Оптический сумматор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(11) 525129 ВТОР СМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-ву22) Заявлено 21 02 75 (21) 2107219/ 51) М 6 900 с присоедин заявки-асударственный иомитетСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий(43) Опубликовано 15.08.76. Бюллетень3 (45) Дата опубликования описания 11.04,77(54 ОПТИЧЕСКИИ СУММАТО Изобретение относится к аналоговым оптичевычислителям и может быть использованополучения суммы двух когерентных оптичепучков.Известны когерентные оптические аналоговычислители, позволяющие производить различньматематические операции. Эти вычислители, обсостоящие из оптической системы икоордина выполнять разсуммирование ют п оизво ть спектров сигналов, но не позволя р дисуммирование самих сигналов.Один из известных оптических сумматоров содержит оптический интерферометр, расширяющуюсистему для преобразования световых картин в 15квадратную матрицу, системы ромбических призм споследовательно уменьшающейся высотой, призмуДовэ, интерференционный смеситель и выходнуюсужающую систему 1,Однако, точность суммирования такого сумматора зависит от температуры окружающей среды,которая должна поддерживаться в определенныхузких пределах, а также от влияния вибраций.Другой оптический сумматор, предназначенныйдля сложения двух картин с исходной информаци- о 5 чувствительного приемника, мог личные интегральные операции ей, содержит когерентный источник измерения, амплитудный делитель, устройство задержки, зеркала, коллиматоры, полуволновую пластину и приемник результирующей картины, установленной в плоскости изображения 2 . Точность выполнения операции суммирования такого сумматора также зависит от внешних факторов, главным образом, от окружающей среды.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптический сумма. тор, содержащий оптический фильтр, установленный в общей фокальной плоскости входной и выходной линз, и координатно-чувствительный фотоприемник, оптически связанный с выходной линзои, выход которого является выходом сумматора (3. Такой сумматор позволяет получить на координатно-чувствительном приемнике, в качестве которого используется фотопластина, одновременно сумму и разность световых потоков в виде интерференционной картины.Недостатком указанного сумматора является невозможность раздельного получения суммы и разности световых потоков, Кроме того, при вибрациях н колебаниях температуры окружающей среды, элементы сумматора по отношению к голограм 52512925 30 35 40 45 бО бО ме перемешаются, что снижает четкость интерференционной картины и точность работы устройства.Целью изобретения является повышение точности операций суммирования и помехозащищенности сумматоров.Это достигается тем, что в сумматор введены дифракционная решетка, с шагом равным периоду интерференционной картины, которая установлена в фокальной плоскости входной линзы и связана с оптическими входами сумматора, полупрозрачное зеркало, установленное между выходной линзой и координатно - чувствительным фотоприемником, и последовательно установленные и оптически связанные цилиндрическая линза, нейтральный светофильтр с переменной по полю прозрачностью и термопреобразователь, жестко связанный с нейтральным светофильтром и дифракционной решеткой, причем цилиндрическая линза оптически связана с полупрозрачным зеркалом.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого сумматора,Сумматор содержит оптический фильтр 1, установленный между входной 2 и выходной 3 линзами, координатно - чувствительный. фотоприемник 4, дифракционную решетку 5, полупрозрачное зеркало 6, цилиндрическую линзу 7, нейтральный светофильтр 8 с переменной по полю прозрачностью и термопреобразователь 9.Сумматор работает следующим образом.В оптическом состоянии, когда пучки , иравны по пространственному распределению интенсивности света через дифракционную решетку 5 проходит максимум или минимум света в зависимости от положения дифракционной решетки 5. Если дифракционная решетка закрывает узлы (минимумы) интерференциальной картины, проходит только суммарный поток и устройство является суммирующим устройством. В случае, когда дифракционная решетка 5 закрывает пучности (максимумы), устройство является вычитающим устройством. Световой поток, проходящий через дифракционную решетку 5 попадает на линзу 2, которая фильтрует спектр прошедшего сигнала в плоскости оптического фильтра 1. Отверстие в центре оптического фильтра 1 выбирается таким, чтобы отфильтровать дифракционные составляющие потока, прошедшего через дифракционную решетку 5. На выходе фильтра 1 линза 3 осуществляет обратное преобразование Фурье, одновременно осуществляя трансформацию изображения, попадающего на координатно - чувствительный фотоприемник 4, который преобразует оптические сигналы в электрические, Часть светового потока отводится с помощью полупрозрачного зеркала б, а затем с помощью цилиндрической линзы 7 световой поток фокусируется в линию. Сфокусированный в линзе пучек света, пройдя через нейтральный светофильтр 8 с переменной по оси Х прозрачностью, попадает на термопреобразователь 9, в качестве которого используется пластинка из металла или любого другого материала, изменяющего свои размеры при нагревании. Нейтральный светофильтр 8 с переменной прозрачностью предназначен для организации требуемой передаточной функции цепи обратной связи. Функция изменения прозрачности определяется назначением и режимом работы сумматора. При работе устройства в качестве сумматора функция изменения прозрачности нормального светофильтра Ь по оси Х должна иметь отрицательную производную, при работе в качестве вычитающего устройства - положительную.При изменении распределения интенсивности одного из пучков соответственно изменяются интенсивности пучностей и узлов интерференционной картины. Эти изменения проходят через дифракционную решетку 5 (изменения суммы или изменения разности в зависимости от назначения устройства) и принимаются координатно - чувствительным фотоприемником 4. Если время воздействия изменений много меньше постоянной времени цепи обратной связи, то последняя не успевает отреагировать на изменения интенсивности одного из пучков и дифракционная решетка 5 остается неподвижной. Если же из - за нестабильности положения пучков 1 и , вся интерференционная картина мед)ленно смещается, то происходит медленное изменение энергии всего пучка, Изменение энергии пучка света, прошедшего через дифракционную решетку 5, вызывает изменение энергии пучка света, попадающего на термопреобразователь 9, изменяя его температуру. Размеры термопреобразователя 9 изменяются и дифракционная решетка перемещается так, чтобы обеспечить прежнее состояние. Таким образом, при смещении интерференционной картины смешается и дифракционная решетка 5, обеспечивая максимальную или минимальную интенсивность пучка света, проходящего через нее,Дифракционная решетка с любой конфигурацией интерференционных полос может быть изготовлена как отдельно, так и в самом сумматоре методами голографии. В случае, если конфигурация интерференционных полос отлична от прямых линий, необходима компенсация не только по оси Х, но и перпендикулярно плоскости чертежа. Для этого может быть поставлен второй термопреобразователь, регулирующий положение дифракционной решетки 5 по этому направлению.Следовательно, сумматор позволяет получать сумму или разность когерентных световых потоков и компенсировать вибрационные и температурные нестабильности интерференционной картины. Формула изобретения Оптический сумматор, содержащий оптический фильтр, установленный в общей фокальной плоскости входной и выходной линз, и координатно- чувствительный фотоприемник, оптически связан525129 Составитель И. ШепиловаТехред О. Луговая Корректор Н, Бугакова Редактор Н, Каменская Заказ 5091/591 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ный с выходной линзой, выход которого является выходом сумматора, отличающий ся тем,что, с целью повышения точности и помехозащнщенности сумматора, в него введены дифракционная ре. шетка с шагом, равным периоду интерференционной картины, которая установлена в фокальной плоскости входной линзы и связана с оптическими входами сумматора, полупрозрачное зеркало, установленное между выходной линзой и координатно- чувствительным фотоприемником, и последовательно установленные и оптически связанные цилиндрическая линза, нейтральный светофильтр с переменной по полю прозрачностью и термопреобразователь, жестко связанный с нейтральнымсветофильтром и дифракционной решеткой, причем цилиндрическая линза оптически связана с6 полупрозрачным зеркалом,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе:1, Авт.св. У 269606, кл, С 06 Ю 7/50, 27,01.69.2. Авт.св, Мо 334537, кл, С 02 т 3/00, 02.11,70,Н 1 3. Островский Ю, И. Толография и ее применение" изд. Наука, Ленинградское отделение, Л1973, рис. 29, стр. 50, (прототип),