Устройство для записи информации Советский патент 1991 года по МПК G06K15/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах растровой записи информации сканирующим лазерным лучом.

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 сканирования

На 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 первого, второго и третьего каналов модулятора-дефлектора при отсутствии сигнала от ЭВМ); на фиг.6 - пространственная диаграмма процессов сканирования; на фиг 7 - таблица прожига постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

Устройство для записи информации содержит последовательно установленные по ходу оптического луча лазер 1, акустоопти- ческий (АО) модулятор-дефлектор 2, отклоняющие оптические элементы (зеркала) 3-5, коллиматоры 6-8, блок 9 отклонения лазерного луча (зеркальный 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 соответствуюО

о сл

ОЭ

ю

им входам Yl, Y2. Y3 управления частотой входам П, Г2, ГЗ внешней модуляции геераторов 15-17 колебаний, каждый из коорых может работать на одной из двух иксированных частот, отличающихся друг от друга на величину

Afr (N - 1) 720°v3B/(N п Рстр Я) , где v3B - скорость звука в АО модуляторе-дефлекторе 2;

N - число лучей на выходе модулятора- дефлектора (в рассматриваемом примере N 3);

п - число граней зеркального многогранника 9;

Рстр - разрешение строки; Я - длина волны лазерного излучения. Выходы генераторов через мультиплексор 18 связаны с входом АО модулятора-дефлектора 2. Частоты сигналов генераторов 15-17 колебаний выбраны таким образом чтобы при включении генератора 15 колебаний излучение с выхода АО модулятора- дефлектора 2 попадало на зеркало 3, при включении генератора 16 колебаний -- на зеркало 4, а при включении генератора 17 колебаний - на зеркало 5. Зеркала 3-5 установлены так, чтобы отраженные от них лучи после прохождения коллиматоров 6-8, соответственно, попадали на зеркальный многогранник с линейным и угловым сдви- гом друг относительно друга на a/N и 720°/ (n-N), где а - ширина грани зеркального многогранника 9. Соответственно, размер лазерных пучков на выходах коллиматоров равен D a/N.

Блок 14 управления устройством содержит (фиг,2), регистр 19 сдвига, формирователь 20 синхроимпульсов записи. Выходы регистра 19 сдвига подключены к информационным входам ОЗУ 21-23, а выходы формирователя 20 синхроимпульсов записи - к входам регистров 24-26 адреса, вторые входы которых и вход дешифратора 27 состояний соединены с выходом генератора 28 синхроимпульсов считывания (ГСС), выходы переполнения регистров 24-26 адреса подключены к двухразрядным счетчикам 29-31, а адресные выходы - к адресным входам ОЗУ 21-23. Выходы двухразрядных счетчиков 29-31 связаны с адресными входами ПЗУ 32, информационные выходы которого связаны с управляющими входами ОЗУ 21- 23 и регистров 24-26 адреса.

Дешифратор 27 состояний содержит (фиг.З) первый 33 и второй 34 элементы И, связанные по выходу с R- и S-входамм первого триггера 35, элемент НЕ 36, связанный по выходу с вторым входом элемента И 34.

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 (фмг.4) последовательно оптически связанные источник 43 света, линзу 44, диафрагму 45, фотоприемник 46, выход которого под0 ключей 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

5 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,

0 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

5 информационного сигнала. АО модулятор- дефлектор 2 направляет лазерный луч по одному из трех оптических каналов, образованных зеркалами 3-5 и коллиматорами 6- 8, на вращающийся зеркальный

0 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 по5 следовательно поступающей с входа блока 14 управления информацией. Кадровая развертка осуществляется непрерывной протяжкой носителя 11 посредством блока 12 перемещения носителем.

0 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

5 сигнал на его выходе появляется в момент вхождения первой строки из группы трех строк з рабочую зону сканирования. В этот момент световой пучок от источника 43 света (фиг.4), отражаясь от грани зеркального

0 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 очеред5 ного цикла записи (каждый цикл записи - запись трех строк). При использовании первых рабочих частот fi, fa и fs генераторов J5-17 колебаний начало каждой последующей строки должно быть смещено на носителе 1 информации на величину FCM

дискретов, равному РСтр/(М-1), где Рстр - разрешение строки (или число дискретов отсчета в одной строке), что определяется их угловым смещением 720°/nN (фиг.6).

При использовании частот h, f4 и fб с генераторов 15-17 колебаний величина FCM 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, что приводит 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 РСм - 1/2, третий - на величину 2FCM Рстр. Во втором цикле сканирования первый луч должен быть смещен относительно третьего, завершающего первый цикл сканирования, на величину РСм - 1/2, второй - на величину РСтр и т.д. Реализация компенсирующих смещений осуществляется изменением частоты генераторов 15-17 колебаний по сигналам Y1, Y2, Y3 управления частотой из блока 14 управления. Величина разности частот каждого генератора может быть определена следующим образом. Величина компенсирующего смещения соответствует угловому отклонению лазерного пучка на выходе АО модулятора-дефлектора 2 на величину

Да 720 (N - 1)/(2Рстр nN) с другой стороны

Л„-г А А ч . AAf

Aa-fe W где А- длина волны лазерного излучения;

Л- длина ультразвуковой волны в АО модуляторе дефлектора;

Af- разность двух частот каждого генератора 15-17;

v3B - скорость звука в АО модуляторе дефлекторе 2, тогда

Аг(М-1)720Рузв шРстр n N Я

Управление выводом информации в соответствии с управляющими и информационными сигналами ЭВМ, а также в соответствии с состоянием исполнительных 5 элементов устройства вывода информации осуществляет блок 14 управления устройством (фиг.2). На его входы от ЭВМ поступают информационные сигналы, сигналы синхронизации (СИ ЭВМ), а также сигналы начала 0 записи Запись и конца записи Конец за- писи. От датчика 13 начала строки устройства поступает сигнал ДНС. Выходами блока 14 управления устройством являются информационные выходы Г1, Г2, ГЗ, связэн5 ные с модулирующими входами соответствующих генераторов 15-17 колебаний, а также выходы управления преключением частоты этих генераторов Y1, Y2. Y3. В начальный момент времени (появляется на вхо0 де дешифратора состояний сигнал Запись) информация от ЭВМ через регистр 19 сдвига, преобразующий входной информационный сигнал в последовательность импульсов, заносится в ОЗУ 21. Про5 цесс занесения информации тактируется импульсами от формирователя синхроимпульсов записи (ФСЗ) 20. Последний вырабатывает по каждому импульсу СИ ЭВМ импульсы, число которых равно разрядно0 сти машинного слова. Эти иМпульсы поступают в регистр 24 адреса, который считает их число и вырабатывает адрес занесения последовательной информации в ОЗУ 21. При полном заполнении регистра 24 адреса

5 на его выходе появляется импульсный сигнал переполнения, по которому сбрасывается содержимое регистра адреса, а двухразрядный счетчик 29 устанавливается в единичное состояние (фиг.7). содержимое

0 двухразрядных счетчиков 29-31 поступает на адресные входы ПЗУ 32, на выходе которого появляется соответствующая команда А2, переключающая ОЗУ 21 в режим выборки информации, а ОЗУ 22 - в режим занесе5 ния информации. Начало выборки информации из ОЗУ 21 начинается с момента поступления сигнала ДНС, по которому вырабатывается6сигнал Р1, который совместно с сигналом А2 обеспечивает подключе0 ние вхеда 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

5 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 выходе

Y2 ПЗУ 32 появляется сигнал Y2, 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 лазер- йый пучок пройдет расстояние на носителе записи в FCM дискретов (в данном случае для

N 3 FCM - yFcrp }. При этом на выходе

дешифратора 27 состояний появляется сиг- йал Р2, обеспечивающий подключение входа регистра 25 адреса к ГСС 28. В процессе ыборки информации из ОЗУ 22 заканчива- Јтся выборка информацией из ОЗУ 21. Сигнал переполнения регистра 24 адреса сбрасывает его начальное состояние и перебрасывает двоичный счетчик 29 в следующее состояние. В результате этого ца выходе ПЗУ 32 вырабатывается следующая команда, которая отключает ОЗУ 21. В этот же момент пропадает сигнал Р1 на выходе дешифратора 27 состояний. После заполне- ншя ОЗУ 23 с выхода ПЗУ 32 поступает команда, переводящая ОЗУ 23 в режим выборки информации, а ОЗУ 21 - з режим занесения информации Выборка информации из ОЗУ 23 начинается с момента появления сигнала РЗ, вырабатываемого Дешифратором состоянии в тот момент, ког- а второй луч прошел половину второй стро- м В процессе выборки информации мз ОЗУ 3 заканчивается выборка информации из фЗУ 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 Р1 на выходе дешифратора 27 состояний. Начинается второй цикл сканирования (работает следующая грань зеркального многогранника). Отличие от первого цикла сканирования здесь состоит в том, что поскольку запись первой строки второго цикла ведется во время технологических пауз1 при записи третьей строки первого цикла, начало пер- ЕЮЙ строки должно быть смещено 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

одного дискрета. Для реализации таких процессов во втором цикле сканирования сигнал Y1 0; Y2 1; Y3 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 адрее выборки команд ПЗУ в циклах меняется. Третий цикл сканирования полностью повторяет первый, второй - четвертый и т.д.

Формирование сигналов Р1, Р2 и РЗ синхронно с соответствующей позицией лазерного луча осуществляется посредством дешифратора 27 состояний (фиг.З). При появлении сигнала ДН С (сигнал Запись установлен в начале вывода информации из ЭВМ) триггер 35 устанавливается в единичное состояние, разрешая прохождение им- рульсов от ГСС через элемент И 37 на вход счетчика 38. Выход последнего связан с дешифратором 39. В начальный момент записи (появляется сигнал ДНС) триггер 42

устанавливается в единичное состояние (сигнал Р1). Сброс данного триггера в исходное состояние произойдет после записи информации строки. Перевод триггера 41 в единичное состояние (Р2) возможен только

после поступления числа импульсов, соответствующего смещению лазерного луча на величину FCM относительно начала цикла сканирования (середина первой строки). Перевод его в нулевое состояние возможен

после- прохождения 2РСтр импульсов от ГСС (окончание записи второй строки). Перевод триггера 40 в единичное состояние возможен после поступления РСтр + Рем импульсов от ГСС (середине второй строки).

Сброс его в исходное состояние осуществляется по команде ПЗУ 32 (С2 -Ю), 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 решени0 ем, при N 5 пропорционален N. Дальнейшее увеличение N не приводит к лучшему использованию энергии лазерного излучения, однако может быть полезно с точки зрения облегчения режима работы

5 сканирующего элемента. Таким образом, реализуется трех-пятикратный выигрыш в производительности без увеличения мощности лазера и быстродействия систем развертки луча.

Формула изобретения Устройство для записи информации, содержащее лазер, коллиматор, блок отклонения лазерного луча в виде зеркального многогранника, датчик начала строки, опти- 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, носитель информации, оптически связанный с объктивом и установленный в его фокальной плоскости, блок перемещения, механически связанный с носителем информации, отличаю щеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит акустооптический модулятор-дефлектор, дополнительные коллиматоры по числу лучей на выходе акустооптического модулятора-дефлектора, отклоняющие оптические 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, а 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.

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, объектив, 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. 6 ил.

+

)

г

/3

п

фие.1

ban

A2 82 CZ A1 81 LI

Iffltf

Фиг. 2

|

Канал 1

1ПЛ-ЛП

Канале

мм

Ml

I I I

JUl-ЯПЯЯ-ЯЛ

Канал 3

I

ПЯ-AfMU

Фиг. 5