Оптическое устройство для умножения матриц Советский патент 1978 года по МПК G06G9/00 

(54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ

МАТРИЦ и коллективного объектива 7, многоэлементный фотоприемник 8 и последовательно расположенные три анаморфотных оптических звена 9, выполненных из сферических и цилиндрических объективов 10-20, на входах которых расположены транспаранты 21, 22, 23 с записью изображений (умножаемых) матриц- Л, 5, С. Устройство работает следующим образом. Первое выравнивающее оптическое звено 2 с помощью линзовых растров 5, 6 формирует равномерное распределение интенсивности света на входе второго выравнивающего оптического звена 3, которое, в свою очередь, обеспечивает равномерное освещение транспаранта 21 с записью изображения первой матрицы. Выравнивание световых распределений в выходных плоскостях линзо-растровых звеньев (в задних фокальных плоскостях объективов 7) происходит в результате операции усреднения, реализуемой в процессе совмещения в этих плоскостях элементарных потоков, проходящих через линзы растров. В силу равномерности освещения растра 5, последний формирует в плоскости растра 6 дискретное изображение источника света 1 с одинаковой интенсивностью элементов. Существенно, что равномерность освещения транспаранта 21 и равномерность дискретного изображения источника света 1 в устройстве достигаются без потерь светового потока, захватываемого коллимирующим объективом 4 (конденсором). Световые потоки от каждого элемента дискретного изображения источника света 1 модулируются далее транспарантом 21с изображением строк первой матрицы А. Затем с помощью первого анаморфотного звена 9 (элементы 10-13) они по координате у разделяются в соответствии с положениями строк элементов дискретного изображения источника света 1, а по координате х - в соответствии с положениями элементов в строках первой матрицы. Полученное световое распределение, промодулированное транспарантом 22с изображением матрицы {В}, обрабатывается вторым анаморфотным звеном 9 (элементы 14-17). Оно осуществляет по координате X интегрирование световых потоков путем проектирования по этой координате дискретного изображения источника света 1, а но координате у - их разделение путем проектирования изображений строк второй матрицы. В результате этих преобразований в плоскости транспаранта 23 формируется дискретное изображение источника света 1, которое модулируется транспарантом 23 с изображением матрицы . Третье анаморфотное звено 9 (элементы 18-20) по координате у выполняет интегрирование световых потоков с однбЁременным их разделением по этой Координате, что достигается при проектировании строк матрицы {А в выходную плоскость устройства, а по координате х - разделение этих потоков в соответствии с положениями элементов в строках матрицы С. Результирующее световое распределение, которое формируется в матричном формате в плоскости многоэлементного фотоприемника 8, соответствует элементам результирующей матрицы Д Л. В . Повышенная точность вычислений является следствием применения оптических звеньев с линзовыми растрами. Эти звенья обеспечивают одновременно высокую степень равномерности формируемого ими дискретного протяженного источника света и высокую степень равномерности освещения транспаранта с изображением первой из умножаемых матриц. При этом практически полностью удается использовать световой поток источника света 1, попадающий во входную апертуру первого коллимирующего объектива 4. Как показали результаты экспериментального исследования данного устройства, применение в нем линзовых растров позволило уменьшить погрещность вычислений до 2- 3%, а коэффициент использования светового потока увеличить в 10 раз по сравнению с известным устройством. Формула изобретения Оптическое устройство для умножения матриц, содержащее источник света, на оптической оси которого последовательно расположены три анаморфотных оптических звена, на входах каждого из которых установлен соответствующий транспарант с записью изображения матрицы, а в задней фокальной плоскости последнего анаморфотного оптического звена установлен многоэлементный фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности работы устройства, в него введены два выравнивающих оптических звена, каждое из которых выполнено в виде установленных друг за другом коллимирующего объектива, двух сопряженных линзовых растров и коллективного объектива, причем выравнивающие оптические звенья расположены на оптической оси между источником света и входом первого анаморфотного оптического звена последовательно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №422008, кл. G 06G 9/00, 1972. 2. Б. Е. Кривенков и др. Некогерентная оптическая система для выполнения матричных преобразований. «Автометрия, N° 3, 1975.