专利摘要

本实用新型公开了一种基于数字微镜器件的光计算装置，包括数据处理模块、光源编码模块以及光计算模块。所述光源编码模块包括LED灯、数字微镜器件、数字微镜器件驱动模块，光计算模块包括数字微镜器件、数字微镜器件驱动模块、光电探测器。其中，数据处理模块将需要计算的数据发送给光源编码模块，实现光编码操作，以不同的光点表示数据。编码后的光照射到光计算模块的数字微镜器件上，通过偏转不同位置的数字微镜实现逻辑运算，运算结果反射到光电转换器上，得到计算结果，并发送给数据处理模块。光计算技术具有更快的传播速度和更高的信息容量，本实用新型相较于传统方法，提高了计算速度，降低了系统实现复杂度，且能够进行级联运算。

权利要求

1.一种基于数字微镜器件的光计算装置，其特征在于该装置包括数据处理模块（1）、光源编码模块（2）以及计算模块（3），所述数据处理模块（1）分别连接光源编码模块（2）和计算模块（3），所述光源编码模块（2）和计算模块（3）相连；其中：

所述光源编码模块包括LED灯（4）、第一数字微镜器件（5）及第一数字微镜器件驱动模块（6），所述LED灯（4）与第一数字微镜器件（5）相连，第一数字微镜器件（5）与第一数字微镜器件驱动模块（6）相连，第一数字微镜器件驱动模块（6）与数据处理模块（1）相连；

所述计算模块包括第二数字微镜器件（7）、第二数字微镜器件驱动模块（8）及光电探测器（9），所述第二数字微镜器件（7）分别与第二数字微镜器件驱动模块（8）及光电探测器（9）相连，第二数字微镜器件驱动模块（8）、光电探测器（9）分别与数据处理模块（1）相连，第二数字微镜器件（7）与第一数字微镜器件（5）相连。

说明书

技术领域

本实用新型涉及光计算机和光计算技术领域，具体涉及一种基于数字微镜器件的光计算装置。

背景技术

目前，大规模集成电路的集成度几乎达到物理电子和工艺技术的“极限”，为了满足人们对高速计算和对海量数据进行有效处理越来越高的需求，采用并行处理技术是提高计算能力的一种有效途径。光与电子相比，交叉光束之间不容易发生互相干扰的问题，同时光波束能够承载二维图像信息，从本质上具有并行处理能力。

若要充分发挥光互连的快速、并行、无干扰优势，开发逻辑、运算、搜索和系统的并行性，系统中对光信号的处理最好都能以并行、流水方式进行处理。而计算机对构成其系统的最基本逻辑器件有一定的要求，这些要求主要有：可级联性、必须具备简单而完备的逻辑函数功能、具有逻辑级重建能力，器件必须能制成大的阵列等。对于一个逻辑代数系统，同时使用与门、或门和非门可以构成任何功能的逻辑电路，因此与门、或门和非门是一个完备集。逻辑非和逻辑与、逻辑或分别组成的复合逻辑（NAND）、（NOR）及逻辑非和逻辑与，或者逻辑非和逻辑或构成的集合（AND·NOR）、（OR，NOT）都是完备集，以上完备集中的门可以构成任何逻辑电路。

传统的光学处理器的光学计算部分通过级联光学相关器实现，如通过4f系统、8f系统空间滤波实现AND逻辑运算，该方案对光学器件性能的依赖性极强，且体积大、逻辑级重建能力差。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于数字微镜器件的光计算装置，通过数字微镜实现光计算所需的简单而完备的逻辑函数，具有更快的计算速度，更加简单的系统结构，不需依赖复杂光学结构即可实现高速关计算的特性。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种基于数字微镜器件的光计算的装置，特点是该装置包括数据处理模块、光源编码模块以及计算模块，所述数据处理模块分别连接光源编码模块和计算模块，所述光源编码模块和计算模块相连；其中：

所述光源编码模块包括LED灯、第一数字微镜器件及第一数字微镜器件驱动模块，所述LED灯与第一数字微镜器件相连，第一数字微镜器件与第一数字微镜器件驱动模块相连，第一数字微镜器件驱动模块与数据处理模块相连；

所述计算模块包括第二数字微镜器件、第二数字微镜器件驱动模块及光电探测器，所述第二数字微镜器件分别与第二数字微镜器件驱动模块及光电探测器相连，第二数字微镜器件驱动模块、光电探测器分别与数据处理模块相连，第二数字微镜器件与第一数字微镜器件相连。

上述装置实现光计算包括以下具体步骤：

步骤1：通过光源编码模块中的第一数字微镜器件对需要计算的两个数据完成光学编码

ⅰ）LED灯发出的光照射到第一数字微镜器件上；

ⅱ）数据处理模块将需要计算的数据发送至第一数字微镜器件驱动模块，第一数字微镜器件驱动模块控制数字微镜的偏转状态，以第一数字微镜器件的四个微镜为一个单元对进行计算的数据进行编码，以排列方式不同的光点表示不同的数据对应的组合结果，实现数据的光编码过程；

步骤2：光计算

ⅰ）经过光源编码模块编码后的光信号照射到第二数字微镜器件上；

ⅱ）数据处理模块将需要进行的逻辑运算发送至第二数字微镜器件驱动模块，第二数字微镜器件驱动模块控制不同位置数字微镜的偏转状态，实现对应的逻辑运算，并将对应的逻辑运算结果反射至光电探测器上；

ⅲ）经过第二数字微镜器件进行光计算的光信号照射到光电探测器上，光电探测器将探测结果发送给数据处理模块，通过识别信号的有无及组合顺序得到光计算结果，并将数据再次发送给第一数字微镜器件驱动模块，实现级联运算。

本实用新型解决了目前光计算设备复杂、体积大、光学结构复杂的问题，使用先进的数字微镜器件进行光计算，在缩小体积同时，提高并行处理能力；使用可编程控制的数字微镜器件，能够同时实现多种逻辑计算。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型光源编码模块结构示意图；

图3为本实用新型计算模块结构示意图；

图4为光源编码示意图；

图5为不同逻辑运算对应的数字微镜开关状态；

图6为进行逻辑运算的两个数分别为“1”和“1”时对应的光编码示意图；

图7为或逻辑运算对应的数字微镜开关状态图。

具体实施方式

参阅图1，本实用新型包括：数据处理模块1、光源编码模块2以及计算模块3。所述数据处理模块1分别连接光源编码模块2和计算模块3，光源编码模块2和计算模块3相连。由数据处理模块1控制光源编码模块2根据需要计算的数据进行光逻辑编码，编码后的光照射到计算模块3，计算模块3根据不同的逻辑运算操作将不同位置的光进行反射，进行光电转换后，将数据发送给数据处理模块1，数据处理模块1根据光信号的有无及组合顺序得到光计算结果。

参阅图2，图2为本实用新型光源编码模块结构示意图。光源编码模块2包括：LED灯4、第一数字微镜器件5、第一数字微镜器件驱动模块6，所述LED灯4与第一数字微镜器件5相连，第一数字微镜器件5分别与第一数字微镜器件驱动模块6和第二数字微镜器件7相连，数据处理模块1与第一数字微镜器件驱动模块6相连。LED灯4产生的光照射在第一数字微镜器件5上；数据处理模块1将需要计算的两个数据发送给第一数字微镜驱动电路6，第一数字微镜器件驱动模块6根据数据的排列情况以四个数字微镜为一个单元对进行计算的数据进行编码，用不同排列的光点，表示不同的数据。

参阅图3，图3为本实用新型计算模块结构示意图。计算模块3包括第二数字微镜器件7、第二数字微镜器件驱动模块8、光电探测器9，所述第二数字微镜器件7分别与第二数字微镜器件驱动模块8、第一数字微镜器件5和光电探测器9相连，数据处理模块1与第二数字微镜器件驱动模块8以及光电探测器9相连。经过光源编码模块2编码后的光照射到第二数字微镜器件7上，数据处理模块1将需要进行的逻辑运算发送给第二数字微镜器件驱动模块8，控制第二数字微镜器件7的开关状态，将不同逻辑运算的结果反射至光电探测器9，实现不同的逻辑操作。光电探测器9上将探测结果发送给数据处理模块1，数据处理模块1通过识别信号的有无及组合顺序得到光计算结果，并能够将计算结果再次发送给第一数字微镜器件驱动模块6实现级联运算。

参阅图4，图4为光编码示意图。以数字微镜器件的每四个数字微镜为一个单元，对需要计算的两个数进行光编码。当需要操作的两个数分别为“0”和“0”时，四个数字微镜的偏转状态如如图中a所示，可以得知该单元对应的四个数字微镜的状态分别为“ON”、“ON”、“ON”、“OFF”，光点的排列效果分别为“亮”、“亮”、“亮”、“灭”。当需要操作的两个数分别为“1”和“0”时，四个数字微镜的偏转状态如图中b所示，可以得知该单元对应的四个数字微镜的状态分别为“ON”、“OFF”、“ON”、“ON”，光点的排列效果分别为“亮”、“灭”、“亮”、“亮”。当需要操作的两个数分别为“0”和“1”时，四个数字微镜的偏转状态如图中c所示，可以得知该单元对应的四个数字微镜的状态分别为“ON”、“ON”、“OFF”、“ON”，光点的排列效果分别为“亮”、“亮”、“灭”、“亮”。当需要操作的两个数分别为“1”和“1”时，四个数字微镜的偏转状态如图中d所示，可以得知该单元对应的四个数字微镜的状态分别为“OFF”、“ON”、“ON”、“ON”，光点的排列效果分别为“灭”、“亮”、“亮”、“亮”。

参阅图5，图5为不同逻辑运算对应的数字微镜状态。以数字微镜器件的每四个数字微镜为一个单元，进行光计算。通过控制数字微镜的开关状态，完成逻辑运算。当进行与操作时，四个数字微镜的开关状态如图中a所示，只有在光电探测器9上同时探测到两个有效光点时，与逻辑运算的结果为1，否则为0。当进行或操作时，四个数字微镜的开关状态如图中b所示，当光电探测器9探测到有效光点时，或逻辑运算结果为1，否则为0。当进行非操作时，四个数字微镜的开关状态如图中c所示，当光电探测器9探测到有效光点时，非逻辑运算结果为1，否则为0。

实施例

人们对高速计算和对海量数据进行有效处理有着越来越高的需求，而大规模集成电路的集成度几乎达到瓶颈，光计算的优势逐渐凸显。

数字微镜器件可采用TI公司的DLP4500数字微镜器件，该器件可快速、准确且高效地控制可见光以生成图案。数字微镜器件驱动模块是由FPGA（可编程逻辑门阵列）实现的专用驱动模块，控制DLP4500数字微镜器件中每片数字微镜的偏转状态。数据处理模块可采用TI公司TMS320系列芯片或Xilinx公司Kintex-7芯片实现，也可使用74LS系列芯片按照需要搭建对应的电路，从而实现数据的发送、接收以及级联运算。

当数据处理模块中需要计算的两个数分别为“1”和“1”且进行或运算时，将‘1 1’发送给第一数字微镜器件驱动模块，将或操作的命令发送给第二数字微镜器件驱动模块。以第一数字微镜器件的四个数字微镜为一个编码单元，对LED均匀照射到第一数字微镜器件上的光进行编码，得到的光点排列结果如图4中a 图6所示，分别为“灭”、“亮”、“亮”、“亮”。光编码的结果照射到第二数字微镜器件上，第二数字微镜器件同样以四个数字微镜为一个计算单元，由第二数字微镜器件驱动模块控制，完成逻辑运算。由于进行的逻辑运算为或运算，数字微镜的偏转状态如图5中b图7所示，仅翻转该计算单元中右下角的数字微镜，将照射到该计算单元对应数字微镜的光编码结果“亮”反射到光电转换器上，得到明亮光点。光电转换器得到高电平，即计算结果为“1”，将该结果发送给数据处理模块。

本实用新型可并行处理大量数据运算，如当需要进行与运算的二进制数为“10001010”和“00010101”时，将两个数据的比特位对齐，拆分为“10”、“00”、“00”、“01”、“10”、“11”、“10”、“11”，分为8个单元进行光编码以及逻辑运算。本实用新型可以将数据处理模块中的运算结果快速的再次送入系统进行运算，且数字微镜器件中不同数字微镜组成的计算单元互相独立，可同时进行多种运算。本实用新型能够通过简单的集成电路辅助数字微镜器件进行大批量的光计算，并且能够构成循环操作，实现级联运算。

一种基于数字微镜器件的光计算装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。