DE1547353B2 - Optischer Speicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Speicher, bei

ίο dem in einer durchsichtigen Schicht zwecks Darstellung der die jeweils zu speichernden Informationen wiedergebenden Frequenzen reflektierende und/oder streuende Schichten angeordnet sind, deren gegenseitige Abstände den halben Wellenlängen der darzustel- !enden Frequenzen oder einem Vielfachen davon gleich sind, nach Patent 1 622 477.

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein optischer Speicher zur Speicherung von Daten in Gestalt von dünnen reflektierenden Schichten in einem transparenten Film. Die Schichten werden dadurch erzeugt, daß Licht durch eine photographisch empfindliche Emulsion geleitet und an der Austrittsseite dieser Emulsion in sich selbst reflektiert wird, so daß es die Emulsion an der betreffenden Stelle auch in der umgekehrten Richtung durchsetzt. Es stellt sich dadurch für jede monochromatische Lichtfrequenz eine stehende Welle ein, durch welche sich jeweils in den Bereichen der Wellenberge und -täler für jede vorhandene Lichtfrequenz lichtzerstreuende und oder -reflektierende Schichten ausbilden.

Wenn daraufhin erneut Licht durch einen auf diese Weise hergestellten und fixierten photographischen Film gesandt wird, entsteht ein kohärent reflektiertes oder gestreutes Licht, das die gleiche Frequenz aufweist, wie dasjenige, durch welches die Schichten ausgebildet worden sind. Dagegen wird das Licht anderer Frequenzen nicht kohärent reflektiert. Derartiges Licht wird inkohärent von den verschiedenen Schichten reflektiert und ist daher in seiner Intensität gegenüber dem kohärent reflektierten Licht beträchtlich vermindert.

Die Oberfläche des Filmes kann in eine große Anzahl Bitbereiche unterteilt sein, von denen einige durch Schichten entsprechend einer Lichtfrequenz und andere durch Schichten entsprechend anderer Lichtfrequenzen dargestellt werden. Es können ferner bestimmte Bereiche vorhanden sein, in denen Schichten entsprechend mehreren Frequenzen ineinander geschachtelt gespeichert sind. Um die Ausbildung der reflektierenden Schichten in der photoempfindlichen Emulsion zu erreichen, ist es notwendig, daß die betreffenden Stellen über eine Zeit von mehreren Sekunden dem zur Aufzeichnung verwendeten Licht ausgesetzt sind. Dies ist für jede zu speichernde Frequenz zu wiederholen.

Wenn daher die reflektierenden Schichten der verschiedenen Speicherstellen durch eine entsprechende Auslenkung eines Lichtstrahles nacheinander erzeugt werden, wird eine beträchtliche Zeit benötigt, um Informationen in alle Speicherstellen der photographischen Emulsion einzuschreiben. Wird andererseits eine parallele Aufzeichnung unter Verwendung von Masken durchgeführt, so ist mit jeder Änderung der Aufzeichnungsfrequenz auch eine Änderung der Maske verbunden. Dies erfordert jedoch eine sehr sorgfältige Justierung der ausgewechselten oder geänderten Maske in bezug auf die Speicherstellen der Emulsion.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die eine Aufzeichnung von Informatio-

nen in einen optischen Speicher der genannten Art unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile gestattet. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Einschreiben von Informationen als Maske, durch welche die selektive Aufzeichnung erfolgt, eine Schicht aus einem lichtempfindlichen, photochromen Material dient, das bei Auftreffen von ultraviolettem Licht geschwärzt und bei Auftreffen von infrarotem Licht durchsichtig wird, während es von Licht verschiedener Frequenzen des sichtbaren Bereiches unbeeinflußt bleibt.

Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Ansprüchen in Verbindung mit zwei nachfolgend an Hand von Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Speichers ersichtlich. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Maske, durch die Licht auf eine photographische Emulsion hindurchtreten kann, um Informationen in der Emulsion zu speichern,

F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 während der Herstellung von lichtdurchlässigen Stellen in der Maske,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach F i g. 1 während des Durchtrittes von Licht durch die Maske auf die photographische Emulsion,

F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Maske zur selektiven Beleuchtung einer photographischen Emulsion,

F i g. 5 eine Ansicht der Vorrichtung nach F i g. 4 während des Durchtrittes von Licht auf eine photographische Emulsion und

F i g. 6 die Vorrichtung nach F i g. 4 während der Rückstellung der Maske in ihren Originalzustand.

In den F i g. 1 bis 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, durch die Licht auf eine photographische Emulsion 1 gerichtet werden kann, um eine Speicherung binärer Informationen nach der eingangs erläuterten Technik der Aufzeichnung stehender Lichtwellen in einer photographischen Emulsion zu bewirken. Die Emulsion ist zwischen einer transparenten Glasplatte 2 und einer Quecksilberschicht 3 angeordnet, so daß Licht, welches von oben durch die Emulsion hindurchtritt, von der Quecksilberschicht reflektiert wird und mit dem einfallenden Licht stehende Wellen bildet, die bewirken, daß sich in der Emulsion lichtreflektierende Schichten im Bereich der Wellenbäuche der Lichtwellen bilden. Nachdem die Emulsion dem Licht ausgesetzt worden ist, wird das Quecksilber entfernt und die Emulsion zu einem photographischen Film fixiert. Daraufhin kann Licht durch den Film hindurchtreten, um die in Form von reflektierenden Schichten gespeicherte Information zu lesen. Dabei wird nur das Licht, das gleiche Frequenzen aufweist, wie dasjenige, welches die Herstellung der reflektierenden Schichten in der Emulsion bewirkt hat, kohärent reflektiert.

In einer festen Position und in einem kleinen Abstand oberhalb der Emulsion ist eine Platte 5 aus einem lichtempfindlichen photochromen Material, wie z. B. einem bekannten lichtempfindlichen photochromen Glas, angeordnet. Diese Platte ist normalerweise durchsichtig; sie wird jedoch schwarz, wenn sie einem ultravioletten Licht ausgesetzt wird, und geht danach wieder in einen durchsichtigen Zustand über, wenn sie mit einem infraroten Licht bestrahlt wird. Das sichtbare Licht hat dagegen in einem großen Frequenzbereich keinen Einfluß auf die Farbe dieser Platte. Oberhalb der Platte 5 ist eine elektro-optische Einrichtung 6 angeordnet, die aus einem elektro-optischen Kristall 7 besteht, der beispielsweise ein Kalium-Dihydrogen-Phosphat-Kristall sein kann und zwischen einem Paar durchsichtiger Elektroden 8 angeordnet ist. Ein Stromkreis, der eine Spannungsquelle 10 und einen Schalter 11 einschließt, ist an die Elektroden 8 angeschlossen. Wenn der Schalter 11 offen ist, kann ein linear polarisierter Lichtstrahl durch den Kristall 7 hindurchtreten, ohne daß seine Polarisationsrichtung geändert wird. Wird dagegen der Schalter 11 geschlossen, so bewirkt die sich an den Elektroden 8 einstellende Spannung eine Drehung der Polarisationsrichtung um 90°.

Oberhalb des Kristalls 7 ist ein strahlenteilendes Prisma 14 angeordnet, durch welches in der Ebene der Zeichnung polarisiertes Licht ohne Reflexion hindurchtreten kann, während rechtwinklig zur Zeichnungsebene polarisiertes Licht um 90° umgelenkt wird. Die Platte 5 wird durch die Einstrahlung von ultraviolettem Licht 16, das von einer nicht dargestellten Lichtquelle stammt und in einer Ebene senkrecht zur Zeichnung polarisiert ist, schwarz gefärbt. Dieses Licht wird durch das Prisma 14 nach unten abgelenkt und tritt durch die elektrisch-optische Einrichtung 6 und die Platte 5. Zwischen der Platte 5 und der Emulsion 1 ist ein Analysator 18 angeordnet, der nur das in der Ebene senkrecht zur Zeichnung polarisierte Licht hindurchläßt und in Zeichnungsebene polarisiertes Licht sperrt. Es ist notwendig, daß das ultraviolette Licht durch den Analysator 18 blockiert wird, da es sonst in unerwünschter Weise die Ausbildung von reflektierenden Schichten in der photographischen Emulsion bewirken würde. Um den Analysator 18 für die Blockierung von ultraviolettem Licht wirksam zu halten, wird die Polarisation des Lichtes in die Ebene der Zeichnung gedreht durch Schließen des Schalters 11, wie es in F i g. 1 dargestellt ist.

Nachdem die Platte 5 vollständig geschwärzt ist, kann nun infrarotes Licht auf die Stellen der Platte gerichtet werden, wo zu einem späteren Zeitpunkt Licht einer ausgewählten Frequenz durch die Platte hindurchtreten soll, um in der photographischen Emulsion Informationen einzuschreiben. Ein infraroter Lichtstrahl wird auf ausgewählte Stellen der Platte 5 mit Hilfe eines oberhalb des Prismas 14 angeordneten, für sich bekannten Ablenkgerätes 20 gerichtet. Ein Strahl 22 von linear polarisiertem infrarotem Licht wird durch das Ablenkgerät 20 zu irgendeinem Punkte seines ausgangsseitigen Endes geleitet. Die Richtung der Polarisation am ausgangsseitigen Ende kann teilweise rechtwinklig zur Zeichnungsebene und teilweise parallel zur Zeichnungsebene sein. Damit dieses Licht durch das Prisma 14 ohne Ablenkung hindurchtreten kann, ist es notwendig, daß das Licht in allen seinen Teilen parallel zur Zeichnungsebene polarisiert ist. Um eine solche Polarisation sicherzustellen, wird eine Viertelwellenplatte 24 am ausgangsseitigen Ende des Ablenkgerätes angeordnet, um die lineare Polarisation des Lichtes in eine zirkuläre Polarisation umzuwandeln. Das Licht passiert daraufhin einen Polarisator 26, der es in linear polarisiertes Licht, dessen Polarisationsebene zur Zeichnungsebene parallel liegt, zurückverwandelt. Dieses Licht tritt geradlinig durch das Prisma 14 hindurch und fällt auf die elektro-optische Einrichtung 6, die sich zu dieser Zeit im unwirksamen Zustand befindet, da der Schalter 11 geöffnet ist (F i g. 2). Das noch immer in der Ebene der Zeichnung polarisierte Licht tritt durch die Platte 5 und macht diese im Bereich des Lichtstrahles durchsichtig, wie es die F i g. 2 zeigt. Der Analysator 18

stellt sicher, daß auch das infrarote Licht nicht zu der Emulsion 1 gelangen kann. Das Ablenkgerät 20 ist in der Lage, den Lichtstrahl 22 zu jedem Punkt der Platte auszulenken, an dem ein Durchtritt vom Licht einer ausgewählten Frequenz zur Emulsion 1 gewünscht wird. Nachdem die Platte 5 an den erforderlichen Stellen durchsichtig gemacht worden ist, kann die Information in die Emulsion 1 eingeschrieben werden, indem Licht 28 einer ausgewählten Frequenz durch das Prisma 14 geleitet wird, wie es die Fig.3 zeigt. Dieses Licht ist linear polarisiert, und zwar in einer Ebene, die rechtwinklig zur Ebene der Zeichnung steht. Das Licht wird daher im Prisma 14 abgelenkt und zur elektro-optischen Einrichtung 6 geleitet, welche unwirksam ist, da der Schalter 11 geöffnet ist. Von der elektro-optischen Einrichtung 6 gelangt das Licht durch die mit Hilfe des infraroten Lichtes zuvor in der Platte 5 durchsichtig gemachten Bereiche und, da das Licht in der Ebene rechtwinklig zur Zeichnung polarisiert bleibt, auch durch den Analysator 18 zur Emulsion 1, um in dieser die Ausbildung einer Formation von reflektierenden Schichten entsprechend der Lichtfrequenz zu bewirken. Nachdem nun die Information in die Emulsion 1 an bestimmten Punkten mit Hilfe der ausgewählten Lichtfrequenz eingeschrieben worden ist, kann die Platte 5 erneut geschwärzt werden, indem ultraviolettes Licht durch das Prisma 14 geleitet wird, wie es die F i g. 1 zeigt. Mit Hilfe von infrarotem Licht können dann wiederum ausgewählte Stellen der Platte, wo Informationen mit einer anderen Lichtfrequenz in die Emulsion einzuschreiben sind, lichtdurchlässig gemacht werden. Nachdem diese Bereiche durchsichtig sind, kann das Licht der nächsten Frequenz durch diese Bereiche der Platte 5 zur Emulsion 1 gelangen. Es kann sich dabei um die gleichen Bereiche handeln, durch welche das Licht der ersten Frequenz geleitet wurde.

Es ist hieraus ersichtlich, daß das beschriebene Verfahren so oft wiederholt werden kann, wie dies notwendig ist, um alle erforderlichen Informationen in die Emulsion einzuschreiben. Da nur eine sehr kurze Zeit notwendig ist, in der die Platte 5 infrarotem Licht ausgesetzt werden muß, um sie aus dem geschwärzten Zustand an bestimmten Stellen in den durchsichtigen Zustand zu überführen, können sehr viele Bereiche innerhalb einer kurzen Zeit durchsichtig gemacht werden. Trotzdem die Bestrahlung der Emulsion mit Licht über mehrere Sekunden erfolgen muß, um die Ausbildung reflektierender Schichten zu ermöglichen, wird insgesamt nur eine relativ kurze Zeit benötigt, um Informationen einzuschreiben, da große Teile der Information zugleich in eine entsprechende Anzahl Stellen der Emulsion parallel eingeschrieben werden. Da alle Teile der Anordnung in einer festen Stellung bleiben und die Maskenplatte 5 lediglich durch unterschiedlichen Lichteinfall beeinflußt wird, sind keine mechanischen Justieroperationen zur Einstellung verschiedener Masken oder zur Veränderung einer bestimmten Maske notwendig.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die von der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten dadurch abweicht, daß die Platte 5 an ihrer Oberseite eine Maske 30 aufweist, durch welche Licht nur an denjenigen Stellen hindurchtreten kann, an denen im Film 1 Informationen aufgezeichnet werden können. Wenn das Licht einer ausgewählten Frequenz nicht zu allen diesen Stellen gelangen soll, wird ein ultravioletter Lichtstrahl 32 mit Hilfe des Ablenkgerätes 20 zu denjenigen Öffnungen der Maske 30 geleitet, wo keine Aufzeichnung erwünscht ist. Dieses Licht bewirkt eine Schwärzung der Platte 5 unterhalb der ausgewählten Öffnung, so daß das aufzeichnende Licht nicht durch diese Öffnung hindurchtreten kann (Fig.4). Das vom Ablenkgerät gelieferte Licht ist in der Ebene der Zeichnung polarisiert und bleibt von der elektro-optischen Einrichtung 6 unbeeinflußt, da der Schalter 11 offen ist. Das in Zeichnungsebene polarisierte Licht wird durch den Analysator 18 an einem Durchtritt zur Emulsion 1 verhindert, wie die F i g. 4 zeigt.

Nachdem auf diese Weise die Platte 5 an ajlen Stellen, wo keine Information aufzuzeichnen ist, geschwärzt worden ist, wird das Licht 28 der ausgewählten Frequenz durch die nicht geschwärzten Bereiche der Platte 5 zur Emulsion 1 geleitet. Nachdem mit Hilfe dieses Lichtes eine entsprechende Information aufgezeichnet worden ist, wird infrarotes Licht 34 durch alle Öffnungen der Maske 30 gestrahlt, um eine Aufhellung der zuvor geschwärzten Bereiche zu bewirken. Der Schalter 11 ist zu dieser Zeit geschlossen, so daß das Licht, welches die elektro-optische Einrichtung 6 passiert, in seiner Polarisationsebene um 90° gedreht wird, damit sichergestellt ist, daß es vom Analysator 18 nicht hindurchgelassen wird (F i g. 6). Danach kann erneut ultraviolettes Licht vom Ablenkgerät 20 auf diejenigen Bereiche der Platte 5 gerichtet werden, welche für die nächste Aufzeichnungsoperation zu schwärzen sind, um einen Lichtdurchtritt zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Optischer Speicher, bei dem in einer durchsichtigen Schicht zwecks Darstellung der die jeweils zu speichernden Informationen wiedergebenden Frequenzen reflektierende und/oder streuende Schichten angeordnet sind, deren gegenseitige Abstände den halben Wellenlängen der darzustellenden Frequenzen oder einem Vielfachen davon gleich sind, nach Patent 1622 477, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschreiben von Informationen als Maske, durch welche die selektive Aufzeichnung erfolgt, eine Schicht (5) aus einem lichtempfindlichen, photochromen Material dient, das bei Auftreffen von ultraviolettem Licht geschwärzt und bei Auftreffen von infrarotem Licht durchsichtig wird, während es von Licht verschiedener Frequenzen des sichtbaren Bereiches unbeeinflußt bleibt.

2. Optischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maske (5) eine Beleuchtungseinrichtung (14, 16) zugeordnet ist, die vor

. einer Informationsaufzeichnung zuerst die ganze Maske mit ultraviolettem Licht bestrahlt und danach mit Hilfe einer Strahlenablenkvorrichtung (20) selektive Bereiche der Maske (5) mit infrarotem Licht (22) bestrahlt.

3. Optischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maske (5) in Strahleneinfallsrichtung eine den Speicherstellen in der photographischen Emulsion entsprechende Anzahl Öffnungen aufweisende Lochblende (30) vorgeschaltet ist, daß mit Hilfe einer Strahlenablenkvorrichtung (20) ultraviolettes Licht (32) durch ausgewählte Öffnungen der Lochblende (30) auf die Maske gerichtet wird und daß nach beendeter Informationsaufzeichnung infrarotes Licht (34) durch alle Öffnungen der Lochblende (30) auf die Maske (5) gerichtet wird.

4. Optischer Speicher nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Maske (5) und der phoiographischen Emulsion (1) ein Polarisationsfilter (18) angeordnet ist und daß das die Maske (5) verändernde Licht eine der Sperrebene dieses Filters entsprechende Polarisationsebene und das die Informationsaufzeichnung vornehmende Licht eine der Durchlaßebene dieses Filters entsprechende Polarisationsebene aufweist.

5. Optischer Speicher nach den Ansprüchen 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichteinfallsrichtung vor der Maske (5) eine steuerbare elektro-optische Einrichtung (6) angeordnet ist, die nur während der Maskenveränderung oder nur während der Informationsaufzeichnung wirksam wird, um das durch die Maske fallende Licht in eine bestimmte Polarisationsebene in bezug auf das Polarisationsfilter (18) zu drehen.

6. Optischer Speicher nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichteinfallsrich-' tung der elektro-optischen Einrichtung (6) eine Polarisationsprismenanordnung (14) vorgesehen ist, die aus einer ersten Richtung kommendes Licht, das in einer ersten Ebene polarisiert ist und zur Beeinflussung der Maske (5) oder zur Informationsaufzeichnung dient, in Richtung der elektro-optischen Einrichtung umlenkt und die aus einer zweiten Richtung kommendes Licht, das in einer zweiten Ebene polarisiert ist und einer selektiven Beeinflussung der Maske (5) dient, ohne Richtungsbeeinflussung durchläßt, und daß das aus der zweiten Richtung kommende Licht durch eine Strahlenablenkvorrichtung (20) der Polarisationsprismenanordnung (14) zugeführt wird.