DE1280581C2 - Verfahren, aufzeichnungstraeger und vorrichtung zum speichern von informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Informationen, bei dem die Informationen zum Hineinlesen nach einerr. Binarkode verschlüsselt und als optisch auswertbare Bits in Form von Beugungsgittern aufgezeichnet werden, deren Beugungsbilder bei der optischen Auswertung* zum Herauslesen der Informationen dienen. Die Erfindung betrifft außerdem einen

Aufzeichnungsträger für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Durchführen desselben.

Ein Verfahren zur Speicherung von Informationen, bei dem Beugungsgitter als optisch auswertbare Bits für eine digitale Informationsaufzeichnung verwendet werden, ist bereits durch eine Veröffentlichung in der Zeitschrift »Journal of Applied Phys.«, Band 30, Nr. 12, Seite 1872, bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die Binärziffern 0 und 1 durch je eine zugeordnete Farbe gekennzeichnet, d. h, es werden als Bits für die Binärziffern 0 und 1 Beugungsgitter mit eigentümlicher, jeweils eine 0 oder 1 kennzeichnender Gitterkonstante aufgezeichnet.

Es ist auch bei Verfahren, die nicht der Speicherung von Informationen in Form aufgezeichneter digitaler Bits dienen, bekannt, Beugungsgitter als Aufzeichnungen vorzusehen. Bei diesen Verfahren handelt es sich um Systeme zur Farbbildprojektion, wobei Beugungsgitter in bildmäßiger Anordnung auf dem Aufzeichnungsträger angeordnet sind. Bei diesen Verfahren, wobei es sich um rein analoge, nicht digitale Verfahren der Aufzeichnung handelt, ist es auch bekannt, zur Mischfarbenerzeugung zwei oder mehr Gitter, deren Beugungsbilder bei der Projektion Hauptfarben ergeben, auf ein und derselben Fläche des Aufzeichnungsträgers übereinanderliegend aufzuzeichnen. Es ist hierbei auch bekannt. Gitter mit unterschiedlichen GitterLonstanten oder Gitter mit unterschiedlichen Gitterstrichrichtungen zu verwenden.

Bei dem bekannten Verfahren, bei dem die Aufzeichnung der Gitter in digitaler Form erfolgt, bestimmt sich aus der Lage, die die Bits auf dem Aufzeichnungsträger einnehmen, welchen Bitstellen die aufgezeichneten O-Bits und 1-Bits hierbei zugehören. Damit entspricht dieses bekannte digitale Verfahren grundsätzlich dem altbekannten Verfahren zum Aufzeichnen von nach einem Binärkode verschlüsselten Informationen, bei dem als Bits lichtdurchlässige Flecken und opake Flächen auf dem Aufzeichnungsträger vorgesehen sind. Ein Unterschied gegenüber dem altbekannten Verfahren besteht nur insofern, als an Stelle der lichtdurchlässigen und opaken Stellen (Hell-Dunkel-Bits) des Aufzeichnungsträgers Beugungsgitter mit bestimmter, für O-Bits und 1-Bits unterschiedlicher Gitterkonstante verwendet werden. Durch Ersatz der opaken und lichtdurchlässigen Bereiche durch Beugungsgitter läßt sich ein Nachteil beseitigen, der bei Verwendung der altbekannten Hell-Dunkel-Bits auftrat, nämlich der Nachteil, daß durch Kratzer, Schmutzteilchen oder andere Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers falsche Bit-Signale hervorgerufen werden können. Bei Verwendung von Beugungsgittern, an Stelle von einfachen Hell-Dunkel-Bits, könnten falsche Signale nämlich nur dann entstehen, wenn die Fehlstellen auf dem Aufzeichnungsträger periodisch mit bestimmter Frequenz aultreten sollten, was praktisch auszuschließen ist. Dieser einzige Vorteil, der sich durch die Verwendung von Beugungsgittern an Stelle von Hell-Dunkel-Bits erreichen läßt, muß jedoch durch eine beträchtliche Erhöhung des Aufwands für das Aufzeichnen der Beugungsgitter und für das Herauslesen der Informationen teuer erkauft werden. Außerdem bleiben die übrigen schwerwiegenden Nachteile, die bei dem altbekannten Verfahren bei der Aufzeichnung von Hell-Dunkel-Bits gegeben sind, unbenommen, auch wenn Beugungsgitter als Bits Verwendung finden.

Diese Nachteile rühren davon her, daß für ein einzelnes Bit nur eine sehr kleine Räche auf dem Aufzeichnungsträger zur Verfügung steht, wenn eine ausreichende Speicherkapazität erhalten werden soll.

Als Folge ergeben sich dadurch Schwierigkeiten beim Orten der Bits auf dem Aufzeichnungsträger und Schwierigkeiten hinsichtlich der erforderlichen äußerst genauen Ausrichtung des Aufzeichnungsträgers in einem zugehörigen optischen Auswertegerät.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei dem nicht nur eine Störanfälligkeit auf Grund von Fehlstellen oder Schmutzablagerungen auf dem Aufzeichnungsträgermaterial vermieden ist, sondern bei dem auch die Ortungsschwierigkeiten und die Notwens digkeit, den Aufzeichnungsträger im zugehörigen Gerät äußerst genau auszurichten, vermieden ist, selbst wenn sehr hohe Speicherkapazität, d. h. hohe Aufzeichnungsdichte, angestrebt wird.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit dem Verfah-

:o ren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also das Vorhandensein eines 1-Bits oder eines O-Bits einer bestimmlen Bitstelle durch das Vorhandensein eines Gitters oder das Fehlen eines Gitters bestimmter Gitterkonstante oder Gitterstrichrichtung innerhalb eines zusammengesetzten Gittermusters gekennzeichnet, wobei das betreffende Gittermuster jeweils ein ganzes Kodewort bildet. Es ergib: sich hierbei nicht nur der Vorteil der Vermeidung von Störsignalen durch Fehlstellen oder Verschmutzung des Aufzeichnungsträgers, sondern es werden, da für jedes aus mehreren Bits bestehendes Kodewort nur ein Gittermuster aus übereinanderliegenden Gittern gebildet wird, auch die erwähnten Ortungs- und Ausrichteschwierigkeiten vermieden, weil bei gleicher Aufzeichnungsdichte beim erfindungsgemäßen Verfahren für jedes Bit eine Fläche auf dem Aufzeichnungsträger bereitgestellt werden kann, die dem Vielfachen der Fläche entspricht, die bei üblichen Verfahren einem Bit zugemessen werden kann.

Werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Beugungsgitter verwendet, die sich in der Gitterkonstante unterscheiden, so empfiehlt es sich, monochromatisches Licht zur Erzeugung der Beugungsbilder zu benutzen, so daß die Beugungslinien erster Ordnung bei den verschiedenen Gittern in Abhängigkeit von der Gitterkonstante an verschiedenen Stellen liegen. Bei Verwendung von Beugungsgittern, die sich durch die Richtung ihrer Striche unterscheiden, kann

so auch weißes Licht benutzt werden, da durch die Verschiedenheit der Strichrichtung in verschiedene Richtungen abgebeugte Beugungslinien entstehen. Es können aber auch Gittennuster mit sowohl verschiedenen Strichrichtungen als auch verschiedenen Gitterkon-

ss stanten benutzt werden, so daß dann, z. B. bei Benutzung von monochromatischem Licht, sich noch weitere Variationsmöglichkeiten ergeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Speichern von Informationen in entsprechend ausgebildeten

'>" Speichern und auf Aufzeichnungsträgern verwendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, Aufzeichnungsträger herzustellen. l"in Aufzeichnungsträger, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt

|'> ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß auf ihm die Binärziffern O und 1 durch das Fehlen od>er Vorhandensein eines Beugungsgitters bezeichnet werden und daß • lie Bitstelle durch unterschiedliche Gilterkonstanten

oder unterschiedliche Gitterstrichrichtungen gekennzeichnet ist.

Als Material des Aufzeichnungsträgers kann hierbei ein lichtempfindliches Material zum Aufbelichten und Entwickeln der zusammengesetzten GiUermuster vorgesehen sein.

Bei einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sind erfindungsgemäß zum Herstellen von Gittermustern, die sich aus verschiedenen Gittern zusammensetzen, auf Bitsignale ansprechende optische und elektronische Mittel vorgesehen, die für jedes Bitsignal einer bestimmten Bitstelle ein dieser zugeordnetes Gitter erzeugen.

Bei einer Vorrichtung zum Herauslesen der auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Informationen ist erfindungsgemäß ein optisches System vorgesehen, das die Beugungslinien erster Ordnung der auf dem Aufzeichnungsträger enthaltenen Gittermuster abbildet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer optischen Einrichtung, in der ein photographisches Strichgitter als Beugungsgitter verwendet wird.

F i g. 2 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer optischen Einrichtung, in der ein photographisches Strichgitter mit örtlich sich ändernder Lichtundurchlässigkeit als ein zusammengesetztes Beugungsgitter verwendet wird,

F i g. 3 bis 5 Darstellungen von Beugungslinien nullter Ordnung und einer Reihe von Beugunglinien erster Ordnung, in denen die Lage der Beugungslinien erster Ordnung einzelner Beugungsgitter verschiedener Gitterkonstante gezeigt ist,

F i g. 6 eine Darstellung einer Information, die einmal auf herkömmliche Weise durch Schwarzweiß-Bits auf einem Film aufgezeichnet ist, einmal durch ein Gittermuster gemäß der Erfindung auf einem Film aufgezeichnet ist,

F i g. 7 bis 9 schematisch vereinfachte perspektivische Ansichten verschiedener Vorrichtungen zum Aufzeichner von Informationen auf Filmen in Form von Gittermustern,

Fig. 10 eine Darstellung von Beugungsiinien erster Ordnung, wie man sie von gegeneinander verdrehten Beugungsgittern bei Beleuchtung mit monochromatischem Licht erhält,

F i g. 11 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer optischen Einrichtung zum Ablesen eines auf einem Film angeordneten zusammengesetzten Musters mit örtlich sich ändernder Lichtundurchlässigkeit,

Fig. 12 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer kohärent beleuchteten optischen Einrichtung zum Erzeugen eines zusammengesetzten Musters mit örtlich sich ändernder Lichtundurchlässigkeit,

F i g. 13 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht einer anderen kohärent beleuchteten Ausführungsform der optischen Einrichtung gemäß Fig.11.

Wie in F i g. 1 dargestellt, kann ein photographisches Strichgitter 10 als Beugungsgitter verwendet werden, um Beugungslinien nullter und erster Ordnung zu erzeugen. Man erreicht dies durch Beleuchten eines Schlitzes 12 in einer Maske oder Platte 13 durch eine monochromatische Lichtquelle 11, wenn der Schlitz 12 von einer Linse 14 an der Stelle der Beugungslinie nullter Ordnung abgebildet wird. Das photographische Gitter 10 ist so bei der Linsenöffnung angebracht, daß die Beugungslinien erster und höherer Ordnung neben

s dem Abbild des Schlitzes auftreten. Wenn man einen lichtelektrischen Bauteil 15 an die Stelle der Beugungslinien erster Ordnung bringt, kann man feststellen, ob ein Gitter bestimmter Gitterkonstante in der Linsenöffnung vorhanden ist oder nicht. Man kann leicht einsehen, daß

ίο hierbei Staub, Schmutz oder Kratzer auf dem Gitter 10 nur in sehr beschränktem Umfang schädlich sind.

In F i g. 2 ist eine ähnliche Einrichtung dargestellt, bei der ein Gittermuster 20 eine Vielzahl von Gittern verschiedener Gitterkonstanten aufweist. Wenn das

is zusammengesetzte Gittermuster 20 in der Linsenöffnung angebracht ist, dann erscheint eine Reihe von Beugungslinien erster Ordnung entsprechend der Anzahl Gitter gleicher Gitterkonstante, aus der das zusammengesetzte Gittermuster besteht. Wie in F i g. 2 dargestellt, kann eine Reihe von lichtelektrischen Bauteilen 21 an den Stellen angebracht werden, in denen Beugungslinien erster Ordnung auftreten, um die Anzahl der auftretenden Beugungslinien, die durch das Gittermuster 20 erzeugt werden, in eine entsprechende

2s Anzahl elektrischer Signale zu verwandeln. Nach den Beugungsgesetzen ist der Abstand zwischen der Beugungslinie nullter Ordnung, d. h. dem unmittelbaren Abbild des Schlitzes, und der Beugungslinie erster Ordnung abhängig von der Gitterkonstante des

ίο zugehörigen Gitters.

In den meisten Fällen, in denen ein binärer 6-Bit-Kode zur Kodedarstellung einer Information verwendet wird, wird gewöhnlich ein zusätzliches Bit bei jeder Kombination der digitalen Bits als Synchronisiermarke

is aufgezeichnet. Daher können bei diesem besonderen Kodesystem höchstens sieben Bits oder mindestens zwei Bits aufgezeichnet werden, die eine bestimmte Information beinhalten. Wenn das Verhältnis zwischen größter und kleinster Gitterkonstante kleiner ist als 2, dann ist ausgeschlossen, daß Beugungslinien zweiter Ordnung in den Bereich der Beugungslinien erster Ordnung fallen. Die Beugungslinien zweiter Ordnung können aber auch dadurch ausgeschaltet werden, daß solche Gitterkonstanten gewählt werden, daß die Beugungsiinien zweiter Ordnung zwischen den Beugungslinien erster Ordnung zu liegen kommen. Gewöhnlich sind jedoch die Beugungslinien zweiter Ordnung in der Intensität nicht stark genug, um einer lichtelektrischen Bauteil so stark zu beeinflussen, daC ein falsches Signal entsteht. Daher zeigen die Beugungs linien erster Ordnung maßgeblich an, aus Gitterr welcher Gitterkonstanten das Gittermuster gebilde wird.

Für die in den F i g. 3 bis 5 dargestellten Beugungsbil der werden beispielsweise Gitter mit 70,80,90,100,110 120 und 130 Strichen pro Millimeter benutzt, die alU innerhalb einer Oktave liegen (d h. deren Gitterkon stante sich um weniger als den Faktor 2 unterscheiden] Wenn, z. B. für einen dualen 6-Bit-Kode mit eine

<« Synchronisiermarke, das Gittermuster sieben Beu gungsgitter verschiedener Gitterkonstanten aufweist dann entstehen sieben Beugungslinien erster Ordnung wie in F i g. 3 dargestellt F i g. 4 zeigt, daß das Gitter mi 120 Strichen pro Millimeter nicht aufgezeichnet wurdt

(>5 F i g. 5 zeigt in ähnlicher Weise, daß das Gitter mit 9< Strichen pro rviiiiimeier nicht aufgezeichnet wurde, i entsprechender Weise kann jede beliebige Kombinatio: von Beugungslinien erster Ordnung erhalten werde!

die entsprechend der Kombination der Gitterkonstanten der Gitter, aus denen das Gittermuster besteht, bestimmte Abstände zur Spektrallinie nullter Ordnung haben.

Der obere Teil von Fig.6 zeigt die Größe und die Anordnung von herkömmlichen hellen und dunklen Kodebits für eine Aufzeichnungsdichte von ungefähr 150 000 Bits pro cm². Da die Größe eines einzelnen Bits hierbei 10 Mikron in der Höhe und 30 Mikron in der Breite beträgt, muß, um einwandfreies Herauslesen zu ermöglichen, jede Veränderung der Filmbewegung innerhalb ganz enger Toleranzgrenzen von wenigen Mikrons gehalten werden. Der untere Teil von F i g. 6 zeigt das entsprechende Gittermuster für gleiche Aufzeichnungsdichte. Aus letzteren ist offensichtlich, '5 daß die Anforderungen an die Genauigkeit der Filmführung für das zusammengesetzte Gittermuster sehr viel geringere sind und daß damit Schmutz oder Kratzer auf dem Gittermuster nur einen viel kleineren Störeffekt ergeben.

In Fig.7 ist eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von Informationen mittels Gittermuster dargestellt. Ein bandförmiger Streifen 25, der mit einer Kombination von Öffnungen 26, die sich quer über den Streifen 25 erstrecken und eine Information enthalten, gelocht ist, wird an einer Lichtquelle 27 und einer Anzahl lichtelektrischer Bauteile 28 vorbeibewegt. Jede der Öffnungen 26 einer Querreihe überträgt Licht auf einen zugehörigen lichtelektrischen Bauteil 28, welcher der Reihe nach einen elektrischen Oszillator 29, mit dem der lichtelektrische Wandler verbunden ist, einschaltet, leder der Oszillatoren 29 erzeugt eine Anzahl von Ausgangssignale verschiedener, vorbestimmter Frequenz. Die Frequenzen, die von den Oszillatoren 29 erzeugt werden, können entweder ohne Rücksicht auf das Auftreten von Beugungsiinien zweiter Ordnung gewählt werden, oder sie können so gewählt werden, daß sie innerhalb einer Oktave liegen, so daß, wie es oben beschrieben ist, Beugungslinien zweiter Ordnung vermieden werden. Die Oszillatoren sind mit einem Kathodenstrahlrohr 30 verbunden, dessen Schirmbild durch die Wechselsignale der Oszillatoren moduliert wird.

Bekanntl'cherweise kann auf dem Schirm eines Kathodenstrahlrohres dadurch eine Information aufgezeichnet werden, daß man die Stärke des Elektronenstrahles verändert, wodurch eine Intensitätsveränderung des Lichtpunktes auf dem Schirm der Röhre erzeugt wird. Wenn diese Intensitätswechsel in Abhängigkeit von einer Information erfolgen, dann wird eine so intensiiäismoüuiäuon erhalten. Eine solche Modulation kann dazu benutzt werden, eine Reihe von Lichtpunkten, die um gleiche Abstände, die gleichen Zeitperioden entsprechen, gegenseitig versetzt sind, auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres zu erzeugen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß Sägezahnschwingungen dem Kathodenstrahlrohr zugeführt werden und die Intensität der sich ergebenden Kurve in gleichmäßigen Intervallen erhöht wird.

Da die Oszillatoren 29 eine Kombination verschiede- &> ner Frequenzen erzeugen, abhängig davon, welche von ihnen eingeschaltet sind, entsteht auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres 30 eine Anzahl von Lichtpunkten gemäß der algebraischen Summe der von den eingeschalteten Oszillatoren erzeugten Frequenzen. *5 Eine zylindrische Linse 31 ist optisch aiii die auf dem Schirm des Kaxhodenstrahlrohres 30 erscheinende Kurve ausgerichtet, um die Reihe von Lichtpunkten in ein Linienmuster überzuführen, welches ein Gittermuster darstellt, das von einer Linse 32 auf einem lichtempfindlichen Material, z. B. einem Filmstreifen 33, abgebildet wird.

Abhängig von der Größe des verwendeten Filmes und von der Größe des abgebildeten Gittermusters kann der Filmstreifen 33 entweder fortlaufend oder schrittweise, abhängig von der Größe des Gittermu sters, längs einer Richtung bewegt werden, oder es kann ein optisches System verwendet werden, das eine Vielzahl solcher Gittermuster nacheinander in Zusammenhang mit der Längsbewegung des Filmes versetzt abbildet.

Bei der beschriebenen Vorrichtung kann der Filmstreifen 33 auch innerhalb des Kathodenstrahlrohres 30 angeordnet sein und unmittelbar durch den Elektronenstrahl belichtet werden.

Beim Entwickeln des Filmes erhält man ein Bild eines zusammengesetzten Musters örtlich veränderlicher Lichtundurchlässigkeit, das eine Vielzahl von Gittermustern umfaßt, von denen jedes aus Beugungsgittern verschiedener, von der Frequenz des sie erzeugenden Oszillators abhängender Gitterkonstanten gebildet wird. Es dürfte jedem Fachmann klar sein, daß die Oszillatoren 29 auch von Signalen geschaltet werden könnten, die auf einem Magnetband, einem photographischen Film, Lochkarten od. dgl. gespeichert sind, oder auch von Signalen, die von einem Rechenautomaten oder einer anderen Signale erzeugenden Einrichtung stammen. Wenn die Information auf dem Informationsträger, von dem die Signale stammen, nicht zum Schalten der Oszillatoren geeignet ist. dann kann eine Matrizenschaltung verwendet werden, um diese Signale in eine Kombination von Signalen zu überführen, die zum Schalten der Oszillatoren benutzbar ist.

Die einzelnen Gitter der Gittermuster sind nach der obigen Beschreibung aläe in gleiche Richtung gerichtet. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Gitter winklig zueinander anzuordnen, so daß die Beugungslinien erster Ordnung in entsprechenden Winkellagen liegen. Bei einem solchen System gibt es für jede Winkellage eine lineare Anzeigestelle, an der die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Beugungslinie erster Ordnung bestimmt werden kann, so daß das winklig ausgerichtete Gittermuster nicht mit monochromatischem Licht beleuchtet werden müßte.

Wenn, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, sieben Bits benötigt werden, um eine Information darzustellen, dann sind hierfür sieben Winkellagen auf dem Filmstreifen 33 notwendig. Dieses Prinzip kann auch bei zusammengesetzten Gittermustem dazu angewendet werden, um eine größere Aufzeichnungsdichte für Informationen zu erhalten. Um ein winklig ausgerichtetes, zusammengesetztes Gittermuster zu erhalten, kann der Filmstreifen 33 nach jeder Belichtung mit einem auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres 30 erscheinenden Gittermuster um einen bestimmten Winkel gedreht werden, wodurch eine Anzahl von sich radial erstreckenden, zusammengesetzten Gittermustern erzielt wird, die in der Drehachse des Filmstreifens übereinanderliegen. Wenn ein winklig ausgerichtetes, zusammengesetztes Gittermuster aus vier zusammengesetzten Gittern, von denen jedes um einen bestimmten Winkel gedreht ist. von einer punktförmigen Lichtquelle, z.B. einer Quecksilberdampflampe, beleuchtet ist, dann kann man die in Fig. 10 gezeigte Beugungsbilder erhalten.

In den Fig.8 und 9 ist eine optische Platte 40

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dargestellt, die eine Reihe von Zonen verschiedener Übertragungseigenschaften aufweist und die von einer Linse 41 auf einem Filmstreifen 42 abgebildet wird. Die Platte 40 weist eine aus einer Anzahl von Gitterschablonen 43 verschiedener Gitterkonstanten gebildete Reihe oder eine Anzahl von Gliedern wellenförmiger Oberfläche auf. In jedem Falle hat jede Gitterschablone oder jedes Glied eine solche vorbestimmte Eigenschaft, daß, wenn es beleuchtet wird, es ein linienförmiges Lichtmuster überträgt, bei welchem die Linien gleiche gegenseitige Abstände haben. Bei dieser Vorrichtung wird jede Gitterschablone 43 durch eine eigene Blitzlampe 44 mit einem Kondensorsystem 45 beleuchtet, von denen lediglich drei in der Zeichnung dargestellt sind.

Die Blitzlampen 44 werden von einem ihnen zugeordneten lichtelektrischen Bauteil gesteuert, der in derselben Weise angeordnet sein kann, wie es in F i g. 7 dargestellt ist, um von jedem Kodebit in einem Lochstreifen oder einem anderen Signalträger ein Signal zu gewinnen. Die Blitzlampen können auch von Signalen geschaltet werden, die direkt von einem Signalerzeuger, wie er oben erwähnt ist, auf die Lampen übertragen werden Das Licht, das durch jede einzelne der Gitterschablonen 43 hindurchgeht, tritt als linienförmiges Lichtmuster aus. Die Linien haben gleiche gegenseitige Abstände entsprechend des sie erzeugenden Gitters. Dieses Lichtmuster wird von der Linse 41 verkleinert abgebildet. Die einzelnen Gittermuster können übereinanderliegend abgebildet werden, indem man sich die Bewegung des Films zunutze macht, indem man das oberste Gittermuster zuerst belichtet und die darauffolgenden Belichtungen so lange verzögert, bis der Film sich in eine Stellung bewegt hat, in der das nächste Gittermuster abgebildet wird. Wenn das latente Filmbild entwickelt wird, dann erscheint ein zusammengesetztes Gittermuster, das aus einer Vielzahl von übereinandergelegten Gittern besteht und eine örtlich veränderliche Lichtundurchlässigkeit aufweist. Das Gittermuster setzt sich aus den Gitterschablonen 43 zusammen, die tatsächlich beleuchtet wurden.

An Stelle des Übereinanderlegens mit Hilfe der Filmbewegung kann eine zylindrische Linse 47 und eine Maske mit einer Schlitzblende 48 im optischen System angeordnet werden, wie es in F i g. 9 gezeigt ist. Diese Ausführung erlaubt es, alle aus einer Kombination der Gitterschablonen 43 bestehenden Gittermuster gleichzeitig zu belichten. In der Richtung, in welcher die zylindrische Linse 47 keine Wirkung hat, d.h. in waagerechter Richtung, werden die Gitterschablonen auf dem Film 42 von der Objektivlinse 41 abgebildet, in der anderen Richtung, d. h. in senkrechter Richtung, werden die Abbilder jeder der Gitterschablonen 43 auseinandergezogen und alle übereinandergelegt. Zum Erzielen von optischer Wirksamkeit und Gleichmäßigkeit bilden die Linsen 47 und 41 den Schlitz 48 auf dem Film in senkrechter Richtung ab, und die Linse 47 bildet die Gitterschablonen 43 in der öffnung der Linse 41 in der gleichen Richtung ab. Da die Gitterschablonen 43 in senkrechter Richtung nicht in einem scharfen Brennpunkt liegen, ist es möglich, mit diesem System jede Art von Gitterschablonen zu benutzen, sowohl veränderlicher Übertragungseigenschaften, als auch veränderlicher Fläche. Derselbe Effekt kann dadurch erreicht werden, daß das Licht von den Gitterschablonen 43 reflekiicri wird, ais auch dadurch, daß das Licht durch die Gitterschablonen hindurchgeschickt wird In F i g. 11 ist eine Vorrichtung gezeigt zum Anzeigen

der Anwesenheit von Beugungslinien erster Ordnung Grundsätzlich kann die Anwesenheit oder Abwesenhei von Beugungslinien erster Ordnung, die von einen Gittermuster erzeugt werden, dadurch festgestell werden, daß lichtelektrische Bauteile an den Steller angebracht werden, an denen Beugungslinien erstei Ordnung auftreten, wie es in den Fig. 1 und : dargestellt ist. Bei Verwendung kleiner Codeflächen is es jedoch notwendig, ein System zum Beleuchter ίο lediglich eines zusammengesetzten Gittermusiers aui dem Film zu einer bestimmten Zeit vorzusehen. Eir solches System weist einen Schlitz 50 in einer Mask« oder Platte 51 auf, der von einer Hochdruck-Quecksil· berdampflampe 52 beleuchtet ist, deren Lichtbogen durch eine Linse 53 in den Schlitz 50 projiziert wird. Der Schlitz wird dann durch eine Linse 54 als reelles Raumbild 55 abgebildet, und dieses Bild wird danach von einer Linse 56 auf eine Reihe von lichtelektrischen Bauteilen 57, die hinter dem Filmstreifen 58 in der Brennebene der Linse 56 angebracht sind, projiziert. Die Linse 56 bildet außerdem einen Schlitz 59 in einer Maske oder Platte 60 auf dem Filmstreifen ab, so daß die tatsächlich beleuchtete Fläche ein verkleinertes Abbild des Schlitzes 59 ist und der Filmfläche entspricht, die 2s abgelesen werden soll. Da das reelle Bild 55 zusammen mit dem Schlitz 59 eine kleine Lichtquelle in der zugehörigen Gegenstandsebene der Linse 56 darstellt, wird ein kohärentes Beleuchtungssystem für das Gitter auf dem Film 58 gewonnen, wie unten beschrieben. Eine zylindrische Linse, die nicht dargestellt ist, kann hinter dem Film angebracht werden, um das Licht längs den Beugungshn.en erster Ordnung zu konzentrieren und es dadurch wirksamer auf die lichtelektrischen Bauteile zu werfen.

Beim Abbilden eines Gittermusters ist es möglich, daß ein beträchtlicher Gewinn an Bildschärfe und Schärfentiee erzielt wird durch Anwendung kohärenter Beleuchtung an Stelle der meist verwendeten inkohärenten Beleuchtung. I_n Fig. 12 ist ein einfaches optisches System mit kohärenter Beleuchtung dargestellt um ein zusammengesetztes Muster aus einer besonderen Kombination von Gittern bestimmter Gitterkonstanten von einem zusammengesetzten Gittermuster zu erzielen, das die Gesamtkombination derselben Beugungsgitter aufweist. Ein Schlitz 65 in einer Maske 66 wird durch eine punktförmige Lichtquelle 67 beleuchtet, und der beleuchtete Schlitz wird von e.ner Linse 68 in der Öffnung einer Objekt.vl.nse 69 abgebildet Wenn ein Gittermuster 70, J?!. . ^{Summe von Gitte}™ sieben verschiedener "·"·■< !»»!!,lanten bildet, unmittelbar hinter die Linse 68 gelegt wird, dann wird ein Linienspektrum 71 in der Öffnung des Objektivs 69 erzeugt, das eine Beugungslin.e nullter Ordnung und eine Reihe von sieben Beugungslimen erster Ordnung, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, aufweist Es kann theoretisch gezeigt werden, daß wenn diese Beugungslinien alle innerhalb der Linsenoffnung liegen, kein Verlust an Qualität eines .int!. ^{X S VOn dem Ob}Jektiv 69 gezeichnet wird, eintritt, vorausgesetzt, daß das Objektiv im wesentlichen frei ist von Aberrationen.

Das Bild 72, das /on dem Objektiv 69 entworfen ist, ist eine verkleinerte Nachbildung des Gittermusters 70. das auf ein hchtempfindliches Material aufgeworfen werden Kann, hs ha₅ sich gezeigt, daß durch ein solches optisches System annehmbare Bilder erzielt werden können über einen Sdiärfentiefenbereich von mindestens 0,05 mm, eine Schärfentiefe, die entschieden über

die eines herkömmlichen optischen Systems hinausgeht, das eine Bildschärfe ergibt, wie sie für diese Art von Informationsaufzeichnung benötigt wird. Da durch das Unterdrücken eines Beugungslinienpaares erster Ord nung auf dem Linienspektrum 71 das zugehörige s Gittermuster auf dem Bild 72 verschwindet, kann durch geeignetes Ausblenden von Beugungslinicn erster Ordnung aus der öffnung des Obiektivs 69 durch geeignete Blenden- oder Verschlußmittel, die auf elektrische Signale ansprechen, jede Kombination von Gittern verschiedener Gitterkonstante erhalten werden. Wesentlich ist hierbei jedoch, daß jeder verwendete Verschlußmechanismus so konstruiert ist, daß er die durch ihn hindurchgehenden Lichtwellen nicht verzerrt.

In der eben beschriebenen Vorrichtung, ebenso w ie in der in Fig. 7 beschriebenen, erzeugt das Muster, das entweder von den Gitterschablonen 43 oder von dem Kathodenstrahlrohr 30 entworfen wird, ein zusammengesetztes Gittermuster auf dem lichtempfindlichen Material oder dem Film, das örtlich versetzte Stellen verschiedener Lichtdurchlässigkeit aufweist. Die glei chen Vorrichtungen können jedoch auch benutzt w erden, um ein Phasengittermuster auf einem Film mit veränderlicher Dicke zu erzeugen, wodurch bei Beleuchtung eine entsprechende Anzahl von Beugungs- 2s linien erster Ordnung erzeugt werden.

In F'ig. 13 ist ein kohärentes optisches System gezeigt, das insofern eine Abwandlung der in F i g. 1 2 gezeigten Vorrichtung darstellt, als cmc Reihe von verschiedenen Beugungsgittern 7'ϊ. wie sie bei den F i g. 8 und ^ beschrieben sind, benutzt werden, von denen jedes einzelne Beugungsgitter kohärent beleuchtet ist. Fine zylindrische Linse 76 ist vor einem Schlitz 77 ,Ii einer Maske 78 so angeordnet, dill eine Linse 74 den Schiit/ 77 in einer Abmessung auf den Beugungsgittern 75 abbildet. Der Schlitz 77 ist von einer punktförmigen Lichtquelle 80 beleuchtet. Die übrigen Teile der Vorrichtungen können die gleicher; sein, wie in F i g. 8 beschrieben, und eine Linse 81 zum Abbilden der Gitter 75 auf einem Filmstreifen 82 aufweisen, oder die Vorrichtungen können durch das Vorhandensein einer zylindrischen Linse, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. abgewandelt werden. Da der Schütz 77 auf den Beugungsgittern 75 abgebildet ist beleuchtet nur ein Teil des Schlitzes jedes einzelne Beugungsgitter. Eine Anzahl von Verschlußmechanismen, die nicht gezeigt sind, können längs des Schlitzes 77 angebracht sein, um die Beleuchtung einer jeden beliebigen Kombination von Beugungsgittern 75 zu sieue-n. Ua ein schmaler Schlitz Verwendung findet, wird euiglich eine Bewegung von einigen tausendstel Millimetern benötigt, um iedes der Beugungsgitter 75 zu verdunkeln, so daß diese Verschlußbetätigung mechanisch ausgeführt werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Speichern von Informationen, bei dem die Informationen zum Hineinlesen nach einem Binärkode verschlüsselt und als optisch auswertbare Bits in Form von Beugungsgittern aufgezeichnet werden, deren Beugungsbilder bei der optischen Auswertung zum Herauslesen der Informationen dienen, dadurch gekenn zeich- ι ο net, daß die Binärziffern 0 und 1 durch das Fehlen oder Vorhandensein eines Beugungsgitters bezeichnet werden, daß die Bitstellen durch unterschiedliche Gitterkonstanten oder unterschiedliche Gitterstrichrichtungen gekennzeichnet sind und daß die Beugungsgitter für die Bits der verschiedenen Bitstellen der Wörter jeweils übereinanderliegend angeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Beugungsgitter verwendet werden, deren Gitterkonstanten sich um weniger als den Faktor 2 voneinander unterscheiden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Beugungsgitter verwendet werden, deren jedes mehr als 20 Striche pro Millimeter aufweist und die sich voneinander um mindestens zwei Striche pro Millimeter unterscheiden.

4. Aufzeichnungsträger, der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf ihm die Binärziffern 0 und 1 durch das Fehlen oder Vorhandensein eines Beugungsgitters bezeichnet werden und daß die Bitstelle durch unterschiedliche Gitterkonstanten oder unterschiedliche Gitterstrichrichtungen gekennzeichnet ist.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von Gittermustern, die sich aus verschiedenen Gittern zusammensetzen, auf Bitsignale (26) ansprechende optische und elektronische Mittel (28,29,30; 41,44,45; 65 bis 70) vorgesehen sind, die für jedes Bitsignal einer bestimmten Bitstelle ein dieser zugeordnetes Gitter erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bitsignale (26) auswertende Einrichtungen (28,29) zum Erzeugen von den einzelnen Bits einer Bitstelle zugeordneten Ausgangssignalen verschiedener Frequenz vorgesehen sind, daß auf diese Signale ansprechende elektronische Einrichtungen (30) vorgesehen sind, die den Ausgangssignalen zugeordnete Gittermuster erzeugen, und daß photographische Einrichtungen (31,32,33) zum Aufzeichnen dieser Gittermuster vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Einrichtungen zum Erzeugen von Ausgangssignalen bestimmter Frequenz eine Anzahl elektrischer Oszillatoren (29) vorgesehen ist. <«>

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Einrichtung zum Erzeugen von Gittermustern ein Kathodenstrahlrohr (30) vorgesehen ist, dessen Schirmbild von den Ausgangssignalen modulierbar ist. <>>

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die photographische Einrichtung zum Abbilden des Schirmbildes eine auf das Schirmbild optisch ausgerichtete zylindrische Linse (31) aufweist

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der Bitstellen entsprechende Anzahl von optischen Gitterschablonen (43) vorgesehen ist, die beim Be- oder Durchleuchten ein Bild eines Beugungsgitters mit einer zugehörigen Bitstel'e entsprechenden Gitterkonstanten erzeugen, und daß zum Steuern der Beleuchtung (44) der einzelnen Gitterschablonen diesen zugeordnete, auf Bits der entsprechenden Bitstelle ansprechende Steuermittel vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zum gleichzeitigen Aufzeichnen mehrerer Gitter eine Schlitzblende (48) und eine zylindrische Linse (47) aufweist

12. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herauslesen der auf dem Aufzeichnungsträger(20;58)aufgezeichneten Informationen ein optisches System (12,14; 50,53,54, %, 59) vorgesehen ist das die Beugungslinien erster Ordnung der auf dem Aufzeichnungsträger enthaltenen Gittermuster abbildet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurclh gekennzeichnet daß zum Anzeigen des Vorhandenseins von Beugungslinien erster Ordnung lichtelektrische Bauteile (57) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 1.3, dadurch gekennzeichnet, daß als optisches System eine erste Schlitzblende (50) und eine erste Linse (53) vorgesehen sind, die die Beleuchtung (52) in der ersten Schlitzblende (50) abbildet, daß eine zweim: zur ersten senkrechte Schlitzblende (59) und eine zweite zwischen erster und zweiter Schlitzblende angeordnete Linse (54) vorgesehen sind, die ein reelles Bild (55) der ersten Schlitzblende (50) bildet, das zum kohärenten Beleuchten des Aufzeichnungsträgers (58) in Zusammenwirkung mit der zweiilm Schlitzblende (59) auf die lichtelektrischen Bauteile (37) von einer dritten Linse (56) projiziert wird, die die zweite Schlitzblende (59) auf dem Aufzeichnungsträger (58) abbildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aufzeichnungsträger (58) und den lichteiektrischen Bauteilen (5/^r) eine zylindrische Linse zum Konzentrieren der kohärenten Beleuchtung vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 his 15, dadurch gekennzeichnet, daß die lichteiektrischen Bauteile zum Anzeigen der Beugungsbildcr von Gittern mit verschiedener Strichrichtung auf einer gebogenen Linie angeordnet sind.