Спосіб подвійного оптичного зчитування інформації з cd та dvd дисків та пристрій для його здійснення

1. Спосіб подвійного оптичного зчитування інформації з СD- та DVD-дисків, що включає зчитування за допомогою двох соосних пучків, які фокусують в різних площинах, що відповідають відстаням зчитування CD-та двох шарів DVD-дисків, який відрізняється тим, що зчитуючі п учки ортогонально поляризують за допомогою використання двозаломлюючого матеріалу, формуючи два незалежних інформаційних канали, в яких обробляють одночасно пучки з своїм типом поляризації. 2. Пристрій подвійного оптичного зчитування CDта DVD-дисків за п. 1, що включає напівпровідниковий лазерний діод, напівпрозоре дзеркало, фокусуючий елемент для формування зчитуючих пучків на відстанях, що відповідають зчитуванню CDта двох шарів DVD- i фотодетектор, який відріз A (54) СПОСІБ ПОДВІЙНОГО ОПТИЧНОГО ЗЧИТУВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ З CD ТА DVD ДИСКІВ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 28913 часного фокусування цих пучків у двох різних площинах без механічних пересувань фокусуючої оптики, що необхідно при зчитуванні з CD та DVD дисків. Відомі способи зчитування CD та DVD та пристрої для їх здійснення полягають у тому, щоб створити пучок для зчитування, який може фокусува тися в двох різних площинах, які відповідають відстаням зчитування CD та DVD дисків. Для роботи з CD диском ця відстань повинна бути більшою ніж 1,2 мм, що дорівнює товщині CD. Для роботи з DVD фокусна відстань повинна бути: для зчитування одного шару - більшою ніж 1,2 мм, для другого інформаційного шару - більшою ніж 0,6 мм. При цьому розміри освітлюючих апертур повинні бути: для зчитування CD - 0,8 мкм, для зчитування DVD - 0,4 мкм, а з урахуванням акомодації - відповідно 1,6 мкм та 0,725 мкм. (При застосуванні інших модифікацій інформаційних носіїв відстані зчитування та розміри освітлюючих плям зміняться.) Створення таких пучків в одному пристрої [2] запропоноване SANYO ELECTRIC CO.LTD (Tokyo, Japan) з використанням рідинно-кристалевої діафрагми перед лінзою та механічним пересуванням лінзи полягає у наступному. Після надходження команди зчитування CD лінзу переміщують на 0,2 мм ближче до робочої поверхні CD і фокусують на неї, причому одночасно закривають рідиннокристалеву діафрагму, яка відсікає несфокусоване на робочій поверхні світло. При надходженні команди повернення до зчитування DVD, лінзу переміщують назад і рідинно-кристалеву діафрагму відкривають, щоб пропустити широкий пучок, який фокусують на відстані, що відповідає першому інформаційному шару D VD. Недоліком цього способу є, насамперед, механічні переміщення елементів пристрою при переході від зчитування CD до DVD, що впливає на надійність системи в цілому. Найбільш близьким технічним рішенням винаходу, що пропонується, є спосіб та пристрій для його здійснення, запропонований компанією MATSUCHITA [2], що полягає у використанні голограмно-синтезованої двофокусної асферичної кіноформної лінзи. Пристрій включає напівпровідниковий лазерний діод 1, напівпрозоре дзеркало 2, голограмно-синтезовану двофокусн у кіноформну лінзу 3, фо тодетектор 4 (див. фі г. 1). Після проходження двофокусної лінзи 3 один пучок фокусують на відстані, що відповідає першому інформаційному шару DVD, а другий - фокусують синтезованою голограмою в точку на відстані, що відповідає другому інформаційному шарові DVD і інформаційному шарові CD. Формування освітлюючої плями відбувається в цьому способі за допомогою поділу хвильового фронту голограмою на внутрішні і зовнішні зони. Пучки від внутрішніх зон коректно (точно) додають і фокусують на більшій фокусній відстані. Недоліками цього способу і, відповідно, пристрою є використання не всієї апертури формуючої лінзи, що енергетично невигідно, а також призводить до проблем з фокусуванням та отриманням ідеальної плями. Крім того, цей спосіб та пристрій призначені тільки для послідовного зчитування інформаційних шарів та потребує механічного пересування фотодетектора при реєстрації. В основу винаходу поставлена задача створення способу подвійного оптичного зчитування CD та DVD дисків з поляризаційним розпаралелюванням каналів і відповідно пристрою, що здійснює цей спосіб, в якому за допомогою використання двозаломлюючого оптичного матеріалу отримують два ортогонально поляризовані зчитуючі світлові пучки сфокусовані в різних площинах, що відповідають відстаням зчитування CD та DVD дисків, що забезпечує одночасну обробку інформаційних світлових потоків від двох шарів DVD і можливість читання CD в цьому ж пристрої і за рахунок цього покращується точність зчитування та швидкість зчитування збільшується вдвічі у випадку роботи з DVD, причому ніяких механічнихпересувань елементів пристрою як при роботі з DVD так і при переході до зчитування з CD не відбувається. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому нами способі подвійного оптичного зчитування CD та DVD дисків, що включає зчитування за допомогою двох співвісних пучків, які фокусують в різних площинах, що відповідають відстаням зчитування CD та двох шарів DVD, згідно з винаходом зчитуючі пучки ортогонально поляризують за допомогою двозаломлюючого оптичного матеріалу, формуючи два незалежні інформаційні канали, в яких оброблюють одночасно пучки з своїм типом поляризації. Сутність технічного рішення, що пропонується, полягає у наступному. Пристрій оптичного подвійного зчитування CD та DVD дисків включає напівпровідниковий лазерний діод, напівпрозоре дзеркало, фокусуючий елемент для формування зчитуючих пучків на відстанях, що відповідають зчитуванню CD та двох шарів DVD і фотодетектор, згідно з винаходом як фокусуючий елемент використано двофокусну лінзу з двозаломлюючого матеріалу, що формує два незалежні розділені за поляризаціями інформаційні канали, оптична вісь матеріалу лінзи лежить у площині лінзи та відтворює кут 45 градусів з додатково введеним поляризатором, який розташовано перед напівпрозорим дзеркалом, та для незалежної обробки світла розділеного за поляризаціями додатково введені подільне напівпрозоре дзеркало, два поляризатори, що знаходяться у схрещених станах, та др угий фотодетектор для одночасного сприйняття інформації в обох каналах. На фіг. 2 подано структурну схему пристрою для здійснення цього способу. Пристрій включає напівпровідниковий лазерний діод 1, поляризатор 2, напівпрозоре дзеркало 3, двозаломлюючу лінзу 4, оптична вісь матеріалу якої лежить у площині лінзи та утворює кут 45 градусів з напрямком максимального пропускання поляризатора 2, тримач оптичних носіїв CD та DVD 5, напівпрозоре дзеркало 6, поляризатори 7 та 8, які знаходяться у схрещених станах, та фотодетектори 9, 10, що розташовані на певних відстанях для реєстрації сфокусованих світлових потоків: для сприйняття інформації з першого шару DVD - фотодетектор 9, для другого шару D VD та CD - фо тодетектор 10. Один з варіантів пристрою для здійснення способу подвійного оптичного зчитування CD та DVD полягає, в тому, що як фокусуючий елемент використано лінзу з звичайного скла та розташо 2 28913 вану за нею платівку з двозаломлюючого матеріалу певної товщини, яка залежить від вибору двозаломлюючого матеріалу та фокусної відстані скляної лінзи. Як і в попередньому випадку оптична вісь двозаломлюючого оптичного матеріалу лежить у площині платівки І відтворює кут 45 градусів з поляризатором 2. Ще один варіант пристрою для здійснення способу полягає у використанні фокусуючого елемента, який складається з пластикової лінзи та з впресованої в неї платівки з двозаломлюючого матеріалу. Як і в попередньому випадку товщина платівки залежить від вибору двозаломлюючого матеріалу та фокусної відстані пластикової лінзи, а оптична вісь двозаломлюючого матеріалу лежить у площині платівки і відтворює кут 45 градусів з поляризатором 2. Порівняльний аналіз з прототипом дозволяє зробити висновок, що запропонований спосіб та пристрої для його здійснення відрізняються від відомого з використанням двофокусної асферичної лінзи з синтезованою кіноформною голограмою. Таким чином, запропоноване технічне рішення відповідає критерію "Новина". Аналіз літературних даних показує, що способи та пристрої зчитування як CD так і DVD відомі, але їх використання не забезпечує умов для досягнення технічного результату існування двох незалежних інформаційних каналів та одночасної їх обробки без механічних пересувань. Таким чином, запропоноване технічне рішення відповідає критерію "Винахідницький рівень". Робота пристрою, за допомогою якого здійснюється спосіб, полягає у наступному. Випромінювання від лазерного діода 1 потужністю 5 мВт з l=0,635 мкм проходить через поляризатор 2 та напівпрозоре дзеркало 3, а потім фокусуючий елемент 4, після якого надходить до інформаційного носія 5. Як фокусуючий елемент 4 використано лінзу з двозаломлюючого матеріалу з оптичною віссю, яка розташована перпендикулярно осі системи, лежить у площині лінзи і відтворює кут 45° з напрямком максимального пропускання поляризатора 2. Після проходження цієї лінзи через різницю показників заломлення для звичайного та незвичайного променів n0 та nе створюють два пучка з ортогональними напрямками вектора поляризації в них, які фокусують на дво х різних відстанях f0 та fe . Різниця відстаней Df=f0-fe відповідає відстані між шарами DVD диска, а фокусна відстань fе (для більшості двозаломлюючих матеріалів) повинна бути більшою ніж товщина CD. Підбором цих відстаней визначався двозаломлюючий матеріал. Для роботи такого пристрою був використаний ніобат літію, який виростили з розплаву з підвищеною концентрацією літію та відпалили в атмосфері кисню при температурі 1000°С з показниками заломлення для звичайної та незвичайної хвилі n0=2,2835, nе=2,2009 [3]. При цьому фокусні від стані відповідно становлять f0=8,8 мм та fе=9,2 мм, а вхідні апертури дорівнюють 2,3 мм для потрібних розмірів освітлюючих плям. Після відбиття від інформаційних шарів дисків 5 випромінювання не змінює напрямку векторів поляризації і після проходження напівпрозорих дзеркал 3 та 6 фіксується фотодетекторами 9 та 10. Перед фотодетекторами розташовано лінійні аналізатори поляризації 7 та 8, які пропускають лише одну з компонент вектора поляризації пучків, що розповсюджуються. При цьому фотодетектор 9 фіксує сфокусований інформаційний сигнал першого інформаційного шару DVD, a фотодетектор 10 - в той же час фіксує сфокусований сигнал від другого інформаційного шару DVD. При роботі з CD використовується тільки фотодетектор 10. Якщо, як фокусуючий елемент 4 використано скляну лінзу та розташовану за нею платівку з двозаломлюючого матеріалу, товщина платівки d залежить від відстані між інформаційними шарами (між сфокусованими плямами), величини показників заломлення для звичайного та незвичайного променів n0, nе та їх різниці Dn, тобто визначається вибором двозаломлюючого матеріалу. У впресованої в нею платівкою з двозаломлюючого матеріалу, товщина платівки d визначається так само вибором матеріалу. Оскільки ніяких переміщень формуючої оптики не відбувається спосіб та пристрій, що його здійснюють, забезпечують достатню точність зчитування, оскільки вона залежить тільки від початкового юстування всіх оптичних елементів, а також подвійну швидкість при зчитуванні DVD дисків. При цьому використовується вся апертура лінзи, а також фотодетектором сприймається сфокусоване світло, що не призводить до енергетичних витрат. У випадку використання фокусуючого елемента, який складається з скляної лінзи та платівки з двозаломлюючого матеріалу, крім вже перелічених переваг можна додати більш технологічне виготовлення. У випадку використання фокусуючого елемента з впресованою в пластикову лінзу платівки з двозаломлюючого матеріалу поширюється вибір двозаломлюючих оптичних матеріалів, і виникає можливість використання найбільш дешевих гігроскопічних. Джерела інформації 1. В.М. Свищ, И.Е. Авраменко. Способ воспроизведения информации с оптического носителя и устройство для его осуществления. А.с. № 1509995, МКИ4 G11B7/00. 2. P. Mortensen. Dual-focus optical pickups read both DVDs and Cds. Laser Focus World, 1996, № 3, p. 16-18. 3. Ю.С. Кузьминов. Ниобат и танталат лития материалы для нелинейной оптики, М.: Наука, 1975, 223 с. 3 28913 Фіг. 1 Фіг. 2 4 28913 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 5