Устройство для автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи Советский патент 1993 года по МПК G11B7/09 

Изобретение-относится к области накопления информации, а именно к устройст- вам автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, которые могут использоваться в оптических запоминающих устройствах ЭВМ, а также в системах аудио- и видеозаписи.

Известно устройство автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащее последовательно расположенные источник коллимированного излучения, светоделитель, объектив с исполнительным механизмом перемещения, а также оптически связанные со светоделителем последовательно расположенные линзу и светоделитель, содержащее, кроме того., нож Фуко, многоэлементный фотоприем- ник автофокусировки, многоэлементный фотоприемник слежения за информацион- ;ной дорожкой, дифференциальный усилитель автофокусировки, дифференциальный усилитель слежения за информационной дорожкой и блок управления исполнительным механизмом перемещения объектива, причем выходы фотоприемника автофоку- Сировки соединены с входами усилителя автофокусировки, выходы фотоприемника слежения за информационной дорожкой соединены с входами усилителя слежения за информационной дорожкой а выходы усилителей соединены с входом блока управления исполнительным механизмом перемещения объектива.

Известному устройству присущи недостатки. Конструкция устройства является сложной, так как для формирования в нем сигналов ошибок фокусировки и слежения за дорожкой необходимо большое число конструктивных элементов. Кроме того, в устройстве велики светоэнергетические потери,

Известно устройство автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащее последовательно расположенные источник коллимированного излучения, светоделитель, объектив с исполнительным механизмом перемещения, а также оптически связанные со светоделителем последовательно расположенные цилиндрическую линзу, линзу и многосекционный фотоприемник, содержащий матрицу фотодиодов, содержащее, кроме того, дифференциальный усилитель автофокусировки, дифференциальный усилитель слежения за информационной дорожкой и блок управления исполнительным механизмом перемещения объектива, причем выходы

фотодиодов соединены с входами усилителя автофокусировки и входами усилителя слежения за информационной дорожкой, а выходы усилителей соединены с входами

блока управления исполнительным механизмом перемещения объектива.

Известному устройству свойственны серьезные недостатки, в частности наличие взаимных помех в объединенных оптикоэлектррнных каналах автофокусировки, слежения за информационной дорожкой и воспроизведения записанной информации снижает качество автофокусировки и слежения за дорожкой. Кроме того, конструкция

устройства является сложной, -так как для формирования в нем сигналов ошибок фокусировки и слежения за дорожкой необходимы, как минимум, два последовательно установленных по ходу луча оптических

компонента, один из которых представляет собой трудоемкую в изготовлении цилиндрическую линзу., .

Наиболее близким по технической сущности является устройство автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащее последовательно расположенные источник коллимированного излучения, светоделитель, объектив с исполнительным механизмом перемещения, а также оптически связанные со светоделителем последовательно расположенные призму специальной формы, линзу и Многосекционный фотоприемник, содержащий

матрицу фотодиодов автофокусировки и два фотодиода слежения за информационной дорожкой, причем фотоприемник установлен в фокальной плоскости линзы, содержащее, кроме того, дифференциальный усилитель автофокусировки, дифференциальный усилитель слежения за информационной дорожкой и блок управления исполнительном механизмом перемещен и я объектива, причем выходы

матрицы фотодиодов автофокусировки соединены с входами усилителя автофокусировки, выходы фотодиодов слежения за информационной дорожкой соединены с входами усилителя слежения за информационной дорожкой, а выходы усилителей соединены с входом блока управления исполнительным механизмом перемещения объектива.

Недостатком известного устройства яеляется сложность его конструкции, обусловленная тем, что для формирования в нем сигналов ошибок фокусировки и слежения за дорожкой необходимы, как минимум, два последовательно установленных по ходулуЛ оптических компонента, один из которых

представляет собой трудоемкую в изготовлении призму специальной формы.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение светоэнерге- тических потерь.

Для достижения цели в устройстве для автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащем последовательно установленные источник коллимиро- ванного оптического излучения, светоделитель и объектив с исполнительным механизмом двухкоординатного перемещения, а также фотоприемный блок, оптически связанный со светоделителем через фокусирующий элемент, причем выходы слежения за фокусировкой и информационной дорожкой фотоприемного блока соединены соответственно с усилителями автофокусировки и слежения за информационной дорожкой, выходы которых подключены к входам исполнительного механизма двухкоординатного перемещения объектива через блок управления исполнительного механизма, а фотоприемный блок выполнен из двух фотоприемников слежения за информационной дорожкой и четырехэлементного матричного фотоприемника слежения за фокусировкой, фокусирующий элемент выполнен в виде оптического блока из трех линзовых элементов с одинаковой оптической силой и общей задней главной плоскостью, оптический блок асимметричен относительно проходящей через его центр плоскости, перпендикулярной к проекции касательной к информационной дорожке на главную плоскость, первый линзовый элемент симметричен второму относительно проходящей через центр оптического блока плоскости, параллельной проекции касательной к информационной дорожке на главную плоскость и перпендикулярной к главной плоскости, оптические оси первого и второго линзовых элементов проходят соответственно через центры или первого и второго или второго и первого фотоприемников слежения за информационной дорожкой, а оптическая ось третьего линзового элемента проходит через центр четырехэлементного матричного фотоприемника слежения за фокусировкой.

Первый и второй линзовые элементы могут быть выполнены в виде квадрантных секторов линзы, а третий линзовый элемент представляет собой половину линзы, при этом линзовые элементы оптического блока соединены между собой прямолинейными боковыми поверхностями.

Кроме того, оптический блок из трех линзовых элементов может быть выполнен в виде киноформа.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг.2 - сечение линзы ее главной плоскостью.

Устройство содержит последовательно

5 расположенные источник 1 коллимирован- ного излучения (фиг.1), светоделитель 2. объектив 3, снабженный исполнительным механизмом двухкоординатного перемещений и фокусирующий излучение на поверхIQ ность оптического диска 4, на котором расположены информационные дорожки, а также оптически связанные со светоделителем последовательно установленные оптический блок 5, представляющий собой

15 совокупность трех фокусирующих линзовых элементов 6, 7 и 8 (фиг.2), фотоприемный блок 9 (фиг.1), содержащий четырехэлемен- тный матричный фотоприемник слежения за фокусировкой 10 и два фотоприемника 11

« и 12 слежения за информационной дорожкой. Также устройство содержит дифференциальный усилитель автофокусировки 13, дифференциальный усилитель слежения за информационной дорожкой 14 и блок управления исполнительным механизмом nepe- мещения объектива 15. Фокусирующие линзовые элементы б, 7 и 8 имеют одинаковую оптическую силу и общую заднюю главную плоскость 16. Совокупность линзовых- элементов б, 7 и 8 асимметрична относи5

0

5

тельно проходящей через центр линзы плоскости 17, перпендикулярной к проекции 18 касательной к информационной дорожке на главную плоскость, Первый элемент 6 симметричен второму элементу 7 относительно проходящей через центр линзы

плоскости 19, параллельной проекции касательной к информационной дорожке на главную плоскость и перпендикулярной к главной плоскости. Оптические оси первого

0 линзового элемента 6 и второго линзового элемента 7 проходят соответственно через центры перв ого фотоприемника слежения за информационной дорожкой 11 и второго фотоприемника слежения за информацион5 ной дорожкой 12. Возможен эквивалентный вариант, в котором оптические оси пёр вого элемента 6 и второго элемента 7 проходят соответственно через центры второго фотоприемника слежения за информационной

0 дорожкой 12 и первого фотоприемника слежения за информационной дорожкой 11. Оптическая ось третьего линзового элемента 8 проходит через центр четырехэлемент- ной матрицы фотоприемников слежения

5 за фокусировкой 10. Фотоприемник 9 установлен в фокальной плоскости оптического блока 5. Выходы ф о т о п р и е м н и к о в слежения за фокусировкой 10 соединены со входами усилителя аотофокусиров и 13. выходы фотоприемников слежения за информационной дорожкой 11 и 12 соединены с входами усилителя слежения за информационной дорожкой 14, а выходы усилителей 13 и 14 соединены с входом блока управле- ния исполнительным механизмом переме- ще%ния объектива 15.

Источник излучения 1 представляет собой полупроводниковый лазер с коллиматором. Светоделитель 2 выполнен в виде призмы-куба,, включающей в себя многослойную тонкопленочную структуру. Фокусирующий объектив 3 выполнен с числовой апертурой, близкой к 0,5. Исполнительный механизм перемещения объектива пред- ставляет собой электромеханическое устройство, обеспечивающее прецизионное перемещение объектива вдоль его оптической оси и в направлении, перпендикулярном к касательной к информационной дорожке. Оптический диск 4 представляет собой, например, компакт-диск или магнитооптический диск, вращающийся вокруг своей оси: Оптический блок 5 выполнен в виде совокупности фокусирующих линзо- вых элементов б, 7 и 8. Элементы 6, 7 и 8 могут быть фрагментами обычной линзы, состыкованными в соответствии с формулой изобретения. Предпочтительнее/блок 5 выполнять в виде детали, штампованной из пластмассы, что наиболее целесообразно в условиях серийного производства. Фотоприемный блок 9 выполнен, например, в виде 6-секционного фотоприемника, боковые фотоприемники 6 и 7 которого исполь- зуются для слежения за дорожкой, а расположенная в центре фбтоприёмника матрица 10, состоящая из четырех фотоПрй- емников, используется для автофокусировки. Блок управления исполнительным механизмом перемещения объектива 15 общеизвестен и содержит средства коррекции и усиления сигналов ошибок фокусировки и слежения за дорожкойГ a такж ё средства выработки воздействия, управляющего ис- полнительным механизмом перемещения объектива. .,......,.

Устройство автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи работает следующим образом. Излучение источника 1 проходит через светоделитель 2 и фокусируется объективом 3 на поверхность оптического диска 4, содержащую информационные дорожки. При нарушении фоку- сировки в соответствии с пфиТн цйггЬм йожа Фуко происходит изменение формы и смещение светового пятна на четырехэле- ментном матричном фотоприемнике 10 слежения за фокусировкой, приводящее к

изменению освещенности отдельных фотоприемников и к формированию сигнала ошибки фокусировки, которая отрабатывается блоком управления 15 исполнительным механизмом перемещения объектива 3. Сфокусированный пучок отражается от информационной дорожки, дифрагируя на ней. Дифракционные порядки интерферируют между собой. Результат интерференции нулевого и +1-го порядка дифракции регистрируется одним из боковых фотоприемников 11 или 12. Результат интерференции нулевого и -1-го порядка дифракции регистрируется другим боковым фотоприемником 12 или 11. Приточной настройке на дороЖу с б бтёётсгвующие интенсивности равны по величине. При расстройке изменяются фазовые соотношения интерферирующих лучей, что ведет к.изменению соответствующих интенсивностей, причем знаки изменения величин интенсивнрстей различны. За счет этого формируется сигнал ошибки слежения за дорожкой, который отрабатывается блоком управления 15 исполнительным механизмом перемещения объектива. Устройство обеспечивает эффективную автофокусировку и слежение за ин- формационной дорожкой дискового носителя оптической записи при максимально возможной простоте конструкции. Так как выработка сигналов ошибок фокусировки и слежения за дорожкой осуществляется в устройстве с использованием единственного оптического блока 5, свето энёртётичёсШе потери снижены вдвое по сравнению с прототипом. Кроме того, юстировка устройства по сравнению с прототи- rtoM менее трудоемкая.

Формула изобретения 1, Устройство для автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащее ШследбеаТёЛьно установленные источник йбЛлйШр б ванного оптического излучения, светоделитель и объектив с ис полнительным механизмом двухкоординат- ного перемещения, а также фотоприемный блок, оптически связанный со светоделителем через фокусирующий элемент, причем выходы слежения за фокусировкой и информационной дорожкой фотоприемного бло ка соединены со ОТбетстйённо с усилителями автофокусировки и слежения за информационной дорожкой, выходы которых подключены к входам исполнительного механизма двухкоординатного перемещения объектива через блок управления исполнительного механизма, а фотоприемный блок выполнен из двух фотоприемников

слежения за информационной дорожкой и четырехэлементного матричного фотоприемника слежения за фокусировкой, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения светоэнергетиче- ских потерь, фокусирующий элемент выполнен в виде оптического блока из трех линзовых элементов с одинаковой оптической силой и общей задней главной плоскостью, оптический блок асимметричен относительно проходящей через его центр плоскости, перпендикулярной к проекции, касательной к информационной дорожке на главную плоскость, первый линзовый элемент симметричен второму относительно проходящей через центр оптического блока плоскости, параллельной проекции, касательной к информационной дорожке на главную плоскость и перпендикулярной к главной плоскости, оптические оси первого

и второго линзовых элементов проходят соответственно через центры или первого и второго или второго и первого фотоприем- ников слежения за информационной дорож- кой, а оптическая ось третьего линзового элемента проходит через центр четырехэлементного матричного фотоприемника слежения за фокусировкой,

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ ее- с я тем, что первый и второй -линзовые элементы выполнены в виде квадрантных секторов линзы, а третий линзовый элемент представляет собой половину линзы, при этом линзовые элементы оптического блока соединены между собой прямолинейными боковыми поверхностями.

3. Устройство по п.1. от л и ч а ю ще е- с я тем, что оптический блок из трех линзовых элементов выполнен в виде коно- форма. ,

Область использования: накопление информации оптическими средствами, вычислительная техника, звуко- и видеозапись. Сущность изобретения: устройство содержит источник 1 коллимированного оптического излучения, светоделитель 2, объектив 3 с исполнительным механизмом двухкоор- динатного перемещения, носитель 4 оптической записи, оптический блок 5, линзовые элементы 6-8, фотоприемный блок 9, четы- рехэлементный матричный фотоприемник 10 слежения за фокусировкой, фотоприемники 11, 12 слежения за информационной дорожкой,усилитель 13 автофокусировки, усилитель 14 слежения за информационной дорожкой, блок 15 управления. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. 2