Оптическое запоминающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G11C13/04 

Изобретение относится к области вычи лительной техники и автоматики, в часгности к оптическим системам обработки данных, и может быть применено в инфор мационно-поисковых системах, системах регистрации и обработки данных научных измерений, а также в .системах видеозаписи. Известны оптические запоминающие устройства (ЗУ), содержащие диск со све точувствительным покрытием, установленный на вращающемся шпинделе, расположенную на подвижной каретке оптическую головку (4иксирующую систему), источник света, модулятор и блок считывания Оанако в этом устройстве для достижения высокой плотности размещения ин4юрмаиии необходимо применять высокоточные шпиндельные узлы сложной конструкции. Смена дисков затруячена. Для исключения наложения информалионных дорожек при CMOiTO диска, его необходимо устанавливать относительно шпинделя с погрешностью в несколько раз меньшей размера сфокусированного светового луча. При достижимых оптическими методами плотности размещения информации эта величина составляет 0,1-1 мкм. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является оптическое ЗУ, содержащее вращающийся диск со светочувствительным покр111тием и зеркальной боковой поверхностью: установленную на подвижной каретке оптическую головку, источник света, оптический модулятор, блок считывания и систему слежение за выбранной дорожкой с интерференционным датчиком радиальных биений диска Однако это устройство имеет ограниченное быстродействие системы слежения, за выбранной ророжкой вследствие наличия подвижных механических 1астей и большую чувствительность к погрешностям установки диска в направлениии оси вращения. Кроме того, в этом устройстве не уситывается составляющая радиалыплх биений писка в направлении, перпеноткулярном перемещению каретки (тангенциальная составляющая), которая нарушает равномерность, двиндания дорожки относител но перетяжки сфокуснрованного луча, что ограничивает выбор кода записи ин(1зормации, затрудняет запись с высокой плотностью аналоговых сигналов. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Это достигается введением оптически связанных второго объектива, оборачивающей системы и второго отражательного элемента, причем второй объектив расположен в центре диска, а второй отражательный элемент содержит два плоских зеркала, расположенных пой прямым углом и оптически связан с первым отража тельным элементом, который выполнен в виде плоского зеркала, На фиг. 1 представлена функциональна схема предложенного устройства, а на (|яг. 2 - расположение отражательных эл МШтов в пространстве отноййтёпьно элементов устройства. Устройство содержит вращающийся вокруг оси О -О шпиндель 1, на торцовой поверхности которого установлен носитель 2, выполненный в виде диска со светочувствительным покрытием. Диск в центральной части имеет отверстие 3, в котором жестко крепится второй объектив 4, оптически связанный с коллиматором 5 и оборачивающей системой 6, отражательныеэлементы 7 и 8, оптически связанные источник света 9, модулятор 1О, св тоделительный элемент 11, .связанный с топриемником 12, первый объектив 13 и каретку 14. Отражательный элемен 8 состоит из двух плоских зеркал 15 и 16, расположенных под углом; Устройство работает, еле дующим .. Луч света от источника 9 проходит через модулятор 1О, где изменяет свою интенст вность в соответствии с записываемой информацией, проходит через светоделительный элемент 11, например пол прозрачное зеркало, и попадает на колли тор 5. Изображение источника 9, построенное коллиматором 3, пiзoeииpyeтcя вторым объективом 4 в фокальную. плоскость оборачивающей системы 6, которая превращает, гомоцентрический пучок в параллельный и изменяет знак угла наклон оси пучка. Отражательные элементы 8 и 7 направляют этот пучок на первый объектив 13, который концентрирует мо784 улфованное излучение источника 9 на светочувствительное покрытие диска 2. При вращ.ении шпинделя 1 на диске под воздействием этого излучения известным способом (термооптическим, магнитооптическим и т.п.) записывается ин(}юрмационная дорожка. При считывании часть отраженного от диска луча малой (недостаточной для существенной засветки светочувствительного слоя) мощности направляется светоделительным элементом 11 на фотоприемник 12. Выход луча на выбранную дорожку осуществляется следующим образом. Если щпиндель 1 вращается точно (без биений) вокруг оси О -О , а диск 2 установлен так, что оптическая ось соединенного с диском объектива 4 совпадает с этой осью, то изображение источника 9, построенное объективом 4, будет неподвижным. Ось светового пучка после оборачивающей системы 6 будет также неподвижной, и, следовательно, положение сфокусированного объективом 13 пучка определяется только положением каретки 14. Если оптическая ось объекттша 4 вследствие неточной установки диска или погрешностей вращения самого гщткнделя совершает радиальные биения, то изображение источника 9, построенное объективом 4, будет перемещаться в фокальной .плоскости системы 6. Пусть в какой-то момент времени диск с объективом 4 сместился относительно оптической оси сиустемы вправо в плоскости чертежа (мг. 1). Изображение источника 9, построенное объективом 4, также сместится на некоторзгю величину вправо. Е ледствие этого смешения параллельного после системы 6 пучка развернется на некоторый угол в направлении против часовой стрелки. Отразившись от направляющих зеркал 15, 16 и 7, пучок попадает на объектив 13 (фокусирующую систему) под углом, отличным от угла, соответствующего точной установке диска. Вследствие наютопа оси пучка, световое пятно (перетяжка) в плоскости изображения объектива 13 сместится в сторону смещения диска. Путем выбора краткости увеличения объектива 4 и фокусного расстояния системы 6 достигается равенство смещений диска 2 и перетяжки . сфокусированного объективом 13 .пучка. Таким образом, при неподвижной каретке биения диска в пределах поля изображеаия объектива 13 не влияют на расстояние от перетяжки сфокуснрованного объективом 13 луча до центра диска. Наличие плоского зеркала 16 и такое его размещение относительно направляюшик зеркал 15 и 7 (см. фиг, 2), при котором зеркала 7,15 и 16 образуют в простран стве трехгранный, р частности, угл6-ку бовый, отражатель, позволяет компенсировать тангенциальную составляющую биений, В этом случае смещенгие диска и наклон оси луча на объективе 13 будут сотасованы в любом направлении, а не в одной плоскости, как для случая двух плоских зеркал. В предложенном устройстве при определенном размещении источника счета 9 уменьшается влиядае и торцовых биений. Коллиматор 5 строит промежутточное уменьшенное изображеггае источника 9, которое для всей последу1ощей оптической схемы выполняет роль неподвижного точечного источншса.Наличие этой линзы снижает требования к расположению и размерам источника 9. Торцовые (в направле1гаи оси 0-0) смешения диска приводит в общем случае к смещению изображения источника 9 по этой оси. Величина и направление этих смешений зав сят от кратности увеличения объективом 4 промежуточного изображения источника 9, которое строится коллиматором 5. При кратности увеличения больше единицы сме шение диска, например, вверх, вызывает смещение указанного изображений вниз относительно центра неподвижной системы 6. Это в свою очередь приведет к уменьшению расстоштя между оптическим цептром объектива 13 и его плоскостью.изоб ражения, то есть перетяжка сс})0кусированного луча и диск перемещаются в одном направлении, что сниисает влияние торцовых погрешностей установки и вращения диска, Наиболее точная компенсация торцовых биепин П стигается при совмещении плоскости изображения коллиматора 5с передней фокальной плоскостью объектива 4. После объектива 4 в этом случае луч распространяется в виде параллельного пучка. На оптическую головку целесообраз но направлять именно параллельный пучок, так как при этом перемещения каретк не влияют на величину сфокусированного пятна, В связи с этпм возможны следуюпше варианты исполнения устройства. С целью сохранения параллельности пучка после объектива 4 в качестве оборачивающей системы моя .ет быть использр вана. либо двухлйнзовая ас юкалъная система, ли бо одна из Известных призменных оборачивающих систем, например, призма Лббе. Преимущество линзовых оборачивающих систем в предложенном устройстве состгит в том, что с их помощью можно приблизить центр поворота пучка к объективу 13, что уменьшает потери света при наютонных пучках. Таким образом, наличие жестко укрепленного на диске объектива, совместно с неподвижной оборачивающей системой, введенными в оптическую схему устройства, позволяет снизить требования к радиальным и торцовым погрещ ностям установки и вращения диска, что позволяет упростить смену дисков, снизить требования к точности вращений шпинделя. Отсутствие следящих систем с механическими подвижными частями позволяет увеличить скорость вращения диска, Формула изобретения 1,Оптическое .запоминающее устройство, содержащее носитель, выполненный в виде диска, оптически связанные первый объектив и первый отражательный элемент, а такнсе оптически .связанные источник света, модулятор, светодолитепышй элемент, оптически связанный с (1ютоприемтжом, и коллиматор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью ттовг.тшения надежкости устройства, оно содержит оптически связанные второй объектив, расположенный в центре диска и оптически свяvзaнный с коллиматором, оборачивающую систему и второй отражательный элемент,оптически связаппыйс первым отражательным элементом, 2,Оптическое запоминающее устройство по п, 1, отличающееся тем, что первый отражательный элемент выполнен в виде плоского зеркала. 3.Оптическое запоминающее уст;р6й- ство по п. 1, отличающееся тем, что второй отражательный эяемепт содержит два плоских зеркала, расположенных под прямым углом, Источники HHijiopManT-iH, примятые во BHHMaiute при экспертизе 1.Заявка ФРГ № 2307488, кл. О- 11 В 7/24, 1974, 2,Патент США чЬ 3716845, кл.G 11 .С 7/00, 1973 (прототип).