[发明专利]傅里叶变换光学图案空间滤波的非刚性耦合重叠无反馈光学系统

权利要求书

具有独特性能且提出保护的本发明及其若干实施方式如下面所限定：

1.一种用于处理光学图像以便隔离形状内容和对光学图像进行特征化的设备，包括：

相干单色光源，用于沿着光束路径传播平面偏振相干单色光的光束；

第一光学子系统，包括：聚焦透镜，其定位在光束路径中并被成形为将光束聚焦至位于焦平面中的焦点；图像输入装置，其安置在聚焦透镜和焦点之间，其中，图像输入装置具有调制光束的能力，使光束具有空间散布的相变，以产生光束中图像的衍射光；和空间滤波器，其定位在光束中，在此图像的傅里叶变换图案被呈现；和

第二光学子系统，其在光束路径中与第一光学子系统重叠，且包括：投影透镜，其在投影透镜的相反两侧具有位于各自焦距处的焦点；和检测器；其中，第二光学子系统被光学耦合至第一光学子系统，使得投影透镜和投影透镜的两个焦点在光束路径上布置在图像输入装置和检测器之间，并且空间滤波器光学布置在图像输入装置和投影透镜之间。

2.如权利要求1所述的设备，其中，图像输入装置被布置在聚焦透镜和焦点之间的任何位置上，在该位置，光束照亮整个图像。

3.如权利要求2所述的设备，其中，投影透镜被布置在空间滤波器和检测器之间的任何位置上，在该位置，投影透镜将来自图像输入装置的图像按比例缩放至检测器上的期望的尺寸。

4.如权利要求2所述的设备，其中，图像输入装置包含基于像素的成像空间光调制器，其基于逐个像素对光束中的光的光相进行调制，从而以将图像写入光束的方式旋转偏振平面且使得光被衍射。

5.如权利要求4所述的设备，还包括偏光器/检偏器，其安置在成像空间光调制器和空间滤波器之间，以将在不同平面中偏振的光的像素分离，使得包含图像的光朝向检测器传输并且从不是图像一部分的光的光束中消除。

6.如权利要求5所述的设备，其中，成像空间光调制器是反射型空间光调制器，其中图像利用靠近用于反射光束的反射平面的液晶材料被写入光束，并且，反射空间光调制器被定向为使得光束在成像空间光调制器反射平面处的入射角大于零度。

7.如权利要求6所述的设备，其中，光束在成像空间光调制器反射平面处的入射角大至足以使得由偏光器/检偏器反射回空间光调制器的光束中的任何光被成像空间光调制器反射平面反射。

8.如权利要求7所述的设备，其中，空间滤波器包括滤波空间光调制器，其具有平行于产生傅里叶变换图像的成像空间光调制器光学定向的滤波平面。

9.如权利要求8所述的设备，其中，检测器具有光学平行于成像平面的检测平面。

10.如权利要求8所述的设备，其中，空间滤波器被构造成在产生傅里叶变换图像的径向延伸扇区中空间选择光，以便投影到检测器上。

11.如权利要求10所述的设备，其中，检测器包括传感器矩阵，并且投影透镜被成形和布置在滤波空间光调制器和检测器之间的位置，在该位置，由滤波空间光调制器滤波的图像被按比例缩放成与检测器的传感器和/或传感器组的尺寸相匹配。

12.如权利要求10所述的设备，其中：

空间滤波空间光调制器通过在滤波平面的选定部分激活液晶材料以便在光束的选定部分中旋转光的偏振平面而对傅里叶变换图像进行空间滤波；和

偏光器/检偏器在空间滤波空间光调制器和检测器之间被定位在光束中，以阻止光束的未被选择部分使之不能到达检测器。

13.如权利要求2所述的设备，其中，光束在聚焦透镜之前被张大，以便照亮整个图像。

14.一种处理光学图像以便隔离形状内容和将光学图像特征化的方法，包括：

将相干单色光的光束沿着光束路径传播通过定位在光束路径中的聚焦透镜，以将光束聚焦在焦平面中的焦点处；

以空间调制光束的方式在聚焦透镜和焦点之间照亮光束中的物象，所述空间调制使光束具空间散布的相变，以在光束中产生物象的衍射光，从而使得在聚焦透镜的焦平面发生物象的傅里叶变换；

对光束进行空间滤波，其中物象的傅里叶变换图案被呈现；和

利用投影透镜将空间滤波的光束中的物象投影在检测器上，所述投影透镜被布置成使其焦点位于物象和检测器之间。