Голографическое считывающее устройство

А 1 09) ОИ С 11 42 ГОСУДАРС ЕнйЫЙ НОМИТЕ щщнияц и оееытияЕН ПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт электроники АН БССР(54) (57) ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ СЧИТЫВАИЩЕЕУСТРОЙСТВО, содержащее последовательно оптически связанные лазер, матрицу голограмм и объектив считывания,оптически связанный с первым и вторым фотоприемными блоками, выходыкоторых соответственно через первыйи второй усилители считывания подключены ко входам компаратора, блок обработки информации, первый выход которого подкпючен к блоку отображения,второй выход блока обработки информации соединен со входом блока выделения сигнала адреса, выход которогоподключен ко входу блока сканированйя, подключенному к механическомуприводу, связанному с матрицей голограмм, блок управления, первый и второй выходы которого подключены ктактирующим входам соответственноблока обработки информации и блока выделения сигнала адреса, третий выход,блока управления подключен куправляющим входам первого и второго Фотоприемных блоков, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения надежности устройства за счет увеличения достоверности считывания информации, в устройство введены демультиплексор, сдвигающий регистр, сумматор по модулю два, инвертор, первый,второй и третий буферные регистры ипервый, второй и третий счетчики,причем информационный вход демультиплексора соединен с выходом компаратора, первый выход демультиплексора соединен со входом сдвигающегорегистра, выход которого связан спервым входом сумматора по модулюдва и информационными входами первогосчетчика и первого буферного регистра, второй выход демультиплексора соединен с информационными входами второго буферного регистра, второго счетчика, и входом инвертора, выход которого связан с информационными входами третьего буферного регистра итретьего счетчика, выходы первого,второго и третьего буферных регистров соединены с соответствующимиинформационными входами блока обработки информации, выходы первого,второго и третьего счетчиков и выход сумматора по модулю два соединены с управляющими входами блока обработки информации, тактирующие входы первого, второго и третьего счетчиков и первого, второго и третьегобуферных регистров и демультиплексора соединены с четвертым выходом блока управленияИзобретение относится к вычислительной технике и мажет быть использовано в системах накопления и обработки больших массивов информации,в частности в ЭВМ с голограФическойпамятью.Известно устройство, состоящееиз последовательно расположенных иоптически связанных лазера, матрицыголограмм, и объектива считывания,оптически связанного с фотоприемнымблоком, выход которого через компаратор подключен к усилителю считывания, связанному с блоком обработкиинформации, механический привод, соединенный с позиционночувствительнымфотоприемником, оптически связаннымс объективом считывания,Недостатком устройства являетсянизкая надежность из-за неточностипреобразования оптической информациив электрическую в процессе считывания.Оптический код не соответствует электрическому, поступающему в ЭВМ, Так, 25нестабильность порога срабатываниякомпаратора приводит к увеличениюкоэффициента ошибок в связи с тем, чтоповышается число неправильно считанной информации, Более того, на досто" 3 Оверность считывания информации такжесильно влияет изменение мощности источника оптического излучения, разброс дифракционной эффективности субголограмм и хемминговского веса вход 35ных страниц информации, С другойстороны, влияние перекрестных помехматричного фатопреобразавателя, разброс передаточных характеристик каналов считывания приводят также к неправильному преобразованию оптическойинформации в электрическую,Из известных устройств наиболееблизким па технической сущности кпредложенному является голографичесФкое считывающее устройство, состоящее из последовательно расположенныхи оптически связанных лазера, матрицыголограмм и объектива считывания, оп"тически связанного с первым и вторымфотоприемными блоками, выходы которых подключены соответственно черезпервый и второй усилители считыванияк входам кампаратора, а также блокаобработки информации, один из входов55которого соединен с блоком отображе.ния, а другой - через блок выделения сигнала адреса - с блоком сканирования, связанного через меха" нический привод.с матрицей голограмм,при этом тактирующие входы блокаобработки информации, блока выделения сигнала адреса, а также управляющие входы фотоприемных блоков подключены к блоку управления,В указанном устройстве на каждойсубголограмме, кроме основной информации, записывается служебная, содержащая ключевое кодовое оловопризнак адреса субголограмм в матрице голограмм) и эталон плотности(признак количества информации наданной субголограмме). Перед началомцикла считывания информации адресноеключевое слово, записанное на служебной части субголограммы, считываетсявторым Фотоприемным блаком.и поступает в блок выделения сигнала адреса,где происходит сравнение адреса выбранной субголаграммы с заданным,Во время считывания информационнойчасти субголограммы порог срабатывания усилителей считывания регулирует"ся по сигналу второго .Фотоприемногаблока, который считает эталон плотности, записанный на служебной частисубголограммНедостатком устройства являетсянизкая надежность из-за невысокойдостоверности преобразования оптической информации в электрическую, вызванной влиянием дестабилизирующихфакторов и разбросом электрофизических параметров устройства, Болеетого, в данном устройстве нельзя проверить правильность преобразованияоптической информации в соответствующую ей электрическую в процессе считывания, поскольку каждый информационный символ в восстановленном изображении входной страницы преобразуетсянезависимо от других, При этом ошибки в выборе порога срабатывания коюпаратора например, пад действиемизменения отношения сигнал/шум приизменении хемминговского веса входной страницы приводит к ошибке впреобразовании информационного символа, и никакой дальнейшей обработкой сигнала на выходе фотоприемногоблока обнаружить ошибочное преобразование не удается, К аналогичномурезультату приводят появление флуктуационной помехи, кросс-модуляция вэлементах матричного фотоприемногоблока, изменение чувствительностиодного или нескольких ячеек фотоприемного блокаВ связи с этимустройство не позволяет реализоватьизбыточность голографического способа записи информации,Целью данного изобретения являет 5ся повышение надежности устройстваза счет увеличения достоверностисчитывания информации, т.е, преобразования оптической информации в соответствующую ей электрическую,Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последовательно расположенные и оптическисвязанные лазер, матрицу голограмм, 15объектив считывания, оптически связанный с первым и вторым фотоприемнымиблоками, выходы которых соответственно через первый и второй усилителисчитывания подключены к входам компаратора, блок обработки информации,первый выход которого подключен кблоку отображения, второй выход блока обработки информации соединен свходом блока выделения сигнала адреса, выход которого подключен к блоку сканирования, подключенному к механическому приводу, связанному сматрицей голограмм, блок управления,первый и второй выходы которого подключены к тактирующим входам соответственно блока обработки информации иблока выделения сигнала адреса, третий выход блока управления подключенк управляющим входам первого и второго фотоприемных блоков, введены демультиплексор, сдвигающий регистр,сумматор по модулю два, инвертор,первый, второй и третий буферные регистры и первый, второй и третий счет чики, причем информационный вход демультиплексора соединен с выходомкомпаратора, первый выход демультиплексора соединен с входом сдвигающего регистра, выход которого связан 45с первым входом сумматора по модулюдва, информационными входами первогосчетчика и первого буферного регистра, второй выход демультиплексорасоединен с информационными входамивторого, буферного регистра, второгосчетчика и входом инвертора, выходкоторого связан .с информационнымивходами третьего буферного регистраи третьего счетчика, выходы первого,второго и третьего буферных регистров соединены с информационными входами блока обработки информации,выходы первого, второго, третьего счетчиков и выход сумматора по модулю два соединены с управляющими входами блока обработки информации,тактирующие входы первого, второгои третьего счетчиков, и первого,второго и третьего буферных регистров и демультиплексора соединены счетвертым выходом блока управления.Введенные блоки и связи позволилипутем анализа информационного потока, считываемого с матрицы голограмм, производить исправление пораженных информационных символов, что,в конечном счете, приводит к снижению вероятности ошибки при считываниии соответствующему повышению надежности устройства,На чертеже показана структурнаясхема устройства, в состав которойвходят лазер 1, матрица голограмм2, объектив считывания 3, первый 4и второй 5 фотоприемные блоки, первый 6 и второй 7 усыпители считывания, компаратор 8, демультиплексор9, сдвигающий регистр 10, сумматорпо модулю два 1, первый буферныйрегистр 12, первый 13 и второй 14счетчики, второй буферный регистр5, третий счетчик 6, инвертор 17,третий буферный регистр 8 блок обработки инФормации 19, блок отображения 20, блок выделения сигналаадреса 21, бл к управления 22, блоксканирования 23, механический приводЛазер 1 последовательно оптическисвязан с матрнцей голограмм 2, объективом считывания 3, первым 4 и вторым 5 фотоприемными блоками, Фотоприемные блоки 4, 5 через усилители считывания 6, 7 связаны со входами компаратора 8, Выход компаратора 8 соединен с входом демультиплексора 9.Первый выход демультиплексора подключен через сдвигающий регистр 10к входам первого буферного регистра2, первого счетчика 13 и сумматорапо модулю два 11Второй выход демультиплексора 9 соединен с входамивторого счетчика 14, второго буферного регистра 15, сумматора по модулю два 11 и инверторз 17. Выход инвертора 17 подключен к входам третьего счетчика 6 и третьего буферногорегистра 18. Выходы первого 12, второго 15, третьего 18 буферных усилителей и первого 13, второго 14,третьего 16 счетчиков, а также вы 1135352ход сумматора по модулю два 11 соединены с блоком обработки информации19Первый выход блока. обработки информации 19 подключен к блоку отображения информации 20Второй выход бло 5ка обработки информации 19 соединенчерез блок выделения сигнала адреса21, блок сканирования 23 и механический привод 24 с матрицей голограмм 2,Управляющие входы первого 4 и второго 5 фотоприемных блоков подключенык блоку управления 22, Тактирующиевходы блока обработки информации 19,первого 12, второго 15, третьего 18 15буферных регистров н первого 13, второго Р 4, третьего 16 счетчиков, атакже демультиплексора 9 соединеныс блоком управления 22,Устройство работает следующим 20образом,На матрице голограмм 2 информация записана в виде субголограмм,.на каждой из которых информационныесимволы представлены в виде темных и 25светлых пятен, Перед записью информационный поток разбивается на блоки с постоянным количеством символов,каждый блок записывается на субголограмму дважды, причем при повторной 30записи блока с нечетным хемминговскимвесом оптическое изображение инвертируется, Перед началом цикла считывания с блока управления 22, которыйсвязан с ЭВМ, поступает код адреса 35голограммы, подлежащей считыванию вблок выделения сигнала адреса 21Вблок сканирования 23 поступает команда, по которой он управляет работоймеханического привода 24 таким образом, что матрица голограмм 2 перемещается в позицию, соответствующуюзаданному адресу, После этого с блока управления 22 подается управляющийсигнал, разрешающий считывание ключевого слова, записанного на служебнойчасти восстановленной субголограммы,В случае совпадения ключевого словас заданным с блока управления подается команда, разрешающая считываниеинформационной части, голограммы,Если адрес выбранной субголограммыне совпадает с заданным (считаннымвторым Фотоприемным блоком 5), сблока выделения сигнала адреса 21через блок сканирования 23 подаетсясигнал на механический привод 24 дляпоиска субголограимы, Зона поискапредставляет собой прямоугольник сцентром на первоначально выбраннойсубголограммеРазмеры зоны выбраныс учетом точности работы механического привода 24, Поиск производитсяв стартстопном режиме с шагом, равным расстоянию между субголограммамив матрице.Преобразование оптической информации в электрическую происходит следующим образом,Восстановленное изображение субголограммы проецируется на первый 4 ивторой 5 фотоприемные блоки, Второй5 фотоприемный блок вырабатывает сигнал, определявший порог срабатываниякомпаратора 8 и зависящий от плотности субголограммы, Сигнал с выхода компаратора 8 поступает на вход демультиплексора 9, где разделяется иа два параллельных потока с относительной временной задержкой, равной длине блокаинформационной последовательности, Навход демультиплексора 9 поступаетинформационная последовательностьв виде следующих друг за другом блоков с постоянным числом символов,каждый блок последовательности поступает дважды, причем если хеминговский вес блока нечетный, второйраз он поступает в инверсном коде,В демультиплексоре 9 повторяющиесяблоки разделяются.на два выхода.Для того, чтобы сигналы на выходахдемулътиплексора 9 заняли одинаковоевременное положение, один нз нихнеобходимо сдвинуть во времени,сигнал со второго выхода демультиплексора 9 инвертируется инвертором 17Информационная последовательностьс первого выхода демультиплексора 9,пройдя сдвигающий регистр 10, заносится в первый буферный регистр 12,информационная последовательностьсо второго выхода демультиплексора9 заносится во второй буферный регистр 15, Одновременно при помощисчетчиков 13, 14, 16 определяетсячетность хемминговского веса последовательностей, заносимых в каждый избуферных регистров 12, 15, 18Приэтом последовательности с выходасдвигающего регистра 10 и с второговыхода демультиплексора 9 подаютсяна сумматор по модулю два 11, Сигналы с выходов счетчиков 13, 14, 16,а также сумматора по модулю два 11поступают на управляющие входы блокаобработки информации 19, сигналыс выходов буферных регнстров 2, 15,18 поступают на информационные входыблока обработки информации 39. Еслив результате суммирования по модулюдва последовательности с первоговыхода демультиплексора 9, прошедший через сдвигающкй регистр 10,и последовательности со второго выхода демультиплексора 9 полученоОчисло, во всех разрядах которогоодинаковые символы, например 00000ипн 11111, последовательность с первого выхода демультиплексора 9,пройдя сдвигающий регистр 10 и первый буферный регистр 12, выводитсяблоком обработки информации 19 наблок отображения 20. Если в результате суммирования по модулю полученочисло, во всех разрядах которого символы "1", за исключением одного,сравниваются последовательности с пер"вого выхода демультнплексора 9 иинвертированная последовательностьсо второго выхода демультиплексора 259, т,е, последовательность на выходеинвертора 7 и на блок обработкиинформации 39 выводится та из них,которая имеет нечетный хемминговскийвес, Для этого в блоке обработке 30информацни 19 производится сравнениепоказаний первого счетчика 13 и третьего счетчика 16При нечетном показании первого счетчика 33 по сигналу на первом управляющем входе блокаобработки информации 19 информация спервого буферного регистра 32 выводится на второй выход блока обработки информации 19При нечетном показании третьего счетчика 16 по сигналу на четвертом управляющем входеблока обработки информации 19 информация с третьего буферного регистра38 выводится на первый выход блокаобработки информации 39 и далее на 45блок отображения 20, Если после суммирования по модулю два получено число, во всех разрядах которого символ"0", за исключением одного, сравнивается последовательность, поступающаяс первого выхода демультиплексора 9,и последовательность со второго выхода демультиплексора 9 и на блок обработки информации 19 выводвтся та нзних, которая имеет четный хемминговский вес,Осуществляется это следующим образом, Если число "нулей", поступающих с выхода сумматора по модулю два 11 на второй управляющий вход блока обработки информации 39, превышает число единиц, блок 39 сравнивает показания счетчиков 33 и 34, При четном показании счетчика 13 информация с первого буферного регистра 12 поступает на блок отображения 20,через первый выход блока обработки информации 19, Прв четном показании счетчика 14 на первом выходе блока обработки информацни 19 выделяется информация со втарого буферного регистра 15В сравнении с известным, заявляемое устройство обладает повышенной надежностью, т,е, искажение любого символа внутри блока информационной последовательности не приводит к появлению ошибки при считывании информации, Процесс исправления ошибки удобно проиллюстрировать на следующем примере, Пусть поток инФормации, подлежащей записн на субголограмме, имеет вид 10300013011110110101,Пусть также при записи он разбивается на блоки по пять символов: 1010 О 10 11110 1103.. Каждый из блоков на субголограмме записывается два раза, причем первый и второй блоки, имеющие нечетный хемминговский вес, при повторении записываются инверсным кодом, Таким образом, на субголограмме записывается информация: 11010, 00101, 01103 00 О 1110 13310 11011 11011.При считывании эта информация выделяется на двух выходах демультиплексора: поочередно блоки поступают на первый и второй выходы, в результате пЬлучено: на первом выходе 11030 01103 1 10, 1011, на втором выходе 00101 30010 11110 11011,Если в процессе считывания все информационные символы преобразованы правильно, суммнрование по модулю два каждого блока последовательностей с первого и второго выходов демультиплексора 9 дает число, во всех разрядах которого в пределах блока) одинаковые символы в данном случае имеем: 11111 11111 ООООО ООООО Пусть при считывании в процессе преобразованияинформации произошла первая идентификация второго символа первого блока, т,е, вместо 13010 на первом выходе,цемультиплексора 9 получено 10010, Пусть, кроме того, искакен третий символ второго блока на втором выходе демультиплексора 9: т,е, вместо 10010 кмеет 30330, а также пятый135352 актор С,Титова Техред А.Кравчук Корректор С. Шевкун По 49 оизводственно-издательский комбинат "Патент", .г. Ужгород гарина, 101 Заказ 062 ТирВНИИПИ Государственного коми113035, Мос та по изобретен Ж, Рауаскаписное ям и открытиям при ГКНТ СССР наб., д. 4/5