[发明专利]饱和光学器件

说明书

相关申请的交叉引用 

本发明要求于2006年5月23号提交的名为SATURATIONOPTICS(饱和光学器件)的美国临时申请序列号60/802,724的优先权，要求于2006年5月26号提交的名为SATURATION OPTICS(饱和光学器件)的美国临时申请序列号60/808,790的优先权；以及要求于2007年4月17号提交的名为ARRAYED IMAGING SYSTEMS ANDASSOCIATED METHODS(排列的成像系统及相关方法)的PCT专利申请序列号PCT/US07/09347的优先权，这些申请通过引用并入本文。 

通过引用将于2003年2月27号提交的名为OPTIMIZED IMAGEPROCESSING FOR WAVEFRONT CODED IMAGING SYSTEMS(波前编码成像系统的优化的图像处理)的美国专利申请序列号10/376,924的全部内容并入本文。 

背景技术

在通常的成像条件下，成像系统被设计为对于平均期望的照明条件的最佳性能并产生质量足够良好的图像。图像可从多种条件和场景收集；具有人工照明(例如，白炽光或荧光灯照明)的户内场景可以极大地不同于明亮的太阳光下的户外场景。 

混合户内和户外照明特性的合成照明条件也是可能的。例如，成像系统可位于建筑物的内部，而成像场景包括建筑物中的照明较差的深色物体和建筑物外的明亮太阳光照射下的浅色物体。该组合的户内和户外场景可需要对亮度范围在多个量级上变化的一组物体进行成像。 

场景或物体的亮度可在形式上通过测量该场景中的具体物体的亮度来表征。亮度被定义为每平方米坎德拉的数量(“cd/m²″)。例如， 深色的木质表面的亮度小于1cd/m²，浅色壁可具有大约10cd/m²的亮度，混凝土停车场可具有大约1,000cd/m²的亮度，并且天空可具有大于10,000cd/m²的亮度。 

发明内容

在一个实施方式中，公开了用于对电磁能量进行成像的成像系统。该成像系统包括用于接收电磁能量并根据所接收的电磁能量产生抽样数据的探测器。该探测器由阈值点表征，使得抽样数据处于两种状态之一：i)低于阈值，其中，所接收的电磁能量的强度小于该阈值点；以及ii)高于阈值，其中，该电磁能量的强度大于阈值点。所述成像系统还包括用于提供抽样数据特征的饱和光学器件，其中，低于阈值的抽样数据的特征不同于高于阈值的抽样数据的特征。在另一个实施方式中，饱和光学器件包括用于将电磁能量直接引向探测器的成像光学器件和用于修改电磁能量波前的相位修改光学器件。在又一个实施方式中，饱和光学器件包括提供多等分(multi-fold)对称的分区的排列。 

在一个实施方式中，用于成像系统中的相位修改光学器件包括常数廓线路径表面，其包括多个分区，该多个分区中的每个均包括表面垂度，该表面垂度由沿着与来自相位修改光学器件的中心的径向矢量相垂直的直线的一维函数来定义。 

在一个实施方式中，公开了设计用在成像系统中的瞳孔函数的方法。该方法包括在考虑成像系统和瞳孔函数的特征的前提下选择瞳孔函数并计算抽样的PSF。该方法还包括根据所选的度量来评估抽样的PSF，如果抽样的PSF不符合所选的度量，则利用一组修改参数来修改瞳孔函数，并且重复评估和修改该瞳孔函数，直到该抽样的PSF符合所选的度量。 

附图说明

注意，为了更清楚地说明，附图中的某些元件可不按比例画出。还应该注意，为了更清楚地说明和再现一致性，某些图像可在不损失 一般性的情况下被简化或反之被加强。 

图1是根据实施方式的包括饱和光学器件的成像系统的示意图，其在此示出以说明成像系统对于不饱和照明的响应； 

图2是根据实施方式的包括饱和光学器件的成像系统，其在此示出以说明成像系统对于饱和照明的响应； 

图3是根据实施方式的用于设计用于饱和光学器件的瞳孔函数的过程的流程图； 

图4是根据实施方式的具有空间均匀分区的圆形瞳孔函数的图解； 

图5是根据实施方式的具有空间非均匀分区的圆形瞳孔函数的图解； 

图6是根据实施方式的具有空间均匀分区的圆形瞳孔函数的图解； 

图7是图6所示的圆形瞳孔函数的一部分的细节的图解；