SU1764083A1 - Устройство дл автофокусировки и радиального слежени оптического звукоснимател - Google Patents

Abstract

Область использовани : накопление информации , звуко- и видеовоспроизвод щие системы. Сущность изобретени : устройство содержит 1 полупроводниковый лазер (1, 1 светоделитель (2), 1 коллиматор (3), 1 объектив (4), 1 привод автофокусировки (5), 1 привод радиального слежени  (6), 1 компакт-диск (7), 1 фотоприемный блок (8), 1 щелевую диафрагму (9) 1 фотоприемник (10), 1 квадратурный генератор (11), 1 пьезоэлемент автофокусировки (12), 1 пьезоэлемент радиального слежени  (13), 4 фазовращател  (14, 15,16,17), 2 Ф суммирующих усилител  (18, 19), 2 перемножител  напр жени  (20, 21), 2 интегратора (22, 23,1 усилител  мощности

Description

Изобретение относится к области информатики, в частности к устройствам записи и воспроизведения с помощью оптических средств, и может быть использовано в звуко- и видеовоспроизводящих устройствах.

Известно устройство автофокусировки, в котором пучок лазерного излучения, пройдя через сферическую линзу и светоделитель, фокусируется объективом на отражающую поверхность компакт-диска, отражается от него и, в обратном ходе лучей, проходит через объектив и светоделитель, фокусируется на отверстие в диафрагме, при этом объективу сообщается зондирующая подвижка вдоль его оптической оси, которая обеспечивает расфокусировку оптической системы относительно компакт-диска, а, следовательно, и смещение точки фокуса относительно плоскости диафрагмы, что приводит к модуляции интенсивности излучения на фотоприемнике, установленном за диафрагмой [1].

Сигнал рассогласования вырабатывается с помощью синхронного детектора, на первый и второй входы которого поступает синусоидально изменяющееся напряжение с фотоприемника и генератора частоты f3. Если отражающая поверхность компакт-диска совпадает с фокальной плоскостью объектива. то сигнал с фотоприемника будет иметь частоту 2 f3 и, следовательно, напряжение на выходе синхронного детектора будет равно нулю. При отклонении компакт-диска в ту или иную сторону вдоль оптической оси системы относительно фокальной плоскости объектива на выходе синхронного детектора будет присутствовать сигнал положительной или отрицательной полярности в зависимости от разности фаз сигналов, поступающих на его входы, которая может быть равна нулю или π, в зависимости от направления отклонения диска. Выработанный таким образом сигнал ошибки с выхода синхронного детектора поступает на исполнительный элемент.

Недостатком устройства является то, что один и тот же привод должен обеспечивать одновременно и компенсацию ошибок фокусировки в значительном диапазоне перемещений от 10’⁴ до 2 мм в интервале частот от 0 до 1000 Гц и сообщать объективу зондирующую подвижку на частоте нескольких десятков килогерц, что для электродинамического линейного двигателя, используемого в оптических головках, приведет к резкому увеличению потребляемой мощности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ла зерный звукосниматель, состоящий из оптически связанных полупроводникового лазера, дифракционной решетки, коллиматора, поляризационной призмы, четвертьволновой пластинки, объектива с приводом автофокусировки и усилителем мощности радиального слежения, компакт-диска, цилиндрической линзы и фотоприемного устройства, состоящего из 4-х площадочного детектора центрального пятна и 2-х площадочного фотодетектора боковых пятен [2].

Система автофокусировки в данном лазерном звукоснимателе использует астигматический детектор ошибки фокусировки, который работает следующим образом. Пучок лазерного излучения, отраженный от поверхности компакт-диска, в обратном ходе лучей, пройдя через объектив, четвертьволновую пластинку и коллиматор, направляется поляризационной призмой на цилиндрическую линзу, которая разделяет световой поток на две взаимноперпендикулярные линии.

Недостатками устройства являются необходимость разделения светового пучка на три части, что приводит к уменьшению отношения сигнал-шум, необходимость введения в оптическую схему диффракционной решетки, цилиндрической линзы и использование 4-х фотодетекторов, необходимость использования четвертьволновой пластинки и поляризационной призмы для исключения интерференционных шумов при попадании в полупроводниковый лазер отраженного от поверхности компакт-диска излучения, использование компакт-дисков, работающих только на отражение, сложность юстировки оптической схемы.

Целью изобретения является упрощение оптической схемы устройства и обеспечение его работы с отражающим и прозрачными носителями информации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автофокусировки и радиального слежения оптического звукоснимателя, содержащее оптически связанные полупроводниковый лазер, светоделитель и установленные на оптической оси коллиматор и объектив с приводами автофокусировки и радиального слежения, фотоприемный блок, каналы радиального слежения и автофокусировки, выходы которых подключены соответственно ко входам приводов радиального слежения и автофокусировки, отличающееся тем,что, с целью упрощения оптической схемы устройства и обеспечения его работы с отражающими и прозрачными носителями информации, в него введены дополнительный фотоприемник, ^целевая диафрагма, квадратурный генера тор и жестко связанные с полупроводниковым лазером пьезоэлементы автофокусировки и радиального слежения, щелевая диафрагма установлена в фокальной плоскости коллиматора, один выход квадратурного генератора соединен со входом пьезоэлемента автофокусировки, а другой со входом пьезоэлемента радиального слежения, фотоприемный блок выполнен в виде одноплощадочного фотоприемника, установленного за щелевой диафрагмой и оптически связанного со светоделителем, дополнительный фотоприемник размещен на оптической оси за объективом, каналы управления автофокусировкой и радиальным слежением выполнены однотипными и каждый состоит из двух фазовращателей, суммирующего усилителя, перемножителя напряжения, и интегратора, выход дополнительного фотоприемника соединен со входами первых фазовращателей каналов управления, со входами других фазовращателей соединен выход одноплощадочного фотоприемника, выходы фазовращателей через соответствующие суммирующие усилители соединены со входами соответствующих перемножителей напряжения, другие выходы которых связаны с выходами квадратурного генератора, а выходы - со входами интеграторов, подключенных выходами ко входам соответствующих каналов автофокусировки и радиального слежения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема устройства, а на фиг.2 показан вид дискриминационной характеристики изменения интенсивности J излучения на фотоприемном блоке в зависимости от перемещения компакт-диска по вертикали, а также изменение фазы и частоты сигнала, снимаемого с фотоприемного блока при подаче зондирующей подвижки полупроводниковому лазеру от квадратурного генератора на различных участках дискриминационной характеристики.

Устройство содержит полупроводниковый лазер 1, светоделитель 2, коллиматор 3, объектив 4, привод автофокусировки 5, привод радиального слежения 6, компакт-диск 7, фотоприемный блок 8, щелевую диафрагму 9, фотоприёмник 10, квадратурный генератор 11, пьезоэлемент автофокусировки 12, пьезоэлемент радиального слежения 13, фазовращатели 14,15, 16, 17, суммирующие усилители 18, 19, перемножители напряжения 20, 21, интеграторы 22, 23 и усилители мощности 24, 25.

Устройство работает следующим образом. С помощью двух пьезоэлементов 12 и 13, возбуждаемых квадратурным генератором 11, полупроводниковому лазеру 1 сообщается зондирующая подвижка по двум взаимно перпендикулярным направлениям таким образом, что световое пятно сформированное оптической системой, состоящей из светоделителя 2, коллиматора 3 и объектива 4 на отражающей поверхности компакт-диска 7 совершает непрерывные колебательные движения вдоль оптической оси объектива 4 по синусоидальному закону и в плоскости компакт-диска 7 вдоль его радиуса по косинусоидальному закону.

При установке компакт-диска 7, работающего на отражение, лазерное излучение в обратном ходе лучей фокусируется в центре щелевой диафрагмы 9, на которой происходит модуляция излучения по интенсивности вызванная зондирующей подвижкой лазера вдоль его оптической оси, которая приводит к расфокусировке светового пятна относительно плоскости диафрагмы. Ширина щели при этом выбирается равной диаметру светового пятна в сфокусированном состоянии.

Сигнал синусоидальной формы с фотоприемного блока 8 через фазовращатели 16 и 17 и вторые входы суммирующих усилителей 18 и 19 поступает на вторые входы перемножителей напряжения 20 и 21 каналов автофокусировки и радиального слежения, причем сигнал ошибки будет сформирован только в канале автофокусировки, так как на первый вход перемножителя напряжения 20 в этом канале поступит также сигнал синусоидальной формы с квадратурного генератора 11, а сигнал косинусоидальной формы, поступающий на первый вход перемножителя напряжения 21 в канале радиального слежения совместно с синусоидальным сигналом поступающим на его второй вход, на выходе интегратора 23 сформирует сигнал рассогласования равный нулю.

Аналогичным образом работает система радиального слежения, за исключением того факта, что модуляция светового пучка на диафрагме не происходит, так как колебания светового пятна, вызванные косинусоидальной зондирующей подвижкой лазера происходят вдоль оси симметрии щели на диафрагме.

Модуляция интенсивности в данной системе происходит на дорожке записи, так как любое смещение пятна от центра дорожки в радиальном направлении вызывает увеличение интенсивности на фотоприем ном блоке 8. Фотоприемник 10 при этом в работе не участвует.

При установке компакт-диска работающего на просвет, модуляция интенсивности излучения будет восприниматься только фотоприемником 10. Роль щелевой диафрагмы при этом выполняет сама дорожка записи, при этом смещение объектива 4 в процессе радиального слежения не превышает половины длины светочувствительной площадки фотоприемника 10.

Направление в котором необходимо смещать объектив 4 для устранения ошибки рассогласования, определяется на основании разности фаз сигналов, приходящих с фотоприемного блока 8 или фотоприемника 10 и квадратурного генератора 11 на входы перемножителей напряжения 20 и 21.

Рассмотрим эту зависимость на примере работы канала автофокусировки (фиг.2).

При смещении компакт-диска 7 в сторону объектива 4 (Δ положительное) сигнал с фотоприемного блока 8 или фотоприемника 10 и квадратурного генератора 11 находятся в фазе, и на выходе интегратора 22 присутствует сигнал положительной полярности, который через усилитель мощности 24 канала автофокусировки поступает на привод автофокусировки 5. Если компакт-диск сместился в противоположную сторону ( Δοτрицательное), то сигналы на первом и втором входах перемножителя напряжения 20 будут иметь разность фаз равную Л, и сигнал ошибки будет иметь отрицательную полярность.

При совпадении отражающей поверхности компакт-диска 7 с фокальной плоскостью объектива 4 ( Δ равно нулю), на выходе фотоприемного блока 8 или фотоприемника 10 будет присутствовать сигнал, частота которого будет в два раза превышать частоту зондирующего сигнала, и, следовательно, на выходе интегратора 22 сигнал ошибки будет равен нулю.

Использование фазовращателей 14, 15 16 и 17 объясняется необходимостью первоначальной точной настройки фаз сигналов приходящих на входы перемножителей напряжения 20 и 21 в каждом конкретном случае. Сигналы должны быть либо в фазе либо в противофазе.

Система радиального слежения работает аналогичным образом. Модуляция лазерного излучения по фазе (с помощью зондирующих подвижек) и по амплитуде (с помощью диафрагмы и дорожки компактдиска) позволяет исключить из оптической схемы прототипа четвертьволновую пластинку и поляризационную призму.

Claims (1)

1. 5 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

   Устройство для автофокусировки и радиального слежения оптического звукоснимателя, содержащее оптически связанные полупроводниковый лазер, светоделитель 10 и установленные на оптической оси коллиматор и объектив с приводами автофокусировки и радиального слежения, фотоприемный блок и каналы радиального слежения и автофокусировки, выходы кото15 рых подключены соответственно к входам приводов радиального слежения и автофокусировки, отличающееся тем, что, с целью упрощения оптической схемы устройства и обеспечения его работы с отражаю20 щими и прозрачными носителями информации, в него введены дополнительный фотоприемник, щелевая диафрагма, квадратурный генератор и жестко связанные с полупроводниковым лазером пьезоэ25 лемёнты автофокусировки и радиального слежения, щелевая диафрагма установлена в фокальной плоскости коллиматора, один выход квадратурного генератора соединен с входом пьезоэлемента автофокусировки, а 30 другой - с входом пьезоэлемента радиального слежения, фотоприемный блок выполнен в виде одноплощадочного фотоприемника, установленного за щелевой диафрагмой и оптически связанного со 35 светоделителем, дополнительный фотоприемник размещен на оптической оси за объективом, каналы управления автофокусировкой и радиальным слежением выполнены однотипными и каждый со40 стоит из двух фазовращателей, суммирующего усилителя, перемножителя напряжения и интегратора, выход дополнительного фотоприемника соединен с входами первых фазовращателей каналов 45 управления, с входами других фазовращателей соединен выход одноплощадочного фотоприемника, выходы фазовращателей через соответствующие суммирующие уси• лители соединены с входами соответствую50 щих перемножителей напряжения, другие входы которых связаны с выходами квадратурного генератора, а выходы - с входами интеграторов, подключенных выходами к выходам соответствующих каналов автофо55 кусировки и радиального слежения.