Датчик фокусировки системы оптического воспроизведения информации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51М 1- с 7/00,ф г — -- —l !,, /!

1 с ;

1-::е-! — — -сс- !. 1

,/

l с !

12! !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,21) 4709079/10 .22) 23.06,89 - @30059 . Berm. »20

,71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографи! (72) IG.M,Êëèìêîâ и M,È,Uiðèáàê

{53) 681.84.083,8(088,8) (56) Накадзима Х., Огава Х, ифровые грамплас-,инки, — M.: Радиосвязь, 1i 988. с.166.

Сагазэо М,С., Peel< !.В,I-I., 5!и!пп !.Р, Нет

«У!:. сегп» СогпРаГЛ Diвс! 1I ;,"сl! а .! .,:. . Й!!IРэ .eß ßIIi;;I.,i1 ii)else. IT!É, 198; -" Ô с р . —,с / / (54),! - ;1 -!ИК СРОК 1!!лГОВ,I I С1.11 ..! Е:":Ац гзОРМА1!ИИ с57! Иэ бретение атно;::.1с.с; 0!.jr. Чег;.. л1У .-.,- «:..>плени о инфо! ма :, 1и 1!;.10_#_e: "1: ".. испольэовано при производстве лазерных виДео" н аУД 1опРОИГPblBGTB 1ей, N306PGTQHHe

ПО:;-:.0 сввт уПрОС-:,тЬ, СНИЗИТЬ МаССу И Габа.::-1 РОйСTBB, сЛЕ11ЬГВИТЬ СТОИМОСТЬ Из. О1: ":.. -l!:: l. Это . достиГается

c. ве1: гву101ди.-", выбором преломлЯ1ощего

; —: —;-.::.;.:;;,",;ы светоделителя, при этом светоде;; ..=:с.ь . ус-ановлен таким обоазом, что

ОГ1:. "=.-.l,..--!=! ОСЬ ОсРаХКЕННОГО ПУЧКа ПЕРЕСЕ«11.: Л;;.1Н01С1 Г.РЯМОГ0 УсГЛа ПОИЗ1, П : .I-, :! j ГВ! 11 с,-,с. ° .;;. С!0 Г1 с;;Од з с! С.,:„с.1.рап!.1ЯЯ

I 0 с :" Я с! " 0" .j-!

l с" v

I, !.

I:i - (1

I ! сс !, г

1653001

Изобретение относится к технике оптического накопления информации и может быть использовано при производстве ла эерных видео- и аудиопроигрывателей, Цель изобретения — упрощение, сниже- 5 ние массы и габаритов, уменьшение стоимости изготовления датчика.

На фиг,1 приведена схема предлагаемого датчика в составе системы оптического воспроизведения; на фиг.2 — ход пучков в 10 светоделителе; на фиг.3 — принцип определения сигнала рассогласования датчика; на фиг.4 — выбор верхнего ограничения на величину преломляющего угла призмы; на фиг.5 — выбор нижнего ограничения на ве- 15 личину преломляющего угла призмы, при котором обеспечивается условие полного внутреннего отражения для верхней полсвины пучка; на фиг,б — выбор нижнего ограничения на величину преломляющего угла 20 призмы, при котором выполняются условия пропускания для нижней половины пучка; на фиг.7 — выбор нижнего ограничения на величину преломляющего угла, при котором устраняется многократное отражение пучка 25 внутри призмы. Устройство содержит установленные последовательно на одной оптической оси полупроводниковый лазер 1„ светоделитель

2, объектив 3, микрообъектив 4 с приводом 30

5 перемещения, 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 со- 35 единены с площадками первого и второго фотодиодов, Выходы которых соединены с входами дифференционального усилителя

13 и входами третьего суммирующего усилителя 14, а также корректирующий усили- 40 тель 15 и усилитель 16 мощности с входом привода 5 перемещения микрообьектива 4, причем светоделитель 2 состоит из двух одинаковых прямоугольных призм 17 и 18, на гипотенузную грань призмы 17 нанесено 45 полупрозрачное светоделительное покрытие I9.

Устройство работает следующим образом.

Пучок полупроводникового лазера 1 50 проходит светоделитель 2 и коллимируется обьективом 3. Далее пучок: попадает на микрообьектив 4, который фокусирует его на поверхности отражающе-о оптического носителя 6 информации, Промодулированный 55 пучок отражается обратно, проходит микроОбьектив, обьективом 3 превращается s

"ходящийся пучок и направляется светоделителем 2 на площадки 7-10 фотодиодов.

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

12, На его выходе имеется сигнал S, пропорциональный общей интенсивности отраженного пучка, т.е. информационный сигнал.

Кроме того, сигналы с первого и второго суммирующих усилителей поступают на прямой и инверсный входы дифференциального усилителя 13. Раэностный сигнал Sp. получаемый на его выходе, является сигналом рассогласования датчика, Его величина пропорциональна отклонению плоскости носителя информации от фокальной плоскости микрообьектива, Знак сигнала определяется направлением отклонения. Сигнал Я корректируется усилителем 15. усиливается усилителем 16 и поступает на привод перемещения микрообьектива 4. Привод перемещает микрообьектив до устранения расфокусировки.

На фиг.2 показано прохождение пучка внутри светоделителя, Осевой луч Q-O прОходит нормально входную .грань приз мы 17 — отрезок ML; отражается светоделительным покрытием 18 (ось Π— О ) на ребро двухгранного прямого угла, изображенного точкой М, Лучи, которые лежат в окрестности точки M и выше ее, отражаются от входной грани — линия MM . Лучи, которые лежат в окрестности точки M и ниже ее, преломляются на выходной грани — линия

ММ". Таким образом, верхняя половина пучка отражается От светоделительного покрытия, входной грани, преломляется на входной грани и формирует действительное изображение точечного источника Ss в области первого фотодиода. Нижняя половина лучка после отражения от светоделительного покрытия, преломляется на выходной грани и формирует действительное изображение точечного источника Я4 в области второго фотодиода. Фотодиоды установлены таким образом, что осевые линии MM и

ММ" проходят через их разрезы, Если на объектив 3 падает плоская волна, что соответствует нахождению носителя информации в фокальной плоскости микрообъектива, то обьектив 3 формирует изображение точечных источников Яд и Яи в плоскости фотодиодов (фиг.3а), При этом

1653001 внутренние и внешние площадки фотодиодов освещены одинаково и сигнал Sr равен нулю, Если на объектив 3 падает сходящаяся волна, что вызывается смещением носителя информации в противоположную сторону от микрообъектива, то объектив 3 формирует изображения источников за плоскостью фотодиодов. Изображение точечных источников $4 и Ss смещается вниз по линиям ММ и ММ". В атом случае большая часть излучения падает на внешнюю площадку первого фотодиода и внутреннюю площадку второго фотодиода. Сигнал рассогласования Яг становится положительным. Его абсолютная величина пропорциональна смещению точек $4 и Ss, т.е, величине расфокусировки.

Для обеспечения оптимальной работы датчика необходимо, чтобы верхняя половина пучка полностью отражалась внутри призмы от входной грани, т.е. испытывала полное внутреннее отражение; отсутствовало двукратное отражение верхней половины пучка от светоделительного покрытия; нижняя половина пучка не теряла существенной части интенсивности при преломлении на выходной грани и были обеспечены минимальные габариты и масса датчика.

Преломляющий угол а выбран в соответствии с формулой макс (А, В, С) tg 2 а 2,27, где А=n+

В=

1

С = tg (60 — — arcsin (— sin o); о 2 1

3 п

n — показатель преломления материала призмы относительно воздуха; а — апертурный угол объектива 3 в воздухе.

Формула изобретения

Датчик фокусировки системы оптического воспроизведения информации, содержащий последовательно установленные на оптической оси объектив и светоделитель, оптически связанный с двумя двухплощадочными фотодиодами, установленными в фокальной плоскости объектива, первый и второй суммирующие усилители и дифференциальный усилитель, причем светоделитель состоит из двух одинаковых прямоугольных призм. соединенных между собой гипотенузными гранями, выходы первого и второго суммирущих усилителей соединены с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции, преломляющий угол а прямоугольных призм выбран в соответствии с формулой макс(А, В, С} tg 2а 2,27, где A= n+

В=

1 / п — 1

С = щ (60 — — arcsin (—.sin a)); о 2 1, 3 и

n — показатель преломления материала призмы относительно воздуха; а — апертурный угол объектива в воздухе, причем оптическая ось отраженного пучка пересекает ребро двухранчого прямого угла призмы светоделителя, внешняя площадка первого фотодиода и внутренняя площадка второго фотодиода подключены к входам первого суммирующего усилителя, а внутренняя площадка первого фотодиода и внешняя площадка второго фотодиода подключены к входам второго суммирующего усилителя.

$653001

8 0"

1653001

g К

1, P ц

Составитель С. Подорский

Редактор Jl. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1773 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раужская наб., 4/5