Устройство для поиска данных в голографической памяти с движущимся носителем

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 11 С 13 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4365228/24-24 (22) 15.01.88 (46) 07.10.89. Вюл. Р 37 (71) Институт автоматики и электрометрии СО AH СССР (72) В.И. Козик, С.В. Михляев и П.Е. Твердохлеб (53) 681.327.66(088.8) (56) Автометрия, 1973, N - 5, с.12-18.

Автометрия, 1977, У,5; с. 37-51 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ДАННЫХ В

ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ С ДВИЖУЩИМСЯ

НОСИТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при решении задач информационного поиска с применением голоб0,» 12З5|9 А 1 графической памяти . Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Устройство содержит блок 1 формирования считывающих световых пучков, блок 2 сканирования световых пучков, движущийся носитель 3 с мас— сивом голограмм, восстанавливак1щий объектив 4, двумерный пространственный модулятор 5 света для задания исходных данных для поиска, анамсрфстный объектив 6, многоэлементный фотоприемный блок 7 и электронный блок 8 обработки данных. Сопровождение движущихся голограмм световыми пучкамп позволяет в десятки раз увелич.п ь время считывания информации с носитеЯ ля без искажений, без уменьшения скорости носителя. 2 ил.

1513519

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при решении задач информационного поиска с применением голографи5 ческой памяти.

Целью изобретения является повьппение быстродействия устройства.

На фиг. 1 и 2 в двух проекциях приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 формирования световых пучков, блок 2 сканирования световых пучков, движу-:. -. щийся носитель 3 с массивом голограмм, восстанавливакиций объектив 4 с фокусным расстоянием F расположенный на расстоянии от плоскости голограмм, двумерный пространственный модулятор 5 света для задания исходных данных для поиска, расположенный на фокусном расстоянии от объектива анаморфотный объектив 6, имеющий фокусные расстояния F> и Г по ортогональным координатам Х и ), установ- 25 ленный на расстоянии D от ПИС, многоэлементный фотоприемный блок 7, установленный на расстоянии D< от анаморфотного объектива и электронный блок 8 обработки данных, причем расстояния D „ и П удовлетворяют условию

1/D„ + 1/D = 1/F, а расстояние D между плоскостью расположения голограмм и восстанавливающим объективом выбрано равным (П z Fx) I

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 формирования световых пучков формирует N параллельных световых пучков, лежащих в плоскости

XZ. Такой блок может состоять, на- 45 пример, из N лазеров или из одного лазера и расщепителя светового пучка, обеспечивающих формирование И параллельных световых пучков одинакового диаметра и равной мощности. Световые

>О пучки далее проходят через блок 2 сканирования световых пучков и освещают линейку из N движущихся в направлении у голограмм в модуле 3 памяти, так, что каждый световой пучок освещает одну голограмму. Иодуль 3 памя55 ти может быть выполнен, 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 голограмм модуля 3 памяти в направлении у линейка из N голограмм остается полностью освещенной в течение интервала времени Т = Ь /V где Ь вЂ” размер голограммы, Ч - скорость движения голограммы и освещающего ее светового пучка в направлении у (в течение этого времени блок сканирования световых пучков осуществляет сопровождение линейки из N голограмм считывающими световыми пучками). Затем блок 2 сканирования световых пучков отклоняет освещающие световые пучки в исходное положение для начала сопровождения следующей линейки из N голограмм, размещенных на движущемся носителе вплотную к предыдущей линейке из М 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, имеющие вид матриц размерностью И „ И, восстанавливаются объективом 4 одновременно с каждой из N освещенных голограмм и совмещаются в плоскости ПМС 5. Иестоположение 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 IINC могут быть использо- ваны различные управляемые транспа —ранты (акустооптические, жидкокристаллические и т.д.), обеспечивающие модуляцию считывающего светового пучка по интенсивности. На IINC задаются исходные данные для поиска— слово запроса, которое представляется также в виде матрицы, аналогичной изображению страницы данных, восстанавливаемой с голограммы. Слово запроса имеет К = N„ И двоичных разрядов и задается на ПМС в виде матрицы размерностью И„И, где N i и И вЂ” соответственно количество столбцов и строк

5 151351 матрицы. Изображения страниц данных на выходе ПМС оказываются промодулированными в соответствии со словом sanpoca. С помощью анаморфотного объек5 тива 6 осуществляется интегрирование результирующего светового распределе" ния по координате Х путем проецирования по этой координате изобржения каждой из N голограмм на свой стол" бец фотоприемников 7. Размерность многоэлементного фотоприемника 7 (N) х (И„) элементов. По координате Y при этом световые потоки разделяются в плоскости фотоприемника 7 в соответ-15 ствии с положениями И строк ПМС с заданным на них словом (матрицей) запроса, поскольку по этой координате осуществляется проецирование плоскости ПИС в плоскость расположе- 20 ния фотоприемника. Условие, задающее режим проецирования плоскости

ПМС в плоскость фотоприемника по координате У, определяется соотношением 1/D < + 1/D< = 1/F . По коорди- 25 нате Х проекцирования плоскости расположения голограмм в плоскости фотоприемника осуществляется двумя объективами 4 и 6, что достигается при выполнении соотношения 30

Я г —. (D Fx) Результирующий световой поток, соответствующий каждой отдельной голограмме (каждой странице данных), 35 распределяется по соответствующему этой голограмме столбцу фотоприемника, состоящему из N фотоприемных

Сигналы с каждого e3 sTHx 40 фотоприемных элементов пропорциональны скалярным произведениям соответствующих строк длиной в N разрядов матрицы со словом запроса и матрицы, представляющей страницу данных. Совокупность N сигналов с каждого стол1 бца из И фотоприемников полностью определяет скалярное производное двух К-мерных векторов, но представляется в виде набора Nq частичных скалярных произведений фрЛгментов этих векторов длиной И„ разрядов каждый.

Поскольку на входе устройства считывается строка из И отдельных голо-. грамм, т.е. восстанавливается одно временно И страниц данных, то на выходе мнorоэлементноro фотоприемника 7 формируется одновременно И скалярных произведений различных

9 6

К-мерных векторов с одним К-мерным словом запроса, представленных в виде N групп сигналов, соответствующих

Н столбцам фотоприемников. Каждое из скалярных произведений представляется группой из N сигналов, снимаемых с отдельных фотоприемников, соответствующих частичным скалярным произведениям фрагментов этих векторов, при длине фрагмента в И„ 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 "0" - комбинацией "01", и обратное парафазное кодирование слова запроса ("1" соответствует "01", а

"0" — "10"), то при полном совпадении данных, соответствуницих одной голограмме, со словом запроса, скаляр— ное произведение соответствующих Кмерных векторов принимает нулевое значение. Частичные скалярные произведения фрагментов этих векторов также принимают нулевые значения. В результате с N фотоприемников, расположенных в столбце, соответствующем такой голограмме, снимаются нулевые сигналы

В электронном блоке обработки данных производится логическое объединение NIi сигналов, снимаемых с каждого из столбцов многоэлементного фотоприемника. Результат такого логического объединения представляется

И-мерным вектором (словом), номера нулевых компонентов которого однозначно определяют номера, соответствующих им голограмм, содержащих страницы данных совпавыих 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) голограмм их изображения crre—

1513519 щаются с фотоприемных элементов, что приводит к искажению выходного сигнала с фотоприемников и тем самым к ограничению времени, в течение которого может производиться считывание светового сигнала. Таким образом„ в известном устройстве время, в течение которого голограммы доступны для считывания с них информации, составляет только единицы процентов (1-27) от времени смены голограмм Т (от времени, в течение которого голограмма смещается на расстояние, равное своему размеру). Применение в устройстве блока сканирования световых пучков, аналогичного используемому в предлагае »ом устройстве, не дает никакого положительного эффекта, поскольку, позволяет увеличить только время освещения одной и той же голограммы, но не устраняет эффекта смещения ее изображения с фотоприеглного элемента, а значит и эффекта искаженпя сигнала с фотоприемника.

Б 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) пе происходит.

Голограммы в модуле памяти смещаются (движутся) только вдоль координаты у (сопровождаются световыми пучками с помощью блока 2 сканирования также по координате у), а поскольку в плоскость фотоприемника 7 по этой координате осуществляется проецирование плоскости ПИС, где восстанавливаются страницы данных с голограмм, и поскольку характеристики световых распределений, восстанавливаемых с голограмм, не зависят от смещений самих голограмм (используются голограммы Фурье), то по координате у г в плоскости фотоприемника такя е не происходит изменения световых распределений вследствие движения голограмм по этой координате. Таким образом, в предлагае»»о»» устройстве, в отличие от известного появляется инвариантность к смещению голограмм по координате у. Л результате сопровождения движу»»»ихся голограмм световыми пучками, осуществляемое с помощью блока сканирования световых пучков, оказывается эффективным, поскольку, позволяет в десятки раз увеличить. время, в течение которого может без искажений считываться информация с движущих5 ся голограмм без уменьшения их скорости движения. За это время Т на

IIMC может быть задан не один запрос, а целая последовательность из M запросов, отличающихся, например, различными вариантами маскирования каких-либо разрядов слова запроса. В результате производительность устройства возрастает в И раз в сравнении с известным. ф о р и у л а и з о б p e т е

Устройство для поиска данных в голографической памяти с движущимся носителем, содержащее блок формирования световых пучков, движущийся носитель с массивом голограмм, оптически свя20 занный через восстанавливающии объектив с двумерным пространственным модулятором света, многоэлементный фотоприемный блок, выход которого подключен к входу блока обработки

25 данных, выход которого является и»»форма»»»»о»»ным 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, вь»ход которо35 го оптически связан с движущимся носителем массива голограмм, анаморфотный объектив оптически связан с двумерным пространственным модулятором света и многоэлементным фотопрМ40 емным блоком и размещен от них на расстояниях, удовлетворяющих условию

1/0, + 1/В, = 1/Г, восстанавливающий объектив установлен от плоскости движущегося носителя мас45 сива голограмм на расстоянии D (D — Fx )

П<Э вЂ” (D» + D ) Р„ где F — фокусное расстояние восста»»авливающего объектива; 0 . D — расстояние от апаморфотного

» объектива до пространственного модулятора света; .D — расстояние от анаморфотного

9 объектива до многоэлементно»5 го фотоприемного блока;

à à — фокусные расстояния анаморх фотного объектива по ортогональным координатам Х и У, 1513519

Составитель С. Семуцевич

Редактор Г. Гербер Техред Л.Олийнык Корректор Н. I;oðoä

Заказ 6088/52 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул . Гагарина, 101