Оптоэлектронный двумерный регистр сдвига

 

Изобретение относится к вычислительной и информациенной технике и может быть использовано в системах обработки и визуальной индикации изображений. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности длительного хранения информации, ее параллельной записи, параллельного считывания, сдвига по различным путям и упрощение регистра сдвига.. Регистр сдвига содержит транспарант 1, -имеющий электрические управляющие входы 2 и установленный между источником параллельного светового потока 3 и матрицей 4 оптоэлектронных элементов 5 памяти. Свет от источника 3 поступает на оптические входы 6 управлякяцих элементов транспаранта 1, оптические выходы 7 которых оптически связаны . с тактовыми входами 8 соответствующих оптоэлектронных элементов памяти 5 матрицы 4. Совокупность оптических выходов оптоэлектронных элементов 5 матрицы 4 составляет параллельный оптический выход 9 считывания регистра . Информационные оптические входы 10 регистра являются параллельным оптическим входом записи. 3 з.п.ф-лы, 5 ил. е S г лЭ п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) +U (1п (5g 4 С 11 С 19/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4008273/24-24

I(22) 06.01.86 (46) 23.12.87. Бюл. Ф 47 (71) Винницкий политехнический институт (72) H.À.Филинюк„ В.Г.Красиленко и О.К,Колесницкий (53) 681,327.66 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

1164881, кл. Н 03 К 23/78, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 555441, кл. G 11 С 19/30, 1973. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЬЙ ДВУМЕРНЫЙ РЕГИСТР СДВИГА

{57) Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано в системах обработки и визуальной индикации иэображений. Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения возможности длительного хранения информации, ее параллельной записи, параллельного считывания, сдвига по различным путям и упрощение регистра сдвига. Регистр сдвига содержит транспарант 1, имеющий электрические управляющие входы 2„ -2 и установленный между источником параллельного светового потока 3 и матрицей 4 оптоэлектронных элементов 5 памяти. Свет от источника 3 поступает на оптические входы 6 управляющих элементов транспаранта 1, оптические выходы 7 которых оптически связаны с тактовыми входами 8 соответствующих оптоэлектронных элементов памяти

5 матрицы 4. Совокупность оптических выходов оптоэлектронных элементов 5 . а

Ю матрицы 4 составляет параллельный оптический выход 9 считывания регистра. Информационные оптические входы

10 регистра являются параллельным оптическим входом записи. 3 з.п.ф-лы, 5 ил, 136163

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано в системах обработки и визуальной индикации изоб5 ра>кепий.

Целью изобретения является расширение области применения за счет возможности длительного хранения информации, ее параллельной записи, парал- 1р лельного считывания, сдвига по различным путям и упрощение регистра сдвига.

1Ia фиг.1 представлена структурная схема регистра сдвига, на фиг.2 — 15 конструкция транспаранта, на фиг.3 связп между оптоэлектронными элементами памяти в матрице, на фиг.4 варианты реализации оптоэлектронно- 1 го элемента памяти, на фиг.5 — вре- 20 мепные диаграммы оптического импульса записи и электрических импульсов на управляющих входах транспаранта при сдвигах в различных направлениях вдоль сторон матрицы оптоэлектронных 25 элементов памяти.

Регистр сдвига (фиг.1) содер>кит транспарант 1, имеющий электрические управляющие входы 2„,2,2,,2,2 и установленный между источником парал- ЗО лельного светового потока 3 и матрицей 4 оптоэлектронных элементов 5 памяти. Свет от источника 3 поступает на оптические входы 6 управляемых элементов транспаранта 1, оптические выходы 7 которых оптически связаны с тактовыми входами 8 соответствующих оптоэлектронных элементов 5 памяти матрицы 4. Совокупность оптических 40 выходов оптоэлектронных элементов 5 матрицы 4 составляет параллельный оптический выход считывания 9 регистра. Информационные оптические входы 10 регистра являются параллельным оптическим входом записи.

Транспарант 1 (фиг.2) выполнен в вице матрицы управляемых элементов

11 и конструктивно представляет собой слой электрооптического вещест- 5О ва, с одной стороны которого нанесен сплошной прозрачный электрод, (так как первые электроды элементов. транс- паранта соединены вместе) соединенный с шиной 12 нулевого потенциала, а с другой стороны нанесены прозрачные электроды в виде квадратных площадок, разделенные, диэлектрическими промежутками и образующие управляе4 2 мые элементы 11 транспаранта. Элементы 11 транспаранта 1 разбиты на пять групп таким образом, что первый элемент первой строки принадлежит к первой группе. Элементы, принадлежа- щие к i-й группе (i=1 5), обозначены

11; . Элементы в матрице располагаются таким образом, что данный и смежные по строке и столбцу элементы принадлежат разным группам. Электроды элементов 11 (i=1 5) объединены и соединены с управляющим электродом

2„транспаранта 1. При подаче на электрод 2, высокого потенциала элементы

11„ транспаранта 1 прозрачны для оптического излучения, а остальные непрозрачны.

Оптические связи между оптоэлектронными элементами 5 памяти матрицы 4 поясняет фиг.3. Каждый элемент

5 имеет оптический тактовый вход 8, оптический информационный вход 13 и оптический выход 14. Оптоэлектронные элементы 5 памяти, лежащие напротив элементов 11, (i=1,5) транспаранта 1 обозначены соответственно

5, .

На фиг.4 представлена схема первого варианта реализации оптоэлектронного элемента 5 памяти, содержащего фотоприемник 15, первый вывод

16 питания, оптоэлектронный затвор (ОЭЗ) 17, второй вывод 12 питания, оптический тактовый вход 8, оптический выход 14, оптический информационный вход 13 элемента.

Схема второго варианта реализации оптоэлектронного элемента 5 памяти представлена на фиг.4 б и состоит из фототиристора 18, светодиода 19, оптически управляемого ключа 20.

На фиг.4 в представлена схема третьего варианта реализации оптоэлектронного элемента 5 памяти, содержащая фотоприемник 21, электролюминесцентный конденсатор 22 и оптически управляемый ключ 23.

Оптоэлектронный элемент 5 памяти (фиг,4 а) работает следующим образом.

Если на входе 13 отсутствует оптический сигнал, то сопротивление фотоприемника 15 велико, вследствие чего между электродами ОЭЗ 17 малое падение напряжения. При этом ОЭЗ 17 оптически непрозрачен и свет с тактового входа 8 не поступает на выход 14.

Если же на оптическом входе 13 появится свет, то это приводит к умень-, 3 13616 шению сопротивления фотоприемника 15 и отпиранию ОЭЗ 17, вследствие чего оптический сигнал с тактового входа

8 поступает на выход 14 на фотоприем5 ник 15. Если теперь с оптического входа связи 13 свет исчезнет, то благодаря оптической связи с выхода

033 17 на фотоприемник 15 на выходе

14 присутствует оптический сигнал до тех пор, пока не прервать свет на так- . товом входе 8. Оптоэлектронные элементы, схемы которых представлены на фиг.4 б и в, работают аналогичным образом, т,е, при отсутствии света на оптическом входе 13 оптический сигнал на тактовом входе 8 не приводит к появлению света на выходе 14, а при наличии оптического сигнала на входе 13 и на тактовом входе 8 на выходе 14 также появляется свет. Но достаточно убрать свет со входа 8 и на выходе 14 оптический сигнал исчезнет даже при наличии света на оптическом входе 13 связи. 25

Двумерный регистр сдвига (фиг.1) может работать в двух режимах: в ре.жиме развертки "светящейся точки" (единичный сигнал) по любой траектории и в режиме сдвига оптической информации.

Рассмотрим сначала работу устройства в режиме развертки "светящейся1 точки" по любой траектории. Пусть в исходном состоянии МЫ электроде 24 З5 транспаранта 1 присутствует высокий потенциал, который открывает элементы

114 транспаранта 1 и пропускает свет на тактовые входы 8 оптоэлектронных элементов 54 памяти (для наглядности 40 элементы 5 памяти и управляемые эле4 менты 114 заштрихованы на фиг.1, 2 и 3). При подаче импульса света на информационный оптический вход 10 одного из оптоэлектронных элементов 45

54 памяти в него записывается логическая единица (единичное состояние оптоэлектронного элемента 5 памяти соответствует присутствию света на его выходе 14, а нулевое состояние— отсутствию света на выходе 14) и свет с его выхода 14 воздействует на оптические входы 13 каждого из четырех соседних с ним элементов 5, 5, 5> и 5, подготавливая каждый из них к переключению в единицу. Но из соседних элементов 5, 5„, 5 и 5, лежащих снизу, слева, справа и сверху от данного переключается в единицу

34 4 лишь тот, на тактовом входе 8 которого появляется оптический сигнал с выхода 7 соответствующего элемента

11, 11,, 11, 11 транспаранта 1.

Таким образом, управляя последовательностью появления оптического сигнала на выходах элементов 11, 11

11з, 11, 11 транспаранта 1, можно осуществлять сдвиг изображения в различных направлениях. Последовательность появления оптического сигнала на выходах 7 элементов 11» — 11 транспаранта 1 задается последовательностью электрических сигналов на управляющих входах 2» — 2 транспаранта

1, так как оптические импульсы на выходах элементов 11» — 11 повторяют электрические импульсы на управляющих входах 2 — 2 транспаранта. Так, например, временная диаграмма электрических сигналов на управляющих входах 2, — 2 и оптического сигнала на информационном входе 10 выбранного для записи оптоэлектронного элемента 54 памяти при сдвиге вверх показана на фиг.5 а (для сдвига вверх необходимо единицу из элемента 54 переписать в 5, из него — в 5, затем в 5,, в 5, опять в 54 и т.д. по фиг.1). По каждому электрическому импульсу на входах 2» — 2 транспаранта 1 происходит сдвиг единичного сигнала на один оптоэлектронный элемент (в единичном состоянии находится сначала элемент 54, затем 5, 5-, 5», 5 -, опять 54 и т.д.). Последователь- ность импульсов через период Т повторяется. Временные диаграммы импульсов при записи единичного сигна ла в любую выбранную ячейку 54 и дальнейшем его сдвиге вниз, влево и вправо показаны соответственно на фиг,5. б (вниз), фиг.5.в (влево), фиг.5 г (вправо). Комбинируя последовательности управляющих импульсов для различных направлений сдвига по определенному закону и повторяя их во времени, можно производить развертку "светящейся точки" (единичного сигнала) по любой траектории в плос" кости матрицы 4 оптоэлектронных элементов памяти, получая при этом разлйчные изображения. В этом режиме все оптоэлектронные элементы являются значащими, т.е. съем информации производится со всех элементов 5, в то время как в режиме сдвига оптической информации значащими являются

136 только оптоэлектронные элементы 5g так как в них записывается исходная информация и с них производится съем . сдвинутой информации. Поэтому в режиме сдвига оптической информации выходную апертуру устройства необходимо закрывать маской с прозрачными отверстиями, расположенными напротив элементов 5q матрицы 4.

Б режиме сдвига оптической информации осями сдвига являются оси Х и

У (фиг.1)> которые повернуты на некоторый угол отнасительно сторон матрицы 4, Матрица 4 на фиг.1 имеет размер 10к10 оптоэлектронных элементов (хотя возможен произвольный размер тп п, где m и п кратны числу 5), но . так как не все элементы являются значащими в режиме сдвига, а лишь элементы 5, то сдвиг информации рассматривается в матрице размером 4 4 со значащими элементами, обведенными в кружки (фиг.1), Запись информации в матрицу производится при наличии высокого потенциала на входе 24 транспаранта 1 путем подачи на входы

10 записи оптоэлектронных элементов

5 оптических уровней, соответствующих битам записываемого изображения.

Рассмотрим сначала сдвиг вверх по осп У (фиг.1) на один значащий разряд. Из фиг.1 видно, что существует трп кратчайших пути осуществления этого сдвига, предполагающие переключение элементов матрицы 4 в следующей последовательности: 5,1 — 5З

5» — 5<", 54 5З вЂ” 5 - - 54, 5 — 5

5g — 5g .

Но кроме этих кратчайших,существует множество других путей осуществления данного сдвига, например 54

5» — 5. — 5 — 5» — 54 (фиг. 1) или любой другой, начинающийся с исходного элемента и заканчивающийся в элементе, лежащем на одну позицию выше оси У относительно исходного.

Аналогичным образом можно рассмо треть .сдвиги на одну позицию вниз по оси У, вправо и влево по оси Х.

Рассмотрим еще последовательный сдвиг на одну позицию вверх по оси

У и на две позиции вправо по оси Х.

Этот сдвиг можно осуществить, например rio пути 5 -5 -5 -5 -5 -5 -5—

У 3» 4 I Я

5 -5 (фиг.1), В этом случае происходит высвечивание промежуточных положений сдвигаемого изображения, т.е. при наблюдении создается впечатление

1634 движущегося изображения. В некоторых случаях бывает необходимо сдвигать изображения без высвечивания промежуточных его положений, т.е, при наблюдении создается впечатление исчезновения изображения и появления его в новом (сдвинутом) положении.

Для осуществления этого рассматриваемого последовательного сдвига на

10 одну позицию вверх по оси У и на две позиции вправо по оси Х, необходимо сдвигать, например, по следующему пути: 5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -54 . Таким

3» 5 3 1 г образом, можно программным путем задавать самые различные пути.всевозможных сдвигов.

Формула изобретения

1. Оптоэлектронный двумерный регистр сдвига, содержащий матрицу элементов памяти, первый и второй входы питания каждого из которых соединены соответственно с шиной питания и шиной нулевого потенциала регистра, а оптический выход оптически связан с оптическими информационными входами элементов памяти смежных по строЗ0 ке и столбцу, транспарант, выполненный в виде матрицы управляющих элементов, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала регистра, и источник светового потока, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности длительного хранения информации, ее

I параллельной записи, параллельного

40 считывания, сдвига по различным путям и упрощение регистра сдвига, оптический тактовый вход кажцого эле- . мента памяти оптически связан с источником светового потока через со45 ответствующие управляющие элементы транспаранта, а оптические информационные вход и выход являются соответствующими информационными входом и выходом регистра сдвига, вторые

50 выводы данного и смежных,по строке и столбцу управляющих элементов является соответствующими управляющими входами регистра сдвига, причем вто-1 рой вывод данного управляющего эле« мента является i-м тактовым входом регистра сдвига (i=5), а вторые выводы управляющих элементов смежных с данным по строке и столбцу - другими тактовыми входами регистра сдвига.

1361634

2r 2g Pz Zv Pp

11 1 11

11 f/ f ff

fã

ff 1 1и Й . 1 1f

1и 11 11 f ff 11/

1 1/ 11 1 1f

1 - If 1/у 6 11/ // /

/ I

/ /

/ / /

Диэленгпричесние 12 Элентраапгпическое прсиьнутни Юеи1естРа

Риг. 2

Предбрачные .уел трЫы

2. Регистр по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что оптоэлектронный элемент памяти состоит из фотоприемника и оптоэлектронного затвора, причем первый вывод фотоприемника.является первым входом питания элемента памяти, второй вывод соединен с первым выводом оптоэлектронного затвора, второй вывод которого яв-10 ляется вторым входом питания элемента памяти, оптический вход фотоприемника оптически соединен с оптическим выходом оптоэлектронного затвора и является оптическим входом элемента памяти, оптические вход и выход оптоэлектрояного затвора являются соответственно оптическими тактовым входом и информационным выходом элемента памяти. 20

3. Регистр по п.1, о т л и ч а— ю щ и и с. я тем, что оптоэлектронный элемент памяти состоит .из фототиристора, светодиода и оптически управляемого ключа, причем анод фото- 25 тиристора является первым выводом питания элемента памяти, оптический вход — оптическим информационным входом элемента памяти, а катод соединен с анодом светодиода оптический

Э 30 выход которого является оптическим выходом элемента памяти, катод соединен с первым выводом оптически управляемого ключа, второй вывод которого является вторым входом питания элемента памяти, а оптический вход— оптическим тактовым входом элемента памяти.

4 ° Регистр по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что оптоэлектронный элемент памяти состоит из фотоприемника, электролюминесцентного конденсатора и оптически управляемого ключа, причем первый вывод фотоприемника является первым входом питания элемента памяти, оптический вход оптическим информационным входом элемента памяти, а второй вывод соединен с первым выводом электролюминесцентного конденсатора, оптический выход которого соединен с оптическим входом фотоприемника и является оптическим выходом элемента памяти, а второй вывод соединен с первым выводом оптически управляемого ключа, второй вывод которого является вторым входом питания элемента памяти, а оптический вход — оптическим тактовым входом элемента памяти.

1361634

7Ц

1361634

Риа. Х

Составитель А.Дерюгин

Техред.М. Дидык

Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 6297/52

Тираж 588

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4