DE2214396A1 - Verfahren zur codierten, sequentiellen, nichtkohaerenten, redundanten, optischen datenspeicherung - Google Patents

Verfahren zur codierten, sequentiellen, nichtkohaerenten, redundanten, optischen datenspeicherung

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DE2214396A1 DE2214396A DE2214396A DE2214396A1 DE 2214396 A1 DE2214396 A1 DE 2214396A1 DE 2214396 A DE2214396 A DE 2214396A DE 2214396 A DE2214396 A DE 2214396A DE 2214396 A1 DE2214396 A1 DE 2214396A1
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Description

Verfahren sur codierten, sequentiellen, nichtkohärenten, redundanten, optischen Datenspeicherung
Die vorliegende Erfindung- "betrifft ein Verführen z-ur codierten, sequentiellen, nichtkohärenten. redundanten, optischen Daxeiispeieherung; wobei eine Reihe eindimensionaler Hologramme uittels eines pulsaraplitudenmodulierten Lichtstrahles auf oi:o lichtempfindliches Band zeitlich nacheinander abgebildet werden und eine räumlich und zeitlich von dieser Signal"bell ehtun*? getrennte ILorrekturbelichtung des lichtempfindlichen Bandes derart erfolgt, faß die aus Signalbelichtun;" und Korrekturbelichtung resultierende Gesarntbelichtung "bei jeder Aufnahme konstant ist.
Dei der sequentiellen, optischen Datenspeicherung ist mon bisher den Ivog gegangen, ein zeitlich variables Signal durch Pulsamplitudenmodulation einem Laserstrahl aufzumodulicren und diesen intensitätsmodulierten Laserstrahl mit- einer kohärenten, zeitlich konstanten Vergleichswelle auf einem lichtempfindlichen Speichermedium interferieren zu lassen. Die resultierende Interferenzfigur wird dann als eindimensionales Hologramm euf dem bewegten Speicherband aufgezeichnet. Jedem Abtastimpuls entspricht dabei ein Hologramm, dessen kontrast ein Maß für die Rohe des entsprechenden Abtastimpulses ist.
In einem derartigen Pail erzeugt jeder Tastimpuls ein neues Hologramm. Dauer müssen bei der Aufzeichnung die in der 2lj Holografie üblichen mechanischen Stabil i tat sbedingimgen von der Aufnahmevorrichtung eingehalten werden. Aus diesem Grunde und wegen ihrer Kohärenzeigenschaften kamen als Lichtquellen praktisch nur Laser in Präge.
um diese Nachteile zu vermeiden, wurde zur sequentiellen,
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nichtkohärenten, redundanten, optischen Datenspeicherung bereits vorgeschlagen, (3. unsere ältere Anmeldung P 21 48 G43.7-53, u.Z.: VPA 71/7121), vor dem lichtempfindlichen Band ein eindimensionales Hologramm anzuordnen, das von einem pulsamplitudenmodulierten nicht-kohärenten Lichtstrahl auf das lichtempfindliche Band abgebildet wird. Um weiterhin zu verhindern, daß der Arbeitspunkt bei den einzelnen Belichtungen auf der Kennlinie des Aufzeichnungsmedium wandert, wux'de gleichseitig vorgeschlagen, eine räumlich und zeitlich von der Signa]belichtung getrennte Korreliturbelichtung des lichtempfindlichen Bandes derart vorzunehmen, daß die aus Signalbelichtung und Korrekturbelichtting resultierende Gesaujtbelichtung bei jeder Aufnahme konstant ist.
In der Nachrichtentechnik ist es aus Geheimhaltungsgründen nun oftiaals erwünscht, Informationen nicht nur schnell, nichtkohärent und redundant, sondern zusätzlich auch noch codiert au f auzeichnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur codierten, optischen Datenspeicherung anzugeben, bei dsm eine Rekonstruktion der codiert gespeicherten Daten ohne Kenntnis des zu Codierung verwendeten Schlüssels ausgeschlossen ist.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird zur !Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß entweder der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl oder die Korrekturbelichtung mit einem Intensitätsrauschen zeitlich derart moduliert werden, daß der Kontrast der einzelnen aufgezeichneten Hologramme statistisch variiert.
Das Spektrum des Intensitätsrauschens ist dabei so zu dimensionieren, daß die resultierenden Gesamtbelichtungen im linearen Bereich der Kennlinie des lichtempfindlichen
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Bandes liegen.
Vorzugsweise wird das Intensitätsrauschen simultan.auf einem zweiten lichtempfindlichen Band aufgezeichnet. 5
Beonders vorteilhaft ist es, wenn auf beiden lichtempfindlichen Bändern zu gleichen Zeitpunkten Synchronisationsmarken aufgezeichnet werden.
Zum Zwecke der Wiedergabe werden vorzugsweise sowohl das Band mit den codiert gespeicherten Daten als auch das Band mit dem gespeicherten Rauschsignal von je einem Rekonstruktionslichtstrahl durchleuchtet, wobei diese Lichtstrahlen entsprechend der lokalen Transparenzstruktur der Bänder intensitätsTsoäuliert werden und jeder Lichtstrahl auf einen Fotodetektor trifft, dor die Intensität mißt und die elektrischen Ausgangssignale der Fotodetektoren von einem elektronischen Steuergerät derart gemischt werden, daß man das unverschlüsselte Signal wiedergewinnt.
.
In? folgenden soll die Erfindung anhand der- Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
die Figuren 1 und 2 zwei schematische Anordnungen zur codierten Speicherung von Daten und
die Figuren 3 und 4 zwei schematische Anordnungen zum Auslesen der codiert gespeicherten Daten.
Bei der in Figur 1 dargestellten schematischen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mit 1 ein impulsgetasteter Lichtstrahl bezeichnet, der in Pfeilrichtung auf einen Modulator 2 auftrifft. Über die Elektroden 3 des Modulators 2 wird dem Lichtstrahl die zu speichernde Information aufmoduliert. Der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl durchsetzt ein eindimensionales Hologramm 9 und trifft auf das
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lichtempfindliche Band 10. Das Hologramm 9, das auf einer Fotoplatte aufgezeichnet ist, kann entweder über eine Abbildungsoptik oder durch Kontaktkopie auf das lichtempfindliche Band 10 übertragen werden.
Ein Tastimpuls hoher Intensität führt auf dem Speicherband zu einem hohen Hologratsaikontrast, während ein Tastimpuls niederer Intensität durch die V/irkung einer Korrekturbelichtung auch einen entsprechend niederen Holograoimkontrast nach sich zieht..
Zur Durchführung diesex- Korrekturbeliebtung wird Kit eines Strahlteiler 4 ein Bruchteil des pulsair.plitudenracQUlierten Lichtstrahles ausgespiegelt und einem schnellen Fotodetektor 5 zugeführt, der die Intensität des Teilstrahles mißt. Ein nachgeschaltetes elektronisches Steuergerät 6 übernimmt entsprechend deia am Detektor 5 gemessenen Signal die Steuerung der Korrekturbelichtung über eine Lichtquelle 7» die einen Korrekturstrahl auf das lichtempfindliche Band 10 schickt. V/esentlich dabei ist, daß die Korrektux'belichtung in bezug auf die Signalbelichtung räumlich und zeitlich getrennt erfolgen kann.
Die Korrekturbelichtung erfolgt also derart, daß die sich aus Signalbelichtung und Korrekturbelichtung zusammensetzende Gesamtbelichtung bei jeder Aufnahme konstant bleibt. Dadurch wird verhindert, daß der Arbeitspunkt bei den einzelnen Belichtungen auf der Kennlinie des lichtempfindlichen Bandes infolge von starken Inteiisitätsschvankungen des pulsamplitudenmoäulierteri Lichtstrahles wandert.
Die erfindungsgerßäSe Codierung der aufzuzeichnenden Informationen erfolgt nun dadurch, daß die Korrekturbelichtung mit einem zeitlichen Intensitätsrauschen moduliert wird. Zu diesem Behufe ist ein Rauschgenerator 8 vorgesehen, dessen Rausch-
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signale der lichtquelle 7 zugeführt werden. Der Kontrast der einzelnen auf dem lichtempfindlichen Band 10 aufgezeichneten' Hologramme wird dadurch statistisch variiert, so daß eine Rekonstruktion der codiert gespeicherten Informationen ohne Kenntnis des Rauschsignals ausgeschlossen ist.
Das Intensitätsspektrum des Rauschsignals muß dabei so dimensioniert, werden, daß hei den resultierenden Gesamtbe'lichtungen der lineare Bereich der Kennlinie des Speicherlaediuißsnicht überschritten wird.
Bei dex' in Figur 2 dargestellten schematischen Anordnung zur codierten Speicherung von Informationen sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Fall wird jedoch nicht die Korrekturbelichtung, sondern d.er pulsaiaplituäenffioäulierte Lichtstrahl selbst mit einem Intensitätsrauschen moduliert. Das von dem Rauschgenerator 8 abgegebene R-iuschsignal wird einer elektronischen Mischstufe 11 zugeführt, die das zu speichernde Signal mit dem Rauschsignal moduliert und darm den Modulator 2 ansteuert. Auch in diesem . Pail wird der Kontrast der einseinen auf dem lichtempfindlichen Band 10 aufgezeichneten Hologramme statistisch variiert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, eine bereits aufgezeichnete Information nachträglich durch Aufbelichten eines Rauschsignales zu codieren. Palis das lichtempfindliche Band eine fotografische Emulsion ist, muß die Codierung noch vor dem Entv/icklungsprozeß erfolgen.
Das Auslesen von gespeicherten Hologrammbildern muß im allgemeinen mit einer kohärenten Lichtquelle konstanter Intensität erfolgen. Da jedoch bekanntlich die Anforderungen an die Kohärenz bei der Wiedergabe von Hologrammen erheblich geringer sind als bei der Aufnahme, genügen quasikohärente Lichtquellen, wie Gasentladungslampen, Lumineszenzdioden oder Laserdioden,
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gegebenenfalls unter Anwendung räumlicher und/oder spektraler Filterung. Da der Beugungswirkungsgrad bei der Rekonstruktion dem HolograEiukontrast direkt proportional ist, gewinnt man die gespeicherte Information über einen intensitätsetnpfindL ichen Detektor wieder zurück.
Besonders günstig bei den Anordnungen nach den -Figuren 1 und ist es, das Rauschsignal simultan auf einem zweiten, nicht dargestellten, lichtempfindlichen Speicherband, einem sog. "Rauschband" zu speichern. Durch Abtasten des Rauschbandes mit einera quasikohärenten Lichtstrahl gewinnt man so daß zur Codierung verwendete Rauschsignal beim Auslesen allein wieder zurück.
Eine Anordnung zum Auslesen der codiert gespeicherten Information ist 5.n der Figur 3 dargestellt. Dazu wird das die codierte Information enthaltende Speicherband 14 an einer nicht dargestellten Rekcnstruktionslichtquelle vorbeigeführt, die dien quasikohärenten Lichtstrahl 13 in Pfeilrichtung auf das Speicherband I4 aussendet. Der intensitätsmodulierte Lichtstrahl ruft auf dem Detektor 15 einen Wechselstrom hervor, der einem Verstärker 16 zugeführt wird. Gleichseitig wird das Rauschband 19, das nur das gespeicherte Rauschsignal enthält, von einem quasikohärenten Lichtstrahl 18 durchgesehen und der dem Rauschsignal entsprechende Wechselstrom am Detektor 20 erzeugt, dessen Ausgangssignal einem Verstärker 21 und einem elektronischen Steuergerät 22 zugeführt wird. Die Ausgangssignale des Verstärkers 16 und des elektronischen Steuergerätes 22 werden einem Filter 17 zugeführt, welches das Rauschsignal ausfiltert, so daß am Ausgang des Filters 17 das ursprüngliche, decodierte Signal zur Verfügung steht.
Figur 4 zeigt eine Anordnung zum Auslesen codiert gespeicherter Informationen, bei dem die Decodierung optisch durchgeführt wird. Zu diesem Zweck werden hier wieder da3 die codierte
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Information enthaltende Speicherband I4 von einem· quasikohärenten Lichtstrahl 13 durchleuchtet, der auf den Detektor trifft. Gleichzeitig wird das Rauschhand 19 von einem zweiten Lichtstrahl 18 durchleuchtet und am Detektor 20 ein entsprechende] Y/echselstrom erzeugt. Der Wechselstrom des Detektors 20 wird einem elektronischen Steuergerät 22 zugeführt, das eine Lichtquelle 23 derart steuert, daß ihre Korrekturbelichtung direkt auf den Detektor 15 gerichtet wird, der auch die Intensität der rekonstruierten codierten Holagrammbilder registriert. Fach Verstärkung durch den Verstärker 16 erscheint am Ausgang des Filters 17 die decodierte gespeicherte Information.
Um die Synchronisierung des Signalbandes und des Rauschbandes beim Auslesen zu gewährleisten, wird auf beiden Bändern ein Zeittakt geschrieben. Hierzu kann beispielsweise ein Teil des gepulsten, nichtmodulierten Lichtstrahles bei der Aufnahme herangezogen werden. Hit einem Strahlteiler wird dann ein Bruchteil des gepulsten Lichtstrahles noch vor der Modulation ausgespiegelt und auf einen Fotodetektor gelenkt. Ein nachgeschalteter, beispielsweise elektronischer Zähler, laßt jeden η-ten Impuls durch, der dann eine Synchx-onisationsaarke auf den beiden lichtempfindlichen Bändern schreibt.
Da es bei der Decodierung entsprechend den Figuren 3 und auf die Höhe der Codierungsimpulse ankommt, empfiehlt es sich auf dem Signal- und dem Rauschband außerdem noch einige Eichimpulse zu speichern, mit Hilfe derer die Pegel der Codierungsimpulse bei Bedarf automatisch oder manuell justiert v/erden können.
5 Patentansprüche
4 Figuren
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Claims (1)

  1. ■" . -*_ 22H396
    Patentansprüche
    i) Verfahren zur codierten, sequentiellen, nichtkohärenten, redundanten, optischen Datenspeicherung, wobei eine Reihe eindimensionaler Hologramme mittels eines pulsamplitudenmodulierten Lichtstrahles auf ein lichtempfindliches Band zeitlich nacheinander abgebildet werden und eine räumlieh und zeitlich von diesel" Signalbelichtuiig getrennte EorrekturbelJchtung des lichtempfindlichen Bandes derart erfolgt, daß die aus Signalbelichtung und Korrekturbelichtung resultierende Gesamtbelichtung bei jeder Aufnahme, konstant i-at, dadurch gekennzeichnet , daß entweder der pulsamplitudenmodulierte Lichtstrahl oder die Korrekturtelichtung mit einem liitensitätsrauschen zeitlich derart moduliert werden, daß der Kontrast der einseinen aufgezeichneten Hologramme statistisch variiert,
    ■2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e "i c hn e t , daß das Spektrum des Intensitätsrauscheiia so dimensioniert wird, daß die resultierenden Gesamtbelichtungen im linearen Bereich der Kennlinie des lichtempfindlichen Bandes liegen,
    3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Intensitätsrauschen simultan auf einem zweiten lichtempfindlichen Band aufgezeichnet wird.
    4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß auf beiden lichtempfindlichen Bändern zu gleichen Zeitpunkten Synchronisationsmarken aufgezeichnet werden.
    5- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
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    dadurch gekennzeichnet , daß zum Zwecke der Wiedergabe sowohl das Band mit den codiert gespeicherten Informationen als auch das Band mit dem gespeicherten Rauschsignal von je einem Rekoristruktionslichtstrahl durchleuchtet werden, wobei diese Lichtstrahlen entsprechend der lokalen Transparenzstruktur der Bänder intensitätstr.oduliert werden, daß jeder Lichtstrahl auf einen Fotodetektor trifft, der die Intensität mißt und dai3 die elektrischen Ausgangssignale der Fotodetektoren von einem elektronischen Steuergerät derart gemischt werden, da'-i das decodierte Signal wiedergev/onnen wird.
    VFA 9/712/1111
    809808/0002
DE2214396A 1972-03-24 1972-03-24 Verfahren zur sequentiellen, nichtkohärenten, redundanten, optischen Datenspeicherung Expired DE2214396C2 (de)

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