DE3529090A1 - Lichtoptische vorrichtung zur lenkung bzw. ausrichtung eines strahlenbuendels auf spuren eines informationstraegers - Google Patents

Description

Lichtoptische Vorrichtung zur Lenkung bzw. Ausrichtung eines Strahlenbündels auf Spuren eines Informationsträgers.

Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtoptische Vor­ richtung zur Lenkung bzw. Ausrichtung eines Strahlenbün­ dels auf Spuren eines Informationsträgers mit einem Objek­ tiv, dessen räumliche Stellung gegenüber dem Informations­ träger ständig korrigierbar ist mittels einer Bewegungs­ vorrichtung, die aus einem verstellbaren Objektivträger und stationären Steuerspulensätzen besteht, die durch elektrische Aussteuerung den Objektivträger verstellen, wobei der Objekttivträger aus axial aufeinandergesetzten, dauermagnetischen Teilhülsen besteht, die unterschiedlich magnetisiert sind, und deren Magnetpole im äußeren Rück­ schlußfeld mit denSteuerspulensätzen zusammenwirken, die sich koaxial zueinander um die Teilhülsen erstrecken.

Eine derartige optische Vorrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 32 34 288 bekannt. Bei dieser Vorrichtung besteht der Objektivträger aus einer dauermagnetischen Hülse, die in ihrem Inneren das Objektiv selbst trägt. Im Bereich der Hülsenenden sind jeweils in Radialebenen ein Satz Segmentspulen angeordnet. Bei dieser optischen Vor­ richtung mit einer bewegbaren, dauermagnetischen Hülse und 6 bzw. 8 feststehenden Einzelspulen ist die simultane Erzeugung vom 3 Kräften in 3 Koordinatenachsen und von 2 Drehmomenten um zwei dieser Achsen möglich. Die einzelnen Segmentspulen sind als Flachspulen ausgebildet, wobei sich jeweils koaxial zueinander Spulenabschnitte befinden, von denen die Abschnitte, die von der Hülse weiter entfernt abliegen, eine entgegengesetzte Stromrichtung zu den Ab­ schnitten führen, die der Hülse näher liegen. Die gegen­ läufigen Ströme erzeugen im äußeren Magnetfeld der Hülse entgegengerichtete Kräfte, was dazu führt, daß sich die Kraftwirkungen der Spulen auf die Hülse teilweise auf­ heben. Man kann diesen Nachteil dadurch vermindern, das man die außen liegenden Spulenabschnitte weiter von den innen liegenden Spulenabschnitten entfernt und damit weiter aus dem äußeren Magnetfeld der Hülse herausführt. Dies ist aber technisch aufwendig und bei kleinbauenden lichtoptischen Ablenkeinheiten kaum zu verwirklichen. Außerdem läßt sich die Energie des in den außenliegenden Spulenabschnitten fließenden Stromes nicht nutzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine lichtoptische Vorrich­ tung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Spulen so aufgeteilt bzw. angeordnet sind, daß möglichst viele und lange Spulenabschnitte in Bereichen mit hoher magnetischer Feldintensität liegen und dort zur Steuerung des Objektivträgers beitragen.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der Steuerspulensätze aus mehreren Teilspulen besteht, die als Zylindermantelabschnitte ausgebildet und in Zylinderumfangs- sowie Zylinderachsrichtung verlau­ fende Spulenabschnitte aufweisen, die alle etwa im gleichen Abstand von derVorrichtungsachse verlaufen, wobei sich die in Zylinderumfangsrichtung zusammengesetzten Teilspulen jedes der Steuerspulensätze zu einem Zylindermantel ergänzen.

Die zuvor außen gelegenen Spulenabschnitte , die jetzt im gleichen Abstand von der Vorrichtungsachse angeordnet sind wie die Spulenabschnitte, die zuvor allein innen lagen und aktiv waren, sind nun auch im Hinblick auf die Steuerung aktiv. Dies beruht darauf, daß bei einer mehrteiligen dauermagnetischen Hülse mit unterschiedlicher Magnetisie­ rung Magnetfeldbereiche vorhanden sind, in denen sowohl die bisher inneren aktiven als auch die bisher äußeren nicht aktiven Spulenabschnitte wirksam sein können. Da die zuvor außen gelegenen Spulenabschnitte nun an den Objek­ tivträger herangezogen sind, wird der Durchmesser der Vor­ richtung kleiner und es wird Raum frei für andere Bauele­ mente.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß jeder Steuerspulensatz aus wenigstens drei als Zylindermantelabschnitte ausgebildeten Teilspulen besteht.

Ab drei Teilspulen läßt sich eine angewogene Ansteuerung des Objektivträgers herbeiführen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß alle Teilspulen und Steuerspulensätze aus flächenhaften Leitungszügen bestehen, die auf einem zylin­ derförmigen Träger vorgesehen sind, der den Objektivträger umschließt. Auf diese Weise lassen sich die Spulen außer­ ordentlich flach ausbilden und auf einem Zylindermantel aufbauen. Die Herstellung der Spulensätze ist technisch einfach zu handhaben und eignet sich gut für eine Massen­ fertigung.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß zwischen den dauermagnetischen Teilhülsen eine Zwischenhülse angeordnet ist, die unmagnetisch, weichmag­ netisch oder ebenfalls dauermagnetisch ausgebildet ist.

Ist die Zwischenhülse unmagnetisch, dann lassen sich die Kraftwirkungen in axialer und radialer Richtung stärker voneinander trennen. Ist die Zwischenhülse ferromagne­ tisch, dann läßt sich die Radialkomponente verstärken. Ist die Zwischenhülse dauermagnetisch, dann läßt sich die Radialkomponente noch mehr verstärken. Insgesamt gilt, daß sich durch das Einführen der Zwischenhülse Eigenschaften des Systems (Magnet/Spulenkonfiguration) erreichen lassen, die ohne Zwischenhülse nicht erreichbar sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Teilhülsen einander entgegengesetzt dauer­ magnetisch magnetisiert sind. Diese Art der Magnetisierung läßt sich technisch am einfachsten realisieren.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung is vor­ gesehen, daß die Nordpole der Teilhülsen in Richtung auf die Zwischenhülse und die Nordpole der Zwischenhülse 103 c zu ihrer Außenwand orientiert sind. Ebenso gut ist es um­ gekehrt möglich, die Nordpolorientierung derart umzukeh­ ren, daß die Nordpole der Teilhülse zu den axialen Hülsen­ enden und die Nordpole der Zwischenhülse zu ihrer Innen­ wand orientiert sind.

Die Erfindung wird anhand dessen der in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Objektivträger der lichtoptischen Vorrichtung zusammen mit den ihn ansteuernden Spulen und den Magnet­ feldern des dauermagnetischen Objektivträgers.

Fig. 2 eine Abwandlung des aus zwei Teilhülsen bestehen­ den Objektivträgers mit einer Zwischenhülse zwischen bei­ den Teilhülsen.

Fig. 3 schaubildlich den Aufbau der Spulensätze und des in den Spulensätzen angeordneten Objektivträgers.

Fig. 4 eine Teilspule eines Steuerspulensatzes mit der von ihr ausgehenden Kraftwirkung.

Die in den Figuren dargestellte lichtoptische Vorrichtung dient zur Einstellung eines Objektives, das beispielsweise ein Lichtstrahlenbündel auf einen sich bewegenden Informationsträger leitet, um auf dieser Platte eingeschriebene Informationen auszulesen. Da die Informationen sehr klein und auch dicht geschrieben sind, muß die Ausrichtung des Lichtstrahles mit großer Präzision erfolgen. Während des Auslesens wird ständig überwacht, ob das Lichtstrahlenbündel der auszulesenden Spur folgt und ob der Fokus richtig eingestellt ist. Die Fokuseinstellung erfolgt durch ein Anheben und Absenken des Objektivs gegenüber dem Informationsträger. Die Spurfolgung wird durch eine Verschiebung des Objektivs parallel zum Infor­ mationsträger herbeigeführt.

Das durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 angedeutete Fokusobjektiv 1 ist im Inneren 2 einer dauermagnetischen Hülse 3 angeordnet. Die dauermagnetische Hülse besteht aus zwei Teilhülsen 3 a und 3 b, die längst einer Fläche 4 mit­ einander verbunden sind, beispielsweise durch Verkleben. Die dauermagnetischen Teilhülsen 3 a und 3 b sind axial in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert. Die Magneti­ sierungsrichtung ist durch Pfeile 5 a und 5 b angedeutet. Das Magnetfeld, das sich ringsum die dauermagnetische Hülse 3 ausbildet ist durch die Magnetfeldlinien 7 ange­ deutet.

Infolge der Magnetisierung in entgegengesetzten Richtungen befinden sich die Nordpole der dauermagnetischen Teilhül­ sen 3 a und 3 b im Bereich der axialen Hülsenenden 9 und 11.

Rings um die dauermagnetische Hülse 3 erstrecken sich in einem Abstand, der ein freies Bewegen der dauermagneti­ schen Hülse 3 zuläßt, zwei Steuerspulensätze 13, 15. Der Steuerspulensatz 13 umgibt dabei in etwa das axiale Hülsenende 9 und der Steuerspulensatz 15 umgibt etwa das axiale Hülsenende 11.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, kann die dauermagnetische Hülse 103 auch aus zwei Teilhülsen 103 a und 103 b bestehen, zwischen denen sich eine Zwischenhülse 103 c befindet. Die Magnetisierung ist dabei in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 so gewählt, daß die Teilhülsen 103 a und 103 b ent­ sprechend der Magnetisierung nach Fig. 1 zu den axialen Hülsenenden 9 und 11 hin magnetisiert sind. Die dauermag­ netische Zwischenhülse ist in diesem Fall in Richtung auf ihre Innenwand 17 hin magnetisiert. Diese Magnetisierungs­ richtungen bedeuten, daß sich die Nordpole der Teilhül­ sen 103 a und 103 b an den axialen Hülsenenden 9 und 11 und die Nordpole der Zwischenhülse 103 c an der Innenwand 17 der Zwischenhülse befinden. Die Anordnung der Spulen­ sätze 13 und 15 entspricht bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Anordnung dieser Spulensätze in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt anhand einer schaubildlichen Darstellung in axialer Richtung auseinandergezogen die die dauermagne­ tische Hülse 3 umgebende Spulenanordnung. Die dauermagne­ tische Hülse 3 ist nur mit ihren Teilhülsen 3 b und 3 a sowie mit ihren axialen Hülsenenden 9 und 11 angedeutet. Die Spulensätze 13 und 15 bestehen jeweils aus vier Teil­ spulen. So besteht der Steuerspulensatz 13 aus den Teil­ spulen 13.1, 13.2, 13.3, 13.4. Der Steuerspulensatz 15 besteht aus den vier Teilspulen 15.1, 15.2, 15.3, 15.4. Jede Teilspule 13.1 bis 15.4 ist wie ein Zylindermantel­ abschnitt ausgebildet. Alle Teilspulen 13.1 bis 13.4 und 15.1 bis 15.4 ergeben zusammengesetzt zwei Zylinderspulen­ mäntel, die axial gegeneinander versetzt die dauermagne­ tische Hülse 3 umgeben.

Jede einzelne Teilspule 13.1 bis 13.4 bzw. 15.1 bis 15.4 besteht aus in gleicher Weise gekrümmten und axial gegen­ einander versetzten Spulenabschnitten 13 a und 13 b bzw. 15 a und 15 b. Alle Spulenabschnitte 13 a, 13 b und 15 a, 15 b aller Teilspulen 13.1 bis 15.4 sind gleichweit von der Vorrich­ tungsachse 21 entfernt und wirken dementsprechend alle steuernd auf die dauermagnetische Hülse 3.

Die Spulenabschnitte 13 a und 13 b sowie 15 a und 15 b aller einzelner Spulen sind über Verbindungsabschnitte 13 c und 13 d bzw. 15 c und 15 d miteinander verbunden. Diese Verbin­ dungsabschnitte 13 c, 13 d bzw. 15 c und 15 d verlaufen paral­ lel zur Vorrichtungsachse 21. Die Verbindungsabschnitte benachbarten Teilspulen liegen unmittelbar nebeneinander. Wie später noch erläutert wird, haben diese Verbindungs­ abschnitte kaum einen Einfluß auf die Steuerung bzw. Ver­ stellung der dauermagnetischen Hülse 3.

Fig. 4 zeigt eine Teilspule 13.1 in schaubildlicher Dar­ stellung, die repräsentativ ist für alle eingesetzten Teilspulen 13.1 bis 15.4. Diese Teilspule 13.1 weist, wie sich aus Fig. 3 ergibt, um die Vorrichtungsachse 21 gekrümmten Spulenabschnitte 13 a und 13 b auf, die über die Verbindungsabschnitte 13 c und 13 d miteinander verbunden sind. Die Teilspule 13.1 ist in Richtung eines Pfeiles 23 Stromdurchflossen. Bei diesem Stromdurchfluß ergibt es sich, daß die Feldkräfte des Spulenabschnittes 13 a nach außen und unten und die Feldkräfte des Spulenabschnit­ tes 13 b nach innen und unten gerichtet sind. Die Feld­ kräfte der Verbindungsabschnitte 13 c und 13 d verlaufen in Umfangsrichtung auseinander. Der Kräfteverlauf zeigt, daß die Kraftwirkungen der Verbindungsabschnitte 13 c und 13 d, sich rings um die einzelnen Spulensätzen gegeneinander aufheben und damit wirkungslos sind. Die Kraftwirkungen der Spulenabschnitte 13 a und 13 b hingegen lassen sich zu einer steuernden Einflußnahme auf die dauermagnetische Hülse ausnutzen.

In Fig. 1 sind mit Hilfe der Pfeile 25 und 27 von einer der Teilspulen des Spulensatzes ausgehende Feldkräfte dar­ gestellt. Auch hieraus lassen sich die auf die dauermag­ netische Hülse 3 ausgeübten Feldkräfte ableiten. Die Pfeile +b geben den Verlauf des Feldflusses längs der Feldlinie wieder.

Der Aufbau der Spulenanordnung der lichtoptischen Vorrich­ tung ist für die Massenfertigung besonders geeignet, wenn alle Spulen 13.1-15.4 beispielsweise nach Art flächen­ hafter Leitungszüge auf die Oberfläche 29 eines in Fig. 3 angedeuteten Isolierzylinders 31, beispielsweise aus Hartpapier oder dgl. aufgebracht werden.

Claims (7)

1. Lichtoptische Vorrichtung zur Lenkung bzw. Ausrichtung eines Strahlenbündels auf Spuren eines Informationsträgers mit einem Objektiv dessen räumliche Stellung gegenüber dem Informationsträger ständig korrigierbar ist mittels einer Bewegungsvorrichtung, die aus einem verstellbaren Objek­ tivträger und stationären Steuerspulensätzen besteht, die durch elektrische Ansteuerung den Objektivträger verstel­ len, wobei der Objektivträger aus axial aufeinander gesetzten, dauermagnetischen Teilhülsen besteht, die unterschiedlich magnetisiert sind und deren Magnetpole im äußeren Rückschlußfeld mit den Steuerspulensätzen zusammen wirken, die sich roaxial zueinander um die Teilhülse er­ strecken, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Steuer­ spulensätze (13, 15) aus mehreren Teilspulen (13.1-15.4) besteht, die als Zylindermantelabschnitte ausgebildet und in Zylinderumfangs- und in Zylinderachsrichtung verlau­ fende Spulenabschnitte (13 a, 13 b, 15 a, und 15 b) aufweisen, die alle etwa im gleichen Abstand von der Vorrichtungs­ achse (21) verlaufen, wobei sich die in Zylinderumfangs­ richtung zusammengesetzten Teilspulen jedes der Steuer­ spulensätze zu einem Zylindermantel ergänzen.

2. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerspulensatz (13, 15) aus wenigstens drei als Zylindermantelabschnitte ausgebildeten Teilspulen (13.1-13.4; 15.1-15.4) besteht.

3. Lichtoptische Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilspulen (13.1-15.4) und Steuerspulensätze (13, 15) aus flächenhaften Leitungs- und Steuerspulensätze (13, 15) aus flächenhaften Leitungszügen bestehen, die auf einem zylinderförmigen Träger (31) vorgesehen sind, der den Objektivträger umschließt.

4. Lichtoptische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den dauermagnetischen Teilhülsen (103 a, 103 b) eine Zwischenhülse 103 c angeordnet ist, die unmagnetisch, weichmagnetisch oder ebenfalls dauermagnetisch ausgebildet ist.

5. Lichtoptische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilhülsen (3a, 3 b; 103 a, 103 b) einander entgegengesetzt dauermagnetisch magnetisiert sind.

6. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nordpole der der Teilhülsen (103 a, 103 b) in Richtung auf die Zwischenhülse (103 c) und die Nordpole der Zwischenhülse (103 c) zu ihrer Außenwand orientiert sind.

7. Lichtoptische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nordpole der Teilhülsen (103 a, 103 b) zu den Hülsenenden (9, 11) und die Nordpole der Zwischenhülse zu ihrer Innenwand (17) orientiert sind.