Оптоэлектронное суммирующее устройство

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для выполнения операций сложения последовательности массивов чисел, записанных на оптических информационных картинах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет выполнения суммирования последовательности оптических цифровых картин. Устройство осуществляет запоминание. временное интегрирование поступившей информации и выполняет по сути функции счетчика в глубину картинного типа с возможностью параллельного считывания разрядных картинных срезов результата. Расширение функциональных возможностей достигнуто за счет введения в устройство первого 2поляризатора, п блоков 3i, 32Зп счетныхдинамических Т-триггеров картинного типа соответственно со счетными динамическими параллельными оптическими входами 41, 424п, параллельными оптическими входами 5i, 525" подпитки световой энергиии параллельными оптическими выходами 6i, 626п. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.слс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 Е 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

О

Л

QC С

Фи с.!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659144/24 (22) 06.03.89 (46) 30.01.92. Бюл. N 4 . (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г.Красиленко, B.Н.Морозов и Н.И.Заболотная (53) 681.3 (088.8) (56) Твердохлеб П.Е. Матричный оптикоэлектронный процессор. — Автометрия, 1981, М 3, с. 17-26.

Применение методов Фурье-оптики /

Под ред. Г.Старка. — M.: Радио и связь, 1988, с. 395-396. (54) ОПТО ЭЛЕКТРОННОЕ СУММИРУЮ ЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для выполнения операций сложения последовательности массивов чисел, записанных на оптических информационных картинах.

„„5LJ„„1709289 А1

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет выполнения суммирования последовательности оптических цифровых картин. Устройство осуществляет запоминание, временное интегрирование поступившей информации и выполняет по сути функции счетчика в глубину картинного типа с возможностью параллельного считывания разрядных картинных срезов результата. Расширение функциональных возможностей достигнуто за счет введения в устройство первого 2 поляризатора, и блоков 3i, 32, ...,.3п счетных динамических Т-триггеров картинного типа соответственно со счетными динамическими параллельными оптическими входами 4>, 4г, ..., 4л, параллельными оптическими входами 51, 52, ..., 5" подпитки световой энергии и параллельными оптическими выходами 61, 62, ..., 6 . 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1709289

30

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выполнения операций сложения последовательности массивов чисел, записанных на оптических информационных картинах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет выполнения суммирования последовательности оптических цифровых картин и области применения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема блока счетного динамического Т-триггера картинного типа со счетным динамическим параллельным оптическим входом, входом подпитки световой энергией и параллельным оптическим выходом; на фиг, 3 — диаграмма работы счетного динамического

Т-триггера картинного типа; на фиг, 4 — совокупности оптических цифровых картин, поступающих на вход устройства и получаемых на его.разрядных выходах за три такта работы, Устройство содержит источник 1 плоскопараллельного излучения, выход которого оптически связан с входом первого поляризатора 2, и блоков счетных динамических Т-триггеров 31, Зг, ..., Зп картинного типа (где индексы 1, 2, „„и означают порядковый номер блока, соответствующий порядковому номеру разрядного среза начиная со среза с младшим весом), соответственно со счетными динамическими параллельными оптическими входами 41, 4г, 4л. параллельными оптическими входами

5, 5г...„5л подпитки световой энергией и параллельными оптическими выходами 61;

6г, ..., 6п, причем счетный динамический параллельный оптический вход 4; первого блока 31 счетного динамического Т-триггера картинного типа является параллельным оптическим входом устройства, параллельные оптические входы 51, 5г ..., 5n подпитки световой энергией блоков 31, Зг, „., Зп связаны с оптическим выходом первого поляризатора 2, счетные динамические параллельные оптические входы 4г, ..., 4л соответственно блоков Зг, „„Зл соединены с параллельными оптическими выходами предыдущих блоков 31...., Зп-Д параллельные оптические выходы 6>, 6г, ..., 6П соответственно блоков 3), Зг, ..., Зл являются разрядными выходами устройства.

Каждый из блоков 31, Зг,,;., Зл счетных динамических Т-триггеров картинного типа содержит первый 7> и второй 7г D-триггерызащелки картинного типа с информационными параллельными оптическими входами

8i и 8г, управляющими входами 9> и 9г, прямыми 101 и 10г и инверсными 11 и 11г параллсльными оптическими выходами, оптически управляемый переключатель 12 световых потоков с сигнальным параллельным оптическим входом, связанным с параллельным оптическим входом 5 подпитки световой энергией блокаЗ,управляющим входом, связанным со счетным динамическим параллельным оптическим входом 4 блока 3, прямым и инверсным сигнальными выходами, которые связаны с управляющими входами 91 и 9г первого 7> и второго 7г

О-триггеров-защеток, прямой параллельный оптический выход 101 первого 0-триггера-защелки 7> соединен с параллельным оптическим входом первого 131 светоделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с первым параллельным оптическим входом первого светообьединителя 14, второй параллельный оптический выход перваго 13.; светоделителя является информационным параллельным оптическим входом Зг второго 0-триггера-защелки 7г. инверсный параллельный оптический выход 11г которого является параллельным оптическим входом второго 13г светаделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с информационным параллельным оптическим входам 8> первого О-триггера-защелки 7>, а

BTQpoL параллельный оптический вь|хад второго 13г светаделителя связан с втаоым параллельным оптическим входом первого светоделителя 14, первый параллельный оптический выход которого является разрядным 6 выходом устройства, а второй —. выхадам блока 3.

D-триггер-защелка 7 картинного типа содержит второй светоабьединитель 15, параллельный оптический выход которого связан с управляющим оптическим входом первого транспаранта 16, сигнальный па-раллельный оптичес: ий вход которого связан с параллельным оптическим выходом второго поляризатора 17 плоскопараллельного света, вход которого является управляющим входом 91 первого 0-триггеразащелки 71, параллельный оптический выход первого транспаранта 16 связан с параллельным оптическим входом третьего 18 светоделителя, первый и второй параллельные оптические выходы которого связаны с оптическими входами соответственно первого 19 и второго 20 анализаторов, выходы которых связаны соо ветственно с инверс- ным 11) параллельным оптическим выходом первого D-триггера-защелки 71 и оптическим параллельным входом четвертого 21 светоделителя, первый выход которого является прямым парал.пельным выходом 101

1709289 первого D-триггера-защелки 71, второй выход посредством отражателей связан с первым оптическим параллельным входом второго светоделителя 15, второй параллельный оптический вход которого является информационным входом 81 rlepvoro 0триггера-защелки 71.

Оптически управляемый переключатель

12 световых потоков содержит второй оптически управляемый транспарант 22, управляют(ий и сигнальный параллельный оптические входы и параллельный оптический выход которого связаны соответственно с управляющим и сигнальным входами переключателя 12 и параллельным оптическим входом пятого светоделителя 23, первый и второй параллельные оптические выходы которого связаны с оптическим входом соответственно третьего 24 и четвертого,25 анализаторов, выходы которых являются соответственно прямым и инверсным параллельными оптическими выходами оптически управляемого переключателя

12 световых потоков.

Устройство работает следующим образом.

Работу предлагаемого устройства, выполняющего фактически функцию счетчика в глубину картинного типа, поясним на примере описания принципа действия базового блока 3-счетного динамического

Т-триггера картинного типа с помощью диаграммы работы, представленной на фиг. 3, Рассмотрим случай, когда на вход 4 блока 3 поступает оптическая, цифровая картина в виде совокупности оптических сигналов с уровнями либо только "1", либо только "0", т.е, исключен случай, когда входная оптическая цифровая картина представлена совокупностью оптических сигналов с уровнями

"0" и "1" в разных точках картины.

В исходном состоянии источник 1 rlfloскопараллельного излучения погашен, поэтому нэ параллельном оптическом входе подпитки световой энергией 5 блока 3 отсутствует световой поток, а следовательно, он отсутствует и нэ сигнальном параллельном оптическом входе второго оптически управляемого транспаранта (OYT) 22 переключателя 12 светового потока. Работа OYT основана на том принципе, что изображение, поступающее на его внешний параллельный оптический вход, являющийся управляющлм входом узла 12 и счетным динамическим параллельным оптическим входом 4 бло кэ 3, объединяется,с изображением, поступающим на сигнальный параллельный оптический вход второго

0УТ 22, Следовательно, отсутствие светового потока на входе 5 блока 3 приводит к его

55 ских сигналов "1". На выходе 6 блока 3 устанавливается световой поток с уровнем м1 и

При поступлении совокупности оптических сигналов с уровнями сигналов "1" на счетный динамический параллельный оптический вход 4 блока 3 на прямом и инверсном выходах оптически управляемого переключателя 12 светового потока устанавливаются оптические картины с уровнями интенсивностей соответственно "1" и отсутствию на параллельном оптическом выходе ОУТ 22, выходах пятого светоделителя 23, выходах третьего 24 и четвертого 25 анализаторов, являющихся прямым и ин5 версным выходами оптически управляемого . переключателя 12 светового потока. Работа первого 71 и второго 72 0-триггеров-защелок.картинного типа возможна только при наличии светового потока на управляющих

10 входах 91 и 92 соответственно первого 71 и второго 72 узлов. Поскольку световой поток отсутствует на этих входах, то нэ прямых и инверсных выходах 101, 111 102 и 112 отсутствует световой поток.

15 Таким образом, вход 5 блока 3 счетного динамического Т-триггера картинного типа выполняет функцию входа "Сброс" триггера, активным является совокупность GGTvlческих сигналов с уровнем "0" (R-вход), 20 соответствующая выключенному состоянию источника 1 света.

Поступление совокупности оптических сигналов уровня "1" на вход 5 блока 3, которая предварительно была поляризована по25 ляризэтором 2, даже в случае отсутствия совокупности оптических сигналов на входе

4 приводит к появлению светового потока на выходе четвертого поляризатора 25 узла

12, являющегося управляющим параллель30 ным оптическим входом 9z второго D-триггера-защелки 7z, в то время, как нг выходе третьего 24 анализатора узла 12, являющегося управляющим параллельным оптическим входом 91 первого D-триггера-защелки

35 71, световой поток отсутствует. Таким обраЗОм, пЕрвый D-триггЕр-ЗащЕлка 71 нЕ падгОтовлен к работе, а второй 0-триггерзащелка 7z находится в рабочем состоянии.

Поэтому на прямом 101 и инверсном 111

40 выходах первого D-триггера-защелки 7; устанавливается совокупность оптических сигналов с уровнем "0", на прямом выходе

102 второго 0-триггера-защелки 7z, в результате поступления на его информэцион45 ный вход Bz светового потока с уровнем "0" с выхода 101 устанавливается также световой поток с уровнем интенсивности "0", но на инверсном выходе 112 формируется оптическая картина с интенсивностью оптиче1709289

10

25

"0", что приводит в рабочее состояние первый D-триггер-защелку 71 и включает второй D-триггер-защелку 72. Поскольку на информационный параллельный оптический вход 81 первого узла 7> поступает путем обратной. связи через отражатели с выхода второго светоделителя 13 световой поток уровня "1", то на прямом выходе 101 первого узла 71 формируется световой поток с уровнем "1", который через первый светоделитель 13, отражатели и первый светообъединитель 14 совместно с совокупностью оптических сигналов с инверсного .

11 выхода второго О-.триггера-защелки 72 с уровнем "0" за счет выключенного состояния второго узла 7г передается на выход 6 блока 3.

По заднему фронту импульса светового потока (выключения), поступающего на вход

4 блока 3, происходит смена режимов работы первого 7> и второго 72 D-триггера-защелки, т.е, перезапись совокупности оптических сигналов с прямого выхода 101 первого узла 7> во второй узел 72 и сброс предыдущего состояния прямого 101 и инверсного 111 выходов узла 71. Таким образом, на выходах узлов 7> и 72 устанавливается световой поток со следующими уровнями: 101, 111, 112 — О, 102 — "1", Следовательно, на выходе первого светообъединителя 14, являющегося выходом 6 блока 3, происходит сброс в нулевое состояние.

На втором такте работы блока 3, т.е. при новом поступлении на вход 4 светового потока с уровнем "1" оптически управляемый переключатель 12 светового потока включа. ет первый узел 71 путем подачи на его уп равляющий вход 91 светового потока с уровнем "1" и выключает второй узел 72 путем подачи на его управляющий вход 9z светового потока с уровнем "0", Поскольку на информационный параллельный оптический вход первого 71 узла поступает путем обратной связи через отражателй с выхода второго светоделителя 13 световой поток с уровнем "0", то на прямом выходе 10> первого узла 7> формируется световой поток с уровнем "0", который через первый светоделитель 131, отражатели и первый светообьединитель 14 совместно с совокупностью оптических сигчалов с инверсного выхода 112 второго узла 72 с уровнем "0" за счет выключеHíого состояния второго узла 72 передается на выход 6 блока

По заднему франту импульса светового потока, поступающего на вход 4 блока 3, происходит смена режимов работы первого

7> и второго 72 узлов, приводящая к появлению на инверсном выходе 112 второго узла

7z совокупности оптических сигналов с уровнем "1", а на выходах 101, 111 и 102 — с уровнем "0", Следовательно, на выходе 6 блока 3 происходит переключение из состояния "0" в состояние "1".

Таким образом, блок 3 реализует функцию динамического Т-триггера картинного типа, поскольку по заднему фронту импульса светового потока, поступающего на его параллельный оптический вход 4, изменяет состояние выходной совокупности оптических сигналов„сформированное на предыдущем такте работы, на противоположное, Необходимость представления выходной совокупности оптических сигналов б блока

3 как объединения совокупностей оптических сигналов с прямого выхода 101 узла 71 и инверсного выхода 11 узла 72 следует из требования исключения возможности потери выходной информации. Как видно из диаграммы работы блока.3, представленной на фиг. 3, если в качестве выхода блока 3 рассматривать инверсный выход 112 второго D-триггера-защелки 72, то в моменты присутствия светового потока с уровнем. "1" на входе 4 теряется информация на выходе 6 блоха 3, При поступлении на вход 4> последовательности оптических цифровых картин при включенном источнике 1 светового излучения устройство работает следующим образом.

Количество и выходов 6i, 62, ..., бп устройства рассчитано на последовательность из (2"-1) входных оптических цифровых картин, где веса параллельных оптических выходов Т-триггеров 3>, 32, ...,3 соответственHG 2, 2, ...,.2"-1.

После начальной установки триггеров

31, 32, ..., Зп устройства в нулевое состояние путем гашения источника 1 света на выходах 61, 62, .... бп сформированы оптические цифровые картины, представленные совокупностью оптических сигналов с уровнями

"0", При подаче первой оптической цифровой картины на вход 41 устройства на выходе 61 первого т-триггера 31 устанавливается поступившая с входа оптическая информационная картина, а нэ параллельных оптических выходах 62, ..., бл остаются те же оптические цифровые картины, что были и в предыдущий момент временй, После подачи следующей оптической цифровой картины на вход 41 устройства происходит изменение состояния выходной совокупности оптических сигналов на выходе 61 на противоположное в той ее области, которой соответствует область с уровнями "1" входной оптической цифровой картины. При

1709289 оптическим входом, связанным с параллельным оптическим входом подпитки световой энергией Т-триггера, управляющим 55 входом, связанным со счетным динамическим параллельным оптическим входом Ттриггера, прямым и инверсным сигнальными выходами, которые связаны с управляющимися входами соответственно этом в случае совпадения областей с уровнями "1" во входной совокупности оптических сигналов, поступающей в момент времени на вход 4, и выходной совокупности оптических сигналов на выходе 6> узла 3>, сформированной на предыдущем (М)-м такте работы устройства, кроме сброса в состояние "0" соответствующей области выходной оптической цифровой картины на выходе 6, происходит возбуждение входа 4 блока 3z и установка на выходе ® второго. блока Зг устройства состояния "1" аналогичной области выходной оптической цифровой картины. Работа устройства на последующих тактах осуществляется аналогичным образом.

На фиг. 4 приведены совокупности onтических цифровых картин. поступающих на вход 4> устройства и получаемых на его выходах 61 и 62 за три (t = 3) такта работы.

Устройство обладает расширенными функциональными возможностями за счет суммирования последовательности оптических цифровых картин и области применения, осуществляет запоминание и временное интегрирование поступившей информации и выполняет по,сути функции счетчика в глубину картинного типа. Накопленная путем временного интегрирования информация считывается с и параллельных оптических выходов устройства.

Формула изобретения

f Оптоэлектронное суммирующее устройство, содержащее источник плоскопараллельного излучения, отл ич а ю ще-е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет выполнения суммирования последовательности оптических цифровых картин и области применения, в него введены первый поляризатор, и блоков счетных динамических Т-триггеров картинного типа со счетным динамическим параллельным оптическим входом, параллельным входом подпитки световой энергией и параллельным оптическим выходом каждый, содержащих каждый первый и второй Dтриггеры-защелки картинного типа с информационным параллельным оптическим, входом, управляющим входом, прямым и инверсным параллельными выходами, оптически управляемый переключатель световых потоков с сигнальным параллельным

50 первого и второго D-триггеров-защелок, прямой параллельный выход первого 0триггера-защелки соединен с параллельным оптическим входом первого светоделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с первым параллельным оптическим входом первого светообъединителя, второй параллельный оптический вы-, ход первого светоделителя, — с информационным параллельным оптическим входом второго D-триггера-защелки, инверсный параллельный оптический выход которого связан с параллельным оптическим входом второго светоделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с информационным параллельным оптическим входом первого D-триггера-защелки, а второй параллельный оптический выход второго светоделителя-с вторым параллельным оптическим входом первого светообъединителя, первый параллельный оптический выход которого является разрядным выходом устройства, а второй — выходом Т-триггера, причем счетный динамический параллельный оптический вход первого Т-триггера картинного типа является входом устройства, счетный динамический параллельный .оптический вход каждого последующего Ттриггера связан с параллельным оптическим выходом предыдущего Т-триггера, параллельные оптические входы подпитки световой энергии п Т-триггеров соединены с оптическим выходом первого поляризатора, параллельный оптический вход которого связан с выходом источника излучения.

2, Устройство по и. 1, о т -л и ч а ю щ е ес я тем, что D-триггер-защелка картинного типа содержит второй светообъединитель, первый оптический управляющий транспарант, второй поляризатор, третий и четвертый светоделители, первый и второй анализаторы, причем параллельный оптический выход второго светообьединителя связан с управляющим параллельным оптическим входом первого оптически управляемого транспаранта, сигнальный параллельный оптический вход которого связан с параллельным оптическим выходом второго поляризатора, вход которого является управляющим входом D-триггеразащелки, параллельный оптический выход первого транспаранта связан с параллельным оптическим аходом третьего светоделителя, первый и второй параллельные оптические выходы которого связаны с оптическими входами соответственно первого и второго анализаторов, выходы которых связаны соответственно с инверсным па1709289 раллельным оптическим выходом 9-триггера-защелки и оптическим параллельным входом четвертого светоделителя, первый выход которого является прямым параллельным оптическим выходом 0-триггеразащелки, второй выход посредством отражателей связан с первым оптическим параллельным входом второго светообъединителя, второй параллельный вход которога является информационным входом D-триггера-защелки;

3, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оптически управляемый переключатель световых потоков содержит второй оптически управляемый транспарант, пятый светоделитель, третий и четвертый анализаторы света, управляющий и сигнальный параллельные оп ические входы и параллельный оптический выход второго

5 оптически управляемого транспаранта связаны соответственно с управляющим и сигнальным входами переключателя и параллельным оптическим входом пятого светоделителя, первый и второй параллель1О ные оптические выходы которого связаны с оптическими входами соответственно третьего и четвертого анализаторов, выходы которых являются соответственно прямым и инверсным параллельными

15 оптическими выходами оптически управля-, емого переключателя световых потоков, 1709289

ЩиЮ

И 81 И 1=2

ЮА АаА Аиб» дяде дыха Рыси

ЕП)П = ЛПП

4ЕП53

Составитель В. Красиленко

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ гг85 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101