Оптический коррелометр Советский патент 1976 года по МПК G06G9/00 

и сзади первого светофильтра, размещенного сзади световода, вход которого помещен в плоскостн комплексно-сопряженного фнльтра, полупрозрачное зеркало размещено на оптической оси оптического входа электроннолучевой трубки и оптически связано с источником некогерентиого света, спектр которого не перекрывает частоту излучения лазера.

На фиг. 1 дана блок-схема коррелометра; на фиг. 2 показана светопроиускная характеристика термопластической мишени, являющаяся огибающей для продифрагировавщей части света импульсного излучения лазера; на фиг. 3 - форма корректировочного сигнала; на фиг. 4 - зависимость увеличения мощности лазера от расширения временного диапазона корреляционного анализа. Здесь:

Гц - время между записями двух следующих друг за другом изображений на термопластической мищеии: Та - время корреляционного анализа, Ф - промодулированный световой поток на фоторегистрирующем блоке коррелометра; Ф - уровень проднфрагировавшего светового потока, при котором осуществляется корреляционный анализ сиг- 25 налов; Тд - длительность импульса лазера; Т - период следования импульсов лазера; t - время. Коррелометр содержит лазер 1, коллиматор 2, электроннолучевую трубку 3 с термопластической мишенью 4, объектив 5 прямого преобразования Фурье, комнлексно-сопряженный фильтр 6, установленный в задней фокальной нлоскости объектива, объектив 7 обратного преобразования Фурье, фоторегистратор 8. Электроннолучевая трубка 3 с термопластической мишенью 4 представляет собой оперативный динамический транспарант. Перед комплексно-сопряженным фильтром 6 установлен оптический светофильтр Э, максимум прозрачности которого соответствует длине волны лазера 1. Световод 10 перекрывает световой поток дифракционного максимума нулевого порядка в плоскости комплексно-соиряженного фильтра. За световодом расположены оптический светофильтр 11 и фотоприемник 12. Выход последнего через согласующий блок 13 подключен к электродам электрооптического (или магнитооптического) модулятора света 14. Па фиг. 1 показаны также источник некогерентного света 15, линза 16 и полупрозрачиое зеркало 17, формирующие проходящий через коррелометр постоянный световой поток, длина волны света которого отличается от длины волны света лазера. Например, при применении импульсного рубинового лазера с длиной волны 0,6934 мкм источник света 15 должен излучать световой поток с длинами волн, лежащими в сине-зеленой области. На фиг. 3 кривая а характеризует изменение светового потока Ф в нулевом дифракционном максимуме от источника света 15 и огибающей световых импульсов Фл, прощедших от лазера через электрооптический модулятор света (пунктиром отмечена задержанная модулятором часть света). Кривая б характеризует изменение управляющего напряжения И на пластинах злектрооптического модулятора света. Здесь Фн - изменение светового потока в иулевом порядке дифракции (равное Фд на фиг. 2) за время корреляционного анализа Та, Фт - соответственно за время Тп.

Коррелометр работает следующим образом. Лазером 1, работающим в импульсном режиме, с коллиматором 2, освещают мищень 4 электроннолучевой трубки 3, на которой записывают электрические сигналы в виде двумерного изображ.ения. В плоскости расположения комплексно-сопряженного фильтра 6 образуется дифракционный спектр, который затем преобразуется с помощью объектива 7 и фоторегистрирующего блока 8 в сигнал, пропорциональный квадрату корреляционной функции. Применение имщ льсного лазера позволяет осуществлять корреляционный анализ сигналов в условиях повышенных вибраций, однако излучение лазера не может быть использовано для нормировки светового потока на выходе коррелометра при изменении во времени характеристик светопропускания термопластической мишени 4 (фиг. 1). Управление импульсным световым потоком на выходе коррелометра (перед фоторегистратором 8) осуществляется вспомогательным непрерывным световым потоком от источника света 15, линзы 16 и зеркала 17. Прохождению нродифрагировавшего непрерывного светового потока на термопластической мишени 4 к фоторегистратору 8 препятствует оптический фильтр 9, установленный перед комплексносопряженным фильтром 6 и имеющий отверстие в области нулевого порядка дифракции. Световой поток, соответствующий дифракционному максимуму нулевого порядка, направляется на световод 10, за которым установлен оптический фильтр И, препятствующий прохождению световых вспышек лазера 1 к фотоприемнику 12. Площадь входного торца световода 10 перекрывает весь поток нулевого порядка дифракции, В процессе образования и стирания фазового рельефа на термопластической мишени 4 световой поток из нулевого максимума переходит в боковые изображения, в результате чего освещенность фотоприемника 12 изменяется в соответствии с кривой а на фиг. 3 (для импульсного лазерного излучения - огибающая импульсов). Напряжение на пластинах электрооптического модулятора света 14 изменяется по кривой б (аналогично светопропускной характеристике фиг. 2 при условии, что рабочий участок фотоприемника 12 с согласующим блоком 13 выбран линейным). Соответственно по кривой а изменяется свеопропускание электрооптического модулятора света 14. Если световой поток от источника 15 на ходе коллиматора 2 установлен на уровне

Фш. то освещенность изображения в плоскости оптического фильтра 9 не будет изменяться в течение времени -tk. Соответственно, в течение этого же времени будет оставаться иостоянной амплитуда световых импульсов лазера, поступающих на фоторегистрирующее устройство 8 (нормирование светового потока). Время корреляционного анализа в этом случае существенно больше по сравнению с Та. Однако при этом мощность лазера должна быть увеличена в Фн/Фт раз по сравнению с коррелометром без электрооптических обратных связей для получения заданного отношения сигнал/шум. Значение Фн обычно выбирается на уровне 0,9 от максимума кривой.

Таким образом предложенный способ позволяет расширить время корреляционного анализа и, соответственно повысить оперативность и достоверность корреляционного анализа сигналов. Применение импульсного когерентного освещения термопластической мишени позволяет снизить влияние вибраций.

Аналогично выполняется нормирование изображения при применении в коррелометре электроннолучевых трубок типа «Скиатрон с амплитудной модуляцией сигнала на мишени.

Формула изобретения

Оптический коррелометр, содержащий электроннолучевую трубку с термопластической мишенью - транспарантом и оптическим входным окном, на оси которого последовательно расположены лазер, электрооптический (магнитооптический) модулятор и коллиматор, а на выходной оптической оси электроннолучевой трубки последовательно размещены объектив прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный фильтр, объектив обратного преобразования и фоторегистратор, отличающийся тем, что, с торегистратор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности работы коррелометра в условиях повышенных вибраций, коррелометр содержит источник некогерентного света, полупрозрачное зеркало, первый и второй светофильтры, световод, фотонриемник и согласующий блок, подключенный выходом к управляющему входу электрооптического (магнитооптического) модулятора, входом соединенный с выходом фотоприемника, расположенного на выходной оптической оси электроннолучевой трубки перед объективом обратного преобразования Фурье и сзади первого светофильтра, размещенного сзади световода, вход которого помещен в плоскости комплексносопряженного фильтра сзади второго светофильтра, полупрозрачное зеркало размещено на оптической оси оптического входа электроннолучевой трубки и оптически связано с источником некогерентного света, спектр которого не перекрывает частоту излучения лазера.

a,(,ffl)

t