DE2050715A1 - Elektronisch optischer Speicher - Google Patents

Elektronisch optischer Speicher

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DE2050715A1 DE19702050715 DE2050715A DE2050715A1 DE 2050715 A1 DE2050715 A1 DE 2050715A1 DE 19702050715 DE19702050715 DE 19702050715 DE 2050715 A DE2050715 A DE 2050715A DE 2050715 A1 DE2050715 A1 DE 2050715A1
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Description

7091-70/Kö/S
RCA 62,499
Convention Date:
October 15, 1969
RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A,
Elektronisch-optischer Speicher
Die Erfindung betrifft einen elektronisch-optischen Speicher.
Elektronische Datenverarbeitungs- oder Rechenanlagen haben gewöhnlich einen elektrischen Schnellspeicher mit beliebigem oder wahlweisem Zugriff für die vom zentralen Verarbeitungsteil zu verarbeitende Information sowie außerdem Massenspeicher wie Magnettrommeln und Magnetbandstationen. Im Betrieb der Anlage werden häufig Informationen zwischen dem wahlweise zugreifbaren Schnellspeicher und den wesentlich langsameren Massenspeichereinheiten übertragen. Typische Massenspeicher wie Magnettrommeln und Bandstationen sind nicht nur im Vergleich zum Hauptspeicher verhältnis mäßig langsam, sondern sie beanspruchen auch viel Platz und verbrauchen erhebliche Energiemengen. Verzögerungen und Betriebsmängel oder -fehler treten im Verlaufe des Programmablaufs auf, wenn der Hauptspeicher sich Zugang zu einem Teil eines solchen Massenspeichers mit langsamer Zugriffszeit verschafft. Derzeitige und künftige Datenverarbeitungsanlagen benötigen Speicherwerke mit schnellerem Zugang zu den in Massenspeichern gespeicherten Informationen. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, da4 man die Magnettrommeln und Bandstationen durch optische Aufzeichnungseinrichtungen ersetzt. Die Speicherung groier Mengen an Binärinformation in einem verhältnismäßig kleinen räumlichen Bereich wird durch die Verwendung eines optischen Speichermediums, beispiels-
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weise Manganwismut in einer Einrichtung, in welcher die optische Information als Hologramm gespeichert ist, ermöglicht.. Bei einer Datenverarbeitungsanlage mit einem optischen Speichermedium müssen Maßnahmen getroffen werden, um eine "Seite" von elektrisch gespeicherter Information in ein Lichtmuster für die Aufzeichnung auf dem optischen Speichermedium zu übersetzen. Ferner müssen Malnahmen getroffen werden, um ein vom optischen Speichermedium reproduziertes Lichtmuster in eine Seite von elektrisch gespeicherter Information zur Verwendung durch den Verarbeitungsteil der Anlage zu übersetzen.
Die Erfindung ist auf ein elektronisch-optisches Speicherwerk anwendbar, das eine planare Anordnung von elektrisch ansteuerbaren Speichereinheiten aufweist, deren jede ein bistabiles Halbleiterspeicherelement enthält. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält jede Speichereinheit ein Lichtventil, das auf das Ausgangssignal des bistabilen Speicherelements anspricht und den Durchtritt des einfallenden Lichtes steuert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäfien elektrisch und optisch ansteuerbaren Speichereinheit;
Figur 2 ein Diagramm, das verschiedene Spannungsverläufe, die im Betrieb der Schaltung nach Figur 1 auftreten, wiedergibt;
Figur 3 den Grundrii einer integrierten MOS-Schaltungsausführung eines Teils der Schaltung nach Figur 1;
Figur 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 4-4 in Figur 3J
Figur 5 das Schaltschema einer Seitenanordnung von Speichereinheiten nach Art der Schaltung nach Figur Ij
Figur 6 eine schematische Darstellung eines elektronisch-optischen Speicherwerks mit der Seitenanordnung von Speichereinheiten nach Figur 5;
Figur 7 eine andere Ausführungsform eines Teils des Speicherwerks nach Figur 6;
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Figur 8 eine weitere Ausführungsform eines Teils des Speicherwerks nach Figur 6; und
Figur 9 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Figur 8.
In Figur 1 ist eine elektrisch und optisch setzbare bistabile Kippstufe oder Flipflopstufe gezeigt. Der Flipflopteil der Schaltung enthält die überkreuz gekoppelten Transistoren T1 und T„ sowie die Lastimpedanz-Transistoren T«, und T. für die Transistoren T. bzw.
T„. Die Transistoren T0 und T. sind über die Leitung ν und einen 2 3 4
Schalter 6 mit dem negativen Pol -V einer Spannungsquelle verbunden, deren anderer Pol an einem Bezugspotentialpunkt (Masse) liegt.
Die Bansistoren T. bis T. sind MOS-FeIdeffekttransistoren (MOS
1 4
= Metall-Oxyd-Halbleiter). Jeder dieser Transistoren hat, wie für den Transistor T2 gezeigt, eine Quellenelektrode 7* eine Abflußelektrode 8 und ein Gitter (Steuerelektrode) 9· Die Schaltung mit den Transistoren T., bis T. bildet eine bistabile Kippschaltung
ι 4
oder ein Flipflop bekannter Art.
Das Flipflop ist als Speicherzelle in einer Anordnung oder Matrix von solchen Speicherzellen geschaltet, wobei Einrichtungen zum elektrischen Einspeichern oder Einschreiben eines Informationsbits in die Speicherzelle sowie zum Auslesen des Informationsbits aus der Speicherzelle vorgesehen sind. Die Ansteuereinrichtung enthält eine mit einer Bitspaltenleitung d_ verbundene Bittreiberund Leseschaltung DQ sowie eine mit einer Bitspaltenleitung d. verbundene Bittreiber- und Leseschaltung D1 sowie einen mit einer Wortzeilenleitung w_ verbundenen Worttreiber W_ und einen mit einer Wortzeilenleitung W1 verbundenen Worttreiber W .
Die Bitleitung d_ ist über einen Schleusentransistor T_ mit dem Abflufi (Ausgang) 10 des Transistors Tj sowie mit dem Gitter 9 des Transistors T0 verbunden. Der Schleusentransistor T- wird durch ein seinem Gitter über die Wortleitung w_ zugeleitetes Signal aufgetastet. Die Bitleitung dj ist über einen Schleusentransistor T^ an den Abflufi (Ausgang) 11 des Transistors T„ sowie an das Gitter des Transistors T- angekoppelt. Der Schleusentransistor T^ wird
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durch ein Signal aus der Wortleitung w. aufgetastet.
Die Schaltung nach Figur 1 enthält ferner eine pn-Photodiode D, die mit ihrer Anode 13 an den AbfluA 10 des Transistors T1 und mit ihrer Kathode 14 an das Siliciumsubstrat des Transistors T1 angeschlossen ist. Bei Aufbau der Schaltung in integrierter Form kann das Siliciumsubstrat auch den Transistoren T- bis Tg gemeinsam sein, Anstelle der Photodiode kann auch ein Phototransistor (nicht gezeigt) verwendet werden. Die Schaltung enthält auterdem ein Flüssigkeits-Kristall-Lichtventil LV, das zwischen den AbfluA 10 des Transistors T1 und Masse G geschaltet ist.
Figur 3 und 4 zeigen eine mögliche räumliche Ausführungsform des elektrisch und optisch setzbaren Speicherelements nach Figur Die Schaltung ist auf einem η-leitenden Siliciumsubstrat 20 aufgebaut, in welchem Gebiete aus p+-Silicium ausgebildet sind, die als Quellen- und Abflulelemente der Transistoren dienen. Die p+- Gebiete und die dazwischenbefindlichen Gebiete sind mit einer Schicht 25 aus Siliciumdioxyd (SiO«), die einen elektrischen Isolator bildet, bedeckt. Über den Gebieten zwischen den jeweiligen Quellen- und Abflutelektroden sind leitende Gitterelektroden angebracht. Auf der Siliciumdioxydschicht angebrachte elektrische Leiter kontaktieren durch öffnungen in der Siliciumdioxydschicht die darunterbefindlichen p+-Gebiete.
Die in Figur 1 gezeigten Transistoren T1 bis T^- sind in Figur 3 mit den gleichen Bezeichnungen T1 bis Tg versehen. Der Transistor T1 hat, wie man in Figur 3 und 4 sieht, eine p+-leitende Quelle 21 im Abstand von einem pH—leitenden AbfluA 22. Eine dünne Siliciumdioxydschicht auf dem Flächenbereich zwischen Quelle 21 und AbfluA 22 bildet ein Isoliergebiet, über welchem eine leitende Gitterelektrode 11' angebracht ist. Die Bitleiter dQ und dj sind auf der Oberseite der Siliciumdioxydschicht 25 angebracht. Ein Maseeleiter G auf der Siliciumdioxydschicht kontaktiert mit einem die Siliciumdioxydschicht durchsetzenden Kontaktbereich 24 das die Quelle 21 des Transistors T1 bildende p+-Material. Der Aufbau des Lastimpedanz-Transistors T- ist ebenfalls sowohl in Figur 3 als auch in Figur 4 gezeigt.
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Der Abfluft 22 des Transistors T1 ist in Figur 3 und 4 als aus p+-Material bestehend dargestellt, das sich längs des n-leitenden Substrats 20 bis zu einer verhältnismäßig großen quadratischen Fläche 22' erstreckt. Das p+-Material der Fläche 22« bildet die Anode 13 der Photodiode D in Figur 1. Das η-leitende Material 20 bildet die Kathode 14 der Photodiode D in Figur 1. Die groÄe Fläche des p+-Materials 22' ist durch eine Öffnung 25' in der Siliciumdioxydschicht sichtbar. Das Material 22' ist nicht mit Siliciumdioxyd bedeckt, da es auch als eine Elektrode des Flüssigkeitskristall Lichtventils LV dient.
Die Oberseite der integrierten Schaltung nach Figur 3 ist mit einer Schicht aus einer Flüssigkeitskristallzusammensetzung (kristall line Flüssigkeit) bedeckt, die in der Schnittdarstellung nach Figur 4 bei 30 dargestellt ist. Die noch zu beschreibende Flüssigkeitskristallzusammensetzung wird durch ein Glasplättchen 32 mit einem transparenten leitenden Belag 34 aus z.B. Zinnoxyd auf der mit der Flüssigkeitskristallzusammensetzung in Berührung stehenden Seite festgehalten. Die freiliegende Seite des Glasplättchens 32 ist mit einer opaken (lichtundurchlässigen) Maske 36 aus z.B. Aluminium mit einer Öffnung 38 für den Durchtritt von Licht Lw zur und durch die Flüssigkeitskristallzusammensetzung versehen.
Die Bodenfläche des n-Siliciumsubstrats 20 kann mit einer dünnen n+-Schicht 26 versehen sein, auf der eine metallische Grundoder Masseschicht 28 angebracht ist. Die metallische Masseschicht 28 ist durch eine äußere Drahtverbindung 29 mit dem Masseleiter G auf der Oberseite der integrierten Schaltung verbunden. Die metallische Masseschicht 28 hat, wie in Figur 4 gezeigt, eine Öffnung 39, die sich mit der Öffnung 38 in der Maske 36 sowie mit der Fläche 22' der Photodiode D deckt. Die Öffnung 39 in der metallischen Masseschicht 28 dient dazu, dem vollständigen Durchtritt von einfallendem Licht L geeigneter Wellenlänge im Infrarotbereich durch die integrierte Schaltung zu ermöglichen, wenn dies der Zustand der Flüssigkeitskristallzusammensetzung 30 zuläftt. Die Öffnung 39 wird nicht gebraucht, wenn das Lichtventil mit Lichtreflexion arbeitet. In diesem Fall ergibt sich durch die p-Schicht 22» der Photodiode
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eine partielle Lichtreflexion, die durch Anbringen eines teilreflektierenden Filmes auf der Schicht 22' noch vergrößert werden kann.
Der Flüssigkeitskristall 30 kann eine nematische Mesophasen-Zusammensetzung sein. Der Ausdruck "Mesophase" bezeichnet einen Aggregatzustand, der zwischen dem des kristallinen Feststoffes und dem der isotropischen Flüssigkeit liegt. Die übliche Bezeichnung für diesen Aggregatzustand ist "Flüssigkeitskristall" oder "kristall line Flüssigkeit". Der Ausdruck "nematisch" bezeichnet eine spezielle Art von Flüssigkeitskristall. Zusammensetzungen mit einem mesomorphen Zustand (Mesophase) haben zwei "Schmelzpunkte". Der erste Schmelzpunkt liegt bei der Übergangstemperatur vom kristallinen Festetoffzustand zum mesomorphen Zustand, und der zweite Schmelzpunkt liegt bei der Übergangstemperatur vom mesomorphen Zustand zum isotropischen Flüssigkeitszustand. Zwischen diesen beiden Temperaturen befindet sich die Verbindung im mesomorphen oder kristallinen Flüssigkeitszustand, in welchem sie sowohl das Verhalten eimer Flüssigkeit, indem sie flieftt und in koaleszierenden Tropfen vorhanden ist, als auch das Verhalten eines Feststoffes, indem sie optisch oder elektrisch anisotrop ist und eine eim- oder zweidimensionale strukturelle Ordnung aufweist, zeigt»
Nematische Flüssigkeitskristalle sind elektrisch und magnetisch anisotrop. Auf Oberflächen wie Glas nimmt die nematische Phase im allgemeinen ein charakteristisches gewundenes oder geschraubtes Gefüge an, das zwischen gekreuzten Pölaroiden oder Polarisatoren sichtbar wird. Es wird angenommen, da· dieses Gefüge aus vielen Büscheln besteht, in welchen die Flüssigkeitskristallmoleküle eine feste Orientierung haben. Nach der Büscheltheorie nematischer Flüssigkeitskristalle sind die Büschel normalerweise willkürlich orientiert, woraus sich die Lichtstreueigenschaften und das trübe Aussehen eines einigermaßen groften Volumens ergeben. Jedes Büschel ist doppeltbrechend und hat eine GröÄe von ungefähr 10 cm. Beim Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes an eine Schicht aus mesomorphen Kristallen zeigen die Büschel das Bestreben, sich in einer bestimmte» Richtung zu orientieren, so
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daft sich die lichtstreuenden und doppeltbrechenden Eigenschaften der Schicht verändern. Der Grad der Orientierung hängt von der Größe des angelegten Feldes ab. Die lichtstreuenden Eigenschaften und die doppeltbrechenden Eigenschaften eines Volumens aus nematischem Flüssigkeitskristallstoff können daher durch ein elektrisches oder magnetisches Feld moduliert werden. Diese Eigenschaften sind für elektrooptische Bauelemente wie Kerr-Effekt-Elemente oder Kerr-Zellen, für Einrichtungen, bei denen die Polarisationsebene eines Lichtstrahls oder LichtbUndels gedreht wird, sowie für optische DarStellvorrichtungen, bei denen der Grad der Streuung eines hindurchtretenden oder reflektierten Lichtstrahls moduliert wird, von Nutzen.
Als nematische Flüssigkeitskristallzusammensetzungen kommen solche der allgemeinen Formel
in Frage, worin I und T gesättigte Alkoxyreste mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen oder gesättigte Acyloxyreste mit zwei bis fünf Kohlenstoffatomen sind, derart, daft, wenn X ein gesättigter ABcoxyrest ist, Y ein gesättigter Acyloxyrest ist und umgekehrt. Der gesättigte Alkoxyrest hat mindestens 3 Kohlenstoffatome, wenn der gesättigte Acyloxyrest nur zwei Kohlenstoffatome hat. Die Zusammensetzung oder- das Gemisch kann bis zu 60 Gewichtsprozent p-(Anisalamino)-Phenylazetat, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, enthalten. Ein Acyloxyrest ist ein Rest eines aliphatischen Esters der allgemeinen Formel „
R-C-O-.
Der an das Kohlenstoffatom des Restes einfach gebundene Sauerstoff ist außerdem an einen aromatischen Ring gebunden, beispielsweise in
Eines der charakteristischen Merkmale der Zusammensetzungen oder Gemische ist die verhältnismäftig niedrige Mindestbetriebstemperatur aufgrund der niedrigen Kristall-Mesomorph-Übergangstemperaturen der Mitglieder der genannten Gruppe von Zusammensetzun-
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gen, Ea wurden Gemische gefunden, deren Kristall-Mesomorph-Über-Canget«aperatur unterhalb Zimmertemperatur liegt. Ein weiteres Merkmal ist der weite Temperaturbereich, in dem sich die neuartigen Bauelemente anwenden lassen. Ein Beispiel ist eine Verbindung mit einer Kristall-Mesomorph-Übergangstemperatur von ungefähr 50 C. und einer Mesomorph-Isotropflüssigkeits-Übergangstemperatur von 113° C.
Figur 5 zeigt eine matrixförmige Anordnung oder Gruppierung von Speichereinheiten von der in Figur 1 gezeigten Art. In Wirklich keit enthält die integrierte Schaltungsanordnung 130 viele in Zeilen und Spalten ausgelegte Speichereinheiten MU. Jede der vier hier gezeigten Speichereinheiten MU enthält die Transistoren T. bis T^ nach Figur 1 sowie eine Photodiode D und ein Lichtventil LV. Sämtliche Speichereinheiten einer gegebenen Spalte sind durch einen Satz von Bitspaltenleitern d_ und d1 mit einem entsprechenden Satz von Bitschaltungen D_ und D1 verbunden. Ebenso sind die Speichereinheiten einer gegebenen Zeile über Wortleitungen wQ und w. mit entsprechenden Worttreibern W- und W1 verbunden.
Die Matrix- oder Seitenanordnung 130 von Speicherelementen bildet eine übliche Halbleiterspeicherebene mit beliebigem oder wahlweisem Zugriff, die in der üblichen Weise elektrisch durch den Verarbeitungsteil einer Datenverarbeitungs- oder Rechenanlage angesteuert wird. Die Ansteuereinrichtung enthält übliche Speicheradressierschaltungen, ein Datenregister und Steuerschaltungen, die sämtlich bekannt sind und daher hier nicht beschrieben zu werden brauchen.
Statt MOS— Feldeffekttransistoren mit p-Kanal kann man für die Seitenanordnung 130 auch MOS-FeIdeffekttransistoren mit n-Kanal oder komplementäre MOS-FeIdeffekttransistoren verwenden. Ferner kann man die Schaltung sowohl auf einem Siliciumsubstrat als auch nach der Silicium-auf-Saphir-Technik ausbilden.
Es soll jetzt an Hand der Signalverlaufe nach Figur 2 die Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 1 erläutert werden. Es sei vorausgesetzt, dai das Flipflop sich zum Zeitpunkt tQ im gesetzten
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-Q-
Zustand bei leitendem Transistor Ti und gesperrtem Transistor T„ befindet. Da die Schaltung auf ein optisches Eingangssignal (Eingangslichtsignal) L nur dann anspricht, wenn das Flipflop sich im rückgesetzt en Zustand befindet, muß das Flipflop routinemäßig vor Anlegen eines Lichtsignals elektrisch rückgesetzt werden. Dies erfolgt zum Zeitpunkt t1 durch Beaufschlagen der Bitleitung dQ mit einem negativen Impuls (Figur 2c) und gleichzeitiges Beaufschlagen der Wortleitung w- mit einem negativen Impuls (Figur 2b), so daß der Schleusentransistor T- aufgetastet wird. Der den Schleusentransistor T- durchlaufende negative Impuls gelangt zum Abfluß 10 des Transistors T1 und zum Gitter 9 des Transistors T0. Dadurch wird der Transistor T„ leitend und, durch Rückkopplung zwischen den überkreuz gekoppelten Transistoren, der Transistor T1 nichtleitend. Das Flipflop befindet sich sodann im rückgesetzten Zustand, wobei am Abfluß 10 des Transistors T1 und an der Photodiode D die Spannung -v liegt. Die Geschwindigkeit des Rücksetzens wird dadurch erhöht, daß gleichzeitig das Signal 2d der Wortleitung W1 und das Signal 2e der Bitleitung d^ zugeleitet werden. Die Photodiode wird jetzt auf die Spannung -v aufgeladen.
Um die Schaltung lichtempfindlich, d.h. ansprechbereit für Licht zu machen, muß die Photodiode D isoliert werden, damit verhindert wird, daß sie durch Strom von irgendeiner Quelle im aufgeladenen Zustand gehalten wird. Nach dem Zeitpunkt t« wird aus der Bitleitung dQ über den Schleusentransxstor T- kein Strom mehr angeliefert, und die Photodiode D kann mit Hilfe des Schalters 6, der die Vorspannung -V (Figur 2a) abschaltet, zu einem Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt t„, zu welchem Eingangslicht empfangen werden kann, isoliert werden. Damit der Transistor T. auf eine Spannungsänderung an seinem Gitter ansprechen kann, wird die Bitleitung d. zum Zeitpunkt t„ beaufschlagt (T^ ist bereits aus der Wortleitung W1 aufgetastet, Figur 2d). Dadurch wird effektiv der Transistor T. als Last-
4 impedanz für den Transistor T0 durch den Schleusentransistor T,- er-
setzt.
Wenn während des Intervalls zwischen t„ und t- kein Eingangslichtsignal auf die Photodiode D einfällt, wird die Ladung der
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Photodiode nur geringfügig durch Ableitung verringert, wie durch die gestrichelte Linie 15 in Figur 2f angedeutet. Zum Zeitpunkt t-, wenn die Vorspannung -V wiederhergestellt wird, bleibt dann das Flipflop im rückgesetzten Zustand.
Wenn dagegen nach dem Zeitpunkt t_ ein Eingangslichtsignal auf die Photodiode D auftrifft, wird die Photodiode leitend gemacht und ihre Ladung abgebaut, wie durch die Linie 16 in Figur 2f angedeutet. Diese Spannung wird auf das Gitter des Transistors T„ gekoppelt, dessen Leitvermögen durch die entsprechende Spannungsverringerung erniedrigt wird, bis zum Zeitpunkt t, die Schwellen-
»■5 spannung von T1 erreicht ist. Dann wird durch Rückkopplungswirkung der Transistor T. leitend gemacht, und das Flipflop befindet sich im gesetzten Zustand. Der gesetzte Zustand des Flipflops wird durch
Wiederherstellen der Vorspannung -V zum Zeitpunkt t. vor Entfernen
4·
der Spannung -v zum Zeitpunkt t- von der Bitleitung d} (Figur 2e) und von der Wortleitung W1 (Figur 2d) aufrechterhalten.
Vorstehend wurde die Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 1 für den Fall beschrieben, daß ein binäres Lichtsignal auf die Photodiode D gerichtet wird, durch das, wenn es eine binäre "1" darstellt, das Flipflop gesetzt wird, während bei Abwesenheit eines Eingangslichtsignals das Flipflop im O-Zustand bleibt.
φ Es soll jetzt die Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 1 für den Fall beschrieben werden, daft auf das Lichtventil LV ein Lichtstrahl oder Lichtstrahlenbündel gerichtet wird, das je nach dem Zustand des Flipflops durchgelassen oder weggestreut wird. Wenn das Flipflop sich im 1-Zustand befindet, führt der Schaltungspunkt 10 am Ausgang des Transistors T1 eine Spannung von 0 Volt und fuhrt der Schaltungspunkt 11 am Ausgang des Transistors T« eine Spannung von -v Volt, wie in den Signalverlaufen nach Figur 2f und 2g für den Zeitpunkt t_ angedeutet. In diesem Fall liegt am Flüssigkeitskristall-Lichtventil LV keine Spannung. Das Lichtventil LV bleibt transparent (lichtdurchlässig), und der Lichtstrahl wird durch das Lichtventil als optisches Informationssignal "1" übertragen.
Wenn das Flipflop sich zum Zeitpunkt t_ im O-Zustand befindet,
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führt der Schaltungspunkt 10 eine !Spannung von -v Volt, wie bei 17 in Figur 2f angedeutet. Diese am Lichtventil LV liegende negative Spannung bewirkt, daÄ der Flüssigkeitskristall einen einfallenden Lichtstrahl streut oder abschwächt. Je nach den elektrooptischen Eigenschaften des verwendeten Flüssigkeitskristallgemischs kana es wünschenswert sein, die negative Spannung am Lichtventil auf einen negativeren Spannungswert V2 zu vergrößern. Zu diese» Zweck wird die Quellenspannung -V im Intervall zwischen t^ und t_ auf einen negativeren Wert erhöht, wie in Figur 2a angedeutet. Diese negativere Spannung V- liegt am Lichtventil LV und erzeugt eine entsprechend gröiere Streuung oder Abschwächung des einfallenden Lichtstrahls.
Es soll jetzt an Hand der Figur 6 das elektronisch-optische Speicherwerk mit der Matrix- oder Seitenanordnung 130 von Speicher^ einheiten beschrieben werden. Das Speicherwerk enthält einen Laser 110, einen Polarisationsdreher 111 und einen Strahlablenker 112 mit einem Ablenker für die x-Richtung und einem Ablenker für die y-Richtung. Der Laser 110 kann ein üblicher Impuls-Feststofflaser sein, der mit einer einzigen transversalen Eigenschwingung arbeitet und ein polarisiertes, gut kolümiertes Strahlenbündel erzeugt. Der Polarisationsdreher ist eine übliche Einrichtung, die unter Steuerung durch elektrische Eingangssignale die Polarisation des empfangenen Laserstrahlenbündels in entweder die eine oder die andere von zwei um 90 versetzten Polarisationsrichtungen dreht. Der Polarisationsdreher 111 kann einelektrooptisches Material wie Kaliumdehydrogenphosphat-Kristall mit zwei Elektroden sein. Bei Anlegen einer geeigneten Spannung an die Elektroden wird die Polarisation eines einfallenden Strahles um 90° gedreht.
Der Strahlablenker 112 kann ein bekannter digitaler Lichtablenker sein, der unter Steuerung durch elektrisch induzierte akusti sehe Wellen in einem transparenten flüssigen oder festen Medium arbeitet. Oder aber er kann in bekannter Weise Stufen von Polarisationsdrehern enthalten, denen jeweils ein doppeltbrechender Kristall wie Kalzit (Kalkspat) nachgeschaltet ist.
Der abgelenkte Strahl (Strahlenbündel) vom Laser 110 kann
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einem der Strahlengänge 114 und 114' oder irgendeinem anderen Strahlengang folgen. Nach Reflexion durch einen den Strahlengang zusammendrängenden oder "faltenden" Spiegel 115 trifft der abgelenk te Strahl auf ein Polarisationsprisma 117* das Lichtstrahlen mit der Polarisation "Lesen" r auf Spiegel 134 und 135 sowie auf ein holographisches Speichermedium 126 reflektiert und Lichtstrahlen mit der Polarisation "Schreiben" w nach einem Strahlspalter 120 durchläit. Der Strahlengang vom Polarisationsprisma 117 wird durch die elektrische Erregung des Polarisationsdrehers 111 zum Lesen oder Schreiben bestimmt.
Das Polarisationsprisma 117 kann in bekannter Weise aus zwei doppeltbrechenden Dreieckskristallen des gleichen Materials, die mit unterschiedlichen Orientierungen ihrer optischen Achsen zusammengefügt sind, oder aber aus einem doppeltbrechenden Kristallplättchen, das in eine Flüssigkeit mit entsprechendem Brechungsindex eingetaucht ist, bestehen. Der Strahlspalter 120 kann in bekannter Weise ein teilversilberter Spiegel sein.
Das löschbare holographische Speichermedium 126 kann aus einer 2 χ 10~ Zoll (1 Zoll »2,54 cm) dicken Schicht aus Manganwismut auf einem orientierten Substrat wie Glimmer oder Saphir bestehen. Durch anfängliches Erhitzen der Anordnung wird der Manganwismutfilm in einkristalline Form gebracht, und die Anordnung wird sodann einem starken Magnetfeld ausgesetzt, durch das alle magnetischen Atome mit ihren Nordpolen in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Films ausgerichtet werden. Die Magnetisierung elementarer Flächenbereiche oder Flächenelemente des Filmes kann dort geändert werden, wo optische Energie von einem Laser auftrifft und Wärme erzeugt. Dies wird als Curie-Punkt-Aufzeichnung bezeichnet. Wenn das so im magnetischen Zustand des Films aufgezeichnete optische Muster ein Phasenhologramm ist, wird ein auf den Film gerichteter Lese-Referenzstrahl (Lese-Referenzbündel) mit einer Polarisationsdrehung aufgrund des Magneto-Kerr-Effektes reflektiert, wodurch das optische Bild in einer Auswertungsebene wieder-erzeugt wird. Stattdessen kann das Ablesen auch mit Hilfe von auf dem Faraday-Effekt beruhender magnetooptischer Drehung eines durch den Manganwismutfilm hindurchtretenden Referenzstrahls erfolgen. Der
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Lese-Referenzstrahl hat eine geringere Intensität als der Schreibstrahl, so daft das aufgezeichnete Hologramm nicht zerstört wird. Stattdessen kann man auch dem Lese-Referenzstrahl eine so hohe Intensität geben, daß eine zerstörende Ablesung erfolgt. Das heiftt, das Hologramm wird beim Ablesen der optisch gespeicherten Information gelöscht.
Der Strahlspalter 120 reflektiert einen Teil, z.B. die Hälfte des empfangenen Lichtstrahls und IAAt den restlichen Teil des empfangenen Lichtstrahls durch. Der hindurchtretende Teil des empfangenen Lichtstrahls folgt einem Strahlengang nach einem Spiegel 124 und von dort auf ein Flächenelement des löschbaren holographischen Speichermediums 126. Es ist dies der Strahlengang für einen Referenzstrahl w, der für die Erzeugung eines Hologramms auf dem Speichermedium 126 verwendet wird. Der Spiegel 124 im Strahlengang des Referenzstrahls dient dazu, den ReferenzstraWL in einem angemessenen Winkel, z.B. 30 oder 45°> auf die Oberfläche des holographischen Speichermediums 126 zu richten. Der vom Strahlspalter 120 reflektierte Teil des Lichtstrahls wird durch Linsen 121 und 122 auf eine Anordnung oder Gruppierung 127 von Beleuchtungshologrammen gerichtet, deren jedes ein empfangenes schmales Strahlenbündel so divergiert oder spreizt, daft eine Matrix- oder Saitenanordnung 130 von binären Speichereinheiten ausgeleuchtet wird. In der Nähe der Seitenanordnung 130 ist e±ne Seitenlinse 128 eingeschaltet, die das gespreizte Lichtbündel auf einen kleinen Flächen bereich oder ein Flächenelement des holographischen Speichermediums 126 konvergiert oder konzentriert. Beispielsweise wird der mittlere unabgelenkte Strahl 114, der auf ein Beleuchtungshologramm 129 in der Anordnung 127 auftrifft, in Richtung zur Seitenlinse 128 und Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten konisch oder pyramidal aufgeweitet und von dort konisch oder pyramidal eingeengt, so daft das Licht einen kleinen Flächenbereich oder ein Flächenelement 132 auf dem holographischen Speichermedium 126 erreicht. Ebenso wird der abgelenkte Lichtstrahl 114" beim Auftreffen auf ein Hologramm in der Anordnung 127 konisch oder pyramidal in Richtung zur Seitenlinse 128 und Seitenanordnung 130 aufgeweitet und von dort auf ein Flächenelement 132' des holographischen Speichermediums 126 konvergiert.
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Einige der beschriebenen Bauteile dienen dazu, die durch einen Planspiegel bewirkte Bildumkehr zu kompensieren. Wie erinnerlich folgt zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt der Lichtstrahl einem einzigen der beiden dargestellten Strahlengänge oder irgendeinem anderen Strahlengang. Da ferner der Strahl sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung abgelenkt wird, kann er auch einem Strahlengang folgen, der sich unterhalb oder oberhalb der Zeichenebene der Figur 6 befindet.
Die Anordnung 127 von Beleuchtungshologrammen besteht aus einer Anzahl von einzelnen Phasenhologrammen, von denen Jeweils eines durch einen einfallenden Lichtstrahl ausgeleuchtet wird. Wenn der einfallende Lichtstrahl unabgelenkt ist und dem Strahlengang 114 folgt, wird das Hologramm 129 ausgeleuchtet, und das vom Hologramm 129 austretende Licht leuchtet die gesamte Flache der Seitenanordnung 130 von binären Speichereinheiten aus. Tatsächlich ist das Beleuchtungshologramm 129 so konstruiert, daA unter Verwendung der Lichtventile in der Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten als Objekt das Beleuchtungshologramm 129 lediglich die Lichtventile in sämtlichen diskreten Speichereinheiten der Seitenanordnung 130 ausleuchtet und kein Licht für die Zwischenräume zwischen den Lichtventilen vergeudet wird. Wenn der auf die Hologrammanordnung 127 gerichtete Strahl abgelenkt ist, so daft er ein anderes einzelnes Hologramm 129' ausleuchtet, wird in entsprechender Weise die Seitenanordnung 130 der einzelnen Speichereinheiten ausgeleuchtet.
Die Seitenanordnung 130 der Speichereinheiten ist eine integrierte Anordnung von elektrisch und optisch ansteuerbaren Speicher^ einheiten. Jede Speichereinheit kann ein bistabiles Transistorflipflop, eine Photodiode, die bei Empfang von Licht das entsprechende Flipflop setzt, und ein Lichtventil, das unter Steuerung durch den Zustand des Flipflops das Licht entweder durchlält oder sperrt, enthalten. Die Konstruktion der Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten wurde im einzelnen aηHand der Figuren 1 bis 5 beschrieben,
Das durch Lichtventile in der Seitenanordnung 130 hindurchtretende Licht ist auf ein Flächenelement 132 des holographischen
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Speichermediums 126 gerichtet. Das heiÄt, im Flächenelement 132 erscheint ein optisches Bild der Seitenanordnung von Lichtventilen mit Lichtpunkten, die von unerregten Lichtventilen stammen, und fehlenden Lichtpunkten, die von erregten Lichtventilen stammen, die das einfallende Licht gestreut haben. Durch Einwirkung des Schreib-Referenzstrahls w wird im Flächenelement 132 ein Hologramm der Seitenanordnung von Lichtventilen erzeugt. Die im Hologramm 132 enthaltene Information wird später wiedergewonnen und auf die Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten durch Einwirkung eines Lese-Referenzstrahls r_ rücküberfcragen. Der Lese-Referenzstrahl r leuchtet das Hologramm 132 aus und erzeugt durch Reflexion an der Stelle der Seitenanordnung 130 ein optisches Bild der zuvor aufgezeichneten Seitenanordnung von Lichtventilen. Das heißt, das Originalbild der Anordnung von Lichtventilen wird auf der Anordnung von Photodetektoren in der Seitenanordnung 130 der Speichereinheiten wiedererzeugt und leuchtet diese aus. Auf diese Weise werden die Flipflops der Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten gleichzeitig auf Werte gesetzt, welche die ursprünglich in der Seitenanordnung 130 elektrisch gespeicherte Binärinformation darstellen.
Information kann vom holographischen Speichermedium 126 gleichzeitig in sämtliche Speichereinheiten MU optisch übertragen werden, wenn die Photodioden der Speichereinheiten durch elektrische Erregung entsprechend dem Signalverlaufen nach Figur 2 aktiviert werden. Die in sämtlichen Speichereinheiten MU gespeicherte Information kann zu einem späteren Zeitpunkt gleichzeitig auf das holographische Speichermedium 126 optisch übertragen werden.
Die Ausdrücke "elektrisches Schreiben" und "elektrisches Lesen" beziehen sich hier auf das elektrische Einschreiben bzw. Auslesen des elektrischen HalbleiterSpeichers in der Seitenanordnung 130. Diese Übertragungen erfolgen zwischen der Seitenanordnung 130 und dem Verarbeitungsteil einer Datenverarbeitungsanlage. Die Ausdrücke "Schreiben" und "Lesen" beziehen sich auf das optische Einschreiben (Aufzeichnung) bzw. Ablesen (Wiedergabe) des optischen Speichermediums 126. Diese Übertragungen erfolgen zwischen der Seitenanordnung 130 und dem optischen Speichermedium 126.
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Figur 7 zeigt eine andere Konstruktion, die in der Einrichtung nach Figur 6 zwischen der Anordnung 127 ▼on Beleuchtungshologrammen und den holographischen Speichereedium 126 vorgesehen sein kann. In Figur 7 sind zwischen der Seitenanordnung 130 und den Speichermedium 126 zusätzliche Linsen 138 und 139 eingeschaltet. Diese zusätzlichen Linsen sind so konstruiert und angeordnet, daft sie die Seitenanordnung 130 effektiv vergrößern. Das heiAt9 das Bild der Seitenanordnung 130 erscheint an der Linse 139 in vergrößerter Form, bevor es als sehr kleines Bild auf das kleine Flächenelement 132 des Speichermediums 126 projiziert wird. Die optische Anordnung nach Figur 7 ist auch insofern vorteilhaft, «1« das durch die Seitenanordnung 130 in beiden Richtungen hindurchtretende Licht durch die Linsen 128 und 138 kollimiert wird.
Das hier beschriebene Lichtventil arbeitet mit einem Flüssigkeitskristallstoff, der bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes lichtdurchlässig ist und bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einfallendes Licht streut. Das Lichtventil braucht, wenn es elektrisch erregt ist, das einfallende Licht nicht zu sperren. Die Streuung des Lichtes reicht aus, um die Aufzeichnung eines holographischen Bildes im Flächenelement 132 des Speichermediums 126, wie in Figur 6 und 7 gezeigt, zu verhindern, weil nur eine unbedeutende Menge des gestreuten Lichtes das Flächenelement 132 erreicht. Ferner zeichnet sich das MnBi-Speiehermedium 126 dadurch aus, daft es für Licht unterhalb eines gegebenen Schwellwertes unempfindlich ist.
Als Flüssigkeitskristallstoff 30 kann auch ein Gemisch verwendet werden, das bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes Licht absorbiert statt streut. Das FlUssigkeitskristallgemisch kann einen dichromischen Farbstoff enthalten, der bei Licht der vom Laser gelieferten Wellenlänge seine Lichtabsorptionseigenschaften ändert.
Das Flüssigkeitskristall-Lichtventil kann stattdessen auch so konstruiert sein, daft es statt einer Streuung oder Absorption eine Polarisationsdrehung des einfallenden Lichtes bewirkt. Durch die Polarisationsdrehung des Lichtes durch ein erregtes Flüssigkeitskristall-Lichtventil wird die Aufzeichnung eines Hologramms auf
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dem holographischen Speichermedium 126 verhindert, weil bei der holographischen Aufzeichnung der Objektstrahl und der Referenzstrahl die gleiche Polarisation haben nüssen. Bei Verwendung eines solchen elektrooptischen Flüssigkeitskristall-Lichtventils zeichnet daher das holographische Speichermedium das durch unerregte Lichtventile hindurchtretende Licht auf, während Licht, das durch erregte Lichtventile unter Drehung seiner Polarisationsrichtung hindurch tritt, nicht aufgezeichnet wird.
Die optische Anordnung nach Figur 7 ist besonders brauchbar in Verbindung »it einer Seitenanordnung 130 unter Verwendung von elektrooptischen Flüssigkeitskristall-Lichtventilen. Der Vorteil ergibt sich daraus, daft das durch die Seitenanordnung hindurchtretende Licht wegen der Anwesenheit der Kollimatorlinsen 128 und 138 kollimiert ist. Die unterschiedlichen Winkel, in denen das kollimierte Licht infolge seiner Herkunft von verschiedenen Stellen der Anordnung 127 von Beleuchtungshologrammen durch die Seitenanordnung 130 hindurchtritt, können dadurch kompensiert werden, da· man die sämtlichen Speichereinheiten in der Anordnung 130 zugeleitete Spannung -V„ (Figur 2a) entsprechend verändert oder aber dal man die Masseseite sämtlicher Lichtventile LV an eine entsprechende Spannung legt.
Figur 8 und 9 zeigen optische Systeme für Seitenanordnungen 130 mit Flüssigkeitskristall-Lichtventilen LV, die statt mit Lichtübertragung mit Lichtreflexion arbeiten. Die Anordnungen nach Figur 8 und 9 weichen von den zuvor beschriebenen Anordnungen auch darin ab, daft anstelle des Beleuchtungshologramms 127 mit Lichtübertragung ein Beleuchtungshologramm 127' vom Reflexionstyp verwendet wird. Die Flüssigkeitskristall-Lichtventile in der Seitenanordnung 130 nach Figur 8 und 9 reflektieren Licht von derselben Seite der Anordnung, die .Licht empfängt. Figur 9 unterscheidet sich von Figur einfach darin, daft das Beleuchtungehologramm 127' und das holographische Speichermedium 126 optisch wirksamereOrientierungen in bezug auf die Seitenanordnung 130 haben.
Der lichtübertragende Typ der Seitenanordnung ist im allgemeinen dem lichtreflektierenden Typ vorzuziehen. Wenn die Seiten-
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anordnung als integrierte Silicium-MOS-Anordnung ausgebildet ist, wie in Figur 4 gezeigt, überträgt das η-leitende Silicium 20 bei einer Dicke von ungefähr 0,1 mm (4 Mil) ungefähr 50 % eines einfallenden Infrarotlichtstrahls mit einer Wellenlänge von 1,1 Mikron. Der Laser 110 kann ohne weiteres so eingerichtet werden, daß er Licht dieser Frequenz liefert. Die restlichen 50 % des Lichtes, die nicht durch.den Siliciumkörper 20 hindurchtreten, werden im nleitenden Silicium 20 und im p-leitenden Silicium 22* absorbiert, was für den Betrieb der Photodiode, die einen pn-übergang zwischen den Materialien 20 und 22* aufweist, notwendig ist. Es muft daher die Lichtübertragungscharakteristik des Siliciums unter dem Flüssig keitskristall-Lichtventil 30 auf die für den Betrieb der gleicherstreckenden Photodiode erforderliche Lichtabsorptionscharakteristik des Siliciums abgestimmt werden.
Wena die Seitenanordnung statt nach der Siliciumkörpertechnik gemäft Figur 4 nach der bekannten Silicium-auf-Saphir-Technik hergestellt ist, kann sie mit Lichtübertragung unter Verwendung von sichtbarem Licht arbeiten, da Saphir für sichtbares Licht durchlässig ist. In diesem Fall kann man die η-leitenden und p-leitenden Siliciumschichten auf dem Saphir so dick machen, daft eine für den einwandfreien Betrieb der Photodiode ausreichende Lichtabsorption sichergestellt ist.
Wenn die Seitenanordnung gemäft Figur 8 und 9 »it Lichtreflexion arbeiten soll, kann man sie nach der Siliciumkörpertechnik gemäft Figur 4 ausbilden und mit sichtbarem Licht arbeiten, da das verwendete Licht rom Silicium reflektiert statt durchgelassen wird. Das p-leitende Material 22' der Photodiode bewirkt von eich aus eine Reflexion von ungefähr 30 % des einfallenden sichtbaren Lichtes. Der Anteil des reflektierten Lichtes kann dadurch vergröftert werden, daft man vor dem Anbringen des Flüssigkeitskristallstoffes 30 einen teilweise reflektierenden Metallfilm auf die Schicht 22* aufbringt.
Es soll jetzt die Arbeitsweise des gesamten Speicherwerke beschrieben werden. Die Seitenanordnung 130 von Speicherelementen MU umfaftt einen üblichen, elektrisch und wahlweise zugreifbaren oder ansteuerbaren Halbleiterspeicher. Durch übliche Speicheransteuer-
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schaltungen wird Binärinformation elektrisch in sämtliche Speichereinheiten eingeschrieben. Dies geschieht normalerweise wortweise unter Steuerung durch den zentralen Verarbeitungsteil einer Datenverarbeitungsanlage, wie üblich. Die elektrisch in die Speichereinheiten eingeschriebene Information wird durch die Flipflops der Speichereinheiten gespeichert.
Die in den Flipflops der Seitenanordnung 130 elektrisch gespeicherte Information wird dann als Hologramm auf eines der vielen Flächenelemente des holographischen Speichermediums 126 übertragen. Das jeweils für die Speicherung der Informationsseite gewählte Flächenelement wird durch den Betrag der x- und y-Ablenkung des Lichtstrahls vom Laser 110 bestimmt. Wenn das mittlere Flächenelement 132 des holographischen Speichermediums 126 das holographische Bild der Seitenanordnung aufnehmen soll, ist keine Ablenkung des Laserstrahls durch den Strahlablenker 112 erforderlich.
Wenn die Information der Seitenanordnung 130 auf das holographische Speichermedium 126 aufgezeichnet werden soll, erhält der Laserstrahl durch den Polarisationsdreher 111 eine Polarisation, die dem Schreib-Zustand entspricht. Wenn der Laserstrahl in der Schreib-Richtung polarisiert und unabgelenkt ist, folgt er dem Strahlengang 114 direkt durch das Polarisationsprisma 117 zum StrahlSpalter 120. Der vom Strahlspalter 120 reflektierte Teil des Lichtstrahls trifft auf ein Beleuchtungshologramm in der Anordnung 127 von Beleuchtungshologrammen auf und wird dadurch konisch (oder pyramidal) aufgefächert, so dai er die Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten ausleuchtet·
Die Beleuchtungshologramme der Anordnung 127 sind vorzugsweise so konstruiert, da· nur die Lichtventile der Speichereinheiten unter Aussparung der Zwischenräume zwischen den Lichtventilen, wo das Licht vergeudet würde, beleuchtet werden. Die Lichtventile der Anordnung 130 von Speichereinheiten sind zu diesem Zeitpunkt so konditioniert, dai sie je nach dem Zustand der entsprechenden Flipflops der Speichereinheiten das einfallende Licht durchlassen oder sperren.
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Um Energie zu sparen, werden die Lichtventile entsprechend dem Zustand der dazugehörigen Flipflops nur in dem Augenblick betätigt, wenn der Laserstrahl zum optischen Einschreiben eingepulst wird. Das durch die geöffneten und geschlossenen Lichtventile erzeugte Lichtpunktmuster wird auf das Flächenelement 132 des holographischen Speichermediums 126 projiziert.
Gleichzeitig wird auf das Flächenelement 132 des Speichermediums 126 ein holographischer Referenzstrahl w gerichtet. Dieser Referenzstrahl wird durch denjenigen Teil des Strahls/gebildet, der durch den Strahlspalter 120 hindurchtritt und dem Strahlengang w Über den Spiegel 124 zum Flächenelement 132 des holographischen Speichermediums 126 folgt. Durch Interferenz zwischen dem Objektstrahl von der Seitenanordnung 130 und dem Referenzstrahl w wird im Flächenelement 132 des Speichermediums 126 ein Seitenhologramm erzeugt. Das so aufgezeichnete Seitenhologramm bleibt auf dem Manganwismut-Speichermedium solange erhalten, bis es absichtlich gelöscht wird. Zum Löschen eines einzelnen Seitenhologramms auf dem Speicher^ medium 126 kann das Hologramm mit einer Lichtstärke, die geringer ist As der für das Curie-Punkt-Schreiben erforderliche Wert, bei Anwesenheit eines Magnetfeldes, dessen Stärke für das Löschen der unausgeleuchteten Seitenhologramme nicht ausreicht, beleuchtet werden.
Das Seitenhologramm kann statt im Flächenelement 132 des holographischen Speichermediums 126 auch an irgendeiner anderen gewählten Stelle des Speichermediums 126 aufgezeichnet werden, indem die x- und y- Ablenkung des Laserstrahls durch den Strahlablenker 112 entsprechend gesteuert wird.
Wenn die als Hologramm im Flächenelement 132 des Speichermediums 126 gespeicherte Informationsseite herausgeholt und verwertet werden soll, wird der Polarisationsdreher 111 für den Lesevorgang erregt und der Laser 110 eingepulst. Der Strahlablenker 112 wird so eingestellt, dai er den Strahl weder in der x- noch in der y-Richtung ablenkt. Der Strahl 114 mit Lese-Polarisation wird durch das Polarisationsprisma 117 in den Strahlengang r über die Spiegel und 135 zum Flächenelement 132 des holographischen Speichermediums
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126 reflektiert. Der Auftreffwinkel des Strahls auf dem Hologramm 132 ist genau zum Auftreffwinkel des Strahls w beim Einschreiben des Hologramms konjugiert.
Der auf das Hologramm bei 132 auftreffende Lesestrahl r wird als konisches oder pyramidales Bündel auf die Photodioden der Seitenanordnung 130 von Speichereinheiten rückreflektiert. Die entsprechend dem empfangenen Lichtmuster erzeugten elektrischen Ausgangssignale der Photodioden setzen die entsprechenden Flipflops der betreffenden Speichereinheiten entsprechend dem vom Hologramm 132 des Speichermediums 126 wiedererzeugten Bild. Danach kann bei in den Flipflops der Seitenanordnung 130 festgehaltener Digitalinformation diese wortweise elektrisch ausgelesen und vom Verarbeitung^ teil einer Datenanlage verwertet werden.
Das vorstehend beschriebene Speicherwerk mit elektrischem und optischem Zugriff enthält eine Seitenanordnung oder -gruppierung von Speichereinheiten mit je einem bistabilen Halbleiterspeicherelement, einer Photodiode und einem Lichtventil. Durch die räumlich vereinte Anordnung oder Gruppierung der einzelnen Speicherele mente, Photodioden und Lichtventile in der Seitenanordnung entfallen die optischen Deckungsprobleme, die bei Konstruktionen mit räumlich getrennten Elementen auftreten. Die Anordnung der für das Ablesen eines auf dem optischen Speichermedium aufgezeichneten Hologramms verwendeten Photodioden befindet sich in vollkommener Deckung mit der Anordnung der für die Aufzeichnung des Hologramms Ursprung lieh verwendeten Lichtventile, da die einzelnen Photodioden und dazugehörigen Lichtventile jeweils deckungsgleich übereinander angeordnet sind. Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad des Beleuchtung^ hologramms 127 können dadurch sichergestellt werden, dai man die Seitenanordnung von Lichtventilen als Objekt zusammen mit einer Systemoptik wie der Linse 128 bei der Erzeugung des Beleuchtungshologramms I27 verwendet. Das vorstehend beschriebene Speicherwerk arbeitet zwar mit holographischer Optik, jedoch eignet sich die Seitenanordnung der Speichereinheiten auch für Systeme mit herkömmlicher Optik.
Während vorstehend die Erfindung in ihrer Anwendung auf ein
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holographisches Speicherwerk erläutert wurde, eignet sich die beschriebene Seitenanordnung von Speichereinheiten auch für Sichtoder Bilddarstellgeräte und Projektionsdarstellgeräte sowie für andere Arten von Speicherwerken und Datenverarbeitungsanlagen.
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Claims (16)

  1. P atentansprüche
    £ Elektronisch-optischer Speicher mit einer integrierten
    planaren Anordnung von elektrisch und optisch ansteuerbaren Speichereinheiten, deren jede ein bistabiles Halbleiterspeicherelement enthält, dadurch gekennzeichnet, daft
    jede Speichereinheit (MU) ein Lichtventil (LV) enthält, das entsprechend dem Ausgangssignal des bistabilen Speicherelements (T^, T0) den Durchtritt von einfallendem Licht steuert.
  2. 2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daft das Lichtventil (LV) ein Flüssigkristall-Lichtventil ist.
  3. 3. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daft das Lichtventil den Durchtritt des einfallenden Lichtes durch die planere Anordnung (130) der Speichereinheiten steuert.
  4. 4. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daft das Lichtventil die Reflexion des einfallenden Lichtes von der planaren Anordnung (130) der Speichereinheiten steuert.
  5. 5. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dafi das Lichtventil eine lichtstreuende kristalline Flüssigkeit enthält.
  6. 6. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dafi das Lichtventil eine lichtabsorbierende
    kristalline Flüssigkeit enthält.
  7. 7. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daft das Lichtventil eine lichtpolarisationsdrehende kristalline Flüssigkeit enthält.
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  8. 8. Speicher nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch eine Optik mit auf beiden Seiten der Anordnung (130) der Speichereinheiten angeordneten Kollimatorlinsen (128, 138J Figur 7).
  9. 9. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai in jeder Speichereinheit ein lichtempfindliches Photodetektorelement (D) mit seinem Ausgang an einen Setzeingang (10) des bistabilen Speicherelements (T1, T») angeschlossen ist.
  10. 10. Speicher nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, da· das Photodetektorelement und das Lichtventil im wesentlichen gleicherstreckend übereinander angeordnet sind (Figur 3 und 4).
  11. 11. Speicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dai das Lichtventil ein Flüssigkristall-Lichtventil ist.
  12. 12. Speicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daft das Photodetektorelement eine pn-Diode ist, deren p- oder n-Schicht (22') die eine Elektrode des Lichtventils bildet (Figur 4).
  13. 13· Speicher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daft die andere Elektrode des Lichtventils durch eine transparente Leiterschicht (34) gebildet wird.
  14. 14· Speicher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daft die integrierte planare Anordnung mit einer Schicht aus kristalliner Flüssigkeit (30), die durch eine transparente leitende Schichtelektrode (34) festgehalten wird, sowie mit einer Lichtmaske (36) mit Öffnungen (38), die mit den Photodetektorelementen deckungsgleich sind, bedeckt ist.
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  15. 15. Speicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da* auf der einen Seite der Anordnung der Speichereiaheiten eine Optik, die einfallendes Licht in einem spitzen Winkel auf die Lichtventile, von denen Licht in einem Reflexionswinkel reflektiert werden kann, sowie Licht auf die Photodetektorelemente in diesem Reflexionswinkel richtet, angeordnet ist.
  16. 16. Speicher nach Anspruch 15> dadurch gekennzeichnet, da* die Optik eine Linse enthält, die sowohl einfallendes als auch reflektiertes Licht durchtreten IaAt.
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