DE1025451B - Informationsspeicheranordnung mit einer Elektronenentladungsroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Informationsspeicheranordnungen und insbesondere auf solche, die für eine relativ lange Speicherung großer Informationsmengen geeignet sind.

Speicheranordnungen mit sehr geringer Zugriffszeit, bei welchen die eingespeicherte Information nur verhältnismäßig selten geändert werden muß und die in Speichersystemen Verwendung finden können, die Elektronenentladungsröhren enthalten, sind als Punktabtastspeicher bekannt.

Eine besondere Anordnung dieser Art betrifft die Hauptpatentanmeldung W 19591 VIII a/21a¹. In einer Speicherschaltung mit punktförmiger Abtastung wird dabei ein gebündelter Elektronenstrahl von einer Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre gegen die innere Fläche eines Lumineszenzschirmes oder einer Speicherplatte gerichtet. Ein Eingangssignal lenkt den Elektronenstrahl auf eine bestimmte diskrete Fläche des Schirmes ab. Das von dem Punkt ausgehende, durch den auf der diskreten Fläche des Schirmes durch Auftreffen des Strahles hervorgerufene Licht wird durch ein geeignetes Linsensystem auf eine diskrete Fläche einer Speicherfläche fokussiert. Jede dieser diskreten Flächen der gesamten Speicherfläche weist besondere Lichtübertragungseigenschaften auf, so daß fotoempfindliche Vorrichtungen, die das durch die Speicherfläche hindurchtretende Licht aufnehmen, elektrische Ausgangssignale erzeugen, die den auf der zugehörigen Fläche der Speicherplättchen, auf die das Licht auftrifft, enthaltenen Informationen entsprechen. Der Elektronenstrahl und dementsprechend auch der Lichtstrahl werden in zwei Koordinatenrichtungen abgelenkt. Die Strahlen werden beispielsweise wiederholt in eine Richtung geführt und wahlweise in die andere Richtung abgelenkt, oder sie werden auf einen bestimmten Punkt der Speicherfläche hingeführt, wenn ein entsprechender Zugriff erwünscht ist. Die Information wird durch ein fotografisches Verfahren in Form von undurchsichtigen und durchsichtigen Flächen auf einem Speicherplättchen eingespeichert. Das durch eine durchsichtige Fläche hindurchtretende Licht stellt den einen Informationszustand dar und wird durch ein Ausgangssignal von der fotoempfindlichen Vorrichtung bezeichnet, während auf eine lichtundurchlässige Fläche des Plättchens fallendes Licht die fotoempfindliche Vorrichtung nicht erreichen kann, so daß das Fehlen eines Ausgangssignals zu diesem Zeitpunkt den anderen Informationszustand anzeigt.

Die Anzahl der vollständig voneinander getrennten Informationselemente, die auf den Speicherplättchen in einem solchen System dargestellt werden können, ist durch die Größe und Form der Lichtpunkte begrenzt. Die Anzahl der Informationselemente wird dadurch erhöht, daß der Strahl aufgespalten und durch Informationsspeicheranordnung
mit einer Elektronenentladungsröhre

Zusatz zur Patentanmeldung W 19591 VIII a/21a¹
(Auslegeschrift 1 018 464)

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. März 1966

Raymond Waibel Ketchledge, Whippany, N. J.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

ein mehrfaches Linsensystem gleichzeitig auf eine Mehrzahl von Speicherplättchen fokussiert wird. Die Anzahl der Informationselemente kann weiter dadurch erhöht werden, daß der Elektronenstrahl über größere Winkel abgelenkt wird, so daß der Lichtstrahl eine größere Fläche auf der Speicherfläche überstreicht. Es gibt jedoch dabei praktische Grenzen bezüglich der Größe des verwendbaren Ablenkwinkels. Es sieht zuerst so aus, daß weiter voneinander entfernt liegende Informationselemente durch eine größere Röhre dargestellt werden könnten. Jedoch haben die Leuchtpunkte beim Kathodenstrahl die Neigung, sich mit größer werdender Röhre zu vergrößern, wobei sich der dadurch entstehende Lichtstrahl um denselben Betrag vergrößert. Größere optische Winkel verringern auch die Fähigkeit des optischen Systems, die einzelnen Punkte aufzulösen.

Außerdem wird die Information in einer solchen Anordnung in Form von binären Zahlen 00 dargestellt, daß jede diskrete Fläche den 0- oder 1-Zustand in einem binären Kode darstellt. Daher kann jede dieser Speicherflächen nur einen von zwei Ausgangssignal-

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zuständen darstellen, und es ist eine große Anzahl speicherplättchen eingespeichert wird, die ganz besolcher Speicherflächen nötig, um die notwendigen bi- stimmte Lichtübertragungseigenschaften aufweisen, nären Informationselemente oder Bits zum Bilden Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin,' einer binären Kodezahl oder eines Wortes zu liefern. daß die diskreten Speicherflächen so behandelt sind,' Um beispielsweise die Zahl 5 aus einer Speicheranord- 5 daß sie nur Licht mit bestimmter Wellenlänge hinnung dieser Art zu entnehmen, bei welcher die Spei- durchlassen und das Licht anderer Wellenlängen abcherplättchen gemäß einem üblichen binären Zahlen- sorbieren.

kode aufgebaut sind, muß der Lichtstrahl durch drei Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin,

diskrete Speicherflächen von durchsichtigem, nicht daß eine Reihe von dichroitischen Spiegeln fluchtend durchsichtigem und wiederum durchsichtigem Zu- io miteinander ausgerichtet sind und das durch die Instand hindurchtreten, um an den zugehörigen foto- formationsspeicherplättchen oder den vorhergehenden empfindlichen Vorrichtungen entsprechende Aus- Spiegel der Reihe übertragene Licht aufnehmen, gangssignale zu erzeugen, die die binäre Zahl 101 Ferner ist es ein Merkmal der Erfindung, daß mit

darstellen, welche der Dezimalzahl 5 entspricht. jedem dichroitischen Spiegel eine fotoempfindliche

Die physikalische Größe und die Speicherkapazität 15 Vorrichtung verbunden und so angeordnet ist, daß sie der diskreten Speicherflächen, wie sie in den voran- das von dem zugehörigen Spiegel reflektierte Licht gegangenen Abschnitten beschrieben wurden, bestim- aufnimmt.

men die Kapazität des Systems, die für viele Anwen- Ferner stellt es ein Merkmal der Erfindung dar,

dungsgebiete zu klein ist. Es ist daher nötig, mehrere daß die fotoempfindlichen Vorrichtungen auf nach solcher Röhren gleichzeitig oder nacheinander zur Er- ₂o ihnen hin übertragenes Licht ansprechen und Aushöhung der Systemkapazität zu betreiben oder aber gangssignale liefern, die, wenn sie nacheinander aufgemäß dieser Erfindung die Informationsspeicher- treten, der durch die Lichtübertragungseigenschaften kapazität jeder diskreten Fläche des Speichermediums der diskreten durch den Lichtstrahl getroffenen Speizu erhöhen. cherflächen bestimmten Binärzahl entsprechen.

Die Erfindung soll dabei ein verbessertes Strahl- 25 Die Erfindung wird besser verständlich an Hand speichersystem schaffen. Insbesondere soll die Arbeits- der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichweise von Strahlspeichersystemen verbessert und nungen. Dabei zeigt

deren Speicherkapazität erhöht werden. Weiterhin Fig. 1 eine schematische Darstellung einer besonde-

soll es ermöglicht werden, daß die Informationen dem ren Ausführungsform der Erfindung, Strahlspeichersystem auch schneller entnommen wer- ₃₀ Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Speicherden können. plättchens mit der Anordnung der die Information

Diese und andere Ziele der Erfindung werden mit- tragenden Flächen,

tels einer besonderen Ausführungsform erreicht, bei Fig. 3 eine graphische Darstellung des Lichtaus-

der ein Informationsspeicherplättchen oder mehrere gangssignals für einen typischen Phosphor zur Ver-Plättchen diskrete Flächen mit verschiedenen Licht- 35 wendung bei der Erfindung,

durchlaß eigenschaften aufweisen, wie sie sich bei Ver- Fig. 4 eine Tabelle, die die Übertragungseigenwendung von Farbfiltermaterial ergeben. In dieser schäften des Plättchens mit den binären Kodezahlen besonderen Ausführungsform ist eine Reihe dichroiti- j_n Verbindung setzt.

scher Spiegel so angeordnet, daß sie das durch die I_n Fig. 1 ist in einer besonderen Ausführungsform

diskrete Fläche der Informationsspeicherplättchen ₄₀ der Erfindung eine Kathodenstrahlröhre 10 dargestellt, hindurchtretende Licht auffangen und nach einer Diese weist vorteilhafterweise innerhalb des evaku-Reihe von fotoempfindlichen Vorrichtungen umlenken, ierten Glaskolbens eine bekannte Elektronenkanone welche ihrerseits die einer binären Zahl oder Zahlen oder ein Strahlerzeugungssystem 11 auf. Die Elektroentsprechenden elektrischen Signale erzeugen. Daher nenkanone erzeugt einen gebündelten Elektronenkann beispielsweise eine diskrete Fläche eines Infor- 45 strahl, der in der Mitte zwischen zwei Paaren von mationsspeicherplättchens so behandelt sein, daß sie räumlich um 90° gegeneinander versetzten Ablenkentweder Licht irgendeines Bandes von drei Wellen- platten hindurchprojiziert wird. Der Elektronenstrahl längenbändern hindurchläßt oder nicht hindurchläßt. _w;_rcj gegen eine Auffangfläche 14 gerichtet, die die Daher würden z. B. in diesem Fall drei dichroitische Stirnfläche der Kathodenstrahlröhre bildet und mit Spiegel mit den durch das Plättchen hindurchtreten- ₅₀ einem lumineszierenden Material oder Phosphor überden Lichtstrahlen derart ausgerichtet sein, daß das zogen ist. Die Ablenkplatten 12 und 13. die von den Licht nach den entsprechenden fotoempfindlichen Vor- vertikalen und horizontalen Ablenkschaltungen über richtungen reflektiert oder nach dem nächsten dichroi- Ablenkverstärker 20 bzw. 21 gesteuert werden, dienen tischen Spiegel der Reihe hindurchgelassen wird. _zum Ablenken des Elektronenstrahles auf eine ge-Jeder dichroitische Spiegel reflektiert Licht in einem ₅₅ wünschte diskrete Fläche der Oberfläche 14. Die der drei Wellenlängenbänder, so daß der erste Spiegel Schaltung für die Horizontalablenkung ist vorzugs-Licht in einem Band nach der zugehörigen fotoemp- _weise genauso ausgebildet wie die Schaltung für die findlichen Vorrichtung reflektiert und das Licht der Vertikalablenkung,' so daß eine Beschreibung der übrigen Bänder nach dem nächsten Spiegel der Reihe Horizontalablenkung für eine Beschreibung des Aufhindurchläßt. Jede fotoempfindliche Vorrichtung 60 baues und der Arbeitsweise der besonderen Ausfühspricht auf den Empfang von Licht von dem zugeord- rungsform der Erfindung ausreicht, neten Spiegel zur Erzeugung eines elektrischen Binäre Information wird einem Eingangsspeicher

Signals an. Die Signale von den drei fotoempfindli- 15 zugeführt, wodurch eine bestimmte Anfangsstelchen Vorrichtungen können vorzugsweise in einen lung der aus dem System zu entnehmenden Informa-Ausgangsspeicher parallel eingespeist und in Form 65 tion angezeigt wird/Die Eingangsinformation für die von drei binären Elementen in Serie entnommen und Einstellsteuerung jeder Koordinate kann aus einer dann in dieser Form an eine Ausgangsschaltung über- geeigneten Anzahl binärer Elemente bestehen, die tragen werden. ausreichen, um die gewünschte diskrete Speicherfläche

Es ist daher ein Merkmal der Erfindung, daß die zu bestimmen. Daher können der Eingangsspeicher Information auf diskreten Flächen von Informations- 70 und die zugeordnete Analogumwandlerschaltung 16

eine beliebige Anzahl an sich bekannter Schaltungen enthalten, die in der Lage sind, beim Anlegen von gleichzeitig auftretenden Eingangsimpulsen deren analoge Darstellung zu erzeugen. Beispielsweise kann der Eingangsspeicher 15 eine Reihe von bistabilen Flip-Flops enthalten, die so angeordnet sind, daß sie über Dioden gleichzeitig den Analogumwandler 16 speisen, wodurch entsprechende analoge, stufenförmige Stromimpulse an die Verstärker 20 und 21 in

ten auf einer Dreifarbengrundlage und sind daher für die Speicherung von drei binären Elementen je Punkt geeignet.

Das Plättchen 23 (Fig. 1) liefert eines von acht 5 binären Elementen je diskreter Fläche, entsprechend den verschiedenen in Fig. 2 dargestellten Filterflächen. Das durch das Plättchen 23 hindurchtretende Licht fällt auf den Spiegel 24, den ersten von drei dichroitischen Spiegeln 24, 25 und 26. Der Spiegel 24 reflek-

den entsprechenden Koordinatenablenkschaltungen ₁₀ tiert Licht eines bestimmten Wellenlängenbandes und abgegeben werden. Die Verstärker 20 und 21 liefern überträgt Licht außerhalb dieses Reflexionsbandes. Ausgangsspannungen an die Ablenkplatten 12 und 13. Das reflektierte Licht betätigt eine fotoempfindliche welche eine Summation der analogen Werte in jeder Vorrichtung 27, die besonders für das Licht dieses Ablenkschaltung darstellen. reflektierten Bandes empfindlich ist und ein elektri-

Der Elektronenstrahl wird gemäß den den Ablenk- ₁₅ sches Signal erzeugt, das nach dem Ausgangsspeicher platten 12 und 13 zugeführten Spannungen abgelenkt, 30 für eine zeitweilige Speicherung übertragen wird. so daß er auf einer bestimmten diskreten Fläche der Der zweite Spiegel 25 der Reihe spricht im wesent-Oberfläche 14 auftrifft und einen Lichtpunkt darauf liehen in der gleichen Weise auf Licht an wie Spiegel erzeugt. Ein Linsensystem mit Einzellinsen, wie etwa 24 und reflektiert auftreffendes Licht eines Wellen-22, ist hinter der Oberfläche 14 angeordnet und fokus- _ao längenbandes, das sich von dem durch den ersten siert das resultierende Licht auf Informationsspeicher- Spiegel 24 reflektierten Band wesentlich unterscheidet, plättchen, wie z. B. das Plättchen 23. Es kann eine während dieser Spiegel 25 das restliche Licht nach Mehrzahl solcher Plättchen 23« verwendet werden, so- dem dritten Spiegel 26 überträgt. Das durch den fern sie in geeigneter Form zusammen mit den Aus- Spiegel 25 reflektierte Licht betätigt die entsprechende gangsverbindungen und den Abnahmevorrichtungen ₃₅ fotoempfindliche Vorrichtung 28, während in gleicher eines jeden Plättchens angeordnet sind. _ Weise das von dem Spiegel 26 reflektierte Licht die

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Aufbaues eines Vorrichtung 29 betätigt. Die aus den Vorrichtungen Informationsspeicherplättchens, das vorteilhafter- 28 und 29 kommenden Signale werden in den Ausweise bei dieser Ausführungsform der Erfindung ver- gangsspeicher 30 eingespeichert, der dann anschliewendet werden kann. Ein Überzug aus einer geeigne- _3o ßend alle eingespeicherten Signale der Reihe nach ten Fotoemulsion wird auf ein durchsichtiges Grund- oder gleichzeitig an die Ausgangsschaltung abgibt, material, wie z. B. auf eine Glasplatte, aufgebracht, Fig. 3 _zeigt die Emissionskennlinie eines typischen und es werden Muster von verschiedenen Farbfilter- Phosphors, wie er handelsüblich unter der Bezeichflächen in der Emulsion gebildet, die der Information nung P 24 vertrieben wird und vorteilhafterweise bei entsprechen, die in diesem System eingespeichert 35 dieser Ausführungsform der Erfindung zur Erzeuwerden soll. Ein Beispiel eines binären Wortes, das in g_ung von Strahlungsenergien in allen gewünschten den Informationsspeicherflächen gespeichert werden Wellenlängenbändern verwendet werden kann. Dabei kann, ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Jede diskrete weist dieser Phosphor die gewünschte, nach beiden Fläche kann dabei so behandelt werden, daß sie eine Seiten rasch abfallende Kennlinie auf. Daher spricht von einer Mehrzahl verschiedener Lichtübertragungs- ₄₀ der Phosphor P 24 zwischen ungefähr 4000 und eigenschaften einschließlich »durchsichtig« und »un- 7000 Ängströmeinheiten an mit einem Maximum durchsichtig« aufweist sowie verschiedene Farbfilter, bei etwa 5100 ÄE. Die Unterteilung in drei Wellendie verschiedene Lichtbänder hindurchlassen. Die längenbänder, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, ergibt oberen beiden Reihen der diskreten Flächen in Fig. 2 eine in jedem Band ausreichende Strahlungsenergie, stellen acht verschiedene Lichtübertragungseigenschaf- 45 welche ein zufriedenstellendes Ansprechen der fototen dar, nämlich drei bestimmte Farbfilterflächen und empfindlichen Vorrichtungen sicherstellt,
deren Kombinationen sowie »durchscheinend« und In Fig. 4 sind dreistellige Binärzahlen dargestellt,

»undurchsichtig«. die durch die Ausgangssignale der fotoempfindlichen

Wie weiter unten noch erläutert wird, stellt jede Vorrichtungen 27bis 29 erhalten werden entsprechend diskrete Fläche eine Anzahl von Bits oder binärer 50 den bei Durchgang von Licht durch die verschiedenen Elemente des gespeicherten binären Zahlwortes dar. Farbfilterflächen der Informationsspeicherflächen er-Erhöht man die Anzahl der verschiedenen Farbfilter zeugten Ausgangssignalen. Die Spektralverteilung des auf den diskreten Informationsflächen bei einer ent- Phosphors P 24 in Fig. 3 wird in drei Wellenlängensprechenden Erhöhung der Zahl der Abnahmevorrich- bänder unterteilt, nämlich von 4000 bis 4900 ÄE, tungen, so erhöht sich auch die Speicherkapazität für 55 von 4900 bis 5400 ÄE und von 5400 bis 7000 ÄE. Informationselemente auf jeder diskreten Fläche und Verschiedene Filtermaterialien können auf dem Plättdamit auch die Speicherkapazität des gesamten chen der Absorption bestimmter Bänder und dem Systems. Durchlassen anderer Bänder dienen. Daher läßt eine

Verwendet man drei verschiedene Farbfilter und durchsichtige diskrete Fläche den gesamten Wellenderen Kombinationen sowie durchsichtige und un- 60 längenbereich hindurch und ergibt ein Ausgangssignal durchsichtige Flächen, dann können mit den fünf- bei allen drei fotoempfindlichen Vorrichtungen 27 bis undzwanzig diskreten Flächen des in Fig. 2 abgebil- 29 zur Speicherung der Binärzahl 111 oder der Dezimaldeten Speicherplättchens fünfundsiebzig binäre EIe- zahl 7 im Ausgangsspeicher 30. Ein gelbes Filtermente oder Bits bzw. drei Bits auf jeder diskreten material auf einer diskreten Fläche des Plättchens abFläche gespeichert werden. Mit η verschiedenen FiI- 65 sorbiert das Wellenlängenband von 4000 bis 4900 ÄE. tern, deren jedes ein anderes bestimmtes Wellenlän- Der Spiegel 24 reflektiert nur das Licht innerhall) genband oder deren Kombinationen hindurchläßt, läßt dieses Bandes, so daß die fotoempfindliche Vorrichsich jede von 2" binären Zahlen mit η Elementen tung27 nicht durclrdas durch das gelbe Filtermaterial auf einer einzelnen diskreten Fläche einspeichern. hindurchtretende Licht betätigt wird und die unter Kommerziell erhältliche Arten von Farbfilmen arbei- 70 diesen Umständen gesicherte Binärzahl 011 ent-

sprechend der Dezimalzahl 6 ist. Andere Farbfiltermaterialien absorbieren verschiedene Wellenlängenbänder und liefern die übrigen Zahlen von 1 bis 5 in Binärform, während eine undurchsichtige diskrete Fläche alles Licht absorbiert, so daß keine der fotoempfindlichen Vorrichtungen betätigt wird und die sich ergebende Binär- bzw. Dezimalzahl 000 bzw. 0 ist. Daraus ergibt sich, daß dieses System so eingerichtet werden kann, daß Ausgangssignale in dem üblichen Binärkode, im reflektierten Binärkode oder aber in irgendeinem anderen bekannten binären Kode abgegeben werden. Eine Information kann von einer oder mehr als einer diskreten Fläche nacheinander zur Erzeugung von Binärzahlen höherer Ordnung entnommen werden. Daher kann beispielsweise eine Binärzahl mit sechs Elementen durch die aufeinanderfolgenden Ausgangssignale von zwei diskreten Speicherflächen erzeugt werden. Das gleiche Ergebnis erreicht man beim gleichzeitigen Ausspeichern von mehreren Speicherplättchen, wonach die sich ergebenden Signale in der richtigen Reihenfolge nach dem Ausgangsspeicher durchgeleitet werden. Außerdem kann die Kapazität einer einzigen diskreten Speicherfläche durch eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der möglichen Lichtübertragungseigenschaften und eine entsprechende Erhöhung der Zahl der dichroitischen Spiegel und der damit verbundenen fotoempfindlichen Vorrichtungen erreicht werden. Die Schaltungen und Anordnungen zum genauen Einstellen des Lichtstrahles auf die diskreten Flächen des Speicherplättchens und das Sicherstellen des Ausspeicherns der gewünschten Information können genauso ausgeführt werden wie in der Hauptpatentanmeldung.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Informationsspeicheranordnung mit einer Elektronenentladungsröhre und Informationsspeicherelementen, die Licht aus dem durch den Elektronenstrahl auf der Leuchtschirmfläche jeweils ausgeleuchteten Punkt aufnehmen und an lichtempfindliche Vorrichtungen übertragen, nach Patentanmeldung W 19591 VIII a/21 a¹, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den diskreten Flächen der Informationsspeicherelemente (23) gespeicherte Information in einer Form vorliegt, die von frequenzselektiven Lichtübertragungseigenschaften dieser verschiedenen diskreten Flächen bestimmt ist.

2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede diskrete Fläche aus einem aus einer Mehrzahl von verschiedenen Farbfiltern ausgewählten Farbfilter besteht.

3. Speicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe dichroitischer Spiegel in die Bahn des Lichtes nach den lichtempfindlichen Vorrichtungen eingefügt ist und daß jeder der Spiegel so ausgebildet ist, daß er Licht eines bestimmten Wellenlängenbandes reflektiert und Licht aller übrigen Wellenlängen hindurchläßt.

4. Speicheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der dichroitischen Spiegel mit den Informationsspeicherelementen so ausgerichtet ist, daß durch diese Speicherelemente hindurch übertragenes Licht nur auf den ersten Spiegel auftrifft, während die in der Reihe nachfolgenden Spiegel nur Licht von dem jeweils vorhergehenden Spiegel der Reihe aufnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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