Оптическое логическое устройство Советский патент 1976 года по МПК G02F3/00 

Многослойный фотохромный транспарант 5 служит для кратковременного запоминания исходной информации в прямом или обратном коде. Как , известно, фотохромные вещества обладают свойством менять свою оптическую5 нлотность нод воздействием света определенной длины волны. Такую реакцию фотохромного вещества называют его возбуждением или окрашиванием. Вывести фотохромное вещество из состояния возбуждения (обесцве-10 тить) можно облучением его светом другого снектрального состава, чаще всего с длинами волн, лежащими в инфракрасной области. В то же время свет другого спектрального диапазона не влияет вовсе или влияет слабо на 15 состояние фотохромного вещества. Указанные свойства фотохромных материалов используют для записи, считывания и стирания двоичной информации. Следует отметить, что в зависимости от хи- 20 мического состава фотохромного материала длины волн заниси, считывания н стирания могут меняться. В частности, были исследованы два типа органических фотохромных пленок (условно назовем их ФП-1 и ФП-П), ха- 25 рактеристики которых приведены на фиг. 2 На фиг. 2 показана спектральная оптическая плотность возбужденной (а) и невозбужденной (б) пленки ФП-1. Возбуждение плен- зо ки нронзводнлось ультрафиолетовым светом, обесцвечивание - нагревом. Возможно также обесцвечивание нлепки ФП-1 красным светом. Иа фиг. 3 показана спектральная онтичеекая плотность возбужденной (а) и невозбуж- 35 денной (б) фотохромной пленки ФП-П. Возбужденне нленки производилось в оранжевом свете, обесцвечивание - нагревом. Как видно из фиг. 2 и 3, пленки ФП-1 и ФП-П обладают противоположными характеристиками40 возбуждения, причем переходят в возбужденное состояние под действием света разных длин волн. В диапазоне длин волн 500- 570 ммк нлепки этих тинов обладают достаточно хорошим соотношением оптических45 плотностей в возбужденном и невозбужденном состояниях. Многослойный фотохромпый транспарант 5 может состоять, в частности. из двух фотохромных слоев указанных типов (ФП-1 и ФП-П), нанесенных на прозрачную50 нодложку. Картина с исходной информацией 4 представляет собой нлоский транспарант, нанример, из фото- или кинопленки, перфоленты или перфокарты и т. п., на котором исходная55 двоичная информация нанесена в виде прозрачных и непрозрачных элементарных участков. Матрица фотопрнемников 6 служит для приема результирующей картины. Устройство работает следующим образом. Излучение источника света 1 с номощью коллиматора 2 формируется в параллельный световой нучок разномерной нространственной интенсивности. Установленный в данный мо- 65 60 мент на нути светового пучка светофильтр выделяет в спектре излучения источника определенную спектральную область. Далее иучок света, встречая на своем нути картину с исходной информацией 4, нретерневает нространственную амплитудную модуляцию. В зависимости от спектрального состава прошедших через картину с исходной информацией 4 элементарных пучков света они оказывают соответствующее локальное воздействие на многослойный фотохромный транснарапт 5. Будем считать, что многослойный фотохромный транспарант 5 содержит два фотохромных слоя типов ФГ1-1 н ФП-П. Рассмотрим отдельно работу устройства при выполнении различных логических операций, а) Для выполнения операции «НЕ над входной информацией необходимо светофильтры устанавливать в такой носледовательностн на пути светового нучка: сначала ультрафиолетовый светофильтр, затем зеленый. Элементарные ультрафиолетовые лучи вызывают локальное новыщение оптической плотности слоя ФП-1 многослойного транспаранта 5. На слой ФП-П они не влияют. Таким образом, исходная информация записывается иа многослойном фотохромном транснаранте 5 в обратном коде. При смене светофильтра на зеленый происходит считывание, и инвертнрованная исходная картина (информация) регистрируется матрицей фотоириемников 6. б) Онерация «И выполняется следующнм образом. Информация, записанная на картнне с исходной информацней 4, переписывается па второй слой (ФП-П) многослойного фотохромного транснаранта 5 в прямом коде. Для этого на пути светового нучка устанавливается оранжевый светофильтр. Элементарные нучки оранжевого света, нрошедщне через картину с исходной информацией, вызывают локальное понижение оптической нлотности (повышение прозрачности) слоя ФП-П и не влияют на слой ФП-1. Затем картину с исходной информацией 4 убирают, устапавливают ультрафиолетовый светофильтр, и фотохромный транспарант облучают УФ-светом, что вызывает нотемнение всего слоя ФП-1. Одновременно с вводом в устройство повой картины с исходной информацией светофильтр меняется на красный и новая ииформация занисывается в прямом коде на многослойный фотохромный транснарант 5 на слой ФП-1, так как красные элементарные пучки вызывают локальное новышение прозрачности этого слоя, В следующем такте в набор сменных светофильтров 3 устанавливают зеленый фильтр, а картину с исходной информацией убирают. Свет проходит в тех местах многослойного фотохромного транспаранта 5, где в обоих слоях имеются прозрачные элементарные участки. Воснринимаемая матрицей фотонриемников 6 результирующая картина есть конъюнкция двух входных массивов информации (двух картин).

в) Если записать один из входных массивов информации на один из фотохромных слоев в прямом коде по методу, онисанному в п. б), а другой входной массив информации записать на второй слой в обратном коде, например способом, указанным в п. а), то при освещении многослойного фотохромного транспаранта 5 зеленым светом матрицей фотоприёмников 6 воспринимается результирующая картина, являющаяся отрицанием имиликации (запретом по X или Y) от входных картин.

Многослойный фотохромный транспарант 5 может содержать отличное от двух число слоев. Так, наиример, операция «НЕ, которая является нулевой функцией одной переменной, может выиолняться в устройстве и в том случае, когда фотохромный транспарант содержит один фотохромный слой.

Для операции «И, которая является нулевой функцией нескольких переменных, увеличение числа фотохромных слоев в транспаранте равносильно увеличению числа входов устройства логического умножения.

Следует заметить, что время выдержки ультрафиолетового, оранжевого и красного светофильтров должно соответствовать иеобходимому времени экспонирования фотохромных слоев для достаточно глубокой записи или стирания информации. Время выдержки зеленого светофильтра определяется инерционностью фотоприемников. Очистка многослойного фотохромного транспаранта 5 перед выполнением новой логической операции может производиться, например, его нагревом.

Формула изобретения

Оптическое логическое устройство для выполнения логических операций «НЕ, «И, «отрицание импликации над большими массивами исходных двоичных данных (картинами), содержащее источннк света и установленный последовательно на пути светового пучка коллиматор, картину с исходной информацией и матрицу фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит фотохромный транспарант, содержащий по крайней мере два слоя и установленный между картиной с исходной информацией и матрицей фотоириемников, и набор сменных светофильтров, который установлен за коллиматором.

DI 0,6.

а.Ч 0.2500SOO

AlHH/

Фиг.З