⑵伏科法
• ①方法 （见课本P18图2-15） • 在反射光会聚光路中的焦点处安装了一个伏科棱镜。伏科棱镜能 将通过它的每一束反射光分成两束光。 • ②误差检测原理 • Ⅰ．聚焦时（见课本P18图2-15（b）），反射光束的聚焦点正 好处于伏科棱镜的顶点，经过伏科棱镜分成的两束光等量的投射 到四等分的光敏接收组件的每个二极管上，得到 • 聚焦误差FE＝（D1＋D4）－（D2＋D3）＝0 • Ⅱ．远焦时（见课本P18图2-15（c）），反射光束的聚焦点处 于伏科棱镜的顶点左侧，经过伏科棱镜分成的两束光投射到四等 分的光敏接收组件的每个二极管上，得到 • 聚焦误差FE＝（D1＋D4）－（D2＋D3）＜0
• 作业：回顾本节的知识点
第二节 激光头伺服系统
• 教学目的： • 1、伺服系统的组成 • 2、各大伺服系统的工作原理
激光头伺服系统
• 激光头的共有6种伺服电路：聚焦、循迹、 进给、主轴、高度、倾斜。其中LD机全 部采用；CD、VCD、DVD一般采用前四 种，极少量设置倾斜伺服系统。
一、聚焦伺服系统基本原 理
• 2．全息式激光头的信息获取 • 接收组件组成：由D1、D2、D3、D4、D5五 只光敏二极管（光电转换性能严格一致）组成。 • 信息的获取：全息镜片将0次光束分裂成两束 投射到D2、D3、D4上，获取RF和FE；±1次 光束分裂成四束投射到D1和D5上，获取TE。 • 声像信息RF＝D2＋D3＋D4 • 聚焦误差FE＝D2－D3 • 循迹误差TE＝D1－D5
• 激光管与其它器件封装在一起，构成激 光管器件。常用的有两种。
• 1．普通型激光管（三光束激光头） • 由激光二极管和光敏二极管封装而成 • 光敏二极管的作用：用于感应检测激光二 极管的发光强度，利用激光二极管的驱动 电路（APC电路）来自动调节，恒定激光 二极管的发光强度（输出功率约5mw，P 与温度有关，负温特性）。三脚或两脚。 • 2．全息成像复合型激光管 • 由激光二极管、光敏二极管、全息镜片和 光敏接收组件复合而成。 • 输出功率可调，寿命10000h
三、激光头的信号检拾原理
• （一）、利用光的反射检拾信号
原理：激光束垂直照射至光盘面上，在光
盘面的信息面上聚焦。 当聚焦于无坑点时，发生光全反射，反射 光束沿入射光路返回；当聚焦于有坑点时， 激光束产生漫反射和垂直反射，只有少量的 垂直反射沿入射光路返回。 当光盘旋转时，从光盘反射到激光头光敏 接收组件上的光束强度就会随坑点的有无而 变化，有坑点时反射光弱，无坑点的反射光 强
• 结论： • 循迹误差的极性表示激光束偏离信息轨迹的方 向：TE＜0左偏，TE＞0右偏。 • 循迹误差的大小表示激光束偏离信息轨迹的大 小。 • 循迹误差信息TE送往循迹伺服电路，循迹伺 服电路输出的驱动电流驱动循迹线圈，使物镜 作相应的运动。
三、伺服系统的总结构
• 1．聚焦伺服电路 • 采用像散法、伏科法产生聚焦误差FE，调整光束焦点 的位置处于信息面上。 • 2．循迹伺服电路 • 采用三光束法、推挽法产生聚焦误差TE，保证0次光 束回到所读取得信息轨迹上。选曲操作时，断开循迹 伺服环路。 • 3．进给伺服电路 • 控制进给电机通过传动机构驱动激光头由内向外移动。 作为循迹的粗调，与循迹伺服系统使用相同的误差检 测信号
＝E－F＜0
⑵推挽法
• 采用单光束和两分割的光敏二极管接收组件来 实现。 • ①循迹正常时（见课本（a）），坑点两侧对 称，此时循迹误差TE＝E－F＝0 • ②循迹右偏时（见课本（b）），右侧反射量 大，此时循迹误差TE＝E－F＞0 • ③循迹左偏时（见课本（c）），左侧反射量 大，此时循迹误差TE＝E－F＜0
二、循迹伺服系统基本原理
• 1．循迹伺服系统的组成
• 循迹线圈（物镜）、循迹误差检测、循 迹伺服信号处理系统
• 2．循迹伺服的原因
• 由于机械制造误差、光盘高速旋转振动和 装盘时的盘孔偏移将导致信息轨迹的偏差 量达到±70μm以上（要求偏差小于 ±0.1μm），使激光束容易偏离所读取信 号的轨迹，发生跳轨现象。 • 3．循迹伺服系统的误差检测原理 • 常用方法是三光束法，早期采用推挽法。
⑵全息成像激光头
• ①全息成像即数码激光立体成像。 • ②光流程：激光发射管—衍射光栅—全 息镜片—准直透镜—物镜—光盘—物 镜—准直透镜—全息镜片—光敏接收组 件（得到声像信息RF、聚焦误差信息FE、 循迹误差信息TE）
⑶两激光头的区别
• 三光束激光头：分离结构，易于维修更 换激光管； • 全息成像激光头：复合结构，不易维 修，需整个更换。
曲靖市师宗职业技术学校 第三章 激光头及其伺服 系统
教学目的：
• • • • • • 1、认识激光头的类型 2、掌握激光头的组成 3、认识激光头的光路 教学重点： 1、掌握激光头的组成 2、认识激光头的光路
教学难点：
掌握激光头的光路和光盘信息的读取
• 教学方法： • 阅读指导、观察、讲解
• 课时安排：4课时
2．激光头的组成
• 组成：激光管、激光传输系统（光学系 统或光路）、激光接收系统（光敏二极 管接收组件）
3、激光头的光路
⑴三光束激光头
• ①三光束意为有三条平行的光束，中间一条0 光束能量最强，两边两条±1光束能量次之。 • ②光流程：1激光管—2、3透镜—4偏振光分 束器—5四分之一波长片—6反光镜—7聚焦物 镜—8光盘—7聚焦物镜—6反光镜—5四分之 一波长片—9柱面镜—10光敏接收组件（得到 声像信号RF、聚焦误差信号FE、循迹误差信 号TE）
4．聚焦伺服的误差检测原 理
• 三光束激光头采用像散法；全息成像激光头采 用伏科法（又称为全息照像法）。 • ⑴像散法 • ①方法
• 在光路中光敏二极管接收组件之前安装了一个 半圆形透镜，即柱面镜。反射光束通过柱面镜 在接收组件上成像。
②柱面镜光学原理
• M为激光束，N为物镜； • PQ为光敏接收组件的感光面，X、Y分别为光束在PQ 上的尺寸。 • （a）为侧视图，（b）为俯视图。（b）有较大的会 聚折射，而（a）没有。 • 左右移动PQ： • 当左右移动PQ， X＝Y时，感光形状（又称为光斑） 为圆； • 当PQ右移时，X＜Y，光斑为横长椭圆； • 当PQ左移时，X＞Y，光斑为竖长椭圆。
第一节 激光头的光路和光 盘信息的读取
• 通过本节的学习需达到对激光头的组成 及对信息的读取有一定的理性认识
一、结构与原理
1．分类
• • • • • • ⑴按照机型分类 ①CD、VCD、超级VCD，激光头相同； ②LD/VCD兼容机采用LD激光头，复杂； ③DVD激光头，精密，波长短。 ⑵按照结构分类 ①普通三光束激光头：先锋、索尼、松下、三 星 • ②全息成像激光头：飞利浦、夏普 • 说明：国产VCD飞利浦技术最多，其次是索尼 技术，采用相应的激光头。
• 1．聚焦伺服系统的组成
• （聚焦线圈（物镜）、聚焦误差检测、 聚焦伺服信号处理系统
2．聚焦伺服的原因
• 激光束的聚焦点在光盘旋转时，因光盘 制作误差等原因不能正好始终聚焦于光 盘信息面。
3．聚焦伺服的原理
• 聚焦线圈处于永久磁场中，与物镜连为 一体，可以上下运动。当激光束的焦点 与光盘信息面出现偏差时，由聚焦误差 监测电路检出聚焦误差FE送至聚焦伺服 电路，伺服电路通过聚焦线圈使物镜上 下移动，直到焦点从信息面上正确读出 信息。
• Ⅲ．近焦时（见课本P18图2-15（a）），反射光束 的聚焦点处于伏科棱镜的顶点右侧，经过伏科棱镜分 成的两束光投射到四等分的光敏接收组件的每个二极 管上，得到 • 聚焦误差FE＝（D1＋D4）－（D2＋D3）＞0 • 说明：对于五划分的光敏二极管（D2、D3用于产生 FE），采用单伏科法，此时 • 聚焦误差FE＝D2－D3。 • 结论： • 聚焦误差的极性表示激光束偏离光盘的方向：FE＜0 太远，FE＞0太近。 • 聚焦误差的大小表示激光束偏离光盘的大小。 • 聚焦误差信息FE送往聚焦伺服电路，聚焦伺服电路输 出的驱动电流驱动聚焦线圈，使物镜作相应的运动。
⑴三光束法
• 原理：±1次辅助光束用于循迹误差的检测。 • ①当0次光束准确读取信息时（见课本P19图2-16 （b）），±1次辅助光束在光盘上所遇到的坑点的数 量和面积相等，其反射光通量相同，E、F上得到相等 的光通量，此时 • 循迹误差TE＝E－F＝0 • ②当0次光束向右偏离读取信息轨迹时（见课本P19图 2-16（c）），＋1次辅助光束处于轨迹之外，其反射 光通量较大，E上得到较大的光通量，此时 • 循迹误差TE＝E－F＞0 • ③当0次光束向左偏离读取信息轨迹时（见课本P19图 2-16（a）），－1次辅助光束处于轨迹之外，其反射 光通量较大，F上得到较大的光通量，此时循迹误差TE
• 4．高度伺服电路 • 在自动反面的LD机中，当激光头与盘面的距 离太远或太近，超过聚焦伺服系统的跟踪范围 时，自动调节激光头在其安装支架中作上下运 动，具有聚焦伺服粗调的作用。 • 高度电机安装在激光头组件上。 • 5．倾斜伺服电路 • 保证激光头始终与光盘平行。 • 6．主轴伺服电路 • 控制主轴电机的转速。实现CLV或CAV，CAV 方式只在LD影碟机中使用。
• • • •
左右移动光源（光束）：
当左右移动光束，X＝Y时，光斑为圆； 当光束左移时，X＜Y，光斑为横长椭圆； 当光束右移时，X＞Y，光斑为竖长椭圆。
• 说明：光盘旋转造成的不稳定（振动）相当于 光束的移动，使在接收组件上产生变化的光斑。
③误差检测原理
• 设计时，使激光束的焦点M正好处于光盘信息面上，反射的0次 光束经过柱面镜的变换在其成像的光轴上的圆点处于固定的位置。 接收组件的接收面正好位于该圆点上。 • Ⅰ．当光束聚焦准确时，反射光聚焦于光敏二极管的中心位置 （见课本P17图2-14（b）），光斑呈圆形，此时 • 聚焦误差FE＝（A＋B）－（C＋D）＝0 • Ⅱ．当光盘向上远离激光束焦点时，M为等效光源，物距变远， 像距变短，相当聚焦误差FE＝（A＋B）－（C＋D）＜0 • Ⅲ．当光盘向下偏离激光束焦点时，M为等效光源，物距变近， 像距变长，相当于光束右移（见课本P17图2-14（a）），光斑 呈竖向椭圆形，此时 • 聚焦误差FE＝（A＋B）－（C＋D）＞0