Датчик фокусировки системы оптического воспроизведения информации Советский патент 1991 года по МПК G11B7/00 

i

J

л

V

I I

о

бп

со

О

О

«- ni

Изобретение относится к технике оптического накопления информации и может быть использовано при производстве лазерных видео- и аудиопроигрывателей.

Цель изобретения - упрощение, снижение массы и габаритов, уменьшение стоимости изготовления датчика.

Нэ фиг.1 приведена схема предлагаемого датчика в составе системы оптического воспроизведения; на фиг.2 - ход пучков в светоделителе; на фиг.З - принцип определения сигнала рассогласования датчика; на фиг.4 - выбор верхнего ограничения на величину преломляющего угла призмы; на фиг.5 - выбор нижнего ограничения на величину преломляющего угла призмы, при котором обеспечивается условие полного внутреннего отражения для верхней половины пучка; на фиг.б - выбор нижнего ограничения на величину преломляющего угла 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 внутри призмы.

Устройство содержит установленные последовательно на одной оптической оси полупроводниковый лазер 1. светоделитель 2, объектив 3, микрообъектив 4 с приводом 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 соединены с площадками первого и второго фотодиодов, выходы которых соединены с входами дифференционального усилителя 13 и входами третьего суммирующего усилителя 14, а также корректирующий усилитель 15 и усилитель 16 мощности с входом привода 5 перемещения микрообъектива 4, причем светоделитель 2 состоит из двух одинаковых прямоугольных призм 17 и 18, на гипотенузную грань призмы 17 нанесено полупрозрачное светоделительное покрытие 19.

Устройство работает следующим образом.

Пучок полупроводникового лазера 1 проходит светоделитель 2 и коллимируется объективом 3. Далее пучок попадает на микрообъектив 4, который фокусирует его на поверхности отражающего оптического носителя 6 информации. Промодулированный пучок отражается обратно, проходит микрообъектив, объективом 3 превращается в сходящийся 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 Si, 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. Разностный сигнал Sf, получаемый на его выходе, является сигналом рассогласования датчика. Его величина

пропорциональна отклонению плоскости носителя информации от фокальной плоскости микрообъектива. Знак сигнала определяется направлением отклонения. Сигнал Sf корректируется усилителем 15, усиливается

усилителем 16 и поступает на привод перемещения микрообъектива 4. Привод перемещает микрообъектив до устранения расфокусировки.

На фиг.2 показано прохождение пучка

внутри светоделителя. Осевой луч 0-0 проходит нормально входную грань призмы 17 - отрезок ML; отражается светодели- тельным покрытием 18 (ось 0-0) на ребро двухгранного прямого угла, изображенного

точкой М. Лучи, которые лежат в окрестности точки М и выше ее, отражаются от входной грани - линия ММ . Лучи, которые лежат в окрестности точки М 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 5б в области первого фотодиода. Нижняя половина пучка после отражения от светоделительного покрытия, преломляется на выходной грани и формирует действительное изображение точечного источника 54 в области второго фотодиода. Фотодиоды установлены таким образом, что осевые линии ММ и ММ проходят через их разрезы.

Если на объектив 3 падает плоская вол- на, что соответствует нахождению носителя информации в фокальной плоскости микрообъектива, то объектив 3 формирует изобра- жение точечных источников SA и Ss в плоскости фотодиодов (фиг.За). При этом

внутренние и внешние площадки фотодиодов освещены одинаково и сигнал Sf равен нулю.

Если на объектив 3 падает сходящаяся волна, что вызывается смещением носителя информации в противоположную сторону от микрообьектива, то обьектив 3 формирует изображения источников за плоскостью фотодиодов. Изображение точечных источников $4 и Ss смещается вниз по линиям ММ и ММ. В этом случае большая часть излучения падает на внешнюю площадку первого фотодиода и внутреннюю площадку второго фотодиода. Сигнал рассогласования Sf становится положительным. Его абсолютная величина пропорциональна смещению точек S4 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 п +

( 1 -f-rr ) sin a

Vrr-sirrtr- n sin о

В

1

С tg (60° - arcsin (- sin о);

jП

п - показатель преломления материала призмы относительно воздуха;

о - 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 двухплоща- дочными 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, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, преломляющий угол а прямоугольных призм выбран в соответствии с формулой

макс {А, В, С} tg 2 а 2,27,

( 1 + п2 ) sin a

где А п +

Vn2- n sin a

В

С tg 60° - | arcsin (-sin o);

ч5П

n - показатель преломления материала призмы относительно воздуха;

о- 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,

(9

ПФ .

(ъ

f

Ю0Ј99

#

At

О Ч

Фиг 5

Фмб