DE2031515A1

DE2031515A1 - Verfahren zur Speicherung von Information

Info

Publication number: DE2031515A1
Application number: DE19702031515
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.rer.nat 8000 München; Röß Dieter Dr.rer.nat. 8033 Planegg. P Gilb 7-22 Graf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-25
Filing date: 1970-06-25
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE2031515C3; DE2031515B2; US3838401A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Mvacriari 2, den 2 ^^JÜ!*

BERLIN UND MÜNCHEN Witteisbacherplatz 2

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Verfahren zur Speicherung von Informationvorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Information auf einem Speichermedium, bei dem die Aufzeichnung mit Hilfe eines modulierten Lichtstrahls erfolgt, der auf dem Speichermedium eine lokale Veränderung erzeugt und zum Auslesen ebenfalls Licht auf das Speichermedium geworW wird und das durch das Speichermedium hindurchgehende oder reflektierte Licht einem Auslesedetektor zugeleitet wird. λ

In der Vergangenheit sind eine Vielzahl von Speichern entwickelt worden, sei es magnetischer, sei es elektrostatischer oder sonstiger Art, die für die verschiedensten Anwendungszwecke, insbesondere aber die Datenverarbeitungstechnik, als Tonkonserven und für Videorekorder Anwendung finden. Je nach Anwendungsbereich werden unterschiedliche Forderungen an solche Speicher gestellt, hinsichtlich Speichervermögen, Zugriffszeit und Störsicherheit.

Unter anderem ist auch ein Speicherverfahren der eingangs genannten Art bekannt, wobei als Speichermedium fotografisches Filmmaterial Verwendung findet. Abgesehen von der Anwendung zur % Speicherung von Bildinformationen in analoger Form ist es auch beispielsweise beim Tonfilm üblich, Sprach- und Musiksignale zur Intensitätsmodulation einer Lichtquelle auszunutzen, an der der Film vorbeigeführt wird, so daß auf dem Film eine Aufzeichnung der Signale in Form einer unterschiedlichen Schwärzung erfolgt. Es ist auch bekannt, fotografisches Filmmaterial zum Aufzeichnen von Videosignalen zu verwenden, um auf diese Weise Fernseh-

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sendungen aufzuzeichnen. Ein Nachteil dieser bekannten Vex— j-_?f.₅ fahren besteht jedoch in der hohen StöraTifälliglceit und in -_r,._r; ^. dem relativ geringen Rauachabstand* Der vorliegenden ErfIn_n-; .; dung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Speicherverfsjhrfiig.._; anzugeben, das eine hohe Stör Sicherheit und einen hohen Sig^>.. nalrauschabstand besitzt, bei dem darüber hinaus aber die auf einem Speichermedium aufgezeichnete Information leicht auf weitere gleichartige Speichermedien übertragen, werden kann und das ein mit relativ geringen Kosten verbundenes Speichermedium verwendet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei erfindungsgemäß ein gemäß der zu speichernden Information modulierter Lichtstrahl auf das Speichermedium gerichtet wird, der eine örtliche nahezu punktförmig konzentrierte Veränderung des Materials derart erzeugt, daß beim Auslesen die Wellenfront des zum Auslesen verwendeten Lichts entsprechend der gespeicherten Information phasenmoduliert wird.

Die Speicherung kann beispielsweise in Form eines Oberflächenreliefs auf dem Speichermedium erzeugt werden, das durch Eindrücken (plastische Verformung des Speichermediums), durch Einschmelzen in das Speichermedium,durch lokales Verdampfen von Teilen des Speichermediums, z.B. unter Verwendung von Riesenimpulalasern oder durch lokales Ätzen des Speichermediums erzeugt wird.

Weiterhin kann zur Aufzeichnung ein inneres Relief durch Bleichen von Potoschichten, durch partielles Vernetzen eines als Speichermediums verwendeten Kunststoffs oder sonstige chemische Reaktion erzeugt werden.

Zum Auslesen der gespeicherten Informationen wird vorzugsweise ein Laserstrahl verwendet, der durch das Speichermedium

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und über ein Raumfrequenzfilter auf einen Detektor geleitet wird. Bin solches Raumfrequenzfilter kann beispielsweise aus einer Linse und einer Blende oder aus einer Faseroptik bestehen. Zur optimalen Bemessung kann der Laserstrahl dem Durchmesser des Informationspunktes angepaßt werden. Bei Verwendung eines angepaßten Raumfrequenzfilters läßt sich ein besonders hohes Signal-Rausch-Verhältnis erzielen. Eine zusätzliche Rausch unterdrückung kann mit Hilfe einer Koinzidenzmatrix von Detektoren an angepaßter Stelle im Raumfrequenzfilter erreicht werden.

Nach einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Auslesen der das Speichermedium verlassende phasenmodulierte Lichtstrahl durch einen geeignet angeordneten !Phasenschieber geschickt, wie das beim Phasenkontrastmikroskop erfolgt, um die Phaseninformation in eine Amplitudeninformation umzuwandeln und der den Phasenschieber verlassende Lichtstrahl auf einen Amplitudendetektor gerichtet.

Als Speichermedien zur Speicherung von Informationen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen in erster Linie Bänder oder Pollen aus thermoplastischen Kunststoffmaterial in Betracht, die mit einem die Information mithaltenden Oberflächenrelief versehen werden. Ein geeignetes Speichermedium ist darüber hinaus eine mit eiaem^lfiformation speichernden Oberflächenrelief versehene !Fotolackschicht auf einem geeigneten Träger. Schließlieh kann ein Metallband oder eine Metallfolie, die mit einem

flächen *

ObecrelieT gemäß der zu speichernden Information versehen wird, als Speiehermedium verwendet werden. Geeignet sind ferner Gläser, die mit einem entsprechenden Oberflächenrelief gemäß der zu speichernden Informationen versehen werden. Ein besonderer Vorteil dieser Speichermedien mit Oberflächenrelief besteht darin, daß die gespeicherte Information von einem Mutterspeicher leicht durch Druckverfahren auf eine beliebige Anzahl von Tochterspeichern übertragen werden kann.

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"Darüber hinaus kommen als Speichermedien für dais erfinduügögemäße Verfahren selbsttragende oder nicht selbsttragende FotoBchichten in Betracht, die z.B. durch ein Bleichverfahi'en oder durch chemische Vernetzung mit einem inneren Relief versehbar sind. Solche inneren Reliefs sind zwar nicht durch Drucke kopierbar. Man kann jedoch Kontaktkopien mit Hilf6 fotografischer Kopierverfahren herstellen. , ■"

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den bisher bekannten Speichermedien durch eine Reihe technischer Vorteile aus. So kann neben einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis und hoher Störsicherheit ein hoher Abfragungswirkungsgrad erzielt werden, da das beim Abfragen durch das Speichermedium hindurchgehende Licht nicht gedämpft wird und nur in seiner Phase moduliert wird. Weitere Vorzüge sind die leichte Reproduzierbarkeit der hergestellten Informationsträger und die relativ geringen Kosten der in Betracht kommenden Speichermedien.

Im folgenden werden einige AusführungsbeiSjiele des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.

Ausführungsbeispiel 1

Zur Speicherung von Informationen in Form eines Oberflächenreliefs in ein Speichermedium aus thermoplastischem Kunststoff wird auf eine elektrisch leitende klare Spezialglasunterlage zunächst eine Schicht aus transparentem fotoleitendem Material aufgebracht und hierüber eine Schicht aus dem als Spebhermedium dienenden thermoplastischem Kunststoff. Zur Sensibilisierung wird der äußeren Oberfläche des Kunststoffs eine gleichmäßig verteilte positive Ladung erteilt, die eine negative Ladung auf der Grenzfläche Glas-Fotoleiter influenziert* Hierauf wird der mit der zu speichernden Information modulierte Lichtstrahl über das fotoleitende Material geführt. Bei der Belichtung wird der Fotoleiter dort leiten, wo Licht auftrifft, während er an unbelichteten Stellendsolierend bleibt. An den lei-

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tenden Stellen wandern die negativen Ladungen durch den Fotoleiter hindurch bis an die Grenzfläche zur Kunststoffschicht. Nach der Belichtung wird die Anordnung durch Nachladung lichtunempfindlich gemacht. Zur Entwicklung wird sodann der Kunststoff bis zum Schmelzpunkt erhitzt. Stellen mit positiven Ladungen werden dabei von den gegenübersitzenden negativen Ladungen angezogen, wobei sich ein der Ladungsverteilung und damit der Belichtung entsprechendes Oberflächenrelief ausbildet, das durch Abkühlen fixiert wird.

AusfUhrungsbeispiel 2

Zur Speicherung von Informationen in einer Fotolackschicht in Form eines Ob&rflächenreliefs wird eine a£ einer geeigneten Unterlage aufgebrachte Fotolackschicht mit dem mit der zu speichernden Information modulierten Lichtstrahl belichtet. Unter dem Einfluß der Belichtung vernetzen die organischen Moleküle des Lacks und werden dadurch für bestimmte Lösungsmittel unlöslich, während sich die unbelichteten Stellen ablösen lassen. Man erhält hierdurch ein binäres Oberflächenrelief, das die Information speichert.

Ausführungsbeispiel 3

Zur Speicherung von Information in Form eines inneres Reliefs wird fotografisches Filmmaterial zunächst mit der zu speichernden Information belichtet und nach dem Entwickeln und Fixieren in einem Bleichbad, z.B. aus 5g Kaliumblchromat und 5ccm konzentrierter Schwefelsäure in 1 Liter Wasser gebleicht. Durch dieses Bleichverfahren werden die entstandenen Silberkörper zu Silbersalzkristallen umgebildet, die lichtdurchlässig sind. Das durch dieses Speichermedium gehende Licht wird also nicht mehr in seiner Intensität verändert, jedoch wird seine Phase gemäß der gespeicherten Information moduliert. Diese Phasenänderung beruht auf der durch die Bildung der Silbersalze erzeugten räumlichen Schwankung des Brechungsindex.

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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen, die zum Auslesen der gespeicherten Informationen geeignet sind^ dargestellt.

Es zeigen

Pig.1 eine Lesevorrichtung mit einem Raumfrequenzfilter, Pig.2 eine Lesevorrichtung mit einer Koinzidenzdetektormatrix, Fig.3 eine Lesevorrichtung mit einem Phasenschieber.

Bei der in Fig.1 dargestellten Lesevorrichtung wird die in dem Pilmband 3 gespeicherte Phaseninformation- über die Linse 1 mit einem folussierten Laserstrahl so beleuchtet, daß der Fokus in der Bandebene liegt. Das Raumfrequenzfilter hinter dem Band 3 besteht aus der Linse 2 und der Blende 4. Die Linse 2 und die Blende 4 sind zueinander und zu der Linse 1 so justiert, daß eine Wellenfront, die vom Band 3 nicht phasenmoduliert wird, durch die Blende 4 auf den Detektor 5 gelangt. Ist das Material des Filmbandes 3 so verändert, daß das hindurchtretende Laserlicht räumlich phasenmoduliert wird, so wandert der Fokus der Linse 2 aus der Öffnung der Blende 4 aus. Damit wird die Phasenmodulation im Filterband in eine Amplitudenmodulation am Detektor 5 umgesetzt.

Anstelle der Blende 4 kann auch eine Lichtleitefaser dienen, deren Apertur das Raumfrequenzfilter darstellt.

Fig.2 dient zur Erläuterung der zusätzlichen Rauschunterdrükkung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Man geht hierbei davon aus, daß in dem Filmband 3 die Phaseninformation in Form von Phasenobjekten mit definierter Geometrie ihres Querschnitts in der Wandebene eingeschrieben ist. Diese Vorausseisung ist jedenfalls dann erfüllt, wenn das Einschreiben durch Erzeugen eines Oberflächenreliefe durch Eindrücken in das Speichermedium vorgenommen wird und das zum Eindrücken verwendete Werkzeug eine definierte Oberfläche aufweist. Unter den genannten Vor-

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aussetzung kann eine Rauschunterdrückung dadurch vollzogen werden, daß beim Auslesen die für die Geometrie der in Betracht kommenden Phasenobjekte charakteristischen Beugungsfiguren mit Koinzidenzdetektoren nachgewiesen werden. Von Be deutung für den Auslesevorgang ist hierbei die Translationsinvarianz einer derartigen Anordnung mit Fouriertransformation. So befindet sich in Fig.2 das Filmband 3 in der vorderen Brennebene der Linse 6 und wird mit einem enggebündelten Parallelstahl beleuchtet. Die von ihm abgebeugten Beugungsordnungen ergeben in der hinteren Brennebene 7 der linse 6 ein für die Geometrie des ObjektquerSchnitts charakteristisches Beugungsbild, welche mit Koinzidenzdetektoren 8,9,10 oder mit einer Kombination aus einem Raumfrequenzfilter und einem Detektor registriert werden kann. Ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis entsteht hierbei also dadurch, daß das Filter bzw. die Koinzidenzdetektormatrix an die Form des Beugungsbildes angepaßt wird. Von großer Bedeutung ist, daß sich die lage des Beugungsbildes in der hinteren Brennebene nicht verändert, wenn das Objekt in der vorderen Brennebene parallel zu sich verschoben wird. Baraus ergibt sich eine einfache Möglichkeit auch breitere Filmbänder mit einer einfachen Optik abzufragen.

Nach Fig.3 wird von dem Filmband 3 durch ein Objektiv 11 in der hinteren Brennebene 12 des Objektivs 11 ein sog. primäres Bild entworfen. Es igt das Beugungsbild des Filmbandes 3. Vergleicht man die primären Bilder von Phasenobjekten und Amplitudenobjekten miteinander, so stellt man fest, daß der unterschied der Lichtphasen zwischen dem Zentralbild und den Beugungsspektren erster bzw. dritter Ordnung beim Amplitudenobjekt 'JC'/2 beträgt. Beim Phasenobjekt ist der entsprechende PhasenunterschiedyT . Da das sekundäre Bild 13 im Sinne Abbes als Interferenzerscheinung aufzufassen iet, die von den Spektoren des primären Bildes erzeugt wird, genügt es die Faser im Zentralbild vmOC /2 mit Hilfe eines Λ/4 Plättchens 14 zu ändern, um den Unterschied zwischen Amplituden- und Phasenobjekt zum

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verschwinden zu bringen und somit die vorhandene Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation umzuwandeln, die sich leicht mit einem Amplitudendetektor nachweisen läßt. Das^v /4 Plättchen H stellt hierbei einen Phasenschieber dar.

3 Figuren
17 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

.1. Verfahren zur Speicherungvon Information auf einem Speichermedium, bei dem die Aufzeichnung mit Hilfe eines modulierten Lichtstrahls erfolgt, der auf dem Speichermedium eine.lokale Veränderung erzeugt und zum Auslasen ebenfalls Licht auf das Speichermedium geworfen wird und das durch das Speichermedium hindurchgehende oder reflektierte Licht einem Auslesedetektor zugeleitet wird, dadurch ge k e η η ζ e i c h η et , daß ein gemäß der zu speichernden Information modulierter Lichtstrahl auf das Speichermedium gerichtet wird, der eine örtliche nahezu punktförmig konzentrierte Veränderung des Materials derart erzeugt, daß beim Auslesen die Wellenfront des zum Auslesen verwendeten Lichts entsprechend der gespeicherten Information phasenmoduliert wird.
2. Verfahren naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß auf dem Speichermedium ein Oberflächenrelief erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net , daß das Oberflächenrelief durch Eindrücken in das Speichermedium erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e kenn zeichnet , daß das Oberflächenrelief durch Einschmelzen in das Speichermedium erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net ,daß das Oberflächenrelief durch lokales Verdampfen von Teilen des Speichermediums erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net , daß das Oberflächenrelief durch lokales Ätzen des Speichermediums erzeugt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ζ eich net , daß in dem Speichermedium ein inneres Relief erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeich. net , daß ein inneres Relief durch Bleichen von Fotoschichten erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net , daß ein inneres Relief durch partielle Vernetzung eines als Speichermedium verwendeten Kunststoffs erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennze ic h net , daß auf einem lichtempfindlichen Speichermedium hei der Aufzeichnung mit Hilfe eines modulierten Lichtstrahls eine Schwärzung in Abhängigkeit von der Modulation erzeugt wird und nach dem Entwickeln und Fixieren des Speichermediums dieses einer Bleichbehandlung in einem Bleichbad unterworfen wird, wodurch das in dem Speichermedtim durch die Belichtung und Entwicklung gebildete Silber in durchsichtige Silbersalze umgewandelt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zum Auslesen ein Laserstrahl verwendet wird, der durch das Medium und über ein vorzugsweise angepaßtes Raumfrequenzfilter auf einen Amplitudendetektor geleitet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net , daß der Laserstrahl dem Durchmesser des Informationspunaktes angepaßt ist.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß beim Auslesen der das Speichermedium verlassende phasenmodulierte " * ^{: ;} 109853/1602

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Lichtstrahl durch einen Phasenschieber geschickt wird, um die Phaseninformation in eine Amplitudeninformation umzuwandeln und der den Phasenschieber verlassende Lichtstrahl auf einen Amplitudendetektor gerichtet wird.
14. Speichermedium zur Speicherung von Informationen nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Anbrüche, ge kennzeichnet durch ein Band oder eine I¹OlIe aus thermoplastischem Kunststoffmaterial, das mit einem die Information speichernden Oberflächenrelief versehen ist.
15. Speichermedium zur Speicherung von Informationen nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, g e k e η η ζ e ic h η e t durch eine Fotolackschicht auf einem geeigneten Träger, die ein die Information speicherndes Oberflächenrelief trägt.
J 6. Speichermedium zur Speicherung von Informationen nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Metallband oder eine Metallfolie mit einem Oberflächenrelief.
17. Speichermedium zur Speicherung von Informationen nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, g e k e η η ζ e i c h η e t durch eine Glasplatte mit einem Oberflächenrelief.

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