CN1308941C - 具有多个镜头的光学拾波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有多个镜头的光学拾波装置，其中致动器被推动从而将镜头支架的特定镜头置于光轴上。在该光学拾波装置中，致动器具有多个镜头以根据盘片的类型将具有不同波长的激光聚焦在盘片的轨迹上，并且线性驱动单元推动致动器以将多个镜头之一置于激光路径上。

Description

具有多个镜头的光学拾波装置
技术领域
本发明涉及一种光学拾波装置，尤其是涉及具有多个镜头的光学拾波装置，在该光学拾波装置中具有多个镜头的致动器能够直线往复运动。
背景技术
高质量和大容量运动图片的使用正变得非常普遍，并且因此光盘的容量也被提高了。例如，已经开发了应用短波蓝色激光(即，405nm)的光学系统。
此外，为了与光盘/数字视频[通用]盘(CD/DVD)一起使用蓝色激光盘片(BD)，人们开发了同时具有蓝色激光镜头和红色激光镜头的光学拾波系统。
图1为根据现有技术的具有双镜头的轴型光学拾波致动器的立体图，且图2为图1描述的轴型光学拾波致动器的立体分解图。
根据图2和3，轴型光学拾波致动器包括圆形镜头支架104，聚焦线圈106，循迹线圈(tracking coil)108，磁轭112，金属片114，平衡重物116，以及轴118。
镜头支架104支持着具有不同镜头的双镜头102。线圈106和108与磁体110一起产生驱动力使镜头支架104的双镜头102对准盘上的信号轨迹。磁体110连在磁轭112的内表面上，且磁轭112形成了激光通过的光束孔120。金属片114被安置在循迹线圈108的内侧以缓冲镜头支架104的转动。平衡重物116被安置在镜头支架104上以使镜头支架104的重心和几何中心排列成一直线。轴118的一个末端固定在磁轭112上，而另一末端插入镜头支架104中。
双镜头102包括不同的物镜。例如，双镜头102包括物镜101和103，并且物镜101可以为用于CD/DVD的红色激光镜头，而物镜103可以为用于蓝色激光盘的蓝色激光镜头。
再参照图1和2，镜头支架104形状为圆柱形或碟形。镜头支架104包括彼此成90度角排列的物镜101和103(双镜头102)。物镜101可以为用于CD/DVD的红色激光镜头，而物镜103可以为用于蓝色激光盘的蓝色激光镜头。同时，镜头支架104包括为了重量平衡而与双镜头102相对放置的平衡重物116。
聚焦线圈106被缠绕在镜头支架104周围，并且循迹线圈108被放置在聚焦线圈106的外表面上。同时，金属片114被分别设置在循迹线圈108的内侧。
磁轭112与镜头支架104接合。磁轭包括垂直延伸部件。对应于循迹线圈108的磁体110附着在延伸部件的内表面上。同时，磁轭112形成了激光束穿过的光束孔120。
轴118被设置在磁轭112的底部中心并且其自由端插进镜头支架104中以引导镜头支架104的运动。
现将对轴型光学拾波致动器的运转加以描述。
当聚焦线圈106被施加电流时，在聚焦线圈106和磁体110之间产生电磁力以相对于盘片上下移动镜头支架104。镜头支架104的上下运动由轴118引导。
当循迹线圈108被施加电流时，在循迹线圈108和磁体110之间产生的电磁力使镜头支架104以轴118旋转。
因为激光束的光轴通过光束孔120，当物镜101和103中的一个被与光束孔120成一直线时，激光束通过光束孔120和对准的物镜扫描盘片。
物镜101和物镜103的对准根据盘片的类型进行。例如，当装载CD/DVD时，物镜101与光束孔120对准以通过红色激光束，而当装载蓝色激光盘片时，物镜103与光束孔120对准以通过蓝色激光束。
如图3所示，镜头支架104以轴118为轴心顺时针或反时针旋转90°。为了旋转镜头支架104，循迹线圈108被施加电流以产生电磁力。
由于电磁力必须大于磁体110和金属片114之间的吸引力以旋转镜头支架104，施加到循迹线圈108上的电流的大小取决于吸引力。
在这种情况下，轴型光学拾波致动器能够在光轴上对准不同类型的镜头以读取不同类型的盘片，例如CD/DVD和蓝色激光盘片。
然而，镜头支架104的90°旋转使得镜头支架104具有较大尺寸。此外，光轴和物镜101或103之间的对准可能因为镜头支架104的旋转而发生偏离。
进一步，镜头支架104上的平衡重物116降低了光学拾波致动器的灵敏度。尤其是，这种灵敏度的降低使该光学拾波致动器很难应用到高速光学存储装置中。
发明内容
因此，本发明致力于一种能够充分避免由于现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题的具有多个镜头的光学拾波装置。
本发明的一个目的是提供一种具有多个镜头的光学拾波装置，该光学拾波装置中的致动器可以被推动。
本发明的另一目的是提供一种具有多个镜头的光学拾波装置，该光学拾波装置中的镜头间的距离与致动器的位移相同。
本发明的另外一个目的是提供一种具有多个镜头的光学拾波装置，该光学拾波装置中的镜头彼此成180度角排列以通过移动致动器将多个镜头中预期的一个置于光轴上。
本发明还有另外一个目的是提供一种具有多个镜头的光学拾波装置，该光学拾波装置中的镜头排列在一条直线上以通过移动致动器将多个镜头中预期的一个置于光轴上。
本发明还有另外一个目的是提供一种具有多个镜头的光学拾波装置，该光学拾波装置中的线性驱动单元与致动器接合以使致动器在镜头和光轴之间沿直线往复而无偏离。
本发明的其它优点，目的和特性将在随后的说明书中被部分地说明并且部分地通过本领域技术人员对随后的实施例的考察将变得清楚或者可以从本发明的实施中被理解。本发明的目的和其它优点可以通过在文字的说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构而被实现和获得。
为了达到这些目的和其它优点以及与本发明的目的相一致，正如在此所表达的及主要地描述的，本发明提供一种光学拾波装置，包括：具有多个镜头以将具有不同波长的激光聚焦在盘片的轨迹上的致动器；和推动整个致动器从而将多个镜头之一置于激光路径上的线性驱动单元。
在本发明的另一方面，还提供了一种光学拾波装置，包括：具有多个镜头以在盘片的轨迹上聚焦具有不同波长的激光的镜头支架；与镜头支架有预定距离的框架；连接在镜头支架和框架之间的多个吊索；和在直线方向上推动镜头支架和框架的线性驱动单元，从而根据盘片的类型将多个镜头之一置地光轴上。
对于本发明的前面的一般描述和随后的详细描述应该理解为举例性和解释性的，并且用于对所要求的发明提供更进一步的解释。
附图说明
提供的附图是为了进一步理解本发明并被结合及构成本申请一部分，该附图说明了本发明的实施例并与说明书一起作为对本发明原理的解释。在图中：
图1为根据现有技术的具有双镜头的轴型光学拾波致动器的透视图；
图2为图1描述的轴型光学拾波致动器的立体分解图；
图3为说明图1中描述的轴型光学拾波致动器的一个物镜的移位的透视图；
图4为根据本发明的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图；
图5为根据本发明的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，表明第一物镜的操作；
图6为图5中描述的光学拾波装置的侧面图；
图7为根据本发明的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，表明第二物镜的操作；
图8为图7中描述的光学拾波装置的侧面图；
图9为根据本发明的第一实施例的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，其中显示了线性驱动单元；
图10为根据本发明的第二实施例的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，其中显示了线性驱动单元；
图11为根据本发明的第三实施例的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，其中显示了线性驱动单元；和
图12为根据本发明的第四实施例的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，其中显示了线性驱动单元。
具体实施方式
现以详细详细本发明的优选实施方式，其实例在附图中说明。在任何可能的情况下，附图中使用相同的附图标记表示相同的或相似的部分。
图4为根据本发明的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图。
参考图4，光学拾波装置包括：致动器200；配有镜头203的镜头支架204；用于移动镜头支架204的线圈205和206；面向线圈205和206的磁体207；固定有磁体207的磁轭209；从其上磁轭208垂直延伸的磁轭板209；与镜头支架204有预定距离的框架230；连接在镜头支架204和框架230之间的吊索220，以支撑镜头支架204；以及用于沿箭头Lm和Rm方向推动整个致动器200以将镜头203中任何一个与光轴对准的线性驱动单元240。
镜头203包括被排列在一条直线上(成180°角)的第一物镜201和第二物镜202。
具有镜头203的致动器200通过线性驱动单元240在左右方向上移动(直线往复运动)。相对于其它方向术语，术语“右”和“左”仅以相对含义使用而没有限制。
对于这种直线往复运动，致动器200包括镜头支架、磁路、吊索220，以及框架230。
镜头支架204支持第一和第二物镜201和202。第一物镜201可以为用于蓝色激光盘片(BD)的蓝色激光镜头，并且第二物镜202可以为用于光盘/数字视频[通用]盘片(CD/DVD)的红色激光镜头。第一和第二物镜201和202的位置可以彼此互换。
第一和第二物镜201和202彼此以预定的距离设置并且其中心被排列在一条线上。
线圈205和206被安置在镜头支架204的各侧。线圈205为聚焦线圈，并且线圈206为循迹线圈。各个聚焦线圈205围绕垂直轴缠绕，而各循迹线圈206围绕水平轴缠绕。倾斜线圈(未示出)可以被安置在镜头支架204的预定部位。
磁体207被固定在磁轭208的内表面上以面对线圈205和206。各个磁体207可以包含多个单向(单极)磁体或多个双极磁体，或者可以是多极磁体。术语“单向”用于表示在一侧具有正极而在相反的一侧具有负极的磁体，术语“双极”用于表示在同一侧具有正极和负极的磁体(在同一侧的两磁极)，以及“多极”用于表示在同一侧具有多个正极和负极的磁体。例如，根据磁体207的极性，聚焦线圈205上下移动镜头支架204而且循迹线圈206左右移动镜头支架204。
磁轭208和磁轭板209形成在一个片上，并且磁轭从磁轭板209垂直延伸。磁体207附着在磁轭208的内表面上。
吊索220连接在镜头支架204和框架230之间以支持镜头支架204的移动并为线圈205和206提供电力。框架230有与吊索220电连接的电路板。吊索220的数量并不重要。例如，根据镜头支架200的二轴或三轴移动，在框架220和镜头支架204之间可以连接两对或三对吊索。术语“二轴”用于表示镜头支架204的聚焦和循迹移动，并且术语“三轴”用来表示镜头支架204的聚焦、循迹以及倾斜移动。
线性驱动单元240连接在框架230的各侧以在左右方向上移动框架230。线性驱动单元240包括将框架移向光盘的直线电动机。框架230的最右端和最左端位置之间的距离与第一物镜210和第二物镜202之间的距离相等。
在本发明的光学拾波装置中，聚焦线圈205、循迹线圈206、磁体207，以及磁轭208被设定形成用于镜头支架204的聚焦和循迹移动的磁路。
根据装载的光盘类型，致动器200左右移动以将第一物镜201或第二物镜202与激光束的光轴对准。例如，第一物镜201被置于光轴上，而当装载CD或DVD时第二物镜202被置于光轴上。
因而，线性驱动单元240可进一步控制元件，以判断哪一个物镜位于光轴上并控制镜头支架204的移动。
图5为根据本发明的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，表明第一物镜的操作。
参考图5，框架230通过线性驱动单元240沿箭头Rm的方向移动。即，致动器200被移向右侧。因而，镜头支架204也向右移动预定的距离以使第一物镜201置于光轴上。通过第一物镜201，激光束扫描装载的盘片(未示出)以读取或写入数据。其中，如果装载的光盘为蓝色激光盘片，激光束可以为蓝色激光束。
图6为图5描述的光学拾波装置的侧面图。
参考图6，线性驱动单元240沿箭头Rm方向上移动框架230以推动通过吊索220与框架230相连的镜头支架204。因而，第一物镜201与光轴(Z)对准并且第一激光束B1通过第一物镜201。例如，由蓝色激光二极管(未示出)产生的蓝色激光束B1经反光镜261反射并随后通过第一镜头201扫描蓝色激光盘片以读取或写入数据。
线性驱动单元240向右沿直线移动致动器200以使第一物镜201置于光轴(Z)上。当改换物镜时，这种直线传动能够使物镜和光轴(Z)之间精确对准而无偏离。
图7为根据本发明的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，表明第二物镜的操作。
参考图7，框架230通过线性驱动单元240沿箭头Lm方向移动。
即，致动器200被移向左侧。因此，镜头支架204也向左移动预定的距离以使第二物镜202置于光轴上。通过第二物镜202，激光束扫描装载的盘片以读取或写入数据。这里，如果装载的光盘为CD或DVD时，激光束可以为红色激光束。
图8为图7中描述的光学拾波装置的侧面图。
参考图8，线性驱动单元240沿箭头Lm方向移动框架230以推动通过吊索220连接到框架230的镜头支架204。因此，第二物镜202与光轴(Z)对准且第二激光束B2通过第二物镜202。例如，由红色激光二极管(未示出)产生的红色激光束B2经反光镜261反射并随后经过第二物镜202扫描装载的CD或DVD以读取或写入数据。
线性驱动单元240向左沿直线路径移动致动器200以使第二物镜202置于光轴(Z)上。当改换物镜时，这种直线传动能够使物镜和光轴(Z)之间精确对准而无偏离。
为了精确地将物镜201和202与光轴(Z)对准，线性驱动单元240包括同步的并被分别设置于框架230两侧的第一部分和第二部分。即，线性驱动单元240紧紧地贴靠在致动器200的框架230上，并且在这种条件下线性驱动单元240的直线电动机(即，压电电动机)移动框架230。当致动器200的框架230被移动到使第一物镜201或第二物镜202与光轴(Z)对准的位置后，由于线性驱动单元240和框架230之间的紧密邻接(即，自由度为0)，致动器200被稳定的固定在该位置上，因而防止偏离误差。
图9为根据本发明第一实施例的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，其中显示了线性驱动单元。
参考图9，线性驱动单元240使用表面波型压电电动机(surfacewave type piezoelectric motor)。线性驱动单元240包括发电机241、压电振动器242、放大盘243，以及导杆245。线性驱动单元240能够使致动器200直线往复运动而不允许致动器200做任何其它运动。为此，压电振动器242和放大盘243被挤压以保持在线性驱动单元240和致动器200的框架230之间的摩擦接触，并且如压电超声电动机的直线电动机被用于在摩擦接触条件下移动致动器。
在压电超声电动机的运转中，当发电机241接通时，压电振动器242发生振动。压电振动器242的振荡通过导杆230被传递给框架230以使框架230沿直线方向移动。详细地说，压电振动器242的振动在压电振动器242的表面产生了椭圆轨迹，并且长度大于压电振动器242的振动波长的放大盘243被安置在压电振动器242上，所以当压电振动器242的振动位移大约达到最大值时，放大盘243与压电振动器242实现接触。放大盘243的相应运动移动导杆245，因此与导杆245接合的框架230被向右或向左推动。其中，附图标记244代表负荷电阻。
图10为根据本发明的第二实施例的具有多个镜头的光学拾波装置的平面图，其中显示了线性驱动单元。
参考图10，线性驱动单元340使用前进波型压电电动机。线性驱动单元340包括固定振动器341和金属摩擦体342。前进表面波产生于固定振动器的各个侧，并且由表面波产生的挤压和摩擦力移动金属摩擦体342。因而，致动器200的框架230被推动。即使有外部或内部干扰，这种压电电动机结构仍能提供精确的传送。致动器200可以对称地配备压电电动机结构。同时，当有空间限制时，致动器200可以在一侧设置压电电动机结构。
图11为根据本发明的第三实施例的具有多个镜头的光学拾波装置，其中显示了线性驱动单元。
参考图11，线性驱动单元440使用双模调谐片型压电电动机(dualmode tuning piece type piezoelectric motor)。线性驱动单元440包括螺丝441、调谐片443、压电陶瓷442，以及导轨444。调谐片443用螺丝441固定，并且在调谐片443之间安装弹簧(未示出)。调谐片443振动以使得压电陶瓷442沿导轨444移动从而沿箭头Rm或Lm方向推动致动器200的框架230。
图12为根据本发明第四实施例的具有多个镜头的光学拾波装置，其中显示了线性驱动单元。
参考图12，线性驱动单元540使用多模压电盘型压电电动机。线性驱动单元540包括压电陶瓷541，移动导轨542，以及固定导轨543。在固定导轨543之间压电陶瓷541左右移动移动导轨542从而推动致动器200的框架230。
如上所述，本发明的光学拾波装置可应用于使用红色激光和蓝色激光的光学系统。同时，在应用本发明的光学拾波装置的光学系统中可以使用不同类型的光盘。
此外，物镜以直线形式被安置在物镜支架上，并且由于线性驱动单元，镜头支架能够直线往复运动，所以镜头支架可以具有简单的结构。
更进一步，线性驱动单元使用压电电动机，所以致动器可以推动物镜以在光轴上对准物镜而无偏离。
对本领域技术人员显而易见的，对本发明的各种修改和变化均是可以的。因此，如果其落在所附的权利要求书和其等同物的范围内，则本发明包括了这些修改和变化。

Claims (14)

1、一种光学拾波装置，包括：
具有多个镜头以将具有不同波长的激光聚焦在盘片的轨迹上的致动器；和
推动整个致动器以将多个镜头之一置于激光路径上的线性驱动单元。
2、根据权利要求1的光学拾波装置，其特征在于，线性驱动单元使致动器沿直线往复运动。
3、根据权利要求1的光学拾波装置，进一步包括控制致动器运动从而根据盘片类型将多个镜头中相应的镜头对准盘片的轨迹的控制器。
4、根据权利要求1的光学拾波装置，其特征在于，致动器被推动与镜头间的间距相同的距离。
5、根据权利要求1的光学拾波装置，其特征在于，致动器包括：
支撑镜头的镜头支架；
具有安排在镜头支架周围的线圈、磁体和磁轭的磁路；
用于支撑镜头支架的多个吊索；和
用于支撑吊索并与镜头支架分离的框架，该框架与磁轭接合。
6、根据权利要求5的光学拾波装置，其特征在于，线性驱动单元与框架的预定侧面接合。
7、根据权利要求5的光学拾波装置，其特征在于，磁轭包括磁轭板和从磁轭板延伸的垂直部件，并且线性驱动单元与垂直部件或磁轭板的预定部分接合。
8、根据权利要求5的光学拾波装置，其特征在于，镜头排列在与镜头支架的循迹方向垂直的线上，镜头彼此分隔开。
9、根据权利要求5的光学拾波装置，其特征在于，镜头彼此以180度角排列。
10、根据权利要求5的光学拾波装置，其特征在于，镜头包含红色激光镜头和蓝色激光镜头。
11、根据权利要求10的光学拾波装置，其特征在于，红色激光镜头为用于光盘和数字视频/通用盘片的物镜。
12、根据权利要求10的光学拾波装置，其特征在于，蓝色激光镜头为用于蓝色激光盘片的物镜。
13、根据权利要求1的光学拾波装置，其特征在于，线性驱动单元包括推动致动器的压电电动机。
14、根据权利要求13的光学拾波装置，其特征在于，压电电动机为从包括表面波型压电电动机、前进波型压电电动机、双模调谐片型压电电动机，以及多模压电盘型压电电动机的组中选取的电动机。
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