DE2031515C3

DE2031515C3 - Verfahren zum Auslesen von Informationen

Info

Publication number: DE2031515C3
Application number: DE2031515A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.rer.nat. 8033 Planegg Röß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-25
Filing date: 1970-06-25
Publication date: 1982-04-15
Also published as: US3838401A; DE2031515B2; DE2031515A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auslesen von Informationen, die auf einem Speichermedium als örtliche, nahezu punktförmig konzentrierte Veränderungen des Speichermediums (Informationspunkte) derart enthalten sind, daß ihre Gesamtheit ein Oberflächenrelief bildet, nach dem Oberbegriff der beiden nebengeordneten Patentansprüche.

Ein Verfahren der genannten Art ist aus der US-PS 62 122 bekannt (sieht dort Spalte 6, Zeilen 19 bis 28). Bei diesem bekannten Verfahren werden die in einem thermoplastischen Medium ausgebildeten diskreten Eindrücke, welche Informationsbits darstellen, derart ausgelesen, daß die Oberfläche des thermoplastischen Mediums als ein Beugungsgitter verwendet wird, das in Verbindung mit einem Lichtstrahl ein Beugungsmuster oder -bild erzeugt, das den Eigenschaften der mit Eindrücken versehenen Fläche entspricht. Das Beugungsbild kann dann in elektrische Signale umgewandelt werden, welche die gespeicherte Information darstellen.

Aus der US-PS 34 75 760 ist ein Verfahren zum

Auslesen eines mit lokalen Veränderungen versehenen Films bekannt, bei dem eine Schlierenoptik verwendet wird. Bei diesem Verfahren werden flächenhafte auiden lokalen Veränderungen des Films bestehende Muster auf einem Schirm sichtbar gemacht Dies erfolgt so, daß ein Lichtstrahl das Muster und eine Abbildungslinse

ίο durchsetzt, welche den beleuchteten flächenhaften Bereich auf den Schirm abbildet An der Stelle zwischen der Linse und dem Schirm, in der die Lichtquelle abgebildet ist, ist eine Schlierenblende zur Ausblendung des Lichtquellenbildes angeordnet Von der Erzeugung von Beugungsbildern oder von der Erzeugung von Signalen aus Beugungsbildern ist in dieser Druckschrift nicht die Rede.

Aus der DE-AS 1151535 geht hervor, daß eine Wiedergabe eines auf ein Speichermedium aufgezeichneten Signals, insbesondere von Büdaufzeichnungen, durch unmittelbare Projektion der registrierten Bilder am besten unter Verwendung eines schlierenoptischen Systems, welches die Dickenunterschiede der Schicht in Helligkeitsunterschiede auf den Schirm überführt, erfo'.gt (siehe Spalte 3, letzter Absatz). Auch hier ist nicht von der Erzeugung von Beugungsbildern oder von Signalen aus den Beugungsbildern die Rede.

Schlie/enmethoden sind bekannt und diesen zur sichtbaren Abbildung unsichtbarer Dinge (siehe bei-

spielsweise Pohl: Optik und Atomphysik, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1963, S. 92—93). Diese Methoden beruhen darauf, daß unsichtbare Dinge zwei durch ihre Richtung getrennte Gruppen von Lichtbündeln erzeugen, von denen eine Gruppe

unabgelenkt, die andere dagegen teils durch Brechung, teils durch Beugung abgelenkt wird. Bei der Tölperschen Schliermethode wird eine Gruppe von Lichtbündeln durch eine Blende ausgeblendet. Derartige Schlierenmethoden werden schon seit langem in der Mikroskopie zur Sichtbarmachung unsichtbarer Objekte verwendet (siehe beispielsweise Grimsehl: Lehrbuch der Physik, 14. Auflage, Bd. 3, 1962, S. 276—290, insbesondere S. 280).

Die US-PS 34 75 760 und die DE-AS 11 51 535 zeigen, daß Schlierenmethoden auch beim Auslesen von Informationsspeichern angewendet werden. In diesen Fällen wird eine Schlierenmethode zur Sichtbarmachung eines flächenhaften Ausschnitte aus dem Informationsspeicher auf einem Schirm verwendet.

Bei den Schlierenmethoden wird eine Filterung mit einem Raumfrequenzfilter vorgenommen.

Raumfrequenzfilter und ihre Anwendung sind beispielsweise in Dr. Horst Kiemle, Dr. Dieter Röß: Einführung in die Technik der Holografie, Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt/Main, 1969, S. 263—265, beschrieben. Aus Seite 265, Absatz 2, Sätze 1 und 2 geht hervor, daß mit Raumfrequenzfiltern ein Prinzip zur Erkennung zweidimensionaler Strukturen aller Art gegeben ist das elektronische Verfahren sinnvoll ergänzen kann.

Bei dieser Sachlage kann festgestellt werden, daß es bisher üblich gewesen ist, daß Prinzip der Raumfrequenzfilterung zur Erkennung zweidimensionaler Strukturen zu verwenden, wobei elektronische Verfahren nicht ausgeschlossen sind und daß bei dieser üblichen Anwendung des Prinzips beim Auslesen von Informationsspeichern speziell nur Schlierenmethoden in Frage gekommen sind.

Bei dem Ausleseverfahren gemäß der US-PS 32 62 122 erfolgt das Auslesen des Speichermediums durch Erzeugung eines Beugungsbildes und von elektrischen Signalen aus dem Beugungsbild. Die Verwendung des Speichermediums als Beugungsgitter weist deutlich darauf hin, daß ein mehrere diskrete Eindrücke enthaltender flächenh.tfter Bereich des Speichermediums ausgelesen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art anzugeben, das eine hohe Störsichtnieit und einen hohen Signal/Rauschabstand aufweist

Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der beiden nebengeordneten Patentansprüche angegebenen Merkmale gelöst. Bei diesen Lösungen wird also kein flächenhafter Bereich, wie es bisher bei Speichermedien der hier in Frage kommenden Art üblich gewesen ist, sondern ein dem Durchmesser des Informationspunktes angepaßter Bereich ausgelesen. Zwar kann gemäß einer Lösung eine Raumfrequenzfilterung vorgenommen werden, jedoch wird diese Filterung nicht wie bisher üblich, zur Sichtbarmachung des ausgelsenen Bereiches verwendet, sondern das durch das Raumfrequenzfilter hindurchgegangene Licht wird direkt einem oder mehreren Detektoren zugeleitet. Eine Rücktransformation des Beugungsbildes in das Bild des sichtbaren Bereiches findet nicht statt Demgemäß kann hier zwar von der Anwendung einer Raumfrequenzfilterung, nicht aber von einer Schlierenmethode im Sinne der US-PS 34 75 760 oder DE-AS 11 51 535 gesprochen werden.

Anstelle eines Raumfrequenzfilters kann auch ein Phasenobjekt, beispielsweise eine Phasenplatte verwendet werden. Die Anwendung derartiger Phasenobjekte ist beispielsweise aus Grimsehl: Lehrbuch der Physik, 14. Auflage, Band 3, 1962, S. 278 unter dem Namen »Phasenkontrastverfahren nach Zernike« bekannt. Ein Phasenkontrastverfahren ist zum Auslesen von Informationsspeichern bisher nicht bekannt gewesen.

Die mit den erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare hohe Störsicherheit und der hohe Signal/Rauschabstand wird dadurch erreicht, daß bei Auftreffen des schmalen Lichtstrahls auf einen Informationspunkt eine sehr starke Beugung auftritt, während der Lichtstrahl außerhalb von Informationspunkten das Speichermedium weitgehend ungebeugt durchstrahlt. Außerdem kann ein von einem einzelnen Informationspunkt erzeugtes Beugungsbild zumindest teilweise störungsfrei von den Beugungsbildern anderer Informationspunkte gehalten werden.

Die Erfindung wird anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine Lesevorrichtung mit einem Raumfrequenzfilter,

F i g. 2 eine Lesevorrichtung mit einer Koinzidenzdetektormatrix,

Fig.3 eine Lesevorrichtung mit einem Phasenschieber.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Lesevorrichtung wird die in dem Filmband 3 gespeicherte Phaseninformation über die Linse 1 mit einem fokussierten 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, -io 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 Lichtleitfaser dienen, deren Apertur das Raumfrequenzfilter darstellt

Fig. 2 dient zur Erläuterung der zusätzlichen Rauschunterdrückung 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 Voraussetzung ist jedenfalls dann erfüllt, wennn das Einschreiben durch Erzeugen eines Oberflächen-Reliefs durch Eindrücken in das Speichermedium vorgenommen wird und das zum Eindrücken verwendete Werkzeug eine definierte Oberfläche aufweist. Unter der genannten Voraussetzung 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 Bedeutung für den Auslesevorgang ist hierbei die Translationsinvarianz einer derartigen Anordnung mit Fouriertransformation. So befindet sich in F i g. 2 das Filmband 3 in der vorderen Brennebene der Linse 6 und wird mit einem enggebündelten Parallelstrahl 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 parallel zu sich verschoben wird. Daraus ergibt sich eine einfache Möglichkeit auch breitere Filmbänder mit einer einfachen Optik abzufragen.

Nach F i g. 3 wird von dem Filband 3 durch ein Objektiv 11 in der hinteren Brennebene 12 des Objektives 11 ein sogenanntes primäres Bild entworfen. Es ist 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 π/2 beträgt. Beim Phasenobjekt ist der entsprechende Phasenunterschied π. Da das sekundäre Bild 13 im Sinne Abbes als Interferenzerscheinung aufzufassen ist, die von den Spektoren des primären Bildes erzeugt wird, genügt es, die Phase im Zentralbild um π/2 mit Hilfe eines λ/4-Plättchens 12 zu ändern, um den Unterschied zwischen Amplituden- und Phasenobjekt zum Verschwinden zu bringen und somit die vorhandene Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation umzMwandeln, die sich leicht mit einem Amplitudendetektor nachweisen läßt. Das λ/4-Plättchen 12 stellt hierbei einen Phasenschieber dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auslesen von Informationen, die auf einem Speichermedium als örtliche, nahezu punktförmig konzentrierte Veränderungen des Speichermediums (Informationspunkte) derart enthalten sind, daß ihre Gesamtheit ein Oberflächenrelief bildet, bei dem das Speichermedium mit den Informationen zur Erzeugung eines Beugungsbildes mittels eines Lichtstrahls verwendet wird und aus dem Beugungsbild Signale erzeugt werden und bei welchem Speichermedium eine Foiolackschicht verwendet wird, an deren belichteten Stellen die organischen Moleküle vernetzten, so daß nach dem anschließenden Ablösen der unbelichteten Stellen ein binäres Oberflächenrelief entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium mit einem dem Durchmesser des Informationspunktes angepaßten Laserstrahl durchsetzt wird und daß der vom Medium kommende Laserstrahl und damit das Beugungsbild über ein angepaßtes Raumfrequenzfilter auf einen Amplitudendetektor geleitet wird.

2. Verfahren zum Auslesen von Informationen, die auf einem Speichermedium als örtliche, nahezu punktförmig konzentrierte Veränderungen des Speicherniediums (Informationspunkle) derart enthalten sind, daß ihre Gesamtheit ein Oberflächenrelief bildet, bei dem das Speichermedium mit den Informationen zur Erzeugung eines Beugungsbildes mittels eines Lichtstrahls verwendet wird und aus dem Beugungsbild Signale erzeugt werden und bei welchem Speichermedium eine Fotolackschicht verwendet wird, an deren belichteten Stellen die organischen Moleküle vernetzten, so daß nach dem anschließenden Ablösen der unbelichteten Stellen ein binäres Oberflächenrelief entsteht dadurch gekennzeichnet, daß der das Speichermedium verlassende, phasenmodulierte, dem Durchmesser des Informationspunktes angepaß'e Laserstrahl durch einen Phasenschieber geschickt wird, um die Phaseninformation in eine Amplitudeninformation (Beugungsbild des Informationspunktes) umzuwandeln und, der den Phasenschieber verlassende Laserstrahl auf einen Amplitudendetektor gerichtet wird.