光电检测技术光电轴向定位调焦系统文档格式.docx
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(β为L2的放大率)
一般α取450,AA’在焦深范围内(∆Z=100μm)
由此实现把轴向瞄准(∆Z)变成横向瞄准(∆Z’)。
(2)
①光电复合窗探测
狭缝像在A〞点(居中时)F、F两光电
元件输出相等,UE-UF差分为零;
居左时
UE-UF>0;
居右时UE-UF<0。
A、B;
C、D为报警光电元件,如狭缝
像到达A、B;
C、D时输出电平UA、UB、
UC、UD,说明调焦超出范围。
②相位扫描式横向瞄准与探测
在A〞处加狭缝及探测器,狭缝振动频
率f,光电信号中,用时间比较法:
T1=T2
则对准了;
用波形分析法:
信号中只包含2f
则对准了。
光电探测与信号处理
6-2光度式自动调焦系统
一.基本原理
光栏J1通过调焦平面M反射成像于接收光路光栏J2前Δ2处,及J3后Δ3处。
当调焦正确时Δ2=Δ3=Δ,差放输出为零(ΔI=I3-I2=0);
离焦时Δ2≠Δ3,ΔI≠0。
通过伺服系统进行调焦。
二.光路的选用
光栏P设于物镜上
光栏P设于像方焦点F′上(物方远心光路)
光栏P设于物方焦点F上(像方远心光路)
调焦正确时ΔI=I3-I2=0,满足要求。
结论:
用像方远心光路。
三.Δx
物体上升,Δx为正,则Δ3>
Δ2,J3拦光多,J2拦光少,则I2-I3>
0;
正焦时,Δx=0,Δ3=Δ2,J2、J3拦光一样多,I2-I3=0;
物体下降,Δx为负,Δ3<
Δ2,J3拦光少,J2拦光多,I2-I3<
注解:
6-4比相法自动调焦
1.成像
光源1发出的光经物镜2,变成平行光,经分光镜5、透镜3会聚在物面4,反射光经透镜3、6成像在调制板7上,在调制板后放两个光电探测器8接收。
2.波形
当调制板作正弦振动x=Asin(
t)时,光电压uC是一正弦绝对值函数(如图),也是一个周期函数,经付氏展开,取基频:
EC1=Bsin
(t1+t)
EC2=Bsin
(t2+t)
3.相位差
Δφ=φ1-φ2=
(t1-t2)T=
=
4.Δt=F(ΔS)函数
三角形相似(Δd1d2A’与e1e2A’相似)
Δx=VΔt(e1到e2取匀速V)
Δs’=Δsβ2
解得:
Δt=
测得Δφ,即知Δs
Δφ=0,则Δs=0
二.自动数字测相原理
1.Uc1、Uc2整形放大成方波
2.方波进入R-S触发器(CHP),
Uc1方波负跳变(即S负跳变),CHP的QP变为高电平;
Uc2方波负跳变(即R负跳变),CHP的QP变为低电平。
这样QP是一个上沿宽度与Δφ相对应的方波信号。
自动数字测相波形图
3.CP提供标准脉冲,频率fC,CP和QP接入与门Y1。
当QP方波高电平到来+时,与门Y1打开,CP脉冲通过,设Y1开门时间为tP,则通过Y1脉冲数:
m=fCtP……
(1)
4.根据Δφ=2πfPtP得
tP=Δφ/2πfP……
(2)fP为振动频率(Uc1、Uc2的频率)
5.
(2)代入
(1)得
Δφ=
自动数字测相电路图
6-5像散法自动调焦
(1)象散法检测原理
聚焦伺服系统的作用,是通过垂直移动物镜,使激光束在碟片的信号面上始终保持着良好的聚焦。
聚焦伺服机构亦是激光影碟机的最重要机构之一。
物镜虽能将激光束聚焦在碟片的信号面上,但鉴于碟片本身存在的不平,翘曲或偏心等轻微变形,在高速旋转中不可避免的要产生上下抖动的面振动,使物镜与碟片的间距发生改变,而产生聚焦误差,这样便无法保证其焦点始终都落在碟片的信号面上。
为了确保物镜与碟片的间距不变,焦点时刻落在碟片的信号面上。
为了确保物镜与碟片的间距不变,焦点时刻落在碟片的信号面上,就必须有聚焦伺服机构予以保证。
为检测出碟片信号面与物镜间的距离,聚焦误差信号最常用的检测方法是像散法,又称非点收差法。
像散法,是在光电二极管组成的光检测器与碟片之间的光路中,放入一圆柱形透镜,如图6-5-1所示。
圆柱形透镜只在X方向上起作用。
在此透镜作用下,当聚焦位置最佳时,投射到作为检测器的四分割光电二极管上的光斑为圆形,各光电二极管上接收的光量相等,即4个传感器的输出进行(①+③)-(②+④)运算处理后,基结果为0,该运算结果便是聚焦误差信号,表明聚焦正确,则物镜不动。
当碟片远离物镜时,则光斑呈横向椭圆形,此时(①+③)-(②+④)>0,聚焦误差信号为正,控制聚焦电机使物镜靠近碟片;
当碟片靠近物镜时,则光斑呈纵向椭圆形,此时(①+③)-(②+④)<0,聚焦误差信号为负,控制聚焦电机使物镜远离碟片。
依此控制碟片与物镜间的距离时刻保持一定,就始终保证了焦点落在碟片的信号面上。
<
0近焦N
=0正焦J
>
0远焦F
(2)聚焦精度
激光聚焦焦深为(设λ=780μm,NA=0.45):
取目标值±
1μm。
而光盘上下跳动达±
500μm,则伺服增益:
(3)聚焦伺服系统
为使物镜能作垂直移动,保持激光束在碟片信号面上的聚焦,聚焦线圈是套在物镜上的。
系统控制电路控制聚焦伺服系统的工作,保证在激光接通之后,能进行及时地聚焦伺服。
聚焦伺服系统工作时,首先使物镜作垂直移动,寻找其正确的聚焦点,之后是维持良好聚焦的工作条件,是在完成调焦并接收到FOK信号之后进行的。
聚焦伺服系统原理图,如图10-10所示。
在调焦期间,为防止聚焦误差信号扰乱调焦工作,第一级放大器一般是关断的。
(4)聚焦机构
铰链四杆机构,线圈磁缸驱动。
(5)对焦误差信号
从0.1mm调焦误差到±
1μm
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- 光电 检测 技术 轴向 定位 调焦 系统