Оптичний запам’ятовуючий пристрій

Изобретение относится к устройствам накопления информации, а именно к оптическим запоминающим устройствам, и предназначено для использования в вычислительной технике, в частности, в качестве устройства записи и считывания информации. Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является оптическое запоминающее устройство, состоящее из полупроводникового лазера, коллиматора, оптического блока, микрообъектива, цилиндрического герметичного носителя информации, контейнера, ротора электродвигателя, статора электродвигателя соединительной магистрали, гидропривода позиционирования носителя информации й фотоприемника. Недостатком оптического запоминающего устройства-прототипа является малый диапазон рабочих температур в связи с изменением показателя преломления иммерсионной жидкости при изменении температуры. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования оптического запоминающего устройства путем компенсации аберраций, возникающих при изменении температуры, что повышает эффективность оптического запоминающего устройства. Поставленная задача решена тем, что в оптическом запоминающем устройстве, содержащем цилиндрический герметичный носитель информации с приводом его вращения, размещенный в цилиндрическом контейнере, наполненном иммерсионной жидкостью, оптически связанные с цилиндрическим герметичным носителем информации через окно в цилиндрическом контейнере лазер, коллиматор, оптический блок и микрообъектив согласно изобретению. между микрообъективом и цилиндрическим герметичным носителем информации установлен оптический цилиндрический компенсатор. В оптическом запоминающем устройстве оптический цилиндрический компенсатор выполнен в виде плосковогнутой цилиндрической линзы, вогнутая поверхность которой концентрична наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации. Оптический цилиндрический компенсатор выполнен из двух цилиндрических линз, первые из которых, ближайшая к микрообъективу, - плосковогнутая, вогнутостью обращенная к цилиндрическому герметичному носителю информации, образующая вогн утой поверхности перпендикулярна образующей, наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации: у второй линзы одна поверхность выпуклая и концентрична вогнутой поверхности первой линзы, а другая поверхность концентрична наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации. Оптический цилиндрический компенсатор выполнен из двух цилиндрических линз, первая из которых, ближайшая к микрообъективу, - плосковыпуклая, 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. Оптический цилиндрический компенсатор выполнен из плосковыпуклой цилиндрической линзы, выпуклостью обращенной к цилиндрическому герметичному носителю информации, а образующая выпуклой поверхности линзы перпендикулярна образующей наружной поверхности цилиндрического герметичного носителя информации. Введение оптического цилиндрического компенсатора обеспечивает уменьшение иммерсионных зазоров в оптической системе запоминающего устройства и, тем самым. уменьшает влияние иммерсионной жидкости на аберрации при изменении температуры. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан упрощенный поперечный разрез оптического запоминающего устройства. На фиг.2 приведен продольный разрез оптического запоминающего устройства. На фиг.3 и 4 приведены соответственно продольный и поперечный разрезы иммерсионного узла оптического запоминающего устройства, который образован микрообъективом, цилиндрическим герметичным носителем информации, иммерсионной жидкостью и первым вариантом оптического цилиндрического компенсатора. На фиг.5-10 показаны продольные и поперечные разрезы иммерсионного узла с остальными вариантами оптического цилиндрического компенсатора. Оптическое запоминающее устройство (фиг.1,2) состоит из полупроводникового лазера 1, коллиматора 2, оптического блока 3, микрообъектива 4, оптического цилиндрического компенсатора 5 (далее - компенсатор), контейнера 6, иммерсионной жидкости 7, цилиндрического герметичного носителя информации 8 (далее носитель) с регистрирующим покрытием 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 блок 3. микрообъектив 4, компенсатор 5, слой иммерсионной жидкости 7, носитель 8 и фотоприемник 13 связаны оптически. А именно, излучение полупроводникового лазера 1 при помощи коллиматора 2, оптического блока 3, микрообъектива 4. компенсатора 5 и слоя иммерсионной жидкости 7 формируется на внутренней поверхности 8' носителя 8 в виде дифракционной точки. Излучение, отраженное от регистрирующего покрытия 8' носителя 8, через слой иммерсионной жидкости 7. компенсатор 5, микрообъектив 4, оптический блок 3 попадает на фотоприемник 13. Ротор электродвигателя 11 механически закреплен на одном из торцов носителя 8, а статор электродвигателя 10 механически закреплен на боковой поверхности контейнера 6. На торцах контейнера 6 выполнены отверстия, к которым подключена соединительная магистраль 9 с реверсивным насосом 12 гидропривода позиционирования (например, шестеренчатым насосом), являющимся в данном случае приводом осевого перемещения носителя 8, а сам носитель 8 является поршнем гидропривода. Компенсатор может состоять из одной (первый и четвертый варианты) или двух (второй и третий варианты) цилиндрических линз. Первый вариант компенсатора 5 (фиг.3 и 4) выполнен в виде отрицательной цилиндрической линзы с радиусом, концентричным -радиусу наружной поверхности носителя 8. причем образующая цилиндрической поверхности линзы параллельна образующей носителя 8. Толщина иммерсионного зазора между компенсатором 5 и носителем 8 выбирается из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерсионной жидкости с изменением температуры, а также допустимым гидродинамическим сопротивлением между носителем 8 и компенсатором 5. Второй вариант компенсатора представляет собой две линзы 5 и 5' (фиг.5 и 6). Ближайшая к микрообъективу 4 линза 5 - плосковогнутая, обращенная плоской стороной к микрообъективу 4, а образующая цилиндрической поверхности этой линзы перпендикулярна образующей носителя 8. Вторая линза 5' выполнена со скрещенными образующими цилиндрических поверхностей, а радиусы цилиндрических поверхностей имеют один знак. Цилиндрическая поверхность, обращенная к носителю 8 имеет радиус, концентричный образующей носителя 8, а цилиндрическая поверхность, обращенная к плосковогнутой линзе 5 компенсаторов, образует с ней концентрический иммерсионный зазор. Толщина иммерсионного зазора и радиусы цилиндров между линзами 5 и 5' компенсатора выбираются из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерсионной жидкости с изменением температуры. Третий вариант компенсатора представляет собой две линзы 5 и 5'. Ближайшая к микрообъективу 4 линза 5 компенсатора выполнена плосковыпуклой и обращена плоской стороной к микрообъективу 4, а образующая цилиндрической поверхности этой линзы компенсатора параллельна образующей носителя 8. Вторая линза 5' компенсатора выполнена двояковогнутой с параллельными образующими цилиндрических поверхностей, в радиусы цилиндрических поверхностей имеют один знак. Цилиндрическая поверхность, обращенная к носителю 8, имеет радиус, концентричный образующей носителя 8, а цилиндрическая поверхность обращенная к плосковыпуклой линзы 5 компенсатора, образует с ней концентрический иммерсионный зазор. Толщина иммерсионного зазора и радиусы цилиндров между линзами 5 и 5' компенсатора выбираются из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерсионной жидкости с изменением температуры. Четвертый вариант компенсатора 5 (фиг.9 и 10) выполнен в виде положительной цилиндрической линзы. Образующая цилиндрической поверхности компенсатора 5 перпендикулярна образующей носителя 8. Толщина, иммерсионного зазора между компенсатором 5 и носителем 8 выбирается из условия обеспечения допустимой волновой аберрации в фокусе микрообъектива при изменении показателя преломления иммерсионной жидкости с изменением температуры. Оптическое запоминающее устройство (фиг.1, 2) работает следующим образом. Запись информации осуществляют п утем перфорации лазерным излучением регистрирующего покрытия 8', либо изменением его фазового состояния. Считывание информации осуществляют излучением меньшей интенсивности. Носитель, вращают с помощью электродвигателя, ротор 11 которого укреплен на одном из торцов цилиндрического герметичного носителя информации 8, а статор 10 расположен на боковой поверхности контейнера 6. 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. В оптическом запоминающем устройстве, с первым вариантом иммерсионного узла (фиг.3, 4) компенсатор, установленный между микрообъективом и носителем уменьшает до минимума толщину иммерсионного зазора. Величина этого зазора ограничена только гидродинамическим сопротивлением между компенсатором и носителем С изменением температуры такой слой иммерсии практически не вносит астигматизма и сферической аберрации из-за своей малой толщины. Толщина слой иммерсионной жидкости между компенсатором и микрообъективом выбирается из условия допустимой сферической аберрации, которую вносит этот слой при изменении его показателя преломления с изменением температуры. В оптическом запоминающем устройстве, со вторым вариантом иммерсионного узла (фиг.5, 6) благодаря составной конструкции компенсатора увеличен зазор между компенсатором й цилиндрическим герметичным носителем информации, что уменьшает гидродинамическое сопротивление. При работе устройства с изменением температуры изменяется показатель преломления во всех трех иммерсионных зазорах, которые образуются между микрообъективом 4, линзами компенсатора 5 и 5' и носителем 8. С изменением температуры слой иммерсии между носителем и компенсатором внесет в оптическую систему астигматизм. Слой иммерсии между двумя линзами компенсатора также 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 носителем и компенсатором, будет скомпенсирован слоем иммерсии между двумя линзами 5 и 5' компенсатора. В оптическом запоминающем устройстве, содержащем иммерсионный узел по третьему варианту (фиг.7 и 8) тот же результат достигается тем, что зазор между линзами 5 и 5' компенсатора образует иммерсионный слой в виде цилиндрической линзы, оптическая сила которой противоположна по знаку оптической силе линзы, образованной слоем иммерсии между носителем и компенсатором. С изменением температуры астигматизм, внесенный слоем иммерсии между носителем и компенсатором, будет скомпенсирован слоем иммерсии между линзами 5 и 5' компенсатора. В оптическом запоминающем устройстве с иммерсионным узлом, выполненным по четвертому варианту (фиг.9 и 10), вносимый астигматизм, обусловленный изменением температуры, компенсируется при помощи компенсатора в виде положительной цилиндрической линзы.