Оптический коррелятор Советский патент 1981 года по МПК G06G9/00 

(54) ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

1

i Изобретение относится к области обработки информации оптическими методами и предназначено для корреляционного анализа процессов, записанных на фотоносителе.

Известен оптический коррелятор, который содержит источник света, конденсатор, щелевую диафрагму, два объектива, два транспаранта с записями сигналов в виде переменной вдо горизонтальной оси прозрачности и фотоприемник. Первый фотоноситель информации помещен в главной фокальной плоскости второго объектива. Оба транспаранта с записанными на них коррелируемыми сигналами притягиваются с одинаковой скоростью через коррелятор в направлении, перпендикулярном оптической Оси, этим осуществляется последовательное изменение относительной задержки сигналов fl .

Недостатком, данного коррелятора является.малая скорость анализа, так Как скорость анализа ограничена скоростью механического движения (перемещения) транспарантов. Это обуславливается тем, что изменение относительной задержки сигналов пол чают последовательно путем механического перемещения или вращения транспарантов.

Наиболее близким к предложенно,му является оптический коррелятор, ;содержащий последовательно расположенные на оптической оси источник параллельного пучка света, два транспаранта: с записями сигналов в виде переменной вдоль горизонтальной оси

0 прозрачности, расположенные в вертикальных плоскостях, перпендикулярных оптической оси, интегрирующую линзу, фотоэлектрический преобразователь и механизм возвратно-посту5пательного относительного движения транспарантов вдоль горизонтальной оси для последовательного изменения относительной задержки сигналов. При смещении одной фотозаписи отно0сительно другой и последующем интегрировании светового потока интегрирующей линзой на выходе фотодетектора последовательно получают электрические сигналы, пропорцио5наль.ные корреляционным функциям ирследуемого процесса с различными относительными задержками. Так как изменение относительной задержки сигналов получают последователь0но механическим перемещением транспарантов, то скорость анализа ограничена скоростью перемещения транспарантов 2.

Недостатком данного устройства является малая скорость анализа. Кроме того, уст|ройство имеет малую точность измерений, что обуславливается возникновением шумовой составлякнцей выходного сигнала коррелятора вследствие наличия случайных люфтов в механизме движения транспарантов.

Цель изобретения повышение быс-. тродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическом корреляторе, содержащем последовательно расположенные на одной оптической оси источник света, коллиматор, два транспаранта с записями сигналов в виде переменной вдоль горизонтальной оси прозрачности, интегрирующую линзу и фотоприемник с локальной чувствительностью, транспаранты неподвижно закреплены и повернуты отнсительно вертикальной оси (в проти-воположных направлениях) на угол, определяемый по формуле

oL arcsin 2,„с(к./о« (О

« .- максимальная относительная задержка (сигналов), а - вертикальный разме1р транспаранта.

Интегрирующая линда выполнена цилиндрической, с вертикальной осью

Неподвижное закрепление транспарантов и поворот их относительно вертикальной оси в противоположных направлениях на угол ct, определяемый в соответствии с (1), позволяет устранить механическое перемещение транспарантов, что обеспечивает одновременное получение корреляционных функций во всем диапазоне от- носительных задержек,и что приводит к повышению скорости анализа.

На чертеже представлена функциональная схема коррелятора.

Оптический коррелятор содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 света, колиматор. 2, два транспаранта 3, 4 с записями сигналов в виде переменной вдоль горизонтальной оси прозрачности, расположенные в вертикальных плоскостях, перпендикулярных оптической оси,интегрирующую линзу

5и фотоприемнйк 6 с локальной чувсвительностью. Транспаратны 3, 4 не- подвижно закреплены и повернуты относительно вертикальной оси в противоположных направлениях на угол

06согласно {1). В качестве интегрирукяцей линзы 5 использована цилиндрическая линза с вертикальной осью, фотоприемийк 6 выполнен в виде линейки фотоприемников, расположенных в фокусе линзы 5 повертикальной оси.

Коррелятор работает следующим образом.

Параллельный пучок света, создаваемый коллиматором 2, последовательно проходит через транспаранты 3

и 4, в результате чего интенсивность света становится пропорциональной произведению прозрачностей транспарантов 3 .и 4. Прозрачность транспаранта 3 в системе координат к, у

Q равна f. (xCosoL- у . s f n oU , соответственно прозрачность транспаранта 4 равна f2(x-cosdL+ y.-sindO где (x) исследуемые сигналы. Цилиндрическая линза 5 осуществляет интегрирование световых лучей, расположенных в каждой горизонтальной плоскости по координате х. По координате у световой поток проходит без изменений. В результате этого интенсивность света в фокусе линзы

0 5 пропорциональна величине

Ш

Ii(X)f2(x-§),

-BI2

5 где D - интервал интегрирования

линзы 5; X X I у .sinoC, что соответствует взаимной корреляQ ционной функции двух сигналов с относительной задержкой 2.

Так как 2 2ysinci. зависит от координаты у, то в фокусе линзы каждой координате у соответствует

световой поток, пропорциональный

корреляционной функции с определенной относительной задержкой 2, который преобразуется соответствующим фотоприемником в электрический сигнал. В результате на выходе фото0 приемника одновременно получают электрические сигналы, пропорциональные корреляционным функциям исследуемого сигнала во всем диапазоне относительных задержек. При этом

5 угол oL поворота транспаранта относительно вертиксшьной ocji определяется диапазоном относительных задержек 2,игналов и вертикальным размером транспарантов а .0 При одновременном получении корреляционных функций во всем диапазоне относительных задержек скорость корреляционного анализа зависит только от скорости ввода и вывода информации.

5 Таким образом, неподвижное закрепление транспарантов и поворот их относительно вертикальной оси в противоположных направлениях на указанный угол dL в отличие от известного устройства позволяет устранить механическое перемещение транспарантов, что обеспечивает одновременное получение корреляционных функций во всем диапазоне относительных задержек. Это приводит к увели