车载DVD原理.doc

光盘系统原理10-1 概述一、光盘机分类光盘机主要分激光视盘机（LD）、紧凑光盘机（CD）、影视光盘机（VCD），数字影视光盘机（DVD）；还可按可擦写、不可擦写分类。如图10-1表示。LDGLDLDROMVDR高清晰度LDCD-S光盘CDCD-GCD-MIDICD-ROMCD-ICD-RMDVCD（CDV）DVD-ROM；DVD-Video；DVD-Audio；DVD-R；DVD-RAMDVD图10-1 光盘机分类二、VCD机的构成VCD机与CD唱机一样，是由激光头、播放驱动机构及电路三大部分构成，其原理框图如图10-2所示。MPEG比特流TmbitsDRAMVCD或CD光盘激光头SW音频输出音频DACMPEG-1音频解码器数据选择CDROM解码器DSPRF放大器主轴电机视频解码器视频输出视频DACMPEG-1视频解码器伺服系统控制CPU按键伺服驱动4Mbit/sDRAMLR立体声音频KARAOKEMIC2MIC1图10-2 VCD机原理构成框图与CD唱机相比，VCD机多出了虚线框内的视频部分。视频部分是VCD机的特有电路，它包括：MPEG-1视频解码器、MPEG-1音频解码器、CD-ROM解码、4Mbit动态随机存取存储器DRAM、PAL/NTSC制式编码器及RGB三通道DAC等部分。当输入为CD比特流时，信号直通图中的音频D/A变换器；若输入为MPEG比特流，即CDROM格式比特流时，信号则输入到“视频部分”。CD比特流CDROM比特流类型的选通，是通过设在MPEG-1解码集成电路IC中的微码（Microcode）（相当于开关SW）自动检测来完成的。VCD机包括前置放大（RF放大）电路、各种伺服电路、伺服驱动电路、系统控制电路及信号处理电路等。信号处理电路又包括MPEG-1A/V解码、PAL/NTSC视频编码、MPEG显示电路或OSD电路、视频DAC、音频DAC、卡拉OK、MIC放大及混合电路等。10-2 光学头光电系统一、激光头的作用及结构激光头（Optical Pick-up）又称光学头或光拾信器，其作用是检测光盘上的光信号。激光头是由一定数量元件组成的一种光学装置，并非单一元件，是VCD机的关键部件。为确保准确无误地检测光信号，激光头应小巧轻便、在任何状态下能正确地读出信号，且易制造、成本低。激光头光学系统的结构，一般分有三种类型，如图10-3所示。OLQWPPBS PD LD (a)OLLD(DE)(c)OLHM PDLD(b)光盘光盘光盘图103 激光头光学系统结构类型图中，OL物镜； HM半透镜； PD光电检测器； QWP1/4波长板； LD激光二极管； PBS偏振分光器。图中（a）是LD影碟机常采用的光学系统结构，光几乎不返回LD，LD能稳定地工作。缺点是易受偏振的影响，并能长期检出这种影响。图中（b）是CD唱机与VCD机常采用的光学系统结构，而图中（c）的光学系统结构，则是图（b）结构的发展型，可将半导体激光器既作光源用又作光检测器用，称作自耦激光头（Self-Coupled Optical Pickup:SCOOP）。典型的激光头光电系统如图10-4所示。此光学装置为三束型，在CD唱机及VCD机中被广泛采用。装置中各元件作用如下：（1） 激光二极管与发光二极管装置激光二极管（即半导体激光器）（Laser Diode）缩写为LD，是一个恒定功率的激光发射器，发射出一束低功率的红外激光，其波长在0.780.82m寿命为半永久性，光束呈圆形或近似圆形。恒定功率的大小与光电二极管PD和自动功率控制电路APC有关。（2） 物镜在CD与VCD系统中，目前广泛采用塑料铸塑成形一体化结构的非球面透镜，耐热性好，重量轻。PBS物镜光盘光栅准直透镜半导体 激光器柱面镜光阑光光电二极管图104 典型激光头光电系统物镜在光学系统中，既能垂直移动使激光束在碟片上获得聚焦，又能横向移动使激光束环绕碟片循迹。为使物镜作垂直与横向移动，在物镜上套有一对聚焦线圈及循迹线圈，通过其相应的伺服系统对物镜的每一步动作进行控制。（3） 准直透镜为确保光学装置具有正确无误的焦距，而用准直透镜与物镜相配合。（4） 衍射光栅在激光机中，激光头多是采用三束型，即使激光二极管所发的光投射到光盘时，变成三束激光。通过衍射光栅后的激光束将分为中间及两旁的光束。中间的激光束为主束，用来从碟片上拾取数据和维持激光束在碟片上的聚焦；而在主束两旁的激光素束，称为边束，则是用来向控制系统提供循迹信息的。（5） 柱面镜柱面镜是用来产生聚焦信号。当激光束在碟片上聚焦时，如果反射回来的主束是照射在四只光电二级管中心上，则形成一个圆形的光斑，为聚焦正常；若激光束在碟片上聚焦不良，柱面透镜使主束在四只光电二级管上形成一个椭圆光斑，光斑向哪一方向倾斜，则表明主束在碟片上的哪一个方向聚焦不良，此时凹透镜即产生相应的聚焦信号。（6）光检测器光检测器是由六只光电二级管组成，称六象限探测器，如图10-5所示。这些光电二级管是用来从碟片上拾取数据信息、产生能使激光束在碟片上聚焦及环绕碟片循迹的信号。六只光电二级管分别连接到几个独立的电路上，以便对处理拾取到的数据，进行聚焦与循迹操作。当（AC）（BD）时，得到的是聚焦误差信号；若取其中（EF），得到的是循迹误差信号；当取其（ABCD），则获得的是含有图像与声音信息的信号电流，之后送给后面的电路进行处理。E A B C D FFA BD C140m180m E 180m图10-5 光电二极管陈列组成二、激光头的光学原理在激光影碟机中，广泛采用三光束激光头，其光路工作过程如下：如图10-6所示，激光器发出的激光束，经过圆柱形透镜后，绕射到刻有大量宽窄与间距均分别相等的规则平行线（刻痕）的光栅上。激光束通过光栅后，在光的绕射与干涉的作用下而形成绕射条纹，分裂成诸多彼此相间隔的细束。中间的一束最明亮，且按照原来的光轴方向前进，称为0次光束或主光束。以0次光束为中心，在其两旁尚分布着所谓的1次、2次、3次、许多的光束。在激光头中，是利用0次光束来读取碟片上的记录信号与检出聚焦伺服误差信号；利用1次光束（又称副光束）获得循迹伺服误差信号；其余的各次光束由于距0次光束越来越远，光强逐渐变得很弱，而未被利用。由衍射光栅出来的光，通过偏振棱镜进入准直透镜，将其具有发散性的激光变成平行光，之后进入物镜。物镜则将平行光会聚成非常细小的光点投射到碟片信号面上，而被信号面反射回来的光再通过物镜，成为入射到准直透镜的会聚光。当经物镜聚焦又经碟片反射回来的光，若不经特殊措施处理，则按原来的光路返回激光器中，对光源的激发状态不但产生不良影响，而且还将造成激光输出的变动，这样便无法读取信号，伺服系统也不能正常工作。为使激光输出稳定，确保伺服系统正常可靠地工作，便在光路中放置了偏振分光棱镜（PBS）及1/4波长片。PBS具有透过平行振动光而反射垂直振动光的作用。从半导体激光器（LD）发出的平行于纸面的偏振光被光栅分成0级、1级三束光，它们透过PBS并通过/4波片变成左旋元偏光（符合右手螺旋法则），到达光盘表面反射后产生相位跃变，返回的光线变成了右旋元偏光（符合左手螺旋法则）。这返回的三束光再次通过/4波片时变成垂直于纸面的