Ввод информации с оптических дисков.

Оптический носитель представляет собой пластмассовый диск, покрытый тончайшей пленкой алюминия. При записи информации под действием луча лазера меняется форма поверхности носителя. Луч лазера либо выжигает углубление (отверстие), либо в результате нагрева алюминиевой пленки происходит вскипание пластмассы и ее вспучивание. В любом случае коэффициент отражения участка носителя подвергавшегося воздействию луча лазера уменьшается.

Диски, не предназначенные для записи, а только для считывания информации, изготавливаются методом штамповки. Запись на таком диске представляет собой чередование выпуклостей и впадин микроскопических размеров – единицы нанометров.

При чтении диск приводится во вращение, причем поддерживается постоянной линейная скорость движения дорожки диска относительно считывающей головки. Диск имеет одну спиральную дорожку.

Чтение осуществляется лазерной головкой, которая имеет следующую схему, приведенную на рисунке 75.

Рис. 75. Оптическая схема лазерной считывающей головки.

Луч полупроводникового лазера собирается коллиматором в параллельный пучок и через светоделительный куб и поляризационную пластину направляется на фокусирующий объектив. Объектив фокусирует луч на алюминиевой пленке диска. Отраженный от поверхности диска луч собирается объективом и, будучи поляризованным, отражается от поверхности раздела двух сред светочувствительного куба на фотоприемники. В зависимости от состояния поверхности дорожки диска во входной зрачок объектива, а, следовательно, и на фотоприемник попадает различное количество света. В результате меняется напряжение на выходе фотоприемника. Это и есть основная информация, считанная с диска.

Поскольку дорожка спиральная, то при вращении диска ее радиус постоянно меняется и требуется перемещение головки по радиусу диска, так, чтобы луч не уходил с дорожки диска. Слежение за дорожкой необходимо и в том случае если диск имеет радиальные биения. С этой целью в устройство введена система автоматического слежения за дорожкой. Эта система автоматического регулирования получает сигнал от дополнительных фотоприемников E и F.

В считывающей головке между коллиматором и светоделительным кубом находится дифракционная решетка, разделяющая световой поток лазера на три луча – центральный и два боковых. Дифракционная решетка слегка развернута, поэтому боковые пятна света на половину размера пятна смещены в сторону от дорожки.

Рис. 76. Расположение световых пятен на дорожке и на фотоприемнике.

Если центральный луч падает точно на дорожку, то среднее значение световой энергии отраженной от боковых пятен одинаковое и разность напряжений даваемых фотоприемниками Е и F равна нулю. Система автоматического регулирования (САР) не воздействует на роботу механизма перемещения головки.

Если же луч лазера начинает уходить с дорожки, то среднее значение светового потока отраженного от одного бокового пятна увеличивается (пятно смещается на зеркальную поверхность между дорожками), а от другого – уменьшается. В результате появляется разность напряжений фотоприемников Е и F, которая обрабатывается системой автоматического регулирования и частота вращения электродвигателя перемещения головки либо увеличивается, либо уменьшается так, что луч остается на дорожке диска.

В случае осевого биения диска меняется расстояние между поверхностью диска и считывающей головкой, что приводит к нарушению фокусировки луча и потери информации. Для обеспечения автоматической фокусировки луча и предотвращения потери информации вводится система автоматического регулирования фокуса. В считывающей головке основной фотоприемник разделен на четыре части A, B, C, D, а оптическая система фокусирующая луч на фотоприемнике содержит цилиндрические линзы. В результате форма пятна света на фотоприемнике зависит от расстояния между объективом и диском Рис. 77.

При точной фокусировке пятно круглое и суммарно-разностный сигнал фотоприемников (А+С)-(В+D) равен нулю, (А+С)-(В+D)=0.

При нарушении фокусировки пятно приобретает форму эллипса, наклон которого зависит от направления ( к головке или от нее) и величины смещения диска. Поэтому появляется суммарно-разностный сигнал определенного знака и величины. Он обрабатывается системой автоматического регулирования, которая и подает соответствующие напряжение на обмотку линейного электродвигателя перемещения объектива. В результате расстояние между объективом и поверхностью диска поддерживается постоянным, и луч лазера всегда фокусируется на поверхности алюминиевой пленке диска.

На рисунке 78 приведена структурная схема устройства чтения информации с оптических дисков (CD ROM).

Устройство содержит следующие узлы:

1. Загрузочное устройство.
2. Узел привода диска.
3. Лазерная читающая головка
4. Узел перемещения головки
5. Система автоматического регулирования
6. Канал чтения и преобразования информации

После установки компакт диска на панель загрузочного устройства включается электродвигатель загрузки диска. Диск автоматически устанавливается на шпиндель электродвигателя привода диска, центрируется и прижимается к шпинделю.

Диск приводится во вращение с максимальной для данного устройства скоростью и перемещением объектива лазерной головки луч фокусируется на поверхности диска, в результате обнаруживается диск и считывается служебная информация. Система автоматического регулирования осуществляет фокусирование луча, радиальное перемещение головки и слежение за дорожкой (САР – РС и РП), а также поддержание постоянной линейной скорости движения дорожки относительно головки (САР – ЛС). Система автоматического регулировки мощности излучения лазера (САР – М) поддерживает мощность его на уровне 5мВт независимо от изменений температуры, напряжения питания, помех и т.д.

Если при максимальной скорости запись читается с ошибками, то скорость уменьшается до тех пор, пока не будет достоверного считывания, но не менее 1,2м/с. С такой скоростью читаются аудиодиски.

Электрический сигнал основного фотоприемника усиливается предварительным усилителем и поступает в блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), где из сигнала ЕFM – кода выделяется сигнал частоты 4,32 МГц необходимый для работы декодера. Декодер представляет собой специализированный цифровой процессор обработки считанного с оптического диска сигнала. В его состав входит ЕFM – декодер, корректор ошибок, система управления ОЗУ и само ОЗУ. Функции всех устройств детектора выполняют три специализированные БИС и одна БИС ОЗУ общего применения.

Если читается аудиодиск, то информация на выходе преобразуется из цифровой формы в аналоговую форму цифро-аналоговым преобразователем ЦАП и разделяется по каналам.

Рис

Рис. 79. Структурная схема CD ROMа.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: