Устройство для поиска данных в голографической памяти с движущимся носителем Советский патент 1989 года по МПК G11C13/04 

01

land.

СО от

СО

Изобретение относится к вычисли- тельнор технике и может быть использовано при решении задач информационного поиска с применением голографи- ческой памяти.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг, 1 и 2 в двух проекциях приведена принципиальная схема уст- ройства.

Устройство содержит блок 1 формирования световых пучков, блок 2 сканирования световых пучков, движу- . щийся носитель 3 с массивом голо- грамм, восстанавливающий объектив 4 с фокус ным расстоянием F, расположенный на расстоянии от плоскости голограмм, двумерньй пространственньп модулятор 5 света для задания исход- ных данных для поиска, расположенный на фокусном расстоянии от объектива 4, анаморфотный объектив 6, имеющий фокусные расстояния F,( и Fu. по ортогональным координатам X и Y, установ ленньй на расстоянии D от ПМС, многоэлементный фотояриемный блок 7., ус тановленньш на расстоянии D от анаморфотного объектива и электронньш блок 8 обработки данных, причем рас- стояния D 1 и 1),2, удовлетворяют услйвш 1/D + 1/0,2 l/F,j.5 а расстояние D между плоскостью расположения голо™ грамм и восстанавливающим объективом выбрано равным

(Di - Fx)-F2

D F +

D,D2- (,,) F,

Устройство работает следующим об- разом.Блок 1 формирования световых пучков формирует N параллельных световых пучков, лежащих в плоскости XZ. Такой блок может состоять, на- пример, из N лазеров или из одног лазера и расщепителя светового пучка обеспечивающих фop fflpoвaниe N параллельных сватовых пучков одинакового диаметра и равной мощности. Световые пучки далее проходят через блок 2 сканирования световых пучков и освещают линейку из N движущихся в напралении у голограмм в модуле 3 памяти, так, что каждый световой пучок освещает одну голограмму. Модуль 3 памяти может быть вьтолнен, например, в виде вращающихся оптического диска или барабана либо движущейся ленты

или пластины с размещенными на них голограммами. Блок 2 сканирования световых пучков осуществляет параллельное смещение освещающих световых пучков в пространстве по координате у синхронно с движением голограммы по этой координате так, что в процессе движения гологра1-1М модуля 3 памяти в направлении у линейка из N голограмм остается полностью освещехсной в течение интервала времени Т Д/V, где Д - размер голограммы, V - скорость движения голограммы и освещающего ее светового пучка в направлении у (в течение этого времени блок сканирования световых пучков осуществляет сопровождение линейки из N го- лoгpaм { считывающими световыми пучками) . Затем блок 2 сканирования световых пучков отклоняет освещающие световые пучки в исходное положение для начала сопровояэдения следующей линейки из N голограмм, размещенных на движущемся носителе вплотную к предьщущей линейке из N голограмм, и т.д. Блок 2 сканирования световых пучков может быть выполнен, например, на базе дефлекторов оптического излучения (электромеханических, акус тооптических или наиболее быстродействующих - электрооптических). В течение интервала времени Т изображения страниц данных, иг-геющие вид матриц размерностью N,; N(,, восстанавливаются объективом 4 одновременно с каждой из N освещенных голограмм и совмещаются в плоскости ПМС 5. Местоположение изображений страниц данных не зависит от смещения голограмм в процессе движения, поскольку голограммы являются голограммами Фурье и их регистрация производится в схеме с параллельными световыми пучками В качестве ПМС могут использованы различные управляемые транспа- ранты (акустооптические, жидкокристаллические и т.д.), обеспечивающие модуляцию считывающего светового пучка по интенсивности. На ПМС задаются исходные данные для поиска - слово запроса, которое представляется также в виде матрицы, аналогичной изображению страницы данных, восстанавливаемой с голограммы. Слово запрса имеет К NX Nu двоичных разрядов и задается на ПМС в виде матрицы размерностью N, где N и NU - соответственно количество столбцов и стр

5 15 матрицы. Изображения страниц данных на выходе ПМС оказываются промодули- рованными в соответствии со словом запроса. С помощью анаморфотного объек- тива 6 осуществляется интегрирование результирующего светового распределе ния по координате X путем проецирования по этой координате изобржения каждой из N голограмм на свой стол- бец фотоприемников 7. Размерность многоэлементного фотоприемника 7 (N) X .(NU) элементов. По координате Y при этом световые потоки разделяются в плоскости фотоприемника 7 в соответ ствии с положениями Ни строк ПМС с заданным на них словом (матрицей) запроса, поскольку по этой координате осуществляется проецирование плоскости ПМС в гшоскость расположе- ния фотоприемника. Условие, задающее режим проецирования плоскости ПМС п плоскость фотоприемника по координате Y, определяется соотношением 1/D, + 1/D I/FU. По коорди- нате X проекцирования плоскости расположения голограмм в плоскости фо- топриемника осуществляется двумя объективами 4 и 6, что достигается при выполнении соотношения

(Вг - FX) Г

D F +

D, (D, +D2)F/

Результирующий световрй поток, соответствующий каждой отдельной голограмме (каждой странице данных), распределяется по соответствующему этой гoлoгpaм e столбцу фотоприемника, состоящему из Nu фотоприемных

элементов. Сигналы с каждого из этих

фотоприемных элементов пропорциональны скалярным произведениям соответствующих строк длиной в N разрядов матрицы со словом запроса и матрицы, представляющей страницу данных. Со- вокуцность NN сигналов с каждого столбца из Пи фотоприемников полностью определяет скалярное производное двух К-мерпых векторов, но представляется в виде набора NU частичных ска лярных произведений фрагментов этих векторов длиной II. разрядов каждый. Поскольку на входе устройства считывается строка из и отдельных голограмм, т.е. восстанавливается одно- ;временно П страниц данных, то на выходе многоэлемептного фотоприемника 7 формируется одновременно N скалярных произведений различных

5 0 5 О

0

. ,.

К-мерных векторов с одним К-мерным

словом запроса, представленных в виде N групп сигналов, соответствующих N столбцам фотоприемников. Казкдое из скалярных произведений представляется группой из Nu сигналов, снимаемых с отдельных фотоприемников, соответствующих частичным скалярным произведениям фрагментов этих векторов, при длине фрагмента в N разрядов. В случае, если используется парафазное кодирование данных, регистрируемых в голографической памяти (модуле памяти с массивом голограмм), т.е. 1 представляется комбинацией разрядов 10, а О - комбинацией 01, и обратное парафазное кодирование слова запроса (1 соответствует 01, а О - 10), то при полном совпадении данных, соответствующих одной голограмме, со словом запроса, скалярное произведение соответствуюш х К- мерных векторов принимает нулевое значение. Частичные скалярные произведения фрагментов этих векторов также принимают нулевые значения. В результате с N|i фотоприемников, расположенных в столбце, соответствующем такой гологра тме, снимаются пулевые сигналы.

В электронном блоке обработки данных производится логическое объединение NU сигналов, снимаемых с каждого из столбцов многоэлементного фо- топриемпика. Результат такого логического объединения представляется П-мерным вектором (словом), номера нулевых компонентов которого однозначно определяют номера, соответствующих им голограмм, содержащих страницы данных совпавших с запросом, заданным на ПМС.

Время Т, в течение которого могут восстанавливаться изображения страниц данных, с одной и той же движущейся линейки голограмм в предлагаемом устройстве существенно больше времени, в течение которого могут считываться данные с голограмм в известном устройстве. Это связано с тем, что в известном устройстве отсутствует инвариантность к смещению голограмм, поскольку плоскость расположения голограмм и .плоскость фотоприемников в этом устройстве оптически сопряжены. В результате при смещении (движении) гoлoгpaм их изображения сме715

щаются с фотоприемных элементов, что .приводит к. искажению выходного сигнала с фотоприемников и тем самым к ограничению времени, в течение которого может производиться считьша1те светового сигнала. Таким образом, в известном устройстве время, в течение которого голограммы доступны для считывания с них информации, состав- ляет только единицы процентов (1-2%) от времени смены голограмм Т (от времени, в течение которого голограмма смещается на расстояние, равное своему размеру). Применение в уст- ройстве блока сканирования световьгх пучков 5 аналогичного используемому в .щагаемом устройстве, не дает никакого пололмтельнрго эффекта.

поскольку, позволяет увеличить толь

ко время освещения одной и той же ро лограммы, но не устраняет эффекта смещения ее изображения с фотоприемного элемента, а значит-и эффекта искажения сигнала с фотоприемника. В предлагаемом устройстве проецирование плоскости голограмм в плоскость фотоприемника осуществляется лишь по одной координате Х, в направлении которой смещения голограмм в модуле памяти (а значит и их изображений по этой координате в плоскости фотоприемника) не происходит. Голограммы в модуле памяти смещаются (движутся) только вдоль координаты у (сопровождаются световыми пуч- ками с помощью блока 2 сканирования также по .координате у) , а поскольку в плоскость фотоприемника 7 по этой координате осуществляется проецирование плоскости Ш1С, где восстанав- ливаются страницы с голограмм и поскольку характеристики световых распределений, восстанавливаемых с голограмм, не зависят от смещений самих голограмм (используются голо- граммы Фурье), то по координате у в плоскости фотоприемника также не происходит изменения световых распределений вследствие движения голограм по этой координате. Таким обр.азом, в предлагаемом устройстве, в отличие от известного появляется инвариантность к смещению голограмм по координате у, В результате сопровождения движуищхся голограмм световыми пуч- ками, осуществляемое с помощью блока сканирования световых пучков, оказывается эффективным, поскольку, поз

Q

0

5 5 5 0

9 .8

воляет в десятки раз увеличить время, в течение которого может без искажений считываться информация с движущихся голограмм без уменьшения их скорости движения. За это время Т на ПМС может быть задан не один запрос, а целая последовательность из М запросов, отличающихся, например, различными вариантами маскирования каких-либо разрядов слова запроса. В результате производительность устройства возрастает в М раз в сравнении с известным. Формула изобретения

Тстройство для поиска данных в го- лографической памяти с движущимся носителем, содержащее блок, формирования световых пучков, движущийся носитель с массивом голограмм, оптически связанный через восстанавливающий.объектив с дв5лмерным пространственным модулятором света, многоэлементный фотоприемный блок, выход которого подключен к входу блока обработки данных, выход которого является информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок сканирования световых пучков и анаморфотный объектив, причем выход блока формирования световых пучков оптически связан с входом блока сканирования световых пучков 5 выход которого оптически связан с движущимся носителем массива голограмм, анаморфотный объектив оптически связан с двумерным пространственным модулятором света и многоэлементным фотопр - емным блоком и размещен от них на расстояниях, удовлетворяющих условию

1/D, + I/Da 1/F,,

восстанавливающий объектив установлен от плоскости движущегося носителя массива голограмм на расстоянии D

D F + D,DQI - (D, +0) FX

где F - фокусное расстояние восстанавливающего объектива; D - расстояние от анаморфотного объектива до пространственного модулятора света; - DO - расстояние от анаморфо.тного объектива до многоэлементного фотоприемного блока; F, FU -фокусные расстояния анамор- ° фотного объектива по ортогональным координатам X и Y.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при решении задач информационного поиска с применением голографической памяти. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит блок 1 формирования считывающих световых пучков, блок 2 сканирования световых пучков, движущийся носитель 3 с массивом голограмм, восстанавливающий объектив 4, двумерный пространственный модулятор 5 света для задания исходных данных для поиска, анаморфотный объектив 6, многоэлементный фотоприемный блок 7 и электронный блок 8 обработки данных. Сопровождение движущихся голограмм световыми пучками позволяет в десятки раз увеличить время считывания информации с носителя без искажений, без уменьшения скорости носителя. 2 ил.

Редактор Г. Гербер

Составитель С. Семуцевич

Техред Л.Олийнык Корректор Н. Король

Заказ 6088/52

Тираж 558

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«м

to

Подписное