Оптическое запоминающее устройство Советский патент 1993 года по МПК G11B7/00 

Изобретение относится к области накопления информации, а именно к оптическим запоминающим устройствам и предназначено для использования в вычислительной технике, в частности, в качестве устройства записи и считывания информации.

Целью изобретения является повышение эффективности оптического запоминающего устройства путем расширения диапазона рабочих температур оптического запоминающего устройства за счет компенсации аберраций.

На фиг. 1 показан упрощенный поперечный разрез оптического запоминающего устройства; на фиг. 2 - продольный разрез оптического запоминающего устройства; на фиг. З- Ю - приведены варианты реализации оптического цилиндрического компенсатора оптического запоминающего устройства.

Оптическое запоминающее устройство состоит из полупроводникового лазера 1, коллиматора 2, оптического блока 3, микрообъектива 4, оптического цилиндрического

компенсатора 5, контейнера 6, иммерсионной жидкости 7, цилиндрического герметичного носителя информации 8, статора электродвигателя 10, ротора электродвигателя 11, соединительной магистрали 9, гидропривода позиционера оптического носителя информации 12, фотоприемника 13. При этом полупроводниковый лазер 1, коллиматор 2, оптический цилиндрический блок 3, микрообъектив 4, оптический цилиндриче-. ский компенсатор 5, цилиндрический герметичный носитель информации 8, слой иммерсионной жидкости 7, фотоприемник 13 связаны оптически. А именно, излучение полупроводникового лазера 1 при помощи коллиматора 2, оптического блока 3, микрообъектива 4, оптического цилиндрического компенсатора 5 и слоя иммерсионной жидкости 7, формируется на внутренней поверхности цилиндрического герметичного носителя информации 8 в виде дифракционной точки.

Излучение, отраженное от регистрирующего покрытия 8 цилиндрического герметичного носителя информации 8, проходит

§

2

а ГО

слой иммерсионной жидкости 7, оптический цилиндрический компенсатор 5, микрообъектив 4, оптический блок 3 и поступает на фотоприемник 13.

Ротор электродвигателя 11 механически закреплен на одном из торцов цилиндрического герметичного носителя информации 8, а статор электродвигателя 10 механически закреплен на боковой поверхности контейнера 6. На торцах контейнера б выполнены отверстия, к которым подключена соединительная магистраль 9 с реверсивным насосом 12 гидропривода позиционирования (например, шестеренчатым насосом), являющимся в данном случае приводом осевого перемещения цилиндрического герметичного носителя информации 8, а сам цилиндрический герметичный носитель информации 8 является поршнем гидропривода.

На фиг. 3 и фиг. 4 изображены соответственно поперечный и продольный разрезы оптически связанной системы, состоящей из микрообъектива 4, оптического цилиндрического компенсатора 5, слоя иммерсионной жидкости 7, цилиндрического герметичного носителя информации 8, Оптический цилиндрический компенсатор 5 выполнен в виде плоско-вогнутой цилиндрической линзы, вогнутая поверхность которой концентрична наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации 8, причем образующая цилиндрической поверхности линзы параллельна образующей цилиндрического герметичного носителя информации. Толщина иммерсионного зазора выбирается из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в .фокусе микрообъективэ при изменении показателя преломления иммерсионной жидкости с изменением температуры, а также допустимым гидродинамическим сопротивлением между цилиндрическим герметичным носителем информации и оптическим цилиндрическим компенсатором.

На фиг. 5 и фиг. 6 изображены соответственно поперечный и продольный разрезы оптически связанной системы, состоящей из микрообъектива 4, составного оптического цилиндрического компенсатора (5,5), иммерсионной жидкости 7, цилиндрического герметичного носителя информации 8. Оптический цилиндрический компенсатор 5,5 выполнен составным. Ближайшая к микрообъективу 4 часть оптического цилиндрического компенсатора 5 выполнена в виде плоско-вогнутой цилиндрической линзы, обращенной плоской стороной к микрообъективу 4, а образующая цилиндрической по0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

верхности этой части оптического цилиндрического компенсатора перпендикулярна образующей цилиндрического герметичного носителя информации. Вторая часть оптического цилиндрического компенсатора выполнена в виде цилиндрической линзы со скрещенными образующими цилиндрических поверхностей, а радиусы цилиндрических поверхностей имеют один знак. Цилиндрическая поверхность, обращенная к цилиндрическому герметичному носителю информации имеет радиус концентричный образующей цилиндрического герметичного носителя информации, а цилиндрическая поверхность, обращенная к плоско-вогнутой части оптического цилиндрического компенсатора образует с ней концентрический иммерсионный зазор. Толщина иммерсионного зазора и радиуса цилиндров между частями оптического цилиндрического компенсатора 5 и 5 выбираются из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерси- о.нной жидкости с изменением температуры.

На фиг, 7 и фиг. 8 изображены соответственно поперечный и продольный разрезы оптически связанной системы, состоящей из микрообъектива 4, составного оптического компенсатора (5,5), слоя иммерсионной жидкости 7, цилиндрического герметичного носителя информации 8. Оптический цилиндрический компенсатор 5,5 выполнен составным. Ближайшая к микрообъективу 4 часть оптического цилиндрического компенсатора выполнена в виде плоско-выпуклой цилиндрической линзы, обращенной плоской стороной к микрообъективу 4, а образующая цилиндрической поверхности этой части оптического цилиндрического компенсатора параллельна образующей цилиндрического герметичного носителя информации. Вторая часть оптического цилиндрического компенсатора выполнена в виде двояко-вогнутой цилиндрической линзы с параллельными образующими цилиндрических поверхностей. Цилиндрическая поверхность, обращенная к цилиндрическому герметичному носителю информации имеет радиус, концентричный образующей цилиндрического герметичного носителя информации, а цилиндрическая поверхность, обращенная к плоско-выпуклой части компенсатора образует с ней кон- центрический иммерсионный зазор. Толщина иммерсионного зазора и радиусы цилиндров между частями оптического цилиндрического компенсатора 5 и 5 выбираются из условия обеспечения допустимой

волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерсионной жидкости с изменением температуры.

На фиг. 9 и фиг. 10 изображены соответственно поперечный и продольный разрезы оптически связанной системы, состоящей из микрообъектива 4, оптического цилиндрического компенсатора 5, иммерсионной жидкости 7, цилиндрического герметичного носителя информации 8. Оптический цилиндрический компенсатор 5 выполнен в виде положительной цилиндрической линзы. Образующая цилиндрической поверхности оптического цилиндрического компенсатора 5 перпендикулярна образующей цилиндрической поверхности цилиндрического герметичного носителя информации. Толщина иммерсионного зазора и радиус цилиндрической поверхности оптического цилиндрического компенсатора выбираются из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерси- онной жидкости с изменением температуры.

Оптическое запоминающее устройство работает следующим образом.

Запись информации осуществляется путем перфорации лазерным излучением регистрирующего покрытия 8, либо изменением его фазового состояния. Регистрирующее покрытие 8 наносится на внутреннюю поверхность трубчатой подложки 8 цилиндрического герметичного носителя информации. Считывание информации осуществляется излучением меньшей интенсивности. Цилиндрический герметичный носитель информации вращается с помощью электродвигателя, ротор 11 которого укреплен на одном из торцов цилиндрического герметичного носителя информации {8,8), а. статор 1.0 расположен на боковой поверхности контейнера 6.

При позиционировании цилиндрический герметичный носитель информации (8,8) является поршнем гидропривода.

В процессе работы оптического запоминающего устройства изменяется его температура. Это обусловлено изменением температуры окружающей среды, а также за счет рассеяния энергии в процессе работы электронных и механических узлов устройства,

Изменение температуры вызывает изменение показателя преломления иммерсионной жидкости. Это искажает характеристики волнового фронта в сфокусированном пятне в плоскости регистрирующего слоя.

При отсутствии оптического цилиндрического компенсатора между микрообъективом и цилиндрическим герметичным носителем информации слой иммерсионной 5 жидкости имеет форму отрицательной цилиндрической линзы, которая при изменении показателя преломления вносит сферическую аберрацию и астигматизм. В оптическом запоминающем устройст0 ве, изображенном на фиг. 3, 4 оптический цилиндрический компенсатор установленный между микрообъективом и цилиндрическим герметичным носителем информации уменьшает толщину иммерсионного зазора.

5 При этом иммерсионный зазор между оптическим цилиндрическим компенсатором и цилиндрическим герметичным носителем информации выбирается минимальным. Его величина ограничена только гидродинами0 ческим сопротивлением между контейнером и цилиндрическим герметичным носителем информации. С повышением температуры такой слой практически не вносит астигматизма и сферической аберра5 ции из-за своей малой толщины. Толщина слоя иммерсионной жидкости между оптическим цилиндрическим компенсатором и микрообъектйвом выбирается из условия допустимой сферической аберрации, кото0 рую вносит этот слой при изменении его показателя преломления с изменением его показателя преломления с изменением температуры.

В оптическом запоминающем устройст5 ве, изображенном на фиг. 5, 6 благодаря составной конструкции оптического цилиндрического компенсатора увеличен зазор между оптическим цилиндрическим компенсатором и цилиндрическим герметич0 ным носителем информации.

При работе устройства с повышением температуры изменяется показатель преломления иммерсионной жидкости во всех трех иммерсионных зазорах, которые обра5 зуют микрообъектив 4, оптический цилинд- / рический компенсатор 5,5 и цилиндрический герметичный носитель информации 8. С изменением температуры слой иммерсии между цилиндрическим гер0 метичным носителем информации и оптическим цилиндрическим компенсатором внесет в оптическую систему астигматизм. Слой иммерсии между двумя частями оптического цилиндрического компенсатора так- 5 же вносит астигматизм в оптическую систему. Оба иммерсионных слоя имеют вид цилиндрических линз с одинаковыми знаками. Однако эти цилиндрические линзы являются скрещенными. С изменением температуры астигматизм, который внесет

слой иммерсии между цилиндрическим герметичным носителем информации и оптическим цилиндрическим компенсатором будет скомпенсирован слоем иммерсии между двумя частями оптического цилиндрического компенсатора 5 и 5.

В устройстве, изображенном на фиг. 7, 8 тот же результат достигается тем, что зазор между частями оптического цилиндрического компенсатора 5 и 5 образует слой в виде цилиндрической линзы, оптическая сила которой противоположна по знаку линзе, образованной слоем иммерсии между цилиндрическим герметичным носителем информации и оптическим цилиндрическим компенсатором. При изменении температуры астигматизм, унесенный слоем иммерсии между цилиндрическим герметичным носителем информации и оптическим цилиндрическим компенсатором будет скомпенсирован слоем иммерсии между частями оптического цилиндрического компенсатора 5 и.5. В устройстве, изображённом на фиг. 9, 10, вносимый астигматизм, обусловленный изменением температуры, компенсируется оптическим цилиндрическим компенсатором в виде положительной цилиндрической линзы..

формула изобретен и я

1. Оптическое запоминающее устройство, содержащее цилиндрический герметичный носитель информации с приводом его вращения, размещенный в цилиндрическом контейнере, выполненном иммерсионной жидкостью, оптически связанные с цилиндрическим герметичным носителем информации через окно в цилиндрическом контейнере, лазер, коллиматор, оптический блок, микрообъектив, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, между микрообъективом и цилиндрическим герметичным носителем информации установлен оптический цилиндрический компенсатор.

2. Устройство по п. 1.6 т л и ч а ю щ е е- С я тем, что оптический цилиндрический

компенсатор выполнен в виде плоско-вогнутой цилиндрической линзы, вогнутая поверхность которой концентрична наружной поверхности цилиндрического герметично- го носителя информации.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оптический цилиндрический компенсатор выполнен из двух цилиндрических линз, первая из которых, ближайшая к

микрообъективу, - плоско-вогнутая, вогнутостью обращенная к цилиндрическому герметичному носителю информации, образующая вогнутой поверхности перпендикулярна образующей наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации, у второй линзы одна поверхность выпуклая и концентричная вогнутой поверхности первой линзы, а другая поверхность концентрична наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оптический цилиндрический компенсатор выполнен из двух цилиндриче-:

ских линз, первая из которых, ближайшая к. микрообъективу, - плоско-выпуклая, выпуклостью обращенная к цилиндрическому герметичному носителю информации, образующая выпуклой поверхности параллельна образующей наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации, вторая линза - двояковогнутая одна поверхность которой концентрична выпуклой поверхности первой линзы, а

другая поверхность концентрична наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации.

5. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оптический цилиндрический

компенсатор выполнен из плоско-выпуклой линзы, выпуклостью обращенной к цилиндрическому герметичному носителю информации, а образующая выпуклой поверхности линзы перпендикулярна образующей наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации,

фиг. 1

Использование: изобретение относится к устройствам накопления информации и предназначено для использования в вычислительной техники в качестве внешней памяти персональных и ЕС ЭВМ. Сущность изобретения: в данном устройстве, с целью увеличения рабочего диапазона температур, в зазор между фокусирующим микрообъективом и цилиндрическим носителем информации вводится защитное окно из одной или нескольких цилиндрических линз. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Фиг.2

Фиг. 8

Фиг, 7