DE69016908T2

DE69016908T2 - Linsenantrieb.

Info

Publication number: DE69016908T2
Application number: DE69016908T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hagiwara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2010-10-05
Also published as: EP0421771A2; DE69016908D1; US5132850A; JPH03122826A; EP0421771A3; EP0421771B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Linsenantrieb zur Verwendung in Aufzeichnungs/Reproduzier-Abtastern verschiedener Vorrichtungen, wie z.B. eines Bildplattenspielers, eines CD-Players und eines optischen Datenspeichers.

In Beziehung stehender Hintergrund des Standes der Technik

Ein als vorstehend beschriebener Linsenantrieb bekannter Linsenantrieb, der den im Oberbegriff von Patentanspruch 1 definierten Linsenantrieb wiedergibt, ist zum Beispiel in der US-A-4,571,026 beschrieben. Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Linsenantriebs nach dem Stand der Technik zeigt; Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Explosionsdarstellung dieses Linsenantriebs.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird eine Objektivlinse 101 durch eine Linsenhalteeinrichtung 102 gehalten. Die Linsenhalteeinrichtung 102 ist mit Lagern versehen und wird durch eine Lagerwelle 103 zur Drehung um diese Lagerwelle und zum Gleiten in Richtung der Mittelachse dieser Welle gelagert. Eine Ausgleichvorrichtung 109 zum Halten des Massengleichgewichts mit der Objektivlinse 101 ist an einer Position an der Linsenhalteeinrichtung 102 montiert, die in bezug zur Welle mit der Objektivlinse 101 symmetrisch ist.
Eine Fokussierspule 105 und Nachführungsspulen 104 sind an der Zylinderseite der Linsenhalteeinrichtung 102 montiert. Ein magnetisches Feld wird an diese Spulen durch einen Magnetkreis angelegt, der einen Magneten 106, ein äußeres Joch 107, ein inneres Joch 108 und ein unteres Joch 111 aufweist. Die Linsenhalteeinrichtung 102 hat zwei Öffnungen 102a, in die das innere Joch 108 eingeführt ist.
Wenn der Fokussierspüle 105 ein elektrischer Strom Zugeführt wird, wird bei dem gemäß Vorbeschreibung aufgebauten Linsenantrieb eine vertikale Antriebskraft erzeugt; die Linsenhalteeinrichtung 102 gleitet in bezug zur Welle 103. Im Zusammenhang damit bewegt sich die Objektivlinse 101 in Richtung ihrer optischen Achse; die Fokussierposition des Lichtstrahls, der durch diese Linse auf der Bildplatte konzentriert wird, verändert sich bezüglich der Oberfläche der Platte. Wenn der der Fokussierspule 105 zugeführt elektrische Strom mit dem Fokussierfehlersignal übereinstimmend gestaltet wird, wird durch die Bewegung der Linsen die Fokussiersteuerung vorgenommen.
Wenn den Nachführungsspulen 104 ein elektrischer Strom zugeführt wird, wird andererseits eine Kraft in Drehrichtung um die Welle 103 erzeugt und treibt die Linsenhalteeinrichtung 102 zur Drehung an. Im Zusammenhang damit bewegt sich die Objektivlinse 101 in eine Richtung, die zur optischen Achse rechtwinklig verläuft; der Lichtstrahl bewegt sich über die Spuren, die auf der Platte ausgebildet sind. Dementsprechend wird dadurch, daß der den Nachführungsspulen 104 zugeführte elektrische Strom entsprechend einem Nachführungsfehlersignal gestaltet ist, die Nachführungssteuerung vorgenommen.
Ein Problem, das nachfolgend beschrieben wird, ist jedoch bei dem in Fig. 1 gezeigten Linsenantrieb aufgetreten. Wenn zum Beispiel eine Bildplatte, deren Oberfläche verwölbt ist und die Exzentrizität verursacht hat, mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wird der Antrieb mit hoher Frequenz angetrieben, um eine Fokussiersteuerung und eine Nachführungssteuerung vorzunehmen. Als Ergebnis tritt im Antrieb Resonanz auf; dieses hat zu dem Fall geführt, daß die Steuerung nicht vorgenommen wird.
Zum Beispiel ist die Verstärkung-Frequenz-Empfindlichkeitscharakteristik in Fokussierrichtung des Linsenantriebs, der in Fig. 1 gezeigt ist, wie es in Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen gezeigt ist. In dieser Fig. ist f&sub1; die Resonanzfrequenz eines Lagersystems für den beweglichen Abschnitt und gewöhnlich ungefähr 100Hz. Außerdem ist f&sub2;' die Resonanzfrequenz durch die Verformung des beweglichen Abschnitts, d.h. der Linsenhalteeinrichtung. Wenn ein Bereich, der durch die Linie a abgeteilt ist, als notwendige Bedingung des Steuerungssystems vorgegeben ist, befindet sich der Spitzenwert f&sub2;' oberhalb der Linie a; wenn die Steuerung in diesem Zustand vorgenommen wird, schwingt der Antrieb und wird unbenutzbar. Diese Linie a wird durch die Menge an Oberflächenverwölbung, den Betrag an Exzentrizität und die Anzahl der Umdrehungen der Platte bestimmt.
Fig. 4 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Ansicht, in der die Verformung einer Spule bei f&sub2;' simuliert wurde. Wie aus dieser ersichtlich ist, wird der umgebende ringförmige Abschnitt in einer solchen Weise verformt, daß sich dieser nach außen öffnet; dementsprechend wird der Abschnitt, der die Objektivlinse hält, ebenfalls verformt. Das kann strukturell als ein Ergebnis der Tatsache gefolgert werden, daß die Öffnung 102a, in die das innere Joch eingeführt wird, groß ist und daher die Steifigkeit der Linsenhalteeinrichtung 102 verringert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das vorstehend genannte Problem, das für den Stand der Technik typisch ist, zu lösen und einen Linsenantrieb vorzusehen, der gleichmäßig antreibt.
Die vorstehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Linsenantrieb gelöst, der aufweist:
eine Lagerwelle,
ein im wesentlichen zylindrisches Halteelement, das durch die Lagerwelle gleitfähig gelagert wird, wobei das Halteelement Öffnungen hat, die sich in Richtung der Mittelachse der Lagerwelle erstrecken,
ein optisches System, das durch das Halteelement gehalten wird, so daß seine optische Achse zur Mittelachse der Lagerwelle parallel verlaufen kann,
Spulen, die am Umfang des Halteelements montiert sind,
ein äußeres Joch, das um das Halteelement herum vorgesehen ist,
ein innere Joch, das in zahlreiche Abschnitte unterteilt ist, wobei die Abschnitte in die Öffnungen jeweils eingeführt sind,
einen Magneten, der mit dem äußeren Joch und dem inneren Joch zusammenwirkt, um ein magnetisches Feld durch die Spulen auszubilden,
wobei der Linsenantrieb dadurch gekennzeichnet ist, daß das Halteelement zumindest vier Öffnungen hat und daß das innere Joch in die gleiche Anzahl an Abschnitte wie die Öffnungen im Halteelement unterteilt ist.
Das heißt, daß in der vorliegenden Erfindung die Öffnung zum Einführen des inneren Jochs in diese mit Trennwänden versehen ist, um dadurch die Öffnung zu unterteilen, um somit die Steifigkeit des Halteelements zu verbessern. Dadurch wird die Frequenz, bei der die Resonanzerscheinung auftritt, hoch; das Auftreten von Resonanz kann bei der im Antrieb verwendeten Frequenz unterdrückt werden. Zum Beispiel tritt entsprechend der vorliegenden Erfindung keine Resonanz bei f&sub2;' in Fig. 3 auf; die Resonanzfrequenz wird höher, f&sub2;. Dementsprechend kann der Antrieb angetrieben werden, ohne im normalen Steuerungsband durch die Resonanz beeinflußt zu werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht bzw. eine Explosionsdarstellung, die ein Beispiel des Linsenantriebs nach dem Stand der Technik zeigen.
Fig. 3 ist ein graphische Darstellung, die die Verstärkung-Frequenz-Empfindlichkeitscharakteristik beim Linsenantrieb nach dem Stand der Technik zeigt.
Fig. 4 zeigt die Verformung des Linsenantriebs nach dem Stand der Technik, wenn dieser angetrieben wird.
die Fig. 5 und 6 sind eine Draufsicht und eine Explosionsdarstellung, die ein Ausführungsbeispiel des Linsenantriebs der vorliegenden Erfindung zeigen.
die Fig. 7A und 7B sind graphische Darstellungen, die die Verstärkung-Frequenz-Empfindlichkeitscharakteristik beim Linsenantrieb entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des Linsenantriebs der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Fig. 5 und 6 sind eine Draufsicht bzw. eine Explosionsdarstellung, die ein Ausführungsbeispiel des Linsenantriebs der vorliegenden Erfindung zeigen. In diesem Fig. bezeichnet das Bezugszeichen 3 eine Lagerwelle. Die Lagerwelle 3 ist an einem Abtasterkörper 12 befestigt. Eine Linsenhalteeinrichtung 2 ist im wesentlichen zylindrisch und steht mit der Lagerwelle 3 mit einem Lager 4 in Eingriff, das zwischen diese zwischengefügt ist. Die Linsenhalteeinrichtung 2 wird durch die Lagerwelle 3 gelagert, um in Richtung der Mittelachse der Welle 3 zu gleiten und sich um die Welle 3 zu drehen.
Eine Objektivlinse 1 wird an der Linsenhalteeinrichtung 2 an einem Ort gehalten, der von der Mittelachse der Welle 3 beabstandet ist. Die optische Achse dieser Objektivlinse 1 verläuft mit der Mittelachse der Welle 3 parallel. Die Objektivlinse 1 konzentriert einen Lichtstrahl, der aus einer Öffnung 13 im Abtasterkörper 12 heraustritt, und bringt diesen auf einen Aufzeichnungsträger, wie z.B. eine Bildplatte, die nicht gezeigt ist, auf. Eine Gegenmasse 9 ist an einem Ort an der Linsenhalteeinrichtung 2 vorgesehen, der in bezug auf die Welle 3 zur Objektivlinse symmetrisch ist. Diese Gegenmasse 9 dient dazu, die Position des Gravitationszentrums der gesamten Linsenhalteeinrichtung einschließlich der Objektivlinse 1 zu regulieren, und betätigt den Antrieb gleichmäßig.
Die Linsenhalteeinrichtung 2 kann vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material, wie z.B. Harz, wie PPS oder Flüssigkristallpolymer, oder Leichtmetall, wie Aluminium, gefertigt sein. Außerdem kann das Lager 4 vorzugsweise aus Aluminium oder ähnlichem gefertigt sein, dessen Innenfläche als Spiegelfläche abgeschlossen ist. Die Außenfläche der Lagerwelle 3 ist mit einer Beschichtung versehen, um ihre Reibungskraft abzuschwächen.
Eine Fokussierspule 11 ist in Form einer Trommel an die Außenseite der Linsenhalteeinrichtung 2 gewickelt. Vier Nachführungsspulen 5 sind an der Fokussierspule 11 haftend befestigt. Jede Nachführungsspule weist eine ebene Spule auf, die zuvor in rechteckiger Form gewickelt wurde. Eine der zwei Seiten dieser Nachführungsspulen 5, in der ein elektrischer Strom in Richtung der Mittelachse der Welle 3 fließt, befindet sich im Raum zwischen einem inneren Joch 8 und Magneten 6. In diesem Raum überdecken die Nachführungsspulen 5 und die Fokussierspule 11 einander; die Richtungen, in die der elektrische Strom fließt, verlaufen rechtwinklig zueinander.
Eine Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes durch die Spulen weist die Magneten 6, äußere Joche 7 und das innere Joch 8 auf. Die zwei Magneten 6 sind angeordnet, um einander gegenüberzuliegen, wobei die Linsenhalteeinrichtung zwischen diese zwischengefügt ist; sie sind jeweils an den äußeren Jochs 7 befestigt. Die Magneten 6 sind magnetisiert, um magnetische Felder zu erzeugen, die zur Mittelachse der Welle 3 hin in Radialrichtung gehen oder die von der Mittelachse aus auseinandergehen. Außerdem haben die Magneten 6 eine hohe magnetische Flußdichte. Das innere Joch 8 ist in vier Abschnitte geteilt, von denen jeder eine bogenförmige Querschnittsform hat. Das innere Joch 8 mit den äußeren Jochs 7 ist mit einem unteren Joch 14 einstückig ausgebildet. Diese Joche und die Magneten 6 bilden zusammen einen geschlossenen magnetischen Kreis.
Die Linsenhalteeinrichtung 2 ist mit vier Öffnungen 2a versehen, die sich in Richtung der Mittelachse der Lagerwelle 3 erstrecken. Die unterteilten Abschnitte des inneren Jochs 8 sind in diese Öffnungen 2a jeweils eingeführt. Die Lagerwelle 3 ist am Abtasterkörper 12 befestigt; die Joche 7, 8 und 14 und die Magneten 6 sind ebenfalls am Abtasterkörper 12 befestigt. Die Welle 3 ist in das Lager 4 eingeführt; die Linsenhalteeinrichtung 2 wird durch die Welle 3 beweglich gelagert.
Wenn ein elektrischer Strom, der einem Fokussierfehlersignal entspricht, der Fokussierspule 11 zugeführt wird, gleitet bei der vorstehend beschriebenen Struktur die Linsenhalteeinrichtung 2 in Richtung der Mittelachse der Welle 3; eine Fokussiersteuerung wird vorgenommen. Außerdem wird, wenn ein elektrischer Strom, der einem Nachführungsfehlersignal entspricht, den Nachführungsspulen 5 zugeführt wird, die Linsenhalteeinrichtung 2 um die Welle 3 gedreht; eine Nachführsteuerung wird vorgenommen.
Die Fig. 7A und 7B sind graphische Darstellungen, die die Verstärkung-Frequenz-Empfindlichkeitscharakteristik des Linsenantriebs der vorliegenden Erfindung zeigen. Fig. 7A zeigt die Fokussierrichtung; Fig. 7B zeigt die Nachführungsrichtung. Die Vollinien zeigen die Charakteristiken des Antriebs der vorliegenden Erfindung. Die gestrichelten Linien zeigen die Charakteristiken des Antriebs nach dem Stand der Technik von Fig. 1, die zum Vergleich gezeigt sind. Wie es diesen graphischen Darstellungen entnommen werden kann, befindet sich beim Antrieb der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem Antrieb nach dem Stand der Technik die Resonanzfrequenz in einem hohen Frequenzbereich; die Verstärkung des Spitzenwertes ist gering. Die Ursache liegt bei der vorliegenden Erfindung darin, daß der Lagerabschnitt und der äußere Umfangsabschnitt der Linsenhalteeinrichtung 2 durch sich radial erstreckende Schenkelabschnitte 2b miteinander verbunden sind; die Steifigkeit der Linsenhalteeinrichtung 2 ist verbessert. Somit tritt bei Verwendung des Antriebs der vorliegenden Erfindung keine Resonanz in dem gewöhnlich verwendeten Frequenzbereich auf; der Antrieb kann genau angetrieben werden.
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des Linsenantriebs der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 8 sind Elemente, die mit denen in Fig. 5 identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und müssen nicht detailliert beschrieben werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel weicht vom Ausführungsbeispiel von Fig. 5 darin ab, daß die Querschnittsformen der Öffnungen 2a in der Linsenhalteeinrichtung und dem inneren Joch 8 kreisförmig sind. In diesem Ausführungsbeispiel kann das innere Joch 8 aiis einem Stift mit hoher magnetischer Permeabilität aufgebaut sein und kann ebenfalls befestigt sein, indem es in Löcher gedrückt wird, die im unteren Joch ausgebildet sind. Außerdem kann durch die vorliegende Erfindung eine Betriebswirkung, die der des Ausführungsbeispiels von Fig. 5 ähnelt, erhalten werden. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 10 Öffnungen, um die Linsenhalteeinrichtung 2 im Gewicht geringer zu gestalten.
Die vorliegende Erfindung gestattet neben den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zahlreiche Anwendungen. Zum Beispiel kann die Anzahl der Öffnungen in der Linsenhalteeinrichtung mehr als vier betragen. In einem solchen Fall wird das innere Joch entsprechend weiter unterteilt. Die vorliegende Erfindung deckt all solche Anwendungen ab, ohne daß von dem Geltungsbereich der Erfindung abgewichen wird, wie dieser in den beiliegenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

1. Linsenantrieb, der aufweist:

eine Lagerwelle (3),

ein im wesentlichen zylindrisches Halteelement (2), das durch die Lagerwelle gleitfähig gelagert wird, wobei das Halteelement Öffnungen (2a) hat, die sich in Richtung der Mittelachse der Lagerwelle (3) erstrecken,

ein optisches System (1), das durch das Halteelement (2) gehalten wird, so daß seine optische Achse zur Mittelachse der Lagerwelle (3) parallel verlaufen kann,

Spulen (5, 11), die am Umfang des Halteelements (2) montiert sind,

ein äußeres Joch (7), das um das Halteelement herum vorgesehen ist,

ein inneres Joch (8), das in zahlreiche Abschnitte unterteilt ist, wobei die Abschnitte in die Öffnungen (2a) jeweils eingeführt sind,

einen Magneten (6), der mit dem äußeren Joch (7) und dem inneren Joch (8) zusammenwirkt, um ein magnetisches Feld durch die Spulen (5, 11) auszubilden,

wobei der Linsenantrieb dadurch gekennzeichnet ist, daß das Halteelement (2) zumindest vier Öffnungen (2a) hat, und daß das innere Joch (8) in die gleiche Anzahl an Abschnitten wie die Öffnungen im Halteelement unterteilt ist.

2. Linsenantrieb nach Anspruch 1, wobei das optische System (1) durch das Halteelement (2) an einem Ort gehalten wird, der von der Mittelachse der Lagerwel1e (3) beabstandet ist und das Halteelement zur Drehung um die Lagerwelle vorgesehen ist.

3. Linsenantrieb nach Anspruch 2, wobei die Spulen eine Fokussierspule (11), die auf den Umfang des Halteelements in Form einer Trommel gewickelt ist, und eine ebene Nachführungsspule (5) aufweisen, die an der Fokussierspule (11) befestigt ist.

4. Linsenantrieb nach Anspruch 1, wobei die Öffnungen (2a) im Halteelement (2) und die Abschnitte des inneren Jochs (8) eine bogenförmige Querschnittsform haben.

5. Linsenantrieb nach Anspruch 1, wobei die Öffnungen (2a) im Halteelement (2) und die Abschnitte des inneren Jochs (8) eine kreisförmige Querschnittsform haben.

6. Linsenantrieb nach Anspruch 1, der ferner ein Lager (4) aufweist, das im Halteelement (2) vorgesehen ist und mit der Lagerwelle (3) in Eingriff steht.

7. Linsenantrieb nach Anspruch 6, wobei das Lager (4) aus Aluminium ausgebildet ist, dessen Innenfläche als eine Spiegelfläche abgeschlossen ist.

8. Linsenantrieb nach Anspruch 1, das ferner ein unteres Joch (14) zum Miteinanderverbinden des inneren Jochs (8) und des äußeren Jochs (7) aufweist.

9. Linsenantrieb nach Anspruch 1, wobei die Lagerwelle (3) an ihrer Außenfläche mit einer Beschichtung zum Mildern ihrer Reibung versehen ist.

10. Linsenantrieb nach Anspruch 1, wobei das Halteelement (2) entweder aus Harz oder Leichtmetall ausgebildet ist.

11. Linsenantrieb nach Anspruch 1, der ferner einen Grundkörper (12) aufweist, an dem die Lagerwelle (3), das äußere Joch (7), das innere Joch (8) und der Magnet (6) befestigt sind.