Устройство оптической обработки информации Советский патент 1977 года по МПК G06G9/00 

1

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

Известны анализаторы спектра, содержащие источник света, входной транспарант с пространственной записью 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 описываемо.му изобретению является устройство для анализа спектров сигналов, записанных в виде линии, нредставляющей собой график исследуемого процесса, (например, фотография ленты самописца или экрана осцилографа).

Это устройство содержит когерентный источник света, транснарант с записью исследуемого сигнала, линзу и устройство считывания спектра 2.

Недостатком такого устройства является невозможпость обработки низкочастотной области снектра, так как в центре, в точке пересечения оптической оси и плоскости пространственных частот (плоскости наблюдения

спектра) имеется яркое пятно. Кроме того, устройству присущи нелинейности, так как его работа основана на разложении функции

,,-y /W

в ряд Тейлора и пренебрежении члена.ми,

со степенями выше первой.

Для устранения мешающего влияния засветки в центре плоскости анализа на низкочастотную часть снектра и устранения нелинейных искажошй в предлагаемом для оптической обработки информации в заднс фбкальной плоскости линзы установлен сдвиговый ннтерферо.метр, например, плоскопараллельная Пластинка, а устройство считывания спектра установлено после него.

Поле в задней фокальной плоскости линзы имеет вид.

R

,/W,

J/

dx.

U(

л У.

где f(x) - исследуемый пространственный снгнал;

R - радиус апертуры лн«зы, производящей Фурье-преобразование; й).г-, (Оу - координаты в плоскости анализа; X, у - координаты в плоскости сигнала. Эта формула описывает преобразование сигнала, записанного в виде прозрачной лиНИИ на непрозрачном фоне, представляющей график исследуемого процесса. Если записана непрозрачная линия на прозрачном фоне, то к этому выражению добавляется член sinwyR Известно, что плоско-параллельная пластинка (интерферометр) производит .операцию дифференцирования лад функцией распределения поля: диR /М„ х /|/(;с) у-R При сканировании вдоль линии получается искомый спектр: i f (x г dx. fM В случае записи непрозрачной линии, производная от при (йу :0равна 0. 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. Плоскапараллельная пластинка 6, установленная в задней фокальной плоскости линзы 5, выполняет операцию дифференцирования и отражает свет на сканирующее устройство 7 считывания спектра. В случае необходимости уменьщения 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 иоле, 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: Z ,2 где /тгп - максимально разрещимая 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 плоскопараллельпая 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. 31. 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).