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Optisches Verfahren zum Speichern und Wiedergewinnen digitaler
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Daten Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Verfahren zum Speichern
und Wiedergewinnen digitaler Daten mit einer rotierenden Speicherplatte, über die
ein Lichtstrahl geführt wird.
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Es sind bereits digitale Speichersysteme bekannt, die die hohe Speicherdichte,
die mit optischen Methoden erreichbar ist, ausnutzen, z.B. wird in der US-PS 3 624
284 für photographische Aufzeichnung digitaler Daten ein Abspielsystem einschließlich
eines optischen Scanners beschrieben. Der Scanner dieses Systems lenkt einen Lichtstrahl
in zwei Dimensionen so ab, daß die Daten in Form einer Spirale auf einer feststehenden
Platte aufgezeichnet werden. Dieses Verfahren besitzt jedoch die folgenden Nachteile:
es können nicht die extrem hohen Speicherdichten, die bei
der optischen
Aufzeichnung prinzipiell möglich sind, erreicht werden, da der Lichtstrahl beim
Wiedergewinnen der Daten dadurch entlang der Datenspirale geführt wird, daß durch
den Scanner abwechselnd die rechte und die linke Hälfte der Datenspur abgetastet
wird, und dafür ein bestimmter ungenutzter Zwischenraum zwischen den Datenspuren
vorhanden sein muß. Weiterhin besitzt dieses Verfahren keinen wahlfreien Zugriff
zu den gespeicherten Daten, da der Scanner vom äußeren Rand an der Spirale, in der
die Daten aufgezeichnet sind, folgen muß.
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Des weiteren sind Speichersysteme bekannt, bei denen die Daten mit
optischen Mitteln auf einer rotierenden Platte gespeichert werden, z.B. das in der
Philips Technischen Rundschau Band 33, Seiten 190-192 (1973/74) beschriebene "VLP"-System.
Das bekannte Verfahren ist für die digitale Datenspeicherung jedoch nicht sehr vorteilhaft.
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Das Objektiv, das den Lichtstrahl beim Wiedergewinnen der Daten auf
die Speicherschicht fokussiert, muß nämlich in radialer Richtung durch ein mechanisches
System über die Platte geführt werden. Ferner muß die Datenspirale eine ausgeprägte
Struktur senkrecht zur radialen Richtung besitzen, damit von dieser ein Regelsignal
für die Steuerung des Objektivs in radialer Richtung abgeleitet werden kann. Beim
"VLP"-System werden deshalb die Daten in analoger Form in länglichen Strichen variabler
Länge gespeichert. Durch dieses analoge Verfahren ist die Qualität
des
Signals, das beim Abspielen wiedergewonnen wird, begrenzt.
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Weiterhin wird zur Führung des Lesesystems auf der Datenspur der Lichtstrahl
in drei Teilstrahlen aufgespalten, von denen einer auf die Datenspur zentriert wird
und die beiden anderen den rechten bzw. linken Rand der Datenspur abtasten. Das
bedeutet, daß zwischen den Datenspuren genügend Raum gelassen werden muß, wodurch
die Speicherdichte eingeschränkt wird.
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Zudem ist ein positionsempfindliches Detektorsystem bzw. sind mehrere
Detektoren erforderlich, um die Stellung des Strahlenbündels zur Datenspur zu messen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine höhere Speicherdichte zu erzielen
und dabei die Führung des Lichtstrahls und dessen Kontrolle zu verbessern.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Maßnahmen des
Anspruches 1.
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Die bei hoher Speicherdichte notwendigen Bauelemente für die Führung
und Kontrolle des Lichtstrahls können nicht nur für jeden Kanal gesondert, sondern
für eine Gruppe von Kanälen gemeinsam verwendet werden.
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Die Datenspur braucht keine bevorzugte Struktur zu besitzen, da nur
ein Lichtstrahl verwendet wird, mit dem sowohl das Schreiben bzw. Lesen von Daten
als auch die Kontrolle der Führung entlang der Datenspur ausgeübt#wird.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele dar.
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Es zeigen Fig. 1 eine Speicherplatte mit Spurenaufteilung, Fig. 2
ein Blockschaltbild eines Gerätes zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2A ein Impulsdiagramm
für den Schreibvorgang, Fig. 2B ein Impulsdiagramm für den Lesevorgang, Fig. 3 eine
weitere Einteilung der Speicherplatte, Fig. 4 ein Schema des optischen Aufbaus für
eine Kanalgruppe eines optischen Mehrkanalplattenspeichersystems, Fig. 5a einen
polarisationsabhängigen Strahlteilerwürfel, Fig.5b schematisch eine optische Multiplexeinheit,
Fig. 6 eine Anordnung für eine Kanalgruppe bestehend aus feststehenden Objektiven,
Spiegelablenkern und Multiplexeinheit, Fig. 7 eine Anordnung der in radialer Richtung
verschiebbaren Objektive und Multiplexeinheit.
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Die Speicherplatte liegt auf einem rotierenden Plattenteller.
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Sie kann z.B. aus einer dicken Glassubstratplatte bestehen, auf die
das Speichermaterial in Form einer dünnen Metall- oder Kunststoffschicht aufgebracht
ist. Es ist bekannt, daß in solchen Schichten mit einem fokussierten Lichtstrahl
lokal ein
Loch eingebrannt oder lokal die Absorption oder Reflexion
verändert werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Speicherschicht
aus einer dünnen magnetooptischen Schicht bestehen, in der durch Erwärmung mittels
des fokussierten Lichtstrahls und unter gleichzeitiger Einwirkung eines angelegten
Magnetfeldes magnetische Domänen umgeschaltet werden können.
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Im Prinzip kann jede durch den Lichtstrahl bewirkte physikalische
oder materielle Änderung des Speichermaterials verwendet werden, sofern diese Änderungen
örtlich und von Dauer sind.
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Auf der Speicherplatte werden die digitalen Daten in Datenblöcken
D1 auf einer Spirale D5 angeordnet. Zwischen den Datenblöcken entlang der Spirale
ist abwechselnd ein unbeschriebenes Segment SG und ein Führungssegment FSG angeordnet.
Das Führungssegment FSG kann eine glatte Spur sein oder aus digitalen Daten in einem
speziellen Code bestehen. Unbeschriebenes Segment SG und Führungssegment FSG haben
die gleiche Länge in Winkelgraden. Es ergibt sich also die nachstehende periodische
Anordnung auf der Spirale: -Datenblock D1 - Führungssegment FSG - Datenblock D2
- unbeschriebenessegment SG -Datenblock D3 - Führungssegment FSG - . Durchläuft
man die Spirale DS so soll innerhalb der Datenblöcke D die Bitdichte pro durchlaufenen
Winkel konstant bleiben. Das entspricht einem konstanten Datenfluß bei einer konstanten
Umdrehungsgeschwindigkeit der Speicherplatte. Die Länge der Einheiten (Datenblock
und Führungssegment) bzw. (Datenblock und unbeschriebenes
Segment)
wird so gewählt, daß auf einem vollständigen Umlauf auf der Spirale eine ungerade
Anzahl N dieser Einheiten Platz findet. Die Speicherplatte wird dadurch in Sektoren
S1, S2 SN ......SN unterteilt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. In den Untersektoren
FS1, FS2 FSN sind die Führungssegmente FSG und die unbeschriebenen Segmente SG in
alternierender Folge angeordnet, wenn man sich auf einen Untersektor FS in radialer
Richtung auf der Platte bewegt. Der radiale Abstand zwischen den Führungssegmenten
FSG ... ist also doppelt so groß wie der zwischen den Datenspiralen Ds.... Dies
ist einer der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung. Auf beiden Seiten der Führungssegmente
FSG .... ist also genügend Platz, um diese seitlich abtasten zu können; dagegen
können die Datenspiralen D5 so dicht wie möglich aneinander gepackt werden. Dadurch
wird eine extrem hohe Speicherdichte erreicht.
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Die Spirale beginnt mit einem Umlauf, der nur aus Führungssegmenten
FSG' besteht und der so eingeteilt ist, daß er sich der oben erwähnten Periodizität
anpaßt. Zum Beispiel können die Spiralabschnitte, die in die Sektoren S1, S2 SN
fallen, die Struktur der Führungssegmente FSG, die gegebenenfalls auch etwas breiter
als die der Datenspirale sein kann, besitzen und die Spiralabschnitte, die in die
Sektoren S2, S4 5N-1 fallen, unbeschrieben bleiben, wie es in Fig. 1 dargestellt
ist. In einer anderen Ausführungsform haben nur die Spiralabschnitte, die
in
die Untersektoren FS1, FS3 FSN fallen, die Struktur der Führungssegmente und der
Rest des ersten Umlaufs der Spirale ist unbeschrieben.
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Das optische System für einen Speicher, der nach dem vorgeschlagenen
Verfahren arbeitet, besteht nach Fig.2 aus einer Lichtquelle 1, einem Modulator
1a, zwei Stufen 2,3 eines schnellen Lichtablenkers, einer Aufweitungsoptik 4, einem
im Vergleich zum schnellen Lichtablenker langsamen Lichtablenker 5, einem Objektiv
6, einer Linse 12 und einem feststehenden, positionsunempfindlichen Photodetektor
13.
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Mit dem Modulator 1a kann der Lichtstrahl auf wenigstens zwei Intensitätsstufen
geschaltet werden. Die hohe Intensitätsstufe wird zum Schreiben der Daten verwendet
und muß ausreichen, um den Zustand des Speichermaterials zu verändern. Beim Lesen
der Daten und zum Abtasten der Führungssegmente wird nur die niedrige Intensitätsstufe
verwendet. Sie darf den Zustand-der Speicherschicht 15 nicht verändern.
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Der schnelle Lichtablenker kann in bekannter Weise durch einen digitalen
elektrooptischen Lichtablenker, wie er z.B. von U.J. Schmidt in Physics Letters,
Band 12, Seiten 205-206 (1964) beschrieben wurde, oder durch einen akustooptischen
Lichtablenker, wie er z.B. von R.W. Dixon in IEEE Transactions on Electron Devices,
Band ED-17, Seiten 229-235 (1969) beschrieben wurde, ausgeführt werden. Diese Lichtablenkertypen
können einen Lichtstrahl
innerhalb von Mikrosekunden in die gewünschte
Richtung ablenken.
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Falls der schnelle Lichtablenker durch einen digitalen elektrooptischen
Lichtablenker verwirklicht wird, kann dieser auch die Funktion des Modulators übernehmen.
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Der langsame Lichtablenker 5 kann in bekannter Weise dadurch verwirklicht
werden, daß der Lichtstrahl durch einen piezoelektrisch oder elektrodynamisch gesteuerten,
im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, innerhalb der Zeichenebene schwenkbaren Spiegel
5' abgelenkt wird. Derartige Systeme können einen Lichtstrahl innerhalb von Millisekunden
in jede gewünschte Richtung ablenken. Siehe z.B.
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D. Zook in Applied Optics, Vol.13, Nr.4 (1974), Seiten 875-887.
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Durch das Objektiv 6 werden die Lichtstrahlrichtungen, die durch die
beiden Lichtablenksysteme erzeugt werden, in Brennfleckpositionen auf der Speicherschicht
15 der Speicherplatte 14 überführt.
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Die langsame Lichtablenkung kann auch durch laterales Verschieben
des Objektives 6 über die Speicherplatte 14 durchgeführt werden.
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Das Verfahren benötigt nur einen feststehenden ortsunempfindlichen
Detektor 13. Dieser ist entweder hinter der Speicherschicht, falls in Transmission,
oder vor der Speicherschicht, falls in Relexion ausgelesen wird, angebracht. Falls
in Reflexion ausgelesen wird, wird der Spiegel 5' des langsamen Lichtablenkers 5
durch einen Strahlteilerwürfel ersetzt. Vor dem Detektor 13 befindet sich eine Linse
12, durch die das Licht, das von der Speicherschicht 15 reflektiert oder transmittiert
wird, auf den Detektor gebündelt wird.
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Bei einer piezoelektrisch oder elektrodynamisch gesteuerten Verschiebeeinrichtung
zur lateralen Verschiebung des Objektives 6.
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in radialer Richtung wird die Positionsverschiebung dadurch geprüft,
daß der Lichtstrahl auf Führungssegmente FSG des vorhergehenden Umlaufs der' Spirale
D5 springt, und durch deren Abtastung photoelektrische Signale 13 gewonnen werden,
mit denen die Verschiebeeinrichtung gegebenenfalls nachgestellt und ein nahezu konstanter
Abstand zum vorhergehenden Umlauf der Daten-Spirale D5 eingehalten wird.
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Die beiden Strahlrichtungen, die durch die erste Stufe 2 des schnellen
Lichtablenkers wahlweise schnell hintereinander angesteuert
werden
können, entsprechen zwei halbüberlappenden Brennfleckpositionen auf der Speicherplatte
14, mit#denen die Führungssegmente abgetastet werden. Durch die zweite Stufe 3 des
schnellen Lichtablenkers können die erwähnten Lichtstrahlen auf das benachbarte
Führungssegment des vorhergehenden Umlaufes der Spirale geschaltet werden, falls
sie auf ein unbeschriebenes Segment im Untersektor treffen, in dem das entsprechende
Führungssegment liegt.
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Der langsame Lichtablenker 5 lenkt die erwähnten Lichtstrahlen so
ab, daß bei einem Umlauf der Speicherplatte 14 ein Umlauf der Spirale beschrieben
oder gelesen wird. Mit diesem Lichtablenker 5 können mehrere Tausend Richtungen
angesteuert werden. Diese Strahlrichtungen werden durch das Objektiv 6 in ebenso
viele Brennfleckpositionen auf der Speicherschicht 15 abgebildet. Ihre Zahl ist
gleich der Zahl der Umläufe der Spirale.
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Die Lichtquelle 1, der Modulator 1a und die Lichtablenkersysteme 2,
3 und 5 befinden sich auf einer festen Grundplatte 20. Man muß jedoch davon ausgehen,
daß die rotierende Speicherplatte 14 bezüglich diese Grundplatte kleine Bewegungen
in radialer und vertikaler Richtung ausführt.
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Die Bewegungen der Speicherplatte 14 in radialer Richtung werden durch
kleine Drehbewegungen des Spiegels 5' des langsamen Lichtablenkers 5 ausgeglichen.
Wenn der Lichtstrahl auf bestimmte Untersektoren FSi trifft, wird mit Hilfe des
über eine Spurorganisationsstufe 24 angesteuerten schnellen Lichtablenkers 2,3 ein
Führungssegment
rechts und links abgetastet. Die Spurorganisationsstufe wird mit der Frequenz fi
eines Taktgenerators 21 getaktet und gibt die Signale aus der Dateneingabe auf den
Modulator 1a und nimmt die Umschaltung der schnellen Lichtablenker 2,3 mit Hilfe
der vom Taktgenerator 21 gelieferten Clock-Pulse fFSt fDS vor.
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Aus einem sich daraus ergebenden Differenzsignal wird abgeleitet,
nach welcher Seite des Führungssegmentes der Lichtstrahl ausgewandert ist. Mit dem
vom Verteiler 25 abgegebenen Differenzsignal wird nach Verstärkung in Differenzverstärkerstufe
26 der langsame Lichtablenker 5 über eine Steur-Elektronikstufe 27 angesteuert und
der Lichtstrahlablenkwinkel korrigiert, indem die Steigung des vom Sägezahngenerator
22 erzeugten Sägezahns entsprechend variiert wird.
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Der Verteiler 25, der auch die Impulse für die mit getakteten Schieberegistern
wie bei der Dateneingabe 23 ausgestatteten Datenausgabe DA liefert, ist (nach Fig.2a)
ein Schalter S5, der mit der Frequenz fi getaktet wird. Die Schalterstellungen werden
durch die Clock-Pulse fDSt fES festgelegt.
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Die kleinen Bewegungen der Speicherplatte 14 in vertikaler Richtung
werden mit Hilfe eines Kapazitäts-Meß- und Regelsystems 19 ausgeglichen. Dieses
Verfahren wurde z.B. in der Philips Technischen Rundschau Band 33, Seiten 202-205
(1973/74) beschrieben.
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Das Objektiv 6 hat bei einer Auflösung von mehreren Tausend Punkten
mit einem Punktabstand von 2 Mikrometern nur eine Schärfentiefe von 7 Mikrometern.
Sein Abstand zur Speicherschicht 15 muß
deshalb auf 1 - 2 Mikrometer
genau eingehalten werden. Dazu ist das Objektiv 6 auf zwei Piezosäulen 10, 11 befestigt,
die wiederum auf der festen Grundplatte gehaltert sind. Am Rande des Bildfeldes
des Objektivs 6 wird die Kapazität zwischen am Objektiv befestigten Kondensatorplatten
7,8 und metallisierten Ringelektroden, die direkt auf der Speicherplatte 14 aufgedampft
sind, gemessen und Signale gewonnen, mit denen die beiden Piezosäulen 10, 11 angesteuert
werden.
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Zum Einschreiben wird die Dateneingabe 23 durch den Taktgenerator
21 gesteuert. Das aus 23' kontinuierlich einlaufende digitale Dateneingangssignal
wird komprimiert, um Zeit für die Erzeugung bzw. das Abtasten von Führungssegmenten
auf der Speicherplatte zu gewinnen. Das geschieht mit Hilfe von zwei Schieberegistern,
die abwechselnd mit der Taktfrequenz # fe gefüllt und mit der Taktfrequenz fi entleert
werden. Mit Hilfe des Taktgenerators 21 werden auch die digitalen Daten zu Datenblöcken
zusammengefaßt und die Einteilung der Speicherplatte 14 in eine ungerade Zahl N
von Sektoren vorgenommen sowie der Plattenrotationsantrieb 16 durch eine Regelstufe
17 gesteuert. Vor dem ersten Einschreiben von Daten wird eine Führungsspur auf den
ersten Umlauf der Spirale eingeschrieben. Die Periode, in der die Führungssegmente
in den Sektoren S oder Untersektoren FS angebracht werden, wird vom Taktgenerator
21 geliefert. Der erste Umlauf der Spirale wird durch den langsamen Lichtablenker
5 erzeugt, der durch den Sägezahngenerator 22 über eine Steuer-Elektronikstufe 27
durch von Transistorschaltern gesteuerten Auf- bzw. Entladung des Sägezahnspannungskondensators
angesteuert
wird. Bei den nun folgenden weiteren Umläufen der Spirale wird ein fester Abstand
zur ersten Spirale eingehalten, indem mit dem schnellen Lichtablenker 2,3 zwischenzeitlich
die Führungssegmente des vorhergehenden Umlaufs auf der Spirale abgetastet werden
und bezüglich dieses Umlaufs der Lichtablenker 5 erforderlichenfalls nachgeführt
wird.
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Im folgenden wird ein vollständiger Zyklus beim Einschreibvorgang
genauer beschrieben: Es wird angenommen, daß gerade der zweite Umlauf der Spirale
beschrieben wird und daß durch die von der Spurorganisationsstufe 24 angesteuerte
zweite Stufe 3 des schnellen Lichtablenkers gerade der Lichtstrahl vom Ende des
ersten Umlaufs der Spirale auf den Beginn des ersten Umlaufs im Untersektor FS1
umgeschaltet wurde. In FS1 wird nun mit Hilfe der ersten Stufe 2 des schnellen Lichtablenkers
das Führungssegment abgetastet und der Lichtablenker 5 gegebenenfalls nachgestellt.
Durch ein vom Taktgenerator 21 abgeleitetes Signal wird der Lichtstrahl vom Führungssegment
mit der zweiten Stufe 3 des schnellen Lichtablenkers zurück auf den zweiten Umlauf
der Spirale geschaltet. Von hier im Sektor S1 bis zum Beginn des Sektors S3 wird
der langsame Lichtablenker 5 durch den Sägezahngenerator 22 gesteuert und erst wieder
durch Springen auf das Führungssegment des ersten Umlaufs im Untersektor FS3 kontrolliert
und gegebenenfalls nachgestellt.
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Zum besseren Verständnis ist in Fig. 2A ein Zeitimpulsschema für den
Schreibvorgang und in Fig. 2B ein Zeitimpulsschema für den Lesevorgang angegeben.
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Der Lichtmodulator 1a wird nun über die Dateneingabe 23 angesteuert
und ein Datenblock im Sektor s1 eingeschrieben. Beim Eintreffen am Sektor S2 wird
ein neues Führungssegment im Untersektor FS2 des zweiten Umlaufs der Spirale eingeschrieben
und anschließend ein Datenblock im Sektor S2. Darauf wird der Lichtstrahl durch
die zweite Stufe 3 des schnellen Lichtablenkers auf das Führungssegment im Untersektor
FS3 des ersten Umlaufs der Spirale schnell abgelenkt und der beschriebene Zyklus
läuft von neuem ab.
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Beim Lesevorgang wird die Intensität des Lichtstrahls durch den Modulator
1a konstant auf die Leseintensität reduziert und mit Hilfe der beiden Lichtablenksysteme
2,3 und 5 und des Detektors 13 zuerst der erste Umlauf der Spirale, welcher nur
Führungssegmente enthält, aufgesucht. Nun kann entweder die gesamte Spirale abgetastet
werden, wobei jetzt der langsame Lichtablenker 5 nur einen Sektor frei zu durchlaufen
braucht, da im Gegensatz zum Schreiben entweder das Führungssegment im gerade abgetasteten
Umlauf oder falls ein unbeschriebenes Segment im Umlauf angetroffen wird, das Führungssegment
des vorhergehenden Umlaufs zur Nachjustierung des langsamen Lichtablenkers 5 benutzt
werden kann.
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Das Verfahren gewährt aber auch wahlfreien Zugriff zu jedem Datenblock.
Der langsame Lichtablenker 5 vollführt eine auf die Plattenrotation zeitlich abgestimmte
kontinuierliche Ablenkbewegung und sucht vom Beginn der Führungsspirale FSG' im
Sektor entweder das Führungssegment FSG des Sektors S2 auf dem nächsten Umlauf der
Spirale auf oder allgemeiner ein Führungssegment im
Sektor 5 auf
dem k2-ten Umlauf d#r Spirale. Der Lichtablen-1+k1 ker 5 wird, wenn dieses Führungssegment
erreicht ist, durch Abtasten dieses Führungssegmentes auf dieser Position kurzzeitig
eingefangen. Von dort aus wird zeitlich abgestimmt mit der Plattenrotation, die
kontimuierliche Ablenkbewegung zum nächsten ausgewählten und weiter innen auf der
Spirale gelegenen Führungssegment neu gestartet. Auf diese Weise kann mit dem Lichtablenker
5 ein gewünschter Umlauf der Spirale erreicht werden und in diesem Umlauf der gewünschte
Datenblock D aufgesucht werden.
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Die wahlfreie Zugriffszeit beträgt höchstens die Zeit für zwei Plattenumdrehungen,
falls beim radialen Abfahren der Spirale das Führungssegment des nächstfolgenden
Sektors im nächstfolgenden Umlauf der Spirale aufgesucht wird und die Gesamtzahl
der Umläufe der Spirale kleiner oder gleich der Anzahl der Sektoren ist.
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Wie in Fig.3 dargestellt, wird die Speicherfläche der Speicherplatte
in radiale Bereiche eingeteilt. In jedem radialen Bereich werden die Daten auf einer
Spirale aufgezeichnet. Jede Spirale besitzt eine Sektoreinteilung.
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Für jeden radialen Speicherbereich werden das Objektiv 6, mit dem
der Lichtstrahl auf die Speicherfläche 15 fokussiert wird, und das langsame Ablenksystem
5, 5', mit dem der Fokus in radialer Richtung verschoben werden kann, verwendet.
Das Objektiv 6, das dazugehörige Ablenksystem 5, 5' und der dazugehörige radiale
Speicherbereich R.S. ... werden als Kanal K.... bezeichnet. Mehrere Kanäle K....
werden zu einer Kanalgruppe zusammengefaßt.
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In Fig. 4 ist schematisch der optische Aufbau für eine Kanalgruppe
eines optischen Mehrkanalplattenspeichersystems dargestellt. Alle Kanäle einer Kanalgruppe
haben eine Lichtquelle 1, einen Intensitätsmodulator ia und den schnellen Lichtablenker
2,3, die zum Speichern und Wiedergewinnen digitaler Daten benötigt werden, gemeinsam.
Mit Hilfe einer optischen Multiplexeinheit MUX werden die Kanäle KaI Kb, Kc, Kd
einer Kanalgruppe angesteuert.
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Der Kanal K z.B. besteht aus dem Objektiv 6 und langsamen a Lichtablenker
5a, dem radialen Bereich 15a der Speicherfläche 15 und dem Fotodetektor 13a.
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Die optische Multiplexeinheit MUX besteht aus einer Folge von elektrisch
oder magnetisch steuerbaren Polarisationsschaltern P und polarisationsabhängigen
Strahlteilerwürfeln T. Die Funktionsweise eines polarisationsabhängigen Strahlteilerwürfels
T ist in Fig. 5a erläutert. Ein Lichtstrahl, der in y-Richtung einfällt und parallel
zur x-Richtung polarisiert ist, wird durch den Strahlteilerwürfel T in y-Richtung
hindurchgelassen. Ein Lichtstrahl, der in y-Richtung einfällt, aber senkrecht zur
x- und y-Richtung polarisiert ist, wird an der Fläche AB reflektiert. Das Intensitätsverhältnis
zwischen den beiden austretenden Strahlen läßt sich durch die Polarisation des einfallenden
Strahls einstellen.
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In Fig. 5b ist eine Ausführungsform der optischen #ultiplexeinheit
dargestellt. Zur Beschreibung der Funktionsweise wird angenommen, daß das einfallende
Licht in x-Richtung linear polarisiert ist und die Polarisationsschalter so eingestellt#sind,
daß sie
bei der Spannung O die Polarisationsrichtung des einfallenden
Lichtes nicht-.ändern und bei der Spannung L die Polarisationsrichtung in die z-Richtung
schalten. Wenn der Polarisationsschalter P1 in der Stellung L ist, so wird die Polarisationsrichtung
des einfallenden Lichtes in die z-Richtung geschaltet. Das einfallende Licht wird
durch den polarisationsempfindlichen Strahlteilerwürfel T1 in den Kanal K1 umgelenkt.
Steht der Polarisationsschalter P1 in Stellung 0 und der Polarisationsschalter P2
in Stellung L, dann wird das einfallende Licht durch T1 hindurchgelassen und durch
T2 in den Kanal K2 umgelenkt, usw..
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Für die Ansteuerung des letzten Kanals Kn der Kanalgruppe ist nur
ein Umlenkprisma S erford#erlich, das den durch den vorangehenden polarisationsempfindlichen
Strahlteilerwürfel Tun 1 hindurchgelassenen Lichtstrahl in den Kanal Kn umlenkt.
Ist das einfallende Licht in z-Richtung polarisiert,so ist nur die Stellung des
Polarisationsschalters P1 von L in O bzw. O in L zu ändern. Durch die Ansteuerung
der Polarisationsschalter P1, ...., #n-1 mit den Spannungen 0 oder L wird ein bestimmter
Kanal K. adressiert und mit der gesamten Lichtintensität des einfallenden Lichtstrahls
beaufschlagt.
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Diese Schaltungsweise erlaubt die Adressierung der Kanäle K1, Kn im
Zeitmultiplexverfahren. Werden dagegen an die Polarisationsschalter P1, ..., #n-1
geeignete Zwischenspannungen U (0< U c L) gelegt, so werden alle Kanäle K1, ...,
Kn parallel adressiert. Die Lichtintensität pro Kanal beträgt bei geeigneter Wahl
der Spannungen den n-ten Teil der einfallenden Lichtintensität.
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In Fig.6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kanalgruppe aus drei
Kanälen K1, K2, K3 dargestellt. Die Objektive 6.1 ..., 6.3 stehen fest. Die Radialbewegung
des Fokus in den Speicherflächenbereichen 15.1, ..., 15.3 wird mit den Spiegelablenkern
5.1, 5.3 erzeugt. Die Lichtstrahlen, die die Multiplexeinheit verlassen, werden
durch die Umlenkprismen U1, ..., U3 auf die Spiegelablenker gerichtet In Fig.7 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Kanalgruppe, die aus zwei Kanälen K1,
K2 besteht, dargestellt. Das Objektiv 6.1 und der polarisationsempfindliche Strahlteilerwürfel
T1 sind auf einem Verschiebetisch V1, das Objektiv 6.2 und das Umlenkprisma S auf
einem Verschiehetisch V2 montiert. Die Fotodetektoren 13.1, 13.2 stehen fest. Die
Radialbewegung des Fokus in den Speicherflächenbereicnen 15.1 und 15.2 wird durch
eine Verschiebung der Verschiebetische V1 und V2, die z.B. durch je ein Lautsprechersystem
elektrisch gesteuert werden kann, ausgeführt.
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In beiden Ausführungsbeispielen wird die Anordnung von Kanälen zu
einer Kanalgruppe so vorgenommen, daß in radialer Richtung genügend Raum für den
mechanischen Aufbau der optischen Komponenten der Kanäle entsteht. Der Bereich zwischen
den ringförmigen Speicherflächen einer Kanalgruppe, z.B. zwischen 15a, 15b, 15c
und 15 d in Fig.4,kann von einer anderen unabhängigen Kanalgruppe genutzt werden.
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Beim Speichern der Daten werden die Kanäle einer Kanalgruppe vorteilhaft
im Zeitmultiplexverfahren betrieben. Es steht dann die
volle Intensität
der Lichtquelle für jeden Kanal zur Verfügung.
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Bei den Speichermaterialien, bei denen die absorbierte Lichtenergie
in einem Erwärmungsvorgang zum Speicherprozeß verwendet wird, ist nämlich der Wirkungsgrad
größer für den Fall der Belichtung mit großer Intensität und kleiner Belichtungszeit
als für den Fall der Belichtung mit kleiner Intensität und großer Belichtungszeit.
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Beim Lesen der gespeicherten Daten werden die Kanäle einer Kanalgruppe
vorteilhaft parallel betrieben.
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Patentansprüche:
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