DE2329119A1

DE2329119A1 - Einrichtung zur speicherung und wiedergabe digitaler informationen

Info

Publication number: DE2329119A1
Application number: DE19732329119
Authority: DE
Inventors: James Torrance Russell
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Optical Recording Corp
Priority date: 1973-04-03
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2329119C2; NL179008B; NL7306188A; GB1427758A; CA997064A; NL179008C

Description

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 2t/22

Battelle Development Corporation

505 King Avenue, Coluribus, Ohio 432Oi/V.St.A.

Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen mit einem fest anzuordnenden Aufzeichnungsträger, der ein Zeilenbild einer abhängig von einem digitalen elektrischen Eingangssignal aufgezeichneten Spur enthält. Mit einer derartigen Einrichtung ist die Speicherung und die Wiedergabe digitaler Informationen mit extrem hoher Dichte möglich, wozu insbesondere eine fotografische Aufzeichnung der Informationen angewendet werden kann, die durch ein elektrisches Eingangssignal charakterisiert werden. Die aufgezeichnete Spur kann beispielsweise aus digitalen Informationspurikten bestehen, die optisch mit einem festen Lichtdetektor wiedergegeben werden können, der über den festen Aufzeichnungsträger bewegt v/ird, wozu beispielsweise ein optischer Abtaster mit einem bev/egten Spiegel vorgesehen sein kann.

Bisherige Versuche zur optischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe eines Hiederfrequenzsignals mittels eines Lichtstrahls waren in kommerzieller Hinsicht nicht erfolgreich. Einige bekannte Einrichtungen arbeiten mit einem Lichtstrahl und einer Fotozelle lediglich zur Wiedergabe einer üblichen phonografsichen Aufzeichnung,

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indem Licht an den Rillen der Aufzeichnung reflektiert wird. Eine solche Einrichtung ir.t beispielsweise durch die US-PS 3 138 669 bekannt. Es wurden ferner Versuche zur Aufzeichnung eines Niederfrequenzsignals mittels eines Lichtstrahls als fotografische Spur variabler Lichtdichte, dur cii ge führt, v/obei die Informationswiedergabe optisch erfolgt. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise durch die US-PS 3 251 952 bekannt. In beiden Fällen wird Jedoch ein analoges und nicht ein digitales Signal aufgezeichnet, so daß die speicherbare Informationsmenge sowie die Qualität des V/iedergabesignals stark eingeschränkt sind.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, digital codierte Informationen optisch aufzuzeichnen und wiederzugeben, wobei ein fotografischer Film verwendet wird. Hierdurch soll die übertragung von Sprachsignalen über I'ernspreciileitungen durch Anwendung der Pulscodemodulation verbessert werden. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise durch die US-PS 2 595 701 bekannt. Dieses System verwendet jedoch eine Vielzahl von Lichtquellen, die selektiv mittels einer elektronischen Schaltvorrichtung in Form einer Kathodenstrahlröhre angesteuert v/erden, so daß die erhaltene fotografische Aufzeichnung eine sehr niedrige Informationsdichte hat. Dadurch wird die Verwendung eines bev/egten Filmstreifens als Aufzeichnungsträger erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Möglichkeit zur Informationsspeicherung und -v/iedergabe unter Verwendung digital codierter elektrischer Signale und eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger⁰ extrem hoher Informationsdichte zu schaffen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungseemaß gekennzeichnet durch einen ersten, einen Lichtstrahl über den Aufzeichnungsträger bewegenden Abtaster, durch zumindest eine aus Lichtdetektoren gebildete Zeile, durch einen zweiten, aus einer Zeile optischer Elemente gebildeten Abtaster, und durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Zeile optischer Elemente und den Lichtdetcktoren zur Abbildung aufeinander folgender Zeilen des Aufzeichnungsträgers an den Lichtdetektoren.

Bei einem Ausführungsbeispiol der Erfindung kann eine Speichereinrichtung vorgesehen cein, in der ein analoges Eingangssignal in ein digitales elektrisches Signal umgesetzt wird, das eine einzige Lichtquelle impulsartig ansteuert, welche über einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger nach Art einer Abtastbewegung bewegt wird, um die Impulse des digitalen Signals als eine einzelne Spur aus digital codierten Inforciationspunkten aufzuzeichnen. Diese Punkte sind in Gruppen unterteilt, die durch Synchronisationspunkte voneinander getrennt sind. Eine Wiedergabeeinrichtung kann zur optischen Abtastung der fotografischen Aufzeichnung der digitalen Signale mittels einer Fotozelle vorgesehen sein, wodurch eich ein digitales elektrisches Lesesignal ergibt, das in ein analoges Ausgangssignal umgesetzt werden kann, welches eine genaue Reproduktion des analogen Eingangssignals ist.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist insbesondere zur Aufzeichnung und Wiedergabe audiovisueller analoger Signale geeignet, beispielsweise für Fernsehsignale, Niederfrequenzsignale hoher Tontreue und andere elektrische analoge Signale. Es ist jedoch auch möglich, eine Einrichtung nach der Erfindung in jedem anderen Informations-

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speicher- und Wiedergabesystem einzusetzen, beispielsweise in einem digitalen Computer innerhalb der Datenverarbeitmig, einem Schriftzeichenlesesystem oder einem fotografischen Prüfsystem, bei dem das Eingangssignal ein Lichtsignal ist, welches in ein digitales elektrisches Signal umgesetzt wird. Dieses wird dann optisch aufgezeichnet und wiedergegeben.

Der Nachteil der begrenzten Informationsdichte und Wiedergabequalität bekannter Einrichtungen wird bei der Erfindung also dadurch vermieden, daß das analoge Eingangssignal vor der optischen Aufzeichnung zunächst in ein digitales Signal umgesetzt wird, welches dann in Form einer Spur aus Lichtpunkten auf einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird. Das Erfordernis eines bewegten Filmstreifens wird bei der Erfindung durch Verwendung einer einzigen, iinpulsartig angesteuerten Lichtquelle vermieden, die auf einen extrem kleinen Punkt von beispielsweise 1/300 mm Durchmesser fokussiert wird. Dieser wird nach Art einer Abtastbewegung über den lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger geführt und erzeugt eine Spur aus digital aufgezeichneten Lichtpunkten, die eine sehr hohe Dichte von bis zu ca. 78 χ 10 Bits pro

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cm haben.

Ein weiterer Vorteil einer Einrichtung nach der Erfindung gegenüber bekannten Möglichkeiten besteht darin, daß geringere Kosten als beispielsweise bei der Aufzeichnung von Videosignalen auf Magnetband verursacht werden. Ferner wird eine fotografische Aufzeichnung hergestellt, die leicht und billig reproduziert werden kann und qualitativ sehr gute Kopien ergibt. Diese Aufzeichnung hat ferner eine längere Lebensdauer als magnetische oder

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phonografische Aufzeichnungen. Zusätzlich kann mit einer Informationsspeicherung nach der Erfindung eine größere Informationsraenge auf kleinerem Raum untergebracht werden. Durch Verwendung eines digitalen Lichtsignals zur fotografischen Aufzeichnung von Informationen wird ein viel höheres Signal-Rausch-Verhältnis des analogen Ausgangssignals ermöglicht, wodurch sich eine Reproduktion höherer Qualität ergibt. Die Qualität des analogen Ausgangssignals ist beständiger, da sie weniger von dem Aufzeichnungsträger oder dem Frequenzverhalten der Speicher- und Wiedergabevorrichtungen abhängt. Die fotografischen Aufzeichnungen können auf flachen Platten erzeugt werden, so daß es möglich ist, einen automatischen Wechsler einzusetzen, wie er ähnlich beispielsv/eise bei Projektoren oder Plattenspielern vorgesehen ist.

Bei einer Einrichtung nach der Erfindung kann ein verbesserter optischer Abtaster vorgesehen sein, der mit einem Drehspiegel arbeitet. Dieser kann elektromagnetisch und durch Zentrifugalkraft radial abgelenkt werden, um ein spiralförmiges Abtastmuster zu erzeugen. Ein solcher Abtaster kann einen flachen fotografischen Aufzeichnungsträger abtasten und dabei zu jedem Zeitpunkt die optische Weglänge praktisch konstant halten.

Auf dem Aufzeichnungsträger können die digitalen Informationen mit hoher Dichte zellenförmig gespeichert werden, wobei die Zeilen einen vertikalen Abstand zueinander haben und horizontal in Segmente aufgeteilt sind, so daß Spalten gebildet werden.

Die primäre Abtastung des festen fotografischen Aufzeichnungsträgers kann durch einen Lichtstrahl, die sekundäre Abtastung durch eine Linsenmatrix erfolgen.

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Der Aufzeichnungsträger kann in horizontaler Richtung durch einen fächerförmigen Lichtstrahl abgetastet werden, der die spaltenartig unterteilten Informationsbits in Zeilensegmenten nacheinander abtastet. Eine Reihe von Linsen, die jeweils hinter einer der Spalten angeordnet sind, fokussiert das Licht der Zeilensegmente nacheinander auf eine Reihe Fotozellen und ist stufenweise so angeordnet, daß die Spalten vertikal abgetastet werden.

Die Einrichtung kann ferner so ausgeführt sein, daß die primäre vertikale und horizontale Abtastung des Aufzeichnungsträgers durch einen Lichtstrahl erfolgt, der jeweils eine durch Koordinaten festgelegte Speicherstelle eines festen Aufzeichnungsträgers beleuchtet. Dabei ist dann eine Matrix aus Mikrolincen vorgesehen, die jeweils hinter einer Speicherstelle angeordnet sind. Diese Matrix wird vertikal bev/egt, um jede Speicherstelle vertikal abzutasten. Die Linse hinter jeder beleuchteten Speicherstelle fokussiert Bilder einer Zeile dieser Speicherstelle auf eine Reihe Fotozellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Blockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Systems mit einem optischen Abtaster, dessen rotierender Spiegel magnetisch abgelenkt wird,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Systems nach Fig. 1, bei der ein optischer Abtaster mit τ ■ mechanisch oszillierten und rotierenden Polygonspiegel verwendet ist,

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Fig. 4 eine Draufsicht auf die Oberseite des optischen Abtasters der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung, -

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen fotografischen Aufzeichnungsträger mit einer spiralförmigen Spur digital codierter Inforoationspunkte, die mit einer Einrichtung nach Fig. 2 erzeugt ist,

Fig.5A eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Aufzeichnungsträgers nach Fig. 5,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines fotografischen Aufzeichnungsträgers mit einer rechteckförmig gerasterten Spur digital codierter Lichtpunkte, die mit einer Einrichtung nach Pig. 3 und 4 erzeugt ist,

Fig.6A eine vergrößerte Darstellung eines Teils des in Fig* 6 gezeigten Aufzeichnungsträgers,

Fig. 7 eine v/eitere Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler 'Informationen nach der Erfindung,

Fig.7A einen vergrößerten Teil eines fotografischen Aufzeichnungsträgers der in Fig. 7 gezeigten Einrichtung,

Fig. 8 ein Blockbild eines Registers der in Fig. 7 gezeigten Einrichtung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer v/eiteren Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen nach der Erfindung und

Fig.9A einen vergrößert dargestellten Teil eines fotografischen Aufzeichnungsträgers der in Fig. 9 gezeigten Einrichtung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, arbeitet eine Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe von Informationen mit einer Speichervorrichtung 10, deren Eingang mit einer Quelle für audiovisuelle analoge Signale verbunden ist, beispieli

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v/eise mit einem Mikrophon oder einer Fernsehkamera. Ferner ist eine Wiedergabevorrichtung 14- vorgesehen, deren Ausgang mit einer Nutzungsvorrichtung 16 für analoge Signale verbunden ist, beispielsweise mit einem Lautsprecher, einem Fernsehempfänger, einem Oszillographen, einem mechanischen Schreiber usw. Zusätzlich kann ein fotografisches Kopiergerät 18 geeigneter Art, wie es beispielsweise zur Herstellung von Kontaktabzügen verwendet wird, vorgesehen sein, so daß ein einziger digital codierter Aufzeichnungsträger 20, der durch die Speichervorrichtung 10 erzeugt wird, billig kopiert und in einer Vielzahl digital codierter Kopien 22 reproduziert werden kann, die die Informationseingabe für die Wiedergabevorrichtung 14 liefern. Die Einrichtung nach der Erfindung ist in dieser Hinsicht ähnlich den kommerziellen Schallplattenaufzeichnungsgeräten ausgebildet, mit denen eine große Anzahl Schallplatten von einer einzigen Mutterplatte erzeugt wird, so daß diese Kopien zu einem relativ niedrigen Preis verkauft werden können.

Die Signalquelle 12 erzeugt ein analoges audiovisuelles Eingangssignal 23, das ein Musiksignal hoher Tontreue oder ein Fernsehsignal sein kann. Dieses analoge Eingangssignal wird dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 24- zugeführt, der in der Speichervorrichtung 10 angeordnet ist und ein digital codiertes elektrisches Ausgangssignal 26 erzeugt. Es ist jedoch auch möglich, die Signalquelle 12 und den Wandler 24 so auszuführen, daß ein analoges Lichtsignal in ein digitales elektrisches Ausgangssignal umgesetzt wird, wie es beispielsweise bei Schriftzeichenlesern und Analysatoren für Luftfotografien der Fall ist. Das digitale Signal 26 wird durch übliche Pulscodemodulation in Form einer Vielzahl von Impulsen erzeugt, die in Gruppen oder

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•'Worte" unterteilt sind. Jede Gruppe entspricht der Augenblicksamplitude eines anderen Teils des analogen Eingangssignals 23. Das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 24 kann direkt auf einen elektrischen Schreiber 28 für optische digitale Signale über einen Verstärker 29 geführt werden, wenn die digitalen Signale gleichzeitig mit ihrer Erzeugung geschrieben v/erden sollen. Es kann jedoch auch günstig sein, das digitale Signal 26 vorübergehend auf dem Magnetband eines Digitalrechners 30 zu speichern und es zu einem gewünschten Zeitpunkt später aufzuzeichnen. Es ist zu erkennen, daß der Digitalrechner 30, der zwischen dem Wandler 24 und dem Verstärker 29 angeordnet ist, wahlweise in der Speichervorrichtung vorgesehen sein kann.

Der elektrische Schreiber 28 für optische digitale Signale setzt das digitale elektrische Signal in ein digitales Lichtsignal um und zeichnet es fotografisch auf, indem ein impulsartig gesteuerter Lichtstrahl mit geringer Fokussierungsgröße über einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger geführt wird und eine Spur digital codierter Punkte von weniger als ca. 0,01 mm Durchmesser erzeugt. Wird ein binäres Digitalsignal verwendet, so können die Punkte undurchsichtig oder lichtdurchlässig sein, so daß die Bits 0 und 1 des Binärcodes entstehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch andersartig digital codierte Signale verwendbar sind, beispielsweise ein temäres Digitalsystem mit durchsichtigen, teilweise durchsichtigen und undurchsichtigen Punkten auf Schwarz-Weiß-Film u.a.

Die Wiedergabevorrichtung 14 enthält ein optisch-elektrisches Lesegerät 32 für digitale Signale, mit dem eine Fotozelle nach Art einer Abtastbewegung über den Auf-

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zeichnungsträger 22 geführt wird und ein digital codiertes elektrisches Signal 34- erzeugt, das den digital codierten Lichtpunkten entspricht. Das digitale Ausgangssignal y± entspricht dem digitalen Eingangssignal 26, das dem Schreiber 28 zugeführt wird. Das Lesegerät 32 ist von dem.optischen Schreiber 28 getrennt dargestellt, hierzu kann jedoch auch ein und derselbe optische Abtaster vorgesehen sein, wobei dann lediglich eine Fotozelle anstelle der impulsartig gesteuerten Lichtquelle verwendet wird. Das optische Lesegerät 32 ist über eine elektrische Leseschaltung 36, die ein Schieberegister enthält, mit einem Digital-Analog-Wandler 38 verbunden. Das Ausgangssignal dieses Wandlers 38 ist mit der Nutzungsvorrichtung 16 über einen Verstärker 40 verbunden, so daß ein analoges Ausgangssignal 42 des V/andlers, das abhängig von dem digitalen Signal 34 erzeugt wird, der Nutzungsvorrichtung 16 zugeführt wird. Das analoge Ausgangssigrial 42 ist eine Reproduktion des analogen Eingangssignals 23 hoher Qualität und hat ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis sowie sehr geringe Verzerrungen. Diese sehr gute Signalreproduktion und die hohe Informationsdichte der Aufzeichnung sind darauf zurückzuführen, daß die Korngröße und die nicht linearen Kurven für die optische Dichte lichtempfindlicher Aufzeichnungsträger die Dichte der aufgezeichneten Informationen der digitalen Signale nicht einschränken, wie dies bei analogen Signalen der Fall ist.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art dargestellt, bei der ein und derselbe optische Abtaster 44 für den Schreiber 28 und das Lesegerät 32 vorgesehen ist. Hierbei v/ird lediglich entweder eine Lichtquelle 46 ode.v eine Fotozelle 48 auf einen halbdurchlässigen Spiegel i?0 (Strahlenteiler)

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gerichtet. Die Lichtquelle ist ein einziges Element hoher Lichtstärke und kleiner Fläche, beispielsweise eine Bogenlampe oder ein Laser. Zusätzlich kann eine Uiedergabelichtquelle 52 großer Fläche vorgesehen sein, die aus einer Anordnung fluoreszierender Lampen gebildet ist. Sie befindet sich hinter dem Aufzeichnungsträger 22 und wird durch eine Schaltervorrichtung 54 selektiv an eine Stromquelle 56 angeschaltet, die in Form einer Batterie dargestellt ist, jedoch auch ein andersartig aufgebautes Gleichstromnetzteil sein kann. Hierzu dient die Wiedergabestellung des Schalters. Es sei bemerkt, daß die Wiedergabelichtquelle 52 zwar als eine den Aufzeichnungsträger 22 bzw. dessen Kopie durchleuchtende Lichtquelle dargestellt ist, jedoch kann an diesem Aufzeichnungsträger das Licht auch reflektiert werden, wenn die Lichtquelle vor dem Aufzeichnungsträger außerhalb des Weges des Abtastlichtstrahls angeordnet ist, wozu beispielsweise eine den Aufzeichnungsträger umgebende kreisförmige fluoreszierende Lampe verwendet werden kann. In der Schreibstellung des Schalters 54 ist die AufZeichnungslichtquelle 46 eingeschaltet, um die Aufzeichnung digitaler Informationen zu ermöglichen, wenn sie in Richtung der Pfeile 58 in die durch die Fotozelle 48 eingenommene Lage gebracht wird. Hierzu muß ein Schlitten 60 abwärts bewegt werden, der die Lichtquelle und die Fotozelle trägt.

Das digital codierte Eingangssignal, das durch den Wandler 24 der Speichervorrichtung 10 erzeugt wird, kann auch direkt der Lichtquelle 46 zugeführt werden. In Fig. 2 int jedoch die Zuführung dieses Signals an einen elektronischen Verschluß 62 gezeigt, der vor der Lichtquelle 46 angeordnet ist und Lichtimpulse erzeugt. Der Verschluß 62 kann eine Kerrzelle sein, die Ilitrobenzolflüssigkeit enthält, ferner kann er B.uch aus einer Reihe

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Kristalle aus Kaliumdihydrogenphosphat gebildet sein. Beide Anordnungen haben die Eigenschaft der elektrischen Doppelbrechung. Der Verschluß 62 ist mit den Ausgang dos Verstärkers 29 über einen Umschalter 64 verbunden, der mechanisch mit dem Schalter 54 gekoppelt ist, so daß er in der Wiedergabestellung geöffnet und in der Schreibstellung geschlossen ist. Wird ein solcher Verschluß verwendet, so kann die Lichtquelle 46 ein kontinuierlich betriebener Laser sein, der einen sehr starken gebündelten Strahl monochromatischen Lichts liefert.

Der optische Abtaster 44 hat eine ringförmige Lagerplatte 66 aus Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen Material mit einer axial verlaufenden Aussparung 68, ferner ist sie auf einer Achse 70 drehbar befestigt. Die Achse 70 v/ird um eine vertikale Achse mit einen Elektromotor 72 konstanter Drehzahl gedreht, wozu zwischen beiden eine magnetische Kupplung 74 und ein Bandtrieb 76 vorgesehen sind. Ein flaches Spiegelelement 78 ist an der oberen Seite einer Blattfeder in deren Mitte befestigt, und ein Ende dieser Feder 80 ist an dem Umfang der Lagerplatte 66 durch eine Schraube 82 oder ein anderes Element befestigt. Die Blattfeder ragt durch einen Führungsschlitz 84 in der oberen Fläche der Lagerplatte 66 und schneidet die Drehachse der V/elle 70 so, daß die Mitte des Abtastspiegels 78 auf der Drehachse angeordnet ist. Ein Magnetelement 86 ist an der Unterseite der Blattfeder 80 unter dem Spiegel 78 in einer solchen Lage befestigt, daß es in die Aussparung 68 der Lagerplatte 66 bei Abwärtsbiegen der Blattfeder 80 eingesetzt v/ird. Die Aussparung 63 und das I-lagnetelement 86 sind beide kegelstumpfförmig ausgebildet. Eine Elektromagnetspule 88 ist um die Achse der Lagerplatte 66 am unteren Teil der Aussparung 68

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angeordnet, so daß bei elektrischer Speisung dieser Spule das Magneteleinent 86 in die Aussparung 68 hineingezogen oder aus ihr ausgestoßen wird. Dadurch wird die Blattfeder 80 abgelenkt und die radiale Abtastbewegung des Abtastspiegels 78 über den Aufzeichnungsträger 22 erzeugt.

Es ist ferner ein Gewicht 90 an den freien Ende der Blattfeder 80 befestigt, so daß diese nach unten durch die Zentrifugalkraft des Gewichts 90 abgelenkt v/ird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Lagerplatte 66 erhöht wird. Um die Schwingungen der Blattfeder 80 zu dämpfen, ist ein geschlitzter Permanentmagnet 92 an der oberen Fläche der Lagerplatte 66 befestigt, und ein dünner Flügel 94 aus elektrisch leitfähigem Material am Ende des Gewichts 90 ist in dem Schlitz 96 des Magneten angeordnet, so daß er zwischen den beiden Polen des Magneten aufwärts und abwärts bewegt wird und Wirbelströme in ihm erzeugt werden, die eine Dämpfungswirkung hervorrufen. Anstelle einer solchen Dämpfung kann auch eine öldämpfung vorgesehen sein, wozu die Aussparung 68 mit öl gefüllt wird, so daß das Magnetelement 86 nach Art eines Puffers arbeitet.

Wie bereits ausgeführt, ist ein Strahlenteiler bzw. ein halbdurchlässiger Spiegel 50, der ca. 50 % Licht durchläßt und ca. 50 # Licht reflektiert, unter einem Winkel von 45 gegenüber der Drehachse der Welle 70 und gegenüber der optischen Achse zwischen ihm und einer Blende 98 angeordnet, die vor der Fotozelle 48 oder der Lichtquelle 46, 62 sitzt. Ein sphärischer Spiegel 100 ist zwischen dem Spiegel 50 und der Mitte des Aufzeichnungsträgers 22 angeordnet, Zusätzlich kann ein Lichtmikroskop 102 zwischen der Blende 98 und dem Spiegel 50 vorgesehen

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sein, um die Lichtquelle auf einen Punkt kleinen Durchmessers auf dem Aufzeichnungsträger 22 zu fokussieren oder das Bildfeld des Detektors auf einen derart kleinen Punkt zu begrenzen. Das Mikroskop ist jedoch nicht unbedingt erforderlich und wahlweise vorgesehen. Es ist auch möglich, eine Objektivlinse zwischen dem Mikroskop 102 und dem Spiegel 50 anzuordnen, dabei kann dann dor sphärische Spiegel 100 entfallen und der halbdurchlässige Spiegel 50 um 90° gedreht werden.

Während des Schreibvorganges wird der Schlitten 60 in seine untere Stellung bewegt, so daß die Lichtquelle auf die öffnung der Blende 98 ausgerichtet ist, und der Schalter 54 wird in seine Schreibstellung gebracht, wodurch die Lichtquelle 46 eingeschaltet und die V/iedergabelichtquelle 52 ausgeschaltet wird. Ferner wird der Schalter 64 in die Schreibstellung "R" gebracht, in der der elektronische Verschluß 62 mit dem Analog-Digital-Wandler 24 verbunden ist, so daß digital codierte Impulse über den Verstärker 29 dem Verschluß zugeführt werden und eine Vielzahl von Lichtimpulsen erzeugt wird. Diese digital codierten Lichtimpulse werden dem halbdurchlassigen Spiegel 50 zugeführt, der ca. 50 % des Lichts auf den sphärischen Spiegel 100 reflektiert. Dieser fokussiert und reflektiert dieses Licht so, daß 25 % des Lichts durch den halbdurchlässigen Spiegel 50 auf den Abtastspiegel 78 fallen. Die Lichtiiapulse werden dann durch den Abtastspiegel 78 auf den Aufzeichnungsträger 22 reflektiert, der in diesem PaHe anstelle der dargestellten Fotokopie auch die fotografische Mutterplatte 20 sein kann. Der Abtastspiegel 78 v/ird um die Achse der Welle 70 gedreht, wenn ein Schalter 104 in seine Schreibstellung gebracht wird. Dabei wird dann die Magnetkupplung 74 mit dem

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Schleifer eines Potentiometers 106 verbunden, dessen Anschlüsse an eine positive Gleichspanrmngsquelle und Erde geschaltet sind. Das Potentiometer 106 wird automatisch eingestellt, beispielsweise mittels eines Elektromotors 1OS, so daß die Drehgeschwindigkeit allmählich erhöht wird, wenn der Lichtstrahl radial nach innen auf den Aufzeichnungsträger abgelenkt wird. Diese radiale Ablenkung erfolgt, wenn ein Schalter 112 sich in der Schreibstellung "R" befindet, in der er die Spule 88 mit dem Schleifer eines v/eiteren Potentiometers verbindet, dessen Anschlüsse mit einer positiven Gleichopannungsquelle und Erde verbunden sind. Der Schleifer des Potentiometers 110 kann auch mit dem Motor 103 verbunden sein, um den durch die Spule 88 fließenden Strom allmählich zu erhöhen, so daß dann der Abtastspiegel radial nach innen durch das verstärkte magnetische Feld abgelenkt wird. Zusätzlich bewirkt die durch die erhöhte Drehgeschwindigkeit verursachte Zentrifugalkraft des Gewichts 90 eine Ablenkung des Abtastspiegels radial nach innen. Dadurch erzeugt der optische Abtaster 44 eine radiale Abtastung des Aufzeichnungsträgers, und die Lichtimpulse v/erden als eine spiralförmige Spur digital codierter Lichtpunkte aufgezeichnet, wobei jeder Punkt längs der Spur einen größeren Abstand hat, wie dies in Fig. 5 und 5A dargestellt ist. Es sei bemerkt, daß die Potentiometer 106 und 110 eine allmählich sich ändernde Steuerspannung für die Magnetkupplung und die Ablenkungsspule liefern müssen, so daß drahtgewickelte Potentiometer nicht geeignet sind. Es sollen also Potentiometer mit Schichtwiderständen verwendet werden. Auch kann sich der Widerstand solcher Potentiometer nicht linear ändern.

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Zum Wiedergabebetrieb wird in der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung der Schalter 54- in die Wiedergabestellung gebracht, wodurch die Wiedergabelichtquelle 52 eingeschaltet und die Aufzeichnungslichtquelle 46 ausgeschaltet wird. Ferner wird der Schalter 64 in die Wiedergabestellung ¹¹P" gebracht, in der der Verschluß 62 vom Verstärker 29 abgetrennt ist. Der Schlitten 60 wird aufwärts in die dargestellte Stellung gebracht, in der die Fotozelle 48 auf die öffnung der Blende 98 ausgerichtet ist. Die Schalter 104 und 112 v/erden gleichfalls in ihre Wiedergabestellungen gebracht. Die Lichtbilder der auf der Kopie 22 vorhandenen Punkte werden am Abtastspiegel 78 durch den halbdurchlässigen Spiegel 50 auf den sphärischen Spiegel 100 reflektiert, der das jeweilige Bild reflektiert und auf den halbdurchlässigen Spiegel 50 fokussiert, so daß dieser wiederum das Lichtbild durch das Mikroskop 102 auf die Fotozelle 48 reflektiert. Diese setzt die Lichtimpulse in digital codierte elektrische Stromimpulse um, welche über einen Lastwiderstand 114, der mit der Anode der Fotozelle verbunden ist, nach Erde abgeleitet v/erden. Die digitalen Spannungsinipulse am Widerstand 114 werden der Leseschaltung 36 und einer Ablenksteuerschaltung zugeführt.

Die Ablenksteuerschaltung enthält einen Operationsverstärker 116, der mit einem Netzwerk 118 für negative Gegenkopplung versehen ist, welches auf die doppelte Frequenz (f^) eines Spuroszillators 120 abgestimmt ist, dessen Funktion im folgenden noch beschrieben wird. Das Eingangssignal des Operationsverstärkers 116 wird über einen Kopplungskondensator 122 der Fotozelle 48 zugeführt, und das Ausgangssignal dieses Verstärkers 116 wird einem Eingang eines Phasenvergleiehers 124

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zugeführt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Spuroszillators 120 verbunden ist. Das analoge Ausgangssignal des Phasenvergleichers 124 wird über einen Integrator 126 einem Eingang eines Suinmiernetzwerks 128 zugeführt, dessen anderer Eingang über einen Widerstand mit dem Ausgang des Spuroszillators 120 verbunden ist. Das Ausgangscignal des Summiernetzwerks 128 wird über einen Verstärker 1J2 und den Schalter 112 der Hagnetspule beispielsweise im Wiedergabebetrieb zugeführt. Da die mittlere Amplitude der digitalen Impulse, die durch das Gegenkopplungsnetzv/erk integriert und dem Integrator 126 zugeführt werden, sich bei Bewegung des Abtastspiegels 78 über die Spur ändert, ändert sich auch die Ausgangsspannung des Integrators 126, so daß die Steuerspannung für die Magnetspule 88 geändert wird und sich eine allmähliche Ablenkung des Abtastspiegels 78 radial nach innen ergibt und dieser der Spur folgt.

Die Drehgeschwindigkeit des Abtastspiegeis 78 wird durch das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 134 gesteuert, welches der Magnetkupplung 74 in der V/iedergabestellung des Schalters 104 zugeführt wird. Ein Eingang des Differenzverstärkers ist mit dem Schleifer eines Potentiometers 136 verbunden, dessen Anschlüsse an eine positive Gleichspannung und Erde angeschaltet sind. Der andere Eingang des Differenzverstärkers ist an einen integrierenden Kondensator 138 angeschaltet, der wiederxun an die Kathode einer Diode 140 und an Erde angeschaltet ist. Die Anode der Diode 140 ist mit dem Ausgang eines Detektors 142 für Synchronisationsbits verbunden, der einen Teil der Leseschaltung 36 bildet. Dieser Detektor 142 ist mit einem Eingang an den Ausgang der Fotozelle 148 angeschaltet und erzeugt einen Synchronisationsimpuls, v/enn ein entsprechender Impuls im Ausgangssignal

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der Fotozelle auftritt. Dieser Synchronisationsimpuls hat eine größere Amplitude als die digital codierten Impulse. Die Synchronisationsimpulse werden durch den Kondensator 133 integriert, die sich ergebende veränderliche Spannung wird als Steuerspannung an den Eingang des Differenzverstärkers 1J4- geführt, so daß die Drehgeschwindigkeit der Welle 70 allmählich ansteigt, wenn der Abtastspiegel 78 radial nach innen abgelenkt wird. Auf diese V/eise wird die Frequenz der Synchronisationsbits konstant gehalten.

Die Synchronisationsimpulse werden durch entsprechende Lichtpunkte auf dem Aufzeichnungsträger 22 zwischen Gruppen digital codierter Lichtpunkte erzeugt, die auf diese Weise in Gruppen oder V/orte unterteilt sind. Die Synchronisationspunkte können ungefähr den doppelten Durchmesser der digital codierten Punkte haben und werden durch Anlegen eines höheren Spannungsimpulses an den elektrischen Verschluß 62 aufgezeichnet, so daß dann mehr Licht durch den Verschluß hindurchfällt.

Um den Abtastspiegel auf der Spiralspur der Lichtpunkte des Aufzeichnungsträgers 22 zu führen, fügt der Spuroszillator 120 ein sinusförmiges Spursignal kleiner Amplitude dem Ablenksteuersignal hinzu, das der Spule 88 zugeführt wird. Das Spursignal bewirkt eine Schwingung des Abtastspiegels vor und zurück über die Spur mit einer niedrigen Frequenz f,- von beispielsweise einer Schwingung pro 100 Worte oder 30 bis 70 Schwingungen pro Umdrehung, während sich der Abtastspiegel längs der Spur bewegt. Dadurch wird ein Korrektursignal erzeugt, das mit dem Ablenksteuersignal in dem Ausgangssignal der Fotozelle 48 kombiniert ist und durch den Kondensator 122 sowie den Verstärker 116, 118 gefiltert wird. Auf

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diese Weise -werden die Bit-Stromimpulse geglättet und das Korrektursignal mit der Frequenz 2f^ erzeugt, die gleich der doppelten Prequenz des Spuroszillators 120 ist, da der Abtastspiegel die Spur bei jedem Zyklus des sinusförmigen Ausgangssignals des Spuroszillators zweimal kreuzt. Dieses Korrektursignal wird mit dem Ausgangssignal des Spuroszillators im Phasenvergleicher 124 verglichen. Bei unterschiedlicher Phase beider Signale, die ein Abweichen des Abtastspiegels von der Spur anzeigt, wird die Ausgangospannung des Integrators 126 automatisch so geändert, daß der Abtastspiegel zur Spur zurückgeführt wird.

Die Leseschaltung 36 enthält einen bistabilen Multivibrator 144, dessen Eingang mit dem Ausgang der Fotozelle 48 bzw. mit dem Eingang des Detektors 142 verbunden ist. Der bistabile Multivibrator 144 kann ein Schmitt-Trigger sein, der durch die Vorderflanke eines jeden digitalen Impulses gesetzt und durch die jeweilige Rückflanke zurückgestellt wird, so daß ein rechteckförmiger Ausgangsimpuls entsteht, der einem Schieberegister 146 zugeführt wird. Ein frei schwingender Taktirapulsgenerator 140 ist mit seinem Eingang an den Ausgang des Detektors 142 angeschaltet, so daß die Taktimpulse mit den Synchronisationsimpulsen synchronisiert v/erden. Der Ausgang des Takt generators ist mit dem Schieberegister 146 verbunden, das auf diese Weise Schiebeimpulse derselben Frequenz wie das durch die Fotozelle 48 erzeugte digital codierte Signal erhält. Wenn ein "Wort" oder eine Gruppe digitaler Impulse durch das Schieberegister 148 empfangen wurde, so werden diese einem Speicherregister 150 über eine Torschaltung 152 zugeführt, die normalerweise gesperrt ist und durch einen Synchronisationsimpuls des Detektors 142 geöffnet wird. Das Ausgangssignal den Speicherregisters I50

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wird dem Eingang des Digital-Analog-V/andlers 38 zugeführt, der das digitale Signal in das analoge Ausgangssignal umsetzt. Dieses wird über einen Verstärker 40 dem Ausgang der Gesaiateinrichtung zugeführt. Wie bereits ausgeführt, ist das analoge Ausgangssignal eine genaue Reproduktion des analogen Eingangssignals, welches dem Wandler 24 zugeführt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Der optische Abtaster 44* dieses Ausführungsbeispiels arbeitet mit einem Polygonspiegel 154, der 12 flache Spiegelflächen 156 aufweist, welche einen gleichmäßigen radialen Abstand zur Drehachse 158 haben. Der Polygonspiegel 154 wird kontinuierlich in horizontaler Richtung um die vertikale Achse 158 durch einen direkten Antrieb 160 gedreht, der den Spiegel mit einem Elektromotor 162 koppelt. Ferner wird der Polygonspiegel in einer vertikalen Richtung um eine horizontale Achse 164 mittels eines Schwingungsantriebs 166 bewegt, durch den der Spiegel mit dem Motor 162 über eine Magnetkupplung 168 und ein Untersetzungsgetriebe 170 gekoppelt ist. Eine Flachbild-Korrekturplatte 172 in Form einer konkaven Linse ist vor der Fotokopie 22 angeordnet, um die Änderungen des Abtastabstandes zwischen den Spiegelsegmenten 156 und der Fotokopie während der Abtastung auszugleichen. Die Korrekturplatte hat also nahe ihrem Außenrand eine größere Dicke, um den größeren Abtastabstand zwischen den Spiegelsegmenten und dem Außenrand der Fotokopie 22 auszugleichen. Ein halbdurchlässiger Spiegel 174 ist zwischen der Platte 172 und dem Polygonspiegel 154 angeordnet. Ein v/eiterer Spiegel I76 ist in dem Lichtweg zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 174 und einem Mikroskop 102 angeordnet. Eine Objektivlinse 178 zwischen dem Spiegel 176 und dem

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Mikroskop 102 dient anstelle eines sphärischen Spiegels 100 (Fig. 2) zur Fokussierung.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Einrichtung arbeitet ähnlich der in Fig. 2 gezeigten während der Aufzeichnung, mit dem Unterschied, daß der Polygonspiegel eine rechteekförmige Abtastung erzeugt und zu einem Linienraster der in Fig. und 6A gezeigten Art führt. In der Schreibstellung eines Schalters 182 ist die Magnetkupplung 168 mit dem Schleifer eines Potentiometers 180 verbunden, dessen Anschlüsse an eine positive Gleichspannung und an Erde angeschaltet sind. Es sei bemerkt, daß eine feste Einstellung des Potentiometers 180 die vertikale Abtastgeschwindigkeit während der Aufzeichnung bestimmt. Zusätzlich sind die Schalter 54 und 64 in die Schreibstellung ¹¹R" gebracht, so daß die Wiedergabelichtquelle 52 von der Stromversorgung 56 abgetrennt und die Aufzeichnungslichtquelle 46· mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 24 über den Verstärker 29 verbunden ist. Die impulsartig gesteuerte Lichtquelle 46¹ soll eine Gasentladungslampe sein, wie sie beispielsweise in der Fotografie verwendet wird. Ferner kann auch eine andere Lichtquelle vorgesehen sein, die zwecks impulsartiger Steuerung eine Ansprechempfindlichkeit hoher Frequenz hat.

Während der Wiedergabe arbeitet die in Fig. 3 und 4 gezeigte Einrichtung ähnlich wie die in Fig. 2 dargestellte mit dem Unterschied, daß zwei Fotozellen 184 und 186 auf entsprechende öffnungen der Blende 98· ausgerichtet sind, so daß die Bildfelder für die Fotozellen auf den beiden Seiten der Spur von Lichtpunkten liegen, die auf die Fotokopie 22 aufgezeichnet sind. Die Anoden der Fotozellen 184 und 186 sind über Verstärker 188 und 189 mit den Eingängen eines Summiernetzwerks 192 verbunden, dessen Ausgang mit den Eingängen des bistabilen Multivibrators

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und des Synchroni sationsbit-Detelctors der Le se schaltung (Fig. 2) verbunden ist. Zusätzlich sind die Ausgänge der Verstärker 188 und 190 mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 194· über Widerstände 196 und 190 und Integrationskondensatoren 200 und 202 verbunden. Der Ausgang des DifferenzVerstärkers 194- ist mit der Magnetkupplung 168 in der Wiedergabestellung des Schalters 182 verbunden, so daß ein Steuersignal für die Magnetkupplung geliefert wird, durch das die Vertikalgeschwindigkeit des Polygonspiegels so eingestellt wird, daß die Bildfelder der Detektoren 184· und 186 auf den beiden Seiten der Spur dieser folgen. Dadurch v/erden die Ausgangssignale der Detektoren 184 und 186 bei einem Abweichen eines Abtastspiegelsegments 156 von der Spur während der Wiedergabe ungleich und erzeugen ein Differenzsignal am Ausgang des Differenzverstärkers 194·, das den Fehler der Vertikalposition des Spiegelsegments wieder kompensiert. Es sei bemerkt, daß die Gleichspannung am Ausgang des Differenzverstärkers 194· gleich der Spannung am Schleifer des Potentiometers 180 ist, wenn die Eingangssignale des Differenzverstärkers übereinstimmen, so daß der Schwingungsantrieb 166 für die Vertikalbewegung den Polygonspiegel in vertikaler Richtung mit derselben Geschwindigkeit wie beim Aufzeichnen bewegt. Die Einstellung der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 194- kann durch einen variablen Lastwiderstand 204- erfolgen, der mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, hat die Fotokopie 22 des mit der Einrichtung nach Fig. 2 verarbeiteten Aufzeichnungsträgers eine spiralförmige Spur 206 aus digital codierten Informationspunkten mit undurchsichtigen Punkten 208, die durch Lichtimpulse entsprechend den "1"-Bits des Binärcodes erzeugt wurden, und mit durchsichtigen Punkten 210, die den "O^M-Bits des Binärcodes entsprechen.

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Die Punkte 208 und 210 haben jeweils einen Durchmesser von weniger als ca. 0,01 min, ein typischer V/ert liegt in der Größenordnung von 1/300 mm. Zusätzlich sind Synchronisationspunkte 212 vorgesehen, die auf der Spur zwischen aufeinander folgenden Wortgruppen digital codierter Informationspunkte angeordnet sind und gegenüber diesen durch eine andere Größe unterschieden werden können. Bei der in Fig. 5A gezeigten Ausführungsfom hat beispielsweise eine Uortgruppe 15 binäre Bits, die in der obersten Zeile der Spur aus 8 transparenten Punkten und 7 undurchsichtigen Punkten bestehen. Die ßynchronisationspunkte 212 haben ungefähr den doppelten Durchmesser der undurchsichtigen Punkte 208, und der Abstand zwischen den Mitten einander benachbarter Zeilen der Punkte entspricht gleichfalls ungefähr dem doppelten Durchmesser der undurchsichtigen Punkte 208, so daß einander benachbarte Synchronisationspunkte sich fast berühren.

Die rechteekförmige Rasterspur 214 der digital codierten Punkte auf der Fotokopie 22', die mit der Einrichtung nach Fig. 3 und 4 erzeugt wird, bildet eine geradlinige Spur vorwärts und rückwärts über den Aufzeichnungsträger, die als eine einzige Spur abgetastet wird. Es sei bemerkt, daß einander benachbarte Zeilen einer solchen Spur abwärts geneigt sind, da eine kontinuierliche Vertikalbev/egung des Polygonspiegels 154· erfolgt. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Oberkante der jeweils nächstfolgenden Zeile der Unterkante der vorhergehenden Zeile entspricht, da einander benachbarte Zeilen durch aufeinander folgende Spiegelsegmente 156 des Polygonspiegels abgetastet werden. Die Größe und der Abstand der undurchsichtigen und der durchsichtigen, digital codierten Punkte 208 und 210 in Fig. 6A sind ähnlich den entsprechenden Werten in Fig. 5A.

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Die lichtempfindlichen Aufzeichnungselemente 22 und 22· können transparente Platten aus Glas oder Hethylinethacrylat-Kunststoff sein, die mit einer Schicht aus lichtempfindlichem i'aterial auf einer Seite versehen sind, wenn die Wiedergabelichtquelle die Aufzeichnungsträser in der in Fig. 2, 3 und 4- gezeigten Art durchleuchten soll. Werden jedoch reflektierende Aufzeichnungsträger verwendet, so können diese aus jedem geeigneten, hinsichtlich der Abmessungen stabilen Unterlagenmaterial wie z.B. Kunststoff bestehen, das mit der Fotografie der digital codierten Lichtspuren auf der Außenfläche versehen ist. Eine Schutzschicht aus Kunststoff kann auf den Fotografien und auf einer lichtempfindlichen Schicht eines transparenten Aufzeichnungsträgers erforderlich sein, um ein Zerkratzen während der Handhabung zu verhindern. Ferner ist es möglich, ein lichtempfindliches Glas zur Bildung des Aufzeichnungsträgers zu verwenden, ohne eine besondere Schicht eines fotografischen iiaterials vorzusehen. Ein solches Glas kann nach der Belichtung mit dem Lichtmuster der digital codierten Spuren geätzt v/erden. Die geätzten Punkte können mit lichtundurchlässigem Material gefüllt werden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß auch fotochrome Materialien eingesetzt v/erden können.

Zusätzlich kann die Aufzeichnung auch durch mechanische Vorrichtungen, beispielsweise durch Drucken oder Stanzen oder durch thermische Mittel erzeugt v/erden, beispielsweise durch thermoplastische oder Aufdampfungsverfahren. Alternativ kann die Aufzeichnung auch durch chemisches Ätzen erzeugt werden, wie es beispielsweise fotografisch durchgeführt wird. Ein solches Verfahren kann mit dem vorstehend beschriebenen Glas, jedoch auch mit anderen geeigneten Aufzeichnungsträgern durchgeführt werden.

In Fig. 7» 7A und 8 ist ein weiteres AuSfUhI-UnOSbCIr₁Piel

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einer Einrichtung nach der Erfindung dargestellt, die eine Doppelabtastung ermöglicht. Eine Wiedergabevorrichtung 314-enthält als Lichtquelle 316 einen Laser, eine konkave zylindrische Linse 318 zur Verteilung eines linienartigen Laserstrahls 320 in einen sehr dünnen, in vertikaler Richtung fächerförmigen Strahl 324, der durch einen sekundären Mikrolinsen-Abtaster 327 fällt. Der Laserstrahl fällt auf einen primären Abtastspiegel 326, an dem er durch einen fotografischen Aufzeichnungsträger 322 hindurch reflektiert wird. Das Licht gelangt dann durch eine von mehreren vertikal abtastenden Vergrößerungslinsen 328, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind, auf eine horizontale Reihe separater Fotozellen 330 oder eine entsprechende Reihe von Elementen einer aus diesen bestehenden Fotozelle. Der Strahl projiziert jeweils ein Bild eines Zeilensegments auf die Informationsfotozellen, in einigen Fällen auch auf Fotozellen für Synchronisationsbits 332, die auf dem Aufzeichnungsträger 322 entweder in undurchsichtigen oder in durchsichtigen Bereichen segmentierter horizontaler Zeilen 33²J- angeordnet sind, welche in Form vertikaler Spalten 33^¹ unterteilt sind. Jede Spalte hat die Breite des Feldes einer der Linsen 328. Dies bedeutet, daß die Aufzeichnungsspur in Zeilensegmenten von 300 Bits seriell angeordnet ist, wobei jedes Zeilensegment von dem jeweils benachbarten einen Abstand hat. Die Bits sind sehr klein, ein typisches Beispiel enthält 300 Bits in jedem Segment, 100 Zeilensegmente in jeder Zeile und 3 χ 10 Zeilen auf jedem Aufzeichnungsträger 322, wobei dieser nur wenige Zentimeter Breite und Länge aufweist. Die Zahl der Linsen 328 entspricht derjenigen der Spalten 334·', und jede Linse ist direkt hinter einer der Spalten angeordnet und fokussiert Bilder der Bits eines jeden Zeilensegments dieser Spalte auf die Fotozellen 330. Die Anzahl der Fotozellen 330 in der Reihe ist gleich der Anzahl der Bits in

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jedem Zeilensegraent. Bei JOO Bits pro Zeilennegment wird also eine Reihe von 300 Fotozellen verwendet, wobei jedes Bit auf eine entsprechende Fotozelle oder auf ein Fotozellenelement fokussiert wird. Die Breite des Feldes einer jeden Linse 528 ist gerade etwas größer als die Breite einer jeden Spalte 33¹I-S unddsr Abstand zwischen den Spalten ist optisch gleich dem optischen Abstand zwischen den Linsen. Optisch sind die Linsen auf die Spalten zentriert und bedecken diese, sie fokussieren die Bits eines jeden Zeilensegments auf die Reihe der Fotozellen.

Der Aufzeichnungsträger 322 ist in einem stationären Halter 540 angeordnet, und die Linsenmatrix ist auf einer Trägerplatte 342 befestigt, die durch Ritzelpaare 344 und 546 längs vertikaler Führungsschienenpaare 548 und 550 durch einen Schrittmotor 552 bewegt werden kann. Dieser treibt das untere Ritselpaar 546 über ein Untersetzungsgetriebe" 354. Bei jeder Schrittbewegung des Motors 552 durch einen Oszillator 556 werden die Linsen in vertikaler Richtung von einer Zeile 554 zur nächsten weiterbewegt. Eine typische Frequenz dieser Vertikalabtastung hat einen Wert von 10 Schritten pro Sekunde, wodurch 10 Zeilen verarbeitet werden. Eine Blendenplatte 558 ist mit einem Horizontalschlitz 560 versehen, dessen Breite gerade ausreicht, um das Bild einer der Zeilen 554 durchzulassen.

Bei der Horizontalabtastung wird der Spiegel 526 durch einen Galvanometerantrieb 561 mit einer Frequenz von beispielsweise 5 Hz bewegt, und nach jeder Horizontalabtastung bzv/. nach jedem Halbzyklus schaltet der Schrittmotor 552 die Linsen um eine Zeile vreiter, so daß eine Horizontalabtastung in beiden Abtastrichtungen des Strahls 324 erfolgt. Die Fotozellenreihe 550 wird bei jeder Beleuchtung einer der Linsen jeweils einmal bestrahlt, da-

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durch v/erden 300 Bits ausgewertet.

Jede Signalc^ruPPe kann von den Fotozellen JJO über eine Leitung 369 einem Zirkulationsregicter 370 zugeführt werden. Die von den Fotozellen gelieferten Baten werden Pufferspeichern 571 und 374 über Torschaltungen 372 und 372' zugeführt und gelangen in einen Kreislauf, der ein Schieberegister 376 und ein Eingaberegister 378 enthält. In diesem Kreislauf werden die Informationen in einer schnellen Zirkulation gehalten, so daß der Informationsinhalt des Kreislaufs in der Zeit eines ausgegebenen Worts regeneriert v/ird. Die Daten v/erden aus dem Kreislauf über ein Ausgaberegister 3GO und eine Torschaltung 382 sowie einen Pufferspeicher 384 einem Digital-Anal og-Yiandl er oder einer ähnlichen Vorrichtung zugeführt.

Die Schieberegisterschaltung enthält auch eine logische Eingabeschaltung 386 und einen Zähler 388, durch die die Eingabe in üblicher V/eise logisch gesteuert wird. Die Eingabe über zwei Pufferspeicher ermöglicht erforderlichenfalls die Verarbeitung von zwei V/orten.

Beim Betrieb der Schieberegisterschaltung werden die ankommenden Worte in den Kreislauf eingefügt und zuvor vorhandene Worte ausgegeben. Es wird eine schnelle Kreislaufzeit verwendet, so daß der gesamte Informationsinlialt des Kreislaufs in der Ausgabezeit eines Wortes regeneriert v/ird. Dies ermöglicht eine asynchrone Eingabe, jedoch eine synchrone Ausgabe. Wenn niederfrequente Informationen o.a. aufgezeichnet wurden, können die Informationen ununterbrochen ausgelesen und einem Digital-Analog-Wandler zugeführt werden, der das niederfrequente Signal reproduziert.

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Es ist zu erkennen, daß die Worte schnell in den Schieberegisterkreislauf eingeführt werden können, wobei ein oder zwei neue Worte bei jeder Zirkulation hinzugefügt werden, bis der Kreislauf nahezu aufgefüllt ist. Dieses Eingeben der Informationen tritt jeweils bei horizontaler Abtastung einer Spalte der fotografischen Aufzeichnung auf. Wenn die horizontale Abtastung zwischen den Spalten stattfindet, wo keine Informationen vorhanden sind, v/erden natürlich keine Informationen in den Schieberegisterkreislauf eingegeben. Die Torschaltung '$&?. wird so gesteuert, daß die Worte nacheinander aus dem Kreislauf ausgelesen werden, und zwar mit einer geringeren durchschnittlichen Ausgabegeschwindigkeit. Die Torschaltung J82 gleicht also die Pausen aus, die durch die Abtastung zwischen den Spalten entstehen. Danach wird die Eingabe von Informationen über die Eingabepufferspeicher wieder aufgenommen.

Die in Fig. 8 gezeigte Schaltung wird an der Stelle der Leseschaltung 36 (Fig. 2) verv/endet, v/enn asynchrone Daten gelesen v/erden. Die Eingänge C der Register 378 und 380 sowie des Zählers 388 erhalten ein Steuersignal, das der erforderlichen Schiebegeschwindigkeit des Schieberegisterkreislaufs angepaßt ist. Es wird durch einen nicht dargestellten stabilen Oszillator erzeugt. Die gesarate Kapazität des Kreislaufs beträgt N-1 V/orte, wobei IJ die Länge der Wortunterbrechungen ist. Wenn B Unterbrechungen pro Sekunde auftreten, ist die Eingabegeschv/indigkeit

■κ + BN, und die durchschnittliche Eingabegeschwindigkeit ist gleich der Ausgabegeschwindigkeit, die den Wert G/N hat.

Bei der Aufzeichnung wird anstelle der dreihundert Fotozellen 330 eine Reihe von dreihundert Lichtzellen verwendet, die leuchtend oder dunkel entsprechend einem Zeilen-

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segment der aufzuzeichnenden Informationen gesteuert v/erden. Eine Blende gibt zu einen Zeitpunkt jeweils nur eine der Linsen 320 frei. Die Blende tastet in horizontaler Pachtung einen unbelichteten fotografischen Aufzeichnungsträger ab, der in dem Halter 3^0 angeordnet ist. Die Linsenreihe wird dann schrittweise am Ende einer jeden Abtastung um eine Zeile in vertikaler Richtung weiterbev/egt.

In einem typischen Beispiel hat jede Spalte 334-' eine Breite von ca. 1 nm und verläuft über die gesamte Höhe der Aufzeichnung 323· Der horizontale Abstand zwischen den Spalten beträgt 0,2 mn, die Bits sind in jeder Spalte in Reihen angeordnet, wobei ca. 300 Bits pro Reihe vorgesehen sind. Es sind 300 Reihen pro mm der Spaltenhöhe vorgesehen, wobei 100 Spalten von jeweils 10 cm Länge eine

Aufzeichnung von 9 x 10 Bits ergeben. Die primäre Abtastung des Laserstrahls 324 beleuchtet jeweils nur eine Spalte. Da die optische und mechanische Auflösung der Aufzeichnung lediglich in der Größenordnung von +_ 0,2 mm liegen muß, können viele unterschiedliche Arten von Einrichtungen verwendet werden. Der sekundäre Abtaster besteht aus zv/ei Hauptelementen, nämlich aus einer Reihe von 100 Linsen 328 und den Fotozellen 360, die in einer Anzahl von dreihundert Zellen oder Fotozelleneleraenten vorhanden sein können. Die Linsen sind so angeordnet, daß jede Spalte auf den Fotozellen durch eine Linse abgebildet wird, wenn die Spalte beleuchtet wird. Da sich der sekundäre Abtaster vertikal bewegt, v/ird jede Bitreihe in der ausgewählten Spalte auf den Fotozellen durch die direkt hinter der Reihe angeordnete Linse abgebildet, wobei die Linse jedes Bit auf einem der Elemente der Fotozelle abbildet. Die dreihundert Fotozellen v/erden elektronisch abgetastet. Der sekundäre Abtaster wird jeweils schrittweise um eine Reihe weiterbewegt, während der

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primäre Abtaster kontinuierlich vor und zurück bewegt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung für optische Doppelabtastung ist in Fig. 9 und 9A dargestellt. Dabei ist ein fotografischer Aufzeichnungsträger 422 vorgesehen, auf dem die Infornationsbits 424 in Zeilen 426 angeordnet sind, die wiederum in quadratische Blöcke 423 aufgeteilt sind. Die Aufzeichnung wird in einem Halter 4JO in einer festen Position gehalten und durch einen primären Abtaster 452 abgetastet, der eine Laserstrahlquelle 434, einen durch einen Schrittmotor 438 angetriebenen Spiegel 456 für Vertikalabtastung und einen durch einen Schrittmotor 442 angetriebenen Spiegel 440 für Horizontalabtastung enthält. Beide Antriebe werden durch einen Oszillator 444 gesteuert. Dieser steuert auch einen sekundären Abtaster 446, der einen Schv/ingrnotor 448 zur Bewegung eines Halters 450 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung enthält. Der Halter 450 hält Linsen oder Linseneleniente 452, die jeweils optisch direkt hinter einem der Blöcke 428 angeordnet sind und deren effektives Feld jeweils der Breite eines Blocks 428 entspricht. Wenn die Linse hinter dem jeweils beleuchteten Block in ihrer vertikalen Abtastrichtung bewegt wird, so bildet sie nacheinander die Zeilensegmente des Blocks auf den Fotozellen 429 ab, wie dies in ähnlicher V/eise auch bei den bereits beschriebenen Fotozellen 350 geschieht. Dabei wird jedes Bit dieser Zeile auf einem anderen Fotozellenelement abgebildet. Nach Auslesen aller Zeilensegmente eines jeweiligen Blocks wird der Abtaststrahl zum nächsten Block durch die Motore 442 und 438 weitergeschaltet, und die Linsen werden wieder in vertikaler Richtung zur Abtastung des nächsten Blocks zurückgeführt.

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In einem typischen Beispiel sind die Informationen der Aufzeichnung in Blöcken mit einer Größe von ca. 1 mn angeordnet. Es sind 100 χ 100 derartig Blöcke vorgesehen. Die Bits sind in bereits beschriebener l/eise in Reihen angeordnet, wobei jede Reihe JCO Bits enthält und JOO Reihen pro Block vorhanden sind. Das erste Element des sekundären Abtasters enthält 10Ox 100 Linsenclemente,-jedoch ist die Foto^cllcnanordnung dieselbe (die Länge beträgt 300 Bits). Der sekundäre Abtaster oszilliert in vertikaler Richtung rait einer Amplitude von 1 mm (tatsächlich etwas geringer), so daß alle Blöcke gleichzeitig auf die Fotczellenreihe einwirken. Der primäre Abtaster wird schrittweise in zwei Richtungen bewegt, um den gewünschten Block auszuwählen. Bei diesem System ist die Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, eines Glasfaserabtasters oder einer Leuchtdiodenmatrix (100 χ 100) als primärer Abtaster zu empfehlen. In diesen Fällen ist es zur primären Abtastung nraktischer, alle Infomationsblöeko (10 ) zwischen den Zeilenschritten anzusteuern, wodurch sich eine sehr hohe Datengeschwindigkeit ergibt,

Für niederfrequente Informationen liegt die erforderliche Bitgeschwindigkeit in der Größenordnung von 3 x 1Cr Bits/sec, Bei dreihundert Bits pro Reihe müssen ca. tausend Reihen pro Sekunde abgetastet werden. Die sekundäre Abtastung muß mit 1,7 Hz oszillieren, die primäre Abtastung muß 3,3 Schritte pro Sekunde durchführen. V/enn eine Kathodenstrahlröhre oder eine Leuchtdioderuaatrix (LED) verwendet wird, so muß die sekundäre Abtastung mit Intervallen von 10 Sekunden schrittweise weiterbewegt werden. Für Fernrehzwecke muß die Bitgeschwindigkeit mehr als 1Cr üits/sec betragen bzw. 30mal höher sein. Bei dem in Fig. 9 gezeJ.;;-ten System sind für den sekundären Abtaster nur drei

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Schrittbewßgungen pro Sekunde erforderlich. Die Qualität der Iiinsenelemente muß nicht sehr hoch sein. Es genügen normalerweise gegossene Elemente. Zu diesem Zweck arbeiten auch Zonenplatten (Punkthologramme) oder Liehtleitfaserbündel völlig zufriedenstellend.

Bei der Aufzeichnung wird ein unbelichteter fotografischer Aufzeichnungsträger 422 in den Halter 4-30 eingesetzt, und eine Blende mit einer Öffnung entsprechend einem Informationsblock kann auf dem Element 4-50 zur horizontalen Abtastung der Blöcke befestigt sein. Die Blende wird in horizontaler Richtung von Linse zu Linse (Block zu Block) und in vertikaler Richtung von einer horizontalen Blockreihe zur nächsten bewegt, nachdem jeweils eine horizontale Blockreihe aufgezeichnet wurde. Dreihundert Lichtquellen sind an den Stellen der Fotozellen angeordnet, und die Blende gibt jeweils einen Bitbereich auf dem Aufzeichnungsträger gegenüber einer der Lichtquellen frei.

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Claims

Paten t anspräche

Λ/ Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe digitaler Informationen mit einem fest anzuordnenden Aufzeichnungsträger, der ein Zeilenbild einer abhängig von einem digitalen elektrischen Eingangssignal aufgezeichneten Spur enthält, gekennzeichnet durch einen ersten, einen Lichtstrahl über den Aufzeichnungsträger bewegenden Abtaster, durch zumindest eine aus Lichtdetektoren gebildete Zeile, durch einen zv/eiten, aus einer Zeile optischer Elemente gebildeten Abtaster, und durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zv/ischen der Zeile optischer Elemente und den Lichtdetektoren zur Abbildung aufeinander folgender Zeilen des Aufzeichnungsträgers an den Lichtdetektoren.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente Linsen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeilenbild aus nacheinander aufgezeichneten Punkten besteht, die aufgezeichnete digitale Informationen kennzeichnen und daß die Zeilen in Spalten unterteilt angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung mit einer Abtastamplitude arbeitet, die der Länge einer Spalte aufgezeichneter Informationen entspricht.
5· Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten des Zeilenbildes blockweise weiter unterteilt sind, daß der erste Abtaster mit einer Vorrichtung

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zur Weiterschaltung des Lichtstrahls von einem Block zum nächsten versehen ist, daß das Wirkungsfeld eines Jeden optischen Elements des zweiten Abtasters der Breite eines Blocks entspricht und daß die Vorrichtung zur Erzeugung der Relativbewegung die Zeile der optischen Elemente schrittweise zur aufeinander folgenden Abbildung der Zeilen eines jeden Blocks weiterbewegt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtaster ein den Lichtstrahl ablenkendes Element zur Abtastung des Aufzeichnungsträgers in zwei Richtungen zwecks serieller Einwirkung auf die Blöcke enthält und daß die optischen Elemente des zweiten Abtasters jeweils einzeln einem jeden Block zwecks Abtastung seiner Zeilen zugeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente aus einer Zonenplatte gebildet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines synchronen Ausgangssignals aus von den Lichtdetektoren gelieferten asynchronen Eingangssignalen vorgesehen ist, die eine Zirkulationsspeicheranordnung enthält, in die die Informationen der Lichtdetektoren über Torschaltungen eingeführt und in der die Informationen in schneller Zirkulation gehalten v/erden, und daß in der Zirkulationsspeicheranordnung ferner eine zeitlich gesteuerte Torschaltung zur Informationsausgabe in ununterbrochener und synchronisierter Folge vorgesehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die asynchronen Eingangssignale in die Zirkulations-

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speicheranordnung blockweise eingegeben und aus ihr ausgegeben werden, wobei zwischen einzelnen Blocks bei der Eingabe Pausen auftreten, und daß die Informationen während der Zirkulation in der Zeit eines ausgegebenen V.'orts regeneriert werden,
10. Verfahren zur Wiedergabe fotografisch aufgezeichneter Informationen mittels einer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein fotografischer Aufzeichnungsträger in einer festen Position gehalten und mittels eines Lichtstrahls in einer ersten Richtung abgetastet wird und daß gleichzeitig mittels einer beweglichen optischen Vorrichtung mehrere Speicherplätze des Aufzeichnungsträgers in einer zweiten Richtung abgetastet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünner, fächerförmiger Lichtstrahl verwendet wird und daß die beiden Abtastrichtungen senkrecht zueinander liegen.

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