Оптический процессор

 

Изобретение относится к оптической обработке информации, в частности к обработке радиосигналов, и вычислительной технике. Целью изобретения является уменьшение габаритов оптического процессора и повышение надежности его работы. Поставленная цель достигается тем, что источник излучения выполнен в виде линейки светодиодов (Л С), электрически связанной с блоком управления, оптическая система формирования распределения излучения выполнена в виде клиновидной многослойной пластинки (КМП), содержащей периодически чередующиеся два слоя различной толщины, причем первый слой обязательно является светопроводящим с показателем преломления (ПП) т, второй слой - отражащим излучение и может быть выполнен прозрачным с ПП либо непрозрачным, например металлическим, толщина прозрачного слоя с ПП щ не превышает величины, кратной периоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матрицы, а суммарная толщина первого и второго слоев кратна периоду размещения чув.ствительных элементов ПЗС-матрицы, период чередования слоев кратен периоду размещения светодиодов в линейке, слои перпендикулярны наклонной грани КМП, при этом прямоугольный торец КМП с большей площадью обращен к ЛСи параллелен ей, а Л С, перед которой может быть расположен линзовый растр, перпендикулярна слоям КМП, на наклонную грань КМП нанесено отражающее покрытие, а ПЗС-матрица, электрически связанная с блоком управления, расположена в иммерсии с ПП под гранью КМП, противоположной наклонной грани, причем чувствительная поверхность ПЗС-матрицы обращена к этой грани, а между КМП и ПЗС-матрицей в иммерсии может быть расположен транспарант с маской , имеющий возможность перемещения, изображение транспаранта с маской может передаваться на ПЗС-матрицу с помощью световолоконной шайбы с диаметром волокон , меньшим размера чувствительных элет ментов ПЗС-матрицы. 8 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с XI 00 4 ЧЭ СП XI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1784957 А1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 4897473/24 (22) 28.12.90 (46) 30.12.92. Бюл. N. 48 (71) Научно-исследовательский институт радиооптики . (72) В.А, Долгий, Н,Н. Евтихиев, А.Н, Королев-Коротков и С.А, Шестак (56) Применение методов Фурье-оптики. M.:

Радио и связь, 1988, с. 314, 234. 233. 202.

Applied Optics, 1988, v. 27, р. 1709-1729. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР (57) Изобретение относится к оптической обработке информации, в частности к обработке радиосигналов, и вычислительной технике. Целью изобретения является уменьшение габаритов оптического процессора и повышение надежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что источник излучения выполнен в виде линейки светодиодов (ЛС), электрически связанной с блоком управления, оптическая система формирования распределения .излучения выполнена в виде клиновидной многослойной пластинки (КМП), содержащей периодически чередующиеся два слоя различной толщины, причем первый слой обязательно является светопроводящим с показателем преломления (ПП) п1, второй слой — отражащим излучение и может быть выполнен проИзобретение относится к оптической обработке информации, в частности к обработке радиоси. налов и вычислительной технике, Известен оптический процессор f1), содержащий последовательно установленные источник излучения, электрически. связан<я)5 G 06 Е 3/00, G 01 S 13/90 зрачным с ПП nz не превышает величины. кратной йериоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матрицы, а суммарная толщина первого и второго слоев кратна периоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матрицы, период чередования слоев кратен периоду размещения светодиодов в линейке, слои перпендикулярны наклонной грани КЫП, при этом прямоугольный торец КМП с большей площадью обращен к ЛС и параллелен ей, а ЛС, перед которой может быть расположен линзовый растр, перпендикулярна слоям КМП, на наклонную грань КМП нанесено отражающее покрытие, а ПЗС-матрица, электрически связанная с блоком. управления, расположена в иммерсии с ПП na>ni под гранью КМП, противоположной наклонной грани, причем чувс, вительная поверхность

ПЗС вЂ” матрицы обращена к этой грани, а между КМП и ПЗС-матпицей в иммерсии может быть расположен транспарант с маской, имеющий возможность перемещения, изображение транспаранта с маской может передаваться на ПЗС-матрицу с помощью световолоконной шайбы с диаметром волокон, меньшим размера чувствительных эле-. ментов ПЗС-матрицы. 8 з.п, ф-лы, 4 ил. ный с блоком управления, оптическую систему формирования распределения излучения и ПЗС-матрицу, электрически связанную с блоком управления.

Недостатком этих процессоров являются большие габариты, определяемые габаритами оптической системы формирования

17S4957

15

ПЗС-матрицу, злектрйчески связанную с блоком управления, источник излучения вы- 30 виде клиновидной многослойной пластин- 35 ки,"Со держащей периодически черед ующи-

50 а линейка светоизлучателей перпендику- 55 распределения излучения, содержащей обычно несколько обьективов, что свидетельствует о плохой виброзащищенности подобных систем и ведет к снижению надежности их работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому оптическому процессору является оптической процессор f2), содержащий последовательно установленные источник излучения, электрически связанный с блоком излучения и ПЗ С-матрицу, электрически связанную с блоком управления. Недостатком этого оптического процессора являются большие габариты оптической системы формирования распределения излучения, содержащей несколько объективов, что определяет слабую виброзащищенность процессора и, следовательно, снижает надежность егд работы.

Целью изобретения является уменьшение габаритов оптического процессора и повышение надежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в Известном оптическом процессоре, содержащем последовательно установленные источник излучения, электрически связанный с блоком управления, оптическую систему фОрмирования распределения излучения и полнен в виде линейки светоизлучателей, на чувствительной поверхности ПЗС вЂ” матрйцы"расположена система формирования распределения излучения, выполненная в еся два слоя, различной толщиньt, причем один из двух слоев является светопроводящим с показателем преломления п1, а второй слой — отражающим излучение, толщина прозрачного слоя с показателем преломления п1 не превышает величины, кратной периоду размещения чувствительнйх элементов ПЗС-матрицы, а суммарная толщина первого и второго слоев кратна периоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матриць;, период чередования слоев кратен периоду размещения светоиз лучателей в линейке, слои перпендикулярны наклонной грани клиновидной многослойной пластинки, при этом прямоугольный торец клиновидной многослойной пластинки с большей площадью обращен к, линейке светоизлучателей и параллелен ей, лярна слоям клиновидной многослойной пластинки, на наклонную грань клиновидной многослойной пластинки нанесено отражающее покрытие, а ПЗС-матрица расположена под гранью клиновидной многослойной пластинки, противоположной наклонной грани, причем чувствительная поверхность ПЗС вЂ” матрицы обращена к этой грани. Второй слой может быть выполнен прозрачным с показателем преломления

nz или непрозрачным, например металлическим, Промежуток между клиновидной многослойной пластинкой и чувствительной поверхностью ПЗС-матрицы может быть заполнен иммерсией с показателем преломления пз< п1, Между клиновидной многослойной пластинкой и чувствительной поверхностью ПЗС вЂ” матрицы может быть вплотную установлена световолоконная шайба, диаметр волокон .которой меньше размера чувствительного элемента ПЗС— матрицы, а промежуток между клиновидной многослойной пластинкой и световолоконной шайбой заполнен иммерсией с показа- телем преломления пз>п1. Между линейкой светоизлучателей и клиновидной многослойной пластинкой может быть установлен растр с элементами в виде двояковыпуклых, цилиндрических линз, образующие которых

5 параллельны линейке светоизлучателей, период размещения линз в растре соответствует периоду размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светоизлучателей и растром составляет

0,5...0,9 от фокусного расстояния цилиндрических линз. Также растр может быть выполнен в виде двояковыпуклых цилиндрических линз, образующие которых параллельны слоям клиновидной многослойной пластинки, период размещения линз соответствует периоду- размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светдизлучателей и растром составляет 0,5...0,9 от. фокусного расстояния цилиндрических линз. Кроме того, растр может быть выполнен в виде двояковыпуклых сферических линз, период размещения которых соответствует периоду размещения светоиэлучателей s линейке, а расстояние между

5 линейкой светоизлучателей и растром составляет 0,5...0,9 от фокусного расстояния . сферических линз. Между ПЗС-матрицей и клиновидной многослойной пластинкой в иммерсии может быть расположен транспарант с маской, имеющий возможность перемещения вдоль чувствительной поверхности ПЗС-матрицы. Транспарант может быть также расположен в иммерсии между клиновидной многослойной пластинкой и световолоконной шайбой, Выполнение источника излучения в виде линейки светоизпучателей и размещение на чувствительной поверхности

ПЗС-матрицы системы формирования распределения излучения в виде клиновидной

1784957 E многослойной пластинки, содержащей перйодически чередующиеся два слоя различной толщины, при этом один из двух слоев с показателем преломления и > является светопроводящим, второй слой — отражающим излучение, толщина прозрачного слоя с показателем преломления п не превышает величины, кратной периоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матрицы, а суммарная толщина первого и второго слоев кратна периоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матрицы, период . чередования слоев кратен периоду размещения сиетоизлучателей в линейке. слои перпендикулярны наклонной грани клиновидной многослойной пластинки, при этом прямоугольный торец клиновидной многослойной пластинки с большей площадью обращен к линейке светоизлучателей и параллелен ей, размещение линейки светоизлучателей перпендикулярно слоям клиновидной многослойной пластинки, нанесение на наклонную грань клиновидной многослойной пластинки отражающего покрытия, размещение ПЗС-матрицы под гранью клиновидной многослойной пластинки, противополо>кной наклонной грани, обращение чувствительной поверхности

ПЗС-матрицы к этой грани, заполнение промежутка между клиновидной многослойной

cpBHIA, заполнейие промежутка между клиновидной многослойной пластинкой и чувствительной поверхностью ПЗ С-матрицы иммерсией с показателем преломления пз>п1, установка лежду клиновидной многослойной пластинкой и чувствительной поверхностью ПЗ С-матрицы световолоконной шайбы, диаметр волокон которой меньше размера чувствительного элемента ПЗСматрицы с заполнением проме>кутка между клиновидной многослойной пластинкой и световолоконной шайбой иммерсией с показателем преломления ng> и>, установка между линейкой светоизлучателей и клиновидной многослойной пластинкой растра с элементами в виде двояковыпуклых цилиндрических линз, образующие которых параллельны линейке светоизлучателей, период размещения линз в растре соответствует периоду размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светоизлучателей и растром составляет 0,5...0.9 от фокусного расстояния цилиндрических линз, выполнение растра в виде двояковыпуклых цилиндрических линз, образующие которых параллельны слоям клиновидной многослойной пластинки, период размещения линз соответствует периоду размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой све20

30 слоев; на фиг, 4 приведено энергетическое распределение излучения по одной из строк

55

15 тоизлучателей и растром составляет 0,5„.0,9 от фокусного расстояния цилиндрических линз, выполнение растра в виде двояковыпуклых сферических линз, период размещения которых соответствует периоду размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светоизлучателей и растром составляет 0,5...0.9 от фокусного расстояния сферических линз, размещение между клиновидной многослойной пластинкой и ПЗС-матрицей (или световолоконной шайбой) в иммерсии транспаранта с маской, имеющего возможность перемещения вдоль чувствительной поверхности ПЗС-матрицы по сравнению с известным способом обеспечивает достижение нового результата — уменьшения габаритов оптического процессора и повышения надежности его работы. В связи с этим предложение отвечает критерию "существенные отличия".

Изучение научно-технической и патентной литературы не позволило выявить известность предлагаемых признаков, поэтому предложение отвечает критерию "новизна".

На фиг. 1 представлена общая блок-схема оптического процессора; йа фиг, 2— структурная схема оптическогс процессора; на фиг. 3 — ход луча в одном из прозрачных чувствительной поверхности ПЗС-матрицы, 1-!а фиг. 1 изображены: источник излучения 1, блок управления 2 источником излучения, оптическая система формирования 3 распределения излучения, ПЗС-матрица 4, блок управления 5 ПЗС-матрицей, На фиг, 2 изображено; линейка светоизлучателей 6, клиновидная многослойная пластинка 7, прозрачный слой 8 с показателем преломления п, второй слой 9, ПЗСматрица 4, регистр сдвига 10.

Блок управления источника излучения 2 формирует электрический сигнал на линейке светоизлучателей б, которые преобразуют сигнал в оптический. В частности, для оптического процессора обработки данных радиолокатора с синтезированной апертурой электрические сигналы представляют собой сигналы-отклики от последовательных участков -оны обзора локатора по дальности. Блок управления делит полный сигнал отклик на части, число которых определяется количеством каналов подальности (т.е. числом элементов в строке ПЗ С-матрицы или числом светоизлучателей в линейке, и подает их-последовательно на светоизлучатели. Светоизлучатели могут представлять собой светодиоды или полупроводниковые лазеры, а также другйе микроизлучающие

1784957

10 I>=arcsin(npsin(gin<), 20

25 (в; л (0 — ) з п (О+ Ф) +

U l =,Щ1 — R)).

Ф =>т)2 — Ф вЂ” 2 а

> элементы; Расходящееся излучение от каждого светодиода попадает в соответствующие прозрачные слои с показателем преломления и) 8 и проникает в них. Второй слой изготавливается либо прозрачным с показаталем преломления п2< и>, или непрозрачным — отражающим излучение, например металлическим (серебряное, никелиевое или др. покрытие). Угол расходимости излучения светоизлучателей обычно большой и составляет больше 100 град.

Близкое расположение линейки светоизлучателей 6 к прямоугольному торцу клиновидной многослойной пластинки 7 с большей площадью (см, фиг. 2) и соответствие (в частном случае равенство) периодов чередования светоизлучателей и с периодами слоев клиновидной многослойной пластинки ds и чувствительных элементов

ПЗС-матрицы сИ обеспечивают прохождение излучения внутрь прозрачного слоя с показателем преломления и >. Для большинства применений ПЗС-матриц характерно формирование различных распределений излучения по строкам (см. например, прототип), что требует равенства суммарной толщины первого и второго слоев и периода размещения чувствительных элементов (в частности, строк) ПЗС-матрицы и не превышения толщины прозрачного слоя с показателем преломления n< 8 периода размещения чувствительных элементов

ПЗС-матрицы, Однако для некоторых применений предлагаемого оптического ïðîцессора суммарная толщина первого и второго слоев может быть кратна периоду размещения чувствительных элементов в

ПЗС-матрице, т.е. равна двум, трем и т.д. периодам, При этом толщина прозрачного слоя с показателем преломления и> 8, соответственно, не должна превышать величины двух, трех и т,д. периодов размещения элементов (строк) ПЗС-матрицы, При этом период чередования слоев может быть равен периоду размещения светоиэлучателей в линейке или также кратен ему, т,е. в прозрачный слой с показателем преломления и>, будет попадать излучение от нескольких светоизлучателей для увеличения уровня сигнала, Блок управления в этом случае подает на такие светодиоды одинаковый сигнал.

Второй слой 9 может быть выполнен непрозрачным, стра>кающим излучение, для разделения каналов распространения излучения от отдельных светоизлучателей.

Т.к, толщина прозрачного слоя с показателем преломления ni составляет десятки микрометров, то углы падения излучения на грани отдельного прозрачного слоя велики (отсчет ведется от нормалей к поверхностям граней — для входного торца прозрачного слоя углы падения малы), что обеспечивает выполнения условия полного внутреннего отражения при изготовлении второго слоя 9 с показателем преломления п2<п>. Это обеспечивает разделение каналов передачи оптической информации, что невозмо>кно в аналогах и прототипе, Если угол падения одного из лучей излучения светоизлучателя на входной прямоугольный торец клиновидной многослойной пластинки равен О(см, фиг. 3), то угол прошедшего в прозрачный слой с показателем преломления n1луча составит где и, — показатель преломления среды между линейкой светоизлучателей и клиновидной многослойной пластинкой. Коэффициент отражения от входного прямоугольного торца клиновидной многослойной пластинки определяется выражением: а интенсивность луча U<, прошедшего в прозра и(ый слой с показателем преломления и>, по отношению к исходной интенсивности излучения О, составит

Угол падения на грань клиновидной многослойной пластинки, противоположную наклонной (после переотражения от отражающего покрытия с коэффициентом отражения, равным для упрощения расчетов 1, обычно коэффициент отражения близок к этому значению), составит где гк — угол наклона грани клиновидной многослойной пластинки, Угол луча. вышедшего иэ прозрачного слоя с показателем преломления nt составит

3= arcsin(nq sin(Ф)/пэ).

Если энергетические потери в оптической системе формирования распределения излучения не критичны для оптического процессора, то показатели преломления и,> и пз могут быть равны. Для обеспечения минимальных потерь и равномерного распреде1784957

5

U2= U1(1 R2) 25

35

50

55 ления излучения на выходе необходимо выполнение условия; ng>ni, т.е. необходимо заполнение промежутка между клиновидной многослойной пластинкой 7 и чувствительной поверхностью 13С-матрицы иммерсией.

Коэффициент отражения oi выходной грани равен:

R2

1 в!и1(<(>-ф) щ (Ф-я

„2 ф+ ) + 2(ф+р) а интенсивность выходящего луча

Приведенные выражения позволяют рассчитать распределение излучения на выходе клиновидной многослойной 7 пластинки вдоль прозрачных слоев с показателем преломления п1 8 в зависимости от координат расположения светоизлучателей относительно нижнего края прямоугольного торца клиновидной многослойной пластинки х,у (см, фиг. 3), наклона оси диаграммы направленности излучения светоизлучателей относительно входного торца клиновидной многослойной пластинки, высоты прямоугольного торца клиновидной многослойной пластинки h, показателей преломления: по, п<, пз, и угла наклона грани клиновидной многослойной пластинки а.

На фиг, 4 приведено распределение выходной интенсивности излучения (падающего на чувствительные элементы

ПЗС-матрицы 4) вдоль прозрачного слоя с показателем преломления и (8 (L) для следующих параметров: п = 1, п1 = 1,5, пз = 1,58, a= 0 01 рад, х =- у = 1 мм, h = 20 мм (предполагается, что второй слой выполнен металлическим с коэффициентом отражения равным единице) в пределах изменения углов падения лучей от светоизлучателей в плоскости слоев; О= 40„.60 град. Предлагаемая система формирования распределения излучения позволяет для каждого светодиода обеспечить равномерную засветку строки чувствительных элементов ПЗС-матрицы

4 при наименьших потерях. Размер чувствительной поверхности ПЗС-матрицы не превышает 15 мм.

Клиновидная многослойная пластинка 7 (см, фиг. 2) обеспечивает независимое прохождение излучения от каждого светодиода линейки и равномерное освещение чувствительной поверхности ПЗС-матрицы 4. Зто достигается наличием наклонной отражающей грани клиновидной многослойной пластинки и небольшой расходимостью падающего на него излучения, Небольшая расходимость определяется размером чувствительной поверхности ПЗС-матрицы, показателем преломления п1 прозрачного слоя 8 и геометрическим расположением линейки светоизлучателей 6 относительно клиновидной многослойной пластинки 7, что было рассмотрено выше, Установка вплотную между клиновидной многослойной пластинкой 7 и чувствительной поверхностью ПЗС-матрицы 4 световолоконной шайбы, диаметр волокон которой меньше размера чувствительного элемента ПЗС-матрицы 4, позволяет пере- давать модулированное излучение светоизлучателей непосредственно на чувствительные элементы ПЗС-матрицы, что исключает потери энергии при прохождении стеклянной колбы ПЗС-матрицы 4. Для уменьшения ошибок передачи функции пропускания маски размер световолокон должен быть в три и более раз меньше размера чувствительных элементов ПЗС -матрицы. Размер чувствительных элементов ПЗС-матрицы не меньше 10 мкм, а диаметр выпускаемых промышленностью световолокон может составлять 3 мкм и менее. При этом световолоконная шайба герметично вгаяна в колбу

ПЗС-матрицы. Установка вплотную объясняется большой дифракционной расходимастью излучения, выходящего из тонких волокон, Для уменьшения энергетических потерь промежуток между световолоконной шайбой и клиновидной многослойной пластинкой 7 заполняется иммерсией с показателем преломления пз> п1. Малый размер волокон световолоконной шайбы вызван необходимостью наиболее точно передавать энергетическое распределение излучения на выходе клиновидной многослойной пластинки к чувствительной поверхности

ПЗС-матрицы. Особанно это важно при размещении между световолоконной шайбой и клиновидной многослойной пластинкой в иммерсии транспаранта с маской, имеющего возможность перемещения вдоль чувствительной поверхности ПЗС-матрицы. При отсутствии световолоконной шайбы транспарант с маской необходимо располагать как можно ближе к чувствительной поверхности ПЗС-матрицы. Однако наличие герметичной колбы ПЗС-матрицы препятствует такому совмещению, Обычно это преодолевается построением изображения маски на чувствительной поверхности П 3 С-матрицы с помощью объектива (особенно для. масок с высокими пространственными частотами), что ведет к усложнению конструкции процессора и снижению надежности его работы.

1784957

40 линейкой светоизлучателей и растром со- 50 ставляет 0,5...0,9 от фокусного расстояния цилиндрических линз. Такие пределы возможного выбора расстояния обеспечивают возмо>кность сокращения потерь энергии излученил при освещении прямоугольного торца клиновидной многослойной пластинки 7.

Совместное уменьшение расходимости излучения в обоих направлениях достигается использованием растра со сферическими

Для обеспечения более полного попадания излучения одного светодиода в соответствующий ему по расположению прозрачный слой с показателем преломления п1 8 между линейкой светоизлучателей

6 и клиновидной многослойной пластинкой

7 размещают растр с элементами в виде двояковыпуклых цилиндрических линз, образующие которых параллельны слоям клиновидной многослойной пластинки 7.

Период размещения линз равен периоду размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светоизлучателей 6 и растром составляет 0,5„,0,9 от фокусного расстояния цилиндрических линз.

Это обеспечивает уменьшение изменения углов падения лучей .от снетоизлучателей о плоскости, перпендикулярной слоям клиновидной многослойной пластинки 7. При этом фокусное расстояние линз выбирается таким, чтобы ширина падающего на торец прозрачного слоя с показателем преломления п1 8 излучения от одного светодиода была примерно равна толщине этого слоя.

Кроме того, выбор расстояния между линейкой светоизлучателей 6 и растром равным

0,5...0,9 от фокусного расстояния цилиндрических линз обеспечивает небольшую расходимость излучения светоизлучателей, которая необходима длл освещения строки

ПЗС-матрицы 4, Экспериментальные и теоретические исследования показали, что наиболее эффективно проникает в прозрачные слои излучение, расходимость которого составляет около 20 град в направлении, параллельном слоям. Это обьясняетсл существенным атра>кением излучения от передней грани клиновидной многослойной пластинки, Снижение расходимости излучения в этом направлении с помощью растра двояковыпуклых цилиндрических линз, образующие которых перпендикулярны слоям клиновидной многослойной пластинки 7, позволяет повысить световую эффективность устройства и значительно уменьшить потери энергии излучения, Период размещения линз в растре равен периоду размещения светаизлучателей в линейке, а расстояние между

35 линзами. Выбор расстолнил между линейкой светоизлучателей и растром обосновывается соображениями, приведенными выше, Размещение ме>кду ПЗС-матрицей 4 и клиновидной многослойной пластинкой 7 транспаранта с маской (который может представлять из себя управляемый пространственный модулятор), имеющего возможность перемещения вдоль чувствительной поверхности ПЗС-матрицы, позволяет применять предлагаемый оптический процессор для обработки радиосигналов и проведения вычислительных операций, При использовании предлагаемого оптического процессора для обработки данных РЛС с синтезированной апертурой (анэлогично прототипу) маска имеет пропускэние. соответству ащее изменению фазы принимаемого сигнала-отклика зоны обзора в зависимости от дальности до целей и их поло>кения относительно движущегося Но сителл. При этом азимутальное направление на маске перпендикулярно регистру сдоига ПЗС-матрицы 4, а прозрачные слои с показателем преломления ni 8 клиновидной многослойной пластинки 7 обеспечина от засветку чувствительных элементов ПЗСматрицы и маски о направлении дальности, ПЗС-матрица 4 в этом случае дол>кна работать в режиме временной задержки с накоплением (достигается блоком управления

ПЗС-матрицы) длл проведения корреляционной обработки по азимуту аналогична прототипу. Необходимость воэможности перемещения маски s плоскости чувствительной поверхности ПЗС-матрицы 4 обьясняетсл нозмо>кным изменением геометрии полета носителя (изменением высоты полета. располо>кения эоны обзора и т.п.). Кроме того, перемещением маски можно умен ьшать влияние изменения прямолинейности урса носителя.

Предлагаемый оптический процессор позволяет также значительно повысить разрешающую способность по дальности, которая в известных процессорах определяется числом чувствительных элементов ПЗС-матрицы по дальности и размером зоны обзора о этом же.направлении. Использование и-го числа процессоров позволяет в и раз увеличить число чувствительных элементсо за счет использования и-ro количества ПЗСматриц. При этом принимаемые носителем сигналы-отклики зоны обзора должны быть разбиты на и частей тэк же. как и ма<:ка, о направлении дальности, Т.к. и процессэроо будут иметь только электрическую связь, а о остальном независимы друг от друг». то

1784957

15

25

40

50

55 каждый из них сохранит свою компактность и, следовательно, виброзащищен ность и надежность. Электрическая связь и-процессо.ров должна обеспечивать передачу и суммирование информации со всех процессоров.

При использовании предлагаемого оптического процессора в вычйслительной технике, например. для перемножения вектора на матрицу - на каждый светоизлучатель линейки подается соответствующий, элементу вектора сигнал, а пропускание маски отвечает расположению элементов в матрице. ПЗ С-матрица обеспечивает считывание или смещение принятых сигналов для обеспечения выполнения математических операций.

Компактность предлагаемого оптического процессора по сравнению с известны.ми (см. также Автометрия. 1988, N. 6, с.

89-99) очевидна, Подобная компоновка позволяет жестко соединить отдельные эле-. менты процессора и обеспечить хорошую помехозащищенность и, следовательно, повысить надежность работы процессора, Кроме того, предлагаемый оптический процессор, в отличие от известных, позволяет без потери помехозащищенности и надежности значительно расширить воэможности обработки различных сигналов за счет количественного увеличения числа оптических процессоров. Увеличение числа известных процессоров уменьшает помехозащищенность и надежность в и раз (по числу используемых процессоров и) по сравнению с подобной реализацией в прототипе. Кроме того, по сравнению с прототипом, в котором временная длительность обрабатываемого радиолокационного сигнала ограничена . длиной акустооптической ячейки, работающей в режиме модулятора лазерного излучения, предлагаемое техническое решение позволяет в случае обработки сигналов PCA увеличить длительность обрабатываемых сигналов и, следовательно, увеличить зону обзора земной поверхности по дальности.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достичь поставленной цели, является новым и обладает

"существенными отличиями", Формула изобретения

1. Оптический процессор, содержащий последовательно установленные источник излучения, электрически связанный с блоком управления, оптическую систему формирования распределения излучения и

ПЗС-матрицу, электрически связанную с блоком управления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов оптического процессора и повышения надежности его в работе, источник излучения выполнен в виде линейки светоизлучателей. оптическая система формирования распределения излучения — в виде клиновидной многослойной пластинки, содержащей периодически чередующиеся два слоя различной толщины. причем первый слой обязательно является светопроводящим с показателем преломления п1, а второй слой — отражающим излучение, толщина прозрачного слоя с показателем преломления п1 не превышает велйчины„,кратной периоду размещения чувствительных элементов

ПЗС-матрицы, а суммарная толщина первого и второго слоев кратна периоду размещения чувствительных элементов ПЗС-матрицы, период чередования слоев кратен периоду размещения светоизлучателей в линейке, слои перпендикулярны наклонной грани клиновидной многослойной пластинки, при этом прямоугольный торец клиновидной многослойной пластинки с большей площадью обращен к линейке светоизлучателей и параллелен ей. а линейка светоизлучателей перпендикулярна слоям клиновидной многослойной пластинки, на наклонную грань клиновидной многослойной пластинки нанесено отражающее покрытие, а ПЗС-матрица расположена под гранью многослойной клиновидной пластинки, противоположной наклонной грани, причем чувствительная поверхность ПЗСматрицы обращена к этой грани.

2. Процессор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, промежуток между клиновидной многослойной пластинкой и чувствительной поверхностью Г13 С-матрицы заполнен иммерсией с показателем преломления ng>ni, 3. Процессор по пп,1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что второй слой выполнен прозрачным с показателем преломления п2<п1.

4. Процессор по пп,1 и 2, о тл и «юшийся тем, что второй слой выполнен непрозрачным, например металлическим, 5. Процессор по пп,1 — 3, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что между клиновйдной много" слойной пластинкой и чувствительной поверхностью ПЗС-матрицы вплотную установлена световолоконная шайба, диаметр волокон которой меньше размера чувствительного элемента ПЗС-матрицы, а промежуток между клиновидной многослойной пластинкой и световолоконной шайбой заполнен иммерсией с показателем преломления ng>n>.

6. Процессор по пп.1-5, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что между линейкой светоизлучателей и клиновидной многослойной пла15

1784957

16 стинкой установлен растр с элементами в вйде двояковыпуклых цилиндрических линз, образующие которых параллельны линейке светоизлучателей, период размеще.ния линз в растре соответствует периоду 5 размещения светоизлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светоизлучателей и растром составляет 0,5-0,9 фокусного расстояния цилиндрических лйнэ, 7. Процессор по пп,1 — 5. о т л и ч а ю щ и- 10 и с я тем, что между линейкой светоизлучателей и клиновидной мйбгослойной пластинкой размещен растр с элементами в виде двояковыпуклых цйлиндрических линз, образующие которых параллельны 15 слоям клиновидной многослойной пластинки, период размещения линз сбответствует периоду размещения светоиэлучателей в линейке, а расстояние между линейкой светоизлучателей и растром составляет 0,5-0.9 20 фокусного расстояния цилиндрических линз, 8, Процессор по пп,1 — 5. о т л и ч а ю щ ий с я тем, что между линейкой светоиэлучателей и клиновидной многослойной пластинкой размещен растр с элементами в виде двояковыпуклых сферических линз, период размещения которых соответствует периоду размещения светоизлучателей в линеике, а расстояние между линейкой светоиэлучателей и растром составляет 0,5-0,9 фокусного расстояния сферических линз, 9. Процессор по пп.1-8. о тл ич а ю щий с sl тем, что под гранью клиновидной многослойной йластинки, противоположной наклонной, в иммерсии с показателем преломления пэ>п1 расположен транспарант с маской, имеющий возможность перемещения вдоль чувствительной поверхности ПЗС-матрицы.

1784957

ivO.

02 (9) L (9>

f

Составитель В.Березкин

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Н.Коляда

Заказ 4364 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Фиг,з

МНОО ТЬ

-натрнцю