光學掃描設備的製作方法
2023-09-15 05:17:55
專利名稱：光學掃描設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及掃描多層信息載體的光學掃描設備。
本發明尤其涉及用於從多層光碟讀取和/或向其記錄數據的光碟裝置和光學數據存儲。
背景技術：
常規光學掃描設備通常包括一個夾持器(clamper)，其上例如DVD(DVD表示數字多功能光碟)的光碟在掃描前被固定。光學掃描設備包括旋轉電動機以旋轉夾持器和信息載體。旋轉的信息載體被光束掃描以讀取已在螺旋狀軌道中寫入的信息，或者向螺旋狀凹槽寫入信息。
2003年2月27日提交的歐洲專利申請03290470.8，03290471.6和03290473.2致力於包括多個信息層的信息載體，該信息層的光學性質依賴於兩個電極之間施加的電勢差。這種信息載體可以具有相對多的信息層。實際上，適當選擇施加到信息層上的電勢差，通過一定波長的光束掃描，信息載體的一個信息層可以具有適於掃描該信息層的光學性質，而其它信息層對於該光束波長是透明的，這樣不幹擾對所掃描的信息層的掃描。這些專利申請中，描述了ROM、WORM和RW信息載體(ROM代表只讀存儲器，WORM代表一次可寫多次可讀，RW代表可寫)。這樣，措詞「掃描」意味著從信息載體讀取數據或向信息載體寫入數據。
這種信息載體的一個實例在
圖1a和1b中描述，並且對應於歐洲專利申請03290470.8中描述的信息載體。
這種信息載體包括第一信息層11、第一電解質層12、第一反電極13、間隔層14、第二信息層15、第二電解質層16和第二反電極17。這種信息載體可以包括多於2個的信息層。例如，這種信息載體可以包括10個、20個或高達100個或甚至更多的信息層。例如，圖1b示出了包括6個信息層的信息載體。這種信息載體可以包括光學性質不能通過電勢差而改變的信息層。例如，信息載體可以包括具有不可切換光學性質的ROM、WORM或RW信息層，所述信息層用作信息載體的最後信息層。這在執行BD標準(BD代表藍光光碟)的信息載體中尤其有用。
信息層11和15包括坑(pit)和岸(land)，它們通過常規技術例如壓紋和印刷而獲得。
信息載體將要被波長1的光束掃描。選擇第一和第二電解質層12和16、第一和第二反電極13和17以及間隔層14，使得它們對于波長1是透明的，或至少在該波長具有很小的吸收，以不會對光束產生影響。
圖1a和1b的例子中，第一和第二信息層11和15包括電致變色材料。在上述專利申請中描述了其它信息載體，例如具有包括液晶材料信息層的信息載體。
電致變色材料是一種具有光學性質的材料，其光學性質可以隨著電子的產生或消失而改變。電致變色材料在本領域技術人員中是已知的。例如，1995年出版的由Paul M.S.Monk等撰寫的「ElectrochromismFundamentals and Applications」一書中描述了電致變色材料的性質。優選地，用在根據本發明信息載體中的電致變色材料是噻吩衍生物，例如聚二氧乙基噻吩，也稱為PEDT或PEDOT，例如，L.Bert Goenendaal等在Advanced Materials 2000，12，No.7中發表的「Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)and ItsDerivativesPast，Present and Future」中有所描述。
在圖1a的實例中，第一和第二信息層11和15的電致變色材料相同，並具有還原態和氧化態。選擇電致變色材料使它處於還原態時在波長1具有高吸收和反射，處於氧化態時在波長1具有低吸收和反射。
當第一信息層11被掃描以從該第一信息層11讀取信息時，電勢差V1施加在第一信息層11和第一反電極13之間，第一信息層11的電勢比第一反電極13高。電流從第一信息層11流向第一反電極13，而電子從第一反電極13傳輸到第一信息層11。電致變色材料吸收電子而被還原。由於電中性的原因，第一電解質層12的正離子被第一信息層11吸收或者負離子被第一信息層11排斥，第一電解質12的負離子被第一反電極13吸收或正離子被第一反電極13排斥。因此，第一反電極是接收離子的，是施主電極(donating electrode)。選擇電勢差V1使得當施加電勢差V1時，第一信息層11的吸收和反射在波長1變得相對高。
然後，一旦第一信息層11的吸收和反射為高，使用常規讀出技術，例如，使用諸如用於CD-ROM讀出的相差讀出原則，或者備選地，通過標記和無標記之間的反射或吸收差，可以從該信息層讀取信息。
一旦第一信息層11的信息被讀取，則掃描第二信息層15。首先，通過在第一信息層11和第一反電極13之間施加一個-V1電勢差(其是V1的反向電勢差)，第一信息層11變透明。這樣，第一信息層11的電致變色材料被氧化，在這種狀態下它在波長1具有低的吸收和反射。然後，通過在第二信息層15和第二反電極17之間施加電勢差V2，第二信息層15變成吸收性的。該實例中，V2等於V1，這是因為第一和第二信息棧包括相同的電致變色材料。
一旦第二信息層15的吸收變高，可以從該信息層讀取信息。第一信息層11不幹擾信息的讀出，這是因為第一信息層11是透明的。因此，有可能僅尋址一個信息層，而信息載體的其它層都是透明的或具有低的吸收和反射。所需的層通過在不同信息棧中的信息層和反電極之間施加適當的電勢差而尋址。
這樣信息層具有光學性質，其依賴於施加在兩個電極之間的電勢差。在圖1a和1b的情況下，兩個電極是信息層和反電極。在其它情況下，信息層可以位於兩個電極之間。
因此，必須向這種信息載體施加電勢差。對於在掃描時信息載體旋轉的常規光學掃描設備來講，這一點是不可能的。
發明簡述本發明的一個目標是提供一種光學掃描設備，其能夠掃描包括多個信息層的信息載體，該多個信息層的光學性質依賴於兩個電極之間施加的電勢差。
為達此目的，本發明提出了一種光學掃描設備，用於掃描包括多個信息層的信息載體，該信息層的光學性質依賴於兩個電極之間施加的電勢差，所述光學掃描設備包括旋轉部分和固定部分，旋轉部分包括接收所述信息載體的裝置和多個接收器，所述接收裝置包括連接所述電極的多個接觸，每個接收器對應於給定的信息層，固定部分包括能源以傳輸能量到對應於所選信息層的接收器，旋轉部分包括在連接到對應於所選信息層的電極的接觸之間施加電勢差的裝置。
根據本發明，信息載體固定到旋轉部分。旋轉部分包括多個與電極相連的接觸。因為旋轉部分和信息載體在掃描時旋轉，所以不可能通過與光學掃描設備的固定部分相連的導線給信息層施加電勢差。因此，旋轉部分包括施加電勢差的裝置。為了選擇信息層(其上將被施加電勢差)以改變其光學性質，在旋轉部分使用多個接收器，每個接收器對應於給定的信息層。當選擇信息層時，通過位於光學掃描設備的固定部分中的能源，能量被傳遞到對應於所選信息層的接收器。固定部分中的電路可以控制能源，以便能量傳遞到對應於所選信息層的接收器。因此，在光學掃描設備的固定部分和信息載體之間沒有使用導線，這允許信息載體自由旋轉。
優選地，施加電勢差的裝置用來在所述兩個接觸之間施加對應於所述傳遞能量的電勢差。施加到信息層上的電勢差由能源提供。這是具有優勢的，因為在旋轉部分不需要附加的能源，這簡化了旋轉部分的製造工藝。
優選地，光學掃描設備包括安裝在旋轉部分上的感應線圈和通過所述感應線圈施加磁通量以產生感應電流的裝置，以及施加電勢差的裝置，用來在所述兩個接觸之間施加對應於所述感應電流的電勢差。在這種情況下，安裝在旋轉部分上的感應線圈提供了施加電勢差所必須的電能。在這種情況下，接收器只用來選擇其上將被施加電勢差的信息層。施加到信息層的電勢差由感應線圈提供。這樣就節省了功率，這是因為選擇信息層所需的能量小於施加到該信息層上的電勢差所需的能量。備選地，在旋轉部分使用電池，使用感應線圈以對所述電池充電。
本發明的第一實施例中，能源包括至少一個輻射源，接收器是光敏檢測器。優選地，輻射源是用來掃描信息載體的輻射源。在這種情況下，使用相同的輻射源掃描信息載體並且傳遞能量到對應於所選信息層的接收器。這簡化了光學掃描設備，因為僅需要一個輻射源。
優選地，輻射源由具有供電周期的脈衝發生器供電，所述供電周期是旋轉部分旋轉周期的整數倍。輻射源可以是用於掃描信息載體的輻射源，或是另外的輻射源。為了發送輻射到相同的光敏檢測器，在旋轉部分的一次旋轉中輻射源輻射一次，或者在旋轉部分的每兩個或三個旋轉中輻射源輻射一次。這樣，僅對應於所選信息層的光敏檢測器接收由輻射源發射的輻射。
優選地，光敏檢測器布置在一個圓中，該能源包括多個布置在圓中的輻射源，所述輻射源以這樣的方式輻射在旋轉部分的一次旋轉過程中，對應於所選信息層的光敏檢測器被所有的輻射源連續地照射。使用這種配置，有可能在夾持器的旋轉過程中連續地傳遞能量到光敏檢測器。因此，有可能在適當的接觸之間連續地施加電勢差，以改變所選信息層的光學性質，所選信息層對應於連續照射的光敏檢測器。因此，所選信息層的光學性質的改變相對較快。
本發明的第二實施例中，接收器是導電環，該能源包括至少一個導電刷，用以接觸至少一個導電環。根據該實施例，使用電學接觸以在固定部分和旋轉部分之間傳遞能量。這可以通過滑動接觸實現。優選地，導電環包括導電流體。這種導電流體容易與旋轉部分一起旋轉，同時與固定電刷或電極接觸。
本發明的第三實施例中，接收器是初級導體，能源包括至少一個次級導體，通過電容耦合實現所述次級導體和所述初級導體之間的能量傳遞。
本發明的第四實施例中，接收器是感應線圈，能源包括至少一個電磁部分，所述電磁部分和感應線圈之間的能量傳遞通過電感耦合實現。
參照此後描述的實施例，本發明的這些和其它方面將更顯而易見。
附圖簡述現在參考附圖，本發明將以實例的形式加以詳細描述，附圖中-圖1a和1b示出了根據本發明的用於光學掃描設備的信息載體；
-圖2示出了根據本發明的旋轉部分和信息載體；-圖3示出了根據本發明的光學掃描設備；-圖4示出了根據本發明優選實施例的光學掃描設備；-圖5a示出了根據本發明第一實施例的第一光學掃描設備，圖5b示出了圖5a中P視點的投影圖；-圖6示出了圖5a的光學掃描設備的優選實施例；-圖7a示出了根據本發明第一實施例的第二光學掃描設備，圖7b是圖7a中P視點的投影圖；-圖8a示出了根據本發明第一實施例的第三光學掃描設備，圖8b是圖8a中P視點的投影圖，圖8c是圖8a的能源的頂視圖；-圖9a示出了根據本發明的第二實施例的第一光學掃描設備，圖9b是圖9a在P視點的投影圖；-圖10a示出了根據本發明的第二實施例的第二光學掃描設備，圖10b是圖10a在P視點的投影圖；-圖11示出了圖9a的光學掃描設備的優選實施例；-圖12a示出了根據本發明的第三實施例的光學掃描設備，圖12b是圖12a中P視點的投影圖；-圖13示出了根據本發明的第四實施例的光學掃描設備。
發明詳述圖2示出了根據本發明的旋轉部分和信息載體。夾持器202用於固定地接收信息載體201。夾持器202安裝在旋轉軸209上，該旋轉軸與旋轉電動機(在圖2中未示出)相連。夾持器202和旋轉軸209形成了旋轉部分。
信息載體201包括多個電極，例如電極203和204。信息載體201包括多個信息層，其光學性質依賴於兩個電極之間施加的電勢差。在圖2的實例中，僅描述了信息載體201的一部分，其對應於所述信息載體201的內部部分。信息層可以是電極，如圖1所述，或者信息層可以位於兩個電極之間。
夾持器包括接觸，例如接觸207和208，這些接觸連接信息載體201的電極。該實例中，第一電極203包括第一連接205，其與第一接觸207相連，第二電極204包括第二連接206，其與第二接觸208相連。
夾持器202的接觸與在兩個接觸之間施加電勢差的裝置相連，該施加電勢差的裝置包含在旋轉部分中，在下面的圖中將有更詳細的描述。
圖2的實例中，夾持器202具有階梯形狀，這允許電極與夾持器的接觸相連。可以提供其它形狀的夾持器202，例如具有環形表面、接觸布置在該表面上的圓中的夾持器。在這種情況下，信息載體具有在信息載體內部區域的一個表面上的圓中布置的連接，該連接與信息載體的電極相連。下面，本發明將結合夾持器(例如圖2中描述的夾持器)進行描述。當然，本發明適用於任何夾持器，只要夾持器包括與信息載體的電極相連的接觸。
圖3示出了根據本發明的光學掃描設備。該光學掃描設備包括夾持器301和能源300。夾持器301安裝在旋轉軸305上，該軸與離心馬達相連。夾持器301和旋轉軸305形成旋轉部分。能源300固定在光學掃描設備中。夾持器301包括8個接觸311-318。旋轉部分包括4個接收器321-324，在該實例中它們安裝在旋轉軸305上。能源300包括一個發生器341和4個能量傳輸裝置331-334。發生器341控制開關以發送能量到傳輸裝置331-334中的一個。
每個接收器對應於給定的信息層。在此後描述的實例中，信息載體包括4個信息層。第一信息層位於與接觸317和318相連的兩個電極之間，第二信息層位於與接觸315和316相連的兩個電極之間，第三信息層位於與接觸313和314相連的兩個電極之間，第四信息層位於與接觸311和312相連的兩個電極之間。第一接收器321對應於第一信息層，第二接收器332對應於第二信息層，以此類推。假設選擇第三信息層，即電勢差施加在接觸313和314之間以改變第三信息層的光學性質。發生器341導通與能量傳輸裝置333相連的開關，使得能量發送到所述能量傳輸裝置333，該能量被傳輸到第三接收器323。因此，能源300用來傳輸能量到對應於所選信息層的接收器。傳輸的能量值依賴於改變信息層的光學性質所需要的時間和電勢差，該信息層的光學性質依賴於信息載體的結構和所述信息載體中使用的材料。
然後如圖3所示，可以使用傳輸的能量，以在對應於所選信息層的接觸之間施加電勢差。在這種情況下，用於施加電勢差的裝置是與旋轉部分的接收器相連的導線。
旋轉部分可以包括額外的用於施加電勢差的裝置，例如安裝在旋轉部分中的電池。在這種情況下，傳輸的能量僅用於分辨選擇哪個信息層。旋轉部分包括一個電路，其用來選擇哪兩個接觸之間施加電勢差，作為已經傳輸能量的接收器的函數。該電路控制開關，例如電晶體，使得在所選接觸之間施加電勢差。
這允許減少固定部分的功耗，因為需要少量的能量傳輸到接收器，以便旋轉部分的電路可以檢測對應於該接收器的信息層已經被選擇。
圖4示出了根據本發明優選實施例的光學掃描設備，具有安裝在夾持器上的感應線圈。夾持器301包括安裝在其上的感應線圈401。光學掃描設備還包括產生磁場B的固定磁體402。在信息載體的掃描過程中，夾持器301旋轉。因此，感應線圈401內部由磁場產生的磁通量變化，使得在感應線圈401中產生感應電流。該感應電流被電路403使用，該電路403在對應於所選信息層的兩個接觸之間提供所述感應電流。在這種情況下，在旋轉部分不需要電池。備選地，電池用在夾持器301中，使用感應電流以對所述電池充電。
圖5a和5b示出了根據本發明第一實施例的第一光學掃描設備。該光學掃描設備包括安裝在旋轉軸305上的夾持器301，以及第一、第二、第三和第四輻射源505-508。夾持器301包括8個接觸311-318，以及第一、第二、第三和第四光敏檢測器501-504。圖5b是圖5a中P視角的投影圖。例如，輻射源505-508是雷射器或LED(LED代表發光二極體)。例如光敏檢測器501-504是光電二極體。
光學掃描設備進一步包括發生器341用來發送能量到輻射源505-508，使得接收所述能量的輻射源發射輻射。發生器341以及用來選擇發送能量的輻射源的開關在圖5a中沒有示出。
此後描述的實例和圖3中描述的實例相同。當第一信息層的光學性質需要改變時，即第一信息層被選擇時，第一輻射源505進行輻射，即能量被發送到第一輻射源505。第一輻射源505發射輻射，其被第一光敏檢測器501吸收。該輻射轉換成電流，這樣在第一光敏檢測器501的電極之間產生電勢差。因此，在接觸317和318之間施加了電勢差，並且第一信息層的光學性質改變。當選擇第二信息層時，第二輻射源506進行輻射，以此類推。
輻射源可以發射連續的輻射。在這種情況下，僅當相應的光敏檢測器被照射時輻射才轉換成電流。該實例中，光敏檢測器在夾持器301的每個旋轉中被照射一次，該時間依賴於光敏檢測器的面積。為了節省功率，僅當光敏檢測器位於輻射源之上時才發射輻射。這可以通過具有供電周期的脈衝發生器對輻射源供電而實現，所述供電周期是夾持器301旋轉周期的整數倍。例如，如果供電周期等於夾持器301的旋轉周期，光敏檢測器在夾持器301的每一次旋轉中被照射一次。如果供電周期是夾持器301的旋轉周期的兩倍，則光敏檢測器在夾持器301的每兩個旋轉中被照射一次。
除了第一、第二、第三和第四輻射源505-508，可以使用可移動的輻射源，其布置在第一、第二、第三或第四光敏檢測器501-504中任何一個的前面。發生器341用來控制所述可移動輻射源的位置。當選擇第一信息層時，發生器341將可移動輻射源放置在第一光敏檢測器501的前面，並且能量被發送到所述可移動輻射源。
在後一種情況下，輻射源相對於信息載體是可移動的。然而，當能源傳輸能量到合適的光敏檢測器時，它保持在固定位置。因此，措詞「固定部分」不應理解成完全固定的部分，而是當旋轉部分旋轉時它是可以固定的部分，即，不隨旋轉部分一起旋轉的部分。
圖6示出了根據本發明第一實施例的光學掃描設備，其中輻射源是用於掃描信息載體的輻射源。光學掃描設備包括雷射源601和物鏡602。雷射源601產生光束，通過物鏡602，其被聚焦到掃描的信息層上。
該實施例中，雷射源601還可以用來傳輸能量到對應於所選信息層的光敏檢測器。實際上，雷射源601是光學拾取單元的一部分，其相對於信息載體是可移動的。因此，可以使用雷射源601以代替圖4中的4個輻射源505-508。當選擇第一信息層時，輻射源601放置在第一光敏檢測器501的前面，並且發射輻射。當選擇第二信息層時，輻射源601被放置在第二光敏檢測器502的前面，以此類推。一旦適當的能量值被傳輸到光敏檢測器，則移動雷射源601以掃描信息載體。傳輸的能量值依賴於信息載體中使用的材料性質以及旋轉部分的結構。例如，如果旋轉部分還包括電池，如圖3和圖4所述，則所需傳輸的能量值相對低。
通過物鏡602，或者通過額外的透鏡，由輻射源601發射的輻射可以聚焦在光敏檢測器上。也可能發送同樣的輻射到光敏檢測器。
圖7a示出了根據本發明第一實施例的第二光學掃描設備，圖7b是圖7a在P視角的投影圖。該光學掃描設備包括安裝在旋轉軸305上的夾持器301，以及輻射源705。夾持器包括8個光敏檢測器701a、701b、702a、702b、703a、703b、704a和704b。光敏檢測器布置在夾持器301的底面上的一個圓內。
該實施例中，例如輻射源705可以是雷射二極體或LED。備選地，輻射源705可以是用於掃描信息載體的雷射源。
此後描述的實例與圖3中描述的實例相同。接觸311和312與光敏檢測器704a的電極相連，接觸313和314與光敏檢測器703a的電極相連，接觸315和316與光敏檢測器702a的電極相連，接觸317和318與光敏檢測器701a的電極相連。
當選擇第一信息層時，光敏檢測器701a被輻射源705照射。相對於輻射源705的光敏檢測器701a的位置由包含在夾持器301中的一個轉速器決定。大多數光學掃描設備包括這樣一個轉速器。如果光學掃描設備不包括任何轉速器，則在夾持器301上提供同步圖形，指示夾持器301的一個參考點。相對於該參考點的光敏檢測器的位置以及旋轉部分的角速度是已知的。同步圖形通過光學拾取單元檢測。因此，光敏檢測器701a的位置可以容易確定。
輻射源705由具有供電周期的脈衝發生器供電，所述供電周期是旋轉部分的旋轉周期的整數倍。因此，當信息載體旋轉時僅照射光敏檢測器701a。然後，輻射轉換成電流，並且在第一光敏檢測器701a的電極之間產生電勢差。因此，電勢差施加在接觸317和318之間，並且改變了第一信息層的光學性質。
當選擇第二信息層時，光敏檢測器702a被輻射源705照射。這可以通過在一段時間(對應於光敏檢測器701a和702a之間的角度)延遲輻射發射而完成。在圖7a和7b的實例中，該角度是90度。然後，輻射源由具有供電周期的脈衝發生器供電，所述供電周期是旋轉部分旋轉周期的整數倍。
在圖7a和7b的實例中，夾持器301進一步包括四個附加的光敏檢測器701b-704b。光敏檢測器701b對應於第一信息層，光敏檢測器702b對應於第二信息層，光敏檢測器703b對應於第三信息層，光敏檢測器704b對應於第四信息層。接觸311和312與光敏檢測器704b的電極相連，接觸313和314與光敏檢測器703b的電極相連，接觸315和316與光敏檢測器702b的電極相連，接觸317和318與光敏檢測器701b的電極相連。然而，光敏檢測器701b-704b的極性與光敏檢測器701a-704a的極性相比是反向的。例如這意味著當光敏檢測器701b被照射時，接觸317和318之間施加的電勢差是當光敏檢測器701a被照射時接觸317和318之間施加的電勢差的反向電勢差。這允許在信息載體的電極之間施加正的和負的電勢差。實際上，這可能是需要的，這是因為在具有多個信息層(其光學性質依賴於兩電極之間施加的電勢差)的某些信息載體中，根據所需要改變的光學性質，必須施加不同的電勢差。例如，可能必須給一個信息層施加正電勢差以使其吸收和反射，施加負電勢差使其透明。
圖8a、8b和8c示出了根據本發明的第一實施例的第三光學掃描設備。圖8b代表圖8a的夾持器301的底視圖，圖8c代表圖8a的能源的頂視圖。該光學掃描設備包括安裝在旋轉軸305上的夾持器301，以及包括布置在圓中的一組輻射源801-808的能源。夾持器包括4個光敏檢測器701a、702a、703a和704a。光敏檢測器布置在夾持器301底面的一個圓中。
此後描述的實例和圖7中描述的實例相同。為了選擇第二信息層，位於光敏檢測器702a之下的輻射源發射輻射。如果夾持器處於對應於圖8b中所示的位置，輻射源801發射輻射。因此，在接觸315和316之間施加電勢差，如前面解釋的。然而，夾持器301旋轉，所以一段時間(其依賴於夾持器301的旋轉頻率)後，光敏檢測器702a離開被輻射源801照射的區域，該區域由圖8b中的點線表示。當光敏檢測器702a離開輻射源801照射的區域時，在夾持器301的旋轉中直接與輻射源801相鄰的輻射源進行輻射，而輻射源801停止發射輻射。該實例中，如果夾持器301的旋轉是順時針的，則輻射源808進行輻射。這在夾持器301的整個旋轉中重複，使得在一個完整的旋轉之後，輻射源801再次輻射。這可以通過控制輻射源801-808的脈衝發生器實現，其使用與夾持器301的旋轉同步的一個時間延時來使得輻射源輻射。
因此，對應於所選信息層的光敏檢測器在夾持器的一個旋轉中被所有的輻射源連續地照射。因此在幾乎夾持器的所有旋轉中，在所述光敏檢測器中產生電流。如果被相鄰輻射源照射的區域稍微重疊，甚至可能在所述光敏檢測器中獲得連續的電流。因此，相應信息層的光學性質的改變速度依賴於光敏檢測器中產生的電流，圖8a到8c的光學設備允許獲得光學性質的快速改變。
圖9a示出了根據本發明第二實施例的第一光學掃描設備。這種光學掃描設備包括第一、第二、第三、第四和第五導電環921-925，第一、第二、第三、第四和第五電刷931-935，以及發生器941。圖9b是圖9a在P視角的投影圖。
電刷例如是碳刷。導電環和碳刷，例如第一導電環921和第一碳刷931形成滑動接觸。例如這種滑動接觸在1983年8月9日授權的專利US 4,398,113中有所描述。除了電刷931，可以使用另一種導電環，其相對於第一導電環921是固定的，與所述第一導電環921電學接觸。為獲得這種方法，可以在兩個導電環之間使用滾珠軸承。該滾珠軸承被導電油或油脂潤滑，該導電油或油脂可以包含導電顆粒，例如碳顆粒或金屬顆粒或導電聚合物。
第一電刷931與第一導電環921電學接觸，第二電刷932與第二導電環922電學接觸，以此類推。第五電刷935與發生器341的地相連，第一、第三、第五和第七接觸311、313、315和317與第五導電環925相連。
當選擇第一信息層時，發生器341導通對應於第一電刷931的開關，能量被發送到所述第一電刷931，這意味著在這種情況下在第一電刷931和地之間施加了電勢差。因此，在接觸318和317之間施加電勢差，改變了第一信息層的光學性質。
除了第一、第二、第三和第四電刷931-934，還可以使用可移動電刷，其與第一、第二、第三或第四導電環921-924中的任一個電學接觸。發生器341用來控制所述可移動電刷的位置。當選擇第一信息層時，發生器341將可移動電刷與第一導電環921電學接觸，並且能量被發送到所述可移動電刷。
圖10a示出了根據本發明的第二實施例的第二光學掃描設備，圖10b是圖10a在P視角的投影圖。該光學掃描設備包括和圖9a和9b中示出的光學掃描設備相同的元件，但導電環921-925安裝在夾持器301上而不是旋轉軸305上。導電環921-925具有不同的直徑，使得它們可以安裝在夾持器301的同一表面上。
這種光學掃描設備的功能與圖9a和9b中描述的功能相同。代替第一、第二、第三和第四電刷931-934，可以使用可移動電刷，其與第一、第二、第三或第四導電環921-924中的任何一個電學接觸。發生器341用來控制所述可移動電刷的位置。
圖11示出了圖9a和9b的光學掃描設備的優選實施例。為方便其之間，僅示出了對應於第一導電環921和第一刷931的一個導電環和一個電刷或電極。該優選實施例中，圖9a和9b的其它導電環和電刷與圖11中示出的導電環和電刷相同。
在該優選實施例中，導電環921由導電流體1104製成。導電流體封裝在隔離部分1101中，該隔離部分固定在光學掃描設備中。使用密封環1105以允許旋轉軸305相對於隔離部分1101旋轉。
電極1102插入到導電流體1104中，並通過開關與發生器341相連，在圖11中沒有示出。當選擇第一信息層時，該開關導通，這樣電勢差施加在電極1102和地之間。因為電極1102與導電流體1104電學接觸，該導電流體1104與接觸318相連，所述電勢差施加在接觸317和318之間。導電流體1104可以是導電的流體、或具有金屬顆粒或碳顆粒的流體載體的懸浮液。例如，具有嵌入在矩陣中的銅顆粒的聚合物矩陣可以用作導電流體1104。
圖12a示出了根據本發明第三實施例的光學掃描設備。該實施例中，光學掃描設備包括第一、第二、第三和第四初級導體1221-1224，以及第一、第二、第三和第四次級導體1231-1234。次級導體1231-1234具有兩個電極，一個電極與地相連，在圖12a中沒有示出，另一個電極通過開關與發生器341相連。初級導體1221-1224安裝在旋轉軸305上，次級導體1231-1234是光學掃描設備的固定部分。絕緣體位於初級和次級導體之間。因此，光學掃描設備包括4個絕緣體1241-1244。例如，絕緣體是空氣或絕緣油薄膜。初級導體、絕緣體和次級導體形成了電容環。圖12b是圖12a在P方向的投影圖。
第一初級導體1221具有兩個電極，一個電極與接觸318相連，另一個與接觸317相連。第二初級導體1222也具有兩個電極，一個電極與接觸316相連，另一個與接觸315相連，以此類推。
當選擇第一層時，發生器341導通對應於第一次級導體1231的開關，電勢差施加在第一次級導體1231的電極之間，第一次級導體以這樣的方式布置在第一次級導體1231和第一初級導體1221之間發生電容耦合。因此，能量傳輸到第一初級導體1221，並因此被所述第一初級導體1221接收。這樣電勢差施加在第一初級導體1221的電極之間。因此，在接觸318和317之間施加了電勢差，改變了第一信息層的光學性質。
因為電容耦合不需要次級導體1231-1234和初級導體1221-1224之間的任何接觸，所以在根據本發明的光學掃描設備中它易於實施，本發明的光學掃描設備需要在固定部分和旋轉部分之間傳遞能量。
代替第一、第二、第三、第四次級導體1231-1234，可以使用可移動的次級導體，使得其與第一、第二、第三或第四初級導體1221-1224中的任一個發生電容耦合。發生器341用來控制所述可移動次級導體的位置。當選擇第一信息層時，發生器341放置可移動次級導體在第一導電環1221附近，並且能量被發送到所述可移動次級導體。
圖13示出了根據本發明第四實施例的光學掃描設備。該實施例中，接收器是感應線圈，能源包括發生器341和電磁部分，電磁部分和感應線圈之間的能量轉移通過電感耦合實現。為方便起見，僅示出了一個感應線圈1321和一個電磁部分1331。光學掃描設備進一步包括3個電磁部分和3個感應線圈，每個對應於給定的信息層。
感應線圈1321安裝在旋轉軸上。電磁部分1331是光學掃描設備的固定部分。電磁部分1331與發生器341通過開關相連，所以當電勢差施加在所述電磁部分1331上時產生磁場。
當選擇第一層時，發生器341導通對應於電磁部分1331的開關，交變的電勢差施加在所述電磁部分1331上。電磁部分1331將該交變電勢差轉換成交變的磁場。該交變的磁場導致經過感應線圈1321的磁通量的改變，這樣在所述感應線圈1321內產生感應電流。該感應電流施加到接觸317和318之間。因此，在所述接觸317和318之間施加電勢差，改變了所述第一信息層的光學性質。
該實施例中，感應線圈1321的旋轉不起任何作用，因為感應電流由感應線圈1321中磁通量的變化產生，該變化起因於交變的磁場。因此，傳輸的能量不依賴於旋轉部分的旋轉速度，而這一點是有利的。
代替4個電磁部分，可以使用可移動的電磁部分，使得其產生對應於所選信息層的感應線圈內部的交變磁場。發生器341用來控制所述可移動電磁部分的位置。
下述權利要求中的任何附圖標記不應理解為限制權利要求。很明顯動詞「包括」和它的組合使用不排除任何權利要求中定義的其它元件的存在。元件前的「一」或者「一個」不排除這樣多個元件的存在。
權利要求
1.一種掃描信息載體(201)的光學掃描設備，該信息載體包括多個信息層，它們的光學性質依賴於施加在兩個電極(203，204)之間的電勢差，所述光學掃描設備包括旋轉部分(301，305)和固定部分，旋轉部分包括接收所述信息載體的裝置(301)和多個接收器(321-324)，所述接收裝置包括多個接觸(311-318)用以連接所述電極，每個接收器對應於給定的信息層，固定部分包括用來傳遞能量到對應於所選信息層的接收器的能源(300)，旋轉部分包括在連接到對應於所選信息層的電極的接觸之間施加電勢差的裝置。
2.如權利要求1所述的光學掃描設備，其中施加電勢差的裝置用來在所述兩個接觸之間施加對應於所述傳輸能量的電勢差。
3.如權利要求1所述的光學掃描設備，進一步包括安裝在旋轉部分上的感應線圈(401)和通過所述感應線圈施加磁通量以產生感應電流的裝置(402)，施加電勢差的裝置用於在所述兩個接觸之間施加對應於所述感應電流的電勢差。
4.如權利要求1所述的光學掃描設備，其中能源包括至少一個輻射源(505-508)，並且接收器是光敏檢測器(501-504)。
5.如權利要求4所述的光學掃描設備，其中輻射源(601)是用於掃描信息載體的輻射源。
6.如權利要求4所述的光學掃描設備，其中所述輻射源由具有供電周期的脈衝發生器供電，所述供電周期是旋轉部分旋轉周期的整數倍。
7.如權利要求4所述的光學掃描設備，其中光敏檢測器(701a-704a)布置在圓中，能源包括多個布置在圓中的輻射源(801-808)，所述輻射源以對應於所選信息層的光敏檢測器在旋轉部分的一個旋轉期間被所有的輻射源連續照射的方式輻射。
8.如權利要求1所述的光學掃描設備，其中接收器是導電環(921-924)，能源包括至少一個導電刷(931-934)以接觸至少一個導電環。
9.如權利要求8所述的光學掃描設備，其中導電環包括導電流體(1104)。
10.如權利要求1所述的光學掃描設備，其中接收器是初級導體(1221-1224)，能源包括至少一個次級導體(1231-1234)，通過電容耦合實現所述次級導體和初級導體之間的能量傳輸。
11.如權利要求1所述的光學掃描設備，其中接收器是感應線圈(1321)，能源包括至少一個電磁部分(1331)，所述電磁部分和感應線圈之間的能量傳輸通過電感耦合實現。
全文摘要
本發明涉及掃描信息載體的光學掃描設備，該信息載體包括多個信息層，該多個信息層的光學性質依賴於兩個電極之間施加的電勢差。該光學掃描設備包括旋轉部分(301，305)，旋轉部分包括接收信息載體的裝置(301)。該接收裝置包括多個連接電極的接觸(311－318)。旋轉部分還包括接收器(321－324)，每個接收器對應於給定的信息層。該光學掃描設備還包括固定部分，該固定部分包括能源(300)，用於傳遞能量到對應於所選信息層的接收器。旋轉部分包括在連接到對應於所選信息層的電極的接觸之間施加電勢差的裝置。
文檔編號G11B7/24038GK1806284SQ200480016409
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月3日 優先權日2003年6月11日
發明者M·范德馬克, E·梅因德斯, J·卡爾曼, J·維爾德比克, A·帕迪 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司