ES2323629T3 - Dispositivo de lentes y aparato de captacion optica que utiliza el dispositivo de lentes. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo captador óptico que comprende: una fuente (900) de luz; una lente de objetivo (200) enfrentada a uno de los discos que está situado en el dispositivo óptico, presentando una zona de paso de la luz dividida en zonas cercanas, intermedias y lejanas correspondientes a una zona de eje cercana, una zona de eje intermedia y una zona de eje lejana de la luz incidente, respectivamente, y presentando una zona focal, en la que una de entre dicha pluralidad de partes de lente enfoca dicha luz sobre dicho medio de memoria óptica independientemente del tipo de dicho medio de memoria óptica; y un fotodetector (800) para detectar la luz reflejada desde el disco; y un divisor (600) de haz, dispuesto entre dicha lente de objetivo y dicha fuente de luz, para transmitir/reflejar luz desde dicha fuente de luz hacia dicha lente de objetivo y para reflejar/transmitir luz reflejada desde el disco hacia dicho fotodetector; caracterizado porque dicha zona intermedia (101, 102) tiene una zona predeterminada para evitar que la luz en una zona axial intermedia de dicho camino de la luz alcance dicha zona focal, presentando dicha zona predeterminada un diámetro externo inferior al diámetro efectivo de dicha lente (200).
Description
Dispositivo de lentes y aparato de captación
óptico que utiliza el dispositivo de lentes.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de lentes y a un método para su fabricación, a un método
de obtención de una señal de servofoco estable, a un captador
óptico que adopta el mismo, a un método de discriminación de discos
que tienen grosores diferentes y a un método de
reproducción/registro de información a partir de/en los discos.
Un captador óptico registra y reproduce
información tal como datos de vídeo o audio en/a partir de soportes
de registro, por ejemplo (o discos). Un disco presenta una
estructura tal que sobre un sustrato se forma una superficie con
información registrada. Por ejemplo, el sustrato se puede fabricar
de plástico o vidrio. Para leer o escribir información a partir de
un disco de alta densidad, el diámetro del punto luminoso óptico
debe ser muy pequeño. Con este fin, generalmente se hace que la
apertura numérica de una lente de objetivo sea grande y se utiliza
una fuente de luz que presenta una longitud de onda más corta. No
obstante, en el caso de utilizar la fuente de luz de longitud de
onda más corta, se reduce la tolerancia de inclinación del disco
con respecto al eje óptico. La tolerancia de inclinación del disco
reducida de este modo se puede aumentar reduciendo el grosor del
disco.
Considerando que el ángulo de inclinación del
disco es \theta, la magnitud de un coeficiente de aberración en
coma W_{31} se puede obtener a partir de:
en la que d y n representan,
respectivamente, el grosor y el índice de refracción del disco. Tal
como se deduce a partir de la anterior relación, el coeficiente de
aberración en coma es proporcional al cubo de la apertura numérica
(NA). Por esta razón, considerando que la NA de la lente de objetivo
requerida para un disco compacto convencional (CD) es 0,45 y que
para un vídeo disco digital o disco versátil digital convencional
(DVD) es 0,6 (para aceptar la mayor densidad de información), el
DVD presenta un coeficiente de aberración en coma de unas 2,34
veces el correspondiente al CD que presenta el mismo grosor para un
ángulo de inclinación determinado. De este modo, la tolerancia de
inclinación máxima del DVD se reduce hasta aproximadamente la mitad
de la del CD convencional. Para adaptar la tolerancia de
inclinación máxima del DVD a la del CD, se debe reducir el grosor d
del
DVD.
No obstante, dicho disco de grosor reducido que
adopta una fuente de luz de longitud de onda más corta (de alta
densidad), por ejemplo, un DVD, no se puede utilizar en un aparato
de registro/reproducción tal como una controladora de discos para
discos CD convencionales que adopta una fuente de luz de longitud
más larga ya que un disco con un grosor no estándar se ve afectado
por una aberración esférica hasta un grado que se corresponde con
la diferencia del grosor del disco con respecto al de un disco
normal. Si la aberración esférica aumenta sobremanera, el punto
luminoso formado sobre el disco no puede tener la intensidad de luz
requerida para registrar información, lo cual evita un registro
preciso de la información. Además, durante la reproducción de la
información, la relación de señal-ruido (S/N) es
demasiado baja para reproducir exactamente la información
registrada.
Por esta razón, es necesario un captador óptico
que adopte una fuente de luz que tenga una longitud de onda corta,
por ejemplo, 650 nm, que sea compatible para discos que tienen
grosores diferentes, tales como un CD ó un DVD.
Con este propósito, se están llevando a cabo
investigaciones sobre aparatos capaces de registrar/reproducir
información sobre cualquiera de entre dos tipos de discos que tienen
grosores diferentes con un único dispositivo captador óptico y que
adopte una fuente de luz de longitud de onda más corta. Los
dispositivos de lente que adoptan una combinación de una lente
holográfica y una lente de refracción se han propuesto, por ejemplo,
en la publicación de patente japonesa nº Hei
7-98431 abierta al público y el documento
EP-A-0610055.
Las Figuras 1 y 2 muestran, respectivamente, el
enfoque de la luz difractada de orden cero y de primer orden sobre
los discos 3a y 3b que tienen grosores diferentes. En cada figura, a
lo largo del camino de la luz delante de los discos 3a y 3b se
disponen una lente holográfica 1, provista de un patrón 11, y una
lente 2 de objetivo de refracción. El patrón 11 difracta un haz 4
de luz proveniente de una fuente de luz (no mostrada) que pasa a
través de la lente holográfica 1, para separar de este modo la luz
que pasa en una luz difractada 41 de primer orden y una luz 40 de
orden cero que están enfocadas cada una en un punto diferente sobre
el eje óptico con una intensidad diferente mediante la lente 2 de
objetivo. Los dos puntos focales diferentes son los puntos de
enfoque adecuados sobre el disco más grueso 3b y el disco más
delgado 3a, respectivamente, y de este modo permiten operaciones de
lectura/escritura de datos con respecto a discos que tienen grosores
diferentes.
No obstante, al utilizar dicho sistema de
lentes, la separación de la luz en dos haces (es decir, la luz de
orden cero y de primer orden) por medio de la lente holográfica 1
reduce en aproximadamente un 15% el rendimiento de utilización de
la luz utilizada realmente (de 1er orden, reflejada y difractada
parcialmente dos veces). Además, durante la operación de lectura,
como la información es transportada en uno de los haces mientras
que el otro haz no lleva información, es probable que el haz que no
lleva información se detecte como ruido. Por otra parte, la
fabricación de dicha lente holográfica requiere un proceso de alta
precisión utilizado al realizar un ataque químico de un patrón
holográfico fino, lo cual aumenta los costes de fabricación.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de otro
dispositivo captador óptico convencional según se da a conocer en
la patente U.S. n.º 5,281,797. Este dispositivo captador óptico
incluye un diafragma variable 1a para variar el diámetro de
apertura, de manera que se pueden registrar datos sobre un disco de
longitud de onda más larga así como sobre un disco de longitud de
onda más corta, pero presentando los discos el mismo grosor, y a
partir de los mismos se puede reproducir la información. El
diafragma variable 1a está instalado entre la lente 2 de objetivo y
una lente colimadora 5. El diafragma variable 1a controla un haz 4
emitido desde una fuente 9 de luz y transmitido a través de un
divisor 6 de haz, mediante el ajuste adecuado del área de la zona de
paso del haz, es decir, la apertura numérica (NA). La apertura
diametral del diafragma variable 1a se ajusta según el tamaño del
punto luminoso requerido por el disco que se va a utilizar y deja
pasar siempre el haz anular 4a de la zona central aunque deja pasar
o bloquea selectivamente el haz 4b de la zona periférica. En la
Figura 3, un número 7 de referencia indica una lente de enfoque y un
número de referencia 8 indica un fotodetector.
En el dispositivo óptico que presenta la
configuración anterior, si el diafragma variable está formado por
un diafragma mecánico, sus características de resonancia estructural
cambian dependiendo de la apertura efectiva del diafragma. En la
práctica, la instalación del diafragma sobre un accionador para
controlar la lente de objetivo resulta complicada. Para resolver
este problema se pueden utilizar cristales líquidos para formar el
diafragma. No obstante, esta solución impide en gran medida la
miniaturización del sistema, deteriora la resistencia al calor y la
resistencia mecánica y hace que aumenten los costes de
fabricación.
En la patente US nº 5.496.995 se da a conocer
otro enfoque. Según se da a conocer, en un camino de luz de una
lente de objetivo se sitúa una placa de fase. La placa de fase crea
una primera y una segunda fuentes de luz de fases diferentes de tal
manera que las amplitudes de las partes laterales de un lóbulo
principal de una imagen de la primer fuente de luz se cancelan por
medio de la amplitud del lóbulo principal de una imagen de la
segunda fuente de luz mediante superposición. En una forma de
realización, unos anillos opacos anulares separan unas ranuras, de
profundidades diferentes, proporcionando dichas ranuras la
diferencia de fase. Un problema inherente a este enfoque es la
necesidad de controlar minuciosamente la profundidad de las ranuras
y las amplitudes de las luces para crear, por ejemplo, el cambio
adecuado de fase y la cancelación de los lóbulos.
Como alternativa, se puede disponer una lente de
objetivo independiente para cada disco de manera que para un disco
específico se utilice una lente de objetivo específica. No obstante,
en este caso, como para cambiar las lentes se necesita un aparato
controlador, la configuración resulta compleja y el coste de
fabricación aumenta consecuente-
mente.
mente.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de lentes que sea económico y de
fabricación fácil, un método de obtención de una señal de servofoco
estable, un captador óptico que adopte el mismo, un método de
discriminación de discos que tienen grosores diferentes y un método
de reproducción/registro de información a partir de/en los
discos.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar una lente de objetivo cuyo rendimiento de utilización
de la luz se mejore y que pueda formar puntos luminosos con una
aberración reducida, un método de obtención de una señal de
servofoco estable, un captador óptico que adopte el mismo y un
método de reproducción/registro de información a partir de/en los
discos.
Según la invención, se proporciona un
dispositivo captador que comprende: una fuente de luz; una lente de
objetivo, dispuesta enfrentada a uno de los discos que está situado
en el dispositivo óptico, presentando una zona de paso de la luz
dividida en zonas lejanas, intermedias y cercanas correspondientes
a la zona de eje cercana, una zona de eje intermedio y una zona de
eje lejano de luz incidente, respectivamente, y con una zona focal,
en la que una de entre dicha pluralidad de partes de lente enfoca
dicha luz sobre un medio de memoria óptica independientemente del
tipo de dicho medio de memoria óptica; un fotodetector para detectar
la luz reflejada desde el disco; y un divisor de haz, dispuesto
entre dicha lente de objetivo y dicha fuente de luz, para
transmitir/reflejar desde dicha fuente de luz hacia dicha lente de
objetivo y para reflejar/transmitir la luz reflejada desde el disco
hacia dicho fotodetector; caracterizado porque dicha zona intermedia
tiene una zona predeterminada para evitar que la luz presente en
una zona axial intermedia de dicho camino de la luz alcance dicha
zona focal, presentando dicha zona predeterminada un diámetro
exterior inferior al diámetro efectivo de dicha lente.
\newpage
Las Figuras 1 y 2 son diagramas esquemáticos de
un dispositivo captador óptico convencional que tiene una lente
holográfica, que muestran, respectivamente, los estados en los que
un haz de luz se enfoca sobre un disco delgado y un disco
grueso;
la Figura 3 es un diagrama esquemático de otro
dispositivo captador óptico convencional;
las Figuras 4 y 5 muestran, respectivamente, los
estados en los que un haz de luz se enfoca sobre un disco delgado y
un disco grueso por medio de una lente de objetivo común sin
utilizar una lente holográfica;
la Figura 6A es una gráfica que muestra el
cambio de los tamaños del punto luminoso en los casos en los que se
adopta y no se adopta una lente de objetivo según la presente
invención, y la Figura 6B es una vista ampliada de una parte
"A" mostrada en la Figura 6A;
la Figura 7A es un diagrama esquemático de un
captador óptico según la presente invención que muestra los estados
en los que una haz de luz se enfoca sobre dos discos de grosores
diferentes. Las Figuras 7B y 7C son vistas ampliadas de los puntos
focales mostrados en la Figura 7A para discos delgados y discos
gruesos, respectivamente.
La Figura 8 es una vista en perspectiva de una
lente de objetivo del captador óptico mostrado en la Figura 7A,
según la presente invención;
la Figura 9 es un diagrama esquemático de una
lente de objetivo según una forma de realización de la presente
invención adoptada para el captador óptico mostrado en la Figura 7A,
que muestra un estado en el que un haz de luz se enfoca sobre un
disco;
la Figura 10A es una vista en sección de una
lente de objetivo que tiene una película de control de la luz sobre
la superficie de la misma, según otra forma de realización de la
presente invención;
la Figura 10B es una vista en sección de una
lente de objetivo según todavía otra forma de realización de la
presente invención;
la Figura 11 es una vista en planta de una lente
de objetivo que tiene una ranura cuadrada de control de la luz,
según otra forma de realización de la presente invención;
la Figura 12A es un diagrama esquemático de una
lente de objetivo según otra forma de realización de la presente
invención, que muestra un estado en el que una luz se enfoca sobre
un disco, y la Figura 12B es una vista en sección transversal de
una lente de objetivo según todavía otra forma de realización de la
presente invención;
la Figura 13 es una vista en perspectiva de la
lente de objetivo mostrada en la Figura 12a;
las Figuras 14A y 14B son una vista en planta y
una vista parcialmente ampliada, respectivamente, de la lente de
objetivo mostrada en la Figura 12A;
la Figura 15A es una vista lateral de un molde
para fabricar una lente de objetivo según una forma de realización
de la presente invención, la Figura 15B es una vista en planta que
muestra el interior del armazón inferior del molde mostrado en la
Figura 15A, la Figura 15C es una vista lateral de un molde para
fabricar una lente de objetivo según otra forma de realización de
la presente invención, la Figura 15D es una vista en planta que
muestra el interior del armazón inferior del molde mostrado en la
Figura 15C, las Figuras 15E a 15G son vistas ampliadas de una parte
K mostrada en la Figura 15C, que ilustran varias formas de
realización de la presente invención, las Figuras 15H y 15I
muestran un proceso de fabricación de una lente de objetivo según
la presente invención, y la Figura 15J es una vista lateral de la
lente de objetivo fabricada mediante los procesos mostrados en las
Figuras 15H y 15I;
la Figura 16 es una vista en planta de una lente
de objetivo según todavía otra forma de realización de la presente
invención;
las Figuras 17 y 18 son diagramas esquemáticos
de una lente de objetivo según todavía otra forma de realización de
la presente invención, que muestran unos estados en los que un haz
de luz se enfoca mediante una lente plana sobre dos discos de
grosores diferentes, respectivamente;
las Figuras 19 y 20 son representaciones
gráficas tridimensionales que muestran los estados en los que la
luz se enfoca sobre un disco grueso y un disco delgado,
respectivamente, mediante el dispositivo de lente según la presente
invención;
las Figuras 21 y 22 son vistas en planta de cada
fotodetector en el caso de utilizar un disco grueso y un disco
delgado en el captador óptico según la presente invención, que
muestran los estados en los que la luz incide en el fotodetector
desde un disco de 1,2 mm y desde un disco de 0,6 mm,
respectivamente;
la Figura 23 es una vista en planta de un
fotodetector de ocho segmentos adoptado para el captador óptico
según la presente invención;
las Figuras 24 a 26 y 27 a 29 son vistas en
planta que muestran la zona de recepción de luz formada en el
fotodetector de ocho segmentos, mediante una posición de la lente de
objetivo en relación con un disco delgado y un disco grueso,
respectivamente;
la Figura 30 muestra las señales de foco
obtenidas a partir del fotodetector de ocho segmentos mostrado en
la Figura 23;
la Figura 31 es una gráfica para comparar el
cambio de las señales de foco detectadas por el fotodetector en el
captador óptico según la presente invención que adopta dos discos
que tienen grosores diferentes;
la Figura 32 es un diagrama de flujo que muestra
la secuencia de control del captador óptico según la presente
invención;
la Figura 33 muestra la posición en la que se
genera la señal de foco en una gráfica de la corriente con respecto
al tiempo que depende de la variación de la corriente de foco, en el
diagrama de flujo de la Figura 32;
las Figuras 34 y 35 son unas gráficas de la
corriente con respecto al tiempo que comparan la señal de foco con
el primer y el segundo valores de referencia utilizados en el
diagrama de flujo de la Figura 32, respectivamente; y
la Figura 36 es un diagrama de bloques de un
ecualizador digital utilizado en el captador óptico según la
presente invención.
En la presente invención, la luz en una zona
intermedia alrededor de un eje en el centro de un camino de
recorrido de la luz queda bloqueada o apantallada. La zona
intermedia está situada entre una zona cerca del eje ("zona axial
cercana") y una zona más alejada del eje ("zona axial
lejana"). El bloqueo de la luz en la zona intermedia permite que
la luz de las zonas axiales cercana y lejana forme un punto luminoso
pequeño a la vez que reduce al mínimo los lóbulos laterales
alrededor del punto luminoso formado en una zona focal de la lente
suprimiendo la interferencia de luz que de otro modo estaría
presente en la zona intermedia.
En este caso, la zona axial cercana representa
la zona alrededor del eje central de la lente (es decir, el eje
óptico) que presenta una aberración sustancialmente despreciable y
que se enfoca en una zona adyacente al punto focal paraxial. La
zona axial lejana representa la zona que está relativamente más
alejada del eje óptico que la zona axial cercana y forma una zona
de foco adyacente al foco marginal. La zona intermedia es la zona
entre la zona axial cercana y la zona axial lejana.
Como alternativa, en un disco grueso se pueden
definir una zona axial cercana y una zona axial lejana según la
cantidad de aberración óptica. Una lente de objetivo debe tener una
cantidad muy pequeña de aberración óptica (por ejemplo, aberración
esférica, coma, distorsión, etc.). Generalmente, una lente de
objetivo debería tener una aberración media por debajo de
aproximadamente 0,04\lambda (en donde \lambda indica la longitud
de onda de la luz transmitida a la lente) para utilizarla en un
dispositivo captador óptico. Se considera que una lente de objetivo
que tenga una aberración óptica mayor que 0,07\lambda es
inaceptable para ser utilizada en un dispositivo captador óptico. A
medida que el grosor del disco aumenta, la aberración óptica
aumenta. De este modo, si la lente de objetivo que tiene una
aberración óptica por debajo de 0,04\lambda se utiliza para un
disco predefinido o delgado (por ejemplo, un DVD), produce una gran
cantidad de aberración óptica (principalmente aberración esférica)
para un disco más grueso (por ejemplo, un CD).
Además, cuando la aberración óptica está
comprendida entre 0,04\lambda y 0,07\lambda se produce la luz
periférica (B) no deseada mostrada en la Figura 5. Para compensar la
gran aberración óptica en un disco grueso, se define la zona axial
cercana cuando la aberración óptica está por debajo de
0,04\lambda. Y se define la zona axial lejana cuando la
aberración óptica es mayor que 0,07\lambda. De este modo, la zona
intermedia queda definida entre 0,04\lambda y 0,07\lambda para
suprimir la interferencia producida por la aberración esférica. A
continuación se proporciona una explicación más detallada de la
Figura 5.
Con este fin, en la zona intermedia entre las
zonas axial cercana y axial lejana a lo largo del camino de la luz
incidente, se proporcionan unos medios de control de la luz de una
forma anular o una forma poligonal tal como una forma cuadrada para
bloquear o dispersar la luz. Esta invención utiliza el hecho de que
la luz de la zona axial lejana no afecta a la parte de luz central
del punto luminoso pero la luz de la zona intermedia entre el eje
cercano y el eje lejano sí.
La Figura 4 muestra un estado en el que una luz
que tiene una longitud de onda de 650 nm se enfoca sobre un disco
que tiene un grosor de 0,6\pm0,1 mm y un índice de refracción de
1,5 mediante una lente de objetivo que tiene un índice de
refracción de 1,505. Tal como se muestra, el punto luminoso tiene un
diámetro de 0,85 \mum en un punto de 1/e^{2} (\sim13% de la
intensidad de la luz).
La Figura 5 muestra un estado en el que una luz
se enfoca sobre un disco que tiene un grosor de 1,2\pm0,1 mm en
las mismas condiciones que antes. Haciendo referencia a la Figura 5,
el punto luminoso, que tiene un diámetro de
2 \mum, está enfocado relativamente en una parte central (A) aunque también está enfocado en otras partes (B). En este momento, la intensidad de la luz de las otras partes (B) está entre un 5 y un 10% de la correspondiente a la parte central (A). Esto es debido a que la luz que incide sobre una zona alejada de un eje óptico se ve afectada por la aberración esférica, cuyo grado depende de los grosores diferentes de los discos.
2 \mum, está enfocado relativamente en una parte central (A) aunque también está enfocado en otras partes (B). En este momento, la intensidad de la luz de las otras partes (B) está entre un 5 y un 10% de la correspondiente a la parte central (A). Esto es debido a que la luz que incide sobre una zona alejada de un eje óptico se ve afectada por la aberración esférica, cuyo grado depende de los grosores diferentes de los discos.
Tal como se ha descrito anteriormente, el punto
luminoso formado sobre un disco grueso es mayor que el formado
sobre un disco delgado, lo cual es debido a la aberración esférica.
Además, como la luz incidente sobre una zona axial lejana, es
decir, una zona relativamente lejana con respecto al eje óptico, se
enfoca sobre un área diferente (circundante) al eje óptico y se
dispersa, la luz de la zona axial lejana no afecta al enfoque del
punto luminoso de la parte central (A). No obstante, tal como se ha
descrito anteriormente, como la luz presente entre el eje cercano y
el eje lejano interfiere con el enfoque de la luz del eje cercano,
la cantidad de la luz periférica (B) de la luz enfocada se hace
mayor. En otras palabras, la luz en la zona intermedia entre la
zona axial cercana y la zona axial lejana experimenta una
interferencia cuando no se utiliza la presente invención, de manera
que alrededor del haz (A) de luz central se generan unos haces (B)
de luz periférica, tal como se muestra en la Figura 5. Dichos haces
de luz periférica tienen generalmente de forma aproximada entre un
6 y 7% de la intensidad del haz de luz central, aumentando de este
modo la fluctuación durante la detección de la luz y haciendo así
que el registro y la reproducción precisos de datos resulten
complicados.
complicados.
La Figura 6A muestra unas gráficas (a) a (d) que
ilustran el cambio de los tamaños del punto luminoso en los casos
en los que se adoptan y no se adoptan los medios de control de la
luz según la presente invención. En la Figura 6A, las gráficas (b)
y (c) se obtienen cuando se adoptan los medios de control de la luz
y las gráficas (a) y (d) se obtienen cuando no se adoptan los
medios de control de la luz. En este momento, se utiliza una lente
de objetivo que tiene una apertura numérica de 0,6 y un radio
efectivo de 2 mm. Como ejemplo de los medios de control de la luz
para bloquear, o dispersar la luz, se adopta una película de control
de la luz de forma anular que tiene una altura central de 1,4 mm
con respecto al eje óptico y una anchura de 0,25 mm.
En las condiciones anteriores, las gráficas (c)
y (d) son curvas que muestran el cambio de los tamaños del punto
luminoso en el caso de adoptar un disco de 0,6 mm y las gráficas (a)
y (d) son las que se obtienen en el caso de adoptar un disco de 1,2
mm. En este caso, las gráficas (b) y (c) muestran el estado del
punto luminoso presente cuando se adopta la presente invención.
Se entiende que la diferencia del tamaño del
punto luminoso en la parte central "A" de la Figura 5 es menor
que el 3% dependiendo de la presencia o ausencia de la película de
control de la luz en el caso de adoptar un disco de 0,6 mm. No
obstante, el tamaño de una parte "B" mostrada en la Figura 5 se
ve reducido considerablemente al utilizar la película de control de
la luz en el caso de adoptar un disco de 1,2 mm.
Por esta razón, tal como se ha descrito
anteriormente, según la presente invención, se controla la luz que
pasa a través de la zona intermedia entre las zonas axial cercana y
axial lejana. Con este propósito, a lo largo del camino de la luz
se disponen unos medios de control de la luz para controlar (por
ejemplo, bloquear, dispersar, difractar, absorber o refractar) la
luz en la zona intermedia, suprimiendo de este modo un aumento del
tamaño de la luz periférica del punto luminoso y reduciendo la
aberración esférica que, de otro modo, se produciría.
La Figura 7A es un diagrama esquemático de un
dispositivo captador óptico que adopta el dispositivo de lente de
objetivo según una primera forma de realización de la presente
invención, en la que se comparan los estados de la luz enfocada con
respecto a discos delgados y gruesos. Las Figuras 7B y 7C son vistas
ampliadas de los puntos focales mostrados en la Figura 7A para
discos delgados y discos gruesos, respectivamente. Tal como se
muestra en las Figuras 7B y 7C, la lente 200 de objetivo se desplaza
para enfocar la luz bien sobre un disco delgado o bien sobre un
disco grueso.
La Figura 8 es una vista en perspectiva de una
lente 200 de objetivo y un elemento 100 de control de la luz como
medios de control de la luz.
En la Figura 7A, un número de referencia 300a
representa un soporte de registro de información comparativamente
delgado, por ejemplo, un disco de un grosor de 0,6 mm, y un número
de referencia 300b representa un disco comparativamente grueso, por
ejemplo, un disco de un grosor de 1,2 mm. Se debería observar que el
diámetro de los discos delgado y grueso puede ser el mismo. Además,
las superficies inferiores de los discos se pueden situar bien en
un plano diferente o bien en el mismo plano dependiendo del
mecanismo de sujeción del disco (no mostrado) para sostener y girar
los discos 300a y 300b durante el funcionamiento. El dibujo se ha
modificado para mostrar la diferencia del grosor. La luz de láser
pasa a través de una apertura en el sujetador del disco, tal como se
produce convencional-
mente.
mente.
Delante del disco 300a ó 300b se posiciona una
lente 200 de objetivo general. La lente 200 de objetivo que tiene
un diámetro efectivo predeterminado enfoca una luz incidente 400
proveniente de una fuente 900 de luz y recibe la luz reflejada del
disco 300a ó 300b. Tal como se muestra en la Figura 9, en la parte
posterior de la lente 200 de objetivo se dispone un elemento 100 de
control de la luz, lo cual constituye una característica de la
presente invención. El elemento 100 de control de la luz es
transparente y tiene una película 101 de control de la luz de una
forma anular para suprimir, por ejemplo, bloquear o dispersar, la
luz incidente sobre su superficie. El diámetro exterior de la
película 101 de control de la luz es menor que el diámetro efectivo
de la lente 200 de objetivo. El elemento de control de la luz se
fabrica de vidrio o plástico. Como película 101 de control de la
luz se puede utilizar, por ejemplo, Cr, CrO_{2} ó Ni. Como
alternativa o adicionalmente, sobre el elemento de control de la
luz se podría utilizar cualquiera de las irregularidades de
superficie descritas posteriormente haciendo referencia a las
figuras 12 a 17.
Tal como se muestra en la Figura 7A, entre el
elemento 100 de control de la luz y la fuente 900 de luz se
disponen una lente colimadora 500 y un divisor 600 de haz. A lo
largo del camino de recorrido de la luz reflejada desde el divisor
600 de haz se disponen una lente 700 de enfoque y un fotodetector
800. En este caso, el fotodetector 800 es básicamente una estructura
de cuadrantes.
En el dispositivo captador óptico que presenta
la configuración mencionada anteriormente según la presente
invención, la película 101 de control de la luz suprime de entre los
haces 400 de luz incidente, el haz 402 de luz de la zona intermedia
que pasa a través de la zona entre las zonas axial cercana y axial
lejana, transmitiendo de este modo únicamente los haces 401 y 403
de luz que pasan a través de las zonas axiales cercana y lejana,
tal como se muestra en la Figura 9. Por ejemplo, una película 101 de
control de la luz fabricada de cromo (Cr) bloquearía el haz 402 de
luz que pasara a través del elemento 100 de control de la luz. Por
otra parte, el haz 402 de luz se puede dispersar, reflejar,
difractar o refractar dependiendo de la rugosidad de la superficie
de la película 101 de control de la luz.
La película 101 de control de la luz que tiene
la función descrita anteriormente se sitúa directamente como
recubrimiento sobre una superficie de la lente 200 de objetivo, tal
como se muestra en la Figura 10. Tal como se muestra en la Figura
11, la película 101' de control de la luz se puede modificar en
cuanto a su forma de manera que presente una forma poligonal tal
como una forma cuadrada o una forma pentagonal según se muestra en
la Figura 16, en lugar de una forma circular. Por otra parte, para
definir la zona axial cercana dependiendo del grosor de un disco se
puede disponer una película adicional 101 ó 101' de control de la
luz. Por ejemplo, la lente de objetivo se optimiza para un disco
delgado y se debería definir una zona axial cercana correspondiente.
De este modo, se puede proporcionar una ranura o película adicional
de control de la luz para definir una zona intermedia adecuada para
el disco delgado según su grosor. En la Figura 10B, se añade una
ranura anular adicional 102' de control de la luz para optimizar un
disco que tiene un grosor de 0,9 mm. De este modo, la lente 200 de
objetivo se puede utilizar para discos que tienen grosores, por
ejemplo, de 0,6 mm, 0,9 mm ó 1,2 mm.
Las Figuras 12A y 12B ilustran una lente de
objetivo según todavía otra forma de realización de la presente
invención. Las Figuras 13 y 14A son, respectivamente, una vista en
perspectiva y una vista frontal de la lente de objetivo mostrada en
la Figura 12A. En estas formas de realización, se proporcionan unos
medios 102 de deflexión de la luz como medios de control de la luz
en la lente 200' de objetivo. En otras palabras, en el lado inicial
de recepción de la luz (Figura 12A), o en el lado de emisión de la
luz (Figura 12B) de la lente 200' de objetivo se dispone un patrón
estructural, es decir, una ranura 102 de control de la luz de forma
anular, para bloquear parcialmente, difractar, refractar o dispersar
la luz incidente. Por otra parte, las ranuras 102 se pueden
disponer en ambos lados de la lente 200' de objetivo. Como
alternativa, los medios 102 de deflexión de la luz pueden adoptar
la forma de una proyección o resalte 102 en forma de cuña tal como
se muestra, por ejemplo, en la Figura 15K. El resalte 102 en forma
de cuña se puede situar también en cualquiera de los lados, o en
ambos lados, de la lente 200' de objetivo. El diámetro exterior de
la ranura de control de la luz o el resalte 102 en forma de cuña de
control de la luz es menor que el diámetro efectivo de la lente 200'
de objetivo.
Del mismo modo que la película 101 de control de
la luz mencionada anteriormente, la ranura de control de la luz o
el resalte 102 en forma de cuña se dispone en la zona de luz entre
el eje cercano y el eje lejano y funciona de manera que redirige
(por ejemplo, refleja, refracta o dispersa) la luz incidente en una
dirección irrelevante para el enfoque de la luz o suprime (por
ejemplo, bloquea) la luz incidente.
La lente 200' de objetivo se puede fabricar por
medio de un método general de moldeo por inyección a alta presión
(no mostrado) o un método de moldeo por compresión, tal como se
muestra en las Figuras 15H a 15K, utilizando un molde que tiene un
patrón correspondiente al resalte 102 en forma de cuña.
El molde inferior 1002a tiene un patrón que
presenta una o múltiples ranuras 103a formadas en correspondencia
con el resalte 102 de control de la luz para dispersar la luz en la
zona intermedia, tal como se muestra en las Figuras 15A y 15B, de
manera que la lente fabricada está provista de unos medios de
control de la luz escalonados o en forma de cuña que sobresalen
sobre la superficie de la lente, aunque en la descripción de la
anterior Figura 12A se realizaron con el rebaje de una ranura o unos
medios de control de la luz que presentan una retícula de
difracción. La ranura 103a se forma en la zona intermedia entre la
zona axial cercana y la zona axial lejana. Además, los medios 102
de control de la luz, como alternativa, se pueden grabar, formar
mediante ataque químico o rayar en la superficie de la lente. Tal
como se muestra en las Figuras 15C y 15D, una superficie irregular
formada mediante un tratamiento de erosión o ataque químico en la
parte K comprende los medios 102 de control de la luz de la lente
según otra forma de realización de la presente invención.
Las Figuras 15E a 15G ilustran varios ejemplos
de las superficies irregulares (superficies rugosas, dentadas,
melladas) para formar los medios 102 de control de la luz, que
pueden estar compuestos por solamente una forma de desigualdad
superficial o una combinación de varios tipos.
En la Figura 15F, los medios 102 de control de
la luz pueden tener una forma escalonada de forma regular que forme
un patrón de rejilla para difractar la luz incidente en la zona
intermedia. El patrón de rejilla tiene un paso S que es menor que
aproximadamente 200 \mum para una longitud de onda del láser de
650 nm.
La Figura 15H muestra un material 200m de lente
tal como vidrio o plástico que se interpone entre el molde superior
1001 y el molde inferior 1002a. Tal como se muestra en la Figura
15I, el molde superior 1001 y el molde inferior 1002a se llevan a
una posición cercana entre ellos para moldear por compresión el
material 200m de lente. A continuación, tal como se muestra en la
Figura 15J, el molde superior 1001 y el molde inferior 1002a se
separan y se obtiene la lente 200m de objetivo.
La ranura 102 de control de la luz se forma
preferentemente de manera que la superficie inferior de la lente
200' de objetivo esté orientada con un ángulo predeterminado
\theta con respecto a una perpendicular del eje óptico, tal como
se muestra en la Figura 14B. Preferentemente la luz de la zona
intermedia, reflejada desde la ranura 102 de control de la luz, se
dispersa o refleja en una dirección no paralela al eje óptico.
La Figura 16 es una vista frontal de una lente
de objetivo que como medios de control de la luz tiene una ranura
de control de la luz, en la que en la lente 200' de objetivo según
todavía otra forma de realización de la presente invención se forma
una ranura 102' de control de la luz de una forma cuadrada.
La ranura 102' de control de la luz se puede
realizar con una forma poligonal tal como una forma cuadrada. Por
otra parte, la lente de objetivo se puede modificar de manera que
tenga más de una ranura de control de la luz para controlar la luz
incidente. También es posible utilizar cualquiera de estas
irregularidades superficiales (por ejemplo, ranuras, resaltes,
dentados, rugosidades y mellados) sobre un elemento transparente
independiente tal como los elementos 100 de control de la luz.
En las anteriores formas de realización, como
lente 200 ó 200' de objetivo se utilizó una lente convexa, que se
podría sustituir por una lente plana haciendo uso de la teoría de la
difracción, por ejemplo, una lente holográfica o una lente de
Fresnel. Específicamente, cuando la lente está provista de unos
medios de control de la luz, tal como se muestra en la Figura 17,
en una lente plana se forma una ranura anular o cuadrada 102'' de
control de la luz, ó, tal como se muestra en la Figura 18, se fija o
se realiza un recubrimiento con una película 101 de control de la
luz fabricada independientemente que tenga una forma anular o
cuadrada. La ranura 102'' de control de la luz transmite la luz 402
de la zona intermedia sin difracción. En cualquier otro caso, la
ranura 102'' de control de la luz refleja la luz en la zona
intermedia en una dirección irrelevante para el enfoque de la luz.
De este modo, se evita que la luz 402 de la zona intermedia alcance
el punto luminoso de un disco.
Una película 101 de control de la luz mostrada
en la Figura 18 absorbe, dispersa y/o refleja la luz 402 de la zona
intermedia, que incide sobre la lente plana 200'', y evita que la
luz 402 de la zona intermedia alcance el punto luminoso de un
disco. Por ejemplo, cuando como película de control de la luz se
utiliza una pintura de color oscuro, la película absorbe la luz.
Además, la ranura de control de la luz o la película de control de
la luz mostradas en las Figuras 17 y 18 se pueden modificar de
manera que tengan más de una ranura o película anular dependiendo
del grosor del
disco.
disco.
Se debería observar que la estructura descrita
anteriormente del dispositivo de lentes no se limita a una lente de
objetivo utilizada en un dispositivo captador óptico.
La Figura 19 muestra el tamaño del punto
luminoso sobre un disco de 1,2 mm de grosor, obtenido según las
formas de realización anteriores. La lente de objetivo adoptada en
este caso tiene un diámetro efectivo de 4 mm, un diámetro de la
zona axial cercana de 2 mm y el correspondiente a la zona axial
lejana comprendido entre 2,4 mm y 4,0 mm. De este modo, los medios
de control de la luz bloquean los haces de luz con un diámetro
comprendido entre 2,0 mm y 2,4 mm. El diámetro interior de los
medios de control de la luz que tienen una forma anular se puede
cambiar de manera que esté comprendido entre 2,0 y 3,0 mm para
optimizar el punto luminoso de enfoque en el disco. Además, el
diámetro interior y la anchura de los medios de control de la luz
también pueden estar, respectivamente, entre 1,1 y 1,4 mm (por
ejemplo, 1,2 mm) y entre 0,1 y 0,25 mm (por ejemplo, 0,15 mm). Son
posibles otros márgenes dependiendo de las consideraciones del
sistema.
En el punto luminoso formado en las condiciones
anteriores, como consecuencia de la medición, el diámetro del punto
luminoso en un punto de 1/e^{2} (\sim13%) de la intensidad de la
luz central fue de 1,3 \mum. En comparación con el dispositivo
mostrado en la Figura 5, que no adopta una película de control de la
luz, la cantidad de luz de la parte "B" mostrada en la Figura
5 se reduce en más del 70% en el caso del dispositivo según la
presente invención, que adopta una película de control de la
luz.
La Figura 20 muestra el tamaño del punto
luminoso sobre un disco comparativamente delgado, es decir, un disco
de 0,6 mm, en las condiciones mencionadas anteriormente. Según la
medición, el diámetro del punto luminoso en un punto de 1/e^{2}
(\sim13%) de la intensidad de la luz central fue de 0,83
\mum.
Tal como se ha descrito anteriormente, según la
presente invención, se puede formar un punto luminoso sobre un
disco en un estado óptimo. Tal como se muestra en la Figura 7A, la
luz reflejada desde el disco se transmite a través de la lente 200
de objetivo, el elemento 100 de control de la luz y la lente
colimadora 500 y se refleja desde el divisor 600 de haz para a
continuación ser transmitida a través de la lente 700 de enfoque de
manera que alcanza al fotodetector 800 en el que es detectada y
convertida en una señal eléctrica. El fotodetector 800 está
destinado a obtener una señal de error de foco por aberración
astigmática y generalmente es un detector de cuadrantes.
Seguidamente, se describirán de forma detallada
las características del fotodetector 800 en el dispositivo captador
óptico según la presente invención.
Tal como se muestra en las Figuras 21 a 22, un
punto luminoso formado en el centro del fotodetector 800 presenta
las zonas centrales 901a y 901b correspondientes a la luz de la zona
axial cercana y las zonas periféricas 902a y 902b correspondientes
a la luz de la zona axial lejana. Las designaciones "a" y
"b" significan un punto luminoso sobre un disco grueso y sobre
un disco delgado, respectivamente. Específicamente, la Figura 21
muestra el caso de un disco comparativamente grueso, por ejemplo,
un disco de 1,2 mm, y la Figura 22 muestra el caso de un disco
comparativamente delgado, por ejemplo, un disco de 0,6 mm. El cambio
de los diámetros es insignificante en la zona central 901a por la
luz de la zona axial cercana, con independencia del grosor del
disco. No obstante, el cambio de los diámetros es significativo en
la zona intermedia 903a, en la cual la luz es bloqueada por el
elemento 100 de control de la luz.
En primer lugar, haciendo referencia a la Figura
21, la zona central 901a correspondiente a la zona axial cercana
está en el centro del fotodetector 800 y la zona periférica 902a
rodea al fotodetector 800. La zona intermedia 903a entre la zona
central 901a y la zona periférica 902a es la parte de la cual se
elimina la luz mediante un elemento de control de la luz. Como la
zona periférica 902a y la zona intermedia 903a se amplían
sustancialmente por la aberración esférica en este ejemplo en el que
la superficie de reflexión del disco está cerca del foco paraxial,
en la reproducción de información desde un disco de 1,2 mm de grosor
únicamente se utiliza la luz del eje cercano.
Haciendo referencia a la Figura 22, tanto la
zona central 901b (es decir, el eje cercano) como la zona periférica
902b (es decir, el eje lejano) se forman sobre la superficie de
detección del fotodetector 800 ya que, en este ejemplo, la
superficie de reflexión del disco delgado está cerca del círculo
mínimo del foco del haz. En otras palabras, toda la luz de las
zonas axiales cercana y lejana se utiliza en la reproducción de
información a partir de un disco delgado (0,6 mm), excluyendo la
luz de la zona intermedia que es eliminada por un elemento de
control de la luz. En este caso, el diámetro de la zona axial
cercana 901b, que es paraxial, mantiene un valor relativamente
constante con independencia del tipo de disco.
Tal como se ha descrito anteriormente, para leer
información de discos que tienen grosores diferentes, el
dispositivo captador óptico según la presente invención adopta un
fotodetector 800 ideado para recibir únicamente la luz de la zona
axial cercana al leer información de un disco grueso y recibir la
luz de las zonas axiales cercana y lejana al leer información de un
disco delgado. Por esta razón, cuando se utiliza un disco grueso,
se obtiene una señal correspondiente a la luz de la zona axial
cercana. Cuando se utiliza un disco delgado, se obtiene una señal
de intensidad relativamente mayor, correspondiente a la luz de las
zonas axiales cercana y lejana.
La Figura 23 muestra otro tipo de fotodetector
810, que presenta una estructura de octahedro o de ocho segmentos
en la que una segunda zona 812 de detección se dispone alrededor de
una primera zona 811 de detección que está situada centrada y
equivalente al fotodetector de cuadrantes mostrado en la Figura 21.
En este caso, la primera zona 811 de detección consta de cuatro
primeros elementos cuadrados receptores A1, B1, C1 y D1 de luz, y
la segunda zona 812 de detección consta de cuatro segundos elementos
receptores A2, B2, C2 y D2 de luz, en forma de L.
En la Figura 30, se muestra una señal de error
de foco obtenida al utilizar el fotodetector de octahedro 810,
cuando se lee información de un disco grueso. En este caso, la señal
de la primera zona 811 de recepción de luz se indica únicamente
mediante una línea continua A y la recibida tanto desde la primera
como desde la segunda zonas 811 y 812 de recepción de luz se indica
mediante una línea B de puntos.
Las Figuras 24 a 26, y 27 a 29 muestran,
respectivamente, los estados de recepción de luz del fotodetector
cuando se utiliza un disco delgado (vídeo disco digital), y cuando
se utiliza un disco grueso (disco compacto).
La primera zona 811 de detección tiene unas
dimensiones tales que el tamaño de la primera zona 811 se debería
optimizar para recibir la luz de la zona axial cercana sin pérdidas
cuando se lee información de un disco grueso, y para no recibir la
luz de la zona axial lejana. Adicionalmente, la primera y la segunda
zonas 811 y 812 de detección tienen unas dimensiones tales que
cuando se lee información de un disco delgado se reciben todos los
haces de luz de las zonas axial cercana y axial lejana, tal como se
muestra en la Figura 24. Cuando se lee información de un disco
grueso, la luz de la zona axial lejana impacta sobre la segunda zona
812 de recepción de luz, tal como se muestra en la Figura 27.
Las Figuras 24, 25 y 26 muestran,
respectivamente, los estados de recepción de luz cuando una lente de
objetivo está en posición de enfoque con respecto a un disco
delgado, cuando la lente de objetivo se posiciona demasiado lejos
del disco, y cuando la lente de objetivo se posiciona demasiado
cerca del disco. De forma similar, las Figuras 27 a 29 muestran,
respectivamente, los estados de recepción de luz cuando una lente de
objetivo está en posición de enfoque con respecto a un disco
grueso, cuando se posiciona demasiado lejos del disco, y cuando se
posiciona demasiado cerca del disco, respectivamente.
En el fotodetector 810 que presenta la
estructura mencionada anteriormente, al leer información de un disco
delgado se utiliza la señal total, es decir, la que proviene tanto
de la primera como de la segunda zonas 811 y 812 de recepción de
luz, y al leer información de un disco grueso se utiliza únicamente
la señal de la primera zona 811 de recepción de luz.
La Figura 30 muestra los cambios de la señal de
error de foco según la señal de la primera zona de recepción de luz
(línea continua A) y la señal total de la primera y la segunda zonas
de recepción de luz (línea de trazos B) cuando se lee información
de un disco grueso. La diferencia entre las formas indicadas por la
línea continua A y la línea de puntos B proviene de la cantidad de
luz dispersada en un disco grueso. En el fotodetector de octahedro
810, la luz dispersada que se origina a partir de una aberración
esférica grande del disco grueso es detectada principalmente por el
fotodetector exterior 812. Esta luz dispersada detectada por el
fotodetector exterior 812 provoca un aumento en la amplitud de la
señal de error de foco que da como resultado una señal de error de
foco inestable tal como se muestra en la línea de puntos B. Y, a su
vez, cuando se utiliza únicamente la luz detectada que impacta
sobre el fotodetector interior 811, cabe la posibilidad de reducir
el efecto de la luz dispersada sobre la curva S tal como se muestra
mediante la línea continua A. En la práctica, la señal de error de
foco indicada por A es mejor que B ya que tiene un único punto de
paso por cero para la señal de error de foco y la simetría de la
señal en el punto de paso por cero son características importantes
para identificar la posición en el foco de una lente de
objetivo.
Tal como se entiende a partir de la explicación
anterior, cuando se lee información de un disco grueso, las
componentes de la señal de error de foco se obtienen utilizando
únicamente la luz de la zona axial cercana, obteniendo de este modo
una señal de error de foco estable tal como se muestra en la Figura
30.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el
método de control del foco del dispositivo de lente de objetivo y
el dispositivo óptico que adopta el mismo según la presente
invención que tiene un efecto reductor del tamaño del punto
luminoso, es decir, la cantidad de luz de la parte "B" de la
Figura 5, y un efecto de estabilización de la señal de error de
foco, ya que se genera solamente una única señal de error de foco
con independencia del grosor del disco, no se requieren unos medios
adicionales de control del foco para utilizar los discos de grosores
diferentes.
Además, las magnitudes de las señales detectadas
de error de foco son diferentes dependiendo del grosor del disco.
En otras palabras, tal como se muestra en la Figura 31, en el caso
de un disco delgado toda la luz de las zonas axiales cercana y
lejana alcanza un fotodetector, y en el caso de un disco grueso
únicamente la luz de la zona axial cercana alcanza al fotodetector,
discriminando fácilmente de este modo el tipo de disco.
A continuación se describirá detalladamente la
operación de discriminación del tipo de disco haciendo referencia
al diagrama de flujo de la Figura 32.
Si se inserta un disco delgado o grueso (etapa
100), la corriente de foco (que controla la posición de la lente de
objetivo con respecto al disco) aumenta o disminuye para discriminar
el margen de una lente de objetivo, es decir, el tipo de un disco,
tal como se muestra en la Figura 33. La lente de objetivo se
desplaza arriba y abajo m veces (m=1,2,3,...) dentro de su margen
de ajuste del foco, obteniendo de este modo una señal suma a partir
del fotodetector (sumando conjuntamente todas las señales de cada
uno de los ocho cuadrantes) y una señal de error de foco (Sf)
(etapa 101). Como se utiliza un fotodetector de cuadrantes, la señal
de error de foco se obtiene a través de un método astigmático
convencional tal como el que se da a conocer, por ejemplo, en la
patente U.S. n.º 4,695,158 concedida a Kotaka et al. Por ser
convencional, no se lleva a cabo una explicación del mismo.
Experimentalmente se ha demostrado que la amplitud de la señal de
error de foco para la reproducción de un disco delgado es cuatro
veces la de la correspondiente para la reproducción de un disco
grueso, que la intensidad de la luz es suficiente para la
compatibilidad con ambos tipos de disco y que se consigue una
estabilización de la señal de error de foco.
El método descrito anteriormente reduce la
cantidad de aberración esférica para reproducir una señal registrada
sobre un disco. No obstante, la aberración esférica es mayor que la
correspondiente al captador óptico para el reproductor convencional
de discos compactos, dando como resultado de este modo el deterioro
de la señal de reproducción. Por esta razón, es preferible utilizar
un ecualizador digital de formas de onda, tal como se muestra en la
Figura 36, que, aceptando una señal de entrada fi(t), produce
una señal de salida fo(t) según
fo(t) =
fi (t+\tau)
-K[fi(t)+fi(t+2\tau)]
siendo \tau un tiempo de retardo
predeterminado, y K es un divisor de amplitud predeterminado, tal
como se muestra en la Figura 32 (etapas 106 y
117).
Una vez que se han obtenido la señal de error de
foco S_{f} y la señal suma (etapa 101), se determina si la señal
de error de foco S_{f} es mayor que una primera señal de
referencia para un disco delgado (etapa 102). En este momento, la
señal suma también se puede comparar con la primera señal de
referencia según las condiciones del diseño.
Tal como se muestra en la Figura 34, si el
primer valor de referencia es menor que la señal de foco S_{f} ó
la señal suma, se determina que el disco es delgado (etapa 103) y se
realizan continuamente (etapa 104) un enfoque y un seguimiento
según esta determinación, obteniendo de este modo una señal de
reproducción (etapa 105). La señal de reproducción pasa a través de
un ecualizador de formas de onda (etapa 106) para un disco delgado
de manera que se obtiene una señal de ecualización de forma de onda
(etapa 107). No obstante, si el primer valor de referencia es mayor
que la señal de error de foco S_{f} de la señal suma, a
continuación se determina si la señal de error de foco es mayor que
el segundo valor de referencia correspondiente al disco grueso
(etapa 113).
Tal como se muestra en la Figura 35, si el
primer valor de referencia es mayor que la señal de error de foco
S_{f} ó la señal suma y la señal de error de foco S_{f} ó la
señal suma es mayor que el segundo valor de referencia (etapa 113),
se determina que el disco es grueso (etapa 114) y se realizan
continuamente (etapa 115) un enfoque y un seguimiento, obteniendo
de este modo una señal de reproducción (etapa 116). La señal de
reproducción pasa a través de un ecualizador de formas de onda
(etapa 117) para un disco delgado de manera que se obtiene una
señal de ecualización de forma de onda (etapa 118).
Si la señal de error de foco S_{f} ó la señal
suma es más pequeña que una segunda señal de referencia se genera
una señal de error (etapa 123). La señal de error de foco y la señal
suma se pueden utilizar para discriminar claramente el tipo de
disco y este método que utiliza ambas señales reduce el error de
discriminación.
Tal como se ha descrito anteriormente, el
dispositivo de lentes según la presente invención presenta varias
ventajas tal como se describe a continuación:
El dispositivo de lentes según la presente
invención adopta unos medios de bloqueo o dispersión de la luz que
son simples y fáciles de fabricar, en lugar de una lente holográfica
compleja y costosa. Además, como la luz se puede utilizar sin ser
separada por una lente holográfica, el dispositivo de lentes
presenta un rendimiento de utilización de la luz mayor que el
correspondiente al dispositivo convencional. Adicionalmente, como
se forma un punto luminoso de haz muy pequeño, se puede mejorar el
rendimiento de registro y reproducción de información. Como el
dispositivo de lentes con unos medios de bloqueo, refracción,
difracción o dispersión de la luz tiene una única lente de
objetivo, es muy sencillo montar y ajustar el captador óptico que
adopta el dispositivo de lentes. Además, como siempre se obtiene
una señal que puede discriminar el tipo de disco independientemente
del grosor de los discos, no se requieren medios adicionales para
discriminar el tipo de disco. Por el contrario, el dispositivo
convencional que utiliza configuraciones holográficas debe adoptar
unos medios adicionales para discriminar algunas señales ya que el
dispositivo genera múltiples señales. De entre las múltiples
señales, una se utiliza para discos delgados y la otra se utiliza
para discos gruesos.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito
particularmente haciendo referencia a formas de realización
preferidas de la misma, los expertos en la materia entenderán que en
dicha invención se pueden realizar otros cambios diversos en cuanto
a la forma y los detalles sin desviarse con respecto al ámbito de la
invención. Por ejemplo, se puede modificar la posición relativa de
los discos en el camino de la luz, cambiando de este modo los
patrones del punto luminoso y consecuentemente los detalles de los
diversos métodos que utilizan los patrones del punto luminoso
convertidos eléctricamente.
La presente invención se puede utilizar en un
sistema óptico adoptado en el campo de los soportes de registro
para registrar/reproducir datos de vídeo o audio.
Claims (29)
1. Dispositivo captador óptico que
comprende:
una fuente (900) de luz;
una lente de objetivo (200) enfrentada a uno de
los discos que está situado en el dispositivo óptico, presentando
una zona de paso de la luz dividida en zonas cercanas, intermedias y
lejanas correspondientes a una zona de eje cercana, una zona de eje
intermedia y una zona de eje lejana de la luz incidente,
respectivamente, y presentando una zona focal, en la que una de
entre dicha pluralidad de partes de lente enfoca dicha luz sobre
dicho medio de memoria óptica independientemente del tipo de dicho
medio de memoria óptica; y
un fotodetector (800) para detectar la luz
reflejada desde el disco; y
un divisor (600) de haz, dispuesto entre dicha
lente de objetivo y dicha fuente de luz, para transmitir/reflejar
luz desde dicha fuente de luz hacia dicha lente de objetivo y para
reflejar/transmitir luz reflejada desde el disco hacia dicho
fotodetector;
caracterizado porque
dicha zona intermedia (101, 102) tiene una zona
predeterminada para evitar que la luz en una zona axial intermedia
de dicho camino de la luz alcance dicha zona focal, presentando
dicha zona predeterminada un diámetro externo inferior al diámetro
efectivo de dicha lente (200).
2. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102) bloquea
la luz en la zona intermedia de dicho camino de la luz.
3. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102)
dispersa la luz en la zona intermedia de dicho camino de la
luz.
4. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102)
difracta la luz en la zona intermedia de dicho camino de la
luz.
5. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102) absorbe
la luz en la zona intermedia de dicho camino de la luz.
6. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102) refleja
la luz en la zona intermedia de dicho camino de la luz.
7. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102)
transmite la luz en la zona intermedia de dicho camino de la luz en
una dirección irrelevante para dicha zona focal.
8. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102)
refracta la luz en la zona intermedia de dicho camino de la luz en
una dirección que se aleja de dicha zona focal.
9. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia es una película
(101) de control de la luz de un patrón predeterminado, situada
sobre dicha lente (200).
10. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia incluye por lo
menos una película (101, 102) de control de la luz de un patrón
predeterminado situado en dicha lente (200).
11. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia (101, 102) incluye
por lo menos una irregularidad de superficie de un patrón
predeterminado.
12. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona intermedia de dicha lente de
objetivo incluye por lo menos una irregularidad de superficie de un
patrón predeterminado.
13. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 12, en el que dicha ranura (102) tiene forma de
V.
14. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 12, en el que dicha ranura (102) tiene lados
paralelos y dicha lente (200'') es una lente plana.
15. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 11, en el que dicha por lo menos una irregularidad
de superficie incluye un resalte (102) que sobresale en forma de
cuña.
16. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 11, en el que dicha por lo menos una irregularidad
de superficie incluye una superficie rugosa.
17. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 11, en el que dicha irregularidad de superficie
incluye una retícula de difracción para difractar la luz en dicha
zona intermedia de dicho camino de la luz alejándola con respecto a
dicha zona focal.
18. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha lente (200) posee una superficie
de refracción.
19. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha lente (200) es una lente de
difracción.
20. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha lente (200) es una lente
plana.
21. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicho fotodetector (800) incluye una
primera zona de recepción de luz para recibir únicamente la luz en
dicha zona axial cercana reflejada desde un disco relativamente más
grueso, una segunda zona de recepción de luz que rodea a dicha
primera zona de recepción de luz; en el que dichas primera y
segunda zonas de recepción reciben luz en las zonas axiales tanto
cercana como lejana reflejada desde un disco relativamente
delgado.
22. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 21, en el que cada una de entre dichas primera y
segunda zonas de recepción de dicho fotodetector (800) incluyen
segmentos divididos en cuadrantes.
23. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 11, en el que dicha por lo menos una irregularidad
de superficie de un patrón predeterminado se forma en por lo menos
una superficie de dicha lente (200).
24. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicha zona axial intermedia está
definida por el grosor de un disco.
25. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicho disco (300) es del tipo DVD ó
CD.
26. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicho disco (300) tiene un grosor de
0,6\pm0,1 mm ó 1,2\pm0,1 mm.
27. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicho disco (300) se fabrica de vidrio o
plástico.
28. Dispositivo captador óptico de lentes según
la reivindicación 1, en el que dichas zonas axiales cercana y
lejana están definidas por la cantidad de aberración óptica.
29. Dispositivo captador óptico según la
reivindicación 1, en el que dicho disco (300) es del tipo que
presenta un grosor diferente.
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