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.
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.
Цифровой видеодиск считывается полупроводниковым лазером, работающим в красном участке видимого спектра, имеющим длину волны 635 или 650 нм.
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.
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.
Существует 3 нижеперечисленных способа считывания данных с диска для обычного цифрового видеодиска.
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.
Объясним теперь конструкцию обычного оптического считывающего устройства.
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.
Объясним теперь работу обычного оптического считывающего устройства по прилагаемым чертежам.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
На фиг. 1 показан схематичный вид, иллюстрирующий обычное оптическое считывающее устройство.
На фиг. 2 показан график распределения интенсивности пучка на дисках, имеющих различную толщину, в обычном оптическом считывающем устройстве.
На фиг. 3 показана блок-схема первого воплощения предлагаемого оптического устройства.
На фиг. 4 показан схематичный вид привода предлагаемого оптического считывающего устройства.
На фиг. 5 показан перспективный вид оптического модулятора на жидком кристалле, который является одним элементом блока управления числовой апертурой согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6A показан вид, иллюстрирующий прохождение света при прикладывании напряжения к оптическому модулятору на жидком кристалле в нормальном белом режиме согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6B показа вид, иллюстрирующий прохождение света при прикладывании напряжения к оптическому модулятору на жидком кристалле в нормальном черном режиме.
На фиг. 6C показан вид, иллюстрирующий пример схемы, посредством которой прикладывается напряжение к оптическому модулятору, представленному на фиг. 6C согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6D и 6E показаны виды, иллюстрирующие изменение направления поляризации внутри твистированного нематического жидкого кристалла согласно настоящему изобретению.
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.
На фиг. 7A и 7B показаны виды, иллюстрирующие рисунки электродов в оптическом модуляторе на жидком кристалле, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 8A показан график, иллюстрирующий дрожание в зависимости от коэффициента контрастности согласно настоящему изобретению.
На фиг. 8B показан вид стеклянной пластинки, на которой формируется прозрачный электрод согласно настоящему изобретению.
На фиг. 9A показан график, иллюстрирующий зависимость перекрестных помех от числовой апертуры объектива согласно настоящему изобретению.
На фиг. 9B показан график иллюстрирующий зависимость воспроизводящего сигнала от числовой апертуры объектива согласно настоящему изобретению.
На фиг. 9C показан график, иллюстрирующий зависимость перекрестных помех от коэффициента контрастности согласно настоящему изобретению.
На фиг. 9D показан график, иллюстрирующий зависимость коэффициента усиления воспроизводящего сигнала от коэффициента контрастности.
На фиг. 10 показана схема соединений схемной части первого воплощения оптического считывающего устройства.
На фиг. 11A показан схематичный вид, иллюстрирующий конструкцию фотоэлемента согласно настоящему изобретению.
На фиг. 11B показана схема блока обработки воспроизводящего сигнала согласно настоящему изобретению.
На фиг. 12 показана блок-схема блока идентификации диска согласно настоящему изобретению.
На фиг. 13 показан вид сверху, иллюстрирующий первое воплощение предлагаемого оптического считывающего.
На фиг. 14 показан перспективный вид основания считывающего устройства согласно настоящему изобретению.
На фиг. 15 показан перспективный вид, иллюстрирующий держатель, взаимодействующий с основанием считывающего устройства, представленного на фиг. 14 согласно изобретению.
На фиг. 16 показан перспективный вид оптического модулятора типа ирисовой диафрагмы.
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.
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.
На фиг. 19 показана блок-схема устройства управления числовой апертурой, представленного на фиг. 18, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 20 показана схема второго воплощения настоящего изобретения.
На фиг. 21 показан перспективный вид основания считывающего устройства, используемого во втором воплощении настоящего изобретения.
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.
На фиг. 23 показан перспективный вид держателя, взаимодействующий с основанием считывающего устройства.
На фиг. 24 показан перспективный вид, иллюстрирующий блок управления числовой апертурой третьего воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства, использующего лазерный элемент связи.
На фиг. 25 показан вид, иллюстрирующий сборку, состоящую из лазерного диода и фотодиода, предлагаемого оптического считывающего устройства, использующего лазерный элемент связи.
На фиг. 26 показана схема соединений блока детектирования сигнала ошибки фокусировки и следования предлагаемого оптического считывающего устройства, использующего лазерный элемент связи.
Прежде всего опишем воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства и оптическую систему, свободную от аберраций.
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.
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.
Зависимость между числовой апертурой и размером пучка света, падающего на объектив, может быть выражена следующим уравнением.
D = 2f(N.A), (2)
где D обозначает диаметр падающего пучка и f обозначает фокусное расстояние объектива.
То есть, при управлении размером падающего пучка объектива, имеющего одно и то же фокусное расстояние, может изменяться эффективная числовая апертура объектива.
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.
Во-первых, если не осуществляется коррекция фокусировки, не может достигаться соответствующая фокусировка вследствие явления потери четкости.
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.
В-третьих, оптическая система становится неустойчивой вследствие комы и астигматизма, которые имеют место вследствие наклона диска.
Таким образом, становится невозможным считывание данных, хранящихся на диске из-за ухудшения оптических характеристик, как было объяснено выше.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Опишем теперь конструкцию первого воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства, способного считывать данные с дисков различного типа.
На фиг. 3 показана оптическая система первого воплощения настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 3, оптическое считывающее устройство включает оптическую систему "A" и схемное устройство "B", отмеченные соответственно пунктирными линиями.
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.
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.
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.
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.
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.
Объектив 25 способен перемещаться в соответствии с перемещением приводного блока 26, имеющего возбуждающую катушку.
Опишем теперь конструкцию оптической системы "A", включающей оптический модулятор на жидком кристалле, выполняющий функцию блока управления числовой апертурой 30.
На фиг. 4 показан привод, имеющий в качестве одного из блоков управления числовой апертурой оптический модулятор на жидком кристалле.
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.
В нижней части движителя 25 расположен оптический модулятор на жидком кристалле 44', имеющий множество пластин и находящийся на некотором расстоянии от объектива 25.
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.
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 .
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.
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".
То есть, как показано на фиг. 5, направление поворота указано стрелкой 73.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
На фиг. 6F и 6G показаны рабочие состояния оптического модулятора с использованием в качестве слоя 68 слоя жидкого кристалла, диспергированного в полимере.
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.
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.
При этом соотношение между количеством света, прошедшим через слой жидкого кристалла, и количеством рассеиваемого света удовлетворяет уравнению, объясненному ниже.
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.
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.
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".
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.
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.
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.
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.
На фиг. 10 показана схема соединений схемной части "В", используемой в первом воплощении предлагаемого оптического считывающего устройства.
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.
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.
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.
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.
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.
Опишем теперь более подробно блок обработки воспроизводящего сигнала 500.
На фиг. 11A показана внутренняя конструкция фотоприемника, а на фиг. 11B показана схема блока обработки воспроизводящего сигнала.
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.
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'.
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.
На фиг. 12 показана блок-схема блока идентификации диска.
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.
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).
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.
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.
Опишем теперь более подробно случай, когда же генерируется радиочастотный сигнал.
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.
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.
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.
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.
Однако, когда радиочастотный сигнал не генерируется, это означает, что отсутствуют ошибки диска или диск отсутствует и выдается на выходе сигнал ошибки и работа прекращается.
Опишем теперь более подробно случай, когда используется оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы вместо оптического модулятора на жидком кристалле в качестве блока управления числовой апертурой.
На фиг. 13 показано первое воплощение предлагаемого оптического считывающего устройства.
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.
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.
На фиг. 14 показано основание считывающего устройства, представленного на фиг. 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.
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.
Во внутренней боковой стенке выреза 105 выполнено отверстие 108 для оптического модулятора.
На фиг. 15 показан держатель 122, соединяемый с основанием 100.
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.
Опишем теперь оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы, устанавливаемый в отверстии 108, показанном на фиг. 14.
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.
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.
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.
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.
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.
На фиг. 17A и 17B показан оптический модулятор, предназначенный для использования с компакт-диском и цифровым видеодиском соответственно.
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".
1) Случай использования малой числовой апертуры (фиг. 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.
2) Случай использования большой числовой апертуры (фиг. 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.
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.
На фиг. 18 показана схема оптического считывающего устройства, использующего в качестве блока управления числовой апертурой оптический модулятор типа ирисовой диафрагмы.
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.
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.
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.
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.
Поэтому, когда увеличивается выходной сигнал, микрокомпьютер регистрирует это и вызывает переход переключателя SW 8 в низкое состояние и прекращает подачу напряжения к двигателю 330.
На фиг. 20 показано второе воплощение предлагаемого оптического считывающего устройства.
Второе воплощение оптического считывающего устройства имеет аналогичную конструкцию, как и первое воплощение, за исключением оптической системы AA. Ниже будет описана только оптическая система AA.
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.
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.
На фиг. 21 показано основание считывающего устройства второго воплощения настоящего изобретения.
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.
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.
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.
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.
В заданной части полукруглого выреза 204 может быть расположено прямоугольное пластинообразное складывающееся зеркало 208a, устанавливаемое на подставке размещения 208.
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.
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.
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.
Опишем теперь работу второго воплощения предлагаемого оптического считывающего устройства, способного считывать данные с дисков различного типа.
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.
Пучок передается к элементу управления ирисовой диафрагмой 210 (фиг. 22) через коллимирующую линзу 55.
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.
На фиг. 24 показано третье воплощение предлагаемого оптического считывающего устройства с лазерным устройством связи.
Как показано на фиг. 24, в третьем воплощении настоящего изобретения используется оптическая система с лазерным устройством связи, составляющая одно целое с движителем 360.
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.
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".
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.
Перевод надписей к чертежам.
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.
Фиг. 8A:
1 - степень дрожания,
2 - коэффициент контрастности.
Фиг. 9A:
1 - перекрестные помехи,
2 - числовая апертура объектива.
Фиг. 9B:
1 - интенсивность сигнала,
2 - интенсивность 11T сигнала,
3 - интенсивность 3T сигнала,
4 - числовая апертура объектива.
Фиг. 9c:
1 - перекрестные помехи,
2 - коэффициент контрастности.
Фиг. 9D:
1 - коэффициент усиления воспроизводящего сигнала,
2 - 11T сигнал,
3 - отношение 3T/11T сигналов,
4 - 3T сигнал,
5 - коэффициент контрастности.
Фиг. 10:
30a - генератор,
720 - блок управления двигателем,
750 - блок управления цифровым сигналом,
800 - микрокомпьютер.
Фиг. 12:
1 - 1/ перемещение диска к приводу,
2/ уменьшение числовой апертуры объектива, используя
оптический модулятор на жидком кристалле.
3/ поддержание нормальной скорости диска.
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.
10 - отсутствие ошибок диска или отсутствие диска,
11 - управление постоянной линейной скоростью шпиндельного двигателя.
Фиг. 18:
160 - оптический модулятор,
720 - блок управления двигателем,
750 - блок обработки цифрового сигнала,
800 - микрокомпьютер.
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.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДИСКОВ (ВАРИАНТЫ) | 1997 |
|
RU2119686C1 |
| НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ И УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ И/ИЛИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДЛЯ НЕГО | 2004 |
|
RU2363996C2 |
| ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК (ВАРИАНТЫ), ОБЪЕКТИВ (ВАРИАНТЫ) И ОПТИЧЕСКИЙ АДАПТЕРНЫЙ ПРИБОР (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2155389C2 |
| ОПТИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА СЧИТЫВАНИЯ | 1996 |
|
RU2173483C2 |
| МНОГОКАСКАДНЫЙ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР ИЗОБРАЖЕНИЙ | 1993 |
|
RU2072540C1 |
| ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ И СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ЗАПИСИ ЕГО ДАННЫХ | 2003 |
|
RU2346344C2 |
| Способ и устройство для Фурье-анализа жидких светопропускающих сред | 2021 |
|
RU2770415C1 |
| КАТАДИОПТРИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, ОПТИЧЕСКАЯ ВОСПРОИЗВОДЯЩАЯ ГОЛОВКА И НАКОПИТЕЛЬ НА ОПТИЧЕСКИХ ДИСКАХ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ЭТУ СИСТЕМУ, И ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК | 1998 |
|
RU2169400C2 |
| МНОГОКАСКАДНЫЙ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР | 1993 |
|
RU2088960C1 |
| ДВУХСЛОЙНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ЗАПИСИ | 2003 |
|
RU2284590C2 |
Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в оптических системах считывания обеспечивает считывание данных с дисков различной толщины. Устройство содержит источник света, расщепитель пучка, объектив для собирания пучка на диск, средство управления числовой апертурой и фотоприемник. Технический результат достигается благодаря тому, что средство управления числовой апертурой выполнено с возможностью управления эффективной величиной числовой апертуры объектива для фокусировки пучка на диски разной толщины. Во втором варианте в дополнение к этому в устройство введены блок управления следованием, блок управления фокусировкой, средство обработки воспроизводящего сигнала, средство идентификации диска, приводное устройство средства управления числовой апертурой, двигатель шпинделя, блок управления двигателем и микрокомпьютер. В третьем варианте устройства, содержащего механическую систему с двигателем и оптическую систему, включающую в себя источник света, фотоприемник, объектив для собирания света на диске и средство управления числовой апертурой, в оптическую систему введена призма, а источник света и фотоприемник 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. 3 с. и 48 з.п.ф-лы, 2 табл., 26 ил.
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОП БИС С ПРЕЦИЗИОННЫМИ ПОЛИКРЕМНИЕВЫМИ РЕЗИСТОРАМИ | 1993 |
|
RU2095886C1 |
| ОПТИЧЕСКИ СЧИТЫВАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОПИРОВАНИЯ НОСИТЕЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО СЧИТЫВАНИЯ И ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ | 1987 |
|
RU2017235C1 |
| Пожарный двухцилиндровый насос | 0 |
|
SU90A1 |
| Способ крашения тканей | 1922 |
|
SU62A1 |
| Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
