軸和沿跟蹤方向延伸的一軸線確定的平面內(nèi)；一用于驅(qū)動夾具的聚焦驅(qū)動裝置，使物鏡沿其光軸運(yùn)動，聚焦驅(qū)動裝置和物鏡夾具確定了精確(跟蹤)電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心；以及用于驅(qū)動夾具的精確跟蹤驅(qū)動裝置，以便沿正交路線對物鏡的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；其中精確(跟蹤)電動機(jī)的質(zhì)心，滑座的質(zhì)心和透鏡的質(zhì)心基本上與光軸重合一致。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于控制一具有懸掛殼體的透鏡的位置的裝置；安裝在懸掛殼體中的透鏡確定了光軸，懸掛殼體的質(zhì)心基本安裝在光軸上，和透鏡的質(zhì)心與懸掛的殼體的質(zhì)心重合一致；滑座懸掛該懸掛的殼體以便與之至少以一種自由度相對運(yùn)動，其中滑座的質(zhì)心接近懸掛殼體的質(zhì)心處在距光軸0.1毫米的范圍內(nèi)，且滑座相對于由X軸、Y軸和Z軸確定的三個相互正交的基本平面具有初始的姿態(tài)，以及作用在懸掛的殼體上的懸掛力圍繞光軸是對稱的；一第一驅(qū)動裝置，用于在滑座上產(chǎn)生第一組作用力，該第一組作用力是平衡的且圍繞光軸是對稱的，用以沿Y軸按照不同的頻率加速滑座和其間的懸掛殼體；其中由第一組力圍繞滑座的質(zhì)心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被有效地消除了，且該第一組力的反作用力是平衡的并且相對于光軸對稱，并且圍繞滑座的質(zhì)心實(shí)際上不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，以及在滑座上的第一驅(qū)動裝置形成的起始作用力是平衡的和圍繞光軸對稱，使得在滑座加速過程中該滑座相對于各基準(zhǔn)平面維持它的姿態(tài)，以及懸掛殼體相對滑座維持其起始位置。
上述裝置的一個特定應(yīng)用包括第二驅(qū)動裝置，其用于產(chǎn)生平衡的和圍繞光軸對稱的第二組力，以便沿Z軸按照不同的頻率相對滑座加速懸掛的殼體，使由第二組力圍繞懸掛的殼體的質(zhì)心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被有效地消除，以及第二組力的反作用力是平衡的和圍繞光軸是對稱的，并且圍繞懸掛的殼體的質(zhì)心實(shí)際上不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，同時由第二驅(qū)動裝置對懸掛的殼體產(chǎn)生的起始作用力是平衡的和圍繞光軸是對稱的。在本發(fā)明的這一特定實(shí)施方案中，該裝置還可以進(jìn)一步裝有第三驅(qū)動裝置，用于產(chǎn)生平衡的和圍繞光軸對稱的第三組作用力，以便沿Y軸按不同的頻率相對于滑座加速懸掛的殼體，其中由第三組作用力圍繞懸掛的殼體的質(zhì)心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被有效地消除了，以及第三組力的反作用力實(shí)際是平衡的和圍繞光軸是對稱的，使由第三驅(qū)動裝置對懸掛的殼體形成的慣性作用力是平衡的且圍繞光軸是對稱的。
上述裝置另外可以提供第三驅(qū)動裝置，用于產(chǎn)生平衡的和圍繞光軸對稱的第三組作用力，以便沿Y軸按不同的頻率相對于滑座加速懸掛的殼體，其中由第三組力圍繞懸掛的殼體的質(zhì)心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被有效地消除了，以及第三組力的反作用力得到有效的平衡且圍繞光軸對稱，使得由第三驅(qū)動裝置對懸掛的殼體形成的慣性作用力是平衡的并且圍繞光軸是對稱的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，上述裝置的滑座還可以進(jìn)一步包括多個撓曲件，它們附著到懸掛的殼體上，用以由滑座懸掛，其中每個撓曲件與安裝在Z軸的反向側(cè)的對應(yīng)的撓曲件相對置并且各撓曲件等間距，其中撓曲件圍繞其和由Z軸和Y軸限定的平面的相交點(diǎn)以可樞軸轉(zhuǎn)動的方式產(chǎn)生撓曲。這些撓曲件最好可以在由Z軸和Y軸限定的平面內(nèi)附著到懸掛的殼體上。
通過對在附圖中表示的某些優(yōu)選實(shí)施例的如下介紹，本發(fā)明的其它目的連同與此有關(guān)的附加特征以及由此帶來的優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，其中

圖1示意表示一個示例性的光學(xué)讀/寫系統(tǒng)，其中可以采用本發(fā)明的滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件；圖2是滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的透視圖；圖3是滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的分解圖；圖4是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分解圖；圖5是表示作用在組件上的粗略跟蹤作用力的示意頂視圖；圖6是另外表示粗略跟蹤作用力的示意側(cè)視圖；圖7是表示作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的聚焦作用力的分解圖；圖8是表示作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的精確跟蹤作用力的分解圖；圖9A是表示在水平平面內(nèi)的粗略跟蹤作用力對稱性的示意頂視圖；圖9B是表示在豎直平面內(nèi)的粗略跟蹤作用力對稱性的示意側(cè)視圖；圖10A是表示在水平平面內(nèi)的精確跟蹤作用力對稱性的示意頂視圖10B是表示凈余精確跟蹤作用力與精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心對準(zhǔn)的示意端視圖；圖11A是表示在水平平面內(nèi)精確跟蹤的反作用力對稱性的示意頂視圖；圖11B是表示凈余精確跟蹤反作用力與精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心對準(zhǔn)的示意端視圖；圖12A是表示在水平平面內(nèi)的聚焦作用力的對稱性的示意側(cè)視圖；圖12B是表示凈余聚焦作用力與物鏡的光軸對準(zhǔn)的示意端視圖；圖13A是表示在水平平面內(nèi)的聚焦反作用力對稱性的示意側(cè)視圖；圖13B是表示凈余聚焦反作用與物鏡光軸對準(zhǔn)的示意端視圖；圖14是表示撓曲件作用力和響應(yīng)于該撓曲件作用力產(chǎn)生的精確電動機(jī)構(gòu)反作用力的示意頂視圖；圖15A是表示在水平平面內(nèi)的滑座懸掛作用力對稱性的示意側(cè)視圖；圖15B是表示凈余滑座懸掛作用力與物鏡的光軸對準(zhǔn)的示意端視圖；圖16A是表示在水平平面內(nèi)的摩擦力對稱性的示意頂視圖；圖16B是表示摩擦力與滑座的質(zhì)心對準(zhǔn)的示意側(cè)視圖；圖17是表示響應(yīng)于垂直加速度的作用在精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)心和滑座質(zhì)心上的凈余慣性力的示意端視圖；圖18A是表示精確電動機(jī)構(gòu)的凈余慣性力與物鏡光軸對準(zhǔn)的示意側(cè)視圖18B是表示滑座的凈余慣性力與物鏡的光軸對準(zhǔn)的示意側(cè)視圖；圖19A是表示用于水平加速的作用在滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的各元件上作用的慣性力的示意頂視圖；圖19B是表示用于水平加速的凈余慣性力的示意頂視圖；圖20A是表示用于加速超過撓曲臂諧振頻率的精確電動機(jī)構(gòu)和滑座的慣性力的示意端視圖；圖20B是表示用于加速低于撓曲臂諧振頻率的精確電動機(jī)構(gòu)和滑座的慣性力的示意端視圖；圖21A-21D表示精確跟蹤位置與精確電動機(jī)構(gòu)電流之間的相互關(guān)系的曲線圖；圖22A-22C表示作用在組件上的不對稱聚焦作用力的影響；圖23表示滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的一替換實(shí)施例；圖24表示為沿聚焦方向移動鏡頭夾具，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的操作；圖25表示為沿跟蹤方向移動鏡頭夾具，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作；圖26是根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的等軸透視圖；以及圖27是具有附著的撓曲件的與圖26相似的視圖。
圖1示意表示一示范性的光學(xué)讀/寫系統(tǒng)50由信息存儲媒體例如光盤54上的一精確位置52讀取數(shù)據(jù)的操作。雖然所示系統(tǒng)50是一個一次寫入式或WORM系統(tǒng)，然而本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員會理解本發(fā)明的滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)也能用在磁-光可擦除系統(tǒng)。利用由光源58產(chǎn)生的光束56將信息輸送到光盤54并由光盤54讀出信息，該光束通過多個元件的綜合作用使光束56指向光盤54上所期望的位置52，這些元件包括立方形分束器60，其根據(jù)偏振方式分離光束56；四分之一波長板62，其改變光束56的偏振方式；準(zhǔn)直透鏡64以及物鏡66。
在操作時，通常為極光二極管的光源元件58朝向凸形準(zhǔn)直透鏡64發(fā)射光束56。準(zhǔn)直透鏡64將這一光源光束變換成平行線性S偏振光束70并且將光束70導(dǎo)向分束器60。這一立方形分束器60通過使兩個直角棱鏡72和74沿著它們的斜面合并而構(gòu)成，并且包括在它們的斜面之間采用偏振敏感涂層形成一光束分離界面76。分束器60將不同偏振狀態(tài)的光束分離和/或復(fù)合，該不同偏振狀態(tài)即為線性S偏振和線性P偏振。結(jié)合使用偏振敏感涂層來完成分光操作，該涂層使線性P偏振光束透過而反射線性S偏振光束。出自分束器60的光通過四分之一波長板62，其將線性偏振光束70變成圓形偏振光束78。離開四分之一波長板62的該圓偏振光束78進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)80。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)80包括一平面鏡82，其將光束78向上對準(zhǔn)物鏡正交反射。物鏡66將圓偏振光束78會聚成在光盤54表面上的精密聚焦的光點(diǎn)。當(dāng)照射烈光盤54上時，存儲在光盤54上的信息改變了圓偏振光束78，并且將其作為載有與光盤54上編碼的信息相同的信息的散射圓偏振光束84反射。這一反射的圓偏振光束84重新進(jìn)入物鏡66，在該處光束被準(zhǔn)直。光束84再次由平面鏡82反射，重新進(jìn)入四分之一波長板62。離開四分之一波長板62時，圓偏振光束84變換成線性P偏振光束86。由于線性P偏振光束在分束器分離界面處透過分束器60而不被反射，所以這一光束86繼續(xù)行進(jìn)到光探測器88，其檢測存儲在光盤54上的數(shù)據(jù)。另外，假如落在光探測器88上的光束86散焦式未對準(zhǔn)，利用電學(xué)方式對非準(zhǔn)直或散焦量進(jìn)行測量，并反饋給伺服系統(tǒng)(未表示)，伺服系統(tǒng)適當(dāng)?shù)刂匦滦?zhǔn)物鏡66。
圖2表示按照本發(fā)明構(gòu)成的一種電磁式滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件100。組件100可以結(jié)合如圖1所述的用于在光盤表面上讀寫數(shù)據(jù)的光學(xué)模塊102一起使用，其中光源58、探測器88、準(zhǔn)直透鏡64、四分之一波長板62和分束器60都包括在該模塊102內(nèi)。一主軸電動機(jī)104位于組件100附近，并使組件100上方的光盤(未表示)圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)。組件100包括一滑座106以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)116，該滑座106具有分別以可滑動方式安裝在第一和第二異軌112和114上的第一和第二軸承表面108和110，執(zhí)行機(jī)構(gòu)116安裝在滑座106上。正如將會理解的，導(dǎo)軌112和114設(shè)有一底盤，滑座106沿其運(yùn)動。由在光學(xué)模塊102中的光源58發(fā)射的光束120經(jīng)過一圓孔118進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)116，并且由包含在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的平面鏡反射通過一對光盤表面的光軸限定的物鏡(目標(biāo)透鏡)122。如將會理解的，光盤的旋轉(zhuǎn)軸線A平行于物鏡122的光軸O。
滑座106和其上裝載的執(zhí)行機(jī)構(gòu)116利用粗略跟蹤電動機(jī)構(gòu)在跟蹤方向上沿導(dǎo)軌112和114水平移動，以便接近在光盤表面上的各種不同的信息軌道。跟蹤電動機(jī)構(gòu)包括兩個永久磁鐵130和132，每個磁鐵分別裝到對應(yīng)的C形外磁極件134、136上。兩個內(nèi)磁極件138和140分別位于外磁極件134和136的端面，使之形成一個圍繞永久磁鐵130、132的一個矩形套。兩個具有相等長度的粗略跟蹤線圈142和144分別固定到軸承表面108、110上并以足夠的間隙圍繞內(nèi)磁極件138、140，以便當(dāng)滑座106沿跟蹤方向運(yùn)動時可在磁極件138、140之間移動。在這一實(shí)施例中，粗略跟蹤線圈142和144僅是可動的粗略跟蹤電動機(jī)構(gòu)的一部分。正如在下文將更詳細(xì)介紹的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)116還能夠移動物鏡122使其靠近或遠(yuǎn)離光盤，借此，使發(fā)出的光束120聚焦到光盤表面所期望的位置上。
圖3是更詳細(xì)地表示滑座106執(zhí)行機(jī)構(gòu)116的分解圖?；?06通常包括一矩形底座150，執(zhí)行機(jī)構(gòu)116安裝于其上。底座150具有一基本平的頂表面52，該表面內(nèi)形成有一通常為矩形的腔體(Chamber)154。第一軸承表面108呈圓柱形，而第二軸承表面110則由兩個橢圓形軸承部分160和162構(gòu)成，它們具有近似相等的長度，在底座150的內(nèi)側(cè)相交。選擇導(dǎo)軌112和114相對光軸的間距，使每個軸承表面108和110受到相同量的預(yù)載。進(jìn)一步設(shè)計(jì)軸承表面108和110，使得兩個表面以基本等量的表面積接觸導(dǎo)軌112和114。盡管考慮到磨損，長度上的極小變動可能是需要的，包含有第二軸承表面的軸承部分的長度近似等于第一軸承表面長度。兩個鄰近腔體154端部的豎直壁面156和158由底座150的頂部表面向上延伸。底座150還包括形成在底座150端部位于軸承表面108和110上方的兩個平臺區(qū)164和166。一臺肩168將底座150的頂表面與第二平臺區(qū)166連接。第一U形凹槽170形成在第一平臺區(qū)164，而第二U形凹槽172形成在第二平臺區(qū)166和臺肩168。
粗略跟蹤線圈142和144分別裝到兩個豎直板174和176上。板174和176分別位于二個形成在底座150的端部的凹槽180和182內(nèi)。底座150還包括質(zhì)量平衡板184和質(zhì)量平衡伸出部190，板184利用螺釘188安裝于底座150的底面186上，伸出部190鄰近第一粗略跟蹤線圈142從底座150向外延伸。一圓形孔192形成在底座150的前側(cè)194，接納由如圖2所示的光學(xué)模塊102發(fā)射的光束120。一具有圓孔198的立座(braket)196位于第二豎直壁158和沿底座150前側(cè)的第一平臺區(qū)164之間。立座196另外包括容納光探測器202的凹槽，以使光探測器202位于在立座196和第一平臺區(qū)164之間。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)116，經(jīng)常稱為“2-D”執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于進(jìn)行2種方式的運(yùn)動，即聚焦和跟蹤，該機(jī)構(gòu)安裝在底座150上，介于豎直壁156、158與平臺區(qū)164、166之間。一棱鏡(未表示)位于底座150中的腔體154內(nèi)部，以便偏轉(zhuǎn)由光學(xué)模塊102發(fā)射的光束120，使光束120經(jīng)過物鏡122離開執(zhí)行機(jī)構(gòu)116。物鏡122位于一安裝到移動物鏡122的聚焦和跟蹤電動機(jī)構(gòu)上的物鏡卡具210內(nèi)部，以便使輸出的光束120精確地對準(zhǔn)和聚焦在光盤表面的期望位置上。物鏡122確定一豎直延伸通過透鏡中心的光軸0。
在圖4可清楚地看到執(zhí)行機(jī)構(gòu)16的各元件。透鏡夾具210通常為矩形并且其上通常有一貫穿的矩形開孔212。透鏡夾具210的頂表面214包括一位于在兩臺肩218、220之間的圓形套(Collar)216。在透鏡夾具的底面224有一直徑基本等于套環(huán)216直徑的圓孔222。矩形聚焦線圈230位于透鏡夾具210的矩形開孔212。兩個橢圓形精確跟蹤圈232、234位置在聚焦線圈230的第一端240的兩角上，以及兩個相同的跟蹤線圈236、238位置在聚焦線圈230的第二端的兩角上。第一對U形磁極件244環(huán)繞聚焦線圈230的第一端240和其上安裝的跟蹤線圈232、234，而第二對U形磁極件246環(huán)繞聚焦線圈230的第二端242和其上安裝的跟蹤線圈236、238。此外，兩個永久磁鐵250、252分別位于二對磁極件244、246之間，鄰近跟蹤線圈232、234和236、230。
兩個頂部撓曲臂260、262安裝于透鏡夾具210的頂面214上，而兩個附加的底部撓曲臂264、266安裝于透鏡夾具210的底面上。每個撓曲臂最好由厚度量級為25微米到75微米的經(jīng)蝕刻或壓制的金屬(通常為鋼或銅鈹合金)薄片構(gòu)成。為了簡要起見，將只介紹撓曲臂260。然而應(yīng)指出，其余的撓曲臂262、264和266具有相同的結(jié)構(gòu)。撓曲臂260包括附著到第一、第二和第三水平部分272、274和276上的第一豎直部分270。第三水平部分276還附著到一垂直的橫臂280上。第一水平部分包括一合肩278，其附著于所對應(yīng)的在透鏡夾具210上的臺肩218上。此外，第二頂部撓曲臂262的臺肩附著于對應(yīng)的臺肩220上，而底部撓曲臂264和266的臺肩附著于透鏡夾具210的底面上的類似結(jié)構(gòu)上。
撓曲臂260、262、264和266還附著到一支承元件290上。支承元件290包括一容納第二對磁極件246的中央凹槽292。突沿294形成于支承元件290的頂面和底面上的凹槽292的每一側(cè)上。撓曲臂260、262的橫臂部分280附著在這些突沿294上，而撓曲臂264、266則連接到支承元件290底部上的對應(yīng)突沿上，以便由支承元件290互相配合懸掛透鏡夾具210。支承元件290還包括一用于容納發(fā)光二極管300的孔296。二極管300與在圖3中的立座196中的孔198以及位于在立座中的凹槽200內(nèi)的光探測器202對準(zhǔn)，使得當(dāng)發(fā)光二極管300被激發(fā)時，通過在立座196中的孔198發(fā)出基本準(zhǔn)直的光并入射到光探測器202上。根據(jù)透鏡210相對支承元件290的位置，由二極管300發(fā)出的光將落在探測器202的不同部分上。通過分析入射到探測器202上的光量，可以產(chǎn)生位置校正信號，以便確定為了精確聚焦和跟蹤光盤表面上的預(yù)期的位置所需的位移量。
在所述實(shí)施例中，精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量包括透鏡夾具210、物鏡122、聚焦線圈230和精確跟蹤線圈232、234、236和238?；|(zhì)量包括底座150、粗略跟蹤線圈142和144、立座196以及光探測器202、支承元件290、豎直板174和176、質(zhì)量平衡板184和螺釘188、永久磁鐵250和252、磁極件244和246以及軸承表面108和110。
參照根據(jù)圖3和圖4所作的上述介紹可以看出，粗略跟蹤線圈142、144具有相等的尺寸并且對于物鏡的光軸0是對稱的。此外，各對跟蹤線圈232、234、236和238具有相等的尺寸并且對于透鏡122的光軸0是對稱的。適當(dāng)?shù)剡x擇質(zhì)量平衡板184和質(zhì)量平衡伸出部184的尺寸，以便對固定元件290、撓曲件260、262、264和266、軸承表面108和110、立座196和光探測器202的質(zhì)量進(jìn)行補(bǔ)償，使得滑座的質(zhì)心、精確跟蹤和聚焦驅(qū)動裝置的質(zhì)心(由磁極件244、246、永久磁鐵250、252，聚焦線圈230和跟蹤線圈232、234、236、238形成)總體與透鏡122的光軸O相交。如由下文將進(jìn)行的更詳細(xì)介紹，這些重心與透鏡122的光軸O的對準(zhǔn)以及作用在滑座106和執(zhí)行機(jī)構(gòu)116上的電動機(jī)構(gòu)作用力和反作用力的對稱性保證了對物鏡122的位置產(chǎn)生有害影響的不希望有的運(yùn)動模式被最大程度地消除。
參閱圖5，鄰近粗略跟蹤線圈142、144的永久磁鐵130、132產(chǎn)生磁場B，其磁力線向內(nèi)朝著粗略跟蹤線圈142、144延伸。當(dāng)需要粗略跟蹤運(yùn)動，以便將物鏡122置于在光盤上所選擇的軌道下方時，向粗略跟蹤線圈142、144施加電流。電流與磁場B相互作用產(chǎn)生沿跟蹤方向移動滑座106的作用力。這些力是根據(jù)洛侖茲定律F＝B×IL產(chǎn)生的，其中F代表作用在聚焦線圈上的力，B表示在兩個永久磁鐵間的磁場的磁通密度，I代表通過聚焦線圈的電流，以及L代表線圈的長度。例如，當(dāng)施加到第一粗略跟蹤線圈142的電流沿進(jìn)入附圖頁面的平面的方向流經(jīng)位于磁場B內(nèi)部的線圈部分時，沿箭頭320的方向產(chǎn)生力FCoarse1。與之相似，當(dāng)電流I沿離開圖5頁面的方向流經(jīng)位于在磁場B內(nèi)的第二跟蹤線圈144部分時，產(chǎn)生沿箭頭322所示方向的力FCoarse2力FCoarse1和FCoarse2使滑座106水平向左移動。
相反，圖6表示，假如在磁場B內(nèi)部的跟蹤線圈142、144部分內(nèi)的電流I的流動方向被反向，則產(chǎn)生的力FCoarse1和FCoarse2使滑座沿進(jìn)入圖6頁面的方向移動(在圖5中力向右)。沿跟蹤方向的移動量取決于施加到粗略跟蹤線圈142、144上的電流的大小。按照這種方式移動滑座106來定位物鏡122，使得來自透鏡122的激光束120聚焦在光盤表面上所希望的信息軌道上。
當(dāng)由光學(xué)模塊102產(chǎn)生控制信號時，根據(jù)透鏡夾具210和裝在其上的物鏡122的所需位移方向?qū)⒅付ǖ碾娏魇┘拥骄_跟蹤線圈232、234、236和238或者聚焦線圈230上。這種控制電流量的伺服系統(tǒng)和反饋電路在本技術(shù)領(lǐng)域是公知的。這一電流與由永久磁鐵250、252產(chǎn)生的磁場的相互作用產(chǎn)生作用力，沿適當(dāng)跟蹤或聚焦方向移動透鏡夾具210和安裝于其上的物鏡122。例如，假如需要沿聚焦方向重新定位，根據(jù)一聚焦誤差信號，將這一信號傳輸?shù)揭凰欧糯笃?未表示)，產(chǎn)生通過聚焦線圈230的電流。如上所述，根據(jù)洛倫茲定律F＝B×IL產(chǎn)生作用力。
參閱圖7，確定2-D執(zhí)行機(jī)構(gòu)116的永久磁鐵250、252的取向使每個磁鐵250、252的南極面向透鏡夾具210。采用這一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁場B其磁力線如圖所示源自磁鐵250、252并向內(nèi)朝著透鏡夾具210。當(dāng)將電流I施加到聚焦線圈230并沿所示方向流經(jīng)位于磁場B內(nèi)部的線圈230的部分時，在聚焦線圈230的每個部分上產(chǎn)生的向上作用力FFocus傳送到各撓曲臂260、262、264、266，使各撓曲臂彎曲從而移動透鏡夾具210和相關(guān)的物鏡122更接近光盤。相反，當(dāng)電流I沿相反的方向流經(jīng)如上所述那些線圈部分時，產(chǎn)生作用在撓曲件上的向下的力，使透鏡夾具210和物鏡122遠(yuǎn)離光盤表面。移動量取決于施加到聚焦線圈230上的電流的大小。通過移動物鏡122接近或遠(yuǎn)離光盤表面，聚焦線圈230使來自物鏡122的激光束120精確地聚焦在光盤上的預(yù)期的信息軌道上。
如圖8所示，當(dāng)固定在聚焦線圈230上的四個精確跟蹤線圈232、234、236和238中產(chǎn)生電流時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)116產(chǎn)生動作以便進(jìn)行精確跟蹤。當(dāng)沿所示方向?qū)Ω櫨€圈施加電流使其流經(jīng)位于磁場B內(nèi)的跟蹤線圈的部分時，產(chǎn)生使透鏡夾具210向右移動的力FTrack。當(dāng)力FTrack作用在各跟蹤線圈232、234、236、238時，該力通過聚焦線圈230和透鏡夾具210傳遞到撓曲件260、262、264、268，使它們沿相應(yīng)的方向彎曲，物鏡122沿力的方向移動，在圖8中向右。當(dāng)電流沿相反的方向流經(jīng)跟蹤線圈232、234、236、238時，產(chǎn)生的作用力使透鏡夾具210向左移動。與施加到粗略跟蹤線圈242、244上的電流值比較，施加到精確跟蹤線圈232、234、236、238上的電流值較小，并且精確跟蹤線圈的尺寸比粗略跟蹤線圈要小得多，以便增加諧振頻率，因此能提高伺服控制的帶寬，可更嚴(yán)格地控制跟蹤誤差。
圖9A-16B是滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件100的示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)力的對稱和平衡的情況。
圖9A是表示粗略跟蹤或滑座電動機(jī)構(gòu)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)116在水平面上的作用力的對稱性的示意圖。當(dāng)電流施加到如上所述的粗略跟蹤線圈142、144上時產(chǎn)生力FCoarse1和FCoarse2，它們分別集中在位置鄰近永久磁鐵130、132的粗略線圈142、144部分的內(nèi)部。選擇第一粗略線圈142的尺寸使其等于第二粗略線圈144的尺寸，并向每個線圈施加相同的電流，使作用在線圈上的力FCoarse1和FCoarse2相等。此外，粗略線圈142、144位置與物鏡122的距離LC1和LC2相等，使圍繞物鏡122的光軸O形成的轉(zhuǎn)矩相等，滑座立搖被降到最小。在圖9B中，表示粗略跟蹤電動機(jī)構(gòu)作用力FCoarse1和FCoarse2的中心處在豎直平面內(nèi)。由于力FCoarse1和FCoarse2沿豎直方向與滑座質(zhì)心CMC對準(zhǔn)(即它們與通過滑座重心CRC的一條與徑向和光軸O正交的直線相交)，圍繞水平軸線的兩轉(zhuǎn)矩相等，并且降低了能夠引起棱鏡偏轉(zhuǎn)光束角度，因而引起跟蹤偏差的滑座橫搖被降低。
在圖10A和10B中表示了沿水平面和豎直平面的精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)的作用力。通過使在永久磁鐵250、252產(chǎn)生的磁場內(nèi)的精確跟蹤線圈232、234、236、238激勵產(chǎn)生的力FTrack1和FTrack2集中在兩對精確跟蹤線圈232、234和236、238之間并沿跟蹤方向水平傳遞。各線圈的尺寸相等，提供給各線圈的電流值也相等，這樣形成的力FTrack1和FTrack2的量值相等。此外，各精確跟蹤線圈232、234、236、238距物鏡122的光軸O的距離LT相等，因此圍繞光軸O產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等，使透鏡夾具210和其上裝載的透鏡122圍繞豎直軸線的立搖降至最小。如圖10B所示，形成的精確跟蹤力FTrack作用在精確電動機(jī)質(zhì)量的質(zhì)心上CMF上，使透鏡夾具橫搖降到最小。
圖11A表示由對滑座106產(chǎn)生作用的精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)形成的反作用力FReact1和FReact2與在圖10A中所示的精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)作用力FTrack1和FFTrack2相反。這些反作用力FReact1和FReact2作用在磁極件244、246上，這些磁極件位于在透鏡夾具210的每一側(cè)上的各跟蹤線圈232、234、236、238的范圍內(nèi)。如上所述，跟蹤作用力FTrack1和FTrack2的量值是相等的。此外，磁極件244、246的尺寸是相等的，使所產(chǎn)生的反作用力FReact1和FReact2相等。由于磁極件244、246位置距透鏡122的光軸O的距離LR相等，圍繞光軸O的各轉(zhuǎn)矩量值相等，從而降低了圍繞豎直軸的旋轉(zhuǎn)，或立搖。圖11B表示在豎直平面內(nèi)形成的反作用力FReact。如圖所示，反作用力FReact作用在位于滑座質(zhì)量質(zhì)心CMC上方距離LRM處的精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量質(zhì)心CMF處，因此在滑座106上將產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。然而，距離LRM和反作用力FReact1和FReact2是相當(dāng)小的，這個轉(zhuǎn)矩相對小并不會明顯影響滑座的性能。
圖12A表示作用在2-D執(zhí)行機(jī)構(gòu)116上的聚焦作用力FFocus1和FFocus2。聚焦作用力FFocus1和FFocus2集中在跟蹤線圈232、234、236、238和磁極件244、246之間的聚焦線圈230上，鄰近永久磁鐵250、252。聚焦線圈230繞在圖4所示的透鏡夾具210的開孔212的內(nèi)部，使通過鄰近磁鐵的每側(cè)線圈230的電流具有相同的量值，因此在透鏡夾具210的各側(cè)產(chǎn)生相等的作用力FFocus1和FFocus2，并作用在于沿豎直方向移動的透鏡夾具和其上裝載的物鏡122。該線圈對稱地位于在透鏡夾具210的開孔212內(nèi)，使得所產(chǎn)生的作用力FFocus1和FFocus2的中心與物鏡122的光軸O距離同為LF。采用這種結(jié)構(gòu)，圍繞透鏡122的光軸O產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等，從而降低了透鏡夾具210的縱搖。此外，如圖12B所示，當(dāng)由滑座的端部看時，聚焦作用為FFocus1和FFocus2(在附圖中為FFocus)對滑座質(zhì)量質(zhì)心CMC準(zhǔn)，因此降低滑座106的橫搖。
圖13A表示響應(yīng)于圖12A中表示的聚焦作用力FFocus1和FFocus2在水平平面中產(chǎn)生的反作用力FFR1和FFR2。反作用力FFR1和FFR2與聚焦作用力FFocus1和FFocus2量值上相等，方向上相反，并且作用中心鄰近精確電動機(jī)構(gòu)永久磁鐵250、252、介于在磁極件244、246中間。如上所述，聚焦作用力FFocus1和FFocus2相等，因此，反作用力FFR1和FFR2也相等。此外，反作用力FFR1和FFR2作用在與物鏡122的光軸O的等距離LFR處以進(jìn)一步減少橫搖。同時如圖13B所示，當(dāng)由滑座106的端部看時，聚焦作用力FFR1和FFR2(在附圖上為FFR)與滑座質(zhì)量質(zhì)心CMC對準(zhǔn)，因而減少了滑座橫搖。
圖14表示由透鏡夾具210上的撓曲臂260、262、264、266產(chǎn)生的力FFlex1和FFlex2。所示的FFlex1和FFlex2作用在上部撓曲臂260、262上。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員會理解，也會有相同的力作用在下部撓曲臂264、268上。分別作用在上部撓曲臂260、262上的力FF1ex1和FFlex2集中在撓曲臂260、262的橫臂部分280上，在該處，撓曲臂附著到支承元件290上。如前所述，當(dāng)這些力FFlex1和FFlex2作用在撓曲臂260、262上時，撓曲臂沿適當(dāng)?shù)姆较驈澢?，以?shí)現(xiàn)精確跟蹤。為了使撓曲臂260、262維持在它們的彎曲狀態(tài)，精確電動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生反作用力FRA和FRB它們集中在透鏡夾具210兩側(cè)的磁極件244、246上。如圖所示，撓曲力FF1ex1和FF1ex2作用在與聚焦透鏡122的光軸O距離為LFlex處，同時反作用力FRA和FFB分別作用在與光軸O距離LRA和LRB處。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員會理解，由一對力圍繞透鏡122的光軸O產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是不相等的，這是由于(FFlex1+FFlex2)不等于(FRALRA+FRBLRB)。然而，除了在很低的頻率下(通常約低于40赫茲)由于這些力從滑座被有效地解耦了，在大多數(shù)正常運(yùn)行的情況下，這些力不會影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。
如上所述，滑座106包括兩個軸承表面108、110，它們以可滑動的方式安裝在導(dǎo)軌112、114上，以便使滑座106位于光盤上的各種不同的數(shù)據(jù)軌道下方。實(shí)質(zhì)上，軸承面108、110作用象“彈簧”，它們將滑座106保持在導(dǎo)軌112、114上方。在圖15A-B中表示了軸承“彈簧”的剛性力FBearing1和FBearing2。力FBearing1和FBearing2集中在軸承表面108、110和導(dǎo)軌112、114之間的接觸點(diǎn)上，并經(jīng)導(dǎo)軌的中心向下傳遞。如上所述，在軸承表面108和導(dǎo)軌112之間的表面接觸面積近似等于在軸承表面110和導(dǎo)軌114之間的表面接觸面積，因此，這些剛性力FBearing1和FBearing2基本上相等。此外，軸承表面108、110位于距透鏡122的光軸O等距離LBearing處，使得由這些力FBearing1和FBearing2圍繞光軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等，使滑座橫搖變?yōu)樽钚?。參閱圖15B，在豎直平面內(nèi)，凈余滑座懸掛力FBearing直接作用在兩個軸承之間并且對光軸O對準(zhǔn)。
圖16A中表示作用在軸承表面108、110和導(dǎo)軌112、114上的摩擦力FFricti1A、FFricti1B和FFriction2。由于第一軸承表面108包含兩個部分160、162，因而出現(xiàn)兩個摩擦力FFriction1A和FFriction1B，分別對應(yīng)于每個軸承部分160、162，這兩個摩擦力集中在軸承的沿與導(dǎo)軌112的接觸表面的中部。第二摩擦力FFriction2作用在第二軸承表面110上并集中在軸承的沿與所示導(dǎo)軌114的接觸表面的中部。由于構(gòu)成第一軸承表面108的軸承部分160、162的接觸面積基本上等于第二軸承表面110的接觸面積，以及各軸承表面的預(yù)荷載和摩擦系數(shù)都相同，因此摩擦力FFriction1A與FFriction1B的和與摩擦力FFriction2相等。軸承表面112、114位于與聚焦透鏡122光軸具有相等的距離LF處，并且圍繞透鏡光軸軸形成的轉(zhuǎn)矩也相等。在豎直平面內(nèi)，摩擦力FFriction1A、FFriction1B和FFriction2作用在導(dǎo)軌112、114和軸承表面108和110之間的接觸面積內(nèi)，如圖16B所示，經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)它們沿水平方向與滑座質(zhì)量質(zhì)心CMC對準(zhǔn)，從而減少了能夠產(chǎn)生滑座橫搖的圍繞該質(zhì)心的轉(zhuǎn)矩。
圖17-20表示為了在豎直和水平方向加速，作用在滑座106和2-D執(zhí)行機(jī)構(gòu)116上的慣性力。圖17表示對應(yīng)組件在豎直方向加速的，作用在精確電動機(jī)構(gòu)和滑座上的慣性力。第一向下的慣性力F1F等于精確電動機(jī)的質(zhì)量乘以加速度，該力作用在電動機(jī)質(zhì)量質(zhì)心CMF處。第二向下的慣性力FC作用在滑臂質(zhì)量質(zhì)心CMC處并等于滑臂質(zhì)量乘以加速度。圖18A和18B還表示出慣性力F1F和F1C沿水平方向與物鏡122的光軸O對準(zhǔn)。
圖19A表示用于分別對滑座和精確電動機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平加速的作用在粗略線圈142、144和精確電動機(jī)構(gòu)磁極件244、246上的慣性力。慣性力F1C1作用在第一粗略線圈142的上部部分的中心，慣性力F1C2作用在第二粗略線圈144的上部部分的中心。如上所述，線圈142、144具有相同的尺寸，使得第一線圈142的質(zhì)量等于第二線圈144的質(zhì)量。力F1C1、F1C2的大小等于各自線圈的質(zhì)量乘以加速度，因此，作用在線圈142、144上的慣性力相等。由于線圈142、144位于與物鏡122的光軸O等距離LC處，所以由慣性力F1C1和F1C2圍繞透鏡光軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等。同樣，由于精確電動機(jī)構(gòu)磁極件244、246尺寸相同以及位于與光軸O等距離Lp處，作用在兩磁級件上的慣性力F1P1和F1P2X 相等，圍繞物鏡122的光軸O形成的轉(zhuǎn)矩也相等。將這種分析同樣應(yīng)用于滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的所有其它元件或“附件”上，正如下面更詳細(xì)解釋的，由超過撓曲臂的諧振頻率的水平和豎直方向的加速度產(chǎn)生的慣性力是平衡的以及相對光軸O是對稱的。作用在組件上的精確電動機(jī)構(gòu)和滑座的凈余慣性力F1F和F1C沿著一條通過滑座中心的與光軸O相交的直線產(chǎn)生水平加速作用，如圖19B所示。由粗略電動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的凈余慣性力F1C等于粗略電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量乘以加速度，而由精確電動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力F1F等于精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量乘以加速度。
在高的頻率下，即在跟蹤方向的加速度超過透鏡夾具-撓曲臂諧振頻率約40赫茲的條件下，組件100的各元件形成解耦，不影響物鏡122的位置。因而，對于超過和低于撓曲臂諧振頻率的加速度，各慣性力是不同的。圖20A表示在這些高的頻率下，用于水平加速度的慣性力。在這些高的頻率下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)116從滑座106解耦，使得第一慣性力F11等于精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量乘以加速度，該力作用在精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心CMF，以及第二慣性力等于粗略電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量乘以加速度，該力集中在滑座質(zhì)量的質(zhì)心CMC處。
圖20B表示在低于撓曲臂諧振頻率的水平加速度下的慣性力。在這些較低的頻率下，精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量和滑座質(zhì)量作為一單體運(yùn)動，即具有一個單一質(zhì)心CMC′。如上所述，這一單一質(zhì)心CMC′位于在沿豎直方向在滑座質(zhì)量的質(zhì)心CMC上方某一距離X處，這樣粗略電動機(jī)構(gòu)用力FCoarse1和FCoarse2和摩擦力FFriction1和FFriction2不再與滑座質(zhì)量的質(zhì)心對準(zhǔn)，現(xiàn)在移動到CMC′。盡管滑座質(zhì)心產(chǎn)生這種豎直偏移，但組件100的對稱設(shè)計(jì)能保證滑座質(zhì)量的質(zhì)心不會在水平平面內(nèi)偏移，而且不管質(zhì)心已從CMC豎直偏移到CMC′，作用在滑座上的力圍繞質(zhì)心和光軸O仍是對稱的。
另外，設(shè)計(jì)的對稱性保證了當(dāng)滑座的各附件或元件在高頻下解耦時，不會產(chǎn)生質(zhì)心CMC的水平偏移。例如，在千赫茲范圍的頻率下，精確電動機(jī)構(gòu)磁極件244、246和磁鐵250、252將解耦。然而由于設(shè)計(jì)的對稱性，質(zhì)心將不會在水平平面內(nèi)偏移。由于質(zhì)心CMC在水平平面內(nèi)沒有偏移，在頻率超過使各附件變?yōu)椤八缮ⅰ钡念l率的情況下，聚焦電動機(jī)構(gòu)的反作用力將不會對滑座進(jìn)行縱搖或橫搖。因此，通過沿水平方向?qū)①|(zhì)心與物鏡122的光軸對準(zhǔn)，透鏡位于“風(fēng)暴眼”中，在該處它的位置受作用在組件100上諧振、電動機(jī)作用力和反作用力的影響最小。
圖21A-B表示對于在1.9克質(zhì)量的精確電動機(jī)中懸掛的0.24克的物鏡，精確跟蹤位置與本發(fā)明的執(zhí)行機(jī)構(gòu)116的精確電動機(jī)構(gòu)電流之間Bode轉(zhuǎn)換曲線圖。如圖21A中所示，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有幾近理想的dB曲線310，具有近于40dB/十進(jìn)制的斜率和具有45°相位極限的理想相位移曲線312。圖21C-D表示當(dāng)透鏡中心離開水平面或跟蹤方向0.15毫米的相同的轉(zhuǎn)換作用。dB和相位移曲線310′和312′分別顯示有一種擾動或突變，其產(chǎn)生在大約3.2千赫。將相位極限降低到25°，進(jìn)一步降低回路阻尼，和增加穩(wěn)定時間和過沖。依據(jù)透鏡的位置，透鏡位置的水平偏移干擾作用于透鏡上的精確跟蹤作用力的對稱性和平衡，并且導(dǎo)致形成圍繞透鏡光軸的轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生立搖。因而，可以明顯看出，組件100中圍繞物鏡122的光軸O的力的平衡可以明顯提高位置跟蹤能力。
圖22A-C表示作用在組件100上的不對稱聚焦作用力產(chǎn)生的影響。圖22A表示，當(dāng)存在1.5微米的軌道橫搖而產(chǎn)生橫越軌道時的跟蹤信號，其中每個正弦波對應(yīng)在光盤表面上的一條信息軌道。在圖22-B中，聚焦作用力與精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心CMF和光軸O對準(zhǔn)。頂部軌跡322表示在該階躍過程中施加到聚焦線圈上的電流，而底部軌跡324表示以聚焦電流0.1安，聚焦加速度0.75米/秒2跟蹤一特定軌道時的軌道跟蹤誤差信號。如其所示，軌道跟蹤誤差信號實(shí)際上維持不受聚焦電流的影響。圖22C表示當(dāng)聚焦作用力與光軸O和質(zhì)心CMF偏離0.2毫米時，其對電流和圖22B所示的軌道跟蹤誤差信號的影響。對應(yīng)的各曲線分別與軌跡曲線322′和324′相同?，F(xiàn)在明顯看出跟蹤信號受到聚焦電流的影響。使用相同的聚焦電流和加速度可形成0.022微米的跟蹤偏差。通常，在光學(xué)驅(qū)動方向總的可允許的跟蹤偏差范圍在0.05微米到0.1微米，通過按照圖22B校準(zhǔn)各個力，明顯地降低了跟蹤偏差。
在圖23中表示滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例，組件400中2-D執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)心和滑座質(zhì)量的質(zhì)心重合一致。除了圍繞物鏡的光軸基本對稱以外，電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量質(zhì)心與滑座質(zhì)量質(zhì)心重合一致并對準(zhǔn)光軸。第一實(shí)施例的滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件100適合于大多數(shù)頻率范圍。然而，另一實(shí)施例組件400可以應(yīng)用在這樣一些場合，其中在低于撓曲臂諧振頻率的頻率下，希望避免滑座質(zhì)量的質(zhì)心的偏移。
組件400包括一滑座406，其具有的第一和第二軸承表面408和410基本上與在組件100的對應(yīng)表面相同，可以按可滑動方式安裝在導(dǎo)軸(未表示)上，還包括有安裝在滑座400內(nèi)部的2-D執(zhí)行機(jī)構(gòu)416?；?06包括位于形成在滑座406中的凹槽417和418內(nèi)部的一對粗略跟蹤線圈412和414，它們鄰近軸承表面408和410，可沿跟蹤方向水平移動滑座406，以便接近在光盤表面上各種不同信息軌道。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)416包括其上裝有物鏡(目標(biāo)物鏡)422的透鏡夾具420。一對形成在滑座406頂表面上的突沿424承接一對頂部撓曲臂426，該對撓曲臂還被附著到形成于透鏡夾具420上的一對伸出部428的頂部表面上。利用滑座(未表示)底部的對應(yīng)的突沿承接一對與頂部撓曲臂426結(jié)構(gòu)相同的底部撓曲臂429，該對撓曲臂附著到透鏡夾具420上的伸出部428的底表面上。光束430經(jīng)過橢圓孔432進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)416，并且經(jīng)過物鏡422沿光軸O′由包含在執(zhí)行機(jī)構(gòu)416內(nèi)部的一平面鏡(未表示)反射。執(zhí)行機(jī)構(gòu)416還附著到聚焦和精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)上，以便運(yùn)動透鏡422，使透出的光束精確地對準(zhǔn)和聚焦在光盤表面的理想位置上。聚焦和精確跟蹤電動機(jī)構(gòu)包括兩個固定在透鏡夾具420的兩相對端頭上的永久磁鐵440和442。一橢圓形精確跟蹤線圈444固定到每個永久磁鐵440和442上，與滑座軸承408和410鄰近。聚焦線圈448附著到滑座406的頂部和底部表面上，并由形成在滑座內(nèi)部的突沿所承接，使得透鏡夾具420定位在聚焦線圈448之間。
滑座406和執(zhí)行機(jī)構(gòu)416的粗略跟蹤運(yùn)動以圖6和圖7所示組件100相同的方式受到影響。當(dāng)將電流施加到置于磁場中的粗略跟蹤線圈412和414時，產(chǎn)生根據(jù)洛侖茲定律的作用力，沿跟蹤方向移動滑座406和執(zhí)行機(jī)構(gòu)416，以便將物鏡422定位在光盤上的各種不同的信息軌道的下方。
圖24表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)416沿聚焦方向移動透鏡夾具420和其上裝載的物鏡422的操作。當(dāng)在聚焦線圈448中產(chǎn)生電流時，在每個線圈中產(chǎn)生電磁場450。該電磁場450對于不同的聚焦線圈在方向上是不同的，如圖所示。在所示實(shí)例中，兩個永久磁鐵440和442將受到底部聚焦線圈448吸引和頂部聚焦線圈的推斥，因此將物鏡夾具420朝底部聚焦線圈448移動并遠(yuǎn)離頂部聚焦線圈448，使物鏡422的位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離光盤表面，其中移動的幅度取決于產(chǎn)生的電磁場的強(qiáng)度。
以類似的方式，圖25表示永久磁鐵440和442與精確跟蹤線圈444的相互作用。通過對跟蹤線圈444激磁可沿跟蹤方向水平向右或向左移動物鏡420，這依賴于通過線圈的電流的方向。例如，在所示磁場460中，透鏡夾具420和物鏡422向左運(yùn)動。按這種方式，精確跟蹤線圈444的作用在于使來自物鏡422的光束精確地定位在光盤上預(yù)期的信息軌道上。
如上所述，這一實(shí)施例中的粗略跟蹤電動機(jī)構(gòu)以與在組件100中的粗略跟蹤電動機(jī)相同的方式工作。粗略跟蹤線圈412和414尺寸相同并且與物鏡422的光軸O′的距離相等。將相等的電流提供到這些線圈上，使作用在滑座406上的力FCoarse1′和FCoarse2′施加在距光軸O′相等的距離LC1′和LC2′處。在豎直平面內(nèi)，這些力FCoarse1′和FCoarse2′沿徑向與電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量和滑座質(zhì)量的質(zhì)心CMF′和CMC′對準(zhǔn)，因此將滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的橫搖降到最小。按照類似的方式，軸承表面408和411位于與光軸O′相等的距離處，使滑座懸掛力圍繞光軸O′也是對稱的。每個力FBearing1和FBearing2作用在與光軸O′相等的距離LBearing1′處，使得圍繞光軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等，從而進(jìn)一步降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的橫搖。設(shè)計(jì)包含使導(dǎo)軌的二軸承表面面積基本上相等，從而使作用在滑座上的摩擦力基本相等。由于軸承表面408和410與光軸O′等距離，圍繞光軸作用的轉(zhuǎn)矩相等，滑座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的立搖降到最小。組件的進(jìn)一步設(shè)計(jì)使摩擦力沿豎直方向與滑座406和執(zhí)行機(jī)構(gòu)416的質(zhì)心對準(zhǔn)。
各精確跟蹤線圈444的尺寸相等，以及施加到各線圈上的電流相等，使作用到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的精確跟蹤作用力相等。此外，各精確跟蹤線圈444位于距光軸O′相等的距離LT′處，使圍繞這一軸線產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等。在豎直平面內(nèi)，這些力FTrack1′和FTrack2′還與執(zhí)行機(jī)構(gòu)416和滑座406的重心對準(zhǔn)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)416的橫搖降低。由于作用在組件上的精確跟蹤力相等，因而響應(yīng)于跟蹤作用力產(chǎn)生的反作用力FReaet1′和FReaet2′也相等。這些反作用力作用在與光軸相等的距離LR′處并沿豎直方向與重心對準(zhǔn)，使圍繞光軸O′的轉(zhuǎn)矩相等，降低了立搖。
按照相似的方式，各聚焦線圈44B具有基本相等的尺寸，以及施加到其上的電流基本相等，使聚焦線圈448產(chǎn)生相等的力FFocus1′和FFocus2′作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。然而，在這一實(shí)施例中，聚焦線圈448位于與電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量和滑座質(zhì)量的重合重心相等的距離LF′處，使圍繞光軸O′的轉(zhuǎn)矩相等。此外，由于聚焦作用力FFocus1′的FFocus2′相等，作用在精確電動機(jī)質(zhì)量上的聚焦反作用力FFR1′和FFR2′相等并作用在與滑座質(zhì)量和精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量的重合重心CMC′和CMF′相等的距離LFR處。因此，由反作用力圍繞光軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等，進(jìn)一步降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的橫搖。
作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的撓曲作用力FFlex1′、FFlex2′和響應(yīng)撓曲力產(chǎn)生的精確電動機(jī)構(gòu)反作用力FRA′、FRB′實(shí)際上與圖14所示組件100中的力是相等的。由于撓曲作用力和反作用力圍繞光軸O′不是對稱的，因此由這幾對力圍繞光軸O′產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不相等。然而，除了在低的頻率下(通常約低于40赫茲)，這些力實(shí)際上是由滑座解耦的，因而這些轉(zhuǎn)矩在大多數(shù)工作條件下不影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能。
因此，作用在組件400上的電動機(jī)構(gòu)作用力和反作用力圍繞光軸O′是對稱的，并且沿豎直方向與精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量和滑座質(zhì)量的重心CMF′和CMC′是對準(zhǔn)的。由于精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量和滑動質(zhì)量的重心重合，執(zhí)行機(jī)構(gòu)或組件的任何附件的解耦作用將不會使質(zhì)心偏移，以及對于所有水平和豎直方向的加速，作用于組件上的力和轉(zhuǎn)矩將維持平衡。
下面轉(zhuǎn)到圖26，其表示了本發(fā)明的另一實(shí)施例。執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-100的構(gòu)成方式總體上與第一實(shí)施例相似。組件中驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)部，如先確定的，精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量的重心C處在驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)部，并且確定了具有相互正交的X、Y和Z軸的坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)。物鏡1-122具有的光軸與Z軸在同一直線上。物鏡1-122安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-100內(nèi)部的套環(huán)1-124內(nèi)，使透鏡的重心以及由透鏡1-122和套環(huán)1-124兩者形成的單體的重心與精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量的重心C重合一致。在這一實(shí)施例中，滑座質(zhì)量的質(zhì)心落在物鏡1-122的光軸上，還與精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量的重心C重合。
與第一實(shí)施例一樣，物鏡1-122位于透鏡夾具1-210內(nèi)部，如圖27所示。透鏡夾具1-210設(shè)有對稱的臺肩1-213、1-215，由其分別延伸一對對稱的上臂1-217、1-219，以及一對對稱的下臂1-221配置在透鏡夾具1-210的兩對側(cè)上。在兩下臂中，圖27中僅表示了一個下臂1-221，可以理解第二下臂1-221位于透鏡夾具1-210的相反的一側(cè)上。撓曲件1-260、1-262分別安裝于上壁1-217、1-219的端部，用于在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)懸掛透鏡夾具1-210，如在第一實(shí)施例中已完整說明的一樣。撓曲件也以類似方式安裝于下臂上，與撓曲件1-260、1-262采用相同的方式，不過為了闡明，僅需討論上部撓曲件。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，上臂1-217、1-219和下臂朝著XZ平面延伸，在臂的端部的鉸接點(diǎn)1-263處，圍繞處在XZ平面的豎直軸線上形成單個的鉸接作用。在鉸接點(diǎn)1-263形成鉸接作用使得當(dāng)物鏡1-122沿跟蹤方向移動時將圍繞Z軸的轉(zhuǎn)矩降到最小，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)不存在圍繞Z軸的立搖。對于撓曲件可以這樣構(gòu)成，使它們不是精確地固定到XZ平面，只要在XZ平面產(chǎn)生鉸接作用即可。
撓曲件1-261、1-262和下部撓曲件可以是如在Schell等人的5313332號美國專利中介紹的，該專利結(jié)合本文可供參考。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-100安裝在一底座150上(圖3)，其操作采用與第一實(shí)施例的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相同的方式。
重復(fù)對這一實(shí)施例中的慣性力的分析，將會看到，當(dāng)滑座沿X軸方向受到水平加速時，滑座質(zhì)量和精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量作為一個具有與原點(diǎn)C嚴(yán)格重合的單一質(zhì)心的單體運(yùn)動。實(shí)際上，當(dāng)組件的各元件解耦時，水平加速可以在低于撓曲件的諧振頻率的低的頻率下或者在高于該諧振頻率的頻率下都會發(fā)生。因此，滑座質(zhì)量的質(zhì)心和精確電動機(jī)構(gòu)質(zhì)量的質(zhì)心彼此之間不會發(fā)生偏離，以及由于如上面討論的撓曲件的配置，在粗略或精確跟蹤的過程中，精確電動機(jī)構(gòu)不會有圍繞Z軸立搖的趨勢。
如在第一實(shí)施例中一樣，為了適應(yīng)所希望的應(yīng)用，執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-100可以設(shè)有精確跟蹤驅(qū)動裝置和精確跟蹤驅(qū)動裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-100特別適應(yīng)于可以容許物鏡1-122有相對大的工作距離的場合。
雖然參照某些優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地對本發(fā)明做了介紹，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于這些具體的實(shí)施例。相反，根據(jù)對實(shí)施本發(fā)明的最好方式的公開，對于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍的情況下可對目前的發(fā)明進(jìn)行很多改進(jìn)和變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍是由如下權(quán)利要求而不是由上述介紹限定的。在權(quán)利要求的等效含意和范圍內(nèi)的各種替換、改進(jìn)、變化都被認(rèn)為在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在圍繞一軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取或記錄信息的裝置，所述裝置包含一底盤；一滑座，其可沿一與所述旋轉(zhuǎn)軸線正交的路線相對所述底盤運(yùn)動；一滑座驅(qū)動裝置，用于沿所述正交路線驅(qū)動所述滑座，所述滑座驅(qū)動裝置的一些部分安裝在所述滑座上，且所述滑座以及所述滑座驅(qū)動裝置的安裝部分確定了滑座質(zhì)心。一物鏡，具有一光軸和透鏡質(zhì)心；一物鏡夾具，其內(nèi)安裝有所述物鏡，所述物鏡夾具相對所述滑座是可運(yùn)動的；以及一聚焦驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述物鏡夾具，使所述物鏡沿物鏡光軸移動，所述聚焦驅(qū)動裝置和所述物鏡夾具確定精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心，其中所述精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心、所述滑座的質(zhì)心以及所述透鏡的質(zhì)心基本重合在所述光軸上。
2.一種用于在圍繞一軸線可旋轉(zhuǎn)的光盤上以光學(xué)方式讀取和記錄信息的裝置，所述裝置包含一底盤；一滑座，其可沿一與所述旋轉(zhuǎn)軸線正交的路線相對所述底盤運(yùn)動；一滑座驅(qū)動裝置，用于沿所述正交路線驅(qū)動所述滑座，所述滑座驅(qū)動裝置的一些部分安裝在所述滑座上，所述滑座和所述滑座驅(qū)動裝置的安裝部分確定了滑座的質(zhì)心；一物鏡，具有一光軸和透鏡的質(zhì)心；一物鏡夾具，其上安裝有所述物鏡，所述物鏡夾具相對所述滑座是可運(yùn)動的；多個撓曲件，用于從所述滑座懸掛所述物鏡夾具，所述撓曲件對稱地附著到所述物鏡夾具的各附著點(diǎn)上，這些附著點(diǎn)圍繞光軸布置在由所述光軸和沿跟蹤方向延伸的軸線限定的平面內(nèi)。一聚焦驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述鏡夾具，沿物鏡光軸移動所述物鏡，所述聚焦驅(qū)動裝置和所述物鏡夾具確定了精確電動機(jī)構(gòu)的質(zhì)心；以及一精確跟蹤驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述物鏡夾具，以便對所述物鏡沿著所述正交路線的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中所述精確電動機(jī)的質(zhì)心、所述滑座的質(zhì)心以及所述透鏡的質(zhì)心基本重合在所述光軸上。
3.一種用于控制透鏡位置的裝置，所述裝置包含一被懸掛的殼體；一透鏡配置在確定光軸的所述被懸掛的殼體內(nèi)，所述被懸掛的殼體的質(zhì)心基本上位于在所述光軸上，且所述透鏡的質(zhì)心與所述被懸掛殼體的質(zhì)心重合；一滑座，懸掛所述被懸掛的殼體，用于按至少一種自由度相對于殼體產(chǎn)生相對運(yùn)動，其中所述滑座的質(zhì)心靠近所述被懸掛的殼體的質(zhì)心，處在距所述光軸0.1毫米范圍內(nèi)，且所述滑座相對于由X軸、Y軸和Z軸限定的三個相互正交的平面具有一初始姿態(tài)，以及作用在所述被懸掛的殼體上的所述滑座的懸掛力圍繞所述光軸是對稱的；一第一驅(qū)動裝置，作用在所述滑座上，用于產(chǎn)生第一組平衡的且圍繞所述光軸是對稱的作用力，以便在不同的頻率下沿所述Y軸使所述滑座和與之一起的所述被懸掛殼體加速，其中由所述第一組平衡的力圍繞所述滑座的所述質(zhì)心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被有效地消除了，并且所述第一組平衡的力的一些反作用力相對于所述光軸也是對稱的，因此圍繞所述滑座的所述質(zhì)心實(shí)際上不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由所述第一驅(qū)動裝置對所述滑座形成的慣性力是平衡的且圍繞所述光軸是對稱的，使得所述滑座在其加速過程中相對所述各參考平面維持其所述姿態(tài)，且所述被懸掛殼體相對于所述滑座維持其初始位置。
全文摘要
一用于控制在光學(xué)數(shù)據(jù)存取驅(qū)動裝置中的透鏡位置的裝置，包括利用多個撓曲件懸掛透鏡夾具的滑座。作用在透鏡夾具上的懸掛力圍繞光軸對稱。一粗略磁式驅(qū)動裝置對滑座上產(chǎn)生的作用力圍繞光軸對稱。作用在滑座上的慣性力和磁驅(qū)動力的反作用力也對光軸對稱。一精確跟蹤和一聚焦驅(qū)動裝置產(chǎn)生圍繞光軸對稱的力。慣性力和作用在透鏡夾具上的反作用力圍繞光軸對稱。結(jié)果，上述對稱力消除了轉(zhuǎn)矩，相對存儲媒體表面可精確控制物鏡聚焦。
文檔編號G11B17/04GK1138191SQ9610415
公開日1996年12月18日 申請日期1996年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月11日
發(fā)明者庫爾特·W·格特魯, 倫納德斯·J·格拉森斯 申請人:迪維安公司