DE3529088A1 - Lichtoptische vorrichtung zur lenkung bzw. ausrichtung eines strahlenbuendels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtoptische Vorrich­ tung zur Lenkung bzw. Ausrichtung eines Strahlenbündels auf Aufzeichnungs- und Wiedergabespuren in einem Informa­ tionsträger mit einem Objektiv, dessen räumliche Stellung gegenüber dem Informationsträger ständig korrigierbar ist mittels einer Bewegungsvorrichtung, die aus einem ver­ stellbaren Objektivträger und äußeren stationären Spulen besteht, die durch elektrische Ansteuerung den Objektiv­ träger verstellen, wobei der Objektivträger aus einer dauermagnetischen Hülse besteht, die aus zwei einander entgegen magnetisierten Hülsenteilen besteht, wobei zwei Spulensätze mit jeweils mindestens drei Spulen im äußeren Rückschlußfeld der dauermagnetischen Hülse im Bereich der axialen Hülsenenden angeordnet sind, die überwiegend radiale Verstellkräfte auf die Hülse ausüben.

Eine derartige optische Vorrichtung ist aus der DE-PS 32 34 288 bekannt. Bei dieser optischen Vorrichtung sind in Radialebenen im Bereich der axialen Enden einer magne­ tischen, ein Objektiv tragenden Hülse Segmentspulen ange­ ordnet. Diese Segmentspulen bestehen aus mindestens drei Einzelflachspulen mit jeweils zwei längeren, koaxialen Spulenabschnitten, von denen die einer weiter von der Magnethülse abliegt als der andere. Die koaxialen Spulen­ abschnitte der einzelnen Spulen sind bei Erregung gegen­ läufig stromdurchflossen, so daß diese Spulenabschnitte auf die Magnethülse entgegengerichtete Kräfte ausüben. Nur die Differenz dieser Kräfte übt tatsächlich Stellkräfte auf die Hülse aus. Es ist möglich, die weiter von der Hülse abliegenden Spulenabschnitte noch weiter aus dem Magnetfeld der Hülse heraus zu verlegen. Dies ist aber bei kleinen optischen Vorrichtungen kaum zu verwirklichen.

Aus der DE-PS 32 34 288, Fig. 6, ist es darüber hinaus bekannt, die magnetische Hülse aus zwei Teilen zusammenzusetzen, die gegeneinander magnetisiert sind. Um einen gewünschten Feldverlauf zu erzielen, ist es darüber hinaus noch bekannt, diese entgegengesetzt magnetisierten Hülsenteile unterschiedlich weit voneinander auf Abstand zu halten. Der Zwischenraum kann mit magnetisch leitenden oder nicht-leitenden Materialien ausgefüllt sein. Bei einer derartigen Ausbildung der dauermagnetischen Hülse bilden sich um die Hülse herum zwei gegenläufige Magnetfelder. Im Bereich der Hülsenenden tritt dabei parallel zur Hülse ein im wesentlichen axialer Feldverlauf auf, während der Feldverlauf im Bereich der Hülsenmitte überwiegend radial ist. Wird eine derartige dauermagnetische Hülse zusammen mit Segmentspulen benutzt, die sich in Radialebenen im Bereich der axialen Hülsenenden befinden, dann zeigt es sich, daß das Magnetfeld der Hülse dabei nicht optimal ausgenutzt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine lichtoptische Vorrich­ tung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der das Magnetfeld der dauermagnetischen Hülse besser ausgenutzt ist.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hülse im Bereich der Hülsenmitte von einer Ringspule derart umschlossen ist, daß von der Ringspule im Bereich der Hülsenmitte auf die Hülse axiale Verstell­ kräfte ausgeübt werden.

Durch das Einführen der Ringspule im Bereich der Hülsen­ mitte ist es möglich, das im Bereich der Hülsenmitte radiale Magnetfeld zur Erzeugung axialer, der Fokussierung dienender Kräfte auszunutzen. Es läßt sich damit bei dieser optischen Vorrichtung auf einfache Weise eine gewisse Trennung zwischen der Spulenansteuerung für axiale und radiale Kräfte herbeiführen.

Aufgrund der Segmentspulenanordnung im Bereich der axialen Hülsenenden liegen die Angriffspunkte der Kraftvektoren in axialer Richtung außerhalb des Schwerpunktes der Hülse. Damit ist es möglich, die Hülse so zu steuern, daß sie außer drei translatorischen Bewegungen in den drei Koordinatenachsen auch zwei Drehbewegungen um zwei dieser Koordinatenachsen ausführt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die dauermagnetische Hülse aus zwei Teilhülsen besteht, zwischen die eine Zwischenhülse gefügt ist. Die Zwischenhülse kann dabei aus magnetisch weichem oder unmagnetischem Material bestehen. Die Trennung der Stell­ wirkungen läßt sich dadurch verbessern.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Zwischenhülse aus dauermagnetischem Material besteht und radial magnetisiert ist. Die steuern­ de Einwirkung der Spulenfelder wird dadurch erhöht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Hülse insgesamt derart magnetisiert ist, daß die Nordpole der Teilhülsen an der Zwischenhülse und die Nordpole der Zwischenhülse an deren Außenwand vorgese­ hen sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hülse insgesamt derart magnetisiert ist, daß die Nordpole der Teilhülsen an den äußeren axialen Hülsenenden und die Nordpole der Zwischenhülse an deren Innenwand vorgesehen sind. Auf diese Weise kann man gewünschte Eigenschaften des Systems verbessern und parasitäre Eigenschaften reduzieren.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spulen in den einzelnen Spulenebenen als flächenhafte Leitungszüge auf Schaltungsplatten angeordnet sind. Der technische Aufbau wird dadurch wesentlich vereinfacht.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine optische Vorrichtung zur Lenkung und Ausrichtung eines Lichtstrahles mit über­ wiegend getrennter Ansteuerung der axial und radial verlaufenden Magnetfelder,

Fig. 2 eine andere Darstellung der lichtoptischen Vorrich­ tung nach Fig. 1, ebenfalls im Schnitt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Spulensatz aus vier Segmentspulen nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung der lichtoptischen Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 einen abgewandelten Hülsenaufbau,

Fig. 6 einen weiteren abgewandelten Hülsenaufbau.

Lichtoptische Vorrichtungen zur Lenkung bzw. Ausrichtung eines Lichtstrahles werden in mit Lichtstrahlen abtasten­ den bzw. schreibenden Informationsgeräten eingesetzt. Ein Lichtstrahl wird dabei durch ein in einem Objektivträger gehaltenes Linsensystem auf eine Informationsträgerplatte aufgestrahlt. Die Informationsträgerplatte trägt auf Spuren, beispielsweise in Form von Erhöhungen oder Ver­ tiefungen, auszulesende Informationen. Sowohl die einzel­ nen Informationen längs der einzelnen Spuren als auch die Abstände der einzelnen Spuren voneinander sind dabei außerordentlich gering, so daß es auf eine sehr exakte Ausrichtung des Lichtstrahles ankommt. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für den Fall des Einschreibens einer Funktion in einen Informationsträger.

Das Objektivsystem wird zur Fokuseinstellung senktrecht zur Informationsträgerplatte verstellt. Spur- und Zeit­ fehlerkorrekturen werden mit Hilfe von Radialbewegungen des Linsensystems, d. h. etwa parallel zum Informations­ träger vorgenommen.

Die in Fig. 1 dargestellte lichtoptische Vorrichtung weist ein nur schematisch angedeutetes lichtoptisches System 1 auf, das innerhalb einer dauermagnetischen Hülse 3 ange­ ordnet ist. Diese dauermagnetische Hülse 3, die als Objektivträger dient, ist auf nicht näher beschriebene Weise in einem Spulensystem aufgehängt. Dieses Spulen­ system besteht aus zwei Segmentspulensätzen 5, die in Radialebenen 7 und 9 im Bereich der axialen Enden 11, 13 der dauermagnetischen Hülse 3 angeordnet sind. Rings um die dauermagnetische Hülse 3 erstreckt sich in deren Mitte 15 eine Ringspule 16. Die dauermagnetische Hülse 3 ist in ihrer Mitte 15 unterteilt. Die beiden Teilhülsen 3 a und 3 b sind in entgegengesetzten Richtungen axial magnetisiert. Dies ist durch die entgegengerichteten Pfeile 17 a und 17 b in Fig. 1 erkennbar gemacht.

Die in Fig. 1 dargestellten Feldlinien 19 zeigen, daß es im Bereich der Hülsenmitte 15 einen Feldlinienbereich 21 gibt, in dem die Feldlinien im wesentlichen radial zur Hülsenachse 23 verlaufen. In den Bereichen der Hülsenenden 11 und 13 gibt es demgegenüber Feldlinienbereiche 25, in denen die Feldlinien 25 einen überwiegend axialen Verlauf gegenüber der Hülsenachse 23 aufweisen. Diese Gebiete mit bevorzugtem Feldlinienverlauf werden nun von den einzelnen Spulenarten, nämlich den Segmentspulen 5 einerseits und der Ringspule 16 andererseits, überwiegend getrennt ange­ steuert und zur Verstellung des Objektivträgers bzw. der dauermagnetischen Hülse 3 ausgenutzt. Durch Erregen der Ringspule 16 kann die dauermagnetische Hülse 3 in axialer Richtung, die in der Zeichnung mit Z angegeben ist, verstellt werden. Beim Erregen der Segmentspulen 5 kann die dauermagnetische Hülse 3 in radialer Richtung, d. h. in der X- und Y-Richtung nach Fig. 2 verstellt werden.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht einen Spulensatz aus vier Segmentspulen 5. Die einzelnen Segmentspulen 5 sind als Flachspulen ausgebildet und reihen sich rings um die dauermagnetische Hülse 3 aneinander. Wie sich aus Fig. 2 auch besonders deutlich ergibt, verlaufen bei jeder einzelnen Segmentspule 5 in den koaxial zueinander angeordneten Spulenabschnitten 5 a und 5 b die Stromrichtun­ gen in entgegengesetzter Richtung. Dadurch wirken die in den einzelnen Spulenteilen 5 a und 5 b fließenden Ströme in entgegengesetzten Richtungen auf das Magnetfeld. Dies kann eine Schwächung der Stellkraft herbeiführen. Um diesen Nachteil soweit wie möglich zu kompensieren, sind die äußeren Spulenabschnitte 5 b so weit wie möglich von den inneren Spulenabschnitten 5 a weggerückt.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der lichtoptischen Vorrichtung nach Fig. 1 noch einmal in schaubildlicher Darstellung. Die Segmentspulen 5 befinden sich dabei, wie in Fig. 1, im Bereich der axialen Hülsenenden 11 und 13, und die Ring­ spule 16 befindet sich im Bereich der Mitte 15 der dauer­ magnetischen Hülse 3.

Während die axiale Länge der dauermagnetischen Hülse 3 in Fig. 1 relativ gering ist, ist ihre Länge in den Fig. 2 und 3 größer dargestellt. Dieser Unterschied ist aber nur wegen der besseren Übersichtlichkeit gewählt worden. An sich ist die dauermagnetische Hülse axial relativ kurz (ca. 5 bis 6 mm) und ist dementsprechend die lichtoptische Vorrichtung sehr flach, so daß sie insbesondere in flache Geräte gut einbringbar ist. Alle Spulen der einzelnen Ebenen können beispielsweise als flächenhafte Leitungszüge auf Schaltungsplatten angeordnet sein.

Die lichtoptische Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 wirkt als Fünfachs-Aktuator. Längs der Z-Achse ist die dauer­ magnetische Hülse 3 mittels der Ringspule 16 axial ver­ stellbar. Abgesehen von geringeren, auch axial wirkenden Stellkomponenten der Segmentspulen 5 wirken diese radial verstellend in Richtung der Achsen X und Y auf die dauer­ magnetische Hülse 3. Werden die Segmentspulen der einzel­ nen Sätze an den axialen Enden unterschiedlich angesteuert, dann lassen sich außer diesen drei Bewegungs­ richtungen noch zwei Drehbewegungen, und zwar eine um die X-Achse und eine um die Y-Achse verwirklichen. Diese fünf Verstellmöglichkeiten reichen absolut aus, um die schwimmend gelagerte dauermagnetische Hülse 3 in alle gewünschten Lagen zu verstellen, in denen eine einwand­ freie Abtastung eines Informationsträgers bzw. ein einwandfreies Einschreiben in einen Informationsträger möglich ist.

Die beiden Teilhülsen 3 a und 3 b der dauermagnetischen Hülse 3′ (Fig. 5) müssen nicht unmittelbar aufeinander stoßen. Es kann zur Verbesserung der Feldkonfiguration im Bereich der radialen Zone zweckmäßig sein, zwischen den dauermagnetischen Hülsen eine Zwischenhülse 3 c anzuordnen, die aus magnetisch weichem oder unmagnetischem Material bestehen kann. Besteht die Zwischenhülse 3 c aus dauermagnetischem Material, dann ist sie vorzugsweise radial magnetisiert. Die Richtung der Magnetisierung der gesamten Hülse 3′ ist dabei so gewählt, daß die magnetischen Nordpole der Teilhülsen 3 a und 3 b zur Zwischenhülse 3 c und die magnetischen Nordpole der Zwischenhülse 3 c zur Hülsenaußenwand 27 gerichtet sind.

Bei einer anderen Ausführungsform der dauermagnetischen Hülse 3′′ (Fig. 6) ist wieder eine Zwischenhülse 3 c′′ vorgesehen. Die Teilhülsen 3 a′′ und 3 b′′ sind dabei derart magnetisiert, daß ihre magnetischen Nordpole an den äußeren axialen Hülsenenden 11, 13 vorgesehen sind, während die magnetischen Nordpole der Zwischenhülse 3 c′′ zu ihrer Innenwand 27 hin gerichtet sind. Auf die Weise lassen sich die Stelleigenschaften in der einen oder anderen Achse oder auch in zwei Achsen bevorzugen. So kann man gewünschte Eigenschaften (beispielsweise den Arbeitsbereich) verbessern und parasitäre Eigenschaften reduzieren.

Claims (8)

1. Lichtoptische Vorrichtung zur Lenkung bzw. Ausrichtung eines Strahlenbündels auf Aufzeichnungs- und Wiedergabe­ spuren in einem Informationsträger mit einem Objektiv, dessen räumliche Stellung gegenüber dem Informationsträger ständig korrigierbar ist mittels einer Bewegungsvorrich­ tung, die aus einem verstellbaren Objektivträger und äußeren stationären Spulen besteht, die durch elektrische Ansteuerung den Objektivträger verstellen, wobei der Objektivträger aus einer dauermagnetischen Hülse besteht, die aus zwei einander entgegen magnetisierten Hülsenteilen besteht, wobei zwei Spulensätze mit jeweils mindestens drei Spulen im äußeren Rückschlußfeld der dauermagne­ tischen Hülse im Bereich der axialen Hülsenenden angeord­ net sind, die überwiegend radiale Verstellkräfte auf die Hülse ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (3) im Bereich der Hülsenmitte (15) von einer Ringspule (16) derart umschlossen ist, daß von der Ringspule (16) im Bereich der Hülsenmitte (15) auf die Hülse (3) axiale Verstellkräfte ausgeübt werden.

2. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dauermagnetische Hülse (3) aus zwei Teilhülsen (3 a, 3 b) besteht, zwischen die eine Zwischenhülse (3 c) gefügt ist.

3. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhülse (3 c) aus magnetisch weichem Material besteht.

4. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhülse (3 c) aus unmagnetischem Material besteht.

5. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhülse (3 c) aus dauermagnetischem Material besteht und radial magnetisiert ist.

6. Lichtoptische Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse 3′ insgesamt derart magnetisiert ist, daß die Nordpole der Teilhülsen 3 a, 3 b an der Zwischenhülse 3 c und die Nordpole der Zwischenhülse 3 c an deren Außenwand 27 vorgesehen sind.

7. Lichtoptische Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse 3′′ insgesamt derart magnetisiert ist, daß die Nordpole der Teilhülsen 3 a′′, 3 b′′ an den äußeren axialen Hülsenenden und die Nordpole der Zwischenhülse 3 c′′ an deren Innenwand 27 vorgesehen sind.

8. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen in den einzelnen Spulenebenen als flächenhafte Leitungszüge auf Schaltungsplatten angeordnet sind.