Устройство оптической записи и воспроизведения информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 11 В 7/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛ ЬСТ ь 1 устройстГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем моделированйя вэнергетике АН УССР(54) УСТРОЙСТВО ОПТИЧЕСКОЙ ЗАПИСИИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к устройствамоптической записи и воспроизведения инИзобретения относится к технике накопления информации оптическими средствами с относительным перемещением пучка излучения и оптического носителя и может быть использовано в вычислительной техни- ке при организации банков данных.Цель изобретения - повышение надежности записи путем ее контроля в реальном .масштабе времени с возможностью последующей коррекции.На фиг.1 приведен первый вариант схемы устройства; на фиг,2 - схема блока сравнения устройства: на фиг.3-второй вариант схемы блока сравнения; на фиг.4 - второй вариант схемы устройства, на фиг.5 - фрагмент носителя информации в процессе записи инФормации согласно второму варианту схемы устройства; на фиг,6 - распределение интенсивности записывающего пучка излучения в различные моменты времени процесса записи информации согласно второму варианту схемы устройства; на фиг.7-третий вариант схемы устройства; на АПЦН, 1749907 А формации и позволяет повысить достоверность записи путем ее контроля в реальном масштабе времени с возможностью последующей коррекции. Поставленная цель достигается эа счет введения в устройство преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, оптический вход которого сопряжен с третьим выходом свето- делителя, к электрическому входу которого подключен первый фотоприемник, а электрический выход преобразователя 8 подключен к второму входу блока сравнения, 3 3;п,ф-лы, 8 ил. фиг,8 - четвертый вариант схемва.Сущность записи с-помощью устройстваэаключается в следующЬм,Запись информации при относительном перемещении пучка излучения и носителя информации осуществляется в результате воздействия на регистрирующую среду носителя записывающего пучка излучения, который модулируется подлежащим записи сигналом по интенсивности или иным образом. При этом отраженный от носителя информации пучок иэлученйя поступает нафотоприемник и в нем преобразуется в электрический сигнал. Сигнал воспроизведения, содержащий достоверную информацию о сделанной на носителе записи получают делением, оптического сигнала считывания, поступающего на фотоприемник, либо электрического сйгнала считывания, снимаемого с фотоприемника, на сигнал записи, Тот же результат может быть получен умйожением сйгнала считыванияна сигнал, обратный сигналу записи. В ре- чески сопряжен первый фотоприемник 27, а жиме записи сигнал воспроизведения ис- с третьим выходом - второй фотоприемник пользуют для контроля записи в реальном 28, электрические выходы фотоприемников масштабе времени, т.е. если сигнал воспро- соединены соответственно с первым и втоизведения практически совпадает по форме 5 рым и входами аналогового делителя 29, с сигналом записи (в заранее укаэанной по- выход которого в свою очередь подключен к лярности), то делают вывод о том, что исход- первому входу блока 30 сравнения, второй ная информация записана верно, в вход которого объединен с входом блока 31 противном случаеделается выводотом,что управления, при этом выход последнего информация записана неверно, и запись по подключен к электрическому входу электровторяют. В режиме воспроизведения конт- оптической линзы 22;роль записи не используется, а сигнал Функциональная схема третьего варивоспроизведенияпоступаетнасоответству- анта устройства приведена на фиг.7, Уст- . ющее регистрирующее устройство(не пока- ройство содержит последовательно зано) 15 оптически установленные источник 32 излуНа фиг,1 приведен один из примеров чения, электрооптический модулятор 33, по- выполнения устройства. Устройство со- ляризационный светоделитель 34, держит последовательно оптически уста- четвертьволновую пластинку 35, объектив новленные источник 1 излучения,. 36 и подвижный носитель 37 информации, с электрооптический модулятор 2, поляриза вторым оптическим выходом поляризационционный светоделитель 3, четвертьволно- ного светоделителя 34 оптически связан вую пластинку 4, объектив 5 и подвижный первый фотоприемник 38, а с третьим оптиноситель 6 информации, с вторым оптиче- ческим выходом - второй фотоприемник 39, ским выходом поляризационного светоде-электрический выход первого фотоприемлителя 3 оптически сойряжен первый 25 ника 38 подключен к первому входу аналофотоприемник 7, а с третьим оптическим гового умножителя 40, а электрическийвыходом - второй фотоприемник 8, электри- выход второго фотоприемника, подключен к ческие выходы фотоприемников подключе- второму входу аналогового умножителя 40, ны соответственно к первому и второму выход которого подключен к первому входу входаманалогового делителя 9, выход кото блока 41 сравнения, второй вход которого рого в свою очередь подключен к первому объедйнен с входом блока 42 управления.входу блока 10 сравнения, второй вход выход которого подключен к электрическокоторого объединен с входом блока 11 мувходуэлектрооптическогомодулятора 33.управления, выходкоторого подключен к. Аналоговый умножитель 40 может быть электрическому входу злектрооптического 35 выполнен, например, на микросхеме модулятора 2.525 ПС 2. Остальные узлы данной функциоБлок 10 сравнения может быть вы- нальной схемы могут быть реализованы так полнен (фиг,2) в виде последовательно же, как и в ранее рассмотренных функциосоединенных аналогового ключа 12 и ком- нальных схемах.паратора 13. 40 Функциональная схема четвертого ваКроме того, блок 10 сравнения может рианта устройства приведена на фиг.8, Усттакже быть выполнен (фиг,З) в виде двухка- ройство содержит последовательно нального блока, содержащего первый 14 и оптйчески установленные источник 43 йзлувторой 15 компараторы, выходы которых кчения, первый злектрооптический модуля- входам первой логической схемы И-НЕ 16 45 тор 44, поляризационныйсветоделитель 45, подключены соответственно через первую четвертьволновую пластинку,46, обьектив 17 и вторую 18 логические схемы ИЛИ-НЕ, 47 и подвижный носитель 48 информации, а к входам второй логической схемы И-НЕ второй оптический выход поляризационно - непосредственно, выходы первой 16 и го светоделителя 45 сопряжен с оптическим второй 19 логических схем И-НЕ при этом 50 входом первого фотоприемника 49, выход подключены к входам третьей логической которого подключен к входу второго блока 50 схемы ИЛИ-НЕ 20управления, выход последнего подключен кПо второму варианту устройство (фиг.4) электрическому входу второго оптического мосодержит последовательно оптически уста- дулятора 51, третий выход поляризационновленныеисточник 21 излучения,электро ного светоделителя 45 через второй оптическую линзу 22, поляризационный оптический модулятор 51 оптически сопрясветоделитель 23, четвертьволнбвую пла- жен с вторым фотоприемником 52, выход стинку 24, объектив 25 и подвижный носи- которого подключен к первому входу блока тель 26 информации. С вторым выходом 53 сравнения,второйвходблокасравнения поляризационного светоделителя 23 опту- объединен с входом первого блока 54 управления, выход которого подключен кэлектри- емника 8, на сигнал записи, снимаемый с ческому входу первого электрооптического выхода первого фотоприемника 7. формодулятора 44. мируется сигнал воспроизведения, проВ качестве второго оптического модуля- порциональный по уровню коэффициентутора 51 могут использоваться как электро отражения соответствующего участка реги- оптические, так .и акустооптические стрирующей среды подвижного носителя 6 модуляторы. Второй блок 50 управления информации, Этотсигнал вблоке 10 сравнепри использовании второго электрооптиче- ния сопоставляется по форме с исходным ского модулятора 51 представляет собой сигналомзаписи. В случае,еслионинесов. импульсный усилитель, а при использова падаютпоформе,свыходаблока 10 сравнениивторогоакустооптическогомодулятора-по- ния поступает команда на повторную следовательно включенные амплитудный. запись.модулятор и усилитель мощности, осталь- Блок 10 сравнения, функциональная ные блоки данной функциональной схемы схема которого приведена на фиг.2, работамогутбыть реализованы также, каки в пред ет следующим образом, На управляющий ыдущих вариантах.: вход аналогового ключа 12 подается дискУстройство, функциональная схема ко- . ретный записываемый сигнал и, например,торого приведена на фиг,1, работаетследу- при уровне логической единицы запирает ющим образом, его, . а при уровйе логического нуля отпираИзлучаемый источником 1 излучения 20 ет. Следовательно, если поступающий напучок излучения модулируется по интенсив- информационный вход аналогового ключа ности в электрооптическом модуляторе 2 12 сигнал воспроизведения повторяет по подлежащем записи сигналом, который по- форме сигнал записи и отличается от него ступает на вход блока 11 управления (источ- только полярностью (а это обеспечивается, никсигналов записи не показан). Этот пучок 25 например, соответствующим выбором чиспроходит далее через поляризационный ла каскадов в предусилителях первого 7 и светоделитель 3, четвертьволновую пла- второго 8 фотоприемников), то на выходе стинку 4, объектив 5 и поступает на регист- аналогового ключа 12 сигнал сохраняет пририрующую среду подвижного носителя 6 мерно нулевое эначенйе. Если же сигнал информации, на которой записывается ин воспроизведения будет отличаться от еигформация. Отраженный от подвижного но- нала записи не только полярностью, но и сителя информации пучок излучения второй формой, сигнал на выходе аналогового клюраэ проходит через объектив 5 и четверть- ча 12 примет значение, заметно отличное от волновую пластинку 4, в результате чего нулевого, что и регистрируется компаратоплоскость его поляризации поворачивает ром 13.ося на 90 относительно падающего пучка . Блок 10 сравнения, функциональная излучения. Поэтому отраженное от по- схема которого приведена на фиг.3, рабодвижного носителя 6 информации излуче- тает следующим образом. В первом 14 и ние поляризационнйм светоделителем 3 втором 15 компэраторах сигналы воспроиэнаправляется на второй фотоприемник 8, в 40 ведения и записи соответственно дискретикотором оно преобразуется в электрический зируются по уровню, Импульсные сигналы с сигнал, представляющий собой произведе- их выходов на вторую схему И - НЕ 19 постуние.исходного сигнала записи, и сигнала, пают непосредственно, а нэ первую схему записанного на подвижном носителе 6 ин- И-НЕ 16 - проинвертированные соответстФормации,поскольку поступающее на вход 45 венно в первой 18 и второй 19 схемах ИЛИ- второго фотоприемника 8 излучение про- НЕ; При неискаженной записи на выходе модулировано по интенсивности. как впервой логической схемы И - НЕ 16 сигнал электрооптическом модуляторе 2, так и за будет принимать уровеньлогической единиписываемой нэ подвижном носителе 6 ин- цы при записи, например,логической едиформацией. Этот сигнал подается на 50 ницы, а на выходе второй логической схемы второй входаналогового делителя 9, на И-НЕ 19 - при записи, например, логичепервый вход которого с выхода первого фо- ского нуля. В результате при неискаженной топриемника 7 поступает электрический записи сигнал на выходе третьей логи-сигнал записи, сформированный иэ части ческой схемы ИЛИ - НЕ 20 принимает попадающего промодулированного по интен стоянное значение, соответствующее сивности пучка излучения, направляемого логическому нулю. В случае, если сигнал на первый фотоприемник 7 поляриэацион- воспроизведения в какие-то моменты вреным светоделителем 3, мени отличается по форме от сигнала запиВ результате деления сигнала считыва- си, сигйэл на выходе третьей логической ния, снимаемого с выхода второго фотопри- схемы ИЛИ-НЕ 20 в эти моменты времениУстройство, функцйональная схема которого приведена на фиг,4, работает следующим образом, Излучаемый источником 21 излучения -пучок излучения в цилиндриче ской электрооптической линзе 22, выполняющей в данном случае Функции оптического модулятора, под действием дискретного сигнала записи в соответствии с сигналами блока 31 управления для одного из его уров ней (например, логической единицы) фокусируется, а для другого уровня (например, логического нуля) расфокусируется в направлении, перпендикулярном информационным дорожкам (фиг.5). Далее этот пучок 2 проходит через поляризационный светоделитель 23 (в котором небольшая - порядка 1 - часть прямого излучения ответвляется на первый фотоприемник 27), четвертьволноаую пластинку 24, объектив 25 и попадает 2 на регистрирующую среду подвижного носителя 26 информации, на которой и осуществляется запись, так как при одном уровне информационного сигнала (например, логической единицы) плотность энергии превы шает пороговый уровень, а при записй другого уровня информационного сигнала (например, логического нуля) плотность энергии излучения остается ниже порогового уровня (Фиг.6). При этом отраженный от подвижного носителя 26 информации пучок второй раз проходит через обьектив 25, четвертьволновую пластинку 24 и через поляризационный светоделитель 23 поступает на второй фотоприемник 28, В результате электрический сигнал на выходе первого фотоприемника 27 повторяет. по Форме сигнал зайиси, а электрический сигнал на выходе второго фотоприемника 28 пропорционален произведению сигнала записи и сигнала, записанного на подвижном носителе 26 информации. Последний, очевидно, из-за дефектов подвижного носителя 26 инФормации может отличаться по форме от сигнала записи. В аналоговом делителе 29 этот сигнал счйть 1 вания, делится на сигнал записи, в результате чего на выходе анало- гового делителя 29 формируется сигнал воспроизведения, содержащий неискаженную информацию о содержании получившейся записи на подвижном носителе 26 информации. В блоке 30 сравнения сигнал воспроизведения сравнивается с исходнйм сигналом записй, и в случае, если эти сигналы отлича- ются друг от друга па форме более, чем будет принимать значения, соответствующие логической единице, Поэтому импульсы,снимаемые с выхода третьей логической схемы ИЛИ-НЕ 20, используются в качестве команды для перезаписи информации,допустимо, формируется команда на перезапись информации,Устройство, функциональная схема которого приведена на фиг,7, работает следу 5 ющим образом. Излучаемый источником 32, излучения пучок излучения в электрооптическом модуляторе 33 модулируется по интенсивности подлежащим записи сигналом всоответствии с сигналами блока 42 управлеО ния. Далее пучок проходит через поляризационный светоделитель 34 (в которомчасть излучения ответвляется на первыйФотоприемник 38), четвертьволновую пластинку 35, объектив 36 и попадает на реги 5 стрирующую среду подвижного носителя 37информации, на которой происходит запись, При этом отраженный от подвижногоносителя 37. информации пучок проходитвторично через объектив 36, четвертьвол 0 новую пластинку 35 и поляризационныйсветоделитель 34,попадая на второй фотоприемник 39, С выхода первого фотоприемника 38 при отсутствии сбоев в работеисточника 32 излучения, оптического моду 5 лятора 33, блока 42 управления, поляризационного светоделителя 34 и первогоФотоприемника 38 должен сниматься сигнал, практически совпадающий по форме ссигналом записи, С выхода второго фотоО приемника 39 снимается сигнал, пропорциональный произведению сигналов записи ивоспроизведения, Но так как сигнал записидискретный, то получить сигнал сравнениявозможно не только непосредственным де 35 лением, но иумножением сигнала с носителя 37 информации на сигнал, обратныйсигналу записи, что с математической точкизрения эквивалентно, Сигнал, обратныйпрямоугольному по форме, такжеимеет пря 40 моугольную форму, но иной в общем случаеразмахиную среднюю составляющую иявляется йротивофазным,П р и м е р. Пусть в сигнале записи,например, уровень логической единицы45 равен Озап 1 = 5 В, а уровень логическогонуля равен Озапо = 0,2 В. Тогда делениесигнала с носителя информации на сигналзаписи равносильно его умножению на обратный сигнал с уровнями Обр,1 0,2 В и50 Осби,0-5 В, т,е. фактически на противофаз-.ный сигнал записи. Это обстоятельство учитывается при выборе числа каскадов вусилителях первого 38 и второго 39 фотоприемников, коэффициентов усиления в.них55 и постоянных составляющихсигналов наих выходах. При правильном учете этихФакторов на выходе аналогового умножителя 40 будет получен неискаженный сигнал воспроизведения, содержащийинформацию лишь о величине коэффициента отражения участка регистрирующей среды подвижного носителя 37 информации, находящегося в данный момент времени под записывающим пучком излучения. Далее сигнал воспроизведения в блоке 41 5 сравнения сравнивается по форме с исходным сигналом записи, и в случае, еслй их различие выходит за допустимые пределы;делается вывод о необходимости перезаписи информации, 10В устройстве, функциональная схема которого приведена на фиг.8, для умножения сигнала с носителя 48 информации на сигнал, обратный сигналу записи, вместо аналогового умножителя используется вто рой оптический модулятор 51 с вторым блоком 50 управления. В остальном зти варианты аналогичны и элементц 43 - 47, 49, 50, 52 - 54 устройства также аналогичны соответствующим элемен там устройства по третьему варианту (фиг.7). Достоинством последнего варианта по сравнению с предыдущими является возможность его использования на более высоких скоростях записи, так как электро оптические модуляторы обладают более широкой (не менее 100 МГц) полосой пропускания, чем аналоговые делители и умножители (до нескольких МГц).Бо всех рассмотренных вариантах до с пустимо исключение первого фотоприемни-,. с ка, При этом соответствующие входы аналоговых делителей на фиг.1 и 4, аналого-.вого умножителя на фиг,7 и второго блока к управления на фиг.8 объединяются с входом 35 первого блока управления, Реализуемы также варианты, аналогичные приведенным на с фиг.1 и 7, на базе акустооптических модуля- " с торов, в 40 Формула изобретения 1. Устройство оптической записи и воспроизведения информации, содержащее оптически связанные источник электромагнитного излучения, оптический модулятор, электрический управляющий вход которого обьединен с первым входом блока сравнения. светоделитель, второй оптический выход которого подключен к первому фотоприемнику, объектив и подвижный но- сителЫ информации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности записи путем ее контроля в реальном масштабе времени с возможностью последующей коррекции,"в него введен преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал, оптический вход которого сопряжен с третьим выходом свето- делителя и к электрическому входу которого подключен ггервый фотоприемник, а электрический выход преобразователя оптического Сигнала в электрический сигнал подключен к второму входу блока сравнения.2. Устройство по"п.1; о т л и ч а ю ще ес я тем, что, йреобразователь оптического сигнала в электрическйй сигнал выполнен в виде последовательно включенных второго фотоприемника и аналогового делителя, к второму входу которого подключен выход первого фотоприемника,3. Устройство поп.1, о тл и ч а ю ще ея тем, что преобразователь оптйческого игнала в электрический сигнал выполнен в виде последовательно включенных второго фотоприемника и аналогового умножителя, второму входу которого подключен выход первого фотоприемника.4. Устройство по й.1, -О т л и ч а ю щ е ея тем, что преобразователь оптического игнала в электрический сигнал выполнен в иде оптически связанных электрооптического модулятора, к электрическому управляющему входу которого подключен выход первого фотоприемника, и второго фотоприемника.Корректор Э Реда кто ан нчЗкО РзжГО КОМ ТС кий комбинат "ЛиЗБОДСтвеннО-издат оставитель С, Ильчукехред ММоргентал Подписноеитета по изобретениям и открытиям исква, Ж, Раушская наб., 4 у 5Ф