NL9001492A

NL9001492A - Electro-optische aftastinrichting, alsmede optische speler voorzien van de aftastinrichting.

Info

Publication number: NL9001492A
Application number: NL9001492A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-01-16
Also published as: KR0123687Y1; CN1027326C; KR920001296U; US5199014A; JPH06195731A; DE69119483D1; EP0464912A1; EP0464912B1; DE69119483T2; CN1057730A

Description

"Electro-optische aftastinrichting, alsmede optische speler voorzien van de aftastinrichting."

De uitvinding heeft betrekking op een electro-optische aftastinrichting voorzien van een beweegbare een optische as bezittende lens, welke in een focusseerrichting voor het vormen van ten minste een stralingsvlek op een af te tasten oppervlak en in een dwars op de focusseerrichting georiënteerde spoorvolgrichting voor het volgen van een registratiespoor in het genoemde oppervlak verplaatsbaar is, en omvattende een stationair deel met een magnetisch circuit en een zich volgens een door de focusseerrichting en spoorvolgrichting bepaald vlak uitstrekkende luchtspleet en een ten opzichte van het stationaire deel verplaatsbaar van de genoemde lens voorziene deel met ten minste een focusseerspoel en ten minste een spoorvolgspoel voor het aandrijven van de lens, welke spoelen zich tot in de luchtspleet uitstrekken.

Een dergelijke aftastinrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4, 321,701 (herewith incorporated by reference). De bekende electro-optische aftastinrichting omvat een stationair deel met een enkelvoudige magnetische luchtspleet en een vertikaal opgesteld verplaatsbaar deel. Het verplaatsbare deel, dat ten opzichte van het stationaire deel via een tussenlichaam wordt geleid, is voorzien van een zich in de luchtspleet uitstrekkend samengesteld plaatvormig lichaam en een daaraan bevestigde houder voor een lens en eventueel andere optische elementen. De houder is zodanig ten opzichte van het plaatvormige lichaam gepositioneerd, dat de optische as van de lens in het vlak van het plaatvormige lichaam ligt. Aan twee tegenover elkaar liggende randen van het plaatvormige lichaam bevinden zich als spoorvolgspoelen dienende vertikale stroomgeleidingsdraden. Tussen de genoemde draden bevindt zich een centraal op het plaatvormige lichaam aangebrachte focusseerspoel met een dwars op de optische as van de lens georiënteerde spoelas.

Een nadeel van de bekende aftastinrichting is, dat het verplaatsbare deel als gevolg van de aanwezigheid van het vertikaal opgestelde plaatvormige lichaam en als gevolg van de ongunstige onderlinge positionering van het plaatvormige lichaam en de houder voor de lens groot van afmeting is, gezien in een richting langs de optische as van de lens. De bekende aftastinrichting heeft derhalve een grote bouwhoogte, hetgeen voor toepassing in moderne lage optische platenspelers ongeschikt is. Een verder nadeel van de bekende aftastinrichting is de relatief gecompliceerde vervaardigingsmethode van het samengestelde plaatvormige lichaam. Voorts is gebleken, dat de onderlinge positie van de lens en de spoelen in de praktijk onhandig is en ongewenste constructieve beperkingen aan de constructie oplegt.

De uitvinding beoogt ondermeer de in de aanhef genoemde aftastinrichting zodanig te verbeteren, dat een gemakkelijk te vervaardigen, een geschikte vorm bezittende aftastinrichting van kleine bouwhoogte verkregen kan worden.

De aftastinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de focusseerspoel een parallel aan de optische as lopende spoelas heeft en de enkelvoudig aanwezige luchtspleet zich tussen de optische as van de lens en de spoelas van de focusseerspoel bevindt, waarbij het massamiddelpunt van het, zich in een dwars op het door de focusseerrichting en spoorvolgrichting bepaalde vlak georiënteerde richting uitstrekkende en door een buigzame mechanische ophanging aan het stationaire deel bevestigde, verplaatsbare deel zich in of althans aan de luchtspleet bevindt.

In de aftastinrichting volgens de uitvinding is de lens op een balkon-achtige wijze gepositioneerd ten opzichte van de spoelen.

Een voordeel hiervan is, dat de aftastinrichting bij inbouw in een optische speler, bijvoorbeeld een CD-speler of DATA-speler, een geschikte ruimte creëert voor het plaatsen van met de aftastinrichting samenwerkende optische componenten, zoals een halfgeleiderlaser. Met de j aftastinrichting volgens de uitvinding is voorts een compacte constructie bereikbaar, waarbij met name de kleine afmeting, gezien langs de optische as, van bijzonder voordeel is. Door de bijzondere opstelling van de focusseerspoel fungeert deze als contramassa voor de lens en het .

_&ls ophangmiddel voor de lens dienende deel van het verplaatsbare deel van de aftastinrichting, waardoor op een eenvoudige wijze een goed gebalanceerde constructie verkrijgbaar is. Daarbij ligt het aangrijp-punt van de aandrijfkrachten in of nabij het massamiddelpunt van het verplaatsbare deel, teneinde het ontstaan van parasitaire resonanties tegen te gaan. Een verder voordeel van de aftastinrichting volgens de uitvinding is, dat de aftastinrichting uit betrekkelijk weinig, eenvoudig samen te stellen onderdelen vervaardigbaar is.

Een uitvoeringsvorm van de electro-optische aftastinrichting volgens de uitvinding, waarbij de luchtspleet is begrensd door een magneet met een dwars op het door de focusseerrichting en spoorvolg-richting bepaalde vlak georiënteerde magneetas, heeft het kenmerk, dat de focusseerspoel de magneet omgeeft. Op deze wijze is een kleine afstand tussen de optische as van de lens en de spoelas van de focusseerspoel mogelijk, hetgeen van belang is voor de stijfheid van het verplaatsbare deel. Een grote stijfheid van het verplaatsbare deel is namelijk wenselijk, om eventuele parasitaire resonanties van de lens in een hoog frequentiegebied te leggen.

Een uitvoeringsvorm van de aftastinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de ophanging zich in het dwars op het door de focusseerrichting en spoorvolgrichting bepaalde vlak georiënteerde richting uitstrekkende ophangstaven omvat, die elk aan een van een geïntegreerd scharnier voorzien eerste en tweede uiteinde zijn bevestigd aan het stationaire deel, respectievelijk het verplaatsbare deel, welk scharnier bewegingen om een in focusseerrichting lopende en om een in spoorvolgrichting lopende as toelaat.

Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is, dat een zodanige stijfheid van de ophanging gekozen kan worden, dat eventuele resonan-tie-frequenties die optreden als gevolg van een mogelijke onbalans laag zijn met betrekking tot de gewenste bandbreedte van het regelsysteem.

De ophanging kan door middel van een spuitgietprocédé vervaardigd en langs eenvoudige weg gemonteerd worden.

Teneinde een translatiebeweging van de lens in spoorvolgrichting te verkrijgen, heeft een uitvoeringsvorm van de aftastinrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat de ophangstaven parallel aan elkaar lopen.

Een praktische uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de in _de ophanging toegepaste scharnieren uitgevoerd zijn als dubbelfilm-scharnieren.

Een verdere praktische uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat het aantal ophangstaven vier bedraagt, waarbij de staven aan weerszijden van het door de optische as van de lens en de spoelas van de focusseerspoel bepaalde vlak paarsgewijze deel uitmaken van één spuit-gietprodukt. Een uit fabricage-technisch oogpunt gezien aantrekkelijke uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat het verplaatsbare deel een separaat gevormde lenshouder en spoelenhouder omvat. Tijdens fabricage kunnen de lenshouder en de spoelenhouder onafhankelijk van elkaar voorzien worden van de lens, respectievelijk de spoelen. De lenshouder en de spoelenhouder kunnen daarna aan elkaar bevestigd worden, bijvoorbeeld door middel van snapverbindingen, ultrasoon lassen of lijmen.

De electro-optische aftastinrichting volgens de uitvinding zal om symmetrie-overwegingen meestal voorzien zijn van twee spoorvolg-spoelen. Om tijdens het vervaardigen van een dergelijke aftastinrichting het hanteren en aanbrengen van losse spoelen te voorkomen, heeft een uitvoeringsvorm het kenmerk, dat de spoelenhouder is samengesteld uit een focusseerspoelhouder, die is voorzien van de focusseerspoel, en twee spoorvolgspoelhouders, die elk zijn voorzien van een spoorvolg-spoel.

Opgemerkt wordt, dat uit de Europese octrooiaanvrage 0 212 941 (herewith incorporated by reference) een electro-optische aftasteenheid bekend is, die is voorzien van een objectieflens, die via een kunststof ophanging aan een gestel is bevestigd. De ophanging laat translatiebewegingen van de lens in focusseerrichting, alsmede rotatie-bewegingen van de lens ten behoeve van spoorvolgbewegingen toe. De bekende eenheid is voorts voorzien van een tweevoudig uitgevoerd aandrijfsysteem, dat aan twee tegenover elkaar gelegen zijden van de ophanging is voorzien van een magneet, een focusseerspoel en twee spoorvolgspoelen, waarbij de spoelen zich in relatief brede magnetische luchtspleten uitstrekken. Uit de Europese octrooiaanvrage 0 348 845 (herewith incorporated by reference) is eveneens een electro-optische aftasteenheid voorzien van een dubbel uitgevoerd aandrijfsysteem bekend. In deze eenheid bevindt een objectieflens zich in een lenshouder, die door middel van twee paren bladveren aan een gestel is bevestigd. Het aandrijfsysteem omvat twee, gezien in lengterichting van de bladveren achter elkaar geplaatste stellen van spoelen, waarbij elk stel een focusseerspoel en twee spoorvolgspoelen omvat.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een optische speler, voorzien van een aftastinrichting volgens de uitvinding, alsmede van een draaitafel en een slede, waarbij de slede langs een radiale baan ten opzichte van de draaitafel verplaatsbaar is en waarbij het door de optische as van het objectief en de spoelas van de focusseerspoel bepaalde vlak loodrecht staat op de genoemde radiale baan.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Figuur 1 een uitvoeringsvorm van de aftasteenheid volgens de uitvinding in een uiteengenomen toestand weergeeft,

Figuur 2 een doorsnede van de uitvoeringsvorm van figuur 1 toont en

Figuur 3 een perspectivisch aanzicht van een loopwerk, voorzien van een inrichting volgens de uitvinding, weergeeft.

De in de figuren 1 en 2 getoonde electro-optische aftastinrichting volgens de uitvinding is een zogenaamde 2D-actuator en is bedoeld voor toepassing in CD-loopwerken die ingericht zijn voor twee-traps radiale spoorvolging van optische platen, bijvoorbeeld CD’s met een diameter van 8 of 12 cm. In een dergelijk loopwerk kan een objectief volgens een radiale baan ten opzichte van een om een rotatie-as roteerbare plaat getransleerd worden. Het loopwerk is daartoe bijvoorbeeld voorzien van een transleerbare slede, waarop de aftastinrichting is aangebracht. Met behulp van een aan de aftastinrichting toegevoerde stralingsbundel, afkomstig van een laser, kan een informatie-spoor van een roterende schijfvormige plaat contactloos worden ingeschreven en/of worden afgetast.

De aftastinrichting volgens de uitvinding is zodanig uitgevoerd, dat de productie nagenoeg volledig gemechaniseerd kan worden ten behoeve van het tegen minimale kosten vervaardigen van grote aantallen. De aftastinrichting is in het bijzonder geschikt voor toepassing in zogenaamde slim-line apparaten.

De aftastinrichting is voorzien van een in een lenshouder 4 gevatte objectieflens 2 met een optische as 2a. De lenshouder 4 maakt deel uit van een verplaatsbaar deel 6 van de aftastinrichting, welk verplaatsbaar deel voorts een focusseerspoelhouder 8 en twee spoorvolg-spoelhouders 10a en 10b omvat. De spoelhouders 8, 10a en 10b zijn onderling en met de lenshouder 4 verbonden, in dit voorbeeld door middel van inklikverbindingen. De focusseerspoelhouder 8 is voorzien van een focusseerspoel 12 met een parallel aan de optische as 2a lopende spoelas 12a. De spoorvolgspoelhouders 10a en 10b zijn elk voorzien van een spoorvolgspoel 14a respectievelijk 14b.

De aftastinrichting volgens de uitvinding is verder voorzien van een stationair deel 16, dat een permanent magneet 18 en ferro-magnetische delen omvat. De magneet 18, welke volgens de getekende pijl A gemagnetiseerd is, vormt met de ferro-magnetisohe delen van het stationaire deel 16 een magnetisch circuit, waarbij zich tussen de magneet 18 en een van de ferro-magnetisch delenn 16a een magnetische luchtspleet 20 uitstrekt.

Het verplaatsbare deel 6 is door middel van een tweedelige ophanging 22a, 22b beweegbaar bevestigd aan het stationaire deel 16, waarbij de focusseerspoel 12 en de spoorvolgspoelen 14a en 14b zich ten dele in de luchtspleet 20 uitstrekken. Ten opzichte van het stationaire deel is het verplaatsbare deel, waarbij het in het bijzonder gaat om de lens 2, verplaatsbaar in een focusseerrichting, aangeduid door de dubbele pijl F en in een spoorvolgrichting, aangeduid door de dubbele pijl T.

Bij toepassing van de aftastinrichting volgens de uitvinding in een inrichting voor het transleren van een objectief volgens een radiale baan ten opzichte van een roterende plaat, kan de aanwezige laser, in het algemeen een halfgeleiderlaser, naar keuze onder de aftastinrichting of naast de aftastinrichting worden geplaatst. In het laatste geval wordt in de lichtweg een onder de lens 2 geplaatste spiegel 24 toegepast.

De ophanging 22a, 22b omvat een viertal, bij voorkeur uit een kunststof vervaardigde ophangstaven 26a, 28a, 26b en 28b, die paarsgewijze zijn gerangschikt en elk aan hun uiteinden zijn voorzien van een dubbelfilmscharnier 28. De lens 2 bezit een neutrale stand, waarin de ophangstaven 26a, 28a, 26b en 28b zich in een dwars op het -door de focusseerrichting F en de spoorvolgrichting T bepaald vlak georiënteerde richting uitstrekken. De ophangstaven 26a en 28a vormen tezamen met twee verbindingsdelen 30 en 31 één spuitgietprodukt. Een identiek produkt is gevormd door de ophangstaven 26b en 28b en twee verbindingsdelen 32 en 33· De parallel aan elkaar lopende ophangstaven zijn door middel van de verbindingsdelen 30 en 32 en de verbindingsdelen 31 en 33 bevestigd aan het verplaatsbare deel 6, respectievelijk het stationaire deel 16, waarbij in dit voorbeeld nokken 36 van de delen 6 en 16 in uitsparingen 38 van de delen 30, 32 respectievelijk 31, 33 steken. De dubbelfilmscharnieren 28 laten zowel bewegingen om een in focusseerrichting F, als bewegingen om een in spoorvolgrichting T lopende as toe.

Als gevolg van de toegepaste ophanging zijn de door de lens 2 uit te voeren focusseerbewegingen en spoorvolgbewegingen translatie-bewegingen. Een voordeel hiervan is, dat een goed compromis gevonden is tussen de gevoeligheid voor schokken afkomstig van buiten de slede waarop de aftastinrichting bij toepassing gemonteerd is, en de gevoeligheid voor verstoringen van de slede zelf. Dit is in het bijzonder belangrijk indien een "slide drive system” wordt toegepast. De ophanging zelf is bijzonder gunstig vanwege zijn inherente dempingskarak-teristiek en vanwege zijn eenvoudige fabricage en montage mogelijkheden. In gemonteerde toestand is de aftastinrichting volgens de uitvinding zodanig op de slede gemonteerd, dat de magnetische spleet 20 zich in tangenti'éle richting ten opzichte van de af te tasten plaat uitstrekt .

Experimenteel is vastgesteld, dat zowel in spoorvolgrichting als in focusseerrichting met de aftastinrichting volgens de uitvinding een hoog rendement bereikbaar is, als gevolg van een relatief kleine verplaatsbare massa en een gunstige verhouding tussen aandrijfkrachten en aan de spoelen toegevoerde electrische stromen. De aftastinrichting volgens de uitvinding is daardoor bij uitstek geschikt voor ”low power” toepassingen.

In figuur 3 is een gedeelte van een CD speler, in het bijzonder het loopwerk daarvan, weergegeven, waarin een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is toegepast. Bij de beschrijving van deze uitvoeringsvorm is voor de onderdelen, welke met onderdelen van de reeds besproken uitvoeringsvorm overeenkomen, gebruik -gemaakt van reeds toegepaste verwijzingscijfers.

Het in figuur 3 getoonde loopwerk omvat een chassis 100, waarin een electrisch aandrijfbare draaitafel 102 voor het opleggen en centreren van een van een informatiespoor voorziene optische plaat, bijvoorbeeld een CD, is gelagerd, waarbij de draaitafel 102 roteerbaar is om een rotatie-as 102a. Het loopwerk omvat voorts mechanische gelei-dingsmiddelen voor het ten opzichte van de draaitafel 102 radiaal transleren van een slede 104 (volgens pijl T). De geleidingsmiddelen omvatten een aan het chassis 100 bevestigde geleidingsstang 106 en een geleidingswand 108 voor samenwerking met glijbussen 110 respectievelijk glijvlakken 112 van de slede 104. Een niet nader aangeduide in het chassis gelagerde electromotor dient voor het al dan niet met behulp van een overbrengingsmechanisme aandrijven van de slede 104.

Op de slede 104 is een uitvoering 114 van de aftastinrich-ting volgens de uitvinding en derhalve van het type zoals in de figuren 1 en 2 is getoond, aangebracht, alsmede een halfgeleiderlaser, welke zich naast de aftastinriohting 114 bevindt. De aftastinrichting 114 is voorzien van een verplaatsbaar deel 6, dat een objectief 2 met een parallel aan de rotatie-as 102a lopende optische as 2a, een focusseer-spoel 12 met een spoelas 12a en twee spoorvolgspoelen 14a, 14b omvat. Het verplaatsbare deel 6 is via een ophanging 22a, 22b verbonden met een op de slede 104 bevestigd stationair deel 16 van de aftastinrichting, dat een magnetisch circuit met een permanente magneet 18 omvat.

De aftastinrichting is ten opzichte van de slede 107 zodanig gepositioneerd, dat zijn lengte-as 1 dwars op het door de rotatie-as 102a en de optische as 2a bepaalde vlak is gericht, waardoor het objectief 2 zowel in focusseerrichting F als in spoorvolgrichting T verplaatsbaar is.

Tijdens bedrijf wordt de slede 104 ten behoeve van het globaal volgen van het in een informatievlak liggende informatiespoor van de roterende plaat volgens een door de pijl T aangegeven radiale baan ten opzichte van de rotatie-as 102a van de draaitafel 102 verplaatst. Omdat het spoor enigszins excentrisch op de op de draaitafel geklemde optische plaat kan zijn aangebracht en ook de draaitafel kleine radiale afwijkingen kan vertonen, wordt rekening gehouden met kleine radiale slingeringen van het informatiespoor tijdens rotatie. De afwijkingen die tijdens bedrijf kunnen ontstaan tussen de positie van de door het objectief gevormde aftastvlek in de plaat en de ligging van „het af te tasten gedeelte van het spoor worden met een de aftastinrich-ting 114 omvattend radiaal spoorvolgsysteem verkleind, doordat het objectief 2 kleine, hoogfrequente spoorvolgbewegingen volgens pijl T uitvoert.

Claims

2. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 1, waarbij de luchtspleet is begrensd door een magneet met een dwars op het door de focusseerrichting en spoorvolgrichting bepaalde vlak georiënteerde magneetas, met het kenmerk, dat de focusseerspoel de magneet omgeeft.
3. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de ophanging zich in het dwars op het door de focusseerrichting en spoorvolgrichting bepaalde vlak georiënteerde richting uitstrekkende ophangstaven omvat, die elk aan een van een geïntegreerd scharnier voorzien eerste en tweede uiteinde zijn bevestigd aan het stationaire deel, respectievelijk het verplaatsbare deel, welk scharnier bewegingen om een in focusseerrichting lopende en om een in spoorvolgrichting lopende as toelaat.
4. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 3> met het kenmerk, dat de ophangstaven parallel aan elkaar lopen.
5. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat het scharnier is uitgevoerd als een dubbelfilm-scharnier. _j>. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 3, 4 of 5 met het kenmerk, dat het aantal ophangstaven vier bedraagt, waarbij de staven aan weerszijden van het door de optische as van de lens en de spoelas van de focusseerspoel bepaalde vlak paarsgewijze deel uitmaken van één spuitgietprodukt.
7. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 1, 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat het verplaatsbare deel een separaat gevormde lenshouder en spoelenhouder omvat.
8. Electro-optische aftastinrichting volgens conclusie 7> waarbij twee spoorvolgspoelen aanwezig zijn, met het kenmerk, dat de spoelenhouder is samengesteld uit een focusseerspoelhouder, die is voorzien van de focusseerspoel, en twee spoorvolgspoelhouders die elk zijn voorzien van een van de spoorvolgspoelen.
9. Optische speler voorzien van een aftastinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, alsmede van een draaitafel en een slede, waarbij de slede langs een radiale baan ten opzichte van de draaitafel verplaatsbaar is en waarbij het door de optische as van het objectief en de spoelas van de focusseerspoel bepaalde vlak loodrecht staat op de genoemde radiale baan.