DE1280581B - Verfahren, Aufzeichnungstraeger und Vorrichtung zum Speichern von Informationen - Google Patents
Verfahren, Aufzeichnungstraeger und Vorrichtung zum Speichern von InformationenInfo
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Description
DEUTSCHES W7WW> PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
DeutscheKl.: 42 h-38
Nummer: 1280581
Aktenzeichen: P 12 80 581.1-51 (E 27710)
1 280 581 Anmeldetag: 2.September 1964
Auslegetag: 17. Oktober 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Informationen, bei dem die Informationen zum
Hineinlesen nach einem Binärkode verschlüsselt, als optisch auswertbare Bits aufgezeichnet und zum Herauslesen
optisch ausgewertet und entschlüsselt werden. Die Erfindung betrifft außerdem einen Aufzeichnungsträger
für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Durchführen desselben.
Es ist bekannt, daß die theoretische Informationsmenge, die auf einer gegebenen Fläche eines photographischen
Films gespeichert werden kann, größer ist als die auf den meisten anderen Medien speicherbare
Informationsmenge. Dies ist in dem sehr hohen erreichbaren Auflösungsvermögen lichtempfindlicher
Schichten begründet. Jedoch ist bei allen bekannten, photographische Filme benutzenden Speicherverfahren
die pro Flächeneinheit gespeicherte Informationsmenge um viele Größenordnungen geringer
als der theoretische Grenzwert. Diese Beschränkung rührt einmal von der Schwierigkeit her, eine sehr
kleine Fläche mechanisch oder optisch zu orten, und zum anderen von der Möglichkeit, falsche Bitsignale
durch Einfluß von Staub oder Schmutzteilchen sowie Kratzern auf dem Film zu erhalten.
Bei der herkömmlichen photographischen Informationsspeicherung sucht man diese Nachteile dadurch
zu vermeiden, daß man jeden einzelnen Bit des Binärkodes so groß vorsieht, d. h. jedem einzelnen Bit
so viel Aufzeichnungsfläche zuteilt, daß jeder Bit für sich einwandfrei geortet und mit ausreichender
Sicherheit von Fehlstellen des photographischen Materials, wie Kratzern, Staubteilchen od. dgl., unterschieden
werden kann. Dies bringt eine Flächenvergeudung mit sich, da man bei Ausnutzung des Auflösungsvermögens
bekannter photographischer Filme in der großen, für einen einzigen Bit verwendeten
Fläche eine Vielzahl von kleinen Bits unterbringen könnte. Bei den meisten photographischen Informationsspeicherverfahren
werden nur einige wenige Linien pro Millimeter benutzt, obwohl bestimmte Filme mehr als tausend Linien pro Millimeter auflösen
können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Speichern von Informationen zu
schaffen, bei dem unter voller Ausnutzung des Auflösungsvermögens des Aufzeichnungsträgers oder
eines Informationsspeichers eine hohe Informationsdichte erzielbar ist, während gleichzeitig die Möglichkeit,
durch Staub oder Schmutzteilchen sowie Kratzer falsche Bitsignale zu bekommen, ausgeschaltet ist.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch Verfahren, Aufzeichnungsträger und
Vorrichtung zum Speichern von Informationen
Vorrichtung zum Speichern von Informationen
Anmelder:
Eastman Kodak Company,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)
Rochester, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. W. Wolff, Η. Bartels,
Dipl.-Chem. Dr. J. Brandes und Dr.-Ing. M. Held, Patentanwälte, 7000 Stuttgart-N, Lange Str. 51
Als Erfinder benannt:
Robert Lewis Lamberts,
so George Clinton Higgins,
Robert Lewis Lamberts,
so George Clinton Higgins,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. September 1963
(306057)
V. St. v. Amerika vom 3. September 1963
(306057)
gelöst, daß als Bits der verschiedenen Bitstellen verschiedene Beugungsgitter verwendet werden, deren
Beugungsbilder zum Herauslesen der Informationen dienen.
Dem Fachmann ist bekannt, daß, wenn man paralleles, monochromatisches Licht durch ein Beugungsgitter
schickt und es auf einen Schirm wirft, man ein zentrales, helles Abbild zusammen mit auf beiden
Seiten auftretenden Lichtstreifen (Spektral- oder Beugungslinien verschiedener Ordnung) erhält, mit
zwischen ihnen befindlichen dunklen Zwischenräumen. Je kleiner die Gitterkonstante (d. h. je mehr
Gitterstriche pro Längeneinheit), um so mehr auseinandergespreizt und um so schärfer begrenzt sind die
Beugungslinien. Die Beugungslinien eines Gitters sind genau gleich denen eines anderen Gitters, abgesehen
von der Größe der seitlichen Versetzung. Folglich nimmt bei monochromatischer Beleuchtung
der Spreizwinkel der Beugungslinien aller Ordnungen zu, wenn die Gitterkonstante abnimmt. Daraus geht
hervor, daß die Beugungslinien erster Ordnung von Beugungsgittern verschiedener Gitterkonstanten an
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verschiedenen Stellen auftreten, an denen sie bei einer bestimmten Beleuchtungswellenlänge eine bestimmte
Gitterkonstante kennzeichnen.
Bei der Erfindung macht man sich das hohe Auflösungsvermögen von Filmen dadurch zunutze, daß
man als Bit jeder Bitstelle ein Gitter mit der betreffenden Bitstelle eigentümlicher Gitterkonstante
aufzeichnet. Da für das Herauslesen der so gespeicherten Informationen die Beugungsbilder der
Gitter herangezogen werden, ergibt sich zunächst einmal der Vorteil der Unempfindlichkeit gegen Kratzer,
Staubteilchen od. dgl., da von derartigen Fehlererscheinungen nur dann Beugungsbilder erzeugt
werden könnten, die zu einer falschen Auswertung der Informationen führen könnten, falls diese Erscheinungen
periodisch mit der Frequenz der Gitterstriche auftreten sollten, was praktisch unmöglich ist.
Es ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß eine weit größere Informationsdichte oder Speicherdichte erreicht
werden kann, als dies bei den bekannten Verfahren möglich ist, wo die Bits in bekannter Weise
als Hell-Dunkel-Unterschiedlichkeiten auf dem Film aufgezeichnet werden. Bei den bekannten Verfahren
muß, wie bereits oben angedeutet, jedem einzelnen Bit des Binärkodes so viel Aufzeichnungsfläche zugeteilt
werden, daß jeder einzelne Bit noch mit Sicherheit geortet werden kann. Bei Verwendung
eines bekannten, sechs Bitstellen oder sieben Bitstellen aufweisenden Binärkodes muß demgemäß zum
Aufzeichnen einer jeden Informationseinheit das Sechs- oder Siebenfache dieser Mindestfläche benötigt
werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren dagegen können die einzelnen Gitter aller Bitstellen
des Kodes auf ein und demselben Flächenstück übereinanderliegend aufgezeichnet werden, so daß also
für eine Informationseinheit nur die Mindestfläche zur Verfügung gestellt werden muß, die auf dem Film
gerade noch geortet werden kann und demgemäß bei den bekannten Verfahren für eine einzige Bitstelle benötigt
wird.
Bei der Erfindung wird also ein zusammengesetztes Muster aus einer Vielzahl verschiedener Gitter aufgezeichnet,
beispielsweise auf photographischen Film aufbelichtet, wobei jedes Gitter zum Kennzeichnen
einer Information einem bestimmten Bit einer bestimmten Bitstelle entspricht. Wenn das Bild eines
solchen zusammengesetzten Musters mit Licht beleuchtet wird, dann wird für jedes Gitter eine
Beugungslinie erhalten. Da das zusammengesetzte Gittermuster aus der Summe der regelmäßigen Gitter
verschiedener Gitterkonstanten besteht, kann das Vorhandensein oder das Fehlen einer bestimmten
Beugungslinie erster Ordnung das Vorhandensein oder Fehlen eines bestimmten zugehörigen binären
Bit anzeigen.
Die gemäß dem erfinderischen Verfahren benutzten Beugungsgitter können sich hierbei entweder in der
Gitterkonstante oder in der Richtung ihrer Striche voneinander unterscheiden. Bei Verwendung von
Beugungsgittern, die sich in der Gitterkonstante unterscheiden, empfiehlt es sich, monochromatisches
Licht zu benutzen, so daß die Beugungslinien erster Ordnung bei den verschiedenen Gittern in Abhängigkeit
von der Gitterkonstante an verschiedenen Stellen liegen. Bei Verwendung von Beugungsgittern, die
sich durch die Richtung ihrer Striche unterscheiden, kann auch weißes Licht benutzt werden, da durch die
Verschiedenheit der Strichrichtung in verschiedene Richtungen abgebeugte Beugungslinien entstehen. Es
können aber auch Gittermuster mit sowohl verschiedenen Strichrichtungen als auch verschiedenen
Gitterkonstanten benutzt werden, so daß dann, z. B. bei Benutzung von monochromatischem Licht, sich
noch weitere Variationsmöglichkeiten ergeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Speichern von Informationen in entsprechend ausgebildeten
Speichern und auf Aufzeichnungsträgern verwendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet
des erfinderischen Verfahrens besteht in der Ausbildung hierzu geeigneter Aufzeichnungsträger.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht ein Aufzeichnungsträger zur Durchführung des
erfinderischen Verfahrens darin, daß er als Aufzeichnungen mehrere Beugungsgitter aufweist. Hierbei
kann als Aufzeichnungsträger ein lichtempfindliches Material zum Aufbelichten und Entwickeln des
zusammengesetzten Gittermusters vorgesehen sein.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung zunächst dadurch gelöst, daß
zum Herstellen von Gittermustern, die sich aus verschiedenen Gittern, z. B. verschiedener Gitterkonstante
oder verschiedener Strichrichtung, zusammensetzen, auf Bitsignale ansprechende optische und
elektronische Mittel vorgesehen sind, die für jedes Bitsignal einer bestimmten Bitstelle ein dieser zugeordnetes
Gitter erzeugen.
Weiterhin ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Herauslesen der auf einem Aufzeichnungsträger
aufgezeichneten Informationen ein optisches System vorgesehen ist, das die Beugungslinien erster Ordnung
der auf dem Aufzeichnungsträger enthaltenen Gittermuster abbildet.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer optischen Einrichtung, in der ein
photographisches Strichgitter als Beugungsgitter verwendet wird,
Fig. 2 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer optischen Einrichtung, in der ein
photographisches Strichgitter mit örtlich sich ändernder Lichtundurchlässigkeit als ein zusammengesetztes
Beugungsgitter verwendet wird,
F i g. 3 bis 5 Darstellungen von Beugungslinien nullter Ordnung und einer Reihe von Beugungslinien
erster Ordnung, in denen die Lage der Beugungslinien erster Ordnung einzelner Beugungsgitter verschiedener
Gitterkonstante gezeigt ist,
F i g. 6 eine Darstellung einer Information, die einmal auf herkömmliche Weise durch Schwarzweiß-Bits
auf einem Film aufgezeichnet ist, einmal durch ein Gittermuster gemäß der Erfindung auf einem
Film aufgezeichnet ist,
Fig. 7 bis 9 schematisch vereinfachte perspektivische Ansichten verschiedener Vorrichtungen zum
Aufzeichnen von Informationen auf Filmen in Form von Gittermustern,
F i g. 10 eine Darstellung von Beugungslinien erster Ordnung, wie man sie von gegeneinander verdrehten
Beugungsgittern bei Beleuchtung mit monochromatischem Licht erhält,
Fig. 11 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer optischen Einrichtung zum Ablesen
eines auf einem Film angeordneten zusammen-
5 6
gesetzten Musters mit örtlich sich ändernder Licht- steht. Daher zeigen die Beugungslinien erster Ordnung
undurchlässigkeit, maßgeblich an, aus Gittern welcher Gitterkonstanten
F i g. 12 eine schematisch vereinfachte perspek- das Gittermuster gebildet wird,
tivische Ansicht einer kohärent beleuchteten op- Für die in den F i g. 3 bis 5 dargestellten Beugungstischen Einrichtung zum Erzeugen eines zusammen- 5 bilder werden beispielsweise Gitter mit 70, 80, 90, gesetzten Musters mit örtlich sich ändernder Licht- 100, 110, 120 und 130 Strichen pro Millimeter beundurchlässigkeit, nutzt, die alle innerhalb einer Oktave liegen (d. h.
tivische Ansicht einer kohärent beleuchteten op- Für die in den F i g. 3 bis 5 dargestellten Beugungstischen Einrichtung zum Erzeugen eines zusammen- 5 bilder werden beispielsweise Gitter mit 70, 80, 90, gesetzten Musters mit örtlich sich ändernder Licht- 100, 110, 120 und 130 Strichen pro Millimeter beundurchlässigkeit, nutzt, die alle innerhalb einer Oktave liegen (d. h.
F i g. 13 eine schematisch vereinfachte perspektivi- deren Gitterkonstante sich um weniger als den
sehe Ansicht einer anderen kohärent beleuchteten Faktor 2 unterscheiden). Wenn, z. B. für einen
Ausführungsform der optischen Einrichtung gemäß io dualen 6-Bit-Kode mit einer Synchronisiermarke, das
Fig. 11. Gittermuster sieben Beugungsgitter verschiedener
Wie in F i g. 1 dargestellt, kann ein photographi- Gitterkonstanten aufweist, dann entstehen sieben
sches Strichgitter 10 als Beugungsgitter verwendet Beugungslinien erster Ordnung, wie in F i g. 3 darge-
werden, um Beugungslinien nullter und erster stellt. F i g. 4 zeigt, daß das Gitter mit 120 Strichen
Ordnung zu erzeugen. Man erreicht dies durch Be- 15 pro Millimeter nicht aufgezeichnet wurde. F i g. 5
leuchten eines Schlitzes 12 in einer Maske oder Platte zeigt in ähnlicher Weise, daß das Gitter mit 90 Strichen
13 durch eine monochromatische Lichtquelle 11, pro Millimeter nicht aufgezeichnet wurde. In entspre-
wenn der Schlitz 12 von einer Linse 14 an der Stelle chender Weise kann jede beliebige Kombination von
der Beugungslinie nullter Ordnung abgebildet wird. Beugungslinien erster Ordnung erhalten werden, die
Das photographische Gitter 14 ist so bei der Linsen- ao entsprechend der Kombination der Gitterkonstanten
öffnung angebracht, daß die Beugungslinien erster der Gitter, aus denen das Gittermuster besteht, be-
und höherer Ordnung neben dem Abbild des Schlitzes stimmte Abstände zur Spektrallinie nullter Ordnung
auftreten. Wenn man einen lichtelektrischen Bauteil haben.
15 an die Stelle der Beugungslinien erster Ordnung Der obere Teil von F i g. 6 zeigt die Größe und die
bringt, kann man feststellen, ob ein Gitter bestimmter as Anordnung von herkömmlichen hellen und dunklen
Gitterkonstante in der Linsenöffnung vorhanden ist Kodebits für eine Aufzeichnungsdichte von ungefähr
oder nicht. Man kann leicht einsehen, daß hierbei 150 000 Bits pro cm2. Da die Größe eines einzelnen
Staub, Schmutz oder Kratzer auf dem Gitter 10 nur Bits hierbei 10 Mikron in der Höhe und 30 Mikron
in sehr beschränktem Umfang schädlich sind. in der Breite beträgt, muß, um einwandfreies Heraus-
In F i g. 2 ist eine ähnliche Einrichtung dargestellt, 30 lesen zu ermöglichen, jede Veränderung der Filmbei
der ein Gittermuster 20 eine Vielzahl von Gittern bewegung innerhalb ganz enger Toleranzgrenzen von
verschiedener Gitterkonstanten aufweist. Wenn das wenigen Mikrons gehalten werden. Der untere Teil
zusammengesetzte Gittermuster 20 in der Linsen- von F i g. 6 zeigt das entsprechende Gittermuster für
öffnung angebracht ist, dann erscheint eine Reihe von gleiche Aufzeichnungsdichte. Aus letzterem ist offen-Beugungslinien
erster Ordnung entsprechend der An- 35 sichtlich, daß die Anforderungen an die Genauigkeit
zahl Gitter gleicher Gitterkonstante, aus der das der Filmführung für das zusammengesetzte Gitterzusammengesetzte Gittermuster besteht. Wie in muster sehr viel geringere sind und daß damit
F i g. 2 dargestellt, kann eine Reihe von lichtelek- Schmutz oder Kratzer auf dem Gittermuster nur
irischen Bauteilen 21 an den Stellen angebracht einen viel kleineren Störeffekt ergeben,
werden, in denen Beugungslinien erster Ordnung auf- 40 In F i g. 7 ist eine Vorrichtung zum Aufzeichnen treten, um die Anzahl der auftretenden Beugungs- von Informationen mittels Gittermuster dargestellt, linien, die durch das Gittermuster 20 erzeugt werden, Ein bandförmiger Streifen 25, der mit einer Komin eine entsprechende Anzahl elektrischer Signale zu bination von Öffnungen 26, die sich quer über den verwandeln. Nach den Beugungsgesetzen ist der Ab- Streifen 25 erstrecken und eine Information entstand zwischen der Beugungslinie nullter Ordnung, 45 halten, gelocht ist, wird an einer Lichtquelle 27 und d. h. dem unmittelbaren Abbild des Schlitzes, und der einer Anzahl lichtelektrischer Bauteile 28 vorbeibe-Beugungslinie erster Ordnung abhängig von der wegt. Jede der Öffnungen 26 einer Querreihe überGitterkonstante des zugehörigen Gitters. trägt Licht auf einen zugehörigen lichtelektrischen
werden, in denen Beugungslinien erster Ordnung auf- 40 In F i g. 7 ist eine Vorrichtung zum Aufzeichnen treten, um die Anzahl der auftretenden Beugungs- von Informationen mittels Gittermuster dargestellt, linien, die durch das Gittermuster 20 erzeugt werden, Ein bandförmiger Streifen 25, der mit einer Komin eine entsprechende Anzahl elektrischer Signale zu bination von Öffnungen 26, die sich quer über den verwandeln. Nach den Beugungsgesetzen ist der Ab- Streifen 25 erstrecken und eine Information entstand zwischen der Beugungslinie nullter Ordnung, 45 halten, gelocht ist, wird an einer Lichtquelle 27 und d. h. dem unmittelbaren Abbild des Schlitzes, und der einer Anzahl lichtelektrischer Bauteile 28 vorbeibe-Beugungslinie erster Ordnung abhängig von der wegt. Jede der Öffnungen 26 einer Querreihe überGitterkonstante des zugehörigen Gitters. trägt Licht auf einen zugehörigen lichtelektrischen
In den meisten Fällen, in denen ein binärer 6-Bit- Bauteil 28, welcher der Reihe nach einen elektrischen
Kode zur Kodedarstellung einer Information ver- 50 Oszillator 29, mit dem der lichtelektrische Wandler
wendet wird, wird gewöhnlich ein zusätzlicher Bit bei verbunden ist, einschaltet. Jeder der Oszillatoren 29
jeder Kombination der digitalen Bits als Synchroni- erzeugt eine Anzahl von Ausgangssignale versiermarke
aufgezeichnet. Daher können bei diesem schiedener, vorbestimmter Frequenz. Die Frequenzen,
besonderen Kodesystem höchstens sieben Bits oder die von den Oszillatoren 29 erzeugt werden, können
mindestens zwei Bits aufgezeichnet werden, die eine 55 entweder ohne Rücksicht auf das Auftreten von
bestimmte Information beinhalten. Wenn das Ver- Beugungslinien zweiter Ordnung gewählt werden,
hältnis zwischen größter und kleinster Gitterkon- oder sie können so gewählt werden, daß sie innerhalb
stante kleiner ist als 2, dann ist ausgeschlossen, daß einer Oktave liegen, so daß, wie es oben beschrieben
Beugungslinien zweiter Ordnung in den Bereich der ist, Beugungslinien zweiter Ordnung vermieden
Beugungslinien erster Ordnung fallen. Die Beugungs- 60 werden. Die Oszillatoren sind mit einem Kathodenlinien
zweiter Ordnung können aber auch dadurch strahlrohr 30 verbunden, dessen Schirmbild durch
ausgeschaltet werden, daß solche Gitterkonstanten die Wechselsignale der Oszillatoren moduliert wird,
gewählt werden, daß die Beugungslinien zweiter Bekanntlicherweise kann auf dem Schirm eines
Ordnung zwischen den Beugungslinien erster Kathodenstrahlrohres dadurch eine Information aufOrdnung
zu liegen kommen. Gewöhnlich sind jedoch 65 gezeichnet werden, daß man die Stärke des Elekdie
Beugungslinien zweiter Ordnung in der Intensität tronenstrahles verändert, wodurch eine Intensitätsnicht
stark genug, um einen lichtelektrischen Bauteil veränderung des Lichtpunktes auf dem Schirm der
so stark zu beeinflussen, daß ein falsches Signal ent- Röhre erzeugt wird. Wenn diese Intensitätswechsel in
1
Abhängigkeit von einer Information erfolgen, dann wird eine Intensitätsmodulation erhalten. Eine solche
Modulation kann dazu benutzt werden, eine Reihe von Lichtpunkten, die um gleiche Abstände, die
gleichen Zeitperioden entsprechen, gegenseitig versetzt sind, auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres
zu erzeugen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß Sägezahnschwingungen dem Kathodenstrahlrohr zugeführt
werden und die Intensität der sich ergebenden Kurve in gleichmäßigen Intervallen erhöht wird.
Da die Oszillatoren 29 eine Kombination verschiedener Frequenzen erzeugen, abhängig davon,
welche von ihnen eingeschaltet sind, entsteht auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres 30 eine Anzahl von
Lichtpunkten gemäß der algebraischen Summe der von den eingeschalteten Oszillatoren erzeugten Frequenzen.
Eine zylindrische Linse 31 ist optisch auf die auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres 30 erscheinende
Kurve ausgerichtet, um die Reihe von Lichtpunkten in ein Linienmuster überzuführen,
welches ein Gittermuster darstellt, das von einer Linse 32 auf einem lichtempfindlichen Material, z. B.
einem Filmstreifen 33, abgebildet wird.
Abhängig von der Größe des verwendeten Filmes und von der Größe des abgebildeten Gittermusters
kann der Filmstreifen 33 entweder fortlaufend oder schrittweise, abhängig von der Größe des Gittermusters,
längs einer Richtung bewegt werden, oder es kann ein optisches System verwendet werden, das eine
Vielzahl solcher Gittermuster nacheinander in Zusammenhang mit der Längsbewegung des Filmes versetzt
abbildet.
Bei der beschriebenen Vorrichtung kann der Filmstreifen 33 auch innerhalb des Kathodenstrahlrohres
30 angeordnet sein und unmittelbar durch den Elektronenstrahl belichtet werden.
Beim Entwickeln des Filmes erhält man ein Bild eines zusammengesetzten Musters örtlich veränderlicher
Lichtundurchlässigkeit, das eine Vielzahl von Gittermustern umfaßt, von denen jedes aus Beugungsgittern
verschiedener, von der Frequenz des sie erzeugenden Oszillators abhängender Gitterkonstanten
gebildet wird. Es dürfte jedem Fachmann klar sein, daß die Oszillatoren 29 auch von Signalen geschaltet
werden könnten, die auf einem Magnetband, einem photographischen Film, Lochkarten od. dgl. gespeichert
sind, oder auch von Signalen, die von einem Rechenautomaten oder einer anderen Signale erzeugenden
Einrichtung stammen. Wenn die Information auf dem Informationsträger, von dem die
Signale stammen, nicht zum Schalten der Oszillatoren geeignet ist, dann kann eine Matrizenschaltung verwendet
werden, um diese Signale in eine Kombination von Signalen zu überführen, die zum Schalten der
Oszillatoren benutzbar ist.
Die einzelnen Gitter der Gittermuster sind nach der obigen Beschreibung alle in gleiche Richtung gerichtet.
Es ist aber auch möglich, die einzelnen Gitter winklig zueinander anzuordnen, so daß die Beugungslinien
erster Ordnung in entsprechenden Winkellagen liegen. Bei einem solchen System gibt es
für jede Winkellage eine lineare Anzeigestelle, an der der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Beugungslinie erster Ordnung bestimmt werden kann, so daß
das winklig ausgerichtete Gittermuster nicht mit monochromatischem Licht beleuchtet werden müßte.
Wenn, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, sieben Bits benötigt werden, um eine Infor-
mation darzustellen, dann sind hierfür sieben Winkellagen auf dem Filmstreifen 33 notwendig. Dieses
Prinzip kann auch bei zusammengesetzten Gittermustern dazu angewendet werden, um eine größere
Aufzeichnungsdichte für Informationen zu erhalten. Um ein winklig ausgerichtetes, zusammengesetztes
Gittermuster zu erhalten, kann der Filmstreifen 33 nach jeder Belichtung mit einem auf dem Schirm des
Kathodenstrahlrohres 30 erscheinenden Gittermuster um einen bestimmten Winkel gedreht werden, wodurch
eine Anzahl von sich radial erstreckenden, zusammengesetzten Gittermustern erzielt wird, die in
der Drehachse des Filmstreifens übereinanderliegen. Wenn ein winklig ausgerichtetes, zusammengesetztes
Gittermuster aus vier zusammengesetzten Gittern, von denen jedes um einen bestimmten Winkel gedreht
ist, von einer punktförmigen Lichtquelle, z. B. einer Quecksilberdampflampe, beleuchtet ist, dann
kann man die in Fig. 10 gezeigte Beugungsbilder erhalten.
In den F i g. 8 und 9 ist eine optische Platte 40 dargestellt, die eine Reihe von Zonen verschiedener
Übertragungseigenschaften aufweist und die von einer Linse 41 auf einem Filmstreifen 42 abgebildet
wird. Die Platte 40 weist eine aus einer Anzahl von Gitterschablonen 43 verschiedener Gitterkonstanten
gebildete Reihe oder eine Anzahl von Gliedern wellenförmiger Oberfläche auf. In jedem Falle hat
jede Gitterschablone oder jedes Glied eine solche vorbestimmte Ubertragungseigenschaft, daß, wenn es
beleuchtet wird, es ein linienförmiges Lichtmuster überträgt, bei welchem die Linien gleiche gegenseitige
Abstände haben. Bei dieser Vorrichtung wird jede Gitterschablone 43 durch eine eigene Blitzlampe
44 mit einem Kondensorsystem 45 beleuchtet, von denen lediglich drei in der Zeichnung dargestellt
sind.
Die Blitzlampen 44 werden von einem ihnen zugeordneten lichtelektrischen Bauteil gesteuert, der in
derselben Weise angeordnet sein kann, wie es in F i g. 7 dargestellt ist, um von jedem Kodebit in einem
Lochstreifen oder einem anderen Signalträger ein Signal zu gewinnen. Die Blitzlampen können auch
von Signalen geschaltet werden, die direkt von einem Signalerzeuger, wie er oben erwähnt ist, auf die
Lampen übertragen werden. Das Licht, das durch jede einzelne der Gitterschablonen 43 hindurchgeht,
tritt als linienförmiges Lichtmuster aus. Die Linien haben gleiche gegenseitige Abstände entsprechend des
sie erzeugenden Gitters. Diese Lichtmuster wird von der Linse 41 verkleinert abgebildet. Die einzelnen
Gittermuster können übereinanderliegend abgebildet werden, indem man sich die Bewegung des Film zunutze
macht, indem man das oberste Gittermuster zuerst belichtet und die darauffolgenden Belichtungen
so lange verzögert, bis der Film sich in eine Stellung bewegt hat, in der das nächste Gittermuster abgebildet
wird. Wenn das latente Filmbild entwickelt wird, dann erscheint ein zusammengesetztes Gittermuster,
das aus einer Vielzahl von übereinandergelegten Gittern besteht und eine örtlich veränderliche
Lichtundurchlässigkeit aufweist. Das Gittermuster setzt sich aus den Gitterschablonen 43 zusammen, die
tatsächlich beleuchtet wurden.
An Stelle des Übereinanderlegens mit Hilfe der Filmbewegung kann eine zylindrische Linse 47 und
eine Maske mit einer Schlitzblende 48 im optischen System angeordnet werden, wie es in Fi g. 9 gezeigf^
ist. Diese Ausführung erlaubt es, alle aus einer Kombination der Gitterschablonen 43 bestehenden Gittermuster
gleichzeitig zu belichten. In der Richtung, in welcher die zylindrische Linse 47 keine Wirkung hat,
d. h. in waagerechter Richtung, werden die Gitterschablonen 43 auf dem Film 42 von der Objektivlinse
41 abgebildet. In der anderen Richtung, d. h. in senkrechter Richtung, werden die Abbilder jeder
der Gitterschablonen 43 auseinandergezogen und alle übereinandergelegt. Zum Erzielen von optischer Wirksamkeit
und Gleichmäßigkeit bilden die Linsen 47 und 41 den Schlitz 48 auf dem Film in senkrechter
Richtung ab, und die Linse 47 bildet die Gitterschablonen 43 in der öffnung der Linse 41 in der gleichen
Richtung ab. Da die Gitterschablonen 43 in senkrechter Richtung nicht in einem scharfen Brennpunkt
liegen, ist es möglich, mit diesem System jede Art von Gitterschablonen zu benutzen, sowohl veränderlicher
Ubertragungseigenschaften als auch veränderlicher Fläche. Derselbe Effekt kann dadurch erreicht werden,
daß das Licht von den Gitterschablonen 43 reflektiert wird, als auch dadurch, daß das Licht durch
die Gitterschablonen hindurchgeschickt wird.
In Fig. 11 ist eine Vorrichtung gezeigt zum Anzeigen der Anwesenheit von Beugungslinien erster
Ordnung. Grundsätzlich kann die Anwesenheit oder Abwesenheit von Beugungslinien erster Ordnung, die
von einem Gittermuster erzeugt werden, dadurch festgestellt werden, daß lichtelektrische Bauteile an den
Stellen angebracht werden, an denen Beugungslinien erster Ordnung auftreten, wie es in den F i g. 1 und 2
dargestellt ist. Bei Verwendung kleiner Codeflächen ist es jedoch notwendig, ein System zum Beleuchten
lediglich eines zusammengesetzten Gittermusters auf dem Film zu einer bestimmten Zeit vorzusehen. Ein
solches System weist einen Schlitz 50 in einer Maske oder Platte 51 auf, der von einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe
52 beleuchtet ist, deren Lichtbogen durch eine Linse 53 in den SchlitzSO projiziert
wird. Der Schlitz wird dann durch eine Linse 54 als reelles Raumbild 55 abgebildet, und dieses Bild wird
danach von einer Linse 56 auf eine Reihe von lichtelektrischen Bauteilen 57, die hinter dem Filmstreifen
58 in der Brennebene der Linse 56 angebracht sind, projiziert. Die Linse 56 bildet außerdem einen Schlitz
59 in einer Maske oder Platte 60 auf dem Filmstreifen ab, so daß die tatsächlich beleuchtete Fläche ein
verkleinertes Abbild des Schlitzes 59 ist und der Filmfläche entspricht, die abgelesen werden soll. Da das
reelle Bild 55 zusammen mit dem Schlitz 59 eine kleine Lichtquelle in der zugehörigen Gegenstandsebene
der Linse 56 darstellt, wird ein kohärentes Beleuchtungssystem für das Gitter auf dem Film 58 gewonnen,
wie unten beschrieben. Eine zylindrische Linse, die nicht dargestellt ist, kann hinter dem Film
angebracht werden, um das Licht längs den Beugungslinien erster Ordnung zu konzentrieren und es
dadurch wirksamer auf die lichtelektrischen Bauteile zu werfen.
Beim Abbilden eines Gittermusters ist es möglich, daß ein beträchtlicher Gewinn an Bildschärfe und
Schärfentiefe erzielt wird durch Anwendung kohärenter Beleuchtung an Stelle der meist verwendeten inkohärenten
Beleuchtung. In Fig. 12 ist ein einfaches optisches System mit kohärenter Beleuchtung dargestellt,
um ein zusammengesetztes Muster aus einer besonderen Kombination von Gittern bestimmter
Gitterkonstanten von einem zusammengesetzten Gittermuster zu erzielen, das die Gesamtkombination
derselben Beugungsgitter aufweist. Ein Schlitz 65 in einer Maske 66 wird durch eine punktförmige Lichtquelle
67 beleuchtet, und der beleuchtete Schlitz wird von einer Linse 68 in der Öffnung einer Objektivlinse
69 abgebildet. Wenn ein Gittermuster 70, das die Summe von Gittern sieben verschiedener Gitterkonstanten bildet, unmittelbar hinter die Linse 68 gelegt
wird, dann wird ein Linienspektrum 71 in der ίο Öffnung des Objektivs 69 erzeugt, das eine Beugungslinien nullter Ordnung und eine Reihe von sieben
Beugungslinien erster Ordnung, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, aufweist. Es kann theoretisch gezeigt
werden, daß, wenn diese Beugungslinien alle innerhalb der Linsenöffnung liegen, kein Verlust an
Qualität eines Bildes 72, das von dem Objektiv 69 gezeichnet wird, eintritt, vorausgesetzt, daß das Objektiv
im wesentlichen frei ist von Aberrationen.
Das Bild 72, das von dem Objektiv 69 entworfen ao ist, ist eine verkleinerte Nachbildung des Gittermusters 70, das auf ein lichtempfindliches Material aufgeworfen werden kann. Es hat sich gezeigt, daß durch ein solches optisches System annehmbare Bilder erzielt werden können über einen Schärfentiefenbereich von mindestens 0,05 mm, eine Schärfentiefe, die entschieden über die eines herkömmlichen optischen Systems hinausgeht, das eine Bildschärfe ergibt, wie sie für diese Art von Informationsaufzeichnung benötigt wird. Da durch das Unterdrücken eines Beugungslinienpaares erster Ordnung auf dem Linienspektrum 71 das zugehörige Gittermuster auf dem Bild 72 verschwindet, kann durch geeignetes Ausblenden von Beugungslinien erster Ordnung aus der öffnung des Objektivs 69 durch geeignete Blenden- oder Ver-Schlußmittel, die auf elektrische Signale ansprechen, jede Kombination von Gittern verschiedener Gitterkonstante erhalten werden. Wesentlich ist hierbei jedoch, daß jeder verwendete Verschlußmechanismus so konstruiert ist, daß er die durch ihn hindurchgehenden Lichtwellen nicht verzerrt.
Das Bild 72, das von dem Objektiv 69 entworfen ao ist, ist eine verkleinerte Nachbildung des Gittermusters 70, das auf ein lichtempfindliches Material aufgeworfen werden kann. Es hat sich gezeigt, daß durch ein solches optisches System annehmbare Bilder erzielt werden können über einen Schärfentiefenbereich von mindestens 0,05 mm, eine Schärfentiefe, die entschieden über die eines herkömmlichen optischen Systems hinausgeht, das eine Bildschärfe ergibt, wie sie für diese Art von Informationsaufzeichnung benötigt wird. Da durch das Unterdrücken eines Beugungslinienpaares erster Ordnung auf dem Linienspektrum 71 das zugehörige Gittermuster auf dem Bild 72 verschwindet, kann durch geeignetes Ausblenden von Beugungslinien erster Ordnung aus der öffnung des Objektivs 69 durch geeignete Blenden- oder Ver-Schlußmittel, die auf elektrische Signale ansprechen, jede Kombination von Gittern verschiedener Gitterkonstante erhalten werden. Wesentlich ist hierbei jedoch, daß jeder verwendete Verschlußmechanismus so konstruiert ist, daß er die durch ihn hindurchgehenden Lichtwellen nicht verzerrt.
In der eben beschriebenen Vorrichtung, ebenso wie in der in F i g. 7 beschriebenen, erzeugt das Muster,
das entweder von den Gitterschablonen 43 oder von dem Kathodenstrahlrohr 30 entworfen wird, ein
zusammengesetztes Gittermuster auf dem lichtempfindlichen Material oder dem Film, das örtlich versetzte
Stellen verschiedener Lichtdurchlässigkeit aufweist. Die gleichen Vorrichtungen können jedoch
auch benutzt werden, um ein Phasengittermuster auf einem Film mit veränderlicher Dicke zu erzeugen,
wodurch bei Beleuchtung eine entsprechende Anzahl von Beugungslinien erster Ordung erzeugt werden.
In F i g. 13 ist ein kohärentes optisches System gezeigt, das insofern eine Abwandlung der in F i g. 12
gezeigten Vorrichtung darstellt, als eine Reihe von verschiedenen Beugungsgittern 75, wie sie bei den
F i g. 8 und 9 beschrieben sind, benutzt werden, von denen jedes einzelne Beugungsgitter kohärent beleuchtet
ist. Eine zylindrische Linse 76 ist vor einem Schlitz 77 in einer Maske 78 so angeordnet, daß eine
Linse 79 den Schlitz 77 in einer Abmessung auf den Beugungsgittern 75 abbildet. Der Schlitz 77 ist von
einer punktförmigen Lichtquelle 80 beleuchtet. Die übrigen Teile der Vorrichtungen können die gleichen
sein, wie in F i g. 8 beschrieben, und eine Linse 81 zum Abbilden der Gitter 75 auf einem Filmstreifen
82 aufweisen, oder die Vorrichtungen können durch das Vorhandensein einer zylindrischen Linse, wie es
809 627/1329
Claims (19)
1. Verfahren zum Speichern von Informationen, bei dem die Informationen zum Hineinlesen nach
einem Binärkode verschlüsselt, als optisch auswertbare Bits aufgezeichnet und zum Herauslesen
optisch ausgewertet und entschlüsselt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Bits
der verschiedenen Bitstellen verschiedene Beugungsgitter verwendet werden, deren Beugungsbilder zum Herauslesen der Informationen dienen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Beugungsgitter verwendet werden,
deren Gitterkonstanten sich um weniger als den Faktor 2 voneinander unterscheiden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Beugungsgitter verwendet
werden, deren jedes mehr als 20 Striche pro Millimeter aufweist und die sich voneinander um mindestens
zwei Striche pro Millimeter unterscheiden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Beugungsgitter
verwendet werden, die sich durch die Richtung ihrer Striche unterscheiden.
5. Aufzeichnungsträger zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß er als Aufzeichnungen mehrere Beugungsgitter aufweist.
6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein aus
Beugungsgittern mit verschiedenen Gitterkonstanten zusammengesetztes Gittermuster vorgesehen
ist, von denen jedes Gitter einem Bit einer Bitstelle entspricht.
7. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsgitter
sich überdeckend angeordnet sind.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Herstellen von Gittermustern, die sich aus verschiedenen Gittern zusammensetzen,
auf Bitsignale (26) ansprechende optische und elektronische Mittel (28,29,30; 41,44,
45; 65 bis 70) vorgesehen sind, die für jedes Bitsignal einer bestimmten Bitstelle ein dieser zugeordnetes
Gitter erzeugen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Bitsignale (26) auswertende
Einrichtungen (28, 29) zum Erzeugen von den einzelnen Bits einer Bitstelle zugeordneten Ausgangssignalen
verschiedener Frequenz vorgesehen sind, daß auf diese Signale ansprechende elektronische
Einrichtungen (30) vorgesehen sind, die den Ausgangssignalen zugeordnete Gittermuster
erzeugen, und daß photographische Einrichtungen (31, 32, 33) zum Aufzeichnen dieser Gittermuster
vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Einrichtungen
zum Erzeugen von Ausgangssignalen bestimmter Frequenz eine Anzahl elektrischer Oszillatoren
(29) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Einrichtung
zum Erzeugen von Gittermustern ein Kathodenstrahlrohr (30) vorgesehen ist, dessen
Schirmbild von den Ausgangssignalen modulierbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die photographische Einrichtung
zum Abbilden des Schirmbildes eine auf das Schirmbild optisch ausgerichtete zylindrische
Linse (31) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der Bitstellen
entsprechende Anzahl von optischen Gitterschablonen (43) vorgesehen ist, die beim Be- oder
Durchleuchten ein Bild eines Beugungsgitters mit einer zugehörigen Bitstelle entsprechenden Gitterkonstanten
erzeugen und daß zum Steuern der Beleuchtung (44) der einzelne Gitterschablonen
diesen zugeordnete, auf Bits der entsprechenden
Bitstelle ansprechende Steuermittel vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zum gleichzeitigen
Aufzeichnen mehrerer Gitter eine Schlitzblende (48) und eine zylindrische Linse (47) aufweist.
15. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit
Aufzeichnungsträgern nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Herauslesen der auf einem Aufzeichnungsträger (20; 58) aufgezeichneten Informationen ein
optisches System (12,14; 50,53,54,56,. 59) vorgesehen ist, das die Beugungslinien erster Ordnung
der auf dem Aufzeichnungsträger enthaltenen Gittermuster abbildet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anzeigen des Vorhandenseins
von Beugungslinien erster Ordnung lichtelektrische Bauteile (57) vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß als optisches System
eine erste Schlitzblende (50) und eine erste Linse (53) vorgesehen sind, die die Beleuchtung
(52) in der ersten Schlitzblende (50) abbildet, daß eine zweite zur ersten senkrechte Schlitzblende
(59) und eine zweite zwischen erster und zweiter Schlitzblende angeordnete Linse (54) vorgesehen
sind, die ein reelles Bild (55) der ersten Schlitzblende (50) bildet, das zum kohärenten Beleuchten
des Aufzeichnungsträgers (58) in Zusammenwirkung mit der zweiten Schlitzblende (59) auf
die lichtelektrischen Bauteile (57) von einer dritten Linse (56) projiziert wird, die die zweite
Schlitzblende (59) auf dem Aufzeichnungsträger (58) abbildet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aufzeichnungsträger
(58) und den lichtelektrischen Bauteilen (57) eine zylindrische Linse zum Konzentrieren
der kohärenten Beleuchtung vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrischen
Bauteile zum Anzeigen der Beugungsbilder von Gittern mit verschiedener Strichrichtung
auf einer gebogenen Linie angeordet sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
809 627/1329 10.68 © BundesiJruckerei Berlin
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US3499703A (en) * | 1966-07-08 | 1970-03-10 | Philips Corp | Radiation beam positioning apparatus |
US3618048A (en) * | 1968-07-25 | 1971-11-02 | Gen Electric | Random access large-capacity memories |
US3643216A (en) * | 1968-08-06 | 1972-02-15 | Rca Corp | Holographic identification system |
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US3876990A (en) * | 1972-08-09 | 1975-04-08 | Daniel Silverman | Methods of storing information using arrays of multiple spot patterns |
US4420829A (en) * | 1981-01-08 | 1983-12-13 | Carlson John E | Holographic system for the storage of audio, video and computer data |
DE3212809C2 (de) * | 1982-04-06 | 1984-12-20 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Meßeinrichtung für die Stabilisierung von Lasern |
EP1671165A4 (de) * | 2003-09-25 | 2007-07-04 | Redfern Optical Components Pty | Verfahren zur optischen datenspeicherung |
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- 1964-09-02 DE DE1964E0027710 patent/DE1280581C2/de not_active Expired
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- 1964-09-03 CH CH1148664A patent/CH434831A/fr unknown
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1966
- 1966-12-14 US US601797A patent/US3392400A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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DE1280581C2 (de) | 1977-05-12 |
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GB1082407A (en) | 1967-09-06 |
JPS4823690B1 (de) | 1973-07-16 |
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