[发明专利]对于表面进行光学扫描用的装置

说明书

本发明涉及在XYZ直角坐标系中于X方向上在给定的行程范围内对于基本上平行于X-Y平面的表面进行光学扫描用的装置，该装置包括用于提供辐射光束的辐射源;用于将光束沿Z方向聚焦在该表面上的物镜，所述物镜安装在包括永久磁铁在内的物镜系统中;以及以电磁方式悬置及驱动物镜系统的线圈系统，所述线圈系统包括多个线圈对，每一线圈对又包括沿Z方向一个安装在另一个上方的两个线圈。

这种类型的扫描装置，尤其适合对于其上信息按多条同心轨迹或拟同心轨迹集合一起形成的螺旋形轨迹排列的圆盘形状光学记录载体进行读出。记录载体上的单条轨迹，可以通过转动记录载体进行扫描。为了扫描其它各条轨迹，必须让物镜横过这些轨迹沿径向或X方向移动。为了缩短对存储信息的存取时间，必须能将物镜横过这些轨迹迅速移动。

如开头一段描述的装置，可从日本应用物理杂志Vol.26（1987）增刊26-4，pp.195-197公布的“一种漂浮镜头促动机构”一文中了解到。在此已知的装置中，物镜系统以其光轴沿Z轴方向，而且包括为线圈系统环绕的圆环形磁铁，以按电磁方式支承并以五个自由度驱动物镜系统。此线圈系统包括三个线圈对，成圆形地定位在物镜系统周围。通过正确地激励这些线圈，可使物镜系统相对该线圈系统在X，Y和Z方向上移动及绕X及Y轴转动。由于这些线圈在X-Y平面内是紧贴围绕在物镜系统周围的，故其沿X及Y方向的行程受到局限。当对光学记录载体进行扫描时，在X方向上需要有长的行程，以便能将物镜系统形成的扫描光斑配置在记录载体的每一轨迹上。为此目的，已知装置中的线圈系统是装在可沿X方向在所需要的长行程范围内移动的底座上的。于是物镜系统沿X轴位置的粗调可借助底座实现，而带环形磁铁的线圈系统则保证其沿X轴的细调。

已知装置的缺点在于底认的质量比较大。这就使实现对记录载体上轨迹的短存取时间变得困难。

本发明的目的在于提供可以实现短存取时间的扫描装置。

为此目的，根据本发明的扫描装置，其特征在于，线圈系统是按静止不动的方式固定在扫描装置中的，并且包括位于物镜系统两侧的行程长度范围内的两列彼此平行的线圈时，与永久磁铁按磁性方式配合贯穿整个行程。线圈系统不再装在可移动的底座上，但被固定在扫描装置中。对线圈中产生热在散失方面的合理要求，可以很容易实现，例如借助于其上安装该线圈的平板。两列线圈对与物镜系统结合在一起，便构成了在X方向上具有长行程的线性促动机构。由于物镜系统不再经由底座产生移动，而在X方向方直接靠线圈系统驱动，所以被移动的质量是非常小的，于是提供了缩短存取时间的可能性。

为了限制物镜系统在Z方向上的偏移，该装置在两列线圈对上面最好配备有挡板75。

根据本发明的扫描装置，其优选的特征在于，配备有可开关的机械机构，以将物镜系统保持在给定位置。当线圈系统未被激励时，该机构可以防止物镜系统以未被控制的方式在线圈系统中发生运动而由其造成破坏。

本发明扫描装置的特定实施例，其特征在于，在与线圈轴垂直的截面内，该线圈具有大致为矩形的截面。这样的线圈易于缠绕，而且具有进一步的优点在于此促动机构的内侧可以尽可能密的匝数充填，以使线圈能给物镜系统施加更大的力。

根据本发明扫描装置，其最佳特征在于，配备有转换通过线圈对的电流用的转换器以及用以确定物镜系统X位置的检测器，该检测器的输出接在该转换器的控制输入端。此转换器特别保证只有靠近物镜系统的线圈能被接通，以使激励线圈系统只需很少一点能量。

根据本发明的最佳实施例，其特征在于，用于使物镜系统沿Y及Z方向移动和绕X轴旋转的转换器，同时接通物镜系统一侧的不是一对就是两对线圈及在另外一侧相对排列的同样数目的线圈对，取决于该物镜系统所处的X位置。物镜系统的上述移动，可以靠仅激励那些处在最靠近物镜系统中心位置的线圈对来实现。当物镜系统沿X轴发生位置位移时，被接通的线圈对的个数在2和4之间变化。

根据本发明扫描装置的另一最佳实施例，其特征在于，用于使物镜系统沿X方向移动及绕Y轴转动的转换器，同时接通物镜系统一侧的两对线圈及其另一侧与其相对排列的同样两对线圈，被接通的线圈对之间沿X方向的距离，取决于物镜系统的X位置。物镜系统的上述移动，可通过激励沿X方向观察位于物镜系统中心两侧的四对线圈来实现。