Интерференционное вычислительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G9/00 

второй оптический выход четвертого оптического клина связан с выходной линзой выход которой является оптическим выходом устройства, вторые

механические входы первого, второго и третьего оптических клиньев являются соответствующими входами устройства.

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее коге- . рентный источник света, распределитель светового пучка, ограничитель апертуры и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, повьвиения точности и быстродействия, в него дополнительно введены рассеивающая линза, первый, второй, третий и четвертый оптические клинья, первый, второй делители света, первый, второй, третий ограничители апертуры, первый,второй -третий фотоприемники, первый, второй, третий блоки преобразования электрических сигналов в механическую величину и выходная линза, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый оптический выходы распределителя света связаны соответственно с оптическими входами первого, второго и третьего оптических клиньев и с первым и вторым оптическими входами четвертого оптического клина; оптические выходы второго и третьего оптических клиньев связаны соответственно с первым и вторым делителями света, причем первый выход первого оптического делителя, выход первого оптического клина и шестой рыход распределителя света . связаны со входом первого ограничителя апертуры, второй выход первого делителя света и первый выход второго делителя света связаны со входом второго ограничителя апертуры, и второй выход второго делителя света, первый выход четвертого оптического клика и седьмой выход распределителя (Л света связаны со входом третьего oi- раничителя апертуры, оптические вы- . ,ходы первого, второго и третьего oi- раничителей апертуры связаны соответ,ственно с первым, вторым и третьим фотоприемниками, причем выход первого фотоприемника через первый блок преобразования электрических 1чЭ сигналов в механическую величину о связан с первыми механическими вхо00 дами первого и второго оптических клиньев, выход второго фотоприемнир1 ка через второй блок преобразования электрических сигналов в механическую величину связан с первым механическим входом четвертого оптическо- . го клина, и выход третьего фотоприемника через третий блок преобразования электрических сигналов в механическую величину связан со вторым механическим входом четвертого оптического клина и первым механическим входом третьего оптического клина;

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в навигационных системах, в системах автоматического регулирования , где возникает необходимость одновременного выполнения различных функциональных преобразователей над внешними сигналами.

Известны функциональные преобразователи угол - код, угол - напряжение с одновременным выполнением функциональных зависимостей вида: ху;

f-.xL,.

Известны также оптические устройства, в которых реализуется принцип модуляции светового потока вращением различных кодовых транспортантрв с последующим их считыванием электронными устройствами 2.

Основные недостатки всех устройстваналогов классифицируются в зависимости от конструктивного решения. Устройства, в которых используются управляемые транспортанты, предназначены для обработки информации, предварительно записанной на транспортанты, которые после установки в оптическое устройство, двигаются перпендикулярно его вращают вокруг центральной оси, соответствующей углу поворота преобразуемого сигнала. Указанные устройства характеризуются ограниченностью класса решаемых задач, невысокой точностью, низкой надежностью и быстродействием.

Устройствам, в которых используется принцип псевдомоста, также характерны: ограниченность класса решаемых задач, так как они предназначены для обработки электрических сигналов и выполняют только одну операцию, невысокая точность и быстродействие, так как для обработки механических сигналов в оптическом псевдомоете требуются преобразователи

механической силы в электрический сигнал, что приводит к потере точности и быстродействия.

Наиболее близким техническим решением к изобретению следует считать интерференционное вычислительное устройство, вкотором применен принцип отр+1цательной обратной связи и которое содержит последовательно установленные вдоль оптической оси когерентный источник света, делительную линзу, два амплитудных модулятора света, ограничитель апертуры и фотоприемник, выход которого соединен с одним из электрических входов емплитудного модулятора света Сз1.

Недостатками такого устройства являются также ограниченность класса решаемых задач, невысокая точность и быстродействие.

Цель изобретения - расширение класа решаемых задач, повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем что в интерференционное вычислительное устройство, содержащее когерентный источник света,, распределитель светового пучка, ограничитель апертуды и фотоприемник, дополнительно введены рассеивающая линза, первый, второй, третий и четвертый оптические клинья, первый, второй делители Света, первый, второй, третий ограничители апертуры, первый, второй, третий фотоприемники, первый, второй, третий .блоки преобразования электрических сигналов в механическую величину и выходная линза, причем первый второй, третий; четвертый и пятый оптические выходы распределителя света связаны соответственно с оптическими входами первого, второго и третьего оптических клиньев и с первым и вторым оптическими входами четвертого оптического клина; оптические выходы второго и третьего оптических клиньев

310Г22854 :

связаны соответственно с первым итановленными рассеивающей линзой 2

вторым делителями света, причем пер-и распределителем 3 светового пучка,

вый выход первого оптического де-Первый, второй, третий, четвертый и

лителя, выход первого оптичес-пятый оптические выходы распределикого клина и шестой выход распреде- jтеля 3 оптически связаны с оптичеслителя света связаны со входом перво-кими клиньями -, причем оптичесго ограничителя апертуры, второй вы-кие выходы клиньев 5 и 6 через светоход первого делителя света и первыйделит15ли 8 и 9 и оптические выходы

выход второго делителя света связаныклиньев Ц и 7 связаны с ограничителясо входом второго ограничителя апер- fgми 10, 11 и 12 аперт-уры, которые сотуры, и второй выход второго дели-ответственно связаны с фотоприемнителя света, первый выход четвертогоками 13, 1 и 15. Электрические выхооптического клина и седьмой выход рас-ды фотоприемников 13, 1 и 15 посредпределителя света связаны со входомством блоков 16, 17 и 18 преобразотретьего ограничителя апертуры; оп- ,5вания электрических сигналов- в мехатические выходы первого, второго иническую величину связаны с оптичестретьего ограничителей апертуры свя- ми клиньями k-J, образуя обратную

замы соответственно с первым, вторым .связь и, вторые входы 19, 20 и 21

и третьим фотоприемниками, причем вы-которых образуют входы устройства,

ход первого фотоприемника через 20Выходной сигнал клина 7 связан с выпервый блок преобразования электри-ходной линзой 22, формирующей в фоческих сигналов в механическую вели-кусной точке выходной сигнал 23.

чину связан с первыми механическимиОпорные оптические сигналы шестого и

входами первого и второго оптическихседьмого выходов распределителя 3 свеК 1иньев, выход второго фотоприемника 35та оптически связаны соответственно

через второй блок преобразования элек-с ограничителями 10 и 12 апертуры. трических сигналов в механическую величину связан с первым механически входом четвертого оптического клина и выход третьего фотоприемника через третий блок преобразования электрических сигналов в механическую величину связан со вторым механическим входом четвертого оптического клина и первым механическим входом третьего оптического клина; второй оптичеекий выход четвертого оптического клина связан с выходной линзой, выход которой является оптическим выходом устройства; вторые ме ханические входы первого, второго и третьего-оптических клиньев являются соответствующими входамиустройства. На чертеже изображена схема иитер ференционного вычислительного устройства. Схема включает когерентный источник 1 света, рассеивающую линзу 2, распределитель 3 светового пучка, оптические клинья -7, делители 8 и 9 света, ограничители 10, 11 и 12 апертуры, фотоприемники 13, 1 и 13, блоки 16, 17 и 18 преобразования эле трических сигналов в механическую величину, входы 19, 20 и 21 устройства выходную линзу 22, выход уст ройства 23.. Когерентный источник 1 света оп.тически связан с последовательно усУстройство работает следующим образом. Световой поток фр(х, у), излучаемый когерентным источником 1 света, посредством линзы 2, распределителя 3 делится на семь световых потоковФ,Cx,),))...ф(x,v)(x,v) W Световые потоки ф( X, у)-(х, у; поступают на оптические клинья k-J и на их выходах в зависимости от внешних сигналов f -(/Ij, поступающих на входы 19, 20 и 21, и сигналов обg 3 р р. Нормируются оп- ические сигналы lPi i 4-,p)-,cl. ФоСХ,) Vl CX3)4,fb.,V) AI i /. и Нг.)ъ(о.ъФоС,) u(4,(XJ лг . 4лХ,У; -7pic 4MoVX,V) где Т сигнал обратной связи, формирумый фотоприемником . Оптические сигналы Н,(х, у) и (х, у) посредством делителей 8 и света делятся на две части (.,,d..,i)(,) Ч U-r.),,,V) -HUx,V/,lV (У м)хТаМ%|Ь,го1.,,Фо(х,)--И(х,У) и-ГОЧ з| ас гФоСх,)-И,#« гд(;-у, I - коэффициенты деления пото ков светового делителя 8 и 9 света. Таким образом, полученные световые потоки оптически суммируются в. плоскости ограничителей 10 и 12 апер туры, т.е., НДУ,)НгСУ,}--%М,Фо U,. + 1Л 2 Фо 1т ,V)р. 0 СУ ,N) ni.i i3-- itX,v), 4. СХ ,)) Н;( x.v)-N) p. tX,M)4 - -Н-Тг Ч,, р-асЦфоСк ,V) раФоCX,J) Д сЛд-t- (.) aCV ,V). (5) Одновременно с этим в плоскости огра ничителей 10-12 апертуры формируются интерференционные полосы с условием гашения волн. . 1.. Интерференция в плоскости 10, формируемая световыми потоками Nv(x,v)vf Ф5Cy,v). cx,v)(x,v)( fl. Интерференция в плоскости 11, формируемая световыми потоками ,v)/4;cx ,v): iHi Cx.v,- (y ,v)f лК III. Интерференция в плоскости 12, формируемая световыми потоками M,iCX,V)va4U,V): Mг(У,V)-ф(X-,V) .Ограничители 10- IZ апертур пропус кают на вход фотоприемников 13-15 световые потоки одной интерференцион ной полосы, которые после преобразования воздействуют посредством блоков 16-18 преобразования электрических сигналов в механическую величину на оптические клинья до тех пор, пока не выбираются условия дина мического равновесия, т.е. ;(Х,)-Ф5(Х,), н,;;сх,м),), гCx,v),v)io, откуда после несложных преобразований следует ft J , УО-Л У. ;Vit7 4l2- 2 - H-rO%.af ft -Q-T ( i) I г Чс Д1-Гг)ъЧз Подставляя (11) и (9) в (10) найдем : fe,..fcML ,,., H-rJci± 5 A.4 а fi где fe- постоянный коэффициент 1, так KaKd ...oi7,t; ra-/X Учитывая тот факт, что через клин 7 проходит также второй световой поток ф(Сх, у), который, проходя через выходную линзу 22 формирует выходной сигнал 23, равный .), 0%) учитывая 412), окончательно получим VK.)-%CM)CU или . )-- (4) т.е. реализуется множительно-делительная операция над внешними сигнаг лами V, Ч, V-j. При рассмотрении данного устройства предполагают, что оптические элементы -7 являются клиньями Однакоможно предположить, что имеется большой банк оптических элементов, имеющих различные конфигурации поверхностей (например х , V и т.д.). Тогда в общем виде соотношение примет вид (D (.м)) /,с) p(f V 1 т.ео реализуются различные функциональные зависимости с одновременным выполнением множительно-делительной операции. Технико-экономическое обоснование предлагаемого устройства обусловлено тем, что данное устройство обеспечивает абсолютную гальваническую развязку входных и выходных сигналов с одновременным выполнением различных функциональных преобразователей, что существенно удешевляет устройство.