專利名稱：用于小型盤和數(shù)字視盤的光學(xué)頭致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)頭致動器，特別涉及一種具有高諧振頻率的透鏡夾具的光學(xué)頭致動器。
近來，已經(jīng)發(fā)展用如激光盤或小型盤光盤的數(shù)據(jù)檢索/記錄系統(tǒng)。為了從或往光盤檢索或記錄信息，提供光學(xué)頭致動器沿光盤上光道照射激光束并根據(jù)從光道反射的光束檢索數(shù)據(jù)。如果在光盤上形成螺旋光道，在光道上形成的扇區(qū)由于光道偏心而具有從光盤中心不同的距離。因此，需要跟蹤控制以檢索的方式精確地將激光束照射到光道上。另外，由于以檢索的方式使光盤旋轉(zhuǎn)，光學(xué)頭致動器與光盤之間的距離會有微小波動。這種距離波動造成精確檢索數(shù)據(jù)困難，這樣需要聚焦控制。
為了聚焦控制，從光盤反射的激光束檢測到聚焦誤差，以便產(chǎn)生一個聚焦誤差信號。聚焦誤差信號驅(qū)動物鏡執(zhí)行聚焦控制操作。通常，物鏡由光頭罩上的彈簧支撐并固定。操作聚焦致動器，該聚焦致動器有一個線圈用于在軸向和盤的上下方向驅(qū)動物鏡。
同時，作為處理多媒體信息的重放光盤，CD-ROM及類似物已被實際使用。CD-ROM是一個具有直徑12厘米，厚度1.2毫米，軌跡軌距1.6微米的介質(zhì)，在其一側(cè)可儲存540兆字節(jié)的信息數(shù)據(jù)。近年來，使用圖像壓縮數(shù)據(jù)技術(shù)如MPEG移動圖像專家組)的具有在CD-ROM上記錄視頻信息的數(shù)字視盤(DVD)已取得顯著發(fā)展。
為了在高記錄密度光盤上執(zhí)行重放，激光束圓點直徑必須裝以隔膜。這樣做，應(yīng)注意光學(xué)頭裝置的激光波長被縮短(例如，大約635納米)，而物鏡的數(shù)值孔徑(NA)變大(例如，大約0.6)。但是，光盤傾斜偏差以與物鏡數(shù)值孔徑的立方成正比增加。因此，使物鏡數(shù)值孔徑太大地造成光盤傾斜裕度減小。在相同的物鏡數(shù)值孔徑條件下，具有厚度約為0.6毫米稱為DVD所指定的光盤SD傾斜裕度為傳統(tǒng)的具有例如大約1.2毫米厚度的CD的兩倍。
盡管有上述要求，仍希望標準密度及厚度約為1.2毫米(CD,CD-ROM)的光盤和高密度及厚度約為0.6毫米(DVD)的光盤同時存在。因此，需要能重放記錄在CD和DVD上的信息的光學(xué)頭裝置。
參考

圖1-4以下描述用于CD和CVD盤的傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器。
圖1是用于CD和DVD盤軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器的分解透視圖，圖2是圖1沿線Ⅱ-Ⅱ垂直橫截面圖。圖3是固定在用于圖1的CD和DVD盤軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器中磁鐵的透視圖，而圖4是用于CD和DVD盤軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器的另一個分解透視圖。
如圖1-3所示，用于CD和DVD盤軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器由柱形透鏡夾具110，透鏡盒113和115，繞組線圈120，圓柱形磁軛130，軸135，第一磁偶140和第二磁偶150構(gòu)成。軸135從磁軛130底部向上凸起。第一磁偶140沿磁軛130內(nèi)表面布置。第二磁偶150在與第一磁偶140垂直位置也沿磁軛130內(nèi)表面布置。
透鏡夾具110在其周邊有繞組線圈120，每個繞組線圈對應(yīng)第一和第二磁偶140和150。每個透鏡盒113和115從透鏡夾具110上表面凸出。用于CD的物鏡112和用于DVD的物鏡114分別固定在透鏡盒113和115中。導(dǎo)引槽117在透鏡盒113和115的正下方透鏡夾具110的周邊形成。導(dǎo)引槽117沿激光束方向形成以便導(dǎo)引槽117可選擇地與在磁軛130底部形成的通孔119對齊，激光束通過通孔。
透鏡夾具110有一個軸孔118，軸135插入其中。透鏡夾具110由第一磁鐵140和第二磁鐵150互相作用產(chǎn)生的力從磁軛130底部抬起。磁化材料固定于置于透鏡夾具110外周上的繞組線圈120的中部。
透鏡盒113和115沿物鏡112和114軸向及在透鏡夾具110的上表面一側(cè)凸出。因此，由于透鏡夾具110的重量，透鏡夾具110的諧振頻率變低。低諧振頻率帶來一個缺點，因為致動器容易受寄生諧振及外部干擾影響。由于透鏡夾具110可被旋轉(zhuǎn)，物鏡112和114可有選擇地與激光束軸對齊。固定第一磁偶140和第二磁偶150以便伺服透鏡夾具110運動而防止透鏡盒113和115移動。為保護透鏡夾具110和物鏡114，磁軛130的高度大于高度L1和H1之和，其中參考數(shù)字L1指第二磁鐵150的高度，而參考數(shù)字H1指第二磁鐵150至透鏡盒115的高度。因此，由于光學(xué)頭致動器變得更大些，不能將光學(xué)頭致動器的體積最小化。
另外，磁軛130的高度與圖3所示的第二磁鐵150結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。第二磁鐵150如圖3中所示，對于第一磁鐵140同樣適用。即由NdFe制成的磁鐵M1被磁化成N極和S極。在N極和S極之間形成非磁化區(qū)m。在非磁化區(qū)m不能產(chǎn)生任何磁場。因此，為獲得移動透鏡夾具110必要的磁場，必須通過非磁化區(qū)長度來加長磁鐵M1，這樣磁軛130高度較高，半徑較長。因此，不能將光學(xué)頭致動器的體積最小化。
圖4是用于CD和DVD盤軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器的另一個分解透視圖。光學(xué)頭致動器有一個圓柱210，其上聚焦線圈FA和跟蹤線圈對TRa和TRb。矩形透鏡夾具220在圓柱210的上表面形成。透鏡夾具220上表面一側(cè)上的透鏡盒向上凸出，DVD物鏡La和CD物鏡Lb固定于其中。透鏡盒包括第一透鏡盒222和第二透鏡盒224。平衡件226固定在透鏡夾具220上并相對于透鏡盒222和224以便透鏡夾具220能被平衡。與圓柱210中心成一直線的透鏡夾具220重心上形成軸孔228。軸孔228連接到從磁軛230中心平行于軸方向凸出的軸232，這樣圓柱210被連到磁軛230。從軸232和圓柱210之間的磁軛230并平行于軸向形成凸件234。對應(yīng)于圓柱210周邊，磁軛230內(nèi)周邊有一對磁鐵236，與聚焦線圈FA和跟蹤線圈對TRa和TRb互相電磁作用。
如圖4所示的光學(xué)頭致動器中，透鏡夾具220在磁軛230上表面上被旋轉(zhuǎn)，而透鏡盒220和224從透鏡夾具220凸出。因此，光學(xué)頭致動器變得較高，這樣不能獲得光學(xué)頭致動器的最小化。
另外，透鏡夾具220有平衡件226。因此，當透鏡夾具變重時，透鏡夾具諧振頻率變低，這樣光學(xué)頭致動器受寄生諧振影響。
為了克服上述問題，根據(jù)本發(fā)明用于CD盤和DVD盤的光學(xué)頭致動器包括磁軛和透鏡夾具。磁軛包括從底部向上突出的軸和沿磁軛內(nèi)周邊表面以一定間隔固定的多個磁鐵。透鏡夾具通過軸可移動地與磁軛連接，并相對于多個磁鐵的位置分別有多個繞組線圈。在透鏡夾具中平行激光束軸向形成至少兩個激光開口。包含部分的透鏡在激光開口上部按順序形成，以形成小型盤(CD)物鏡和數(shù)字視盤(DVD)物鏡。多個磁鐵的每一個以雙體式形成。多個磁鐵由平行激光束軸向極化的多個第一磁鐵和垂直激光束軸向極化的多個第二磁鐵構(gòu)成，第一磁鐵和第二磁鐵交替固定。為抬起透鏡夾具，磁化材料固定在每個多個繞組線圈下。
根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)頭致動器，具有物鏡的透鏡夾具被抬起并通過磁軛上的磁鐵、透鏡夾具的磁化材料和滑動軸被保持在抬起狀態(tài)。當透鏡夾具通過磁通和供到繞組線圈電流量以垂直方向(聚焦方向)和水平方向(跟蹤方向)移動時，執(zhí)行跟蹤和聚焦伺服。通過控制跟蹤伺服電流量，執(zhí)行固定在透鏡夾具上的CD物鏡到/從DVD物鏡切換。因此，可以在簡化結(jié)構(gòu)并從簡單的制造工藝中獲得光學(xué)頭致動器。
本發(fā)明這些和其它目的及特征可參考附圖通過下面實施例理解，其中圖1是用于CD和DVD盤軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器分解透視圖；圖2是沿圖1線Ⅱ-Ⅱ垂直橫截面圖；圖3是固定在用于圖1CD和DVD軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器中的磁鐵的透視圖；圖4是用于CD和DVD軸滑動型傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器另一個分解透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例用于CD和DVD軸滑動型光學(xué)頭致動器分解透視圖；圖6是沿圖5線Ⅲ-Ⅲ垂直橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例用于CD和DVD軸滑動型光學(xué)頭致動器透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例用于CD和DVD軸滑動型光學(xué)頭致動器的雙體式磁鐵的透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例使用的用于CD和DVD光學(xué)頭致動器垂直橫截面圖；以及圖10是顯示傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器中物鏡和根據(jù)本發(fā)明實施例光學(xué)頭致動器跟蹤范圍的圖。
參考附圖將詳細描述本發(fā)明實施例的光學(xué)頭致動器。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例用于CD和DVD軸滑動型光學(xué)頭致動器分解透視圖；圖6是沿圖5線Ⅲ-Ⅲ垂直橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例用于CD和DVD軸滑動型光學(xué)頭致動器透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例用于CD和DVD軸滑動型光學(xué)頭致動器的雙體式磁鐵的透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例使用的用于CD和DVD光學(xué)頭致動器垂直橫截面圖；以及圖10是顯示傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器中物鏡和根據(jù)本發(fā)明實施例光學(xué)頭致動器跟蹤范圍的圖。
圓柱磁軛560有一個從其底部中心向上凸出的滑動軸565。在磁軛560底部形成通孔567。第一磁偶570和第二磁偶580固定在沿磁軛560周邊形成的圓柱槽572中。即第一和第二磁偶570和580連到圓柱槽572的內(nèi)表面。第一磁偶570包括互為配置的兩個磁鐵。第一磁偶570的每個磁鐵沿相對于滑動軸565垂直方向極化。第二磁偶580包括互為配置的兩個磁鐵。第二磁偶580的每個磁鐵沿相對于滑動軸565平行方向極化。第一磁偶570的磁鐵和第二磁偶580的磁鐵以90度間隔交替排列。第一和第二磁偶570和580連接與圓柱磁軛560相同高度。在磁軛560底部形成通孔567，來自全息圖元件700的激光束通過該通孔。全鏡750固定在通孔567之下以使激光束路線與物鏡512和525的軸對齊。
磁鐵以雙體式制造。即其中一個磁鐵被分成兩片，S極為第一磁鐵片和N極為第二磁鐵片，以便保持N極和S極中一個磁鐵的極性排列。形成的雙體磁鐵帶有第一磁鐵片的N極連到第二磁鐵片的S極的第一部分M2，以及第一磁鐵片極連到第二磁鐵片N極的第二部分M3。形成的雙體式磁鐵帶有如圖8所示的第一和第二部分M2和M3。在這種雙體式磁鐵被連到磁軛560內(nèi)表面上的情況中，對于打算使用的磁鐵電磁場以排除非磁化區(qū)，附加磁鐵是必要的。例如，如圖8所示，為了產(chǎn)生平行于滑動軸作用的電磁場，為使第一部分M2和第二部分M3的分界線與滑動軸565平行排列，固定雙體式磁鐵。分界線是在第一和第二部分M2和M3連接時形成的。
透鏡夾具500為圓柱形。在對應(yīng)圓柱磁軛560滑動軸565的位置，透鏡夾具500有一個軸孔530。兩個激光開口535在透鏡夾具500的上表面上形成，其位置距軸孔530的中心距離相同。激光開口535互相分開。第一透鏡盒510和第二透鏡盒520在激光開口535的上部分形成。用于DVD的物鏡515固定在第一透鏡盒510中。物鏡525固定在第二透鏡盒520中。為增強剛度，每個第一和第二透鏡盒510,520均起拱肋作用。
四組繞組線圈540被連到透鏡夾具500外周邊上。第一繞組線圈以物鏡515和525形成的銳角連到透鏡夾具500的外周邊。第二繞組線圈相對于第一繞組線圈180度連到透鏡夾具500。在第一和第二繞組線圈之間，第三和第四繞組線圈互相以180度交替地連到透鏡夾具500的外周邊。即第一和第三繞組線圈互相以90度位置排列，第二和第四繞組線圈也同樣。以槽形形成多個平衡件505，該槽形從透鏡夾具500底部向上形成凹槽。平衡件505能使軸孔530的中心成為透鏡夾具500的重心。磁化材料550固定在每個繞組線圈540的中心位置及透鏡夾具500的周邊。固定在第一繞組線圈中心的第一磁化材料向DVD物鏡515傾斜。固定在第二繞組線圈中心的第二磁化材料向DVD物鏡515傾斜。在第三繞組線圈中心上的第三磁化材料遠離CD物鏡傾斜。在第四繞組線圈中心的第四磁化材料遠離用于DVD的物鏡515傾斜。透鏡夾具500的半徑大于從滑動軸565到磁鐵570和580的內(nèi)徑。透鏡夾具500被固定在磁軛560內(nèi)側(cè)，并軸孔530與磁軛560滑動軸565相連接。此時，其中一激光開口535置于通孔567的上部分，且每一個繞組線圈固定于相對的每一個磁鐵。
以下，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)頭致動器。
首先，采取通孔567與CD物鏡525對齊。由于磁鐵570和580與磁化材料550之間的電磁場，使透鏡夾具500被從磁軛560底部抬起。來自全息裝置700激光束的行進方向由全鏡(full mirror)750改變。因此，激光束從下面通過通孔567沿CD物鏡525軸傳輸。傳輸?shù)募す馐劢沟奖P光道的一個凹坑上并被反射。被反射的激光束再次通過用于CD的物鏡525和通孔567，并通過全鏡750輸入到全息裝置700中的光檢測器(photodetector)(未示出)。通過輸入的激光束檢測在數(shù)據(jù)記錄凹坑中的聚焦和跟蹤狀態(tài)。
在聚焦伺服必要的情況下，聚焦伺服電流被加到相對于第二磁偶580的繞組線圈。在聚焦伺服電流被加到繞組線圈的情況下，通過第二磁偶580的磁通，一個力被施加于平行滑動軸565的方向。因此，通過具有用于CD物鏡的透鏡夾具500受到滑動軸565方向的力，聚焦伺服被執(zhí)行。
在跟蹤伺服必要的情況下，跟蹤伺服電流從伺服系統(tǒng)(未示出)被加到相對于第一磁偶570的繞組線圈。在跟蹤伺服電流被加到繞組線圈的情況下，由于第一磁偶570的磁通，一個力被施加于透鏡夾具500的旋轉(zhuǎn)方向。因此，包括用于CD物鏡525的透鏡夾具500以平行方向的力執(zhí)行跟蹤伺服。
同時，在改變用于CD的物鏡525和用于DVD的物鏡515的位置的情況中，大量電流瞬間施加于置于相對于跟蹤伺服中使用的第一磁偶570的繞組線圈。如果大量電流瞬間流進繞組線圈，透鏡夾具500以第一磁偶570磁通方向快速旋轉(zhuǎn)。由于磁化材料550以一個傾斜方向固定，磁化材料550作用于透鏡夾具500旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器跟蹤伺服距離和根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)頭致動器的跟蹤伺服距離如圖10所示。參考標號114指用于DVD的傳統(tǒng)物鏡，而參考標號515指根據(jù)本發(fā)明實施例DVD物鏡。上述兩個物鏡相對于滑動軸565有相同的跟蹤伺服角度，但跟蹤的傳輸距離互相不同，為距離D1和距離D2。即用于DVD的傳統(tǒng)物鏡114的跟蹤傳輸距離D1大于根據(jù)本發(fā)明實施例用于DVD的物鏡515的跟蹤傳輸距離D2。跟蹤傳輸距離的差別是由與傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器相比從每個物鏡515和525的中心到滑動軸565距離減少所致。
由于從軸到物鏡的距離變短，跟蹤的驅(qū)動靈敏度降低。驅(qū)動靈敏度與(B×L×N)/((KL)×R)的數(shù)值成比例，其中B指電磁強度，L指線圈長度，N指繞組線圈匝數(shù)，KL指由磁鐵和磁化材料之間引力確定的剛度值，而R指線圈電阻。即必須降低剛度值，以補償降低的驅(qū)動靈敏度。但是，當剛度值KL減小時，透鏡夾具的諧振頻率降低。為了使用于DVD和CD的光學(xué)頭致動器在播放方式下正常工作，必須補償諧振頻率惡化。用于DVD和CD的光學(xué)頭致動器必須有滿足DVD和CD的伺服帶寬(servo bandwidth)。用于CD的伺服帶寬為1.1KHz，用于DVD的伺服帶寬為2.4KHz。通常，為使光學(xué)頭致動器穩(wěn)定工作，需要技術(shù)設(shè)計在穩(wěn)定帶寬中排除任何寄生(parasitic)諧振頻率，該穩(wěn)定帶寬為伺服帶寬的10倍。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例用于DVD和CD的光學(xué)頭致動器必須被設(shè)計成同時滿足對于CD穩(wěn)定帶寬11KHz和對于DVD穩(wěn)定帶寬24KHz。即寄生諧振頻率必須是比穩(wěn)定帶寬高的帶寬。為了將寄生諧振頻率移到比穩(wěn)定帶寬更高頻率的帶寬，寄生諧振頻率必須高于24KHz頻率。寄生諧振頻率(fn)與(KH)/m成比例，其中KH指透鏡夾具的剛度值，m指透鏡夾具的透鏡重量。即對于寄生諧振頻率，為增強參考頻率24KHz，減少透鏡夾具重量和增加透鏡夾具剛度值是必要的。通常，由于重量與剛度值成比例，增加寄生諧振頻率是困難的。為解決這個問題，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)頭致動器采用具有如圖5所示結(jié)構(gòu)的透鏡夾具，由此保持透鏡夾具重量m而增加剛度值KH。通過增加磁鐵強度B補償跟蹤驅(qū)動靈敏度的降低。因此，減少了透鏡夾具的體積并阻止了驅(qū)動靈敏度的下降。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)頭致動器中，通過磁軛上的磁鐵、透鏡夾具的磁化材料及滑動軸，具有物鏡的透鏡夾具被抬起并被維持在抬起狀態(tài)。當利用磁通和供給繞組線圈的電流量，以垂直方向(聚焦方向)和水平方向(跟蹤方向)移動透鏡夾具時，可執(zhí)行跟蹤和聚焦伺服。通過控制跟蹤伺服電流量，執(zhí)行固定在透鏡夾具上CD物鏡到/從DVD物鏡的切換。因此，可以簡化結(jié)構(gòu)并從簡單的制造工藝獲得光學(xué)頭致動器。
通過使用雙體式磁鐵，根據(jù)本發(fā)明實施例的透鏡夾具的高度與傳統(tǒng)光學(xué)頭致動器的透鏡夾具高度相比可減少一個非磁化區(qū)高度。因此，光學(xué)頭致動器可被最小化，且由于降低了透鏡夾具的重量，寄生諧振頻率可被傳遞到更高的頻率區(qū)。當寄生諧振頻率傳遞到高頻區(qū)時，光學(xué)頭致動器的操作變得穩(wěn)定。
另外，光學(xué)頭致動器包括具有兩對不同極性排列的磁鐵的磁軛，及對應(yīng)于每個磁鐵的位置形狀相同的繞組線圈。因此，當使用用于CD的物鏡或用于DVD的物鏡時，根據(jù)磁鐵的磁通方向執(zhí)行跟蹤伺服和聚焦伺服。
很明顯，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易進行各種其他修改而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。因此，不應(yīng)將所附權(quán)利要求的范圍限于上述描述，而構(gòu)成的權(quán)利要求涵蓋了所有本發(fā)明中的專利新穎性特征，包括本領(lǐng)域技術(shù)人員作出的等同的所有特征。
權(quán)利要求
1．一種用于小型盤(CD)和數(shù)字視盤(DVD)的光學(xué)頭致動器，包括一磁軛，包括從底部向上凸出的軸和多個沿其內(nèi)周邊表面以一定間隔固定的磁鐵；一透鏡夾具，通過軸可移動地與磁軛連接，且在分別相對于多個磁鐵位置具有多個繞組線圈，在平行于激光束軸向形成的至少兩個激光開口，包含部分的透鏡在激光開口上部按順序形成，以形成小型盤物鏡和數(shù)字視盤物鏡。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)頭致動器，其特征在于，多個磁鐵的每一個以雙體式形成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)頭致動器，其特征在于，多個磁鐵由多個平行于激光束軸向極化的第一磁鐵和多個垂直于激光束軸向極化的第二磁鐵構(gòu)成，第一和第二磁鐵被交替固定。
全文摘要
一磁軛,包括從底部向上凸出的軸和多個沿磁軛內(nèi)周邊表面以一定間隔固定的磁鐵;一透鏡夾具,通過軸可移動地與磁軛連接,且在分別相對于多個磁鐵位置有多個繞組線圈,在平行于激光束軸向形成至少兩個激光開口,透鏡包含部分在激光開口上部按順序形成,以形成CD物鏡和DVD物鏡。磁鐵中的每一個為雙體式。多個磁鐵由多個平行于激光束軸向極化的第一磁鐵和多個垂直于激光束軸向極化的第二磁鐵構(gòu)成,第一第二磁鐵交替固定。
文檔編號G11B7/09GK1221951SQ9812690
公開日1999年7月7日 申請日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月25日
發(fā)明者李寬澈 申請人:大宇電子株式會社