DE2440119A1 - Optische speicheranordnung - Google Patents
Optische speicheranordnungInfo
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Description
Optische Speicheranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Speicheranordnung zum Speichern und Anzeigen von Daten, die
in Form von Leuchtspuren vorliegen, wie sie beispielsweise auf dem Schirm einer Katodenstrahlröhre zu beobachten
sind.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung, bei der das Speichern der optischen Information
im Innern einer Schicht aus einem durch Licht erregbaren
ferroelektrischen Material erfolgt.
Es ist bekannt, eine derartige Schicht als Speichermedium zu verwenden, in dem zwei kohärente Strahlen
zur Bildung eines dreidimensionalen Indexgitters zur Wechselwirkung miteinander gebracht werden. Dieses
Schw/Pe
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Gitter eignet sich zum holographischen Speichern für eine Gruppe von Daten, die in einem Bild angeordnet
sind. Bei einer solchen Speicherung ist ein teilweises Lesen oder Löschen möglich, doch kann die Datengruppe
nur in ihrer Gesamtheit widergegeben werden. Dies stellt einen Nachteil dar, da häufig eine Anordnung
benötigt wird, die das Schreiben einer komplizierten Leuchtspur zuläßt und doch die Möglichkeit
zum partiellen Lesen oder Löschen bietet. Das Verfahren des holographischen Speicherns optischer Informationen
weist auch den Nachteil auf, daß zum Schreiben und zum Lesen eine kohärente Strahlung benötigt wird;
was die Dateneingabe anbelangt, ist dieses Verfahren auch ziemlich kompliziert, da es die Verwendung eines
Modulatorelements in der Bahn einer der zwei Schreibstrahlenbündel erfordert.
Mit Hilfe der Erfindung wird eine auf den Speichereigenschaften
photoferroelektrischer Materialien beruhende Anordnung vorgeschlagen, die die Fähigkeit
zum direkten Speichern einer oder mehrerer Leuchtspuren mit der Möglichkeit diese selektiv zu lesen
und partiell zu löschen aufweist. Dieses System ermöglicht das Schreiben mit Hilfe einer inkohärenten
Strahlung und sie gestattet die Anzeige mehrerer Spuren, die sich durch einen Farbunterschied voneinander unterscheiden.
Nach der Erfindung ist eine Speicheranordnung mit selektiver Löschung zum Speichern und Anzeigen von
Daten, die in Form wenigstens einer Leuchtspur vorliegen, mit einer parallele Flächen aufweisenden Platte
aus einem fotoferroelektrischen Material, dessen Curie-
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Temperatur unter der Betriebstemperatur liegt, Einrichtungen
zum elektrischen Vorspannen der Platte ι optischen Einrichtungen zum Schreiben der Daten und
optischen Einrichtungen zum Lesen der in die Platte eingeschriebenen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß
die Doppelbrechung dieses Materials quadratisch von dem elektrischen Induktionsfeld abhängt, das mit Hilfe
der elektrischen Vorspannungseinrichtungen in der Platte in eine zu den Flächen im wesentlichen parallelen
Richtung erzeugt wird, daß das elektrische Induktionsfeld im Verlauf der Schreibphase der Leuchtspur
einen vorbestimmten Wert hat, daß das selektive Löschen gewisser Abschnitte der Spur durch Wiederbelichten der
Platte längs dieser Abschnitte in Abwesenheit des elektrischen
Indutkionsfeldes erfolgt, daß die optischen Leseeinrichtungen eine Strahlungsquelle, die die Platte
über einen Polarisator beleuchtet, sowie einen Polarisationsanalysator enthalten, der die aus der Platte
austretende Strahlung selektiv überträgt, und daß die . optischen Schreibeinrichtungen eine weitere Strahlenquelle
enthalten, die die Platte im Verlauf der Schreibphase und der Löschphase derart beleuchtet, daß das in
jeder der durch Licht angeregten Zonen der Platte vorhandene elektrische Feld wenigstens teilweise löschen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansteht einer Anordnung zum Speichern und Anzeigen von Daten nach der Erfindung,
Fig. 2 und 3 erläuternde Darstellungen,
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Fig, 4 und 5 Diagramme, die eine Betriebsart beim Schreiben von zwei verschiedenen Spuren darstellen,
Fig. 6 und 7 Darstellungen zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Anordnung beim aufeinanderfolgenden
Einsohreiben von zwei verschiedenen Spuren mit zwei verschiedenen Werten des angelegten
Feldes,
Fig. 8 ein erläuterndes Diagramm, das sich auf die Betriebsart mtfc zwei Spuren bezieht,
Fig. 9 die Spektralverläufe der bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendeten Strahlungen und
Fig.10 ein Ausfuhrungsdetail der Anordnung von Fig.
Die hier beschriebene optische Speicheranordnung mit selektiver Löschung macht von einer lichtdurchlässigen
Platte aus fotoferroelektrischem Material als Speichermedium Gebrauch. Beim beabsichtigten Anwendungsfall
handelt es sich darum, durch Fotoinduktion eine nicht gleichmäßige Änderung des Brechungsindex der ferroelektrischen
Platte zu erzielen.
Zu diesem Zweck ist das Material, aus dem die Platte geformt
ist, eine lichtempfindliche Substanz, die einen elektrooptischen Effekt aufweist. Fotoferroelektrische
Substanzen sind insbesondere solche, deren Curie-Temperatur unter der Umgebungstemperatur liegt und die einen
quadratischen elektrooptischen Effekt aufweisen. Bei diesen Bedingungen hängt die unter dem Einfluß eines
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elektrischen Induktionsfeldes auftretende Änderung Δη
des Brechungsindex nur von der Feldstärke und nicht vom Vorzeichen des Feldes ab. Die betrachtete Änderung Δη
des Brechungsindex ist diejenige, die sich bei Berücksichtigung der neutralen Linien der verwendeten ferroelektrischen
Platte erkennen läßt; da die Platte aus einem polykristallinen Material gebildet ist, ist bekannt,
daß die neutralen Linien Richtungen aufweisen, die durch die Richtung des elektrischen Induktionsfeldes
festgelegt sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß das elektrische Induktionsfeld
im wesentlichen parallel zu den großen Flächen der ferroelektrischen Platte angelegt wird.
Der bei der hier beschriebenen Anordnung ausgenützte elektrooptische Effekt ist in Materialien mit einer
nicht polaren Kristallstruktur vorhanden. Unter diesen Materialien können diejenigen genannt werden, deren Molekularstruktur einen Sauerstoffoktaeder aufweisen.
Als nicht einschränkende Beispiele können Bariumtitanat, Strontium-Barriumniobat und Blei-Lanthantitanozirkonat
genannt werden.
Diese Materialien befinden sich in einer nichtpolaren Phase, wenn sie über ihrer ferroelektrischen Curie-Temperatur
verwendet werden. Zur Absenkung der Curie-Temperatur unter die Umgebungstemperatur wird bekanntlich
von einem Austausch von Ionen im Kristallgitter Gebrauch gemacht.
Ein typisches Beispiel eines polykristallinen Materials, das bei Umgebungstemperatur besonders hohe -Koeffizienten
des quadratischen elektrooptischen Effekts aufweist,
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ist ein Blei-Lanthantitanozirkonat mit der folgenden
chemischen Zusammensetzung:
[Pb1-xLaJ[ZrO,65 TiO,35] °3
wobei χ die Größenordnung von 9 · 10 hat.
Damit dieses ferroelektrische Material lichtempfindlich wird, sind in das Material Dotierungsstoffe eingefügt;
als Beispiel für einen solchen Dotierungsstoff können dreiwertige Eisenionen genannt werden.
Die fotoferroelektrischen Materialien entsprechend den
obigen Angaben sind durch ein Energiediagramm gekennzeichnet, das ein Valenzband und ein Leitungsband aufweist,
das vom Valenzband durch ein verbotenes Band getrennt ist, dessen Breite beispielsweise zwischen
3 und 3,5 eV liegen kann. Aufgrund der Dotierung gibt es in dem verbotenen Band Zonen, die durch Licht mit
Energiequanten anregbar sind, deren Energiewert gleich oder größer als 2 eV ist. Diese äußere Lichtanregung
erfordert eine Strahlung mit einer Yfellenlänge λ , die
kleiner oder gleich 500 nm ist. Diese Strahlung gibt Anlaß zu einer Freisetzung von in dem verbotenen Band
festgehaltenen elektrischen Ladungen und zu deren Überführung in das Leitungsband, wo sie sich ausbreiten und
unter dem Einfluß eines induzierten elektrischen Feldes verschieben können.
Bei Betrachtung von Donatorzentren, die im Innern eines fotoferroelektrisehen Materials verteilt sind, ist festzustellen,
daß die durch Licht angeregten Elektronen un-
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ter der Einwirkung eines angelegten elektrischen Feldes E die in der beleuchteten Zone befindlichen Haftstellen
verlassen, um in die angrenzende dunkle Zone zu gelangen,
wo sie tief festgehalten werden. Diese Wanderung freigesetzter Ladungen gibt Anlaß zu einer Raumladung, da die
beleuchtete Zone eine positive Ladung annimmt, während die angrenzende Haftzone eine negative Ladung annimmt.
Das elektrische Schirmfeld E , das das Vorhandensein dieser Ladung auswertet, ist dem angelegten Feld E_ entgegengesetzt,
und in der beleuchteten Zone bleibt nur ein Restfeld Effi übrig, das den Viert E& - Ee hat. Die
Lebensdauer der auf diese Weise erzeugten Raumladung kann mehrere Wochen erreichen, und für den Fall, daß
die Fotoelektronen tief haften, ist kein angelegtes elektrisches Feld stark genug, um die Fotoelektronen
der Haftstellen zu verschieben, in denen sie festgehalten sind.
In Fig. 1 ist eine optische Speicheranordnung zu erkennen,
in der die oben dargelegten Prinzipien verwirklicht sind.
Die Anordnung enthält eine fotoferroelektrische Platte 21,
deren große Flächen parallel zur xy-Ebene liegen. Mit Hilfe von Elektroden 17 und 18 kann in der Platte 21 ein
elektrisches Feld erzeugt werden, dessen Richtung parallel
zur x-Achse verläuft; zu diesem Zweck sind die Elektroden über eine Schaltervorrichtung 4 an Vorspannungsquellen 5
und 6 angeschlossen. Fig. 1 zeigt als Beispiel optische Einrichtungen zum Schreiben einer Leuchtspur 23 in der
Speicherebene xy der Platte 21. Diese Schreibeinrichtungen enthalten eine Lichtquelle 8, einen elektrisch gesteuerten
Verschluß 9 und eine elektrisch gesteuerte optische Ablenk-
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einheit 10. Das intensitätsmodulierte und abgelenkte
scharfe Lichtbündel 11 erhält nach dem Durchlaufen einer halbdurchlässigen Platte 12 eine Zone 23 der
Platte 21. Unter der Einwirkung von Steuersignalen aus einer Steuerschaltung 7 kann der Lichtpunkt in
der xy-Ebene irgendeine Spur durchlaufen. Diese Spur gibt die Daten wieder, auf die die Schaltung 7 anspricht.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann angenommen werden, daß die optischen Schreibeinrichtungen
8, 9 und 10 durch irgendein optisches System ersetzt werden, das gestattet, auf die Platte
21 ein zu speicherndes Bild zu projizieren.
Die einzige an die optischen Schreibeinrichtungen gestellte Bedingung besteht darin, daß die Strahlung,
die sie abgibt, die Platte 7 durch Licht derart anregen kann, daß die Leuchtspur an dunkle Zonen angrenzt.
Die Anordnung von Fig. 1 enthält außerdem optische Leseeinrichtungen, die beispielsweise von einer mit
einem Generator 16 ausgestatteten Lichtquelle und aus einer Gruppe von optischen Elementen bestehen, die dazu
bestimmt sind, ein im wesentlichen paralleles Lesestrahlbündel zu erzeugen und zu polarisieren und nach
dem Durchgang durch die Schicht 21 zu analysieren. In Fig. 1 sind ein Kondensor 14 und ein Polarisator 13 zu
erkennen, die durch die halbdurchlässige Platte 12 ein polarisiertes Strahlenbündel 28 übertragen; nach der Reflexion
beleuchtet dieses Strahlenbündel 28 unter senkrechtem Einfall die Platte 21, und es weist an dieser
Stelle eine Polarisationsrichtung auf, die vorzugsweise in der Richtung der Winkelhalbierenden der x-Achse und
der y-Achse liegt. Beim Verlassen der Platte 21 durchläuft das Strahlenbündel 28 einen geradlinigen Polari-
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sationsanalysator 20, dem, wie Fig. 1 zeigt, eine
Viertelwellenp.latte 19 vorangehen kann.
Die aus dem Polarisationsanalysator 20 austretende Strahlung kann dazu dienen, das Bild der Platte 21 auf einen
Schirm 25 zu projizieren. Diesem Zweck dient ein in Fig. zu erkennendes Objektiv 22, dessen zusammengehörigen Ebenen
mit der Platte 21 und mit dem Schirm 25 zusammenfallen. Die
Übereinstimmung zwischen der Leuchtspur 23 und ihrem Bild 24 ist durch die strichpunktierte gerade Linie symbolisch
angegeben, die die optische Mitte M des Objektivs 22 durchläuft. Das Lichtstrahlenbündel 27 stellt den im Strahlenbündel
28 enthaltenen Teil der Strahlung dar, der aus der Leuchtspur 23 austritt} dieses Lichtstrahlenbündel 27
soll nicht mit dem Strahlenbündel 11 verwechselt werden, das dem Schreiben der Leuchtspur 23 dient.
Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung kann in drei Phasen zerlegt werden, nämlich eine Phase
des Schreibens der Leuchtspur 23, eine Phase des selektiven
Löschens der Spur und eine Phase des Lesens oder des Anzeigens.
In Fig. 2 ist ein Diagramm zu erkennen, das in Abhängigkeit von der Stärke E des an die Platte 21 angelegten
elektrischen Feldes die Änderung Δη der Brechungsindizes anzeigt, die diese aufgrund der Doppelbrechung
für Lichtschwingungen längs der neutralen Linien aufweist.
Fig. 3 zeigt die Platte 21 in einer Vorderansicht mit den elektrischen Vorspannungseinrichtungen 5» 4, 17 und
18. Eine kreisförmige Lichtspur 23 mit dem Durchmesser d
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ist in Fig. 3 von einem dunkelschraffierten Bereich umgeben dargestellt.
Zum.Schreiben der Spur 23 muß gleichzeitig der Verschluß
9 geöffnet und an die Elektroden 17 und 18 eine Vorspannung mit einem vorbestimmten Wert angelegt
werden. Diese Spannung wird von der Quelle 5 geliefert, indem der Schalter in die Position 1 geschaltet
wird. Auf diese Weise wird das elektrische Feld mit der Stärke E„ an das gesamte Volumen der Platte
angelegt; da die Spur 23 durch Lichteinwirkung angeregt wird, ist durch Verschiebung von Ladungen die Bildung
eines Schirmfeldes mit der Stärke Ea zu beobachten,
das die Neigung hat, die Stärke des Feldes E in der durch Lichteinwirkung angeregten Zone herabzusetzen.
Zu Beginn der Speicherphase ist das elektrische Feld in der Platte gleichmäßig, und in der quadratischen
Kennlinie 50 von Fig. 2 ist der Doppelbrechungszustand
der Platte 21 bei A zu erkennen. Das angelegte Feld E_ beginnt also durch Einführen einer Doppelbrechung mit
dem Wert Δη., der in dem gesamten schraffierten Bereich der Platte 21 aufrechterhalten wird. Im Gegensatz dazu
führt die Lichtanregung in der Zone 23t auf die die
Leuchtspur projiziert ist, zu einem Schirmfeld E , das den örtlichen Zustand der Doppelbrechung von der Stelle A
zur Stelle B zurückführt, bei der die Änderung Δη nur den Wert Δηβ hat. Die mit dem Schreiblicht und mit dem
Feld E_ verbundene Wirkung erlaubt somit eine lokale
el
Änderung der Doppelbrechung, und wenn sie fortgesetzt wird, ist es möglich, die Doppelbrechung aufzuheben.
Wenn am Punkt B diese Wirkung unterbrochen wird, dann
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bleibt in Anwesenheit des Feldes E& in der von der
Spur 23 eingenommenen Zone ein Restfeld E zurück. Wenn das Feld E aufgehoben wird, dann nimmt das
Restfeld den Wert EmQ an, der gleich dem Wert Ee
ist. Der Zustand der Doppelbrechung läuft vom Punkt B zum Punkt C der quadratischen Kennlinie 50, und es
ergibt sich der Wert Δη = Δη . Die Schreibphase hat
somit zum Ziel, in der durch Licht angeregten Zone und in der nicht angeregten Zone zwei unterschiedliche
Doppelbrechungszustände zu schaffen. Es besteht eine Wahlmöglichkeit zwischen zwei Werten von Δη, die den
Arbeitspunkten in dem Diagramm von Fig. 2 entsprechen, deren Abszissen sich um den Wert des Schirmfeldes E
unterscheiden; außerdem hat dieser Wert als obere Grenze den Wert des angelegten Feldes E . Selbstverständlich ist
el
die durch Licht angeregte Zone in keiner Weise auf eine
kreisförmige Gestalt beschränkt; durch Verschieben des Schreibstrahlenbündels 11 in der xy-Ebene lassen sich
beliebige Formen erzielen.
Die Phase des selektiven Löschens gewisser Abschnitte
einer bereits eingeschriebenen Spur besteht darin, diese Abschnitte ohne Anlegen eines äußeren Feldes EQ erneut
zu belichten. Zu diesem Zweck muß der Verschluß 9 an Stellen der Spur geöffnet werden, an denen das Löschen
erwünscht ist, und gleichzeitig muß der Schalter 4 in die Position 3 umgeschaltet werden. Unter dem Einfluß
der einfallenden Strahlung hebt sich das Restfeld E
vollständig auf, und die doppelbrechende Platte befindet sich wieder in ihrem Anfangszustand.
Die Phase des Lesens von Daten, die in der Platte 21 gespeichert sind, besteht darin, die ungleichmäßige Vertei-
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lung der in die Platte 21 eingeführten Doppelbrechung nach den Schreib- und Lesephasen sichtbar zu machen.
Diese Sichtbarmachung beruht auf dem Prinzip der chromatischen Polarisation; es wird dabei von der Leselichtquelle
15 Gebrauch gemacht, deren Strahlung vorzugsweise so gewählt ist, daß sie außerhalb des Bereichs liegt, für den
die Platte 21 licht empfindlich gemacht worden ist. Die Platte 21 empfängt eine in Richtung der Winkelhalbierenden
ihrer neutralen Linien, nämlich der x-Achse und der y-Achse polarisierte Lesestrahlung aus der Quelle 15, die monochromatisch
oder polychromatisch sein kann. In den außerhalb der Spur 23 liegenden Zonen der Platte 21 und ohne
äußeres Feld E13 hat die differenzielle Phasenverschiebung
den Wert Null, und die Welle behält ihre einfallende Polarsation bei, wenn sie auf dem Polarisationsanalysator 19-20
trifft.· Wenn angenommen wird, daß die Yiertelv/ellenplatte 19 nicht vorhanden ist, kann der geradlinige Analysator
mit dem Polarisator 13 so gekreuzt werden, daß die daraus austretende Lesestrahlung aufgehoben wird. Das Bild 26
ist der Ort eines Schirmfeldes Ep beim Fehlen des angelegten
Feldes E . und es liegt eine differenzielle Phasenverschiebung mit dem Wert (2ττΔη e)/ λ , wobei e die Dicke
der Platte 21 ist und λ die Wellenlänge der Strahlung des
Lesestrahlenbündels 28 ist. Die Polarisation des im Strahlenbündel 27 enthaltenen Anteils der Strahlung ist verändert,
was zur Folge hat, daß das Bild 24 der Spur 23 aufleuchtet, abgesehen von Wellenlängen, bei denen sich
die Zone 23 der Platte 21 wie eine Viertelwellenplatte verhält. Durch Einführen der Viertelwellenplatte 19, deren
neutrale Linien parallel zu den neutralen Linien der Platte 21 ausgerichtet sind, kann das Aussehen des auf
den Schirm 25 projizierten Bildes verändert werden. Wenn die Lichtquelle 15 polychromatisch ist, wird die
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dunkle Zone 26 farbig und die Zone 24 nimmt einen unterschiedlichen
Farbton an.
Der Farbkontrast zwischen den Zonen 24 und 26 kann beliebig verändert werden, wenn der Schalter 4 in die
Position 2 umgeschaltet wird. In dieser Position ermöglicht die elektrische Vorspannungsquelle 6 das Anlegen
einer Lesespannung zwischen die Elektroden 17 und 18, deren Wert so gewählt ist, daß sich ein guter Kontrast
zwischen den Zonen 24 und 26 ergibt. In den Figuren 4 und 5 ist eine besondere Arbeitsweise der Anordnung
von Fig. 1 dargestellt, bei der die Lichtanregung im Verlauf der Schreibphase fortgesetzt wird, bis das
Schirmfeld E den gleichen Wert wie das'angelegte elektrische
Feld Ea annimmt. In Fig. 5 ist bei (a) der zeit-
el
liehe Verlauf der Stärke I der Schreibstrahlung oder der
Löschstrahlung zu erkennen. Der Zeitabschnitt T^, Tp
stellt die Schreibphase dar und der Zeitabschnitt T,, T^
stellt die Löschphase dar. Die Lichtanregungsstrahlung
wird in Form von Impulsen 51 angeregt, deren Produkt aus Amplitude und Dauer ausreicht, damit der Wert des
Schirmfeldes En den Wert des angelegten Feldes E„ ere
a
reicht. Bei (b) ist zu erkennen, daß das Feld E_ zwischen
den Zeitpunkten T1 und T2 entsprechend dem Kurvenverlauf
52 angelegt wird; daraus ergibt sich nach (c) ein Anstieg des Schirmfeldes E gemäß einem asymtotischen Verlauf
53, der sich dem Wert E annähert. Gleichzeitig
el
zeigt die Indexänderung Δη die Neigung zu verschwinden, wie die Kurve 54 bei (d) zeigt. Diese Schreibphase ist
in Fig. 4 druch Verschieben des Arbeitspunktes von A nach B in der quadratischen Kennlinie 50 dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten T2 und T, behält das Schirmfeld seinen Wert bei und die eingeschriebene Spur kann
gelesen werden.
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Im Zeitpunkt T, wird von neuem die Lichtanregungsstrahlung
ohne das Feld E& angelegt. Daraus ergibt sich eine asymtotische
Abnahme des Schirmfeldes Ee und der Indexänderung Δη.
In Fig. 4 beginnt das Löschen, das zwischen den Zeitpunkten T^ und T^ stattfindet, mit dem Punkt C auf der quadratischen
Kennlinie 50, und es geht dann weiter zum Punkt B. Das Lesen bei einem angelegten Feld mit dem Wert Null findet
am Punkt C der Kennlinie 50 mit einem Restfeld EmQ in den
benachbarten Zonen statt. Das Lesen kann auch in Anwesenheit des Feldes EQ mit Restfeldern erfolgen, die in der
von der Spur besetzten Zone den Wert Null und um diese Zonen den Wert E, haben. In den Figuren 6 und 7 ist die
Betriebsweise der hier beschriebenen Anordnung mit zwei verschiedenen Spuren 23 und 33 veranschaulicht, die nacheinander
mit unterschiedlichen Werten Ea1 und Ea2 des
angelegten Feldes eingeschrieben werden.
Die Spuren 23 und 33 werden jeweils mit zwei unterschiedlichen Werten Eq1 und E_o des angelegten Feldes geschrieben.
CL I OjC.
Zu diesem Zweck werden zwei elektrische Vorspannungsquellen
abwechselnd mit Hilfe des Schalters 4 mit den Elektroden und 18 verbunden. Das Feld Ea-j wird in der Position 31 des
Schalters 4 angelegt, und es führt zum Arbeitspunkt A auf der Kennlinie 50 von Fig. 6. Am Ende der Bestrahlung der
Spur 23 befindet sich der Arbeitspunkt an der Stelle Ae
wegen der Bildung des Schirmfeldes Eey Wenn das angelegte
Feld Ee1 aufgehoben wird, bewegt sich der Arbeitspunkt
a. ι
nach AQ mit einem Restfeld, dessen Stärke gleich der Stärke
des Schirmfeldes E&* ist. In der gleichen Weise werden für
die Spur 33 nacheinander die Punkte B, Be und BQ erhalten,
denen die Felder Ea2, E&2 - Ee2 und Ee2 entsprechen.
Zum Lesen der Spuren, die so geschrieben worden sind,daß
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sie unterschieden werden können, wird an die Platte ein Lesefeld E1 angelegt, das die Arbeitspunkte A- und B
nach A-, bzw. B-, verschiebt. Auf· diese Weise ergeben sich
unterschiedliche Werte für Δη für die zwei Spuren 23
und 33, und es ergibt sich ein Kontrast der Intensität oder der Farbe, der ihre Unterscheidung ermöglicht. Wenn
das Lesen bei der Feldstärke Null erfolgt, nehmen die Punkte A und B Positionen ein, die es nicht erlauben,
unterschiedliche Werte für die Änderung Δη zu erhalten, was durch den quadratischen Verlauf der Kennlinie
50 begründet ist.
Es sei bemerkt, daß die Unterscheidung mehrerer geschriebener Spuren mit Hilfe der Größe und des Vorzeichens des
Schirmfeldes E ermöglicht wird.
Zur Erzielung unterschiedlicher Werte des Schirmfeldes
kann sowohl auf den Wert des angelegten Feldes En als
ex
auch auf dessen Vorzeichen eingewirkt werden. Es ist auch möglich, eine Unterscheidung der Spuren mit einem
gleichen angelegten Feld En jedoch mit einer unterschiedliehen
Dosierung der Bestrahlung der Spuren zu erhalten. In diesem Fall kann die Intensität oder die Dauer der Anlegung
der Schreibstrahlung geändert werden. Es können auch die gleichen Anlegungsbedingungen für das Schreiblicht angenommen werden, wobei jedoch dafür gesorgt wird,
daß das angelegte elektrische Feld aufhört, ehe die Bestrahlung einer der zwei Spuren endet, damit eine teilweise
Löschung erzielt wird, die die Unterscheidung der Spuren gewährleistet. In Fig. 8 ist eine Arbeitsweise
mit zwei Spuren dargestellt, bei der zum selektiven Lesen der Spuren unterschiedliche Werte E11 und E12 des
elektrischen Lesefeldes angenommen werden.
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In Fig. 8 sind die Arbeitspunkte A, A und A sowie
die Arbeitspunkte B, Be und BQ zu erkennen, die jeweils
den Beginn der Schreibphase, das Ende der Schreibphase und den Zustand des Speicherns beim
Feldstärkewert Null angeben. Zum Lesen der Spur 23 entsprechend dem Arbeitspunkt A wird im Verlauf des
Lesens ein Feld Ε·2 angelegt, dessen Wert so gewählt
ist, daß die der Spur 33 entsprechende Änderung Δη zum Verschwinden gebracht wird. Unter diesen Bedingungen
verschiebt sich der die Spur 23 kennzeichnende Punkt nach A-,2» un^ eier die Spur 33 symbolisierende
Punkt nimmt in der Kennlinie 50 den Punkt B. _ ein, wo keine Indexänderung zu beobachten ist. Zum Lesen der
anderen Spur 33 war d das Lesefeld E^ angelegt, das die
Wirkung hat, die auf die Spur 23 bezogene Änderung Δη
zum Verschwinden zu bringen; das Lesen der Spur 33 findet am Arbeitspunkt B.,,. statt, und das Lesen der Spur 23
findet beim Arbeitspunkt A-^ statt. Alle Abschnitte der
Platte 21 außerhalb der zwei Spuren sind entweder dem Feld Ej -j oder dem Feld E-^>
ausgesetzt, deren Werte so gewählt" sind, daß sich ein kleiner Wert für die Änderung
Δη bezüglich desjenigen Werts ergibt, bei dem eine der zwei Spuren deutlich sichtbar ist.
Bezüglich der Eigenschaften der zum Schreiben und zum Anzeigen der eingeschriebenen Daten verwendeten Strahlungen
ist in Fig. 9 ein Diagramm angegeben, bei dem eine Kurve 36 die Spektralempfindlichkeit S des fotoferroelektrischen
Materials in Abhängigkeit von der Wellenlänge ,λ zeigt. Die Schreibstrahlung kann vorteilhafterweise von einer
monochromatischen Strahlung 3 mit kleiner Wellenlänge gebildet werden, deren Spektrallinie 37feim Empfindlichkeitsmaximum der Kurve 36 liegt. Zum Lesen kann eine monochro-
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chromatische Strahlung verwendet werden, deren Spektrallinie 39 im Bereich der schwachen Empfindlichkeit des
fotoferroelektrischen Materials liegt.
Das Lesen kann mit Hilfe einer polychromatischen Strahlungsquelle erfolgen, deren Emissionsspektrum 38 einen Intensitätsabfall
zu kleinen Wellenlängen hin aufweist. Zur Erzielung dieses Intensitätsabfalls zu kleinen Wellenlängen
hin kann bei einer Quelle für weißes Licht ein optisches Filter angebracht werden, das im Blau- oder Ultraviolett-Bereich
des Emissionsspektrums der Quelle nicht durchlässig ist.
In den vorangehenden Ausführungen sind an den zwei gegenüberliegenden
Rändern einer rechtwinkeligen Platte zwei Elektroden 17 und 18 verwendet worden. Diese Lösung erfordert
relativ hohe Spannungen, da auch die Abmessungen der Platte groß sind.
In der Praxis ist es möglich, polykristalline Platten mit
2
einer Fläche von 10 cm zu verwirklichen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, von Elektroden 17 und 18 Gebrauch zu machen, die auf einer der Flächen der Platte 21 angebracht sind, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Die Elektroden haben dabei die Form ineinander verzahnter Kämme, deren Zähne 41, 40 und 42 die schraffierten Verzahnungszwischenräume begrenzen, in die die Leuchtspuren eingeschrieben werden können.
einer Fläche von 10 cm zu verwirklichen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, von Elektroden 17 und 18 Gebrauch zu machen, die auf einer der Flächen der Platte 21 angebracht sind, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Die Elektroden haben dabei die Form ineinander verzahnter Kämme, deren Zähne 41, 40 und 42 die schraffierten Verzahnungszwischenräume begrenzen, in die die Leuchtspuren eingeschrieben werden können.
Es sei bemerkt, daß eine Gesamtlöschung der in der fotoferroelektrischen Platte gespeicherten Spuren in
Abwesenheit des angelegten Feldes durch ein vollständiges Abtasten ihrer Fläche erhalten werden kann; die vollständige
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Löschung kann auch erzielt werden, wenn Heizvorrichtungen vorgesehen werden, die das Material kurzzeitig auf eine
Temperatur erwärmen, die zum Löschen der beim Schreiben der Spuren geschaffenen Raumladung ausreicht.
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Claims (14)
- PatentansprücheSpeicheranordnung mit selektiver Löschung zum Speichern und Anzeigen von Daten, die in Form wenigstens einer Leuchtspur vorliegen, mit einer parallele Flächen aufweisenden Platte aus einem fotoferroelektrischen Material, dessen Curie-Temperatur unter der Betriebstemperatur liegt, Einrichtungen zum elektrischen Vorspannen der Platte, optischen · Einrichtungen zum Schreiben der Daten und optischen Einrichtungen zum Lesen der in die Platte eingeschriebenen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbrechung dieses Materials quadratisch "von dem elektrischen Induktionsfeld abhängt, das mit Hilfe der elektrischen Vorspannungseinrichtungen in der Platte in eine zu den Flächen im wesentlichen parallelen Richtung erzeugt wird, daß das elektrische Induktionsfeld im Verlauf der Schreibphase der Leuchtspur einen vorbestimmten Viert hat, daß das selektive Löschen gewisser Abschnitte der Spur durch Wiederbelichten der Platte längs dieser Abschnitte in Abwesenheit des elektrischen Induktionsfeldes erfolgt, daß die optischen Leseeinrichtungen eine Strahlungsquelle, die die Platte über einen Polarisator beleuchtet, sowie einen Polarisationsanalysator enthalten, der die aus der Platte austretende Strahlung selektiv überträgt, und daß die optischen Schreibeinrichtungen eine weitere Strahlenquelle enthalten, die die Platte im Verlauf der Schreibphase und der Löschphase derart beleuchtet, daß das in jeder der durch Licht angeregten Zonen der Platte vorhandene elektrische Feld wenigstens teilweise löschen.509 809/0 906
- 2. Anordnung nach Anspruch 1 zum Speichern von zwei verschiedenen Leuchtspuren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibphase der einen der Spuren Anlaß zum Entstehen eines Schirmfeldes gibt, dessen algebraischer Wert dem gelöschten Teil des elektrischen Feldes entspricht, und daß die Schreibphase der anderen der Spuren Anlaß zum Entstehen eines Schirmfeldes gibt, dessen algebraischer Wert von dem zuerst genannten algebraischen Wert verschieden ist.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1-oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Löschphase das elektrische Feld vollständig gelöscht ist.
- 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 im Verlauf der Lesephase der Spur das elektrische Induktionsfeld zum Verschwinden gebracht wird.
- 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Lesephase der Spur das elektrische Induktionsfeld zumindest einen von Null verschiedenen Wert annimmt.
- 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtungen wenigstens eine elektrische Spannungsquelle, zwei Elektroden und elektrische Schaltvorrichtungen zum Verbinden der Spannungsquelle mit den Elektroden aufweisen.
- 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch509809/0906gekennzeichnet, daß der Analysator ein geradliniger Polarisationsanalysator ist, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des Polarisators steht.
- 8. Anordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Leseeinrichtupgen zwischen dem Polarisator und dem Analysator eine Viertelwellenplatte enthalten.
- 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ' gekennzeichnet, daß die Schreibeinrichtungen und die Leseeinrichtungen gemeinsam optische Mischvorrichtungen enthalten und daß die mit parallelen Flächen versehene Platte die Schreibstrahlung und die Lesestrahlung empfängt, die von den optischen Mischvorrichtungen abgestrahlt werden.
- 10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die parallele. Flächen aufweisende Platte eine polykristalline Platte ist, daß die Ausrichtung längs der Winkelhalbierenden der Polarisationsrichtungen liegt und daß die Viertelwellenplatte mit einer ihrer neutralen Linien entsprechend dieser Ausrichtung ausgerichtet ist.
- 11. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden von zwei ineinander verzahnten Leiterkämmen gebildet sind, die auf einer der Flächen der parallele Flächen aufweisenden Platte angebracht sind.
- 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Leseeinrichtugen509809/0906ein Projektionsobjektiv enthalten, das die aus dem Polarisationsanalysator austretende Strahlung empfängt und das Bild der parallele Flächen aufweisenden Platte auf einem Anzeigeschirm erzeugt.
- 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Schreibeinrichtungen zwischen der anderen Strahlungsquelle und der parallele Flächen aufweisenden Platte Modulationsvorrichtungen und Ablenkvorrxchtungen enthalten, die in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen auf die Schreib- und Löschstrahlung einwirken.
- 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der parallele Flächen aufweisenden Platte Heizeinrichtungen zugeordnet sind, die die Platte auf eine Temperatur erwärmen, bei der das Löschen der im Verlauf der Schreibphase geschaffenen Raumladungen gewährleistet ist.509809/0906
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-
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- 1974-08-16 US US05/498,218 patent/US3978458A/en not_active Expired - Lifetime
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