DE1622966C3 - Optisches Filtersystem - Google Patents

Description

erhalten hat, verliert man trotzdem alle in der Phasenkennlinie φ (ρ, q) enthaltenen Informationen.

Um diese Information wiederzugewinnen, berücksichtigt eine andere Kategorie von Verfahren das quadratische Gesetz, das eine Speicherung bedingt. Dazu bildet man in der Bildebene, in der sich die fotografische Platte befindet, ein zusammengesetztes Bild V (p, q), das durch die komplexe Amplitude des Bildes des Signals S (p, q) gebildet ist, und ein zusätzliches Bild konstanter Amplitude (K), das durch ein kleines Loch erhalten wird, das in der Lage gegenüber dem Nutzsignal s (x, y) um x_a verschoben ist und sich in der Objektebene befindet. Auf diese Weise wird auf die fotografische Platte die Intensität [V(p,q)Y oder V(p,q) gleich S{p,q) + Kexp(jpx₀) eingeprägt. Es ist leicht zu sehen, daß in diesem Fall die Intensität reell ist und zwei Ausdrücke umfaßt. Einer dieser Ausdrücke, der die Polarisationsintcnsität der Platte bildet, hängt nicht von der Phase φ ab. Der andere hängt davon zyklisch ab. Dennoch ist zu bemerken, daß der von der Phase ψ unabhängige Ausdruck, der gleich K- + S² ist, sich mit dem Modul S des zu filternden Signals ändert und daher einen nicht vernachlässigbaren Störpegel bildet, der die Ermittlung schwierig macht.

So ergeben sich die Nachteile der bekannten Verfahren hauptsächlich aus der Schwierigkeit der Herstellung eines konjugiert komplexen Bildes auf Platten oder fotografischen Filmen, die allein gegenüber dem Absolutwert des einfallenden Energieflusses und den durch die für die Speicherung notwendige Polarisationsintensität eingeführten Störungen empfindlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der den bekannten Vorrichtungen anhaftenden vorstehend genannten Nachteile ein Filtersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das besonders wirkungsvoll ist und einfach hergestellt werden kann. Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Filtersystem vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter, von als Sekundärquellen dienenden Objekten ausgehend, über eine optische Vorrichtung eine Objekt- oder Bildsymmetrie bezüglich der optischen Achse herstellt und so auf der Oberfläche des Transparents unter Speicherung der Filter ein zusammengesetztes Bild bildet, dessen Leuchtstärke einen reellen Wert hat und das dann von einer Prüfvorrichtung aufgegriffen wird, die eine Hilfsvorrichtung zur Rückbildung des symmetrischen Objektkomplexes und eine Lesevorrichtung aufweist, welche einen Analysator mit zwei konvergenten Linsen umfaßt, der eine gestörte Szene mit den eingeprägten Filtern vergleicht und sich räumlich voneinander abhebende Bilder selektiv an eine Nutzschaltung liefert, die aus einem optisch-elektrischen Empfänger besteht, der Informationen abgibt, die das Vorhandensein und die Lage des unter anderen die überprüfte Szene bildenden Objekten befindlichen Nutzobjektes betreffen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß der Objektkomplex mindestens das gesuchte Nutzobjekt umfaßt, das um ein Intervall von einem kleinen zentralen Loch entfernt ist, welches von der optischen Vorrichtung erleuchtet ist, die zumindest eine Sammellinse aufweist, welche auf der in der Brennebene gelegenen Oberfläche des Transparents das zusammengesetzte Bild bildet, dessen Amplitude gleichzeitig eine konstante und bei einem kleinen Phasenfaktor die komplexe Amplitude des Bildes des Nutzobjektes sowie die konjugiert komplexe Amplitude desselben Objektes umfaßt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die optische Vorrichtung der Anordnung zur Bildung räumlicher Filter durch einen halbreflektierenden Spiegel, der von dem Nutzobjekt erleuchtet ist, gebildet ist und zwei Elementarstrahlen abgibt, die durch Spiegel einander parallel und symmetrisch zur optischen Achse gerichtet sind und von denen einer eine Vorrichtung zum Umkehren der Bilder mit lichtbrechenden Elementen vor Erreichen der Sammellinse durchquert, welche die beiden symmetrischen parallelen Strahlen sowie einen dritten parallelen, zentralen von dem kleinen Loch des Objektkomplexes ausgesandten Strahl empfängt, so daß das in der Brennebene der Linse gebildete Bild aus einem durch das kleine Loch gegebenen konstanten Strahl und zwei Bildern zusammengesetzt ist, von denen das eine dem Nutzobjekt und das andere einem durch die Symmetrie des ersten bezüglich der optischen Achse erhaltenen entspricht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die optische Vorrichtung ein optisches Element enthält, das durch ein in die Bahn der zentralen Strahlkomponente eingeschobenes Kompensationsglas gebildet ist und in einer ganzen Anzahl von Wellenlängen die Wegdifferenz, die zwischen den beiden Bahnen der parallelen, symmetrischen Strahlen bestehen kann, verringert oder zu Null werden läßt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die optische Vorrichtung einen Regelmechanismus aufweist, der den Abstand gegenüber der optischen Achse von mindestens einer der in die Bahnen der symmetrischen Strahlen eingeschobenen Spiegelgruppen derart einstellen kann, daß er einen Wert besitzt, der zwischen dem einfachen oder doppelten Wert der größten Dimension des Nutzsignals liegt und daher mindestens gleich der Entfernung des Nutzobjektes von dem kleinen zentralen Loch ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter einen Komplex symmetrischer Objekte aufweist, der das Nutzobjekt, das kleine zentrale Loch sowie ein zusätzliches Objekt umfaßt, das bezüglich der Mitte des Nutzobjektes symmetrisch liegt und durch ein entweder mechanisches oder optisches Verfahren mit kohärentem oder nichtkohärentem Licht gebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter aus einem Komplex von symmetrischen Objekten gebildet ist, die von kohärentem Licht beleuchtet sind und einen einfachen Analysator mit einer Konvexlinse bescheinen, dessen Brennebene ein Transparent aufweist, das die in dem durch die Lichtverteilung in der Amplitude zusammengesetzten Bild enthaltenen räumlichen Filter speichert.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß das zusammengesetzte Bild eine Komponente mit konstanter Amplitude eines derartigen Wertes besitzt,

daß die Änderungen der Intensität des einfallenden Lichtflusses im linearen Bereich der Übertragungskurve der Emulsion des zu bildenden Filmnegativs mit gegebenem »Gamma-Abfall« liegen und daß der »Gamma-Abfall« der Emulsion des verwendeten Gegentyps gleich dem umgekehrten des Negativs ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß das zusammengesetzte Bild eine Komponente mit konstanter Amplitude eines derartigen Wertes besitzt, daß die Änderungen der Belichtungsverteilung in der Amplitude des zusammengesetzten Bildes sich linear in Abhängigkeit des auf kohärentes Licht bezogenen Übertragungskoeffizienten des der Einprägung unterworfenen Filmnegativs derart ändern, daß praktisch unmittelbar die Möglichkeit gewährleistet ist, die räumlichen Filter in den Prüf- und Nutzschaltungen negativ zu verwenden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die An-Ordnung zur Bildung räumlicher Filter einen verringerten Komplex von Objekten besitzt und mittels der optischen Spiegelvorrichtung auf einem Transparent die räumlichen Filter negativ speichert, daß weiterhin eine die Lesevorrichtung aufweisende Prüfvorrichtung, eine Hilfsvorrichtung, die aus einem zweidimensionalen Analysator mit Konvexlinse gebildet ist, der in der Objektebene des durch die optische Vorrichtung gebildeten zusammengesetzten Bildes und in der Bildebene einen den Komplex symmetrischer Objekte fotografisch speichernden Film umfaßt, eine Filteranordnung, die die räumlich ausgewählten, sich voneinander abhebenden Bilder liefert, und eine Nutzschaltung vorgesehen sind, die durch einen optisch-elektronischen Empfänger gebildet ist, der durch kleine Löcher ausgeblendete Fotovervielfacher besitzt und die sich voneinander abhebenden Bilder gleichzeitig analysieren kann und die Möglichkeit der Aufspürung von unter anderen die untersuchte Szene bildenden befindlichen gesuchten Objekten beträchtlich erhöht.

Durch das erfindungsgemäße Filtersystem wird ein zusammengesetztes Bild mit einer Amplitudenverteilung W (p, q), ausgehend von einem Transparent, gebildet, das als Objektkomplex bezeichnet das Nutzobjekt s(x,y) und ein kleines zentrales Loch Kd(x,y) umfaßt. Dieses zusammengesetzte Bild, das insbesondere als Komponente das konjugiert komplexe Bild S* (p, q) des Nutzsignals umfaßt, kann ebenfalls durch eine bedeutendere Anordnung von Objekten erhalten werden, die im folgenden als Komplex symmetrischer Objekte bezeichnet wird. Dieser letztere Komplex kann entweder mechanisch oder optisch durch kohärentes oder nichtkohärentes Licht hergestellt werden.

Ferner ermöglichen es die verwendeten Mittel, indem das durch kohärentes Licht zusammengesetzte Bild verwendet wird, ein Negativtransparent oder entgegengesetzten Typs zu bilden, dessen Amplitudenübertragungskoeffizient proportional der Amplitudenverteilung W (p, q) ist. Daher verhält sich ein solches Transparent wie ein Speicher, der insbesondere die selektiven Eigenschaften eines angepaßten Filters gespeichert hat, die insbesondere mit dem konjugiert komplexen Bild S* (p, q) verglichen sind.

Demzufolge liefert eine Prüfungsanordnung, die dieses Transparent mit einer Szene g {x, y) vergleicht, welche unter anderem das Nutzobjekt enthält, drei verschiedene Bilder. Das eine, das von dem als angepaßtes Filter wirkenden eingespeicherten Bild des symmetrischen Objektes gefiltert ist, gibt die untersuchte Szene mit großem Kontrast wieder. Dieser Kontrast, der der Gesetzmäßigkeit einer Korrelationsfunktion gehorcht, gibt das Nutzobjekt intensiv wieder, indem die Lagekoordinaten der untersuchten Szene bewahrt werden. Das andere Bild, das durch das als Allpaß-Filter wirkende Bild des kleinen Loches des Objektkomplexes gefiltert ist, gibt ohne Änderung die untersuchte Szene wieder. Dieses Bild dient als Bezug für das von dem angepaßten Filter herrührende Bild.

Die Nutzschaltung untersucht entweder das Kontrastbild allein oder die beiden Bilder gleichzeitig, um die Wahrscheinlichkeit der Aufspürung des in der die untersuchte Szene bildenden Menge der Objekte gesuchten Nutzobjektes zu geben.

So wird durch die Erfindung ein Filtersystem gegeben, das aus einer Anordnung zur Bildung von räumlichen Filtern und einer Prüfanordnung zusammengesetzt ist, die insbesondere eine Hilfsvorrichtung zur Wiederbildung der Objekte und eine Lesevorrichtung umfaßt, die einen Analysator mit zwei Konvexlinsen besitzt.

Die Anordnung zur Bildung der räumlichen Filter besteht insbesondere aus einem Komplex von Objekten, der mindestens das Nutzobjekt s(*, y) und ein kleines zentrales Loch K ö (x, y) umfaßt. Das Nutzobjekt und das kleine zentrale Loch können voneinander um ein Intervall X₀ entfernt sein. Weiterhin besitzt die Anordnung zur Bildung der räumlichen Filter eine durch den Objektkomplex belichtete optische Vorrichtung, die mindestens ein lichtbrechendes Sammelelement, das ein zusammengesetztes Bild der Amplitude W (p, q) bildet, und in der Bildebene dieser Linse ein Transparent aufweist, das den Fluß kohärenten Lichtes reellen Wertes empfängt und die räumlichen Filter T (p, q) speichert.

So ermöglichen die neu verwendeten Mittel, in kohärentem Licht einen Speicherfluß zu bilden, der durch ein zusammengesetztes Bild abgestrahlt wird, dessen Amplituden- und Phasenverteilung durch folgende Gleichung gegeben ist:

W(p,q) = K + S exp (-jpx₀) + S* exp (jpx₀) .

Diesem zusammengesetzten Bild entspricht ein symmetrischer Objektkomplex folgender Form:

W(x,y) = s(x + x_o, + s(-x — x_o,—y)

Kö(x,y).

Es ist zu bemerken, daß der Ausdruck ί (—χ — x₀, —y) einem dem Nutzobjekt s (x + X₀, y) zusätzlichen symmetrischen Objekt entspricht, das um Z₀ dezentriert ist, und daß K δ (χ, y) ein kleines Loch ist, das in der optischen Achse liegt, dessen Bild eine konstante Amplitude K hat.

Es ist wie gesagt festzustellen, daß das zusammengesetzte Bild mit einer Leistung von [W (p, q)]² reellen Wertes strahlt und insbesondere alle Informationen enthält, die die Merkmale der Amplitude und der Phase S (p, q) des Bildes sowie die S* (p, q) des konjugierten Bildes betreffen. Das zusammengesetzte Bild besitzt unter anderem eine Komponente K, die

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die zu prägende Emulsion polarisiert und die unabhängig vom Modul des Bildes des Nutzsignals bleibt.

Die drei Bilder, die das zusammengesetzte Bild bilden, prägen die Emulsion des Transparentes und speichern die jedem zusammengesetzten Bild entsprechenden Filter. So bildet die konstante Amplitude K das Allpaß-Filter und die konjugiert komplexe Amplitude 5* (p, q) das angepaßte Filter mit schmalem Faktor.

Diese Lesevorrichtung, die das geprägte Transparent mit der Szene der Objekte g {x, y) vergleicht, welche auf einem gestörten Untergrund das gesuchte Objekt enthält, ortet mit hohem Kontrast letzteres auf den drei Oberflächen der jeweils einem räumlichen Filter zugeordneten Ausgangsebene. Dieser Kontrast ist insbesondere durch die Reproduktionsfunktionen der Szene g(x,y) und die Korrelationsund Faltungsfunktionen bestimmt, die jeweils den Allpaß-Filtern und angepaßten Filtern entsprechen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besitzt insbesondere einen Komplex von Objekten, der voneinander im Abstand befindlich das gesuchte Nutzobjekt sowie ein Loch kleinerer Abmessungen umfaßt, das sich in der optischen Achse befindet. Dieser Komplex beleuchtet eine optische Vorrichtung, die aus einer Sammellinse und reflektierenden und halbreflektierenden Elementen besteht, die die drei Bilder bilden, die das reelle zusammengesetzte Bild W (p, q) derart zusammensetzen, daß die in kohärentem Licht beleuchtete Anordnung ohne jegliche Verzögerung das Einspeichern der drei räumlichen Filter T (p, q) ermöglicht.

In einer anderen Ausführungsform ist das Nutzobjekt s (x, y) von dem kleinen Loch um einen Abstand x₀ entfernt, dessen Wert zwischen dem einfachen oder zweifachen Wert der größten Dimension des Nutzsignals liegt, so daß jegliches Übereinandergreifen zwischen den durch die räumlichen Filter bestimmten Oberflächen auf der Ausgangsebene der Lesevorrichtung vermieden ist.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besitzt insbesondere einen Objektkomplex W (x, y), der drei zusammengesetzte Objektive umfaßt, die die optische Vorrichtung beleuchten, welche durch einen zweidimensionalen Analysator mit einer Linse gebildet ist. Dieser Analysator besitzt in der Brennebene das zu prägende Transparent. Die drei voneinander in Abstand befindlichen Objekte bestehen aus dem Nutzobjekt s(x, y), dem Loch Kö(x,y) kleiner Abmessungen und dem gegenüber ersterem symmetrischen und durch Symmetrie bezüglich des in der optischen Achse liegenden kleinen Loches erhaltenen Objekt, so daß der Objektkomplex mechanisch oder fotografisch in kohärentem oder nichtkohärentem Licht gebildet werden kann und die in kohärentem Licht durchgeführte Speicherung, ausgehend von dem in der Bildebene der optischen Vorrichtung gebildeten zusammengesetzten Bild W (p, q), erhalten wird.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems hat die Konstante K des zusammengesetzten Bildes einen derartigen Wert, daß die Änderungen der Intensität [W (p, q)] ² des einfallenden Flusses im linearen Teil der Emulsionsübertragungskurve des zu prägenden Negativfilmes bleiben, deren Neigung γ_Ν gegeben ist. Die Neigung γ_Ρ der Emulsion des verwendeten Gegentyps kann daher umgekehrt gleich groß der des eingeprägten Negativs sein.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems hat die Konstante K des zusammengesetzten Bildes einen derartigen Wert, daß die Änderungen der Verteilung der Amplitude W (p, q) des zusammengesetzten Bildes sich linear mit dem auf kohärentes Licht bezogenen Übertragungskoeffizienten des der Speicherung unterworfenen Filmnegativs derart, ändern, daß unter Vermeidung einer mißlichen Wahl der y-Werte des Films praktisch unmittelbar die Möglichkeit gewährleistet ist, diese negativen räumlichen Filter in der Lesevorrichtung zu verwenden. Diese sind tatsächlich gegenüber der durch die negative Transparenz eingeführte Phasenverschiebung π unempfindlich.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems arbeitet völlig mit kohärentem Licht und besitzt eine Hilfsvorrichtung, die durch einen zweidimensionalen Analysator mit einer Linse gebildet ist, welcher in der Objektebene das zusammengesetzte Bild W (p, q) und in der Bildebene einen Film aufweist, der fotografisch den Objektkomplex W {x, y) speichert.

Die aufgezählten Merkmale stellen die Erfindung dar und legen die neuen Mittel fest, die für die Bil· dung und Anwendung verschiedener Arten räumlicher Filter verwendet werden. Indem die Eigenschaften kohärenten Lichtes ausgenutzt werden und eine Symmetrie sowohl zwischen den beleuchteten Objekter, als auch zwischen den hervorgerufenen Bildern zur Bildung einer symmetrischen Holographie benutzt wird, ermöglichen die verwendeten Mittel, insbesondere angepaßte Filter und Allpaß-Filter zu schaffen.

Weitere Merkmale und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der sich auf die Zeichnung beziehender Beschreibung hervor. In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems in die Erfindung veranschaulichenden Blockschaltbildern und Diagrammen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das Beispiel eines mechanischen Verfahrens zur Herstellung eines angepaßten Filters,

F i g. 2 einen zweidimensionalen Elementaranalysator,

F i g. 3 einen zweidimensionalen Analysator mr zwei Konvexlinsen,

F i g. 4 die schematische Darstellung der Ausgangsebene der Lesevorrichtung,

Fig. 5 ein Beispiel eines Objektes mit einer einfachen Symmetrie,

Fig. 6 ein vereinfachtes Schema des mit kohärentem Licht arbeitenden, erfindungsgemäßen Systems.

F i g. 7 die optische Vorrichtung des fotografischer Verfahrens zur Bildung räumlicher Filter,

Fig. 8 eine gegenüber der Vorrichtung der Fig. " veränderte Ausführungsform,

F i g. 9 ein vereinfachtes Schema einer gleichzeitig nichtkohärentes und kohärentes Licht verwendender Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems,

F i g. 10 a und 10 b die Bildung eines Transparente^; im Negativ, das die räumlichen Filter speichert,

Fig. 11 ein Beispiel eines symmetrischen Objektkomplexes,

Fig. 12 einen zeitlich entsprechenden Verlau eines Objektkomplexes und

Fig. 13 ein die Korrelations-, Faltungs- und nichtselektiven Verstärkungsfunktionen veranschaulichen des Diagramm.

Zur Erklärung und um die durch die neu verwen deten Mittel erreichten Vorteile hervorzuheben, wire

im folgenden kurz die Bildung von optischen EIementaranalysatoren mit einer oder zwei Linsen beschrieben.

F i g. 2 veranschaulicht einen zweidimensionalen Elementaranalysator mit einer Konvexlinse kohärenter Optik, der für verschiedene Behandlungen optischer Signale leicht verwendet werden kann. Der Analysator ist durch eine Objektebene P₁ mit den Achsen O_x und O_y, einer Linse L₁ und einer Bildebene P., mit den Achsen O₂ „ und O_{2 Q} gebildet, die in der Bildebene der Linse L₁ liegen. Eine Quelle kohärenten Lichtes, wie beispielsweise ein Laser, schickt den räumlich kohärenten, monochromatischen und parallelen Lichtstrahl a-a_v auf die Ebene P₁, die mit der vorher erwähnten Brennebene der Linse L₁ zusammenfällt.

Wenn man in der Ebene P₁ ein Transparent anordnet, dessen Übertragungskoeffizienten der Amplitude das Objekt oder das zweidimensionale Nutzsignal s (x, y) optisch überträgt, ergibt die Linse L₁ auf der Ebene P₂ ein Bild, das eine Beleuchtungsverteilung der Amplitude S {p, q) besitzt. Diese ist durch die Fourier-Transformation der Fläche des Objektes j (χ, y) bestimmt und kann deshalb komplex werden, selbst wenn das Objekt reell ist.

So drückt der in kohärentem Licht verwendete Ausdruck der Fourier-Transformation die Beziehung aus, die die komplexe Amplitude irgendeines Punktes (P) der Bildebene P₂ mit der reellen oder komplexen Amplitudenverteilung s (x, y) der von der Ebene P₁ ausgehenden Wellenfront verbindet. Um diese Beziehung festzuhalten, setzt man

S(p,q)=F[s(x,y)\,

oder man bezeichnet in Analogie zur Nachrichtenübertragungstheorie die Parameter (p) und (q) durch die Ausdrücke räumlicher Schwingungen, die 2 jimal größer als die entsprechenden Raumfrequenzen sind. Ebenso ist die Verteilung der Amplitude des konjugiert komplexen Bildes das sich auf das gesuchte Objekt s(x, y) bezieht, analytisch folgendermaßen auszudrücken:

Ein Transparent, das ein konjugiert komplexes Bild tragen würde, ist einem elektrischen Filter angleichbar dessen Übertragungsfunktion proportional der H (p, q) eines dem Signal s (x, y) angepaßten Filters ist. Der Proportionalitätsfaktor ändert sich wie die das Signal begleitende Rauschleistung. Ferner ist zu bemerken, daß ein angepaßtes Filter, das in eine Korrelationsvorrichtung eingeschoben ist, die das Produkt der Verteilungen (S-S*) integriert, als ein Filter wirkt, das ein optimales Durchgangsband besitzt und bei Koinzidenz jede in dem gesuchten Nutzsignal s (x, y) enthaltene Nutzleistung überträgt. Eine solche Vorrichtung hält daher den Rauschabstand während der Untersuchung einer gestörten Szene g(x, y) konstant.

Im vorhergehenden wurde ausgeführt, daß die durch die Erfindung verwendeten Mittel es ermöglichen, auf Transparenten insbesondere als angepaßte und als Allpaß-Filter bezeichnete Filter zu speichern.

Ein Allpaß-Filter, auf das die erfindungsgemäßen Maßnahmen angewendet werden, gibt ohne Änderung die Szene g(x,y) wieder, damit sie als Bezug dient. Das Filter gibt so die Möglichkeit auf der gesamten Karte die durch das angepaßte Filter bestimmten Positionen zu markieren.

In F i g. 3 ist eine optische Vorrichtung mit zwei Konvexlinsen dargestellt, die zwei in Kaskade geschaltete Elementaranalysatoren aufweist. Die Szene g (x, y) auf der Ebene P₁ gibt durch Wirkung des ersten Analysators ein Bild G (p, q), das sich auf der Ebene P₂ bildet. Die Beleuchtungsverteilung G (p, q)

ίο kann verändert werden, indem in die Ebene P₂ ein Filter eingeschoben wird, dessen Übertragungsfunktion beispielsweise durch T (p, q) gegeben ist. Die neue so erhaltene Häufigkeitsverteilung R (p, q), die gleich dem Produkt von G(p, q) und T(p, q) ist, wird durch den zweiten Elementaranalysator aufgegriffen, der durch die Linse L₂, die Ebene P₂ und die Ebene P₃ gebildet ist. Auf der in der Brennebene der Linse L₂ gelegenen Ebene P₃ bildet sich das resultierende Objekt r (X₁, V₁), das durch Fourier-Transformatoren umgekehrt in R (p, q) transformiert wird. Diese Beziehung ist symbolisch durch

as gegeben. Die Lesevorrichtung, die diese Filter benutzt, um eine gegebene Szene g (x, y), die auf einem gestörten Untergrund das Objekt oder das gesuchte Signal enthält, zu untersuchen, wählt letzteres aus und ortet es mit einer ausgesprochenen Schärfe, die durch die Korrelationsfunktion bestimmt ist.

Um diese gleichzeitige Wirkung zu veranschaulichen, zeigt F i g. 4 schematisch die Ebene der Lesevorrichtung. Die Fläche A B CD stellt die Szene dar, die analytisch durch das zusammengesetzte Signal 8 (*> y) spezifiziert ist. Diese Szene umfaßt das zweidimensionale Nutzsignal s (x, y) das in dem Rechteck abcd enthalten ist und sich in einem Abstand χ von dem Zentrum O und t von dem Seitenrand A B befindet. Das angepaßte Filter gibt in der Ausgangsebene der Lesevorrichtung das BiIdZl₁B₁C₁D₁ wieder, das eine sehr stark leuchtende Fläche S₁ (x, y) enthält, die sich in der Entfernung χ von dem Zentrum O₁ und t von dem Seitenrand ^T₁B₁ befindet. Ebenfalls erhält man die Fläche ^₂B₂C₂D₂, die einen

dunklen Flecken s₂ (x, y) enthält. Die Beleuchtung dieses Fleckens erhöht sich schnell, so wie man sich von dieser Stellung entfernt. Das Allpaß-Filter gibt die gegebene Szene wieder, in die man zur Kontrolle den durch das angepaßte Filter bestimmten Punkt eintragen kann. Das sich abhebende Signal S₁ liegt in einer Entfernung von x₀ von dem Signal s (x, y), das durch das Allpaß-Filter wiedergegeben ist. Durch die Erfindung wird X₀ derart bestimmt, daß die drei Flächen der Ausgangsebene verschieden sind und keine nichtlineare Verzerrung den Kontrasten auferlegen, die durch die Filter erzeugt werden, welche auf dem Transparent gespeichert sind und als lineare Filter arbeiten. Indem man dem Abstand X₀ einen Wert gibt, der zwischen dem einfachen oder zweifachen Wert der größten Dimension des Nutzsignals liegt, vermeidet man jegliche Überdeckung zwischen den drei durch die Lesevorrichtung wiedergegebenen Bildern.

In den Fig. 5a und 5b ist ein Beispiel eines Objektkomplexes veranschaulicht, der ausgehend von einem in F i g. 5 a gebildeten reellen Objekt s (x, y) gebildet ist. Ein solches, nur eine einzige Symmetrie aufweisendes Objekt ergibt indessen ein komplexes

Bild. Fig. 5 b zeigt den Objektkomplex W(x,y), der insoesonuere durcn das zentrale Loch K δ (χ, y), dann durch das reelle Objekt s (x + X₀, y), das um x₀ dezentriert ist, und das sich von vorhergehendem durch eine Symmetrie bezüglich des kleinen zentralen Loches ableitende symmetrische Objekt s{—χ — x₀, —y) gebildet ist. Wenn man in dem Niveau der Ebene F₁ der F i g. 2 das Transparent der F i g. 5 b anordnet, ergibt die Linse L₁ daraus in der Ebene P₂ die Fourier-Transformierte W(p,q), die eine reelle und gerade Funktion ist. Es ist zu bemerken, daß die Symmetrie der Objekte des Komplexes W (x, y) eine Symmetrie entsprechender Bilder mit sich bringt. So bilden in der Frequenzebene, d. h. in der Bildebene, die Verteilungen S*(p,q) und S(j>,q), die einmal gespeichert sind, jeweils den Signalen s(x, y) und s( —x, — y) angepaßte Filter mit schmalem Faktor. Man kann in dieser Form sagen, daß das in kohärentem Licht eingeprägte Transparent »ein durch symmetrische Holographie angepaßtes Filter« ergibt. Das eingeprägte Filter umfaßt indessen, wenn man es nur bezüglich des Nutzsignals s (x, y) betrachtet, wie gesagt, das angepaßte Filter 5* (p, q), das Bild 5 {p, q) und das Allpaß-Filter K.

In F i g. 6 ist das vereinfachte Schema des kohärentes Licht verwendenden erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Diese Ausführungsform umfaßt insbesondere die Anordnung 1 zur Bildung räumlicher Filter, der die Prüfvorrichtung 2 und die Filtervorrichtung 3 folgt, die zur Ausnutzung die sich voneinander abhebenden Bilder sowie die Reproduktion des symmetrischen Objektkomplexes 110 liefert. Das kohärente Licht beleuchtet den verkleinerten Komplex 12, der durch das Nutzobjekt s (x, y) sowie durch das zentrale Loch K δ (χ, y) gebildet ist. Dieser verkleinerte Komplex, der als Sekundärquelle wirkt, erleuchtet die optische Vorrichtung 13, die drei Strahlenkomponenten liefert, von denen einer zentral und die beiden anderen einander symmetrisch bezüglich der optischen Achse liegen. Die drei Strahlenkomponenten durchqueren dann den einfachen zweidimensionalen Analysator 10, der in F i g. 2 veranschaulicht ist, und bilden das zusammengesetzte Bild W (p, q) (10-14), das in der Sammelebene des Analysator liegt und dessen Lichtfluß das Transparent 15 einprägt, das die räumlichen Filter speichert. Letztere werden ohne nennenswerte Verzögerung auf den zweidimensionalen Analysator 20 mit zwei Konvexlinsen, wie in F i g. 3 schematisch dargestellt, gerichtet, um in kohärentem Licht mit der zu untersuchenden Szene g(x, y) verglichen zu werden. Der Analysator 20 liefert in diesem Fall, wie im vorhergehenden ausgeführt, das Korrelationsbild 21, das Reproduktionsbild 22 und das Faltungsbild 23. Das eingeprägte Transparent kann ebenfalls von einem einfachen Analysator 101 aufgegriffen werden, um das den Komplex der den Filtern T (p, q) entsprechenden symmetrischen Objekte wiedergebende Bild 110 zur Nutzung zu liefern. Es ist zu bemerken, daß man bei kohärentem Licht einerseits keinen ganzen Objektkomplex benötigt, um die Filter zu speichern, und andererseits die Speicherung der Filter und ihr Lesen in reeller und daher nicht differierender Zeit vor sich geht.

In F i g. 7 sind Einzelheiten der optischen Vorrichtungl3 der Fig. 6 dargestellt. Der parallele Strahl kohärenten Lichtes beleuchtet das von der Achse verschobene Nutzobjekt s (x + x₀, y) sowie das zentrale Loch Kd(x, y). Beide befinden sich in der Objektebene 12. Der von dem Nutzobjekt ausgesandte Strahl fällt auf den halbdurchlässigen Spiegel 70 und teilt sich dort in zwei Elementarstrahlen auf, von denen der eine reflektiert wird und der andere durch den Spiegel hindurchgeht. Der reflektierte Strahl wird von dem um 45° geneigten Spiegel 71 aufgenommen, um dann in einen Strahl parallel zur Konvexlinse 10 gerichtet zu werden. Dieser Strahl bildet einen der drei Strahlenkomponenten, die die Linse 10 beleuchten.

Der durch den halbdurchlässigen Spiegel 70 hindurchgehende Strahl wird zwei aufeinanderfolgenden Reflektionen unterworfen, die durch die beiden Spiegel 72 und 73 gewährleistet sind, welche einander parallel und um 45° geneigt sind. Der von dem Spiegel 73 reflektierte Strahl beleuchtet in parallelem Licht die gleiche Konvexlinse 10, nachdem er die optische Vorrichtung 74 durchquert hat. Dieser Strahl bildet die zweite parallele Strahlenkomponente, die die Linse 10 beleuchtet.

Die dritte parallele Strahlenkomponente wird durch das kleine zentrale Loch Κδ(χ, y) gebildet. Dieser Strahl beleuchtet die Linse, nachdem er das optische Element 75 durchquert hat. Die Zentren der Spiegel 71 und 73 sind in gleicher Anordnung beiderseits der optischen Achse Z-Z angeordnet. Diese Entfernung ist mindestens gleich dem Intervall x₀, das das Nutzobjekt von dem kleinen zentralen Loch trennt und zwischen dem einfachen oder zweifachen Wert der größten Dimension des Objektes s (x,y) liegt.

Die lichtbrechende Elemente aufweisende optische Vorrichtung 74 hat erfindungsgemäß die Aufgabe, die übertragenen Elementarstrahlen bezüglich des durch den halbdurchlässigen Spiegel 70 reflektierten Strahls umzukehren. Auf diese Weise sind die die Linse 10 erleuchtenden drei Strahlenkomponenten äquivalent einem einzigen parallelen Strahl, der von einem Komplex symmetrischer Objekte W (x, y) herrührt.

Das optische Element 75 trägt dafür Sorge, daß die umgekehrten Elementarstrahlen dank der Vorrichtung 74 gegeneinander keine Phasendifferenz und dies bei nahezu einer ganzen Anzahl von 2 π aufweisen. Das optische Element 75, das durch ein Kompensationsglas gebildet sein kann, kann die Wegdifferenz auf eine Genauigkeit von etwa einem fünfundzwanzigstel der Wellenlänge einstellen. Eine derartige Genauigkeit, die weder durch die mechanische Methode noch durch nichtkohärentes Licht erreicht werden kann, zeigt die Überlegenheit, die gewünschte Symmetrie mit kohärentem Licht (A) herzustellen.

Die Linse 10, die die drei Strahlenkomponenten empfängt, konzentriert sie in der Bildebene auf dem Transparent 15, welches das zusammengesetzte Bild W (p, q) aufnimmt und die räumlichen Filter speichert. Diese Linse erfüllt so die Funktionen eines in F i g. 2 veranschaulichten und vorhergehend beschriebenen einfachen zweidimensionalen Analysators. Wenn man das Bild W (p, q) hat, kann man dank des einfachen Analysators 101 den Komplex 110 symmetrischer Objekte W {x, y) oder allgemeiner die impulsmäßige Antwort des eingeprägten Transparentes T (p, q) wiederherstellen.

Zusammengefaßt ausgedrückt zeigt die Beschreibung der F i g. 6 und 7, daß die fotografische Methode der Herstellung und der Einprägung in kohärenten: Licht die Vorteile hervorruft, mit vielen Einzelheiter den symmetrischen Komplex W [x, y) zu bilden, die

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Einspeicherung und das Lesen praktisch ohne Ver- P'ne in den Betrieb der Prüfanordnung 2 und der

zögerung durchzuführen und eine große Genauigkeit Filteranordnung 3 der F i g. 6 und 9 ein. Tatsächlich

in der Herstellung des zusammengesetzten Bildes speichert der Empfänger, der die sich voneinander

W (p, q) zu erhalten. abhebenden Bilder 21, 22 und 23 ermittelt, unab-

Die Anordnung der in F i g. 7 schematisch darge- 5 hängig von seiner Art, das Quadrat des Moduls der

stellten Spiegel kann natürlich auch abgeändert wer- komplexen Menge. Es ist daher gegenüber einer

den. Eine andere Ausführungsform ist in F i g. 8 dar- Phasenverschiebung unempfindlich, die durch einen

gestellt, deren Betriebsweise der beschriebenen opti- Negativfilm eingeführt wird. In Fig. 10b ist diese

sehen Vorrichtung gleich ist. Die Spiegel 720 und 730 Phasenverschiebung dargestellt, indem eine Vertei-

spielen die gleichen Rollen wie die Spiegel 72 und 73 io lung der komplexen Amplitude W (p, q) gezeigt wird,

der F i g. 7. die durch zwei wiedergegebene öffnungen in schwarz

In F i g. 9 ist ein vereinfachtes Schema einer Aus- durch ein Negativtransparent gebildet wird,
führungsform des erfindungsgemäßen Systems dar- Die Fig. 11, 12, 13 zeigen die Wirkung der Prügestellt, das mechanisch oder fotografisch mit nicht- fungsanordnung 3 der F i g. 6 und 9 und den zweikohärentem Licht und vor der Einspeicherung der 15 dimensionalen Analysator 20 mit zwei Konvexlinsen. Filter den Komplex der symmetrischen Objekte Das Nutzobjekt wird beispielsweise so angenommen, W (x, y) bildet. Um das Transparent 15 einzuprägen wie es in Fi g. 10 b dargestellt ist. In diesem Fall und auszunutzen muß der einmal gebildete Objekt- stellt die Fig. 11 den entsprechenden Komplex der komplex 11 mit kohärentem Licht belichtet sein. Dies symmetrischen Objekte W (x, y) dar, der einer in ist nur in dem Fall wirkungsvoll, daß der Speicher- ao Fig. 12 dargestellten zeitlichen Folge von Impulsen lichtfluß proportional dem Quadrat der komplexen zugeordnet sein kann. Wenn man annimmt, daß die Amplitude W (p, q) des zusammengesetzten Bildes ist. Szene g (x, y) das durch den rechten Teil der F i g. 11 Wenn man die F i g. 6 mit der F i g. 9 vergleicht, wird dargestellte Nutzobjekt ί (χ, y) umfaßt, erhält man auf man feststellen, daß die von dem Objektkomplex 11 dem Ausgangsschirm der Filteranordnung 3 die BiI-ausgehende Ausführungsform nach dem einfachen 25 der 21, 22 und 23, deren Kontraste durch die Kurven zweidimensionalen Analysator 10 Vorrichtungen auf- der Fig. 13 veranschaulicht sind. Diese zeigt drei weist, die die gleichen Funktionen erfüllen. Wie je- genau voneinander verschiedene Bereiche. Der mittdoch im vorhergehenden ausgeführt, ist die mechani- lere Teil, das Bild 22 der F i g. 3 und 6, gibt das Nutzsche oder fotografische Herstellung mit nichtkohären- si cn al s(x, y) wieder und entspricht dem Rechteck tem Licht des symmetrischen Objektkomplexes 11, 30 α b c d der F i g. 4, das auf Grund der Wirkung des auf abgesehen von der Ausführungsschwierigkeit und dem Transparent T (p, q) eingeprägten Allpaß-Hlters insbesondere der Zentrierung, weniger ausführlich hervorgerufen wurde. Die gerade Funktion des linals bei kohärentem Licht. Ferner erfordert eine ken Teils ist symmetrisch bezüglich der um X_n vom solche Ausbildung das getrennte Speichern der räum- Ursprung des Nutzsignals s (x, y) entfernten Ordinate, liehen Filter T (p, q). 35 Die Maximalamplitude WO, die der Koinzidenz ent-

Die Einspeicherung des zusammengesetzten Bildes spricht, überträgt sich auf das Bild 21 durch einen

W(p,q) kann auf zwei Arten mit oder ohne Gegen- Leuchtpunkt, dessen Aussendung, in Fig. 13 durch

typ vor sich gehen. vier Einheiten gezeigt, von der durch das Nutzsignal

Die Einspeicherung mit Gegentyp erfordert es, zu- s (x, y) übertragenen Energie abhängt. Der rechte erst die Filmemulsion negativ einzuprägen, indem der 40 Bereich der Fig. 13 erklärt den Kontrast des Bildes Abfall, d. h. γ_Ν, berücksichtigt wird, der die Einpräge- 23, das der Faltung des Nutzsignals entspricht. Je dichte in Abhängigkeit von dem durch den Loga- nachdem wie man sich von dem Punkt R entfernt, rithmus der Beleuchtung ausgewerteten Ausdruck ändert sich der Kontrast. Die Beleuchtung der nächdarstellt. Ebenfalls muß die Positivwiedergabe den sten Umgebung folgt der Faltungsfunktion des Nutz-Abfall y_P der neuen Emulsion berücksichtigen. Auf 45 signals.

diese Weise wird der Amplitudenübertragungsfaktor Durch die vorhergehenden Ausführungen wurde des Gegentyps, wenn man die komplexe Amplitude gezeigt, daß die an die Verfahren zur Bildung räum- W (p, q) des zusammengesetzten Bildes einspeichert, licher Filter sowie deren Anwendung, um ein Nutzproportional der Amplitude W (p, q) erhöht um die objekt zu orten, herangetragenen Verbesserungen die Leistung des Produktes y_N · y_P. Um durch das Nega- 50 gegebenen Schwierigkeiten überwunden werden,
tivabdruckverfahren ein Transparent ohne Verzer- Durch die erfindungsgemäßen Mittel ist es insrung zu erhalten, muß man daher überwachen, daß besondere möglich, angepaßte räumliche Refiektionsder 7-Wert des Positivfilmes der umgekehrte des Ne- und Allpaß-Filter zu schaffen, die auf einem optigativfilmes ist. Unabhängig von der durch die Vor- sehen Transparent, T (p, q) gespeichert werden köngänge erforderlichen Zeit ist ein solches Erfordernis 55 nen, und dieses Filter für die Analyse einer Szene unangenehm und erfordert eine genaueste Wahl und von Objekten g (x, y) zu verwenden, um ein gesuchtes Kontrolle der Emulsionen der fotografischen Filme Objekt s (x, y) zu orten,
oder Platten. Der Speicherlichtfluß der Filter reellenWertes bil-

Die Einspeicherung ohne Gegentyp, daher allein det insbesondere, ausgehend von dem Nutzobjekt

im Negativ, geht fast ohne Verzögerung vor sich. Sie 60 j (x, y), die komplexe Amplitude seines Bildes S (p, q)

erfordert bei kohärentem Licht nur die Kenntnis der sowie die konjugiert komplexe Amplitude S* (p, q)

Kurve, die den Übertragungsfaktor (/) der Emulsion mit einer Konstanten K, die den Arbeitspunkt der

in Abhängigkeit von der Amplitude W(p, q) ergibt Emulsion des Films festlegt, der der Speicherung

und die Wahl durch Einstellung der Konstante K der unterworfen ist. Diese kann, mit kohärentem Licht Amplitude W (p, q) des Arbeitspunktes M auf dem 65 durchgeführt, mit oder ohne Gegentyp hergestellt

rechten Teil dieser Kurve. In Fig. 10a ist der Ver- werden, indem jeweils die Analyse einer Szene ge-

lauf dieser Kurve schematisch dargestellt. trennt oder praktisch unmittelbar durchgeführt wird.

Ein negatives Transparent T (p, q) führt keine Stö- Die Prüfungsanordnung 3, die die eingegebene und

gestörte Szene analysiert, ruft voneinander unabhängige und räumlich ausgewählte Bilder hervor, deren Kontraste jeweils durch gleiche Korrelations-, FaI-tungs- und Verstärkungsfunktionen der untersuchten Szene bestimmt sind.

Die gleichzeitige Nutzung des selektiven Bildes

stellt so ein Werkzeug dar, das für die Behandlung der Information zur Verfügung gestellt werden kann, die aus dem gesuchten Objekt herausgezogen werden muß, das sich unter einer Gesamtheit von 5 Objekten befindet, die als Rauschen oder intensive Störung betrachtet werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Filtersystem mit einer Anordnung zur Bildung räumlicher Filter, insbesondere angepaßter Allpaß-Filter, die durch kohärentes Licht auf ein Transparent geprägt sind, und mit zweidimensionalen Elementaranalysatoren mit einer oder zwei Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter von als Sekundärquellen (12) dienenden Objekten ausgehend über eine optische Vorrichtung (Fig. 6, 9) eine Objekt- oder Bildsymmetrie bezüglich der optischen Achse herstellt und so auf der Oberfläche des Transparents [T (p, q)] unter Speicherung der Filter ein zusammengesetztes Bild bildet, dessen Leuchtstärke [W (p, q)²] einen reellen Wert hat und das dann von einer Prüfvorrichtung aufgegriffen wird, die eine Hilfsvorrichtung zur Rückbildung des symmetrischen Objektkomplexes (110) und eine Lesevorrichtung aufweist, welche einen Analysator mit zwei konvergenten Linsen umfaßt, der eine gestörte Szene

[s (*» y)] mit den eingeprägten Filtern [T (p, q)] vergleicht und sich räumlich voneinander abhebende Bilder selektiv an eine Nutzschaltung liefert, die aus einem optisch-elektrischen Empfänger besteht, der Informationen abgibt, die das Vorhandensein und die Lage des unter anderen die überprüfte Szene [g(x, y)] bildenden Objekten befindlichen Nutzobjektes [s(x, y)] betreffen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektkomplex mindestens das gesuchte Nutzobjekt [s (x, y)] umiaßt, das um ein Intervall (x₀) von einem kleinen zentralen Loch [K δ (χ, y)] entfernt ist, welches von der optischen Vorrichtung (F i g. 6, 7, 9) erleuchtet ist, die zumindest eine Sammellinse aufweist, welche auf der in der Brennebene gelegenen Oberfläche des Transparents das zusammengesetzte Bild bildet, 4» dessen Amplitude [W (p, q)] gleichzeitig eine Konstante (K) und bei einem kleinen Phasenfaktor die komplexe Amplitude [S (p, q)] des Bildes des Nutzobjektes [s(x, y)] sowie die konjugiert komplexe Amplitude [S (p, q)] desselben Objektes umfaßt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung der Anordnung zur Bildung räumlicher Filter (F i g. 7) durch einen halbreflektierenden Spiegel (70), der von dem Nutzobjekt [s(x, y)] erleuchtet ist, gebildet ist und zwei Elementarstrahlen abgibt, die durch Spiegel (71, 72, 73) einander parallel und symmetrisch zur optischen Achse (Z-Z) gerichtet sind und von denen einer eine Vorrichtung zum Umkehren der Bilder mit lichtbrechenden Elementen (74) vor Erreichen der Sammellinse (10) durchquert, welche die beiden symmetrischen parallelen Strahlen sowie einen dritten parallelen, zentralen, von dem kleinen Loch [K δ (χ, y)] des Objektkomplexes ausgesandten Strahl empfängt, so daß das in der Brennebene der Linse gebildete Bild aus einem durch das kleine Loch gegebenen konstanten Strahl und zwei Bildern zusammengesetzt ist, von denen das eine dem Nutzobjekt [s (x + X₀, y)] und das andere einem durch die Symmetrie des ersten bezüglich der optischen Achse erhaltenen [s(—χ — X₀, — y)] entspricht.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung ein optisches Element (75) enthält, das durch ein in die Bahn der zentralen Strahlkomponente eingeschobenes Kompensationsglas gebildet ist und in einer ganzen Anzahl von Wellenlängen die Wegdifferenz, die zwischen den beiden Bahnen der parallelen, symmetrischen Strahlen bestehen kann, verringert oder zu Null werden läßt.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung einen Regelmechanismus aufweist, der den Abstand gegenüber der optischen Achse (Z-Z) von mindestens einer der in die Bahnen der symmetrischen Strahlen eingeschobenen Spiegelgruppen (71-70, 72, 73) derart einstellen kann, daß er einen Wert (*₀) besitzt, der zwischen dem einfachen oder doppelten Wert der größten Dimension (L) des Nutzsignals, liegt und daher mindestens gleich der Entfernung des Nutzobjektes von dem kleinen zentralen Loch ist.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter einen Komplex symmetrischer Objekte [W(x,y), Fig. 5b, 11] aufweist, der das Nutzobjekt [s(x + x₀, y), Fig. 5a, 10b], das kleine zentrale Loch sowie ein zusätzliches Objekt [s (—χ — x₀, — y)] umfaßt, das bezüglich der Mitte des Nutzobjektes symmetrisch liegt und durch ein entweder mechanisches oder optisches Verfahren mit kohärentem oder nichtkohärentem Licht gebildet ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter aus einem Komplex von symmetrischen Objekten gebildet ist, die von kohärentem Licht beleuchtet sind und einen einfachen Analysator mit einer Konvexlinse (F i g. 2) bescheinen, dessen Brennebene ein Transparent aufweist, das die in dem durch die Lichtverteilung in der Amplitude [W (p, q)] zusammengesetzten Bild enthaltenen räumlichen Filter speichert.

8. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Bild [W (p, q)] eine Komponente mit konstanter Amplitude (K) eines derartigen Wertes besitzt, daß die Änderungen der Intensität [W (p,q)²] des einfallenden Lichtflusses im linearen Bereich der Übertragungskurve der Emulsion des zu bildenden Filmnegativs mit gegebenem »Gamma-Abfall« liegen und daß der »Gamma-Abfall« der Emulsion des verwendeten Gegentyps gleich dem umgekehrten des Negativs ist.

9. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Bild [W(P)<7)1 eine Komponente mit konstanter Amplitude (K) eines derartigen Wertes besitzt, daß die Änderungen der Belichtungsverteilung in der Amplitude [ W (p, q)\ des zusammengesetzten Bildes sich linear in Abhängigkeit des auf kohärentes Licht bezogenen Übertragungskoeffizienten des der Einprägung unterworfenen Filmnegativs derart ändern, daß praktisch unmittelbar die Möglichkeit gewährleistet ist, die räumlichen Filter in den Prüf- und Nutzschaltungen negativ zu verwenden.

10. Mit kohärentem Licht arbeitendes System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

3 4

die Anordnung zur Bildung räumlicher Filter (1, einem hohen Kontrast, der durch eine Korrelations-F i g. 6) einen verringerten Komplex von Objek- funktion im Punkt der Koinzidenz bestimmt ist. Das ten (12) besitzt und mittels der optischen Spiegel- andere Bild der uniformen Wiedergabe ortet das Vorrichtung (F i g. 7, 8) auf einem Transparent Nutzobjekt in seinem Verlauf, der ohne Änderung (Fig. 10a, 10b) die räumlichen Filter \T(p, q)] 5 die untersuchte Szene wiedergibt. Das gleichzeitige, negativ speichert, daß weiterhin eine die Lese- voneinander unabhängige Lesen dieser beiden Bilder vorrichtung (20) aufweisende Prüfvorrichtung, ergibt eine minimale Wahrscheinlichkeit eines Fehleine Hilfsvorrichtung (110), die aus einem zwei- alarms, d. h. einer falschen Bestimmung. Diese Wahrdimensionalen Analysator mit Konvexlinse ge- scheinlichkeit, die gleich dem Produkt der zu jedem bildet ist, der in der Objektebene des durch die io der Bilder gehörenden Wahrscheinlichkeiten ist, geoptische Vorrichtung gebildeten Zusammengesetz- währleistet für das Entscheidungskriterium eine sehr ten Bildes [W (p, q)\ und in der Bildebene einen hohe Wahrscheinlichkeit.

den Komplex symmetrischer Objekte [H^ (.v, y)] Es ist bereits eine gewisse Anzahl von Verfahren fotografisch speichernden Film umfaßt, eine bekannt, die das Ziel haben, komplexe optische Filteranordnung (E), die die räumlich ausgewähl- 15 Filter herzustellen. Eine dieser völlig mechanischen ten, sich voneinander abhebenden Bilder liefert, Methoden erfordert die Herstellung eines konjugiert und eine Nutzschaltung vorgesehen sind, die komplexen Transparents [5 (p, <?)], das ein Filter zu durch einen optisch-elektronischen Empfänger bilden ermöglicht, das dem gegebenen Objekt s (x, y) gebildet ist, der durch kleine Löcher ausgeblen- angepaßt ist, dessen komplexes Bild folgendermaßen dete Fotovervielfacher besitzt und die sich von- 20 auszudrücken ist:
einander abhebenden Bilder gleichzeitig analysieren kann und die Möglichkeit der Aufspürung S(p,q) = [S (p, q)] exp [/ φ (ρ, q)].
von unter anderen die untersuchte Szene [g (.v, y))

bildenden befindlichen gesuchten Objekten In F i g. 1 der Zeichnung ist dieses Verfahren dar-

[s (x, y)] beträchtlich erhöht. 25 gestellt, indem schematisch der Schnitt eines solchen

Filters gezeigt ist. Zwei Platten homogenen Glases 30 und 31 sind aneinandergeklebt. Die Platte 30 mit

ebenen und parallelen Flächen ist einer nicht phasenverschiebenden Behandlung unterworfen, die dem 30 Übertragungsgesetz der durch den Modul [S (p, q)]

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem mit einer gegebenen Amplituden folgt. Die andere Platte 31 ist Anordnung zur Bildung räumlicher Filter, insbeson- aus einer Platte homogenen Glases gebildet, deren dere angepaßter Allpaß-Filter, die durch kohärentes ebene Fläche gegen die Platte 30 gedrückt ist. Die Licht auf ein Transparent geprägt sind, und mit zwei- gegenüberliegende Fläche der Platte 31 ist mechadimensionalen Elementaranalysatoren mit einer oder 35 nisch derart eingeschnitten, daß sie relative Phasenzwei Linsen. Genauer gesagt wird durch die Erfin- verschiebungen [ — φ (ρ, q)] einführt. Durch die Andung unter Ausnutzung der Eigenschaften der ko- Ordnung der Platten 30 und 31 wird in diesem Fall härenten Optik die symmetrische Holographie ver- die gewünschte Übertragungsfunktion mit
wendet und die Bildung von Transparenten ermöglicht, die insbesondere als räumliche Bandpaß-Filter, 40 S*(p,q) — \S\ exp [—jcp(p,q)\
als angepaßte Filter sowie als Allpaß-Filter wirken. gebildet.

Derartige Filter finden vorteilhaft ihre Anwendung Es ist zu verstehen, daß die Herstellung eines in Vorrichtungen oder technischen Geräten, die ins- solchen Filters auf Schwierigkeiten stößt, die das besondere die bemerkenswerten Eigenschaften der Verfahren oft unmöglich machen. Einerseits muß Korrelations- oder Faltungsfunktionen ausnutzen. 45 man die Rechnung der Fourier-Transformation des Dabei kann ein einziges hergestelltes Transparent, Signals s(x,y) durchführen, woraus man die konwenn dies ein industrielles Erfordernis ist, ein ein- jugierten Komplexe S* (p, q) ableitet. In der Mehrziges oder mehrere dieser Filterarten besitzen. zahl der praktischen Fälle muß eine solche Rech-Die Bandpaß-Filter und die angepaßten Filter nung mit Hilfe eines elektronischen Rechners durchkönnen in Vorrichtungen verwendet werden, die ins- 50 geführt werden. Andererseits erfordert die praktische besondere die Kenntnis von Objektformen, das Lesen Herstellung der Phasenplatte 31 eine örtliche Nachvon spezifischen Zeichen eines Dokumentes, die arbeit mit einer Präzision, die mindestens gleich einer Kenntnis von in der Luftnavigation verwendeten zehntel Wellenlänge des kohärenten Lichtes ist, das Terrains oder speziell das Aufspüren und Orten die optische Vorrichtung beleuchtet. Eine derartige eines Nutzobjektes gewährleisten müssen. 55 Methode erscheint in der Mehrzahl der industriellen

Beispielsweise im letzteren Fall ermöglicht es das Anwendungen als nicht verwendbar,
angepaßte Filter verwendende Korrelationsverfahren Durch die erwähnten Schwierigkeiten greift eine mit einer ausreichenden Genauigkeit, die Anwesen- andere Kategorie von Verfahren auf die Fotografie heit und die Lage eines gesuchten Objektes s (x, y) zurück, um komplexe räumliche Filter zu bilden. So zu bestimmen, wenn es sich in einer dichten Menge, 60 verwendet eine gewisse Anzahl von Vorrichtungen d. h. in einer Szene g (x, y) befindet, die andere Eic- als Sekundärquelle das Nutzobjekt s (x, y), um auf mente umfaßt, welche zu einem gleichmäßigen auf einer in der Bildebene gelegenen fotografischen Rauschen b (x, y) gehäuft sein können. Platte das räumliche Spektrum S (p, q) zu bilden. Tatsächlich ermöglicht es die Erfindung, gleich- Jedoch sind die fotografische Platte sowie alle fotozeitig zur Ausnutzung drei Bilder zu liefern, von 65 empfindlichen Empfänger nur für die durch Strahdenen mindestens eines räumlich gewählt ist. Eines lung, d. h. mit der Quantität \S(p,q)\² übertragene dieser letzteren, das ausgehend von dem angepaßten Energie empfindlich. Wenn man durch diese Methode Filter erhalten ist, ortet das gesuchte Objekt mit die Kennlinie der Amplitude des Bildes des Signals