Фотоэлектрическое приемное устройство Советский патент 1986 года по МПК G01J1/42 G02B27/46 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- зовано в системах хранения и обработки информации, в частности, в ЭВМ с оптоэлектронным устройством внешнего накопления данных.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет контроля считьшаемой информации и уменьшения ошибок фотоэлектрического преобразования данных.

На чертеже приведена функциональная схема устройства,

Устройство содержит источник 1 линейного поляризованного излучения, управляемый враш,атель 2 поляризации, носитель 3 информации, блок 4 сканирования, плоские заркала 5, 6 и 7, телескопическую систему 8, объектив.

9,оптически управляемый транспарант

10,первый поляризационньш светоде- .литель 11, второй поляризационный

1

светоделитель 12, систему 13 автоматической фокусировки, фотоприемный блок 14, блок 15 памяти, фильтр 16 низкой частоты, блок 17 компараторов и блок 18 поразрядного сравнения.

Источник 1 линейно поляризованного излучения оптически связан через управляемый вращатель 2 поляризации с носителем 3 информации. Последний оптически связан, с одной стороны, через объектив 9, первый 11 и второй 12 поляризационные светоделители и систему автоматической фоку(:ировки 13 с фотоприемным блоком 14, а, с другой стороны, через плоские зеркала 5-7 и телескопическую систему 8 с оптически управляемым транспарантом 10, Оптически управляемый транспарант своей отражающей поверхностью оптически связан со в,торым поляризационным светоделителем 12 через зеркало 7, а управляющей поверхностью --с первым поляризационным светоделителем,

Фотоприемный блок 14 подд лючен через блок 17 компараторов к блоку 18 поразрядного сравнения, через фильтр

16 низкой частоты к блоку 17 компара- 50 Оптическая информация, восстановлен- торов, а через блок 15 памяти ко вто- ная с носителям 3 информации проеци- рому суммирующему входу фильтра низ- руется объективом 9 на последователь- кой частоты. Блок памяти подключен но расположенные первый 11 и второй

12 поляризационные расщепители. При 55 данном положении плоскости поляри- зацик луча света первый 11 и второй 12 поляризационные расщепители пропускают оптическую информацию на сиско входу блока компараторов, Блок 4 сканирования подключен ко входу управляемого вращателя поляризации 2, фотоприемному блоку 14 и блоку 15 ,памяти.

246042

Источник 1 линейно поляризованного излучения - промышленно вьтускаемый прибор типа ЛГ-38. Вращатель 2 поля- 1изации выполнен на основе кристалла

5 танталата лития с использованием линейного электрооптического эффекта. Носитель 3 информации - фотографическая пластинка. Блок 4 сканирования - линейный: двигатель, вьтускаемый про10 мьшшенностью для привода координатографов , Зеркала 5 - 7 - стандартные оптические элементы. Телескопическая система 8 - набор линз с соответствующими фокусными расстояниями. Обьек 5 тив 9 - выпускаемый промышленностью оптический прибор с соответствуюш,им фокусным расстоянием. Структура опти- чески управляемого транспаранта 10- фотоползгароводник-гжидкий кристалл,

20 Первый и второй поляризационные светоделители 1 1 и 1 2 - призмы Глана без пог- лощающих покрытий.

Система 13 автоматической фокусировки представляет собой обычную сис25 тему,, работающую по принципу внутри- базного дальномера, Фотоприемный блок J4 - вьшускаемый промышленностью матричный фотоприемник,

Кг(ок 15 памяти представляет собой

30 обычное устройство выборки-хранения, Фильтр 16 низкой частоты операционные усилители с соответствующими

навесными элементами, блок 18 поразрядного сравнения и блок компараторов также может быть выполнен на базе интег ральных операционных усилителей и компараторов,

Устройство работает следующим образом.

По сигналу блока 4 сканирования управляемый вращатель 2 поляризации устанавливается таким образом, что на его выходе луч света имеет определенную плоскость поляризации tna- раллельную плоскости чертежа)). Тогда луч света источника линейно поляризованного излучения I, пройдя управляемый вращатель 2 поляризации, попаддет на носитель 3 информации.

тему 13 автоматической фокусировки, Система 13 автоматической фокусировки автоматически проецирует оптическую, страницу информации на фотоприемный блок 14 (другими словами, электромагнит, перемещающий объектив, при совпадении изображения входной оптической страницы информации со светочув- ствительными площадками фотоприемного блока стопорится). Фотоприемный блок 14 по сигналу блока 4 сканирования преобразует оптическую информацию в соответствующую ей электриче- скзпо. Электрическая информация с фотоприемного блока 14 поступает в блок 15 задержки. На носителе информации записана голографическим способом оптическая страница информации ,

В указанном состоянии поляризации света нулевой порядок дифракции после носителя 3 информации поступает через зеркала 6 и 5 на телескопическую систему 8 и далее, после отражения оптически управляемым транспарантом 10 и зеркалом 7, проходит второй поляризационный светоделитель без изменения направления и покидает оптическую схему устройства, т,е, не влияет на работу устройства, Б этот же момент времени блок 4 сканирования вьщает сигнал на управляющий вход вращателя 2 поляризации, по которому он поворачивает плоскость поляризации луча света на 90 (т.е, устанавливает ее перпендикулярно плоскости чертежа) В этом случае восстановленная оптическая информация с носителя 3, пройдя объектив 9, направляется первым поляризационным светоделителем 11 на фотослой оптического управляемого транспаранта 10. Одновременно нулевой порядок лучей 5 и 6 и коллиматора 8 равномерно освещает слой жидкого кристалла оптически управляемого транспаранта 10, Таким образом, на зеркало 7 проецируется инверсная оптическая страница входной информации (в тех местах, где в прямой оптической странице находятся 1 - в инверсной будет О). С помощью зеркала 7 и второго поляризационного светоделителя 12, системы 13 автоматической фокусировки инверсная страница оптической информации проецируется на фотоприемный блок 14, По сигналу блока 4 сканирования фотоприемный блок 14 преобразует инверсную оптическую страницу в соответствующую ей электри46042

ческупо. На вход фильтра 16 низкой частоты поступают электрические сигналы, соответствующие прямой оптичес- кой странице, и инвертированные элек- 5 трические сигналы, соответствующие инверсной оптической странице.

На входе фильтра 16 низкой частоты происходит их алгебраическое сум.- мирование и далее - интегрирование, 10 автоматически формируется уровень. срабатывания, который поступает в блок 17 компараторов на прямые входы одной части микросхем, компарирующих сигналы прямой оптической страницы информации, поступающие из блока 15

30

35

15

памяти, а также на инверсные входы второй части микросхем блока 17 компараторов , компарирующих сигналы инверсной оптической страницы инфор- 20 нации, поступающие из фотоприемного блока 14. Обе последовательности этих сигналов поступают на вход блока 18 поразрядного сравнения, где при совпадении указанных цифровых 25 сигналов образуется одна последовательность выходных цифровых сигналов, при их различии - выходной сигнал .Сбой.

Считывание информации происходит при автоматической подстройке порога срабатьгоания блока компараторов с последующим поразрядным сравнением электрических сигналов, соответству- Ю1ЦИХ прямой оптической странице информации, с инвертированными электрическими сигналами, соответствующими инверсной оптической странице, Введение оптически управляемого транспаранта приводит к разбросу интенсивностей информационных единиц в инверсной опти- ческой странице и составляет 6-8%.Но это только один из дестабилизирующих факторов,влияющий на разброс интен- сивностей точек, в то время, как из-за влияния других дестабилизирую- щих факторов,флуктуации интенсивностей в оптической странице составляют: для единиц +30%, а для нулей +50%. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет компенсировать 50 влияние дестабилизирующих факторов,. вносящих наиболее существенный вклад в общую погрешность, по сравнению с оптическим управляемым транспарантом. Причем снижение разброса интен- 5 сивностей информационных точек считываемой информации хотя бы в 2 раза приводит соответственно к возрастанию отношения сигнал/шум (с/ш), При уве40

личении OTHODieHHH с/ш в два раза частота ошибок уменьшается в 10 раз.

Пример. Современньш искусственный спутник за сутки передает око- ло 500 изображений земной поверхнос- THj что соответствует порядка 10 бит информации.

Обработка этих изображен:ий необхо-- дима для предсказания погоды и т.д., В таких системах обработки больших массивов оптической информации, фотоприемньш блок долл;ен иметь 10 - 10 фотоячеек. При таком числе фотоячеек даже в самом лучпшм случае, ,т,е, если только одна фотоячейка пре- образует оптическую информацию в

ц

электрическую неверно, получим 10 бит ошибочных данных,

Предлагаемое устройство целесообразно использовать в вычислительной технике, в частности в системах обработки больших массивов оптических данных в реальном масштабе времени,

Формула изобретен- ия

Фотоэлектрическое приемное устройство , содержащее расположенные в первом оптическом канале источник ли- Ш нейного поляризованного излзгчения, носитель информации, объектив, первый поляризационный светоделитель, фото- приемный блок и блок сканирования, отлич ающе е ся тем что, с 35 целью повьшения достоверности считываемой информации в него введены управляемый вращатель поляризации, соединенный с первым выходом блока сканирования и расположенный между ис- 40 точником линейного поляризованного излучения и носителем информации, оптически управляемьш транспарант,-соСоставитель К. Меньшик(зв Редактор К. Егорова Техред И.Попович Корректор А, Зимокосов

Заказ 3996/39 Тираж 501Подписное

ВНИИПИ Государственного комитата СССР

по делам изобретений и открытий 1130355 Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,. ул. Проектная, 4

j

0 5

0

5

5 0

держащий две поверхности - отражающую и управляющую, второй поляризационный светоделитель, блок автоматической фокусировки, в устройство также вве- дены-телескопическая система, блок памяти, фильтр низкой частоты, блок компараторов и блок поразрядного сравнения, при этом носитель инфор- мации, соединенньй с вторым выходом блока сканирования , установлен с возможностью образования второго оптического канала, содержащего первое и второе плоские зеркала, установленные .под углрм друг к другу телескопическую систему и оптически управляемый транспарант отражающая,поверхность которого через третье плоское зеркало соединена с вторым поляризацион- светоделителем, причем первьй поляризационный светоделитель, оптически СЕ1Язанный с управляющей поверхностью оптически управляемого транспаранта,- через второй поляризационный светоделитель и блок автоматической фокусировки соединен с первым входом фотоприемного устройства, второй Е:ХОД которого соединвн с третьим выходом блока сканирования, а выход фотоприемного блока соединен одновременно с первым входом блока памяти, первым суммирующим входом фильтра . низкой частоты и первым входом блока компараторов, второй вход блока памяти соединен с четвертым выходом блока сканирования, а выход соединен с вторым суммирующим входом фильтра низкой частоты и вторым входом блока компараторов, при,зтом выход фильтра низкой частоты соединен с третьим выходом блока компараторов, выход которого соединен с входом блока поразрядного сравнения,

Изобретение относ ится к вычисли- тельной технике и позволяет повысить надежность устройства в работе. Устройство содержит источник 1 линейно поляризованного излучения, управляемый вращатель 2 поляризации, носитель 3 информации, блок 4 сканирования, плоские зеркала 5, 6 и 7, телескопическую систему 8, объектив 9, оптически управляемьй транспарант 10, поляризованные свегоделители 11 и 12, систему 13 автоматической фокусировки, фотоприемный блок 14, блок 15 памяти, фильтр 16 низкой частоты, блок 17 компараторов и блок 18 поразрядного сравнения. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет осуществить контроль считываемой . информации и уменьшить ошибки фотоэлектрического преобразования данных. Считьшание информации происходит при автоматической подстройке порога срабатывания блока 17 компараторов с последующим поразрядным сравнением электрических сигналов. 1 ил. (Л ND Ю