CD-ROM-накопичувачі для роботи з переносними виданнями

Компакт-диски є важливим засобом поширення електронних видань. CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory) – це оптичний накопичувач, що являє собою пам'ять тільки зі зчитуванням інформації. Інформація на такий диск заноситься шляхом перенесення з так званого майстер-диска за допомогою спеціального штампа. Аналогічно виготовляються й аудіо компакт-диски. Подібним же способом з початку XX століття виготовлялися грамплатівки, що використовувалися в механічних, а пізніше - в електромеханічних грамофона.

З технологічної точки зору CD-ROM являє собою диск діаметром близько 120 мм і товщиною близько 1,2 мм. Основна його частина – це підкладка, що виготовляється на основі полікарбонатного пластику, на яку за допомогою пресу наноситься рельєф або інформаційний зміст диска. Після пресування на лицьову (інформаційну) сторону диска наноситься дзеркальне покриття (зазвичай це алюмінієва плівка завтовшки в декілька мікрон), на яке зверху напилюється захисний шар лаку, що охороняє інформаційний і береже шари від ушкодження.

Інформація нанесена на компакт-диск не у вигляді набору концентричних доріжок, як це виконано в накопичувачах на магнітних дисках, а у формі спіральної доріжки, що розгортається від внутрішньої області диска до периферії. Сама інформація міститься на цій доріжці у вигляді так званих «питів», тобто мікроскопічних поглиблень і проміжків між ними. Ширина інформаційної доріжки і лінійний розмір, що відповідає одному біту інформації, близький до 0,6 мкм.

Накопичувачі інформації на магнітних дисках використовують привід з постійною кутовою швидкістю обертання. У результаті розміри інформаційних областей, що зберігають постійну кількість інформації (наприклад, секторів), змінюється залежно від положення доріжки, на якій ця область розміщується: на мінімальній відстані від осі обертання розмір такої області також мінімальний, а на периферії диска довжина цієї області найбільша.

У компакт-дисків кожен біт займає строго певний простір, відповідно, протяжність інформаційного сектора також повинна бути постійною, тобто не може залежати від розташування цього сектора на спіральній доріжці. Внаслідок цього швидкість переміщення голівки, що зчитує, вздовж інформаційної доріжки, також повинна бути постійною. Компакт-диск, на відміну від магнітних дисків, відноситься до пристроїв з постійною лінійною швидкістю. Отже, кутова швидкість обертання компакт-диска повинна зменшуватися при читанні інформації з периферійних ділянок диска і, навпаки, збільшуватися при читанні витків спіралі, розташованих ближче до осі обертання.

Дисковод для компакт-дисків являє собою досить складну конструкцію, що містить електронні, оптичні та електромеханічні вузли. Привід обертання оптичного диска складніший, ніж магнітного, адже крім стабілізації швидкості обертання є ще вузол ступеневої зміни швидкості обертання диска відповідно до того, на якому витку спіралі знаходиться головка зчитування інформації. Звичайно є 8-10 таких ступенів, кожна з яких відповідає певному діапазону витків спіралі. Швидкість на верхньому щаблі (для внутрішніх витків спіралі) приблизно вдвічі більша, ніж на самій нижньому.

Три інші електромеханічні підсистеми здійснюють різні види автоматичного регулювання параметрів. Зокрема, система позиціонування головки зчитування інформації переводить її на потрібний виток спіралі. Система автоматичного спостереження за інформаційної доріжкою за допомогою спеціального оптичного датчика у вигляді багатосегментного фотоприймача, підсилювача сигналу неузгодженості та виконавчого механізму у вигляді поворотного дзеркальця з гальванометричних підвісом утримує світлову пляму на доріжці. Система автофокусування здійснює переміщення головки зчитування вздовж осі обертання оптичного диска, забезпечуючи точне фокусування в тій площині, в якій розміщується інформація на диску. До речі, датчиком системи автофокусування служить той же багатосегментний фотоприймач, окремі елементи якого включені з диференціальної схеми, а виконавчим механізмом є так званий «лінійний двигун». Останній виконаний у вигляді тонкої електричної котушки з током, всередині якої знаходиться намагнічений сердечник. Зміна величини і полярності струму в котушці призводить до її переміщення в ту чи іншу сторону вздовж сердечника (така система багато років використовується для перетворення електричних коливань на звукові в гучномовцях або динаміках). Особливість усіх цих трьох систем полягає в їх високій точності і швидкості переміщення.

Головна з оптичних підсистем - оптична головка. Вона складається з напівпровідникового лазера, фокусуючого об'єктива, який перетворює випромінювання лазера на світлову пляму діаметром менше 1 мкм, яка повинна знаходитися на відповідному витку спіральної інформаційної доріжки, оптичного розщеплювача, який направляє відбитий від диска світловий промінь на фотоприймач системи зчитування інформації. Фокусуючий об'єктив жорстко пов'язаний з електричною котушкою системи автофокусування. Зміна положення об'єктиву компенсує вібрацію та інші неконтрольовані переміщення оптичного диска, підтримуючи точне фокусування світла на інформаційній доріжці.

Позиціонер оптичної головки на потрібний виток спіралі двоступінчастий: перший ступінь з кроковим двигуном здійснює грубе позиціонування, точність якого 10-20 витків спіралі від необхідної позиції, друга ступінь реалізує точне позиціювання за допомогою легкого дзеркальця, закріпленого на гальванометричні підвісі. Воно ж використовується для згадуваного раніше спостереження за доріжкою.

Швидкість інформаційного обміну з оптичним диском при номінальній швидкості обертання диска (приблизно від 250 до 500 об / с) становить близько 150 Кб / с.