DE2062908B2

DE2062908B2 - Verfahren zur speicherung von daten

Info

Publication number: DE2062908B2
Application number: DE19702062908
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Phys Dr rer nat 8000 München Lang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1970-12-21
Publication date: 1973-08-02
Also published as: LU64480A1; GB1376936A; DE2062908A1; IT944065B; SE7115322L; NL7117586A; CA965636A; FR2118928B1; BE777052A; FR2118928A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Daten in einem optischen Speicher, vorzugsweise einem Holographiespeicher.

Die Entwicklung der elektronischen Datenverarbeitung hat immer weitergehende Bedürfnisse nach Speichern großer Kapazität und geringer Zugriffszeit geweckt. Besonders als Festwertspeicher, d. h. zur Speicherung von Tabellen u. dgl., sind Speicherkapazitäten erforderlich, die mit den bisher bekannten Speichern noch nicht in ausreichendem Umfang befriedigt werden können. Ein Speicher besonders hoher Kapazität und geringer Zugriffszeit ist der holographische Datenspeicher, der sich auch speziell zum Speichern von Festwerten eignet. Die Speicherplatte eines holographischen Datenspeichers ist in Unterhologramme unterteilt. Jedes dieser Unterhologramme ist Träger einer gewissen Information, die mit Hilfe eines Laserlichtstrahles ausgelesen werden kann. Der Laserstrahl durchläuft dabei einen geeigneten elektronisch steuerbaren Lichtablenker, wodurch ein schnelles Auslesen der verschiedenen Unterhologramme in Random-Access-Betrieb .nög-Iich wird. In der für alle Unterhologramme gemeinsamen Bildebene wird die vom angestrahlten Unterhologramm entworfene optische Information mittels einer optoelektronischen Ausleseeinheit aufgefangen und elektronisch weiterverarbeitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das eine weitere Erhöhung der Speicherkapazität optischer Speicher, insbesondere auch des Holographiespeichers erreicht werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß auf den einzelnen Speicherplätzen Elementarinformationen gespeichert

ίο werden und daß beim Auslesen die Elementarinformationcn von zwei oder mehreren Speicherplätzen zu der gesuchten Information überlagert werden.

Speziell im Falle eines Holographiespeichers werden mehrere ir. Form von Unterhoiogrammen aufaezeichnete Elementarinformationen der einzelnen Speicherplätze gleichzeitig oder nacheinander mit Hilfe einer Ausleseeinheit ausgelesen. Erfolgt das Auslesen der einzelnen Unterhologramme in zeitlicher Aufeinanderfolge, so wird vorteilhafterweise eine Ausleseeinheit mit eine»· Speicherwirkung verwendet, deren Integrationszeitkonstante größer ist als die gesamte Auslesedauer. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die aus den einzelnen Unterhologrammen ausgelesene Information statt in der Ausleseeinheit selbst in einem Zwischenspeicher zu speichern und dort zu überlagern.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu ausgenutzt wenden, durch die überlagerung einfache Rechenv^rgange durchzuführen, beispielsweise kann man die gespeicherten Elementarinformationen beim Auslesen addieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Speicherung von Festwerten, insbesondre Tabt'lenwerten. Eine weitere Anwendungsmöglichkeu ergibt sich in der Verwendung zur Speicherung von Informationen in analoger Form. So kann man beispielsweise zur automatischen Herstellung von technischen Zeichnungen standardisierte Grundelemente speichern, die beim Auslesen überlagert werden.

Im folgenden werden Au=führungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der Verwendung der Erfindung bei einem holographischen Digitalspeicher,

F i g. 2 zeigt die sich hierbei ergebende überlagerung von Rasterpunkten.

Beim Auslesen des Holographiespeichers ist jeder durch zwei Koordinaten zu beschreibenden Strahlposition des durch den Lichtablenker 1 geführten Auslesestrahls 2 eindeutig ein Unterhologramm der Speicherplatte 3 zugeordnet. Die Koordinaten zur Auffindung des Unterhologramms müssen dem Lichtablenke,- 1 über eine Ansteuerelektronik mitgeteilt werden. Diese Ansteuerelektronik ist so beschaffen, daß im Random-Access-Betrieb jedes beliebige Unterhologramm der Speicherplatte 3 angestrahlt werden kann. Die Elektronik läßt sich dann z. B. auch so programmieren, daß der Laserlichtstrahl 2 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls auf zwei, drei, vier usw. vorgegebene Unterhologrammpositionen springt, so daß innerhalb dieses Zeitintervalls die oatische Information der angesteuerten Unterhologramme an die optoelektronische Ausleseeinheit 4 abgegeben wird. Besitzt die Ausleseeinheit selbsl.

eine Speicherwirkung, die sich mindestens über die Dauer des besagten vorgegebenen Zeitintervalls erstreckt, dann addiert sich die Information der ausgelesenen zwei, drei und vier Unterhologramme irri

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Sinne einer Vereinigung von Mengen auf. Diese Vereinigung stellt aber eine zusätzliche neue Information dar, die ausgelesen werden kann, ohne daß sie zuvor in Feim eines eigenen Unterholcgraroms in die Speicherplatte 3 explizit eingeschrieben wurde. Besitzt die optoelektronische Auslesematrix 4 keine Speicherwirkung, so muß ein Zwischenspeicher 5 verwendet werden, in dem die nacheinander ausgelesenen Linterhologramme gespeichert und überlagert werden, bevor sie an die Datenausgabe 6 weitergegeben werden.

Am Beispiel des holographischen Digitalspeichers sei die Erfindung etwas eingehender erläutert. Zur Vereinfachung der Darstellung ist es zweckmäßig, einige Kurzbezeichnunsen einzuführen. Es bedeuten

H"^] — i-te holographische Speicherplatte,

h£ = das unter den Ansteuerkoordinaten (//Jk) aufzufindende Unterhologramm der /-ten Speicherplatte,

Ji'/a = die vom Unterhologramm /i$ an die Ausleseeinheit abgegebene optische Information.

Eine Speicherplatte H^M, deren Unterhologramme in ρ Zeilen und q Spalten angeordnet sind, läßt sich z. B. durch folgende Matrix darstellen:

A,",¹

/Y¹'¹ = :

AJ?

In der Lichtablenkstufe (jk) trifft der Laserstrahl das Unterhologramm ft£' der in der Ausleseanordnung justierten i-ten Speicherplatte H⁽ⁱ⁾: Dabei wird in der Bildebene die Information ft£ an die Ausleseeinheit abgegeben. Entsprechend erscheint unter den Ansteuerkoordinaten (j'/k') in der Ausleseebene die optische Information S$, der i-ten Speicherplatte. Erfolgen ^Jie erwähnten Ansteuerungen innerhalb des Integrationszeitintervalls der optoelektronischen Ausleseeinheit, dann wird die Information Fß — ¥j,{, registriert, wobei die durch ~— ausgedrückte Vereinigung so zu verstehen ist, daß Elemente, die sowohl zu Ji^ als auch zu WjX, gehören, nur einmal gezählt werden.

In F i g. 2 ist das Prinzip am Beispiel des holographischen Digitalspeichers veranschaulicht. Als Elemente der Wj! hat man hier Rasterpunkte, die entweder vorhanden oder nicht vorhanden sind. Bei Einstellung des Lichtablenkers auf die Ablenkstufe (1/5) erscheint entsprechend Fig. 2 die Information A₁₅, bei Einstellung (2/2) die Information Ji₂, und bei Einstellung (5/3) die Information /i_5J. Wie Fig. 2 ferner zeigt, erübrigt sich das explizite Einschreiben des zur Information Ji₅₁ gehörenden Unterhologramms, da H₅z auch dann von der integrierenden Ausleseeinheit abgegeben wird, wenn der Auslesestrahl innerhalb der Integrationszeit zwischen den Positionen (1/5) und (2,2) getastet wird. Der sowohl in S₁₅ als auch in Zi₂₂ vorhandene Rasterpunkt <3/2>*) wird bei der Bildung von Ti_Si — Ki₅-Ji₂₂ nur einmal gezählt.

·) Die Koordinaten von Rasterpunkten werden zur Unterscheidung von den Koordinaten der Lichtablenkstufen in eckige Klammern gese'.zt.

Die Erfindung kann auch zur Herstellung von Masken für holographische Digitalspeicher verwendet werden. So werden bei parallelen holographischen Speichern Lochmasken benötigt, wobei die hinter einer kohärent beleuchteten Lochmaske entstehenden Wellenfelder holographisch gespeichert werden. Veifüg» man bereits über eine holographische Speicher-

platte, deren Unterhologramm bei der Rekonstruktion gewisse Verteilungen rasterförmig angeordneter Lichtpunkte liefern, dann können durch Vereinigung bereits vorhandener Lichtpunktverteilungen neue Lochmasken geschaffen werden, wobei an Stelle der

ίο optoelektronischen Ausleseeinheit in Fig. 1 ein lichtempfindliches Medium, ζ B. ein Filmmaterial benötigt wird, auf das in zeitlicher Folge eine gewisse Anzahl von Unterhologrammen rekonstruiert wird. Besonders gut geeignet wäre zu diesem Zweck eine Speicherplatte, bei welcher in jedem Unterhologramm nur ein Rasterpunkt eingespeichert ist. Hier kann man alle erdenkbaren Kombinationen herstellen.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ergibt sich für die Aiialogspeicheiung. Analog ge-

speichert wird Information, die in Form eines optisch wahrnehmbaren B. -jes vorliegt. Man kann nun beispielsweise bei der Abfertigung integrierter Schaltkreise in verschiedenen Unterhologrammen Grundstrukturen einspeichern, deren überlagerung für die Praxis wichtige Schaltkreise ergibt. Bei geeigneter Wahl der Grundstrukturen läßt sich eine große Mannigfaltigkeit einsatzfähiger Schaltkreise zusammensetzen. Die Schaltkreise können in der Ausleseebene direkt auf Filmmaterial aufgenommen werden.

In der Halbleiterätzmaskentechnik ergeben sich hier besondere Vorteile.

In ähnlicher Weise kann man Konstruktionszeichnungen, die sich aus standardisierten Grundbestandteilen zusammensetzen lassen, z. B. in der Kraftfahrzeugindustrie oder insbesondere die Schaltpläne in dpr Elektrotechnik durch Zusammensetzen dieser Grundbestandteile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen.

Ferner lassen sich in Landkarten einzutragende

40. Formationen und Objekte auf mehrere Unterhologramme verteilen. Beispielsweise kann ein Unterhologramm die grobe Landkartenstruktur enthalten, ein anderes Unterhologiamm Höhenschichtlinien, ein drittes Städte, ein viertes geologische Formationen.

weitere Unterhologramme Industrie- oder Agrarprodukle usw. Durch überlagern der verschiedenen Unterhologramme können gewünschte Landkarten

hergestellt werden.

Als Ausleseeinheit 3 in Fig. 1 eignet sich sowohl eine Fotodetektormatrix mit angeschlossenem Zwischenspeicher 5 als auch eine nach dem Vidikonprinzip funktionierende speziell für die Speicherbelange ausgelegte Ausleseeinheit. Hierbei kann ein Zwischenspeicher entfallen, da das Vidikon selbst einen Speichereffekt hat

Das Vereinigen der Information aus mehreren Unterhologrammen in der Ausleseebene kann jedoch aucr dadurch erfolgen, daß alle Unterhologramme gleichzeitig jeweils mit einem eigenen Auslesestrahl angesteuert werden. Man benötigt dann mehrere Auslegestrahlen, aber keine integrierende Ausleseeinheit. Bei Verwendung kohärenter Auslcsestrahlen können hierbei allerdings Fehlinformationen dadurch auftreten, daß bei der Überlagerung der rekonstruierten Wellenfelder in der Ausleseebene auch destruktive Interferenzerscheinungen auftreten können.

Beim parallelen holographischen Speichern digitaler Daten kann es zweckmäßig sein, nur Unierhnln-

nme zu quasistatistischen Lichtpunktverteilungen uschreiben und die hochsymmetrischen Lichtktverteilungen beim Auslesen des Speichers durch rmationsvereinigung zu schaffen. Hierdurch wird er Hologrammebene das Auftreten starker Interizmaxima vermieden, die sonst zu einer Reduktion der effektiven Hologrammfläche und des Beugungswirkungsgrades führen können. Die beim holographischen Speichern störenden Interferenzen treten nämlich nicht oder nur unwesentlich in Erscheinung, wenn man eine statistische bzw. quasistatistische Anordnung von Lichtpunkten wählt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Speicherung von Daten in einem optischen Speicher, vorzugsweise einem Holographiespeicher, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einzelnen Speicherplätzen Elementarinformationen gespeichert werden und daß beim Auslesen die Elementarinformationen von zwei oder mehreren Speicherplätzen zu der gesuchten Information überlagert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Holographiespeichers mehrere in Form von Unterliologrammtn aufgezeichnete Elementarinformationen der einzelnen Speicherplätze gleichzeitig oder nacheinander mit Hilfe einer Ausleseeinheit ausgelesen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslesen der einzelnen Unterhologra α me in zeitlicher Aufeinanderfolge eine Ausleseeinheit mit einer Speicherwirkung verwendet wird, deren Integrationszeitkonstante größer ist als die gesamte Auslesedauer.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarinformationen beim Auslesen addiert werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Speicherung von Festwerten, insbesondere Tabellenwerten.

6. Verfanren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, ^ekenn .eichnet durch die Verwendung zur Speicherung von Informationen in analoger Form.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Herstellung von technischen Zeichnungen standardisierte Grundelemente gespeichert werden, die beim Auslesen überlagert werden.