Оптоэлектронный модуль

)4 Н 03 К 23/78 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ-чч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРыти(71) Винницкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 978359, кл. Н 03 К 23/78, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1164881, кл. Н 03 К 23/78, 1985. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано как запоминающая и обрабатывающая среда в системах обработки изображений, системах распознавания образцов, в оптоэлектронных вычислительных системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сдвига информации пс диагоналям .: рицы и повышение надежности эа сч. упрощения структуры ячеек. Устро.сво содержит прерыватели тока 11-3 и матрицу МИ разрядных ячеек. Цч, достижения цели в пего введе.1 - вертый и пятый прерыватели тока 14 и 15, теневая маска 3 с прозрачными окнами 4, импульсный источник света 14, оптически связанный через кол" лиматор 15 с оптическим управляющим входом. Повышение надежности достигается эа счет использовапя в каждой разрядной ячейке пяти светоизлучающих фототиристоров, аноды которых соединены с шиной питания. Катоды светоизлучающих фототиристоров соединены с соот- С ветствующими шинами управления 91-95.1 з.п, ф-лы, 3 ил.1,Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и можетбыть использовано как запоминающаяи обрабатывающая среда в системах обработки изображений, системах распознавания образцов, в оптоэлектронныхвычислительных системах,Целью изобретения является расширения функциональных воэможностей заСчет обеспечения сдвига информациипо диагоналям матрицы непосредственно и в инверсной форме и повьшенияНадежности функционирования за счетупрощения структуры ячеек, ,15На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - функциональная схема первой матрицы разрядных ячеек, представляющих собой двумерщй оптоэлектронный регистр сдвига; на фиг,3 - схема оптического инвертора с накопителем матрицы оптических инверторов.Устройство содержит (фиг.1) пятьпрерывателей 1 - 1 тока, управляющие входы которых являютсятактовыми входами 2-2 устройства, теневую маску 3 с прозрачными окнами 4, первую матрицу5 М И разрядных ячеек бЦ, совокуп- ЗОность оптических входов 7 и оптических выходов 8, которые составляют параллельные оптические вход и выходпервой матрицы 5, первая 9, вторая9, третья 9, четвертая 9 и пятая9 шины управления, которые соединенычерез сигнальные цепи соответственнопервого 1, второго 1, третьего 1,четвертого 14 и пятого 1 прерывателей тока с шиной нулевого потенциала, 40вторую матрицу 1 О МБ оптических инверторов 11 с накоплением, подключенную к шине питания и к шине нулевогопотенциала, первой 12 и второй 13 управляющим шинам второй матрицы 10,содержащей импульсный источник 14 света, оптически связанный через коллиматор 15 с оптическим управляющим входом 16 матрицы 10, оптический выход17 которой через теневую маску 3 связан с оптическим входом первой матрицы 5, а параллельный оптический вход18 является оптическим входом устройства.На фиг.2 изображена функциональная схема первой матрицы 5, состоящей иэ разрядных ячеек ба, имеющихоптические вход 7 и выход 8 и состоящих из первого 19, второго 20, третьего 21, четвертого 22 и пятого 23 светоиэлучающих фототиристоров (СФ), аноды которых соединены с шиной питания, а катоды соответственно первых 19, вторых 20, третьих 21, четвертых 22 и пятых 23 СФ всех разрядных ячеек соединеы вместе и являются соответственно первой 91, второй 9, третьей 9, четвертой 9 и пятой 9 шинами управления первой матрицы 5, причем первый 19 СФ оптически взаимно связан посредством оптических связей 24 с вторым 20, третьим 21, четвертым 22 и пятым 23 СФ внутри каждой ячейки, кроме того, второй 20, третий 21, четвертый 22 и пятый 23 СФ соответствующих четырех близлежащих ячеек 6 оптически взаимно связаны каждый с остальными СФ.Оптический инвертор 11 с накоплением (фиг.3) содержит фотоприеющк 25, СФ 26, резистор 27, оптоэлектронный затвор 28, причем первые выводы фотоприемника 25 и СФ 26 соединены с шиной питания, первый вывод оптоэлектронного затвора (ОЭЗ) 28 соединен с первой управляющей шиной 12 второй матрицы 10, а вторые выводы фотоприемника 25, ОЭЗ 28 и резистора 27 соединены вместе, второй вывод резистора 27 соединен с шиной нулевого потенциала, а второй вывод СФ 26 соединен с второй управляющей шиной 13 второй матрицы 10, кроме того, оптический выход СФ 26 является выходом 29 оптического инвертора 11, оптическим входом 30 которого является оптический вход фотоприемника 25, а через оптическую апертуру ОЭЗ 28 СФ 26 оптически связан с оптическим управляющим входом 16 второй матрицы 10 посредством оптической связи 24. Оптоэлектронный модуль работает следующим образом.Вторая матрица 10 оптических инверторов 11 с накоплением служит для ввода,и логического сложения (накопления) с помощью СФ 26 входной информации. Для обеспечения режима накопления на шину 13 подается низкий уровень напряжения. В качестве СФ как первой 5, так и второй 10 матриц, могут использоваться р - и - р - и- структуры на основе гетеропереходов на основе СаАБ - А 1.АБ, которые обладают одновременно светоиэлучающими3ь 3,.и фотоприемыьи свойствами и имеютБ-образную характеристику,Если на первую управляющую шину12 подается напряжение, примерно равное +Е, то оптическая информация,5поступающая на вход 30 фотоприемника25 инвертора 11, приводит к срабатыванию фотоприемника 25, формированиюсоответствующего потенциала ца втором выводе ОЭЗ 28 и управлению с егопомощью прозрачностью ОЭЗ 28. Еслина вход 30 не поступает оптическийсигнал, то напряжение ца резисторе27 вследствие большого сопротивленияфотоприемника 25 будет примерно равным нулю и ОЭЗ 28 будет закрыт дляпроходящего излучения от импульсногоисточника 14 света через коллиматор15 и оптический вход 16 на вход Сф26. Если же на оптическом входе 30присутствует оптический сигнал, тоОЭЗ 28 будет открыт и на выходе егобудет также присутствовать оптический сигнал. Таким образом, в первом 25режиме, когда на шине 12 напряжениеравняется +Е, инвертор 11 с накоплением не инвертирует входную информацию и она накапливается в Сф 26. Синхронность ввода нескольких картин(бинарных изображений) обеспечивается либо соответствующим носителем,источником входной информации, либоимпульсным режимом работы импульсного источника 14 света. Если, например, за пять тактов ввода на вход35СФ 26 поступит хотя бы один оптический сигнал, то он перейдет в проводящее светоизлучающее состояние, чтоэквивалентно логическому сложению(поэлементному) входных бинарных изображений, Если же на шине 12 низкийуровень напряжения, близкий к нулю,то оптический инвертор 11 информацию,поступающую на его оптический вход30, инвертирует и подает на вход Сф26 в инверсном состоянии. Поэтому заи тактов ввода СФ 26 в таком режимесформирует сигнал, соответствующийсложению инверсных входных оптическихсигналов, что эквивалентно логическому перемножению входных изображений(поэлементному) . Следовательно, матрица 10 обеспечивает наряду с вводомбинарных изображений их логическуюобработку затактов, где число тактов соответствует числу входных изображений, а также позволяет наряду свыполнением таких операций, как ИЛИ1 х)Зц;ь реута цскоц,е,:1логической обработки.Первая матрица 5 (фиг.2) позволяет сбработаццую второй матрицей 10оптическую информацию с помощью ттараллельного оптического гхода запсать и выполнить всевоэможцье ее сдвиги в любом иэ восьми направлений цазаданное число дцскретов. Для записиинформации в матрцу 5 подается 1-исигнал на вход 21 первого прерывателя тока 1, вследствие чего подаетсянапряжение питания только ца перме19 СФ ячеек 6 которые в зависимостиот наличия или отсутствия входных оптических сигналов переходят в проводящее воэбуждегное состояцие цпц остаются в цепроводящем. Возбужде:еСф 19 посредством оптических связей24 подготавливают к включеьцо20, третий 21, четверты 22, пятый23 Сф этой же ячейки, цо так ьак ;шряжение питания на последние це подается (прерыватели 1-1разомкнуты),то оци не могут перейти в проводящеесостояние. Этот факт позволяет блокировать оптические связи ячеек междусобой и формировать записанное иэображение посредством оптических выходов 8 первых 19 Сф. Рассмотрим сдвигинформации вправо. На вход 2 устройства подается сигнал, замыкающий третий прерыватель тока 1 на общуюшину.В этом случае информация, хранящаяся в первых 19 Сф, переписывается в третьи 21 СФ своих же ячеек,причем перезапись производится це эасчет переходных процессов, а за счетчастичного или полного перекрытияуправляющих сигналов на шинах 9 и9;, что значительно повышает надежность функционирования и безошибочность передачи информации. После того, как информация переписана во вторые 21 Сф, прерыватели тока, 1 выключается путем снятия сигнала на еговходе 2 в результате чего первые19 Сф всех ячеек переходят в непроводящее состояние и теряют ранее записанную в них информацию,Аналогичным образом включаетсявторой прерыватель 1 тока и вследствие того, что третий 21 Сф рассматриваемой ячейки подготовил второй20 СФ ячейки, находящейся справа,четвертый 22 Сф ячейки, находящейсясверху, и пятый Сф 23 ячейки, находя 5 14щейся сверху и справа по отношениюк рассматриваемой ячейке, срабатывает только второй 20 СФ ячейки, находящейся справа, потому что только нашину 9 подается питающее напряжение.В дальнейшем информация с второго 20СФ первой ячейки переписывается восновной первый 19 СФ путем снятиянапряжения с шины 9 и подачи его нашину 9 посредством коммутации соответствукцих прерывателей тока 1 и1. Сдвиг по другим направлениямосуществится с той лишь разницей,что последовательность вклкченияпрерывателей тока выбирается другой.Например, для сдвига вверх и вправо по диагонали включение прерывате-.лей тока следующее: 1 - 1 ь - 1 в 1 .Для сдвига вверх возможны следующиеварианты:- 1 -1 з" 1 или 1-1-1- Если в предложенном устройствепервую и вторую матрицы поменять местами, то возможно, выполняя сдвиг исходного изображения, записанного впервую матрицу, и подавая его на матрицу инверторов с накоплением, обрабатывать изображения, работая с егосмещенными эквивалентами, В этом случае последовательно, смещая исходноеизображение в ч-х направлениях наодин дискрет и подавая их на вход накопления с инверсией, можно выполнять логическое поэлементное умножение сдвинутых изображений, а значитнаходить корреляционную функцию, выделять фрагменты иэображения, формировать признаки, выделять контуризображения,Формула изобретения1, Оптоэлектронный модуль, содержащий три прерывателя тока и матрицу МфЯ разрядных ячеек, оптические входы которых составляют параллельный оптический вход матрицы, а оптические выходы являются параллельным оп" тическим выходом метрицы и об" разуют выходную оптическую апертуру, электрические выводы всех. ячеек соединены с шинами управления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сдвига информации по диагонапям матрицы непосредственно и в инверсной форме и повышения надежности функционирова 32768 50 55 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 ния за счет упрощения структуры ячеек, в него введены четвертый и пятыйпрерыватель тока, теневая маска спрозрачными окнами, число которых соответствует размерности матрицы разрядных ячеек, установленная перед параллельным оптическим входом первойматрицы, вторая матрица оптическихинверторов с накоплением, имеющая шину питания, шину нулевого потенциала,две управляющих шины, параллельныеоптические вход и выход, и содержащая импульсный источник света, оптический выход которого через коллиматор соединен с оптическим управляющим входом матрицы М И оптических инверторов с накоплением, состоящих изфотоприемников, совокупность оптических входов которых составляет параллельный оптический вход матрицы, оптоэлектронных затворов, резисторов исветоизлучающих фототиристоров, первые выводы фотоприемников и светоизлучающих фототиристоров соединены сшиной питания, вторые выводы фотоприемников соединены внутри каждого оптического инвертора с накоплением спервыми выводами резисторов и оптоэлектронных затворов, вторые выводыкоторых соединены соответственно сшиной нулевого потенциала и первойуправляющей шиной второй матрицы,вторые выводы светоизлучающих фототиристоров, оптически связанных черезсоответствующие оптоэлектронные затворы с оптическим управляющим входомвторой матрицы, соединены с второйуправляющей шиной второй матрицы, асовокупность оптических выходов соответствующих светоизлучающих фототиристоров является параллельным оптическим выходом второй матрицы., который через теневую маску оптическисвязан с параллельным оптическим входом первой матрицы. 2. Модуль по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что каждая разрядная ячейка первой матрицы содержит пять снетоизлучадцих фототиристоров, аноды которых соединены с шиной питания, а катоды, соответственно, первых светоизлучающих фототиристоров всех ячеек первой матрицы, вторых, третьих, четвертых и пять 1 х соединены соответственно с первой, второй, третьей, четвертой и пятой шинами управления первой матрицы, которые через сиги выход первои матрицы, второи, третий, четвертый и пятый светоизлучающие фототиристоры внутри каждой разрядной ячейки первой матрицы взаимно оптически связаны с первым светоизлуфчающим фототиристором, второй свето- излучающий фототиристор , 1-й ячейки, где ,- номер ячейки соответственно в строке и столбце, оптически взаимно связан со светоизлучающими фототиристорами соответственно третьим - (, 1 - 1)-й ячейки, лежащей 15 20 1 327 нальные цепи первого, второго, третьего, четвертого и пятого прерывате - лей тока соединены с обшей шиной, управляющие входы которых являются так 5 товыми входами устроиства совокупность оптических входов и выходов первых светоизлучаюших фототиристоров первой матрицы составляет соответственно параллельные оптические вход 68 8слева, четвертым - (-1, 1-1)-й чч.йки, лежащей слева и сверху, пятым - (-1, )-й ячейки, лежащей сверху, третий светоизлучающий фототиристор (, )-й ячейки оптически взаимно связан со светоизлучающими фототиристорами соответственно четвертым - (д.-1, 1)-й ячейки, лежащей сверху, и пятым - (з.-1, )+1)-й ячейки, лежашей справа и сверху, четвертый свето- излучающий фототиристор (, -й ячейки оптически взаимно связан с пятым светоизлучающим фототиристором1+1)-й ячейки, лежащей справа, а светоизлучающие фототиристоры вторые, третьи, четвертые и пятые разрядных ячеек, принадлежащих соответственно первым и последним строкам и столбцам первой матрицы, являются дополнительными оптическими входами первой матрицы,акаэ 546354ВН ое 1130 кая наб, д. роектная, 4 Ужгоро зводственно-полиграфическое предприятие Тир ИИПИ Госуд по делам Москва, рственно зобретен Ж, Ра Подо комитета СССРй и открытий