NL8602564A

NL8602564A - Electro-optische aftastinrichting.

Info

Publication number: NL8602564A
Application number: NL8602564A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-05-02
Also published as: EP0268311B1; US4817076A; JPS63104228A; CA1309498C; EP0268311A1; SU1687036A3; DE3772934D1

Description

, i ' ¥ a PHN 11.896 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven WE1ectro-optische aftastinrichting.n

De uitvinding heeft betrekking op een electro-optische inrichting voor het aftasten van een op een informatiedrager aangebracht inforaatiespoor, omvattende een gestel, een ten opzichte van het gestel beweegbare houder, waarin een objectief met een optische as is beves-5 tigd, waarbij de houder parallel aan de optische as transleerbaar en om een parallel aan de optische as lopende rotatie-as roteerbaar is, la-germiddelen voor het lageren van de houder ten opzichte van het gestel, op het gestel bevestigde, om de rotatie-as aangebrachte magnetische middelen en een daar omheen lopende cilindrische wand van het gestel, welke wand met de magnetische middelen een ringvormige luchtspleet vormt, waarbij de magnetische middelen en de cilindrische wand deel uit maken van een magnetisch circuit met een radiaal magneetveld in de genoemde luchtspleet, een in de luchtspleet beweegbare co-axiaal om de rotatie-as aangebrachte, aan de houder bevestigde focusseerspoel, en een aantal aan de houder bevestigde spoorvolgspoelen, welke zich nabij uitsparingen in de genoemde cilindrische wand en aan de buitenzijde van de focusseerspoel bevinden, waarbij zowel de focusseerspoel als de spoorvolgspoelen bij stroomdoorvoer samenwerken met het magnetische circuit voor het bestuurbaar bewegen van het objectief.

20 Een dergelijke inrichting is bekend uit de Europese octrooi aanvrage EP 0 068 757 (herewith incorporated by reference). De bekende inrichting is bestemd voor gebruik in een optische platenspeler of in een ander apparaat waarbij een lichtbundel via een optische lens op een registratie-oppervlak van een informatiedrager wordt gefocusseerd ten 25 behoeve van het optisch uitlezen van de in een spoor op het genoemde oppervlak opgeslagen informatie. De optische lens is excentrisch bevestigd in een ten opzichte van het gestel van de inrichting beweegbare houder. De houder is daartoe voorzien van een centraal aangebrachte la- gerbus, welke draaibaar is om en verplaatsbaar is langs een in het ge-3Ω stel bevestigde lagerpen. Doordat de lagerpen parallel loopt aan de optische as van de optische lens kunnen focusseerfouten en spoorvolgfou-ten worden gecorrigeerd door het langs de lagerpen verschuiven, respec- 8602564 PHN 11.896 2

Si tievelijk om de lagerpen draaien van de houder. Voor het aandrijven van de houder zijn electro-magnetische middelen aanwezig, welke op de houder aangebrachte spoelen, een op het gestel bevestigde ringvormige permanente magneet en tot het gestel behorende magnetische jukken omvat-5 ten. De genoemde spoelen bestaan uit een op een cilinderwand van de houder gewonden focusseerspoel voor de axiale bewegingen van de houder en twee of meer op de focusseerspoel geplakte rechthoekige, in de vorm van de cilinderwand gebogen spoorvolgspoelen voor het zwenken van de houder. De windingen van de focusseerspoel lopen co-axiaal met de la-gerpen, terwijl de windingen van de spoorvolgspoelen in concentrische, om de lagerpen lopende cilindervlakken liggen. Van de magnetische jukken bevindt zich een gedeelte binnen en een ander gedeelte buiten de cilinderwand van de houder, waarbij het zich buiten de houder bevindend jukgedeelte een cilindrische wand vertoont, waarin een met het aantal 15 spoorvolgspoelen overeenkomend aantal uitsparingen zijn aangebracht. De magneet vormt met de magnetische jukken een ringvormige luchtspleet met een radiaal gericht magnetisch veld voor samenwerking met de spoelen waarbij de spleet en derhalve het radiaal gerichte magnetische veld ter plaatse van de genoemde uitsparingen onderbroken is.

20

Bij bekrachtiging van de focusseerspoel kan de houder axiaal verplaatst worden voor het focusseren van de lichtbundel op het regis-tratie-oppervlak van de informatiedrager. Bij het bekrachtigen van de spoorvolgspoelen, welke elk zijn voorzien van twee parallel aan de lagerpen lopende verticale spoeldelen, waarvan er een zich in de luoht-25 spleet bevindt en de andere zich m een luchtspleetonderbreking bevindt, kan de houder gezwenkt worden om de lagerpen, waarbij het objectief nagenoeg loodrecht op het informatiespoor wordt verplaatst, voor het volgen van het informatiespoor van de informatiedrager.

Een bezwaar van de bekende inrichting is, dat bij bekrachti- on ging van de spoorvolgspoelen tegenwerkende magnetische krachten worden opgewekt op de zich in de spleetonderbrekingen bevindende genoemde verticale spoeldelen als gevolg van de in de spleetonderbrekingen aanwe-^ zige magnetische strooivelden. Daardoor is voor het aansturen van de spoorvolgspoelen extra vermogen nodig, hetgeen uit rendementsoverwegin-35 gen ongewenst is. Bovendien is meestal een zo klein mogelijk vermogen gewenst in verband met de warmteontwikkeling in de spoelen en de dimen-sionering van de benodigde electronische circuits. Een ander bezwaar 8602564

* I

PHN 11.896 3 van de bekende inrichting is de gecompliceerdheid van de constructie, als gevolg van de aanwezigheid van een aantal magnetische jukken en een aantal gebogen spoorvolgspoelen. Een verder bezwaar, dat optreedt, indien slechts twee spoorvolgspoelen worden toegepast, is het ontstaan 5 van overspraak tussen de aandrijving van de spoorvolgspoelen en de aandrijving van de focusseerspoel. Bij toepassing van slechts twee spoorvolgspoelen wordt namelijk bij bekrachtiging daarvan een resulterende magnetische axiale kracht opgewekt in de horizontale spoeldelen van de spoorvolgspoelen. Toepassing van vier spoorvolgspoelen voorkomt welis- 10 waar dit probleem, doch leidt vanwege het gebruik van meer onderdelen tot hogere produktiekosten.

De uitvinding beoogt een elektro-optische inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die eenvoudig van constructie is, weinig onderdelen omvat en een hoog rendement van de aandrijvingen ten behoeve van het focusseren en het spoorvolgen heeft.

De electro-optische inrichting volgens de uitvinding vertoont daartoe als kenmerk, dat de spoorvolgspoelen door de uitsparingen in de cilindrische wand van het gestel steken, de windingen van de spoorvolgspoelen gelegen zijn of nagenoeg gelegen zijn in radiale door de rotatie-as van de houder gaande vlakken, waarbij de gezamenlijke windingen van elk van de spoorvolgspoelen een doorlopende, vrije ruimte omgeven, en brugstukken van een zacht-magnetisch materiaal door de genoemde vrije ruimten steken, waarbij de brugstukken aan weerszijden van de spoorvolgspoelen magnetisch verbonden zijn met de cilindrische wand.

25

Door de aanwezigheid van de brugstukken in de inrichting volgens de uitvinding kan de ringvormige luchtspleet met het daarin aanwezige radiale magnetische veld zich in principe ononderbroken rondom de rotatie-as uitstrekken. Dit heeft zonder meer een gunstige in-^ vloed op het rendement van de focusseeraandrijving. De aanwezige spoorvolgspoelen zijn bij voorkeur dunwandig en hebben bij voorkeur een rechthoekige doorsnede, waardoor ze eenvoudig te vervaardigen zijn. De spoorvolgspoelen hebben elk een parallel aan de rotatie-as lopend actief spoeldeel dat door een luchtspleetdeel loopt, dat is gevormd tussen de magnetische middelen en een van de brugstukken. De magnetische 35 fluxlijnen staan daarbij loodrecht op de genoemde actieve spoeldelen, terwijl de magnetische flux via de brugstukken afgevoerd wordt naar de cilindrische wand van het magnetische circuit. De buiten de luchtspleet 8602564 PHN 11.896 4

J

V

om lopende spoeldelen van de spoorvolgspoelen ondervinden practisch geen invloed van het door de magnetische middelen opgewekte magnetische veld, omdat in de rondom de luchtspleet lopende ruimte nauwelijks een g magnetisch strooiveld aanwezig is. Daardoor is een hoog rendement van de spoorvolgaandrijving mogelijk. De uitsparingen in de cilindrische wand zijn zodanig bemeten, dat de spoorvolgspoelen bij het bewegen van de houder ten behoeve van het focusseren en spoorvolgen niet in aanraking komen met het gestel. Opgemerkt wordt nog, dat de inrichting vol-1(J gens de uitvinding bij normaal gebruik geen overspraakproblemen doet onstaan, omdat de windingen van de spoorvolgspoelen in radiale vlakken liggen waardoor in het radiale magnetische veld geen parallel aan de rotatie-as lopende magnetische krachten op de spoorvolgspoelen kunnen ontstaan. Het aantal spoorvolgspoelen kan derhalve zonder problemen tot twee beperkt blijven, waarbij uit symmetrieoverwegingen de spoorvolgspoelen diametraal aangebracht worden.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, welke bijzonder eenvoudig van constructie en goedkoop te vervaardigen is heeft het kenmerk dat de magnetische middelen een 2Q schijfvormige of cilindervormige, axiaal gemagnetiseerde magneet en een daarop bevestigd, schijfvormig element uit een ferro-magnetisch materiaal omvatten.

Bij voorkeur wordt de magneet vervaardigd uit een hoogwaardig magneetmateriaal, zoals neodymium-ijzer-boor of samarium-kobalt.

25 Een andere gunstige uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de brugstukken stripvormig zijn uitgevoerd, en op oplegvlakken aan de buitenzijde van de cilindrische wand liggen. Tijdens fabricage van de inrichting worden de brugstukken bijvoorkeur na het plaatsen van de houder met de spoorvolgspoelen gemonteerd, door deze door de spoorvolg-20 spoelen te steken en vervolgens op de oplegvlakken te positioneren. De brugstukken kunnen door lijmen op de oplegvlakken geborgd worden.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Figuur 1 bij wijze van voorbeeld een voorkeursuitvoerings-30 vorm van de electro-optische inrichting volgens de uitvinding in een uiteengenomen toestand toont,

Figuur 2 ten dele in zijaanzicht, ten dele in langsdoorsnede de uitvoeringsvorm van figuur 1 toont, en 8602564 PHN 11.896 5

Figuur 3 ten dele in bovenaanzicht, ten dele in dwarsdoorsnede de uitvoeringsvorm van figuur 1 toont.

De in de figuren 1, 2 en 3 getoonde electro-optische inrichting volgens de uitvinding kan toegepast worden in een optische platen-5 speler, waarmede optische audioplaten en/of optische videoplaten dan wel optische dataplaten ingeschreven en/of uitgelezen kunnen worden. Optische platenspelers zijn op zich zelf bekend en zullen hier niet nader worden toegelicht. Een dergelijke platenspeler is bijvoorbeeld beschreven in de Europese octrooiaanvrage EP 0 196 691 (PHN 11.305; here- 10 with incorporated by reference).

De getoonde inrichting omvat een gestel 1 uit zacht-magne-tisch materiaal, zoals sinterijzer, waarbij het gestel 1 een basisdeel, dat bestaat uit een montageplaat 1A waarmede het gestel aan daartoe ingerichte delen van een platenspeler kan worden bevestigd, en een op-15 staande cilindrische wand 1B vertoont. De montageplaat 1A is voorzien van bevestigingsgaten 3· De inrichting omvat voorts een houder 5 uit bijvoorbeeld kunststof, zoals met glasvezel of koolstoffiber versterkt polycarbonaat of nylon, die een objectief 7 bevat. Het objectief 7, dat uit een of meerdere lenzen kan bestaan en waarop een diafragma 7A is 20 aangebracht, heeft een optische as 9. Het objectief 7 dient ertoe, om onder bedrijfsomstandigheden een door een stralingsbron, bijvoorbeeld een halfgeleiderlaser, uitgezonden lichtbundel te focusseren en gefo-cusseerd te houden op het registratievlak van een roterende optische ^ plaat. Om die reden is het vereist, dat het objectief 7 beperkte bewegingen langs zijn optische as 9, verder focusseerbewegingen genoemd, kan uitvoeren. In de inrichting volgens de uitvinding vindt het focusseren plaats door de houder 5 tezamen met het objectief 7 parallel aan de optische as 9 te verplaatsen.

Behalve de genoemde focusseerbewegingen moet het objectief 7 30 voorts nog bewegingen kunnen uitvoeren om de gefocusseerde stralings- bundel in gewenste posities ten opzichte van het registratievlak van een roterende optische plaat te brengen en te houden. Aangezien de in het registratievlak opgeslagen informatie in een spiraalvorroig spoor is aangebracht, worden de hier bedoelde bewegingen ook wel aangeduid als 35 radiale en tangentiale spoorvolgbewegingen. Ten behoeve van het radiale spoorvolgen kan de electro-optische inrichting op op zichzelf bekende wijze geplaatst worden op een slede van een optische platenspeler, 8602564 PHN 11.896 6 waarbij de slede, gezien vanaf de draaiingsas van de optische plaat, een radiale rechtlijnige beweging kan uitvoeren. Een dergelijke constructie is bijvoorbeeld beschreven in genoemde EP 0 196 691. Vanwege de relatief grote massa van de slede, waarmede de electro-optische in-5 richting in radiale richting verplaatst kan worden, kan de electro-optische inrichting door het rechtlijnig verplaatsen van de slede slechts globaal het spoor in radiale richting volgen. Het nauwkeurig spoorvol-gen in radiale richting kan uitgevoerd worden door de electro-optische inrichting volgens de uitvinding zelf, namelijk door de houder 5 teza- 10 men met het objectief 7 over een beperkte hoek te roteren om een rota- tie-as 11, die parallel loopt aan de optische as 9· Ten behoeve van het spoorvolgen in tangentiale richting, waarbij correcties van tijdfouten plaatsvinden, kan gebruik gemaakt worden van electronische vertragings- middelen.

15

Voor het aandrijven van de houder 5 ten behoeve van het uitvoeren van de genoemde bewegingen is de inrichting voorzien van elec-tro-magnetische aandrijfmiddelen, waarvan een eerste gedeelte bevestigd is aan en tendele deel uitmaakt van het gestel 1 en een tweede en een 2Q derde gedeelte bevestigd is aan de houder 5. Het eerste gedeelte omvat een op het basisdeel van het gestel 1 aangebrachte permanente cilinder-magneet 13 met een met de rotatie-as 11 samenvallende magnetische as, een op de magneet 13 bevestigde schijf 15 uit ferro-magnetisch materiaal en een magnetisch juk, dat tezamen met de magneet 13 en de schijf 15 een magnetisch circuit vormt. Het magnetische juk wordt gevormd door 25 de montageplaat 1A en de cilindrische wand 1B van het gestel 1, waarbij zich tussen enerzijds de magneet 13 en de schijf 15 en anderzijds de wand 1B een ringvormige luchtspleet 17 bevindt met een radiaal gericht magneetveld.

Het tweede gedeelte van de eleetromagnetische aandrijfmidde-30 len omvat een in de houder 5 aangebrachte cilindervormige focusseer-spoel 19, waarvan de spoelas samenvalt met de rotatie-as 11 van de houder 5. De focusseerspoel 19 is in dit voorbeeld op een in de houder 5 gelijmde bus 21 uit bijvoorbeeld aluminium gewikkeld, en met de spoel- einden electriseh verbonden met een op de houder 5 bevestigde print-35 plaat 23. De focusseerspoel 19 is tezamen met de bus 21 en een cilindrisch deel 5A van de houder 5 vrij beweegbaar in de luchtspleet 17. Daartoe is de inrichting voorzien van lagermiddelen, bestaande uit een 8602564 ί ΡΗΝ 11.896 7 aan de houder 5 bevestigde metalen lagerpen 25 en twee lagerbussen 27 en 29. De lagerbussen 27 en 29, die bijvoorbeeld uit saffier zijn vervaardigd, zijn met behulp van veerkrachtige bevestigingselementen 31 bevestigd aan de montageplaat 1a respectievelijk de schijf 15. De la-5 gerpen 25 is schuifbaar door en draaibaar in de lagerbussen 27 en 29.

Bij bekrachtiging van de focusseerspoel 19 ondervindt deze een parallel aan de optische as 9 gerichte resulterende magnetische kracht voor het langs de rotatie-as 11 verplaatsen van de houder 5 ten behoeve van het reeds eerder genoemde foeusseren.

10

Het derde gedeelte van de electromagnetische aandrijftoidde-len omvat een tweetal spoorvolgspoelen 33 van rechthoekige dwarsdoorsnede . De beide spoorvolgspoelen 33 zijn diametraal op de buitenzijde van het cilindrische deel 5A van de houder 5, bijvoorbeeld door lijmen, bevestigd. De spoorvolgspoelen 33 hebben spoelassen die volgens raak-15 lijnen aan een concentrisch om de focusseerspoel 19 gedachte cirkel zijn gericht, waardoor de een vrije ruimte 35 omgevende windingen van de spoorvolgspoelen 33 in of nagenoeg in radiale, door de rotatie-as 11 gaande vlakken liggen. De spoorvolgspoelen 33 zijn, evenals de spoor-volgspoel 19, met de spoeluiteinden verbonden met de reeds genoemde 20 printplaat 23, die door middel van stroomdraden 24 aangesloten kan worden op een focusseer- en spoorvolgsysteem van een optische platenspeler.

De cilindrische wand 1B is voorzien van twee uitsparingen 37, waardoorheen de spoorvolgspoelen 33 steken. Aan weerszijden van de 25 uitsparingen 37 is de wand 1B voorzien van öplegvlakken 1B1, waarop in gemonteerde toestand van de inrichting brugstukken 39 uit zacht-magne-tisch materiaal, zoals weekijzer of sinterijzer, liggen. De brugstukken 39, die door bijvoorbeeld een lijmverbinding aan de wand 1B zijn bevestigd, steken door de ruimte 35 in de spoorvolgspoelen 33 en zorgen er-30 voor, dat de actieve spoeldelen 33A van de spoorvolgspoelen zich in een radiaal magnetisch veld bevinden. Daardoor worden bij bekrachtiging van de spoorvolgspoelen 33 tangentieel gerichte resulterende magnetische krachten gegenereerd voor het doen roteren van de houder 5 om de rotatie-as 11. De uitsparingen 37 en de brugstukken 39 hebben zodanige af-35 metingen, dat de spoorvolgspoelen 33 bij normaal gebruik niet in aanraking komen met de cilindrische wand 1B en de brugstukken 39-

Door de aanwezigheid van de brugstukken 39 is het in princi- 8602564 * * PHN 11.896 8 pé mogelijk om een ononderbroken ringvormige luchtspleet te creëren. Om wille van de afmetingen van de inrichting kan het echter gewenst zijn om de afstand tussen de optische as 9 en de rotatie-as 11 zo klein te kiezen, dat het objectief 7 zou collideren met een deel van de cilin-drische wand 1B, zoals bijvoorbeeld het geval is bij de uitvoeringsvorm in de figuren 1, 2 en 3· Het aanbrengen van een opening 39A in de cilindrische wand 1B voorkomt dat echter. In het uitvoeringsvoorbeeld is bovendien een dergelijke opening 39B aangebracht nabij het door de printplaat 23 gevormde balanceergewicht van de houder 5. Hoewel door de openingen 39A en 39B de luchtspleet 17 plaatselijk is onderbroken, is gebleken, dat die onderbrekingen nauwelijks invloed hebben op de goede werking van de inrichting.

Ten behoeve van het tijdens bedrijf meten van de radiale po- 15 sitie van het objectief, is de inrichting voorts nog voorzien van een detector 41, en een daarmede samenwerkende spiegel 43. De detektor 41, die een printplaat, een LED en een lens omvat, is door middel van een bladveer 45 bevestigd aan het gstel 1, Daarbij steunt de bladveer 45 tegen een verhoging 47 van het gestel 1, terwijl de detector aanligt 2fl tegen twee op het gestel 1 bevestigde instelbare elementen 49 en 51. De spiegel 43 is bevestigd op een spiegelhouder 53 van de houder 5.

Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier getoonde uitvoeringsvorm. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk, om de afstand tussen de optische as en de rotatie-as groter te nemen, waardoor een ononderbroken ringvormige luchtspleet ontstaat.

ZD

Ook is het binnen het kader van de uitvinding mogelijk om meer spoor-volgspoelen toe te passen of andere magnetische middelen te gebruiken, 30 35 8602564

Claims

1. Electro-optische inrichting voor het aftasten van een op een informatiedrager aangebracht informatiespoor, omvattende - een gestel, - een ten opzichte van het gestel beweegbare houder, waarin een objec-5 tief met een optische as is bevestigd, waarbij de houder parallel aan de optische as transleerbaar en om een parallel aan de optische as lopende rotatie-as roteerbaar is, - lagermiddelen voor het lageren van de houder ten opzichte van het gestel, 10 - op het gestel bevestigde, om de rotatie-as aangebrachte magnetische middelen en een daar omheen lopende cilindrische wand van het gestel, welke wand met de magnetische middelen een ringvormige luchtspleet vormt, waarbij de magnetische middelen en de cilindrische wand deel uit maken van een magnetisch circuit met een radiaal magneetveld in 15 de genoemde luchtspleet, - een in de luchtspleet beweegbare co-axiaal om de rotatie-as aange-braohte, aan de houder bevestigde focusseerspoel, en - een aantal aan de houder bevestigde spoorvolgspoelen, welke zich nabij uitsparingen in de genoemde cilindrische wand en aan de buiten- 20 zijde van de focusseerspoel bevinden, waarbij zowel de focusseerspoel als de spoorvolgspoelen bij stroomdoorvoer samenwerken met het magnetische circuit voor het bestuurbaar bewegen van het objectief, met het kenmerk, dat - de spoorvolgspoelen door de uitsparingen in de cilindrische wand van 25 het gestel steken, - de windingen van de spoorvolgspoelen gelegen zijn of nagenoeg gelegen zijn in radiale door de rotatie-as van de houder gaande vlakken,waarbij de gezamenlijke windingen van elk van de spoorvolgspoelen een doorlopende, vrije ruimte omgeven, en 30 - brugstukken van een zacht-magnetiseh materiaal door de genoemde vrije ruimten steken, waarbij de brugstukken aan weerszijden van de spoorvolgspoelen magnetisch verbonden zijn met de cilindrische wand.

2. Electro-optische inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de magnetische middelen een schijfvormige of cilindervor-35 mige, axiaal gemagnetiseerde magneet en een daarop bevestigd, schijfvormig element uit een ferro-magnetisch materiaal omvatten.

3· Electro-optische inrichting volgens conclusie 1 of 2, met 8602564 PHN 11.896 10 het kenmerk, dat de brugstukken stripvormig zijn uitgevoerd, en op op- legvlakken aan de buitenzijde van de cilindrische wand liggen.

4. Electro-optische inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het aantal spoorvolgspoelen twee bedraagt, waarbij de 5 spoorvolgspoelen diametraal zijn aangebracht. 15 20 25 30 35 860 2 564