Устройство для воспроизведения логических функций

 

«si)s 6 06 Е 3/00

ТЕНИЯ (22) 1 (46«)3 (72) (56) (54}

НИ (57) ной

8 3/

9.09,88

0.08,93. Бюл. N. 32 .Б. Митки«« вторское свидетельство СССР

6876, кл, 6 06 Е 3/00, 1976. вторское свидетельство СССР

69162, кл, G 06 Е 3/00, 1984, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ забретение относится к оптозлектронаналоговой вычислительной технике и эобретение относится к оптозлектраннои налоговой вычислительной технике и мо т быть использовано в системах оптичес и обработки информации с помощь«а нек ерентной 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 функци«на фиг.4 — схема оптического упр вляемого транспаранта по пункту 3 фор улы изобретения. стройство для воспроизведения .агичес их функций (фиг.1), содержит первый опТ электронный информационный канал может быть использовано в системах оптической обработки информации с помощью некагерентной оптики. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей эа счет реализации логических функций с двумя состояниями устойчивого равновесия в реальном масштабе вре«лени.

Поставленная цель достигается за счет введения в устройство второго оптоэлектронного информационного канала и за счет специального конструктивного выполнения оптически управляемого транспаранта. 2 э.п. ф-лы, 4 ил.

1, включающий первый 2 источник излучения, входной транспарант 3, проекционный обьектив 4, первый S светофильтр, оптически управляемый транспарант б, второй 7 источник излучения, второй 8 светофильтр, поляризатор 9, анализатор 10, полупрозрачное зеркало 11, фатоприемник 12. линзу 13, затвор 14, а также второй 15 оптоэлектронный информационный канал, включающий первый 16 источник излучения, входной транспарант 17, проекционный объектив 18, первый 10 светофильтр, оптически управляемый транспарант 20, второй 21 источник излучения, второй 22 светофильтр, поляризатор 23, анализатор 24, полупрозрачное зеркало 25,.фотоприемник 26, линзу 27, затвор 28. Выход фотоприемника первого оптоэлектраннаго канала соединен с входом первого 29 усилителя, выход которого соединен с входом первого 30 управляемого. источника питания, выход которого подключен к электрическому вводу, оптически управляемого транспаранта второго

1837330 оптоэлектронного 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, Ф х1, Ф х2 — потоки записывающего излучения, Ф 1, Ф,2 — потоки считывающего излучения, Фоых1, Фвых2 потоки, несущие выходные изображения, Т-функциональное обозначение логического оптического элемента с двумя состояниями устойчивого равновесия, А1, A2— вход, а, а — выходы.

Оптически управляемый транспарант

6/20/ состоит (фиг,2) из последовательно расположенных на оптической оси первой

33 стеклянной подложки, первого 34 прозрачного электрода, фоточувствительного

35, блокирующего 36, зеркальноотражающего 37 nepaaro 38 ориентирующего и электрооптического 39 слоев, а также второго 40 ориентирующего слоя, второго 41 прозрачного электрода и второй 42 стеклянной подложки, Толщина электрооптического 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 образом.

Устройство находится в таком устойчивом состоянии, когда оптически управляемый транспарант 6 "открыт", а оптически управляемый транспарант 30 "закрыт", то есть электрооптический слой 39 оптически управляемого транспаранта 6 имеет минимальную оптическую плотность, а электрооптический слой 38 оптически управляемого транспаранта 20 — максимальную, В атом случае поток считывающего излучения Ф 1, создаваемый источником 7 и прошедший светофильтр 8 беспрепятственно пройдет эпектрооптический слой 39 оптически управляемого транспаранта 6, отразится от зеркальноотражающегол слоя 37 и, пройдя электрооптический слой 39 в обратном направлении поступит на фотоприемник 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 Оп2. 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 ФС2 создаваемый источником 21 и прошедший светофильтр 2, полностью поглощается в электрооптическом 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 питания

U 1, обеспечивающее, удержание оптически управляемого транспаранта в "открытом"

20 состоянии, то есть электрооптический слой

39 оптически управляемого транспаранта 6 имеет минимальную оптическую плотность.

Первый 1 и второй 15 оптоэлектронные каналы образуют логический элемент с двумя устойчивыми состояниями, имеющий два информационных входа А1 и А2 и два выхода Q. u Q. При поступлении на фоточувствительный слой 35 оптически управляемого транспаранта 20 изображения входного

З0 транспаранта 17(поток Фох2), в слое 35 формируется определенный рельеф распределения освещенности, адекватный формируемому изображению. Это вызовет в светочувствительном слое 35 локальные

35 изменения электрических свойств (изменение электропроводимости вследствие генерации дополнительного количества носителей (зарядов), а следовательно,приведет к увеличению напряжения, приклады40 ваемого к электрооптическому слою 39 в соответствующих участках и изменению его оптической. плотности. B результате данные участки слоя 39 становятся прозрачными дпя потока считывающего излучения Фс2

45 формируемого источником 21. Отразившись от зеркальноотражающего слоя 37 оптически управляемого транспаранта 20 поток считывающего излучения поступает на полупрозрачное зеркало 25, где он разделяет50 ся на два потока, один йз которых является выходом второго 15 оптоэлектронного информационного канала, а второй поступает на фотоприемник 26. Поток Фвцх2/О/ поступает на линзу 27,в фокальной плоскости

55 которой в лучах считывающего излучения формируется изображение входного транспаранта 17. Одновременно с выхода фотоприемника 26 на вход усилителя 31 поступает некоторый сигнал, который далее поступает на инвертирующий вход второго

}8; 7330

Н с р

Н у

20 л к

F о ф т т

У с

Ч

2«

2 н э с н т

П

}3 с

115

Н и т

50 те кл

2 н эт управляемого источника пигания. В рельтате с выхода источника пита»ия 32 на од оптически управляемого транспаранта подается некоторое Р>инимальное Hà",pBние питания U«1. Эта приводит к таму, о электраоптический слой 39 оп!» >еск» ранляемого транспаранта 6 переводится закрытое" состояние, при котором имеет м>есто его максимальная оптическая >1ito:сть. Такое переключение электрааптичеого слоя 39 происходит в резульгате здействия вязко-упругих снайс.D элактоптического материала (н нашем слу >ае матического жидкого кристалла) п ри еньшении Ut>1 до величины меньше порывай И«>>р1, определяющей переход Фрерикса второго рода в жидком кристал»е, Восстановление исходной (характерной для

MHoBofo состояния) орие»тации осей мокул жидкого кристалла (слоя 39) и ри водит тому, что поток счигынак>щего излучения

1, создаваемый источником 7 l1 прашедий светофильтр 8, поглощается в электротическом слое 39, а значит, на входе топриемника 12 отсутствует гнетанай пак. На выходе фотоприемника 12 и усилиля 29 сигнал равен О, а з»ачит, с ранляемого источника питания 30 подаетнекоторое напряже,>ие U„2 питания, нелина которого больше величины параганаго 3 ор2.

После прекращения поступления на од оптически уиранляемога транспаранта потока cD»2 (например при срабатынаи затвора 28). на выходе второго }5 опто- 3 ектроннога инфор>лациог>ного канала оль угодно дол го удерживается изабражее входного транспаранта 17 в лучах счи>нающего излучения (поток cDI>t,>x 2) ледстние некоторого увеличения напря- 4 ния питания }.>п2. Следовательно за счет ложительной обратной связи (элементы

-31-32-6-7-12-29-30) в схеме ИР»еет места генеративный лавинообразный процесс реключения оптоэлектронного устройва.

При поступлении на фоточувствитель>й слой 35 оптически управляемого трансранта 6 изображения входного анспаранта 3 (поток Эttx1), н слое 35 фарруется рельеф распределения освещенсти, адекватный формируемому ображению. Это вызовет и фатачунствиbHoM слое 35 локальные изменения злек1ЧЕСКИХ СВОйетВ, чта ь СВОЮ Очврндь иведет к увеличению наг>ряжения, придываемогo к электроаптическаму слою н соответствующих участках, и изме«ею его оптической nt>OT>focTw, Вследствие

ro данные участки слоя 39 становятся

ПРОЗР; I>it..>t fit ДЛЯ ПОТОКа СЧИТЫН>>ЮЩЕ ИЗлуче It!B Фg!. Отразившись от зерка 1ьHаотpa ;:ающего слоя 37 Оптически

,»1Н>,яьМОГО траНСПа}1Н>а 6 ПОГОК СЧИтЫна аще>-а излу е>;ия паступаег на полупрозtpas»oe зеркала 11 и разделяется на два.

Один ия 0010кан янляе1с > йь>ходам Г>ерноГО

1 сi>fo.1лек>р>>ННОГО >>»фармац>>анна>0 кн

tiB; а, а BT«>po-; поступает HB фотаприемник

12 Па«ак Ф;, >х1 (О) «оcòóïàåò на линзу 13,в

<>,ака! »: Ой п«oc>:oc1 I > которой в случаях считыяа>ащ:ão излучения формируется изображе>,ие входного транспаранта.

Од> oopo. fe«>ic! c вь>хада Q OTOI1 p>tet t;« >ca 12 на Bxoj! ус>>лиГеля 29 пос1упает сиГнал, котарыы за.-Btf падается на инвертирующий

B. 0ä упранл>1емага источника пи>а:>ия 30. С

BLI>0äB источника питания 30 HB вход оптически управляемого транспаранта 20 подается некатарге минимальное напряжение питания } >«2, неличи»а котораг0 меньше порогового }.,>п р2. Это приведеc K тому, что н электрическом слое 39 оп ически упранляемага транспаранта ?О произойдет насстаНОНЛ ЕНИЕ ИСХОДНОЙ ОРИЕНТдЦИИ ОСЕЙ молекул (ди}эектара) жидкОГО кристалла, то есть произойдет переключение оптически управляемого транспаранта 20 в "закрытое" состояние, а следовательно„с выхода С} будет снято соответствующее изображение входного -.ðàíñïàðàíòà 17, Таким образом, огпический логический элемент будет перенеде» во второе устойчивое состояние. В дальнейшем, при подаче на вход А2 очередllÎf 0 оптического сигнала (изображение транспаранта 17), будет опять лавинообразно развивать процесс переключения элемента, который закончитгя закрыванием оптически управляемого транспаранта 6, и открыванием ранее закрытого оптически упранляемага транспаранта 20.

В другом варианте выполнения оптически управляемых транспарантов 6, 20 (фиг.3, 4).работающих на просвет отсутстнуУ ют зеркальноатражающий и блокирующий слои. Однако B этом случае необходимо строгoc согласование спектрального диапазона патака записынающего излучения Ф» с диапаза»ам спектральной чувствительности фоточувствительного слоя 35 и его развязка са спектральнь>л1 диапазонам потока считына>ощега излучения Фс. Процесс переклю ения устройства> приведенного на фиг.2,, аналогичен ранее рассмотренному (фиг. 1,.

На фиг.5 приведена временная диаграмма рабаты устройства для воспроизведения лагичсских функций, где Ф»1, Ф»2, соответственна входные оптические сигналы устройства. Ф(((,(х 1 и Ф(((х 2 — сигналы выхода в потоке считывающего излучения.

Сл(е дует отмети (Q, что прохождение очи" тывающего потока ерез преобразователь описывается выражением:

I>= ail(22 р Щ)) где ",(lj — нелинейная функция, связывающая запаздывание с интенсивностью l светового потока Ф, „: p — у«ол между плоскостью поляризации йадающаго све а и проекцией оптической оси директора жидкого кристалла на входную плоскость.

Приведенное выражение справедливо при использовани(и, тви(ст эффекта, Я ° аффект". в жидком кристалле (слой 39) и при скрещенном расположении поляризаторов

9, 23 и анализаторов 10, 24 в каналах считывающего излучения. Исходная ориентация осей молекул жидкого кристалла задается ориентирующими покрытиями 38, 40 и взаимной Ориентацией стеклянных подложек

33, 42,на которые методом ионно-плазменНо«о распыления нзнОсятся прозрачные электроды 34, 41 состава И2Оз, Яп02, обладающие пропусканием в широком спектральном диапазоне не менее 93 — 95$ при удельном сопротивлении 30-50 Омф, Ориентирующие слои г(редставля(от собой напыленный под углом 85О к нормали подло>кки слой моноокиси кремния толщиной 100-120 А, а так>хе мономолекулярный слой поверхностно активного вещества (поливиниловый спирт). В качестве электрооптического материала, как было приведено в качестве примера, могут применяться смеси иематических жидких кристаллов (смеси азоксисоединеиий). При работе с ЖК толщина фоточувствительного слоя 35 "îñòàâëÿåò

0,3 — 05 мкм, при толщине слоя ЭК 1 — 5 мкм.

=,"адаваемйго поливинилбутиральными прокладками 43. В качестве фоточувствительного слоя 35 используются фатополупроводниковь(е соединения группы А В (СзЯ, Cd Яе и др,),полученные мел v тодом катодного распыленйя.

Предлагаемое техническое решение обладает простой конструкцией, п(озволяет при работе с двумерными изображениями реализовать логический оптический элемент с двумя состояниями устойчивого равновесия, предназначенный для использования в фотограмметрических комплексах при обрабо ке и анализе азрофотоиегативов значительных размеров (до 30х60 мм).

Ус ройство простое в изготовлении за счет использования стандартной тонкопленочной технологии, обладае высокой чувствительностью (не хуже 10 Дж/см ) и сроком службы до 10000 ч, Формула изобретения

1. Устройство для воспроизведения ло5 гических функций, содер>кащее первый оптоэлектронный информационный канал, включающий оптически связанные первый источник излучения, вход которого является одним из входов преобразователя, входной

10 транспарант, первый светофильтр, проекционный объектив и оптически управляемый транспарант, электрический вход которого подключен к выходу управляемого источника напряжения, а также оптически

15 связанные второй источник излучения, второй светофильтр, оптически управляемый транспарант, один из выходов преобразователя и фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональ20 ных возможностей за счет реализации логических функций с двумя состояниями устойчивого равновесия в реальном масштабе времени, в него введены два усилителя и второй оптоэлектронный информацион25 ный какал, выполненный идентично первому оптоэлектронному информационному каналу, выход фотоприемника которого через первый усилитель подключен к входу управляемого источника напряжения второ30 го оптоэлектронного информационного канала, выход фотоприемника которого подключен к входу управляемого источника напря>кения первого оптоэлектронного информационного канала.

35 . 2. Устройство по п.1, отл ич а ю щеес я тем, что оптически управляемый транспарант выполнен из первой стеклянной подложки с последовательно нанесенными первым прозрачным токопроводящим, фо40 точувствительным и первым ориентирующим слоями, и второй стеклянной подложки с последовательно нанесенными прозрачным вторым токопроводящим и ориентирующим слоями, между стеклянными

45 подложками с нанесенными на нихсоответствующими слоями введен электрооптический материал, причем диапазон спектральной чувствительности фоточувствительного слоя равен диапазону спект50 рального пропускания первого светофильтра, а диапазон спектрального пропускания второго светофильтра находится за пределами чувствительности фоточувствительного слоя.

55 3. Устрсйство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в оптически управляемом транспаранте на первой стеклянной подложке между фоточувствительным и ориентирующим слоями нанесены блокирующий и зеркально отражающий слои, 1837330

Составитель Н. Зайцев

Редактор С. Кулакова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А. Козориз

Заказ 2868 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101