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Die
Erfindung betrifft einen Schwingarm-Aktuator für eine optische Abtasteinrichtung
in der Art eines zweiarmigen Hebels, mit einem eine Fokuslinse aufweisenden
optischen Kopf, insbesondere zur Anordnung in einem Gerät zur Aufzeichnung und/oder
Wiedergabe von Informationen.
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Ein
in einer optischen Abtasteinrichtung angeordneter Schwingarm-Aktuator
kann zweiarmig ausgebildet und zwischen den beiden Armen um eine Achse
schwenkbar gelagert sein. Am Ende eines der beiden Arme ist ein
optischer Kopf mit einer Fokuslinse angeordnet, der der Emission
eines Lichtstrahls (Laserstrahls) auf einen als Informationsträger ausgebildeten
optischen Aufzeichnungsträger,
insbesondere eine optische Platte, und dem Empfang des von diesem
reflektierten Strahls dient. Der Aufzeichnungsträger wird dabei von einer Trägervorrichtung gehalten
und zu einer Rotationsbewegung angetrieben. Das Ende des Schwingarmes
mit dem optischen Kopf ist in Form eines Bogens in einer zur Aufzeichnungsoberfläche des
Aufzeichnungsträgers
parallelen Ebene (Tracking) und senkrecht zu dieser Ebene (Fokusing)
bewegbar, wozu der Schwingarm-Aktuator üblicherweise mit Magnetantrieben
versehen ist, von denen wenigstens der für die Trackingbewegung dem
anderen Arm des Schwingarmes zugeordnet ist. Derartige Schwingarm-Aktuatoren, mit denen
kurze Zugriffszeiten auf unterschiedliche Orte des Aufzeichnungsträgers zu
erreichen sind, sind beispielsweise in der
US 2004/0148619 A1 , der
US 2005/0240952 A1 ,
der
KR 2004100645
A1 und der
KR
1020040108029 A beschrieben.
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Der
am Schwingarm angeordnete optische Kopf und auch die Spulen der
Magnetantriebe sind mit einer außerhalb des Schwingarmes angeordneten
Steuereinheit (servo system) über
Steuerleitungen verbunden, wozu insbesondere flexible Leitungen
und im Schwingarm integrierte Leitungen dienen. Die Tendenz in der
Entwicklung und der Anwendung von Abtasteinrichtungen und damit
auch von Schwingarm-Aktuatoren
geht in Richtung einer Verkleinerung und einer flacheren Gestaltung
derselben, insbesondere für
tragbare Einrichtungen, wodurch die Trägheit des Schwingarmes verringert
wird und eine weitere Verkürzung
der Zugriffszeiten ermöglicht wird.
Dazu gibt es Überlegungen,
immer mehr optische Komponenten, wie Laserdiode, Detektor, Monitor-Diode
oder Spiegel, dem Schwingarm-Aktuator zu- und auf diesem anzuordnen,
um die Abtasteinrichtung (Pick Up) kompakter zu gestalten. Die Verlagerung
von weiteren optischen Komponenten auf den Schwingarm-Aktuator erfordert
jedoch auch eine größere Anzahl
von elektrischen Steuerleitungen zwischen den einzelnen Komponenten
und der außerhalb
des Aktuators befindlichen Steuereinheit. Die üblicherweise verwendeten flexiblen
gedruckten Leitungen bzw. flexiblen Leiterplatten benötigen eine Bauhöhe, die
einer Verkleinerung der Abtasteinrichtungen, insbesondere deren
Höhe, entgegensteht und
dieser Grenzen setzt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Schwingarm-Aktuator für eine optische
Abtasteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu
gestalten, dass dieser bei Beibehaltung oder Verringerung seiner
Höhe die
Anordnung einer größeren Anzahl
von optischen Komponenten ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Schwingarm-Aktuator nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die
Erfindung besteht darin, dass am Schwingarm angeordnete elektrische
Verbindungsleitungen, die die an diesem befindlichen optischen und
elektrischen Komponenten mit einer außerhalb desselben befindlichen
Steuerungseinheit verbinden, mit Hilfe von Leitungsabschnitten gebildet
werden, die in einer quer zur Schwenkachse verlaufenden Ebene im
radialen Abstand von der Schwenkachse und dabei voneinander am Schwingarm
angeordnet und jeweils mit einem Kontaktelement für den Anschluss
einer zur Steuerungseinheit führenden
Steuerungsleitung elektrisch verbunden sind. Diese Anordnung ermöglicht die
Unterbringung einer Vielzahl von Verbindungsleitungen an dem gegenüber der Steuereinheit
beweg- bzw. schwenkbaren Schwingarm, insbesondere im Bereich des
diesbezüglich
kritischen Schwenklagers, ohne die Bauhöhe des Schwingarmes zu vergrößern. Gegenüber der
bisher üblichen
Verwendung von flexiblen. Kabeln ergibt sich die Möglichkeit,
flachere Abtastsysteme zu gestalten.
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Dabei
können
die Leitungsabschnitte an einem am Schwingarm drehfest angeordneten
zweiteiligen und in Richtung der Längsachse desselben erstreckten
Kontaktsteg mit in diesem integrierten Leitungen kontaktiert sein,
dessen Teile beidseits des Schwenklagers angeordnet, jedoch mit
diesem nicht verbunden sind. Der dem optischen Kopf abgewandte Teil
ist mit Kontaktelementen, vorzugsweise Kontaktierungsflächen, für die elektrische
Verbindung mit den zur Steuereinheit führenden Steuerleitungen versehen.
Die Leitungsabschnitte sind vorteilhaft beidseits der Längsachse
freitragende Drahtleitungen, die das Schwenklager im radialen Abstand
und im Abstand voneinander umschließen. Die Kontaktierungsstellen
der Drahtleitungen mit den integrierten Leitungen im zweiteiligen
Kontaktsteg sind parallel zur Längsachse
beidseits desselben bzw. dessen beider Teile ausgebildet. Die Verwendung
von Draht-Leitungsabschnitten
sorgt für
eine Verringerung der Trägheit
des Schwingarm-Aktuators.
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Der
mit integrierten Leitungen versehene Kontaktsteg kann alternativ
dazu aber auch quer zur Schwenkachse des Schwingarmes erstreckt
sein und vermittels relativ kurzer, zu Schleifkontakten ausgebildeter
Leitungsabschnitte mit einer trägerfesten Platine,
auf der konzentrisch zur Schwenkachse im Abstand voneinander angeordnete
Kontaktbahnen ausgebildet sind, in elektrischem Kontakt stehen (Schleifbürstenanodnung).
Bei einer Schwenkbewegung des Schwingarmes gleiten die Leitungsabschnitte
auf den Kontaktbahnen, die endseitig mit Kontaktelementen, vorzugsweise
Kontaktierungsflächen,
für die
elektrische Verbindung mit den zur Steuereinheit führenden
Steuerleitungen versehen sind. Der Vorteil gegenüber der vorstehend beschriebenen Anordnung
liegt in einer größeren Trägheitsverringerung,
da die Masse der bewegten Teile kleiner gehalten ist. Weiter vorteilhaft
können
die Kontaktbahnen auch direkt auf dem Träger für den Schwingarm aufgebracht
sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen schematisch:
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1:
eine perspektivische Draufsicht auf einen Schwingarm-Aktuator mit
freitragenden Drahtleitungen,
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2.
eine perspektivische Seitenansicht von diesem,
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3:
eine perspektivische Unteransicht von diesem,
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4:
den Schwingarm-Aktuator in einem Längsschnitt,
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5:
eine perspektivische Draufsicht auf einen Schwingarm-Aktuator mit
einer Schleifbürstenanordnung,
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6:
eine Seitenansicht von diesem und
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7:
diesen Schwingarm-Aktuator in einem Längsschnitt.
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Der
in den 1 und 2 gezeigte Schwingarm-Aktuator
für eine
nicht dargestellte optische Abtasteinrichtung weist einen torsionssteifen Schwingarm 1 auf,
der in der Art eines zweiarmigen Hebels gestaltet und in seinem
Schwerpunkt S zwischen den Hebelarmen I und II an
einem Träger
(2, 4) um eine senkrecht zum Schwingarm
verlaufende Schwenkachse SA schwenkgelagert ist. Der Hebelarm I trägt endseitig
einen optischen Kopf 3 mit einer Reihe nicht weiter dargestellter
optischer Komponenten, insbesondere mit einer Fokuslinse. An dem
anderen Hebelarm II sind zwei gedruckte Spulenanordnungen 4 und 5 angeordnet,
die mit diesen zugeordneten trägerfesten
Magneten 6 und 7 in Wirkverbindung stehen und
mit diesen (6, 7) Magnetantriebe für den Schwingarm 1 ausbilden.
Die Befestigung der Magnete am Träger (2) erfolgt über mit
diesen verbundene Halterungsstege 8 mit trägerseitig angeordneten
Auflageböcken 9.
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Dieser
Hebelarm II weist einen bezüglich der Schwenkachse SA koaxial
verlaufenden Randbereich 10 mit einer im Abstand von diesem
koaxial gestalteten Ausnehmung 11 auf, die an der Ober-
und der Unterseite jeweils von einer gedruckten Spule 5 umgeben
ist. In die Ausnehmung 11 greift ein Schenkel eines U-förmigen und
mit dem Magneten 7 verbundenen Jochs 12 (magnetischer
Rückschluss)
berührungslos
ein, wobei der Magnet 7 selbst den Randbereich 10 an
dessen Außenseite
mit Spiel koaxial umschließt.
Der auf diese Weise gebildete Magnetantrieb bewirkt eine Bewegung
des Schwingarmes 1 senkrecht zur Schwenkebene in Fokussierungsrichtung
(f). Im Bereich zwischen diesem ersten Magnetantrieb (5/7)
und der Schwenkachse SA ist der ringabschnittförmige trägerfeste Magnet 6 koaxial
zur Schwenkachse SA und im Abstand zum Schwingarm 1 angeordnet.
Diesem Magneten 6 sind ebenfalls zwei an dessen koaxial
gekrümmte
Gestalt angepasste und mit diesem korrespondierende Spulen 4 zugeordnet,
von denen eine auf der Unter- und eine auf der Oberseite des Schwingarmes 1 angeordnet
ist. Der mit diesen Spulen 4 und dem Magneten 6 gebildete
zweite Magnetantrieb dient der Erzeugung einer Schwenkbewegung des
Schwingarmes 1 um die Schwenkachse SA (Trackingrichtung
t, radial zu einer optischen Platte).
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Der
den optischen Kopf 3 tragende Hebelarm I ist mit
einer Lagerbuchse 13 drehfest verbunden, der Hebelarm II hingegen
nicht, und weist für eine
Bewegung dieses Kopfes 3 in der Fokussierungsrichtung f
senkrecht zur Schwenkebene einen elastisch biegbaren Bereich 14 auf.
Mit diesem Hebelarm I ist der Hebelarm II im Bereich
zwischen dem optischen Kopf 3 und dem Bereich 14 fest
verbunden, ausschließlich
in diesem Bereich gehaltert und somit auf der dem optischen Kopf 3 abgewandten Seite
des biegbaren Bereiches 14 bis zu seinem Randbereich 10 freischwebend.
Der Bereich 14 ist durch eine an der Unterseite und der
Oberseite des Hebelarmes I eingebrachte Nut 15 gegenüber der
Dicke dieses Hebelarmes I erheblich reduziert und dabei
in seiner Dicke derart ausgelegt, dass der kopfseitige Teil des
ansonsten biegesteifen Hebelarmes I bei einer Beaufschlagung
des Hebelarmes II durch den ersten, mit dem Magneten 7 gebildeten
Magnetantrieb in Fokussierungsrichtung (f) bewegt wird. Über die
feste Verbindung der beiden Hebelarme I und II wird
auch die Schwenkbewegung des Hebelarmes I um die Schwenkachse
SA infolge einer Schwenkbewegung des Hebelarmes II durch
den zweiten, mit dem Magneten 6 gebildeten Magnetantrieb
und damit also eine Schwenkbewegung des gesamten Schwingarmes 1 bewirkt.
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Die 2 und 3 zeigen,
dass auf der dem Hebelarm I abgewandten Seite des Hebelarmes II,
also an dessen Unterseite und damit trägerseitig, an an diesem ausgebildeten
Vorsprüngen 20 (auch 4)
ein Stegteile 16.1 und 16.2 aufweisender zweiteiliger
Kontaktsteg 16 mit in diesen integrierten, nicht dargestellten
Leitungen fest angeordnet ist. Der Kontaktsteg 16 ist in
Richtung der Längsachse
des Schwingarmes 1 erstreckt, wobei dessen Teile 16.1 und 16.2 jeweils
auf einer Seite der Lagerbuchse 13 angeordnet sind, die
mit einem fest am Träger
(2, 4) angeordneten Lagerzapfen 21 ein
Schwenklager bildet. Die Teile 16.1 und 16.2 sind,
wie auch der Hebelarm II, mit der Lagerbuchse 13 nicht
verbunden. Zwischen den Teilen 16.1 und 16.2 sind kreisringförmige, jeweils
koaxial zur Lagerbuchse ausgebildete Leitungsdrahtabschnitte 17 angeordnet und
mit in diesen (16.1 und 16.2) integrierten Leitungen über Kontaktflächen 18 elektrisch
verbunden. Dabei sind die Leitungsdrahtabschnitte 17 in
einer quer zur Schwenkachse SA verlaufenden Ebene im Abstand voneinander
freitragend und zwischen dem Hebelarm II und der durch
die Auflageflächen
der Auflageböcke 9 auf
dem Träger
(2, 4) bzw. diesem bestimmten Ebene
angeordnet und über
dem Träger
(2) bewegbar. Am Teil 16.2 sind an dessen dem
optischen Kopf 3 abgewandten Ende Kontaktflächen 19 aufgebracht,
die jeweils mit einer in diesem integrierten elektrischen Leitung
verbunden sind und an denen jeweils eine zu einer nicht dargestellten Steuerungseinheit
führende
Steuerungsleitung anschließbar
ist. Die im Teil 16.1 integrierten und mit den Leitungsdrahtabschnitten 17 elektrisch
verbundenen Leitungen sind über
in dem Hebelarm II und den Hebelarm I integrierte
Leitungen mit den optischen Komponenten im Kopf 3 verbunden.
Die Leitungsdrahtabschnitte 17 sind somit trägerseitig
am Schwingarm 1 am Hebelarm II angeordnet und
bewegen sich mit diesem. Die Schnittdarstellung in 4 verdeutlicht
die Anordnung der Leitungsdrahtabschnitte 17 und zeigt
auch die Anordnung des Schwingarm-Aktuators am Träger 2.
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In
den 5 bis 7 ist eine weitere Ausführung eines
Schwingarm-Aktuators dargestellt. Am Hebelarm II des Schwingarmes 22 ist
auf der dem Hebelarm I abgewandten Seite quer zu dessen Längsachse
ein Kontaktsteg 23 fest angeordnet. An den beiden Armen 23.1 und 23.2 desselben
sind beidseits der Längsachse
Leitungsabschnitte 24 jeweils koaxial zu einem aus einer
Lagerbuchse 25 und einem Lagerzapfen 26 (7)
gebildeten Schwenklager ankontaktiert und über die jeweiligen Kontaktflächen mit
in diesen (23.1, 23.2) integrierten Leitungen
(nicht dargestellt) verbunden. Die Leitungsabschnitte 24 sind
dabei als Schleifkontakte ausgebildet, die mit auf einer Platine 27 konzentrisch
aufgedruckten Kontaktbahnen 28 zusammenwirken. Die Platine 27 ist
zugleich Träger
für den
Lagerzapfen 26 und damit auch für den Schwingarm-Aktuator.
An dem dem optischen Kopf 3 abgewandten freien Ende der
Platine 27 sind die konzentrischen Kontaktbahnen 28 abgewinkelt
und in Parallelanordnung zueinander gebracht und endseitig mit Kontaktflächen 29 zum
Anschluss für
zu einem Steuergerät
führende Steuerleitungen
versehen. Auch bei dieser Ausführung
sind die im Kontaktsteg integrierten Leitungen mit solchen kontaktiert,
die in den Hebelarmen I und II zu den einzelnen
optischen Komponenten im optischen Kopf führen. Unabhängig von der Winkelstellung
bzw. von einer Schwenkbewegung des Schwingarmes 22 und
des mit diesem fest verbundenen Kontaktsteges 23 gegenüber der
Platine 27 ist auf diese Weise stets eine elektrische Verbindung zwischen
dem Steuergerät
und den optischen Komponenten hergestellt.
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- 1
- Schwingarm
- 2
- Träger
- 3
- optischer
Kopf
- 4
- Spule
- 5
- Spule
- 6
- Magnet
- 7
- Magnet
- 8
- Halterungssteg
- 9
- Auflagebock
- 10
- Randbereich
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Joch
- 13
- Lagerbuchse
- 14
- biegbarer
Bereich
- 15
- Nut
- 16
- Kontaktsteg
- 16.1
- (Kontaktsteg-)Teil
- 16.2
- (Kontaktsteg-)Teil
- 17
- Leitungsdrahtabschnitt
- 18
- Kontaktfläche
- 19
- Kontaktfläche
- 20
- Vorsprung
- 21
- Lagerzapfen
- 22
- Schwingarm
- 23
- Kontaktsteg
- 23.1
- (Kontaktsteg-)Arm
- 23.2
- (Kontaktsteg-)Arm
- 24
- Leitungsabschnitt
- 25
- Lagerbuchse
- 26
- Lagerzapfen
- 27
- Platine
- 28
- Kontaktbahn
- 29
- Kontaktfläche
- I
- Hebelarm
- II
- Hebelarm
- SA
- Schwenkachse
- f
- Fokusrichtung
- t
- Trackingrichtung