第三章 激光头及其伺服系统
阐述激光头的结构及各部件的组成
阐述激光头的结构及各部件的组成
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激光头组成激光头主要由激光发射系统、激光传播系统和光接收系统组成。
激光头
的基本组成如图所示。
(1)激光发射系统主要由半导体
激光二极管
和衍射光栅组成。
激光二极管
能发射出波长、相位一致的激光，其波长为0.65~0.78μm左右。
衍射光栅可以把激光二极管
发射出的单柬光分裂成三束光。
对于单束循迹则无衍射光栅。
(2)激光传播系统
光学系统按照读取信息激光束的数目可分为单束光学系统和三束光学系统。
单束光学系统是用一支激光束来完成所有信息的读取，而三束光学系统是用衍射光栅将激光二极管
发出的光束分成主光束和二支辅助光束共同读取信息。
激光传播系统由起不同作用的光学镜片组成，并形成光路。
由图169中可看出激光传播系统由物镜、1/4波长片、准直透镜、分光棱镜、圆柱透镜等组成。
各光学镜片的作用如下: (
3)物镜，又称聚焦透镜，它的作用是把平行激光束会聚并聚焦于光盘的信号面上读取信号。
物镜是光学系统中最主要的光学镜片，它的另一个作用是收集从光盘信号面上反射回来的光脉冲信号，送往光电检测器。
物镜的质量决定了激光头
的质量，光束通过物镜后必须聚焦成一个极小的光点，其直径必须小于1.67μm，否则无法读出信号，为提高分辨信号的能力，其聚焦光点的直径应选取1μm。
物镜可分为玻璃球面和塑料非球面透镜，现多数激光头采用的是非球面塑料物镜，其质量约为0.1g，焦距为4.5mm。
物镜机构比较复杂而精密，通常采用的有模压铰链型、四线型和轴向滑动型。
DVD的伺服系统电路
DVD的伺服系统电路吴永恺影碟机的伺服部分大致可分为以下几部分：（1）激光头伺服；（2）进给伺服；（3）数据播放系统通道；（4）主轴电机伺服；（5）托盘加载控制。
由于兼容规格不同，因此（1）-（4）部分相应于DVD与CD时也不同。
首先要检出碟片的类型，再根据设计要求来选用。
一、激光头伺服1、激光功率控制（APC）激光发射二极管是红光激光管，波长为650um，专为DVD而设计。
在同一封装内含有针状光电二极管，监测投射在它上面的光的总量，用以控制经光敏管检测的电流要保持恒值。
（如图1）所示，PD监测电流Im流经可变电阻，如箭头所示方向，APC电路的通断被控于伺服处理器IC503脚，在“H”高电平时导通。
当激光发射二极管正在发射时，投射到光电二极管上的光通量转变成R501及串接在激光头内部的可变电阻VR上的电压，加在前置放大器RF Amp IC502的50脚。
此电压与集成块内部参考电压LDref相比较，从LDO输出控制激光电流，驱动驱动管Q501，所以Im×（VR+R501）=LDref。
由引得知激光电流I D （mA）之间的变化关系。
调整VR，使RF电平达恒值。
基于上述议程（LDref=178mV),激光电流可以从跨接于Q501上的电阻R503两端测出，以探知激光束的老化与否。
因此，测量R503两端电压时要避免瞬间短接，否则易损毁激光管。
2、聚焦伺服控制碟片到透镜镜头的距离经常会由于盘片歪斜和表面振动或因旋转因素引起的振动而形成聚焦深度变化。
聚焦伺服装置由聚焦误差检测器、相位补偿器和驱动器组成。
（1）聚焦误差的产生聚焦伺服中的散焦可依据象差法侧得，其原理（如图2）所示。
利用透镜在X和Y轴向的阴影，当透镜与盘片之间距离发生变化时，光束会聚在光敏检测器二极管上。
形成的椭圆形效应被检测聚焦误差采用，分成4个部分（A+C）-（B+D）来计算。
可由图1看到3种情况出现：A、透镜与碟片距离太近；B、最佳状态；C、透镜与碟片距离较远。
伺服控制知识点总结
伺服控制知识点总结一、基本概念1. 伺服系统伺服系统是由伺服执行元件、位置传感器、控制器和电源组成的控制系统。
其中，伺服执行元件一般为电机，位置传感器用于检测电机的位置，控制器用于根据传感器的反馈信号控制电机的运动，电源用于为电机提供动力。
2. 伺服电机伺服电机是一种能够根据外部控制信号精确控制位置、速度和力的电机。
常见的伺服电机有直流伺服电机、交流伺服电机和步进伺服电机等。
3. 位置传感器位置传感器用于检测伺服电机的位置，并将检测到的位置信息反馈给控制器。
常见的位置传感器有编码器、光栅尺、霍尔传感器等。
4. 控制器控制器是伺服系统中的核心部件，其主要功能是根据传感器的反馈信号计算出电机的控制指令，并将指令输出给电机驱动器。
5. 电机驱动器电机驱动器接收控制器输出的控制指令，通过控制电机的电源电压和频率来控制电机的转速和扭矩。
二、伺服控制原理1. 闭环控制伺服控制采用闭环控制的原理，即通过不断地检测输出和反馈，在控制过程中校正误差，从而实现精确的位置、速度和力控制。
在闭环控制系统中，控制器通过比较实际输出和期望输出之间的差距，不断调整控制指令，使输出逐渐趋近期望值。
2. PID控制PID控制是伺服控制中常用的一种控制算法，即比例、积分、微分控制算法的组合。
比例控制用于根据误差的大小调整控制输出；积分控制用于消除持续的误差；微分控制用于预测误差的变化趋势，并及时做出调整。
PID控制算法可以根据实际情况进行调整，适用于各种伺服控制场景。
3. 伺服控制系统的设计伺服控制系统的设计需要考虑多个因素，包括伺服系统的要求、控制器的选择、传感器的选择、电机的选择、控制算法的选择等。
在设计伺服控制系统时，需根据实际情况权衡各种因素，从而达到满足控制要求并尽可能减小成本的目标。
三、伺服控制应用领域1. 工业自动化在工业自动化领域，伺服控制被广泛应用于各种生产设备的位置和速度控制，如注塑机、包装机、数控机床等。
伺服控制可以实现快速、稳定、精确的运动控制，提高生产效率和产品质量。
激光头原理和结构
激光头原理和结构1。
前言自从1982年直径12cm的数字音频光盘CD问世以来，数字视频光盘DVD(digital video disk）一直是新一代光盘的一个梦想，虽然在几年前出现了VCD，但是对于光盘来讲，技术上没有改变，只是对数据进行了压缩，画质也只是VHS水准，不过是过渡性产品,在国外没有形成市场.数字图象信号具有在被编辑时画质不劣化，容易被计算机处理等优点,所以能记录2小时以上高画质的数字图象的光盘，已经让人盼望已久.最近几年,短波长的半导体激光器技术,薄型化光盘基板技术,对物透镜的高数值孔径NA化技术等的进步，使光盘的记录密度高密度化成为可能,同时数字连续可变画面压缩技术也有很大的进步,使长时间高画质的连续可变画面收录在一张光盘里成为可能.在以上这些技术基础被奠定之后，世界上的十家大企业共同制定了新世代数字视频光盘DVD（digital video disk）的标准,既在和原有CD同样尺寸下，记录容量为原来光盘7.5倍4.7G，并采用高画质的MPEG2数字信号压缩方式，使之能够存储135分的电影。
DVD播放机主要是由光学头和MPEG2解码器两个关键技术组成的,其中MPEG2解码器由于是通用标准，目前开发出芯片的厂商不下十几家，而光学头的技术还主要掌握在日本厂商手中。
光盘技术就是一束被聚焦到回折界限的最小激光束照射到盘面，由于记录着信息的盘面的凹凸对光的反射不同，就可以读出盘上的信息.对于光学头来讲，它特有的技术有如下几个：a. 通过利用被聚焦到回折界限的最小激光束，穿过0.6mm的透明塑料层，从凹凸信息面取出信号。
b. 使用半导体激光二极管，使用数值孔径NA为0。
6的对物透镜，把激光束聚焦为由波长决定的回折界限为止的最小光束。
c.光盘外形的误差和不同光盘交换时带来的对物透镜的焦点位置在光盘信息记录面的位置变化，还有光盘回转时光盘面上下振动也会引起焦点位置变化，为了对焦点位置变化进行自动补正，必须把能够以精度为正负1μm对焦点位置控制的误差检出机能和控制用的伺服机构内藏在光学头里。
《数控技术》课后答案
第3章习题解答3.1 简述数控伺服系统的组成和作用。
数控伺服驱动系统按有无反馈检测元件分为开环和闭环（含半闭环）两种类型。
开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。
驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。
闭环（半闭环）伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测元件、比较环节组成。
位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节，比较环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。
3.2 数控机床对伺服系统有哪些基本要求？数控机床对伺服系统的基本要求：⒈精度高；⒉快速响应特性好；⒊调速范围宽；⒋系统可靠性好。
3.3 数控伺服系统有哪几种类型？简述各自的特点。
数控伺服系统按有无检测装置分为开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。
开环伺服系统是指不带位置反馈装置的控制方式。
开环控制具有结构简单和价格低廉等优点。
半闭环伺服系统是通过检测伺服电机的转角间接地检测出运动部件的位移（或角位移）反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件。
这种系统的调试十分方便，并具有良好的系统稳定性。
闭环伺服系统将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。
闭环控制系统的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与机械传动链的误差无关，其控制精度将超过半闭环系统。
3.4 简述步进电动机的分类及其一般工作原理。
从结构上看，步进电动机分为反应式与激磁式，激磁式又可分为供电激磁和永磁式两种。
按定子数目可分为单段定子式与多段定子式。
按相数可分为单相、两相、三相及多相，转子做成多极。
在输入电信号之前，转子静止不动；电信号到来之后，转子立即转动，且转向、转速随电信号的方向和大小而改变，同时带动一定的负载运动；电信号一旦消失，转子立即自行停转。
激光设备控制技术教材——第三章第五节讲解
第五节三相感应电动机电气制动控制电路电动机断开电源以后，由于其本身及其拖动的生产机械转动部分的惯性，不会马上停止转动，而需要一段时间才会完全停下来，这往往不能适应某些生产机械生产工艺和提高效率的要求。
为此，采用了一些制动方法来实现快速和准确的停车。
常用的有机械制动和电气制动两种制动方式。
机械制动是利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转，如电磁抱闸。
电气制动是靠电动机本身产生一个和电动机原来旋转方向相反的制动力矩，迫使电动机迅速制动停转。
常用的电气制动方式有反接制动、能耗制动和回馈制动（再生发电制动），下面仅对反接制动和能耗制动分控制电路进行介绍。
一、反接制动控制电路反接制动是依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转。
其制动原理如图3-25所示。
（a）接线图（b）制动原理图图3-25 反接制动原理图在图3-25（a）中，当QS向上投合时，电动机定子绕组的电源相序为L1-L2-L3，电动机将沿旋转磁场方向[如图3-25（b）中顺时针方向]以n<n1的转速正常运转。
当需要电动机停转时，可断开开关QS，使电动机先脱离电源（此时转子凭惯性仍按原方向旋转），随后，将开关QS迅速向下投合，此时L1、L3两相电源线对调，电动机定子绕线组的电源相序变为L3-L2-L1，旋转磁场反转（如图3-25b中逆时针方向），此时转子将以n1+n的相对转速沿原转动方向切割旋转磁场，在转子绕组中产生感生电流，其方向用右手定则判断，如图3-25（b）所示。
而转子绕组一旦产生电流又受到旋转磁场的作用产生电磁转矩，其方向由左手定则判断。
可见此转矩方向与电动机的转动方向相反，使电动机制动而迅速停转。
应当注意的是，当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机电源，否则电动机将反转。
为此，在反接制动设施中，常利用速度继电器来地切断电源。
通常情况下，在120-3000r/min 范围内速度继电器触头动作，当转速低于100r/min时，其触头恢复原位。
伺服系统课件
伺服系统课件伺服系统课件伺服系统是一种广泛应用于各种机械设备中的控制系统，它具有高精度、高可靠性和高响应速度等特点。
在现代工业中，伺服系统被广泛应用于机床、机器人、自动化生产线等领域。
为了更好地理解和掌握伺服系统的原理和应用，许多学校和培训机构都开设了相关的课程，并提供相应的课件。
一、伺服系统的基本原理伺服系统的基本原理是通过对输出信号和反馈信号进行比较，控制执行机构的运动，使其达到预定的位置、速度或力矩。
伺服系统通常由控制器、执行机构和反馈装置组成。
控制器负责接收输入信号，并根据反馈信号进行控制算法的计算，然后输出控制信号给执行机构。
执行机构根据控制信号的变化来调整自身的运动状态。
反馈装置负责采集执行机构的运动信息，并将其反馈给控制器，以便控制器进行调整。
二、伺服系统的应用领域伺服系统在各个领域都有广泛的应用。
在机床领域，伺服系统可以实现高精度的切削加工，提高加工质量和效率。
在机器人领域，伺服系统可以实现机器人的精确定位和运动控制，使机器人能够完成各种复杂的任务。
在自动化生产线领域，伺服系统可以实现产品的高速运输和精确定位，提高生产效率和质量。
三、伺服系统的优势和挑战伺服系统相比于传统的开环控制系统具有许多优势。
首先，伺服系统具有高精度和高可靠性，可以实现对输出位置、速度和力矩的精确控制。
其次，伺服系统具有高响应速度，可以快速调整执行机构的运动状态，适应快速变化的工作环境。
此外，伺服系统还具有较低的能耗和噪音，能够提供更加舒适和安静的工作环境。
然而，伺服系统也面临一些挑战。
首先，伺服系统的设计和调试较为复杂，需要专业的知识和技能。
其次，伺服系统的成本较高，对于一些小型企业和个人来说，可能难以承受。
此外，伺服系统对环境的要求较高，对温度、湿度和电磁干扰等因素都有一定的限制。
四、伺服系统课件的设计和应用为了帮助学生更好地理解和掌握伺服系统的原理和应用，许多学校和培训机构都开设了相关的课程，并提供相应的课件。
伺服电机在激光设备中的应用
伺服电机在激光设备中的应用伺服电机是一种高精度的电机，被广泛应用于激光设备领域。
其具
有良好的速度、力矩控制性能，可以稳定地传达控制信号，实现准确
的位置控制及运动控制。
在激光设备中，伺服电机主要应用于以下几
个方面：
一、激光光路调焦系统中的应用
伺服电机可以通过运动控制系统控制镜头的位置，进行自动调焦。
通过改变激光光路中镜头的位置，可以实现激光光斑在焦平面上保持
最小，从而保证激光切割或者激光焊接的质量。
二、激光切割机器人中的应用
伺服电机驱动机器人实现激光切割，可以控制机器人的运动轨迹及
速度，同时精确控制激光的开关，保证切割质量和切割速度。
三、激光打标机中的应用
激光打标机需要通过控制激光末端镜头的位置和速度，实现精确标记。
伺服电机可通过控制运动轨迹，调整镜头位置，从而精确控制激
光打标的位置。
在激光设备的应用中，伺服电机不仅具有高精度、高速度的优势，
同时可通过运动控制系统控制机器的运动轨迹，使设备能够更加智能
化和高效化。
随着伺服电机技术的不断进步，其应用范围也不断拓展，
相信未来伺服电机在激光设备中的应用仍将不断增加，为激光加工设备的发展提供更好的技术支持。
4、激光伺服控制系统定义-教学单元设计讲解
浙江工贸职业技术学院教学单元设计20 —20 学年第学期课程名称：激光设备控制系统集成与开发授课班级：任课教师：所在系部及教研室：第一部分：组织教学和复习上次课主要内容 (时间：…2…分钟）激光自动控制框图表示方法第二部分：学习新内容【步骤一】宣布教学内容、目的（时间：…3…分钟）掌握激光伺服控制系统定义【步骤二】新知识的引入：激光伺服控制系统定义（时间：…30…分钟）“伺服”—词源于希腊语是“奴隶”的意思在自动控制系统中能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为伺服系统也称随动系统伺服控制系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统因此各种电机的位置控制系统就属于伺服控制系统伺服控制系统是指物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化而变化的自动控制系统伺服系统广泛应用于各种激光设备的机械手、工作台、激光头的位置速度控制当中这是一个伺服控制系统的典型框图传感器检测实时的工作台的位置信息与设定值进行比较得出偏差位置控制器发出控制指令电机带动工作台移动到达指定位置同时为了实现对工作台速度的精确控制对电机进行速度检测与设定值进行比较速度控制器发出指令调节电机速度可见，伺服控系统的主要任务是按控制命令的要求对功率进行放大、变换与调控等处理使驱动装置输出的力距、速度和位置的控制非常灵活方便第四部分：总结（时间：…5…分钟）1、伺服控制系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的控制系统。
2、伺服控制系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统。
第五部分：布置作业，说清楚作业的要求（时间：…5…分钟）下面选项中不属于激光伺服控制系统的被控量的是（）A.速度B.位移C.温度D.角度。
伺服系统上课课件
（3）快速响应无超调。 快速响应反映系统的跟踪精度。 （4）稳定性好，可靠性高。 稳定性：系统在给定输入或外界干扰作用下，能经 过短暂的调节达到新的或恢复到原来平衡状态。 系统具有较好的抗干扰能力能保证进给速度均匀、 平稳。 （5）足够的传动刚性，较强的过载能力，电机的惯 量与移动部件的惯量相匹配，伺服电机能够频繁启 停和可逆运行。
5）低速大转矩 机床加工的特点是，在低速时进行重切 削。因此，要求伺服系统在低速时要有 大的转矩输出。进给坐标的伺服控制属 于恒转矩控制，在整个速度范围内都要 保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在 低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩； 在高速时为恒功率控制，具有足够大的 输出功率。
伺服系统的分类 1. 按照调节理论分类 1）开环伺服系统 开环伺服系统由步进电机及其驱动电路 组成，无位置检测装置。
(3) 最大静转矩和失调角 当转子带有负载力矩通电时，转子就不再能和 定子上的某极对齐，而是相差一定的角度，该角 度所形成的电磁转矩正好和负载力矩相平衡。这 个角度称为失调角。 步进电动机所能带的静转矩是受到限制的，最 大静转矩表示步进电机的承受载荷的能力。
（3）启动频率 启动频率：空载时，步进电机由静止状态突然启动，并 进入不丢步的正常运行的最高频率。 步进电机带负载下的启动频率要比空载启动频率低，并 随负载增加而进一步降低。 （4）连续运行的最高工作频率 最高工作频率：步进电机启动后，保证连续不丢步运行 的最高工作频率。 决定了定子绕组通电状态下最高变化的频率，即决定了 步进电机的最高转速。 （5）加减速特性 加减速特性：步进电机由静止刀工作频率和由工作频率 到静止的加减速过程中，定子绕组通电状态的变化频率 与时间的关系。
数控机床对伺服系统的基本要求
CD 光头培训
该频率影响光驱的信速及读取能力，所以
需测定悬臂梁机构的固有频率。
悬臂梁机构的固有频率
f0 =
1 2π
K为S导线（悬臂）刚度，M为可动部的质量。
K= 48E TZ ρ3
E为导线的弹性系数 ρ为S导线有效长度 d为S导线线径 将式（2）代入式（1） 则
f 0=
，IZ=
1 2π
πd4 64
48E ×
ρ3
K M
正极
P电极
P-Ga N电极
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如右图所示，LD出射光的偏振 方向平行于LD引脚的地脚之外的 两个引脚。而出射光张角较大的 方向则垂直于该方向。
LD引脚的地脚GND
LD出射光的偏振方向
LD发出的光束是单色的、线偏振的发散光束。 LD的优点是单色、价廉、响应速度快、体积小。
LD出射光张角较大的方向
0.6m 1.2m
槽深
0.5
双面单层
信息层
1.866 共11种 0.4μm
0.74μm
DVD光盘有单面单层、单面双层、双面单层及双面双层, 常见的是单面单层光盘. c.CD光盘、DVD光盘物理特征比较
CD
盘片直径/mm
120(4.75in)
盘片厚度/mm
1.2
启始记录直径/mm 50
最大记录直径/mm 116
m为衍射级次(±1,±2……)
通常m取±主要是±1级衍射光能量较大，要求的口径较小，可以通过调整
光栅和栅格的占空比和深度调整0级、±1级的光能量比率。
4.机械结构悬臂梁机构
如右图示为悬臂梁机构，
激光头结构中，物镜高度需随光盘高度
m
而变化，作为物镜的支撑结构为悬臂梁
激光切割头伺服系统的PWM差分驱动电路设计
光切割需要。
关键词：激光切割；伺服控制；STM32F103RCT6；PWM信号；Proteus仿真
中图分类号：TP275
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2019)08-0012-03
0 引言
军用飞机等大型装备的烧伤和弹片的破孔等损伤 常需要将损伤部位切割后，再采用补片铆接等修理方 法。然而对于飞机常用的钛合金等结构，常规刀具切割 困难、效率低，难以满足战伤抢修需要。比较理想的切 割手段是采用激光切割，该技术已在国内金属材料切割 和汽车制造等工业领域获得广泛应用。但作为激光切割 系统的关键组件之一，激光切割头的伺服控制技术仍以 德国等进口技术为主，国内技术还存在控制精度低和抗 干扰能力差等问题[1]。尤其在装备战伤抢修领域，对激 光切割头伺服控制信号的精度和抗干扰能力具有更高的 要求。例如，当激光焦距控制误差超过0.1mm时，将会 产生锯齿状切痕和烧焦等缺陷，严重影响切割质量。 由于PWM脉宽调制和差分放大技术在伺服电机驱动信 号抗干扰处理方面具有较好的优点，本文基于 STM32F103RCT6单片机设计了用于战伤抢修 领域的PWM差分方式驱动的激光切割头伺服控 制系统。试用表明，该系统具有体积小、精度 高、处理速度快和抗干扰能力强等优点，具有 较好的应用前景。
所以式(3)可粗略变形为下式： (4)
由式(4)可计算出：
图6 PWM差分驱动系统框图
【14】 第41卷 第8期 2019-08
4 结语
本文设计了基于STM32F103RCT6单片机的激光切 割头伺服系统驱动电路、相关算法和控制程序，设计的 二阶RC低通滤波器能很好地将2路互补的PWM波转换 为8位精度的模拟电压控制信号，并通过差分放大的方 式为伺服电机系统提供了抗干扰能力良好的驱动信号。 试验表明，该系统响应速度快，可靠性高，能很好地满 足激光切割需要。
VCD工作原理及伺服原理
VCD工作原理及伺服原理一,激光头组件其主要作用是发射恒定功率的激光束,投射到光盘的信息面上,同时接收光盘反射的随光盘信息坑点变化的激光信号,并将其转换成电信号输出,以此得到声图信号和伺服控制信号.二,RF前置放大电路RF 放大电路主要对激光头读取的电信号 A,B,C,D,E,F 进行电流电压(I/V)的转换,并处理形成带有声音和图像的RF信号,循迹误差信号TE和聚焦信号FE.此外,它还包括自动激光功率控制电路(APC).RF信号:RF=A+B+C+D或D2+D3+D4循迹误差信号:TE=E-F聚焦误差信号:FE=(A+C)-(B+D)或D1-D5三,DSP及伺服电路(一) CD信号处理电路CD数字信号处理电路的作用是,将记录在CD格式数据区域内的音,视频EFM信号解码成MPEG-Ⅰ标准编码的音,视频数据 CD-DATA 信号,同时还产生位时钟信号 CD-BCK,左右时钟信号 CD-LRCK,这三个信号被送往VCD解码电路,以进行MPEG-Ⅰ解码处理.CD 数字信号处理电路一般均采用大规模数字处理集成电路,故又称 CD DSP,它是 CD 信号处理的关键部件,虽然市面上流行的型号很多,但它们大都具有以下主要功能,如图4-5-2:限幅电平电路去除EFM信号幅度上的干扰信号;由PLL锁相环电路进行EFM时钟再生;EFM解调;帧同步分离,保护,内插;子码的解调;Q 子码 CRC(循环冗余)检验;加重补偿输出;起伏吸收;CIRC译码(译码,去交织,纠错);插补(平均值/前值保持)静噪;CLV伺服控制等.经限幅处理已变成逻辑电平的EFM信号在DSP内分别输入PLL电路,帧同步检测电路,EFM解调等电路.1,PLL电路在 PLL电路中,EFM 脉冲信号与压控振荡器(VCO)的相位和频率进行比较,产生用于同步目的的信息坑时钟,即位时钟信号.PLL电路置于无调整化状态,VCO 的自由振荡频率不需调整,VCO 的相位差和频率误差经低通滤波器送到 VCO 的控制端,以调整VCO 的振荡频率处于相对于重放EFM 脉冲信号的锁定状态,从而产生位时钟信号.2,EFM信号的解调PLL电路中的VCO产生参考时钟为4.3218MHz,解调器内任一部分所用的时序均可由它导出.为了解调 EFM 信号,用帧同步检测器将重放EFM 信号中的 7.35KHz 帧同步信号取出,与晶振分频产生的基准7.35KHz帧同步信号相比较,同步时DSP输出同步标志信号,进行EFM信号的解调,即将14位的EFM信号变换成8位的数字信号,与此同时,将数据分离成音视频数据和子码数据.对于子码数据的解调,首先检出子码帧同步信号,子码解调电路再将其分为 P~W 八种数据,对 Q 码进行 CRC 检验,通过检验 DSP就可输出识别信号,同时向系统 CPU 传递子码数据.此外还要检测有无加重,有加重时DSP输出控制识别信号.3,去交织与CIRC译码音视频数据在输入CIRC译码电路后,将在时间序列上把分散的数据依时间序列顺序交替排列,进行CIRC译码和去交织处理,同时根据CIRC符号对数据错误进行校验.如果产生超出此种纠错能力的错误数据,接着就要进行插补和静噪等处理,再输出16位的音视频数据信号.在 CIRC 译码和去交织处理期间,如果光盘旋转出现时基误差数据,就要将这些数据存储于存储器(使用与EFM信号同步并来自VCO的位时钟信号来进行存储),读出数据则使用晶振产生的标准时钟来读取,这样可吸收重放信号的时基误差.4,插补与静噪当音视频数据信号出现一个错误字时,DSP将采用线性插补或保持前面字的方法来保持信号的连贯性.线性内插是指用前后取样值的平均值来代替错误的信息值;而保持前面字的方法是根据模拟信号的连续性,用前一个采样值来代替错误的采样值.当连续出现两个以上错误字时,经系统识别,将信号处理电路在出错的地方断开,使其无信号输出,从而避免了噪声的出现.(二)伺服电路伺服电路主要由聚焦伺服,循迹伺服,进给伺服以及主轴伺服电路组成,与 LD 视盘机相比,VCD 视盘机无主轴转速检测FG信号发生器(DVD一般设置)和倾斜伺服系统.1,聚焦伺服电路控制聚焦线圈带动物镜自动跟踪光盘信号面的上下波动,使激光束的焦点始终处于光盘信号面上,以消除机械误差和光盘旋转振动造成的光盘对激光束焦点的偏离.2,循迹伺服电路控制循迹线圈带动物镜作径向自动调整,使0次主光束始终跟踪信号轨迹.3,进给伺服电路控制激光头组件在其运动轨道上移动,使激光头处于所搜索或播放的轨迹处,以便实现循迹伺服的正常跟踪.VCD 光盘上的信息坑点轨迹是由内逐渐向外呈螺旋状排列,激光束通过循迹伺服由内向外跟踪信号轨迹,但循迹伺服的最大循迹范围为0.3mm,只能作精细循迹,而光盘信息轨迹的范围远远大于0.3mm,要想从头到尾播放完光盘节目,在精细循迹的同时,还需逐渐向外移动整个激光头组件,以保证所读取的信息轨迹处于循迹细伺服的范围,这就是进给伺服.进给伺服也可以理解成粗循迹伺服.在播放过程中,激光头是由内向外连续循迹,这样总能产生一个向外的循迹误差分量,通常进给伺服使用一个低通滤波器从循迹线圈上取出循迹伺服向外的直流分量,作为进给伺服误差信号,送到进给伺服放大器,驱动进给电机旋转,带动激光头组件缓慢向外移动,使激光头始终处于循迹伺服的跟踪范围.当系统初始化或搜索选曲时,系统控制切断低通滤波器,即断开进给伺服,控制进给伺服放大器将进给电机置于高速运动状态,使激光头组件快速移到目标位置.4,主轴伺服电路控制光盘按规定的速度和相位进行旋转,保证信号的正确读取.CD/VCD 光盘为恒线速度光盘,速度为1.2~1.4m/s,最内圈角速度为500转/分钟,最外圈角速度为200转/分钟.CD/VCD机的主轴伺服采用数字CLV伺服.(三)伺服驱动电路对伺服处理器送来的循迹,聚焦,主轴,进给误差信号进行放大,一般采用四通道伺服驱动放大集成电路直接驱动伺服执行机构(线圈和电机).四,解码电路VCD 视盘机解码电路都是以解码芯片为中心的音视频处理电路,其主要作用是将来自 CD 数字信号处理器的压缩编码信号CD-DATA进行MPEG-1解码,还原成已解压缩的音视频数据信号.如图所示为MPEG-1解码器的基本结构.主要由以下接口电路组成.1,基本接口主要为解码芯片内部各电路提供电源,复位,时钟等基本信号.解码芯片供电一般采用5V或3.3V,1.8V;所需工作时钟由外接晶振产生,一般采用27MHz和40.5MHz晶振.2,主电路接口与系统 CPU 相连接的数据传递接口电路,主要用于接收系统 CPU 的控制指令,并同时向CPU 提供实现正确控制所需的各种状态信息(现在一般系统CPU这部分电路均已集成在解码芯片内部,因此无需此接口). 3,CD信号接口主要用于接收CD数字信号处理器的数据CD-DATA,左右声道时钟CD-LRCK及位时钟CD-BCK三个基本信号,其中CD-DATA为激光头从光盘读取的记录信号,它已被CD DSP转化为脉冲数据信号.由于VCD视盘机主要是在CD机的基础上增加了解码电路,而解码电路所处理的信号来自CD-DSP电路,因此这部分电路被称为CD接口电路.4,RISC处理器和解压协处理器(内部电路)主要用于MEPG-Ⅰ编码信号的解码,将编码信号还原成压缩前的数字音视频信号,是解码器的核心部分.其中 RISC 是 Reduction Instruction Set Computer 的缩写,直译为降低结构设置计算机,也就是解压缩处理器,它具有解码功能和其它一些简单的图像处理功能,如静像,慢放,多画面等.解压协处理器主要用于协助32位RISC处理器的操作.5,DRAM接口由于VCD解码电路处理的数据量较大,它需要较多的存储器来支持,解码器通过DRAM接口电路外接动态随机存储器DRAM.在解码工作时,DRAM 里面暂存的有未解压缩的音视频数据,正在解压缩过程中的音视频数据,解压缩完成后的音视频数据以及其它系统控制数据.6,ROM接口犹如计算机一样,只有硬件并不能完成控制操作,ROM接口用于向解码芯片提供软件支持.EPROM中存储的是系统控制软件,它由视盘机生产厂家编写(目前DVD一般使用FLASH芯片).7,视频接口经解压缩还原后的经,绿,蓝三基色数字视频信号通过该接口输出传送到DAC转换器(现在一般解码芯片均集成了视频编码和DAC模块,因此视频接口输出的是模拟视频信号).8,音视频接口解码芯片通过该电路输出解压缩还原后的数字音频信号,一般有解压缩音频数据信号DA-DATA,解压缩音频左右时钟信号DA-LRCK,解压缩音频位时钟信号DA-BCK,音频系统时钟DA-XCK等信号(DVD一般具有模拟AC-3,数字同轴和光纤音频输出).五,音视频输出电路主要将音视频数据信号转换成模拟信号,并进行相应地处理以满足后续设备的使用电性能要求(符合行业电性能要求).1,音频数模转换和输出经解码后一般产生音频数字信号输出至音频数模转换集成电路,经转换后产生模拟音频左右声道信号,再送音频放大电路和静音电路处理,最后输出到音频输出插座.2,视频数模转换和输出经解码后一般产生视频数据信号VD(0~7),行同步信号HSYNC,场同步信号VSYNC和视频时钟信号VCLK,这些信号输出至视频编码和数模转换集成电路,经转换后产生模拟复合视频信号CVBS,S端子信号Y/C,再送视频放大,箝位电路和低通滤波电路处理,最后输出到视频输出插座(DVD 一般还具有色差,逐行色差和VGA接口).六,卡拉OK和面板控制电路1,卡拉OK电路在视盘机中,卡拉 OK 处理一般设置单独电路板,它只有小信号放大功能(部分机器还有回响和混响处理),麦克风信号一般在解码芯片或音频输出电路上与光盘主音频信号混合.七,电源电路电源电路用于产生各模块电路工作所需的电源电压.视盘机采用开关电源和线性电源两种.我公司的VCD均采用线性电源,DVD采用开关电源.视盘机电源一般提供以下几组电源:1,~3.5V:显示屏灯丝电压;2,-21V/-25V/-27V:显示屏显示驱动电压;3,+5V:RF 放大,DSP 处理,解码,音视频处理和系统控制等电路的工作电压,其中部分电路供电电压更低,它是将5V电压进行降压后产生的,一般有+3.3V或2.5V和1.8V;4,±8V/±9V/±12V:音频放大电压(部分采用单电源供电);5,+5V/+8V/9V/12V:伺服驱动电压.。
如何使用伺服系统进行激光测距
如何使用伺服系统进行激光测距伺服系统是一种控制和指导工业设备、机器人和其他自动化设备的关键技术组成部分。
在激光测距领域，伺服系统可以用于管理镜头位置、激光器功率和测量结果，从而获得更精确的数据。
本文将介绍如何使用伺服系统进行激光测距。
第一步：选择伺服系统首先，需要选择合适的伺服系统。
市场上有许多不同类型的伺服控制器，每种都有其特定的用途。
在选择伺服系统时，需要考虑以下因素：1. 适配与控制对象的匹配：伺服系统必须能够控制镜头或其他设备的运动。
2. 转速和力矩的需求：不同的应用需要不同的伺服系统性能。
3. 控制系统的稳定性：伺服系统必须能够精确控制运动，以获得准确的测量结果。
4. 系统的可靠性和耐用性：伺服系统应该具有长期使用的可靠性。
根据这些因素，选择适合任务的伺服系统是非常重要的。
第二步：安装伺服系统安装伺服系统应该由训练有素的专业技术人员进行，以确保系统正确地安装和配置。
在安装伺服系统之前，请检查设备和电缆的完整性，并确保激光器的指导系统可以正确安装在车床上。
第三步：设置伺服系统成功安装伺服系统后，需要对其进行设置调整。
根据应用程序的需要，可以设置以下参数：1. 速度：在激光测距过程中，需要控制镜头的速度。
速度可以调整，以确保测量结果的准确度。
2. 动态响应：响应时间是伺服系统的关键性能指标之一。
较快的响应时间意味着伺服系统可以更精确地控制运动。
3. 稳态误差：稳态误差指伺服系统的输出值与期望值之间的差异。
可以通过校准伺服系统来降低稳态误差。
4. 性能监测：对伺服系统的性能进行监测以及记录反馈信息，从而改进伺服系统的性能。
第四步：进行激光测距一旦伺服系统安装和设置完成，就可以进行激光测距操作。
在操作之前，请确保距离测量仪的镜头依据伺服系统的控制而移动。
操作时应注意以下几点：1. 避免镜头倾斜：距离测量仪的镜头应保持垂直于测量表面。
错误的角度会导致测量结果的误差。
2. 确保适当的激光功率：激光功率应根据表面反射率进行调整。
第三章 激光头及其伺服系统
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。
• 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。
• 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
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。
激光头伺服技术讲座
---生产技术部---
概述
一、伺服技术在激光头上应用的目的： Disc在旋转过程中出现上下方向和中心方向偏移时 对OBL位置进行补正。
二、伺服分类（根据伺服的目的） A、聚焦伺服（面振方面的偏移） B、跟踪伺服（偏心方向的偏移）
聚焦伺服（非点收差法）
A、非点收差法（Astigmatic Method）： 通过H/M 45°倾斜入射（ 最初使用的是圆柱透镜） 产生非点收差效应，当OBL与Disc距离发生偏移时， PD上SPOT对应偏移量的变化发生形变。
基本原理：LD光通过相位差 G/T分割成主光束和2个副光 束照射到DISC上，再经DISC 反射后各自通过2分割PD进 行信号检出，进而得到3个 PP信号（MPP：主光束的PP 信号；SPP1、SPP2：副光束 的PP信号）。 TES=MPP-α （SPP）
跟踪伺服（PS-DPP法）
4-2、相位差-差动推挽法（特性）:
跟踪伺服（DPP法）
3-2、差动推挽法（实例SF-HD66）:
演算公式:
DVD RAM-TE=[(a+b)-(c+d)]-k[(e1+f1+e2+f2)-(e3+f3+e4+f4)] CD-TE =[(A+B)-(C+D)]-k[(E1+F1)-(E2+F2)]
跟踪伺服（PS-DPP法）
4-1、相位差-差动推挽法（PS-DPP）:
相位差G/T：作为生成3光束的 G/T，部分使用能反转相位差的 LAND/GROOVE（L/G）构造。通过 构成反转部分的光线，仅仅副光 束，光的相位差产生±180°的 相差，并通过轨道沟后产生干涉 实现明暗反转。
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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