Лазерный проигрыватель для виниловых пластинок

Чтож осталось разобраться с фокусным растоянием линзы. Пожалуйста, опишите как вы его определяли?

 

h1, h2, h3 половина диаметра пучка на расстояниях l1, l2, l3 соответственно
F - фокусное расстояние линзы
L - расстояние от линзы до фокуса
O точка фокусировки
D - точка пересечения преломленного луча с фокальной плоскостью.
Вычисляем угол расхождения луча из лазера до фокусир. линзы:
(h3-h2)/(l3-l2) или (h3-h1)/(l3-l1) = k
Определяем DF - высоту персечения лучом фокальной плоскости
DF=F*k=h
Определяем угол к оси преломленного луча
(h3-DF)/F= tg(<DOF)=a
Соотношения сторон и углов
h/L=tg(<DOF)=(h3-h)/F
->L=h*F/(h3-h) подставляем значение h получаем
L=F*F*k/(h3-F*k)
Я подставлял приведенные вами значения, но у меня получался знаменатель итоговой формулы отрицательным. ТЕ надо поточнее измерить диаметры и расстояния. Поэтому привожу формулы и рисунок , чтобы каждый желающий смог проверить, что у него получается.
Однако если дело в действительности именно так обстоит, то это плохая новость. Поскольку расходящийся луч действительно будет фокусироваться на большом ( по сравнению с фокусным) расстоянии. -> постороение изображения с увеличением становится затруднительным поскольку оно (изображение) стороится рассеянным светом) и по ф-ле линзы получам, что для получения увеличенного изображения 1 дорожки нужны большие расстояния, кроме того светосила падает. Диаметр же сфокусированного пятна может быть маленьким и в этом случае. В такой оптической схеме, на мой взгляд, ничего хорошего добиться не удастся.
Если придерживаться в нек. смысле "традиционной" схемы , нужен паралельный пучок падающий на фокусирующую линзу. Странно , что в головке с кот я имею дело PHR-803 все именно так, те луч падающий на первую фокусирующую линзу в высокой степени коллимирован.

 

Фокусное я определял упрощенно, измеряя расстояние от линзы до точки схождения лучей. В одном случае я получал с помощью линзы резкое изображение удаленного источника света - маленьких галогеновых лампочек люстры - на бумажном экране и измерял это расстояние от линзы до экрана. В другом случае, с той же линзой в составе оптической системы с ЛД, двигая вверх/вниз закрепленный на манипуляторе пикап я пытался получить наименьшую светящуюся точку на поверхности пластинки или листе бумаги и также измерял это расстояние. Допускаю ошибку в измерениях расстояний не более 1-2мм и измерении диаметров не более 1мм (спешил, считая при этом, что некоторый разброс показаний не должен существенно повлиять на конечный расчетный результат).
Я могу вернуться к моей предыдущей конструкции и поставить там вместо зеркальца кубик от пикапа.

 

Оба расстояния совпали?
Тогда почему во втором случае получается фокусное 22 мм , а когда экспериментируете с изображением, то фокусировка на расстоянии 73 мм?

 

Вот и мне интересно почему получается такая картина, и я расчитывал, что вы сможете это как-то объяснить. А я ведь несколько раз упоминал в своих постах выше, что конструкторы почему-то поставили в оптический тракт еще и промежуточную дф линзу, вот в паре с ней выходная линза - и родная короткофокусная и новая аналогичная длиннофокусная дают правильное расстояние фокуса - каждая для своего, но при этом начинаются проблемы с изображениями одной дорожки. Сегодня еще поигрался с расстояниями и обнаружил, что одиночная дф линза правильно фокусирует на своем фокусном 22мм если ее разнести на бОльшее расстояние от зеркальца, как раз начиная где-то с 73-х мм и больше. Пятно падающее при этом на линзу становится размерами где-то 25 мм, при диам. самой линзы только 6мм. Такое ощущение что блуждаем здесь в трех соснах.

 

Когда линзу отодвигаете и используете только центральную часть пучка, этим самым вы снижаете расходимость пучка падающего на линзу и теперь фокус получается в "правильном" месте.
Еще раз:
1. расходящийся пучок падающий на линзу не даст возможности построить "хорошее " изображение.
2. Фокусирующая линза дб 1, иначе совсем запутаемся.
3. на фокусирующую линзу должен падать параллельный пучок.
4. Если пучок света от ЛД падающий на фок линзу - расходящийся, то это плохо, надо менять либо головку либо использовать скажем лазерную указку у которой пучок более менее сколлимирован.

 

Получается, что в конкретном пикапе первая после ЛД "коллимирующая" линза дает большую расходимость пучка и нам не подходит. Попробую ее выдрать и закрепить в том месте коллиматор с ЛД от указки - уж очень подкупает конструктив пикапа с готовой эм подвеской. Или попробую в своей старой конструкции приспособить делительный кубик.

 

В пикапе немного другие цели и поэтому там пучок формируется не подходящим для нашего проекта способом. Как мы это выяснили в конце концов.

ЭМ подвеска то, откручивается.

Можно вовне пикапа, но как то их соединить механически.

 

Я найду время перепробовать варианты и отпишусь по результатам.

 

Экспериментальная установка
Красные линии луч газового лазера He-Ne
1 П/п пластинка
2 Держатель фокусирующей линзы с возможностью настройки фокуса.
3 Осветитель
4. Глухое зеркало
5 Оборачивающий объектив
6 спектроделитель
7 Окуляр с телекамерой.
Рис. 1. Луч лазера отражается частично п\п пластинкой (1) падает на фокусир. линзу (2) ( F=60mm) отражается от грам. пластинки, проходит через п/п пластинку (1) и отражается от глухого зеркала 4, проходит оборачивающий объектив 5, спектроделитель 6 , ослабляющий излучение лазера, и попадает на окуляр с телекамерой.
Осветитель 3 подсвечивает поверхность пластинки и вместе с элементами 5, 6, 7 образуют систему визуального контроля, пучка на поверхности пластинки.
Луч лазера фокусироется на поверхность пластинки, сама пластинка лежит на 2-х координатном столике, (не виден под пластинкой), с микрометрическими подачами по 2 координатам в плоскости пластинки.
Вне оптической оси , за пластинкой, примерно перпендикурно радиусу в точке падения луча, стоят экраны. На экране наблюдаем рассеяное отражение лазера от трека Рис.2.
Экраны стоят с 2 сторон. При перемещении пластинки так, что луч перемещается перпендикулярно треку, на этих экранах поочереди наблюдается несфокусированное отраженное излучение лазера в виде одной или нескольких вертикальных полос рис 3-6.Система полос меняет свое положение на экране при отражении от разных треков, смещаясь влево-вправо.
На рисунке 7 видны (слабо) темные полоски и светлые участки, это поверхность пластинки. Поскольку увеличение маловато и недостаточная юстировка визуального тракта изображение не очень качественное. Красное пятно сфокусированный луч лазера. Из наблюдений выяснено, что темные полоски - плоские участки между треками.
рис 7 соответствует рисунку 3, те при таком положении луча на пластинке как на рисунке 7 рассеяное излучение на "правом" экране выглядит как на рисунке 3. Рисунок 8 показывает положение луча на дорожке при котором рассеяное излучение на "левом" экране выглядит как на рисунках 3-6.
Из рисунков 7,8 видно, что луч лазера находится на разных склонах звуковой дорожки.
При положении луча "посредине" по центру темной полоски темной Рис.9 рассеяное излучение наблюдается на обоих экранах., на обоих экранах есть рассеяное излучение и при положении луча посрелине звуковой дорожки.

 

Поскольку к теме есть некоторый интерес добавлю снимки звуковых дорожек.
General общий вид звуковых дорожек на пластинке стерео, та же что в предыдущем сообщении. 1 маленькое деление = 12 микрометрам.
top - крупный план верх дорожки , 1 дел = 3.2 микрометра.
bottom -крупный план дно дорожки , 1 дел = 3.2 микрометра.
Из фоток следунт, что верхняя плоская часть между звуковых дорожек бывает очень узкая и положение ее в плоскости сильно изменяется, это делает затруднительным автофокусировку по этой части пластинки. Лукчше наверно поддерживать расстояние до объектива ориентируясь на дно.
Так же ясно что сфокусированный луч на пластинке желательно имметь эллиптической формы, с малой осью поперек дорожки. Причем фокусировка как уже лоотмечалось дб довольно острой 5 -10 микрон.

 

Учитывая интерес к теме продолжим?
Как я уже говорил желательно иметь эллиптичное пятно с размерами 60х5 микрон, на поверхности пластинки.
С этой целью купил 2 лазера п\п за 40 и 70 руб. Рассчитывал на то, что в таких лазерах узлучение на выходе эллипс. Указку за 40 руб я подсоединил к БП так как родные батарейки из-за китайского способа производства не удалось поставить. ток надо было держать 30 мА, НО что-то превысил 40 мА и излучение сильно ослабло. Хотя пятно было очень вытянуто и я возлагал на него большие надежды. так называемую "коллимирующую линзу" кот была на этой указке использовать нельзя ввиду ее непригодности.
Итак остался лазер в фонарике. Его пятно также вытянуто не в такой степени как у предыдущего. "коллимирующую линзу" пришлось оставить хотя она примерно такого же качества. На рисунке Setup : 1) фонарик, 2) пикап в составе диф решетка, кубик, п/п делитель, фокусирующая линза штатная кот стоит в приборе изначально. вторая фокусирующая линза с подвеской снята. 3) кварцевый шаблон с металлическими кваратиками, 4) объектив горизонтального микроскопа 10х с камерой и окуляром. Красные линии ход луча: из фонарика через отверстие для "родного" красного лазера, диф решетка, кубик делитель, линза, металл. квадратик на кваркевой пластине(3) , микроскоп - камера.Цель: проверить какое пятно можно получить с линзой пикап"а.
Рисунок Spot 1 и Spot 2 снимки пятна в фокусе линзы. Квадратики играют роль экрана для настройки те четкий край экрана говорт отм, что пятно имеет именно видимые размеры на квадритике+ ослабление излучения лазера , чтобы не засвечивать камеру. деления плохо но видны 1 маленькое деление примерно 10 микрон.
Итог: пучок получился круглым размером 20-30 микрон.
Вывод: такая конфигурация , на мой взгляж неудачна. с этой линзой пикап"а можно и получить более острую фокусипровку ( 5 микрон), но в этом случае канавка не будет засвечена вся, что желательно для считывания.
Что дальше? Попробовать указку с более эллиптическим лучом.

 

Здравствуйте, Optics. Я видел раньше ваши предыдущие сообщения с интересными опытами, но мне хотелось здесь появиться уже и с каким-то своим результатом. Нашел я наконец время, выточил алюминиевый держатель для коллиматора от указки и закрепил его на пикапе. Убрал ненужную линзу. В результате, вращая вокруг своей оси коллиматор чтобы получить приемлемое изображение и подстраивая фокусировку удалось увидеть одну дорожку и даже просматривалось ее дно (но это изобр. было очень темным и я сужу об этом только по косвенным признакам). Из-за малой конусности первичного луча от указки размеры картинки были меньше чем на предыдущих линзах. Нужно уже как-то все это увеличивать для комфортного просмотра, как это вы проделали в последнем опыте. Нужно обзаводится и мне каким-то простым микроскопом с камерой, как у вас. Думаю какой-то USB микроскоп заказать на китайском www.dx.com. Как считаете - стоит брать эти игрушки? Вот что-то из этого http://dx.com/c/electrical-tools-499/measurement-analysis-426/microscopes-endoscope-434. Хорошо, что у вас нашлось время провести все эти ваши опыты - вы уже сразу с вашим багажем знаний определили направление поиска с той же эллипт. формой луча. Что, по вашему, в дальнейшем стоит еще проделать-проверить? Какие указки пробовать? Сказать откровенно я не особого надеюсь на какой-то приемлемый результат от указок. Мне кажется, нужно что-то поприличнее брать.

 

Есть 2 нерешенных вопроса : автофокус и трекинг. Тут простор для инженерного творчества и фантазии. Основной принцип - реализуемость. Надо посмотреть какие линзы в коллиматорах "хороших" лазерных указок ,надо линзу с фокусом 50 мм. Те что я видел (линзы) ужасны.

Похоже у указок самый "плохой " луч. Но сейчас мы приняли, что нужен 1 луч который бы перекрвал трек поперек полностью и при этом имел бы ширину вдольтрека 5-10 микрон. Итого соотношение осей эллипса 1:6-8. Похоже что такое есть только в указках.
Почему я предлагаю работать с таким лучом? из выше приведенной вами ссылке по принципу записи грам пластинки следует: длина боковой поверхности трека ( от верха до дна) пропорциональна амплитуде сигнала, а скорость изменения "извилистости" трека частота сигнала.Если оставаться в этой парадигме , то линза от пикап'а короткофоусная.
По микроскопу мне непонятен механизм увеличения в простых микроскопах, там может быть цифровой это не очень хорошо. Мне "понравился" http://dx.com/p/150-1200x-microscop...c-eyepiece-discovery-kit-white-2-x-aaa-128831
Хотя для проекта может сам микроскоп не очень нужен , а вот собрать качественный микроскоп с вводом лазерного луча из того что можно купить, это было бы хорошо.

 

Для того чтобы заниматься автофокусом и трекингом нужно сначала научиться получать "нужную" картинку дорожки, масштабировать ее до имеющихся фд, и только после этого привязывать к этому изображению фд и какую-то сервосистему. Я постоянно думаю над реализацией этих систем, и если для трекинга похоже вполне можно использовать разницу освещенности промежутков между треками и канавками и "зацепится" за них контрастным методом, то вот фокусировка эти методом скорее всего уже не подойдет - ширина промежутков между треками постоянно меняется, значит неизбежно будет болтанка фокуса. Наверно нужно для фокуса использовать триангулярный метод с применением PSD (как и у тех же японцев), но не исключаю и альтернативного варианта (мне пока не известного).
А по нужному эллипсу из указок то сейчас даже затрудняюсь сказать где их такие искать.

 

Да это барахло самое простое в ларьках палатках, у нас стоят типа 40 р, ну эти - золотой цилиндрик с насадкой, 3 батарейки

 

А, так это вот эти убогие наборчики со сменными насадками и есть наше счастье? Получается нужно взять их несколько штук и выбрать в них один с наибольшим эллипсом? Все это конечно хорошо, вот только такая лотерея с "китайскими фонариками" мне совершенно не нравится - хочется какой-то повторяемости результата (возможно кто-то тоже захочет сделать такую конструкцию), и в конце концов будут применены какие-то совершенно конкретные фд со своими размерами и расположенные определенным образом, и при разбросе эллипсности могут быть проблемы с получением "правильного" сигнала от экземпляра к экземпляру. А нет ли других вариантов получения постоянного стабильного эллипса нужной нам формы? Просветился, что существует beam-shapihg optics, да и линзу неплохо бы какую-то получше. Может взять модуль Aixis со стеклянной линзой, который здесь на форуме пользуется популярностью? Правда с эллипсом там по моему не очень, но с другой стороны эллипсность связана, насколько я знаю, в основном с формой полупроводникового перехода у лд.

 

Точнее с размером излучающей области. У хороших что-то типа 1 х20-50 микрон ,а у "плохих" 1х200 или 500.

Всегда можно попросить продавца выбрать 2-3 из N штук просто посветить ими на расстоянии метров 5 посмотреть на бумажке что там за пятно.

 

Всем добрый вечер!Надеюсь в скором будущем появится окно времени и я вернусь в ряды.По поводу указок,их действительно можно выбрать и подогнать.Кстати вчера нашел указки по небольшой цене.

 

Optics, давайте все-таки определимся по нашим действиям. В указках плохие коллим. линзы но хороший эллипс пятна. Какой хорошей коллим. линзой можно заменить штатную? Насколько реально получить от доработанной указки такую хорошую картинку, как на вашем газовом лазере? А такая картина нужна однозначно - паразитные ореолы вокруг основного пятна от обычной указки по-моему не дадут нормально работать системам трекинга и фокусировки. И еще, проясните пожалуйста вашу идею использования эллипсности луча - я не совсем понял, как это применить для выделения звуковой дорожки.