DE1958692B2

DE1958692B2 - Optische speicheranordnung

Info

Publication number: DE1958692B2
Application number: DE19691958692
Authority: DE
Inventors: Mitsuhito; Nishida Nobuo; Tokio Sakaguchi
Original assignee: Af22.ll.69 OT 12.11.70 BT08.07.76
Priority date: 1968-11-27
Filing date: 1969-11-22
Publication date: 1976-07-08
Also published as: DE1958692A1; JPS4941692B1; GB1271437A; US3593029A

Description

35

Die Erfindung betrifft eine optische Speicheranordnung zum Einschreiben und Auslesen von binären Daten.

Eine derartige Speicheranordnung kann an einen Rechner angeschlossen und als graphisches Anzeigegerät verwendet werden.

Papierbandlesegeräte, Lochkartenleser. Schreibmaschinen, Zeilendrucker u. dgl. wurden a!s Eingabegeräte für Rechner verwendet. Da Rechner auf verschiedenen Gebieten in unterschiedlicher Weise verwendet werden, wie z. B. zur Verarbeitung von nicht ziffernmäßigen Informationen und graphischen Bildern, wurden sogenannte graphische Anzeigesysteme entwickelt, um eine wirksamere Mensch/Maschine-Verbindung zu schaffen.

Ein erstes derartiges System wurde durch den Bericht »SKETCHPAD-Α man-machine Graphical Communication System« bekannt. Von da an wurden viele Versuche unternommen, um ein graphisches Anzeigesystem hoher Auflösung zu verwirklichen. Eines der typischen bekannten Systeme verwendet eine Kombination einer feinen Drahtmatrix eines Lichtschreibers und einer Kathodenstrahlröhre und ein anderes eine einzige Kathodenstrahlröhre und einen Lichtschreiber.

Diese üblichen Geräte sind so ausgebildet, daß sie die zweidimensionale Lage der Spitze des Lichtschreibers in zwei Rechteckkoordinaten umwandeln, die analoge Signale darstellen, und dann in digitale Signale. Um daher eine hohe Auflösung zu erhalten, werden die elektrischen Schaltungen sehr kompliziert und sind teuer in der Herstellung. Auch ist es erforderlich, um den Verlauf der SDitze des Lichtschreibers darzustellen, eine Kathodenstrahlröhre zu verwenden, die für eine genaue Anzeige nicht geeignet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue optische Speicheranordnung zu schaffen, deren elektrische Schaltungen sehr einfach sind und bei der keine Kathodenstrahlröhre verwendet wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine optische Speicheranordnung zum Einschreiben und Auslesen von binären Daten, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Hologrammplatte mit einer Anzahl von gespeicherten elementaren Interferenzbildern, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind und von denen jedes mittels eines einzigen kohärenten Bezugslichtstrahls und einer Gruppe von durch Ein- und Aus schalten modulierten kohärenten parallelen Lichtstrahlen, die die Koordinate des Punktes darstellen, an dem das besondere Intcrferenzbild gespeichert ist, gebildet ist. eine Einrichtung, um die Hologrammplatte mit einem dünnen kohärenten Lichtstrahl mit einem Querschnitt, der im wesentlichen gleich dem Querschnitt jedes einzelnen Interferenzmusters ist. in einer Richtung im wesentlichen senkrecht /u der Ebene der HoIograniinplatte /u bestrahlen, so daß ein Beugungsbild erster Ordnung, das die durch Ein- und Ausschalten modulierten Lichtstrahlen wiedergibt, hinier der HoIogrammplf.tte erzeugt werden kann und eine Nichtbeugungskomponente durch die Hologrammplatte geradlinig durchtreten kann, eine Einrichtung zur Umwandlung des Beugungsbildes erster Ordnung in ein paralleles Binärsignal, und eine Einrichtung zur Anzeige der Nichtbeugungskomponente. um die Lage der Bestrahlungseinrichtung anzugeben, deren bestrahlte Stelle in das parallele Binärsignal umgewandelt wird.

In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

F i g. I eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform während des Einschreibvorgangs;

F i g. 2 einen Längsschnitt eines Lichtschreibers der optischen Speichel jnordnung und

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung in der Ausführungsform während des Lesevorgangs.

In F i g. 1 wird die photographische Platte 1 duich diffuse kohärente Lichtstrahlen 7 bis 11 bestrahlt, die von einer Reihe von Punktlichtquellen 2 bis 6 geliefert werden. Die Ein- und Ausschaltung dieser Lichtquellen wird in Abhängigkeit von einem auf die Anschlüsse 12 bis 16 gegebenen Binärsignal gesteuert. Eine Blende 17, z. B. eine verschiebbare Abdeckplatte, läßt selektiv nur einen Teil 19 des Lichtstrahlenbüschels 18 durchtreten.

Beim Einschreibvorgang wird ein paralleles Binärsignal auf die Anschlüsse 12 bis 16 gegeben und steuert das Vorhandensein und das NichtVorhandensein von Lichtstrahlen 7 bis 11 durch Ein- und Ausschalten der Punktlichtquellen 2 bis 6.

Die Blende 17 ist so zwischengeschaltet, daß eine transparente öffnung nur an der Stelle vorhanden ist, an der die Lichtstrahlen durchtreten dürfen. Der Lichtstrahl 19, der durch die Blende 17 gelangt ist, bestrahlt die Platte 1 zusammen mit den Lichtstrahlen 7 bis 11 an der ausgewählten bzw. bezeichneten Stelle auf der Platte 1. Somit wird ein Interferenzbild geschaffen und photographisch an der bezeichneten Stelle gespeichert.

An der Vorderseite der Platte 1 kann eine nicht gezeigte sättigbare Farbstoffplatte angeordnet werden, um nur die gleichzeitige Bestrahlung durch den Bezugslichtstrahl 19 und die modulierten Lichtstrahlen 7 bis H

zuzulassen und das photographische Bild auf der Plaue 1 zu erzeugen.

Dieser Vorgang der Bildung von Interferenzbildern wird wiederholt, bis die gesamie Oberfläche der Plaue 1 mit einer vorbestimmten Anzahl von elementaren Interferenzbildern bedeckt ist, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Jedes dieser elementaren Bilder stellt eine willkürliche Anzahl von Binärziffern für X- und V-Achsen dar. Mehr als zehn Ziffern können jeder der X- und V-Koordinaten zugeteilt werden, obwohl nur ι ο fünf diffuse kohärente Lichtstrahlen bei dieser Ausführungsform gezeigt sind. Da die Öffnungen der Blende 17 auf photographischem Weg ausreichend fein gemacht werden können, ist die Feinheit der elementaren Interferenzbilder weit größer als die bei üblichen Anzeigegeräten, die eine Kathodenstrahlröhre verwenden.

Die Lichtschreiberanordnung nach F ί g. 2 enthält eine kohärente Lichtquelle 20 zur Erzeugung eines kohärenten Lichtstrahls 21 durch Erregung einer Energiequelle 22. Der ausgehende Lichtstrahl 21 wird durch einen flexiblen, faserigen Lichtleiter 23 geleitet. Am anderen Ende des Lichtleiters 23 ist eine Linse 24 angeordnet, deren optische Achse mit der Achse des Lichtleiters 23 fluchtet, um die übertragenen Lichtstrahlen in ein Bündel 25 dünner paralleler Lichtstrahlen umzuwandeln. Die Linse 24 ist in einem Gehäuse 26 angeordnet, das auch als Griff dient. Die durch das offene Ende des Gehäuses 26 begrenzte Ebene verläuft senkrecht zu den optischen Achsen der Linse 24 und des Lichtleiters 23.

In der Lesephase wird, wie in F i g. 3 gezeigt ist. der Lirhischreiber willkürlich von Hand geführt und tastet die Hologrammplatte 1 ab. Der kohärente Lichtstrahl wird von der Lichtquelle 31 durch den Lichtleiter 23 geführt. Während der Bestrahlung wird dor Griff senkrecht zu der Hologrammplatte 1 gehalten, um eine möglichst feine Bestrahlung zu erhalten. Die Bestrahlung erzeugt eine Nichtbeugungsxomponente 47 (bzw. eine Komponente O-ter Ordnung) und ein Paar Kornponenten 48 und 48' erster Ordnung.

Eine photochromatische Platte 35 ist so angeordnet, daß sie von der Nichtbeugungskomponente bestrahlt wird. Die Platte 35 wird auch von hinten von einer Ultraviolettlichtquelle 36 bestrahlt, die mit einem Reflek- 4s tor 37 versehen ist. Die photochromatische Platte 35 wird, wie bekannt ist, undurchsichtig, wenn sie von ultravioletten Lichtstrahlen bestrahlt wird, und nur die Teile, die mit roten oder nahezu infraroten L ichtstrahlen bestrahlt werden, werden wieder durchsichtig. Infolge dieser Eigenschaft der photochromatischen Platte 35 wird durch deren Bestrahlung durch die Nichtbeugungskomponente 47 der Verlauf der Bewegung des Lichtschreiber auf der Platte 35 angegebea Eine geeignete Einstellung der Intensität der ultravioletten Lichtstrahlen und der kohärenten Lichtstrahlen macht es möglich, ein bleibendes Bild beliebiger Dauer hervorzurufen. Um die Steuerung der Lichtstrahlenintensität zu erleichtern, ist ein Filter 34 vorgesehen, um die Ultraviolettkomponente abzutrennen, die in die möglichen Lichtwege der Bezugslichtstrahlen gelangen.

In dem Lichtweg der Beugungskomponente erster Ordnung ist eine Reihe von Photodioden 38 bis 41 angeordnet. Jede dieser Dioden ist in räumlicher Koinzidenz mit jeder projizierten binären Ziffer der Beugungskomponente 48 erster Ordnung angeordnet (die weitere Beugungskomponente 48' erster Ordnung kann ungenutzt bleiben). Die Ausgangssignale der Dioden 38 bis 41 werden verstärkt und einem Register 46 zugeführt, das einen nicht gezeigten Rechner beliefert.

Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, wird die Bewegung der Spitze des Lichtschreibers auf der Oberfläche der Platte 1 fortlaufend in eine Änderung des Binärausgangssignals des Registers 46 umgewandelt, während der Verlauf der Bewegung auf der photochromatischen Platte 35 durch Ausnutzung der Nichtbeugungskomponente 47 dargestellt wird.

Die Blende 17 kann aus einer Anzahl von nicht transparenten Schiebern hergestellt werden, von denen jeder eine einzige transparente öffnung besitzt. Mittels der Hochpräzisionsdrucktechnik können die öffnungen und ihre Abstände ausreichend klein gemacht werden, um sehr genaue elementare Interferenzbilder auf der Platte 1 sicherzustellen. Die Blende 17 kann aus mehreren Polarisations-Dreheinrichtungen und doppelbrechenden Prismen zusammengesetzt werden.

Bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel kann die photochromatische Platte 35 an dem Filter 34 anliegen.

Der faserige Lichtleiter 23 kann derart ausgebildet sein, daß sein Kernteil einen höheren Brechungsindex und seine Außenschicht einen niedrigeren Brechungsindex besitzt. Ein faseriger, lichtkonvergierender Lichtleiter, der einen Brechungsindex aufweist, der an seiner Achse am größten ist und zu seiner Außenseite hin abnimmt, ist am günstigsten.

Die vorstehend beschriebene optische Speicheranordnung kann nicht nur anstelle des üblichen, an einen Rechner angeschlossenen graphischen Anzeigegerätes verwendet werden, sondern auch als ziffernmäßiges Präzisionssteuergerät, das für Werkzeugmasctiinen u. dgl. geeignet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Optische Speicheranordnung zum Einschreiben und Auslesen von binären Daten, gekennzeichnet durch eine Hologrammplatte (1) mit einer Anzahl von gespeicherten elementaren Interferenzbildern, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind und von denen jedes mittels eines einzigen kohärenten Bezugslichtstrahls (19) und einer Gruppe von durch Ein- und Ausschalten modulie/ten kohärenten parallelen Lichtstrahlen (7 -11), die die Koordinate des Punktes darstellen, an dem dav besondere Interferenzbild gespeichert ist, gebildet ist, eine Einrichtung (26), um die Holograromplatte (1) mit einem dünnen kohärenten Lichtstrahl mit einem Querschnitt, der im wesentlichen gleich dem Querschnitt jedes einzelnen Interferenzmusters ist, in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Hologrammplatie zu bestrahlen, so daß ein Beugungsbild (48) erster Ordnung, das die durch Ein- und Ausschalten modulierten Lichtstrahlen wiedergibt, hinter der Hologrammplatte (1) erzeugt werden kann und eine Nichtbeugungskomponente (47) durch die Hologrammplatte (1) geradlinig durchtreten kann, eine Einrichtung (38 - 46) zur Umwandlung des Beugungsbildes erster Ordnung in ein paralleles Binärsignal, und eine Einrichtung (35. 36. 37) zur Anzeige der Nichtbeugungskomponente, um die Lage der Bestrahlungseinrichtung (26) anzugeben, deren bestrahlte Stelle in das parallele Binärsignal umgewandelt wird.