Устройство для автоматической фокусировки излучения Советский патент 1986 года по МПК G11B7/09 

ж

Изобретение относится к накоплению информации оптическими средствами. Цель изобретения - повышение точности фокусировки. Сигналы поступают на логарифмирующие элементы 1518. После чего попарно поступают ни входы суммирующих усилителей 21 и 22, затем - на антилогарифмирующие элементы 24 и 25, на схему вычитания 27 и логарифмирующий элемент 19. Кроме этого, сигналы поступают на суммирую1ций усилитель 23, логарифмирующий элемент 20 и двукратный усилитель 29, сигнал с выхода которого поступает на вход схемы 28 вычитания, на вход которого поступает также сигнал с логарифмирующего элемента 19. С выхода схемы вычитания 28 сигнал проходит на вход антилогарифмического элемента 26, на выходе которого вырабатывается сигнал ошибки фокусировки. 3 ил.

дэиг. 3 Изобретение относится к области накопления инфо.рмации оптическими средствами, в частности к устройствам автоматической фокусировки излучения на дисковые носители, и может быть использовано в лазерных видеои звуковых проигрывателях. Целью изобретения является повышение точности фокусировки. На фиг.1 представлена оптическая схема устройства; на фиг.2 - четырех элементный фотоприемник со смещенным пятном излучения; на фиг.З - схема блока формирования сигнала ошибки фо кусировки . Устройство (фиг.1) содержит источник излучения 1, согласующую линзу 2, светоделитель 3,-зеркала 4 и 5 с приводами поворота 6 и 7 соответственно, фокусирующий объектив 8 с приводом перемещения 9, носитель информации 10, цилиндрическую линзу 11 четырехэлёме-нтный фотоприемник 12 и блок формирования сигнала ошибки фокусировки 13. Четырехэлементный фотоприемник (фиг.2) состоит из светочувствительных элементов 1 , 2 , 3 и 4 , на которые несимметрично спроецировано пятно излучения 14, х, у - оси координат, проведенные по линиям раздела элементов фотоприемника, х, УО - координаты центра пятна, АА, ВВ - линии симметричные осям х и у относительно центра пятна, а,, Ъ, , и - интенсивности излучения на элементе 1 , а„ г интенсивность излучения на элементе 2 , d - интенсивность на элементе 3 , ad, b,j интенсивности излучения на элементе 4 фотоприемника. Блок формирования сигнала ошибки фокусировки (фиг.З) содержит первыйшестой логарифмирующие элементы 1520, первый, второй и третий суммирую щие усилители 21, 22 и 23 и антилога рифмирующие элементы 24, 25 и 26, первую и вторую схемы вычитания 27 и 28, а также двукратный усилитель 29. . Устройство работает следзпощим образом. Излучение источника излучения (ла зера) 1 (фиг.1) проходит согласующую линзу 2, светоделитель 3, отражается от зеркал 4 и 5 слежения за инфор мационной дорожкой, которые снабжены приводами поворота 6 и 7, направляет ся в объектив 8, который фокусирует излучение на.информационную поверхность носителя информации 10. Отразившись от носителя информации 10, излучение вторично проходит объектив 8, отражается от зеркал 5 и 4и направляется светоделителем 3 на цилиндрическую линзу 11, которая формирует пятно излучения 14 на четырехэлементом фотоприемнике 12. Пятно 14 имеет форму круга, если излучение сфокусировано на носителе информации 10, и форму эллипса, если есть ошибка фокусировки. Сигналы с элементов фотоприемника S , S , S , S обрабатываются блоком формирования сигнала ошибки фокусировки 13. Сигнал об ошибке фокусировки поступает на механизм перемещения объектива 9, который ее устраняет. Блок формирования сигнала ошибки фокусировки 13 представляет собой арифметический блок, работа которого описывается формулой -р S (S, + Sj +5 +S )2 где p - сигнал ошибки фокусировки; 5,S ,S , S - сигналы с четырех элементов фотоприемника. Схема блока, имеющего такой алгоритм обработки сигналов, показана на фиг.З. Сигналы S , S, S , S поступают на первый - четвертый логарифмирующие элементы 15 - 18, после чего попарно поступают на входы первого и второго суммирующих усилителей 21 и 22 соответственно, затем на первый и второй антилогарифмируюш 1е элементы 24 и 25 и на первую схему вычитания 27 и пятый логарифмирующий элемент 19. На выходе пятого логарифмирующего элемента 19 формируется сигнал Ig(Sj S - S S ). Кроме этого, сигналы S, S , S , S поступают на третий суммирующий усилитель 23 и далее на шестой логарифмирующий элемент 20 и двукратный усилитель 29. На выходе двукратного усилителя 29 форкируется сигнал lg(S +S +S +S ), который поступает на второй вход второй схемы вычитания 28, на первый вход которой поступает сигнал с пятого логарифмирующего элемента 19. С выхода второй схемы вычитания 28 сигнал проходит на вход третьего антилогарифмирующего элемента 2.6, на выходе которого реализован следующий алгоритм обработки сигналов j ( Ч (S,, +85 +S -bS)2 Выработанный сигнал является сиг налом ошибки фокусировки, который с выхода третьего антилогарифмирующег элемента 26 поступает на вход приво да перемещения 9 объектива 8 для удержания объектива в сфокусированном состоянии относительно носителя информации 10 в процессе его вращения. Логарифмирующий и антилогарифмирующий элементы, схема вычитания, суммирующий усилитель могут быть вы полнены на базе операционных усилителей . Ложный сигнал ошибки фокусировки из-за смещения пятна излучения устр нен в устройстве следующим образом. Как,видно из фиг.2, при смещении центра пятна на величину х, у сиг налы с элементов фотоприемников раз биваются на части S , а + b +й 3 3 S. Ь, - d Учтя, что функция распределения интенсивности радиально симметрична о носительно центра пятна, имеем ь, ь . 2 3 . Тогда сигнал ошибки фокусировки будет равен 1р(5,н-5з)-(, ) (а,-(-Ь,+ u+d) -(a,)f4 ,(1) действительный сигнал ошибки фокуси ровки определяется вычитанием из сигнала ошибки фокусировки ложного сигнала ошибки фокусировки . A (i:iS,)||°f(x-x,,y-y«)d, d,(2 1 I 00 Кроме того, проводится деления на сигнал общей интенсивности луча S + -I- S +S +S 234 . р .. (3) - S, .s.s .s Для вычисления д отметим, что функция f(x,y) радиально симметрична, кроме того If(x,y)d,d 1 и, практически во всех случаях можн записать f(x,y)g(x) h(y) 5 Тогда из (2) и (5) имеем -(Г5,) I(x,y)d,.. 7 -(ZIsJ-h(x)dJh(vH, (6) , J J 1-1 о Кроме того. 4 о iS,-Sj.(VSj-2(i:5.)jgU)d,jh(V)d, - -00 о 4 +00 Хд S,-S3HVS)2(Z:s.).fh(yMjg(x)d, i Z1 -i. Перемножив (7) и учитывая (2), ложный сигнал фокусировки (11 S;) (S -S)- ( )(8) Отсюда формула (3) примет вид {s,-sj-(s,-s,plns.)-t(s,-sj-(vs,) (s,s,.s,.s,) 5.5з -S, S, fs.s.) Как видно, формула (9) учитывает ощибку, возникающую при смещении пятна излучения по фотоприемнику, в ней не возникает ошибки при изменении . мощности излучения и величина сигнала об ошибке фокусировки не зависит от мощности излучения. Формула изобретения Устройство для автоматической фокусировки излучения содержащее источник излучения, оптический тракт с фокусирующим объективом и светоделителем, с которым через цилиндрическую линзу оптически связан четырехэлементный фотоприемник, выходы которого соединены с входами блока формирования сигнала ошибки фокусировки, выход которого связан с входом привода перемещения фокусирующего объектива, о тличающееся тем, что, с целью повьщ1ения точности фокусировки, блок формирования сигнала ошибки фокусировки состоит из шести логарифмирующих элементов, трех суммирующих усилителей, трех антилогарифмирующих элементов, двух схем.

вычитания и двукратного усилителя, первый, второй, третий и четвертый логарифмирующие элементы соединены попарно параллельно и соответственно через первый и второй суммирующие усилители - с входами первого и второго антилогарифмирзтощ1Йс элементов, выходы которых соединены с входами первой схемы вычитания, выход которой через пятый логарифмирующий элемент соединен с первым входом второй I схемы вычитаний, второй вход которой

связан через двукратный усилитель и шестой-логарифмирующий элемент с выходом третьего суммирующего усилителя, а выход - с входом третьего анти5 логарифмирующего элемента, при этом входы третьего суммирующего усилителя соединены с входами первых четырех логарифмирующих элементов, которые являются входами блока формиро вания сигнала ошибки фокусировки, а его выходом - выход третьего антилогарифмирздащего элемента.