JP2009544036A - 受信電磁放射線から物体の3次元情報を抽出するシステム、装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
rn=√nfλ
によって記述される半径rで遷移(すなわち、暗から明、または、明から暗)することがあり、式中、nは整数であり、λは当てられた光の波長であり、fはFZPの焦点距離である。
さらに、マスクH(u,v)の全体的な変換関数は、
Claims (61)
- 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線を回折させ、回折された電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記回折された電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 前記電磁放射線が光を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射装置が唯一の放射線伝搬軸を含み、前記放射線伝搬軸だけに沿って一方向だけに電磁放射線を伝搬するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体が、同じ直線に沿って配置された対称軸をそれぞれに有している複数個の電磁放射要素を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体が、同じ直線に沿って配置された幾何中心をそれぞれに有している複数個の電磁放射要素を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記物体から受けた前記電磁放射線、および、前記電磁放射組立体によって回折された前記電磁放射線が同じ放射線伝搬軸を有している、請求項1に記載の装置。
- 前記物体から受けた前記電磁放射線が非コヒーレント光を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記物体から受けた前記電磁放射線が前記物体によって生成される、請求項1に記載の装置。
- 前記物体の前記ホログラムを生成するため、前記物体から受けた電磁放射線が前記物体から受けていない電磁放射線と干渉しない、請求項1に記載の装置。
- 前記物体および前記装置が前記像の捕捉中に静止しているように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁装置の各部分が前記像の捕捉中に静止しているように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記物体または前記装置の少なくとも一方が前記像の捕捉中に動いているように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記ホログラムが1個の捕捉された像から生成される、請求項1に記載の装置。
- 前記ホログラムが複数個の捕捉された像から生成される、請求項1に記載の装置。
- 前記ホログラムがフレネルホログラムを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記ホログラムが像ホログラムを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記回折された電磁放射線の位相および強度が前記受信電磁放射線とフレネルゾーンプレートとのコンボリューションによって記述される、請求項1に記載の装置。
- 前記ホログラムが前記物体の幾何情報を含み、前記幾何情報が、前記物体の電磁放射線放射面毎に、(i)前記物体の前記電磁放射線放射面と前記電磁放射組立体との間のレンジ距離と、(ii)前記物体の前記電磁放射線放射面の水平オフセット距離と、(iii)前記物体の前記電磁放射線放射面の垂直オフセット距離とを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体が、前記受信電磁放射線と、第1のシフトされた同心リングパターンを含む第1の変換パターン、第2のシフトされた同心リングパターンを含む第2の変換パターン、および、第3のシフトされた同心リングパターンを含む第3の変換パターンの線形和を含む複素透過関数とのコンボリューションを含む前記電磁放射線を透過させるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のシフトされた同心リングパターン、前記第2のシフトされた同心リングパターン、および、前記第3のシフトされた同心リングパターンのうちの1つずつが、前記電磁放射組立体の同一平面内で相互に離れてシフトされている、請求項19に記載の装置。
- 前記第1のシフトされた同心リングパターン、前記第2のシフトされた同心リングパターン、および、前記第3のシフトされた同心リングパターンのうちの1つずつが、フレネルゾーンパターンまたはフレネルゾーンパターンの一部分を含む、請求項19に記載の装置。
- 前記フレネルゾーンパターンの前記一部分が、1個以上のリングが除去され、1個以上の付加的なリングが追加され、1個以上のリングが可変幅を有し、または、1個以上のリングの一部分が除去されているフレネルゾーンパターンを含む、請求項21に記載の装置。
- 前記第1、第2および第3のシフトされた同心リングパターンの1つずつにおいて前記フレネルゾーンパターン、または、前記フレネルゾーンパターンの前記一部分の位相が異なる、請求項21に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体の所定の厚さおよび吸収係数または反射率係数が前記回折された光の位相および強度を制御するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体は、電磁放射線が通過する材料の厚さを変えることにより、前記透過した電磁放射線の位相または強度の少なくとも一方を制御するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体は、
前記物体から前記受信電磁放射線を受け、第1の変換電磁放射線を透過させるように構成されている第1の電磁放射組立体と、
前記第1の電磁放射組立体から前記第1の変換電磁放射線を受け、複素透過関数に応じて複合マスク電磁放射線を透過させるように構成されている複合マスク組立体と、
前記マスク組立体から前記複合マスク電磁放射線を受け、前記回折された電磁放射線として第2の変換電磁放射線を透過させるように構成されている第2の電磁放射組立体と、
をさらに備える、請求項1に記載の装置。 - 前記複合マスク組立体は、
経時的に前記電磁放射組立体の前記複素透過関数を変えるように構成され、
第1の時点に第1のフレネルゾーンパターンのフーリエ変換に基づき、第2の時点に第2のフレネルゾーンパターンのフーリエ変換に基づき、第3の時点に第3のフレネルゾーンパターンのフーリエ変換に基づくように前記複素透過関数を変えるように構成されているマスクコントローラをさらに備える、
請求項26に記載の装置。 - 前記像捕捉組立体は、
前記第1の時点に第1の部分像、前記第2の時点に第2の部分像、および、前記第3の時点に第3の部分像を捕捉するように構成されているタイミングコントローラと、
前記第1の時点に捕捉された前記第1の部分像、前記第2の時点に捕捉された前記第2の部分像、および、前記第3の時点に捕捉された前記第3の部分像の和として前記ホログラムを生成するように構成されている加算ユニットと、
をさらに備える、請求項27に記載の装置。 - 前記物体から受けた前記電磁放射線を、異なる周波数レンジを各々含む3個の物体電磁放射線部分に分離するように構成された電磁放射線分離組立体をさらに備え、
前記第1の電磁放射組立体は、前記3個の物体電磁放射線部分のうちの1個をそれぞれが受け、前記第1の変換電磁放射線の第1の部分、第2の部分および第3の部分をそれぞれが透過するように構成されている3個の第1の電磁放射線部分組立体を含み、
前記マスク組立体は、それぞれが前記第1の変換電磁放射線のうちの前記第1の部分、前記第2の部分および前記第3の部分を受け、第1の複合マスク変換電磁放射線、第2の複合マスク変換電磁放射線、および、第3の複合マスク変換電磁放射線をそれぞれが透過するように構成されている第1のマスク部分組立体、第2のマスク部分組立体および第3のマスク部分組立体を含み、
前記第2の電磁放射組立体は、それぞれが第1の複合マスク変換電磁放射線、第2の複合マスク変換電磁放射線および第3の複合マスク変換電磁放射線を受け、透過電磁放射線のうちの第1の部分、第2の部分および第3の部分をそれぞれが透過するように構成されている3個の第2の電磁放射線部分組立体を含む、
請求項1に記載の装置。 - 前記第1のマスク部分組立体が第1のフレネルゾーンパターンのフーリエ変換に基づいて前記第1の複合マスク変換電磁放射線を透過させるように構成され、前記第2のマスク部分組立体が第2のフレネルゾーンパターンのフーリエ変換に基づいて前記第2の複合マスク変換電磁放射線を透過させるように構成され、前記第3のマスク部分組立体が第3のフレネルゾーンパターンのフーリエ変換に基づいて第3の複合マスク変換電磁放射線を透過させるように構成されている、請求項29に記載の装置。
- 前記像捕捉組立体がCCD、CMOS感光装置、別の電子カメラ、感光乳剤、または、別の感光装置のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体が、i)1個の回折電磁放射要素およびii)1個の収束レンズまたはミラーにより構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体が、i)1個の回折電磁放射要素およびii)2個の収束レンズまたは2個のミラーにより構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記物体と前記電磁放射組立体との間に配置され、前記受信電磁放射線が前記電磁放射組立体で受けられる前に、前記物体からの前記電磁放射線を視準、集光、反転、または、修正するように構成されている対物組立体をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記対物組立体が、対物レンズ、ズームレンズ、マクロレンズ、顕微鏡、望遠鏡、プリズム、フィルタ、モノクロフィルタ、ダイクロイックフィルタ、複合対物レンズ、広角レンズ、カメラ、ピンホール、光スリット、または、ミラーのうちの少なくとも1つを含む、請求項34に記載の装置。
- 前記電磁放射装置が、2枚のレンズがコヒーレント光によって照明されるときに、軸外フレネルゾーンパターンを生成するように構成されている回折電磁放射要素または2枚のレンズを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記2枚のレンズが前記受信電磁放射線の放射線伝搬軸に垂直な同じ平面に配置され、前記2枚のレンズが異なる焦点距離を有している、請求項36に記載の装置。
- 前記2枚のレンズが前記受信電磁放射線の放射線伝搬軸に垂直な異なる平面に配置されている、請求項36に記載の装置。
- 前記電磁放射線が、X線放射線、マイクロ波放射線、赤外光、無線周波数信号、または、紫外光のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記電磁放射組立体および前記像捕捉組立体が反射型電磁放射要素を含まない、請求項1に記載の装置。
- 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
電磁放射線受信方向に放射線軸に沿って前記物体から受信電磁放射線を受け、前記電磁放射線受信方向に前記放射線軸に沿って透過電磁放射線を透過させ、前記透過電磁放射線の第1の部分を前記透過電磁放射線透過電磁放射線の第2の部分と干渉させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記電磁放射線受信方向に光軸に沿って透過した前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備え、
前記放射線軸が直線である、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線に基づいて、前記物体の前記ホログラムを含む透過電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線に基づいて透過電磁放射線を透過させ、前記透過電磁放射線の第1の部分を前記透過電磁放射線の第2の部分と干渉させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の少なくとも第1の部分と第2の部分の干渉によって生成された前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている不透明像捕捉組立体と、
を備え、
前記電磁放射組立体の中心および前記像捕捉組立体の中心が同じ直線に沿って配置されている、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
1個の回折電磁放射要素で構成され、前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線に基づいて透過電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線の強度分布を表現する関数と同心リング関数とのコンボリューションを含む前記受信電磁放射線の変換を実行し、前記変換された受信電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、i)受信電磁放射線の強度分布と、ii)光学組立体の中心と前記光学組立体の外部エッジとの間で評価されたときに正の勾配の領域および負の勾配の領域を有する関数とのコンボリューションを含む前記受信電磁放射線の変換を実行し、前記変換された受信電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過された電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
i)前記物体から受けた受信電磁放射線とii)光学組立体の中心と前記光学組立体のエッジとの間に複数個の変曲点を有する曲線とのコンボリューションを行い、前記コンボリューションされた電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記コンボリューションされた電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、i)前記受信電磁放射線の強度分布とii)各々が同心リングパターンを含む3個の部分変換関数の線形結合である変換関数とのコンボリューションを含む前記受信電磁放射線の変換を実行し、前記変換された受信電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過された電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 化学発光物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信化学発光放射線を受け、前記物体の前記ホログラムを含む透過電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
ソース電磁放射線を散乱する前記物体によって散乱された散乱電磁放射線を受け、前記受けた散乱電磁放射線に基づいて、前記物体によって散乱されていないソース電磁放射線から独立している透過電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受けた電磁放射線を回折させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記回折された電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体に複数個の電磁放射線信号を照射するように構成されている複数個の電磁放射線源と、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記物体によって散乱された複数個のソース電磁放射線信号の一部分を含む前記受信電磁放射線を変換するように構成されている電磁放射組立体と、
前記変換された電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 蛍光物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信蛍光放射線を受信し、前記受信蛍光放射線に基づいて透過電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 黒体放射線放射物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信黒体電磁放射線を受け、前記物体からの前記受信黒体電磁放射線に基づいて透過電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記物体からの前記受信電磁放射線だけに基づいて透過電磁放射線を透過させ、前記透過電磁放射線の第1の部分を前記透過電磁放射線の第2の部分と干渉させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記透過電磁放射線の少なくとも前記第1の部分と前記第2の部分との干渉によって生成された縞パターンを捕捉し、前記縞パターンから前記物体の前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている電磁放射装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線を回折させ、前記物体の前記ホログラムを含む回折電磁放射線を透過させるように構成されている、電磁放射装置。 - シーンのホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記シーンから受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線を回折させ、回折電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記回折電磁放射線の像を捕捉し、前記捕捉された像から前記シーンの前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線を変換し、縞パターンを含む前記変換された電磁放射線を透過させるように構成されている電磁放射組立体と、
前記縞パターンの像を捕捉し、前記捕捉された縞パターンから前記シーンの前記ホログラムを生成するように構成されている像捕捉組立体と、
を備える、装置。 - 物体のホログラムを生成するように構成されている装置であって、
前記物体から受信電磁放射線を受け、前記受信電磁放射線を変換するように構成されている電磁放射組立体と、
前記物体の前記ホログラムを含む前記変換された電磁放射線を捕捉するように構成されている像捕捉組立体とを備え、
前記ホログラムは、前記受信電磁放射線同士の干渉によって生成された縞パターンを含み、前記受信電磁放射線と他の電磁放射線との干渉によって生成された縞パターンを含まない、装置。 - 物体のホログラムを生成する方法であって、
前記物体から受信電磁放射線を受けるステップと、
前記受信電磁放射線に基づいて回折電磁放射線を透過させるステップと、
前記回折電磁放射線の像を捕捉するステップと、
前記捕捉された像から前記物体の前記ホログラムを生成するステップと、
を備える、方法。 - 前記受信電磁放射線がコヒーレント光を含まない、請求項1に記載の装置。
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