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Die
Erfindung bezieht sich auf ein optisches Abtastgerät zum Abtasten
eines optisch abtastbaren Informationsträgers, wobei dieses Abtastgerät versehen
ist mit einer Strahlungsquelle, einer Kollimatorlinseneinheit mit
einer ersten optischen Achse, einer Objektivlinseneinheit mit einer
zweiten optischen Achse, und einem Stellantrieb mit einer elektrischen Spule,
um die Kollimatorlinseneinheit in eine Richtung parallel zu der
ersten optischen Achse von einer ersten Position in mindestens eine
zweite Position elektromagnetisch zu verschieben, wobei der Stellantrieb über Führungsmittel
zum parallelen Führen eines
ersten Stellantriebteils mit der Kollimatorlinseneinheit relativ
zu einem zweiten Stellantriebteil in einer Richtung parallel zu
der ersten optischen Achse verfügt.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen optischen Spieler mit einem
Tisch, der um eine Rotationsachse gedreht werden kann, einem optischen Abtastgerät zum Abtasten
eines optisch abtastbaren Informationsträgers, der auf dem Tisch platziert
werden kann, und einer Verschiebungsvorrichtung, mit deren Hilfe
mindestens eine Objektivlinseneinheit der Abtasteinheit im Betrieb
in Bezug auf die Rotationsachse hauptsächlich in einer radialen Richtung
verschoben werden kann.
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Ein
optischer Spieler und ein darin verwendetes optisches Abtastgerät der in
der Einleitung genannten Typen sind aus der US-amerikanischen Patentschrift
4.959.824 bekannt. Ein Informationsträger, der mit Hilfe des bekannten
optischen Abtastgeräts abgetastet
werden kann, umfasst ein transparentes Substrat, auf dem eine Informationsschicht
mit Informationsspuren aufgebracht ist. Das Abtastgerät tastet
die Informationsschicht von der Seite des Informationsträgers ab,
auf der sich das transparente Substrat befindet, wobei bei diesem
Abtasten ein durch die Strahlungsquelle geliefertes Strahlenbündel das transparente
Substrat durchquert. Das bekannte optische Abtastgerät eignet
sich zum Abtasten von Informationsträgern mit zwei unterschiedlichen
Substratdicken. Zu diesem Zweck kann die Kollimatorlinseneinheit
des bekannten Abtastgeräts
parallel zu der ersten optischen Achse gesehen in zwei Stellungen
positioniert werden. Durch eine Verschiebung der Kollimatorlinseneinheit
wird ein zwischen der Objektivlinseneinheit und dem Substrat vorhandener Konvergenzwinkel
des Strahlenbündels
dergestalt an die Substratdicke angepasst, dass das Strahlungsbündel zu
einem minimalen Abtastfleck auf der Informationsschicht des Informationsträgers fokussiert
wird. Der Stellantrieb des bekannten Abtastgeräts, mit dem die Kollimatorlinseneinheit
verschoben werden kann, umfasst eine elektrische Spule zum elektromagnetischen
Verschieben der Kollimatorlinseneinheit sowie Führungsmittel für die Kollimatorlinseneinheit,
ist aber in der US-amerikanischen Patentschrift 4.959.824 nicht
ausführlich
beschrieben. Die Bewegungen der Kollimatorlinse werden genutzt, um
ein Lichtbündel
auf einer Informationsfläche
einer rotierenden optischen Platte zu fokussieren, und möglicherweise
auch für
Abtastzwecke.
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In
der US-amerikanischen Patentschrift 5.754.513 werden optische Abtastgeräte mit einem beweglichen
Fokussierobjektiv für
Fokussierzwecke beschrieben. Die Geräte können zusätzlich mit einem Stellantrieb
zum Verschieben einer Kollimatorlinseneinheit zwischen einer ersten
und einer zweiten Position ausgestattet werden, um mit dem beweglichen
fokussierenden Objektiv Informationen von optischen Platten mit
einer unterschiedlichen Dicke des transparenten Substrats lesen
zu können.
Für die Verschiebung
der Kollimatorlinse werden Stellantriebe von komplizierter Konstruktion
beschrieben, zum Beispiel mit einem Elektromotor mit einer rotierenden Spindel,
die ein Ritzel trägt,
welches in ein Gestell eingreift, usw.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein optisches Abtastgerät und einen
optischen Spieler der in der Einleitung erwähnten Art zu schaffen, das
mit einem funktionellen, zuverlässigen
und effizienten Stellantrieb von einfacher Konstruktion zum Verschieben der
Kollimatorlinseneinheit ausgestattet ist.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
ist ein erfindungsgemäßes optisches
Abtastgerät
dadurch gekennzeichnet, dass:
- – das erste
Stellantriebteil einen Dauermagneten und ein erstes magnetisierbares
Teil eines Magnetkreises umfasst,
- – das
zweite Stellantriebteil die genannte elektrische Spule und ein zweites
magnetisierbares Teil eines Magnetkreises umfasst,
- – in
einem unerregten Zustand der Spule die Wechselwirkung der permanenten
magnetischen Kräfte,
die wechselseitig zwischen dem ersten und dem zweiten Stellantriebteil
ausgeübt
werden, zumindest zwei stabile Gleichgewichtspositionen des Stellantriebs
schafft, wobei die genannten ersten und zweiten Positionen zwei
von den mindestens zwei Gleichgewichtspositionen sind, wobei instabile
Zwischenregionen zwischen zwei beliebigen stabilen Gleichgewichtspositionen
vorhanden sind und stabile Regionen um jede stabile Gleichgewichtsposition
herum vorhanden sind und der Stellantrieb in Reaktion auf einen
elektrischen erregenden Stromimpuls durch die genannte elektrische
Spule von einer stabilen Gleichgewichtsposition in eine benachbarte
stabile Gleichgewichtsposition geschaltet werden kann, wodurch eine
elektromechanische Antriebskraft entsteht, um das zweite Stellantriebteil aus
einer stabilen Region durch eine zwischengefügte instabile Region in eine
benachbarte stabile Region zu bewegen.
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Die
genannte elektromagnetische Antriebskraft veranlasst die beiden
Teile des Stellantriebs, sich in Bezug zueinander in die erste bzw.
die zweite Position zu bewegen, wobei die permanente magnetische
Kraft in dem Magnetkreis stabile wechselseitige Gleichgewichtspositionen
der beiden Teile des Stellantriebs in der ersten und der zweiten
Position in Abwesenheit einer elektromagnetischen Antriebskraft
schafft. Da die genannten Gleichgewichtspositionen in einem unerregten
Zustand der Spule auftreten, erfordert die Aufrechterhalten der
genannten Gleichgewichtspositionen keinen elektrischen Strom in
der Spule, d.h. keine elektrische Energie. Eine wechselseitige Verschiebung
der beiden Teile des Stellantriebs aus der ersten Position in die
zweite Position oder umgekehrt erfolgt mit Hilfe eines vergleichsweise
kurzen Stromimpulses durch die Spule. Die Wechselwirkung zwischen
dem genannten Strom und dem Magnetfeld des Dauermagneten sorgt für eine elektromagnetische
Antriebskraft, unter deren Einfluss beide Teile des Stellantriebs
in Bezug zueinander gegen die genannten magnetischen Kräfte von einer
Gleichgewichtsposition zu der anderen Gleichgewichtsposition verschoben
werden. Auf diese Weise erhält
man einen funktionellen, zuverlässigen
und effizienten Betrieb des Stellantriebs.
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Eine
besondere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen optischen
Abtastgeräts
ist dadurch gekennzeichnet, dass:
- – das erste
magnetisierbare Teil des Magnetkreises U-förmig ist und mit zwei parallelen
Schenkeln versehen ist, deren sich gegenüberliegende freie Enden durch
einen verbindenden Querteil verbunden sind,
- – die
parallelen Schenkel im Wesentlichen senkrecht zu der ersten optischen
Achse verlaufen, wobei der Dauermagnet zwischen den beiden Schenkeln
angeordnet und in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu den
genannten Schenkeln magnetisiert wird, und
- – die
elektrische Spule an dem zweiten magnetisierbaren Teil des Magnetkreises
in einer Ebene in Abstand von den freien Enden der Schenkel des
U-förmigen
ersten magnetisierbaren Teils durch eine zwischengefügte Luftlücke getrennt
ist und mit Drahtabschnitten versehen ist, die sich im Wesentlichen
senkrecht zur ersten optischen Achse und im Wesentlichen senkrecht
zu den Schenkeln erstrecken, so dass die stabilen Gleichgewichtspositionen
Positionen des zweiten magnetisierbaren Teils in der Nähe der freien
Enden des U-förmigen
ersten magnetisierbaren Teils und von der Mitte des U entfernt umfassen.
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In
dieser besonderen Ausführungsform
umfasst der Magnetkreis ein Magnetfeld mit Feldlinien, die in einer Übergangsregion
eine U-förmige
Wendung von dem Ende beider Schenkel des U-förmigen Teils des Magnetkreises
vollziehen, so dass sie nach innen, also zum Dauermagneten hin,
gerichtet sind. Das zweite magnetisierbare Teil des Magnetkreises ist
in Bezug auf das U-förmige
Teil parallel zu der ersten optischen Achse, d.h. in einer Richtung,
die im Wesentlichen senkrecht zu den Schenkeln des U-förmigen Tils verläuft, beweglich
in der genannten Übergangsregion
geführt.
Am Ort von jedem der beiden Schenkel wird eine stabile Gleichgewichtsposition des
zweiten magnetisierbaren Teils in Bezug auf das U-förmige Teil
an dem Ort erreicht, wo die Feldlinien in der genannten Übergangsregion
die größte Konzentration
besitzen. Der Stellantrieb besitzt in dieser besonderen Ausführungsform
eine einfache Konstruktion, und die erhaltenen Gleichgewichtspositionen
sind besonders stabil.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen optischen
Abtastgeräts
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel zum parallelen
Führen
des ersten Stellantriebteils mit der Kollimatorlinseneinheit in
Bezug zu dem zweiten Stellantriebteil parallel zu der ersten optischen
Achse zwei Blattfedern umfasst, die sich quer zu der ersten optischen
Achse erstrecken. Die Blattfedern sorgen für eine besondere steife gegenseitige
Unterstützung der
beiden Teile in Richtungen senkrecht zur ersten optischen Achse,
und sie sorgen außerdem
für eine besonders
einfache Konstruktion des Stellantriebs.
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Aus
der US-amerikanischen Patentschrift 4.553.227 ist ein optisches
Abtastgerät
an sich bekannt, das über
eine bewegliche Objektivlinseneinheit verfügt, welche in Blattfedern unterstützt wird und
einen Magnetkreis umfasst, dessen erstes Teil U-förmig
ist, wobei sich die parallelen Schenkel im Wesentlichen senkrecht
zu der optischen Achse der Objektivlinseneinheit erstrecken und
ein Dauermagnet zwischen den beiden Schenkeln angeordnet ist, wobei
der Magnetkreis ein zweites Teil umfasst, das eine elektrische Spule
trägt.
Dieses optische Abtastgerät
ist jedoch nicht vorgesehen, um eine Kollimatorlinse zu bewegen,
sondern eine Objektivlinseneinheit, und es sorgt nicht für stabile
Gleichgewichtspositionen in stabilen Regionen, die durch instabile
Regionen voneinander getrennt sind.
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Eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen optischen
Abtastgeräts
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern in der ersten Position
und in der zweiten Position eine elastische Vorspannkraft ausüben, die
das zweite Stellantriebteil in Bezug zum ersten Stellantriebteil
aus seiner aktuellen Position zu der anderen Position hin treibt.
Da die Vorspannung die beiden Teile des Stellantriebs in der ersten
Position und in der zweiten Position dazu treibt, sich in Bezug
zueinander in die zweite Position bzw. in die erste Position zu
bewegen, hilft die genannte Vorspannung dabei, die beiden Teile
gegenseitig aus einer Gleichgewichtsposition in die andere Gleichgewichtsposition
zu bringen, so dass der für eine
derartige Bewegung erforderliche Strom durch die Spule begrenzt
wird.
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Eine
besondere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen optischen
Abtastgeräts
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastgerät mit einer Regeleinheit ausgestattet
ist, die vorgesehen ist, um für einen
elektrischen Regelstrom in der Spule zu sorgen, wenn eine stabile
Region für
die geregelte Positionierung der Stellantriebteile in Bezug zueinander innerhalb
einer genannten aktuellen stabilen Region erreicht ist, um eine
sphärische
Aberration von einem durch die Strahlungsquelle gelieferten Strahlenbündel in
einem transparenten Substrat des Informationsträgers zu korrigieren. In dieser
besonderen Ausführungsform
wird der Stellantrieb nicht nur benutzt, um das optische Abtastgerät mit Hilfe
von relativ großen
Verschiebungen der Kollimatorlinseneinheit an verschiedene Substratdicken
der Informationsträger anzupassen,
sondern er wird auch gebraucht, um die sphärischen Aberrationen des Strahlungsbündels in dem
transparenten Substrat eines Informationsträgers durch relativ kleine Verschiebungen
der Kollimatorlinseneinheit um die erste und die zweie Position herum
zu korrigieren. In dieser Ausführungsform
erfüllt
der Stellantrieb also eine doppelte Funktion und wird daher optimal
genutzt.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme
auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ausführlich erläutert. Es
zeigen:
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1 schematisch
einen erfindungsgemäßen optischen
Spieler;
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2 schematisch
ein erfindungsgemäßes optisches
Abtastgerät,
das in dem optischen Spieler aus 1 verwendet
wird;
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3 eine
Querschnittansicht eines Stellantriebs des optischen Abtastgeräts aus 2;
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4 eine
Querschnittansicht aus der Linie IV-IV in 3; und
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5 den
Zusammenhang zwischen einer durch den Stellantrieb aus 3 gelieferten
Magnetkraft und einer Position des Stellantriebs.
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1 zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen optischen
Spieler mit einem Tisch 1, der um eine Rotationsachse 3 gedreht
werden kann und durch einen Elektromotor 5 angetrieben
werden kann, welcher an einem Rahmen 7 befestigt ist. Auf den
Tisch 1 kann ein optisch abtastbarer Informationsträger 9,
zum Beispiel eine DVD, gelegt werden, der mit einem plattenförmigen transparenten
Substrat 11 und einer Informationsschicht 13 versehen
ist, auf der sich eine spiralförmige
Informationsspur befindet. Der optische Spieler umfasst weiterhin
ein erfindungsgemäßes optisches
Abtastgerät 15 zum
optischen Abtasten der Informationsspur des Informationsträgers 9.
Das Abtastgerät 15 kann
mit Hilfe einer Verschiebungsvomchtung 17 des optischen
Spielers in Bezug auf die Rotationsachse 3 hauptsächlich in zwei
entgegengesetzten radialen Richtungen X und X' verschoben werden. Zu diesem Zweck
ist das Abtastgerät 15 an
einem Schlitten 19 der Verschiebungsvorrichtung 17 befestigt,
die weiterhin mit einer geraden Führung 21 versehen
ist, über
die der Schlitten 19 verschiebbar geführt wird, wobei sich die gerade
Führung
parallel zu der X-Richtung erstreckt und auf dem Rahmen 7 befestigt
ist, und mit einem Elektromotor 23, mit dem der Schlitten 19 über die Führung 21 verschiebbar
ist. Im Betrieb werden die Motoren 5 und 23 durch
eine in der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Regeleinheit
des optischen Spieler auf eine solche Weise angesteuert, dass die resultierende
Drehung des Informationsträgers 9 um die
Rotationsachse 3 und gleichzeitig die Verschiebung des
Abtastgeräts 15 parallel
zu der X-Richtung auf
eine solche Weise erfolgen kann, dass die auf dem Informationsträger 9 vorhandene
spiralförmige Informationsspur
durch das Abtastgerät 15 abgetastet
werden kann. Während
des Abtastens können
die Informationen auf der Informationsspur durch das Abtastgerät 15 gelesen
werden oder kann das Abtastgerät 15 Informationen
auf die Informationsspur schreiben.
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Das
in dem erfindungsgemäßen optischen Spieler
verwendete erfindungsgemäße optische
Abtastgerät 15 ist
in 2 schematisch dargestellt. Das Abtastgerät 15 ist
mit einer Strahlungsquelle 25 ausgestattet, zum Beispiel
einem Halbleiterlaser mit einer optischen Achse 27. Außerdem umfasst
das Abtastgerät 15 einen
Strahlenbündelteiler 29,
der eine transparente Platte 31 mit einer zur Strahlungsquelle 25 gerichteten
reflektierenden Oberfläche 33 besitzt, wobei
die transparente Platte 31 in einem Winkel von 45° zur optischen
Achse 27 der Strahlungsquelle 25 angeordnet ist.
Weiterhin umfasst das Abtastgerät 15 eine
Kollimatorlinseneinheit 35 mit einer ersten optischen Achse 37 und
eine Objektivlinseneinheit 39 mit einer zweiten optischen
Achse 41, wobei die Kollimatorlinseneinheit 35 zwischen
dem Strahlenbündelteiler 29 und
der Objektivlinseneinheit 39 angeordnet ist. In dem gezeigten
Beispiel enthält
die Kollimatorlinseneinheit 35 eine einzige Kollimatorlinse 43,
während
die Objektivlinseneinheit 39 eine Objektivlinse 45 und
eine Zusatzlinse 47 enthält, die zwischen der Objektivlinse 45 und
dem Informationsträger 9 angeordnet
ist. In dem gezeigten Beispiel fallen die erste optische Achse 37 und
die zweite optische Achse 41 zusammen und schließen einen
Winkel von 90° mit der
optischen Achse 27 der Strahlungsquelle 25 ein. Das
Abtastgerät 15 umfasst
ferner einen in Bezug zur Kollimatorlinseneinheit 35 hinter
dem Strahlenbündelteiler 29 angeordneten
optischen Detektor 49 eines Typs, der an sich bekannt und
gebräuchlich
ist. Im Betrieb erzeugt die Strahlungsquelle 25 ein Strahlenbündel 51,
das durch die spiegelnde Oberfläche 33 des
Strahlenbündelteilers 29 reflektiert
wird und durch die Objektivlinseneinheit 39 zu einem Abtastfleck 53 auf
der Informationsschicht 13 des Informationsträgers 9 fokussiert
wird. Das Strahlenbündel 51 wird
durch die Informationsschicht 13 so reflektiert, dass ein
reflektiertes Strahlenbündel 55 entsteht, welches über die
Objektivlinseneinheit 39, die Kollimatorlinseneinheit 35 und
den Strahlenbündelteiler 29 auf
den optischen Detektor 49 fokussiert wird. Um die auf dem
Informationsträger 9 vorhandenen
Informationen zu lesen, erzeugt die Strahlungsquelle 25 ein
kontinuierliches Strahlenbündel 51,
und der optische Detektor 49 liefert ein Detektionssignal,
das mit einer Reihe von elementaren Informationsmerkmalen auf der
Informationsspur des Informationsträgers 9 übereinstimmt,
wobei diese elementaren Informationsmerkmale aufeinanderfolgend
in dem Abtastfleck 53 vorhanden sind. Um Informationen
auf den Informationsträger 9 zu
schreiben, erzeugt die Strahlungsquelle 25 ein Strahlenbündel 51,
das mit den zu schreibenden Informationen übereinstimmt, wobei eine Reihe
von aufeinanderfolgenden elementaren Informationsmerkmalen auf der
Informationsspur des Informationsträgers 9 in dem Abtastfleck 53 erzeugt wird.
Es ist zu beachten, dass die Erfindung auch optische Abtastgeräte umfasst,
in denen die Strahlungsquelle 25, die Kollimatorlinseneinheit 35 und
die Objektivlinseneinheit unterschiedlich zueinander angeordnet
sind. Die Erfindung umfasst zum Beispiel Ausführungsformen, bei denen die
erste optische Achse 37 und die zweite optische Achse 41 einen Winkel
von 90° einschließen, und
bei denen ein zusätzlicher
Spiegel zwischen der Kollimatorlinseneinheit 35 und der
Objektivlinseneinheit 39 angeordnet ist. In diesen Ausführungsformen
besitzt das optische Abtastgerät
parallel zu der zweiten optischen Achte 41 gesehen reduzierte
Abmessungen. Die Erfindung umfasst auch zum Beispiel Ausführungsformen,
bei denen die Strahlungsquelle 25 und die Kollimatorlinseneinheit 35 nicht
auf dem Schlitten 19 angeordnet sind, sondern sich in einer
festen Position in Bezug auf den Rahmen 7 befinden, und
bei denen die erste optische Achse 37 parallel zu den radialen Richtungen
X, X' verläuft. Bei
diesen Ausführungsformen
sind nur die Objektivlinseneinheit 39 und ein zusätzlicher
Spiegel auf dem Schlitten 19 angeordnet, so dass die verschiebbare
Masse des Schlittens 19 reduziert wird.
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Wie
in 2 dargestellt, umfasst das optische Abtastgerät 15 einen
ersten Stellantrieb 57 und einen zweiten Stellantrieb 59.
Mit Hilfe des ersten Stellantriebs 57 kann die Objektivlinseneinheit 39 über vergleichsweise
kleine Distanzen parallel zu der zweiten optischen Achse 41 und über vergleichsweise
kleine Distanzen parallel zu der X-Richtung verschoben werden. Durch
Verschieben der Objektivlinseneinheit 39 parallel zu der
zweiten optischen Achse 41 mit Hilfe des ersten Stellantriebs 57 wird
der Abtastfleck 53 mit einer gewünschten Genauigkeit auf der
Informationsschicht 13 des Informationsträgers 9 fokussiert.
Durch Verschieben der Objektivlinseneinheit 39 mit Hilfe
des ersten Stellantriebs 57 in einer Richtung parallel
zu der X-Richtung wird der Abtastfleck 53 mit der gewünschten
Genauigkeit auf der zu folgenden Informationsspur gehalten. Der
erste Stellantrieb 57 wird zu diesem Zweck durch die genannte
Regeleinheit des optischen Spielers angesteuert, die von dem optischen
Detektor 49 sowohl ein Fokusfehlersignal als auch ein Spurfolgefehlersignal
empfängt.
Mit Hilfe des zweiten Stellantriebs 59 kann die Kollimatorlinse 43 der
Kollimatorlinseneinheit 35 parallel zu der ersten optischen
Achse 37 aus einer ersten Position zu einer zweiten Position
verschoben werden, was in 2 schematisch
mit Hilfe der gestrichelten Linien A bzw. B angegeben ist, und aus
der genannten zweiten Position in die genannte erste Position. Die
Kollimatorlinse 43 ist in
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2 in
einer Position zwischen der ersten Position A und der zweiten Position
B dargestellt. Da die Kollimatorlinse 43 in die beiden
Positionen A und B gebracht werden kann, eignet sich das optische Abtastgerät 15 auf
bekannte und gebräuchliche
Weise zum selektiven Abtasten von zwei Arten von Informationsträgern mit
unterschiedlichen Substratdicken oder zum selektiven Abtasten der
beiden parallelen Informationsschichten von zweischichtigen Informationsträgern. Durch
eine Verschiebung der Kollimatorlinse 43 wird ein durch
die Objektivlinseneinheit 39 und das Substrat 11 eingeschlossener
Konvergenzwinkel des Strahlenbündels 51 so
an die Substratdicke angepasst, dass das Strahlenbündel 51 auf
einen minimalen Abtastfleck 53 auf der Informationsschicht 13 des
gewählten
Informationsträgers 9 oder auf
die gewählte
Informationsschicht des zweischichtigen Informationsträgers fokussiert
wird.
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In
den 3 und 4 sind zwei verschiedene Querschnittansichten
des zweiten Stellantriebs 59 dargestellt. Der zweite Stellantrieb 59 umfasst
ein erstes Teil 61, das an einer festen Position in Bezug auf
den Schlitten 19 befestigt ist, und ein zweites Teil 63,
das an einem Halter 65 der Kollimatorlinse 43 befestigt
ist. Das zweite Teil 63 ist mit zwei parallelen Blattfedern 67 und 69 mit
dem ersten Teil 61 gekoppelt, wobei sich die Blattfedern
jeweils in ungespanntem Zustand in einer Ebene erstrecken, welche
quer zu einer parallel zu der ersten optischen Achse 37 verlaufenden
Y-Richtung steht. Auf diese Weise wird das zweite Teil 63 in
Bezug auf das erste Teil 61 mit Hilfe der beiden Blattfedern 67, 69 parallel
zu der Y-Richtung verschiebbar geführt. Die Blattfedern 67, 69 sorgen
für eine
besonders steife Führung
des zweiten Teils 63 in Bezug zum ersten Teil 61,
wobei Verschiebungen des zweiten Teils 63 gegenüber dem
ersten Teil 61 in Richtungen senkrecht zu der Y-Richtung
und ein Kippen des zweiten Teils 63 in Bezug zum ersten
Teil 61 im Wesentlichen unmöglich sind.
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Wie
in den 3 und 4 dargestellt, umfasst das erste
Teil 61 des zweiten Stellantriebs 59 einen Dauermagneten 71 und
ein erstes magnetisierbares Teil 73, das zu einem Magnetkreis 75 des
zweiten Stellantriebs 59 gehört. Das zweite Teil 63 des zweiten
Stellantriebs 59 enthält
eine elektrische Spule 77 und ein zweites magnetisierbares
Teil 79 des Magnetkreises 75. Das erste magnetisierbare
Teil 73 des Magnetkreises 75 ist U-förmig und
mit zwei Schenkeln 81 und 83 versehen, sich im
Wesentlichen parallel zu der Y-Richtung
erstrecken. Der Dauermagnet 71 ist zwischen den beiden
Schenkeln 81, 83 des ersten magnetisierbaren Teils 73 angeordnet
und hat eine Magnetisierungsrichtung M, die im Wesentlichen parallel
zu den Schenkeln 81, 83 verläuft. Das zweite magnetisierbare
Teil 79 des Magnetkreises 75 ist plattenförmig. Die
elektrische Spule 77 ist auf dem zweiten magnetisierbaren
Teil 79 befestigt und umfasst Drahtabschnitte 85 und 87,
die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Y-Richtung und im Wesentlichen
senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung M des Dauermagneten 71 erstrecken. 3 zeigt schematisch
eine Anzahl von Feldlinien 89, 91 eines Magnetfeldes,
das nahe den Enden der Schenkel 81, 83 durch den
Dauermagneten 71 und den Magnetkreis 75 erzeugt
wird. In der Übergangsregion
zwischen den Enden der Schenkel 81, 83 und dem
Dauermagneten 71 sind die Feldlinien 89, 91 bogenförmig und
vollziehen eine U-Wendung von den Enden der beiden Schenkel 81, 83,
so dass sie nach innen, d.h. auf den Dauermagneten 71,
gerichtet sind. Das genannte Magnetfeld übt auf das zweite magnetisierbare
Teil 79 eine magnetische Kraft FM aus,
die eine Komponente FM,Y parallel
zu der Y-Richtung enthält. 5 zeigt
schematisch den Zusammenhang zwischen der Größe der Komponente FM,Y und der Position
des zweiten Teils 63 parallel zu der Y-Richtung in Bezug
zum ersten Teil 61. Außerdem
zeigt 5 die oben genannte erste Position A und zweite
Position B. Um die erste Position A herum üben die Blattfedern 67, 69 auf
das zweite Teil 63 eine elastische Vorspannkraft FS in der Y'-Richtung aus, die der Y-Richtung entgegengesetzt
ist. In der ersten Position A ist diese Vorspannkraft FS im
Gleichgewicht mit der Komponente FM,Y der magnetischen Kraft, die in Y-Richtung
wirkt. Um die zweite Position B herum üben die Blattfedern 67, 69 auf
das zweite Teil 63 eine elastische Vorspannkraft FS in der Y-Richtung aus. In der zweiten Position
B ist diese Vorspannkraft FS im Gleichgewicht
mit der Komponente FM,Y der magnetischen
Kraft, die in Y'-Richtung
wirkt. Wenn das zweite Teil 63 aus der ersten Position
A heraus unter dem Einfluss von zum Beispiel einer externen Störkraft über eine
kleine Distanz in Y'-Richtung
verschoben wird, ist die Zunahme der Komponente FM,Y stärker
als die Abnahme der Vorspannkraft FS, so dass
das zweite Teil 63 zu der ersten Position A zurückgetrieben
wird. Wenn das zweite Teil 63 aus der ersten Position A
heraus über
eine kleine Distanz in Y-Richtung verschoben wird, ist die Abnahme
der Komponente FM,Y stärker als
die Zunahme der Vorspannkraft FS, so dass
das zweite Teil 63 ebenfalls zu der ersten Position A zurückgetrieben
wird. Wenn das zweite Teil 63 aus der zweiten Position
B heraus unter dem Einfluss von zum Beispiel einer externen Störkraft über eine
kleine Distanz in Y-Richtung verschoben wird, ist die Zunahme der
Komponente FM,Y stärker als
die Abnahme der Vorspannkraft FS, so dass
das zweite Teil 63 zu der zweiten Position B zurückgetrieben
wird. Wenn das zweite Teil 63 aus der zweiten Position
B heraus über
eine kleine Distanz in Y'-Richtung
verschoben wird, ist die Abnahme der Komponente FM,Y stärker als
die Zunahme der Vorspannkraft FS, so dass
das zweite Teil 63 ebenfalls zu der zweiten Position B
zurückgetrieben
wird. Daher ist rund um die beiden Positionen A und B eine vorgegebene
Region vorhanden, in der das zweite Teil 63 infolge der
Schwankung der durch das genannte Magnetfeld gelieferten Komponente
FM,Y und in einem
unerregten Zustand der Spule 77 immer zu der Position A
bzw. der Position B zurückgetrieben
wird. Die Komponente FM,Y sorgt
hierdurch in den beiden Positionen A und B für stabile Gleichgewichtspositionen
des zweiten Teils 63 in Bezug zum ersten Teil 61. Da
diese Gleichgewichtspositionen in einem unerregten Zustand der Spule 77 erreicht
werden, ist zur Aufrechterhaltung dieser Gleichgewichtspositionen kein
Strom durch die Spule 77 erforderlich, d.h. es wird keine
elektrische Energie benötigt.
Um das zweite Teil 63 aus einer der Positionen A und B
in die andere Position zu verschieben, wird nur ein kurzer Strom
durch die Spule 77 benötigt.
Da die Drahtabschnitte 85, 87 der Spule im Wesentlichen
senkrecht zu der Y-Richtung und senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung
M ausgerichtet sind, wird durch einen Strom in diesen Drahtabschnitten 85, 87 eine
Lorentzkraft mit einer relativ großen Komponente in der Y-Richtung oder der
Y'-Richtung erzeugt,
unter deren Einfluss eine Verschiebung des zweiten Teils 63 aus der
einen Position in die andere Position bewirkt wird. Da die Vorspannkraft
FS der Blattfedern 67, 69 in
den Positionen A und B auf die Position B bzw. die Position A gerichtet
ist, hilft die genannte Vorspannkraft FS bei
dem Verschieben des zweiten Teils 63 aus der einen Position
in die andere Position, so dass der erforderliche Strom durch die
Spule 77 begrenzt wird.
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Auf
die oben beschriebene Weise wird die Kollimatorlinse 43 mit
Hilfe des zweiten Stellantriebs 59 über relativ große Distanzen
parallel zu der Y-Richtung von der ersten Position A zu der zweiten Position
B oder umgekehrt verschoben. Der hierfür erforderliche Strom durch
die Spule 77 wird durch eine in den Figuren nicht dargestellte
Stromquelle geliefert, die durch die oben bereits erwähnte Regeleinheit
des optischen Spielers angesteuert wird. In einer besonderen Ausführungsform
des optischen Spielers und des optischen Abtastgeräts 15 gemäß der Erfindung
wird der zweite Stellantrieb 59 außerdem benutzt, um die sphärischen
Aberrationen des Strahlenbündels 51 in
dem transparenten Substrat 11 des Informationsträgers 9 zu
korrigieren. Derartige sphärische
Aberrationen werden hauptsächlich
durch Schwankungen in der Dicke des Substrats verursacht und können auf
eine an sich bekannte und gebräuchliche
Weise mit Hilfe von relativ kleinen Verschiebungen der Kollimatorlinse 43 korrigiert
werden. Zu diesem Zweck wird der zweite Stellantrieb 59 in jeder
der beiden Positionen A und B mit Hilfe eines elektrischen Regelstroms
von der genannten Regeleinheit des optischen Spielers angesteuert,
die ein Fehlersignal von einem in den Figuren nicht dargestellten
Sensor empfängt,
mit dem zum Beispiel die Dicke des transparenten Substrats 11 in
der Nähe des
Abtastflecks 53 gemessen werden kann. Die Regeleinheit
ist so ausgeführt,
dass sie den elektrischen Strom in der Spule 77 auf eine
solche Weise regelt, dass die Kollimatorlinse 43 in der
Nähe der
beiden Positionen A und B in eine Position gebracht werden kann,
in der die genannte sphärische
Aberration auf eine vorgegebene, an sich bekannte und gebräuchliche
Weise korrigiert wird. Der Stellantrieb 43 erfüllt somit
eine doppelte Funktion, wodurch eine effiziente Zusammenstellung
des optischen Abtastgeräts 15 erreicht
wird.
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Mit
Hilfe des oben beschriebenen erfindungsgemäßen optischen Spielers können während des
Abtastens der Informationsschicht 13 des Informationsträgers 9 auf
der Informationsschicht 13 vorhandene Informationen gelesen
oder Informationen auf die Informationsschicht 13 geschrieben
werden. Es ist zu beachten, dass sich die Erfindung auch auf optische
Spieler bezieht, mit denen ausschließlich auf einer Informationsschicht
eines Informationsträgers
vorhandene Informationen gelesen werden können.
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Weiter
ist zu beachten, dass die Erfindung auch Ausführungsformen umfasst, bei denen
der zweite Stellantrieb 59 anders zusammengesetzt ist. So
können
die beiden stabilen Gleichgewichtspositionen der Kollimatorlinseneinheit
zum Beispiel auch mit Hilfe eines Stellantriebs erreicht werden,
dessen erstes Teil mit zwei Dauermagneten versehen ist, die parallel
zu der Y-Richtung gesehen entfernt voneinander angeordnet sind,
und dessen zweites Teil mit einem magnetisierbaren Teil und einer
Spule zur Zusammenarbeit mit den beiden Magneten versehen ist. Anstelle
eines Stellantriebs mit zwei stabilen Gleichgewichtspositionen kann
auch ein Stellantrieb mit mehr als zwei stabilen Gleichgewichtspositionen verwendet
werden, so dass sich das optische Abtastgerät zum Abtasten von Informationsträgern mit mehr
als zwei unterschiedlichen Substratdicken eignet. So kann das erste
Teil des Stellantriebs zum Beispiel mit zwei Dauermagneten versehen
sein, die zwischen den drei Schenkeln eines E-förmigen magnetisierbaren Teils
angeordnet sind, wobei die drei Schenkel im Wesentlichen senkrecht
zu der optischen Achse der Kollimatorlinseneinheit verlaufen. Das
zweite Teil des Stellantriebs ist in diesem Fall mit einer elektrischen
Spule und einem magnetisierbaren Teil zur Zusammenarbeit mit den
beiden Dauermagneten und dem E-förmigen
magnetisierbaren Teil ausgestattet. Hierdurch werden drei stabile
Gleichgewichtspositionen erreicht.