Оптико-электронное множительное устройство Советский патент 1981 года по МПК G06G9/00 

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 матриц 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 про водимости, сканисторы установлены вдоль соответствующих диагоналей матр цы диафрагм и обращены к ним фоточувствительным слоем, слои делителей на пряжения 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 действия 1. Наиболее близким к предлагаемому является оптико-электронное устройство, содержащее э.лектроннолучевую трубку, управляемыеДиафрагмы и 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 2 . Недостатки указанных множительных устройств - сложность схекы и большой объем оборудования из-за использования электронной трубки или других сканирующих устройств, включение в схе му сумматора параллельного действия светопроводов, малое быстродействие устройств. Цель изобретения - увеличение быстродействия и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронное множительное устройство, содержгицее последовательно установленные на одной оптической оси источник света, коллиматор, первый и второй оптические транспаранты и фотоприемник, введены оптический фильтр, собирательна - оптическая система и цифровой регистрирующий блок,

вход ко орого соединен с выходом фотоприемиика, который входом связан с выход-:.м собирательной оптической системы, вход кот.орой через опти- ческий 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 2 раз, где(и 0,l,2,...w).

На фиг. 1 представлена функциональ ная схема оптико-электронного множи. тельного устройства, на фиг. 2 - оптический фильтр, общий вид, на фиг. 3 .оптический транспарант, сответствующий 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 щая произведению чисел АВ.

Оптико-электронное множительное устройство (фиг. 1) состоит из источника 1 света, коллиматора 2, создающего равномерный световой поток. За коллиматором 2 последовательно располагаются первый и второй оптические транспаранты 3 и 4, оптический фильтр 5, собирательная оптическая система б и фотоэлемент 7. Произведение чисел регистрируется цифровым регистрирующим блоком В, в качестве которого в предлагаемом устройстве может использоваться, например, цифровой вольтмет

Оптические транспаранты 3 и 4 имеют матричную структуру и ото&ражаю перемножаемые двоичные числа. На фиг. 3, 4 и 5 показан конкретный вид транспарантов для чисел iv и В и их произведения АВ. Число А перфорируетс стюлбцами и образует столбцовую матрицу. Число В Образует.строчную матрицу. Разряды строк и столбцов увеличиваются соответственно сверху вниз и слева направо.

Оптический фильтр 5 представляет собой транспарант, имеющий матричную структуру со строками и столбцами отверстий. Число строк и столбцов совпадает с числом разрядов перемножаемых чисел. На фиг. 2 показана струнтура фильтра для перемножения трех разрядных двоичных чисел. Пунктирными линиями 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{и О, 1,2,.. .). Отверстия, расположенные по диагонали под номером W, будут иметь наибольший диаметр уеловных единиц.

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

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 .выражениями W , At

I . Ч- .

где Е - энергия светового пучка, онесенная к единице поверхности и единице времени) Д-Ь - интервал времени наблюдения;

5,.,,5ц- площади отверстий; Я VU N энергии световых пучков, 1) аг и прешедших через отверстия

d-iidj. . 3и диаметрами. Энергия светового пучка, прсяиедшего через отверстие, лежащее на диагонали старшего разряда, соотносится с энергией, проходящей через отверстие Лежащее на диагонали младшего разряда, как

,,,,

где VI 1,2,.. . .

Устройство работает следунадим 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 пука приобретает вид матричной структуры и отображает произведеиие перемножае1«ых чисел, но энергия этого пука 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 светна 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-го и 4-го разрядов, т.е. и И 4. ТогдаWg рано 2 условным единицам, aW4-8 условным единицам. Общая энергия VW равна 10 условным единицам, что в двоич-, ной системе исчисления соответствует произведению выбранных чисел, равному 1010.

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

Формула изобретения

Оптико-электронное множительное устройство, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси источник света, коллиматор, первый и-второй оптические транспаранты и фотоприемник, отличающеес я тем, чтЬ, с целью увеличения быстродействия и упрощения устройства, в него введены оптический фильтр, собирательная оптическая система и

цифровой регистрирующий |лок, jsxofl которого соединен с выходом фотоприемника, который входом связан 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 2 раз, где И 0,1,2,...ш.

Источники информгщии, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 463969, кл. Q06 Р 7/56, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 285350. кл. G06 F 7/56, 1969(прототип) .