DE1139545B - Optische Verriegelungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf optische, logische Vorrichtungen.

In einer bekannten optischen Verriegelungsschaltung, die auch »Optron« genannt, wird eine Elektrolumineszenzschicht EL elektrisch in Serie mit einem optisch gekoppelten Photowiderstand PW angeordnet und durch Lichteinfall auf den PW eingeschaltet. Der Einfall vermindert den Spannungsfall am PW auf eine solche Größe, daß EL Licht ausstrahlt. Dadurch wird PW bei seinem kleinen Widerstand gehalten, und EL leuchtet weiterhin. Eine ähnliche bekannte Vorrichtung, auch Persistron genannt, spricht ebenfalls auf ein elektrisches oder Lichteingangssignal an. Sie erzeugt ein Lichtausgangssignal, das nach einer bestimmten Zeit verschwindet.

Wenn eine solche optische Verriegelungsschaltung im Verband mit ähnlichen Vorrichtungen betrieben wird, ist es vorteilhaft, einzelne dieser Vorrichtungen beliebig mit Lichtimpulsen aus- oder einschalten zu können. Das Einschalten mittels Licht bei optischen Verriegelungsschaltungen ist bei diesen schon lange bekannt, das Ausschalten wurde in der Technik bisher darauf beschränkt, daß PW eine EL kurzschloß oder infrarotes Licht benutzt wurde.

Erfindungsgemäß wird eine optische Verriegelungsschaltung mit einer Reihenschaltung aus einem Photoleiter und einer elektrolumineszierenden Lichtquelle verwendet, die beide optisch rückgekoppelt sind, sowie einer weiteren nur optisch mit dem Photoleiter gekoppelten Lichtquelle mit Taktgeber, wobei diese Lichtquelle durch einen energiearmen Lichtimpuls die Verriegelungsschaltung in den leitenden Zustand steuert, die sich vom bisher bekannten dadurch unterscheidet, daß die sich im leitenden Zustand befindende Schaltung durch einen von der gleichen Lichtquelle ausgesendet.i; energiereichen Lichtimpuls, der derar^f bemessen ist, daß er in dem Photowiderstand ein Überschwingen des Photostromes verursacht, wieder in den Sperrzustand gesteuert wird.

Der praktische Vorteil der Erfindung besteht also darin, daß mit einer einzigen Lichtquelle die optische Vorrichtung ein- und ausgeschaltet werden kann. In den Zeichnungen bedeutet Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm der Vorgänge in Fig. 1. Lichteingangs- und -ausgangssignale und Widerstände sind als Funktion der Zeit dargestellt,

Fig. 3 zum Teil einen Querschnitt durch eine An-Ordnung von einer Mehrzahl von Beispielen nach Fig. 1,

Optische Verriegelungsschaltung

Anmelder:

International Business Machines Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt, Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 8. April 1960 (Nr. 21 016)

James A. O'Connell und Bernt Narken,

Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit begrenzter Rückkopplung,

Fig. 5 ein Diagramm der Vorgänge in Fig. 4,

Fig. 6 eine Darstellung, wie ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aufgebaut ist,

Fig. 7 eine Glimmlampen-Photowiderstandsschaltung nach der Erfindung,

Fig. 8 ein Diagramm der Vorgänge in Fig. 6.

Fig. 1 und 2 stellen eine optische Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, mit einer Rückkopplung, die bis in die Sättigung geht. PWU ist an eine Wechselspannungsquelle 12 von 200 V und 1000 Hertz und an EL13 angeschlossen, der optisch mit PWH rückgekoppelt ist. Im Dunkeln hat PWIl einen hohen Widerstand in der Größenordnung von 500 Megohm. Der Lichttaktgeber 14 und die Lichtquelle 15 erzeugen zeitlich genau gesteuerte optische Impulse, die auf PWIl gegeben werden, um den Widerstand von PWIl auf die Größenordnung von 500Kilohm zu reduzieren. Daher werden die Widerstandsverhältnisse an der £L-PW-Reihenschaitung so verändert, daß eine Spannung an EL13 geliefert wird, die dieses Element zum Leuchten bringt. EL ist optisch mit PWl so gekoppelt, daß nach dem Löschen der Lichtquelle 15 EL die Belichtung des PW für niedrigen Widerstand aufrechterhält und EL leuchtend bleibt.

PW11 ist ein Kadmiumselenid-Pfi' des Typs, der ein Überschwingen des Photostromes aufweist, wenn er stark belichtet und dann plötzlich abgeschaltet wird. Bevorzugt wird Kadmiumselenid mit Kupfer-

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oder Silber-Akzeptoren und Chlordonatoren. Andere und die Lichtquelle 39 belichten wahlweise die ver-

Kadmiumselenid-Photoleiter sind allgemein brauch- schiedenen Photoleiterelemente für kurze Zeit, um

bar. Kadmiumsulfid und andere fW-Zusammen- sie einzustellen, oder für längere Zeit, um sie zu

Setzungen, die kein merkliches Überschwingen des löschen.

Photostromes aufweisen, sind im allgemeinen bei 5 Ein Lichtpunktabtaster oder eine Kathodenstrahl-Zimmertemperatur unwirksam. Geht die Lichtrück- röhren-Lichtquelle können ein vollständiges Bild mit kopplung bis in die Sättigung, so erzeugt die Photonen- den optischen Elementen einstellen zur kontinuierenergie Elektronen-Loch-Paare mit derselben Ge- liehen Anzeige bei schneller Abtastung. Um die Anschwindigkeit, mit der sich vorher entstandene Elek- zeige auf den laufenden Stand zu bringen, werden die tronen-Loch-Paare rekombinieren. Das verbotene io abzudunkelnden Bereiche während einer langsamen Band zwischen Leitungsband und Valenzband ist Abtastung zwecks Löschung belichtet. Statt dessen stabil, und zwar sind Löcher entlang des Valenz- kann auch die gesamte Anzeigevorrichtung gelöscht bandes und Elektronen im Leitungsband angeordnet. werden durch eine relativ lange, nichtfokussierte Be-Zusätzliches Licht vom Eingang her erzeugt zusatz- lichtung vor jeder Abtastung. Ein anderes Verfahren lieh Elektronen-Loch-Paare. Bei Beschattung des 15 ist eine Löschabtastung mit hoher Lichtstärke von Eingangslichtes rekombinieren sich die beweglichen einer einzigen Quelle aus, auf die unmittelbar eine Elektronen schnell mit den Löchern, wobei sie vor- Schreibabtastung mit niedriger Stärke folgt, übergehenden alle Träger aus dem Leitungsband ent- Fig. 4 und 5 stellen schematisch eine optische Vorfernen und so ein Überschwingen des Photostromes richtung mit Begrenzung in der Rückkopplung und bewirken. 20 deren Parameter dar. PW 41 wird auf einem nied-

Der Taktgeber 14 veranlaßt die Lichtquelle 15, rigen Dunkelwiderstand von etwa 1 bis 2 Megohm PWU mit einem Eingangsimpuls 21 von kurzer durch den Nebenschlußwiderstand 42 gehalten, eine Dauer und normaler Lichtstärke zu belichten (Fig. 2). Seite des PW und des Widerstandes ist an die Span-Infolge der inneren Verzögerung kann PWIl keine nungsquelle 43 angeschlossen. Die andere Seite des ausreichende Energiehöhe erreichen, um ein Über- 25 pw ist an EL 44 angeschlossen, die infolge ihrer Anschwingen des Photostromes zu bewirken, wenn Ordnung optisch mit PW 41 rückgekoppelt ist. Der nachträglich abgedunkelt wird. Nimmt der Wider- Taktgeber 45 und die Lichtquelle 46 steuern die Einstand 24 von PWH infolge des Lichteingangssignals gangsbelichtung. Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 1 ab, so steigt die Spannung an EL13 über die Zünd- nur durch die zusätzliche Verwendung des veränderschwelle hinaus an und bewirkt ein kleines Licht- 30 liehen Nebenschlußwiderstandes 42, der so eingeausgangssignal 25, das zu PWIl rückgekoppelt wird. stellt ist, daß er die Vorrichtung eben über der Sätti-Die selbsterregende Rückkopplung während des gungsgeraden 51 (Fig. 5) für die normale Lichtabkurzen Eingangsimpulses reicht aus, um die optische gäbe 52 bringt.

Vorrichtung auf das optische Ausgangssignal 22 zu Fig. 6 stellt schematisch den Aufbau der Vorrich-

verriegeln. Die Lichtstärke bleibt konstant wie durch 35 rung von Fig. 4 dar. Die Glasplatte 61 ist mit einer

Punkt 26 angedeutet. durchsichtigen, leitenden, die Elektroden bildenden

Wenn der Taktgeber 14 die Lichtquelle 15 veran- Schicht 62 aus Zinnoxyd überzogen. Die IsL-Schicht laßt, PWIl mit einem langer dauernden Lichtimpuls 63 bedeckt die Schicht 62 und ist ihrerseits von einer 23 von normaler Lichtstärke zu belichten, erreichen Isolierschicht 64 bedeckt, abgesehen von einem klei-Träger in dem PW hohe Energie während des Licht- 4° nen Loch 65. PW 66 ist über der Isolierschicht 64 eingangssignal. Das Lichtausgangssignal steigt auf und durch das Loch 65 hindurch aufgebracht, woeine Höhe an, wie sie Punkt 27 zeigt. Wenn das durch er eine Reihenschaltung mit der ZsL-Schicht 63 Lichteingangssignal 23 plötzlich abgeschaltet wird, bildet. Die Zinnoxydschicht 67, die so berechnet ist, machen die Träger das Leitungsband von PWIl so daß sie einen Dunkelwiderstand von etwa 1 bis frei von Trägern, daß ein Überschwingen des Photo- 45 2 Megohm bildet, ist auf PW 66 aufgebracht und stromes eintritt. Das Überschwingen, d.h. der hohe Kontakt mit EL63 durch das Loch 65 hindurch hat. Widerstand 28, der dabei auftritt, senkt die effektive Nach dem Anschluß der Spannungsquelle 68 entspannung an EL13 auf einen Wert unter der Ab- spricht die Vorrichtung der schematischen Darstelschaltspannung, woraufhin sie gelöscht wird, und lung von Fig. 2.

der Verriegelungszustand wird aufgehoben beim Ab- 5° Wenn PW 41 durch einen Lichtimpuls 53 belichtet

fall des Lichtausgangssignals unter den Punkt 29, der wird, erreichen die Träger im PW hohe Energie,

unter dem Sättigungsbereich 20 liegt. Wenn der Lichtimpuls 53 endet, ziehen die Träger

Fig. 3 veranschaulicht eine Anzeigevorrichtung, die hoher Energie alle Träger aus dem fW-Leitungsband aus einer Matrix von optischen Elementen besteht, in der Weise ab, daß der Widerstand 54 kurzzeitig von denen jedes der Darstellung in Fig. 1 entspricht. 55 über den Sättigungsbereich 51 hinaus ansteigt, um die Es sind vier Photowiderstände 30 über einer leiten- Vorrichtung zu verdunkeln und den sonst kontinuden Schicht 31 auf einer Glasplatte 32 angeordnet. ierlichen Ausgangsimpuls hoher Lichtstärke zu un-Eine Glasplatte 33 mit den gleichen Dimensionen, die terbrechen. Die Vorrichtung bleibt nur kurzzeitig einen leitenden Überzug 34 hat, schließt eine Phos- ausgeschaltet, denn bei Rückkehr des PW auf seinen phorschicht 35 zwischen sich und der Matrix von ^6o normalen Widerstandswert kehrt sie in den Sätti-Photoleitern ein. Kontakte 36 verbinden die Span- gungsbereich 51 zurück. Die Rückkopplung tritt wienungsquelle 37 mit der isLPPF-Schichtanordnung, der ein, und der Ausgangsimpuls erscheint wieder, und zwar liegen die Zellen der EL-Schicht 35 elek- Fig. 7 und 8 zeigen schematisch ein Neon-ΡΨ-trisch in Reihe mit jedem der PW 30 bei optischer Ausführungsbespiel, das dem ZsLPPF-Ausführungs-Kopplung mit den PW. Jeder Photoleiter und die 65 beispiel von Fig. 1 analog ist. PW 71 bildet einen Wi-Elektrolumineszenzschicht in seiner unmittelbaren derstandsteiler mit der Neonröhre 72 und der Span-Nachbarschaft bilden das der Darstellung in Fig. 1 nungsquelle 73. Der Widerstand des Teilers schwankt entsprechende optische Element. Der Taktgeber 38 zwischen mittel und niedrig je nach den optischen

Eingangssignalen, die dem PW 71 von der durch den Taktgeber 75 gesteuerten Lampe 74 zugeführt werden. Die Neonlampe 74 liegt in Reihe mit dem Wider-, standsteiler und zündet bei Belichtung des PW 71. Beim Zünden der Neonlampe 74 belichtet diese den PW 71, wodurch der Spannungsabfall am Teilerwiderstand unterhalb der Abschaltspannung für die Neonlampe gehalten und die optische Vorrichtung im eingeschalteten Zustand verriegelt wird. Der im Megohmbereich liegende Widerstand 76 an der Neonlampe 72 stellt die Zündspannung her.

PWIl ist ein Kadrniumselenid-Photoleiter mit optischem Überschwingen ähnlich denen des PWU in Fig. 1. Die Vorrichtung wird eingeschaltet infolge eines Impulses von kurzer Dauer; sie wird ausgeschaltet bei Beendigung eines langer dauernden Impulses, der das Überschwingen bewirkt.

Der Taktgeber 75 veranlaßt die Lichtquelle 74, den PW 71 mit einem kurzdauernden Eingangsimpuls 81 von normaler Lichtstärke zu belichten (Fig. 7). Der PW 71 kann keine ausreichende Energie erreichen, um ein Überschwingen zu bewirken, wenn er danach verdunkelt wird. Bei Abnahme des Widerstandes von PW 71 während des Impulses 81 wird die Spannung an der Neonlampe 71 erhöht. Der Lichtausgangsimpuls 82 erscheint, wenn die Spannung über das Zündpotential hinaus ansteigt (oberhalb des Bereichs 85). Durch die selbsterregte Rückkopplung wird die Vorrichtung für den Ausgangsimpuls im eingeschalteten Zustand verriegelt.

Wenn danach der Taktgeber 75 die Lichtquelle 74 veranlaßt, den PW 71 mit einem länger dauernden Lichtimpuls 83 von normaler Lichtkraft zu belichten, erreichen die Träger im PW hohe Energie, die bei plötzlicher Verdunkelung des Lichteingangsimpulses alle Träger so aus dem Leitungsband des PW 71 entfernen, daß Überschwingen eintritt. Der hohe Widerstand 84 beim Überschwingen senkt die wirksame Spannung an der Neonlampe 74 auf einen Wert unter die Abschaltspannung (unter dem Bereich 85), woraufhin die Vorrichtung dunkel wird und der verriegelte Zustand verschwindet.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Optische Verriegelungsschaltung mit einer Reihenschaltung aus einem Photoleiter und einer elektrolumineszierenden Lichtquelle, die beide optisch rückgekoppelt sind, sowie einer weiteren nur optisch mit dem Photoleiter gekoppelten Lichtquelle mit Taktgeber, wobei diese Lichtquelle durch einen energiearmen Lichtimpuls die Verriegelungsschaltung in den leitenden Zustand steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die sich im leitenden Zustand befindende Schaltung durch einen von der gleichen Lichtquelle ausgesendeten energiereichen Lichtimpuls, der derart bemessen ist, daß er in dem Photowiderstand ein Überschwingen des Photostromes verursacht, wieder in den Sperrzustand gesteuert wird.

2. Optische Verriegelungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem kurzen Lichtimpuls in den leitenden Zustand und mit einem langen Lichtimpuls gleicher Lichtstärke in den Sperrzustand gesteuert wird.

3. Optische Verriegelungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Photowiderstand aus Kadmiumselenid besteht.

4. Optische Verriegelungsschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Photowiderstand aus Kadmiumselenid Kupfer- und Silberakzeptoren und Chlordonatoren enthält.

5. Optische Verriegelungsschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen parallel zum Photoleiter liegenden Widerstand die Schaltung knapp im leitenden Zustand gehalten wird, derart, daß sie durch einen Lichtimpuls für eine Zeit in den Sperrzustand gesteuert wird, die durch das Überschwingen des Photostromes bestimmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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