Оптический анализатор низких пространственных частот

 

Изобретение касается оптоэлектроники и предназначено для вычислительной техники и оптической обработки информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора за счет получения и регистрации двумерного спектра , Анализатор содержит источник 1 когерентного света,обьективы2, 3 расширителя пучка, ослабитель 5 света, исследуемый транспарант 6, идентичные неперекрывающиеся апертуры 7, 8, Фурье-объектив 9, фотоприемник 10 с возможностью перемещения в Фурье-плакаты, регистрирующее устройство 12. Цель изобретения достигается путем введения в одну из апертур фазового модулятора 4 с возможностью непрерывного изменения фазы не менее, чем на 2 л, и включения между фотоприемником 10 и регистрирующим устройством 12 электронного блока 11 выделения локальных минимумов. 1 ил. &

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л 6 01 R 23/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

5 О У

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4616086/21 (22) 05.12.88 (46) 23.02.91. Бюл. N 7 (71) Горьковский государственный университет им. Н.И,Лобачевского (72) С.Н.Менсов, А.В.Шишарин, Н.Ф.Услугин и А.П.Шарыгин (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1267280, кл. G 01 R 23/17, 1986, Febstead Е,В, Applied Optics, 1971-, ч. 10, hb 5, р. 1185 — 1187, (54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР НИЗКИХ

ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЧАСТОТ (57) Изобретение касается оптоэлектроники и предназначено для вычислительной техники и оптической обработки информации.

Цель изобретения — расширение функцио- .

„„ 0„„1629870 А1 нальных возможностей анализатора за счет получения и регистрации двумерного спектра, Анализатор содержит источник 1 когерентного света, объективы 2, 3 расширителя пучка, ослабитель 5 света, исследуемый транспарант 6, идентичные неперекрывающиеся апертуры 7, 8, Фурье-объектив 9, фотоприемник 10 с возможностью перемещения в Фурье-плакаты, регистрирующее устройство 12. Цель изобретения достигается путем введения в одну из апертур фазового модулятора 4 с возможностью непрерывного изменения фазы не менее, чем на 2 л, и включения между фотоприемником 10 и регистрирующим устройством 12 электронного блока 11 выделения локальных минимумов. 1 ил.

1629870

Изобретение относится к оптоэлектронике и предназначено для применения в вычислительной технике и оптической обработке информации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет получения и регистрации двумерного спектра в области низких пространственных частот.

На чертеже представлена функциональ. ная схема устройства.

Анализатор содержит источник 1 когерентного света, объективы 23, образующие расширитель пучка, фазовый модулятор 4, осл абител ь 5 света (аттен юатор) „оптически параллельно включенный ему исследуемый транспарант 6, две соответствующие идентичные, неперекрывающиеся апертуры 7, 8, Фурье-объектив 9, фотоприемник 10, установленный с возможностью перемещения в

Фурье-плоскости электронный блок 11 выделения локальных минимумов, входом соединенный с выходом фотоприемника 10, с выходом — с входом регистрирующего устройства 12.

Устройство работает следующим образом.

С помощью объектива 9 в плоскости сканирования фотоприемника 10 формируются пространственные спектры изображения, расположенного в апертуре 7 и свободной апертуре 8, так как апертуры сдвинуты от оптической оси объектива 9, то возникающие из-за этого фазовые набеги в спектрах приводят к возникновению интерференционной картины в Фурье-плоскости.

Фазовый модулятор 4 непрерывно изменяет фазу волны; прошедшей через апертуру

8, что приводит к движению интерференционной картины. Фотоприемник 10 преобразует интенсивность света в переменный электрический сигнал. Блок 11 выделения минимумов определяет значение локальных минимумов этого сигнала, которые и регистрируются в регистрирующем устройстве 12. Регулировкой ослабителя 5 света достигают равенство средних уровней пропускания света через апертуры 8 и 7, Если апертуры 7 и 8 идентичны, то интенсивность света в минимуме интерференционной картины зависит от интенсивности соответствующей спектральной компоненты (попадающей на место этого минимума), Коэффициенты пропускания по амплитуде транспаранта 6 и ослабителя 5

Т1 (х, У) = to + m t (х, У), t2 (x, у) =to exp (lip(t)), где f(x,у) — исследуемый сигнал; го — средний уровень записи сигнала; m — коэффициент модуляции; р(т) — дополнительная фаза, вносимая модулятором 4.

5 Комплексная амплитуда поля в фокальной плоскости объектива 9 может быть представлена в виде двух слагаемых

P0 g, e, й) = А(В, rg) exp (i ) rî î х

x sin „" + sine D x (3)

20 у X sin X

Ag y) = ехр — у — (Z+ -х-)

4) где à — фокусное расстояние объектива; А— длина; Ao-. амплитуда падающей на ослабитель 5 и транспаранты 6 волны света.

30 Второе слагаемое в выражении (2) пропорционально спектру Фурье от исследуемого сигнала f(x,у) г

Pc g g) = А m О (х, y) f (x — x©, у) Х

35 .2к

x exp (i > > (g x + y y) ) dxdy =

=А .m (рфg), (5) 40 гдей(х,у) — апертурный множитель, равный единице внутри апертуры 7 и нулю вне ее.

Фотоприемник 10 регистрирует интенсивность света

2 2

1 g,g,т)=Ро +Рс +Ро Рс+ Ро Рс (6) Подставляя (3) и (5) в (6) можно видеть, что в фокальной плоскости обьектива 9 наблюдается спектр мощности исследуемого сигнала, Локальные минимумы функции

15 г, т) равны

Do 1

2 л — (+ — p (t) = к и, XF 2 (7) гдеп=0, ++-11, +2, При этом

i (у xi. I) = (> + ) m ly(xi, юу)/ (8) Р((,V) =Р.(4,q, )+Р,g, ), (2)

10 где Ро g,t7, t) — отклик системы в отсутствии полезного сигнала, т;е, при f(x,у) О

1629870

Формула изобретения

Оптический анализатор низких пространственных частот, состоящий из послеСоставитель И.Коновалов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор А.Мотыль

Заказ 437 Тираж 420 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

Монотонное изменение ф(1) приводит к смещению интерференционных полос, В любой точке фокальной плоскости объектива 9 в некоторые моменты времени наблюдаются минимумы интенсивности света, определяемые соотношением (8). Электронный блок 11 позволяет выделить значения локальных минимумов сигнала, поступающего с фотоприемника. Поскольку монотонное изменение фазы в широких пределах технически реализовать сложно, используется периодическое изменение фазы с амплитудой, не меньшей 2 ж. довательно оптически соединенных источника когерентного света, расширителя пучка, преобразующего объектива, двух идентичных неперекрывающихся диаф5 рагм, оптического аттенюатора, фотоприемника, расположенного с воэможностью перемещения в Фурье-плоскости объектива, и регистрирующего устройства, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения

10 функциональных возможностей за счет получения и регистрации двумерного спектра, в одной иэ апертур установлен фазовый модулятор с изменением фазы не менее, чем на 2 л, и дополнительно введен между фото15 приемником и регистрирующим устройством электронный блок выделения локальных минимумов.