Когерентно-оптический многоканальный коррелятор

 

Изобретение относится к области оптической обработки информации и может быть использовано для обнаружения и распознавания различных одномерных сигналов. Целью изобретения является повьппение точности и упрощение конструкции коррелятора. С этой целью пространственный фильтр кЬррелятора с комбинированной растровой записью сигналов вьшолнен в виде щели, геометрические характеристики которой определены параметрами входного растра и световой волны; а астигматический линзовый блок; выполнен в виде цилиндрической линзы, примыкающей к пространственному фильтру, причем образующая линзы расположена под углом 45 к строкам растра, а фокусное расстояние линзы равно половине расстояния между пространственным фильтром и линейкой фотоприемных элементов. 1 ил. k/}

(59 4 С 06 С 9 00 ы " E<

| ь*

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (2 1) 3878508/24-24 (22) 02.01.85 (46) 23.01.87. Вюл. №- 3 (7 1) Московский институт электронного машиностроения (72) В.А.Ежов (53) 681.333 (088.8) (56) Shamir J. Cylindrical lens

systems described Ъу operator algebra. — Appl. 0pt., 1979, v. 18, ¹ 24, р. 4199.

Ежов В.А. Методы комбинированной модуляции и пространственно-временного интегрирования в оптоэлектронных схемах обработки радиосигналов.

Автореф. дис. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. — М., 1982. с. 16. (54) КОГЕРЕНТНО-ОПТИЧЕСКИЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОРРЕЛЯТОР (57) Изобретение относится к области оптической обработки информации

„,SU,» 1 5501 А 1 и может быть использовачо для обнаружения и распознавания различных одномерных сигналов. Целью изобретения является повышение точности и упрощение конструкции коррелятора.

С этой целью пространственный фильтр коррелятора с комбинированной растровой.записью сигналов выполнен в виде щели, геометрические характеристики которой определены параметрами входного растра и световой волны, а астигматический линзовый блок выполнен в виде цилиндрической линзы, примыкающей к пространственному фильтру, причем образующая линзы о расположена под углом 45 к строкам растра, а фокусное расстояние линзы равно половине расстояния между пространственным фильтром и линейкой фотоприемных элементов. ил.

285501 (3) 20 (5) причем р арр1 с

Р4аКе (2) 1 1

Изобретение относится к оптической обработке информации, в частности к когерентно-оптическим аналоговым устройствам для мчогоканальной корреляционной обработки сигналов, и может быть использовано для обнаружения и распознавания различных одномерных сигналов.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение конструкции коррелятора.

На чертеже представлена структурная схема когерентно-оптического многоканального коррелятора.

Коррелятор содержит лазер 1, коллиматор 2, транспарант 3 с комбинированной записью сигналов; сферическую линзу 4, пространственный

l фильтр 5, расположенный в фокальной плоскости сферической линзы 4 астигматический линзовый блок, выполненный в виде цилиндрической линзы 6, примыкающей к пространственному фильтру 5, образующая которой состав

О ляет угол 45 к строкам транспаранта 3. В выходной плоскости коррелятора расположена линейка 7 фотоприемных элементов.

Коррелятор работает следующим образом.

Ha N строках комбинированной раст ровой записи, выполненной на транспаранте 3 путем комбинации полутоновой и силуэтной модуляции периодических пространственных вариаций коэффициента пропускания транспаранта, представлены N nap сигналов (х) и q (х - х ):

) ) ) Л

Р((2

t(x у) = гесй (1q (X

Е р„(х)(и

" xÄ)cos(х) @(()(y " ), 2Ti D-(2n-1) с (1) где D — размер апертуры транспаранта;" р — период пространственных ваО риаций коэффициента пропускания транспаранта, с - расстояние между соседними строками растра, B фокальной плоскости (g, g ) сферической линзы 4 пространственное распределение комплексных амплитуд света описывается выражением (при освещении транспаранта 3 параллельньп. световым пучком единичной амплитуды от лазера 1 и коллиматора 2) + 4(2

2 (P !1) F(x у) (rect(I.

„-р((q (x — x ))F„{B(y ))=

+ N(() еф р (x)sinn(р (х) ° q (х

- F4(g

t1 ! Af — х„) ехр (- 21 — (х — — ) 1 ((х1(. (1 2.

15 где((— длина волны света;

f — фокусное расстояние сферической линзы ! х — координата фокальной плоскости, параллельная строкам растра.

Непосредственно за пространствен25 ным фильтром 5 в апертуре его щели распределение комплексных амплитуд света:

+e(g +()()

2 = 2 () р„(х) е(пс () р (х).

30 их- М2 г-ЛКЧ

2 гес (— Jq (х — х )х с ) h

* 1(m ехр (— (х — ) dx ) "

i27)x Л f

35 Р, ехр{- i)!!1(D — (2п — 1)с)), (4) 40 Из условия (2) следует, что изменение амплитуды функции sine(F(p (х)

h на апертуре щели пространственного

hf фильтра 5 длиной 1 = не превьппаР

45 ет 10Ж от ее максимального значения, равно 1. Полагая sine(F(p (х) 1 в и пределах указанной апертуры, для выражения (4) получают условие

50 i+ (Р () 1

С учетом условия (5) выражение (4) преобразуется к виду

N(g

Т (g,g ),) (р (x)q(x—

n- hl(g — х )dx j ° ехр — ху!!)(и -(2п

)28550>

2п— — с)1.

2 (8) (6) 2п-1с

2 h(f (7) з

1) с))((х — ) = R(» ) О „хр(), ехР -lpt)(D — (2п — 1)с)} Р (х лг — — ) = К(7) () (х — — ) .

Р РО

Иэ выражения (6) видно, что непосредственно в апертуре щели пространственного фильтра 5 распределение амплитуд света описывается набором кваэиплоских волн, амплитуды которых соответствуют отсчетам, искомой функ- 25 ции корреляции R(g). Величина наклона и-й волны соответствует отсчету

R(x„) функции корреляции, пропорциональной номеру и-й строки растра, на .которой записана соответствующая пара сигналов р „ и g ..

20 о

Дпя пространственного разделения отсчетов R(x ) функции корреляции в выходной плоскости между фокальной.плоскостью ((, g ) сферической линзы

"4 и выходной плоскостью коррелятора. вдоль вертикального направления вы1 полняется пространственное Фурьепреобразование. Для сохранения структуры сигнала корреляции в каждом канале в горизонтальном направлении выполняется операция отображения щели пространственного фильтра 5 на выходную плоскость коррелятора. Оба указанных преобразования выполняются с помощью цилиндрической линзы 6.

Поскольку в оптическом каскаде коррелятора между плоскостями (f,,g )-и выходной плоскостью коррелятора для щели пространственного фильтра 5 вдоль вертикального направления осуществляется операция свертки Фурьепреобраэования функции R(q) с функцией 5(y ), то распределение комйлексных амплитуд непосредственно перед апертурой линейки 7 фотоприемных элементов описывается выражением

P(l g с/)(F(RJ ={ + J R(x )ехр { -iXh (R—

-Nl9 -О/ (2п — 1)c)) ехр (i2e2× )Й2) Ю,д) й!2 в3 (у ) = )» R(x ) здпс I (у

-н)

Линейка 7 фотоприемных элементов регистрирует пространственный сигнал вида (с D

p(l

R (х ) зз.пс 1 (у

П Я 2

Совокупность значений отсчетов функции R2(х,), каждое из которых реализовано в апертуре соответствующего фотоприемного элемента линейки

7, соответствует дискретному варианту искомой пространственной функции корр еляции, Формула изобретения

Когерентно-оптический многоканальный коррелятор, содержащий расположенные последовательно на оптической оси лазер, коллиматор, транспарант, сферическую линзу, пространственный фильтр, расположенный в фокальной плоскости сферической линзы, астигматический линзовый блок и линейку фотоприемных элементов, при этом изображение, записанное на транспаранте, выполнено в виде периодических пространственных вариаций коэффи-циента пропускания, промодулированных комбинированной растровой построчной записью входных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощение конструкции, апертура пространственного фильтра выполнена в виде щели, расположенной ортогонально строкам растра транспаранта на расстоянии от оптической оси, и

P о длиной вЂ, где h — длина волны све-. та; Х вЂ” фокусное расстояние сферической линзы, р - период пространственных вариаций коэффициента пропускания транспаранта, с — расстояние между соседними строками растра, астигматический линзовый блок выполнен в виде цилиндрической линзы, примыкающей к пространственному фильтру, причем центр цилиндрической линзы совпадает с центром щели, образующая цилиндрической линзы расО положена под углом 45 к строкам растра транспаранта, а фокусное расстояние цилиндрической линзы равно половине расстояния между пространственным фильтром и линейкой фотоприемных элементов, расположенной

Ай на расстоянии — от оптической оси.

1285501

Составитель Г. Зелинский

Техред В. Кадар Корректор И.Иуска

Редактор И.Николайчук

Закаэ 7527/52

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4