专利名称：包括用于可移位准直仪透镜的致动器的光学扫描装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对一个光学可扫描信息载体进行扫描的光学扫描装置，该扫描装置设有一个辐射源，一个带有一个第一光轴的准直仪透镜单元，一个带有一个第二光轴的物透镜单元，和一个用于在平行于所述第一光轴的方向上将该准直仪透镜单元从一个第一位置移位至至少一个第二位置的致动器，该致动器设有一个第一部分和一个第二部分，它们可在平行于所述第一光轴的方向上彼此相对地可移位地被引导。
本发明还涉及一种光学播放机，它包括一个可绕一个旋转轴旋转的工作台，一个用于对一个可置于该工作台的光学可扫描信息载体进行扫描的光学扫描装置，和一个借助其使至少一个所述扫描单元的物透镜单元在操作中相对于主要在一个半径方向中的旋转轴被移位的移位装置。
背景技术：
一种光学播放机和用于其中的本文首部分所述类型的光学扫描装置可从美国专利5,754,513获知。借助于已知的光学扫描装置而可被扫描的信息载体包括一个透明的基片，其上设有带信息轨迹的一个信息层。扫描装置从信息载体的透明基片所处的侧面对信息层进行扫描，在扫描操作中，由辐射源提供的一个辐射束通过透明基片。已知的光学扫描装置可适用于扫描两种不同基片厚度的信息载体。为此目的，已知扫描装置的准直仪透镜单元可被定位于从平行于第一光轴看过去的两个位置。准直仪透镜单元的移位导致出现在物透镜单元和基片之间的一个辐射束会聚角适合于基片厚度，使得辐射束聚焦于信息载体的信息层上的一个最小的扫描点。借助于其可使准直仪透镜单元移位的已知扫描装置的致动器并没有在美国专利5,754,513中较详细地描述。
发明内容
本发明的一个目的是提供本文首部分所述类型的一种光学扫描装置和一种光学播放机，它们设有一个功能的、可靠的和有效的致动器，用于将准直仪透镜单元移位。
为了达到此目的，根据本发明的一种光学扫描装置的特征在于，所述致动器的所述第一部分包括一个永久磁铁和一个磁路的一个第一可磁化部分，而所述致动器的所述第二部分包括一个电线圈和一个磁路的一个第二可磁化部分，所述致动器的两个部分在所述第一位置附近和所述第二位置附近的预定的区域相互施加一个磁力，并且在所述线圈的一个非激励状态中，该磁力使所述致动器的两个部分彼此相对地分别移动至所述第一和第二位置。
为了达到此目的，根据本发明的一种光学播放机的特征在于，用于其中的光学扫描装置是根据本发明的一种光学扫描装置。
由于在所述区域中的所述磁力使致动器的两个部分彼此相对地分别移动至所述第一和第二位置，该磁力提供处于第一和第二位置的该致动器的两个部分的稳定的相对平衡位置。由于所述平衡位置出现在线圈的一个非激励状态，保持所述平衡位置就不需要线圈中有电流，即，不需要能量。致动器的两个部分从第一位置该第二位置或相反的相对移位借助于通过线圈的相对短的电流而产生。所述电流和永久磁铁的磁场之间的相互作用导致一个电磁驱动力，在其影响下，致动器的两个部分逆所述磁力而从一个平衡位置至另一个平衡位置相对地移位。以此方式，得到致动器的功能的、可靠的和有效的操作。
根据本发明的一种光学扫描装置的一个特定实施例的特征在于，所述磁路的所述第一可磁化部分是U形的并且设有基本上垂直于所述第一光轴而延伸的两个腿部(leg)，并且所述永久磁铁设置在所述两个腿部之间并且在一个基本上平行于所述腿部的方向上被磁化，而所述电线圈被固定在所述磁路的所述第二可磁化部分上并且设有基本上垂直于所述第一光轴及基本上垂直于所述腿部而延伸的导线部分。在此特定的实施例中，磁路包括一个磁场，其磁力线在分布区域(transition region)内从磁路的U形部分的两个腿部的端部有一个反向回转(U-turn)，以便指向内部，即指向永久磁铁，相对于U形部分，磁路的第二可磁化部分在所述分布区域内在平行于第一光轴的方向上，即在基本上垂直于U形部分的腿部的方向上，被可移位地引导。在两个腿部的其中每一个的位置，在所述分布区域中磁力线的汇聚程度最高之处，获得第二可磁化部分相对于U形部分的一个稳定的平衡位置。在此特定实施例中，致动器的结构简单，所获得的平衡位置特别稳定。
根据本发明的一种光学扫描装置的另一个实施例的特征在于，所述致动器的所述第一部分和第二部分借助于在横向于所述第一光轴延伸的两个叶弹簧而在平行于所述第一光轴的一个方向上彼此相对地可移位地被引导。叶弹簧在垂直于第一光轴的方向上提供该两个部分特别坚固的相互支持，并且还为致动器提供特别简单的结构。
根据本发明的一种光学扫描装置的又一个实施例的特征在于，在所述第一位置和在第二位置，所述叶弹簧在所述致动器的两个部分上施加一个弹性应力，导致所述致动器的两个部分分别彼此相对地移动至所述第二位置和第一位置。由于该应力导致处于第一位置和第二位置的致动器的两个部分分别彼此相对地移动至第二位置和第一位置，所述应力有助于两个部分从一个平衡位置至另一个平衡位置的相对移位，使得用于这种移位的流经线圈的电流受到限制。
根据本发明的一种光学扫描装置的一个实施例的特征在于，所述扫描装置设有一个控制单元，它实施为用于以这样一种方式控制所述线圈中的控制电流，使得接近所述第一位置和接近所述第二位置的所述致动器的两个部分在一个位置可以被彼此相对地定位，在该位置可以一种预定的方式纠正由所述辐射源提供的辐射束在所述信息载体的一个透明基片上的球差。在此特定实施例中，致动器不仅用于借助准直仪透镜单元的相对大的移位而使光学扫描装置适用于信息载体的各种基片厚度，而且适用于借助准直仪透镜单元在第一和第二位置附近的相对小的移位来纠正辐射束在信息载体的透明基片上的球差。于是，在此实施例中，致动器履行了一个双重功能并因此被最适宜地使用。
本发明的这些和其它方面将参照以下对实施例的说明而变得清晰。
附图中图1示意地示出根据本发明的光学播放机，图2示意地示出根据本发明的光学扫描装置，它用于图1所示的光学播放机中，图3是图2所示的光学扫描装置的致动器的剖面图，图4沿图3的IV-IV线所取得的剖面图，和图5示出由图3所示的致动器提供的磁力和致动器的一个位置之间的连接。
实施例说明图1示意地示出根据本发明的一个光学播放机，它包括一个工作台1，该工作台可围绕一个旋转轴3旋转并且由一个固定到一个框架7上的电动机5驱动。一个光学可扫描的信息载体9，例如一个DVD，可置于工作台1上，该信息载体设有一个盘形透明基片11和一个其上具有一个螺旋形信息轨迹的信息层13。光学播放机还包括一个根据本发明的光学扫描装置15，用于对信息载体9的信息轨迹进行光学扫描。借助于光学播放机的一个移位装置17，扫描装置15可相对于主要与半径方向X和X’相对的旋转轴3而被移位。为此目的，扫描装置15被固定在移位装置17的一个滑行件19上，移位装置还设有一个直线导轨21，滑行件19在该导轨上可移位地被引导，该直线导轨平行于X方向延伸并且设置在框架7上，移位装置还设有一个电动机23，滑行件19可借助于它在导轨21上移位。在操作中，电动机5和23由光学播放机的一个电控制单元驱动，图中未示出，以此方式可得到信息载体9围绕旋转轴3的旋转，同时，扫描装置15在平行于X方向的方向上以这样的方式产生移位，即存在于信息载体9上的螺旋形信息轨迹被扫描装置15扫描。在扫描期间，扫描装置15读取存在于信息轨迹上的信息，或者扫描装置15可将信息写在信息轨迹上。
用于根据本发明的光学播放机的根据本发明的光学扫描装置15由图2示意地示出。扫描装置15设有一个辐射源25，例如一个带有一个光轴27的半导体激光器。扫描装置15还包括一个辐射束分光器29，它包括一个具有面向辐射源25的一个反射面33的透明板31，该透明板31布置在相对于辐射源25的光轴27的一个45°的角度上。扫描装置15还包括一个带有一个第一光轴37的准直仪透镜单元35和一个带有一个第二光轴41的物透镜单元39，准直仪透镜单元35设置在辐射束分光器29和物透镜单元39之间。在如图所示的例子中，准直仪透镜单元35包括一个单一的准直仪透镜43，而物透镜单元39包括一个物透镜45和一个设置在物透镜45和信息载体9之间的辅助透镜47。在如图所示的例子中，第一光轴37和第二光轴25相一致，并且与辐射源25的光轴27成一个90°角。扫描装置15还包括一个光学检测器49，其类型是已知的并且是惯用的，该光学检测器相对于准直仪透镜单元35而设置在辐射束分光器29的后面。在操作中，辐射源25产生一个辐射束51，它被辐射束分光器29的反射面33反射并且由物透镜单元39聚焦于信息载体9的信息层13上的一个扫描点53。辐射束51被信息层13反射，以形成一个反射的辐射束55，它经物透镜单元39、准直仪透镜单元35和辐射束分光器29聚焦到光学检测器49。为了读取存在于信息载体9上的信息，辐射源25产生一个连续的辐射束51，光学检测器49提供一个对应于信息载体9的信息轨迹上的一系列基本信息特征的检测信号，该基本信息特征连续地出现在扫描点53处。为了将信息写到信息载体9上，辐射源25产生一个对应于被写的信息的辐射束51，在扫描点53处产生信息载体9的信息轨迹上的一系列连续的基本信息特征。需要注意的是，本发明还包括其中辐射源25、准直仪透镜单元35和物透镜单元39是彼此相对地不同地设置的光学扫描装置。例如，本发明包括其中第一光轴37和第二光轴41相互成一个90°角的实施例，并且其中在准直仪透镜单元35和物透镜单元39之间设置一个附加的反射镜，在这些实施例中，从平行于第二光轴41的方向看，光学扫描单元的尺寸得以减小。本发明还包括例如这样的实施例，其中辐射源25和准直仪透镜单元35并不是设置在滑动件19上，而是设置在相对于框架7的一个固定的位置处，并且其中第一光轴37的指向是平行于半径方向X，X’的。在这些实施例中，只有物透镜单元39和一个附加的反射镜设置在滑动件19上，以便减少滑动件19的可移位物体。
又如图2所示，光学扫描单元15包括一个第一致动器57和一个第二致动器59。借助于第一致动器57，物透镜单元39可以平行于第二光轴41而移位相对小的距离，并且平行于X方向移位相对小的距离。通过借助于第一致动器57使物透镜单元39平行于第二光轴41而移位，可以一个希望的精度将扫描点53聚焦在信息载体9的信息层13上。通过借助于第一致动器57使物透镜单元39在平行于X方向的方向移位，可以希望的精度在要跟随的信息轨迹上保持扫描点53。为此目的，第一致动器57由所述光学播放机的控制单元控制，该控制单元从光学检测器9接收一个聚焦误差信号以及一个轨迹误差信号。借助于第二致动器59，可在平行于第一光轴37的方向将准直仪透镜单元35的准直仪透镜43从一个第一位置移位至一个第二位置，如图2分别用虚线A和B示意地示出，并且从所述第二位置移位至所述第一位置。图2所示的准直仪透镜43定位在第一位置A和第二位置B之间。由于准直仪透镜43可被置于两个位置A和B，光学扫描装置15可以一种已知的和惯用的方式适用于选择性地对具有互不相同的基片厚度的两种类型的信息载体进行扫描，或者选择性地对两层信息载体的两个平行的信息层进行扫描。准直仪透镜43的移位使由物透镜单元39和基片11所包含的辐射束51的会聚角适应基片厚度，从而使辐射束51聚焦在所选择的信息载体9的信息层13或者两层信息载体的所选择的信息层上的一个最小的扫描点53处。
图3和4示出第二致动器59的两个不同的剖面图。第二致动器59包括一个第一部分61，它相对于滑动件19固定在一个固定的位置，和一个第二部分63，它固定在准直仪透镜43的一个保持件65上。第二部分63借助于两个平行的叶弹簧67和69耦合至第一部分61，该两弹簧各以松弛的状态在一个横向于一个平行于第一光轴37延伸的Y方向延伸的平面内延伸。以此方式，借助于两个叶弹簧67，69在平行于Y方向的方向上可移位地相对于第一部分61引导第二部分63。叶弹簧67，69使第二部分63相对于第一部分61特别坚固地被引导，据此，第二部分63在垂直于Y方向的方向上相对于第一部分61的移位和第二部分63相对于第一部分61的倾斜基本上是不可能的。
如图3和4所示，第二致动器59的第一部分61包括一个永久磁铁71和一个第一可磁化部分73，它构成第二致动器59的一个磁路75的一部分。第二致动器59的第二部分63包括一个电线圈77和磁路75的一个第二可磁化部分79。磁路75的第一可磁化部分73是U形的并且设有基本上沿垂直于Y方向延伸的两个腿部81和83。永久磁铁71设置在第一可磁化部分73的两个腿部81，83之间并且具有一个磁化M的方向，其指向基本上是平行于腿部81，83的。磁路75的第二可磁化部分79是平板形的。电线圈77被固定到第二可磁化部分79上并且包括导线部分85和87，它们基本上垂直于Y方向并基本上垂直于永久磁铁71的磁化M而延伸。图3示意地示出磁场的若干条磁力线89，91，该磁场是由永久磁铁71和磁路75在腿部81，83的端部附近产生的。在腿部81，83的端部和永久磁铁71之间的分布区域中，磁力线89，91是弧形的，并且从两个腿部81，83的端部反向回转，以便指向内部，即，指向永久磁铁71。所述磁场在第二可磁化部分79施加一个磁力FM，该磁力包括一个平行于Y方向延伸的分量FM，Y。图5示意地示出分量FM，Y和第二部分63相对于第一部分61在平行于Y方向上的位置之间的关系。图5还示出前述第一位置A和第二位置B。在第一位置A附近，叶弹簧67，69在Y’方向向第二部分63施加一个弹性应力FS，该方向与Y方向是相反的。在第一位置A，此应力FS与磁力的分量FM，Y相平衡，该磁力作用于Y方向。在第二位置B附近，叶弹簧67，69在Y方向向第二部分63施加一个弹性应力FS。在第一位置B，此应力FS与磁力的分量FM，Y相平衡，该磁力作用于Y’方向。如果第二部分63在例如一个外部干扰力的影响下沿Y’方向从第一位置A移位一个小的距离，则分量FM， Y的增加大于应力FS的减小，使得第二部分63受到驱动而返回第一位置A。如果第二部分63沿Y方向从第一位置A移位一个小的距离，则分量FM，Y的减小超过应力FS的增加，使得第二部分63受到驱动而返回第一位置A。如果第二部分63在例如一个外部干扰力的影响下沿Y方向从第二位置B移位一个小的距离，则分量FM，Y的增加大于应力FS的减小，使得第二部分63受到驱动而返回第二位置B。如果第二部分63沿Y’方向从第二位置B移位一个小的距离，则分量FM，Y的减小大于应力FS的增加，使得第二部分63受到驱动而返回第二位置B。于是，作为由所述磁场提供的分量FM，Y的改变的结果并且在线圈77处于非激励状态下，在两个位置A和B附近出现一个预定的区域，在其中第二部分B总是受到驱动而分别返回位置A和B。由此，分量FM，Y的提供了第二部分63在两个位置A和B处相对于第一部分61的稳定的平衡位置。由于这些平衡位置是在线圈77的非激励状态下得到的，保持这些平衡位置就不需要流经线圈77的电流，即，不需要电能。为了使第二部分63从位置A和B的其中之一移位至另一个位置，只需要一个短的电流流经线圈77。由于线圈的导线部分85，87的指向是基本上垂直于Y方向和垂直于磁化M的方向，这些导线部分85，87中的电流导致产生在Y方向和Y’方向具有相对大的分量的一个洛仑兹(Lorentz)力，在其影响下产生第二部分63从一个位置至另一个位置的移位，由于叶弹簧67，69的在位置A和B的应力Fs是分别指向位置B和A的，所述应力Fs有助于使第二部分63从一个位置移位至另一个位置，使得流经线圈77的所需要的电流受到限制。
在上述的方式中，借助于第二致动器59使准直仪透镜43平行于Y方向从第一位置A至第二位置B或相反而移位相对大的距离。各图中均未示出的一个电流源提供流经线圈77的所需要的电流，它受到上述光学播放机的控制单元的控制。在根据本发明的光学播放机和光学扫描装置15的一个特定的实施例中，第二致动器59也用于纠正辐射束51在信息载体9的透明基片11中的球差。这种球差主要是由于基片厚度的不一致而造成的，并且可以一种已知的和惯用的方式，借助于准直仪透镜43的相对小的移位来纠正。为此目的，在两个位置A和B的每一个处，借助于光学播放机的所述控制单元的控制电流来控制第二致动器59，该控制单元接收来自各图中均未示出的一个传感器的误差信号，藉此可测量例如扫描点53附近的透明基片11的厚度。控制单元实施来用于以这样一种方式控制线圈77中的电流，使得可使准直仪透镜43在两个位置A和B附近，在一个其中以一种已知的和惯用的预定方式纠正所述球差的位置被定位。于是，致动器43履行一种双重功能，结果成为光学扫描装置15的一个有效的组成部分。
借助于根据本发明的光学播放机，如上所述，在对信息载体9的信息层13进行扫描期间，可以读取出现在信息层13上的信息或者将信息写在信息层13上。需要注意的是，本发明也涉及一种光学播放机，它可用于只读取出现在一个信息载体的信息层上的信息。
还可观察到，本发明还包括其中第二致动器59的构成是不同的实施例。如图所示，可例如借助于一个致动器来得到准直仪透镜单元的两个稳定的平衡位置，该致动器的第一部分设有两个永久磁铁，从平行于Y方向看，它们设置得相互有某一距离，该致动器的第二部分设有一个可磁化部分和一个用于协作的带有两个磁铁的线圈。除了有两个稳定的平衡位置的一个致动器之外，还可使用有多于两个稳定的平衡位置的一个致动器，使得光学扫描装置适用于扫描具有多于两个不同基片厚度的信息载体。例如，致动器的第一部分可设有例如设置在一个E形可磁化部分的三个腿部之间的两个永久磁铁，所述三个腿部基本上垂直于准直仪透镜单元的光轴而延伸。在这种情况下，致动器的第二部分设有一个电线圈和一个用于与两个永久磁铁和E形可磁化部分协作的可磁化部分。由此可得到三个稳定的平衡位置。
权利要求
1.一种用于对一个光学可扫描信息载体进行扫描的光学扫描装置，所述扫描装置设有一个辐射源，一个带有一个第一光轴的准直仪透镜单元，一个带有一个第二光轴的物透镜单元，和一个用于在平行于所述第一光轴的方向上将所述准直仪透镜单元从一个第一位置移位至至少一个第二位置的致动器，所述致动器设有一个第一部分和一个第二部分，它们可在平行于所述第一光轴的方向上彼此相对地可移位地被引导，其特征在于，所述致动器的所述第一部分包括一个永久磁铁和一个磁路的一个第一可磁化部分，而所述致动器的所述第二部分包括一个电线圈和一个磁路的一个第二可磁化部分，所述致动器的两个部分在所述第一位置附近和所述第二位置附近的预定的区域相互施加一个磁力，并且在所述线圈的一个非激励状态中，所述磁力使所述致动器的两个部分彼此相对地分别移动至所述第一和第二位置。
2.根据叔利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，所述磁路的所述第一可磁化部分是U形的并且设有基本上垂直于所述第一光轴而延伸的两个腿部，并且所述永久磁铁设置在所述两个腿部之间并且在一个基本上平行于所述腿部的方向上被磁化，而所述电线圈被固定在所述磁路的所述第二可磁化部分上并且设有基本上垂直于所述第一光轴及基本上垂直于所述腿部而延伸的导线部分。
3.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，所述致动器的所述第一部分和第二部分借助于在横向于所述第一光轴延伸的两个叶弹簧而在平行于所述第一光轴的一个方向上彼此相对地可移位地被引导。
4.根据权利要求3所述的光学扫描装置，其特征在于，在所述第一位置和在第二位置，所述叶弹簧在所述致动器的两个部分上施加一个弹性应力，导致所述致动器的两个部分分别彼此相对地移动至所述第二位置和第一位置。
5.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，所述扫描装置设有一个控制单元，它实施为用于以这样一种方式控制所述线圈中的控制电流，使得接近所述第一位置和接近所述第二位置的所述致动器的两个部分在一个位置可以被彼此相对地定位，在该位置可以一种预定的方式纠正由所述辐射源提供的辐射束在所述信息载体的一个透明基片上的球差。
6.一种光学播放机，包括一个可绕一个旋转轴被旋转的工作台，一个用于对一个可置于所述工作台的光学可扫描信息载体进行扫描的光学扫描装置，和一个借助其使至少一个所述扫描单元的物透镜单元在操作中相对于主要在一个半径方向中的旋转轴被移位的移位装置，其特征在于，所述光学扫描装置是一种根据权利要求1，2，3，4或5所述的光学扫描装置。
全文摘要
本发明涉及一种光学播放机和一种用于其中的用于对一个光学可扫描信息载体(9)进行扫描的光学扫描装置(15)。该扫描装置设有一个辐射源(25),一个带有一个第一光轴(37)的准直仪透镜单元(35),一个带有一个第二光轴(41)的物透镜单元(39),和一个用于在平行于所述第一光轴的方向上将该准直仪透镜单元从一个第一位置(A)移位至一个第二位置(B)以及相反的移位的致动器(59)。因为该致动器透镜单元是可移位的,该扫描装置可适用于对包括多于一个信息层(13)的信息载体进行扫描或者对具有相互不同的基片(11)厚度的信息载体进行扫描。根据本发明,该致动器(59)包括具有一个永久磁铁(71)的第一部分(61)和一个磁路(75)的一个第一可磁化部分(73),和一个第二部分(63),它相对于该第一部分是可移位的并且包括一个电线圈(77)和该磁路(75)的一个第二可磁化部分(79)。在所述两个位置的每一个附近,并且在该线圈的一个非激励的条件下,该第一部分在该第二部分上施加一个磁力(FM),该磁力将该第二部分驱至所述两个位置的各一个位置,使得该磁力在所述两个位置提供稳定的平衡。在一个特定的实施例中,该第一可磁化部分是U形的,该永久磁铁设置在该第一可磁化部分的两个腿部(81,83)之间并且具有一个平行于该腿部(81,83)而延伸的磁化方向(M)。在一个优选实旋例中,借助于在横向于该准直仪透镜单元的光轴的一个平面中延伸的一对叶弹簧(67,69)使该第二部分相对于第一部分被引导。
文档编号G11B7/135GK1366664SQ01800981
公开日2002年8月28日 申请日期2001年2月5日 优先权日2000年2月24日
发明者J·W·阿尔特斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司