画像の形状内容に関する半径方向および角配向または回転方向解析と照合のための装置および方法この特許出願は、１９９９年６月４日付で米国特許商標庁に出願された出願シリアル番号第０９／３２６，３６２の一部継続出願である２０００年３月２７日付け米国特許商標庁出願の出願シリアル番号０９／５３６，４２６の一部継続出願である。
【課題】
【解決手段】
セグメント型半径方向空間光変調器（５０）が、中心軸（４０）に対し各種角配向に配置され半径方向に伸びる複数の活性光学モジュレータセクタ（５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５８０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０）を含む活性光学領域（５４）を有する。このセグメント型半径方向空間光変調器（５０）は、照合および近接照合のため他の画像に対し記録し、保存し、再生し、検索し、比較するため、形状により画像の特徴抽出されつつあるため、フーリエ変換光学パターン（３２）の部分を、画像から分離して隔離するのに用いられる。画像は、フーリエ変換光学パターン（３２）の光力を増加するためおよび、照合に加えて近接照合を識別するため別の画像形状特徴に対する比較を評価するため、新たな形状内容を追加することなく、多重画像にすることができる。
【解決手段】
セグメント型半径方向空間光変調器（５０）が、中心軸（４０）に対し各種角配向に配置され半径方向に伸びる複数の活性光学モジュレータセクタ（５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５８０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０）を含む活性光学領域（５４）を有する。このセグメント型半径方向空間光変調器（５０）は、照合および近接照合のため他の画像に対し記録し、保存し、再生し、検索し、比較するため、形状により画像の特徴抽出されつつあるため、フーリエ変換光学パターン（３２）の部分を、画像から分離して隔離するのに用いられる。画像は、フーリエ変換光学パターン（３２）の光力を増加するためおよび、照合に加えて近接照合を識別するため別の画像形状特徴に対する比較を評価するため、新たな形状内容を追加することなく、多重画像にすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には空間光変調器に関し、より詳しくは、画像の形状内容の特徴抽出、検索、照合または識別などに用いられるフーリエ変換の光学パターンを含む光線の半径方向・角配向解析のための半径方向に配向された活性光変調セクタを有する空間光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光線の空間的に分散した部分から有用な情報が得られる場合がある。特に、画像が光線によって透過あるいは伝搬される場合は、画像を透過する光線の水平断面の特定の部分のような、その画像の特定の部分から得られる情報を収集して利用する、あるいは解析することが役に立つことがある。
【０００３】
例えば、本願発明者の同時係属になる米国特許出願第０９／５３６，４２６号（参照によって本願に組み込まれる）においては、画像のフーリエ変換の半径方向に配向された細い部分を取り込み、検出し、かつそれらの部分を用いて画像を保存、検索および回復できるように形状によって特徴抽出、符号化するようになっている。この引例の出願明細書中に説明されているように、画像のフーリエ変換の上記のように半径方向に配向され角配向あるいは回転方向に互いに離間したいくつかの部分が、画像を透過する光線をフーリエ変換レンズに通過させた後、半径方向に配向されたスリットを有する不透明な回転マスクあるいはホイールを光線のフーリエ変換平面内に置き、様々な角配向、すなわち回転角度でスリットを通過する光を検出することによって順次取り込まれる。それぞれの角配向で検出される光エネルギーは、その光エネルギーの検出時に回転マスク中のスリットと同じ角配向で総じて一直線に揃う画像内容の部分の特徴を示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半径方向に配向された回転スリットを有する上記引例のシステムは、まさに、画像の形状内容によって非常によくかつ非常に効率的に画像の特徴抽出および符号化をするというタスクを行なうものである。しかしながら、このシステムには依然としていくつかの欠点がある。例えば、回転スリット各角配向における画像の空間周波数の解像度は、このようなシステムのいくつかの応用や用途で要求されると思われる水準より劣っている。また、駆動機構が付随する回転マスクあるいはホイールは、全ての機械装置と同様に、寸法および重量上の要求条件は言うまでもなく、安定性および長期信頼性の面で問題がある。
【０００５】
したがって、本発明の全般的な目的は、光学画像の各部分から光学情報を取り込んで、記録するための改善された装置および方法を提供するにある。
【０００６】
本発明のより特定的な目的は、このような画像のフーリエ変換の光学パターンのそれらの画像の形状内容に関する空間解析のための改善された装置および方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のもう一つの特定的な目的は、画像を保存し、検索し、比較し、照合し、あるいは識別できるように形状内容によって画像の特徴抽出および符号化を行うための改善された装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記およびその他の目的、長所および新規な特徴については、一部は以下の説明に記載し、また一部は下記の説明を詳細に吟味することにより当業者には明白となるものであり、あるいは本発明の実施によって知得することも可能であろう。これらの目的および長所は、特許請求の範囲に特定的に記載する手段およびその組み合わせによって達成することが可能である。
【０００９】
前述の目的をよりよく達成するため、本発明の装置は、軸に対して様々な角配向で半径方向に伸びる複数のアドレス可能な活性光学素子を有する空間光変調器を具備する。望ましくは、活性光学素子は、光線をその上に集束させることができる活性光学領域の分離セクタ上に入射する光線の部分を変調するような形状とする。したがって、光活性変調器は、個別の分離セクタの形、すなわち実質的にくさび形状とすることが望ましいが、他の形状のものも実施可能であり、特殊な場合においては、よりすぐれた解像度を得るために矩形状としたり、あるいは画像の湾曲した形状内容を検出するために湾曲状とすることもでき、その方がより望ましいこともある。形状内容のよりすぐれた空間周波数の解像度を得るために、活性光学領域の半径方向に伸びるくさび形部または矩形部は、所望の解像度に応じて別個に、あるいはいくつかにまとめて活性化することができる個々にアドレス可能なセグメントで構成することができる。くさび状セクタは、より小さい切頭くさび状の活性光学素子よりなるセグメント、あるいは合成した形で切頭くさび形状をなす画素アレイの形のセンサ群で構成することができる。同様に、矩形部も、上記のような半径方向に伸び、角配向に離間した活性光学素子あるいは活性光学領域を形成する画素アレイの形の矩形セグメントまたは合成センサ群で構成することができる。画像の形状内容の特徴抽出のために、画像のフーリエ変換である光学パターンが活性光学領域上に集束され、フーリエ変換の光学パターンの様々な角配向で半径方向に配置された部分が空間光変調器によって選択され、他の部分と分離されて、そのような角配向と一直線に揃う画像の形状内容が検出される。上記のようなそれぞれの部分から検出される光の強度はこのような形状内容の特徴を示していて、記録し、保存することができ、あるいはこの強度を用いて、同様に解析された他の画像の形状内容と比較することにより画像のそのような形状内容との一致あるいは略一致を検出し、確認することができる。画像に、様々な半径方向および角配向に関して、また様々な光強度のゴースト画像を加える画像前処理を行うことにより、形状内容の検出性能を高めることができ、かつ画像の類似の形状内容との略一致を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、本発明のセグメント型半径方向空間光変調器（ＳＬＭ）デバイス５０が模式的に図示されており、光ビーム２７（ｐ）がセグメント型半径方向ＳＬＭデバイス５０の中心部にある活性光学領域５４上に集束している。図１に模式的に示されているように、セグメント型半径方向ＳＬＭデバイス５０は、好ましくは、プリント回路板（図示せず）上に電気的ピン５８に対応するように構成されたレセプタクル（図示せず）にプラグイン接続できるよう構成された複数の電気的ピン５８を具備したチップ５６に実装された集積回路５２として構成されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。図示のような好適実施態様においては、ピン５８は、集積回路５２のコンタクトパッド５５に半田付けされた複数の配線５９に電気的に接続されており、以下にさらに詳細に説明するように、これによって活性光学領域５４の光素子のアドレス指定および動作を可能にするようになっている。
【００１１】
図２には、集積回路５２の活性光学領域５４の拡大立面図が示されており、図３には、活性光学領域５４の１つの変調器セクタ５００（以下、便宜上「セクタ」とする）の活性光学セグメント５０２、５０４、５０６、５０８のさらに大きな拡大図が示されている。基本的には、以下にさらに詳細に説明するように、セグメント型ＳＬＭデバイス５０は、中心軸４０に対して様々な角配向で半径方向に配列された入射光エネルギーの部分を選択的に単離して、検出できるようにする。このような分離を行う１つの方法は、活性光学領域５４に入射する光ビーム２７（ｐ）のその選択された半径方向に配列された部分を反射させるとともにその偏光面を回転させる一方、光ビーム２７（ｐ）の他の部分を反射させるが偏光面の回転は行わないようにするか、あるいはこの逆の手順によるものである。この好適実施態様においては、図３のセクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６、５０８のような各活性光学セグメントは、導電トレース５０３、５０５、５０７、５０９によってそれぞれ個々にアドレス可能であるが、本発明は、空間周波数解像度は低くなるにしても、ただ１つの活性光変調器のみ含むセクタ５００によって、または１つ以上の個々のセグメントを同時に活性化するようにすることにより実施することもできる。
【００１２】
入射光ビーム２７（ｐ）の部分の選択および分離は、活性光学セグメント５０６、５０８の部分断面図である図４に図示されている。例えばｐ−偏光、すなわちｐ−平面で偏光された光として示されている入射光ビーム２７（ｐ）は、セグメント５０８がトレース５０９上の電圧Ｖ＋によってアクティブになると、セグメント５０８によって反射され、ｓ−偏光２（ｓ）、すなわちｓ−平面で偏光された光としてセグメント５０８から出て来るか、あるいはこの逆の関係になるが、非活性化されていないセグメント５０６は入射光２７（ｐ）を反射するものの、その偏光面は回転させない。図４では、活性化されたセグメント５０８によって反射された光はそれがｓ−平面偏光であることを示すために６１（ｓ）と示されており、他方、活性化されていないセグメント５０６によって反射された光は、それがｐ−平面偏光であることを示すために６１（ｐ）と示されている。活性光学領域５４の全てのセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の全てのセグメントを代表する形で、以下にセグメント５０６、５０８の構造および機能をさらに詳細に説明する。
【００１３】
この時点では、ｓ−偏光面はｐ−偏光面に直角である、すなわちｐ−偏光面に対して９０度回転しているということ、および、以下にさらに詳細に説明するように、そのような光ビーム６１（ｐ）の部分の偏光面の回転（図１参照）によって、光ビーム６１（ｐ）の他の部分からのその部分のフィルタあるいは分離が可能になるということを述べるだけで十分であろう。
【００１４】
図５に模式的に示すように、画像をそれらの画像の形状内容によって特徴抽出し、符号化し、保存するためのシステム１０は、上述のセグメント型ＳＬＭデバイス５０の応用例であり、本発明の一部をなすものである。このシステム１０においては、任意の数ｎの画像１２、１４、．．．、ｎをそれらの画像の形状内容によって特徴抽出し、符号化することができ、各画像に関するそのような符号化された形状情報は、後の検索、取出し、および同様の方法で特徴抽出・符号化された他の画像の形状内容との比較用に例えばデータベース１０２に保存できる。
【００１５】
画像１２、１４、．．．、ｎは、例えば写真、フィルム、図面、グラフィックス、任意のパターン、あるいは規則正しいパターン等の可視画像を含め、ほぼいかなる形態をも取り得る。さらに、これらの画像は、デジタル形式またはアナログ形式で保存しおよび／またはこれらの形式から生成することができる。これらの画像は、人間が見た場合、何らかの意味のある形状内容を有しえるか、または無意味なものであるか人間が仲介することはできなくても、他の何らかの内容、例えば音楽、音声、テキスト、ソフトウェア等の特徴を有し得る。基本的に、認識可能な形状内容と共に表出または表示することができる光エネルギー強度のどのような光学パターンでもこのシステム１０で特徴抽出し、符号化することができる。
【００１６】
以下にさらに詳細に説明するように、サンプル画像１２は、任意のソース（例えばインターネット、電子データベース、ウェブサイト、図書館、スキャナ、写真、フィルムストリップ、レーダー画像、電子スチルカメラまたはビデオカメラ、およびその他のソース）から得ることができるもので、光学画像形状特徴抽出器１０に入力される。図５には、任意の数ｎの他のサンプル画像１４、．．．、ｎが順次光学画像特徴抽出器１０に入力される待ち行列として示されている。これらの任意数ｎの一連の画像１２、１４、．．．、ｎの入力は、手動で行うことができるが、好ましくは機械式スライドハンドラー、コンピュータ画像生成器、フィルムストリッププロジェクタ、電子スチルカメラまたはビデオカメラ等のような自動化態様で行うことができるようにする。図５のコンピュータ２０は一好適実施態様であるが、同時に、画像１２、１４、．．．、ｎを待ち行列可能および動画像可能に形成し、画像特徴抽出器１０に移動させることができる全ての装置あるいはシステムを象徴させることを意図したものである。ビデオモニタ２２に表示された自動車の例示画像１２は、本発明によりその形状内容を特徴抽出し、符号化するためのプロセスモードにある任意の画像を象徴的に表すが、このような処理中の画像の表示は本発明の必須の特徴ではない。説明を簡素化するために、以下の説明は最初の画像１２のみについて行うが、これらの説明はその大半が１２、１４、．．．、ｎ等のいずれの画像についても適用され得る。
【００１７】
図５に示すシステム１０の実施態様において、画像１２は、Ｅ−ＳＬＭ２６から発する光ビーム２７に直角な、すなわち図５の視野面に直角な画像平面１９内で光学画像特徴抽出器１０に入れられる。しかしながら、本発明の説明、図および理解をより容易にするため、さらに画像１２、１４、．．．、ｎは図５の視野面、すなわち紙面内に想像線で示してある。これと同じ図面表記法が、説明、図示および理解の目的上、Ｅ−ＳＬＭ２６によって生成された画像１２′、フーリエ変換光学パターン３２、活性光学領域５４、分離され、フィルタされた光学パターン６０および検出器グリッド８２を光ビームに垂直なそれぞれの平面から紙面に投影するためにも用いられる。本発明におけるこれらの構成要素およびそれらの機能については、以下にさらに詳細に説明する。
【００１８】
上述したように、画像１２は、コンピュータ２０およびＥ−ＳＬＭ２６によって光学画像特徴抽出器１０に入力することができ、これについても以下にさらに詳細に説明する。しかしながら、画像１２は、フーリエ変換（ＦＴ）レンズとも呼ばれる、薄い集束レンズ３０を通過することによって有意の変換を経る。サンプル画像１２のフーリエ変換（ＦＴ）は、画像１２’の光学パターンの光エネルギーをフーリエ変換（ＦＴ）光学パターン３２に再配列する。その光エネルギーとは、画像１２’に固有のものであり、人間の目と脳では画像１２’として認識不能であっても、光学パターン３２全体わたり空間分布された光エネルギーの強さ、すなわち振幅によって特徴抽出されられ得るものである。光学パターン３２中の光エネルギー３４の複素振幅分布は、画像１２′中の複素光分布のフーリエ変換である。
【００１９】
以下により詳細に説明するように、画像１２’は、白色光でも良いが、単色で好ましくは可干渉性の光エネルギーである画像１２の再生である。フーリエ変換（ＦＴ）光学パターン３２での強い光エネルギーの集中は、一般に画像１２′の空間周波数に対応する。すなわち、画像１２′中の特徴部分が互いにどれくらい近似しているかあるいはどれくらい大きく異なるかに対応する。言い換えれば、空間周波数は、光ビーム２７に亘る光エネルギー強度の変化あるいは変化しないことがどれだけ近いか、またはどれだけかけ離れているかによっても表出される。例えば、画像中の格子柄生地、すなわちたくさんの小さい正方形模様を有するシャツ（図示せず）は、画像中の無地単色のシャツ（図示せず）に比べてより高い空間周波数を有するであろうこと、すなわち単位距離当たりの変化がより多いことになる。同様に、画像１２’中の自動車のバンパーおよびグリル部３５のような画像の部分は、画像１２’中のサイドパネル３６の部分より高い空間周波数を有し得る。なぜなら、サイドパネル３６は大きな空間距離にわたってかなり滑らかで均一であるのに対し、バンパーおよびグリル部３５は、様々なエッヂ、湾曲、その他複雑な変化を小さな空間距離内に持った多数の小片から構成されているからである。画像１２’のより複雑なバンパーおよびグリル部３５のような、画像のより緻密で先鋭な（より空間周波数が高い）細部からの光エネルギーは、画像１２’のサイドパネル３６のような、画像のより粗いまたは単調な（より空間周波数が低い）細部からの光エネルギーより、フーリエ変換画像中の光学心（または光学軸４０から半径方向でより外方に分散する傾向がある。そのような光エネルギーは、ＦＴレンズ３０による屈折後、フーリエ変換（ＦＴ）光学パターン３２の平面で領域またはバンド３４、すなわち、回折光エネルギーの強め合う干渉および弱め合う干渉の結果、ほとんどまたは全く光エネルギーのないバンドによって分離された強い光エネルギーのバンドに集束されることを除き、フーリエ変換光学パターン３２で半径方向外方に分散する光エネルギー３４の振幅は、そのような光エネルギーが発せられる像１２′の光学パターンの対応する部分の光エネルギーと関係がある。バンパーおよびグリル部３５のような画像１２’の高空間周波数部分が明るい場合、画像１２’のそれら高空間周波数部分から発せられる光エネルギーの強度または振幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方のバンドへＦＴレンズ３０によって分散される光エネルギー、はより高く、すなわちより明るくなる。他方、画像１２′の空間周波数が高い部分が暗い場合、画像１２’のそれら高周波数部分から発せられる光エネルギーの強度または振り幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方のバンドへＦＴレンズ３０によって分散される光エネルギー、はより低く、すなわちそれほど明るくなくなる。同様に、サイドパネル部３６のような画像１２′の光学パターンの空間周波数が低い部分が明るい場合、画像１２’のそれら低周波部分から発せられる光エネルギーの強度または振り幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方にない（すなわち光学軸４０により近い）バンドへＦＴレンズによって分散される光エネルギー、はより高く、すなわちより明るくなる。しかしながら、画像１２′の光学パターンの空間周波数が低い部分が暗い場合、画像１２’のそれら低周波部分から発せられる光エネルギーの強度または振り幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方にないバンドへＦＴレンズ３０によって分散される光エネルギー、はより低く、すなわちそれほど明るくなくなる。
【００２０】
要約すると、画像１２′から出る光のフーリエ変換光学パターン３２）は次のように言える：
（ｉ）画像１２′に一意である；（ｉｉ）画像１２′における空間周波数、すなわち細部の緻密さを表わす領域または光学軸４０から構成される；（ｉｉｉ）フーリエ変換光学パターン３２中の各空間周波数部分またはバンドにおける光エネルギー３４の強度または振幅は、画像１２′のそれぞれ粗密を示す特徴から出る光エネルギーの輝度あるいは強度に相当する；（ｉｖ）本発明によれば、フーリエ変換パターンの部分またはバンド３２におけるこのような光エネルギー３４の強度または空間位置を検出可能である。
【００２１】
本発明のこの光学画像特徴抽出器１０は、画像１２をなす形状によって画像１２の特徴抽出を行うよう設計されているので、様々な特定の角配向で直線に揃う画像１２′中のより精細あるいはより鮮鋭な細部またはそれらの精細あるいは鮮鋭な細部の部分から出てくる光エネルギーを検出し、捕捉するためにフーリエ変換光エネルギーパターン３２のさらなる空間フィルタリングが用いられる。このような空間フィルタリングは、以下にさらに詳細に説明するように、いくつかの異なる方法の中の任意の方法で行うことができるが、この機能のための典型的な空間フィルタの構成は、偏光ビームスプリッタ７０を伴ったセグメント型半径方向空間光変調器（デバイス）５０を含む。基本的に、セグメント型ＳＬＭデバイス５０は、上に説明したように、フーリエ変換光学パターン３２の選択された部分の偏光面をｐ−平面偏光からｓ−平面偏光に、あるいはこの逆に回転させ、偏光ビームスプリッタ７０は、１つの平面で分離（ｉｓｏｌａｔｅ）され、偏光された部分の光エネルギーを他の平面で偏光された状態のフーリエ変換光学パターン３２の残りの部分の光エネルギーから分離して、それらの選択され、分離された部分の光エネルギーを別々に検出することができるようにする。
【００２２】
選択された活性光学セグメント、例えばセグメント５０２、５０４、５０６および／または５０８（図３）、と直線に揃うフーリエ変換パターン３２中の光エネルギー３４の部分だけが、反射光６１（ｓ）の中でセグメント型半径方向ＳＬＭデバイス５０によって偏光面が回転させられる。このようなビーム２７（ｐ）の選択された部分６１（ｓ）は、セグメント型半径方向ＳＬＭ５０の活性光学領域５４に選択されたセグメントが配置された５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０のそれぞれのセクタの角配向と直線に揃う直線および曲線の短い切片のような画像１２′の細部または特徴部を表す。すなわち大半の部分がこれらの細部または特徴部から発出する。例えば、セクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６、５０８のうち１つ以上のセグメントが選択され、アクティブになって（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）これらのセグメント（ｓ）から反射される光エネルギーの偏光面を回転させる場合、反射された光エネルギー６１（ｓ）は、その大部分がセグメント５０２、５０４、５０６、５０８が配置されたセクタ５００の垂直方向と直線に揃う画像１２′の細部または特徴部から発出する。さらに、画像１２′のより高い空間周波数コンテンツ、例えば間隔が密なバンパー部およびグリル部３５からの光エネルギー３４は、より低い空間周波数コンテンツ、例えばサイドパネル３６からの光エネルギー３４よりフーリエ変換光学パターン３２でさらに半径方向外方（半径方向でさらに外方）に分散するので、反射光ビーム６１（ｓ）中の光エネルギーは、セクタのどのセグメントが選択されたかによって、このような画像１２′の空間周波数コンテンツについて狭い範囲の特徴を示すことになる。例えば、セグメント５０２より入射ビーム２７（ｐ）の光学軸４０からさらに半径方向外方に配置されたセクタ５００の外側セグメント５０８（図３）がアクティブになる（活性化される）と、反射光ビーム６１（ｓ）中の光エネルギーは、画像１２′における垂直に配向された特徴部、例えばバンパー部およびグリル部３５の垂直エッヂ部のより高い空間周波数コンテンツの特徴を示すことになる。これに対して、セクタ５００の内側セグメント５０２がアクティブになると、反射ビーム６１（ｓ）中の光エネルギーは、画像１２′における垂直方向に配向された特徴部、例えばトランクの蓋３７の垂直方向後エッヂ部、のより低い空間周波数コンテンツの特徴を示すことになる。その結果、選択されたセグメントの半径方向における距離でのＦＴ光学パターン３２の光エネルギーに相当し、かつ選択されたセグメントが位置するセクタと直線に揃う画像１２′のコンテント中の特徴部あるいは線の一意の組み合わせを表す、またはその特徴を示す光エネルギーのバンド６２のフィルタされたパターン６０が得られる。したがって、光学軸の回りの異なる角配向にあるＦＴ光学パターン３２の回転し得る空間フィルタリングの手段が得られることに加えて、セクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６、５０８のような各セクタのセグメントによって、光学軸からの異なる半径方向距離におけるスカラー空間フィルタリングＦＴ光学パターン３２というさらなる機能が提供される。
【００２３】
もちろん、光学軸４０の回りの異なる角配向の異なるセクタ内のセグメントは、以下にさらに詳細に説明するように、異なる角配向を有する画像１２′中の特徴部または線と直線に揃う。このように、フィルタされたパターン６０中の光エネルギーバンド６２は、異なるセクタ内の活性光学セグメントが選択され、アクティブになるのに伴い、以下にさらに詳細に説明するように、様々な角配向、複雑さまたは繊細さ（ｆｉｎｅｎｅｓｓ：細かさなど）および輝度で画像１２′の光学パターン中の異なる特徴部、細部、エッヂ部あるいは線を表すよう変化する。
【００２４】
しかしながら、一般に、光エネルギーバンド６２は、上記の空間フィルタリング５４の後ＦＴ光学パターン３２から逆フーリエ変換された場合、その光エネルギーが出た元の画像１２′中の特徴部と同じ空間関連個所に位置する。これは、例えば、画像１２′中のバンパー部およびグリル部３５（バンパーおよびグリル部３５）の垂直セクタ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｃｔｏｒ）による空間フィルタリング後、最初に画像１２′中のバンパー部およびグリル部３５から出たパターン６０中のバンド６２中の光エネルギーである。
【００２５】
フィルタされたパターン６０のバンド６２中の空間フィルタされた光エネルギーは、活性化されたセクタの様々な角配向のいずれかで光検出器８０により検出することができ、処理および符号化するためにコンピュータ２０または他のマイクロプロセッサかコンピュータに電子的に供給できる。図５には、個別の感光性エネルギートランスデューサ８４の１６ｘ１６アレイ８２よりなる光検出器８０の一例のみが示され、本発明の多くの目的にはこれで十分であるが、他の検出器構成、例えば本願と同時係属特許出願されたシリアル番号０９／５３６，４２６に記載された２つのオフセット検出器アレイ、または１つ以上のより大きい検出器アレイを用いることもできる。
【００２６】
コンピュータ２０は、検出器アレイ８２からフィルタされた光学パターン６０に関する情報、すなわち光エネルギー強度（１）分布に関する情報と共に、画像１２に関する情報（例えば、識別番号、ソースロケータ等）、セグメントが活性化されたセクタの角配向（Ｒ）に関する情報、および空間周波数に関連した活性化されたセグメントの半径方向距離あるいはスケール（Ｓ）に関する情報の入力により、画像１２の形状内容に関する画像１２の特徴を符号化するようプログラムすることができる。このような情報を符号化するために有用な１つの方式は、各画素のｘ、ｙ座標位置、回転（すなわち、セグメントが活性化される）セクタの角配向と直線に揃う画像１２の線形性特徴部の角配向）、および光強度（すなわち角配向Ｒの各画素で検出されるフィルタされたパターン６０からの光エネルギーの振幅）に関する情報を含むフィルタされた画像６０の画素による。本願と同時係属特許出願されたシリアル番号０９／５３６，４２６でより詳細に説明されているような歪み係数Ｘなどか、または本発明の特徴であるゴースト画像前処理、以下により詳細に説明する、によって探索可能なフラッグを提供することもできる。角配向あるいは回転Ｒ、各画素ごとの光エネルギー強度Ｉと歪み率Ｘのこのような組み合わせは、「ＲＩＸｅｌ」と略称することができる。所望の場合には、スケール（すなわちこのような角配向と合致する画像１２の空間周波数）もこのような符号化に含むことができる。スケールファクタＳを組み入れる場合、その組み合わせは「ＲＩＸＳｅｌ」と称することができる。次に、各ＲＩＸｅｌあるいはＲＩＸＳｅｌは、それが導出された画像１２に関する何らかの識別子（例えば番号、名称等）、画像１２のソースロケーション（例えばインターネットＵＲＬ、データベースファイル、書名、画像１２の所有者等）、およびフォーマット、分解能、色、質感、コンテンツ名、検索カテゴリー等のようなその画像についての他の所望の情報と関連づけることができる。このような色、質感、コンテンツ名および／または検索カテゴリーのような他の情報のうちの一部は、他のデータベースから入力された情報、人間による入力からの情報、あるいは、画像１２を検索し、検出し、あるいは取り出すのに役立つ、あるいは画像１２を他の画像と比較するのに役立つものでありさえすれば、色、質感等に関して同じ画像１２を動的に特徴抽出する別の光特徴抽出器から入力された情報であってもよい。
【００２７】
上述したようにして形状に関して特徴抽出され、符号化された１２、１４、．．、ｎの各画像に関する上記のような情報の一部、全部あるいはこれらの情報のさらなる組み合わせは、コンピュータ２０によって１つ以上のデータベース１０２に送ることができる。
【００２８】
図５には、１２、１４、．．．、ｎの各画像に関するＲＩＸｅｌあるいはＲＩＸＳｅｌ情報を保存するための数例のデータベースアーキテクチャ１０４、１０６、１０８が示されているが、他の多くのアーキテクチャおよび情報の組み合わせを使用することもできる。
【００２９】
図５に示す光学画像特徴抽出器１０においては、画像１２は、空間光変調器（ＳＬＭ）２６がレーザーダイオードまたはガスダイオードのような光源２３からの単色光ビーム２４で照光された状態で、単色、望ましくはコヒーレントな光エネルギーによって例えば画像１２′で再生されなければならない。本発明のこの特徴は、白色光で実施することもできるが、その結果得られるフーリエ変換光学パターンおよび空間フィルタされた光学パターンは、単色光の場合よりもぼやけたものになるだろう。したがって、本発明の記述は単色光、望ましくは可干渉性の光に基づいて進めるが、白色光も、好ましい代替態様ではないとしても、適切にであると理解されよう。空間光変調器（ＳＬＭ）２６は、本願と同時係属特許出願されたシリアル番号０９／５３６，４２６に示されているように光学的にアクセス可能である（Ｏ−ＳＬＭ）。または、例えば図５に示すコンピュータ２０あるいはビデオカメラ（図示せず）によって電気的にアクセス可能（Ｅ−ＳＬＭ）であり、駆動することができる。当業者には周知であるように、空間光変調器（ＳＬＭ）は、ビーム２７としての反射に際し、単色光で画像１２’を作成するのに何が必要なのかによって、画像が偏光ビームスプリッタ１１６を透過されるか、光ビームスプリッタ１１６によって反射されるように光ビーム２５を亘る空間ベース上で光の偏光面を回転させるか部分的に回転させることによって、画像を偏光された光ビーム２５に「書き込む」ことができる。光学的にアドレスされるＳＬＭ（図示せず）においては、偏光回転材料（通常は液晶材料）に近接する半導体材料に入射した光エネルギーによって、画像平面は空間ベース上でアドレスされる。一方、電気的にアドレス可能なＳＬＭ２６においては、液晶偏光回転材料は各画素ごとに電気的にアドレスされる。偏光された光の画素部分は、液晶材料を１回通過するのに伴い４５度回転させられる偏光面を有し、それと同時にその光は反射され、再度液晶を通して送り返され、そこでさらに４５度回転させられる。このように、ＳＬＭ２６で偏光面が回転させられた偏光ビーム２５中の光画素は、ＳＬＭで反射され、ＳＬＭから光路２７に沿って送り出され、この光路２７は画像１２’を形成するＥ−ＳＬＭ２６により投じられた光学パターン中を除く入射ビーム２５の光学軸と一致し、かつ入射ビーム２５の偏光面から９０度回転させられた偏光面と一致する光学軸４０を有する。偏光面の回転を経ない残りの光画素も反射されるが、これらの画素は、以下に説明するように、偏光面が回転した画素と分離することができる。画像１２の様々な光強度あるいは輝度は、偏光面の部分的な回転によってグレースケールの形で画像１２’に再生することができる。
【００３０】
図５の実施態様においては、レーザ光源２３からのコヒーレント光ビーム２４は、まず偏光子２８を通ってコヒーレント光２５の偏光ビームを生じ、全ての光は１つの平面内、例えば２５（ｓ）で示すようにｓ−平面内（ただし、これに限定されるものではない）で偏光される。次に、ｓ−偏光ビーム２５（ｓ）は、ピンホール１１２とビーム２５をピンホール１１２に集束させるレンズ１１４で基本的に構成された空間フィルタ１１０を通過する。この空間フィルタ１１０は、主として、良好なガウス波面が得られるよう、また必要に応じてビーム２５（ｓ）のパワーを制限するため、ビーム２５（ｓ）を条件付けるために設けられる。次に、レンズ１１４ａは光を平行光線にする。
【００３１】
その後、ビーム２５は、平面１１８で一方向に偏光された光を反射し、その直角方向に偏光された光を透過させる偏光ビームスプリッタ１１６を通される。この例においては、偏光ビームスプリッタ１１６は、ｓ−偏光を反射し、ｐ−偏光を透過させ、また、ビームスプリッタ１１６は、ｓ−偏光ビーム２５を反射するように、電気的にアドレスされる空間光変調器（Ｅ−ＳＬＭ）１６の方へ配向されている。Ｅ−ＳＬＭ２６に入射する単色光ビーム、好ましくは可干渉性の光ビーム２５（ｓ）は、本発明によるさらなる分析、特徴抽出および符号化用に画像１２′の形状内容を透過するために利用される光エネルギーを提供する。
【００３２】
上述したように、画像１２、１４、．．．、ｎを光ビームに「書き込む」には多くの方法があり、そのうちの１つがＥ−ＳＬＭ１６によるものである。この例においては、コンピュータ２０は、画像１２の内容がデジタル化されそれによって、コンピュータ２０は、当業者には理解可能なように、反射光ビーム２７（ｐ）に画像１２′を「書き込む」ためにＥ−ＳＬＭ２６のいずれかの画素にアドレスして活性化するようにリンク２１を介してデジタル信号をＥ−ＳＬＭ２６へ転送することができる。基本的には、アドレスされた画素は、偏光面が一部または完全に９０度回転した反射光エネルギーが画像１２′の光学パターン内にあるようにして、偏光面を入射ビーム２５（ｓ）のｓ−平面から反射ビーム２７（ｐ）のｐ−平面へ９０度で、またはグレースケールについては９０度より小さい角度で回転させる。もちろん、当業者ならば、上記とは逆のやり方で動作するＥ−ＳＬＭで画像１２′を生成することもできるということは理解されよう。すなわち、どこの画素がアクティブになるかという点は別にして、反射光で偏光面を回転させるやり方で、その場合、コンピュータ２０は、画像１２′を反射ビーム２７に書き込むために画像１２の印加によって画素を活性化するようプログラムされることになる。いずれの方法にしても、画像１２′をキャリングする可干渉性の光の発出ビーム２７（ｐ）はｓ−偏光されるのではなくｐ−偏光され、またはこの逆の関係が行われる。その結果、上記の例においては、単色光ビーム２７（ｐ）は、その光エネルギーは画像１２′を形成する光学パターンに分布し、偏光ビームスプリッタ１１６によって反射されるのではなく、ＦＴレンズ３０へ透過される。
【００３３】
正フーリエ変換（ＦＴ）レンズ３０は、上に説明したように、光ビーム２７（ｐ）中に置かれ、画像１２′からの単色光エネルギーをそのフーリエ変換光学パターン３２に再分布させる。この光学パターン３２はＦＴレンズ３０の焦点面に生じる。したがって、本発明のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０は、図５の焦点距離Ｆによって示されているように、ＦＴレンズ３０の焦点面内に配置されなければならず、また、ＦＴレンズ３０もＥ−ＳＬＭ２６から同じ焦点距離Ｆの位置に配置され、そのためＥ−ＳＬＭ２６もレンズ３０の焦点面内にある。
【００３４】
やはり上に説明したように、ＦＴレンズ３０の焦点面のフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の複素振幅分布は、画像１２′中の複素振幅分布のフーリエ変換である。フーリエ変換光学パターン３２は、画像１２′の空間周波数に基づいて、画像１２′からの全ての光エネルギーがそれぞれの空間周波数が生じる画像１２′の対応する部分における光エネルギーに基づく様々な空間周波数分布３４における光エネルギーの強度を伴って対称状パターン３２に分布させられる。
【００３５】
上述したように、フーリエ変換光学パターン３２は上下方向にも、左右方向にも対称であり、その結果、フーリエ変換光学パターン３２の各半円は、その反対の半円と正確に同じ光エネルギー分布およびエネルギー強度を持つ。画像１２’中のより低い空間周波数からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２の中心軸または光学軸４０の方に向けて分布され、一方画像１２′中のより高い空間周波数からの光エネルギーは、光学軸４０から遠ざかるようにパターン３２の外エッヂ部に向けて、すなわち光学軸４０から半径方向においてより外方に分布される。画像１２′中で垂直方向に分布して様々な空間周波数を生じさせる画像１２′中の特徴部からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２中で同様に垂直方向に分布する。同時に、画像１２′中で水平方向に分布して様々な空間周波数を生じさせる画像１２′中の特徴部からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２中で同様に水平方向に分布する。したがって、一般に、光学軸４０に対して任意の角配向に分布され画像１２′中の様々な空間周波数を生じさせる画像１２′中の特徴部からの光エネルギーも、フーリエ変換光学パターン３２中でそれらと同じ角配向に分布する。その結果、フーリエ変換光学パターン３２中で光学軸４０に対して特定の角配向に分布する光エネルギーのみを検出することで、それらの検出光エネルギーは、そのような特定角配向に一直線的に揃う画像１２′中の特徴部または細部の特徴を示すことになる。そのような各角配向で検出された光エネルギーの半径方向分布は、画像１２′中のそのような直線状の特徴部あるいは細部の複雑や鮮鋭さ、すなわち空間周波数を示し、一方、それらの検出された光エネルギーの強度は、画像１２′中のそれらの特徴部あるいは細部の輝度を示す。
【００３６】
したがって、フーリエ変換光学パターン３２中の全ての角配向における光エネルギー検出を合成したものは、画像１２′を構成する直線状特徴部の形状、すなわち角配向、複雑さ、鮮鋭さ、および輝度の合成記録を与える。しかしながら、データベースの保存、検索、取り出し、他の画像との比較および照合等のために、画像１２、１４、．．．、ｎの形状特徴を符号化するというような最も実際的な必要上は、フーリエ変換パターン１２′中の全ての角配向についてそのような光エネルギー検出結果を記録する必要はない。通常は、フーリエ変換光学パターン３２中の一部の角配向ついてだけそのような光エネルギー分布および強度を検出し、記録するだけで十分であり、特定の画像１２、１４、．．．、ｎについてのデータベース保存、検索、および取り出し用に１２、１４、．．．、ｎの各画像に実質的に固有である十分な形状特徴抽出を得る。ここで、限定のためではなく、説明のために、１１．２５度のインクリメント角度を使用すると、本願と同時係属になる米国特許出願第０９／５３６，４２６号に記載されているように、大半の目的にとって十分な特徴抽出が得られ、データ処理およびデータ保存上効率的なよう１８０度の回転で１１．２５度の角度インクリメントが１６取れるので、便利であると共に実際的である。しかしながら、一定インクリメントおよび可変インクリメントを含め、他のインクリメント角度を使用することも可能である。もちろん、可変インクリメントにすると、データ処理、保存、および検索機能を扱うのにより大きなコンピュータ能力とより複雑なソフトウェアが必要となるだろう。
【００３７】
本発明の好適実施態様において、図２に図示の活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を伴った図１に図示のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０は、フーリエ変換光学パターン３２中の特定の角配向からの光エネルギーのみを、いかなる瞬間またはインクリメントであっても、検出器アレイ８２で検出用に選択するために用いられる。図３のセクタ５００について上で説明したように、これは角配向を除いて図２のその他の全てのセクタ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０について代表的であり、どの活性光学セグメント、例えば垂直セクタ５００における５０２、５０４、５０６、５０８、もそれぞれに対応する電気的トレース、例えばセクタ５００についてはトレース５０３、５０５、５０７、５０９を経由してアドレスでき、これによって検出アレイ８２はフーリエ変換光学パターン３２における光エネルギーの分布と強度（Ｉ）をセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０のどの角配向（Ｒ）においても、光学軸４０から選択された半径方向距離のところで検出することができる。例えばセクタ５００は光学軸４０に対して実質的に垂直に配向されている。セクタ５００の全ての活性光学セグメント５０２、５０４、５０６、５０８を選択し、同時に活性化すると、フーリエ変換光学パターン３２に垂直に分布するほぼ全ての光エネルギーが入射されて、光検出アレイ８２により検出される（図５）。しかし活性光学セグメントが１つだけ、例えば外側のセグメント５０８だけを選択し、活性化すると、フーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギーのうち垂直で光学軸から外方へ最も遠く分布される光のエネルギーだけが光検出アレイ８２によって検出される。このように、フーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギーの様々な分布を検出し、記録するために、活性光学セグメント、例えば５０２、５０４、５０６、５０８のどれか１つまたは全て、あるいは組み合わせて順次または同時に活性化することができる。また、検出したいフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギーの詳細または特定の分布に応じて、セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の１つ以上のセクタを順次にもしくは同時にまたは様々な組み合わせで選択し活性化することもできる。
【００３８】
セグメント型半径方向ＳＬＭ５０の活性光学セクタ、例えばセクタ５００の必須ではないが好ましい形状は狭く細長い楔状である。楔の幅は得られるまたは必要な光エネルギーおよび所望の光学的解像度に依存する。幅の広いセクタはより多くの光エネルギー３４を検出器８０に送ることができるが、画像１２’の線または解像度特徴の正確さは少々劣化する。セクタを細くすると線の解像度は良くなるが、それに伴って得られるパタ−ン形状の生成が複雑になり、検出器８０に向かう光エネルギーが複雑になり、減少する。また楔を細くし、限られた光学スペース５４の中に経済的かつ効率的に接続電気的トレースを通しながら間隔を狭く配置することには実際上限界があるだろう。したがってセクタの大きさを決めるに当たってこれらの解像度、検出能、寸法の望ましいバランスを考慮する必要がある。また特別な用途に対しては、画像１２から線以外の形状を捕捉するためにセクタをだ円あるいはその他の異なる形状（図示せず）にすることもできる。
【００３９】
１つのセクタ内の活性光学セグメントの数、例えばセクタ５００の４つのセグメント５０２、５０４、５０６、５０８も同様の制約を受ける。小さいセグメントは少い光エネルギーしか検出器８０に送れないが、画像１２’の形状特徴のより良い解像度を提供し得る。一方、大きいセグメントは検出器８０により多くの光エネルギーを送るので、より容易に検出可能となるが、解像度は減少する。解像度がより低い用途または必要性に対しては必ずしもセクタをセグメントに分割する必要はなく、本発明には、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の各セクタがセグメント化されておらず、このため各セクタに単一の活性光学素子から構成される空間光変調器も含む。しかし、図１から図３に図示された実施態様５０において、セクタ内全てのセグメント５０２、５０４、５０６、５０８を同時に活性化することによって、上に説明したのと同じ低解像度効果を得ることができる。
【００４０】
実施態様５０において各セクタ、例えばセクタ５００は、個々にアドレス可能な４つの活性光学セグメント、例えば図３に示すようにセグメント５０２、５０４、５０６、５０８から構成されるが、本発明ではまた４つ以外のどんな数のセグメントでも使うことができる。半径方向において後続する外方のセグメントの長さは半径方向において隣り合う内方のセグメントの２倍の長さである。つまりセクタ５００において内側に近いセグメント５０４はより内側のセグメント５０２の約２倍の長さである。同様に、外側に近いセグメント５０６は内側に近いセグメント５０４の約２倍の長さであり、外側のセグメント５０８は外側に近いセグメント５０６の約２倍の長さである。言い換えれば、内側のセグメント５０２の半径方向の長さをＬとすると、内側に近いセグメント５０４の半径方向の長さは２Ｌであり、外側に近いセグメント５０６の半径方向の長さは４Ｌであり、外側のセグメント５０８の半径方向の長さは８Ｌである。光学軸４０とセグメント５０２の内側のエッヂ５０１との距離は内側のセグメント５０２の長さＬとほぼ同じであり、そのため中心領域５７の直径は約２Ｌである。活性光学セグメントの長さの比率により、内側のセグメント（例えば５０２）は図５の空間光変調器２６によって作られる画像１２’の大きさの約２５〜５０％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができ、内側に近いセグメント（例えば５０４）は画像１２’の大きさの約１２1/2〜２５％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができ、外側に近いセグメント（例えば５０６）は画像１２’の大きさの約６1/4〜１２1/2％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができ、外側のセグメント（例えば５０８）は画像１２’の大きさを持つ約３1/8〜６1/4％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができる。したがって光エネルギーが中心領域部４１に入射される画像１２’の大きさの５０％を超える大きさを有する、画像１２’のいかなる特徴も強度制御または較正目的のために画像１２’の全般の輝度の指標として捕捉し、検出でき、また画像１２’の大きさの５０％を構成する光エネルギーの中に利用可能な形状情報あるいは内容があったとしてもごく僅かなので、まったく無視して捕捉しない、あるいは検出しないでおくこともできる。同様に外側のセグメントを半径方向において超える、画像１２’の大きさの約３ １／８％の内容は検出されず、この好適な構成において無視することができる。中心部４１の光は、当業者が本発明を理解すればその能力で可能であるように、全体の輝度指標、強度制御、あるいは較正する目的で、この光エネルギーの捕捉および検出を望む場合、そこに入射される光エネルギーを捕捉するために光学的に活性化することができる。もちろん、本発明の範囲内であれば、異なる構成のセグメント型放射ＳＬＭ５０を作成、使用することもできる。
【００４１】
半径方向の活性光学セクタの構成が、空間光変調器５０の各セクタ内に複数の活性光学セグメントを伴っても伴わなくても、本発明の重要な特徴であり、空間光変調器の設計および製作技術の当業者は、本発明の特徴と原理に通じればどのようにこのような空間光変調器５０が構成され、機能するかを容易に理解することができる。また本発明の実施態様による特別な空間光変調器に適用できる現状の空間光変調器の設計、製作、使用のために用いられ得る公知の材料、製作技術などがあることは当業者には既知であり得る。したがって当業者に本発明を製作し、使用することができるようにこのように利用可能な材料について詳しく説明する必要はない。とはいえ、図１から図３および図５と併せて図４を参照し、特定の活性光学セグメント、例えば外側に近いセグメント５０６と外側のセグメント５０８をどのように選択および活性化し、これらのセグメントに入射されたフーリエ変換光学パターン３２から光エネルギーの検出を選択的に行うかを説明する。
【００４２】
図４に示すように、他の活性光学セグメントの代表例である活性光学セグメント５０６、５０８はチップ基板あるいはプラットフォーム５６の上に実装された集積回路５２の一部である。集積回路５２には液晶材料のような可変複屈折性を示す材料１８０があり、２枚の高品質ガラスのような透明な基板１８２、１８４に挟まれている。可変複屈折性材料１８０は電圧に反応して電圧の範囲で複屈折性を変化させ、材料１８０を通過する光の偏光面を回転させる。外側に近いセグメント５０６と外側のセグメント５０８の区分はそれぞれ金属層１８６、１８８の分離によってなされる。間にある誘電体または電気的絶エッヂ体材料１８５はこれらの金属層１８６、１８８の電気的絶エッヂを維持するのに用いられる。図３と図４とを組み合わせて見るとわかるように、電気的導電トレース５０７は外側に近いセグメント５０６の金属層１８６に接続され、トレース５０９は外側のセグメント５０８の金属層１８８に接続されている。実際に、電気トレース５０７、５０９および金属層１８６、１８８は同じ金属を蒸着でき、集積回路５２の製造中にそれぞれに対応する金属層１８６、１８８と同時に背面基板１８４の上にできることは、空間光変調器の設計、製作の当業者には、本発明の原理を知れば理解され得る。したがって金属層１８６、１８８はそれぞれに接続されたトレース５０７、５０９にそれぞれ正（＋）または負（−）の電圧Ｖ１およびＶ２を接続することによりトレース５０７、５０９を通じて個別に選択することができる。
【００４３】
前面基板１８２上に蒸着された透明な導電層１９０は、他の配線５１３を通じて別の電圧Ｖ３が接続される。したがって、金属層１８６と透明な導電層１９０に挟まれた液晶材料１８０の部分に、例えばＶ１を正、Ｖ３を負に、またははその逆にして、電圧を印加することができる。同様に、金属層１８８と透明な導電層１９０に挟まれた液晶材料１８０の部分に、例えばＶ２を正、Ｖ３を負に、またはその逆にして、電圧を印加することができる。
【００４４】
上述のように、各セグメント５０６、５０８の機能は入射光ビーム２７（ｐ）の選択部分の偏光面を回転させることであり、これによって光検出器アレイ８２（図５）による検出のため、フーリエ変換光学パターン３２の対応する部分を持つ光ビーム２７（ｐ）からその部分を残りの部分から分離および単離することができる。当業者によって理解されるように、所望の機能的な結果をもたらす空間光変調器の変形、構造、材料は多数あり、そのうちのあるものは他のものに比べてスイッチング速度や光透過効率、コストなどに関して利点および／または欠点を持ち、その多くはすぐに利用可能であり、本発明に充分使用できよう。したがって説明の目的のため、それに限定するのではないが、図４に示すセグメント型半径方向空間光変調器は、基板１８２上の透明な導電層１９０および基板１８４上の金属層１８６、１８８の上に蒸着されたそれぞれアラインメント層１９２、１９４を有することができる。このアライメント層１９２、１９４は技術的によく理解されているように、用いられる液晶材料１８０の種類によって境界層の結晶アライメントに対して所望の方向にブラッシングあるいは研磨する。例えばＪ．Ｇｏｏｄｍａｎ『フーリエ光学入門』第２版、第７章（マグローヒル社）１９９６。光学的透過効率を維持するために反射防止層１９６をガラス基板１８２の外側表面上に蒸着することができる。
【００４５】
あるシステム例では、もちろんこれに限らないが、液晶材料１８０に充分な電圧が掛けられている場合に光２７（ｐ）を偏光に影響することなく透過し、液晶に電圧が掛かっていない場合には波長板として作用する液晶材料１８０を使用できる。ねじられていない状態で複屈折性を示すねじれのない液晶材料１８０はこのよう機能できる。こうして例えばセグメント５０８の液晶材料１８０に電圧が掛かっていないとき、外側セグメント５０８の液晶材料１８０の分子の回転がなく、外側セグメント５０８の液晶材料１８０は液晶メーカの仕様書に従って適切な厚さにしてあるので1/4波長位相差板として働き、外側セグメント５０８に入射するｐ偏光した光２７（ｐ）がねじれのない液晶材料１８０を通過する際に円偏光に変換する。反射性の金属層１８８に到達すると光は反射して戻り、液晶材料１８０を通過して再度1/4波長の位相差を受けて円偏光が直線偏光に変換されるが、ｐ平面に直交するｓ平面では直線偏光である。反射光６１（ｓ）はしたがって入射光２７（ｐ）に対して９０度、効率よく回転した偏光面を有する。
【００４６】
一方、例えば外側に近いセグメント５０６に充分な電圧が掛かっていると、液晶の分子の長軸が回転して入射光波２７（ｐ）の伝搬方向に整列し、液晶材料１８０の複屈折性を失うので、最初に液晶材料１８０を通過する際、または金属層１８６に反射されて２度目に液晶材料１８０を通過する際にも光の直線偏光は変化しない。その結果、外側に近いセグメント５０６に電圧が掛かっている状態では、反射光６１（ｐ）はなおｐ平面、すなわち入射光２７（ｐ）と同一の面で偏光している。
【００４７】
多くの液晶材料は平均ＤＣ電圧がゼロであることが必要で、これは正電圧と負電圧の時間が等しい矩形波の電圧Ｖ３で駆動することで実現できる。したがって液晶材料１８０に掛かる他の電圧Ｖ１、Ｖ２などをゼロにするにはＶ３と等しい電圧で同期して駆動する。しかし上述のように特定のセグメント５０６、５０８などを活性化するために特定の金属層１８６、１８８などに隣接した液晶材料１８０に電圧を印加するには、上述したように、それぞれの電圧Ｖ１あるいはＶ２などをＶ３と位相をすらして駆動すればよい。矩形波関数の周波数が液晶材料１８０のスイッチング速度に合わせてある場合は、電圧Ｖ１、 Ｖ２などを１／２サイクルずらせば、液晶材料１８０を活性化して上述のように光の偏光面を回転させることができる。
【００４８】
上述のように、これとは異なる構成と既知の液晶を用いて電圧を加えた際に逆の結果を得ることができる。例えばねじれた液晶材料１８０を用いれば電圧を印加した際には偏光面を回転し、電圧がないときは偏光面に影響しないようにできる。
【００４９】
図５を主として参照し、図４を従として参照すると、面１１６および７２によって反射されることなく偏光ビームスプリッタ１１６および７０を通過したビーム２７’（ｐ）の光エネルギーはセグメント型半径方向ＳＬＭ ５０上にフーリエ変換光学パターン３２として結画像する。選択した活性光学セグメント、例えばセグメント型半径方向ＳＬＭ ５０中のセグメント５０２、 ５０４、 ５０６、５０８は、光検出器８０による検出のためフーリエ変換光学パターン３２の選択した部分からの光エネルギーを分離し、隔離するために、上述のように入射光２７（ｐ）の一部の偏光面を回転させることができる。コンピュータ２０は、特定の画像１２、 １４、 …．、 ｎの表示をしながら、特定のセグメント、例えばセグメント５０２、 ５０４、 ５０６、 ５０８を選択し、活性化するために、リンク１９８を経由して信号をセグメント型半径方向ＳＬＭ ５０に供給するようにプログラムできる。コンピュータ２０はまた、セグメント型半径方向ＳＬＭ ５０の選択したセグメントが活性化したとき、必要な光エネルギー２４を発生するようにリンク２９を経由してレーザ源を同調して動作させるようプログラムできる。
【００５０】
セグメント型半径方向ＳＬＭ５０からの反射光６１（ｓ）、例えば活性化したセグメントから反射してｓ平面に偏光された光、は上に説明したようにｐ偏光の反射光と一緒に偏光ビームスプリッタ７０を通って戻ってくることはない。その代わりｓ偏光された反射光は偏光ビームスプリッタ７０中の面７２によって検出器８０の方へ反射される。レンズ７８は隔離されたビーム６１（ｓ）を光検出器８０の検出アレイ８２上に所望の大きさに拡大、結画像する。
【００５１】
光検出アレイ８２は上述のように図５に示すような個々の例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）のようなセンサ８４の１６ ｘ １６のアレイでも、あるいは他の大きさおよび構成でもよい。光６１（ｓ）を検出するアレイ８２中の個々のセンサ８４のｘ−ｙ座標は光の強度（Ｉ）の情報と共にリンク８６を経由してコンピュータあるいはコントローラあるいは記録装置に送られる。その際に画像１２、 １４、…、 ｎおよびビーム６１（ｓ）を検出器８０に供給するセグメント化放射状ＳＬＭ ５０中の活性化したセグメントの角配向あるいは半径方向の位置またはその両方の情報を一緒に送ることもできる。
【００５２】
画像１２を形状内容によって上述のように空間的にフィルタするプロセスとその特徴づけを図６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃ、８ａ〜ｃ、９ａ〜ｃ、１０ａ〜ｃによって詳しく説明する。まず図６ａを参照すると、図１および図２の活性光学領域５４が図６ａでセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０で例示されているが、不要な乱雑さを避けるため、上述および図１〜３で示されている電気トレースは省略してある。上述のようにセクタはどのような所望の幅またはどのような所望の角配向でもあり得るが、便利で効率良く、効果的な構成は１１．２５度のセクタである。例えば３６０度の円をそれぞれ１１．２５度の３２セクタに分割する、および１８０度の半円をそれぞれ１１．２５度の１６セクタに分割する。さらに上述のようにフーリエ変換光学パターン３２のどの半円における光エネルギーの分布もその反対側の半円と対称である。したがって例えば０度から１８０度の半円におけるフーリエ変換光学パターン３２の光エネルギーの検出により、全画像１２’のための効果的な情報が提供され、１８０度から３６０度の反対側の半円における光エネルギーパターンの検出によっても同じ情報が提供される。したがって、乱雑さを避け、電気トレース（図１〜３に示す）をうまく配置するために、いくつかのセクタを電気トレース（図１〜３）を置くスペースを介在させながら光学領域５４の半円内に配置し、一方その他のセクタは光学領域５４の反対側の半円で介在スペースの正反対のところに配置する。例えば円がそれぞれ１１．２５度の３２セクタに分割されているとき、領域５４に入射する光エネルギーを全て検出するためにはこれらのセクタのうち１６セクタ、例えば５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０だけを光学的に活性化する必要がある。このような光学的に活性な１６セクタ全てを領域５４の１つの半円に置くことができる。または、上述のようにいくつかの光学的に活性なセクタをスペースを介在させて１つの半円に配置し、残りを反対の半円で介在するスペースの正反対側に配置するともっと好都合で乱雑さが少ない。図６ａの例では８個のセクタ例えば６４０、６５０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０が不活性な領域６４１、６５１、５０１、５１１、５２１、５３１、５４１によって分離されて領域５４の半円に配置され、一方残りの８個のセクタ５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０は不活性な領域５６１、５７１、５８１、５９１、６０１、６１１、６２１によって分離し、図６ａに示すように反対側の半円に配置できる。この配列の各１６個の活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を不活性な領域の正反対側に配置するとフーリエ変換光学パターン３２（図５）の対称性からこれらのセクタによって効果的にフーリエ変換光学パターン３２の全ての光エネルギーを分布させることができる。
【００５３】
この原理によればまた効果的なセグメント型半径方向ＳＬＭ５０の設計、製作が容易になる。というのは、全ての活性光学セクタに対し、図２および図３に示すように、隣接して電気的に導電性のトレースを配置するための不活性なセクタまたは領域があるからである。例えば、活性光学セグメント５００と６５０の間の不活性な領域６５１に活性光学セクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６に対応するトレース５０３、５０５、５０７（図３に示す）を配置することができる。不活性な領域、例えば図６ａの活性光学セクタ５０１と５１０の間の不活性な領域５０１に入射する光エネルギーを検出するための活性光学セクタを備えるには、上述の対称性原理を適用して前記の不活性な領域５０１の正反対の位置に活性光学セクタ５９０を備える。したがって活性光学セクタ５９０において検出される光エネルギーは効果的にセクタ５００と５１０との間の不活性な領域５０１に入射する光エネルギーである。不活性な領域の正反対の位置に活性光学セクタを配置するために、２つの活性光学セクタ例えばセクタ５５０と５６０は不活性な領域をほとんど介在させずに互いに隣接しているので、正反対の位置にある不活性な領域６３１は他の不活性な領域の２倍の大きさがある。したがって上述の対称性原理により実質的にフーリエ変換光学パターン３２（図５）の全ての光エネルギー３４が１６個の１１．２５度の活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０により検出できる。
【００５４】
図６ａに戻って、垂直の角配向を任意に０度と決めると、これにより水平の角配向は９０度となる。各活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０は約１１．２５度である。セクタ６４０から時計回りにセクタ５５０までの活性光学セクタはそれぞれ１１．２５度の不活性な領域６４１、６５１、５０１、５１１、５２１、５３１、５４１で分離されている。したがってセクタ５６０から時計回りにセクタ６３０までの各活性光学セクタはそれぞれ不活性な領域５６１、５７１、５８１、５９１、６０１、６１１、６２１（の正反対側に配置されている。それ故に活性領域５４に入射するフーリエ変換光学パターン３２（図４）における全ての光エネルギー分布は、上述のように配置された１１．２５度のセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０によって１１．２５度間隔で検出できる。
【００５５】
例えば０度を中心とする垂直１１．２５度セクタ５００と１８０度を中心とする不活性な領域５８１の両方に入射した光エネルギー特徴は効果的にセクタ５００の活性光学セグメント５０２、５０４、５０６、５０８を活性化することにより検出できる。１９１．２５度を中心とする１１．２５度セクタ５９０および１１．２５度を中心とする不活性な領域５０１に入射する光エネルギーの特徴は効果的に活性光学セクタ５９０を活性化することにより検出できる。というのは活性光学セクタ５９０は１１．２５度の不活性な領域の正反対の位置にあるからである。２２．５度を中心とする１１．２５度のセクタ５１０あるいは２０２．５度を中心とする不活性な領域５９１のいずれかに入射した光エネルギー特徴はセクタ５１０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。３３．７５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域あるいは２１３．７５度を中心とする能動的セクタ６００のいずれかに入射する光エネルギーの特徴は２１３．７５度の正反対の３３．７５度を中心とするセクタ６００の活性光学セグメント６００を活性化することにより検出できる。４５度を中心とする１１．２５度のセクタ５２０あるいは２２５度を中心とする不活性な領域６０１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５２０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。５６．２５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５２１あるいは２３６．２５度を中心とする能動的セクタ６１０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は５６．２５度の正反対側の２５６．２５度（訳注：２３６．２５度の誤りと思われる）を中心とするセクタ６１０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。６７．５度を中心とする１１．２５度のセクタ５３０あるいは２４７．５度を中心とする不活性な領域６１１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５３０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。７８．７５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５３１あるいは２５８．７５度を中心とする能動的セクタ６２０に入射する光エネルギー特徴は７８．７５度の正反対側の２５８．７５度を中心とするセクタ６２０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。９０度を中心とする１１．２５度のセクタ５４０あるいは２７０度を中心とする不活性な領域６２１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５４０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１０１．２５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５４１あるいは２８１．２５度を中心とする能動的セクタ６３０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は、１０１．２５度の正反対側にある２８１．２５度を中心とするセクタ６３０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１１２．５度を中心とする１１．２５度のセクタ５５０あるいは正反対の位置にあり２９２．５度を中心とする不活性な領域６３１ののいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５５０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１２３．７５度を中心とする１１．２５度のセクタ５６０あるいはその正反対の位置にあり３０３．７５度を中心とする不活性な領域６３１に入射する光エネルギー特徴はセクタ５６０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１３５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５６１あるいは３１５度を中心とする能動的セクタ６４０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は１３５度の正反対側にある３１５度を中心とするセクタ６４０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１４６．２５度を中心とする１１．２５度のセクタ５７０あるいは３２６．２５度を中心とする不活性な領域６４１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５７０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１５７．５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５７１あるいは３３７．５度を中心とする能動的セクタ６５０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は１５７．５度の正反対側にある３３７．５度を中心とするセクタ６５０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。最後に１６８．７５度を中心とする１１．２５度のセクタ５８０あるいは３４８．７５度を中心とする不活性な領域６５１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５８０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。
【００５６】
全てのセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の全ての活性光学セグメントの形状検出および特徴抽出機能を説明するのは不必要に煩雑であるが、活性光学領域５４における活性光学セグメントのいくつかの代表例の機能と活性化した結果を説明し、記述するのは本発明の理解の一助となろう。したがって図６ａは外側のセグメント５０８に入射し、反射されたフーリエ変換光学パターン３２からの光エネルギー３４のバンドを描くことによって、活性光学セクタ５００の外側のセグメント５０８の活性化を示している。フーリエ変換光学パターン３２において垂直方向に半径方向へ最も遠くに分散されている光エネルギー３４のこのバンドは、本来垂直方向の線、エッヂ、特徴、あるいは図６ｂにおけるバンパやグリル部３５の多くのほぼ垂直な線のように高い空間周波数を有する画像１２’の細部に対応し、それから広がっている（ｅｍａｎａｔｅ）。上で説明したように、画像１２’のフロントバンパやグリル部３５のような、もっと複雑なあるいは間隔の狭い垂直の部品あるいは線６６（すなわちより高い空間周波数）からの光エネルギー３４は、光学中心あるいは光学軸４０から半径方向に外方へ遠くに分散しており、このように垂直セクタ５００の外側のセグメント５０６、 ５０８を活性化して検出できる。一方、それほど複雑でなく、混み合っていない、もっと離れているまたはやや離れている、あるいは隙間がかなりあって離れている垂直の部品、エッヂ、あるいは線（すなわちより低い空間周波数）、例えば図６ｂにおいて画像１２’のトランクおよびリヤバンパ部の線６６’、からの光エネルギー３４は、光学中心あるいは光学軸４０から半径方向にそれほど分散せず、内部セグメント５０２、５０４によって検出しやすい。このそれぞれ分散しているバンドにおける光エネルギーの強さは上述のように画像１２’における垂直の図形３５、６６、６６’それぞれに対応する輝度に依存する。また、活性光学領域５４の中心部分４１は必要に応じて無視することができる。というのはフーリエ変換光学パターン３２（図５）の中心あるいは軸４０におけるあるいはその近くの光エネルギー５４は画像１２’における特徴から発散しており、画像の全体の輝度のような空間的な周波数が非常に低い、あるいは事実上ゼロで、画像があったとしても非常に僅かで形状を定めることができないからである。一方、これも上述したように、中心部分４１は中心部分４１に入射する光エネルギーを捕捉し、全体的な輝度の指標として検出器８０に向けて反射する活性光学部品として作製することができる。これは光源２５（ｓ）（図５）の輝度の較正あるいは調節、検出器８０のセンサ８４の強度（Ｉ）測定の較正などに有用である。
【００５７】
活性化された外側のセグメント５０８により反射された光エネルギーバンド３４は偏光ビームスプリッタ７０によってフィルタされ、フィルタされた光学パターン６０に投射される。これは主として図６ｃに図示した光エネルギーの垂直線あるいはバンド６２から構成され、光検出器８０（図５）に送られる。上述のようにフィルタされた光学パターン６０の光エネルギーは検出アレイ８２中の光センサ８４によって検出される。各センサ８４上の光エネルギーの強度（Ｉ）は、センサ（画素）の位置、ｘ−ｙ座標が好ましい、およびセクタ５００の角配向（Ｒ）と一緒に記録される。活性化したセグメント５０８の半径方向の位置あるいはスケール（Ｓ）も例えば上述のＲＩＸＳｅｌ値として記録される。これらの値は、特徴を抽出した画像１２の情報、例えば画像識別番号（ＩＤ）、画像の情報源（ＵＲＬ、データベースのアドレスなど）、デジタルフォーマット、解像度、カラー、質感、形状、主題の範疇、等と関連づけてデータベース１０２に記録することもできる。
【００５８】
さらに説明のため図７ａに活性光学セクタ５００の内側に近いセグメント５０４を示す。これは偏光ビームスプリッタ７０で単離後光検出器８０で検出する目的で、フーリエ変換光学パターン３２の光エネルギーバンド３４の選択部分の偏光面を回転させるために選択されているものである。この内側に近いセグメント５０４はまた垂直配向のセクタ５００の中にあるが、前の例で活性化された外側のセグメント５０８よりも光学軸４０に近く配置されている、あるいは半径方向にスケールが近い。したがってこの内側に近いセグメント５０４が活性化されると、フーリエ変換光学パターン３２の光エネルギー３４を捕捉する。このパターンは画像１２’の垂直な線、エッヂなどに対応するが、外側のセグメント５０８により選択されたものよりも空間周波数が低い。例えば隙間の狭い、垂直配向されたバンパやグリル部３５の代わりに、内側に近いセグメント５０４によって選択されたフーリエ変換光学パターン３２の光エネルギー３４は、図６ｂにおける自動車の画像１２’においてもっと空間的にやや隔離しているトランクの蓋の垂直のエッヂおよび同様にやや隔離しているその他の垂直な線やエッヂについて特徴抽出をする。したがって得られたフィルタ後のビーム６１（ｓ）における光エネルギーバンド６２は図８ｃにおける光学パターン６０に示すように、画像１２’におけるこのような垂直図形内容６６、６６’の特徴抽出である。
【００５９】
ＦＴ光学パターン３２からの光エネルギー３４の角配向の別の例を図８ａ〜ｃを用いて示す。この例の外側に近いセグメント５２６は、活性化されて垂直方向から４５度の角配向で半径方向に伸びる線、エッヂまたは特徴からの光を捕捉する。このような光エネルギー３４は、画像１２’の中の線、エッヂまたは特徴であって、図８ｂの間柱および庇支持体６７など、４５度で伸び、何らかの空間周波数を有する、すなわち単離していないものの特徴を示す。画像１２’の中の、空間周波数の少ない、すなわちより単離しているこのような４５度配向の線、例えばフェンダーおよびフードエッジ６７’の部分などは、内側に近いセグメント５２４または内側セグメント５２２によってより多く捕捉されるだろうが、外側に近いセグメント５０６によっても幾分かはこのような光エネルギーを捕捉され得る。これら４５度角配向形状内容に関する光学パターン６０を伴う反射、フィルタされたビーム６１（ｓ）は、図８ｃに模式的に示すように、約４５度に配向された光エネルギーバンド６２を有する。このような光エネルギーバンド６２は、光検出器８０（図５）用のセンサ８４により検出され、画像１２’の４５度配向形状内容の空間周波数の特徴として記録され保存される。
【００６０】
画像１２’の線、エッヂ、および特徴部６８、６８’の水平部分の捕捉と検出は、垂直０度から９０度に配向された水平セクタ５４０の１つ以上のセグメント５４２、５４４、５４６、５４８の活性化によりなされる。水平セクタ５４０の活性化されたセグメント５４２、５４４、５４６、５４８のいずれかによって反射された光エネルギー３４の部分は、図９ｂに示すように、画像１２’のほぼ水平の特性、部品および線６８の特徴である。画像１２’の中の幾つかの湾曲した特性、部品または線は、これもまたほぼ水平の部分または線のセグメント６８’を有するので、これらの水平部分または線のセグメント６８’も図９ａの水平セクタ５４０が反射する光エネルギー３４に寄与する。図９ａ中の活性化されたセグメント５４２、５４４、５４６、５４８の水平配向から生じる図９ｃに示すフィルタされたパターン６０内の光エネルギーのバンド６２も、ほぼ水平方向に配向され、画像１２’の形状特徴のうちほぼ水平方向に配向されたもののいくつかまたは全部を示す。ここでもまた、内側セグメント５４２、５４４が活性化され、ＦＴ光学パターン３２からの光エネルギー３４のうち光学軸４０のより近くに分散され、画像１２’の空間周波数の低い水平形状内容の特徴となる光エネルギー３４を検出する。一方、空間周波数の高い水平形状内容は、水平セクタ５４０の外側セグメント５４６、５４８の活性化により検出することができる。このように、検出器アレイ８２（図５）を用いる図９ｃの光エネルギーバンド６２の検出は、上述のように、画像１２’の水平形状特徴の符号化および記録を容易にする。
【００６１】
セクタ５９０内のもう１つの活性化されたセグメントの例５９８を図１０ａに示して、上述の対称的光エネルギー検出特徴を記述する。上述のように、活性光学セクタ５００、５１０の間の非活性化領域に入射するＦＴ光学パターン３２の光エネルギーバンド３４は、セクタ５９０の中の活性光学セグメント５２９、５９４、５６９、５９８に入射する正反対の光エネルギーバンド３４と対称である。したがって、図１０ａに示すように、外側セグメント５９８などのセグメントの活性化により、正反対の位置にあるそれぞれのセクタ５００、５１０のセグメント５０８、５１８の間に入射する等価の光エネルギー３４の効果的な検出が可能になる。同様に、任意の他のセグメント５９２、５９４、５９６を活性化することにより、正反対の位置にある活性化されたセクタ５００と５１０の間の非活性化領域に入射する光エネルギーを効率よく検出することができる。したがって、図１０ａの例では１９１．２５度を中心とするセクタ５９０に入射する光エネルギーの検出は、１１．２５度を中心とする非活性化領域に入射する光エネルギー３４の検出と等価である。逆もまた成立する。すなわち、図６ａと７ａに示し上述したように、垂直セクタ５００に入射する光エネルギー３４の検出は、セクタ５８０と５９０の間の非活性化領域５８１に入射する光学パターン３２からの光エネルギーの検出と等価である。
再び図１０ａ〜ｃを参照すると、セクタ５９０の中で検出される光エネルギー３４は、約１９１．２５度の方向を概ね向く画像１２’の中の線、エッヂ、湾曲などの、形状内容６９に相当し、ほぼ１９１．２５度程度に配向された画像１２’中のこのような線、エッヂ、湾曲部などは、直線状であれば、約１１．２５度に配向されたと表現することもできる。光学パターン６０内の反射およびフィルタされた光エネルギー６２も同じ角配向を有する。すなわち、角配向を有し、かつ外側のセグメント５９６、５９８によって反射されるとより高い空間周波数を有し、内側のセグメント５９２、５９４によって反射されるとより低い空間周波数を有する画像１２’の直線的な形状内容の特徴である。ＦＴ光学パターン３２のこのような各種反射部分から反射される光学パターン６０は、上述のように、検出器アレイ８２内のセンサ８４によって記録および保存用に検出される。
【００６２】
活性光学領域５４の中のセクタセグメントの任意の特別な角配向Ｒにより、概ねこの同じ角配向Ｒを有する画像１２’の形状特徴全ての検出ができることは、既に明らかであろう。このような形状特徴の空間周波数に関するセグメントの半径方向外方の間隔またはスケール（Ｓ）が、このような形状特徴の空間周波数に関係することもまた明らかであろう。したがって、全ての角配向にあるセグメントを用いて、それぞれのフィルタされたパターン６０のバンド６２を検出することにより画像１２’の形状特徴全部を検出することができる。しかし、上述のように、フィルタされたパターン６０の光エネルギーバンド３４を、一定の選択インクリメントの角配向または回転角Ｒで検出することを選ぶことにより、画像１２’の若干の、好適にはほとんどの、但し必ずしも全部でない形状特徴を検出することがほとんどの目的にとって十分である。明らかに、光エネルギーバンド３４が検出されるセクタの角配向インクリメントが大きいほど、検出される画像１２’の形状特徴または内容の精度が低くなる。他方、セクタの角配向インクリメントが小さいほど、処理すべきデータ量が多くなる。したがって、光エネルギーバンド３４が検出・記録されるセクタの角配向インクリメントを選択するときは、必要または所望の形状特徴の精度と、当該精度を扱うのに必要なデータ処理と保存の速度および効率との間のバランスを取るのが好ましい。例えば、限定のためではなく、約５〜２０度の範囲、好適には約１１．２５度、の角度インクリメントにおける形状特徴の検出と記録が、ほとんどの目的に適切であると考えられる。また、検出の角度領域も変更することができる。例えば、活性光学セクタが１１．２５度の角度インクリメントで形状特徴を検出するよう配向されている場合であっても、活性光学領域は３度〜８度の範囲など、狭くなることができ、セクタの間でＦＴ光学パターン３２からの光エネルギーの若干をフィルタさせる。しかし、セクタまたはその他の半径方向に伸びるセンサの間の非活性化領域からの光エネルギーのこのような損失は、特定の問題または目的に対する技術の特別な応用次第であって、本発明による形状特徴抽出に不利益なものではない。
【００６３】
上述の半径方向に伸びる楔型の活性光学セクタおよびセクタのセグメントの代わりに、代替構成に、図１１に模式的に示すように、放射状に伸びる長方形光放射モジュレータを含むことができる。これらの長方形モジュレータ５００’、５１０’、５２０’、５３０’、５４０’、５５０’、５６０’、５７０’、５８０’、５９０’、６００’、６１０’、６２０’、６３０’、６４０’、６５０’は、上述の楔型セクタセグメントと同じまたは異なる角配向にでき、モジュレータ５００’のセグメント５０２’、５０４’、５０６’、５０８’など、角配向の各々を幾つかの長方形で構成することができる。この配列は、入射ＦＴ光学パターン（図５）の光エネルギーを、上述の楔型セグメントおよびセクタのように多くは捕捉しないが、形状解像度は大きくなる。
【００６４】
効率は悪いけれども、別の実施態様を図１２に示す。この場合は、想像線で示す所望のセクタとセグメントが、画素アレイ７００型の空間光変調器内で光モジュレータ要素７０２の選択されたグループを活性化させたことによって形成され得る。例えば、垂直セクタ５００”の仮想外側セグメント５０８”は、光モジュレータ画素要素６０２のセグメントグループ５０８”を同時に活性化することにより、活性化することができる。この型の実施には汎用性の利点はあるが、上述のより簡単な構成に比較すると、複雑さとコストがその利点を圧倒するであろう。
【００６５】
図４の断面図に関連して上述した反射式空間光変調器の構造は、上述のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０構成全部に適用することができ、図１３に示す代替透過式空間光変調器の構造５０’もまた、各構成と共に用いることができる。この実施態様５０’においては、金属反射層１８６、１８８を、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または多数の他の既知の透明な導電物質のうちいずれかなどの、透明な導電層１８６’、１８８’で置き換える。したがって、層１８６’、１８８’のどちらかに電圧Ｖ＋が加わるか否かにより、入射光２７（ｐ）の偏光面が回転するかしないかは、反射の代わりに、光は図１３に示すように、素子５０’を通って透過し光エネルギー６１（ｓ）または６１（ｐ）として出現する。このデバイスはその周辺を囲んで基板５６に実装されるので、基板５６は光６１（ｓ）および６１（ｐ）の伝搬を妨害しない。光は液晶材料１８０’を１回だけ通過するので、図４の実施態様のための液晶材料１８０とは、異なる液晶材料１０８’および／または異なる厚さの液晶材料が必要となるであろう。しかし、このような材料およびそれらの応用は、簡単に入手可能であり、当技術分野では公知であり、本発明の原理を一度理解すれば、当業者は実施することができる。また、光６１（ｓ）は反射よりむしろ透過されるので、偏光ビームスプリッタ７０（図５）も図１３のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０’の前ではなく後ろに配置されなければならない。しかし、この変更も当業者は極めて容易に実施することができるので、図５では図示されていない。
【００６６】
本発明による画像の形状特徴抽出、処理、保存、検索、比較および照合の精度、汎用性および効率は、図５のＳＬＭ２６で画像１２’、１４’、…、ｎ’に関し光学パターンを作成するとき、画像１２、１４、…、ｎに若干の前処理を施すことにより強化することができる。このような前処理の格別に有利な一方法は、更に多くの光エネルギーが光学パターン１２’に入るよう画像を「ゴースティング」して、それにより、多くの光エネルギーがＦＴ光学パターン３２に入るようにすることである。
【００６７】
ここで図１４ａ〜ｃを参照し、本発明のゴースティング処理を、図１４ａに大きく拡大して示すタイプのピリオド６００など、単純な点の画像内容を用いて先ず示す。コンピュータ２０（図５）またはその他のマイクロプロセッサが、図１４ｂに示すような、点６００のエッヂだけの画像６０２を先ず作成する。このようなエッヂ確認タスクを実行するには、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（１１５００ Ｍｏｐａｃ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ， Ａｕｓｔｉｎ， Ｔｅｘａｓ）から入手可能なＬａｂｖｉｅｗのＩＭＡＱＴＭなど無数のエッヂ確認ソフトウエアが市販されている。更に複雑な画像１２、１４、…、ｎは勿論、更に多いエッヂ内容を有する。エッヂが形状特徴を定義して検出可能なＦＴ光学パターン３２を作成するので、画像１２、１４、…、ｎのエッヂでない内容を除去しても、本発明の形状特徴抽出機能または性能は損なわれない。上述のように、画像１２’にある自動車のサイドパネル３６または風景画１４にある澄んだ青空など、画像の平坦で、一様で、変化のない部分は、当該画像に対する重要な検出可能画像内容に寄与しない。また上述のように、画像のこのような平坦で、一様で、変化のない部分からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２において光学軸４０の上かまたは極めて近くに焦点を結ぶ傾向があるので、セグメント型半径方向ＳＬＭ５０（図２参照）の中心セグメント４０に主として入射し、全く検出されないかまたは、上述のように、画像の背景輝度の決定のためのみに検出される。
【００６８】
画像６００を、図１４ｂに示すような、画像６００のエッヂ内容６０２の光学パターンに転換した後、複数のゴースト画像６０２を作ってエッヂ内容６０２に重ね合わせる。例えば、図１４ｃに示すように、複数のゴースト６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃを作って、エッヂ画像６０２の光学パターンに付加する。この例では、８つのゴースト画像６０２Ａを、元のエッヂ画像６０２から第一外向き半径方向距離ｒ１に４５度インクリメントで加える。追加の８つのゴースト画像６０２Ｂの二番目の組をゴースト画像６０２Ａから別の外向き半径方向距離ｒ２に４５度インクリメントで加え、８つのゴースト画像６０２Ｃの三番目の組を別の外向き半径方向距離ｒ３に４５度インクリメントで加える。ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃの各々は、元のエッヂ画像６０２と同一形状で同一寸法のものである。したがって、図１４ｃの多重画像６０２’には、図１４ｂのエッヂ画像６２０より多くの光エネルギーと多くの空間周波数があるけれども、新しい形状内容はない。その結果、ＦＴ光学パターン３２（図５）における光エネルギー３４の半径方向への分散は広くなり、強度も増加している。それらはセグメント型半径方向ＳＬＭ５０と検出器８０を用いて検出することができる。光エネルギー強度が高いほど、セグメント型半径方向ＳＬＭ５０が検出器８０に転送する光エネルギーを、検出器８０の中のセンサ８４が検出するのが容易になる。
【００６９】
図１４ｃの多重画像６０２’における空間周波数内容が高くなることにより、ＦＴ光学パターン３２の中の光エネルギーの半径方向への分散が、図１４ｂの非多重画像６０２より広くなるので、センサ８４（図５）が検出する光エネルギーの記録画素の精度が若干悪くなり、そのためＳＬＭ２６の上に多重画像６０２’ に代わって画像６００または６０２を作ることにより得られるものより、画像６００または６０２に対する独自性が小さくなる。しかし、解像度能力のこの低下は、照合と同時に近接照合が求められる検索および比較用途のためには、実際は利点に転換することができる。図１４ｃに示すように、初期エッヂ画像パターン６０２は明るく、最も近いゴーストエッヂ画像６０２Ａのリングは輝度が少なく、次のゴーストエッヂ画像６０２Ｂのリングは更に輝度が少なく、最も外側のゴーストエッヂ画像６０２Ｃのリングはその上更に輝度が少ない。しかし、ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが、画像６０２’ の空間周波数を増加するので、ＦＴ光学パターン３２における光エネルギーバンド３４の半径方向への分散を大きくすることとなり、多重画像化パターン６０２’ の中心にある初期周エッヂ画像６０２から発する光エネルギーバンド３４の部分が、ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃから発する光エネルギーバンド３４の部分より明るい、すなわち一層強い。したがって、検出器アレイ８２の一層多くのセンサ８４が、多重画像化画像６０２’ に関し検出器８０に対してセグメント型半径方向ＳＬＭ５０が反射する光エネルギーを検出するけれども、最高強度（Ｉ）の光エネルギーを感知するセンサ８４が、初期画像６０２に相当するセンサ８４で、これらの強度を、上述のように、将来のアクセス、解析、検索、照合および／または再生のため記録して保存することができる。最も近いゴースト画像６０２Ａのリングから放射される光エネルギーについて、別のセンサ８４が感知する低い強度もまた、さらに別のセンサ８４が感知するゴースト画像６０２Ｂ、６０２Ｃの別のリングから放射される一層低い光強度と同じく、記録し保存される。したがって、検索および別の画像との照合処理に当たっては、両画像の最高輝度または強度に対する照合が、それぞれの画像が同一であることの最高確率を示す。当該照合が、最高輝度または強度の画素、ＲＩＸｅｌ、または上述のように特徴抽出されられるその他の光学パターンの記録に対して見出されないときは、ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃに相当する低い強度に対する比較を試みて近接照合を見出すことができる。
【００７０】
ゴースティング処理は、極めて簡単なので所望の結果を達成するため規模を調節することができる。基本的に、図１４ａ〜ｃの点６００の簡単な例に示すように、画像の各画素を、当該画素との関係で選択する位置に選択する距離で選択する角配向で再生するため、ソフトウエアプログラムを簡単に適用することができる。家の形の少し複雑な画像６１０におけるこのゴースティング処理の例を図１５ａ〜ｃに示す。家の画像６１０の一様すなわち特徴のない領域のエッヂを見出して、上述のように、画像６１０の形状内容を保持するエッヂ画像６１２を作る。次いで上述のゴースティング処理を、図１４ｃに示すように、エッヂ画像６１２に施して、ゴースト画像６１２Ａ、６１２Ｂ、６１２Ｃを選択する距離、角配向に、初期エッヂ画像６１２からゴースト画像６１２Ａ、６１２Ｂ、６１２Ｃが遠ざかるにつれて輝度を下げて、作成する。
【００７１】
本発明のゴースティング処理は、上述のように、エッヂが見出されないかまたは作られていない画像に適用することができる。しかし、コンピュータ２０または別のプロセッサによる一層多い画素処理が必要となり、形状解像度は鋭くなくなる結果となる。
【００７２】
これらおよび無数の別の修正および上述の方法と実施態様の組合せが、当業者には容易にできるので、本発明を正確に上に提示し記述する通りの構造および工程に制限することは望まない。以下に続く請求項に規定するような本発明の範囲内に入る適切な変更および等価物全てに対して、それ相応の方策などを取る。本明細書および以下の請求項で用いるとき「含む」「含まれる」の語は、記載の機能またはステップの存在を明確にする目的であるが、１つ以上の別の機能、ステップまたはそれらのグループの存在または追加を排斥するものではない。
添付図面は、明細書に組み入れられ、かつその一部をなすものであり、本発明の実施態様を図解してあり、明細書の説明と共に参照することによって本発明の原理を理解する上において役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明によるセグメント化された半径方向空間光変調器の斜視図であり、光変調器の活性光学領域の光変調素子に光線が集束している状態を示す。
【図２】中心軸に対し様々な角配向で半径方向に伸びるよう配向されセグメント化された変調器セクタの形における本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器の活性光学領域の光変調素子の一実施態様を示す正面図である。
【図３】セグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の１セクタの拡大正面図である。
【図４】図３のほぼ切断線４−４に沿って切断した本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器の活性光学セクタの一部の断面図である。
【図５】本発明によるセグメント化された半径方向光解析器を形状内容によって光学画像の特徴抽出および符号化を行う応用例の形で図解してその構造と機能を例示した光学画像特徴抽出器の概略図である。
【図６ａ】本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の垂直方向に配向されたセクタの外側セグメントの使用態様を例示した該セグメント化された半径方向空間光変調器の光変調素子の概略立面図、および画像の特徴抽出状態とその結果得られる該画像の垂直に配向された形状内容の一部の特徴を示す検出可能な光学パターンを示す概略図である。
【図６ｂ】本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の垂直方向に配向されたセクタの外側セグメントの使用態様を例示した該セグメント化された半径方向空間光変調器の光変調素子の概略立面図、および画像の特徴抽出状態とその結果得られる該画像の垂直に配向された形状内容の一部の特徴を示す検出可能な光学パターンを示す概略図である。
【図６ｃ】本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の垂直方向に配向されたセクタの外側セグメントの使用態様を例示した該セグメント化された半径方向空間光変調器の光変調素子の概略立面図、および画像の特徴抽出状態とその結果得られる該画像の垂直に配向された形状内容の一部の特徴を示す検出可能な光学パターンを示す概略図である。
【図７ａ】図６ａと同様の概略立面図で、垂直セクタのほぼ内側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図７ｂ】図６bと同様の概略立面図で、垂直セクタのほぼ内側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図７ｃ】図６cと同様の概略立面図で、垂直セクタのほぼ内側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図８ａ】図６ａと同様の概略立面図で、垂直から４５度の方向に配向された活性光学セクタのほぼ 外側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図８ｂ】図６ｂと同様の概略立面図で、垂直から４５度の方向に配向された活性光学セクタのほぼ 外側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図８ｃ】図６すｃと同様の概略立面図で、垂直から４５度の方向に配向された活性光学セクタのほぼ外側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図９ａ】図６ａと同様の概略立面図で、水平に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図９ｂ】図６ｂと同様の概略立面図で、水平に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図９ｃ】図６ｃと同様の概略立面図で、水平に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１０ａ】図６ａと同様の概略立面図で、垂直から１９１．２５度の方向に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１０ｂ】図６ｂと同様の概略立面図で、垂直から１９１．２５度の方向に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１０ｃ】図６ｃと同様の概略立面図で、垂直から１９１．２５度の方向に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１１】図６ａと同様の概略立面図で、光活性セグメントをくさび状ではなく矩形とした修正態様を例示したものである。
【図１２】本発明のもう一つの実施態様の概略立面図で、この実施態様では、センサの画素アレイの形の個々にアドレス可能な光センサよりなる光センサ群グループをセクタまたはセクタのセグメントを擬した位置で同時に起動することにより、光線の角配向解析および／または空間解析が可能となり、本発明の形状内容による画像の特徴抽出を達成することができるようになっている。
【図１３】図４と同様の断面図で、変調光線を本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器で反射させるのではなく、これを通過させる修正態様を例示したものである。
【図１４ａ】形状情報検出性能を改善し、また種々の画像における形状内容の略一致の確認を可能にするべく段階的形状内容特徴抽出の手段を得るために、光エネルギー透過を改善するための任意のゴースティング技術を図解した説明図である。
【図１４ｂ】形状情報検出性能を改善し、また種々の画像における形状内容の略一致の確認を可能にするべく段階的形状内容特徴抽出の手段を得るために、光エネルギー透過を改善するための任意のゴースティング技術を図解した説明図である。
【図１４ｃ】形状情報検出性能を改善し、また種々の画像における形状内容の略一致の確認を可能にするべく段階的形状内容特徴抽出の手段を得るために、光エネルギー透過を改善するための任意のゴースティング技術を図解した説明図である。
【図１５ａ】図１４ａのゴースティング技術を幾分複雑な画像に適用した例を図解した説明図である。
【図１５ｂ】図１４ｂのゴースティング技術を幾分複雑な画像に適用した例を図解した説明図である。
【図１５ｃ】図１４ｃのゴースティング技術を幾分複雑な画像に適用した例を図解した説明図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には空間光変調器に関し、より詳しくは、画像の形状内容の特徴抽出、検索、照合または識別などに用いられるフーリエ変換の光学パターンを含む光線の半径方向・角配向解析のための半径方向に配向された活性光変調セクタを有する空間光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光線の空間的に分散した部分から有用な情報が得られる場合がある。特に、画像が光線によって透過あるいは伝搬される場合は、画像を透過する光線の水平断面の特定の部分のような、その画像の特定の部分から得られる情報を収集して利用する、あるいは解析することが役に立つことがある。
【０００３】
例えば、本願発明者の同時係属になる米国特許出願第０９／５３６，４２６号（参照によって本願に組み込まれる）においては、画像のフーリエ変換の半径方向に配向された細い部分を取り込み、検出し、かつそれらの部分を用いて画像を保存、検索および回復できるように形状によって特徴抽出、符号化するようになっている。この引例の出願明細書中に説明されているように、画像のフーリエ変換の上記のように半径方向に配向され角配向あるいは回転方向に互いに離間したいくつかの部分が、画像を透過する光線をフーリエ変換レンズに通過させた後、半径方向に配向されたスリットを有する不透明な回転マスクあるいはホイールを光線のフーリエ変換平面内に置き、様々な角配向、すなわち回転角度でスリットを通過する光を検出することによって順次取り込まれる。それぞれの角配向で検出される光エネルギーは、その光エネルギーの検出時に回転マスク中のスリットと同じ角配向で総じて一直線に揃う画像内容の部分の特徴を示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半径方向に配向された回転スリットを有する上記引例のシステムは、まさに、画像の形状内容によって非常によくかつ非常に効率的に画像の特徴抽出および符号化をするというタスクを行なうものである。しかしながら、このシステムには依然としていくつかの欠点がある。例えば、回転スリット各角配向における画像の空間周波数の解像度は、このようなシステムのいくつかの応用や用途で要求されると思われる水準より劣っている。また、駆動機構が付随する回転マスクあるいはホイールは、全ての機械装置と同様に、寸法および重量上の要求条件は言うまでもなく、安定性および長期信頼性の面で問題がある。
【０００５】
したがって、本発明の全般的な目的は、光学画像の各部分から光学情報を取り込んで、記録するための改善された装置および方法を提供するにある。
【０００６】
本発明のより特定的な目的は、このような画像のフーリエ変換の光学パターンのそれらの画像の形状内容に関する空間解析のための改善された装置および方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のもう一つの特定的な目的は、画像を保存し、検索し、比較し、照合し、あるいは識別できるように形状内容によって画像の特徴抽出および符号化を行うための改善された装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記およびその他の目的、長所および新規な特徴については、一部は以下の説明に記載し、また一部は下記の説明を詳細に吟味することにより当業者には明白となるものであり、あるいは本発明の実施によって知得することも可能であろう。これらの目的および長所は、特許請求の範囲に特定的に記載する手段およびその組み合わせによって達成することが可能である。
【０００９】
前述の目的をよりよく達成するため、本発明の装置は、軸に対して様々な角配向で半径方向に伸びる複数のアドレス可能な活性光学素子を有する空間光変調器を具備する。望ましくは、活性光学素子は、光線をその上に集束させることができる活性光学領域の分離セクタ上に入射する光線の部分を変調するような形状とする。したがって、光活性変調器は、個別の分離セクタの形、すなわち実質的にくさび形状とすることが望ましいが、他の形状のものも実施可能であり、特殊な場合においては、よりすぐれた解像度を得るために矩形状としたり、あるいは画像の湾曲した形状内容を検出するために湾曲状とすることもでき、その方がより望ましいこともある。形状内容のよりすぐれた空間周波数の解像度を得るために、活性光学領域の半径方向に伸びるくさび形部または矩形部は、所望の解像度に応じて別個に、あるいはいくつかにまとめて活性化することができる個々にアドレス可能なセグメントで構成することができる。くさび状セクタは、より小さい切頭くさび状の活性光学素子よりなるセグメント、あるいは合成した形で切頭くさび形状をなす画素アレイの形のセンサ群で構成することができる。同様に、矩形部も、上記のような半径方向に伸び、角配向に離間した活性光学素子あるいは活性光学領域を形成する画素アレイの形の矩形セグメントまたは合成センサ群で構成することができる。画像の形状内容の特徴抽出のために、画像のフーリエ変換である光学パターンが活性光学領域上に集束され、フーリエ変換の光学パターンの様々な角配向で半径方向に配置された部分が空間光変調器によって選択され、他の部分と分離されて、そのような角配向と一直線に揃う画像の形状内容が検出される。上記のようなそれぞれの部分から検出される光の強度はこのような形状内容の特徴を示していて、記録し、保存することができ、あるいはこの強度を用いて、同様に解析された他の画像の形状内容と比較することにより画像のそのような形状内容との一致あるいは略一致を検出し、確認することができる。画像に、様々な半径方向および角配向に関して、また様々な光強度のゴースト画像を加える画像前処理を行うことにより、形状内容の検出性能を高めることができ、かつ画像の類似の形状内容との略一致を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、本発明のセグメント型半径方向空間光変調器（ＳＬＭ）デバイス５０が模式的に図示されており、光ビーム２７（ｐ）がセグメント型半径方向ＳＬＭデバイス５０の中心部にある活性光学領域５４上に集束している。図１に模式的に示されているように、セグメント型半径方向ＳＬＭデバイス５０は、好ましくは、プリント回路板（図示せず）上に電気的ピン５８に対応するように構成されたレセプタクル（図示せず）にプラグイン接続できるよう構成された複数の電気的ピン５８を具備したチップ５６に実装された集積回路５２として構成されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。図示のような好適実施態様においては、ピン５８は、集積回路５２のコンタクトパッド５５に半田付けされた複数の配線５９に電気的に接続されており、以下にさらに詳細に説明するように、これによって活性光学領域５４の光素子のアドレス指定および動作を可能にするようになっている。
【００１１】
図２には、集積回路５２の活性光学領域５４の拡大立面図が示されており、図３には、活性光学領域５４の１つの変調器セクタ５００（以下、便宜上「セクタ」とする）の活性光学セグメント５０２、５０４、５０６、５０８のさらに大きな拡大図が示されている。基本的には、以下にさらに詳細に説明するように、セグメント型ＳＬＭデバイス５０は、中心軸４０に対して様々な角配向で半径方向に配列された入射光エネルギーの部分を選択的に単離して、検出できるようにする。このような分離を行う１つの方法は、活性光学領域５４に入射する光ビーム２７（ｐ）のその選択された半径方向に配列された部分を反射させるとともにその偏光面を回転させる一方、光ビーム２７（ｐ）の他の部分を反射させるが偏光面の回転は行わないようにするか、あるいはこの逆の手順によるものである。この好適実施態様においては、図３のセクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６、５０８のような各活性光学セグメントは、導電トレース５０３、５０５、５０７、５０９によってそれぞれ個々にアドレス可能であるが、本発明は、空間周波数解像度は低くなるにしても、ただ１つの活性光変調器のみ含むセクタ５００によって、または１つ以上の個々のセグメントを同時に活性化するようにすることにより実施することもできる。
【００１２】
入射光ビーム２７（ｐ）の部分の選択および分離は、活性光学セグメント５０６、５０８の部分断面図である図４に図示されている。例えばｐ−偏光、すなわちｐ−平面で偏光された光として示されている入射光ビーム２７（ｐ）は、セグメント５０８がトレース５０９上の電圧Ｖ＋によってアクティブになると、セグメント５０８によって反射され、ｓ−偏光２（ｓ）、すなわちｓ−平面で偏光された光としてセグメント５０８から出て来るか、あるいはこの逆の関係になるが、非活性化されていないセグメント５０６は入射光２７（ｐ）を反射するものの、その偏光面は回転させない。図４では、活性化されたセグメント５０８によって反射された光はそれがｓ−平面偏光であることを示すために６１（ｓ）と示されており、他方、活性化されていないセグメント５０６によって反射された光は、それがｐ−平面偏光であることを示すために６１（ｐ）と示されている。活性光学領域５４の全てのセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の全てのセグメントを代表する形で、以下にセグメント５０６、５０８の構造および機能をさらに詳細に説明する。
【００１３】
この時点では、ｓ−偏光面はｐ−偏光面に直角である、すなわちｐ−偏光面に対して９０度回転しているということ、および、以下にさらに詳細に説明するように、そのような光ビーム６１（ｐ）の部分の偏光面の回転（図１参照）によって、光ビーム６１（ｐ）の他の部分からのその部分のフィルタあるいは分離が可能になるということを述べるだけで十分であろう。
【００１４】
図５に模式的に示すように、画像をそれらの画像の形状内容によって特徴抽出し、符号化し、保存するためのシステム１０は、上述のセグメント型ＳＬＭデバイス５０の応用例であり、本発明の一部をなすものである。このシステム１０においては、任意の数ｎの画像１２、１４、．．．、ｎをそれらの画像の形状内容によって特徴抽出し、符号化することができ、各画像に関するそのような符号化された形状情報は、後の検索、取出し、および同様の方法で特徴抽出・符号化された他の画像の形状内容との比較用に例えばデータベース１０２に保存できる。
【００１５】
画像１２、１４、．．．、ｎは、例えば写真、フィルム、図面、グラフィックス、任意のパターン、あるいは規則正しいパターン等の可視画像を含め、ほぼいかなる形態をも取り得る。さらに、これらの画像は、デジタル形式またはアナログ形式で保存しおよび／またはこれらの形式から生成することができる。これらの画像は、人間が見た場合、何らかの意味のある形状内容を有しえるか、または無意味なものであるか人間が仲介することはできなくても、他の何らかの内容、例えば音楽、音声、テキスト、ソフトウェア等の特徴を有し得る。基本的に、認識可能な形状内容と共に表出または表示することができる光エネルギー強度のどのような光学パターンでもこのシステム１０で特徴抽出し、符号化することができる。
【００１６】
以下にさらに詳細に説明するように、サンプル画像１２は、任意のソース（例えばインターネット、電子データベース、ウェブサイト、図書館、スキャナ、写真、フィルムストリップ、レーダー画像、電子スチルカメラまたはビデオカメラ、およびその他のソース）から得ることができるもので、光学画像形状特徴抽出器１０に入力される。図５には、任意の数ｎの他のサンプル画像１４、．．．、ｎが順次光学画像特徴抽出器１０に入力される待ち行列として示されている。これらの任意数ｎの一連の画像１２、１４、．．．、ｎの入力は、手動で行うことができるが、好ましくは機械式スライドハンドラー、コンピュータ画像生成器、フィルムストリッププロジェクタ、電子スチルカメラまたはビデオカメラ等のような自動化態様で行うことができるようにする。図５のコンピュータ２０は一好適実施態様であるが、同時に、画像１２、１４、．．．、ｎを待ち行列可能および動画像可能に形成し、画像特徴抽出器１０に移動させることができる全ての装置あるいはシステムを象徴させることを意図したものである。ビデオモニタ２２に表示された自動車の例示画像１２は、本発明によりその形状内容を特徴抽出し、符号化するためのプロセスモードにある任意の画像を象徴的に表すが、このような処理中の画像の表示は本発明の必須の特徴ではない。説明を簡素化するために、以下の説明は最初の画像１２のみについて行うが、これらの説明はその大半が１２、１４、．．．、ｎ等のいずれの画像についても適用され得る。
【００１７】
図５に示すシステム１０の実施態様において、画像１２は、Ｅ−ＳＬＭ２６から発する光ビーム２７に直角な、すなわち図５の視野面に直角な画像平面１９内で光学画像特徴抽出器１０に入れられる。しかしながら、本発明の説明、図および理解をより容易にするため、さらに画像１２、１４、．．．、ｎは図５の視野面、すなわち紙面内に想像線で示してある。これと同じ図面表記法が、説明、図示および理解の目的上、Ｅ−ＳＬＭ２６によって生成された画像１２′、フーリエ変換光学パターン３２、活性光学領域５４、分離され、フィルタされた光学パターン６０および検出器グリッド８２を光ビームに垂直なそれぞれの平面から紙面に投影するためにも用いられる。本発明におけるこれらの構成要素およびそれらの機能については、以下にさらに詳細に説明する。
【００１８】
上述したように、画像１２は、コンピュータ２０およびＥ−ＳＬＭ２６によって光学画像特徴抽出器１０に入力することができ、これについても以下にさらに詳細に説明する。しかしながら、画像１２は、フーリエ変換（ＦＴ）レンズとも呼ばれる、薄い集束レンズ３０を通過することによって有意の変換を経る。サンプル画像１２のフーリエ変換（ＦＴ）は、画像１２’の光学パターンの光エネルギーをフーリエ変換（ＦＴ）光学パターン３２に再配列する。その光エネルギーとは、画像１２’に固有のものであり、人間の目と脳では画像１２’として認識不能であっても、光学パターン３２全体わたり空間分布された光エネルギーの強さ、すなわち振幅によって特徴抽出されられ得るものである。光学パターン３２中の光エネルギー３４の複素振幅分布は、画像１２′中の複素光分布のフーリエ変換である。
【００１９】
以下により詳細に説明するように、画像１２’は、白色光でも良いが、単色で好ましくは可干渉性の光エネルギーである画像１２の再生である。フーリエ変換（ＦＴ）光学パターン３２での強い光エネルギーの集中は、一般に画像１２′の空間周波数に対応する。すなわち、画像１２′中の特徴部分が互いにどれくらい近似しているかあるいはどれくらい大きく異なるかに対応する。言い換えれば、空間周波数は、光ビーム２７に亘る光エネルギー強度の変化あるいは変化しないことがどれだけ近いか、またはどれだけかけ離れているかによっても表出される。例えば、画像中の格子柄生地、すなわちたくさんの小さい正方形模様を有するシャツ（図示せず）は、画像中の無地単色のシャツ（図示せず）に比べてより高い空間周波数を有するであろうこと、すなわち単位距離当たりの変化がより多いことになる。同様に、画像１２’中の自動車のバンパーおよびグリル部３５のような画像の部分は、画像１２’中のサイドパネル３６の部分より高い空間周波数を有し得る。なぜなら、サイドパネル３６は大きな空間距離にわたってかなり滑らかで均一であるのに対し、バンパーおよびグリル部３５は、様々なエッヂ、湾曲、その他複雑な変化を小さな空間距離内に持った多数の小片から構成されているからである。画像１２’のより複雑なバンパーおよびグリル部３５のような、画像のより緻密で先鋭な（より空間周波数が高い）細部からの光エネルギーは、画像１２’のサイドパネル３６のような、画像のより粗いまたは単調な（より空間周波数が低い）細部からの光エネルギーより、フーリエ変換画像中の光学心（または光学軸４０から半径方向でより外方に分散する傾向がある。そのような光エネルギーは、ＦＴレンズ３０による屈折後、フーリエ変換（ＦＴ）光学パターン３２の平面で領域またはバンド３４、すなわち、回折光エネルギーの強め合う干渉および弱め合う干渉の結果、ほとんどまたは全く光エネルギーのないバンドによって分離された強い光エネルギーのバンドに集束されることを除き、フーリエ変換光学パターン３２で半径方向外方に分散する光エネルギー３４の振幅は、そのような光エネルギーが発せられる像１２′の光学パターンの対応する部分の光エネルギーと関係がある。バンパーおよびグリル部３５のような画像１２’の高空間周波数部分が明るい場合、画像１２’のそれら高空間周波数部分から発せられる光エネルギーの強度または振幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方のバンドへＦＴレンズ３０によって分散される光エネルギー、はより高く、すなわちより明るくなる。他方、画像１２′の空間周波数が高い部分が暗い場合、画像１２’のそれら高周波数部分から発せられる光エネルギーの強度または振り幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方のバンドへＦＴレンズ３０によって分散される光エネルギー、はより低く、すなわちそれほど明るくなくなる。同様に、サイドパネル部３６のような画像１２′の光学パターンの空間周波数が低い部分が明るい場合、画像１２’のそれら低周波部分から発せられる光エネルギーの強度または振り幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方にない（すなわち光学軸４０により近い）バンドへＦＴレンズによって分散される光エネルギー、はより高く、すなわちより明るくなる。しかしながら、画像１２′の光学パターンの空間周波数が低い部分が暗い場合、画像１２’のそれら低周波部分から発せられる光エネルギーの強度または振り幅、つまりフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の半径方向においてより外方にないバンドへＦＴレンズ３０によって分散される光エネルギー、はより低く、すなわちそれほど明るくなくなる。
【００２０】
要約すると、画像１２′から出る光のフーリエ変換光学パターン３２）は次のように言える：
（ｉ）画像１２′に一意である；（ｉｉ）画像１２′における空間周波数、すなわち細部の緻密さを表わす領域または光学軸４０から構成される；（ｉｉｉ）フーリエ変換光学パターン３２中の各空間周波数部分またはバンドにおける光エネルギー３４の強度または振幅は、画像１２′のそれぞれ粗密を示す特徴から出る光エネルギーの輝度あるいは強度に相当する；（ｉｖ）本発明によれば、フーリエ変換パターンの部分またはバンド３２におけるこのような光エネルギー３４の強度または空間位置を検出可能である。
【００２１】
本発明のこの光学画像特徴抽出器１０は、画像１２をなす形状によって画像１２の特徴抽出を行うよう設計されているので、様々な特定の角配向で直線に揃う画像１２′中のより精細あるいはより鮮鋭な細部またはそれらの精細あるいは鮮鋭な細部の部分から出てくる光エネルギーを検出し、捕捉するためにフーリエ変換光エネルギーパターン３２のさらなる空間フィルタリングが用いられる。このような空間フィルタリングは、以下にさらに詳細に説明するように、いくつかの異なる方法の中の任意の方法で行うことができるが、この機能のための典型的な空間フィルタの構成は、偏光ビームスプリッタ７０を伴ったセグメント型半径方向空間光変調器（デバイス）５０を含む。基本的に、セグメント型ＳＬＭデバイス５０は、上に説明したように、フーリエ変換光学パターン３２の選択された部分の偏光面をｐ−平面偏光からｓ−平面偏光に、あるいはこの逆に回転させ、偏光ビームスプリッタ７０は、１つの平面で分離（ｉｓｏｌａｔｅ）され、偏光された部分の光エネルギーを他の平面で偏光された状態のフーリエ変換光学パターン３２の残りの部分の光エネルギーから分離して、それらの選択され、分離された部分の光エネルギーを別々に検出することができるようにする。
【００２２】
選択された活性光学セグメント、例えばセグメント５０２、５０４、５０６および／または５０８（図３）、と直線に揃うフーリエ変換パターン３２中の光エネルギー３４の部分だけが、反射光６１（ｓ）の中でセグメント型半径方向ＳＬＭデバイス５０によって偏光面が回転させられる。このようなビーム２７（ｐ）の選択された部分６１（ｓ）は、セグメント型半径方向ＳＬＭ５０の活性光学領域５４に選択されたセグメントが配置された５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０のそれぞれのセクタの角配向と直線に揃う直線および曲線の短い切片のような画像１２′の細部または特徴部を表す。すなわち大半の部分がこれらの細部または特徴部から発出する。例えば、セクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６、５０８のうち１つ以上のセグメントが選択され、アクティブになって（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）これらのセグメント（ｓ）から反射される光エネルギーの偏光面を回転させる場合、反射された光エネルギー６１（ｓ）は、その大部分がセグメント５０２、５０４、５０６、５０８が配置されたセクタ５００の垂直方向と直線に揃う画像１２′の細部または特徴部から発出する。さらに、画像１２′のより高い空間周波数コンテンツ、例えば間隔が密なバンパー部およびグリル部３５からの光エネルギー３４は、より低い空間周波数コンテンツ、例えばサイドパネル３６からの光エネルギー３４よりフーリエ変換光学パターン３２でさらに半径方向外方（半径方向でさらに外方）に分散するので、反射光ビーム６１（ｓ）中の光エネルギーは、セクタのどのセグメントが選択されたかによって、このような画像１２′の空間周波数コンテンツについて狭い範囲の特徴を示すことになる。例えば、セグメント５０２より入射ビーム２７（ｐ）の光学軸４０からさらに半径方向外方に配置されたセクタ５００の外側セグメント５０８（図３）がアクティブになる（活性化される）と、反射光ビーム６１（ｓ）中の光エネルギーは、画像１２′における垂直に配向された特徴部、例えばバンパー部およびグリル部３５の垂直エッヂ部のより高い空間周波数コンテンツの特徴を示すことになる。これに対して、セクタ５００の内側セグメント５０２がアクティブになると、反射ビーム６１（ｓ）中の光エネルギーは、画像１２′における垂直方向に配向された特徴部、例えばトランクの蓋３７の垂直方向後エッヂ部、のより低い空間周波数コンテンツの特徴を示すことになる。その結果、選択されたセグメントの半径方向における距離でのＦＴ光学パターン３２の光エネルギーに相当し、かつ選択されたセグメントが位置するセクタと直線に揃う画像１２′のコンテント中の特徴部あるいは線の一意の組み合わせを表す、またはその特徴を示す光エネルギーのバンド６２のフィルタされたパターン６０が得られる。したがって、光学軸の回りの異なる角配向にあるＦＴ光学パターン３２の回転し得る空間フィルタリングの手段が得られることに加えて、セクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６、５０８のような各セクタのセグメントによって、光学軸からの異なる半径方向距離におけるスカラー空間フィルタリングＦＴ光学パターン３２というさらなる機能が提供される。
【００２３】
もちろん、光学軸４０の回りの異なる角配向の異なるセクタ内のセグメントは、以下にさらに詳細に説明するように、異なる角配向を有する画像１２′中の特徴部または線と直線に揃う。このように、フィルタされたパターン６０中の光エネルギーバンド６２は、異なるセクタ内の活性光学セグメントが選択され、アクティブになるのに伴い、以下にさらに詳細に説明するように、様々な角配向、複雑さまたは繊細さ（ｆｉｎｅｎｅｓｓ：細かさなど）および輝度で画像１２′の光学パターン中の異なる特徴部、細部、エッヂ部あるいは線を表すよう変化する。
【００２４】
しかしながら、一般に、光エネルギーバンド６２は、上記の空間フィルタリング５４の後ＦＴ光学パターン３２から逆フーリエ変換された場合、その光エネルギーが出た元の画像１２′中の特徴部と同じ空間関連個所に位置する。これは、例えば、画像１２′中のバンパー部およびグリル部３５（バンパーおよびグリル部３５）の垂直セクタ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｃｔｏｒ）による空間フィルタリング後、最初に画像１２′中のバンパー部およびグリル部３５から出たパターン６０中のバンド６２中の光エネルギーである。
【００２５】
フィルタされたパターン６０のバンド６２中の空間フィルタされた光エネルギーは、活性化されたセクタの様々な角配向のいずれかで光検出器８０により検出することができ、処理および符号化するためにコンピュータ２０または他のマイクロプロセッサかコンピュータに電子的に供給できる。図５には、個別の感光性エネルギートランスデューサ８４の１６ｘ１６アレイ８２よりなる光検出器８０の一例のみが示され、本発明の多くの目的にはこれで十分であるが、他の検出器構成、例えば本願と同時係属特許出願されたシリアル番号０９／５３６，４２６に記載された２つのオフセット検出器アレイ、または１つ以上のより大きい検出器アレイを用いることもできる。
【００２６】
コンピュータ２０は、検出器アレイ８２からフィルタされた光学パターン６０に関する情報、すなわち光エネルギー強度（１）分布に関する情報と共に、画像１２に関する情報（例えば、識別番号、ソースロケータ等）、セグメントが活性化されたセクタの角配向（Ｒ）に関する情報、および空間周波数に関連した活性化されたセグメントの半径方向距離あるいはスケール（Ｓ）に関する情報の入力により、画像１２の形状内容に関する画像１２の特徴を符号化するようプログラムすることができる。このような情報を符号化するために有用な１つの方式は、各画素のｘ、ｙ座標位置、回転（すなわち、セグメントが活性化される）セクタの角配向と直線に揃う画像１２の線形性特徴部の角配向）、および光強度（すなわち角配向Ｒの各画素で検出されるフィルタされたパターン６０からの光エネルギーの振幅）に関する情報を含むフィルタされた画像６０の画素による。本願と同時係属特許出願されたシリアル番号０９／５３６，４２６でより詳細に説明されているような歪み係数Ｘなどか、または本発明の特徴であるゴースト画像前処理、以下により詳細に説明する、によって探索可能なフラッグを提供することもできる。角配向あるいは回転Ｒ、各画素ごとの光エネルギー強度Ｉと歪み率Ｘのこのような組み合わせは、「ＲＩＸｅｌ」と略称することができる。所望の場合には、スケール（すなわちこのような角配向と合致する画像１２の空間周波数）もこのような符号化に含むことができる。スケールファクタＳを組み入れる場合、その組み合わせは「ＲＩＸＳｅｌ」と称することができる。次に、各ＲＩＸｅｌあるいはＲＩＸＳｅｌは、それが導出された画像１２に関する何らかの識別子（例えば番号、名称等）、画像１２のソースロケーション（例えばインターネットＵＲＬ、データベースファイル、書名、画像１２の所有者等）、およびフォーマット、分解能、色、質感、コンテンツ名、検索カテゴリー等のようなその画像についての他の所望の情報と関連づけることができる。このような色、質感、コンテンツ名および／または検索カテゴリーのような他の情報のうちの一部は、他のデータベースから入力された情報、人間による入力からの情報、あるいは、画像１２を検索し、検出し、あるいは取り出すのに役立つ、あるいは画像１２を他の画像と比較するのに役立つものでありさえすれば、色、質感等に関して同じ画像１２を動的に特徴抽出する別の光特徴抽出器から入力された情報であってもよい。
【００２７】
上述したようにして形状に関して特徴抽出され、符号化された１２、１４、．．、ｎの各画像に関する上記のような情報の一部、全部あるいはこれらの情報のさらなる組み合わせは、コンピュータ２０によって１つ以上のデータベース１０２に送ることができる。
【００２８】
図５には、１２、１４、．．．、ｎの各画像に関するＲＩＸｅｌあるいはＲＩＸＳｅｌ情報を保存するための数例のデータベースアーキテクチャ１０４、１０６、１０８が示されているが、他の多くのアーキテクチャおよび情報の組み合わせを使用することもできる。
【００２９】
図５に示す光学画像特徴抽出器１０においては、画像１２は、空間光変調器（ＳＬＭ）２６がレーザーダイオードまたはガスダイオードのような光源２３からの単色光ビーム２４で照光された状態で、単色、望ましくはコヒーレントな光エネルギーによって例えば画像１２′で再生されなければならない。本発明のこの特徴は、白色光で実施することもできるが、その結果得られるフーリエ変換光学パターンおよび空間フィルタされた光学パターンは、単色光の場合よりもぼやけたものになるだろう。したがって、本発明の記述は単色光、望ましくは可干渉性の光に基づいて進めるが、白色光も、好ましい代替態様ではないとしても、適切にであると理解されよう。空間光変調器（ＳＬＭ）２６は、本願と同時係属特許出願されたシリアル番号０９／５３６，４２６に示されているように光学的にアクセス可能である（Ｏ−ＳＬＭ）。または、例えば図５に示すコンピュータ２０あるいはビデオカメラ（図示せず）によって電気的にアクセス可能（Ｅ−ＳＬＭ）であり、駆動することができる。当業者には周知であるように、空間光変調器（ＳＬＭ）は、ビーム２７としての反射に際し、単色光で画像１２’を作成するのに何が必要なのかによって、画像が偏光ビームスプリッタ１１６を透過されるか、光ビームスプリッタ１１６によって反射されるように光ビーム２５を亘る空間ベース上で光の偏光面を回転させるか部分的に回転させることによって、画像を偏光された光ビーム２５に「書き込む」ことができる。光学的にアドレスされるＳＬＭ（図示せず）においては、偏光回転材料（通常は液晶材料）に近接する半導体材料に入射した光エネルギーによって、画像平面は空間ベース上でアドレスされる。一方、電気的にアドレス可能なＳＬＭ２６においては、液晶偏光回転材料は各画素ごとに電気的にアドレスされる。偏光された光の画素部分は、液晶材料を１回通過するのに伴い４５度回転させられる偏光面を有し、それと同時にその光は反射され、再度液晶を通して送り返され、そこでさらに４５度回転させられる。このように、ＳＬＭ２６で偏光面が回転させられた偏光ビーム２５中の光画素は、ＳＬＭで反射され、ＳＬＭから光路２７に沿って送り出され、この光路２７は画像１２’を形成するＥ−ＳＬＭ２６により投じられた光学パターン中を除く入射ビーム２５の光学軸と一致し、かつ入射ビーム２５の偏光面から９０度回転させられた偏光面と一致する光学軸４０を有する。偏光面の回転を経ない残りの光画素も反射されるが、これらの画素は、以下に説明するように、偏光面が回転した画素と分離することができる。画像１２の様々な光強度あるいは輝度は、偏光面の部分的な回転によってグレースケールの形で画像１２’に再生することができる。
【００３０】
図５の実施態様においては、レーザ光源２３からのコヒーレント光ビーム２４は、まず偏光子２８を通ってコヒーレント光２５の偏光ビームを生じ、全ての光は１つの平面内、例えば２５（ｓ）で示すようにｓ−平面内（ただし、これに限定されるものではない）で偏光される。次に、ｓ−偏光ビーム２５（ｓ）は、ピンホール１１２とビーム２５をピンホール１１２に集束させるレンズ１１４で基本的に構成された空間フィルタ１１０を通過する。この空間フィルタ１１０は、主として、良好なガウス波面が得られるよう、また必要に応じてビーム２５（ｓ）のパワーを制限するため、ビーム２５（ｓ）を条件付けるために設けられる。次に、レンズ１１４ａは光を平行光線にする。
【００３１】
その後、ビーム２５は、平面１１８で一方向に偏光された光を反射し、その直角方向に偏光された光を透過させる偏光ビームスプリッタ１１６を通される。この例においては、偏光ビームスプリッタ１１６は、ｓ−偏光を反射し、ｐ−偏光を透過させ、また、ビームスプリッタ１１６は、ｓ−偏光ビーム２５を反射するように、電気的にアドレスされる空間光変調器（Ｅ−ＳＬＭ）１６の方へ配向されている。Ｅ−ＳＬＭ２６に入射する単色光ビーム、好ましくは可干渉性の光ビーム２５（ｓ）は、本発明によるさらなる分析、特徴抽出および符号化用に画像１２′の形状内容を透過するために利用される光エネルギーを提供する。
【００３２】
上述したように、画像１２、１４、．．．、ｎを光ビームに「書き込む」には多くの方法があり、そのうちの１つがＥ−ＳＬＭ１６によるものである。この例においては、コンピュータ２０は、画像１２の内容がデジタル化されそれによって、コンピュータ２０は、当業者には理解可能なように、反射光ビーム２７（ｐ）に画像１２′を「書き込む」ためにＥ−ＳＬＭ２６のいずれかの画素にアドレスして活性化するようにリンク２１を介してデジタル信号をＥ−ＳＬＭ２６へ転送することができる。基本的には、アドレスされた画素は、偏光面が一部または完全に９０度回転した反射光エネルギーが画像１２′の光学パターン内にあるようにして、偏光面を入射ビーム２５（ｓ）のｓ−平面から反射ビーム２７（ｐ）のｐ−平面へ９０度で、またはグレースケールについては９０度より小さい角度で回転させる。もちろん、当業者ならば、上記とは逆のやり方で動作するＥ−ＳＬＭで画像１２′を生成することもできるということは理解されよう。すなわち、どこの画素がアクティブになるかという点は別にして、反射光で偏光面を回転させるやり方で、その場合、コンピュータ２０は、画像１２′を反射ビーム２７に書き込むために画像１２の印加によって画素を活性化するようプログラムされることになる。いずれの方法にしても、画像１２′をキャリングする可干渉性の光の発出ビーム２７（ｐ）はｓ−偏光されるのではなくｐ−偏光され、またはこの逆の関係が行われる。その結果、上記の例においては、単色光ビーム２７（ｐ）は、その光エネルギーは画像１２′を形成する光学パターンに分布し、偏光ビームスプリッタ１１６によって反射されるのではなく、ＦＴレンズ３０へ透過される。
【００３３】
正フーリエ変換（ＦＴ）レンズ３０は、上に説明したように、光ビーム２７（ｐ）中に置かれ、画像１２′からの単色光エネルギーをそのフーリエ変換光学パターン３２に再分布させる。この光学パターン３２はＦＴレンズ３０の焦点面に生じる。したがって、本発明のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０は、図５の焦点距離Ｆによって示されているように、ＦＴレンズ３０の焦点面内に配置されなければならず、また、ＦＴレンズ３０もＥ−ＳＬＭ２６から同じ焦点距離Ｆの位置に配置され、そのためＥ−ＳＬＭ２６もレンズ３０の焦点面内にある。
【００３４】
やはり上に説明したように、ＦＴレンズ３０の焦点面のフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギー３４の複素振幅分布は、画像１２′中の複素振幅分布のフーリエ変換である。フーリエ変換光学パターン３２は、画像１２′の空間周波数に基づいて、画像１２′からの全ての光エネルギーがそれぞれの空間周波数が生じる画像１２′の対応する部分における光エネルギーに基づく様々な空間周波数分布３４における光エネルギーの強度を伴って対称状パターン３２に分布させられる。
【００３５】
上述したように、フーリエ変換光学パターン３２は上下方向にも、左右方向にも対称であり、その結果、フーリエ変換光学パターン３２の各半円は、その反対の半円と正確に同じ光エネルギー分布およびエネルギー強度を持つ。画像１２’中のより低い空間周波数からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２の中心軸または光学軸４０の方に向けて分布され、一方画像１２′中のより高い空間周波数からの光エネルギーは、光学軸４０から遠ざかるようにパターン３２の外エッヂ部に向けて、すなわち光学軸４０から半径方向においてより外方に分布される。画像１２′中で垂直方向に分布して様々な空間周波数を生じさせる画像１２′中の特徴部からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２中で同様に垂直方向に分布する。同時に、画像１２′中で水平方向に分布して様々な空間周波数を生じさせる画像１２′中の特徴部からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２中で同様に水平方向に分布する。したがって、一般に、光学軸４０に対して任意の角配向に分布され画像１２′中の様々な空間周波数を生じさせる画像１２′中の特徴部からの光エネルギーも、フーリエ変換光学パターン３２中でそれらと同じ角配向に分布する。その結果、フーリエ変換光学パターン３２中で光学軸４０に対して特定の角配向に分布する光エネルギーのみを検出することで、それらの検出光エネルギーは、そのような特定角配向に一直線的に揃う画像１２′中の特徴部または細部の特徴を示すことになる。そのような各角配向で検出された光エネルギーの半径方向分布は、画像１２′中のそのような直線状の特徴部あるいは細部の複雑や鮮鋭さ、すなわち空間周波数を示し、一方、それらの検出された光エネルギーの強度は、画像１２′中のそれらの特徴部あるいは細部の輝度を示す。
【００３６】
したがって、フーリエ変換光学パターン３２中の全ての角配向における光エネルギー検出を合成したものは、画像１２′を構成する直線状特徴部の形状、すなわち角配向、複雑さ、鮮鋭さ、および輝度の合成記録を与える。しかしながら、データベースの保存、検索、取り出し、他の画像との比較および照合等のために、画像１２、１４、．．．、ｎの形状特徴を符号化するというような最も実際的な必要上は、フーリエ変換パターン１２′中の全ての角配向についてそのような光エネルギー検出結果を記録する必要はない。通常は、フーリエ変換光学パターン３２中の一部の角配向ついてだけそのような光エネルギー分布および強度を検出し、記録するだけで十分であり、特定の画像１２、１４、．．．、ｎについてのデータベース保存、検索、および取り出し用に１２、１４、．．．、ｎの各画像に実質的に固有である十分な形状特徴抽出を得る。ここで、限定のためではなく、説明のために、１１．２５度のインクリメント角度を使用すると、本願と同時係属になる米国特許出願第０９／５３６，４２６号に記載されているように、大半の目的にとって十分な特徴抽出が得られ、データ処理およびデータ保存上効率的なよう１８０度の回転で１１．２５度の角度インクリメントが１６取れるので、便利であると共に実際的である。しかしながら、一定インクリメントおよび可変インクリメントを含め、他のインクリメント角度を使用することも可能である。もちろん、可変インクリメントにすると、データ処理、保存、および検索機能を扱うのにより大きなコンピュータ能力とより複雑なソフトウェアが必要となるだろう。
【００３７】
本発明の好適実施態様において、図２に図示の活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を伴った図１に図示のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０は、フーリエ変換光学パターン３２中の特定の角配向からの光エネルギーのみを、いかなる瞬間またはインクリメントであっても、検出器アレイ８２で検出用に選択するために用いられる。図３のセクタ５００について上で説明したように、これは角配向を除いて図２のその他の全てのセクタ５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０について代表的であり、どの活性光学セグメント、例えば垂直セクタ５００における５０２、５０４、５０６、５０８、もそれぞれに対応する電気的トレース、例えばセクタ５００についてはトレース５０３、５０５、５０７、５０９を経由してアドレスでき、これによって検出アレイ８２はフーリエ変換光学パターン３２における光エネルギーの分布と強度（Ｉ）をセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０のどの角配向（Ｒ）においても、光学軸４０から選択された半径方向距離のところで検出することができる。例えばセクタ５００は光学軸４０に対して実質的に垂直に配向されている。セクタ５００の全ての活性光学セグメント５０２、５０４、５０６、５０８を選択し、同時に活性化すると、フーリエ変換光学パターン３２に垂直に分布するほぼ全ての光エネルギーが入射されて、光検出アレイ８２により検出される（図５）。しかし活性光学セグメントが１つだけ、例えば外側のセグメント５０８だけを選択し、活性化すると、フーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギーのうち垂直で光学軸から外方へ最も遠く分布される光のエネルギーだけが光検出アレイ８２によって検出される。このように、フーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギーの様々な分布を検出し、記録するために、活性光学セグメント、例えば５０２、５０４、５０６、５０８のどれか１つまたは全て、あるいは組み合わせて順次または同時に活性化することができる。また、検出したいフーリエ変換光学パターン３２中の光エネルギーの詳細または特定の分布に応じて、セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の１つ以上のセクタを順次にもしくは同時にまたは様々な組み合わせで選択し活性化することもできる。
【００３８】
セグメント型半径方向ＳＬＭ５０の活性光学セクタ、例えばセクタ５００の必須ではないが好ましい形状は狭く細長い楔状である。楔の幅は得られるまたは必要な光エネルギーおよび所望の光学的解像度に依存する。幅の広いセクタはより多くの光エネルギー３４を検出器８０に送ることができるが、画像１２’の線または解像度特徴の正確さは少々劣化する。セクタを細くすると線の解像度は良くなるが、それに伴って得られるパタ−ン形状の生成が複雑になり、検出器８０に向かう光エネルギーが複雑になり、減少する。また楔を細くし、限られた光学スペース５４の中に経済的かつ効率的に接続電気的トレースを通しながら間隔を狭く配置することには実際上限界があるだろう。したがってセクタの大きさを決めるに当たってこれらの解像度、検出能、寸法の望ましいバランスを考慮する必要がある。また特別な用途に対しては、画像１２から線以外の形状を捕捉するためにセクタをだ円あるいはその他の異なる形状（図示せず）にすることもできる。
【００３９】
１つのセクタ内の活性光学セグメントの数、例えばセクタ５００の４つのセグメント５０２、５０４、５０６、５０８も同様の制約を受ける。小さいセグメントは少い光エネルギーしか検出器８０に送れないが、画像１２’の形状特徴のより良い解像度を提供し得る。一方、大きいセグメントは検出器８０により多くの光エネルギーを送るので、より容易に検出可能となるが、解像度は減少する。解像度がより低い用途または必要性に対しては必ずしもセクタをセグメントに分割する必要はなく、本発明には、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の各セクタがセグメント化されておらず、このため各セクタに単一の活性光学素子から構成される空間光変調器も含む。しかし、図１から図３に図示された実施態様５０において、セクタ内全てのセグメント５０２、５０４、５０６、５０８を同時に活性化することによって、上に説明したのと同じ低解像度効果を得ることができる。
【００４０】
実施態様５０において各セクタ、例えばセクタ５００は、個々にアドレス可能な４つの活性光学セグメント、例えば図３に示すようにセグメント５０２、５０４、５０６、５０８から構成されるが、本発明ではまた４つ以外のどんな数のセグメントでも使うことができる。半径方向において後続する外方のセグメントの長さは半径方向において隣り合う内方のセグメントの２倍の長さである。つまりセクタ５００において内側に近いセグメント５０４はより内側のセグメント５０２の約２倍の長さである。同様に、外側に近いセグメント５０６は内側に近いセグメント５０４の約２倍の長さであり、外側のセグメント５０８は外側に近いセグメント５０６の約２倍の長さである。言い換えれば、内側のセグメント５０２の半径方向の長さをＬとすると、内側に近いセグメント５０４の半径方向の長さは２Ｌであり、外側に近いセグメント５０６の半径方向の長さは４Ｌであり、外側のセグメント５０８の半径方向の長さは８Ｌである。光学軸４０とセグメント５０２の内側のエッヂ５０１との距離は内側のセグメント５０２の長さＬとほぼ同じであり、そのため中心領域５７の直径は約２Ｌである。活性光学セグメントの長さの比率により、内側のセグメント（例えば５０２）は図５の空間光変調器２６によって作られる画像１２’の大きさの約２５〜５０％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができ、内側に近いセグメント（例えば５０４）は画像１２’の大きさの約１２1/2〜２５％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができ、外側に近いセグメント（例えば５０６）は画像１２’の大きさの約６1/4〜１２1/2％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができ、外側のセグメント（例えば５０８）は画像１２’の大きさを持つ約３1/8〜６1/4％の範囲の大きさを持つ画像１２’の形状の特徴を捕捉することができる。したがって光エネルギーが中心領域部４１に入射される画像１２’の大きさの５０％を超える大きさを有する、画像１２’のいかなる特徴も強度制御または較正目的のために画像１２’の全般の輝度の指標として捕捉し、検出でき、また画像１２’の大きさの５０％を構成する光エネルギーの中に利用可能な形状情報あるいは内容があったとしてもごく僅かなので、まったく無視して捕捉しない、あるいは検出しないでおくこともできる。同様に外側のセグメントを半径方向において超える、画像１２’の大きさの約３ １／８％の内容は検出されず、この好適な構成において無視することができる。中心部４１の光は、当業者が本発明を理解すればその能力で可能であるように、全体の輝度指標、強度制御、あるいは較正する目的で、この光エネルギーの捕捉および検出を望む場合、そこに入射される光エネルギーを捕捉するために光学的に活性化することができる。もちろん、本発明の範囲内であれば、異なる構成のセグメント型放射ＳＬＭ５０を作成、使用することもできる。
【００４１】
半径方向の活性光学セクタの構成が、空間光変調器５０の各セクタ内に複数の活性光学セグメントを伴っても伴わなくても、本発明の重要な特徴であり、空間光変調器の設計および製作技術の当業者は、本発明の特徴と原理に通じればどのようにこのような空間光変調器５０が構成され、機能するかを容易に理解することができる。また本発明の実施態様による特別な空間光変調器に適用できる現状の空間光変調器の設計、製作、使用のために用いられ得る公知の材料、製作技術などがあることは当業者には既知であり得る。したがって当業者に本発明を製作し、使用することができるようにこのように利用可能な材料について詳しく説明する必要はない。とはいえ、図１から図３および図５と併せて図４を参照し、特定の活性光学セグメント、例えば外側に近いセグメント５０６と外側のセグメント５０８をどのように選択および活性化し、これらのセグメントに入射されたフーリエ変換光学パターン３２から光エネルギーの検出を選択的に行うかを説明する。
【００４２】
図４に示すように、他の活性光学セグメントの代表例である活性光学セグメント５０６、５０８はチップ基板あるいはプラットフォーム５６の上に実装された集積回路５２の一部である。集積回路５２には液晶材料のような可変複屈折性を示す材料１８０があり、２枚の高品質ガラスのような透明な基板１８２、１８４に挟まれている。可変複屈折性材料１８０は電圧に反応して電圧の範囲で複屈折性を変化させ、材料１８０を通過する光の偏光面を回転させる。外側に近いセグメント５０６と外側のセグメント５０８の区分はそれぞれ金属層１８６、１８８の分離によってなされる。間にある誘電体または電気的絶エッヂ体材料１８５はこれらの金属層１８６、１８８の電気的絶エッヂを維持するのに用いられる。図３と図４とを組み合わせて見るとわかるように、電気的導電トレース５０７は外側に近いセグメント５０６の金属層１８６に接続され、トレース５０９は外側のセグメント５０８の金属層１８８に接続されている。実際に、電気トレース５０７、５０９および金属層１８６、１８８は同じ金属を蒸着でき、集積回路５２の製造中にそれぞれに対応する金属層１８６、１８８と同時に背面基板１８４の上にできることは、空間光変調器の設計、製作の当業者には、本発明の原理を知れば理解され得る。したがって金属層１８６、１８８はそれぞれに接続されたトレース５０７、５０９にそれぞれ正（＋）または負（−）の電圧Ｖ１およびＶ２を接続することによりトレース５０７、５０９を通じて個別に選択することができる。
【００４３】
前面基板１８２上に蒸着された透明な導電層１９０は、他の配線５１３を通じて別の電圧Ｖ３が接続される。したがって、金属層１８６と透明な導電層１９０に挟まれた液晶材料１８０の部分に、例えばＶ１を正、Ｖ３を負に、またははその逆にして、電圧を印加することができる。同様に、金属層１８８と透明な導電層１９０に挟まれた液晶材料１８０の部分に、例えばＶ２を正、Ｖ３を負に、またはその逆にして、電圧を印加することができる。
【００４４】
上述のように、各セグメント５０６、５０８の機能は入射光ビーム２７（ｐ）の選択部分の偏光面を回転させることであり、これによって光検出器アレイ８２（図５）による検出のため、フーリエ変換光学パターン３２の対応する部分を持つ光ビーム２７（ｐ）からその部分を残りの部分から分離および単離することができる。当業者によって理解されるように、所望の機能的な結果をもたらす空間光変調器の変形、構造、材料は多数あり、そのうちのあるものは他のものに比べてスイッチング速度や光透過効率、コストなどに関して利点および／または欠点を持ち、その多くはすぐに利用可能であり、本発明に充分使用できよう。したがって説明の目的のため、それに限定するのではないが、図４に示すセグメント型半径方向空間光変調器は、基板１８２上の透明な導電層１９０および基板１８４上の金属層１８６、１８８の上に蒸着されたそれぞれアラインメント層１９２、１９４を有することができる。このアライメント層１９２、１９４は技術的によく理解されているように、用いられる液晶材料１８０の種類によって境界層の結晶アライメントに対して所望の方向にブラッシングあるいは研磨する。例えばＪ．Ｇｏｏｄｍａｎ『フーリエ光学入門』第２版、第７章（マグローヒル社）１９９６。光学的透過効率を維持するために反射防止層１９６をガラス基板１８２の外側表面上に蒸着することができる。
【００４５】
あるシステム例では、もちろんこれに限らないが、液晶材料１８０に充分な電圧が掛けられている場合に光２７（ｐ）を偏光に影響することなく透過し、液晶に電圧が掛かっていない場合には波長板として作用する液晶材料１８０を使用できる。ねじられていない状態で複屈折性を示すねじれのない液晶材料１８０はこのよう機能できる。こうして例えばセグメント５０８の液晶材料１８０に電圧が掛かっていないとき、外側セグメント５０８の液晶材料１８０の分子の回転がなく、外側セグメント５０８の液晶材料１８０は液晶メーカの仕様書に従って適切な厚さにしてあるので1/4波長位相差板として働き、外側セグメント５０８に入射するｐ偏光した光２７（ｐ）がねじれのない液晶材料１８０を通過する際に円偏光に変換する。反射性の金属層１８８に到達すると光は反射して戻り、液晶材料１８０を通過して再度1/4波長の位相差を受けて円偏光が直線偏光に変換されるが、ｐ平面に直交するｓ平面では直線偏光である。反射光６１（ｓ）はしたがって入射光２７（ｐ）に対して９０度、効率よく回転した偏光面を有する。
【００４６】
一方、例えば外側に近いセグメント５０６に充分な電圧が掛かっていると、液晶の分子の長軸が回転して入射光波２７（ｐ）の伝搬方向に整列し、液晶材料１８０の複屈折性を失うので、最初に液晶材料１８０を通過する際、または金属層１８６に反射されて２度目に液晶材料１８０を通過する際にも光の直線偏光は変化しない。その結果、外側に近いセグメント５０６に電圧が掛かっている状態では、反射光６１（ｐ）はなおｐ平面、すなわち入射光２７（ｐ）と同一の面で偏光している。
【００４７】
多くの液晶材料は平均ＤＣ電圧がゼロであることが必要で、これは正電圧と負電圧の時間が等しい矩形波の電圧Ｖ３で駆動することで実現できる。したがって液晶材料１８０に掛かる他の電圧Ｖ１、Ｖ２などをゼロにするにはＶ３と等しい電圧で同期して駆動する。しかし上述のように特定のセグメント５０６、５０８などを活性化するために特定の金属層１８６、１８８などに隣接した液晶材料１８０に電圧を印加するには、上述したように、それぞれの電圧Ｖ１あるいはＶ２などをＶ３と位相をすらして駆動すればよい。矩形波関数の周波数が液晶材料１８０のスイッチング速度に合わせてある場合は、電圧Ｖ１、 Ｖ２などを１／２サイクルずらせば、液晶材料１８０を活性化して上述のように光の偏光面を回転させることができる。
【００４８】
上述のように、これとは異なる構成と既知の液晶を用いて電圧を加えた際に逆の結果を得ることができる。例えばねじれた液晶材料１８０を用いれば電圧を印加した際には偏光面を回転し、電圧がないときは偏光面に影響しないようにできる。
【００４９】
図５を主として参照し、図４を従として参照すると、面１１６および７２によって反射されることなく偏光ビームスプリッタ１１６および７０を通過したビーム２７’（ｐ）の光エネルギーはセグメント型半径方向ＳＬＭ ５０上にフーリエ変換光学パターン３２として結画像する。選択した活性光学セグメント、例えばセグメント型半径方向ＳＬＭ ５０中のセグメント５０２、 ５０４、 ５０６、５０８は、光検出器８０による検出のためフーリエ変換光学パターン３２の選択した部分からの光エネルギーを分離し、隔離するために、上述のように入射光２７（ｐ）の一部の偏光面を回転させることができる。コンピュータ２０は、特定の画像１２、 １４、 …．、 ｎの表示をしながら、特定のセグメント、例えばセグメント５０２、 ５０４、 ５０６、 ５０８を選択し、活性化するために、リンク１９８を経由して信号をセグメント型半径方向ＳＬＭ ５０に供給するようにプログラムできる。コンピュータ２０はまた、セグメント型半径方向ＳＬＭ ５０の選択したセグメントが活性化したとき、必要な光エネルギー２４を発生するようにリンク２９を経由してレーザ源を同調して動作させるようプログラムできる。
【００５０】
セグメント型半径方向ＳＬＭ５０からの反射光６１（ｓ）、例えば活性化したセグメントから反射してｓ平面に偏光された光、は上に説明したようにｐ偏光の反射光と一緒に偏光ビームスプリッタ７０を通って戻ってくることはない。その代わりｓ偏光された反射光は偏光ビームスプリッタ７０中の面７２によって検出器８０の方へ反射される。レンズ７８は隔離されたビーム６１（ｓ）を光検出器８０の検出アレイ８２上に所望の大きさに拡大、結画像する。
【００５１】
光検出アレイ８２は上述のように図５に示すような個々の例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）のようなセンサ８４の１６ ｘ １６のアレイでも、あるいは他の大きさおよび構成でもよい。光６１（ｓ）を検出するアレイ８２中の個々のセンサ８４のｘ−ｙ座標は光の強度（Ｉ）の情報と共にリンク８６を経由してコンピュータあるいはコントローラあるいは記録装置に送られる。その際に画像１２、 １４、…、 ｎおよびビーム６１（ｓ）を検出器８０に供給するセグメント化放射状ＳＬＭ ５０中の活性化したセグメントの角配向あるいは半径方向の位置またはその両方の情報を一緒に送ることもできる。
【００５２】
画像１２を形状内容によって上述のように空間的にフィルタするプロセスとその特徴づけを図６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃ、８ａ〜ｃ、９ａ〜ｃ、１０ａ〜ｃによって詳しく説明する。まず図６ａを参照すると、図１および図２の活性光学領域５４が図６ａでセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０で例示されているが、不要な乱雑さを避けるため、上述および図１〜３で示されている電気トレースは省略してある。上述のようにセクタはどのような所望の幅またはどのような所望の角配向でもあり得るが、便利で効率良く、効果的な構成は１１．２５度のセクタである。例えば３６０度の円をそれぞれ１１．２５度の３２セクタに分割する、および１８０度の半円をそれぞれ１１．２５度の１６セクタに分割する。さらに上述のようにフーリエ変換光学パターン３２のどの半円における光エネルギーの分布もその反対側の半円と対称である。したがって例えば０度から１８０度の半円におけるフーリエ変換光学パターン３２の光エネルギーの検出により、全画像１２’のための効果的な情報が提供され、１８０度から３６０度の反対側の半円における光エネルギーパターンの検出によっても同じ情報が提供される。したがって、乱雑さを避け、電気トレース（図１〜３に示す）をうまく配置するために、いくつかのセクタを電気トレース（図１〜３）を置くスペースを介在させながら光学領域５４の半円内に配置し、一方その他のセクタは光学領域５４の反対側の半円で介在スペースの正反対のところに配置する。例えば円がそれぞれ１１．２５度の３２セクタに分割されているとき、領域５４に入射する光エネルギーを全て検出するためにはこれらのセクタのうち１６セクタ、例えば５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０だけを光学的に活性化する必要がある。このような光学的に活性な１６セクタ全てを領域５４の１つの半円に置くことができる。または、上述のようにいくつかの光学的に活性なセクタをスペースを介在させて１つの半円に配置し、残りを反対の半円で介在するスペースの正反対側に配置するともっと好都合で乱雑さが少ない。図６ａの例では８個のセクタ例えば６４０、６５０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０が不活性な領域６４１、６５１、５０１、５１１、５２１、５３１、５４１によって分離されて領域５４の半円に配置され、一方残りの８個のセクタ５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０は不活性な領域５６１、５７１、５８１、５９１、６０１、６１１、６２１によって分離し、図６ａに示すように反対側の半円に配置できる。この配列の各１６個の活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を不活性な領域の正反対側に配置するとフーリエ変換光学パターン３２（図５）の対称性からこれらのセクタによって効果的にフーリエ変換光学パターン３２の全ての光エネルギーを分布させることができる。
【００５３】
この原理によればまた効果的なセグメント型半径方向ＳＬＭ５０の設計、製作が容易になる。というのは、全ての活性光学セクタに対し、図２および図３に示すように、隣接して電気的に導電性のトレースを配置するための不活性なセクタまたは領域があるからである。例えば、活性光学セグメント５００と６５０の間の不活性な領域６５１に活性光学セクタ５００のセグメント５０２、５０４、５０６に対応するトレース５０３、５０５、５０７（図３に示す）を配置することができる。不活性な領域、例えば図６ａの活性光学セクタ５０１と５１０の間の不活性な領域５０１に入射する光エネルギーを検出するための活性光学セクタを備えるには、上述の対称性原理を適用して前記の不活性な領域５０１の正反対の位置に活性光学セクタ５９０を備える。したがって活性光学セクタ５９０において検出される光エネルギーは効果的にセクタ５００と５１０との間の不活性な領域５０１に入射する光エネルギーである。不活性な領域の正反対の位置に活性光学セクタを配置するために、２つの活性光学セクタ例えばセクタ５５０と５６０は不活性な領域をほとんど介在させずに互いに隣接しているので、正反対の位置にある不活性な領域６３１は他の不活性な領域の２倍の大きさがある。したがって上述の対称性原理により実質的にフーリエ変換光学パターン３２（図５）の全ての光エネルギー３４が１６個の１１．２５度の活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０により検出できる。
【００５４】
図６ａに戻って、垂直の角配向を任意に０度と決めると、これにより水平の角配向は９０度となる。各活性光学セクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０は約１１．２５度である。セクタ６４０から時計回りにセクタ５５０までの活性光学セクタはそれぞれ１１．２５度の不活性な領域６４１、６５１、５０１、５１１、５２１、５３１、５４１で分離されている。したがってセクタ５６０から時計回りにセクタ６３０までの各活性光学セクタはそれぞれ不活性な領域５６１、５７１、５８１、５９１、６０１、６１１、６２１（の正反対側に配置されている。それ故に活性領域５４に入射するフーリエ変換光学パターン３２（図４）における全ての光エネルギー分布は、上述のように配置された１１．２５度のセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０によって１１．２５度間隔で検出できる。
【００５５】
例えば０度を中心とする垂直１１．２５度セクタ５００と１８０度を中心とする不活性な領域５８１の両方に入射した光エネルギー特徴は効果的にセクタ５００の活性光学セグメント５０２、５０４、５０６、５０８を活性化することにより検出できる。１９１．２５度を中心とする１１．２５度セクタ５９０および１１．２５度を中心とする不活性な領域５０１に入射する光エネルギーの特徴は効果的に活性光学セクタ５９０を活性化することにより検出できる。というのは活性光学セクタ５９０は１１．２５度の不活性な領域の正反対の位置にあるからである。２２．５度を中心とする１１．２５度のセクタ５１０あるいは２０２．５度を中心とする不活性な領域５９１のいずれかに入射した光エネルギー特徴はセクタ５１０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。３３．７５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域あるいは２１３．７５度を中心とする能動的セクタ６００のいずれかに入射する光エネルギーの特徴は２１３．７５度の正反対の３３．７５度を中心とするセクタ６００の活性光学セグメント６００を活性化することにより検出できる。４５度を中心とする１１．２５度のセクタ５２０あるいは２２５度を中心とする不活性な領域６０１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５２０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。５６．２５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５２１あるいは２３６．２５度を中心とする能動的セクタ６１０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は５６．２５度の正反対側の２５６．２５度（訳注：２３６．２５度の誤りと思われる）を中心とするセクタ６１０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。６７．５度を中心とする１１．２５度のセクタ５３０あるいは２４７．５度を中心とする不活性な領域６１１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５３０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。７８．７５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５３１あるいは２５８．７５度を中心とする能動的セクタ６２０に入射する光エネルギー特徴は７８．７５度の正反対側の２５８．７５度を中心とするセクタ６２０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。９０度を中心とする１１．２５度のセクタ５４０あるいは２７０度を中心とする不活性な領域６２１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５４０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１０１．２５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５４１あるいは２８１．２５度を中心とする能動的セクタ６３０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は、１０１．２５度の正反対側にある２８１．２５度を中心とするセクタ６３０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１１２．５度を中心とする１１．２５度のセクタ５５０あるいは正反対の位置にあり２９２．５度を中心とする不活性な領域６３１ののいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５５０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１２３．７５度を中心とする１１．２５度のセクタ５６０あるいはその正反対の位置にあり３０３．７５度を中心とする不活性な領域６３１に入射する光エネルギー特徴はセクタ５６０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１３５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５６１あるいは３１５度を中心とする能動的セクタ６４０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は１３５度の正反対側にある３１５度を中心とするセクタ６４０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１４６．２５度を中心とする１１．２５度のセクタ５７０あるいは３２６．２５度を中心とする不活性な領域６４１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５７０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。１５７．５度を中心とする１１．２５度の不活性な領域５７１あるいは３３７．５度を中心とする能動的セクタ６５０のいずれかに入射する光エネルギー特徴は１５７．５度の正反対側にある３３７．５度を中心とするセクタ６５０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。最後に１６８．７５度を中心とする１１．２５度のセクタ５８０あるいは３４８．７５度を中心とする不活性な領域６５１のいずれかに入射する光エネルギー特徴はセクタ５８０の活性光学セグメントを活性化することにより検出できる。
【００５６】
全てのセクタ５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０の全ての活性光学セグメントの形状検出および特徴抽出機能を説明するのは不必要に煩雑であるが、活性光学領域５４における活性光学セグメントのいくつかの代表例の機能と活性化した結果を説明し、記述するのは本発明の理解の一助となろう。したがって図６ａは外側のセグメント５０８に入射し、反射されたフーリエ変換光学パターン３２からの光エネルギー３４のバンドを描くことによって、活性光学セクタ５００の外側のセグメント５０８の活性化を示している。フーリエ変換光学パターン３２において垂直方向に半径方向へ最も遠くに分散されている光エネルギー３４のこのバンドは、本来垂直方向の線、エッヂ、特徴、あるいは図６ｂにおけるバンパやグリル部３５の多くのほぼ垂直な線のように高い空間周波数を有する画像１２’の細部に対応し、それから広がっている（ｅｍａｎａｔｅ）。上で説明したように、画像１２’のフロントバンパやグリル部３５のような、もっと複雑なあるいは間隔の狭い垂直の部品あるいは線６６（すなわちより高い空間周波数）からの光エネルギー３４は、光学中心あるいは光学軸４０から半径方向に外方へ遠くに分散しており、このように垂直セクタ５００の外側のセグメント５０６、 ５０８を活性化して検出できる。一方、それほど複雑でなく、混み合っていない、もっと離れているまたはやや離れている、あるいは隙間がかなりあって離れている垂直の部品、エッヂ、あるいは線（すなわちより低い空間周波数）、例えば図６ｂにおいて画像１２’のトランクおよびリヤバンパ部の線６６’、からの光エネルギー３４は、光学中心あるいは光学軸４０から半径方向にそれほど分散せず、内部セグメント５０２、５０４によって検出しやすい。このそれぞれ分散しているバンドにおける光エネルギーの強さは上述のように画像１２’における垂直の図形３５、６６、６６’それぞれに対応する輝度に依存する。また、活性光学領域５４の中心部分４１は必要に応じて無視することができる。というのはフーリエ変換光学パターン３２（図５）の中心あるいは軸４０におけるあるいはその近くの光エネルギー５４は画像１２’における特徴から発散しており、画像の全体の輝度のような空間的な周波数が非常に低い、あるいは事実上ゼロで、画像があったとしても非常に僅かで形状を定めることができないからである。一方、これも上述したように、中心部分４１は中心部分４１に入射する光エネルギーを捕捉し、全体的な輝度の指標として検出器８０に向けて反射する活性光学部品として作製することができる。これは光源２５（ｓ）（図５）の輝度の較正あるいは調節、検出器８０のセンサ８４の強度（Ｉ）測定の較正などに有用である。
【００５７】
活性化された外側のセグメント５０８により反射された光エネルギーバンド３４は偏光ビームスプリッタ７０によってフィルタされ、フィルタされた光学パターン６０に投射される。これは主として図６ｃに図示した光エネルギーの垂直線あるいはバンド６２から構成され、光検出器８０（図５）に送られる。上述のようにフィルタされた光学パターン６０の光エネルギーは検出アレイ８２中の光センサ８４によって検出される。各センサ８４上の光エネルギーの強度（Ｉ）は、センサ（画素）の位置、ｘ−ｙ座標が好ましい、およびセクタ５００の角配向（Ｒ）と一緒に記録される。活性化したセグメント５０８の半径方向の位置あるいはスケール（Ｓ）も例えば上述のＲＩＸＳｅｌ値として記録される。これらの値は、特徴を抽出した画像１２の情報、例えば画像識別番号（ＩＤ）、画像の情報源（ＵＲＬ、データベースのアドレスなど）、デジタルフォーマット、解像度、カラー、質感、形状、主題の範疇、等と関連づけてデータベース１０２に記録することもできる。
【００５８】
さらに説明のため図７ａに活性光学セクタ５００の内側に近いセグメント５０４を示す。これは偏光ビームスプリッタ７０で単離後光検出器８０で検出する目的で、フーリエ変換光学パターン３２の光エネルギーバンド３４の選択部分の偏光面を回転させるために選択されているものである。この内側に近いセグメント５０４はまた垂直配向のセクタ５００の中にあるが、前の例で活性化された外側のセグメント５０８よりも光学軸４０に近く配置されている、あるいは半径方向にスケールが近い。したがってこの内側に近いセグメント５０４が活性化されると、フーリエ変換光学パターン３２の光エネルギー３４を捕捉する。このパターンは画像１２’の垂直な線、エッヂなどに対応するが、外側のセグメント５０８により選択されたものよりも空間周波数が低い。例えば隙間の狭い、垂直配向されたバンパやグリル部３５の代わりに、内側に近いセグメント５０４によって選択されたフーリエ変換光学パターン３２の光エネルギー３４は、図６ｂにおける自動車の画像１２’においてもっと空間的にやや隔離しているトランクの蓋の垂直のエッヂおよび同様にやや隔離しているその他の垂直な線やエッヂについて特徴抽出をする。したがって得られたフィルタ後のビーム６１（ｓ）における光エネルギーバンド６２は図８ｃにおける光学パターン６０に示すように、画像１２’におけるこのような垂直図形内容６６、６６’の特徴抽出である。
【００５９】
ＦＴ光学パターン３２からの光エネルギー３４の角配向の別の例を図８ａ〜ｃを用いて示す。この例の外側に近いセグメント５２６は、活性化されて垂直方向から４５度の角配向で半径方向に伸びる線、エッヂまたは特徴からの光を捕捉する。このような光エネルギー３４は、画像１２’の中の線、エッヂまたは特徴であって、図８ｂの間柱および庇支持体６７など、４５度で伸び、何らかの空間周波数を有する、すなわち単離していないものの特徴を示す。画像１２’の中の、空間周波数の少ない、すなわちより単離しているこのような４５度配向の線、例えばフェンダーおよびフードエッジ６７’の部分などは、内側に近いセグメント５２４または内側セグメント５２２によってより多く捕捉されるだろうが、外側に近いセグメント５０６によっても幾分かはこのような光エネルギーを捕捉され得る。これら４５度角配向形状内容に関する光学パターン６０を伴う反射、フィルタされたビーム６１（ｓ）は、図８ｃに模式的に示すように、約４５度に配向された光エネルギーバンド６２を有する。このような光エネルギーバンド６２は、光検出器８０（図５）用のセンサ８４により検出され、画像１２’の４５度配向形状内容の空間周波数の特徴として記録され保存される。
【００６０】
画像１２’の線、エッヂ、および特徴部６８、６８’の水平部分の捕捉と検出は、垂直０度から９０度に配向された水平セクタ５４０の１つ以上のセグメント５４２、５４４、５４６、５４８の活性化によりなされる。水平セクタ５４０の活性化されたセグメント５４２、５４４、５４６、５４８のいずれかによって反射された光エネルギー３４の部分は、図９ｂに示すように、画像１２’のほぼ水平の特性、部品および線６８の特徴である。画像１２’の中の幾つかの湾曲した特性、部品または線は、これもまたほぼ水平の部分または線のセグメント６８’を有するので、これらの水平部分または線のセグメント６８’も図９ａの水平セクタ５４０が反射する光エネルギー３４に寄与する。図９ａ中の活性化されたセグメント５４２、５４４、５４６、５４８の水平配向から生じる図９ｃに示すフィルタされたパターン６０内の光エネルギーのバンド６２も、ほぼ水平方向に配向され、画像１２’の形状特徴のうちほぼ水平方向に配向されたもののいくつかまたは全部を示す。ここでもまた、内側セグメント５４２、５４４が活性化され、ＦＴ光学パターン３２からの光エネルギー３４のうち光学軸４０のより近くに分散され、画像１２’の空間周波数の低い水平形状内容の特徴となる光エネルギー３４を検出する。一方、空間周波数の高い水平形状内容は、水平セクタ５４０の外側セグメント５４６、５４８の活性化により検出することができる。このように、検出器アレイ８２（図５）を用いる図９ｃの光エネルギーバンド６２の検出は、上述のように、画像１２’の水平形状特徴の符号化および記録を容易にする。
【００６１】
セクタ５９０内のもう１つの活性化されたセグメントの例５９８を図１０ａに示して、上述の対称的光エネルギー検出特徴を記述する。上述のように、活性光学セクタ５００、５１０の間の非活性化領域に入射するＦＴ光学パターン３２の光エネルギーバンド３４は、セクタ５９０の中の活性光学セグメント５２９、５９４、５６９、５９８に入射する正反対の光エネルギーバンド３４と対称である。したがって、図１０ａに示すように、外側セグメント５９８などのセグメントの活性化により、正反対の位置にあるそれぞれのセクタ５００、５１０のセグメント５０８、５１８の間に入射する等価の光エネルギー３４の効果的な検出が可能になる。同様に、任意の他のセグメント５９２、５９４、５９６を活性化することにより、正反対の位置にある活性化されたセクタ５００と５１０の間の非活性化領域に入射する光エネルギーを効率よく検出することができる。したがって、図１０ａの例では１９１．２５度を中心とするセクタ５９０に入射する光エネルギーの検出は、１１．２５度を中心とする非活性化領域に入射する光エネルギー３４の検出と等価である。逆もまた成立する。すなわち、図６ａと７ａに示し上述したように、垂直セクタ５００に入射する光エネルギー３４の検出は、セクタ５８０と５９０の間の非活性化領域５８１に入射する光学パターン３２からの光エネルギーの検出と等価である。
再び図１０ａ〜ｃを参照すると、セクタ５９０の中で検出される光エネルギー３４は、約１９１．２５度の方向を概ね向く画像１２’の中の線、エッヂ、湾曲などの、形状内容６９に相当し、ほぼ１９１．２５度程度に配向された画像１２’中のこのような線、エッヂ、湾曲部などは、直線状であれば、約１１．２５度に配向されたと表現することもできる。光学パターン６０内の反射およびフィルタされた光エネルギー６２も同じ角配向を有する。すなわち、角配向を有し、かつ外側のセグメント５９６、５９８によって反射されるとより高い空間周波数を有し、内側のセグメント５９２、５９４によって反射されるとより低い空間周波数を有する画像１２’の直線的な形状内容の特徴である。ＦＴ光学パターン３２のこのような各種反射部分から反射される光学パターン６０は、上述のように、検出器アレイ８２内のセンサ８４によって記録および保存用に検出される。
【００６２】
活性光学領域５４の中のセクタセグメントの任意の特別な角配向Ｒにより、概ねこの同じ角配向Ｒを有する画像１２’の形状特徴全ての検出ができることは、既に明らかであろう。このような形状特徴の空間周波数に関するセグメントの半径方向外方の間隔またはスケール（Ｓ）が、このような形状特徴の空間周波数に関係することもまた明らかであろう。したがって、全ての角配向にあるセグメントを用いて、それぞれのフィルタされたパターン６０のバンド６２を検出することにより画像１２’の形状特徴全部を検出することができる。しかし、上述のように、フィルタされたパターン６０の光エネルギーバンド３４を、一定の選択インクリメントの角配向または回転角Ｒで検出することを選ぶことにより、画像１２’の若干の、好適にはほとんどの、但し必ずしも全部でない形状特徴を検出することがほとんどの目的にとって十分である。明らかに、光エネルギーバンド３４が検出されるセクタの角配向インクリメントが大きいほど、検出される画像１２’の形状特徴または内容の精度が低くなる。他方、セクタの角配向インクリメントが小さいほど、処理すべきデータ量が多くなる。したがって、光エネルギーバンド３４が検出・記録されるセクタの角配向インクリメントを選択するときは、必要または所望の形状特徴の精度と、当該精度を扱うのに必要なデータ処理と保存の速度および効率との間のバランスを取るのが好ましい。例えば、限定のためではなく、約５〜２０度の範囲、好適には約１１．２５度、の角度インクリメントにおける形状特徴の検出と記録が、ほとんどの目的に適切であると考えられる。また、検出の角度領域も変更することができる。例えば、活性光学セクタが１１．２５度の角度インクリメントで形状特徴を検出するよう配向されている場合であっても、活性光学領域は３度〜８度の範囲など、狭くなることができ、セクタの間でＦＴ光学パターン３２からの光エネルギーの若干をフィルタさせる。しかし、セクタまたはその他の半径方向に伸びるセンサの間の非活性化領域からの光エネルギーのこのような損失は、特定の問題または目的に対する技術の特別な応用次第であって、本発明による形状特徴抽出に不利益なものではない。
【００６３】
上述の半径方向に伸びる楔型の活性光学セクタおよびセクタのセグメントの代わりに、代替構成に、図１１に模式的に示すように、放射状に伸びる長方形光放射モジュレータを含むことができる。これらの長方形モジュレータ５００’、５１０’、５２０’、５３０’、５４０’、５５０’、５６０’、５７０’、５８０’、５９０’、６００’、６１０’、６２０’、６３０’、６４０’、６５０’は、上述の楔型セクタセグメントと同じまたは異なる角配向にでき、モジュレータ５００’のセグメント５０２’、５０４’、５０６’、５０８’など、角配向の各々を幾つかの長方形で構成することができる。この配列は、入射ＦＴ光学パターン（図５）の光エネルギーを、上述の楔型セグメントおよびセクタのように多くは捕捉しないが、形状解像度は大きくなる。
【００６４】
効率は悪いけれども、別の実施態様を図１２に示す。この場合は、想像線で示す所望のセクタとセグメントが、画素アレイ７００型の空間光変調器内で光モジュレータ要素７０２の選択されたグループを活性化させたことによって形成され得る。例えば、垂直セクタ５００”の仮想外側セグメント５０８”は、光モジュレータ画素要素６０２のセグメントグループ５０８”を同時に活性化することにより、活性化することができる。この型の実施には汎用性の利点はあるが、上述のより簡単な構成に比較すると、複雑さとコストがその利点を圧倒するであろう。
【００６５】
図４の断面図に関連して上述した反射式空間光変調器の構造は、上述のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０構成全部に適用することができ、図１３に示す代替透過式空間光変調器の構造５０’もまた、各構成と共に用いることができる。この実施態様５０’においては、金属反射層１８６、１８８を、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または多数の他の既知の透明な導電物質のうちいずれかなどの、透明な導電層１８６’、１８８’で置き換える。したがって、層１８６’、１８８’のどちらかに電圧Ｖ＋が加わるか否かにより、入射光２７（ｐ）の偏光面が回転するかしないかは、反射の代わりに、光は図１３に示すように、素子５０’を通って透過し光エネルギー６１（ｓ）または６１（ｐ）として出現する。このデバイスはその周辺を囲んで基板５６に実装されるので、基板５６は光６１（ｓ）および６１（ｐ）の伝搬を妨害しない。光は液晶材料１８０’を１回だけ通過するので、図４の実施態様のための液晶材料１８０とは、異なる液晶材料１０８’および／または異なる厚さの液晶材料が必要となるであろう。しかし、このような材料およびそれらの応用は、簡単に入手可能であり、当技術分野では公知であり、本発明の原理を一度理解すれば、当業者は実施することができる。また、光６１（ｓ）は反射よりむしろ透過されるので、偏光ビームスプリッタ７０（図５）も図１３のセグメント型半径方向ＳＬＭ５０’の前ではなく後ろに配置されなければならない。しかし、この変更も当業者は極めて容易に実施することができるので、図５では図示されていない。
【００６６】
本発明による画像の形状特徴抽出、処理、保存、検索、比較および照合の精度、汎用性および効率は、図５のＳＬＭ２６で画像１２’、１４’、…、ｎ’に関し光学パターンを作成するとき、画像１２、１４、…、ｎに若干の前処理を施すことにより強化することができる。このような前処理の格別に有利な一方法は、更に多くの光エネルギーが光学パターン１２’に入るよう画像を「ゴースティング」して、それにより、多くの光エネルギーがＦＴ光学パターン３２に入るようにすることである。
【００６７】
ここで図１４ａ〜ｃを参照し、本発明のゴースティング処理を、図１４ａに大きく拡大して示すタイプのピリオド６００など、単純な点の画像内容を用いて先ず示す。コンピュータ２０（図５）またはその他のマイクロプロセッサが、図１４ｂに示すような、点６００のエッヂだけの画像６０２を先ず作成する。このようなエッヂ確認タスクを実行するには、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（１１５００ Ｍｏｐａｃ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ， Ａｕｓｔｉｎ， Ｔｅｘａｓ）から入手可能なＬａｂｖｉｅｗのＩＭＡＱＴＭなど無数のエッヂ確認ソフトウエアが市販されている。更に複雑な画像１２、１４、…、ｎは勿論、更に多いエッヂ内容を有する。エッヂが形状特徴を定義して検出可能なＦＴ光学パターン３２を作成するので、画像１２、１４、…、ｎのエッヂでない内容を除去しても、本発明の形状特徴抽出機能または性能は損なわれない。上述のように、画像１２’にある自動車のサイドパネル３６または風景画１４にある澄んだ青空など、画像の平坦で、一様で、変化のない部分は、当該画像に対する重要な検出可能画像内容に寄与しない。また上述のように、画像のこのような平坦で、一様で、変化のない部分からの光エネルギーは、フーリエ変換光学パターン３２において光学軸４０の上かまたは極めて近くに焦点を結ぶ傾向があるので、セグメント型半径方向ＳＬＭ５０（図２参照）の中心セグメント４０に主として入射し、全く検出されないかまたは、上述のように、画像の背景輝度の決定のためのみに検出される。
【００６８】
画像６００を、図１４ｂに示すような、画像６００のエッヂ内容６０２の光学パターンに転換した後、複数のゴースト画像６０２を作ってエッヂ内容６０２に重ね合わせる。例えば、図１４ｃに示すように、複数のゴースト６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃを作って、エッヂ画像６０２の光学パターンに付加する。この例では、８つのゴースト画像６０２Ａを、元のエッヂ画像６０２から第一外向き半径方向距離ｒ１に４５度インクリメントで加える。追加の８つのゴースト画像６０２Ｂの二番目の組をゴースト画像６０２Ａから別の外向き半径方向距離ｒ２に４５度インクリメントで加え、８つのゴースト画像６０２Ｃの三番目の組を別の外向き半径方向距離ｒ３に４５度インクリメントで加える。ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃの各々は、元のエッヂ画像６０２と同一形状で同一寸法のものである。したがって、図１４ｃの多重画像６０２’には、図１４ｂのエッヂ画像６２０より多くの光エネルギーと多くの空間周波数があるけれども、新しい形状内容はない。その結果、ＦＴ光学パターン３２（図５）における光エネルギー３４の半径方向への分散は広くなり、強度も増加している。それらはセグメント型半径方向ＳＬＭ５０と検出器８０を用いて検出することができる。光エネルギー強度が高いほど、セグメント型半径方向ＳＬＭ５０が検出器８０に転送する光エネルギーを、検出器８０の中のセンサ８４が検出するのが容易になる。
【００６９】
図１４ｃの多重画像６０２’における空間周波数内容が高くなることにより、ＦＴ光学パターン３２の中の光エネルギーの半径方向への分散が、図１４ｂの非多重画像６０２より広くなるので、センサ８４（図５）が検出する光エネルギーの記録画素の精度が若干悪くなり、そのためＳＬＭ２６の上に多重画像６０２’ に代わって画像６００または６０２を作ることにより得られるものより、画像６００または６０２に対する独自性が小さくなる。しかし、解像度能力のこの低下は、照合と同時に近接照合が求められる検索および比較用途のためには、実際は利点に転換することができる。図１４ｃに示すように、初期エッヂ画像パターン６０２は明るく、最も近いゴーストエッヂ画像６０２Ａのリングは輝度が少なく、次のゴーストエッヂ画像６０２Ｂのリングは更に輝度が少なく、最も外側のゴーストエッヂ画像６０２Ｃのリングはその上更に輝度が少ない。しかし、ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃが、画像６０２’ の空間周波数を増加するので、ＦＴ光学パターン３２における光エネルギーバンド３４の半径方向への分散を大きくすることとなり、多重画像化パターン６０２’ の中心にある初期周エッヂ画像６０２から発する光エネルギーバンド３４の部分が、ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃから発する光エネルギーバンド３４の部分より明るい、すなわち一層強い。したがって、検出器アレイ８２の一層多くのセンサ８４が、多重画像化画像６０２’ に関し検出器８０に対してセグメント型半径方向ＳＬＭ５０が反射する光エネルギーを検出するけれども、最高強度（Ｉ）の光エネルギーを感知するセンサ８４が、初期画像６０２に相当するセンサ８４で、これらの強度を、上述のように、将来のアクセス、解析、検索、照合および／または再生のため記録して保存することができる。最も近いゴースト画像６０２Ａのリングから放射される光エネルギーについて、別のセンサ８４が感知する低い強度もまた、さらに別のセンサ８４が感知するゴースト画像６０２Ｂ、６０２Ｃの別のリングから放射される一層低い光強度と同じく、記録し保存される。したがって、検索および別の画像との照合処理に当たっては、両画像の最高輝度または強度に対する照合が、それぞれの画像が同一であることの最高確率を示す。当該照合が、最高輝度または強度の画素、ＲＩＸｅｌ、または上述のように特徴抽出されられるその他の光学パターンの記録に対して見出されないときは、ゴースト画像６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃに相当する低い強度に対する比較を試みて近接照合を見出すことができる。
【００７０】
ゴースティング処理は、極めて簡単なので所望の結果を達成するため規模を調節することができる。基本的に、図１４ａ〜ｃの点６００の簡単な例に示すように、画像の各画素を、当該画素との関係で選択する位置に選択する距離で選択する角配向で再生するため、ソフトウエアプログラムを簡単に適用することができる。家の形の少し複雑な画像６１０におけるこのゴースティング処理の例を図１５ａ〜ｃに示す。家の画像６１０の一様すなわち特徴のない領域のエッヂを見出して、上述のように、画像６１０の形状内容を保持するエッヂ画像６１２を作る。次いで上述のゴースティング処理を、図１４ｃに示すように、エッヂ画像６１２に施して、ゴースト画像６１２Ａ、６１２Ｂ、６１２Ｃを選択する距離、角配向に、初期エッヂ画像６１２からゴースト画像６１２Ａ、６１２Ｂ、６１２Ｃが遠ざかるにつれて輝度を下げて、作成する。
【００７１】
本発明のゴースティング処理は、上述のように、エッヂが見出されないかまたは作られていない画像に適用することができる。しかし、コンピュータ２０または別のプロセッサによる一層多い画素処理が必要となり、形状解像度は鋭くなくなる結果となる。
【００７２】
これらおよび無数の別の修正および上述の方法と実施態様の組合せが、当業者には容易にできるので、本発明を正確に上に提示し記述する通りの構造および工程に制限することは望まない。以下に続く請求項に規定するような本発明の範囲内に入る適切な変更および等価物全てに対して、それ相応の方策などを取る。本明細書および以下の請求項で用いるとき「含む」「含まれる」の語は、記載の機能またはステップの存在を明確にする目的であるが、１つ以上の別の機能、ステップまたはそれらのグループの存在または追加を排斥するものではない。
添付図面は、明細書に組み入れられ、かつその一部をなすものであり、本発明の実施態様を図解してあり、明細書の説明と共に参照することによって本発明の原理を理解する上において役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明によるセグメント化された半径方向空間光変調器の斜視図であり、光変調器の活性光学領域の光変調素子に光線が集束している状態を示す。
【図２】中心軸に対し様々な角配向で半径方向に伸びるよう配向されセグメント化された変調器セクタの形における本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器の活性光学領域の光変調素子の一実施態様を示す正面図である。
【図３】セグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の１セクタの拡大正面図である。
【図４】図３のほぼ切断線４−４に沿って切断した本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器の活性光学セクタの一部の断面図である。
【図５】本発明によるセグメント化された半径方向光解析器を形状内容によって光学画像の特徴抽出および符号化を行う応用例の形で図解してその構造と機能を例示した光学画像特徴抽出器の概略図である。
【図６ａ】本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の垂直方向に配向されたセクタの外側セグメントの使用態様を例示した該セグメント化された半径方向空間光変調器の光変調素子の概略立面図、および画像の特徴抽出状態とその結果得られる該画像の垂直に配向された形状内容の一部の特徴を示す検出可能な光学パターンを示す概略図である。
【図６ｂ】本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の垂直方向に配向されたセクタの外側セグメントの使用態様を例示した該セグメント化された半径方向空間光変調器の光変調素子の概略立面図、および画像の特徴抽出状態とその結果得られる該画像の垂直に配向された形状内容の一部の特徴を示す検出可能な光学パターンを示す概略図である。
【図６ｃ】本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器機器の光変調素子の垂直方向に配向されたセクタの外側セグメントの使用態様を例示した該セグメント化された半径方向空間光変調器の光変調素子の概略立面図、および画像の特徴抽出状態とその結果得られる該画像の垂直に配向された形状内容の一部の特徴を示す検出可能な光学パターンを示す概略図である。
【図７ａ】図６ａと同様の概略立面図で、垂直セクタのほぼ内側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図７ｂ】図６bと同様の概略立面図で、垂直セクタのほぼ内側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図７ｃ】図６cと同様の概略立面図で、垂直セクタのほぼ内側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図８ａ】図６ａと同様の概略立面図で、垂直から４５度の方向に配向された活性光学セクタのほぼ 外側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図８ｂ】図６ｂと同様の概略立面図で、垂直から４５度の方向に配向された活性光学セクタのほぼ 外側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図８ｃ】図６すｃと同様の概略立面図で、垂直から４５度の方向に配向された活性光学セクタのほぼ外側のセグメントの使用態様を例示したものである。
【図９ａ】図６ａと同様の概略立面図で、水平に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図９ｂ】図６ｂと同様の概略立面図で、水平に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図９ｃ】図６ｃと同様の概略立面図で、水平に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１０ａ】図６ａと同様の概略立面図で、垂直から１９１．２５度の方向に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１０ｂ】図６ｂと同様の概略立面図で、垂直から１９１．２５度の方向に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１０ｃ】図６ｃと同様の概略立面図で、垂直から１９１．２５度の方向に配向された活性光学セクタの外側セグメントの使用態様を例示したものである。
【図１１】図６ａと同様の概略立面図で、光活性セグメントをくさび状ではなく矩形とした修正態様を例示したものである。
【図１２】本発明のもう一つの実施態様の概略立面図で、この実施態様では、センサの画素アレイの形の個々にアドレス可能な光センサよりなる光センサ群グループをセクタまたはセクタのセグメントを擬した位置で同時に起動することにより、光線の角配向解析および／または空間解析が可能となり、本発明の形状内容による画像の特徴抽出を達成することができるようになっている。
【図１３】図４と同様の断面図で、変調光線を本発明のセグメント化された半径方向空間光変調器で反射させるのではなく、これを通過させる修正態様を例示したものである。
【図１４ａ】形状情報検出性能を改善し、また種々の画像における形状内容の略一致の確認を可能にするべく段階的形状内容特徴抽出の手段を得るために、光エネルギー透過を改善するための任意のゴースティング技術を図解した説明図である。
【図１４ｂ】形状情報検出性能を改善し、また種々の画像における形状内容の略一致の確認を可能にするべく段階的形状内容特徴抽出の手段を得るために、光エネルギー透過を改善するための任意のゴースティング技術を図解した説明図である。
【図１４ｃ】形状情報検出性能を改善し、また種々の画像における形状内容の略一致の確認を可能にするべく段階的形状内容特徴抽出の手段を得るために、光エネルギー透過を改善するための任意のゴースティング技術を図解した説明図である。
【図１５ａ】図１４ａのゴースティング技術を幾分複雑な画像に適用した例を図解した説明図である。
【図１５ｂ】図１４ｂのゴースティング技術を幾分複雑な画像に適用した例を図解した説明図である。
【図１５ｃ】図１４ｃのゴースティング技術を幾分複雑な画像に適用した例を図解した説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状内容に関する画像の特徴抽出方法であって；
光エネルギーを用いて画像のフーリエ変換光学パターンを作成するステップと；
複数の角配向においてフーリエ変換光学パターンの不連続部分から光エネルギーを選択し、前記不連続部分をフーリエ変換光学パターンの他の部分から分離することにより、これら不連続部分からの光エネルギーの複数のフィルタされたパターンを作成するため、フーリエ変換光学パターンから光エネルギーを空間的にフィルタするステップと；
それぞれの角配向に関しフィルタされたパターン内に分布しているままの光エネルギーの強度を検出するステップと；
フィルタされたパターン内で検出される光エネルギーの強度を、それぞれの角配向と共に保存するステップと；
の各ステップを含む方法。
【請求項２】
フーリエ変換光学パターンの焦点を、空間光変調器の活性光学領域上に結ばせるステップと；
選択される角配向にある空間光変調器の一部を選択的に活性化してフーリエ変換光学パターンの光エネルギーの不連続部分の偏光面を回転させるステップと；
回転された偏光面のある光を、偏光面のない光から分離するステップと；
回転された偏光面のある光の強度を検出するステップと；
の各ステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フーリエ変換光学パターンの光学軸から各種半径方向距離に位置決めされ前記角配向の選択されたセグメントにある空間光変調器の一部を、選択的に活性化するステップ、を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
空間光変調器の一部を選択的に活性化して空間光変調器の活性光学領域の選択されたセクタ上に入射するフーリエ変換光学パターンの中の光エネルギーの偏光面を回転させるステップ、を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
空間光変調器の一部を選択的に活性化して選択されたセクタの選択されたセグメント上に入射するフーリエ変換光学パターンの中の光エネルギーの偏光面を回転させるステップ、を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
特徴抽出されつつある画像の回りに、特徴抽出されつつある画像とほぼ同一の形状内容をそれぞれが有する複数のゴースト画像を作成するステップと；
特徴抽出されつつある画像と並んで、ゴースト画像からフーリエ変換光学画像を作成するステップと；
の各ステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ゴースト画像の各々が特徴抽出されつつある画像より少ない光エネルギーを持つゴースト画像を作成するステップ、を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
特徴抽出されつつある画像含む原型画素を複製するステップと、前記複製画素の各々を、その対応する原型画素に対し等しい距離と角配向だけずらしてゴースト画像を作成するステップ、を含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
複数のゴースト画像を、特徴抽出されつつある画像の回りに対称的に分散するステップ、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
形状内容のエッヂ部画像を特徴抽出されつつある画像において、形状内容のエッヂ部を見出すステップと、
エッヂ部画像含む原型画素を複製するステップと、
前記複製画素の各々を、その対応原型画素から等しい距離と角配向でずらしてゴースト画像を作成するステップと、
の各ステップを含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
エッヂ部画像の対応する画素より少ない光エネルギーを有するゴースト画像含む画素を複製するステップ、を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
焦点距離にある焦点面に焦点を有するフーリエ変換レンズと；
（ｉ）フーリエ変換レンズの焦点面に位置する中心軸を囲む活性光学領域を、中心軸を焦点に一致させて、有するフィルタ空間光変調器であって、前記活性光学領域は中心軸に対し各種角配向で入射する光の偏光面を回転しまたは回転しないよう選択的に活性化する能力のある不連続光活性成分を含むフィルタ空間光変調器と、（ｉｉ）１つの平面内に偏光する光を別の平面内に偏光する光から分離する能力のある偏光アナライザと、を含む空間的光フィルタと；
付属単色光源付き画像作成空間光変調器であって、付属単色光源からの光を用いて光学パターンで画像を作るためアドレス可能であり、単色光の前記光学画像パターンを、フーリエ変換レンズを通じ投写し、画像光学パターンのフーリエ変換光学パターンをフーリエ変換レンズの焦点面に形成するよう位置決めされる画像作成空間光変調器と；
空間的光フィルタのフィルタする光を受けるように位置決めされる光検出器であって、フィルタされた光中の光エネルギー強度のフィルタされたパターンを検出する能力のあるセンサのアレイを含む光検出器と；
含む光学画像形状内容アナライザ。
【請求項１３】
不連続活性成分が、中心軸に対し各種角配向に半径方向に外向きに伸びるように、活性光学領域に配置されている、請求項１２に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１４】
不連続活性成分が、活性光学領域の個別セクタ部含む、請求項１３に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１５】
不連続活性成分が、個別にアドレス可能なセクタのセグメント部含む、請求項１４に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１６】
個別にアドレス可能なセグメント部が、中心軸に対し半径方向に配置され、活性光学セクタ部を形成する、請求項１５に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１７】
不連続活性成分が、中心軸に対し半径方向に伸びる長方形成分含む、請求項１３に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１８】
活性光学領域が光活性要素の長方形空間的光モジュラーアレイを含み、不連続活性成分が、中心軸に対し半径方向に外向きに伸びる前記要素の不連続グループにおいて活性化することのできる前記要素の長方形アレイの光活性要素を含む、請求項１３に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１９】
中心軸を囲み、中心軸に対し各種角配向で半径方向に伸びる複数の光活性モジュレータ含む、活性光学領域含む、空間光変調器。
【請求項２０】
光活性モジュレータの各々が、セクタの活性光学領域のセクタを含む、請求項１９に記載の空間光変調器。
【請求項２１】
セクタの各々が、前記角配向のうち１つに連続的に伸びるよう位置する個別にアドレス可能な複数の光活性セグメント部を含む、請求項２０に記載の空間光変調器。
【請求項２２】
光活性モジュレータの各々が長方形である、請求項１９に記載の空間光変調器。
【請求項２３】
長方形光活性モジュレータの各々が、前記角配向のうち１つに連続的に伸びるよう位置決めされる個別にアドレス可能な複数の光活性セグメント部を含む、請求項２２に記載の空間光変調器。
【請求項２４】
活性光学領域が光センサの長方形アレイを含み、光活性モジュレータの各々が、光を変調するため同時に作動させることが可能で、共にグループで中心軸に対し半径方向に伸びる光活性要素の複合体を形成するよう構成される光センサのグループを含む、請求項１９に記載の空間光変調器。
【請求項１】
形状内容に関する画像の特徴抽出方法であって；
光エネルギーを用いて画像のフーリエ変換光学パターンを作成するステップと；
複数の角配向においてフーリエ変換光学パターンの不連続部分から光エネルギーを選択し、前記不連続部分をフーリエ変換光学パターンの他の部分から分離することにより、これら不連続部分からの光エネルギーの複数のフィルタされたパターンを作成するため、フーリエ変換光学パターンから光エネルギーを空間的にフィルタするステップと；
それぞれの角配向に関しフィルタされたパターン内に分布しているままの光エネルギーの強度を検出するステップと；
フィルタされたパターン内で検出される光エネルギーの強度を、それぞれの角配向と共に保存するステップと；
の各ステップを含む方法。
【請求項２】
フーリエ変換光学パターンの焦点を、空間光変調器の活性光学領域上に結ばせるステップと；
選択される角配向にある空間光変調器の一部を選択的に活性化してフーリエ変換光学パターンの光エネルギーの不連続部分の偏光面を回転させるステップと；
回転された偏光面のある光を、偏光面のない光から分離するステップと；
回転された偏光面のある光の強度を検出するステップと；
の各ステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フーリエ変換光学パターンの光学軸から各種半径方向距離に位置決めされ前記角配向の選択されたセグメントにある空間光変調器の一部を、選択的に活性化するステップ、を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
空間光変調器の一部を選択的に活性化して空間光変調器の活性光学領域の選択されたセクタ上に入射するフーリエ変換光学パターンの中の光エネルギーの偏光面を回転させるステップ、を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
空間光変調器の一部を選択的に活性化して選択されたセクタの選択されたセグメント上に入射するフーリエ変換光学パターンの中の光エネルギーの偏光面を回転させるステップ、を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
特徴抽出されつつある画像の回りに、特徴抽出されつつある画像とほぼ同一の形状内容をそれぞれが有する複数のゴースト画像を作成するステップと；
特徴抽出されつつある画像と並んで、ゴースト画像からフーリエ変換光学画像を作成するステップと；
の各ステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ゴースト画像の各々が特徴抽出されつつある画像より少ない光エネルギーを持つゴースト画像を作成するステップ、を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
特徴抽出されつつある画像含む原型画素を複製するステップと、前記複製画素の各々を、その対応する原型画素に対し等しい距離と角配向だけずらしてゴースト画像を作成するステップ、を含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
複数のゴースト画像を、特徴抽出されつつある画像の回りに対称的に分散するステップ、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
形状内容のエッヂ部画像を特徴抽出されつつある画像において、形状内容のエッヂ部を見出すステップと、
エッヂ部画像含む原型画素を複製するステップと、
前記複製画素の各々を、その対応原型画素から等しい距離と角配向でずらしてゴースト画像を作成するステップと、
の各ステップを含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
エッヂ部画像の対応する画素より少ない光エネルギーを有するゴースト画像含む画素を複製するステップ、を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
焦点距離にある焦点面に焦点を有するフーリエ変換レンズと；
（ｉ）フーリエ変換レンズの焦点面に位置する中心軸を囲む活性光学領域を、中心軸を焦点に一致させて、有するフィルタ空間光変調器であって、前記活性光学領域は中心軸に対し各種角配向で入射する光の偏光面を回転しまたは回転しないよう選択的に活性化する能力のある不連続光活性成分を含むフィルタ空間光変調器と、（ｉｉ）１つの平面内に偏光する光を別の平面内に偏光する光から分離する能力のある偏光アナライザと、を含む空間的光フィルタと；
付属単色光源付き画像作成空間光変調器であって、付属単色光源からの光を用いて光学パターンで画像を作るためアドレス可能であり、単色光の前記光学画像パターンを、フーリエ変換レンズを通じ投写し、画像光学パターンのフーリエ変換光学パターンをフーリエ変換レンズの焦点面に形成するよう位置決めされる画像作成空間光変調器と；
空間的光フィルタのフィルタする光を受けるように位置決めされる光検出器であって、フィルタされた光中の光エネルギー強度のフィルタされたパターンを検出する能力のあるセンサのアレイを含む光検出器と；
含む光学画像形状内容アナライザ。
【請求項１３】
不連続活性成分が、中心軸に対し各種角配向に半径方向に外向きに伸びるように、活性光学領域に配置されている、請求項１２に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１４】
不連続活性成分が、活性光学領域の個別セクタ部含む、請求項１３に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１５】
不連続活性成分が、個別にアドレス可能なセクタのセグメント部含む、請求項１４に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１６】
個別にアドレス可能なセグメント部が、中心軸に対し半径方向に配置され、活性光学セクタ部を形成する、請求項１５に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１７】
不連続活性成分が、中心軸に対し半径方向に伸びる長方形成分含む、請求項１３に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１８】
活性光学領域が光活性要素の長方形空間的光モジュラーアレイを含み、不連続活性成分が、中心軸に対し半径方向に外向きに伸びる前記要素の不連続グループにおいて活性化することのできる前記要素の長方形アレイの光活性要素を含む、請求項１３に記載の光学画像形状内容特徴抽出器。
【請求項１９】
中心軸を囲み、中心軸に対し各種角配向で半径方向に伸びる複数の光活性モジュレータ含む、活性光学領域含む、空間光変調器。
【請求項２０】
光活性モジュレータの各々が、セクタの活性光学領域のセクタを含む、請求項１９に記載の空間光変調器。
【請求項２１】
セクタの各々が、前記角配向のうち１つに連続的に伸びるよう位置する個別にアドレス可能な複数の光活性セグメント部を含む、請求項２０に記載の空間光変調器。
【請求項２２】
光活性モジュレータの各々が長方形である、請求項１９に記載の空間光変調器。
【請求項２３】
長方形光活性モジュレータの各々が、前記角配向のうち１つに連続的に伸びるよう位置決めされる個別にアドレス可能な複数の光活性セグメント部を含む、請求項２２に記載の空間光変調器。
【請求項２４】
活性光学領域が光センサの長方形アレイを含み、光活性モジュレータの各々が、光を変調するため同時に作動させることが可能で、共にグループで中心軸に対し半径方向に伸びる光活性要素の複合体を形成するよう構成される光センサのグループを含む、請求項１９に記載の空間光変調器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【公表番号】特表２００６−５０６６０４（Ｐ２００６−５０６６０４Ａ）
【公表日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−５６２７０８（Ｐ２００３−５６２７０８）
【出願日】平成１５年１月１６日（２００３．１．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／００１２８１
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０６２９０７
【国際公開日】平成１５年７月３１日（２００３．７．３１）
【出願人】（５０１４６６４９９）ルック ダイナミックス，インコーポレイテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＬＯＯＫ ＤＹＮＡＭＩＣＳ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】２５００ Ｔｒａｄｅ Ｃｅｎｔｒｅ Ａｖｅｎｕｅ，ＵｎｉｔＡ，Ｌｏｎｇｍｏｎｔ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ ８０５０３，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１月１６日（２００３．１．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／００１２８１
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０６２９０７
【国際公開日】平成１５年７月３１日（２００３．７．３１）
【出願人】（５０１４６６４９９）ルック ダイナミックス，インコーポレイテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＬＯＯＫ ＤＹＮＡＭＩＣＳ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】２５００ Ｔｒａｄｅ Ｃｅｎｔｒｅ Ａｖｅｎｕｅ，ＵｎｉｔＡ，Ｌｏｎｇｍｏｎｔ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ ８０５０３，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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