СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИГНАЛА, СЧИТЫВАЕМОГО С ОПТИЧЕСКОГО ДИСКА Российский патент 2003 года по МПК G11B7/00 

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)е

Изобретение относится к носителям информации, более конкретно к оптическим дискам, и может быть использовано при моделировании и анализе функционирования оптических систем считывания информации с цифровых оптических дисков. Согласно предложенному способу записывают в базу данных диапазоны значений исходных параметров оптических дисков и информационных элементов записываемого слоя, выбирают из базы данных исходные параметры оптического диска и информационных элементов из группы, состоящей из канавок, питов и меток на внешней поверхности записываемого слоя и меток на дне канавки, по разработанным аналитическим формулам быстро и точно определяют сигнал лазерного излучения, отраженного от диска с информационными элементами записываемого слоя и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя, и находят сигнал, считываемый с оптического диска, путем вычисления интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки. Техническим результатом является повышение быстродействия процедуры моделирования сигналов для различных типов цифровых оптических дисков при достаточно высоком уровне точности моделирования. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ моделирования сигнала, считываемого с оптического диска, включающий этапы, при которых а) записывают в базу данных диапазоны значений исходных параметров оптических дисков различных типов и информационных элементов записываемого слоя, б) выбирают из базы данных исходные параметры оптического диска и информационных элементов записываемого слоя, выбираемых из группы, состоящей из канавок, питов и меток на внешней поверхности записываемого слоя и меток на дне канавки, в) определяют сигнал лазерного излучения, отраженного от диска с информационными элементами записываемого слоя и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя, при этом в. 1) определяют для выбранных параметров оптического диска и информационных элементов записываемого слоя состав компонентов отраженного дифрагировавшего поля, причем упомянутые информационные элементы выбирают из группы, включающей в себя внешнюю поверхность записываемого слоя, дно и склоны канавки, дно и склоны пита, метку на внешней поверхности записываемого слоя и метку на дне канавки и комбинации упомянутых информационных элементов, в. 2) для выбранного оптического диска и каждого информационного элемента записываемого слоя вычисляют комплексную амплитуду соответствующего компонента отраженного поля, в. 3) вычисляют по всем информационным элементам записываемого слоя суммарную комплексную амплитуду каждого компонента отраженного поля и восстанавливают полное отраженное поле путем сложения суммарных комплексных амплитуд полученных компонентов отраженного поля с соответствующими весами, г) определяют сигнал, считываемый с оптического диска, путем вычисления интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от внешней поверхности записываемого слоя диска на опорной сфере с координатами (х₂, у₂) по формулам


где R_oп - расстояние от записываемого слоя оптического диска в номинальном положении до входного зрачка считывающей головки;
Z_д - дефокусировка оптического диска от номинального положения;
Н_пх, H_пу - радиусы перетяжки освещающего лазерного пучка в сагиттальной и меридиональной плоскостях х₁z₁ и y₁z₁ соответственно;
Z_кх, Z_ку - конфокальный параметр освещающего лазерного пучка в плоскости x₁z₁ и y₁z₁ соответственно;
Н_x, Н_y - радиусы освещающего лазерного пучка в плоскостях на опорной сфере x₂z₂ и y₂z₂ соответственно,
A_д - амплитуда освещающего пучка лазера в центре перетяжки на диске;
ρ_д - амплитудный коэффициент отражения внешней поверхности записываемого слоя диска,
K = 2πλ - волновое число, λ - длина волны лазера в вакууме. 3. Способ по п. 1. отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от дна канавки, по формулам


где H_x1, H_y1 - радиусы освещающего лазерного пучка на диске в плоскостях x₁z₁ и y₁z₁ соответственно;
ρ_x = -Z_д/(Z2д

+Z2кx) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости x₁z₁;
ρ_у = -Z_д/(Z2д+Z2ку) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости y₁z₁;
В_кан - ширина канавки;
n - показатель преломления подложки диска;
λ_n = λ/n - длина волны лазера в материале подложки диска;
A_2X= (1/H_x1)²;
В_2X= 0,5K•n•Z_д/(Z_д ²+Z_кх ²);
A2 = A_2x(πn/(Z_оп•λ))²/(A22x+B22x);
B2 = B_2х(πn/(Z_оп•λ))²/(A22x+B22x);
Z_oп= R_oп+Z_д - радиус опорной сферы, вершина которой находится на диске в точке на оси симметрии z₁, z₂ оптической системы считывающей головки;
V_у2 = y₂n/(Z_оп•λ);
ρ_кан - амплитудный коэффициент отражения канавки;
A_cp_ _кан= (1/3)•(ехр[-(X_кан/Н_х1)²-(Y_кан/Н_у1)²] +exp[-(X_кан/Н_х1)²-((Y_кан-0,5В_кан)/Н_у1)²] +exp[-(X_кан/Н_х1)²-((Y_кан+0,5В_кан)Н_у1)²] );
Х_кан, Y_кан - координаты центра данной канавки на цифровом оптическом диске в системе координат дорожки х_тр у_тр;
X_кан = -sin(ψ)•Y_{ср_кан}-X_гл1;
Y_кан = +cos(ψ)•Y_{ср_кан}-X_гл1.
X_{ср_кан}, Y_{ср_кан} - координаты центра канавки на диске в системе координат освещающей оптической системы x₁y₁;
Х_гл1, Y_гл1 - координаты центра главного луча лазерного пятна на диске в системе координат дорожки;
ψ - угол разворота дорожки относительно горизонтальной оси х₁;
и определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала, отраженного от первого и второго склонов канавки, по формулам


где X1_{ср_кан}, Y1_{ср_кан} - координаты центра первого склона канавки в системе координат освещающей оптической системы, определяемые как
X1_{ср_кан} = -sin(ψ)•Y_{ср_кан}-X_гл1;
Y1_{ср_кан} = +cos(ψ)•Y_{ср_кан}-Y_гл1;
X1_{ср_кан}, Y1_{ср_кан} - координаты центра первого склона канавки в системе координат дорожки, определяемые как

Y_cк - ширина первого и второго склонов канавки;

где A_{ср_ск_кан} - средняя амплитуда поля лазера по данному склону канавки, при этом координаты второго склона канавки в системе координат дорожки определяются как

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от дна пита, по формулам


где А_ср= 0,2•[exp(-(x₁/H_Х1)²-(y₁/H_Y1)²)+exp(-((x₁-0,5X_пит)/Hx₁)²-(у₁/H_Yl)²)+exp(-((х₁+0,5X_пит)/Hx₁)²-(у₁/H_Y1)²)+еxp(-(x₁/Hx₁)²-((у₁-0,5Y_пит)/H_Y1)²)+exp(-(х₁/Hx₁)²-((у₁+0,5Y_пит)/H_Y1)²))] ;
х₁, у₁ - координаты центра пита на диске;
Х_пит, Y_пит - размеры пита вдоль осей x₁ и y₁;
α_x = 0,5n•K•X_пит(x₂/Z_п);
α_y = 0,5n•K•Y_пит(y₂/Z_п);
и вычисляют распределение амплитуд и фаз поля склонов пита по формулам


где Y_{скл_пит} - ширина склона пита;

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от метки на внешней поверхности записываемого слоя диска, по формулам


где
х₁, у₁ - координаты центра метки на внешней поверхности записываемого слоя,
ρ_мд - амплитудный коэффициент отражения метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,
S_мд - площадь метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,
Х_мд, Y_мд- размеры метки вдоль осей x₁ и y₁. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в. 2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала, отраженного от метки на дне канавки по формулам


где
x₁, y₁ - координаты центра метки на дне канавки;
ρ_мкан - амплитудный коэффициент отражения метки на дне канавки;
S_мкан - площадь метки на дне канавки;
Х_мкан, Y_мкан - размеры метки на дне канавки вдоль осей x₁ и у₁. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве весов при восстановлении полного отраженного поля используют аберрационные функции зрачка Р_д, Р_кан, Р_пит, Р_мкан, P_мд, Р_ск соответственно внешней поверхности записываемого слоя диска, канавки, пита, метки на дне канавки, метки на внешней поверхности записываемого слоя диска и склона канавки или пита, определяемые по формулам
P_д = (ρ_д, 0,0);

где Φ_кан = 4πn h_канλ;
P_p = (ρ_дcos(Φ_p)-1,0, ρ_дsin(Φ_p)),
Φ_p = 4πn h_pλ;

P_мд = ((ρ_мд-ρ_д), 0,0;
P_ск = (-ρ_д, 0,0),
h_кан, h_р - соответственно глубина канавки и пита в длинах волн,
и определяют полное отраженное поле путем суммирования амплитуд полученных компонентов отраженного поля для выбранных информационных элементов с учетом их аберрационных функций зрачка по формуле
Е_сум(х₂, у₂)= Р_дЕ_д(х₂, у₂)+Р_канЕ_кан(х₂, у₂)+Р_ск{ Е_ск1кан(х₂, у₂)+Е_ск2кан(х₂, у₂)} +P_питЕ_пит(х₂, у₂)+Р_ск{ Е_ск1пит(х₂, у₂)+Е_ск2пит(х₂, у₂)+Е_ск3пит(х₂, у₂)+Е_ск4пит(х₂, у₂)} +Р_мдЕ_мд(х₂, у₂)+Р_мканЕ_мкан(х₂, у₂),
где










где N_канN_питN_мдN_мкан - соответственно число канавок, питов, меток на лэнде и меток на дне канавки под освещающим лазерным пятном;
Е_д(х₂, у₂) - поле лазера после отражения от внешней поверхности диска;
Е_кан(х₂, у₂), Е_ск1кан(х₂, у₂), Е_ск2кан(х₂, у₂) - суммарное поле от дна и склонов канавки;
Е_р(х₂, у₂), Е_ск1пит(х₂, у₂), Е_ск2пит(х₂, у₂), Е_ск3пит(х₂, у₂), Е_ск4пит(х₂, у₂) - суммарное поле от дна и склонов питов:
Е_мд((х₂, у₂) - суммарное поле меток на внешней поверхности записываемого слоя;
Е_мкан(х₂, у₂) - суммарное поле меток на дне канавки.