Устройство для коммутации оптических бинарных изображений
Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных оптоэлектронных вычислительных системах обработки оптической информации, для перекоммутации двумерных массивов, записанных на оптических информационных картинах. Введение в устройство мультипликатора световых потоков с одного входа на М выходов, дополнительных оптоэлектронных затворов и D-защелок картинного типа позволило расширить функциональные возможности (повысить быстродействие ) предлагаемого устройства. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769006/24 (22) 04.11.88 (46) 15.02,93. Бюл. N 6 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г. Красиленко. В,Н. Дубчак. А.И. Кузьмин и А.А, Борисюк (56) Григорьев В,P., Колобашкин С.М. Реализация алгоритма сборки вектора на специализированном электрооптичес ком коммутаторе. Автометрия, 1989, № 3, с. 68-74, Авторское свидетельство СССР
¹ 1711140, кп, G 06 E 1/00, 1989, Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных оптоэлектронных вычислительных системах обработки оптической информации, для перекоммутации двумерных массивов, записанных на оптических информационных картинах., Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей (повышение быстродействия) за счет возможности за такт логической обработки выполнять перекоммутацию входных переменных.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — примеры реализации блоков временных задержек; на фиг. 4 — пример функционирования устройства с использованием 2-х картинных операндов с размером рабочей апертуры 4 х 4.
„„5U „„1795439 A1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ БИНАРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных оптоэлектронных вычислительных системах обработки оптической информации, для перекоммутации двумерных массивов. записанных на оптических информационных картинах. Введение в устройство мультипликатора световых потоков с одного входа на М выходов, дополнительных оптоэлектронных затворов и D-защелок картинного типа позволило расширить функциональные воэможности (повысить быстродействие) предлагаемого устройства. 4 ил, Устройство содержит (фиг. 1) с первого
1> по Н-й 1н оптические входы подачи ком- д мутируемых направлений, соединенные соответственно с первыми оптическими входами блоков 21 — 2 временных задержек, причем параллельный оптический выход аго блока временных задержек, где а=1,..., ..., Ф
Н-1 соединен со вторым параллельным on- Сд тическим входом (а+1)-го блока временных 0 задержек, второй параллельный оптический вход первого 2> блока временных задержек соединен с оптическим выходом светоизлу° ввей чателя 3 посредством колпиматора 4, параллельный оптический выход Н-го блока 2н временных задержек соединен с параллельным оптическим входом первого светоделителя 5>, первый параллельный оптический выход Ь-го светодепителя, где b=1,..., M — 1, М вЂ” число выходных коммутируемых направлений. соединен с параллельным оптическим входом (Ь+1)-го светоделителя, 1795439 второй параллельный оптический выход сго светоделителя, где с=1,...,. M, соединен с параллельным оптическим входом 7с устройства, параллельный оптический выход сга оптоэлектронного затвора 6С соединен с параллельным оптическим входом с-й 0-защелки 8с картионного типа, параллельный оптический выход которой соединен с оптическим выходом 9, а вход сброса 0-защелок — соединен с выходом элемента НЕ 10, вход 10 которой соединен с анодом светоизлучателя 3, катод которого соединен с шиной нулевого потенциала устройства.
БВЗ содержит (фиг. 2) оптически управляемый транспарант 11, управляющий параллельный оптический вход которого соединен с соответствующим параллельным оптическим входом информационного операнда 1а, являющегося первым параллельным оптическим входом данного БВЗ, второй параллельный оптический вход которого соединен с сигнальным оптическим. входам транспаранта 11, сигнальный параллельный оптический выход которого соединен с параллельным оптическим входом светоделителя 12 (СД), первый параллельный оптический выход которого соединен с оптическим входом первого анализатора 12, второй параллельный оптический выход СД
12 соединен с оптическим входом второго 30 анализатора 14, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскости поляризацйи первого анализатора 13, оптический выход второго анализатора 14.соединен с оптическим входом вращателя плоскости поляризации светового потока, оптический выход которого посредством первого отражателя соединен с оптическим входом волоконно-оптического жгута 15 (ВОЖ), длина которого выбрана в соответствии с порядка- 40 вым номером данного ВВЗ, оптический выход ВОЖ 15 посредством второго отражателя соединен с первым оптическим входом светообъединителя 16 (СО), второй оптический вход которого соединен с апти- 45 ческим выходом первого анализатора 13, а оптический выход СО 16 соединен с параллельным оптическим выходом данного БВЗ, Схема другого варианта БВЗ (фиг. 3) содержит совокупность дискретных ячеек, 50 каждая иэ которых содержит первый 17 и второй 18 БИСПИН-фотоприемники, первый 19 и второй 20 фатодиоды, первый 21 и второй 22 светодиоды, Омические выводы
БИ СПИН-фотоприемников соединены с ши- 55 ной питания ячейки, причем совокупность выводов питания всех ячеек образуют шину питания БВЗ, электроды подложек БИСПИН-фотоприемников соединены соответственно с анодами первого 19 и второго 20 фотодt r дов, катоды которых соединены с шиной нулевого потенциала, запирающие электроды БИСПИН-фотоприемников 17 и
18 соединены соответственно с анодами первого 21 и второго 22 светодиодов, катоды которых через первый и второй резисторы соединены с шиной нулевого потенциала, электрод подложки и запирающий электрод второго БИСПИН-фотоприемника 18 соединены посредством конденсатора совокупность оптических входов вторых 18 БИСПИН-фотоприемников образуют первый параллельный оптический вход 1а БВЗ; второй параллельный оптический вход которого образует совокупность оптических входов первых 19 фотодиодов, а параллельный оптический выход данного
ВВ3 образует совокупность оптических выходов вторых светодиодов 22, в каждой ячейке оптический выxîä первого светодиода 21 соединен с оптическим входом второго фотодиода 20 и первого
БИСПИН-фотоприемника 17, оптический выход второго светодиода соединен с оптическим входом первого БИСПИН-прибора t7, емкость конденсаторов всех ячеек равны и соответствуют порядковому номеру данного БВЗ.
Устройство работает следующим образом, При выставленных значениях информационных операндов 1а (а=1 — Н) после подачи сигнала "запуск" производится сброс состояний всех 0-защелок 8с (с=1-M), на второй параллельный оптический вход первого
БВЗ проецируется параллельный световой поток, запускающий первый БВЗ, на выходе которого поочередно с временной задержкой ц проецируются изображения Х1 и Х1, т.е. инверсное изображение задерживается на время, равное г1 . Данные изображения служат для запуска второго БВЗ, т,к. на его второй параллельный оптический вход подаются соответствующие сформированные изображения. Следовательно, на выходе второго БВЗ 22 последовательно проецируются изображения Х1 Хг, Х1 Х2, Х1 Х2, Х1 Х2, на выходе последнего БВЗ 2„последовательно формируются значения всех 2 минтермов изображений Х1 Х2 ... Хн, Х1 Х2 ...Хн (т1 ) Х1Х2...Хн(г2 ), ..., Х1 Х2...Хн (гн),"
Х1 Хг...ХН (г1 + тг + ... + гн ). Эти изображения проецируются посредством светоделителей 6, на оптических входах ОЭВ 61-6м, Подбирая последовательность управляющих сигналов на каждом из управляющих входов 71 — 7м ОЗЭ в соответствующие моменты времени г1, т2, ..., гн х1+ rz 1 + т2 + ... + Гн — 1 + тн ВОЗМожНО ДО
1795439
15
25
50
55 стичь перекоммутации любого из входных операндов Ха путем дизьюнкций определенного набора минтермов. Например; при н=2 (фиг. 4) чтобы скоммутировать изображение Х1, следует пропустить через соответствующий ОЭЗ минтермы Х1 Xz + Xi Х2 и т.д. БВЗ (фиг, 2, фиг. 3) работает следующим образом.
При выставленном значении текущего операнда Х> на первом параллельном оптическом входе БВЗ подачей изображения, формируемого предыдущим Б831 — БВЗ -1 достигается запуск а-го 6В3. Иэображение
1(Х1, .„, Х,-1) перемножается с операндом X„ по логическому "И", на оптическом выходе данного БВЗ последовательно во времени с временной задержкой проецируются изображения:
f(X1, ...Ха-1)Ха и т(Х! "...Ха — 1)Ха, где
f(X>,...,X -1) — часть произвольного минтерма, полученного путем логического перемножения значений прямых и инверсных изображений X>,...,X>-1. Выполнение данной операции по схеме на фиг. 2 достигается за счет разделения светового потока с транспаранта 11 и выбором вэаимоперпендикулярных плоскостей поляризации первого 13 и второго 14 анализаторов,на выходе которых формируются требуемые иэображения. В одном из каналов, например, в том, где изображение Ха с инверсией, ставится ВОЖ 15, длина которого выбирается с учетом обеспечения требуемой задержки т т.е. в каждом БВЗ формируется своя временная задержка с целью того, чтобы избежать возможности пересечения (слияния) формируемых значений минтермов.
Следует отметить, что для работы 683 по схеме фиг, 2 запуск первого БВЗ должен осуществляться соответственно поляризованным светом (направление поляризации такое же, как и на выходе). что достигается подбором линзы с соответствующим образом поляризованным выходным световым потоком. Аналогично работает БВЗ: на дискретных ячейках с применением БИСПИНфотоприемников. При выставленном значении текущего операнда на первом оптическом входе БУВЗ второй светодиод 22 формирует оптический сигнал, который производит к уменьшению сопротивления первого БИСПИН-фотоприемника t7 до такого значения, при котором первый светодиод 21 начинает излучать, облучая одновременно второй фотодиод 20 и оптическую апертуру первого БИСПИН-фотоприемника 17. По сути первые БИСПИН-фотоприемник 17, фотодиод 19 и светодиод 21 представляют собой оптический RS-триггер на уровне ячейки, оптическая апертура БИСПИН-фотоприемника есть S-вход, а оптическая апертура фотодиода является R-входом.
При подаче оптического сигнала на оптический вход первого фотодиода 19 светодиод
21 сбрасывается, следовательно, неосвещенным становится второй фотодиод 20 и на оптическом выходе второго светодиода
22 возникает короткий импульс, величина которого пропорциональна времени заряда конденсатора 23. Емкости конденсаторов по ячейкам для каждого БВЗ подобраны так, чтобы обеспечить свое время задержки (аналогия с выбором длины ВОЖ 15 на фиг.
2) таким образом, на выходе второго светодиода 22 последовательно формируются сигналы соответствующие значениям сначала прямого сигнала Х>, затем с временной задержкой т, инверсного сигнала Х, Пример формирования во времени изображений возможных минтермов раскрыт на фиг. 4 (Н=М=2) для апертуры 4 х 4. Управляющие сигналы подобраны для перекоммутации изображений с первого оптического входа на второй оптический выход, и наоборот, со второго оптического входа на первый оптический выход. Наличие связи входа запуск со входами сброс D-защелок Зс с инвертированием обеспечивает динамический режим работы устройства. В этом случае необходима периодичность сигналов на входе пуск с периодом T=
i =1
Докажем, что поставленная цель достигнута. Заявленное устройство обладает расширенными функциональными возможностями, т.к. наряду с самой общей перекоммутацией оптических картин с Н оптических входов на М оптических выходов на каждом из данных выходов наряду со значениями X>,...Хя могут быть получены любые другие изображения, являющиеся значениями логических функций данных операндов, Например, легко получить íà оптических выходах значения инверсных изображений, что достигается выбором соответствующей последовательности управляющих сигналов на управляемых входах ОЭЗ. При этом достигается значительная простота управления, т.к, выбор направления коммутации задается лишь кодовой комбинацией на управляющих входах ОЭЗ, а изменять комбинации управляющих сигналов легко. Расширение функциональных возможностей возможно достичь за счет того, что имеется возможность вместо ОЭЗ использовать оптический блок, выполняющий функцию "логическое
И", например, оптически управляемый транспарант, блок из дискретных злемен1795439 тов, выполненных на фотоматериалах с использованием БИСПИН-фотоприемников.
В этом случае в качестве управляющих сигналов 7 следует задавать матрицы управляющих сигналов из 0 и 1. Комбинации таких сигналов по отдельным частям оптической
Формула изобретения
Устройство для коммутации оптических бинарных изображений, содержащее с первого по Н-й блоки временных задержек, где
Н вЂ” число входных коммутируемых направлений, с первого по К-й светоделители, где
1<=min(H,M), M — число выходных коммутируемых направлений, первый оптоэлектронный затвор, светоизлучатель и коллиматор, причем оптические выходы светоизлучателя соединены с оптическими входами коллиматора, отлич а ющееся тем,что.с целью увеличения быстродействия, оно содержит с второго по M-й оптоэлектронные затворы, с (К+1)-го по P-й светоделители, где P=max
{Н,M), с первой по M-ю D-защелки картинного типа и элемент НЕ, причем вход запуска устройства соединен с входом анода светоиэлучателя и с входом элемента НЕ, выход которого соединен с входами сброса О-эащелок картинного типа с первой по M-ю, параллельные оптические выходы которых соединены соответственно с первого no M-й параллельными оптическими выходами устройства, выход катода светоизлучателя соединен с шиной нулевого потенциала устройства, с первого по Н-й параллельные апертуры обеспечат перекоммутации различных частей результирующих оптических апертур, составленных при помощи соответствующих частей оптических апертур входных изображений.
10 оптические информационные входы устройства соединены соответственно с первого по Н-й первыми параллельными оптическими входами блоков временных задержек, оптический выход коллиматора соединен с
15 вторым параллельным оптическим входом первого блока временных задержек, параллельный оптический выход а-го блока временных задержек, где а=1,...,Н-1, соединен с вторым параллельным оптическим входом
20 (a+1)-го блока временных задержек, параллельный оптический выход Н-го блока временных задержек соединен с параллельным оптическим входом первого светоделителя, первый параллельный оптический выход о25 го светоделителя, где b=1„„,P — 1, соединен с параллельным оптическим входом (b+1)-го светоделителя, второй параллельный оптический выход с-го светоделителя, где с=1, ..., Р, соединен с параллельным оптическим
30 входом с-ro оптоэлектронного затвора, управляющий вход которого соединен с с-м управляющим входом устройства, параллельный оптический выход с-го оптоэлектронного затвора соединен с параллельным
35 оптическим входом с-й D-защелки картинного типа.
1795439
1795439
Составитель В.Дубчак
Техред М.Моргентэл Корректор Л,Филь
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 430 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
