Устройство для автоматической фокусировки Советский патент 1987 года по МПК G11B7/09 

11

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к технике записи и воспроизведения информации оптическими средствами.

Цель изобретения - повьппение точности и надежности фокусировки.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, первую линзу 2, светоделитель 3, объектив 4 с приводом 5 перемещения, вторую линзу 6, первый 7 и второй 8 двухэлементные фотоприемники, первый 9, второй 10 и третий 11 дифференциальные усилители, первый 12, второй 13 и третий 14 суммирующие усилители, первый 15, второй 16 и третий 17 аналоговые делители, источник 18 опорного напряжения и носитель 19 информации.

Устройство работает следующим образом

Излучение источника 1 излучения проходит линзу 2, отражается светоделителем 3 на вторую линзу 6 и фокусируется на чувствительных элемен тах ВТОРОГО двухэлементного фотоприемника 8. Прошедшая светоделитель часть излучения фокусируется объективом 4 на чувствительной поверхности носителя 19 информации. Отразившись от носителя информации, излучение вторично проходит объектив 4 и, отразившись от светоделителя 3, попадает на чувствительные элементы первого двухэлементного фотоприемника 7

Первый двухэлементный фотоприемник 7, первые дифференциальный 9 и суммирующий 12 усилители, а также первый аналоговый делитель 15 образуют блок определения величины расфокусировки объектива 4.

Первьй двухэлементный фотоприсм- ник 7 юстируется таким образом, что при точной фокусировке пучка излучения на поверхность носителя 19 информации ось отраженного пучка совпадает с границей между фоточувствительными -элементами фотоприемника. Ввиду смещения оси пучка излучения относи тельно оптической оси объектива 4 при расфокусировке отраженный пучок смещается в направлении, перпендикулярном границе раздела элементов фотоприемника 7. Разностный сигнал с элементов фотоприемника 7, вырабатываемый дифференциальным усилителем 9 и пропорциональный величине смещения пучка в плоскости фотоприемника

5

0

5

7, зависит от расфокусировки и , мощности излучения пучка и дрейфа диаграммы направленности источника излучения dL . В первом аналоговом делителе 15 сигнал с выхода дифференциального усилителя 9 делится на вырабатываемый первым суммирующим усилителем 12 суммарный сигнал с первого двухэлементного фотоприемника 7, пропорциональный лищь .мощности пучка излучения, регистрирующего расфокусировку. Таким образом, сигнал с выхода первого аналогового делите- . ля 15 зависит лищь от расфокусировки д и дрейфа оси диаграммы направленности излучения ci . Вторые линзы 6, двухэлементный фотоприемник 8, дифференциальный 10 и суммирующий 13 усилители , а также аналоговый делитель 16 образуют блок определения изменения положения оси диаграммы направленности излучения источника 1 излучения .

Аналогично с блоком определения величины расфокусировки сигнал с выхода второго аналогового делителя 16 пропорционален лишь величине дрейфа оси диаграммы направленности излучения d , а на выходе третьего дифференциального усипителя 11, в котором из сигнала первого аналогового делителя 15 вычитается сигнал второго аналогового делителя 16, вьфабатыва- ется сигнал, пропорциональный величине расфокусировки ь . В этом случае выражение для коэс)фициента пропорциональности К. имеет вид:

0

5

К

K,oL

+ К

(1)

где К - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и оптических параметров оптической схемы устройства, К - коэффициент передачи блока определения расфокусировки в отсутствие дрейфа оси диаграммы направленности излучения (с 0). Пример. Для конкретных параметров оптической системы f 5 мм, мм, t,460 мм, мм, мм, +1 где f - фокусное расстояние объектива 4; f - фокус- ное расстояние первой линзы 2; расстояние от фокальной плоскости линзы 2 до объектива 4; t,j - расстояние от выходного зеркала источника 1 излучения до .линзы 2, b - смещение

оси пучка излучения относительно оптической оси объектива 4.

Рассчитывают коэффициент передач по формуле (1)

КдК 36(1 ± 0,16).

Типичный для аргонового лазера . (источника излучения) дрейф о1. ±1 приводит к изменению коэффициента передачи блока расфокусировки К на +16%. Выходной сигнал дифференциального усилителя 11 Ц (К, + + К )4, в третьем аналоговом делителе 17 делится на сигнал с выхода третьего суммирующего усилителя 14, величина которого

и

21

KjOt + К

К -о(. - сигнал разъюстировки, пропорциональный дрейфу оси диаграммы направленности с выхода аналогового делителя 16 (К, - учитывает коэффициент передачи анало25 чески связанные со светоделителем блоки определения величины расфокусировки объектива и блок изменения положения оси диаграммы направленности излучения, выходы которых соегового делителя 16 и третьего суммирующего усилителя 14)j

К - напряжение с выхода источ- 30 динены с входами дифференциального ника 18 опорного напряже- усилителя, отличающееся ния, усиленное в третьем тем, что, с целью повышения точности суммирующем усилителе 14. и надежности фокусировки, в него вве- При выборе коэффициента передачи К дены источник опорного напряжения, и напряжения К таким образом, чтобы 35 суммирующий усилитель и аналоговый вьшолнялось соотношение К, К делитель, входы cyм шpyющeгo усили- . К ( + К,), сигнал с выхода третьего аналогового делителя 17 не будет зависеть от дрейфа оси диаграммы направленности источника излучения о(. :

теля соединены с выходом источника опорного напряжения и выходом блока изменения положения оси диаграммы 40 направленности излучения, а выход - с входом делителя аналогового делии

п

К„ К.

где К - коэффициент передачи ана- 45 теля соединен с входом привода перелогового делителя 17;

мещения объектива.

Редактор В.Петраш Заказ 7813/50

Составитель С.Ильчук

Техред В.Кадар Корректор А.Обручар

Тираж 611 Подписное ВНИИ11И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

К - коэффициент пропорциональности, не зависящий от d

Таким образом, сигнал с выхода третьего аналогового делителя 17 зависит лишь от расфокусировки л и представляет собой выходной сигнал блока определения величины расфокусировки, коэффициент передачи кото- рого не зависит от разъюстировки, к которой приводит дрейф осидиаграммы направленности источника излучения. Этот сигнал поступает на привод 5 перемещения объектива, который пере- мещает объектив 4 в осевом направлении для компенсации расфокусировки.

Формула изобретения

Устройство для автоматической фокусировки, содержащее последовательно установленные источник излучения, линзу, светоделитель и объектив с приводом перемещения, а также оптически связанные со светоделителем блоки определения величины расфокусировки объектива и блок изменения положения оси диаграммы направленности излучения, выходы которых соединены с входами дифференциального усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности фокусировки, в него вве дены источник опорного напряжения, суммирующий усилитель и аналоговый делитель, входы cyм шpyющeгo усили-

теля соединены с выходом источника опорного напряжения и выходом блока изменения положения оси диаграммы направленности излучения, а выход - с входом делителя аналогового делителя, вход делимого которого связан с выходом дифференциального усилителя, при этом выход аналогового делимещения объектива.

Изобретение относится к технике записи и воспроизведения информации оптическими средствами и позволяет повысить точность и надежность фокусировки. Двухэлементный фотоприемник 7, дифференциальный 9 и суммирующий 12 усилители, аналоговый делитель 15 образуют блок определения величины расфокусировки объектива 4. Сигнал с выхода аналогового делителя 17 зчвисит от расфокусировки и представляет собой выходной сигнал блока определения величины расфокусировки, коэффициент передачи которого не зависит от разъюстиров- ки, к которой приводит дрейф оси диаграммы направленности источника 1 излучения. Этот сигнал поступает на привод 5 перемещения объектива, перемещающий объектив 4 в осевом напрйвлении для компенсации разъюс- тировки. 1 ил. с (Л to 00 00 vj ел 4