Устройство для настройки оптического тракта лазерного проигрывателя

 

Изобретение относится к оптическому воспроизведеиии информации и позволяет повысить качество настройки тракта. В устр-ве после объектива на его оптической оси размещена положительная линза 15, в фокальной точке которой установлен фотоприемник 16. Линза 15 устраняет смещение пучка лазера 1f прогаедиего через оптическую систему, по фотоприемнику 16 при вращении объектнва пр1{водом 14. Выделенный полосовым фильтром 17 сигнал с фотоприемника 16 через амплитудный детектор подается на индикатор 19, сигнал которого характеризует величину рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объектива . Часть пучка, отраженная светоделителем 3, фиксируется вторым фотоприемником 20, сигнал с которого выделяется полосовым фильтром 21 и через амплитудный детектор 22.поступает на индикатор 8. Сигнал индикатора 8 дает информацию о величине расстройки четвертьволновой пластины 4 устрва. 4 ил. %- (Л 7 S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

° РЕСПУБЛИК (19) (Н) (1),4 (11 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4 II 28143/24-10 (22) 12.08.86 (46) 23.09.88. Биле I() 35 (72) С.А.Иилитин и М.ИЯрибак (53) 681.84.083 ° 8 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

lt 1304068, кл, Q 11 В 7(00, 1986 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ ОПТИЧЕС

КОГО ТРАКТА ЛАЗЕРНОГО ПРОИГРЫВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к оптическому воспроизведения информации и поз воляет повысить качество настройки тракта. В устр-ве после объектива на . его оптической оси размещена положи тельная линза 15, в фокальной точке которой установлен фотоприемник 16 °

Линза 15 устраняет смещение пучка лазера 1 пронеднего через оптическуя систему, по фотоприемнику 16 при вращении объектива приводом 14 ° Выделен ный полосовым фильтром 17 сигнал с фотоприемника 16 через амплитудный детектор подается на индикатор 19, сигнал которого характеризует величину рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объек» тива. Часть пучка, отраженная свето» делителем 3, фиксируется вторым фотоприемником 20, сигнал с которого вы деляется полосовым фильтром 21 и че рез амплитудный детектор 22. поступает на индикатор 8. Сигнал индикатора 8 дает информации о величине расстройки четвертьволновой пластины 4 устр- у ва. 4 ил.

1425776

Изобретение относится к области оптического воспроизведения информа ии и может быть использовано при производстве лазерных видео- и аудиопро5 игрывателей для настройки оптического тракта проигрывателя.

Цель изобретения - повьачение каЧества настройки.

На Фиг.l приведена Функциональная lg

Схема устройства для настройки опти еского тракта лазерного проигрывателя, На схеме обозначены лазер l co асующая линза 2, поляризационный ветоделитель 3, четнертьволновая плас инка 4,зеркало 5, посадочные места 6

1 7 микрос бъектив а, четв ертьволнов ая пластинка 10 объектива, линза l! объектива, отражающий слой 12, корпус 13 2р с бъектива, привод 14 вращения объектива, положительная, линза 15, пернЮ фотоприемник 16, первый полосовой фильтр 17, первый амплитудный детектор 18, первый индикатор 19, второй 15 фотоприемник 20, второй полосовой ильтр 21, второй амплитудный детекор 22, второй индикатор 8, полупрозачный экран 9. Показаны точка F фоусировки пучка согласующей линзой, 31) очка P Фокусировки пучка, отраженного объективом, точка Н Фокусировки чка дополнительной положительной инзой.

На Фиг.2 проиллюстрирован принцип

1 получения сигнала рассогласования между положениями энергетической оси чка и центром объектива. На фиг. а г показаны различные последователь ные положения отражающего слоя при 40 йращении объектива; на Фиг.2д - за

Рисимость мощности, проходящей к пер

Цому Фотоприемнику, от времени. здесь Х У. - оси координат, начало отсчета системы координат центр объек- 5 тина, о положение энергетической оси пучка, стрелкой указано напранлеиие вращения объектива; S - мощность пучка, проходящая к первому фотоприемнику, S„,„„, S максимальное и иинимальное значение мощности соответственно; t - время; Т - период

Вращения объектива. Показана зависимость 23 сигнала S от времени

На Фиг.3 проиллюстрирована сов местная настройка согласующей линзы

-55 и зеркнла проигрывателя; На фиг.3а показано исходное положение перед настройкой согласующей линзы; на

Фиг.36 - настройка согласующей линзы1 на Фиг.Зс - подстройка зеркала, Здесь

А - центр объектива; А - точка пере»

1 сечения оптической оси объектива с согласующей линзой; В - точка пересечения энергетической оси пучка с

I согласующей линзой; В - пересечение энергетической оси,пучка с линзой объектива перед настройкой; В - пересечение энергетической оси с линзой объектива после настройки; F — положение точки Фокусировки пучка перед настройкой согласующей линзы; F положение точки фокусировки пучка после настройки согласующей линзы; .<- смещение точки фокусировки пучка относительно оптической оси объектива, а - расстояние от точки фокусировки пучка до линзы объектива; Ьрасстояние от точки фокусировки пучка до согласующей линзы; r - расстояние от линзы объектива до зеркала; сось нращения зеркала; стрелками указано напранление перемещения согласующей линзы и зеркала при настройке, Х, Х - величины рассогласования между положениями энергетической оси пучка и центром объектива до и после настройки соответственно.

На фиг.4 проиллюстрировано устранение оиибки настройки, возникающей из-за разъюстировки линзы объектива.

На Фиг.4а показано взаимное размеще. иие объектива и полупрозрачного экрана; на фиг. 46 - картина, получаемая на экране, когда точка фокусировки не совладает с осью вращения объектива на фиг.4в картина, получаемая на экране, когда точка фокусировки совпадает с осью вращения объектива. Здесь А). — ось корпуса объектива; АК - оптическая ось линзы объектива; F — точка фокусировки

М проходящего пучка; F .-- точка Фоку сировки отраженного пучка; F " кривая, которую описывает точка F ; К окружность, которую описывает точка К.

Как показано на фиг,l, при настройке оптического тракта лазерного проигрывателя вместо микрообъектива в его посадочное отверстие 7 нставляется объектив предлагаемого устройства, который механически связан с приводом 14 вращения. При этом оптическая ось данного объектива совпадает с осью микрообъектива, В месте располо« жения точки F перпендикулярно лучу устанавливается экран 9. Дополнительна плоскости пропускания поляриэационно го св етоделителя, проходит полчризационный светоделитель и фокусиру т ется на полупрозрачном экране 9. На экране 9 поэтому имеется изображение двух светящихся точек: первое - от проходящего исходного пучка, второе от отраженного пучка. Вторая точка является автоколлимационным изображе» нием первой. Таким образом, величина расстояния между точками равна удвоенной величине смещения первой точки с оси объектива, а сама ось объектива проходит между этими точками, поэтому совмещая две светящиеся точки на полупрозрачном экране 9, авто матически совмещают оптическую ось объектива с точкой фокусировки F>

Кроме того, поляризационный светоделитель 3 отражает часть пучка. В точке фокусировки этого пучка Р уста новлен второй фотоприемник 20 ° При вращении объектива с частотой f мощ ность пучка, попадающего на второй фотоприемник, изменяется с частотой

4f причем амплитуда колебаний мощности пропорциональна величине расстройки четвертьволновой пластинки 4 от сорокопятиградусного положения.

Сигнал с Фотоприемника не выделяется вторим полосовым фильтром 21, частота пропускания которого 4f, далее детектируется вторым амплитудным детек тором 22 и подается на второй индика» тор 8, Таким образом, сигнал второго индикатора 8 указывает на величину расстройки четвертьволновой пластин ки 4.

При оптическом воспроизведении информации обычно используют лазерный пучок с гауссовым распределением интенсивности. Энергетическая ось лазер ного пучка может не совпадать с осью объектива. Получение сигнала рассог..ласования при этом несовпадении проиллюстрировано на фиг.2 ° Для полу чения сигнала рассогласования вращают объектив относительно своей оси. Одновременно происходит и вращение отра жающего слоя 12 °

Пусть энергетическая ось пучка совпадает с осью объектива. При этом половина мощности . пучка отражается слоем 12 обратно, а половина проходит к фотоприемнику )6 ° Мощность пуч» ка, проходящего к фотоприемнику )6, не зависит от углового положения отражающего слоя 12, Следовательно, при з

142577 ная положительная линза )5 устанавливается после объектива. В Фокусе этой линзы Н расположен первый фотоприемник 16, который электрически . последовательно связан с первым

Фильтром 17, первым амплитудным детектором 18 и первым индикатором

19 ° В заднем отраженном фокусе объектива Р установлен .второй фотоприемник 20, который электрически последоватапьно связан с вторым фильтром

21, вторым амплитудным детектором

22. и вторым индикатором 8, Устройство работает следующим образом.

Пучок лазера l Фокусируется согласующей линзой 2 в точку F, расположенную на полупрозрачном экране 9 °

Далее пучок проходит поляризационный светоделитель 3, четвертьволновую пйастинку 4, отражается от зеркала

5 ° проходит четвертьволновую пластинку )0 объектива, линзу 11 объектива.

Часть пучка отражается слоем 12 .25 обратно, а часть проходит положительную линзу 15 и Фокусируется на фото- приемнике )6 ° При вращении объектива приводом !4 вращения объектива с частотой К мощность пучка, проходящего к фотоприемнику 16, будет также изменяться с частотой f, причем амплитуда колебаний будет пропорциональна величине рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объектива. Дополнительная поло)китель

35 а ная линза 15 установлена для того, чтобы устранить смещение пучка по фотоприемнику 16 при вращении объектива и появление вследствие этого до- 4О полнительной модуляции .электрического сигнала фотоприемника из за неравномерности чувствительности его фотоприемной площадки. Сигнал с фотонриемника 16 выделяется первым полосовым фильтром 17, частота пропускания которого f, далее детектируется первым амплитудным детектором 18 и подается на первый индикатор 19, Таким образом, сигнал первого индика тора 19 указывает на величину рассогласования энергетической оси пучка относительно центра объектива.

Часть пучка, отраженная слоем 12 обратно, проходит линзу 11 ° четверть волновую пластинку 10, отражается от зеркала 5, проходит четвертьволновую пластинку 4. Далее часть пучка, плос кость поляризации которого параллель

7 /6 2c 2Яwt где t " -вреия.

5 1425 вращении объектива на Фотоприемннк

lS ttotta aeT trti ott ttocTtsstHH0 Motit костью, Рассмотрим случай, когда энергети ческая ось смещена с оси объектива.

Мощность пучка, проходящего к фотопри» емннку 16, максимальная (SSgggg) когда энергетическая ось пучка 0 нахо» дится на наибольшем расстоянии от слоя 12 (фиг.2а). Выбирают это поло жение за начало отсчета (tW)i Через полпериода вращения {й =Т/2) слой 12 закрывает зону пучка, где плотность энергии максимальна (фиг,2с) ° Мощ ность пучка, проходящего к Фотоприем» нику 16, становится минимальной (8 Ssttttt ). Как видно иэ фиг ° За,н, общая ! мощность пучка, падающего на объектив, равна Sew + $макс При =Т/4 и " ЗТ/4 энергетическая ось пучка нахо дится. на краю слоя 1?. В этих случаях к фотоприемнику 16 пропускается поло вина мощности, падающей на объектив .2Ь

5 приводит к смещению энергетической оси, нарушая настройку линзы 2.

Иоэтому настройку системы согласую щая линза зеркало - объектив не обходимо проводить методом последова тельных приближений. Сначала настраивается зеркало 5, потом согласующая линза 2. Далее подстраивается зерка ло 5, согласующая линза 2 и т.д.

Рассмотрим настройку четвертьнолно вой пластинки 4 (фиг.1). Пусть ф угол между быстрой осью четвертьволно вой пластинки 4 и плоскостью пропускания поляриэационного светоделителя

З Ф - угол между быстрой осью чет вертьволновой пластинки объектива 10 и плоскостью пропускания поляриэационного светоделителя 3, причем угол меняется с частотой f

Таким образом, при вращении объек тина мощность пучка, падающего на фотоприемник 16, ивиеняется от Sghitt до S

f вращении), причем амплитуда перемен ной составляющей Яцэ - 8мрр увеличи 35 вается при увеличении смещения энер гетической оси от оси вращения.

Рассмотрии настройку системы сог ласувщая линза зеркало « объектив, Эта система настроена, когда точка 40

Фокусиронки Р лежит на оптической оси объектива, а энергетическая ось пуч» ка проходит через центр объектива.

Настройка оптической оси объектн ва относительно положения точки Р 45 осуществляется регулировкой зеркала

5. Поворотом зеркала 5 добиваются сов» иещення пятен от прошедшего и отра» женного пучков на экране 9. Настройка энергетической оси осуществляется ре 50 гулиронкой согласующей линзы 2. Сие щая зту линзу в плоскости, перпенди». кулярной пучку, добиваются равенства нулю переменной составляющей сигнада на фотоприемнике 16. 65

Однако перемещение линзы 2 прн водит к смещении точки F с оптичес» кой оси объектива, т.е. нарушается настройка зеркала 5, Поворот зеркала

Для луча, прошедшего поляриэацион ный светоделитель 3, . дне четверть волновые пластинки 4 и 10, отразившегося от слоя 12 и снова прошедше™ го упомянутые две четвертьволновые пластинки, можно записать

Т = со э 2 f со э 2 ф-R T

R.I (1 + coa87ift) ° rов 2 f

2 где К - коэффициент отражения слоя 12

Та - начальная интенсивность света, пропущенного поляризаци онным светоделителем;

Е - интенсинность света, отра сенного поляризациониым свето делителеи к фотоприемнику 20.

Как видно иэ Формулы, мощность пуч ка, падающего на Фотоприемник 20, изменяется с частотой 4f причем рмп» литуда колебания мощности равна нулю только тогда, когда f 45, т.е, когда четвертьволновая пластинка 4 настроена. В отличие от известного устройстйа, s данном случае отсутст нует возможность ошибок в настройке четнертьволновой пластинки. Настройка четвертьволновой пластинки 4 осу» ществляется поворотои ее вокруг опти ческой оси пучка до минимума перемен ного сигнала частотой 4f на фотоприемннк 20.

7 14257

Вследствие раэъюстировки в процессе эксплуатации оптическая ось АК линзы 11 может отклоняться от оси

AL корпуса 13 объектива (фиг.4а).

Ось AL одновременно является и осью вращения объектива, При настройке оптического тракта с точкой фокусировки проходящего пучка, расположенной на полупрозрачном экране 9 1Î совмещают точку фокусировки Р+ отра женного от объектива пучка, что приводит к совмещению точки фокусировки

F не с осью AL как необходимо, а с оптической осью АК "линзы объектива. 15 В этом случае известное устройство дает систематическую ошибку при настройке оптического тракта проигрывателя.

В предлагаемом устройстве объектив 20 вращается вокруг оси А3„ При этом точка К вращается по окружности К, цент ром которой является точка Ь (фиг.4в)

Так как точка F является автоколлимациоиным иэображением. точки Р, располо-2б женным симметрично точке К, то при дви. женин точки К происходит движение точh y ки по замкнутой кривой F . Таким образом, движение точки F. при вращении объектива указывает на отклонение 30 оптической оси линзы относительно оси корпуса объектива, В общем случае кривая F представляет собой эллипс.

Только в случае совпадения точки Р с центром вращения 1, кривая Р пред, 35 ,ставляет собой окружность, кояцентричную окружности К, причем диаметр ок ружности F+ в два раза больше, чем диаметр окружности К (фиг.4B)a Сле овательно, устанавливая точку F так, 40 тобы точка Р, описывала вокруг нее окружность, получают совмещение точ ки Р с осью корпуса объектива, что я необходимо.

Таким образом, предлагаемое устрой-45 ство дает. возможность совмещать энер гетическую ось лазерного пучка с

76 8 центром входного зрачка микрообъектива, позволяет повысить точность и устранить возможные ошибки при наст ройке поляризационной светоделитель ной системы, исключает систематическую погрешность при настройке зеркал проигрывателя, что приводит к ловы шению качества настройки оптического тракта лазерного проигрывателя с по.. мощью предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Устройство для настройки оптичес кого тракта лазерного проигрывателя, содержащее оптически связанные полу прозрачный экран и объектив, который состоит из установленных в корпус объектива четвертьволновой пластинки и положительной линзы с полностью от» ражающим слоем, покрывалцим полонину поверхности линзы, а также первый фотоприемник и первый индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества настройки, устройство дополнительно содержит привод вращения объектива, дополнительную положительную линзу, второй фотоприемник, два амплитудных детектора, второй индикатор и два полосовых фильтра, причем привод вращения объек тива механически связан с корпусом объектива, дополнительная положитель» ная линза размещена йа оптической оси объектива и установлена после него, в фокальной точке этой линзы установлен второй фотоприемник, кото рый электрически последоватально свя зан с первым полосовым фильтром, пер вым амплитудным детектором и вторым индикатором, а первый фотоприемяив, который установлен в заднем фокусе объектива, электрически последователь но связан с вторымполосовым фильтром, вторым амплитудным детектором и пер вым индикатором

1425776

1425776

Составитель С,Подорский

Редактор П.Гереши Техред Л.Сердюкова Корректор M. Васильев а

Заказ 4779/52

Тираж 590 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4