用于光盘驱动器的读/写头和包括该读/写头的光盘驱动器 本发明涉及一种用于光盘驱动器的读/写头，包括一个透镜支架，一个支撑框架，把透镜支架悬挂在该支撑框架中的装置，该装置限制透镜支架相对支撑框架的移动，只允许在平行于透镜支架内透镜地光轴的聚焦方向上的至少受限制的平移，在垂直于聚焦方向的跟踪方向上的至少受限制的平移，和绕同时垂直于聚焦和艰踪方向的切线方向上的轴的至少受限制的平移，还包括传动装置，包括两个缠绕轴平行于聚焦方向的导电聚焦线圈，每个导电聚焦线圈相对磁路进行定位使得流过线圈的电流在透镜支架和支撑框架之间沿聚焦方向产生力，两个聚焦线圈的缠绕轴被定位于通过透镜支架的质心且平行于聚焦和切线方向的平面的对立侧上。
本发明还涉及一种包括该读/写头的光盘驱动器。
第一段中提到的读/写头类型的例子由US-A 5 905 255可知。该文件公开了包括可移动部件的物镜驱动器的实施方案。物镜、透镜支架、和固定在透镜支架上的第一、第二永久磁铁组成了该可移动部件。物镜和第一、第二永久磁铁相对于通过透镜支架重心且平行于聚焦方向和切线方向的平面对称放置。四个导线部件在支撑部件和透镜支架之间沿平行于切线方向被拉伸。第一、第二线轴被垂直放置在固定基座上，使得它们在跟踪方向上并排放置。所述线轴由轭(yoke)形成，轭包括一个沿聚焦方向和跟踪方向延展的磁盘，其周围是缠绕轴沿跟踪方向的缠绕跟踪线圈和缠绕轴沿聚焦方向的聚焦线圈。
该已知的配置缺点在于，磁盘的尺寸、围绕跟踪线圈的聚焦线圈的绕线、以及线轴在跟踪方向上的并排定位导致在跟踪方向上尺寸相对较大。在光盘驱动器中，读/写头相对要读取或写入的光盘的径向移动。其方向使得跟踪方向与该径向对齐。尽可能大的光盘的面积应被用于记录和读取数据。然而，具有大尺寸的读/写头的透镜在跟踪方向无法被移动来靠近光盘的旋转轴，这是因为用于旋转光盘的驱动装置将会妨碍该透镜支架。
本发明的一个目标就是提供前述类型的读和/或写头以及配备该读和/或写头的光盘驱动器，其中透镜支架的位置和倾斜可调控，并且其在跟踪方向上的尺寸减小。
通过本发明的读/写头可实现这个目标，其特征在于聚焦线圈在切线方向上被分离。
由于在切线方向上聚焦线圈被分离，可获得更加紧凑的装置，这是因为在线圈没有接触的情况下可以使跟踪方向上所述线圈缠绕轴之间的距离小于线圈的外部尺寸。同时，由于位于平行于聚焦和切线方向的平面的相对侧上的线圈装置，当反相驱动两个聚焦线圈时可获得倾斜效果。聚焦线圈结构通常限于所述两个聚焦线圈。
聚焦线圈在切线方向上被分隔开的结构是已知的。然而，在这个已知结构中，聚焦线圈都位于平行于聚焦和切线方向平面的中心，因此无法实现倾斜效果。
优选地，两个聚焦线圈相对于透镜支架的质心被点对称排列。
这个措施降低了在读/写头工作时对引发共振频率的敏感度。
优选地，两个聚焦线圈被安装在透镜支架上。
这样的优点在于，外部电磁场(诸如待读取或写入光盘的驱动马达的电磁场)对透镜支架的位置和方向的影响很小。
优选地，每个磁路包含一个轭，所述轭沿相应聚焦线圈的缠绕轴延伸而至少部分通过相应聚焦线圈。
这是一种非常紧凑的装置，它占用很小的空间。
优选地，每个磁路在平行于聚焦和切线方向的平面内形成一个环路，并包含一个相应聚焦线圈的绕线可穿过的空气间隙；和缠绕轴与通过磁路的(磁)通量成一直线排列、至少一个被安装在透镜支架上并位于各个空气间隙的径向线圈。
因此，可以控制在跟踪方向的平移。对于上述提到的三种类型的传动，透镜支架的每一侧只使用一个磁路。聚焦线圈和径向线圈的驱动方式决定透镜支架的位置和取向，即在该装置提供的约束之内，后者通过该装置被悬挂在支撑框架内。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括根据权利要求1-10中任一项的读/写头的光盘驱动器。
在这种光盘驱动器中，由于读/写头在跟踪方向上的尺寸紧凑，可在靠近光盘旋转中心对光盘进行读取和/或写入数据。
现在将参考附图对本发明进行更加详细的解释，其中：
图1示出了正在对光盘读取和/或写入的读/写头的示意图；
图2示出了读/写头的示意图；以及
图3示出了能控制透镜支架的取向和位置的电路的示意图。
在光盘驱动器中，信息在盘1的一层或者多层内被编码，如图1中示意性所示。目前已知其中的各种原理，其各个变体均适合与本发明结合使用。信息以数字形式被储存到一个或多个信息轨道2中。(光学)性质沿信息轨道2的变化包含了记录在盘1中的信息。为读取盘1，通过盘驱动器马达3旋转该盘。通过探测盘1的反射光束读取盘1。
在图1和图2给出的实例中，光束4通过反射镜5沿盘1的方向被反射，反射镜5为读/写头6的一个部件。本说明书将使用读/写头这个术语，因为许多盘驱动器系统允许信息被光学地写入盘1。然后光束4功率电平和/或波长将会不同，但是仍必须被聚焦到盘1的一个点上，当读取盘1时亦是如此。读/写头6的用处在于读或写时或者读写时把光束聚焦在盘1上。和本发明解释相关的读/写头6的部件如图1和图2所示。被反射镜5反射的光通过安置在透镜支架8中的物镜7被聚焦到盘1上。
在典型的光盘系统中，信息轨道2是沿径向细密地分开，目的在于在盘1上存储尽可能多的信息。高密度磁盘(CD)中距离为1.6μm，而数字化多功能光盘(DVD)中距离为0.74μm。在更新的系统中，轨道间距趋于更小，这是因为可获得波长更短的(激光)光源以及数值孔径更大的物镜7或透镜系统。在图1所示的结构中，光束4对准盘1的径向。反射镜5和物镜7的位置和取向决定光线在盘1上的聚焦点。通过使用更精确的传动器配置控制读/写头6的位置和取向使得更小的连续信息轨道2之间的间距成为可能。
读/写头6作为一个整体在盘1径向的位置可通过作用于滑块或滑架(sledge)(未示出)并由滑架马达(未示出)驱动的蜗轮控制。然而，在盘1上聚焦点位置的微调可通过调整透镜支架8相对读/写头6的其余部件的位置来实现。为此，读/写头6包括一个被安装在滑架上或者成为滑架一部分的支撑框架。
透镜支架8被悬挂在该支撑框架中，使其相对于支撑框架的移动受到制约。参考图1，透镜支架8首先能够实现沿聚焦方向z的平移。即透镜支架8可以被移动地更靠近或者更远离盘1。这样，可以调整光线聚焦在盘1上的精确点。其次，透镜支架8可实现在跟踪方向y上的平移。通过改变透镜支架8在跟踪方向上的位置，光束4的聚焦位置可以被移动更远离或者更靠近盘1的中心。第三，透镜支架8可以被倾斜，即其可实现围绕切线方向x的旋转。这样，无论盘如何倾斜，光束4都可以被聚焦在盘1上且其总是局部垂直于盘的表面。
透镜支架8的位置和取向的调整被用来调整盘1或者信息轨道2中微小的几何偏差。特别地，偏离理想平面-“伞形”形状-可通过改变倾斜程度和在聚焦方向上的位置来补偿。透镜支架8可在跟踪方向y上平移，使得对偏离信息轨道2的螺旋形或者圆形进行补偿成为可能。当使用更大数值孔径的透镜7时，这一点就变得更为重要。这种透镜可以以更靠近光盘的方式来放置，使得读取具有窄且细密分开的信息轨道2的盘1成为可能。
为了精确控制位置和取向，读/写头6包括传动器装置和控制电路(未示出)。控制电路为传动器装置提供驱动信号。控制电路不是本发明考虑的部分，已知多种可能实施的控制电路可用于此目的，所以未对控制电路作进一步描述。
传动器装置仅包括两个聚焦线圈，即第一聚焦线圈9和第二聚焦线圈10。每个线圈的缠绕轴平行于聚焦方向z。聚焦线圈9、10被固定在透镜支架8上。为每个聚焦线圈9、10提供磁路。该磁路包括一个轭11和永久磁铁12。当然，原则上也可以使用一个轭和一个电磁铁。
流经聚焦线圈9、10中的一个聚焦线圈的电流将在聚焦方向z上产生力。参考图2，可以更为清楚地理解第一和第二聚焦线圈9、10被置于通过透镜支架8的质心且平行于聚焦方向z和切线方向x的平面的相对侧上。虚线1位于该平面内。由于这样的定位，当第一和第二聚焦线圈9、10受到驱动时所产生的力之间的不平衡将会导致透镜支架8的倾斜动作。
从图2可以明显地看到，第一和第二聚焦线圈9、10相对于透镜支架8的尺寸相当大。绕线必须相当大，以俘获足够的磁通量来产生所需要的力。可替换的方案是，当然可以增加线圈9、10的高度和绕线的数目，而这是不需要的，这是因为透镜支架8必须尽可能地平整且质量应该小。还可以增加电流，但是这将会导致发热，并因此降低效率。为获得紧凑的透镜支架8，所以第一和第二聚焦线圈9、10在切线方向x上被隔离开，即在此情况下位于透镜支架8的对立的两端。这使得缠绕轴可以以更靠近通过透镜支架8的质心的平面的方式来放置。注意，通过透镜支架8质心的平面和线1之间的距离d小于在平行于切线方向的侧向上缠绕轴与聚焦线圈9、10的绕线外侧之间的距离。这仅仅可能因为聚焦线圈9、10在切线方向上被隔离开。读/写头6的紧凑结构使读/写头6可以更加靠近盘1的中心。这意味着靠近中心的盘1的较大面积可用于存储信息。
从图2可以推断，聚焦线圈9、10是相对于透镜支架8的质心而被点对称地安置。它们不仅和通过质心且平行于聚焦方向z和切线方向x的平面等距离，也和通过质心且平行于聚焦方向z和跟踪方向y的平面等距离。尽管已经采取下述措施抑制透镜支架8的振荡，但透镜支架8及其悬架可被看作一个具有特定共振频率的弹性体系统。通过安置传动器使力被对称地施加到透镜支架8，这样寄生振荡的产生可以被更有效地抑制。
不同于图1和图2的装置也是可能的，其中聚焦线圈9、10被安装在支撑框架上，配有或者未配有轭的永久磁铁12被安装在透镜支架8上。如果需要大电流且热量无法从透镜支架8传导出来时，这些可能就是必须的了。然而，从驱动器控制的角度考虑，使用附图所示的装置是理想的。永久磁铁12易受杂散电磁场产生的力影响，例如由盘驱动器马达3产生的杂散电磁场。如果永久磁铁要安装在透镜支架8上，透镜支架8在这类杂散场的影响下会不受控制地移动。此外，所示装置的重量通常较小，透镜支架8更灵敏，从控制该透镜支架的位置和取向的角度出发，这一点是合适的。再者，在实践中很明显的是，如果可以控制散热的话，透镜支架8承载线圈9、10的结构就更为有效。
两个磁路均由轭11和永久磁铁12形成的装置相当紧凑且有效。在本发明的装置中，几乎所有由永久磁铁12产生的磁通量被集中到由高磁导率材料制成的轭11中。轭11沿聚焦线圈的缠绕轴延伸而通过相应的聚焦线圈。图1和图2明显地示出，磁路包含空气间隙13。空气间隙13定义了磁通量离开轭的该轭的面。第一和第二聚焦线圈9、10的绕线因而与从穿过空气间隙到磁铁12的该轭的面的磁通量相交。由于磁通量被引导通过线圈9、10的中心，从而确保了与流经线圈9、10的电流的最大相互作用。
根据本发明，传动器装置也采用相同的磁路，该传动器装置用来控制在跟踪方向y上的移动。磁路在平行于聚焦方向z和切线方向x的平面内形成环路。因此，磁通量还平行于磁路中的在点处的切线方向x。
空气间隙13还为容纳两个径向线圈14提供了空间，径向线圈14沿跟踪方向y被并排安置在每个磁路的空气间隙13中，其缠绕轴沿切线方向x对齐。径向线圈14和磁路形成一个传动装置，用来控制透镜支架8在跟踪方向y上的位置。尽管只使用一个径向线圈14也是可能的，但是优选使用两个径向线圈，因为通过单个径向线圈14的磁通量将会随着透镜支架8在跟踪方向y上位置的变化而改变。需要一个更加精细的控制电路以考虑磁通量密度的变化。在当前的结构中，当一个径向线圈14从轭11和永久磁铁12的端面之间移出时，另一个径向线圈14完全移入空气间隙13作为补偿。通过两个径向线圈14的总磁通量基本上保持相同。
采用四个导线部件15可形成将透镜支架8悬挂在读/写头6的支撑框架中的优选装置。每个导线部件15的一端被固定在透镜支架8上，另一端被固定在支撑框架部件16上。导线部件15由弹性材料制成，优选的是导电材料，例如铜，铁，或合金。
导线部件15限制透镜支架8的自由度数目。只有沿跟踪方向y和聚焦方向z的移动是可能的。只允许绕切线方向x的倾斜。特别地，绕聚焦方向z和跟踪方向y的倾斜是不可能的。
导线部件15优选是导电的，使得它们可被用于对径向线圈14和第一和第二聚焦线圈9、10施加驱动电流。参考图3，可看出四个导线部件15恰好足够提供所需驱动电流。控制电路(未示出)向传动装置提供三种控制信号。径向线圈控制信号17决定了沿跟踪方向的移动；驱动电流的方向进而决定该移动是靠近还是远离盘1的中心。聚焦控制信号18通过透镜支架8在聚焦方向z上的位置来控制物镜7对光束4的聚焦。倾斜控制信号19控制透镜支架8的倾斜的角度和方向。倾斜控制信号19被加到用于第一聚焦线圈9的聚焦控制信号18，而第二聚焦线圈10的聚焦控制信号18则减去倾斜控制信号19，以获得驱动电流。因此，第一和第二聚焦线圈9、10被提供了不同的驱动电流以实现倾斜。径向线圈14都被提供了相同的驱动电流。所以它们串联连接。导电导线部件15之一为共用导线，其一端被连接到串联的径向线圈14和每个聚焦线圈9、10。通过第二导线部件15向径向线圈14提供电流。通过第三和第四导线部件15向第一和第二聚焦线圈9、10提供电流。
优选地，导线部件15被提供弹性包层，优选的是电绝缘的材料。除了绝缘之外，包层的作用还在于抑制透镜支架8的任何寄生振荡，如前提及的，透镜支架8形成具有导线部件15的弹性体系统。因此，可获得更加准确的定位。
本发明不仅限于上述的实施方案，这些实施方案可在权利要求的范围内变化。例如，透镜支架并非严格地必须用棒形导线部件来悬挂。还可使用被成型为铰接的刀片(blade)，但会太刚性，因此需要更大的力来倾斜透镜支架。此外，尽管上面描述的实施方案中使用单个物镜7，但透镜支架可能包括更加精细的光学系统用来聚焦和/或分开光束，而这取决光学驱动器的复杂性。