Устройство для автоматической фокусировки излучения на носителе в системе записи-воспроизведения информации Советский патент 1992 года по МПК G11B7/09 

Изобретение относится к накоплению информации с использованием оптических средств и может быть использовано в звуковых оптических проигрывателях, при изготовлении киноформ и других системах хранения информации.

Целью изобретения является повышение точности фокусировки оптического излучения.

На фиг. 1 показано устройство в разрезе с обобщенными элементами управления фокусировкой; на фиг. 2 - электромагнитная система управления.фокусировкой, на фиг. 3 - оптическая схема фотоприемного блока на фиг. 4 - блок-схема контура с разомкнутой обратной связью в сочетании с контуром обеспечения слежения за фокусировкой, на фиг. 5 - принцип формирования синхросигнала. .

Устройство содержит шаровую опору 1 (фиг, 1) на газовой смазке, основание 2, ротор с шарово-сегментными подшипниками, охватывающими шаровую опору основания,

первый подшипник 3, жестко соединенный с ротором, а подшипник 4 - плавающий, вал 5, соединяющий планшайбу 6 ротора, жестко сочлененную с полым ротором 7. электропривод 8 исполнительного элемента фокусировки, оправу 9 другого подшипника и третий шарово-сегментный подшит,ник 10. Цилиндрическая часть вала 5 взаимодействует с этим подшипником с возмохно- стью осевого смещения. Устройство содержит блок оптических датчиков 11 углового положения (фиг. 1, 5), фотоприемный блок 12, систему 13 технологической электромагнитной фиксации оправы 9 и блок 14 управления устройством, обеспечивающий автоматическую фокусировку пятна излучения 15 на фотоносителе 16. Позициеп 17 обозначена оптическая головка

Для подачи сжатого воздуха в смазочные зазоры подшипников служит штуцер 18 с каналами. Фиксация и балансировка фотоносителя 16 обеспечиваются переключателем 19 магистралей вакуум (-Р) - давление

Ё

XJ

О СП 00

ON

(4-Р); а штуцер 20 соединен с переключателем и подводящими каналами.

Технологическая электромагнитная система 13 включается после самоустановки оправы 9 подшипника 4. а выключается в статическом состоянии после фиксации его положения в сбалансированном состоянии,

Компенсация оставшихся после такой балансировки ротора систематических погрешностей и погрешностей привода обеспечивается формированием компенсирующего управления электромагнитным взаимодействием исполнительного органа с якорем - шаровым сегментом, управляемого по введенному контуру за счет заданных на зздатчиках ситуаций и формирования амплитудно-Фазовых импульсов.

Компенсация случайных флюктуации поверхности фотоносителя 16 осуществляется за счет работы контура регулирования в блоке 14 управления устройством. Этот контур с обратной связью от фотоприемного блока 12 (фиг. А) работает по тому же сигналу синхронизации от блока синхронизации по сигналу кодового управления двойным мультиплексором. Таким образом сигнал отработки рассогласования формируется из двух составляющих, одна из которых компенсирует с и с т е м а т ич е с кие погрешности, выявленные по ситуации и запрограммированные, а другая составляющая компенсирует случайные флюктуации.

Фотоприемный блок 12 представляет собой оптическую систему, содержащую лазер 21 (фиг. 3), светоделительный кубик 22, микрообъектив 23. зеркальное покрытие 24 лимба, жестко соединенного с ротором, з плоскость отражения лимба помещена з фокальной плоскости микрообъектива, щелевую диафрагму 25 и фотоприемник 26.

Контур управления гашения систематических погрешностей включает в себя (фиг. 4) в каждом из ABCD-каналов фотопреобразователь 2 7 датчика углового положения фотоносителя, подключенный к S-входям RS-триггеров 28 и 29. RS-триггер 28 выхода ми подключен к информационным входам реверсивного счетчика 30 трех состояний (одно состояние - импедансное), выходами подключенного к первому групповому входу компаратора 31. Второй вход последнего соединен с выходами, цифрового за датчика 32 синтезированных импульсов, причем все каналы объединены по одноименным шинам выходов счетчиков 30 и подключены к цифроаналоговому преобразователю 33, соединенному через фильтр 34 нижних часто; с Х-входом двойного мультиплексора 35 Кроме того, контур содержит генератор 36.

блок 37 синхронизации импульсов, который составляют логический элемент ИЛИ 38, счетчик 39 и блок 40 оптронной развязки. Другой контур управления автоматической фокусировкой содержит дифференциальный усилитель 41, подключенный входом к фотопоиемному блоку 12, а выходом - к второму сигнальному Y-входу двойного мультиплексора 35, который своими выхо0 дами подключен к входам суммирующего резистивного блока 42, связанного с согласующими усилителями 43 в цепях катушек электромагнитов 44 (фиг. 2) исполнительного элемента фокусировки.

5В динамическом состоянии ротора (фиг. 1) модулирующий лимб выполняет функцию сканирования датчиков 27 прозрачной щелью (фиг. 5) и обеспечивает последовательную в соответствии с угловой позицией

0 коммутацию каналов А, В, С, D.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении щели (прозрачного окна) (фиг. 5) модулирующего лимба над

5 прозрачными окнами неподвижного кодового лимба на фотоплощадки фотопреобра- зователей 27 датчиков углового положения фотоносителя 16 попадает световой поток от лазера. Это вызывает появление на выхо0 де короткого синхронизирующего импульса.

Если частота вращения ротора постоянна, то период между импульсами постоянен. Каждый импульс фотопреобоазования рас5 ширяется RS-триггером 28 до временного импульса, отображающего период прохождения прозрачного окна лимба между смежными фотопреобразователями 27 (фиг. -}). В этом периоде разрешена коммутация входа

0 тактирования счетчика 30 и он заполняется импульсами квантования генератора 36 в двух режимах счетчиков: режиме суммирования при включении по S-входу RS-тригге- ра 29 и в режиме вычитания при возврате

5 RS -три; герз в исходное состояние, что определяется формированием импульса сброса на выходе баланса компаратора 31.

Импульс сброса формируется при сов- 1 шдении кодов на А, В - входах компаратора

0 и таким образом этот момент определен числом задатчика 32 синтезированных импульсов. Указанный алгоритм с преобразованием в цифроаналоговом преобразователе 33 при фильтрации на

5 фильтре 3-1 нижних частот формирует синтезированный амтиту/жо-фазовый импульс. Импульсная последовательность сформированного сигнала отображает ситуацию корректировки систематических погрешностей фокусировки.

В периоды нег.озбужденного состояния реверсивный счетчик 30 переходит в пысо- ко .- мпедансно состояние выходов за счет управления по / -информационному входу от инверсного сигнала с RS-триггера 28.

Синхронность работы блока управления обеспечивает блок 37 синхронизации, пключг,ощий в себя логическую схему ИЛИ 38. счетчик 39, формирующий код управления мультиплексором 35 через элементы 40 стройной разплзкп. что обеспечивает подавленно аигокС Час.тотных помех.

По Y-BC-ТВИ мультиплексора 35 коммутируется сигнал, формируемый дифференциальным усилителем 4 по каналу обратной связи от фотоприемного блока 12.

На резисптрном суммирующем блоке 42 осуществляете суммирование сигналов контуров попарно на каждых из ветвей двойного мультиплексора, а на согласую- щих усилителях 43 в цепях катушек электромагнитов 44 (фиг. 2) - усиление сигнала

В динамике возникает сила электромагнитного взаимодействия магнитного потока катушек электромагнитов 44 с якорем эпек- тромагнитнсм систгмы шаровым сегментом 10 подшипника. Это взаимодействие имеет две составляющие: соот. компенсации систематических погрешностей системы и составляющую управления фокусировкой и возникающем рассогляго- ваиием торцовых мпкробиений лимба, фи1- - сирурмых фоуоприемным блоком 12.

Фотоприемный Бяок 12 работает следующим образом.

В результате изменения положения отражающей плоскости лимба fc ± ДУ, вызванного расфокусировкой, где f.: фокусное расстояние микрообьектива: ДУ - эмппиту- да расфокугиоог К:1. стра;кечнсе от зескаль-

Н О Г П П О К р Ы Г :-1 Я И 3 Л у Ч Р Н И 8 . П р О И Д Я

микрообърктив 23, буц- т или дящпмся при fc - ДУ или сходящимся при fc -t- AY Далее отражаясь от сэетоделительного кубика и пройдя диафрагму 25, такое излуче- ние будет формировать разную освещённость на площадке фотоприемника 26 и. следовательно, Формировать при линейном фотоэлектрическом преобразователе пропорциональный электрический сигнал.

Выходная переменная составляющая напряжения UHI/X связана с величиной перемещения ДУ (при AY « f) эмпирическим соотношением

., 4 Кф Рл м I Д Y

Up,blX - ------- г: ---- л P. fг

где Кф - коэффициент передачи фотоприемника;

Р.п - мощность лазера:

h - ширина щели диафрагмы;

I - расстояние между диафрагмой и микрообъективом:

R -- радиус светового пучка лазера;

f - фокусное расстояние микрообъектива.

При конструктивных соотношениях, представленных на фиг. 1. чувствительность датчика составляет 0.5 мкм.

Соотношение плеча положения фотоприемного блока 12 до центра шаровой опоры и плеча точки фокусировки излучения на Фотоносителе 16 (фиг. 1) обеспечивает повышение точности фокусировки.

Формула изобретения

Устройство для автоматической фокусировки излучения на носителе в системе- за- пнеи-воспрэиз ведения информации, содержащее генератор, исполнительный элемент фокусировки, коммутатор и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, а также двухконтурный блок управления, один контур которого состоит из последовательно соединенных фотоприемного блока и дифференциального усилителя, подключенного выходом к сигнальному входу коммутатора выход которого связан с входами исполнительного элемента фокусировки, отличающееся тем. что. с целью повмшеиия точности фокусировки излучения, в Hei о введены последовзт ельно соединенные суммирующий резистивный блок и согласующее усилители, через которые выход коммутатора связан с входами исполни- тельного элемента фсхусировки, и последовательно соединенные блок синхронизации импупьсоо и блок оптронной раз- вяз к и, при этом блок синхронизации импульсов состоит из последовательно связанных логической схемы ИЛИ и счетчика, входами блока синхронизации являются входы логической схемы ИЛИ, а выходом - выход счетчика, коммутатор выполнен Е. виде двойного мультиплексора с синхронизирующим входом которого соединен выход блока оптронной рэзвязки, а с другим сигнальным выходом - выход фильтра нижних частот, другой контур блока управления выполнен, четырехканальным. каждый из каналов которого включает в себя датчик углового положения носителя, два RS-триггсра, реверсивный счетчик трех состояний, компаратор и цифровой задатчик синтезированных импульсов, выход которого связан с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

а выход - с входом сброса первого RS-триг- гера. синхронизирующие входы RS-тригге- ров связаны с выходом датчика углового положения носителя, выход первого RS- триггера соединен со счетным входом реверсивного счетчика, с информационными входами которого связаны выходы другого RS-триггера, выход генератора подключен к тактовым входам реверсивных счетчиков всех каналов, выходы реверсивных счетчи-17

16

, 1 Е Г / /

- шТЖ

ков всех каналов соединены с входом циф- роаналогового преобразователя, выходы датчиков углового положения носителя всех каналов подключены к входам логической

5 схемы ИЛИ блока синхронизации импульсов, а выход датчика углового положения носителя каждого последующего канала подключен к входам сброса другого RS- триггера и реверсивного счетчика трех со10 стояний предшествующего канала,

5 6

I i

/j S/ / /

фиг-i

Изобретение относится к накоплению HH)x3pMa4VMcncnOTb3oeaHMeMorrrM4ecKMxcpe qcTB и может быть использовано в звуковых оптических проигрывателях, при изготовлении киноформ и других системах хранения информации. Для повышения точности фокусировки оптических излучения блок управления устройством выполнен двухконтурным. Один контур управления, включающий четыре однотипных канала, каждый из которых состоит из датчиков углового положения носителя, RS-триггеров, реверсивных счетчиков, компараторов и задатчиков синтезированных импульсов, уменьшает систематические погрешности. Другой контур управления, состоящий из фоюпрмем- ного блока и дифференциального усилителя, соединенного с сигнальным входом двойного мультиплексора, компенсирует случайные флюктуации. 5 ил.

фиг. 2

#

-АУ А

27

D

№

фигЗ

3

фигА

Фи2.5