Оптоэлектронный двумерный регистр сдвига

 

",т

c: ñ л с.1,".1

Союз Советских

Социалистимеских республик (13) 55544 1

К АВТОРСКОМУ СВИДНВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено03.08.73 (21) 1951533/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано25.04,77.Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания 17.05.77 (51) M. Кл. 1 1 С 1 9/30

Гасударственный иомитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 681.332.65 (088.8) Э. Г. Косцов, A. И. Мишин и 3. В. Шапочанская (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДВУМЕРНЫЙ РЕГИСТР СДВИГА

Изобретение относится к области радиоэлектроники и оптоэлектроники и предназначено для использования в цифровых и оптических вычислительных машинах.

Известны оптоэлектронные двумерные регистры сдвига.

Один из известных оптоэлектронных регистров сдвига содержит электролюминесцентный токопроводящий и фоторезисторный слои, а также оптически связанный с эле- 1О ментами электролюминесцентного слоя шифратор, выполненный в виде параллельно расположенных питающих и выходных лроводящих шин, соединенных фоторезистивными перемычками в соответствии с заданной си- И стемой кодирования 11 1.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптоэлектронный двумерный регистр сдвига, содержащий ма- рр трицу оптоэлектронных элементов, электрические сигнальные входы которых соединены с источником управляющего напряжения, и источники параллельното светового потока (2).

Недостатком таких устройств является с ложность сопряжения фотоэлектрических элементов с источниками света, так как каждый из них обладает селективностью, а соединения между элементами осуществ ляются посредством многократного преобразования энергии.

Функциональные возможности этих устройств ограничены, так как они не способны работать в режиме инвертирования изображения. целью изобретения является расширение области применения и упрощение конструкции регистра.

Поставленная цель достигается тем, что в регистр введены дополнительная матрица оптоэлектронных элементов, электрические сигальные входы которых соединены с введенным дополнительным источником управляющего напряжения, и два управляемых транспаранта, каждый из которых установлен между соответствующим источником параллельного светового потока и соответствующей матрицей оптоэлектронных элементов, сигнальные выходы управляемых транс555441 парантов связаны с оптическими сигнальными входами каждого оптоэлектронного элемента соответствующей матрицы, а считывающие выходы управляемых транспарантов по числу оптических считывающих входов оптоэлектронного элемента связаны с соответствующими оптическими входами каждого оптоэлектронного элемента соответствующей матрицы. Причем оптические выходы оптоэлектронных элементов основ- 1О ной матрицы связаны с оптическими сигнальными входами каждого соседнего оптоэпектронного элемента по столбцу и сгроке дополнитепьной матрицы, оптические выходы оптоэлектронных элементов которой являются 15 оптическими выходами регистра.

Особенность выполнения оптоэлектронного двумерного регистра сдвига состоит в том,что в нем DIITosJIBETpDHHbIfI элемент выполнен в виде четырех пар последовательно соединен- 20 ных фотоэлектрических преобразователей и модуляторов света и накопительного конденсатора, подключенного обкладками ко входам модуляторов света, оптические входы и выходы которых являются соответственно оптическими считывающими входами и оптическими выходами оптоэлектронного элемента, оптические сигнальные входы которого являются сигнальными входами фотоэлектрических преобразователей. ЗО

На фиг, 1 представлена принципиальная схема оптоэлектронного двумерного регистра сдвига; на фиг, 2 — электрическая схема оптоэлектронного элемента матрицы.

Регистр сдвига содержит основную 1 и 35 дополнительную 2 матрицы оптоэлектронных элементов, основной 3 и дополнительный 4 источники управляющих напряжений, источники параллельного светового потока 5, управляемые транспаранты 6. 4О

Каждый оптоэпектронный элемент основной матрицы 1 (1 .1 ) и допопнитепьной матрицы 2 (1 1 ) содержит четыре модулятора света 7-10; четыре фотоэлектрических преобразователя 11- 45

14 и накопительный конденсатор 15. (>, $ номера столбцов и строк элементов матриц

1 и 2, соответственно, принимают значения от 1 до И ); считывающие выходы

16-19 одного управляемого транспаранта 6, 50 считывающие выходы 20-23 другого управляемого транспаранта 6, сигнальные выходы 24, 25 соответствующих управляемых транспарантов 6.

На фиг. 1 и 2 цифрами обозначены сиг- 55 напьные оптические входы оптоэпектронного элемента 26-29 и 30-33; считывающие оптические входы оптоэлектронного элемента 34-37; оптические выходы оптоэлектронного элемента 38-41. Электри- 60

4 ческие входы 4-2, 43 оптоэлектронных элементов основной матрицы 1 соединены с основным источником управляющих напряжений 3, а. электрические входы 44,45 оптоэлектронных элементов дополнительной матрицы 2 - с дополнительным источником управляющих напряжений 4.

Устройство работает следующим образом.

Каждый управляе"-.1ый транспарант 6 имеет по четыр е с читываю1дих выхода 1619 и 20 - 23, которыми осуществляется выбор направпения cäâèãà изображения.

Пусть каждый из считывающих входов 1619 одного управляемого транспаранта 6 воздействует, соответственно, на считывающие входы 34-37 модуляторов света 7-10 во всех оптоэлектронных элементах основнои матрицы L, а каждый из считывающих выходов 20-23 другого управпяемого транспаранта 6 воздействует, соответственно, на считывающие входы 34-37 модуляторов света 7-10 во всех оптоэпехтронных эпементах допопнитепьной матрицы 2.

Сигальные выходы 24„25 управляемых транспарантов 6 воздействует на сигнальные входы 26 — 2 9 фот оэпектр ических преобразоватепей 1 1 — 14 во всех оптоэпектронных элементах обоих матриц 1 2.

Р

Оптоэпектронный элемент имеет четыре сигнапьных оптических вход, которые совпадают с оптическими входами фотоэпектрических преобразоватепей 1 1-14.. Ътя простоты связи между матрицами 1, 2 каждый в хо д фо то зле ктр ич еского пр еобр аз оватепя

11-14 геометрически разделен на два, Поэтому четыре сигнапьнь х оптических входа

26 - 29 оптоэлектронного элемента спужат для записи первоначальной информации, они связаны с сигнальными выходами 24,25 управляемых транспарантов 6, а другие четыре сигнальных входа 30 - 33 дпя записи информации с ОБСКОЙ матрицы на другую матрицу, связаны с оптическими выходами оптозпектронного элемента.

Эта связь, благодаря определенной взаимной ориентации обеих матриц 1, 2 осуществпяется спедующим образом, Световые потоки с оптических выходов 38 — 41, например, оптоэлектронного элемента (1, )

1 1К основной матрицы 1 поступают иа оптичес— кие сигнапьные входы оптоэлектронных элементов дополнительной матрицы 2, т.е. соответственно, на вход 32 в оптоэпектронном элементе (1 - ", ), на вход 33 в оптоэлектронном эпемейте (1 j + < ) на

I вход 30 в оптоэлектроньом эпементе (g +

+, )

), на вход 31 в оптоэлектронном

7. элементе (1, 1 ).

555441

Таким образом, информация, записанная в оптоэлектронном элементе (1 ) ) ) основной матрицы 1, может быть переписана в один иэ четырех оптоэлектронных элементов (4i>-i, ) ), (1, j +< ), (+, ), ),(т,= ) 5 дополнительной матрицы 2, а в какой имвн« но оптоэлектронный элемент будет переци«

casa информация, т.е. куда информация бу» дет сдвинуга, определяется выбором очйтывающего светового потока, соответствующе- 10 го считывающим выходам одного управляющего транспаранта 6.

Каждый оптоэлектронный элемент имеет четыре оптических считывающих входа, ко торые совпадают с оптическими входами м и дуляторов света 7 - 10.

Оптические выходы оптоэлектронного элемента совпадают с оптическими выходами модуляторов света 7 - 10.

Оптические выходы, входы регистра сдви- га совпадают с оптическими выходами, вхо=дами оптоэлектронных элементов. Злектрические входы 42., 44 являются сигнальными входами в оптоэлектронных элементах, к которым подключаются фотоэлектрические преобразователи 11 - 14 всех оптоалекч ронных элементов основной 1 и дополнительной 2 матриц соответственно. Злектрические входы 43, 45 служат для непосред г ственного заряда накопительных конденсаторов 15 во всех оптоэлектронных элементах обеих матриц 1, 2.

Работа оптоэлектронного элемента каждой матрицы 1, 2 складывается из следующих этапов.

Заряжают накопительный конденсатор 15 путем подачи потенциала на входы 42, 44 и светового сигнала на входы 26-29 оптоэлектронных элементов в обоих матрицах

1,2. Подают логические сигналы х — х ( на оптические входы 26-29 и низкий потенциал - на входы оптоэлектронного элемента 42 и 44. При этом, сели на фотоэлектрические преобразователи 1 1-14 воздействует световой пмок высокой (низкой) интенсивности, то накопительный конденсатор 15 разрядится (останется заряженным). При подаче считывающего светового потока на соответствующие оптические входы 34-37 оптоэлектронного элемента на его выходах 38- 41 будет световой поток низкой (высокой) интенсивности.

Таким образом, реализуется функция

Ъ = Х„VX VX Y Х, . т.е. оптоэлектронный элемент ра1отаег в режиме инвертирования сигналов. Оптоэлектронный алемент может работать и в режиме повторителя при обеспечении следующих этапов: разряда накопительного конденсатора 15

ПОД8Ц? — .„ИЗК С вЂ”,,;О.. ЕНЦИ8:8 ?-,8 ды 42, 44 и светового потока на входы

26-29 опгоэлектроиного =- емент-;;. па: дачи логи..еских сит налов Х," X HG, с"итические входы оптоэлектронного элемента 26 - 29 и высокого потенциала на входы 42,44, Если при атом на фотоалекч рические преобразователи 11-14 воздействует световой поток высокой (низкой? интенсивности, то накопительный конденсатор 15 зарядится (останется разряженным).

B результате при подаче светового потока на считывающие оптические входы 34, 35„

36, 37 оптоэлектронного элемента на его выходе будет поток высокой (ниэкой) интенсивности, т.е. реализуется функция:

У = r ., l Х;I Х ",Г., манж:- инфсрматт?:?-. в матрице 1,, 2 может осуществлять как электрически = путем ооряп:» (? э1-,с??Р ) ня "pj ч" ? ?.. аког о конде чса кие с?! р, ? =.нн?е вх.:ды 43 45 ) так .: оп

Рассм;:.. рим по;,с?-;бнее операци-:,с с-л.-.; фоР ..?- ? -.". l Р: с .ло?,; - !>Jàас .-?8 о;-", ? —,; .—,;,к;-, " о :": " >-" ":ч?. а:"" та дь? ВГ -"?,.я :=. ? .,пя:..

Зар;.г, ? pe .>.пд, наход? тельных кс.-?де?- ::-.-»

;; сн -нальното выхода 24 одного упр:=.вляе-.

:>,. о -,pа; .:паранта 6 на оптические входы

26 =2 9 o" i:."oenem p oHHoro элемента oc; —.-.,-.. -1 H BSICoK0T o пиала на* вход 42. За-..ем осуществляв..-ся эапис ь H".. одной инфо?змации В ?. H oýëeê?".? ..?H" ные элег<;=. ".. основной ма;рицы 1, напри-мер, путем годачи электрических сигналов на вход 43 оТ основного источника управляющего напряжения 3.

Заряд (разряд) накопительных конденсаторов 15 дополнительной матрицы 2 путем подачи светового потока с выхода 25 друт ото управляемого транспаранта 6 на оптические входы 26-29 оптоэлектронного элемента дополнительной матрицы 2 и высокого (низкого) потенциала - на вход 44.

После чего осущесгвляется считывание информации с основной матрицы путем подачи на считываюп@ле входы 34-37 оптоэлектронного элемента одного из световых потоков со считывающих выходов 16-19 согласно выбранному направлению сдвига и запись ее в дополнительную матрицу 2 путем подачи низкого (высокото) потенциала на вход 44, Заряд (разряд) накопительных конденсаторов 1.5 основной матрицы 1 путем подачи свто? мо потока с выхода 24 одно555441 го управляемого транспаранта 6 на оптические входы 26-29 основной матрицы 1 и высокого (низкого) потенциала — на вход

42. После чего осуществляется считывания информации с дополнительной матрицы 2 S путем подачи на оптические входы 34-37 одного из световых потоков с считывающих выходов 20-23 согласно выбранному направлению сдвига и запись ее в основную матрицу 1 путем подачи низкого (высокого) 10 потенциала на вход 42.

Двумерный регистр сдвига работает в режиме инвертирования сигналов, если оптоэлектронные элементы основной 1 и дополнительной 2 матриц работают в режиме инвер- 15 тора; если оптоэлектронные элементы основной матрицы 1 работают в режиме повторителя, а оптоэлектронные элементы дополнительной матрицы 2 — в режиме инвертора; если оптоэлектронные элементы основ- 0 ной матрицы 1 работают в режиме инвертора, а оптоэлектронные элементы дополнительной матрицы 2 — в режиме повторителя. При этом в первом и втором варианж после сдвига информации с оптоэлектронных элементов основной матригт 1 на выходах

38 — 41 можно считать сигналы без инверсии, а с Оптоэлектронных элементов дополнительной матрицы 2 на выходах 3841 - с инверсией; в третьем варианте с оптоэлектронных элементов основной матрицы 1 можно считать сигналы с инверсией, а с оптоэлектронных элементов дополнительной матрицы 2» без инверсии.

Двумерный регистр сдвига работает в режиме повторения сигналов, если оптоэлектронные элементы матриц 1, 2 работают в режиме повторителя.

Рассмотрим сдвиг информации в направ- 40 лении + Х при работе двумерного регистра сдвига в режиме повторителя.

Пусть после выполнения первого этапа вышеописанного алгоритма в оптоэлектронном элементе (77-, $ + 4 ) накопи- 45 тельный конденсатор 15 заряжен, т.е. в этот элемент записана информация, а в остальных оптоэлектронных элементах накопительные конденсаторы 15 разряжены.

После выполнения вторго этапа, т.е. считывания и переписи информации в дополнительную матрицу 2, путем включения светового потока со считывающего выхода 16, который, воздействуя на вход 36 оптоэлектронного элемента 9 во всех элементах основной матрицы 1, приведет к тому, что на оптическом выходе 40 оптоэлектронного элемента (7„- 1, у, + 7 ) будет поток высокой интенсивности, т.е. считана информация, так как накопительный конденсатор 15 В этом. элементе заряжен, на оптических выходах 40 в остальных элементах будет поток низкой интенсивности.

Световой поток с выхода 40 оптоэлекч ронного элемента (7 — 7, 5 + 3 ) воздействует на сигнальный вход 26 оптоэлектронного элемента (7 7 y g ) дополнительной матрицы 2, следовательно, в этот элемент переписана информация со сдвигом на один шаг (элемент) в направлении +Х .

После выполнения третьего этапа, т.е. считывания и переписи информации с дополнительной матрицы 2 в основную 1, путем включения светового потока со считывающего выхода 20, который воздействует аналогично вышеописанному, и в результате информации перепишется с оптоэлектронного элемента (7., j +q) в элемент (7 + 4, 7,, + < ). Итак, информация из оптоэлектронного элемента (7, „ + ) сдвинута в направлении + < в оптоэлектронный элемент (7 1 +, 7 + 7).

Один разряд двумерного регистра сдвига состоит из двух оптоэлектронных элементов матрицы, например одного элемента ОснОВнОЙ матрицы 1 (771 ) ) и Од ного из элементов (7 - 1, 1 ), (32 2 ) (" 7 ) (7 q ) дополйительной матрицы 2, в зависимости от направления сдвига информации. При сдвиге в направлении — Х разряд образуют оптаэлектронные элементы (f7 7 ), (1 - 4, $. ), при сдвиге в направлении + X - элементы (7

7 (7 + "т 1д ), при в направлении + у - элементы (77, 1 < ), (12, 7 > + q ), при сдвиге в направлении у -(1,,Д„), (1> Q Ii °

Таким образом, оптоэлектронный двуме >ный регистр сдвига может работать в режимах повторения и инвертирования сигналов, его можно использовать в качестве логического устройства для выполнения, например, таких операций, как инверсия матрицы", "поэлементная дизъюнкция двух матриц", "поэлементная конъюнкция двух матриц ", "сравнение матриц .

Формула изобретения

1. Оптоэлектронный двумерный регистр сдвига, содержащий матрицу оптоэлектронных элементов, электрические сигнальные входи которых соединены с источником управляющего напряжения, и источники параллельного светового потока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения и упрощения конструк555441

1О ции регистра, в него введены дополнительная матрица оптоэлектронных элементов, электрические сигнальные входы которых соединены с введенным дополнительным источником управляющего напряжения, и два управляемых транспаранта, каждый из которых установлен между соответствующим источником параллельного светового потока и соответствующей матрицей оптоэлектронных элементов, сигнальные выходы управляемых транспарантов связаны с оптическими сигнальными входами каждого оптоэлектронного элемента соответствующей матрицы, а считывающие выходы управляемых транспарантов по числу оптических считывающих входов оптоэлектронного элемента связаны с соответствующими оптическими входами каждого оптоэлектронного элемента соответствующей матрицы, причем оптические выходы оптоэлектронных элементов 20 основной матрицы связаны с оптическими сигнальными входами каждого соседнего оптоэлектронного элемента по столбцу и строке дополнительной матрицы, оптические выходы оптоэлектронных элементов которой являются оптическими выходами регистра.

2. Регистр сдвига по п. 1, о т л ича юш ийс я тем, что в нем оптоэлектронный элемент выполнен в виде четырех пар последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей и модуляторов света и накопительного конденсатора, подключенного обкладками ко входам модуляторов света, оптические входы и выходы которых являются соответственно оптическими считывающими входами и оптическими выходами оптоэлектронного элемента, оптические .сигнальные входы которого являются сигнальными входами фотоэлектрических преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР, Ко 262279, МКИ Н 03 К 23/34, 1969г.

2. Катыс Г, П. Оптико-электронная обработка информации, М., 1973, стр. 238, рис. 132 (прототип) .

555441

Г7 28

Составитель Ю. Козлов

Редактор 3. Афанасьева Техред А. Богдан Корректор Ж. Кеслер

Заказ 466/25 Тираж Z62 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4