WO2001011619A1 - Dispositif de lecture magneto-optique pour bandes magnetiques multipistes - Google Patents

Dispositif de lecture magneto-optique pour bandes magnetiques multipistes Download PDF

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WO2001011619A1
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magneto
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Jean-Claude Jacquet
Stéphane Bertrand
Françoise LE TEXIER
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Thales
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Definitions

  • the present invention relates to devices which make it possible to read magneto-optically simultaneously all of the tracks recorded in parallel on a magnetic tape. It applies more particularly to the system for recording high density digital data on magnetic tape, known in the art as SDCR.
  • the SDCR high density magnetic tape recording and playback system was designed in the central research laboratory of THOMSON-CSF to obtain a magnetic tape recording system based on a set of parallel tracks which have a very high recording density, without resorting to the conventional system of rotating heads. It uses for this a very original recording device by magnetic head having a set of integrated poles arranged in a matrix, and for reading a magneto-optical head with Kerr effect having an essentially monolithic structure.
  • the writing and reading heads thus designed therefore allow extremely dense parallel recording and reading while being very simple to manufacture compared to the systems used elsewhere. More particularly, for reading the Kerr effect head comprises, in a manner now known in the art, a prism comprising a stack of suitable materials.
  • a polarized laser beam having a flat and elongated incident beam to be adapted to the size of the bits inscribed on the magnetic tracks, and a width sufficient to cover the entire magnetic strip according to the width thereof.
  • the polarization of the optical beam changes as a function of the direction of the magnetization induced by the magnetic tape respectively for each track recorded on the tape. This change in polarization is transformed into a change in intensity, by a polarizer for example.
  • the beam is then received on a strip of detectors, of the CCD type for example. Each of the cells of this CCD then delivers a signal representative of the information recorded on each of the tracks of the strip.
  • the invention proposes a magneto-optical reading device for multitrack magnetic tapes, comprising a flat and elongated incident beam directed towards the active part of a magneto-optical reading head and reflected by this head towards a strip of detectors, mainly characterized in that it includes correction means to be able to move the impact zone of the incident beam on the head so as to maintain the beam on the active part as it moves under the effect of the wear of the head .
  • these correction means comprise a first blade with parallel flat faces, inserted in the path of the incident beam and rotating around a first axis parallel to the plane of the incident beam and perpendicular to the axis thereof.
  • the correction means further comprise a second blade with parallel flat faces inserted in the path of the return beam reflected by the read head and rotating around a second axis parallel to the plane of the reflected beam and perpendicular to its axis, to correct the displacement of this reflected beam as a function of the displacement of the incident beam caused by the rotation of the first plate with parallel plane faces.
  • said second blade with parallel planar faces also comprises a third axis of rotation perpendicular to the plane of the reflected beam in order to be able to move this reflected beam in its own plane so as to keep the brushes of this beam modulated by the tracks of the magnetic strip on the corresponding detectors of the detection strip, thus correcting the swaying movements of the magnetic strip.
  • the device comprises a controlled system making it possible to operate the correction means to permanently obtain an optimal correction of the wear of the read head.
  • a magnetic strip 101 comprising a set of parallel tracks 102 scrolls under a read head 103.
  • the structure of this head is known elsewhere and it has only been shown schematically and seen by transparency above the head contact area with the magnetic strip.
  • the active part 104 magnetized by the strip, has the shape of a very narrow rectilinear strip (width of the order of 2 to 3 micrometers) located in the figure at the end of the left edge of the read head 103.
  • This active part is illuminated by a laser, not shown in the figure, and whose polarized light beam has been shaped by a known optical system, itself not shown in the figure, so as to have dimensions adapted to the active part 104.
  • This beam 105 is oriented so as to illuminate this active part 104. It is then reflected by being modulated in polarization by the orientation of the bits contained in the magnetic tracks 102, to form a return beam 106, containing a set of modulated brushes , which is directed towards a strip 107 of detectors, of the CCD type for example. Each of the detectors 108 of this strip thus receives one of the brushes of the beam 106, which has been modulated by one of the tracks 102. The intensity received on each of these cells depends on the modification of the polarization brought to the beam by the magnetic state of the track being read. Polarizing plates, not shown but known in the art, make it possible to transform this change in polarization into a change in intensity that can be detected by the cells 108.
  • the advantage of the system is that it does not individualize the reading of the tracks at the level of the head 103 proper, as is done in magnetoresistive heads, which would require a longitudinal segmentation adapted to the tracks and a tracking system. track to compensate for the lateral sway of the magnetic strip, which are very difficult to implement.
  • the individualization of the tracks is therefore carried over to the level of the detector array 107, which is a well known and commercially available device.
  • the swaying of the strip is compensated for using a blade with parallel flat faces 109 which can oscillate around an axis 1 10 perpendicular to the beam plane 106.
  • the movement C x x thus obtained makes it possible to move this beam 106 in its own plane while remaining parallel to itself, according to the well-known properties of the blades with parallel flat faces.
  • a servomechanism system itself known, makes it possible to maintain the image of the tracks 102 on the cells 108 which are assigned to them, so that each of these cells always delivers the signal recorded on the corresponding track with the maximum level possible, and this despite the movements of the magnetic strip in its own plane.
  • the active part 104 will have moved a distance Z after a few hundred hours of operation, to be located in the position 1 1 1, itself located outside the beam incident 105.
  • the invention proposes using a second blade with parallel flat faces 112 which can oscillate around an axis of rotation 1 13 parallel to the plane of the incident beam 105 and perpendicular to the axis of it.
  • the movement Cu z , of this blade with parallel plane faces displaces the beam 105 in a direction perpendicular to the plane of the incident beam while keeping it parallel to itself. This beam therefore moves to strike the read head in the new position 1 1 1 occupied by the active part thereof.
  • the return beam 1 16 reflected by this area at its new location is offset from the initial reflected beam 106 and therefore no longer strikes the array of detectors 107 in the right place.
  • the invention proposes to also rotate the blade with parallel flat faces 109 along an axis 1 14 parallel to the plane of the return beam 106 and perpendicular to the axis thereof,
  • the movement C ⁇ z foster of the blade 109 around this axis 114 will be substantially symmetrical with the movement Cu z , of the blade 112 around the axis 1 13, so as to compensate for the displacement of the return beam originating from the displacement of the incident beam, so that this beam always come to strike the 107 detector array in the right place.
  • the displacements in question which are very slow, can be obtained by micromotors, piezoelectric for example, not shown in the figure and controlled by a controlled system, itself not shown, which will operate from the detection of an error signal.
  • One can use for example a dedicated track, which can be a synchronization track. It is also possible, for example, to detect the average power observed on the output signal from the cells 108 of the detector array. This will permanently obtain an optimal correction of the wear of the read head.
  • the blades with parallel flat faces 109 and 1 12 only in their rest state when the magnetic strip is centered and that there is no wear.
  • the beams 105 and 106 are those actually transmitted by the blades with parallel flat faces, while the beams 1 15 and 1 16 are those which would be transmitted when these blades would have turned around the axes 1 13 and 1 14 of the angles necessary to obtain the desired deviation.
  • the path of these beams in the blades, as shown in the figure, is therefore not the actual path but makes it possible to understand the invention perfectly.
  • the invention extends to all means making it possible to obtain an automatic correction of the wear of the head, such as for example a micromotor making it possible to move the head itself, where the sensitive part thereof, of so as to maintain the detection beam on the active part of the head.

Abstract

L'invention concerne les dispositifs qui permettent de lire de manière magnéto-optique et en parallèle les pistes magnétiques (101) d'une bande magnétique (102) multipistes. Elle consiste à compenser le déplacement de la partie active (104) de cette tête provoqué par l'usure. Pour cela on dévie, à l'aide d'une lame à faces planes parallèles rotative (112) le faisceau de lecture incident (105) dirigé sur la tête magnéto-optique proprement dite (103). Pour corriger le déplacement du faisceau de retour réfléchi (106) dû aux déplacements du faisceau incident et maintenir ce faisceau sur la barrette de détection (107) du dispositif, on utilise une deuxième lame à faces planes parallèles (109) rotative. Cette deuxième lame sera de préférence celle utilisée par ailleurs pour compenser les mouvements de louvoiement de la bande magnétique. Elle permet d'augmenter la durée de vie d'un tel dispositif.

Description

DISPOSITIF DE LECTURE MAGNETO-OPTIQUE POUR BANDES MAGNETIQUES MULTIPISTES.
La présente invention se rapporte aux dispositifs qui permettent de lire de manière magnéto-optique simultanément l'ensemble des pistes enregistrées parallèlement sur une bande magnétique, Elle s'applique plus particulièrement au système d'enregistrement à haute densité de données numériques sur bande magnétique, connu dans l'art sous le terme de SDCR.
Le système d'enregistrement et de lecture à haute densité sur bande magnétique SDCR a été conçu dans le laboratoire central de recherches de la société THOMSON-CSF en vue d'obtenir un système d'enregistrement sur bande magnétique selon un ensemble de pistes parallèles qui présentent une très forte densité d'enregistrement, sans recourir au système classique de têtes tournantes. Il utilise pour cela un dispositif très original d'enregistrement par tête magnétique présentant un ensemble de pôles intégrés disposés de manière matricielle, et pour la lecture une tête magnéto- optique à effet Kerr présentant une structure essentiellement monolithique. Les têtes d'écriture et de lecture ainsi conçues permettent donc un enregistrement et une lecture parallèles extrêmement denses tout en étant d'une fabrication très simple en regard des systèmes utilisés par ailleurs. Plus particulièrement, pour la lecture la tête à effet Kerr comprend, de manière maintenant connue dans l'art, un prisme comportant un empilement de matériaux adéquats. Il est éclairé par un faisceau laser polarisé présentant un faisceau incident plat et allongé pour être adapté à la dimension des bits inscrits sur les pistes magnétiques, et une largeur suffisante pour recouvrir toute la bande magnétique selon la largeur de celle-ci. Après réflexion sur la couche sensible de la tête, la polarisation du faisceau optique change en fonction de la direction de l'aimantation induite par la bande magnétique respectivement pour chaque piste enregistrée sur la bande. Ce changement de polarisation est transformé en changement d'intensité, par un polariseur par exemple. Le faisceau est alors reçu sur une barrette de détecteurs, du type CCD par exemple. Chacune des cellules de ce CCD délivre alors un signal représentatif de l'information enregistrée sur chacune des pistes de la bande. Le système décrit schématiquement ci-dessus a été divulgué de manière plus précise dans un ensemble de brevets portant sur l'architecture globale du système et sur certains points particuliers de réalisation. On citera notamment les brevets français suivants déposés par la demanderesse : - 89 17313 du 28 décembre 1989, n° de publication 2 656 723
- 8407761 du 18 mai 1984, n° de publication 2 564674
- 9301407 du 7 février 1993, n° de publication 2 701 332
- 90 00546 du 18 janvier 1990, n° de publication 2 657 100
- 92 1 1 146 du 18 septembre 1992, n° de publication 2 696037 - 86 14974 du 28 octobre 1986, n° de publication 2 605 783
- 87 14818 du 4 mai 1987, n° de publication 2 622 335
- 88 05592 du 27 avril 1988, n° de publication 2 630 853
- 9608393 du 5 juillet 1996, n° de publication 2 750 787 Ce système a permis de réaliser des prototypes donnant toute satisfaction. L'expérimentation sur ces prototypes à néanmoins fait ressortir un certain nombre de problèmes. La résolution de ces problèmes peut permettre d'augmenter aussi bien les performances que la durée de vie des dispositifs réalisés selon ce système.
L'un de ces problèmes concerne l'usure de la tête magnétique de lecture.
En effet, même si cette tête de lecture est réalisée avec des matériaux particulièrement résistants à l'abrasion, le passage de la bande magnétique sur celle-ci tend à l'user, ce qui entraîne une dégradation progressive des performances de la tête, qui se termine par une mise hors d'usage de celle-ci. Ceci est d'ailleurs commun à tous les systèmes où il y a un contact entre la tête de lecture et la bande magnétique à lire, en particulier aux systèmes à têtes tournantes utilisées actuellement.
Pour remédier à cet inconvénient, ou tout au moins pour en retarder considérablement l'échéance, l'invention propose un dispositif de lecture magnéto-optique pour bandes magnétiques multipistes, comprenant un faisceau incident plat et allongé dirigé vers la partie active d'une tête de lecture magnéto-optique et réfléchi par cette tête vers une barrette de détecteurs, principalement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de correction pour pouvoir déplacer la zone d'impact du faisceau incident sur la tête de manière à maintenir le faisceau sur la partie active au fur et à mesure qu'elle se déplace sous l'effet de l'usure de la tête.
Selon une autre caractéristique, ces moyens de correction comprennent une première lame à faces planes parallèles, insérée sur le trajet du faisceau incident et tournant autour d'un premier axe parallèle au plan du faisceau incident et perpendiculaire à l'axe de celui-ci.
Selon une autre caractéristique, les moyens de correction comprennent en outre une deuxième lame à faces planes parallèles insérée sur le trajet du faisceau de retour réfléchi par la tête de lecture et tournant autour d'un deuxième axe parallèle au plan du faisceau réfléchi et perpendiculaire à son axe, pour corriger le déplacement de ce faisceau réfléchi en fonction du déplacement du faisceau incident provoqué par la rotation de la première lame à faces planes parallèles.
Selon une autre caractéristique, ladite seconde lame à faces planes parallèles comprend également un troisième axe de rotation perpendiculaire au plan du faisceau réfléchi pour pouvoir déplacer ce faisceau réfléchi dans son propre plan de manière à maintenir les pinceaux de ce faisceau modulés par les pistes de la bande magnétique sur les détecteurs correspondants de la barrette de détection, pour corriger ainsi les mouvements de louvoiement de la bande magnétique. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend un système asservi permettant de faire fonctionner les moyens de correction pour obtenir en permanence une correction optimale de l'usure de la tête de lecture.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite en regard de la figure annexée qui représente schématiquement le schéma d'une tête de lecture selon l'invention en état de fonctionnement avec une bande magnétique.
Sur cette figure, une bande magnétique 101 comportant un ensemble de pistes parallèles 102 défile sous une tête de lecture 103. La structure de cette tête est connue par ailleurs et on ne l'a représentée que schématiquement et vue par transparence au- dessus de la zone de contact de la tête avec la bande magnétique. La partie active 104, magnétisée par la bande, a la forme d'une bande rectiligne très étroite (largeur de l'ordre de 2 à 3 micromètres) située sur la figure à l'extrémité de l'arête gauche de la tête de lecture 103.
Cette partie active est éclairée par un laser, non représenté sur la figure, et dont le faisceau de lumière polarisé a été mis en forme par un système optique connu, lui-même non représenté sur la figure, de manière à présenter des dimensions adaptées à la partie active 104.
Ce faisceau 105 est orienté de manière à illuminer cette partie active 104. Il est alors réfléchi en étant modulé en polarisation par l'orientation des bits contenus dans les pistes magnétiques 102, pour former un faisceau de retour 106, contenant un ensemble de pinceaux modulés, qui est dirigé vers une barrette 107 de détecteurs, de type CCD par exemple. Chacun des détecteurs 108 de cette barrette reçoit ainsi un des pinceaux du faisceau 106, qui a été modulé par l'une des pistes 102. L'intensité reçue sur chacune de ces cellules dépend de la modification de la polarisation apportée au faisceau par l'état magnétique de la piste qui est lue. Des lames polarisantes, non représentées mais connues dans l'art, permettent de transformer cette modification de polarisation en modification d'intensité pouvant être détectée par les cellules 108.
L'intérêt du système est de ne pas individualiser la lecture des pistes au niveau de la tête 103 proprement dite, comme on le fait dans les têtes magnétorésistives, ce qui nécessiterait une segmentation longitudinale adaptée aux pistes et un système de suivi de piste permettant de compenser le louvoiement latéral de la bande magnétique, qui sont des dispositions très difficiles à mettre en oeuvre. L'individualisation des pistes est donc reportée au niveau de la barrette de détecteurs 107, qui est un dispositif bien connu et commercialement disponible.
La compensation du louvoiement de la bande quant à elle est effectuée à l'aide d'une lame à faces planes parallèles 109 qui peut osciller autour d'un axe 1 10 perpendiculaire au plan du faisceau 106. Le mouvement Cûx ainsi obtenu permet de déplacer ce faisceau 106 dans son propre plan tout en restant parallèle à lui-même, selon les propriétés bien connues des lames à faces planes parallèles. Un système de servomécanisme, lui-même connu, permet de maintenir l'image des pistes 102 sur les cellules 108 qui leurs sont affectées, de manière à ce que chacune de ces cellules délivre toujours le signal enregistré sur la piste correspondante avec le niveau maximal possible, et ceci en dépit des mouvements de la bande magnétique dans son propre plan.
Le système nécessitant pour fonctionner un contact de la bande magnétique 101 avec la tête 103, et cette bande magnétique pouvant elle-même, pour des systèmes à très haut débit, défiler à une vitesse relativement élevée, on observe une certaine usure de la tête 103 dans le temps. En valeur absolue cette usure n'est pas très importante, mais compte tenu des dimensions très minimes de la partie active, sa valeur relative n'est pas négligeable et nécessite, si l'on veut que l'appareil puisse fonctionner un temps raisonnable, des moyens de compensation de cette usure.
Dans l'exemple représenté sur la figure, la partie active 104 se sera déplacée d'une distance Z au bout de quelques centaines d'heures de fonctionnement, pour être située dans la position 1 1 1, elle-même située en dehors du faisceau incident 105.
Pour pouvoir alors ramener ce faisceau sur la zone 1 1 1, l'invention propose d'utiliser une deuxième lame à faces planes parallèles 112 qui peut osciller autour d'un axe de rotation 1 13 parallèle au plan du faisceau incident 105 et perpendiculaire à l'axe de celui-ci. De cette manière, et en fonction de l'action optique bien connue des lames à faces planes parallèles, le mouvement Cûz, de cette lame à faces planes parallèles déplace le faisceau 105 dans une direction perpendiculaire au plan du faisceau incident tout le maintenant parallèle à lui-même. Ce faisceau se déplace donc pour venir frapper la tête de lecture sur la nouvelle position 1 1 1 occupée par la partie active de celle-ci.
Bien entendu, le faisceau de retour 1 16 réfléchi par cette zone à son nouvel emplacement est décalé par rapport au faisceau réfléchi initial 106 et ne vient donc plus frapper la barrette de détecteurs 107 au bon endroit.
Pour compenser cette action, l'invention propose alors de faire tourner également la lame à faces planes parallèles 109 selon un axe 1 14 parallèle au plan du faisceau de retour 106 et perpendiculaire à l'axe de celui-ci, Le mouvement Cϋz„ de la lame 109 autour de cet axe 114 sera sensiblement symétrique du mouvement Cûz, de la lame 112 autour de l'axe 1 13, de manière à compenser le déplacement du faisceau de retour provenant du déplacement du faisceau incident, afin que ce faisceau réfléchi vienne toujours frapper la barrette de détecteurs 107 au bon endroit. Les déplacements en question, qui sont très lents, peuvent être obtenus par des micromoteurs, piézo-électriques par exemple, non représentés sur la figure et commandés par un système asservi, lui- même non représenté, qui fonctionnera à partir de la détection d'un signal d'erreur. On peut utiliser par exemple une piste dédiée, qui peut être une piste de synchronisation. On peut aussi par exemple détecter la puissance moyenne observée sur le signal de sortie des cellules 108 de la barrette de détecteurs. On obtiendra ainsi en permanence une correction optimale de l'usure de la tête de lecture.
On a représenté sur la figure, pour faciliter la visibilité celle-ci, les lames à faces planes parallèles 109 et 1 12 uniquement dans leur état de repos lorsque la bande magnétique est centrée et qu'il n'y a pas d'usure. Dans cet état, les faisceaux 105 et 106 sont ceux effectivement transmis par les lames à faces planes parallèles, alors que les faisceaux 1 15 et 1 16 sont ceux qui seraient transmis lorsque ces lames auraient tourné autour des axes 1 13 et 1 14 des angles nécessaires pour obtenir la déviation souhaitée. Le trajet de ces faisceaux dans les lames, tel que représenté sur la figure, n'est donc pas le trajet réel mais permet parfaitement de comprendre l'invention. L'invention s'étend à tous les moyens permettant d'obtenir une correction automatique de l'usure de la tête, tels que par exemple un micromoteur permettant de déplacer la tête elle-même, où la partie sensible de celle-ci, de manière à maintenir le faisceau de détection sur la partie active de la tête.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de lecture magnéto-optique pour bandes magnétiques multipistes (101), comprenant un faisceau incident plat et allongé (105) dirigé vers la partie active (104) d'une tête de lecture magnéto-optique (103) et réfléchi par cette tête vers une barrette de détecteurs (107), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de correction (1 12) pour pouvoir déplacer la zone d'impact du faisceau incident sur la tête (103) de manière à maintenir le faisceau sur la partie active (104) au fur et à mesure qu'elle se déplace sous l'effet de l'usure de la tête,
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces moyens de correction comprennent une première lame à faces planes parallèles (1 12), insérée sur le trajet du faisceau incident et tournant autour d'un premier axe (113) parallèle au plan du faisceau incident et perpendiculaire à l'axe de celui-ci.
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de correction comprennent en outre une deuxième lame à faces planes parallèles (114) insérée sur le trajet du faisceau de retour réfléchi (106) par la tête de lecture (103) et tournant autour d'un deuxième axe (1 14) parallèle au plan du faisceau réfléchi et perpendiculaire à son axe, pour corriger le déplacement de ce faisceau réfléchi en fonction du déplacement du faisceau incident (1 15) provoqué par la rotation de la première lame à faces planes parallèles (1 13).
4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde lame à faces planes parallèles (109) comprend également un troisième axe de rotation (110) perpendiculaire au plan du faisceau réfléchi pour pouvoir déplacer ce faisceau réfléchi dans son propre plan de manière à maintenir les pinceaux de ce faisceau modulés par les pistes (102) de la bande magnétique (101) sur les détecteurs correspondants (108) de la barrette de détection (107), pour corriger ainsi les mouvements de louvoiement de la bande magnétique.
5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un système asservi permettant de faire fonctionner les moyens de correction (1 12) pour obtenir en permanence une correction optimale de l'usure de la tête de lecture (103).
PCT/FR2000/002248 1999-08-10 2000-08-04 Dispositif de lecture magneto-optique pour bandes magnetiques multipistes WO2001011619A1 (fr)

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