SU1653001A1 - Датчик фокусировки системы оптического воспроизведени информации - Google Patents

Description

i

J

л

V

I I

о

бп

со

О

О

«- ni

Изобретение относитс  к технике оптического накоплени  информации и может быть использовано при производстве лазерных видео- и аудиопроигрывателей.

Цель изобретени  - упрощение, снижение массы и габаритов, уменьшение стоимости изготовлени  датчика.

Нэ фиг.1 приведена схема предлагаемого датчика в составе системы оптического воспроизведени ; на фиг.2 - ход пучков в светоделителе; на фиг.З - принцип определени  сигнала рассогласовани  датчика; на фиг.4 - выбор верхнего ограничени  на величину преломл ющего угла призмы; на фиг.5 - выбор нижнего ограничени  на величину преломл ющего угла призмы, при котором обеспечиваетс  условие полного внутреннего отражени  дл  верхней половины пучка; на фиг.б - выбор нижнего ограничени  на величину преломл ющего угла призмы, при котором выполн ютс  услови  пропускани  дл  нижней половины пучка; на фиг.7 - выбор нижнего ограничени  на величину преломл ющего угла, при котором устран етс  многократное отражение пучка внутри призмы.

Устройство содержит установленные последовательно на одной оптической оси полупроводниковый лазер 1. светоделитель 2, объектив 3, микрообъектив 4 с приводом 5 перемещени , отражающий оптический носитель 6 информации, первый фотодиод с площадками 7 и 8, второй фотодиод с площадками 9 и 10, первый 11 и второй 12 суммирующие усилители, входы которых соединены с площадками первого и второго фотодиодов, выходы которых соединены с входами дифференционального усилител  13 и входами третьего суммирующего усилител  14, а также корректирующий усилитель 15 и усилитель 16 мощности с входом привода 5 перемещени  микрообъектива 4, причем светоделитель 2 состоит из двух одинаковых пр моугольных призм 17 и 18, на гипотенузную грань призмы 17 нанесено полупрозрачное светоделительное покрытие 19.

Устройство работает следующим образом .

Пучок полупроводникового лазера 1 проходит светоделитель 2 и коллимируетс  объективом 3. Далее пучок попадает на микрообъектив 4, который фокусирует его на поверхности отражающего оптического носител  6 информации. Промодулированный пучок отражаетс  обратно, проходит микрообъектив , объективом 3 превращаетс  в сход щийс  пучок и направл етс  светоделителем 2 на площадки 7-10 фотодиодов.

Сигналы с внешней площадки 7 первого фотодиода и внутренней площадки второго фотодиода поступают на входы первого суммирующего усилител  11. Сигналы с внутренней площадки 8 первого фотодиода и внешней площадки 10 второго фотодиода поступают на входы второго суммирующего усилител  12. Сигналы с выходов этих усилителей суммируютс  третьим усилителем

12. На его выходе имеетс  сигнал Si, пропорциональный общей интенсивности отраженного пучка, т.е. информационный сигнал.

Кроме того, сигналы с первого и второго

суммирующих усилителей поступают на пр мой и инверсный входы дифференциального усилител  13. Разностный сигнал Sf, получаемый на его выходе,  вл етс  сигналом рассогласовани  датчика. Его величина

пропорциональна отклонению плоскости носител  информации от фокальной плоскости микрообъектива. Знак сигнала определ етс  направлением отклонени . Сигнал Sf корректируетс  усилителем 15, усиливаетс 

усилителем 16 и поступает на привод перемещени  микрообъектива 4. Привод перемещает микрообъектив до устранени  расфокусировки.

На фиг.2 показано прохождение пучка

внутри светоделител . Осевой луч 0-0 проходит нормально входную грань призмы 17 - отрезок ML; отражаетс  светодели- тельным покрытием 18 (ось 0-0) на ребро двухгранного пр мого угла, изображенного

точкой М. Лучи, которые лежат в окрестности точки М и выше ее, отражаютс  от входной грани - лини  ММ . Лучи, которые лежат в окрестности точки М и ниже ее, преломл ютс  на выходной грани - лини 

ММ. Таким образом, верхн   половина пучка отражаетс  от светоделительного покрыти , входной грани, преломл етс  на входной грани и формирует действительное изображение точечного источника 5б в области первого фотодиода. Нижн   половина пучка после отражени  от светоделительного покрыти , преломл етс  на выходной грани и формирует действительное изображение точечного источника 54 в области второго фотодиода. Фотодиоды установлены таким образом, что осевые линии ММ и ММ проход т через их разрезы.

Если на объектив 3 падает плоска  вол- на, что соответствует нахождению носител  информации в фокальной плоскости микрообъектива , то объектив 3 формирует изобра- жение точечных источников SA и Ss в плоскости фотодиодов (фиг.За). При этом

внутренние и внешние площадки фотодиодов освещены одинаково и сигнал Sf равен нулю.

Если на объектив 3 падает сход ща с  волна, что вызываетс  смещением носител  информации в противоположную сторону от микрообьектива, то обьектив 3 формирует изображени  источников за плоскостью фотодиодов . Изображение точечных источников $4 и Ss смещаетс  вниз по лини м ММ и ММ. В этом случае больша  часть излучени  падает на внешнюю площадку первого фотодиода и внутреннюю площадку второго фотодиода. Сигнал рассогласовани  Sf становитс  положительным. Его абсолютна  величина пропорциональна смещению точек S4 и Ss, т.е. величине расфокусировки .

Дл  обеспечени  оптимальной работы датчика необходимо, чтобы верхн   половина пучка полностью отражалась внутри призмы от входной грани, т.е. испытывала полное внутреннее отражение; отсутствовало двукратное отражение верхней половины пучка от светоделительного покрыти ; нижн   половина пучка не тер ла существенной части интенсивности при преломлении на выходной грани и были обеспечены минимальные габариты и масса датчика.

Преломл ющий угол а выбран в соответствии с формулой

макс {А, В, С} tg 2 а 2,27,

где А п +

( 1 -f-rr ) sin a

Vrr-sirrtr- n sin о

В

1

С tg (60° - arcsin (- sin о);

jП

п - показатель преломлени  материала призмы относительно воздуха;

о - апертурный угол объектива 3 в воздухе .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Датчик фокусировки системы оптического воспроизведени  информации, содержащий последовательно установленные на оптической оси объектив и светоделитель, оптически св занный с двум  двухплоща- дочными фотодиодами, установленными в фокальной плоскости объектива, первый и второй суммирующие усилители и дифференциальный усилитель, причем светоделитель состоит из двух одинаковых пр моугольных призм, соединенных между собой гипотенузными гран ми, выходы первого и второго суммирущих усилителей соединены с пр мым и инверсным входами дифференциального усилител , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции, преломл ющий угол а пр моугольных призм выбран в соответствии с формулой

   макс {А, В, С} tg 2 а 2,27,

   ( 1 + п2 ) sin a

   где А п +

   Vn2- n sin a

   В

   С tg 60° - | arcsin (-sin o);

   ч5П

   n - показатель преломлени  материала призмы относительно воздуха;

   о- апертурный угол объектива в воздухе

   причем оптическа  ось отраженного пучка пересекает ребро двухранчого пр мого угла призмы светоделител , внешн   площадка первого фотодиода и внутренн   площадка второго фотодиода подключены к входам первого суммирующего усилител , а внутренн   площадка первого фотодиода и внешн   площадка второго фотодиода подключены к входам второго суммирующего усилител ,

   (9

   ПФ .

   (ъ

   f

   Ю0Ј99

   #

   At

   О Ч

   Фиг 5

   Фмб