Устройство для автоматической фокусировки оптической системы записи-воспроизведения информации Советский патент 1993 года по МПК G11B7/09 

Изобретение относится к технике запи- си-воспроизведение информации, в частности для обеспечения автофокусировки луча лазера на дорожке программоносителя с повышенной точностью позиционирования фокуса проекционной-системы.

Целью изобретения является повышение надежности работы и расширения диапазона фокусировки.

На фиг.1 дан общий вид устройства; на фиг.2 - поперечный разрез одного из слоев дискового светопрдвода с взаимодействующей оптопарой; на фиг.З - место фиксации оптического диска, который изображен в состоянии всплытия; на фиг.4 - структура блока коррекции; на фиг.5 - блок.схема системы управления.

Устройство содержит источники 1 излу чения, световоды 2, фотоприемники 3, датчик 4 фокусировки, выполненный в виде однокоординатной оптической головки, блок 5 синхронизации с формирующей оптикой 6 и комплектом дисковых световодов 2,- проводящим луч нормальный к поверхности диска, а в месте выхода луча комплект снабжен растровой дорожкой 7. и растром на неподвижном лимбе 8, а фотоприемник блока 5 синхронизации установлен по оптической оси, формирующей оптики; схему 9, ротор 10, приводы 11 оптического диска 12, неподвижную опору 13, усилитель 14 (фиг,5), схему 15, включающую в себя первый буферный регистр 16 и усилители 17, блок 18 оптронной развязки выполненный на базе подвижного комплекта дисковых светопроводов 2, усилители 19 фотопрйем- ников оптопар, второй буферный регистр 20 (фиг.5), подключенный к реверсивн.ому счетчику 21, блок коррекции 22, резистивный формирователь, 23 амплитуды и коммутатор 24 исполнительного привода 11.

Датчик 4 фокусировки включает источник 25 (фиг.5) излучения Ф0, формирующую оптику 26, диафрагму 27, конденсатор 28,, отражатель-зеркало 29, светоделительную призму 30, объективы 31, 32, посредством которых дифференциально фокусируются составляющие Ф2 отраженного от объекта 12 луча Фо на фотоприемниках 33, 34, Эти фотоприемники формируют с усилителями 35 блоки 36 фотопреобразования, дифференциально подключенные к операционным усилителям 37, аналого-циф- ровые преобразователи 38 (АЦП), схему сравнения 39, RS-триггер 40 знака рассогласования. Блок коррекции 22 (фиг.4) включает инвертор 41, схему ИЛИ 42, одновибратор 43, выход которого является вторым выходом блока коррекции, а также генератор 44 импульсов, выход которого яв0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ляется третьим выходом блока коррекции. В блоке 5 синхронизации (фиг.1) источник 45 постоянного излучения формирует посредством формирующей оптики 6 луч Ф, направленный через кольцевые щели световодов 2 и окна растров на фотоприемник 46. Контур регулирования автофокуса на объекте 12 (фиг.1) обеспечивает Z-переме- щения объекта приводами 11 по сигналу рассогласования датчика 4 фокусировки. Контур работает по ошибке рассогласования со сравнительно большим коэффициентом передачи ввиду применной оптронной развязки и стробирования буферных регистров 16,20. Блоком 5 синхронизации обеспечивается стробирование этих регистров сигналом синхронизации, получаемом при взаимодействии светового потока Ф с подвижным и неподвижным растрами.

В динамическом состоянии ротора 10 (фиг.1) комплект световодов 2 при взаимодействии подвижного растра 7 с неподвижным растром кодового лимба 8 модулирует луч Ф, а сигнал фотопреобразования 5 перепадами уровней осуществляет стробирование буферных регистров 16, 20 (фиг.5). В результате кодовый сигнал записывается параллельно вначале в первый 16, а затем во второй 20 буферные регистры, причем в первый обеспечивается запись по перепаду переднего фронта импульса синхронизации, а во второй - по перепаду заднего фронта импульса.

Работает устройство следующим образом.

Пусть при Z-смещениях поверхности Б объекта 12 (фиг.1, 5) на фотоприемнике 33 энергетический дифференциальный поток луча Ф1 убывает, а на фотоприемнике 32 - Ф2 увеличивается. Это определяет знак сигнала рассогласования, а в результате дифференциального воздействия на входы операционных усилителей 37 будет иметь место возрастание выходного сигнала одного и убывание выходного сигнала на выходе другого операционного усилителя. Соответственно изменяется цифровой сигнал на выходах аналого-цифровых преобразователей (АЦП)38.Схема сравнения 39 формирует лог.1 на том или ином выходе в зависимости от значения числа выработанным каждым АЦП. Это вызывает соответствующее переключение RS-триггера 40 знака. Разрядность АЦП в устройстве выбрана такой, что 3...5% изменения светового потока вызывает переключение триггера 40 знака, а сигнал этого триггера передается по оптронному каналу и через буферный регистр 20 и воздействует на ± 1 вход счетчика 21.

С первого АЦП 38 кодовый сигнал записывается в первый буферный регистр 16 по перепаду переднего фронта строб-импульса сигнала формируемого блоком 5 синхронизации, а в регистр 20 - по перепаду заднего фронта импульса синхронизации. Одновременно с записью в регистр 20 производится параллельная запись в счетчик 21 по DI - входам параллельной записи. Сигнал на РЕ - входе разрешения этой записи обеспечен импульсом строба. Если имеет место изменение знака на ( ± 1) - входе счетчика 21, определяющего режим работы этого счетчика, то сигнал изменения знака рассогласования воздействует на блок 22 коррекции (фиг.4), который формирует импульс соответствующей длительности одновибра- тором 43. Импульс, формируемый этим од- новибратором разрешает С-тактирование счетчика 21 при DJ - разрешении тактирования, обеспечивая корректирующее воз- . действия на уровень сигнала формируемого посредством резистивного формирователя 23. Этим формирователем формируются ступенчатые уровни напряжения при тактировании счетчика 21. Величина уровня через коммутатор 24 определяет положение исполнительных элементов 11. и отработку рассогласования.

Происходит отработка рассогласования с эффектом динамической коррекции, в результате через фокус F (фиг.1) сохраняет свое номинальное положение на поверхности Б объекта 12 с уменьшенной оптической и динамической ошибкой рассогласования. Контур регулирования построен на базе цифровых элементов и обеспечивает динамическую корректировку.

Предложенное .устройство работает по сигналу возникающих рассогласований, как любая система автоматического регулирования, а точность позиционирования зависит от разрядности сравниваемых чисел.

Настройке подлежит формирователь длительности импульсов, что рассчитывается из условий конкретной системы.

Цифровая форма формирования рассогласований позволяет при незначительном усложнении системы обеспечивать задание того или иного уровня позиционирования и расширяет диапазон регулирования.

Устройство дает повышение точности слежения автофокуса за поверхностью записи объекта ввиду того, что снимается фактор погрешностей вносимых плавающей проекционной системой оптической головки,

В предложенном устройстве проекционный блок может быть жестко присоединен к каретке радиального перемещения.

Увеличение базовой опоры на порядок до размера несколько меньшего диаметра объекта регулирования делает погрешности радиальных отработок величиной второго порядка малости.

5Повышена помехозащита контура регулирования оптической развязкой сигнала обратной связи с элементами стробирова- ния и упрощена схема автофокусировки в целом, так как кроме меньшего количества

0 элементов в устройстве следует учитывать вспомогательные системы стабилизации, которые требовались для обеспечения прямолинейного движения оптической/головки в аэростатической направляющей.

5 Форму л а изобретения.

1, Устройство для автоматической фокусировки оптической системы записи-воспроизведения информации, содержащее основание, на котором через подшипник на

0 газовой смазке установлен ротор, несущий планшайбу с закрепленным нэ ней с возможностью вакуумной фиксации носителем информации, блок синхронизации, источник излучения, формирующая оптика и фо5 топриемник которого оптически связаны между собой и установлены-на основании, а оптический эл.емент с растровыми дорожками укреплен на роторе и расположен между формирующей оптикой и фотоприемником,

0 датчик фокусировки с блоками фотопреобразователей, выходы которых соединены с соответствующими четырьмя входами двух- канального блока управления, связанного выходами с соответствующими входами

5 приводов фокусировки, имеющими исполнительные элементы, причем блок управления включает в себя схему сравнения, реверсивный счетчик, коммутатор, RS-триг- - гер знака, блок оптронной развязки из опт0 ронных пар с излучателями и фотоприемниками и суммирующий рези- стивный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения диапазона фокусировки, в него

5 введен усилитель, а в блок управления два аналого-цифровых преобразователя, два операционных усилителя, два буферных регистра стробирования, выходы одного из которых соединены с соответствующими

0 усилителями, усилители блока оптронной развязки, подсоединенные к соответствующим выходам этого блока и блок коррекции длительности импульсов, при этом приводы фокусировки размещены на планшайбе и их

5 исполнительные элементы установлены с возможностью взаимодействия с носителем информации, в каждом из каналов блока управления установлены последовательно связанные операционный усилитель и аналого-Цифровой преобразователь, выход одного блока фотопреобразователей соединен с первым и третьим входами блока управления, второй и четвертый входы которого подключены к выходу другого блока фотопреобразователей, неинвертирующий вход операционного усилителя первого канала связан с первым входом блока управления, инвертирующий - с вторым, неинвертирующий вход операционного уси- лителя другого канала подключен к четвертому входу блока управления, а инвертирующий - к третьему, выходы ана- лого-цифровых преобразователей через схему сравнения связаны с входами RS- триггера знака, подключенного выхо - дом к управляющему входу первого бу1- ферного регистра стробирования, информационные входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобра- зователя первого канала, а вход разрешения - с выходом усилителя/связанного входом с выходом блока синхронизации, информационные входы и вход разрешения другого буферного регистра стробирования и вход разрешения реверсивного счетчика связаны с выходом усилителя через блок оптронной развязки и усилители этого блока, выходы другого буферного регистра стробирования и его вы- ход знака подсоединены соответственно к входам параллельного ввода и входу знака реверсивного счетчика, соединенного входами управления с выходами блока коррекции длительности импульсов, вход которого связан с выходом знака другого буферного регистра стробирования, выходы реверсивного счетчика через суммирующий рези- стивный блок подсоединены к входу коммутатора, выходы которого подключены к выходам блока управления, при этом блок коррекции длительности импульсов выполнен состоящим из инвертора, генератора импульсов и последовательно соединенных элемента ИЛИ и одновибратора, один вход элемента ИЛИ и вход инвертора связаны с входом блока коррекции длительности импульсов, к выходам которого подсоединены выходы генератора импульсов и одновибратора, а другой вход элемента ИЛИ подключен к выходу инвертора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в блок оптронной развязки введены светопроводы оптронных пар в виде соединенных по плоскостям соосных кольцевых дисков полного внутреннего отражения, охватывающих ротор, излучатели установлены на основании, а фотоприемники - на роторе, на котором также размещены усилители блока оптронной развязки, другой буферный регистр стробирования, блок коррекции длительности импульсов, реверсивный счетчик, суммирующий рези- стивный блок и коммутатор, а растровые дорожки блока синхронизации сформированы на плоскостях светопроводов оптронных пар.

Использование: накопление информации с использованием оптических средств, звуковые и видео проигрыватели. Сущность изобретения: устройство содержит п источников излучения 1, п световодов 2. п фото- приемников 3, 1 датчик фокуса 4, 1 блок J синхронизации 5,1 формирующую оптику б, п растровых дорожек 7, 1 растр неподвижного лимба 8, 1 схему 9 управления приводами фокусировки, приводов фокусировки 10,1 носитель информации 11,1 ротор 12,1 неподвижную опору 13, 1 усилитель 14. 1 схему буферных регистров с усилителями 15, 2 буферных регистра стробирования, п усилителей буферного регистра 1. блок опт- ронной развязки, п усилителей блока опт- ронно.й развязки 1 реверсивный счетчик, 1 блок коррекции делительности импульсов, 1 суммирующий резистивный блок, 1 коммутатор, 1 источник излучения, 1 формирующую оптику, 1 диафрагму, 1 конденсор, 1 зеркало, 1 светоделительную призму, 2 обь- ектива, 2 фотоприемника, 2 усилителя, 2 блока фотопреобразователей, 2 операционных усилителя, 2 аналого-цифровых преобразователя, 1 схему сравнения, 1 RS-триггер, 1 инвертор, 1 элемент ИЛИ. 1 одновибратор, 1 генератор импульсов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. ел с

Фиг.1

Фиг4