Устройство оптической обработки информации

 

(!!! 558284

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.12.75 (21) 2303133/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 06.07.77 (51) N. Кл. G 06G 9/00

Гасударственный камитет

Совета Министрав СССР аа делам изооретений и аткрытий (53) УДК 621.396.69 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Чертов и А. Б. Шерешев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к области оптической обработки информации и может быть использована при проектировании вычислительных устройств и в приборах спектральной обработки сигналов.

Известны анализаторы спектра, содержащие источник света, входной транспарант с пространственной запись|о сигнала в виде переменной плотности почернения, (1) либо бинарный транспарант типа «теневой график», линзу, в задней фокальной плоскости которой наблюдают искомый спектр.

Недостатком таких устройств является сложность изготовления самого транспаранта.

Ближайшим по технической сущности к описываемому изобретению является устройство для анализа спектров сигналов, записанных в виде линии, представляющей собой график исследуемого процесса, (например, фотография ленты самописца или экрана осцилографа) .

Это устройство содержит котерентный источник света, транспарант с записью исследуемого сигнала, линзу и устройство считывания спектра (2).

Недостатком такого устройства является невозможность обработки низкочастотной области спектра, так как в центре, в точке пересечения оптической оси и плоскости пространственных частот (плоскости наблюдения спектра) имеется яркое пятно. Кроме того, устройству присуши нелинейности, так как его работа основана на разложении функции т f(x)

Д в ряд Тейлора и пренебрежении членами, со степенями вьппе первой.

Для устранения мешающего влияния засветки в центре плоскости анализа на низкочастотную часть с. ектра и устранения нелинейных искажений в предлагаемом для оптической оораооткп информации в задней фокальной плоскости линзы установлен сдвиговый интерферометр, например, плоскопараллельная пластинка, а устройство считывания спектра установлено после него.

Поле в задней фокальной плоскости линзы имеет вид.

U(u>Ä, м) = J е у И е dx, — R где f(x) — исследуемый пространственный сигнал;

25 R — радиус апертуры линзы, производящей Фурье-преобразование; а,-, („— координаты в плоскости анализа; х, у — координаты в плоскости сигнала.

Эта формула описывает преобразование

31 сигнала, записанного в виде прозрачной лп558284 2

Z:0,2

45 нии на непрозрачном фоне, представляющей график исследуемого процесса. Если записана непрозрачная линия на прозрачном фоне, то к этому выражению добавляется член

stn >R

СО у Я

Известно, что плоско-параллельная пластинка (интерферометр) производит операцию дифференцирования над функцией распределения поля: дУ

= i J f (х) е "и 1 е " dx. ды

При сканировании вдоль линии ау= О получается искомый спектр: дУ R

F („) = д — i I f (х) е " " dh. х ду =о у

В случае записи непрозрачной линии, производная от з!и Й аф при жц — — О равна О.

На чертеже показано предлагаемое устройство обработки информации.

Свет от лазера 1 проходит коллиматор, составленный из линз 2 и 3. В параллельном пучке, выходящем из коллиматора, установлен транспарант 4 с записанным сигналом в виде линии, находящийся в передней фокальной плоскости линзы 5. Плоскопараллельная пластинка 6, установленная в задней фокальной плоскости линзы 5, выполняет операцию дифференцирования и отражает свет на сканирующее устройство 7 считывания спектра.

В случае необходимости уменьшения потерь света на обе грани плоскопараллельной пластинки 6 может быть нанесено отражающее покрытие, выравнивающее интенсивности интерферирующих лучей.

Хотя регистрирующее устройство 7 расположено вне выходной фокальной плоскости линзы 5, однако поле, а следовательно и спектральное распределение, не будет искажено до тех пор, пока расстояние от фокальной плоскости линзы, т. е. плоскости, в которой расположена пластинка 6 до плоскости анализа, удовлетворяет так называемому условию тени: где 1 „— максимально разрешимая величина спектра, на этом расстоянии к функции распределения поля добавится лишь фазовый множитель 1 ", который не искажает спектральное распределение амплитуд.

Настоящее изобретение позволит более просто производить спектральную обработку сигналов по сравнению с известными оптическими и электронными спектроанализаторами, особенно при анализе низкочастотных сигналов.

Формула изобретения

Устройство для оптической обработки информации, содержащее когерентный источник света, транспарант с записью исследуемого сигнала, линзу и устройство считывания спектра, отличающееся тем, что, с целью устранения мешающего влияния засветки в центре плоскости анализа на низкочастотную часть спектра и устранения нелинейных искажений, в задней фокальной плоскости линзы установлен сдвиговый интерферометр, например плоскопараллельная пластинка, после которого установлено устройство считывания спектра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Свет В. Д. Оптическая обработка сигналов, М., «Энергия», 1971, с. 68, рис. 3 1.

2. Taylor С. J. Pullan R. R. Freqreeney analysis of timevarying electrical signals ву an

optical method, medical and Biological Engimering, gonuury, 1973 102 — 103 (прототип).

558284

Соста|витель Н. Решетников

Техред М. Семенов

Редактор И. Шубина

Корректор T. Добровольская

Заказ 1258/19 Изд. № 451 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2