Матричный электронно-оптический транспарант Советский патент 1983 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пространственным модуляторам света управляемым транспарантам (УТ) с электронно-лучевой адресацией, которые могут быть использованы в электронно-оптической вычислительной системе для записи, хранения, отображения и обработки двумерных массивов информации (например, перемножения j фурье-преобразования и др.).

Известны электронно-оптические управляемые транспаранты на кристалле типа ДКДР с электронно-лучевой адресацией, содержащие вакуумную колбу, снабженную входным и выходным окнами, электронную записи, кристалл мишени, электронную пушку стирания, прозрачный проводящий электрод, источники питания ijДля нормального функционирования такого управляемого транспаранта необходимо охлаждение материала мишени до минус , которое осуществляется при помощи элементов Пельтве. Это усложняет конструкцию и не по- зволяет получить хорошую степень разрушения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является матричный электронно-оптический транспарант, который содержит вакуумную колбу, в которой размещены электронная пушка записи двумерного массива информации, блок отклонения электронного пучка и матричныйэкран, выполненный в виде блока канальных

10 электронных умножителей с фотохромными элементами внутри соответствующих каналов умножителей. Причем-фотохромные элементы выполнены в виде волоконных световодов, которые имеют

15 форму цилиндра с образующей типа гипоциклоиды, а на боковую поверхность световодов нанесен катодолюминофорный материал. В известном транспаранте реализована локальная

20 последовательная во времени запись информации электронным лучом пушки. При этом подготовку к записи и воспроизведение можно производить параллельно по всем элементам с по25мощью световых пучков различной длины волны f 2 J.

Однако в известном транспаранте из-за последовательной организации записи время записи массива инфор30мации велико. Действительно, при

времени записи одного элемента 10 с .{ограничивается временем просветления фотохромного световода типичными источниками УФ-света) и числе элементов 10 ° цикл записи составляет 1 с, что в ряде случаев не позволяет организовать обработку информации в реальном времени. В известном транспаранте невозможно записать массив информации в виде изображения без предварительного его преобразования, локально изменить информацию в процессе записи {например, ввести в массив информации метки, символы, вспомогательные тестов изображения и т.д.), что сужает его функциональные возможности. Кроме того, из-за однократного прохода свтового пучка воспроизведения через матричный экран снижается энергетическая эффективность использования источника записи.

Цель изобретения - уменьшение времени записи информации, увеличение контраста выходного изображения и расширение области применения за счет прямого ввода оптической информации в транспарант..,

Поставленная цель достигается тем, что в матричный электронно-оптический транспарант, содержащий вакуумную колбу, входное окно которой оптически связано с информационным световым пучком, а выходное окно оптически связано с опорным световым пучком, вакуумная колба снабжена электронной пушкой записи, блоком отклонения электронного пучка и матричным блоком канальных электронных умножителей, каждый из которых состоит из цилиндрического фотохромного световода, на боковую поверхность которого нанесен слой катодолюминофорного материала, а образующей которого является гипоциклоида, входные торцы цилиндрических фотохромных световодов образуют мишень, которая связана с входным электронным пучком и электронным пучком пушки записи, а выходные торцы цилиндрических фотохромных световодов выходного окна расположены в плоскости , вакуумной колбы, причем к мишени подключены одни выводы источников низкого и высокого напряжения, други выводы которых через первый переключатель соединены с входным окном вакуумной колбы, а между мишенью и выходным окном включен через второй переключатель источник питания блока канальных электронных умножителей, введены фото.катод и ускоряющая катушка переноса электронного изображения расположенная между фотокатодом и мишенью, причем фотокатод нанесен на внутреннюю поверхность входного окна, а на входные торцы цилиндрических фотохромных световодов нанесены последовательно слои катодолюминофора и металлической пленки.

На фиг. 1 изображен транспарант, общий ВИД} на фиг. 2 - канал электроного умножителя с фотохромным световодом ,

Матричный электронно-оптический транспарант содержит вакуумную колбу 1, электронную пушку 2, блок 3 отклонения электронного пучка, фотокатод 4, нанесенный на внутреннюю поверхность входного окна колбы 1, катушку 5 переноса электронного изображения с фотокатода на мишень б, матричный блок канальных электронных умножителей 7, к которым параллельно подведено напряжение от источника 8, а для питания фотокатода в двух режимах использованы источники 9 высокого напряжения {ВН) и источник 10 низкого напряжения (НН).

Внутри каждого канала умножителя размещен оптический световод 11 из фотохромного материала (ФХМ) в виде цилиндра, входной торец которого со стороны фотокатода 4 последовательно покрыт слоем катодолюминофора 12 и металлической пленкой 13. „

Электронный пучок 14 эмитирует ся фотокатодом 4 и переносится магнитным полем катушки 5. На фотокатод 4 направляется информационный пучок 15 света, который в зависимости от режима работы транспаранта переносит входное изображение (двумерный массив информацииJ или световой пучок подготовки транспаранта к записи. С обратной стороны вакуумная колба 1 освещается опорным световым пучком 16, который после двойного прохода по оптическому волокну световода 11 формирует требуемое изображение 17. Кроме того, матричный электроннооптический транспарант содержит первый 18 и второй 19 трехпозиционные переключатели.

Работа транспаранта во времени имеет три режима: подготовка к записи, запись и считывание информации.

В режиме подготовки к записи на фотокатод 4 направляется пучок 15 света с равноамплитудным распределением, между фотокатодом 4 и мишенью б подключается посредством переключателей 18 и 19 в позиции а источник 9 высокого напряжения, на блок канальных умножителей 7 напряжение не подается (источник 8 отключен). Фотокатод 4 эмитирует электронный пучок 14, который ускоряется напряжением источника 9 и возбуждает через металлическую пленку 13 катодолкминофор 12 на .торцах световодов 11 из ФХМ, Длина волны излучения выбрана такой, что вызывает уменьшение

прозрачности световодов 11, т.е. переводит.транспарант в непрозрачное состояние. При этом электронный пучок пушки 2, сканируя в соответствии с законом напряжения раздертки блока 3 отклонения по торцам фотохромных элементов 11, ускоряет процесс подготовки транспаранта к записи за счет возбуждения слоя катодолюминофора 12.

В режиме записи на фотокатод 4 подается низкое напряжение, т.е. подключается источник 10, а к блоку канальных умножителей подводится напряжение от источника 8. Далее фотокатод 4 освещается пучком света, модулированным по интенсивности в. пространстве в соответствии с переносимой двумерной инфо ацией. Электронные пучки 14,. .эмитируемые; фотокатодом 4, попадают навход канала электронного умножителя 1, одновременно возбуждая свечение катодолюминофора 12 на боковой поверхности световода 11 из ФХМ за счет вторичных электронов. Свечение катодолюминофора 12, проникая в световод 11, вызывает его просветление, пропорциональное току электронного луча 14. Причем электронный луч пушки 2 может быть использован для локальной записи в массив информации меток, символов, вспомогательных тестов и т.д. При этом для просветления (запись 1) используется пучок с низко скоростью электронов, а для затемнения (запись О) - пучок с высокой скоростью электронов.

В режиме воспроизведения У считывания информации ) с фотокатода 4 и блока канальных умножителей 7 снимаются напряжения, при этом выходные торцы световодов 11 освещаются опорным пучком 16 света. Локальная в в пространстве интенсивность выходного излучения 17 будет равна произведению локальной интенсивности опорного излученияна локальную прозрачность мишени 6.

Металлизация торцов световодов 11 в канальных умножителях 7 позволяет считывать информацию после двойного прохода опорного пуч-ка 16, что увеличивает контраст (т.е. отношение максимальной прозрачности к минимальной) транспаранта при той же, что и у прототипа, длине фотохромных световодов 11.

Действительно, локальный в пространстве опорный пучок 16 затухает при одном проходе на величину exp(-ci.l), где с6- удельное ослабление интенсивности света на единицу длины фотохромного световода lit 1 - длина канального световода 11 из ФХМ, а при ДВО.ЙНОМ проходе проэт рачность канального световода 11

составляет exp(-2QU), что приводит к увеличению контраста в exp(oJJ) раз. Например, при с6 5 см и 1 1 см. увеличение контраста будет в ехр(5) раз. Кроме того, металлизация торцов

световодов 11 позволяет увеличить чувствительность в режшле записи. При записи, просветляющее излучение распространяется в световоде а двух . направлениях. Та часть излучения,

которая распространяется в сторону металлизированного торца, отражается от него и вызывает дополнительное просветление световода 11. Это позволяет получить такое же просветле-.

ние световода 11, что и у прототипа, при меньшем токе канального электронного умножителя 7.

Параллельное возбуждение элементов мишени 6 электронным потоком 14

обеспечивает сокращение времени записи массива информации.

Если бы плотность тока в прототипе и в предлагаемом транспаранте была одинаковой, то время записи массива

информации уменьшилось бы в И раз, где -м - число каналов. Однако практически плотность тока сфокусированного луча в прототипе составляет около IA/CM , а с фотокатода 4 в

данномтранспаранте можно получить плотность тока не более 10 - Поэтому выигрыш во времени записи будет меньше в 10 - 10 раз. Таким образом, для транспаранта с И 10 время записи будет уменьшено в 1001000 раз по сравнению с прототипом,

Наличие фотокатода 4 позволяет осуществить прямой ввод и преобразование двумерного массива оптической

информации в отличие от прйтотипа, где требуется предварительное преобразование свет - электрический сигнал, что расширяет функциональные возможности разработанного транспаранта.

Металлизация торцов световодов 11 в канальных умножителях позволяет считывать информацию после двойного прохода опорного пучка, что повышает в целом энергетическую эффективность транспаранта.

По сравнению с выпускаемым промышленностью транспарантом в виде ЭЛТ типа 11ЛМ2Г в предлагаемом скорость записи повышена на один-два Порядка 55 т.е. сокращается цикл записи, и расширены функциональные, фозможности с точки зрения сопряжения с ЭВМ и оператором.

60

Формула изобретения

Матричный электронно-оптический транспарант, содержащий вакуумную 65 колбу, входное окно которой оптичеСки связано с информационным светоВ лм пучком, а выходное OKHQ оптически связано с опорным световьм пучком, вакуумная колба снабжена электронной пушкой записи, блоком отклонения электронного пучка и матричным блоком канальных электронных умножителей, каждый из которых состоит из цилиндрического фотохромного световода, на боковую поверхность которого нанесен слой катодолюминофорного .материала, а образующей которого является гипоциклоида, входные торцы цилиндрических фотохромных световодов образуют мишень, которая связана с входным электронным и электронным пучком пушки записи, а выходные торцы цилиндрическихфотохромных световодов выходного окна расположены в плоскости вакуумной колбы, причем к мишени подключены одни выводы источников низкого и высокого напряжения, другие выводы которых через первый переключатель соединены с входным окном вакуумной колбы, а между мишенью и выходным

окном включен через второй переключатель источник питания блока канальных электронных умножителей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени записи информации, увеличения контраста выходного изображения и расширения области применения за счет прямого ввода оптической информации в транспарант, в него введены фотокатод

и ускоряющая катушка переноса электронного изображения, расположенная между фотокатодом и мишенью, причем фотокатод нанесен на внутреннюю поверхность входного окна, а на выход15 ные торцы цилиндрических фотохромны световодов нанесены последовательно слои катодолюминофора и металлической пленки.

Источники информации,

20 принятые во внимание при экспертизе

1.Кейсесент Д. Пространственные модуляторы света, ТИИЭР, т. 64, 1977, № 1, с. 174-191.

2.Авторское свидетельство СССР 25 № 788964, кл. G Об G 9/00, 1979.