Оптико-электронное множительное устройство

 

Союз Соаетскик

Социалистическик

Респубннк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 300881,Бюллетень Н9 32

Дата опубликования описания 300881 (51) М. К.

906 G 9/00

Госудврственный комитет

СССР по делом изобретений и открытий (53}УДК 681.33Ь.S (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Иванов н Ю. Н. Ищенко (1

Кубанский государственный университет

=- л (71) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к оптикоэлектронике, и может быть использовано при изготовлении вычислительной техники оптического направления.

Известно оптико-электронное множи,тельное устройство, содержащее матрицу диафрагм, сканисторы, источник постоянного тока, генератор треугольных импульсов, первым выходом соединенный с одними входами сумматора параллельного действия, причем каждый сканистор выполнен в виде трехслойной полупроводниковой структуры, например, со слоями с чередующимися типами проводимости, сканисторы установлены вдоль соответствующих диагоналей матрицы диафрагм н обращены к ннм фоточувствительным слоем, слои делителей напряжения сканисторов соединены между собой последовательно и подключены к источнику постоянного тока, связанному со вторым входом генератора треугольных импульсов, а выводы фоточувствительных слоев каждого сканистора соединены соответственно с другими входами сумматора параллельного дейст вия (1 |.

Наиболее близким к предлагаемому является оптико-электронное устройство, содержащее электроннолучевую трубку, управляемые диафрагмы N светопроводы, в котором арифметическая операция умножения двоичных чисел. выполняется с .помощью группы светово, дов, расположенных вдоль побочных диагоналей матрицы управляемых диафрагм, помещенных перед экраном трубки и связанных с фоточувствительными входами сумматора параллельного действия f2 ).

Недостатки указанных множительных устройств — сложность схемы и большой объем оборудования из-за использования электронной трубки или других сканирующих устройств, включение в схему сумматора параллельного действия светопроводов, малое быстродействие устройств.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронное множительное устройство, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси источник света, коллиматар, первый и второй оптические транспаранты и фотоприемник, введены оптический фильтр, собирательная. оптическая система и цифровой регистрирующий блок, 860098 вход ко орого соединен с выходом фотоприемника, который входом связан с выход:м собирательной оптической системы, вход которой через опти-ческий фильтр связан с выходом второго оптического транспаранта, причем оптический фильтр выполнен в виде матричного оптического транспаранта, у которого диаметры соседних светопро" пускающих ячеек, расположенных в строках и столбцах матрицы, изменяются в отношении 2 " раз, где(и = 0,1,2,...>и).

На фиг. 1 представлена функциональ ная схема оптико-электронного множи-. тельного устройства, на Фиг. 2 — оптический фильтр, общий вид, на фиг. 3— ,оптический транспарант, сответ— ствующий первому сомножителю А; на фиг. 4 — то же, соответствует второму сомножителю В; на фиг ° 5 — картина, получающаяся при прохождении света через два транспаранта и соответствую- о щая произведению чисел АВ.

Оптико-электронное множительное устройство (фиг. 1) состоит из источника 1 света, коллиматора 2, создающего равномерный световой поток. За 25 коллиматором 2 последовательно располагаются первый и второй оптические транспаранты 3 и 4, оптический фильтр

5, собирательная оптическая система б и фотоэлемент 7. Произведение чисел ЗО регистрируется цифровым регистрирующим блоком 8, в качестве которого в предлагаЕмом устройстве может использоваться, например, цифровой вольтметр

Оптические транспаранты 3 и 4 имеют матричную структуру и отображают перемножаемые двоичные числа. На фиг. 3, 4 и 5 показан конкретный вид транспарантов для чисел A и В и их произведения AB. Число А перфорируется столбцами и образует столбцовую мат- 4О рицу. Число В образует строчную матрицу. Разряды строк и столбцовувеличиваются соответственно сверху вниз и слева направо.

Оптический фильтр 5 представляет ф5 собой транспарант, имеющий матричную структуру со строками и столбцами отверстий. Число строк и столбцов совпадает с числом разрядов перемножаемых чисел. На фиг. 2 показана струк- $Q тура фильтра для перемножения трехразрядных двоичных чисел. Пунктирными линиямй показана главная и побочные диагонали фильтра-маски, где расположены, отверстия одинакового диаметра.

Диаметры отверстий, расположенных на соседних диагоналях фильтра, отличаются друг от друга в 2" раз(й= О, 1,2,..., ф Отверстия, расположенные по диагонали под номером N, будут иметь наибольший диаметр d = 2 усло-, 60 вных единиц.

Такой выбор диаметров отверстий обуславливает пропускание светового потока пропорционально весовому зна чению разрядов цифр в произведении. ф$

5,+„,,5и— а„,%,„„ йи

Структура фильтра 5 в совокупности с коллиматором 2 света и фотоэлементом 7 позволяет интегрировать поток по всем каналам оптического тракта, увеличивая тем самым быстродействие.

Энергия светового потока, проходящего через любое отверстие на диагонали фильтра-маски 5, определяется выр аже ниями %„= 6 5„д t

1 и ид где E — энергия светового пучка, отнесенная к единице поверхности и единице времени, интервал времени наблюдения; площади отверстий; энергии световых пучков, прошедших через отверстия

Q< d ... d„ñ диаметрами.

Энергия светового пучка, прошедшего через отверстие, лежащее на диагонали старшего разряда, соотносится с энергией, проходящей через отверстие, лежащее на диагонали младшего разряда, как р и-1

И > где И= 1,2,... e .

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника света попадает на коллиматор 2, из которого выходит параллельный и однородный пучок света. Этот световой пучок проходит через совмещенные транспаранты

3 и 4, при этом сечение светового пучка приобретает вид матричной структуры и отображает произведение перемножаемых чисел, но энергия этого пучка не пропорциональна произведению чисел. Проходя далее через фильтр 5, световой пучок трансфСрмируется, частично поглощается и превращается в световой пучок, энергия которого пропорциональна произведению чисел.

Собирательная оптическая система б посылает свет на фотоэлемент 7, который преобразует свет в электрический сигнал. Напряжение на выходе фотоэлемента 7 пропорционально энергии светового пучка, а потому пропорционально произведению чисел. Цифровой вольтметр 8 регистрирует по шкале, проградуированной в двоичных числах, результат аналогового произведения чисел.

В случае получения произведения двух чисел А(010) фиг. 3 и В (101) фиг. 4 в матрице-произведении фиг. 5 свет будет проходить только по одной ячейке в диагоналях 2-ro и 4-го разрядов, т.е. п=2 и >1=4. Тогда%2 рав-. но 2 условным единицам, а%4-8 условным единицам. Общая энергия Ф равна

10 условным единицам, что в двоичной системе исчисления соответствует произведению выбранных чисел, равному 1010.

860098

Время выполнения операции перемножейия определяется только временем прохождения света вдоль оптического тракта, которое ничтожно мало, и вре менем срабатывания фотоэлемента 7 и цифрового вольтметра 8. 5

Формула изобретения

Оптико-электронное множительное устройство, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси источник света, коллиматор, первый и второй оптические транспаранты и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстроденствия и упрощения устройства, в него введены оптический фильтр, собирательная оптическая система и цифровой регистрирующий блок, вход которого соединен с выходом фотоприемника, который входом с вяз ан с выходом собирательной оптической системы, вход которой через оптический фильтр связан с выходом второго оптического транспаранта, причем оптический фильтр выполнен в виде матричного оптического транспаранта, у которого диаметры соседних светопропускающих ячеек, расположенных в строках и столбцах матрицы, изменяются в отношении 2н раз, где н= 0,1,2,...e.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 463969, кл. 6 06 Г 7/56, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

У 285350, кл. G06 F 7/56, 1969(про тотип).

860098

ФЬЮ

Составитель Ю. Козлов

Редактор Н.Бушаева Техред Т. Маточка Корректор A. Ференц

Заказ 7550/32 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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