DE2041922A1

DE2041922A1 - Verfahren zur Herstellung von Lichtpunktrastern zum Zwecke der Speicherung von Daten

Info

Publication number: DE2041922A1
Application number: DE19702041922
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl-Phys Goldmann; Manfred Dipl-Phys Dr Rer Lang; Bernd-Ruediger Dipl-Ph Neumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-08-24
Filing date: 1970-08-24
Publication date: 1972-03-09
Also published as: LU63762A1; BE771353A; GB1362240A; FR2104599A5; NL7111453A

Description

Verfahren zur Herstellung von Lichtpunktrastern zum Zwecke der Speicherung von Daten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lichtpunktrastern zum Zwecke der optischen, insbesondere holographischen Speicherung von Daten, wobei die einzelnen Lichtpunkte nacheinander erzeugt werden. In grundlegenden Arbeiten (s.Kiemle/Röß "Einführung in die Technik der Holographie", Prankfurt/Main 1969) ist bereits gezeigt worden, daß mit der Methode des holographischen Speicherns hohe Speicherdichte in der Größenordnung von 10 bis 1Cr bit/mm erzielbar und die für einen guten Speicher wichtigen Grundvoraussetzungen, wie z.B. Hologrammwirkungsgrad und Signal-Rausch-Verhältnis in ausreichendem Maße vorhanden sind. Jedem zu speichernden bit ist ein Punkt im Gegenstandsraum und eine davon ausgehende Lichtwelle zugeordnet. Vorhandensein oder Fehlen der Lichterregung in den Punkten entspricht den binären Werten 1 oder O. Die Punkte werden als Raster im Raum angeordnet.

Man unterscheidet je nach der Art, in der die Daten in den Speicher eingeschrieben werden, ein paralleles Speichern, wobei das Raster in Form einer von hinten kohärent beleuchteten Schablone gebildet wird und ein serielles Speichern, wobei das Raster durch Vielfachbelichtung mit einer einzigen schrittweise verschobenen Punktquelle gebildet wird.

Bei dem bisherigen Betrachtungen stand das Parallelapeicher*- prinzip im Vordergrund, weil dies für leistungsfähiger gehalten wurde. Die vorliegende Erfindung beruht u.a. auf der Erkenntnis, daß sich auch beim seriellen Speichern eine hohe

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Leistungsfähigkeit erzielen läßt. Nach der allgemeinen Konzeption des seriellen Speicherns muß eine Punktlichtquelle schrittweise verschoben werden. Die mechanische Verschiebung einer körperlichen und damit tragen Lichtquelle bereitet jedoch Schwierigkeiten und führt zu ungewünscht langen Einschreibzeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es gestattet, ein Lichtpunktraster in der Weise zu schreiben, daß die einzelnen Lichtpunkte in schneller zeitlicher Folge nacheinander erzeugt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, wobei ein, vorzugsweise kohärent \, Lichtstrahl mit Hilfe eines steuerbaren Lichtablenkers nacheinander in beliebiger Reihenfolge auf die Rasterplätze gelenkt wird.

Der Lichtstrahl kann beispielsweise von einer Punktlichtquelle herrühren, von der mit Hilfe des Lichtablenkers an jeder Ablenkstellung ein zugehöriger Rasterpunkt als virtue. 1-les Bild der Lichtquelle erzeugt wird. Es kann jedoch auch ein Parallelstrahl verwendet werden.

Als Lichtablenker kann beispielsweise ein oder zwei Drehspiegel verwendet werden. Geeignet ist insbesondere ein kardanisch aufgehängter um zwei Achsen drehbarer Planspiegel. Zweckmäßig ist jedoch auch dxe Verwendung von zwei jeweils um eine Achse drehbaren Planspiegel, deren Drehachsen vorzugsweise aufeinander senkrecht stehen.

Vorteilhaft ist auch die Verwendung eines kardanisch aufgehängten um zwei Achsen drehbaren Polygonspiegels oder von zwei jeweils um eine Achse drehbaren Polygonspiegel, deren Drehachsen vorzugsweise aufeinander senkrecht stehen.

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Handelt es sich bei dem Lichtstrahl um einen Parallelstrahl, so kann als Lichtablenker auch ein zweidimensional steuerbarer akustooptischer Lichtablenker oder ein zweidimensional steuerbarer elektrooptischer Lichtablenker verwendet werden.

Zur Erzeugung reeller Rasterpunkte wird vorzugsweise der abgelenkte Lichtstrahl durch eine Abbildungslinse bzw. ein abbildendes Linsensystem am Rasterpunkt fokussiert.

Das erfindungsgemäße erzeugte Lichtpunktraster kann in vorteilhafterweise für verschiedene Zwecke Verwendung finden. Beispielsweise kann es zur Herstellung von Lochmasken verwendet werden, wozu das erzeugte Licht auf einem strahlungsempfindlichen Aufnahmematerial ein Punktraster aufzeichnet. Man kann hier als Aufnahmematerial fotografische Emulsionen, Fotolacke, lichtempfindliche Gelatine, magnetooptische und elektrooptische Materialien verwenden. Geeignet sind Jedoch auch Folien, in welche durch den fokussierenden kohärenten Lichtstrahl in der Bildebene Löcher auf den Rasterplätzen erzeugt werden.

Eine solche Lochmaske kann unmittelbar zur optischen Aufzeichnung und Speicherung von Informationen dienen, in der Form, daß ein Loch auf einem Rasterpunkt einer binären 1 und das Fehlen eines Loches auf einem Rasterpunkt einer binären 0 entspricht oder umgekehrt.

Weiterhin kann man vorteilkafterweise einen solchen Lochmaskenraster auch zur parallelen holographischen Speicherung verwenden, wobei ein solches Lochmaskenraster kohärent beleuchtet wird und das durch die Maske hindurchtretende Wellenfeld mit einer Bezugswelle überlagert und das entstehende Interferenzfeld holographisch mit Hilfe eines geeigneten Aufnahmematerials gespeichert wird.

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Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Lichtpunktrasters jedoch zur seriellen optischen Aufzeichnung und Speicherung von Informationen verwendet werden, wozu das von dem erzeugten reellen oder virtuellen Lichtpunktraster ausgehende Wellenfeld mit einem Bezugsstrahl überlagert und das resultierende Interfererenzfeld holographisch auf einem strahlungsempfindlichen Aufnahmematerial gespeichert wird.

Im folgenden werden anhand der beigefügten Figuren einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In den Piguren zeigen

Pig.1 einen als Lichtablenker geeigneten kardanisch aufgehängten Planspiegel,

Pig.2 eine Anordnung zur Herstellung eines Lichtpunktrasters durch Abbildung einer Punktlichtquelle mit Hilfe eines Drehspiegels in Verbindung mit einer Anordnung zum seriellen holographischen Speichern,

Pig.3 eine weitere Anordnung zur Erzeugung eines Lichtpunktrasters durch reelle Abbildung einer Punktlichtquelle mit Hilfe eines Drehspiegela in Verbindung mit einer Anordnung zum seriellen holographischen Speichern,

Pig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der abgelenkte Lichtstrahl mit Hilfe eines Ellipsoidspiegels fokussiert wird,

Pig.5 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung eines Lichtpunktrasters durch Ablenkung eines Parallelstrahls in Verbindung mit einer Anordnung zur holographischen Speicherung auf einem PiIm.

Der in Pig.1 dargestellte kardanisch aufgehängte Planspiegel 1 ist vorzugsweise Beatandteil der in den Pig.1 bis 5 dargestellten Anordnungen.

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Die in Fig.2 dargestellte Anordnung verwendet als Punktlichtquelle den in die Öffnung einer Modenblende 2 justierten Brennpunkt eines durch eine Sammellinse 3 laufenden Laserstrahls 4. Durch Spiegelung der Lichtquelle an einem um einen Drehpunkt drehbaren Planspiegel 1 werden virtuelle Bilder der Lichtquelle erzeugt. Ein entsprechend Fig.1 um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen drehbar gelagerter Planspiegel entwirft von einer Lichtquelle, die aus dem Abstand R auf den Drehpunkt des Spiegels einstrahlt, bei verschiedenen Spiegelstellungen virtuelle Bilder auf einer Kugelfläche, um den Drehpunkt mit dem Radius R. Zur Speicherung großer bit-Zahlen ist für die Steuerung des Planspiegels 1 eine Ansteuerelektronik vorzusehen.

Fig.2 zeigt eine entsprechende zweidimensionale Anordnung. Zu den Spiegelstellungen I, II und III sind die zugehörigen virtuellen Bildpunkte a,b und c und Strahlengänge gezeichnet.

bezeichnet die Auslenkung des Spiegels von der Stellung I nach der Stellung II und V*" ist der halbe Divergenzwinkel des Laserstrahls. Die Wellenfelder der Bildpunkte a,b und c werden auf der Hologrammplatte 5 holographisch gespeichert. Jeder Einstellung des Spiegels 1 entspricht ein Bildpunkt und somit eine einzuspeichernde Informationseinheit. Zur Gewinnung des Hologramms werden die von dem Spiegel 1 umgelenkten Strahlen mit einem Referenzstrahl 6 überlagert. Die Fläche, auf der das Hologramm auf der Hologrammplatte 5 aufgezeichnet werden soll, kann durch eine Maske 7 mit einer geeignet gewählten Maskenöffnung 8 eingeschränkt werden. Insbesondere kann die Maske 7 derart vor der Hologrammplatte 5 verschiebbar angeordnet werden, daß auf einer Hologrammplatte 5 je nach Stellung der Maske 7 eine Reihe von Hologrammen, sog. Unterhologrammen aufgezeichnet werden kann.

Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Entsprechende Teile Bind jeweils mit gleichen Bezugszeichen ver-

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sehen. Der Drehspiegel 1 erzeugt hierbei in den Einstellungen I bis III die virtuellen Bildpunkte a bis c. Die Linse 9 im Abstand ungefähr 2f vom Drehpunkt des Spiegels 1 bildet die Punkte a bis c reell in a' bis c¹ ab und vergrößert dabei den Divergenzwinkel der Objektlichtkegel bei gleichzeitiger Verkleinerung des gesamten Lichtpunktrasters. Das Wellenfeld wird im Abstand ungefähr 2f hinter der Linse in der Hologrammplatte 5 holographisch gespeichert. Die Mittelpunktstrahlen der Objektlichtkegel treffen sich im Hologrammgebiet, so daß für die Hologrammherstellung die gesamte Objektlichtinteasität zur Verfügung steht» Vorteilhaft ist auch, daß mit einem kleineren und deshalb schnelleren Spiegel gearbeitet we-^ en kann als bei der Ausführungsform nach Pig.2.

Bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung, bei der wiederum für entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen gewählt sind, werden von der am Ort der Modenblende 2 erzeugten Punktlichtquelle je nach Stellung des Spiegels 1 virtuelle Bildpunkte a,b,c erzeugt. In einem Brennpunkt eines Rotationsellipsoxds 10 steht der Drehspiegel 1, der die Bildpunkte a bis c· erzeugt, im anderen Brennpunkt wird das Hologramm auf der Hoiogrammplatte 5 hergestellt. Die den Bildpunkten a bis c zugeordneten Objektlichtkegel treffen nach Reflexion an der innen verspiegelten Wand eines Segments des Rotationsellipsoids 10 mit konvergierenden Mittelpunktstrahlen in das Hologrammgebiet.

Bei der in Fig.5 dargestellten Anordnung wird ein Parallelstrahl 4 auf einen Lichtablenker, der in der Darstellung ein Drehspiegel 1 ist, ggf. aber auch durch einen akustooptischen oder elektrooptischen Lichtablenker ersetzt werden könnte, gerichtet. Die abgebeugten Strahlen werden durch die Linse gesammelt und in der Bildebene 11 fokussiert, wobei zu jeder

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AbIenkrichtung ein Brennfleck entsteht, der eine digitale 1 repräsentiert. Die Linse 9 steht im Abstand ungefähr 2f vor dem Spiegeldrehpunkt und im Abstand ungefähr 2f hinter der Linse wird das Objektwellenfeld im holographischen Film 12 holographisch gespeichert.

13 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

-8-Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Lichtpunktrastern zum Zwecke der optischen, insbesondere holographischen Speicherung von Daten, wobei die einzelnen Lichtpunkte in zeitlicher Folge nacheinander erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet , daß ein, vorzugsweise kohärenter Lichtstrahl mit Hilfe eines steuerbaren Lichtablenkers nacheinander in beliebiger Reihenfolge auf die Rasterplätze£elenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als Lichtablenker ein bzw. zwei Drehspiegel verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Drehspiegel ein kardanisch aufgehängter um zwei Achsen drehbarer Planspiegel ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als Lichtablenker zwei jeweils um eine Achse drehbare Planspiegel verwendet werden, deren Drehachsen vorzugsweise aufeinander senkrecht stehen.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k β η η zeichnet , daß als Lichtablenker ein kardanisch aufgehängter um zwei Achsen drehbarer Polygonspiegel verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als Lichtablenker zwei jeweils um eine Achse drehbare Polygonspiegel verwendet werden, deren Drehachsen vorzugsweise aufeinander senkrecht stehen.

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η

ζ e i c h ne t , daß als Lichtablenker ein zweidimensional steuerbarer akustooptischer Lichtablenker verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als Lichtablenker ein zweidimensional steuerbarer elektrooptischer Lichtablenker verwendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet , daß der durch den steuerbaren Lichtablenker abgelenkte Lichtstrahl durch eine Abbildungslinse bzw. ein abbildendes Linsensystem fokussiert wird.
10. Verwendung des Verfahrens zur Herstellung von Lichtpunktrastern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, zur Herstellung von Lochmasken, wozu das erzeugte Licht-Punktraster auf einem strahlungsempfindlichen Aufnahmematerial aufgezeichnet wird.
11. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 zur seriellen optischen Aufzeichnung und Speicherung von Informationen, wozu das von dem erzeugten reellen oder virtuellen Lichtpunktraster ausgehende Wellenfeld mit einem Beaugsstrahl überlagert und das resultierende Interferenzfeld holographisch auf einem strahlungsempfindlichen Aufnahmematerial gespeichert wird.
12. Verwendung gemäß Anspruch 10 oder 11, mit der Maßgabe, daß als geeignetes Aufnahmematerial Substanzen verwendet werden, die für die benutzte Wellenlänge lichtempfindlich sind.

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13. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, mit der Maßgabe, daß als geeignetes Aufnahmematerial Folien Verwendung finden, in welchen durch den fokussierten vorzugsweise kohärenten Lichtstrahl in der Bildebene Löcher auf Rasterplätzen erzeugt werden.

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