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Die Erfindung betrifft eine adaptive optische
Abtasteinrichtung für Geräte zur Aufzeichnung und/oder
Wiedergabe von Informationen auf oder von
Aufzeichnungsträgern, die sich automatisch der Krümmung eines
gewölbten Aufzeichnungsträgers anpaßt.
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Optische Abtasteinrichtungen für Aufzeichnungsträger in
Laserdisc und Compact Disc Spielern sind allgemein bekannt.
Aufbau und Funktion einer derartigen Abtasteinrichtung, die
auch als Pickup bezeichnet wird, sind in Electronic
Components & Applications, Vol. 6, No. 4, 1984, Seite 209-215
beschrieben. Derartige Abtasteinrichtungen weisen einen
sogenannten Aktuator auf, auf dem eine zur Spurführung und zum
Fokussieren des Licht- beziehungsweise Laserstrahles auf den
optischen Aufzeichnungsträger vorgesehene Objektivlinse
angeordnet ist. Grundsätzlich können optische
Abtasteinrichtungen nach der Art der Aufhängung der
Objektivlinse unterschieden werden.
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So ist die Objektivlinsenhalterung bei einem bekannten
Blattfeder-Aktuator beispielsweise mittels vier paralleler
Blattfedern oder bei einem Aktuator vom
Gelenkbeziehungsweise Scharnier-Typ über Gelenke beziehungsweise
Scharniere an einem Rahmen befestigt. Nachteilig ist, daß
derartige Anordnungen unerwünscht zum Schwingen neigen, einen
hohen Montageaufwand erfordern und aufgrund der zu bewegenden
Masse relativ hohe Reaktionszeiten aufweisen.
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Eine weitere Art des elastischen Abstützens der
Objektivlinsenhalterung besteht in der Verwendung von vier
Drähten, die den Linsenhalter mit der Aktuatorgrundplatte
verbinden. Sogenannte Wire-Pickup können im Vergleich zu
optischen Abtasteinrichtungen mit Blattfeder oder Gelenk
kostengünstiger hergestellt werden und ermöglichen kürzere
Zugriffszeiten. Gemeinsam ist, dass die Aktuatoren mit einer
sogenannten Parallelführung elastisch auf einem Rahmen
befestigt sind, um auch beim Auslenken aus einer Ruheposition
Lageveränderungen der optischen Achse der Objektivlinse zu
vermeiden und dadurch stets eine senkrechte Ausrichtung des
Abtast- oder Schreibstrahls auf den scheibenförmigen
Aufzeichnungsträger zu gewährleisten. Obwohl optische
Aufzeichnungsträger als plane Scheiben hergestellt werden,
treten durch mechanische oder thermische Beanspruchungen
Verformungen auf, die zu einer Wölbung des
Aufzeichnungsträgers führen, so dass mit einer Parallelführung
eine senkrechte Ausrichtung des Abtast- oder Schreibstrahls im
gesamten Bereich des Aufzeichnungsträgers nicht gewährleistet
wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine optische Abtasteinrichtung
für optische Aufzeichnungsträger zu schaffen, die sich mit
geringem Aufwand adaptiv der Krümmung eines gewölbten
Aufzeichnungsträgers anpaßt und mit geringem Aufwand
hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den im Hauptanspruch angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind
in Unteransprüchen angegeben.
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Es ist ein Aspekt der Erfindung, mit einem adaptiven Aktuator
die Nachteile der Parallelführung eines Aktuators bei der
Aufzeichnung oder Wiedergabe optischer Aufzeichnungsträger zu
vermeiden, die durch Verformung oder Wölbung des optischen
Aufzeichnungsträgers Abweichungen von einer ebenen bzw. planen
Scheibe aufweisen. Der adaptive Aktuator passt sich automatisch
der radialen Krümmung des optischen Aufzeichnungsträgers an,
ohne dass die Neigung oder Lage der optischen Achse des
Aktuators mit zusätzlichen Mitteln, wie beispielsweise
zusätzlichen Spulen oder einer unsymmetrischen Ansteuerung
verändert wird. Da die beste Qualität der Aufzeichnung oder
Wiedergabe nur erreicht wird, wenn die optische Achse des
Aktuators senkrecht zum Aufzeichnungsträger ausgerichtet ist,
gilt dies auch für gekrümmte Aufzeichnungsträger, so dass
Mittel, die keinen zusätzlichen Aufwand erfordern, vorgesehen
sind, mit denen die optische Achse des Aktuators auch bei
gekrümmten optischen Aufzeichnungsträgern automatisch senkrecht
zum Aufzeichnungsträger ausgerichtet wird. Hierzu ist
vorgesehen, dass eine Führung des Aktuators verwendet wird, die
in radialer Richtung des Aufzeichnungsträgers eine
unterschiedliche Nachgiebigkeit derart aufweist, dass die
Steifigkeit der nachgiebigen Unterstützung des Aktuators, die
an der zur Mitte des Aufzeichnungsträgers gerichteten Seite des
Aktuators vorgesehen ist, größer ist, als die Steifigkeit der
nachgiebigen Unterstützung des Aktuators an der
gegenüberliegenden Seite. Dies wird bei einem Wire-pickup, bei
dem der Aktuator mit vier parallelen Drähten von einem
Drahthalter gehalten wird, dadurch erreicht, dass an einer
Seite des Aktuators Drähte mit einem gegenüber den Drähten an
der anderen Seite des Aktuators unterschiedlichen Durchmesser
verwendet werden. Zum Realisieren der Parallelführung mit
unterschiedlicher Nachgiebigkeit sind grundsätzlich sowohl
unterschiedliche Drahtdurchmesser als auch unterschiedliche
Materialarten bei gleichem Durchmesser, unterschiedliche
Querschnitte oder Kombinationen der unterschiedlichen Arten der
nachgiebigen Unterstützung an beiden Seiten des Aktuators
geeignet. Mit der adaptiven optischen Abtasteinrichtung, die
mit einer Parallelführung des Aktuators mit unterschiedlicher
Nachgiebigkeit gebildet ist, wird automatisch ein senkrechtes
Ausrichten der optischen Achse auf einen gekrümmten
Aufzeichnungsträger dadurch erreicht, dass der Aktuator beim
Auslenken aus einer Neutrallage, die der Fokusposition des
Aktuators entspricht, aufgrund der unterschiedlichen
Nachgiebigkeit seiner Parallelführung in radialer Richtung
verkippt wird. Dadurch, dass die Steifigkeit an der zur Mitte
gerichteten Seite des Aktuators größer ist, wird eine radiale
Verkippung erreicht, die der Richtung der Krümmung des
Aufzeichnungsträgers folgt. Bei einem beispielsweise nach oben
gekrümmten Aufzeichnungsträger wird der Aktuator zum
Fokussieren des Abtast- bzw. Schreibstrahls ebenfalls nach oben
ausgelenkt. Aufgrund der unterschiedlichen Nachgiebigkeit an
den Seiten des Aktuators ist der Weg der Auslenkung an der
Seite mit der geringeren Steifigkeit der nachgiebigen
Unterstützung größer und führt zu einem Verkippen der optischen
Achse des Aktuators, das der Abweichung des
Aufzeichnungsträgers von einer ebenen Scheibe folgt und den
Abtast- bzw. Schreibstrahl auch im gekrümmten Bereich des
Aufzeichnungsträgers senkrecht auf den Aufzeichnungsträger
ausrichtet. Eine stärkere Krümmung des Aufzeichnungsträgers
erfordert eine größere Auslenkung des Aktuators und führt
dadurch zu einem stärkeren Verkippen. Damit ist ohne
zusätzliche Mittel in vorteilhafter Weise eine adaptive
optische Abtasteinrichtung geschaffen, die einen geringen
Aufwand erfordert und sich automatisch der Krümmung des
Aufzeichnungsträgers anpasst.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen in einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine optische
Abtasteinrichtung mit einer bekannten Parallelführung
des Aktuators für optische Aufzeichnungsträger,
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Fig. 2 eine Prinzipskizze der Ausrichtung des Aktuators mit
bekannter Parallelführung zu einem gekrümmten
optischen Aufzeichnungsträger,
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Fig. 3 eine Prinzipskizze der Ausrichtung der adaptiven
optischen Abtasteinrichtung zu einem nach oben
gekrümmten optischen Aufzeichnungsträger,
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Fig. 4 eine Prinzipskizze der Ausrichtung der adaptiven
optische Abtasteinrichtung zu einem nach unten
gekrümmten optischen Aufzeichnungsträger,
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Fig. 5 eine Prinzipskizze der Draufsicht auf eine adaptive
optische Abtasteinrichtung,
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Fig. 6 eine Prinzipskizze der Seitenansicht der adaptiven
optischen Abtasteinrichtung,
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Fig. 7 eine Prinzipskizze der Draufsicht auf eine zweite
adaptive optische Abtasteinrichtung und
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Fig. 8 eine Prinzipskizze der Seitenansicht der zweiten
adaptiven optischen Abtasteinrichtung.
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Bezugszeichen sind in den Figuren übereinstimmend verwendet.
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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine optische
Abtasteinrichtung mit einer bekannten Parallelführung des
Aktuators für optische Aufzeichnungsträger. Bei der in Fig. 1
dargestellten Abtasteinrichtung handelt es sich um eine auch
als Wire-pickup bezeichnete Abtasteinrichtung, die zur
Aufzeichnung oder Wiedergabe optischer Aufzeichnungsträger
verwendet wird und bei der sich der Aktuator über vier
parallel angeordnete Drähte SPW elastisch auf einem
Drahthalter WH abstützt. Als Aktuator wird die Baugruppe
bezeichnet, die eine Objektivlinse OL enthält, die zum
Fokussieren und zum Führen eines Lichtstrahls auf der
Aufzeichnungs- oder Wiedergabespur eines optischen
Aufzeichnungsträgers vorgesehen ist. Die Objektivlinse OL ist
auf einem Linsenhalter LH angeordnet, der auch sogenannte
Trackingspulen TC zur Spurführung und eine Fokusspule FC zum
Fokussieren des Lichtstrahls trägt. Die Spulen sind auf dem
Linsenhalter LH symmetrisch angeordnet und werden über die den
Linsenhalter LH elastisch auf dem Drahthalter WH abstützenden
Drähte SPW gespeist. Der Drahthalter WH ist auf einer
Aktuatorplatte AP montiert, die in den Linsenhalter LH
eintauchende Flussleitbleche trägt, die hier als
Rückschlußblech RC bezeichnet werden und an denen außerhalb
des Linsenhalters LH Magnete M mit einem Südpol und einem
Nordpol befestigt sind. Mit der Wechselwirkung zwischen den
mit den Spulen TC und FC und dem Magnet M erzeugten
Magnetfeldern wird dann der Linsenhalter LH bzw. Aktuator den
Erfordernissen entsprechend in Fokus- und/oder Spurrichtung
des optischen Aufzeichnungsträgers ausgelenkt. Die mit den
vier Drähten SPW gebildete Parallelführung gewährleistet, dass
eine in Fig. 2 dargestellte optische Achse OA der
Objektivlinse OL auch bei Auslenkung des Aktuators aus einer
Neutrallage stets senkrecht auf einen als ebene Scheibe
angenommenen Aufzeichnungsträger ausgerichtet wird. Es hat
sich jedoch herausgestellt, dass optische Aufzeichnungsträger,
wie beispielsweise eine CD oder die DVD, in der Regel eine
mehr oder weniger starke Krümmung aufweisen. Diese
Abweichungen des Aufzeichnungsträgers von einer ebenen oder
planen Scheibe entstehen durch meist unvermeidbare mechanische
oder thermische Beanspruchung des Aufzeichnungsträgers und
beeinflussen die Aufzeichnungs- oder Wiedergabequalität
nachteilig, wenn sie mit einer Abtasteinheit aufgezeichnet
oder wiedergegeben werden, die eine Parallelführung aufweist.
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In Fig. 2 ist ein gewölbter optischer Aufzeichnungsträger WD
dargestellt, der eine nach oben gerichtete Krümmung aufweist
und mit einer Abtasteinrichtung abgetastet wird, die einen
Aktuator mit der bekannten Parallelführung aufweist. Während
die optische Achse OA an einer inneren Leseposition IDR des
gewölbten optischen Aufzeichnungsträgers WD noch weitgehend
mit einer senkrechten Ausrichtung auf den Aufzeichnungsträger
WD übereinstimmt, steigt eine Abweichung über eine mittlere
Leseposition MDR bis zu einer äußeren Leseposition ODR stark
an. Dadurch werden die Wiedergabe oder Aufzeichnung nachteilig
beeinflusst, da eine optimale Aufzeichnung oder Wiedergabe nur
bei senkrechter Ausrichtung des auf den Aufzeichnungsträger WD
gerichteten Lichtstrahls erzielt werden kann. Um diesen
Nachteil bekannter optischer Abtasteinrichtungen mit
Parallelführung zu vermeiden, ist eine adaptive optische
Abtasteinrichtung vorgesehen, die sich ohne zusätzlichen
Aufwand der Krümmung des gewölbten optischen
Aufzeichnungsträgers WD anpasst. Diese Anpassung der
Abtasteinrichtung an gewölbte optische Aufzeichnungsträger WD
ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt und wird dadurch
erreicht, dass sich der Aktuator der Abtasteinrichtung durch
Verkippen der Wölbung bzw. Krümmung des gewölbten optischen
Aufzeichnungsträgers WD anpasst. Dieses Verkippen der
Parallelführung des Aktuators wird der dargestellten
Ausführung entsprechend dadurch erreicht, dass an den Seiten
des Aktuators Drähte SPW1 und SPW2 vorgesehen sind, die einen
unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Der unterschiedliche
Durchmesser der zur nachgiebigen Abstützung des Linsenhalters
LH auf dem Drahthalter WH vorgesehenen Drähte SPW1 und SPW2
führt beim Auslenken der Objektivlinse OL in Fokusrichtung zu
einem erwünschten Verkippen des Linsenhalters LH, das der
Krümmung des gewölbten optischen Aufzeichnungsträgers WD
folgt.
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Gemäß einem in den Fig. 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel der adaptiven optischen Abtasteinrichtung
für optische Aufzeichnungsträger sind die den Linsenhalter LH
elastisch abstützenden Drähte SPW1 und SPW2 parallel an den
Linsenhalter LH herangeführt und der Linsenhalter LH weist
gerade, parallel verlaufende Seitenwände mit Erhebungen auf,
über die der Linsenhalter LH mit den Drähten SPW1 und SPW2
verbunden ist. Der Linsenhalter LH ist über die elastischen
Drähte SPW1 und SPW2 mit einem Drahthalter WH verbunden, der
auf der Aktuatorgrundplatte AP befestigt ist. Auf der
Aktuatorgrundplatte AP sind an einem Rückschlußblech RC
befestigte Magnete M vorgesehen. Ein U-förmiges
Rückschlußblech RC greift jeweils in einen Raum ein, der von
einer Fokusspule FC gebildet wird. Auf den Fokusspulen FC sind
Spurführungsspulen TC im von einem Schenkel des
Rückschlußblechs RC und Magneten M gebildeten Zwischenraum
angeordnet. Der Linsenhalter LH ist symmetrisch aufgebaut und
trägt in seinem Zentrum als Linse eine Objektivlinse OL zum
Fokussieren und zur Spurführung des Abtaststrahls auf dem
optischen Aufzeichnungsträger.
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Die in Fig. 5 dargestellte Prinzipskizze einer Draufsicht auf
eine adaptive optische Abtasteinrichtung zum Abtasten
optischer Aufzeichnungsträger zeigt einen rechteckigen
Linsenhalter LH. Grundsätzlich ist jedoch auch ein
sechseckiger Linsenhalter LH verwendbar. Vor- und Rückseite
des Linsenhalters LH sind parallel zueinander verlaufend
vorgesehen. Durch eine sechseckige Form des Linsenhalters LH
wird der Abstand einer im Zentrum des Linsenhalters
angeordneten Objektivlinse OL zu den Seitenwänden vergrößert.
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Die Fokusspule FC und auf der Fokusspule FC angeordnete
Spurführungsspulen TC wirken zur Auslenkung beziehungsweise
zum Bewegen des Aktuators mit Magneten M zusammen, die den
Fig. 5 und 6 entsprechend innen an einem Schenkel eines U-
förmigen Rückschlußblechs RC befestigt sind, das auf der
Aktuatorgrundplatte AP angeordnet ist. Der andere Schenkel des
U-förmigen Rückschlußblechs RC ist derart angeordnet, daß er
mit zur Bewegung des Aktuators erforderlichem Spielraum in die
Fokusspule FC eintaucht. Bei den Magneten handelt es sich
jeweils um einen Magneten mit einem magnetischen Südpol S und
einem magnetischen Nordpol N.
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Die den Linsenhalter LH an beiden Seiten elastisch
unterstützenden Drähte SPW1 und SPW2 können, wie in Fig. 7
dargestellt, in Richtung des Linsenhalters LH auch in einem
Winkel zueinander angeordnet werden. Um ein Verkippen des
Linsenhalters in tangentialer Richtung zu verhindern, ist
jedoch grundsätzlich eine parallel verlaufende Anordnung der
Drähte SPW1 beziehungsweise SPW2 an den Seiten des
Linsenhalters LH vorgesehen. Auch diese Anordnung der Drähte
SPW1, SPW2, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, stellt eine
Parallelführung der Objektivlinse OL dar.
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Bei den in den Fig. 5 bis 8 dargestellten
Ausführungsbeispielen sind an einer Seite des Linsenhalters LH
Drähte SPW1 mit einem Durchmesser von 0,12 mm und an der
anderen Seite des Linsenhalters LH sind Drähte SPW2 mit einem
Durchmesser von 0,1 mm vorgesehen. Mit diesen
Drahtdurchmessern wird für eine Abweichung in Fokusrichtung
von ± 1 mm eine typische Winkelveränderung von ± 0,45 Grad
erreicht.
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Die Seitenansichten der ersten und zweiten adaptiven optischen
Abtasteinrichtung gemäß Fig. 6 und Fig. 8 stimmen überein und
verdeutlichen, daß die den Linsenhalter LH abstützenden Drähte
SPW2 parallel verlaufend angeordnet sind. Hinsichtlich der an
der anderen Seite des Linsenhalters LH angeordneten Drähte
SPW1 ist ebenfalls ein paralleler Verlauf vorgesehen und der
Abstand zwischen den an einer Seite des Linsenhalters LH
angeordneten Drähten SPW1 beziehungsweise SPW2 entspricht dem
Abstand der Drähte SPW2 beziehungsweise SPW1 an der anderen
Seite des Linsenhalters LH. Die adaptiven optischen
Abtasteinrichtungen sind symmetrisch strukturiert und weisen
lediglich hinsichtlich der an beiden Seiten des Linsenhalters
LH verwendeten Drähte SPW1, SPW2 Unterschiede auf. Die Drähte
SPW1, SPW2 an einer Seite des Linsenhalters LH sind jedoch
hinsichtlich ihrer Eigenschaften, wie Form, Durchmesser
beziehungsweise Querschnitt und Steifigkeit übereinstimmend
vorgesehen, um beim Auslenken des Aktuators in seitlicher
Richtung eine exakte Parallelführung zu gewährleisten und
unerwünschte Bewegungen oder ein Verkippen in Fokusrichtung
oder in tangentialer Richtung bei seitlicher Auslenkung zu
vermeiden.
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Mit der in Fig. 7 dargestellten Anordnung werden insbesondere
Bewegungen in tangentialer Richtung bei seitlicher Auslenkung
des Aktuators verringert und das seitliche Auslenken des
Aktuators ist insbesondere für ein schnelles Folgen der
Aufzeichnungsspur oder zum Überqueren einer relativ geringen
Anzahl von Aufzeichnungsspuren des Aufzeichnungsträgers
vorgesehen, die spiral- oder kreisförmig auf dem
Aufzeichnungsträger angeordnet sind.
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind als Beispiele
angegeben und ein Fachmann kann andere Ausführungsformen der
Erfindung realisieren, die im Bereich der Erfindung bleiben.