ОПТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВАЯ СИСТЕМА С ГОЛОГРАФИЧЕСКИМ ТРЕХМЕРНЫМ НАКОПИТЕЛЕМ Российский патент 2009 года по МПК G06K7/10 

Изобретение относится к автоматизированным информационным системам и вычислительной технике и может быть использовано в оптических информационно-поисковых системах.

Известно устройство, содержащее оптически связанные и последовательно установленные вдоль оптической оси источник излучения, формирователь входного изображения, управляемый фильтр, выполненный в виде матричного электрически управляемого пространственно-временного модулятора света, два объектива, а также многоэлементное фотоприемное устройство, которое электрически связано с электронно-вычислительной машиной, к которой подключено логическое решающее устройство, а также обратную связь этого устройства с формирователем входного изображения и/или управляемым фильтром, при этом формирователь входного изображения выполнен в виде матричного электрически управляемого пространственно-временного модулятора света, первый объектив установлен между формирователем входного изображения и управляемым фильтром, которые расположены в фокальных плоскостях первого объектива, второй объектив установлен между управляемым фильтром и фотоприемным устройством, которые расположены в фокальных плоскостях второго объектива, а источник излучения выполнен в виде источника когерентного коллимированного излучения [RU 2045092 C1, G06E 1/00, 27.09.1995].

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности.

Известно также устройство, содержащее оптический объединитель, оптический ответвитель, содержащий группу М входных оптических ответвлений, основное оптическое ответвление, два кодообразующих оптических ответвления и оптическое ответвление обратной связи, оптический усилитель и оптический бистабильный элемент, входы устройства объединены со входами группы входных оптических ответвлений оптического ответвителя, выходы которых подключены к его основному оптическому ответвлению на равном расстоянии друг от друга, вход первого кодообразующего оптического ответвления оптического ответвителя расположен на участке его основного оптического ответвления между N-м и (N+1)-м входными оптическими ответвлениями, где значение N определяется из условия обеспечения максимальной длины выходной последовательности, при этом на данном участке после входа первого кодообразующего оптического ответвления расположен также оптический усилитель, выход первого кодообразующего оптического ответвления оптического ответвителя подключен ко входу первого оптического ответвления оптического объединителя, вход второго оптического ответвления которого соединен с выходом второго кодообразующего оптического ответвления оптического ответвителя, вход которого соединен с основным оптическим ответвлением оптического ответвителя на его участке после последнего входного оптического ответвления оптического ответвителя, а выход оптического объединителя подключен ко входу оптического бистабильного элемента, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный подключен ко входу оптического ответвления обратной связи оптического ответвителя, выход которого подключен ко входу основного оптического ответвления оптического ответвителя, выход которого является выходом устройства [RU 2178580 С2, G06E 3/00, 20.01.2002].

Недостатком устройства также являются относительно узкие функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее установленные последовательно по направлению распространения излучения источник когерентного излучения, расширитель пучка, первый поляризатор, первый дефлектор, первый телескопическо-оптический блок, первое полупрозрачное зеркало, второй поляризатор, первую линзу, блок смены оптических образов, выполненный в виде блока смены микрофильмов, голографический трехмерный накопитель, второй телескопическо-оптический блок, второе полупрозрачное зеркало и фотоприемник, выход которого соединен с входом первого измерителя величины тока, установленные последовательно по направлению распространения излучения и оптически сопряженные с первым полупрозрачным зеркалом вторую линзу, отражающий элемент, третий поляризатор, третью линзу, второй дефлектор, отклоняющий элемент и четвертую линзу, оптически сопряженную с голографическим трехмерным накопителем, оптически сопряженный со вторым полупрозрачным зеркалом экран, блок управления регистрацией голограммы, выход которого подключен к входу голографического трехмерного накопителя, блок синхронизации, блок формирования напряжения отклонения предметного луча и блок формирования напряжения отклонения опорного луча, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго дефлекторов, блок формирования напряжения поляризации, первый-третий выходы которого соединены с входами соответственно первого-третьего поляризаторов, блок задания начальных адресов, первый-пятый блоки постоянной памяти, первый-пятый блоки оперативной памяти, первый-третий регистры, первый-третий компараторы, аналого-цифровой преобразователь, блок переключения напряжения поляризации и установленные последовательно по направлению распространения излучения блок отображения визуальной информации, третий телескопическо-оптический блок и пространственно-частотный модулятор, расположенный на оптической оси между четвертой линзой и топографическим трехмерным накопителем, первый вход блока задания начальных адресов управляющим входом системы, выход блока смены оптических образов соединен со вторым входом блока задания начальных адресов, первый-четвертый выходы которого подключены к первым входам соответственно блока формирования напряжения поляризации, блока формирования напряжения отклонения предметного луча, блока формирования напряжения отклонения опорного луча и пятого блока оперативной памяти, пятый и шестой выходы блока задания начальных адресов соединены с входами соответственно блока отображения визуальной информации и блока синхронизации, первый-восьмой выходы которого подключены соответственно к входу первого блока постоянной памяти, первому входу первого блока оперативной памяти, входу блока управления регистрацией голограммы, входу блока смены оптических образов, первым входам второго и третьего блоков оперативной памяти, входу блока переключения напряжения поляризации и первому входу четвертого блока оперативной памяти, первый и второй выходы первого блока постоянной памяти соединены с вторыми входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, выходы первого, четвертого и пятого и первые выходы второго и третьего блоков оперативной памяти объединены и подключены к вторым входам блока формирования напряжения отклонения предметного луча и блока формирования напряжения отклонения опорного луча, выход измерителя величины тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого и третьего регистров, второй выход второго блока оперативной памяти соединен с вторым входом первого регистра, выход которого и выход второго блока постоянной памяти подключены к первому и второму входам первого компаратора, выход которого через второй регистр соединен с входом третьего блока постоянной памяти, выход которого подключен к второму входу третьего блока оперативной памяти, второй выход которого соединен с вторым входом третьего регистра, первый выход которого и выход четвертого блока постоянной памяти подключены к первому и второму входам второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом четвертого блока оперативной памяти, второй выход третьего регистра и выход пятого блока постоянной памяти подключены к первому и второму входам третьего компаратора, выход которого соединен с вторым входом пятого блока оперативной памяти, выход блока переключения напряжения поляризации подключен к второму входу блока формирования напряжения поляризации [SU 1836698 A3, G06K 9/76, 23.08.1993].

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что работа системы основана на использовании отрытых оптических каналов. Это сужает возможности ее применения в специальных условиях, когда, например, фотоприемник с другими электронными элементами необходимо отделить на некоторое расстояние от оптических узлов устройства. Кроме того, наиболее близкое техническое решение не защищено от несанкционированного доступа по оптическим каналам. Это также сужает его функциональные возможности, особенно при информационно-поисковом преобразовании целостных образов (оптических изображений).

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее установленные последовательно по направлению распространения излучения источник когерентного излучения, расширитель пучка, первый поляризатор, первый дефлектор, первый телескопическо-оптический блок, первое полупрозрачное зеркало, второй поляризатор, первую линзу, блок смены оптических образов, голографический трехмерный накопитель, второй телескопическо-оптический блок и второе полупрозрачное зеркало, первый измеритель величины тока, фотоприемник, выход которого соединен с входом первого измерителя величины тока, установленные последовательно по направлению распространения излучения вторую линзу, оптический вход которой соединен с выходом отраженного луча первого полупрозрачного зеркала, отражающий элемент, третий поляризатор, третью линзу, второй дефлектор, отклоняющий элемент и четвертую линзу, оптически сопряженную с топографическим трехмерным накопителем, экран, оптически сопряженный с выходом отраженного излучения второго полупрозрачного зеркала, блок управления регистрацией голограммы, выход которого подключен к входу голографического трехмерного накопителя, блок синхронизации, блок формирования напряжения отклонения предметного луча и блок формирования напряжения отклонения опорного луча, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго дефлекторов, блок формирования напряжения поляризации, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно первого, второго и третьего поляризаторов, блок задания начальных адресов, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки постоянной памяти, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки оперативной памяти, первый, второй и третий регистры, первый, второй и третий компараторы, аналого-цифровой преобразователь, блок переключения напряжения поляризации и установленные последовательно по направлению распространения излучения блок отображения визуальной информации, третий телескопическо-оптический блок и пространственно-частотный модулятор, расположенный на оптической оси между четвертой линзой и голографическим трехмерным накопителем, при этом первый вход блока задания начальных адресов является управляющим входом оптической информационно-поисковой системы, выход блока смены оптических образов соединен со вторым входом блока задания начальных адресов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к первым входам соответственно блока формирования напряжения поляризации, блока формирования напряжения отклонения предметного луча, блока формирования напряжения отклонения опорного луча и пятого блока оперативной памяти, пятый и шестой выходы блока задания начальных адресов соединены с входами соответственно блока отображения визуальной информации и блока синхронизации, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого подключены соответственно к входу первого блока постоянной памяти, к первому входу первого блока оперативной памяти, к входу блока управления регистрацией голограммы, к входу блока смены оптических образов, к первому входу второго блока оперативной памяти, к первому входу третьего блока оперативной памяти, к входу блока переключения напряжения поляризации и первому входу четвертого блока оперативной памяти, первый и второй выходы первого блока постоянной памяти соединены со вторыми входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, выход первого блока оперативной памяти объединен с выходом четвертого блока оперативной памяти, с выходом пятого блока оперативной памяти, с первым выходом третьего блока оперативной памяти и с первым выходом второго блока оперативной памяти и соединен со вторыми входами блока формирования напряжения отклонения предметного луча и блока формирования напряжения отклонения предметного луча, выход первого измерителя величины тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого и третьего регистров, второй выход второго блока оперативной памяти соединен со вторым входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока постоянной памяти, а выход через второй регистр соединен с входом третьего блока постоянной памяти, выход которого соединен со вторым входом третьего блока оперативной памяти, второй выход которого соединен со вторым входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен со выходом четвертого блока постоянной памяти, а выход соединен со вторым входом четвертого блока оперативной памяти, второй выход третьего регистра соединен с первым входом третьего компаратора, второй вход которого соединен с выходом пятого блока постоянной памяти, а выход соединен со вторым входом пятого блока оперативной памяти, выход блока переключения напряжения поляризации подключен ко второму входу блока формирования напряжения поляризации, введены последовательно оптически соединенные блок ввода излучения, первый оптический вход которого оптически соединен с выходом проходящего оптического излучения второго полупрозрачного зеркала, четвертый телескопическо-оптический блок, входной оптический соединитель, оптический кабель, выходной оптический соединитель и пятый телескопическо-оптический блок, оптический выход которого соединен с оптическим входом фотоприемника, а также анализатор характеристик оптического кабеля, оптический вход которого соединен со вторым оптическим входом блока ввода излучения, и второй измеритель величины тока, вход которого соединен с выходом анализатора характеристик оптического кабеля.

На фиг.1 представлена структурная схема оптической информационно-поисковой системы с голографическим трехмерным накопителем, на фиг.2 - блока смены оптических образов.

Оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем содержит установленные последовательно по направлению распространения излучения источник 1 когерентного излучения, расширитель 2 пучка, первый поляризатор 3, первый дефлектор 4, первый телескопическо-оптический блок 5, первое полупрозрачное зеркало 6, второй поляризатор 7, первую линзу 8, блок 9 смены оптических образов, голографический трехмерный накопитель (ГТН) 10, соединенный с выходом блока 11 управления регистрацией голограмм, второй телескопическо-оптический блок 12 и второе полупрозрачное зеркало 13.

Оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем содержит также фотоприемник 14, выход которого соединен с входом первого измерителя 15 величины тока, блок 16 синхронизации, блок 17 формирования напряжения отклонения предметного луча, выход которого соединен с управляющим входом первого дефлектора 4, блок 18 формирования напряжения отклонения опорного луча и блок 19 формирования напряжения отклонения поляризации.

Кроме того, оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем содержит установленные последовательно по направлению распространения излучения и оптически сопряженные с первым полупрозрачным зеркалом 6 вторую линзу 20, оптически соединенную по отраженному оптическому выходу с первым полупрозрачным зеркалом 6, отражающий элемент 21, третий поляризатор 22, третью линзу 23, второй дефлектор 24, отклоняющий элемент 25 и четвертую линзу 26, оптически сопряженную с голографическим трехмерным накопителем 10.

В оптической информационно-поисковой системе с голографическим трехмерным накопителем выход блока 18 формирования напряжения отклонения опорного луча соединен с управляющим входом второго дефлектора 24, а первый, второй и третий выходы блока 19 формирования напряжения отклонения поляризации соединены соответственно с входом первого поляризатора 3, второго поляризатора 7 и третьего поляризатора 22.

Дополнительно оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем содержит экран 27, оптически сопряженный с выходом отраженного излучения второго полупрозрачного зеркала 13, блок 28 задания начальных адресов, первый, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами соответственно блока 17 формирования напряжения отклонения предметного луча, блока 18 формирования напряжения отклонения опорного луча, и блок 19 формирования напряжения отклонения поляризации.

Оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем содержит также первый 29, второй 30, третий 31, четвертый 32 и пятый 33 блоки постоянной памяти, первый 34, второй 35, третий 36, четвертый 37 и пятый 38 блоки оперативной памяти, первый 39, второй 40 и третий 41 регистры, первый 42, второй 43 и третий 44 компараторы, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 45, блок 46 переключения напряжения поляризации, блок 47 отображения визуальной информации, третий телескопическо-оптический блок 48, пространственно-частотный модулятор 49.

В оптической информационно-поисковой системе с голографическим трехмерным накопителем первый вход блока 28 задания начальных адресов является управляющим входом оптической информационно-поисковой системы, выход блока 9 смены оптических образов соединен со вторым входом блока 28 задания начальных адресов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к первым входам соответственно блока 19 формирования напряжения поляризации, блока 17 формирования напряжения отклонения предметного луча, блока 18 формирования напряжения отклонения опорного луча и пятого блока 38 оперативной памяти, пятый и шестой выходы блока 28 задания начальных адресов соединены с входами соответственно блока 47 отображения визуальной информации и блока 16 синхронизации, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого подключены соответственно к входу первого блока 29 постоянной памяти, к первому входу первого блока 34 оперативной памяти, к входу блока 11 управления регистрацией голограммы, к входу блока 9 смены оптических образов, к первому входу второго блока 35 оперативной памяти, к первому входу третьего блока 36 оперативной памяти, к входу блока 46 переключения напряжения поляризации и первому входу четвертого блока 37 оперативной памяти, первый и второй выходы первого блока 29 постоянной памяти соединены со вторыми входами соответственно первого 34 и второго 35 блоков оперативной памяти, выход первого блока 34 оперативной памяти объединен с выходом четвертого блока 37 оперативной памяти, с выходом пятого блока 38 оперативной памяти, с первым выходом третьего блока 36 оперативной памяти и с первым выходом второго блока 35 оперативной памяти и соединен со вторыми входами блока 17 формирования напряжения отклонения предметного луча и блока 18 формирования напряжения отклонения опорного предметного луча, выход первого измерителя 15 величины тока соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 45, выход которого подключен к первым входам первого 39 и третьего 41 регистров, второй выход второго блока 35 оперативной памяти соединен со вторым входом первого регистра 39, выход которого соединен с первым входом первого компаратора 42, второй вход которого соединен с выходом второго блока 30 постоянной памяти, а выход через второй регистр 40 соединен с входом третьего блока 31 постоянной памяти, выход которого соединен со вторым входом третьего блока 36 оперативной памяти, второй выход которого соединен со вторым входом третьего регистра 41, первый выход которого соединен с первым входом второго компаратора 43, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока 32 постоянной памяти, а выход соединен со вторым входом четвертого блока 37 оперативной памяти, второй выход третьего регистра 41 соединен с первым входом третьего компаратора 44, второй вход которого соединен с выходом пятого блока 33 постоянной памяти, а выход соединен со вторым входом пятого блока 38 оперативной памяти, выход блока 46 переключения напряжения поляризации подключен ко второму входу блока 19 формирования напряжения поляризации,

В состав оптической информационно-поисковой системы с голографическим трехмерным накопителем входят также последовательно оптически соединенные блок 50 ввода излучения, первый оптический вход которого оптически соединен с выходом проходящего оптического излучения второго полупрозрачного зеркала 13, четвертый телескопическо-оптический блок 51, входной оптический соединитель 52, оптический кабель 53, выходной оптический соединитель 54 и пятый телескопическо-оптический блок 55, оптический выход которого соединен с оптическим входом фотоприемника 14, а также анализатор 56 характеристик оптического кабеля, оптический вход которого соединен со вторым оптическим входом блока 50 ввода излучения, и второй измеритель 57 величины тока, вход которого соединен с выходом анализатора 56 характеристик оптического кабеля.

Блок 9 смены оптических образов (фиг.2) содержит пространственно-частотный модулятор 58, оптический вход и оптический выход которого ориентированы по направлению распространения излучения источника когерентного излучения между первой линзой 8 и голографическим трехмерным накопителем 10, телескопическо-оптический блок 59, оптический выход которого соединен с пространственно-частотным модулятором 58, а также блок 60 формирования оптических образов, оптический выход которого соединен со входом телескопически-оптического блока 59, а вход и выход являются соответственно входом и выходом блока 9 смены оптических образов.

Источник 1 когерентного излучения может быть выполнен в виде лазера. Расширитель пучка 2 может быть выполнен в виде телескопическо-оптической системы (телескопа). Поляризаторы 3, 7 и 22 могут быть выполнены из электрооптических и жидкокристаллических элементов, при подаче на которые соответствующих напряжений поляризации плоскость поляризации света может поворачиваться на 90°. Первый 4 и второй 24 дефлекторы могут быть акустооптического или электрооптического типов и должны обеспечивать синхронную адресацию световых пучков в любую позицию ГТН 10 со временем переключения 1 мкс. Полупрозрачные зеркала 1 и 13 служат для расщепления светового пучка на два равномощных пучка. Отражающий элемент 21 предназначен для отклонения пучка. Линзы 20 и 22 идентичны и дают общее увеличение ˜1. Линзы 8 и 26 обеспечивают фокусировку параллельных световых пучков в плоскости записи голограмм на ГТН 10. ГТН 10 может быть выполнен на основе электрооптической среды, допускающей оптическую оперативную запись, считывание и стирание голограммы. Такой средой может быть кристалл ниобита лития, легированного железом. Блок управления регистрацией голограмм 11 предназначен для фиксации сформированных голограмм в соответствующих позициях ГТН 10. Блоки 28 и 16 могут быть аналогичными таким же блокам устройства-прототипа.

Телескопическо-оптические блоки 5, 12, 48, 51, 55 и 59 предназначены для формирования плоской волны заданных размеров. Отклоняющий элемент 25, выполненный в виде дифракционной решетки, используется в качестве пассивного отклоняющего устройства. Блок 9 смены оптических образов содержит блок 60 формирования оптических образов, который в частном случае может быть выполнен в виде устройства памяти оптических образов (изображений), последовательно формирующихся на его оптическом выходе по сигналу на его входе, при этом окончание процесса формирования серии записанных оптических образов обозначается сигналом на его выходе. Пространственно-частотные модуляторы 49 и 59 могут быть выполнены по схеме оптических управляемых транспарантов. Блок 47 отображения визуальной информации может быть выполнен в виде устройства распечатки текстов в алфавите и шрифтах. Фотоприемник 14 служит для преобразования оптического сигнала в электрический и может быть выполнен, например, в виде одного фотодиода или нескольких соединенных последовательно или параллельно фотодиодов. Измерители величины тока 15 и 55 выполняются в виде обычных измерителей тока или напряжения с малой инерционностью и высокой чувствительностью. Экран 27 предназначен для проектирования на него восстановленной голограммы с целью визуального просмотра. Блоки формирования напряжений отклонений лучей 17 и 18, а также поляризации 19 могут быть выполнены по известным схемам цифроаналоговых преобразователей. Блок 28 задания начальных адресов задает по сигналам извне режимы работы системы, начальное состояние связанных с ним блоков, ввод текстов запросов в систему и может быть выполнен в виде ЭВМ. Блок 16 синхронизации представляет собой генератор серий синхроимпульсов, работающий в трех режимах, и конструктивно может быть выполнен аналогично такому же блоку устройства прототипа. Блоки 29-33 постоянной, блоки 34-38 оперативной памяти, регистры 39-41, компараторы 42-44 и аналого-цифровой преобразователь 45 выполнены в виде стандартных элементов электронно-вычислительной техники. Блок 46 переключения напряжения поляризации может быть выполнен в виде блока постоянной памяти, определяющей соответствующие напряжения поляризации. В блок 38 оперативной памяти может встраиваться долговременная память для хранения адресов позиций голограмм релевантных документов. В качестве анализатора 56 характеристик оптического кабеля может быть выполнен стандартный анализатор характеристик оптических волокон, например, AQ-1702 «Ando», имеющий аналоговый выход. Блок 50 ввода излучения, входной оптический соединитель 52, оптический кабель 53 и выходной оптический соединитель 54 являются стандартными элементами оптико-волоконной техники.

Оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем работает следующим образом.

Существует четыре режима работы системы: запись голограмм описаний тематических полей, запись голограмм образов страниц, поиск образов страниц по запросам, воспроизведение найденных страниц. Управление работой системы, а именно переключение режимов работы, задание начальных условий работы блоков 17, 18, 19, 47, 36, 38, 6, ввод текста запроса в систему, осуществляется извне вводом сигналов в блок 28 задания начальных условий.

В режиме записи голограмм описаний тематических полей начальное состояние блоков формирования напряжений отклонения предметного 17 и опорного 18 лучей соответствует задаваемому из блока 28 адресу позиции ГТН 10, с которой предполагается последовательно начать запись голограмм описаний тематических полей. Начальное состояние блока 19 формирования напряжений поляризации устанавливается таким, чтобы предметная и опорная волна проходила к ГТН 10 и блоку отображения визуальной информации 47 так, чтобы пространственно-частотный модулятор 49 не вносил бы модуляционных искажений, то есть был бы прозрачным для опорного луча. При этом оптические образы в блоке 9 смены оптических образов устанавливается по первому кадру записи. В этом режиме создаваемый источником когерентного излучения 1 пучок (световая волна), расширенный расширителем пучка 2, пройдя через поляризатор 3, отклоняясь дефлектором 4, и усиленный первым телескопическо-оптическим блоком 5 расщепляется на две части с помощью полупрозрачного зеркала 6. Часть световой волны в качестве опорной с помощью первой линзы 20, отражающего элемента 21, проходя через третий поляризатор 22, третью линзу 23, отклоняясь дефлектором 24, отклоняющим элементом 25 направляется, фокусируясь с помощью четвертой линзы 26, в требуемую позицию ГТН 10. Другая часть светового пучка, прошедшая через первое полупрозрачное зеркало 6, проходя беспрепятственно через второй поляризатор 7, фокусируясь первой линзой 8, и промодулированная в блоке 9, попадает в соответствующую позицию ГТН 10, совпадающую с позицией опорного пучка.

Запись голограмм описаний тематических полей осуществляется в следующей последовательности. По сигналу из блока синхронизации 16 из первого блока постоянной памяти 29 считывается в первый блок оперативной памяти 34 список адресов записи ГТН 10, начиная с адреса, заданного при инициации начальных адресов. По сигналу из блока 16 в первый блок оперативной памяти 34, первый из считанных адресов поступает одновременно на вход блоков формирования напряжений отклонения опорного 18 и предметного 17 лучей, инициируя тем самым отклонение этих лучей первым 4 и вторым 24 дефлекторами. По сигналу из блока 16 инициируется работа блока управления регистрацией голограмм 11, в результате чего установленный оптический образ фиксируется на соответствующей позиции ГТН 10. Далее работа системы в рассматриваемом режиме осуществляется в циклическом порядке: по сигналу из блока 16 блоком 9 устанавливается очередной оптический образ, из первого блока 34 оперативной памяти следующий адрес списка одновременно поступает на вход блоков 18, 17 формирования напряжений отклонения лучей, затем осуществляется проявление записи блоком 11. Циклическая запись прекращается по сигналу, поступающему из блока 9 в блок 28, регистрирующему завершение записи оптических образов.

В режиме записи голограмм страниц документов (далее по тексту страниц) начальное состояние блока 19 формирования напряжений поляризации обеспечивает прохождение предметного и блокировку объектного лучей.

При этом начальное состояние блока 47 отображения визуальной информации и пространственно-частотного модулятора 49 аналогично начальному состоянию рассмотренного выше режима и в процессе работы не изменяется.

В этом режиме выделяются три шага: шаг определения тематических областей записываемой страницы, шаг определения свободных адресов в области и шаг записи страницы по определенным на первом шаге областям. На первом шаге предметный пучок света, модулируясь записываемым оптическим образом, фокусируясь первой линзой 8 на одной из выбранных голограмм описаний тематических полей ГТН 10, коррелирует с этой голограммой и результат корреляции, расширяясь и увеличиваясь вторым телескопическо-оптическим блоком 12, проходя через второе полупрозрачное зеркало 13, регистрируется фотоприемником 14. По величине измеренного блоком 15 тока фотоприемника 14 определяется степень корреляции записываемой страницы кадра с соответствующей тематической областью, конечное число которых, выбираемое эвристически, служит для перехода ко второму шагу - шагу записи кадра. На втором шаге осуществляется переключение второго 7 и третьего 35 поляризаторов таким образом, чтобы разблокировать объектную и заблокировать предметную волну. Сканируя позиции голограмм по определенным на первом шаге областям непромодулированным лучом и оценивая степень корреляции соответствующих голограмм описаний тематических полей 10, аналогично с вышеописанным порядком, определяются адреса позиций голограмм, свободные от записей, т.е. позиции, на которые можно записывать очередные страницы. На третьем шаге осуществляется переключение второго поляризатора 7 с целью разблокировки предметного луча. На этом шаге предметный и объектный лучи используются в том же назначении, что и в вышерассмотренном режиме.

Запись голограмм страниц осуществляется в следующей последовательности. По сигналу из блока 16 синхронизации из первого блока 29 постоянной памяти считывается в первый блок 34 оперативной памяти полный список адресов описаний тематических полей ГТН 10. По каждому из серии сигналов, поступающих из блока 16 синхронизации во второй блок 35 оперативной памяти, на его выходе инициируется очередной адрес сканирования ГТН 10, в результате чего в первом регистре 39 голограммы по этому адресу в ГТН 10 сопоставляется величина сигнала фотоприемника 14, которая сравнивается в первом компараторе 42 с величиной порога второго блока 30 постоянной памяти и по результату сравнения адрес записывается во второй регистр 40. По адресу, записанному во второй регистр 40, из третьего блока 31 постоянной памяти в третий блок 36 оперативной памяти записывается перечень полей адресов страниц ГТН 10, сопоставленных с адресами описаний тематических полей, определенных на шаге определения тематических областей записываемой страницы. По завершении серии импульсов из блока синхронизации 16 во второй блок 35 оперативной памяти и в блок 46 переключения напряжений поляризации поступает сигнал из блока 16 на блокировку второго поляризатора 7 и деблокировки третьего поляризатора 22. Далее в третий блок 36 оперативной памяти поступает из блока 16 серия импульсов, инициирующих сканирование ГТН 10 по адресам, записанным в третий блок 36 оперативной памяти, в результате чего по каждому сравнению в третий регистр 41 записывается тройка чисел, состоящая из адреса описания тематического поля, соответствующей ему страницы и величины сигнала фотоприемника, поступающего из АЦП 45. Эта величина сигнала сравнивается во втором компараторе 43 с пороговой величиной четвертого блока 32 постоянной памяти и по результату сравнения записывается в четвертый блок 37 оперативной памяти. По завершении серии импульсов в третий блок 36 оперативной памяти и в блок 46 поступает сигнал переключения напряжения поляризации, в результате чего деблокируется предметный луч, проходящий через второй поляризатор 7. Далее в четвертый блок 37 оперативной памяти поступает серия импульсов из блока 16, по каждому из которых на блоки формирования напряжений отклонения лучей 17 и 18 поступает адрес записи очередной голограммы, а затем срабатывает блок 11 управления регистрации голограмм, фиксирующий эту голограмму в ГТН 10. По завершении считывания адресов четвертого блока 37 оперативной памяти на блоки 9 поступает сигнал смены оптического образа. Приведенная последовательность циклически повторяется до завершения формирования всех оптических образов, признаком чего, как и в предыдущем режиме, служит аналогичный сигнал из блока 9 в блок 28.

В режиме поиска образов страниц по запросам начальное состояние блока 19 поляризации обеспечивает прохождение луча по контуру, с которым сопрягается пространственно-частотный модулятор 49. При этом луч, направленный на поляризатор 7, блокируется им. В этом режиме выделяется три шага работы: формирование оптического образа запроса, поиск тематических областей запроса, поиск страниц. На первом шаге на вход блока 28 задания начальных адресов вводится текст запроса и по сигналу из этого блока текст запроса выдается в блок 47 отображения визуальной информации для отображения через третий телескопическо-оптический блок 48. На втором шаге пучок света, модулируясь образом запроса, представленным на пространственно-частотном модуляторе 49, фокусируясь четвертой линзой 26 на одной из выбранных голограмм описания тематических полей ГТН 10, коррелирует с этой голограммой, а результат корреляции, расширяясь и усиливаясь вторым телескопическо-оптическим блоком 12, проходя через второе полупрозрачное зеркало 13, регистрируется фотоприемником 14. По величине измеренного тока фотоприемника определяется степень корреляции текста запроса с соответствующей тематической областью, эвристический выбор конечного числа которых служит для перехода к следующему шагу - шагу поиска страницы в выбранных тематических полях ГТН 10. На третьем шаге осуществляется сканирование адресов страниц, соответствующих тематическим полям, выбранным на втором шаге, и по степени корреляции образа запроса с образом страницы определяются требуемые страницы.

Поиск страниц после реализации первого шага осуществляется в следующей синхронизованной последовательности. По сигналу из блока 16 синхронизации из первого блока 29 постоянной памяти считывается во второй блок 35 оперативной памяти полный список адресов описаний тематических полей ГТН 10. По каждому из серии сигналов, поступающих из блока 16 синхронизации во второй блок 35 оперативной памяти, на его выходе инициируется очередной адрес сканирования ГТН 10, в результате чего в первом регистре 39 этому адресу сопоставляется величина сигнала с фотоприемника 14, которая сравнивается в первом компараторе 42 с величиной порога второго 30 блока постоянной памяти, и по результату сравнения адрес записывается во второй регистр 40. По адресу, записанному во второй регистр 40, из третьего блока 31 постоянной памяти в третий блок 36 оперативной памяти записывается перечень полей адресов страниц ГТН 10, сопоставленных с соответствующими им адресами описаний тематических полей. На третьем шаге в третий блок 36 оперативной памяти поступает из блока 16 серия импульсов, инициирующих сканирование ГТН 10 по адресам, записанным на втором шаге в третий блок 36 оперативной памяти, в результате чего по каждому сравнению в третий регистр 41 записывается тройка чисел, состоящая из адреса описания тематического поля, адреса соответствующей ему страницы и величины сигнала фотоприемника, поступающего из АЦП 45. Далее величина сигнала в третьем компараторе 44 сравнивается с величиной порога пятого блока 33 постоянной памяти и по результату сравнения записывается в долговременную память, встроенную в пятый блок 38 оперативной памяти.

В режиме воспроизведения записей, найденных в режиме поиска, начальное состояние блока поляризации обеспечивает прохождение луча по контуру объектного луча режима записи. При этом луч, направленный на третий поляризатор 22, блокируется им.

Воспроизведение записей осуществляется в следующем порядке. По сигналу извне в блоке 28 задания начальных адресов инициируется считывание очередного (начиная с первого) адреса из пятого блока 38 оперативной памяти. Адрес поступает на блоки формирования напряжений отклонений опорного и предметного лучей 18, 17, в результате чего луч направляется на воспроизводимую голограмму и на экране 27 представляется ее прообраз.

Кроме того, благодаря введению оптического кабеля 53 обеспечивается передача информации в оптическом виде на любые расстояния от второго полупрозрачного зеркала 13 до фотоприемника 14. При этом наряду с передачей информации в системе непрерывно осуществляется контроль состояния оптического кабеля 53, например, с целью исключения несанкционированного доступа в систему при передаче информации на расстоянии. Для этого анализатор 56 формирует оптические импульсы, которые через блок 50 ввода излучения, четвертый оптически-телескопический блок 51 и входной оптический соединитель 52 поступают в оптический кабель 53. Распространяясь по волоконному световоду оптического кабеля 53, часть излучения рассеивается на неоднородностях сердцевины оптического кабеля и поступает назад в анализатор 56. Такой же эффект, но при значительно большем уровне рассеивания, возникает при попытке присоединения к оптическому кабелю при несанкционированном доступе. Превышение сигнала на выходе измерителя тока 56 номинального уровня является сигналом, связанным с изменением режима работы оптического кабеля 53, например, из-за попытки несанкционированного доступа или возникновении повреждения. Контроль состояния оптического кабеля 53 линии может производится непрерывно.

Таким образом, за счет введения дополнительных технических средств обеспечивается расширение функциональных возможностей устройства, поскольку обеспечивается его работа на расстоянии при разделении оптических и электронных элементов системы. Кроме того, помимо обработки информации возникает возможность контроля несанкционированного доступа в систему.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к оптическим информационно-поисковым системам, и может быть использовано при разработке систем прикладного характера с использованием отражения электромагнитных волн. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей. Для этого устройство содержит источник когерентного излучения, расширитель пучка, три поляризатора, два дефлектора, пять телескопическо-оптических блоков, три полупрозрачных зеркала, четыре линзы, блок смены оптических образов, голографический трехмерный накопитель с блоком управления регистрацией голограмм, фотоприемник, два измерителя величины тока, блок синхронизации, блок формирования напряжения отклонения предметного и опорного лучей, отражающий элемент, экран, блок задания начальных адресов, пять блоков постоянной памяти, пять блоков оперативной памяти, три регистра, три компаратора, аналого-цифровой преобразователь, блок переключения напряжения поляризации, блок отображения визуальной информации, пространственно-частотный модулятор, блок ввода излучения, входной и выходной оптические соединители, оптический кабель и анализатор характеристик оптического кабеля. 2 ил.

Оптическая информационно-поисковая система с голографическим трехмерным накопителем, содержащая установленные последовательно по направлению распространения излучения источник когерентного излучения, расширитель пучка, первый поляризатор, первый дефлектор, первый телескопическо-оптический блок, первое полупрозрачное зеркало, второй поляризатор, первую линзу, блок смены оптических образов, голографический трехмерный накопитель, второй телескопическо-оптический блок и второе полупрозрачное зеркало, экран, оптически сопряженный с выходом отраженного излучения второго полупрозрачного зеркала, первый измеритель величины тока, фотоприемник, выход которого соединен с входом первого измерителя величины тока, установленные последовательно по направлению распространения излучения вторую линзу, оптический вход которой соединен с выходом отраженного луча первого полупрозрачного зеркала, отражающий элемент, третий поляризатор, третью линзу, второй дефлектор, отклоняющий элемент и четвертую линзу, оптически сопряженную с голографическим трехмерным накопителем, блок управления регистрацией голограммы, выход которого подключен к входу голографического трехмерного накопителя, блок синхронизации, блок формирования напряжения отклонения предметного луча и блок формирования напряжения отклонения опорного луча, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго дефлекторов, блок формирования напряжения поляризации, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно первого, второго и третьего поляризаторов, блок задания начальных адресов, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки постоянной памяти, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки оперативной памяти, первый, второй и третий регистры, первый, второй и третий компараторы, аналого-цифровой преобразователь, блок переключения напряжения поляризации и установленные последовательно по направлению распространения излучения блок отображения визуальной информации, третий телескопическо-оптический блок и пространственно-частотный модулятор, расположенный на оптической оси между четвертой линзой и голографическим трехмерным накопителем, при этом первый вход блока задания начальных адресов является управляющим входом оптической информационно-поисковой системы, выход блока смены оптических образов соединен со вторым входом блока задания начальных адресов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к первым входам соответственно блока формирования напряжения поляризации, блока формирования напряжения отклонения предметного луча, блока формирования напряжения отклонения опорного луча и пятого блока оперативной памяти, пятый и шестой выходы блока задания начальных адресов соединены с входами соответственно блока отображения визуальной информации и блока синхронизации, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого подключены соответственно к входу первого блока постоянной памяти, к первому входу первого блока оперативной памяти, к входу блока управления регистрацией голограммы, к входу блока смены оптических образов, к первому входу второго блока оперативной памяти, к первому входу третьего блока оперативной памяти, к входу блока переключения напряжения поляризации и первому входу четвертого блока оперативной памяти, первый и второй выходы первого блока постоянной памяти соединены со вторыми входами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, выход первого блока оперативной памяти объединен с выходом четвертого блока оперативной памяти, с выходом пятого блока оперативной памяти, с первым выходом третьего блока оперативной памяти и с первым выходом второго блока оперативной памяти и соединен со вторыми входами блока формирования напряжения отклонения предметного луча и блока формирования напряжения отклонения опорного луча, выход первого измерителя величины тока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого и третьего регистров, второй выход второго блока оперативной памяти соединен со вторым входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока постоянной памяти, а выход через второй регистр соединен с входом третьего блока постоянной памяти, выход которого соединен со вторым входом третьего блока оперативной памяти, второй выход которого соединен со вторым входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока постоянной памяти, а выход соединен со вторым входом четвертого блока оперативной памяти, второй выход третьего регистра соединен с первым входом третьего компаратора, второй вход которого соединен с выходом пятого блока постоянной памяти, а выход соединен со вторым входом пятого блока оперативной памяти, выход блока переключения напряжения поляризации подключен ко второму входу блока формирования напряжения поляризации, отличающаяся тем, что введены последовательно оптически соединенные блок ввода излучения, первый оптический вход которого оптически соединен с выходом проходящего оптического излучения второго полупрозрачного зеркала, четвертый телескопическо-оптический блок, входной оптический соединитель, оптический кабель, выходной оптический соединитель и пятый телескопическо-оптический блок, оптический выход которого соединен с оптическим входом фотоприемника, а также анализатор характеристик оптического кабеля, оптический вход которого соединен со вторым оптическим входом блока ввода излучения, и второй измеритель величины тока, вход которого соединен с выходом анализатора характеристик оптического кабеля.