PL70054B1

PL70054B1 -

Info

Publication number: PL70054B1
Application number: PL@@A
Authority: PL
Original assignee: Xerox Corp
Priority date: 1969-12-12
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1974-02-28
Also published as: BE760078A; FR2070842A1; NL7017867A; GB1325160A; FR2070842B1; CA946674A; CS151065B2; CH531761A; DE2060173A1; SE364571B; ES386291A1; US3661438A

Description

Uprawniony z patentu: Xerox Corporation, Rochester (Stany Zjedno¬ czone Ameryki) Sposób holograficznego zapisywania i odczytywania danych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób holograficz¬ nego zapisywania i odczytywania danych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Od dawna wiadomo, ze emulsje fotograficzne i termoplastyczne stosowane w kserografii moga sluzyc do przechowywania wielkich ilosci infor¬ macji.Obecnie istnieje problem zapewnienia szybkiego dostepu do informacji i takiego ich przechowywa¬ nia, by niewielkie i niemal nieuniknione wady sub¬ stancji, w której zapisuje sie informacje, takie jak kurz, rysy itp., nie powodowaly straty istotnych danych. Przy obecnym stanie wiedzy nie istnieja praktyczne sposoby zapisywania informacji na ma¬ terialach o wysokiej jakosci, które wykorzystywa¬ loby zarówno mozliwosci pojemnosci informacji powyzszych materialów, jak i spelnialy powyzsze wymagania.Znany sposób holograficznego zapisywania da¬ nych polega na nanoszeniu obrazu lub informacji na odksztalcalnej plycie termoplastycznej odpo¬ wiadajacego zadanemu hologramowi, a nastepnie na zmiekczaniu i odksztalcaniu tej plyty termo¬ plastycznej dokladnie wedlug naniesionego obrazu.Znany element holograficzny w postaci plyty ho¬ lograficznej zawiera nieprzezroczyste, przewodzace prad elektryczny podloze wykonane z metalu, na przyklad aluminium lub miedzi, na którym umiesz¬ czona jest warstwa izolacyjna oraz trzecia warstwa odksztalcalna. 10 15 20 25 30 Znane urzadzenie do holograficznego zapisywania danych, oparte na opisanym powyzej znanym spo¬ sobie holograficznego zapisywania danych oraz za¬ wierajace element holograficzny w postaci plytki z warstwa termoplastyczna zawiera laser wysyla¬ jacy promienie swietlne kierowane na przezroczys¬ ty przedmiot i nastepnie na wymieniony element holograficzny. Czesc promieni swietlnych rzutowa¬ na jest na dwa zwierciadla kierujace te promienie na wspomniany element holograficzny.Zasadnicza wada znanego sposobu holograficzne¬ go zapisywania danych jest to, ze na jednej plycie utworzyc mozna tylko jeden hologram, co znacznie ogranicza pojemnosc plyty oraz urzadzenia oparte¬ go o powyzszy sposób.Wada znanego elementu holograficznego jest to, ze nie jest on przezroczysty, co uniemozliwia na¬ swietlanie tego elementu z dowolnej strony. Wada znanego urzadzenia do holograficznego zapisywa¬ nia danych jest to, ze jest ono skomplikowane i drogie w wykonaniu.Celem wynalazku jest opracowanie nowego spo¬ sobu holograficznego zapisywania i odczytywania danych, elementu holograficznego oraz urzadzenia do stosowania tego sposobu, nie posiadajacego wy¬ zej wymienionych wad i niedogodnosci.Cel ten osiagnieto zgodnie z wynalazkiem w spo¬ sobie holograficznego zapisywania i odczytywania danych, który polega na zapisaniu obrazu swietlne¬ go duzej liczby dokumentów na warstwach swiatlo- 70 05470 054 czulych holograficznych elementów zapisujacych, ulozeniu tych elementów zapisujacych w stosy, obracaniu prostopadle do osi stosu, oswietleniu podluznych powierzchni wejsciowych krawedzi wspomnianego stosu elementów zapisujacych roz- 5 proszonych promieniami swiatla spójnego, zapisa¬ niu na plycie holograficznej umieszczonej przy wyjsciowych krawedziach wspomnianego stosu ele¬ mentów zapisujacych promieniami modulowanymi przed informacjami wychodzacymi ze wspomnia- 10 nych elementów w obecnosci swiatla spójnego, a nastepnie naswietlaniu wspomnianej zapisanej plyty holograficznej druga wiazka swiatla spójne¬ go, skierowana w kierunku przeciwnym do kierun- i^SSfwf^L pierwszej wiazki swiatla spójne- 15 1, umieszczeniu liofograficznego elementu umozli¬ wiajacego odczytywanie nad zapisana wspomniana plyt;a hpjo^^figzna w takim samym polozeniu w ja¬ kim znajdowal «^ element zapisujacy podczas za¬ pisywania teflIyfy/ 20 W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie holo¬ graficzny element zapisujacy skladajacy sie z cien¬ kiej zasadniczo plaskiej przezroczystej plytki po¬ krytej po jednej stronie warstwa swiatloczula, przy czym plytka ta ma co najmniej dwie równo- 25 legle krawedzie, a warstwa swiatloczula zawiera substancje fotochromowa, która zmienia wspól¬ czynnik zalamania swiatla pod wplywem promieni swietlnych.Inna cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, 30 ze stosuje sie element holograficzny umozliwiajacy odczyt, skladajacy sie z cienkiej i zasadniczo plas-; kiej plytki przezroczystej, na której umieszczona jest fluoryzujaca warstwa o takim samym wspól¬ czynniku zalamania swiatla jak plytka.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku zawiera zapisane powierzchniowo hologra¬ ficzne elementy zapisujace ustawione w równoleg¬ le stosy, nad którymi umieszczona jest plyta roz¬ praszajaca, która rozprasza czesc oswietlajacego 40 promieniowania spójnego, a pod tymi stosami ply¬ tek umieszczona jest plyta holograficzna, przy czym plyta ta oswietlona jest pozostala czescia promie¬ niowania spójnego wytworzonego przez laser.Odmiana urzadzenia do stosowania sposobu 45 wedlug wynalazku zawiera zródlo spójnych pro¬ mieni swietlnych skierowanych na plyte hologra¬ ficzna oraz element holograficzny umozliwiajacy odczyt umieszczony ponad ta plyta w takim samym polozeniu w jakim znajdowal sie element zapisu- so jacy podczas zapisywania plyty holograficznej.Urzadzenie holograficzne, zapewnia gestosc zapi¬ sywanych informacji osiagajaca wielkosc charak¬ teryzujaca srodowisko zapisujace i umozliwia latwy dostep do tych informacji. Informacje prze- 55 chowuje sie w takich sposób, ze sa one niemal cal¬ kowicie odporne na straty spowodowane przez nie¬ doskonalosci takie, jak kurz, rysy i temu podobne, co jest wada stosowanych dotychczas mikrofilmów.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- 60 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat sposobu zapisywania danych w widoku perspektywicznym, fig. 2 — schemat urzadzenia do zapisywania danych w widoku pers¬ pektywicznym, fig. 3 — holograficzny element za- 65 35 pisujacy w widoku perspektywicznym, oraz fig. 4 przedstawia schemat odmiany urzadzenia do odczy¬ tywania danych w widoku perspektywicznym.Na fig. 1 przedstawiono schemat sposobu zapisy¬ wania drukowanego dokumentu 12 na holograficz¬ nym elemencie zapisujacym 16, który stanowi cien¬ ka przezroczysta plytka 18. Dokument ten oswietlo¬ ny jest zródlem swiatla 10. Promienie swietlne od¬ bite lub przechodzace przez dokument 12 modulo¬ wane przez informacje w nich zawarte ogniskowa¬ ne sa przez soczewke 14 na warstwie swiatloczulej 20 elementu holograficznego 16. W celu powieksze¬ nia ilosci informacji zapisanych na pojedynczym hologramie, obraz dokumentu 12 pomniejsza sie, na przyklad dwukrotnie. Gdy zródlo swiatla 10 emituje swiatlo spójne i gdy stosowane jest lacznie ze wzajemnie spójna wiazka porównawcza, infor¬ macje optyczne zapisywane sa na warstwie 20 jako hologram. Wówczas nie konieczne jest stosowanie soczewki 14.Do zapisywania kazdej strony dokumentu, która ma byc zarejestrowana w postaci hologramu po¬ trzebny jest oddzielny element holograficzny 16, przy czym kazdy z tych elementów ma w przybli¬ zeniu powierzchnie okolo 3,2 centymetra kwadra¬ towego i grubosc okolo jednej setnej milimetra. Na podobnej plycie holograficznej o rozmiarach dzie¬ siec na dwanascie i pól centymetra mozna zapisac informacje zawarte w 10 000 obrazów o powierz¬ chni szescdziesieciu pieciu centymetrów kwadrato¬ wych. Na trzech takich hologramach jest mozliwe, na przyklad zapisanie calej encyklopedii i latwe jej odtwarzanie, tworzac przy uzyciu znanych spo¬ sobów nowe hologramy.Inny sposób zapisywania informacji zawartych w dokumencie polega na stosowaniu mechaniczne¬ go procesu przenoszenia obrazu na przyklad proces kserograficzny lub proces wytlaczania, w których obrazy tworzy sie odpowiednio przez przeniesienie substancji na holograficzny element zapisujacy lub przez mechaniczne zmienianie powierzchni tego elementu.Wszystkie holograficzne elementy zapisujace 16 z zarejestrowanym zmniejszonym dokumentem 12 zlozone sa razem w stosy (fig. 2). Powyzej stosów elementów 16 umieszczona jest plyta rozpraszajaca 22 na przyklad, szklana plyta matowa. Plyta roz¬ praszajaca 22 oswietlona jest promieniami spójny¬ mi 34 lasera 28, odbitymi przez zwierciadlo 36. Po¬ nizej stosów elementów 16 umieszczona jest plyta holograficzna 26, na która padaja promienie mo¬ dulowane 40 oraz czesc promieniowania lasera w postaci promieni porównawczych 32, przechodza¬ cych przez plytke rozdzielajaca 30. Promienie 40 modulowane informacjami z elementów 16 zare¬ jestrowane sa lacznie z promieniami porównaw¬ czymi 32 na swiatloczulej plycie holograficznej 26.Hologram utworzony na plycie 26 zawiera infor¬ macje o obrazach znajdujacych sie na wszystkich elementach holograficznych 16. Plyta holograficzna 26 moze byc, na przyklad plyta fotograficzna. Jesli plyta holograficzna 26 ma na przyklad powierz¬ chnie o rozmiarach dziesiec na dwanascie i pól centymetra, wówczas odleglosc pomiedzy stosami elementów 16 i plyta holograficzna 26 powinna70 054 15 20 25 30 wynosic okolo 1,25 centymetra, aby mozliwy byl zapis calosci informacji, zachowujac jednoczesnie odpowiednie zageszczenie.Z dolnymi krawedziami wyjsciowymi hologra¬ ficznych elementów 16 zetknieta jest plyta plasko- 5 równolegla 24, która zwilzona jest ciecza majaca taki sam wspólczynnik zalamania jak material podloza elementów 16. Plyta plaskorównolegla 24 spelnia zadanie zastepcze dokladnego wyszlifowa- nia krawedzi wyjsciowych elementów 16. Brak ply- 10 ty 24 zastapic mozna wypolerowaniem krawedzi wyjsciowych wspomnianych elementów 16.Przedstawiony na fig. 3 holograficzny element zapisujacy 16 stanowi przezroczysta plytke 18 po¬ kryta po jednej stronie warstwa swiatloczula 20, która zmienia wspólczynnik zalamania po naswiet¬ leniu, co oznacza, ze zmniejszony obraz oryginalu zapisany jest na powierzchni elementu 16 jako obraz fazowy, a nie jako zwykly fotograficzny obraz zaczerwien. Warstwa 20 naswietlona posiada taki sam wspólczynnik zalamania swiatla jak plyt¬ ka. Warstwa 20 moze miec inny wspólczynnik za¬ lamania swiatla niz plytka 18, który zbliza sie do wspólczynnika zalamania plytki 18 po naswietleniu elementu 16. W celu unikniecia przenikania swiatla pomiedzy przylegajacymi elementami 16, warstwy 20 wykonane sa z substancji pochlaniajacej swiat¬ lo. Konieczne byc moze pokrywanie niepokrytej strony plytki 18 substancja o wysokim wspólczyn¬ niku odbicia, albo substancja o znacznie nizszym wspólczynniku zalamania niz plytka 18 w celu od¬ bijania padajacego swiatla i dalszego unikniecia je¬ go przenikania pomiedzy sasiednimi elementami.Plyta holograficzna 26 zapisywana jest promie¬ niami modulowanymi 40 wychodzacymi z hologra- 35 ficznych elementów zapisujacych 16. Rozproszone promienie 38 z plyty rozpraszajacej 22 przechodza¬ ce przez elementy 16 doznaja odbicia calkowi¬ tego w miejscach, w których warstwa 20 zostala naswietlona. W miejscach nienaswietlonych war¬ stwa 20 posiada wspólczynnik zalamania równy wspólczynnikowi zalamania swiatla plytki 18 dzie¬ ki czemu promienie swietlne w tych miejscach zo¬ stana zaabsorbowane.Promienie swietlne wychodzace z elementów ho- 45 lograficznych 16 sa wiec modulowane przez obraz zapisany na warstwie 20 i zostaja zapisane na ply¬ cie holograficznej 26.Warstwa 20 elementów holograficznych 16 wyko¬ nana byc moze z materialu fotochromowego, który 50 zmienia wspólczynnik zalamania i/lub zaczernienia pod wplywem naswietlenia. Moze to byc na przy¬ klad emulsja zelatynowa, której zaczernienie zmie¬ nia sie po naswietleniu. Moze to byc równiez emulsja zelatynowa, która zostala odbielona, wy- 55 garbowana, a emulsja niewygarbowana usunieta zostala po naswietleniu, to znaczy we wszystkich miejscach, w których emulsje naswietlono znajdo¬ wac sie bedzie emulsja zelatynowa, a w miejscach nienaswietlonych emulsji nie bedzie. Tego typu 60 emulsja zelatynowa jest stosowana w fotografii.Pokrycie plytek przezroczystych 18 mozna wykonac z dowolnej substancji, na której moze powstac obraz zaczerniony lub modulujacy faze. Nie musi ona byc swiatloczula, lecz jesli nie jest swiatlo- 65 40 czula musi przyjmowac obraz od innej substancji wytwarzajacej obrazy.Przezroczysta plytka 18 wykonana byc moze z masy plastycznej lub szkla w zaleznosci od licz¬ by stosowanych elementów 16 1 od wspólczynnika zalamania warstwy 20 znajdujacej sie na tej plyt¬ ce. Plytka ta powinna byc dokladnie plaska by za¬ pobiec znieksztalceniom informacji obrazu doku¬ mentu.Do wyszukiwania zapisanych informacji na ply¬ cie holograficznej 26 stosowany jest uklad przed¬ stawiony na fig. 4. W ukladzie tym stosuje sie po¬ jedynczy element holograficzny 46 odmienny od poprzednio opisanego elementu 16, zlozony z prze¬ zroczystej plytki 50 o powierzchni pokrytej war¬ stwa 48. Plyte holograficzna 26 oswietla sie wiazka promieni spójnych 42 identyczna i skierowana pod takim samym katem, jak wiazka promieni porów¬ nawczych 32 uzyta do zapisania informacji, lecz skierowana w przeciwnym kierunku. Powstaje wówczas fala obrazu rzeczywistego identyczna z wychodzaca ze stosu elementów holograficznych 16 w trakcie naswietlania, lecz skierowana w prze¬ ciwnym kierunku.W celu odtworzenia zapisanego obrazu umieszcza sie nad plyta holograficzna 26 element holograficz¬ ny 46 w polozeniu odpowiadajacym zajmowanemu przez element holograficzny 16 zawierajacy dany obraz w trakcie naswietlania plyty 46. Promienie modulowane 44 kierowane sa do elementu 46 w wyniku czego odtworzony obraz pojawi sie na powierzchni plytki 50. Obraz ten nie jest jednakze obrazem uzytecznym, poniewaz wskutek wew¬ netrznych odbic swiatlo nie opuszcza ogladanej po¬ wierzchni. Zadaniem warstwy 48 jest utworzenie widzialnego obrazu, przy czym warstwa ta wyko¬ nana jest jako cienka warstwa substancji fluory¬ zujacej o takim samym wspólczynniku zalamania, jak material plytki 50, która wypromieniowywuje w trakcie naswietlania niemal izotropowo promie¬ niowanie o wiekszej dlugosci fali, a natezenie emi¬ towanego promieniowania jest proporcjonalne do natezenia oswietlenia.Stad zrekonstruowany obraz pozadanego doku¬ mentu jest widoczny na powierzchni elementu ho¬ lograficznego 46 w promieniowaniu o wiekszej dlu¬ gosci fali.Zapisany obraz na plycie holograficznej mozna równiez odtworzyc poprzez modulowanie calkowi¬ tego wewnetrznego odbicia w elemencie 4?6. Doko¬ nuje sie to przez umieszczanie powierzchni przez¬ roczystej bloku o wspólczynniku zalamania zblizo- zonym do wspólczynnika zalamania plytki 50 w od¬ leglosci równej ulamkowi dlugosci fali swietlnej od powierzchni tej plytki. Mozna wówczas wypro¬ wadzic na zewnatrz pozadane ilosci swiatla i ogla¬ dac obraz na przyklad na powierzchni matówki.Uzyskany obraz mozna wówczas latwo powiekszyc przy uzyciu prostego ukladu optycznego, w celu umozliwienia odczytywania przez obserwatora.Trzecim sposobem odczytania zapisanego obrazu jest zastosowanie warstwy 48 majacej badz bez¬ ladne, badz uporzadkowane powierzchniowe lub objetosciowe niejednorodnosci optyczne, które spo¬ woduja rozproszenie lub dyfrakcje czesci swiatla70 054 pod takim katem, ze moze ono opuscic element holograficzny 46. Takie niejednorodnosci wplywaja na faze, amplitude lub polaryzacje uwiezionego swiatla.W urzadzeniu do wyszukiwania i odtwarzania 5 zapisanego obrazu pojedynczy element holograficz¬ ny 46 umocowany jest powierzchnia niepokryta warstwa 42 na sztywnej konstrukcji na plytce plaskorównoleglej takiej, jak oznaczona przez 24 na fig. 3. Wymiary elementu 46 i jego miejsce osa- 10 dzenia powinno byc identyczne z ukladem przed¬ stawionym na fig. 3.Ponadto hologram mozna tworzyc przy uzyciu trzech oddzielnych wiazek swietlnych o trzech czestosciach emitowanych zarówno przez trzy nie- 15 zalezne zródla, jak i przez jedno. Przy odczytywa¬ niu hologramu przy uzyciu tych samych trzech czestosci mozna uzyskac obraz barwny, jesli zapi¬ sywany obraz byl barwnym. 20 PL PL PL PL PL

Claims

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób holograficznego zapisywania i odczy¬ tywania danych, znamienny tym, ze zapisuje sie obrazy swietlne duzej liczby dokumentów na war- 25 stwach swiatloczulych holograficznych elementów zapisujacych (16), nastepnie uklada sie te elementy zapisujace w stos obrazami prostopadle do osi sto¬ su, oswietla sie podluzna powierzchnie wejscio¬ wych krawedzi wspomnianego stosu elementów za- 30 pisujacych rozproszonymi promieniami swiatla spójnego, zapisuje sie na plycie holograficznej (26) umieszczonej przy wyjsciowych krawedziach wspomnianego stosu elementów zapisujacych pro¬ mieniami modulowanymi przez informacje wycho- 35 dzacymi ze wspomnianych krawedzi w obecnosci promieni swiatla spójnego, nastepnie naswietla sie wspomniana zapisana plyte holograficzna (16) dru¬ ga wiazka swiatla spójnego skierowana w kierun¬ ku przeciwnym do wspomnianej pierwszej wiazki 40 swiatla spójnego oraz umieszcza sie element holo¬ graficzny (46) umozliwiajacy odczytywanie nad wspomniana plyta holograficzna (16) w takim sa¬ mym polozeniu, w jakim znajdowal sie element zapisujacy podczas zapisywania tej plyty w celu 45 uzyskania swiatla modulowanego holograficznie ze wspomnianej plyty holograficznej i odtworzenia z niej obrazu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze element zapisujacy sklada sie z cienkiej, zasadni¬ czo plaskiej przezroczystej plytki (18) pokrytej po jednej stronie warstwa swiatloczula (20).

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze plytka (18) ma co najmniej dwie równolegle kra¬ wedzie.

4. Sposób wedlug zastrz. 2—3, znamienny tym, ze warstwa swiatloczula (20) zawiera substancje fotochromowa, która zmienia wspólczynnik zala¬ mania swiatla pod wplywem promieni swietlnych.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze element umozliwiajacy odczytywanie sklada sie z cienkiej i zasadniczo plaskiej plytki przezroczys¬ tej (50), na której umieszczona jest fluoryzujaca warstwa (48) ó takim samym wspólczynniku zala¬ mania swiatla jak plytka (50)

6. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera zapisane po¬ wierzchniowo holograficzne elementy zapisujace (16) ustawione w równolegle stosy nad którymi umieszczona jest plyta rozpraszajaca (22), które rozpraszaja czesc oswietlajacego promieniowania spójnego (34), a pod tymi stosami plytek (16) umieszczona jest plyta holograficzna (26), która oswietlona jest pozostala czescia promieniowania spójnego (32) wytwarzanego przez laser (28).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze zawiera optyczna plytke plaskorównolegla (24) stykajaca sie z krawedziami wylotowymi plytek zapisujacych (16) umieszczona miedzy tymi plyt¬ kami z plyta holograficzna (26).

8. Odmiana urzadzenia do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera zródlo spójnych promieni swietlnych (42) skierowanych na plyte holograficzna (26) oraz element hologra¬ ficzny (46) umozliwiajacy odczytywanie umieszczo¬ ny ponad ta plyta holograficzna w takim samym polozeniu, w jakim znajdowal sie zapisujacy ele¬ ment holograficzny (16) podczas zapisywania tej plyty holograficznej.KI. 42t2,11/42 70 054 MKP Gile 11/42 FIG. I FIG. 3KI. 42t2,11/42 70 054 MKP Gile 11/42 28 30y 32 F 34- FIG. 2 w w w w \m/ w \m/ FIG. 4 RSW Zakl. Graf. W-wa, zam. 40-74, nakl. 95+20 egz. Cena 10 zl PL PL PL PL PL