Устройство для автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи

 

Область использования: накопление информации оптическими средствами, вычислительная техника, звукои видеозапись. Сущность изобретения: устройство содержит источник 1 коллимированного оптического излучения, светоделитель 2, объектив 3 с исполнительным механизмом двухкоординатного перемещения, носитель 4 оптической записи, оптический блок 5, линзовые элементы 6-8, фотоприемный блок 9, четырехэлементный 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.

СОК В СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1791846 А1

is))s G 11 В 7/09

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4922778/10 (22) 29.03.91 (46) 30.01.93.Бюл. М 4 (71) Институт автоматики и электрометрии

СО АН СССР (72) А.М.Белкин, В.П,Коронкевич и В.С.Соболев (56) IEEE "Transactions on Magnetics", 1987, ; 23, М 5. р. 2700.

IEEE "Transactions on Magnetics", 1984, . 20. М 5, р. 1034.

Заявка Японии N 60-287354, кл. G 11 В 7/00, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОФОКУСИРОВКИ И СЛЕЖЕНИЯ ЗА ИНФОРМАЦИОННОЙ ДОРОЖКОЙ ДИСКОВОГО НОСИТЕЛЯ

ОПТИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ (57) 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 двухкоординатного перемещения, носитель 4 оптической записи, оптический блок 5, линзовые элементы 6-8, фотоприемный блок 9, четырехзлементный 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.

1791846

Изобретение относится к области накопления информации, а именно к устройствам автофокусировки и слежения эа 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 фотоприемник автофокусировки, многоэлементный фотоприемник слежения за информационной 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 светознергетические 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 эа информационной дорожкой и блок управления исполнительным механизмом перемещения объектива, иричем выходы

ЗО

50 фотодиодов соединены с входами усилителя автофокусировки и входами усилителя слежения эа 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 оптикоэлектронных 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 эа 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 фотаприемник, содержащий матрицу фотодиодов автофокусировки и два фотодиода слежения эа информационной дорожкой, причем фотоприемник установлен в фокальной плоскости линзы, содержащее, кроме того, дифференциальный усилитель автофокусировки, дифференциальный усилитель слежения эа информационной дорожкой и блок управления исполнительнь,м механизмом перемещения 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 является сложность его конструкции, обусловленная тем, что для формирования в нем сигналов ошибок фокусировки и слежения эа дорожкой необходимы, как минимум, два последовательно установленных по ходу луча оптических компонента, один иэ которых

1791846 представляет собой трудоемкую в изготовлении призму специальной формы.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение светоэнергетических потерь.

Для достижения цели в устройстве для автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащем последовательно установленные источник коллимированного 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 матричногo 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 и роходящей 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 эа 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 иэ трех линзовых элементов может быть выполнен в виде киноформа, ,55 та 8 проходит через центр четырехэлементной матрицы фотоприемников слежения эа фокусировкой 10. Фотоприемник 9 установлен в фокальной плоскости оптическо о блока 5. Выходы фотопр ваниKo! слежения за фокусировкой 10 соедин .нь, со входами усилителя автофокусиро;: и 1.t. вь.—

На фиг.1 представлена схема устройс ва; на фиг.2 — сечение линзы ее главной плоскостью.

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 коллимированного излучения (фиг.1), светоделитель 2, объектив 3, снабженный исполнительным механизмом двухкоординатного перемещения и фокусирующий излучение на поверх10 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 четырехэлементный 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 эа информационной дорожкой 14 и блок управления исполнительным механизмом перемещения объектива 15. Фокусирующие линзовые элементы 6, 7 и 8 имеют одинаковую оптическую силу и общую заднюю главную плоскость 16. Совокупность линзовых элементов 6. 7 и 8 асимметрична относительно 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

40 линзового элемента 6 и второго линзового элемента 7 проходят соответственно через центры первого фотоприемника слежения за информационной дорожкой 11 и второго фотоприемника слежения за информацион45 ной дорожкой 12. Возможен эквивалентный вариант, в котором оптические оси первого элемента 6 и второго элемента 7 проходят соответственно через центры второго фотоприемника слежения за информационной

50 дорожкой 12 и первого фотоприемника слежения за информационной дорожкой 11.

Оптическая ось третьего линзового элемен1791846

50 ходы 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 управления исполнительным механизмом перемещения 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 представляет 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 линзовых элементов 6, 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 используются для слежения за дорожкой, а расположенная в центре фотоприемника матрица 10, состоящая из четырех фотоприемников, используется для автофокусировки, Блок управления исполнительным механизмом перемещения объектива 15 общеизвестен и содержит средства коррекции и усиления сигналов ошибок фокусировки и слежения за дорожкой, а также средства выработки воздействия, управляющего исполнительным 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 фокусировки в соответствии с принципом ножа

Фуко происходит изменение формы и смещение светового пятна на четырехэлементном матричном фотоприемнике 10 сле>кения за фокусировкой. приводящее к

35 изменению освещенности отдельных фотоприемников и к формированию сигнала ошибки фокусировки, которая отрабатывается блоком управления 15 исполнительным механизмом перемвщения 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. При точной настройке на дорожку соответствующие интенсивности равны по величине. При расстройке изменяются фазовые соотношения интерферирующих лучей, что ведет к.изменению соответствующих интенсивностей, причем знаки изменения величин интенсивностей различны. За счет этого формируется сигнал ошибки слежения за дорожкой, который отрабатывается блоком управления 15 исполнительным механизмом перемещения обьектива. Устройство обеспечивает эффективную автофокусировку и слежение за информационной 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, светоэнергетические потери снижены вдвое по сравнению с прототипом. Кроме того, юстировка устройства по сравнению с прототипом менее трудоемкая.

Формула изобретения

1. Устройство для автофокусировки и слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, содержащее последовательно установленные источник коллимированного 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 фотоп риемного блока соединены соответственно с усилителями автофокусировки и слежения за информационной дорожкой, выходы которых подключены к входам исполнительного механизма двухкоординатного перемещения об ектива через блок управления исполнительного механизма, а фотоприемный блок выполнен из двух фотоприемников

1791846

Составитель С, Ильчук

Техред М.Моргентал Корректор Jl. филл

Редактор

Заказ 154 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 слежения за информационной дорожкой и четырехэлементного матричного фотоприемника слежения за фокусировкой, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения светоэнергетиче- 5 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 10 относительно проходящей через его центр плоскости, перпендикулярной к проекции, касательной к информационной дорожке на главную плоскость, первый линзовый элемент симметричен второму относительно 15 проходящей через центр оптического блока плоскости, параллельной проекции, касательной к информационной дорожке на главную плоскость и перпендикулярной к главной плоскости, оптические оси первого 20 и второго линзовых элементов проходят соответственно через центры или первого и второго или второго и nepeoro фотоприемников слежения за информационной дорожкой, а оптическая ось третьего линзового элемента проходит через центр четырехзлементного матричного фотоприемника слежения за фокусировкой, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес 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, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оптический блок из трех линзовых элементов выполнен в виде коноформа.