DE1900920A1 - Optisches UND-Tor - Google Patents

Description

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IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Geielltdiaft mbH

Böblingen, den 7. Januar 1969 pr-kr

Anmelder: International Business Machines

Cqporation, Armonk, N. Y. 10

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenz. der Anmelderin: Docket PO 9-67-055

Optisches UND-Tor.

Die Erfindung betrifft ein optisches UND-Tor mit einem durch elektrische Ladungen beeinflußten elektr ο-optischen Kristall.

In der deutschen Auslege schrift 1 257 451 werden Projektions-Anordnungen angegeben, bei denen der Informationsträger aus einer sogenannten "fotochromen" Schicht besteht, deren Durchlässigkeit durch die Einwirkung einer optischen Strahlung geeigneter Wellenlänge gesteuert wird. Ferner sind auch Projektions-Vorrichtungen vorgeschlagen worden, deren Informationsträger aus einexnzwischen gekreuzten Polarisatoren angeordneten elektro-optischen Kristall besteht. Zur Steuerung der örtlichen Lichtdurchlässigkeit dieser Anordnungen wird auf eine Fläche des elektro-optischen Kristalls mittels eines Elektronenstrahls ein dem zu projizierenden Bild entsprechendes Potentialgebirge aufgetragen, das den Brechensindex des elektro-optischen Kristalls bereichsweise so verändert, daß eine örtlich verschiedene Drehung der Polarisationsebene des ihn durchsetzenden Lichts eintritt. Je nach der Lage der Polarisationsebene des den Kristall verlassenden Lichtes wird dieses durch den nachge-

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schalteten Analysator entweder ungeschwächt, geschwächt oder nicht durchgelassen.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine als UND-Tor wirkende optische Anordnung anzugeben, bei der jeweils 2 verschiedene Lichtsignale koinzidieren müssen um ein Ausgangs signal zu erhalten. Insbesondere soll ein optisches UND-Tor geschaffen werden, das diepunktweise Abtastung einer ™ Ebene, beispielsweise der Ebene einesoptissehen Speichers gestattet und wobei das Ergebnis dieser Abtastung in Form von elektrischen Signalen zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein optisches UND-Tor mit einem durch elektrische Ladungen beeinflußten elektro-optischen Kristall gelöst, das gekennzeichnet ist durch eine unter der Wirkung einer ersten optischen Signalquelle Elektronen emittierende und zur bereichsweisen Steuerung der Doppelbrechung auf den elekro-optischen Kristall übertragende Schicht und durch einen im Wege eines als zweite Signalquelle dienenden, steuerbar ablenkbaren polarisierten Strahls-hinter dem elektro-optischen Kristall angeordneten Analysator, der den Strahl in Abhängigkeit vom Ladungszustand des von ihm jeweils durchsetzten Kristallbereiches ungeschwächt, geschwächt oder überhaupt nicht durchtreten läßt.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels

des erfindungsgemäßen optischen UND-Tors

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Anordnung mit

dem in Fig. 1 dargestellten optischen UND-Tors als Lesegerät für den wahlweisen Zugriff zu auf einer Speicherfläche gespeicherten Informationen.

Die in Fig. 1 gez eigte Röhre 10 besteht aus einem transparenten Glaskörper 12, der eine transparente Photokathode 14, einen elektro-optischen Kristall 16, z. B. KDP, und eine Elektronenquelle 18 enthält. Der Kristall 16 und die Photokathode 14 tragen auf je einer Seite einen transparenten leitenden Überzug 20 bzw. 22.

Ein von einer nicht dargestellten Einrichtungbetriebener digitaler Lichtablenker 24 lenkt steuerbar einen linear polarisierten Lichtstrahl 26 auf verschiedene Bereiche, z. B. den Bereich 28, des Kristalls 16. Der Lichtstrahl 26 durchsetzt den Glaskörper 12, den transparenten leitenden Überzug 20, den Kristall 16, die transparente Photokathode 14, den leitenden Überzug 22 und die andere Wandung des Glaskörpers 12 und wird dann teilweise von einem Strahlenleiter 30, der aus einem halbdurchlässigen Spiegel besteht, zu einem Analysator 32 reflektiert. Das gesamte den Analysator durchsetzende Licht wird durch eine Linse 34 auf eine Sekundärelektronen-Verstärkerröhre 36 gesammelt, die über einen Widerstand 38 ein elektrisches Ausgangs signal erzeugt.

Ein anderer Strahl linear polarisierten Lichtes 42 durchsetzt den Strahlenleiter 30, den Glaskörper 12 und den transparenten überzug 22 und fällt auf die Photokathode 14. über einen Schalter 48 wird eine positive Beschleunigungsspannung +V an die transparenten Überzüge 20 und 22 gelegt. Wenn der Lichtstrahl 42 auf eine Fläche, z. B. die Fläche 44, der Photokathode 14 fällt, werden Elektronen emittiert und durch das Potentialsgefälle angezogen

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und erzeugen eine elektrische Ladung auf einem Bereich 28 der Oberfläche des Kristalls 16. Dieser Bereich hat dann eine Ladung, die durch die Minuszeichen 46 in Fig. 1 dargestellt ist.

Das UND-Tor arbeitet folgendermassen: der Lichtstrahl 42 kann ein Bild enthalten, z. B. das eines photographischen Speichers mit Feldern binärer Bits, die durch helle und dunkle Punkte dargestellt sind. Eines dieser Felder wird ausgewählt und auf der Photokathode 14 abgebildet. Jeder Lichtpunkt bewirkt auf der Photokathode eine Emission von Elektronen, die durch das Potentialgefälle zum Kristall 16 hin beschleunigt werden. Licht im Bereich 44 führt dazu, daß der Bereich 28 auf der Oberfläche des Kristalls 16 eine elektrische Ladung enthält wodurch in diesem Bereich eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Seiten des Kristalls entsteht.

Während der Abbildung des Feldes auf der Photokathode ist der Schalter 48 geschlossen. Bevor das Auslesen durch den Strahl 26 erfolgt wird er jedoch wieder geöffnet, um das Beschleunigungsfeld zu entfernen^daß eine weitere Emission durch die Photokathode verhindert wird. Der Lichtstrahl 26 dient als Abfrage- oder Lesestrahl und tastet mit Hilfe des Lichtablen-

kers 24 und durch nicht dargestellte Einrichtungen den ganzen Kristall 16 ab. Wenn der Strahl 26 auf einen geladenen Bereich, z. B. den Bereich 28, trifft, wird die lineare- Polarisation des Lichtstrahls beim Durchlaufen des Kristalls geändert. Da der Analysator 32 so orientiert ist, daß er linear polarisiertes Licht nicht durchläßt, das in derselben Richtung wie der vom Digitaldeflektor 24 ausgehende Lichtstrahl 26 polarisiert ist, durchsetzt eine gewisse Lichtmenge den Analysator und die Linse 34 und gelangt zur Sekundär elektronen-Verstärkerröhre 36, Diese erzeugt einen Strom, der proportional dem den Analysator durchsetzenden Licht ist, so daß am Widerstand 38 ein Spannungsa abfall abgegriffen werden kann. Somit führt das Zusammentreffen von Licht im Bereich 44 und im Bereich 28 zu einem optischen Ausgangs signal, das seinerseits wiederum in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann, das der Intensität dee Eingangs strahle 42 proportional ist.

SAD ORIGINAL

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Wenn der linear polarisierte Lichtstrahl 26 jedoch auf einen Bereich des Kristalls 16 fällt, der nicht negativ geladen ist, durchsetzt das Licht den Kristall, ohne seinen Polarisationszustand zu ändern. In diesem Fall wird das vom Strahlenteiler 30 reflektierte Licht durch den Analysator 32 gesperrt, und am Widerstand 38 tritt keine Ausgangs spannung auf.

Die auf dem Kristall 16 gespeicherte Ladung wird durch einen Elektronenstrahl aus der Quelle 18 gelöscht bevor die nächste Abbildung erfolgt. Die Geschwindigkeit dieser Elektronen ist auf ein geeignetes Sekundär-Emissionsverhältnis eingestellt.

Fig. 2 zeigt ein Speichersystem, das mit Laserstrahlen und dem in Fig. 1 dargestellten optischen UND-Tor arbeitet, das hier als Lesegerät verwendet wird und den wahlweisen Zugriff zu auf einer Speiche riläche gespeicherten Informationen ermöglicht. Einander entsprechende Einzelteile sind in den Fig. 1 und 2 mit denselben Nummern bezeichnet.

Der Block 50 stellt in Fig. 2 schematisch das in Fig. 1 gezeigte optische UND-Tor dar, das im Wesentlichen die Röhre 10, den Strahlenteiler 30, den Analysator 32, die Linse 34, die Sekundärelektronen-Verstärkerröhre 36 und den Widerstand 38 umfaßt.

Der linear polarisierte Lichtstrahl 52 durchsetzt eine Linse 54 und den digitalen Lichtdeflektor 40, der durch eine andere nicht dargestellte Steuereinrichtung so gesteuert werden kann, daß der Lichtstrahl auf ein bestimmtes Bitfeld einer photographischen Speicherfläche 56, z. B. einem photographiechen Film, fällt. Das so ausgewählte Feld wird dann durch eine Linsenanordnung 58 <juf der Photokathode des optischen UND-Tor es 50 abgebildet. Zum wahlweisen Zugriff oder sum Aaslesen einer Bitposition in dem gewählten Feld wird der linear polarisierte Strahl 26 mittels einer Linse 60 durch einen digitalen Lichtablenker 24 hindurch fokussiert» der durch eine nicht dargestellte Einrichtung so gesteuert wird, daß der Strahl den Kristall 16 abtastet. Sobald der Stahl

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einen Bereich trifft, der durch, von den Photokathode stammende Elektronen elektrisch geladen ist, wird ein durch den Pfeil 62 dargestelltes elektrisches Ausgangs signal erzeugt. Ein geladener Bereich entspricht einem Lichtpunkt im Bild auf der Photokathode. Ein Lichtpunkt kann z. B. eine binäre Eins, eine dunkle Stelle eine binäre Null darstellen. Die Arbeitsweise des optischen UND-Tors 50 ist im einzelnen in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Mit Hit fe der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist es möglich, durch den Lichtablenker wahlweise ein beliebiges Bit des auf der Photokathode abgebildeten Speifc cherfeldes auszuwählen.

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Claims (4)

PATENTANSPRUCH

1. Optisches UND-Tor mit einem durch elektrische Ladungen beeinflußten

elektro-optischen Kristall, gekennzeichnet durch eine unter der Wirkung einer ersten optischen Signalquelle Elektronen emittierende und zur bereichsweisen Steuerung der Doppelbrechung auf dem elektro-optischen Kristall übertragende Schicht (14) und durch einem im Wege eines als zw eite Signalquelle dienenden, steuerbar ablenkbaren polarisierten Strahles hinter den elektro-optischen Kristall angeordneten Analysator (32) j der den Strahl in Abhängigkeit vom Ladungszustand des von ihn jeweils durchsetzten Kristallbereiches ungeschwächt, geschwächt oder garnicht durchtreten läßt.

2. Optisches UND-Tor nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch - Mittel

(10, 44, 48), die, durch optische Signale beeinflußt, auf bestimmten Gebieten des Kristalls von den optischen Signalen abhängige elektrische Ladungen aufbringen, - eine QudLe (24), die wenigstens auf Teile des Kristalls polarisiertes Licht wirft, - und einen Analysator (32), der ein Ausgangssignal durchläßt, wenn das polarisierte Licht auf ein Gebiet (28) des Kristalls fällt, das eine elektrische Ladung trägt.

3. Optisches UND-Tor nach den Patentansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet durch Mittel (18) zur Beseitigung der auf dem Kristall aufgebrachten elektrischen Ladung.

4. Optisches UND-Tor nach den Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet durch seine Verwendung zum Auslesen eines optischen Datenspeichers,

wobei die Bitfelder des optischen Speichers (56) zur Beeinflussung der Ladung der Kristallgebiete benützt werden, und daß der polarisierte Lichtstrahl (26) die Kristallfläche zur Ableseung der ge-

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speicherten Informationen abtastet.

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