Оптоэлектронное суммирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК G06E3/00 

о

о

к: ос

ю

J

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-триггёра 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, п блоков счетных динамических Т-триггеров 3i, 82, ..., Зп картинного типа (где индексы 1, 2п означают порядковый номер блока, соответствующий порядковому номеру разрядного среза начиная со среза с младшим весом), соответственно со счетными динамическими параллельнь1ми оптическими входами 4i, 42, ..., 4п, параллельными оптическими входами

5i, 525п подпитки световой энергией и

параллельными оптическими выходами 6i, 62бп, причем счетный динамический параллельный оптический вход 4i первого блока 3i счетного динамического Т-триггера картинного типа является параллельным оптическим входом устройства, параллельные оптические входы 5i, 625п подпитки

световой энергией блоков 3i, За, ,.., Зп связаны с оптическим выходом первого поляpnaafopa 2, счетные динамические

параллельные оптические входы 42 4п

соответственно блоков 32Зп соединены

с параллельными оптическими выходами предыдущих блоков 3i3n-i, .параллельные оптические выходы 6i, 626п соответственно блоков 3i, 32 Зп являются

разрядными выходами устройства.

Каждый из блоков 3i, 32, .;., Зп счетных динамических Т-триггеров картинного типа содержит первый l и второй 72 D-триггерызащелки картинного типа с информационными параллельными оптическими входами 8г и 82, управляющими входами 9i и 92, прямыми 10i и 102 и инверсными 11i и 112

параллельными оптическими выходами, оптически управляемый переключатель 12 световых потоков с сигнальным параллельным оптическим входом, связанным с

параллельным оптическим входом 5 подпитки световой энергией блока 3, управляющим входом, связанным со счетным динамическим параллельным оптическим входом 4 блока 3, прямым и инверсным сигнальными

0 выходами, которые связаны с управляющими, входами 9i и 92 первого 7i и второго 72 О-триггеров-защеток, прямой параллельный оптический выход 10i первого 6-триггера-защелки 7i соединен с параллельн151М

5 оптическим входом первого 13i светоделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с первым параллельным оптическим входом первого светообьединителя 14, второй параллельный оптический выход первого 13i светоделителя является информационным параллельным оптическим входом 82 второго D-триггера-защелки 72, инверсный параллельный оптический выход 112 которого является параллельным оптическим входом второгр 132 светоделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с информационным параллельным оптическим входом 8i первого D-триггера-защелкм 7i, а второй параллельный оптический выход второго 132 светоделителя связан с вторым параллельным оптическим входом первого светоделителя 14, первый параллельный оп5 тический выход которого является разрядным 6 выходом устройства, а второй -. выходом блока 3.

D-триггер-защелка 7 картинного типа содержит второй светообъединитель 15, параллельный оптический выход которого связан с управляющим оптическим входом первого транспаранта 16, сигнальный параллельный ог1тичес ий вход которого связан с параллельным оптическим выходом

5 второго поляризатора 17 плоскопараллельного света, вход которого является управляющим входом 9i первого D-триггеразащелки 7i, 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

5 которых связаны соответственно с инверсным 111 параллельным оптическим выходом первого D-триггера-защелки 71.и оптическим параллельным входом четвертого 21 светоделителя, первый выход которого является прямым параллельным выходом 10i

первого D-триггера-защелки 7i. второй выход посредством отражателей связан с первым оптическим параллельным входом второго светоделителя 15, второй параллельный оптический вход которого является информационным входом 8i первого Dтриггера-защелки 7i.

Оптически управляемый переключатель 12 световых потоков содержит второй оптически управляемый транспарант 22, управляюЩий 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, выходи которых являются соответственно прямым и инверсным параллельными оптическими выходами оптически управляемого переключателя 12 световых потоков.

Устройство, работает следующим образом.

Работу предлагаемого устройства, выполняющего фактически функциюсчетчика в глубину картинного типа,поясним на прммеое 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 О, т.е. исключен случай, когда входная оптическая цифровая картина представлена совокупностью оптических сигналов с уровнями О и 1 в разных точках картины.

В исходном состоянии источник 1 плоскопараллельного излучения погашен, поэтому на параллельном оптическом входе подпитки световой энергк1ей 5 блока 3 отсутствует световой поток, а следовательно, он отсутствует и на сигнальном параллельном оптическом входе второго оптически управляемого транспаранту (ОУТ) 22 переключателя 12 светового потока. Работа ОУТ основана на том принципе, что изображение, поступающее на его внешний параллельный оптический вход, являющийся управляющим входом удла 12 и счетным динамическим параллельным оптическим входом 4 блока 3, объединяется ,с изображением, поступающим на сигнальный параллельный оптический вход второго ОУТ 22. Следовательно, отсутствие светового потока на входе 5 блока 3 приводит к его

отсутствию на параллельном оптическом выходе ОУТ 22, выходах пятого светоделителя 23, выходах третьего 24 и четвертого 26 анализаторов, являющихся прямым и инверсным выходами оптически управляемого переключателя 12 светового потока. Работа первого 7i и второго 72 D-триггеров-защелок-картинного типа возможна только при наличии светового потока на управляющих

0 входах 9i и 92 соответственно первого 7i и второго 72 узлов. Поскольку световой поток отсутствует на этих входах, то на прямых и инверсных выходах lOi, 111 102 и 112 отсутCTsyef световой поток.

5 Таким образом, вход 5 блока 3 счетного динамического Т-триггера картинного типа выполняет функцию входа Сброс триггера, активным является совокупность оптических сигналов с уровнем О (R-вход),

0 соответствующая выключенному состоянию источника 1 света.

Поступление совокупности оптических сигналов уровня 1 на вход 5 блока 3, которая предварительно была поляризована поляризатором 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 параллель.

0 ным оптическим входом 92 второго D-триггера-защелки 72, в то время, как на выходе третьего 24 анализатора узла 12, являющегося управляющим параллельным оптическим входом 9i первого D-триггера-защелки

5 7i, световой поток отсутствует. Таким образом, первый D-триггер-защелка 7i не подготовлен к работе, а второй D-триггерзащелка 72 находится в рабочем состоянии. Поэтому на прямом 10i и инверсном 111

0 выходах первого D-триггера-защелки 7i устанавливается совокупность оптических сигналов с уровнем О, на прямом выходе 102 второго О-триггера-защелки 72, в результате поступления на его информационный вход 82 светового потока с уровнем О с выхода 10i устанавливается также световой поток с уровнем интенсивности О, но на инверсном выходе 112 формируется олтическая картина с интенсивностью оптических сигналов 1. На выходе 6 блока 3 устанавливается световой поток с уровнем

1.

При поступлении совокупности оптических сигналов с уровнями сигналов 1 на

5 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

О, что приводит в рабочее состояние первый D-триггер-защелку 7i и включает второй D-триггер-защелку 72. Поскольку на информационный параллельный оптический вход 8i первого узла 7i поступает путем обратной связи через отражатели с выхода второго светоделителя 132 световой поток уровня 1, то на прямом выходе 10i первого узла 7i формируется световой поток с уровнем 1, который через первый светоделитедь 13i, отражатели и первый светообьединитель 14 совместно с совокупностью оптических сигналов с инверсного . 11 выхода второго D-триггера-защелки 72 с уровнем О за счет выключенного состояния второго .узла 72 передается на выход б блока 3.

По заднему фронту импульса светового потока (выключения), поступающего на вход 4 блока 3, происходит смена режимов работы первого 7i и второго 72 О-триггера-защелки, т.е. перезапись совокупности оптических сигналов с прямого выхода 10i первого узла71 во второй узел 72 и сброс предыдущего состояния прямого 10i и инверсного 111 выходов узла 7i, Таким образом, на выходах узлов 7i и 72 устанавливается световой поток со следующими уровнями: 10i, О, 102 - 1. Следовательно, на выходе первого светообъединителя 14, являющегося выходом б 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 включает первый узел 7i путем подачи на его управляющий вход 9i светового потока с уровнем 1 и выключает второй узел 72 путем подачи на его управляющий вход §2 светового потока с уровнем О.

Поскольку на информационный параллельный оптический вход первого 7i узла поступает путем обратной связи через отражатели с выхода второго светоделителя 132 световой поток с уровнем О, то на прямом выходе 10i первого узла 7i формируется световой поток с уровнем О, который через первый светоделитель 13i, отражатели и первый светообьединитель 14 совместно с совокупностью огттических сигналов с инверсного выхода 112 второго узла 72 с уровнем О за счет выключенного состояния второго узла 72 передается на выход 6 блока

3.

По заднему фронту импульса светового потока, поступающего на вход 4 блока 3, происходит смена режимов работы первого 7i и второго 72 узлов, приводящая к появлению на инверсном выходе 112 второго узла 72 совокупности оптических сигналов с уровнем 1, а на выходах 10i, 11i и 102 - с уровнем О. Cлeдoвafeльнo, на выходе 6

блока 3 происходит переключение из состояния О 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.

5 Необходимость представления выходной совокупности оптических сигналов 6 блока 3 как объединения совокупностей оптических сигналов с прямого выхода 10i узла 7i и инверсного выхода 112 узла 72 следует из

0 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 блока 3.

При поступлении на вход 4i последова

0 тельности оптических цифровых картин при включенном источнике 1 светового излучения устройство работает следующим образом.

Количество п выходов 6i, 626п устройства рассчитано на последовательность из () входных оптических цифровых картин, где веса параллельных оптических выходов Т-триггеров 3i, 32Зп соответственно 2°, ,.

0 После начальной установки триггеров 3i, 32, ..., Зп устройства в нулевое состояние путем гашения источника 1 света на выходах 6i, 62, ..., бп сформированы оптические цифровые картины, представленные сово5 купностью оптических сигналов с уровнями О. При подаче первой оптической цифровой картины на вход 4т устройства на выходе 6i первого Т-триггера 3i устанавливается поступившая с входа оптическая ин0 формационная картина, а на параллельных

оптических выходах б26п остаются те же

оптические цифровые картины, что были и в предыдущий момент времени. После подачи следующей оптической цифровой картины на вход 4i устройства происходит изменение состояния выходной совокупности-оптических сигналов на выходе 6i на противоположное в той ее области, которой соответствует область с уровнями 1 входной оптической цифровой картины. При

этом в случае совпадения областей с уробнями 1 во входной совокупности оптических сигналов, поступающей в момент времени ti на вход 4i, и выхЬдной совокупности оптических сигналов на выходе 6г узла 3i, сформированной на предыдущем (t-1)-M такте работы устройства, кроме сброса в состояние О соответствующей облаctи выходной оптической цифровой картины на выходе 6i, происходит возбуждение входа 42 блока За и установка на выходе б2 второго блока За устройства состояния 1 аналогичной области выходной оптической цифровбй картины. Работа устройства на последующих тактах осуществляется аналогичным образом.

На фиг. 4 приведены совокупности оптических цифровых картин, поступакэщих на вход 4i устройства и получаемых на его выходах 6i и б2 за три (t 3) таюга работы.

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

Формула изобретения f-Оптозлектронное суммирующее устройство, содержащее источник плоскопараллельного излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения суммирования последовательности оптических цифровых картин и области применения, в него введены первый поляризатор, п 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 оптическим входом, связанным с параллельным оптическим входом подпитки световой энергией Т-триггера, управляющим входом, связанным со счетным динамическим параллельным оптическим входом Ттриггера, прямым и инверсным сигнальными выходами, которые связаны с управляющимися входами соответственно

первого и второго D-триггеров-защелок, прямой параллельный выход первого Dтриггера-защелки соединен с параллельным оптическим входом первого светоделителя, первый параллельный оптический выход которого посредством отражателей связан с первым параллельным оптическим входом первого светообъединитедя. второй параллельный оптический вы- .

0 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 р-триггера-защелки, а второй

0 параллельный оптический выход второго светоделителя-с вторым параллельным оптическим входом первого светообьединителя, 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 устройст; ва, счетный динамический параллельный

0 оптический вход каждого последующего Ттриггера связан с параллельным оптическим выходом предыдущего Т-триггера, параллельные оптические входы подпитки световой знергии п Т-триггеров соединены

5 с оптическим выходом первого поляризатора, параллельный оптический вход которого связан с выходом источника излучения.

2.,Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее- с я тем, что D-триггер-защелка картинного

0 типа содержит второй светообъединитель, первый оптический управляющий транспарант, второй поляризатор, третий и четвертый светоделители, первый и второй анализаторы, причем параллельный оптйче5 скитй выход второго светообьединителя связан с управляющим параллельным оптическим входом первого оптически управляемого транспаранта, сигнальный параллельный оптический вход которого

0 связан с параллельным оптическим выходом второго поляризатора, вход KOTOpioro является управляющим входом D-триггеразащелки, параллельный оптический выход первого транспаранта связан с параллельным оптическим входом третьего светоделителя, первый и второй параллельные оптические выходы которого связаны с оптическими входами соответственно первого и второго анализаторов, выходы которых связаны соответственно с инверсным параллельным оптическим выходом D-триггера-защелки и оптическим параллельным входом четвертого светоделителя, первый выход которого является прямым параллельным оптическим выходом D-триггеразащелки, второй выход посредством отражателей связан с первым оптическим параллельным входом второго светообъединителя, второй параллельный вход которого является информационным входом D-триггера-защелки.

3. Устройство по п. 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 оптические входы и параллельный оптический выход второго оптически управляемого транспаранта связаны соответственно с управляющим и сигнальным входами переключателя и параллельным оптическим входом пятого светоделителя, первый и второй параллельные оптические выходы которого связаны с оптическими входами соответственно третьего и четвертого анализаторов, выходы которых являются соответственно прямым и инверсным параллельными оптическими выходами оптически управля-. емого переключателя световых потоков.

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

9,Q3t

A

M

УЛ

t-2 tZ dx.fii Вых. 61 ВшВг