DE2148888A1 - Verfahren zur sequentiellen aufzeichnung analoger daten auf einem speicherband - Google Patents

Verfahren zur sequentiellen aufzeichnung analoger daten auf einem speicherband

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DE2148888A1 DE19712148888 DE2148888A DE2148888A1 DE 2148888 A1 DE2148888 A1 DE 2148888A1 DE 19712148888 DE19712148888 DE 19712148888 DE 2148888 A DE2148888 A DE 2148888A DE 2148888 A1 DE2148888 A1 DE 2148888A1
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Description

2U8888
SIEMENS AX-TIErTGESLLLSCIIAET nänchen 2, den
Berlin und München Witteisbacherplatz 2
71/7124
Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung analoger Daten auf einem Speicherband
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung analoger Daten auf einem Speicherband mit Hilfe einer mit dem aufzuzeichnenden Signal beaufschlagten Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf das in Bandrichtung sich bewegende Speicherband gerichtet wird.
In der Nachrichtentechnik besteht häufig die Aufgabe, zeitlich variable Signale zu speichern und auf Abruf wiederzugeben. ?ür die Aufzeichnung solcher Signale sind bandförmige Aufzeichnungsträger an sich bekannt. In erster Linie finden hier einerseits Magnetbänder und andererseits Bänder aus einem lichtempfindlichen !fotomaterial Verwendung. Ein Nachteil der bisher bekannten Speichermedien besteht vor allem in deren geringer Speicherdichte und den sich daraus ergebenden langen Zugriffzeiten.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung analoger Daten auf einem Speicherband anzugeben, das eine hohe Speicherdichte und damit eine hohe Speicherkapazität pro Längeneinheit des Bandes bei geringer Zugriffszeit und kleiner Transportgeschwindigkeit des Speicherbandes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei erfindungs^enrß das Licht über eine Optik auf das Speicherband derart fokussiert wird, daß ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Intensität entstehen, die auf Schräglinien liegen. Hierdurch läßt sich eine optische Strahlablenkung mit hoher Ablenkgeschwindigkeit und großer Richtungsauflösung verwirklichen. Eine hohe Speicherdichte wjjrd dadurch erreicht, daß der Lichtstrahl nahezu senk-
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recbt zum Speicherband geführt wird, so daß die Information nahezu senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes aufgezeichnet wird.
Eine "besonders hohe Speicherdichte erzielt man, wenn zur Aufzeichnung ein pulsamplitudenmodulierter Laserstrahl verwendet wird.
Als Speicherband wird vorzugsweise ein Band fotografischen Materials verwend·, , auf άόώ der puisatnplitudemnodulierte Lichtstrahl ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Schwärzung erzeugt, oder eine metallbedampfte Kunststofffolie, auf der der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl durch Abtragung der Metallschiebt ellipsenförmige Brennflecke erzeugt.
Die Bewegung des pulsamplitudenmodulierten Lichtstrahles senkrecht zur Bewegungsrichtung des Speicherbandes erfolgt vorzugsweise mittels schneller Lichtabienker.
Zum Zweck der Wiedergabe wird ein unmodulierter Lichtstrahl über das Speicherband geführt, hinter dem ein lineares Detektorarray angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, uittels einer strahlformenden Optik eine schmale Brennlinie auf dem Speicherband senkrecht zur Bewegung des Speicherbandes zu erzeugen, wobei die Breite dieser Brei; _.e kleiner als die Breite der kleineren Achse der bei der Aufzeichnung erzeugten ellipsenförmigen Brennflecke gewählt ist.
Vorzugsweise wird das Speieberband an einem linearen Array von Fotodetektoren vorbeigeführt, wobei jeder Spur auf dem Speicherband ein Detektor zugeordnet ist, der mit einem analogen Schalter verbunden ist. Diese Analogschalter werden durch einen Zähler mit nachgeschaltetem Kodierer derart gesteuert, daß jeweils nur ein Schalter geschlossen ist und alle anderen · geöffnet sind.
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Um nun eine genaue Synchronisation iswischen Abtastgeschwindigkeit der Analogschalter und Bandvorschubgeschwindigkeit zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, bei der Aufzeichnung ne"ben jeder geschriebenen Zeile einen Synchronisationsfleck zu schreiben, der bei der Wiedergabe die Taktfrequenz des Zählers, der das zyklische Abtasten der Analogschalter steuert, derart nachregelt, daß gerade das Signal desjenigen Detektors abgefragt wird, der der gerade beleuchteten Spur zugeordnet, ist.
Die hohe Speicherdichte, die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren errreichen läßt, erlaubt es, große Informationsmengen auf dem Speicherband so dicht zu packen, daß die Zugriffsseit zu einer bestimmten Einheit kurzer ist als bei Magnetbändern. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufzeichnung von Fernsehsendungen sowie für die Speicherung von Daten in Datenverarbeitungsanlagen und dgl..
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele Bezug genommen.
In den Figuren zeigt:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
die Figuren 2 und 3 jeweils eine Vergrößerung eines Bandausschnittes und
Figur 4 schematisch die Ausleseelektronik.
Die in Figur 1 gezeigte schematische Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Laser 1, der einen Lichtstrahl 2 aussendet. Mit einem elektronisch steuerbaren Modulator 3> beispielsweise einem elektrooptischen oder akustooptischen Modulator, wird das zu speichernde Analogsignal dem gepulsten Laserstrahl 2 aufmoduliert. TJm eine
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Terschmierung des Signals auf dem bewegten Speicherband 5 "bei der Aufzeichnung zu vermeiden, erfolgt die Speicherung mit einen; gepulsten Laserstrahl. Ein schneller Licbtablenker 4, "beispielsweise ein akustooptischer Lichtablenker, richtet den modulierten Laserstrahl 2 nacheinander auf N benachbarte Positionen des Speicherbandes 5. Die Ablenkrichtung steht dabei senkrecht auf der Bewegungsrichtung des Speicherbandes, die durch die Pfeilrichtüng angedeutet ist. Durch die Abbildungsoptik 7 wird auf jeder Position ein ellipsenförmiger Brennfleck geschrieben, dessen Schwärzung ein Maß für die Signalamplitude zum Zeitpunkt der Abtastung darstellt, wenn das Speicherband aus einem lichtempfindlichen Fotomaterial besteht.
Wie in den Figuren 2 und 3 deutlich dargestellt, liegen die einzelnen Bildpunkte dabei auf Schräglinien. Wegen der unvermeidlichen seitlichen Verschiebung des Speicherbandes 5 ist zwischen den Bildpunkten 6 zur Erhöhung der Auslesesicherheit ein bestimmter Toleranzabstand einzuhalten. Der Brennfleck 6 wird elliptisch gewählt, um den Füllfaktor des Speicherbandes und damit die Lichtintensität beim Auslesen zu verbessern. Ist eine Zeile, bestehend aus N Bildpunkten 6, beschrieben, so hat sich das Speicherband 5 gerade um den Betrag der kleineren Achse der Fokalellipse weiterbewegt. Bei der Dimensionierung der Bildpunkte 6 ist ein Kompromiß zwischen maximaler Speicherdichte und ökonomischer Auslegung der Ausleseelektronik anzustreben. Als günstig haben sich folgende Werte erwiesen: Anzahl der Bildpunkte pro Zeile Έ = 200, Zeilenbreite a = 6 mm, große Achse der Fokalellipse b = 50 /U und kleine Achse der Fokalellipse c = 10 ,u bei einem Toleranzabstand von ca. 20 /u zwischen den einzelnen Bildpunkten 6.
Außer den üblichen lichtempfindlichen Emulsionen eignen sich als Speichermedien metallbedampfte Kunststoffolien.
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Entsprechend der Amplitude des Abtastimpulses wird in diesem Fall von der aufgedampften Metallschicht ein Bruchteil abgetragen. Je nach Energieinhalt des Impulses erhält man somit auf der metallisierten Folie einen Brennfleck größerer oder kleinerer Abmessung. Besonders hervorzuheben ist dabei der gradlinige Verlauf der Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen Fleckgröße und Energie des Abtastimpulses beschreibt. Verzerrungen des aufzuzeichnenden Signals durch Nichtlinearität infolge von Kennlinienkrümnungen sind bei Aufzeichnung mit metallbedampften Folien nicht zu erwarten. Außer diesen beiden Speichermaterialien sind noch löschbare optische Speichermedien geeignet.
Zum Auslesen wird das Speicherband 5 mit derselben Geschwindigkeit wie bei der Aufzeichnung am Lesekopf vorbeigeführt. Mit einer wenig aufwendigen und preiswerten Lichtquelle (z.B. Lumineszenzdiode, Hochdrucklampe, Laserdiode etc.) erzeugt man mittels einer strahlformenden Optik eine schmale Brennlinie 10 senkrecht zur Bandvorschubrichtung auf dem Speicherband 5-
Das Speicherband wird an einem linearen Array von Fotodetektoren 8 vorbeigeführt. Jeder Spur auf dem Band ist genau ein Detektor zugeordnet. Das gespeicherte Signal wird wiedergegeben, indem die an den Detektoren auffallenden Signale mit hoher Geschwindigkeit der Reihe nach abgefragt werden.
Figur 4 zeigt schematisch eine Anordnung dieser Ausleseelektronik. Jeder Detektor 8 ist mit einem Analogschalter ■ S1 ... S verbunden, der dessen Signal auf eine Sammelleitung 14 durchschaltet oder unterdrückt. Die durch einen Zähler 11 mit nachgeschaltetem Kodierer 12 geateuerton Anaiogschalter S1 bis Sn arbeiten so, daß jeweils nur ein Schalter geschlossen und alle anderen geöffnet sind. Dabei werden die
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Detektorsignale zyklisch abgetastet. Bei genauer Synchronisierung zwischen Abtastgeschwindigkeit der Analogschalter und Bandvorscbubgeschwindigkeit wird das gespeicherte Signal, beispielsweise ein Videosignal, an den Ausgängen A1 ... An wiedergewonnen.
Diese Synchronisation wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß bei der Aufzeichnung neben jede geschriebene Zeile ein Synchronisierungsfleck 9 (Pig· 3) geschrieben wird. Bei der Wiedergabe wird der Synchronisierungsfleck 9 je Zeile über eine Leitung 13 auf den elektronischen Zähler 11 gegeben und dazu benützt, die Taktfrequenz des Zählers 11 so nachzu- * regeln, daß immer gerade das Signal desjenigen Detektors 8 abgefragt wird, der der gerade beleuchteten Spur zugeordnet ist,
Es ist wünschenswert, eine gespeicherte Information möglichst rasch auf dem Speichermedium wiederzufinden, beispielsweise bei Datenverarbeitungsanlagen. In diesem lall kann der zur Synchronisierung benötigte Zeittakt herangezogen v/erden. Bei der Aufzeichnung zählt dann ein elektronischer Zähler die einzelnen Taktimpulse. Um eine gespeicherte Information wiederzufinden, steuert der Zähler den Rücklauf, so daß das Band in der richtigen Position vor dem Bildkopf angehalten wird.
Die quasi trägheitslose Licbtablenkimg gestattet eine hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit. Aufgrund der vielspurigen Hehrkanalaufzeichnung und der hohen Speicherdichte des Verfahrens ist es möglich, die Bandgeschwindigkeit relativ niedrig zu halten. Mit Ausnahme des Bandvorschubs sind bei Aufnahme und Wiedergabe keine mechanisch bewegten Teile notwendig.
Mit einer metalloodampften Kunststoffolie verfügt man über ein sehr preiswertes Speichermedium, das zum anderen aufgrund seiner geradlinigen Kennlinie eine verzerrungsfreie Wiedergabe der analogen Information gestattet.
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~Ί—
Da es sieb bei dem erfiiidungsgetnäßen Verfahren um eine reine Intensitätsspeieherung bandelt, kann bei der Y/iedergabe auf einen Laser verzichtet werden. Als Lichtquelle genügt eine der herkömmlichen, nichtkohärentsn.Lichtquellen. Das Ausleser, der· gespeicherten Infor^c/cion kar*n dabei sowobl im Durchlichtverfahren als auch in Reflexion erfolgen.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Ausleseelektrcixik voll integrierbar ist.
Aufgrund der wenig aufwendigen Wiedergabevorrichtung erscheine die Anwendung dieses Verfahrens für das Kassetcnfernschoii interessant. Gebt man von 20ü Bildpunkten auf einer Zeile aus, sowie einer Aufzeichnungsbandbreite von 3 MEz, so kci-u-c man bei einer Abmessung der Bildpunkte von ca. 10 /u . 50 /U zu einer notwendigen Breite des Speieberbandes von 12 sn. ütn eine Zeile zu schreiben, benötigt man 66 /US. Die Bandvorschubgescbwindigkeit beträgt dabei 15 cm/sec.
Um nun ein Fernsehbild mit 5 ϊϊΚζ Bandbreite zu speichern, werden 0,6 cm Aufzeichnungsmaterial benötigt. Die Speicherfläche pro
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Fernsehbild beträgt also 60 mm . Für die Aufzeichnung einer einstündigen Fernsehsendung ergibt sich somit ein 2andbedarf von 540 m. Das vorgeschlagene Verfahren ist hinsichtlich Speicherdichte, Einfachheit und Geräuseharaut den bc-l:arr.ten magnetischen Aufzeichnungsverfahren für Fernsehbilder deutlich überlegen.
11 Patentansprüche
4 Figuren
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Claims (1)

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    —ο-
    Patentansprüche
    Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung analoger Daten auf einem Speicherband mit Hilfe einer mit dem aufzuzeichnenden Signal beaufschlagten Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl auf das in Bandrichtung sich bewegende Speicherband gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet daß das Licht iTber eine Optik auf das Speicherband derart fokussiert wird, daß ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Intensität entstehen, die auf Schräglinien liegen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung ein pulsamplitudenmodulierter Laserstrahl verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Speicherband eino lichtempfindliche Emulsion verwendet wird, auf der der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Schwärzungen erzeugt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Speicherband eine metallbedaapfte Kunst-
    ψ stoffolie verwendet wird, auf der der pulsamplitudenmoduliorte Lichtstrahl durch Abtragung der Metalischicht ellipsenfcrcige Brennflecke erzeugt.
    5. Verfahren nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 eis 4-, dadurch gekennzeichnet , da3 der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl durch schnelle Lichxablenker senkrecht zur Bewegungsrichtung des Speicherbandes bewegt wird.
    6i Verfahren nö.ch Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , da2 ZU2 Zv/ecke der Wiedergabe ein untnodulierter Lichtstrahl auf das Speicherband fokussiert wird, hinter dem ein Detektor angeordnet ist.
    VPA 9/7 VIf 1 11S '^ iyii '& · ^ * 'νϊ
    2U8888
    7. Verfahren n^'jh Anspruch G, dadurch'" gekennzeichnet , daß mittels einö-r Strahlforcenden. Cp'cil: eine schmale Brennlinie auf dein Speicherband senkrecht zur Bewegungsrichtung- des 3peicher"bandes erzeugt wird.
    S. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite dieser Brennlinie kleiner als die Breite der kleinere.". Achse der bei der Aufzeichnung erzeugten ellipsenförmig^n Bronnflecke ist.
    9. Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Speicherband an eines linearen Array von Potodetelctoren vorbeigeführt wird, wobei jeder Spur auf dem Speicherband ein Detektor zugeordnet ist, der mit einea Anaiogschaiter verbunden ist.
    10. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeich net , daß die Analoge.halter durch einen Zähler mit iiach ge schalteten. Kodierer derart gesteuert weraen, daß jeweils nur ein Schalter geschlossen ist und alle anderen geoffns-c; sind.
    11. Verfahren nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung einer genauen Synchronisation zwischen Abtastgeschwindigkeit der Analogschalter und Eandvorschubgeschwindigkeit bsi der Aufzeichnung neben jeder geschriebenen Zeile ein Synchronisierungsfleck geschrieben wird, der bei der Wiedergabe die !Taktfrequenz dos Zählers derart nachregelt, daß gerade das Signal desjenigen Detektors abgefragt wird, der der gerade beleuchteter* Spur zugeordnet ist.
    VPA 9/712/1118
    309815/0416 BAD
    Leerseite
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