專利名稱:電氣-光學的部件的制作方法
本發(fā)明涉及一個為掃描無機械接觸的信息盤的電氣-光學的部件，該部件包含至少含有一個光學元件的可動的光學系統(tǒng);伸長的支撐裝置，該裝置可動地支撐著光學系統(tǒng);以及一個電磁的執(zhí)行機構(gòu)，該機構(gòu)由二個裝置組成，第一個執(zhí)行裝置與第二個執(zhí)行裝置通過氣隙而彼此在電磁上配合以使得被控狀態(tài)的光學系統(tǒng)通過該氣隙而移動。
上述型式的電氣-光學的部件已知是象歐洲專利申請0077581(PHN10.145)(在此插入以作參考)的一種變型。這里描述的電氣-光學部件是提供給一個轉(zhuǎn)動光學盤的記錄表面書寫和/或讀記錄跡的搖臂部件用的，該光學盤上的讀寫記錄跡是借助于用激光器所發(fā)射的射線束經(jīng)過集聚以形成幅射光點。(在此附上歐洲專利申請0074313(PHN10.134)作為參考)。本光學系統(tǒng)包含一個由一些與框架剛性聯(lián)接的透鏡組合而成的復雜的透鏡，它組成了電氣-光學的部件的物鏡。柔性的支撐裝置包含有兩個互相分開且基本上是平行的扁平片狀彈簧，該彈簧的一端與可動光學系統(tǒng)相聯(lián)接，另一端則剛性地固定于框架。此處“框架”理解為包括上述光學系統(tǒng)的整個光學采集系統(tǒng)的機座，該采集系統(tǒng)可以整個地裝入所謂的搖臂部件的搖臂中。
光學系統(tǒng)是由片狀彈簧支撐的，這樣光學系統(tǒng)沿著系統(tǒng)的光學軸線可前后移動以保持幅射光點繼續(xù)不斷地聚焦于光學盤的信息結(jié)構(gòu)上。為了使盤上的軌跡能夠在經(jīng)向被跟隨，也是借助于光學系統(tǒng)而驅(qū)動整個搖臂，這點意味著搖臂的迴轉(zhuǎn)運動必須通過片狀彈簧傳遞給光學系統(tǒng)。因此，片狀彈簧須要滿足有矛盾的要求。聚焦的運動不僅為了加速和減速光學系統(tǒng)的質(zhì)量和環(huán)繞該系統(tǒng)的環(huán)形磁鐵而要求能量，而且為了偏轉(zhuǎn)彈簧也須要能量。為了使熱的損耗極小化，這些熱的損耗是消耗于安裝在框架上的執(zhí)行機構(gòu)線圈中和消耗于光學系統(tǒng)的聚焦運動控制的伺服系統(tǒng)的放大器中，應當使用軟的片狀彈簧。為了把徑向運動傳給光學系統(tǒng)，則應當盡可能地使用硬的片狀彈簧。以上意味著為了加速運動，片狀彈簧必須是軟的，但是在橫的方向則片狀彈簧又必須是硬的，可以使用薄而充分寬的片狀彈簧來部分地滿足以上要求。對片狀彈簧的另外的要求是它們的質(zhì)量必須最小和它們必須不和光學系統(tǒng)的運動頻率共振。
本發(fā)明的目的是提供一個前節(jié)所規(guī)定的型式的電氣-光學的部件，該部件盡量有效地滿足加在支撐裝置上所提到矛盾的要求。並且為此目的，本發(fā)明的特點是提供一個磁的予拉伸機構(gòu)，該機構(gòu)由兩個予拉伸裝置所組成，第一個預拉伸裝置在框架上，第二個預拉伸機裝置在光學系統(tǒng)上，這兩個予拉伸裝置通過空氣隙而彼此在磁上互相配合，這里所說的予拉伸是在支撐裝置的縱向方向。此予拉伸機構(gòu)可以對橫向方向的運動提供合適的阻力，卽使當使用薄的片狀彈簧時也是如此。可以認為磁的予拉伸機構(gòu)構(gòu)成支撐裝置的一部分，該支撐裝置把光學系統(tǒng)可動的支托在框架上。支撐裝置的力-位移特性可能受磁予拉伸裝置的選擇的影響，該磁予拉伸裝置使可能得到更好的線性特性。
更可取地是本發(fā)明具體實現(xiàn)所使用的磁予拉伸機構(gòu)的特征在于含有永久磁鐵裝置，因為永久磁鐵裝置不需要供給功率。但是在原理上也可以使用電磁裝置或者電磁裝置與永久磁鐵裝置的組合。一個優(yōu)越的具體表現(xiàn)的特點在于予拉伸裝置至少也是執(zhí)行裝置的一部分，于是這部分執(zhí)行裝置完成兩個功能，使得僅只要求少量的附加部分或不再要求附加部分。
本發(fā)明的意義在于可以進行前些節(jié)所描述的全新的電氣光學的部件改進型的開發(fā)。這種新的電氣-光學的部件的改進型特征在于提到的柔性支撐裝置至少包含一根金屬線，為了在電磁上支撐可動的光學系統(tǒng)，該金屬線對于彎曲具有低的阻力。
如前述所提到的歐洲專利申請0077581，可動的光學系統(tǒng)可以包含有例如具有一個光學軸的透鏡系統(tǒng)。名詞“透鏡系統(tǒng)”在此理解為至少包含單個透鏡的光學系統(tǒng)。當透鏡系統(tǒng)由對于彎曲具有低阻抗力的金屬線所支承時，可能需要采取預防該系統(tǒng)對于垂直于光學軸的軸線的傾斜。本發(fā)明的具體實現(xiàn)在這方面的優(yōu)點在于支撐裝置含有兩對金屬線，它們大體上橫向于光學軸，第一對金屬線伸展到透鏡系統(tǒng)的第一端附近和第二對到透鏡系統(tǒng)的第二端附近，並且每一對金屬線按彼此成一定角度而安置。由支撐裝置所提供的對斜傾的阻力是由于下述情況的結(jié)果，因為金屬線彼此按一定角度而安置以及當光學系統(tǒng)傾斜金屬線需要描述不同的弧線，光學系統(tǒng)僅當下述幅度的傾斜扭矩作用時才可能傾斜，卽超過必須克服在金屬線中予拉伸強度扭矩極限的幅度。以上具體裝置可以進一步特征化于第一對金屬線在第一個固定點相遇;第二對金屬線在第二個固定點相遇，並且兩個固定點是彼此分開的和倫于透鏡系統(tǒng)的中樞軸上，該軸線是與透鏡系統(tǒng)光學軸線平行的。因此，如果每邊也使用兩根金屬線，則只需要兩個固定金屬線的點。此外，透鏡系統(tǒng)沿著圓弧運動，這就使得部件的靜止的部分有可能在制造工藝方面進行優(yōu)化。與平行的金屬線方案相比較，現(xiàn)在安排結(jié)果的進一步優(yōu)點是透鏡系統(tǒng)對于交切于光學軸和垂直于中樞軸的不希望的迴轉(zhuǎn)運動具有高的阻抗力。這點將在今后更全面地解釋。
前面提到歐洲專利申請00721131所描述的大家知道的搖臂部件，為了搖臂要求使用一個昂貴的支撐裝置，並且為了支撐搖臂上的透鏡系統(tǒng)還附加需要一個支撐裝置。在剛才提到專利申請00721131所描述的措施使得搖臂部件可以持續(xù)不斷地跟隨軌跡的徑向振盪，僅借助于一個伺服系統(tǒng)(稱為“單級向服系統(tǒng)”這些振盪發(fā)生在每個循環(huán)。這點意味著相對于搖臂的徑向方向不能分別地控制透鏡系統(tǒng)。為了快速追蹤，整個搖臂與伺服迴路合為一體。搖臂部件的動態(tài)帶寬必須遵守嚴格的要求，很困難才能滿足這個要求。本發(fā)明使得可以用具有非常高的帶寬和更少數(shù)量的元部件的電氣-光學的部件完全取代已知的搖臂部件。為此目的而使用本發(fā)明另一具體實現(xiàn)，該實現(xiàn)具有上面提到的具體實現(xiàn)的特色性能，另外的特點在于透鏡系統(tǒng)可以繞著旋轉(zhuǎn)軸沿一段圓弧施轉(zhuǎn)，它的弦長至少要等于需要讀出的信息盤的環(huán)形信息面積的徑向尺寸，第一個執(zhí)行裝置沿著曲率中心位于旋轉(zhuǎn)軸的弧線而延伸並且與第二個執(zhí)行裝置通過空氣隙而互相配合，該空氣隙至少對于透鏡系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)位置基本上是常數(shù)，不管透鏡系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)位置。借助于本發(fā)明的這一具體實現(xiàn)，不使用經(jīng)向的伺服控制的可動部件，就可以對轉(zhuǎn)動光學盤進行完全地掃描，這一具體實現(xiàn)僅只包含一個透鏡形式的可動部分，該透鏡系統(tǒng)是由處于予拉伸狀態(tài)的金屬線所支承，該予拉伸則應和金屬線並無接觸。
本發(fā)明也可以在不同型式的電氣-光學的部件使用上得到好處，例如象美國4，021，101(PHN7938)(在此插入作為參考)所描述的。在這種大家知道的電氣-光學的部件中，透鏡系統(tǒng)借助于裝于永久磁鐵定子的環(huán)形空氣隙中的可動線圈沿著光學軸前后移動。為了跟隨轉(zhuǎn)軸光學盤的軌跡，上述聞名的部件可以與一個或二個旋轉(zhuǎn)反射鏡組合起來使用，這些反射鏡分別用作跟蹤在徑向的幅射光點的軌跡，和用作通過在切線方向移動幅射光點提供計時誤差的補償。這種大家知道的部件可以這樣來改進，借助于利用本發(fā)明的一個具體實現(xiàn)省去旋轉(zhuǎn)反射鏡，此具體實現(xiàn)特點在于支撐裝置至少包含三個相等長度的金屬線，這些金屬線在空間上是與光學軸平行且分開的。金屬線可以安排在透鏡系統(tǒng)的下邊，其目的是使予拉伸裝置在向上的方向與重力方向相反負擔透鏡系統(tǒng)。這樣被向上方向承載的透鏡系統(tǒng)就不僅可以沿著光學軸運動，而且也可以在垂直于光學軸的方向借使用合適的電-磁執(zhí)行裝置來高頻的運動。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了按照本發(fā)明把金屬線很快地安裝于電氣-光學的部件，使用上一小段所描述的具體實現(xiàn)可能是有利的，在那里所提到的金屬線成為支撐裝置的一部分，這些支撐裝置都形成為單個金屬線連續(xù)長度的一段。在這種方式下，在組裝時就不要求控制金屬線的分段長度。
為了得到對彎曲具有很低阻抗的金屬線，但是它是足夠堅固的，本發(fā)明的一個具體實現(xiàn)可以被用來達到上述目的，它的特點在于該金屬線或者每個金屬線包含一個復雜分段纖維。在這方面，如果金屬線至少含有第一型式或第二型式的纖維，則將是感興趣的，第一種型式纖維是由適合于傳輸信息信號的材料制成，第二種型式纖維則是由比第一種材料更少彈性的材料制成。如果可動的光學系統(tǒng)也包含電子裝置或者通過光學纖維接收光射束，就更感興趣了。
金屬線在縱向方向具有非常低的彈性是很重要的。更傾向于金屬線由比鋼更高的彈性模量的材料構(gòu)成。例如，可以表征本發(fā)明所提到的材料是碳氫聚合物。通過使用由“凱夫拉爾49”材料制成多纖維導線而得到優(yōu)良的結(jié)果，在商業(yè)上可以從內(nèi)穆爾杜邦公司得到該材料。這種材料是芳香族聚酰胺。另外的例子是可以從亞克卓B.V得到的“ARENKA”材料。其它有希望與合適的材料是，例如，多聚一次苯基-對苯二甲酸鹽(Poly Para-Phenylene-terephthalafe)和超強聚乙烯纖維，后者由一家制造廠家宣布但還在商業(yè)上尚未可利用。材料“KEVLAR49”把很高拉伸強度的材料與比鋼低五倍的(1.4代替7.2kg/cm3)某種物質(zhì)相聯(lián)合，從而差不多具有一倍半拉鋼的彈性模量。這種材料已有直徑大約為12微米的纖維可利用，該纖維適合于制造具有極低的彈性所要求的厚薄。
本發(fā)明的一些具體實現(xiàn)，現(xiàn)將更細致地描述如下，作為例子，參照著圖，其中圖1是從圖2中的Ⅰ-Ⅰ線切開后放大比例的剖視圖，也是電氣-光學的部件的剖視圖，其中可動透鏡系統(tǒng)是支承在予拉伸片狀彈簧中。
圖2是圖1所示部件的頂視圖。
圖3是表示圖1所示的電氣-光學的部件的可動透鏡系統(tǒng)的軸向位移X與要求這個位移所需要的軸向力F之間的關系圖。
圖4是部件分解透視圖，是放大比例尺劃的，表示可動透鏡系統(tǒng)用對彎曲低阻抗的細金屬線所支承，作為圖1所示電氣-光學的部件的另外的一部分。
圖5是光學聲頻盤的平面圖，差不多按全比例尺劃的，不連續(xù)線表示的是某些相應于下面所說的與本發(fā)明相一致的電氣-光學的部件的一個具體實現(xiàn)的盤的主要部分的輪廓線，該具體實現(xiàn)可以在盤的表面所感興趣的整個面積上進行掃描。
圖6是電氣-光學的部件的平面圖，該部件是與圖5所表示光學盤聯(lián)合使用的。
圖7是在圖6中從Ⅷ-Ⅶ線所截取的電氣-光學的部件的剖視圖。
圖8是圖6和圖7所示的電氣-光學的部件的前視圖。
圖9是本發(fā)明的第三個具體實現(xiàn)用放大比例尺劃的剖視圖。
圖10是圖9中所示的電氣-光學的部件的平面圖。
圖11是圖9和圖10所示的部件的某些部分的分解透視圖，用來表示所用的線圈的安排，並且圖12是本發(fā)明打算為圖5的光學盤所用的第四個具體實現(xiàn)的透視圖。
圖1和圖2所示的電氣-光學部件是前面提到的歐洲專利申請0057581(PHN10.145)所描述的部件的改型。該部件用作讀取信息盤1，該盤由透明基片2以及反射層3所組成，反射層3是按照信息模式復蓋在基片2的表面，例如，該盤可以是光學聲頻盤或者視頻盤。該部件包含外框4，而外框由管子4A以及按裝在這個管子上的單元4B所組成。4B單元支承一個可動的透鏡系統(tǒng)5，而系統(tǒng)5組成了物鏡的可動部分。從圖2可見，系統(tǒng)5包含著透視6以及另外一些未在圖中示出的透鏡。該部件亦包含兩個固定的透鏡7和8，以及兩個分劈射線的透鏡9A和9B。半導體激光器10發(fā)射一個光束11，該光束11由透鏡系統(tǒng)聚焦在盤1的信息表面形成一個光點12。被反射層3所反射和被信息盤調(diào)制過的光束作為光束13被反射向半導體二極管系統(tǒng)14，作為光束13反射是通過分劈射線透鏡9A和9B之間反射表面來達到的。
透鏡系統(tǒng)5是通過柔性伸長的支撐裝置可動地聯(lián)向框架4A，該支撐裝置由片狀彈簧15和16所組成。這里的電-磁執(zhí)行機構(gòu)是為了控制透鏡系統(tǒng)的運動而提供的，該電磁執(zhí)行機構(gòu)由兩個執(zhí)行裝置所組成，第一個執(zhí)行裝置是以線圈17A的形式裝在框架上，第二個執(zhí)行裝置是以環(huán)形磁鐵17B裝在透鏡系統(tǒng)上。這兩個裝置通過空氣隙18而彼此在電磁上互相配合。在電磁執(zhí)行機構(gòu)幫助下，有彈性地被支承的光學透鏡系統(tǒng)5可以形成沿著光學軸19的被控運動，而這種運動是為了聚焦光點12在盤1的信息表面。
片狀彈簧15和16被予拉伸，卽在張力上受予應力，在徑向方向的予拉伸是借助于上面提到裝在框架上的環(huán)形磁鐵20形式的第一個予拉伸裝置和裝在透鏡系統(tǒng)上的環(huán)狀磁鐵17形式的第二個予拉伸裝置。此兩個予拉伸裝置通過空氣隙18而彼此在磁上互相配合。環(huán)狀磁鐵17B是軸向磁化成上下兩端區(qū)域為南極S而在中央部分的一個區(qū)域磁化成北極N。環(huán)形磁鐵是按照片狀彈簧的徑向方向磁化的。如象圖2中所標出的字母N和S，環(huán)形磁鐵20的一端為北極區(qū)域和相反的一端為南極區(qū)域。由于上述的結(jié)果，北極一端給環(huán)形磁鐵17B施加一個推斥力並且南極一端則給環(huán)形磁鐵17B施加一吸引力，以上兩力在片狀彈簧中形成予拉伸。
環(huán)形磁鐵20雖然整個環(huán)是由可磁化的材料做成但是僅局部磁化，其目的是使得整個環(huán)在磁上與環(huán)形磁鐵17相配合。這點影響加到為聚點目的的透鏡系統(tǒng)5上的力。以上可由圖3來解釋。該圖表示一個XOF系統(tǒng)的座標軸以及三條曲線21、22加23。曲線21的圖形表示為了偏斜片狀彈簧15和16一個軸向位移X以及相應于此X位移所要求的軸向力F之間的關系。對于小的位移，可以把表示力F的線21看作直線。曲線23的圖形表示軸向位移X和由于環(huán)形磁鐵20和環(huán)形磁鐵17相互磁上的作用而加到可動系統(tǒng)5上的力之間的關系。最后由執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生而作用于可動的透鏡系統(tǒng)所須服從的電磁力是由曲線21和23相加結(jié)果形成的曲線22，這樣為聚焦所需要的軸向力就小于沒有環(huán)形磁鐵20的情況。
圖4中所示的元部件可看作圖1和圖2中所示部件的上部分的替換方案。它包含裝在管子4A上的單元21。該部件進一步由帶有透鏡23的可動透鏡系統(tǒng)，伸長的柔性支撐裝置24和25，以及電磁執(zhí)行機構(gòu)26所組成。電磁執(zhí)行機構(gòu)26包含有以聚焦線圈26A1和兩個追跡線圖26A2。形式的第一個執(zhí)行裝置。同時還提供以裝在透鏡系統(tǒng)21上的兩個環(huán)形磁鐵26B為形式的第二個執(zhí)行裝置。磁的予拉伸部件包含有第一個予拉伸裝置27，27由平板27A和二個軟條27B所組成。裝置在透鏡系統(tǒng)上的第二個予拉伸裝置包含有環(huán)形磁鐵26B。
單元21是由諸如鋁或者塑料等不可磁化的材料所制成的，它包含有四個朝上伸起的蕊柱28。兩個追跡線圈26A2各自裝在兩個蕊柱之間，例如用適合粘合劑來裝。線圈26A1是圍繞著蕊柱28來安裝的，並且也是用粘合劑來聯(lián)結(jié)的。予拉伸裝置27也是用粘合劑來固定的。
透鏡系統(tǒng)的支撐裝置由兩對支承線24、25組成，它們至少大體上是垂直于可動透鏡系統(tǒng)22的光學軸而伸展的。第一對支承線24鄰近于透鏡系統(tǒng)的第一端而伸展和第二對支承線25則鄰近于該系統(tǒng)另一端(或第二端)而伸展。24、25每一對的兩根支承線做成互成α角。第一對線24相遇于第一連接點30而第二對線25相遇于第二連接點31。這兩個連接點是位于透鏡系統(tǒng)中框軸上而彼此在空間上是分開的，該中樞軸是與透鏡系統(tǒng)22的光學軸25平行伸展的。單元21有一個槽縫位于圍壁33中。該槽縫與光學軸29平行伸展。支承線24和25伸出槽縫並且在連接點30和31的位置上用粘合劑固著于圍壁33。分具有相同的極。由于存在追跡線圈26A2，物鏡不僅沿著光學軸29可動而且也可繞著中樞軸32在電氣上完成控制旋轉(zhuǎn)運動。這點是區(qū)別于圖1和圖2所示的部件，在該部件中透鏡系統(tǒng)5只能完成沿著光學軸19的運動。這就使得圖4所示的部件可能安裝于一個搖臂中或者安裝在一個滑動裝置中，該滑動裝置可以在光學盤的轉(zhuǎn)動軸的徑向移動，從而大致上跟跡掃描的軌跡。軌跡在徑向位置的小偏差可以由透鏡系統(tǒng)22繞著旋轉(zhuǎn)軸32的校正運動而得到跟隨。
支承線24和25彼此分別相對地傾斜安排具有重要的附加優(yōu)點，這個附加優(yōu)點是與象圖1-2中片狀彈簧15和16卽在一對中彼此是平行伸展方式比較來說的。在圖1-2中，軸84與光學軸在相交處成直角並且與片狀彈簧15和16平行伸展，當透鏡系統(tǒng)圍繞軸84傾斜時，片狀彈簧承受彎曲阻力。在圖4中，當透鏡系統(tǒng)圍繞著相應的軸85而傾斜時，四根線中的兩根線(一根上面的線，另一根不平行于該線的下面的線)經(jīng)常承受張力。這是由于有關支承線連結(jié)到透鏡系統(tǒng)的質(zhì)點運動的方向並不垂直延伸于支承線。另外兩根線將不得不承受相等但相反于上述張力的壓應力。因為支承線被予拉伸，借予拉伸裝置在該兩根支承線中所產(chǎn)生的張力增加了，並且在另兩根支承線所產(chǎn)生的張力則減少了。因為支承線對彎曲的抗力低從而不能承受任何壓應力，當所加的傾斜力矩達到這樣的幅度以致在兩根線中的張力減到零時，透鏡系統(tǒng)就可以繞著軸85而傾斜。所要求的極限力矩的幅度決定于加到支承線予拉伸力和角度α的大小。如果支承線是平行的，在原則上要求極限傾斜力矩是零，從而對傾斜完全沒有抗力。
在圖1-2中，如果片狀彈簧15和16不是平行放置而是例如象圖2中破折線所示另外兩個彈簧則從上文可以明顯得出該部件就得到改進。與透鏡系統(tǒng)5相遠離的一端卽這些彈簧的尾端可按排成它們不會聚，而如所示的它們是岔開的。
如上文所解釋的對傾斜阻抗的改進也可以在截然與本發(fā)明相反的部件中得到，該部件不包含予拉伸裝置。例如，如果省去環(huán)形磁鐵20，在圖1-2所示的部件中改進得到保持。使用不同的彈簧來代替片狀彈簧是可能的，例如，用圓形橫截面的彈簧。對于張力和壓力的阻抗通常是比對彎曲的高，這是因為支撐裝置的長度和對比它們的厚度來得大。
圖5到圖8表示該發(fā)明的一個重要的具體實現(xiàn)。該電氣-光學的部件對于透鏡系統(tǒng)的支撐安排類似于圖4所示的部件。然而，原理上它是旣適合于徑向追蹤也適合于執(zhí)行在徑向方向所要求的校正運動。它包含具有光學軸36的透鏡系統(tǒng)35，以及透鏡系統(tǒng)的支撐裝置，該裝置由安排成對並與光學軸橫截地延伸支承線37和38組成，第一對37延伸鄰近于透鏡系統(tǒng)35的第一端而第二對38鄰近于第二端。每對線彼此做成β角度。第一對線37在框架41的立柱40上點39處相連接。第二對線38在立柱40上點42處相連接。這兩個連接點在透鏡系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸43上是彼此分開的，而該旋轉(zhuǎn)軸與透鏡系統(tǒng)35的光學軸36平行伸展。並不是需要嚴格要求每對支承線之間的角度都是同樣的β。有時，這兩個角度值不同可能是有利的或者是需要的。在本具體實現(xiàn)中，透鏡系統(tǒng)除了透鏡44和可能的其它透鏡處還包含一個幅射源和所有其它的光學的和光-電子部分，而這些部分是為集中和聚焦幅射線45以形成幅射光點46以及接收在光學盤47上信息所調(diào)到后反射回來的幅射波並把這個信息轉(zhuǎn)變成電調(diào)制。透鏡系統(tǒng)35可以包含出現(xiàn)在象圖1-2所示的部件中的那些部分。透鏡系統(tǒng)35從而可看作一個可動的積成的電氣-光學的掃描單元。它繞著旋轉(zhuǎn)軸43沿著弧48是可旋轉(zhuǎn)的，從圖5可見弧48的弦49長度至少等于待讀的信息盤47上環(huán)形信息面積50的徑向尺寸。因此透鏡系統(tǒng)可以沿著要讀的信息所需要整個跡徑而運動。借助支承線37、38的支承是唯一所要求的支撐裝置。這個安排旣可以沿著光學軸36的聚焦運動，也可以產(chǎn)生為了跟隨盤上的軌跡圍繞旋轉(zhuǎn)軸43的旋轉(zhuǎn)運動。
執(zhí)行裝置51包含有第一個執(zhí)行裝置51A，它是安裝在框架41上，延著一個弧形伸展，這個弧線的中心在旋轉(zhuǎn)軸43上。第二個執(zhí)行裝置51B和第一個執(zhí)行裝置經(jīng)過一個空氣隙53相配合，空氣隙53至少基本上是一個常數(shù)，不管透鏡系統(tǒng)35的旋轉(zhuǎn)的位置如何。
第一個執(zhí)行裝置51A包含有4個弓形的軟鐵條51A1到51A4和兩個軟鐵邊平板51A5，這個平板相對于旋轉(zhuǎn)軸43徑向延伸。第一個執(zhí)行裝置還包含著兩個永久性磁鐵51A6和51A7，這兩個磁鐵對于旋轉(zhuǎn)軸43被徑向地磁化。第二個執(zhí)行裝置51B包含有兩個十字準線安排的線圈，這兩個線圈51B1和51B2分別安裝在透鏡系統(tǒng)35上。磁鐵51A6和51A7的磁化方向由大寫字母N和S被標注在圖6和7上，分別象征著北極和南極。透鏡系統(tǒng)35由兩個線圈供同相的能，沿光學軸36驅(qū)動。圍繞旋轉(zhuǎn)軸39的旋轉(zhuǎn)運動在線圈中供反相的能就可以得到。
為了支承線37和38同透鏡系統(tǒng)35的連接，后者提供4個支柱螺栓54。用合適的粘合劑，支承線同這些螺拴牢固地連接起來?？蚣艿闹?0的兩端具有槽縫，在這兩個槽縫中支撐線也是粘合劑固定的。
磁化的予拉伸元部件包含第一個予拉伸裝置，它是在框架上的鐵條51A2，該鐵條形成了第一執(zhí)行裝置的一部分，第二個予拉伸裝置是永久性磁板55的形式，這個板在透鏡系統(tǒng)35上。這些裝置通過它們之間形成的空氣隙磁性地相互合作，因此支承線37和39在一個與支承線無接觸的方式下被縱向拉伸和39在一個與支承線無接觸的方式下被縱向拉伸。
圖9和圖10所示的該發(fā)明的具體實現(xiàn)是美國專利指示書，4，021，101，所指敘的一種光電裝置的改進(這里同時畫出以供參考)。本圖由底版56和圓柱形螺母57組成，可移動的光學系統(tǒng)包含一個透鏡系統(tǒng)58，而透鏡系統(tǒng)58僅包含一個光學元件59。這一元件是以一個非球面透鏡用于對光束60進行聚焦來形成光點61，以對光學盤63的信息表面62中所含的信息進行掃描。這個透鏡有一個光軸61。
透鏡系統(tǒng)還有為透鏡59服務的配件64。通過4根可柔支承線65，系統(tǒng)由支架66可移動地支承著。
電磁執(zhí)行機構(gòu)67由第一執(zhí)行機構(gòu)阻尼器67A1及67A2和第二執(zhí)行機構(gòu)阻尼器組成，第一阻尼器是反軸向磁化的二個永久磁環(huán)，第二阻尼器是二個通過圓氣隙同磁環(huán)配合的線圈組67B1及67B2。支承線65通過第一和第二予拉伸裝置予拉伸，這兩個予拉伸裝置通過氣隙相配合並由執(zhí)行磁極67A1及排列在螺帽69和執(zhí)行磁極67A1內(nèi)的鐵磁環(huán)68組成。在執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)助下光學系統(tǒng)58沿傳遞軸XX和ZZ可移動，見圖11。為把光點61聚集在信息表面62上，整個透鏡系統(tǒng)沿圖11中軸向的光軸77也是整體可運動的。為了這一目的，支架66排列在圓柱形配件71內(nèi)，71在配件57內(nèi)是軸向可滑動的。配件71的上端裝配有運載環(huán)形聚焦線圈73的法蘭盤72。聚焦線圈在一個永久磁定子的圓形空隙中軸向可運動的，該定子由軸向磁化的圓形磁極74，端盤75及76和中心部分77所組成。
支承線組65長度相同，其延長線同光軸70相平行。因此XX方向及ZZ方向的小幅度運動可看作平移。通過圖9及圖10所示的光電裝置，幅射光點61可以自動保持聚焦在信息表面62上，而且通過透鏡系統(tǒng)58，也可以實現(xiàn)為校正相對于軌跡的位置及軌跡中的計時誤差所必需的XX及ZZ方向的快速校正運動。
除了永磁性予拉伸裝置67A1及68以外，還配備有電磁予拉伸裝置。這些裝置由環(huán)形予拉伸線圈82和兩個執(zhí)行磁極67A1及67A2組成。予拉伸線圈82使支承線組65受到幅度取決于所加電流的張力。予拉伸線圈同聚焦線圈73串行排列，其大小可以使得透鏡系統(tǒng)沿光軸方向的加減速運動完全或幾乎不引起支承線組65中張力的變化。透鏡系統(tǒng)58施加在支承線軸上初始力的變化所引起的支承線組中予拉伸力的變化從而可以得到幾乎相同幅度的反較正補償。結(jié)果盡管透鏡系統(tǒng)沿光軸方向進行快速聚焦運動，支承裝置中的予拉伸並不變化，起碼變化的幅度可以減小。這是前面提到的歐洲專利申請?zhí)?3201437.7(PHN10.583)(這里同時附上以供參考)(這一專利還沒有發(fā)表)申請者的主題原理的應用。
從理論上講鐵磁環(huán)68可以省去，這樣支承線組中的予拉伸力可以由電磁予拉伸裝置獨立產(chǎn)生。這樣予拉伸線圈82便不可以在沒有專門措施的情況下同聚焦線圈串行排列。這是由于予拉伸線圈中所加的電流應含有直流成分以在支承線軸65中產(chǎn)生永久予拉伸，它也含有交變成分以產(chǎn)生校正力，交變成分施加在上述直流成分上，它也是聚焦線圈中電流的一個功能。
本發(fā)明的一個具體實現(xiàn)中，透鏡系統(tǒng)支撐裝置包含有復雜支承線，例如在圖4到11所示的具體實現(xiàn)中，有時可以用單個連續(xù)長度的支承線形成所有的支承線。由此支承線的按裝可以相當?shù)睾喕?。在圖4中，曾去作出努力以表示支承線24和25可以用單個長的線78來形成，該線的兩頭為79和80。安裝在光學系統(tǒng)22上的支承線78表示成破折線。支承線78那些不形成支撐裝置24和25的部分用適合的粘合劑固定于光學系統(tǒng)22上。已經(jīng)被證明用這種方式，支承線24和25可以很快的用簡單工具做成。支承線24的尾部和支承線25位于固著點31地方的迴路部分81都用粘合劑固定到圍壁33的槽縫34中。在圖5到8的具體實現(xiàn)中，支撐裝置是用同樣的方式來構(gòu)造的。
為了最佳的適應性，支承線是由復雜分段纖維線制成。已經(jīng)取得圖4所示的具體實現(xiàn)中使用由芳香聚酰胺制成的支承線的一些經(jīng)驗，該聚酰胺材可從Du Pont de Nemore以商業(yè)名稱“KEVLAR49”獲得。每個纖維的直徑是12微米，並且支承線78的長度包含有10個這樣的纖維。對圖中所示的具體實現(xiàn)，沒有指出電信號或光信號在部件的可動部分和固定部分之間可以怎樣地傳輸。有時，如在圖5至8所示的具體實現(xiàn)中，需要給部件的可動部分供給電功率。部件的可動部分借助于運動的支承線可以與固定部按普通方式連接起來，也可以借助具有電導體的模式的柔性薄片來連接的。在圖1和圖2所示的具體實現(xiàn)中，支撐裝置由金屬片狀彈簧15和16給成，線圈17B可以由通過彈簧加給的信號來驅(qū)動。如果支撐裝置由復雜纖維的支承線組成，使用第一種型式和第二種型式纖維是可能的，第一種型式纖維是由適合于傳輸信息信號的材料做成，第二種型式纖維是用比第一種纖維更小彈性的材料做成。第一種材料，例如，為了傳輸電信號或電流可能是金屬，為了傳輸光信號可能是光學材料。這些材料的高彈性對于支撐光學系統(tǒng)是沒有作用的，因為支撐功能是由第二種材料的纖維所提供。
本發(fā)明的具體實現(xiàn)中更傾向于支撐裝置包含支承線，這些線是用彈性模量高于鋼的材料制成的。更可取的，這個材料是碳烴聚合物，象前面提到的“KEVLAR.49”這類材料實際上表現(xiàn)無彈性，從而得到一個很穩(wěn)定的光學系統(tǒng)支撐裝置，它把支撐裝置極低的質(zhì)量與很高靈活性結(jié)合在一起，卽在運動的有關的方向或者有關的光學系統(tǒng)運動方向。
圖12所示的設備可以看作是圖5到8的具體實現(xiàn)的變型。該設備包含一個透鏡系統(tǒng)90，它由透鏡92和其它透鏡組成，還有未表示在圖上而如象所要求的幅射源和光-電子部分。此透鏡系統(tǒng)有一個光學軸94。該設備還包括由兩個片狀彈簧96的和98所組成的細長的支撐裝置，它們橫截光學軸94而延伸。片狀彈簧96和98分別有一凹槽100和102，這兩個凹槽分別形成兩個細條104和106，它們是用諸如含有碳纖維的彈簧鋼等有彈性的材料做成的。一個片狀彈簧96是與透鏡系統(tǒng)90的上端相固接，而另一片狀彈簧是聯(lián)接到透鏡系統(tǒng)90的下端。兩個片狀彈簧96和兩個片狀彈簧98都固接到連桿114上，如圖所示該連桿借球軸頸108和110形成框架102的一部分。
使用片狀彈簧96和98的支撐裝置允許透鏡系統(tǒng)90的聚焦運動沿著光學軸94，以及允許透鏡系統(tǒng)對于通過球軸頸108和110而延伸的旋轉(zhuǎn)軸116的追蹤運動。
執(zhí)行機構(gòu)包含兩個執(zhí)行裝置。第一個執(zhí)行裝置118A是按裝在框架102上，並且具有曲率中心位于旋轉(zhuǎn)軸116的圓弧形狀。第二個執(zhí)行裝置118B與第一個執(zhí)行裝置通過空氣隙120A和120B而配合。第一個執(zhí)行裝置包含一個軸向磁化的磁鐵118A1，它具有二個軟鐵邊平板118A2和118A3，還包含一個可徑向被磁化的磁鐵118A4，它具有一個鐵構(gòu)件118A5和一個封閉平板118A6。磁鐵118A1和118A4的磁化方向分別用大寫字母N和S表示北極和南極。第二個執(zhí)行裝置118B由聚焦線圈119B1和追跡線圈118B2組成。
磁予拉伸元部件包含以聚焦磁鐵118A1的形式的第一個予拉伸裝置，118A1具有屬于第一個執(zhí)行裝置的兩邊平板118A2和118A3，還包含在透鏡系統(tǒng)90上以軟鐵條122的形式的第二個予拉伸裝置。通過所提到的空氣隙120A，這兩個予拉伸裝置在磁性上互相配合，從而，以無接觸方式，片狀彈簧96和98在軸向予拉伸。
在由申請者所定義的發(fā)明的范圍內(nèi)，不同別的具體實現(xiàn)都是可能的。例如，可動的光學系統(tǒng)不是必須包含一個透鏡系統(tǒng)，但是可以包含一個鏡子或其它光學元件。予拉伸裝置不必須包含執(zhí)行裝置，但可以僅只包含比予拉伸支撐裝置設有更多功能的裝置。
支撐裝置不必包含片狀彈簧或支承線，而端點旋轉(zhuǎn)地固接的臂可能被用來代替。如果必在兩個以上的自由度相一致地驅(qū)動可動的光學系統(tǒng)，如果支撐的布置僅包含一個細長的予拉伸支撐裝置，這可能是有利的。
權利要求
1.一個用于掃描無機械接觸的信息盤的電氣-光學部件包含-至少含有一個光學元件(6；23；44；59；92)的可動的光學系統(tǒng)(5；22；35；58；90)。-伸長的支撐裝置(15，16；24，25；37，38；65，96，98)，它可動地支撐著光學系統(tǒng)。以及-一個包含第一執(zhí)行機構(gòu)(17A；26A；51A；67；118A)和第二執(zhí)行機構(gòu)(17B；26B；51B；67B；118B)的電磁執(zhí)行機構(gòu)(17；26；51；67；108)，它們通過氣隙(18；-；53；83)彼此在電磁上配合以移動受控的光學系統(tǒng)。此部件的特征是提供一個磁的予拉伸機構(gòu)，該機構(gòu)包含一予拉伸裝置(20；27；51A6；68，82；118A)和第二予拉伸裝置(17B；26B；55；67B1；B2；122)，通過氣隙(18；-；-；83；120A)第一和第二予拉伸裝置彼此在磁上互相配合，予拉伸上述的支撐裝置(15，16；24，25；37，38；65；96，98)是在縱向方向。
2.根據(jù)權項1所述的電氣-光學部件的特征是，磁予拉伸機構(gòu)含有永久磁鐵裝置(17B，20;26B，51A6;68;118A)。
3.根據(jù)權項1所述的電氣-光學部件，其特征是，至少予拉伸裝置的一部分(17B;26B;51A6，67B1，B2;118A)也是執(zhí)行裝置的一部分(17;26;51;67;118)。
4.根據(jù)權項1所述的電氣-光學部件的特征是，上述支撐裝置至少包含一根金屬線(24，25;37，38;65)，它具有低的彎曲阻力(圖4-11)。
5.根據(jù)權項4和上述光學系統(tǒng)包含光軸為(29;36)的透鏡系統(tǒng)(22;35)，其電氣-光學部件的特征是-支撐裝置含有兩對金屬線(24，25;37，38)，它們大體上橫向于光軸(29;36)，第一對金屬線(24;27)伸展到透鏡系統(tǒng)的第一端附近，第二對金屬線(25;28)到透鏡系統(tǒng)的第二端附近。-每對金屬線彼此成一定角度(α;β)安置(圖4-8)。
6.根據(jù)權項5所述，電氣-光學部件的特征是-第一對金屬線(24;37)在第一個固定點(30;39)相遇-第二對金屬線(25;38)在第二個固定點(31;42)相遇-第一和第二固定點是彼此分開的並位于透鏡系統(tǒng)中樞軸上(32;43)，該軸線與透鏡系統(tǒng)(22;35)的光軸(29;36)平行(圖4-8)。
7.根據(jù)權項6所述的電氣-光學系統(tǒng)的特征是-透鏡系統(tǒng)(35)可以繞中樞轉(zhuǎn)(43)沿圓弧(48)旋轉(zhuǎn)，它的弦長(49)至少等于要讀出的信息盤(47)環(huán)形信息面積(50)的徑向尺寸。-第一個執(zhí)行機構(gòu)(51A)沿著曲率中心位于旋轉(zhuǎn)軸(43)的弧線延伸，並且通過氣隙(53)與第二個執(zhí)行機構(gòu)(51B)互相配合，該氣隙至少基本上是常數(shù)，不管透鏡系統(tǒng)(35)的旋轉(zhuǎn)位置(圖5-8)。
8.根據(jù)權項4和上述光學系統(tǒng)包含透鏡系統(tǒng)(58)和光軸(70)所述的電氣-光學部件的特征是，支撐裝置至少包含三根長度相等的金屬線(65)，這些金屬線與光軸(70)平行且分開的(圖9-11)。
9.根據(jù)權項4所述的電氣-光學部件的特征是，備有復雜金屬線(24，25)，它們成為支撐裝置的一部分，這些支撐裝置都形成單個連續(xù)長度金屬線的分段(78)。
10.根據(jù)權項4所述的電氣-光學部件的特征是，該金屬線或每個金屬線包含一個復雜分段纖維。
11.根據(jù)權項10所述的電氣-光學部件的特征是，金屬線至少含有第一型和第二型式的纖維，第一型式的纖維是由適合于傳輸信息信號的材料制成，第二型式的纖維則由比第一種材料更少彈性的材料制成。
12.根據(jù)權項4所述的電氣-光學部件的特征是金屬線包含比鋼的彈性模量更高的材料。
13.根據(jù)權項12所述的電氣-光學部件的特征是上述的材料是碳氫聚合物。
專利摘要
一個用于讀信息盤的電氣-光學部件，它包含一個相對盤可動的光學系統(tǒng)。它被伸長的支撐裝置支撐著，至少有一個電磁執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動該系統(tǒng)。支撐裝置在縱向是被預拉伸的，采用第一和第二磁性預拉伸機構(gòu)，通過氣隙它們彼此在磁上互相配合，因而能采用非撓性的支撐機構(gòu)，例如，彎曲阻力很低、質(zhì)量很輕的金屬線。
文檔編號G11B7/12GK85101844SQ85101844
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者范路斯瑪倫·賈路德艾華德 申請人:N·V·菲利浦光燈制造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan