PL182121B1

PL182121B1 - Sposób oraz urzadzenie do selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji PL

Info

Publication number: PL182121B1
Application number: PL96317092A
Authority: PL
Inventors: Akio Yamakawa; Kamon Uemura
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2001-11-30
Also published as: US5875164A; CN1152768A; PL317092A1; EP0776003A2; DE69618908T2; DE69618908D1; CZ289666B6; CA2189719A1; SG44984A1; EP0776003B1; CZ341496A3; EP0776003A3; BR9605619A; TW309613B; JP3397280B2; CN1146886C; JPH09204681A; USRE38538E1

Abstract

1.Sposób selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji z pierwszego rodzaju nosnika zapisu, majacego warstwe zapisu informacji umieszczona na podlozu o pierwszej grubosci oraz z drugiego rodzaju nosnika zapisu, majacego warstwe zapisu informacji umieszczona na podlozu o drugiej grubosci, przy czym podloze drugiego rodzaju nosnika jest grubsze niz podloze pierwszego rodzaju nosnika, za pomoca optycznej glowicy zapisujaco/odtwarzajacej, która zawiera zespól generujacy swiatlo, które kieruje sie poprzez podloze na warstwe zapisu informacji pierwszego rodzaju nosnika lub drugiego rodzaju nosnika, zespól prowadzacy swiatlo, za pomoca którego skupia sie swiatlo wytworzone przez zespól generujacy swiatlo i kieruje sie skupione swiatlo na warstwe zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nosnika zapisu oraz zespól fotodetektorowy, za pomoca którego wykrywa sie swiatlo odbite od warstwy zapisu informacji pierwszego tub drugiego rodzaju nosnika zapisu, znamienny tym, ze wykrywa sie swiatlo odbite od warstwy zapisu informacji za pomoca zespolu fotodetekto- rowego (61) o znormalizowanym rozmiarze 2. Urzadzenie do selektywnego zapisywania i odtwarzania infor- macji z pierwszego rodzaju nosnika zapisu, majacego warstwe zapisu infor- macji umieszczona na podlozu o pierwszej grubosci oraz z drugiego rodzaju nosnika zapisu, majacego warstwe zapisu informacji umieszczona na podlozu o drugiej grubosci, zaopatrzone w zespól generujacy swiatlo skierowane na warstwe zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nosnika zapisu, zespól prowadzacy swiatlo dla skupienia swiatla wytworzonego przez zespól generujacy swiatlo i kierujacy skupione swiatlo na warstwe zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nosnika zapisu oraz zespól fotodetektorowy do wykrywania swiatla odbitego od warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nosnika zapisu, znamienne tym, ze zespól fotodetekto- rowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora uzalezniony od powieksze- nia zespolu prowadzacego swiatlo (44), który jest wiekszy niz srednica plamki swiatla odbitego od pierwszego rodzaju nosnika zapisu (20), na zespole fotodetektorowym (61) o pierwszej liczbie otworu N 1, ......... FIG. 6 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz urządzenie do selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji, z nośnika zapisu, zwłaszcza sposób i urządzenie do zapisywania i odtwarzania informacji z wielu różnych nośników w postaci dysków, posiadających podłoże o różnej grubości.

Jako nośniki informacji powszechnie używa się dysków kompaktowych CD, z których dane odczytywane są za pomocą wiązki światła. W ostatnich latach do cyfrowego zapisu obrazu telewizyjnego o dużej długości stosuje się cyfrowe dyski wizyjne DVD, tak zwane dyski optyczne.

Aby odczytać informacje zapisane na dysku optycznym, na nośnik rzutowana jest wiązka światła laserowego, która po odbiciu się od nośnika jest wykrywana, a ilość odbitego światła jest przetwarzana w liczby binarne.

Z dokumentu EP 0470807 znane jest urządzenie do odczytu dysku optycznego, zaopatrzone w optyczny przetwornik, który może odczytywać dwa różne rodzaje dysku optycznego, mające różne grubości podłoża. Optyczny przetwornik według EP 0470807 jest zaopatrzony w obiektyw korygujący czoło fali, umieszczony na drodze optycznej od źródła światła i soczewkę obiektywu, lub pierwszy i drugi konwergencyjny sprzęgacz sieciowy. Ponadto, w dokumencie EP 0610055 ujawniono optyczną głowicę do skupiania wiązki laserowej padającej na powierzchnię zapisu dysku optycznego, poprzez podłoże dysku. Głowica optyczna ma optyczny element wprowadzony na drodze optycznej od źródła światła i soczewkę obiektywu. W wyniku takiego rozwiązania, głowica optyczna jest zdolna do ogniskowania wiązki laserowej na powierzchni zapisu, gdy grubość podłoża jest różna. W dokumencie US 5161063 ujawniono soczewkę obiektywu, taką jak pojedyncza soczewka o indeksie gradientu mająca uwarstwienie, a wskaźnik gradientu jest wybrany w zależności od grubości przezroczystej osłony nośnika zapisu.

Na figurze 1 rysunku przedstawiono znane optyczne urządzenie odczytujące używane przy odtwarzaniu dysków kompaktowych CD. Jak pokazano na fig. 1 dioda laserowa LD 1 emituje wiązkę światła laserowego o długości fali 780 nm. Wiązka światła laserowego emitowana przez diodę laserową LD 1 jest za pomocą rozdzielacza 2 rozdzielana na wiele wiązek

182 121 laserowych, na przykład na trzy wiązki. Jedna z trzech wiązek wykorzystywana jest do odczytywania zapisanej na dysku informacji oraz do sterowania mechanizmu ogmskowania. Pozostałe dwie wiązki laserowe są wykorzystywane do sterowania pozycjonowania urządzenia odczytującego.

Lustro półprzepuszczalne 3, składające się z przezroczystej płytki odbija w kierunku obiektywu 4 wii^ki laserowe pochodzące z rozdzielacza 2. Skupione światło laserowe odbite od dysku kompaktowego CD 10 i po przejściu przez obiektyw 4, przedostaje się przez lustro półprzepuszczalne 3 w kierunku fotodiody PD 5, która jest elementem światłoczułym. Podczas przechodzenia przez lustro półprzepuszczalne 3 światło laserowe uzyskuje astygmatyzm.

Obiektyw 4 skupia wiązki laserowe na warstwie zapisanej informacji 12, która jest zaopatrzona w niewielkie wgłębienia utworzone na dysku kompaktowym CD 10. Obiektyw 4 skupia również światło laserowe odbite od warstwy zapisanej informacji 12 na dysku kompaktowym 10, które poprzez lustro półprzepuszczalne 3 kierowane jest do fotodiody 5.

Im większa jest rozwartość optyczna liczbowa NA obiektywu 4, tym większy jest kąt, pod jakim obiektyw 4 skupia światło laserowe na mniejszej powierzchni. Na figurze 1 obiektyw 4 posiada wartość rozwartości liczbowej równą 0,45.

Fotodioda 5 wykrywa światło laserowe odbite od dysku kompaktowego 10, który jest oświetlany wiązką laserową wytwarzaną przez diodę laserową 1. Ponieważ emitowana przez diodę laserową 1 wiązka laserową jest rozdzielana na trzy wiązki laserowe, fotodioda 5 składa się odpowiednio z trzech elementów światłoczułych. Jeden z trzech obszarów światłoczułych służy do wykrywania wiązki laserowej, służącej do odczytywania zapisanych na dysku danych cyfrowych. Pozostałe dwa obszary światłoczułe służą do wykrywania dwóch wiązek laserowych, wykorzystywanych do sterowania pozycjonowaniem urządzenia odczytującego. Odbywa się to poprzez wyznaczenie różnicy między energiami niesionymi przez dwie wiązki laserowe, na podstawie których tak steruje się obiektywem 4, aby ogniskował on wiązkę laserową służącą do odczytywania zapisanej informacji, na wyznaczonej ścieżce dysku kompaktowego 10.

Światło laserowe, odbite od warstwy zapisanej informacji 12 i wykryte przez fotodiodę 5, jako światło skupione przechodzi przez lustro półprzepuszczalne 3 i przez to uzyskuje astygmatyzm. Położenie obiektywu 4 zapewniające jego właściwe zogniskowanie jest ustawiane na podstawie wielkości astygmatyzmu.

Dysk kompaktowy CD 10 posiada przezroczyste podłoże 11 o grubości t = 1.2 mm, na którym umieszczona jest warstwa zapisanej informacji 12, a ta pokryta jest następnie warstwą zabezpieczającą 13. Wiązki światła laserowego, wytwarzane przez diodę laserową 10 skupiane są przez obiektyw 4, po czym przechodzą przez przezroczyste podłoże 11, docierając do warstwy zapisanej informacji 12, która posiada niewielkie wgłębienia, odpowiadające informacjom zapisanym na dysku. Gdy wiązki światła laserowego trafiają na wgłębienia, ulegają wtedy zjawisku dyfrakcji, co powoduje, że odbite od nośnika i wykiy^ane przez fotodiodę 5 światło posiada zmniejszone natężenie. W przypadku, gdy wiązki światła laserowego trafiają na obszar warstwy zapisanej informacji 12, na którym brak wgłębienia, to ulegają one jedynie odbiciu i fotodioda 5 wykrywa światło laserowe o dużym natężeniu. Odbite od dysku kompaktowego CD 10 światło laserowe jest wykrywane przez fotodiodę 5, która przekształca wysokie i niskie natężenie odbitego strumienia światła laserowego na odpowiednie poziomy sygnału binarnego 1 i 0. W ten sposób odbywa się odczytywanie informacji, zapisanej w postaci wgłębień na dysku kompaktowym CD 10.

Obiektyw 4 jest tak sterowany, że wiązki światła są właściwie zogniskowane na dysku i jest on ustawiony we właściwej pozycji. Dzięki temu wiązki światła laserowego trafiają w odpowiednie miejsce dysku kompaktowego 10, od którego odbijają się, a następnie są wykrywane, co powoduje odczytywanie informacji zapisanej na dysku kompaktowym 10.

Na figurze 2 przedstawiono znany cyfrowy dysk wizyjny DVD 20. Informacje na dysku wizyjnym 20 zapisane są na dwustronnej strukturze, podczas gdy na dysku kompaktowym CD informacje zapisywane są jednostronnie. Dysk wizyjny DVD 20 zawiera pierwszą część dysku, która z kolei składa się z podłoża 21, warstwy zapisanej informacji 22 umieszczonej na podłożu 21 oraz warstwy zabezpieczającej 23, umieszczonej na warstwie zapisanej infor

182 121 macji 22. Dysk wizyjny DVD 20 zawiera ponadto drugą część dysku, która składa się z podłoża 31, warstwy zapisanej informacji 32 umieszczonej na podłożu 31 oraz warstwy zabezpieczającej 33, umieszczonej na warstwie zapisanej informacji 32. Obie części dysku są złączone ze sobą warstwami zabezpieczającymi 23, 33. W ten sposób dysk wizyjny DVD 20 jest symetryczny względem płaszczyzny połączenia.

Ponieważ cyfrowe informacje są zapisywane na dysku wizyjnym DVD 20 z dużą gęstością podłoża 21, 31 są cieńsze niż podłoże 11 dysku kompaktowego CD 10. Pozwala to na zminimalizowanie nierówności i błędów w grubości podłoża. W przypadku dysku kompaktowego CD 10 grubość podłoża 11 wynosi 1,2 mm, a w przypadku dysku wizyjnego DVD 20 grubość każdego z podłoży wynosi 0,6 mm. Długość i odstępy między wgłębieniami na dysku wizyjnym DVD 20 są mniejsze niż w przypadku dysku kompaktowego CD 10.

Oprócz tego, że gęstość zapisu informacji jest większa na dysku wizyjnym DVD 20 niż na dysku kompaktowym CD 10, dioda laserowa 41 optycznego urządzenia odczytującego używanego w przypadku odczytywania dysku wizyjnego DVD 20, emituje wiązkę światła laserowego o mniejszej długości fali, wynoszącej 650 nm, niż to jest w przypadku dysku kompaktowego CD 10. Optyczne urządzenie odczytujące używane do odczytu dysku wizyjnego 20 posiada również inne elementy, takie jak rozdzielacz 42, lustro półprzepuszczalne 43, obiektyw 44 oraz fotodioda 45. Elementy te są takie same, jak użyte w przypadku optycznego urządzenia odczytującego używanego do odczytu dysku kompaktowego CD 10.

Ponieważ na dysku wizyjnym DVD 20 informacje zapisywane są z większą gęstością niż na dysku kompaktowym CD 10, więc dysk wizyjny posiada mniejsze wgłębienią a to wymaga stosowania obiektywu 44 o rozwartości optycznej liczbowej NA równej 0,6, czyli większej, niż w przypadku obiektywu 4 (NA=0,45), stosowanego w optycznym urządzeniu odczytującym, służącym do odczytywania dysków kompaktowych CD 10. Obiektyw 44, posiadający większą wartość rozwartości optycznej liczbowej, umożliwia skupienie wiązki laserowej na niniejszym obszarze, co pozwala odczytywać niniejsze wgłębienia.

Jak to już opisano, dysk kompaktowy CD 10 oraz cyfrowy dysk wizyjny DVD 20 różnią się budową między sobą. Dlatego też zwykle zachodzi potrzeba stosowania różnych układów optycznych (optycznych urządzeń odczytujących), służących do odczytywania informacji zapisanych na dysku kompaktowym 10 oraz cyfrowym dysku wizyjnym 20.

Gdy optyczne urządzenie odczytujące, wykorzystywane do odczytu dysków wizyjnych 20, jest na przykład używane do odczytywania dysków kompaktowych 10, co pokazano na fig. 3, wtedy ze względu na przystosowanie urządzenia odczytującego do współpracy z dyskiem wizyjnym 20, wiązki światła laserowego ulegają aberracji sferycznej. Zjawisko to jest spowodowane różnicą pomiędzy grubością podłoża 11 dysku kompaktowego 10, a grubością podłoży 21, 31 dysku wizyjnego 20 oraz różnicą między wartością rozwartości optycznej liczbowej obiektywów 4 i 44.

Na przykład podczas odczytywania dysku kompaktowego, który posiada podłoże o grubości 1,2 mm, przy użyciu obiektywu o rozwartości optycznej liczbowej wynoszącej 0,6, przystosowanej do odczytu dysków o podłożu grubości 0,6 mm, wielkość aberracji sferycznej osiąga 3,6 pm, kiedy jest wyrażona jako współczynnik W40 aberracji sferycznej Seidela czwartego rzędu. Gdy aberracja sferyczna wyrażona jest przez wartość średnią kwadratową to wynosi 0, 268 rmspm (czyli 0,412 rmsX, gdy wartość ta jest znormalizowana względem długości fali λ = 650 nm). Na ogół wszystkie systemy optycznego odczytu dysków optycznych muszą cechować się tym, że suma wartości średnich kwadratowych aberracji sferycznej powinna być równa lub mniejsza od wartości 0,07 rmsX, o czym mówi kryterium Marechala. Z tego powodu trudno jest odczytać informacje zapisane na dysku kompaktowym CD 10 za pomocą urządzenia przedstawionego na fig. 3.

Wobec powyższego zaproponowano, aby zmieniać rozwartość optyczną liczbową obiektywu odpowiednio do różnych typów nośników, co pozwala używanie optycznego urządzenia odczytującego przystosowanego do cyfrowych dysków telewizyjnych do odczytu dysków kompaktowych, co opisano na przykład w japońskim zgłoszeniu patentowym nr 6-277400 (odpowiadającym amerykańskiemu zgłoszeniu patentowemu nr 08/555,339).

182 121

Na figurach 4 i 5 przedstawiono system optyczny, oparty na znanych zasadach. Jak pokazano na fig. 4 i 5 na system optyczny, oprócz optycznego urządzenia odczytującego wykorzystywanego do odczytu cyfrowych dysków wizyjnych pokazanego na fig. 2, składa się przysłona 51, urządzenie wykonawcze 53 służące do zmiany przysłony 51 oraz czujnik 52 służący do wykrywania typu aktualnie odczytywanego nośnika.

Czujnik 52 wykrywa rodzaj odczytywanego nośnika, a urządzenie wykonawcze 53 zmienia przysłonę 51 na podstawie sygnału pochodzącego z czujnika 52. W trakcie odczytywania informacji zapisanych na cyfrowym dysku wizyjnym DVD 20, urządzenie wykonawcze 53 tak zmienia przysłonę 51, aby zwiększyć jej otwór, aż rozwartość optyczna liczbowa obiektywu 44 osiągnie wartość 0,6. Przypadek ten jest pokazany na fig. 4. Natomiast w trakcie odczytywania informacji zapisanych na dysku kompaktowym CD 10, urządzenie wykonawcze 53 tak zmienia przysłonę 51, aby zmniejszyć jej otwór, aż rozwartość optyczna liczbowa obiektywu 44 osiągnie wartość 0,45. Przypadek ten pokazany jest na fig. 5. Otwór przysłony 51 jest tak zmniejszany, aby zminimalizować wpływ zjawiska aberracji sferycznej (współczynnik W40 aberracji sferycznej Seidela czwartego rzędu jest proporcjonalny do rozwartości optycznej liczbowej, podniesionej do czwartej potęgi) podczas odczytywania informacji z dysku kompaktowego CD 10.

Jednak dodanie przysłony 51 powoduje, że system optyczny złożony jest z większej ilości części, staje się droższy w produkcji, większy w rozmiarach i złożony w budowie. Ponieważ przysłona 51 jest zmieniana mechanicznie, więc jej działanie nie jest odporne na drgania mechaniczne, nie może działać z odpowiednią prędkością i może powodować awarie systemu optycznego.

Sposób selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji z pierwszego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o pierwszej grubości oraz z drugiego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o drugiej grubości, przy czym podłoże drugiego rodzaju nośnika jest grubsze niż podłoże pierwszego rodzaju nośnika, za pomocą optycznej głowicy zapisująco/odtwarzającej, która zawiera zespół generujący światło, które kieruje się poprzez podłoże na warstwę zapisu informacji pierwszego rodzaju nośnika lub drugiego rodzaju nośnika, zespół prowadzący światło, za pomocą którego skupia się światło wytworzone przez zespół generujący światło i kieruje się skupione światło na warstwę zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu oraz zespół fotodetektorowy, za pomocą którego wykrywa się światło odbite od warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykrywa się światło odbite od warstwy zapisu informacji za pomocą zespołu fotodetektorowego o znormalizowanym rozmiarze detektora uzależnionym od powiększenia zespołu prowadzącego światło, który jest większy niż średnica plamki światła odbitego od pierwszego rodzaju nośnika zapisu, na zespole fotodetektorowym o pierwszej liczbie otworu NI, a jest mniejsze niż średnica plamki światła odbitego od drugiego rodzaju nośnika zapisu, na zespole fotodetektorowym o liczbie otworu większej niż druga liczba otworu N2.

Urządzenie do selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji z pierwszego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o pierwszej grubości oraz z drugiego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o drugiej grubości, zaopatrzone w zespół generujący światło skierowane na warstwę zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu, zespół prowadzący światło dla skupienia światła wytworzonego przez zespół generujący światło i kierujący skupione światło na warstwę zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu oraz zespół fotodetektorowy do wykrywania światła odbitego od warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół fotodetektorowy ma znormalizowany rozmiar detektora uzależniony od powiększenia zespołu prowadzącego światło, który jest większy niż średnica plamki światła odbitego od pierwszego rodzaju nośnika zapisu, na zespole fotodetektorowym o pierwszej liczbie otworu NI, a mniejszy niż średnica plamki światła odbitego od drugiego rodzaju nośnika zapisu, na zespole fotodetektorowym 61 o liczbie otworu większej niż druga liczba otworu N2.

Korzystnym jest, że pierwsza liczba otworu NI wynosi 0,6, a druga liczba otworu N2 wynosi 0,3.

Korzystnym jest, że znormalizowany rozmiar detektora mieści się w zakresie od 10 μm do 16 μm.

Korzystnym jest, że zespół fotodetektorowy ma znormalizowany rozmiar detektora mieszczący się w zakresie od 3 pm do 16 pm.

Korzystnym jest, że zespół fotodetektorowy ma znormalizowany rozmiar detektora przynajmniej 4 pm.

Korzystnym, jest, że zespół fotodetektorowy ma znormalizowany rozmiar detektora co najwyżej 14 pm.

Korzystnym jest, że zespół fotodetektorowy ma znormalizowany rozmiar detektora przynajmniej 8 pm.

Korzystnym jest, że zespół fotodetektorowy ma znormalizowany rozmiar detektora przynajmniej 10 pm.

Korzystnym jest, że zespół fotodetektorowy jest zaopatrzony w środki wytwarzające sygnał sterujący ogniskowania.

Korzystnym jest, że zespół fotodetektorowy jest zaopatrzony w środki wysyłające sygnał odtworzony z warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu.

Korzystnym jest, że pierwszego rodzaju nośnik zapisu ma większą gęstość zapisu niż drugiego rodzaju nośnik zapisu.

Korzystnym jest, że dodatkowo jest zaopatrzone w zespół decyzyjny rozróżniający pierwszy rodzaj nośnika zapisu od drugiego rodzaju nośnika zapisu oraz w zespół korekcyjny korygujący wyjściowy sygnał zespołu fotodetektorowego z różnymi charakterystykami, w zależności od tego, czy odtwarzany jest pierwszego rodzaju nośnik zapisu, czy drugiego rodzaju nośnik zapisu, co jest określone przez zespół decyzyjny.

Korzystnym jest, że zespół decyzyjny zawiera środki rozróżniające pierwszego rodzaju nośnik zapisu od drugiego rodzaju nośnika zapisu w zależności od poziomu wyjściowego sygnału zespołu fotodetektorowego.

Korzystnym jest, że urządzenie dodatkowo jest zaopatrzone w zespół decyzyjny rozróżniający pierwszego rodzaju nośnik zapisu, od drugiego rodzaju nośnika zapisu, oraz w zespół sterujący połączony z zespołem prowadzącym światło, zgodnie z różnymi metodami, w zależności od tego, czy odtwarzany jest pierwszego rodzaju nośnik zapisu czy drugiego rodzaju nośnik zapisu, co jest określone przez zespół decyzyjny.

Zgodnie z wynalazkiem opracowano sposób i urządzenie, które zapewniają zapisywanie informacji oraz odtwarzanie informacji z różnych rodzajów nośników w sposób niezawodny, przy użyciu urządzenia o niewielkich rozmiarach, prostego i niedrogiego, niewymagającego stosowania mechanicznej przysłony, a działającego na podstawie wykrywania odbitego światła laserowego padającego na odpowiedni obszar.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia znane optyczne urządzenie do odczytu dysków kompaktowych CD, w przekroju poprzecznym, fig. 2 - znane optyczne urządzenie do odczytu cyfrowych dysków wizyjnych DVD, w przekroju poprzecznym, fig. 3 - znane optyczne urządzenie odczytujące pokazane na fig. 2, zastosowane do odczytu dysku kompaktowego CD, w przekroju poprzecznym, fig. 4 - optyczne urządzenie odczytujące, które może zostać użyte do odczytu zarówno dysków kompaktowych CD, jak i cyfrowych dysków wizyjnych DVD, w przekroju poprzecznym, fig. 5 - optyczne urządzenie odczytujące z fig. 4, zastosowane do odczytu dysku kompaktowego CD, w przekroju poprzecznym, fig. 6 - optyczne urządzenie odczytujące, będące częścią urządzenia według wynalazku, do zapisywania i odtwarzania informacji z nośnika zapisu, w przekroju poprzecznym, fig. 7 - wykres pokazujący przykład przebiegu wiązek światła laserowego w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, fig. 8 wykres pokazujący zależność pomiędzy zwiększającą się grubością podłoża nośnika, a odle

182 121 głościami od płaszczyzny ogniskowej Gaussa dla kilku punktów, fig. 9 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, używanym do odczytu cyfrowych dysków wizyjnych DVD, fig. 10 - wykres pokazujący wartość aberracji sferycznej w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, używanym do odczytu cyfrowych dysków wizyjnych DVD, fig. 11 - wykres pokazujący transmitancję optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu cyfrowych dysków wizyjnych DVD, fig. 12 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 0 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 13 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 4,0 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego pokazanego na fig. 6, a używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 14 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 8,0 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 15 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 10 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 16 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 12 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 17 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 16 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 18 - wykres pokazujący rozkład natężenia odbitego światła laserowego gdy odległość od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 24 pm, w przypadku optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 19 - wykres pokazujący wartość aberracji sferycznej w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, używanym do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 20 - wykres pokazujący transmitancję modulacji za pomocą optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 21- wylaes pokazujący wartość aberracji sferycznej w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, używanym do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 22 - wykres pokazujący transmitancję optycznego urządzenia odczytującego, pokazanego na fig. 6, używanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 23 - znormalizowane rozmiary czujników, wykorzystywanych w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, fig. 24 - zależność pomiędzy znormalizowanymi rozmiarami elementu światłoczułego, a zasięgiem odbitego światła laserowego, fig. 25A, 25B i 25C przedstawia strukturę fotodiody, wykorzystywanej w optycznym urządzeniu odczytującym pokazanym na fig. 6, fig. 26 przedstawia przekrój poprzeczny optycznego urządzenia odczytującego pokazanego na fig. 6, wykorzystywanego do odczytu dysków kompaktowych CD, fig. 27 - pozycje plamki światła laserowego rzutowanego na powierzchnię dysku kompaktowego dla odczytania zapisanych na nim informacji, w powiększeniu, fig. 28 - pozycje plamki światła laserowego rzutowanego na powierzchnię cyfrowego dysku wizyjnego dla odczytania zapisanych na nim informacji, w powiększeniu, fig. 29 - schemat blokowy urządzenia według wynalazku, do zapisu i odczytu informacji z nośnika zapisu, fig. 30A, 30B i 30C przedstawiają inne konfiguracje elementu światłoczułego, wykorzystywanego w urządzeniu pokazanym na fig. 29, fig. 31 przedstawia schemat blokowy urządzenia do śledzenia sygnału błędu, dla wykrywania różnicy fazy, fig. 32 - schemat pokazujący w jaki sposób zmieniają się zakłócenia, gdy rozmiar czujnika zmienia się, w przypadku odtwarzania dysku kompaktowego, fig. 33 - charakterystykę sygnału błędu ogniskowania oraz sygnału RF, podczas odtwarzania dysku kompaktowego za pomocą czujnika o rozmiarze 16 pm, fig. 34 - charakterystykę sygnału błędu ogniskowania oraz sygnału RF, podczas odtwarzania dysku kompaktowego za pomocą czujnika o rozmiarze 10 pm, fig. 35 - charakterystykę sygnału błędu ogniskowania oraz sygnału RF, podczas

182 121 odtwarzania dysku kompaktowego za pomocą czujnika o rozmiarze 4 pm, fig. 36 - charakterystykę sygnału błędu ogniskowania oraz sygnału RF, podczas odtwarzania dysku kompaktowego za pomocą czujnika o rozmiarze 2 pm, fig. 37 - charakterystykę sygnału błędu ogniskowania oraz sygnału RF, podczas odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego za pomocą czujnika o rozmiarze 6 pm, a fig. 38 przedstawia charakterystykę sygnału błędu ogniskowania oraz sygnału RF, podczas odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego za pomocą czujnika o rozmiarze 8 pm.

Na figurze 6 przedstawiono optyczne urządzenie odczytujące, w przekroju poprzecznym, wykorzystywane w urządzeniu według wynalazku, do zapisu i odczytywania z nośnika zapisu. Jak pokazano na fig. 6, optyczne urządzenie odczytujące składa się z diody laserowej 41 (elementy generujące światło laserowe), służącej do wytwarzania wiązki światła laserowego o długości fali 650 lub 635 nm, rozdzielacza 42 służącego do rozdzielania emitowanego przez diodę laserową 41 światła laserowego na trzy wiązki laserowe, lustra półprzepuszczalnego 43, do oddzielania wiązek światła kierowanych nośnik od wiązek światła odbitych od nośnika oraz do wprowadzania astygmatyzmu do odbitych wiązek światła, obiektywu 44 (elementy prowadzące światło laserowe) o rozwartości optycznej liczbowej NA równej 0,6, do kierowania wiązki światła laserowego na nośnik oraz fotodiody 61 (elementy światłoczułe), do wykrywania odbitych wiązek światła laserowego. Fotodioda 61 zaopatrzona jest w element światłoczuły o niewielkich rozmiarach i wykrywa on jedynie odbite światło laserowe pochodzące z odpowiedniego obszaru, natomiast nie wykrywa on odbitego światła laserowego padającego poza wyznaczonym obszarem.

Na figurze 7 przedstawiono przebieg wiązek światła laserowego w optycznym urządzeniu odczytującym, pokazanym na fig. 6, w przypadku, gdy grubość podłoża nośnika została zwiększona o 0,1 mm z 0,6 mm (grubość podłoży 21, 31 cyfrowego dysku wizyjnego) do 0,7 mm.

Jak pokazano na fig. 7, im światło laserowe padające na fotodiodę 61 jest bardziej oddalone od osi optycznej, czyli im większa jest rozwartość optyczna NA światła laserowego, tym większa jest odległość pomiędzy punktem skupienia światła laserowego, a płaszczyzną ogniskową Gaussa. Gdy rozwartość optyczna NA wynosi 0,45, to punkt skupienia światła laserowego oddalony jest od płaszczyzny ogniskowej Gaussa o 5 pm. Jeśli rozwartość optyczna NA wynosi 0,45, to punkt skupienia światła laserowego oddalony jest od płaszczyzny ogniskowej Gaussa o około 8,3 pm. W przypadku, gdy grubość podłoża zostanie zwiększona o 0,6 mm od 0,6 mm do 1,2 mm (czyli do grubości podłoża 11 dysku kompaktowego 10), to dla rozwartości optycznej NA równej 0,6, punkt skupienia światła laserowego oddalony jest od płaszczyzny ogniskowej Gaussa o około 51,8 pm (=8,3 pm * 0,6 mm/0,1 mm). W wyniku tego punkt skupienia światła laserowego jest znacznie oddalony od płaszczyzny ogniskowej Gaussa.

Na figurze 8 przedstawiono zależność pomiędzy przyrostem grubości podłoża nośnika At (przyrost począwszy od grubości 0,6 mm, będącej grubością podłoży 21, 31 cyfrowych dysków wizyjnych, co odpowiada punktowi A na fig. 8), a odległościami płaszczyzny ogniskowej Gaussa od danych punktów, a mianowicie takiego punktu, w którym skupiane jest światło laserowe o rozwartości optycznej NA wynoszącej 0,6, punktu, w którym aberracja frontu fali jest najmniejsza oraz punktu na osi optycznej, w którym natężenie skupionego światła laserowego jest największe.

Optyczne urządzenie odczytujące pokazane na fig. 6, współpracujące z cyfrowymi dyskami wizyjnymi odpowiada punktowi A na fig. 8. W przypadku, gdy grubość podłoża wynosi 0,6 mm (przyrost grubości At wynosi 0 mm), punkt, w którym światło laserowe o rozwartości optycznej NA równej 0,6 ulega skupieniu, punkt, w którym aberracja czoła fali jest najmniejsza i punkt na osi optycznej, w którym natężenie skupionego światła laserowego jest największe znajdują się na płaszczyźnie ogniskowej Gaussa. W przypadku zwiększonej grubości podłoża, punkty te znajdująsię w różnych odległościach od płaszczyzny ogniskowej Gaussa.

Gdy optyczne urządzenie odczytujące pokazane na fig. 6 wykorzystywane jest do odczytywania dysku kompaktowego, który posiada podłoże o grubości 1,2 mm (przyrost grubości At wynosi 0,6 mm), to odległość punktu, w którym aberracja czoła fali jest najmniejsza,

182 121 od płaszczyzny ogniskowej Gaussa wynosi 24 pm, co pokazuje punkt B. Natomiast punkt, w którym natężenie skupionego światła laserowego jest największe, znajduje się w odległości pm od płaszczyzny ogniskowej Gaussa, co pokazuje punkt C.

Ponieważ optyczne urządzenie odczytujące pokazane na fig. 6 składa się z elementów dostosowanych do współpracy z cyfrowymi dyskami wizyjnymi DVD, na przykład diody laserowej 41, rozdzielacza 42 i tym podobnych, więc gdy optyczne urządzenie odczytujące pokazane na fig. 6 używane jest do odczytywania danych z cyfrowego dysku wizyjnego 20, czyli pracuje w warunkach oznaczonych punktem A, to odbite światło laserowe posiada wystarczająco duże natężenie, co uwidacznia fig. 9 oraz prawie nie wykazuje aberracji sferycznej, co pokazuje fig. 10. Transmitancja określająca zdolność rozdzielczą systemu optycznego jest wystarczająco dobra zarówno w kierunku wzdłuż promienia dysku (krzywa R na fig. 11), jak i w kierunku wzdłuż obwodu dysku (krzywa T na fig. 11).

W przypadku, gdy optyczne urządzenie odczytujące, dostosowane do współpracy z cyfrowymi dyskami wizyjnymi DVD używane jest również do odczytu dysku kompaktowego CD, a więc dysku innego rodzaju, natężenia odbitego światła laserowego w odpowiednich punktach wzdłuż osi optycznej oraz w punkcie, w którym aberracja czoła fali jest najmniejsza (punkt B na fig. 8) pokazane są na fig. 12 do 18. Na figurze 12 przedstawiono rozkład natężenia odbitego światła laserowego w punkcie położonym na płaszczyźnie ogniskowej Gaussa, czyli w punkcie oddalonym od tej płaszczyzny o 0 pm. Jeśli przyjmiemy, że natężenie odbitego światła laserowego w przypadku wykorzystania optycznego urządzenia odczytującego do odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego wynosi 1, to natężenie odbitego światła laserowego z fig. 12 wynosi jedynie 5% natężenia równego 1. Dlatego też w tym punkcie nie jest możliwe odczytanie informacji z dysku kompaktowego.

Na figurach 13 do 17 pokazano rozkłady natężenia odbitego światła laserowego w punktach rozmieszczonych wzdłuż osi optycznej, w odległości 4,0 pm, 8,0 pm, 10 pm (punkt C na fig. 8), 12 pm oraz 16 pm od płaszczyzny ogniskowej Gaussa. Na figurze 18 przedstawiono rozkład natężenia odbitego światła laserowego w punkcie oddalonym o 24 pm (punkt B na fig. 8) od płaszczyzny ogniskowej Gaussa, w którym to punkcie aberracja czoła fali jest najmniejsza.

Jak można wywnioskować z fig. 12 do 18, punkt, w którym natężenie odbitego światła laserowego jest największe, nie znajduje się w tym samym miejscu, w którym położony jest punkt o najmniejszej aberracji czoła fali (punkt B na fig. 8), ale oddalony jest o około 10 pm od płaszczyzny ogniskowej Gaussa (punkt największego natężenia światła laserowego, czyli punkt C na fig. 8), co uwidocznione jest na fig. 15. Natężenie odbitego światła laserowego w wymienionym punkcie wynosi około 15% natężenia odbitego światła laserowego, które powstaje podczas odczytu informacji z cyfrowego dysku wizyjnego DVD. Takie natężenia światła laserowego jest już wystarczające do odczytania w tym punkcie informacji zapisanych na dysku kompaktowym CD.

W punkcie B aberracja sferyczna jest korzystnie duża, gdy rozwartość optyczna NA jest większa lub równa 0,15 co uwidacznia fig. 19. W punkcie tym zdolność rozdzielcza jest niska, ponieważ gęstość rozmieszczenia linii wynosi 100 linii/mm, co można odczytać z wykresu transmitancji na fig. 20. W związku z tym, w punkcie B występują trudności przy odczycie informacji zapisanych na dysku kompaktowym 10, na którym znajduje się w przybliżeniu 2,5 ścieżek/mm.

W punkcie, w którym skupione światło laserowe osiąga największe natężenie, czyli w punkcie C na wykresie z fig. 8, aberracja sferyczna jest stosunkowo niewielka, gdy rozwartość optyczna NA wynosi co najwyżej 0,3, co widać na fig. 21, natomiast zdolność rozdzielcza jest wysoka, ponieważ gęstość rozmieszczenia linii wynosi 1000 linii/mm, zarówno w kierunku po promieniu dysku (krzywa R na fig. 22), jak i w kierunku wzdłuż obwodu dysku (krzywa T na fig. 22). W efekcie, w punkcie C możliwe jest poprawne odczytanie informacji, zapisanych na dysku kompaktowym 10.

Informacje zapisane na dysku kompaktowym CD 10 odczytywane są poprzez wykrywanie światła laserowego odbitego od tego dysku kompaktowego 10 przy rozwartości

182 121 optycznej liczbowej NA równej co najwyżej 0,3, czyli w punkcie największego natężenia skupionego światła laserowego.

Na figurze 23 przedstawiono znormalizowane rozmiary czujników, posiadających kształt kwadratów o bokach równych 10, 15 i 20 pm. Każdy znormalizowany rozmiar czujnika jest wyliczony poprzez podzielenie szerokości L samego czujnika (elementu światłoczułego zespołu fotodetektorowego 61) przez powiększenie m obiektywu 44 (L/m). W związku z tym rzeczywiste rozmiary czujników są wyznaczane poprzez pomnożenie znormalizowanych rozmiarów czujników przez powiększenie obiektywu 44. Na przykład, jeśli powiększenie obiektywu 44 wynosi 7,2, wtedy rozmiary boków kwadratowych czujników wynoszą kolejno 72 (10*7, 2), 108 (15*7, 2) oraz 144 (20*7, 2) pm.

W celu odczytania informacji zapisanych na cyfrowych dyskach wizyjnych, plamka odbitego światła laserowego o rozwartości optycznej NA równej 0,6, padającego na zespół fotodetektorowy 61 jest oznaczona największym kołem, pokazanym na fig. 23. W związku z tym, aby zespół fotodetektorowy 61 m mógł odczytać informacje zapisane na cyfrowym dysku wizyjnym DVD, znormalizowany element światłoczuły powinien mieć kształt kwadratu o boku co najmniej 10 pm.

Na figurze 24 przedstawiono zależność pomiędzy znormalizowanym rozmiarem czujnika, a rozmiarem obszaru, na który pada odbite światło laserowe, w zależności od wartości rozwartości optycznej światła laserowego podczas odczytu informacji zapisanych na dysku kompaktowym. W celu wykrycia odbitego światła w punkcie jego największego natężenia, nie należy wykrywać światła laserowego o rozwartości optycznej NA większej niż 0,3, czyli tej części światła laserowego, które posiada największą aberrację sferyczną Jak pokazano na fig. 24, gdy znormalizowany rozmiar czujnika wynosi 20 pm, to będzie on w stanie wykryć całość światła laserowego o rozwartości optycznej 0,4. W przypadku, gdy znormalizowany rozmiar czujnika wynosi 15 pm (w szczególności, gdy w czujniku o znormalizowanym rozmiarze 20 pm zostanie odcięty lewy górny i prawy dolny narożnik), to część światła laserowego o rozwartości optycznej NA równej 0,4 nie zostanie wykryta. W związku z tym znormalizowany rozmiar czujnika powinien wynosić co najwyżej 16 pm, gdyż wtedy część światła laserowego o rozwartości optycznej NA=0,4 nie będzie wykrywana.

W celu odczytania informacji zapisanej na cyfrowym dysku wizyjnym DVD i uniemożliwienia wykrycia odbitego światła laserowego o rozwartości optycznej większej niż 0,3 podczas odczytu dysku kompaktowego CD, czujnik powinien posiadać rozmiary od 10 do 16 pm. Czujnik posiada więc taki znormalizowany rozmiar, który jest większy niż średnica plamki odbitego od cyfrowego dysku telewizyjnego światła laserowego o pierwszej rozwartości optycznej liczbowej Ni (0,6) i mniejszy niż średnica plamki odbitego od dysku kompaktowego światła laserowego o drugiej rozwartości optycznej liczbowej N₂ (0,3).

Na figurach 25A do 25C przedstawiono konkretne konfiguracje zespołu fotodetektorowego 61. Jak pokazano na fig. 25A do 25C, zespół fotodetektorowy 61 składa się z elementów światłoczułych 61-1, 61-2, 61-3. Element światłoczuły 61-1 wykorzystywany jest do odczytu zapisanej informacji oraz do sterowania mechanizmem ogniskowania obiektywu 44 i posiada on rozmiar 90 x 85 pm (co po przeliczeniu na rozmiary znormalizowane daje 12,5 x 11,8 pm, ponieważ powiększenie obiektywu 44 wynosi 7,2). Element światłoczuły 61-1 podzielony jest na cztery części A, B, C, D wykorzystywane w procesie ogniskowania, opierającym się o metodę wykorzystującą zjawisko astygmatyzmu.

Optyczne urządzenie odczytujące pokazane na fig. 6 wyposażone jest w zespół fotodetektorowy 61, który zawiera element światłoczuły 61-1, posiadający wystarczająco niewielkie rozmiary 12,5 x 11,8 pm, aby wykryć padające na dany obszar czujnika (dla rozwartości optycznej 0,3) odbite światło laserowe. Dzięki temu optyczne urządzenie odczytujące przystosowane do współpracy z cyfrowymi dyskami wizyjnymi DVD może również odczytywać informacje zapisane na dyskach kompaktowych CD, jak to pokazano na fig. 26.

Elementy światłoczułe 61-2 i 61-3 są wykorzystywane do sterowania zespołu prowadzącego światło 44, korzystnie w postaci obiektywu, co odbywa się w procesie tak zwanego sterowania na podstawie trzech wiązek laserowych. Jednakże elementy światłoczułe 61-2

182 121 i 61-3, podzielone odpowiednio na części G, H i E, F, mogą zostać wykorzystane do sterowania obiektywu 44 w procesie sterowania różnicowego.

W celu odczytania informacji zapisanej na dysku kompaktowym 10, obiektyw 44 jest tak sterowany w procesie sterowania na podstawie trzech wiązek laserowych, że plamki światła laserowego pochodzące z wiązek pozycjonujących padają odpowiednio nieco do wewnątrz, patrząc w kierunku promienia dysku, i nieco na zewnątrz aktualnie odczytywanej ścieżki. Element światłoczuły 61-2 wykiy\va odbite światło laserowe, padające nieco do wewnątrz dysku w stosunku do położenia aktualnie odczytywanej ścieżki, a element światłoczuły 61-3 wykrywa odbite światło laserowe, padające nieco na zewnątrz aktualnie odczytywanej ścieżki.

Gdy wiązka laserowa odczytująca dane jest właściwie pozycjonowana na ścieżce, czyli gdy nie występuje błąd pozycjonowania, wtedy obie odbite pozycjonujące wiązki laserowe mają takie samo natężenie światła laserowego. Jednak w przypadku, gdy wiązka laserowa odczytująca dane przesunie się na zewnątrz odczytywanej ścieżki, wtedy plamka pozycjonującej wiązki laserowej pracującej na zewnątrz aktualnej ścieżki pokrywa się na mniejszym obszarze z aktualną ścieżką. W efekcie zwiększa się natężenie odbitego i padającego na element światłoczuły 61-3 światła pozycjonującej wiązki laserowej pracującej na zewnątrz aktualnej ścieżki. Wynika to z tego, że na ścieżce znajdują się wgłębienia uginające światło laserowe, więc gdy plamka światła pokrywa się na mniejszym obszarze ze ścieżką to światło odbite ma większe natężenie. Jednocześnie plamka pozycjonującej wiązki laserowej pracującej wewnątrz aktualnej ścieżki pokrywa się na większym obszarze ze ścieżką aktualną i stąd zmniejsza się natężenie odbitego i padającego na element światłoczuły 61-2 światła pozycjonującej wiązki laserowej pracującej wewnątrz aktualnej ścieżki. W przeciwnym przypadku, czyli gdy wiązka laserowa odczytująca dane przesunie się do wewnątrz odczytywanej ścieżki, wtedy natężenia światła odbitych wiązek pozycjonujących, padających na elementy światłoczułe 61-3, 61-2 pracujących na zewnątrz i wewnątrz aktualnej ścieżki są odpowiednio zmniejszone i zwiększone.

Natężenia światła odbitych wiązek pozycjonujących pracujących na zewnątrz i wewnątrz aktualnej ścieżki, czyli sygnały elektryczne wytworzone przez elementy światłoczułe 61-2, 61-3 są ze sobą porównywane. Jeśli natężenie światła odbitej wiązki pozycjonującej pracującej na zewnątrz aktualnej ścieżki jest większe, to wiązka odczytująca jest przesuwana na zewnątrz ścieżki. Jeżeli jednak natężenie odbitej wiązki pozycjonującej pracującej wewnątrz aktualnej ścieżki jest większe, to wiązka odczytująca jest przesuwana do wewnątrz ścieżki. W efekcie znany jest kierunek i wielkość błędu pozycjonowania, co umożliwia dokonanie poprawek w prowadzeniu obiektywu.

Podczas odczytywania informacji zapisanych na cyfrowym dysku wizyjnym DVD 20 obiektyw 44 jest sterowany na podstawie trzech wiązek laserowych. Jednak odstępy pomiędzy trzema wiązkami laserowymi ustalone są odpowiednio dla dysku kompaktowego CD, czyli dysku innego rodzaju, na którym ścieżki przedzielone są identycznymi odstępami. Natomiast analogiczne odstępy na cyfrowym dysku wizyjnym DVD są mniejsze. W efekcie, w przypadku odczytywania cyfrowych dysków wizyjnych DVD, trzy wiązki laserowe nie są właściwie rzutowane na odpowiednie ścieżki, co pokazuje fig. 28. W rezultacie trudno jest właściwie sterować położeniem obiektywu 44.

Zgodnie z wynalazkiem, w celu odczytania cyfrowego dysku wizyjnego DVD, obiektyw 44 sterowany jest różnicowo. W przypadku pojawienia się błędu pozycjonowania, zmieniają się natężenia światła wiązek laserowych padających na prawe i lewe części elementów światłoczułych 61-1, 61-2, 61-3. W procesie sterowania różnicowego, porównywane są ilości światła laserowego, padającego na prawe i lewe części elementów światłoczułych. Na podstawie różnicy natężeń światła porównywanych wiązek laserowych, wyznaczany jest błąd pozycjonowania.

Na figurze 29 przedstawiono schemat połączeń elektrycznych urządzenia według wynalazku, do zapisywania i odczytywania informacji z nośnika zapisu. Na figurze 29 element światłoczuły 61-1 zespołu fotodetektorowego 61 jest głównie wykorzystywany do odczytywania zapisanej informacji oraz do sterowania ogniskowaniem obiektywu 44, stanowiącego

182 121 w tym urządzeniu zespół prowadzenia światła. Oprócz tego bierze on częściowo udział w procesie pozycjonowania obiektywu 44. Element światłoczuły 61-1 podzielony jest na cztery części A, B, C, D, z których każda przetwarza wykrywane światło laserowe na sygnał elektryczny.

Część A dołączona jest do sumatorów 72 i 95, część B do sumatorów 71 i 96, część C do sumatorów 72 i 96, a część D do sumatorów 71 i 95, dzięki czemu do sumatorów przesyłane są odpowiednie sygnały.

Elementy światłoczułe 61-2 i 61-3 wykorzystywane są do sterowania pozycjonowaniem obiektywu 44. Element światłoczuły 61-2 podzielony jest na części E i F, przekształcające wykrywane światło laserowe na sygnał elektryczny. Części E i F dołączone są do sumatora 88 oraz do układu odejmującego 98. Natomiast element światłoczuły 61-3 podzielony jest na części G i H, również przekształcające wykrywane światło laserowe na sygnał elektryczny. Części G i H dołączone są do sumatora 89 oraz do układu odejmującego 99.

Sumator 71 wyznacza sumę sygnałów elektrycznych, wytwarzanych przez części B i D elementu światłoczułego 61-1, która to suma przesyłana jest do sumatora 73. Natomiast sumator 72 wyznacza sumę sygnałów elektrycznych, wytwarzanych przez części A i C elementu światłoczułego 61-1, która to suma przesyłana jest do sumatora 73.

Sumator 73 wyznacza sumę sygnałów pochodzących z sumatorów 71 i 72, czyli sygnałów wytwarzanych przez części A, B, C, D, po czym sumaryczny sygnał przesyłany jest poprzez wzmacniacz 74 do zespołu korekcyjnego 75 oraz do zespołu wygładzającego 76.

Zespół korekcyjny 75 tak przetwarza wytworzony przez element światłoczuły 61-1 podczas odczytu nośnika sygnał elektryczny, aby wzmocnić jego składowe o dużej częstotliwości, względem składowych o niskiej częstotliwości, zgodnie z charakterystyką korekcji. Skorygowany sygnał przesyłany jest do generatora sygnału binarnego 78. Zespół korekcyjny 75 ma zmienną charakterystykę, w zależności od sygnału pochodzącego z układu porównującego, stanowiącego korzystnie zespół decyzyjny 77. Sygnał ten określa wyznaczony rodzaj odczytywanego nośnika zapisu. Ponieważ na cyfrowym dysku wizyjnym DVD 20 informacje zapisywane są z większą gęstością, niż na dysku kompaktowym CD 10, więc podczas odczytu cyfrowego dysku wizyjnego DVD 20 zespół korekcyjny 75 uwydatnia składowe sygnału o wyższych częstotliwościach, w porównaniu do odczytu dysku kompaktowego CD 10.

Zespół wygładzający 76 wygładza doprowadzony do niego sygnał i przesyła go następnie do porównującego zespołu decyzyjnego 77.

Porównujący zespół decyzyjny 77 przechowuje wartość odniesienia, będącą podwojoną wartością napięcia wyjściowego zespołu wygładzającego 76, wytwarzaną podczas odczytywania dysku kompaktowego CD. Oznacza to, że wartość odniesienia znajduje się pomiędzy wartością sygnału wyjściowego wytwarzanego przez zespół wygładzający 76 podczas odczytywania dysku kompaktowego CD, a wartością tego sygnału wytwarzanego podczas odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego DVD. W celu wyznaczenia rodzaju nośnika porównujący zespół decyzyjny 77 porównuje sygnał wyjściowy zespołu wygładzającego 76 (podczas odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego, napięcie wyjściowe zespołu wygładzającego 76 jest trzykrotnie większe, niż w przypadku odczytywania dysku kompaktowego) z wartością odniesienia. Następnie porównujący zespół decyzyjny 77 wysyła sygnał reprezentujący rodzaj nośnika do zespołu korekcyjnego 75, pętli synchronizacji fazowej 80 oraz układu przełączającego 91 wchodzącego w skład zespołu sterującego 91-94.

Generator sygnału binarnego 78 asymetrycznie koryguje sygnał pochodzący z zespołu korekcyjnego 75, przekształca go do postaci sygnału binarnego i wysyła go do demodulatora 79 oraz pętli synchronizacji fazowej 80.

Demodulator 79 koryguje błędy zawarte w dostarczonym mu sygnale, demoduluje sygnał binarny zgodnie z sygnałem zegarowym, dostarczanym przez pętlę synchronizacji fazowej 80, a następnie wysyła do procesora 81 zdemodulowany sygnał wizyjny oraz sygnał akustyczny (w przypadku odczytywania dysku kompaktowego tylko sygnał akustyczny).

Pętla synchronizacji fazowej 80 na podstawie dostarczonego z generatora sygnału binarnego 78 wytwarza sygnał zegarowy, który przesyłany jest do demodulatora 79. Ponieważ częstotliwości sygnału zegarowego wykorzystywanego do demodulacji sygnału binarnego

182 121 odczytywanego z dysku kompaktowego CD i cyfrowego dysku wizyjnego DVD różnią się między sobą, więc pętla synchronizacji fazy 80 na podstawie sygnału pochodzącego z porównującego zespołu decyzyjnego 77, wytwarza sygnał zegarowy o częstotliwości odpowiadającej rodzajowi aktualnie odczytywanego nośnika i kieruje go do demodulatora 79.

Procesor 81, otrzymawszy z demodulatora 79 sygnał wizyjny i sygnał akustyczny, sygnał akustyczny wysyła do głośnika 82, a sygnał wizyjny do wyświetlacza 83. Gdy procesor 81 otrzyma jedynie sygnał akustyczny z demodulatora 79, to wysyła go tylko do głośnika 82.

Układ odejmujący 84 wyznacza różnicę pomiędzy sygnałem pochodzącym z sumatora 71 sumującego sygnały wytworzone przez części B i D elementu światłoczułego 61-1, a sygnałem z sumatora 72 sumującego sygnały wytworzone przez części A i C elementu światłoczułego 61-1. Oznacza to, że układ odejmujący 84 wylicza wartość (b+d) - (a+c), gdzie a, b, c, d oznaczają wartości sygnałów pochodzących z części A, B, C, D. Wynikowy sygnał, będący błędem ogniskowania, poprzez drugi wzmacniacz 85, wysyłany jest do układu sterującego ogniskowania 86.

W odpowiedzi na sygnał błędu ogniskowania, układ sterujący ogniskowania 86 steruje układ wykonawczy ogniskowania 87, który tak przesuwa obiektyw 44 wzdłuż osi optycznej, aby plamka światła laserowego, rzutowanego na element światłoczuły 61-1 miała kształt koła.

Sumatory 88 i 89 wyznaczają sumy sygnałów elektrycznych, wytwarzanych przez elementy światłoczułe 61-2, 61-3, po czym sumy te przesyłane są do układu odejmującego 90. Układ odejmujący 90 wyznacza różnicę pomiędzy sygnałami pochodzącymi z sumatorów 88, 89, po czym sygnał różnicy, będący sygnałem błędu pozycjonowania podczas odczytu dysku kompaktowego CD, przesyłany jest do układu przełączającego 91.

Sygnał błędu pozycjonowania (sygnał błędu pozycjonowania trzech wiązek laserowych) dostarczany do układu przełączającego 91 można wyrazić jako (e+f)-(g+h), gdzie e, f, g, h oznaczają wartości sygnałów elektrycznych, odpowiadających ilości światła laserowego, wykrywanego przez części E, F, G, H.

Układy odejmujące 98 i 99 wyznaczają różnice pomiędzy sygnałami elektrycznymi, wytwarzanymi przez elementy światłoczułe 61-2, 61-3, po czym przesyłają je do sumatora 100. Sumator 100 wyznacza sumę sygnałów różnicowych, która wysyłana jest poprzez trzeci wzmacniacz 101 do układu odejmującego 102.

Wzmacniacz 101 wzmacnia K krotnie sygnał dostarczony z sumatora 100, a wzmocniony sygnał przesyła do układu odejmującego 102.

Sumator 95 wyznacza sumę sygnałów elektrycznych pochodzących z części A, D elementu światłoczułego 61-1, którą wysyła do układu odejmującego 97. Sumator 96 wyznacza sumę sygnałów elektrycznych pochodzących z części B, C elementu światłoczułego 61-1, którą wysyła również do układu odejmującego 97. Układ odejmujący 97 wyznacza różnicę pomiędzy sygnałami wyjściowymi sumatorów 96 i 97, którą przesyła do układu odejmującego 102.

Układ odejmujący 102 wyznacza różnicę pomiędzy sygnałem pochodzącym z trzeciego wzmacniacza 101 i sygnałem z układu odejmującego 97, która to różnica będąca sygnałem błędu pozycjonowania (sygnałem różnicowym pozycjonowania) w czasie odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego DVD, przesyłana jest do układu przełączającego 91.

Jeśli przyjmie się, że sygnały elektryczne wytwarzane przez części A, B, C, D, E, F, G, H oznaczone są odpowiednio przez a, b, c, d, e, f, g, h, a wzmacniacz 101 posiada współczynnik wzmocnienia K, to dostarczany do układu przełączającego 91 sygnał błędu pozycjonowania jest wyrażony wzorem (b+c) - (a+d) -K{(e-f) + (g-h)}.

Jeśli aktualnie odczytywanym nośnikiem jest dysk kompaktowy CD 10, na co wskazuje wartość sygnału pochodzącego z zespołu decyzyjnego 77, wtedy układ przełączający 91 wysyła na swe wyjście sygnał błędu pozycjonowania trzech wiązek laserowych, pochodzący z układu odejmującego 90. Sygnał ten jest poprzez wzmacniacz 92 przesyłany do układu sterującego pozycjonowania 93, wchodzącego w skład zespołu sterującego 91-94. Jeśli aktualnie odczytywanym nośnikiem jest cyfrowy dysk wizyjny DVD 20, na co wskazuje wartość sygnału pochodzącego z porównującego sygnały zespołu decyzyjnego 77, wtedy układ przełączający 91 wysyła na swe wyjście sygnał błędu pozycjonowania trzech wiązek laserowych,

182 121 pochodzący z układu odejmującego 102. Sygnał ten jest poprzez wzmacniacz 92 przesyłany do układu sterującego pozycjonowania 93.

W odpowiedzi na sygnał błędu pozycjonowania, układ sterujący pozycjonowania 93 steruje układ wykonawczy pozycjonowania 94, który porusza obiektywem 44 prostopadle względem ścieżki, aby właściwie rzutować wiązkę odczytującą światła laserowego na warstwę zapisanej informacji na dysku.

Obecnie zostanie wyjaśniony proces wyznaczania rodzaju odczytywanego nośnika, przeprowadzany przez urządzenie pokazane na fig. 29.

Najpierw odbite światło odczytującej wiązki laserowej wykrywane jest przez części A do D elementu światłoczułego 61-1, a następnie przekształcane jest na odpowiednie sygnały elektryczne a, b, c, d. Sygnały te są dodawane do siebie przez sumatory 71 do 73, tworząc sumaryczny sygnał (a+b+c+d). Sygnał sumaryczny (a+b+c+d), reprezentujący natężenie odbitego światła laserowego, doprowadzany jest poprzez wzmacniacz 74 do zespołu wygładzającego 76. ....

Zespół wygładzający 76 wygładza dostarczony sygnał i przekazuje go do porównującego sygnały zespołu decyzyjnego 77. Poziom wygładzonego sygnału wytwarzanego podczas odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego DVD jest około trzykrotnie wyższy od sygnału, który jest wytwarzany podczas odczytywania dysku kompaktowego CD. W związku z tym zespół decyzyjny 77 porównuje wartość wygładzonego sygnału z wartością odniesienia, która znajduje się pomiędzy wartością wygładzonego sygnału wytwarzanego podczas odczytywania dysku kompaktowego, a wartością wygładzonego sygnału wytwarzanego podczas odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego. Jeśli aktualnie odczytywanym nośnikiem jest cyfrowy dysk wizyjny 20, wtedy zespół decyzyjny 77 wytwarza sygnał na przykład o wartości dodatniej, a w przypadku odczytywania dysku kompaktowego 10, zespół decyzyjny 77 wytwarza na przykład sygnał o wartości ujemnej.

Obecnie zostanie opisany proces sterowania ogniskowaniem, przeprowadzany przez urządzenie pokazane na fig. 29.

Cztery części A do D elementu światłoczułego 61-1 przekształcają odbite światło laserowe w sygnały elektryczne, oznaczone odpowiednio jako a, b, d, c. Sumator 71 wyznacza sumę (b+d), będącą sumą sygnałów elektrycznych pochodzących z części B i D, a sumator 72 wyznacza sumę (a+c), będącą sumą sygnałów elektrycznych pochodzących z części A i C. Układ odejmujący 84 wyznacza następnie różnicę między sumarycznymi sygnałami (b+d) i (a+c), wynoszącą ((b+d)-(a+c)). Sygnał pochodzący z układu odejmującego 84, będący sygnałem błędu ogniskowania, dostarczany jest poprzez wzmacniacz 85 do układu sterującego ogniskowania 86.

Gdy plamka światła laserowego rzutowanego na element światłoczuły 61-1 ma kształt koła, to sygnał błędu ogniskowania dostarczany na wejście układu sterującego ogniskowania 86 ma wartość zerową. W przypadku, gdy plamka światła laserowego rzutowanego na element światłoczuły 61-1 ma kształt elipsy, której duża oś przechodzi przez części B i D, to sygnał błędu ogniskowania dostarczany na wejście układu sterującego ogniskowania 86 ma pewną dodatnią wartość. Natomiast w przypadku, gdy plamka światła laserowego rzutowanego na element światłoczuły 61-1 ma kształt elipsy, której duża oś przechodzi przez części A i C, to sygnał błędu ogniskowania dostarczany na wejście układu sterującego ogniskowania 86 ma pewną wartość ujemną.

W zależności od wartości sygnału błędu ogniskowania, układ sterujący ogniskowania 86 steruje element wykonawczy ogniskowania 87, który tak przesuwa obiektyw 44 wzdłuż osi optycznej, że plamka światła laserowego padającego na element światłoczuły 61-1 ma kształt kołowy.

Jak to opisano, kierując się zasadami będącymi podstawą metody astygmatycznej, porównuje się ilość światła wykrywanego przez części B i D elementu światłoczułego 61-1, z ilością światła wykrywanego przez części A i C elementu światłoczułego 61-1. Na tej postawie wyznacza się kierunek i wielkość błędu ogniskowania. W procesie sterowania ogniskowania, w zależności od błędu ogniskowania, obiektyw 44 jest odpowiednio przesuwany.

182 121

Obecnie zostanie opisany proces sterowania pozycjonowania, przeprowadzany przez urządzenie pokazane na fig. 29.

Elementy światłoczułe 61-2 i 61-3 przekształcają natężenie odbitego światła laserowego wykrywanego przez części E, F oraz G, H, na sygnały elektryczne e, f oraz g, h, które doprowadzane są do odpowiednich sumatorów 88, 89. Sumatory 88, 89 wyznaczają sumy sygnałów (e+f) oraz (g+h), które są następnie dostarczane do układu odejmującego 90, który wyznacza różnicę pomiędzy sygnałami (e+f) oraz (g+h), wynoszącą ((e+f)-(g+h)). Różnica ta, będąc sygnałem błędu pozycjonowania trzech wiązek laserowych, jest kolejno kierowana do układu przełączającego 91.

Układy odejmujące 88, 89 wyznaczają różnice (e-f) oraz (g-h), będące różnicami pomiędzy natężeniami światła laserowego padającego na części E, F oraz G, H.

Części B, C elementu światłoczułego 61-1 wytwarzają sygnały elektryczne b i c, powstałe na podstawie natężeń wykrytego światła laserowego, które kierowane są do sumatora 96. Natomiast części A, D elementu światłoczułego 61-1 wytwarzają sygnały elektryczne a i d, powstałe na podstawie natężeń wykrytego światła laserowego, które kierowane są do sumatora 95. Sumatory 95, 96 wyznaczają sumy sygnałów elektrycznych (b+c) i (a+d) pochodzących z części B, C i A, D, które są wysyłane do układu odejmującego 97.

Układ odejmujący 97 wyznacza różnicę pomiędzy sumami sygnałów elektrycznych (b+c) pochodzących z części B, C i sygnałów (a+d) pochodzących z części A, D, wynoszącą ((b+c) 34 (a+d)). Różnica ta, będąc sygnałem różnicowym, dostarczana jest na wejście układu odejmującego 102.

Układ odejmujący 98 wyznacza różnicę (e-f), pomiędzy sygnałem e, wyznaczonym na podstawie ilości światła laserowego wykrytego przez część E elementu światłoczułego 61-2, a sygnałem elektrycznym f, wyznaczonym na podstawie ilości światła laserowego wykrytego przez część F elementu światłoczułego 61-2. Powstały w ten sposób sygnał różnicowy kierowany jest do sumatora 100. Natomiast układ odejmujący 99 wyznacza różnicę (g-h), pomiędzy sygnałem g, wyznaczonym na podstawie ilości światła laserowego wykrytego przez część G elementu światłoczułego 61-3, a sygnałem elektrycznym h, wyznaczonym na podstawie ilości światła laserowego wykrytego przez część H elementu światłoczułego 61-3. Powstały w ten sposób sygnał różnicowy kierowany jest również do sumatora 100. Sumator 100 wyznacza sumę dostarczonych mu sygnałów wynoszącą ((e-f)+(g-h)), która kierowana jest do wzmacniacza 101.

Wzmacniacz 101 wzmacnia K krotnie dostarczony mu sygnał sumaryczny, kierując wzmocniony sygnał, wynoszący (K((e-f) (g-h)), do układu odejmującego 102.

Układ odejmujący 102 wyznacza różnicę pomiędzy sygnałem pochodzącym z układu odejmującego 97, wynoszącym ((b+c) - (a+d)), a sygnałem pochodzącym ze wzmacniacza 101, wynoszącym (K ((e-f) + (g-h)). Różnica ta, wynosząca (((b+c) - (a+d)) - K((e-f) (g-h))), będąca różnicowym sygnałem błędu pozycjonowania, kierowana jest do układu przełączającego 91.

Jak to opisano powyżej, do układu przełączającego 91 doprowadzany jest sygnał pochodzący z zespołu decyzyjnego 77. Jeśli sygnał wytworzony przez zespół decyzyjny 77 jest dodatni, co oznacza, że odczytywanym nośnikiem jest cyfrowy dysk wizyjny DVD, wtedy układ przełączający 91 wybiera różnicowy sygnał błędu pozycjonowania pochodzący z układu odejmującego 102, który to sygnał jest przesyłany poprzez wzmacniacz 92 do układu sterującego pozycjonowania 93.

Jeśli sygnał wytworzony przez zespół decyzyjny 77 jest ujemny, co oznacza, że odczytywanym nośnikiem jest dysk kompaktowy CD, wtedy układ przełączający 91 wybiera sygnał błędu pozycjonowania trzech wiązek laserowych pochodzący z układu odejmującego 90, który to sygnał jest przesyłany poprzez wzmacniacz 92 do układu sterującego pozycjonowania 93.

W odpowiedzi na sygnał błędu pozycjonowania, układ sterujący pozycjonowania 93 steruje układ wykonawczy pozycjonowania 94, który przesuwa obiektyw 44 w odpowiednim kierunku, prostopadle do ścieżki. Układ przełączający 91, do którego poprzez wzmacniacz 92 oraz układ sterujący pozycjonowania 93, dołączony jest układ wykonawczy 94, tworzą razem zespół sterujący 91-94.

182 121

Obiektyw 44 jest więc tak sterowany, że wiązka laserowa przez cały czas odczytywania trafia na odpowiednią ścieżkę dysku.

Obecnie zostanie opisany proces odczytywania informacji zapisanych na nośniku zapisu.

Odbite światło laserowe, niosące odczytane z dysku informacje, jest wykrywane przez cztery części A do D elementu światłoczułego 61-1, które przetwarzają odbite światło laserowe na sygnały elektryczne ą b, c, d. Sumatory 71 do 73 wyznaczają sumę sygnałów elektrycznych ą b, c, d wynoszącą (a+b+c+d), która określa natężenie odbitego światła laserowego. Sumaryczny sygnał przesyłany jest poprzez wzmacniacz 74 do korektora 75.

Na podstawie sygnału pochodzącego z zespołu decyzyjnego 77, sygnał pochodzący ze wzmacniacza 74 korygowany jest przez zespół korekcyjny 75, zgodnie z charakterystyką odpowiednią dla rodzaju aktualnie odczytywanego nośnika. Następnie zespół korekcyjny 75 przesyła skorygowany sygnał do generatora sygnału binarnego 78. Generator sygnału binarnego 78 dodatkowo koryguje otrzymany sygnał i przetwarza go do postaci binarnej. Sygnał binarny jest przesyłany do demodulatora 79 oraz pętli synchronizacji fazowej 80.

Pętla synchronizacji fazowej 80 wytwarza sygnał zegarowy na podstawie sygnału pochodzącego z generatora sygnału binarnego 78. Sygnał zegarowy zmieniany jest w zależności od sygnału pochodzącego z zespołu decyzyjnego 77, który to sygnał zależny jest od rodzaju odczytywanego nośnika. Sygnał zegarowy doprowadzany jest do demodulatora 79. Demodulator 79 koryguje błędy zawarte w dostarczonym sygnale i demoduluje sygnał binarny, zgodnie z sygnałem zegarowym dostarczonym z pętli synchronizacji fazy 80. Gdy odczytywanym nośnikiem jest dysk kompaktowy CD, wtedy demodulator 79 przekazuje do procesora 81 zdemodulowany sygnał akustyczny. Natomiast gdy odczytywanym nośnikiem jest cyfrowy dysk wizyjny DVD, to demodulator 79 przekazuje do procesora 81 zdemodulowany sygnał akustyczny i sygnał wizyjny.

Procesor 81 przesyła sygnał akustyczny do głośnika 82, a jeśli otrzymał również sygnał wizyjny, to przesyła go do wyświetlacza 83.

Jak to powyżej opisano, informacje zapisane na dysku kompaktowym CD lub cyfrowym dysku wizyjnym DVD są odczytywane, korygowane, demodulowane oraz wysyłane do głośnika 82 i wyświetlacza 83.

W ten sposób, poprzez właściwe sterowanie ogniskowania i pozycjonowanią informacje są odczytywane z dysku kompaktowego 10 lub z cyfrowego dysku wizyjnego 20, a następnie są one odtwarzane.

Element światłoczuły 61-1 pokazany na fig. 25B posiada kształt ośmiokąta. Jednakże element światłoczuły 61-1 może mieć również kształt kwadratu, jak to pokazano na fig. 30A. Aby nie wykrywać niepożądanej części światła laserowego, czyli światła o rozwartości optycznej wynoszącej powyżej 0,4, co pokazano na fig. 24, element światłoczuły 61-1 może posiadać kształt sześciokąta poprzez odcięcie dwóch przeciwległych wierzchołków kwadratowego elementu światłoczułego, co pokazano na fig. 30B, lub też element światłoczuły 61-1 może mieć kształt kołą co pokazuje fig. 30C.

W urządzeniu przedstawionym na fig. 29, sterowanie pozycjonowania oparte jest o proces sterowania na podstawie trzech wiązek światła laserowego, lub proces sterowania różnicowego. Jednakże sterowanie pozycjonowania może także zostać przeprowadzone w oparciu o metodę wykrywania różnicy faz. Zgodnie ze sposobem wykrywania różnicy faz, zilustrowanym na fig. 31, sygnały elektryczne pochodzące z części A i C elementu światłoczułego 61-1, są do siebie dodawane w sumatorze 72, a sygnały elektryczne pochodzące z części B i D elementu światłoczułego 61-1, są do siebie dodawane w sumatorze 71. Następnie porównywane są fazy sygnałów sumarycznych, pochodzących z sumatorów 71 i 72. Porównanie odbywa się w układzie porównującym fazę 101, który na podstawie dostarczonych mu sygnałów wytwarza sygnał błędu pozycjonowania.

Zgodnie ze sposobem wykrywania różnicy faz, sygnał błędu pozycjonowania zostaje utworzony jedynie na podstawie odbite go światła laserowego wiązki laserowej odczytującej dane. Dlatego też pozycjonujące wiązki laserowe, elementy światłoczułe 61-2 i 61-3 oraz układ przełączający 91 mogą zostać pominięte. W efekcie sygnał wyjściowy z układu porów

182 121 nującego fazy 101 może zostać bezpośrednio przesłany do wzmacniacza 92. Zasady tworzenia sygnału błędu pozycjonowania zgodnie ze sposobem wykrywania różnicy faz są znane.

Jeśli sygnał błędu pozycjonowania tworzony jest na podstawie sposobu, polegającego na wykrywaniu różnicy faz, a sygnał błędu ogniskowania na podstawie metody astygmatycznej, to informacje mogąbyć odczytywane zarówno z dysku kompaktowego 10, jak i z cyfrowego dysku telewizyjnego 20, a procesy sterowania ogniskowania i pozycjonowania wykorzystują jedynie sygnał wyjściowy elementu światłoczułego 61-1.

W celu odtworzenia informacji zapisanych na dysku kompaktowym 10 lub cyfrowym dysku wizyjnym 20, należy wykryć odbite światło laserowe posiadające niewielką aberrację i posiadające odpowiednie natężenie, większe od pewnej wartości progowej. Konieczne jest także wzięcie pod uwagę innych czynników.

Jak przedstawiono na fig. 32, wraz ze zmieniającymi się rozmiarami elementu światłoczułego, zmieniają się także zakłócenia, podczas odtwarzania dysku kompaktowego CD.

Wykres z fig. 32 pokazuje, jak zmieniają się zakłócenia wraz ze zmieniającymi się znormalizowanymi rozmiarami czujnika, gdy proces ogniskowania przeprowadzany jest zgodnie z metodą astygmatyczną, a proces pozycjonowania zgodnie z metodą wykrywania różnicy faz. Na figurze 32 linia ciągła pokazuje wartości wyliczone podczas komputerowej symulacji, a kółka przedstawiają wartości pomiarowe.

Jak wynika z fig. 32, jeśli znormalizowany rozmiar czujnika jest zbyt duży, to zakłócenia wzrastają, gdyż element światłoczuły wykrywa światło o dużej aberracji (dużej rozwartości optycznej NA).

Jeśli znormalizowany rozmiar czujnika jest zbyt mały, to utrudnione jest właściwe rzutowanie plamki odbitego światła laserowego w odpowiednim miejscu elementu światłoczułego. Wynika to z niedokładności sterowania ogniskowania i pozycjonowania, jak również z niedokładności montażu elementów. W efekcie element światłoczuły nie jest w stanie wykryć wystarczającej ilości odbitego światła laserowego, co powoduje zwiększenie zakłóceń.

Jeśli zakłócenia przekroczą 8%, to informacje zapisane na nośniku nie mogą być z niego odtworzone. W związku z tym zakłócenia powinny być zmniejszone do co najwyżej 8%. W tym celu znormalizowany rozmiar czujnika powinien wynosić nie więcej niż 16 pm i nie mniej niż 1,8 pm.

Aby obniżyć ilość zakłóceń do 7%, znormalizowany rozmiar czujnika powinien wynosić nie więcej niż 14 pm i nie mniej niż 2 pm.

Jednakże, jak pokazano na fig. 32, jeśli znormalizowany rozmiar czujnika zbliża się do 2 pm, to zakłócenia gwałtownie się zwiększają nawet przy niewielkich zmianach rozmiarów czujnika. Dlatego też z praktycznego punktu widzenia, znormalizowany rozmiar czujnika powinien wynosić przynajmniej 4 pm.

Sygnał RF o częstotliwości radiowej, będący sumą sygnałów elektrycznych pochodzących z części A do D elementu światłoczułego 61-1 pokazanego na fig. 29 oraz sygnał błędu ogniskowanią wytworzony na podstawie metody astygmatycznej, zmieniają się w zależności od zmian znormalizowanego rozmiaru czujnika. Odpowiednie symulacje tego zjawiska pokazane są na fig. 33 do 38.

Na figurach 33 do 36 przedstawiono zmiany sygnału RF oraz sygnału błędu ogniskowania podczas odtwarzania dysku kompaktowego CD, w zależności od znormalizowanego rozmiaru elementu światłoczułego fotodiody, wynoszącego kolejno 16 pm, 10 pm, 4 pm oraz 2 pm. Na figurach 37 i 38 przedstawiono zmiany sygnału RF oraz sygnału błędu ogniskowania podczas odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego DVD, w zależności od znormalizowanego rozmiaru elementu światłoczułego fotodiody, wynoszącego 6 pm i 8 pm.

Jak przedstawiono na fig. 33, podczas odtwarzania dysku kompaktowego CD za pomocą fotodiody posiadającej element światłoczuły o znormalizowanym rozmiarze 16 pm, sygnał błędu ogniskowania nie posiada właściwego kształtu litery S, ale posiada jedno minimum (ząbek w kształcie litery V) w zakresie dodatnim, a to uniemożliwia stabilne sterowanie ogniskowania.

Jak przedstawiono na fig. 34, podczas odtwarzania dysku kompaktowego CD za pomocą fotodiody posiadającej element światłoczuły o znormalizowanym rozmiarze 10 pm, sygnał błędu ogniskowania osiąga dość wysoki poziom. Mimo to taka charakterystyka umożliwia przeprowadzenie poprawnego procesu ogniskowania.

Jak przedstawiono na fig. 35, podczas odtwarzania dysku kompaktowego za pomocą fotodiody posiadającej element światłoczuły o znormalizowanym rozmiarze 4 pm, sygnał błędu ogniskowania posiada wyraźny kształt litery S. Natomiast podczas odtwarzania dysku kompaktowego CD za pomocą fotodiody posiadającej element światłoczuły o znormalizowanym rozmiarze 2 pm, sygnał błędu ogniskowania posiada bardzo nieregularny kształt litery S.

Wobec powyższego, aby w przypadku odczytywania dysku kompaktowego CD, sygnał błędu ogniskowania posiadał właściwy kształt litery S, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien wynosić około 15 pm lub mniej (to znaczy powinien być mniejszy niż 16 pm), a korzystnie 14 pm lub mniej. Jednocześnie, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien wynosić co najmniej około 3 pm (to znaczy więcej niż 2 pm), a korzystnie 4 pm lub więcej.

Jak przedstawiono na fig. 38, podczas odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego DVD za pomocą fotodiody posiadającej element światłoczuły o znormalizowanym rozmiarze 8 pm, sygnał błędu ogniskowania posiada wyraźny kształt litery S. Podczas odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego DVD za pomocą fotodiody o znormalizowanym rozmiarze elementu światłoczułego 6 pm, sygnał błędu ogniskowania, pokazany na fig. 37, posiada strefę nieczułości (obszar gradientu o małej wartości) w okolicy przecięcia się wykresu z osią odciętych.

Wobec tego, aby w przypadku odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego DVD, sygnał błędu ogniskowania posiadał właściwy kształt litery S, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien wynosić więcej niż 7 pm, a w korzystnym wykonaniu 8 pm lub więcej.

W celu odtworzenia informacji zapisanych w warstwie zapisanej informacji i zawartych następnie w sygnale wyjściowym pochodzącym z elementu światłoczułego, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien zawierać się w przedziale od 1,8 pm do 16 pm, co umożliwi utrzymanie zakłóceń poniżej pewnego poziomu. W praktyce, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien zawierać się w przedziale od 4 pm do 14 pm. Aby w przypadku odczytywania cyfrowego dysku wizyjnego umożliwić wykrycie odpowiedniej ilości odbitego światła laserowego, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien wynosić co najmniej 10 pm.

W celu utworzenia sygnału błędu ogniskowania na podstawie sygnału płynącego z elementu światłoczułego, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien zawierać się w przedziale od 4 pm do 14 pm, co pozwala aby w przypadku odtwarzania dysku kompaktowego 10 wykres sygnału błędu ogniskowania posiadał właściwy kształt litery S.

Aby podczas odtwarzania cyfrowego dysku wizyjnego 20 wykres sygnału błędu ogniskowania posiadał kształt litery S, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien wynosić 7 pm lub więcej, a korzystnie 8 pm lub więcej.

Jeżeli zarówno sygnał RF, niosący odczytane z dysku informacje, jak i sygnał błędu ogniskowania, są sygnałami wyjściowymi elementu światłoczułego, to znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego powinien spełniać zarówno warunki otrzymania poprawnego sygnału niosącego odczytywane informacje, jak i warunki uzyskania właściwego sygnału błędu ogniskowania. Biorąc to pod uwagę, znormalizowany rozmiar elementu światłoczułego w korzystnym wykonaniu powinien zawierać się w zakresie od 8 pm do 14 pm.

Niniejszy wynalazek został opisany przy założeniu, że odtwarza się dwa rodzaje dysków, a mianowicie dyski kompaktowe CD lub cyfrowe dyski wizyjne DVD. Z istoty wynalazku wynika jednak, że może on zostać zastosowany do odtwarzania trzech lub większej ilości rodzajów dysków lub innych niż dyski nośników zapisu. Niniejszy wynalazek oprócz odtwarzania zapisanych na nośnikach informacji, może ponadto znaleźć zastosowanie przy zapisywaniu informacji na nośnikach.

Zgodnie z wynalazkiem, optyczne urządzenie odczytujące nie wymaga stosowania części poruszanych mechanicznie, potrzebnych do odtwarzania nośników o różnych grubościach podłoża. Optyczne urządzenie odczytujące może być poddawane drganiom, jest mniej podatne na awarie, posiada niewielkie rozmiary i może być wytwarzane niewielkim kosztem.

182 121

F / G. 3 (Stcuz

CD 13

182 121

F l G. Z

182 121

F / G. 5

182 121

[mm] NA 0.6 .008 r κ —π

płaszczyzna

OGNISKOWA GAUS5A

182 121

PUNKT Λ

182 121

FIG. η

[dB] °Γ

-5 -10•401—————————————————lu—— 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

CZĘSTOTLIWOŚĆ

182 121

FIG. 74

0.8

0.6

0.4

[pm] (lOpm)

182 121

FIG. 18

0.8

0.6

0.4

0.2

[pm]

-2-1 0 1 2

PUNKT β (24pm)

FI G. 19

182 121

FIG. 20

LdB]

182 121

FIG. 21

-1.0

182 121

FIG. 22

182 121

FIG. 23

FIG. 2L

182 121

(120)

182 121

FIG. 26

CD 13

182 121

FIG. 27

MIEJSCE PADANIA POZYCJOM'

JĄCEJ WIĄZKI LASEROWEJ

ŚCIEŻKA miejsce mania odczytującej WIĄZKI laserowej

FIG. 28

182 121

FIG. 30A

F / G. 30B

F I G. BOC

182 121

61-6

sygnał błędu POZYCJU/W/W

DO U IM.92

FIG. 32

znoRmauzo^ny Rozmiar ELEMENTU .ŚNiAlŁOCZUŁtErG

182 121

-vr.

0.25

0. 20

0. 15

0.10

0.05

0.00

-0.05

-0.10

ZIWMAUZDN/W ROZM/AR

ELbMbRnj ŚWIATŁOCZUŁEGO 16/wm(CD/

ODCHYLENIE OD POZYCJI ZćW5KONANIA [/cm]

40 p

182 121

FIG. 35

ZmMAULOMFNj ROZMIAR _r

ELEMENTU ŚWiATŁOCZUŁGO 4aw (CD )

0.08 '

0.07

0.06

0-05

0.04 g 0.03 .o 0.02

S 0.01 < 0.00 ^-0.01 ⁰

-0.02 ^-0·⁰³ ODCHYLENIE OD POZyćJl tQGWSROMAUfi\ [Ąm]

5/6. 36

ŁLŁMcATO ŚMIATŁ0CZUt£GO 2 (CD) (1(1/, ---------------------------------------------------------------- /

OD pozycji ZOlSKOWALDAęum]

-0.01

182 121

F / G. 37

ELFMEm) GMMWCWŁŁGO 6^ (DVf))

0.20 ‘

0.15

0.10 i 0.05

^-0.10

-0.15 ~⁰’²⁰ (MWME QP POLJCf ZOGMSkOWAMA [)^]

0.30

0.25 0.20 0.15 0.10 0.05

ZAZoRHAUZOWL RUZN/AP / _λELEME^G' ŚGiAtfiJCfutEAo BfwM. (DVD) ^{0 00}-40 -30 -20 -10 g -0.05 1 -010

-0.15

-0.20

-0.25

RF

'^OC^IS^WiA j—

20 30 4

EWLEA/lt Oj) POZyCJi

182 121

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 6,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji z pierwszego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o pierwszej grubości oraz z drugiego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o drugiej grubości, przy czym podłoże drugiego rodzaju nośnika jest grubsze niż podłoże pierwszego rodzaju nośnika, za pomocą optycznej głowicy zapisująco/odtwarzającej, która zawiera zespół generujący światło, które kieruje się poprzez podłoże na warstwę zapisu informacji pierwszego rodzaju nośnika lub drugiego rodzaju nośnika, zespół prowadzący światło, za pomocą którego skupia się światło wytworzone przez zespół generujący światło i kieruje się skupione światło na warstwę zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu oraz zespół fotodetektorowy, za pomocą którego wykrywa się światło odbite od warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu, znamienny tym, że wykrywa się światło odbite od warstwy zapisu informacji za pomocą zespołu fotodetektorowego (61) o znormalizowanym rozmiarze detektora uzależnionym od powiększenia zespołu prowadzącego światło (44), który jest większy niż średnica plamki światła odbitego od pierwszego rodzaju nośnika zapisu (20), na zespole fotodetektorowym o pierwszej liczbie otworu NI, a jest mniejsze niż średnica plamki światła odbitego od drugiego rodzaju nośnika zapisu (10), na zespole fotodetektorowym o liczbie otworu większej niż druga liczba otworu N2.
2. Urządzenie do selektywnego zapisywania i odtwarzania informacji z pierwszego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o pierwszej grubości oraz z drugiego rodzaju nośnika zapisu, mającego warstwę zapisu informacji umieszczoną na podłożu o drugiej grubości, zaopatrzone w zespół generujący światło skierowane na warstwę zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu, zespół prowadzący światło dla skupienia światła wytworzonego przez zespół generujący światło i kierujący skupione światło na warstwę zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu oraz zespół fotodetektorowy do wykrywania światła odbitego od warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora uzależniony od powiększenia zespołu prowadzącego światło (44), który jest większy niż średnica planiki światła odbitego od pierwszego rodzaju nośnika zapisu (20), na zespole fotodetektorowym (61) o pierwszej liczbie otworu NI, a mniejszy niż średnica plamki światła odbitego od drugiego rodzaju nośnika zapisu (10), na zespole fotodetektorowym (61) o liczbie otworu większej niż druga liczba otworu N2.
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że pierwsza liczba otworu NI wynosi 0,6, a druga liczba otworu N2 wynosi 0,3.
4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że znormalizowany rozmiar detektora mieści się w zakresie od 10 pm do 16 pm.
5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora mieszczący się w zakresie od 3 pm do 16 pm.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora przynajmniej 4 pm.
7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora co najwyżej 14 pm.
8. Urządzenie według zastrz. 5 albo 7, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora przynajmniej 8 pm.
9. Urządzenie według zastrz. 5 albo 7, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) ma znormalizowany rozmiar detektora przynajmniej 10 pm.

182 121
10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) jest zaopatrzony w środki wytwarzające sygnał sterujący ogniskowania.
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zespół fotodetektorowy (61) jest zaopatrzony w środki wysyłające sygnał odtworzony z warstwy zapisu informacji pierwszego lub drugiego rodzaju nośnika zapisu (20,10).
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że pierwszego rodzaju nośnik zapisu (20) ma większą gęstość zapisu niż drugiego rodzaju nośnik zapisu (10).
13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że dodatkowo jest zaopatrzone w zespół decyzyjny (77) rozróżniający pierwszy rodzaj nośnika zapisu (20) od drugiego rodzaju nośnika zapisu (10) oraz w zespół korekcyjny (75) korygujący wyjściowy sygnał zespołu fotodetektorowego (61) z różnymi charakterystykami, w zależności od tego, czy odtwarzany jest pierwszego rodzaju nośnik zapisu (20), czy drugiego rodzaju nośnik zapisu (10), co jest określone przez zespół decyzyjny (77).
14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że zespół decyzyjny (77) zawiera środki rozróżniające pierwszego rodzaju nośnik zapisu (20) od drugiego rodzaju nośnika zapisu (10) w zależności od poziomu wyjściowego sygnału zespołu fotodetektorowego (61).
15. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że dodatkowo jest zaopatrzone w zespół decyzyjny (77) rozróżniający pierwszego rodzaju nośnik zapisu (20) od drugiego rodzaju nośnika zapisu (10) oraz w zespół sterujący (91-94) połączony z zespołem prowadzącym światło (44), zgodnie z różnymi metodami, w zależności od tego, czy odtwarzany jest pierwszego rodzaju nośnik zapisu (20) czy drugiego rodzaju nośnik zapisu (10), co jest określone przez zespół decyzyjny (77).

♦ * *