Устройство для воспроизведения логических функций

, Б. Миткивторское свид6876, кл, 6 06вторское сви69162, кл, 6 0 32 етельство ССС Е 3/00, 1976,детельство ССС6 Е 3/00, 1984,54) 57) ци уп ТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙобретение относится к оптоэлектралоговой вычислительной техник зобретение относится к оптоэлектронной аналоговой вычислительной технике и мо ет быть использовано в системах оптичес ой обработки информации с помощью нек герентной оптики.Цель изобретения - расширение функцио альных возможностей, за счет реализаци логических функций с двумя сос ояниями устойчивого равновесия в реаль ом масштабе времени,На Фиг.1 представлена функциональная схе а устройства для воспроизведения логич ских функций; на Фиг,2 - схема оптически правляемого транспаранта по пункту 2 фор улы изобретения; на фиг.3 - один из. воз ожных вариантов выполнения устройств для воспроизведения логических функна фиг.4 - схема оптическогор вляемого транспаранта по пункту 3 фор улы изобретения.стройство для воспроизведения огичес их функций фиг,1), содержит первый опт электронный информационный канал может быть использовано в систеглах оптической обработки информации с помощью некогерентной оптики, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации логических функций с двумя состояниями устойчивого равновесия в реальном масштабе времени, Поставленная цель достигается за счет вве дения в устройство второго оптоэлектрон ного информационного канала и за счет специального конструктивного выполнения оптически управляемого транспаранта, 2 з.п, ф-лы, 4 ил. 1, включающий первый 2 источник излучения, входной транспарант 3, проекционный обьектив 4, первый 5 светофильтр, оптически управляемый транспарант б, второй 7 источник излучения, второй 8 светофильтр, поляризатор 9, анализатор 10, полупрозрачное зеркало 11, фотоприемник 12. линзу 13, затвор 14, а также второй 15 оптоэлектронный информационный канал, включающий 00 первый 16 источник излучения, входной (гд транспарант 17, проекционный объектив 18, первый 10 светофильтр, оптически управля- (Д емый транспарант 20, второй 21 источникр излучения, второй 22 светофильтр, поляризатор 23, анализатор 24, полупрозоачное зеркало 25,.фотоприемник 26, линзу 27, затвор 28. Выход фотоприемника первого оп- ф тоэлектронного канала соединен с входом ф первого 29 усилителя, выход которого соединен с входом первого 30 управляемого. источника питания, выход которого подключен к электрическому вводу, оптически управляемого транспаранта второгооптоэлектронного информационного канала, выход фотоприемника второго оптоэлектронного информационного какала соединеч с входом второго 31 усилителя, выход которого соединен с входом второго 32 управляемого источника питания, выход которого подключен к электрическому входу оптически управляемого транспаранта второго оптоэлектронного информационного канала. На фиг.1 приняты также следующие обозначения, Фвх 1, Фвх 2 - потоки записывающего излучения, Фв 1, Фв 2 - потоки счить 1 вающего излучения Фвых 1, Фвых 2 потоки, несущие выходные изображения, Т-функциональное обозначение логического оптического элемента с двумя состояниями устойчивого равновесия, А 1, А 2 - вход, а, а - выходы.Оптически управляемый транспарант б/20/ состоит (фиг,2) из последовательно расположенных на оптической оси первой 33 стеклянной подложки, первого 34 прозрачного электрода, фоточувствительного 35, блокирующего 36, зеркальноотражающего 37 первого 38 ориентирующего и электроаптического 39 слоев, а также второго 40 ориентирующего слоя, второго 41 прозрачного электрода и второй 42 стеклянной подложки, Толщина электрооптическога слоя задается прокладкой 43,В варианте исполнения устройства (фиг,З) используется оптически управляемый транспарант (фиг.4),работающий на просвет (без зеркальноотражающего и блокирующего слоя).Устройство работает следуюЩим образам.Устройство находится в таком устойчивом состоянии, когда оптически управляемый транспарант 6 "открыт", а оптически управляемый транспарант 30 "закрыт", то есть электрооптический слой 39 оптически управляемога транспаранта 6 имеет микимальную оптическую платность, а электро- оптический слой 38 оптически управляемого транспаранта 20 - максимальную, В атом случае поток считывающего излучения Фв 1, создаваемый источником 7 и прошедший светофильтр 8 беспрепятственно пройдет электрооптический слой 39 оптически управляемого транспаранта 6, отразится ат зеркальноотражающегал слоя 37 и, пройдя электрооптический слой 39 в обратном направлении поступит на фотаприемник 12, сигнал с выхода которого поступает на вход первого 29 усилителя,С выхода усилителя 29 сигнал поступает на инвертирующий вход первого 30 управляемого источника питания. В результате с выхода источника питания 30 на вход оптически управляемого транспаранта 20 подается. некоторое минимальное напряжение питания Оп 2. Это приводит к тому, что электрический слой 39 оптически управляемого транспаранта 20 удерживается в "закрытом" состоянии, то есть оптическая плотность электрооптического слоя 39 велика и поток считывающего излучения ФС 2 создаваемый источником 21 и прошедший светофильтр 2,полностью поглощается в электроаптическом слое 39, значит,на входе фотоприемника 26 отсутствует какой-либо световой поток. Следовательно,на выходе фотоприемника 26 и усилителя 31 сигналы отсутствуют, а значит,на вход оптически управляемого транспаранта 6 подается некоторое максимальное напряжение питанияОв 1, обеспечивающее, удержание оптическиуправляемого транспаранта в "открытом" 20 состоянии, та есть электрооптический слой39 оптически управляемого транспаранта 6 имеет минимальную оптическую плотность.Первый 1 и второй 15 оптоэлектронныеканалы образуют логический элемент с дву мя устойчивыми состояниями, имеющий дваинформационных входа А 1 и А 2 и два выхода О и О, При поступлении на фоточувствительный слой 35 оптически управляемого транспаранта 20 изображения входного 30 транспаранта 17(поток Фвх 2), в слое 35 формируется определенный рельеф распределения освещенности, адекватный формируемому изображению, Это вызовет в светочувствительном слое 35 локальные 35 изменения электрических свойств (изменение электрапроводимости вследствие генерации дополнительного количества носителей (зарядов), а следовательно,приведет к увеличению напряжения, приклады ваемого к электроаптическому слою 39 всоответствующих участках и изменению его оптической плотности. В результате данные участки слоя 39 становятся прозрачными для потока считывающего излучения Фс 2 45 формируемого источником 21, Отразившисьот зеркальноотражающего слоя 37 оптически управляемого транспаранта 20 поток считывающего излучения поступает на полупрозрачное зеркало 25, где он разделяет ся на два потока, один йз которых являетсявыходом второго 15 оптоэлектронного информационного канала, а второй поступает на фотоприемник 26. Поток Фвцх 2/О/ поступает на линзу 27,в фокальной плоскости 55 которой в лучах считывающего излученияформируется изображение входного транспаранта 17, Одновременно с выхода фотоприемника 26 на вход усилителя 31 поступает некоторый сигнал, который далее поступает на инвертирующий вход второго3 управляемого источника пигдния, В рельтате с выхода источника питания 32 на од оптически управляемого транспаранта подается некоторое минимальное ндпря- НИЕ ПИТЗНИя 0 П 1. ЭТО РгЭИООДИТ К ТОМУ, 5 о электрооптический слой 39 опг 11 чески раоляемого транспаранта 6 переводится закрытое" состояние, при котором имеет рсто его максимальная оптическая пла 1- сть. Такое переключение электраапти я ого слоя 39 происходи в резульгате здействия вязко-упругих свойств электоптического материала (о нашем случае матического жидкого кристалла) при еньшении 0,1 до величины меньше пааа-5 вой Иоор 1, определяющей переход Фрериксз второго рода о жидком кристалле, осстанооление исходной (характернай 1 для мнового состояния) ориентации асей макул жидкого кристалла (слоя 39) и ри водит 20 тому, что поток счигыоакицего излучения 1, создаваемый источником 7 и прашедий светофильтр 8. поглощается в электротическом слое 39, 3 значит, нд входе топриемника 12 отсутствует соетаоай па к. На выходе фотоприемника 12 и усилиля 29 сигнал равен О, а значит, с раоляемого источника питания 30 подает- некоторое напряже,1 ие 1.эо 2 питания,Белина которого больше величины порогового 30 Н с л к Г о с О ор 2.После прекращения постув од оптически управляемога тра2 потока Фвх 2 (например прин и затвора 28). на выходе второектроннога инфорлационнос оль угодно дол го удерживаетсяи е входного транспаранта 17 вт вающего излучения (потоко ледствие некоторого уоеличеж ния питания Оп 2, Следовательи ложительной обратной связи2 -31-32-6-7-12-29-30) в схеме имгенератионый лаоинообрдзньреключения оптозлектраннос ва. ия и,срабдга 15го каизабр эптаналд а;ке- Счи 2 з уча Ф,и эл- счет 1 О элементы ЕЕТ МЕСТО 1 ПРОЦЕСС а устрой 1) и При поступлении на фоточувствигель 1 й слой 35 оптически управляемого транс- ранта 6 изображения входного анспаРанта 3 (поток Фх 1), о слое 35 фаР- руется рельеф распределения освещенсти, адекватный формируемому ображению. Это вызовет о фатачуостоиьном слое 35 локальные изменения злек 0 т 1 ческих свойств, что ь сваю очередь 55 иведет к увеличению напряжения, придываемого к злектроаптическаму слою о соответствующих участках, и изменею его оптической плотности, Вследствие го данные участки слоя 39 становятся и Кременная диагдля васпроизвегде Фгл 1, Фх 2 тические сиГнаНа фиг.5 приведена о рдммд рабаты устройства дон"я логических функций. соответственна входные Оп прозрачными для патака считыодкэще излучения Ф 1, Отразившись От зеркзльноотраждющего слоя 37 оптически у 1 црдоляемога транспаранта 6 па Гак считыБа ащега излу"ения паступдег на полупрозрачное зеркало 11 и разделяется нд два. Один из пат Окав яоляе 1 ся йыхадач Героага 1 спгаэлектраннаГО 11 нформдцианнага кз З:.Д, Д ОтЭРай ПОСТУПДЕТ НД фатаПРИЕМНИК 12 Паак Ф;1 1,О) оступдет на линзу 13,в с,адль: ай пласкос 1 и которой о случаях считыодОщгга излучения формируется изображение входного транспаранта, Однаоае;1 енна с выхаДЯ фотоприемника 12 нз Бхад усплигеля 29 поступает сиГнзл, который затем падается нд иньертирующий Вад упрЗБЛБЕМОГа ИСТОЧНг 1 кд ПИГЗ 1 Ия 30, С оыхадз источника питания 30 нд вход оптически управляемого транспаранта 20 подается некатарге минимальное напряжение питания А 2, величина которого меньше порогового Ипр 2. Это приведег к тому, что в электрическом слое 39 оптически управляемого транспаранта О произойдет восстановление исходной ориентации осей молекул директора) жидкого кристалла, то есть произойдет переключение оптически управляемого транспаранта 20 о "закрытое" состояние, а следовательнос выхода 0 будет снято соответствующее изображение входного транспаранта 17, Таким образом, огпический логический элемент будет переоеден во второе устойчивое состояние. В дальнейшем, при подаче на вход А 2 очередного оптического сигндла (изображение транспаранта 17), будет опять лавинообразно развивать процесс переключения элемента, который закончитгя закрыванием оптически управляемого транспаранта 6, и открыванием ранее закрытого оптически упрдоляемага транспаранта 20.В другом варианте выполнения оптически управляемых транспарантов 6, 20 фиг.3, 4),работающих нз просвет отсутствуУют зеркальноатражающий и блокирующий слои, Однако о этом случае необходимо строгое согласование спектрального диапазона потока записывающего излучения Фвх с дидпдза.ам спектральной чувствительности фоточувствительного слоя 35 и его развязка са спектральным диапазонам потока считывд,ощега излучения Фс. Процесс перелюения устройствд приведенного на фиг.2 аналогичен ранее рассмотренному (фиг.1).лы устройства, Фх 1 и Фх 2 - сигналы выхода в потоке считывающего излуцения.Следует отметить, цто прохождение сцитывающего потока церез преобразователь описывается выражением:1= МП 2 р Щ)где- нелинейная функция, связывающая запаздывание с лнтенсивностьюсветового потока Ф,:- уол между плоскостью поляризации йарающаго свеа и проекцией оптической оси директора жидкого крисалла на ВХОДНУЮ ПЛОСКОСТЬ.Приведенное выражение справедливо при использовании твист-эффекта, Яэффект". в жидком кристалле(слой 39) и при скрещенном расположении полярлзаторов 9, 23 и анализаторов 10, 24 в каналах считывающего излучения, Исходная ориентация осей молекул жидкого кристалла задается ориентирующлми покрытиями 38, 40 и взаимной Ориентацией стеклянных подложек 33, 42,на оторые методом ионно-плазменного распыления наносятся прозрацные электроды 34, 41 состава В 2 Оз, ЯПОНО обладающие пропусканием в широком спект. ральном диапазоне не менее 93 - 95 при удельном сопротивлении 30-50 Омф, Ориентирующие слои представлвот собой напыленньй под углом 85 О к нормали подлокки слой моноокиси кремния толщиной 100-120 А, а такхе мономолекулярный слой поверхностно активного вещества (поливиниловый спирт). В качестве электрооптицеского материала, как было приведено в качестве прлмера, могут применяться смеси нематицеских жидких кристаллов (смеси азоксисоединений). При работе с ЖК толщина фоточувствительного слоя 35 составляет 0,3 - 0,5 мкм, при толщине слоя ЭК 1 - 5 мкм, задаваемого поливинилбутиральными прокладками 43. В кацестве фоточувствительного слоя 35 используются фотополупроводниковые соединения группы А В (СзЯ, Сб Яе и др,),полученные меи чтодом катодного распыленйя. Предлагаемое техническое решение обладает простой конструкцией, позволяет при работе сдвумерными изображениями реализовать логический оптический элемент с двумя состояниями устойчивого равновесия, предназначенный для использования в фотограмметрицеских комплексах при обрабоке и анализе аэрофотонегативов значительных размеров(до 30 х 60 мм).Устройство просое в изготовлении за счет использования стандартной тонкопленоцной технологил, обладае высокой цувствительностью (не хуже 10 Джсм ) и сроком службы до 10000 ч,Формула изобретения1. Устройство для воспроизведения ло 5 гицеских функций, содеркащее первый оптоэлектронный информационный канал,вклюцающий оптически связанные первыйисточник излучения, вход которого являетсяодним из входов преобразователя, входной10 транспарант, первый светофильтр, проекционный объектив и оптически управляемый транспарант, электрический входкоторого подключен к выходу управляемогоисточника напряжения, а также оптически15 связанные второй источник излучения, второй светофильтр, оптически управляемыйтранспарант, один из выходов преобразователя и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с ятем, цто, с целью расширения функциональ 20 ных возможностей за счет реализации логических функций с двумя состояниямиустойчивого равновесия в реальном масштабе времени, в него введены два усилителяи второй оптоэлектронный информацион 25 ный канал. выполненный идентично первому оптоэлектронному информационномуканалу, выход фотоприемника которого через первый усилитель подключен к входууправляемого источника напряжения второ 30 го оптоэлектронного информационного канала, выход фотоприемника которогоподключен к входу управляемого источниканапряжения первого оптоэлектронного информационного канала.35 . 2. Устройство по п.1, отл ич а ю щеес я тем, цто оптически управляемый транспарант выполнен из первой стеклянной подложки с последовательно нанесеннымипервым прозрачным токопроводящим, фо 40 точувствительным и первым ориентирующим слоями, и второй стеклянной подложкис последовательно нанесенными прозрачным вторым токопроводящим и ориентирующим слоями, между стеклянными45 подложками с нанесенными на нихсоответствующими слоями введен электрооптицеский материал, причем диапазонспектральной чувствительности фоточувствительного слоя равен диапазону спект 50 рального пропускания первогосветофильтра, а диапазон спектральногопропускания второго светофильтра находится за пределами чувствительности фотоцувствительного слоя,55 3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ц а ющ е е с я тем, цто в оптически управляемомтранспаранте на первой стеклянной подложке между фоточувствительным и ориентирующим слоями нанесены блокирующийи зеркально отражающий слои, 18373301837330 Составитель Н. ЗайцевТехред М.Моргентал едактор С, Кулако тор А. Козориз Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2868 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5