DE2440119A1

DE2440119A1 - Optische speicheranordnung

Info

Publication number: DE2440119A1
Application number: DE2440119A
Authority: DE
Inventors: Francois Micheron; Jean Marie Rouchon; Marie Vergnolle
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1973-08-21
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1975-02-27
Also published as: US3978458A; GB1484636A; FR2241846B1; JPS5074347A; FR2241846A1

Description

Optische Speicheranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Speicheranordnung zum Speichern und Anzeigen von Daten, die in Form von Leuchtspuren vorliegen, wie sie beispielsweise auf dem Schirm einer Katodenstrahlröhre zu beobachten sind.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung, bei der das Speichern der optischen Information im Innern einer Schicht aus einem durch Licht erregbaren ferroelektrischen Material erfolgt.

Es ist bekannt, eine derartige Schicht als Speichermedium zu verwenden, in dem zwei kohärente Strahlen zur Bildung eines dreidimensionalen Indexgitters zur Wechselwirkung miteinander gebracht werden. Dieses

Schw/Pe

509809/0 90 6

Gitter eignet sich zum holographischen Speichern für eine Gruppe von Daten, die in einem Bild angeordnet sind. Bei einer solchen Speicherung ist ein teilweises Lesen oder Löschen möglich, doch kann die Datengruppe nur in ihrer Gesamtheit widergegeben werden. Dies stellt einen Nachteil dar, da häufig eine Anordnung benötigt wird, die das Schreiben einer komplizierten Leuchtspur zuläßt und doch die Möglichkeit zum partiellen Lesen oder Löschen bietet. Das Verfahren des holographischen Speicherns optischer Informationen weist auch den Nachteil auf, daß zum Schreiben und zum Lesen eine kohärente Strahlung benötigt wird; was die Dateneingabe anbelangt, ist dieses Verfahren auch ziemlich kompliziert, da es die Verwendung eines Modulatorelements in der Bahn einer der zwei Schreibstrahlenbündel erfordert.

Mit Hilfe der Erfindung wird eine auf den Speichereigenschaften photoferroelektrischer Materialien beruhende Anordnung vorgeschlagen, die die Fähigkeit zum direkten Speichern einer oder mehrerer Leuchtspuren mit der Möglichkeit diese selektiv zu lesen und partiell zu löschen aufweist. Dieses System ermöglicht das Schreiben mit Hilfe einer inkohärenten Strahlung und sie gestattet die Anzeige mehrerer Spuren, die sich durch einen Farbunterschied voneinander unterscheiden.

Nach der Erfindung ist eine Speicheranordnung mit selektiver Löschung zum Speichern und Anzeigen von Daten, die in Form wenigstens einer Leuchtspur vorliegen, mit einer parallele Flächen aufweisenden Platte aus einem fotoferroelektrischen Material, dessen Curie-

509809/0 906

Temperatur unter der Betriebstemperatur liegt, Einrichtungen zum elektrischen Vorspannen der Platte ι optischen Einrichtungen zum Schreiben der Daten und optischen Einrichtungen zum Lesen der in die Platte eingeschriebenen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbrechung dieses Materials quadratisch von dem elektrischen Induktionsfeld abhängt, das mit Hilfe der elektrischen Vorspannungseinrichtungen in der Platte in eine zu den Flächen im wesentlichen parallelen Richtung erzeugt wird, daß das elektrische Induktionsfeld im Verlauf der Schreibphase der Leuchtspur einen vorbestimmten Wert hat, daß das selektive Löschen gewisser Abschnitte der Spur durch Wiederbelichten der Platte längs dieser Abschnitte in Abwesenheit des elektrischen Indutkionsfeldes erfolgt, daß die optischen Leseeinrichtungen eine Strahlungsquelle, die die Platte über einen Polarisator beleuchtet, sowie einen Polarisationsanalysator enthalten, der die aus der Platte austretende Strahlung selektiv überträgt, und daß die . optischen Schreibeinrichtungen eine weitere Strahlenquelle enthalten, die die Platte im Verlauf der Schreibphase und der Löschphase derart beleuchtet, daß das in jeder der durch Licht angeregten Zonen der Platte vorhandene elektrische Feld wenigstens teilweise löschen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansteht einer Anordnung zum Speichern und Anzeigen von Daten nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 erläuternde Darstellungen,

509809/0906

Fig, 4 und 5 Diagramme, die eine Betriebsart beim Schreiben von zwei verschiedenen Spuren darstellen,

Fig. 6 und 7 Darstellungen zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Anordnung beim aufeinanderfolgenden Einsohreiben von zwei verschiedenen Spuren mit zwei verschiedenen Werten des angelegten Feldes,

Fig. 8 ein erläuterndes Diagramm, das sich auf die Betriebsart mtfc zwei Spuren bezieht,

Fig. 9 die Spektralverläufe der bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendeten Strahlungen und

Fig.10 ein Ausfuhrungsdetail der Anordnung von Fig.

Die hier beschriebene optische Speicheranordnung mit selektiver Löschung macht von einer lichtdurchlässigen Platte aus fotoferroelektrischem Material als Speichermedium Gebrauch. Beim beabsichtigten Anwendungsfall handelt es sich darum, durch Fotoinduktion eine nicht gleichmäßige Änderung des Brechungsindex der ferroelektrischen Platte zu erzielen.

Zu diesem Zweck ist das Material, aus dem die Platte geformt ist, eine lichtempfindliche Substanz, die einen elektrooptischen Effekt aufweist. Fotoferroelektrische Substanzen sind insbesondere solche, deren Curie-Temperatur unter der Umgebungstemperatur liegt und die einen quadratischen elektrooptischen Effekt aufweisen. Bei diesen Bedingungen hängt die unter dem Einfluß eines

509809/0906

elektrischen Induktionsfeldes auftretende Änderung Δη des Brechungsindex nur von der Feldstärke und nicht vom Vorzeichen des Feldes ab. Die betrachtete Änderung Δη des Brechungsindex ist diejenige, die sich bei Berücksichtigung der neutralen Linien der verwendeten ferroelektrischen Platte erkennen läßt; da die Platte aus einem polykristallinen Material gebildet ist, ist bekannt, daß die neutralen Linien Richtungen aufweisen, die durch die Richtung des elektrischen Induktionsfeldes festgelegt sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß das elektrische Induktionsfeld im wesentlichen parallel zu den großen Flächen der ferroelektrischen Platte angelegt wird.

Der bei der hier beschriebenen Anordnung ausgenützte elektrooptische Effekt ist in Materialien mit einer nicht polaren Kristallstruktur vorhanden. Unter diesen Materialien können diejenigen genannt werden, deren Molekularstruktur einen Sauerstoffoktaeder aufweisen. Als nicht einschränkende Beispiele können Bariumtitanat, Strontium-Barriumniobat und Blei-Lanthantitanozirkonat genannt werden.

Diese Materialien befinden sich in einer nichtpolaren Phase, wenn sie über ihrer ferroelektrischen Curie-Temperatur verwendet werden. Zur Absenkung der Curie-Temperatur unter die Umgebungstemperatur wird bekanntlich von einem Austausch von Ionen im Kristallgitter Gebrauch gemacht.

Ein typisches Beispiel eines polykristallinen Materials, das bei Umgebungstemperatur besonders hohe -Koeffizienten des quadratischen elektrooptischen Effekts aufweist,

509809/0 906

ist ein Blei-Lanthantitanozirkonat mit der folgenden chemischen Zusammensetzung:

[^Pb1-x^LaJ[^ZrO,65 ^TiO,3₅] °3 wobei χ die Größenordnung von 9 · 10 hat.

Damit dieses ferroelektrische Material lichtempfindlich wird, sind in das Material Dotierungsstoffe eingefügt; als Beispiel für einen solchen Dotierungsstoff können dreiwertige Eisenionen genannt werden.

Die fotoferroelektrischen Materialien entsprechend den obigen Angaben sind durch ein Energiediagramm gekennzeichnet, das ein Valenzband und ein Leitungsband aufweist, das vom Valenzband durch ein verbotenes Band getrennt ist, dessen Breite beispielsweise zwischen 3 und 3,5 eV liegen kann. Aufgrund der Dotierung gibt es in dem verbotenen Band Zonen, die durch Licht mit Energiequanten anregbar sind, deren Energiewert gleich oder größer als 2 eV ist. Diese äußere Lichtanregung erfordert eine Strahlung mit einer Yfellenlänge λ , die kleiner oder gleich 500 nm ist. Diese Strahlung gibt Anlaß zu einer Freisetzung von in dem verbotenen Band festgehaltenen elektrischen Ladungen und zu deren Überführung in das Leitungsband, wo sie sich ausbreiten und unter dem Einfluß eines induzierten elektrischen Feldes verschieben können.

Bei Betrachtung von Donatorzentren, die im Innern eines fotoferroelektrisehen Materials verteilt sind, ist festzustellen, daß die durch Licht angeregten Elektronen un-

509809/0 906

ter der Einwirkung eines angelegten elektrischen Feldes E die in der beleuchteten Zone befindlichen Haftstellen verlassen, um in die angrenzende dunkle Zone zu gelangen, wo sie tief festgehalten werden. Diese Wanderung freigesetzter Ladungen gibt Anlaß zu einer Raumladung, da die beleuchtete Zone eine positive Ladung annimmt, während die angrenzende Haftzone eine negative Ladung annimmt. Das elektrische Schirmfeld E , das das Vorhandensein dieser Ladung auswertet, ist dem angelegten Feld E_ entgegengesetzt, und in der beleuchteten Zone bleibt nur ein Restfeld E_ffi übrig, das den Viert E_& - E_e hat. Die Lebensdauer der auf diese Weise erzeugten Raumladung kann mehrere Wochen erreichen, und für den Fall, daß die Fotoelektronen tief haften, ist kein angelegtes elektrisches Feld stark genug, um die Fotoelektronen der Haftstellen zu verschieben, in denen sie festgehalten sind.

In Fig. 1 ist eine optische Speicheranordnung zu erkennen, in der die oben dargelegten Prinzipien verwirklicht sind.

Die Anordnung enthält eine fotoferroelektrische Platte 21, deren große Flächen parallel zur xy-Ebene liegen. Mit Hilfe von Elektroden 17 und 18 kann in der Platte 21 ein elektrisches Feld erzeugt werden, dessen Richtung parallel zur x-Achse verläuft; zu diesem Zweck sind die Elektroden über eine Schaltervorrichtung 4 an Vorspannungsquellen 5 und 6 angeschlossen. Fig. 1 zeigt als Beispiel optische Einrichtungen zum Schreiben einer Leuchtspur 23 in der Speicherebene xy der Platte 21. Diese Schreibeinrichtungen enthalten eine Lichtquelle 8, einen elektrisch gesteuerten Verschluß 9 und eine elektrisch gesteuerte optische Ablenk-

509809/0906

24A011

einheit 10. Das intensitätsmodulierte und abgelenkte scharfe Lichtbündel 11 erhält nach dem Durchlaufen einer halbdurchlässigen Platte 12 eine Zone 23 der Platte 21. Unter der Einwirkung von Steuersignalen aus einer Steuerschaltung 7 kann der Lichtpunkt in der xy-Ebene irgendeine Spur durchlaufen. Diese Spur gibt die Daten wieder, auf die die Schaltung 7 anspricht. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann angenommen werden, daß die optischen Schreibeinrichtungen 8, 9 und 10 durch irgendein optisches System ersetzt werden, das gestattet, auf die Platte 21 ein zu speicherndes Bild zu projizieren.

Die einzige an die optischen Schreibeinrichtungen gestellte Bedingung besteht darin, daß die Strahlung, die sie abgibt, die Platte 7 durch Licht derart anregen kann, daß die Leuchtspur an dunkle Zonen angrenzt. Die Anordnung von Fig. 1 enthält außerdem optische Leseeinrichtungen, die beispielsweise von einer mit einem Generator 16 ausgestatteten Lichtquelle und aus einer Gruppe von optischen Elementen bestehen, die dazu bestimmt sind, ein im wesentlichen paralleles Lesestrahlbündel zu erzeugen und zu polarisieren und nach dem Durchgang durch die Schicht 21 zu analysieren. In Fig. 1 sind ein Kondensor 14 und ein Polarisator 13 zu erkennen, die durch die halbdurchlässige Platte 12 ein polarisiertes Strahlenbündel 28 übertragen; nach der Reflexion beleuchtet dieses Strahlenbündel 28 unter senkrechtem Einfall die Platte 21, und es weist an dieser Stelle eine Polarisationsrichtung auf, die vorzugsweise in der Richtung der Winkelhalbierenden der x-Achse und der y-Achse liegt. Beim Verlassen der Platte 21 durchläuft das Strahlenbündel 28 einen geradlinigen Polari-

509809/0906

sationsanalysator 20, dem, wie Fig. 1 zeigt, eine Viertelwellenp.latte 19 vorangehen kann.

Die aus dem Polarisationsanalysator 20 austretende Strahlung kann dazu dienen, das Bild der Platte 21 auf einen Schirm 25 zu projizieren. Diesem Zweck dient ein in Fig. zu erkennendes Objektiv 22, dessen zusammengehörigen Ebenen mit der Platte 21 und mit dem Schirm 25 zusammenfallen. Die Übereinstimmung zwischen der Leuchtspur 23 und ihrem Bild 24 ist durch die strichpunktierte gerade Linie symbolisch angegeben, die die optische Mitte M des Objektivs 22 durchläuft. Das Lichtstrahlenbündel 27 stellt den im Strahlenbündel 28 enthaltenen Teil der Strahlung dar, der aus der Leuchtspur 23 austritt} dieses Lichtstrahlenbündel 27 soll nicht mit dem Strahlenbündel 11 verwechselt werden, das dem Schreiben der Leuchtspur 23 dient.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung kann in drei Phasen zerlegt werden, nämlich eine Phase des Schreibens der Leuchtspur 23, eine Phase des selektiven Löschens der Spur und eine Phase des Lesens oder des Anzeigens.

In Fig. 2 ist ein Diagramm zu erkennen, das in Abhängigkeit von der Stärke E des an die Platte 21 angelegten elektrischen Feldes die Änderung Δη der Brechungsindizes anzeigt, die diese aufgrund der Doppelbrechung für Lichtschwingungen längs der neutralen Linien aufweist.

Fig. 3 zeigt die Platte 21 in einer Vorderansicht mit den elektrischen Vorspannungseinrichtungen 5» 4, 17 und 18. Eine kreisförmige Lichtspur 23 mit dem Durchmesser d

509809/0906

ist in Fig. 3 von einem dunkelschraffierten Bereich umgeben dargestellt.

Zum.Schreiben der Spur 23 muß gleichzeitig der Verschluß 9 geöffnet und an die Elektroden 17 und 18 eine Vorspannung mit einem vorbestimmten Wert angelegt werden. Diese Spannung wird von der Quelle 5 geliefert, indem der Schalter in die Position 1 geschaltet wird. Auf diese Weise wird das elektrische Feld mit der Stärke E„ an das gesamte Volumen der Platte angelegt; da die Spur 23 durch Lichteinwirkung angeregt wird, ist durch Verschiebung von Ladungen die Bildung eines Schirmfeldes mit der Stärke E_a zu beobachten, das die Neigung hat, die Stärke des Feldes E in der durch Lichteinwirkung angeregten Zone herabzusetzen.

Zu Beginn der Speicherphase ist das elektrische Feld in der Platte gleichmäßig, und in der quadratischen Kennlinie 50 von Fig. 2 ist der Doppelbrechungszustand der Platte 21 bei A zu erkennen. Das angelegte Feld E_ beginnt also durch Einführen einer Doppelbrechung mit dem Wert Δη., der in dem gesamten schraffierten Bereich der Platte 21 aufrechterhalten wird. Im Gegensatz dazu führt die Lichtanregung in der Zone 23t auf die die Leuchtspur projiziert ist, zu einem Schirmfeld E , das den örtlichen Zustand der Doppelbrechung von der Stelle A zur Stelle B zurückführt, bei der die Änderung Δη nur den Wert Δη_β hat. Die mit dem Schreiblicht und mit dem Feld E_ verbundene Wirkung erlaubt somit eine lokale

el

Änderung der Doppelbrechung, und wenn sie fortgesetzt wird, ist es möglich, die Doppelbrechung aufzuheben.

Wenn am Punkt B diese Wirkung unterbrochen wird, dann

509809/0906

bleibt in Anwesenheit des Feldes E_& in der von der Spur 23 eingenommenen Zone ein Restfeld E zurück. Wenn das Feld E aufgehoben wird, dann nimmt das Restfeld den Wert E_mQ an, der gleich dem Wert E_e ist. Der Zustand der Doppelbrechung läuft vom Punkt B zum Punkt C der quadratischen Kennlinie 50, und es ergibt sich der Wert Δη = Δη . Die Schreibphase hat somit zum Ziel, in der durch Licht angeregten Zone und in der nicht angeregten Zone zwei unterschiedliche Doppelbrechungszustände zu schaffen. Es besteht eine Wahlmöglichkeit zwischen zwei Werten von Δ_η, die den Arbeitspunkten in dem Diagramm von Fig. 2 entsprechen, deren Abszissen sich um den Wert des Schirmfeldes E unterscheiden; außerdem hat dieser Wert als obere Grenze den Wert des angelegten Feldes E . Selbstverständlich ist

el

die durch Licht angeregte Zone in keiner Weise auf eine kreisförmige Gestalt beschränkt; durch Verschieben des Schreibstrahlenbündels 11 in der xy-Ebene lassen sich beliebige Formen erzielen.

Die Phase des selektiven Löschens gewisser Abschnitte einer bereits eingeschriebenen Spur besteht darin, diese Abschnitte ohne Anlegen eines äußeren Feldes E_Q erneut zu belichten. Zu diesem Zweck muß der Verschluß 9 an Stellen der Spur geöffnet werden, an denen das Löschen erwünscht ist, und gleichzeitig muß der Schalter 4 in die Position 3 umgeschaltet werden. Unter dem Einfluß der einfallenden Strahlung hebt sich das Restfeld E vollständig auf, und die doppelbrechende Platte befindet sich wieder in ihrem Anfangszustand.

Die Phase des Lesens von Daten, die in der Platte 21 gespeichert sind, besteht darin, die ungleichmäßige Vertei-

509809/0906

2U0119

lung der in die Platte 21 eingeführten Doppelbrechung nach den Schreib- und Lesephasen sichtbar zu machen. Diese Sichtbarmachung beruht auf dem Prinzip der chromatischen Polarisation; es wird dabei von der Leselichtquelle 15 Gebrauch gemacht, deren Strahlung vorzugsweise so gewählt ist, daß sie außerhalb des Bereichs liegt, für den die Platte 21 licht empfindlich gemacht worden ist. Die Platte 21 empfängt eine in Richtung der Winkelhalbierenden ihrer neutralen Linien, nämlich der x-Achse und der y-Achse polarisierte Lesestrahlung aus der Quelle 15, die monochromatisch oder polychromatisch sein kann. In den außerhalb der Spur 23 liegenden Zonen der Platte 21 und ohne äußeres Feld E₁₃ hat die differenzielle Phasenverschiebung den Wert Null, und die Welle behält ihre einfallende Polarsation bei, wenn sie auf dem Polarisationsanalysator 19-20 trifft.· Wenn angenommen wird, daß die Yiertelv/ellenplatte 19 nicht vorhanden ist, kann der geradlinige Analysator mit dem Polarisator 13 so gekreuzt werden, daß die daraus austretende Lesestrahlung aufgehoben wird. Das Bild 26 ist der Ort eines Schirmfeldes Ep beim Fehlen des angelegten Feldes E . und es liegt eine differenzielle Phasenverschiebung mit dem Wert (2ττΔη e)/ λ , wobei e die Dicke der Platte 21 ist und λ die Wellenlänge der Strahlung des Lesestrahlenbündels 28 ist. Die Polarisation des im Strahlenbündel 27 enthaltenen Anteils der Strahlung ist verändert, was zur Folge hat, daß das Bild 24 der Spur 23 aufleuchtet, abgesehen von Wellenlängen, bei denen sich die Zone 23 der Platte 21 wie eine Viertelwellenplatte verhält. Durch Einführen der Viertelwellenplatte 19, deren neutrale Linien parallel zu den neutralen Linien der Platte 21 ausgerichtet sind, kann das Aussehen des auf den Schirm 25 projizierten Bildes verändert werden. Wenn die Lichtquelle 15 polychromatisch ist, wird die

09809/0906

dunkle Zone 26 farbig und die Zone 24 nimmt einen unterschiedlichen Farbton an.

Der Farbkontrast zwischen den Zonen 24 und 26 kann beliebig verändert werden, wenn der Schalter 4 in die Position 2 umgeschaltet wird. In dieser Position ermöglicht die elektrische Vorspannungsquelle 6 das Anlegen einer Lesespannung zwischen die Elektroden 17 und 18, deren Wert so gewählt ist, daß sich ein guter Kontrast zwischen den Zonen 24 und 26 ergibt. In den Figuren 4 und 5 ist eine besondere Arbeitsweise der Anordnung von Fig. 1 dargestellt, bei der die Lichtanregung im Verlauf der Schreibphase fortgesetzt wird, bis das Schirmfeld E den gleichen Wert wie das'angelegte elektrische Feld E_a annimmt. In Fig. 5 ist bei (a) der zeit-

el

liehe Verlauf der Stärke I der Schreibstrahlung oder der Löschstrahlung zu erkennen. Der Zeitabschnitt T^, Tp stellt die Schreibphase dar und der Zeitabschnitt T,, T^ stellt die Löschphase dar. Die Lichtanregungsstrahlung wird in Form von Impulsen 51 angeregt, deren Produkt aus Amplitude und Dauer ausreicht, damit der Wert des

Schirmfeldes E_n den Wert des angelegten Feldes E„ ere a

reicht. Bei (b) ist zu erkennen, daß das Feld E_ zwischen den Zeitpunkten T₁ und T₂ entsprechend dem Kurvenverlauf 52 angelegt wird; daraus ergibt sich nach (c) ein Anstieg des Schirmfeldes E gemäß einem asymtotischen Verlauf 53, der sich dem Wert E annähert. Gleichzeitig

el

zeigt die Indexänderung Δη die Neigung zu verschwinden, wie die Kurve 54 bei (d) zeigt. Diese Schreibphase ist in Fig. 4 druch Verschieben des Arbeitspunktes von A nach B in der quadratischen Kennlinie 50 dargestellt. Zwischen den Zeitpunkten T₂ und T, behält das Schirmfeld seinen Wert bei und die eingeschriebene Spur kann gelesen werden.

509809/0906

Im Zeitpunkt T, wird von neuem die Lichtanregungsstrahlung ohne das Feld E_& angelegt. Daraus ergibt sich eine asymtotische Abnahme des Schirmfeldes E_e und der Indexänderung Δη. In Fig. 4 beginnt das Löschen, das zwischen den Zeitpunkten T^ und T^ stattfindet, mit dem Punkt C auf der quadratischen Kennlinie 50, und es geht dann weiter zum Punkt B. Das Lesen bei einem angelegten Feld mit dem Wert Null findet am Punkt C der Kennlinie 50 mit einem Restfeld E_mQ in den benachbarten Zonen statt. Das Lesen kann auch in Anwesenheit des Feldes E_Q mit Restfeldern erfolgen, die in der von der Spur besetzten Zone den Wert Null und um diese Zonen den Wert E, haben. In den Figuren 6 und 7 ist die

Betriebsweise der hier beschriebenen Anordnung mit zwei verschiedenen Spuren 23 und 33 veranschaulicht, die nacheinander mit unterschiedlichen Werten E_a1 und E_a2 des angelegten Feldes eingeschrieben werden.

Die Spuren 23 und 33 werden jeweils mit zwei unterschiedlichen Werten E_q1 und E__o des angelegten Feldes geschrieben.

CL I OjC.

Zu diesem Zweck werden zwei elektrische Vorspannungsquellen abwechselnd mit Hilfe des Schalters 4 mit den Elektroden und 18 verbunden. Das Feld E_a-j wird in der Position 31 des Schalters 4 angelegt, und es führt zum Arbeitspunkt A auf der Kennlinie 50 von Fig. 6. Am Ende der Bestrahlung der Spur 23 befindet sich der Arbeitspunkt an der Stelle A_e wegen der Bildung des Schirmfeldes E_ey Wenn das angelegte

Feld E_e1 aufgehoben wird, bewegt sich der Arbeitspunkt a. ι

nach A_Q mit einem Restfeld, dessen Stärke gleich der Stärke des Schirmfeldes E_&* ist. In der gleichen Weise werden für die Spur 33 nacheinander die Punkte B, B_e und B_Q erhalten, denen die Felder E_a2, E_&2 - E_e2 und E_e2 entsprechen.

Zum Lesen der Spuren, die so geschrieben worden sind,daß

509809/0906

sie unterschieden werden können, wird an die Platte ein Lesefeld E₁ angelegt, das die Arbeitspunkte A- und B nach A-, bzw. B-, verschiebt. Auf· diese Weise ergeben sich unterschiedliche Werte für Δη für die zwei Spuren 23 und 33, und es ergibt sich ein Kontrast der Intensität oder der Farbe, der ihre Unterscheidung ermöglicht. Wenn das Lesen bei der Feldstärke Null erfolgt, nehmen die Punkte A und B Positionen ein, die es nicht erlauben, unterschiedliche Werte für die Änderung Δη zu erhalten, was durch den quadratischen Verlauf der Kennlinie 50 begründet ist.

Es sei bemerkt, daß die Unterscheidung mehrerer geschriebener Spuren mit Hilfe der Größe und des Vorzeichens des Schirmfeldes E ermöglicht wird.

Zur Erzielung unterschiedlicher Werte des Schirmfeldes kann sowohl auf den Wert des angelegten Feldes E_n als

ex

auch auf dessen Vorzeichen eingewirkt werden. Es ist auch möglich, eine Unterscheidung der Spuren mit einem gleichen angelegten Feld E_n jedoch mit einer unterschiedliehen Dosierung der Bestrahlung der Spuren zu erhalten. In diesem Fall kann die Intensität oder die Dauer der Anlegung der Schreibstrahlung geändert werden. Es können auch die gleichen Anlegungsbedingungen für das Schreiblicht angenommen werden, wobei jedoch dafür gesorgt wird, daß das angelegte elektrische Feld aufhört, ehe die Bestrahlung einer der zwei Spuren endet, damit eine teilweise Löschung erzielt wird, die die Unterscheidung der Spuren gewährleistet. In Fig. 8 ist eine Arbeitsweise mit zwei Spuren dargestellt, bei der zum selektiven Lesen der Spuren unterschiedliche Werte E₁₁ und E₁₂ des elektrischen Lesefeldes angenommen werden.

509809/0906

In Fig. 8 sind die Arbeitspunkte A, A und A sowie die Arbeitspunkte B, B_e und B_Q zu erkennen, die jeweils den Beginn der Schreibphase, das Ende der Schreibphase und den Zustand des Speicherns beim Feldstärkewert Null angeben. Zum Lesen der Spur 23 entsprechend dem Arbeitspunkt A wird im Verlauf des Lesens ein Feld Ε·₂ angelegt, dessen Wert so gewählt ist, daß die der Spur 33 entsprechende Änderung Δη zum Verschwinden gebracht wird. Unter diesen Bedingungen verschiebt sich der die Spur 23 kennzeichnende Punkt nach A-,₂» ^un^ eier die Spur 33 symbolisierende Punkt nimmt in der Kennlinie 50 den Punkt B. _ ein, wo keine Indexänderung zu beobachten ist. Zum Lesen der anderen Spur 33 war d das Lesefeld E^ angelegt, das die Wirkung hat, die auf die Spur 23 bezogene Änderung Δη zum Verschwinden zu bringen; das Lesen der Spur 33 findet am Arbeitspunkt B.,,. statt, und das Lesen der Spur 23 findet beim Arbeitspunkt A-^ statt. Alle Abschnitte der Platte 21 außerhalb der zwei Spuren sind entweder dem Feld Ej -j oder dem Feld E-^> ausgesetzt, deren Werte so gewählt" sind, daß sich ein kleiner Wert für die Änderung Δη bezüglich desjenigen Werts ergibt, bei dem eine der zwei Spuren deutlich sichtbar ist.

Bezüglich der Eigenschaften der zum Schreiben und zum Anzeigen der eingeschriebenen Daten verwendeten Strahlungen ist in Fig. 9 ein Diagramm angegeben, bei dem eine Kurve 36 die Spektralempfindlichkeit S des fotoferroelektrischen Materials in Abhängigkeit von der Wellenlänge ,λ zeigt. Die Schreibstrahlung kann vorteilhafterweise von einer monochromatischen Strahlung 3 mit kleiner Wellenlänge gebildet werden, deren Spektrallinie 37feim Empfindlichkeitsmaximum der Kurve 36 liegt. Zum Lesen kann eine monochro-

509809/0906

chromatische Strahlung verwendet werden, deren Spektrallinie 39 im Bereich der schwachen Empfindlichkeit des fotoferroelektrischen Materials liegt.

Das Lesen kann mit Hilfe einer polychromatischen Strahlungsquelle erfolgen, deren Emissionsspektrum 38 einen Intensitätsabfall zu kleinen Wellenlängen hin aufweist. Zur Erzielung dieses Intensitätsabfalls zu kleinen Wellenlängen hin kann bei einer Quelle für weißes Licht ein optisches Filter angebracht werden, das im Blau- oder Ultraviolett-Bereich des Emissionsspektrums der Quelle nicht durchlässig ist.

In den vorangehenden Ausführungen sind an den zwei gegenüberliegenden Rändern einer rechtwinkeligen Platte zwei Elektroden 17 und 18 verwendet worden. Diese Lösung erfordert relativ hohe Spannungen, da auch die Abmessungen der Platte groß sind.

In der Praxis ist es möglich, polykristalline Platten mit

2
einer Fläche von 10 cm zu verwirklichen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, von Elektroden 17 und 18 Gebrauch zu machen, die auf einer der Flächen der Platte 21 angebracht sind, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Die Elektroden haben dabei die Form ineinander verzahnter Kämme, deren Zähne 41, 40 und 42 die schraffierten Verzahnungszwischenräume begrenzen, in die die Leuchtspuren eingeschrieben werden können.

Es sei bemerkt, daß eine Gesamtlöschung der in der fotoferroelektrischen Platte gespeicherten Spuren in Abwesenheit des angelegten Feldes durch ein vollständiges Abtasten ihrer Fläche erhalten werden kann; die vollständige

509809/0906

Löschung kann auch erzielt werden, wenn Heizvorrichtungen vorgesehen werden, die das Material kurzzeitig auf eine Temperatur erwärmen, die zum Löschen der beim Schreiben der Spuren geschaffenen Raumladung ausreicht.

509809/0906

Claims

Patentansprüche

Speicheranordnung mit selektiver Löschung zum Speichern und Anzeigen von Daten, die in Form wenigstens einer Leuchtspur vorliegen, mit einer parallele Flächen aufweisenden Platte aus einem fotoferroelektrischen Material, dessen Curie-Temperatur unter der Betriebstemperatur liegt, Einrichtungen zum elektrischen Vorspannen der Platte, optischen · Einrichtungen zum Schreiben der Daten und optischen Einrichtungen zum Lesen der in die Platte eingeschriebenen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbrechung dieses Materials quadratisch "von dem elektrischen Induktionsfeld abhängt, das mit Hilfe der elektrischen Vorspannungseinrichtungen in der Platte in eine zu den Flächen im wesentlichen parallelen Richtung erzeugt wird, daß das elektrische Induktionsfeld im Verlauf der Schreibphase der Leuchtspur einen vorbestimmten Viert hat, daß das selektive Löschen gewisser Abschnitte der Spur durch Wiederbelichten der Platte längs dieser Abschnitte in Abwesenheit des elektrischen Induktionsfeldes erfolgt, daß die optischen Leseeinrichtungen eine Strahlungsquelle, die die Platte über einen Polarisator beleuchtet, sowie einen Polarisationsanalysator enthalten, der die aus der Platte austretende Strahlung selektiv überträgt, und daß die optischen Schreibeinrichtungen eine weitere Strahlenquelle enthalten, die die Platte im Verlauf der Schreibphase und der Löschphase derart beleuchtet, daß das in jeder der durch Licht angeregten Zonen der Platte vorhandene elektrische Feld wenigstens teilweise löschen.

509 809/0 906
2. Anordnung nach Anspruch 1 zum Speichern von zwei verschiedenen Leuchtspuren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibphase der einen der Spuren Anlaß zum Entstehen eines Schirmfeldes gibt, dessen algebraischer Wert dem gelöschten Teil des elektrischen Feldes entspricht, und daß die Schreibphase der anderen der Spuren Anlaß zum Entstehen eines Schirmfeldes gibt, dessen algebraischer Wert von dem zuerst genannten algebraischen Wert verschieden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1-oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Löschphase das elektrische Feld vollständig gelöscht ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 im Verlauf der Lesephase der Spur das elektrische Induktionsfeld zum Verschwinden gebracht wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Lesephase der Spur das elektrische Induktionsfeld zumindest einen von Null verschiedenen Wert annimmt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtungen wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, zwei Elektroden und elektrische Schaltvorrichtungen zum Verbinden der Spannungsquelle mit den Elektroden aufweisen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

509809/0906

gekennzeichnet, daß der Analysator ein geradliniger Polarisationsanalysator ist, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des Polarisators steht.
8. Anordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Leseeinrichtupgen zwischen dem Polarisator und dem Analysator eine Viertelwellenplatte enthalten.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ' gekennzeichnet, daß die Schreibeinrichtungen und die Leseeinrichtungen gemeinsam optische Mischvorrichtungen enthalten und daß die mit parallelen Flächen versehene Platte die Schreibstrahlung und die Lesestrahlung empfängt, die von den optischen Mischvorrichtungen abgestrahlt werden.
10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die parallele. Flächen aufweisende Platte eine polykristalline Platte ist, daß die Ausrichtung längs der Winkelhalbierenden der Polarisationsrichtungen liegt und daß die Viertelwellenplatte mit einer ihrer neutralen Linien entsprechend dieser Ausrichtung ausgerichtet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden von zwei ineinander verzahnten Leiterkämmen gebildet sind, die auf einer der Flächen der parallele Flächen aufweisenden Platte angebracht sind.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Leseeinrichtugen

509809/0906

ein Projektionsobjektiv enthalten, das die aus dem Polarisationsanalysator austretende Strahlung empfängt und das Bild der parallele Flächen aufweisenden Platte auf einem Anzeigeschirm erzeugt.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Schreibeinrichtungen zwischen der anderen Strahlungsquelle und der parallele Flächen aufweisenden Platte Modulationsvorrichtungen und Ablenkvorrxchtungen enthalten, die in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen auf die Schreib- und Löschstrahlung einwirken.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der parallele Flächen aufweisenden Platte Heizeinrichtungen zugeordnet sind, die die Platte auf eine Temperatur erwärmen, bei der das Löschen der im Verlauf der Schreibphase geschaffenen Raumladungen gewährleistet ist.

509809/0906