DE2148888B2 - Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung und Wiedergabe analoger Daten aufeinem Speicherband - Google Patents

Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung und Wiedergabe analoger Daten aufeinem Speicherband

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DE2148888B2 DE19712148888 DE2148888A DE2148888B2 DE 2148888 B2 DE2148888 B2 DE 2148888B2 DE 19712148888 DE19712148888 DE 19712148888 DE 2148888 A DE2148888 A DE 2148888A DE 2148888 B2 DE2148888 B2 DE 2148888B2
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Description

ίο Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung und Wiedergabe analoger Daten auf einem Speicherband, wobei die Aufzeichnung mittels eines mit dem aufzuzeichnenden Signal beaufschlagten Lichtstrahls erfolgt, der auf das
»5 Γη Bandrichtung sich bewegende Speicherband gerichtet wird und wobei die Wiedergabe mittels eines unmodulierten Lichtstrahls erfolgt, der auf das Speicherband fokussiert wird und wobei hinter dem Speicherband ein Detektor angeordnet ist.
ao In der Nachrichtentechnik besteht häufig die Aufgabe, zeitlich variable Signale zu speichern und auf Abruf wiederzugeben. Für die Aufzeichnung solcher Signale sind bandförmige Aufzeichnungsträger an sich bekannt. In erster Linie finden hier einerseits Magnei-
*5 bänder 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 Zugriffszeiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung und Wiedergabe analoger Daten auf einem Speicherband der eingangs genannten Art 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 erfindungsgemäß das
Licht über eine Optik auf das Speicherband derart fokussiert wird, daß ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Intensität entstehen, deren große Achsen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Speicherbandes liegen und die auf Schräglinien angeordnet sind.
Hierdurch läßt sich eine optische Strahlablenkung mit hoher Ablenkgeschwindigkeit und großer Richtungsauflösung verwirklichen. Eine hohe Speicherdichte wird dadurch erreicht, daß der Lichtstrahl nahezu senkrecht 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 aus lichtempfindlicher Emulsion verwendet, auf dem der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Schwärzung er-
zeugt oder eine metallbedampfte Kunststoffolie, auf der der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl durch Abtragung der Metallschicht ellipsenförmige Brennflecke erzeugt.
Die Bewegung des pulsamplitudenmodulierten Lichtstrahls senkrecht zur Bewegungsrichtung des Speicherbandes erfolgt vorzugsweise mittels schneller Lichtablenker.
Der zum Zweck der Wiedergabe über das Spei-
cherband geführte unmodulierte Lichtstrahl durchsetzt vorteilhafterweise eine strahlformende Optik, die eine schmale Brennlinie auf dem SpeicherLmnd senkrecht zur Bewegung des Speicherbandes erzeugt, wobei die Breite dieser Brennlinie kleiner als die Breite der kleineren Achse der bei der Aufzeichnung erzeugten ellipsenförmigen Brennflecke gewählt ist.
Vorzugsweise wird das Speicherband 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 nachgeschdiietem Kodierer derart gesteuert, daß jeweils nur ein Schalter geschlossen ist und alle anderen geöffnet sind.
Um nun eine genaue Synchronisation zwischen Abtastgeschwindigkeit der Analogschalter und Bandvorschubgeschwindigkeit zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, bei der Aufzeichnung neben jeder geschriebenen Zeile einen Synchro' isationsfleck 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 erreichen läßt, erlaubt es, große Informationsmengen auf dem Speicherband so dicht zu packer·, daß die Zugriffszeit zu einer bestimmten Einheit kürzer ist als bei Magnetbändern. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufzeichnung von Fernsehsendungen sowie für die Speicherung von Daten in Datenverarbeitungsanlagen u. dgl.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispicle Bezug genommen.
In den Figuren zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 und 3 jeweils eine Vergrößerung eines Bandausschnittes und
Fig. 4 schematisch die Ausleseelektronik.
Die in Fig. 1 gezeigte schematische Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Laser L der einen Lichtstrahl 2 aussendet. Mit einem elektronisch steuerbaren Modulator 3, beispielsweise einem elektrooptischen oder akuslooptischen Modulator, wird das zu speichernde Analogsignal dem gepulsten Laserstrahl 2 aufmoduliert. Um eine Verschmierung des Nignals auf dem bewegten Speicherband 5 bei der Aufzeichnung zu vermeiden, erfolgt die Speicherung mit einem gepulsten Laserstrahl. Ein schneller Lichtablenker 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 Pfeilrichtung angedeutet ist. Durch die Ausbildungsoptik 7 wird auf jeder Position ein clüpsenförmiger Brennfleck geschrieben, dessen Schwärzung ein Maß für die Signalampiitude zum Zeitpunkt der Abtastung darstellt, wenn das Speicherband aus einem lichtempfindlichen Fotomaterial besteht.
Wie in den F i g. 2 und 3 deutlich dargestellt, liegen die einzelnen Bildpunkte dabei auf Schräglinien. Wegen der unvermeidlichen seitlichen Verschiebung des Speicherbandes S 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 Bildpunkien 6 beschrieben, so hat sich das Speicherband 5 gerade um den Betrag der kleineren Achse der Fokalel-
lipse 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 /V= 200, Zeilenbreite a = 6 mm, große
Achse der Fokalellipse b = 50 μ und kleine Achse der
Fokalellipse c = 10 μ bei einem Toleranzabstand von
etwa 20 μ zwischen den einzelnen Bildpunkten 6.
Außer den üblichen lichtempfindlichen Emulsionen eignen sich als Speichermedien metallbedampfte Kunststoffolien.
Entsprechend der Amplitude des Abtastimpulses wird in diesem Fall von der aufgedampften Metallschicht ein Bruchteil abgetragen. Je nach Energie-
inhalt 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 Abtastim-
pulses beschreibt. Verzerrungen des aufzuzeichnenden Signals durch Nichtlinearität infolge von Kennlinienkrümmungen sind bei Aufzeichnung mit metallbedampften Folien nicht zu erwarten. Außer diesen beiden Speichermaterialien sind noch löschbare op-
tische 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 Bandvorschublichtung 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.
jo Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung dieser Ausleseelektronik. Jeder Detektor 8 ist mit einem Analogschalter 5,... Sn verbunden, der dessen Signal auf eine Sammelleitung 14 durchschaltet oder unterdrückt. Die durch einen Zähler 11 mit nachgeschaltetem KoJierer 12 gesteuerten Analogschaiter 5, bis Sn arbeiten so, daß jeweils nur ein Schalter geschlossen und alle anderen geöffnet sind. Dabei werden die Detektorsignale zyklisch abgetastet. 3ei genauer Synchronisierung zwischen Abtastgeschwindigkeit der Analogschalter und Bandvorschubgeschwindigkeit wird das gespeicherte Signal, beispielsweise ein Videosignal, an den ausgängen Ax ... An wiedergewonnen.
Diese Synchronisation wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, d?ß bei der Aufzeichnung neben jede geschriebene Zeile ein Synchronisierungsfleck 9 (Fig. 3) geschrieben wird. Bei der Wiedergabe wird der Synchronisierungsfleck 9 je Zeile über eine Lei-
tung 13 auf den elektronischen Zähler 11 gegeben und dazu benützt, die Taktfrequenz des Zählers 11 so nachzuregeln, 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 Fall kann der zur Synchronisierung benötigte Zeittakt herangezogen werden. Bei der Aufzeichnung zählt dann ein elekti onischer 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 Lichtablenkung gestattet eine hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit. Auf Grund der vielspurigen Mehrkanalaufzeichnung und der hohen Speicherdichte des Verfahrens ist es möglich, die Bandgeschwindigkeit relativ niedrig zu halten. Mn Ausnahme des Bandvorschubs sind bei Aufnahme und Wiedergabe keine mechanisch bewegten Teile notwendig.
Mit einer metallbedampften Kunststoffolie verfügt man über ein sehr preiswertes Speichermedium, das zum anderen auf Grund seiner geradlinigen Kennlinie eine verzerrungsfreie Wiedergabe der analogen Information gestattet.
Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine reine Intensitätsspeicherung handelt, kanr bei der Wiedergabe auf einen Laser verzichtet werden Als Lichtquelle genügt eine der herkömmlichen nichtkohärenten Lichtquellen. Das Auslesen der gespeicherten Information kann dabei sowohl im Durchlichtverfahren als auch in Reflexion erfolgen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Auslese elektronik voll integrierbar ist.
»ο Auf Grund der wenig aufwendigen Wiedergabevorrichtung erscheint die Anwendung dieses Verfahrens für das Kassettenfernsehen interessant. Geht mar von 200 Bildpunkten auf einer Zeile aus. sowie cinci Aufzeichnungsbandbreite von 3 MHz. so kommt mar bei einer Abmessung der Bildpunkte von etw; 10 μ ■ 50 μ zu einer notwendigen Breite des Speicherbandes von 12 mm. Um eine Zeile zu schreiben, benötigt man 66 jus. Die Bandvorschubgeschwindigkeit beträgt dabei 15 cm/sec.
:o Um nun ein Fernsehbild mit 3 MHz Bandbreite zi speichern, werden 0,6 cm Aufzeichnungsmaterial benötigt. Die Speicherfläche pro Fernsehbild betrag also 60 mnr. Für die Aufzeichnung einer einstündiger Fernsehsendung ergibt sich somit ein Bandbedarf vor 540 m Das vorgeschlagene Verfahren ist hinsichtlich Speicherdichte. Einfachheit und Geräuscharmut dei bekannten magnetischen Aufzeichnungsverfahren fiii Fernsehbilder deutlich iiberiegcn.
Hier/u I Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur sequentiellen Aufzeichnung und Wiedergabe analoger Daten auf einem Speicherband, wobei die Aufzeichnung mittels eines mit dem aufzuzeichnenden Signal beaufschlagten Lichtstrahls erfolgt, der auf das in Bandrichtung sich bewegende Speicherband gerichtet wird und wobei die Wiedergabe mittels eines unmodulierten Lichtstrahls erfolgt, der auf das Speicherband fokussiert wird und wobei hinter dem Speicherband ein Detektor angeordnet ist, dad urch gekennzeichnet, daß das Licht über eine Optik auf das Speicherband derart fokussiert wird, daß ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Intensität entstehen, deren große Achsen senkiechi zur Bewegungsrichtung des Speicherbandes liegen und die auf Schräglinien angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung ein pulsamplitudenmodulierter Laserstrahl verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speidierband eine lichtempfindliche Emulsion verwendet wird, auf der der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl ellipsenförmige Brennflecke unterschiedlicher Schwärzung η erzeugt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speici^rband eine metallbedampfte Kunststoffolie verwendet wird, auf der der pulsamplitudenmodulierte. Lichtstrahl durch Abtragung der Metallschicht ellipsenförmige Brennflecke erzeugt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl durch schnelle Lichtablenker senkrecht zur Bewegung des Speicherbandes bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Wiedergabe mittels einer strahlformenden Optik eine schmale Brennlinie auf dem Speicherband senkrecht zur Bewegungsrichtung des Speicherbandes erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite dieser Brennlinie kleiner als die Breite der kleineren Achse der bei der Aufzeichnung erzeugten ellipsenförmigen Brennflecke ist.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherband an einem linearen Array von Fotodetektoren vorbeigeführt wird, wobei jeder Spur auf dem Speicherband ein Detektor zugeordnet ist, der mit einem Analogschalter verbunden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogschalter durch einen Zähler mit nachgeschaltetem Kodierer derart gesteuert werden, daß jeweils nur ein Schalter geschlossen ist und alle anderen geöffnet sind.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer genauen Synchronisation zwischen Abtastgeschwindigkeit der Analogschalter und Bandvorschubgeschwindigkeit bei der Aufzeichnung neben jeder geschriebenen Zeile ein Synchronisierungsfleck geschrieben wird, der bei der Wiedergabe die Taktfrequenz des Za.ilers derart nachregelt, daß gerade das Signal desjenigen Detektors abgefragt wird, der der gerade beleuchteten Spur zugeordnet ist.
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