DE2608715C2 - Optisches System zum Speichern und Wiedergewinnen digitaler Daten - Google Patents

Description

Lichtquelle erzeugten Lichtstrahl physikalisch ver- ₁₀ die Daten in Form einer Spirale auf einer feststehenden

ändert wird, als auch die Intensität des Lichtstrahls ändert und auf der die Daten in Form von Datenblöcken (D, ...) auf einer Spirale (Ds) so angeordnet sind, daß sich zwischen den Datenblökken abwechselnd ein kleines Führungssegment (FSG) oder ein unbeschriebenes Segment (SG) befindet, die Länge der in Winkelgraden gemessenen Einheit, bestehend aus Datenblock (D,) und Führungssegment (FSG). und der Einheit, besteilend aus Datenbb>ck (D,) und unbeschriebenem Segment (SG) gleich groß und so gewählt ist, daß auf jedem Umlauf der Spirale (Ds) die gleiche ungerade Anzahl von Einheiten liegt und die Spirale in Sektoren eingeteilt ist, die nur Datenblöcke (D,...) enthalten oder nur Führungssegmenie (FSG) bzw. unbeschriebene Segmente (SG), und in jedem Sektor (FS₁) mit Führungssegment (FSG) der radiale Abstand zwischen diesen doppelt so groß ist wie der zwischen den Datenblöcken (D,) in jedem Sektor, wobei die Spirale (D_s) durch den Lichtstrahl optisch adressiert und dessen 'ökussierung auf die Spirale durch ein Objektiv (6a ... 6d) vorgenommen wird und der Lichtstrahl auf die Spirale üoer das Ablenksystem (5a... 5d) gesteuert wird, so daP er im wesentlichen der Spirale folgt, und wobei ein üetektorsystem (13) radiale Bewegungen der Speicherplatte (15) mißt und daraus Regelsignaie für das Ablenksystem (5a... 5d) zum Ausgleich ungewollter radialer Bewegungen der Spirale (D₅) ableitet, nach Hauptpatent 25 22 593, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Speicherschicht (15) in radiale Bereiche unterteilt ist. die die Speicherfläche eines Kanals (K ...) darstellen, daß mehrere Kanäle (K ...) zu einer Kanalgruppe zusammengefaßt sind, für die die Lichtquelle (1) ein die Intensität des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahls verändernder Intensitätsmodulator (la; und der schnelle Lichtablenker (2,3) gemeinsam verwendet werden, und daß die Ansteuerung der Kanäle einer Kanalgruppe durch eine optische Multiplexeinheit (MUX) erfolgt. 2.System nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexeinheit (MUX) aus einer Folge von Polarisationsschaltern (P..) und polarisationsempfindlichen Strahlteilerwürfeln (T) besteht, und daß zur Ansteuerung jedes Kanals (K) einer Kanalgruppe, ausgenommen den letzten Kanal, ein Polarisationsschalter (P) und ein polarisationsempfindlicher Strahlteilerwürfel (T) und für den letzten Kanal ein Umlenkprisma (S) vorgesehen ist.

3. System nagh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsschalter (7^ elektrooptische Polarisationsschalter sind.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsschalter (P) magnetooptische Polarisationsschalter sind.

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35 Platte aufgezeichnet werden. Dieses Verfahren besitzt jedoch die folgenden Nachteile: Es können nicht die extrem hohen Speicherdichten, die bei der optischen Aufzeichnung prinzipiell möglich sind, erreicht werden, da der Lichtstrahl beim Wiedergewinnen der Daten dadurch entlang der Datenspirale geführt wird, daß durch den Scanner abwechselnd die rechte und die linke Hälfte der Datenspur abgetastet wird, und dafür ein bestimmter ungenutzter Zwischenraum zwischen den Datenspuren vorhanden sein muß. Weiterhin besitzt dieses Verfahren keinen wahlfreien Zugriff zu den gespeicherten Daten, da der Scanner vom äußeren Rand an der Spirale, in der die Daten aufgezeichnet sind, folgen muß.

Des weiteren sind Speichersysteme bekannt, bei denen die Daten mit optischen Mitteln auf einer rotierenden Platte gespeichert werden, z. B. das in der Philips Technischen Rundschau Band 33, Seiten 190-192 (1973/74) beschriebene »VLP«-System. Das bekannte Verfahren ist für die digitale Datenspeicherung jedoch nicht sehr vorteilhaft.

Das Objektiv, das den Lichtstrahl beim Wiedergewinnen der Daten auf die Speicherschicht fokussiert, muß nämlich in radialer Richtung durch ein mechanisches System über die Platte geführt werden. Ferner muß die Datenspirale eine ausgeprägte Struktur senkrecht zur radialen Richtung besitzen, damit von dieser ein Regelsignal für die Steuerung des Objektivs in radialer Richtung abgeleitet werden kann. ,Heim »VLP«-System »u werden deshalb die Daten in analoger Form in länglichen Strichen variabler Länge gespeichert. Durch dieses analoge Verfahren ist die Qualität des Signals, das beim Abspielen wiedergewonnen wird, begrenzt. Weiterhin wird zur Führung des Lesesystems auf der Datenspur der Lichtstrahl in drei Teilstrahlen aufgespalten, von denen einer auf die Datenspur zentriert wird und die beiden anderen den rechten bzw. linken Rand der Datenspur abtasten. Das bedeutet, daß zwischen den Datenspuren genügend Raum gelassen werden muß, wodurch die Speicherdichte eingeschränkt wird. Zudem ist ein positionsempfindliches Detektorsystem bzw. sind mehrere Detektoren erforderlich, um die Stellung des Strahlenbündels zur Datenspur zu messen. Durch den Gegenstand des Hauptpatents wird eine höhere Speicherdichte erzielt und die Führung des Lichtstrahls und dessen Kontrolle verbessert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses System für ein Mehrkanalplattenspeichersystem so auszugestalten, daß eine Gruppe von Kanälen mit einer einzigen Lichtquelle Lichtmodulator und schnellem Lichtablenker betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die bei hoher Speicherdichte notwendigen Bauelemente für die Führung und Kontrolle des Lichtstrahls können nicht nur für jeden Kanal gesondert, sondern für eine Gruppe von Kanälen gemeinsam verwendet werden.

Die Dateospur braucht keine bevorzugte Struktur zu besitzen, da nur ein Lichtstrahl verwendet wird, mit dem sowohl das Schreiben bzw. Lesen von Daten als auch die Kontrolle der Führung entlang der Datenspur ausgeübt wird.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß in dem älteren DE-PS 25 22 405 bereits ein Mehrkanalplattenspeichersystem beschrieben worden ist, bei dem ebenfalls mehrere Kanüe zu einer Kanalgruppe zusammengefaßt sind und ein Bauteil — das Ablenksystem - für eine ganze Kanalgruppe verwendet wird

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele dar. Es zeigt

F i g. 1 eine Speicherplatte mit Spurenaufteilung,
Fig.2 ein Blockschaltbild eines Gerätes zur Durch- ₎₅ führung des Verfahrens,

F i g. 2A ein Impulsdiagramm für den Schreibvorgang, F i g. 2B ein Impulsdiagramm für den Lesevorgang,
F i g. 3 eine weitere Einteilung der Speicherplatte,
Fig.4 ein Schema des optischen Aufbaus für eine Kanaigruppe eines optischen rviehrkanaipiaitenspeichersystems,

F i g. 5a einen polarisationsabhängigen Strahlteilerwürfel,

F i g. 5b schematisch eine optische Multiplexeinheit, Fig.6 eine Anordnung für eine Kanalgruppe bestehend aus feststehenden Objektiven, Spiegelablenkern und Multiplexeinheit,

F i g. 7 eine Anordnung der in radialer Richtung verschiebbaren Objektive und Multiplexeinheit. jo

Die Speicherplatte liegt auf einem rotierenden Plattenteller. Sie kann z. B. aus einer dicken Glassubstratplatte bestehen, auf die das Speichermaterial in Form einer dünnen Metall- oder Kunststoffschicht aufgebracht ist. Es ist bekannt, daß in solchen Schichten j-, mit einem fokussierten Lichtstrahl lokal ein Loch eingebrannt oder lokal die Absorption oder Reflexion verändert werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Speicherschicht aus einer dünnen magnetooptischen Schicht bestehen, in der durch Erwärmung mittels des fokussierten Lichtstrahls und unter gleichzeitiger Einwirkung eines angelegten Magnetfeldes magnetische Domänen umgeschaltet werden können. Im Prinzip kann jede durch den Lichtstrahl bewirkte physikalische oder materielle 4-, Änderung des Speichermaterials verwendet werdej?, sofern diese Änderungen örtlich und von Dauer sind.

Auf der Speicherplatte werden die digitalen Daten in Datenblöcken Di ... ?uf einer Spirale Ds angeordnet. Zwischen den Datenblöcken entlang der Spirale ist χι abwechselnd ein unbeschriebenes Segment SG und ein Führungssegment FSG angeordnet. Das Führungssegment FSG kann eine glatte Spur sein oder aus digitalen Daten in einem speziellen Code bestehen. Unbeschriebenes Segment SG und Führungssegment FSG haben y, die gleiche Länge in Winkelgraden. Es ergibt sich also die nachstehende periodische Anordnung auf der Spirale:...-Datenblock D\ — Führungscegment FSG — Datenblock Di — unbeschriebenes Segment SC — Datenblock Dj = Führungssegment FSG... Durchläuft m man die Spirale Ds, so soll innerhalb der Datenblöcke D die Bitdichte pro durchlaufenen Winkel konstant bleiben. Das entspricht einem konstanten Datenfluß bei einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit der Speicherplatte. Die Länge der Einheiten (Datenblock und Führungssegmenti bzw. (Datenblock und unbeschriebenes Segment) wird so gewählt, daß auf einem vollständigen Umlauf auf der Spirale eine ungerade Anzahl N dieser Einheiten Platz findet. Die Speicherplatte w^;rd dadurch in Sektoren Su Sz... Sn unterteilt, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. In den Untersektoren FS₁, FS₂... FSn sind die Führungssegmente FSC und die unbeschriebenen Segmente SG in alternierender Folge angeordnet, wenn man sich auf einen Untersektor FS in radialer Richtung auf der Platte bewegt. Der radiale Abstand zwischen den Führungssegmenten FSG ... ist also doppelt so groß wie der zwischen den Datenspiralen D_s ... Dies ist einer der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung. Auf beiden Seiten der Führungssegmente FSG ... ist also genügend Platz, um diese seitlich abtasten zu können; dagegen können die Datenspiralen Ds ... so dicht wie möglich aneinander gepackt werden. Dadurch wird eine extrem hohe Speicherdichte erreicht.

Die Spirale beginnt mit einem Umlauf, der nur aus Führungssegmenten FSG' besteht und der so eingeteilt ist, daß er sich der oben erwähnten Periodizität anpaßt. Zum Beispiel können die Spiral;.:=schnitte, die in die Sektoren S>, S₂ ... S_n fallen, d^ Struktur der Führungssegmente FSG, die gegebenenfalls auch etwas breiter als die der Datenspirale sein kann, besitzen und die Spiralabschnitte, die in die Sektoren S₂, S₄... S/v-i fallen unbeschrieben bleiben, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. In einer anderen Ausführungsform haben nur die Spiralabschnitte, die in die Untersektoren FS_h FSi --- FSn fallen, die Struktur der Führungssegmente und der Rest des ersten Umlaufs der Spirale ist unbeschrieben.

Das optische System für einen Speicher, der nach dem vorgeschlagenen Verfahren arbeitet, besteht nach F i g. 2 aus einer Lichtquelle 1, einem Modulator la, zwei Stufen 2, 3 eines schnellen Lichtablenkers, einer Aufweitungsoptik 4, einem im Vergleich zum schnellen Lichtablenker langsamen Lichtablenker 5, einem Objektiv 6, einer Linse 12 und einem feststehenden, positionsunempfindlichen Photodetektor t3.

Mit dem Modulator la kann der Lichtstrahl auf wenigstens zwei Intensitätsstufen geschaltet werden. Die hohe Intensitätsstufe wird zum Schreiben der Daten verwendet und muß ausreichen, um den Zustand des Speichermaterials zu verändern. Beim Lesen der Daten und zum Abtasten der Führungssegmenie wird nur die niedrige Intensitätsstufe verwendet. Sie darf den Zustand der Speicherschicht 15 nicht verändern.

Der schnelle Lichtablenker kann in bekannter Weise durch einen digitalen elektrooptischen Lichiablenker, wie er z. B. von U. J. Schmidt in Physics Letters, Band 12, Seiten 205-206 (1964) beschrieben wurde, oder durch einen akustooptischen Lichtablenker, wie er z. B. vor; R. W. Dixon in IEEE Transactions on Electron Devices, Bar.J ED-17, Seiten 229 - 235 {1969) beschrieben wurde, ausgeführt werden. Diese Lichtablenkertypen können einen Lichtstrahl innerhalb von MikroSekunden in die gewünschte Richtung ablenken. Falls der schnelle Lichtablenker durch einen digitalen elektrooptischen Lichtablenker verwirklicht wird, kann dieser auch die Funktion des Modulators übernehmen.

Der langsame Liehtablenker 5 kann in bekannter Weise dadurch verwirklicht werden, daß der Lichtstrahl durch einen piezoelektrisch oder elektrodynamisch gesteuerten, im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2, innerhalb der Zeichenebene schwenkbaren Spiegel 5' abgelenkt wird. Derartige Systeme können einen Lichtstrahl innerhalb von Millisekunden in jede gewünschte Richtung ablenken. Siehe z. B. D. Zook in Applied Optics. Vol. 13, Nr. 4 (1974), Seiten 875 - 887.

Durch das Objektiv 6 werden die Lichtstrahlrichtungen, d-c durch die beiden Lichtablenksysteme erzeugt werden, in Brennfleckpositionen auf der Speicherschicht IS der Speicherplatte 14 Überführt. Die langsame Lichtablenkung kann auch durch laterales Verschieben des Objektives 6 Über die Speicherplatte 14 durchgeführt werden. Das Verfahren benötigt nur einen feststehenden ortsunempfindlichen Detektor 13. Dieser ist entweder hinter der Speicherschicht, falls in Transmission, oder vor der Speicherschicht, falls in Reflexion ausgelesen wird, angebracht. Falls in Reflexion ausgelesen wird, wird der Spiegel S' des langsamen Lichtablenkers 5 durch einen StrahlteilerwCrfel ersetzt. Vor dem Detektor 13 befindet sich eine Linse 12, durch die das Licht, das von der Speicherschicht 15 reflektiert oder transmittiert wird, auf den Detektor gebündelt wird.

Bei einer piezoelektrisch oder elektrodynamisch gesteuerten Verschiebeeinrichtung zur lateralen Verschiebung des Objektives 6 in radialer Richtung wird die Positionsverschiebung dadurch geprüft, daß der Lichtstrahl auf Führungssegmente FSG des vorhergehenden Umlaufs der Spirale D_s springt, und durch deren Abtastung photoelektrische Signale 13 gewonnen werden, mit denen die Verschiebeeinrichtung gegebenenfalls nachgestellt und ein nahezu konstanter Abstand zum vorhergehenden Umlauf der Daten-Spirale Ds eingehalten wird.

Die beiden Strahlrichtungen, die durch die erste Stufe

2 des schnellen Lichtablenkers wahlweise schnell hintereinander angesteuert werden können, entsprechen zwei halbUberlappenden Brennfleckpositionen auf der Speicherplatte 14, mit denen die Führungssegmente abgetastet werden. Durch die zweite Stufe 3 des schnellen Lichtablenkers können die erwähnten Lichtstrahlen auf das benachbarte Führungssegment des vorhergehenden Umlaufes der Spirale geschaltet werden, falls sie auf ein unbeschriebenes Segment im Untersektor treffen, in dem das entsprechende Führungssegment liegt.

Der langsame Lichtablenker 5 lenkt die erwähnten Lichtstrahlen so ab, daß bei einem Umlauf der Speicherplatte 14 ein Umlauf der Spirale beschrieben oder gelesen wird. Mit diesem Lichtablenker 5 können mehrere Tausend Richtungen angesteuert werden. Diese Strahlrichtungen werden durch das Objektiv 6 in ebenso viele Brennfleckpositionen auf der Speicherschicht 15 abgebildet. Ihre Zahl ist gleich der Zahl der Umläufe der Spirale.

Die Lichtquelle 1. der Modulator la und die Lichtablenkersysteme 2.3 und 5 befinden sich auf einer festen Grundplatte 20. Man muß jedoch davon ausgehen, daß die rotierende Speicherplatte 14 bezüglich dieser Grundplatte kleine Bewegungen in radialer und vertikaler Richtung ausführt.

Die Bewegungen der Speicherplatte 14 in radialer Richtung werden durch kleine Drehbewegungen des Spiegels 5' des langsamen Lichtablenkers 5 ausgeglichen. Wenn der Lichtstrahl auf bestimmte Untersektoren FS, trifft, wird mit Hilfe des über eine Spurorganisationsstufe 24 angesteuerten schnellen Lichtablenkers 2,

3 ein Führungssegment rechts und links abgetastet Die Spurorganisationsstufe wird mit der Frequenz f, eines Taktgenerators 21 getaktet und gibt die Signale aus der Dateneingabe auf den Modulator la und nimmt die Umschaltung der schnellen Lichtablenker 2,3 mit Hilfe der vom Taktgenerator 21 gelieferten Clock-Pulse fps. fos vor. Aus einem sich daraus ergebenden Differenzsignal wird abgeleitet, nach welcher Seite des Führungssegmentes der Lichtstrahl ausgewandert ist. Mit dem vom Verteiler 25 abgegebenen Differenzsignal wird nach Verstärkung in Differenzverstärkerstufe 26 der $ langsame Lichtablenker 5 über eine Steuer-Elektronikstufe 27 angesteuert und der Lichtabstrahlablenkwinkel korrigiert, indem die Steigung des vom Sägezahngenerator 22 erzeugten Sägezahns entsprechend variiert wird.

ίο Der Verteiler 25, der auch die Impulse für die mit getakteten Schieberegistern wie bei der Dateneingabe 23 ausgestatteten Datenausgabe DA liefert, ist (nach Fig.2a) ein Schalter 55, der mit der Frequenz f, getaktet wird. Die Schalterstellungen werden durch die

ι S Clock- Pulse fos. ffs festgelegt.

Die kleinen Bewegungen der Speicherplatte 14 in vertikaler Richtung werden mit Hilfe eines Kapazitätsfvleß- und Regelsystems 19 ausgeglichen. Dieses Verfahren wurde z. B. in der Ptiiiips Technischer.

Rundschau Band33.Seiten202-205(1973/74)beschrieben. Das Objektiv 6 hat bei einer Auflösung von mehreren Tausend Punkten mit einem Punktabstand von 2 Mikrometern nur eine Schärfentiefe von 7 Mikrometern. Sein Abstand zur Speicherschicht 15 muß deshalb auf 1—2 Mikrometer genau eingehalten werden. Dazu ist das Objektiv 6 auf zwei Piezosäulen 10, 11 befestigt, die wiederum auf der festen Grundplatte gehaltfc/t sind. Am Rande des Bildfeldes des Objektivs 6 wird die Kapazität zwischen am Objektiv befestigten

jo Kondensatorplatten 7,8 und metallisierten Ringelektroden, die direkt au? der Speicherplatte 14 aufgedampft sind, gemessen und Signale gewonnen, mit denen die beiden Piezosäulen 10,11 angesteuert werden. Zum Einschreiben wird die Dateneingabe 23 durch den Taktgenerator 21 gesteuert. Das aus 23' kontinuierlich einlaufende digitale Dateneingangssignal wird komprimiert, urn Zeit für die Erzeugung bzw. das Abtasten von Führungssegmenten auf der Speicherplatte zu gewinnen. Das geschieht mit Hilfe von zwei Schieberegistern, die abwechselnd mit der Taktfrequenz f_c gefüllt und mit der Taktfrequenz f, entleert werden. Mit Hilfe des Taktgenerators 21 werden auch die digitalen Daten zu Datenblöcken zusammengefaßt und die Einteilung der Speicherplatte 14 in eine ungerade

Zahl N von Sektoren vorgenommen sowie der Plattenrotationsantrieb 16 durch eine Regelstufe 17 gesteuert. Vor dem ersten Einschreiben von Daten wird eine Führungsspur auf den ersten Umlauf der Spirale eingeschrieben. Die Periode, in der die Führungsseg-

mente in den Sektoren 5 oder Untersektoren FS angebracht werden, wird vom Taktgenerator 21 geliefert Der erste Umlauf der Spirale wird durch den langsamen Lichtablenker 5 erzeugt, der durch den Sägezahngenerator 22 über eine Steuer-Elektronikstufe

27 durch von Transistorschaltern gesteuerten Auf- bzw. Entladung des Sägezahnspannungskondensators angesteuert wird. Bei den nun folgenden weiteren Umläufen der Spirale wird ein fester Abstand zur ersten Spirale eingehalten, indem mit dem schnellen Lichtablenker 2,3

zwischenzeitlich die Führungssegmente des vorhergehenden Umlaufs auf der Spirale abgetastet werden und bezüglich dieses Umlaufs der Lichtablenker 5 erforderlichenfalls nachgeführt wird.

Im folgenden wird ein vollständiger Zyklus beim

&5 Einschreibvorgang genauer beschrieben: Es wird angenommen, daß gerade der zweite Umlauf der Spirale beschrieben wird und daß durch die von der Spurorganisationsstufe 24 angesteuerte zweite Stufe 3

des schnellen Lichtabienkers gerade der Lichtstrahl vom Ende des ersten Umlaufs der Spirale auf den Beginn des ersten Umlaufs im Untersektor FSi umgeschaltet wurde. In FSi wird nun mit Hilfe der ersten Stufe 2 des schnellen Lichtabienkers das Führungssegment abgetastet und der Lichtablenker 5 gegebenenfalls nachgestellt. Durch ein vom Taktgenerator 21 abgeleitetes Signal wird der Lichtstrahl vom Führungssegment mit der zweiten Stufe 3 des schnellen Lichtabienkers zurück auf den zweiten Umlauf der Spirale geschaltet. Von hier im Sektor Si bis zum Beginn des Sektors Si wird uer langsame Lichtablenker 5 durch den Sägezahngenerator 22 gesteuert und erst wieder durch Springen auf das Führungssegment des ersten Umlaufs im Untersektor FSj kontrolliert und gegebenenfalls nachgestellt.

Zum besseren Verständnis ist in Fig.2A ein Zeitimpulsschema für den Schreibvorgang und in F i g. 2B ein Zeitimpulsschema für den Lesevorgang angegeben.

Der Lichtmodulator la wird nun über die Dateneingabe 23 angesteuert und ein Datenblock im Sektor Si eingeschrieben. Beim Eintreffen am Sektor Sj wird ein neues Führungssegment im Untersektor FS2 des zweiten Umlaufs der Spirale eingeschrieben und anschließend ein Datenblock im Sektor S2. Darauf wird der Lichtstrahl durch die zweite Stufe 3 des schnellen Lichtabienkers auf das Führungssegment im Untersektor FSi des ersten Umlaufs der Spirale schnell abgelenkt uiu* der beschriebene Zyklus läuft von neuem ab.

Beim Lesevorgang wird die Intensität des Lichtstrahls durch den Modulator la konstant auf die Leseintensität reduziert und mit Hilfe der beiden Lichtablenksysteme 2,3 und S und des Detektors 13 zuerst der erste Umlauf der Spirale, welcher nur Führungssegmente enthält, aufgesucht. Nun kann entweder die gesamte Spirale abgetastet werden, wobei jetzt der langsame Lichtablenker 5 nur einen Sektor frei zu durchlaufen braucht, da im Gegensatz zum Schreiben entweder das Führungssegment im gerade abgetasteten Umlauf oder falls ein unbeschriebenes Segment im Umlauf angetroffen wird, das Führungssegment des vorhergehenden Umlaufs zur Nachjustierung des langsamen Lichtabienkers 5 benutzt werden kann.

Das Verfahren gewährt aber auch wahlfreien Zugriff zu jedem Datenblock. Der langsame Lichtablenke* 5 vollführt eine auf die Plattenrotation zeitlich abgestimmte kontinuierliche Ablenkbewegung und sucht vom Beginn der Führungsspirale FSC im Sektor Si entweder das Führungssegment FSC des Sektors S? auf dem nächsten Umlauf der Spirale auf oder allgemeiner ein Fühningssegment im Sektor 5Ί+*, auf dem Arjten Umlauf der Spirale. Der Lichtablenker 5 wird, wenn dieses Führungssegment erreicht ist, durch Abtasten dieses Führungssegmentes auf dieser Position kurzzeitig eingefangen.Von dort aus wird zeitlich abgestimmt mit der Plattenrotation, die kontinuierliche Ablenkbewegung zum nächsten ausgewählten und weiter innen auf der Spirale gelegenen Führungssegment neu gestartet Auf diese Weise kann mit dem Lichtablenker 5 ein gewünschter Umlauf der Spirale erreicht werden und in diesem Umlauf der gewünschte Datenblock D aufgesucht werden.

Die wahlfreie Zugriffszeit beträgt höchstens die Zeit für zwei Piauenumdrehungen, fails beim radialen Abfahren der Spirale das Führungssegment des nächstfolgenden Sektors im nächstfolgenden Umlauf der Spirale aufgesucht wird und die Gesamtzahl der Umläufe der Spirale kleiner oder gleich der Anzahl der Sektoren ist.

Wie in F i g. 3 dargestellt, wird die Speicherflache der Speicherplatte in radiale Bereiche eingeteilt. In jedem radialen Bereich werden die Daten auf einer Spirale aufgezeichnet. Jede Spirale besitzt eine Sektoreinteilung.

Für jeden radialen Speicherbereich werden das Objektiv 6, mit dem der Lichtstrahl auf die Speicherflä ehe 15 fokussiert wird, und das langsame Ablenksystem 5,5', mit dem der Fokus in radialer Richtung verschoben werden kann, verwendet. Das Objektiv 6, das dazugehörige Ablenksystem 5, 5', und der dazugehörige radiale Speicherbereich ÄS. ... werden als Kanal K ...

bezeichnet. Mehrere Kanäle K ... werden zu einer Kanalgruppe zusammengefaßt.

In F i g. 4 ist schema tisch der optische Aufbau für eine Kanalgruppe eines optischen Mehrkanalnlattenspeichersystetis dargestellt. Alle Kanäle einer Kanal· gruppe haben eine Lichtquelle 1, einen Intensitätsmodulator Xa und den schnellen Lichtablenker 2, 3, die zum Speichern und Wiedergewinnen digitaler Daten benötigt werden, gemeinsam. Mit Hilfe einer optischen Multiplexeinheit MUX werden die Kanäle K_Jt Kb. K,·. Kj einer Kanalgruppe angesteuert. Der Kanal K., z. B. besteht aus dem Objektiv 6 und langsamen Lichtablenker 5a, dem radialen Bereich 15a der Speicherfläche 15 und dem Fotodetektor 13a.

Die optische Multiplexeinheit MUX besteht aus einer

jo Folge von elektrisch oder magnetisch steuerbaren Polarisationsschaltern P und polarisationsabhängigen Strahlteilerwürfeln T. Die Funktionsweise eines polarisationsabhängigen Strahlteilerwürfels T ist in Fig. 5a erläutert. Ein Lichtstrahl, der in .v-Richtung einfällt und

J5 parallel zur x-Richtung polarisiert ist. wird durch den Strahlteilerwürfel Tin y-Richtung hindurchgelassen. Ein Lichtstrahl, der in y-Richtung einfällt, aber senkrecht zur x- undy-Richtung polarisiert ist, wird an der Fläche AB reflektiert. Das Intensitätsverhältnis zwischen den beiden austretenden Strahlen läßt sich durch die Polarisation des einfallenden Strahls einstellen.

In Fig.5b ist eine Ausführungsform der optischen Multiplexeinheit dargestellt. Zur Beschreibung der Funktionsweise wird angenommen, daß das einfallende Licht in x-Richtung linear polarisiert ist und die Polarisationsschalter so eingestellt sind, daß sie bei der Spannung 0 die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes nicht ändern und bei der Spannung L die Polarisationsrichtung in die z-Richtung schalten. Wenn

so der Polarisationsschalter Äi in der Stellung L ist, so wird die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes in die z-Richtung geschaltet. Das einfallende Licht wird durch den polarisationsempfindlichen Strahlteilerwürfel Tj in den Kanal K\ umgelenkt Steht der Polarisationsschalter Pi in Stellung 0 und der Polarisationsschalter Fj in Stellung L, dann wird das einfallende Licht durch T, hindurchgelassen und durch T2 in den Kanal K2 umgelenkt, usw. Für die Ansteuerung des letzten Kanals K_n der Kanalgruppe ist nur ein Umlenkprisma S erforderlich, das den durch den vorangehenden polarisationsempfindlichen StrahlteilerwüHel T_n-1 hindurchgelassenen Lichtstrahl in den Kanal K_n umlenkt. Ist das einfallende Licht in z-Richtung polarisiert so ist nur die Stellung des Polarisationsschalters P, von L in 0 bzw. 0 in L zu ändern. Durch die Ansteuerung der Polarisationsschalter P\,.., P_n-1 mit den Spannungen 0 oder L wird ein bestimmter Kanal K-, adressiert und mit der gesamten Lichtintensität des einfallenden Licht-

Strahls beaufschlagt.

Diese Schaltungsweise erlaubt die Adressierung der Kanäle K\, K_n im Zeitmultiplexverfahren. Werden

dagegen an die Polarisationsschalter P , P_n.,

geeignete Zwischenspannungen U(0< U< L) gelegt, so werden alle Kanäle K_u .... K_n parallel adressiert. Die Lichtiniensität pro Kanal beträgt bei geeigneter Wahl der Spannungen den n-ten Teil der einfallenden Lichtintensität.

In F i g. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kanalgruppe aus drei Kanälen K_u K₂, K₁ dargestellt. Die Objektive 6.1 .... 6.3 stehen fest. Die Radialbewegung des Fokus in den Speicherflächenbereichen 15.1,

.... 15.3 wird mit den Spiegelablenkern 5.1 5.3

erzeugt. Die Lichtstrahlen, die die Multiplexeinheit

verlassen, werden durch die Umlenkprismen U\ U₁

auf die Spiegelablenker gerichtet.

In F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Kanalgruppc, die aus zwei Kanälen K₁, Ki besteht, dargestellt. Das Objektiv 6.1 und der polarisationsempfindliche Strahlteilerwürfel Ti sind auf einem Verschiebetisch ν,, das Objektiv 6.26.2 und das Umlenkprisma S auf einem Verschiebetisch V₂ montiert. Die Fotodetektoren 13.1, 13.2 stehen fest. Die Radialbewegung des Fokus in den Speicherflächenbereichen 15.1 und 15,2 wird durch eine Verschiebung der Verschiebetische Vi und V2, die _Λ. B. durch je ein Lautsprechersystem elektrisch gesteuert werden kann, ausgeführt.

In beiden Ausführungsbeispielen wird die Anordnung von Kanälen zu einer Kanalgruppe so vorgenommer, daß in radialer Richtung genügend Raum für den mechanischen Aufbau der optischen Komponenten der Kanäle entsteht. Der Bereich zwischen den ringförmigen Speicherflächen einer Kanalgruppe, z. B. zwischen 15a, \5b, 15c und \5d in F i g. 4, kann von einer anderen unabhängigen Kanalgruppe genutzt werden.

Beim Speichern der Daten werden die Kanäle einer Kanalgruppe vorteilhaft im Zeitmultiplexverfahren betrieben. Es steht dann die volle Intensität der

i) Lichtquelle für jeden Kanal zur Verfügung. Bei den Speichermaterialien, bei denen die absorbierte Lichtenergie in einem Erwärmungsvorgang zum Speicherprozeß verwendet wird, ist nämlich der Wirkungsgrad größer für den Fa!! der Belichtung »ηί· grnßrr Intensität

JH und kleiner Belichtungszeit als für den Fall der Belichtung mit kleiner Intensität und großer Belichtungszeit. Beim Lesen der gespeicherten Daten werden die Kanäle einer Kanalgruppe vorteilhaft parallel betrieben.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Optisches System zum wahlfreien Speichern und Wiedergewinnen digitaler Daten mit einer rotierenden Speicherplattenschicht (15), die in Abhängigkeit von den Daten sowohl durch einen mittels eines Ablenksystems als auch mittels eines schnellen Lichtablenkers ablenkbaren, von einer Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es sind bereits digitale Speichersysteme bekannt, die die hohe Speicherdichte, die mit optischen Methoden erreichbar ist, ausnutzen, z. B. wird in der US-PS 36 24 284 für photographische Aufzeichnung digitaler Daten ein Abspielsystem einschließlich eines optischen Scanners beschrieben. Der Scanner dieses Systems lenkt einen Lichtstrahl Li zwei Dimensionen so ab, daß