Optisch data opslag Inleiding geschiedenis optica van de cd speler E.R.Eliel G.W. ‘t Hooft Inleiding geschiedenis optica van de cd speler elektronica van de cd speler http://molphys.leidenuniv.nl/~eliel/teaching/fmt/fmt.html

Literatuur Philips Optical Storage http://www.km.philips.com/laseroptics/ General Info CD-ROM http://www.os.philips.com/cd/cd-rom/geninfo/index.html#opti History of CD-ROM http://www.research.philips.com/pressmedia/background/optrec/index.html How Compact Disk Work http://www.howstuffworks.com/cd.htm

Geschiedenis

Plaat en speler

Trends in video opslag

Opslag dichtheid van diverse media

Lichtweg van de compact disk beschermende acryle laag Compact disk Polarizerende deelspiegel Diode laser Prisma’s lens spiegel lens kwart-lambda plaat Astigmatische lens 4-voudige detector

3-D Lichtweg

Laser en prisma paar Halfgeleider laser : 0.8 x 3 mm2  // 00 -300 300 // Hoek  Intensiteit   Spot op de plaat in // richting te groot of lichtverlies door afkappen in  richting

prisma paar d0 p- polarisatie Qb =tan-1(n) Twee prisma’s: in één richting vergroting van de bundeldiameter met n2 a a = cot -1(n) d1 = n.d0 d1

Optische resolutie (pedrotti & pedrotti, §16-4) Dqmin Q 

Optische plaat

Invloed van stof substraat 1.2mm substraat lens gecorrigeerde lens Meten door lucht Meten door substraat

Focus met astigmatisme B A 4 3 1 te veraf 2 te dichtbij Focus fout signaal: 1+3-2-4

Focus fout signaal V0=1+3-(2+4) + 1 2 - 4 3 Plaat te ver weg + + 1 2 1 Plaat in focus Plaat te dichtbij

Foucault methode Fout signaal: 1+4-2-3 in focus te dichtbij te veraf 1

Spoor volgen met 3 spots A 2 extra detectoren 1 extra tralie B C + - signaal = A-C

radieel fout signaal Detector signaal A Modulatie diepte radiële afstand [mm] 0.4mm C A 1.0mm radiële afstand [mm] 20mm A-C C radiële afstand [mm] -1.6 1.6 radiële afstand [mm]

CD als tralie -2de -1ste 0de 1ste -1ste Evenwijdige bundel 0de 2de

Interferentie tussen 0de orde en 1ste of –1ste orde Spoor volgen Interferentie tussen 0de orde en 1ste of –1ste orde A B Staphoogte: l/8 Fase verschil : p/2 Volg signaal = A-B

Schema actuatoren plaat focus motor radiële positie motor lade open/dicht veren lens elektromagneten motor slede positie

loopwerk

Deelspiegel I=0.5 I=0.25 I=0.5 I=1 ¼ van het licht maar naar de detector ¼ van het licht terug de laser in (extra ruis)

Polariserende deelspiegel + l/4 plaat PBS 450 X-as X+iY X+Y X-Y l/4 : 900 ~ eip/2=i Al het licht naar de detector Extra l/4 plaatje + coating in deelspiegel

hoog frequent signaal oogpatroon totale detector signaal langs het spoor totale detector signaal oogpatroon 0 : < 30% 1 : > 70% detectie niveau

klok signaal ingang signaal fase detector lus filter De tijdsduur van een hoog of laag signaal moet vergeleken worden met een signaal met een‘vaste’ periode. Deze klok wordt uit het ruwe signaal teruggewonnen. spanning naar frequentie omzetten klok signaal 3Tclk 5Tclk 7Tclk 3Tclk HF signaal klok

kodering Als er heel veel 1-en of 0-en achter elkaar komen dan kan de klok niet teruggewonnen worden. Daarom hooguit 11 1-en of 0-en achter elkaar. Als de 1-en en 0-en elkaar te vlug afwisselen kan je makkelijk interferentie tussen de verschillende symbolen krijgen. Daarom minstens 3 1-en of 0-en achter elkaar. EFM (Eight-to-Fourteen Modulation): Van alle digitale getallen van 14 bits zijn er 267 die voldoen aan de (2,10) regel, d.w.z minimaal 3 en maximaal 11. Hiervan worden er 256 = 28 gebruikt. 10010000000010 xxx 3 extra bits om woorden aan elkaar te plakken 01111010

DAC=Digital Analog Converter DAC (1 bit) DAC=Digital Analog Converter 2R Een OpAmp probeert de ingangen op dezelfde spanning te houden iin - Vuit 2R 2R + i1 - 1 s1=0,1 VR +

DAC (2 bit) 2R Va Vb=0 R - iin 2R 2R 2R + si=0,1 i2 i1 1 1 - VR +

Slechts 1 OpAmp en 2 soorten weerstanden DAC (n-bit) 2R R R - iin 2R 2R 2R 2R + in i2 i1 1 1 1 - + VR Slechts 1 OpAmp en 2 soorten weerstanden Alle weerstanden moeten hetzelfde zijn met een nauwkeurigheid van 1:2n

Bemonsteren signaal Tijd Bemonstertijd: Bemonsterfrequentie: F = 44.1 kHz Hoogste audio frequentie: 22 kHz

Kwantisering N bits 2N niveaux 2-N nauwkeurigheid Stap grootte: q X XQ afronden Stap grootte: q X XQ afbreken Stap grootte: q X XQ Modulus afbreken Niet lineairiteit:

Xm -Xm Xm -Xm Xm -Xm 2Xm 3Xm -2Xm -3Xm overloop XP verzadiging XP nulstelling X XP Xm -Xm verzadiging X Xm -Xm Zaagtandvormige overloop 2Xm 3Xm -2Xm -3Xm XP

Q 1/-1 ADC filter kwantisatie in comparator 0/1 DAC In plaats van 1 signaal met N bits geeft de uitgang M signalen van 1 bit De kwantisator hoeft maar 1 niveau heel nauwkeurig te weten Het filter, de comparator en de DAC bepalen hoeveel 1-en en 0-en

van Digitaal naar Analoog (DAC) reset R2 digitaal getal (N) Vin C R - + Vuit tijd