DE69219005T2

DE69219005T2 - Optischer Kopfantrieb

Info

Publication number: DE69219005T2
Application number: DE69219005T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Suzuki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2012-01-23
Also published as: DE69219005D1; TW201838B; EP0514619A1; US5233581A; JPH04339323A; EP0514619B1; JP2695302B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein optisches Wiedergabegerät geniäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein derartiges Gerät wird in JP-A-59 162 669 beschrieben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei einem optischen Plattenantrieb gemäß JP-A-59 162 669 wird ein Spurfolge- Servosystem dazu verwendet, einen von einem optischen Kopf abgegebenen Lichtstrahl präzise auf eine Spur auf einer optischen Platte zu projizieren. Zur Erkennung von Spurlagefehlern sind ein Ein-Punkt-Verfahren und ein Drei-Punkt-Verfahren bekannt.
Bei dem Ein-Punkt-Verfahren wird ein Antrieb für einen optischen Kopf nach der sogenannten Schwingarm-Bauart eingesetzt, welcher einen optischen Kopf in Form eines Bogens bewegt. Dies ermöglicht die Vereinfachung des Aufbaus des Kopfantriebs. Bei diesem Verfahren ist es allerdings schwierig, eine präzise Spurführung zu erreichen.
Inzwischen werden - wie in Fig. 8 gezeigt - bei dem Drei-Punkt-Verfahren zusätzlich zu einem Hauptstrahl zum Erzeugen eines Signals zwei Hilfsstrahlen 2 und 3 an jeweils einer Seite des Hauptstrahls auf eine Spur 1 der optischen Platte projiziert. Der optische Kopf wird so angetrieben, daß die Hilfsstrahlen 2 und 3 gleichmaßig auf die Spur 1 projiziert werden. Der Hauptstrahl und die Hilfsstrahlen werden durch Aufteilen eines Lichtstrahls mittels eines Beugungsgitters in gebeugtes Licht erster Ordnung, gebeugtes Licht positiver erster Ordnung und gebeugtes Licht mit negativer erster Ordnung erzeugt.
Wenn der optische Kopf entlang eines Führungszapfens von innen (D in Fig. 8) nach außen (E) der optischen Platte bewegt wird, ist es sehr wichtig, den Führungszapfen mit hoher Präzision herzustellen, um den optischen Kopf korrekt In Radialrichtung (Richtung X) der optischen Platte zu bewegen.
Ebenfalls ist es notwendig, beide Enden des Führungszapfens präzise an dem Gehäuse eines Laufwerks für eine optische Platte zu befestigen. Diese Erfordernisse bringen den Nachteil mit sich, daß die Kosten für die Herstellung des Laufwerks steigen.
Darüber hinaus variiert der Krümmungsradius des Bogens der Spur 1 von der Innenseite zur Außenseite der optischen Platte (hinsichtlich der Außenseite der optischen Platte wird zum Zwecke der Erläuterung angenommen, daß der Radius unendlich groß ist und die Spur 1 entlang einer Geraden in der Fig. verläuft). Auch wenn ein durch eine die Mittelpunkte der beiden Hilfsstrahlen 2 und 3 verbindende Gerade M&sub1; und eine durch den Mittelpunkt O der optischen Platte und den Mittelpunkt der Geraden M&sub1; verlaufende Gerade M&sub2; erzeugter Winkel α auf der Innenseite den gleichen Wert einnimmt wie auf der Außenseite, d.h., wenn der optische Kopf korrekt in Radialrichtung der optischen Platte bewegt wird, variiert dementsprechend die Fläche eines durch den Hilfsstrahl 2 belichteten Teils der Spur 1 von der Fläche eines durch den Hilfsstrahl 3 belichteten Teils der Spur 1. Dies führt zu einer verminderten Präzision bei der Spurführung.
Wenn nämlich die Hilfsstrahlen 2 und 3 Bereiche der Spur 1 mit jeweils der gleichen Fläche auf der Innenseite überstreichen, ist auf der Außenseite die Fläche eines von dem Hilfsstrahl 2 belichteten Teils der Spur 1 kleiner als die durch den Hilfsstrahl 3 belichtete Fläche. Dann steuert der Spurlagenservo die Hilfsstrahlen 2 und 3 derart an, daß die Flächen der durch die Hilfsstrahlen 2 und 3 belichteten Teile der Spur 1 gleich werden. In diesem Fall ist die Fläche der von den Hilfsstrahlen 2 und 3 belichteten Bereiche der äußeren Spur 1 kleiner als die der durch die Hilfsstrahlen 2 und 3 belichteten Bereiche der inneren Spur 1. Dies führt zu einer Verminderung der Genauigkeit bei der Spurführung.
Darüber hinaus werden bezüglich eines Mechanismus zum Bewegen des optischen Kopfs entlang des Führungzapfens beispielsweise ein Mechanismus mit einer Spindel und ein Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus genannt. Beide erfordern allerdings Komponenten mit hoher Präzision, was zu erhöhten Herstellungkosten für den Kopfantrieb führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Wiedergabegerät anzugeben, bei dem eine präzise Spurführung möglich ist, je nach dem, ob ein optischer Kopf zu dem innersten Bereich oder zu dem äußersten Bereich einer optischen Platte bewegt wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein optisches Wiedergabegerät angegeben, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Führung nicht an der Mitte der optischen Platte befestigt ist.
Durch diesen Aufbau wird eine Korrektur des Winkels des Beugungsgitters gleichzeitig mit der Bewegung des optischen Kopfs durchgeführt. Dementsprechend erfolgt die Spurführung präzise und unabhängig von der Radialstellung der optischen Platte.
Für ein besseres Verständnis der Merkmale und der Vorteile der Erfindung wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren verwiesen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht eines Geräts mit optischem Kopf.
Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein in Fig. 1 gezeigter optischer Kopf in die äußerste Stellung einer optischen Platte bewegt ist.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform entlang einer in Fig. 1 gezeigten Linie V-V.
Fig. 4 zeigt die erste Ausführungform, gesehen von einer in Fig. 1 gezeigten Linie W-W.
Fig. 5 erläutert eine Korrektur des Winkels eines Beugungsgitters in dem in Fig. 1 gezeigten Antrieb.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung, wie die Stellung eines Führungszapfens in dem Kopfantrieb bestimmt wird.
Fig. 7 ist ein Schema zur Erläuterung eines Kopfantriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 8 zeigt Hilfsstrahlen auf Spuren einer optischen Platte gemäß einem bekannten Beispiel.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 wird nachfolgend eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Bei einem erfindungsgemäßen Antrieb für einen optischen Kopf ist ein optischer Kopf 10 auf einem Chassis 13 (Tragelement) angeordnet. Wie in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigt, wird eine Basis 11 des optischen Kopfs 10 durch eine Mehrzahl von Kugeln 12 (Rollelemente) getragen, so daß sie auf dem Chassis 13 frei beweglich ist. Auf der Basis 11 ist ein Paar von Magnetkreisen 16 angebracht. Jeder der Magnetkreise 16 besteht aus einem Joch 14 und einem Magnet 15.
Das Joch 14 ist ungefähr U-förmig. Die Magnete 15 sind in der Nähe des Chassis 13 angeordnet, so daß sie eine Magnetwirkung zwischen den Magneten 15 und dem Chassis 13 erzeugen.
Eine Objektivlinse 18 weist Spulen 17 auf, so daß sie durch die Magnetkreise 16 bewegt wird.
Ein Halbleiterlaser 43 ist auf der Basis 11 befestigt. Vor dem Halbleiterlaser 43 ist ein Beugungsgitter 44 zum Aufteilen eines Lichtstrahls von dem Halbleiterlaser 43 in einen Hauptstrahl und zwei Hilfsstrahlen angeordnet. Der Hauptstrahl und die beiden Hilfsstrahlen werden durch einen auf der Basis 11 befestigten Spiegel 45 reflektiert und durch die Objektivlinse 18 jeweils auf eine optische Platte (nicht dargestellt) gebündelt.
An dem Chassis 13 ist ein Spindelmotor 20 befestigt. Auf einer Drehwelle 21 des Spindelmotors 20 ist ein Drehtisch 22 zum Tragen und Drehen der optischen Platte befestigt.
In der Nähe der Drehwelle 21 ist ein Führungszapfen 23 (Führung) senkrecht in das Chassis 13 eingesetzt. Wenn der optische Kopf 10 gegenüber von dem innersten Bereich der optischen Platte steht (siehe Fig. 1), ist der Führungszapfen 23 auf einer die Mitte der Objektivlinse 18 und die Mitte der optischen Platte, d.h. die Mitte des Drehtischs 22 verbindenden Geraden angeordnet. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Führungszapfen 23 links von der Drehwelle 21 des Drehtischs 22 angeordnet, während die Objektivlinse 18 rechts davon angeordnet ist.
Einstückig mit der Basis 11 des optischen Kopfs 10 ist ein Paar von Schienen 24 (zu führendes Element) parallel zueinander vorgesehen, so daß sich die Schienen zu der Seite der Drehwelle 21 und der Führung 23 erstrecken. Die Schienen 24 und die Basis 11 können als einzelne Komponenten vorgesehen werden oder zusammen in einer einzigen Komponente integriert werden. Wenn der optische Kopf 11 dem innersten Bereich der optischen Platte gegenübersteht (siehe Fig. 1) erstrecken sich die Schienen 24 parallel zu der Geraden X-X.
Die Drehwelle 21 und der Führungszapfen 23 sind zwischen den Schienen 24 angeordnet. Zwischen den Schienen 24 und der Drehwelle 21 bestehen ausreichende Zwischenräume. Andererseits sitzt der Führungszapfen 23 ohne Spiel genau zwischen den Schienen 24, so daß die Schienen 24 entlang dem Führungszapfen 23 frei gleiten und um diesen drehen können.
Durch eine Achse 25 ist ein Arm 26 auf dem Chassis 13 angebracht, so daß er frei drehen kann. Ein Ende des Arms 26 ist durch einen Zapfen 27 mit der Basis 11 verbunden, so daß sie frei drehen kann. Der Arm 26 weist ein bogenförmiges Zahnrad 28 um die Achse 25 auf, welches Zahnrad 28 mit einem an der Drehwelle eines Motors 30 befestigten Zahnrad 31 kämmt.
Wenn der Arm 26 durch den Motor 30 angetrieben wird und sich in Uhrzeigersinn von der innersten Stellung der optischen Platte (siehe Fig. 1) bewegt, werden die Schienen 24 durch den Führungszapfen 23 geführt. Das bewegt die Basis 11 des optischen Kopfs 10 in einem Bogen zur Außenseite der optischen Platte.
Fig. 2 zeigt einen Zustand, in dem der optische Kopf 10 gegenüber von dem äußersten Bereich der optischen Platte steht.
Wenn sich der Arm 26 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wird der optische Kopf 10 entlang einem Bogen zu der Innenseite der Platte bewegt.
Der Winkel des Beugungsgitters 44 in dem optischen Kopf 10 wird durch die Bewegung des optischen Kopfs 10 in Bogenform entsprechend einer Radialstellung der optischen Platte korrigiert.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird nachfolgend die erfindungsgemäße Korrektur des Winkels des Beugungsgitters 44 erläutert.
Wenn der optische Kopf 10 dem äußersten Bereich der optischen Platte gegenübersteht (siehe Fig. 2), beträgt der Radius einer äußersten Spur 41 (d.h. einer Reihe von Pits auf einer Compaktdisc oder eine Nut auf einer wiederbeschreibbaren optischen Platte) R&sub1;, die Länge der vertikalen Linien von den jeweiligen Hufsstrahlen 32 und 33 zu der durch den Mittelpunkt O der optischen Platte gehenden Geraden X-X beträgt C&sub1;, der Abstand zwischen den Vertikallinien beträgt A und ein durch die die Mittelpunkte der Hilfsstrahlen 32 und 33 verbindende Gerade und jede der Vertikallinien erzeugter Winkel beträgt θ&sub1;.
Wenn der optische Kopf 10 gegenüber von dem innersten Bereich der optischen Platte steht (siehe Fig. 1), gilt entsprechend für die Kennzeichnung des Radius der Innersten Spur 42 die Kennzeichnung R&sub2;, für die Länge der Vertikallinien von den jeweiligen Hilfsstrahlen 32 und 33 zu der sich durch den Mittelpunkt O der optischen Platte erstreckenden Geraden X-X gilt C&sub2;, der Abstand zwischen den Vertikallinien beträgt B und ein durch die die Mittelpunkte der Hllfsstrahlen 32 und 33 verbindende Gerade und jede der Vertikallinien gebildeter Winkel beträgt θ&sub2;.
Wenn der Durchmesser von jedem der durch die Hllfsstrahlen 32 und 33 erzeugten Punkte φ beträgt und unter der Annahme, daß C&sub1; C&sub2; C ist, werden θ&sub1; und θ&sub2; durch die nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) sowie (3) und (4) angegeben.
Wenn nämllch die Hilfsstrahlen 32 und 33 in der Nähe der äußersten Spur 41 auftreffen und unter der Annahme eines durch den Plattenmittelpunkt O, den Mittelpunkt des Hilfsstrahls 32 und den Schnittpunkt der Vertikalllnie von dem Hilfsstrahl 32 zu der Geraden X-X mit der Geraden X-X gebildeten rechtwinkligen Dreiecks sowie unter der Annahme eines durch den Mittelpunkt der Platte O, den Mittelpunkt des Hilfsstrahls 33 und den Schnittpunkt der Vertikallinie von dem Hilfsstrahl 33 auf die Gerade X-X mit der Geraden X-X gebildeten rechtwinkligen Dreiecks, wird A durch die folgende Gleichung angegeben:
Auf die gleiche Weise wird unter der Annahme eines durch den Mittelpunkt des Hilfsstrahls 32, den Schnittpunkt der Vertikallinie von dem Hilfsstrahl 32 auf die Gerade X-X mit der Geraden X-X und den Schnittpunkt der den Mittelpunkt des Hilfsstrahls 32 und den des Hilfsstrahls 33 verbindenden Geraden mit der Geraden X-X gebildeten Dreiecks θ&sub1; durch die folgende Gleichung angegeben:
Genauso werden B und θ&sub2; durch die folgenden Gleichungen angegeben, wenn die Hilfsstrahlen 32 und 33 in der Nähe der innersten Spur 42 auftreffen:
Wenn der optische Kopf 10 von der innersten Stellung zu der äußersten Stellung oder von der äußersten Stellung zu der innersten Stellung bewegt wird, muß der Winkel des Beugungsgitters 44 durch einen Winkel θ&sub3; korrigiert werden, wobei θ&sub3; = θ&sub1; - θ&sub2; ist.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird der Winkel des Beugungsgitters 44 gleichzeitig mit der Bewegung des durch den Arm 26 angetriebenen optischen Kopfs 10 korrigiert, wenn die Position des Führungszapfens 23 derart eingestellt wird, daß ein durch eine den Mittelpunkt P der Objektivlinse 18 in äußerster Stellung der optischen Platte und den Mittelpunkt O der optischen Platte verbindende Gerade L&sub1; - L&sub1; und durch die den Mittelpunkt P der Objektivlinse 18 und den Mittelpunkt Q des Führungszapfens 23 verbindende Gerade L&sub2; - L&sub2; gebildeter Winkel gleich dem Winkel θ&sub3; ist.
Auch wenn der optische Kopf 10 zur Innenseite oder Außenseite der optischen Platte bewegt wird, haben bei dieser Ausführungsform die durch die Hilfsstrahlen 32 und 33 belichteten Teile der Spuren 41 und 42 die gleiche Fläche. Dementsprechend wird die Spurführung unabhängig von der Radialstellung auf der optischen Platte präzise durchgeführt.
Da der optische Kopf 10 durch den sich bogenförmig bewegenden Arm 26 bei dieser Ausführungsform angetrieben wird, weist der Kopfantrieb einen einfachen Aufbau auf.
Weiterhin ist der Magnet 15 an das Chassis 13 angrenzend angeordnet, um eine Magnetwirkung zwischen beiden zu erzeugen. Dies vermeidet, daß der optische Kopf 10 von dem Chassis 13 gleiten kann, wenn er in Radialrichtung der optischen Platte bewegt wird.
Da der Magnet 15 darüber hinaus kein zusätzliches Bauteil sondern eine essentielle Komponente zum Antreiben der Objektivlinse 18 ist, wird die Anzahl der Bauteile nicht vergrößert.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, deren Funktionen gleich den Teilen der oben beschriebenen Ausführungsform ist, so daß auf deren Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind der Mittelpunkt des Führungszapfens 23 (nicht dargestellt) und der des Drehtischs 22 (nicht dargestellt), d.h., der Mittelpunkt O der optischen Platte auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Dies ist der Hauptunterschled zwischen dieser Ausführungsform und der oben beschriebenen Ausführungsform.
Darüber hinaus erstrecken sich bei dieser Ausführungsform die Schienen 24 nicht in einer Richtung, in der sich eine den Mittelpunkt P der Objektivlinse 18 mit dem Mittelpunkt O der optischen Platte verbindende Gerade erstreckt. Darüber hinaus besteht ein weiterer Unterschied darin, daß ein durch die den Mittelpunkt P und den Mittelpunkt O verbindende Gerade und die Richtung, in der sich die Schienen 24 erstrecken, gebildeter Winkel gleich dem oben beschriebenen Winkel θ&sub3; für die Korrektur ist. Wie in der Figur gezeigt, entspricht die den Mittelpunkt P und den Mittelpunkt O verbindende Gerade der Linie X-X, wenn der optische Kopf 10 gegenüber von dem innersten Bereich der optischen Platte steht.
Mit Ausnahme dieser Unterschiede ist der Antrieb für den optischen Kopf auf gleiche Weise ausgebildet wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Da der Kopfantrieb den optischen Kopf 10 bei der oben beschriebenen Ausführungsform bogenförmig bewegt, wird die Korrektur des Winkels des Beugungsgitters 44 gleichzeitig durchgeführt, wenn der optische Kopf 10 angetrieben wird.
Da darüber hinaus ein Unterschied besteht hinsichtlich des Ortes des Führungszapfens 23 bei dieser Ausführungsform und bei der oben beschriebenen Ausführungsform, wird eine gewünschte Anordnung entsprechend der Form des Spindelmotors 20 und anderen Faktoren ausgewählt.

Claims

1. Optisches Wiedergabegerät, mit

einer in der Nähe der Mitte einer optischen Platte befestigten Führung (23);

einem optischen Kopf (10), der ein Beugungsgitter (44) zum Aufteilen eines Lichtstrahls in zwei Teustrahlen (32, 33),

einer Objektivlinse (18) zum jeweiligen Bündeln der Teilstrahlen auf der optischen Platte und

ein durch die Führung (23) gleitend führbares Element (24) aufweist; und mit

einem Antrieb (25 bis 31), der den optischen Kopf(10) entlang einem gekrümmten Weg in eine gewünschte Radialstellung auf der optischen Platte bewegt, während der optische Kopf (10) zur Korrektur des Winkels des Beugungsgitters um die Führung (23) vers chwenkt, indem das Element (24) entlang der Führung (23) gleitend führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Führung (23) nicht an der Mitte der optischen Platte befestigt ist.

2. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aufweist:

einen bogenförmig bewegbaren Antriebsbereich (26); und

einen Verbindungsbereich (27) zum drehbaren Verbinden des Antriebsbereichs (26) mit dem optischen Kopf (10).

3. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (23) auf einer die Mitte der Objektivlinse (18) und die Mitte der optischen Platte verbindenden Geraden angeordnet ist, wenn der optische Kopf (10) in einer dem innersten Bereich der optischen Platte gegenüberliegenden Stellung steht.

4. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu führende Element (24) geradlinig ist.

5. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu führende Element (24) geradlinig ist und so angeordnet ist, daß es die die Mitte der Objektivlinse (18) und die Mitte der optischen Platte verbindende Gerade kreuzt, wenn der optische Kopf (10) dem innersten Bereich der optischen Platte gegenübersteht.

16. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch Rollelemente (12); und

ein Tragelement (13),

wobei der optische Kopf (10) durch die Rollelemente (12) auf dem Tragelement (13) gleitend angeordnet ist.

7. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Magnete (15) zum Antreiben der Objektivlinse (18), wobei die Magnete (15) an das Tragelement (13) angrenzend angeordnet sind, so daß durch Erzeugen einer magnetischen Anziehungswirkung zwischen den Magneten (15) und dem Tragelement (13) ein Abrutschen des optischen Kopfs (10) von dem Tragelement (13) vermieden wird.

8. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsbereich (26) mit dem Verbindungsbereich (27) verbunden ist, so daß der Antriebsbereich (26) frei drehbar ist.

9. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (23) auf einem Gehäuse befestigt ist, daß der optische Kopf (10) über dem Gehäuse angeordnet ist, und daß der Antrieb einen auf dem Gehäuse befestigten, winkelmäßig verlagerbaren Antriebsbereich sowie einen an die optische Achse der Objektivlinse (18) angrenzend angeordneten und sich von dem Antriebsbereich zu dem optischen Kopf (10) erstreckenden Armbereich aufweist.

10. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsbereich (26) mit dem Armbereich verbunden ist, so daß der Antriebsbereich frei drehbar ist.

11. Optisches Wiedergabegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsbereich (26) eine Umfangskante mit einer Verzahnung (28) und in Form eines Kreisbogens aufweist, sowie ein mit der Verzahnung in Eingriff befindliches, motorgetriebenes Antriebszahnrad (31).