Лазерный проигрыватель для виниловых пластинок

К сожалению не могу ничего посоветовать, могу только предположить , что в коллиматораз Axiz что-то получше , но сам я их не видел.

Не вижу особых препятствиачественных линзахй при использовании качественных элементов

Особо не проблема, это диффракция на краях диафрагм изчезают в дальней зоне и там всего 10% энергии

Посмотрите снимок пластинки кот я привел выше General и оцените радиус изгиба дорожек, это прямо связано с частотой звукового сигнала, и значит для верного воспроизведения луч должен иметь размеры меньше или равно этого характерного размера. Вспмните патен американский там для считывания засвечивается вся боковая поверхность дорожки и потом применяется "twisted"ситема сбора отраженного света с призмой световодом автр рисует такую дугу отраженного света. ТЕ для воспроизведения амплитуды сигнала надо восстановить ( измерить) весь свет отраженный боковой поверхностью, те луч в поперечном треку направлении имеет размеры = или > трека OK?

 

Извините, все равно туплю. Во-первых, в патенте на fig.2a, 2b показано, что луч падает на пластинку все-таки под некоторым углом а не вертикально, как у нас (на fig.2b это особенно хорошо видно по форме паттернов 94 и 96). Но в тоже время на остальных рисунках показано, что луч падает уже вертикально. Непонятно. Затем, форма луча там очень странная - "что-то типа эллипса" (нигде ни слова о "специальной" форме луча и о том как этот эллипс формируется). Затем, амплидуда колебаний стенок канавки в виде арки отраженного луча преобразуется в изменения интенсивности света за счет двух (правый, левый канал) сдвоенных клиновидных световодов. т.е. если арка в верхней длинной части клина - света на фд попадает много, если арка в нижней узкой части клина - света соответственно попадает на фд меньше.
Нам нужно будет тоже использовать клиновидные световоды? Непонятно где их брать. И как все-таки у нас должен падать на пластинку луч - строго вертикально или же под некоторым углом? И где должны располагаться при этом фд прав. лев. каналов?

 

Вообще-то он (луч) меняет угол падения слева направо ( в центре будет перпендикулярно пластинке). Для моно это может прокатить,так как при сканировании лучом одна сторона трека затеняется.

Я не доконца понял эту идею автора, но мне она кажется бесперспективной, поскольку даже если она работает потребуется сложная юстировка и опять одна сторона трека затеняется.

Есть в каждом случае свои трудности и преимущества. Я рассматриваю с точки зрения относительной простоты реализации. Мне на данный момент представляется , что японская схема слишком сложна (луч падает под углом) способ Heine луч сканируется - не подходящим для стерео сигнала.
Было бы неплохо сделать как у японцев, но продумывая конструкцию оптической головки появляется сложность. Заключается в том, что фокусирующая оптика должна быть близко расположена к поверхности пластинки и объемный дизайн ( юстируемые держалки и пр) отпадает. Надо делать интегрированную головку. Хорошо просчитанный ход лучей отливается в несущий каркас с посадочными местами под линзы, приемники, собирается все на специальной оснастке элементы фиксируются быстро твердеющей композицией.
Но в конце концов никто не ограничивает специально ваши самостоятельные решения идеи, все зависит от уровня мотивации и материальных вложений.
Итак, на мой взгляд эллиптический луч падающий перпендикулярно пластинке представляется оправданным выбором.
Не хочется давить авторитетом, может у вас ( или у читающих эту ветку) есть свои соображения.
Я вот подумал, может попробовать сделать автофокус и трекинг с помощью триангуляции? ну напр 4 доп луча падают на плоские области между треками ( луч может быть и шире этой области) отраженные лучи ловятся с пом. PSD и если есть отклонения дают сигнал ошибки.

 

Не совсем понял фразу "...луч меняет угол падения слева направо...". При слежении за дорожкой луч всегда будет точно над ее центром, а симметричную форму паттернов 94 и 96 на обоих сторонах трека как на fig.2b (т.е. вид сверху пластинки) можно получить если луч как раз точно над дорожкой и имеет некоторый угол падения вдоль этой дорожки. Но может мы сейчас говорим с вами о разных вещах.

Я планировал и такой вариант. Заказать такую пространственную конструкцию с посадочными местами под линзы и т.п. можно - я где-то в начале темы давал ссылку на буржуинскую фирму, которая предоставляет такой сервис. У них с сайта скачивается какое-то подобие AutoCAD заточенный под их станки с ЧПУ, чертишь свою конструкцию, оплачиваешь их работу+материал и они выполняют заказ. И менно для такого варианта я всегда искал источник хороших стандартных линз, чтобы можно было закладывать нужные оптические характеристики в конструкцию головки. Я готов хоть завтра послать заявку на изготовление и не пожалею денег на это (можем сразу скинутся на несколько человек, возможно будет и скидка), но нужен оптический просчет такой конструкции и тут надежда только на вас, Optics. Я готов все это и нарисовать под вашим чутким руководством.

Для работоспособных идей нужен большой опыт и знания в оптике, поэтому у любого непрофессионала в этой области, в том числе и у меня, могут быть только какие-то общие идеи и рассуждения, а конечную конструкцию на основе совместных размышлений все равно правильно расчитает только профессионал. Я и тему то специально открыл здесь - на специализированном форуме, в расчете на помощь профессионалов. Мотивация же есть, а чтобы говорить о материальных вложениях, то нужно хотя бы примерно знать порядок цен на возможные работы в области оптики для изготовления головки (я не рассматриваю здесь расходы на электронику - они по мне будут гораздо меньше). Я, например, не нимею ни малейшего представления об этом. Если вы, Optics можете озвучить примерные расходы на подобную конструкцию глядя с разных сторон, то тогда можно будет оценить и наши финансовые возможности в этом плане. Что касается меня, то я готов в это вложить достаточно много денег. Для меня важен конечный реальный результат.

Об этом речь совсем не идет, просто если ваше предложение дельное то оно имеет право на существование.

Автофокус так и сделан у японцев, и я его тоже предлагал, тут только интересный вопрос насколько широкий можно выбрать луч (в том смысле насколько это скажется на точности работы автофокуса). А вот триангуляция для трекинга - я даже не задумывался. Вот только зачем там 4 луча? Светим под углом лучем поперек канавки - если попали в канавку, будет один уровень сигнала, если на промежуток - другой. Не так?

 

Я несколько неправильно понимал эту схему, сейчас перечитал, да луч падает перпендикулярно, а зеркальцем подстраивает в небольших пределах. ( мне казалось почему-то , что он так всю пластинку сканиреут поворотным зеркалом .)

Так кто ж будет этим заниматься ? Это надо год усердно заниматься 3-4 спецам ( 1 координатор супервайзер постановщик задачи, 1 работает с рэйтресором, 1 инженер электроник, 1 программер) ну там механики токари само собой.

Стандарт диаметры 20 40 60 мм причем с фокусным расстоянием до 40 мм диаметр 20 и тд. По крайней мере так раньше Минск делал.Ну вот например http://www.edmundoptics.com/optics/ у них вроде есть дилер в России. Можно попробовать купить очковые линзы и поросить обточить их до нужного размера. Минимальный я не знаю, мне как-то 30 мм надо было сделали без вопросов. Наверно еще есть. Проблема в том что основные идеи, узлы надо либо расчитывать в рэйтрейсере, либо моделировать в объеме.

если бы мне поручили такую разработку я попросил бы на оборудование 1 млн.руб ( без зарплаты сотрудникам)

нет я конечно имел в виду фокусировку.
Мне вот не дает покоя такая мысль: межтрековое плоское пространство ограничено боковой пов канавки, если в отсутсвии сигнала выделить середину этого пространства и считывать свет отраженный от этой середины до края склона то получим частотный сигнал . Кажется просто - вопрос как отслеживать эту середину?

 

Координатор супервайзер постановщик задачи, инженер электроник, программер, механик и токарь будет пока в одном лице - это я, ваш покорный слуга. Могу на любом этапе подключить еще одного своего знакомого из Питера, тоже обладающего всеми выше перечисленными качествами. Есть еще один участник форума, Sergik-30, который тоже поможет в меру своих сил и возможностей. Возможно кто-то еще подключится. Если вы Optics не против, то ретрейсор могу предложить на откуп вам. Бюджет предлагаю чуть-чуть снизить с миллиона, скажем, где-то до одной тысячи вечнозеленых в год. По срокам - я никуда не спешу, будем делать столько месяцев-лет сколько будет нужно. Проект может вырасти из коротких любительских штанишек в что-то более серьезное, и в этом случае я готов предложить вам в дальнейшем в этом поучаствовать на ваших условиях.

Тоже думал об этом. Пока вижу такое решение: принимаем, что автофокус у нас работает, затем, - используем для отслеживания трека, допустим, три фд ((л. склон, дно (середина), п. склон)). Подключаем ко всем фд операционники так, чтобы получить функции сложения и/или вычитания всех трех сигналов таким образом, чтобы выделить опорный сигнал для системы трекинга. Сигналы боковых колебаний нужно проинтегрировать чуть дальше по схеме, чтобы получить стабильный сигнал управления. Ну а чистый сигнал колебаний п. и л. склонов - это и есть наш звук. Как-то так. Вообще надобы нарисовать блок схему, но это позже. Думаю, что это работоспособная идея и я могу даже сваять схемку для проверки, только мне нужна будет ваша помощь, Оptics, по оптической части - как "привязать" к изображению одной дорожки три фд, например фд256. По всей видимости они все должны стоять в линию поперек дорожки и каждый видеть свою часть трека - пр. склон, дно, лев. склон. Нужно только отмасштабировать картинку до размеров фд256. Я, кстати, по прежнему держу в голове идею использования для трекинга опт. матричный сенсор от мышки с полем 18х18 бит. Считаю это вполне реализуемо. Может и маловато поле и желательно было бы его побольше - 30х30 . Есть и такие сенсоры - ADNS-3060. В ближайшее время планирую восстановить схему и посмотреть на поверхность пластинки мышиным "глазом". Возможно будут какие-то вопросы по оптике мышиного сенсора, тогда я к вам, Optics, обращусь. Вот по этой ссылке можно посмотреть как такой сенсор видит буквы обычного текста на бумаге - http://habrahabr.ru/post/128972/. Размер каждого пиксела по косвенным данным около 50 мкм. Возможно для наших целей потребуется какая-то дополнительная оптика.

 

К сожалению я не работал с ними , а изучаать нет ни желания и возможности.

Не ухватываю суть, обдумайте и если сможете более четко сформулируйте, принцип.
С мышиными сенсорами я знаком , но вроде они низкоскоростные и излишние пикселы в смысле квадрат, кот для данного случая избыточен. Уж если скажем сканировать трек, то нужна быстрая линейка с постобработкой. Есть линейки на 1024 элемента, даже с обвязкой , весь срез трека можно быстро записывать и обрабатывать дальше как хотите.
Кстати были здесь http://irene.lbl.gov/? Посмотрите сколько лет работают и сколько человек, и каких результатов достигли.

 

Ну может с чем-то подобным приходилось иметь дело. Построить ход лучей, и все такое...

Это тоже вариант, просто я только догадывался об их существовании. Скорости современных м/процессоров вполне хватит на обработку "на лету". Сейчас думаю, что это еще наверно даже лучше - можно видеть сразу несколько дорожек и наверно улучшить качество слежения. Может какие ссылки у вас есть на эти элементы?

Идея простая, сканировать трек по аналогии с линейкой на 1024 элемента, только в данном случае в "линейке" только три дискретных фд.
Я позже исправил и дополнил это свое сообщение - все-таки не три а четыре фд (просто мысли первично были только в голове, а когда начал набрасывать схему то понял, что трех фд недостаточно). А примерную схему можно посмотреть здесь http://lasers.org.ru/forum/attachments/Выделение-сигнала-gif.14801/ там, где показан однолучевой способ считывания (только больше не оптическая схема, а там где показаны четыре фд и подключенные к ним несколько ОУ). Нужно только продумать правильное расположение этих четырех фд относительно прав., лев. краев канавки и дна. Там же показано, что теоретически этот же метод позволяет делать и фокусировку (но учитывая, что боковые стороны канавки на записи имеют колебания то расчитывать на высоку точность фокусировки даже после интегрирования сигнала ошибки боюсь не приходится).

 

LD3541PGKCamera Link Monochrome Line scan 512 pixels/line at 68 kHz производства PERKINELMER
Эта наверно дорогущая
hamamatsu s8865-256 в 2008 году в РФ ее можно было купить за 17 тыс. руб

 

Да, модули неплохие. А может 512 или 1024 элемента нам избыточно? А если попроще взять модуль типа вот такого, мне очень симпатичного, на 128 элементов. Удобно паять сразу на платку - http://www.melexis.com/Optical-Sensors/Optical-Sensing/MLX90255BA-387.aspx Вот есть еще симпатичный на 128 эл. по приемлемой цене http://www.online-electronics.com.ua/catalog/?good_id=hx252254, или еще меньше, 25 элементов http://www.photonicsonline.com/doc.mvc/25-Element-Silicon-Avalanche-Photodiode-0001 или 22 эл. http://www.ird-inc.com/axuvarrays/axuv22el.html
Мышиный же сенсор хорош тем, что валяется везде, буквально под ногами, и за копейки. А может квадратурный фотодетектор к этому как-то приспособить? Вот эту красоту, например - http://www.rls.si/en/photodiode-array-pa2100--15946.

 

У - http://www.melexis.com/Optical-Sensors/Optical-Sensing/MLX90255BA-387 256 Gray-Scale (8-Bit) маловато будет!
Минимум 128 пикселлов из расчета 60 микрон/Npixel <=0.5 микрона предел разрешения, примерно, Можно конечно с другим критерием: ширина поперек 1 пиксела= 5 микронам, тогда чтобы перекрыть трек 60 микрон с запасом 80 надо 80/5 = 16 пикселов. Интуитивно испытываю недоверие.

 

Если ширина трека 60 мкр. а размер одного пикселя в модуле 66 мкр. то единственный выход - масштабировать получаемое изображение оптической системой. Кстати, в мыше пиксель где-то близко по размерам - около 50 мкр.
Вставил уже поздно вечером дополнение к сообщению:
Увидел наконец сегодня вечером картинку поверхности пластинки как ее видит сенсор мыши с родной оптикой. Картинка нечеткая, "дышит" (постоянные небольшие изменения градаций яркости по всему полю 16х16 пикселей - шумы фотосенсоров). Изображение на многих видах поверхностей выглядит мозаикой. На пластинке треки только угадываются по светлым рваным стежкам шириной в 1-2 пикселя и длиной 2-3 пикселя с неравномерной яркостью. В длину трек виден не сплошным а, как я написал, довольно рваным. Думаю, что это связано с большим размером пикселей - пиксель примерно равен ширине трека, ну и за счет звуковых изгибов трека (смотря на какую часть изгиба попадает пиксел, от этого и такой разнобой изображения). Если продвигать мышь вдоль треков видны их линейные перемещения. По всей ширине 16-ти пикселей сенсора попадают где-то 5-6 треков. Однозначно это очень грубое разрешение и нужно что-то менять в оптической системе, чтобы растянуть на все 16 пикселей изображение только одного трека. Кроме этого возможно потребуется пост-обработка изображения в виде интерполяции для лучшей его "читаемости".
То что с помощью такого сенсора или ему подобного, более быстрого, в виде линейки фотодиодов, можно сделать трекинг у меня нет ни малейших сомнений. Нужно только подобрать для него подходящую оптическую схему и написать программу для м/контроллера, который по сигналам с сенсора будет рулить приводом перемещения головки или c помощью ЦАПа аналоговым сигналом, или дискретно битом любого порта. Задача нетривиальная с точки зрения алгоритма управления, но вполне решаемая. Повозиться конечно придется, и с шумами оцифровки, и с временем реакциии, и с постоянной времени обратной связи.

 

Optics, можете подсказать что-то по оптике для подобных линейных сенсоров? И еще один вопрос по триангулярному методу для системы автофокуса - учитывая, что вся пластинка испещрена канавками, очень узкий луч (например с ширину канавки) применять не желательно т.к. все эти канавки будут влиять на точность позиционирования системы автофокуса. Если брать луч потолще, пусть около 1-2мм в диам., то как это скажется на точности? Если использовать PSD датчик соответствующего размера то, по-идее, на точность позиионирования это не повлияет. Ваше мнение?

 

Исходными данными в настоящее время будет тип сенсора - кол-во пикселей и физические размеры. Далее ширина трека известна 60 микрон с запасом 80. Эти 80 микрон надо с помощью линзы перенести на сенсор, по формуле для тонкой линзы.

В патенте японцев засвечивается область в несколько миллиметров, анализируется отражение от плоских участков между канавками. Компромисс между локальностью (точностью фокусировки) и большей площадки для триангуляции можно найти из опыта. Здесь надо учесть фокусное рассояние основной изображающей линзы. Глубина фокуса
http://ru.wikipedia.org/wiki/Глубина_резко_изображаемого_пространства
определяется линзой. Это критерий для допустимой расфокусировки. Пределы на сколько "пляшет" реальная пластиника, определят систему подвески и систему освещения для триангуляции.
Последовательность синтеза:
1. Размер сенора
2. требуемое увеличение
3. фокусное расстояние линзы
4. Оценка глубины фокусировки
5. Измерение отклонения плоскостности пластнки.
6. на основе п.5 проверяется , что система формирования освещения для самого автофокуса не выйдет за пределы размеров для нормальной работы.

 

Да, отталкиваемся всегда от сенсора. Как вам тогда нравится вот этот вариант линейки из 128 фотодиодов для системы трекинга - ttp://www.eureca.de/pdf/optoelectronic/taos/TSL1401R_LF_E4.pdf
Вполне доставабельно на Ебее по цене около 16$+4$ доставка в Украину. Например вот - http://www.ebay.com/itm/TSL1401R-LF-TSL1401-LINEAR-SENSOR-ARRAY-IC-/270780950515. В сенсоре пиксель прямоугольный, 65х55 мкм, имеет аналоговый выход. Теоретически, если его разместить поперек дорожек то можно получить на выходе сигнал в виде поперечного среза фрагмента пластинки - эдакие зубцы гребенки с углублениями от канавок. Я бы попробовал взять оптику и подсветку от обычной оптической комп. мышки а этот сенсор поставить вместо штатного, тем более размеры пикселей у них сопоставимы (у мышиного где-то 50х50 мкм). Единственно, линейный сенсор длиннее намного - как бы не вылез за рабочую область оптики. Аналоговый выход здесь хорош тем, что мы сможем на первых порах без всякой оцифровки увидеть обычным осциллографом живую картинку с этого сенсора и понять насколько она нам подходит и что с ней можно сделать. Оцифровка будет делаться по началу тактовой последовательности цикла измерения, а отслеживать можно любое углубление одной из канавок видимого фрагмента взяв за точку отсчета начало той же тактовой последовательности. Надо бы прикинуть хватит ли скорости работы сенсора при максимальном значении тактовой частоты в 8 мгц. Смотрим, 8мгц/129 отсчетов = 62 кгц один цикл оцифровки. При максимальной линейной скорости трека на внешнем крае пластинки около 1,5 м/с у меня получилось что-то около 41 оцифровки на каждый милиметр дорожки (а нужно еще какое-то время накинуть на математическую обработку м/контроллером и реакция его ЦАПа + реакция системы слежения). Перепроверьте меня пожалуйста, Optics. АЦП придется в этом случае брать отдельный, быстрый, параллельного типа. У меня как раз есть со старых запасов 8-ми разрядный AD775 с частотой оцифровки до 20 мгц. И м/контроллер для системы трекинга здесь естественно будет отдельный (ну это предполагалось и раньше). Кстати, есть мысль, что если будет видна достаточно четкая картинка фрагмента поперечного среза пластинки в виде зубцов от углублений канавок, то это можно будет применить и в системе автофокуса. Главное увидеть как будет меняться характерная форма этих зубцов при фокусе/расфокусе. И еще раз кстати - если с помощью оптики получить с такого сенсора аналоговую картинку в виде одной канавки и эта картинка будет застабилизирована системами трекинга/автофокуса то можно попробовать, аналоговыми же средствами, выделить из нее и записанный стерео звук.

 

Линейка хорошая. НО возникает проблема:
Длина линейки 8000 микрон те чтобы получить изображение 80 микрон на пластинке надо увеличение = 100. Это если делать с одной линзой или микрообъективом затруднительно так как потребуется малое фокусное расстояние огромная числовая апертура и следовательно требования к юстировке и поддержанию ее точности становятся слишком высокими. Делать систему формирования на 2 линзах тоже не очень хоошо так как для поддржания автофокуса потребуется двинать 2 линзы это неприятно. И опять требования к соосности и тп. Надо посмотреть следовательно линейку с размерами 1 мм с каким то количеством пикселов.

 

Да, меня тоже смущала некоторая длинноватость этого сенсора. Попробуем поискать другой поменьше.
Вот просмотрел каталог с сенсорами. Довольно много известных производителей, но ничего подходящего для нашего случая нет. В списке еще нет только hamamatsu и некоторых других - http://www.eureca.de/pdf/optoelectronic/EURECA_image_sensors.pdf
Хорошо, а если использовать только часть пикселей в TLS1401 ? В 1 мм влезет около 16 пикселей. Наверное мало.

 

Мне тоже кажется мало, но это субъективное мнение ничем пока не подкрепленное. Если не жалко 20$ то можно попробовать. Но вроде были поменьше линейки, может выбрать с более полезным числом пикселов.?
Хотя нет. Есть критерий. Амплитуда колебаний дорожки. есть минимальный размаер канавки, надо посмотреть на снимках, и максимальный. Если на сторону придется по 8 пикселов , то соответственно дискретизация по уровню будет очень грубая, ведь амплитуда колебаний еще меньше.

 

По-моему с размером пикселей и их количеством у нас будет проблема. После некоторого изучения подобных сенсоров обратил внимание, что для многих моделей применяется примерно одинаковый размер кристалла кремния - если размер пикселей великоват (около 50 мкм), то как правило их на кристале не много, а если размер пикселей меньше (гдето от 4 и до 10 мкм) то на кристалле их уже гораздо больше, но общая площадь кристалла остается примерно такой же (это как в современных цифр. фотоаппаратах идет гонка мегапикселей - количество мегапикселей увеличивают, при том, что сам физический размер матриц остается тем же - соответственно только уменьшается площадь каждого дискретного пикселя и пропорционально уменьшается его чувствительность). Получается нужно брать более дорогой кристалл с мелким пикселем и избыточным их количеством, и использовать у него только небольшую их часть. Конечно это не очень рационально, да и время опроса большего количества пикселей будет больше - можем не успеть по времени обработки.

 

Хорошая новость - есть ограничение на максимальное число пикселов. Этот предел равен оптическому пределу разрешения 0.5 микрон поэтому 60/0.5=120