DE2215746A1

DE2215746A1 - Verfahren zum sequentiellen aufzeichnen und auslesen von daten auf einem speicherband

Info

Publication number: DE2215746A1
Application number: DE19722215746
Authority: DE
Inventors: Dietlind Pekau; Hartwig Ruell
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-03-30
Filing date: 1972-03-30
Publication date: 1973-10-11
Also published as: JPS4917253A; BE797599A; FR2178186A1; GB1421835A; NL7302425A; FR2178186B1; IT981647B; LU67321A1; CA1025117A

Description

Verfahren zum sequentiellen Aufzeichnen und Auslesen von Daten auf einem Speicherband.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum sequentiellen Aufzeichnen und Auslesen von Daten auf einem Speicherband.

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 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 Zugriffszeiten.

Es wurde bereits ein Verfahren zur sequentiellen Datenspeicherung vorgeschlagen (s. unsere ältere Anmeldung P 21 48 649.7 - 53)? bei dem ein eindimensionales Hologramm mit einem gepulstem, intensitätsmoäulierten Lichtstrahl auf einem .Speichermediuni abgebildet wird.· Die Höhe der einzelnen A'öts st impulse bestimmt dabei den Kontrast der Hologramme auf äem Speicherband. Zum Auslesen wird das Speicherband an einer Referenzlichtquelle vorbeigeführt, wobei die einzelne!! Hologramme entsprechend ihrem Kontrast ein des jeweiligen Abtastimpuls proportionales Ausgangssignal liefern.

Um die rekonstruierten Signale einwandfrei trennen zu können, müssen die gespeicherten Hologramme einen Mindestabstand voneinander aufweisen, der von der Geometrie der rekonstruierten Beugungsfigur abhängt _t die wiederum die Speicherdichte beschränkt und das Signal/Rausch-Verhältnis bestimmt»

Der vorliegenden Erfindung lag nun öle Aufgabe zugrunä©, ein

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Verfahren zum sequentiellen Aufzeichnen und Auslesen von Daten auf einem Speicherband anzugeben, mit dem die Speicherdichte beim Aufzeichnen erhöht werden kann und das Signal/Rausch- : Verhältnis beim Auslesen verbessert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß beim Aufzeichnen ein mit den aufzuzeichnenden Daten pulsamplitudenmodulierter Lichtstrahl ein redundantes, eindimensionales Transparenz- oder Phasenprofil derart auf das Speicherband überträgt, daß sich die zu den einzelnen Abtastimpulsen gehörenden Transparenz- oder Phasenprofile teilweise überlagern und daß beim Auslesen angepaßte optische Filter verwendet werden, die im Falle der Autokorrelation scharfe Intensitätsmaxima erzeugen.

Als angepaßte optische Filter werden vorzugsweise Fourier-Hologramme des eindimensionalen, redundanten Transparenz- oder Phasenprofils verwendet.

Sowohl das Aufzeichnen als auch das Auslesen kann dabei mit inkohärentem Licht erfolgen.

In diesem Fall wird beim Auslesen das Speicherband parallel beleuchtet, das auszulesende Transparenz- oder Phasenprofil in eine Ebene fouriertransformiert, in der sich das angepaßte Filter befindet, das entstehende Autokorrelationssignal in eine Ebene verkleinert abgebildet und von einem in dieser Ebene angebrachten Detektor integral empfangen.

Der nicht modulierte Gleichlichtanteil wird beim Auslesen vorteilhafterweise durch ein in der optischen Achse angebrachtes Filter aus dem Strahlengang entfernt.

Da die Speicherdichte in erster Linie von der räumlichen Ausdehnung der Korrelationsmaxima abhängt und diese sich bei dem

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erfindungsgemäßeh Verfahren besonders scharf ausbilden lassen, wird erreicht, daß nicht nur der Abstand, der benachbarte Transparenz- oder Phasenprofile auf dem Speicherband trennt, besonders klein sein kann, sondern daß auch das Signal/Rausch-Verhältnis einen optimalen Wert erreicht.

Unter angepaßter Filterung versteht man dabei folgendes? Ein Objekt, dessen Transmissionseigenschaften in eindeutiger Weise von einer vorgebbaren Information abhängen, wird kohärentem Licht ausgesetzt, welches nach der Wechselwirkung mit dem Objekt als Objektwelle einer Fouriertransformation durch eine geeigente Linse unterworfen und danach zur Feststellung des Korrelationsgrades durch ein geeignet bemessenes Filter, beispMsweise ein fotografisches Fourier-Hologramm oder ein mit Computer erzeugtes Hologramm, geleitet wird.

Wird ein Hologramm mit seiner Objektwelle beleuchtet, so wird die ursprüngliche Bezugswelle rekonstruiert. Diese Tatsache wird bei optischen Korrelationsverfahren ausgenutzt. Soll beispielsweise in einem Objekt, das eine Vielzahl von Zeichen enthält, ein bestimmtes erkannt werden, so muß das Hologramm mit der Objektwelle des zu erkennenden Zeichens erzeugt worden sein. Handelt es sich um das Fourier-Hologramm des Zeichens, dann wird es als Filterhologramm bezeichnet. Hinter dem Filterhologramm entsteht nur dann die ebene Bezugswelle, wenn das gesuchte Zeichen in dem Objekt vorhanden ist.

In vielen Fällen wird für eine Korrelationsanalyse nicht das Objekt selbst, sondern eine geeignete Transformation benutzt. Das ist besonders dann notwendig, wenn die Korrelationsanalyse translationsinvariant, d.h. schnell durchführbar sein soll. Eine·derartige geeignete Transformation ist die Fouriertransformation, die sich mit optischen Mitteln dadurch sehr leicht realisieren läßt, daß eine Objektwelle mit Hilfe einer Sammellinse fokussiert wird. Das Objekt

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soll sich dabei in der ersten Brennebene der Linse befinden. In der zweiten Brennebene der Linse entsteht dann das amplituden- und phasenrichtige Fourierspektrum der Objektwelle.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Anordnung zum Aufzeichnen, Figur 2 eine schematische Anordnung zum Auslesen und Figur 3 eine schematische Ausleseanordnung mit inkohärentem Licht.

Wie in der Figur 1 schematisch dargestellt, wird bei der Aufzeichnung mit einem Abtastimpuls ein eindimensionales, redundantes Transparenzprofil 1 auf ein Speichermedium 3 übertragen. Diese Übertragung kann durch Kontaktkopie oder mittels einer Optik erfolgen. Die Höhe eines Tastimpulses bestimmt den Kontrast des Transparenzprofils auf dem Speicherband 3· Zwischen zv/ei aufeinanderfolgenden Belichtungen bewegt sich das Band 3 um eine Strecke Λ χ weiter, so daß sich die aufgezeichneten Transparenzprofile teilweise überlagern.

Die in Figur 2 dargestellte schematische Ausleseanordnung stellt eine angepaßte Filterung dar. In der Eingabeebene E^ befindet sich das Speicherband 3 mit den überlagerten Transparenzprofilen. Es wird in x-Richtung bewegt und durch die Transformationslinse 4j beispielsweise eine Zylinderlinse mit vertikaler Achse und der Brennweite f₁, in die Filterebene Ep fouriertransformiert, wo sich das angepaßte Filter 6 befindet. Die Zylinderlinse 7 führt dann die Rückfouriertransformation der gefilterten Wellenfront in die Detektorebene E, durch.

Die Zylinderlinse 5 mit der Brennweite f2 , deren Achse horizontal verläuft, weist von der Eingabeebene E₁ und der

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Filterebene E₂ jeweils den Abstand 2f₂ auf. Sie "bildet das eindimensionale Transparenzprofil senkrecht zur x-Achse in die Filterebene Ep ab. Analog fokussiert die Zylinderlinse 8 das gefilterte Wellenfeld in y-Richtung, so daß man in der Detektorebene E₇ ein punktförmiges Korrelationsmaximum erhält.

Eine weitere Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses läßt sich dadurch erreichen, daß im Zentrum der Filterebene E ein

weiteres Filter angebracht ist, das den nicht modulierten Gleichlichtanteil aus dem Strahlengang entfernt.

Während die Aufzeiehnungs- und Ausleseverfahren nach Figuren 1 und 2 auf kohärentes Licht angewiesen sinä₅ ist in der Figur eine schematische Anordnung dargestellt, die ein Auslesen mit inkohärentem Licht gestattet. Das von einer inkohärentes Licht aussendenden Lichtquelle 9 kommende Licht durchsetzt ©ine Optik derart, daß das Speicherband 5 in der Eingabeebene E^ parallel beleuchtet wird« Eine sphärische Linse 11$ die im Abstand der doppelten Brennweite 2f von der Eingabeebene angeordnet ist, bildet die Transparenzprofile auf äexn Speieherband 3 im Maßstab des Filters 6 in die Filterebene E₉ ab. Die Feldverteilung hinter· der Filterebene Ep wird durch eine weitere sphärische Linse 13 in die Detektorebene S^ abgebildet und dabei gleichzeitig ute einen Faktor m <C 1 verkleinert.» In dieser Ebene E^ "befindet sich ein dem verkleinerten Bild angepaßter Detektor, der über öle resultierende Helligkeit integriert. In der Ebene Έ_£ im Abstand f hinter der sphärischen Linse 11 befindet sich wiederum ein Filter 12 ₉ um öen nicht modulierten Gleichlichtanteil aus öera Strahlengang zu entfernen«

Das in der kohärenten Anordnung von Figur 2 verwendet© angepaßte Filter β stellt ein Fourier—Hologramm des gewählten Codes dar. Es kann mit Hilfe der Zylinderlinsen 4 and 5 (Fig. 2) hergestellt v/erden, wobei der aufzunehmende, ein-

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dimensionale Code mit parallelem Liebt beleuchtet wird und ..in die rückwärtige Brennebene der Linsen 4 und 5 transformiert · wird. Das entstehende Fourierspektrum wird mit einer passend einfallenden Referenzwelle überlagert und das resultierende Interferenzfeld von einer Fotoplatte aufgezeichnet. Das angepaßte Filter 6 der inkohärenten Anordnung ist eine Abbildung des Codes.

Eine weitere Erhöhung der Speicherdichte erhält man, wenn man die Informationen auf N Parallelspuren verteilt. Dadurch erreicht man neben einer besseren Ausnutzung des Bandes vor allem eine Redubtiön der Bandvorschubgescbwindigkeit beim Aufzeichnen und Auslesen. Die Aufzeichnung auf N Parallelspuren kann beispielsweise mit einem akustooptischen Lichtablenker erfolgen. Bei einer Speicherung auf N Parallelspuren kann auch bei Bedarf das Transparenzprofil von Spur zu Spur gewechselt werden. Behält man für alle N Spuren jedoch dasselbe Transparenzprofil bei, so kommt man beim Auslesen mit einem einzelnen Filter aus, da die Transparenzprofile in y-Richtung konstant sind.

Als Speichermaterialien eignen sich neben den üblichen Fotomaterialien vor allem löschbare optische Speichermaterialien, wie Thermoplaste.

Es ist genau so gut möglich, die Informationen in Form von eindimensionalen Phasenprofilen aufzuzeichnen. Die Höhe der einzelnen Abtastimpulse bestimmt dann die Informationstiefe des auf dem Speicherband aufgezeichneten Phasenprofils. Die angepaßten Filter werden dann als Phasenfilter ausgeführt.

5 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum sequentiellen Aufzeichnen und Auslesen τοη ! Daten auf einem Speicherband, dadurch gekennzeichnet , daß heim Aufzeichnen ein mit dem aufzuzeichnenden Daten pulsamplitudenmodulierter Lichtstrahl ein redundantes,eindimensionales Transparenz- oder Phasenprofil derart auf das Speicherband überträgt, daß sieb die zu den einzelnen Abtastimpulseii gehörenden Transparenzoder Phasenprofile teilweise überlagern und daß beim Auslesen angepaßte optische Filter verwendet werden, die im Falle der Autokorrelation scharfe Intensitätsmaxima erzeugen.
2. Verfahr ßn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als angepaßte optische Filter Fourier-Holo.gramme des eindimensionalen, redundanten Transparenz- oder Phasenprofils verwendet werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl das Aufzeichnen als auch das Auslesen mit inkohärentem licht erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet , daß beim Auslesen das Speicherband parallel beleuchtet wird, das auszulesende Transparenz- oder Phasenprofil in eine Ebene fouriertransformiert wird, in der sich das angepaßte Filter befindet, das entstehende Autokorrelationssignal in eine Ebene verkleinert abgebildet wird und τοη einem in dieser Ebene angebrachten Detektor integral empfangen wird. .
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e η nzeichnet , daß beim Auslesen der nicht modulierte Gleichlichtanteil durch ein in der optischen Achse angebrachtes Filter aus'dem Strahlengang entfernt v/ird.

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