Оптоэлектронный функциональныйпРЕОбРАзОВАТЕль Советский патент 1981 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, использующей средства оптической обработки информации, и может быть использовано преимущественно для непрерывного функционального преобразования информации, заданной в виде светового потока. Известны устройства для получения светового потока/ функционально зависимого от исходного светового потока, несущего информацию. Так, например, известен функциональный преобразователь, содержащий диодно-резистивные ячейки, диоды которых соединены с соответствующими движками делителя напряжения, одним выводом соединенного с первым выводом источника напря жения, а другим - с выходным нагру-г зочным резистором, вторым выводом источника опорного напряжения и с после довательно включенными ограничит льным и регулировочным резистором каждой диодно-резистивной ячейки, кроме того, в преобразователь введены оптроны на основе свето/хиодов-фртодиодов по числу диодно-резистивных ячеек фотодиод каждого оптрона включен , встречно-последовательно с соответствующим диодом дйодно-резистивной ячей ки и входом преобразователя, а каждый светодиод оптрона включен между выводом регулировочного резистора соответствующей диодно-резистивной ячейки и первым источником опорного напряжения til . Другой оптоэлектронный функциональный преобразователь, схема которого позволяет одновременное преобразование оптических и электрических сигналов в напряжение Постоянного тока илч в световой поток, содержит операционный усилитель, вход которого через резистор обратной связи соединен с электрическим выходом преобразователя, первым неподвижным контактом переключателя и через соответствующие фотоприемники с разноименными выводами источника постоянного напряжения, каждый из фотоприемников оптически связан через последовательно установленные поглощающий оптический фильтр и светоделительную пластинку с соответствующим оптическим выходом преобразователя и выходом соответствующего светодиода, один из которых анодом, а другой катодом соединены с выходом операционного усилителя через второй неподвижный контакт переключателя. того, в состав функционального преобразователя включены призматичес кие функциональные формирователи с усилителями света на выходной грани, каждый из которых установлен между оптическим выходом преобразователя и соответствующим фотоприемником, и электронный диодно- резистивный функциональный блок, включенный между лходом операционного усилителя и элек трическим входом преобразователя 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий треугольную призму с отражающей гранью и слоем люминофора, нанесенного на другую грань, систему усилителей света, контактирукицих со слоем люминофора, собирающую опти ку на выходе, кроме того, содержащий коммутирующее устройство, связан ное с цепями питания усилителей света. Это устройство как и другие рассмотренные преобразователи, обладает рядом недостатков. Выходная функция, однозначно связанная с входной функцией, представляет собой изменение интенсивности света во времени, не несет пространственной информации, и по существу, реализует одномерный временной канал. Единственно возможной операцией, которую допускает непосредственно смоделированная функция, является фотозлектрическое преобразование. Данный функциональный преобразователь не может успешно при меняться в вычислительной технике, использующей средства оптической обработки информации, которые характеризуются высокой информативностью, простотой проведения многих интеграл ных преобразований, таких, как прямое и обратное преобразования Фурье, свертка, корреляция, дифференцирование и другие. Кроме того, необходимость увеличения количества усилителей света прямо пропорционально усло нению моделируемых функций и повышению точности моделирования, сложност аппроксимации функций, невозможность прямого визуального контроля смодели рованных функций - все это также является недостатками данного.функци нального преобразователя. Цель изобретения - расширение области применения функционального пре образователя за счет обработки двумерных сигналов оптического диапазона. Поставленная цель достигается тем что в оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий треуголь ную призму, выполненную из поглощающего материала, входная грань которо является входом преобразователя, а выходная грань снабжена слоем люмино фора, являющимся оптическим выходом треугольной призмы, и собирающую опт ческую систему, введены волоконнооптическое запоминающее устройство. лок синхронизации, источник перемен-. ого напряжения, генератор сигналов линейно-частотной модуляцией и одомерный акустико-оптический дефлекор, сопряженный с пьезопреобразоваелем, который электрически соединен выходом генератора сигналов с лиейно-частотной модуляцией, вход акустико-оптического дефлектора свяан с оптическим выходом треугольной призмы, а выход акустико-оптического дефлектора оптически связан через последовательно установленные волоконно-оптич:ес ое запоминающее устройство и собирающую оптическую систему с выходом преобразователя, причем питающие В1:1воды волоконно--оптического запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами источника переменного напряжения, который входом соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого подключен к управляю;иему входу генератора сигналов с линейно-частотной модуляцией. Кроме того, волоконно-оптическое запоминающее устройство выполнено в виде регулярного световолоконного блока, на входные торцы световолокон которого нанесен аервый прозрачный фотопроводящий слой, например селеновый, и на их выходные торцы последовательно нанесены слой злектролюминофора и второй прозрачный фотопроводящий слой, первыЯ и второй прозрачные фотопроводящие слои являются соответственно оптическими входом и выходом волоконно-оптического запоминающего устройства и его электрическими питающими выводами. На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь состоит из треуголь ной призмы 1, выполненной из поглощающего материала, у которой имеется входная грань 2, отражающая грань 3, выходная грань, покрытая с.аоем люминофора 4, оптически соединенная с одномерным акустико-оптическим дефлектором 5, волоконно-оптическое запоминающее устройство 6, которое состоит из регулярного световолоконного блока 7, слоя электролюминофора 8, первого 9 и второго 10 прозрачных фотопроводящих слоев, выполненных, например, из селена; преобразователь состоит так)ке из блока 11 синхронизации, источника 12 переменного напряжения, генератора 13 сигналов линейно-частотной модуляцией, пьезопреобразователя 14 и собирающей сиптической системы 15, выход которой является выходом преобразователя. Одномерный акустико-оптический дефлектор 5 показан на чертеже со стороны пьезопрЗобразователя, ультразвуковые волны в -нем направлены вдоль оси X, перпендикулярной плоскости чертежа. Предлагаемый преобразователь работает следующим образом. В трехгранную призму 1 через ее основание 2 вводится входной параллельный пучок света, несущий информацию в виде изменяющейся во времен интенсивности. В связи с тем, что призма 1 выполнена из поглощающего материала, лучи света разной интенс ности отразятся в различных точках tЗтpaжaющeй грани 3 и попадут на слой люминофора 4 на разной высоте от основания 2 призмы 1, образуя при это на люминофоре 4 светящиеся участки, т.е. лучи света с большой интенсивностью проходят в п-эизме 1 больший путь и на более высоком расстоянии от основания 2. образуют на слое люминофора 4 светящийся участок. Пр изменении интенсивности входного по тока света во времени общая светящаяся область люминофора 4 изменяется по высоте прямо пропорционально изм нениям входной функции. Оценим точность соответствия между интенсивностью света Л , прошедшего в призме 1 путь, равный L, и высотой светящейся области люминофора R.Обозначим начальную интенсивность счета через DO. Тогда 3 Зде Р -ЦАе1-В)1, К - коэффициент поглощения мат риала призмы; А иВ-постоянные величины, зависящие от размеров призмы: ij±l. ft- 2Н Е - высота точки выхода луча и призмы, отсчитанная от ее основания; h - размер входной грани (осно вания) призмы; Н - высота выходной грани приз мы. Можно записать OgexP -K(AR4B)r:e , ё - пороговая интенсивность лю минофора, Зо-ее. Для относительной погрешности за пишем constuR, т.е. точность соответствия интенсив ности света высоте светяцейся област R люминофора зависит лишь от ошибки измерения величины ДК, которая може быть измерена с точнортью,превышающ 0,005 мм. Световые потоки, вышедшие из при мы 1, соответствующие в различные моменты времени разным по высоте св тящимся участкам люминофора 4, попадают на дефлектор 5, оптически связанный с призмой 1. В связи с тем, что в дефлектор 5 распространяются ультразвуковые волны, модулированные по закону ЛЧМ, лучи света от люминофора 4, входящие в дефлектор 5 с различными координатами Y, дифрагируют на этой волне и отклоняются дефлектором 5 вдоль координаты X на величину, зависящую от частоты сигнала генератора 13 в данный момент времени. Таким образом, световой поток, являйщийся в исходном состоянии функцией времени, в конечном итоге разворачивается в пространстве с помощью дефлектора 5. Дифрагированные лучи света с выхода дефлектора 5 попаДают на первый фотопроводящий слой 9. Фотопроводящие слои 9 и 10 соединены с источником 12 переменного напряжения и. При включенном источнике 12 переменного напряжения и при отсутствии светового пятна на входе запоминающего устройства 6 выполняется условие , где RJ,- электрическое сопротивление фотопроводящих слоев 9 и 10; Rg- электрическое сопротивление электролюминофора 8. При этом условии электролюминофор 8 не излучает, так как и - RC, где J - ток, протекающий в цепи запоминающего устройства 6. Если на фотопроводящий слой 9 проецируется световое пятно,то сопрютивление его резко падает, т.е. RC- Кэ , при этом электролюминофор 8 начинает высвечивать. Электролюминесцентный свет распространяется как наружу, по закону Ламберта, воспроизводя изображение входного светового пятна на выходе запоминающего устройства 6, так и во внутрь, похщерживая высокую проводимость Селенового слоя. Вследствие обратной световой связ.и на выходе запоминающего устройства 6 при отсутствии светового пятна на его входе наблюдается изображение до тех пор, пока в электрической цепи . действует напряжение U от источника 12, Таким образом развернутая в пространстве с помощью дефлектора 5 временная функция входного оптического сигнала запоминается, создавая пространственное изображение сигнала в виде светящегося образа, функционально зависящего, от входного светового потока, модулированного во времени по интенсивности. Блок 11 синхронизации управляет во времени работой всего функционального преобразователя. Необходимо, чтобы источник 12 переменного напряжения включался одновременно с началом периода работы гене- ратора 13, при этом период сигнала должен быть равен периоду моделируемой функции или моделируемой ее част Изменяя с помощью генератора 13 сигналов вид ультразвуковой волны дефлектора 5, можно моделировать функции, по-разному изменяющиеся в пространственных координатах. Предлагаемый преобразователь вследствие того, что моделируемая функция представлена в нем в виде пространственной картины, позволяет в дальнейшем производить над последней математические операции, характерные для систем оптическрй обработки информации при некогерентном освещении. Кроме того, степень сложности моделируемых функций и требуемая точность их моделирования не ска зываются на каком бы то ни было усло нении самого функционального преобра зователя, а представление самоделированной функции в виде светящегося пространственного изображения позвол ет производить визуальный контроль процесса моделирования. Формула изобретения 1. Оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий треуголь ную призму, выполненную из поглощающего материала, входная грань которой является входом преобразователя на выходную грань нанесен слой люминофора, являющийся оптическим выход треугольной призмы, и собирающую оптическую систему, отличающИ с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя за счет обработки двумерных сигналов, в него введены волоконно-оптическое запоминающее устройство, блок синхро низации, источник переменного напряжения, генератор сигналов с линейночастотной модуляцией и одномерный акустико-оптический дефлектор, сопря женный с пьезопреобразователем, кото рый элект зически соединен с выходом генератора сигналов с линейно-частотной модуляцией, вход акустико-оптического дефлектора связан с оптическим выходом треугольной призмы, а выход акустико-оптического дефлектора оптически связан через последовательно установленные волоконно-оптическое запоминающее устройство и собирающую оптическую систему с выходом преобразователя, причем питающие выводы волоконно-оптического запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами источника переменного напряжения, который входом соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого подключен к управляющему входу генератора сигналов с линейно-частотной модуляцией. 2. Оптоэлектронный функциональный преобразователь по п. 1, отличающий с я тем, что в нем волоконно-оптическое устройство выполнено в виде регулярного световолоконного блока, на входные торцы световолокон которого нанесен первый прозрачный фотопроводящий слой, например селеновый, а на их выходные торцы последовательно нанесены слой электролюминофора и второй прозрачный фотопроводящий слой, первый и второй прозрачные фохопроводящие слои являются соответственно оптическими входом и выходом волоконно-оптического запоминающего устройства и его электрическими питакяцими выводами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 515127, кл. G Об G 9/00, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 519732, кл. G Об G 9/00, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР 309373, кл. G Об G 7/26,.1970 (прототип).

/w