DE1424014A1 - Einrichtung zur Speicherung von Informationen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Speicherung von Informationen Zusatz zu Patent ..... (Anmeldung G 27 763 IX/42 m Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Speicherung digitaler Daten, bei dem eine Reihe von parallelen Linien auf einem deformierbaren plastischen Material aufgeprägt wird, so dass die Linien als Deformationen der Oberfläche des Materials erscheinen und der Abstand zwischen den Linien so eingestellt wird, dass eine Ziffer der Informationseine Informationseinheit oder ein Zeichen durch einen im wesentlichen einheitlichen und charakteristischen Abstand der Linie dargestellt ist.
• Bei einem derartigen System treffen Elektronen eines Elektronenstrahls in einer bestimmten Verteilung auf die Oberfläche einer thermoplastischen Schicht auf. Wenn die thermoplastische Schicht sich in weichem oder geschmolzenem Zustand befindet, verändern - ` die Elektronen die Oberfläche der Schicht und rufen ein wellenförmiges Verformungsmuster hervor, welches durch Abkühlung des thermoplastischen Stoffes auf der Oberfläche erhalten bleibt.
• Die auf diese Weise gespeicherte Information kann für immer erhalten bleiben oder durch Wiedererwärmen gelöscht werden.
• Die auf diese Weise gespeicherte Information kann dadurch wiedergewonnen werden, dass die Verformungen der Oberfläche des-thermoplastischen Materials als Beugungsgitter verwendet werden, welchesmit Hilfe eines Lichtstrahls ein den Verformungseigenschaften entsprechendes Beugungsmuster erzeugt. Diese charakteristischen Lichtbeugungsmuster können dann in elektrische Ströme umgewandelt werden, welche die gespeicherte Information wiedergeben. Fm eine möglichst grosse Dichte der gespeicherten Information au erzielen, müssen die Abstände zwischen den Verf ormüngentuf ein Minimum herabgesetzt werden. Zusätzlich zu-der Ver- -?ingerung der Abstände zwischen den Verformungen ergeben-sich. rele Vorteile, wenn die Tiefe .der Verformungen ebenfalls auf -@ :in Mindestmass herabgesetzt wird. Z. B. verringert sich die Lnzähl der Elektronen, welche auf die. Oberfläche auftreffen müsseh, im die Verformungen hervorzurufen, wenn die Verformungen nur, ieniger als, ein Mikrön tief sind. Dadurch kann der Strom. des 'chreibstrahles sehr klein gemacht werden, wodurch die Mög-.ichkeit von Strahlungsschäden an dem thermoplastischen Ma-" ;erial bei dem Auftreffen des Strahles stark- verringert und _-Lie Anzahl der Speicher- und Löschvorgänge, die bei einem ge- . ;ebenen thermoplastischen Speicherelement möglich sind,- ver-;rässert wird. -reiterhin wurde gefunden,- dass- bei.. der Benutzung- -derartiger .'lacher Vertiefungen äusserst dünne thermoplastische Schichten -oh der Grössenordnung von höchstens .2 Mikron verwendet werden :önnen, eine Verformung des Speicherelementes erleichtert wird. "edoch ergeben sich bei einer Verringerung der Tiefe der Ver-'ormungen Schwierigkeiten bei der Zurückgewinnung der gespeiherten Information mit Hilfe des optischen Ablesesystems. Diesechwierigkeit rührt daher., dass die-Intensität des Lichtes, das urch die ein Beugungsgitter bildenden_Verformungen gebeugt ist, ine Funktion der Tiefe der Verformungen darstellt, wodurch ein chwächeres Beugungsbild entsteht, welches schwierig abzutasten. st. Der Zweck des Erfindung. isst, diesen -Schwierigkeiten zu beegnen und thermoplastische-Beugungsgitter derart kleiner Abessungen -zu verwenden. -aper ist es ein Ziel der Erfindung, eine thermoplastische inrichtung.zür Speicherung von Informationen mit einer optichen Ableseeinrichtung.zu-.versehen, die aus äusserst:kleinen. erformungen_des-thermoplastischen Materiäls.-ein brauchbares ild, liefert, indem sie aus achwaehen Beugungsbildern ein wahr ehmbares Ausgangsbild erzeugt. Die Erfindung bezieht sich auf die Einführung einer Phasendifferenz zwischen den abgebeugten und den nicht abgelenkten Lichtkomponenten, die von einem thermoplastischen Beugungsgitter ausgehen. Die Phasendifferenz ist so gross, dass zwischen dem gebeugten und dem nicht abgelenkten licht Interferenz eintritt, die in der Bildebene eine Auslöschung oder Verstärkung hervorruft und auf diese Weise ein helles und kontrastreiches Bild trotz der niedrigen Intensität des gebeugten Lichtes-erzeugt. _ Einzelheiten der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen entnehmen. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines thermoplastisehen Speicherelementes,Idas an seiner Oberfläche periodische Verform-angsmuster aufweist; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der optischen Ableseeinrichtung gemäss der Erfindung;-Fig. 3 ist eine vergrösserte perspektivische Ansicht der Phasenkontrastplatte nach Fig. 2; Fig. 4 zeigt Wellenformen, die das Verständnis der Phasen-- kontrasteffekte, die von dem System der Fg. 2 hervor-.-gerufen werden, erleichtern. Fig. 5 zeigt teilweise im Schnitt eine Einrichtung zur Speicherung von Informationen gemäss der Erfindung; Fig. 6 ist eine perspektivische Teilansicht des optischen Systems nach Fig. 5. Unter einem Beugungsgitter wird hier ein lichtdurchlässiges oder lichtreflektierendes Medium verstanden, welches eine periodische Struktur besitzt, die ihm die Fähigkeit verleiht, eine richtungsabhängige Verstärkung oder Auslöschung von Teilen eines auftreffenden parallelen Lichtbündels hervorzurufen. Auf diese Weise wird ein Teil. des Lichts durch die Verstärkungen und Auslöschungen in eine Reihe von abwechselnd hellen und dunklen'Streifen verwandelt, sofern das einfallende licht monochromatisch ist,z und in ein Farbspektrum, wenn das einfallende Licht weiss ist. Monochromatisches Licht ist -definiert-als Zieht einer einzigen Farbkomponente mit im wesentlichen einer einzigen Strahlungswellenlänge oder einem sehr schmalen Band von Wellenlängen: Weisses Licht dagegen umfasst alle Wellenlängen des sichtbaren Spektrums und wird normalerweise als licht definiert, dessen Wellenlängen in einem Bereich von-etwa 4000 Angström bis 8000 Angström liegen. Die Erfindung lässt sich auf weisses und auf monochromatisches Licht anwenden,-doch ist sie besonders für weisses Licht oder kürzere Wellenlängen geeignet und wird besonders in diesem Zusammenhang beschrieben. Beugungsgitter der oben beschriebenen Art können dadurch hergestellt werden, dass man die Oberfläche :eines Materials so verformt, dass auf ihr periodische Deformationen-aufgebracht werden,-so dass durch das periodische Deformationsmuster hindurchtretendes oder an ihm reflektiertes weisses Licht durch Beugung in seine Farbkomponenten zerlegt wird. Fig. 1-zeigt einen. Teileines Beugungsgitters mit derartigen periodischen Verformungen der Oberfläche. Das Gitter 1 besteht aus einer lichtdurehläßsigen Unterlage 2, einer dünnen, leitenden Heizschicht-3, die z. B. aus Kupferjodür oder Zinnoxyd bestehen kann, und einer-thermoplastischen Schicht, die ein periodisches Deformationsmuster in Form von wellenförmigen Verzerrungen. mit einem Abstand d und einer Amplitude f zwischen Maximum und Mini= mim aufweist. Der Gitterabätand d und der Winkel, unter dem die Farbkomponenten wen ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt-werden, sind durch folgende Beziehung miteinander verknüpft:- . wobei , _ die Wellenlänge des betrachteten Lichtes d -der Gitterabstand der Winkel zwischen den abgelenkten Komponenten' n = eine ganze Zahl, welche die Ordnung des Beugungsbilden angibt.
• Aus Gleichung (1) ergibt sich, dass für einen bestimmten Gitterabstand,d-jede Farbe des'Spektrums unter einem anderen Winkel gebeugt wird, wobei die kürzesten Wellenlängen am wenigsten und die grösseren Wellenlängen am meisten abgelenkt werden. Ausserdem sieht man aus der Gleichung, dass sich die Stellung des Spektrums im Raum ändert, wenn der Gitterabstand d, der in Fig. 1 durch .die Periodizität der Verformungen dargestellt ist, verändert wird. Das bedeutet, dass der-Winkel (9 , unter dem die einzelnen Spektralkomponenten gebeugt werden, sich mit dem Abstand d ändert. Fig. 2 zeigt schematisch ein optisches Ablesesystem, welches sich für die Ausführung der Erfindung eignet. Ein Schirm 5 mit einer grossen Anzahl von parallelen Schlitzen-? wird von einer Lichtquelle 8, einer Glühbirne oder einer Bogenlampe, durch die Linse 6 eines Kondensors 9 beleuchtet. Das von den Schlitzen 7 kommende Licht verlässt die Zinse -10 in Form von parallelen Strahlen, die ein thermoplastisches Speicherelement 11 durch= setzen, das eine periodische Struktur besitzt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Verformungen der thermoplastischen Fläche ' zerlegen einen Teil des einfallenden Lichtes in seine Farbkomponenten und lassen den Rest des Lichtes unabgelenkt als weisses Licht durch. Das gebeugte licht, das eine niedrige Intensität besitzt., und das unabgelenkte Licht, welches eine hohe Intensität hat, beleuchten beide ein Phasenkontrast-Objektiv 12, das so ausgebildet ist, dass es eine der beiden Komponenten verzögert und auf diese Weise eine Phasendifferenz einführt, die so gross ist, dass die Komponenten bei Verlassen des Objektivs 12 miteinander interferieren und aus dem ächwachen Beugungslicht ein wahrnehmbares Bild erzeugen. Das Phas.enkontrast-Objektiv 12 besitzt eine Linse 14, die das unabgelenkte und das gebeugte Licht auf eine Phasenkontrastplatte 15 projiziert. Die Platte 15 ändert die Phasenbeziehungen zwischen den Komponanten in der gewünschten Weise und erzeugt auf dem Bildschirm.1.3,, der sich in der Bildebene der Linse.befindet, ein farbiges Bild.
• Die Platte 15 ist in Fig. 3 vergrössert und perspektivisch dargestellt. Sie besteht aus einer lichtdurchlässigen Glasunterlage 16, die abwechselnd mit länglichen-Streifen 17 und 18 belegt ist. Jeder der Streifen 17 besteht aus einem schwächenden Material und ist sogangeordnet, dass das,unabgelenkte weisse Lieht bei seinem Durchgang durch die Streifen 17 geschwächt . wird. Da die Streifen 17 so angeordnet sind, dass sie das unabgelenkte Licht hindurchlassen, nennt man sie-"konjugierte Flächen". Die Streifen 18 bestehen dagegen aus einem phasenverzögernden Material und sind so angeordnet, dass ein Teil des gebeugten Lichtes in seiner Phase verzögert_wird, wenn. er die Streifen 18 durchsetzt und die infolgedessen ''komplementäre Flächen" genannt werden.

  Die Fig. 2 zeigt ein Paar von Lichtstrahlen als,@Beispiel.

  Lichtstrahlen, die von einer der Öffnungen in._dem Schirm 5

  ausgehen, . treffen auf einer bestimmten Fläche, des thermopla-

  stischen Speicherelementes 11 auf, von .'dem die Information _ .

  wiedergewonnen werden soll. Ein `Ausschnitt dieses Gebietes r.,

  ist vergrössert hervorgehoben. Die wellenförmigen Verformungen

  lassen einen Teil des einfallenden weissex@.Zichtes ohne Ablen-

  kung hindurch,. während der Rest in sein Farbspektrum .zerlegt

  wird. Zur,Veteinfachung der Erklärung ist hier,.,nux_von der

  Farbe Rot die Rede., aber es versteht sch,-_dass such die an-

  deren Farben vorhanden sind. Das unabgelenkte weisse Licht,

  das durch die ausgezogenen Linien S gekennzeichnet ist, wird

  von der Kondensorlinse 14 auf die konjugierten Flächen 17.ge

  sammelt. Beim Durchgang durch die konjugierten Flächen wird

  es geschwächt und bildet einen weissen 'Untergrund auf dem ._

  Schirm 1.3. .Das gebeugte, Licht erfährt- dagegen eine einkel-

  änderung gegenüber ,dem unabgelenkten. Licht, ;so dass, die roten.-

  Wellenlängendis komplementären Flächen -18. durchsetzen.. Das _n

  gpbe,ugte Licht, --welches- durch.die gestrichelten Linien D_ dar-`

  gestellt,.i,st" .wird.durch die. komplementären Flächen phasenver-

  zöger t; u,nd- auf-:,eineu.. Pqnkt ..P. ,des . Schirms .13 gesammeltr" Aufgrund

  der Phasendifferenz zwischen dem unabgelenkten Licht, das den Hintergrund bildet, und dem phasenverzögerten gebeugten Licht entsteht eine Interferenz, die wenigstens teilweise zu einer Auslöschung des Lichtes an dieser Stelle führt. Folglich entsteht ein Helligkeitskontrast zwischen dem Farbbild im Punkt P und dem weissen Untergrund, wie in der Fig. 2a schematisch dargestellt. Ausserdem sind die. konjugierten und komplementären.Flächen 17 und 18 so angeordnet, dass,wenn sich der Gitterabstand des thermoplastischen Gitters 11 und damit der Winkel unter dem die verschiedenen Spektralkomponenten gebeugt we=rden, ändert,' eine andere Parbkomponente die komplementären Flächen 18 durchsetzt und ein Bild P auf dem Bildschirm 13 bildet. So entsteht z. B. auf dem Bildschirm 13 'für einen Gitterabstand ein rotes Bild, oder vielmehr das Negativ eines roten Bildes, da- Auslöschung eintritt, und ein grünes Bild bzw. sein Negativ für einen anderen Gitterabstand. Dieses System ist gut geeignet für die Speicherung von Binärinformationen, wobei die Binärziffern "Eins" und "Null" von thermoplastischen Gittern zweier verschiedener Gitterabstände d1 und d2 dargestellt werden und: die Gitterabstände so gross sind, dass auf dem Bildschirm 13 für das entsprechende Binärzeichen ein Bild einer anderen Farbe entsteht. Auf diese Weise können die 1- und 0-Ziffern leicht aufgefunden und in einen elektrischen Strom umgewandelt werden,

  nicht nur aufgrund des wahrnehmbaren Helligkeitskontrastes zwi-

  sehen dem Bild und dem Untergrund, sondervAfgrund der farb-

  lichen Unterscheidungsmerkmale ihrer Bilder. Dadurch entsteht ein äusserst zuverlässiges Speichersystem, bei dem Parbunterschiede zur Unterscheidung zwischen Binärzeichen herangezogen werden. Um die gewünschte'Phasendifferenz einzuführen, welche die Auslöschung durch Interferenz zwischen dem unabgelenkten Licht und der ausgewählten Farbe bewirkt, ist die Phasenplatte 15 so ausgebildet, dass die komplementären Flächen 18 einen brechenden, dielektrischen Überzug besitzen, der eine Phasenverzögerung um 1/4 Wellenlänge () einführt. Ein für diesen Zweck geeignetes phasenverzögerndes Material ist Magnesiumfluorid (MgF) oder auch Kalziumfluorid. Ausserdem werden.die konjugierten Flächen 17 mit einer dünnen schwächenden Silberschicht überzogen, um die Intensitäten des umabgelenkten Lichtes und der Farbkomponenten aneinander anzugleichen und dadurch eine praktisch vollständige Auslöschung auf dem Bildschirm 13_ und damit einen möglichst grossen Helligkeitskontrast zwischen dem weissen Untergrund und dem Bildpunkt P zu erhalten. -Die Phasenkontrastplatte 15 kann dadurch hergestellt werden, dass unter Verwendung einer geeignet geformten Schablone auf ausgewählten Flächen der Oberfläche einer-Glasplätte Magnesiumfluorid abgesetzt wird. Die schwächende Silberschicht wird dann auf die konjugierten Flächen aufgebracht, indem man die erste Schablone entfernt und die mit Magnesiumfluorid überzogenen Teile mit einer zweiten Schablone bedeckt und dann. die Silber-Schicht auf den freien Flächen aufdampft. Einzelheiten der Konstruktion solcher phasenverzögernder Teile sind der Veröffentlichung "Phase Microscopy" von Bennett, Jupnik, Osterberg und Hichärds, erschienen bei john A. Wiley 8c Sons, New %ork 1951, insbesondere Kapitel 3, zu entnehmen. Die Wirkung der Platte 15 auf die verschiedenen Lichtkomponenten, durch welche die Interferenzerscheinungen hervorgeufen werden, -werden -anhaÜd. .der Fig. 4a und 4b erläutert, in denen eine Anzahlvon Kurven dargestellt sind:, welche das-gebeugte und das ungebeugte Licht und die Art ihrer Wechselwirkung zeigen. Die Fig. 4a zeigt eine erste Sinuskurve:S, bei der die lichtintensität I@über der.Ze-it t aufgetragen ist, und die eine durch die Vertiefungen des thermoplastischen Beugungsgitters hindurchgegangene Lichtwelle darstellt und als das umabgelenkte licht betrachtet werden kann. Eine zweite Sinuswelle P von praktisch derselben Amplitude wie die Kurve S' stellt :eine Lichtwelle dar, die durch die Erhöhungen der Platte von Fig. 1 hindurchgegängen ist. Die Differenz der optischen Weglängen zwischen den Bergen-und den Tälern verursacht eine kleine Phasenverschiebung zwischenden Wellen S und P, die durch eine geringfügige Verschiebung der Welle entlang der horizontalen Achse nach links dargestellt ist. Der Unterschied zwischen den beiden Lichtkomponenten, die durch die Kurven S und P dargestellt sind, kann dadurch bestimmt werden, dass die Kurve S an jedem Punkt von der Kurve P subtrahiert wird.- Die Differenz ist als eine dritte Kurve D dargestellt,, die das gebeugte Licht darstellt. Die Kurve D ist um genau eine Viertel Wellenlänge gegenüber der Kurve S phasenverschoben, vorausgesetzt dass die Tiefe der Täler nur einen Bruchteil der Wellenlänge des einfallenden Lichtes beträgt Wenn die unabgelenkte Welle S und die gebeugte Lichtwelle D auf einen Bildschirm projiziert werden, vereinigen sich die Wellen D und S und erzeugen Bilder der Berge, die von der Kurve P dargestellt werden, während das Bild der Vertiefungen von der Welle S dargestellt wird. Da die Amplituden der Wellen S und P im wesentlichen gleich sind, gibt es keinen merklichen Helligkeitskontrast zwischen den Bildern' der Berge und Täler und folglich können sie nicht unterschieden werden. Wenn jedoch die Phase der Kurve gegenüber der Kurve S geändert wird, so dass die beiden entweder die gleichePhase haben oder um eine halbe Wellenlänge gegeneinander verschoben sind, ergibt sich ein starker Helligkeitskontrast zwischen den Bildern aufgrund der Interferenz zwischen diesen Wellen. Die Fig. 4b zeigt diese Situation, wobei die Welle D um eine weitere Viertel Wellenlänge phasenverzögert ist, so dass sie am Ende gegenüber der Welle S um eine halbe Wellenlänge verschoben ist, wodurch aufgrund von Interferenz eine Auslöschung eintritt: Damit eine praktisch vollständige Auslöschung und damit ein möglichst grosser Helligkeitskontrast zwischen dem Bild und dem Untergrund -eintritt, müssen die Amplituden der Wellen S und D annähernd gleich sein. Der einfachste Weg" die Amplituden aneinander anzugleichen, ist, die Intensität des. nichtabgelenkten Lichtes S zu verringern, indem man in den Weg des unabgelenkten Lichtes S eine schwächende Substanz, Z.B. aufgedampftes Silber-(s. Fig. 2)i änordnet: Da das von der Kurve D dargestellte ;ebeugte Licht und das von der Kurve S' dargestellte unabgelenkte a.nd geschwächte Licht eine halbe Wellenlänge gegeneinander phasenverschoben sind tritt Interferenz auf,und das unabgelenkte md das gebeugte Licht heben sich gegenseitig an dem Bildpunkt P ier Bildebene auf. Die Umgebung des Bildpunktes P wird-jedoch @. weiterhin von Lichtbeleuchtet, dessen Grösse von der geschwächten a.nabgelenkten Lichtwelle S' dargestellt wird, so dass ein merk- `-Licher Helligkeitskontrast zwischen dem Bild im Punkte P und Seiner. Umgebung auftritt. -Die gewünschte Phasendifferenz von einer halben Wellenlänge ewischen dem gebeugten und dei@i unabgelenkten licht muss nicht anbedingt durch eine Verzögerung der'gebeugten Welle D um. eine, Tiertel Wellenlänge erzeugt werden. Genausogut kann die-nichtibgelenkte Welle S um 2700 verzögert und. das gebeugte Gicht direkt übertragen werden. Auf-diese Weise ist wiederum ias gebeugte Licht, das ursprünglich um eine Viertel Wellenlänge gegenübendem Zun um eine halbe Wellenlänge verschoben, wodurch sich das licht phasenverschoben war, iuf der Bildebene auslöscht. Daher muss die Phasenkontrastplatte 15 so ausgebildet sein, dass sie dann. eine phasenverzögernde iagnesiumfluoridschicht auf den konjugierten Flächen 17 besitzt a.nd deren optische Weglänge muss gross genug sein, dass sie das anabgelenkte Licht um 2700 phasenverzögert. Ausserdem müssen lie konjugierten Flächen 17 mit einer schwächenden Silberschicht versehen sein, um die Amplituden der gebeugten und der nichtab-_ ;elenkten Wellen aneinander anzugleichen. Da nun die phasenverr,ögernde und. die schwächende Schicht sich auf den konjugierten ?lächen`17 befinden, lassen die komplementären Flächen 18 die ;ebeugte Komponente ohne Phasenverzögerung und ohne Schwächung-Zindurch. )ie obige Erläuterung der Ausführung der Erfindung von Fig. 2

  var aufkne Phasenplatte beschränkt, die eine auslöschende

  Cnterferenz hervorruft. Die Erfindung jedoch beschränkt-sich eicht darauf, und die erwünschten. Ergebnisse, 4.h. der Helligceitskontrast@ kann aucfurch eine verstärkende Interferenz Luf der Bildebene hervorgerufen werden, wobei sich die gebeugte und die unabgelenkte Lichtwelle verstärken, anstatt sich gegenseitig aufzuheben. In diesem Falle muss die Phasenbeziehung der beiden Lichtkomponenten so-geregelt werden, dass die Wellen in ' Phase ankommen, damit sie sich gegenseitig verstärken und ein Bild erzeugen, welches heller ist als die Umgebung. Dabei müssen die phasenverzögernden Teile der Phasenplatte 15 entweder so angeordnet sein, dass sie die unabgelenkte Welle S um eine Viertel.

  Wellenlänge (--) oder die gebeugte Welle D um drei Viertel Wellen-

  längen () verzögern.

  Bisher wurde die Einführung einer Phasenverzögerung von einer Viertel Wellenlänge der gebeugten Lichtwelle als ein geeigneter Weg zur Erzeugung eines Helligkeitskontrastes aufgrund der Interferenz an der Bildebene vorgeschlagen. In der Paxis kann es erwünscht sein, dass die tatsächlich eingeführte Phasendifferenz etwas von dem optimalen Wert von einer Viertel Wellenlänge abweicht. Um dies zu erläutern, werden einige Betriebeeigenschaften des Systems etwas eingehender betrachtet. Wie oben kurz angedeutet, wird eine Information in Form von Beugungsgittern gespeichert, wobei der Gitterabstand die Information darstellt. Wenn z. B. die zu speichernde Information in Form. von Binärziffern 1 und 0 auftritt, soll diese Binärinformation in Form von zwei Verformungsmustern mit verschiedenen Gitterabständen gespeichert werden. Die Phasenplatte 15 ist so konstruiert und so angeordnet, dass für ein Gitter bestimmten Gitterabstandes eine bestimmte Parbe des Beugungsspektrums, z.B. rot, durch die komplementären Flächen 18 hindurchgeht und ein farbiges Bild erzeugt. Für einen anderen Gitterabstand wird das gesamte Beugungsspektrum im. Raum verschobeh,und eine andere Farbe, z.B. grün, gelangt durch die komplementären Flächen 18 hindurch. Auf diese Weise erscheinen auf der Bildebene zwei Bilder verschiedener Farben, die .die Binärziffern 1 bza. 0 darstellen. Um einen möglichst grossen Helligkeitskontrast für die jeweiligen farbigen Bilder zu erzielen, ist eine Phasenverzögerung von genau einer Viertel Wellenlänge erwünscht. Jedoch liefert bei einer bestimmten Dicke eine Magnesiumfluoridschicht, deren optische Weglänge für die roten Wellenlängen genau eine Viertel. Wellenlänge Phasenverzögerung einführt, für die Farbe einer anderen Wellenlänge z.b. eine etwas andere Phasenverzögerung. Um daher beiden Farben gerecht zu werden, muss ein Kompromiss bei der Bestimmung der optischen Weglänge und der durch das phasenverzögernde Material eingeführten Phasenverschiebung getroffen Ein geeigneter Weg ist, die Magnesiumfluoridschicht so dick -au machen, dass für die eine Farbe die Phasenverschiebung genau eine Viertel Wellenlänge beträgt und für diese Farbe ein möglichst grosser Helligkeitskontrast erzeugt wird. In diesem Fall ist jedoch der Helligkeitskontrast für die andere Farbe nicht-. so gross, da keine vollständige Auslös,chung eintritt. In manchen Fällen. macht das nichts aus, da sich aus dem unterschiedlichen Helligkeitskontrast Vorteile ergeben. Wenn z.B.
• aus den farbigen Bildern mit Hilfe von photoelektrischen Geräten elektrische Grössen hergeleitet werden,, können die Parbempfindlichkeitseigenschaften der-photoelektrischen Vorrichtung-benutzt werden, um din Helligkeitsunterschied der Bilder'auszugleichen. Wenn zB. 'die photoelektrische Vorrichtung eine höhere Empfindlichkeit im roten Gebiet des Spektrums als im grünen Gebiet hat,-wird die phasenverzögernde Schicht des Gitters so ausgelegt, _ dass sie einen.maximalen Helligkeitskontrast für grün liefert., so dass die höhere Empfindlichkeit der photoelektrischen Vorrichtung im roten Gebiet den,verminderten Helligkeitskontrast des roten Bildes ausgleicht. Andererseits kann auch das phasenverzögernde Material so beschaffen sein; dass es eine Phasenverzögerung von genau einer Viertel Wellenlänge bei einer Wellenlänge jlo erzeugt, -die zwischen den Farben der Wellenlänge X R und X G liegt. In diesemz Fall ist der Helligkeitakontraet,für beide Farben geringer, jedoch ist er für beide Farben gleich `gross. Daher muss der genaue Betrag der Phasenverzögerung, durch das Magnesiumfluorid unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften gewählt werden. -Fig. 5 zeigt eine vollständige thermoplastische Speichereinrichtung gemäss der Erfindung. Sie besitzt ein Gehäuse 19, das durch eine nicht gezeigte Pumpenanlage von Gasen und Dämpfen leer gepumpt ist. Das Innere des Gehäuses ist durch die Entfernung einer Deckplatte 20 zugänglich, die vakuumdicht auf dem oberen Ende des Gehäuses befestigt ist. Im unteren Teil des Gehäuses 19 befindet sich eine Strahlenquelle 21, die einen Elektronenstrahl erzeugt, mit dem das thermoplastische Speicherelement bestrahlt werden soll. Die Strahlenquelle besitzt ein herkömmliches Strahlerzeugungssystem mit einem Elektronen aussendenden Heizfaden 22 und mit Öffnungen versehenen Steuer- und Beschleunigungselektroden 23 und 24. Die Elektroden 23 und 24 befinden sich oberhalb des Heizfadens,und ihre Öffnungen liegen ,konzentrisch übereinander, um die aus dem Heizfaden austretenden Elektronen zu beschleunigen und einen divergierenden flachen Strahl zu erzeugen. Der Heizstrom für den -Heizfaden 22 wird von einem Transformator, der nicht gezeigt ist, geliefert, während die Betriebsspannung von einer Anzapfung A eines Spannungsteilers 25 dgenommen wird' der an die Klemmen eixzer geeigneten negativen Hochspannungsquelle 26 angeschlossen ist. Ebenso wird das Betriebspotential für die Steuerelektrode 23 von der Anzapfung B des Widerstandes 25 der Hochspannungs- , quelle 26 abgenommen, während die Beschleunigungselektrode 24 an der Wandung des Gehäuses 19 geerdet ist. Die Steuerelektrode 23 ist ausserdem über einen Koppelkondensator 27 an eine Eingangsimpulsquelle angeschlossen, der periodisch von einer Steuereinrichtung, etwa einer Rechenmaschine, negative Löschimpulse zugeführt werden, welche den Elektronenstrahl abschalten: Unmittelbar oberhalb des Strahlerzeugungssystems 21 befindet sich eine Strahl-Sammelvorrichtung 28, die aus drei mit Öffnungen versehenen Platten 29, 30 und 31 besteht. Diese drei Platten erzeugen ein elektrostatisches Feld,und ihre mittleren Öffnungen sind in Richtung des Strahles ausgerichtet. In den Öffnungen des Kollimators 28 wird ein elektrostatisches Feld erzeugt, telches die von der Strahlenquelle herkommenden Elektronen in :inen parallelen oder leichtkonvergierenden Strahl bringt. )ie Betriebsspannungen für den Kollimator 28 werden durch eine rerbindung der-Platte 30 an die Anzapfung C der Hochspannungs- , Luelle 26 und die Erdung. der Platten 29 und 31 an dem Gehäuse #19 ;rzeugt. Im entgegengesetzten,Ende des Gehäuses und im-Wege des Elektronen-Strahls befindet sich eine elektrostatische Objektivlinse 32, velehe den Elektronenstrahl auf ein thermoplastisches Speicher-;lement 33 fokussiert. Die fokussierende Wirkung der Zinse 32 vird durch ein elektrostatisches Feld erreicht, das in den )ffnungen zweier durch einen Zwischenraum getrennter Elektroden 54 und 35 aufgebaut wird, Die Bahn des Elektronenstrahls wird )ei dem Durchgang durch die Öffnungen der Elektroden 34 und 35. Terändert und auf die Oberfläche des Speicherelemente 33 fokussiert )ie Betriebsspannungen werden den das Feld erzeugenden Elektroden 34 und 35 dadurch zugeführt, dass die letztere an dem Gehäuse 19 ;eerdet ist und die erstere an eine Quelle negativer Hochspannung furch den Zapfen D an dem Spannungsteiler 25 der negativen Hoch-;pennungsquelle 26-angeschlossen ist. Die Potentialverteilung in ien Öffnungen, zwischen den Elektroden 34 und 35 und. den Speicher-Dlementen 33 ist derart, dass der flache Strahl bei dem Durchgang furch die Zinse 32 noch schmäler gemacht wird, bis seine Breite in der Grössenordnung von 0,5 - 5 Mikron ("U) liegt. Einzelheiten ierartiger elektrostatischer Zinsen und der Beziehungen zwischen. 3en verschiedenen Parametern sind in der Druckschrift s'Electron )ptics and the ElectronMicroscßpe", Zworykin et a1, lohn A.'Wiley t Sons, New York (1945)-und insbesondere in Kapitel 3 beschrieben: Das-thermoplastische Speicherelement 33 kann wahlweise in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit Hilfe einer Wendevorrichtung 36 für die Speicherelemente bewegt werden,` um verschiedene Flächen des Speicherelementes der Einwirkung des Elektronenstrahls auszusetzen. Die Vorrichtung 36 besteht aus einem Schlitten 37 und zwei Schrau;bspindeln 41, von .denn nur die .eine gezeigt ist und die an. dem Schlitten befestigt., sind, .um ihn in Aden. gewünschten rechtwinkligen Koordinaten zu verschieben. Der Schlitten 37 ruht auf Kugeln 38, die sich in zwei Rillen 39 befinden und die ihm eine Bewegungsfreiheit in der einen Richtung geben. Die-gesamte Anordnung einschliesslich des Schlittens 37, der Kugeln 38 und der Rillen 39 ruht auf -einem zweiten Satz von Kugeln 38 in Rillen 40, die unter einem rechten Winkel zu den Rillen 39 angeordnet sind und eine Bewegungsfreiheit in der anderen Richtung ermöglichen. Wenn die Spindeln 41 von Hand oder durch eirTnBedienungsmeehanismus betätigt werden, bewegt sich der Schlitten 37 wahlweise entlang der Rillen 39 oder der Rillen 40 und verschiebt dadurch das Speicherelement in zwei zueinander senkrechten Richtungen bzw. in rechteckigen Koordinaten. Zwischen der Kondensor- und der Objektivlinse befindet sich in der Bahn des Strahls ein elektrowtatisches Ablenksystem 42, welches die Stellung des Strahls im Raum verändert, damit er das ausgewählte Gebiet des Speicherelementes, welches mit Hilfe der Vorrichtung 36 dem Strahl ausgesetzt i$t, überstreicht. Das Ablenksystem umfasst Paare. von horizontalen Ablenkplatten 43 und 44 und Paare von vertikalen Ablenkplatten 45 und 46. Es ist so angeordnet, dass- die Ablenkspannungen in Sägezahn- oder Stufenform den Plattenpaaren mit entgegengesetzter Polarität zugeführt werden. Dadurch wird der Strahl von den einzelnen Plattenpaaren in entgegengesetzten Richtungen abge77nkt, wodurch eine doppelte Ablenkung in jeder Ebene entsteht, so dass der Strahl für alle Stellungen beim Überstreichen immer mit Sicherheit durch die Mitte der Objektivlinse läuft, wodurch ein grosser Ablenkwinkel ohne Einflüsse von Linsenfehlern erreicht Werden kann. Um die Eldtronen auf der Oberfläche des thermoplastischen Materials in gewissen Abständen auftreffen zu lassen, wird die Geschwindigkeit des Strahls bei jedem horizontalen Überstreichen moduliert. Aufgrund°der Geschwindigkeitsmodulation des Strahls 'ändert sich die Zeit, während der der Strahl an verschiedenen Stellen verharrt, bei jedem horizontalen Durchlauf, so dass eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen auf dem thermoplastischen Material auftrifft. Dadurch bilden Bereiche abwechselnd hoher und niedriger Elektronendichte Muster, die der zu speichernden Informdtion entsprechen.-Das Elektronenmuster kann durch Erwärmung der thermoplastischen platte in ein entsprechendes Muster von Verformungen umgewandelt werden:, welches dann als Beugungsgitter wirkt und die Rückgewinnung der Information ermöglicht. Aus diesen Betrachtungen ergibt sich, dass durch eine Veränderung der Modulation der Strahlgeschwindigkeit der Abstand der Bereiche unterschiedlicher Abstände, die Eleltronendichte und damit die Gitterkonstante während der-Informationsspeicherung gesteuert werden kann. Die Modulation der Strahlgeschwindigkeit geschieht vorzugsweise dadurch, dass eine sinusförmige Hochfrequenzspannung einer mit der Zeit veränderlichen Sägezahnspannung überlagert wird. Jedes ,geeignete Ablenksystem kann verwendet werden, welches eine modulierte horizontale Sägezahnspannung und eine zeitlich. veränder-Liche vertikale Sägezahnspannung liefert. 3m das auf der Oberfläche des thermoplastischen Materials aufgetragene Elektronenmuster in physische-Verformungen umzuwandeln, nuss das thermoplastische Material erwärmt und erweicht werden. )ie Heizvorrichtung besteht aus zwei mit einem Zwischenraum ver-3ehenen Hoöhfrequenzelektroden 47, von denen nur eine gezeigt Lst und die an der Deckplatte 20 mit Hilfe von-Isolierbeilagen-28 )efestigt sind, so dass ein Luftspalt für das Wechselfeld entsteht. )ie Elektroden 47 sind an eine Hochfrequenz.quelle, die nicht ;ezeigt.ist, angeschlossen, etwa einen Oszillator, der ein Hoch-'requenzfeld in dem Luftspalt erzeugt. Das thermoplastische 'peicherelement wird mit Hilfe des Schlittens 37 periodisch m.ter die Elektroden gebracht, wobei in der dünnen leitenden Unterlage des-Speicherelementes, wie etwa der Kupferjodürschicht-3 -on Fig. 1 Wirbelströme induziert werden. Die Uirbelströme errärmen und erweichen die thermoplastische Schicht, wodurch die -on den auftreffenden Elektronen ausgeübten elektrostatischen :räfte das thermoplastische Material in Form eines in Fig. 1 ;ezeigten'Musters verformen: Die Verformung wird dann durch .bkühlung fixiert. Das thermoplastische. Speicherelement 33, das in. Fig. 1 dargestellt-ist und oben kurz erwähnt wurde, besteht aus einem Grund= material 2,-das optisch durchscheinend, glatt und bei Temperaturen bis zu wenigstens 1500C nicht plastisch ist. Ein geeigneteS Materialist eine optisch einwandfreie Qualität von Polyäthylen-Terpl2talat, welches unter dem Handelsnamen Cormar auf dem Markt , ist. Ebenso sind ein optisch klares- Kunststoffmaterial mit dem Handelsnamen Mylar sowie eine grosse Klasse von lichtdurchlässigen Materialien wie Glas für dieses Unterlagenmaterial geeignet. Eine dünne leitende Schicht 3 aus Kupferjodür oder Zinnoxyd befindet sich zwischen der Unterlage 2 und einer Schicht 4 aus einem thermoplastischen Material, das dem Elektronenstrahl ausgesetzt wird. Die thermoplastische Schicht 4, auf. der die gewünschten Verformungsmuster hervorgerufen werden, muss lichtdurchlässig, widerstandsfähig gegenüber Strahlungen, von. hohem elektrischen Widerstand sein und im wesentlichen bei Zimmertemperatur eine sehr grosse Viskosität und bei einer Temperatur von 100° bis 150o C eine relativ niedrige Viskosität haben. Eine zufriedenstellende thermoplastische Schicht besteht aus einem Gemisch

  von Polystyrol, M-Terphenyl und eine copolymere Mischung aus

  -thr@z@i/i``@oz@ Zusammensetzung kann aus 70%

  Tolystyrol, 28% M-Terphenyl und 2°,o der copolymeren Mischung bestehen. -Die leitende Schicht 3 aus Kupferjodür wird dadurch hergestellt,. dass man. auf die Oberfläche der Unterlage eine dünne metallische Kupferschicht aufbringt und die mit Kupfer überzogene Unterlage in einen Joddampf taucht, wobei sich-die Kupferjodüxschicht bildet. Eine eingehende Beschreibung eines Verfahrens und einer Apparatur für die Herstellung einer derartigen Schicht gibt das US-Patent 2 756 165 "Eleetrically Conducting Film and Process for Forming - the Same", D.k. Lyon vom 241 Juli 1'956.
• Die thermoplastische Schicht 4 wird in einer Dicke von zwei Mikron (/4,) oder weniger auf der leitenden Schicht aufgebracht, indem man>eine zehnprozentige feste Lösung des Gemisches in Toluol herstellt und die Kupferjodürschicht mit dieser Lösung = überzieht. Das Toluol wird durch Lufttrocknuug uzid im Vakuum

  verdampft und abgesogen,.so dass sich auf der Oberfläche -des - --

  fertigen..Elementes die reine---thermoplastische Schicht ausbildet:- -

  Innerhalb -des. Gehäuses 19 befindet sich ein optisches--Ablese",.

  System, welches die die Information enthaltenden Verformungen

  in die charakteristischen -farbigen Bilder umwandelt. Zu" diesem . ---

  Zweck kann das thermoplastische weiche Material 33 in-den -opt-

  schen-Weg des Lesesystems gebracht werden, damit es ein- Beugungs-

  nuster hervorruft, welches von der periodischen Strul-,#tur,' d:h.

  iem Gitterabstand-des Verformungsmusters abhängt. Eine Quelle -

  weissen Lichtes 49;- die als Glühlampe dargestellt ist, ist an:,:'

  iem Gehäuse 19 angebracht und beleuchtet einen Kondensor-50; _.

  ier einen Lichtstrahl auf=die eine Seite des thermoplastischen--'

  >peicherelementes 33 wirft: Das von der anderen Seite. des Elementes

  53ausgehende gebeugte und-nzchtabgelen:kte Licht trifft auf"ein

  Phasenkontrastab j ektiv -51 eines 1Vikroskops, welches eine be-. -

  3timmte-Phasendifferenz zwischen -einer -gewählten: Farbe -des - gd=

  Deugten--Lichtes-'und dem nichtabgelenkten Licht hervorruft. -

  )as optische Lesesystem nach Fig.- 5 ist in Fig. 6 teilweise,- -_

  ?erspektvisch dargestellt. Dabei beleuchtet eine Glühlampe '=va

  )der Lichtbogen. 49 einen -im Winkel -dazu. angeordneten ebenen

  ipiegel _53, der -in dem Gehäus=e 19 befestigt ist. Das von dem =="=

  piegel 53 reflektierte Licht gelangt. zu -einem Kondensör, der

  >S. in einen: parallelen Strahl verwandelt. Der Koridensor 50

  gesteht aus gwei achromatischen farbkorrigierten Zinsen 56

  md 57,-'die an den Enden eines zylindi.schen Gehäuses 54= befestigt

  ;ind, dass in axialer Richtung in einem. Tubus 55 hin- und herbe-

  legt werden kann. Der gesamte Kondensör kann durch einen. Zähn-

  rntrieb 60 bewegt werden, der das Gehäuse 54-in dem Tubus 55`_f

  ;egennber dem thermöplastischen Speicherelement 33 verschiebt. `

  dem Ritel des Zahnantriebes 60 ist eine Welle 61 befestigt,,

  Eis- durch das Gehäuse 19- hindurehreicht und durch einen. Knopf 62

  ;edreht werden ksnn., um das Gehäuse - 54 einzustellen. wischen den. Linsen 56 und 57 ist 1-n' dem Qehäuse 5:4 ein Schirm 58

  tefestigt R "der s parallele, abwechselnd ' lichtdurchlässige, und.

  .ichtduechlässigeStreifen.ent@ält, die dadurch hergestellt -_

  werden, dass man eine photographische Platte wahlweise belichtet. Der Schirm 58 verwandelt das einfallende Licht in eine Anzahl von parallelen Strahlen, die von der Zinse 57 auf die Rückseite des thermoplastischen Speicherelementes 33 projiziert werden. Ein Teil des durch das thermoplastische Element 33 hindurchgehen-. den Lichtes wird gebeugt und ruft ein Farbspektrum hervor, während. der Rest des Lichtes unabgelenkt weiterläuft. Das gebeugte Licht und das urabgelenkte licht treten durch ein durchsichtiges Fenster 63 in der Deckplatte 20 und fallen auf ein Phasenkontrastobjektiv 57. Dieses Mikroskopobjektiv enthält zwei achromatische farbkorrigierte Objektivlinsen 64 und 65, die in einem Mikroskopgehäuse 66 befestigt sind. Zwischen den Linsen. und hinter der Brennebene des Objektivs 64 ist eine Phasenkontrastplatte 6'7 angebracht, die aus einer Glasplatte 68 besteht, auf der eine Anzahl konjugierter und komplementärer Flächenausgebildet sind. Wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, sind die komplementären Flächen mit einer Magnesiumfluoridschicht bedeckt, deren Dicke für eine bestimmte Spektralfarbe eine bestimmte Phasenverzögerung hervorruft. Die konjugierten Flächen sind mit einer dünnen Silberschicht bedeckt, Welche das nichtabgelenkte Licht und die übrigen Farben des gebeugten Lichtes schwächt. Zwei Einstell- und Zentrierschrauben 70 und 71 stossen an den Befestigungsring 22 der Phasenplatte und ermöglichen eine 4eitliche Verschiebung und Einstellung der Phasenplatte. Das nichtabgelenkte Licht und die ausgewählte Farbe des gebeugten Lichtes werden von einer zweiten Linse 65 auf eine Bildebene projiziert, die eine Okularlinse des Mikroskops oder eine photoelektrische oder entsprechende Vorrichtung zur Lichtumwändlung sein kann. In der Bildebene erscheint auf einem weissen Unter-. grund ein farbiges Bild, das durch eine auslöschende Inerferenz zwischen dem urabgelenkten Licht und der ausgewählten gebeugten Farbkomponente, welche durch die komplementäre Fläche.68 gelaufen ist, hervorgerufen wird. Es entsteht dadurch ein Bildpunkt von grossem Helligkeitskontrast in einer Farbe, die durch den Gitterabstand bestimmt wird, und stellt die auf dem thermoplastischen Element in Form von physikalischen Veränderungen gespeicherte Information dar.

Claims (6)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e-1.
2. Einrichtung zur Speicherung vön Informationen, bei der Sie Information auf einem deformierbaren Material in Form eines Brechungsgitters gespeichert ist und auf dem deformierbaren plästischeh Material eine Reihe von parallelen Linien: aufgeprägt Nird, so dass die Linien als Deformation der Oberfläche desgaterials erscheinen und der Abstand zwischen den Linien so eingestellt wird, dass eine Ziffer der Information, eine Informationss einheit oder ein Zeichen durch einen im wesentlichen einheitlichen und charakteristischen Abstand der Linien dargestellt äst, nach Hauptpatent ...... (Anmeldung G 27 763 IX/42m), d a d u r c h e k e n n. z e i c h n e t, dass eine, Beleuchtungsvorrichtung nit Hilfe des Beugungsgitters räumlich ein Beugungsmuster her-@rorruft, in welchem abgelenkte und nichtabgelenkte Energie verainigt sind, und dass eine phasenverschiebende Vorrichtung für Sie Bestrahlung zwischen einem ausgewählten Teil der abgelenkten Energie und der unablenkten Energie eine Phasenverschiebung her-7orruft, um .aus den Verformungen ein Phasenkontrastbild zu erzen-?.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h- g e k e n n -e i c h n e t, dass ein Lichtstrahl durch das Beugungsgitter Zindurchtritt und aus einem Teil des Lichtes ein räumliches 3eugungsmuster erzeugt, während das übrige Licht durch das Beugungsmuster unabgelenkt hindurchtritt, dass aus dem Beugungsauster ein verstärktes Bild einer gewählten Farbe entsteht und Sass die-phasenverschiebende Vorrichtung ein Phasenkontrastobjektiv aufweist, das zwischen d"er gewählten Farbe und dem unab-;elenkten licht eine Phasendifferenz hervorruft.. __ 3.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -e i c h n e t, dass die durch die optische phasenverschiebende Torrichtung hervorgerufene Phasenänderung so grossist, dass sie :ine auslöschende Interferenz zwischen der gewählten Farbe und dem.-anabgelenkten Licht hervorruft. - -4.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n = z e i c h n e. t, dass das Phasenkontrastobjektiv ein Gebilde mit einer konjugierten Fläche aufweist, die so angeordnet ist, dass das unabgelenkte Licht, von dem thermoplastischen Material herkommend darauf auftrifft, und mit einer komplementären Fläche, auf die ausgewählte Farben des Beugungsmusters auftreffen und die' mit einer phasenverzögernden Schicht versehen ist, um die Phase der ausgewählten Farbe zu verzögern und dadurch eine auslöschende Interferenz zwischen der phasenverzögerten ausgewählten Farbe-und dembgelenkten Licht und damit ein Bild unterschiedlicher Hellig- keit in der gewählten Farbe zu erzeugen. .-5- Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass die konjugierte Fläche eine Schicht schwächenden Materials enthält, mit deren Hilfe das urabgelenkte Licht geschwächt wird.
6. 6. Linrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass die konjugierte und die komplementäre Fläche eine Anzahl. von mit Zwischenräumen versehene Flächen aufweisen.