Датчик фокусировки системы оптического воспроизведения информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСК 1РЕСПУБЛИК ф)( дК АВТОРСК СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ 2 Д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬ ТИП Р И. ГКНТ С С С Р Г)ПИСАНИЕ 1,71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии(72) 10,М,Климков и М,И,1.1.рибак53) 681.84,083,8088,8)156, Накадзима Х., Огава Х, 1 ифровые грампласинки, - М,: Радиосвязь, 1988. С.166,Сагавэо М,С., Рее 1,Б,Н 81 п 1 оп 1.Р, Нет у,:.,еп;. Согп рагл Ввс .11; ",л а 1.,1 . "111 рэ еэ 1;г 11; и 11)с 1 эдпТт 198; - ,;, 1.,- и вэ оЪ Т/ /1541 .1 ьИ( фг)1.;И ОЬ 1,1 . . ,Р".:л 1 ОЦРМА СИИ5 1 Изобретение о нос с: . оп Г.ег ,.МУ ,кпленио инфо 1 маил и Глокв.".,:1, испольэовано при производстве лазерных видео- и аудиопроигрывателей, Изобретение поэ-.:. яет упрос-,ить, снизить массу и габар,тьл р. лствв,; меньшить стоимость из- . 01: : Нив. Это . достигается с. о ве гвуюДил выбором преломляющего :, глв и;,:; эмы светоделителя, при этом светоде;:, .:; ь . ус-ановлен таким обоазом, что о 1 "вскаОсь о раженного пучка пересе.: " ,и грямогоЛа приз"г:"сшн лИзобретение относится к технике оптического накопления информации и можетбыть использовано при произВодстве лаэерньх видео- и аудиопроигрывателей,Цель изобретения - упрощение, снижение массы и габаритов, уменьшение стоимости изготовления датчика.На фиг,1 приведена схема предлагаемого датчика в составе системы оптическоговоспроизведения; на фиг.2 - ход пучков в 10светоделителе; на фиг.3 - принцип определения сигнала рассогласования датчика; нафиг,4 - Выбор верхнего ограничения на Величину преломляющего угла призмы; нафиг.5 - выбор нижнего ограничения на величину преломляющего угла призмы, прикотором обеспечивается условие полноговнутреннего отражения для верхней полсвины пучка; на фиг,б - выбор нижнего ограничения на воличину преломляющего угла 20призмь 1, при котором Выполняются условияпропускания для нижней половины пучка;на фиг,7 - Выбор нижнего ограничения навеличину преломлвощего угла, при которомустраняется многократное отражение пучка 25внутри призмы.Устройство содержит установленныепоследовательно на одной оптической осиполупроводниковый лазер 1 светоделитель2, объектив 3, микрообъектив 4 с приводом 305 перемещения, отражающий оптическийноситель 6 информации, первый фотодиод сплощадками 7 и 8, второй фотодиод с площадками 9 и 10, первый 11 и второй 12.суммирующие усилители, входы которых соединены с площадками первого и второгофотодиодов, Выходы которых соединены свходами дифференционального усилителя13 и входами третьего суммирующего усилителя 14, а также корректирующий усидитель 15 и усилитель 16 мощности с входомпривода 5 перемещения микрообьектива 4,причем светоделитель 2 состоит из двуходинаковых прямоугольных призм 17 и 18,на гипотенузную грань призмы 17 нанесено 45полупрозрачное светоделительное покрытие 19,Устройство работает следующим образом.Пучок полупроводникового лазера 1 50проходит светоделитель 2 и коллимируетсяобьективом 3. Далее пучок: попадает на микрообьектив 4, который фокусирует его наповерхности отражающего оптического носителя 6 информации, Промодулированный 55пучок отражается обратно, проходит микроОбьектив, обьективом 3 превращается в"ходящийся 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 Яь 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, Раэностный сигнал Я. получаемый на его выходе, является сигналом рассогласования датчика, Его величина пропорциональна отклонению плоскости носителя информации от фокальной плоскости микрообьектива, Знак сигнала определяется направлением отклонения. Сигнал Я корректируется усилителем 15, усиливается усилителем 16 и поступает на привод перемещения микрообьектива 4. Привод перемещает микрообьектив до устранения расфокусировки.На фиг.2 показано прохождение пучка внутри светоделителя, Осевой луч О-О проходит нормально Входную .грань приз мы 17 - отрезок М; отражается светоделительным покрцтием 18 ось О - О ) 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, одой грани, реомяес на входной грани и формирует действительное изображение точечного источника Я 5 В области первого фотодиода. Нижняя половина лучка после отражения от светоделительного покрытия, преломляется на выходной грани и формирует действительное изображение точечного источника Я 4 в области второго фотодиода. Фотодиодь, установлены таким образом, что осевые линии ММ и ММ" проходят через их разрезы,Если на объектив 3 падает плоская волна, что соответствует нахождению носителя информации в фокальной плоскости микро- объектива, то обьектив 3 формирует изображение точечнцх источников Я и Яи в плоскости фотодиодов фиг,3 а), При этомвнутренние и внешние площадки фотодиодов освещены одинаково и сигнал Я равен нулю,Если на объектив 3 падает сходящаяся волна, что вызывается смещением носителя информации в противоположную сторону от микрообъектива, то объектив 3 формирует изображения источников за плоскостью фотодиодов, Изображение точечных источниковЯ 4 и Я 5 смещается вниз по линиям ММ и ММ". В атом случае большая часть излучения падает на внешнюю площадку первого фотодиода и внутреннюю площадку второго фотодиода. Сигнал рассогласования Яг становится положительным, Его абсолютная величина пропорциональна смещению точек Я 4 и Я 5, 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 формулоймакс (А, В, Стд 2 а2,27, где А=п+ 60 -- агсз и ( - з 1 п а) о 2 1 3 пи - показатель преломления материапризмы относительно воздуха;о - апертурный угол объектива 3 в водухе, где А= п+ В=1 С =щ 60 -- агсзи ( - з 1 п оД;о 2 13 ии - показатель преломления материалапризмы относительно воздуха;а - апертурный угол объектива в воздупричем оптическая ось отраж пересекает ребро двухранчог призмы светоделителя, внеш первого фотодиода и внутрен второго фотодиода подключ первого суммирующего усил ренняя площадка первого внешняя площадка второго ф ключены к входам второго с усилителя. енного пучка о прямого угла няя площадка няя площадка ены к входам ителя, а внутфотодиода и отодиода под- уммирующего Формула изобретения Датчик фокусировки системы оптического воспроизведения информации, содержащий последовательно установленные на оптической оси объектив и светоделитель, оптически связанный с двумя двухплощадочными 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, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, преломляющий угол а прямоугольных призм выбран в соответствии с формулоймакс (А, В, С 11 д 2 а2,27,. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор оши оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 1773 Тираж 350 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раужская наб., 4/5