DE69226122T2 - Optoelektronisches Speichersystem - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf optoelektronische Speichersysteme mit einem Speicherelement, in dem Informationen in optisch lesbarer Form gespeichert werden, und mit Lesemitteln zum optischen Lesen der Informationen im Speicherelement und zum Liefern eines entsprechenden elektrischen Ausgangssignals.
• Eine gut bekannte Form von optoelektronischen Speichersystemen, die für das Speichern und Abrufen von Daten geeignet ist, ist das CD-ROM-System, in dem Informationen auf einer optischen Platte gespeichert werden und ausgelesen werden, indem ein Laserstrahl auf die Platte gerichtet wird und der reflektierte Strahl erkannt wird, welcher entsprechend den gespeicherten Informationen moduliert wurde. Das Auslesen erfolgt, indem die Platte mit einem Laserstrahl abgetastet wird, was ein Drehen der Platte und eine Bewegung des Lesekopfes in radialer Richtung zur Platte voraussetzt. CD-ROM-Systeme sind in der Lage, große Datenmengen zu speichern und schnell auf Informationen zuzugreifen. Durch das Prinzip der Laserabtastung wird die Lesevorrichtung allerdings aufwendig, und es wird eine elektromechanische Abtastanordnung mit Elektromotoren und einem optischen System benötigt; dies führt dazu, daß eine Mindestgröße nicht unterschritten werden kann und eine geeignete Stromversorgung erforderlich ist, so daß die Anwendung der Laserabtastung begrenzt ist und die mögliche Integration in andere Geräte, vor allem in tragbare Datensysteme, behindert wird.
• In einem früheren Vorschlag für ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, wie er in der Patentschrift GB-A-1304363 beschrieben ist, wurde nahegelegt, daß Informationen, in diesem Fall Audioinformationen, in einem photographischen Film gespeichert und mit Hilfe eines Laserstrahls gelesen werden können, der auf eine Seite des Films gerichtet wird, wobei ein Detektor auf der anderen Seite des Films angeordnet ist. In diesem Vorschlag bleibt der photographische Film stationär und der Laserstrahl wird mit Hilfe eines elektrooptischen Ablenkungssystems über seine Oberfläche geführt. Das System erfordert jedoch ebenfalls ein optisches System zum Lenken und Fokussieren des Strahls auf den Film und zum Sammeln des den Film durchdringenden Lichts, das auf den Detektor fokussiert wird, und es unterliegt dementsprechend einigen der Nachteile, die mit CD-ROM-Systemen verbunden sind.
• Vor kurzem wurde ein optisches Datenkartensystem vorgeschlagen, bei dem Daten in einer leicht transportierbaren und kostengünstigen Speicherkarte mit einem optisch empfindlichen Medium gespeichert werden, wobei die Informationen mit Hilfe eines Lasers geschrieben werden. In der Patentschrift GB-A-2161632 wird ein Lesegerät zum Lesen von Informationen von einer solchen Karte beschrieben, das einen Lesekopf umfaßt, welcher einen Lichtstrahl auf die Karte lenkt, und bei dem das von der Karte entsprechend den gespeicherten Informationen reflektierte Licht an eine Detektorgruppierung weitergeleitet wird. Die Karte wird unter der Steuerung eines Elektromotors in einer ersten Richtung in bezug auf den Lesekopf bewegt, während der Kopf durch einen elektromechnischen Stellantrieb in einer zweiten Richtung rechtwinkelig zur ersten Richtung bewegt werden kann, so daß die gespeicherten Informationen abgetastet werden können. Das Lesegerät unterliegt daher ebenfalls ähnlichen Nachteilen wie das eines CD-ROM-Systems.
• Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 32, Nr. 3B, August 1989, Seite 330-332, wird ein Nurlesespeichergerät für Videodaten beschrieben, das mit einer mit Löchern versehenen Datenkarte arbeitet, wobei die Löcher Datenbits darstellen, welche durch spaltenförmig angeordnete lichtemittierende, lumineszente Streifen an der einen Seite der Karte und durch reihenförmig angeordnete Lichtsensoren senkrecht zu den lichtemittierenden Streifen an der anderen Seite der Karte gelesen werden. Die lichtemittierenden Streifen werden nacheinander abgetastet und man erhält ein ausgelesenes Signal von den in Reihen angeordneten Lichtsensoren, je nachdem, ob ein Loch an den Kreuzungspunkten in der Karte vorhanden ist oder nicht.
• In der Patentschrift EP-A-0298460 wird eine bildformende Anordnung in einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät beschrieben, die eine matrixförmige Gruppierung von Flüssigkristall-Mikroblenden in Reihen und Spalten hat, welche von einer Seite beleuchtet wird und mit Hilfe von Bilddatensignalen betätigt werden kann, die den Mikroblenden zugeführt werden, um über ein Linsensystem an der anderen Seite ein Lichtmusterbild auf einer lichtempfindlichen Trommel entsprechend den Bilddaten zu erzeugen, die den einzelnen Mikroblenden in der Matrix zugeführt wurden.
• Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein optoelektronisches Speichersystem zu schaffen, das kostengünstig und relativ einfach herzustellen und zu benutzen ist.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Speichersystem zu schaffen, das bei einer bestimmten Speicherkapazität relativ geringe Abmessungen haben und in einem portablen Gerät eingesetzt werden kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein optoelektronisches Speichersystem mit einem planaren Speicherelement geschaffen, in dem Informationen in einer zweidimensionalen Gruppierung von Speicherplätzen gespeichert werden, deren Lichtdurchlässigkeitseigenschaften den gespeicherten Informationen entsprechen, und mit Lesemitteln zum optischen Lesen der Informationen im Speicherelement und zum Liefern eines entsprechenden elektrischen Ausgangssignals, wobei die Lesemittel über eine planare Gruppierung von linearen lichtempfindlichen Elementen verfügen, die parallel zu dem Speicherelement und auf einer Seite hiervon angeordnet sind, wobei die linearen lichtempfindlichen Elemente sich in einer ersten Richtung parallel zueinander erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesemittel eine planare Gruppierung von linearen elektrooptischen Blenden umfaßt, die parallel zu dem Speicherelement und auf dessen anderer Seite angeordnet sind, wobei sich die linearen elektrooptischen Blenden parallel zueinander in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstrekken; Mittel zur Flutlichtbeleuchtung der Eintrittsseite der Blendengruppierung mit Licht, das im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Gruppierung elektrooptischer Blenden gerichtet ist; und eine Ansteuerungsschaltung zur selektiven Betätigung der Blenden.
• Es ist zu beachten, daß der hier verwendete Ausdruck "Licht" auch die nicht-sichtbaren Anteile des Spektrums, zum Beispiel Infrarot, umfassen soll.
• In der Praxis können die elektrooptische Blendengruppierung, die Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente und die Beleuchtungsmittel zusammen montiert werden, um eine Leseeinheit zu bilden. Ausleseregionen in einer Matrixgruppierung mit Reihen und Spalten erhält man an den Kreuzungspunkten der Gruppe von linearen Blenden und der linearen lichtempfindlichen Elemente, und die Information in den Speicherplätzen des Speicherelements, die sich an denjenigen Positionen befinden, welche diesen Ausleseregionen entsprechen, können ausgelesen werden. Das Speicherelement kann permanent zwischen den beiden Gruppierungen angeordnet sein. Vorzugsweise werden die Gruppierungen jedoch so montiert, daß ein Speicherelement in einen bestimmten Zwischenraum zwischen der Blendengruppierung und der Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente eingefügt wird und auch herausgenommen werden kann.
• Die Erfindung nutzt ein optisches Festkörper-Abtastverfahren, um die in dem Speicherelement gespeicherten Informationen zu lesen. In einer Ausführungsform des durch die Erfindung geschaffenen Speichersystems kann das Abtasten der im Speicherelement gespeicherten Daten zeilenweise erfolgen, indem die elektrooptischen Blenden benutzt werden, und es werden weder elektromechanische Komponenten, zum Beispiel Motoren, noch optische Komponenten, zum Beispiel Linsen, zum Lenken und Steuern des abtastenden Lichtstrahls benötigt. Dadurch ist es möglich, das Speichersystem mit sehr kompakten Abmessungen herzustellen. Die Gruppierung der elektrooptischen Blenden und die Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente brauchen nur eine Fläche einzunehmen, die in etwa der Informationsspeicherfläche der Speicherelemente entspricht. Das Speicherelement kann zum Beispiel Abmessungen haben, die denen einer typischen Kreditkarte ähnlich sind.
• Das System kann in einer ähnlichen Weise wie herkömmliche CD-ROM- und magnetische Diskettensysteme und für ähnliche Anwendungen benutzt werden. Das Speicherelement könnte als Alternative zu einem Audio-CD-Spieler benutzt werden, um Audio-Informationen (z. B. Musik) zu speichern, wobei die Lesemittel ein Audio-Ausgangssignal liefern. Dank seiner kompakten Bauweise und der relativen Einfachheit ist vorstellbar, daß das System in verschiedene Anlagen integriert werden und für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt werden kann, zum Beispiel in der Art eines Smartcard-Systems.
• Durch die Verwendung eines Flutlichtbeleuchtungsmittels, das stark parallelgerichtetes Licht erzeugt, welches im wesentlichen senkrecht auf die Eintrittsseite der elektrooptischen Blendengruppierung fällt, und durch Minimieren des Abstands zwischen der elektrooptischen Blendengruppierung und der Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente kann eine hohe Dichte der Ausleseregionen erreicht werden. Außerdem kann auf optische Elemente wie Linsen zwischen dem Beleuchtungsmittel und der Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente verzichtet werden.
• Die elektrooptischen Blenden umfassen vorzugsweise Flüssigkristallblenden, wobei jede Blende eine einzeln und separat steuerbare Region eines Flüssigkristallfeldes enthält. Die Blenden werden geöffnet, wenn sie betätigt werden, um Licht von der Lichtquelle passieren und somit zum Speicherelement gelangen zu lassen, und sie werden geschlossen, um das Licht zu blockieren, wenn sie nicht angewählt sind. Damit die Blenden in der Lage sind, in nicht angewähltem Zustand das einfallende Licht möglichst wirksam zu blockieren und somit ein gewünschtes hohes Ein/Aus-Lichtkontrastverhältnis zu erreichen, umfaßt jede Blende vorzugsweise mindestens zwei Flüssigkristallelemente, die optisch in Reihe angeordnet sind.
• Diese lichtempfindlichen Elemente sind vorzugsweise längliche Dünnschicht-Bauteile auf einem gemeinsamen Träger. Die Bauteile umfassen vorzugsweise Photodioden, zum Beispiel NIP-Bauelemente, obwohl auch andere Arten von Bauteilen vorgesehen werden könnten, die so angeordnet werden können, daß ein elektrisches Signal in Reaktion auf den Lichteinfall erzeugt wird. Die Technologie zur Herstellung solcher Dünnschicht-Bauteile findet heutzutage weitverbreitet Anwendung und wird im allgemeinen bei der Fertigung von großflächigen Lichtsensor-Gruppierungen eingesetzt.
• Die Verwendung von Dünnschicht-Bauelementen für die Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente und von Flüssigkristallelementen für die Gruppierung der Lichtblenden bedeutet, daß diese Komponenten eine vergleichsweise geringe Dicke haben. Wenn sie in ihrer funktionellen Konfiguration mit einem Zwischenraum zwischeneinander angeordnet werden, in den das Speicherelement eingefügt wird, braucht daher die Gesamtdicke der Zusammenstellung nur geringfügig größer zu sein als die kombinierte Dicke dieser beiden Komponenten und des Speicherelements. Darüber hinaus ist die Technologie für Flüssigkristall-Blendengruppierungen und Gruppierungen lichtempfindlicher Dünnschicht-Bauteile so weit fortgeschritten, daß diese Komponenten kostengünstig und zuverlässig und in verschiedenen Größen entsprechend der jeweiligen Größe des Speicherelementes hergestellt werden können. Wie oben erwähnt, kann letzteres die Größe einer Kreditkarte haben, obwohl auch größere Elemente verwendet werden können, wenn eine größere Speicherkapazität benötigt wird, zum Beispiel mit Abmessungen von sechs oder zehn Quadratzoll oder sogar noch größer, da diese Abmessungsanforderungen mit der für die Lesemittel-Komponenten zur Verfügung stehen den Technologie leicht erfüllt werden können.
• Das Speicherelement kann jedes geeignete optische Medium enthalten, in dem örtlich begrenzte Bereiche zur Aufzeichnung von Informationen permanent oder umkehrbar selektiv lichtdurchlässig, lichtundurchlässig oder teilweise lichtdurchlässig gemacht werden können. Ein solches Medium kann photographischen Film umfassen. Alternativ können Speicherelemente mit photochromem Material, Flüssigkristall-Polymer-Mmaterial oder gekapselter Flüssigkristallfilm verwendet werden.
• Der Vorteil der Verwendung von photographischem Film für das Speicherelement besteht darin, daß er kostengünstig ist und zum Beispiel durch Replikation unter Verwendung eines Master-Elements als Maske die einfache Massenfertigung von Speicherelementen erlaubt. Andere Formen des Speicherelements, zum Beispiel Flüssigkristallzellen mit Bildpunktelementen, die die Speicherplätze darstellen, oder photochrome Elemente können kostenaufwendiger sein, bieten aber den Vorteil, daß sie nach Wunsch programmierbar sind, indem die Informationen elektrisch bzw. optisch geschrieben werden.
• Die Speicherplätze sind in Reihen und Spalten angeordnet, wobei ihre Größe und ihr Abstand der Matrix der Ausleseregionen entsprechen, die durch die Kreuzungsregionen gebildet werden, welche durch die sich schneidenden Gruppen von elektrooptischen Blenden und lichtempfindlichen Elementen definiert werden. Wenn eine Blende betätigt wird, wird daher eine entsprechende Zeile von Speicherplätzen beleuchtet und ausgelesen.
• Es kann immer nur eine Gruppierung von elektrooptischen Blenden betätigt werden, so daß auf Zeilen, zum Beispiel auf Reihen von Speicherplätzen, zugegriffen werden kann, indem sie nacheinander abgetastet werden. Alternativ kann das Lesemittel auch direkt auf die Reihen zugreifen, indem selektiv eine oder mehrere Blenden der Gruppierung betätigt werden, um auf bestimmte Informationen zuzugreifen, die in der zugehörigen Speicherplatzreihe gespeichert sind. Da das Lesemittel vollständig in Halbleitertechnik ausgeführt ist und keine elektromechanischen Teile enthält, kann der Zugriff auf die Informationen bei beiden Betriebsarten schnell erfolgen.
• Die Informationen können in binärer Form in dem Speicherelement aufgezeichnet werden, wobei die Regionen des Mediums, die die einzelnen Speicherplätze definieren, entweder transparent oder undurchlässig sind, so daß abhängig vom Zustand des Speicherplatzes der Teil des lichtempfindlichen Elements, der einer bestimmten Speicherregion entspricht, auf die Betätigung der zu dieser Region gehörenden Blende hin entweder beleuchtet wird oder nicht. In diesem Fall brauchen die lichtempfindlichen Elemente nur ein identifizierbares Ausgangssignal in Reaktion auf das eingefallene Licht liefern zu können. Es ist jedoch vorgesehen, daß Informationen in der Form eines mehrstufigen quasi-analogen optischen Transmissionsfaktors in der Art einer Grauskala auf gezeichnet werden können, wobei einzelne Speicherplätze einen von einer Reihe von Lichtdämpfungspegeln liefern, die zwischen im wesentlichen voller Durchlässigkeit und vollständiger Undurchlässigkeit liegen. In diesem Fall müssen die lichtempfindlichen Elemente jedoch auf verschiedene Beleuchtungspegel reagieren, um entsprechend unterschiedliche Ausgangssignale zur Unterscheidung der Informationen zu erzeugen. Wenn die lichtempfindlichen Elemente ausreichend empfindlich sind, kann die in den Speicherelementen gespeicherte Information in der Form einer stetig variablen Lichtdurchlässigkeitskennlinie vorliegen, wobei die Leseeinheit dann ein vollkommen analogartiges Ausgangssignal für jeden Speicherplatz liefert.
• Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Speichersystems ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• die Fig. 1 und 2 eine schematische Seitenansicht, die die Anordnung der Hauptkomponenten des Speichersystems darstellt, beziehungsweise eine diagrammartige Draufsicht des Speichersystems; und
• Fig. 3 eine schematische Querschnitt-Ansicht durch einen Teil des Speichersystems aus Fig. 1.
• Es ist zu beachten, daß die Figuren lediglich schematische Darstellungen sind und nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vor allem können bestimmte Abmessungen, zum Beispiel die Dicke der Schichten, übertrieben sein, während andere Abmessungen eventuell reduziert wurden.
• Das elektrooptische Speichersystem umfaßt ein planares Speicherelement, 1 in dem optisch lesbare Informationen in einer zweidimensionalen planaren Gruppierung von Speicherplätzen gespeichert werden, und eine Leseeinheit zum Auslesen der Informationen aus dem Speicherelement. Die Leseeinheit in Fig. 1 umfaßt drei nebenein ander angeordnete Hauptteile, nämlich eine elektrooptische Abtastkomponente 10, der adressierende Signale zugeführt werden, eine Beleuchtungskomponente 11 zur Beleuchtung des Abtastelementes mit parallelem Licht, und eine Lichtdetektorkomponente 12, von der man elektrische Ausgangssignale erhält, die die in dem mit 14 bezeichneten Speicherelement gespeicherten Informationen darstellen.
• In Fig. 2, bei der das Speicherelement der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde, umfaßt die Abtastkomponente 10 eine zweidimensionale Gruppierung von elektrooptischen Blenden 16 in länglicher Streifenform, die in engem Abstand parallel zueinander in einer ersten Richtung angeordnet sind, in diesem Beispiel in einer Spaltenrichtung. Die Blenden sind Flüssigkristallblenden und umfassen entsprechende Regionen eines einzelnen Flüssigkristallfeldes, wobei jede Blende durch entsprechende Steuerelektroden in Streifenform definiert wird. Jede der Blenden läßt sich einzeln betätigen, um Licht hindurchzulassen. Die Regionen des Flüssigkristallfeldes zwischen benachbarten Blenden sind mit lichtabsorbierendem Material maskiert, so daß die Lichtblendenregionen klar definiert und getrennt sind.
• Die Lichtdetektorkomponente 12 umfaßt eine zweidimensionale Gruppierung von lichtempfndlichen Elementen 18 in länglicher Streifenform, die in engem Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Die Elemente 18 erstrecken sich in einer zweiten Richtung rechtwinklig zu den Blenden 16, d. h. in einer Reihenrichtung. Die Gruppen von Blenden 16 und lichtempfindlichen Elementen 18 kreuzen sich also und definieren an ihren Kreuzungspunkten Ausleseregionen, zum Beispiel wie bei 20 angegeben, deren Größe durch die Abmessungen der überlappenden Bereiche der betreffenden Blenden 16 und Elemente 18 bestimmt wird.
• Die lichtempfindlichen Elemente 18 befinden sich auf einem planaren Substrat, zum Beispiel aus Glas, und werden mit Hilfe der Dünnschicht-Technologie hergestellt. In dieser Ausführungsform bestehen die Dünnschichtelemente aus länglichen Photodioden, die als n-i-p-Strukturen mit amorphem Siliziummaterial ausgebildet sind.
• Die Abtastkomponente 10 und die Lichtdetektorkomponente 12 sind eng nebeneinander angeordnet, wobei die Ebenen ihrer jeweiligen Gruppierungen von Blenden 16 und lichtempfindlichen Elementen 18 parallel und in einem kleinen Abstand zueinander verlaufen, der etwas größer ist als die Dicke des Speicherelementes 14, so daß das Speicherelement eingefügt und entfernt werden kann und minimale Abstände zwischen den Komponenten 10 und 12 und den jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen des Speicherelementes 14 erreicht werden.
• Die Beleuchtungskomponente 11 umfaßt eine Flutlichtquelle, die die gesamte Eintrittsseite der Abtastkomponente 10 gleichmäßig beleuchtet. Die Komponente 11 liefert stark parallelgerichtetes Licht, wie durch die Pfeile in Fig. 1 angegeben, das im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Abtastkomponente 10 auf ihre Eintrittsseite 10 gerichtet wird. Die Beleuchtungskomponente kann verschiedene Formen annehmen und kann denjenigen ähneln, die auf dem Gebiet der Flüssigkristallanzeige-Vorrichtungen bekannt sind; sie kann zum Beispiel eine zweidimensionale Lichtquelle mit Reflektoren und Mikrolinsen umfassen oder einem Kollimatorfilm zur Schaffung eines parallelen Lichtaustritts.
• Die Komponenten 10, 11 und 12 werden zusammengestellt und mit einer geeigneten Trägerstruktur (nicht abgebildet) zusammengehalten. In der Praxis liefert die Trägerstruktur Führungen für das Speicherelement, die dafür sorgen, daß das Speicherelement mit seiner Ebene parallel zu der Ebene der Abtastkomponente 10 und der Detektorkomponente 12 positioniert wird, wenn es in den Zwischenraum zwischen diesen Komponenten eingefügt wird.
• Das Speicherelement 14 umfaßt ein Informationsspeichermedium mit einer Reihen- und Spaltengruppierung von Speicherplätzen, deren Größe und Position der Gruppierung von Ausleseregionen 20 entspricht, die durch die sich kreuzenden Gruppierungen von Blenden und lichtempfindlichen Elementen 18 bestimmt werden. Das Speicherelement wird durch die obengenannten Führungen in bezug auf die Abtast- und Erkennungsgruppierungen ausgerichtet, so daß seine Speicherplätze entsprechend mit den Ausleseregionen übereinstimmen. Die Informationen werden in den Speicherplätzen des Speicherelementes als Bits in binärer Form gespeichert, wobei jeder Speicherplatz zwei mögliche Durchlaßzustände annehmen kann, nämlich entweder transparent oder undurchlässig. In diesem Beispiel wird ein photographischer Film als Speichermedium verwendet. In der Praxis würde der Film durch Deckschichten aus transparentem Kunststoffmaterial getragen und geschützt.
• Fig. 3 zeigt eine Querschnitt-Ansicht durch einen Teil der Struktur einer bevorzugten Form der Leseeinheit mit dem Speicherelement. Die Abtastkomponente 10 besteht in diesem Fall aus zwei Flüssigkristallzellen, die übereinander und optisch in Reihe angeordnet sind, so daß man ein hohes Ein/Aus-Kontrastverhältnis von den Blenden mit guten Durchlaßeigenschaften im eingeschalteten (offenen) Zustand und einer nahezu vollständigen Blockierung des Lichts im ausgeschalteten (geschlossenen) Zustand erhält. Die erste Zelle mit dem Bezugszeichen 25 umfaßt ein Paar Glasplatten 28 und 29, zwischen denen verdrillt nematisches Flüssigkristallmaterial 30 eingeschlossen ist. Die Platte 28 trägt auf ihrer Außenfläche einen Polarisator 26 und auf ihrer Innenfläche eine kontinuierliche ITO-Elektrodenschicht 27, die allen Blenden gemeinsam ist. Die Platte 29 trägt auf der dem Flüssigkristallmaterial zugewandten Seite eine Gruppe von streifenförmigen ITO-Elektroden 31 (von denen nur eine sichtbar ist) in einem Abstand zueinander, die die entsprechenden Blenden definieren, und auf ihrer entgegengesetzten Fläche einen zweiten Polarisator 32. Die zweite Zelle mit dem Bezugszeichen 34 umfaßt auf ähnliche Weise ein Paar Glasplatten 36 und 37, zwischen denen verdrillt nematisches Flüssigkristallmaterial 38 eingeschlossen ist. Die Platte 36 ist direkt auf der Oberfläche des zweiten Polarisators 32 angeordnet und trägt auf ihrer gegenüberliegenden Seite, die dem Flüssigkristallmaterial zugewandt ist, eine Gruppe von streifenförmigen ITO-Elektroden 35 in einem Abstand zueinander, die auf die Elektroden 31 ausgerichtet sind. Die andere Platte 37 trägt auf ihrer einen Seite eine kontinuierliche ITO-Elektrode 39, die allen Blenden gemeinsam ist, und auf ihrer gegenüberliegenden, dem Flüssigkristallmaterial abgewandten Seite einen dritten Polarisator 40. Jedes Paar von ausgerichteten Elektroden 31 und 35 definiert gemeinsam ausgedehnte Regionen der beiden Flüssigkristallzellen, die zusammen eine entsprechende Flüssigkristallblende darstellen. Regionen der Glasträger 29 und 36 zwischen den darauf befindlichen Streifenelektroden 31 und 35 sind mit einer schwarzen, lichtabsorbierenden Matrix bedeckt, die in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Alle Paare von ausgerichteten Elektroden 31 und 35 sind an einem Ende der Zellen miteinander verbunden. Wenn den ausgerichteten Elektroden 31 und 35 und den gemeinsamen Elektroden 27 und 39 ein geeignetes Potential zugeführt wird, und somit parallel zu den dazwischenliegenden Regionen der Flüssigkristallschichten 30 und 38, werden die Bereiche der Zellen, die durch die Streifenelektroden 31 und 35 bestimmt werden, selektiv transparent und lichtundurchlässig gemacht, wie dem Fachkundigen offensichtlich sein wird. Wenn die Regionen von zwei optisch in Reihe liegenden Flüssigkristallzellen auf diese Weise genutzt werden, erhält man Blenden mit einem angemessenen hohen Ein/Aus-Kontrastverhältnis (hell/dunkel), das zum Beispiel bei 10&sup4; : 1 liegt.
• Die Blenden sind so angeordnet, daß der Polarisator 26 dem parallelen Lichtaustritt - dargestellt durch die Pfeile in Fig. 3 - der Beleuchtungskomponente 11 gegenüberliegt, und der Polarisator 40 unmittelbar mit einem minimalen Abstand an eine Seite des Speicherelementes 14 angrenzt, während die andere Seite dieses Elementes wiederum mit minimalem Abstand unmittelbar an die lichtempfindlichen Elemente 18 angrenzt.
• Betrachtet man wieder Fig. 2, so ist jedes ausgerichtete Paar von Streifenelektroden 31 und 35, das eine entsprechende Blende 16 bildet, mit einer entsprechenden Ausgangsstufe einer Abtast-Ansteuerungsschaltung 42 verbunden, die ein Schieberegister enthält. Auf ähnliche Weise ist ein Elektrodenanschluß von jedem der lichtempfindlichen Elemente 18 mit einer entsprechenden Stufe einer Ausgangsregisterschaltung 43 verbunden. Die Elektroden 27 und 39 der Blenden und die anderen Anschlüsse der Elemente 18 sind mit geeigneten vorgegebenen Potentialen verbunden. Die Schaltungen 42 und 43 sind wiederum mit einer Timing- und Steuerungsschaltung verbunden, über die ihre Funktionen gesteuert und synchronisiert werden.
• Die Blenden 16 werden normalerweise in ihrem ausgeschalteten Zustand gehalten, um das Licht zu blockieren. Die Schaltung 42 funktioniert so, daß nacheinander jede Blende der Gruppierung in ihren durchlässigen Zustand geschaltet wird. Durch die sequentielle Betätigung der Blenden wird das Speicherelement durch einen schmalen Streifen von parallelem Licht, der den Abmessungen der Blenden entspricht, tatsächlich in Schritten abgetastet. Die Weiterleitung dieses Lichts zur Detektorkomponente 12 wird örtlich durch die einzelnen Zustände der Speicherplätze im Speicherelement 14 bestimmt. Beispiele der transparenten und undurchlässigen Zustände der Speicherplätze sind in Fig. 3 durch helle bzw. schattierte Bereiche des Elements 14 dargestellt. Wenn eine bestimmte Blende 16 also geöffnet wird, wird ein Lichtstreifen auf die entsprechende Spalte von Speicherplätzen gelenkt und das Licht wird entweder auf die lichtempfindlichen Elemente 18 geleitet oder nicht - je nachdem, ob die Speicherplätze an den Ausleseregionen 20 der zugehörigen entsprechenden Bereiche der betreffenden Elemente 18 transparent oder undurchlässig sind, wodurch der zugehörigen Stufe der Ausgangsregisterschaltung 43 ein elektrisches Signal zugeführt wird oder nicht. Auf diese Weise wird auf die in einer Spalte von Speicherplätzen im Speicher element 14 gespeicherten Informationsbits zugegriffen und die Informationen werden simultan zu ihren jeweiligen Stufen der Ausgangsregisterschaltung ausgelesen. Der Inhalt der Registerstufen wird dann einem Ausgang 45 auf serielle Weise zugeführt. Während die einzelnen Blenden nacheinander abgetastet werden, werden die Informationen in jeder Spalte von Speicherplätzen separat in die Registerschaltung 43 ausgelesen, und anschließend erhält man ein serielles Ausgangssignal am Ausgang 45. In einer alternativen Anordnung kann die Schaltung 43 stattdessen so angepaßt sein, daß sie parallele Ausgangssignale mit Informationsbytes liefert.
• Die in den Speicherplatzspalten des Speicherelementes gespeicherten Informationen werden also spaltenweise durch sequentielles Abtasten der Blenden 16 ausgelesen. Es ist jedoch zu beachten, daß stattdessen auch nach dem Direktzugriffsprinzip gearbeitet werden könnte, indem eine entsprechend modifizierte Ansteuerungsschaltung 42 benutzt wird, durch die die Blenden einzeln nach Bedarf angewählt und betätigt werden können, so daß auf in bestimmten Speicherplatzspalten gespeicherte Informationen zugegriffen werden kann.
• Die Kapazität des Speicherelementes wird durch seine physikalischen Abmessungen und die Dichte seiner Speicherplätze bestimmt. In gewissem Maße werden diese Faktoren durch die Anforderungen bei der Herstellung der Abtastkomponenten und der lichtempfindlichen Komponenten der Ausleseeinheit vorgegeben, deren Gesamtabmessungen denjenigen der Speicherplatzgruppierung entsprechen. Gruppierungen von Flüssigkristallblenden und Photodioden aus amorphem Silizium von ca. 100 cm² lassen sich auf einfache Weise realisieren. Für Anwendungen, die leicht transportierbare Speicherelemente erfordern, zum Beispiel zur Speicherung von persönlichen Informationen, scheint Speicherelementen in der Größe von normalen Kreditkarten der Vorzug zu geben zu sein. Betrachtet man der Einfachheit halber ein Speicherelement mit einer Speicherplatzgruppierung von ca. 6 cm² und geht man davon aus, daß die Blenden 16 und die lichtempfindlichen Elemente 18 jeweils 6 cm² lang und 5 Mikrometer breit sind und daß die benachbarten Paare von Blenden 16 und Elementen 18 in einem Abstand von 2 Mikrometern angeordnet sind, so können etwa 6000 Blenden und 6000 lichtempfindliche Elemente untergebracht werden, was 36 · 10&sup6; Ausleseregionen ergibt. Ein Speicherelement mit diesen Abmessungen kann also problemlos 36 Megabit Daten speichern.
• Es ist zu beachten, daß in der obigen Beschreibung der Verweis auf Spalten und Reihen ausgetauscht werden kann; die in dieser Beschreibung benutzten Ausdrücke geben lediglich die in den Figuren dargestellten Richtungen an.
• Es sind verschiedene Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsform möglich. Das Speicherelement braucht zum Beispiel keinen photographischen Film zu enthalten. Es können andere Medien benutzt werden, die Informationen auf optisch adressierbare Weise speichern und im lichtdurchlässigen Modus funktionieren können. Es kann zum Beispiel ein photochromes Glasmaterial auf ähnliche Weise benutzt werden, um optisch undurchlässige und transparente Speicherplätze zu schaffen. Ebenso wie ein photographischer Film kann ein solches Speicherelement mit Hilfe einer Master- Maske optisch mit Informationen programmiert werden, so daß eine Massenfertigung von Speicherelementen möglich ist. Als weitere Alternative könnte das Speicherelement eine Matrix-Flüssigkristallzelle enthalten, in der die Speicherplätze durch einzelne Bildpunkte geschaffen werden, die auf einen transparenten oder undurchlässigen optischen Zustand geschaltet werden. Eine solche Zelle kann ein Paar transparente Substrate umfassen, die sich kreuzende Gruppen von Reihen- und Spaltenelektroden tragen, welche an ihren Kreuzungspunkten einzelne Bildpunkte (Speicherplätze) definieren. Bei einem ferroelektrischen Flüssigkristallmaterial können die Zustände der Speicherplätze eingestellt werden, indem den Reihen- und Spaltenleitern, die zu bestimmten Speicherplätzen gehören, selektiv Potentiale zugeführt werden. Polymerdispergierte oder gekapselte Typen von Flüssigkristallzellen mit flexiblen Substraten leisten recht gute Dienste, ohne daß Polarisatoren erforderlich sind. Ein Beispiel für ein solches Medium wird in der Patentschrift EP-A-404575 beschrieben. Ein weiteres Beispiel eines möglicherweise geeigneten Mediums, das ein Flüssigkristall-Polymermaterial enthält, wird in der Patentschrift GB-A-2193338 beschrieben. Dieses Medium speichert Informationen unter Verwendung eines optischen Adressierschemas.
• In dem Lichtdetektorelement können alternative Formen von Photodioden benutzt werden. Andere lichtempfindliche Bauelemente als Photodioden, zum Beispiel Photowiderstände oder Photoleiter, photoelektrische und photovoltaische Bauelemente, die als Dünnschichtstrukturen auf einem Trägersubstrat ausgebildet sind und in der Lage sind, ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal in Reaktion auf einen vorgegebenen Lichteinfall zu erzeugen, können ebenfalls verwendet werden.
• Die Flüssigkristallblenden 16 können in einer in der Technik bekannten Form vorliegen, die von dem unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Beispiel abweicht. Blenden mit einer einzelnen Schicht von Flüssigkristallmaterial anstelle von übereinander angeordneten Schichten könnten verwendet werden, wenn sie im Betrieb ein angemessenes Kontrastverhältnis aufweisen können. Elektrooptische Blenden mit ferroelektrischem Flüssigkristallmaterial, wie sie zum Beispiel in der Patentschrift EP- A-323231 beschrieben wurden, können ebenfalls Verwendung finden.
• Es ist auch vorstellbar, daß andere Formen von elektrooptischen Blenden als Flüssigkristallblenden in dem Abtastelement verwendet werden könnten.
• Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung werden dem Fachkundigen leicht weitere Abwandlungen ersichtlich sein. Derartige Abwandlungen können andere Merkmale einschließen, die bereits auf dem Gebiet der elektrooptischen Blenden, der lichtempfindlichen Dünnschicht-Bauelemente und der optischen Speicherelemente bekannt sind und anstelle oder zusätzlich zu den hier bereits beschriebenen Merkmalen eingesetzt werden können.

Claims (9)

1. Optoelektronisches Speichersystem mit einem planaren Speicherelement (14), in dem Informationen in einer zweidimensionalen Gruppierung von Speicherplätzen gespeichert werden, deren Lichtdurchlässigkeitseigenschaften den gespeicherten Informationen entsprechen, und mit Lesemitteln (12) zum optischen Lesen der Informationen im Speicherelement und zum Liefern eines entsprechenden elektrischen Ausgangssignals, wobei die Lesemittel über eine planare Gruppierung von linearen lichtempfindlichen Elementen (18) verfügen, die parallel zu dem Speicherelement und auf einer Seite hiervon angeordnet sind, wobei die linearen lichtempfindlichen Elemente sich in einer ersten Richtung parallel zueinander erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesemittel eine planare Gruppierung von linearen elektrooptischen Blenden (10, 16) umfaßt, die parallel zu dem Speicherelement und auf dessen anderer Seite angeordnet sind, wobei sich die linearen elektrooptischen Blenden parallel zueinander in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstrecken; Mittel (11) zur Flutlichtbeleuchtung der Eintrittsseite der Blendengruppierung mit Licht, das im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Gruppierung elektrooptischer Blenden gerichtet ist; und eine Ansteuerungsschaltung (44) zur selektiven Betätigung der Blenden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Blenden Flüssigkristallblenden umfassen, die jeweils eine entsprechende, einzeln steuerbare Region eines Flüssigkristallfeldes enthalten.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blende mindestens zwei Flüssigkristallelemente umfaßt, die optisch in Reihe angeordnet sind.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Elemente längliche Dünnschicht-Bauelemente auf einem gemeinsamen Träger umfassen.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes lichtempfindliche Element eine Photodiode umfaßt.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das Speicherelement ein photographisches Medium umfaßt.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement ein photochromes Medium umfaßt.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement ein Flüssigkristall-Medium umfaßt.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement entfernbar zwischen die Gruppierung der elektrooptischen Blenden und die Gruppierung der lichtempfindlichen Elemente des Lesemittels eingefügt wird.