Оптоэлектронный модуль

 

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 по диагоналяь- i; : рицы и повышение надежности за c u . упрощения структуры ячеек, УстроГгст во содержит прерыватели тока 11-13 и матрицу M N разрядных ячеек. Дпя достижения цели в него введенчетвертый и пятый прерыватели тока 14 и 15, теневая маска 3 с прозрачныьш окнами 4, импульсный источник света 14, оптически связанный через коллиматор 15 с оптическимуправляющим входом. Повышение надежности достигается за счет использова шя в каждой разрядной ячейке пяти светоизлучающих фототиристоров, аноды которых соединены с шиной питания. Катоды светоизлучающих фототиристоров соединены с соответствующими шинами управления . 1 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„34327 (5! )4 Н 03 К 23/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО.делАм изОБРетений и ОтнРытий

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4205691/24-21 (22) 03.03.87 (46) 23.10.88. Бкц». 11 39 (71) Винницкий политехнический институт (72) В. Г. Кр асиленко, В.Н. Дуб чак, H.Ã.ßöêîâñêàÿ и Т.В.Лидян (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 978359, кл. Н 03 К 23/78, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Н 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 с . . упрощения структуры ячеек. Устро .с" во содержит прерыватели тока 11 †»3 и матрицу М N разрядных ячеек. Ц.и достижения цели в пего введе»»».1 -к. 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 использова»п»я в каждой разрядной ячейке пяти светоизлучающих фото тиристоров, аноды которых соединены с шиной питания. Катоды светоизлучающих фототиристоров соединены с соответствующими шинами управления 91-95.

1 з п. флы, Зил.

) 432768

1, Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано как запоминающая и обрабатывающая среда н системах обработки изображений, системах распознавания образцов, в оптоэлектронных вычислительных системах, Белью изобретения является расширения функциональных нзэможностей за

Счет обеспечения сдвига информации по диагоналям матрицы непосредственно и в инверсной форме и повьш ения

Надежности функционирования за счет упрощения структуры ячеек.,15

На фи г, 1 предст авлена структурная схема устройства, на фиг.2 — функциональная схема первой матрицы разрядных ячеек, представляющих собой двумер«ый оптоэлектронный регистр сдви- 20 га; на фиг.3 — - схема оптического инвертора с накопителем матрицы оптических иннерторон. устройство содержит (фиг.l) пять прерынателей 1» — 1 тока, управ- 25 ляющие входы которых являются тактовыми входами 2»-2g устройства, теневую маску 3 с прозрачными окнами 4, первую матрицу

5 M N разрядных ячеек 6ij, совокуп- ЗО ность оптических входов 7 и оптических выходов 8, которые составляют параллельные оптические вход и выход первой матрицы 5, первая 9», вторая

9, третья 9, четвертая 9» и пятая

9> шины управления, которые соединены. через сигнальные цепи соответственно первого 1», второго ), третьего 1, четвертого !q и пятого 1 прерывателей тока с шиной нулевого потенциала, 40 вторую матрицу 10 M N оптических инверторов 11 с накоплением, подключенную к шине питания и к шине нулевого потенциала, первой 12 и второй 13 управляющим шинам второй матрицы 10, 45 содержащей импульсный источник 14 света, оптически связанный через коллиматор 15 с оптическим управляющим входом 16 матрицы 10, оптический выход

17 которой через теневую маску 3 сня- 5 зан с оптическим входом первой матрицы 5, а параллельный оптический вход

l8 является оптическим входом устройства.

На фиг.2 изображена функциональная схема первой матрицы 5, состоящей иэ разрядных ячеек 6ij, имеющих оптические вход 7 и выход 8 и состоящих из первого 19, второго 20, третьего 21, четвертого ?2 и пятого 23 светоиэлучающих фототиристорон (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 соедине«ы 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 блиэлежаггг«rõ ячеек 6 оптически взаимно связаны каждый с остальными СФ.

Оптический инвертор ll с накоплением (фиг.3) содержит фотоприем ик

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 )3 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 )О 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 — п — р — пструктуры на основе гетеропереходон на основе СаАБ — ALAS, которые обладают одновременно светоиэлучающими

3 « «3 «. н фотоприемными свойствами и имеют

S-образную характеристику.

Если на первую управляющую шину

12 подается напряжение, примерно равное +Е, то оптическая информация, 5 поступающая на вход 30 фотоприемника

25 инвертора 11, приводит к срабатыванию фотоприемника 25, формированию соответствующего потенциала на втором выводе ОЭЗ 28 и управлению с его помощью прозрачностью ОЭЗ 28. Если на вход 30 не поступает оптический сигнал, то напряжение на резисторе

27 вследствие большого сопротивления фотоприемника 25 будет примерно равным нулю и ОЭЗ 28 будет закрыт для проходящего излучения от импульсного источника 14 света через коллиматор

15 и оптический вход 16 на вход СФ

26. Если же на оптическом входе 30 присутствует оптический сигнал, то

033 28 будет открыт и на выходе его будет также присутствовать оптический сигнал. Таким образом, в первом 25 режиме, когда на шине 12 напряжение равняется +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, либо импульсным режимом работы импульсного источника 14 света. Если, например, за пять тактов ввода на вход

СФ 26 поступит хотя бы один оптический сигнал, то он перейдет в проводящее светоизлучающее состояние, что эквивалентно логическому сложению (поэлементному) входных бинарных изображений. Если же на шине 12 низкий уровень напряжения, близкий к нулю, то оптический инвертор 11 информацию, поступающую на его оптический вход

30, инвертирует и подает на вход СФ

26 в инверсном состоянии. Поэтому за и тактов ввода СФ 26 в таком режиме сформирует сигнал, соответствующий сложению инверсных входных оптических сигналов, что эквивалентно логическому перемножению входных изображений (поэлементному). Следовательно, матрица 10 обеспечивает наряду с вводом бинарных изображений их логическую обработку за q тTа кKтTоo в, где число тактов соответствует числу входных изображений, а также позволяет наряду с выполнением таких операций, как ИЛИ « и lf «хрB>iil; ь ре у. iьта i I(< vоп««е .ii логической обработки.

Первая матрица 5 (фиг. 2) позволяет обработанную второй матрицей 10 оптическую информацию с помощью параллельного оптического гхода записать и выполнить всевозможные ее сдвиги в любом иэ восьми направлений на заданное число дискретов. Для записи информации в матрицу 5 подается 1-и сигнал на вход 2 первого прерывателя тока 1, вследствие чего подается напряжение питания только «а перме

19 СФ ячеек 6, которые в зависимости от наличия или отсутствия входных оптических сигналов переходят в проводящее возбужденное состояние или пстаются в непроводящем. Возбуждешые

СФ 19 посредством оптических cíÿçåé

24 подготавливают к вклю: еп««ю

20, третий 21, четвертый 22, пятый

23 СФ этой же ячейки, но так как напряжение питания на последние не подается (прерыватели ll! 1 q разомкнуты), то они не могут перейти в проводящее состояние. Этот факт позволяет блокировать оптические связи ячеек между собой и формировать записанное иэображение посредством оптических выходов 8 первых 19 СФ. Рассмотрим сдвиг информации вправо. На вход 2 устройства подается сигнал, замыкающий третий прерыватель тока 1 на общую шину.

В этом случае информация, хранящаяся в первых 19 СФ, переписывается в третьи 21 СФ своих же ячеек, причем перезапись производится не эа счет переходных процессов, а за счет частичного или полного перекрытия управляющих сигналов на шинах 9 и что значительно повышает надежность функционирования и безошибочность передачи информации. После того, как информация переписана во вторые 21 СФ, прерыватели тока, 11 выключается путем снятия сигнала на его входе 21, в результате чего первые

19 СФ всех ячеек переходят в непроводящее состояние и теряют ранее записанную в них информацию.

Аналогичным образом включается второй прерыватель 1 тока и вследствие того, что третий 21 СФ рассматриваемой ячейки подготовил второй

20 СФ ячейки, находящейся справа, четвертый 22 СФ ячейки, находящейся сверху, и пятый СФ 23 ячейки, находя5 14 щейся сверху и справа по отношению к рассматриваемой ячейке, срабатывает только второй 20 СФ ячейки, находящейся справа, потому что только на шину 9 подается питающее напряжение.

В дальнейшем информация с второго 20

СФ первой ячейки переписывается в основной первый 19 СФ путем снятия напряжения с шины 9 и подачи его на шину 9 посредством коммутации соответствук цих прерывателей тока 1„ и

lg. .Сдвиг по другим направлениям осуществится с той лишь разницей, что последовательность вклк>чения прерывателей тока выбирается другой.

Например, для сдвига вверх и вправо по диагонали включение прерывате-. лей тока следующее: 1„ — 1ь — lg †1 .

Дпя сдвига вверх возможны следующие варианты: ) — 1 - 1з " 1с или 1 - 1 - 1>1).

Если в предложенном устройстве первую и вторую матрицы поменять мест ами, то воз можно, выполняя сдви г и сходного.изображения, записанного в первую матрицу, и подавая его на матрицу инверторов с накоплением, обрабатывать изображения, работая с его смещенными эквивалентами, В этом случае последовательно, смещая исходное изображение в 4-х направлениях на один дискрет и подавая их на вход накопления с инверсией, можно выполнять логическое поэлементное умножение сдвинутых изображений, а значит находить корреляционную функцию, выделять фрагменты иэображения, формировать признаки, выделять контур изображения.

Формул а изобретения

1. Оптоэлектронный модуль, содержащий три прерывателя тока и матрицу

M-N разрядных ячеек,,оптические входы которых составляют параллельный оптический вход матрицы, а оптические выходы являются параллельным оптическим выходом метрицы и об" разуют выходную оптическую апертуру, электрические выводы всех. ячеек соединены с шинами управления, о тличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сдвига информации по диагонапям матрицы непосредственно и в инверсной форме и повышения надежности функционирова32768

5

45 ния за счет упрощения структуры ячеек, в него введены четвертый и пятый прерыватель тока, теневая маска с прозрачными окнами, число которых соответствует размерности матрицы разрядных ячеек, установленная перед параллельным оптическим входом первой матрицы, вторая матрица оптических инверторов с накоплением, имеющая шину питания, шину нулевого потенциала, две управляющих шины, параллельные оптические вход и выход, и содержащая импульсный источник света, оптический выход которого через коллиматор соединен с оптическим управляющим входом матрицы М N оптических инверторов с накоплением, состоящих из фотоприемников, совокупность оптических входов которых составляет параллельный оптический вход матрицы, оптоэлектронных затворов, резисторов и светоизлучающих фототиристоров, первые выводы фотоприемников и светоизлучающих фототиристоров соединены с шиной питания, вторые выводы фотоприемников соединены внутри каждого оптического инвертора с накоплением с первыми выводами резисторов и оптоэлектронных затворов, вторые выводы которых соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и первой управляющей шиной второй матрицы, вторые выводы светоизлучающих фототиристоров, оптически связанных через соответствующие оптоэлектронные затворы с оптическим управляющим входом второй матрицы, соединены с второй управляющей шиной второй матрицы, а совокупность оптических выходов соответствующих светоизлучающих фототиристоров является параллельным оптическим выходом второй матрицы, который через теневую маску оптически связан с параллельным оптическим входом первой матрицы.

2. Модуль по и. l, о т л и ч а ю— шийся тем, что каждая разрядная ячейка первой матрицы содержит пять снетоизлучаицих фототиристоров, аноды которых соединены с шиной питания, а катоды, соответственно, первых светоизлучающих фототиристоров всех ячеек первой матрицы, вторых, третьих, четвертых и пять1х 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 фототири Top61 внутри каждой разрядной ячейки первой матрицы взаимно оптически связаны с первым светоизлу ф чающим фототиристором, второй светоизлучающий фототиристор i, j-й ячейки, где i, j — номер ячейки соответственно в строке и столбце, оптически взаимно связан со светоизлучающими фототиристорами соответственно третьим — (i, j — 1)-й ячейки, лежащей

1 327 нальные цени первогA второго, третьего, четвертого и пятого прерывате— лей тока соединены с обшей шиной, управляющие входы которых являются так5 товыми входами устроиства> совокупность оптических входов и выходов первых светоизлучающих фототиристоров первой матрицы составляет соответственно параллельные оптические вход

68 и слева, четвертым — (i-.1, 1-1)-й .ч<.ики, лежащей слева и сверху, пятым— (i — 1, j )-й ячейки, лежащей сверху, третий светоизлучающий фототиристор (i, j )-й ячейки оптически взаимно связан со светоизлучающими фототиристорами соответственно четвертым— (i-1, j )-й ячейки, лежащей сверху, и пятым — (i-l, j+1)-й ячейки, лежащей справа и сверху, четвертый светоизлуч ающий фот отири стор (i j )-й ячейки оптически взаимно связан с пятым светоизлучающим фототиристором (i, j+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, Фиг. 2

1432768

Составитель П. Бестемьянов

Техред M.Äèäûê Корректор M.Ìàêcèìèøèíåö

Редактор Л.Гратилло

Заказ 5463!54

Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4