CN1199158C - 光学读出装置的导向结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来读出存储在一个旋转记录载体(2)上的数据的读出装置(1)，它包括：一个读出头(10)；至少一个用来使读出头(10)沿一条预定轨道进行导向运动的导向装置(11)；至少一个与读出头(10)连接的用来支承该至少一个导向装置(11)的支承装置(12)；和至少一个弹性的用来把一个静态的预载荷施加到至少一个导向装置(11)上的预张装置(13)，以使该导向装置和该至少一个与读出头(10)连接的支承装置(12)相互拉紧，从而消除相对运动。

Description

光学读出装置的导向结构

技术领域

本发明涉及一种用来读出存储在一个旋转记录载体上的数据的光学读出装置，特别是一种带一个读出头和带至少一个用来使该读出头沿一条预定轨道进行导向运动的导向装置以及带至少一个与该读出头连接的用来支承至少一个导向装置的支承装置的读出装置。

背景技术

为了读出存储在一个旋转记录载体上的数据，读出装置的光学读出头沿一条数据道进行导向运动。

光束通过设置在读出头上的物镜从该读出头对准旋转记录载体，以便采集存储的信息，这时设置在记录载体上的数据道被读出。为了避免数据读出错误，光束总精确地沿数据道进行导向运动并把焦点对到记录载体上是特别重要的。

特别是，装入汽车中的例如光盘(CD)驱动机构的外壳经受各种振动。当唱机由于振动产生抖动时，惯性力作用到该读出装置上。在这种情况下，激光束相对于数据道的位置发生改变，因为由于惯性力使全部存在的部件产生相对运动。但由于该唱机的功能是建立在读出头相对于记录载体的持久的精确定位上的，所以这种情况存在功能中断或数据读出中断的危险。

对定位精度的要求大致相当于数据道的几何宽度。在光盘(CD)情况中这大约要当于1.6微米，而在数字视盘(DVD)情况中，则大约相当于0.740微米。

光学读出头在记录载体下方沿一条径向轨道运动。此时，光学读出头在这条径向轨道上的直线导向的质量对振动性能起决定性的作用。在稳定运行中，通过调节光学***可消除导向的不规则性。采用光学调节的电子调节装置可足够消除慢慢变化的误差。

文献DE 196 42 343 A1描述了一种方法，在读出一个旋转记录载体上的数据时，用该方法把一个读出装置的光束对准该记录载体并通过相应的一个调节电路使光束沿该记录载体的数据道引导。但只能校正由一个大约为100～200赫兹的低频率范围内的振动所引起的读出装置的平移运动。而不能消除超过这个极限的频率范围内的振动。

由于加工技术引起的单个部件的配合公差，在振动情况下，这些部件相互产生冲击运动。但这种冲击运动中所含的高频分量是光学***的电子调节装置所无能为力的。所以导致读/写功能的故障。

这个问题在图5a、5b和图6中示出。

图5a和5b表示在一个导向装置11和一个支承装置12之间的配合公差4的存在，该导向装置使读出头10沿一条预定的轨道进行导向运动，而该支承装置则用来支承该导向装置。

由于费用方面的原因，读出头10在另一侧上只通过一个抛物线形的导向元件进行导向运动。

为便于理解，图5中示出了记录载体2的旋转中心20和数据道21的一部分。

图6表示在存在配合公差的情况下，在加速过程中读出头和整个数据记录装置的振动变化曲线。由于惯性力和配合公差可明显看出该读出头和记录装置之间的相对运动。

所以本发明要解决的问题是，消除该读出头或装在其上的支承装置及其导向装置之间的配合公差。

通常的方法是选用尽可能小的滑动轴承的配合公差。实际上由于对耐久性(例如对温度和湿度波动、污染的敏感性)、寿命、加工可能性、制造公差和制造费用方面的要求，这种方法受到很大的限制，以致在小的振动时不可能阻止读出头本身的相对运动。

发明内容

本发明的思路在于，该光学读出装置具有至少一个弹性的把一个预定大小和方向的静态预张力施加到该导向装置上的预张装置，以使该导向装置和与读出头连接的该支承装置相互张紧。

与已知的解决方案比较，本发明的光学读出装置的优点是，即使存在振动时，该读出头也能可靠和无间隙地进行导向运动，并由此提高了抗震能力。用本发明可减少光数据读出装置的振动敏感性。所以消除了市售的许多读出装置的弱点，并增加了用于振动场合的读出装置类型的选择性。

本发明的读出装置是上述问题的最经济的解决方案，因为只对一般现有的部件进行很少的结构改动。

根据一个优选改进方案，该读出头具有一个用来把光束对准到记录载体上的物镜。

根据另一个优选改进方案，该导向装置作为带螺旋状槽的轴构成并由一驱动装置，特别是一电动机驱动。该驱动装置把该轴的旋转运动转换成读出头的直线运动。

根据又一个优选改进方案，该支承装置包括一个用来支承该导向装置的支承座和一个连接在该读出头上的弹性主支承件。通过该主支承件的弹性可施加一个具有预定大小和方向的朝该导向装置方向作用的力。

根据再一个优选改进方案，该主支承件具有数个齿，这些齿啮合在该导向装置的槽中，以便把该导向装置的旋转运动转换成该读出头的直线运动。这些槽和对应齿的尺寸相互这样配合，以保证良好的导向。这样，该读出头沿预定的径向轨道的运动就可用该电动机进行控制。

根据又一个优选改进方案，该预张装置作为弹簧元件尤其是作为板簧构成，该弹簧元件这样安装在该弹性主支承件上，使该数个齿可把一个预定大小和方向的静态预张力压到该导向装置上。从而消除了读导向装置和该支承装置之间的间隙。

所以具有该数个齿的该主支承件除了具有径向导向的功能外，还具有消除相应部件的配合公差的功能。这样，即使在较高频率的振动时，读出头也保持稳定，其中该预张力的大小和方向是根据要产生的加速度的大小和方向事先确定的。

根据再一个优选改进方案，该预张装置作为附加的弹簧元件构成，该弹簧元件设置在该至少一个与读出头连接的支承装置中，并用来把一个预定大小和方向的静态预张力施加到该至少一个导向装置上，以使该导向装置和该支承装置相互张紧。这个方案的优点是，只需在常规驱动机构中对现成的部件稍加修改就可增加抗震能力。所以配合公差的这类消除方式是一种经济的解决办法。

根据又一个优选改进方案，该记录载体例如作为光盘(CD)、数据视盘(DVD)、微型光盘(MD)或作为磁光碟盘(MOD)构成。由于所用的存储载体的工作过程都是按相同的原理工作的，即具有一个旋转的载体和一个直线移动的读出头，所以本发明也适用于所有按这种方式工作的记录载体。

附图说明

本发明的一些实施例是在附图中并在下面的说明中进行详细说明。

图1是本发明第一实施例的一个主支承件和一个弹簧元件的透视图；

图2是本发明第一实施例的该主支承件和弹簧元件在装配状态下的俯视图；

图3是沿图2剖面线H-H剖开的横剖视图；

图4是本发明第二实施例的一个弹簧元件在装配状态下的俯视图；

图5a是一个光学读出装置的俯视图；

图5b是该光学读出装置在图5a中标出的部分A的放大图；

图6是在存在配合公差的情况下，在加速过程中读出头和整个数据记录装置的振动变化曲线图表。

具体实施方式

在所有附图中，相同的或功能相同的元件用相同的附图标记表示。

图1表示一个弹性的主支承件121的透视图，该主支承件作为用来支承图2所示导向装置11的支承装置12的一部分构成，并根据本发明的第一实施例的相应预张紧装置13作为一个板簧13的形式构成。

主支承件121包括一个固定装在读出头10上的后段123和一个与该后段123弹性连接的前段124，其中，后段123和前段124之间的连接部件125既在上侧又在下侧做成沟槽状，并由此作为弹性运动的铰链。由于在连接部件125上的材料削弱，所以该处的刚度比后段和前段的刚度小，并在力作用到前段124上时，连接部位125起铰链作用。

此外，在后段123上设有一个通孔129，该通孔的上侧和下侧都装有一个销126。

前段124具有两个臂127，它们分别在其下侧具有若干个齿122并在其上侧分别具有一个接触点128。

在图1中示出的作为板簧13构成的预张紧装置13具有两个对称的孔131，它们做成相应的形状，以便容纳主支承件121的后段123上侧的销126，并在这两个孔131之间设置了一个孔133，该孔做成与通孔129一致。所以用图中未示出的紧固件可把板簧13固定在该主支承件上，而后者则固定在读出头10上。

板簧13呈U形，且其两端132在两臂弯折处可稍微向上弯曲。

图2表示本发明第一实施例的主支承件121已装配到读出头10上的状况。

主支承件121连同板簧13同一个螺栓***后段或板簧的重叠的孔129或133中加以固定。

支承座120与读出头10连接，该支承座与主支承件121一起构成支承导向装置11的整个支承装置12，在这个实施例中，该导向装置做成一根具有螺纹槽110的轴11的形式。

轴11通过一台未示出的电动机驱动而产生旋转运动并位于读出头10的支承座120内。

图3表示沿图2剖面线H-H剖开的横剖面，并为了便于理解，补充示出了布置在上方的记录载体2的一部分。

在这个剖面图中示出了本发明第一实施例的原理和工作方式。

轴11位于读出头10的支承座120中。齿122是这样设计的，即它们可与轴11的槽110的齿面啮合，并由此把轴11的旋转运动转换成读出头沿径向轨道的直线运动。

但如图5a所示，在没有预张紧装置13时，这些齿122和轴表面之间存在一个缝隙4，因为这两个元件具有误差。支承座120也有配合公差。

在该装置装入例如汽车中时，由于该装置受到振动而经受一定的加速度。平行作用于读出头10运动方向的记录载体2的平面方向内的加速度关于一振动并由此关于数据读出中断，是特别危险的。

所以，用预张紧装置13作用到轴11上的预张力必须一方面相对于一定的方向，即在要产生加速度的平面内，另一方面相对于由该加速度要产生的具有相应方向和大小的力进行事先确定。在要产生的加速度对参与部件的张紧特别有利的方向内，在考虑特定参数例如读出装置的质量和重心位置以及在特定使用场合中作用到读出装置上的加速力的情况下，事先确定板簧13所需的弹力强度。相应地匹配选用并装入弹簧元件13。

为了主支承件121除了具有把轴11的旋转运动转换成读出头10的直线运动的功能外，还可附加地把预张力作用到轴11上，板簧13这样安装在主支承件121上，即作用在主支承件121的接触点128上的弹力通过主支承件121的连接部位125的连杆把一个力作用到轴11上，于是该轴至少在两个部位对着该支承座的壁施压。这个预张力通过主支承件121的前段124的适当造型而可这样转向，即在载体平面内作用一个足够大的分力。

在汽车领域中，在载体平面内产生的加速度最大到5g。从中可算出加速过程作用到轴11上的力。所以必须这样选用弹簧元件13，它可把一个通过齿122传递的预张力以一个在垂直于该轴轴线的载体平面内的足够大的分力作用到轴11上并即使在产生最大的加速力时也能使轴11对着支承座120拉紧。

通过这个***的特殊结构也可选择预张力相对于该载体平面的角度。但如上所述，在该平行于读出头10的移动方向的载体平面的方向内，上述加速度是特别危险的，所以一个尽可能大的预张力相对于这个方向的角度必须选择得尽可能小。

为了防止读出头10相对于轴11产生倾斜，需要在至少两个相距一个预定距离的部位用前段124的两个臂127把一个相应的预张力作用到轴11上，以防止转矩产生。这样就能保证该轴在至少两个不同的部位压到与齿122对应的支承座120的壁上。所以即使存在较高频率范围的振动也不导致读出头10的倾斜或旋转。

图4表示本发明的第二实施例。

在这个实施例中，上述第一实施例的板簧13被一个附加的弹簧元件13代替。

弹簧元件13例如嵌入与读出头10连接的支承装置12或支承座120中，其中弹簧元件13装在一个平行于载体平面的与轴11对置的壁上并作用在轴11的两个相邻的点上。

在这里也是选用这样的弹簧元件13，使其弹力足以能够消除行车中产生的加速力以及实现轴11和读出头10或支承座120的相互持久夹紧。

这样，只对现有部件稍作修改，即使在振动时读出头就可靠地和无间隙地进行导向运动。所以本发明消除了上述驱动机构的明显弱点而且是实现无减震器的驱动机构的最经济的解决办法。

在用于常规的驱动机构时，特别是在垂直安装方向的振动性能达到了明显的改善，在有利的情况中，甚至改善了2至3倍。预期的优点如此之大，即使在考虑修改费用的情况下用于现有产品中也是值得的。

虽然本发明结合一个优选的实施例进行了以上的说明，但本发明不受其限制，而是可用各种各样的方式进行改型。

Claims (8)

1.读出存储在一种旋转记录载体(2)上的数据用的光学读出装置(1)，其包括：

一个读出头(10)；

至少一个用来使读出头(10)沿一条预定的轨道进行导向运动的导向装置(11)；

至少一个与读出头(10)连接的用来支承至少一个导向装置(11)的支承装置；和

至少一个弹性的用来把一个静态的预载荷施加到该至少一个导向装置(11)上的预张装置(13)，以使该导向装置和该至少一个与读出头(10)连接的支承装置(12)相互拉紧，其特征在于，该预张力朝载体平面以一定角度进行作用，使得该预张力的一部分垂直于该载体平面作用，而该预张力的另一部分则平行于该载体平面作用。

2.按权利要求1的装置，其特征为，读出头(10)具有一个用来把光束对准记录载体(2)上的物镜(101)。

3.按权利要求1或2的装置，其特征为，导向装置(11)作为具有若干螺旋状槽(110)的轴(11)构成。

4.按权利要求1或2的装置，其特征为，导向装置(11)由一台电动机进行驱动。

5.按权利要求1或2的装置，其特征为，支承装置(12)包括一个用来支承导向装置(11)的支承座(120)和一个连接在读出头(10)上的主支承件(121)。

6.按权利要求5的装置，其特征为，主支承件(121)具有数个齿(122)，这些齿啮合在导向装置(11)的槽(110)中，以便把导向装置(11)的旋转运动转换成读出头(10)的直线运动。

7.按权利要求6的装置，其特征为，预张装置(13)作为弹簧元件(13)构成，该弹簧元件这样安装在弹性主支承件(121)上，使该数个齿(122)把一个预定大小和方向的静态预张力压到导向装置(11)上。

8.按权利要求1或2的装置，其特征为，记录载体(2)作为光盘(CD)、数字视盘(DVD)、微型光盘(MD)或作为磁光碟盘(MOD)构成。

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