ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ С НЕЖЕСТКОЙ ВЗАИМОСВЯЗЬЮ, ПЕРЕКРЫВАНИЕМ И БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СТРУКТУР ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ И ОХАРАКТЕРИЗОВАНИЯ СОДЕРЖИМОГО ФОРМЫ

1. Устройство для обработки оптического изображения с целью обособления содержимого формы и охарактеризования этого оптического изображения, содержащее:
источник когерентного, монохроматического света, выполненный с возможностью распространения луча поляризованного в плоскости, когерентного, монохроматического света по некоторому пути;
первую оптическую подсистему, содержащую: фокусирующую линзу, размещенную на пути луча и выполненную такой формы, чтобы фокусировать луч в фокальную точку, расположенную в фокальной плоскости, устройство ввода изображения, размещенное между фокусирующей линзой и фокальной точкой, причем устройство ввода изображения выполнено с возможностью модулирования луча света с изменениями фазы, имеющими пространственное распределение, что приводит к получению подвергнутого дифракции света изображения в луче, и пространственный фильтр, размещенный в том месте луча, где для изображения присутствует структура, полученная в результате преобразования Фурье; и
вторую оптическую подсистему, перекрывающую первую оптическую подсистему на пути луча и содержащую: проекционную линзу, фокальные точки которой расположены на соответствующих фокусных расстояниях с противоположных сторон от этой линзы, и детектор, причем вторая оптическая подсистема оптически взаимосвязана с первой оптической подсистемой с использованием упомянутой проекционной линзы, обе фокальные точки которой расположены на пути луча между устройством ввода изображения и детектором, а также с использованием пространственного фильтра, имеющего оптическое расположение между устройством ввода изображения и проекционной линзой.
2. Устройство по п.1, в котором устройство ввода изображения размещено в любом месте между упомянутыми фокусирующей линзой и фокальной точкой, где луч освещает все изображение в целом.
3. Устройство по п.2, в котором проекционная линза размещена в любом месте между упомянутыми пространственным фильтром и детектором, где она масштабирует изображение, полученное от устройства ввода изображения, до размера, требуемого на детекторе.
4. Устройство по п.2, в котором устройство ввода изображения включает в себя пикселированный пространственный модулятор света, создающий изображение, который модулирует фазу света в луче на попиксельной основе, чтобы повернуть плоскость поляризации и подвергнуть свет дифракции таким образом, чтобы в луч записалось изображение.
5. Устройство по п.4, включающее в себя поляризатор/анализатор, размещенный между пространственным модулятором света, создающим изображение, и пространственным фильтром, чтобы разделять пиксели света, поляризованного в разных плоскостях, для пропускания света, содержащего изображение, в направлении детектора, и удалять из луча свет, не являющийся частью изображения.
6. Устройство по п.5, в котором пространственный модулятор света, создающий изображение, является отражающим пространственным модулятором света, записывающим изображение в луч при помощи жидкокристаллического материала, расположенного рядом с плоскостью отражения, отражающей луч света, и в котором отражающий пространственный модулятор света, ориентирован таким образом, чтобы угол падения упомянутого луча на плоскость отражения в пространственном модуляторе света, создающем изображение, превышал ноль градусов.
7. Устройство по п.6, в котором угол падения луча на плоскость отражения в пространственном модуляторе света, создающем изображение, является достаточно большим, чтобы любой свет в луче, отраженном поляризатором/анализатором обратно в пространственный модулятор света, отражался в этом модуляторе упомянутой плоскостью отражения.
8. Устройство по п.7, в котором пространственный фильтр содержит фильтрующий пространственный модулятор света, содержащий плоскость фильтрации, ориентированную оптически параллельно создающему изображение пространственному модулятору света, где для изображения выполняют преобразование Фурье.
9. Устройство по п.8, в котором детектор имеет плоскость обнаружения, оптически параллельную плоскости создания изображения.
10. Устройство по п.8, в котором пространственный фильтр выполнен с возможностью пространственного выбора света в вытянутых в радиальном направлении секторах, где для изображения происходит преобразование Фурье с целью его проецирования на детектор.
11. Устройство по п.10, в котором детектор содержит матрицу из датчиков, а проекционная линза выполнена такой формы и таким образом размещена между фильтрующим пространственным модулятором света и детектором в том месте, где выполняют масштабирование изображения, фильтрованного при помощи фильтрующего пространственного модулятора света, чтобы это соответствовало размерам датчиков и/или групп датчиков в детекторе.
12. Устройство по 10, в котором:
при помощи фильтрующего пространственного модулятора света выполняют пространственную фильтрацию преобразования Фурье, выполненного для изображения, путем активации жидкокристаллического материала на выбранных участках плоскости фильтрации, чтобы повернуть плоскость поляризации света в выбранных частях луча; и
поляризатор/анализатор размещен в луче между фильтрующим пространственным модулятором света и детектором, чтобы препятствовать достижению этого детектора теми частями луча света, которые не выбраны.
13. Устройство по п.2, в котором лучу придают расходящуюся форму перед фокусирующей линзой, чтобы осветить все изображение в целом.
14. Способ обработки оптического изображения с целью обособления содержимого формы и охарактеризования этого оптического изображения, содержащий этапы, на которых:
реализуют распространение луча когерентного, монохроматического света по пути луча через фокусирующую линзу, размещенную на этом пути луча для фокусировки луча в фокальную точку на фокальной плоскости;
освещают изображение объекта в луче между фокусирующей линзой и фокальной точкой таким образом, чтобы выполнить пространственную модуляцию луча света путем наложения пространственно распределенных фазовых изменений, что приводит к получению подвергнутого дифракции света изображения объекта в луче, в результате чего для изображения объекта возникает преобразование Фурье в фокальной плоскости фокусирующей линзы;
выполняют пространственную фильтрацию луча в том месте, где существует структура преобразования Фурье для изображения объекта; и
проецируют изображение объекта в пространственно фильтрованном луче на детектор с использованием проекционной линзы, которая размещена таким образом, чтобы ее фокальные точки находились между изображением объекта и детектором.
15. Способ по п.14, включающий в себя запись изображения объекта в луч в плоскости создания изображения с использованием пикселированного пространственного модулятора света, который модулирует фазу света в луче на попиксельной основе, чтобы повернуть плоскость поляризации и подвергнуть свет дифракции, как это необходимо для изображения объекта.
16. Способ по п.15, включающий в себя пропускание луча, содержащего изображение объекта, через поляризатор/анализатор для разделения пикселей света, поляризованного в разных плоскостях, чтобы блокировать нежелательный свет и пропускать свет, содержащий изображение объекта.
17. Способ по п.16, включающий в себя размещение плоской отражающей поверхности в плоскости создания изображения или рядом с ней и ориентирование плоскости создания изображения и плоской отражающей поверхности таким образом, чтобы угол падения луча на плоскость создания изображения и плоскую отражающую поверхность был достаточен для отражения любого света, возникающего в виде обратной связи, отраженного от поляризатора/анализатора на плоскость создания изображения, чтобы он не попал на детектор.
18. Способ по п.17, включающий в себя пространственную фильтрацию луча в том месте, где возникает преобразование Фурье для изображения объекта, с использованием пространственного модулятора света, который имеет плоскость фильтрации, расположенную в луче оптически параллельно плоскости создания изображения, и который поворачивает плоскость поляризации света на выбранных участках плоскости преобразования Фурье, как выбрано для отделения от оставшейся части света в луче.
19. Способ по п.18, включающий в себя блокирование света, который не выбран для достижения детектора с использованием поляризатора/анализатора, в результате чего только выбранные части света достигают детектора для получения фильтрованного изображения на этом детекторе.
20. Способ по п.19, включающий в себя обнаружение изображения объекта, отфильтрованного при помощи фильтрующего пространственного модулятора света, на детекторной плоскости детектора, которая ориентирована оптически параллельно плоскости создания изображения, то есть физически параллельно плоскости создания изображения, либо перпендикулярно плоскости создания изображения, если луч изменен на ломаный с использованием спектрального зеркала.
21. Способ по п.15, включающий в себя размещение плоскости создания изображения в любом месте между фокусирующей линзой и ее фокальной точкой, где луч освещает все пиксели изображения объекта.
22. Способ по п.21, включающий в себя изменение луча на расходящийся перед тем, как он достигнет фокусирующей линзы, чтобы полностью осветить все пиксели изображения объекта.