DE1938790B2 - Datenspeichersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenspeichersystem, bei dem als Speichermedium eine auf einen bandartigen Träger aufgebrachte Aufzeichnungssubsian/. vorgesehen ist, die sich untt, 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 Großspeicher, wie magnetische Plattenspeicher oder magnetische Bandspeicher, erfordern verhältnismäßig viel Platz.

Der Platzbedarf bei derartigen Speichern, die von einer Aufzeichnung mittels einer örtlichen Ausrichtung kleiner magnetisierbarer Partikeln in einer Aufzeichnungsschicht unter dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes Gebrauch machen, 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 cnergiercicher 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 Korpuskularstrahlcn örtlich zu perforieren und auf diese Weise eine Datenaufzeichnung vorzunehmen.

Die genannten Methoden ermöglichen es, verhältnismäßig kleine örtliche Gebiete als elementare Speicherbetriebe einzusetzen, da es beispielsweise

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fnii Hilfe von Lasern gelingt, uuf einer organischen AulVeichnungssubstunz Aufzeichnungsspuren, d, h. Reihen von elementaren Speicherbereichen, zu erzeugen, deren Breite in eier Größenordnung von tinigen Mikron liegt.

Derartig sehmale Aufzeichnungsspuren ermöglichen es naturgemäß, auch die benachbarten AuI-yeichiHingsspuren eng beieinander anzuordnen, beispielsweise mit einen. Abstand von 10 μ, wenn die Breite de. Aufzeichnungsspur 3 μ beträgt.

1-jiie solche Aufzeichnungsdichte erschwert das Wiederauffinden von Einzeldaten aus der Fülle der Ocamldaten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Daienspeichersystem anzugeben, bei dem unter beso;niers günstiger Ausnutzung der 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 tumlartigen Träger an der Innenfläche eines Hohlzylinders entlanggeführt werden, du°> ein Spiegelrad iiii Inneren des Hohlzylinders um eine parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders liegende Drehachse drehbar angeordnet ist und daß die Spiegel des Spiegclrades 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 Innen-Hache des Hohlzylinders mit einem Auftreffwinkel vt)ia im wesentlichen 90 bzw. umgekehrt geführt werden.

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

Bevor im folgenden auf einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Datenspeichersystems eingegangen wird, sei noch eine aus der Magnetbandtechnik geläufige Methode erwähnt, sehr hohe Frequenzen bei verhältnismäßig geringen Vorschubgeschwindigkeiten des Magnetbandes aufzuzeichnen. Diese Aufgabe stellt sich z. B. bei der Aufzeichnung von Fernsehsignalen. Diese Methode besteht darin, die Aufzeichnungsspuren nicht parallel zur Längsachse des Magnetbandes verlaufen zu lassen, sondern schräg zu ihr. Die Schräglage der Spuren wird entweder dadurch erzeugt, daß rotierende Aufzeichnungsköpfe, deren Rotationsebene senkrecht zur Ban'ioberfläche s'-eht, an dem parallel zu seiner Längsachse geführten Magnetband vorbeilaufen. Gemäß einem anderen Verfahren wird das Band in einer Schraubenlinie um einen Zylinder herumgeführt, in dessen Inneren die Aufzeichnungsköpfe wiederum rotieren.

Für die Magnetbandtechnik der bekannten eben geschilderten Verfahren ist die Hauptschwierigkeit 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.

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 den Einschreibevorgang näher eingegangen.

Fig, I zeigt im Schnitt den Hohlzylinder 1, ^mlung dessen Mantellinicn mehrere bandartige Träger 2 bzw. 3 entlanggeführt werden. In diesem Falle werden die bandartigen Träger parallel i'ur Längsachse des Hohlzylinders geführt. Eine enge Anschmiegung der bandartigen Träger an die Zylinderwölbung ist in bekannter Weise z. B. durch Unterdruckschlitze in der Zylinderwandung zu erreichen.

Tn 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 Aufzeichnungsepur zu erzeugen, ist ein Linsensystem 6 vorgesehen, daß die erforderliche Fokussierung erzeugt. Um der Qualität der Aufzeichnung wiilen ist es wünschenswert, daß der Auftreffwinkel der Lichtstrahlen auf de.- Hohlzylinder ein rechter Winkel ist.

Infolge der Drehbewegung des Spiegelrades 5 auf der Welle 4 wird das einfallende Licht entlang einer Umfangslinie des Hohlzylinders geführt. Werden nun 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 ir. der üblichen Weise auf Spulen aufgewickelt.

Je nach der Breite der verwendeten Bänder ist es möglich, eins große Zahl von Bändern innerhalb des Hohlzylinder entlangzuführen. Diese Methode wird dann mit Vorteil angewendet, wenn voneinander unabhängige Informationen auf mehreren Aufzeichnungsträgern gespeichert werden sollen, so daß sich eine Zeitmultiplex-Aufzeichnung cigibt. In jedem Falle ist es nicht möglich, die gesamte Breite der Bänder zur Datenaufzeichnung auszunutzen, vielmehr sind Randzonen auszusparen, auf denen eine sichere Aufzeichnung wegen unvermeidlichen Ungenauigkeiten der Bandführung nicht möglich ist: außerdem muß Platz gelasben 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 diesem Falle werden schrägliegende Aufzeichnungsspuren erzeugt, die in einem relativ kleinen Winkel zur Längsachse des Bandes »erlaufen können. Auch in diesem Falle ist er, erforderlich, am Rande des Bandes einigen Platz unausgenutzt zu lassen, um Unsicherheiten der Bandführung 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.

Das Auslesen erfolgt üblicherweise wiederum durch Lichtstrahlen, die zur Unterscheidung als Aus-

Icscstrahlcn bezeichnet werden sollen. Diese Auslcscstralilen werden je nach dem Verfärbungs- bzw. Perforationszustand des Aufzeichnungsträgers je nach der aufgezeichneten Information zu den Auswertevorrichtungen gelangen 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 eine nachträgliche Verfärbungsrcaktion nicht einleiten.

In vorteilhafter Weise werden die Auslesestrahlen außerhalb des Hohlzylinders erzeugt und so auf ihn gerichtet, daß sie ihn an der Auslesestelle von außen 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 Auslesestrahlen werden nach dem Durchdringen des Hohlzylinders von der verfärbten oder nichtverfärbten Aufzeichnungssubstanz moduliert. Es ist erforderlich, die Aufzeichnungsstrahlen so auszurichten, daß sie anschließend auf das Spiegelrad auftreffen und von diesem so umgelenkt werden, daß sie im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders diesen verlassen und einer Auswertevorrichtung zugeführt werden, die z. B. in der Nähe einer der Stirnflächen des Hohlzylinders angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenspeichersystems sieht vor, die Wandung des Hohlzylinders in der Nähe der Auslesestelle als umlaufende Zylinderlinse auszubilden (s. Fi g. 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 eine den Hohlzylinder vollständig umlaufende Zylinderlinse 18 abgeschlossen ist

Diese Zylinderlinse ermöglicht eine einfache Fokussierung der Auslesestrahlen auf die Aufzeichnungssubstanz.

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 herumceführt werden, daß sie ständig auf das Spiegelrad an der gewünschten Stelle und im richtigen Winkel auftreffen. F i g. 2 deutet die letztere Möglichkeit schematisch an. 7 ist 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 10 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 Fokussiereinrichtung 12 der Ausweitevorrichtung 13 zugeführt.

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

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

Dementsprechend wäre es erforderlich, den Aus· lesestrahl sehr genau auf der Aufzeichnungsspur zi positionieren, was wegen der schon erwähnten unvermeidlichen Ungenauigkeit der Bandführung erhebliche Schwierigkeiten bereitet.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wire

ίο daher angestrebt, den Auslesevorgang zu vereinfachen, um die Zugriffssicherheit zu erhöhen.

Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung weisi 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 Auswertevorrichtung eine vergrößerte Abbildung des Aufzeichnungsmaterials an der gerade betrachteten Auslcsestelle ergeben, wie es in Fig. 3 schematisch angedeutet ist.

Es erscheinen in Fig. 3 die Aufzeichnungsspuren \A mit einer Breite von z. B. 3 π und einem gegenseitigen Abstand von z. B. 1Ou. Auf den Aufzeichnungsspuren liegen die aufgezeichneten Bits unmittelbar nebeneinander.

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

Eine Unterdrückung der störenden Rotation ist in einfacher Weise durch die Einführung eines Biprismas 16 in den Strahlengang möglich, wobei dieses Biprisma in eine entgegengesetzte Rotation zum Spiegelrad mit halber Umdrehungszahl versetzt wird. Statt des Biprismas, das einen Strahlenverlauf entsprechend Fig. 4a erzeugt, kann auch eine analog

aufgebaute Spiegelanordnung etwa nach Fig. 4b Anwendung finden. In diesem Fall wandern bei der Rotation des Spiegelrades 5 die Spuren 14 über das Fotodiodenraster 15.

Die einzelnen Fotoelemente des Rasters geben je

nach der Lage der Information einen Fotostrom ab. Dabei ist es so, daß diejenigen Fotoelemente, die vollkommen von der Aufzeichnungsspur getroffen werden, einen Extremwert des Fotostron..;s abgeben, der verlassen wird, wenn die Aufzeichnungsspur in-

folge mechanischer Verschiebungen auswandert, so daß nun z. B. zwei Fotoelemente jeweils nur teilweise getroffen werden. Dies ermöglicht es. Korrekturgroßen abzuleiten.

Andererseits ist es auf Grund der mitaufgezeich-

neten Adreßdaten verhältnismäßig einfach möglich. aus den in Fi g. 3 angedeuteten Aufzeichnungsspuren die gerade interessierende auszuwählen.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor. den Hohlzylinder auf seiner Innenfläche ganz, oder zumindest dort, wo die bandartigen Träger aufliegen, mit Kunststoff zu beschichfen. Diese Beschichtung ermöglicht die Herstellung einer geringen Oberflächenrauhigkeit und trägt zur Vermeidung von Kratzern auf der Aufzcichnungssub-

stanz 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 Trä-

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gers an die Innenfläche des Hohlzylinders unterstützt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht während des Einschreibend ein Kontrolllesen vor. Hierfür werden kollinear mit den die Verfärbung auslösenden Lichtstrahlen unmodulierte Kontrollstrahlen ausgesendet. Diese Kontrollstrahlen durchdringen, durch die Verfärbung moduliert, den HohlzylinJer 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 vergleichen erlaubt.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 587/357

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Datenspeichersystem, bei dem als Speichertiiedium 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, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschreiben und Auslesen der Daten einer oder mehrere der bandartigen Träger an der Innenfläche eines Hohlzylinders entlanggeführt werden, daß ein Spiegelrad im Inneren des Hohlzylinders -.5 um eine parallel zur Mittelachse des Hohlzylinders liegenden Drehachse drehbar angeordnet ist und daß die Spiegel des Spiegelrades mindestens zu den Zeiten, in denen sie von den Schreib- bzw. Auslesesmhlen 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 Richtung nicht beweglich ist.

3. Datenspeichersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Auslesen der Hohlzylinder mindestens in der Nähe der Auslesestelle aus für die Auslesestrahlen durchlässigem Material gewählt s ' und daß die Auslesestrahlen von außen nach innen den Hohlzylinder und die Aufzeichnungssubstanz durchdringen und über das Spiegelrad einer in Richtung einer der Hohlzylinderöffnungen angeordneten Auswertevorrichtung zugeleitet werden.

4. Datenspeicbersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bandartigen Träger parallel zur Längsachse des Hohlzylinders geführt werden.

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

6. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Randes des bandartigen Trägers Adrcßinformaiionen aufgezeichnet werden.

7. Datenspcichcrsystcm nach einem der Ansprüche 3 bis ft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle für die Auslesestrahlcn ringförmig außen um den Hohlzylindcr in der Nähe der Auslesestclle angeordnet ist.

8. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslesestrahlen durch eine außerhalb des Hohlzylindcrs angeordnete und mit dem Spiegelrad synchron bewegte Spiegelanordnung auf die Auslesestelle gerichtet werden.

9. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung als ein aus Fotodioden aufgebautes Raster ausgebildet ist.

K). Datenspeichersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster fehler als der Abstand der Aufzeichnungsspuren ausgebildet ist.

Jl. Dalenspeichersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dall beim Auslesen in den Strahlengang ein in Umdrehungen versetztes Biprisma oder eine Spielvorrichtung zum Ausgleich der durch die Rotation des Spiegelrades verursachten Störbewegungen eingebracht ist.

12. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 9 bis II, dadurch gekennzeichnet, dyli der Strahlendurchmesser der Auslesestrahluu größer gewählt ist als der Abstand zweier Auizeichnungsspure.i voneinander.

13. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dm¹, die Innenfläche des Hohlzylinders mindestens an den Auflagestellen der bandartigen Träger mit einem glatten Kunststoffüberzug versehen ist.

14. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dal.» beim Einschreiben der Daten unmodulierte Kontrollstrahlen, die keine Verfärbung bewirken, kollinear mit den Schreibstrahlen ausgesendet werden.

15. Date.nspeichersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dal') das für die Auslesestrahlen durchlässige Material die Form einer ringförmig geschlossenen Zylinderlinse aufweist.