DE1938790A1 - Datenspeichersystem - Google Patents

Description

Licentla Patent-Verwaltungs-GmbH 6 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

79 Ulm (Donau), 17- Juli 19β« PT-UL/Fg/mj - U 271/6Ϊ

"Datenspeichersystem"

Die Erfindung betrifft ein Datenspeichersystem, bei dem als Speichermedium eine auf einen bandartigen Träger aufgebrachte Aufzeichnungssubstanz vorgesehen ist, die sich unter dem Einfluß energiereicher Laserstrahlen (Schreibstrahlen) in ihrer Strahlendurchlässigkeit verändert, und bei dem die Daten mittels Auslesestrahlen wieder ausgelesen werden.

Elektronische Datenverarbeitungsanlagen größeren Umfangs benötigen entsprechend große Speicher. Konventionelle Oroßspeicher, wie magnetische Plattenspeicher oder magnetische Bandspeicher erfordern oerhältnismäßig viel Platz.

Der Platzbedarf bei derartigen Speichern, die von einer Aufzeichnung mittels einer örtlichen Ausrichtung kleiner magnetisierbarer Partikel in einer Aufzeichnungsschicht unter dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes Gebrauch machen,

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ist wegen der erforderlichen Breite der Aufzeichnungsspuren nicht unter eine gewisse Grenze zu verringern.

In diesem Zusammenhang sind Vorschläge gemacht worden« die Verfärbung bestimmter Aufzeichnungssubstanzen unter dem Einfluß energiereicher Strahlen zur Datenaufzeichnung auszunutzen. Die Aufzeichnungssubstanzen sind meist organischer Natur und reagieren auf die Einwirkung von beispielsweise ultravioletten Lichtstrahlen mit einer örtlich eng begrenzten Verfärbung. Es ist auch bekannt, eine Metallfolie durch Licht- oder Korpuskularstrahlen örtlich zu perforieren und auf diese Vase eine Datenaufzeichnung vorzunehmen.

Die genannten Methoden ermöglichen es, verhältnismäßig kleine örtliche Gebiete als elementare Speicherbetriebe einzusetzen» da es beispielsweise mit Hilfe von Lasern gelingt, auf einer organischen Aufzeichnungssubstanz Aufzeichnungsspuren, d. h. Reihen von elementaren Speicherbereichen, zu erzeugen, deren Breite in der Größenordnung von einigen/! liegt.

Deratig sohmale Aufzeichnungsspuren ermöglichen es naturgemäß, auch die benachbarten Aufzeichnungsspuren eng beieinander anzuordnen, beispielsweise mit einem Abstand von 10 h, wenn die Breite der Aufzeichnungsspur 3 Ά beträgt.

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Eine solche Aufzeichnungsdichte erschwert das Wiederauffinden von Einzeldaten aus der Fülle der Gesamtdaten*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Datenspeichersystem anzugeben, bei dem unter besonders günstiger Ausnutzung Cer Speicherkapazität eine Wiederauffindung der Einzeldaten besonders einfach und sicher möglich ist.

Die Erfindung besteht darin, daß zum Einschreiben und Auslesen der Daten einer oder mehrere der bandartigen Träger an der Innenfläche eines Hohlzylinders entlanggeführt werden, daß ein vorzugsweise nur einen Spiegel aufweisendes Spiegelrad im Inneren des Hohlzylinders um eine parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders liegende Drehachse drehbar angeordnet ist, und daß die Spiegel des Spiegelrades mindestens zu den Zeiten, in denen sie von den Licht- bzw. Auslesestrahlen getroffen werden, eine solche Neigung gegenüber der Drehachse einnehmen, daß die Licht- bzw. Auslesestrahlen von einer der Hohlzylinderstirnflachen her zu der Innenfläche des Hohlzylinders mit einem Auftreffwinkel von im wesentlichen 90° bzw. umgekehrt geführt werden.

Um eine einfache Zuordnung zu erhalten, ist es zweckmäßig, das Spiegelrad in axialer Richfcng nicht zu bewegen.

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Bevor im folgenden auf einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Datenspeichersystems eingegangen wird, sei noch eine aus der Magnetbandteehnik geläufige Methode erwähnt, sehr hohe Frequenzen bei verhältnismäßig geringen Vorschubgeschwindigkeiten des Magnetbandes aufzuzeichnen. Diese Aufgabe stellt sich z. B. bei der Aufzeichnung von Fernsehs·» analen. Diese Methode besteht darin, die Aufzeichnungsspuren nicht parallel zur Längsachse des Magnetbandes verlaufen zu lasoen, sondern schräg zu ihr. Die Schräglage der Spuren wird entweder dadurch erzeugt, daß rotierende Aufzeichnungsköpfe, deren Rotationsebene senkrecht zur Bandoberfläche steht, an dem parallel zu seiner Längsachse geführten Magnetband vorbeilaufen (Ampex-Verfahren). Gemäß einem anderen Verfahren wird das Bac.3 In einer Schraubenlinie um einen Zylinder herumgeführt, in dessen Inneren die Aufzeichnungsköpfe wiederum rotieren.

Für die Magnetbandtechnik der bekannten eben geschilderten Verfahren ist die Haudbschwierigkeit darin zu sehen, daß äußerst exakte Führungen für die Bänder und für die Magnetköpfe erforderlich sind, um bei den notwendigen geringen Abständen zwischen Magnetköpfen und Bändern Aufzeichnungsfehler zu vermeiden*

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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich, der bei dem erfindungsgemäßen Datenspeichersystem nicht anfällt.

Im folgenden sei der Einfachheit halber zunächst auf dem Einschreibevorgang näher eingegangen.

Figur 1 zeigt im Schnitt den Hohlzylinder 1, entlang dessen Mantellinien mehrere bandartige Träger 2 bzw. 3 entlang geführt werden. In diesem Falle werden die bandartigen Träger parallel zur Längsachse des Hohlzylinders geführt. Eine enge Anschmiegung der bandartigen Träger an die Zylinderwölbung 1st in bekannter Weise z. B. durch Unterdruckschlitze in der Zylinderwandung zu erreichen.

In der Mittelachse des Hohlzylinders 1 ist eine rotierende Welle 4 angeordnet, die an ihrem oberen Ende ein Spiegelrad 5 trägt. Im dargestellten Fall weist das Spiegelrad 5 lediglich einen einzigen Spiegel auf. Dieser Spiegel ist derart angeordnet, daß er Lichtstrahlen, welche parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders einfallen, auf die Mantelfläche des Hohlzylinders wirft. Um eine genügende Feinheit der Aufzeichnungsspur zu erzeugen, ist ein Linsensystem 6

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vorgesehen, das die erforderliche Fokussierung erzeugt. Um der Qualität der Aufzeichnung willen ist es wünschenswert, daß der Auftreffwinkel der Lichtstrahlen auf dem Hohlzylinder ein rechter Winkel ist.

Infolge der Drehbewegung des Spiegelrades 5 auf der Welle k wird das einfallende Licht entlang einer Umfangslinie des Hohlzylinders geführt. Werden nun^r:die bandartigen Träger ("Bänder") 2 und 3 gleichmäßig in der gezeichneten Richtung fortbewegt, so ergeben sich auf ihnen parallelliegende . Schraubenlinien-Abschnitte. Die Bänder werden nach dem Verlassen des Hohlzylinders in der üblichen Weise auf Spulen aufgewickelt.

Je nach der Breite der verwendeten Bänder 1st es möglich, eine große Zahlvon Bändern innerhalb des Hohlzylinders entlang zu führen. Diese Methode wird dann mit Vorteil angewendet, wenn voneinander unabhängige Informationen auf mehreren Aufzeichnungsträgern gespeichert werden sollen, so daß sich eine Zeitmultiplex-Äufzeichnung ergibt. In jedem Falle ist es nicht abglich, die gesamte Breite der Bänder zur Datenaufzeichnung auszunutzen, vielmehr sind Randzonen auszusparen, auf denen eine sichere Aufzeichnung wegen

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unvermeidlichen üngenauigkelten der Bandführung nicht möglich ist; außerdem muß Platz gelassen werden, um Adressinformationen aufzuzeichnen, die die Wiederauffindung der Einzeldaten ermöglichen.

Im allgemeinen Falle wird es jedoch erwünscht sein, einen einheitlichen Informationsfluß auf einen einzigen Aufzeichnungsträger zu speichern.

In diesem Falle ist es günstiger, die Anordnung derart zu treffen, daß das Band in einer Schraubenlinie entlang des Hohlzylinders geführt wird, wie es oben bereits beschrieben wurde. Es genügt dabei eine einzige Umschlingung. In dieser. Falle werden schrägliegende Aufzeichnungsspuren erzeugt, die ta einen relativ kleinen Winfcel zur Längsachse des Bandes verlaufen können. Auch in diesem Falle ist es erforderlich, am Rande des Bandes einigen Platz unausgenutzt zu lassen, um Unsicherheiten der Banflführung auszugleichen und Adressinformationen unterzubringen. Die Bandführung kann wieder beispielsweise durch Unterdruckschlitze in der Zylinderwandung bewerkstelligt werden.

Der vorstehend beschriebene Einschreib-Prozess wird durch einen in umgekehrter Richtung verlaufenden Ausleseprozess ergänzt.

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Das Auslesen erfolgt üblicherweise wiederum durch Lichtstrahlen, die zur Unterscheidung als Auelesestrahlen bezeichnet werden sollen. Diese Auslesestrahlen werden Je nach dem Verfärbungs- bzw. Perforationszustand des Aufzeichnungsträgers Je nach der aufgezeichneten Information zu den Auswertevorrichtungen gsLangen oder nicht.

Bei den geschilderten organischen Aufzeichnungssubstanzen, die eine Verfärbungsreaktion ausnützen, ist es für ein zerstörungsfreies Auslesen erforderlich, eine Wellenlänge für die Auslesestrahlen zu wählen, die eir» nachträgliche Verfärbungsreaktion nicht einleiten.

In vorteilhafter Weise werden die Auslesestrahlen außerhalb des Hohlzylinders erzeugt und so auf ihn gerichtet, daß sie ihn an der Auslesestelle von avlßen nach innen durchdringen. Um dies zu ermöglichen, muß der Hohlzylinder in der Nähe der Auslesestelle aus für die Auslesestrahlen durchlässigem Material bestehen (bzw. entsprechende öffnungen enthalten). Die Aus lese strahlen werden nach dem Duroh-r dringen des Hohlzylinders von der verfärbten oder niohtverfärbten Aufzeichnungssubstanz moduliert. Es 1st erforderlich, die Aufzeichnungsstrahlen so auszurichten, daß sie anschließend auf das Spiegelrad auftreffen und von diesen so

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umgelenkt werden» daß sie im wesentlichen parallel zur Mittelaohse des Hohlzylinders diesen verlassen und einer Auswertevorrichtung zugeführt werden, die z. B.' in der Nähe einer der Stirnfläohen des Hohlzylinders angeordnet sind«

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenspeiohersystems sieht vor, die Wandung des Hohlzylinders in der Nähe der Ausleseatelle als umlaufende Zylinderlinse auszubilden (siehe Figur 5, die einen Querschnitt durch die Wandung des Hohlzylinders zeigt). Der Hohlzylinder 1 weist einen ringförmig umlaufenden Schlitz 17 auf, der an der Außenseite durch ein»den Hohlzylinder vollständig umlaufende Zylinderlinse l8 abgeschlossen 1st.

Diese Zylinderlinse ermöglicht eine einfache Fokussierung der Auslesestrahlen auf die Aufzeiohnungssubstanz·

Im einfachsten Falle weist das Spiegelrad wiederum nur einen Spiegel auf. Die Lichtquelle für die Auslesestrahlen wird nun entweder ringförmig um die Auslesestelle angeordnet, oder es wird eine Lichtquelle verwendet, deren Strahlen über eine geeignete Spiegelanordnung, die mit der rotierenden Welle gekoppelt ist, immer so um den Hohlzylinder herum»

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geführt werden» daß sie ständig auf das Spiegelrad an der gewünschten Stelle und im richtigen Winkel auftreffen. Figur 2 deutet die letztere Möglichkeit sohematlsch an» 7 sei ein Spiegel, der auf der rotierenden Welle aufsitzt und den Auslesestrahl 8 so umlenkt, daß dieser auf einen ringförmigen Spiegel 9 auftrifft. Von dem Spiegel 9 wird der Auslesestrahl 8 einem weiteren ringförmigen Spiegel 11 zugeführt, der den Auslesestrahl an der gewünschten Auslesestelle IO auf den Hohlzylinder von außen wirft. Je nach der aufgezeichneten Information dringt der Auslesestrahl in das Innere des Hohlzylinders ein und wird dann über das Spiegelrad 5 und eine Fokusslereinrichtung 12 der Auswertevorrichtung 13 zugeführt.

Die Auswatevorrichtung 13 ist im wesentlichen aus Fotodioden aufgebaut, die die einfallenden Lichtimpulse in elektrleche Impulse umformen.

Wegen der geringen Breite der Aufzeiohnungsspur müßte auch der Auslesestrahl eine äußerst geringe räumliche Ausdehnung haben, um eine genügende Auflösung zu gewährleisten.

Dementsprechend wäre es erforderlich, den Auslesestrahl sehr genau auf der Aufzeichnungsspur zu positionieren, was wegen der sohon erwähnten unvermeidlichen Ungenaulgkeiten der Bandführung erhebliche Schwierigkeiten bereitet.

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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird daher angestrebt, den AusIeseVorgang zu vereinfachen, um die Zugriffssicherheit zu erhöhen.

Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung weist der Auslesestrahl 8 eine Breite auf, die ein Vielfaches der Breite der Aufzeichnungsspur und des Abstandes zwischen den Aufzeichnungsspuren beträgt. Demzufolge wird sich an der Auswerte vorrichtung eine vergrößerte Abbildung des Aufzeichnungs· materials an der gerade betrachteten Auslesestelle ergeben, wie es in Figur 3 schematisch angedeutet ist. Es erscheinen in Figur 3 die Aufzeichnungsspuren 14 mit einer Breite von z. B. 3/U urjä einem gegenseitigen Abstand von z. B. 10 yu. Auf den Aufzeichnungsspuren liegen die aufgezelehnetenBits unmittelbar nebeneinander.

Um nun die gerade interessierende Aufzeichnungsspur herauszufinden, ist ein Fotodiodenraster 15 vorgesehen. Dieses Fotodiodenraster ist feiner als der Abstand der benachbarten Spuren voneinander. Die rotierende Bewegung des Spiegelrades 5 bewirkt eine entsprechende Rotation der Abbildung entsprechend Figur 3 und ein gleichzeitiges Wandern der Spuren 14 auf die Fotodioden 15 zu.

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Eine Unterdrückung der störenden Rotation ist in einfacher Welse durch die Einführung eines Blprismas 16 In den Strahlengang möglloh, wobei dieses Blprlsma in eine entgegengesetzte Rotation zum Spiegelrad mit halber Umdrehungszahl versetzt wird. Statt des Biprlsmas, das einen Strahlenverlauf entsprechend Figur 4a erzeugt, kann auch eine analog aufgebaute Spiegelanordnung etwa nach Figur 4b Anwendung finden. In diesem Fall wandern bei der Rotation des Spiegelrades 5 die Spuren 14 über das Fotodiodenraster 15·

Die einzelnen Fotoelemente des Basters geben je nach der Lage der Information einen Fotostrom ab. Dabei 1st es so« daß diejenigen Fotoelemente, die vollkommen von der Aufzeichnungsspur getroffen werden, einen Extremwert des Fotostromes abgeben, der verlassen wird, wenn die Aufzeichnungsspur infolge mechanischer Verschiebungen auswandert, so daß nun z. B. 2 Fotoelemente Jeweils nur teilweise getroffen werden. Dies ermöglicht es, Korrekturgrößen abzuleiten.

Andererseits ist es aufgrund der mitaufgezeiehneten Adressdaten verhältnismäßig einfach möglich, aus den in Figur J> angedeuteten Aufzeichnungsspuren die gerade interessierende auszuwählen.

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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den Hohlzylinder auf seiner Innenfläche ganz oder zumindest dortj wo die bandartigen Träger aufliegen« mit Kunststoff zu beschichten. Diese Beschichtung ermöglicht die Herstellung einer geringen Oberfläohenrauhigkeit und trägt zur Vermeidung von Kratzern auf der Aufzeichnungssubstanz bei» Bei günstiger Auswahl des verwendeten Kunststoffes ist es außerdem möglich, diesen und den bandartigen Träger derart elektrostatisch aufzuladen, daß eine enge Anschmiegung des bandartigen Trägers an die Innenfläche des Hohlzylinders unterstützt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht während des Einschreiben ein Kontrollesen vor. Hierfür werden kollinear mit den die Verfärbung auslösenden Lichtstrahlen unmodullerte Kontrollstrahlen ausgesendet. Diese Kontrollstrahlen durchdringen, durch, die Verfärbung moduliert, den Hohlzylinder nach außen und werden dann durch eine geeignete Spiegelanordnung, beispielsweise die für den Ausleseprozess vorgesehene Spiegelanordnung, zu einem Kontrollempfänger geleitet, der die tatsächlich bewirkte Verfärbung mit den aufzuzeichnenden Daten zu veigLe lohen erlaubt.

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oben geschilderte Zylinderlinse weist hierbei den zusätzlichen Vorteil auf, dad die Kontrollstrahlen einen nur geringen öffnungswinkel nach dem Verlassen des Hohlzylinders aufweisen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Datenspeichersystem, bei dem als Speichermedium eine auf einen bandartigen Träger aufgebrachte Aufzeichnungssubstanz vorgesehen 1st, die sich unter dem Einfluß energiereicher Laserstrahlen (Schreibstrahlen) in ihrer Strahlendurchlässigkeit verändert, und bei dem die Daten mittels Auslesestrahlen wieder ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschreiben und Auslesen der Daten einer oder mehrere der bandartigen Träger an der Innenfläche eines Hohlzylinders entlanggeführt werden, daß ein vorzugsweise nur einen Spiegel aufweisendes Spiegelrad im Inneren des Hohlzylinders um eine parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders liegende Drehachse drehbar angeordnet ist, und daß die Spiegel des Spiegelrades mindestens zu den Zeiten, in denen sie von den Schreib'- bzw. Auslesestrahlen getroffen werden, eine solche Neigung gegenüber der Drehachse einnehmen, daß die Schreib- bzw. Auslesestrahlen von einer der Hohlzylinderstirnflächen her zu der Innenfläche des Hohlzylinders mit einem Auftreffwinkel von im wesentlichen 90° bzw. umgekehrt geführt werden.

   2, Datenspeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelrad in axialer Rftahtung nicht beweglich lab.

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   3. Datenepeiehersystenj nach Anspruch X ©der 2, dadurch gekennzeiohnefe, daß für das Auslesen der Hohlzylinder mindestens in der NMhe der Auslesestelle aus für die Auslesestrahlen durchlässigem Material gewählt ist, und äaß die Auslesestrahlen von außen nach innen d«n Hohlzylinder und die Aufzeichnungssubstanz durchdringen und über das Spiegelrad einer in Richtung einer der Hohlzylinderöffnungen angeordneten Aus-Wertevorrichtung zugeleitet werden.

   4. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 - >, dadurch gekennzeichnet, daß die bandartigen Träger parallel zur Längsachse des Hohl2ylinders geführt werden.

   5. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß nur ein bandartiger Träger entlang einer Schraubenlinie auf der Innenseite des Hohlzylinders in einer Umschlingung geführt wird.

   6. Datenspeiohersystera nach einem der Ansprüche 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Randes des bandartigen Trägers Adressinformationen aufgezeichnet werden.

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   dadurch gekennzeichnet« ü&B ©Ine-Quelle füx* öl® Auslese strahlen ringförmig auSen um <ä@» "Hoblasyllnder* nur-In der'Nähe der A'uslesestelle angeordnet ist.

   8. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 3 - 6# dadurch gekennzeichnet* öaS die Auslesestrahlen iureh eine außerhalb des Hohlzylinders angeordnete und mit ä®m Spiegelrad synchron bewegte 8pl@gife,n©r«teung auf öl© Ausl@-s@steile gerichtet werden*

   9« Batenspeiohersystera nach einem der Ansprüche 1 -» 8, dadurch gekennselehnet _s daß öle Auswertevorrichtung als ein aus Fotodioden aufgebautes Raster ausgebildet ist_o

   10. Datenspeichersystea nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet« daß das Haster feiner als öer Abstand de^Äüf-. Zeichnungsspuren ausgebildet ist, ■

   11. Datenspeichersystem nach einem der Anspreche 5 - IQ_S dadurch gekennselohnet_p.-da@ beim Auslesen in d®a Strahlengang ein in 'Umdrehungen versetztes Bipriama ©der¹ ©in© Spiegel* vorrichtung sum Ausgleich der durch die Hotatian des Spl@g©l°» rades verursachten Störbewegungen eingebracht ist* ■ " .- '

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   12. Datenspeichersysfeem naeh einem der Ansprüche 9-11» dadurch gekennzeichnet, deß der Strahlendurehmesser äer Ausles©3trahl@n größer gewählt 1st als der Abstand zweier Aufzeichnungsspuren voneinander.

   13. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Hohlzylinders mindestens an den Auflagestellen der bandartigen Träger mit einem glatten Kunststoffüberzug versehen ist.

   14. Datenspeiehersystetn nach einem der Ansprüche 1 - 13* dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschreiben der Daten unmodullerte Kontrolistrahlen, die keine Verfärbung bewirken, köllinear Schreibetrahlen ausgesendet werden.

   15. Datenspeicher sy s tem nach einem der Ansprüche j5-l^# dadurch gekennzeichnet, daß das für die Aus1®Bestrahlen durchlässige Material die Form einer ringförmig geschlossenen Zylinderlinse aufweist.

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