文档介绍：第六章光电轴向定位(调焦)系统
§6-1光切法自动调焦
斜光束自动调焦
原理
狭缝a经过透镜L1成像于物面M上A点,并经过透镜L2成像于像面I上A”
点。
如果物面在Z方向移动∆Z到达M’,则像点移动∆Z’到达A1”点,如图知:
∆Z’=β·AA’=β· (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’)。
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
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。
①光栏P设于物镜上
对准位置
②光栏P设于像方焦点F′上(物方远心光路)
③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。
Δx
物+Δx
Δ3
Δ2
J3
J2
I3
I2
①物体上升,Δx为正,则Δ3>Δ2, J3拦光多, J2拦光少,则 I2-I3>0;
②正焦时,Δx=0,Δ3=Δ2,J2、J3拦光一样多,I2-I3=0 ;
Δx
物-Δx
Δ3
Δ2
J3
J2
I3
I2
③物体下降,Δx为负,Δ3<Δ2, J3拦光少, J2拦光多,I2-I3<0
注解:
§6-4比相法自动调焦
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。
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)
Δφ=φ1-φ2=(t1-t2) T=
=
=
Δs
Δs’
s’
f’
F
d1
d2
A’
e1
e2
B0
Δx
b
Df
β
l
调制板(在对准
平面像面上
对准平面
=F(ΔS)函数
①三角形相似(Δd1d2A’与e1e2 A’相似)
②Δx=VΔt (e1到e2取匀速V)
③Δs’=Δsβ2
④
解得:
Δt=
测得Δφ,即知Δs
Δφ=0,则Δs=0
自动数字测相原理
Uc1、Uc2整形放大成方波
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
,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=2πfP tP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
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-