Устройство для настройки оптического тракта лазерного проигрывателя Советский патент 1988 года по МПК G11B7/00 

13

; Изобретение относится к области рптического воспроиэведения информа 4ии и может быть использовано при производстве лазерных видео- и аудиопро- «грьшателей для настройки оптического ракта проигрьтателя.

Цель изобретения - повышение ка- Цества настройки,

: На фиГо1 приведена функциональная устройства для настройки опти- еского тракта лазерного проигрывате- Ля о

I На схеме обозначены лазер coi ласующая линза 2, поляризационный светоделитель 3, четвертьволновая шта TJHHKa 4,зеркало 5, посадочные места 6 и 7 микрообъектива, четвертьволновая п |ластинка 10 объектива, линза 11 объектива, отражающий слой 12, корпус 13 объектива, привод 14 вращения объектива, положительная .линза 15, первый фотоприемник 16, первый полосовой фильтр 17, первый амплитудный детек- top 18, первый индикатор 19, второй фотоприемник 20, второй полосовой фильтр 21, второй амагпитудный детектор 22, второй индикатор 8, полупрозрачный экран 9. Показаны точка F фо- 1усировки пучка согласукядей линзой, точка Р фокусировки пучка, отраженного объективом, точка Н фокусировки пучка дополнительной положительной линзой.

На фиг.2 проиллюстрирован принцип йолучения сигнала рассогласования меж 4У положениями энергетической оси и центром объектива. На фиг, 48-г показаны различные последователь ibje положения отражающего слоя при вращении объектива; на фиг,2д - зависимость мощности, проходящей к пер- фотоприемнику, от времени, :|десь - оси координат;- начало от- 5чета системы координат - центр объек TrtiBa, о - положение энергетической Оси пучка стрелкой указано направление вращения объектива; S - мощность 1тучка, проходящая к первому фотопри- «SMimKy; ,, S - максимальное и 11данимальное значение мощности соответственно; t - время; Т - период йращения объектива. Показана зависи™- 1Чость 23 сигнала S от времени t.

На фиг.З проиллюстрирована совместная настройка согласующей линзы и зеркала проигрывателя На фиг.За показано исходное положение перед настройкой согласующей линзы; на

O

5 0 5 О

. р

5

фиг,36 - настройка согласующей линзы; на фиг.3с - подстройка зеркала, Ядесь А - центр объектива; А - точка пересечения оптической оси объектива с согласующей линзой; В - точка пересечения энергетической оси пучка с согласу,клдей линзой; в - пересечение энергетической оси .пучка с линзой объектива перед настройкой; в - пере сечение энергетической оси с линзой объектива после настройки; F - положение точки фокусировки пучка перед настройкой согласующей линзы; F - положение точки фокусировки пучка после настройки согласутодей линзы; .i- смещение точки фокусировки пучка относительно оптической оси объектива; а - расстояние от точки фокусировки пучка до линзы объектива; b - расстояние от точки фокусировки пучка до согласующей линзы ; г - расстояние от линзы объектива до зеркала; с - ось вращения зеркала; стрелками указано направление перемещения согласующей линзы и зеркала при настройке, Х, Х - величины рассогласования

. между положениями энергетической оси пучка и центром объектива, до и после настройки соответственно.

На фиг.4 проиллюстрировано устранение ошибки настройки, возникающей из-за разъюстировки линзы объектива, На фиг,4а показано взаимное размещение объектива и полупрозрачного экрана; на фиг 46 - картина, получаемая на экране, когда точка фокусировки не совпадает с осью вращения объектив а f на фиг,4в - картина, получаемая на экране, когда точка фокусировки совпадает с осью вращения объектива. Здесь AI, - ось корпуса объектива; АК - оптическая ось линзы объектива; F - точка фокусировки прохрдящего пучка; F- точка фокусировки отраженного пучка; F - К вая, которую описьшает точка К - окружность, которую описывает точка К.

Как показано на фиг,1, при настройке оптического тракта лазерного проигрьшателя вместо микрообъектива в его посадочное отверстие 7 вставляет.ся объектив предлагаемого устройства, который механически связан с приводом 14 вращения. При этом оптическая ось данного объектива совпадает с осью микрообъектива, В месте расположения точки F перпендикулярно лучу устанавливается экран 9, Дополнительная положительная линза 15 устанавливается после объектива, В фокусе этой линзы Н расположен первый фото- приемник 16, который электрически последовательно связан с первым фильтром 17, первым амплитудным детектором 18 и первым индикатором 19. В заднем отраженном фокусе объектива Р установлен второй фотоприемник 20, который злектрически последовательно связан с вторым фильтром

21,вторым амплитудным детектором

22.и вторым индикатором 8, Устройство работает следующим

образом.

Пучок лазера фокусируется согласующей линзой 2 в точку F, расположенную на полупрозрачном экране 9. Далее пучок проходит поляризационный светоделитель 3, четвертьволновую пЛастинку 4, отражается от зеркала 5, проходит четвертьволновую пластин2Q Кроме того, поляризационный CBieTO- делитель 3 отражает часть пучка. В точке фокусировки этого пучка Р установлен второй фотоприемник 20. При вращении объектива с частотой f мощку 10 объектива, линзу П объектива.

Часть пучка отражается слоем 12 -25 ность пучка, попадающего на второй обратно, а часть проходит положитель- фотоприемник, изменяется с частотой ную линзу 15 и фокусируется на фото- 4f, причем амплитуда колебаний мощ- приемннке 16. При вращении объекти- ности пропорциональна величине рас- ва приводом 1А вращения Объектива с стройки четвертьволновой пластинки 4 частотой f мощность пучка, проходяще- JQ от сорокопятиградусного положения.

Сигнал с фотоприемника не вьщеляется вторым полосовым фильтром 2I, частота пропускания которого 4f, далее детектируется вторым амплитудным детектором 22 и подается на второй индикатор 8, Таким образом, сигнал второго индикатора 8 указьшает на величину расстройки четвертьволновой пластинки 4,

При оптическом воспроизведении информации обычно используют лазерный пучок с гауссовым распределеннеи интенсивности. Энергетическая ось лазерного пучка может не совпадать с осью объектива. Получение сигнала рассог-

35

го к фотоприемнику 16, будет также изменяться с частотой f, причем амплитуда колебаний будет пропорциональна величине рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объектива. Дополнительная полозкитель- ная линза 15 установлена для того, чтобы устранить смещение пучка по фотоприемнику 16 при вращении объектива и появление вследствие этого до- 40 полнительной модуляции .электрического сигнала фотоприемника из-за неравномерности чувствительности его фотоприемной площадки. Сигнал с фотоприемника 16 выделяется первым полосовым фильтром 17, частота пропускания которого f, далее детектируется первым амплитудным детектором 18 и подается на первый индикатор 19. Таким образом, сигнал первого индикатора 19 указьшает на величину рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объектива.

Часть пучка, отраженная слоем 12 обратно, проходит линзу 11, четвертьволновую пластинку 10, отражается от зеркала 5, проходит четвертьволновую пластинку 4. Далее часть пучка, плоскость поляризации которого параплель45

50

55

ласования при этом несовпадении проиллюстрировано на фиг.2 Для полу чения сигнала рассогласования вращают объектив относительно своей оси. Одновременно происходит к вращение отражающего слоя 12.

Пусть энергетическая ось пучка совпадает с осью объектива. При этом половина мощности пучка отражается слоем 12 обратно, а половина проходит к фотоприемнику 16, Могрюсть пучка, проходящего к фотоприемнику 16, ие зависит от углового положения отражающего слоя 12. Следовательно, при

на плоскости пропускания поляризационного светоделителя, проходит поляризационный светоделитель и фокусирут-т- ется на полупрозрачном экране 9. На экране 9 поэтому имеется изображение двух светящихся точек: первое - от проходящего исходного пучка, второе - от отраженного пучка. Вторая точка

является автоколлимационным изображением первой. Таким образом, величина расстояния между точками равна удвоенной величине смещения первой точки с оси объектива, а сама ось Йбъек-

ТИБа проходит между этими точками, поэтому совмещая две светящиеся точки на полупрозрачном экране 9, автоматически совмещают оптическую ось объектива с точкой фокусировки F.

Кроме того, поляризационный CBieTO- делитель 3 отражает часть пучка. В точке фокусировки этого пучка Р установлен второй фотоприемник 20. При вращении объектива с частотой f мощ35

40

При оптическом воспроизведении информации обычно используют лазерный пучок с гауссовым распределеннеи интенсивности. Энергетическая ось лазерного пучка может не совпадать с осью объектива. Получение сигнала рассог-

ласования при этом несовпадении проиллюстрировано на фиг.2 Для полу чения сигнала рассогласования вращают объектив относительно своей оси. Одновременно происходит к вращение отражающего слоя 12.

Пусть энергетическая ось пучка совпадает с осью объектива. При этом половина мощности пучка отражается слоем 12 обратно, а половина проходит к фотоприемнику 16, Могрюсть пучка, проходящего к фотоприемнику 16, ие зависит от углового положения отражающего слоя 12. Следовательно, при

вращении объектива на фотоприемник 15 попадает ггучок с постоянной мощностью.

Рассмотрим случай, когда энергети ческая ось смещена с оси объектива. Мощность пучка, проходящего к фотопри емнику 16, максимальна) () когда энергетическая осв пучка О нахо- дится на наибольшем pacctoHHHH от IQ слоя 12 (фиг.2а). Выбирают это поло жение за начало отсчета () Через полпериода вращения () слой 12 закрывает зону пучка, где плотность

Рассмотрим настройку четвертьволн вой пластинки А (фиг.1). Пусть f - угол между быстрой осью четвертьволн вой пластинки 4 и плоскостью пропуск

энергии максимальна (4«г.2с), Мовг g ния поляризационного светоделителя ность пучка, проходящего к фотоприем . 3 Sf - угол между быстрой осью четнику 16, становится минимальной (S

вертьволновой пластинки объектива 10 и плоскостью пропускания папяриэа- ционного светоделителя 3, причем угол меняется с частотой f

SHVW видно из фиг,За,в, общая морщость пучка,падающего на объектив, равна SMW SuftKC- При и t ЗТ/А энергетическая ось пучка находится на краю слоя 12 В этих случаях к фотоприемнику 16 пропускается половина мощности, падающей на объектив

ts

. 2

).

Таким образом, при вращении объектива мощность пучка, падающего на фотоприемиик 16, изменяется от до . (фиг.2д, кривая 23), Период изменения мощности S равен периоду

5 приводит к смещению энергетичес- кой оси, нарушая настройку линзы 2, Поэтому настройку системы согласукг- щая линза - зеркало - объектив- необходимо проводить методом последовательных приближений. Сначала настраивается зеркало 5, потом согласующая линза 2. Далее подстраивается зерка-i ло 5, согласующая линза 2 и т.д.

Рассмотрим настройку четвертьволновой пластинки А (фиг.1). Пусть f - угол между быстрой осью четвертьволновой пластинки 4 и плоскостью пропускания поляризационного светоделителя 3 Sf - угол между быстрой осью четния поляризационного светоделителя 3 Sf - угол между быстрой осью чет

вертьволновой пластинки объектива 10 и плоскостью пропускания папяриэа- - ционного светоделителя 3, причем угол меняется с частотой f

f - 2Ff t, где t - время,

Для луча, прошедшего поляризационный светоделитель 3, две четвертьволновые пластинки Аи 10, отразившегося от слоя 12 и снова прошедшего упомянутые две четвертьволновые Ш1астин1си можно записать с

Изобретение относится к оптическому воспроизведеиии информации и позволяет повысить качество настройки тракта. В устр-ве после объектива на его оптической оси размещена положительная линза 15, в фокальной точке которой установлен фотоприемник 16. Линза 15 устраняет смещение пучка ла- зера 1f прогаедиего через оптическую систему, по фотоприемнику 16 при вращении объектнва пр1{водом 14. Выделенный полосовым фильтром 17 сигнал с фотоприемника 16 через амплитудный детектор подается на индикатор 19, сигнал которого характеризует величину рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объектива. Часть пучка, отраженная светоделителем 3, фиксируется вторым фото- приемником 20, сигнал с которого выделяется полосовым фильтром 21 и через амплитудный детектор 22.поступает на индикатор 8. Сигнал индикатора 8 дает информацию о величине расстройки четвертьволновой пластины 4 устр- ва. 4 ил. %- (Л 7 S

вращения объектива Т

- (f - частота

в ращения), причем ашшитуда переменной составляющей .- Мн увеличи- 35 вается при увеличении смещения энергетической оси от оси вращения.

Рассмотрим настройку системы согласующая линза - зеркало - объектив. Эта система настроена, когда точка 40 фокусировки F лежит на оптической оси olT beKTHBa, а энергетическая ось пучка проходит через центр объектива.

Настройка оптической оси объектк- ва относительно положения точки F 45 осуществляется регулировкой зеркала 5, Поворотом зеркала 5 добиваются сов мещения пятен от прошедшего и отраженного пучков на экране 9, Настройка

R-lt

(1 + cosaiTft)

где R - коэффициент отражения слоя 1 Те- начальная интенсивность света, пропущенного поляризационным светоделителем; I - интенсивность света, ртра- гсеннЬго поляризационным свет делителем к фотоприемнику 20

Как видно из формулы, мощность пу ка, падающего на фотоприемник 20, изменяется с частотой Af, причем дмп литуда колебания мощности равна нулю только тогда, когда , т,е.

энергетической оси осуществляется ре- 50 когда «четвертьволновая пластинка А

Гулировкой согласующей линзы 2, Смещая эту линзу в плоскости, перпечди-. кулярной пучку, добиваются равенства нулю переменной составляющей сигнала на фотоприемнике 16.

Однако перемещение линзы 2 приводит к смещению точки F с оптичес кой оси объектива, Тое, нарушается настройка зеркала 5, :Поворот зеркала

I ..R-I

R-lt

(1 + cosaiTft)

где R - коэффициент отражения слоя 12j Те- начальная интенсивность света, пропущенного поляризационным светоделителем; I - интенсивность света, ртра- гсеннЬго поляризационным светоделителем к фотоприемнику 20,

Как видно из формулы, мощность пучка, падающего на фотоприемник 20, изменяется с частотой Af, причем литуда колебания мощности равна нулю только тогда, когда , т,е.

настроена, В отличие от и вестиого ус ройств в данном случае отсутст- . вует возможность ошибок в настройке

четвертьволновой пластинки, Настрой- 55 ка четвертьволновой пластинки А осуществляется поворотом ее вокруг оптической оси пучка до минимума переменного сигнала частотой Af на фотопри- емник 20,

Вследствие ряяъмстировки в процессе эксплуатации оптическая ось АК линзы 11 может отклоняться от оси AL корпуса 13 объектива (фиг.Аа). Ось AL одновременно является и осью вращения объектива. При настройке оптического тракта с точкой фокусировки проходящего пучка, расположен ной на полупрозрачном экране 9, « вмещают точку фокусировки F отра женного от объектива пучка, что прк- ВОДИТ к совмещению точки фокусировки F не с осью AL, как необходимо, а с оптической осью АК -.линзы объектива, В этом случае известное устройство дает систематическую ошибку при настройке оптического тракта проигрьшате- ля,

В предлагаемом устройстве объектив вращается вокруг оси AJj, При этом точка К вращается по окружности К, центром которой является точка L (фиг,Ав) Так как точка F является автоколлимационным изоб4)акекием точки F, расположенным симметрично точке К, то при движении точки К происходит движение точки по замкнутой кривой F, Таким образом, движение точки F при вращении объектива указьшает на отклонение оптической оси линзы относительно оси корпуса объектива, В общем случае крийая F представляет собой эллипс. Только в случае совпадения точки F с центром вращения L крив пред- вставляет собой окружность, Концентричную окружности К, причем диаметр окружности F в два больше, чем диаметр окружности К (фиг,4в)«. Следовательно, устанавливая точку F так, чтйбы точка F, описывала вокруг нее окружность, получают совмещение точки F с осью корпуса объектива, что и необходимо.

Таким образом, предлагаемое устройство дает возможность совмещать энергетическую ось лазерного пучка с

центром входного зрачка микрообъекти- ва, позволяет повысить точность и устранить возможные ошибки при настройке поляризационной светоделитель- ной системы, исключает систематическую погрешность при настройке зеркал проигрьшателя, что приводит к повышению качества настройки оптического тракта лазерного проигрьтателя с по мощью предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Устройство для настройки оптического тракта лазерного проигрывателя, содержащее оптически связанные полупрозрачный экран и объектив, который состоит из установленных в корпус

объектива четвертьволновой пластинки и положительной линзы с полностью от- ражаюишм слоем, покрывающим половину поверхности линзы, а также первый фотоприемник и первый индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьшения качества настройки, устройство дополнительно содержит привод вращения объектива, дополнительную положительную линзу, второй фотоприемник, два амплитудных детектора, второй индикатор и два полосовых фильтра, причем привод вращения объектива механически связан с корпусом объектива, дополнительная положительная линза размещена ita оптической оси объектива и установлена после него, в фокальной точке этой линзы установлен второй фотоприемник, который электрически последовательно связан с первым полосовым фильтром, первым амплитудным детектором и вторым индикатором, а первый фотоприемник, который установлен в эаднем фокусе объектива, электрически последовательно связан с вторым полосовым фильтром, вторым амплитудным детектором и первым индикатором.

V Уг JV Фиг. 2

;j

;«

фигЛ