KR20040096528A

KR20040096528A - 형상 콘텐츠에 의한 화상의 방사상 및 각도상 또는 회전상분석 및 매칭 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040096528A
Application number: KR10-2004-7011091A
Authority: KR
Inventors: 릭 크릴
Original assignee: 룩 다이나믹스 인코포레이티드
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-11-16
Also published as: EP1468326A2; JP5244283B2; US7302100B2; CA2473500A1; JP2006506604A; US20070076280A1; CA2473500C; AU2003207576B2; RU2300144C2; CN100354879C; WO2003062907A2; RU2004125168A; KR100971808B1; US20020122595A1; WO2003062907A3; CN1643539A; IL163016A

Abstract

세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)는 중심축(40)에 대한 다양한 각도상 배향으로 배치된 복수의 방사상 연장 활성 광 변조기 섹터(500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)를 포함하는 활성 광 영역(54)을 갖는다. 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)는 화상으로부터 푸리에 변환 광 패턴(32)을 분리하는 데에 이용되어 매치와 근접 매치를 위해 기록, 저장, 검색, 탐색 및 다른 화상과의 비교를 위해 화상을 형상으로 특징화한다. 화상은 새로운 형상 콘텐츠를 추가하지 않고 또한 매치 뿐만 아니라 근접 매치도 식별하기 위해 다른 화상 형상 특징과의 등급별 비교를 위해 상기 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 출력을 증가시키도록 고스트화될 수 있다.

Description

형상 콘텐츠에 의한 화상의 방사상 및 각도상 또는 회전상 분석 및 매칭 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RADIAL AND ANGULAR OR ROTATIONAL ANALYSIS OF IMAGES FOR SHAPE CONTENT AND MATCHING}

<관련 특허 출원>

본 특허 출원은 미국 특허청에 1999년 6월 4일자 출원된 출원 제09/326,362호의 일부 계속 출원(CIP)인, 미국 특허청에 2000년 3월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/536,426호의 CIP 출원이다.

광 빔중에서 공간적으로 분산된 부분으로부터 유용한 정보를 유도할 수 있는 경우가 있다. 특히, 화상이 광 빔에 의해 전달 또는 전파되고 있을 때, 그 화상을 전달하고 있는 빔의 단면의 특정 부분에서와 같이 그 화상의 특정 부분으로부터 정보를 수집 및 이용하거나 분석하는 것이 유용할 수 있다.

예를 들어, 본원에서 참조되고 있으며 본 출원인의 동시 계류 중인 미국 특허출원 제09/536,426호에서는, 화상의 푸리에 변환의 방사상으로 배향된 좁은 부분을 캡쳐 및 검출하여, 저장, 탐색, 및 검색을 위해 그 화상을 형상에 의해 특징화하고 인코딩하는데 이용한다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 화상의 푸리에 변환의 이런 방사상 배향된 각도상이나 회전상 이격된 부분은 광 빔이 푸리에 변환 렌즈를 관통하고 여러 각도상 배향, 즉 회전 각도에서 슬릿을 관통하는 광을 검출한 후에 화상을 전달하는 광 빔의 푸리에 변환 면에 방사상 배향된 슬릿을 갖는 회전하는 불투명한 마스크나 휠을 위치 결정함으로써 순차적으로 캡쳐된다. 각 각도상 배향에서 검출된 광 에너지는 광 에너지가 검출될 때 회전 마스크의 슬릿과 동일한 각도상 배향에 일반적으로 선형으로 정렬된 화상 콘텐츠 부분의 특징이 된다.

회전하는 방사상 배향된 슬릿을 갖는 이 시스템은 화상의 형상 콘텐츠에 의해 화상을 특징화 및 인코딩하는 작업을 매우 잘 효율적으로 실행한다. 그러나, 이는 여전히 몇 가지 문제점을 갖고 있다. 예를 들어, 회전하는 슬릿의 각각의 각도 배향에서의 화상의 공간 주파수의 해상도는 이 시스템의 일부 어플리케이션이나 용도에서 필요로 하는 만큼 양호하지가 않다. 또한, 모든 기계 장치와 같이, 관련 드라이브 기구를 갖는 회전 마스크나 휠은 크기와 중량의 조건은 말할 것도 없고, 안정성 및 내구성이라는 문제를 갖고 있다.

본 발명은 일반적으로 공간 광 변조기에 관한 것으로, 특히 화상의 형상 콘텐츠를 특징화, 탐색, 매칭 또는 식별하는 등에 이용하기 위해, 푸리에 변환 광 패턴을 포함하는 광 빔의 방사상 및 각도상 분석용으로 방사상 배향된 활성 광 변조 섹터를 갖는 공간 광 변조기에 관한 것이다.

명세서의 일부를 이루어 합체되는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고자 하는 것이다.

도 1은 광 빔이 장치의 활성 광 영역의 광 변조 성분 상에 포커스되어 있는 것으로 도시된 본 발명에 따른 세그먼트된 공간 광 변조 장치의 등각도.

도 2는 중심축에 대해 여러 각도상 배향으로 방사상 연장되게 배향된 세그먼트화 변조기 섹터의 형상인 본 발명의 세그먼트화 방사상 공간 광 변조기의 활성광 영역의 바람직한 광 변조 성분의 정면도.

도 3은 세그먼트화 방사상 공간 광 변조기 장치의 활성 광 변조 성분의 일 섹터의 확대 정면도.

도 4는 도 3의 단면선 4-4를 따라 취한 본 발명의 세그먼트화 방사상 공간 광 변조기의 활성 광 섹터의 일부의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 세그먼트화 방사상 광 분석 장치가 그 구조 및 기능적 능력을 예시화하기 위해 형상 콘텐츠로 광 화상을 특징화 및 인코딩하기 위한 어플리케이션으로 설명되고 있는 광 화상 특징화기의 개략도.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 세그먼트화 방사상 공간 광 변조 장치의 광 변조 성분의 수직 배향 섹터의 외부 세그먼트의 이용을 설명하기 위해 세그먼트화 방사상 공간 광 변조 장치의 활성 광 변조 성분의 정면도, 및 특징화된 화상 및 이 화상의 수직 배향된 형상 콘텐츠 중 약간의 특징을 이루는 최종 검출 가능한 광 패턴의 개략도.

도 7a 내지 도 7c는 도 6a 내지 도 6c와 유사한 개략 정면도로서, 수직 섹터의 근접 내부 세그먼트의 용도를 설명하는 도면.

도 8a 및 도 8b는 도 6a 내지 도 6c와 유사한 개략 정면도로서, 수직 방향에서 45도 배향된 활성 광 섹터의 근접 외부 세그먼트의 용도를 설명하는 도면.

도 9a 내지 도 9c는 도 6a 내지 도 6c와 유사한 개략 정면도로서, 수평 배향된 활성 광 섹터의 외부 세그먼트의 용도를 설명하는 도면.

도 10a 내지 도 10c는 도 6a 내지 도 6c와 유사한 개략 정면도로서, 수직 방향에서 191.25도 배향된 활성 광 섹터의 외부 세그먼트의 용도를 설명하는 도면.

도 11는 도 6a와 유사한 개략 정면도로서, 활성 광 세그먼트가 웨지 형상 대신에 장방형인 변형 실시예를 설명하는 도면.

도 12는 본 발명에 따른 형상 콘텐츠로 화상의 특징화를 위해 광 빔의 각도상 및/또는 방사상 분석을 얻기 위해 개별적으로 어드레스 가능한 센서의 화소 어레이의 광 센서 그룹을 섹터나 섹터의 세그먼트를 시뮬레이트하는 위치에서 함께 활성화할 수 있는 다른 실시예의 개략 정면도.

도 13은 도 4와 유사한 단면도로서, 변조된 광 빔이 본 발명에 따라 세그먼트화된 방사상 공간 광 변조기에 의해 반사되는 대신에 이를 통과하는 변형예를 설명하는 도면.

도 14a 내지 도 14c는 여러 화상의 형상 콘텐츠의 근접 매치의 식별을 가능하게 하도록 형상 정보 검출 능력을 증진하고 등급별 형상 콘텐츠 특징을 제공하기 위해 광 파워 전송을 개선하기 위한 선택적인 고스트 기술을 설명하는 도면.

도 15a 내지 도 15c는 약간 더 복잡한 화상에 적용되는 도 14a 내지 도 14c의 고스트 기술을 설명하는 도면.

따라서, 본 발명의 일반 목적은, 광 화상의 부분으로부터 광 정보를 캡쳐하여 기록하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 특징적인 목적은, 이러한 화상의 형상 콘텐츠에 대해 화상의푸리에 변환 광 패턴의 공간 분석을 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징적인 목적은, 화상의 저장, 탐색, 비교, 매칭 또는 식별을 위해, 형상 콘텐츠에 의해 화상을 특징화 및 인코딩하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 목적 및 다른 목적, 장점 및 새로운 특징은 후속의 발명의 상세한 설명에 부분적으로 개시되어 있을 것이고, 후속의 상세한 설명을 고찰함으로써 당업자에게 명백하게 되거나 본 발명의 실시에 의해 지득될 수 있을 것이다. 이들 목적 및 장점은 첨부한 청구의 범위에서 특히 지적된 수단 및 이들의 조합으로 실현 및 성취될 수 있다.

상술한 목적을 더 성취하기 위해, 본 발명의 장치는 축에 관련하여 여러 각도상 배향으로 방사상 연장된 복수의 어드레스 가능한 활성 광 소자를 갖는 공간 광 변조기를 포함한다. 활성 광 소자는 광 빔이 포커스될 수 있는 활성 광 영역의 이산 섹터에 입사되는 광 빔의 부분을 변조하도록 형상화되는 것이 바람직하다. 따라서, 이산 섹터의 형상, 즉 필수적으로 웨지 형상인 활성 광 변조기가 바람직하지만 다른 형상이 또한 가능하고, 특수한 경우에는 양호한 해상도를 위해 장방형이거나 화상의 굴곡 형상의 콘텐츠의 검출을 위해 굴곡형인 것이 더욱 바람직한 경우도 있다. 형상 콘텐츠의 공간 주파수의 양호한 해상도를 위해, 방사상 연장된 웨지나 장방형의 활성 광 영역은 해상도 요구에 따라서, 개별적으로나 그룹으로 활성화될 수 있는 개별적으로 어드레스 가능한 세그먼트로 이루어질 수 있다. 웨지 형상의 섹터는 잘려진 웨지 형상의 보다 작은 활성 광 소자의 세그먼트나 복합적으로이런 형상을 이루는 화소 어레이의 센서 그룹으로 이루어질 수 있다. 장방형 영역은 또한 이런 방사상 연장된 각도상 이격된 활성 광 성분이나 영역을 형성하기 위해 소형의 장방형 세그먼트 또는 합성된 그룹의 화소 어레이의 센서로 이루어질 수 있다. 화상의 형상 콘텐츠 특징화를 위해, 화상의 푸리에 변환인 광 패턴은 활성 광 영역 상에 포커스되고, 여러 각도 배향에서 푸리에 변환 광 패턴의 방사상 배치된 부분이 이런 각도상 배향으로 정렬된 화상의 형상 콘텐츠의 검출을 위해 공간 광 변조기에 의해 선택되어 분리된다. 이러한 각 부분으로부터 검출된 광의 강도는 그 형상 콘텐츠의 특징이 되어 유사하게 분석된 다른 화상의 형상 콘텐츠와 비교되도록 기록, 저장 또는 이용되어, 이런 형상 콘텐츠로 화상의 매치(match)나 근접 매치(near match)를 구하고 식별한다. 화상에 대한 여러 방사상 및 각도상 관계에서 및 여러 광 강도에서 고스트 화상을 부가하는 선택적인 화상 사전 처리에 의하면, 형상 콘텐츠의 검출 가능성을 증진시킬 수 있으며 유사한 형상 콘텐츠로 화상의 근접 매칭을 가능하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 세그먼트화 방사상 공간 광 변조기(SLM) 장치(50)는 광 빔(27(p))이 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 중심부의 활성 광 영역(54) 상에 포커스되어 있는 것으로 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)는 반드시 그럴 필요는 없지만 인쇄 회로판(도시 생략) 상에 대응하여 구성된 리셉터클(도시 생략) 내에 플러그되도록 구성된 복수의 전기적 핀(58)이 설비된 칩(56) 상에 장착되는 집적 회로(52)로 구성되는 것이 바람직하다. 이런 바람직한 실시예에서, 핀(58)은 이하 상세히 설명되는 바와 같이 활성 광 영역(54)에서 광 성분을 어드레싱하고 조작하는 것을 가능하게 하기 위해, 집적 회로(52)의 접점 패드(55)에 납땜된 복수의 와이어(59)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

집적 회로(52)의 활성 광 영역(54)의 확대 정면도를 도 2에, 하나의 변조기 섹터(500)(이하 편리하게 "섹터"로 부르기도 함)의 활성 광 세그먼트(502, 504, 506, 508)의 확대도를 도 3에 도시한다. 본질적으로, 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)는 이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 검출을 위해 중심축(40)에 대해 여러 각도 배향에서의 입사광 에너지의 방사상 배치 부분을 선택적으로 분리할 수 있다. 이 분리를 실행하는 한 방법은 활성 광 영역(54) 상에 입사되는 광 빔(27(p))의 선택된 방사상 배치 부분에서는 편광면을 회전시킬 뿐만 아니라 반사시키는 반면, 광 빔(27(p))의 다른 부분은 편광면의 회전 없이 반사만을, 또는 그 반대로 하는 것이다. 바람직한 실시예에서, 도 3의 섹터(500)의 세그먼트(502, 504, 506, 508) 등과 같은 활성 광 세그먼트 각각은 각각 전기적 도전성 트레이스(503, 505, 507, 509)을 통해 개별적으로 어드레스 가능하지만, 본 발명은, 또한 공간 주파수 해상도가 낮음에도 불구하고 오직 하나의 활성 광 변조기를 포함하는 섹터(500)에 의해서, 또는 개별 세그먼트들중 하나 이상을 동시에 활성화시킴으로써, 구현될 수도 있다.

입사 광 빔(27(p))의 일부의 선택 및 분리를 활성 광 세그먼트(506, 508)의 부분 단면도인 도 4에서 설명하고 있다. 세그먼트(508)가 트레이스(509) 상에서 전압 V+로 활성화될 때, 예를 들어 p 편광, 즉 p 면에서 편광된 것으로 나타낸 입사광 빔(27(p))은 세그먼트(508)에 의해 반사되어 이로부터 s 편광된 광(27(s)), 즉 s 면에서 편광된 광으로서 나오게 되거나 또는 그 반대가 되는 반면, 비활성화 세그먼트(506)는 입사광(27(p))을 반사하기는 하지만 이의 편광면을 회전시키지는 않는다. 도 4에서, 활성 세그먼트(508)에 의해 반사된 광은 s 면 편광을 나타내도록 61(s)로 나타낸 반면, 비활성 세그먼트(506)에 의해 반사된 광은 p 면 편광을 나타내도록 61(p)로 나타내었다. 활성 광 영역(54)의 모든 섹터(500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)의 모든 세그먼트 중에서 대표적인 세그먼트(506, 508)의 구조와 기능을 이하 더욱 상세히 설명한다. 이 시점에서 s 편광면이 p 편광면에 대해 직교, 즉 90°회전 관계에 있으며 이러한 광 빔(61(p))의 일부의 편광면의 회전은 이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 그 부분을 광 빔(61(p))의 나머지로부터 필터하고 분리하는 것을 가능하게 한다라고 하면 충분하다.

도 5에서 개략적으로 설명된 바와 같이, 이러한 화상의 형상 콘텐츠에 의해 화상을 특징화, 인코딩 및 저장하는 시스템(10)은 상술된 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 예시적인 일 적용예이고 본 발명의 일부를 이룬다. 이 시스템(10)에서, 임의의 n개의 화상(12, 14,..., n)은 이 화상의 형상 콘텐츠에 의해 특징화 및 인코드될 수 있으며, 각 화상에 대한 인코드된 형상 정보가 예를 들어, 후속의 탐색, 검색 및 동일한 방식으로 특징화 및 인코드된 다른 화상의 형상 콘텐츠와의 비교를 위해 데이터베이스(102)에 저장될 수 있다.

화상(12, 14,...n)은 실제적으로 어느 유형으로나, 예를 들어 사진, 필름, 도면, 그래픽, 임의 패턴, 순서 패턴(ordered pattern) 등의 어느 형태나 가능하다. 이들은 또한 디지털 포맷 또는 아날로그 포맷으로 저장 및/또는 생성될 수 있다. 이런 화상은 사람이 볼 때 몇가지 방식으로 의미 있는 콘텐츠를 가질 수 있고 또는 이들은 예를 들어 음악, 사운드, 텍스트, 소프트웨어 등의 몇가지 다른 콘텐츠의 특징을 제외하면 의미 없거나 사람에 의해 중단될 수 없다. 본질적으로, 판명가능한 형상 콘텐츠로 명시되거나 표시될 수 있는 광 에너지 강도의 광 패턴을 이 시스템(10)으로 특징화 및 인코드할 수 있다.

이하 상세히 설명하는 바와 같이, 임의의 소스(예를 들어, 인터넷, 전자 데이터 베이스, 웹 사이트, 라이브러리, 스캐너, 포토그래프, 필름 스트립, 레이더 화상, 전자 스틸 또는 이동 비디오 카메라, 또는 그외 소스)로부터 얻어질 수 있는 샘플 화상(12)을 광 화상 형상 변환기(10; characterizer)에 입력한다. 광 화상 변환기(10)에 순차적으로 입력하도록 큐(queue)된 임의수 n 개의 다른 샘플 화상(14, ..., n)이 도 5에 나타나 있다. 임의의 n 개의 이런 순차적 화상(12, 14, ..., n)의 입력은 수동으로 또는 바람직하게는 기계적 슬라이드 핸들러, 컴퓨터 화상 형성기, 필름 스트립 프로젝터, 전자적 스틸 또는 비디오 카메라 등과 같이 자동화된 방식으로 행해질 수 있다. 도 5의 컴퓨터(20)는 바람직한 실시예이지만, 화상(12, 14, ..., n)을 큐하여 화상 변환기(10)로 이동시킬 수 있는 임의의 장치나 시스템을 나타내고자 하는 것이다. 비디오 모니터(22) 상에 표시된 예시 화상(12)인 자동차는 본 발명에 따른 형상 콘텐츠를 특징화 및 인코딩하기 위한 처리 모드에 위치한 임의의 화상을 나타내고자 하는 것이지, 처리되고 있는 화상의 표시가 본 발명의 필수 특성이 아니라는 것을 이해해야 한다. 다음의 설명은 대부분에서, 편리하고 간편하게 하기 위해 제1 화상(12)만을 언급하고 있지만, 이것은 어느 화상(12, 14, ..., n)에나 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 5에서 설명한 시스템(10)의 실시예에서, 화상(12)은 E-SLM(26)으로부터 발산된 광(27)의 빔에 수직인, 즉 도 5의 시선 면에 수직인 화상면(19)에서 광 화상 변환기(10) 내로 삽입된다. 그러나, 본 발명의 설명, 도시 및 이해를 원활하게 하기 위해, 화상(12, 14, ..,n)을 또한 도 5의 시선 면, 즉 지면에서 점선으로 나타내었다. 이 동일한 규칙이 또한 설명과 이해를 위해 E-SLM(26), 푸리에 변환 광 패턴(32), 활성 광 영역(54), 분리 및 필터링된 광 패턴(60) 및 검출기 그리드(82)에 의해 생성된 화상(12')을 광 빔에 수직인 각 면으로부터 지면으로 투사하는 데에 적용된다. 본 발명에서 이들 성분 및 이들의 기능은 이하 더욱 상세히 설명된다.

상술한 바와 같이, 화상(12)은 이하 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 컴퓨터(20) 및 E-SLM(26)에 의해 광 화상 변환기(10)에 입력될 수 있다. 그러나, 화상(12)은 푸리에 변환(FT) 렌즈로 불리는 얇은 포지티브 렌즈(30)를 관통할 때 상당한 변형을 거치게 된다. 샘플 화상(12')의 푸리에 변환(FT)은 화상(12')의 광 패턴의 광 에너지를, 사람의 눈과 뇌에서 화상(12')으로 인식하는 것은 불가능할지라도 화상(12')에 특유하며 광 패턴(32)을 가로질러 공간적으로 분산된 광 에너지의 강도, 즉 크기로 특징화될 수 있는 푸리에 변환(FT) 광 패턴(32)으로 재배열한다. 광 패턴(32)의 광 에너지(34)의 복잡한 크기 분산은 화상(12')의 복잡한 광 분산의 푸리에 변환이 된다. 백광이 또한 잘 작용하기는 하지만 화상(12')은 이하 더욱 상세히 설명되는 단색광, 바람직하게는 코히어런트 광 에너지로 화상(12)을 재생성한 것이다. 푸리에 변환(FT) 광 패턴(32)의 광 에너지의 농도는 일반적으로 화상(12')의 공간 주파수, 즉 화상(12')의 특성이 얼마나 근접하는지 또는 얼마나 멀리 이격되어 변경되거나 동일하게 유지되는 지에 대응한다. 다시 말해, 공간 주파수는 광 빔(27)을 통한 광 에너지 강도가 얼마나 근접하는지 또는 얼마나 멀리 이격되어져 변경되거나 동일하게 유지되는지에 의해 명시된다. 예를 들어, 격자 무늬의 천을 갖는, 즉 다수의 작은 스퀘어(square)를 갖는 화상(도시 생략) 형태의 셔츠는 화상 측면에서 평직(plain)인 단색 셔츠(도시 생략)보다는 공간 주파수, 즉 단위 간격당 변화가 크다. 유사하게는, 자동차 화상(12')에서 범퍼와 그릴부(35)와 같은 화상의 부분이 자동차 화상(12')의 사이드 패널(36) 부분보다 공간 주파수가 높은데, 이는 범퍼와 그릴 부분(35)이 작은 간격 내에 여러 에지, 커브 및 그 외 복잡한 변화를 갖는 작은 부분들이 많은 반면, 측면 패널(36)은 넓은 간격에 걸쳐서 아주 평탄하고 균일하기 때문이다. 화상(12')의 더욱 복잡한 범퍼와 그릴부(35)와 같이 화상이 더욱 정교하고 뚜렷한 화상의 디테일로부터의 광 에너지(보다 큰 공간 주파수)는 더욱 조악하고 단순한(coarse or plain) 화상의 디테일로부터의 광 에너지(보다 작은 공간 주파수)보다 푸리에 변환된 화상의 광 중심이나 축(40)으로부터 더욱 방사상 외측으로 분산되는 경향이 있다. 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 방사상 외측으로 분산된 광 에너지(34)의 크기는, 이 광 에너지가 FT 렌즈(30)에 의해 굴절된 후에 푸리에 변환(FT) 광 패턴(32)의 면의 영역이나 대역(34)에, 즉 굴절된 광 에너지의 구조적 및 파괴적 간섭에 기인하는 광 에너지가 거의 없거나 전혀 없는 대역과 분리된 강한 광 에너지의 대역에 집중되는 것을 제외하고는 이 광 에너지가 발산되는 화상(12')의 광 패턴의 대응 부분의 광 에너지에 관련된다. 범퍼와 그릴부(35)와 같이 화상(12')의 높은 공간 주파수 부분이 밝은 경우, 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지(34)의 방사상 더 외측의 대역으로 FT 렌즈(30)에 의해 분산된, 화상(12')의 이들 높은 공간 주파수 부분으로부터의 광 에너지의 강도나 크기는 더욱 커지는데, 즉 더욱 밝아진다. 한편, 화상(12')의 광 패턴의 높은 공간 주파수 부분이 흐리면, 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지(34)의 방사상 더욱 외측의 대역으로 FT 렌즈(30)에 의해 분산된, 화상(12')의 이들 높은 공간 주파수로부터의 광 에너지의 강도나 크기는 더욱 작아지는데, 즉 그렇게 밝지 않다. 유사하게는, 측면 패널부(36)와 같이 화상(12') 중 낮은 공간 주파수 부분의 광 패턴이 밝은 경우에는, 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 광 에너지(34)의 더 적은 방사상 외측 대역으로 FT 렌즈에 의해 분산된, 화상(12')의 낮은 공간 주파수 부분의 광 패턴으로부터의 광 에너지의 강도나 크기는 더욱 커지는데, 즉 더욱 밝아진다. 그러나, 화상(12')의 낮은 공간 주파수 부분의 광 패턴이 흐린 경우, 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지(34)의 방사상 덜 외측의 대역으로 FT 렌즈(30)에 의해 분산된, 화상(12')의 이들 낮은 공간 주파수 부분의 광 패턴으로부터의 광 에너지의 강도나 크기는 더욱 작아지는데, 즉 그렇게 밝지가 않다.

요약하면, 화상(12')으로부터 발산된 광의 푸리에 변환 광 패턴(32)은 (ⅰ) 화상(12')에 특유한 것이며; (ⅱ) 중심이나 광학축(40)으로부터 방사상 분산되어, 화상(12')의 공간 주파수, 즉 디테일의 조밀도를 나타내는, 광 에너지(34) 농도의 영역이나 대역으로 이루어지고; (ⅲ) 푸리에 변환 광 패턴(32)의 각 공간 주파수 영역이나 대역에서의 광 에너지(34)의 강도나 크기는 화상(12')의 각각의 미세하거나 또는 조악한 특성으로부터 발산하는 광 에너지의 휘도나 강도에 대응하고; (ⅳ) 이런 푸리에 변환 광 패턴(32)의 영역이나 대역의 광 에너지(34)를 본 발명에 의해 강도와 이격 위치로 검출 가능하다.

본 발명의 이러한 광 화상 변환기(10)는 화상(12)으로 이루어지는 형상으로 화상(12)을 특징화하도록 설계되었기 때문에, 푸리에 변환 광 에너지 패턴(32)의 추가 공간 필터링을 여러 특정 각도상 배향에서 선형으로 정렬되어 있는 이러한 화상(12')의 미세하거나 뚜렷한 디테일이나 이의 일부로부터 방사하는 광 에너지를 검출 및 캡쳐하는 데에 이용한다. 이런 공간 필터링은 이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 많은 다른 방법으로 성취될 수 있지만, 이 기능을 위한 예시의 공간 필터링 구성은 세그먼트화 방사상 공간 광 변조기 장치(50)와 편광 빔 스플리터(70)의 조합에 포함된다. 본래, 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)는 상술한 바와 같이 푸리에 변환 광 패턴(32)의 선택된 부분의 편광 면을 p-면 편광에서 s-면 편광으로 또는 그 반대로 회전시키고, 편광 빔 스플리터(70)는 일 면에서 분리 및 편광된 이들 부분의 광 에너지를 다른 면에서 편광된 채 유지되는 푸리에 변환 광 패턴(32)의 나머지의 광 에너지로부터 분리하여 이 선택 및 분리된 부분의 광 에너지를 개별적으로 검출할 수가 있다.

선택된 활성 광 세그먼트, 예를 들어 세그먼트(502, 504, 506, 및 508)(도 3)와 선형으로 정렬된 푸리에 변환 패턴(32)의 광 에너지(34)의 일부만이 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)에 의해 반사된 광(61(s))에서 회전된 편광면을 갖는다. 빔(27(p))의 이 선택된 부분(61(s))은 선택된 세그먼트가 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 활성 광 영역(54)에 위치되어 있는 각 섹터(500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)의 각도상 배향과 선형으로 정렬된, 일직선 및 곡선의 짧은 세그먼트와 같이 화상(12')의 디테일이나 특성을 표현하는데, 즉 이로부터 발산된다. 예를 들어, 섹터(500)에서 세그먼트(502, 504, 506, 508) 중 하나 이상이 선택되어 이 세그먼트로부터 반사된 광 에너지의 편광면을 회전시키도록 활성화되면, 반사된 광 에너지(61(s))는 세그먼트(502, 504, 506, 508)가 위치된 섹터(500)의 수직 배향과 선형으로 정렬된 화상(12')의 디테일이나 특성으로부터 대부분 발산된다. 또한, 화상(12')의 높은 공간 주파수 콘텐츠, 예를 들어 근접하여 이격된 범퍼 및 그릴부(35)로부터의 광 에너지(34)가 낮은 공간 주파수 콘텐츠, 예를 들어 사이드 패널(36)으로부터의 광 에너지(34)보다 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 더욱 방사상 외측으로 분산되기 때문에, 반사된 광 빔(61(s))의 광 에너지는 섹터의 어느 세그먼트가 선택되는 지에 따라 이런 화상(12')의 한정된 범위의 공간 주파수 콘텐츠의 특징을 이루게 된다. 예를 들어, 세그먼트(502)보다 입사 빔(27(p))의 광학축(40)으로부터 방사상 더욱 외측으로 위치된 섹터(500)(도 3)의 외부 세그먼트(508)(도 3)의 활성화는 반사된 빔(61(s))의 광 에너지가 화상(12')의 수직 배향 특성, 예를 들어 범퍼와 그릴부(35)의 수직 에지의 높은 공간 주파수 콘텐츠로 특징지워지게 한다. 반대로, 섹터(500)의 내부 세그먼트(502)의 활성화는 반사된 빔(61(s))의 광 에너지가 화상(12')의 수직 배향된 특성, 예를 들어 트렁크 리드(37)의 수직 후면 에지의 낮은 공간 주파수 콘텐츠로 특징지워지게 한다. 이로써, 선택된 세그먼트의 방사상 간격에서 FT 광학 패턴(32)의 광 에너지에 대응하고 화상(12')의 콘텐츠의 특성과 라인의 유일 조합을 나타내거나 이의 특징을 이루며, 선택된 세그먼트가 위치된 섹터와 선형으로 정렬된 광 에너지 대역(62)의 필터링된 패턴(60)이 생기게 된다. 따라서, 섹터(500)의 세그먼트(502, 504, 508) 등의 각 섹터의 세그먼트는, 광학축을 중심으로 여러 각도상 배향으로 FT 광학 패턴(32)의 회전 공간 필터링을 제공할 수 있는 것 뿐만 아니라, 광학축으로부터 다른 방사상 간격으로 FT 광 패턴(32)을 스칼라 공간 필터링하는 부가의 능력을 제공한다.

물론, 광학축(40)을 중심으로 여러 각도상 배향의 여러 섹터 내의 세그먼트는 이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 여러 각도상 배향을 갖는 화상(12')의 특성이나 라인과 선형으로 정렬된다. 따라서, 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 필터링된 패턴(60)의 광 에너지 대역(62)은 여러 섹터의 활성 광 세그먼트가 선택 및 활성화됨에 따라 변경되어, 여러 각도상 배향, 복잡성 또는 미세도 및 휘도로 화상(12')의 광 패턴의 여러 특성, 디테일, 에지 또는 라인을 나타내게 된다. 그러나, 일반적으로, 광 에너지 대역(62)는 상술한 공간 필터링(54) 후에 FT 광 패턴(32)으로부터 역 푸리에 변환되면, 이 광 에너지가 발산된 원래의 화상(12')의 특성과 동일한 공간적 관련 위치에 놓이게 된다. 예를 들어, 패턴(60)의 대역(62)의 광 에너지는 화상(12')의 범퍼 및 그릴부(35)의 수직 섹터로 공간 필터링된 후에, 화상(12')의 범퍼 및 그릴부(35)로부터 원래 발산된 것이다.

필터링된 패턴(60)의 대역(62)의 공간 필터링된 광 에너지는 활성화 섹터의 여러 각도상 배향 어디에서나 광검출기(80)에 의해 검출되며 처리 및 인코딩을 위해 컴퓨터(20) 또는 다른 마이크로프로세서나 컴퓨터에 전자적으로 공급된다. 예시의 16x16 어레이(82)의 개별의 광감지성 에너지 트랜스듀서(84)를 갖는 단지 하나의 광검출기(80)가 도 5에 도시하고 있으며 본 발명의 목적에 충분하기는 하지만, 다른 검출기 구성, 예를 들어 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제09/536,426호에 기재된 두 개의 오프세트 검출기 어레이 또는 하나 이상의 더 큰 검출기 어레이를 또한 이용할 수 있다.

검출기 어레이(82)로부터 필터링된 광 패턴(60), 즉 광 에너지 강도(I) 분산에 대한 정보, 화상(12)(예를 들어, 식별 번호, 소스 로케이터 등)에 대한 정보, 세그먼트가 활성화된 섹터의 각도상 배향(R)에 대한 정보, 및 방사상 간격이나 공간 주파수에 관련한 활성화 세그먼트의 스케일(S)에 대한 정보가 입력되는 컴퓨터(20)는, 화상(12)의 형상 콘텐츠에 관련한 화상(12)의 특징화를 인코드하도록 프로그램될 수 있다. 이런 정보를 인코딩하기 위한 유용한 포맷 중 하나는 각 화소의 x, y 좌표 위치에 관련한 정보, 회전(Rotation)(즉, 세그먼트가 활성화된 섹터의 각도상 배향으로, 따라서 이 각도상 배향과 정렬된 화상(12)의 선형 특성의 각도상배향), 및 강도(Intensity)(즉, 각도상 배향 R에서 각 화소에서 검출되는 필터링된 패턴(60)으로부터 광 강도의 크기)에 관한 정보를 포함하는, 필터링된 화상(60)의 화소에 의한 것이 있다. 왜곡율(distortion factor, X) 등과 같은 탐색 가능한 플래그(flag)는 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제09/536,426호에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 또는 이하에서 더욱 상세히 설명되는 본 발명의 고스트 화상의 전처리 특성에 의해 제공될 수 있다. 이러한 각도상 배향이나 회전 R, 각 화소의 광 에너지 강도 I, 및 왜곡율 X의 조합을 간단히 "RISel"로 부른다. 스케일 (Scale)(즉, 이 각도상 배향에서의 화상(12) 콘텐츠의 공간 주파수)를 또한 필요로 한다면 이 인코딩에 포함시킬 수 있다. 스케일 팩터 S를 포함하면, 이 조합은 "RIXSel"로 부를 수 있다. 이 때 각 RIXel 또는 IRXSel은 유도된 화상(12)에 대한 일부 식별자(예를 들어, 번호, 이름 등), 화상(12)의 소스 위치(예를 들어, 인터넷 URL, 데이터 베이스 파일, 북 타이틀, 화상(12)의 오너 등), 및 포맷, 해상도, 컬러, 텍스쳐, 콘텐츠 설명, 탐색 카테고리 등과 같은 화상에 대한 원하는 다른 정보와 관련될 수 있다. 이런 컬러, 텍스쳐, 콘텐츠 설명 및/또는 탐색 카테고리와 같이 다른 정보 중 약간은 다른 데이터 베이스로부터, 사람의 입력으로부터, 또는 심지어는 컬러, 텍스쳐 등에 대해 동일한 화상(12)를 자동으로 특징화하는 다른 광 변환기 - 여기서, 광 변환기는 화상(12)을 탐색하고, 찾고 검색하거나 화상(12)을 다른 화상과 비교하는 어떠한 것이라도 상관 없음 - 로부터의 정보 입력일 수 있다.

상술한 바와 같이, 형상이 특징화되어 인코드된 각 화상(12, 14, .., n)에 대한 정보 중 일부, 모두 또는 추가 조합은 컴퓨터(20)에 의해 하나 이상의 데이터베이스에 보내질 수 있다. 각 화상(12, 14, .., n)에 대한 RIXel 또는 RIXSel 정보를 저장하기 위한 몇 예의 데이터베이스 아키텍쳐(104, 106, 108)를 도 5에 도시하고 있지만, 많은 다른 아키텍쳐와 정보의 조합을 이용할 수도 있다.

도 5에 도시한 광 화상 변환기(10)에서는, 공간 광 변조기(SLM; 26)가 레이저 다이오드 또는 가스 다이오드 등의 광원(23)으로부터 단색 광(24)의 빔으로 조명되면서, 화상(12)이 예를 들어 화상(12')에서 단색광, 바람직하게는 코히어런트 광 에너지로 재생성되어야 한다. 본 발명의 이런 특성은 또한 백광으로도 실현될 수 있지만, 최종 푸리에 변환 광 패턴 및 공간적으로 필터링된 광 패턴이 단색광에 의해서보다 더욱 흐릴 수 있다. 따라서, 이런 본 발명의 설명은 단색광, 바람직하게는 코히어런트 광에 기초하여 진행되지만, 백광이 바람직하지는 않지만 적당한 대체물인 것으로 이해되어야 한다. 공간 광 변조기(SLM; 26)는 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제09/536,426호에 설명되는 것과 같이 광적으로 어드레스 가능(0-SLM)할 수 있거나, 전기적으로 어드레스 가능(E-SLM)하며 예를 들어 도 5의 컴퓨터(20) 또는 비디오 카메라(도시 생략)로 구동될 수 있다. 당업자에게는 잘 알려진 바와 같이, 공간 광 변조기(SLM)는 빔(25)을 관통하는 공간에 기초하여 광의 편광면을 회전시키거나 부분 회전시킴으로써 광(25)의 편광 빔에 화상을 "기록"할 수 있으므로, 빔(27)으로서의 반사시, 단색광의 화상(12')을 형성하는 데에 필요한 것에 따라 편광 빔 스플리터(116)를 통해 전송되거나 이에 의해 반사된다. 광학적으로 어드레스되는 SLM(도시 생략)에서는, 화상 면이 편광 회전 재료 (보통 액정 재료)에 인접하는 반도체 재료에 입사하는 광 에너지에 의해 공간에 기초하여 어드레스되는 반면, 전기적으로 어드레스 가능한 SLM(26)에서는, 액정 편광 회전 재료가 화소-화소(pixel by pixel) 관계로 전기적으로 어드레스된다. 편광 면을 갖는 편광된 광의 화소 부분은 액정 재료를 한번 통과함에 따라 45도 회전하고, 이때 이 광은 반사되어 다시 액정으로 되돌아가고, 여기에서 다시 45도 더 회전된다. 따라서, SLM(26)에서 회전된 편광 면을 갖는 편광 빔(25)의 광의 화소는 반사되어 광 경로(27)를 따라 SLM으로부터 나오게 되고, 이것은 화상(12')을 형성하는 E-SLM(26)에 의해 부여된 광 패턴이 아니고 입사 빔(25)의 편광면으로부터 90도 회전된 편광면을 가지는 입사빔(25)의 광학축과 일치하는 광학축(40)을 갖는다. 편광면의 회전을 거치지 않은 광의 나머지 화소는 또한 반사되지만, 이들은 후술하는 바와 같이 편광면의 회전을 거친 것으로부터 분리될 수 있다. 화상(12)의 다양한 광 강도나 휘도는 편광면의 부분 회전에 의해 화상(12')에 그레이 스케일로 재생성될 수 있다.

도 5의 실시예에서, 레이저원(23)으로부터의 코히어런트 광 빔(24)은 먼저 편광기(28)를 통과하여 예를 들어, 제한하고자 하는 것이 아니지만, 25(s)로 나타낸 바와 같이 s-면과 같은 일 면에서 모든 광이 편광된 코히어런트 광(25)의 편광 빔을 형성한다. s-편광 빔(25(s))는 다음에 주로 핀홀(112) 및 렌즈(114)로 이루어진 공간 필터(110)를 통과하여 핀 홀(112) 상에 빔(25(s))를 포커스한다. 이 공간 필터(110)는 우선 빔(25(s))을 조절하여 양호한 가우시안 파면(Gaussian wavefront)을 얻고, 필요하다면 빔(25(s))의 출력을 제한하도록 제공된다. 렌즈(114a)는 이 때 광을 컬럼화(columnate)한다.

빔(25(s))은 다음에 편광 빔 스플리터(116)를 통과하고, 이 빔 스플리터는 면(118)에서 일 방향으로 편광된 광을 반사하고 직교 방향으로 편광된 광을 전송한다. 이 예에서, 편광 빔 스플리터(116)는 s-편광된 광을 반사하고 p-편광된 광을 전송하고, 전기적으로 어드레스된 공간 광 변조기(E-SLM; 16)을 향해 s-편광된 빔(25(s))을 반사하도록 배향된다. E-SLM(36) 상에 입사하는 단색광, 바람직하게는 코히어런트 광 빔(25(s))은 본 발명에 따른 분석, 특징화 및 인코딩을 위해 화상(12')의 형상 콘텐츠를 전달하는 데에 이용되는 광 에너지를 제공한다.

상술한 바와 같이, 화상(12, 14, ...,n)을 광 빔에 "기록"하는 많은 방법들이 있는데, 그 중 하나가 E-SLM(16)을 이용하는 것이다. 이 예에서, 컴퓨터(20)는 디지털화된 화상(12)의 콘텐츠를 가지므로, 컴퓨터(20)는 당업자라면 이해되는 바와 같이 E-SLM(26)의 특정 화소를 어드레싱 및 활성화하여 화상(12')을 반사된 광 빔(27(s))에 기록하는 방식으로 디지털 신호를 링크(21)를 거쳐 E-SLM(26)에 전송할 수 있다. 본래, 부분적으로 또는 완전 90도 편광면 회전을 갖는 반사된 광 에너지가 화상(12')의 광학 패턴으로 되어 있는 방식으로, 어드레스된 화소는 편광면을 입사 빔(25(s))의 s-면으로부터 반사된 빔(27(p))의 p-면으로 90도 만큼 또는 그레이 스케일에 대해서는 좀 더 작은 정도로 회전시킨다. 물론, 당업자라면 화상(12')이 또한 반대의 방법으로, 즉 편광 면이 화소가 활성화된 경우를 제외하고, 반사된 광에서 회전되는 방식으로 동작하는 E-SLM으로도 또한 형성될 수 있으며, 이 경우 컴퓨터(20)는 화상(12')을 반사된 빔(27)에 기록하기 위해 화상(12)의 네거티브에 따른 화소를 활성화하도록 프로그램되어 있다는 것이 이해될 것이다. 두방법에서, 화상(27)을 전달하는 코히어런트 광의 발산 빔(27(p))은 s-편광되는 대신에 p-편광되거나, 그 반대가 된다. 따라서, 상기 예에서는, 그 광 에너지가 화상(12')을 형성하는 광 패턴으로 분산되어 있는 단색 광 빔(27(p))이 편광 빔 스플리터(116)에 의해 FT 렌즈(30)에 반사되는 대신에 전송된다.

상술한 바와 같이, 포지티브 푸리에 변환(FT) 렌즈(30)는 광 빔(27(p))에 위치되어 화상(12')으로부터의 단색 광 에너지를 FT 렌즈(30)의 촛점면에서 발생하는 그 푸리에 변환 광 패턴(32)으로 재분산한다. 따라서, 본 발명의 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)는 도 5의 촛점 거리 F에 의해 나타낸 바와 같이, FT 렌즈(30)의 촛점면에 위치되어야 하고, FT 렌즈(30)는 또한 E-SLM(26)에서 동일한 촛점 간격 F 이격되어 위치되어 있으므로, E-SLM(26)는 또한 렌즈(30)의 촛점면 내에 있게 된다. 상술한 바와 같이, FT 렌즈(30)의 촛점면에서 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지(34)의 복잡한 크기 분산은 화상(12')의 복잡한 크기 분산의 푸리에 변환이 된다. 여러 공간 주파수 분산(34)의 광 에너지의 강도가 이들 각 공간 주파수가 발생하는 경우 화상(12')의 대응 부분의 광 에너지에 기초할 때, 푸리에 변환 광 패턴(32)은 화상(12')의 공간 주파수에 기초하여 대칭 패턴(32)으로 분산된 화상(12')으로부터의 모든 광 에너지를 갖는다.

상술한 바와 같이, 푸리에 변환 광 패턴(32)은 상측에서 하측으로 좌측에서 우측으로 대칭이므로, 푸리에 변환 광 패턴(32)의 각 반원은 그 반대의 반원과 정확히 동일한 광 에너지의 분산과 강도를 포함하게 된다. 화상(12')의 낮은 공간 주파수로부터의 광 에너지는 푸리에 변환 광 패턴(32)의 중심이나 광학축(40)을 향해 분산되는 반면, 화상(12')의 높은 공간 주파수로부터의 광 에너지는 광학축(40)으로부터 더 멀리 패턴(32)의 외부 에지를 향하여, 즉 광학축(40)으로부터 방사상 더욱 외측으로 분산되어 있다. 이들 여러 공간 주파수를 형성하도록 화상(12')에서 수직으로 분산된 화상(12')의 특성으로부터의 광 에너지는 푸리에 변환 광학 패턴(32)에서 마찬가지로 수직으로 분산된다. 동시에, 이들 여러 공간 주파수를 형성하도록 화상(12')에서 수평으로 분산된 화상(12')의 특성으로부터의 광 에너지는 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 수평으로 분산되어 있다. 따라서, 일반적으로, 광학축(40)에 관련하여 임의의 각도상 배향으로 분산된 화상(12')의 특성으로부터의 광 에너지가 또한 푸리에 변환 광 패턴(32)으로 이들 동일한 각도상 배향에 분산된다. 따라서, 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 광학축(40)에 관련하여 특정 각도상 배향에서 분산된 광 에너지만을 검출하게 되면, 이 검출은 이 특정 각도상 배향에서 선형으로 정렬된 화상(12')의 특성이나 디테일을 특징짓게 된다. 이런 각각의 각도상 배향에서의 검출된 광 에너지의 방사상 분산은 화상(12')의 이런 선형 특성이나 디테일의 복잡도나 선명도(sharpness), 즉 공간 주파수를 나타내는 반면, 이 검출된 광 에너지의 강도는 화상(12')의 이런 특성이나 디테일의 휘도를 나타낸다.

따라서, 푸리에 변환 광 패턴(32)의 모든 각도상 배향에서의 광 에너지 검출의 합성은 형상의 합성 기록, 즉 화상(12')을 이루는 선형 특성의 각도상 배향, 복잡도나 선명도 및 휘도를 형성한다. 그러나, 데이터 베이스 저장, 탐색, 검색, 비교 및 다른 화상과의 매칭을 위해 화상(12, 14, ..,n)의 형상 특성을 인코딩하기 위해와 같이, 가장 실제적인 필요에 의해서, 이 광 에너지 검출을 푸리에 변환 패턴(12')의 모든 각도상 배향에 대해 반드시 기록할 필요는 없다. 이 특정 화상(12, 14, .. n)의 데이터 베이스 저장, 탐색 및 검색을 위해 각 화상(12, 14, .. n)에 실용적으로 유일한 충분한 형상 특징을 얻기 위해는 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 각도상 배향 중 일부에 대한 광 에너지 분산 및 강도를 검출하여 기록하면 보통 충분하다. 제한하고자 하는 것이 아니고 설명의 목적으로, 11.25도 각도 증분(increment)을 이용하면 간편하고 실용적인데, 왜냐하면 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제09/536,426호에 설명된 바와 같이, 180도 회전에 16개의 11.25도 증분이 있는 것이 대부분의 목적에 충분히 특징적이며 데이터 처리 및 데이터 저장 효율을 갖기 때문이다. 그러나, 일정 증분이나 가변 증분을 포함하는 다른 개별 각도 증분을 또한 이용할 수 있다. 물론, 가변 증분은 데이터 처리, 저장 및 탐색 기능을 취급하기 위해 더 많은 컴퓨터 용량 및 더욱 복잡한 소프트웨어를 필요로 하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 도 2에 나타낸 활성화 광 섹터(500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)을 갖는, 도 1에 나타낸 세그먼트화 방사상 SLM (50)이 검출기 어레이(82) 상에서 임의의 순간 또는 시간의 증분에서의 검출을 위해 푸리에 변환 광 패턴(32)의 특정 각도 배향으로부터의 광 에너지만을 선택하는 데에 이용된다. 각도상 배향에 대해서는 제외하고는 도 2의 다른 모든 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)에 전형적인 도 3의 섹터(500)에 관련하여 상술된 바와 같이, 어느 활성 광 세그먼트, 예를 들어 수직 섹터(500)의 세그먼트(502,504, 506, 508)는 각 전기적 트레이스, 예를 들어 섹터(500)의 트레이스(503, 505, 507, 509)를 거쳐 어드레스될 수 있으므로, 검출기 어레이(82)는 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)의 어느 각도상 배향(R)에서나 및 광학축(40)으로부터 선택된 방사상 간격에서 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지 분산 및 강도(I)를 검출할 수 있다. 예를 들어, 섹터(500)는 광학축(40)에 관련하여 실질적으로 수직 배향되어 있다. 섹터(500)의 모든 활성 광 세그먼트(502, 504, 506, 508)가 동시에 선택 및 활성화되면, 실제적으로 푸리에 변환 광 패턴(32)의 수직 분산된 모든 광 에너지가 광검출기 어레이(82)(도 5)에 입사하여 이에 의해 검출된다. 그러나, 활성 광 세그먼트 중 하나, 예를 들어 외부 세그먼트(508)만이 선택되어 활성화된다면, 광학축(40)으로부터 수직으로 방사상 외측으로 가장 멀리 분산된 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지만을 광검출기 어레이(82)로 검출하게 된다. 따라서, 활성 광 세그먼트, 예를 들어 활성 광 세그먼트(502, 504, 506, 508) 중 임의의 하나, 모두 또는 그 조합이 푸리에 변환 광 패턴(32)의 광 에너지의 여러 분산을 검출 및 기록하도록 순차적으로 또는 동시에 활성화될 수 있다. 또한, 임의의 하나 또는 그 이상의 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)가 검출하기를 원하는 FT 광 패턴(32)의 디테일이나 특정 광 에너지 분산에 따라 순차적으로, 동시에 또는 다양한 조합의 형태로 선택 및 활성화될 수 있다.

활성 광 섹터, 예를 들어 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 섹터(500)의 필수적이지는 않지만 바람직한 형상은 폭이 좁고 길이가 긴 웨지이다. 이 웨지의 폭은 가용한 또는 필요한 광 에너지 및 원하는 광 해상도에 따라 다르다. 보다 넓은 섹터는 검출기(80)로 더 많은 광 에너지(34)를 보내지만, 라인의 정밀도나 화상(12')의 특성 해상도는 약간 저하하게 된다. 보다 좁은 섹터는 더욱 양호한 라인 해상도를 얻게 되지만, 이에 따라 최종 패턴 형상의 형성 복잡도가 증가하고 검출기(80)로 보내진 광 에너지가 감소하게 된다. 또한 웨지가 경제적이고 효율적인 방법으로 제한된 활성 광 영역(54) 내에 접속용 전기 트레이스를 가지고 얼마나 좁고 근접하게 만들어지는 지에 대해 실제적으로 제한이 있을 수 있다. 따라서, 이들 해상도, 검출 가능성 및 크기 조건 간의 소정의 균형이 섹터 크기를 선택하는 데에 있어서 계산된다. 또한, 특수한 적용예에서는 타원과 같은 여러 형상(도시 생략), 또는 여타 형상의 섹터가 화상(12)으로부터의 라인 이외의 형상을 캡쳐하는 데에 이용될 수 있다.

섹터의 활성 광 세그먼트의 개수, 예를 들어, 섹터(500)의 네 개의 세그먼트(502, 504, 506, 508)는 또한 유사한 제한 사항을 갖는다. 보다 작은 세그먼트는 적은 광 에너지를 검출기(80)로 보내지만 화상(12')의 형상 특성에 더 큰 해상도를 제공할 수 있는 반면, 보다 큰 세그먼트는 검출기(80)에 더 많은 에너지를 보내므로 검출이 더욱 용이하게 되지만 해상도는 저하한다. 보다 작은 해상도를 갖는 적용예 또는 조건에 대해서는, 섹터가 세그먼트로 분리될 필요까지 없으며 본 발명은 각 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)가 세그먼트화되어 있지 않고, 각 섹터에 대해 하나의 활성 광 요소를 포함하는 방사상 공간 광 변조기를 포함하고 있다. 그러나, 동일한 낮은 해상도의 효과를 상술한 바와 같이 섹터의 모든 세그먼트(502, 504, 506, 508)를 동시에 활성화하는 것으로 도 1 내지 도 3의 실시예(50)에서 성취할 수 있다.

바람직한 실시예(50)에서, 각 섹터, 예를 들어 섹터(500)는 도 3에서 나타낸 바와 같이 네 개의 개별의 어드레스 가능한 활성 광 세그먼트, 예를 들어 세그먼트(502, 504, 506, 508)을 포함하지만, 네 개 이외의 다른 개수의 세그먼트라도 본 발명에 따라서 이용할 수 있다. 각 연속적 방사상 외측 세그먼트의 길이는 다음 인접한 방사상 내측 세그먼트보다 두 배 길다. 따라서, 섹터(500)에서, 근접 내부 세그먼트(504)는 내부 세그먼트(502)보다 약 두 배 더 길다. 유사하게는, 근접하는 외부 세그먼트(506)는 근접 내부 세그먼트(504) 보다 약 두 배 길고, 외부 세그먼트(508)는 근접 외부 세그먼트(506) 보다 약 두 배 더 길다. 다르게 표현하면, 내부 세그먼트(502)의 방사상 길이가 L이면, 근접 내부 세그먼트(504)의 방사상 길이는 2L이고, 근접 외부 세그먼트(506)의 방사상 길이는 4L이고, 외부 세그먼트(508)의 방사상 길이는 8L이다. 광학축(40)과 내부 세그먼트(508)의 내부 에지(501) 간의 간격 d는 내부 세그먼트(502)의 길이 L과 거의 동일하므로, 중심 영역(57)의 직경은 약 2L이다. 이들 활성 광 세그먼트의 비례적 길이에 의하면 내부 세그먼트(예를 들어, 502)가 도 5의 공간 광 변조기(26)에 의해 생성된 화상(12')의 크기의 약 25 - 50퍼센트의 범위에서 크기를 갖는 화상(12')의 형상 특성을 캡쳐할 수 있게 하고, 근접 내부 세그먼트(예를 들어, 504)가 화상(12')의 크기의 약 12.5 - 25퍼센트의 범위 내의 크기를 가지는 화상(12')의 형상 특성을 캡쳐할 수 있게 하고, 근접 외부 세그먼트(예를 들어, 506)가 화상(12')의 크기의 약 6.25 -12.5 퍼센트의 범위 내의 크기를 가지는 화상(12')의 형상 특성을 캡쳐할 수 있게 하고, 외부 세그먼트(예를 들어, 508)가 화상(12')의 크기의 3.125 - 6.25 퍼센트의 범위 내의 크기를 가지는 화상(12')의 형상 특성을 캡쳐할 수 있게 한다. 따라서, 그 광 에너지가 중심 영역부(41) 상에 입사하는 화상(12')의 50 퍼센트보다 큰 크기를 가지는 화상(12')의 특성은 강도 제어나 교정의 목적을 위해 화상(12')의 일반 휘도의 표시자(indicator)로서 캡쳐 및 검출될 수 있거나, 단지 무시하고 전혀 캡쳐하거나 검출하지 않을 수 있다. 그 이유는 화상(12')의 크기의 50 퍼센트로 이루어지는 광 에너지에는 유용한 형상 정보나 콘텐츠는 있다고 하더라도 거의 없기 때문이다. 유사하게는, 외부 세그먼트를 지나 방사상 외측인 화상(12')의 크기 콘텐츠의 약 3.125 퍼센트는 이 바람직한 구성에서 검출되지 않고 무시될 수 있다. 본 발명을 일단 이해하면, 중심(41)의 광은 당업자의 능력 내에서 이해되는 바와 같이, 일반 휘도 표시, 강도 제어 또는 교정의 목적을 위해 이 광 에너지를 캡쳐 및 검출하길 원하는 경우, 여기에 입사하는 광 에너지를 캡쳐하도록 광학적으로 활성화되게 할 수 있다. 물론, 다른 구성의 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)도 본 발명의 영역 내에서 제조되어 이용될 수 있다.

공간 광 변조기(50)의 각 섹터에 다수의 활성 광 세그먼트를 갖거나 갖지 않는 활성 광 섹터의 방사상 구성은 본 발명의 중요한 특성이지만, 공간 광 변조기를 설계하고 제조하는 기술의 당업자는 일단 본 발명의 특성과 원리에 일단 친숙하게 되면 이런 공간 광 변조기(50)가 어떻게 구성되어 기능하는 지와 본 발명의 특수한 공간 광 변조기 실시예에 적용 가능한 최첨단 공간 광 변조기를 설계, 제조 및 이용하는 데에 이용될 수 있는 당업자에게는 잘 알려진, 많은 공지의 재료, 제조 기술 등이 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 이런 유효한 재료를 상세하게 언급하는 것은 당업자가 본 발명을 제조하고 이용할 수 있게 하는 데에 반드시 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고, 이하에서는 도 1 내지 도 3 및 도 5와 조합하여 도 4를 참조하여, 특정 활성 광 세그먼트, 예를 들어 근접 외부 세그먼트(506) 및 외부 세그먼트(508)의 선택과 활성화가 이 세그먼트 상에 입사하는 푸리에 변환 광 패턴(32)으로부터 광 에너지의 검출을 선택적으로 가능하게 하도록 어떻게 기능하는지를 설명한다.

도 4에서 설명된 바와 같이, 다른 활성 광 세그먼트의 대표적인 광 활성 세그먼트(506, 508)는 칩 베이스 또는 플랫폼(56) 상에 장착된 집적 회로(52)의 일부이다. 집적 회로(52)는 고품질 유리와 같은 두 개의 투명 기판(182, 184) 사이에 끼워진 액정 재료와 같은 가변 복굴절성 재료(180)를 가진다. 가변 복굴절성 재료(180)는 전압에 응답하여 이 전압 영역에서 그 복굴절성을 변경시키고, 이는 재료(180)를 통과하는 광의 편광 면의 회전을 가져온다. 근접 외부 세그먼트(506)와 외부 세그먼트(508) 간의 분할은 각 금속층(186, 188)의 분리로 이루어진다. 사이에 놓인 유전성 또는 전기적 절연 재료(185)는 이들 금속층(186, 188)의 전기적 분리를 유지하는 데에 이용될 수 있다. 도 3 및 4의 조합으로 도시된 바와 같이, 전기적 도전성 트레이스(507)는 근접 외부 세그먼트(506)의 금속층(186)에 접속되고, 트레이스(509)는 외부 세그먼트(508)의 금속층(188)에 접속된다. 사실상, 공간 광 변조기를 설계하고 제조하는 기술의 당업자가 본 발명의 원리를 일단 알게 되면 그의 능력 내에서 이해되는 바와 같이, 전기적 트레이스(507, 509) 및 금속층(186, 188)은 동일한 금속으로 피착될 수 있으며 집적 회로(52)의 제조 동안 각 금속층(186, 188)과 동시에 배면 기판(184) 상에 놓이게 된다. 따라서, 금속층(186, 188)은 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 전압 V₁및 V₂를 각각 트레이스(507, 509)에 접속하여 그 각 접속된 트레이스(507)를 통해 개별적으로 어드레스될 수 있다.

정면 기판(182) 상에 피착된 투명 도전층(190)은 다른 리드(513)에 의해 다른 전압 V₃에 접속된다. 따라서, 예를 들어, V₁을 포지티브로 V₃를 네거티브로 또는 그 반대로 만들어, 금속층(186)과 투명 도전층(190) 사이에 끼워진 액정 재료(180)의 양단의 일부에 전압을 인가할 수 있다. 유사하게는, 예를 들어 V₂를 포지티브로 V₃를 네거티브로 또는 그 반대로 만들어, 금속층(188)과 투명 도전층(190) 사이에 끼워진 액정 재료(180)의 양단의 일부에 전압을 인가할 수 있다.

상술한 바와 같이, 각 세그먼트(506, 508)의 기능은 입사 광 빔(27(s))의 선택된 부분의 편광면을 회전시켜 푸리에 변환 광 패턴(32)의 대응하는 부분을 전달하는 이들 광 빔(27(p))의 이들 부분을 광검출기 어레이(82)(도 5)에 의한 검출을 위해 광 빔(27(p))의 나머지로부터 분리할 수 있게 하는 것이다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 전환 속도, 광 전송 효율, 비용 등과 같이 원하는 기능적 결과를 유도할 수 있는 다수의 공간 광 변조기의 변형, 구조 및 재료가 있으며, 이들 중 일부는 다른 것에 비해 장점 및/또는 단점을 가지며, 이들 중 많은 것은 본 발명에 이용하는 데에 용이하게 이용 가능하며 만족스럽다. 따라서, 제한하고자 하는 것이 아니라 설명의 목적으로, 도 4에 설명한 세그먼트화 방사상 공간 광 변조기는 기판(182) 상의 투명 도전층(190) 상과 기판(184) 상의 금속층(186, 188) 상에 각각 피착된 정렬층(192, 194)을 가질 수 있다. 이들 정렬층(192, 194)은 당기술에서는 잘 이해되는 바와 같이, 이용되는 액정 재료(180)의 유형에 따라서, 경계층 결정 정렬에 바람직한 방향으로 브러시 또는 연마된다. 예를 들어, 1996년 제이. 구드만의 "푸리에 광학 안내", 제2판, 제7장 (맥그로우힐)을 참조하라. 반사방지 층(196)은 광학 전송 효율을 유지하도록 유리 기판(182)의 외부면 상에 피착될 수 있다.

오직 하나만을 특정하는 것은 아니지만, 일 예의 시스템은 액정 재료(180) 양단에 충분한 전압이 있을 때 편광에 영향을 주지 않고 또한 액정 재료 양단에 전압이 없을 때 1/4 파장 지연기로서 작용하도록 하기 위해 광(27(p))를 전송하는 액정 재료(180)를 이용할 수 있다. 비나선형 상태에서 복굴절성인 비나선형 액정 재료(180)가 이러한 방법으로 기능할 수 있다. 따라서, 예를 들어 세그먼트(508)의 액정 재료(180) 양단에 전압이 인가되지 않을 때, 외부 세그먼트(508)의 액정 재료(180)의 분자 회전은 없으며, 액정 제조자의 사양에 따라서 적당한 두께를 갖는 외부 세그먼트(108)의 액정 재료는 1/4 파장판으로 기능하여 광이 비나선형 액정 재료(180)를 통과하면서 외부 세그먼트(508) 상에 입사하는 p-편광 광(27(p))을 원형 편광으로 전환시킨다. 광은 반사성인 금속층(188)에 이르게 되면, 반사되어 다시 액정 재료를 통과하여 다른 1/4 웨이브 지연을 거침으로써 원형 편광을 선형 편광으로 전환시키지만 p-면에 직교하는 s-면에서는 그러하지 않다. 따라서, 반사된광(61(s))은 그 편광면이 입사광(27(p))과 관련하여 90도만큼 효과적으로 회전되어 있다.

한편, 예를 들어 입사 광 웨이브(27(p))의 전파 방향과 일렬로 액정 분자의 장축을 회전시키고, 이로 인해 액정 재료(180)의 복굴절성을 제거하기 위해, 근접 외부 세그먼트(506)에 충분한 전압이 있으면 액정 재료(180)를 통한 제1 통과시 또는 금속층(186)에 의해 반사된 후에 이 액정 재료를 통한 제2 통과시 광의 선형 편광에는 변화가 없다. 따라서, 근접 외부 세그먼트(506)의 액정 재료(180) 양단에 인가된 전압의 조건 하에서는 반사된 광(61(p))이 p-면, 즉 입사광(27(p))과 동일한 면에서 여전히 편광된다.

많은 액정 재료는 평균 제로의 DC 전압 바이어스를 필요로 하는데, 이는 동일한 시간 동안 포지티브와 네거티브 전압을 교대하는 방형파(square wave)의 기능으로 전압 V₃를 구동하여 제공될 수 있다. 따라서, 액정 재료(180) 양단에 전압이 없는 경우, 다른 전압 V₁, V₂등은 V₃와 동일한 전압으로 동일한 위상으로 구동될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 특정 세그먼트(506, 508 등)를 활성화하기 위해 특정 금속층(186, 188) 등에 인접하는 액정 재료(180) 양단에 전압을 인가하기 위해는 각 전압 V₁또는 V₂등을 V₃과 서로 다른 위상으로 구동할 수 있다. 방형파 기능의 주파수가 액정 재료(180)의 전환 속도로 조정되면, 전압 V₁, V₂등에 대해 위상이 다른 반주기(one-half cycle)가 상술한 바와 같이 광의 편광 면을 회전시키도록 액정 재료(180)를 활성화하는 데에 충분하다.

상술한 바와 같이, 다른 대체의 구성 및 공지의 액정 재료가 인가 전압으로부터의 결과를 반전시킬 수 있다. 예를 들어, 나선형 액정 재료(180)는 전압 하에서 편광 면을 회전시키고 전압이 없을 때 편광면에 영향을 주지 않도록 이용될 수 있다.

다시 도 5를 참조하고 도 4를 부수적으로 참조하면, 면(116, 72)에 의한 반사없이 편광 빔 스플리터(116, 70)를 통과하는 빔(27'(p))의 광 에너지는 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50) 상에 푸리에 변환 광 패턴(32)으로 포커스된다. 세그먼트화 방사상 SLM에서 선택된 활성 광 세그먼트, 예를 들어 세그먼트(502, 504, 506, 508)는 광검출기(80)에 의한 검출을 위해 FT 광 패턴(32)의 선택된 부분으로부터의 광 에너지를 분리 및 격리하기 위해, 상술된 바와 같이 입사 광 빔(27(p))의 일부의 편광 면을 회전시킬 수 있다. 컴퓨터(20)는 특정 화상(12, 14, ...,n)을 표시하면서 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)에 링크(198)를 거쳐 신호를 제공하여 특정 세그먼트, 예를 들어 세그먼트(502, 504, 506, 508)의 활성화를 선택 및 조정하도록 프로그램될 수 있다. 컴퓨터(20)는 또한 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 선택된 세그먼트가 활성화될 때, 필요한 광 에너지(24)를 생성하도록 링크(29)를 통해 레이저원(23)을 조정하도록 프로그램될 수 있다.

세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)으로부터 반사된 광(61(s)), 예를 들어 상술한 바와 같이 활성화 세그먼트로부터 반사된 s-면에서 편광된 광은 p-편광 반사광과 함께 편광 빔 스플리터(70)를 다시 통과하지 않는다. 대신에, s-편광 반사광(61(s))은 편광 빔 스플리터(70)의 면(72)에 의해 검출기(80)로 반사된다. 렌즈(78)는 광검출기(80)의 검출기 어레이(82) 상에서 분리된 빔(61(s))을 원하는 크기로 확대하여 포커스한다.

상술한 바와 같이, 광검출기 어레이(82)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 전하 결합 장치(CCD) 과 같이, 16x16 어레이의 개별의 광 센서(84)일 수 있거나, 각종 다른 크기와 구성도 가능하다. 광(61(s))을 검출하는 어레이(82)에서 개별의 센서(84)의 x, y 좌표는 광 강도(I) 정보와 함께, 링크(86)를 통해 컴퓨터(20) 또는 그 외 컨트롤러나 기록 장치에 통신될 수 있으며, 여기에서 이것은 화상(12, 14, .., n)에 대한 정보 및 빔(61(s))을 검출기(80)에 제공하는 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 활성화 세그먼트의 각도상 배향 및/또는 방사상 위치와 관련되어 있다.

상술한 공간 필터링 처리 및 형상 콘텐츠에 의한 화상(12)의 특징화는 도 6a 내지 도 6c, 도 7a 내지 도 7c, 도 8a 내지 도 8c, 도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c에서 더욱 상세히 설명된다. 먼저 도 6a를 참조하면, 도 1 및 2의 활성 광 영역(54)은 예시의 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)는 갖고 있지만 불필요한 혼란을 방지하기 위해 도 1 내지 도 3에 도시된 상술한 전기적 트레이스는 없는 것으로 도 6a에 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 섹터는 어느 원하는 폭이나 원하는 각도상 배향으로도 가능하지만, 편리하여 효율적인 구성은 11.25°의 섹터를 제공하는 것이다. 예를 들어, 360°의 원이 각각 11.25°인 32개의 섹터로 분할되고, 180°의 반원은 각각 11.25°의 16개의 섹터로 분할된다. 또한, 상술한 바와 같이, 푸리에 변환 광 패턴(32)의 어느 반원의 광 에너지 분산이나 그 반대의 반원과 대칭적이다. 따라서, 예를들어, 0°에서 180°로 연장하는 반원에서, FT 광 패턴(32)의 한 반원의 광 에너지 패턴의 검출은 전체 화상(12')에 효율적인 정보를 제공하며, 180°에서 360°로 연장한 반대쪽 반원에서의 광 에너지 패턴의 검출은 동일한 정보를 제공한다. 따라서, 혼란을 피하고 전기적 트레이스(도 1 내지 도 3에 도시됨)를 더욱 잘 수용하기 위해, 섹터들 중 일부는 전기적 트레이스(도 1 내지 도 3에 도시됨)를 수용할 매개 공간을 갖고서 광 영역(54)의 한 개의 반원에 위치될 수 있는 반면, 섹터 중 다른 것은 광 영역(54)의 대향 반원에서 이 매개 공간과 정반대에 위치될 수 있다. 예를 들어, 원이 각각 11.25°인 32개의 섹터로 분할될 때, 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)와 같은 이들 섹터 중 16개만이 영역(54) 상에 입사하는 광 에너지 모두를 검출하도록 광학적으로 활성화되어야 한다. 이런 모든 16개의 광학적으로 활성화된 섹터는 하나의 반원의 영역(54)에 위치되거나, 상술한 바와 같이 광학적 활성화 섹터 중 약간을 매개 공간을 가지고 하나의 반원에, 그리고 다른 것을 대향하는 반원에서 이 매개 공간과 정반대에 위치 결정하는 것이 더욱 편리하며 덜 혼잡스럽다. 도 6a의 실시예에서는, 비활성 영역(641, 651, 501, 511, 521, 531, 541)에 의해 분리되는 섹터 중, 예를 들어 임의의 8개의 섹터(640, 650, 500, 510, 520, 530, 540, 550)가 하나의 반원의 영역(54)에 위치되는 반면, 비활성 영역(561, 571, 581, 591, 601, 611, 621)에 의해 또한 분리되는 나머지 8개의 섹터(560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630)는 대향 반원에 위치된다. 이러한 구성의 16개의 활성 광 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650) 각각이비활성 영역과 정반대에 위치되면, 이러한 FT 광 패턴(32)(도 5)의 대칭성은 FT 광 패턴(32)의 광 에너지 분산 모두를 이들 섹터로 효율적으로 조정할 수 있게 한다.

이 원리는 또한 효율적인 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)의 설계와 제조를 용이하게 하는데, 그 이유는 다시 도 2 및 도 3과 관련하여 나타낸 바와 같이 모든 활성 광 섹터에 대해 세그먼트에 전기적 도전성인 트레이스의 배치를 위한 유효한 인접 비활성 섹터나 영역이 있을 수 있기 때문이다. 예를 들어, 활성 광 세그먼트(500, 650) 사이의 비활성 영역(651)에는 활성 광 섹터(500)의 각 세그먼트(502, 504, 506)에 트레이스(503, 505 및 507)(도 3에 나타냄)의 배치를 수용하고 있다. 비활성 영역, 예를 들어 도 6a에 도시된 활성 광 섹터(500, 510) 사이의 비활성 영역(501)에 입사하는 광 에너지를 검출하도록 활성 광 섹터를 제공하기 위해, 상기 비활성 영역(501)의 정반대의 위치에 활성 광 섹터(590)를 제공하는 것으로 상술한 대칭 원리가 적용된다. 따라서, 활성 광 섹터(590)에서 검출되는 광 에너지의 검출은 섹터(500, 510) 사이의 비활성 영역(501)에 입사하는 광 에너지를 효율적으로 검출하고 있다. 비활성 영역의 정반대에 위치한 활성 광 섹터를 갖기 위해는, 활성 광 섹터 중 2개, 예를 들어 섹터(550, 560)는 임의의 중요한 매개 비활성 영역 없이 서로 인접하여 위치되므로, 정반대의 비활성 영역(631)이 다른 비활성 영역보다 그 크기가 두 배이다. 따라서, 상술한 대칭 원리에 따르면, FT 광 패턴(32)(도 5)의 모든 광 에너지(34)는 16개의 11.25°활성 광 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)에 의해 검출할 수 있다.

이제 도 6a를 참조하면, 수직 각도상 배향은 임의로 0°로 나타내므로, 수평각도상 배향은 90°가 된다. 각 활성 광 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)는 약 11.25°이다. 섹터(640)에서 시계 방향으로 섹터(550)까지 이르는 활성 광 섹터들은 각각 11.25°의 비활성 영역(641, 651, 501, 511, 521, 531, 541)에 의해 분리되어 있다. 따라서, 섹터(560)에서 시계 방향으로 섹터(630)까지 이르는 각 활성 광 섹터는 각 비활성 영역(561, 571, 581, 591, 601, 611, 621)의 정반대에 위치되어 있다. 따라서, 활성 영역(54)에 입사하는 FT 광 패턴(32)(도 4)의 모든 광 에너지 분산을 상술한 바와 같이 위치된 11.25° 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)에 의해 11.25°간격으로 검출할 수 있다.

예를 들어, 0°에 중심을 둔 수직 11.25° 섹터(500)와 180°에 중심을 둔 비활성 영역(581) 둘 다에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(500)의 활성 광 세그먼트(502, 504, 506, 508)를 효율적으로 활성화하여 검출될 수 있다. 191.25°에 중심을 둔 11.25°섹터(590)와 11.25°에 중심을 둔 비활성 영역(501) 상에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(590)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 효율적으로 검출될 수 있는데, 이는 활성 광 섹터(590)가 11.25°의 비활성 영역의 정반대에 중심을 두고 있기 때문이다. 22.5°에 중심을 둔 11.25°섹터(510) 또는 202.5°에 중심을 둔 비활성 영역(591) 상에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(510)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 33.75°에 중심을 둔 11.25° 비활성 영역이나 213.75°에 중심을 둔 활성 섹터(600)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 33.75°에 정반대인 213.75°에 중심을 둔 섹터(600)의 활성 광세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 45°에 중심을 둔 11.25°섹터(520) 또는 225°에 중심을 둔 비활성 영역(601)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(520)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 56.25°에 중심을 둔 11.25°비활성 영역(521) 또는 236.25°에 중심을 둔 활성 섹터(610)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 56.25°에 정반대인 256.25°에 중심을 둔 섹터(610)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 67.5°에 중심을 둔 11.25°섹터(530) 또는 247.5°에 중심을 둔 비활성 영역(611)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(530)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 78.75°에 중심을 둔 11.25°비활성 영역(531)이나 258.75°에 중심을 둔 활성 섹터(620) 상에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 78.75에 정반대인 258.75°에 중심을 둔 섹터(620)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 90°에 중심을 둔 11.25°섹터(540) 또는 270°에 중심을 둔 비활성 영역(621)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(540)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 101.25°에 중심을 둔 11.25°비활성 영역(541)이나 281.25°에 중심을 둔 활성 섹터(630) 상에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 101.25°에 정반대인 281.25°에 중심을 둔 섹터(630)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 112.5°에 중심을 둔 11.25°섹터(550) 또는 292.5°에 중심을 둔 정반대 부분의 비활성 영역(631)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(550)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 123.75°에 중심을 둔 11.25°섹터(560) 및 303.75°에 중심을 둔 정반대 부분의 비활성 영역(631)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(560)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 135°에 중심을 둔 11.25°비활성 영역(561)이나 315°에 중심을 둔 활성 섹터(640) 상에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 135°의 정반대인 315°에 중심을 둔 섹터(640)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 146.25°에 중심을 둔 11.25°섹터(570) 또는 326.25°에 중심을 둔 비활성 영역(641)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(570)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 157.5°에 중심을 둔 11.25°비활성 영역(571)이나 337.5°에 중심을 둔 활성 섹터(650) 상에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 157.5°의 정반대인 337.5°에 중심을 둔 섹터(650)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다. 마지막으로, 168.75°에 중심을 둔 11.25°섹터(580) 또는 348.75°에 중심을 둔 비활성 영역(651)에 입사하는 것의 광 에너지 특징은 섹터(580)의 활성 광 세그먼트를 활성화하여 검출될 수 있다.

모든 섹터(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650)의 모든 활성 광 세그먼트의 기능을 검출하고 특징화하는 형상을 설명한다는 것은 불필요하게 귀찮을 수 있지만, 활성 광 영역(54)의 몇몇 대표적인 예의 활성 광 세그먼트를 활성화한 결과와 기능을 설명하는 것이 본 발명을 이해하는 데에 도움이 될 것이다. 따라서, 도 6a는 외부 세그먼트(508) 상에 입사되어 이에 의해 반사된 FT 광 패턴(32)으로부터 광 에너지(34)의 대역을 도시하는 것으로 활성 광 섹터(500)의 외부 세그먼트(508)의 활성화를 설명하고 있다. FT 광 패턴(32)의 수직 방향에서 방사상 외측으로 가장 멀리 분산된 광 에너지(34)의 이들 대역은 도 6b에서 범퍼 및 그릴부(35)의 수직선 등과 같이 높은 공간 주파수를 갖는 화상(12')의 실질적으로 수직 배향된 선, 에지, 특성 또는 디테일로부터 원래 방사된 것으로, 이에 대응하는 것이다. 상술한 바와 같이, 화상(12')의 전면 범퍼 및 그릴부(35)의 것과 같이 더욱 복잡하거나 가까이 이격된 수직 부분이나 선(66) (즉, 보다 높은 공간 주파수)으로부터의 광 에너지(34)는 광 중심이나 축(40)에서 방사상 외측으로 멀리 분산되므로 수직 섹터(500)의 외부 세그먼트(506, 508)를 활성화하여 검출 가능한 반면, 도 6b에서 화상(12')의 트렁크 및 후면 범퍼부의 수직 부분이나 선(66') 등과 같이 덜 복잡하고 더욱 분리되고 반분리되거나 더욱 이격된 수직 부분, 에지 또는 선 (즉, 낮은 공간 주파수)로부터의 광 에너지는 광 중심이나 축(40)에서 방사상으로 그렇게 멀리 분산되지 않으므로 내부 세그먼트(502, 504)에 의해 검출 가능하다. 상술한 바와 같이, 이들 각 분산 대역의 광 에너지(34)의 강도는 화상(12')의 대응하는 각 수직 특성(35, 66, 66')의 휘도에 따라 다르다. 다시, 활성 광 영역(54)의 중심부(41)는 푸리에 변환 광 패턴(32)(도 5)의 중심 또는 축(40)과 그 근처의 광 에너지(54)가 형상을 정의하는 데에 있어 있다고 하여도 거의 영향을 주지 않는 화상의 전체적인 휘도와 같이, 공간 주파수가 매우 작거나 실제적으로 없는 화상(12')의 특성으로부터 발산되기 때문에, 원한다면 무시될 수 있다. 반면에, 상술한 바와 같이, 중심부(41)는 중심부(41)에 입사하는 광 에너지를 전체 휘도의 측정값으로서 검출기(80)에 캡쳐 및 반사하도록 하기 위해 활성 광 성분으로 제조될 수 있는데, 이는 광원(25(s))(도 5)의 휘도를 교정 및 조정하고, 검출기(80)의 센서(84)의 강도(I) 측정을 교정하는 등에 유용하다.

광 에너지 대역(34)은 활성화된 외부 세그먼트(508)에 의해 반사될 때, 편광빔 스플리터(70)를 통해 필터되고 도 6c에 개략적으로 도시한 광 에너지의 수직선이나 대역(62)으로 주로 이루어진 필터링된 광 패턴(60)으로 광 검출기(80)에 투사된다. 상술한 바와 같이, 필터링된 광 패턴(60)의 광 에너지는 검출기 어레이(82)의 광 센서(84)에 의해 검출된다. 각 센서(84) 상의 광 에너지의 강도(I)는 센서 (화소) 위치, 바람직하게는 x-y 좌표 및 섹터(500)의 각도상 배향 (R)과 함께 기록된다. 활성화 세그먼트(508)의 방사상 위치 또는 스케일(S)이 또한 예를 들어 상술한 RIXSel 값으로 기록된다. 이들 값은 화상 식별자(ID), 화상(12)의 소스 위치 (URL, 데이터베이스 어드레스 등), 디지털 포맷, 해상도, 컬러, 텍스쳐, 형상, 주제 카테고리 등의 특징화 화상(12)에 대한 정보와 관련하여 데이터베이스(102)에 저장될 수 있다.

더 설명하기 위해, 활성 광 섹터(500)의 근접 내부 세그먼트(504)가 편광 빔 스플리터(70)에 의한 분리 및 광검출기(80)에 의한 후속 검출을 위해 FT 광 패턴(32)으로부터 광 에너지 대역(34)의 선택된 부분의 편광 면을 회전시키도록 선택한 것이 도 7a에 도시되어 있다. 이 근접 내부 세그먼트(504)는 또한 수직으로 배향된 섹터(500) 내에 있지만, 이전의 예에서 활성화된 외부 세그먼트(508)보다 광학축(40)에 방사상 더욱 근접하여 위치되거나 스케일(scale)된다. 따라서, 이 근접 내부 세그먼트(504)는 활성화시 외부 세그먼트(508)에 의해 선택된 것보다 공간 주파수가 더 작은 화상(12')의 수직선, 에지 등에 대응하는 FT 광 패턴(32)의 광 에너지(34)를 캡쳐한다. 예를 들어, 근접 내부 세그먼트(504)에 의해 선택된 FT 광 패턴(32)으로부터의 광 에너지(34)는 근접 이격되고 수직 배향된 범퍼 및 그릴부(35) 대신에 트렁크 리드의 공간적으로 더욱 반분리된 수직 에지(66') 및 도 6b의 자동차 화상(12')의 유사한 반분리의 수직 선 및 에지(66)의 특징이 되게 한다. 따라서, 도 8c의 광 패턴(60)에서 나타낸 바와 같이, 최종 필터링된 빔(61(s))의 광 에너지 대역(62)은 화상(12')의 이러한 수직 형상 콘텐츠(66, 66')의 특징을 이룬다.

FT 광 패턴(32)으로부터의 광 에너지(34)의 다른 예시의 각도상 배향을 도 8a 내지 도 8c에 의해 설명한다. 이 예의 근접 외부 세그먼트(526)는 수직에서 45°의 각도상 배향으로 방사상 연장된 선, 에지 또는 특성으로부터 광을 캡쳐하도록 활성화된다. 이러한 광 에너지(34)는 약 45°로 연장되며 도 8b의 윈도우 포스트(window post) 및 지붕 지지대(67) 등과 같이 어느 정도의 공간 주파수를 갖는, 즉 분리되지 않은 화상(12')의 선, 에지 또는 특성의 특징이 된다. 이러한 광 에너지의 일부가 또한 근접 외부 세그먼트(506)에 의해 캡쳐될 수 있지만, 공간 주파수가 더 작은 화상(12'), 즉 더욱 더 분리된 45°배향된 선, 예를 들어 펜더 및 후드 에지(67') 부분이 근접 내부 세그먼트(524) 또는 내부 세그먼트(522)에 의해 더욱 캡쳐될 수 있다. 이들 45°각도 배향된 형상 콘텐츠에 대한 광 패턴(60)을 갖는 반사된 필터 빔(61(s))은 도 8c에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 약 45°로 배향된 광 에너지의 대역(62)을 갖는다. 이 광 에너지 대역(62)은 광 검출기(80)(도 5)의 센서(84)에 의해 검출되며 화상(12')의 45°배향 형상 콘텐츠의 공간 주파수의 특징으로 기록되어 저장된다.

화상(12')의 선, 에지 및 특성(68, 68')의 수평부의 캡쳐 및 검출은 수직인0°에서 90°로 배향된 수평 섹터(540)의 하나 이상의 세그먼트(542, 544, 546, 548)의 활성화로 성취된다. 수평 섹터(540)의 활성화 세그먼트(542, 544, 546, 548)에 의해 반사된 광 에너지(34)의 일부는 도 9b에 나타낸 바와 같이, 화상(12')의 수평 특성, 부분 및 선(68) 모두의 특징을 이룬다. 화상(12')의 일부 곡선 특성, 부분 또는 선은 또한 실질적으로 수평한 부분 또는 선 세그먼트(68')를 가지므로, 이들 수평 부분 또는 선 세그먼트(68')는 또한 도 9a의 수평 섹터(540)에 의해 반사된 광 에너지(34)에 기여하게 된다. 도 9a의 활성화 세그먼트(542, 544, 546, 548)의 수평 배향에 기인한 도 9c에 나타낸 필터링된 패턴(60)의 광 에너지의 대역(62)은 실질적으로 수평 배향되며 실질적으로 수평 배향된 화상(12')의 형상 특징(68, 68') 중 일부나 모두를 나타내는 것이다. 다시, 내부 세그먼트(542, 544)는 광학축(40)에 더 근접하여 분산된 FT 광 패턴(32)으로부터의 광 에너지 대역(34)을 검출하도록 활성화되므로, 화상(12')의 낮은 공간 주파수의 수평 형상 콘텐츠의 특징을 이루는 반면에 높은 공간 주파수의 수평 형상 콘텐츠는 수평 섹터(540)의 외부 세그먼트(546, 548)를 활성화하여 검출될 수 있다. 따라서, 검출기 어레이(82)(도 5)에 의해 도 9c의 광 에너지 대역(62)을 검출하는 것은 상술한 바와 같이 화상(12')의 수평 형상 특징의 인코딩 및 기록을 용이하게 한다.

섹터(590)의 하나 이상의 예시의 활성화 세그먼트(598)를 도 10a에 도시하여 상술한 대칭 광 에너지 검출 특성을 설명한다. 상술한 바와 같이, 활성 광 섹터(500, 510) 간의 비활성 영역에 입사하는 FT 광 패턴(32)의 광 에너지 대역(34)은 섹터(590)의 활성 광 세그먼트(529, 594, 569, 598) 상에 입사하는 정반대의 광 에너지 대역(34)과 대칭이다. 따라서, 세그먼트, 예를 들어 도 10a에 도시한 외부 세그먼트(598)의 활성화로 각 섹터(500, 510)의 세그먼트(508, 518) 사이에 입사하는 정반대의 등가의 광 에너지(34)의 효율적인 검출이 가능하게 된다. 유사하게는, 다른 세그먼트(592, 594, 596)의 활성화로 활성화 섹터(500와 510) 사이의 비활성 영역(501)에 입사하는 다른 정반대 부분의 광 에너지의 효율적인 검출을 가능하게 한다. 따라서, 도 10a의 예에서 191.25°에 중심을 둔 섹터(590) 상에 입사하는 광 에너지(34)를 검출하게 되면 11.25°에 중심을 둔 비활성 영역(501)에 입사하는 광 에너지(34)를 검출하는 것과 같게 된다. 도 6a 및 7a에서 도시하고 상술한 바와 같이, 수직 섹터(500)에 입사하는 광 에너지(34)의 검출은 활성 섹터(580, 590) 사이의 비활성 영역(581) 상에 입사하는 FT 광 패턴(32)으로부터의 광 에너지를 검출하는 것과 같게 된다.

다시 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 섹터(590)에서 검출된 광 에너지(34)는 약 191.25°로 배향된 화상(12')의 선, 에지, 곡선 부분 등과 같은 형상 콘텐츠(69)에 대응하며, 이는 또한 약 11.25°에 배향된 것으로도 나타낼 수 있다. 반사되고 필터링된 광 패턴(60)의 광 에너지 대역(62)은 또한 동일한 각도상의 배향을 가지는데, 이는 외부 세그먼트(596, 598)에 의해 반사되는 경우 높은 공간 주파수를 가지거나 또는 내부 세그먼트(592, 594)에 의해 반사되는 경우 낮은 공간 주파수를 가지는 화상(12')의 선형 형상 콘텐츠의 특징을 이룬다. FT 광 패턴(32)의 이러한 다양한 반사 부분에 기인한 광 패턴(60)은 상술한 바와 같이, 기록과 저장을 위해 검출기 어레이(82)의 센서(84)에 의해 검출된다.

활성 광 영역(54)의 섹터의 세그먼트의 특정 각도상 배향 R이 실질적으로 동일한 각도상 배향 R을 갖는 화상(12')의 모든 형상 특징의 검출을 가능하게 한다는 것이 이제 명확하게 된다. 또한 세그먼트의 방사상 이격이나 스케일(S)이 이런 형상 특징의 공간 주파수와 관련된다는 것도 명확하게 된다. 따라서, 화상(12')의 모든 형상 특징은 모든 각도상 배향에서의 세그먼트로 각 필터링된 패턴(60)의 대역(62)을 검출하는 것으로 검출될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 특정하게 선택된 인크리멘트의 각도상 배향이나 회전 R에서 필터링된 패턴(60)의 광 에너지 대역(34)을 검출하는 것을 선택함으로써 화상(12')의 형상 특징 중에서 반드시 전부일 필요는 없이 일부, 바람직하게는 대부분을 검출하면 대부분의 목적에는 충분하다. 명백하게는, 광 에너지 대역(34)이 검출되는 섹터의 각도상 배향의 증분이 클수록, 화상(12')의 검출된 형상 특징이나 콘텐츠는 정밀도가 낮아진다. 반면에, 각도상 배향의 증분이 작을수록, 처리되어야 하는 데이터는 많아진다. 따라서, 광 에너지 대역(34)이 검출 및 기록되는 섹터의 각도 증분을 선택할 때, 필요로 하거나 원하는 형상 특징의 정밀도 및 이런 정밀도를 취급하는 데에 필요한 데이터 처리와 저장의 속도와 효율성 간의 군형을 계산하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제한하고자 하는 것이 아니고, 약 5도 내지 20도의 범위 내, 바람직하게는 11.25도의 각도 증분으로 형상 특징을 검출하고 기록하는 것이 대부분의 목적에 대해 적당하다고 생각된다. 또한, 검출의 각도 영역은 다양할 수 있다. 예를 들어, 활성 광 섹터가 11.25°의 각도 증분으로 형상 특징을 검출하도록 배향된 경우에도, 활성 광 영역은 대략 3°내지 8°의 범위에서와 같이 다소 좁을 수도 있는데, 이는섹터 간에서 FT 광 패턴(32)로부터 광 에너지 중 일부를 필터링하게 된다. 그러나, 섹터 간의 비활성 영역이나 다른 방사상 연장 센서에서의 광 에너지 손실은 특정 기술을 특정 문제나 목표에 적용하는 것에 따라서, 본 발명에는 유해한 형상 특징이 될 수 있다.

방사상 연장하는 웨지 형상의 활성 광 섹터와 상술한 섹터의 세그먼트 대신에, 도 11에서 개략적으로 도시된 바와 같이 방사상 연장하는 장방형 활성 광 변조기로 이루어진 대안적 구성이 가능하다. 이들 장방형 변조기(500', 510', 520', 530', 540', 550', 560', 570', 580', 590, 600', 610', 620', 630', 640', 650')는 상술한 웨지 형상 섹터와 동일하거나 다른 각도상 배향에 있을 수 있으며, 각 각도상 배향은 변조기(500')의 세그먼트(502', 504', 506', 508')와 같이 몇 개의 장방형 활성 광 세그먼트로 이루어질 수 있다. 이 구성은 상술한 웨지 형상 세그먼트와 섹터만큼 입사하는 FT 광 패턴(32)(도 5)의 광 에너지를 많이 캡쳐하지는 못하지만, 형상 해당도는 더 크다.

덜 효율적이기는 하지만 다른 실시예가 도 12에 도시되며, 여기서는 가상선으로 나타낸 바람직한 섹터와 세그먼트를 공간 광 변조기의 화소 어레이(700) 유형으로 광 변조기 요소(702)의 선택 그룹을 활성화하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 수직 섹터(500")의 가상 외부 세그먼트(508")는 광 변조기 화소 요소(602)의 세그먼트 그룹(508")을 동시에 활성화하여 활성화될 수 있다. 이러한 유형의 실시에서는 유연성이 있다는 장점이 있지만, 이 장점은 상술한 더욱 간단한 구성과 비교하여 복잡성과 비용이라는 문제보다 중요하지 않다.

도 4의 단면도와 관련하여 상술한 반사성 공간 광 변조기 구조가 상술한 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50) 구성 모두에 적용될 수 있지만, 도 13에 설명한 대안적 전송형 공간 광 변조기 구조(50') 또한 이 구성 각각에 이용될 수 있다. 이 실시예(50')에서, 금속 반사층(186, 188)은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 다른 다수의 공지된 투명 도전 재료 등의 투명 도전층(186', 188')으로 대체될 수 있다. 따라서, 입사광(27(p))은 전압 V+이 양 층(186' 또는 188')에 인가되었는지의 여부에 따라 회전되는 편광면을 가질 수도 있고 가지지 않을 수도 있지만, 이 광은 반사되는 대신에 도 13에 도시된 바와 같이 장치(50')를 통과하여 광 에너지(61(s) 또는 61(p))로서 나올 수 있다. 이 장치는 베이스(56)의 외주 둘레에 장착되므로, 베이스(56)는 광(61(s), 61(p))의 전파를 방해하지 않는다. 광이 액정 재료(180')를 오직 한번 통과하기 때문에, 도 4의 실시예의 액정 재료(180)와 다른 액정 재료(180') 및/또는 다른 두께의 액정 재료가 필요할 수 있다. 그러나, 이 재료 및 이들의 적용예는 본 발명의 원리를 일단 이해하게 되면 해당 기술 분야에서 용이하게 이용 가능하며 공지되어 있고 당업자에 의해 구현 가능하다. 또한, 광(61(s))이 반사되기보다는 전송되기 때문에, 편광 빔 스플리터(70)(도 5)는 또한 도 13의 세그먼트화 방사상 SLM(50')의 정면보다는 뒤에 위치되어야 한다. 그러나, 이 변형은 당업자에게는 매우 용이하게 구현될 수 있으므로, 도 5에서 명확하게 도시하지는 않는다.

본 발명에 따라서 화상을 형상 특징화, 처리, 저장, 탐색, 비교 및 매치하는 정밀도, 유연성(versatility) 및 효율은 도 5의 SLM(26)에서 화상(12', 14', ...,n')의 광 패턴을 형성할 때 화상(12, 14, ..., n)의 사전 처리로 인해 증진될 수 있다. 특정한 효율적인 사전 처리 방법 중 하나는 더 많은 광 에너지를 광 패턴(12')으로 허용하여, 더 많은 광 에너지를 FT 광 패턴(32)으로 허용하도록 화상을 "고스트화"(ghostign)하는 것이다.

도 14a 내지 도 14c를 이제 참조하여, 본 발명의 고스트 처리를 도 14a에 크게 확대하여 도시한 타이핑된 마침표(600) 등과 같은 간단한 점의 화상 콘텐츠로 먼저 설명한다. 컴퓨터(20)(도 5) 또는 다른 마이크로프로세서는 도 14b에 나타낸 바와 같이, 점(600)의 에지(602)만의 화상을 먼저 형성할 수 있다. 텍사스, 오스틴, 모팩 익스프레스웨이 11500 소재의 내셔널 인스트루먼트사로부터 입수할 수 있는 LabView IMAQ(상표명) 등의 많은 에지 발견 소프트웨어 프로그램이 이러한 에지 발견 작업을 실행하도록 상업적으로 이용되고 있다. 물론, 더욱 복잡한 화상(12, 14, ..., n)은 더 많은 에지 콘텐츠를 가진다. 화상(12, 14, ..., n)의 에지없는 콘텐츠(non-edge content)의 제거는 본 발명의 형상 특징화 기능 또는 성능을 저하시키는데, 이는 에지가 형상 특징화를 규정하여 검출 가능한 FT 광 패턴(32)를 형성하기 때문이다. 상술한 바와 같이, 화상(12')의 자동차의 측면 패널(36)이나 풍경화(14) 내의 청명한 푸른 하늘 같이, 단조롭고 균일하고 일정한 화상의 일부는 이러한 화상에 중요한 검출 가능한 형상 콘텐츠를 부여하지 않는다. 또한 상술한 바와 같이, 이런 균일하고 일정한 화상 부분으로부터의 광 에너지는 푸리에 변환 광 패턴(32)에서 광학축(40) 상에 또는 이에 매우 근접하여 포커스되는 경향이 있으므로, 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)(도 2 참조)의 중심부(410) 상에 주로 입사하게 되어 전혀 검출되지 않거나 화상의 배경 휘도를 결정하기 위해만 검출된다.

도 14b에서 도시된 바와 같이, 화상(600)은 화상(600)의 에지 콘텐츠(602)의 광 패턴으로 변환된 후에, 에지 콘텐츠(602)인 복수의 고스트 화상을 생성함으로써 고스트화된다. 예를 들어, 도 14c에 나타낸 바와 같이, 복수의 고스트 화상(602_A, 602_B, 602_C)이 형성되어 에지 화상(602)의 광 패턴에 추가된다. 이 예에서, 제1 세트의 8개의 고스트 화상(602_A)은 45°각도 증분으로 원래의 에지 화상(602)로부터 제1 방사상 거리 r₁외측으로 추가된다. 제2 세트의 다른 8개의 고스트 화상(602_B)은 고스트 화상(602_A)으로부터 45°각도 증분으로 방사상 간격 r₂외측으로 추가되고, 제3 세트의 8개의 고스트 화상(602_C)은 45°증분으로 방사상 간격 r₃외측에 추가된다. 각 고스트 화상(602_A, 602_B, 602_C)은 동일한 형상을 가지며 원래의 에지 화상(602)과 동일한 크기로 되어 있다. 따라서, 도 14b의 에지 화상(602)보다 도 14c의 고스트 화상(602')에 더 많은 광 에너지와 더 많은 공간 주파수가 있지만 새로운 형상 콘텐츠는 없다. 따라서, FT 광 패턴(32)에는 방사상 분산이 더 넓어지고 광 에너지(34) 강도가 증가하게 되며, 이는 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50) 및 검출기(80)로 검출될 수 있다. 광 에너지 강도가 더 클수록 검출기(80)의 센서(84)가 광세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)에 의해 검출기(80)로 전환된 광 에너지를 검출하는 것이 더욱 용이하게 된다.

도 14b의 고스트화되지 않은 화상(602)과 비교하여, 도 14c의 고스트 화상(602')의 높은 공간 주파수 콘텐츠로 인한 FT 광 패턴(32)의 광 에너지의 보다 넓은 방사상 분산은 센서(84)(도 5)에 의해 검출된 광 에너지의 기록 화소를 고스트 화상(602') 대신에 SLM(26) 상에 화상(600 또는 602)을 형성하여 얻은 것보다 약간 덜 정확하게 하고, 이럼으로써 화상(600 또는 602)에 특유하지 않는 것으로 만들 수 있다. 그러나, 이 해상도 성능의 감소가 실제로는 매칭 뿐만 아니라 근접 매칭이 바람직한 탐색 및 비교 적용예에 대한 장점으로 전환될 수 있다. 도 14c에 도시된 바와 같이, 초기 에지 화상 패턴(602)은 밝으며, 가장 인접한 원의 고스트 에지 화상(602_A)은 덜 밝고, 다음 원의 고스트 에지 화상(602_B)은 훨씬 덜 밝고, 가장 외부 원의 고스트 에지 화상(602_C)은 가장 덜 밝다. 그러나, 고스트 화상(602_A, 602_B, 602_C)은 화상(602')의 공간 주파수를 증가시키고, 이로 인해 FT 광 패턴(32)의 광 에너지 대역(34)을 더욱 더 방사상으로 분산되게 하므로, 고스트 패턴(602')의 중심부의 초기 에지 화상(602)로부터 발원된 광 에너지 대역(34)의 부분은 고스트 화상(602_A, 602_B, 602_C)으로부터 발원된 광 에너지 대역(34) 부분보다 더 밝아지는데, 즉 더 강해진다. 따라서, 검출기 어레이(82)의 센서(84)가 고스트 화상(602')에 대해 세그먼트화 방사상 SLM 장치(50)에 의해 검출기(80)에 반사되는 광 에너지를 검출하는 반면, 가장 강한 강도(I)의 광 에너지를 감지하는 센서(84)는 초기 에지 화상(602)에 대응하는 센서(84)가 되고, 이들 강도는 상술한 바와 같이 후속의 억세스, 분석, 탐색, 매칭 및/또는 검색을 위해 기록되어 저장될 수 있다.가장 인접한 원의 고스트 화상(602_A)으로부터 나온 광 에너지에 대해 다른 센서(84)에 의해 검출된 강도가 더 작게 기록되어 저장될수록, 또 다른 센서(84)에 의해 감지된 다른 원의 고스트 화상(602_B, 602_C)으로부터 나온 광 강도도 더욱 더 작아지게 된다. 따라서, 다른 화상과의 탐색 및 매칭 처리에서, 두 화상의 최고 휘도나 최고 강도의 매칭은 각 화상이 동일할 확률이 가장 높다는 것을 나타낸다. 최고의 휘도나 최고의 강도의 화소에 대해 이런 매칭이 찾아지지 않으면, 상술한 바와 같이 특징지워진 광 패턴의 RIXel 또는 다른 기록과 이에 이어지는 고스트 화상(602_A, 602_B, 602_C)에 대응하는 더 작은 강도와의 비교를 시도하여 근접 매치를 찾는다.

고스트 처리는 매우 간단하며 원하는 결과를 성취하도록 스케일될 수 있다. 본질적으로, 소프트웨어 프로그램은 도 14a 내지 도 14c의 점(600)의 간단한 예에서 설명된 바와 같이, 선택된 간격 및 선택된 위치에서 그리고 이러한 화소와 관련하여 선택된 각도상 배향으로 화상의 각 화소를 재생하도록 간단히 적용될 수 있다. 집의 형상인 약간 더 복잡한 화상(610)에서의 고스트 처리 예를 도 15a 내지 도 15c에 도시되어 있다. 집 화상(610)에서 균일하거나 특징이 없는 영역의 에지를 에지 화상(612) 내에서 찾아 생성하는데, 이는 상술한 바와 같이 화상(610)의 형상 콘텐츠를 유지한다. 이어서, 상술한 고스트 처리가 도 14c에 도시된 바와 같이 에지 화상(612)에 적용하여 선택된 간격 및 각도상 배향으로 고스트 화상(612_A, 612_B, 612_C)을 생성하고, 이럼으로써 고스트 화상(612_A, 612_B, 612_C)이 초기 에지 화상(612)으로부터 더 멀어질수록 휘도가 감소하게 한다.

본 발명의 고스트 처리는 상술한 바와 같이 에지가 찾아지거나 생성되지 않은 화상에도 또한 적용될 수 있다. 그러나, 컴퓨터(20) 또는 다른 프로세서에 의한 많은 화소 처리를 필요로 하게 되며, 최종 형상 해상도도 그렇게 좋지 않다.

상술한 방법과 실시예의 이들 및 여러 다른 변형 및 조합이 당업자에게는 용이하게 발생할 수 있기 때문에, 본 발명을 상기와 같이 도시하고 기술한 정확한 구성 및 공정으로 제한하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 후속의 청구의 범위에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 영역에 포함되는 모든 적당한 변형 및 균등물을 포함한다. 용어 "이루어진다", "포함한다"는 이 명세서와 청구범위에서 이용될 때에는 설명한 특성이나 단계의 존재를 특정하고자 하는 것이지, 하나 이상의 다른 특성, 단계, 또는 그 그룹의 존재나 추가를 배제하고자 하는 것은 아니다.

Claims

형상 콘텐츠를 위한 화상을 특징화하는 방법에 있어서,

상기 화상의 푸리에 변환 광 패턴을 광 에너지로 생성하는 단계;

복수의 각도상 배향을 갖는 상기 푸리에 변환 광 패턴의 이산 부분으로부터 광 에너지를 선택하고, 이들 이산 부분을 푸리에 변환 광 패턴의 다른 부분으로부터 분리하여 상기 이산 부분으로부터 광 에너지의 복수의 필터링된 패턴을 생성함으로써, 상기 푸리에 변환 광 패턴으로부터 상기 광 에너지를 공간 필터링하는 단계;

각각의 각도상 배향에 대해 필터링된 패턴으로 분산되어 있는 광 에너지의 강도를 검출하는 단계; 및

상기 필터링된 패턴으로 검출된 광 에너지의 강도를 각각의 각도상 배향과 함께 저장하는 단계

를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 푸리에 변환 광 패턴을 공간 광 변조기의 활성 광 영역 상에 포커스하는 단계;

상기 푸리에 변환 광 패턴의 광 에너지의 이산 부분의 편광 면을 회전시키기 위해 선택된 각도상 배향에서 공간 광 변조기의 부분을 선택적으로 활성화하는 단계;

회전된 편광면을 갖는 광과 회전된 편광면을 갖지 않는 광을 분리시키는 단계; 및

상기 회전된 편광면을 갖는 광의 강도를 검출하는 단계

를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

각도상 배향에서 뿐만 아니라 상기 푸리에 변환 광 패턴의 광학축에서 다양한 방사상 거리에 위치한 선택된 세그먼트에서 상기 공간 광 변조기의 부분을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 공간 광 변조기의 활성 광 영역의 선택된 섹터에 입사하는 푸리에 변환 광 패턴의 광 에너지의 편광면을 회전시키기 위해 상기 공간 광 변조기의 부분을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서,

선택된 섹터의 선택된 세그먼트에 입사하는 푸리에 변환 광 패턴의 광 에너지의 편광면을 회전시키기 위해 상기 공간 광 변조기의 부분을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

특징화되는 화상 주변에 복수의 고스트 화상 - 각각의 고스트 화상은 특징화되는 화상과 실질적으로 동일한 형상 콘텐츠를 가짐 - 을 생성하는 단계; 및

상기 특징화되는 화상과 함께 고스트 화상으로부터 푸리에 변환 광 화상을 생성하는 단계

를 포함하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 특징화되는 화상보다 작은 광 에너지를 각각 갖는 복수의 고스트 화상을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 특징화되는 화상을 포함하는 원래의 화소를 복제하고 각각의 복제된 화소를, 대응하는 원래의 화소에 대해 동일한 간격 및 각도상 배향으로 상기 원래의 화소로부터 오프셋하여, 고스트 화상을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
제8항에 있어서,

복수의 고스트 화상을 특징화되는 화상 주변에 대칭적으로 분산하는 단계를 포함하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 특징화되는 화상의 형상 콘텐츠의 에지를 형상 콘텐츠 에지 화상으로 찾는 단계;

에지 화상을 포함하는 원래의 화소를 복제하는 단계; 및

각각의 복제된 화소를, 대응하는 원래의 화소에 대해 동일한 간격 및 각도상 배향으로 원래의 화소로부터 오프셋하여, 고스트 화상을 생성하는 단계

를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,

에지 화상의 대응 화소보다 광 에너지가 작은 상기 고스트 화상으로 이루어지는 화소를 복제하는 단계를 포함하는 방법.
광 화상 형상 콘텐츠 분석 장치에 있어서,

촛점 거리에서 촛점면에 촛점을 갖는 푸리에 변환 렌즈;

(ⅰ) 상기 푸리에 변환 렌즈의 촛점면에 위치한 중심축 주위에 활성 광 영역을 갖는 필터 공간 광 변조기 - 상기 중심축은 상기 촛점과 일치하고, 상기 활성 광 영역은 중심축에 대해 다양한 각도상 배향으로 입사하는 광의 편광면을 선택적으로 회전시키거나 회전시키지 않도록 선택적 활성화가 가능한 개별 활성 광 성분을 포함함 - 와, (ⅱ) 일 면에서 편광된 광을 다른 면에서 편광된 광으로부터 분리할 수 있는 편광 분석기를 포함하는 공간 광 변조기;

관련 단색 광원을 갖되, 상기 관련 단색 광원으로부터의 광으로 광 패턴의 화상을 형성하도록 어드레스 가능하고, 상기 푸리에 변환 렌즈를 통해 단색 광의 화상 광 패턴을 투사하여 상기 푸리에 변환 렌즈의 촛점면에 화상 광 패턴의 푸리에 변환 광 패턴을 형성하도록 위치 설정되는 화상 생성 공간 광 변조기; 및

공간 광 필터에 의해 필터링된 광을 수신하도록 위치 설정하되, 필터링된 광의 광 에너지 강도의 필터링된 패턴을 검출할 수 있는 센서 어레이를 포함하는 광검출기

를 포함하는 장치.
제12항에 있어서,

개별 활성 성분이 중심축에 대해 다양한 각도상 배향으로 방사상 외측으로 연장하는 방식으로 상기 활성 광 영역에 배치되는 장치.
제13항에 있어서,

개별 활성 성분이 상기 활성 광 영역의 이산 섹터를 포함하는 장치.
제14항에 있어서,

개별 활성 성분이 섹터의 개별적으로 어드레스 가능한 세그먼트를 포함하는 장치.
제15항에 있어서,

개별적으로 어드레스 가능한 세그먼트가, 활성 광 섹터를 형성하도록 중심축에 대해 방사상으로 배치되는 장치.
제13항에 있어서,

개별 활성 성분이 중심축에 대해 방사상으로 연장하는 장방형 성분을 포함하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 활성 광 영역은, 활성 광 소자의 장방형 공간 광 변조기 어레이를 포함하고,

개별 활성 성분은, 중심축에 대해 방사상 외측으로 연장하는 상기 소자의 그룹에서 작용할 수 있는 소자의 장방형 어레이의 활성 광 소자를 포함하는 장치.
공간 광 변조기에 있어서,

중심축 주위의 활성 광 영역을 포함하며,

상기 활성 광 영역은, 중심축에 대해 다양한 각도상 배향으로 방사상 연장하는 복수의 활성 광 변조기를 포함하는 공간 광 변조기.
제19항에 있어서,

각각의 활성 광 변조기는 상기 활성 광 영역의 섹터를 포함하는 공간 광 변조기.
제20항에 있어서,

각각의 섹터는, 각도상 배향 중 하나에 직렬 연장되게 위치된 복수의 개별적으로 어드레스 가능한 활성 광 세그먼트를 포함하는 공간 광 변조기.
제19항에 있어서,

각각의 활성 광 변조기는 장방형인 공간 광 변조기.
제22항에 있어서,

각각의 장방형 활성 광 변조기는, 각도상 배향 중 하나에 직렬 연장되게 위치된 복수의 개별적으로 어드레스 가능한 활성 광 세그먼트를 포함하는 공간 광 변조기.
제19항에 있어서,

활성 광 영역은 광 센서의 장방형 어레이를 포함하고,

각각의 활성 광 변조기는, 광을 변조하도록 동시에 함께 작용 가능하며 중심축에 대해 방사상 연장하는 활성 광 소자의 복합체를 형성하도록 함께 구성되는 일군의 광 센서를 포함하는 공간 광 변조기.