DE19828679B4

DE19828679B4 - Galvanospiegel-System

Info

Publication number: DE19828679B4
Application number: DE19828679A
Authority: DE
Inventors: Suguru Takishima; Toshio Nakagishi
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: FR2765351B1; US6285484B1; GB2327264A; US20010010588A1; GB2327264B; GB9814042D0; US6327066B2; FR2765351A1; DE19828679A1

Abstract

Galvanospiegel-System mit
einem Galvanospiegel (150), der Licht zum Lesen und/oder Schreiben von Daten reflektiert,
einem Spiegelhalter (130), an dem der Galvanospiegel (150) gehalten ist,
einem Rahmen (120), an dem der Spiegelhalter (130) um eine Rotationsachse (P) drehbar gelagert ist,
einem Sensor (170), der einer sich gemeinsam mit dem Spiegelhalter (130) drehenden Reflexionsfläche (135, 136) zugewandt ist und mindestens einen Lichtsender (171, 181) zum Aussenden von Licht auf die Reflexionsfläche (135, 136) sowie zwei Lichtempfänger (172, 182) hat, die das an der Reflexionsfläche (135, 136) reflektierte Licht empfangen und jeweils ein Ausgangssignal (Q1, Q2) erzeugen, das mit dem vom Drehwinkel des Spiegelhalters (130) abhängigen Abstand des jeweiligen Lichtempfängers (172, 182) von der Reflexionsfläche(135, 136) variiert, wobei der mindestens eine Lichtsender (171, 182) und die beiden Lichtempfänger {172, 182) in einer ersten Ebene angeordnet sind, zu der die Reflexionsfläche (135, 136) bei Referenzstellung des Spiegelhalters (130) parallel angeordnet...

Description

Die Erfindung betrifft ein Galvanospiegel-System, insbesondere eine Anordnung zur Messung des Drehwinkels eines Galvanospiegels, beispielsweise in einem Laufwerk für optische Speicherplatten. Ein solches Laufwerk schreibt und liest mit Hilfe eines Laserstrahls Daten auf einer optischen Speicherplatte. Es hat eine Beleuchtungseinheit, die den Laserstrahl aussendet und einen Schreib- und Lesekopf mit einer Objektivlinse, die den Laserstrahl in Form eines Lichtpunktes mit geringer Ausdehnung auf der optischen Speicherplatte bündelt.
Die Spureinstellung des Laufwerkes erfolgt durch (1) eine grobe Spureinstellung und (2) eine Feineinstellung der Spur. Die grobe Spureinstellung wird durch Bewegung des Schreib- und Lesekopfes quer zu den Spuren der optischen Speicherplatte bewerkstelligt. Die Feineinstellung der Spur erfolgt durch eine geringfügige Bewegung des Lichtpunktes auf der optischen Speicherplatte. Zu diesem Zweck ist im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinheit und der Objektivlinse ein Galvanospiegel angeordnet. Durch Drehung des Spiegels wird der Einfallswinkel des Laserstrahls bezüglich der Objektivlinse verändert, wodurch der Lichtpunkt auf der optischen Speicherplatte bewegt wird.
Die 1A und 1B zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht eines Galvanospiegel-Systems nach dem Stand der Technik. Der Galvanospiegel 44 ist an einem Spiegelhalter 42 befestigt. Der Spiegelhalter 42 wird von zwei Plattenfedern 43 an einem Rahmen (Stator) 41 gehalten und ist um eine Drehachse P drehbar. Zum Bewegen des Galvanospiegels 44 ist eine Spule 45 am Spiegelhalter 42 befestigt. Am Rahmen 41 ist ein Magnetjoch 46 angebracht, welches ein Magnetfeld erzeugt, in dem die Spule 46 angeordnet ist. Fließt ein Strom durch die Spule 45, wird der Galvanospiegel 44 gedreht, was in 1B durch den Pfeil A gekennzeichnet wird. Die Drehung beruht auf der Wirkung der elektromagnetischen Induktion, die durch den Strom in der Spule 45 und das Magnetfeld des Magnetjochs 46 hervorgerufen wird.
Zur Messung des Drehwinkels des Galvanospiegels 44 ist eine reflektierende Oberfläche 50 auf einer der Seitenflächen des Spiegelhalters 42 ausgebildet. Ein Drehwinkelsensor 49 ist auf einer Schaltkarte 47 angebracht, die am Rahmen 41 so befestigt wird, das der Drehwinkelsensor 49 der reflektierenden Oberfläche 50 zugewandt ist. Der Drehwinkelsensor 49 hat einen LED-Chip 49A und zwei Photo-Transistoren 49B. Der LED-Chip 49A und die Photo-Transistoren 49B sind längs einer Geraden angeordnet, die senkrecht zur Drehachse des Spiegelhalters 42 steht.
Wenn die reflektierende Fläche 50 parallel zum Drehwinkelsensor 49 ist, trifft das vom LED-Chip 49A ausgesandte und der reflektierenden Fläche 50 zurückgeworfene Licht in gleichen Teilen auf beide Phototransistoren 49. Wird der Spiegelhalter 42 gedreht, wie es durch den Pfeil A in 1B dargestellt ist, erhöht sich die auf einen der beiden Phototransistoren treffende Lichtintensität, während sich die auf den anderen Phototransistor treffende verringert. Der Drehwinkel des Galvanospiegels 44 wird bestimmt, indem die Differenz der Ausgangssignale der zwei Phototransistoren 49B gemessen wird.
Da die reflektierende Fläche 50 an einer Seitenfläche des Spiegelhalters 42 angebracht ist, hat ein solches Galvanospiegel-System nach dem Stand der Technik den Nachteil, daß die Anordnung des Drehwinkelsensors 49 viel Raum benötigt.
Weiterhin kann die Differenz der Ausgangssignale durch ein Restsignal δ verfälscht werden, wenn die beiden Phototransistoren 49B unterschiedliche Lichtempfindlichkeiten haben. In diesem Fall sind die Ausgangssignale der Phototransistoren selbst dann nicht gleich, wenn die reflektierende Fläche 50 parallel zum Drehwinkelsensor 49 steht. Es ist schwierig, das Restsignal δ in einem Galvanospiegel-System nach dem Stand der Technik zu beseitigen.
Aus der Druckschrift EP 0 448 362 A2 ist ein Mechanismus zum Erfassen des Drehwinkels eines Spiegels bekannt, der einen Lichtsender und einen Lichtempfänger umfaßt. Der Lichtsender gibt Licht auf die Reflexionsfläche des Spiegels aus. Der Lichtempfänger empfängt das in der Reflexionsfläche des Spiegels reflektierte Licht. In Abhängigkeit des Ausgangssignals des Lichtempfängers wird der Drehwinkel des Spiegels erfaßt.
In der Druckschrift GB 2 086 092 A ist eine Schreib/Leseeinrichtung für optische Speicherplatten beschrieben. Diese Einrichtung hat ein Servosystem zur Spureinstellung, das mit einem Ablenkspiegel versehen ist. Der Ablenkspiegel wird über ein Steuersignal angesteuert, das ein Spurfehler-Erfassungssystem liefert. Die Einrichtung hat ferner ein System, das die Position des Ablenkspiegels erfaßt. Das Ausgangssignal dieses Systems wird dem Servosystem zugeführt, das abhängig von der Position des Ablenkspiegels ein Spurfehlersignal erzeugt.
In der Druckschrift US 4,466,088 ist ein Galvano-Spiegelsystem beschrieben, das einen Galvanospiegel, einen Lichtsender und einen Lichtempfänger hat. Das von dem Lichtsender ausgesendete und an der Reflexionsfläche des Galvanospiegels reflektierte Licht fällt auf den Lichtempfänger, über dessen Ausgangssignal der Drehwinkel des Galvanospiegels erfaßt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Galvanospiegel-System mit geringem Raum- und Materialbedarf anzugeben, bei dem der Drehwinkel des Galvanospiegels mit hoher Genauigkeit gemessen wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Galvanospiegel-System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der Anordnung des erfindungsgemäßen Galvanospiegel-Systems sind die für die Drehwinkelmessung genutzten reflektierenden Flächen am hinteren Abschnitt des Spiegelhalters vorgesehen. Daher werden der erste und der zweite Drehwinkelsensor von der Öffnung des ortsfesten Rahmens gesehen hinter dem Spiegelhalter angeordnet. Auf diese Weise wird der für die Drehung des Spiegelhalters notwendige Raum auf seiner Rückseite auch für den Strahlengang der Anordnung zur Drehwinkelmessung genutzt. Es ist also kein ausschließlich für die Ausbreitung des vom Lichtsender der Anordnung zur Drehwinkelmessung emittierten Lichtstrahls genutzter Raumabschnitt im Galvanospiegel-System vorgesehen, wodurch dieses in besonders kompakter Form ausgeführt werden kann.
Weiterhin wird der Lichtempfänger des Drehwinkelsensors bezüglich der Drehachse des Spiegelhalters in mindestens einer Richtung beweglich angeordnet. Die Meßschaltung nutzt zur Drehwinkelbestimmung eine Messung der Differenz zwischen dem elektrischen Ausgangssignal des Lichtsensors und einem zweiten elektrischen Signal. Bei der Justierung des Drehwinkelsensors, die üblicherweise in einer Normalposition des Galvanospiegels vorgenommen wird, wird die von der reflektierenden Fläche auf den Lichtsensor treffende Lichtintensität durch Bewegung des Lichtsensors sehr genau eingestellt, bis die Differenz der elektrischen Signale verschwindet. Auf diese Weise kann dann bei einer Drehung des Galvanospiegels der Winkel bezüglich der Normalposition sehr präzise gemessen werden.
In einer vorteilhalften Weiterbildung hat der Spiegelhalter eine Aussparung an seiner der reflektierenden Oberfläche des Spiegels abgewandten Seite. Dadurch werden der Materialbedarf bei der Herstellung sowie die Masse des Spiegelhalters verringert. Die geringe Masse des Spiegelhalters bedingt ein geringes Trägheitsmoment bei der Drehbewegung. Dadurch wird eine sehr genaue und schnelle Einstellung des Spiegelhalters insbesondere bei kleinen Drehwinkeln vereinfacht.
Wird in der Aussparung zum Spiegel hin eine fensterförmige Vertiefung so ausgebildet, daß ein Abschnitt der von der reflektierenden Oberfläche abgewandten Oberfläche des Spiegels freigelegt ist, sind die genannten Vorteile der Aussparung wegen des weiter verringerten Materialbedarfs für den Spiegelhalter noch stärker ausgeprägt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, Lichtsender und Lichtempfänger des Drehwinkelsensors an einem Halter zu befestigen, der an der von der Fensteröffnung abgewandten Seite des ortfesten Halters angebracht ist und in mindestens einer Richtung bezüglich der Drehachse des Spiegelhalters beweglich ist. Durch die Verwendung des Halters wird der Lichtempfänger weitgehend gegen Streulicht abgeschirmt. Weiterhin wird eine mechanische Belastung, die bei direkter Berührung des Lichtempfängers zum Zwecke der Justierung auftritt, durch seine Befestigung am Halter vermieden. Bei der Justierung wird nur der mechanisch robuste Halter berührt. Dadurch wird die Lebensdauer des Lichtempfängers erhöht.
Besonders günstig ist es in dieser Hinsicht, wenn der Halter an seiner dem ortsfesten Rahmen zugewandten Seite mindestens eine ebene Anlegefläche hat, die an einem ebenen Abschnitt auf der der Fensteröffnung abgewandten Seite des ortsfesten Rahmens anliegt. Auf diese Weise kann der Halter zur Justierung bewegt werden, ohne vom ortsfesten Rahmen entfernt zu werden. So wird auch bei der Justierung Streulicht vom Lichtempfänger ferngehalten, wodurch die Genauigkeit des Abgleichs des Ausgangssignals des Lichtempfängers mit dem zweiten elektrischen Signal in der Normalposition des Spiegelhalters erhöht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung hat der Drehwinkelsensor zwei gleichartige Lichtempfänger, deren der reflektierenden Fläche zugewandte Oberflächen in einer Ebene angeordnet sind, die parallel zu der Seite des Rahmens liegt, die von der Öffnung des ortsfesten Rahmens abgewandt ist. Die Verwendung zweier gleichartiger Lichtempfänger hat den Vorteil, daß die Differenz ihrer Ausgangssignale bei einer Drehung des Spiegelhalters weitgehend linear vom Drehwinkel abhängt. Dadurch ist die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal der Meßschaltung und dem Drehwinkel besonders einfach. Durch die Beweglichkeit der Lichtempfänger ist sichergestellt, daß der Abgleich ihrer Signale in der Normalposition auch bei unterschiedlicher Lichtempfindlichkeit der Lichtempfänger vorgenommen werden kann und so eine genaue Winkelmessung ermöglicht.
Zusätzliche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen
1A und 1B eine Explosionsansicht und eine Seitenansicht eines Galvanospiegel-Systems nach dem Stand der Technik,
2 eine perspektivische Ansicht eines Laufwerkes für optische Speichplatten,
3 eine Seitenansicht eines in dem Laufwerk verwendeten Schreib- und Lesekopfes,
4 eine Schnittansicht eines vorderen Abschnitts eines Dreharms, der in dem in 2 dargestellten Laufwerk verwendet wird,
5 eine Draufsicht des gesamten Dreharms,
6 eine Schnittansicht des in 5 dargestellten Dreharms,
7 eine Schnittansicht eines Galvanospiegel-Systems nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
8 eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
9 eine Draufsicht des Galvanospiegel-Systems nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
10 eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
11 einen Schaltplan eines Drehwinkelsensors des Galvanospiegel-Systems nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
12A ein Diagramm mit Ausgangssignalen von Lichtempfängern des Drehwinkelsensors und 12B ein Diagramm mit einem Ausgangssignal eines Differenzverstärkers,
13 ein Diagramm mit Ausgangssignalen von Lichtempfängern des Drehwinkelsensors,
14 eine Schnittansicht eines Galvanospiegel-Systems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
15 eine geschnittene Draufsicht des Galvanospiegel-Systems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
16 eine Rückansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
17 eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
18 eine perspektivische Ansicht eines Drehwinkelsensors des Galvanospiegel-Systems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
19 einen Schaltplan des Drehwinkelsensors des Galvanospiegel-Systems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
20A ein Diagramm mit Ausgangssignalen von zwei Lichtempfängern und 20B ein Ausgangssignal eines Differenzverstärkers,
21A ein Diagramm mit Ausgangssignalen von zwei Lichtempfängern des Drehwinkelsensors und 21B ein Ausgangssignal eines Differenzverstärkers,
22 eine längs geschnittene Ansicht eines Galvanospiegel-Systems nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
23 eine horizontal geschnittene Ansicht eines Galvanospiegel-Systems nach dem dritten Ausführungsbeispiel,
24 eine Rückansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem dritten Ausführungsbeispiel,
25 eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem dritten Ausführungsbeispiel,
26 eine perspektivische Ansicht eines Drehwinkelsensor des Galvanospiegel-Systems nach dem dritten Ausführungsbeispiel, und
27 eine horizontal geschnittene Ansicht eines Galvanospiegel-Systems nach einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.
Im folgenden wird ein Laufwerk beschrieben, in welches ein Galvanospiegel-System nach dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel eingebaut wird.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laufwerkes für optische Speicherplatten (im folgenden das Laufwerk 1). Das Laufwerk 1 ist dafür vorgesehen, durch Anwendung einer sogenannten Nahfeldaufnahme(NFR)-Technologie Daten auf eine optische Speicherplatte 2 zu schreiben und von der Speicheplatte 2 zu lesen.
In dem Laufwerk 1 ist eine optische Speicherplatte 2 auf einer drehbaren Achse 2A eines nicht gezeigten Spindelmotors gelagert. Das Laufwerk 1 hat einen Dreharm 3, der parallel zur Oberfläche der optischen Speicherplatte 2 angeordnet ist, und der drehbar an einer Achse 5 befestigt ist. An der Spitze des Dreharmes 3 ist ein Schreib- und Lesekopf 6 mit einem optischen Element angeordnet, das später noch beschrieben wird. Bei einer Drehung des Dreharmes 3 bewegt sich der Schreib- und Lesekopf 6 über Spuren der optischen Speicherplatte 2. Der Dreharm 3 hat außerdem eine Beleuchtungseinheit 7, die nahe der Achse 5 angeordnet ist.
3 zeigt den Schreib- und Lesekopf 6 in einer vergrößerten Ansicht. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Spitze des Dreharmes 3. Der Schreib- und Lesekopf 6 ist mit einem Federstreifen 8 an dem Dreharm 3 angeordnet. Ein Ende des Federstreifens 8 ist auf der Unterseite des Dreharmes 3 befestigt. An dem anderen Ende des Federstreifens ist der Schreib- und Lesekopf 6 angebracht. Wenn die optische Speicherplatte 2 rotiert, wird der Schreib- und Lesekopf 6 angehoben durch den Luftstrom, der zwischen der optischen Speicherplatte 2 und dem Schreib- und Lesekopf 6 erzeugt wird. Wenn der Schreib- und Lesekopf 6 angehoben wird, dann wird der Federstreifen 8 elastisch verformt, wodurch der Schreib- und Lesekopf 6 heruntergedrückt wird. Durch das Gleichgewicht der aufwärtsgerichteten Kraft (verursacht durch den Luftstrom) und der abwärtsgerichteten Kraft (verursacht durch die Verformung des Federstreifens 8) wird der Schreib- und Lesekopf 6 auf zumindest annähernd gleicher Höhe gehalten.
Wie in 3 zu sehen ist, hat der Schreib- und Lesekopf 6 ein Objektiv 10 und eine in einem Feststoff eingebettete Immersionslinse (SIL) 11. An dem Dreharm 3 ist ein Spiegel 31 angeordnet. Der Spiegel 31 reflektiert den Laserstrahl 13, der von der Beleuchtungseinheit 7 ausgesandt wird, auf das Objektiv 10 (4). Das Objektiv 10 bündelt den Laserstrahl 13. Die Immersionslinse 11 ist eine halbsphärische Linse, deren ebene Oberfläche 11A der optischen Speicherplatte 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Fokus des Objektives 10 liegt auf der ebenen Oberfläche 11A der Immersionslinse 11. Dadurch wird der Laserstrahl 13 auf die ebene Oberfläche 11A der Immersionslinse 11 gebündelt. Da der Zwischenraum zwischen der optischen Speicherplatte 2 und der ebenen Oberfläche 11A der Im mersionslinse 11 kleiner als 1 μm ist, wird der gebündelte Laserstrahl in einen sogenannten evaneszenten Strahl (der sich über einen kleinen Zwischenraum zwischen dicht gegenüberliegenden Oberflächen ausbreitet) umgewandelt und erreicht als solcher die optische Speicherplatte 2. Weil der Strahldurchmesser des evaneszenten Stahles kleiner ist als der Durchmesser des gebündelten Laserstrahles, läßt sich die Speicherdichte deutlich erhöhen.
Eine Spule 12 ist um die Immersionslinse 11 angeordnet, damit ein magnetisches Feld auf der Oberfläche der optischen Speicherplatte 2 erzeugt werden kann. Ein Strom durch die Spule 12 erzeugt ein magnetisches Feld, in dem sich die optische Speicherplatte 2 befindet. Durch den evaneszenten Strahl der Immersionslinse 11 und durch das magnetische Feld der Spule 12 werden Daten auf die optische Speicherplatte 2 geschrieben.
5 und 6 zeigen eine Draufsicht des Dreharms 3 und eine längsgeschnittene Ansicht des Dreharmes 3. Der Dreharm 3 hat eine Antriebsspule 16 am dem Schreib- und Lesekopf 6 abgewandten Ende. Die Antriebsspule 16 ist in einem nicht gezeigten Anordnung zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet. Die Antriebsspule 16 und das Magnetfeld bilden einen Stellmotor 4. Der Dreharm 3 ist mit Lagern 17 an der Achse 5 gelagert. Der Dreharm 3 dreht sich durch elektromagnetische Induktion um die Achse 5, wenn ein Strom durch die Antriebsspule 16 fließt.
Die Beleuchtungseinheit 7 hat einen Halbleiterlaser 18, eine elektrische Versorgung 19, eine Kollimatorlinse 20 und eine zusammengesetzte Prismenanordnung 21. Außerdem hat die Beleuchtungseinheit 7 einen Laserkontrollsensor 22 zur Kontrolle der Laserleistung, ein Reflexionsprisma 23, einen Datensensor 24 und einen Spursensor 25. Ein divergenter Laserstrahl des Halbleiterlasers 18 wird von der Kollimatorlinse 20 in einen parallelen Laserstrahl umgewandelt. Wegen der Charakteristik des Halbleiterlasers 18 hat der Laserstrahl einen länglichen Strahlquerschnitt. Um den Stahlquerschnitt des Laserstrahles zu korrigieren, ist eine Eintrittsfläche 21A der zusammengesetzten Prismenanordnung 21 gegen den einfallenden Laserstrahl geneigt angeordnet. Wenn der Laserstrahl durch die Eintrittsfläche 21A der zusammengesetzten Prismenanordnung 21 gebrochen wird, ergibt sich ein kreisförmiger Strahlquerschnitt des Laserstrahles. Der Laserstrahl gelangt auf eine erste teildurchlässige Spiegelfläche 21B. Von der ersten teildurchlässigen Spiegelfläche 21B wird ein Teil des Laserstrahles auf den Laser kontrollsensor 22 ausgekoppelt. Der Laserkontrollsensor 22 mißt die Intensität des einfallenden Laserstrahles. Das Ausgangssignal des Laserkontrollsensors 22 wird an eine Kontrolleinheit für die Versorgungsspannung des Lasers (nicht eingezeichnet) weitergeleitet, um die Leistung des Halbleiterlasers 18 zu stabilisieren.
Die Spureinstellung beinhaltet zwei Schritte: (1) eine grobe Spureinstellung und (2) eine feine Spureinstellung. Die grobe Spureinstellung erfolgt durch eine Drehung des Dreharmes 3. Die feine Spureinstellung wird durch eine sehr empfindliche Bewegung des Lichtpunktes auf dem optischen Speichermedium 2. Für diesen Zweck ist ein Galvanospiegel 26 im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinheit 7 und dem Objektiv 10 angeordnet. Der Galvanospiegel 26 ist so angeordnet, daß der Laserstrahl 13, der von der Beleuchtungseinheit 7 ausgesandt wird, direkt auftrifft. Der Laserstrahl 13 wird von dem Galvanospiegel 26 reflektiert und gelangt von dort zu dem Spiegel 31. Der Spiegel 31 reflektiert den Laserstrahl 13 auf den Lesekopf 6. Anschließend wird der Laserstrahl 13 gebündelt und fällt auf das optische Speichermedium 2. Durch eine Drehung des Galvanospiegels 26 ändert sich der Einfallswinkel des Laserstrahles 13 beim Einfall auf das Objektiv 10. Auf diese Weise wird der Lichtpunkt auf dem optischen Speichermedium bewegt. Der Drehwinkel des Galvanospiegels 26 wird von einem Galvanospiegel-Stellsensor 28 gemessen, die in der Nähe des Galvanospiegels angeordnet ist.
Bei einer Drehung des Galvanospiegels 26, um den Einfallswinkel des Laserstrahles 13 auf das Objektiv 10 zu verändern, kann es vorkommen, daß ein Teil des Laserstrahles 13 nicht auf das Objektiv 10 trifft. Zur Lösung dieses Problems sind eine erste und eine zweite Zwischenabbildungslinse 29 und 30 zwischen dem Galvanospiegel 26 und dem Spiegel 31 angeordnet. Dadurch wird eine Beziehung zwischen einer Hauptebene des Objektivs 10 und der Mitte der Spiegelfläche des Galvanospiegels 26 (in der Nähe von dessen Drehachse) hergestellt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der vom Galvanospiegel 26 reflektierte Laserstrahl 13 das Objektiv 10 unabhängig von einer Drehung des Galvanospiegels 26 trifft.
Nachdem der Laserstrahl 13 von der Oberfläche des optischen Speichermediums 2 zurückgekehrt ist, gelangt er über den Lesekopf und die Zwischenabbildungslinsen 30 und 29 auf den Galvanospiegel 26. Danach trifft der Laserstrahl 13 auf die zusammengesetzte Prismenanordnung 21 und wird von der ersten teildurchlässigen Spiegelfläche 21B auf eine zweite teildurchlässige Spiegelfläche 21C reflektiert. Der Teil des Laserstrahles, der durch die zweite teildurch lässige Spiegelfläche 21C durchtritt, wird auf den Spursensor 25 gelenkt. Der Spursensor 25 gibt abhängig vom einfallenden Laserstrahl ein Spurfehlersignal aus. Der Teil des Laserstrahles, der von der zweiten teildurchlässigen Spiegelfläche 21C reflektiert wird, trifft auf ein Wollaston-Polarisationsprisma 32, das zwei polarisierte Strahlen erzeugt. Die polarisierten Strahlen werden von einer Sammellinse 33 auf den Datensensor 24 gebündelt. Der Datensensor 24 hat zwei lichtempfindliche Bereiche, die die zwei polarisierten Strahlen jeweils empfangen. Auf diese Weise liest der Datensensor 24 Daten, die auf dem optischen Speichermedium 2 gespeichert sind. Die Datensignale von dem Spursensor 25 und dem Datensensor 24 werden von einer nicht gezeigten Verstärkereinheit aufbereitet und an eine nicht gezeigte Kontrolleinheit weitergeleitet.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
7 zeigt eine längs geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Galvanospiegel-Systems. Bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels wird der in 2 mit dem Bezugszeichen 26 versehene Galvanospiegel als "Galvanospiegel 150" bezeichnet.
Der Galvanospiegel 150 ist an einem Spiegelhalter 130 befestigt, der in einem Rahmen 120 gelagert ist. Im folgenden wird die mit dem Galvanospiegel 150 versehene Seite des Spiegelhalters 130 als "Vorderseite" und die entgegengesetzte Seite mit "Rückseite" bezeichnet. Der Rahmen 120 hat an seiner Vorderseite eine Fensteröffnung 121, durch welche Licht, mit dem Daten geschrieben und gelesen werden, auf die vordere Oberfläche des Galvanospiegels 150 trifft.
Der Rahmen 120 hat eine obere Platte 123 und eine untere Platte 124. Zur drehbaren Lagerung des Spiegelhalters 130 verläuft durch die obere Platte 123 ein Stift 111 und durch die untere Platte 124 ein Stift 112. Die Stifte 111 und 112 sind entlang einer Gerade angeordnet, die eine Drehachse P des Spiegelhalters 130 definiert. Der Spiegelhalter 130 hat zwei Lagersitze 131 und 132, in denen je ein Stift 111 bzw. 112 gelagert ist. Jeder der Stifte 111 und 112 hat einen Abschnitt mit einer konischen Außenfläche und einer gerundeten Spitze. Jeder der Lagersitze 131 und 132 hat eine konisch geformte Aussparung. Aufgrund der Lagerung der gerundeten Spitzen der Stifte 111 und 112 in den konisch geformten Aussparungen der Lagersitze 131 und 132 ist der Spiegelhalter 130 drehbar. Zur Vermeidung von Spiel bei der Lagerung drückt eine Plattenfeder 125, die mit einer Schraube 126 auf der Oberseite des Rahmens 120 befestigt ist, den oberen Stift 111 in den oberen Lagersitz 131.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht und 9 eine horizontal geschnittene Ansicht des Galvanospiegel-Systems. Zwei Antriebsspulen 101 und 102 sind an den Seiten des Spiegelhalters 130 angeordnet. Zwei Antriebsmagnete 103 und 104 sind am Rahmen 120 neben den Antriebsspulen 101 bzw. 102 befestigt. Durch die Wirkung der elektromagnetischen Induktion wird der Spiegelhalter 130 um die Drehachse P gedreht, wenn ein Strom durch die Antriebsspulen 101 und 102 fließt.
In einem mittleren Abschnitt der Rückseite des Spiegelhalters 130 ist eine Aussparung 140 ausgebildet. Beiderseits der Aussparung sind reflektierende Flächen 135 und 136 angeordnet, die aus jedem Material bestehen können, welches das von (unten beschriebenen) LED-Chips 171 und 181 ausgesandte Licht reflektiert. Insbesondere können sie, wenn der Spiegelhalter 130 aus schwarzem Material besteht, in Form von weißem Lack oder weißem Klebeband an den Flächen beiderseits der Aussparung 140 angebracht sein.
Ein Halter 160 mit zwei Drehwinkelsensoren 170 und 180 ist an der Rückseite des Rahmens 120 angebracht. Die Drehwinkelsensoren 170 und 180 sind so angeordnet, daß sie den reflektierenden Oberflächen 135 und 136 des Spiegelhalters 130 zugewandt sind. Der Drehwinkelsensor 170 hat einen LED-Chip 171, der Licht aussendet, und einen Phototransistor 172, der Licht empfängt. Der LED-Chip 171 und der Phototransistor 172 werden in einer Fassung 173 gehalten. In ähnlicher Weise hat der Drehwinkelsensor 180 einen LED-Chip 181, der Licht aussendet, und einen Phototransistor 182, der Licht empfängt. Der LED-Chip 181 und der Phototransistor 182 werden in einer Fassung 183 gehalten. Die LED-Chips 171 und 181 sowie die Phototransistoren 172 und 182 sind in einer Ebene angeordnet.
10 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegel-Systems. Die Drehwinkelsensoren 170 und 180 sind mit einer in 9 dargestellten Meßschaltung C elektrisch verbunden. Dafür sind am Halter 160 vier Öffnungen 176, 178, 186 und 188 ausgebildet, durch die sich vier elektrische Anschlußlamellen 175, 177, 185 und 187 von den Drehwinkelsensoren 170 und 180 rückwärts bis zur Außenseite des Halters 160 erstrecken. Der Halter 160 hat an seiner Vorderseite links- und rechtsseitig abstehend je einen Anlegewinkel 161 zur Befestigung am Rahmen 120. Der Rahmen 120 hat an seiner Rückseite links- und rechtsseitig jeweils zwei an seinem unteren und oberen Ende auskragende Führungsvorsprünge 127. Jeweils zwei Führungsvorsprünge 127 führen einen Anlegewinkel 161, wenn der Halter 160 am Rahmen 120 befestigt wird. Die Vorderseiten der zwei Anlegewinkel 161 des Halters 160 bilden zwei Anlegeflächen 162, die an rückwärtige Flächen 128 des Rahmens 120 angelegt werden. Die Anlegeflächen 162 des Halters 160 sind parallel zu den Vorderflächen der Drehwinkelsensoren 170 und 180 und seitwärts verschiebbar an der Rückseite 128 des Rahmens 120 gelagert. Auf diese Weise kann der Halter 160 am Rahmen 120 seitlich verschoben werden.
Die LED-Chips 171 und 181 sowie die Phototransistoren 172 und 182 sind längs einer Gerade angeordnet, die quer zur Drehachse P steht (vgl. 8). Die Phototransistoren 172 und 182 sind zwischen den LED-Chips 171 und 181 angeordnet, so daß von außen her kein Licht auf sie fällt.
11 zeigt einen Schaltplan der Drehwinkelsensoren 170 und 180. Die LED-Chips 171 und 181 sind in Reihe geschaltet, wobei ein Anschluß des LED-Chips 171 mit der Anode und ein Anschluß des LED-Chips 181 mit Masse verbunden ist. Auf diese Weise hat ein elektrischer Strom in den LED-Chips 171 und 181 dieselbe Stromstärke. Ein Anschluß des Phototransistors 172 ist mit einem "Plus"-Eingang eines Differenzverstärkers 175, der andere Anschluß mit Masse verbunden. In ähnlicher Weise ist ein Anschluß des Phototransistors 182 mit einem "Minus"-Eingang des Differenzverstärkers 175 verbunden und der andere mit Masse. Der Differenzverstärker 175 hat durch diese Schaltung ein Ausgangssignal Q3, das der Differenz der Ausgangssignale der Phototransistoren 172 und 182 entspricht.
Wie in 9 dargestellt wird Licht, das vom LED-Chip 171 ausgesandt wird, von der reflektierenden Oberfläche 135 zurückgeworfen und trifft auf den Phototransistor 172. Licht, das vom LED-Chip 181 ausgesandt wird, wird von der reflektierenden Oberfläche 182 zurückgeworfen und trifft auf den Phototransistor 182. Wenn der Spiegelhalter 130 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die reflektierende Oberfläche 135 vom Drehwinkelsensor 170 weggedreht, während die reflektierende Oberfläche 136 zum Drehwinkelsensor 180 hingedreht wird. Wenn der Spiegelhalter 130 dagegen im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die reflektie rende Oberfläche 135 zum Drehwinkelsensor 170 hingedreht, während die reflektierende Oberfläche 136 vom Drehwinkelsensor 180 weggedreht wird. Dadurch entsteht eine Differenz in den Ausgangssignalen der Phototransistoren 172 und 182. Das Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers erlaubt es, mit Hilfe der Meßschaltung C den Drehwinkel des Spiegelhalters 130 zu bestimmen. Weiterhin kann durch die Meßschaltung C die Drehrichtung des Spiegelhalters 130 bestimmt werden, indem die Ausgangssignale der Phototransistoren 172 und 182 miteinander verglichen werden.
12A zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel von Veränderungen in Ausgangssignalen Q1 und Q2 der Phototransistoren 172 und 182 bei einer Drehung des Spiegelhalters 130. Der Abstand zwischen der reflektierenden Oberfläche 135 bzw. 136 und dem Drehwinkelsensor 170 bzw. 180 wird mit d bezeichnet. Die Lichtempfindlichkeiten der Phototransistoren 172 und 182 sind identisch. Da die Lage der Drehwinkelsensoren 170 und 180 spiegelsymmetrisch ist bezüglich einer Mittelebene, die die Drehachse P enthält und senkrecht zur Ebene der Drehwinkelsensoren 170 und 180 verläuft, zeigen die Ausgangssignale Q1 und Q2 der Phototransistoren 172 und 182 in Abhängigkeit des Abstandes d im Diagramm der 12A einen spiegelsymmetrischen Verlauf bezüglich einer Normalstellung O des Spiegelhalters 130, die im folgenden definiert wird.
Die Vorderseiten der Drehwinkelsensoren 170 und 180 liegen in einer Ebene. Eine Normalposition O des Spiegelhalters 130 ist dadurch definiert, daß die reflektierenden Oberflächen 135 und 136 parallel zur Ebene der Drehwinkelsensoreinheiten 170 und 180 liegen. Das Ausgangssignal Q1 nimmt einen Maximalwert an, wenn der Abstand d einen bestimmten Wert hat. Die Kurve des Ausgangssignals Q1 als Funktion des Abstandes d hat Flanken F1 und F2 beiderseits des Maximalwerts. In ähnlicher Weise hat das Ausgangssignal Q2 des Phototransistors 182 einen Maximalwert bei einem bestimmten Abstand d.
In einer speziellen Anordnung beträgt der Abstand d 1 mm, wenn der Spiegelhalter 130 in der Normalposition O ist. In diesem Fall zeigt die Kurve des Ausgangssignals Q1 bzw. Q2 ein Maximum, wenn der jeweilige Abstand d 0,5 mm beträgt. Dieser Wert ergibt sich unter der Annahme, daß die Licht reflektierenden Bereiche der reflektierenden Oberflächen 135 und 136 kleiner sind als die lichtempfindliche Fläche der Phototransistoren 172 und 182. Sind die reflektierenden Oberflächen 135 und 136 vergleichsweise groß, so zeigt die Kurve des Ausgangssignals Q1 bzw. Q2 ein Maximum bei einem jeweiligen Abstand d, der zwischen 0,7 und 1,0 mm beträgt.
12B zeigt ein Diagramm mit einem Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 175 als Funktion des Abstandes d. In einem Bereich L verläuft das Signal teilweise linear. Der Bereich L kann also zur Bestimmung des Drehwinkels des Spiegelhalters 130 genutzt werden. Wenn die Ausgangssignale Q1 und Q2 der Phototransistoren 172 und 182 gleich sind, ist das Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 175 gleich Null. Dadurch ist eine Normalposition O des Spiegelhalters 130 definiert. Der Drehwinkel des Spiegelhalters 130 wird bezüglich der Normalposition O gemessen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Drehwinkel des Spiegelhalters 130 maximal einige Grad. Die reflektierenden Oberflächen 135 und 136 können also als annähernd parallel zu den Drehwinkelsensoren 135 und 136 bezeichnet werden.
Es ist möglich, daß die Phototransistoren 172 und 182 unterschiedliche Lichtempfindlichkeiten haben. Dieser Fall wird anhand von 13 erläutert. Im Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 175 tritt in der Normalposition O des Spiegelhalters 130 ein Restsignal δ auf, dessen Wert ungleich Null ist. Der Halter 160 kann nun bei festgehaltener Normalposition O des Spiegelhalters 130 seitwärts am Rahmen 120 so bewegt werden, daß das Restsignal δ den Wert Null annimmt. Durch die seitliche Bewegung des Halters 160 am Rahmen 120 werden die Lagen der Drehwinkelsensoren 170 und 180 bezüglich der reflektierenden Oberflächen 170 und 180 verändert. Dadurch ändert sich die Intensität des Lichtes, das von der reflektierenden Oberfläche 135 bzw. 136 auf den Phototransistor 172 bzw. 182 fällt, und das Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 175 kann von δ auf Null geregelt werden.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel können die Drehwinkelsensoren 170 und 180 auf der Rückseite des Spiegelhalters 130 angeordnet werden, weil an dessen Rückseite die reflektierenden Oberflächen 135 und 136 angebracht sind. Durch diese Anordnung der Drehwinkelsensoren 170 und 180 kann das Galvanospiegel-System mit besonders geringem Gewicht und Raumbedarf ausgeführt werden. Die Bestimmung des Drehwinkels des Spiegelhalters 130 erfolgt mit großer Genauigkeit, weil das Ausgangssignal Q3, welches der Differenz der Ausgangssignale Q1 des Phototransistors 172 und Q2 des Phototransistors 182 entspricht, gemessen wird. Schließlich kann sogar ein Unterschied der Lichtempfindlichkeiten der Photo transistoren 172 und 182 durch seitliche Bewegung des Halters 160 leicht kompensiert werden.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
14 zeigt eine längs geschnittene Ansicht eines Galvanospiegel-Systems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Ein Galvanospiegel 250 ist an einem Spiegelhalter 230 befestigt, der drehbar in einem Rahmen 220 gelagert ist. Der Rahmen 220 hat eine Fensteröffnung 221 an seiner Vorderseite, durch welche Licht, das zum Schreiben und Lesen von Daten verwendet wird, auf die vorder Oberfläche des Galvanospiegels 250 trifft.
Der Rahmen 220 hat eine obere Platte 223 und eine untere Platte 224. Zur drehbaren Lagerung des Spiegelhalters 230 sind Stifte 211 und 212 längs einer Gerade angeordnet, die eine Drehachse P des Spiegelhalters 230 definiert. Der Spiegelhalter hat zwei Lagersitze 231 und 232, in denen die Stifte 211 bzw. 212 gelagert sind. Jeder der Stifte 211 und 212 hat einen Abschnitt mit einer konischen Außenfläche und einer gerundeten Spitze. Aufgrund der Lagerung der gerundeten Spitzen der Stifte 211 und 212 in den konisch geformten Aussparungen der Lagersitze 231 und 232 ist der Spiegelhalter 230 drehbar. Zur Vermeidung von Spiel bei der Lagerung drückt eine Plattenfeder 225, die mit einer Schraube 226 auf der Oberseite des Rahmens 220 befestigt ist, den oberen Stift 211 in den oberen Lagersitz 231.
15 zeigt eine horizontal geschnittene Ansicht des Galvanospiegel-Systems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel. Zwei Antriebsspulen 201 und 202 sind an den Seiten des Spiegelhalters 230 angeordnet. Zwei Antriebsmagneten 203 und 204 sind am Rahmen 220 neben den Antriebsspulen 201 bzw. 202 befestigt. Durch die Wirkung der elektromagnetischen Induktion wird der Spiegelhalter 220 um die Drehachse P gedreht, wenn ein Strom durch die Antriebsspulen 201 und 202 fließt.
Zur Verringerung der Masse des Spiegelhalters 230 ist in seinem hinteren Abschnitt eine Aussparung 240 ausgeformt. Ein Steg 245 erstreckt sich zur Erhöhung der Festigkeit in der Mitte der Aussparung 245 vom Spiegelhalter 230 aus rückwärts. Eine in 16 dargestellte Rückansicht des Galvanospiegel-Systems zeigt eine rückseitige, reflektierende Oberfläche 246 des Stegs 245, die für die Reflexion von Licht, das von einem unten beschriebenen Drehwinkelsensor 270 ausgesandt wird, genutzt wird.
17 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegel-Systems. Ein Halter 260 ist an der Rückseite des Rahmens 220 angebracht. Der Halter 260 hat an seiner Vorderseite links- und rechtsseitig abstehend je einen Anlegewinkel 261 zur Befestigung am Rahmen 220. Der Rahmen 220 hat an seiner Rückseite links- und rechtsseitig jeweils zwei an seinem unteren und oberen Ende auskragende Führungsvorsprünge 227. Jeweils zwei Führungsvorsprünge 227 führen einen Anlegewinkel 261, wenn der Halter 260 am Rahmen 220 befestigt wird. Die Vorderseiten der zwei Anlegewinkel 261 des Halters 260 bilden zwei Anlegeflächen 262, die an rückwärtige Flächen 228 des Rahmens 220 angelegt werden. Die Anlegeflächen 262 des Halters 260 sind parallel zu den Vorderflächen eines Drehwinkelsensors 270 und seitwärts verschiebbar an der Rückseite 228 des Rahmens 220 gelagert. Auf diese Weise kann der Halter 260 am Rahmen 220 seitlich verschoben werden.
Ein Drehwinkelsensor 270 ist auf einer vorderen Fläche 263 des Halters 260 angeordnet. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht des Drehwinkelsensors 270, die in einer Fassung 279 einen LED-Chip 271 und zwei Phototransistoren 272 und 273 hat. Die Phototransistoren 271 und 272 sind beiderseits des LED-Chips 271 und mit diesem in einer Ebene sowie längs einer horizontalen Mittelachse 274 angeordnet. Drei Anschlußlamellen 276, 277 und 278 ragen oben und unten aus der Fassung 279 heraus. Beim Einbau des Drehwinkelsensors 270 in den Halter 260 können sie nach hinten gebogen werden.
Wenn der Halter 260 am Rahmen 220 befestigt ist, weist der Drehwinkelsensor 270 zur reflektierenden Oberfläche 246 des Spiegelhalters 230, vgl. 15. In dieser Position steht die horizontale Mittelachse 274 senkrecht zur Drehachse P des Spiegelhalters 230. Der LED-Chip 270 und die Phototransistoren 271 und 272 sind über elektrische Anschlußlamellen 276, 277 und 278 und nicht dargestellte Drähte mit einer Meßschaltung verbunden. Die elektrischen Anschlußlamellen 276, 277 und 278 erstrecken sich nach hinten und ragen durch zwei im Halter 260 ausgeformte Öffnungen aus diesem heraus.
19 zeigt einen Schaltplan des Drehwinkelsensors 270. Ein Anodenanschluß des LED-Chips 271 ist an den positiven Ausgang eines nicht dargestellten Netz gerätes angeschlossen, während ein Kathodenanschluß des LED-Chips 271 mit dem negativen Ausgang des Netzgerätes verbunden ist. Die Kollektor-Anschlüsse der Phototransistoren 272 und 273 sind mit dem positiven Ausgang des Netzgerätes verbunden. Mit dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 275 ist ein Emitter-Anschluß des Phototransistors 272 verbunden, mit dem negativen Eingang ein Emitter-Anschluß des Phototransistors 272.
Durch diese Schaltungsanordnung entspricht das Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 275 der Differenz der Ausgangssignale der Phototransistoren 272 und 273. Licht, das vom LED-Chip 271 ausgesandt wird, wird von der reflektierenden Oberfläche 246 reflektiert und trifft auf die Phototransistoren 272 und 273. Wenn der Spiegelhalter 230 gedreht wird, bewegt sich die reflektierte Oberfläche 246 auf einen der Phototransistoren 272 oder 273 zu. Bewegt sie sich auf den Phototransistor 272 zu, so erhöht sich die auf ihn treffende Lichtintensität, während die auf den Phototransistor 273 treffende Lichtintensität abnimmt. Bewegt sich die reflektierende Oberfläche auf den Phototransistor 273 zu, so erhöht sich die auf ihn treffende Lichtintensität, während die auf den Phototransistor 272 treffende Lichtintensität abnimmt. Es entsteht bei der Drehung des Spiegelhalters 230 also ein Unterschied zwischen den Ausgangssignalen Q1 und Q2 der Phototransistoren 272 und 273. Auf diese Weise mißt die Meßschaltung C den Drehwinkel des Spiegelhalters 230 entsprechend dem Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 275, welches der Differenz der Ausgangssignale Q1 und Q2 entspricht. Durch den Vergleich der Ausgangssignale Q1 und Q2 der Phototransisoren 272 und 273 wird auch die Drehrichtung des Spiegelhalters 230 bestimmt.
20A zeigt ein Diagramm mit Beipielen der Abhängigkeiten der Ausgangssignale Q1 und Q2 vom Drehwinkel des Spiegelhalters 230. Die Lichtempfindlichkeit der Phototransistoren 272 und 273 ist identisch. Eine Normalposition O des Spiegelhalters ist dadurch definiert, daß die vordere Oberfläche des Drehwinkelsensors 270 parallel zur reflektierenden Oberfläche 246 steht. Der Verlauf der Kurven der Ausgangssignale Q1 und Q2 in Abhängigkeit vom Drehwinkel ist symmetrisch bezüglich der Normalposition O.
20B zeigt ein Diagramm mit dem Ausgangssignal Q3 des Differenzverstärkers 275 in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Spiegelhalters 230. Das Ausgangssignal Q3 ändert in einem mit L gekennzeichneten Bereich linear mit dem Drehwinkel. Dieser lineare Bereich L des Ausgangssignals wird zur Messung des Drehwinkels des Spiegelhalters 230 genutzt. Wenn die Ausgangssignale Q1 und Q2 der Phototransistoren 272 und 273 identisch sind, ist das Ausgangssignal Q3 Null. Dadurch wird der Meßschaltung die Normalposition O des Spiegelhalters 230 signalisiert. Der jeweilige Drehwinkel des Spiegelhalters 230 wird bezüglich der Normalposition O gemessen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Drehwinkel höchstens einige Grad. Die reflektierende Oberfläche 246 und die Phototransistoren 272 und 273 bleiben daher bei einer solche Drehung des Spiegelhalters 230 annähernd parallel zueinander.
21A zeigt ein Beispiel der Abhängigkeit der Ausgangssignale Q1 und Q2 der Phototransistoren 272 und 273 vom Drehwinkel für einen Fall unterschiedlicher Lichtempfindlichkeiten der Phototransitoren 272 und 273. In einem sochen Fall ist das Ausgangssignal Q3 (d) bei Normalposition O des Spiegelhalters 230 nicht Null. Wie im ersten Ausführungsbeispiel kann der Halter 260 am Rahmen 220 seitwärts bewegt werden, bis d Null ist. Bei der Seitwärtsbewegung des Halters 260 wird die von der reflektierenden Oberfläche 246 auf den jeweiligen Phototransistor 272 bzw. 273 zurückgeworfene Lichtintensität verändert.
Es kann statt zweier Phototransistoren auch nur ein Phototransistor als Lichtempfänger bei der Winkelmessung verwendet werden. In diesem Fall wird der zweite Eingang des Differenzverstärkers mit einem regelbaren Referenzsignal, beispielsweise einer von einer regelbaren elektrischen Spannungsquelle erzeugten Spannung beschaltet.
Da die reflektierende Oberfläche 246 auf dem Steg 245 ausgebildet ist und der Drehwinkelsensor 270 hinter dem Spiegelhalter 230 angeordnet ist, nimmt der Drehwinkelsensor 270 besonders wenig Raum in Anspruch. Das Galvanospiegel-System kann entsprechend klein und mit geringer Masse ausgeführt werden. Schließlich kann sogar ein Unterschied der Lichtempfindlichkeiten der Phototransistoren 272 und 273 durch seitliche Bewegung des Halters 260 leicht kompensiert werden.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
22 zeigt eine längs geschnittene Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Galvanospiegel-Systems. Ein Galvanospiegel 350 ist an einem Spiegelhalter 330 befestigt, der drehbar in einem Rahmen 320 gelagert ist. Oberflächen 351 und 352 an der Vorder- und Rückseite des Galvanospiegel 350 sind zueinander parallel. Der Rahmen 320 hat eine Fensteröffnung 321 an seiner Vorderseite, durch die Licht, das zum Lesen und Schreiben von Daten bestimmt ist, auf die vordere Oberfläche 351 des Galvanospiegels 350 trifft. Der Rahmen hat eine obere Platte 323 und eine untere Platte 324. Zwei Kugeln 311 und 312 sind an der oberen und der unteren Platte 323 und 324 so angeordnet, daß der Spiegelhalter 330 im Längsschnitt gesehen zwischen ihnen drehbar gelagert ist. Der Spiegelhalter hat zwei Lagersitze 331 und 332, in denen die Kugeln 311 und 312 gelagert sind. Die Oberflächen der Lagersitze 331 und 332, die mit den Kugeln 311 und 312 in Berührung sind, haben konische Form. Auf der Oberseite des Rahmens 320 ist mit einer Schraube 326 eine Plattenfeder 325 befestigt, die über ein Zwischenstück 315 die obere Kugel 311 nach unten drückt. Durch diese Anordnung definieren die Kugeln 311 und 312 sowie die Lagersitze 331 und 332 eine Drehachse P, um die der Spiegelhalter 330 gedreht werden kann.
23 zeigt eine horiontal geschnittene Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Galvanospiegel-Systems. Zwei Antriebsspulen 301 und 302 sind an den Seiten des Spiegelhalters 330 angeordnet. Zwei Antriebsmagneten 303 und 304 sind am Rahmen 320 neben den Antriebsspulen 301 bzw. 302 befestigt. Durch die Wirkung der elektromagnetischen Induktion wird der Spiegelhalter 330 um die Drehachse P gedreht, wenn ein Strom durch die Antriebsspulen 301 und 302 fließt.
In einem hinteren Abschnitt des Spiegelhalters 330 ist eine Aussparung 340 ausgebildet. Eine Fensteröffnung 345 in der Mitte des Spiegelhalters 330 verbindet den Galvanospiegel 350 und die Aussparung 340 und legt einen Abschnitt der Rückseite 352 des Galvanospiegels 350 frei. Die Fensteröffnung 345 hat eine konusförmige Randfläche 346 und weitet sich in Richtung der Aussparung 340.
24 zeigt eine Rückansicht des Spiegelhalters 330. Die Rückseite 352 des Galvanospiegels ist mit einer Beschichtung versehen, die von einem Drehwinkelsensor 370 ausgesandtes Licht reflektiert. Der Drehwinkelsensor 370 wird unten beschrieben. Die Rückseite 352 des Galvanospiegels 350 kann auch mit weißem Klebeband oder ein weißem Lack bedeckt werden.
25 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Galvanospiegelsystems nach dem dritten Ausführungsbeispiel. An der Rückseite des Rahmens 320 ist ein Halter 360 vorgesehen, der an einer vorderen Fläche 363 einen Drehwinkelsensor 370 hat. 26 zeigt eine perspektivische Ansicht des Drehwinkelsensors 370 mit einem LED-Chip 371 und zwei Phototransistoren 372 und 373. Die Phototransistoren 372 und 373 sind nebeneinander in einer Fassung 375 angeordnet. Der LED-Chip 371 ist oberhalb Fassung 375 und zentrisch zu einer vertikalen Achse, die durch die Mitte zwischen den Phototransistoren 372 und 373 verläuft, angeordnet. Der LED-Chip 371 und die Phototransistoren 372 und 373 liegen in derselben Ebene. Sie sind über elektrische Anschlußlamellen 376, 377 und 378 mit einer Meßschaltung C verbunden.
Auf eine detaillierte Beschreibung Schaltskizze des Drehwinkelsensors 370 wird verzichtet, weil sie mit der der in 19 dargestellten Schaltskizze des zweiten Ausführungsbeispiels identisch ist.
Der Halter 360 hat an seiner Vorderseite links- und rechtsseitig abstehend je einen Anlegewinkel 361 zur Befestigung am Rahmen 320. Der Rahmen 320 hat an seiner Rückseite links- und rechtsseitig jeweils zwei an seinem unteren und oberen Ende auskragende Führungsvorsprünge 327. Jeweils zwei Führungsvorsprünge 327 führen einen Anlegewinkel 361, wenn der Halter 360 am Rahmen 320 befestigt wird. Die Vorderseiten der zwei Anlegewinkel 361 des Halters 360 bilden zwei Anlegeflächen 362, die an rückwärtige Flächen 328 des Rahmens 320 angelegt werden. Die Anlegeflächen 362 des Halters 360 sind parallel zu den Vorderflächen der des LED-Chips 371 und der Phototransistoren 372 und 373, und seitwärts verschiebbar an der Rückseite 328 des Rahmens 320 gelagert. Auf diese Weise kann der Halter 360 am Rahmen 320 seitlich verschoben werden.
Bei einer Drehung des Spiegelhalters 330 wird die reflektierende Rückseite 352 des Galvanospiegels 350 in Richtung eines der beiden Phototransistoren 372 oder 373 gedreht. Wird sie in Richtung des Phototransistors 372 gedreht, so erhöht sich die auf ihn treffende Lichtintensität, während sich die auf den Phototransistor 373 treffende Lichtintensität verringert. Wird sie in Richtung des Phototransistors 373 gedreht, so erhöht sich die auf ihn treffende Lichtintensität, während sich die auf den Phototransistor 372 treffende Lichtintensität verringert. Es entstehen unterschiedliche Ausgangssignale Q1 und Q2 der Phototransistoren 372 und 373. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel wird von einer Meßschaltung C der Drehwinkel des Spiegelhalters 330 mit Hilfe eines Ausgangssignals Q3 bestimmt, welches der Differenz der Ausgangssignale Q1 und Q2 entspricht. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel wird auch ein Unterschied der Lichtempfindlichkeiten der Phototransistoren 372 und 373 durch eine seitliche Bewegung des Halters 360 am Rahmen 320 kompensiert.
Das Galvanospiegel-System nach dem dritten Ausführungsbeispiel kann mit geringem Raumbedarf und geringer Masse hergestellt werden, weil der Drehwinkelsensor 370 an der Rückseite des Spiegelhalters 330 angeordnet ist und die Rückseite 352 des Galvanospiegels 350 zur Reflexion des vom Drehwinkelsensor 370 ausgesandten Lichts verwendet wird.
Im dritten Ausführungsbeispiel kann der Abstand zwischen den Phototransistoren 372 und 373 verringert werden, wenn der LED-Chip 371 Licht nur in einen kleinen Raumwinkel abstrahlt. Dadurch kann das Galvanospiegel-System mit noch weniger Raumbedarf ausgeführt werden.
Es ist auch möglich, den LED-Chip 371 unterhalb der Phototransistoren 372 und 373 anzuordnen oder diese Elemente in einer Fassung anzuordnen. Schließlich kann das Fenster 345 in beliebiger Form ausgeführt sein, zum Beispiel quadratisch.
27 zeigt eine horizontal geschnittene Ansicht des Spiegelhalters 330 gemäß einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Spiegelhalters 330 ist mit dem des dritten Ausführungsbeispiels identisch. In dieser Abwandlung hat jedoch der Galvanospiegel 450 einen Spiegelkörper mit einer ersten und einer zweiten Beschichtung 451 und 452 auf seiner Vorderseite. Der Spiegelkörper 455 besteht aus einem Material, das für das vom LED-Chip ausgesandte Licht durchlässig ist. Die erste Schicht 451 reflektiert das zum Lesen und Schreiben von Daten bestimmte Laserlicht, während die zweite Schicht 452 das vom LED-Chip 371 des Drehwinkelsensors 370 ausgesandte Licht reflektiert, vgl. 26. Die Rückseite des Spiegelkörpers 455 hat eine Beschichtung 453, die für das vom LED-Chip 371 ausgesandte Licht durchlässig ist. Durch diese Anordnung wird bewirkt, das das vom LED-Chip ausgesandte Licht sich durch die Beschichtung 453 und den Spiegelkörper 455 ausbreitet, an der zweiten Beschichtung 452 reflektiert wird und wiederum durch den Spiegelkörper 455 und die Beschichtung 453 verläuft, bevor es auf die Phototransistoren 372 und 373 trifft. Der Abstand zwischen dem Drehwinkelsensor 370 und der reflektierenden Fläche 452 kann auf diese Weise vergrößert werden. Dadurch erhöht sich bei einer Drehung des Spie gelhalters 330 der Intensitätsunterschied des auf die zwei Phototransistoren 372 und 373 treffenden Lichts, wodurch die Genauigkeit der Messung des Drehwinkels des Spiegelhalters 330 erhöht wird.
Obwohl der Aufbau und die Wirkung des erfindungsgemäßen Galvanospiegel-Systems hier anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, sind Abwandlungen möglich, ohne daß vom Erfindungsgedanken abgewichen wird. Insbesonders können die Ausführungsbeispiele in jeder Art von Laufwerken für optische oder magnetooptische Speicherplatten verwendet werden. Der Gebrauch ist nicht beschränkt auf Laufwerke, die die Nahfeldaufnahme-Technologie verwenden.

Claims

Galvanospiegel-System mit einem Galvanospiegel (150), der Licht zum Lesen und/oder Schreiben von Daten reflektiert, einem Spiegelhalter (130), an dem der Galvanospiegel (150) gehalten ist, einem Rahmen (120), an dem der Spiegelhalter (130) um eine Rotationsachse (P) drehbar gelagert ist, einem Sensor (170), der einer sich gemeinsam mit dem Spiegelhalter (130) drehenden Reflexionsfläche (135, 136) zugewandt ist und mindestens einen Lichtsender (171, 181) zum Aussenden von Licht auf die Reflexionsfläche (135, 136) sowie zwei Lichtempfänger (172, 182) hat, die das an der Reflexionsfläche (135, 136) reflektierte Licht empfangen und jeweils ein Ausgangssignal (Q1, Q2) erzeugen, das mit dem vom Drehwinkel des Spiegelhalters (130) abhängigen Abstand des jeweiligen Lichtempfängers (172, 182) von der Reflexionsfläche(135, 136) variiert, wobei der mindestens eine Lichtsender (171, 182) und die beiden Lichtempfänger {172, 182) in einer ersten Ebene angeordnet sind, zu der die Reflexionsfläche (135, 136) bei Referenzstellung des Spiegelhalters (130) parallel angeordnet ist, und die beiden Lichtempfänger (172, 182) symmetrisch bezüglich einer zu dieser ersten Ebene senkrechten, die Rotationsachse (P) enthaltenden zweiten Ebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertevorrichtung (C), die den Drehwinkel des Spiegelhalters (130) aus den Ausgangssignalen der beiden Lichtempfänger (172, 182) mittels einer vorbestimmten Kennlinie bestimmt, vorgesehen ist und der Sensor (170) an einem Sensorhalter (160) gehalten ist, der parallel zu der ersten Ebene in Richtung der Verbindungslinie der beiden Lichtempfänger (172, 182) verschiebbar an dem Rahmen (120) gehalten ist.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (120) an mindestens einer Seite mindestens eine Öffnung (121) aufweist und an seiner von der Öffnung (121) abgewandten Seite mindestens einen ebenen Abschnitt (128) und mindestens zwei Führungsvorsprünge (127) hat, die senkrecht zur Richtung der Beweglichkeit des Lichtsenders (171) und Lichtempfängers (172) auskragen.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Permanentmagnete (103, 104) entlang einer Gerade, die quer zur Drehachse (P) des Spiegelhalters (130} verläuft, an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens (120), die quer zur Seite mit der Öffnung (121) stehen, beiderseits des Spiegelhalters (130) angeordnet sind.
Galvanospiegel-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zwei Magnetspule (101, 102) an gegenüberliegenden Seiten des Spiegelhalters (130), die quer zur reflektierenden Oberfläche (351) des Spiegels (150) stehen, angeordnet sind.
Galvanospiegel-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelhalter (130) in einem Spitzenlager gelagert ist.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Spitzenlager ein Lagerstift (111) von einer Plattenfeder (125), die am Rahmen (120) befestigt ist, in einen Lagersitz (131) gedrückt wird.
Galvanospiegel-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelhalter (130) eine Aussparung (140) an der der reflektierenden Oberfläche (351) des Spiegels (150) abgewandten Seite hat.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Steg (245) an der der reflektierenden Oberfläche (351) des Spiegels (250) abgewandten Seite des Spiegelhalters (230) ausgebildet ist und sich in der Aussparung (240) erstreckt.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aussparung (340) zum Spiegel (350) hin eine fensterförmige Vertiefung (345) so ausgebildet ist, daß ein Abschnitt der der reflektierenden Oberfläche (351) abgewandten Oberfläche (352) des Spiegels (350) freigelegt ist.
Galvanospiegel-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (135) seitlich der Aussparung (140) angeordnet ist.
Galvanospiegel-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (246) auf der der reflektierenden Oberfläche (351) des Spiegels abgewandten Oberfläche des Stegs (245) angeordnet ist.
Galvanospiegel-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (246) auf dem frei gelegten Abschnitt der der reflektierenden Oberfläche (351) abgewandten Oberfläche (352) des Spiegels (350) angeordnet ist.
Galvanospiegel-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelkörper (455) aus einem für das vom Lichtsender (171) ausgesandte Licht durchlässigen Material besteht und die Reflexionsfläche (452) zwischen dem Spiegelkörper (455) und der reflektierenden Oberfläche (451) des Spiegels (450) angeordnet ist.
Galvanospiegel-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (160) an seiner dem Rahmen (120) zugewandten Seite mindestens eine ebene Anlegefläche (162) hat, die an dem ebenen Abschnitt (128) auf der der Öffnung (121) abgewandten Seite des Rahmens (120} anliegt.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Halter (160) mindestens ein Anlegewinkel (161) ausgebildet ist, dessen dem Rahmen (120) zugewandte Seite die Anlegefläche (162) bildet.
Galvanospiegel-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger (372, 373) beiderseits des Licht senders (371) entlang einer ersten Geraden angeordnet sind, die zumindest annähernd quer zur Drehachse (P) des Spiegelhalters (330) verläuft, und daß der Lichtsender (371) so angeordnet ist, daß eine durch seine Mitte verlaufende zweite Gerade zumindest annähernd parallel zu einer dritten Geraden ist, welche in der Eben der Lichtempfänger (372, 373) in der Mitte zwischen den Lichtempfängern (372, 373) parallel zur Drehachse (P) verläuft.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtsender (171, 181) so angeordnet sind, daß die zweite Gerade in ihrer Mitte verläuft.
Galvanospiegel-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fassung (175), die an der Seite des Halters (160) angebracht ist, die der Reflexionsfläche (135) zugewandt ist, den Lichtsender (171) und/oder die Lichtempfänger (172, 182) hält.
Galvanospiegel-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (Q1, Q2) der Lichtempfänger (172, 182) als Eingangssignale eines Differenzverstärkers (175) dienen, dessen Ausgangssignal (Q3) dem Drehwinkel des Spiegelhalters (130) zumindest annähernd proportional ist.
Galvanospiegel-System nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel bezüglich der Stellung des Spiegelhalters (130) bestimmt wird, bei der die Reflexionsfläche (136) parallel zum ebenen Abschnitt (128) am Rahmen (120) ist.
Galvanospiegel-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (170) zwei Lichtsender (171, 181) hat und die beiden Lichtempfänger (172, 182) zwischen den beiden Lichtsendern (171, 181) angeordnet sind.