DE1499737C3 - Abtasteinnhtung mit Spurnach lauf und Spurumschaltsteuerung fur Speicheranordnungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtasteinrichtung mit Spurnachlauf- und Spurumschältsteuerung für Speicheranordnungen, bei denen die Daten in Spuren aufgezeichnet und über relativ dazu bewegte Datenwandler abgetastet werden, wobei über einen zusätzlichen, die Eigenschaften des Speichermediums kontrollierenden Bezugspegelwandler die Abtastempfindlichkeit gesteuert wird.

An einen Speicher wurde früher in erster Linie die Forderung gestellt, daß eine Anzahl von Informationen speicherbar ist und Teile dieser Information im Bedarfsfalle schnell zur Verfügung stehen. Die erreichbare Zugriffszeit war also im allgemeinen von größerer Bedeutung als die Speicherkapazität. Zusätzlich wurde die selektive Modifizierbarkeit gespeicherter Informationen insbesondere in der Datenverarbeitung gefordert.

Auf Grund dieser Forderungen gelangte man zu den Magnetspeichern mit wahlfreiem Zugriff.

Es sind nun aber in der Zwischenzeit Anwendungen der Speichertechnik bekanntgeworden, die in erster Linie eine große Speicherkapazität verlangen. Für viele dieser Anwendungen eignen sich insbesondere Festwertspeicher.

Man gelangte so beispielsweise zu den photographischen Großspeichern. Die mit den Eigenschäften eines Festwertspeichers verbundenen Einschränkungen erweisen sich als unbedeutend im Hinbück auf die Wirtschaftlichkeit. Derartige Speicher sind beispielsweise durch das USA.-Patent 2 843 841 bekanntgeworden.

Wie bereits festgestellt, besteht der Hauptgrund für die Wahl eines photographischen Speichers in den im Vergleich zum Magnetspeicher niedrigeren Kosten je Bit. Die niedrigen Speicherkosten sind besonders eine Folge der auf photographischem Speichermedium möglichen hohen Speicherdichte. Beispielsweise sind Speicherdichten von 600 Bits/cm und 600 Spuren/cm durchaus üblich. Mit dieser hohen Speicherdichte sind aber viele Lese- und Zugriffsprobleme verbunden. Es besteht die zwingende Forderung, daß der lesende Lichtstrahl auf die zu lesende Spur exakt zentriert wird. Bereits eine geringe Abweichung würde bewirken, daß der Strahl auf eine benachbarte Spur gelangt und damit falsche Informationen abtastet oder daß er infolge eines geringen Signal-Geräusch-Verhältnisses unbrauchbare Ausgangssignale hervorruft. Eine zweite Forderung besteht darin, daß der Abtaststrahl auf ein Kommando schnell von Spur zu Spur umgeschaltet werden kann. Es ist offensichtlich, daß bei einer Speicherdichte von 600 Spuren/cm eine exakte Spurumschaltsteuerung erforderlich ist, um beispielsweise Sprünge über mehrere Spuren zu vermeiden.

Durch das bereits erwähnte USA.-Patent ist es bereits bekannt, auf die Ablenkplatten einer Kathodenstrahjrchre einen Stromimpuls zu geben, der den Abtaststrahl von der gerade abgetasteten Spur auf einen lichtdurchlässigen Streifen zwischen den Spuren ablenkt. Dann wird der Richtungssinn der Spursteuerung umgeschaltet, so daß der Abtaststrahl auf die nächste Spur zentriert wird. Eine derartige Spurumschaltung genügt für photographische Speicher vollkommen, wenn die Spuren nicht sehr dicht beieinanderliegen. Sie ist aber nicht ausreichend, wenn die Spuren sehr dicht beieinanderliegen. Die Nachteile dieser bekannten Spurumschaltung liegen demnach darin, daß sehr leicht Streuimpulse empfangen werden, die unerwünschte oder fehlerhafte Spurumschaltungen bewirken können. Da außerdem diese Spurumschaltung durch Impulse bewirkt wird, ist sie nicht unempfindlich gegen Ausgleichsvorgänge. Schließlich sollte der Abtaststrahl linear gesteuert werden, was bei Anwendung der Impulstechnik nicht der Fall ist.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Abtasteinrichtung mit Spurnachlauf- und Spurwechselsteuerung anzugeben, die die genannten Nachteile der bekannten Einrichtung vermeidet.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Bezugspegelwandler und ein Datenwandler an eine Vergleicherschaltung angeschlossen sind, deren analoges Ausgangssignal die Spurnachlaufsteuerung übernimmt, und daß ein oder beide Eingänge der Vergleicherschaltung an ein einen offensichtlichen

Spurfehler vortäuschendes Potential anschaltbar sind, und das gebildete, durch seine Polung richtungsbestimmende, . analoge Ausgangssignal die Spurumschaltung übernimmt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß Bezugspegelwandler und Datenwandler über einen steuerbaren Hilfsschalter selektiv umschaltbar mit jeweils einem Eingang eines Differentialverstärkers verbunden sind, dessen nach Aussiebung des von den Daten herrührenden Signalanteils gebildetes Analogsignal die Spurnachlaufsteuerung übernimmt, und daß der Hilfsschalter abhängig von der gewünschten Richtung der Spurumschaltung steuerbar, entweder den einen oder den anderen Eingang des Differentialverstärkers an ein festes Potential legt und so ein die Spurumschaltung bewirkendes Analogsignal am Ausgang des Differentialverstärkers hervorruft.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung, wenn die Wandler aus einer Kathodenstrahlröhre und zwei Photodioden oder Sekundärelektronen-Vervielfachern bestehen, die Daten in einem photographischen Speicher gespeichert sind und die Spurnachlauf- und Spurumschaltsteuerung über die Ablenkeinrichtung der Kathodenstrahlröhre erfolgt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehend an Hand der Zeichnungen erfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer typischen bekannten Abtasteinrichtung mit Kathodenstrahlröhre,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung für einen photographischen Speicher,

F i g. 3 eine Darstellung der binären Zuordnung, wie sie beispielsweise bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet wird,

F i g. 4 eine Darstellung von vier Datenspuren und den Weg des Abtaststrahls während der Abtastung und beim Spurwechsel,

F i g. 5 eine schematische Darstellung des Hilfsschalters der Einrichtung nach F i g. 2,

F i g. 6 eine Tabelle, in der die Eingangsbedingungen für den Hilfsschalter zum Zwecke der Nachlaufsteuerung angegeben sind,

F i g. 7 eine Tabelle, in der die verschiedenen Eingangsbedingungen für den Hilfsschalter zum Zwecke der Spurumschaltung angegeben sind, und

F i g. 8 ein Schaltbild des Hilfsschalters der F i g. 2.

Im folgenden ist die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung an Hand eines photographischen Speichers beschrieben. Die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung kann aber im Prinzip ohne weiteres bei anderen, beispielsweise thermoplastischen und magnetischen Speichertypen verwendet werden.

Im betrachteten Beispiel wird die optisch digitale Information reihenweise nach den Spuren aufgezeichnet und beispielsweise beginnend mit der obersten Spur von links nach rechts, dann in der nächsten Spur von rechts nach links usw. abgetastet.

Während der Abtastung einer Spur ist eine Spurnachlaufsteuerung wirksam, die auf einen Graupegel anspricht. Eine Graupegel-Abfühltechnik kann angewandt werden, da die Informationen auf dem Speichermedium als eine Kombination von lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Teilstückchen aufgezeichnet ist und sich jede Spur aus einer gleichen Anzahl von lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Teilstückchen zusammensetzt. Zwei Datenspuren sind jeweils Rücken an Rücken aufgezeichnet und sind durch einen lichtundurchlässigen Streifen voneinander getrennt. Wird der Abtastpunkt geeignet auf die abzutastende Spur zentriert, so wird, da eine gleiche Anzahl lichtundurchlässiger und lichtdurchlässiger Teilstückchen vorhanden ist, ein vorherbestimmbarer Graupegel erzeugt. Dieser Graupegel wird überwacht und liefert Steuersignale an eine Kathodenstrahlröhre, so daß der Lichtpunkt exakt der Datenspur folgt. Da jede Gruppe, bestehend aus zwei Datenspuren und einem lichtundurchlässigen Streifen, von der jeweils nächsten Gruppe durch einen lichtdurchlässigen Streifen getrennt ist, liefert das Graupegel-Signal der gerade abgetasteten Spur einen Hinweis dafür, ob der Lichtpunkt zu hoch oder zu niedrig liegt. Zu viel oder zu wenig Licht bewirkt, daß der Lichtpunkt in bezug auf die Spur in die eine oder in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.

Es werden zwei Photowandler, beispielsweise Sekundärelektronenvervielfacher, verwendet. Es handelt sich um einen Datenwandler, auf dem der von der abgetasteten Information modulierte Lichtpunkt der Kathodenstrahlröhre abgebildet wird, und um einen Bezugspegelwandler, auf dem der unmodulierte Lichtpunkt der Kathodenstrahlröhre abgebildet wird. Die Ausgangssignale des Datenwandlers und des Bezugspegelwandlers werden über einen Hilfsschalter einem Differentialverstärker zugeführt, der dem Ablenkkreis der Kathodenstrahlröhre ein richtungsabhängiges Ausgangssignal zuführt. Dieses Signal bewirkt, daß der Abtastpunkt so in seiner Richtung gesteuert wird, daß er stets zentral auf die abzutastende Spur gerichtet ist. Bevor das Ausgangssignal des Differentialverstärkers der Ablenkeinheit der Kathodenstrahlröhre zugeführt wird, wird es über einen Integrator oder ein Filter geleitet, daß den von den abgetasteten Daten stammenden Signalanteil entfernt, so daß ein richtungsabhängiger Gleichstrompegel übrigbleibt. Der Datenausgang liegt direkt am Ausgang des Differentialverstärkers. Der von einem Steuerschalter gesteuerte Hilfsschalter bewirkt, daß das Ausgangssignal des Differentialverstärkers richtig orientiert ist. Der auf den Hilfsschalter wirkende Steuerschalter veranlaßt, daß die Ausgänge des Datenwandlers und des Bezugspegelwandlers in Abhängigkeit davon, ob eine ungerade oder gerade bezifferte Spur abgetastet wird, selektiv auf die beiden Eingangsklemmen des Differentialverstärkers geschaltet werden. Außerdem bewirkt der Steuerschalter in Verbindung mit dem Hilfsschalter, daß eine Eingangsleitung zum Differentialverstärker in bezug auf die andere Eingangsleitung geerdet wird, der die Datensignale aus dem Datenwandler oder der Bezugspegel aus dem Bezugspegelwandler zugeführt werden.

Zunächst sei die in F i g. 1 dargestellte bekannte Abtasteinrichtung näher erläutert. Der Lichtpunkt einer Kathodenstrahlröhre 1 wird mittels einer Linse 2 auf einer Schicht 3 abgebildet, auf der die abzutastenden Daten gespeichert sind. Das durch die Daten modulierte Licht wird mittels einer Linse 4 auf einem Datenwandler 5 abgebildet. Der Ausgang des Datenwandlers 5 steht über einer Leitung 6 mit dem Eingang eines Verstärkers 7 in Verbindung. Die verstärkten Datensignale werden über eine Leitung 8 zu einem Integrator 9 und zum Datenausgang übertragen. Der Integrator 9 befreit das verstärkte Signal

von dem von den Daten erzeugten Signalanteil und liefert ein Gleichstromsignal über eine Leitung 10 zu einem Treiber 11. Der Ausgang des Treibers 11 ist über eine Leitung 12 mit der Ablenkspule der Kathodenstrahlröhre verbunden, so daß deren Strahl 5 vertikal und horizontal bewegt werden kann. Mit dem Treiber 11 ist über eine Leitung 13 auch eine Einrichtung 14 zur Spurumschaltung verbunden, die ihrerseits über eine Leitung 15 von einem Steuerschalter 16 gesteuert wird. Wie bereits erwähnt, liefert die Spurumschaltung Impulse, die den Ablenkstrahl von Spur zu Spur springen lassen.

In optischer Verbindung steht auch ein Bezugspegelwandler 17, der über eine Leitung 18 mit einer Einrichtung 19 zur Intensitätssteuerung verbunden ist. Die Intensitätssteuerung steuert in Abhängigkeit vom Signal des Bezugspegelwandlers 17 die Intensität der Kathodenstrahlröhre so, daß eine gleichbleibende Intensität des Lichtpunktes erzielt wird. Das Ausgangssignal des Integrators 9 zeigt an, daß der Augenblickswert des Graupegels in einer Richtung liegt, wenn zu viel Licht empfangen wird, und in der entgegengesetzten Richtung liegt, wenn zu wenig Licht empfangen wird. Diese Art von Abtasteinrichtungen sind bekannt.

In F i g. 2 ist eine erfindungsgemäße Abtasteinrichtung dargestellt. Der Lichtpunkt einer Kathodenstrahlröhre 20 ist mittels der Linse 21 auf einer Schicht 22 abgebildet. Das von den gespeicherten Daten modulierte Licht wird mittels einer Linse 23 auf einem Datenwandler 24 abgebildet. Der Lichtpunkt fällt auch auf einen Bezugspegelwandler 25. Der Ausgang (r) des Bezugspegelwandlers ist über Leitungen 26 und 27 zu einer Einrichtung 28 zur Intensitätssteuerung geführt, die über eine Leitung 29 die Intensität des Lichtpunktes verändert, so daß Spannungsschwankungen, Unregelmäßigkeiten der Schicht usw. kompensiert werden. Der Ausgang des Bezugspegelwandlers 25 ist zusätzlich über eine Leitung 30 mit dem Eingang eines Hilfsschalters 31 verbunden.

Der Ausgang (i) des Datenwandlers 24 liegt über eine Leitung 30 α am Eingang des Hilfsschalters 31. Der Hilfsschalter 31 wird über eine Leitung 33 von einem Steuerschalter 32 gesteuert, was im folgenden noch genauer beschrieben wird. Der Steuerschalter überträgt Steuersignale zum Hilfsschalter, die davon abhängig sind, ob der Lichtpunkt eine ungerade oder gerade bezifferte Spur abtastet, ob also von rechts nach links oder von links nach rechts abgetastet wird. Außerdem liefert der Steuerschalter Steuersignale, die die Spurumschaltung bewirken. Der Ausgang des Hilfsschalters 31 ist über Leitungen 34 und 34 a mit den Eingängen eines Differentialverstärkers 35 verbunden. Der Ausgang des Differentialverstärkers 35 ist über eine Leitung 36 an einen Integrator 37 und an den Datenausgang angeschlossen. Das Gleichstromsignal des Integrators 37 wird über eine Leitung 38 zu einem Treiber 39 übertragen, dessen Ausgangssignal über eine Leitung 40 an die die vertikale und horizontale Bewegung des Lichtpunktes steuernde Ablenkspule angelegt wird.

Im hier betrachteten Ausführungsbeispiel wird die Spurumschaltung durch Bewegung des Abtaststrahls bewirkt, während der Datenwandler stationär ist. Ohne prinzipielle Schwierigkeiten ist das hier beschriebene Prinzip auch auf Anordnungen anwendbar, bei denen der Wandler relativ zu den Spuren bewegt wird. Das Gleiche gilt für Anordnungen, bei denen der Wandler stationär ist und sich das Speicherglied relativ dazu bewegt.

Im Betrieb liefert der Steuerschalter 32 über die Leitung 33 ein Signal an den Hilfsschalter 31, der die Zuordnung der Signale vom Bezugspegelwandler 25 und vom Datenwandler 24 zu den Eingängen des Differentialverstärkers 35 herstellt. Wie später bei der Berücksichtigung der verwendeten binären Zuordnung noch klarer zum Ausdruck kommt, muß beim Abtasten von rechts nach links, wenn das Signal des Datenwandlers im Vergleich zum Signal des Bezugspegelwandlers zu schwach wird, der Lichtpunkt mehr nach oben abgelenkt werden, während beim Abtasten von links nach rechts dann der Lichtpunkt mehr nach unten abgelenkt werden muß. Ein geeigneter Weg zur Erzielung der Lichtpunktsteuerung, die in Verbindung mit den F i g. 5, 6 und 7 noch näher beschrieben wird, besteht darin, daß die Verbindungen zwischen den Wandlern 24 und 25 und den Eingängen des Differentialverstärkers 35 umgeschaltet werden. Demzufolge werden über den vom Steuerschalter 32 gesteuerten Hilfsschalter 31 die Ausgänge des Bezugspegelwandlers und des Datenwandlers selektiv an die Eingänge des Differentialverstärkers 35 angelegt. Außerdem wird, was ebenso in Verbindung mit den F i g. 5, 6 und 7 noch genauer beschrieben wird, mit Hilfe des Steuerschalters und des Hilfsschalters einer der Eingänge des Differentialverstärkers 35 in bezug auf entweder den Ausgang des Bezugspegelwandlers (r) oder den Ausgang des Datenwandlers (z) zum Zwecke der Spurumschaltung geerdet.

Der Ausgang des Differentialverstärkers 35 steht mit dem Integrator 37 in Verbindung, der den von den Daten herrührenden Signalanteil des Ausgangssignals des Differentialverstärkers 35 ausschaltet und das Ausgangssignal in ein richtungsorientiertes Gleichstromsignal umwandelt, das die Nachlaufsteuerung des Lichtpunktes in vertikaler Richtung bewirkt. Zur Erläuterung sei angenommen, daß ein positives Signal des Integrators 37 eine Lichtpunktbewegung nach oben und ein negatives Signal eine solche nach unten hervorruft. Dann muß der Hilfsschalter in Verbindung mit den Signalen des Bezugspegelwandlers 25 und des Datenwandlers 24 am Ausgang des Differentialverstärkers 35 ein Ausgangssignal entstehen lassen, das zum Zwecke der Spurnachlaufsteuerung und der Spurwechselsteuerung den Lichtpunkt nach oben oder nach unten bewegt.

In F i g. 3 ist die im betrachteten Beispiel gewählte binäre Zuordnung dargestellt. Die binäre Eins besteht demnach aus einem lichtdurchlässigen und einem nachfolgenden lichtundurchlässigen Teilstück während die binäre Null aus einem lichtundurchlässigen und einem nachfolgenden lichtdurchlässigen Teilstück besteht. Betrachtet man demnach eine gesamte Spur, so ist ersichtlich, daß diese aus einer gleichen Anzahl von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Teilstückchen zusammengesetzt ist und daß damit eine Steuerung durch einen Graupegel erfolgen kann.

In F i g. 4 sind derartige Datenspuren aufgezeichnet. Die Information ist in aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Teilstückchen zusammengesetzten Spuren aufgezeichnet. Zwei Datenspuren sind jeweils durch einen lichtundurchlässigen Streifen voneinander getrennt. Der lichtundurchlässige Strei-

fen 41 trennt die Spuren 1 und 2, während der lichtundurchlässige Streifen 42 die Spuren 3 und 4 trennt. Jede Gruppe aus zwei Datenspuren ist von den anliegenden Gruppen durch einen lichtdurchlässigen Streifen getrennt. Die aus den Datenspuren 1, 2 und 3, 4 bestehenden Gruppen sind also durch den lichtdurchlässigen Streifen 43 voneinander getrennt.

Die Daten seien so aufgezeichnet, daß die Abtastung einer ungerade bezifferten Spur von links nach rechts und die Abtastung einer gerade bezifferten Spur von rechts nach links erfolgen muß. Zunächst werde die Abtastung der Spur 1 betrachtet. Der Abtastpunkt sollte sich dabei in der bezüglich der Spur idealen Lage bewegen, wie sie durch den Punkt 44 angedeutet ist. In dieser Lage liefert der Abtastpunkt den richtigen Wert des Graupegels ohne zuviel Schwarz- oder Weißanteil. Gerät jedoch der Abtastpunkt in die Lage, wie sie durch Punkt 45 angezeigt ist, so ergibt sich ein zu großer Schwarzanteil, und der Abtastpunkt muß nach oben bewegt werden. Gerät dagegen der Abtastpunkt in die durch den Punkt 46 bezeichnete Lage, so enthält der gebildete Graupegel einen zu großen Weißanteil, und der Abtastpunkt muß nach unten bewegt werden. Beim Abtasten der Spur 2 gelten die umgekehrten Verhältnisse. Befindet sich der Abtastpunkt in der durch den Punkt 47 bezeichneten Lage, enthält der Graupegel einen zu großen Schwarzanteil, und der Abtastpunkt muß nach unten bewegt werden. Dagegen muß der Abtastpunkt nach oben bewegt werden, wenn er sich in einer dem Punkt 48 entsprechenden Lage befindet.

Es können also folgende Forderungen für die Spur-Nachlaufsteuerung aufgestellt werden:

1. Beim Abtasten einer ungerade bezifferten Spur (von links nach rechts) und zu großem Schwarzanteil, Bewegung des Abtastpunktes nach oben.

2. Beim Abtasten einer ungerade bezifferten Spur (von links nach rechts) und zu großem Weißanteil, Bewegung nach unten.

3. Beim Abtasten einer gerade bezifferten Spur (von rechts nach links) und zu großem Schwarzanteil, Bewegung nach unten.

4. Beim Abtasten einer gerade bezifferten Spur (von rechts nach links) und zu großem Weißanteil, Bewegung nach oben.

Ebenso können für die Spurumschaltung folgende Bedingungen aufgestellt werden:

5. Beim Abtasten einer ungerade bezifferten Spur und Umschaltung auf eine tiefer liegende, gerade bezifferte Spur, Bewegung nach unten.

6. Beim Abtasten einer ungerade bezifferten Spur und Umschaltung auf eine darüber liegende, gerade bezifferte Spur, Bewegung nach oben.

7. Beim Abtasten einer gerade bezifferten Spur und Umschaltung auf eine tiefer liegende, ungerade bezifferte Spur, Bewegung nach unten.

8. Beim Abtasten einer gerade bezifferten Spur und Umschaltung auf eine darüber liegende, ungerade bezifferte Spur, Bewegung nach oben.

Im folgenden wird vorausgesetzt, daß eine Ausgangsspannung des Wandlers von Null Volt einem totalen Schwarzpegel, eine Ausgangsspannung von —4 Volt einem totalen Weißpegel und eine Ausgangsspannung von —2 Volt dem gewünschten Graupegel entspricht.

40 Wie bereits ausgeführt, soll die Spurumschaltung nicht durch Impulse betätigt werden können, so daß das System unempfindlich gegen Ausgleichsvorgänge ist. Außerdem wird angestrebt, während der Spurwechsel die lineare Steuerung des Abtastpunktes aufrechtzuerhalten. Bei der Einrichtung wird die Spurumschaltung dadurch bewirkt, daß ein offensichtlicher Fehler in der Nachlaufsteuerung hervorgerufen wird. Dies geschieht, indem einer der Eingänge des Differentialverstärkers an Erde gelegt wird, so daß das Ausgangssignal in der gewünschten Richtung liegt. Der Hilfsschalter ist also nicht nur bei der eigentlichen Nachlaufsteuerung wirksam, sondern er bewirkt auch, daß zum Zwecke der Spurumschaltung die Ausgangssignale der Wandler so zueinander ins Verhältnis gesetzt werden, daß der Abtastpunkt in der gewünschten Richtung ausgelenkt wird.

Der in F i g. 5 schematisch dargestellte Hilfsschalter kann entsprechend der Eingangsbedingungen über drei Umschalter 50, 55 und 59 gesteuert werden, so daß er die Nachlaufsteuerung und die Spurumschaltung bewirkt. Die in den F i g. 6 und 7 gezeigten Tabellen beschreiben die Eingangsbedingungen, die Schaltbedingungen und die notwendigen Ausgangsbedingungen zur Steuerung des Abtastpunktes.

Die mit den bereits getroffenen Vereinbarungen verknüpften Fälle 1, 2, 3 und 4 bei der Nachlaufsteuerung und ebenso die mit den bereits getroffenen Vereinbarungen verknüpften Fälle 5, 6, 7 und 8 bei der Spurumschaltung sind in F i g. 6 und 7 angegeben. F i g. 5 zeigt eine vom Datenwandler kommende Datenleitung und eine vom Bezugspegelwandler kommende Bezugspegelleitung. Die Datenleitung ist mit dem Anschluß c des Umschalters 50 verbunden. Der Anschluß c des Umschalters 50 liegt an Erde. Über den Schaltarm 51 des Umschalters 50 kann entweder die Datenleitung oder der geerdete Anschluß c mit dem Anschluß 52 verbunden werden, der seinerseits über die Leitung 53 am Anschluß 54 des Umschalters 56 liegt. Der Anschluß 54 ist mit dem oberen Schaltarm 55 des zweipoligen Umschalters 56 verbunden. Über den oberen Schaltarm 55 kann der Anschluß 54 mit den Anschlüssen b und ~b~ verbunden werden. Der obere und der untere Anschluß b des zweipoligen Umschalters 56 stehen über die Leitungen 57 und 58 mit den zugeordneten Eingangsklemmen U und D des Differentialverstärkers 64 in Verbindung. Außerdem sind der obere Anschluß Έ mit der Leitung 58 und der untere Anschluß Έ mit der Leitung 57 und damit mit den vertauschten Eingängen des Differentialverstärkers verbunden. Die Bezugspegelleitung liegt am Anschluß d des Umschalters 59, dessen Anschluß ~ä geerdet ist. Der Schaltarm 60 des Umschalters 59 liegt am Anschluß 61, der seinerseits über die Leitung 62 am festen Anschluß 63 des zweipoligen Umschalters 56 angeschlossen ist.

Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 64 wird über eine Leitung 65 weitergeleitet.

Es sei zunächst angenommen, daß an der Eingangsklemme U des Differentialverstärkers 64 ein höheres Potential anliegt als an der Eingangsklemme D. In diesem Fall wird auf der Leitung 65 ein Potential erzeugt, das den Abtastpunkt nach oben bewegt. Liegt dagegen an der Eingangsklemme D das höhere Potential, dann wird der Abtastpunkt nach unten bewegt. Der in F i g. 5 dargestellte Hilfsschalter ist lediglich zur leichteren Erklärung der Wirkungsweise in dieser vereinfachten Form aufgebaut. In

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seiner tatsächlichen Ausführungsform handelt es sich um einen mit Halbleiter-Bauelementen aufgebauten elektronischen Schalter, der anschließend noch näher beschrieben wird.

Im Fall 1 der Nachlaufsteuerung, wobei sich der Abtastpunkt auf einer ungerade bezifferten Spur von links nach rechts bewegt und ein zu großer Schwarzanteil vorhanden ist, muß der Abtastpunkt nach oben bewegt werden. Wie die Tabelle der F i g. 6 zeigt, muß dann die Ausgangsbedingung U > D bestehen, wenn die Eingangsbedingung i^>r ist, was bei zu großem Schwarzanteil der Fall ist. Zum besseren Verständnis der Tabellen der F i g. 6 und 7 sei noch einmal darauf hingewiesen, daß der Wandler bei Lichtundurchlässigkeit eine Spannung von 0 Volt und bei Lichtdurchlässigkeit eine Spannung von — 4 Volt abgibt und daß der gewünschte Graupegel oder Bezugspegel — 2VoIt ist. Ist beispielsweise beim Abtasten einer ungerade bezifferten Spur von rechts nach links in bezug auf den Graupegel ein zu großer Schwarzanteil vorhanden, sind die Ausgangssignale der Wandler beispielsweise i = — 1 Volt und r = — 2 Volt. In diesem Fall müssen sich die Umschalter 50, 59 und 56 in der Stellung c, d, b befinden. Bei Vorliegen dieses Schaltzustandes und ι > r, ist £/>£>. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers bewirkt deshalb eine Bewegung des Abtaststrahls nach oben.

Im Fall 2 der Nachlaufsteuerung, bei dem der Abtastpunkt auf einer ungerade bezifferten Spur von links nach rechts bewegt wird und ein zu großer Weißanteil vorhanden ist, ist r > /. Die Ausgangsbedingungen sind dann D^> U. Beim Vorliegen dieser Eingangsbedingungen und der Schaltstellungen c, d, b, ist am Eingang des Differentialverstärkers 64 D > U. Deshalb bewirkt das Ausgangssignal auf das Ausgangssignal auf der Leitung 65 eine Abwärtsbewegung des Abtaststrahls.

Im Fall 3 der Nachlaufsteuerung, bei dem der Abtastpunkt auf einer gerade bezifferten Spur von rechts nach links bewegt wird und ein zu großer Schwarzanteil auftritt (i > r), ist am Eingang des Differentialverstärkers D > U, und der Abtaststrahl wird nach unten bewegt. Der Hilfsschalter der F i g. 5 zeigt, daß wenn sich die Umschalter 50, 59 und 56 in den Stellungen c, d, Έ befinden, das höhere Eingangssignal (i) der Eingangsklemme D und das niedrigere Eingangssignal (r) der Eingangsklemme t/ des Differentialverstärkers 64 zugeführt wird. Der Abtaststrahl wird also nach unten bewegt.

Im Fall 4 der Nachlaufsteuerung, bei dem der Abtastpunkt auf einer gerade bezifferten Spur von rechts nach links bewegt wird und ein zu großer Weißanteil empfangen wird, muß der Abtastpunkt nach oben bewegt werden. Die Umschalter 50, 59 und 56 des Hilfsschalters sind dann in der Stellung c, d, Έ, und das höhere Eingangssignal (r) wird der Eingangsklemme U und das geringere Eingangssignal (i) der Eingangsklemme D des Differentialverstärkers zügeführt, so daß sich der Abtaststrahl nach oben bewegt.

Die Tabelle der F i g. 7 enthält die Eingangsbedingungen und notwendigen Stellungen der Umschalter, um die erforderlichen Ausgangsbedingungen für die Spurumschaltung zu erzielen. Im Fall 5 der Spurumschaltung, bei dem von einer ungerade bezifferten Spur zu einer tiefer liegenden gerade bezifferten Spur umgeschaltet wird, sind die notwendigen Ausgangsbedingungen für den Differentialverstärker D > U. Betrachtet man F i g. 5, so erkennt man, daß der Eingang D des Differentialverstärkers die höhere Spannung erhält, wenn der Bezugspegel größer als der Datenpegel ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Umschalter 59 in die Stellung 3 gebracht wird und damit die Eingangsklemme D des Differentialverstärkers geerdet wird. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers auf der Leitung 65 bewirkt dann, daß der Abtaststrahl nach unten bewegt wird.

Im Fall 6 der Spurumschaltung, bei dem von einer ungerade bezifferten Spur zu einer darüberliegenden gerade bezifferten Spur umgeschaltet wird, muß der Abtastpunkt nach oben bewegt werden. Es muß also t/ > D sein. Dies wird dadurch erreicht, daß die Umschalter 50, 59 und 56 in die Stellungen c, d, b gebracht werden. In entsprechender Weise werden in den Fällen 7 und 8 der Spurumschaltung die Umschalter 50, 59 und 56 in die Stellungen c, d, Έ bzw. c, Έ, Έ gebracht.

In F i g. 8 ist eine Schaltung gezeigt, die die Funktionen des Hilfsschalters gemäß F i g. 5 ausführt. Wie bereits ausgeführt, wäre der Hilfsschalter gemäß F i g. 5 für eine automatisch arbeitende Einrichtung nicht geeignet. Der elektronische Hilfsschalter gemaß F i g. 8 läßt sich so steuern, daß die Wirkungsweise des Hilfsschalters gemäß F i g. 5 exakt nachgebildet wird. Als Umschalter werden NPN-Transistoren verwendet. Die Transistoren 70 und 71 bilden die Umschalter 50 und 59. Im folgenden sei angenommen, daß ein Pegel von 0 V einer logischen 1 und ein Pegel von — 6 V einer logischen 0 entspricht. Der Transistor ist leitend, wenn 0 V und gesperrt, wenn —6 V an seiner Basis liegen.

Ein über die Leitung 72 und die Diode 73 zugeführtes Potential von 0 V gelangt über die Leitung 74 zur Basis des Transistors 70 und bringt diesen in den leitenden Zustand. Wird der Leitung 72 ein Potential von —6 V zugeführt, so wird der Transistor 70 gesperrt. Bei leitendem Transistor 70 werden die Daten des Datenwandlers über die Kollektorzuleitung 75 zu den Leitungen 76 und 77 übertragen, die mit den zugeordneten Kollektoren der Transistören 78 und 79 verbunden sind. In entsprechender Weise wird bei Zuführung eines einer logischen 1 entsprechenden Pegels über die Leitung 80 der Transistor 71 über die Diode 81 in den leitenden Zustand gebracht. Der Bezugspegel des Bezugspegelwandlers wird dann über die Kollektorzuleitung 82 des Transistors 71 und die Leitungen 83 und 84 zu den KoI-lektoren der Transistoren 85 und 86 übertragen.

Wird der Leitung 87 (F) ein einer logischen 1 oder 0 entsprechender Pegel zugeführt, so wirkt dieser über die Widerstände 88 und 89 und die Dioden 90 und 91 auf die Transistoren 86 und 78. Diese werden in den leitenden Zustand umgeschaltet, wenn an ihrer Basis 0 V (logische 1) liegt. Bei leitenden Transistoren 86 und 78 wird das Datensignal dem Kollektor des Transistors 78 und das Bezugspegelsignal dem Kollektor des Transistors 86 zugeführt. Diese Signale werden über die zugeordneten Emitterzuleitungen 92 und 93 zu den Ausgangsleitungen 94 und 95 übertragen. Dies geschieht natür-Hch nur, wenn an den Eingängen c und d ein einer logischen 1 zugeordneter Pegel liegt. Liegt an diesen Eingängen ein einer logischen 0 zugeordneter Pegel, so ist der Kollektor des jeweils zugeordneten Tran-

sistors über die Dioden 96 und 97 geerdet, die mit diesen Kollektoren über die Leitungen 82, 98, 75 und 99 verbunden sind. Liegt somit an einer der Leitungen 72 oder 80 ein einer logischen 0 entsprechender Pegel, so wird der Kollektor des zugeordneten Transistors geerdet und damit auch die Eingänge der angeschlossenen Transistoren 78, 79, 85 und 86.

Liegt an der Leitung 100 ein Potential von 0 V (logische 1), dann werden der Transistor 85 über den Widerstand 101 und die Diode 102 und der Transistor 79 über den Widerstand 103 und die Diode 104 leitend. Dadurch werden den Transistoren 79 und 85 zugeführte Eingangssignale über deren Kollektoren und die Emitterzuleitungen 105 und 106 zu den Ausgangsleitungen 95 und 94 weitergeleitet.

Durch selektive Ansteuerung der Eingänge zu den Leitungen c, c, d, 2Z, b, Έ, kann somit die Funktionsweise des Hilfsschalters der F i g. 5 nachgebildet werden.

Zusammenfassend hat die Schaltung der F i g. 8 folgende Wirkungsweise. Ein Potential von 0 V (logische 1) an den Leitungen 72 und 80 bewirkt, daß die zugeordneten Transistoren 70 und 71 das Datensignal und das Bezugspegelsignal weiterleiten. Die Entfernung dieses Potentials bewirkt, daß die Kollektoren der Transistoren 70 und 71 und damit die Eingänge b und ~B geerdet werden. Wird dann das Potential 0 V an eine der Leitungen b oder Έ angelegt, so wird der zugeordnete Transistor wirksam und überträgt entweder das Datensignal oder das Erdpotential zu den Ausgangsleitungen 94 und 95, die mit dem Differentialverstärker verbunden sind.

Über die Eingänge c, c, d, 3, b, Έ wird also festgelegt, ob das Datensignal und das Bezugspegelsignal übertragen werden oder nicht und ob der Ausgang des Datenwandlers oder des Bezugspegelwandlers an Erde gelegt wird. Wie in der Schaltung in der F i g. 5, dienen die Eingänge b und Έ dazu, die Ausgänge des Datenwandlers oder des Bezugspegelwandlers zwischen den Eingängen 94 und 95 des Differentialverstärkers umzuschalten.

Beim hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden optische digitale Informationen in Spuren aufgezeichnet und dadurch ausgelesen, daß die oberste Spur von links nach rechts, die nächste Spur von rechts nach links usw. abgetastet wird. Während der Abtastung wird eine Einrichtung zur Spurnachlaufsteuerung benutzt, die auf einen Graupegel anspricht. Eine Graupegel-Abtasttechnik kann verwendet werden, da die im Speichermedium gespeicherte Information aus einer Kombination von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bits besteht, deren Anzahl stets gleich groß ist. Zwei Datenspuren sind immer Rücken an Rücken aufgezeichnet und durch einen lichtundurchlässigen Streifen voneinander getrennt. Wenn der Abtastpunkt geeignet auf die abzutastende Spur zentriert ist, wird dann ein vorausbestimmbarer Graupegel erzeugt. Dieser Graupegel liefert Steuersignale an eine Kathodenstrahlröhre 20, so daß der Abtastpunkt exakt

ίο der Datenspur folgt. Da jede Gruppe, bestehend aus zwei Datenspuren und einem lichtundurchlässigen Streifen, von den benachbarten Gruppen durch einen lichtdurchlässigen Streifen getrennt ist, liefert das Graupegelsignal ein Kennzeichen dafür, ob der Abtastpunkt zu hoch oder zu niedrig liegt. Zu viel oder zu wenig Licht bewirkt, daß der Abtastpunkt bezüglich der abgetasteten Datenspur in der einen oder in der entgegengesetzten Richtung ausgelenkt wird.
Als Wandler werden zwei Sekundär-Elektronen-Vervielfacherröhren verwendet, nämlich ein Datenwandler 24 auf dem der durch die gespeicherten Daten in seiner Helligkeit modulierte Abtastlichtpunkt der Kathodenstrahlröhre abgebildet wird, und ein Bezugspegelwandler 25, auf den der unmodulierte Abtastlichtpunkt der Kathodenstrahlröhre abgebildet wird. Die Ausgangssignale des Datenwandlers und des Bezugspegelwandlers werden über einen Hilfsschalter 31 einem Differentialverstärker 35 zugeführt, der ein richtungsabhängiges Ausgangssignal an die Ablenkeinheit der Kathodenstrahlröhre abgibt, so daß der Abtastpunkt auf die Mitte der abzutastenden Spur zentriert wird. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 35 wird dabei zunächst über einen Integrator oder einen Filter 37 geleitet, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers von den von den Daten herrührenden Lichtschwankungen befreit wird und ein richtungs abhängiges Gleichstromsignal übrigbleibt. Das Datenausgangssignal wird direkt vom Ausgang des Differentialverstärkers abgenommen.

Der von einem Steuerschalter gesteuerte Hilfsschalter 31 liefert den richtungsbestimmenden Wert des Ausgangssignals des Differentialverstärkers. Unter der Steuerung des Steuerkreises bewirkt der Hilfsschalter, daß die Ausgänge des Datenwandlers und des Bezugspegelwandlers selektiv zwischen den beiden Eingängen des Differentialverstärkers geschaltet werden. Die Umschaltung erfolgt in Abhängigkeit davon, ob eine ungerade oder gerade bezifferte Spur abgetastet wird. Der vom Steuerschalter gesteuerte Hilfsschalter 31 dient auch zur Spurumschaltung. Dabei wird entweder der eine oder der andere Eingang des Differentialverstärkers 35 an Erde gelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abtasteinrichtung mit Spurnachlauf- und Spurumschaltsteuerung für Speicheranordnungen, bei denen die Daten in Spuren aufgezeichnet und über relativ dazu bewegte Datenwandler abgetastet werden, wobei über einen zusätzlichen, die Eigenschaften des Speichermediums kontrollierenden Bezugspegelwandler die Abtastempfindlichkeit gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Bezugspegel wandler und Datenwandler an eine Vergleicherschaltung angeschlossen sind, deren analoges Ausgangssignal die Spurnachlaufsteuerung übernimmt, und daß ein oder beide Eingänge der Vergleicherschaltung an ein einen offensichtlichen Spurfehler vortäuschendes Potential anschaltbar sind und das gebildete, durch seine Polung richtungsbestimmende, analoge Ausgangssignal die Spurumschaltung übernimmt.

2. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß Bezugspegelwandler und Datenwandler über einen steuerbaren Hilfsschalter selektiv umschaltbar mit jeweils einem Eingang eines Diffcrentialverstärkers verbunden sind, dessen nach Aussiebung des von den Daten herrührenden Signalanteils gebildetes Analogsignal die Spiirnachlaufsteuerung übernimmt, und daß der Hilfsschalter, abhängig von der gewünschten Richtung der Spurumschaltung steuerbar, entweder den einen oder den anderen Eingang des Differential Verstärkers an ein festes Potential legt und so ein die Spurumschaltung bewirkendes Analogsignal am Ausgang des Differentialverstärkers hervorruft.

3. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler aus einer Kathodenstrahlröhre und zwei Fotodioden oder Sekundär-Elektronenvervielfachern bestehen, die Daten auf einem photographischen Speicher gespeichert sind und die Spurnachlauf- und Spurumschaltsteuerung über die Ablenkeinrichtung der Kathodenstrahlröhre erfolgt.