(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学検出システムにおいて、
ｉ）画像検出器領域を有する画像検出器（７２；１０２）と、
ii）光景（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ）からの光を前記検出器上へ合焦させるための、単一の光学軸を有するレンズ（１４；１０４）を備えた、レンズ構造（１４；１０４）と、
iii）前記検出器へ進む光に作用する光学デバイス（６０；１０８）であって、前記光学デバイスは、その各々が前記レンズのそれぞれの部分を通過する光に作用するような複数の光学素子（６２．１、６２．２、...６２．９；１１２）のアレイを備えており、前記複数の光学素子は、それぞれの画像を前記レンズを通じて前記検出器へ伝送させるための複数の光学チャンネルを形成しており、各画像は、前記画像検出器領域の全体を実質的に満たしている、前記光学デバイスと、
iv）前記検出器への光の伝送を制御するための選択的シャッタデバイス（１６；１０６）と、を備え、
前記選択的シャッタデバイス（１６；１０６）は、画像が形成される平面から離され、且つ、空間光モジュレータ（１６；１０６）を備えており、
前記レンズ構造（１４）、空間光モジュレータ（１６）、および光学デバイス（１０８）の組み合わせが、異なる焦点範囲を有する、選択可能な画像を、前記検出器（１０２）へ与えることを特徴とする光学検出システム。
【請求項２】
前記シャッタデバイス（１６；１０６）は、複数のシャッタ素子（４０．１、４０．２、...；４０ａ、４０ｂ、４０ｃ；１１０）のアレイと、前記複数のシャッタ素子のアレイを制御するためのコントローラ（１８、２６）と、を備えており、前記複数のシャッタ素子の各々は、前記コントローラからのそれぞれの制御信号に応答して、選択的に開くことができ、また、閉じることができ、前記光学素子とそれぞれの前記シャッタ素子との組み合わせが、前記レンズを通じて前記検出器へ光を伝送させるための複数の光学チャンネルを形成しており、前記シャッタデバイスは、前記複数の光学チャンネルの少なくとも１つを選択してそこを通じて画像を前記検出器へ伝送させるための手段を提供する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記空間光モジュレータ（１６；１０６）は、液晶空間光モジュレータ（１６、１０６）を備えており、前記液晶空間光モジュレータの素子（４０．１、４０．２、...；４０ａ、４０ｂ、４０ｃ；１１０）は、開いた状態では実質的に透明であり、閉じた状態では実質的に不透明である、請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
前記空間光モジュレータ（１６、１０６）は前記レンズ（１４）の隣接に位置付けられている請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記レンズ構造（１４）、空間光モジュレータ（１６）、および光学デバイス（６０）の組み合わせが、選択可能な画像を複数の方向から検出器（７２）へ与える請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記光学デバイス（６０）は、各々がそれぞれの傾きを有しているような複数の反射素子（６２．１、６２．２、...６２．９）のアレイを備える請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記光学デバイス（１０８）は、各々がそれぞれの焦点距離を有しているような複数の小型レンズ（１１２）のアレイを備える請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記光学デバイス（１０８）は、異なる厚さの光学的に伝達可能な複数の素子のアレイを備える請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記レンズ構造（１４；１０４）、空間光モジュレータ（１６；１０６）、および光学デバイス（６０；１２０、１２２、１２４）の組み合わせが、異なる分光周波数範囲を有する、選択可能な画像を、前記検出器（１０２）へ与える請求項４記載のシステム。
【請求項１０】
前記光学デバイス（６０；１２０、１２２、１２４）は、各々がそれぞれの伝送帯域幅を有しているような複数の分光フィルタ（１２０、１２２、１２４）のアレイを備える請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
請求項２による光学検出システムを備える監視システム。
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、例えば監視システムで使用するための、光学検出システムに関する。
従来の技術
従来の監視システムは、放送テレビのために使用されるものと同じ規格（ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、ＮＴＳＣ等）を用いる閉回路テレビカメラ（ＣＣＴＶ）、モニタ、およびビデオレコーダを使用する。この非常に進んだ科学技術を用いることからＣＣＴＶ監視システムは費用に対して非常に効率がよい。許容可能なフレームリフレッシュ速度と画像解像度を、余分な信号帯域幅を要求することなく、妥当な費用で、達成することができる。
しかしながら、監視に用いる場合には、例えば一個人の身元を確認できることが必要であるから、可能である最も大きな画像解像度を達成することが望まれる。
従来、これは、単一の固定カメラを用いて、ズーム画像を提供することによってのみ達成することができた。このことは、必然的に、カメラの視野（光景）が制限されてしまうことを意味し、明らかな欠点を有していた。故に、これに代わる従来システムは、複数の固定カメラ（これでは明らかにシステムの費用な重量が増加してしまう）を含み、或いは、機械的に駆動される単一カメラを含む。しかしながら、後者のシステムもまた、固定カメラを用いる場合よりはかなり高価であるし、また、それらは比較的遅く動くものであることから、必要な視野の一部が、比較的長い期間、例えば、多数秒、実際上、監視下にないものとなるといった欠点をいまだに有している。
英国特許出願Ｎｏ．ＧＢ２  ０９０  １００Ａには、光学画像形成システムが記述されている。ここでは、検出器へ１つ１つ送信されるサブ領域を有した総画像のそれらサブ領域を画像形成するために、液晶空間光モジュレータが使用されていることから、これによって、空間解像度は明らかに増加する。ここに記述されたシステムは、各サブ領域について光学チャンネルをそれぞれ必要とするものであり、ここで、各チャンネルは各サブ領域の画像を検出器に発生するため、個々に光学部品を有する。このシステムはそれ故、製造に費用がかかる。これに加え、必要な光学部品を提供するために、光学チャンネルの各々について潜望鏡構造が必要とされる。このような潜望鏡構造は、比較的少数、例えば４つ、の光学チャンネルに対してならば達成可能であるが、チャンネルの数を増やすべき場が合には、非常に複雑なものとなってしまう。
欧州特許出願Ｎｏ．ＥＰ０  ０２９  ５６８Ａには、検出器上に画像形成されるべきサブ領域を選択するために液晶空間光モジュレータを使用する画像形成システムが記述されている。ここに記述されたシステムには、その画像平面に空間光モジュレータを有する単レンズと、４つの空間光モジュレータ素子の各々に形成された画像を検出器上へ合焦させる（焦点合わせする）複合レンズが組み込まれている。空間光モジュレータは、単レンズの画像平面と、複合レンズの焦平面に位置付けられている。記述されたシステムを作動させるため、空間光モジュレータは、光散乱体の何がしかの形態を含まねばならないことは明らかであろう。このような構造は、複合レンズへ向かう方向以外の方向へ光が散乱されてしまうことから、光学的に効率的ではない。
放送品質のために写実的な動画を達成することができるよう従来のＣＣＴＶカメラによって提供されていた比較的高いフレームリフレッシュ速度を、ほとんどの監視用途について不要にすることを実現するため、本発明がなされた。このような用途においては、高いフレームリフレッシュ速度は犠牲とし、より高い画像解像度、及び／または、より幅広い視野とすることが許される。本発明の好ましい実施形態によれば、これは、複数の画像をカメラへ逐次的に与える光学デバイスの使用によって達成される。
本発明は、
ｉ）画像検出器領域を有する画像検出器、
ii）光景からの光を前記検出器上へ合焦させるためのレンズ構造、
iii）前記検出器へ進む光に作用する光学デバイス、
を備え、
ａ）前記レンズ構造は単一の光学軸を有するレンズを備え、
ｂ）前記光学デバイスは、その各々が前記レンズのそれぞれの部分を通過する光に作用するような複数の光学素子の１つのアレイを備えており、前記複数の光学素子は、各画像を前記レンズを通じて前記検出器へ伝送させるための複数の光学チャンネルを形成しており、各画像は、前記画像検出器領域の全体を実質的に満たすことを特徴とする光学検出システムを提供する。
本発明のシステムは更に、前記検出器への光の伝送を制御するための選択的シャッタデバイスを備えることも可能であり、前記シャッタデバイスは、複数のシャッタ素子の１つのアレイと、前記複数のシャッタ素子の１つのアレイを制御するためのコントローラと、を備えており、前記シャッタ素子の各々は、前記コントローラからのそれぞれの制御信号に応答して、選択的に開くことができ、また、閉じることができ、前記光学素子とそれぞれの前記シャッタ素子との組み合わせが、前記レンズを通じて前記検出器へ光を伝送させる複数の光学チャンネルを形成しており、前記シャッタデバイスは、前記複数の光学チャンネルの少なくとも１つを選択してそこを通じて画像を前記検出器へ伝送させるための手段を提供する。
選択的シャッタデバイスは空間光モジュレータであってもよく、好ましい実施形態では液晶空間光モジュレータである。液晶空間光モジュレータに代えて機械的シャッタとすることもできる。機械的シャッタは、液晶アレイよりシャッタ素子が少なくなりがちである。好ましくは、選択的シャッタデバイスはレンズの隣接に位置づけられる。
本発明のシステムは、複数の方向からの画像を選択的に検出するように構成することができ、選択的シャッタの制御によってルックディレクション（見る方向）を制御する。この複数方向性機能を達成するため、光学デバイスは、ある特定のルックディレクションからの光を受け取るように各々が構成されているような複数の反射素子の１つのアレイであってもよい。このデバイスは、様々な方向から画像を得ることが望まれる監視のために使用するのに特に適する。
また、このシステムは、単一のルックディレクションを有してはいるが焦点距離の範囲にある複数の画像を検出するように構成され得る。このシステムは、対象物が現れる方向が知られているような状況で用いられるが、システムと対象物との間の隔たりは不確かである。従来、このような状況は、自動合焦カメラ、若しくは、解像度を犠牲にしてもこのような不確かさを許容するよう十分な焦点深度を有するカメラの使用を必要としていた。可変焦点範囲機能を達成するため、本発明の光学デバイスは、その各々がそれぞれの焦点距離を有するような複数の小型レンズの１つのアレイを備えることもできる。
本発明のシステムは、分光感度を与えるように構成され得る。この機能は、次のシステムによって達成され得る、即ち、光学デバイスが、その各々がそれぞれの伝送帯域幅を有しているような複数のフィルタの１つのアレイであるようなシステムである。
本発明の理解を深めるため、また、本発明をどのように実施するのかを示すため、例として添付図面を参照する。ここで、
図１は、本発明によるシステムのブロック図である。
図２は、図１のシステムにおける液晶アレイの平面図である。
図３は、液晶アレイの断面図である。
図４は、完全に開いた状態にある液晶アレイを示す。
図５は、液晶アレイの動作シーケンスを示す。
図６は、本発明の好ましい実施形態によるシステムの一部を形成する光学デバイスを示す。
図７は、本発明によるシステムの使用を示す。
図８は、異なる焦点範囲における画像を検出するための本発明による光学システムを示す。
図９は、分光感度を有する本発明による光学システムを示す。
発明の詳細な説明
図１は、本発明によるシステムのブロック図である。このシステムは、従来形態であるＣＣＴＶカメラ１２とズームレンズ１４とを含む。カメラ１２とズームレンズ１４は、それらが光学デバイス（図１には示されていない）を通じて光景をながめるように位置付けられている。液晶アレイ１６は、カメラ１２と光学デバイスとの間に物理的に配置されている。
この図示された本発明の実施形態では、液晶アレイは、３×３四方に配列された、９つの素子のマトリックスである。このアレイは、９つの素子がレンズ１４の全視野を占めるように位置付けられている。信号は、どの素子が不透明であるべきか、および、どの素子が透明であるべきかを制御するマルチプレクサ１８からアレイ１６へ送られる。
発振器２０は、例えば、±２０ボルトと±２ボルトの信号をマルチプレクサ１８にそれぞれ与えるような一対の増幅器２２、２４を通じて、１ｋＨｚで信号を与える。これらの信号レベルは、それぞれ、液晶セグメントをオフ状態とする、つまり不透明とする、及び、オン状態とする、つまり透明とするのに必要とされるものである。
マルチプレクサ１８は、デジタル制御デバイス２６によって制御される。このデジタル制御デバイス２６は、マルチプレクサ１８へ出力信号を送って、液晶アレイ１６へ送られる信号を制御する。デジタル制御デバイス２６は、カメラ１２に接続された同期信号抽出器から信号を受け取る。この同期信号抽出器２８からの信号に基づいて、デジタル制御デバイスは、液晶アレイ１６の素子の切換がビデオ信号と同期したままであることを確実にすることができる。このように、異なる素子は、各フレームの開始における消去（ブランキング）期間中に、オン若しくはオフに切り換えられ得る。同期信号抽出器２８はまた、例えばフレームグラッバー若しくはビデオレコーダに供給されるべき出力ビデオ信号を与える。
２つのスイッチ３０、３２も、デジタル制御デバイス２６に接続される。第１のスイッチ３０は、デジタル制御デバイス２６が手動モードにあるか、または、自動モードにあるかを判断する。スイッチ３０が、制御が手動モードにあることを表示した場合、スイッチ３２は、永久的にオン状態に切り換えられるべき液晶アレイ１６のある特定の素子を設定するために使用され得る。スイッチ３０が、制御デバイス２６が自動モードにあるべきことを表示した場合、スイッチ３２は、液晶アレイ１６における素子がオン状態およびオフ状態に逐次切り換えられる速度を設定するために使用され得る。例えば、全ての素子をビデオフレーム速度で循環させるのが最も有用であるが、幾つかの状況においては、速度を変更することもできるし、また、幾つかの素子だけを使用することもできるし、また、複数の素子をグループ単位で開いて重畳画像を与えることもできる。
図２は、液晶アレイ１６の平面図であり、図３は、液晶アレイ１６の断面図である。このアレイは、３×３四方に配列された、９つの素子４０．１、４０．２…４０．９から成る。各液晶素子４０．１、４０．２…４０．９は、それぞれの接触パッド４２．１、４２．２…４２．９に接続されており、これらの接触パッドに対して、マルチプレクサ１８からの制御信号が付与され、素子を所望通りにオン状態若しくはオフ状態とする。
図３に示されるように、それぞれの液晶素子４０は、液晶デバイスの分野における従来のものと同様にそれぞれのガラス板４６、４８の間に挟み込まれた透明な導電酸化物４４と接触している。
図４は、完全に開いた状態の液晶アレイを示し、一方、図５は、第１の素子４０．１が唯一の開いた素子、その後、素子４０．２が唯一の開いた素子…等といった具合に、素子４０．９が唯一の開いた素子となるまでのシーケンスを示す。液晶アレイは、こうして、制御可能な選択シャッタとして働く。
液晶アレイは、シャッタとして、機械的シャッタや、変形ミラーデバイスや、他の電気工学システムによって置換され得ることが理解されよう。しかしながら、シャッタが高速で、例えば、シャッタの異なる領域をビデオフレーム速度に対応する速度で開いたり閉じたりすることができるように制御できる場合には、利点がある。液晶アレイはこの利点を有するものであり、振動を生じることなく高速の切り替えを行うことができる。
上述したように、液晶アレイ１６は、その視野の実質的に全体を占めるようにして、ズームレンズ１４の前に位置付けられる。その視野の範囲内には、更に、光学デバイスが位置付けられる。この光学デバイスは、ズームレンズ１４に送られる画像を制御する。図６は、複数の画像をカメラ１２へ与えるために使用される光学デバイス６０を示す。取り分け、この光学デバイス６０は、この場合、９つのミラー付き表面６２．１、６２．２…６２．９から成り、これらの表面は全て、互いに異なる方向に傾斜されており、また、これらの表面は、それらの位置に関して、液晶アレイ１６の素子４０．１、４０．２…４０．９に対応する。ミラーとシャッタアパーチャは、通常の幾何学的オプチックスプラクティスにしたがって整列されなければならない。したがって、素子の１つだけがオン状態、つまり、透明となるように、液晶アレイを制御することによって、対応するミラー付き表面から反射された画像だけが、レンズ１４を通して見える。開いた素子を通じて、他のミラー付き表面のうちの１つからの画像の「ブリーディング（bleeding）」を最小にするため、レンズとミラーの間の経路長を最小とし、薄い黒線若しくはデッドゾーンを液晶アレイのピクセル間に設け、および／または、薄い黒線若しくはデッドゾーンをミラー付き表面の間に設けるとよい。
デバイス６０を適切に設計若しくは調整することにより、異なる視界（ながめ）の範囲がカメラに送信され得る。この図示された実施形態では、９つの代替の視界（ながめ）が存在する。各液晶素子が、２５Ｈｚの通常のビデオフレーム速度で逐次的にアドレスされた場合、ビデオ出力信号は、９つの表面から反射された画像から形成されるフレームのシーケンスを備える。
デバイス６０は、液晶アレイ１６の異なる部分に異なる画像を与えるいずれかの光学デバイスによって置換され得る。例えば、複数のミラー付き表面の代わりに、プリズムのような反射素子のグループを、異なる方向から画像を与えるために用いることもできる。
上述したシステムの実施は、「完全レンズ」、即ち、「完全な画像が、レンズのアパーチャのいずれかの小部分から入った光によって形成される」、の基本特性を利用する。実際上は、実レンズを用いて、レンズアパーチャの一部のみを通じて得られた画像の部分的不明瞭化（obscuration）が存在し得る。しかしながら、この効果は、適当に高い入力アパーチャを有した適当な標準レンズを選択することによって０まで減少され得る。標準レンズを用いることもできるが、この目的には特別に製造されたレンズを用いることが望ましい。このようなレンズは、その表面の複数の小さなパッチの上部に画像形成するために設計されたものであるから、レンズ表面の全体の上部というよりはむしろ、小さなサブアパーチャの各々の上部において、光学的に矯正されることのみを必要とする。これにより、製造コストは減少され得る。
実際において、カメラは９つの光学チャンネルからの信号のシーケンスを受け取っている。単一の固定カメラを持つ従来のシステムと比較すると、本発明によるシステムは、９つのチャンネルの各々を通じて、異なるズーム画像を提供することができ、従来システムと同じ視野を、いずれのチャンネルにおいても従来システムにおけるものより画像が非常に高解像度となるようカバーする。また、光学デバイス６０のミラー付き表面は、従来システムを用いて達成され得るものよりもより幅広い視野を９つのチャンネルが提供するよう配置され得る。これは、実際において、フレームリフレッシュ速度を犠牲にすることによって達成される。９つのチャンネルの各々からの画像は。ビデオ速度のたった１／９の速度で、即ち、４０ｍ秒に１回ではなく、３６０ｍ秒に１回、更新される。しかしながら、これは監視用には許容できる。なぜなら、必要とされているのは高品質の動画ではなく、高解像度の静止画であり、これは勿論、こま止め機能を有する従来のビデオカセットレコーダにビデオ出力信号を記録することによって得られる。
図７は、本発明のシステムの使用を示しており、画像解像度を犠牲にすることなく従来利用可能なものよりも幅広い視野を提供する。図７は、レンズ１４、帯電結合デバイス（ＣＣＤ）７２、液晶アレイ１６、および光学デバイス６０を有するカメラ１２を示す。図７ａにおいて、第１の光学素子４０ａは、透明状態にあり、カメラは、光学デバイス６０の第１のミラー付き表面６２ａから反射されてきた、第１の視野７４ａから画像を受け取る。図７ｂにおいて、第２の光学素子４０ｂは、透明状態にあり、カメラは、光学デバイス６０の第２のミラー付き表面６２ｂから反射されてきた、第２の視野７４ｂから画像を受け取る。図７ｃにおいて、第３の光学素子４０ｃは、透明状態にあり、カメラは、光学デバイス６０の第３のミラー付き表面６２ｃから反射されてきた、第３の視野７４ｃから画像を受け取る。上に説明した実施形態では、９つのミラー付き表面と９つの光学素子のアレイを用いることから、９つの異なる視野が存在することは明らかであろう。勿論、適当ないずれの数のチャンネルを用いることもできる。
第１の光学素子４０ａが透明状態にあるとき、第１のミラー付き表面６２ａと第１の光学素子４０ａを介した視野７４ａからの光学チャンネルは、レンズ１４を通じて、ＣＣＤ７２へ、形成される。同様に、第２の光学素子４０ｂが透明のとき、視野７４ｂからＣＣＤ７２への第２の光学チャンネルが形成され、また、第３の光学素子４０が透明のとき、第３の視野７４ｃからの光学チャンネルも同様である。
光学デバイス６０が存在しない場合、液晶アレイ１６の効果は、レンズ１４に対する可変アパーチャ制御として働く。異なる光学素子４０ａ、４０ｂ、および４０ｃを通じてＣＣＤ７２へ送信される画像は、実質的に同一である。透明な光学素子の数が増えると、レンズ１４の効果的なアパーチャも増加する。図７に示された光線の線は、構成部品の光学特性の正確な表示を描写しようとしたものではないが、視覚のための案内であってシステムの動作の概略の原理を表示するものである。
上述したように、本発明のシステムは、９つの別々の画像を与えるために使用され得るものであって、これらの各画像は、単一の画像が４０ｍ秒に１回更新されるのではなく、３６０ｍ秒に１回更新される。これらの画像は、重ね合わされた方向、隣接する方向、広い幅に分離される方向とすることができ、光学デバイス６０は、必要とされる効果を達成するために容易に設計することができ、また、ある場所に容易に調整され得るように設計することができる。また、幾つかのチャンネルに第２のミラーを挿入し、幾つかの画像が互いに反対方向を向くようにすることもできる。このようなシステムはその後、従来のいずれかのＣＣＴＶカメラが使用されるような場所で用いることが可能であり、高解像度若しくは幅広い視野が重要であるような場所、特に、カメラの重量を考慮しなければらならないときに、特に有用である。
１つの特別な利点は、カメラが異なる位置に対してパンし傾くような従来システムに比べて、この場合には、カメラの物理的に移動することはなく、したがって、ある特定の１つのチャンネルを通じた画像は常に同じ領域をカバーすることである。このことは、画像処理、例えば運動検出が、以前より非常に簡単であることを意味する。
本発明の利点の例は、自動ナンバープレート知覚システムを参照することで明らかにすることができる。このようなシステムでは、ほぼ６００ｍｍの幅を有し、また、例えば３６００ｍｍの幅を有し得る道路上の未知のポイントにおける、自動車のナンバープレートの画像を得ることが所望される。従来のシステムを用いると、完全な道路幅の画像を得るために６００くらいの水平画像ピクセルが使用されなければならず、これは、ほぼ１００個のピクセルがナンバープレートの詳細を解像するために利用できることを意味している。特に、ナンバープレートが汚れていたり損傷を受けている場合には、この数は不十分なものとなり得る。しかしながら、本発明によるシステムを用いると、道路幅の重なり合った領域の画像を提供するために、異なる光学チャンネルが使用され得る。例えば、それらの領域の各々が９００ｍｍの幅であってもよい。そこから選択するために総計９つの重なり合った画像を用いた場合、それらの画像のうちの１つは、総画像のほぼ３分の２を占めるナンバープレートの画像を含むことは確実である。したがって、６００くらいの水平ピクセルのうちのほぼ４００の水平ピクセルを、画像を解像するために利用することができる。
更に、ナンバープレートが逆反射するときは、そのナンバープレートの画像は、おそらく、視野に存在する断然明るい対象物である。適当に画像処理を行うことにより、ナンバープレートの画像を含んだ液晶アレイの素子だけをソフトウェアやハードウェア制御下で開くことができる。
本発明の代替使用の１つは、フォトコピアや、ファクシミリマシーン、若しくは、スキャナのような、画像プロセッサの一部としてである。制御可能なシャッタや文書の異なる部分の画像を送信する手段を備えた光学デバイスを、完全な文書をカバーする複数のパッチの連続から画像が形成され得るように位置付けることができる。部分的な画像は、その後、画像処理ソフトウェアによって結合され、要求にしたがって、記憶、印刷、若しくは送信のため、完全な文書の画像を形成する。
上述した光学デバイスは、異なる視野の画像を提供する９つの傾けられた表面を有する。しかしながら、どのような光学システムに対しても同じ概念を適用できることは理解されよう。例えば、この光学デバイスを、同じ視野の画像を与えるものであるが、異なる範囲において合焦させる（焦点合わせする）ように、形成することもできる。これは、異なる光学配置を予め設定しておくことができる機械的に駆動される光学システムに比べて利点を有するものであり、機械部分を動かすことに関連する何らの遅延をも伴うことなく、複数の配置のうちの１つへ戻すことが可能である。更に、より大きな焦点深度を達成可能とすることができる。
図８を参照すると、異なる範囲で合焦させるための光学検出システム１００が示されている。このシステム１００は、画像検出器１０２、例えば、ＣＣＤアレイと、入射光を検出器１０２上へ合焦させるレンズ１０４とを備える。液晶アレイ空間光モジュレータ１０６はレンズ１０４のの隣接に位置付けられている。複合レンズ１０８は、光景（図示されていない）とＳＬＭ１０６との間にある。ＳＬＭ１０６は、液晶素子、例えば、素子１１０、の９×９のアレイを備えている。複合レンズ１０８は、小型レンズ、例えば、その各々がそれぞれの焦点距離を有する小型レンズ１１２、の９×９のアレイを備えている。動作中、ＳＬＭ１０６の個々の素子は、連続的に透明とされる。異なる焦点距離を有した、各ＳＬＭ素子の前に存在する、複合レンズ１０８の個々の小型レンズにより、ＳＬＭ素子の連続的な選択は、各画像が異なる焦点範囲を有した連続画像を検出器１０２上に提供するという効果を生じる。このシステム１００は、それ故、ある光景をその前側に、移動する機械的部分を伴わずに、異なる焦点範囲で、スキャンすることができる。
レンズ１０８のような複合レンズの使用の代替例として、可変焦点範囲システムは、レンズの後ろにＳＬＭを備え、このレンズは、ＳＬＭやレンズに向かい合って位置付けられた異なる厚みの反射物質のブロックのアレイを有することができる。
焦点距離の範囲にわたって視野を自動的に走査するシステムに可能な使用法は、システムと知覚されるべき対象物との間の隔たりが不確かであるような場所における自動対象物知覚システムである。
他の代替例として、光学デバイスは、異なる光学チャンネルが異なった状態でフィルタされた画像を与えるよう、図９に示されているような空間フィルタを含むことができる。例えば、赤、緑、および青のフィルタ１２０、１２２、１２４を用いることにより、モノクロカメラを用いて、カラー画像を達成することができる。赤外線（ＩＲ）フィルタを選択することにより、「カラー」ＩＲ画像を得たり、総ＩＲを総視覚画像と比較したりすることもできる。
他の代替例として、この光学デバイスは、互いに異なる角度の複数のプリズムを含んでいてもよく、これらのプリズムは、こうして、異なる光学チャンネルにおいて異なる状態で回転された画像を提供する。これは、画像処理が実行されるような状況においては、正確に回転された画像を処理することが非常に容易であることから有用である。このタイプの光学システムを用いることにより、多数の異なる状態で回転された複数の画像を得て、最も容易に処理される画像を選択することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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