ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР Советский патент 1971 года по МПК G06G9/00 

Изобретение предназначено для применения в тех отраслях науки и техники, где иногда ставится задача определения взаимного положения двух изображений, например, в навигационных, вычислительных устройствах и при автоматизации различных процессов. В случае точечных изображений эта задача наиболее просто и точно решается с помощью устройств, выполненных на основе корреляторов оптического типа, состоящих из объектива, формирующего изображение объекта вблизи его эталонного изображения в виде маски; конденсора, собирарощего световые пучки, прощедшие через отверстия эталона (карты), в корреляционное пятно; фотоприемника, фотокатод которого совмещен с плоскостью корреляции, и электронного блока, определяющего координаты взаимного расположения изображений по изменениям корреляционного светового пятна.

Известные устройства данного типа не позволяют с высокой точностью определять малые углы азимута и места при рассогласовании между сравниваемыми изображениями, а также не обеспечивают линейную зависимость между выходными сигналами коррелятора и соответствующими им измеряемыми упомянутыми углами в щироких пределах.

обеспечение линейной зависимости между выходными сигналами коррелятора и соответствующими им измеряемыми в щироких нределах углами азимута и места.

Это достигается иснользованием в корреляторе анализатора корреляционного изображения, выполненного из разделительного блока в виде зеркальной пирамиды с четырьмя параболическими гранями, четырех плоских зеркал, вращающегося диска-коммутатора с фигурным вырезом и четырьмя кольцевыми щелями для синхронизации и линзы, собираюгцей разделенные световые потоки па фотокатод фотоприемпика.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; иа фиг. 2 схематически изображен оптикоэлектромеханический колебательный узел, продольный разрез; на фиг. 3 - анализатор корреляционного изображения, иродольпый разрез; на фиг. 4 - диск-коммутатор.

Предлагаемый оптг1ческий коррелятор состоит из оптико-электромеханпческого колебательного узла /, анализатора 2 корреляционного изображения, автоматической системы 3 управления оптико-электромеханическим узлом, привода 4 стабилизированной скорости враидепия, синхронизатора 5, фотоприемника 6, электронного блока 7 определения угла поворота, азимута и места. Оптикоэлектромеханический колебательный узел представляет собой двухфазный асинхронный электродвигатель 8 с полым ротором и нолым валом, внутри которого размещены объектив 9, транспорант 10 с эталонным изображением, конденсор 11, твердотельный электролюминесцентный усилитель света 12, диа-, фрагма 13 и фотодатчик 14 системы управления оптико-электромеханическим узлом. Анализатор корреляционного изображения (см. фиг. 3) вкключает в себя разделительный блок 15 в виде зеркальной пирамиды с четырьмя параболическими гранями; четыре плоских зеркала 16-19; диск-коммутатор 20 и линзу 21. На диске-коммутаторе (см. фиг. 4) имеется фигурный вырез 22, на периферии четыре кольцевых щели 23-26 для синхронизации. В защтрихованных зонах 27-30 могут находиться световые пятна, от частей разделенного зеркальной пирамидой светового потока. При вращении диска зоны скользят по Сформированное объективом 9 изображение объекта просвечивает эталонное изображение и конденсором // фокусируется па электролюминесцентном усилителе света 12 в виде корреляционного светового пятна. При изменении угла поворота между изображениями пятно изменяет свою яркость, а при наличии углов места и азимута смещается с оптической оси коррелятора. С целью определения угла поворота эталонному изображению придаются крутильные колебания при малых углах или вращение при больщих углах с помощью воздействия системы 3 управления на оптико-электромеханический колебательный узел 1. Пульсирующий за счет качания эталонного изображения поток света через диафрагму 13 с усилителя света 12 попадает на разделительный блок (пирамиду) 15 анализатора 2 корреляционного изображения. Грани зеркальной пирамиды 15 выполнены в виде частей параболоидов, которые имеют общий фокус, лежащий на оптической оси. В случае расположения диафрагмы 13 в фокусе пирамиды смещение корреляционного пятна в плоскости усилителя света вызовет такие неремещения световых пятен от частей разделенного потока в защтрихованных зонах 27- 30 на вращающемся диске-коммутаторе 20, что проекции радиус-векторов световых пятен на оси симметрии соответствующих защтрихованных зон и тангенсы углов между радиус-векторами и указанными осями будут линейно зависеть от соответствующих координат корреляционного пятна на плоскости усилителя света. За счет фигурного выреза 22 диск-коммутатор 20 осуществляет при своем вращении поочередную посылку разделенных световых потоков через линзу 21 на фотоприемник 6. Поскольку криволинейная сторона выреза выполнена в виде части спирали сов линейно зависит от величины радиус-вектора соответствующего пятна на диске. Электронный блок 7 определяет угол поворота по временному интервалу между опорным импульсом, фиксирующим начало отсчета и вырабатываемым в соответствии с сигналом с фотодатчика 14 и импульсом максимума,фиксирующим при качании эталонного изображения вокруг оптической оси устройства момент времени, когда угол поворота равен нулю. Импульс максимума соответствует максимальному значению огибающей амплитуд одной из последовательностей импульсов с фотоприемника 6. Малые углы азимута и места, при которых световой поток еще не сместился с верщины зеркальной пирамиды 15, определяются блоком 7 за счет вычитания амплитуд соответствующих последовательностей импульсов. КогДа же углы азимута и места станут такими. что падающий луч сместится с верщины зеркальной пирамиды 15, то они будут определяться блоком 7 по величине радиус-вектора данного пятна на диске, определяемого щириной импульса с фотоприемника, и по углу между радиус-вектором и осью симметрии данной защтрихованной зоны, определяемому временным расстоянием между передними фронтами рабочего и синхронизирующего импульсов. Синхроимпульс вырабатывается синхронизатором 5 фотоэлектрического типа при помощи кольцеобразных щелей 23-26 па периферии диска-коммутатора 20. Предмет изобретения Оптический коррелятор для определения взаимного расположения двух изображений. содержан1ийоптико-электромеханический узел в виде объектива, диафрагмы, транспорапта с эталонным изображением, конденсора и твердотельного усилителя света, размеHieHHbix последовательно по ходу светового луча внутри асинхронного колебательного электродвигателя с полым ротором, автоматическую систему управления оптико-электромеханическим узлом, фотоприемник, синхронизатор и электронный блок обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения малых углов рассогласования по азимуту и углу места между сравниваемыми изображениями и повыщения в широких пределах линейности выходной статической характеристики, он содержит оптически связанный с оптико-электромеханическим узлом и диафрагмой анализатор корреляционного изображения, выполненный в виде разделительного блока, состоящего из иирамиды с четырьмя отражающими параболическими гранями, имеющими общий фокус, четырех плоских зеркал, вращающегося диска-коммутатора с четырьмя кольцевыми щелями на периферии и фигуротрезком радиуса и частью спирали Архимеда, и связанный с помощью линзы и фотоприемника с электронным блоком обработки

информации, подключенным к синхронизатору, соединенному с приводом вращения диска-коммутатора.

13

i2

та

25