DE3119493A1

DE3119493A1 - Optische nachfuehrungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3119493A1
Application number: DE19813119493
Authority: DE
Inventors: Kenji Shintani; Junichi Suzuki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1982-05-06
Also published as: FR2484683A1; JPS56170537U; NL8102355A; KR840002804Y1; GB2077479A; US4408311A

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH D-BODO MÖNCHEN 22

Di pi.-I ng. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. rer. not. W. KÖRBER '$' ⁽⁰⁸⁹⁾ ' ^{?9 66 84}

Dipl. Ing. J, SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

15. Mai 19 81 SONY CORPORATION
7-35 Kitashinagawa 6-chome
Shinagawa-ku

Tokyo/Japan

Optische Nachführungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Nachführungsvorrichtung zum Nachlaufen einer Spur auf einem scheibenartigen Aufzeichnungsträger und insbesondere auf eine optische Nachführungsvorrichtung, die höchst geeignet ist für die Verwendung bei einem Ton- bzw. Audio-PCM-Plattenspieler, bei einem Bildplattenspieler oder bei einem Bildplatten-Rekorder.

Ton- bzw. Audio-PCM-Informationen werden spiralförmig.als ' Vielzahl von Erhebungen bzw. Vertiefungen auf einer transparenten Scheibe für einen optischen Audio-PCM-Plattenspieler gebildet. Die betreffenden Informationen werden mit Hilfe einer optischen Aufnahmeeeinrichtung gelesen, die durch einen Arm geführt wird. Eine Armantriebsvorrichtung für einen üblichen Plattenspieler kann zum- Nachführen der Aufnahmeeinrichtung verwendet werden. Bei der Armantriebsvorrichtung wird der Arm an seinem einen Ende mittels eines Armträgers getragen, der von einer Armwelle drehbar aufgenommen bzw. abgestützt ist. An beiden Enden des Armträgers sind Antriebsspulen angebracht. Eine ein Magnetfeld bildende Anordnung, die mit den Antriebsspulen zusammenwirkt,

umlaßt obere und untere Ringjoche, die mittels zweier Permanentmagneten aneinander befestigt sind. Die Antriebsspulen sind an dem oberen Ringjoch gleitbar angebracht. Die die Antriebs- bzw. Steuerspulen durchfließenden Ströme wirken mit dem Magnetfeld zwischen den oberen und unteren Ringjochen derart zusammen, daß ein elektromagnetisches Drehmoment für den Arm erzeugt wird.

Bei der oben beschriebenen Armantriebsvorrichtung ist der durch die Antriebsspulen gebildete Weg für das Magnetfeld durch das obere Ringjoch dargestellt, bei dem es sich um einen geschlossenen Kreis handelt. Demgemäß ist die Selbstinduktivität der Antriebsspulen so hoch, daß die Frequenzcharakteristik des Nachführungs-Servosystems aufgrund des Integrationseffekts der Antriebsspulen verschlechtert ist. Das Nachführungs-Servosystern kann Nachlauffehlern hoher Frequenz nicht folgen. Die Nachführungs-Charakteristik ist schlecht. Der Eisenverlust des oberen Ringjoches ist hoch. Demgemäß ist der Antriebswirkungsgrad der Antriebsspulen gering. Die Anstriebsschaltungen des Servosystems sind kompliziert und werden teuer.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine optische Nachführungsvorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich der Frequenzcharakteristik überlegen ist und dennoch einen einfachen Aufbau zeigt.

Ferner soll bei der neu zu schaffenden,-optischen Nachführungsvorrichtung der Eisenverlust gering sein.

Schließlich ist eine optische Nachführungsvorrichtung zu schaffen, die billig ist.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine optische .Nachführungsvorrichtung zum Nachlaufen einer Spur auf einem scheibenartigen Aufzeichnungsträger eine optische Aufnahmeeinrichtung mit einem Halbleiterlaser und einem photoelektri-

sehen Umsetzelement, ferner eine Armeinrichtung/ die an einer Armwelle schwenkbar angebracht ist und die an ihrem vorderen Ende die Aufnahmeeinrichtung derart hält, daß diese Aufnahmeeinrichtung weitgehend längs der radialen Richtung des scheibenartigen Aufzeichnungsträgers geführt ist, sowie eine Armantriebsspule, die an dem rückseitigen Endteil der Armeinrichtung angebracht ist und die eine Stromwegschleife umfaßt, welche parallel zu der Drehebene der Armeinrichtung verläuft, und zwei feststehende 'Magnetfelderzeugungseinrichtungen mit zwei Luftspalten, in denen die Magnetfelder mit zueinander entgegengesetzten Richtungen gebildet werden, wobei die Armantriebsspule so angeordnet ist, daß sie sich in den beiden Luftspalten bewegt, und mit einem Ärmantriebs- bzw. Armsteuersignal und einem Nachführungs-Fehlerkorrektursignal zum Nachlaufen der Spur beaufschlagt wird.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1. zeigt das Prinzip eines Video-Plattenspielers, bei dem die Erfindung angewandt wird;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines optischen Systems einer in Fig. T dargestellten Aufnahmeeinrichtung;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines in Fig. 2 dargestellten Photodetektors;

Fig. 4 zeigt eine Perspektivansicht einer bekannten Armantriebsvorrichtung für einen Audio-Plattenspieler, wobei die betreffende Vorrichtung als Nachführungsvorrichtung für eine optische Signalaufnahme bzw. Signalabnahme verwendet werden kann;

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Fig. 5 zeigt eine Unteransicht einer optischen Nachführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht längs der in Fig. 5 eingetragenen Linie VI;

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Modifikation der Ausführungsform ähnlich der Fig. 6;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht einer gedruckten Schaltungsplatte bei einer weiteren Modifikation der betreffenden Ausführungsform;

Fig. 9 zeigt in einer Schnittansicht überänander gestapelte gedruckte Schaltungsplatten gemäß einer weiteren Modifikation der Ausführungsform der Erfindung.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Zunächst werden zum Zwecke der Erleichterung des Verständnisses der Erfindung das Prinzip eines optischen Ton- bzw. Audio-PCM-Plattenspieiers und einer bekannten Armantriebsvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben werden.

In Fig. 1 ist das Prinzip des optischen Audio-PCM-Plattenspielers veranschaulicht. Gemäß Fig. 1 werden Audio-PCM-Informationen auf einer transparenten Scheibe 1 in Form von Vertiefungen 3 aufgezeichnet. Die Vertiefungen sind auf'der Scheibe 1 spiralförmig gebildet. Die Spirale beginnt in der Mitte der Scheibe 1. Die Audio-PCM-Informationen werden mit Hilfe einer Aufnahme- bzw. Abnahmeeinrichtung 2 gelesen. In Fig. 2 ist schematisch ein optisches System der Aufnahmebzw. Abnahmeeinrichtung 2 gezeigt. Dabei wird beispielsweise ein Halbleiterlaser 4 als Lichtquelle verwendet. Das von dem Laser 4 abgestrahlte Licht wird einer Kollimator-

linse 6 durch einen Strahlteiler 5 hindurch zugeführt. Das von der Kollimatorlinse erhaltene parallele Licht wird durch eine λ/4-Platte 7 und eine Objektivlinse 8 auf die Vertiefungen 3 abgegeben. Das von den Vertiefungen 3 reflektierte Licht gelangt über denselben Weg wie das auftreffende Licht und wird mit Hilfe des Strahlteilers 5 einem Photodetector 9 zugeführt.

Das Vorhandensein einer Vertiefung 3 wird mit Hilfe des Photodetektors 9 in eine elektrische Signalstärke umgesetzt. Die Aufnahme- bzw. Abnahmeeinrichtung 2 wird in der in Fig. 1 durch einen Pfeil bezeichneten Richtung synchron mit der Drehung der Scheibe 3 bewegt. Demgemäß werden die Audio- bzw. Toninformationen von der Scheibe 3 gelesen. Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht der Photodetektor 9 aus Photodetektorelementen 10a und 10b, die in Richtung der Breite der Spur der Scheibe 3 angeordnet ist. Das Verhältnis der Ausgangssignale der Photodetektorelemente 10a und 10b zueinander stellt den Nachlauf- bzw. Spurfehler dar. Der ermittelte Spurfehler bzw. das ermittelte Spurfehlersignal wird dem Nachführungs-Servosystem für die Aufnahme- bzw. Abnahmeeinrichtung 2 zugeführt.

In Fig. 4 ist schematisch in einer Perspektivansicht eine bekannte Armantriebsvorrichtung für einen üblichen Plattenspieler gezeigt. Diese Antriebsvorrichtung kann als Nachführungsvorrichtung für die Aufnahme- bzw. Abnahmeeinrichtung 2 verwendet werden. Gemäß Fig. 2 ist die Aufnahmeeinrichtung 2 an dem oberen Ende eines Armes 12 befestigt. Mit der Drehung des Armes 12 läuft die Aufnahmeeinrichtung 2 der Spur auf der Scheibe 1 nach. Der Arm 12 ist von einer Tragplatte 14 drehbar getragen, die ihrerseits von einer Armwelle·13 getragen ist. Der Arm 12 wird um die Armwelle 13 herum gedreht. An beiden Enden des Armträgers 14 sind Antriebsspulen 15a und 15b befestigt. Ein Motor ist dabei aus den Antriebsspulen 15a und 15b und einer ein Feld bildenden bzw. erzeugundcMi Vorrichtung gebildet, die an einem nicht dargestellten Chassis befestigt

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ist. Der Arm 12 wird von dem Motor angetrieben.

Die das Feld bildende Vorrichtung umfaßt obere und untere Ringjoche" 16, 17 sowie Permanentmagneten 18 und 19, die mit den oberen bzw. unteren Ringjochen 16 und 17 kombiniert sind. Die.Antriebsspulen 15a und 15b sind an dem oberen Ringjoch 16 gleitbar befestigt. Der in dem Spalt zwischen den oberen und unteren RingJochen 16 und 17 erzeugte Magnetfluß wirkt mit den durch die Antriebsspulen 15a und 15b fließenden Strömen derart zusammen,daß ein elektromagnetisches Drehmoment auf den Arm 12 ausgeübt wird.

Ein Magnetweg für den durch die Antriebsspulen 15a und 15b gebildeten Magnetfluß ist durch das obere Ringjoch 16 gebildet f welches ein geschlossener Eisenkern ist. Demgemäß sind die Selbstinduktivitäten der Antriebsspulen 15a und 15b so hoch, daß die Frequenzcharakteristik des Nachführungs-Servosystems verschlechtert ist, und zwar aufgrund des Integrationseffekts der Spulen 15a und 15b. Wenn die Vorrichtung gemäß Fig. 4 bei dem Plattenspieler gemäß Fig. 4 angewandt, wird, dann verraay daa NaehfÜhrunys-ServoaysLem den· Spurfehlern hoher Frequenz nicht zu folgen, die durch die Exzentrizität der Scheibe 1 und durch die Vibration der Scheibe 1 und der Aufnahmeeinrichtung 2 infolge externer Kräfte hervorgerufen werden. Die Nachführungscharakteristik ist verschlechtert. Ferner ist der Eisenverlust des oberen Ringjoches 16 hoch, und somit ist die Antriebsfrequenz bzw. Steuerfrequenz der Spulen 15a und 15b niedrig. Die Antriebsschaltung des Servosystems ist kompliziert und wird teuer.

Die oben beschriebenen Mangel der bisher bekannten Armantriebsvorrichtung werden durch die Erfindung beseitigt.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschrieben werden.

Die Aufnahme- bzw. Abnahmeeinrichtung 2 ist an einem oberen Ende eines Armes 23 befestigt, der von einer Armwelle 22 drehbar getragen wird. Eine Sektor-Antriebsspule 24 ist an einem hinteren Ende des Armes 23 befestigt. Zwei radiale Seiten 24a und 24b der Spule 24 wirken in der Weise, daß ein Drehmoment erzeugt wird. Zwei Felderzeugungsvorrichtungen 25a und 15b sind so an einem nicht dargestellten Chassis befestigt, daß sie zu den beiden Seiten 24a bzw. 24b der Spule 24 hin gewandt sind.

Die Felderzeugungs- bzw. Feldbildungsvorrichtungen 25a und 25b sind durch im wesentlichen C-förmige Joche 29a und 29b gebildet, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist, sowie durch Permanentmagneten 28a und 28b, die an den betreffenden Jochen 29a bzw. 29b befestigt sind. Die betreffenden Vorrichtungen weisen Luftspalte 27a bzw. 27b auf. Die Magnetflüsse verlaufen in den Luftspalten 27a und 27b in der Weise, wie dies in Fig. 6 durch Pfeile veranschaulicht ist. Die zu Seiten 24a und 24b der Spule 24 hinzeigenden Luftspalt-Seitenflächen der Permanentmagneten 28a bzw. 28b sind N- bzw. S-PoIe, und zwar in Übereinstimmung mit den Richtungen der durch die Seiten 24a bzw. 24b der Spule 24 fließenden Ströme, wie dies durch die Pfeile A bzw. B in Fig. 5 veranschaulicht ist. Die Seiten 24a und 24b sind zu der Armwelle 22 hin gerichtet.

Bei dieser Ausführungsform treten die durch die Spulen hervorgerufenen Magnetflüsse durch die Joche 29a und 29b sowie durch die Luftspalten 27a bzw. 27b hindurch, wie dies in Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie C veranschaulicht ist. Demgemäß ist der magnetische Widerstand des Magnetflußweges der Spule 24 sehr hoch, und die Selbstinduktivität der Spule 24 ist sehr gering/ Die Hochfrequenzkomponenten der die Spule 24 durchfließenden Ströme werden schwach unterdrückt. Die Nachführungsvorrichtunci vermag Spurlehlern hoher !''roquuriu: mit höhet CüU· ;;u Lo Uj cm. ü I η

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Nachführungs- bzw. Spurfehler-Korrektursignal (Wechselspannungssignal) wird einem Gleichspannungs-Armantriebssignal in der Spule 24 hinzuaddiert. Die Große der von der Spule 24 erzeugten und durch die Joche 29a und 29b hiridurchtretenden Magnetflüsse ist' sehr gering. Demgemäß ist der Eisenverlust der Joche 29a und 29b gering, und der elektromagnetische Umsetzungs-Wirkungsgrad der Spule 24 ist hoch. Die Spulenantriebsschaltung kann vereinfacht sein und wird billig.

In Fig. 7 ist eine Modifikation der obigen Ausführungsform veranschaulicht. Die Permanentmagneten 28a und 28 b sind bei dieser Modifikation in den Jochen 29a und 29b eingebettet. Die Permanentmagneten 28a und 28b zeigen dabei nicht zu der Spule 27 hin.

Die Spule 24 kann in der Weise gebildet sein, daß Draht auf einem Sektor-Spulenkörper gewickelt ist.

In Fig. 8 und 9 ist eine weitere Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Bei dieser Modifikation sind Sektorspulen 24 auf Platten 31 aufgedruckt. Die gedruckten Schaltungsplatten 31 sowie Isolationsfilme sind abwechselnd miteinander übereinander gestapelt, wie dies in Fig.9 veranschaulicht ist. Die Anfangsenden 33a sowie die Abschlußenden 33b sind von den Spulen 24 herausgeführt und miteinander verbunden.

P aten£anwalt

Claims

Patentansprüche

j Optische Nachführungsvorrichtung zum Nachlaufen einer Spur auf einem scheibenartigen Aufzeichnungsträger, mit einer optischen Aufnahmeeinrichtung,.die einen Halbleiterlaser und ein photoelektrisches Umsetzelement aufweist, und mit einer Armeinrichtung, die an einer Armwelle schwenkbar gelagert ist und die die Aufnahmeeinrichtung an ihrem vorderen Ende derart hält, daß diese Aufnahmeeinrichtung weitgehend in radialer Richtung des scheibenartigen Aufzeichnungsträgers geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem hinteren Endteil der Armeinrichtung (23) eine Arm-Antriebsspule (24) angebracht ist, die eine parallel zur Rotationsebene der Armeinrichtung (23) verlaufende Stromwegschleife aufweist,

daß zwei feststehende Magnetfeldbildungseinrichtungen (25a, 25b) vorgesehen sind, die .zwei Luftspalte (27a, -27b) aufweisen, in denen Magnetfelder mit zueinander entgegengesetzten Richtungen gebildet sind, und daß die Armantriebsspule so angeordnet ist, daß sie sich in den beiden Luftspalten bewegt und mit einem

Armantriebssignal sowie mit einem Nachlauf-Fehlerkorrektursignal zum Nachlaufen der Spur beaufschlagt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armantriebsspule (27) sektorförmig ausgebildet ist und daß zwei radiale Seitenteile (24a, 24b) der betreffenden Spule in den Luftspalten untergebracht sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden radialen Seitenteile (24a, 24b) der Spule (24) zu der Armwelle (22) hin zeigen.
4. Vorrichtung nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld bildenden Einrichtungen (25a, 25b) Magnetflußwegschleifen (C) aufweisen, die mit den Stromwegschleifen der Armantriebsspule (24) verkettet sind und die Luftspalten (27a, 27b) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden das Magnetfeld bildenden Einrichtungen (25a; 25b) Joche (29a, 29b) mit im wesentlichen C-förmi-.gem Querschnitt enthalten und daß Permamentmagnete (28a, 28b) an den betreffenden Jochen befestigt sind und nahe der Armantriebsspule (24) zugewandt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Magnetfeld bildenden Einrichtungen (25a, 25b) zwei Jochteile und einen Permanentmagneten (28a, 28b) umfassen, der mit den beiden Jochteilen kombiniert istjund daß die Armantriebsspule (24) zwischen den Polflächen der beiden JochteiIe angeordnet ist.

7- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armantriebsspule (24) eine Vielzahl von übereinander angeordneten gedruckten Schaltungsplatten (31) umfaßt.