Оптические системы с нежесткой взаимосвязью, перекрыванием и без обратной связи для пространственной фильтрации оптических структур преобразования фурье и охарактеризования содержимого формы

Оптические системы с нежесткой взаимосвязью, перекрыванием и без обратной связи для пространственной фильтрации оптических структур преобразования фурье и охарактеризования содержимого формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Это изобретение относится к обработке оптических изображений.

Уровень техники

Существуют ситуации, когда полезная информация может быть извлечена из пространственно распределенных частей световых лучей. В частности, когда изображение переносится или распространяется световым лучом, может оказаться полезным сбор и использование или анализ информации из конкретной части изображения, например из конкретной части поперечного сечения луча, который переносит изображение. Например, в патентах США №№ 6678411 и 7103223, принадлежащих автору настоящего изобретения, которые этим упоминанием включены в текст данного описания, узкие радиально ориентированные участки преобразования Фурье, выполненного для изображения, захватывают и обнаруживают в пространственном домене, а также используют для охарактеризования и кодирования изображений по форме для их хранения, поиска и извлечения. Как рассмотрено в этих патентах, такие радиально ориентированные, отстоящие друг от друга в радиальном или угловом направлении порции световой энергии от преобразования Фурье (т.е. домена преобразования Фурье) для изображения захватывают последовательно в пространственном домене, и такие порции световой энергии, обнаруженные в пространственном домене, характеризуют части содержимого изображения, которые в общем случае имеют линейное расположение под тем же углом, что и щель во вращающейся маске при обнаружении световой энергии. Эти системы достаточно хорошо выполняют охарактеризование и кодирование изображений по содержимому формы этих изображений, но все еще обладают некоторыми недостатками, доставляющими неприятности. Например, оптические системы являются достаточно жесткими и обладают небольшой свободой или почти не допускают отклонений от идеала в существующих в реальности оптических компонентах или во взаимном выборе и размещении таких компонентов, что приводит к появлению присущих им недостатков, которые не дают получить результат желаемого качества и накладывают ограничения на общий размер, оптическое расположение и компоновку.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие чертежи, которые включены в данное описание и являются его частью, иллюстрируют некоторые, но не единственные или исключительные примерные варианты реализации и/или отличительные особенности настоящего изобретения. Подразумевается, что приведенные здесь примеры и чертежи должны восприниматься как иллюстративные и не накладывающие ограничений.

На чертежах:

Фиг.1 - структурная схема характеризатора оптических изображений, которая иллюстрирует применение примерной оптической системы с нежесткой взаимосвязью и без обратной связи, соответствующей настоящему изобретению, для охарактеризования и кодирования оптических изображений по содержимому формы, чтобы продемонстрировать на основе примера ее конструкцию и функциональные возможности;

Фиг.2 - структурная схема упрощенной версии примерной оптической системы, используемая для рассмотрения ее базовых оптических подсистем и компонентов;

Фиг.3 - структурная схема примерного варианта воплощения на практике оптической системы, предназначенной для снижения до минимума или устранения размывания изображения;

Фиг.4 - общий вид примерного варианта воплощения на практике оптической системы, соответствующей настоящему изобретению;

Фиг.5 - вид в изометрии примерного устройства для пространственной модуляции света, которое может быть использовано как компонент пространственного фильтра в этом изобретении и изображено с лучом света, сфокусированным на светомодулирующих компонентах в активной оптической зоне этого устройства;

Фиг.6 - вид спереди светомодулирующих компонентов в активной оптической зоне устройства - пространственного модулятора света, выполняющего пространственную фильтрацию, которые имеют форму сегментированных модулирующих секторов, расположенных таким образом, чтобы они проходили в радиальном направлении под различными углами относительно центральной оси;

Фиг.7 - вид спереди в увеличенном масштабе одного сектора активных светомодулирующих компонентов устройства - пространственного модулятора света;

Фиг.8 - поперечное сечение части активного оптического сектора пространственного модулятора света, предназначенного для пространственной фильтрации, по линии 8-8, показанной на Фиг.7;

Фиг.9а-Фиг.9с представляют собой примерное изображение в пространственном домене, содержащее большие квадраты, которое оптически фильтруют в домене преобразования Фурье, чтобы получить примерные изображения в пространственном домене вертикального и горизонтального содержимого формы с низкой пространственной частотой;

Фиг.10а-Фиг.10с представляют собой примерное изображение в пространственном домене, содержащее небольшие квадраты, которое оптически фильтруют в домене преобразования Фурье, чтобы получить примерные изображения в пространственном домене вертикального и горизонтального содержимого формы с высокой пространственной частотой;

На Фиг.11 приведено пустое изображение в пространственном домене, возникающее в результате активации сегмента или сектора в плоскости преобразования Фурье, в котором отсутствует падающий свет и поэтому отсутствует содержимое формы;

На Фиг.12 приведен активный оптический сегментированный сектор примерного сегментированного радиального пространственного модулятора света, чтобы облегчить объяснение пространственной оптической фильтрации примерных изображений, показанных на Фиг.9а-Фиг.9с и Фиг.10а-Фиг.10с;

Фиг.13а-Фиг.13с включают схематично показанные виды спереди активных светомодулирующих компонентов примерного фильтрующего устройства - пространственного модулятора света, чтобы проиллюстрировать использование внешнего сегмента вертикально расположенного сектора светомодулирующих компонентов вместе со схематично показанными видами примерного характеризуемого изображения и получаемой в результате обнаруживаемой оптической структуры, характеризующей некоторую часть вертикально расположенного содержимого формы изображения;

Фиг.14а-Фиг.14с включают схематично показанные виды спереди, аналогичные Фиг.13а-Фиг.13с, но иллюстрирующие использование ближайшего к внутреннему сегменту вертикального сектора;

Фиг.15а-Фиг.15с включают схематично показанные виды спереди, аналогичные Фиг.13а-Фиг.13с, но иллюстрирующие использование ближайшего к внешнему сегменту активного оптического сектора, который расположен под углом 45° к вертикали;

Фиг.16а-Фиг.16с включают схематично показанные виды спереди, аналогичные Фиг.13а-Фиг.13с, но иллюстрирующие использование внешнего сегмента горизонтально расположенного активного оптического сектора;

Фиг.17а-Фиг.17с включают схематично показанные виды спереди, аналогичные Фиг.13а-Фиг.13с, но иллюстрирующие использование внешнего сегмента активного оптического сектора, который расположен под углом 191,25° к вертикали;

Фиг.18 - схематично показанный вид спереди, аналогичный Фиг.13а, но иллюстрирующий другое примерное устройство - пространственный модулятор света, в котором активные оптические сегменты имеют прямоугольную, а не клиновидную форму;

Фиг.19 - схематично показанный вид спереди другого примерного устройства - пространственного модулятора света, в котором группы индивидуально адресуемых световых датчиков, размещенных в пиксельную матрицу, могут быть активированы одновременно в тех положениях, которые имитируют секторы или сегменты секторов, чтобы выполнить угловой и/или пространственный анализ светового луча для охарактеризования изображения по содержимому формы, и который предназначен для использования его как компонента - пространственного фильтра в оптической системе, соответствующей настоящему изобретению; и

Фиг.20 - поперечное сечение, аналогичное Фиг.8, но иллюстрирующее модификацию, в которой модулированный световой луч проходит через сегментированный радиальный пространственный модулятор света (вместо его отражения этим модулятором), согласно настоящему изобретению.

Подробное описание примерных вариантов реализации

На Фиг.1 в качестве примера воплощения и использования на практике оптической системы 800 с нежесткой взаимосвязью, перекрыванием и без обратной связи изображена система 10 для охарактеризования, кодирования и хранения изображений на основе содержимого формы таких изображений. В этой примерной системе 10 охарактеризования, кодирования и хранения изображений может быть охарактеризовано и закодировано любое число n изображений 12, 14, …, n по содержимому формы в таких изображениях, такая кодированная информация о форме из каждого изображения может быть сохранена, например, в базе 102 данных для последующего поиска, извлечения и сравнения с содержимым формы других изображений, которые охарактеризовывают и кодируют таким же образом. Чтобы система 800 с нежесткой взаимосвязью, перекрыванием и без обратной связи стала понятнее, имеет смысл описать эту примерную систему 10 охарактеризования, кодирования и хранения изображений.

Изображения 12, 14, …, n могут иметь практически любую форму, например представлять собой видимые изображения на фотографиях, пленках, рисунках, графику, произвольные структуры, упорядоченные структуры или тому подобное. Кроме того, они могут храниться и/или генерироваться в цифровых или аналоговых форматах либо создаваться на их основе. Такие изображения могут иметь содержимое, несущее определенную смысловую нагрузку при их восприятии людьми, либо они могут казаться бессмысленными, или люди не могут их интерпретировать, но они характеризуют некоторое другое содержимое, например музыку, звуки, текст, компьютерную программу и т.п. По сути, любая оптическая структура из разных уровней световой энергии, которая может быть продемонстрирована или отображена с использованием распознаваемого содержимого формы, может быть охарактеризована и закодирована с использованием системы 10.

Изображение-образец 12, которое может быть получено из любого источника (например, сети Интернет, электронной базы данных, веб-сайта, библиотеки, сканера, фотографии, кинопленки, изображения на радаре, электронной фото- или видеокамеры и других источников), вводится в характеризатор 10 формы оптических изображений, как более подробно буде описано ниже. Произвольное число n других изображений-образцов 14,…, n показано на Фиг.1 построенным в очередь для последовательного ввода в характеризатор 10 оптических изображений. Ввод произвольного числа n таких последовательных изображений 12, 14,…, n может осуществляться вручную или, в предпочтительном случае, в автоматическом режиме, например, при помощи механического устройства подачи, генератора компьютерных изображений, кинопроектора, электронной фото- или видеокамеры, голограммы или тому подобного. Предполагается, что компьютер 20 на Фиг.1 символизирует любое устройство или систему, позволяющие выстраивать в очередь и перемещать изображения 12, 14,…, n в систему 10 характеризатора изображений. Примерное изображение 12 автомобиля, выведенное на видеомонитор 22, представляет и символизирует любое изображение, которое обрабатывается с целью охарактеризования и кодирования его содержимого формы в этой системе 10, хотя необходимо понимать, что такой вывод обрабатываемого изображения не является существенной особенностью данного изобретения. В приведенном далее описании, по большей части, производится ссылка только на первое изображение 12 для удобства и простоты, но при понимании того, что оно применимо также к любому изображению 12, 14, …, n и т.д.

В примерной системе 10, изображенной на Фиг.1, изображение 12 устанавливают в системе 10 характеризатора оптических изображений в плоскости 10 изображений, которая на Фиг.1 перпендикулярна плоскости чертежа. Однако чтобы облегчить рассмотрение, иллюстрацию и понимание изобретения, изображения 12, 14,…, n также показаны на Фиг.1 в пунктирных линиях в плоскости чертежа, т.е. плоскости бумаги. Кроме того, такое же соглашение используется при проецировании изображения 12', созданного E-SLM 26, оптической структуры 32 преобразования Фурье, активной оптической зоны 54 фильтрующего пространственного модулятора света (SLM₂) 50, обособленной и фильтрованной оптической структуры 60 и сетки 82 детектора из их соответствующих плоскостей, перпендикулярных плоскости бумаги, в целях рассмотрения, иллюстрации и понимания. Эти компоненты и их функции в системе 10 характеризатора изображений более подробно будут описаны ниже.

Как упомянуто выше, изображение 12 может вводиться в систему 10 характеризатора оптических изображений компьютером 20 и электронно адресуемым пространственным модулятором (E-SLM) 26 света, который создает монохроматическую версию 12' изображения 12, как будет более подробно описано ниже. Световой луч 25, падающий на SLM₁ 26, кроме того, попиксельно подвергается дифракции. Жидкокристаллический материал в создающем изображение SLM₁ 26 формирует оптическую структуру 32 преобразования Фурье (FT), которая уникальна для изображения 12', в плоскости 33 преобразования Фурье (FT), где луч 25, 27 фокусируется в точку 31 линзами 30а и 30b. Даже несмотря на то что оно не может восприниматься человеческим глазом и мозгом как изображение 12', комплексное распределение амплитуд световой энергии 34 в оптической структуре 32 представляет собой преобразование Фурье комплексного распределения света в изображении 12', которое может быть охарактеризовано интенсивностями (т.е. амплитудами) световой энергии, пространственно распределенной по оптической структуре 32. Разумеется, специалистам в данной области техники также будет очевидно, что E-SLM представляет собой всего лишь одно из ряда хорошо известных устройств, включая (но не ограничиваясь) оптически адресуемые пространственные модуляторы света, которые могут создавать изображение 12' в монохроматическом подвергнутом дифракции свете, и данное изобретение не ограничивается этим конкретным примером.

Концентрации значительной световой энергии в оптической структуре 32 преобразования Фурье (FT) в плоскости 33 преобразования Фурье в общем соответствует пространственным частотам изображения 12', т.е. тому, в какой степени изменяются или остаются неизменными близкие или удаленные друг от друга особенности в изображении 12'. Другими словами, пространственные частоты также проявляются в том, в какой степени изменяются или остаются неизменными близкие или удаленные друг от друга интенсивности световой энергии в луче 27 света. Например, рубашка из ткани в клетку, т.е. имеющая множество маленьких квадратов, на изображении (не показано), будет обладать более высокой пространственной частотой, т.е. изменениями на единицу расстояния, чем одноцветная рубашка (не показана) на изображении. Аналогичным образом, участки изображения, такие как части 35 бампера и решетки радиатора примерного автомобиля в изображении 12', будут иметь более высокую пространственную частоту, чем участок боковой панели 36 в изображении 12' автомобиля, так как части 35 бампера и решетки радиатора содержат множество маленьких элементов с различными краями, изгибами и другими замысловатыми изменениями в пределах небольшого пространственного расстояния, в то время как боковая панель 36 является достаточно гладкой и однородной на большом пространственном расстоянии. Световая энергия от более мелких и резких деталей изображения (большая пространственная частота), таких как более замысловатые части 35 бампера и решетки радиатора в изображении 12', как правило, рассеивается в радиальном направлении дальше от оптического центра или оси 40 в изображении 32, прошедшем преобразование Фурье, чем световая энергия от более крупных или не имеющих узора деталей изображения (меньшая пространственная частота), таких как боковая панель 36 на изображении 12'. Амплитуда световой энергии 34, рассеянной в радиальном направлении дальше от центра в оптической структуре 32 преобразования Фурье, связана со световой энергией соответствующих участков оптической структуры изображений 12', от которых такая световая энергия исходит, за исключением того, что такая энергия концентрируется в зоны или полосы 34 в плоскости 33 оптической структуры 32 преобразования Фурье (FT), т.е. в полосы значительной световой энергии, отделенные полосами с небольшой энергией или без энергии, что происходит в результате усиливающей или ослабляющей интерференции подвергнутого дифракции света. Если участки изображения 12' с высокой пространственной частотой, такие как участок 35 бампера и решетки радиатора, являются яркими, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих участков изображения 12' с высокой пространственной частотой, которые распределены в более удаленные в радиальном направлении полосы световой энергии 34 в оптической структуре 32 преобразования Фурье, будет выше, т.е. будет выше яркость. С другой стороны, если участки оптической структуры изображения 12' с высокой пространственной частотой являются тусклыми, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих участков оптической структуры изображения 12' с высокой пространственной частотой, которые распределены в более удаленные в радиальном направлении полосы световой энергии 34 в оптической структуре 32 преобразования Фурье, будет ниже, т.е. яркость не будет столь высокой. Аналогичным образом, если участки оптической структуры изображения 12' с низкой пространственной частотой, такие как участок 36 боковой панели, являются яркими, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих участков оптической структуры изображения 12' с низкой пространственной частотой, которые распределены FT-линзой в менее удаленные в радиальном направлении полосы световой энергии 34 в оптической структуре 32 преобразования Фурье (т.е. ближе к оптической оси 40), будет выше, т.е. будет выше яркость. Однако если участки оптической структуры изображения 12' с низкой пространственной частотой являются тусклыми, то интенсивность или амплитуда световой энергии от этих участков оптической структуры изображения 12' с низкой пространственной частотой, которые распределены FT-линзой 30 в менее удаленные в радиальном направлении полосы световой энергии 34 в оптической структуре 32 преобразования Фурье, будет ниже, т.е. яркость не будет столь высокой.

Если говорить в общем, оптическая структура 32 преобразования Фурье для света, исходящего от изображения 12': уникальна для изображения 12'; содержит зоны или полосы с концентрацией световой энергии, распределенные в радиальном направлении от центра или оптической оси 40, которые представляют пространственные частоты, т.е. мелкость деталей, в изображении 12'; интенсивность или амплитуды световой энергии 34 в каждой зоне или полосе пространственной частоты в оптической структуре 32 преобразования Фурье соответствует яркости или интенсивности световой энергии, исходящей от соответствующих мелких или крупных особенностей изображения 12'; и интенсивность и пространственное положение такой световой энергии 34 в зонах или полосах оптической структуры 32 преобразования Фурье можно обнаружить при помощи данной системы 10 характеризатора оптических изображений.

Так как система 10 характеризатора оптических изображений, предлагаемая данным изобретением, создана с целью охарактеризования изображения 12 по формам, которые его составляют, то, чтобы обнаружить и захватить световую энергию, исходящую от более мелких или более резких деталей или частей таких более мелких или более резких деталей в изображении 12', которые имеют линейное расположение под различными конкретными углами, используется дополнительная секторизованная пространственная фильтрация структуры 32 световой энергии, полученной при преобразовании Фурье. Такая секторизованная пространственная фильтрация может выполняться любым из ряда разных способов, как будет более подробно рассмотрено ниже, но примерный секторизованный пространственный фильтр для реализации этой функции включен в состав из сегментированного радиального устройства - пространственного модулятора (SLM₁) 50 света, которое описано в патенте США № 7103223, вместе с поляризатором или поляризационным анализатором 70. По сути, сегментированное радиальное устройство SLM₁ 50 поворачивает плоскость поляризации выбранных участков секторов оптической структуры 32 преобразования Фурье из р-плоскости поляризации в s-плоскость или наоборот, а поляризатор/анализатор 70 отделяет световую энергию тех областей луча 27, которые обособлены и поляризованы в одной плоскости, от световой энергии оставшейся части оптической структуры 32 преобразования Фурье, которая остается поляризованной в другой плоскости, в результате чего такую световую энергию выбранных и обособленных участков можно обнаружить отдельно в детекторе 80, как более подробно будет описано ниже. Для секторизованного пространственного фильтра 50 в примерной оптической системе 800 также могла бы использоваться вращающаяся маска с радиальным пазом (не показана), например описанная в патенте США № 6678411.

В характеризаторе 10 оптических изображений, изображенном на Фиг.1, изображение 12 должно быть воссоздано с использованием монохроматической когерентной световой энергии, например, в изображении 12'. Например, монохроматическое изображение 12' может быть повторно создано с использованием пространственного модулятора (SLM₁) 26 света, освещенного лучом монохроматического света 24 от источника 23, такого как лазерный диод или газонаполненный диод. Пространственный модулятор (SLM₁) 26 света может быть оптически адресуемым (O-SLM), например, как описанный в патенте США № 6678411, либо он может быть электрически адресуемым (E-SLM) и приводиться в действие, например, компьютером 20, показанным на Фиг.1, либо видеокамерой (не показана). Как известно специалистам в данной области техники, пространственный модулятор света (SLM) может "записывать" изображение в поляризованный луч 25 света за счет поворота или частичного поворота плоскости поляризации света на пространственной основе в поперечном направлении луча 25, в результате чего при отражении в качестве луча 27 он либо пропускается поляризатором 116, либо блокируется им в зависимости от того, что требуется для создания изображения 12' в монохроматическом свете. В оптически адресуемом SLM (не показан) плоскость изображения адресуется на пространственной основе энергией света, падающего на полупроводниковый материал, расположенный рядом с материалом, поворачивающим плоскость поляризации (обычно жидкокристаллический материал), в то время как в электрически адресуемом SLM 26 жидкокристаллический материал, поворачивающий плоскость поляризации, адресуется электрически на попиксельной основе. Плоскость поляризации пиксельных участков поляризованного света поворачивается на 45 градусов при их однократном прохождении через жидкокристаллический материал, после чего такой свет отражается и проходит обратно через жидкий кристалл, где он поворачивается на следующие 45 градусов. Таким образом, пиксели света в поляризованном луче 25, плоскость поляризации которых повернута в SLM₁ 26, отражаются и выходят из SLM₁ 26 по оптическому пути 27, имеющему оптическую ось 40, в структуре, наложенной SLM₁ 26, которая формирует изображение 12', и их плоскость поляризации повернута на 90 градусов относительно плоскости поляризации падающего луча 25. Оставшиеся пиксели света в выходящем луче 27, которые не подверглись повороту плоскости поляризации, также отражаются, но они могут быть отделены или отрезаны от тех, которые подверглись повороту плоскости поляризации, как будет рассмотрено ниже. Различные уровни интенсивности света или яркости в изображении 12 могут быть воссозданы в серой шкале в монохроматическом изображении 12' за счет частичных поворотов плоскости поляризации на попиксельной основе.

В примерном варианте реализации настоящего изобретения, показанном на Фиг.1, монохроматический когерентный световой луч 24 от лазерного источника 23 обеспечивает световую энергию, которая используется для несения содержимого формы изображения 12' с целью последующего анализа, охарактеризования и кодирования. Он может быть уже поляризован встроенной оптикой лазерного источника 23. По желанию или при необходимости поляризация исходной части 24 луча может быть исправлена или задана за счет пропускания его через необязательный поляризатор 28, чтобы обеспечить поляризованный луч когерентного света 25, где весь свет поляризован в одной плоскости, например, но не ограничиваясь этим, в s-плоскости, как указано ссылочным номером 25(s). Разумеется, исходная часть 25 луча могла бы быть р-поляризованной вместо s-поляризованной, чтобы воплотить это изобретение на практике с изменением на противоположные примерных плоскостей поляризации, изображенных на Фиг.1 и здесь описанных, что будет работать так же хорошо. Таким образом, хотя примерная оптическая система 800 для удобства описана с конкретной последовательностью s- и р-поляризаций, обратные или противоположные поляризации считаются эквивалентными. Можно предусмотреть необязательные спектральные зеркала 802 и 804, чтобы направить луч 24 от лазерного источника 23 по удобному оптическому пути.

Фокусирующие линзы 30а и 30b, необязательный поляризатор 28, создающий изображение SLM₁ 26, поляризатор/анализатор 116, необязательное средство 118 поворота плоскости поляризации и секторизованный пространственный фильтр 50 составляют первую оптическую подсистему 810 с перекрыванием, которая создает структуру 32 преобразования Фурье для монохроматического изображения 12', как более подробно будет описано ниже. Проецирующие линзы 78а и 78b, поляризатор/анализатор 70 и детектор 80 составляют вторую оптическую подсистему 820 с перекрыванием, которая проецирует секторизованное, пространственно отфильтрованное изображение 60 для его обнаружения, как будет более подробно описано ниже. Кроме того, может также быть предусмотрено необязательное спектральное зеркало 804, чтобы сделать вторую оптическую подсистему 820 с перекрыванием более компактной.

Как упомянуто выше, фокусирующие линзы 30а и 30b предусмотрены для фокусировки поляризованных монохроматических когерентных частей 25, 27 луча в пятно, т.е. фокальную точку 31, на секторизованном пространственном фильтре 50, в результате чего структура 32 преобразования Фурье образуется в плоскости преобразования Фурье, содержащей фокальную точку 31, но эта плоскость в одном из примерных вариантов реализации настоящего изобретения расположена под углом к фокальной плоскости 33, чтобы предотвратить обратную связь, которая размыла бы или ухудшила структуру преобразования Фурье и фильтрованное пространственное изображение в детекторе 80, как более подробно будет описано ниже. Как также упомянуто выше, в дальнейшем описании для удобства будет использоваться часть 25 луча, падающая на создающий изображение SLM₁ 26, которая обозначена как поляризованная в плоскости s, т.е. s-поляризованный, хотя она точно так же может быть р-поляризованной. Функция фокусировки, выполняемая линзами 30а и 30b, также может быть реализована с использованием одной линзы или любой комбинации линз, как очевидно специалистам в данной области техники, и любая подобная отличающаяся фокусирующая система, которая фокусирует части 25, 27 луча в точку на выполняющем пространственную фильтрацию SLM₂, считается эквивалентной. Если используется необязательный поляризатор 28, который размещен между двумя фокусирующим линзами 30а и 30b, как показано на Фиг.1, первая линза 30а может быть выполнена такой формы и размещена таким образом, чтобы коллимировать часть 24 луча между двумя линзами 30а и 30b с целью снижения до минимума или предотвращения неодинаковости длин пути и других неблагоприятных эффектов в поляризаторе 28, особенно если часть 24 луча имеет расходящуюся форму, как будет рассмотрено ниже.

Как упомянуто выше, существует множество способов "записи" изображений 12, 14,…, n в световой луч, один из которых - с использованием электронно адресуемого SLM. В этом примере в компьютере 20 находится оцифрованное содержимое изображения 12, поэтому компьютер 20 может передавать цифровые сигналы по линии 21 в электронно адресуемый SLM₁ 26 таким образом, что в электронно адресуемом SLM₁ 26 адресуются и активируются определенные пиксели для "записи" изображения 12' в отраженный световой луч 27(р), что понятно специалистам в данной области техники. По сути, адресуемые пиксели поворачивают плоскость поляризации на 90 градусов из s-плоскости падающего луча 25(s) в р-плоскость отраженного луча 27(р) либо в несколько меньшей степени для серых шкал таким образом, что в монохроматической оптической структуре изображения 12' находится отраженная световая энергия с частичным или полным 90-градусным поворотом плоскости поляризации. Разумеется, специалистам в данной области техники также будет понятно, что изображение 12', кроме того, могло бы быть создано с использованием электронно адресуемого SLM₁ 26, который работает обратным образом, т.е. плоскость поляризации поворачивается в отраженном свете за исключением тех положений, где пиксели активированы, в этом случае компьютер 20 будет программироваться на активацию пикселей в соответствии с негативом изображения 12, чтобы записать изображение 12' в часть 27 отраженного луча. Как бы то ни было, появляющаяся часть 27 луча когерентного света, несущая изображение 12', является р-поляризованной вместо s-поляризованной, или наоборот. Следовательно, в этом примере монохроматическая часть 27(р) светового луча, световая энергия которой распределена в оптической структуре, которая образует монохроматическое изображение 12', пропускается поляризатором/анализатором 116 в секторизованный пространственный фильтр 50 и далее вместо поглощения или отражения им.

Как понимают специалисты в данной области техники, ориентация поляризации света должна совпадать с поляризацией создающего изображение SLM₁ 26, чтобы создающий изображение SLM₁ 26 работал эффективным образом. Если оптика в лазерном источнике 23 не обеспечивает регулирования плоскости поляризации, такое совпадение может быть осуществлено путем поворота лазерного источника 23 в целом вокруг его продольной оси либо в части 24 или 25 луча перед создающим изображение SLM₁ 26 может быть размещен необязательный компонент - средство поворота плоскости поляризации, например полуволновая фазовая пластина (не показана), и повернут в соответствующей степени, чтобы достичь требуемого положения плоскости поляризации.

Поляризатор/анализатор 116 может представлять собой любое устройство, которое отделяет p-поляризованный свет от s-поляризованного света или наоборот. Такие устройства хорошо известны, и это может быть, например, поглощающий поляризатор 116, как показано на Фиг.1, который пропускает р-поляризованный свет и поглощает и, таким образом, блокирует s-поляризованный свет. Другим подходящим примером поляризатора/анализатора могла бы быть поляризующая светоделительная пластина, которая может пропускать р-поляризованный свет в одном направлении и отражать s-поляризованный свет в другом направлении или наоборот. Результатом, как показано на Фиг.1, является то, что часть 27 луча после поляризатора/анализатора 116 содержит только р-поляризованный свет, который обозначен как 27(р).

Как показано на Фиг.1, входящая часть 25(s) луча имеет угол падения α к проходящей по нормали оптической оси 808 SLM₁ 26, в результате чего отраженный луч 27 также имеет угол падения α к проходящей по нормали оптической оси 808. Эта особенность не является существенной, но выгодным образом предотвращает нежелательную псевдо-р обратную связь, возникающую из-за непреднамеренного отражения s-поляризованного света поляризатором/анализатором 116, что могло бы в противном случае размыть или иным образом ухудшить структуру 32 преобразования Фурье и получаемое в результате отфильтрованное пространственное изображение 60 на детекторе, как более подробно будет объяснено ниже.

Как упомянуто выше, секторизованный пространственный фильтр 50 может представлять собой пространственный модулятор (SLM₂) света с группами пикселей или другими активными оптическими элементами, которые поворачивают плоскость поляризации света в вытянутых в радиальном направлении секторах и/или сегментах секторов, расположенных под выбранными углами, чтобы отфильтровать световую энергию в структуре 32 преобразования Фурье, как более подробно будет описано ниже. Например, секторизованный пространственный фильтр SLM₂ 50, изображенный на Фиг.1, может превращать при повороте падающий р-поляризованный свет из части 37(р) луча в секторе 500 в s-поляризованный свет в части 61 луча, отраженной от пространственного фильтра SLM₂ 50, в то время как оставшаяся часть отраженного света в части 61 луча остается р-поляризованной. Следовательно, так как сектор 500 расположен в плоскости структуры 32 изображения с преобразованием Фурье, часть света 34 в структуре 32 преобразования Фурье, находящаяся в секторе 500, превращается при повороте в s-поляризованный свет, в то время как оставшаяся часть света 34 в структуре 32 преобразования Фурье остается р-поляризованной, и как s-поляризованный, так и р-поляризованный свет распространяются в части 61 луча во вторую оптическую подсистему 820 с перекрыванием. Необязательное средство 118 поворота плоскости поляризации, например полуволновая фазовая пластина, размещенная в части 27(р) луча, может быть использовано для регулирования поляризации части 27(р) луча таким образом, чтобы она совпала с поляризацией жидкокристаллического материала в выполняющем пространственную фильтрацию SLM₂ 50.

Вторая оптическая подсистема 820 с перекрыванием проецирует световую энергию отфильтрованного монохроматического пространственного изображения 12' в детектор 80. Чтобы осуществить это, проекционные линзы 78а и 78b выполнены такой формы и размещены таким образом, чтобы проецировать пространственное изображение 12' в SLM₁ 26, являющееся объектом, на детектор 80 в качестве реального изображения, для чего требуется всего лишь, чтобы расстояние от объекта, т.е. изображения 12' в SLM₁ 26, было больше фокусного расстояния комбинации линз 78а и 78b. Следовательно, имеется значительная свобода при выборе таких параметров линз, как размер и фокусное расстояние, а также при размещении проекционных линз 78а и 78b и детектора 80 по отношению друг к другу и по отношению к создающему изображение SLM₁ 26, выполняющему пространственную фильтрацию SLM₂ 50 и другим компонентам первой оптической подсистемы 810 с перекрыванием. Такую свободу можно использовать разными путями. Одним из примеров является возможность масштабировать проецируемое отфильтрованное изображение до размера детектора, включая, например, обеспечение соответствия пикселей или групп пикселей изображения 12' от создающего изображение SLM₁ 26 и/или выполняющего фильтрацию SLM₂ 50 датчикам различного размера или группам датчиков различного размера в детекторе 80.

Поляризатор/анализатор 70 отделяет р-поляризованный свет в части 61 луча от s-поляризованного света, в результате чего только требуемая часть пространственно отфильтрованного света от структуры 32 преобразования Фурье достигает детектора 80. Например, если поляризатор/анализатор 70 представляет собой поглощающий поляризатор, как показано на Фиг.1, он может пропускать либо s-поляризованный свет, либо р-поляризованный свет, как это необходимо, и поглощать и, таким образом, блокировать противоположную поляризацию. Поляризующая светоделительная пластина могла бы обеспечить похожий результат путем пропускания одной поляризационной ориентации и отражения другой за пределы системы. В примере, показанном на Фиг.1, поляризатор/анализатор 70 пропускает s-поляризованный свет и блокирует р-поляризованный свет, в результате чего часть 61(s) луча после поляризатора/анализатора 70 содержит только s-поляризованный свет, который выбирают путем пространственной фильтрации структуры 32 преобразования Фурье с использованием SLM₂ 50, в результате чего только этот s-