ITMI970015A1

ITMI970015A1 - Lettore ottico

Info

Publication number: ITMI970015A1
Application number: IT97MI000015A
Authority: IT
Inventors: Yoo Jang-Hoon; Lee Chul-Woo; Rim Kyung-Hwa
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 1998-07-08
Also published as: JPH09198700A; NL1004964A1; FR2743660A1; NL1004964C2; US5986993A; DE19700673A1; FR2743660B1; KR970060105A; DE19700673C2; IT1289867B1; GB9700058D0; GB2309119A; GB2309119B; KR100200873B1

Description

Descrizione dell ' invenzione industriale avente per titolo : "LETTORE OTTICO"

Sforndo, dell ' invenzione

La presente invenzione si riferisce a un lettore ottico, e più particolarmente, a un lettore ottico che può ottenere un segnale di riproduzione stabile aumentando l'apertura numerica di un obiettivo.

Un lettore ottico registra e riproduce informazioni quali dati video o audio su/da mezzi di registrazione ottici, ad esempio dischi. La struttura di un disco è tale che una superficie registrata viene formata su un substrato fatto di plastica o vetro. Al fine di leggere o scrivere informazioni su un disco ad alta densità, il diametro del punto ottico deve essere molto piccolo. A questo fine, l'apertura numerica (NA) di un obiettivo viene generalmente fatta grande e viene usata una sorgente di luce avente una lunghezza d'onda più piccola. Usando la sorgente luminosa a lunghezza d'onda più piccola e una grande apertura numerica, tuttavia, si riduce la possibilità di inclinazione del disco rispetto all'asse ottico. La possibilità di inclinazione del disco così ridotta può essere aumentata diminuendo lo spessore del disco.

Assumendo che l'angolo di inclinazione del disco sia Θ, l' ampiezza di un coefficiente di aberrazione coma W31 può essere ottenuta da:

dove d ed n rappresentano lo spessore e l ' indice di rifrazione del disco, rispettivamente. Cernie si capisce dalla relazione sopra riportata, il coefficiente di aberrazione coma è proporzionale al cubo dell'apertura numerica. Quindi, considerando che l'apertura numerica dell’obiettivo richiesta per un disco compatto (compact disk) convenzionale è 0,45 e che per un disco video digitale è 0,6, un disco video digitale ha un coefficiente di aberrazione coma di circa 2,34 volte quello di un disco compatto avente lo stesso spessore. La massima possibilità di inclinazione del disco video digitale è quindi controllata per essere ridotta a circa la metà di quella del disco compatto convenzionale. Conseguentemente, al fine di assimilare la massima possibilità di inclinazione del disco video digitale a quella del disco conpatto, lo spessore del disco video digitale dovrebbe essere ridotto .

Tuttavia, un tale disco a spessore ridotto adottante una sorgente luminosa a lunghezza d'onda più corta (alta densità); ad esempio un disco video digitale, non può essere usato in un'apparecchiatura convenzionale di regis trazione/ riproduzione, ad esempio un lettore di dischi per dischi compatti adottante una sorgente luminosa a lunghezza d'onda più lunga, perché un disco avente uno spessore non standard determina un'aberrazione sferica corrispondente alla differenza nello spessore da quello di un disco normale. Se l’aberrazione sferica è fortemente aumentata, il punto formato sul disco non può avere l'intensità luminosa necessaria per la registrazione, il che impedisce un'accurata registrazione delle informazioni. Ancora, durante la riproduzione, il rapporto segnale-rumore è molto basso per riprodurre le informazioni in modo accurato.

Quindi, è necessario un lettore ottico adottante una sorgente luminosa avente una piccola lunghezza d'onda, ad esempio 650 nm, che è compatibile per dischi aventi differenti spessori, quale un disco compatto o un disco video digitale.

A questo scopo, sono in atto ricerche per apparecchiature che possano riprodurre e registrare informazioni da/su due tipi di dischi aventi differenti spessori con un unico lettore ottico adottante una sorgente luminosa a lunghezza d'onda più piccola. Sono stati adottati dispositivi a lente adottanti rispettivamente una lente ologramma e una lente rifrattiva (Brevetto giapponese Pubblicazione N. Hei 7-98431) .

Le FIGG. 1 e 2 mostrano la focalizzazione di luce dif fratta di ordine zero e del primo ordine su dischi 3a e 3b aventi differenti spessori, rispettivamente. Una lente ologramma 1, provvista di un profilo a elementi incrociati 11, e un obiettivo rifrattivo 2 sono previsti lungo il percorso della luce di fronte ai dischi 3a e 3b. Il profilo a elementi incrociati 11 diffrae i fasci di luce 4 da una sorgente luminosa (non mostrata) passanti attraverso la lente ologramma 1, per separare così la luce passante in luce dif fratta del primo ordine 41 e luce di ordine zero 40 ciascuna delle quali viene focalizzata con una differente intensità dall'obiettivo 2 per l'appropriato punto focale sul disco più spesso 3b o sul disco più sottile 3a, e separare così le operazioni di lettura/ scrittura di dati rispetto a dischi aventi differenti spessori.

Tuttavia, usando un tale dispositivo a lenti, la separazione della luce in due fasci (cioè la luce di ordine zero e di primo ordine) mediante la lente ologramma 1 abbassa l'efficienza di utilizzazione della luce effettivamente generata a circa il 15%. Ancora, durante un'operazione di lettura, poiché le informazioni sono incluse solo in uno dei due fasci, il fascio non portante alcuna informazione viene verosimilmente rivelato come rumore. Inoltre, la fabbricazione di una tale lente ologramma richiede un processo di alta precisione per incidere un buon disegno di ologramma, cosa che aumenta i costi di fabbricazione.

La FIG. 3 è un diagramma schematico di un lettore ottico convenzionale (Brevetto U.S. N. 5.281.797) che, anziché usare una lente ologramma come sopra, comprende un diaframma ad apertura la per variare il diametro dell'apertura, in modo che i dati possano essere registrati sia su un disco con lunghezza d'onda più lunga che su un disco con lunghezza d'onda più corta e in modo che possano essere riprodotte informazioni da essi. Il diaframma ad apertura la è montato tra l'obiettivo 2 rivolto a un disco 3 e una lente collimatrice 5, e controlla un fascio di luce 4 emesso da una sorgente luminosa 9 e trasmesso attraverso un suddivisore di fascio 6, regolando opportunamente l'area della regione di passaggio del fascio luminoso, cioè, l'apertura numerica. L'apertura diametrale del diaframma ad apertura la viene regolata in base alle dimensioni del punto focalizzato sul disco che viene impiegato e lascia passare sempre il fascio di luce 4a della regione centrale ma lascia passare o blocca il fascio di luce 4b della regione periferica in base al suo stato di regolazione. Nella FIG. 3, il numero di riferimento 7 indica una lente focalizzatrice e il numero di riferimento 8 indica un fotorivelatore.

Nel dispositivo ottico avente la suddetta configurazione, se il diaframma variabile è formato da un diaframma meccanico, le sue caratteristiche strutturali di risonanza cambiano in base all'effettiva apertura del diaframma, e quindi diventa difficile nella pratica l'installazione su un attuatore per azionare l'obiettivo. Per risolvere questo problema, possono essere usati cristalli liquidi per formare il diaframma: Ciò, tuttavia, ostacola fortemente la miniaturizzazione del sistema, deteriora la resistenza al calore e la durata, e aumenta i costi di fabbricazione.

Alternativamente, può essere previsto un obiettivo per ciascun disco in modo che un obiettivo specifico venga utilizzato per uno specifico disco. In questo caso, tuttavia, poiché è necessaria un'apparecchiatura di comando per sostituire le lenti, la configurazione diventa complessa e conseguentemente aumentano i costi di fabbricazione. Sommario dell'invenzione

Uno scopo della presente invenzione è di fornire un dispositivo obiettivo perfezionato che possa ottenere segnali di riproduzione stabili e controllati aumentando l'apertura numerica di un obiettivo.

Per raggiungere lo scopo suddetto, viene fornito un lettore ottico in accordo alla presente invenzione comprendente: un obiettivo rivolto a un disco; una sorgente luminosa per irradiare luce verso il disco attraverso l'obiettivo; un suddivisore di fascio previsto tra la sorgente luminosa e l'obiettivo per dirigere la luce riflessa dal disco in un percorso differente da quello della luce che ha viaggiato dalla sorgente luminosa; un fotorivelatore per rivelare la luce riflessa dal disco e passata attraverso il suddivisore di fascio; e un diaframma previsto tra il suddivisore di fascio e la sorgente luminosa e avente una predeterminata apertura numerica.

Ancora, in accordo a un altro aspetto della presente invenzione, viene fornito un lettore ottico comprendente: un gruppo obiettivo avente un obiettivo rivolto a un disco e un dispositivo di controllo della luce per controllare la luce della regione intermedia tra la regione vicina all’asse e la regione lontana dall'asse della luce incidente sul disco; una sorgente di luce per irradiare luce verso il disco attraverso l'obiettivo; un suddivisore di fascio previsto tra la sorgente luminosa e l'obiettivo per dirigere la luce riflessa dal disco in un percorso differente da quello della luce che ha viaggiato dalla sorgente luminosa; un fotorivelatore per rivelare la luce riflessa dal disco e passata attraverso il suddivisore di fascio; e un diaframma previsto tra il suddivisore di fascio e la sorgente luminosa e avente una predeterminata apertura numerica più piccola di quella dell'obiettivo. Breve descrizione dei disegni

Gli scopi e vantaggi suddetti della presente invenzione saranno più evidenti dalla descrizione dettagliata di una sua realizzazione preferita con riferimento ai disegni annessi, in cui:

le FIGG. 1 e 2 sono diagrammi schematici di un lettore ottico convenzionale avente una lente ologramma, mostranti gli stati in cui un fascio di luce viene focalizzato su un disco sottile e un disco spesso, rispettivamente;

la FIG. 3 è un diagramma schematico di un altro lettore ottico convenz ionale ;

la FIG. 4 è un diagramma schematico di un lettore ottico in accordo a una prima realizzazione della presente invenzione;

la FIG. 5 è un diagramma schematico di un lettore ottico in accordo a una seconda realizzazione della presente invenzione;

le FIGG. da 6 a 8 sono viste laterali schematiche mostranti varie strutture di un gruppo obiettivo adottato per il lettore ottico in accordo alla presente invenzione; e

la FIG. 9 è un grafico mostrante il cambiamento di segnali traccia in base alla variazione nell'apertura numerica di un obiettivo in un lettore ottico in accordo alla presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Con riferimento alla FIG. 4, i numeri di riferimento 301 e 302 indicano un disco spesso e un disco sottile, rispettivamente, i quali sono sovrapposti allo scopo di meglio comprendere il lettore ottico in accordo con la presente invenzione.

Un gruppo obiettivo 200 rivolto verso i dischi 300 e un fotorivelatore 600 sono posizionati lungo un percorso di luce lineare, e un suddivisore di fascio 400 e una lente rivelatrice 500 sono disposti sequenzialmente tra essi. Una sorgente luminosa 800, quale un diodo laser, è posizionata in corrispondenza dell'estremità di un altro percorso di luce, cioè uno diviso dal suddivisore di fascio 400. Un diaframma 700 avente un predeterminato rapporto di apertura, ad esempio 0,6, è interposto tra il suddivisore di fascio 400 e la sorgente luminosa 800.

La FIG. 5 è un diagramma schematico di un lettore ottico in accordo a una seconda realizzazione della presente invenzione.

In questa realizzazione, a differenza della prima realizzazione, una sorgente luminosa 800 e un gruppo obiettivo 200 sono posizionati in un percorso di luce lineare,e una piastra di lunghezza d'onda 210 e un suddivisore polarizzante 400a sono interposti tra essi. Un fotorivelatore 600 è posizionato all'estremità di un altro percorso di luce, cioè uno diviso dal suddivisore polarizzante, e una lente rivelatrice 500 è prevista di fronte al fotorivelatore 600. Un diaframma 700, secondo una caratteristica della presente invenzione, è posizionato tra il suddivisore di fascio 400 e la sorgente luminosa 800,e una lente collimatrice 900 per focalizzare la luce dalla sorgente luminosa 800, è posizionata tra il diaframma 700 e la sorgente luminosa 800.

Nel lettore ottico della presente invenzione, il gruppo obiettivo 200 ha diverse strutture,come segue.

Come mostrato in FIG. 6, il gruppo obiettivo 200 ha un obiettivo 201, provvisto di un film 202 di controllo della luce, per controllare la luce della regione intermedia tra la regione lontana dall'asse e la regione vicina all'asse della luce.

In questa realizzazione, la luce intorno a un asse nel centro di un percorso luminoso, cioè in una regione intermedia tra le regioni vicina e lontana dall'asse, viene bloccata o schermata per formare un piccolo punto luminoso dal quale viene soppressa l'interferenza della luce nella regione intermedia. A questo fine, nella regione intermedia tra le regioni vicina e lontana dall'asse lungo il percorso della luce incidente, sono previsti mezzi di controllo della luce di una forma anulare o poligonale perimetralmente (ad esempio un quadrato) per bloccare o diffondere la luce. Ciò utilizza il fatto che la luce della regione lontana dall'asse non influenza la luce centrale ma lo fa la luce della regione intermedia tra le regioni vicina e lontana dall'asse. Qui, la regione vicina all'asse rappresenta la regione intorno all'asse della lente (definito come un asse ottico in ottica) avente un'aberrazione sostanzialmente trascurabile, la regione lontana dall'asse rappresenta la regione che è più lontana dall'asse ottico rispetto alla regione vicina all'asse, e la regione intermedia è la regione tra la regione vicina all'asse e la regione lontana dall'asse.

Ancora, come mostrato in FIG. 7, il gruppo obiettivo 200 ha un obiettivo 201 provvisto di una scanalatura 203 di controllo della luce di un disegno predeterminato, quale mezzo di controllo della luce per controllare la luce della regione intermedia.

Inoltre, come mostrato in FIG. 8, il gruppo obiettivo 200 ha un elemento 206 di controllo della luce provvisto di un film 205 di controllo della luce per controllare la luce della regione intermedia, tra i fasci di luce viaggianti verso l'obiettivo 201.

Nel gruppo obiettivo 200 avente la struttura suddetta, il film o la scanalatura di controllo della luce per controllare la luce ha una forma anulare o poligonale perimetralmente (ad esempio un quadrato).Tuttavia, la presente invenzione non è limitata alle forme.

Nel lettore ottico in accordo alle realizzazioni della presente invenzione, i diaframmi dovrebbero essere posizionati in modo che il rapporto di apertura per la luce incidente viaggiante verso l'obiettivo sia 0,6. Quando le informazioni vengono riprodotte da un disco sottile (ad esempio un disco video digitale di 0,6 mm), l'ampiezza di un segnale di riproduzione viene determinata dal rapporto di ampiezza tra la luce diffratta di ordine zero dalle tracce del disco e ± la luce diffratta del primo ordine. A questo punto, poiché la cavità è piccola e il periodo della traccia è breve, l'ampiezza del segnale è più piccola di quella del segnale per i dischi compatti esistenti. Quindi, se viene aumentata ciascuna ampiezza dei segnali di riproduzione e controllati, si può realizzare una riproduzione più stabile.

In base ad esperimenti, nel caso di riproduzione di un segnale da un disco quale il disco video digitale, la presente invenzione può essere adottata per aumentare l'ampiezza del segnale. Poiché il diaframma secondo la presente invenzione ha una predeterminata apertura numerica, ad esempio 0,6, quella della luce focalizzata sul disco diventa 0,6 senza definire separatamente quella dell'obiettivo a 0,6. Inoltre, l'apertura numerica della luce riflessa dal disco e poi viaggiante verso un fotorivelatore avrà un'apertura numerica superiore a 0,6, che può aumentare la quantità di luce di un gruppo ricevente la luce. In base a risultati sperimentali, in condizioni in cui l'apertura numerica del diaframma venne inpostata a 0,6 e quella dell'obiettivo tra 0,6 e 0,63, si ottennero segnali di distorsione e di traccia stabile.

La FIG. 9 mostra la variazione nei segnali di traccia quando l'apertura numerica del diaframma viene variata. Come mostrato in FIG.

9, quando l'apertura numerica dell'obiettivo è 0,63, l'ampiezza del segnale di traccia aumentò del 15%, rispetto a quella del caso in cui l’apertura numerica dell'obiettivo è 0,6.

In altre parole, nel lettore ottico secondo la presente invenzione, l'apertura numerica dell'obiettivo aumenta da 0,6 a 0,63 e quella del diaframma per la luce proveniente dalla sorgente luminosa è stabilita a 0,6, che è minore di quella dell'obiettivo, ottenendo così segnali di riproduzione e di traccia alti e stabili. Ancora, nel caso di un lettore ottico adottante un mezzo di bloccaggio della luce avente un’area costante per un grippo obiettivo, poiché la luce incidente su un disco viene ristretta nell'apertura numerica a 0,6, si ottengono segnali di riproduzione e di traccia più stabili mantenendo nel contempo una caratteristica di distorsione e tolleranza rispetto all'inclinazione del disco come quelle di un lettore ottico convenzionale. In particolare, in un lettore ottico adottante un gruppo obiettivo provvisto di un mezzo di bloccaggio della luce, quando la lunghezza d'onda (λ) della sorgente luminosa usata è inferiore a 1,69 volte un valore ottenuto moltiplicando l'apertura numerica (NA) per il periodo della traccia del disco (Tp) nella seguente relazione, l'effetto stabilizzante può essere migliorato:

La tabella che segue mostra le caratteristiche strutturali di un obiettivo avente un'apertura numerica di 0,63. Qui, il materiale usato per l’obiettivo era plastica o vetro avente un indice di rifrazione di circa 1, 58.

Nel lettore ottico soddisfacente la condizione della relazione suddetta, quando un disco spesso avente un obiettivo ottimizzato deve essere compatibilmente usato con un disco sottile, un mezzo di bloccaggio della luce è previsto in un gruppo obiettivo e un diaframma è previsto lungo un percorso di luce da una sorgente luminosa, come sopra descritto.

In accordo alla presente invenzione, la presente invenzione può essere adottata per un lettore ottico provvisto di un mezzo di bloccaggio della luce come pure per un lettore ottico convenzionale. Ancora, a prescindere dallo spessore di un disco, può essere ottenuto un segnale di riproduzione stabile.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un lettore ottico comprendente: un obiettivo rivolto verso un disco; una sorgente luminosa per irradiare luce su detto disco attraverso detto obiettivo; un suddivisore di fascio previsto tra detta sorgente luminosa e l'obiettivo per dirigere la luce riflessa da detto disco in un percorso differente da quello della luce che ha viaggiato da detta sorgente luminosa; un fotorivelatore per rivelare la luce riflessa da detto disco e che ha viaggiato attraverso detto suddivisore di fascio; e un diaframma previsto tra detto suddivisore di fascio e la sorgente luminosa e avente una predeterminata apertura numerica.
2. Lettore ottico secondo la rivendicazione 1, in cui detta sorgente luminosa e l'obiettivo sono posizionati in un percorso di luce lineare e detto fotorivelatore è posizionato in un altro percorso diviso da detto suddivisore di fascio.
3. Lettore ottico secondo la rivendicazione 1, in cui detto obiettivo e il fotorivelatore sono posizionati in un percorso di luce lineare e detta sorgente luminosa è posizionata in un altro percorso diviso da detto suddivisore di fascio.
4. Lettore ottico secondo la rivendicazione 3, comprendente altresì: una piastra di lunghezza d'onda prevista tra detto obiettivo e il suddivisore di fascio; e una lente collimatrice prevista tra detta sorgente luminosa e il diaframma.
5. Lettore ottico secondo la rivendicazione 1, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
6. Lettore ottico secondo la rivendicazione 2, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
7. Lettore ottico secondo la rivendicazione 3, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
8. Lettore ottico secondo la rivendicazione 4, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
9. Lettore ottico secondo la rivendicazione 5, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
10. Lettore ottico secondo la rivendicazione 6, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
11. Lettore ottico secondo la rivendicazione 7, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
12. Lettore ottico secondo la rivendicazione 8, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
13. Un lettore ottico comprendente: un gruppo obièttivo avente un obiettivo rivolto verso un disco e un dispositivo di controllo della luce per controllare la luce della regione intermedia tra la regione vicina all'asse e la regione lontana dall'asse della luce incidente su detto disco; una sorgente luminosa per irradiare luce verso detto disco attraverso detto obiettivo; un suddivisore di fascio previsto tra detta sorgente luminosa e l'obiettivo per dirigere la luce riflessa da detto disco in un percorso differente da quello della luce che ha viaggiato da detta sorgente luminosa; un fotorivelatore per rivelare la luce riflessa da detto disco che ha viaggiato attraverso detto suddivisore di fascio; e un diaframma previsto tra detto suddivisore di fascio e la sorgente luminosa e avente una predeterminata apertura numerica più piccola dell'apertura numerica di detto obiettivo.
14. Lettore ottico secondo la rivendicazione 13, in cui detta sorgente luminosa e l'obiettivo sono posizionati in un percorso di luce lineare e detto fotorivelatore è posizionato in un altro percorso diviso da detto suddivisore di fascio.
15. Lettore ottico secondo la rivendicazione 13, in cui detto obiettivo e il fotorivelatore sono posizionati in un percorso di luce lineare e detta sorgente luminosa è posizionata in un altro percorso diviso da detto suddivisore di fascio.
16. Lettore ottico secondo la rivendicazione 15,comprendente altresì: una piastra di lunghezza d'onda prevista tra detto obiettivo e il suddivisore di fascio; e una lente collimatrice prevista tra detta sorgente luminosa e il diaframma.
17. Lettore ottico secondo la rivendicazione 13, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
18. Lettore ottico secondo la rivendicazione 14, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
19. Lettore ottico secondo la rivendicazione 15, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
20. Lettore ottico secondo la rivendicazione 16, in cui l'apertura numerica di detto diaframma è impostata a 0,6.
21. Lettore ottico secondo la rivendicazione 13, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
22. Lettore ottico secondo la rivendicazione 14, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
23. Lettore ottico secondo la rivendicazione 15, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
24. Lettore ottico secondo la rivendicazione 16, in cui l' pertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
25. Lettore ottico secondo la rivendicazione 17, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
26. Lettore ottico secondo la rivendicazione 18, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.
27. Lettore ottico secondo la rivendicazione 19, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63,
28. Lettore ottico secondo la rivendicazione 20, in cui l'apertura numerica di detto obiettivo è impostata a 0,63.