激光视盘 可以自由放置和使用

激光视盘采用丙烯酸塑料制成，大多数光盘直径为30厘米（C12英寸），也有13厘 米（5英寸）的小型盘，盘的转速为1500转/分，但应指出，为得到11米/秒左右的恒定线速度，长放演时间的光盘转速是变化的。视频和声频信号以每毫米 约600条线的很高密度记录，其“轨迹”并不是普通密纹唱片的槽纹；而是一系列刻入视盘表面间距变化的凹坑。重现电视信号的信息以短凹坑序列形式记录，凹 坑长度和重复频率是变化的。凹坑宽0.8微米，深0.16微米。每一凹坑的长度和相邻凹坑之间的间隔都按视频和声频信号连续变化。凹坑以连续螺旋形方式排 列，从光盘中心向外展开。刻好的光盘用很薄的铝层覆盖，使之具有镜面光洁度，然后再将整个光盘涂上透明塑料保护层。这样，光盘就可以自由放置和使用。

光盘放演采用激光束，光束从光盘中心向外自动跟踪由凹坑组成的螺纹。为保证激光精确跟踪螺纹并在光盘反射表面聚焦，使用了复杂的光学跟踪系统，光盘表面 则把光束反射到探测器。这样，激光束便受凹坑变化的调制。探测器是个光电二极管，把光信号变成电信号。采用光学扫描意味着视盘和拾像头间没有实体接触，因 而不会磨损和划破。由于光盘表面非常光滑，慢动作或快动作之类的特技放演也很易实现。借助电缆很容易将激光唱机或激光电视放像机和电视机连接。

显然，激光束直径限制了凹坑尺寸和轨迹节距，从而限制了视盘的存贮密度，因为光束在相邻轨迹上的任何重迭都会产生串扰。菲利浦公司把光斑直径从最初的2 微米左右减小到0.9微米。请记住，激光波长是0.68微米。虽然使用0.4微米以上数值孔径的聚焦透镜可使光斑变得更小，但透镜成本将增大，视场深度 （焦深范围）也将减小，从而使压盘成本和激光跟踪装置成本相应提高。如果光斑照在两个凹坑之间的盘面，大部分光将反射回物镜，但如光斑照在凹坑上，则将发 生衍射，致使大部分光不能返回物镜。这样经过透镜再反射的光强便被凹坑调制。用光电二极管可把这种光强变化转换成电信号。盘上凹坑安排的方式，是给出尽可 能大的调制。高信噪比是主要要求，信噪比还与照明光源的光强有关，因此要用激光作光源。菲利浦公司把凹坑尺寸从0.8微米改到0.4微米，其后果是电视信 号的信噪比降到约37分贝，而音频信号则降到60分贝。发生这种情况，是由于凹坑周围视盘材料把相邻表面的光也反射回去的缘故。反射光强可通过视盘表面镀 一层薄金属以得到镜面光洁度而进一步增强。透明塑料保护层覆盖在金属薄层上，激光束可以通过塑料层。由于未聚焦激光束在塑料外表面的直径远大于视盘表面的 聚焦光斑，划痕和指纹之类的缺陷几乎对信号检测没有影响。由于物镜的分辨率为微米级，焦深极小，需要使用复杂的聚焦和跟踪系统，读取激光光盘数据的机械元 件与构成光路的复合反射棱镜和透镜密切相关。由于其中的几个元件以很精确方式运动，以控制盘上激光束达到0.5微米左右的公差，故这是一件要求很高的设计 工作。用光学方法扫描视盘和拾取信号的最大优点是由于采用无接触系统，不论“唱针”或光盘都没有磨损。由于使用大数值孔径和相应视场深度的扫描透镜，可有 2微米的最大离焦深度。因此，需要用伺服控制系统，使读出物镜随视盘表面起伏而移动。由于没有实体槽纹可以跟踪，必须使用电子伺服扫描系统。扫描物镜装在 与喇叭音圈相似的装置中，透镜按流过音圈的伺服电流的大小和方向而上下运动，从而接近或离开视盘。为得到这样的控制信号，以拾像光电二极管的信号作参考。 事实上，光电二极管不只一个，而是六个独立而又互相联系的元件。中心组的四个元件不仅是主要拾像二极管，而且还产生控制信号。当激光被光盘垂直反射时，将 像聚焦到该二极管的中心，四个像限全部接收相同强度的光照。这四个信号之和变成声音和图像信号。但是，在视盘和二极管之间的光路中还放入一个像散（柱状） 透镜，如果视盘和物镜间的距离变化，柱状透镜就把圆形光斑变成椭圆形。这样，照到光电二极管四个像限上的光量不等，因此可检测出差信号。这种信号可用来改 变透镜到盘的距离。一般来说，最大垂直位移和转速（25赫兹）一致，频率较高时位移减小。同理，径向跟踪也由于没有实体槽纹，需用电子学方法对盘扫描，由 此需引进另外两个光电二极管。

所有主要拾像光学部件都装在一块“滑板”上，滑板被视盘下面的直流马达径向驱动。由于平均轨迹节距为 1.6微米，转速为1500转/分（假设为等角速度），因此跟踪装置的平均进动线速度约为2.5毫米/分。由于对视盘的聚焦精度必须保持0.1微米，纯机 械控制系统便不适用，甚至改变伺服电路中滑板马达的速度也只能提供相当缓慢的校正。对于较快的校正，如处理扁心转盘，需用快得多的校正法。此时使用反射镜 校正光束在盘上快速横向运动。在此种场合下，使用两个外侧光电二极管，以接收视盘反射的两个辅助光束的反射光。这两个辅助光束稍稍偏离轨迹中心线，但方向 相反，使部分光束落在轨迹上，部分落在轨迹旁。以两个辅助光电二极管检测光束相对于轨迹的位置，这两个二极管的信号差即作为控制系统的误差控制信号使用。 如果反射镜平均位置偏离了静止位置（即轨迹中心），流过反射镜线圈的伺服电流就对反射镜校正。