Устройство для записи информации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рнетики АН и 1 О.В.Ларгзепые 1 азе ет тесЬп 1 са Ьгезо 1 мои гесосИпд, - 57. Нф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ. СССР(01) Институт технической кибБССР(56) МНег В:.С, ет аН. А даИоа-а1 асз 1 т 111 е рг 1 псег. - Ве 11 Зузт1 огпа 1, И 09, ч.56, р.1909-1998,ЙерЬеп 6, 1 аогепсе О. А.Ь1 ппе гар 1 б вел-ргосеззеб 1 азОрт. Епд 1981, 20, М 3, р.351(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИМАЦИИ Изобретение относитсвычислительной техникепользовано в системах ринформации сканирующ р у чом.Цель изобретения - повышение быстродействия без увеличения мощности лазера и быстродействия средств развертки лазерного луча за счет сокращения потерь времени и энергии в процессе модуляции и сканированияНа фиг.1 представлена.функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока управления устройством; на фиг,З - функциональная схема дешифратора состояний; на фиг.4 - структурная схема датчика начала строки; на фиг.5 - временная диаграмма, поясняющая работу данного устройства (сигналы на выходе пер(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах растровой записи информации лазерным лучом. Целью изобретения является повышение быстродействия записи, Устройство содержит лазер, модулятор-дефлектор, коллиматоры, отклоняющие оптические элементы, блок отклонения лазерного луча в виде зеркального многогранника, обьектив, носитель информации, блок управления, датчик начала строки, генераторы колебаний,мультиплексор, За счет быстрого переключения энергии лазера в один из лучей достигается повышение быстродействия без увеличения мощности лазера и быстродействия блока отклонения лазерного луча. 7 ил,вого, второго и третьго каналов модулятора-дефлектора при отсутствии сигнала от ЗВМ); на фиг.6 - пространственная диаграмма процессов сканирования; на фиг,7 - таблица прожига постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).Устройство для записи информации содержит последовательно установленнь 1 е по ходу оптического луча лазер 1, акустооптический (АО) модулятор-дефлектор 2, отклоняющие оптические элементы (зеркала) 3-5, коллиматоры 6 - 8, блок 9 отклонения лазерного луча (зеркальнь 1 й многогранник), объектив 10, носитель 11 информации с блоком 12 перемещения, а также датчик 13 начала строки, по входу связанный с зеркальным многогранником 9, а по выходу - с входом синхронизации блока 14 управления, Выходы последнего подключены к соответствую 1665396, щим входам У 1, У 2, УЗ управления частотойи входам Г 1, Г 2, ГЗ внешней модуляции генераторов 15 - 17 колебаний, каждый из ко;торых может работать на одной из двухфиксированных частот, отличающихся другот друга на величинуЖг - (Й - 1)720 чзв 1(фиРстр),где чзв - скорость звука в АО модуляторе-де; флекторе 2;К - число лучей на вь 1 ходе модуляторадефлектора (в рассматриваемом примереИ=3);и - число граней зеркального много, гранника 9;Рсфср - разрешение строки;Л - длина волны лазерного излучения.Выходы генераторов через мультиплек, сор 18 связаны с входом АО модулятора-де, флектора 2. Частоты сигналов генераторов15-17 колебаний выбраны таким образомчтобы при включении генератора 15 коле баний излучение с выхода АО модулятора, дефлектора 2 попадало на зеркало 3, привключении генератора 6 колебаний - назеркало 4, а при включении генератора 17колебаний - на зеркало 5. Зеркала 3-5 установлены так, чтобы отраженные от них лучипосле прохождения коллиматоров 6 - 8, соответственно, попадали на зеркальныймногогранник с линейным и угловым сдвигом друг относительно друга на а/й и 720((и И), где а - ширина грани зеркальногомногогранника 9. Соответственно, размерлвзерных пучков на выходах коллиматоровравен О = аЮБлок 14 управления устройством содержит (фиг,2), регистр 19 сдвига, формирователь 20 синхроимпульсов записи, Выходырегистра 19 сдвига подключены к информационным входам ОЗУ 21 - 23, а выходы формирователя 20 синхроимпульсов записи - квходам регистров 24 - 26 адреса, вторые входы которых и вход дешифратора 27 состояний соединены с выходом генератора 28синхроимпульсов считьвания (ГСС), выходыпереполнения регистров 24-26 адреса подключены к двухразрядным счетчикам 29 - 31,а адресные выходы - к адресным входамОЗУ 21 - 23, Выходы двухразрядных счетчиков 29-31 связаны с адресными входамиПЗУ 32, информационные выходы которогосвязаны с управляющими входами ОЗУ 2123 и регистров 24-26 адреса,Дешифратор 27 состояний содержит (Фиг.З) первый 33 и второй 34 элементы И, связанные по выходу с Я- и Я-входами первого триггера 35, элемент НЕ 36, связанный по выходу с вторым входом элемента И 34, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Выход триггера 3 через третий элемент И 37 подключен к счетчику 38. Выход последнего подключен к дешифратору 39, соединенному через соответствующие выходы с входами триггеров 40 - 42,Датчик 13 начала строки содержит (фиг.4) последовательно оптически связанные источник 43 света, линзу 44, диафрагму 45, фотоприемник 46, выход которого подключен к усилителю-Формирователю 47.Рассмотрим работу устройства с тремя сканирующими лазерными лучами.Луч от лазера 1 расщепляется АО модулятором-дефлектором 2 на три пучка в том случае, если на вход последнего подаются сигналы с несколькими несущими частотами от генераторов 15-17 колебаний через мультиплексор 18. Последовательно меняя частоту несущей информационного сигнала, последовательно включая генераторы 15- 17 колебаний, луч лазера на выходе АО модулятора-дефлектора 2 концентрируют только в одном из заданных направлений определяемым значением частоты несущей информационного сигнала. АО модулятордефлектор 2 направляет лазерный луч по одному из трех оптических каналов, образованных зеркалами 3 - 5 и коллиматорами 6- 8, на вращающийся зеркальный многогранник блока 9 отклонения лазерного луча, который через объектив 10 сканирует луч по носителю 11, Одновременно АО модулятор-дефлектор осуществляет модуляцию лазерного пучка в соответствии с последовательно поступающей с входа блока 14 управления информацией. Кадровая развертка осуществляется непрерывной протяжкой носителя 11 посредством блока 12 перемещения носителем.Начало записи каждой из серии трех строк (цикла сканирования) синхронизировано с вращением зеркального многогранника блока 9 посредством датчика 13 начала строки, установленного таким образом, что сигнал на его выходе появляется в момент вхождения первой строки иэ группы трех строк в рабочую зону сканирования. В этот момент световой прок от источника 43 света (фиг.4), отражаясь от грани зеркального.многогранника блока 9, проходит через диафрагму 45 на фотоприемник 46, При этом на выходе усилителя-формирователя 47 появляется логический сигнал, передний фронт которого определяет начало очередного цикла записи (каждый цикл записи - запись трех строк). При использовании первых рабочих частот б, 1 з и Ь генераторов 15-17 колебаний начало каждой последующей строки должно быть смещено на носителе 11 информации на величину Есм1665396 510 При использовании частот т 2, т 4 и т 6 с генераторов 15 - 17 колебаний величина Е должна быть сохранена, однако начало каждой строки на носителе 11 записи должно быть смещено на величину половины одного дискрета в направлении, противоположном направлению сканирования стрОки. Это сделано для выравнивания положения соседних строк на носителе 11, поскольку информация в каждой последующей строке записывается на носитель во время технологической паузы процесса регистрации информации, чтоприводит к смещению двух соседних строк на величину половины одного дискрета в направлении сканирования (фиг.5). При этом в зависимости от номера цикла сканирования(четный либо нечетный) меняются номера лучей, которым должно быть сообщено смещение, компенсирующее смещение строк на носителе 11 записи, Так, в первом цикле сканирования второй луч должен быть смещен относительно первого на величину Есм - 1/2, третий - на величину 2 Есм = Етр, Во втором цикле сканирования первый луч должен быть смещен относительно третьего, завершающего первый цикл сканирования, на величину Есм - 1/2, второй - на величину Естр и т.д. Реализация компенсирующих смещений осуществляется изменением частоты генераторов 15 - 17 колебаний по сигналам У 1, У 2, УЗ управления частотой из блока 14 управления. Величина разности частот каждого генератора может быть определена следующим образом. Величина компенси рующего смещения соответствует угловому отклонению лазерного пучка на выходе.АО модулятора-дефлектора 2 на величинуЬа = 720" (й - 1)/(2 Ер пй)с другой стороны 15 20 30 сти машинного слова. Эти иМпульсы посту 35 на его выходе появляется импульсный сигнал переполнения, по которому сбрасывает 50 55 дискретов, равному Естр/(М 1), где Ец)разрешение строки (или число дискретов отсчета в одной строке), что определяется ихугловым смещением 720/пй (фиг,6). а=(жж)Л Л ЛЮгде Л - длина волны лазерного излучения;Л- длина ультразвуковой волны в АОмодуляторе дефлектора;Ю - разность двух частот каждого генератора 15-17;чзе - скорость звука в АО модуляторе дефлекторе 2,тогда Управление выводом информации в соответствии с управляющими и информационными сигналами ЭВМ, э также в соответствии с состоянием исполнительных элементов устройства вывода информации осуществляет блок 14 управления устройством (фиг.2). На его входы от Э ВМ поступают информацибнные сигналы, сигналы синхронизации (СИ ЭВМ), э также сигналы начала записи "Запись" и конца записи "Конец записи". От датчика 13 начала строки устройства поступает сигнал ДНС. Выходами блока 14 управления устройством являются информационные выходы Г 1, Г 2, ГЗ, связанные с модулирующими входами соответствующих генераторов 15 - 17 колебаний, а также выходы управления преключением частоты этих генераторов У 1, У 2, У 3, В начальный момент времени (появляется на входе дешифратора состояний сигнал"Запись" ) информация от ЭВМ через регистр 19 сдвига, преобразующий входной информационный сигнал в последовательность импульсов, заносится в ОЗУ 21, Процесс занесения информации тактируется импульсами от формирователя синхроимпульсов записи (ФСЗ) 20. Последний вырабатывает по каждому импульсу СИ ЭВМ импульсы, число которых равно разряднопают в регистр 24 адреса, который считает их число и вырабатывает адрес занесения последовательной информации в ОЗУ 21,При полном заполнении регистра 24 адреса ся содержимое регистра адреса, а двухразрядный счетчик 29 устанавливается в единичное состояние (фиг.7), содержимое двухрэзрядных счетчиков 29 - 31 поступает на адресные входы ПЗУ 32, на выходе которого появляется соответствующая команда А 2, переключающая ОЗУ 21 в режим выборки информации, а ОЗУ 22 - в режим занесения информации, Начало выборки информации из ОЗУ 21 начинается с момента поступления сигнала ДНС, по которому вырабатываетсяф сигнал Р 1, который совместно с сигналом А 2 обеспечивает подключение входа регистра 24 к генератору 28 синхроимпульсов считывания (ГСС). В течение процесса выборки информации из ОЗУ 21 заканчивается процесс занесения информации в ОЗУ 22, в результате чего, по аналогии с предыдущим случаем, двоичный счетчик 30 переходит в единичное состояние и на выходе ПЗУ 32 появляется следующая команда, которая переключает ОЗУ 22 в режим выборки информации, а ОЗУ 23 - в режим занесения информации. На выходУ 2 ПЗУ 32 появляется сигнал У 2, который производит переключение частоты генератора 16 колебаний, обеспечивающее смещение начала второй строки на величину Половины одного дискрета в направлении, Противоположном направлению смещения Строки, Выборка ОЗУ 22 начинается с моМента, когда первый сканирующий лазерный пучок пройдет расстояние на носителе записи в Г,дискретов(вданном случаедля й = 3 Рс 4 = - Рстр ). При этом на выходес 2дешифратора 27 состояний появляется сигнал Р 2, обеспечивающий подключение входа регистра 25 адреса к ГСС 28, В процессе выборки информации из ОЗУ 22 заканчиватся выборка инфармациии из ОЗУ 21. Сигнал переполнения регистра 24 адреса брасывает его начальное состояние и перерасывает двоичный счетчик 29 в следуюФее состояние, В результате этого ца ыходе ПЗУ 32 вырабатывается следующая аманда, которая отключает ОЗУ 21. В зтат же момент пропадает сигнал Р 1 на выходе ешифратора 27 состояний. После заполнеия ОЗУ 23 с выхода ПЗУ 32 поступает команда, переводящая ОЗУ 23 в режим выборки информации, а ОЗУ 21 - в режим занесения информации, Выборка информации из ОЗУ 23 начинается с момента появления сигнала РЗ, вырабатываемогоешифратором состояний в тот момент, кога второй луч прошел половину второй строи. В и роцессе выборки информации из ОЗУ 3 заканчивается выборка информации из АЗУ 22, что приводит к появлению следующей команды, на выходе ПЗУ 32, запрещаЮщей занесение (выборку) информации в ОЗУ 22. По окончании занесения информации в ОЗУ 21 вырабатывается команда, разрешающая занесение информации в ОЗУ 22. ОЗУ 21 переводится в режим выборки информации, который начинается с момента поступления сигнала ДНС, обуславливаЮщего появление сигнала Р 1 на выходе дешифратора 27 состояний, Начинается второй цикл сканирования (работает следуЮщая грань зеркального многогранника). Отличие от первого цикла сканирования здесь состоит в там, что поскольку запись первой строки второго цикла ведется во время технологических пауз при записи третьей строки первого цикла, начало первой страи должно быть смещена относительно начала третьей строки на половину одного дискрета. Соответственно, начало второй строки должно быть в исходном состоянии, а начало третьей строки - также смещено в направлении, противоположном направлению сканирования на половину 15 20 25 30 35 40 45 1 одного дискрета. Для реализации таких процессов во втором цикле сканирования сигнал У 1 = 0; У 2 = 1; УЗ = 0 должны быть последовательно инвертированы как показано в таблице (фиг.7). Это легко осуществимо, поскольку состояние двухразрядных счетчиков 29 - 31 в первом цикле сканирования не совпадает с их состоянием во втором цикле сканирования, в результате чего адрес выборки команд ПЗУ в циклах меняется.Третий цикл сканирования полностью повторяет первый, второй - четвертый и т,д.Формирование сигналов Р 1, Р 2 и РЗ синхронна с соответствующей позицией лазерного луча осуществляется посредством дешифратора 27 состояний (фиг.З). При появлениии сигнала ДН С (сигнал "Запись" установлен в начале вывода информации из Э В У) триггер 35 устанавливается в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов от ГСС через элемент И 37 на вход счетчика 38. Выход последнего связан с дешифраторам 39, В начальный момент записи (появляется сигнал ДНС) триггер 42 устанавливается в единичное состояние (сигнал Р 1), Сброс. данного триггера в исходное состояние произойдет после записи информации строки. Перевод триггера 41 в единичное состояние (Р 2) возможен только после поступления числа импульсов, соответствующего смещению лазерного луча на величину Рсм относительно начала цикла сканирования(середина первой строки). Перевод его в нулевое состояние возможен после, прохождения 2 Рср импульсов от ГСС (окончание записи второй строки), Перевод триггера 40 в единичное состояние возможен после поступления Рр+ Рсм импульсов от ГСС (середине второй строки). Сброс его в исходное состояние осуществляется по команде ПЗУ 32 (С 2 -О), отключающей ОЗУ 23, Этот же сигнал совместно с сигналом "Конец записи" переводит триггер 35 в нулевое состояние, прекращая процесс вывода информации после окончания полного цикла записи трех строк. Выигрыш в производительности, обеспечиваемый данным техническим решением, при й5 пропорционален й. Дальнейшее увеличение й не приводит к лучшему использованию энергии лазерного излучения, однако может быть полезно с точки зрения облегчения режима работы сканирующего элемента. Таким образом, . реализуется трех-пятикратный выигрыш в производительности без увеличения мощности лазера и быстродействия систем развертки луча.Формула изобретенияУстройство для записи информации, содержащее лазер, коллимэтор, блок отклонения лазерного луча в виде зеркального многогранника, датчик начала строки, апти чески связанный с блоком отклонения лазерного луча, выход которого электрически связан с входом синхронизации блока управления, объектив, оптически связанный с выходом блока отклонения лазерного луча, 10 носитель информации, оптически связанный с объктивом и установленный в его фокальной плоскости, блок перемещения, механически связанный с носителем информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 15 повышения быстродействия, оно содержит акустооптический модулятор-дефлектор, дополнительные коллимэторы по числу лучей на выходе акустооптического модулятора-дефлектора, отклоняющие оптические 20 элементы, генераторы колебаний, число которых соответствует числу лучей на выходе акустооптического модулятора-дефлектора, входы управления частотой и модуляцией генераторов колебаний соединены с соответствующими выходами блока управления, мультиплексор, входы которого соединены с выходами генераторов колебаний, э выход подключен к управляющему входу акустооптического модулятора-дефлектора, информационный вход и выход которого оптически связаны соответственно с выходом лазера и отклоняющими оптическими элементами, которые через коллиматоры оптически связаны с входом блока отклонения лазерного луча, причем оптические оси коллиматоров расположены в одной плоскости с угловым сдвигом относительно друг друга для прохождения лазерного луча через зеркальную грань блока отклонения лазерного луча с линейным сдвигом относительно друг друга.1665396 г,гаегпа аиндлеоа гЕи д агпл е Ее,олге г ГС О 7 гг Ф оо о геага пе мгс лмис п гг а Е 7 ж-е о о т о о о егЕ оаггалн. о-гУ Г, Оалаливиые РЗы-Е 1 о е о омге. РЗЭ-гсие РВУРО о о дне,.а 7 Ы РЛ о О.ЬеЗЫ РЗУ".У Конец бьсбаба ОРУ.Е Р е 7 Ксреге записи РЗУ.г,бапиее РЭу У ЙеХое 7 О бргЬнгге Зеебпба. Р Р г о Ьеееч запили ОЗУ- иана ло залил. РРУКУ 1 РОГ Ьебог 7 ОЗйоггеге быЬтяа реу.г Рг о у Йю егЕ Залгием Рэугга гало,гилиса юу Рь 8 пР е 7 П-.З Р о О о аггеи Залгиси Р.Вфф аиа Ео базиса РЗУс.г боЯ ОЗйР лг Р./ У о Ногггц Ргсло,л енец Раггаыа глн. 4 Ю п,лй Рл бесМа РЗУ.г Соа гл.од пеги ыР 3/3 бмхпаы Г 7 ду лггаегфб лениг оиру