СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСКОВ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЧИТЫВАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ ДИСКОВ Российский патент 2006 года по МПК G11B7/00 

Описание патента на изобретение RU2289859C2

Изобретение относится к радиоэлектротехнике, более конкретно к проектированию оптических систем считывания информации с оптических дисков, и может быть использовано при расчете допусков и анализе технологической устойчивости оптических систем считывающих головок для цифровых дисков.

В этой области электрорадиотехники используется специальная терминология, которая будет встречаться в описании известных решений и изобретения. Ниже приведены определения некоторых из этих терминов.

Элемент записи - пит или метка, с помощью которых кодируется информация на диске.

Пит - впадина на непрерывной спиральной дорожке диска, являющаяся составной частью информационного рельефа.

Метка - область на диске, имеющая пониженный коэффициент отражения.

Лэнд - ровный участок информационной поверхности диска без элементов записи.

Канавка - протяженная впадина на непрерывной спиральной дорожке диска, содержащая метки.

Элементарный дискрет - наименьшая возможная длина информационного элемента (а именно пита или метки) или "лэнда", с помощью которой кодируется элементарная единица информации, записанной на оптическом диске данного типа.

Структура информационных элементов - совокупность всех информационных элементов, расположенных на записываемом слое оптического диска, рассматриваемых в текущий момент времени.

Стандартная структура информационных элементов - последовательность информационных элементов, при которой вдоль дорожки на диске располагается периодическая структура: информационный элемент из 3 элементарных дискретов, затем чистая дорожка длиной 3Т, затем структура повторяется

Отраженное поле - комплексная амплитуда поля, дифрагированного на одном информационном элементе из структуры информационных элементов цифрового оптического диска.

Полное отраженное поле - сумма комплексных амплитуд полей от всех информационных элементов всей типов.

Сигнал - суммарная по зрачку объектива считывающей головки интенсивность полного отраженного поля

Дефект - любое отклонение расположения какого-либо оптического компонента схемы от номинального.

В известных публикациях (H.H.Hopkms, "Diffraction Theory of Laser Read-Out Systems for Optical Videodisks", J. Opt. Soc. Am. 69(1), 4-24, 1979 [1], а также R.S. Upton, T.D. Miller, "Detector Patterns from Optical Disks", Opt. Eng. 40(6), 1030-1044, June 2001 [2]) описаны способы анализа оптического излучения, отраженного от диска, с учетом характеристик диска, таких как глубина канавки, конфигурация меток, а также отражательная способность меток и "лэндов".

Обе указанные работы содержат, в основном, теоретические выкладки и однако обладают ограниченной применимостью, поскольку не позволяют осуществлять практического моделирования дефектов считывающей оптической системы.

Известен способ моделирования дефектов считывающей оптической системы, заключающийся в том, что для расчета выходного сигнала считывающей головки и влияния на него отдельных дефектов оптической системы и диска используют прямое численное вычисление дифракционных интегралов, необходимых для определения сигнала. Например, в способе, описанном в работе H.Y.Cho et al., "Partial response maximum-likelyhood system and crosstalk cancellation method for high-density optical recording". Opt. Eng. 40(8), 1621-1628, August 2001 [З], канал моделировался весьма близко к реальному оптическому каналу с использованием программы DIFFRACT, MM Research, Inc. Данный способ обеспечивает сравнительно высокую точность определения считываемого сигнала, однако является чрезвычайно трудоемким. Например, время вычисления с применением современных персональных компьютеров только одного мгновенного значения считываемого с диска сигнала составляет единицы и десятки секунд. Поэтому для расчета допусков этот метод малопригоден.

Наиболее подходящим способом моделирования дефектов считывающей оптической системы является способ моделирования сигнала, считываемого с оптического диска (см. опубликованную заявку РФ№2001132131) [4], и способ определения оптимальных параметров оптического диска (См. опубликованную заявку РФ №2001132112) [5]. Однако предложенные способы позволяют рассчитать лишь влияние отдельного дефекта оптической системы, но не произвести расчет допусков системы в целом.

Задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является создание способа определения допусков оптической системы головки для считывания цифровых дисков (по влиянию на выходной сигнал), учитывающего влияние всех известных дефектов и не требующего чрезмерных трудозатрат.

Достигаемым техническим результатом является повышение быстродействия расчета допусков путем вычисления вектора влияния всех идентифицируемых дефектов оптической системы на основе эффективных процедур моделирования параметров выходного сигнала, и расчета допусков по аналитической формуле.

Эксперименты, проведенные с помощью указанного способа моделирования сигнала, считываемого с оптического диска, показали, что все идентифицируемые дефекты оптической системы наиболее ощутимо влияют на глубину модуляции выходного сигнала при считывании стандартных информационных элементов длиной 3Т (вдоль дорожки на диске располагается периодическая структура: информационный элемент из 3 элементарных дискретов, затем чистая дорожка длиной 3Т, затем структура повторяется). Поэтому при расчете допусков в качестве основного параметра выходного сигнала следует выбрать глубину его модуляции.

Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с изобретением способ определения допусков оптической системы считывающей головки для цифровых дисков включает этапы, при которых:

а) определяют мгновенную величину выходного сигнала для каждого отдельного дефекта оптической системы считывающей головки при этом:

а.1) записывают в базу параметров значения исходных номинальных параметров оптической системы считывающей головки, оптических дисков различных типов и стандартной структуры информационных элементов записываемого слоя;

а.2) выбирают из базы параметров исходные значения параметров оптической системы считывающей головки, оптического диска и стандартной структуры информационных элементов записываемого слоя, выбираемых из группы, состоящей из канавок, питов и меток на внешней поверхности записываемого слоя и меток на дне канавки;

а.3) записывают в базу дефектов группу из N дефектов, состоящую из линейных смещений и угловых разворотов всех компонентов (включая лазерный источник и цифровой оптический диск) исследуемой оптической системы считывающей головки и величину каждого отдельного дефекта;

а.4) выбирают из базы дефектов тип и величину отдельного дефекта одного из компонентов исследуемой оптической системы считывающей головки;

а.5) вводят выбранный набор значений дефектов и параметров в устройство обработки данных;

а. 6) моделируют считываемый с оптического диска сигнал, получаемый для каждого отдельного дефекта оптической системы считывающей головки, при этом

а.6.1) определяют сигнал лазерного излучения, отраженного от диска и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя, при этом

а.6.1.1) определяют для выбранного оптического диска и стандартной структуры 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,

а.6.1.2) для исследуемой оптической системы считывающей головки, оптического диска и каждого информационного элемента записываемого слоя вычисляют комплексную амплитуду соответствующего компонента отраженного поля,

а.6.1.3) 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,

а.6.2) определяют считываемый с оптического диска сигнал U(ti) путем вычисления интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки,

б) определяют выходной сигнал как изменение полученного на этапе (а 6.2) сигнала U(ti) в выбранном временном интервале от t0 до tk;

в) определяют глубину модуляции Mod=Umax-Umin полученного на этапе (б) выходного сигнала, где Umax, Umm - соответственно максимальная и минимальная величина выходного сигнала U(ti);

г) определяют коэффициент влияния Fk данного k-го дефекта оптической системы считывающей головки на глубину модуляции, выходной сигнал по формуле

где Mod_nom - глубина модуляции номинального выходного сигнала, рассчитанного при нулевой величине дефектов всех компонентов;

д) переходят к следующему дефекту из полной группы дефектов, N раз повторяют этапы (а4)-(г) и определяют вектор коэффициентов влияния {Fk} для всей группы из N дефектов;

е) по полученному вектору коэффициентов влияния {Fk} определяют значения допусков dXk на все N дефектов оптической системы считывающей головки по формуле:

где dFzдоп=((Mod_min-Mod_nom)/Mod_nom)**2,

Mod_min, Mod_nom - соответственно минимально допустимая и номинальная глубина модуляции выходного сигнала (задается конструктором считывающей головки);

sumtf - сумма произведения коэффициентов tk*Fk по всем индексам k,

tk - допуск на k-й дефект оптической системы считывающей головки, соответствующий единичной трудоемкости реализации данного допуска (задается конструктором-технологом считывающей головки).

Fk - коэффициент влияния k-го дефекта оптической системы считывающей головки на глубину модуляции выходного сигнала.

При этом на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от внешней поверхности записываемого слоя диска на опорной сфере с координатами (х2, y2) по формулам:

где Rоп - расстояние от записываемого слоя оптического диска в номинальном положении до входного зрачка считывающей головки,

Zд - дефокусировка оптического диска от номинального положения,

Нпх, Нпу - радиусы перетяжки освещающего лазерного пучка в сагиттальной и меридиональной плоскостях х1 z1 и y1 z1 соответственно,

Zкx, Zкy - конфокальный параметр освещающего лазерного пучка в плоскости х1z1 и y1z1 соответственно,

Нх, Ну - радиусы освещающего лазерного пучка в плоскостях на опорной сфере x2z2 и y2z2 соответственно,

Ад - амплитуда освещающего пучка лазера в центре перетяжки на диске,

ρд - амплитудный коэффициент отражения внешней поверхности записываемого слоя диска,

К=2π/λ - волновое число, λ - длина волны излучения лазера в вакууме.

Кроме того, на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от дна канавки, по формулам:

где Hx1, Hy1 - радиусы освещающего лазерного пучка на диске в плоскостях х1z1 и y1z1 соответственно,

ρх=-Zд/(Zд2+Zкx2) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости х1z1,

ρу=-Zд/(Zд2+Zку2) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости y1z1,

Вкан - ширина канавки,

n - показатель преломления подложки диска,

λn=λ/n - длина волны лазера в материале подложки диска,

А=(1/Hx1)2, В=0,5K·n·Zд/(Zд2+Zкx2),

А2=А(πn/(Zоп·λ))2/(A22),

В2=В(πn/(Zоп·λ))2/(А2X22),

Zоп=Rоп+Zд - радиус опорной сферы, вершина которой находится на диске в точке на оси симметрии z1, z2 оптической системы считывающей головки,

Vу2=y2n/(Zоп·λ);

ρкан - амплитудный коэффициент отражения канавки;

Хкан, Yкан - координаты центра данной канавки на оптическом диске в системе координат дорожки хтр утр;

Хкан=-sin(ψ)·Ycp_кангл1;

Yкан=+cos(ψ)·Ycp_кан-Yгл1.

, - координаты центра канавки на диске в системе координат освещающей оптической системы x1y1;

Хгл1, Yгл1 - координаты центра главного луча лазерного пятна на диске в системе координат дорожки;

ψ - угол разворота дорожки относительно горизонтальной оси x1;

и определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала, отраженного от первого и второго склонов канавки, по формулам:

где , - координаты центра первого или второго склона канавки в системе координат освещающей оптической системы, определяемые как

координаты центра первого склона канавки в системе координат дорожки, определяемые как

Yск - ширина первого и второго склонов канавки;

где - средняя амплитуда поля лазера по данному склону канавки, причем координаты второго склона канавки в системе координат дорожки, определяются как

Кроме того, на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от пита, по формулам:

где:

Аср=0,2·[exp(-(x1/HX1)2-(y1/HY1)2)+

+exp(-((x1-0,5Xпит)/HХ1)2-(y1/HY1)2)+exp(-((x1+0,5Xпит)/HХ1)2-(y1/HY1)2)+exp(-(x1/HХ1)2-((y1-0,5Yпит)/HY1)2)+exp(-(x1/HХ1)2-((уl+0,5Yпит)/HY1)2))];

х1, y1 - координаты центра пита на диске;

Хпит, Yпит - размеры пита вдоль осей x1 и y2;

αХ=0,5n·К·Хпит2/Zп);

αу=0,5n·K·Yпит(y2/Zп);

и вычисляют распределение амплитуд и фаз поля склонов пита по формулам:

где:

- ширина склона пита,

Кроме того, на этапе (а.3.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от метки на внешней поверхности записываемого слоя диска, по формулам:

где:

х1, y1 - координаты центра метки на внешней поверхности записываемого слоя,

ρмд - амплитудный коэффициент отражения метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,

Sмд - площадь метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,

Хмд, Yмд - размеры метки вдоль осей х1 и y1.

Кроме того, на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала, отраженного от метки на дне канавки по формулам:

где:

х1, y1 - координаты центра метки на дне канавки;

ρмкан - амплитудный коэффициент отражения метки на дне канавки;

Sмкан - площадь метки на дне канавки;

Хмкан, Yмкан - размеры метки на дне канавки вдоль осей х1 и y1.

При этом на этапе (а.6.1.3) в качестве весов при восстановлении полного отраженного поля используют аберрационные функции зрачка Рд, Ркан, Рпит, Рмкан, Рмд, Рск 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:

hкан, hp - 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

где

где Nкан Nпит Nмд Nмкан - соответственно число канавок, питов, меток на лэнде и меток на дне канавки под освещающим лазерным пятном,

Ед2,y2) - поле лазера после отражения от внешней поверхности диска;

Екан2,y2), Еск1кан2,y2), Еск2кан2,y2) - суммарное поле от дна и склонов канавки;

Ер2,y2), Еск1пит2,y2), Еск2пит2,y2), Еск3пит2,y2), Еск4пит2,y2) - суммарное поле от дна и

Емд2,y2) - суммарное поле меток на внешней поверхности записываемого слоя;

Емкан2,y2) - суммарное поле меток на дне канавки.

При этом определение глубины модуляции Mod выходного сигнала, определяемой как Mod=Umax-Umin, где Umax, Umin - соответственно максимальное и минимальное значение полученного на этапе (б) сигнала, производят для периодической последовательности информационных питов или марок длиной в 3 элементарных дискрета. Имеющуюся в момент времени ti указанную периодическую структуру питов или марок для момента времени ti+1 сдвигают на 1 элементарный дискрет.

Изобретение поясняется на примерах его осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - блок-схема оптической системы считывающей головки устройства для считывания оптического диска;

Фиг.2 - профиль записывающего слоя оптического диска с нанесенными информационными элементами;

Фиг.3 - системы координат, используемые при моделировании отраженного поля от записываемого слоя оптического диска.

Фиг.4А, 4Б - блок-схема последовательности операций способа определения допусков оптической системы считывающей головки для цифровых дисков.

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций, осуществляемых в устройстве обработки данных при реализации этапа определения излучения считывающей головки, отраженного от пространственной структуры информационных элементов оптического диска.

На Фиг.1 представлена структурная схема оптической системы считывающей головки, содержащая CD- или DVD-лазер 1, 2, дифракционную решетку 3, расщепитель 4 лазерного пучка, светоделительный кубик 5, коллимирующую линзу 6, считывающий объектив 7, оптический диск 8, астигматическую линзу 9 и фотодетектор 10.

Конструктивные параметры оптической системы 3-9 лазеров 1, 2 и фотодетектора 10 записаны в базе данных. Туда же помещаются параметры, характеризующие дефекты (разъюстировки) оптической системы, дефокусировку и наклоны диска 8. По этим конструктивным параметрам определяются параметры считывающего лазерного пучка, положение и диаметр входного зрачка оптической системы считывающей головки.

На Фиг.2 показан профиль оптического диска 8. Здесь показано следующее: подложки 11, 12; граница 13 между подложками 11, 12, являющаяся внешней поверхностью записываемого слоя или лэндом; канавка 14 с дном 15 и склонами 16; пит 17 с дном 18 и склонами 19; метка 20 на лэнде и метка 21 на дне канавки.

На Фиг.3 показана плоскость 01х1y1 записываемого слоя диска, оси z1, z2, совпадающие с осью симметрии оптической системы считывающей оптической головки; плоскость 02х2y2 входного зрачка оптической системы считывающей головки; опорная сфера радиуса Rоп, центр которой расположен в точке 01, а вершина - в точке 02. Дорожка оптического диска совпадает с осью хтр. Угол между осями x1 и хтр равен ψ. Ось утр перпендикулярна оси хтр, проходит через центр вращения диска и через точку 01 и лежит в плоскости х1y1.

Заявленный способ определения допусков оптической системы считывающей головки цифровых дисков, описанный ниже со ссылками на Фиг.4А, В и Фиг.5, осуществляется следующим образом.

Как показано на Фиг.4А, В, на этапе 22 записывают в базу данных диапазоны исходных параметров оптических дисков различных типов и стандартной структуры информационных элементов записываемого слоя. При этом в качестве упомянутых исходных параметров выбирают следующие: ширина Вкан и глубина hкан канавки, величина дефокусировки Zд диска, показатель преломления n подложки диска, координаты Xгл1, Y гл1 центра главного луча пучка лазера на диске, угол разворота ψ дорожки относительно горизонтальной оси х1, амплитудные коэффициенты отражения ρд, ρкан, ρмд, ρмкан внешней поверхности записываемого слоя диска, канавки и метки на внешней поверхности записываемого слоя диска и на дне канавки соответственно, амплитуда Ад освещающего пучка лазера в центре перетяжки на диске, размеры Хпит, Yпит пита, размеры Хмд, Yмд и площадь Sмд метки на внешней поверхности записываемого слоя диска, размеры Хмкан, Yмкан и площадь Sмкан метки на дне канавки.

На этапе 23 выбирают с помощью устройства ввода из базы данных набор параметров оптического диска и информационных элементов записываемого слоя.

На этапе 24 записывают в базу все возможные N дефектов оптической системы считывающей головки, а также величину каждого отдельного дефекта. При этом в качестве упомянутых дефектов выбирают следующие: линейные смещения всех компонентов оптической системы по трем осям x, y, z: dxкомп, dукомп, dzкомп и угловые развороты всех компонентов исследуемой оптической системы вокруг двух осей х и у: dαxкомп, dαукомп.

На этапе 25 выбирают из базы данных i-й дефект считывающей головки и значение данного отдельного дефекта, причем i=1...N. На этапе 26 вводят выбранный набор параметров в устройство обработки данных (компьютер, в которой загружена программа расчета отраженного дифрагированного поля) и на этапе 27 с помощью устройства обработки определяют лазерное излучение, отраженное от пространственной структуры информационных элементов оптического диска. Более подробно подэтапы этапа 27 описаны ниже со ссылками на Фиг.5.

Как показано на Фиг.5, процедура обработки на этапе 27 начинается с определения на этапе 27.1 состава компонентов отраженного дифрагированного поля для выбранных параметров диска и информационных элементов записываемого слоя, выбираемых из группы, состоящей из внешней поверхности записываемого слоя, дна и склонов канавки, дна и склонов пита, метки на внешней поверхности записываемого слоя и метки на дне канавки. На этапе 27.2 для выбранного оптического диска и каждого информационного элемента вычисляют комплексную амплитуду соответствующего компонента отраженного поля в виде амплитудных и фазовых распределений сигнала лазера по формулам (3)-(16).

На этапе 27.3 вычисляют по всем информационным элементам записываемого слоя суммарную комплексную амплитуду каждого компонента отраженного поля по формулам (19) и на этапе 27.4 суммируют полученные суммарные комплексные амплитуды компонентов отраженного поля с весами, определяемыми по формулам (17). Затем обработка переходит на этап 28 (Фиг.4А)

На этапе 28 определяют сигнал считывающей головки путем определения интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки. На этапе 29 определяют временное изменение сигнала, полученного на этапе 27, в выбранном временном интервале от t0 до tк для данного значения дефекта. При этом временной интервал определения выбирают в несколько раз превышающим период изменения сигнала. На этапе 30 определяют глубину модуляции выходного сигнала Umod как Umod=Umax-Umin.

На этапе 31 определяют коэффициент влияния Fi данного i-го дефекта оптической системы считывающей головки на глубину модуляции выходного сигнала как Fi=(Mod-Mod_nom)/Mod_nom)2.

На этапе 32 проверяют, является ли обрабатываемый дефект последним (i=N), и при отрицательном результате проверки возвращаются к этапу 25 для выбора нового дефекта и повторяют этапы обработки на этапах 26-32. Обработка повторно выполняется для другого дефекта из полной группы дефектов для получения моделируемого отраженного сигнала для всех возможных дефектов оптической системы считывающей головки.

При положительном результате проверки на этапе 32 переходят к этапу 33, на котором, после проведения обработки для всех возможных дефектов считывающей головки, определяют вектор коэффициентов влияния (F) для всей группы дефектов и всех компонентов оптической системы считывающей головки.

На этапе 34 определяют по полученному вектору коэффициентов влияния {F} допуска на все дефекты для всех компонентов оптической системы считывающей головки как:

Данное изобретение может быть использовано для моделирования близких к реальным сигналов, считываемых с оптических дисков различных типов, не требуя при этом применения специальных высокопроизводительных ЭВМ, а лишь при помощи обычных персональных IBM-совместимых компьютеров типа микроЭВМ. Предусмотренные заявленным способом новые процедуры обработки данных, характеризующих большое разнообразие типов информационных элементов оптических дисков, и лежащие в основе указанных процедур обработки оригинальные и эффективные аналитические методы позволят конструкторам и разработчикам работать не только над оптимизацией параметров существующих оптических дисков, но и осуществлять с высоким быстродействием предварительное моделирование дисков новых типов на этапе их подготовки к промышленному производству.

Похожие патенты RU2289859C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИГНАЛА, СЧИТЫВАЕМОГО С ОПТИЧЕСКОГО ДИСКА 2001
  • Ширанков А.Ф.
  • Пахомов И.И.
  • Хорохоров А.М.
  • Ким Сунг-Сик
  • Биун Янг-Ки
  • Парк Соо-Хан
  • Сео Дзоонг-Еон
  • Син Донг-Хо
  • Парк Нае Сунг
RU2216792C2
ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ ЗАПИСИ И СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ОПТИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ ЗАПИСИ 2004
  • Кавагути Юко
  • Абе Синиа
  • Томияма Морио
  • Охно Ейдзи
RU2279723C2
ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ И СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ЗАПИСИ ЕГО ДАННЫХ 2003
  • Пак Кюн Чхан
  • Ким Кук
RU2346344C2
СПОСОБ И СИСТЕМА ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ 2000
  • Чубаров С.Б.
RU2160471C1
ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ 2009
  • Цукуда Масахико
  • Томияма Морио
RU2491660C2
КОМБИНИРОВАННЫЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНО-ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО СЧИТЫВАНИЯ 2006
  • Лежнев Алексей Васильевич
  • Дорожкина Галина Николаевна
  • Кваша Михаил Юрьевич
RU2353982C2
СЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЧТЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ ИНФОРМАЦИИ 2007
  • Накамура Ацуси
  • Миягава Наоясу
RU2434311C2
УСТРОЙСТВО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДАННЫХ С НОСИТЕЛЯ ИНФОРМАЦИИ 2008
  • Ли Киунг-Геун
  • Ким Тае-Киунг
  • Оцука Тацухиро
  • Хванг Воок-Йеон
RU2467407C2
ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ И СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ОПТИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ ЗАПИСИ 2001
  • Сейсян Р.П.
RU2195026C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ДАННЫХ НА ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ 2004
  • Ахн Йонг-Дзин
  • Парк Ин-Сик
  • Ли Киунг-Геун
  • Йанг Чанг-Дзин
  • Оцука Тацухиро
  • Йоон Ду-Сеоп
  • Ким Сеонг-Суе
  • Ко Дзунг-Ван
RU2281566C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 289 859 C2

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСКОВ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЧИТЫВАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ ДИСКОВ

Изобретение относится к оптическим системам считывания информации с оптических дисков и может быть использовано при проектировании и анализе допусков и технологической устойчивости оптических систем считывающей головки для цифровых дисков. В заявленном способе моделируют сигнал, считываемый с оптического диска, путем определения сигнала лазерного излучения, отраженного от диска с информационными элементами записываемого слоя и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя; определяют сигнал, считываемый с оптического диска, путем вычисления интенсивности полного отраженного сигнала и ее суммирования в пределах входного зрачка считывающей головки; определяют изменение полученного выходного сигнала в выбранном временном интервале и определяют глубину модуляции выходного сигнала, а также коэффициент влияния Fk данного k-го дефекта считывающей оптической системы на глубину модуляции выходного сигнала. Повторяют обработку для всевозможных дефектов и получают весь вектор коэффициентов влияния Fk и определяют допуска dXk на номинальные параметры оптической системы по приведенной в описании формуле. Технический результат - повышение быстродействия определения допусков и расчета допусков. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 289 859 C2

1. Способ определения допусков оптической системы считывающей головки для цифровых дисков, включающий этапы, при которых

а) определяют мгновенную величину выходного сигнала для каждого отдельного дефекта оптической системы считывающей головки, при этом

а.1) записывают в базу параметров значения исходных номинальных параметров оптической системы считывающей головки, оптических дисков различных типов и стандартной структуры информационных элементов записываемого слоя;

а.2) выбирают из базы параметров исходные значения параметров оптической системы считывающей головки, оптического диска и стандартной структуры информационных элементов записываемого слоя, выбираемых из группы, состоящей из канавок, питов и меток на внешней поверхности записываемого слоя и меток на дне канавки;

а.3) записывают в базу дефектов группу из N дефектов, состоящую из линейных смещений и угловых разворотов всех компонентов (включая лазерный источник и цифровой оптический диск) исследуемой оптической системы считывающей головки и величину каждого отдельного дефекта;

а.4) выбирают из базы дефектов тип и величину отдельного дефекта одного из компонентов исследуемой оптической системы считывающей головки;

а.5) вводят выбранный набор значений дефектов и параметров в устройство обработки данных;

а.6) моделируют считываемый с оптического диска сигнал, получаемый для каждого отдельного дефекта оптической системы считывающей головки, при этом

а.6.1) определяют сигнал лазерного излучения, отраженного от диска и дифрагировавшего на пространственной структуре информационных элементов записываемого слоя, при этом

а.6.1.1) определяют для выбранного оптического диска и стандартной структуры 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,

а.6.1.2) для исследуемой оптической системы считывающей головки, оптического диска и каждого информационного элемента записываемого слоя вычисляют комплексную амплитуду соответствующего компонента отраженного поля,

а.6.1.3) 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, и

а.6.2) определяют считываемый с оптического диска сигнал U(ti) путем вычисления интенсивности полного отраженного поля и ее суммирования внутри области входного зрачка считывающей головки,

б) определяют выходной сигнал как вариацию полученного на этапе (а.6.2) сигнала U(ti) при изменении времени от начального t0 до конечного tк;

в) определяют глубину модуляции Mod=Umax-Umin полученного на этапе (б) выходного сигнала, где Umax, Umin - соответственно максимальная и минимальная величины выходного сигнала U(ti);

г) определяют коэффициент влияния Fk данного k-го дефекта оптической системы считывающей головки на глубину модуляции выходного сигнала по формуле

Fk=(Mod-Mod_nom)/Mod_nom)**2,

где Mod_nom - глубина модуляции номинального выходного сигнала, рассчитанного при нулевой величине дефектов всех компонентов;

д) переходят к следующему дефекту из полной группы дефектов, N раз повторяют этапы (а4)-(г) и определяют вектор коэффициентов влияния {Fk} для всей группы из N дефектов;

е) по полученному вектору коэффициентов влияния {Fk} определяют значения допусков dXk на все N дефектов оптической системы считывающей головки по формуле:

где dFzдоп=((Mod_min-Mod_nom)/Mod_nom)**2,

Mod_min, Mod_nom - соответственно минимально допустимая и номинальная глубина модуляции выходного сигнала;

sumtf - сумма произведения коэффициентов tk·Fk по всем индексам k,

tk - допуск на k-ый дефект оптической системы считывающей головки, соответствующий единичной трудоемкости реализации данного допуска,

Fk - коэффициент влияния k-го дефекта оптической системы считывающей головки на глубину модуляции выходного сигнала;

- на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от внешней поверхности записываемого слоя диска на опорной сфере с координатами (х22), по формулам:

где

Rоп - расстояние от записываемого слоя оптического диска в номинальном положении до входного зрачка считывающей головки,

Zд - дефокусировка оптического диска от номинального положения,

Нпх, Нпу - радиусы перетяжки освещающего лазерного пучка в сагиттальной и меридиональной плоскостях x1z1 и y1z1 соответственно,

zкх, Zку - конфокальный параметр освещающего лазерного пучка в плоскости x1z1 и y1z1 соответственно,

Нх, Ну - радиусы освещающего лазерного пучка в плоскостях на опорной сфере x2z2 и y2z2 соответственно,

Ад - амплитуда освещающего пучка лазера в центре перетяжки на диске,

ρд - амплитудный коэффициент отражения внешней поверхности записываемого слоя диска,

К=2π/λ, - волновое число, λ - длина волны лазера в вакууме;

- на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от дна канавки, по формулам:

где

Hx1, Hy1 - радиусы освещающего лазерного пучка на диске в плоскостях x1z1 и y1z1 соответственно,

ρx=-Zд/(Zд2+Zкх2) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости x1z1,

ρу=-Zд/(Zд2+Zку2) - кривизна волнового фронта освещающего лазерного пучка на диске в плоскости y1z1,

Вкан - ширина канавки,

n - показатель преломления подложки диска,

λn=λ/n - длина волны лазера в материале подложки диска,

А=(1/Hx1)2, В=0,5K·n·Zд/(Zд2+Zкх2),

А2=А(πn/(Zоп·λ))2/(A22),

В2=В(πn/(Zоп·λ))2/(А2X22),

Zоп=Rоп+Zд - радиус опорной сферы, вершина которой находится на диске в точке на оси симметрии z1, z2 оптической системы считывающей головки,

Vу2=y2n/(Zоп·λ);

ρкан - амплитудный коэффициент отражения канавки;

Хкан, Yкан - координаты центра данной канавки на оптическом диске в системе координат дорожки xтрyтр;

, - координаты центра канавки на диске в системе координат освещающей оптической системы x1y1;

Хгл1, Yгл1 - 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

, - координаты центра первого склона канавки в системе координат освещающей оптической системы, определяемые как

, - координаты центра первого склона канавки в системе координат дорожки, определяемые как

Yск - ширина первого и второго склонов канавки;

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

на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от пита, по формулам:

где

Аср=0,2·[exp(-(x1/HX1)2-(у1/HY1)2)+

+exp(-((x1-0,5Xпит)/HХ1)2-(у1/HY1)2)+exp(-((x1+0,5Xпит)/HХ1)2-(у1/HY1)2)+exp(-(x1/HХ1)2-((у1-0,5Yпит)/HY1)2)+exp(-(x1/HХ1)2-((уl+0,5Yпит)/HY1)2))];

x1, y1 - координаты центра пита на диске;

Хпит, Yпит - размеры пита вдоль осей x1 и у2;

αX=0,5n·К·Хпит (x2/Zп);

αy=0,5n·K·Yпит(y2/Zп);

и вычисляют распределение амплитуд и фаз поля склонов пита по формулам:

где

- ширина склона пита,

- на этапе (а.6.1.2) определяют распределение комплексной амплитуды, выраженной через амплитуду и фазу сигнала лазера, отраженного от метки на внешней поверхности записываемого слоя диска, по формулам:

где:

х1, y1 - координаты центра метки на внешней поверхности записываемого слоя,

ρмд - амплитудный коэффициент отражения метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,

Sмд - площадь метки на внешней поверхности записываемого слоя диска,

Хмд, Yмд - размеры метки вдоль осей х1 и y1;

- на этапе (а.6.1.2) 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;

ρмкан - амплитудный коэффициент отражения метки на дне канавки;

Sмкан - площадь метки на дне канавки;

Хмкан, yмкан - размеры метки на дне канавки вдоль осей x1 и y1.

- на этапе (а.6.1.3) в качестве весов при восстановлении полного отраженного поля используют аберрационные функции зрачка Рд, Ркан, Рпит, Рмкан, Рмд, Рск 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:

hкан, hp - соответственно глубина канавки и пита в длинах волн,

- определяют полное отраженное поле путем суммирования амплитуд полученных компонентов отраженного поля для выбранных информационных элементов с учетом их аберрационных функций зрачка по формуле

где

где Nкан Nпит Nмд Nмкан - соответственно число канавок, питов, меток на лэнде и меток на дне канавки под освещающим лазерным пятном,

Ед22) - поле лазера после отражения от внешней поверхности диска;

Екан22), Еск1кан22), Еск2кан22) - суммарное поле от дна и склонов канавки;

Ер22), Еск1пит22), Еск2пит22), Еск3пит22), Еск4пит22) - суммарное поле от дна и склонов питов;

Емд22) - суммарное поле меток на внешней поверхности записываемого слоя;

Емкан22) - суммарное поле меток на дне канавки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе (б) при изменении момента времени и определении выходного сигнала для момента времени ti+1 стандартную структуру питов или марок сдвигают на 1 элементарный дискрет по отношению к исходной структуре в момент времени ti, где индекс i изменяется от 0 до k.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2289859C2

RU 2001132112 А, 27.08.2003
RU 2001132112 A, 27.08.2003
Топчак-трактор для канатной вспашки 1923
  • Берман С.Л.
SU2002A1
Топка с несколькими решетками для твердого топлива 1918
  • Арбатский И.В.
SU8A1

RU 2 289 859 C2

Авторы

Ширанков Александр Федорович

Хорохоров Алексей Михайлович

Фролов Максим Евгеньевич

Аниканов Алексей Григорьевич

Штыков Станислав Александрович

Башкиров Сергей Николаевич

Смирнов Александр Федорович

Сидоров Алексей Валерьевич

Севрюгин Александр Сергеевич

Ким Сунг Сик

Пак Сун

Бьён Ки

Пак Су Хан

Ким Бонг Ги

Даты

2006-12-20Публикация

2003-11-28Подача