专利名称：盘和学习工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及光盘、磁盘以及至少配备有这种盘的学习工具，尤其涉及应用压缩盘播放器(下文称为“CD播放器”)的学习工具，更具体地说涉及应用CD播放器学习CD播放器的基本工作原理的学习工具。
背景技术：
三十几年前，人们就制造出了CD播放器系统。基于计算机技术实现音频信号数字化方法的引入，以及半导体技术、光学技术和塑料技术的进步，促进了CD播放器系统的开发。当前，CD播放器系统已经完全替代了LP唱机系统。
由于CD播放器的广泛普及，音乐爱好者的年龄段极大地延伸，如今甚至上小学的孩子都能够方便地操作CD播放器欣赏音乐。
作为实例，应用相移型光盘来说明可重写型光盘，该光盘所记录的信息可重写入一张光盘在CD播放器上使用。该相移型光盘通过应用这样的材料记录并读取信息通过激光束加热使该材料在结晶状态和非晶态之间可逆地变化，在结晶状态时该材料的原子结构有规律，而在非晶态时该材料的原子结构为无序，例如Sn-Te-Se系列材料。
这样，在记录信息时，一个强激光束脉冲快速触发将记录材料迅速加热到它的熔点或更高的温度，快速地冷却记录材料将其固定在非晶态。在擦除记录信息时，将记录材料逐渐地加热到它的结晶温度或更高的温度，然后逐渐地冷却使记录材料返回到结晶状态。根据在结晶状态时的反射系数和在非晶态时的反射系数之间的差别可读取所记录的信息。这样，信息以一种状态记录在光盘上，采用此方法，可以将该信息编码成由二元信号组成的二进制数码。通过对这种编码进行解码即可读取所记录的信息。
在CD播放器进行信息读取操作时，通过应用包含激光二极管和光电二极管的光学检测装置来实现读取操作。在这种情况下，从激光二极管激发一个激光束射在记录材料上，检测信号是与所记录的信息相对应的二进制码组合，光电二极管检测已经记录信息的非晶态中的反射系数和没有记录信息的结晶状态中的反射系数之间的差别，确定为两种状态的信息输出，这两种状态中的一种状态是存在来自记录材料的反射光的状态，另一种状态是不存在反射光的状态。
随后，基于所检测的信号的解码输出电路对所记录的信息进行解码操作，并从扬声器中输出与所记录的信息相对应的频率的音调。由此完成读取操作。
如上文所述，CD播放器的记录和读取操作包括将所记录的音调信息转换为二进制数组合码的编码操作、将所编码的信息解码成所记录的音调信息的解码、在这些步骤中数字信号处理原理、光信号检测以及通过光电转换将光学信号转换为电信号的原理。这些基本原理与各种电子设备的操作相同，特别重要的是使在小学的孩子理解这些基本原理并激发他们在科学方面的兴趣，而不是使他们机械地操作CD播放器。
然而，只有少数的课本描述了前文所述的涉及CD播放器的基本原理以便上小学的孩子能够容易地理解，也几乎没有给在小学中的孩子们解释CD播放器的工作原理的任何展品。
发明内容
考虑到当前的情况，本发明考虑如何将涉及CD播放器原理的知识传授给上小学的孩子们或其它的人。本发明提供一种学习基本原理的盘，这些基本原理比如有基于二进制数的编码和解码、所记录信息的光学检测以及数字信号处理。此外，本发明提供一种学习CD播放器的基本原理以及配置结构的学习工具，这些基本原理比如有基于二进制数的编码和解码、所记录信息的光学检测以及数字信号处理。
本发明的第一实施例包括编码设定区，在该编码设定区中通过与要记录在盘上指定部分的信息相应的有选择着色来设定编码信息，在该编码设定区中以着色图形表示的编码信息可以通过光电转换法读取。
本发明的第二实施例包括编码设定区，在该编码设定区中通过与要记录在盘上指定部分的信息相应的有选择地着色来设定编码信息；第二实施例中至少包括一光盘，在该光盘编码设定区中以着色图形表示的编码信息可以通过光电转换法读取。
本发明的第三实施例包括编码设定区，在该编码设定区中通过与要记录在盘上指定部分的信息相应的有选择地磁化来设定编码信息，根据编码设定区中是否存在磁化通过磁电转换法读取该编码信息。
本发明的第四实施例包括编码设定区，在该编码设定区中通过与要记录在盘上指定部分的信息相应的有选择地磁化来设定编码信息，第四实施例中至少包括一张磁盘，在该磁盘上根据编码设定区中是否存在磁化通过磁电转换法读取该编码信息。
根据本发明一个实施例的光盘设置有编码设定区，根据要记录的信息在光盘的指定部分上(制造光盘的基片)有选择地对编码设定区着色，以使学习者(使用者)可以通过光电转换法读取对编码设定区有选择地着色所形成的编码信息。可以应用普通的材料比如纸板、木板、塑料板等作为光盘的材料，可以使用油漆、油墨、水彩颜料等来着色。此外，还可以选用音阶信息等作为编码信息。
根据前述的发明，学习者可根据要记录的信息通过对编码设定区有选择地着色来形成编码信息，学习者可以了解到编码设定区中的着色图形可以表示该编码信息。
此外，通过与盘分开的光传感器读取编码信息的过程，学习者可以学习到通过光电转换法读取这种编码信息的技术。
此外，在根据本发明的另一实施例的光盘中，围绕盘中心周围以预定的角度等角划分编码设定带部分以使其单元化，从而形成沿该盘的周边方向连续排列的编码设定区。根据本发明的这种实施例，通过在单元化的区域上选择对编码设定区B着色，学习者可以象在画画一样，学习如何根据要记录在明确划分的编码设定区上的信息正确地设置编码信息。围绕盘中心以预定的角度将编码设定区B划分成沿盘的旋转方向排列的多个单元。
此外，在根据本发明的另一实施例的光盘中，以同心圆的形式形成多个编码设定带部分，沿同一径向排列的编码设定区组合成一个编码信息单元。根据本发明的这个实施例，学习者可以学习如何通过对平行排列的每个编码区进行有选择地着色来设置表示音程的编码信息，其中在以同心圆的形式形成的多个编码设定带部分中，沿径向排列的编码区组成的一个单元与要记录该信息的单元(例如一个音程)对应。此外，学习者可以了解到一定数量的编码区和一定数量的编码设定带部分对应于所记录的信息量。
此外，在根据本发明的再一实施例的光盘中，光盘表面的颜色可以是光反射色，采用能够降低光盘表面光反射的另一种颜色，对编码设定区有选择地着色以设定编码信息。根据本发明，学习者可以通过有选择地着色处理，了解编码信息与光反射色/光吸收色的二元特性之间的对应关系。在有选择地着色处理过程中，采用能降低光盘表面光反射的颜色对光盘表面进行着色以形成编码信息。
此外，在根据本发明的另一实施例的光盘中，用于降低光盘表面反射系数的色料选为黑色色料。根据本实施例，学习者可以了解这样的特性白色反射光，黑色不反射光而是吸收光。此外，学习者可以了解到这样的事实采用黑白两色进行着色形成编码信息增强了检测选择性，采用可降低光盘表面光反射的黑色颜料对光盘表面(该盘的表面是光反射色)有选择地着色，使光几乎不被反射(可见光被吸收)。
此外，在根据本发明的再一实施例的光盘中，光盘表面色是一种降低光反射的颜色，而采用反射系数高于光盘表面色反射系数的另一种色料对编码设定区有选择地着色以形成编码信息。根据本实施例，学习者可以通过形成编码信息的过程，了解到有选择地着色使用的光反射色和光吸收色的二元特性与编码信息之间的对应关系。在对光盘表面有选择地着色的过程中，采用反射系数高于光盘表面反射系数的一种色料对光盘表面进行着色(原盘表面的颜色是降低光反射的颜色)。
此外，在根据本发明的另一实施例的光盘中，选择反射系数高于光盘表面反射系数的颜料为白色颜料。根据本实施例，学习者可以了解这样的特性白色反射光，黑色不反射光而是吸收光。此外，学习者可以了解到这样的事实采用黑白两色有选择地着色形成编码信息增强了检测选择性，采用反射系数高于光盘表面反射系数的白色颜料对光盘表面有选择地着色，使光几乎完全被反射(原盘表面的颜色是降低光反射的颜色)。
此外，根据本发明的一实施例的学习工具至少带有一个光盘，其中根据要记录的信息对其进行有选择地着色的编码设定区设在光盘的预定部分上，学习者有选择地着色所形成的编码信息通过光电转换法读取。根据本实施例，通过如下的过程学习者可充分了解CD播放器的操作将载有编码信息的光盘转动安装在CD播放器机架底板上面的轴上，通过播放器机架顶板上附带的光传感器读取该编码信息，播放器机架侧板上附带的主电路板上的扬声器输出与音阶编码对应的频率的音调。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，围绕盘中心周围以预定的角度等角划分编码设定带部分以使其单元化，从而形成沿该盘的周边方向连续排列的编码设定区。根据本实施例，学习者可以学习如何通过在每个单元化区域上对编码设定区选择着色来恰当地设置与要记录到明确划分的编码设定区上的信息相一致的编码信息，这些编码设定区是围绕光盘中心以预定角度划分并沿光盘的旋转方向形成多个单元的。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，将编码设定带部分形成为多个同心圆，由沿径向并行排列的编码设定区构成的单元形成编码信息。根据本实施例，通过对同心圆形状的编码设定带中沿径向排列的每个编码区按单元进行有选择地着色，学习者可以学习如何通过将这些单元作为相应的信息记录(例如一个音程)单元来形成音程的编码信息。此外，学习者还可以了解一定数量的编码设定带部分和一定数量的平行编码区对应于所记录的信息量。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，光盘表面的颜色是光反射色，而采用一种降低光盘表面光反射的颜料有选择地对编码设定区进行着色以形成编码信息。根据本实施例，通过采用降低光盘表面光反射的颜料对光盘的编码设定区有选择地着色形成编码信息，学习者可了解光反射色和光吸收色这二元色之间的关系(原光盘表面的颜色是光反射色)。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，用于降低光盘表面反射系数的色料选为黑色颜料。根据本实施例，学习者可以了解这样的特性白色反射光，黑色不反射光而是吸收光。此外，学习者可以了解到这样的事实选择黑白两色着色形成编码信息增强了检测选择性；采用降低光盘表面光反射的黑色颜料对光盘的编码设定区有选择地着色，使光几乎不被反射(原光盘表面的颜色是光反射色)。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，光盘表面色是一种降低光反射的颜色，而采用反射系数高于光盘表面的反射系数的一种色料对编码设定区有选择地着色以形成编码信息。根据本实施例，通过有选择地着色处理过程，学习者可以了解编码信息与光反射色/光吸收色的二元特性之间的对应关系；在该着色处理过程中，采用反射系数高于光盘表面反射系数的颜料对该光盘的编码设定区进行有选择地着色以形成编码信息(原光盘表面的颜色是降低光反射的颜色)。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，选择反射系数高于光盘表面反射系数的颜料为白色颜料。根据本实施例，学习者可以了解这样的特性白色反射光，黑色不反射光而是吸收光。此外，学习者可以了解这样的事实选择黑白两色着色形成编码信息增强了检测选择性，采用反射系数高于光盘表面反射系数的白色颜料对光盘编码设定区有选择地着色，使光几乎完全被反射(原光盘表面的颜色是降低光反射的颜色)。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，机架为可拆卸的，其中包括一个用于放置并转动光盘的转盘、通过光电转换法读取光盘上编码信息的传感器部分，以及根据传感器部分的检测信号输出声音信号的输出部分。在这种情况下，通过凹凸配合、用机械螺钉装配、用压敏胶带粘接等方法可从机架中取下转盘、传感器部分和输出部分。根据本发明，学习者可以组装该装置。此外，学习者还可以了解CD播放器的基本结构、解码原理以及光电转换原理，同时可将学习者的好奇心引到如下方面将已经记录编码信息的光盘放置在固定于机架底板上的轴上旋转；机架顶板上附带的传感器通过光电转换读取编码信息；从机架侧板上附带的主电路板上的扬声器输出与作为编码信息的音阶编码相一致的频率的音调。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，构成机架的顶板、底板和侧板中至少有一个可以通过凹凸配合、用机械螺钉装配、用压敏胶带粘接等方法方便地拆装。根据本实施例，学习者可通过组装学习材料中的CD播放器模型，了解CD播放器的工作原理和基本结构。
此外，在根据本发明的另一实施例中，配有一张磁盘，上面设置了编码设定区，根据要记录在该磁盘上预定部分的信息有选择地磁化编码设定区，而且学习者可通过磁电转换法读取那些通过有选择地磁化在该编码设定区中形成的编码信息。根据本实施例，学习者可以根据要记录的信息有选择地磁化编码设定区来形成编码信息，由此学习者可以了解到如何根据磁化情况形成编码信息。此外，在应用另外附带的传感器通过磁电转换法读取编码信息的过程中，学习者可以了解通过磁电转换法读取根据磁化情况形成的编码信息的技术。
此外，在根据本发明的另一实施例中，通过围绕所述盘的中心以预定角度划分编码设定带部分来进行单元化，从而形成沿所述盘的周边方向连续排列的所述编码设定区。根据本发明此实施例，学习者可以学习如何在每个单元化区域上通过选择磁化编码设定区，来恰当地设置与要记录到明确划分的编码设定区上的信息一致的编码信息，该编码设定区是围绕盘的中心以预定角度划分并沿该盘的旋转方向形成多个单元的。
此外，在根据本发明的另一实施例的磁盘中，以同心圆的形式形成多个编码设定带部分，沿径向排列的编码设定区构成编码信息单元。根据本发明的本实施例，学习者可以学习如何通过对平行排列的每个编码设定区进行有选择地磁化来形成音程的编码信息。其中，在同心圆形状的多个编码设定带部分中，沿径向排列的编码设定区组成一个单元对应于记录信息(例如一个音程)的单元。此外，学习者可以了解到一定数量的编码区和一定数量的编码设定带部分对应于所记录的信息量。
此外，在根据本发明的另一实施例的磁盘中，磁盘表面为非磁性材料，应用磁性材料有选择地对编码设定区进行磁化以形成编码信息。根据本实施例，通过应用磁性材料有选择地磁化编码设定区形成编码信息，学习者可以了解非磁化与磁化的二元磁化特性(原磁盘表面为以非磁化材料)。
此外，在根据本发明的另一实施例的磁盘中，通过在编码设定区中有选择地粘贴磁片来形成编码信息。根据本实施例，学习者可以学习到如何通过有选择地将磁片粘贴到编码设定区在磁盘上形成编码信息。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，至少配备有一张磁盘，在该磁盘中，根据要记录在磁盘预定部分上的信息有选择地磁化编码设定区，学习者可通过磁电转换法读取经过有选择地磁化所形成的编码信息。根据本实施例，通过下述过程学习者可以充分了解CD播放器的操作将设有编码信息的磁盘装在CD播放器机架底板上的轴上旋转；机架顶板上附带的磁传感器通过磁电转换读取编码信息；从机架侧板上附带的主电路板上的扬声器输出与作为编码信息的音阶编码相一致的频率的音调。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，磁盘上的编码设定区是通过单元化编码设定带部分形成的。围绕该磁盘的中心周围以每隔预定的角度连续地划分编码设定带。根据本实施例，学习者可以学习如何通过选择磁化编码设定区来恰当地设置与要记录到明确划分的编码设定区上的信息相一致的编码信息。编码设定区是围绕磁盘的中心周围以预定角度划分并进行单元化的。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，编码设定带部分形成为多个同心圆，沿径向并行排列的编码设定区构成编码信息单元。根据本实施例，通过对同心圆形状的编码设定带部分中沿径向排列的每个编码区按单元进行有选择地磁化，学习者可以学习如何通过将这些单元作为相应的信息记录(例如一个音程)单元来形成音程的编码信息。此外，学习者还可以了解到一定数量的编码设定带部分和一定数量的平行编码区对应于一定量的记录信息。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，磁盘表面为非磁性材料，有选择地磁化编码设定区以形成编码信息。根据本实施例，学习者可以学习到如何使非磁化和磁化对应于二元磁性特征。编码信息是通过对磁盘表面上编码设定区进行有选择地磁化形成的(原磁盘表面为非磁性材料)。
此外，在根据本发明一个实施例的学习工具中，通过在单元编码设定区中有选择地粘贴磁片来形成编码信息。根据本实施例，学习者可以学习如何通过在单元编码设定区上有选择地粘贴磁片在磁盘上形成编码信息。
此外，在根据本发明的一实施例的学习工具中，机架为可拆卸的，其中包括一个用于放置并转动磁盘的转盘、通过磁电转换法读取磁盘上编码信息的传感器部分，以及根据传感器部分的检测信号输出声音信号的输出部分。在这种情况下，通过凹凸配合、用机械螺钉装配、用压敏胶带粘接等方法可以从该机架中取下转盘、传感器部分和输出部分。根据本发明实施例，学习者可以学习CD播放器的基本结构、解码原理以及磁电转换原理，并且通过如下过程了解更多问题将记录有信息的装在固定于机架底板上的轴上旋转；机架顶板上附带的传感器通过磁电转换读取编码信息；从机架侧板上附带的主电路板上的扬声器输出与作为编码信息的音阶编码相一致的频率的音调。
此外，在根据本发明的另一实施例的学习工具中，构成机架的顶板、底板和侧板中至少有一个可通过凹凸配合、用机械螺钉装配、用压敏胶带粘接等方法方便地拆装。根据本实施例，学习者可以通过组装学习材料中的CD播放器教学模型，了解CD播放器的工作原理和基本结构。
下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明，将会使熟悉本领域的人更好地了解本发明的前述及其它的目的、特征和优点，其中附图1所示为根据本发明的第一实施例制成的光盘的顶视图，在盘面上设有编码设定区；附图2a和附图2b所示的图表说明了采用附图1所示盘制作成记录信息的光盘的要点(信息记录的方法)，其中，根据七音音阶设定的编码信息与光盘单元编码设定区中的着色相对应；附图3所示为采用附图1所示原盘制成的光盘的顶视图；附图4所示为根据本发明的实例1制作光盘的更点的解释性附图；附图5所示为通过实例1所形成的光盘的顶视图；附图6所示为本发明的实例2所述学习工具的总体结构透视图，该学习工具是通过光电转换读取光盘上的编码信息并输出声音信号以实现信息再现的一种装置；附图7a所示为有关附图6的读取装置中转盘的连接状态的透视图，附图7b为附图7a的正视图；附图8a至8c所示为有关附图6的读取装置中传感器感光基片的连接情况，其中附图8a为传感器感光基片与定位架(spacer)底部连接情况的透视图；附图8b所示为定位架的顶视图，说明了在连接好传感器感光基片后，将定位架与机架顶板内表面固定的摆位要求；附图8c所示为按附图8b的摆位要求将定位架与顶板内表面固定后，从机架上部俯视定位架的顶视图；以及附图9a至附图9b所示为附图6的读取装置有关的电路图，其中附图9a所示为在附图8a至附图8c中所示的传感器感光基片的电路图，附图9b所示为附图6所示的主电路板的电路图。
优选实施例的详细描述下面参照
本发明的实施例。
第一优选实施例附图1所示为盘15a的盘面顶视图，该盘是制作编码信息光盘的基盘(圆盘状)，编码信息写在该光盘的一面(写编码信息面)上。附图2a和附图2b所示图表说明采用盘15a制作只读光盘15的方法(写信息的方法)。即，附图2a和附图2b所示图表说明根据盘上单元编码设定区(将在下文描述)是否着色来对七音音阶编码形成编码信息。附图3所示为采用附图1所示盘15a制成的光盘15的顶视图。顺便指出，在本实施例中，在该盘的一面上设置编码设定区，但也可以在该盘的两面都设置编码设定区。
在附图3所示的光盘15中，在用厚纸片、塑料片、金属片等材料制成的基盘15a上设有环状编码设定带部分B1、B2和B3，如附图1所示，围绕光盘中心沿顺时钟方向按5°角划分编码设定带部分B1、B2和B3，分别形成单元编码区17(a1)-17(a72)、单元编码区17(b1)-17(b72)以及单元编码区17(c1)-17(c72)。
例如，单元编码区17(a1)、17(b1)和17(c1)的左右分界线为绕该盘中心按预定角度划分的角划分线。此外，前述三个单元编码区17(a1)、17(b1)和17(c1)沿光盘上多个同心圆的径向并行排列，组合成第1单元编码设定区。其它的单元编码区17(a2)、17(b2)和17(c2)，一直到17(a72)、17(b72)和17(c72)都如此。单元编码区17(a5)、17(b5)和17(c5)组合成第5单元编码设定区，单元编码区17(a72)、17(b72)和17(c72)组合成第72单元编码设定区。
此外，第1到第72单元编码设定区都采用二进制信号表示编码信息。根据音阶的每个频率的音调对每个单元编码设定区进行设置。在每个编码设定区中，白色和黑色分别对应于二进制信号的逻辑值“0”和“1”。在编码时，如附图2a和附图2b所示，将前述第1到第72单元编码设定区编码成七音音阶“do”、“re”、“mi”、“fa”、“sol”、“la”和“si”以及“无音调”8种音调码。通过将每个单元编码设定区中的三个单元编码区分别设定为黑色或白色来进行二进制编码。编码设定区为白色或黑色时光的反射系数差别极大，因此，通过对辐射到这些编码设定区上的光的反射强度进行光检测就能够读出前述音调信息。
将上文所述的光盘15与如今在市场的光盘(CD、LD等)相比，前者的基盘15a对应于后者的塑料基片(在没有信息坑的状态下)，对前者中的编码设定区进行黑白着色编码形成的部分对应于后者中的信息坑。
作为读取记录在光盘上的信息的装置，配备有一个用于旋转光盘的转盘(或者在水平方向上放置并旋转光盘的转台)、通过光电转换检测光盘上编码信息的传感器部分，以及根据来自传感器部分的检测信号输出声音信号的输出部分。在这种情况下，作为前述的传感器部分，配备有将光辐射到旋转的光盘的编码设定区上的光发射部分和接收来自编码设定区的反射光的光接收部分。而作为前述的输出部分，也可以选用在适当的显示器上输出图象(比如字符)而不是声音信号，或者同时输出图象和声音信号的装置。在这种情况下，图象信号可根据前述的编码信息进行读取。
当盘15a的一面整面为白色时，在该面上划分编码设定区，通过采用黑色有选择地进行着色将音调信息记录到编码设定区。此外，与前述情况相反，当盘15a的一面整面为黑色时，在该面上划分编码设定区，通过采用白色有选择地进行着色将音调信息记录到编码设定区。顺便指出，采用白色和黑色只是一种实例。当感光精度较高时，除白色以外还可以选用有轻微光反射的颜色，比如灰色；在另一方面，当不要求这样高精度感光时，除黑色以外还可以选用能轻微降低光反射的颜色，例如灰黑色。此外，当盘15a上划分有编码设定区的那一面整面例如是灰色或无色透明时，可采用黑色和白色对编码设定区进行有选择地着色来记录音调信息。当采用盘15a的双面记录音调信息时，情况一样。
很理想的情况是，采用纯黑色和纯白色进行着色。这是因为这两种颜色之间的光反射系数差别很大，能够以较高精度读取编码信息，而且能够以不是很精确的读取装置进行精确读取。不过，本发明的着色并不限于采用黑色和白色，只要采用具有足够的反射系数之差的两种颜色(或两种材料)就可以进行着色，其中一种颜色的反射系数高于预先设定的值，另一种颜色的反射系数低于该预定值。
例如，当基盘的表面是反射系数较高的某种颜色或材料时，可采用反射系数低于基盘表面反射系数的另一种颜料或材料涂敷在盘面上，或用表面为这种颜色或材料的膜、薄片或片材粘在盘面的编码设定区上。相反地，当基盘的表面为反射系数较低的颜色或材料时，可采用反射系数高于基盘表面反射系数的另一种颜料或材料涂敷在盘面上，或用表面为这种颜色或材料的膜、薄片或片材粘在盘面的编码设定区上。顺便指出，若基盘是用高透明度的材料(比如玻璃和透明塑料)制成的，则可采用反射系数相差较大的两种颜料涂敷盘面，或在盘面粘上反射系数相差较大的两种膜、薄片或片材。此外，还可以通过剥落粘在盘面的膜等材料或用白色重涂盘面上已着色的部分来擦除前述音调信息。
此外，还可以通过下述方式记录二进制信号即尽管可以有选择地将每个编码设定区(在整个面积上)涂以例如黑色和白色，也可以选用标识符，比如以粗线表示的黑圈或涂成黑色的黑圈、适当的字符、图案或数字，来替代整面积涂为黑色的标记。
顺便指出，当读取(再现)双面都记录有编码信息的光盘时，有两种方法可以采用。一种方法是采用一个读取装置并将光盘的一面正对着该读取装置来读取编码信息；另一种方法是采用两个彼此正对的读取装置，将光盘放置在两个读取装置之间，使光盘的一面对着读取装置中的一个而光盘的另一面对着另一个读取装置来读取编码信息。
第二优选实施例虽然在前述的第一实施例中通过采用诸如黑色和白色对盘面上的单元编码设定区进行着色编码来记录由二进制信号表示的声音信号，但是本发明并不限于这种方法。例如，还可以采用白色、灰色和黑色进行着色编码，记录由三元信号(三进制数)表示的声音信号。例如，在如附图1所示的盘面的单元编码设定区上记录前述的三元信号时，可以记录3×3×3＝27种声音信号。此外，若将附图1所示的盘面结构改为四个编码设定带部分，在单元编码设定区上记录四元信号(四进制数)，则可以记录4×4×4×4＝256种声音信号。
第三优选实施例虽然在前述的实施例中，用来读取和输出光盘的编码信息的读取装置接收来自编码设定区的反射光，但是本发明并不限于这种结构。还可以采用这样的读取装置，该装置配备有接收辐射并透过编码设定区的光的光接收部分，作为检测光盘上的编码信息的传感器部分，该读取装置测量所透射的光的强度以输出编码信息。不过，在这种情况下，需更采用由高透明度的材料(比如玻璃板或由透明塑料制成的板或薄片)制成的基盘，并按透明度的高低设置编码设定区。
第四优选实施例根据本发明，在学习工具中可采用前述的各种盘(用来记录编码信息的基盘)或前述的各种光盘(在其上已经记录了编码信息)。具体地说，通过提供组成前述读取装置电路的工具和盘以使学习者制作预定结构的光盘、组装读取装置以及进行读取操作，该学习工具有助于学习者(例如小学或初中的学生)了解下述问题(1)电气和电子线路的基本原理；(2)电子元件的基本知识；(3)数字方式和数字信号的含义；(4)二进制数的含义，以及编码和解码的原理；
(5)CD和CD播放器的基本结构和操作；以及(6)光电转换的原理第五优选实施例虽然前述的实施例涉及光盘和通过光电转换读取记录在光盘上的信息的读取装置，但是本发明还可以包括磁盘和通过磁电转换读取记录在磁盘上的磁性信息(通过磁化记录的信息)的读取装置。
前述的光盘在盘的预定部分设有预定形式的编码设定区，并基于编码设定区上光反射系数的差别来记录数字信号。另一方面，前述的磁盘(1)基于编码设定区是否磁化来记录数字信号，或者(2)基于编码设定区上磁性材料的磁化量(磁化强度)来记录数字信号，或者(3)基于编码设定区上磁性材料的磁化方向不同来记录数字信号。磁盘的其它结构与前述的光盘相同。然而，对于磁盘而言，需采用由非磁性材料[纸、玻璃、塑料或除铁磁金属(如铁、镍等)以外的金属材料(例如铝)]制成的基片。下面各项则无关紧要盘的透明度、盘是否着色以及着色的颜色类别。
例如，前述第(1)种磁盘可以通过如下的方式制成将用磁性材料做成的颜料涂在盘面上单元编码设定区中有关的单元编码区(整面积或部分)上，再通过适当的方法对涂层进行磁化，或者将经磁化处理过的磁带(或磁片)切成碎片粘贴到有关的单元编码区上。
此外，前述第(3)项所述的磁盘可通过如下的步骤制成准备一张铝盘和一条磁带(或一块磁片)。对磁带进行磁化处理，在本例中，沿与磁带的长方向正交的方向进行磁化。沿与前述的磁化方向平行地将该磁带切割成比每个单元编码区稍小的片段，由此制备了许多磁化过的碎片，可使这些碎片的磁化方向彼此相反。可通过将这些磁化碎片粘贴到有关的单元编码区上来制作一张记录信息的磁盘，该磁盘与构成硬盘的磁盘具有相同的功能。
作为用于读取记录在前述磁盘上的编码信息(比如音调信息)的读取装置，可配备有用于旋转磁盘的转盘、通过磁电转换检测磁盘上的编码信息的传感器部分的具有通用结构的磁敏半导体器件(比如霍尔器件)，以及基于来自磁敏半导体器件的检测信号输出声音等类似信号的输出部分。
第六优选实施例根据本发明，在学习工具中可采用做成磁盘的前述材料或由这种材料制成的磁盘。具体地说，通过提供用于制作磁盘的前述材料和用于组装前述的读取装置电路的工具以使学习者制作预定结构的磁盘、组装读取装置以及进行读取操作，该学习工具有助于学习者(例如小学或初中的学生)了解下述问题(1)电气和电子线路的基本原理；(2)电子元件的基本知识；(3)数字方式和数字信号的含义；(4)二进制数的含义，以及编码和解码的原理；(5)CD和CD播放器的基本结构和操作；以及(6)磁数据到电数据的转换原理此外，学习者可以通过如下实验有效地进行学习组装读取装置实验，在该读取装置中转盘、磁传感器和声音信号输出部分(所有这些都是该读取装置的部件)都可拆卸地连接到机架上；或者组装机架实验，该机架的顶板、底板及侧板中全部或部分可以方便地拆装。实例接着，描述根据本发明的实施例的实例。
实例1下文描述学习者学习在新的盘上记录音乐需要完成的操作。附图4所示为解释制作光盘15的要点的附图，附图5所示为所制作的光盘的顶视图。应用在附图1中所示的盘15a制作光盘15。
在学习记录音乐操作之前，在附图4所示的并由白色的纸制成的盘15a的编码设定带部分B1、B2和B3的所有单元编码区原先都为白色。在学习者看到他希望记录的音乐“Chouchou(蝴蝶)”的乐谱时，学习者按顺序挑拣出与音阶相对应的音调。采用水纤维绒尖染色笔将单元编码区17(b1)着成黑色，学习者在由单元编码区17(a1)、17(b1)和17(c1)组成的第一单元编码设定区中以编码的形式记录“sol调”，；采用水纤维绒尖染色笔将单元编码区17(c2)着成黑色，学习者在由单元编码区17(a2)、17(b2)和17(c2)组成的第二单元编码设定区中以编码的形式记录“mi调”。
如附图所示，虽然以编码的形式也将“mi调”记录在第三单元编码设定区和第四单元编码设定区中，但是在第二单元编码设定区和第三单元编码设定区之间设置了没有音调的较短的间隔，以防止由于连续的音调造成听到很奇怪的音乐。附图4所示为直到第八单元编码设定区的编码记录过程。“fa调”、“re调”、“re调”以及“re调”分别以编码的形式记录在第五单元编码设定区到第八单元编码设定区中。在第六单元编码设定区和第七单元编码设定区之间有一个较短的无音调的间隔。
下文进一步详细地说明编码方法。以同心圆环形状在盘15a的外围边缘上设置编码设定带部分B1、B2和B3，沿周边方向上围绕盘15a的中心按每5°角将这些编码设定带部分B1、B2和B3划分为许多单元编码区(360°÷5°＝72)。即，将编码设定带部分B1分为单元编码区17(a1)-17(a72)，将编码设定带部分B2分为单元编码区17(b1)-17(b72)，将编码设定带部分B3分为单元编码区17(c1)-17(c72)。
将编码设定带部分B1-B3中位于相同径向上的单元编码区设置为单元编码设定区，在每个单元编码设定区上根据音阶频率相应进行黑白着色编码。参见附图2a和附图2b，该编码的要点已经描述过。
这样，根据音乐，学习者从盘15a的编码设定带部分B1、B2和B3的单元编码区17(a1)-17(a72)、17(b1)-17(b72)和17(c1)-17(c72)中选择所需着色的单元编码区，并将所选择的单元编码区涂为黑色。由此对音乐“Chouchou”的进行编码并记录在盘15a上。
实例2本实例涉及包含附图5中所示的光盘的学习工具和在附图6-9b中所示的读取装置。附图6所示为通过光电转换法读取光盘的编码信息以输出声音信号的读取装置的整个结构的透视图。附图7a所示为说明附图6读取装置中的转盘8的连接的透视图。附图7b所示为说明附图7a的一部分的正视图。
在附图5中所示的光盘15上，音乐“Kirakira Boshi(闪闪的星)”的音调采用黑白色二进制信号的组合编码记录在单元编码设定区上。当将光盘15放在附图6中所示的读取装置的转盘8上并逆时针旋转时，传感器基片11顺序检测编码，音乐“Kirakira Boshi”从主电路板18上的扬声器25输出。下文更详细地描述这个操作。
附图8a到附图8c涉及附图6所示读取装置的传感器基片11的连接情况。附图8a所示为说明传感器基片11连接到定位架12的底面的情况的透视图。附图8b所示为定位架12的顶视图，说明了连接好传感器基片11的定位架12与机架3顶板内表面固定后，在机架3内的摆位要求。附图8c所示为从顶板上看时根据附图8b固定在机架3顶板内表面上的定位架12的顶视图。附图9a所示为传感器基片11的电路图，附图9b所示为主电路板18的电路图。
如附图6和附图7a至7b所示，为了使学习者形成自己动手制作该装置的印象，在壳体3中，将底板1和侧板4a作为第一CD机架，侧板4b和顶板2作为第二CD机架。此外，将轴承5插入到位于底板1中心的轴孔6中，并用粘接剂将轴承5固定到轴孔6。
此外，用力压将转轴7插入到直径为12厘米的木制转盘8的中心孔中，该转盘的直径与实际的CD的尺寸相同，并将转盘8的一面与转轴7上法兰状的定位盘10相贴。这样，转盘8就与转轴7成直角，并用粘接剂固定到转轴7上。固定转盘8的转轴7的一端由轴承5支撑以使转轴7可自由地转动。此外，转轴7的另一端与位于顶板2中心的开口2a啮合以使转轴7自由地转动。在这种状态下，用胶带将用纸板做成的侧板4c盖住壳体3的打开的那一个侧面。
顺便指出，如果前述的定位盘10沿转轴7的轴的中心方向相对较长，则可以将定位盘10作为在学习者组装学习工具或学习其操作时保持定位盘的支架部分。
下文描述了传感器基片11的连接要求。如附图8a所示，假设A-线穿过传感器22c(在与传感器基片11的导线的引线边缘部分相对的边缘部分中)中心并与该边缘部分垂直，而B-线穿过传感器22c的中心并与A-线成直角，用胶带将传感器基片11粘接固定在定位架12的底面上，使A-线与定位架12的参考线13b一致，而B-线与定位架12的参考线13a对齐。此外，用胶带将定位架12固定到顶板2的内表面上以使传感器基片11连接在机架3上，其中，定位架12的上表面(传感器基片11固定在另一面上)上的参考线14a和14b分别与顶板2上的参考线对齐，如附图8b所示。通过如上所述的操作，在连接传感器基片11之后将定位架12固定在顶板2的内表面，即固定在机架3中，如附图8c所示。然后，用粘胶带将主电路板18固定在与顶板2相连的侧板4b的外表面上。
下面描述传感器基片11和主电路板18的电路。如附图9a所示，传感器基片11中，由发光二极管20a和感光晶体管21a构成传感器22a，由发光二极管20b和感光晶体管21b构成传感器22b，由发光二极管20c和感光晶体管21c构成传感器22c。
此外，如附图9b所示，主电路板18具有频率设定电路23、电阻器R1-R7、输出电路24、扬声器25以及其它的器件。即，频率设定电路23中有电阻值为24千欧的电阻器R1、电阻值为43千欧的电阻器R2、电阻值为68千欧的电阻器R3、电阻值为100千欧的电阻器R4、电阻值为110千欧的电阻器R5、电阻值为150千欧的电阻器R6和电阻值为180千欧的电阻器R7。
电阻器R1是用来设定与“si调”对应的831赫兹频率的设定电路元件。电阻器R2是用来设定与“la调”对应的740赫兹频率的设定电路元件。电阻器R3是用来设定与“sol调”对应的659赫兹频率的设定电路元件。电阻器R4用来是设定与“fa调”对应的587赫兹频率的设定电路元件。电阻器R5是用来设定与“mi调”对应的554赫兹频率的设定电路元件。电阻器R6是用来设定与“re调”对应的494赫兹频率的设定电路元件。电阻器R7用来是设定与“do调”对应的440赫兹频率的设定电路元件。
下面描述应用前述的读取装置，将记录在光盘15上的信息还原为声音信号的方法。将机架3的顶板2打开，将光盘15放置在转盘8上。学习者用手指夹住转轴7的上端部分(从顶板2朝上突出的部分)并使转盘8如附图7b所示逆时针地旋转(当从光盘15记录信息的一面看转盘8时)。由此，通过传感器基片11顺序检测光盘15的每个单元编码设定区上的音阶编码。然后，从主电路板18的扬声器25中输出与音阶编码对应的经解码的频率的音调。
在这种情况下，传感器22a、22b和22c分别检测在编码设定带部分B1的单元编码区17(a1)-17(a72)、编码设定带部分B2的单元编码区17(b1)-17(b72)和编码设定带部分B3的单元编码区17(c1)-17(c72)中的编码。
这就是说，通过逆时针旋转转盘8，由单元编码区17(a1)、17(b1)和17(c1)组成的第一单元编码设定区最先处于受检测位置以进行编码检测。从传感器22a的发光二极管20a中将一个光束辐射在该单元编码区17(a1)上，感光晶体管21a检测来自白色单元编码区17(a1)的反射光束。而后将经过感光晶体管21a光电转换之后逻辑值为“1”的检测信号从21a中输出。此外，来自传感器22b的发光二极管20b的光束不从黑色的单元编码区17(b1)上反射。感光晶体管21b检测信号的逻辑值为“0”。类似地，传感器22c的感光晶体管21c的检测信号的逻辑值也为“0”。
通过上述方式，传感器基片11检测到由单元编码区17(a1)、17(b1)和17(c1)组成的第一单元编码设定区中的编码为440赫兹频率的“do调”，电流流经电阻器R7，从输出电路24中输出相应的驱动信号。这样，通过该驱动信号从扬声器25中输出频率为440赫兹的“do调”。
类似地，通过转盘8的旋转，从主电路板18的扬声器25中可连续地输出八度音阶的音调，如“re调”、“mi调”、…，以及“si调”。
如上文所述，本实例基本能够使学习者通过采用一系列材料组装CD播放器模型的过程了解CD播放器的基本结构，以及通过下列过程学习CD播放器的工作原理将对一段音乐编码记录制成的光盘15放置在转盘8上旋转，通过传感器基片11读取所编的编码，主电路板18进行解码后从扬声器25中输出相应频率的音调。
此外，还可以通过如下的方式了解到二进制数的含义和编码原理根据音阶的不同频率音调，在光盘15的编码设定带部分B1、B2和B3的每个单元编码设定区上选择一定的单元编码区，将该单元编码区涂成黑色。然后将白色和黑色分别假设为逻辑值为“1”和“0”的二进制信号，通过二进制信号的组合可进行编码。
顺便指出，本发明并不限于前述的实例。除采用黑白色在光盘15上进行着色以设置编码信息以外，还可以根据附图1所示盘15a上的磁化情况形成磁性编码信息。此外，在盘15a上可以划分四个或更多的编码设定带部分，并且将编码设定带部分划分为单元编码区的划分度还可以是5°或小于5°。
此外，通过将盘15a沿直径划分为多个部分，可以很容易地将盘15放置在转盘8上。此外，通过固定的突起部分的接合可以将固定有传感器基片11的定位架12连接到机架3上。此外，还可以将定位架12构造成可对其与转盘8的相对位置进行三维调整。
另一方面，还可以如下的方式通过马达驱动转盘8旋转在转盘8的侧表面上钩出可钩住橡胶带的槽并用马达驱动钩住在钩槽中的橡胶带。此外，还可以通过在转轴7上安装小风车借助风力来旋转转盘8。
最后，在本发明的优选实施例中具体描述的相应单元以及部分的配置和构造仅是实现本发明的实例，因此本发明的实施例并不构成对本发明的技术范围的限制，这些实施例的任何组合都可以。
权利要求
1.一种带有编码设定区的盘，在所述编码设定区中的编码信息根据要记录在所述盘指定部分上的信息有选择地着色来设定，其中以着色图形表示的所述编码信息可以通过光电转换法读取。
2.根据权利要求1所述的盘，其中，所述编码设定区是通过围绕所述盘的中心以预定角度划分沿所述盘的周边方向连续排列的编码设定带部分以进行单元化而形成的。
3.根据权利要求2所述的盘，其中，所述编码设定带部分形成为多个同心圆，以沿径向并行排列的编码设定区作为一个单元表示编码信息。
4.根据权利要求1所述的盘，其中，盘表面的颜色为光反射色，应用降低盘表面光反射的颜料有选择地对所述编码设定区进行着色以设定编码信息。
5.根据权利要求4所述的盘，其中，降低盘表面光反射系数的颜料是黑色颜料。
6.根据权利要求1所述的盘，其中盘表面的颜色为降低光反射的颜色，应用反射系数高于该盘表面的反射系数的颜料有选择地对所述编码设定区进行着色以设定编码信息。
7.根据权利要求6所述的盘，其中，反射系数高于该盘表面的反射系数的颜料是白色颜料。
8.一种包括带有编码设定区的盘的学习工具，所述编码设定区中的编码信息根据要记录在所述盘指定部分上的信息有选择地着色来表示，其中，由所述编码设定区中的着色图形表示的所述编码信息可以通过光电转换法读取。
9.根据权利要求8所述的学习工具，其中，通过围绕所述盘的中心以预定角度划分编码设定带部分来进行单元化，从而形成沿所述盘的周边方向连续排列的所述编码设定区。
10.根据权利要求9所述的学习工具，其中，所述编码设定带部分形成为多个同心圆，沿径向并行排列的编码设定区作为一个单元表示编码信息。
11.根据权利要求8所述的学习工具，其中，该盘表面的颜色为光反射色，应用降低该盘表面光反射的颜料有选择地对所述编码设定区进行着色以设定编码信息。
12.根据权利要求11所述的学习工具，其中，降低该盘表面反射系数的颜料是黑色颜料。
13.根据权利要求8所述的学习工具，其中该盘表面的颜色为降低光反射的颜色，应用反射系数比盘表面的反射系数高的颜料有选择地对所述编码设定区进行着色以设定编码信息。
14.根据权利要求13所述的学习工具，其中，反射系数高于该盘表面的反射系数的颜料是白色颜料。
15.根据权利要求8所述的学习工具，其中，所述工具的机架是可拆卸的，包括一个用于放置并旋转所述盘的转盘、通过光学方法检测所述盘的编码信息的传感器部分，以及根据传感器部分的检测信号输出声音信号的输出部分。
16.根据权利要求15所述的学习工具，其中，机架的顶板、底板和侧板可以全部或部分方便地拆装。
17.一种带有编码设定区的盘，所述编码设定区中的编码信息根据要记录在该盘的指定部分上的信息有选择地磁化来表示，其中，根据所述编码设定区是否磁化通过磁电转换法读取所述编码信息。
18.根据权利要求17所述的盘，其中，通过围绕所述盘的中心以预定角度划分编码设定带部分来进行单元化，从而形成沿所述盘的周边方向连续排列的所述编码设定区。
19.根据权利要求18所述的盘，其中，所述编码设定带部分形成为多个同心圆，沿径向并行排列的编码设定区作为一个单元表示编码信息。
20.根据权利要求17所述的盘，其中，盘的表面为非磁性材料，采用一种磁性材料有选择地磁化编码设定区来形成编码信息。
21.根据权利要求20所述的盘，其中，通过在所述编码设定区上有选择地粘贴磁性片来形成编码信息。
22.一种包括带有编码设定区的盘的学习工具，其中，根据要记录在该盘的指定部分上的信息有选择地磁化来表示编码信息，其中根据所述编码设定区是否磁化通过磁电转换法读取所述编码信息。
23.根据权利要求22所述的工具，其中，通过围绕所述盘的中心以预定角度划分编码设定带部分来进行单元化，从而形成沿所述盘的周边方向连续排列的所述编码设定区。
24.根据权利要求23所述的学习工具，其中，所述编码设定带部分形成为多个同心圆，沿径向并行排列的编码设定区作为一个单元表示编码信息。
25.根据权利要求22所述的学习工具，其中，盘的表面为非磁性材料，采用一种磁性材料有选择地磁化编码设定区来形成编码信息。
26.根据权利要求25所述的学习工具，其中，通过在所述编码设定区上有选择地粘贴磁性片来形成编码信息。
27.根据权利要求22所述的学习工具，其中，所述工具的机架是可拆卸的，包括一个用于放置并旋转所述磁盘的转盘、通过磁电转换法检测所述盘的编码信息的传感器部分，以及根据传感器部分的检测信号输出声音信号的输出部分。
28.根据权利要求27所述的工具，其中，机架的顶板、底板和侧板可以全部或部分方便地拆装。
全文摘要
将以编码形式记录有音乐的光盘放在CD播放器的转盘上,并用手旋转该转盘。通过传感器基片和主电路板检测并解码编码信息,从扬声器输出相应频率的音调。在该光盘的白色表面上设置许多单元编码设定区,在每个单元编码设定区上选择一定的单元编码区涂成黑色,并且以白色和黑色分别表示逻辑值为“0”和“1”的二进制信号,由此对二进制信号进行组合和编码。
文档编号G11B13/04GK1380644SQ0113840
公开日2002年11月20日 申请日期2001年8月31日 优先权日2001年4月10日
发明者安藤高志 申请人:索尼株式会社