DE2003057A1

DE2003057A1 - Audiovisuelles Signal-Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem

Info

Publication number: DE2003057A1
Application number: DE19702003057
Authority: DE
Inventors: Russell James Torrance
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1970-01-23
Filing date: 1970-01-23
Publication date: 1971-07-29

Description

Audio-visuelles Signal-Aufzeichnungs-und Wiederabes:ystem Die Erfindung bezieht sich generell auf die Speicherung und Wiederbereitstellung von audio-visueller Information unter extrem hoher Dichte. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anordnung zur optischen Auf zeichnung von in Serie auftretenden digital kodierten elektrischen Signalen auf einem lichtempfindlichen Element mit Hilfe einer einzigen impulsweise betriebenen Lichtquelle, deren Licht auf einen extrem kleinen Brennpunkt fokussiert ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur optischen Wiedergabe des jeweiligen aufgezeichneten digitalen Signals mit Hilfe eines Lichtdetektors.
Bisher unternommene Versuche, ein Hörsignal optisch mit Hilfe eines Lichtstrahls aufzuzeichnen und/oder wiederzugeben, sind kommerziell nicht erfolgreich durchgeführt worden. Einige der in diesem Zusammenhan; bekannten Vorrichtungen haben einen Lichtstrahl und lediglich eine Photozelle verwendet, um eine herkömmliche Schallplattenaufnahme durch von der jeweiligen Aufzeichnungsrille reflektiertes Licht wiederzugeben. Kürzlich sind auch Versuche unternommen worden, ein Hörsignal mit Hilfe eines Lichtstrahls als photographische Spur mit sich ändernder Licht stärke aufzuzeichnen. Ferner ist ein optisches Wiedergabesystem zur Wiedergabe der so gebildeten photographischen Aufzeichnung erprobt worden.
In beiden Fallen wird jedoch ein Analogsignal, nicht aber ein digitales Signal aufgezeichnet, so daß die Menge der jeweils gespeicherten Information sowie die Qualität des Wiedergabesignals erheblich beschränkt sind. Es hat sich gezeigt, daß diese Nachteile überwunden werden können, wenn das Analogsignal zuerst in ein digitales Signal umgesetzt wird, bevor optisch eine Aufzeichnung eines solchen Signals in Form einer Lichtpunktspur auf einem lichtempfindlichen Medium in erfindungsgemaßer Weise erfolgt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine digital kodierte Information auf einem photographischen Film aufzuzeichnen und von diesem wiederzugeben, um die Ubertragungaqualität von Sprachsignalen über Fernsprechleitungen mit Hilfe der Pulskodemodulation zu verbessern. Dieses System verwendet jedoch eine Vielzahl von Lichtquellen, die mit Hilfe einer elektronischen Schalteinrichtung selektiv gespeist werden. Die elektronische Schalteinrichtung besitzt dabei die Form einer Kathodenstrahlröhre, und die schließlich erzielte Photographie besitzt eine sehr geringe Informationsdichte. Diese geringe Informationsdichte macht die Verwendung eines sich bewegenden Filmstreifens als lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger erforderlich. Auch dieser Nachteil wird, wie noch ersichtlich werden wird, durch die erfindungsgemäße Anordnung überwunden, und zwar durch Verwendung einer einzigen impulsweise betriebenen Lichtquelle, deren Licht auf einen extrem kleinen Brennpunkt fokussiert ist, dessen Durchmesser z.B. etwa 1/300 mm beträgt und der optisch über das lichtempfindliche Aufzeichnungsmedium geführt wird, um eine Aufzeichnungsspur von digitalen Lichtpunkten zu bilden. Die Aufzeichnungsdichte ist dabei sehr groß; sie betragt etwa Bit x 107 Bit pro 6,452 cm (Quadratzoll).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein verbesseres Informationsspeicher- und Informationsbereitstellungssystem zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe digital kodierter elektrischer Signale auf einem lichtempfindlichen Träger bei einer extrem hohen Informationsdichte zu schaffen. Das -neu zu schaffende System soll ein analoges Eingangssignal in ein digital kodiertes elektrisches Signal umzusetzen und in dieser Form photographisch -auf zuzeichnen gestatten, und zwar mit Hilfe des von einer impulsweise betriebenen Lichtquelle abgegebenen Lichtes, welches zu einem sehr kleinen Brennpunkt fokussiert wird. Die schließlich erzielte Photographie soll mit Hilfe eines Licht-Detektors optisch abgetastet werden, um ein digital kodiertes elektrisches Ausgabesignal zu erhalten, das dann wieder in ein analoges Ausgangssignal umgesetzt wird. Dieses Ausgangssignal soll sich durch ein hohes Signal-Störspannungs-Verhältnis auszeichnen und einer eine hohe Quatitat- besitzenden Nachbildung des analogen Eingangssignals entsprechen.
Das neu zu schaffende System soll mit einer verbesserten digitalen Signalaufzeichnungseinheit zur optischen Aufzeichnung eines digital kodierten Signals auf einem lichtempfindlichen Medium arbeiten, wobei die Aufzeichnung in Form einer einzigen Lichtpunktspur vorzunehmen ist, deren Lichtpunkte in Reihe liegen, eine extrem kleine Größe und hohe Dichte pro Flächeneinheit besitzen. Das neu zu schaffende System soll ferner mit einer verbesserten optischen Abtastanordnung arbeiten, welche mit einem Rotationsspiegel, der elektromagnetisch und durch Zentrifugalkraft radial abgelenkt wird, ein spiralförmiges Abtastmuster zu erzeugen und ein ebenes photographisches Element abzutasten imstande ist, währenddessen die optische Weglänge zu allen Zeitpunkten wahrend des Abtastens nahezu konstant gehalten wird. Im übrigen ist eine verbesserte digitale Signalwiedergabeeinheit zur optischen Abtastung einer Photographie einer Aufzeichnungsspur von digital kodierten Punkten mit Hilfe eines Lichtabtasters zu schaffen, um ein der betreffenden Aufzeichnung entsprechendes digitales elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, und zwar in genauer und billiger Weise. Schließlich soll ein photographisches Aufzeichnungselement mit einer darauf befindlichen Aufzeichnungsspur aus digital kodierten Lichtpunkten geschaffen werden, wobei diese Lichtpunkte eine extrem hohe Dichte besitzen sollen, so daß man zu einer Aufzeichnung gelangt, die billig, kompakt, von langer Lebensdauer und leicht herstellbar ist, um Kopien von sehr hoher Qualität zu erhalten. Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch ein audio-visuelles Signal-Aufzeichnungs- und Vliedergabesastem erfindungsgemaß dadurch, daß Eingabeeinrichtungen vorgesehen sind, die elektrische Impulse erzeugen, welche ein erstes digital kodiertes elektrisches Signal bilden, daß eine optische Aufzeichnungseinrichtung vorgesehen ist, die eine einzelne Lichtquelle in einer definierten Lage enthalt und die mit der Eingabeeinrichtung derart verbunden ist, daß die Impulse des ersten digital kodierten Signals in Serie an die Lichtquelle zur Erzeugung von Lichtimpulsen übertragen werden, die ein dem ersten digital kodierten elektrischen Signal entsprechendes digital kodiert es Lichtsignal bilden, daß Lichtstrahl-Ablenkeinrichtungen vorgesehen sind, die die Lichtimpulse über ein in einer definierten Lage befindliches photographi sches Aùfzeichnungselement führen und eine Lichtbild-Aufzeichnung des digital kodierten Lichtsignals in Form einer einzelnen Aufzeichnungsspur bewirken, die aus einer Vielzahl von in Reihe liegenden kleinen Punkten besteht, welche mit hoher Dichte aufgezeichnete digitale Bits darstellen, daß eine optische Wiedergabeeinrichtung vorgesehen ist, die zumindest einen Lichtdetektor in einer definierten Lage und Lichtablenkeinrichtungen enthält, die eine Abtastung des Aufnahmefeldes des Lichtdetektors kontinuierlich längs der -Aufzeichnungsspur auf dem Lichtbild bewirken, daß das Aufnahmefeld etwa auf die Größe eines Aufzeichnungspnktes zur Erzeugung elektrischer Impulse begrenzt ist, die ein zw-eites,dem auf dem Lichtbild aufgezeichneten digitalen Lichtsignal entsprechendes digital kodiertes elektrisches Signal bilden, und daß Ausgabeeinrichtungen vorgesehen sind, die an den Lichtdetektor angeschlossen sind und die sämtliche Impulse des zweiten digital kodierten elektrischen Signals in Serie aufnehmen.
Das erfindungsgemäße Informationsspeicher- und Wiedergabesystem bringt gegenüber den bisher benutzten Systemen verschiedene Vorteile mit sich. Die erfindungsgemäße Anlage ist billiger als eine magnetische Bandaufzeichnungsanlage zur Bildsignalaufzeichnung. Ferner liefert die erfindungsgemäße Anlage eine Aufzeichnung nach Art einer Photographie, wobei diese Aufzeichnung ohne weiteres auf billigem Wege vervielfältigt werden kann, um zu Kopien hoher Qualität zu gelangen.
Darüber hinaus besitzt die Aufzeichnung gemäß der Erfindung eine wesentlich längere Lebensdauer als ein Magnetband oder als Schallplattenaufzeichnungen. Ferner ist die erfindungsgemäße digital kodiorte photographische Aufzeichnung imstande eine größere Informationsmenge auf einem kleineren Raum zu speichern. Durch Anwendung eines digitalen Lichtsignals zur photographischen Aufzeichnung der jeweiligen Information zeichnet sich die erfindungsgemäße Anlage ferner durch ein höheres Signal-Störspannungs-Verhältnis in dem analogen Ausgangssignal aus. Dies wiederum führt zu einer eine bessere Qualität besitzenden Nachbildung des analogen Eingangssignals. Die Qualität des analogen Austangssignals ist ferner beständiger, und zwar auf Grund der geringeren Abhängigkeit von dem Auf zeichnungsträger bzw. von dem Frequenzgang der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtungen.
Darüber hinaus können erfindungsgemäße photographische Aufzeichnungen auf flachen Platten hergestellt werden, welche die Anwendung einer automatischen Aufzeichnungs-Wechseleinrichtung ermöglichen, wie sie in ahnlicher Weise für Diaprojektoren oder Plattenspieler verwendet wird Eine Ausführungsform eines Systems gemäß der Erfindung enthält kurz gesagt eine Aufzeichnungseinheit, durch die ein audio-visuelles Analog-Eingangssignal in ein digitales elektrisches Signal umgesetzt wird, durch das eine einzelne Lichtquelle impulaweise betrieben wird, deren Licht optisch über eine lichtempfindliche Platte geführt wird. Auf diese Weise werden die Impulse eines solchen digitalen Signals der Reihe nach in einer einzelnen Spur aufgezeichnet, und zwar als digital kodierte Punkte. Nit Hilfe einer Wiedergabeeinheit wird die photographische Aufzeichnung des digitalen Signals optisch abgetastet. Hierzu dient im einzelnen eine Photozelle, die jeweils ein digitales elektrisches Ausgangssignal erzeugt.
Dieses digitale Ausgangssignal wird dann in ein analoges Ausgangssignal umgesetzt, das eine genaue Nachbildung des analogen Eingangssignals darstellt.
Die erfindungsgemäße Anlage ist speziell für die Aufzeichnung und Wiedergabe von audio-visuellen Analog-Signalen geeignet, wie zur Aufzeichnung von Ferseh-Bildsignalen, ffiFi-Musilc und anderen elektrischen Analog-Signalen. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Anlage als Teil eines eichenerkennungssystems oder als photographisches Uberwachungssystem einzusetzen, bei dem das audio-visuelle Analog-Eingangssignal ein Lichtsignal ist, das in ein digitales elektrisches Signal umgesetzt wird. Dieses digitale elektrische Signal wird dann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anlage aufgezeichnet und wiedergegeben.
An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems.
Fig. 2 zeigt zum Teil schematisch eine Ausführungsform des Systems gemäß Fig. 1, unter Verwendung eines optischen Abtasters mit einem magnetisch abgelenkten Drehspiegel.
Fig. 3 zeigt zum Teil schematisch eine andere Ausführungsform des Systems gemäß Fig. 1, unter Verwendung eines optischen Abtasters mit einem mechanisch hin und herbewegten Polygon-Drehspiegel.
Fi'?. 4 zeigt eine Draufsicht der optischen Abtastanordnung gemäß Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform eines photographischen Aufzeichnungselementes mit einer aus digital iodierten Punkten bestehenden spiralförmigen Spur, wie sie durch die Anlage gemäß Fig. 2 erzeugt wird.
Fig. 5A- zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Aufzeichnungselementes gemaß Fig. 5.
Für. 6 zeigt eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines photographischen Aufzeichnungselementes mit einer aus digital kodierten Lichtpunkten bestehenden rechteckförmigen Rasterspur, wie sie durch die Anlage gemäß Fig.-3 und 4 aufgezeichnet wird.
Fig. 6A zeigt eine Vergrößerung eines Teiles des Aufzeichnungselementes gemäß Fig. 6.
Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält das erfindungsgemäße Informationsspeicher- und Wiedergabesystem eine Aufzeichnungseinheit 10, deren Eingang an eine audio-visuelle Signale abgebende Analog-Si£nalquelle 12 angeschlossen ist.
Bei dieser Signalquelle kann es sich um ein Mikrophon oder um eine Fernsehkamera handeln. Das in Fig. 1 dargestellte System enthalt ferner eine Wiedergabe einheit 14, deren Ausgang an eine ein Analog-Signal auswertende Wiedergabeeinrichtung 16 angeschlossen ist. Bei dieser Wiedergabe-oder Auswerteeinrichtung 16 kann es sich um einen Lautsprecher, um einen Fernsehempfänger, um einen Kathodenstrahloszillographen, um ein mechanisches Auf zeichnungsgerät, etc. handeln.
Darüber hinaus kann ein photographisches Kopiergerät 18 von irgendeinem geeigneten Typ vorgesehen sein, das imstande ist, Kontaktabzüge herzustellen, so daß eine einzige durch die Aufzeichnungseinrichtung 10 erzeugte digital kodierte Haupt-Photographie 20 auf billige Weise kopiert und als Vielzahl digital kodierter Photokopien 22 nachgebildet werden kann.
Diese Photokopien 22 werden dann als Eingabe information für die Wiedergabeeinrichtung 14 verwendet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß das erfindungsgemäße System einer kommerziellen Schallplatten-Aufzeichnungsanlage entspricht, die eine große Anzahl an Schallplatten von einer Hauptschallplatte herstellt, so daß die jeweils hergestellten Aufzeichnungen an Abnehmer zu einem relativ niedrigen Preis verkauft werden können.
Die Signalquelle 12 gibt ein audio-visuelles Analog-Eingangssignal 23 ab, bei dem es sich um ein HiFi-Musiksignal oder um ein Fernsehbildsignal handeln kann. Dieses analoge Eingrangssignal wird dem Eingang eines Analog-Digital-Umsetzers 24 zugeführt, der in der Aufzeichnungseinrichtung 10 enthalten ist.
Dieser Umsetzer 24 gibt ein digital kodiertes elektrisches Ausgangssignal 26 ab. Es ist jedoch auch möglich, daß die Signalquelle 12 und der Umsetzer 24 von der Art sind, daß ein analoges Licht-Eingangssignal in ein digitales elektrisches Ausgangssignal umges-etzt wird, wie dies- in Zeichenerkennungssystemen und in Serien-Photographieanalysatoren der Fall ist.
Das digitale Signal 26 wird pulskodemoduliert durch eine Vielzahl von Impulsen dargestellt, de in Gruppen oder Impuls-"Wörter" unterteilt sind. Jede derartige Gruppe entspricht dabei der augenblicklichen Amplitude eines anderen Teiles des analogen Eingangssignals 23. Der Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 24 kann unmittelbar an eine Aufzeichnungseinrichtung 28 angeschlos-sen sein, in der auf ein elektrisches Signal hin ein optisches digitales Signal erzeugt wird. In den erwähn-ten Verbindungsweg kann ggfs. ein Verstärker 29 enthalten sein. Auf diese Weise kann das digitale Signal gleichzeitig mit seiner Erzeugung aufgezeichnet werden. Besteht jedoch der Wunsch, das digitale Signal 26 kurzzeitig zu speichern, so kann dies auf dem Magnetband eines digitalen Rechners 30 erfolgen, wobei das betreffende Signal später zu einem geeigneteren Zeitpunkt aufgezeichnet wird. Damit dürfte ersichtlich sein, daß der digitale Rechner 30, der zwischen dem Signalumsetzer 24 und dem Verstärker 29 liegt, ein wahlweise verwendbarer Teil der Aufzeichnungseinrichtung ist.
Das auf ein elektrisches Signal hin ein optisches digitales Signal liefernde Aufzeichnungsgerät 28 setzt das digitale elektrische Signal in ein digitales Lichtsignal um-und bewirkt eine photographische Aufzeichnung dieses Lichtsignals.
Zu diesem Zweck wird ein impulsweise auftretender Lichtstrahl mit sehr kleiner Brennpunktgröße über ein licht empfindliches Element hinweg geführt, und zwar derart, daß eine aus digital kodierten Punlten bestehende Aufzeichnungsapur aufgezeichnet wird, deren Punkte einen Durchmesser von weniger als etwa 0,01 min besitzen. Wird ein binäres digitales Signal verwendet, so können die betriffenden Punkte lichtundurchlässig oder transparent sein, um dem Binärzeichen 0 und 1 des Binärkodes zu entsprechen. Es sei jedoch bemerkt, daß andere digital kodierte Signale verwendet werden können. So können in einem ternären digitalen System transparente, teilweise transparente und lichtundurchlassige Punkte auf einem schwarzen und weiBen Film und dgl. verwendet werden Die Wiedergabeeinrichtung 14 enthalt eine Wiedergabeanordnung 32 die auf ein optisches Signal hin ein elektrisches digitales Signal abgibt. Die betreffende Wiedergabeanordnung 32 fiihrt eine Photozelle über die digital kodierte Photokopie 22, um ein digital kodiertes elektrisches Signal 34 zu erzeugen, das der Photographie der digital kodierten Lichtpunkte entspricht.
Damit entspricht das digitale Ausgangssignal 34 dem digitalen Eingangssignal 26, das der Aufzeichnungseinrichtung 28 zugeführt worden ist. Obwohl die optische Wiedergabeanordnung 32 von der optischen Aufzeichnungsanordnung 28 getrennt dargestell worden ist, kann jedoch der gleiche optische Abtaster verwendet werden, und außerdem braucht lediglich eine Photozelle anstelle der impulsweise betriebenen Lichtquelle vorgesehen zu werden, wie sie in der Aufzeichnungseinrichtung verwendet ist. Die optische Wiedergabeanordnung bzw. -anlage 32 ist über eine elektrische Leseschaltung 36 an einen Digital-Analog-Signalumsetzer 38 angeschlossen. Die Leseschaltung 36 enthalt ein Schieberegister. Der Ausgang des. Signalumsetzers 38 ist über einen Verstärker 40 an eine Auswerte- bzw. Anzeigeeinrichtung 16 angeschlossen. Dadurch wird ein analoges Ausgangssignal 42, das von dem Signalumsetzer auf ein digitales Signal 74 hin erzeugt worden ist, der Auswerte- bzw. Anzeigeeinrichtung zugeführt. Das analoge Ausgangssignal 42 stellt dabei eine eine hohe Qualität besitzende Nachbildung des analogen Eingangssignals 23 dar. Damit zeichnet sich das Ausgangssignal durch ein hohes Signal-Störspannungs-Verhältnis und durch sehr geringe Verzerrung aus. Diese eine hohe Qualitit besitzende Signalnachbildung und die hohe Informationsdichte der., pho;tographisc'hen Aufzeichnung gehen auf den Umstand zurück, daß die Korngröße und die nichtlinearen optischen Dichtekurven des li-chtempfindlichen .Materials die Aufzeichnungs-Informationsdichte der digitalen Signale nicht beschränken, wie dies für Analog-Signale zutrifft.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems kann die gleiche optische Abtastanordnung 44 sowohl für die optische Aufzeichnungsanordung 28 als auch für die optische Wiedergabeanordnung 32 verwenden, indem lediglich entweder' eine Aufzeichnungs-Lichtquelle 46 oder eine Photozelle 48 in -Ausrichtung mit einem Lichtaufteil-Spiegel 50 gebracht wird, der in einer derartigen Anlage verwendet wird. Die Auf zeic'hnungs-Licht-quelle ist eine einzelne Lichtquelle, die Licht hoher Stärke und mit kleiner Fläche abgibt. Bei dieser Lichtquelle kann es sich-um eine Lichtbogenlampe, oder um einen Laser handeln. Hinter der die digitale Kodierungsinformation tragenden Photokopie 22 ist eine Wiedergabe-Lichtquelle 52 vorgesehen, deren Licht eine große Fläche einnimmt. Bei dieser Lichtquelle 52 kann es sich um eine Reihe von Fluoreszenz-Lampen handeln, die über einen Schalter 54 selektiv gespeist werden. Dieser Schalter 54 ist an eine elektrische Spannungsquelle 56 angeschlossen, die durch eine Batterie dargestellt ist, --bei der es sich jedoch tatsächlich um irgendeine Gleichspannungsquelle handelt. Der betreffende Schalter 56 muß für die erwähnte Speisung in der mit "Wiedergabe" bezeichneten Stellung eingestellt sein. Es sei bemerkt, daß zwar im vorliegenden Fall die Wiedergabe-Lichtquelle 52 derart angeordnet ist, daß sie Licht durch die jeweilige, eine digitale' Kodierung information tragende Photokopie 22 hindurch abgibt, daß aber das Licht von einer solchen Photokopie reflektiert werden kann, wenn die betreffende Lichtguelle vor der Photokopie außerhalb des Abtastweges des Lichtstrahls angeordnet ist. Dies kann dadurch geschehen, daß eine kreisförmige Fluoreszenz-Lampe verwendet wird, die um die Photokopie herum angeordnet ist.
Befindet sich der Schalter 54 in der Stellung "Aufzeichnung" so wird die Aufzeichnungs-Lichtquelle 46 gespeist. Dadurch wird eine Aufzeichnung der digitalen Information ermöglicht, wenn die Lichtquelle in Richtung der Pfeile 58 in die von der Photozelle 48 eingenommene Lage bewegt wird, und zwar durch Abwärtsbewegung eines sowohl die Lichtquelle als auch die Photozelle tragenden Schlittens 60.
Obwohl das durch den Signalumsetzer 24 der Auf zeichnungseinrichtung 10 erzeugte digital kodierte Eingangssignal unmittelbar an die Lichtquelle 46 abgegeben werden kann, ist im vorliegenden Fall die Abgabe eines solchen Signals an einen elektronischen Verschluß 62 veranschaulicht, der sich vor einer solchen Lichtquelle befindet. Auf diese Weise wird ein Lichtimpulsstrahl erzeugt. Der Verschluß 62 kann eine Kerr-Zelle sein, die eine Nitrobenzolflüssigkeit enthalt. Der Verschluß 62 kann auch durch eine Reihe von Kristallen aus Kaliumdihydrogenphosphat gebildet sein. Sowohl die Kerr-Zelle als auch derartige Kristalle besitzen die Eigenschaft einer elektrischen Doppelbrechung. Der Verschluß 62 ist an den Ausgang des Verstärkers 29 über einen in zwei Stellungen einstellbaren Wahlschalter 64 angeschlossen. Der bewegliche Kontaktteil des Schalters 64 ist mit dem beweglichen Kontakt teil des Schalters 54 gekoppelt, so daß der Schalter 64 offen ist, wenn der Schalter 54 sich in der dargestellten "Wiedergabe"-Stellung befindet. In der Schaltstellng "Wiedergabe des Schalters 54 ist der Schalter 64 geschlossen. Wird ein derartiger Verschluß verwendet, so kann die Lichtquelle 46 ein kontinuierlich betriebener Laser sein, der ausgerichtetes monochromatisches Licht abgibt.
Die optische Abtastanordnung 44 enthalt eine ringförmige Tragplatte 66 aus Aluminium oder aus einem anderen nichtmagnetischen Material mit einem axial verlaufenden Hohlraum 68.
Die Platte 66 ist zur Ausführung einer Drehung auf-der Welle 70 angeordnet. Die Welle 70 wird um eine vertikale Achse gedreht. Hierzu dient ein mit konstanter Geschwindigkeit lauf ender Elektromotor 72, der mit dieser Welle über eine magnetische Kupplung 74 und, einen Riementrieb 76 verbunden ist. An der Obers-eite einer Blattfe-der 80 zwischen deren Enden ist ein flaches Spiegelelement 78 befestigt. Ein Ende der Feder ist dabei am Umfang der Tragplatte 66 befestigt. Hierzu dient eine Schraube 82 oder ein anderes geeignetes Befestigungselement. Die Feder 80 verläuft durch einen Führungsschlitz 84, der in der Deckfläche der Platte 66 vorgesehen ist; die Feder 80 schneidet die Rotationsachse der -Welle 70, so daß die Mitte des Abtastspiegels 78 im wesentlichen auf der Rotationsachse liegt. An der Unterseite der. Feder- 80 ist unterhalb des Spiegels 78 ein Magnetrelaiselement 86 aus magnetischem Material vorgesehen, und zwar in einer Lage, in der es in den in der Tragplatte 66 befindlichen Hohlraum 68 eingeführt wird, wenn die Feder nach unten abgelenkt wird. Sowohl der Hohlraum 68 als auch das Magnetrelaiselement 86 sind kegelförmig ausgebildet. Eine-Elektromagnetspule 88 ist um die Welle der sich drehenden Tragplatte 66 vorgesehen, und zwar neben der Unterseite des Hohlraums 68. Wird somit ein elektrisches Signal an diese Spule angelegt, so wird das Magnetrelaiselement 86 in. den Hohlraum gezogen oder aus diesem herausgeführt. Dies erfolgt durch das durch die Spule erzeugte Magnetfeld. Damit erfolgt eine Ablenkung der Feder 80 und eine radiale Abtastbewegung des Spiegels 78 über die eine digitale Kodierungsinformation tragende Photokopie -22.
An dem freien Ende der Feder 80 ist ferner ein-Gewicht 90 befestigt. Dies dient dazu, die Feder zu veranlassen, eine Abwärtsablenkung auf Grund der auf dieses Gewicht wirkenden Zentrifugalkraft auszuführen, wenn die Drehgeschwindigkeit der Tragplatte 60 zunimmt. Um die Schwingungen der Feder 80 zu dämpfen, ist an der Deckfläche der sich drehenden Plat r, ein geschlitzter Permanentmagnet 92 befestigt, und ferner ist eine dünne Fahne 94 aus elektrisch leitendem Material an dem Ende des Gewichts 90 innerhalb des Schlitzes 96 des betreffenden Magneten 92 vorgesehen. Damit bewegt sich diese Fahne zwischen dem Nordpol und dem Südpol des Magneten auf und ab, was zur Bildung von Wirbelströmen in der Fahne und damit zum Entstehen einer Dämpfung führt. Anstelle einer derartigen Permanentmagnet-Dämpfung ist es auch möglich, eine Öldämpfung anzuwenden, und zwar durch Ausfüllen des Hohlraums 68 mit Öl, so daß das Magnetrelaiselement 86 in der Weise als Dämpfer arbeitet.
Wie bereits erwähnt, ist ein Licht-Aufteilspiegel 50, der etwa 50 des auf ihn gerichteten Lichtes durchläßt und etwa 50 reflektiert, unter einem Winkel von 450 in Bezug auf die Drehachse der Welle 70 und in Bezug auf die Lichtwegachse des Lichtweges zwischen diesem Spiegel und einer Licht-Öffnungsmaske 98 angeordnet, die vor der Photozelle 48 oder der Lichtquelle 46, 62 angeordnet ist. Zwischen dem Lichtstrahlteiler 50 und der Mitte des lichtempfindlichen Elements 22 ist ein sphärisch gekrümmter Spiegel 100 vorgesehen. Darüber hinaus kann ein Lichjnikroskop 102 zwischen der Maske 98 und dem Lichtstrahlteiler 50 vorgesehen sein, um das von der Lichtquelle abgegebene Licht zu einem einen kleinen Durchmesser besitzenden Punkt auf dem Aufzeichnungselement 22 zu fokussieren oder das Betrachtungsfeld des Detektors auf einen kleinen Punkt zu begrenzen. Das Mikroskop kann dabei wahlweise verwendet werden; es ist jedoch nicht notwendig. Ferner st es möglich, eine Objektivlinse zwischen dem Mikroskop 102 und dem Lichtstrahlteiler 50 vorzusehen. In diesem Fall können der sphärische Spiegel 100 weggelassen und der Lichtstrahlteiler um 900 gedreht werden.
Während des Aufzeichnungsbetriebs bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage wird der Schlitten 60 nach unten in die untere Stellung bewegt, so daß die Lichtquelle 46 zu der in der Maske 98 befindlichen Öffnung ausgerichtet ist. Der Schalter 54 wird in die mit "Aufzeichnung" bezeichnete Stellung bewegt, in der die Lichtquelle gespeist ist und in der die Wiedergabe-Lichtauelle 52 abgeschaltet ist. Ferner wird der Schalter 64 in die Auf zeichnungsstellung "R" bewegt, in der der elektronische Verschluß 62 mit dem Analog-Digital-Umsetzer 24 verbunden ist. Auf diese Weise werden digital kodierte Impulse über den Verstärker 29 dem Verschluß zugeführt, wodurch eine Vielzahl von Lichtimpulsen erzeugt wird.
Diese digital kodierten Lichtimpulse werden' dem Lichtteilerspiegel 50 zugeführt, der etwa 50% des ihm zugeführten Lichtes zu dem sphärischen Spiegel 100 hin reflektiert. Dieser Spiegel fokussiert das Licht und reflektiert es erneut, wobei 25% des Lichtes -durch den Lichtteiler 50 zu dem Abtastspiegel 78 hin gelangen. Die Lichtimpulse werden dann durch den Abtast-Spiegel 78 auf das lichtempfindliche Element hin reflektiert, das im vorliegenden Fall die haupt-Photographie 20 anstelle der dargestellten Photokopie 22 ist. Der Abtastspiegel 78 wird um die Achse der Welle 70 gedreht, wenn der Schalter 104 in die mit "Aufzeichnen" bezeichnete Stellung eingestellt ist, in der die Magnetkupplung 74 mit dem beweglichen Kontaktteil eines Potentiometers 106 verbunden ist, dessen eines Ende an eine positive Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und dessen anderes Ende geerdet ist. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 106 wird durch einen Elektromotor 108 derart automatisch eingestellt, daß eine allmähliche Zunahme der Drehgeschwindigkeit auftritt, wenn der Lichtstrahl radial nach innen auf das lichtempfindlic'he Element abgelenkt ist. Diese radiale Ablenkung wird dann durchgeführt, wenn ein Schalter 112 in der Aufzeichnungsstellung "R" ist, in der die Spule 88 mit dem beweglichen Kontakt eines anderen Potentiometers 110 verbunden ist. Das eine Ende dieses Potentiometers 110 ist mit einer positiven Gleichspannungsquelle verbunden, und das andere Ende des Potentiometers 110 ist geerdet. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 110 kann ebenfalls mit dem Motor 108 gekoppelt sein, um allmahlich eine Zunahme des die Spule 88 durchfließenden Stromes zu bewirken und damit den Abtastspiegel 78 zu veranlassen, auf Grund des stärker werdenden Nagnetfeldes radial nach innen abgelenkt zu werden. Ferner führt die mit zunehmonder Drehgeschwindigkeit durch das Gewicht 90 auftretende Zentrifugalkraft dazu, daß der Abtastapiegel eine radiale Ablenkung nach innen erfährt. Zufolge dieser Maßnahmen führt der optische Abtaster 44 eine radiale Abtastbewegung auf dem lichtempfindlichen Element aus, und ferner werden die Lichtimpulse in Form einer einzelnen spiralförmigen Spur aufgezeichnet. Diese Aufzeichnungsspur enthalt digital kodierte Lichtpunkte, die in Reihe angeordnet sind. Jeder der aufeinanderfolgenden Punkte nimmt dabei eine größere Strecke längs der Spur in Anspruch, wie dies aus Fig. 5 und 5A ersichtlich ist. Es sei bemerkt, daß die Potentiometer 106 und 110 eine sich stetig ändernde Steuerspannung an die Magnetkupplung und an die Ablenkspule abgeben müssen, weshalb aus Draht gewickelte Potentiometer nicht geeignet sind. Anstelle derartiger Potentiometer können aber Potentiometer mit einer durchgehenden Widerstandsschicht verwendet werden.
Außerdem kann sich der Widerstand derartiger Potentiometer in nicht linearer Weise ändern.
Während des Wiedergabebetriebs wird der Schalter 54 in der Anlage gemäß Fig. 2 in die mit "Wiedergabe" bezeichnete Stellung geführt, in der die Wiedergabe-Lichtquelle 52 eingeschaltet und die Aufzeichnungs-Lichtquelle 46 ausgeschaltet wird. Ferner wird der Schalter 64 in die Wiedergabestelltung "P" eingestellt, in der der Verschluß 62 von dem Verstärker 29 getrennt ist Der Schlitten 60 wird nach oben in die dargestellte Lage bewegt, in der die Photozelle 48 zu der in der Maske 98 befindlichen Öffnung ausgerichtet ist.
Außerdem werden, die Schalter -104 und 112 in die dargestellten "Wiedergabe"-Stellungen bewegt. Das aus den Punkten bestehende Lichtbild auf der Photokopie 22 wird mit Hilfe des Abtastspiegels 78 durch den Lichtteiler 50 zu dem sphärischen Spiegel 100 hin reflektiert. Dieser Spiegel 100 reflektiert und fokussiert das betreffende Bild zu bzw. auf dem Lichtteiler 50, der das betreffende Lichtbild durch das Mikroskop 1-02 auf die Photozelle 48 wirft. Die Photozelle setzt die Lichtimpulse in -digital kodierte elektrische Stromimpulse um, die durch einen Lastwiderstand 114 nach Erde fließen. Der Lastwiderstand 114 ist dabei zwischen der Anode der Photozelle und Ende geschaltet. Die somit an dem Widerstand 114 sich, ausbildenden digitalen Spannungsimpulse werden der Ausgabeschltung 36 und einer Ablenksteuerschaltung zugeführt.
Die Ablenksteuerschaltung enthält einen Oper-ationsverstärker 116, der ein negatives Spannungsrückkopplungsnetzwerk 118 besitzt' das auf die zweifache Frequenz (f1) eines Nachlaufoszillators 120 abgestimmt ist, auf dessen Funktion nachstehend noch näher eingegangen wird. Der Eingang des Operationsverstärkers 116 ist über einen Koppelkondensator 122 an die Photozelle 48 angeschlossen. Der Ausgang des Verstörkers 116 ist an den einen Eingang eines Phasen,vergleichers 124 angeschlossen, dessen anderer Eingang an den Ausgang des.
Nachlaufoszilators 120 angeschlossen ist. Das analoge Ausgangssignal des Phasenvergleichers 124 wird über eine Integratorschaltung 126 dem einen Eingang eines Summiernetzwerkes 128 zugeführt, dessen anderer Eingang über einen Koppelkondensator 130 mit dem Ausgang des Nachlaufoszilators 120 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Summiernetzwerkes 128 wird über einen Verstärker 132 und einen Schalter 112 während der Wiedergabe an die Spule 88 abgegeben. Da die mittlere Amplitude der durch das abgestimmte Rückopplungsnetzwerk integrierten digitalen Impulse' die dem Integrator 126 zugeführt werden, sich oder, wenn der Abtastspiegel 78 über die Aufzeichnungsspur bewegt wird, ändert sich auch die Ausgangsspannung des Integrators 126. Damit andert sich die Steuerspannung, die an der Spule 88 liegt. Dies führt zu einer allmählichen radialen Ablenkung des Abtastspiegels 78 nach innen, so daß dieser Spiegel 78 der Aufzeichnungsspur folgt.
Die Drehgeschwindigkeit des Abtastspiegels 78 wird durch das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 134 gesteuert. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers 134 wird bei in der tWieder gabe"-Stellung befindlichem Schalter 104 der Magnetkupplung 74 zugeführt. Ein Eingang des Differenzverstärkers ist an den beweglichen Kontakt des Potentiometers 136 angeschlossen, dessen eines Ende an eine positive Gleichspannung angeschlossen ist und dessen anderes Ende geerdet ist. Der andere Eingang des Differenzverstärkers ist an einen Integrationskondensator 138 angeschlossen, dessen Belegungen zwischen der Kathode einer Koppeldiode 140 und Erde geschaltet sind. Die Anode der Diode 140 ist dabei an den Ausgang eines Synchronisier-Bit-Detektors 142 angeschlossen, der Teil der Ausgabeschaltung 36 bildet.
Der Synchronisier-Bit-Deteltor 142 ist mit seinem Eingang an den Ausgang der Photozelle 48 angeschlossen; er gibt einen Syncronisier-Ausgangsimpuls ab, wenn ein Synchronisierimpuls in dem von der Photozelle abgegebenen Ausgangssignal auftritt.
Ein solcher Synchronisierimpuls besitzt dabei eine höhere Amplitude als die digital kodierten Impulse. Diese Synchronisierimpulse werden durch den Kondensator 138 integriert, und die sich ergebende variierende Spannung wird als Steuerspannung dem Eingang des Differenzverstärkers 1-34 zugeführt.
Damit nimmt die Drehgeschwindigkeit der Welle 70 allmählich zu, wenn der Abtastspiegel 78 radial nach innen abgelenkt wird. Auf diese Weise wird die Synchronisier-Bit-Bolgefrequenz konstant gehalten.
Die Synchronisierimpulse werden durch Synchronisier-Lichtpunkte erzeugt, welche auf der Photokopie 22 zwischen den Gruppen der digital kodierten Punkte aufgezeichnet sind und diese in Gruppen oder Worte unterteilen. Diese Synchronisier-Lichtpunkte können einen Durchmesser besitzen, der etwa dem Zweifachen des Durchmessers der digital kodierten Punkte entspricht; die betreffenden Synchronisier-Lichtpunkte werden dadurch aufzeichnet, daß ein Impuls höherer Spannung an den elektronischen Verschluß 62 abgegeben wird, so daß dieser mehr Licht hindurchläßt.
Um den Abtastspiegel auf der auf dem Aufzeichnungselement 22 befindlichen spiralförmigen Spur von Lichtpunkten festzuhalten, überlagert der Nachlaufoszillator 120 dem der Spule 88 zugeführten Ablenksteuersignal ein Sinus-Nachlaufsignal geringer Amplitude. das Nachlaufsignal bewirkt, daß der Abtastspiegel auf der Aufzeichnungsspur vorwärts und zurück schwingt, und zwar mit einer niedrigen Frequenz f1, die z.B etwa 1 Hz pro hundert Worte oder 30 bis 70 Schwingungen pro Umdrehung eträgt, wenn sich der Abtastspiegel längs der Aufzeichnungsspur bewegt. Dies führt zur Bildung eines Korrektursignals, das mit dem Ablenksteuersignal von der Photozelle 48 zusammengefaßt wird. Das Korrektursignal wird durch den Kondensator 122 und die Verstärker 116, 118 gefiltert, so daß die Bit-Stromimpulse eingeebnet und ein Korrektursignal mit einer Frequenz von 2f1 geliefert wird. Diese Frequenz ist die zweifache Frequenz des Nachlaufoszillators 120. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Abtastspiegel die Aufzeichnungsspur in jeder Periode des Sinus-Ausgangssignals des Nachlaufoszillators zweimal überläuft. Dieses Korrektursignal wird mit dem Ausgangssignal des Nachlaufoszillators in dem Phasenvergleicher 124 verglichen. Sind diese beiden Signale nicht in Phase, womit angezeigt wird, dn der Spiegel beginnt, die Aufzeichnungsspur zu verlassen, so ändert sich die Ausgangsspannung des Integrators 126 automatisch in der Weise, d der Abtastspiegel wieder auf die Aufzeichnungsspur zurückgeführt wird.
Die Ausgangsbeschaltung 36 enthält eine bistabile Kuppstufe 144, deren Eingang an den Ausgang der Photozelle 48 angeschlossen ist. Außerdem ist an den Ausgang der Photozelle der Eingan des Synchronisier-Bit-Detektors 142 angeschlossen. Die bebetreffende bistabile Kippstufe kann vom Schmitt-Trigger-Typ sein und durch die Vorderflanke jedes digitalen Impulses getriggert und durch die Rückflanke jedes Impulses wieder zurückgestellt werden. Die auf diese Weise erzeugten rechtecl;-förmigen Ausgangsimpulse werden einem Schieberegister 146 zugeführt. Ein freischwingender Bit-Taktimpulsgenerator 148 ist mit seinem Eingang an den Ausgang des S'ynchronisier-Bit-Detektors 142 angeschlossen. Dadurch wird der Taktimpulsgenerator 148 durch die Synchronisierimpulse synchronisiert. Der Ausgang des Taktimpulsgenerators 148 ist mit dem Schieberegister 146 derart verbunden, daß Schiebeimpulse zu dem Schieberegister mit der gleichen Frequenz übertragen werden, mit der die von der Photozelle 48 abgegebenen digital kodierten Signale auftreten. Nachdem von dem Schieberegister 148 ein "Wort!' oder eine Gruppe von digitalen Impulsen aufgenommen worden ist, werden diese Impulse durch ein Übertragungsgatter 152 zu einem Speicherregister 150 hin übertragen. das Übertragungs gatter 152 ist normalerweise nicht übertragungsfähig; es wird durch einen ihm von dem Synchronisier-Bit-Detektor 142 zugeführten Syncronisierimpuls übertragungsfähig gemacht.
Der Ausgang des Speicherregisters 150 ist mit dem Eingang des Digital-Analog-Umsetzers 38 verbunden, der das digitale Signal in das analoge Ausgangssignal umsetzt. Dieses analoge Ausgangssignal wird über den Verstärker 40 zu der Ausgangsklemme des Systems hin übertragen. Wie oben ausgeführt, stellt dieses analoge Ausgangssignal eine genaue Nachbildung des dem Wandler 24 zugeführten analogen Eingangssignals dar.
In Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform des Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems gemäß der Erfindung dargestellt. Der bei dieser Ausführungsform verwendete optische Abtaster 44' enthalt einen Polygonspiegel 154, der mit zwölf flachen Spiegelflächen 156 versehen sein kann, die radial gleichmaßig um die Drehachse 158 eines Polygons herum angeordnet sind. Der Polygonspiegel 154 wird kontinuierlich in einer im wesentlichen horizontalen Richtung um die vertikale Achse 158 gedreht. Hierzu dient ein direkter Antrieb 160,- der den Spiegel mit einem Elektromotor 162 koppelt. Darüber hinaus wird der Polygonspiegel im wesentlichen in vertikaler Richtung um eine horizontale Achse 164 in Schwingungen versetzt.
Hierzu dient ein Schwingantrieb 166, der den Spiegel über eine Magnetkopplung 168 und ein Zahnraduntersetzungsgetriebe 170 mit einem Motor 162 koppelr. Vor der Photokopie 22 ist eine flache Bildfeld-Korrekturplatte 172 in Form einer negativen Linse vorgesehen, mit deren Hilfe die Änderungen in dem Abtastabstand zwischen den Spiegelsegmenten 156 und der Photokopie während des Abtastens aus-geglichen werden. Die Korrekturplatte weist dabei nahe ihrer Außenkanten eine größere Dicke auf, um den größeren Abtastabstand zwischen den Spiegelsegmenten und der Außenkante der Photokopie 22 auszugleichen. Zwischen der Bildfeld-Korrekturplatte 172 und dem Polygonispiegel 154 ist ein Lichtstrahlteiler 174 angeordnet. Ein weiterer Spiegel 176 ist in dem Lichtweg zwischen dem Lichtstrahlteiler 174 und dem Mikroskop 102 angeordnet. Zwischen dem Spiegel 176 und dem Mikroskop ist anstelle des bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 vorgesehenen sphärischen Spiegels 100 hier zur Fokussierung eine Objektivlinse 178 vorgesehen.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Anordnung arbeitet in ähnlicher Weise während der Aufzeichnung wie die in Fig. 2 dargestellte Anordnung. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird hier jedoch durch den Polygonspiegel eine rechteckförmige Abtastung bewirkt, die zur Erzeugung der in Fig. 6 und 6A dargestellten Rasterspur führt. Diese Rasterspur besteht aus aufeinanderfolgenden geraden Linien. Eine Nagnetkupplung 168 ist bei der vorliegenden AusführungsforL mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers 180 verbunden, dessen eines Ende an eine positive Gleichspannung angeschlossen ist und dessen anderes Ende geerdet ist. Der bowegliche Kontakt des Potentiometers 180 ist bei in der Stellung "Aufzeichnung" befindlichem Schalter 182 mit der Magnetkupplung 168 verbunden. Es sei bemerkt, daß eine feste Einstellung des beweglichen Kontakts des Potentiometers 180 die vertikale Abtastgeschwindigkeit während der Aufzeichnung festlegt. Ferner werden die Schalter 54 und 64 in die mit "R" bezeichnete Aufzeichnungsstellung geführt, in der die Wiedergabelichtquelle 52 von der Speisespannung 56 abgeschaltet ist und in der die Aufzeichnungslichtquelle 46' über den Verstärker 29 an den Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 24 angeschlossen ist. Die impulsweise betriebene Lichtquelle 46' sollte eine Gasentladungs-Stroboskoplampe sein, wie sie in entsprechender Weise in der Photographie verwendet wird. Es kann aber auch irgendeine andere Lichtquelle verwendet werden, die eine hohe Grenzfrequenz besitzt, um einen Impulsbetrieb zu ermoglichen.
Während des Wiedergabebetriebs arbeitet die in Fig. 3 und 4 dargestellte Anordnung in entsprechender Weise wie die in Fig. 2 dargestellte' Anordnung. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind hier jedoch zwei Photozellen 184 und 186 zu entsprechenden Öffnungen in der Maske 98' derart ausgerichtet, daß die Betrachtungsfelder dieser Photozellen auf gegenüberliegenden Seiten der auf der Photokopie 22 aufgezeichneten Lichtpunktspur liegen. Die Anoden der Photozellen 184 und 186 sind über Verstärker 188 und 190 mit den Eingangen eines- Summiernetzwerkes 192 verbunden, dessen Ausgang mit den Eingängen der bistabilen Kippstufe und des Synchronisier-Bit-Detektors der Ausgabeschaltung 36 gemäß Fig. 2 verbunden ist. Ferner sind die Ausgänge der Verstärker 188 und 190 über Kopplungswiderstände 196 und 198 und Integrationskondensatoren 200 und 202 mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 194 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 194 ist bei in der "Wiedergabe"-Stellung befindlichem Schalter 182 mit der Magnetkupplung 168 verbunden. Dadurch wird dieser Magnetupplung ein Steuerspannungssignal zugeführt, welches die vertikale Geschwindigkeit des Polygonspiegels in der Weise steuert. daß die Betrachtungsfelder der Detektoren 184 und 186 auf den gegenüberliegenden Seiten der Aufzeichnungsspur gehalten worden, uin dieser Spur zu folgen. Wird ein Abtastspiegelsegment 156 während der Wiedergabe von der Aufzeichnungspur Weggeführt, so werden die Ausgangssignale der Detektoren 184 und 186 ungleich. Dies führt zum Entstehen eines Differenzignals am Ausgang des Differenzverstärkers 194. Dieses Signal konpensiert den Fehler in der vertikalen Einstellung des Spiegelsegmentes, das darauf hin auf die Aufzeichnungsspur zurückgeführt wird. Es sei bemerkt, daß die Ausgangsgleichspannung des Differenzverstärkers 194 gleich der- Spannung cm dem beweglichen Kontakt des Potentiometers 180 ist, wenn die Signale des Differenzverstärkers gleich sind. Dadurch bewegt der Vertikal-Schwingantrieb 166 den Polygonspiegel in vertikaler Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Aufzeichnung.
Die Einstellung der Ausgangsgleichspannung des Differenzverstärkers 194 kann durch einen an den Ausgang dieses Verstärkers angeschlossenen variablen Lastwiderstand 204 vorgenommen werden.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist die durch die Anlage gemäß Fig. 2 hergestellte Photokopie 22 des Aufzeichnungselements eine spiralförmige Aufzeichnungsspure 206 auf. Diese Aufzeichnungsspur 206 besteht aus digital kodierten Punkten bzw. Flecken, zu denen die lichtundurchlässigen Flecken 208 gehören, die durch Lichtimpulse aufgezeichnet worden sind.
Diese lichtundurchlässigen Punkte entsprechen einem Binärzeichen "1" im Binärkode; transparente Punkte bzw. Flecken 210 entsprechen dem Binärzeichen "O" im Binärkode. Die Punkte bzw. Flecken 208 und 210 besitzen jeweils einen Durchmesser von weniger als etwa 0,01 mm. In typischer Weise liegt der Durchmesser in der Größenordnung von 1/300 mm. Neben den erwähnten Punkten bzw. Flecken sind Synchronisierpunkte bzw.
-flecken 212 auf der Aufzeichnungsspur zwischen aufeinanderfolgenden Wortgruppen von digital kodierten Bits vorgesehen.
Bei der Ausführungsform gemaß Fig. 5 umfaßt eine Wortgruppe fünfzehn Bits, die in der obersten Ziele der Aufzeichnungsspur acht transparente Flecken und sieben lichtundurchlässige Flecken umfassen. Die Synchronisierflecken bzw. -punkte 212 besitzen einen Durchmesser, der etwa dem Zweifachen des ½urchmessers der lichtundurchlässigen digitalen Punkte bzw.
Flecken 208 entspricht. Der Abstand zwischen den mitten benachbarter Punktlinien ist ebenfalls gleich dem Zweifachen des Durchmessers eines lichtundurchlässigen digitalen Punkts 208, so daß benachbarte Synchronisierpunkte bzw. -flecken sich nahezu berühren.
Die durch die Anlage gemaß Fig. 3 und 4 erzeugte, aus digital kodierten Punkten bzw. Flecken bestehende rechteckförmige Rasterspur 214 auf der Photokopie 22' bildet eine im wesentlichen gerade Linie, die quer über das Aufzeichnungselement verläuft und die als einzelne Aufzeichnungsspur abgetastet wird. Es sei bemerkt, daß benachbarte Linien dieser Aufzeichnungsspur nach unten geneigt sind, und' zwar auf Gru-nd der kontinuierlichen Vertikal-Bewegung des Polygon-Abtastspiegels 154. Es sei ferner bemerkt, daß die Oberseite der jeweils nächsten Linie der Unterseite der jeweils vorangehenden Linie entspricht. Der Grund hiarfür liegt darin, daß aufeinanderfolgende Linien durch aufeinanderfolgende Spiegelsegmente 156 des Polygonispiegels abgetastet werden. Die Größe und der bstand der lichtundurchlässigen und transparenten Kodierun gsflecken bzw. punkte 208 und 210 gemäß Fig., 6A entspricht der Größe und dem Abstand der entsprechenden Kodierungspunkte bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5A.
I)ie lichtempfindlichen Aufzeichnungselemente 22- und -22' können transparente Platten aus Glas oder Methylmethacrylatkunststoff mit einer auf einer Seite aufgebrachten Schicht aus lichtempfindlichem Material sein, wenn die Wiedergabe-Lichtquelle Licht in der Weise abgibt, daß dieses Licht durch die Aufzeichnungselemente in der aus Hig. 2, 3 und 4 ersichtlichen weise hindurcht--reten muß. Werden jedoch lichtreflektierende Photographien verwendet, so können die Aufzeichnungselemente 22 und 22' aus irgendeinem geeignet bemessenen, stabilen' Trägermaterial bestehen, wie aus Kunststoff, das mit der Photographie versehen ist, die auf ihrer Außenfläche die digital kodierten Lichtspuren trägt. Über derartigen Photographie soqie über jeglichen lichtempfindlichen Überzug auf einer transparenten Platte kann, ein Schutzüberzug aus Kunststoff erforderlich sein, um ein Verkratzen der Aufzeichnungen während der Handhabung zu verhindern. Darüber-hinaus ist es möglich, lichtempfindliches Glas als Auf zeichnungselement zu verwenden, ohne daß dabei eine gesonderte Schicht aus photographischem Material erforderlich ist. Hierfür kommt Glas in Frage, das nach erfolgter Belichtung entsprechend einem Lichtbild der digitalen Kodierungsspuren geätzt ist.
Die geätzten Punkte bzw. Flecken können mit lichtundurchlässigem Material ausgefüllt sein. In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß auch photochromische Stoffe verwendet werden können.

Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c h e

1. Audio-visuelles Signal-Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangseinrichtungen (12,24) vorgesehen sind, die elektrische Impulse erzeugen, welche ein erstes digital kodiertes elektrisches Signal bilden, daß eine optische Aufzeichnungseinrichtung (28) vorgesehen ist, die eine einzelne Lichtquelle (46,62 oder 46') in einer definierten Lage aufweist und die mit den Eingangseinrichtungen (24) derart verbunden ist, daß die Impulse des ersten digital kodierten Signals in Serie an die Lichtquelle zur Erzeugung von Lichtimpulsen übertragen erden, die ein dem ersten digital kodierten elektrischen Signal entsprechendes digital kodiertes Lichtsignal bilden, daß Lichtstrahl-Ablenkeinrichtungen (44,106, 108 oder 44', 180) vorgesehen sind, die die Lichtimpulse über ein in' einer definierten Lage befindliches photographisches Aufzeichnungselement (22 oder 22') führen und eine Lichtbild-Aufzeichnung des digital kodierten Lichtsignals in Form einer einzelnen Aufzeichnungsspur (206 oder 214) bewirken, die aus einer Vielzahl von in Reihe liegenden kleinen Punkten (208,210) besteht, welche mit hoher Dichte aufgezeichnete digitale Bits darstellen, daß eine optische Wiedergabeeinrichtung (32) vorgesehen ist, die zumindest einen Lichtdetektor (48 oder 184, 186) in- einer definierten Lage und Lichtablenkeinrichtungen (44, 132, 134 oder 44', 194) enthält, welche das Aufnahmefeld des Lichtdetektors kontinuierlich längs der Aufzeichnungsspur auf dem Lichtbild führen, daß das AuSnahmefeld (98, 100, 102 oder 98', 102, 172) etwa. auf die Größe eines Aufzeichnungspunktes zur Erzeugung elektrischer Impulse begrenzt ist, die ein zweites, dem auf dem Lichtbild aufgezeichneten digitalen Lichtsignal entsprechendes digital kodiertes elektrisches Signal bilden, und daß Ausgangs einrichtungen (36,38, 40,16) vorgesehen sind, die an den Lichtdetektor angeschlossen sind und die sämtliche Impulse des zweiten digital kodierten elektrischen Signals in Serie aufnehmen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangseinrichtungen eine Signalquelle (12) zur Abgabe audio-visueller analoger Eingangssignale und einen ersten Umsetzer (24) enthalten, der das analoge Eingangssignal in das erste digital kodierte elektrische Signal umsetzt, und daß die Ausgangs einrichtungen einen zweiten Umsetzer (38) enthalten, der das zweite digital kodierte elektrische Signal in ein analoges Ausgangssignal umsetzt, welchcs eine Nachbildung des analogen Eingangssignal darstellt.

System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ekennzeichnot, daß die Lichtimpulse von einer einzelnen Lichtquelle (46 oder 46') geringer Größe abgegeben werden und daß die Aufzeichnungseinrichtung Einrichtungen (102, 100 oder 102, 172) enthalt, die zur Erzielung einer Aufzeichnungs-Bilddichte über etwa 106 Bit pro 6,452 cm' Lichtimpulse mit einem.Durchmesser von weniger als etwa 0,01 mm auf einem photographischen Film (22 oder 22') fokussieren.

4. System nach einem der Ansprüche 1 l)is 3, dadurch pekennzeichnet, daß die Lichtimpulse von einem Laser abgegeben werden.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsspur eine Spiralform (20G) besitzt.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsspur in aufeinanderfolgenden geraden Linien ein rechteckförmiges Rastermuster (214) bildet.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aufzeichnungspur Synchronisierpunkte (212) zwischen den Wortgruppen (208, 210) aufweist.

8 System nach einem der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopiereinrichtung (18) vorgesehen ist, die eine Vielzahl von photographischen Kopien von dem aufzuzeichnenden Bild herzustellen erlaubt, und daß die optische Wiedergabeeinrichtung eine der Kopien zur Erzeugung des zweiten digital kodierten elektrischen Signals abt.astet,

9. Audio-visuelle Signalaufzeichnungsvorrichtung, insbesondere für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem nach einem- der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangseinrichtungen (12, 24) vorgesehen sind, die ein digital kodiertes elektrisches Signal bildende elektrische Impulse erzeugen, daß eine Lichtquelle (46, 62 oder 46') in eienr definierten Lage vorgesehen ist, daß die Lichtquelle eine einzelne Lichtabgabeeinrichtung enthält und mit den Eingangseinrichtungen derart verbunden ist, daß sämtliche Impulse des digital kodierten elektrischen Signals in Serie der Lichtquelle zur Erzeugung eines Impulslichtstrahls zugeführt werden, dessen Lichtimpulse ein digital kodiertes Lichtsignal bilden, das dem digital kodierten elektrischen Signal entspricht, daß Fokussierungseinrichtungen (102, 100 oder 102, 172) zur Fokussierung der Lichtimpulse vorgeshen sind und daß Lichtstrahl-Ablenkeinrichtungen (44, 106, 110 oder 44', 180) vorgesehen sind, die die Lichtimpulse über ein in einer definierten Lage befindliches photographisches Aufzeichnungselement (22 oder 22') zur photorraphischen Aufzeichnung des digitalen Lichtsifrnales in Form einer einzelnen aus in Reihe liegenden Punkten (208,210) bestehenden Aufzeichnungsspur (206 oder 214) hoher Aufzeichnungsdichte führen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangseinrichtungen eine audio-visuelle analoge Eingangssignale liefernde Signalquelle (12) und einen Umsetzer (24) enthalten, der das jeweilige analoge Eingangssignal in das digitale kodierte elektrische Signal umsetzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch fsezennzeichnet, daß die Lichtquelle (46,62) einen elektronischen Verschluß (62) enthalt, der mit den Eingangseinrichtungen zur Erzeugung der Lichtimpulse verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch geliennzeichnet, daß die Lichtabgabeeinrichtung ein Laser ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtungen (102, 100 oder 102, 172) so ausgebildet sind, daß sie einen Lichtpunkt mit einem Durchmesser von weniger als 0,01 mm auf dem lichtempfindlichen Element erzeugen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lichtstrahlführung ein Drehspiegel (78) vorgesehen ist, der von einer Blattfeder (80) getragen wird, die an einem Ende (82) an einem drehbaren Träger (66) an einer Stelle befestigt ist, die von dessen Rotationsachse (70) versetzt ist, daß eine Motoreinrichtung (72, 74, 76) den Träger um die Rotationsachse dreht und daß zur Erzeugung einer durch den Spiegel auszuführenden spiralförmigen Abtastbewegung eine magnetische Ablenkeinrichtung (68, 88) die Feder auf ein elektrisches Steuersignal hin derart durchbiegt, daß eine radiale Ablenkung des Spiegels erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß das photographische Aufzeichnungselement (22,22') eine flache photographische Filmplatte ist und daß der Spiegel (78) derart getragen ist, daß er zur Konstanthaltung der optischen Weglänge zwischen der Lichtabgabeeinrichtung und der Filmplatte während des Abtastens von dem Film wegbewegbar ist, wenn der Spiegel radial' nach innen umgelenkt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem festen Ende (82) der Feder (80) gegenüberliegenden freien Ende bezogen auf die Rotationsschse (70) ein Gewicht befestigt ist, das eine Ablenkungder Feder durch die Zentrifugalkraft bewirkt, und daß d.ie Motoreinrichtung eine Anordnung (106,.108) enthält, die die Drehgeschwindigkeit des Spiegelträgers derart zu ändern erlaubt, daß diese Geschwindigkeit mit radial nach innen erfolgender Ablenkung des Spiegels zunimmt.

17. Audio-visuelle Signalwiedergabevorrichtung, insbesondere für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche -1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die in einer definierten Lage ein lichtempfindliches Aufzeichnungselement (22 oder 22') traten, das ein photo£;raphisches Bild eines digital kodierten Lichtsignals aufweist, welches einem audiovisuellen elektrischen Signal entspricht und in Form einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden unten in einer einzelnen Aufzeichnungsspur (206 oder 214) vorliegt, welche digitale Bits darstellt, die mit hoher Dichte auf dem Aufzeichnungselemnt aufgezeichnet sind, daß eine Detektoreinrichtung mit zumindest einem in einer definierten Lage befindlichen Lichtdetektor (48 oder 184, 186) vorgesehen ist, daß ein Abtaster mit einer Licht ablenkeinrichtung (44, 132, 134 oder 44', 194) vorgesehen ist, die das Aufzeichnungselement zur Abgabe eines entsprechenden Lichtsignals an den Detektor und zur Bildung eines diesem entsprechenden Ausgangssignals in Form eines digital kodierten elektrischen Signals längs der Aufzeichnunrsspur führt, und daß Ausgangseinrichtungen (36,38,40) an den Detektor angeschlossen sind und das audio-visuelle Ausgangssignal von dem Detektor an eine Auswerteeinrichtung abgeben.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangseinrichtungen einen Umsetzer (38) enthalten, der das digital kodierte elektrische Signal in ein analoges Ausgangssignal umsetzt, und daß die Größe des Betrachtungsfeldes des Detektors auf die Größe eines Aufzeichnungspunktes begrenzt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtablenkeinrichtung einen Drehspiegel (78 oder 156), eine Linrichtuny; (44 oder 44') zur Ablenkung der Spielgelanordnung zwecks Abtastung der gesamten Aufzeichnungsspur und eine Nachlaufeinrichtung (116 bis 140 oder 188 bis 204) enthält, die zwischen dem Detektor und dem Abtaster vorgesehen ist und die ein Nachlaufen der Aufzeichnungsspur durch das Betrachtungsfeld des Detektors steuert.

Co. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachlaufoszillator (120) den Spiegel in Schwingungen versetzt und damit das Betrachtungsfeld des Detektors hin und her über die Aufzeichnungsspur zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals führt, das der Abtasteinrichtun zur Beibehaltung des Betrachtungsfeldes auf der Aufzeichnungsspur zugeführt wird.

21. Vorrichtung flach einem der Ansprüche 1,7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung zwei Lichtdetektoren (184, 186) enthält, die auf gegenüberliegenden Seiten der Aufzeichnungsspur angeordnet sind, und daß die Nachlaufeinrichtung (188 bis 204) mit den Ausgängen der Detektoren zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals verbunden ist, das der Differenz -zwischen den beiden. von de-n beiden Detektoren erzeugt-en Signalen entspricht und das unter Abgabe an die Abtasteinrichtung (44', 168) die Beibehaltung der Betrachtungsfelder der Detektoren auf der Aufzeichnungsspur bewirkt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtablenkeinrichtung einen Drehspiegel (78) enthält, der von einer Blattfeder (80) getragen wird, deren eines Ende. an einem drehbaren Träger (66) an einer von der Träger-Rotationsachse (70) versetzten Stelle befestigt ist, daß die Motoreinrichtung (72,74,76) den Träger (66) um dessen Rotationsachse (70) dreht und daß magnetische Ablenkeinrichtungen (86, 88) vorgesehen sind, die auf ein elektrische Steuersignal hin die Feder derart biegen, daß eine radiale Auslenkun des Spierels erfolgt und daß der Spiegel eine spiralförmige Abtastspur beschreibt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Aufzeichnungselement (22) eine photographische Filmplatte ist und daß der Spiegel zur Konstanthaltung der optischen Welglänge zwischen dem Lichtdetektor und der photographischen Filmplatte während des Abtastens derart getragen wird, daß er von der photographischen Filmplatte weg bewegbar ist, wenn der Spiegel eine Ablenkung radial nach innen erfährt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch F-,ekenn zeichnet, daß an dem dem festen Ende (82) der Feder (80) bezogen auf die Rotationsachse (70) gegenüberliegenden freien Ende ein Gewicht (90,94) befestigt ist, das eine Ablenkung der Feder durch die Zentrifugalkraft bewirkt, und daß die Motoreinrichtung Einrichtungen (106,74) fiir eine solche Änderung der !Rotationsgeschwindigkeit des Spiegelträgers enthält, daß die Geschwindigkeit mit nach innen erfolgender radialer Ablenkung des Spiegels zunimmt.

25. Digitale Informationen tragende photographische Aufnahme, insbesondere für ein Auf zeichnungs- und lliedergabes,stem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtempfindliches Aufzeichnungselement (22 oder 22') mit einer Vielzahl von in einem digitalen Kode aufgezeichneten Punkten (208,210) vorgesehen ist und daß diese Punkte in Reihe unter Bildung einer einzigen Aufzeichnungsspur (206 oder 214) aufgezeichnet sind, deren Punkte in digitalen Bitwortgruppen in unterschiedlichen Abständen vom Ausgangspunkt der Aufzeichnungsspur angeordnet sind.

26. Photographische Aufnahme nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungselement (22 oder 22') ein photographischer Film ist, 'bei dem die Aufzeichnungspunkte einen unterhalb von etwa 0,01 mm liegenden Durchmesser besitzen und bei dem die Aufzeichnungs-Bitdichte größer ist als etwa 106 Bit pro 6,452 cm².

27. Photographische Aufnahme nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsspur (206) spiralförmig ist

28. Photographische Aufnahme nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsspur (214) durch aufeinanderfolgende geradlinige Bahnabschnitte eines rechteckförmigen Rastermusters gebildet ist.

29. Photographische Aufnahme nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungselement (22 oder 22') eine flache Glasplatte mit einer darauf befindlichen Schicht aus einem lichtempfindlichen Material ist.

30. Photographische AuSnahme nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß Synchronisierungs -punkte (212) mit größeren Abmessungen als sie die Wortbit-Punkte (208) besitzen- zwischen den Wortgruppen aufgezeichnet sind.

31. Optische Abtastvorrichtung, insbesondere für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, -datdurch- gekennzeichnet, daß ein drehbaren Träger (66) vorgesehen ist, an dessen eines Ende (82) eine Blattfeder (80) befestigt ist, und zwar an einer von der Träger-Rotationsachse (70) beabstandeten Stelle, daß ein Spiegel (78) im Bereich der Rotationsachse an der Blattfeder befestigt ist, daß eine Motoreinrichtung (72,74, 76) zur Drehung des Trägers vorgesehen ist, daß eine magnetische Ablenkeinrichtung (86,88) vorgesehen ist, die auf ein elektrisches Steuersignal hin die Feder durch biegt und den Spiegel für die Ausführung einer spiralförmigen Abtastspur radial auslenkt, daß an dem dem festen Ende (82) der Feder bezogen auf die Rotationsachse (70) gegenüberliegenden freien Ende ein Gewicht (90,94) befestigt ist, das eine Ablenkung der Feder durch die Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Feder den Spiegel zur Konstanthaltung der optischen Weg-länge während des Abtastens von der abgetasteten Bildebene wegführt, wenn der Spiegel radial nach innen abgelenkt wird, und daß eine Steuereinrichtung (106 oder 134) vorgesehen ist, die über die Motoreinrichtung die Rotationsgeschwindigkeit des Trägers derart zu ändern erlaubt, daß diese Geschwindigkeit mit radial nach innen erfolgender Ablenkung des Spiegels zunimmt.