RU2140672C1 - Optical reader (design versions) - Google Patents
Optical reader (design versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2140672C1 RU2140672C1 RU96100058A RU96100058A RU2140672C1 RU 2140672 C1 RU2140672 C1 RU 2140672C1 RU 96100058 A RU96100058 A RU 96100058A RU 96100058 A RU96100058 A RU 96100058A RU 2140672 C1 RU2140672 C1 RU 2140672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- numerical aperture
- disk
- lens
- signal
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому считывающему устройству, способному считывать данные с дисков различного типа и, в частности, к усовершенствованному считывающему устройству, способному считывать данные с дисков различного типа, способному считывать данные с определенного диска среди дисков различной толщины и плотностей записи, используя только одно считывающее устройство. The invention relates to an optical reader capable of reading data from disks of various types and, in particular, to an improved reader capable of reading data from disks of various types, capable of reading data from a specific disk among disks of various thicknesses and recording densities, using only one reader device.
Обычно цифровой видеодиск снабжен полупроводниковым лазером, работающим в красном участке видимого спектра, и объективом, имеющим увеличенную числовую апертуру. Вышеупомянутый видеодиск имеет емкость, определяемую количеством записываемых данных, в 6 или 8 раз превышающую емкость компакт-диска, в котором могут храниться сжатые данные изображения и звука. Таким образом, на диске, имеющем диаметр 120 мм, могут храниться данные, соответствующие видеокинофильму. Typically, a digital video disc is equipped with a semiconductor laser operating in the red region of the visible spectrum, and a lens having an enlarged numerical aperture. The aforementioned video disc has a capacity, determined by the amount of recorded data, 6 or 8 times the capacity of a CD in which compressed image and sound data can be stored. Thus, a disc having a diameter of 120 mm can store data corresponding to a video movie.
Цифровой видеодиск считывается полупроводниковым лазером, работающим в красном участке видимого спектра, имеющим длину волны 635 или 650 нм. A digital video disc is read by a semiconductor laser operating in the red region of the visible spectrum, having a wavelength of 635 or 650 nm.
Обычно, если длина волны источника света становится короче, диаметр лазерного пятна уменьшается пропорционально длине волны, так что могут уменьшаться шаг дорожек записи и минимальная длина метки записи. То есть, так как поверхность метки записи находится в квадратичной зависимости от длины волны метки записи, общая площадь записи может быть уменьшена. Typically, if the wavelength of the light source becomes shorter, the diameter of the laser spot decreases in proportion to the wavelength, so that the pitch of the recording tracks and the minimum length of the recording mark can be reduced. That is, since the surface of the recording mark is quadratic with the wavelength of the recording mark, the total recording area can be reduced.
Диаметр пятна лазера пропорционален длине волны источника света. Поэтому, при увеличении числовой апертуры без изменения длины волны можно увеличить плотность записи. Поэтому числовая апертура в оптической системе для компакт-диска составляет около 0,45, но равна около 0,6 для цифрового видеодиска. The diameter of the laser spot is proportional to the wavelength of the light source. Therefore, if you increase the numerical aperture without changing the wavelength, you can increase the recording density. Therefore, the numerical aperture in the optical system for a compact disc is about 0.45, but equal to about 0.6 for a digital video disc.
Существует 3 нижеперечисленных способа считывания данных с диска для обычного цифрового видеодиска. There are 3 methods below for reading data from a disc for a regular digital video disc.
В первом способе просто осуществляют незначительное увеличение числовой апертуры. Во втором способе используется устройство компенсации угла наклона диска, называемое системой автоматического регулирования наклона, в оптической считывающей системе вместо увеличения числовой апертуры до величины, превышающей 0,52. В третьем способе увеличивают числовую апертуру до 0,6 и уменьшают длину пути прохождения луча лазера через дисковую пластину. In the first method, a slight increase in the numerical aperture is simply carried out. The second method uses a device for compensating for the angle of inclination of the disk, called the automatic tilt control system, in the optical reading system instead of increasing the numerical aperture to a value exceeding 0.52. In the third method, the numerical aperture is increased to 0.6 and the path length of the laser beam through the disk plate is reduced.
Объясним теперь конструкцию обычного оптического считывающего устройства. Let us now explain the design of a conventional optical reader.
Как показано на фиг. 1, обычное оптическое считывающее устройство включает дифракционную решетку 2 для разделения пучка от источника света на главный пучок и два субпучка для системы автоматического регулирования следованием считывающего пучка. Кроме того, пучки от дифракционной решетки 2 проходят к объективу 5, служащему для собирания света в пятно на оптическом диске 6, через коллиматорную линзу 4, служащую для получения параллельного пучка света, и через расщепитель пучка 3. Кроме того, фотоприемник 8 детектирует сигнал со считываемыми пучком данными, передаваемый от линзы фотоприемника 7, служащей для собирания пучка. As shown in FIG. 1, a conventional optical reader includes a diffraction grating 2 for dividing the beam from the light source into the main beam and two sub-beams for the automatic follow-up of the reading beam. In addition, the beams from the diffraction grating 2 pass to the
Объясним теперь работу обычного оптического считывающего устройства по прилагаемым чертежам. Let us now explain the operation of a conventional optical reader according to the accompanying drawings.
Пучок от источника света 1 преобразуется в параллельный пучок света коллиматорной линзой после прохождения через расщепитель пучка 3. Пучок фокусируется объективом 5 и отражается или дифрагируется поверхностью записи информации носителя информации. Таким образом, отраженный пучок возвращается по тому же самому оптическому пути и преобразуется в электрический сигнал фотоприемником. То есть пучок проходит к фотоприемнику 6 по другому пути, образованному расщепителем пучка 3, через линзу фотоприемника 7. The beam from the
Между тем дифракционная решетка 2 и линза 7 широко используются в системе автоматического регулирования следованием считывающего пучка, используя 3-х пучковый способ и системе автоматического регулирования фокусировки, используя способ компенсации астигматизма. Meanwhile, the diffraction grating 2 and
Оптический диск с высокой плотностью записи имеет емкость, в 4 раза превышающую емкость обычного компакт-диска и данные, хранящиеся на нем, могут быть воспроизведены, используя объектив, имеющий числовую апертуру около 0,6. В этом случае, при увеличении толщины диска увеличивается аберация вследствие наклона диска. Для решения указанной проблемы стандарт на цифровой видеодиск требует, чтобы толщина диска составляла 0,6 мм. An optical disc with a high recording density has a
На этот раз оптическая система, показанная на фиг. 1, включает оптический диск с высокой плотностью записи, имеющий толщину 0,6 мм, и компакт-диск, имеющий толщину 1,2 мм. Однако вышеупомянутая оптическая система имеет следующие недостатки. This time, the optical system shown in FIG. 1 includes an optical disc with a high recording density having a thickness of 0.6 mm and a compact disc having a thickness of 1.2 mm. However, the aforementioned optical system has the following disadvantages.
Например, распределение интенсивности пучка в точке фокуса на поверхности диска, имеющего толщину 0,6 мм с использованием объектива, имеющего числовую апертуру 0,6, показано на фиг. 2 сплошной линией. Когда пучок фокусируется объективом на диске, имеющем толщину 1,2 мм, распределение интенсивности пучка является таким, как показано на фиг. 2 пунктирной линией вследствие сферической аберрации. For example, the distribution of the beam intensity at the focal point on the surface of a disk having a thickness of 0.6 mm using a lens having a numerical aperture of 0.6 is shown in FIG. 2 solid line. When the beam is focused by a lens on a disk having a thickness of 1.2 mm, the beam intensity distribution is as shown in FIG. 2 by a dashed line due to spherical aberration.
То есть интенсивность пучка главного дифракционного максимума значительно уменьшается и увеличивается интенсивность пучка боковых дифракционных максимумов, так что увеличиваются перекрестные помехи сигнала, записанного на соседней дорожке диска. That is, the intensity of the beam of the main diffraction maximum decreases significantly and the intensity of the beam of the lateral diffraction peaks increases, so that the crosstalk of the signal recorded on the adjacent track of the disk increases.
Кроме того, оптическое считывающее устройство не может воспроизводить данные, хранящиеся в диске, имеющем толщину 1,2 мм, так как чувствительность в отношении уровня наклона диска является слишком высокой, как показано на фиг. 1 в случае, если считываются данные, используя объектив, имеющий числовую апертуру 0,6. In addition, the optical reader cannot reproduce data stored in a disc having a thickness of 1.2 mm, since the sensitivity with respect to the level of inclination of the disc is too high, as shown in FIG. 1 if data is read using a lens having a numerical aperture of 0.6.
Ближайшим аналогом настоящему изобретению являются объекты того же назначения, известные из заявки Великобритании N 2095886 (М.кл. G 11 B 11/10, 7/00, опублик. 1982), где описано оптическое считывающее устройство, содержащее источник света, который через установленные последовательно расщепитель и объектив с управляемой числовой апертурой (выполненной в виде ирисовой диафрагмы) облучает поверхность оптического диска так, что отраженный от нее свет попадает на фотоприемник. Ирисовая диафрагма, задающая числовую апертуру, управляется от соответствующего блока управления. The closest analogue of the present invention are objects of the same purpose, known from the application of Great Britain N 2095886 (M.cl. G 11
Таким образом, технической задачей настоящего изобретения является разработка оптического считывающего устройства, способного считывать данные с дисков различного типа, лишенного недостатков обычного оптического считывающего устройства, не способного считывать данные с дисков различного типа, и разработка усовершенствованного оптического считывающего устройства, способного считывать данные с дисков различного типа, имеющих различную толщину и плотности записи, используя только одно считывающее устройство. Thus, the technical task of the present invention is to develop an optical reader capable of reading data from various types of disks, devoid of the disadvantages of a conventional optical reader unable to read data from various types of disks, and to develop an improved optical reader capable of reading data from various disks types having different thicknesses and densities using only one reader.
Для достижения вышеуказанной задачи разработано оптическое считывающее устройство, способное считывать данные с дисков различного типа, содержащее источник света, расщепитель пучка для пропускания через него или расщепления пучка от источника света, объектив для собрания пучка на диск, средство управления числовой апертурой и фотоприемник для приема пучка, отраженного диском, и пропущенного расщепителем пучка, причем средство управления числовой апертурой выполнено с возможностью управления эффективной величиной числовой апертуры объектива для осуществления процесса фокусировки пучка на диски разной толщины. To achieve the above objective, an optical reader has been developed that can read data from various types of disks, containing a light source, a beam splitter for passing through it or splitting the beam from a light source, a lens for collecting the beam onto a disk, a numerical aperture control tool and a photodetector for receiving the beam reflected by the disk and passed by the beam splitter, the numerical aperture control means being configured to control the effective value of the numerical aperture lens for the process of focusing the beam on disks of different thicknesses.
Оптическое считывающее устройство, способное считывать данные с дисков различного типа в оптической системе, содержащее источник света, сконструированный и предназначенный для излучения пучка света, коллимирующую линзу, сконструированную и предназначенную для коллимации пучка света для придания ему параллельности, дифракционную решетку, расположенную между источником света и коллимирующей линзой, объектив для собирания пучка света на оптический диск, средство управления числовой апертурой, узел фотоприемника, сконструированный и предназначенный для приема света, отраженного оптическим диском в соответствии с падающим на него пучком света, и для формирования первого сигнала в ответ на свет, отраженный оптическим диском, расщепитель пучка, сконструированный и предназначенный для передачи пучка от источника света к объективу и для отражения света, отраженного оптическим диском, к фотоприемнику, причем средство управления числовой апертурой выполнено с возможностью управления числовой апертурой объектива путем управления размером пучка света, достигающего объектива, при этом в устройство введены блок управления следованием, блок управления фокусировкой,
средство обработки воспроизводящего сигнала для передачи второго сигнала к блоку управления следованием и блоку управления фокусировкой, соответственно, в ответ на первый сигнал от узла фотоприемника,
средство идентификации диска для идентификации оптического диска по толщине оптического диска и для формирования соответствующего третьего сигнала на основании второго сигнала от средства обработки воспроизводящего сигнала,
приводное устройство средства управления числовой апертурой, служащее для приведения в действие средства управления числовой апертурой в ответ на идентификацию оптического диска по его толщине средством идентификации диска,
двигатель шпинделя,
блок управления двигателем для управления двигателем шпинделя в соответствии с идентификацией оптического диска, и
микрокомпьютер, сконструированный и предназначенный для избирательного управления, по меньшей мере, одним из средства управления числовой апертурой, блока управления фокусировкой, блока управления следованием и блока управления двигателем в соответствии с третьим сигналом от средства идентификации диска, и
оптическое считывающее устройство, способное считывать данные с дисков различного типа, содержащее механическую систему и оптическую систему, включающую в себя источник света, фотоприемник, объектив для собирания света на диске и средство управления числовой апертурой, при этом механическая система включает в себя двигатель, при этом в оптическую систему введена призма для формирования светового тракта от источника света к фотоприемнику, которые выполнены в виде одной сборки, средство управления числовой апертурой выполнено с возможностью управления числовой апертурой объектива для осуществления процесса фокусировки пучка на диски разной толщины, а двигатель механической системы выполнен подвижным и составляющим одно целое с оптической системой.An optical reader capable of reading data from various types of disks in an optical system, comprising a light source designed and intended to emit a light beam, a collimating lens designed and designed to collimate a light beam to give it parallelism, a diffraction grating located between the light source and a collimating lens, a lens for collecting a light beam onto an optical disk, a numerical aperture control means, a photodetector assembly, designed and designed to receive the light reflected by the optical disk in accordance with the incident light beam, and to generate a first signal in response to the light reflected by the optical disk, a beam splitter designed and designed to transmit the beam from the light source to the lens and to reflect light, reflected by the optical disk to the photodetector, the numerical aperture control means configured to control the numerical aperture of the lens by controlling the size of the light beam reaching the object willow, while the follower control unit, the focus control unit,
means for processing the reproducing signal for transmitting the second signal to the tracking control unit and the focus control unit, respectively, in response to the first signal from the photodetector assembly,
disc identification means for identifying the optical disc by the thickness of the optical disc and for generating a corresponding third signal based on the second signal from the reproduction signal processing means,
a drive device for controlling the numerical aperture, which is used to actuate the controls for numerical aperture in response to the identification of the optical disk by its thickness by means of identification disk
spindle motor
an engine control unit for controlling the spindle motor in accordance with the identification of the optical disk, and
a microcomputer designed and designed to selectively control at least one of the numerical aperture control means, the focus control unit, the follow control unit and the engine control unit in accordance with a third signal from the disk identification means, and
an optical reader capable of reading data from various types of disks, comprising a mechanical system and an optical system including a light source, a photodetector, a lens for collecting light on a disk, and a numerical aperture control means, wherein the mechanical system includes an engine, wherein a prism has been introduced into the optical system to form the light path from the light source to the photodetector, which are made in the form of a single assembly, the means for controlling the numerical aperture is made with the possible the ability to control the numerical aperture of the lens to carry out the process of focusing the beam on disks of different thicknesses, and the engine of the mechanical system is movable and integral with the optical system.
На фиг. 1 показан схематичный вид, иллюстрирующий обычное оптическое считывающее устройство. In FIG. 1 is a schematic view illustrating a conventional optical reader.
На фиг. 2 показан график распределения интенсивности пучка на дисках, имеющих различную толщину, в обычном оптическом считывающем устройстве. In FIG. 2 shows a graph of the beam intensity distribution on disks having different thicknesses in a conventional optical reader.
На фиг. 3 показана блок-схема первого воплощения предлагаемого оптического устройства. In FIG. 3 shows a block diagram of a first embodiment of the proposed optical device.
На фиг. 4 показан схематичный вид привода предлагаемого оптического считывающего устройства. In FIG. 4 shows a schematic view of the drive of the proposed optical reader.
На фиг. 5 показан перспективный вид оптического модулятора на жидком кристалле, который является одним элементом блока управления числовой апертурой согласно настоящему изобретению. In FIG. 5 is a perspective view of a liquid crystal optical modulator, which is one element of a numerical aperture control unit according to the present invention.
На фиг. 6A показан вид, иллюстрирующий прохождение света при прикладывании напряжения к оптическому модулятору на жидком кристалле в нормальном белом режиме согласно настоящему изобретению. In FIG. 6A is a view illustrating light transmission when voltage is applied to the liquid crystal optical modulator in normal white mode according to the present invention.
На фиг. 6B показа вид, иллюстрирующий прохождение света при прикладывании напряжения к оптическому модулятору на жидком кристалле в нормальном черном режиме. In FIG. 6B is a view illustrating light transmission when voltage is applied to the liquid crystal optical modulator in normal black mode.
На фиг. 6C показан вид, иллюстрирующий пример схемы, посредством которой прикладывается напряжение к оптическому модулятору, представленному на фиг. 6C согласно настоящему изобретению. In FIG. 6C is a view illustrating an example of a circuit by which a voltage is applied to the optical modulator of FIG. 6C according to the present invention.
На фиг. 6D и 6E показаны виды, иллюстрирующие изменение направления поляризации внутри твистированного нематического жидкого кристалла согласно настоящему изобретению. In FIG. 6D and 6E are views illustrating a change in the direction of polarization within a twisted nematic liquid crystal according to the present invention.
На фиг. 6F и 6G показаны виды, иллюстрирующие прохождение света при прикладывании напряжения к оптическому модулятору на жидком кристалле, имеющему слой жидкого кристалла, диспергированного в полимере согласно настоящему изобретению. In FIG. 6F and 6G are views illustrating the passage of light when voltage is applied to an optical liquid crystal modulator having a liquid crystal layer dispersed in a polymer according to the present invention.
На фиг. 7A и 7B показаны виды, иллюстрирующие рисунки электродов в оптическом модуляторе на жидком кристалле, согласно настоящему изобретению. In FIG. 7A and 7B are views illustrating electrode patterns in an optical liquid crystal modulator according to the present invention.
На фиг. 8A показан график, иллюстрирующий дрожание в зависимости от коэффициента контрастности согласно настоящему изобретению. In FIG. 8A is a graph illustrating jitter versus contrast ratio according to the present invention.
На фиг. 8B показан вид стеклянной пластинки, на которой формируется прозрачный электрод согласно настоящему изобретению. In FIG. 8B shows a view of a glass plate on which a transparent electrode is formed according to the present invention.
На фиг. 9A показан график, иллюстрирующий зависимость перекрестных помех от числовой апертуры объектива согласно настоящему изобретению. In FIG. 9A is a graph illustrating the dependence of crosstalk on the numerical aperture of a lens according to the present invention.
На фиг. 9B показан график иллюстрирующий зависимость воспроизводящего сигнала от числовой апертуры объектива согласно настоящему изобретению. In FIG. 9B is a graph illustrating the dependence of the reproducing signal on the numerical aperture of the lens according to the present invention.
На фиг. 9C показан график, иллюстрирующий зависимость перекрестных помех от коэффициента контрастности согласно настоящему изобретению. In FIG. 9C is a graph illustrating the dependence of crosstalk on contrast ratio according to the present invention.
На фиг. 9D показан график, иллюстрирующий зависимость коэффициента усиления воспроизводящего сигнала от коэффициента контрастности. In FIG. 9D is a graph illustrating the dependence of the gain of the reproducing signal on the contrast ratio.
На фиг. 10 показана схема соединений схемной части первого воплощения оптического считывающего устройства. In FIG. 10 shows a wiring diagram of a circuit part of a first embodiment of an optical reader.
На фиг. 11A показан схематичный вид, иллюстрирующий конструкцию фотоэлемента согласно настоящему изобретению. In FIG. 11A is a schematic view illustrating the construction of a solar cell according to the present invention.
На фиг. 11B показана схема блока обработки воспроизводящего сигнала согласно настоящему изобретению. In FIG. 11B is a diagram of a reproducing signal processing unit according to the present invention.
На фиг. 12 показана блок-схема блока идентификации диска согласно настоящему изобретению. In FIG. 12 is a block diagram of a disc identification unit according to the present invention.
На фиг. 13 показан вид сверху, иллюстрирующий первое воплощение предлагаемого оптического считывающего. In FIG. 13 is a plan view illustrating a first embodiment of an optical reader of the invention.
На фиг. 14 показан перспективный вид основания считывающего устройства согласно настоящему изобретению. In FIG. 14 is a perspective view of the base of a reader of the present invention.
На фиг. 15 показан перспективный вид, иллюстрирующий держатель, взаимодействующий с основанием считывающего устройства, представленного на фиг. 14 согласно изобретению. In FIG. 15 is a perspective view illustrating a holder cooperating with the base of the reader of FIG. 14 according to the invention.
На фиг. 16 показан перспективный вид оптического модулятора типа ирисовой диафрагмы. In FIG. 16 is a perspective view of an iris-type optical modulator.
На фиг. 17A и 17B показаны виды, иллюстрирующие оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы в положениях, обеспечивающих малую числовую апертуру для компакт-диска и большую числовую апертуру для цифрового видеодиска. In FIG. 17A and 17B are views illustrating an iris-type optical modulator in positions providing a small numerical aperture for a CD and a large numerical aperture for a digital video disc.
На фиг. 18 показана схема устройства управления числовой апертурой в случае использования в оптической системе оптического модулятора типа ирисовой диафрагмы вместо оптического модулятора на жидком кристалле первого воплощения настоящего изобретения. In FIG. 18 is a diagram of a numerical aperture control device when an optical modulator of the iris type is used in the optical system instead of the liquid crystal optical modulator of the first embodiment of the present invention.
На фиг. 19 показана блок-схема устройства управления числовой апертурой, представленного на фиг. 18, согласно настоящему изобретению. In FIG. 19 is a block diagram of a numerical aperture control device of FIG. 18, according to the present invention.
На фиг. 20 показана схема второго воплощения настоящего изобретения. In FIG. 20 shows a diagram of a second embodiment of the present invention.
На фиг. 21 показан перспективный вид основания считывающего устройства, используемого во втором воплощении настоящего изобретения. In FIG. 21 is a perspective view of a base of a reader used in a second embodiment of the present invention.
На фиг. 22 показан перспективный вид, иллюстрирующий элемент управления ирисовой диафрагмой в разобранном виде, предназначенный для использования в основании считывающего устройства, представленном на фиг. 21, согласно настоящему изобретению. In FIG. 22 is a perspective view illustrating a disassembled iris control for use in the base of the reader of FIG. 21, according to the present invention.
На фиг. 23 показан перспективный вид держателя, взаимодействующий с основанием считывающего устройства. In FIG. 23 shows a perspective view of a holder interacting with the base of a reader.
На фиг. 24 показан перспективный вид, иллюстрирующий блок управления числовой апертурой третьего воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства, использующего лазерный элемент связи. In FIG. 24 is a perspective view illustrating a numerical aperture control unit of a third embodiment of the proposed optical reader using a laser communication element.
На фиг. 25 показан вид, иллюстрирующий сборку, состоящую из лазерного диода и фотодиода, предлагаемого оптического считывающего устройства, использующего лазерный элемент связи. In FIG. 25 is a view illustrating an assembly consisting of a laser diode and a photodiode, an optical reader of the present invention using a laser communication element.
На фиг. 26 показана схема соединений блока детектирования сигнала ошибки фокусировки и следования предлагаемого оптического считывающего устройства, использующего лазерный элемент связи. In FIG. 26 is a connection diagram of a focus error and signal detection unit of the proposed optical reader using a laser communication element.
Прежде всего опишем воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства и оптическую систему, свободную от аберраций. First of all, we describe the embodiments of the proposed optical reading device and an optical system free from aberrations.
Размер пятна, формируемого оптической системой, свободной от аберраций, может вычисляться по следующей формуле с учетом дифракции света:
Размер пятна = Kλ/2(N•A) (1)
где K обозначает константу, определенную в соответствии с характеристикой распределения интенсивности света в пучке с обыкновенной световой волной, гауссовом пучке или усеченном пучке и λ обозначает длину волны используемого источника света и N.A. обозначает заданную числовую апертуру.The size of the spot formed by the optical system, free from aberration, can be calculated by the following formula, taking into account light diffraction:
Spot size = Kλ / 2 (N • A) (1)
where K denotes a constant determined in accordance with the characteristic of the distribution of light intensity in a beam with an ordinary light wave, a Gaussian beam or a truncated beam, and λ denotes the wavelength of the light source used and NA denotes a given numerical aperture.
Согласно формуле (1) при увеличении числовой апертуры размер пятна уменьшается. Например, в случае диска с высокой плотностью записи, имеющего толщину 0,6 мм, так как расстояние между дорожками и диаметр питов являются малыми, необходимо иметь определенное пятно, имеющее сравнительно малый размер, и требуется объектив, имеющий большую числовую апертуру. Однако, в случае диска, имеющего толщину 1,2 мм, так как расстояние между дорожками и размер питов больше, чем у диска, имеющего толщину 0,6 мм, при незначительном увеличении размера пятна можно считывать данные и использовать объектив, имеющий небольшую эффективную числовую апертуру при считывании диска с высокой плотностью записи. According to formula (1), as the numerical aperture increases, the spot size decreases. For example, in the case of a disc with a high recording density having a thickness of 0.6 mm, since the distance between the tracks and the diameter of the pits are small, it is necessary to have a specific spot having a relatively small size, and a lens having a large numerical aperture is required. However, in the case of a disk having a thickness of 1.2 mm, since the distance between the tracks and the size of the pits is larger than that of a disk having a thickness of 0.6 mm, with a slight increase in the spot size, you can read data and use a lens having a small effective numerical aperture when reading a disc with a high recording density.
Зависимость между числовой апертурой и размером пучка света, падающего на объектив, может быть выражена следующим уравнением. The relationship between the numerical aperture and the size of the beam of light incident on the lens can be expressed by the following equation.
D = 2f(N.A), (2)
где D обозначает диаметр падающего пучка и f обозначает фокусное расстояние объектива.D = 2f (NA), (2)
where D is the diameter of the incident beam and f is the focal length of the lens.
То есть, при управлении размером падающего пучка объектива, имеющего одно и то же фокусное расстояние, может изменяться эффективная числовая апертура объектива. That is, when controlling the size of the incident beam of the lens having the same focal length, the effective numerical aperture of the lens can change.
При считывании данных, хранящихся на диске, имеющем толщину 1,2 мм, в оптической системе, включающей объектив, имеющий числовую апертуру 0,6, и диска с высокой плотностью записи, имеющего толщину 0,6 мм, возникают следующие проблемы. When reading data stored on a disk having a thickness of 1.2 mm in an optical system including a lens having a numerical aperture of 0.6 and a disk with a high recording density having a thickness of 0.6 mm, the following problems arise.
Во-первых, если не осуществляется коррекция фокусировки, не может достигаться соответствующая фокусировка вследствие явления потери четкости. First, if focus correction is not performed, proper focus cannot be achieved due to the loss of clarity phenomenon.
Во-вторых, уменьшается отношение сигнал-шум вследствие увеличения перекрестных помех из-за интерференции сигналов от соседних дорожек из-за уменьшения интенсивности центрального дифракционного максимума вследствие сферической аберрации, которая возникает в результате изменения толщины диска, и увеличения интенсивности первого бокового дифракционного максимума. Secondly, the signal-to-noise ratio decreases due to an increase in crosstalk due to interference of signals from neighboring tracks due to a decrease in the intensity of the central diffraction maximum due to spherical aberration, which occurs as a result of a change in the thickness of the disk, and an increase in the intensity of the first lateral diffraction maximum.
В-третьих, оптическая система становится неустойчивой вследствие комы и астигматизма, которые имеют место вследствие наклона диска. Thirdly, the optical system becomes unstable due to coma and astigmatism, which occur due to the inclination of the disk.
Таким образом, становится невозможным считывание данных, хранящихся на диске из-за ухудшения оптических характеристик, как было объяснено выше. Thus, it becomes impossible to read data stored on the disc due to deterioration of optical characteristics, as explained above.
Между тем сферическая аберрация вследствие изменения толщины диска может быть вычислена, используя следующее уравнение
где n обозначает показатель преломления, Δd обозначает степень изменения толщины, N.A обозначает числовую апертуру.Meanwhile, spherical aberration due to changes in disk thickness can be calculated using the following equation
where n is the refractive index, Δd is the degree of change in thickness, NA is the numerical aperture.
Кроме того, величина аберрации вследствие расфокусировки может быть определена, используя следующее уравнение
ΔWFEDF-RMS= (1/4 3)(N•A)2ΔZ, (4)
где ΔZ обозначает степень расфокусировки.In addition, the amount of aberration due to defocus can be determined using the following equation
ΔWFE DF-RMS = (1/4 3) (N • A) 2 ΔZ, (4)
where ΔZ denotes the degree of defocus.
При вычислении величины имеющей место аберрации и интенсивности центрального дифракционного максимума в случае считывания данных, хранящихся на диске, имеющем толщину 1,2 мм, используя объектив с числовой апертурой 0,6 и считывания данных, хранящихся на нем, путем изменения эффективной числовой апертуры, делая ее равной 0,3, используя блок управления числовой апертурой, путем перемещения фокуса на поверхность записи данных диска, имеющего толщину 1,2 мм, и путем устранения всяких интерференций в отношении расфокусировки, может быть получена табл. 1. When calculating the magnitude of the aberration taking place and the intensity of the central diffraction maximum when reading data stored on a disk having a thickness of 1.2 mm using a lens with a numerical aperture of 0.6 and reading data stored on it by changing the effective numerical aperture, making its equal to 0.3, using the control unit of the numerical aperture, by moving the focus to the data recording surface of the disk having a thickness of 1.2 mm, and by eliminating any interference with respect to defocus, can be obtained tab. 1.
Среднеквадратическая величина аберрации волнового фронта всей оптической системы, в которой приблизительно отсутствие аберрации могло бы быть выражено в виде зависимости от интенсивности центрального дифракционного максимума должно было бы быть меньше 0,07 λ, если бы интенсивность центрального дифракционного максимума составляла свыше 80% в соответствии с критерием Марешаля. The mean square aberration of the wavefront of the entire optical system, in which the approximately absence of aberration could be expressed as a function of the intensity of the central diffraction maximum, would have to be less than 0.07 λ if the intensity of the central diffraction maximum was more than 80% in accordance with the criterion Mareshalya.
Как показано в вышеприведенной таблице, путем изменения эффективной числовой апертуры используемого объектива, путем перемещения фокуса на поверхность записи данных диска, имеющего толщину 1,2 мм, в устранении всяких интерференций в отношении расфокусировки обеспечивается возможность считывания данных. As shown in the above table, by changing the effective numerical aperture of the lens used, by moving the focus to the data surface of the disc having a thickness of 1.2 mm, in order to eliminate any interference with respect to defocusing, it is possible to read data.
Кроме того, когда изменяется эффективная числовая апертура, используя блок управления числовой апертурой, так как величина имеющей место аберрации в отношении наклона диска может быть уменьшена следующим образом, может быть получена более устойчивая оптическая система. In addition, when the effective numerical aperture is changed using the numerical aperture control unit, since the magnitude of the aberration occurring with respect to the tilt of the disc can be reduced as follows, a more stable optical system can be obtained.
Когда показатель преломления "n" в соответствии с уравнением (5) равен 1,55, диск имеет толщину 1,2 мм, наклон диска составляет 0,6o и длина волны источника света составляет 635 нм, величина имеющей место аберрации приобретает значения, приведенные в табл. 2.
When the refractive index "n" in accordance with equation (5) is 1.55, the disk has a thickness of 1.2 mm, the inclination of the disk is 0.6 o and the wavelength of the light source is 635 nm, the magnitude of the aberration takes the values given in table 2.
Однако, как следует из уравнений (1), если эффективная числовая апертура уменьшается, размер пятна пуска увеличивается в отношении дифракции и когда размер пятна превышает заданную величину, которая определяется типом диска, имеют место перекрестные помехи вследствие увеличения размера пятна, а не изменения распределения интенсивности вследствие аберрации, так что отношение сигнал-шум сигнала считывания становится неудовлетворительным. However, as follows from equations (1), if the effective numerical aperture decreases, the size of the launch spot increases with respect to diffraction, and when the size of the spot exceeds a predetermined value, which is determined by the type of disk, crosstalk occurs due to an increase in the size of the spot, and not a change in the intensity distribution due to aberration, so that the signal-to-noise ratio of the read signal becomes unsatisfactory.
Поэтому, величина эффективной числовой апертуры существует в определенном диапазоне величин и максимальная величина эффективной числовой апертуры ограничивается изменением состояния распределения интенсивности, обусловленным аберрацией, в то время, как минимальная величина ограничивается увеличением размера пятна. Therefore, the value of the effective numerical aperture exists in a certain range of values and the maximum value of the effective numerical aperture is limited by the change in the state of the intensity distribution due to aberration, while the minimum value is limited by the increase in the size of the spot.
Для удовлетворения указанных условий в случае использования объектива, имеющего числовую апертуру 0,6 в отношении диска, имеющего толщину 0,6 мм, эффективная числовая апертура может быть выбрана в следующих пределах при считывании данных, хранящихся на компакт-диске. To meet these conditions, when using a lens having a numerical aperture of 0.6 with respect to a disk having a thickness of 0.6 mm, an effective numerical aperture can be selected within the following limits when reading data stored on a CD.
0,27 < эффективная числовая апертура < 0,5
Что касается диапазона вышеупомянутой эффективной числовой апертуры, следует обратиться к фиг. 9A и 9B, приведенным ниже. То есть, на фиг. 9A показана зависимость перекрестных помех от числовой апертуры объектива, а на фиг. 9B показана зависимость воспроизводящего сигнала от числовой апертуры объектива.0.27 <effective numerical aperture <0.5
Regarding the range of the aforementioned effective numerical aperture, refer to FIG. 9A and 9B below. That is, in FIG. 9A shows the dependence of crosstalk on the numerical aperture of the lens, and FIG. 9B shows the dependence of the reproducing signal on the numerical aperture of the lens.
Согласно вышеобъясненных принципов, в оптическом считывающем устройстве, способом считывать данные, записанные на диске с высокой плотностью записи, имеющем увеличенную числовую апертуру объектива и уменьшенную толщину диска для считывания данных, хранящихся на диске большей толщины, имеющем низкую плотность записи, изобретатель настоящего изобретения понял, что цели настоящего изобретения могут быть достигнуты путем изменения эффективной числовой апертуры объекта для удовлетворения условий неравенства (6) путем обеспечения блока управления числовой апертурой. According to the above principles, in an optical reader, by a method of reading data recorded on a disk with a high recording density having an enlarged numerical aperture of the lens and a reduced thickness of the disk for reading data stored on a disk of a larger thickness having a low recording density, the inventor of the present invention realized that the objectives of the present invention can be achieved by changing the effective numerical aperture of the object to satisfy inequality conditions (6) by providing a block board numerical aperture.
Опишем теперь конструкцию первого воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства, способного считывать данные с дисков различного типа. We now describe the design of the first embodiment of the proposed optical reader, capable of reading data from disks of various types.
На фиг. 3 показана оптическая система первого воплощения настоящего изобретения. In FIG. 3 shows an optical system of a first embodiment of the present invention.
Как показано на фиг. 3, оптическое считывающее устройство включает оптическую систему "A" и схемное устройство "B", отмеченные соответственно пунктирными линиями. As shown in FIG. 3, the optical reader includes an optical system “A” and a circuit device “B”, indicated by dashed lines, respectively.
Пучок от источника света поступает к объективу 25 через дифракционную решетку 24 и расщепитель пучка 23. Кроме того, между объективом 25 и расщепителем пучка 23 расположен блок управления числовой апертурой 30, служащий для изменения эффективной числовой апертуры объекта 25 при прохождении пучка к объекту. При этом, хотя блок управления числовой апертурой подсоединен к приводному блоку 26, цели блока управления 30 могут быть достигнуты, используя другие элементы (не показаны), расположенные между объективом и источником света, или выполненными за одно целое элементами между объективом 25 и источником света 21. The beam from the light source enters the
Свет от блока управления числовой апертурой 30 попадает на диск 10 через объектив 25. Пучок, отраженный диском, поступает к объективу 25 и расщепителю пучка 23 по тому же самому пути. Кроме того, путь оптического сигнала, модулированного сигналом поверхности записи информации диска, изменяется расщепителем пучка 23, и сигнал передается к фотоприемнику 28 через линзу фотоприемника 27. Фотоприемник выполняет функцию преобразования оптического сигнала в электрический сигнал. The light from the control unit of the
Электрический сигнал, выдаваемый на выходе фотоприемника 28, подается к микрокомпьютеру 800 через блок обработки воспроизводящего сигнала 500 и блок идентификации диска 550. При этом на выходе блока 500 выдаются сигналы управления следованием и фокусировкой пучка, поступающего к блоку управления следованием 600 и блоку управления фокусировкой 650 в соответствии с сигналом, поступающим от фотоприемника 28. Кроме того, с выхода блока 500 подается непосредственно на блок идентификации диска 550 или на блок обработки цифрового сигнала 750 в процессе обработки воспроизводящего сигнала в блоке 500. The electrical signal generated at the output of the
Микрокомпьютер 800 выдает на выходе сигнал, соответствующий толщине диска 10, поступающий на приводной блок блока управления числовой апертурой 400 для приведения в действие блока управления числовой апертурой 30, управляющего числовой апертурой, соответствующей различным типам дисков, и на блок управления фокусировкой 650 для регулирования первоначальной фокусировки объектива 25 и для осуществления управления фокусировкой, соответственно, в соответствии с сигналом, поступающим с выхода блока идентификации диска 550. The
Кроме того, микрокомпьютер 800 подключен к блоку управления двигателем 700, служащим для управления шпиндельным двигателем (не показан), в соответствии с типом диска 10. Блок управления двигателем 700 подключен к блоку обработки цифрового сигнала 750. In addition, the
Объектив 25 способен перемещаться в соответствии с перемещением приводного блока 26, имеющего возбуждающую катушку. The
Опишем теперь конструкцию оптической системы "A", включающей оптический модулятор на жидком кристалле, выполняющий функцию блока управления числовой апертурой 30. We now describe the design of the optical system "A", including an optical modulator on a liquid crystal, which performs the function of a control unit for
На фиг. 4 показан привод, имеющий в качестве одного из блоков управления числовой апертурой оптический модулятор на жидком кристалле. In FIG. 4 shows a drive having an optical liquid crystal modulator as one of the numerical aperture control units.
Как показано на фиг. 4, привод 40 включает следующую катушку 26a и фокусирующую катушку 26b, намотанные на внешнюю периферийную поверхность двигателя 25a, имеющего объектив 25, хомут 45, находящийся в зацеплении с двигателем 25a, следящей катушкой 26a и фокусирующей катушкой 26b, и основание привода 29 для установки хомута 45. Кроме того, на обоих концах двигателя 25a имеется выступ 34 для вхождения в контакт с приводом 35 задней пластины 32b через щелевое отверстие опорной рамы 32. В центральной части основания привода 29 выполнено отверстие 29a для прохождения света. As shown in FIG. 4, the
В нижней части движителя 25 расположен оптический модулятор на жидком кристалле 44', имеющий множество пластин и находящийся на некотором расстоянии от объектива 25. In the lower part of the
Как показано на фиг. 5, оптический модулятор 44'имеет размер и форму пучка света на двух прозрачных пластинах 66 и 70 с тем, чтобы осуществлять управление с помощью прозрачных электродов 67a и 67b. As shown in FIG. 5, the optical modulator 44 ' has a size and a shape of a light beam on two
Между прозрачными электродами 67a и 67b на прозрачных пластинах 66 и 70 обеспечивается заданный зазор "d", определенный следующим уравнением. Условие минимальной воспринимаемой разности яркости m-ного порядка может быть выражена следующим уравнением
где δn - разность в показателях преломления между показателем преломления No обыкновенных лучей и показателем преломления Ne необыкновенных лучей в отношении длины волны λ .Between the
where δn is the difference in refractive index between the refractive index N o of ordinary rays and the refractive index N e of extraordinary rays with respect to wavelength λ.
Оптический модулятор на жидком кристалле образуется путем размещения в зазоре "d" слоя твистированного нематического жидкого кристалла 68 и путем вхождения в контакт с поляризаторами 71 и 74, расположенными на выходной стороне прозрачной пластины 70 для того, чтобы иметь то же направление поляризации выходящего света. An optical modulator on a liquid crystal is formed by placing a twisted nematic
Как показано на фиг. 5, пучок света 72 падающий со стороны входяной прозрачной пластины 66, проходит через прозрачные электроды 67a и 67b и слой жидкого кристалла 69. При этом направление поляризации падающего света поворачивается на 90o путем установки 90o поворота в слое твистированного нематического жидкого кристалла в состоянии, когда к нему не приложено питающее напряжение, и путем управления величиной зазора "d".As shown in FIG. 5, the
То есть, как показано на фиг. 5, направление поворота указано стрелкой 73. That is, as shown in FIG. 5, the direction of rotation is indicated by
Кроме того, когда в слой жидкого кристалла введен жидкий кристалл, диспергированный в полимере, не происходит изменения направления поляризации падающего света, проходящего через слой 68, что отлично от слоя жидкого кристалла, основанного на присущей характеристике жидкого кристалла, диспергированного в полимере. При использовании вышеупомянутой характеристики жидкого кристалла, диспергированного в полимере, он не нуждается в вышеупомянутой конструкции, хотя необходимо иметь дополнительную поляризующую пластину с целью блокирования падающего света как изменяется направление поляризации в твистированном нематическом жидком кристалле. Поэтому, как показано на фиг. 6A-6G формируется рисунок прозрачных электродов 67a, 67b и 67c и слой жидкого кристалла образуется жидким кристаллом, диспергированным в полимере вместо твистированного нематического жидкого кристалла. При подаче и снятии напряжения с прозрачных электродов падающий свет, поступающий к области слоя жидкого кристалла, к которой не приложено напряжение, рассеивается и не проходит на выходную сторону. Кроме того, падающий свет, поступающий в области, в которой приложено напряжение, проходит на выходную сторону. In addition, when a liquid crystal dispersed in the polymer is introduced into the liquid crystal layer, there is no change in the direction of polarization of the incident light passing through
На фиг. 6A показано состояние, когда напряжение прикладывается к электроду оптического модулятора на жидком кристалле в нормальном белом режиме, и на фиг. 6B показаны изменения направления поляризации в твистированном нематическом жидком кристалле в состоянии, когда питающее напряжение прикладывается к электроду. In FIG. 6A shows a state where a voltage is applied to an electrode of an optical liquid crystal modulator in a normal white mode, and FIG. 6B shows changes in the direction of polarization in a twisted nematic liquid crystal in a state where a supply voltage is applied to the electrode.
Здесь слой 68 твистированного нематического жидкого кристалла включает области слоя 68a, 68b и 68c, как показано на фиг. 6A, и в случае прикладывания напряжения к электродам 67a и 67b, находящимся в контакте с областями 68a и 68b, оптическое относительное свойство исчезает, в результате чего, так как поддерживается заданное направление падающего света, как показано на фиг. 6B, свет блокируется присоединяемой поляризующей пластиной 71, направление поляризации которой перпендикулярно направлению поляризации падающего света, как показано на фиг. 6A. Однако, так как к области 68c не прикладывается напряжение, направление поляризации поворачивается на 90o и свет проходит через поляризующую пластину 71, как показано на фиг. 6A.Here, the twisted nematic
Более подробно, когда оптический модулятор на жидком кристалле 44' находится в таком состоянии, что он имеет тоже направление, что и направление поляризации, повернутое на 90o, когда питающее направление не прикладывается к нему, падающий свет проходит через оптический модулятор. Наоборот, когда к нему прикладывается заданное питающее напряжение, имеющее составляющие переменного тока, управляемые генератором сигналов специальной формы 144, так как оптическое относительное свойство исчезает, свет блокируется поляризующей пластиной 71. В этом случае направление поляризации последнего выходящего пучка света имеет поворот на 90o относительно направления поляризации первого падающего пучка света, тем самым этот режим называется положительным режимом или нормальным белым режимом.In more detail, when the liquid crystal
На фиг. 6B показано состояние, когда к оптическому модулятору на жидком кристалле прикладывается напряжение в нормальном черном режиме и на фиг. 6D показано изменение направления поляризации в твистированном нематическом жидком кристалле в состоянии, когда к нему прикладывается напряжение. In FIG. 6B shows the state where voltage is applied to the optical liquid crystal modulator in the normal black mode, and FIG. 6D shows a change in the direction of polarization in a twisted nematic liquid crystal in a state when a voltage is applied to it.
Как показано на фиг. 6B, когда прикладывается напряжение к прозрачному электроду 67c, а не к прозрачным электродам 67a и 67b должен управляться переключатель SW 10. То есть, прозрачные электроды 67a и 67b должны всегда управляться независимо от прозрачного электрода, 67c. As shown in FIG. 6B, when voltage is applied to the
Более подробно, в случае, если направление поляризации прикрепляемой поляризационной пластины 71 перпендикулярно направлению поляризации выходящего света, прошедшего через слой твистированного нематического жидкого кристалла (для сравнения на фиг. 6D показан случай, когда напряжение от генератора сигналов специальной формы 144 не прикладывается к прозрачным электродам 67a и 67b), то есть поляризационная пластина 71 прикрепляется таким образом, что ее направление поляризации совпадает с направлением поляризации падающего света, выходящий свет от слоя твистированного нематического жидкого кристалла меняет направление поляризации на 90o и блокируется поляризационной пластиной 71. В этом случае режим слоя жидкого кристалла с поляризационной пластиной 71 называется отрицательным режимом или нормальным черным режимом.In more detail, in the case where the direction of polarization of the attached
При прикладывании напряжения, имеющего составляющую переменного тока к электродам слоя 68 твистированного нематического жидкого кристалла, имеющего частоту и форму волны при режиме работы и смещении, которые соответствовали бы управлению оптическим модулятором на жидком кристалле, так как оптическое относительное свойство жидкокристаллического индикатора исчезает, обеспечиваются поляризующие компоненты, имеющие то же самое направление поляризации, что и падающего света при прохождении света через жидкокристаллический индикатор, в результате чего из поляризационной пластины 71, соединенной с выходной прозрачной пластиной 70, выходит заданный свет. Если используется вышеупомянутый слой 68 твистированного нематического жидкого кристалла, можно иметь то же самое направление поляризации между последним направлением поляризации и первым направлением поляризации. When a voltage having an AC component is applied to the electrodes of a twisted nematic
На фиг. 6F и 6G показаны рабочие состояния оптического модулятора с использованием в качестве слоя 68 слоя жидкого кристалла, диспергированного в полимере. In FIG. 6F and 6G show the operational states of the optical modulator using a layer of liquid crystal dispersed in the polymer as
Как показано на фиг. 6F, в случае, когда напряжение не прикладывается к прозрачным электродам 67a и 67b, необходимо управлять переключателем SW 10 таким образом, чтобы питающее напряжение всегда прикладывалось к прозрачному электроду 67c и в то же самое время подключались и отключались прозрачные электроды 67a и 67b. As shown in FIG. 6F, in the case where voltage is not applied to the
Более подробно, так как свет, проходящий к областям жидкого кристалла, диспергированного в полимере 68a и 68b; контактирующие с электродами 67a и 67b, к которым не прикладывается питающее напряжение, рассеивается, количество проходящего света уменьшается. Наоборот, свет, поступающий к области слоя 68c, контактирующей с электродом 67c, к которому прикладывается напряжение, не рассеивается и проходит через выходную сторону. In more detail, since light passing to regions of a liquid crystal dispersed in
При этом соотношение между количеством света, прошедшим через слой жидкого кристалла, и количеством рассеиваемого света удовлетворяет уравнению, объясненному ниже. In this case, the ratio between the amount of light passing through the liquid crystal layer and the amount of scattered light satisfies the equation explained below.
Кроме того, для увеличения числовой апертуры при прикладывании напряжения к прозрачным электродам 67a и 67b, как показано на фиг. 6G, весь падающий свет проходит на выходную сторону. In addition, to increase the numerical aperture when voltage is applied to the
Между тем, в случае оптического считывающего устройства для считывания данных с диска с высокой плотностью записи, так как необходим объектив с большой числовой апертурой, в случае, когда апертура является большой согласно теории дифракции размер пучка увеличивается в направлении поляризации. Кроме того, в случае использования пластмассового объектива, так как астигматизм, обусловленный двулучепреломлением материала, имеет место в направлении поляризации, необходимо регулировать направление поляризации, чтобы оно совпадало с касательной дорожки, сформированной на диске, в результате чего можно выбрать желаемый режим, так как имеется определенный эффект для увеличения отношения сигнал-шум. Meanwhile, in the case of an optical reader for reading data from a disk with a high recording density, since a lens with a large numerical aperture is required, in the case when the aperture is large according to the diffraction theory, the beam size increases in the direction of polarization. In addition, in the case of using a plastic lens, since astigmatism due to birefringence of the material takes place in the direction of polarization, it is necessary to adjust the direction of polarization so that it coincides with the tangent track formed on the disk, as a result of which you can select the desired mode, since there is certain effect to increase the signal-to-noise ratio.
Кроме того, в случае оптического модулятора 44' со слоем твистированного нематического жидкого кристалла 68, может иметь место утечка света в светоблокирующей области при использовании двух вышеуказанных режимов из-за ошибки в угле поворота поляризации вследствие погрешности в величине зазора между прозрачными пластинами 66 и 70, ошибок в отношении первоначального направления поляризации падающего света и ошибки установки поляризующей пластины 71, так что трудно добиться делаемой работы оптической системы. Кроме того, при использовании жидкого кристалла, диспергированного в полимере, так как рассеянный свет падает из области, в которой не прикладывается напряжение, могут иметь место в ней изменения в разнице работы по сравнению со случаем, когда свет практически блокируется. Вышеупомянутое изменение в работе, как показано на фиг. 8B, может выражаться в виде коэффициента контрастности (C. R) следующим образом, когда интенсивность света светопропускающего блока принимается за "1". In addition, in the case of an optical modulator 44 'with a twisted nematic
Коэффициент контрастности = Js/Jt,
где Jt обозначает интенсивность прошедшего света светопропускающего блока "А" и Js обозначает интенсивность прошедшего света светоблокирующего блока "В" или светорассеивающего блока.Contrast Ratio = Js / Jt,
where Jt denotes the transmitted light intensity of the light transmitting unit "A" and Js denotes the transmitted light intensity of the light blocking unit "B" or the light scattering unit.
На фиг. 8A показано изменение дрожания питами в зависимости от коэффициента контрастности, на фиг. 9C показано изменение перекрестных помех в зависимости от коэффициента контрастности и на фиг. 9D показана зависимость коэффициента усиления воспроизведения от коэффициента контрастности. In FIG. 8A shows the variation in jitter of pits as a function of the contrast ratio; FIG. 9C shows the variation in crosstalk as a function of contrast ratio, and in FIG. 9D shows the dependence of the reproduction gain on the contrast ratio.
Эффективный диапазон коэффициента контрастности в отношении интенсивности прошедшего света блокирующего блока может быть выражен следующим образом
0 ≤ коэффициент контрастности ≤ 0,1
Так как пучок света, проходящий через оптический модулятор 44'на жидком кристалле, имеет различные входные диаметры в соответствии с тем, приведен ли оптический модулятор 44' в рабочее состояние или нет, числовая апертура изменяется и объектив 25 фокусирует свет для образования точки фокуса на поверхности записи данных диска 10. При этом, так как необходима регулировка положения точки фокуса и так как расстояние L1 между поверхностью записи диска, имеющего толщину 0,6 мм, и объективом 25, который расположен в исходном положения, меньше расстояния L2 между опорной поверхностью привода 40, имеющего оптический модулятор 44' и объектив, и боковой стенкой объектива 25 на диске, когда приводной блок 25 совершает колебательное движение вверх-вниз из первоначального положения в режиме проигрывания, сначала появляется точка, соответствующая радиочастотному сигналу диска, имеющего толщину 0,6 мм, и затем появляется другая точка, соответствующая радиочастотному сигналу диска, имеющего толщину 1,2 мм.The effective range of the contrast coefficient in relation to the transmitted light intensity of the blocking unit can be expressed as follows
0 ≤ contrast ratio ≤ 0.1
Since the light beam passing through the
При наличии большого изменения в направлении, прикладываемом к фокусирующей катушке привода 40, так как необходимо сравнительно высокое напряжение, где Vs обозначает определенное напряжение, прикладываемое к фокусирующей катушке в точке, в которой имеет место радиочастотный сигнал диска, имеющего толщину 0,6 мм, и напряжение Vc обозначает определенное напряжение, прикладываемое к фокусирующей катушке в точке, в которой имеет место радиочастотный сигнал диска, имеющего толщину 1,2 мм, можно управлять исходной точкой фокуса в различных дисках путем установки Vc и Vs в виде величины входного напряжения смещения нуля блока управления фокусировкой. If there is a large change in the direction applied to the focusing coil of the
На фиг. 10 показана схема соединений схемной части "В", используемой в первом воплощении предлагаемого оптического считывающего устройства. In FIG. 10 shows a connection diagram of the circuit part "B" used in the first embodiment of the proposed optical reader.
Как показано на фиг. 10, при нажатии клавиши воспроизведения (не показана) на выходе микрокомпьютера 800 выдается управляющий сигнал, поступающий к переключателю SW 1. В случае, если величина сопротивления смещения усилителя AMP2 равна сопротивлению компакт-диска, подключается Rc, а в случае цифрового видеодиска подключается сопротивление Rs. As shown in FIG. 10, when the play key (not shown) is pressed at the output of
При подаче постоянного напряжения смещения на фокусирующую катушку 605 в блоке управления фокусировкой 605 осуществляется перемещение привода 40 к диску. После перемещения привода 40 микрокомпьютер 800 замыкает переключатель SW 2, подключенный к генератору 30a блока управления числовой апертурой 400 с целью приведения в действие оптического модулятора 44', тем самым уменьшая эффективную числовую апертуру. То есть, периферия оптического модулятора на жидком кристалле 44' затемняется. When applying a constant bias voltage to the focusing
После уменьшения эффективной числовой апертуры микрокомпьютер 800 опознает диск 10, замыкает переключатель SW 3 блока управления двигателем 700, выбирает определенную цепь для переменного сопротивления Rl и снижает скорость вращения двигателя 710. Двигатель 710 подключен к усилителю питающего напряжения 715, подключенного к блоку управления двигателем 720. After reducing the effective numerical aperture, the
Между тем, микрокомпьютер 800 замыкает переключатель SW 4 блока управления фокусировкой 650, подает сигнал в виде треугольных импульсов от генератора 655 к приводу 40 и вызывает колебание привода 40. При этом в случае, если замыкается переключатель SW 4, поддерживается разомкнутое состояние переключателя SW 6 и в случае, если размыкается переключатель SW 4, замыкается переключатель SW 6. Meanwhile, the
Переключатель SW 5 приводится в действие в соответствии с работой переключателя SW 1. В случае компакт-диска блок обработки воспроизводящего сигнала 500 управляет коэффициентами усиления G 1, G 2, и G 3 и в случае цифрового видеодиска он управляет коэффициентами усиления G 1, G 2 и G 3. The
Опишем теперь более подробно блок обработки воспроизводящего сигнала 500. Let us now describe in more detail the processing unit of the reproducing
На фиг. 11A показана внутренняя конструкция фотоприемника, а на фиг. 11B показана схема блока обработки воспроизводящего сигнала. In FIG. 11A shows the internal structure of the photodetector, and FIG. 11B is a diagram of a reproduction signal processing unit.
Как показано на фиг. 11A, фотоприемник 28 включает три элемента 28a, 28b и 28c, из которых элемент 28a расположен в промежуточном положении фотоприемника и разделен на 4 части. Пучок, попадающий к каждому из элементов 28a, 28b и 28c, как показано на фиг. 11B, преобразуется в электрический сигнал, используя фотоэлектрический эффект. То есть, электрические сигналы а, b, c, d, e и f обрабатываются вместе с радиочастотным сигналом, сигналом ошибки фокусировки и сигналом ошибки следования в блоке вычисления радиочастотного сигнала 555, блоке вычисления ошибки фокусировки 560 и блоке вычисления ошибки следования 565 соответственно, так что опознается тип диска логической схемой блока идентификации диска 550. As shown in FIG. 11A, the
Аналоговая переключающая решетка 570 (переключатель SW 5 на фиг. 10) блока обработки воспроизводящего сигнала принимает сигнал в соответствии с операционным сигналом, поступающим к блоку 500 от фотоприемника, определяет соответствующую цепочку, считывает цифровой видеодиск и прикладывает сигнал с выходного зажима операционного усилителя (не показан), имеющий коэффициент усиления G (на фиг. 11B указаны коэффициенты G 1, G 2 и G 3). В случае считывания компакт-диска с низкой плотностью записи решетка 570 прикладывает выходной сигнал операционного усилителя. При этом может быть записано соотношение между коэффициентами усиления G и G' следующим образом
G ≤ G'.The analog switching grating 570 (switch
G ≤ G '.
Сигналы, полученные на выходе операционного усилителя преобразуются в радиочастотный сигнал, сигнал ошибки фокусировки и сигнал ошибки следования вычислительным блоком радиочастотного сигнала 555, вычислительным блоком ошибки фокусировки 560 и вычислительным блоком ошибки следования 565 и передаются на блок обработки цифрового сигнала 750, блок управления фокусировкой 650 и блок управления следованием 600 соответственно. The signals received at the output of the operational amplifier are converted into a radio frequency signal, a focus error signal, and a follow-up error signal by the computing unit of the
На фиг. 12 показана блок-схема блока идентификации диска. In FIG. 12 is a block diagram of a disk identification unit.
При формировании светового пятна на поверхности записи данных (не показана) диска 10, так как необходима регулировка положения фокуса в соответствии с опознанием типа диска, как показано на фиг. 12, микрокомпьютер 800 перемещает привод 40 к диску) уменьшает числовую апертуру путем приведения в действие оптического модулятора на жидком кристалле 44' и приводит во вращение шпиндельный двигатель 710 блока управления двигателем с постоянной скоростью. When a light spot is formed on the data recording surface (not shown) of the
При выполнении вышеупомянутых условий привод 40 колеблется и определяется, был ли генерирован радиочастотный сигнал. Может быть определено, что радиочастотный сигнал генерирован (то есть, в случае диска, имеющего толщину 1,2) или радиочастотный сигнал но генерируется (то есть) в случае диска, имеющего толщину 0,6 мм). When the above conditions are met, the
1) В случае генерации радиочастотного сигнала двигатель 710 управляется по постоянной линейной скорости и количество опорных оборотов управляется схемой управления двигателем 720. Затем сигналы управления фокусировкой и следованием передаются к блоку управления фокусировкой 650 и блоку управления следованием 600 соответственно через блок обработки воспроизводящего сигнала 500. Затем считывающее устройство осуществляет считывание сигнала. 1) In the case of generating a radio frequency signal, the
2) В случае, если радиочастотный сигнал не генерируется, привод 40 возвращается в исходное положение и эффективная числовая апертура увеличивается путем превращения приведения в действие оптического модулятора на жидком кристалле 44'. Кроме того, осуществляется колебание привода. Затем определяется генерируется или нет радиочастотный сигнал. При этом в случае, если радиочастотный сигнал не генерируется, опознается, имеет ли диск ошибку или диск отсутствует. В случае генерации радиочастотного сигнала двигатель 710 управляется по постоянной линейной скорости и количество опорных оборотов управляется схемой управления двигателем 720. Затем сигналы считываются путем осуществления управления фокусировкой и управления следованием путем управления величинами коэффициентов усиления. 2) In the event that an RF signal is not generated, the
Опишем теперь более подробно случай, когда же генерируется радиочастотный сигнал. Let us now describe in more detail the case when a radio frequency signal is generated.
Микрокомпьютер 800 управляет переключателем SW 1 и устанавливает исходное положение привода, так что сопротивление смещения - Rc и когда генерируется высокая частота в процессе колебания привода 40, к компаратору C1 прикладывается напряжение через блок обнаружения постоянного тока, состоящий из R1, R2, C1 и C2 блока идентификации диска 550, и когда величина прикладываемого к компаратору C1 напряжения превышает величину опорного напряжения, установленную сопротивлениями Rt и R3, опознается, что высокая частота радиочастотного сигнала превышает эффективную величину и микрокомпьютер опознает, что диск типа компакт-диска.The
Когда опознается тип диска, после того, как микрокомпьютер 800 размыкает переключатель SW 4, в то же время поддерживая состояние переключателей SW 1, SW 2 и SW 5, в блоке управления фокусировкой 650, блоке управления следованием 600, блоке управления двигателем 700, блоке управления числовой апертурой 30 и блоке обработки воспроизводящего сигнала, микрокомпьютер 800 замыкает переключатель SW 3 после размыкания переключателя SW 4 и подает управляющий сигнал на блок управления двигателем и подает сигнал ошибки фокусировки о выходе блока обработки воспроизводящего сигнала 500 на блок управления фокусировкой 650 путем замыкания переключателя SW 6 и подает сигнал ошибки следования на блок управления следованием 600. Кроме того, при замыкании переключателя SW 3 в блоке управления двигателем 700 выходной сигнал управления двигателем от блока обработки шарового сигнала 750 подается к блоку управления двигателем 700 для управления его постоянной линейной скоростью. Однако, если радиочастотный сигнал не генерируется в процессе колебания привода, микрокомпьютер 800 управляет переключателем SW 1 таким образом, чтобы сопротивление смещения было Rs и восстанавливает положение привода 40, размыкает переключатель SW 2 для прекращения работы оптического модулятора на жидком кристалле 44' и увеличивает эффективную числовую апертуру. Кроме того, микрокомпьютер 800 замыкает переключатель SW 4 и выдается волна в виде последовательности треугольных импульсов c выхода генератора 655 для осуществления колебания привода 40. При выполнении вышеупомянутой операции обеспечивается управляющий сигнал для выбора цепи, имеющей определенный коэффициент усиления, соответствующий диску с высокой плотностью записи.When the disc type is detected, after the
Когда радиочастотный сигнал генерируется в процессе выполнения операции колебания привода 40, компаратор C1 выдает на выходе сигнал опознания диска, поступающий к микрокомпьютеру 800, и микрокомпьютер 800 поддерживает состояние переключателей SW 1, SW 2 и SW 5. Кроме того, блок управления двигателем 720 управляется для регулирования постоянной линейной скорости, используя сигнал от трансдуктора. When an RF signal is generated during the oscillation operation of the
При замыкании переключателя SW 6 на блок управления Фокусировкой 650 подается сигнал ошибки фокусировки (FES) и на блок управления следованием 600 подается сигнал ошибки следования (TES) для управления фокусировкой и следованием. When the
Однако, когда радиочастотный сигнал не генерируется, это означает, что отсутствуют ошибки диска или диск отсутствует и выдается на выходе сигнал ошибки и работа прекращается. However, when the radio frequency signal is not generated, this means that there are no disk errors or the disk is missing and an error signal is output and the operation stops.
Опишем теперь более подробно случай, когда используется оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы вместо оптического модулятора на жидком кристалле в качестве блока управления числовой апертурой. Let us now describe in more detail the case when an optical modulator such as an iris diaphragm is used instead of an optical modulator on a liquid crystal as a control unit for a numerical aperture.
На фиг. 13 показано первое воплощение предлагаемого оптического считывающего устройства. In FIG. 13 shows a first embodiment of an optical reader of the invention.
Как показано на фиг. 13, позицией 130 обозначена плата видеоэлектропроигрывателя. На одной стороне платы 130 расположен двигатель переноса считывающего устройства 132 для осуществления его переноса. На верхней части вала 134 двигателя 132 установлена первая шестеренка 136, входящая в зацепление со второй шестеренкой 138. Кроме того, на верхней части второй шестеренки 138 расположена третья шестеренка 139, которая входит в зацепление с зубчатой рейкой 140, прикрепленной к держателю 122 для передачи ей движущей силы двигателя 132. As shown in FIG. 13, numeral 130 denotes a video player board. On one side of the
Кроме того, на верхней части держателя 122 расположено основание считывающего устройства 100 и держатель 122 поддерживается валом 124. Кроме того, на обоих концах основания 100 расположен вал 110. In addition, the base of the
На фиг. 14 показано основание считывающего устройства, представленного на фиг. 13. In FIG. 14 shows the base of the reader of FIG. 13.
Как показано на фиг. 14, в центральной части основания 100 выполнен заданный вырез 105. В центральной части выреза 105 сформирована секция связи 108a и на части секции 108a - дифракционная решетка 24 и расщепитель пучка 23. As shown in FIG. 14, a
Сбоку от расщепителя пучка 23 имеется выступ, служащий для фиксации линзы фотоприемника 27. Линза 27 установлена в цилиндрическом держателе 127а, на нижней части которого выполнено отверстие 127b, куда входит выступ 115. Кроме того, в заданной части боковой стенки 100a основания 100 выполнено отверстие 107a. В отверстие 107a вставляется фотоприемник 28. On the side of the
Во внутренней боковой стенке выреза 105 выполнено отверстие 108 для оптического модулятора. An
На фиг. 15 показан держатель 122, соединяемый с основанием 100. In FIG. 15 shows a
Как показано на фиг. 15, держатель 122 расположен на дне основания 100 и служит для его переноса. Держатель 122 представляет собой U-образную пластину и на верхней части ступенчатой боковой стенки держателя 122 расположена плоская пружина 124, служащая для фиксации вала 110 основания 100. На верхней поверхности 123 боковой стенки 122a выполнено отверстие 128. Кроме того, в плоской пружине 124 выполнено отверстие 124a, соответствующее отверстию 128. Плоская пружина 124 прикрепляется к боковой стенке 122 держателя 122 винтом 126. При этом на нижнем вырезе 123 размещается вал 110. Кроме того, в заданной центральной части основания 125 держателя 122 выполнено отверстие 125a. В отверстии 125a располагается крепежный элемент основания оптического модулятора 174, показанный на фиг. 16, который крепится с помощью винта 127. As shown in FIG. 15, the
Опишем теперь оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы, устанавливаемый в отверстии 108, показанном на фиг. 14. We now describe an optical iris-type optical modulator installed in the
Как показано на фиг. 16, оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы 160 включает первую и вторую створки 162 и 164 и крышку 168, прикрепляемую к верхней части основания оптического модулятора 166. В основании 166 выполнены два щелевых отверстия 170 и круглое отверстие 172. Кроме того, между двумя отверстиями 170 выполнен ряд небольших отверстий 173, отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. As shown in FIG. 16, an iris diaphragm-type
Первая и вторая створки 162 и 164 имеют направляющие отверстия 162a и 164a и отверстия 162b и 164b. Кроме того, первая створка 162 имеет полукруглый вырез 162c с открытой стороной и во второй створке имеется вырез 164c. The first and
С одной стороны основания оптического модулятора 166 наружу выступает крепежный элемент 174, служащий для прикрепления основания 166 к держателю (не показано). Сверху и снизу от отверстия 172 в основании оптического модулятора имеются выступы 175), служащие для вхождения в направляющие отверстия 162a и 164a первой и второй створок 162 и 164. Кроме того, имеются два выступа 166d на внешней боковой стенке 166c основания 166. Выступ 166d вставляется в отверстие 168d крепежного элемента 168 с крышки оптического модулятора 168. On one side of the base of the
На нижней части основания 166 установлен двигатель 180, имеющий выступающий вал 182. На верхней части двигателя 180 на некотором расстоянии от его вала 182 расположены две опоры 184. Вал двигателя 182 вставляется в центральное отверстие 185a ротора 185. Ротор 185 включает два выступающих опорных вала 188. Опорные валы 186 вставляются в щелевые отверстия 170, выполненные в основании 166, и последовательно на них надеваются первая и вторая лопасти 162 и 164. После этого можно перемещать первую и вторую лопасти в правом и левом направлениях в соответствии с приводом двигателя 180. On the lower part of the
В крышке 168 имеется круглое отверстие 169 и два щелевых отверстия 167, каждое из которых выполнено в заданной части относительно основания 166. Между щелевыми отверстиями 167 выполнен ряд небольших отверстий 163. Кроме того, на обеих сторонах крышки 168 имеются два крепежных элемента 168c для скрепления в один узел с основанием 166. Крепежные элементы 168c имеют прямоугольные отверстия 168d. В отверстия 168d входят выступы 166d, образованные на внешней стенке 166c основания 166. In the
На фиг. 17A и 17B показан оптический модулятор, предназначенный для использования с компакт-диском и цифровым видеодиском соответственно. In FIG. 17A and 17B show an optical modulator for use with a CD and a digital video disc, respectively.
В случае использования малой числовой апертуры, как показано на фиг. 17A, необходимо использовать количество света, перекрывающее область "А" и в случае использования увеличенной числовой апертуры, как показано на фиг. 17B, необходимо использовать количество света, перекрывающее область "В". In the case of using a small numerical aperture, as shown in FIG. 17A, it is necessary to use an amount of light overlapping region “A” in the case of using an enlarged numerical aperture, as shown in FIG. 17B, it is necessary to use an amount of light overlapping region “B”.
1) Случай использования малой числовой апертуры (фиг. 17A). 1) The case of using a small numerical aperture (Fig. 17A).
Прежде всего при приведении в действие двигателя 180 приводится в движение ротор 185, оперативно соединенный с валом двигателя 182. При этом опорные валы 186, установленные на обоих концах ротора 185, становятся подвижными в пределах щелевого отверстия 170. В случае малой числовой апертуры, когда опорный вал 186, входящий в отверстие 162b первой створки 162 движется вправо вдоль щелевого отверстия 170 на половину его длины, а второй опорный вал 186, входящий в отверстие 164b, движется влево вдоль щелевого отверстия 170, перемещаясь на половицу длины отверстия 164b. Так как опорные валы движутся в противоположном направлении в соответствии с движением ротора 185, первая и вторая створки 162 и 164 движутся в противоположном направлении друг от друга относительно движения опорных валов 186. First of all, when the
2) Случай использования большой числовой апертуры (фиг. 17B). 2) The case of using a large numerical aperture (Fig. 17B).
Прежде всего, при приведении в действие двигателя 180 приводится в движение ротор 185, оперативно соединенный с валом двигателя 182. При этом опорные валы 186, установленные на обоих концах ротора, становятся подвижными в пределах щелевого отверстия 170. В случае большой числовой апертуры, когда опорный вал 186, входящий в отверстие 162b первой створки 162, движется вправо вдоль щелевого отверстия, а вторая створка 164 движется влево вдоль щелевого отверстия 170, в котором опорный вал 186, входит в отверстие 164b. Первая и вторая створки движутся в противоположном направлении. First of all, when the
Хотя на фиг. 16 показано, что первая и вторая створки имеют форму крыла, они могут принимать различную форму, предполагая, что их формы не мешают друг другу и они соответствующим образом управляют количеством проходящего света. Although in FIG. 16 shows that the first and second wings are wing-shaped, they can take a different shape, assuming that their shapes do not interfere with each other and they accordingly control the amount of transmitted light.
На фиг. 18 показана схема оптического считывающего устройства, использующего в качестве блока управления числовой апертурой оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы. In FIG. 18 is a diagram of an optical reader using an iris diaphragm type optical modulator as a numerical aperture control unit.
Так как схема, представленная на фиг. 18, аналогична схеме, показанной на фиг. 10, за исключением блока управления числовой апертуры, описываться она не будет. Кроме того, на фиг. 19 показана блок-схема способа управления двигателем, когда используется оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы. Since the circuit shown in FIG. 18 is similar to the circuit shown in FIG. 10, with the exception of the numerical aperture control unit, it will not be described. In addition, in FIG. 19 is a flowchart of an engine control method when an iris type optical modulator is used.
Как показано на фиг. 18 и 19, в случае использования в качестве блока управлением числовой апертурой 30 оптического модулятора типа ирисовой диафрагмы, при подаче на блок управления двигателем поляризованного напряжения оптический модулятор становится открытым и когда подается неполяризованное напряжение, оптический модулятор закрывается. Ток i0, показанный на фиг. 18, текущий к детектирующему сопротивлению R10, имеет положительную величину +t0 в случае вращения двигателя по часовой стрелке, однако в случае направления вращения против часовой стрелки ток имеет отрицательную величину - t0.As shown in FIG. 18 and 19, when an optical modulator of the iris type is used as the numerical
Когда управляющий сигнал микрокомпьютера 800 обеспечивает нахождение переключателя SW8 в высоком состоянии, а переключателя SW10 в низком состоянии, на выходе дифференциального усилителя AMP4 появляется определенная величина напряжения +V и NPN-транзистор Q1 становится электропроводящим и положительное напряжение прикладывается к двигателю 330, в результате чего двигатель вращается по часовой стрелке. При этом оптический модулятор 160 открывается. Затем, когда оптический модулятор 160 доходит до определенного положения и удерживается на месте ограничительным элементом (не показан), к двигателю прикладывается чрезмерная нагрузка, так что на двигатель 330 подается уровень питающего напряжения, превышающий уровень нормального состояния. При этом, когда уровень напряжения на сопротивлении R10 выше порогового напряжения диода D1, ток течет через диод DC, обеспечивая возможность протекания тока через сопротивление N и на положительный входной зажим дифференциального усилителя AMP5 подается положительное напряжение, в результате чего выход дифференциального усилителя AMP5 находится в высоком состоянии. Затем микрокомпьютер опознает выход в соответствии с S-сигналом и дает возможность перейти переключателю SW 8 в низкое состояние. When the control signal of the
Между тем, для закрытия оптического модулятора 160 (то есть в случае считывания данных, хранящихся на компакт-диске) переключатель SW 8 должен быть переведен в низкое состояние, а переключатель SW 10 - в высокое состояние, так что на выходе дифференциального усилителя AMP4 становится отрицательное напряжение - V и транзистор Q2 становится активированным и на двигатель 330 подается отрицательное напряжение, в результате чего двигатель 330 начинает вращаться в обратном направлении. При этом микрокомпьютер 800 поддерживает токовое состояние при нахождении напряжения S -сигнала на низком уровне и когда оптический модулятор 160 полностью открывается и двигатель 330 не может вращаться в обратном направлении, на двигатель подается чрезмерная нагрузка и на сопротивление R10 подается высокое напряжение, в то время, как отрицательное напряжение подается на входной зажим дифференциального усилителя AMP5. Meanwhile, to close the optical modulator 160 (that is, when reading data stored on a CD), the
Поэтому, когда увеличивается выходной сигнал, микрокомпьютер регистрирует это и вызывает переход переключателя SW 8 в низкое состояние и прекращает подачу напряжения к двигателю 330. Therefore, when the output signal increases, the microcomputer detects this and causes the
На фиг. 20 показано второе воплощение предлагаемого оптического считывающего устройства. In FIG. 20 shows a second embodiment of the proposed optical reader.
Второе воплощение оптического считывающего устройства имеет аналогичную конструкцию, как и первое воплощение, за исключением оптической системы AA. Ниже будет описана только оптическая система AA. The second embodiment of the optical reader has a similar construction as the first embodiment, with the exception of the AA optical system. Only the AA optical system will be described below.
Как показано на фиг. 20, оптическая система AA включает источник света 41, например, лазерный диод, дифракционную решетку 54 для дифрагирования пучка от источника света 41 и для формирования A±1 дифрагированного света для главного пучка и создания системы автоматического регулирования следованием, коллимирующую линзу 55 для получения параллельного пучка, расщепитель пучка 43 для передачи света, отраженного диском 10a, и для переноса света к линзе фотоприемника 47, блок управления числовой апертурой 30 для изменения ширины пучка, падающего на диск, и для изменения эффективной числовой апертуры объектива 45, объектив 45 для фокусирования пучка на диске 10a и для получения оптического сигнала, модулированного сигналом диска 10a, приводной блок 46, имеющий движущую катушку 46a, служащую для осуществления перемещения соответствующей точки фокусировки в соответствии с типом диска, выполнения операции управления фокусом в соответствии с перемещением места расположения диска 10a и выполнения операции управления следованием считывающего пучка, диска 10a, имеющий по крайней мере две различные толщины и по крайней мере две различных плотности записи, линзу фотоприемника 47, через которую проходит свет, модулируемый сигналом, записанным на диске 10a, к фотоприемнику 48 и фотоприемник 48 для преобразования оптического сигнала в электрический сигнал. As shown in FIG. 20, the AA optical system includes a light source 41, for example, a laser diode, a diffraction grating 54 for diffracting the beam from the light source 41 and for generating A ± 1 diffracted light for the main beam and creating an automatic follow-up control system, collimating lens 55 to produce a parallel beam , a beam splitter 43 for transmitting light reflected by the disk 10a and for transferring light to the lens of the photodetector 47, a numerical aperture control unit 30 for changing the width of the beam incident on the disk, and for changing the effects A typical numerical aperture of the lens 45, the lens 45 for focusing the beam on the disk 10a and for receiving an optical signal modulated by the signal of the disk 10a, the drive unit 46 having a moving coil 46a, which serves to move the corresponding focus point in accordance with the type of disk, perform the control operation focus in accordance with the displacement of the location of the disk 10a and the execution of the follow-up control operation of the read beam, the disk 10a having at least two different thicknesses and at least ve different recording density, the photoreceiver lens 47 through which light passes modulated signal 10a recorded on the disk to the photodetector 48 and a photodetector 48 for converting an optical signal into an electrical signal.
В качестве блока управления числовой апертурой 30 второго воплощения настоящего изобретения может быть или оптический модулятор на жидком кристалле, или оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы. Однако в настоящем воплощении используется ирисовая диафрагма для достижения целей второго воплощения изобретения. As the control unit for the
На фиг. 21 показано основание считывающего устройства второго воплощения настоящего изобретения. In FIG. 21 shows a reader base of a second embodiment of the present invention.
Как показано на фиг. 21, основание, обозначенное позицией 200, имеет прямоугольный вырез и полукруглую вырезанную секцию 204. Кроме того, имеется выступающий наружу вал 209a, который должен скрепляться с заданной частью платы 130 (фиг. 13), установленный в выступающей части 209 основания 200, сформированной на его центральной части. As shown in FIG. 21, the base, indicated by 200, has a rectangular cutout and a
На заданном месте основания 200 имеется прямоугольная пластинообразная подставка размещения 202 для установки на ней расщепителя пучка 43. В задней части расщепителя пучка 43 расположен цилиндрический держатель 205, служащий для фиксации коллимирующей линзы 55. На нижней части держателя 205 имеется отверстие 205a для приема выступа 215, находящегося на основании 200 за подставкой размещения 202. Кроме того, в держатель 205 вставляется съемная коллимирующая линза 55. At a predetermined location of the
С левой стороны от подставки размещения 202 имеется выступ 216, который вставляется в отверстие 226a держателя 226, служащего для фиксации линзы фотоприемника 47. Кроме того, линза 47 съемно устанавливается в держателе 226. On the left side of the placement stand 202 there is a
В центральной части основания 200 выполнено отверстие 209 для вставки оптического модулятора типа ирисовой диафрагмы 110, показанной на фиг. 22. В заданной части боковой стенки 248 основания 200 выполнено отверстие 248a для установки в нем фотоприемника 48. Кроме того, в передней боковой стенке 258 основания 200 выполнено отверстие 258a для установки в нем источника света 41. In the central part of the
В заданной части полукруглого выреза 204 может быть расположено прямоугольное пластинообразное складывающееся зеркало 208a, устанавливаемое на подставке размещения 208. In a predetermined portion of the
На фиг. 22 показана взаимосвязь между элементом управления ирисовой диафрагмой и приводным элементом, используемыми во втором воплощении настоящего изобретения, и на фиг. 23 показан держатель, перемещаемый во взаимодействии с основанием считывающего устройства. In FIG. 22 shows the relationship between the iris control and the actuator used in the second embodiment of the present invention, and FIG. 23 shows a holder movable in cooperation with the base of the reader.
Как показано на фиг. 22, элемент 210 имеет уголковую часть и отверстие, выполненное в заданной части вертикальной стенки 212, и зубчатую рейку 216, сформированную на горизонтальной стенке 213 и имеющую заданное количество зубьев. Держатель 250 расположен в заданной части основания 200 (фиг. 21) и служит для его переноса. Как показано на фиг. 23, держатель представляет собой U-образную пластину. На верхней части ступенчатой боковой стенки 252 держателя 250 расположена плоская пружина 254, служащая для присоединения основания 200 к держателю 250. В верхней поверхности боковой стенки 252 выполнено отверстие 252a. В плоской пружине 254 выполнено отверстие 256, согласующееся с отверстием 252a. Плоская пружина 254 прикрепляется к боковой стенке 252 держателя 250 винтом 258 и вал 209a основания входит в контакт с плоской пружиной 254 и верхней поверхностью 253. As shown in FIG. 22, the
В заданной части боковых стенок 252 держателя 250 расположена крепежная пластина для двигателя 260 в двигатель 220, показанный на фиг. 22, устанавливается на крепежной пластине 260. Как показано на фиг. 23, крепежная пластина 260 прикрепляется посредством ряда винтов 260a. Кроме того, как показано на фиг. 22, двигатель 220 имеет вал 22, на котором установлена геликоидальная шестерня 224. Шестерня 224 входит в зацепление с одной до трех шестерен 227, 228 и 229 и через них входит в зацепление с зубчатой рейкой 216 элемента 210. Кроме того, три шестерни 227, 228 и 229 входят в контакт с шайбами 227a, 228a и 229a и кольцами 227b, 228b и 229b, которые надеваются на соответствующие валы 227c, 228c и 229c. Валы 227c, 228c и 229c вставляются в соответствующие отверстия 237, 238c и 239c. Позицией 218a обозначена подставка размещения элемента 210. In a predetermined portion of the
Опишем теперь работу второго воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства, способного считывать данные с дисков различного типа. Let us now describe the work of the second embodiment of the proposed optical reader, capable of reading data from disks of various types.
Прежде всего, пучок света от источника света 41 проходит через дифракционную решетку 54 и далее делится для получения субпучка, который является первым дифракционно ограниченным пучком, необходимым для сервоуправления следованием однопучковым или 3-х пучковым способами. Однако, в случае однопучкового способа, дифракционная решетка может отсутствовать. First of all, the light beam from the
Пучок передается к элементу управления ирисовой диафрагмой 210 (фиг. 22) через коллимирующую линзу 55. The beam is transmitted to the control element of the iris diaphragm 210 (Fig. 22) through the collimating
Оптический модулятор на жидком кристалле или типа ирисовой диафрагмы, используемые в первом воплощении настоящего изобретения в качестве блока управления числовой апертурой, могут использоваться для тех же целей во втором воплощении. Однако во втором воплощении настоящего изобретения используется для управления числовой апертурой элемент управления ирисовой диафрагмой. A liquid crystal or iris type optical modulator used in the first embodiment of the present invention as a numerical aperture control unit can be used for the same purposes in the second embodiment. However, in a second embodiment of the present invention, an iris control is used to control the numerical aperture.
На фиг. 24 показано третье воплощение предлагаемого оптического считывающего устройства с лазерным устройством связи. In FIG. 24 shows a third embodiment of the proposed optical reader with a laser communication device.
Как показано на фиг. 24, в третьем воплощении настоящего изобретения используется оптическая система с лазерным устройством связи, составляющая одно целое с движителем 360. As shown in FIG. 24, in a third embodiment of the present invention, an optical system is used with a laser communication device that is integral with the
То есть, движитель 360 интегрально расположен в оптической системе первого воплощения настоящего изобретения. Сборка с фотоприемником и лазерным диодом, представленная на фиг. 24, как показано на фиг. 24 и 25, включает источник света 321, например, лазерный диод, который играет роль расщепителя пучка. Кроме того, лазерное устройство связи включает два фотоприемника 322 и 324. То есть, как показано на фиг. 25, источник света скошенная поверхность 323, фотоприемники 322 и 324 и сборка с лазерным диодом 353 составляют одно целое, так что можно считывать данные с фотоприемника путем приема света от источника света 321 и сборки с лазерным диодом 355 через призму 357, управляя числовой апертурой объектива, используя блок управления числовой апертурой и фокусируя свет на поверхности записи данных диска. That is, the
Работа блока управления числовой апертурой является такой же, как в первом воплощении изобретения. Кроме того, выполняются способы сервоуправления следованием и фокусировкой оптического считывающего устройства с лазерным устройством связи), используя схему, показанную на фиг. 26. То есть, так как выходной сигнал фотоприемника 326 представляет собой сигнал B-(A+C), выходной сигнал фотоприемника 324 представляет собой сигнал B'-(A'+ C'), разностный сигнал между фотоприемниками 326 и 324, как показано на фиг. 26, представляет собой сигнал "326-324". The operation of the numerical aperture control unit is the same as in the first embodiment of the invention. In addition, servo control methods for following and focusing the optical reader with a laser communication device) are performed using the circuit shown in FIG. 26. That is, since the output of the
Как описано выше, предлагаемое оптическое считывающее устройство, способное считывать данные с дисков различного типа, предназначено для считывания данных, хранящихся на диске с низкой плотностью записи, компакт-диске, или на цифровом видеодиске с высокой плотностью записи независимо от толщины диска, используя блок управления числовой апертурой. As described above, the proposed optical reader capable of reading data from various types of disks is designed to read data stored on a low density recording disc, a compact disc, or a high recording density digital video disc, regardless of the thickness of the disc, using the control unit numerical aperture.
Перевод надписей к чертежам. Translation of inscriptions to drawings.
Фиг. 2:
1 - интенсивность пучка,
2 - главный дифракционный максимум,
3 - боковой дифракционный максимум,
4 - положение,
Фиг. 3 и 20:
400 - приводной блок блока управления числовой апертурой,
500 - блок обработки воспроизводящего сигнала,
550 - блок идентификации диска,
600 - блок управления следованием,
650 - блок управления фокусировкой,
700 - блок управления двигателем,
750 - блок обработки цифрового сигнала,
800 - микропроцессор.FIG. 2:
1 - beam intensity,
2 - the main diffraction maximum,
3 - lateral diffraction maximum,
4 - position
FIG. 3 and 20:
400 - drive unit control unit numerical aperture,
500 is a block processing the reproducing signal,
550 - disk identification unit,
600 - block follow control,
650 - focus control unit,
700 - engine control unit,
750 - digital signal processing unit,
800 - microprocessor.
Фиг. 8A:
1 - степень дрожания,
2 - коэффициент контрастности.FIG. 8A:
1 - degree of trembling,
2 - contrast ratio.
Фиг. 9A:
1 - перекрестные помехи,
2 - числовая апертура объектива.FIG. 9A:
1 - crosstalk
2 - numerical aperture of the lens.
Фиг. 9B:
1 - интенсивность сигнала,
2 - интенсивность 11T сигнала,
3 - интенсивность 3T сигнала,
4 - числовая апертура объектива.FIG. 9B:
1 - signal intensity
2 - 11T signal intensity,
3 - 3T signal intensity,
4 - numerical aperture of the lens.
Фиг. 9c:
1 - перекрестные помехи,
2 - коэффициент контрастности.FIG. 9c:
1 - crosstalk
2 - contrast ratio.
Фиг. 9D:
1 - коэффициент усиления воспроизводящего сигнала,
2 - 11T сигнал,
3 - отношение 3T/11T сигналов,
4 - 3T сигнал,
5 - коэффициент контрастности.FIG. 9D:
1 - gain of the reproducing signal,
2 - 11T signal,
3 - ratio of 3T / 11T signals,
4 - 3T signal,
5 - contrast ratio.
Фиг. 10:
30a - генератор,
720 - блок управления двигателем,
750 - блок управления цифровым сигналом,
800 - микрокомпьютер.FIG. ten:
30a - generator
720 - engine control unit,
750 - digital signal control unit,
800 is a microcomputer.
Фиг. 12:
1 - 1/ перемещение диска к приводу,
2/ уменьшение числовой апертуры объектива, используя
оптический модулятор на жидком кристалле.FIG. 12:
1 - 1 / move the disk to the drive,
2 / decrease the numerical aperture of the lens using
liquid crystal optical modulator.
3/ поддержание нормальной скорости диска. 3 / maintaining normal disk speed.
2 - колебание привода,
3 - "ДА",
4 - радиочастотный сигнал генерирован,
5 - "НЕТ",
6 - вращение шпиндельного двигателя, используя управление постоянной линейной скоростью,
7 - 1/ управление фокусировкой,
2/ управление следованием,
8 - считывающий сигнал,
9 - 1/ перемещение привода в исходное положение,
2/ увеличение эффективной числовой апертуры путем отключения оптического модулятора на жидком кристалле.2 - oscillation of the drive,
3 - "YES",
4 - a radio frequency signal is generated,
5 - "NO"
6 - rotation of the spindle motor using constant linear speed control,
7 - 1 / focus control,
2 / follow control,
8 - read signal
9 - 1 / moving the drive to its original position,
2 / increase the effective numerical aperture by turning off the optical modulator on the liquid crystal.
10 - отсутствие ошибок диска или отсутствие диска,
11 - управление постоянной линейной скоростью шпиндельного двигателя.10 - no disk errors or no disk,
11 - control of the constant linear speed of the spindle motor.
Фиг. 18:
160 - оптический модулятор,
720 - блок управления двигателем,
750 - блок обработки цифрового сигнала,
800 - микрокомпьютер.FIG. 18:
160 - optical modulator
720 - engine control unit,
750 - digital signal processing unit,
800 is a microcomputer.
Фиг. 19:
1 - компакт-диск,
2 - компакт-диск или цифровой видеодиск,
3 - цифровой видеодиск,
4 - низкое состояние,
5 - высокое состояние,
6 - "НЕТ",
7 - "ДА",
8 - возврат.FIG. 19:
1 - CD
2 - a CD or a digital video disc,
3 - digital video disc,
4 - low condition
5 - high condition,
6 - "NO",
7 - "YES",
8 - return.
Claims (51)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR4410/1995 | 1995-03-04 | ||
KR4525/1995 | 1995-03-06 | ||
KR6238/1995 | 1995-03-26 | ||
KR1019950039516A KR0176854B1 (en) | 1995-03-04 | 1995-10-31 | Recording and reproducing apparatus adaptable disks in various thickness and optical pick-up thereof |
KR39516/1995 | 1995-10-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96100058A RU96100058A (en) | 1998-03-20 |
RU2140672C1 true RU2140672C1 (en) | 1999-10-27 |
Family
ID=19432836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96100058A RU2140672C1 (en) | 1995-10-31 | 1996-01-03 | Optical reader (design versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2140672C1 (en) |
-
1996
- 1996-01-03 RU RU96100058A patent/RU2140672C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0731457B1 (en) | Optical pick-up apparatus capable of reading data irrespective of disc type | |
KR100386518B1 (en) | Optical pickup device and wavelength selective diffraction grating | |
JP2725632B2 (en) | Optical head device | |
US5930219A (en) | Optical pickup device for discs of varying characteristics | |
JPH05242520A (en) | Short wavelength optical disk head | |
US5777973A (en) | Reproducing and recording optical pickup compatible with discs having different thicknesses | |
KR0140972B1 (en) | Optical information recording and reproducing device | |
JP4106208B2 (en) | Optical pickup device | |
US4695992A (en) | Optical information recording-reproducing apparatus in which the relative position of a primary beam and secondary beams on recording medium is varied during recording and reproduction of information | |
KR100373982B1 (en) | Dynamic Control Diffraction Grating and Information Read/Write Apparatus and Information Read Apparatus | |
JPH0917023A (en) | Information pickup device and optical disk device | |
KR100200868B1 (en) | Optical pickup device | |
US6094308A (en) | Diffraction type filter having a wavelength selectivity | |
JP3638210B2 (en) | Hologram laser unit and optical pickup device using the same | |
US5917790A (en) | Optical information recording/reproducing method and apparatus for performing auto-tracking control using a three-beam method, with respect to first and second recording media having different track pitches | |
KR100200857B1 (en) | Optical pickup device | |
KR0176854B1 (en) | Recording and reproducing apparatus adaptable disks in various thickness and optical pick-up thereof | |
RU2140672C1 (en) | Optical reader (design versions) | |
US5761176A (en) | Optical head device with optically variable aperture for disks with different thicknesses | |
KR100403588B1 (en) | Method for determinating land/groove and optical recording and/or reproducing device | |
KR100482314B1 (en) | Adaptive diffraction gratings and optical pickup devices using them | |
KR100324272B1 (en) | Optical Pick-up Apparatus | |
KR100265732B1 (en) | Optical pickup | |
KR100189918B1 (en) | Changeable photo pick up apparatus | |
KR100224895B1 (en) | Interchangible optical pickup apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110104 |