(57)【要約】  遠隔対象を感知するためのシステム及び方法は、遠隔対象（１０６）上に導かれる空間的偏光不均質性光ビーム（１０４）を特徴としている。偏光測定レシーバ（１１６）は、遠隔対象に接触した後の光ビームを受光する。遠隔対象との接触による空間的偏光不均質性光ビームの変化は、遠隔対象の空間的特徴によるものである。偏光測定レシーバは、遠隔対象の空間的特徴を検出するために、遠隔対象に接触した後の光ビームの空間的に不均一な電界を測定し、かつ、空間的偏光不均質性光ビームの変化を計算するように構成される。システムは、遠隔対象の重要な空間的特徴に関する高分解能実時間情報を獲得する。
2017535779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔対象を感知するための方法であって、
空間的偏光不均質性光ビームを生成し、かつ、前記ビームを遠隔対象上に導くステップと、
前記光ビームが前記遠隔対象に接触した後の前記空間的偏光不均質性光ビームを含む出力光ビームを偏光測定レシーバで受光するステップと、
前記出力光ビームの電界を測定するステップと、
前記遠隔対象の空間的特徴を決定するために、前記出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
ストークス偏光測定を利用して前記出力光ビームの前記電界を測定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
空間的偏光不均質性光ビームを生成するステップは、
空間的偏光均質性光ビームを生成するステップと、
前記空間的偏光均質性光ビームを光ファイバを介して導くステップと、
前記光ビームを平行化するために前記空間的偏光均質性光ビームをレンズで受け取るステップと、
平行化された光ビームを、前記光ビームを空間的偏光不均質性光ビームに変換するｑプレートから受け取るステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
出力光ビームを受光するステップは、
前記出力光ビームを偏光子から受け取るステップと、
前記出力光ビームを４分の１波長板から受け取るステップと、
結像光学系を通じて前記光ビームを通過させるステップと、
前記光ビームを電荷結合デバイスカメラ上に結像するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電荷結合デバイスカメラを用いて生成された前記結像からストークスパラメータを計算するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記出力光ビームの前記偏光状態の配向角及び軸比を測定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記出力光ビームの前記空間的に不均質な偏光状態の前記変化は、前記出力光ビームのベクトルモードスペクトルを決定すること、及び、前記出力光ビームの前記ベクトルモードスペクトルを、光ビームが前記遠隔対象に接触する前のベクトルモードスペクトルと比較することに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記出力光ビームの全電界を再構築したものを生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記出力光ビームの前記ベクトルモードスペクトルを決定するためにベクトルモードパワー係数を計算する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
遠隔対象を感知するためのシステムであって、
空間的偏光不均質性光ビームを生成し、かつ、前記光ビームを遠隔対象上に導くように構成される空間的偏光不均質性光ビーム生成ユニットと、
前記光ビームが前記遠隔対象に接触した後の前記空間的偏光不均質性光ビームを含む出力光ビームを受光するように構成される偏光測定レシーバと
を備え、前記偏光測定レシーバが、
プロセッサ、メモリ及びインタフェースを含み、前記メモリが、前記遠隔対象の空間的特徴を決定するために、前記出力光ビームの電界を計算し、かつ、前記出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を決定する計算モジュールを記憶するように構成される、システム。
【請求項１１】
前記空間的偏光不均質性光ビーム生成ユニットは、
空間的偏光均質性光を有する光ビームを生成するように構成されたレーザビーム発生器と、
前記レーザビーム発生器から前記光ビームを受け取る光ファイバと、
前記光ファイバから前記光ビームを受け取り、かつ、前記光ビームを平行化するレンズと、
前記レンズから前記光ビームを受け取り、かつ、前記光ビームを空間的偏光不均質性光ビームに変換するｑプレートと、を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記偏光測定レシーバは、
偏光子と、
４分の１波長板と、
結像光学系と、
電荷結合デバイスカメラと、
を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記偏光子は直線偏光子である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記偏光測定レシーバは、ストークス偏光測定を利用することで前記出力光ビームの前記電界を計算するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記偏光測定レシーバは、前記出力光ビームの前記偏光状態の配向角及び軸比を測定するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記計算モジュールは、前記出力光ビームのベクトルモードスペクトルを決定すること、及び、前記出力光ビームの前記ベクトルモードスペクトルを前記遠隔対象に接触する前の光ビームのベクトルモードスペクトルと比較することに基づいて、前記出力光ビームの前記空間的に不均質な偏光状態の変化を決定するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記偏光測定レシーバは、前記出力光ビームの全電界を再構築したものを生成するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記偏光測定レシーバは、前記出力光ビームの前記ベクトルモードスペクトルを決定するためにベクトルモードパワー係数を計算するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願情報）
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年１１月２１日に出願した仮出願第６２／０８２，７１６号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は遠隔対象感知に関し、より詳細には、空間的偏光不均質性光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を測定することで、遠隔対象を感知するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
遠隔対象を感知するためのいくつかの知られている処理システム及び方法が存在している。例えば、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）は、対象に関する地形的情報を決定するために利用され得る。ＬＩＤＡＲは、対象までの光のビームの移動時間、及び対象からの光のビームの移動時間の測定を含む。しかしながら、ＬＩＤＡＲは、特徴分解能を光ビームのスポットサイズに制限し、そのために対象までの距離が長くなるにつれて分解能が低下する。
【０００４】
また、光学角運動量（ＯＡＭ）分光法も遠隔対象を感知するために利用されている。ＯＡＭ分光法では、光のビームが関心となる対象物に導かれ、後続する光−物質相互作用から生じるＯＡＭスペクトルが測定される。ＯＡＭ分光法は、ＬＩＤＡＲと比較すると高い分解能を提供するが、ＯＡＭ分光法には、光ＯＡＭスペクトルを生成し、かつ、測定するために、トランスミッタ及び／又はレシーバ側におけるシリコン空間光変調器上の液晶の極めて繊細かつ複雑な制御が必要である。さらに、ＯＡＭスペクトルは、デバイス不整列及び漏話に対する高い感度のため、正確に測定することは困難である。したがって、正確な高分解能実時間特徴検出を提供する遠隔対象を感知するためのシステム及び方法は大いに有利であろう。
【発明の概要】
【０００５】
遠隔対象を感知するための方法は、空間的偏光不均質性光ビームを生成し、かつ、該ビームを遠隔対象上に導くステップを含む。方法は、光ビームが遠隔対象に接触した後の空間的偏光不均質性光ビームを含む出力光ビームを偏光測定レシーバで受光するステップをさらに含む。出力光ビームの電界が測定され、また、該出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化が決定される。遠隔対象の空間的特徴は、出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化に基づいて決定され得る。
【０００６】
遠隔対象を感知するためのシステムは、空間的偏光不均質性光ビームを生成し、かつ、該光ビームを遠隔対象上に導くように構成される空間的偏光不均質性光ビーム生成ユニットを含む。システムは、光ビームが遠隔対象に接触した後の空間的偏光不均質性光ビームを含む出力光ビームを受光するように構成される偏光測定レシーバをさらに含む。偏光測定レシーバは、プロセッサ、メモリ及びインタフェースを含む。メモリは、出力光ビームの電界を計算し、かつ、該出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を決定する計算モジュールを記憶するように構成される。遠隔対象の空間的特徴は、出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化に基づいて決定され得る。
【０００７】
これら及び他の特徴並びに利点は、添付の図面と共に読まれるべき、その例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示は、以下の図を参照して、好ましい実施形態の説明において詳細を提供する。
【図１】遠隔対象を感知するためのシステムを例示的に示すブロック／流れ図である。
【図２】本原理による遠隔対象を感知するためのシステムの他の実施形態を例示的に示すブロック図／流れ図である。
【図３】本原理による偏光測定レシーバで生成される画像化の実例である。
【図４】本原理による偏光測定レシーバで計算されるストークスパラメータの実例である。
【図５】本原理による偏光測定レシーバで生成される全電界を再構築したものの実例である。
【図６】本原理による偏光測定レシーバで決定されるベクトルモードスペクトルである。
【図７】本原理による遠隔対象を感知するための方法を示す流れ図である。
【図８】好ましい実施形態による空間的偏光均質性光ビームを生成するための方法を示す流れ図である。
【図９】好ましい実施形態による偏光測定レシーバで出力光ビームを受光するための方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本原理によれば、遠隔対象上に導かれ、かつ、その後に偏光測定レシーバで受光される空間的偏光不均質性光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化に基づいて遠隔対象の特徴を検出することで遠隔対象を感知するためのシステム及び方法が提供される。空間的偏光不均質性光ビームの変化は、遠隔対象の空間的特徴によるものである。偏光測定レシーバは、遠隔対象の空間的特徴を決定するために、遠隔対象から出力される光ビームの空間的に不均一な電界の空間的に不均質な偏光状態を測定し、かつ、空間的に不均質な偏光状態の変化を計算するように構成される。システムは、遠隔対象の重要な空間的特徴に関する高分解能実時間情報を獲得する。
【００１０】
本明細書において説明する実施形態は、そのすべてがハードウェアであっても、そのすべてがソフトウェアであってもよく、あるいは、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード、等々を含むがこれに限定されないハードウェア要素とソフトウェア要素との両方を含み得る。
【００１１】
実施形態は、コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体からアクセスすることができる、コンピュータ又は任意の命令実行システムを用いて使用するための、あるいはこれらと共に使用するためのプログラムコードを提供するコンピュータプログラム製品を含み得る。コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスを用いて使用するための、あるいはこれらと共に使用するためのプログラムを記憶し、通信し、伝播し、又は輸送する任意の装置を含み得る。媒体は、磁気システム、光学システム、電子システム、電磁気システム、赤外線システム又は半導体システム（又は装置あるいはデバイス）、あるいは伝搬媒体であってもよい。媒体は、半導体メモリ又は固体メモリ、磁気テープ、取外し可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク及び光ディスクなどのコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。
【００１２】
プログラムコードを記憶及び／又は実行するのに適したデータ処理システムは、直接又はシステムバスを介して間接的に記憶素子に結合される少なくとも１つのプロセッサを含み得る。記憶素子は、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、大容量記憶装置、及び実行中、コードが大容量記憶装置から検索される回数を少なくするために、少なくともいくつかのプログラムコードの一時的な記憶を提供するキャッシュメモリを含むことができる。入力／出力すなわちＩ／Ｏデバイス（キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイス、等々を含むが、それらに限定されない）は、直接、又は介在するＩ／Ｏコントローラを介した何れかを用いてシステムに結合され得る。
【００１３】
また、介在する私的ネットワーク又は公的ネットワークを介した他のデータ処理システム又は遠隔プリンタあるいは記憶デバイスへのデータ処理システムの結合を可能にするために、ネットワークアダプタがシステムにも結合され得る。モデム、ケーブルモデム及びイーサネットカードは、現在利用可能なネットワークアダプタのいくつかのタイプにすぎない。
【００１４】
ここで、同じ数字は同一又は類似の要素を表す図面のうち、まず、図１を参照すると、本原理の一実施形態による、遠隔対象１０６を光検出するためのシステム１００を示すブロック図／流れ図が実例で示されている。システム１００は、空間的偏光不均質性光ビーム１０４を生成し、かつ、該光ビームを遠隔対象１０６上に導くように構成される空間的偏光不均質性光ビーム生成ユニット１０２を含み得る。「ベクトル性」ビームとも呼ばれる「空間的偏光不均質性ビーム」は、ビームの横方向の個々の空間点、例えばビームの伝搬方向に沿っていない個々の空間点で異なる偏光状態を有する光のビームである。
【００１５】
図２に示されているように、一実施形態では、不均質性光ビーム生成ユニット１０２は、レーザビーム発生器１０８を含み得る。レーザビーム発生器１０８は、空間的偏光均質性光を有する光ビームを生成するように構成される、様々な、知られているデバイスであってもよい。不均質性光ビーム生成ユニット１０２は、空間的偏光均質性光ビームをレーザビーム発生器１０８から導くように構成される単一モード光ファイバなどの光ファイバ１１０をさらに含み得る。好ましい実施形態では、不均質性光ビーム生成ユニット１０２は、光ファイバ１１０から光ビームを受け取り、かつ、該光ビームを平行化するように構成されるレンズ１１２を含み得る。
【００１６】
不均質性光ビーム生成ユニット１０２は、ｑプレート１１４をさらに含み得る。ｑプレート１１４は、パターン化された横方向光軸を有する複屈折液晶板である。ｑプレート１１４は、レンズ１１２から受け取った光ビームを空間的偏光不均質性光１０４に変換するように構成される。ｑプレートは、ｑプレートのパターンで決まる、光ビームに対する特定の不均質な偏光状態を生成するように構成される。
【００１７】
図２に示されているように、不均質性光ビーム生成ユニット１０２は、空間的偏光不均質性光１０４をｑプレート１１４から第１の自由空間チャネル１１１を通って移動するように導いて、遠隔対象１０６に接触させる。空間的偏光不均質性光ビーム１０４と遠隔対象１０６との間の光−物質相互作用により、遠隔対象から出力される光ビーム１０７の空間的偏光内容が変化する。光ビームの空間的偏光のこれらの変化は、遠隔対象１０６の特徴の特性であり、遠隔対象の特徴を決定するために使用され得る。
【００１８】
システム１００は、偏光測定レシーバ１１６をさらに含み得る。偏光測定レシーバ１１６は、１つ又は複数のプロセッサ１３０、並びにプログラム及びアプリケーションを記憶するためのメモリ１３２を含み得る。偏光測定レシーバ１１６は、ユーザによる画像の観察及びシステム１００との対話を可能にするディスプレイ１４４をさらに含み得る。偏光測定レシーバ１１６は、システム１００からのユーザフィードバック、及びユーザによるシステム１００との対話を可能にするキーボード、マウス、ジョイスティック、触覚デバイス又は任意の他の周辺装置あるいは制御機器を特徴とし得るインタフェース１４６をさらに含み得る。プロセッサ１３０、メモリ１３２、ディスプレイ１４４及びインタフェース１４６が偏光測定レシーバ１１６の構成要素としてとりわけ示されているが、他の実施形態では、これらの構成要素のうちの１つ又は複数は、システム１００の他の部分に配置されてもよく、また、偏光測定レシーバ１１６に接続するための通信バスなどの当分野でよく知られている接続手段を有している。
【００１９】
偏光測定レシーバ１１６は、遠隔対象１０６から出力される空間的偏光不均質性光ビーム１０７を受光し、かつ、出力光ビームの空間的に不均一な電界に関する測定値を獲得するように構成される。偏光測定レシーバ１１６は、空間的偏光不均質性光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を決定するようにさらに構成される。
【００２０】
図２に示されているように、遠隔対象１０６からの出力光ビーム１０７は、第２の自由空間チャネル１１５を通って移動する。第２の自由空間チャネル１１５は、図２の実施形態では、第１の自由空間チャネル１１１とは別のチャネルとして図解で示されているが、いくつかの実施形態では、出力光ビーム１０７は、遠隔対象１０６で反射して、第１の自由空間チャネルを通って偏光測定レシーバ１１６へ戻ることも可能である。
【００２１】
図２に示されている実施形態では、偏光測定レシーバ１１６は、直線偏光子などの偏光子１１８を含み得る。また、偏光測定レシーバ１１６は、通過して移動する光ビームの偏光状態を、直線偏光を円偏光に変換することで変化させるように構成され得る４分の１波長板１２０を含むことも可能である。
【００２２】
偏光測定レシーバ１１５は、結像光学系１２２及び電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ１２４をさらに含み得る。結像光学系は、４分の１波長板１２０から光ビームを受け取り、かつ、結像のために該ビームを電荷結合デバイスカメラ１２４上に出力するように構成される。例えば、一実施形態では、結像光学系１２２は、４ｆシステムをＣＣＤカメラ１２４上に結像するように構成される。
【００２３】
図３は、ＣＣＤカメラ１２４を用いて生成された画像１２６の画像化の実例を提供したものである。図３では、Ｉ０、Ｉ４５、Ｉ９０及びＩ１３５は、偏光子１１８が基準デカルト座標系に対して０度、４５度、９０度及び１３５度回転した場合に得られる任意のベクトル光視野Ｅ（ｒ，φ）の強度を表している。
【００２４】
偏光測定レシーバ１１５は、出力光ビーム１０７の全電界の測定値ベースの再構築したものを得るために、空間的に不均一な電界を測定するように構成される。一実施形態では、偏光測定レシーバ１１５は、ストークス偏光計を使用することで空間的に不均一な電界を測定するように構成され得る。この実施形態では、偏光測定レシーバは、４つの強度値を得るために、偏光子１１８を基準デカルト座標系に対して回転させることで空間的に不均一な電界を決定し得る。
【００２５】
図３に示されているように、偏光子１１８が０度、４５度、９０度及び１３５度回転した場合に結果として得られる強度は、結像光学系１２２を使用して、より明るいピクセル出力に比例するより強い強度でＣＣＤカメラ１２４上に結像する。図３には示されていないが、４分の１波長板１２０、結像光学系１２２及びＣＣＤカメラ１２４を使用して、電界の右円偏光内容及び左円偏光内容も測定され得る。図２−３に示されている実施形態は、ストークス偏光計を利用して空間的に不均一な電界を測定し得るが、他の実施形態では、システム１００は、当分野で知られている他の手順を利用して出力光ビーム１０７の電界を測定するように構成され得る。
【００２６】
偏光測定レシーバ１１６は、空間的に不均一な電界の測定値を計算するように構成される計算モジュール１２８を含み得る。例えば、空間的に不均一な電界がストークス偏光計を使用することで測定する実施形態では、計算モジュール１２８は、ＣＣＤカメラ画像１２６からストークスパラメータ１２９を計算するように構成され得る。
【００２７】
図４は、図３の画像から計算されたストークスパラメータ１２９の例を示したものである。一実施形態では、計算モジュール１２８は、以下に示されている方程式１−４を利用してストークスパラメータを決定し得る。
方程式１
Ｓ０（ｒ，φ）＝Ｉ０（ｒ，φ）＋Ｉ９０（ｒ，φ）
方程式２
Ｓ１（ｒ，φ）＝Ｉ０（ｒ，φ）−Ｉ９０（ｒ，φ）
方程式３
Ｓ２（ｒ，φ）＝Ｉ４５（ｒ，φ）−Ｉ１３５（ｒ，φ）
方程式４
Ｓ３（ｒ，φ）＝ＩＲＣＰ（ｒ，φ）−ＩＬＣＰ（ｒ，φ）
上式で、Ｉ０（ｒ，φ）、Ｉ４５（ｒ，φ）、Ｉ９０（ｒ，φ）、Ｉ１３５（ｒ，φ）は、基準デカルト座標系に対して０度、４５度、９０度及び１３５度回転した偏光子１１８を使用して解析された場合に得られる任意のベクトル光視野Ｅ（ｒ，φ）の強度であり、また、ＩＲＣＰ（ｒ，φ）、ＩＬＣＰ（ｒ，φ）は、それぞれ４分の１波長板を使用してその右円偏光内容及び左円偏光内容を解析した場合に得られるＥ（ｒ，φ）の強度である。
【００２８】
また、計算モジュール１２８は、電界の偏光状態の配向角及び軸比を決定するようにも構成され得る。一実施形態では、計算モジュール１２８は、方程式５−６を利用してこれらの値を決定し得る。
方程式５
【００２９】
【数１】
2017535779.tif 000003
方程式６
【００３０】
【数２】
2017535779.tif 000004
上式で、Ψ（ｒ，φ）及びχ（ｒ，φ）は、それぞれすべての空間点（ｒ，φ）における偏光状態の配向角及び軸比である。
【００３１】
一実施形態では、偏光測定レシーバ１１６は、偏光測定結果を使用して全電界を再構築したもの１３４を生成するように構成される。図５は、偏光測定結果を使用して偏光測定レシーバ１１６で生成された全電界を再構築したもの１３４を示したものである。
【００３２】
好ましい実施形態では、計算モジュール１２８は、空間的偏光不均質性光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を決定するようにも構成され得る。例えば、一実施形態では、偏光測定レシーバ１１６は、任意の光視野のベクトルモードスペクトルを測定することで空間的不均質性光ビームの偏光状態の変化を決定するように構成される。ベクトルモードは、空間的に不均質な偏光状態を運ぶ光の空間モードである。ベクトルモードスペクトルは、ベクトルモードの重畳である。偏光測定レシーバ１１６は、スペクトルの個々のベクトルモードにおける光パワーを測定することでベクトルモードスペクトルを決定するように構成され得る。
【００３３】
偏光測定レシーバ１１６は、完全なベクトルモード分解が得られる、個々のモードにおけるベクトルモードパワー係数を計算するように構成され得る。例えば、個々のベクトルモードのパワーは、以下に示されている方程式７を用いて計算され得る。
方程式７
【００３４】
【数３】
2017535779.tif 000005
【００３５】
ベクトル空間Ｅ（ｒ，φ）に対応するベクトルモードパワー係数｜ＣＩ，γ（ｒ）｜２のセットは、ベクトルモードスペクトルである。ベクトルモードスペクトルは、スペクトル中の個々のベクトルモードのパワーを決定することで測定され得る。
【００３６】
一実施形態では、偏光測定レシーバ１１６は、方程式７の重なり積分を利用して個々のモードにおけるパワー係数を計算し、かつ、ベクトルモードスペクトルを決定するように構成される。ベクトルモード分解は、遠隔対象１０６に対応するベクトルモードスペクトルの完全な測定値を提供する。
【００３７】
図６は、偏光測定結果で得られる、完全に放射状に偏光したビームに対するベクトルモードスペクトル１３６を示したものである。
【００３８】
決定されたベクトルモードスペクトル１３６に基づいて、システム１００は、空間的偏光不均質性光ビームの偏光状態の変化を測定するように構成される。例えば、一実施形態では、光ビームのベクトルモードスペクトルは、光ビームが通過するｑプレート１１４の特定の特性などに基づいて事前に決定され得る。ｑプレート１１４を通過し、しかしながら、未だ遠隔対象に接触していない光ビームのベクトルモードスペクトルも、光ビーム生成ユニット１０２のパラメータを変更する偏光測定レシーバで、又は、当分野で知られている他の手段で決定され得る。ｑプレート１１５を通過した光ビームのベクトルモードスペクトルは、メモリ１３２に記憶され得る。
【００３９】
偏光測定レシーバ１１６は、出力光ビーム１０７の空間的に不均一な電界の計算された測定値と、ｑプレートを通過した（しかしながら、未だ遠隔対象１０６に接触していない）光ビームのベクトルモードスペクトルとの相違を決定し、また、その相違が、遠隔対象１０６の構造的な縁及び隅などの遠隔対象１０６の特徴を示すように構成される。それにより、システム１００による遠隔対象１０６の特徴の実時間検出が得られる。
【００４０】
空間的偏光不均質性光ビームの空間的に不均質な偏光状態の検出は、とりわけ、ベクトルモードスペクトルの決定に関して例示的に説明されているが、空間的偏光不均質性光ビームの空間的に不均質な偏光状態、及び偏光状態の変化は、光ビームの他の特性又は特徴を測定することで、又は当分野で知られている他の手段で決定され得る。
【００４１】
図７に示されているように、本発明は、既に説明した遠隔対象を感知するための方法をも対象としている。方法は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せに基づいて実施され得る。
【００４２】
図７を参照すると、本原理による、遠隔対象を感知するための方法１５０が例示的に示されている。ブロック１６０で、空間的偏光不均質性光ビームが生成され、かつ、遠隔対象上に導かれる。
【００４３】
図８に示されているように、空間的偏光不均質性光ビームの生成は、空間的偏光均質性光ビームを生成するステップ１６２を含み得る。空間的偏光均質性光ビームは、次に、光ファイバを介して導かれる１６４。光ビームは、次に、該光ビームを平行化するレンズで受け取られ得る１６６。平行化された光ビームは、次に、該光ビームを空間的偏光不均質性光に変換するｑプレートで受け取られ得る１６８。
【００４４】
次に、空間的偏光不均質性光ビームが遠隔対象と相互作用し、本発明のシステム１００に関連して詳細に説明したように偏光測定レシーバで出力光ビームを受光する１７０。図９に示されているように、偏光測定レシーバで出力光ビームを受光するステップは、遠隔対象からの出力光ビームを偏光子で受け取るステップ１７２を含み得る。偏光子からの光ビームは、次に、４分の１波長板で受け取られ得る１７４。光ビームは、次に、結像光学系を通過し得る１７６。結像光学系で受光された後、光ビームを、電荷結合デバイスカメラ上に結像する１７８。
【００４５】
次に、出力光ビームの全電界を再構築したものを得るために、出力光ビームを測定する１８０。システム１００に関連して詳細に説明したように、これは、ストークス偏光計で、又は当分野で知られている他の手段で達成され得る。
【００４６】
ブロック１９０で、出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化を決定する。例えば、出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の変化は、ベクトルモードスペクトルを決定するために個々のモードにおけるベクトルモードパワー係数を測定すること、及び、測定されたベクトルモードスペクトルを、ｑプレートを通過した後の光ビームのベクトルモードスペクトルと比較すること、に基づいて決定され得る。一実施形態では、方程式７の重なり積分を利用して、計算されたパワー係数が決定される。出力光ビームの空間的に不均質な偏光状態の決定された変化に基づいて、遠隔対象に関する特徴が検出される。
【００４７】
上記構成及びステップは、本原理の一実施形態にしたがって例示的に図示されているが、本原理にしたがって、他の種類の構成及びステップも使用され得ることが企図されている。様々な構成要素は、個別の構成要素として例示的に記載されているが、これらの構成要素は、様々な統合されたハードウェア構成又はソフトウェア構成で形成され得る。
【００４８】
以上の説明は、あらゆる点において、限定するものではなく例示的及び典型的なものとして理解すべきであり、本明細書において開示されている本発明の範囲は、詳細な説明から決定されてはならず、そうではなく、特許法で許容されるすべての幅に応じて解釈される特許請求の範囲から決定されなければならない。本明細書において示され、かつ、説明された実施形態は、本発明の原理についての単なる例示的なものにすぎないこと、また、当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、様々な修正を加えることができることを理解されたい。当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、様々な他の特徴組合せを実現することが可能である。以上、本発明の態様について、特許法で要求される詳細及び特異性と共に説明したが、特許請求され、特許証で保護されることが望ましいものは、添付の特許請求の範囲に説明されている。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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