激光視盤 可以自由放置和使用

激光視盤采用丙烯酸塑料制成，大多數(shù)光盤直徑為30厘米（C12英寸），也有13厘 米（5英寸）的小型盤，盤的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，但應(yīng)指出，為得到11米/秒左右的恒定線速度，長放演時(shí)間的光盤轉(zhuǎn)速是變化的。視頻和聲頻信號以每毫米 約600條線的很高密度記錄，其“軌跡”并不是普通密紋唱片的槽紋；而是一系列刻入視盤表面間距變化的凹坑。重現(xiàn)電視信號的信息以短凹坑序列形式記錄，凹 坑長度和重復(fù)頻率是變化的。凹坑寬0.8微米，深0.16微米。每一凹坑的長度和相鄰凹坑之間的間隔都按視頻和聲頻信號連續(xù)變化。凹坑以連續(xù)螺旋形方式排 列，從光盤中心向外展開�？毯玫墓獗P用很薄的鋁層覆蓋，使之具有鏡面光潔度，然后再將整個(gè)光盤涂上透明塑料保護(hù)層。這樣，光盤就可以自由放置和使用。

光盤放演采用激光束，光束從光盤中心向外自動跟蹤由凹坑組成的螺紋。為保證激光精確跟蹤螺紋并在光盤反射表面聚焦，使用了復(fù)雜的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，光盤表面 則把光束反射到探測器。這樣，激光束便受凹坑變化的調(diào)制。探測器是個(gè)光電二極管，把光信號變成電信號。采用光學(xué)掃描意味著視盤和拾像頭間沒有實(shí)體接觸，因 而不會磨損和劃破。由于光盤表面非常光滑，慢動作或快動作之類的特技放演也很易實(shí)現(xiàn)。借助電纜很容易將激光唱機(jī)或激光電視放像機(jī)和電視機(jī)連接。

顯然，激光束直徑限制了凹坑尺寸和軌跡節(jié)距，從而限制了視盤的存貯密度，因?yàn)楣馐�在相鄰軌跡上的任何重迭都會產(chǎn)生串?dāng)_。菲利浦公司把光斑直徑從最初的2 微米左右減小到0.9微米。請記住，激光波長是0.68微米。雖然使用0.4微米以上數(shù)值孔徑的聚焦透鏡可使光斑變得更小，但透鏡成本將增大，視場深度 （焦深范圍）也將減小，從而使壓盤成本和激光跟蹤裝置成本相應(yīng)提高。如果光斑照在兩個(gè)凹坑之間的盤面，大部分光將反射回物鏡，但如光斑照在凹坑上，則將發(fā) 生衍射，致使大部分光不能返回物鏡。這樣經(jīng)過透鏡再反射的光強(qiáng)便被凹坑調(diào)制。用光電二極管可把這種光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)換成電信號。盤上凹坑安排的方式，是給出盡可 能大的調(diào)制。高信噪比是主要要求，信噪比還與照明光源的光強(qiáng)有關(guān)，因此要用激光作光源。菲利浦公司把凹坑尺寸從0.8微米改到0.4微米，其后果是電視信 號的信噪比降到約37分貝，而音頻信號則降到60分貝。發(fā)生這種情況，是由于凹坑周圍視盤材料把相鄰表面的光也反射回去的緣故。反射光強(qiáng)可通過視盤表面鍍 一層薄金屬以得到鏡面光潔度而進(jìn)一步增強(qiáng)。透明塑料保護(hù)層覆蓋在金屬薄層上，激光束可以通過塑料層。由于未聚焦激光束在塑料外表面的直徑遠(yuǎn)大于視盤表面的 聚焦光斑，劃痕和指紋之類的缺陷幾乎對信號檢測沒有影響。由于物鏡的分辨率為微米級，焦深極小，需要使用復(fù)雜的聚焦和跟蹤系統(tǒng)，讀取激光光盤數(shù)據(jù)的機(jī)械元 件與構(gòu)成光路的復(fù)合反射棱鏡和透鏡密切相關(guān)。由于其中的幾個(gè)元件以很精確方式運(yùn)動，以控制盤上激光束達(dá)到0.5微米左右的公差，故這是一件要求很高的設(shè)計(jì) 工作。用光學(xué)方法掃描視盤和拾取信號的最大優(yōu)點(diǎn)是由于采用無接觸系統(tǒng)，不論“唱針”或光盤都沒有磨損。由于使用大數(shù)值孔徑和相應(yīng)視場深度的掃描透鏡，可有 2微米的最大離焦深度。因此，需要用伺服控制系統(tǒng)，使讀出物鏡隨視盤表面起伏而移動。由于沒有實(shí)體槽紋可以跟蹤，必須使用電子伺服掃描系統(tǒng)。掃描物鏡裝在 與喇叭音圈相似的裝置中，透鏡按流過音圈的伺服電流的大小和方向而上下運(yùn)動，從而接近或離開視盤。為得到這樣的控制信號，以拾像光電二極管的信號作參考。 事實(shí)上，光電二極管不只一個(gè)，而是六個(gè)獨(dú)立而又互相聯(lián)系的元件。中心組的四個(gè)元件不僅是主要拾像二極管，而且還產(chǎn)生控制信號。當(dāng)激光被光盤垂直反射時(shí)，將 像聚焦到該二極管的中心，四個(gè)像限全部接收相同強(qiáng)度的光照。這四個(gè)信號之和變成聲音和圖像信號。但是，在視盤和二極管之間的光路中還放入一個(gè)像散（柱狀） 透鏡，如果視盤和物鏡間的距離變化，柱狀透鏡就把圓形光斑變成橢圓形。這樣，照到光電二極管四個(gè)像限上的光量不等，因此可檢測出差信號。這種信號可用來改 變透鏡到盤的距離。一般來說，最大垂直位移和轉(zhuǎn)速（25赫茲）一致，頻率較高時(shí)位移減小。同理，徑向跟蹤也由于沒有實(shí)體槽紋，需用電子學(xué)方法對盤掃描，由 此需引進(jìn)另外兩個(gè)光電二極管。

所有主要拾像光學(xué)部件都裝在一塊“滑板”上，滑板被視盤下面的直流馬達(dá)徑向驅(qū)動。由于平均軌跡節(jié)距為 1.6微米，轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分（假設(shè)為等角速度），因此跟蹤裝置的平均進(jìn)動線速度約為2.5毫米/分。由于對視盤的聚焦精度必須保持0.1微米，純機(jī) 械控制系統(tǒng)便不適用，甚至改變伺服電路中滑板馬達(dá)的速度也只能提供相當(dāng)緩慢的校正。對于較快的校正，如處理扁心轉(zhuǎn)盤，需用快得多的校正法。此時(shí)使用反射鏡 校正光束在盤上快速橫向運(yùn)動。在此種場合下，使用兩個(gè)外側(cè)光電二極管，以接收視盤反射的兩個(gè)輔助光束的反射光。這兩個(gè)輔助光束稍稍偏離軌跡中心線，但方向 相反，使部分光束落在軌跡上，部分落在軌跡旁。以兩個(gè)輔助光電二極管檢測光束相對于軌跡的位置，這兩個(gè)二極管的信號差即作為控制系統(tǒng)的誤差控制信號使用。 如果反射鏡平均位置偏離了靜止位置（即軌跡中心），流過反射鏡線圈的伺服電流就對反射鏡校正。