Оптоэлектронный двумерный регистр сдвига Советский патент 1987 года по МПК G11C19/30 

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано в системах обработки и визуальной индикации изоб- ражепий.

Целью изобретения является расширение области применения за счет возможности длительного хранения информации, ее параллельной записи, парал- ю bie по строке и столбцу элементы при- лельиого считывания, сдвига по различным путям и упрощение регистра сдвига.

На фиг,1 представлена структурная схема регистра сдвигаj на фиг.2 - конструкция транспаранта на фиг.З - связи между оптоэлектронными элемен- ТЕМИ памяти в матрицеJ на фиг.4 - варианты реализации оптоэлектронно- го элемента памяти, на фиг.З - вре- мемные диаграммы оптического импульса записи и электрических импульсов на управляющих входах транспаранта при сдвигах в различных направлениях вдоль сторон матрицы оптоэлектронных элемеитов памяти.

Регистр сдвига (фиг.1) содержит транспарант 1, имеющий электрические управляющие входы 2 ,2,2,,2 ,2 и

надлежат разным гр уппам. Электроды элементов 11i (,5) объединены и соединены с управляющим электродом 2 транспаранта 1. При подаче на элек15 трод 2 высокого потенциала элементы 11 транспаранта 1 прозрачны для оптического излучения, а остальные непрозрачны.

Оптические связи между оптоэлек20 тронными элементами 5 памяти матрицы 4 поясняет фиг.З. Каждый элемент 5 имеет оптический тактовый вход 8, оптический информационный вход 13 и оптический выход 14, Оптоэлектрон25 ные элементы 5 памяти, лежащие напротив элементов 11,;, (,5) транс- паранта 1 обозначены соответственно

5с.

На фиг.4 представлена схема перустановленный между источником парал- 30 вого варианта реализации оптоэлеклельного светового потока 3 и матрицей 4 оптоэлектронных элементов 5 памяти.

Свет от источника 3 поступает на оптические входы 6 управляемых эле- ментов транспаранта 1, оптические выходы 7 которых оптически связаны с тактовыми входами 8 соответствующих оптоэлектронных элементов 5 памяти матрицы 4. Совокупность оптических выходов оптоэлектронных элементов 5 матрицы 4 составляет параллельный оптический выход считывания 9 регистра. Информационные оптические входы

10регистра являются параллельным оптическим входом записи.

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

11и конструктивно представляет собой слой электрооптического вещест тза с одной стороны которого нанесен сплошной прозрачньш электрод, (так как первые электроды элементов, транс парапта соединены вместе) соединенный с шиной 12 нулевого потенциала, а с другой стороны нанесены прозрачные электроды в виде квадратных площадок, разделенные .диэлектрическими промежутками и образующие управляемые 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 (,5), обозначены 11i . Элементы в матрице располагаются таким образом, что данный и смеж bie по строке и столбцу элементы при-

надлежат разным гр уппам. Электроды элементов 11i (,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.З. Каждый элемент 5 имеет оптический тактовый вход 8, оптический информационный вход 13 и оптический выход 14, Оптоэлектронные элементы 5 памяти, лежащие напротив элементов 11,;, (,5) транс- паранта 1 обозначены соответственно

5с.

На фиг.4 представлена схема пертронного 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 Q 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, электролюмине.с- центный конденсатор 22 и оптически управляемый ключ 23.

Оптоэлектронный элемент 5 памяти .

0 (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 паде5 ние 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-.

5

шению сопротивления фотоприемника 15 и отпиранию ОЭЗ 17, вследствие чего оптический сигнал с тактового входа 8 поступает на выход 14 на фотоприемник 15. Если теперь с оптического входа связи 13 свет исчезнет, то благодаря оптической связи с выхода ОЭЗ 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 оптих}еском входе 13 оптический сигнал на тактовом входе В не приводит к появлению света на выходе 14, а при наличии оптического сигнала на входе 13 и на тактовом входе В 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.

Двумерный регистр сдвига (фиг.1) может работать в двух режимах: в режиме развёртки светящейся точки

единичный сигнал) по любой траекто- реписать в 5

лишь тот, на т рого появляетс с выхода 7 соо , 11,,, 11j, Таким образом, тельностью поя нала на выхода 11з , 11# , 1 V осуществлять с личных направл ность появлени на выходах 7 э спаранта 1 зад стью электриче ляющих входах 1, так как опт ходах элементо электрические щих входах 2 например, врем трических сигн входах 2 - 2jна информацион 25 для записи опт та 54 памяти п зана на фиг.5 необходимо еди

ии и в режиме сдвига оптической инормации .

I

Рассмотрим сначала работу устройтва в режиме развертки светящейся-, очки по любой траектории. Пусть в сходном состоянии rf& электроде 24 ранспаранта 1 присутствует высокий отенциал, которьй открывает элементы

30 в 5, . в 5,

, о , оп фиг.1). По каж пульсу на вход та 1 происходи нала на один о 35 (в единичном с чала элемент 5 5, опять 5 и ность импульсо торяется. Врем

11

транспаранта 1 и пропускает свет тактовые входы В оптоэлектронных

из него - в 5 , затем , о , опять в 54 н т.д. по фиг.1). По каждому электрическому импульсу на входах 2 - 2 транспаранта 1 происходит сдвиг единичного сигнала на один оптоэлектронный элемент 35 (в единичном состоянии находится сначала элемент 5) , затем 5 , 5-, 5 , 5, опять 5 и т.д.). Последователь- ность импульсов через период Т повторяется. Временные диаграммы имна

элементов 5 памяти (для наглядности 40 пульсов при записи единичного сигна-- элементы 5. памяти и управляемые эле- ла в любую выбранную ячейку 5 и менты 11 заштрихованы на фиг.1, 2

и 3). При подаче импульса света на информационный оптический вход 10 одного из оптоэлектронных элементов 5 памяти в него записывается логическая единица (единичное состояние оптоэлектронного элемента 5 памяти соответствует присутствию света на

дальнейшем его сдвиге вниз, влево и вправо показаны соответственно на фиг.5 б (вниз), фиг.5.в (влево), 45 фиг.5 г (вправо). Комбинируя последовательности управляющих импульсов для различных направлений сдвига по определенному закону и повторяя их во времени, можно производить разверего выходе 14, а нулевое состояние - 50 тку светящейся точки (единичного

отсутствию света на выходе 14) и свет с его выхода 14 воздействует на опти- :ческие входы 13 каждого из четырех соседних с ним элементов 5 , 5 , 5 и 5г подготавливая каждьй из них к переключению в единицу. Но из сосигнала) по любой траектории в плоскости матрицы 4 оптоэлектронных элементов памяти, получая при этом различные изображения. В этом режиме 55 все Оптоэлектронные элементы являются значащими, т.е. съем информации седних элементов , 5,, , 5 и 5 , ле- производится со всех элементов 5, в

то время как в режиме сдвига оптической информации значащими являются

жащих снизу, слева, справа и сверху от данного переключается в единицу

Q

реписать в 5

лишь тот, на тактовом входе 8 которого появляется оптический сигнал с выхода 7 соответствующего элемента , 11,,, 11j, 11з транспаранта 1. Таким образом, управляя последовательностью появления оптического сигнала на выходах элементов 11, 11,. 11з , 11# , 1 V транспаранта 1, можно осуществлять сдвиг изображения в различных направлениях. Последовательность появления оптического сигнала на выходах 7 элементов 1V транспаранта 1 задается последовательностью электрических сигналов на управляющих входах 2 - транспаранта 1, так как оптические импульсы на выходах элементов 11 - повторяют электрические импульсы на управляющих входах 2 транспаранта. Так, например, временная диаграмма электрических сигналов на управляющих входах 2 - 2j и оптического сигнала на информационном входе 10 выбранного 5 для записи оптоэлектронного элемента 54 памяти при сдвиге вверх показана на фиг.5 а (для сдвига вверх необходимо единицу из элемента 54 пе5

0

0 в 5, . в 5,

из него - в 5 , затем , о , опять в 54 н т.д. по фиг.1). По каждому электрическому импульсу на входах 2 - 2 транспаранта 1 происходит сдвиг единичного сигнала на один оптоэлектронный элемент 5 (в единичном состоянии находится сначала элемент 5) , затем 5 , 5-, 5 , 5, опять 5 и т.д.). Последователь- ность импульсов через период Т повторяется. Временные диаграммы им40 пульсов при записи единичного сигна-- ла в любую выбранную ячейку 5 и

дальнейшем его сдвиге вниз, влево и вправо показаны соответственно на фиг.5 б (вниз), фиг.5.в (влево), 45 фиг.5 г (вправо). Комбинируя последовательности управляющих импульсов для различных направлений сдвига по определенному закону и повторяя их во времени, можно производить развер5136

только оптоэлектронные элементы 5 , 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 5 матрицы 4.

Б режиме сдвига оптической информации осями сдвига являются оси X и У (фиг,1), которые повернуты на некоторый угол относительно сторон матрицы 4. Матрица 4 на фиг.1 имеет размер оптоэлектронных элементов (хотя возможен произвольный размер tn, где шип кратны числу 5), но так как не все элементы являются значащими в режиме сдвига, а лишь элементы 5 5 то сдвиг информации рассматривается в матрице размером со значащими элементами, обведенныи в крулски (фиг.1). Запись информации в матрицу производится при наличии высокЬго 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 оси У (фиг.1) на один значащий разряд. Из фиг,1 видно, что существует три кратчайших пути осуществления этого сдвига, предполагающие переключение элементов матрицы 4 в следуюей последовательности: 54 5 - 5г - 5 5 -- 5з - 5f - 54; 64 - 5 - 5f - 5.

Но кроме этих кратчайших,существует множество других путей осуществления данного сдвига, например 54 - 5 - 5х| -5.-52-5 (фиг,1) или юбой 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 X,

Рассмотрим еще последовательный сдвиг на одну позицию вверх по оси У и на две позиции вправо по оси X, Этот сдвиг можно осуществить, например, по пути 5 -5j-52-5 -5 -5 -5 - 5j--5 (фиг. 1) . В этом случае происходит высвечивание промежуточных поожений сдвигаемого изображения, т.е. при наблюдении создается впечатление

6

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 одну позицию вверх по оси У и на две позиции вправо по оси X, необходимо сдвигать, например, по следующему пути: 5 -5 -5 -5 -53-5. , Таким

образом, можно программным путем задавать самые различные пути .всевозможных сдвигов.

20

Формула изобретения

5

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 стро0 ке и столбцу, транспарант, выполненный в виде матрицы управляющих элементов, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала регистра, и источник светового потока,

5 отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности длительного хранения информации, ее параллельной записи, параллельного.

0 считывания, сдвига по различным путям и упрощение регистра сдвига,-оптический тактовый вход каждого эле- мента памяти оптически связан с источником светового потока через со5 ответствующие управляющие элементы транспаранта, а оптические информационные вход и выход являются соответствующими информационными входом И выходом регистра сдвига, вторые

0 выводы данного и смежных, по строке и столбцу управляющих элементов является соответствующими управляющими входами регистра сдвига, причем вто з рой вывод данного управляющего эле5 мента является i-м тактовым входом регистра сдвига (), а вторые выводы управляющих элементов смежных с данным по строке и столбцу - другими тактовыми входами регистра сдвига.

2. Регистр по п.1,0 т л и ча - ю Щ и и с я тем, что оптоэлектрон- ный элемент памяти состоит из фотоприемника и оптоэлектронного затво- ра, причем первый вывод фотоприемника является первьм входом питания элемента.памяти, второй вывод соединен с первым выводом оптоэлектронного затвора, второй вывод которого яв 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 опто- электролного затвора являются соответственно оптическими тактовым входом и информационным выходом элемента памяти,

3. Регистр по п.1, отличающий с я тем, что оптоэлектрон- ный элемент памяти состоит ,из фототиристора, Ьветодиода и оптически управляемого ключа, причем анод фото- .тиристора является первым выводом питания элемента памяти, оптический вход - оптическим информационным входом элемента памяти, а катод соединен с анодом светодиода, оптический

10

616348

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 ПОП.1, отлича- ю щ и и с я тем, что оптоэлектрон- ный элемент памяти состоит из фотоприемника, электролюминесцентного конденсатора и оптически управляемого 15 ключа, причем первый вывод фотоприемника является первым входом питания элемента памяти, оптический вход - оптическим -информационным входом эле- . мента памяти, а второй вывод соединен 20 с первым выводом электролюминесцентного конденсатора, оптический выход которого соединен с оптическим входом фотоприемника и является оптическим выходом элемента памяти, а второй 5 вывод соединен с первым выводом оптически управляемого ключа, второй вывод которого является вторым входом питания элемента памяти, а оптический вход - оптическим тактовым входом 0 элемента памяти.

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

2 2ггз2ч 25

Элентроаптическое

/

X

к

I I

z;

о/

tu

«

0.

л

(Чя

м

У,

«

Ъ, . «

, ,,

Ч, %

ug.S

-Н-

1

I I

и

I т

TSU

1

т

I I

г;

/Х

Редактор Н.Лазаренко

Составитель А.Дерюгин Техред.М.Дидык

Заказ 6297/52Тираж 588Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Корректор Г.Решетник