Устройство оптической головки. Часть 1 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fisha 23/08/2009 12:31 |
Устройство оптической головки чтения информации
Типовая схема оптической головки для чтения информации (без привязки к длине волны лазера) представлена на схеме 1. 
Излучение лазера через простейший светоделитель (50% отражение, 50% пропускание) коллимируется коллимирующей линзой и при помощи объектива фокусируется на информационном слое. Модулированный информацией свет отражается от поверхности диска, коллимируется объективом, а затем фокусируется коллиматором. Свет вторично проходит через светоделитель потеряв ещё 50% света в направлении лазера. Фокусирующая линза используется для введения в систему астигматической разности хода лучей, для создания условий выделения сигнала ошибки фокусировки на информационный слой. Подобная головка обладает серьёзной проблемой, при которой в процессе чтения возникают неповторяющиеся кратковременные сбои при декодировании информации; возможны срывы слежения по фокусу и треку. Проблему создаёт несовершенный (но очень дешёвый в производстве) светоделитель. Как я уже отмечал выше, 50% отражённого от диска света идёт обратно в лазер. При определённых условиях вернувшийся свет интерферирует со светом излучённым и происходит кратковременный срыв генерации. В дешёвых головках означенная проблема была решена введением модулятора излучения лазера. Точное значение частоты модуляции припомнить не могу, но крутится в голове число 40 МГц. Модулятор монтируется непосредственно на головке (обычно 6-ти контактный элемент в районе лазера). Схема 1 (головка вертикального типа) обладает большой высотой и сейчас используется только в аудиотехнике. Второй способ решения проблемы срыва генерации представлен на схеме 2. 
На схеме изображена «идеальная» система чтения информации. Идеальная потому, что она обладает высокой помехозащищённостью и устойчивостью в работе. Отличие в оптике заключается в следующих элементах: 1) сразу за лазером установлен корректор (анаморфотная линза или Beam-Shaper), позволяющий увеличить КПД головки путём преобразования эллиптического профиля излучения лазера в круговой; 2) за анаморфотной линзой устанавливается дифракционная решётка, служащая для создания условий выделения сигнала ошибки по треку. 3) введена новая комбинация элементов /4-пластинка – Светоделитель. При помощи этих двух элементов потери света на светоделителе сводятся практически к нулю; 4) чтобы сделать головку компактной (горизонтального типа), в систему введено зеркало. Схема 2 часто используется в рекодерах. Элементы оптической головки 1) Полупроводниковый лазер. Существует две разновидности корпусов лазеров: с цилиндрическим металлическим корпусом (cup) и с плоским пластиковым корпусом (frame). Мощность лазера в устройствах чтения 5-7 мВт. Мощность регулируется потенциометром, расположенным на flexiboard (не знаю как по-русски) головки. Контроль установленного значения мощности осуществляется вмонтированным в лазер и установленном на торце излучающей поверхности фотодиодом. В связи с этим одиночный лазер имеет три контакта. Лазеры рекодеров не имеют внутреннего фотодиода, хоть и имеют три выводящих контакта (один пустой). 2) Корректор широкого использования в устройствах CD/DVD не получил. Однако в настоящее время используется в BD из-за более жёстких требований к качеству пятна на информационном слое. 3) Дифракционная решётка расщепляет свет лазера на три пятна, перпендикулярным штрихам решётки. Три пятна фокусруются на информационный слой таким образом, чтобы центральное пятно находилось на дорожке, а два дополнительных пятна (пятна спутники) на строго выставленном удалении от центра дорожки. Разностный сигнал пятен спутников даёт сигнал ошибки трекинга (положения относительно центра дорожки). 4) Светоделитель может быть трёх видов: светоделитель 50-50 (NPBS, DBS), поляризованный светоделитель (PBS), светоделительная пластинка 50-50. Поляризованный светоделитель работает только в паре с пластинкой /4. 5) Пластинка /4 элемент, изменяющий поляризацию света лазера. Появление множества «левых» производителей дисков привело к тому, что не выполняется требование допусков в части двулучепреломления. Это приводит к тому, что в поликарбонате диска происходит сильное поглощение света линейной (строго постоянной во времени) поляризации. Чтобы избежать этого ставят пластинку /4, которая делает поляризацию круговой (переменной во времени). Вторым достоинством пластинки /4 является её комбинация с поляризационным светоделителем. Это позволяет практически свести к нулю потери света в системе (улучшить помехозащищённость). 6) Коллиматор – линза, в фокусе которой находится лазер. Коллимирует свет (параллельный пучок лучей), для создания условий манипуляций с ним с помощью зеркал и актюатора. 7) Зеркало. Различают три вида зеркал: светоделительная пластинка (beam splitter), полное зеркало (full mirror) и пропускающее зеркало (leakage mirror). В обозначенной позиции используется в головках чтения – полное зеркало, в рекодерах – пропускающее зеркало, за которым ставится фотодиод обратной связи по мощности лазера. 8) Объектив – второй по стоимости элемент оптической головки после лазера. Основные характеристики диаметр и рабочее расстояние (расстояние от линзы до диска). Вклеивается на актюатор (actuator – электро-механическое устройство с несколькими степенями свободы). На поверхности линзы требует наличие параллельного пучка лучей, чтобы иметь возможность сдвигать линзу в радиальном и осевом (относительно диска) направлениях. Для считывающих головок специфицируется мощность света после объектива (0,3-0,5 мВт. Хотя с поляризационной оптикой бывают экземпляры и с 0,2 мВт, но это скорее исключение из правила). 9) Диск. Информационный слой любого диска защищён поликарбонатной подложкой определённой толщины. CD – 1.2 мм, DVD – 0.6 мм, BD – 0.1 мм. Жёсткие требования на форму поверхности (tangential and radial tilt – тангенциальный и радиальный наклон поверхности по отношению к посадочному отверстию), посадочной поверхности диска (эксцентриситет отверстия, вертикальное биение диска), двулучепреломлению (поляризационные свойства диска. См. Пункт 5) 10) Сенсорная линза. Линза предназначенная для создания условий выделения сигнала ошибки фокусировки на информационый слой. Имеет сфероцилиндрическую форму и устанавливается под углом 45° к разделительным линиям фотоприёмника. Если фокус объектива ближе информационного слоя – свет формирует эллипс на двух диагональных элементах фотоприёмника (например А и С). Если дальше – на двух других (B и D). 11) Фотоприёмник. Фотоприёмник является довольно сложным электронным элементом. Обычно он четырёхквадрантный. При условии использования дифракционной решётки – четырёхквадрантный с двумя внешними фотоприёмниками. В рекодерах – до 12 приёмных площадок. С целью экономии выводов многие разностные сигналы формируются внутри сборки. В целях повышения помехозащищённости предусилитель размещается на той же подложке. В связи с этим требует подвода напряжения. В связи со значительными различиями в коэффициенте отражения «алюминиевых» и записываемых дисков реализованы мнгоступенчатые усилители (ещё как минимум один управляющий вывод). ДОБАВЛЕНО 23/08/2009 11:33 вопросы, предложения, комментарии? |
||||||
| m.ix 23/08/2009 16:48 |
Может ещё по подробнее об этом?
 
За чем грузить лишнее?
Незабывай ссылку втавлять откуда копи-пастишь. |
||||||
| Fisha 23/08/2009 17:35 |
Я не копи-пастю. Материал оригинальный. На первой картинке, похоже, опознание диска. Переход от Lead-in к Data-Zone. Там для синхронизации записана одна/несколько дорожек Single-tone - набор пит одной длины. На второй типовая глазковая диаграмма (Eye-Pattern) о которой во второй части посвящённой юстировке оптической головки. |
||||||
| Fisha 23/08/2009 18:37 |
окончание
Двухстандартные оптические головки Условия рынка таковы, что DVD-система должна уметь воспроизводить стандарты системы CD. В принципе это не составляло сложностей, если речь идёт о штампованных «алюминиевых» дисках. Но наличие CD-R стандарта осложняло ситуацию. Свет с длиной волны 650 нм сильно поглощается в слое красителя CD-R диска. Поэтому DVD-лазер не может считывать информацию с CD-R диска. Надо было что-то делать. Быстрое решение было «поженить» две головки. То есть на одном корпусе монтировались две оптические системы с двумя объективами. Дорого (для снижения габаритов используется достаточно дорогая голографическая модульная сборка для CD-канала), сурово, ненадёжно.  
Скорость чтения информации определяется быстродействием актюатора, а быстродействие актюатора определяется его массой. Две линзы имеют общий вес порядка 30 миллиграмм вместо 17 обычных что определило отсутствие систем с распараллеленной оптикой в быстродействующих устройствах. Проблема быстродействия была решена только с появлением специального двухфокусного объектива. Объективов было разработано много, но распространение получили дифракционные линзы – линзы с круговыми структурами в виде ступенек. Особенность двухфокусной линзы в том, что рабочее расстояние для DVD и CD не совпадает. Для DVD это 1,7 мм, а для CD - 1,3 мм. Это создаёт проблему с высотой тарелки (disk platter) мотора шпинделя (spindle motor). Сейчас широко используется два решения:
2) тарелка располагается посередине на расстоянии 1,5 мм от линзы. В этом случае при длительной работе возможно расплавление актюатора, а потом и линзы, так как в катушке фокуса постоянно течёт ток для удержания рабочего расстояния. «Идеальная» (под идеальной я подразумеваю систему до того, как было начато снижение её стоимости) двухстандартная оптическая головка показана на схеме 3. Назначение элементов то же, поэтому описывать её я не буду. 
Большинство ныне выпускаемых головок значительно дешевле «идеальной» благодаря использованию сдвоенного лазера. 
В корпусе лазера размещены два чипа на одной подложке. Вернее два чипа сформированы на одной подложке и поэтому расстояние между ними может изменяться только при перенастройке производственной линии в пределах одного микрона. У лазера уже четыре выводных ноги и встроенный фотодиод. С применением сдвоенного лазера оптика сильно упростилась. Отличительной особенностью системы со сдвоенным лазером является то, что для каждого канала имеется свой детектор. 
Сенсорная линза обведена пунктиром, потому что её во многих выпускаемых системах нет. Развитие трёхстандартных систем, в принципе, повторяет развитие двухстандартных: распараллеленная оптика (CD/DVD и BD), строенный лазер. Поэтому о них я и вовсе упоминать не буду. При рассмотрении юстировок я буду рассказывать о системе, изображённой на схеме 5. Конец первой части |
||||||
| Fisha 22/09/2009 14:30 |
Дополнение:
обнаружил, что на форуме народ не понимает, как считывается двухслойный диск. В связи с этим обращаю ещё раз Ваше внимание на пункт 11) первого поста: Фотоприёмник.
При процедуре определения типа диска происходит подбор коэффициента усиления предварительного усилителя. По мере износа полупроводникового лазера перестают читаться в первую очередь RW-диски, потом (или вместе с ними) двухслойные, потом R-диски и в последнюю очередь ROM. |
||||||
| Иван Василич 04/10/2009 06:18 |
Fisha, Энтузиазм закончился? А ведь кто-то обещал расписать юстировку. Или я ошибаюсь?  |
||||||
| Fisha 05/10/2009 10:55 |
Да вот задумался, а стоит ли раздавать данные, которые могу использовать в будущей работе? Инфо из первых рук: крупные фирмы заявили о том, что оптические дисковые системы четвёртого поколения никому не нужны. Все исследования свёрнуты, наш отдел (последний отдел занимающийся дисковой тематикой в Европе) будет закрыт до конца года. Далее - см. подпись   |
||||||
| m.ix 05/10/2009 12:07 |
Для начинающего ремонтника мжет и пригодилась вся эта инфа. |
||||||
| БАРК 05/10/2009 12:12 |
В "От А до Я" самое место такой теме! Вот только
|
||||||
| Fisha 05/10/2009 12:28 |
Дайте ссылку на пару книг - почитаю. БАРК я еще не отказался  Мне надо заархивировать все наработанные данные да и фотографии подобрать для статьи. Их у меня гигабайта 4. Хрен чего найдёшь... |
||||||
| m.ix 05/10/2009 12:48 |
Так же там рассказывалось всё что могло быть и как то или иное исправить.
Могу для примера назвать книжку которая у меня имеется. По ней можно в деталях понять что и как работает. В ней приведены где какие осциллограммы и напряжения должны имется. Так же имеются datasheet нескольких десятков микросхем. Где и каким инструментом юстируется pick up Книжка в жёстком глянцевом переплёте. Ремонт CD проигрывателей. Колаич Н.И. Радиотон 1998 220 страниц ======= Мне проще купить-заменить новую голову. А на старой можно тренироватся. Брака с головами предостаточно. |
||||||
| Fisha 05/10/2009 12:56 |
1998 год это уже прошлый век. Сейчас, например, используется 3D-актюатор, о котором в те времена даже не говорили. Кроме того CD далековато будет от DVD и уж BD и подавно. Процесс юстировки тоже претерпел такие изменения, что сравнивать те времена с этими уже трудно. Но тем не менее, посмотрю, поищу. От меня не убудет, Вам с Вашими установками
не прибавится |
||||||
| m.ix 05/10/2009 13:23 |
Разве xnm стол при смене лазера кто то скрутит. Фирма Sony если не ошибаюсь даже столы на электроприводе делают. Достать режущий или тем более голубой лазер проблемотично и клиент порой отказывается от ремонта. Купленная голова в настройке не нуждается ибо гарантия на голову онулируется. |
||||||
| Fisha 05/10/2009 14:29 |
Чушь! Как бы хороша ни была головка её надо юстировать в устройстве. Отсюда вопрос: а сколько методов юстировки головы по направляющим Вы знаете и как Вы её будете осуществлять? |
||||||
| m.ix 05/10/2009 19:22 |
Prology 705 http://photo.stream24.ru/users/mix10/1010244/ http://photos.streamphoto.ru/6/a/0/08355d8b8dce5ef70f1ce3f443cdf0a6.jpg
 не смеши мои копыта Я вот тебе дaм автомгнитолу kenwood, а ты мне попробуй отюстируй голову по приборам.
http://photo.stream24.ru/users/mix10/1004739/ Или clarion просто 6 CD changer http://photo.stream24.ru/users/mix10/1003663/ Я думаю, что ремонт данных аппаратов будет золотым для клиента. Так же оочень хотел ,.s что бы вы приняли участие в этом весьма остром вопросе http://monitor.espec.ws/section14/topic133365.html чистки голов. |
||||||
| Fisha 06/10/2009 12:05 |
Я озвучил то, что я внедрял в производство. Верить или не верить, использовать или не использовать - дело Ваше. Если голову не юстировать по отношению к плоскости диска могут быть проблемы. Проверка необходимости юстировки производится элементарно. Берётся диск с осевым биением (только так можно протестировать возможные проблемы в использовании) по краю порядка 0,5 мм (максимум). Устанавливается в привод и задаются следующие режимы:
1) режим интро для всего диска. Звук/видео должны быть чистыми, без искажений; 2) режим последовательной смены синглов (вверх и вниз). Не должно быть остановки, искажения и прерывания воспроизведения; 3) режим программированного перехода в начало/конец диска. Время доступа в таких "прыжках" дано в спецификации. Обычно если головка устанавливается в устройство "как есть" происходит срыв сопровождения и "подвисание" системы на одном из этапов. |
||||||
| Fisha 25/01/2010 23:13 |
В связи с безработностью могу попробовать сформулировать
Часть 2: юстировка модулей оптических дисковых накопителей. |
||||||
| m.ix 25/01/2010 23:37 |
Fisha, ОТ пользователей был некоторый интерес к твоей теме.
Часто спрашивали о Blue-Ray головах. |
||||||
| Fisha 27/01/2010 13:54 |
m.ix
C Blu-Ray знаком мало - я к тому времени с производства уже ушёл. Но принципы примерно те же, что и у DVD. Хорошо, если интерес есть - начинаю сочинять продолжение. |
||||||
| Romel 27/01/2010 14:39 |
Надо, пишите непременно. |
||||||
| amsorry 16/11/2013 17:49 |
Думаю, объектив головки можно отъюстировать, направив луч головки на белый лист бумаги отдалённый от головки на 10...30 см.
Проделывал следующее: Разобрал ДВД проигрыватель, положил его набок подставил чистый лист бумаги. Включил ДВД. Увидел на бумаге густые красные вертикальные полосы и три луча посередине. ДВД несколько раз подёргал линзой и выключился. Идея в следующем: Запитать лазерный диод ДОБАВЛЕНО 16/11/2013 18:58 через балластный резистор. Подставить лист бумаги (приближая-отдаляя для получения чётких линий). Регулируя положение линзы, добиться симметричности боковых лучей относительно центрального и их чёткости. На бумаге можно распечатать миллиметровую сетку, чтобы было удобно определять расстояние до центрального луча. Данная процедура необходима после снятия линзы с целью удаления пыли с коллиматора. |
||||||
| БЕЗЫМЯННЫЙ 16/11/2013 18:21 |
Попробуйте, результат ваших изысканий будет очень полезен.  |
||||||
| amsorry 16/11/2013 22:50 |
Забыл уточнить: изображение на бумаге получается довольно крупным (квадрат со стороной порядка 10...15см. и зависит от удалённости). Если учесть, что оно фокусируется на дорожке ДВД диска, то изображение на бумаге получается увеличенным в тысячи раз, т.е. юстировка может получиться вполне реальной. Ток - 25мА. т.е. при 5В, нужен балласт порядка 150Ом (падение 1,5В на диоде учтено) |
||||||
| БЕЗЫМЯННЫЙ 17/11/2013 07:53 |
А результат нормальной юстировки после снятия линзы уже есть? Как осуществляется собс-но приклеивание линзы к подвижному подвесу или он как-то фиксируется, а если фиксируется то чем обеспечивается правильность положения при фиксации. Посмотреть на красивую и не совсем понятную картинку это одно, а "отъюстировать" головку да еще и после разборки на основании этой картинки это совсем другое. |
||||||
| amsorry 17/11/2013 09:34 |
Ой! Не правильно выразился . Имел ввиду операции не с самой линзой, а актуатором (подвеской в сборе). Именно подвеска в сборе предусматривает съём, корректировку положения в пространстве штатными винтиками. По сути 90% неисправностей от запылённости оптики. Результаты будут, когда куплю себе "Линза налобная MG81007A". Со зрением не очень. Хочу подпаяться к Л диоду в месте установки перемычки. |
||||||
| amsorry 18/11/2013 18:34 |
В общем, получилось! Снял актуатор, ватной палочкой протёр коллиматор, поставил на место. Обнаружил только 1 луч. Начал регулировать - появились все три, причём средний "ездил" между двумя крайними, местами пропадая вовсе. Намучился, пока настроил, но работает! Головка - SF-HD65. Резистор был - 100Ом; 5В. Говорят, в пишущих ДВД семь лучей. Гляну как-нибудь. Всем успехов. Оптимизма! |
||||||
| amsorry 18/11/2013 20:13 |
Забыл похвастаться своим "бинокуляр mg81007". По бокам включаются две лампочки. Светят супер, но только на алкалиновых батарейках. На солевых - плохо. Наблюдать нужно с 10см., а доп. линза работает только с 3см. Но видно абсолютно всё. |
||||||
| amsorry 19/11/2013 18:19 |
Разобрал свой 2-й рабочий ДВД с головкой "hop-1200w". Никакой решётки и боковых лучей-засечек там нет. Лазеры СД и ДВД в ней раздельные. Как такую головку настраивать, ума не приложу. В общем, нужно ещё исследовать. Считаю, что мне на первый раз повезло. Крутил винтики по заводским засечкам вот и заработало. Но всё-равно не с первого раза. |
||||||
| TTT34 19/07/2015 00:57 |
Как осуществляется чтение диска я понял - излучение с диска попадает на фотоприемник и тот "понимает" 0 там или 1, но как осуществляется запись?
Я понял, что запись осуществляется изменением фокусного расстояния фокусирующего объектива. Правильно ли я понял? |
||||||
