专利名称：驱动物镜的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动物镜的装置。更具体地，本发明涉及这样的装置，该装置在平行于物镜的光轴的方向上和垂直于物镜的光轴的方向上、或平行于盘的表面来驱动物镜。
光拾取器是众所周知的，被用来对光盘或磁光盘中记录数据或再现数据。
光拾取器包括光学系统和物镜驱动装置。光学系统具有物镜。物镜驱动装置在平行于物镜的光轴方向上和垂直于物镜的光轴方向上驱动物镜。
光学系统还有光源、检测器、和各种光学部件。光源发射激光束，该激光束通过物镜被施加到光盘的数据记录区。检测器检测从光盘的数据记录区反射的光。
物镜驱动装置有透镜支架、支架底座、多个弹性支撑件和电磁回路单元。透镜支架固定物镜。支架底座支撑透镜支架，允许透镜支架移动。弹性支撑件也支撑透镜支架，允许透镜支架移动。电磁回路单元在聚焦方向上和跟踪方向上驱动透镜支架。聚焦方向平行于物镜的光轴。跟踪方向垂直于聚焦方向或平行于光盘的表面。
透镜支架例如由树脂材料制造。透镜支架有固定物镜的透镜固定部分。支架底座有固定透镜支架的支架支撑部分。支架底座有开口，物镜的光轴延伸穿过该开口。
弹性支撑件是有弹性的金属制成的金属丝。这些弹性支撑件一端被固定在透镜支架上，另一端固定在支架底座的支架支撑部分。因此，弹性支撑件将透镜支架连接到支架底座的支架支撑部分。因此，透镜支架可被移动。
电磁回路单元有驱动磁铁、驱动线圈和磁轭。驱动磁铁和驱动线圈协同产生电磁力。磁轭给出磁路。驱动线圈包括聚焦线圈和跟踪线圈。聚焦线圈产生在上述聚焦方向上驱动透镜支架的力。跟踪线圈产生在下述跟踪方向上驱动透镜支架的力。
电磁回路单元可以是两种公知类型之一。在第一种类型中(以下称为“动磁型”)，驱动磁铁被安装在可移动部件的透镜支架上。在第二种类型中(以下称为“动圈型”)，驱动线圈被安装在透镜支架上。
在具有上述结构的光拾取器中，物镜驱动装置在聚焦方向上和跟踪方向上驱动透镜支架。由透镜支架固定的物镜将激光束聚焦在光盘的数据记录区中设置的期望的轨道上。从而，对光盘记录或再现数据。
动磁型的物镜驱动装置优于动圈型的物镜驱动装置。这是因为对电磁驱动单元的驱动线圈供给功率的线路不必从可移动部件的透镜支架中引入，以及不会妨碍透镜支架的移动。动磁型的物镜驱动装置随着光盘旋转速度的提高而被大量使用。
但是，动磁型的物镜驱动装置存在缺点。由于其可移动部件比较重，所以大多产生转矩。
为了降低转矩的影响，可移动部件即透镜支架的重心必须位于透镜支架的光轴上。为此，在动磁型的大多数的普通的物镜驱动装置中，将电磁回路单元的两个部分相对于透镜的光轴对称地设置(以下，具有这种设置的电磁回路单元称为“平衡的电磁回路单元”)。
在带有平衡的电磁回路单元的动磁型的物镜驱动装置中，驱动磁铁和磁轭被安装在透镜支架上，并相对于物镜的光轴对称地设置。此外，驱动线圈被设置在支架底座上，并与驱动磁铁相对。
在带有平衡电磁回路单元的移动磁铁型的物镜驱动装置中，必须满足两个要求。第一，透镜支架必须被安装在轴上并需要在其上滑动。第二，在光学系统中反射激光束的反射镜必须被设置在电磁回路单元的驱动线圈的外侧。因此，不可能将反射镜配置在物镜的光轴的正下方。包括反射镜的光学系统不可避免地大。这使得难以提供小而薄的光拾取器。
本发明的目的在于提供一种没有上述问题的物镜驱动装置。
按照本发明，提供物镜驱动装置，包括透镜支架、多个弹性支撑件和驱动单元。透镜支架固定物镜。各弹性支撑件一端固定在透镜支架上，而另一端固定在固定部分上，从而允许透镜支架移动。驱动单元在平行于物镜的光轴的方向上和垂直于与光轴平行的方向的平面上驱动透镜支架。驱动单元有在透镜支架上设置的至少两个磁铁、固定到固定部分上的线圈部分和磁轭。磁轭与磁铁一起构成闭合的磁路。在驱动单元中，所述至少两个磁铁彼此相对设置置，线圈部分位于所述至少两个磁铁之间的间隙中，而间隙的中心与线圈部分的重心对齐。
按照本发明，提供物镜驱动装置，包括透镜支架、多个弹性支撑件和驱动单元。透镜支架固定物镜。各弹性支撑件一端固定在透镜支架上，而另一端固定在固定部分上，从而允许透镜支架移动。驱动单元在平行于物镜的光轴的方向上和垂直于与光轴平行的方向的平面上驱动透镜支架。驱动单元有在透镜支架上设置的至少两个磁铁、固定到固定部分上的线圈部分和磁轭。磁轭与磁铁一起构成闭合的磁路。在驱动单元中，所述至少两个磁铁彼此相对设置，线圈部位于所述至少两个磁铁之间的间隙中，而线圈部分的中心与透镜支架的重心相一致。
图1是表示本发明的光拾取器的平面图；图2是图1所示的光拾取器的侧面图；图3是光拾取器中含有的物镜驱动装置的透镜支架的平面图；图4是透镜支架的垂直剖面图；图5是说明在物镜驱动装置中含有的支架底座和电磁回路单元的剖面图；图6是电磁回路单元中设置的驱动线圈的正视图；图7是表示构成驱动线圈的聚焦线圈和跟踪线圈的平面图；图8是描述电磁回路单元的磁轭和驱动磁铁的平面图；图9A和图9B是说明驱动力如何作用在电磁回路单元的驱动线圈上的图；图10A和图10B是说明通过在电磁回路单元的驱动磁铁产生的磁场末端的磁力线如何消除驱动力的图；和图11A和图11B是说明通过在电磁回路单元的驱动磁铁产生的磁场末端的磁力线消除驱动力的操作的图。
下面参照
本发明使用的光拾取器。如图1和图2所示，光拾取器1包括光学系统5和透镜驱动装置6。光学系统5包括物镜12。装置6驱动物镜12。
如图1和图2所示，光学系统有光源11、检测器和各种光学部件。光源11发射激光束。激光束被物镜12聚焦，并施加到光盘的数据记录区上。检测器(未示出)接收从光盘的数据记录区反射的光。在光学部件中，有一个反射镜(未示出)引导光源11发射的激光束到物镜12。
如图1和图2所示，物镜驱动装置6有透镜支架21、支架底座22、多个弹性支撑件23和电磁回路单元25。透镜支架21固定物镜12。支架底座22支撑透镜支架21，允许透镜支架21移动。弹性支撑件23也支撑透镜支架21，允许透镜支架21移动。电磁回路单元25在聚焦方向上和跟踪方向上驱动透镜支架21。聚焦方向平行于物镜1 2的光轴。跟踪方向垂直于跟踪方向或平行于光盘的表面。
透镜支架21例如由树脂材料构成，例如热塑性树脂。如图3和图4所示，电磁回路单元25的磁轭37嵌入在透镜支架21中。磁轭37由金属构成。与透镜支架21一体形成的磁轭37用作增强透镜支架21的部件。透镜支架21在机械上足够坚固和坚硬，以具有充分大的谐振频率。
成形为空心圆柱的透镜固定部件28与透镜支架21一体地形成，并包围磁轭37。透镜固定部件28握持物镜12。重心调整部件29与透镜支架21一体地形成，从其中伸出，跨越磁轭37与透镜固定部件28相对设置。重心调整部件29调整可移动部件的透镜支架21的重心。
支架底座22例如由树脂材料构成。它有支撑弹性支撑件23的底座部件31，弹性支撑件又支撑透镜支架21。支架底座22有开口32，通过该开口延伸物镜12的光轴。
弹性支撑件23是有弹性的金属制成的金属丝。弹性支撑件一端固定在透镜支架21的外圆周表面上，而另一端固定在支架底座22的支架支撑部件31上。弹性支撑件例如通过粘结剂被这样固定。因此，弹性支撑件23将透镜支架21连接到支架底座22的支架支撑部件31上。因此，透镜支架21可以被移动。
如图1所示，电磁回路单元25位于透镜支架21的透镜固定部件28附近。如图1、图3和图5所示，电磁回路单元25除了磁轭37外，还有两个驱动磁铁35a和35b，以及驱动线圈36。驱动磁铁35a和35b及驱动线圈36协同产生电磁力。磁轭37确定闭合的磁路。驱动磁铁35a和35b例如是钕磁铁。如图3和图4所示，磁铁35a和35b被安装在磁轭37上并彼此相对设置。驱动磁铁35a和35b例如用粘结剂与磁轭37固定。
如上所述，并如图3和图4所示，磁轭37被嵌入在透镜支架21中，在可移动的部件的透镜支架21中构成闭合的磁路。闭合的磁路可以增加驱动磁铁35a和35b两者的磁导系数。因此，驱动磁铁35a和35b即使温度上升也有稳定的磁性能。换句话说，驱动磁铁是耐热的。因此，磁铁35a和35b可以被插入透镜支架21中，使磁铁不必用粘结剂等来固定在磁轭37上。如果磁铁35a和35b被插入透镜支架37中，那么即使当从光盘再现数据数据时温度上升，磁铁也不会移位。
驱动线圈36被插入支架底座22中，并与其一体地形成(如上所述，支架底座22由树脂材料构成)。因此，由于形成支架底座22使用的模具有高精度尺寸，所以驱动线圈36相对于支架底座22以高精度定位。
如图5和图6所示，驱动线圈36有两个聚焦线圈41a和41b以及两个跟踪线圈42a和42b。聚焦线圈41a和41b在聚焦方向上产生驱动透镜支架37的力。跟踪线圈42a和42b在跟踪方向上产生驱动透镜支架37的力。线圈41a、41b、42a和42b是空心线圈，各线圈由在无磁芯周围卷绕的金属线构成。相反地，这些线圈包围由树脂构成的支架底座22，并与支架底座22一体地形成。另一方面，驱动线圈36可以是有导体图案的印刷电路。
由于聚焦线圈41a和41b及跟踪线圈42a和42b是空心线圈，所以它们的电感可以较低。这使聚焦伺服频带和跟踪伺服频带两者中的相位变化降低，并最终简化聚焦伺服系统和跟踪伺服系统。
如图5、图6和图7所示，跟踪线圈42a和42b沿着与物镜12的光轴成直角延伸的L线来配置。聚焦线圈41a和41b被置于跟踪线圈42a和42b之间，并分别与跟踪线圈42a和42b相对设置。
如图7所示，跟踪线圈42a和42b被这样配置，其中心与驱动磁铁35a和35b之间的磁隙中点对齐。如图5和图6所示，聚焦线圈41a和41b位于支架底座22的主表面附近，相对于驱动磁铁35a和35b之间的磁隙相互对称地设置。
在物镜驱动装置6中，重心调整部件29调整固定物镜12、磁轭37及驱动磁铁35a和35b的透镜支架21(即可移动部件)的重心。从而，透镜支架21的重心与跟踪线圈42a和42b的公共中心对齐，即与驱动线圈36的中心对齐。换句话说，通过将跟踪线圈42a和42b的公共中心与可移动部件的透镜支架21的重心对齐，驱动线圈36被设置在支架底座22上。
由于透镜支架21的重心与驱动线圈36的中心对齐，所以在物镜驱动装置6操作时不产生转矩。如上所述，聚焦线圈41a和41b被互相对称配置，并在它们之间设置跟踪线圈42a和42b。因此，当磁力线在驱动磁铁35a和35b产生的磁场末端弯曲或扭曲时产生的驱动力以反方向作用，并互相抵消。
电磁回路单元25有四个连接端子，用于对驱动线圈36提供电源。如图1、图5和图6所示，连接端子44位于支架底座22的侧面，并部分插入在支架底座22中。端子44从支架底座22向外伸出。在支架底座22中，端子44分别与聚焦线圈41a和41b及跟踪线圈42a和42b的末端电连接。这可靠地使线圈41a、41b、42a和42b的末端避免被损伤。这也使容易组装电磁回路单元25。
磁轭37是通过处理金属板例如不锈钢板制成的矩形框。它嵌入在透镜支架21中，增强透镜支架21或增强其自身的机械强度。刚性的和增强透镜支架21的磁轭37在聚焦伺服控制和跟踪伺服控制期间抑制透镜支架21上的高次谐振。驱动磁铁35a和35b分别被固定在磁轭37的内部的相对两侧。
尽管未示出，但透镜固定部件28可以与磁轭37一体地形成。由透光合成树脂制成的物镜和光阑可以与透镜支架21一体地形成。
在上述的物镜驱动装置6中，磁力作用在电磁回路单元25的驱动线圈36上。下面参照附图来解释磁力。
在图8、图9A和图9B中，驱动线圈36处于由驱动磁铁35a和35b产生的仅有平行磁力线组成的磁场中。理论上，当电流在垂直于磁力线的方向上流过驱动线圈36时，驱动线圈36产生两个力，这两个力分别作用在聚焦方向上和跟踪方向上。即，随着电流在垂直于图面平面的方向上流过跟踪线圈42a和42b，电磁回路单元25产生平行于跟踪方向Tr的驱动力F0。
但是，实际上，电磁回路单元25不能产生只由平行的磁力线组成的磁场。单元25产生的磁力线在末端被弯曲，如图10A和图10B所示。由磁力线的端部产生的驱动力不可避免地倾斜作用于聚焦方向和跟踪方向。因此，电磁回路单元25产生转矩。更具体地说，由于磁力线的端部，所以电流在垂直于图平面的方向上流入跟踪线圈42a和42b。因此，电磁回路单元25产生倾斜作用于跟踪方向Tr的驱动力F1，如图10A和图10B所示。
在本发明的电磁回路单元25中，驱动磁铁35a和35b彼此相对，相对于平面对称地设置。因此，驱动磁铁35a和35b产生对称于所谓“磁隙”中心的两个磁场。这两个磁场平行于所述平面延伸，并与之相距相同的距离。
就是说，驱动线圈36位于由驱动磁铁35a和35b产生的磁场中心，如图11A和图11B所示。因此，倾斜作用于聚焦方向和跟踪方向的两个驱动力对称于磁隙的中心线L，从而相互抵消。结果，仅产生一个驱动力，该驱动离作用在聚焦方向上或跟踪方向上。当电流在垂直于图平面的方向上流入聚焦线圈41a和41b时，线圈41a和41b分别产生驱动力F2和F3，如图11A和图11B所示。驱动力F2和F3的分量F4和F5作用在相反的方向上，并相互抵消。仅存在驱动力F2和F3的另一分量F6和F7，该分量作用在平行于聚焦方向Fc的方向上。
在如上述那样构成的光拾取器1中，物镜驱动装置6在聚焦方向和跟踪方向上驱动固定物镜12的透镜支架21。因此，物镜12在聚焦方向和跟踪方向上移动，将激光束聚焦在光盘的数据记录区中提供的期望的轨道上。数据从而被记录在光盘上或从光盘被再现。
在电磁回路单元25中，设置驱动线圈36，其中心与彼此相对设置的驱动磁铁35a和35b之间的磁隙中心对齐。因此，由在驱动磁铁35a和35b产生的磁场末端上弯曲的磁力线产生的驱动力相互抵消。这可靠地防止在电磁回路单元25中转矩的产生。从而完全不产生谐振。
驱动线圈36的中心与可移动部件的透镜支架21的重心对齐。就是说，可移动部件的重心与驱动线圈36的中心一致。因此，当透镜支架21被驱动和移动时不产生转矩。
如上所述，电磁回路单元25被这样定位，其中心在透镜驱动装置6中彼此相对设置的驱动磁铁35a和35b之间的磁隙中心线L上。因此，在由磁铁35a和35b产生的磁场末端上产生的驱动力相互抵消。因此，在聚焦伺服控制和跟踪伺服控制期间，将不产生转矩。这可以防止在透镜支架21上出现高次谐振。
上述的透镜驱动装置6是非平衡型，其中，电磁回路单元25被设置在物镜12的光轴的一侧。与平衡型的物镜驱动装置不同，导引激光束的反射镜可以配置在由透镜支架21固定的物镜12的正下方。因此，光拾取器1可以比其它情况更小和更薄。
如上所述，驱动线圈36在透镜驱动装置6中被插入支架底座22并与其一体地形成。因此，驱动线圈36的定位依赖于形成支架底座22使用的模具的尺寸精度。驱动线圈36可以比使用粘结剂等来定位的情况有更高的精度来定位。由于驱动线圈36与支架底座22一体地形成，所以容易组装透镜驱动装置6。这降低了透镜驱动装置6的制造成本。此外，由于驱动线圈与支架底座22一体地形成，所以在例如从光盘中再现数据过程中不管出现什么环境改变，驱动线圈36都不会移位。
由于驱动线圈36被插入支架底座22中，所以不需要施加粘结剂将线圈36固定在支架底座22上。此外，由于形成支架底座22使用的模具有高尺寸精度，所以驱动线圈36被以高精度定位。因此，可以用可靠简单的方法来制造透镜驱动装置6。
透镜驱动装置6可以抑制驱动透镜支架21时的分频谐振的产生和高次谐振。这是因为磁轭37被插入在透镜支架21中并与其一体地制成，增强了透镜支架21的刚性。
本发明不限于上述实施例。相反，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变更和改进。
权利要求
1.一种物镜驱动装置，包括透镜支架，用于固定物镜；弹性支撑件，一端固定在透镜支架上，而另一端固定在固定部分上，从而允许透镜支架移动；和驱动单元，用于在平行于物镜的光轴的方向上和垂直于平行光轴的方向的平面上驱动透镜支架，所述驱动单元具有在透镜支架上设置的至少两个磁铁、一固定在固定部分上的线圈部分、和与磁铁一起构成闭合的磁路的磁轭；其中，所述至少两个磁铁被彼此相对设置，所述线圈部分位于所述至少两个磁铁之间的间隙，而所述间隙的中心与线圈部分的中心对齐。
2.如权利要求1的物镜驱动装置，其中，线圈部分包括跟踪线圈部分和聚焦线圈部分，而跟踪线圈部分的中心在厚度方面与所述至少两个磁铁之间的磁隙的中心一致。
3.如权利要求2的物镜驱动装置，其中，跟踪线圈部分与透镜支架的重心对齐。
4.如权利要求2的物镜驱动装置，其中，聚焦线圈部分包括彼此相对设置的至少两个聚焦线圈，其横跨所述跟踪线圈部分，并相对于磁隙的中心对称地设置。
5.如权利要求4的物镜驱动装置，其中，线圈部分与固定部分一体地形成。
6.如权利要求5的物镜驱动装置，其中，固定部分具有一端连接到线圈部分而另一端伸出的多个端子，所述端子在固定部分内与线圈部分电连接。
7.如权利要求1的物镜驱动装置，其中，磁轭与透镜支架一体地形成。
8.如权利要求7的物镜驱动装置，其中，磁铁与磁轭一体地形成。
9.如权利要求7的物镜驱动装置，其中，透镜支架由树脂制成。
10.如权利要求1的物镜驱动装置，其中，透镜支架有重心调整部件，该调整部分使物镜、所述至少两个磁铁、磁轭和透镜支架组成的部分的重心与线圈部分的中心一致。
11.如权利要求10的物镜驱动装置，其中，线圈部分具有跟踪线圈部分，而重心调整部件使透镜支架的重心与跟踪线圈的重心一致。
12.如权利要求1的物镜驱动装置，其中，线圈部分包括空心线圈，每个空心线圈由在无磁芯周围卷绕的金属线构成。
13.一种物镜驱动装置，包括透镜支架，用于固定物镜；弹性支撑件，一端固定在透镜支架上，而另一端固定在固定部分上，从而允许透镜支架移动；和驱动单元，用于在平行于物镜的光轴的方向上和垂直于平行光轴方向的平面上驱动透镜支架，所述驱动单元具有在透镜支架上设置的至少两个磁铁、固定在固定部分上的干线圈部分、和与磁铁一起构成闭合的磁路的磁轭；其中，所述至少两个磁铁被彼此相对设置，线圈部分位于所述至少两个磁铁之间的间隙中，而线圈部分的中心与透镜支架的重心一致。
14.如权利要求13的物镜驱动装置，其中，线圈部分包括跟踪线圈部分和聚焦线圈部分，跟踪线圈部分的中心在厚度方面与所述至少两个磁铁之间的磁铁间隙的中心一致。
15.如权利要求14的物镜驱动装置，其中，跟踪线圈部分中心与物镜、所述至少两个磁铁、磁轭和透镜支架组成的部分的重心一致。
16.如权利要求14的物镜驱动装置，其中，聚焦线圈部分包括彼此相对设置的至少两个聚焦线圈，其横跨跟踪线圈部分，并相对于磁隙的中心对称地设置。
17.如权利要求16的物镜驱动装置，其中，线圈部分与固定部分一体地形成。
18.如权利要求17的物镜驱动装置，其中，固定部分有一端连接到线圈部分而另一端伸出的多个端子，所述端子在固定部分内与线圈部分电连接。
19.如权利要求13的物镜驱动装置，其中，磁轭与透镜支架一体地形成。
20.如权利要求19的物镜驱动装置，其中，磁铁与磁轭一体地形成。
21.如权利要求19的物镜驱动装置，其中，透镜支架由树脂制成。
22.如权利要求13的物镜驱动装置，其中，线圈部包括空心线圈，每个空心线圈由在无磁芯周围卷绕的金属线构成。
全文摘要
一种物镜驱动装置,有透镜支架、弹性支撑件和驱动单元。透镜支架固定物镜。弹性支撑件一端固定在透镜支架上,而另一端固定在固定部分上,从而允许透镜支架移动。驱动单元在平行于物镜的光轴的方向上和垂直于平行光轴方向的平面上驱动透镜支架。驱动单元有在透镜支架上设置的至少两个磁铁、与固定部分固定的线圈部分和磁轭。磁轭与磁铁一起构成闭合的磁路。在驱动单元中,所述至少两个磁铁彼此相对设置,线圈部分位于所述至少两个磁铁之间的间隙中,而间隙的中心与线圈部分的中心对齐。
文档编号G02B7/02GK1301012SQ00128339
公开日2001年6月27日 申请日期2000年11月17日 优先权日1999年11月19日
发明者长坂英夫, 长田靖夫 申请人:索尼公司