Оптико-механическое запоминающее устройство

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в узлах цифровой записи и воспроизведения информации. С целью повышения надежности записи и воспроизведения оптико-механическое запоминающее устройство выполнено с двумя источниками модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, для сведения лучей которых на подвижном носителе информации используется система автоматического регулирования сведения лучей. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам записи и воспроизведения информации с относительным перемещением носителя и оптической головки, и может быть использовано в информационной технике, например в устройствах цифровой звукозаписи, цифровой видеозаписи, оптических внешних запоминающих устройствах ЭВМ. Целью изобретения является повышение надежности записи и воспроизведения информации путем стабильного сведения лучей на подвижном носителе информации. На фиг.1 приведен пример реализации функциональной схемы заявленного оптико-механического запоминающего устройства с использованием одного двухкоординатного позиционера; на фиг.2 то же, второй пример с использованием одного двухкоординатного позиционера; на фиг.3 то же, пример с использованием двух двухкоординатных позиционеров; на фиг.4 то же, второй пример с использованием двухкоординатных позиционеров; на фиг.5 пример реализации первого и второго фотоприемных узлов; на фиг.6 то же, второй пример; на фиг.7 пример пространственного положения лучей на четырехплощадочных фотоприемниках первого и второго фотоприемных узлов; на фиг.8 пример реализации узла управления; на фиг.9 то же, второй пример. Оптико-механическое запоминающее устройство, пример реализации функциональной схемы которого приведен на фиг.1, включает в себя оптически связанные первый источник модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения 1 (например, твердотельный лазер с электрооптическим модулятором или полупроводниковый лазер), двухкоординатный позиционер 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, второй поляризационный светоделитель 3, первый магнитооптический активный элемент 4, первый поляризационный светоделитель 5, подвижный носитель информации 6 (например, дисковый, цилиндрический или ленточный). С вторым входом первого поляризационного светоделителя 5 также оптически сопряжены следующие элементы: второй источник 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения (например, твердотельный лазер с электрооптическим модулятором или полупроводниковый лазер), третий поляризационный светоделитель 8, второй магнитооптический активный элемент 9. С вторым выходом второго поляризационного светодителя 3 оптически связан первый фотоприемный узел 10 (примеры реализации приведены на фиг.5 и 6), первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам узла управления 11 (пример реализации приведен на фиг.8). С вторым выходом третьего поляризационного светоделителя 8 оптически связан второй фотоприемный узел 12 (примеры реализации которого приведены на фиг.5 и 6), первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам узла управления 11, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам двухкоординатного позиционера 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Другой пример реализации оптико-механического запоминающего устройства, функциональная схема которого приведена на фиг.2, выполнен аналогично первому примеру реализации и отличается лишь тем, что с вторым поляризационным светоделителем 3 непосредственно оптически связан первый источник 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, с которым кинематически связан двухкоординатный позиционер 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Оптико-механическое запоминающее устройство, пример реализации функциональной схемы которого приведен на фиг.3, включает в себя оптически связанные первый источник 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, двухкоординатный позиционер 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, второй поляризационный светоделитель 3, первый магнитооптический активный элемент 4, первый поляризационный светоделитель 5, подвижный носитель 6 информации. С вторым входом первого поляризационного светоделителя 5 также оптически сопряжены следующие элементы: второй источник 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, двухкоординатный позиционер 14 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, третий поляризационный светоделитель 8, второй магнитооптический активный элемент 9. С вторым выходом второго поляризационного свтоделителя 3 оптически связан первый фотоприемный узел 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам узла управления 11 (пример реализации приведен на фиг.9). С вторым выходом третьего поляризационного светоделителя оптически связан второй фотоприемный узел 12, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам узла управления 11, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам двухкоординатного позиционера 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. А третий и четвертый выходы узла управления 11 подключены к первому и второму входам двухкоординатного позиционера 14 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Пример реализации оптико-механического запоминающего устройства, функциональная схема которого показана на фиг.4, выполнен аналогично примеру, функциональная схема которого приведен на фиг.3, и отличается лишь тем, что с первым входом второго поляризационного светоделителя 3 непосредственно оптически связан первый источник 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, который кинематически связан с двухкоординатным позиционером 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. С вторым входом третьего поляризационного светоделителя 8 непосредственно оптически связан второй источник 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, который кинематически связан с двухкоординатным позиционером 15 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. При практической реализации оптико-механического запоминающего устройства (фиг. 1-4) описанные выше функциональные схемы могут быть реализованы, по крайней мере частично, в виде многожильных информационных шин. Первый 10 и второй 12 фотоприемные узлы, пример реализации которых приведен на фиг. 5, содержат четырехплощадочный фотоприемник 16, первый выход которого подключен к первому входу первого аналогового сумматора 17 и первому входу второго аналогового сумматора 18. Второй выход фотоприемника 16 подключен к первому входу третьего аналогового сумматора 19 и второму входу второго аналогового сумматора 18. Третий выход фотоприемника 16 подключен к второму входу третьего аналогового сумматора 19 и первому входу четвертого аналогового сумматора 20. Четвертый выход фотоприемника 16 подключен к второму входу первого аналогового сумматора 17 и второму входу четвертого аналогового сумматора 20. Выход первого аналогового сумматора 17 подключен к второму входу первого разностного усилителя 21. Выход третьего аналогового сумматора 19 подключен к первому входу первого разностного усилителя 21. Выход второго аналогового сумматора 18 подключен к первому входу второго разностного усилителя 22. Выход четвертого аналогового сумматора 20 подключен к второму входу второго разностного усилителя 22. Другой пример реализации первого 10 и второго 12 фотоприемных узлов, приведенных на фиг.6, содержит четырехплощадочный фотоприемник 23 (например ФД-257) с крестообразной маской 24, четыре выхода которого подключены к четырем входам пятого аналогового сумматора 25, выход которого подсоединен к первому входу первого синхронного детектора 26 и первому входу второго синхронного детектора 27. К первому входу первого синхронного детектора 26 и второму входу второго синхронного детектора 27 подключены соответственно первый и второй выходы генератора задающих колебаний 28, подключенные также соответственно к первому входу седьмого аналогового сумматора 30 к вторым входам которых подключены соответственно выходы первого синхронного детектора 25 и второго синхронного детектора 26. Узел управления 11, функциональная схема которого приведена на фиг.8, содержит первый аналоговый вычитатель 31 к первому и второму входам которого подключены соответственно первый выход первого фотоприемного узла 10 и первый выход второго фотоприемного узла 12. А также узел управления 11 содержит второй аналоговый вычитатель 32, к первому и второму входам которого подключены соответственно второй выход первого фотоприемного узла 10 и второй выход второго фотоприемного узла 12. Выход первого аналогового вычитателя 31 подключен к входу первого усилителя 33. Выход второго аналогового вычитателя 32 подключен к входу второго усилителя 34. Выход первого усилителя 33 и выход второго усилителя 34 подключены к первому и второму входам двухкоординатного позиционера 2 либо двухкоординатного позиционера 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Узел управления 11. пример реализации которого приведен на фиг.9, содержит первый усилитель 35, с входом которого электрически связан первый выход первого фотоприемного узла 10, а вход которого подключен к второму входу двухкоординатного позиционера 2 либо двухкоординатного позиционера 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, второй усилитель 36, вход которого электрически связан с вторым выходом первого фотоприемного узла 10, а выход которого подключен к второму входу двухкоординатного позиционера 20 либо 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, третий усилитель 37, вход которого электрически связан с первым выходом второго фотоприемного узла 12, а выход которого подключен к первому входу двухкоординатного позиционера 14 или 15 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, четвертый усилитель 38, вход которого электрически связан с вторым выходом второго фотоприемного узла 12, а выход которого подключен к второму входу двухкоординатного позиционера 14 либо двухкоординатного позиционера 15 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Оптико-механическое запоминающее устройство, пример реализации которого приведен на фиг.1, работает следующим образом. Луч источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения поляризован таким образом, что полностью проходит через поляризационное покрытие второго поляризационного светоделителя 3. Затем плоскость поляризации луча поворачивается первым магнитооптическим активным элементом 4 на такую величину, что луч полностью проходит через поляризационное покрытие первого поляризационного светоделителя 5. В то же время луч второго источника 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения поляризован таким образом, что полностью проходит через поляризационное покрытие третьего поляризационного светоделителя 8. Затем плоскость поляризации этого луча поворачивается вторым магнитооптическим активным элементом 9 на такой угол, что луч полностью отражается от поляризационного покрытия первого поляризационного светоделителя 5 на ту же выходную грань, что и луч первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Эти два луча далее должны сходиться в одно и то же пятно на регистрирующем слое подвижного носителя 6 информации (для увеличения мощности запитывающего излучения). Для этого оба луча после первого поляризационного светоделителя 5 должны идти по одной и той же траектории, что обеспечивается соответствующим точным взаимным пространственным положением первого 1 и второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно первого поляризационного светоделителя 5. Но так как такое взаимное пространственное положение перечисленных компонентов оптической системы со временем неизбежно изменяется (из-за изменения температуры окружающей среды и других факторов) для надежного сведения лучей на регистрирующем слое подвижного носителя 6 информации, в устройство введена система автоматического регулирования сведения лучей. Эта система включает в себя помимо перечисленных выше узлов первый фотоприемный узел 10, второй фотоприемный узел 12, узел управления 11, двухкоординатный позиционер 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. На четырехплощадочный фотоприемник первого фотоприемного узла 10, работа которого описана ниже, поступает луч первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, выделенный из отраженного от подвижного носителя 6 информации пучка путем отражения от поляризационного покрытия (в силу определенной ориентации плоскости поляризации излучения) второго поляризационного светодителя 3. На четырехплощадочный фотоприемник второго фотоприемного узла 12, работа которого описана ниже, поступает луч второго источника 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, выделенный из отраженного пучка путем отражения (в силу определенной ориентации его плоскости поляризации) от поляризационных покрытий первого 5 и третьего 8 поляризационных светоделителей. Первый фотоприемный узел 10, работа которого описана ниже, вырабатывает два сигнала, один из которых несет информацию о положении луча первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно центра четырехплощадочного фотоприемника в горизонтальном направлении сигнал Х₁, а другой несет информацию о положении луча первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно центра четырехплощадочного фотоприемника в вертикальном направлении сигнал Y₁. Второй фотоприемный узел 12, работа которого описана ниже, вырабатывает два сигнала, один из которых несет информацию о положении луча второго источника 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно центра четырехплощадочного фотоприемника в горизонтальном направлении сигнал Х₂, а другой несет информацию о положении луча второго источника 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно центра четыхреплощадочного фотоприемника в вертикальном направлении сигнал Y₂. Далее узел управления 11, работа которого описана ниже, попарно сравниваем сигнал Х₁ и Х₂, Y₁ и Y₂. Разностный сигнал Х₁-Х₂ подается на двухкоординатный позиционер 2 первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, которым обеспечивается совмещение лучей первого 1 и второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения в горизонтальной плоскости. Разностный сигнал Y₁-Y₂ также подается на двухкоординатный позиционер 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, которым обеспечивается совмещение лучей первого 1 и второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения в вертикальном направлении. Тем самым достигается сведение лучей на поверхности регистрирующего слоя подвижного носителя информации 6. Таким образом, при помощи описанной системы авторегулирования обеспечивается слежение за положением луча первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения на фотоприемнике 15 первого фотоприемного узла 10, за положением луча второго источника 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения на фотоприемник 23 второго фотоприемного узла 12, т.е. сведение лучей. При отсутствии такого слежения лучи первого 1 и второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения занимают относительно центров фотоприемников 16 и 23 первого 10 и второго 12 фотоприемных узлов существенно различное изменяющееся во времени положение (см. фиг.7), то есть надежное сведение лучей невозможно. Оптико-механическое запоминающее устройство, пример реализации которого приведен на фиг.2, работает аналогично описанному выше устройству. Отличается оно лишь тем, что для сведения лучей на поверхности регистрирующего слоя подвижного носителя информации 6 двухкоординатный позиционер 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения управляет положением луча первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения не путем изменения траектории луча, а изменением положения самого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Оптико-механическое запоминающее устройство, пример реализации которого приведен на фиг. 3, работает аналогично оптико-механическому запоминающего устройству, пример реализации которого приведен на фиг.1. Отличается оно лишь тем, что во-первых, система автоматического регулирования сведения лучей включает в себя дополнительно двухкоординатный позиционер 14 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, во-вторых, устройство управления 11, работа которого описана ниже, усиливает сигналы Х₁ и Y₁, а затем подает их на двухкоординатный позиционер 2 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения и сигналы Х₂ и Y₂, а затем подает их на двухкоординатный позиционер 14 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. При этом работой двухкоординатного электромагнитного излучения обеспечивается слежение за положением луча первого источника 1 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно центра четырехплощадочного фотоприемника 16 первого фотоприемного угла 10 в горизонтальном и вертикальном направлениях, а работой двухкоординатного позиционера 14 второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения обеспечивается слежение за положением луча второго источника 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения относительно центра четырехплощадочного фотоприемника 23 второго фотоприемного узла 12 в горизонтальном и вертикальном направлениях. И тем самым обеспечивается стабильное сведение лучей. Оптико-механическое запоминающее устройство, пример реализации которого приведен на фиг. 4, работает аналогично оптико-механическому запоминающему устройству, пример реализации которого приведен на фиг.3. Отличается оно лишь тем, что двухкоординатные позиционеры 13 и 15 первого 1 и второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения управляют положением лучей первого 1 и второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения соответственно не путем изменения траектории луча, а путем изменения положения самих источников 1 и 7 модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Первый 10 и второй 12 фотоприемные узлы, пример реализации которых приведен на фиг.5, работают следующим образом. На четырехплощадочный фотоприемник 16 поступает излучение с выхода второго поляризационного светоделителя 3. В случае, если луч падает точно на центр четырехплощадочного фотоприемника 16, фототоки на выходе всех четырех площадок равны. В противном случае, эти токи не равны. И тогда разность сигналов, соответствующих суммарным освещенностям двух левых площадок, получаемая на выходе первого аналогового сумматора 17, и двух правых площадок, получаемая на выходе третьего аналогового сумматора 19, вычисляется в первом разностном усилителе 21 и несет в себе информацию о смещении светового пятна по фотоприемнику 16 в горизонтальном направлении. Аналогично разность сигналов, соответствующих суммарным освещенностям двух нижних площадок фотоприемника 16, получаемая на выходе второго аналогового сумматора 18 и двух верхних площадок, получаемая в четвертом аналоговом сумматоре 20, вычисляется в втором разностном усилителе 22 и несет в себе информацию о смещении светового пятна по фотоприемнику в вертикальном направлении. Первый 10 и второй 12 фотоприемные узлы, пример реализации которых приведен на фиг.6, работают следующим образом. На четырехплощадочный фотоприемник 23 с крестообразной маской 24 поступает излучение с выхода третьего поляризационного светодителя 8. При этом в пятом аналоговом сумматоре 25, к четырем входам которого подключены все четыре площадки фотоприемника 23, формируется электрический сигнал, величина которого пропорциональна освещенности фотоприемника 23. Из-за наличия крестообразной маски 24 эта освещенность будет минимальной в случае, когда луч находится в центре четырехплощадочного фотоприемника 23 и будет возрастать при смещении луча от центра фотоприемника 23. Поскольку с первого и второго выходов генератора задающих колебаний 28 на первые входы шестого 29 и седьмого 30 аналоговых сумматоров соответственно подаются синусоидальные колебания, отличающиеся частотой и/или сдвигом по фазе на π/2 под воздействием последних в двухкоординатном позиционере 2, 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения обеспечивается колебание луча относительно центра четырехплощадочного фотоприемника 23 по вертикали и по горизонтали на величину, не превышающую одной десятой диаметра луча. Это приведет к амплитудной модуляции сигнала на выходе пятого аналогового сумматора 25 и при синхронном детектировании этого сигнала в первом 26 и втором 27 синхронных детекторах получим сигнал, пропорциональный смещению луча относительно центра четырехплощадочного фотоприемника 23 по горизонтали и вертикали соответственно. Эти сигналы через шестой 29 и седьмой 30 аналоговые сумматоры поступают на выход узла управления 11 и отрабатываются в системе автоматического регулирования положения луча. Узел управления 11, пример реализации которого изображен на фиг.8, работает следующим образом. В первом аналоговом вычитателе 31 вычисляется сигнал, пропорциональный разности сигналов на первых выходах первого 10 и второго 12 фотоприемных узлов, который несет в себе информацию о величине разности расстояний положений лучей относительно центров четырехплощадочных фотоприемников в горизонтальном направлении. Этот сигнал затем через усилитель 33 поступает на двухкоординатный позиционер 2 или 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения и отрабатывается. Аналогичным образом во втором аналоговом вычитателе 32 вычисляется разность сигналов, поступающих с вторых выходов первого 10 и второго 12 фотоприемных узлов. Этот сигнал содержит в себе информацию о разности расстояний лучей относительно центров четырехплощадочных фотоприемников первого 10 и второго 12 фотоприемных узлов в вертикальном направлении. Поэтому он является вторым сигналом рассогласования, формируемым в узле управления 11 и поступающим для отработки через усилитель 34 на двухкоординатный позиционер 2 или 13 первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения. Узел управления 11, пример реализации которого приведен на фиг.9, содержит четыре однотипных усилителя 35, 36, 37, 38, каждый из которых усиливает сигнал соответствующего выхода первого 10 и второго 12 фотоприемных узлов и подает их на соответствующие входы двухкоординатных позиционеров 2, 13 первого 1 и 14, 15 второго 7 источников модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения.

Формула изобретения

1. ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее поляризационный светоделитель, с первым входом которого оптически связан первый источник модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, с вторым входом которого оптически связан второй источник модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения и с выходом которого оптически связан подвижный носитель информации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности записи и воспроизведения информации, в него введены размещенные на оптическом пути между источником модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения и первым входом поляризационного светоделителя второй поляризационный светоделитель и первый магниооптический активный элемент, размещенные на оптическом пути между вторым источником плоскополяризованного электромагнитного излучения и вторым входом поляризационного светоделителя третий поляризационный светоделитель и второй магнитооптический активный элемент, первый фотоприемный узел, сопряженный с вторым оптическим выходом второго поляризационного светоделителя, второй фотоприемный узел, сопряженный с вторым оптическим выходом третьего поляризационного светоделителя, а также узел управления, к первому и второму входам которого соответственно подключены первый и второй выходы первого фотоприемного узла, а к третьему и четвертому входам узла управления соответственно подключены первый и второй выходы второго фотоприемного узла, и двухкоординатный позиционер первого источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам узла управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, в него введен двухкоординатный позиционер второго источника модулированного плоскополяризованного электромагнитного излучения, первый и второй входы которого подключены к третьему и четвертому выходам узла управления. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что первый и второй фотоприемные узлы выполнены в виде четырехплощадочного фотоприемника, первый выход которого подключен к первым входам первого и второго аналоговых сумматоров, второй выход четырехплощадочного фотоприемника подключен к первому входу третьего и второму входу второго аналоговых сумматоров, третий выход четырехплощадочного фотоприемника подключен к первому входу четвертого и второму входу третьего аналоговых сумматоров, четвертый выход четырехплощадочного фотоприемника подключен к вторым входам первого и четвертого аналоговых сумматоров, выходы первого и третьего аналоговых сумматоров подключены к двум входам первого разностного усилителя, а выходы второго и четвертого аналоговых сумматоров подключены к двум входам второго разностного усилителя. 4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что первый и второй фотоприемные узлы выполнены в виде четырехплощадочного фотоприемника с крестообразной маской, четыре выхода которого подключены к входам пятого аналогового сумматора, подключенного к первым входам первого и второго синхронных детекторов, к вторым входам которых подключены соответственно первый и второй выходы генератора задающих колебаний, подключенных также к первым входам шестого и седьмого аналоговых сумматоров соответственно, к вторым входам которых подключены соответственно выходы первого и второго синхронных детекторов. 5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что узел управления выполнен в виде первого и второго аналоговых вычитателей, причем к первому и второму входам первого аналогового вычитателя подключены первые выходы первого и второго фотоприемных узлов, а к первому и второму входам второго аналогового вычитателя подключены вторые выходы первого и второго фотоприемных узлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9