Устройство оптической записи и воспроизведения информации Советский патент 1992 года по МПК G11B7/00 

Изобретения относится к технике накопления информации оптическими средствами с относительным перемещением пучка излучения и оптического носителя и может быть использовано в вычислительной технике 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.б - 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

фиг.8 - четвертый вариант схемы устройства.

Сущность записи с помощью устройст- ва заключается в следующем.

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 излучения поступает на фотоприемник 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 сигнала считывания, снимаемого с фотоприемника, на сигнал записи. Тот же результат может быть получен умножением сигнала считывания

s

И

2

О

о о

VI

на сигнал , обратный сигналу записи. В режиме записи сигнал воспроизведения используют для контроля записи в реальном масштабе времени, т.е. если сигнал воспроизведения практически совпадает по форме с сигналом записи (в заранее указанной полярности), то делают вывод о том, что исход- ная информация записана верно, в противном случае делается вывод о том, что информация записана неверно, и запись повторяют. В режиме воспроизведения контроль записи не используется, а сигнал воспроизведения поступает на соответствующее регистрирующее устройство (не показано).

На фиг.1 приведен один из примеров выполнения устройства. Устройство содержит последовательно оптически установленные источник 1 излучения, олектрооптический модулятор 2, поляризационный светоделитель 3, четвертьволновую пластинку 4, объектив 5 и подвижный носитель 6 информации, с вторым оптическим выходом поляризационного светоделителя 3 оптически сопряжен первый фотоприемник 7, а с третьим оптическим выходом - второй фотоприемник 8, электрические выходы фотоприемников подключены соответственно к первому и второму входам аналогового делителя 9, выход которого в свою очередь подключен к первому входу блока 10 сравнения, второй вход которого объединен с входом блока 11 управления, выход которого подключен к электрическому входу электрооптического модулятора 2.

Блок 10 сравнения может быть выполнен (фиг,2) в виде последовательно соединенных аналогового ключа 12 и компаратора 13.

Кроме того, блок 10 сравнения может также быть выполнен (фиг.З) в виде двухка- нального блока, содержащего первый 14 и второй 15 компараторы, выходы которых к входам первой логической схемы И-НЕ 16 подключены соответственно через первую 17 и вторую 18 логические схемы ИЛИ-НЕ, а к входам второй логической схемы И-НЕ 19 - непосредственно, выходы первой 16 и второй 19 логических схем И-НЕ при этом подключены к входам третьей логической схемы ИЛИ-НЕ 20.

По второму варианту устройство (фиг.4) содержит последовательно оптически установленные источник 21 излучения,электрооптическую линзу 22, поляризационный светоделитель 23, четвертьволШвую пластинку 24, объектив 25 и подвижный носитель 26 информации. С вторым выходом поляризационного светоделителя 23 оптически сопряжен первый фотоприемник 27, а с третьим выходом - второй фотоприемник 28, электрические выходы фотоприемников соединены соответственно с первым и вторым и входами аналогового делителя 29, выход которого в свою очередь подключен к первому входу блока 30 сравнения, второй вход которого объединен с входом блока 31 управления, при этом выход последнего

0 подключен к электрическому входу электрооптической линзы 22.

Функциональная схема третьего варианта устройства приведена на фиг.7. Устройство содержит последовательно

5 оптически установленные источник 32 излучения, электрооптический модулятор 33, поляризационный светоделитель 34, четвертьволновую пластинку 35, объектив 36 и подвижный носитель 37 информации, с

0 вторым оптическим выходом поляризационного светоделителя 34 оптически связан первый фотоприемник 38, а с третьим оптическим выходом - второй фотоприемник 39, электрический выход первого фотоприем5 ника 38 подключен к первому входу аналогового умножителя 40, а электрический выход второго фотоприемника подключен к второму входу аналогового умножителя 40, выход которого подключен к первому входу

0 блока 41 сравнения, второй вход которого объединен с входом блока 42 управления, выход которого подключен к электрическому входу электрооптического модулятора 33, Аналоговый умножитель 40 может быть

5 выполнен, например, на микросхеме 525ПС2. Остальные узлы данной функциональной схемы могут быть реализованы так же, как и в ранее рассмотренных функциональных схемах.

0 Функциональная схема четвертого варианта устройства приведена на фиг,8. Устройство содержит последовательно оптически установленные источник 43 излучения, первый электрооптический модуля5 тор 44, поляризационный светоделитель 45, четвертьволновую пластинку 46, объектив 47 и подвижный носитель 48 информации, второй оптический выход поляризационного светоделителя 45 сопряжен с оптическим

0 входом первого фотоприемника 49, выход которого подключен к входу зторого блока 50 управления, выход последнего подключен к электрическому входу второго оптического модулятора 51, третий выход поляризацион5 ного светоделителя 45 через второй оптический модулятор 51 оптически сопряжен с вторым фотоприемником 52, выход которого подключен к первому входу блока 53 сравнения, второй вход блока сравнения объединен с входом первого блока 54 управления, выход которого подключен к электрическому входу первого электрооптического модулятора 44.

В качестве второго оптического модулятора 51 могут использоваться как электрооптические так и акустооптические модуляторы. Второй блок 50 управления при использовании второго электрооптического модулятора 51 представляет собой импульсный усилитель, а при использовании второго акустооптического модулятора - по- следовательно включенные амплитудный модулятор и усилитель мощности, остальные блоки данной функциональной схемы могут быть реализованы так же, как и в предыдущих вариантах.

Устройство, функциональная схема которого приведена на фиг.1, работает следующим образом.

Излучаемый источником 1 излучения пучок излучения модулируется по интенсивности в электрооптическом модуляторе 2 подлежащем записи сигналом, который поступает на вход блока 11 управления (источник сигналов записи не показан). Этот пучок проходит далее через поляризационный светоделитель 3, четвертьволновую пластинку 4, объектив 5 и поступает на регистрирующую среду подвижного носителя б информации, на которой записывается информация. Отраженный от подвижного носителя информации пучок излучения второй раз проходит через объектив 5 И четвертьволновую пластинку 4, в результате чего плоскость его поляризации поворачивается на 90° относительно падающего пучка излучения. Поэтому отраженное от подвижного носителя б информации излучение поляризационным светоделителем 3 направляется на второй фотоприемник 8, в котором оно преобразуется в электрический сигнал, представляющий собой произведение исходного сигнала записи, и сигнала, записанного на подвижном носителе 6 информации, поскольку поступающее на вход второго фотоприемника 8 излучение про- модулировано по интенсивности как в электрооптическом модуляторе 2, так и записываемой на подвижном носителе б информацией. Этот сигнал подается на второй вход i аналогового делителя 9, на первый вход которого с выхода первого фотоприемника 7 поступает электрический сигнал записи, сформированный из части падающего промодулированного по интенсивности пучка излучения, направляемого на первый фотоприемник 7 поляризационным светоделителем 3.

В результате деления сигнала считывания, снимаемого с выхода второго фотоприемника 8, на сигнал записи, снимаемый с выхода первого фотоприемника 7. формируется сигнал воспроизведения, пропорциональный по уровню коэффициенту 5 отражения соответствующего участка регистрирующей среды подвижного носителя 6 информации. Этот сигнал в блоке 10 сравнения сопоставляется по форме с исходным сигналом записи. В случае, если они не сов10 падают по форме, с выхода блока 10 сравнения поступает команда на повторную запись.

Блок 10 сравнения, функциональная схема которого приведена на фиг.2, работа15 ет следующим образом, На управляющий вход аналогового ключа 12 подается дискретный записываемый сигнал и, например, при уровне логической единицы запирает его,. а при уровне логического нуля отпира0 ет. Следовательно, если поступающий на информационный вход аналогового ключа 12 сигнал воспроизведения повторяет по форме сигнал записи и отличается от него только полярностью (а это обеспечивается,

5 например, соответствующим выбором числа каскадов в предусилителях первого 7 и второго 8 фотоприемников), то на выходе аналогового ключа 12 сигнал сохраняет примерно нулевое значение. Если же сигнал

0 воспроизведения будет отличаться от сигнала записи не только полярностью, но и формой, сигнал на выходе аналогового ключа 12 примет значение, заметно отличное от нулевого, что и регистрируется компарато5 ром 13,

Блок 10 сравнения, функциональная схема которого приведена на фиг.З, работает следующим образом, В первом 14 и втором 15 компараторах сигналы воспроиз0 ведения и записи соответственно дискрети- зируются по уровню. Импульсные сигналы с их выходов на вторую схему И-НЕ 19 поступают непосредственно, а на первую схему И-НЕ 16 - проинвертированные соответст5 венно в первой 18 и второй 19 схемах ИЛИ- НЕ, При неискаженной записи на выходе первой логической схемы И-НЕ 16 сигнал будет принимать уровень логической единицы при записи, например, логической еди0 ницы, а на выходе второй логической схемы И-НЕ 19 - при записи, например, логического нуля. В результате при неискаженной записи сигнал на выходе третьей логической схемы ИЛИ-НЕ 20 принимает по5 стоянное значение, соответствующее логическому нулю. В случае , если сигнал воспроизведения в какие-то моменты времени отличается по форме от сигнала записи, сигнал на выходе третьей логической схемы ИЛИ-НЕ 20 в эти моменты времени

будет принимать значения, соответствующие логической единице. Поэтому импульсы, снимаемые с выхода третьей логической схемы ИЛИ-НЕ 20, используются в качестве команды для перезаписи информации.

Устройство, функциональная схема которого приведена на фиг.4, работает следующим образом. Излучаемый источником 21 иЗл учения 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 проходит через поляризационный светоделитель 23 (в котором небольшая - порядка 1 % - часть прямого излучения ответвляется на первый фотоприемник 27), четвертьволновую пластинку 24, объектив 25 и попадает 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 записи 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 объектив 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 записи, 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 считывания делится на сигнал записи, в результате чего на выходе аналогового 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 исходным сигналом записи, и в случае, если эти сигналы отличаются друг от друга по форме более, чем

допустимо, формируется команда на перезапись информации.

Устройство, функциональная схема которого приведена на фиг.7, работает следующим образом. Излучаемый источником 32 излучения пучок излучения в электрооптическом модуляторе 33 модулируется по интенсивности подлежащим записи сигналом в соответствии с сигналами блока 42 управления. Далее пучок проходит через поляризационный светоделитель 34 (в котором часть излучения ответвляется на первый фотоприемник 38), четвертьволновую пластинку 35, объектиг 36 и попадает на регистрирующую среду подвижного носителя 37 информации, на которой происходит запись. При этом отраженный от подвижного носителя 37 информации пучок проходит вторично через объектив 36, четвертьволновую пластинку 35 и поляризационный светоделитель 34, попадая на второй фотоприемник 39. С выхода первого фотоприемника 38 при отсутствии сбоев в работе источника 32 излучения, оптического модулятора 33, блока 42 управления, поляризационного светоделителя 34 и первого фотоприемника 38 должен сниматься сигнал, практически совпадающий по форме с сигналом записи, С выхода второго фотоприемника 39 снимается сигнал, пропорциональный произведению сигналов записи и воспроизведения, Но так как сигнал записи дискретный, то получить сигнал сравнения возможно не только непосредственным делением, но и умножением сигнала с носителя 37 информации на сигнал, обратный сигналу записи, что с математической точки зрения эквивалентно. Сигнал, обратный прямоугольному по форме, также имеет прямоугольную форму, но иной в общем случае размах, иную среднюю составляющую и является противофазным.

Пример. Пусть в сигнале записи, например, уровень логической единицы равен U3ani 5 В, а уровень логического нуля равен Узапо 0,2 В. Тогда деление сигнала с носителя информации на сигнал записи равносильно его умножению на обратный сигнал с уровнями Uo5p.i 0,2 В и Uo6p.o 5 В, т.е. фактически на противофазный сигнал записи. Это обстоятельство учитывается при выборе числа каскадов в усилителях первого 38 и второго,39 фото- приемников, коэффициентов усиления в них и постоянных составляющих сигналов на их выходах. При правильном учете этих факторов на выходе аналогового умножителя 40 будет получен неискаженный сигнал воспроизведения, содержащий информацию 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 сравнения сравнивается по форме с исходным сигналом записи, и в случае, если их различие выходит за допустимые пределы, делается вывод о необходимости перезаписи информации,

В устройстве, функциональная схема которого приведена на фиг.8, для умножения сигнала с носи-эля 48 информации на сигнал, обратный сигналу записи, вместо аналогового умножителя используется второй оптический модулятор 51 с вторым блоком 50 управления, В остальном эти варианты аналогичны и элементы 43 - 47, 49, 50, 52 - 54 устройства также аналогичны соответствующим элементам устройства по третьему варианту (фиг.7). Достоинством последнего варианта по сравнению с предыдущими является возможность его использования на более высоких скоростях записи, так как электрооптические модуляторы обладают более ши- рокой (не менее 100 МГц) полосой пропускания, чем аналоговые делители и умножители (рр нескольких МГц).

Во всех рассмотренных вариантах допустимо исключение первого фотоприемника. При этом соответствующие входы аналоговых -целителей на фиг.1 и 4, аналогового умножителя на фиг,7 и второго блока управления на фиг.8 объединяются с входом первого блока управления. Реализуемы также варианты, аналогичные приведенным на фиг.1 и 7, на базе акустооптических модуляторов.

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 срэвне5 ния. светоделитель, второй оптический выход которого подключен к первому фотоприемнику, объектив и подвижный носитель информации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверно0 сти записи путем ее контроля в реальном масштабе времени с возможностью последующей коррекции, в него введен преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал, оптический вход ко5 торого сопряжен с третьим выходом светоделителя и к электрическому входу которого подключен первый фотоприемник, а электрический выход преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал

0 подключен к второму входу блока сравнения.

2.Устройство по п. 1, о т л и чающее- с я тем, что, преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал выполнен в

5 виде последовательно включенных второго фотоприемника и аналогового делителя, к второму входу которого подключен выход первого фотоприемника.

3.Устройство поп.1,отличающеё- 0 с я тем, что преобразователь оптического

сигнала в электрический сигнал выполнен в виде последовательно включенных второго фотоприемника и аналогового умножителя, к второму входу которого подключен выход 5 первого фотоприемника.

4.Устройство по h.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал выполнен в виде оптически связанных электрооптиче0 ского модулятора, к электрическому управляющему входу которого подключен выход первого фотоприемника, и второго фотоприемника.

г 8

Изобретение относится к устройствам оптической записи и воспроизведения информации и позволяет повысить достоверность записи путем ее контроля в реальном масштабе времени с возможностью последующей коррекции. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, оптический вход которого сопряжен с третьим выходом светоделителя, к электрическому входу которого подключен первый фотоприемник, а электрический выход преобразователя 8 подключен к второму входу блока сравнения. 3 З.п.ф-лы, 8 ил.

г

11

I

ю

I

21

22

1

Сигнал записи.

Сигнал

контроля записи

I

5

кн

1

Сигнал ФЭааиаг.

ГШ(

(j

Сигнал 8оспроизВеде#цй

Фиг.1

фиг. 2

Сигнал ,

KOft/ПрОЛЯ

записи.

Фиё.З

- 28

26

25

и

-он

G

ВоспроиэВе&ения

Фиг. 4

Фиг. 7

воспроизведения