DE1221040B - Verfahren zum Auswerten optisch abtastbarer, binaer kodierter Information und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G06k

Deutsche Kl.: 43 _a - 41/03

PH. BL Vi. 12-

Nummer: 1221040 ^

Aktenzeichen: J 21014IX c/43 a

Anmeldetag: 14. Dezember 1961

Auslegetag: 14. Juli 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswerten optisch abtastbarer, binär kodierter Information.

Die Datenverarbeitung verlangt oft die dauerhafte Speicherung großer Informationsmengen. Sie verlangt auch oft die Übersetzung von Daten aus einem ersten in einen zweiten Kode. Speicher hoher Kapazität sind bekannt in der Form von Magnetbändern, Magnettrommeln oder Magnetscheiben. Bei großer Speicherfähigkeit ist die Zugriffszeit zu diesen Speichern jedoch verhältnismäßig groß. Es sind auch Speicher bekannt, bei denen der Zugriff zu einem Speicherplatz durch Kathodenstrahlröhren erfolgt. Abgesehen daron, daß die Einstellung eines Elektronenstrahls auf einen bestimmten aus mehreren tausend Flekken einen beträchtlichen elektronischen Aufwand erfordert, hat dieses Speichersystem den Nachteil, daß eine bestimmte Information nur durch Vorgabe einer bestimmten Adresse, welche den Speicherplatz definiert, erfolgen kann; diese Adresse hat jedoch meist keine Beziehung zu dem gespeicherten Sachverhalt selbst. Unter Sachverhalt soll hier eine Mehrzahl von Binärziffern verstanden werden, die ein binäres Wort bilden. Bestimmte der Binärziffern des Wortes mögen eine Eigenschaft der Sache, andere Ziffern eine andere Eigenschaft definieren. Ein einfaches Beispiel hierfür könnten die zusammengehörigen Begriffe Herstellungsnummer, Zeichnungsnummer, Ort im Lagerhaus und andere zugehörige Daten sein. Jeder Sachverhalt unterscheidet sich also im Speichersystem von dem anderen im allgemeinen durch mehrere Einzelheiten. Bei einem assoziativen Speicher, dessen Arbeitsweise mit den vorgenannten Speichertypen nicht ausgeführt werden kann, lassen sich Sachverhalte entnehmen, für die als Adresse eine der Eigenheiten des Sachverhaltes benutzt wird. Im genannten Beispiel kann die Teilenummer, die Zeichnungsnummer oder der Ort bekannt sein. Die gesamte Information läßt sich dadurch entnehmen, daß man eine dieser Eigenheiten, z.B. dieZeichnungsnummer, als Adresse benutzt.

Bei dem nachstehend beschriebenen Verfahren sind die Speicherwerte in Form von durchsichtigen und undurchsichtigen Feldern auf Aufzeichnungsträgern aufgebracht. Diese Aufzeichnungsträger sind gruppenweise zusammengefaßt. Je eine Gruppe kann gleichzeitig zur Auswertung gebracht werden. Mehrere oder viele solcher Gruppen lassen sich auf einem gemeinsamen Träger vereinigen, der durch Transportmittel bewegt je eine Gruppe in Arbeitsstellung bringen läßt.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Ver-Verfahren zum Auswerten optisch abtastbarer,
binär kodierter Information und Anordnung
zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Ivan Edward Sutherland, Scarsdale, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1960
(77 582)

fahren zum Auswerten optisch abtastbarer, binär kodierter Information mit dem Merkmal, daß nebeneinander angeordnete, pro Binärstelle paarweise vorhandene und innerhalb des Paares je dem einen der beiden Binärwerte zugeordnete Aufzeichnungsträger mit der Zahl der zu verarbeitenden Informationswerte entsprechenden, je nach dem Binärwert durchsichtigen oder undurchsichtigen Feldern durch Lichtquellen durchleuchtet werden, daß die so gewonnenen Lichtmuster auf einen Schirm übereinanderprojiziert werden und daß mit dem kombinierten Lichtmuster gleichartige Aufzeichnungsträger durchleuchtet werden und das resultierende Lichtmuster binärstellenweise ausgewertet wird.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel wird durch Zeichnungen erläutert,

Fig. 1 und 2 sind Grundriß und Aufriß der Auswerteanordnung;

F i g. 3 zeigt eine Tabelle von Daten aus mehreren Binärstellen;

609 589/123

3 4

Fig.'4 zeigt die Aufteilung eines Leuchtschirmes ten U bis W und der Lagerort des Teils durch drei

in Felder; Binärstellen in den Spalten X bis Z gekennzeichnet.

F i g. 5 zeigt mehrere Speicherelemente mit durch- Die F i g. 8 zeigt, auf welche Weise ein bestimmter

scheinenden und schwarzen Bereichen; Sachverhalt adressiert werden kann. Die von einem

Fig. 6 und 7 zeigen einen Leuchtschirm nach der 5 bestimmten Sachverhalt bekannte Information wird

Adressierung bestimmter Sachverhalte; in binärer Darstellung in die der Information zuge-

F i g. 8 zeigt eine elektronische Einrichtung zur ordneten Schaltungen der Gruppe der bistabilen

Adressierung von bestimmten Sachverhalten; Schaltungen 30 eingegeben. Diese Information wird

F i g. 9 zeigt eine Ausgangsschaltung; über das Kabel 31 den 1- oder 0-Eingängen der bi-

F i g. 10 zeigt eine Schlüsseltabelle; io stabilen Schaltung zugeführt. Wenn die Sache be-

Fig. 11 zeigt einen anderen Leuchtschirm; kannt ist, so wird die entsprechende Kombination

F i g. 12 zeigt Kodierungsbeispiele; von Einsen und Nullen den bistabilen Schaltungen

F i g. 13 und 14 zeigen Leuchtschirme nach der 30 T_u bis T_w zugeführt, die dann durch ihre EinAdressierung, stellung die bekannte Information darstellen. Über

Ein lichtdichtes Gehäuse 20 umschließt die Bau- 15 Torschaltungen 32 wird dann diese Information den

elemente. Innerhalb des Gehäuses ist an geeigneten Projektoren P zugeführt, indem die Leitung 33 die

Trägern eine Mehrzahl von durchscheinenden Spei- Torschaltungen beeinflußt.

cherelementen 22, z. B. von photographischen Dia- Wäre der Lagerort der Sache bekannt, so müßte

positiven, angebracht, welche die Information ver- diese Information in die Schaltungen 30 T_x bis T_z

schlüsselt in Form durchscheinender und nicht- 20 eingegeben und durch Erregen der Leitung 35 mittels

durchscheinender Bereiche enthalten. An einer Innen- der Torschaltungen 34 weitergegeben werden,

wand des Gehäuses 20 ist ein phosphoreszierender Für jede der bekannten Binärstellen wird dann der

Schirm 23 befestigt. Von einer Lichtquelle 24 aus zugeordnete Projektor erregt und seine infrarote

wird der Schirm 23' mit ultraviollettem Licht bestrahlt. Strahlung fällt durch die durchsichtigen Stellen seiner

In einer Außenwand des Gehäuses sitzt eine Mehr- 25 Dias 22 auf den Schirm 23.

zahl von Projektoren P, die infrarotes Licht aus- Als Beispiel wird angenommen, daß alle Informasenden. Diesen benachbart sind weiterhin eine Mehr- tionen betreffend den Sachverhalt 5 (F i g. 3) erzähl von Photozellen PC angebracht. Die Zwischen- wünscht seien. In diesem Fall werden bei vorgegebewand27 enthält für jedes Diapositiv22 eine Linse nem Lagerort mit den Mitteln der Fig. 8 die Pro-26, die das Bild ihres Dias auf dem Schirm 23 ab- 30 jektoren P, die den Spalten U bis W zugeordnet sind, bildet; die Linsen sind so eingerichtet, daß sie alle erregt und somit von den Dias diejenigen durchdas Bild ihres Dias auf dieselbe Stelle des Schirmes leuchtet, die der Einstellung der Schaltungen 30 entwerfen, sprechen; das sind für den Sachverhalt 5 die Dias U₁,

Der Schirm luminesziert bei Belichtung mit ultra- V₀ und W₁. Fig. 6 ist eine Darstellung des Schirms

violettem Licht. Diese Lumineszenz wird jedoch aus- 35 23 nach Belichtung durch die vorerwähnten Projek-

gelöscht an den Bereichen, die gleichzeitig mit Infra- toren. Die Bilder der projizierten Dias überlagern

rot bestrahlt werden. Solche Schirme sind z.B. in sich auf dem Schirm 23. Die Lumineszenz des

Benutzung, um photographische Negative als Posi- Schirms 23, angeregt durch die Lichtquelle 24, wird

tive betrachten zu können. Das Auflösungsvermögen überall da gelöscht, wo auch Ultrarotstrahlen den

eines solchen Schirmes liegt in der Größenordnung 40 Schirm treffen. In den Bereichen 0 bis 3 (vgl. auch

von 90 000 Bit/cm². F i g. 4) wird die Lumineszenz des Schirms 23 ge-

Zur Darstellung eines Sachverhaltes sollen bei- löscht durch Infrarotstrahlung von dem Dia U₁. Das spielsweise 6 Bit verwendet werden, und weitere 6 Bit Dia V₀ löscht zusätzlich die Lumineszenz der Besollen den Komplementärwert wiedergeben. In F i g. 3 reiche 1 und 7. Schließlich löscht auch noch die Strahsind für acht untereinander dargestellte Sachver- 45 lung von Dia W₁ die Lumineszenz im Bereich 4. Sohalte 0 bis 7 jeweils die 6 Bit in den Spalten U bis Z mit luminesziert nur noch der Bereich 5, der in angegeben. Auf jedem Dia befinden sich nur die Bit F i g. 6 hell dargestellt ist.

einer Spalte, z. B. der Spalte U, für alle Sachverhalte, Wie das von diesem diskreten, leuchtenden Behier der Sachverhalte 0 bis 7, in der in F i g. 4 ge- reich des Schirms 23 ausgehende Licht nach nochzeigten Anordnung. Somit ergibt sich für die sechs- 50 maligem Durchgang für die Dias 22 von den Photostelligen Sachverhalte eine Verteilung auf sechs Dias zellen PC ausgewertet wird, zeigt die.F ig. 9. Die gemäß Fig. 5 oben, worin je ein Bit des Sachver- Ausgangsinformation gelangt von den Photozellen in haltes 1 (Fig. 3) in der jeweils rechten oberen Stelle eine Reihe von bistabilen Schaltungen40, die den der sechs Dias U₁ bis Z₁ (F i g. 5) angeordnet ist. Die Spalten U bis Z entsprechen. Diese bistabilen Schalzugehörigen Komplementärwerte sind auf sechs 55 tungen werden zunächst auf den Wertl eingestellt Dias ZJ₀ bis Z₀ angeordnet, und somit besetzt der durch einen Impuls der Leitung 41. Nur diejenigen Komplementärwert des Sachverhaltes! (Fig. 3) die Photozellen PC, die hinter »1 «-Dias 22 angeordnet rechten oberen Stellen der Dias U₀ bis Z₀. Nachfol- sind, geben Informationen an die bistabilen Schalgend wird die Gruppe der Dias U₁ bis Z₁, auf denen tungen 40, bei denen der leuchtende Bereich des die »1«-Werte undurchsichtig sind, als »1«-Dias be- 60 Schirms 23 nicht durch Schwärzungen des zugeordzeichnet, während die Gruppe der Dias ZJ₀ bis Z₀, auf neten Dias in diesem Bereich abgedeckt wird. Zwidenen »0«-Werte undurchsichtig sind, die »0«-Dias sehen den Photozellen und den bistabilen Schaltunsind. gen sind noch Torschaltungen 42, vorbereitbar durch

Zusammen mit den Fig. 3 bis 7 wird die Arbeits- Leitung 43, angeordnet. Jede einzelne »!«-Photoweise der erfindungsgemäßen Anordnung als asso- 65 zelle, die erregt wird, liefert über ihre Torschaltung ziativer Speicher beschrieben. Bei einem Sachver- 42 einen Impuls zum 0-Eingang der zugehörigen bihalt gemäß Fig. 3 ist ein Begriff der Sache, z.B. stabilen Schaltung40. Im Beispiel geht also die der eine Teilnummer, durch zwei Binärstellen in den Spal- PhOtOZeIIePC-ZJ₁ zugeordnete bistabile Schaltung in

den eine 0 darstellenden Zustand über, wenn diese Photozelle erregt wurde. Der Spannungszustand der 1-Seite jeder bistabilen Schaltung 40 gelangt über Kabel 47 zu einer (nicht gezeigten) Ausgangsanordnung.

Bei dem bisher besprochenen Beispiel sollten alle Informationen über den Sachverhalt 5 gewonnen werden. Der Lichtfleck auf dem Schirm im Bereich 5 wird durch die Linsen 26 auf diejenigen Photozellen PC projiziert, die ihr Licht über den durchsichtigen Bereich 5 ihres zugeordneten Dias empfangen. Beim Beispiel sind durchsichtige Bereiche 5 in den Dias U₀, V₁, W₀, X₁ und Z₀ vorhanden. Ein Vergleich dieses Ausgangswertes 010110 mit der in F i g. 3 für die Sache gegebenen Information zeigt, daß die Photozellen PC mit dem Komplementwert der gewünschten Information gespeist werden. Im Zusammenhang mit F i g. 9 wurde festgestellt, daß nur die Photozellen der »1«-Dias benutzt werden, um den Zustand der bistabilen Schaltungen 40 von 1 nach 0 zu ändern. Auf diese Weise erhält man eine Komplementierung des gelieferten Ausgangswertes in die echte Form.

Es muß auch eine Fehleranzeige auftreten, wenn mehr als ein Bereich des Schirms 23 luminesziert. Das könnte der Fall sein, wenn die Adressenangaben nicht richtig eingegeben waren oder ein Projektor P ausfiel. In diesem Fall wurden wenigstens, bei einer Spalte zugleich die »1«- und die »0«-Photozellen erregt. Da die Ausgänge beider Photozellengruppen über Torschaltungen 42 und 44 den Schaltungen »AUSSCHLIESSLICH ODER« 45 zugeführt werden, liefert dann bei einem derartigen Zähler die UND-Schaltung 46 kein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal dieser UND-Schaltung kann zum Entnehmen der Informationen aus den bistabilen Schaltungen 40 dienen.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß zusätzliche Binär-Irformation, die nicht notwendigerweise für jeden Sachverhalt einzigartig zu sein braucht, gespeichert und bei Ansteuerung der anderen Informationen eines Sachverhaltes erhalten werden, kann lediglich durch Anordnung zusätzlicher »1«- und »0«-Paare von Dias, Linsen und Photozellen für jede zusätzliche Informationsspalte. Natürlich läßt sich die Einrichtung auch so gestalten, daß für eine eingegebene Information nur die zugehörige unbekannte Information ausgegeben wird. Hierzu werden die Projektoren durch die bekannte Information erregt, so daß diese Werte unmittelbar der Ausgangseinrichtung zugeführt werden und die zugehörigen Photozellen gesperrt bleiben können. Es ist dann nur die Übertragung von Information aus denjenigen Photozellen erforderlich, deren Projektoren nicht erregt sind.

Als weiteres Beispiel soll angenommen werden, daß alle Informationen über den Sachverhalt 4 festzustellen seien, wobei die Orts-Information dieses Sachverhalts, die 111 ist, eingegeben wird. Diese Emgabewerte werden den bistabilen Schaltungen 30 T_x bis T₂ in F i g. 8 zugeführt. Über die Torschaltungen 34 erregen die bistabilen Schaltungen 30 die Infrarot-Projektoren, welche den Dias X₁, Y₁ und Z₁ zugeordnet sind. Der diskrete Bereich des Schirms 23, der lumineszierend bleibt, ist in F i g. 7 dargestellt. Es ist der Bereich 4 (vgl. Fig. 4). Das DIaZ₁ löschte dabei die Lumineszenz der Bereiche 1, 3, S und 6; das Dia T₁ löschte zusätzlich die Bereiche 0 und 2; das D^aZ₁ schließlich löschte noch den Bereich 7. Vom Bereich 4 werden dann die Photozellen PC, die den Dias CZ₀, V₁, W₁, X₀, Y₀ und Z₀ zugeordnet sind, erregt. Dieses Ergebnis (011000) wird in der Schaltung der F i g. 9 komplementiert und ergibt 100111 als Anzeige dafür, daß am Ort 111 die Sache 100, die zusammen den Sachverhalt 4 ergeben, gespeichert ist.
Wie mit der dargestellten Anordnung eine Kodeübersetzung vorgenommen werden kann, zeigen die Fig. 10 bis 14. In der Tafel der Fig. 10 sind binär verschlüsselte Dezimalzahlen mit den binären Stellen A bis E rein binär verschlüsselten Zahlen mit den Stellen W bis Z gegenübergestellt. Fig. 11 zeigt die Anordnung der Bereiche auf dem Schirm 23 für diesen Anwendungsfall, die analog der Anordnung gemäß F i g. 4 ist. F i g. 12 zeigt entsprechend den neunstelligen Informationen neun Paar Dias 22.

F i g. 13 zeigt die verbleibende Lichtfleckstelle auf dem Schirm 23 für den Fall, daß die Projektoren P addressiert sind, um die Zahl 10 in binär-dezimaler Verschlüsselung in die reine Binärdarstellung umzuwandeln. Die Erregung der Infrarot-Projektoren hinter den Dias A₁, B₀, C₀, D₀ und E₀ löscht alle Be-

reiche des Schirms 23 mit Ausnahme des Bereiches 10 (Fig. 11) aus. Das Licht des Bereiches 10 wird durch die Photozellen PC, die den Dias W₀, X₁, Y₀ und Z₁ zugeordnet sind, empfangen. Die Komplementierung dieser Information mit Schaltungen ähnlieh denen von Fig. 9 ergibt das gewünschte Ergebnis 1010, die rein binäre Darstellung der Zahl 10. Kodewandlungen in umgekehrter Richtung sind mit derselben Anordnung möglich. Die F i g. 14 zeigt den Bereich des Schirms 23, der lumineszierend bleibt, nachdem Stellen W bis Z mit der Information 1011 beaufschlagt wurden. Es sind dabei diejenigen Projektoren erregt, die den Dias W₁, X₀, Y₁ und Z₁ entsprechen. Der Leuchtbereich gemäß F i g. 14 wird von Photozellen PC aufgenommen, die den Diasy4₀, B₁, C₁, D₁ und E₀ zugeordnet sind. Diese Information (OHIO) läßt sich durch eine Schaltung ähnlich der von F i g. 9 komplementieren und liefert dann den binär verschlüsselten Dezimalwert 10001. Wenn nur eine bestimmte Einwegübersetzung gewünscht wird, brauchen nur Projektoren für den eingegebenen Kode und nur Photozellen für den abgehenden Kode vorgesehen zu werden.

Aus F i g. 2 läßt sich entnehmen, daß der Träger 21 für die Dias 22 in einer Führung 48 des Gehäuses 20 verstellbar angeordnet ist. Durch geeignete Einrichtungen kann die Einstellung des Trägers 21, der mit einer Mehrzahl von Sätzen von Dias versehen sein kann, auf einen bestimmten Satz bewerkstelligt werden. Dann kann die Vorrichtung mit einem bestimmten Satz von Dias als assoziativer Speicher ähnlich einer Kartei arbeiten oder durch Einstellung auf einen anderen Satz von Dias eine andere Arbeit, beispielsweise die eben beschriebene Übersetzung, durchführen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auswerten optisch abtastbarer, binär kodierter Information, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander angeordnete, pro Binärstelle paarweise vorhandene und innerhalb des Paares je dem einen der beiden Binärwerte zugeordnete Aufzeichnungsträger mit der Zahl der zu verarbeitenden Informationswerte

entsprechenden, je nach dem Binärwert durchsichtigen oder undurchsichtigen Feldern durch Lichtquellen durchleuchtet werden, daß die so gewonnenen Lichtmuster auf einen Schirm über- ■ einanderprojiziert werden und daß mit dem kombinierten Lichtmuster gleichartige Aufzeichnungsträger durchleuchtet werden und das resultierende Lichtmuster binärstellenweise ausgewertet wird.

•

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen infrarotes Licht ausstrahlen, daß der Schirm unter der Einwirkung einer konstanten UV-Bestrahlung im sichtbaren Bereich leuchtet und daß die sichtbare Strahlung an den von infrarotem Licht getroffenen Stellen unterdrückt wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom kombinierten Lichtmuster getroffenen Aufzeichnungsträger mit den dieses Muster hervorrufenden Aufzeichnungsträgern identisch sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den bekannten Binärstellen einer mehrere weitere, unbekannte Binärstellen enthaltenden Information entsprechenden Lichtquellen erregt werden und daß das resultierende Lichtmuster nur hinsichtlich der unbekannten Binärstellen ausgewertet wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als assoziativer Speicher.

6. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Kodewandler.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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