DD157231A5 - Optisches datenspeichersystem sowie datenspeicher und lesegeraet hierfuer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Datenspeichersystem sowie Datenspeicher und Lesegeraet hierfuer. Der beispielsweise thermoplastische Datenspeicher weist Zonen zur Speicherung von Informationen auf,die unter Verwendung von nichtkohaerentem Licht abgebildet werden koennen. Zusaetzlich zu- und abgesetzt gegenueber diesen Informationen sind Steuerdaten auf dem Datenspeicher vorhanden, die ein System mit zwei Koordinaten fuer den Datenspeicher definieren, so dass ein wahlweiser Zugriff zu den Informationen moeglich wird. Das Lesegeraet weist ein optisches System ohne Verwendung eines Lasers auf, um die ausgewaehlten Bereiche, sogenannte Seiten, mit den Informationen abzubilden; hierfuer ist ferner eine Servoeinrichtung mit einem Rechner, beispielsweise einem Mikroprozessor, und mit Signalwandler zum Lesen der Steuerdaten vorgesehen, um den Lesekopf des optischen Systems in die gewuenschten Positionen relativ zum Datenspeicher zu bringen. Dadurch kann man einen preiswerten Datenspeicher, insbesondere fuer Datenbanken, aufbauen, der mit einem Lesegeraet ohne Verwendung einer Laseroptik gelesen werden kann.

Description

λ- in

20 Titel der Erfindung: ;

Optisches Datenspeichersystera sowie Datenspeicher und Lesegerät hierfür

25 -

Anwendungsgebiet der Erfindung:. ........ .....

Die Anwendung der Erfindung erfolgt bei optischen Datenspeichersystemen mit optischen Datenspeichern und opti-30 sehen Datenlesegeräten. Derartige Systeme, werden beispielsweise in Datenbanken eingesetzt.

L . , J

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bisher werden in der Praxis zwei völlig verschiedene optische Datenspeichersysteme nebeneinander eingesetzt, und zwar einerseits Systeme mit Mik-rofilmen und andererseits Systeme mit laseroptischer Speicherung. '

Bei der Verwendung von Mikrofilmen erfolgt die optische Datenspeicherung mit hoher Kapazität photographisch auf lichtempfindlichen Mikrofilmen, wie den sogenannten "Microfiche". Man erreicht Speicherkapazitäten von bis zu TO Mbit/mm², wobei das Maximum durch die Qualität der zur Verfügung stehenden photographischen Emulsionen abhängt. Die Herstellung von Mikrofilmen für Systeme mit sehr hoher Kapazität ist daher sehr teuer. Ferner erfordern manche Datensätze (z.B. Kataloge für Kfz-Bauteile} eine große Anzahl identischer Kopien, so daß die Reproduktionskosten derartiger Mikrofilme berücksichtigt werden müssen. Andererseits ist ein Mikrofilm-Lesegerät relativ preiswert, da keinerlei Beleuchtung mit Hilfe eines Lasers erforderlich ist, d.h. es kann ein relativ preiswertes optisches Abbildungssystem verwendet werden.

Unabhängig davon kann es jedoch zeitraubend sein, die gewünschte Information auf dem Mikrofilm zu finden, obwohl dieses Problem zumindest teilweise durch die Verwendung der sogenannten Microfiche beseitigt worden ist. Hierbei wird eine große Anzahl von Datenseiten auf einem einzelnen Blatt, reproduziert, das in zwei Dimensionen von Hand gesichtet werden kann. .

' . .

Laseroptische Speichersysteme mit Speicherplatten (Scheiben) werden insbesondere eingesetzt, wenn Daten in Form einer kodierten Reihe von Vertiefungen oder Löchern in konzentrischen Ringen oder Spiralen auf der Oberfläche einer durchsichtigen Scheibe gespeichert werden. Die Daten werden unter Verwendung einer Lichtquelle gelesen, .wobei kohärentes Laser-

.J

licht zur Beleuchtung auf jede der Vertiefungen bei umlaufender Scheibe fokussiert wird. Die Punktgröße der Beleuchtung muß kleiner oder vergleichbar mit der Fläche einer einzigen Vertiefung sein.

Das durch die Vertiefungen entweder bei der Reflektion.oder bei der Transmission abgelenkte Licht wird erfaßt und zur elektronischen Rekonstruktion einer Abbildung der gespeicherten Daten herangezogen- Die Daten sind in diesem Fall notwendigerweise kodiert und daher nicht direkt lesbar, so daß ein elektronischer Dekoder erforderlich ist, die gespeicherten Daten in Signale umzuwandeln, die für das Videowiedergabegerät geeignet sind. Ein derartiges System ermöglicht einen sehr schnellen, wahlweisen Zugriff zu den Daten. Ein

15' derartiges System ist in der Zeitschrift "ΙΕΞΕ Spectrum", August 1979, S. 26 bis 33, beschrieben. Bei diesem System ist jedem Informationssatz eine Überschrift mit der Adresse beigegeben, die zur Lokalisierung der Information auf der Scheibe benutzt werden kann. Diese Lokalisierungsmethode ist in den Fällen besonders wirkungsvoll, wenn die Daten digital kodiert sind und seriell gelesen werden, während die Scheibe mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Ein derartiges System mit einer Überschrift für die Adressen bei jedem Datensatz hat für diese Überschrift auf der Scheibe einen Platzbedarf und würde insbesondere bei Mikrofilm-Anwendungen nicht effizient sein.

Ferner ist ein Speicherscheibensystern vorgeschlagen worden, bei dem optische Daten ohne die Verwendung von Laserlicht · abgebildet werden können, etwa in der Art eines Mikrofilms' oder eines Microfiche. Ein derartiges System ist in dem GB-Patent Nr. 1 091 981 beschrieben und verwendet eine Scheibe mit spiralförmiger Nut; zwischen den Nutwindungen bildet eine ebene Spiralfläche mit einer Beschichtung aus einer photographischen Emulsion eine Videospur. Ferner ist "ein Lese kopf mit einem Aufnehmer vorgesehen, der mechanisch mit der

r . _ ₄

Nut in Eingriff steht, um den Lesekopf relativ zur Vicleospur genau zu lokalisieren. Die Videodaten werden auf der Spur so aufgezeichnet, daß eine Lichtpunktabtasteinrichtung die Bildelemente linear abtasten kann.

· '

Zu diesem Zweck weist der Lesekopf eine Lichtquelle sowie eine Linse auf, so daß eine Abbildung der Videospur entlang dem Lesekopf zu einer Lichtpunktabtaströhre geführt werden kann. Es ist jedoch kein wahlweiser Zugriff möglich, da die ses System zur sequentiellen Reproduktion von Abbildungen auf einem Videowiedergabegerät vorgesehen ist.

Ziel der Erfindung: ;

Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu überwinden und'e'in optisches Datenspeichersystem zu schaffen, bei dem kein Laserlicht erforderlich ist und das einen wirksamen wahlweisen Zugriff zu den Daten ermöglicht.

·

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem optischen Speichersystem den Datenspeicher so auszubilden, daß zum Auslesen der Daten eine Lichtquelle mit nicht kohärentem Licht verwendet werden kann und die Steuerdaten zum wahlweisen Zugriff zu den Daten auf dem Datenspeicher von dem Lesegerät gelesen werden können. . ' . · ' '.

Das erfindungsgemäße optische Datenspeichersystem weist einen im wesentlichen ebenen Datenspeicher mit Zonen für die Informationsspeicherung auf, die optisch mit nicht kohärentem Licht gelesen werden können; hierfür ist ein Lesegerät vorgesehen, das einen Lesekopf mit einem optischen System ohne Verwendung eines Lasers aufweist, um eine Abbildung

L > -J

' r- U / I M K /ι

der in den Informationsspeicherzonen enthaltenen Oaten zu erzeugen. Mit Hilfe eines Antriebs wird eine Relativbewegung zwischen dem Datenspeicher und dem Lesekopf hervorgerufen, so daß letzterer verschiedene Bereiche des Datenspeiehers abbilden kann.

Dabei weist der Datenspeicher zur Definition der ersten und der'zweiten Koordinate eines zweidimensionalen Koordinatensystems für den Datenspeicher Steuerdaten-Spuren auf, die

IQ eine Spur für absolute Steuerdaten aufweist, die sich von den Zonen für die Informationsspeicherung unterscheidet, sich in Richtung der ersten Koordinate erstreckt und absolute Positionsdaten für die erste Koordinate liefert, sowie zusätzlich zu der Spur für die absoluten Steuerdaten eine Spur für die Positionsdaten der zweiten Koordinate umfaßt.

Das Lesegerät weist_eine Eingabevorrichtung zur Festlegung der • gewünschten Werte für die erste und die zweite Koordinate eines Bereichs der zu lesenden Zonen für die Informationsspeicherung sowie eine Servoeinrichtung mit einem Lesekopf auf zum Lesen der Steuerdatenspuren ohne Berührung des Datenspeichers und zum Betätigen des Motoren aufweisenden Antriebs in Abhängigkeit von den gelesenen Steuerdaten und den gewünschten Werten, so daß der Lesekopf den durch die gewünschten Werte definierten Informationsspeicherbereich abbildet.

Das erfindungsgemäße System verwendet vorzugsweise einen scheibenförmigen Datenspeicher mit Steuerdaten für die radiale Koordinate und die Winkelkoordinate. Hierfür ist eine erste kreisringförmige Spur vorhanden, die die Absolutdaten für die Winkelposition enthalten; eine zweite ring- ' förmige Spur gibt die inkrementalen Winkeldaten an und kann dazu verwendet werden, um eine Fein-Winkelbewegung des Datenspeichers relativ zum Lesekopf aus einer Winkelposition zu steuern, die bereits aus der ersten ringförmigen Spur-bekannt ist. Die erste Spur wird mit Hilfe des Lesekopfes unter Ver-

1 Wendung mindestens eines' Teils des optischen Systems gelesen. Daher kann diese Spur die innerste Steuerdaten-Spur sein oder nahe dem Umfang des Datenspeichers liegen, so daß sie sich im wesentlichen an einer innersten oder an einer äußeren Radialposition befindet. Die zweite Spur wird vorzugsweise mit Hilfe eines feststehenden Signalwandlers gelesen, z.B. mit einem.Moirestreifen-Signalwandler, so daß sich diese zweite Spur vorzugsweise am Ünfang oder in der Nähe des Umfangs des Datenspeichers befindet. Mit diesen beiden

10' Spuren ist es möglich, den Lesekopf sehr genau relativ zum Datenspeicher auf einer, vorgegebenen Winkelkoordinate zu positionieren. Zunächst wird mit dem Servosystem der Lesekopf zur ersten Spur bewegt, während sich die Scheibe dreht, so daß der Lesekopf aufeinanderfolgende Absolutzeichen für die Winkelposition lesen kann; wenn ein gewünschtes Zeichen erreicht worden ist, wird die Scheibeangehalten. Jegliche weitere Relativbewegung der Scheibe gegenüber dem Lesekopf kann dann in der Weise erfolgen, daß man anschließend den feststehenden Signalwandler zum Lesen der inkrementalen zweiten Spur heranzieht.

Zur radialen Servosteuerung weisen die Einrichtungen mit den Radialpositionsdaten vorzugsweise radial sich erstrekkende Spuren auf, die radiale Inkrementaldaten tragen, so daß die Radialposition gemessen und relativ zu einer festen Radialposition gesteuert v/erden kann, z.B. die feste, bekannte Radialpositian der Spur mit den absoluten Winkelpositionsdaten. Derartige Radialspuren werden vorzugsweise mit dem Lesekopf gelesen und zwar unter Verwendung von beispielsweise eines weiteren Moirestreifen-Signalwandlers.

Erfindungsgemäß ist ein optischer Datenspeicher mit im wesentlichen ebener Scheibenform mit durch nicht-Laserlicht optisch lesbaren Zonen für die Speicherung von Informationen vorhanden, wobei Spuren vorgesehen sind, die Steuerdaten speichern und die radialen Koordinaten und die Winkelkoordi-

naten des Datenspeichers definieren, eine sich in Umfangs-_ richtung erstreckende Spur für absolute Werte aufweisen, die sich von der Zone unterscheidet und absolute Winkelpositions daten angibt, sowie Spuren zur Angabe der radialen Positionsdaten aufweisen, urn den wählweisen Zugriff zu irgend-ο

einem der einzelnen Datenbereiche in den Zonen zu ermöglichen. Vorzugsweise enthält die Spur des Datenspeichers für die Absolutwerte'Steuerdaten, die die Absolutwerte digital definieren. Ferner kann die Spur ringförmig sein, auf der die Digitaldaten als in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Zeichen in Form.von Bitsätzen gespeichert sind, die je weils eine sich in Radialrichtung erstreckende Bitreihe aufweisen. Insbesondere ist die Spur für die Absolutwerte ringförmig. Der Datenspeicher zeichnet sich ferner dadurch aus, daß sich mindestens eine Steuerdaten-Spur in umfangsrichtung erstreckt und an mindestens einer Seite durch -eine .. kreisförmige_^ühx-Un.gs.s.cliien-e--i.n^iF:örm_einer--Spur—angrenzt·, die eine radiale Begrenzung zu der Steuerdaten-Spur bildet. Die Steuerdaten-Spuren können zusätzlich zu der Spur für die

2Q Absolutwerte eine Spur aufweisen, die die inkrementalen Winkeldaten bestimmt, wobei vorzugsweise die Spur für die inkre mentalen Daten in einem Umfangsbereich des Datenspeichers an geordnet ist.

Zusätzlich zu der Spur für Absolutwerte kann noch mindestens eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Spur für digitale Daten vorgesehen sein, die vorzugsweise Informationsindexierungsdaten, insbesondere Steuerdaten in der Form eines Computerprogramms enthalten, das die Verwendungsart der Indexierungsdaten definiert. Die Einrichtung für die Angabe der radialen Positionsdaten ist vörzugsv^eise mindestens eine sich radial erstreckende Spur, die sich von den Zonen für die Informationsspeicherung unterscheidet und gegebenenfalls inkrementale Positionsdatenelemente aufweist.

L - , J

^Γ : ·. -8-

Bei dem Datenspeicher sind vorzugsweise die. Datenelemente in den Spuren für die Steuerdaten durch Amplitudenmodulation der Reliefhöhe eines Musters des Oberflächenreliefs des Datenspeichers gespeichert, wobei die ReliefVariationen in mindestens einer Ordnung des .Beugungsbildes optisch lesbar sind. Dabei können die Datenelemente als Datenbits gespeichert werden, die jeweils einen im wesentlichen flachen, zu 100 % modulierten Bereich auf v/eisen, der von unmodulierten Reliefvariationen umgeben ist, oder die Datenelemente können als Datenbits gespeichert werden, die jeweils einen Bereich der i'

Reliefvariationen aufweisen, der von einem im wesentlichen flachen, zu 100 % modulierten Bereich umgeben ist. Insbesondere v/eisen die Zonen für die Informationsspeicherung mehrere digitale Datenspuren auf. - - . -

· Die Datenspeicher zeichnen sich ferner dadurch aus, daß die Zonen für die Informationsspeicherung Seiten für die Information aufweisen, die diskrete Bereiche des Datenspeichers einnehmen, wobei jede Seite vollständig durch nicht-kohärente Beleuchtung abgebildet werden kann.

Jede Seite kann im wesentlichen rechteckig sein und die Seiten sind etwa in konzentrischen Ringen oder spiralförmig angeordnet. . .. . —

-

Insbesondere enthalten mehrere Seiten jeweils eine Analogdarstellung von Informationen. ;

Die Daten auf den Seiten werden etwa durch Amplitudenmodulation der Reliefhöhe eines Musters mit oberflächlichen Reliefvariationen wiedergegeben. Vorzugsweise ist dabei das Z-Iuster mindestens ein regelmäßiges Beugungsgitter, das ein im wesentlichen sinusförmiges Profil oder ein im wesentlichen quadratisches Profil aufweist.

* · ·

Ein erfindungsgemäßes optisches Lesegerät zum Lesen derartiger Datenspeicher weist folgende Bestandteile auf: Eine Einrichtung zum drehbaren Lagern eines Datenspeichers in einer Leseposition, ·........

einen Lesekopf mit einem optischen System ohne Laser zum Ab- bilden der in den Zonen für die Informationsspeicherung enthaltenen Daten, .

einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Datenspeicher und dem Lesekopf, so daß letzterer optische Abbildungen der verschiedenen Seiten'des Datenspeichers empfangen kann,

eine Eingabevorrichtung zur Festlegung der gewünschten Werte für die radiale Koordinate und die Winkelkoordinate einer zu lensenden Seite der Zonen, sowie

eine Servoeinrichtung mit dem Lesekopf zum Lesen der Spuren für die Steuerdaten ohne den Datenspeicher zu berühren und zum Betätigen des Antriebs in Abhängigkeit von den aus den Spuren erhaltenen Steuerdaten und von den gewünschten Werten, so daß der Lesekopf die durch die gewünschten Koordinatenwerte definierte Seite für die Informationsspeicherung abbildet.

Die Servoeinrichtung weist vorzugsweise einen Signalwandler zum Abgreifen der Winkelpositionsdaten von einer ringförmigen Spur des Datenspeichers auf. Dieser Signalwandler kann ein Moirestreifen-Signalwandler zum Lesen von optisch lesbaren, inkrementalen Winkelpositionselementen der ringförmigen Spur sein.

Erfindungsgemäß weist die Servoeinrichtung einen Signalwandler mit Teilen auf, um die Daten für die Radialposition von einer sich radial erstreckenden Spur des Datenspeichers zu erhalten.

Auch kann die Servoeinrichtung einen Datenleser aufweisen, auf den das optische System die Positionsdaten von dem Da-

L ' ' J

tenspeicher abbilden kann und der vorzugsweise in einer ringförmigen Spur Steuerdaten für den Absolutwinkel liest.

Die Servoeinrichtung kann mit dem Datenleser eine kreisförmige Spur in Form von Führungsschienen abtasten, um Exzentrizitätsdaten, die in einem Speicher der Servoeinrichtung gespeichert sind, zur Exzentrizitätskompensation der Servoeinrichtung zu, erzeugen.

In dem Lesegerät ist etwa ein Rechner zum Verarbeiten der von dem Datenspeicher gelesenen Steuerdaten vorgesehen. Der Datenleser kann die Digitaldaten von einer Spur des Datenspeichers lesen und diese Daten dem Rechner zuführen.

Das Lesegerät kann ferner so ausgebildet sein,' daß die Servoeinrichtung zwei Gleichstrom-Analogmotoren aufweist, wobei ; der erste Motor den"Le~S"e"köp~f" und der TWeite Motor"die Einrichtung zum drehbaren Haltern des Datenspeichers antreibt. Dabei wird vorzugsweise der Lesekopf radial zu einem Datenspeicher angetrieben. Ferner ist bevorzugt, daß sich eine Verstellschraubenspindel nach Art einer Kreissehne relativ zur Leseposition eines Datenspeichers erstreckt und mit dem Lesekopf in Eingriff steht, um diesen in Radialrichtung des Datenspeichers anzutreiben.

.

Der Rechner der Servoeinrichtung ermittelt aus den von dem Datenspeicher gelesenen Positionsdaten und aus gewünschten Datenwerten die Steuerspannungen für die Motoren.

Bei diesem Lesegerät ist insbesondere vorgesehen, daß für mindestens einen der Motoren die Servoeinrichtung eine Grobsteuerung vornimmt, wenn der Unterschied zwischen dem Ist- und dem Soll-Wert größer als ein vorgegebener Wert ist, und eine Feinsteuerung vornimmt, wenn die Differenz nicht größer als dieser vorgegebene Wert ist, wobei die Grobsteuerung eine im wesentlichen konstante Antriebsspannung dem Motor während

ill 1

eines von dieser Differenz abhängigen Zeitraums zur Motörbeschleunigung zuführt und'dann eine Verlangsamungsspannung mit einem Wert zuführt, der vorn Rechner entsprechend dem Momentanwert der Differenz und der Geschwindigkeit des Datenspeichers intermittierend wiederholt berechnet wird, und wobei die Feinsteuerung den Motor stufenweise betätigt, um einen verbleibenden Abstand zum Erreichen des gewünschten Wertes zu überwinden. · .

Alternativ zu einem Winkelkoordinatensystem kann ein 2-dimensionales, orthogonales Koordinatensystem verwendet . werden. In diesem Fall ist der mit Nichtlaser-Licht optisch lesbare Datenspeicher im wesentlichen, flach mit Zonen für die Speicherung von Informationen, wobei zur Speicherung von Steuerdaten Spuren vorgesehen sind, die erste und zweite Koordinatendaten mit' orthogonalen Koordinaten für den Datenspeicher festlegen, eine sich von den Zonen für die Informationsspeicherung unterscheidende Spur für Absolutwerte aufweisen, die sich in Richtung der ersten Koordinate erstreckt und absolute Positionsdaten für die erste Koordinate angeben, und die ferner Spuren für Positionsdaten in der zweiten Koordinate aufweisen, wobei die Koordinatendaten der Spuren Daten zum wahlweisen Zugriff a;uf einen der einzelnen Datenbereiche in den Zonen bilden. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Spuren für die Koordinatendaten der zweiten Koordinate sich in Richtung der zweiten Koordinate erstrekken und sich von den Zonen unterscheiden.

Der Datenspeicher besteht vorzugsweise aus thermoplastischem Material.

Bei einer fünften Ausführungsform des Lesegerätes zum Lesen eines Datenspeichers ist vorgeshen eine Einrichtung zum Abstützen des Datenspeichers in einer Leseposition, ein Lesekopf mit einem optischen System ohne Laser zum Abbilden der in den Zonen des Datenspeichers gespeicherten Daten und

γ- ' η λ «7 t A C / -,

ein Antrieb zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Datenspeicher und dem Lesekopf, so daß letzterer die optischen Abbildungen von verschiedenen Seiten des Datenspeichers aufnehmen kann, ferner sind eine Eingabevorrichtung zum Festlegen der gewünschten Werte für die erste und die zweite orthogonale Koordinate einer zu lesenden Seite der Zonen sowie eine Servoeinrichtung mit dem Lesekopf vorgesehen, um die Steuerdaten in den Spuren des Datenspeichers zu lesen, ohne diesen dabei zu berühren, und um den Antrieb in Abhängigkeit von aus den Spuren erhaltenen Daten und von den gewünschten Werten zu betätigen, so daß der Lesekopf die durch die Koordinaten mit den gewünschten Werten definierte Seite mit den gespeicherten Informationsdaten abbildet.

Die erfindungsgemäßen Lesegeräte, können -ferner eine Fokussie-

rungseinrichtung aufweisen, um die Position einer abgebildeten Seite des Datenspeichers relativ zum optischen System einzustellen, wobei die Fokussierungseinrichtung ein ein-2Q stellbares Fluid-Lager zum Haltern der abgebildeten Seite auf einer Fluid-Schicht abstützt, deren Druck einstellbar ist.

Wenn hier Bezug genommen wird auf Spuren in Radialrichtung und in Umfangsrichtung (Assimutalrichtung), so gilt dies entsprechend auch für die Fälle, bei denen Spuren in zwei zueinander orthogonalen Richtungen vorgesehen sind.

In den Steuerdätenspuren sind alle Daten vorzugsweise in Form einer Amplitudenmodulation der Reliefhöhe eines Musters von oberflächlichen ReliefVariationen gespeichert, wobei die Daten mindestens in einer Beugungsrichtung-Ordnung lesbar sind, indem die Steuerdatenspuren mit nicht-kohärentem Licht beleuchtet werden. Das Muster der oberflächlichen ReliefVariationen ist so ausgebildet, daß ohne Modulation die Abbildung im wesentlichen in einer Ordnung der Beugungs-

7196 4 ^Ί

-η-

richtungen "schwarz" ist, wobei die Amplitudenmodulation dieses Musters bewirkt, daß die Abbildung in den entsprechenden Bereichen in der gleichen Ordnung der Beugungsrichtungen, vorzugsweise in der Beugungsrichtung nullter Ordnung,

.5 aufgehellt wird. Ein derartiges Verfahren zum Speichern von Daten ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3 732 363 beschrieben im Zusammenhang mit Reliefmusterh für die Er-. zeugung von Abbildungen'in einem Mikrofilm-System. Das GB-Patent Nr. 902 39 7 beschreibt ferner ein Aufzeichnungsma-. terial für Scheiben/ jedoch werden in allen diesen Fällen die Informationen in analoger Form aufgezeichnet und für den Benutzer dargestellt; eine Ermittlung von Steuerdaten für den wahlweisen Zugriff zu Analogdaten erfolgt dabei nicht.

Die Speicherung von Daten durch Modulation eines Reliefmusters ist im Vergleich zur Speicherung in einer photographischen Emulsion vorteilhaft, da kein Licht absorbiert wird und daher beim Lesen keine möglicherweise Zerstörungen hervorrufende Wärme erzeugt wird. Die erfindungsgemäß auf dem Datenspeicher gespeicherten Daten verschwinden nicht mit zunehmender Alterung, noch werden sie bei der Benutzung des Datenspeichers abgenutzt, da beim Lesen keine Berührung mit der Oberfläche erfolgt; ferner kann eine dauerhafte oder . lediglich zu Aufbewahrungsζwecken vorgesehene Schutzschicht vorgesehen sein. Ein v/eiterer Vorteil der Erfindung besteht in der einfachen Reproduktion des Datenspeichers. Mit einer einmal hergestellten metallischen Mutterscheibe können eine Vielzahl von Kopien relativ preiswert auf thermoplastischen Bahnenmaterial oder auf Scheiben durch Einprägen oder Einstanzen hergestellt werden.

In den Informationsspeicherzonen des Datenspeichers können die Daten mit der gleichen Technik gespeichert werden, wobei diese Daten ebenfalls in die metallische Mutterscheibe

inkorporiert werden, so daß sie zusammen mit den Steuerdaten geprägt werden. Dadurch kann ein Analogdatensatz in

L · . -., .·' J

außerordentlich großer Zahl sehr preiswert reproduziert werden," und gleichzeitig ist das Lesegerät relativ preiswert, da einerseits keine Beleuchtung mit Hilfe eines Lasers erforderlich ist und da andererseits die Positionierungssteuerung durch die Verwendung der Steuerdatenspuren mit der

Positionsinformation vereinfacht wird. Insbesondere sind die Positionstoleranzen nicht so kritisch wie bei bekannten laseroptischen Speichersystemen. Erfindungsgemäß kann nicht nur auf die Beleuchtung mit einem Laser verzichtet werden, 10. sondern die erforderliche Quellenluminanz ist sehr gering im . Vergleich zu bekannten laseroptischen Speichersystemen.

Ein weiterer Vorteil gegenüber laseroptischen Speichersysteinen besteht darin, daß die Information in den Informationszonen analog zur Mikrofilm-Technologie gespeichert werden kann, d.h. in Form mehrerer einzelner Seiten von Analogabbildungen, die jeweils gleichzeitig und.vollständig vom optischen System des Lesekopfes gelesen werden können, während : die Scheibe und der Lesekopf zueinander stationär sind.

Durch diese stationäre Lage sind keine schnellen Motoren und komplexe und teuere Fehlerkorrektureinrichtungen für die Spurverfolgung erforderlich, die bei laseroptischen Speichersystemen benötigt werden.

Da Datenseiten auf dem Datenspeicher direkt lesbar und beispielsweise auf einen Schirm optisch projizierbar aufgezeich-

ebenfalls nicht

net werden können, sind teuere elektronische Dekoder/erforderlich. Es können nicht nur alphnumerische Informationen gespeichert werden, sondern auch beispielsweise graphische Informationen, die mit bekannten Digitaltechniken nur schwer genau aufgezeichnet und reproduziert werden können.

Unabhängig davon können die Daten auf den Informationsspeicherzonen des Datenspeichers kodiert und digital· gespeichert werden, falls dies gewünscht wird, so daß der Datenspeicher dann einen digitalen Festwertspeicher bildet.

L ' , J

Ein Scheiben- oder Plattenspeicher kann in Form einer geprägten thermoplastischen Scheibe hergestellt werden, die als moduliertes Reliefmuster nicht nur Steuerdaten sondern gleichzeitig auch eine große Anzahl von Analogdaten-Seiten

trägt. . '

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die Datenspeicher dem Benutzer mit den eingeprägten Steuerdaten-Spuren zu liefern, während die Informationsdatenzonen frei ^O bleiben, ι damit der Benutzer seine eigenen Daten auf dem Datenspeicher in einer von ihm gewünschten Weise, etwa photographisch, aufzeichnen kann.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des scheiben-'5 förmigen Datenspeichers sind eine oder mehrere weitere Spuren in Umfangsrichtung für die Speicherung digitaler Daten vorgesehen, die in der vorstehend beschriebenen Weise durch ein moduliertes Reliefmuster aufgezeichnet werden können. Die digitale Information in einer derartigen Spur kann •unterschiedliche Inhalte haben, insbesondere etwa einen Index zu den in den Informationszonen aufgezeichneten Daten-"Seiten" angeben. Die Digitaldaten können ferner Steuerdaten enthalten, die die Art des Datenspeichers festlegen, z.B. für das Lesegerät, ob Indizierungsdaten vorhanden sind, die Adressen der_y Übersichtsseite (Menüseite) oder die "erste" Seite. Diese Daten können das Lesegerät automatisch steuern, z.B. zur Darstellung der Übersichtsseite oder der' ersten Seite unmittelbar nach dem Laden der Platte. Eine oder mehrere Spuren können auch eine Programrainformation ent

halten, mit der das Lesegerät Instruktionen für.die Betriebsweise erhält.

In einer oder mehreren Spuren des Datenspeichers gespeicherte Digitaldateh sind vorzugsweise in Form einer Reihe von

Digitalzeichen oder Worten vorhanden, die in Umfangsrichtung auf der Spur einander folgen, wobei jedes derartige

Γ · ' *"% Οι *Ί '4 A f* - I ~Ί

Zeichen oder jedes derartige Wort einen Bitsatz aufweist, wobei die einzelnen Bits in Satz in Radialrichtung aufeinanderfolgen. Das optische System des Lesekgpfes kann daher zumindest ein Seichen oder ein Wort auf beispielsweise ein Feld von photoempfindlichen Elementen projezieren, die ein paralleles Auslesen dieses Zeichens oder Worts ermöglichen. Während somit in einer Hinsicht diese,Daten wie bei bekannten laseroptischen Speichersystemen seriell gelesen werden, liest das erfindungsgemäße Lesegerät mehrfach Bitzeichen Zeichen seriell. Die Zeichen werden somit einzeln parallel gelesen und nicht in Form einzelner Datenbits.

Erfindungsgemäß kann ferner die Digitalspur mit einem Führungsband auf einer oder auf beiden Seiten der Spur versehen werden, das ebenfalls vorzugsweise ein eingeprägtes Reliefmuster ist und selbst Informationen für die radiale Position zum Ausrichten des Lesekopfes mit der betreffenden Digitälspur enthält. Es können ferner mehrere derartige Bänder vorgesehen v/erden, um die vorstehend erläuterten radialen Positionsdaten anstelle mit z.B. Radialspuren zu liefern.

Ein Führungsband kann ferner bei einem vollständigen Umlauf gelesen werden, um ein Maß für die Exzentrizität zu liefern, das wiederum zur Kompensation während der Servosteuerung des Lesekopfes und des Datenspeichers verwendet werden kann.

Das Servosystem weist vorzugsweise zwei Motoren auf, und zwar einen für die radiale Positionierung und den anderen für die aximutale Positionierung. Jedes Servosystem arbeitet in der nachstehenden Weise:

Zunächst werden die eine gewünschte Position definierenden Eingangsdaten analysiert und die gewünschten Winkelkoordinaten und Radialkoordinaten berechnet. Diese Werte sind die Eingangs- Sollwerte für die zwei Servosysteme. Von den Steuerdaten des Datenspeichers sind die Ist-Koordinaten der

^Γ 9971QB4

Lesekopfposition relativ zum Datenspeicher bekannt*, und hieraus wird der'Tehler" oder der erforderliche Weg berechnet. Es erfolgt dann ein zweistufiger Ablauf in jeder Koordinatenrichtung.

.

Zunächst erfolgt eine Grobsteuerung, um den "Fehler" nach "null" zu verringern, bis ein sogenanntes "Fenster" um das endgültige Ziel herum gefunden ist. Dann erfolgt eine Feinsteuerung unter Verwendung inkrementaler radialer und winkelmäßiger Steuerdaten zum Antreiben des entsprechenden Motors in Stufenschaltung bis zur endgültigen Position. Bei bekanntem Soll-Weg kann ein vorgegebenes Beschleunigungs-Verlangsamungs-Muster in Abhängigkeit von dem "Fehler" für die Grobsteuerung vorausberechnet werden. ·

Eine sechste Ausführungsform des Lesegeräts für einen verschiebbaren Datenspeicher weist Einrichtungen zum Bestimmen der Ist-Position des Datenspeichers, einen Motor zum Verschieben des Datenspeichers, eine Einrichtung zum Festlegen der Soll-Position des Datenspeichers sowie Servoeinrichtungen, die auf die Differenz zwischen der Soll- und der Ist-Position ansprechen, um den Motor anzusteuern und so den Datenspeicher in die Soll-Position zu bringen, auf, wobei die Servoeinrichtung einen Rechner aufweist, der eine Beschleunigungsphase, in der der Motor mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird,.bis festgestellt wird, daß eine berechnete Position in Abhängigkeit von der Differenz erreicht worden ist, und anschließend eine Verlangsamungsphase ermittelt, in der der Motor mit einer Verlangsamungsspannung angetrieben wird, die am Beginn jeder von mehreren Abtastperioden vom Rechner in Abhängigkeit vom Momentanwert der Differenz und der Änderungsgeschvtfindigkeit wieder berechnet wird. Vorzugsweise ist dabei der Rechner ein Processor oder

Mikroprocessor. " ·

.

L . . ^J

r

Die Motorspannung (V) wird in der Verlangsamungsphase insbe sondere nach der folgenden Gleichung berechnet:

* 2

K₁X . .

V = —i—. - K₂X -

2X e

wobei

K₁, K„ und K., - Konstante,

2X = Momentanwert der Differenz · e .

X = mittlere Geschwindigkeit in der vorangehenden Abtastperi ode. ' .

Bei. Vorliegen einer Differenz zwischen dem Ist- und dem Soll-Wert wird am Ende der Verlangsamungsperiode eine Feinsteue-

rung vorgenommen, bei der ein Beschleunigungs- und ein Verlang saraungs impuls berechnet und dem Motor zugeführt wird," um diesen schrittweise im wesentlichen in die Sollposition zu bringen, wobei die Impulsdauer in Abhängigkeit von der vorliegenden Differenz berechnet wird.

Ferner betrifft die Erfindung die optische Fokussierung und die Abstützung des Datenspeichers. Wie vorstehend ausgeführt,, können die Datenspeicher preiswert reproduzierbare thermoplastische Scheiben sein. Da diese Scheiben weich sind, bilden die Abstützung und die Fokussierung der abgebildeten Daten ein Problem. Der einleitend erwähnte Aufsatz aus der Seitschrift "IEEE Spectrum" beschreibt ein kostspieliges optisches System mit. einem Polarisatiöns-Strahl- _₀ teiler und einem halbdurchlässigen Spiegel für die Beleuchtung, für die Spurfehlerdaten, für das Datensignal und für ein Foküssierungsfehlersignal. Das zuletzt erwähnte Signal wird zur Fokussierungssteuerung herangezogen. -

Erfindungsgemäß wird ein Luftlager verwendet, um die Abstützung der Scheibe und die Fokussierungssteuerung vorzunehmen.

γ- - _ ₁₉ _

Bei einer siebenten Ausführungsform v/eist das Lesegerät zum Lesen eines ebenen Datenspeichers mit optisch lesbaren Daten eine Lichtquelle zur Beleuchtung einer Seite des Datenspeichers, einen optischen Lesekopf zum Abbilden dieser Seite des Datenspeichers , eine Einrichtung zum Abstützen des Datenspeichers und eine Fokussierurigseinrichtung zum Fokussieren der abgebildeten Seite auf, wobei die Fokussierungseinrichtung ein einstellbares Fluid-Lager zum Abstützen der Seite auf einer Fluidschicht aufweist, deren Druck einstellbar ist.

Das Lesegerät kann'ferner so ausgebildet sein, daß das Lager zwei Platten, die jeweils mit einem Durchbruch für den Durchlaß eines unter Druck stehenden Fluids zu dem Bereich zwischen den Platten versehen ist, wobei die Seite sich in dem Bereich zwischen den Platten befindet, sowie eine Fluidquelle in Form vorzugsweise eines Kompressors auf v/eist/ deren Druck einstellbar, und die mit den Platten zum Zuführen des Fluids verbunden ist. Vorzugsweise sind dabei die Platten übereinander angeordnet, wobei die untere Platte gegen eine Vertikalbewegung feststehend ist und die obere Platte vertikal beweglich ist, so daß die Höhe des Bereichs zwischen den Platten durch Einstellen des Drucks variierbar ist. Alternativ können die Platten übereinander in festen vertikalen Positionen angeordnet und die den Platten zugeordneten Fluiddrucke getrennt einstellbar sein.

.Erfindungsgemäß ist bei dem Lesegerät eine Einrichtung vorhanden, um die unter Druck stehende Fluidschicht in Abhängig- °® keit von der relativen Position des Datenspeichers und dem Lesekopf einzustellen, um Änderungen der Länge des optischen Strahlengangs mit Änderungen der relativen Position zu kora-. pensieren.

Γ .

Äusführungsbeispiele:

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Aufsicht eines Datenspeichers, Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht des Datenspeichers gemäß Figur 1, . Figur 3 eine Darstellung der kodierten Daten auf dem Da-

. tenspei'cher gemäß Figur 1 , Figur 4 eine Darstellung kodierter Daten in modifizierter

Form gegenüber Figur 3, Figur 5 eine perspektifische Ansicht eines Lesegeräts für

den Datenspeicher gemäß Figur 1,

Figur 6 eine perspektifische Teilschnittansicht des Lesegeräts gemäß Figur 5,

Figur 7 eine Teilschnittaufsicht des Lesegeräts, Figur 8 eine Querschnittsansicht eines Lesekopfes des Lesegeräts gemäß Figur 5, . · . ·

Figur 9 eine schematische Darstellung des optischen Strah-

lengangs des Lesegeräts,

Figur 10 eine perspektivische Ansicht einer Plattenwechsel-

vorrichturig des Lesegeräts, Figur 11 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für das

Lesegerät,

Figur 12 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der . Geschwindigkeit von dem Abstand zur Erläuterung

der Steuerwirkung des Schaltkreises gemäß Figur 1-1, Figur 13 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerwirkung des Schaltkreises gemäß Figur 11,

Figur 14 eine Explosionsdarstellung einer Luftlageranordnung des Lesegeräts,

Figur 15 ein Blockdiagramm eines Datenstudios für die Herstellung von Mutterplatten, für das Lesegerät und

Figur 16 eine schematische Darstellung eines Lesegeräts

· '

. für rechteckige Datenspeicher.

Γ ^ Λ Λ «7 4

Die Figuren 1 bis 14 zeigen eine Ausführungsform eines optischen Datenspeichersystems mit einem scheiben- oder plattenförmigen, optischen Datenspeicher und einem optischen

Datenlesegerät

'

Die P'iguren 1 und 2 zeigen ein Beispiel eines optischen Datenspeichers 1 in Aufsicht und im Querschnitt.

Der Datenspeicher 1 ist eine durchsichtige, laminierte Scheibe aus thermoplastischem Kunststoff (PVC) mit etwa 30 cm Durchmesser und besteht aus zwei Scheiben 2 und 3 (Figur 2) von 50 bis 100 um Dicke, die miteinander verbunden sind, z.B. durch Verpressen oder Verschweißen an ihrem Umfang und in der Mitte..In die eine Oberfläche der Scheibe

sind in Form eines oberflächlichen Reliefmusters Daten eingeprägt, und zwar vorzugsweise in regelmäßiger Form, z.B. als parallele Sätze von Rippen oder in Form eines oder mehrerer regelmäßiger Gitter rait Vor Sprüngen, wobei die Rippen oder Vorsprünge in ihrer Höhe amplitudenmoduliert sind.

Dieses Muster wird durch eine zweite durchsichtige Scheibe 3 geschützt.

Im Mittelbereich der Scheibe ist eine Bohrung 4 vorgesehen, um den Datenspeicher 1 in dem Lesegerät zu lokalisieren. Der

hergestellte Datenspeicher trägt optisch darstellbare Informationsdaten sowie Steuerdaten. Die Inforraationsdaten sind auf dem Datenspeicher 1 in Zonen 10 in im wesentlichen rechteckigen Bereichen angeordnet, wobei jeder dieser Bereiche als "Seite" der Daten bezeichnet wird. Diese

Seiten 5 sind auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Im

Prinzip ist irgendeine beliebige Anordnung der Seiten möglich, beispielsweise in Form von Spiralen, in Form eines quadratischen Gitters oder sogar zufallsorientiert; die Anordnung in konzentrischen Kreisen ermöglicht jedoch ein 35

einfacheres Steuersystem für die Lokalisierung der einzelnen Seiten. Die den Seiten entsprechenden Bereiche können

^Γ . -22-

unterschiedliche Größen, aufweisen, und zwar etwa in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Auflösung und die Reproduktionsgröße; die Seiten auf einem einzelnen Datenspeicher müssen nicht alle identisch groß sein. Eine typische Seitengröße beträgt zwischen 3,4 mm χ 2,4 mm sowie

2,8 mm χ 2,2 mm für das Auslesen von A4 durch optische Projektion. Dies ergibt eine Kapazität von 7000 bis 12 000 Seiten in den Zonen 10. Die in Figur 1 angegebene Seitengröße ist dabei stark übertrieben. Typischerweise kann 0,9 mm² ein ^ Minimum sein unter Berücksichtigung der Beleuchtungsintensität und des erforderlichen optischen Systems.

. Zur Videowiedergabe auf einem üblichen Videobildgerät soll-

te die Seitengröße mindestens 0,8 mm x· 1,14 mm, vorzugswei-'° se 1,6 mm χ 2,2 mm betragen, das zu einer wesentlich größeren Seitenkäpazität führt. . - - . ·

Ein zentraler Kreisring 6 von etwa 5 cm Radius wird im wesentlichen frei von Daten gehalten; ferner sind radiale und

aximutale Spuren 11 bzw. 7 und 9 vorgesehen, die analog und/ oder digital kodierte Daten zur Seitenlokalisierung sowie analog und/oder digital kodierte Steuerdaten tragen. Die Steuerdaten dienen zur Ansteuerung von Positionierungsservoeinrichtungen zum Seitenzugriff. Die Form dieser Steuerdaten

wird nachstehend mit Bezug auf Figur 3 näher erläutert.

Ferner sind nachstehend näher erläuterte Spuren 8 für Digitaldaten dargestellt.

Das oberflächliche Reliefmuster auf dem Datenspeicher ist

bei diesem Beispiel in Form eines Beugungsgitters,d.h. eines Trägerfrequenzgitters, das durch die zu speichernden Daten moduliert ist. Dies ist schematisch in Figur 2 dargestellt, die die einfachste Modulationsform zeigt, wobei die Modulation etwa vorhanden (vgl. Bezugszeichen 12) oder nicht vor-

handen ist (vgl. Bezügszeichen 13). Um eine Abbildung der auf dem Datenspeicher in dieser Weise gespeicherten Daten zu

rekonstruieren, wird Licht durch das modulierte Gitter über eine vollständige Seite geführt und mit Hilfe einer einfachen Optik wird eines der Beugungsbilder, vorzugsweise die * nullte Ordnung, dieser Seite, betrachtet. Gemäß Figur 2 wird das durch die Modulationsbereiche 12 mit dem Gitter hindurchtretende Licht aus dem Beugungsbild nullter Ordnung 14 in das Beugungsbild erster Ordnung 15 abgelenkt und rekonstruiert sich daher im Beugungsbild nullter Ordnung 14 als schwarz; die Modulationsbereiche 13, bei denen kein Gitter vorhanden ist, lassen Licht in die nullte Ordnung hindurch und werden als weiß rekonstruiert. In den Beugungsbildern erster Ordnung 15 werden die Modulationsbereiche 12 und 13 als weiß bzw. Schwarz rekonstruiert. Daher wird eine schwarze und eine weiße Abbildung der auf einer Seite des·Datenspeichers gespeicherten Daten in beiden Ordnungen rekonstruiert. Jede Abbildung kann vom Ben_uj:zer_durc

tet werden oder durch Verstärkung mit Hilfe eines photoelektrischen Verstärkers vor der Anzeige oder mit Hilfe einer elektronischen Einrichtung, die die Analogseite in entsprechende Videosignale für ein Videobildgerät umwandelt. Die Höhenvariationen in dem Oberflächenrelief sind so gewählt, daß man das bestmögliche Schwarz/Weiß-Intensitätsverhältnis erhält, d-,h. das geringste Licht in der nullten Ordnung, und beträgt typischerweise etwa 0,85 μπι in der Höhe.

-..·'

Es sind verschiedene Arten von Trägergittern oder andere Muster möglich. Beispielsweise kahn eine Superposition mehrerer Gitter verwendet werden, um die Schwarz-Dichte zu. erhöhen. Zwei gekreuzte Sinusgitter können eine optische Schwärzung von bis zu 1,8 ergeben. Der rekonstruierte Bildkontrast kann darüberhinaus elektronisch verstärkt werden.

Die Kapazität des Datenspeichers hängt von der maximalen räumlichen Frequenz ab, die in die Scheibe eingeprägt werden kann. Für einen Datenspeicher aus thermoplastischem Kunststoff liegt dieses Maximum bei etv/a 2000 Perioden/mra.

L > . . -I

Die höchste Informations-Raumfrequenz bei diesem Aufzeichnungsverfahren beträgt etwa die halbe Raumfrequenz des Trägergitters, d.h. etwa 1000 Linienpaare/mm: Die Abmessung des kleinsten auflösbaren Bildpunkts nullter Ordnung ist gleich dem Gitterabstand des Trägergitters.

Obwohl ein sehr feines Gitter eine hohe Informationsspeicherkapazität und eine gute Auflösung ergibt, erfordert es schärfere Toleranzen. Die optimale Raumfrequenz des Trägergitters beträgt vermutlich etwa 400 bis 700 Linienpaare/mm, d.h. der Gitterabstand beträgt etwa 1,4 μΐη. Eine Dichte von bis herab zu 125 Linien/mm kann unter bestimmten Umständen zu annehmbaren Ergebnissen führen, jedoch ist eine Dichte von mindestens 250 Linien/mm bevorzugt, wobei eine Dichte von über 350 Linien/mm besonders bevorzugt ist. Der obere Grenzwert hängt von der verwendeten Wellenlänge sowie von

- ." technischen Einschränkungen ab,- jedoch erscheinen 2000 Linien/ mm erreichbar. . '

Optimales Profil und Amplitude des Trägergitters sind so, daß kein Licht in dem Beugungsbild nullter Ordnung über den größten Teil des sichtbaren Spektrums erzeugt wird. Dieses ' Optimum wird nachstehend näher erläutert. .

.25 Ein Glanzgitterprofil (bei einem Glanzgitter wird das reflektierte Licht in wenige oder sogar nur in eine einzige Ordnung des Spektrums konzentriert) sowie ein sinusförmiges Profil ergeben in diesem Zusammenhang zufriedenstellende Ergebnisse. ' ,

' . '

Bei der beschriebenen Ausführurigsform wird ein sinusförmiges Profil verwendet, da es relativ leicht hergestellt werden kann, z.B. durch Aufzeichnung von Zweistrahl-Interferenzstreifen in einem Photoresist oder durch Elektronenstrahl-Profilierurig eines thermoplastischen Kunststoffs, wie später erläutert wird. Ein Gitter mit einer optischen Amplitu-

^Γ - - -2s- 227 1 -S b A ^Ί

de A =4 25 nm ist bevorzugt und ergibt die höchste Schwärzung in der nullten Ordnung; die physikalische Amplitude zwischen den Spitzen beträgt A/ (n ~ 1), wobei η = Brechungsindex des Datenspeichermaterials. Für einen thermoplastisehen Kunststoff mit η = 1,5 beträgt die physikalische Amplitude vorzugsweise 425 nm/. (1,5 - 1) = 0,85 μητ, wie vorstehend ausgeführt.

Ein quadratisches Gitter mit einem Tastverhältnis von 1 : 1 10' ergibt eine gute Dämpfung nullter Ordnung über einen kleinen Farbbereich, und daher kann zur Verringerung der Transmission nullter Ordnung ein Farbfilter verwendet werden.

Der beschriebene scheibenförmige Datenspeicher kann ferner zur Speicherung von Grau- oder Farbbildern verwendet werden. Eine Grautönung kann durch Veränderung des Tastverhältnisses in dem Reliefmuster aufgezeichnet werden.Bereiche des Musters mit einem Tastverhältnis von 1 werden in einem projezierten Bild als "schwarz" rekonstruiert; mit abnehmendem Tastverhältnis wird das weiß verstärkt. Bereiche mit keinem Huster werden als "weiß" rekonstruiert.

Eine direktere Alternative zur Erzeugung von Grautonabbildungen besteht in einer Standarddruck-Halbtonrastertechnik. Die Abbildung besteht dann aus einem Muster von Punkten in "schwarz" oder Punkten in "weiß". Der Grauton wird in dem rekonstruierten Bild durch die lokale Konzentration dieser Punkte bestimmt.

Farbbilder können durch Verwendung zweier Informationsseiten auf dem Datenspeicher aufgezeichnet werden, die vorzugsweise nebeneinander liegen. Die eine Seite zeichnet das Luminanzsignal in schwarz und weiß und die andere Seite die Farbinformation auf. Ein derartiger Datenspeicher kann lediglich unter Verwendung zweier Detektoren in der Farbe gelesen v/erden und zwar je einer für die beiden nebeneinander liegenden

L · χ' . J

- .26 -

Seiten; durch elektronische Verarbeitung wird die* Information in den beiden Seiten kombiniert, und man erhält eine einzige Farbseite. .

Alternativ kann die Farbinformation unter Verwendung eines höhenkodierten Musters aufgezeichnet werden. Ein Profil, mit rechteckigem Muster ist für derartige Anwendungen besonders vorteilhaft, da das Licht nullter Ordnung von einem Rechteckgitter farbempfindlich ist. Es werden Trägermuster mit ^⁰ . drei, verschiedenen Amplituden verwendet, die jeweils einer der Primärfarben entsprechen. Bereiche einer Seite mit einem Reliefmuster mit hoher Beugungswirkung für eine bestimmte Farbe erzeugen einen Bereich in dem Bild der Seite, der komplementären Farbe, z.B. ein Gitter mit hohem·Wirkungsgrad

° für grünes Licht erscheint Magenta.

Eine Frequenz- oder winkelkodierende Farbinformation ist ebenfalls möglich. In diesem Fall werden die Frequenz oder der Winkel des Trägermusters derart gewählt, daß eine bestimmte Farbe in dem Beugungsbild nullter Ordnung rekonstruiert wird (oder in irgendeiner anderen Ordnung, in der die Daten gelesen werden). .

Figur 3 zeigt ein Diagramm der Steuerdatenspuren in abge-

wickelter Form. Jedes Datenbit ist dabei schraffiert und entspricht dem unmoduiiertem Gitter; die benachbax~ten freien Flächen sind zu 100 % moduliert, d.h. "weiß". Der umgekehrte Fall ist ebenfalls möglich, wenn die schraffierten Bereiche

"weiß" sind

'

Am Umfang befindet sich in Azimutalrichtung eine inkrementale Spur 9 aus einer regelmäßigen Reihe von Bits im Abstand von 130,2 μηι und mit einer Breite von 2 bis 3 mm.

Ein feststehender Moirestreifen-Signalwandler tastet konti-

nuierlich diese Spur ab, und bildet so ein Winkelmaß" für die Bewegung des scheibenförmigen Datenspeichers 1♦

^Γ - 27 -

Unter der Spur 9 (in der Figur) befindet sich die Spur 7 für die absolute Winkellage (eine alternative Spur 7' befindet sich unmittelbar oberhalb des Kreisrings 6). Diese Spur 7 weist ein Paar Führungsschienen 16 von 5,6. μΐη Breite auf, zwischen denen Bitsätze 17 angeordnet sind, wobei jeder Bitsatz ein Zeichen aus sich radial erstreckenden 20 Bits mit·16 Datenbits und 4 Steuerbits ist, die z.B. ein Prüfzeichen bilden. Jeder Bitsatz weist schraffierte Bereiche (digital '1') und'unschraffierte Bereiche (gestrichelt dargestellt - digital ¹O¹) auf. Mit jedem aufeinanderfolgenden Bitpaar in der Spur 9 ist ein Bitsatz ausgerichtet. Diese Spur definiert daher die absolute Winkellage des scheibenförmigen Datenspeichers nach jeweils 130,2 μχη. ~Die kreisförmigen Führungsschienen 16 dienen zur Begrenzung der Daten und ermöglichen ferner die Messung der Scheibenexzentrität. Während eines vollständigen Umlaufs des scheibenförmigen Datenspeichers können * axe-V Führungsschienen abgetastet und bei jedem Bitsatz 17 kann ein Exzentrizitätswert gemessen und gespeichert werden, um durch Positionsservosteuerung die Exzentrizität zu kompensieren.

Für Daten sind eine oder mehrere Spuren 8 vorgesehen, die den gleichen Aufbau wie die Spur 7 haben.

In Figur 3 ist ferner eine der vier radialen Spuren 11 dargestellt, die wie die Spur 9 aus mehreren Bits mit einem Abstand von 130,2 μπι und einer Breite von 2 bis 3 mm be-^ steht.

Jede radiale Spur entspricht im Ausmaß einer radialen Reihe von Seiten und unterteilt die informationstragende Fläche in vier Zonen 10.

Figur 4 zeigt eine alternative Ausbildung der Spur 7 in Form eines Gray-Codes (reflektierter Binär-Code). Bei diesem Beispiel ist diese Spur zum Kreisring 6 benachbart dargestellt. .

L - ' · ^v

^ Die Bits der Figuren 3 und 4 können als magnetisch oder photographisch erzeu_gte Zeichen ausgebildet sein, sind jedoch vorzugsweise, wie vorstehend ausgeführt, optisch lesbare Gitter, um die verwendete Technologie zu vereinheitlichen und um eine Datenspeicherreproduktion durch billiges .Prägen von thermoplastischen Kunststoffen zu ermöglichen.

Die Kunststoff-Datenspeicher können in bekannter Weise ähnlich wie in der Schallplattenindustrie aus Metallmutterscheiben hergestellt werden.

Die Metallmutterscheiben können beispielsweise auf eine der folgenden Arten hergestellt werden:

^ . 1 . Photornechanisch

. 2. Unter Verwendung-eine-s-~Eraser-st-rahis :—- -

3. Unter Verwendung eines Elektronenstrahls. .

Bei dem photomechanischen Verfahren wird zunächst auf einer Metallscheibe ein Beugungsgitter erzeugt, die dann mit einem Photoresist abgedeckt, anschließend wird der Photoresist mit Mikroabbildungen der aufzuzeichnenden Seiten und Steuerdaten belichtet. Nach dem Entwickeln wird das erhaltene oberflächliche Reliefmuster elektroplattiert und dann als Prä-

OK

gemutter verwendet.

Das Beugungsgitter kann auf der Scheibe auf verschiedene Art angeordnet werden, beispielsweise in Reihen paralleler, gerader Linien, die über die Scheibe laufen, in Form mehre-

30

rer konzentrischer Kreise oder als Spirale, deren Mitte in

dem Zentrum der Scheibe liegt.

35

^Γ - - -29- LL

Vorzugsweise überdeckt ein einziges Gitter die gesamte Scheibe, jedoch ist auch eine fleckenweise Anordnung der Gitter, auch mit verschiedenen Orientierungen, möglich.

Im letzteren Fall muß sorgfältig sichergestellt werden, daß keine Datenseiten in eine Gitterverbindung eingeprägt wird. Eine Scheibe mit einer fleckenartigen Anordnung der Gitter kann nur bei Ausnutzung des Beugungsbildes riullter Ordnung einfach gelesen werden.'

Das Gitter kann in irgendeiner bekannten Weise hergestellt werden: Durch Erzeugen von Strichen, z.B. durch Laserstrahloder Elektronenstrahl-Abtastung, oder durch Aufzeichnen eines Zweistrahl-Interferenzmusters in dem Photoresist.

Eine metallische Mutterscheibe, die mit einem Beugungsgitter versehen ist, kann zur Erzeugung einer großen Anzahl Kopien verwendet werden, die jeweils danach mit einem Resist beschichtet und mit Mikroabbildungen belichtet werden. Ein Präzisionssteuercomputer kann dann die Indizierung aller Kopien automatisieren und synchronisieren.

Ein Läserstrahl kann direkt zum Schreiben eines modulierten Beugungsgitters hoher Auflösung verwendet werden und kann beispielsweise eine Mutterscheibe mit 30 cm Durchmesser in weniger als 30 Minuten herstellen. Bei diesem Verfahren wird eine mit einem Photoresist beschichtete Mutterscheibe kontinuierlich gedreht, während ein modulierter Laserstrahl, der punktförmig auf die Scheibe fokussiert ist, radial nachgesteuert wird. Dies ergibt ein spiralförmiges, moduliertes Beugungsgitter.

Die auf diese Art aufzuzeichnenden Daten werden gepuffert und zu einem komplexen Format multiplext, um die Daten in einer zum Aufzeichnen geeigneten Reihenfolge zuzuführen, d.h. das Aufzeichnen kann nicht in Echtzeit erfolgen.

Γ .

Alternativ könnte dieses Verfahren einfach zum Aufzeichnen eines spiralförmigen Beugungsmusters auf der Scheibe angewendet v/erden, während andere Verfahren anschließend benutzt werden, um die Daten als Modulationen auf dem Gitter zu bilden.

Ein anderes Verfahren ohne Pufferung besteht darin, ein Laserrastermuster mit einem Punktdurchmesser von etwa dem halben Trägergitterabstand zu erzeugen, um jede Seite einzeln auf der Scheibe zusammenzusetzen. Dies würde eine einfache Ergänzung von Mutterscheiben mit neuen Seiten ermöglichen. Der hierfür erforderliche Laserstrahl-Deflektor . . erfordert außerordentlich hohe Qualitätseigenschaften, beispielsweise ist für ein Trägergitter mit 700 Linien/mm eine Auflösung von 1400 Punkten/mm in Verbindung mit einer Zu

griffszeit von 30 μεεσ ·. für eine Standard-Videoabtastrate erforderlich. Polygonale, kontinuierlich rotierende Multif acetteispiegel und holographische Gitterscanner haben die besten Ergebnisse.

Ein Elektronenstrahl kann ebenfalls zum Schreiben der Mutterscheiben verwendet werden und zwar entweder durch Einschreiben eines modulierten Gitters direkt auf den Slektronenstrahl-Resist oder durch eine Technik, die als Thermo-

plastaufzeichnung bekannt ist. Bei der Thermoplastaufzeichnung wird durch einen Elektronenstrahl eine Ladung auf die Oberfläche eines thermoplastischen Films aufgebracht, der auf ein ebenes Substrat aufgebracht worden ist. Der thermoplastische Film ist von dem Substrat durch einen Metall-

film getrennt und wird auf eine Temperatur oberhalb der Fließtemperatur des Kunststoffs erwärmt, so daß die Oberfläche sich unter der Wirkung der elektrostatischen Kräfte verformt. Der Metallfilm hat vorzugsweise einen abgestuften

Widerstand, so daß sich ein gleichförmiger Wärmeimpuls er-.

gibt. Bei diesen Verfahren ergeben sich immer glatte Kurven. Ferner ist es möglich,-die Punktgröße und damit die Ladungs-

3 Λ e ff R P —S SR PV. '

verteilung, den mittleren Strahlstrom, die Modulationsamplitude sowie den Wärmeimpuls geeignet zu bemessen, um geeignete Nutprofile und insbesondere sinusförmige Nuten zu erzeugen.

Rechteckige Nutprofile können durch Aufzeichnung in einem Elektronenresist mit Hilfe eines Elektronenstrahls erzeugt werden, und zwar mit einer typischen Nuttiefe von 0,9 μηι in einem Polymerisat bei 8 kV Elektronenenergie. Die Breite der Nut kann in der Weise eingestellt werden, daß man den Strom und die Punktgröße des Strahls einstellt; dadurch erhält man konsistente Formen.

Vorzugsweise erfolgt das Schreiben durch langsames Drehen der Scheibe auf einem Präzisionsdrehtisch, während ein

Elektronenstrahl in azimutalen. Spuren_radial;schreibt. Dieses Verfahren gestattet ein sequentielles Schreiben vollständiger Seiten, wobei Signale in normalem Videoformat ohne komplexe Pufferung und Multiplexen verwendet werden können. 20

Alternativ kann die Scheibe kontinuierlich gedreht und radial verschoben werden, wobei ein fester Elektronenstrahl zur Erzeugung eines Spiralgitters verwendet wird.

Mutteraufzeichnungen mit einem Elektronenstrahl weisen tendentiell eine höhere Auflösung auf als photomechanisch .oder mit einem Laser.hergestellte Mutteraufzeichnungen.

Nachdem eine Mutterscheibe aus einem thermoplastischen Kunststoff oder Resist hergestellt und entwickelt worden ist, wird eine Prägenmtter aus Metall hergestellt und dann kopiert. Eine metallische Prägemutter kann aus einer thermoplastischen Mutterscheibe durch Niederschlagen eines Metalls hergestellt werden, z.B. im Vakuum oder durch chemische Reduktion. Die Dicke des Niederschlags kann durch Elektroplattieren erhöht werden.

·"% ' 1 ' / 6 ^Jl fr=* £ ε - 32 -

^ Das Kopieren erfolgt bei thermoplastischen Scheiben unter . Verwendung einer Warmprägepresse. Die Temperatur der Mutter wird oberhalb der Glasfließtemperatur der thermoplastischen Scheibe gehalten, und ein Druck wird ausgeübt, um das Muttermuster auf die thermoplastische Scheibe zu übertragen.

Die Mutter und die thermoplastische Scheibe werden dann" getrennt, und letztere kann abkühlen.

Die Reproduktion einer Scheibe dauert bei diesem Verfahren '" etwa 10 Sekunden. Die Geschwindigkeit kann durch einen Wärmeimpuls erhöht werden, der von einem großen Stromimpuls ab-. geleitet wird, der an der Metallmutter anliegt; alternativ . kann zur Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit auf etwa 10 Stück/Sekunde das Erhitzen durch Radiofrequenz (RF-Heizen) erfolgen. Unter optimalen Bedingungen sind bis zu 10 000 Prägevorgänge mit einer einzigen Mutter möglich.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lesegeräts 18 für die vorstehend beschriebenen Scheiben. Ein oberes Ge-

häuse 19 trägt einen lichtdurchlässigen Schirm 20 und enthält nicht dargestellte Spiegel, um eine Abbildung auf den Schirm zu projezieren. Der untere Teil des Lesegeräts weist einen Durchbruch 21 zum Einführen der Scheiben sowie eine Eingabevorrichtung 22 in Form einer Tastatur auf. Beim Betä-

tigen der Tastatur kommt eine Ziehvorrichtung aus dem Durchbru_ch 21 heraus, und eine Scheibe wird in die Ziehvorrichtung eingelegt. Beim weiteren Betätigen der Tastatur wird die Ziehvorrichtung zurück in das Lesegerät gezogen.

Innerhalb des Lesegeräts ist ein Chassis 23 vorgesehen .

(vgl. Figur 6). Auf diesem Chassis 23 ist ein sich vertikal erstreckendes Lagerrohr 24 befestigt, das zur drehbaren Halterung einer Scheibenantriebswelle 26 Lager 25 aufweist, die an ihrem oberen Ende ein becherförmiges Teil 27 trägt,

das mit der Unterseite einer Scheibe in Eingriff kommt. Das untere Ende der Scheibenantriebswelle 26 trägt unterhalb des

Bodens des Chassis 23 ein Antriebsrad 28 mit einem mit Gummi abgedeckten Radkranz 29, der durch mehrere Speichen (z.B. 30) gehaltert wird. Der Radkranz 29 steht in Eingriff mit einer Welle 31 eines Gleichstrom-Analogmotors 32 mit einen Schwungrad 33. Dadurch erhält man eine 1 : 40 -Untersetzung zwischen dem Motor 32 und der Scheibenantriebswelle 26. Der Motor 32 ist um eine Achse 34 schwenkbar befestigt und -wird mit Hilfe einer Feder 35 so vorgespannt, daß die Welle 31 gegen den Radkranz 29 gedrückt wird. Das Schwungrad ist in einer Bohrung 36 im Boden des Chassis mit Zwi-

schenraum eingebaut. · .

Eine Querwand 37 sowie zwei aufrechtstehende Pfosten 38 bil- den vier Befestigungspunkte für verschiedene, nachstehend beschriebene Bauelemente«

Die vier Befestigungspunkte halten "zwei "Schienen, z.B. die eine dargestellte Schiene 39, die eine Führung für die vorstehend erwähnte Ziehvorrichtung bilden. Die Befestigungspunkte halten ferner zwei Führungsstangen (z.B. die eine dargestellte Führurigsstange 40), die Führungen für einen nachstehend näher erläuterten Lesekopf' bilden. Unterhalb der Führungsstange 40 ist eine Verstellschraubenspindel 41 vorgesehen, die durch einen der Pfosten 38 und durch die Querwand 37 drehbar gehaltert ist. Diese Verstellschraubenspindel 41 steht mit einem Gewindeteil in Eingriff, das an dem Lesekopf befestigt ist. Die Verstellschraubenspindel· 41 wird durch einen Gleichstrom-Analogmotor 42 mit einem Schwungrad 43 angetrieben.

Figur 6 zeigt ferner einen Gleichstrom-Analogmotor 44 mit einem Schwungrad 45, der über eine Nockenvorrichtung die Ziehvorrichtung und eine Scheibenklemmvorrichtung betätigt.

Das Chassis trägt ferner einen Spiegel 46, der Abbildungen auf den Schirm 20 gemäß Figur 5 reflektiert. In der Mitte des

L ' · J

'' Spiegels 46 ist eine Bohrung 47 vorgesehen, die durch ein . Teil des auf den Spiegel auftreffenden Lichts auf ein Photozellenfeld 48 auftreffen kann, um die Digitaldaten in den ' Spuren zu lesen. Dieses Feld 48 weist 256 einzelne Photozellen auf. ...

Ausführungsbeispiele des Lesegeräts werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren -7 und S näher erläutert; Figur 7 ist eine Teilschnittansicht des in Figur 6 dargestellten Chassis, wobei einzelne Bauteile entfernt sind, und

Figur 8 i'st ein Querschnitt des Lesekopfs. .

Figur 7 zeigt die Führungsstangen 40 und die Verstellschrau-

benspindel 41, die mit dem Lesekopf 49 in Eingriff stehen. ' ^: .

·- Der Lesekopf 49 gemäR den -Figuren 7 _unä_::8 weist zwei Hauptbestandteile auf, und zwar einen oberen Arm 50 und einen unteren Arm 51. Der Arm 50 ist am unteren Arm 51 angelenkt (Gelenkverbindung 52), und seine horizontale Orientierung kann mit Hilfe einer Schraube 53 eingestellt werden, die mit einem vom Arm 50 vorragenden Anschlag 54 in Eingriff steht. Der untere Arm 51 steht in Eingriff mit der Verstellschraubenspindel 41 , die in Schraubverbindung mit einer spielfreien Mutteranordnurig 55 steht. Gemäß Figur 3 sind die : Führungsstangen 40 ebenfalls in Gleitverbindung mit dem unteren Arm. Dieser untere Arm 51 trägt ferner ein Rohr 56, das einen Satz Projektionslinsen 57 enthält, und das ferner, einen Schlitz 58 aufweist, in dem eine weitere Linse einge-' setzt werden kann, um die optischen Eigenschaften des Strahlengangs zu verändern, um insbesondere die Vergrößerung des optischen Strahlengangs zum Abtasten der Digitaldaten mit Hilfe des Photozellenfeldes 48 anzupassen. .

Der obere Arm 50 trägt eine Lichtquelle 59 mit einem

'

ellipsoidförmigen Reflektor. Mit Hilfe eines Spiegels 60 am Arm 50 wird das Licht von der Lichtquelle 59 nach unten durch

«τι "" ·» · ß ~ö Ii to s _ ff

den Datenträger 1 zu den Linsen 5 7 reflektiert.

Der Arm 50 v/eist ferner einen mit einer Stange 62 in Eingriff stehenden Vorsprung 61 auf, die ein Teil der Ziehvorrichtung ist. Die Stange 62 wird betätigt, um den Arm 50 vom Arm 51 weg anzuheben, um das Einsetzen und Herausnehmen des Datenspeichers 1 mit der Ziehvorrichtung zu ermöglichen.

Eine Luftlageranordnung mit Luftlagerteilen 63 und 64 ist ebenfalls vorgesehen, um den relativ flexiblen Datenspeicher in der abgebildeten Fläche stabilisieren zu können, um die Abbildung relativ zum optischen System genau zu fokussieren.

Die Figur 7 zeigt ferner einen Schwenkarm 65, der die Stange 62 trägt und einen Teil der Scheibenklemrnvorrichtung bildet. Dieser Schwenkarm 65 ist über eine Gelenkverbindung 66 an aufrechtstehenden Stützen 67 des Chassis angelenkt (vgl. Figur 6).

Figur 9 zeigt ein Diagramm des optischen Strahlengangs in dem Lesegerät. Das Licht von der Lichtquelle 59 wird nach unten mit Hilfe eines Spiegels 60 durch den Datenspeicher und die Linsen 57 zu einem Spiegel 68 reflektiert (Figur 8). Der Spiegel 68 reflektiert das Licht horizontal zum Spiegel 46 und dann über Spiegel 7o'und 69 zu dem Schirm 20 innerhalb des Gehäuses 19. Etwas auf dem Spiegel 46 auftreffendes Licht tritt durch diesen hindurch zu dem Photozellenfeld 48. Die vorstehend zusätzlich erwähnte Linse 70 ist über eine Schwenkverbindung 72 schwenkbar befestigt und wird durch ein Solenoid 73 betätigt.

Figur 9 zeigt ferner schematisch eine alternative Ausführungs fqrm, bei der der Spiegel 46 um eine Achse 105 schwenkbar befestigt ist, um das Licht nach unten durch einen Durchbruch 106 auf einen Drucker 1Ο6¹ für beständige Kopien zu richten. Dieser Drucker kann beispielsweise nach einem üblichen Prinzip arbeiten, beispielsweise als Einfachpapier-

Kopierer, als Kopierer für Trockentoner-Zinkoxidpapier oder als Kopierer für photographisches Trockensilber-Papier.

Figur 10 zeigt die Siehvorrichtung für die scheibenförmigen Datenspeicher zusammen mit der Sehe ibenklemmvorr ich tung.

Die Figur 10 zeigt den über die Gelenkverbindung 66 an den Stützen 67 des Chassis angelenkten Schwenkarm 65. Die Stange 62 steht in Eingriff mit der Unterseite des Vor-Sprungs 61 des oberen Teils des Lesekopfes 49. Am freien Ende des Schwenkarms ist eine Gummibuchse 74 befestigt, die an ihrem unteren Ende einen-Scheibengreifer 75 mit einem konvexen Vorsprung 76 trägt; dieser Scheibengreifer 75 kommt in Eingriff mit der Bohrung 4 des scheibenförmigen Daten-Speichers und klemmt diesen auf das becherförmige Teil 27 gemäß Figur 6.

Gemäß Figur 10 weist der Motor 44 ferner eine Welle 77 auf, auf der eine Nocke 78 befestigt ist. Die Hocke 78 weist einen Ausschnitt 79 auf, der in Eingriff mit einem Anlageteil SO am unteren Ende einer vertikalen, verschiebbar gehalterten Welle 81 steht. Die Welle 81 ist mit einem Glied 82 des Schwenkarms 6 5 über eine Feder 83 und einen Vorsprung 84 des Gliedes 82 verbunden. Wenn der Motor 44 eingeschaltet wird, wird seine Drehbewegung auf die Nocke 78 übertragen, so daß das Anlageteil 80 aus dem Ausschnitt 79 gleitet und so das Anlageteil 80 und damit das Glied 82 und den gesamten Schwenkarm 65 anhebt. Der Schwenkarm 65 bleibt in dieser angehobenen Position während eines Hauptteils einer Umdrehung der Nocke 78. Mit dem Schwenkarm 65. wird eine an diesem befestigte Plattform 85 angehoben, die an ihrer Unterseite einen Teil 86 des Moirestreifen-Signalwandlers zum Lesen der "Spur 9 für den Winkelschritt auf dem scheibenförmigen Datenspeicher trägt. Der andere Teil des Signalwandlers ist in Figur 6 dargestellt und wird durch einen Vorsprung einer der wandförmigen Stützen 67 getragen. ·.

L . ^ J

' In der angehobenen Position des Schwenkarms 6 5 wird der obere Arm 50 des Lesekopfs ebenfalls durch die Stange 62 angehoben, so daß der scheibenförmige Datenspeicher zum Herausnehmen und Einführen mit Hilfe einer in Figur 10 gestrichelt eingezeichneten Ziehvorrichtung 88 frei ist. Zum Einführen eines Datenspeichers weist diese Ziehvorrichtung ein offenes Ende 89 sowie verschiedene Durchbrüche, z.B. 90 und 91 auf. Der Durchbruch 90 ermöglicht das Beleuchten mit dem optischen System des Lesekopfs durch einen scheibenförmigen Datenspeicher, wenn dieser auf der Ziehvorrichtung liegt. Der Durchbruch 91 ermöglicht in ähnlicher Weise den Betrieb des Moirestreifen-Signalwandlers mit seinen Teilen 86 und 87. Die Ziehvorrichtung trägt an ihrer Unterseite mehrere Läger, z.B.. das Lager 92 in Figur 10, die gemäß den Figuren 6 und 10 auf den Schienen 39 laufen. Das in Figur dargestellte Lager 92 ~ist durch-~elne~Schnxi3r~913"ini"t~e~inem Bauteil 94 verbunden, das am Chassis 23 angelenkt ist (Achse 95). Das Bauteil 94 weist eine gekrümmte Fläche 96 auf, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Achse 9 5 liegt, so daß

die Schnur 93 in allen Winkellagen des Bauteils 94 im wesentlichen in horizontaler Lage verbleibt. Das Bauteil 94 weist einen Vorsprung 95' auf, der mit einem Endschalter 97 (Figur 6) in Eingriff kommt, um die Endlage des Bauteils 94 zu ermitteln. Ferner ist am Bauteil 94 eine Rolle 98 befestigt, die über eine Schnur* 100 mit einer Feder 101 mit einer Rolle 99 verbunden ist. Die Rolle 99 ist in Figur 10 gestrichelt dargestellt und ist auf der Welle 77 so befestigt, daß sie relativ zu dieser frei drehbar ist. Die Rückseite der Rolle 99 weist eine segmentförmige Aussparung 102 auf, in der das

freie Ende des Vorsprungs 103 der Nocke 78 positioniert ist. Wenn das Anlageteil 80 auf dem kreisförmigen Außenumfang der Nocke 78 läuft, so steht der Vorsprung 103 in Eingriff mit der Rolle, so daß sich diese mit dem Motor 44 und damit· auch das Bauteil 94 dreht; dadurch gleitet die Ziehvorrichtung in , .

das Lesegerat hinein oder aus diesem hinaus.

L . J

Die Figur 11 zeigt ein Blockschaltbild des elektronischen Steuersystems des Lesegeräts. Diese Schaltung basiert auf einem Mikroprocessor 107 (z.B. Typ MC68O9). Detaillierte Informationen können beispielsweise dem Buch "An .

Introduction to Microcomputers" Bd. 2 (Some Real Products von Adam Osborne and Associates) entnommen werden.. Weitere Hinweise ergeben sich etwa aus Datenblättern der Firma Motorola.

Der Mikroprocessor 107 ist mit einem Systemdatenbus 108

. verbunden. Mit diesem Systemdatenbus ist ferner ein Schreib/ Lese-Speicher 109 über eine Addressier- und Interface-Logik.110 verbunden. Ein Festwertspeicher 112 ist ebenfalls rait dem Systemdatenbus über eine Addressier- und Interface-Logik 113 verbunden. Ein Zeitgeber 114 (z.B. Typ 6840) ist ebenfalls mit dem_Sy_st.emdatenbus_zur -Zeitvorgabe bei der Servosteuerung verbunden. Anschlüsse 115 für Eingänge und Ausgänge sind ebenfalls vorgesehen und mit dem System-^ Datenbus über eine Interface-Logik 116 verbunden. Mit den Anschlüssen 115 sind die Teile 86, 87 und 86' und 87' von Moirestreifen-Signalwandlern, die Eingabevorrichtung 22 sowie das Photozellenfeld 48 verbunden. Die Moirestreifen- ' Signalwandler sind mit den Anschlüssen über einen Vorwärts-Rückwärts-14-Zähler120 verbunden. Der Motor 44 ist ebenfalls mit den Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen ebenso wie die Endschalter einschließlich der Endschalter 97 und 97' verbunden.

Der Datenbus steht ferner mit einem Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler 117) mit 8 Bitauflösung zuzüglich dem Vorzeichen Bit in Verbindung, der einen Leistungsverstärker steuert, der wiederum die Motoren 32 und 42 über einen Multiplexer und Umschalter 119 antreibt.

Der Motor 32 ist in der gestrichelten Weise (Figur 11) mit den Moirestreifen-Signalwandlern verbunden, was die optische

Verbindung über die Steuerdaten-Spuren 9 und 11 wiedergibt. In ähnlicher Weise ist der Motor 4 2 mit dem Photozellenfeld (mit Dekodierlogik) 48 verbunden (vgl. die·gestrichelte Linie in Figur 11),'was die Datenverbindung über das optisehe System gemäß Figur 9 andeutet.

Nachstehend wird die Betriebsweise des -Systems näher erläutert.

Der Festwertspeicher 112 enthält die Programmdaten 'für den Grundbetrieb des Lesegeräts einschließlich der Funktionsdefinition für die Tasten der" Eingabevorrichtung 22. In Figur 11 sind zwei dieser Tasten mit L und S bezeichnet.

Zunächst wird die Bedienungsperson nach dem Einschalten des Geräts die Taste L betätigen, um den Motor 44 in die Drehrichtung zu versetzen, so daß die Ziehvorrichtung aus dem Durchbruch 21 heraustritt. Danach wird ein scheibenförmiger Datenspeicher durch das offene Ende der Ziehvorrichtung eingeführt und die Taste L wieder betätigt, um den Motor in umgekehrter Richtung in Betrieb zu setzen, so daß die Ziehvorrichtung zurück in das Lesegerät bewegt und der Schwenkarm 65 abgesenkt wird, um den Datenspeicher in der Position festzuklemmen. . . '

Beim Betätigen der Taste S wird eine Startfolge in der nach-. stehenden Weise ausgelöst.

Zunächst wird der Lesekopf in seine radial äußerste Lage verschoben, die durch einen Endschalter 97' (Figur 6} ermittelt wird, während die Scheibe mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird, so daß das System die Spur 7 abtasten kann. In diesem Zustand empfängt der Mikroprocessor Daten von dem Photozellenfeld 48 mit dem Decoder. Die Breite dieses Feldes ist mehr als ausreichend, um die radiale Breite der Spur 7 zu erfassen, so daß innerhalb bestimmter Exzen -

L . ^ J

Γ . _4ο · λ j η 1 Q C · I ι

trizitätsgrenzwerte die gesamte Spur auf das Photozellenfeld abgebildet werden kann. Entsprechend der Größe der Exzentrizität an einem bestimmten Winkel wird auf einem unterschiedlichen Satz von Photozellen das Bild der Bitsätze 17 abgebildet. Der Mikroprozessor kann die Zellen ermitteln, auf die gegebenenfalls die Führungsschienen abgebildet werden, und hieraus kann er drei Faktoren bestimmen:

a) Ob beide Führungsschienen innerhalb des Feldbereiches

sind,', und falls dies nicht der Fall ist, wird die Radiallage des Lesekopfes: entsprechend nachgestellt;

b) der tatsächliche Wert der Exzentrizität bei einer bestimmten Winkellage und Speicherung dieses Wertes in dem Schreib/Lese-Speicher 109;

c) es kann festgestellt werden, welche Photozellen sich an einer Stelle entsprechend"den~Poslt~iOnen "der" 20 Bits eines Bitsatzes 17 befinden.

Diese bestimmten Photozellen werden durch den Mikroprozessor . gelesen, um die individuellen Bitwerte zu bestimmen. Falls insbesondere beispielsweise festgestellt worden ist, daß eine bekannte Gruppe von 8 Photozellen des Feldes eine Position entsprechend einem vorgegebenen Bit haben, dann werden z.B. die Ausgangssignale von den mittleren vier Photozellen dieses Satzes gemittelt, um einen Bitwert zu er-• halten. Eine weitere Messung der Winkelposition kann nunmehr mit Hilfe des Signalwandlers (Teile 86 und 87) erfol^· gen, da dieser Signalwandler dann arbeitet, wenn der Lese-, kopf von der Spur 7 abgezogen ist.

on ·

Bei'dem nächsten Schritt wird die Scheibe an einer bestimmten Winkelposition angehalten, die der entspricht, bei der Lesekopf mit einer bestimmten radialen Spur 11 ausgerichtet ist. Die inkrementalen Bits in dieser Spur werden mit Hilfe eines Moirestreifen-Signalwandlers mit den Teilen 86 ^r

OC ·

und 87 * gelesen, dessen Position auf dem Kopf in Figur 7 dargestellt ist. Diese Position ist geringfügig näher an

L ... J

^Γ ??71 9 6 k ^Ί

der Scheibenmitte als die durch die Linsen 57 definierte optische Achse entsprechend der Ausdehnung der Spuren 11 in den zentralen Kreisring 6. Der Lesekopf wird radial nach innen durch Servosteuerung von der Spur 11 bewegt und erreicht die Spur 8 (oder eine bestimmte Spur der Spuren 8) und liest die Sätze der dort enthaltenen Datenbits seriell. Eine erste Zeichengruppe oder Wortgruppe auf der Spur 8 wird in das Mikroprozessorsystem eingelesen, so daß dieses den Scheibentyp ermitteln kann, insbesondere ob irgendeine Indexspur oder irgendeine Programmspur vorhanden ist, und ob zunächst auf eine Titel-Seite oder sogenannte Ablaufsteuer-Seite zugegriffen werden soll. Es können eine oder mehrere Spuren 8 mit Programmdaten vorhanden sein, die festlegen, in welcher Weise das Lesegerät auf die Datenindexinformation antworten soll; eine derartige Programminformation wird in den Speicher 109 zur anschließenden Verwendung während des Lesens des Datenspeichers eingelessen.

Wenn die von einer oder mehreren Spuren 8 gelesenen Daten

eine darzustellende Anfangsseite definieren, so berechnet der Mikroprozessor die nächste Radialspur, bewegt die Scheibe, bis der Lesekopf über der Spur liegt, und hält dann die Scheibe stationär, bis der Lesekopf sich radial zu der gewünschten Radialkoordinate für diese Seite bewegt hat.

*

Wenn diese Stufe erreicht worden ist, ist der Lesekopf so eingestellt, daß· die darzustellende Seite abgebildet wird, . dadurch hört das Mikroprozessorsystem auf, von dem Photo- · zellenfeld 48 Daten zu lesen und zieht die Linse 70 ab, damit diese Seite mit dem schematisch in Figur 9 dargestell-

ten optischen System dargestellt werden kann. Die Scheibe wird dann unter Servosteuerung des zum Erreichen einer Position erforderlichen Winkelabstandes gedreht, die der bekannten Winkelkoordinate dieser Seite entspricht. Diese radiale und winkelmäßige Servosteuerungspositionierung be- ·

findet sich unter der Steuerwirkung der Teile 86' und 87^l sowie 86 und 87 der beiden Signalwandler in Verbindung mit

L , J

r ·· _ ₄₂ _

den Motoren 42 und 32. Die Bedienungsperson kann weitere

Seiten durch Betätigen von Tasten auf der Tastatur auswäh-. len.

Beispielsweise können die einzelnen Seiten Seitenzahlen von z.B. 1 bis 9 000 aufweisen,, und die Bedienungsperson kann diese Seitenzahl eingeben, um zu der entsprechenden Seite zu zugreifen. Der Mikroprozessor wird diese Seitenzahl dekodieren zu einem entsprechenden radialen Koordinatenwert und einem Winkelkoordinatenwert für das Heraussuchen der Seite in der nachstehenden Weise.

Alternativ kann der Zugxiff über ein Indexierungssystem erfolgen:, das nachstehend näher erläutert wird. . Die Art, auf die das Servopositionierungssystera auf die Motoren 42 und 32 einwirkt, wird nachstehend näher erläutert.

Das System muß zwei Servoeinrichtungen aufweisen, und zwar die eine für die Steuerung der Drehlage der Scheibe durch den Motor 32 und die andere zum Steuern der Radiallage des Lesekopfes durch den Motor 42. Der einzige Unterschied zwischen den zwei Servoeinrichtungen besteht in dem von einem Algorithmus in dem Mikroprozessorsystem zum Berechnen der Motorsteuerspannung verwendeten Koeffizientenwert. Diese Koeffizienten werden in dem Festwertspeicher 112 gespeichert .. Die MotorSteuerdaten werden dem D/A-Wandler 117 zugeführt, der den Leistungsverstärker 118 so steuert, daß er die gewünschte Steuerspannung mit der richtigen Polarität oder dem richtigen Vorzeichen abgibt. Die radiale oder winke.lmäßige Steuerung wird durch den Multiplexer oder Umschalter 119 ausgebildet. . . .

, . Da jede Servoeinrichtung im wesentlichen gleich ist, wird nachstehend lediglich die zum Steuern der Winkelbewegung beschrieben.

r O O 7 1 O K 7. π

Von der ihm zur Verfügung stehenden Information kennt der Mikroprozessor zu jedem Zeitpunkt die gegenwärtige winkellage (Ist-Winkellage) der Scheibe und die gewünschte Winkellage (Soll-Winkellage) und kennt daher auch den noch zu überwindenden Winkelweg (Winkelabstand). Wenn dieser Winkelabstand außerordentlich klein ist, muß lediglich eine Feinsteuerung vorgenommen v/erden; wenn jedoch dieser Winkelabstand größer als ein vorgegebener Wert ist, so erfolgt die Positionssteuerung zunächst durch Grobsteuerung und dann durch Feinsteuerung.

Bei der Grobsteuerung erzeugt der Zeitgeber 114 ein Unterbrechersignal nach jeweils 8,9 ms, wobei dieses Zeitintervall die Hauptabtastperiode für das Servosystem ist. Der Grobsteuerungsalgorithmus des Systems besteht aus zwei Tei- - len: _.... : ... _

a) Eine Beschleunigungsphase, in der die volle Motorspannung durch den Leistungsverstärker angelegt wird, und

b) eine Verlangsamungsphase, in der eine Verlangsamungs-

spannung durch den Leistungsverstärker mit einem solchen Wert angelegt wird, daß der Motor mit.der Scheibe dann angehalten wird, wenn diese einen "Fensterbereich" um das endgültige Ziel herum erreicht hat.

Die Figur 12 zeigt zwei typische Geschwindigkeitsprofile in Abhängigkeit vom.Abstand. Der Koordinatenursprung ist ein Punkt X₁ für die Startposition und X„ und x' für zwei alternative Endpositionen. Bei dem in Figur 12 dargestellten Beispiel gibt der Transportweg von X. nach X₂ die Be-

³^ wegungsg'renze für das System an, bei der die Mbtorgeschwindigkeit für eine signifikante Motor-Gegen-EMK niemals groß genug ist. In diesem Fall erfolgt der Wechsel von der Beschleunigung zur Verlangsamung an einem Bremspunkt B,-der im wesentlichen auf halber Strecke zwischen X₁ und X„ liegt.

Wenn immer der zurückgelegte Weg, z.B. bis nach Xp' größer ist als X2~^x-| f wird ein Bremspurikt B' .berechnet, der nach dem

L , J

fee

Halbierungspunkt und insbesondere im wesentlichen an einer Stelle liegt, so daß B¹ χ X ' = BX^.

Daher gewährleistet die in dem Festwertspeicher 112 niedergelegte Software (Programm) die nachfolgende Schrittfolge. Zunächst werden die Ist-Position ermittelt und der Positionsfehler berechnet. Danach wird berechnet, ob sich dieser Fehler innerhalb eines vorgegebenen "Fensters" befindet, und falls, dies zutrifft, legt das Programm die Feinsteuerung fest. Andernfalls berechnet das Programm die Position B oder B* entsprechend dem vorher berechneten Fehler und legt dann an den Motor die volle Spannung. 8,9 ras später werden die Ist-Position und der Positionsfehler erneut berechnet, und es wird wiederum ermittelt, ob das "Fenster" erreicht worden ist. Falls dies nicht der Fall ist, stellt das System fest, ob der Punkt B oder, B.¹ __er_reicht worden_isi:,.„und falls dies zutrifft, beginnt die Verlangsamungsphase. Andernfalls bleibt die volle Spannung am Motor erhalten. Dieser Vorgang wird'nach jeweils 8,9 ms wiederholt. Die Figur 13 zeigt ein Flußdiagramm dieses Verfahrensablaufs.

• Schließlich wird der Bremspunkt B oder B' erreicht, und die . Verlangsamungsphase beginnt, in der eine durch einen Leistungsverstärker anzulegende Verlangsamungsspannung nach jeweils 8,9 ms berechnet wird. Der in dem System benutzte Algorithmus lavitet folgendermaßen:

K X^z .

V= - KX - K

^2Xe

In dieser Formel gibt der erste Terra die erforderliche Verlangsamung zum Anhalten an einem Zielpunkt wieder, und der zweite Term ist der Korrekturfaktor für die Gegen-EMK, und der dritte Faktor ist eine Korrektur zur Reibungskompensation, wobei . · '

X= der bei jeder Abtastperiode berechnete Positionsfehler ' ·..

X - berechneter Geschwindigkeitswert entsprechend der Abstandsänderung über die Abtastperiode dividiert durch die Abtastperiode und V =. die zur Verlangsamung erforderliche Motor spannung.

Die Abtastperiode wird bei diesem Beispiel so gewählt, daß der am meisten signifikante Koeffizient K. = 32, so daß lediglich eine Schiebeoperation' im Programm für die Berechnung des ersten Koeffizienten erforderlich ist. In dem Programm zur Berechnung des ersten Terms v/ird zur Einsparung von Mikroprozessor-Zeit für die Division eine Aproximationsroutine verwendet. Nach jeweils 8,9 ms mißt die Servoeinrichtung den exakten Wert von X , so daß sich aus dieser Appioximation keine akkumulierten Fehler ergeben.

Die Feinsteuerung erfolgt in der nachstehenden Weise:

.Zunächst wird der zu überwindende Abstand aus der bekannten Ist-Position und der gewünschten Soll-Position berechnet. Aus diesen Daten wird die Spannung auf der Basis berechnet, daß nach einem Beschleunigungsimpuls ein Verlangsamungs-

folgt impuls/ Die relativen Amplituden dieser Impulse v/erden zur Ermöglichung einer Rollreibung eingestellt, und ihre kombinierte Wirkung besteht darin, die Scheibe zu einer Bewegung mit einem einzigen kleinen Schritt zu veranlassen.

Die Schrittgröße wird durch die Breite der Impulse bestimmt,

die aus dem bekannten Positionsfehler vom Mikroprozessor berechnet wird

30

Die schließlich erreichbare Auflösung wird bestimmt durch die Reibung und die Steifigkeit der bewegten Teile. Wenn insbesondere der Motor lediglich einen sehr kleinen Schritt ausführt, bewegt sich die Scheibe nicht mit der geringen Bewegung des Antriebsrades 28 und springt zurück, wenn der Antrieb angehalten wird. Dies-ergibt eine minimale Schrittgröße

von weniger als 0,9 Bogenrainuten entsprechend 40 um auf dem Umfang der Scheibe.

Eine weitere Funktion des Mikroprozessors besteht in der Fokussierungseinstellung zum Kompensieren von Fokussierungsunterschieden zwischen der Spur 7 und den Spuren 8 bei verschiedenen Radien, wenn die Differenz der optischen Weglänge · zum Feld 48 dort bei einigen Radien ein schlecht fokussiertes

Bild erzeugen würden. - , ·.:

Wie nachstehend erläutert, wird die Scheibe derart durch ein Luftlager mit einstellbarem Luftdruck gehaltert, daß sie nicht mit bewegten Teilen in Berührung steht. Daher stellt beim Lesen durch das Feld 48 der Mikroprozessor den Luftdruck entsprechend der Radialposition des Lesekopfes ein. ·-.· " · ... - _._....--. - .-.-... .—.,--,.—.."

Ein alternatives Verfahren besteht darin, einen anderen optischen Weg für das Feld 48 zu schaffen. In diesem Fall bringt das Solenoid 73 in den optischen Weg eine schwach negative Linse sowie einen Spiegel, der das Licht zu einer Anordnung richtet, die auf dem Chassis befestigt ist und eine Linse 70 und ein Feld 48 im festen Abstand zueinander aufweist. Diese negative Linse kompensiert die Ab-Standsvariationen zwischen dieser und den Linsen 57 bei sich radial bewegendem Lesekopf.

Wie vorstehend ausgeführt, kann eine Digitalspur 8 vorgesehen werden, die eine Indizierungsinformation enthält. Ferner kann eine digitale Prograirvminf ormation als Software für den Leser gespeichert werden, die insbesondere zur Handhabung der Indizierungsdaten geeignet ist, das au£ der gleichen Scheibe vorhanden ist. Auf diese Art und Weise können verschiedene Indexierungsarten mit einer einzigen Ausfüh-

rungsform eines Lesegeräts kompatibel gemacht werden, in dem der Leser jedesmal dann einen Teil umprogrammiert, wenn eine Scheibe geladen wird.

L . . ^J

Ein hierfür geeignetes Indizierungs'schema verwendet sogenannte Koordinaten-Folgeindices. Diese Indizierung ist bei Datensätzen geeignet, wo die zu gewinnende Information nicht notwendigerweise durch einen einzigen Weg über einen sogenannten Entscheidungsbaum sondern durch eine logische Kombination beschreibender Parameter oder Schlüsselwörter beschrieben werden kann. In diesem Schema muß die Bedienungsperson die logische Kombination· der Schlüsselwörter, die die gewünschte Information beschreiben, über ein alphanumerisches, logisches Bedienfeld der Tastatur eingeben. Der . Prozessor interpretiert dann jede Schlüsselworteingabe und erhält aus dem Digitalindex von der Scheibe eine Liste der für diese Schlüsselwörter relevanten Seiten. Der Prozessor führt dann eine oder mehrere logische Operationen aus, um die gewünschte Seitenliste zu erzeugen, wobei die Seiten mit der eingegebenen-logischen.Kombination.der Schlüsselwörter in Übereinstimmung ist»

Ein. bevorzugtes Verfahren zur Implementierung eines derarti-

20

gen Index besteht in der Verwendung eines gesteuerten Vokabulars, das einen bestimmten Satz der erlaubten Schlüsselwörter ergibt. Daher wird zunächst der Bedienungsperson auf der optischen Anzeige eine sogenannte Menuseite der Dateinamen vorgelegt, die im wesentlichen die Kategorien der er-

laubten Schlüsselwärter beschreiben. Solche erlaubten Schlüsselwörter können, beispielsweise "Autor" oder "chemische Verbindung" sein. Durch Auswahl eines dieser Namen von der Menüseite greift das System über die Digitaldaten auf der Scheibe auf eine entsprechende Untermenuliste der erlaubten

30

' '" Schlüsselwörter innerhalb der ausgewählten Dateinamenkategorie zu. Die Auswahl eines Schlüsselworts aus dieser Liste führt zu einem Wiederaufsuchen der Liste der Seiten durch das System, die für dieses Schlüsselwort relevant sind und legt sie in einer Benutzerdatei in dem Prozessorspei-

· ·

eher ab. Alternativ kann die Bedienungsperson eine

Kombination Boolean¹sehe/der dargestellten Schlüsselwörter spezifizieren,

•j s.o daß die geeignete Seitenliste vom Index ausgewählt wird und in die Benutzerdatei eingegeben wird. Von Schlüssel-Wörtern innerhalb verschiedener Dateinamenkategorien können mehrere Benutzerdateien erzeugt werden. Schließlich kann die Bedienungsperson eine logische Kombination.einiger oder aller Benutzerdateien eingeben und, wie vorstehend erläutert, eine Trefferliste erzeugen.

Durch Wahl entweder des Dateinaraens oder der Schlüsselwörter muß die Bedienungsperson lediglich eine Zahl eintasten, die dem Ausdruck .entspricht, der auf der Menuseite auf dem : Schirm dargestellt wird. Dies ermöglicht den Einsatz einer einfachen und billigen numerischen Tastatur und·gestattet eine einfache Bedienung.

Ein anderes für das erfindungsgemäße Lesegerät geeignetes Indizierungssystem i"st™"e"iir~lrrerarchi'scTier Index mit Präkoordinaten, wobei die Bedienungsperson einige bestimmte Informationen hinsichtlich eines in dem Datensatz enthaltenen Gegenstandes benötigt, z.B die Teilenummer einer Komponente eines Automobils. .

Bei diesem System wird der Bedienungsperson eine Hauptmenuseite vorgelegt, die die in den Datensatz enthaltenen Hauptabschnitte auflistet-, z.B. Motor oder Getriebe. Durch Auswahl eines Abschnitts wird der Bedienungsperson eine andere Menuseite vorgelegt, die eine detailliertere Auswahl innerhalb des ausgewählten Abschnitts ermöglicht. Dies wird solange fortgesetzt, bis die letzte Menuseite die von der Bedienungsperson gewünschte Information zeigt.

Datensätze, die lediglich einen einfachen optischen, hierarchischen Index benötigen, erfordern nicht die Speicherung signifikanter digitaler Informationen auf der Scheibe, da die vorgegebenen Menuseiten eine absolute Seitenzahl angeben können, auf die die Bedienungsperson in der vorstehend beschriebenen Weise zugreifen kann.

.1 Bei großen Systemen können mehrere Scheiben zum Speichern aller "Seiten" eines Datensatzes erforderlich sein, und die erforderliche Indexierung und Programmierung ist möglicherweise relativ umfangreich. In diesem Fall kann eine vollständige Scheibe für Indexierungs- und Programmdaten vorgesehen werden, so daß deren Zonen 10 vollständig aus digitalen Datenspuren 8 bestehen. Eine derartige Scheibe wird zunächst dem Lesegerät zugeführt, um in den Speicher 109 die Daten einzugeben,-die zum Betrieb mit den Analogdaten der übrigen Scheiben erforderlich sind.

Schließlich soll das für das Lesegerät erforderliche Fokussierungssystem näher erläutert werden, mit dem die Vertikallage der abgebildeten Fläche der Scheibe relativ zu den Linsen 57 eingestellt wird. Es wird beispielsweise ein System gewählt, das die Scheibe nicht berührt, um sicherzustellen, daß die Scheibe bei der Drehbewegung nicht beschädigt wird, und daß auf die Scheibe kein Zug ausgeübt wird, das die Belastung des Motors 32 erhöhen würde. Om diese Belastung zu minimalisieren, wird die Scheibe lediglich an ihrem zentralen Kreisring 6 gehaltert, so daß der verbleibende Teil der Scheibe um einen mit dem Radius variierenden wert nachgeben kann; dies erschwert die Fokussierung des Systems, was ein Nachstellen des optischen Systems er-

forderlich macht. * . .

Es wird daher an dem Lesekopf ein Luftlagersystera vorgesehen, da dies nicht nur die Scheibe beim Abbilden ohne Berührung abstützt, sondern auch geringfügige Nachstellungen beim Luftdruck zur Feinfokussierung ermöglicht.

Figur 14 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Luftlageranordnung. Das obere Luftlagerteil 63 weist zv/ei aneinander anliegende Platten 150 und 151 auf, die an einer Platte hängend befestigt; diese.Platte 152 bildet einen Teil des Arms 50 des Lesekopfs unterhalb des Spiegels 60 und weist

eine Bohrung 153 für den optischen Strahlengang des Lesekopfs sowie eine Bohrung 153¹ als Durchlaß für Licht von dem Teil 86' des Moirestreifen-Signalwanälers auf.

Die Platte 150 ist eine Lu-ftzuführplatte, in deren Unterseite eine Nut 154 vorgesehen ist, der über einen flexiblen Schlauch 155 Druckluft zugeführt wird; dieser Schlauch verläuft entlang dem Arm 50 des Lesekopfs und ist an diesem Arm befestigt. Die Platte 150 weist für die optischen Strahlengänge Bohrungen 156 und 156'· auf.

Die Platte 151 ist eine Schubplatte mit Bohrungen 157 und 157' für die optischen Strahlengänge und mit mehreren Durclässen 158, z.B. 0,178 rom Durchmesser, die sich beim Betrieb in die Nut öffnen und so Luftstrahlen bilden, so daß sich eine Drucklu-f±.schi_:chjt_r-_:zwi_schen der Scheibe und der. Platte 151 bildet.

Mit Gewinde versehene Bolzen 159 erstrecken sich frei durch die Platte 152 und sind in die Platte 150 eingeschraubt, so daß das Luftlagerteil 63 vertikal gegenüber der Platte 152 bewegt werden kann, sich dabei jedoch nicht dreht.

Das untere Luftlagerteil 64 weist eine Luftzuführplatte 160 und eine Druckplatte 161 auf, die miteinander verbunden sind und für den optischen Strahlengang Bohrungen 162 und

163 sowie für den Durchtritt von Licht zu dem Teil 87' des · Signalwandlers Bohrungen 162¹ und 163¹ auf v/eisen. Dieses Lager ist am unteren Arm 51 des Lesekopfs starr befestigt.

Dem Luftlagerteil .64 wird mit Hilfe eines flexiblen Schlauchs

164 Luft zugeführt, der am Arm 51 des Lesekopfs befestigt ist.

Die Schläuche 1.64 und 155 sind über ein einstellbares Nadelventil 165, durch das Luft in die Atmosphäre abgegeben werden kann, mit einem elektrisch angetriebenen Kompressor 166

verbunden, der auf den Chassis befestigt ist. Dieser Kompressor erzeugt einen Überdruck von etwa 0,35 kg/cm². Man erhält so zwei Druckkissen, zwischen denen sich die Scheibe dreht. Den beiden Kissen wird Luft mit" einer Rate von 0,5 l/min, zugeführt, so daß die Scheibe zwischen den Kissen angehoben wird, wobei der Abstand zwischen der Scheibe und jedem Kissen etwa 30 μπι beträgt. Durch Einstellen des LuftStroms mit Hilfe des Ventils. 165 können die Höhe der Scheibe und des oberen Lagers zur Feinfokussierung einge-10. stellt werden. Eine -Grobfokussierung erhält man durch die Anordnung der Linsen 57 in einem Rohr, das in das Rohr 56 des Lesekopfs (Figur 8) eingeschraubt wird:

Zur Steuerung des relativen Drucks können weitere Nadelventile 167 und 167' vorgesehen werden. Das Ventil 165 wird, in der vorstehend beschriebenen Weise durch den Mikroprozessor gesteuert, und alle drei Ventile können von Hand zur Feinfokussierung der optischen Abbildungen eingestellt werden.

Alternativ kann das Lagerteil 63 starr an der Platte 152 befestigt werden, und die Druckdifferenz zwischen den einandergegenüberliegenden Seiten der Scheibe wird zum Fokussieren durch Einstellen eines oder beider Ventile 167 und 167" gesteuert. . ·

Wie vorstehend bereits ausgeführt, können die thermoplasti-Scheiben für das obige Lesegerät in einfacher Weise und in großen Mengen durch Prägen oder Stanzen mit Hilfe einer Mutterscheibe hergestellt werden

' *

Die Mutterscheiben werden in einem Studio hergestellt, wie es z.B. in bevorzugter Weise schematisch in Figur 15 dargestellt ist. Die im Studio verwendeten -Scheiben sind bereits mit einem Trägerfrequenz-Gitter versehen, beispielsweise mit Hilfe eines Neumann'sehen Stichels. Auf diese Scheiben wird dann der Resist beispielsweise durch ein Schleuderver-

fahren aufgetragen. Diese Scheiben werden dann mit Hilfe eines Elektronenstrahl-Aufzeichnungsgeräts 170 beschrieben, der mit einer Strahlverdunkelung ausgerüstet ist, um solche Bereiche des Resist, die nicht moduliert werden sollen, nicht zu aktivieren, z.B. zwischen den Daten-"Seiten". Strahlverdunkelung erfolgt bei diesem Beispiel durch S tür ah 1-auslerikung. Das Aufzeichnungsgerät weist eine Aufzeichnungskammer 171 mit einem Volumen von 225 1 auf, die während der Aufzeichnung mit Hilfe einer Diffusionspumpe 172 bis

—A -3 auf einen Druck von 10 " bis 10 Torr evakuiert wird. Dieses Arbeitsvakuum wird ferner durch eine Diffusionspumpe 174 aufrechterhalten, die mit dem Anodenteil einer Elektronenkanone 173 verbunden ist, die eine Kathode aus Lanthanhexa-. borid aufweist. . ' -. .

- Die Elektronenkanone verwendet eine L'äB;.-Stange 'mrt>quadratischem Querschnitt (1 mm Kantenlänge), wobei die Spitze auf einen Krümmungsradius von 5 μπι angespitzt ist. In der Nähe dieser Stange und um diese herum ist eine Wolfram-Heizwicklung angeordnet, die mit der Stange nicht in Berührung steht und die gegenüber der Stange auf einem negativen Potential gehalten wird. Die Stange wird sowohl durch die Strahlung als auch durch den Elektronenbeschuß von der Wolframspule geheizt.

' .·· '' . ; ·. . Das angespitzte Ende der Stange wird in die Nähe einer . 0,5 bis 1 mm großen Bohrung und konzentrisch zu dieser in einer Tantalscheibe eines Welmelt-Gitters gebracht, das zum Steuern des Strahlstroms moduliert werden kann. Diese Modulation ist zwar vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt er- · forderlich, da eine Strahlmodulation auch durch die Strahlverdunkelung erreicht wird. Das Gitter wird daher mit .. ,...-.. selbsttätiger Vorspannung betrieben, damit man einen gesteuerten und konstanten Strahlstrom erhält. Sowohl die Spitze als auch das Gitter werden auf etwa -20 kV gegenüber Erdpotential gehalten.

Die Anode befindet sich auf Erdpotential und ist parallel und im Abstand von etwa 2 ram zum Gitter angeordnet. Der austretende Strahl tritt durch eine 1 mm-Bphrung im Zentrum des Gitters. Die gesamte Elektronenstrahlbeschleunigung erfolgt in dem Gitter-Anode-Bereich. Dieser Bereich bildet ferner eine elektrostatische Linse, die einen Fokus oder eine Abbildung eines emittierenden Bereichs der Kathodenspitze in dem Gitter-Anode-Raum erzeugt. Zum Ausrichten der Anode mit der optischen Achse sind in dem Raum in dem T-Stück 176 10' unterhalb der Elektronenkanone 173 Justierspulen vorgesehen.

Das T-Stück 176 ist. die Stelle, an der das Kolonnenpumpen erfolgt, da in diesem Bereich ein Hochvakuum erforderlich ist. Die sich in diesem Bereich befindlichen Komponenten (Gitter, Anode) werden im Betrieb ziemlich warm, da jedoch die Bauteile hauptsächlich aus Edelstahl hergestellt sind, kann das Ausgasen mit dem vorhandenen Punktsystem überwunden werden. In diesem Bereich befinden sich die Einrichtungen, sowohl für die Strahlverdunkelung als auch für die Strahlausrichtung.

Unterhalb des T-Stücks 176 sind elektromagnetische Kondenserlinsen 177. Es sind zwei Kondenserlinsen vorhanden, die in üblicher Weise assymetrisch sind und gleichen Bohrungsdurchmesser aufweisen. Der Bohrungsdurchmesser beträgt D = 20 mm,

der ausreichend groß ist, um ein Auskleidungsrohr aus Messing aufzunehmen. Das Auskleidungsrohr führt durch beide Kondenserlinsen und ist am oberen und unteren Ende so vakuumdicht, daß beide Sätze der Linsenpo_lstücke sich in der Luft befinden. Die Spulen der Linsen weisen 200 Windungen auf, die leicht 5 A aufnehmen können.

Unterhalb der Linsen 177 befinden sich ein Steuerteil 170 und eine. Endlinse 179. Das S.teuerteil weist ein Kolonnen-Trennventil sowie eine Strahlbegrenzungsblende (Bohrung) für die Endlinse auf. Diese Blende ist im Betrieb feststehend,

Ll ι ^ ν -»

sind jedoch Einrichtungen zur- Verschiebung in X- und Y-Richtung vorhanden, damit die Blende genau auf die elektronenoptische Achse zentriert -werden kann. Dies ist erforderlich, bevor eine genaue Kompensation der Elektronenstrahl-Abtastaberration vorgenommen werden kann.

Die.Kolonnentrennung erfolgt durch ein einfaches Klappenventil mit einem O-Ring im Ventilteller, der eine Abdichtung nach oben auf eine horizontale Fläche'vornimmt. Der Sitz für die Dichtung weist eine lose Gelenkhalterung auf, so daß er bei Beaufschlagung die richtige Stellung einnehmen kann.

Der übrige Teil des-Systems gemäß Figur 15 bezieht sich auf Einrichtungen zum Eingeben und Formatieren der Daten in .15 eine Form, die für das Elektronenstrahl-Aufzeichnungsgerät geeignet ist.

Das System basiert auf einem Prozessor 130 (z.B. Hewlett Packard HP1OOOF) mit einem Festplattenspeicher 181, einem Drucker 191 und einer Konsole 192 (IIP2647) . Dieses System ermöglicht die erforderliche Verarbeitung zur Seiten-For- matierung, zum Elektronenstrahlbetrieb und zur Indexerzeugung . '"'

Die schnelle Datenübertragung zwischen dem Zentralprozessor und einem Elektronenstrahl-Interface -18 2 erfolgen bei dem beschriebenen System über einen Standard-Datenbus 183 (z.B. IEEE 488). Dieser Datenbus leitet die Daten zu dem Elektronenstrahl-Aufzeichnungsgerät in dem Fall, wenn die Daten von dem Computer herrühren. Der Datenbus überträgt auch die Steuerinformationen zwischen dem Computer und dem Interface 182. Ferner ist mit dem Datenbus eine intelligente Steuereinheit 184 (z.B. HP 2240) verbunden, die mit dem Sentral-, . prozessor 180 in Verbindung treten kann und Steuersignale für zvjei Fxlmfernsehabtastgeräte 185 und für den. dazugehörigen Datenwegumschalter 175 erzeugt.

Der Datenweg zwischen den Geräten 185 und dem Aufzeichnungsgerät 170 befindet sich außerhalb des Computersystems. Dies stellt sicher, daß die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen diesen Einrichtungen nicht durch das Cornputersystem begrenzt ist.

Das Computer system kann Eingangsdaten von verschiedenen Quellen* annehmen, z.B. von einer Floppy-Disc-Einheit 186 oder von einem 9-Spur-Magnetbandgerät 187. Ferner ist ein lokaler Faksimileeingang 188. vorhanden, mit dem geringe Mengen an Daten auf festen Trägern unabhängig von den Videogeräten eingegeben werden können. Zur manuellen Dateneingabe sind mehrere Bildwiedergabegeräte 189 über einen Multiplexer 190 mit dem Prozessor verbunden; dabei können die Daten in Textform zur Aufnahme in die optischen "Seiten" der Scheibe (Datenspeicher) oder Indexdaten sein,-- . ... :,- -..-.--. — .....

Beim Transfer der Daten zum Elektronenstrahl-Aufzeichnungsgerät müssen diese in Linien und Rahmen unterteilt sein und mit der richtigen Frequenz ankommen. Zu diesem Zweck erhalten die mit dem Datentransfer zusammenhängenden Systemelemente ihre Zeitgebersignaie von einem Satz von Hauptsynchronisationsimpulsen. Diese Impulse werden zentral erzeugt und zu den entsprechenden Stellen in dem System verteilt, z.B. zum Prozessor 180, zu den Geräten 185 und zum Interface 182. »

Eine minimale Datenrate von 4 M bit/sec. sollte bei diesem Studio vorhanden sein. Diese Datenrate ist kompatibel mit der Elektronenstrahl- und Elektronenresist-Technologie.

Der Datensatz selbst kann von einem elektronischen Speicher oder von einem festen Speichermedium herrühren. Insbesondere • bei einem neuen Datensatz ist eine erhebliche Menge an ³^ Indexdaten erforderlich. Das minimale Erfordernis ist ein Datenstrom von 4 M bit/sec, der dem Aufzeichnungsgerät zu-

r · ' *% *} η ι f% C i ~ι

' geführt v/erden muß, und zusätzlich müssen diese Daten in Linien und Bilder analog zum TV-Signal unterteilt werden. Die Servoerfordernisse an das Aufzeichnungsgerät zurr. Drehen • und Verschieben der Scheibe sind derartig, daß zusätzlich die Datenbilder (Datenrahmen) in regelmäßigen Intervallen kommen müssen, um eine richtige Plazierung der Mikrofilmabbildungen auf der Scheibe sicherzustellen.

Da eine Seite etwa 4 M bit Informationen enthält und bei- ^⁰ spielsweise 4800 Seiten pro Scheibe vorhanden sind, sind die von einem Abtastgerät für den festen Aufzeichnungsträger herrührenden Genauigkeitsanforderungen derartig, daß vorzugsweise ein Zwischenträger für die Speicherung der Abbildungen verwendet wird, die von einem festen Speichermedium, beispielsweise einem Mikrofilm, herrühren.

Die Vorbereitung der Daten erfolgt dann in der nachstehenden Weise:

Der Informationsgeber wird einer Mikrofilmkamera zugeführt,

um mit seiner Eigengeschwindigkeit die optischen Seiten seines Datensatzes zu akkumulieren. Diese Seiten werden sequentiell zusammen mit einem eindeutigen Bildindentifikationscode auf einer Mikrofilmspule gespeichert. Nach Übertragung des Inhalts des festen Speichermediums auf den Film

befinden sich die Daten in einer Form, der wesentlich einfacher mechanisch gehandhabt werden kann. Die beiden FiImfernsehabtastgeräte 185 tasten den Mikrofilm mit einer geeigneten Geschwindigkeit ab, d.h. diese Geräte werden zum Abspielen eines Films mit hoher Geschwindigkeit verwendet,

der aus 'einem Informationsgeber hergestellt worden ist.

Große Datensätze sind bereits in elektronischer Form vorhanden. Dies ergibt sich aus der zunehmenden Verwendung Von computergesteuertem Photosatz und Computerausgabe·auf

. '

Mikrofilme.

- -57 -

Der physikalische Transfer von Computerdaten kann.mit Hilfe des 9-Spur-Magnetbandgerätes 187 erfolgen. Es ist jedoch nicht sicher,' daß die auf dem Band befindlichen Daten in <« einem Format sind,, das mit der Datenstudio-Software kompatibel ist. Die Datenstudioeinrichtungen können kodierte Daten aufnehmen und sie in das von dem Aufzeichnungsgerät geforderte Rasterformat übertragen. Die Transkription der _f._ ausgegebenen Daten irgendeines Datensatzes in ein geeignetes Format kann jedoch in einigen Fällen das Schreiben eines speziellen Programms erforderlich machen.

Die von einem Benutzer vorbereiteten Indexdaten können dem System beispielsweise mit Hilfe einer Floppy-Disc-Einheit oder einem Magnetband eingegeben werden. 15- · ". '

Figur 16 zeigt schematisch eine Modifikation, bei,der ein orthogonales x-y-Koordinatensystem verwendet wird.

Bauteile in Figur 16, die denen bei der vorstehenden Aus~ führungsform entsprechen, weisen die gleichen Bezugszeichen auf.

Bei dieser Ausführungsform besteht der Datenspeicher 1 aus einem ebenen, rechteckigen Blatt mit x- und y-Achse, wobei die Position in y-Richtung durch die digitale Spur 9 absolut vorgegeben wird. Neben der Spur 9 sind eine y-Spur 7 mit linearer Schrittweite und Spuren 8 für digitale Daten. Die Spuren 11 für inkrementale x-Werte unterteilen das Blatt des Datenspeichers 1 in Zonen 10 für die Informationsspeicherung mit Bereichen 5 für "Seiten" für analoge Informationen oder digitale Spuren für die Indexierung und für Programrndaten. Ein Streifen 6¹ wird frei von Daten gehalten und bildet einen Klemmbereich. Der Streifen 6¹ wird durch Bauteile 200 an zwei Punkten lösbar festgeklemmt, die von einem in x-Richtung verschiebbaren Träger 201 gehaltert werden. Der Träger 201 steht in Eingriff mit einer Verstellschrauben-

L ' -J

spindel 4ΐ', die über ein Kardangelenk 71' durch einen Motor 32 angetrieben wird. .

Der Lesekopf 49 ist genau so ausgebildet wie in den Figuren . 7 und 8, jedoch mit der Ausnahme, daß kein.halbkreisförmiger Ausschnitt erforderlich ist, um das mittlere Stützteil einer Scheibe aufzunehmen. Daher sind ebenso wie bei Figur Luftlagerteile 63 und 64, eine Lichtquelle 59, ein Spiegel 60 sowie die übrigen Teile vorgesehen. Die Verstellschraubenspindel 41 ist ebenfalls mit dem Motor 42 über das Kardangelenk 71 und das Schwungrad 43 verbunden..Das elektronische und das optische System sind wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ausgebildet.

. '

Claims (50)

1. r . _ ₅₉ _

   Erfindungsanspruch

   1. Optisches Datenspeichersystem mit

   a) einem im wesentlichen ebenen Datenspeicher (1) mit zur Speicherung von Informationen vorgesehenen Zonen (10), die optisch mit nichtkohärentem Licht lesbar sind und
   . b) einem Lesegerät mit

   b.) einem Lesekopf (49)mit einem optischen System ohne Laser, zur Erzeugung einer Abbildung der Da

   ten in den Zonen (10) , und

   b„) einem Antrieb zur. Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Datenspeicher (1) und dem Lesekopf (49), so daß letzterer verschiedene Bereiche des Datenspeichers abbilden kann, gekennzeichnet da-

   c). der Datenspeicher (1) zur Definition der ersten und der zweiten Koordinate eines zweidimensionalen Koordinatensystems für den Datenspeicher Steuerdaten-Spuren (7, 8, 9, 11) aufweist, die .

   C^) eine Spur (7) für absolute Steuerdaten aufweist, die sich von den Zonen (10) für die Informationsspeicherung unterscheidet, sich in Richtung der ersten Koordinate erstreckt und absolute Positions daten für die erste Koordinate liefert, sowie c~) zusätzlich zu der Spur (7) für die absoluten

   Steuerdaten eine Spur (11) für die Positionsdaten der zweiten Koordinate umfaßt, und d) das Lesegerät

   d.|) eine Eingabevorrichtung (22) zur Festlegung der ge wünschten Vierte für die erste und die zweite Koordinate eines Bereichs der zu lesenden Zonen (10) für die Informationsspeicherung sowie

   d„) eine Servoeinrichtung mit einem Lesekopf (49) aufweist zum Lesen der Steuerdatenspuren (7, 8, 9,

   11) ohne Berührung des Datenspeichers (1) und zum Betätigen des Motoren (32, 42) aufweisenden

   Γ . - 60 -

   Antriebs in Abhängigkeit von den gelesenen Steuerdaten und den- gewünschten Vierten, so daß der Le-' sekopf (49) den durch die gewünschten Vierte defi

   nierten Informationsspeicherbereich abbildet.
2. 2. Optischer Datenspeicher mit im wesentlichen ebener Schei-'benforrn mit durch nicht-Laserlicht optisch lesbaren Z-onen (•10) für die Speicherung von Informationen, gekennzeichnet dadurch, daß Spuren (7, 8, 9, 11) vorgesehen sind, die Steue'rdaten speichern und die radialen Koordinaten und die Winkelkoordinaten des Datenspeichers definieren, eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Spur (7.) für absolute Werte aufweisen, die sich von der Zone (10) unterscheidet und absolute Winkelpositionsdaten angibt, sowie Spuren (11) zur Angabe der radialen Positionsdaten aufweisen, um den wahlweisen Zugriff zu irgendeinem der einzelnen Datenbereiche in den Zonen. (10) zu ermöglichen.
3. 3. Datenspeicher nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Spur (7) für die Absolutwerte Steuerdaten enthält, die die Absolutwerte digital definieren.
4. 4. Datenspeicher nach ,.-Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Spur (7, 8) ringförmig ist, auf der die Digitaldaten als in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Zeichen in Form von Bitsätzen .(17) gespeichert sind, die jeweils eine sich in Radialrichtung erstreckende

   Bitreihe aufweisen. '

   . "
5. 5. Datenspeicher nach Punkt 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Spur (7) für die Absolutwerte eine ringförmige Datenspur ist, .-

   °° 6. Datenspeicher nach Punkt 2, 3, 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß sich mindestens eine ,Steuerdaten-Spur

   L . . J

   r · 4\ 's η \ <\ C ί ~ι

   - οΐ - /

   in Ümfangsrichtung erstreckt und an mindesteng einer Seite durch eine kreisförmige Führungsschiene (16) in Form einer Spur angrenzt, die eine radiale Begren-

   * zung zu der steuerdaten-Spur bildet. . 5
6. 7. Datenspeicher nach einem der Punkte 2 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Steuerdaten-Spuren zusätzlich

   ³' * zu der Spur für die Absolutwerte eine Spur (9) aufwei-

   sen, die die inkrementalen Winkeldaten bestimmt. 10
7. 8. Datenspeicher nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Spur (9) für die inkrementalen Daten in einem Umfang sbereich des Datenspeichers angeordnet ist.
8. 9. Datenspeicher nach einem der Punkte 2 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zu der Spur (7) für Absolutwerte mindestens eine sich in Ümfangsrichtung erstreckende Spur (8) für digitale Daten vorgesehen ist. .
9. 10. Datenspeicher nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Spur oder die Spuren (8) für digitale Daten Informationsindexierungsdaten enthalten.
10. 11. Datenspeicher nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Spur oder die Spuren (8) für digitale Daten Steuerdaten in'der Form eines Computerprogramras enthalten, das die Verwendungsart der Indexierungsdaten definiert. · .

    . .
11. 12. Datenspeicher nach einem der Punkte 2 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß/die Einrichtung für die Angabe der radialen Positionsdaten mindestens eine sich radial erstreckende Spur (11) ist, die sich von den Zonen (10) ° für die Informationsspeicherung unterscheidet.

    L . J

    - 6
12. 13. Datenspeicher nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die sich radial erstreckende Spur (11) ink rementale Positionsdatenelemente aufweist.

    '5 14. Datenspeicher nach einem der Punkte 2 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die. Datenelemente in den Spuren für die . Steuerdatei! durch Amplitudenmodulation der Reliefhöhe eines Musters des Oberflächenreliefs des Datenspeichers gespeichert sind, wobei die Reliefvariatio- nen in mindestens einer Ordnung des Beugungsbildes optisch lesbar sind.
13. 15. Datenspeicher nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Datenelemente als Datenbits gespeichert werden, die jeweils einen im wesentlichen flachen, zu 1OO % modulierten Bereich aufweisen, der von unmodulierten ReliefVariationen umgeben ist.
14. 16. Datenspeicher nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Datenelemente als Datenbits gespeichert werden, die jeweils einen Bereich der ReliefVariationen aufweisen, der von einem im wesentlichen flachen, zu 100 % modulierten Bereich umgeben ist.
15. 17. Datenspeicher nach Punkt 9 und einem der Punkte 12 bis 16 oder nach Punkt 9, 10 oder 11,- gekennzeichnet dadurch, daß die Zonen (10) für die Informationsspeicherung mehrere digitale Datenspuren aufweisen. .
16. 18. Datenspeicher nach einem der Punkte 2 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Zonen (10) für die Informationsspeicherung Seiten (5) für die Information aufweisen, die diskrete Bereiche des Datenspeichers (1) einnehmen, wobei jede Seite (5) vollständig durch nichtkohärente Beleuchtung abgebildet werden kann.
17. 19. Datenspeicher nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, 'daß jede. Seite (5) im wesentlichen' rechteckig ist.
18. 20. Datenspeicher nach Punkt 18 oder 19, gekennzeichnet da-. durch, daß die Seiten (5) in konzentrischen Ringen angeordnet sind.
19. 21. Datenspeicher nach Punkt 18 oder- 19, gekennzeichnet dadurch, daß die Seiten (5) spiralförmig angeordnet sind. .

    . .
20. 22. Datenspeicher nach einem der Punkte 18 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß bei mehreren Seiten (5) jede Analogdarstellung von Informationen enthält
21. 23. Datenspeicher nach einem der Punkte 18 bis 22, gekennzeichnet dadurch, daß die Daten auf den Seiten (5) durch

    ' -' -' Amplitudenmodulation der Reliefhöhe eines Musters mit oberflächlichen ReliefVariationen wiedergegeben werden.
22. 24. Datenspeicher nach Punkt 23, gekennzeichnet dadurch, daß das Muster mindestens ein regelmäßiges Beugungsgitter ist.
23. 25. Datenspeicher nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß das bzw. jedes Beugungsgitter ein. im wesentlichen sinusförmiges Profil aufweist. .
24. 26. Datenspeicher nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß das bzw. jedes Beugungsgitter ein im wesentlichen quadratisches Profil aufweist.
25. 27. Datenspeicher mit im wesentlichen flacher Form mit Zonen (10) für die Speicherung von Informationen, der mit Nichtlaser-Licht optisch lesbar ist, gekennzeichnet da-

    ^⁵ durch, daß zur Speicherung von Steuerdaten Spuren (7, 8, 9 und 11) vorgesehen sind,' die erste und zweite Koordi-

    -»-IT/

    natendaten mit orthogonalen Koordinaten für den Datenspeicherfestlegen, eine sich von den Zonen (10) für die Informationsspeicherung unterscheidende Spur (7) für Absolutwerte 'aufv;eisen,^die sich in Richtung der ersten Koordinate erstreckt und absolute Positionsdaten für die erste Koordinate angibt und die ferner Spuren (11) für Positionsdaten in der zweiten Koordinate aufweisen, wobei die Koordinatendaten der Spuren Daten zum v/ahlweisen Zugriff auf einen der einzelnen Da-.. tenbereiche in den Zonen (10) bilden.
26. 28. Datenspeicher nach Punkt 27, gekennzeichnet dadurch, daß die Spuren (11) für die Koordinatendaten der zweiten Koordinate sich in Richtung der zweiten Koordinate erstrecken und sich von den Zonen (10) unterscheiden.
27. 29. Datenspeicher nach einem der Punkte 2 bis 28, gekennzeichnet dadurch, daß er aus thermoplastischem Material besteht.
28. 30. Optisches Lesegerät zum Lesen von Datenspeichern (1) nach einem der Punkte 2 bis 29, mit

    a) einer Einrichtung zum drehbaren Lagern eines Daten-Speichers (1) in einer Leseposition,

    b) einem Lesekopf (49) mit einem optischen System ohne Laser zum Abbilden der in den Zonen (10) für die Informationsspeicherung enthaltenen Daten und mit

    c) einem Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung

    ^ zwischen dem Datenspeicher (1) und dem Lesekopf (49), so daß letzterer optische Abbildungen der verschiedenen Seiten (5) des Datenspeichers·(1) empfangen kann,
    gekennzeichnet dadurch, daß vorgesehen ist,

    ^ d) eine Eingabevorrichtung (22) zur Festlegung der gewünschten Werte für die radiale Koordinate und. die

    ^Γ . -65-

    Winkelkoordinate einer zu lesenden Seite (5) der Zonen (10), sowie

    e) eine Servoeinrichtung mit dem Lesekppf (49) zum Lesen der Spuren (7, 9, 11) für die Steuerdaten ohne ' den Datenspeicher (1) zu berühren und zum Betätigen des Antriebs in Abhängigkeit von den aus den Spuren (7, 9, 11) erhaltenen Steuerdaten und von den gewünschten Werten, so daß der Lesekopf (49) die durch die gewünschten Koordinatenwerte definierte Seite (5) für die Informationsspeicherung abbildet.
29. 31. Lesegerät nach Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Servoeinrichtung einen Signalwandler zum Abgreifen der Winkelpositionsdaten von einer ringförmigen Spur *5 (9) des Datenspeichers (1) aufweist. ·

    . 32. Lesegerät nach Punkt 31, gekennzeichnet dadurch, daß der Signalwandler ein Moirestreifen-Signalwandler zum Lesen von optisch lesbaren, inkrementalen Winkelpositionseleraenten der ringförmigen Spur (9) ist.
30. 33. Lesegerät nach Punkt 30, 31 oder 32, gekennzeichnet dadurch, daß die Servoeinrichtung einen Signalwandler mit Teilen (86',.8V) aufweist, um die Daten für die Radial-

    ²^ position von einer sich radial erstreckenden Spur (11) des Datenspeichers (1) zu erhalten.
31. 34. Lesegerät nach Punkt 30, 31, 32 oder 33, gekennzeichnet dadurch daß die Servoeinrichtung einen Datenleser aufweist., auf den das optische System die ,Positionsdaten von dem Datenspeicher (1) abbilden kann.
32. 35. Datenspeicher nach Punkt 34, gekennzeichnet dadurch, daß der Datenleser in einer ringförmigen Spur Steuerdaten für

    den Absolutwinkel liest. *

    L J
33. 36. Lesegerät nach Punkt 34 oder 35, gekennzeichnet dadurch, daß die Servoeinrichtung mit dem Datenleser eine kreisförmige Spur in Form von Führungsschienen (16) abtastet, um Exzentrizitätsdaten, die in einem Speicher (109) der Servoeinrichtung gespeichert sind, zur Exzentrizitätskompensation der Servoeinrichtung zu erzeugen.
34. 37. Lesegerät nach einem der Punkte 30 bis 36, gekennzeichnet dadurch, daß ein Rechner zum Verarbeiten der von derti Datenspeicher (1) gelesenen Steuerdaten vorgesehen ist.
35. 38. Lesegerät nach Punkt 37 und einem der Punkte 34, 35

    oder 36, gekennzeichnet dadurch, daß der Datenleser die 15

    Digitaldaten von"einer Spur (7, 8) des Datenspeichers

    (1) liest und diese_P_aten dem Rechner .zuführt^ . ..
36. 39. Lesegerät nach einem der Punkte 30 bis 38, gekennzeichnet dadurch, daß die Servoeinrichtung zwei Gleichstrom-20

    Analogmotoren (42, 32) aufweist, wobei der erste Motor

    (42) den Lesekopf (49) und der zweite Motor (32) die Einrichtung zum drehbaren Haltern des Datenspeichers (1) antreibt.
37. 40. Lesegerät nach Punkt 39, gekennzeichnet dadurch, daß der Lesekopf (49) radial zu einem Datenspeicher (1) angetrieben wird.
38. 41. Lesegerät nach Punkt 40, gekennzeichnet dadurch, daß sich eine Verstellschraubenspindel (41) nach Art einer Kreissehne relativ zur Leseposition eines Datenspeichers (1) erstreckt und mit dem Lesekopf (49) in Eingriff steht, um diesen in Radialrichtung des Datenspeichers anzutreiben, ·
39. 42. Lesegerät nach Punkt 37 und einem der Punkte 39 bis 41, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechner der Servoeinrichtung aus den von dem Datenspeicher (1) gelesenen Positionsdaten und aus gewünschten Datenwerten die ' Steuerspannungen für die Motoren (3 2, 42) ermittelt.
40. 43. Lesegerät nach Punkt 42, gekennzeichnet dadurch, daß für mindestens einen der Motoren (32, 4 2) die Servoeinrichtung eine Grobsteuerung vornimmt, wenn der Unter- schied zwischen dem Ist- und dem Soll-Wert größer als ein vorgegebener Wert ist, und eine Feinsteuerung vor-

    ._v nimmt, wenn die Differenz nicht größer als dieser vorgegebene Wert ist,

    wobei die Grobsteuerung eine im wesentlichen konstante ^ Antriebsspannung dem Motor während eines von dieser Differenz abhängigeh"~ZeTt~räums zur"""'Mö"törbe""schXeunigung zuführt und dann eine Verlangsamungsspannung mit einem Wert zuführt, der vom Rechner entsprechend dem Momentanwert der Differenz und der Geschwindigkeit des Daten-Speichers (1) intermittierend wiederholt berechnet wird, und

    wobei die Feinsteuerung den Motor stufenweise betätigt, um einen .verbliebenen; Abstand zum Erreichen des gewünschten Wertes zu überwinden.
41. 44. Lesegerät für·-den verschiebbaren Datenspeicher (1). mit Einrichtungen zum Bestimmen der Ist-Position des Datenspeichers (1), einem Motor (32) zum Verschieben des Datenspeichers (1), einer Einrichtung zum Festlegen der Soll-Position.des Datenspeichers (1) sowie mit Servoeinrichtungen, die auf die Differenz zwisehen der SoIl- und der Ist-Position ansprechen, um den Motor anzusteuern und so den Datenspeicher (1) in die Soll-Position zu bringen, gekennzeichnet dadurch, daß die Servo-

    einrichtung einen Rechner aufweist, der eine Beschleunigungsphase, in der der Motor (32) mit im wesentlichen

    konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, bis festgestellt wird, daß eine berechnete Position in Abhängig keit von der Differenz erreicht worden ist, und. anschließend eine Verlangsamungsphase ermittelt-,, in der der Motor (32) mit einer Verlangsamungsspannung angetrieben wird, die am Beginn jeder von mehreren Abtast- perioden vom Rechner in Abhängigkeit vom Momentanwert' der Differenz und der Änderungsgeschwindigkeit vjieder berechnet wird.

    ,o . ' ·... '
42. 45. Lesegerät nach Punkt 44, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechner ein Processor oder Mikroprocessor ist.

    .46. Lesegerät nach einem der Punkte 43 bis 45, gekennzeichnet dadurch, daß die Motorspannung (V) in der Verläng-

    .... samungsphase nach· der ' f p'lgpjnd_en_^leichung.;_berec_hnet _...'

    wird:

    KY

    v = —- - K₉X - K₃

    _{9 3}

    ^2Xe

    wobei

    K₁ , K und K-. = Konstante,

    2X = Momentanwert der Differenz
    . e

    X = mittlere Geschwindigkeit in der vorangehenden Abtastperiode.
43. 47. Lesegerät nach einem der Punkte 43 bis 45, gekennzeichnet dadurch, daß bei Vorliegen einer Differenz zwischen dem Ist- und dem Soll-Wert am Ende der Verlangsamungsperiode eine Feinsteuerung vorgenommen wird, bei der ein Beschleünigungs- und ein Verlangsamungsimpuls berechnet und dem Motor zugeführt wird, um diesen schrittweise im wesentlichen in die Sollposition zu bringen, wobei die Impulsdauer in Abhängigkeit von der vorliegenden Differenz berechnet wird.
44. 48. Lesegerät zum Lesen eines Datenspeichers (1) nach einem der Punkte 27 bis 29, mit einer Einrichtung zum Abstützen des Datenspeichers (1) in einer Leseposition, einem Lesekopf (49) mit einem optischen System ohne Laser zum Abbilden der. in den Zonen (10) des Datenspeichers (1) gespeicherten Daten und mit einem Antrieb zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Datenspeicher (1) und dem Lesekopf (49). so daß letzterer die optischen Abbildungen von verschiedenen Seiten (5) des Datenspeichers (1) aufnehmen kann, gekennzeichnet dadurch, daß eine Eingabevorrichtung (22) zum Festlegen der gewünschten Werte für die erste und die zweite orthogonale Koordinate einer zu lesenden Seite (5) der Zonen (10) sowie eine Servoeinrichtung mit dem Lesekopf (49) vorgesehen sind, um die Steuerdaten in den Spuren(7, 9, 11) des Datenspeichers (1) zu lesen, ohne diesen dabei zu berühren, und um den Antrieb in Abhängigkeit von aus den Spuren (7, 9, 11) erhaltenen . Daten und von den gewünschten Werten zu betätigen, so daß der Lesekopf (49) die durch die Koordinaten mit den gewünschten Werten definierte Seite (5) mit den gespeicherten Informationsdaten abbildet.
45. 49. Lesegerät nach einem der Punkte 30 bis 43 und 48, oder nach Punkt 30 und Punkt 46 oder 47, gekennzeichnet dadurch, daß einp Fokussierungseinrichtung vorgesehen ist, um die Position einer abgebildeten Seite des Datenspeichers relativ zum optischen System einzustellen, wobei die Fokussierungseinrichtung ein einstellbares Fluid-Lager zum Haltern der abgebildeten Seite auf einer Fluid-Schicht abstützt, deren Druck einstellbar ist.
46. 50. Lesegerät zum Lesen eines ebenen Datenspeichers (1) mit optisch lesbaren Daten, mit einer Lichtquelle (59) zur Beleuchtung einer Seite (5)" des Datenspeichers (1), einem optischen Lesekopf (49) zum Abbilden dieser Seite

    ^Γ -70-

    (5) des Datenspeichers (1), einer Einrichtung zum Abstützen des Datenspeichers (1) und mit einer Fokussierungseinrichtung zum Fokussieren der abgebildeten Seite [5^fP gekennzeichnet dadurch, daß die Fokussierungseinrichtung ein einstellbares Fluid-Lager zum Abstützen der

    , Seite (5) auf einer Fluidschicht aufweist, deren Druck •einstellbar ist. .
47. 51. Lesegerät nach Punkt 49 oder 50, gekennzeichnet dadurch, daß das Lager zwei Platten (151, 161), die .jeweils mit einem Durchbruch (158) für den Durchlaß eines unter Druck stehenden Fluids zu dem Bereich zwischen den Platten versehen ist, wobei die Seite (5) sich in dem Bereich zwischen den Platten befindet, sowie eine ^ Fluidquelle in Form vorzugsweise eines Kompressors · ; (166) aufweist, deren "Druck ^r~ein:steilbar und die mit.

    den Platten (151, 161) zum Zuführen des Fluids verbunden ist. . .
48. 52. Lesegerät nach Punkt 51, gekennzeichnet dadurch, daß die Platten übereinander angeordnet sind, wobei die untere Platte (161) gegen eine Vertikalbewegung feststehend ist und die obere Platte (151) vertikal beweglich ist, so daß die Höhe des Bereichs zwischen den

    of-

    Platten durch Einstellen des Drucks variierbar ist.
49. 53. Lesegerät nach Punkt 51, gekennzeichnet dadurch, daß die Platten, übereinander in festen vertikalen Positionen angeordnet sind und daß die den Platten zugeordneten

    30

    Fluiddrucke getrennt einstellbar sind.
50. 54. Lesegerät nach einem der Punkte 49 bis 53, gekennzeichnet dadurch, daß eine Einrichtung, vorhanden ist, um die unter Druck stehende Fluidschicht in Abhängigkeit von

    ' '

    der relativen Position des Datenspeichers (1) und dem Lesekopf (49) einzustellen, um Änderungen der Länge des

    10

    15 20 25 30 35

    - 71 -

    optischen Strahlengangs mit Änderungen der relativen Position zu kompensieren.

    Hierzu vift..Seilen,Zelchnunöen