CN110402374A - 光学*** - Google Patents

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optical
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A·夏比拉
L·A·邓巴尔
P·帕德
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Abstract

一种光学***，包括至少一个物镜、光学滤波器、和成像透镜或包括多个孔径元件的第一孔径阵列。所述至少一个物镜、光学滤波器、和成像透镜或第一孔径阵列沿光轴布置，以在成像透镜上或在第一孔径阵列上形成光学滤波器的至少一个投影。所述光学***还包括滤波器选择装置，用于选择要提供给成像透镜或第一孔径阵列的滤波的电磁辐射。

Description

光学***
技术领域
本发明涉及光学***，例如用于执行光强度滤波或偏振滤波的光学***或快照式超光谱或多光谱光学***。
更具体地，本发明涉及超光谱或多光谱光学***，其用于例如在多个不同波长的空间域或频率(傅里叶)域中，通过多波长滤波器阵列以像素类似方式重复以便滤波成像物体的不同部分(以与已知的拜耳滤波器配置类似的方式)的配置、或者通过生成物体的多个图像(其中在特定波长滤波生成的多个图像中的每一个)的配置，来获得图像数据。
本发明还涉及用于获得物体的多光谱/超光谱超方形测量的超光谱或多光谱光学***。
背景技术
快照式超光谱/多光谱相机拍摄多个波长的图像。有许多在检测器或图像传感器上组织空间和波长信息的方法。两种最常见的配置是在检测器上将波长信息分组成“超级”像素—这是在具有众所周知的拜耳配置(配置A，图1g)的彩色相机中使用的***，或者在检测器上将空间信息一起分组成多个图像，其中每个图像具有不同波长(配置B，图1h)。从概念上讲，这两个配置可以在图1g和1h中看到。
在这两种配置中，一个挑战是制造滤波器以实现波长选择。
滤波器可以位于检测器上或紧靠检测器前方，或者可以将它们成像到检测器上，或者它们可以简单地阻挡通向检测器的所有平行路径，这可以用于有效的多相机阵列的情况，即，***设置成好像它是多个相机的阵列但使用一个检测器。
如果滤波器放置在检测器上或检测器附近，则有两个问题，首先，各个滤波器应该是配置A(图1g)中的像素大小或配置B(图1h)中的可以是非常小的或者固定的多个图像中的一个图像的大小，其次，当滤波器放置在检测器附近时，滤波器看到的角度范围与相机的数值孔径相同。对于敏感的相机，数值孔径通常很大，导致滤波器上的角度范围很宽。诸如标准窄带滤波器之类的滤波器具有强烈的角度依赖性，因此这限制了滤波器的线宽。
为了解决这两个不便之处，可以将滤波器放置在其他地方并远离检测器。如果滤波器放置在其他位置并重新成像到检测器上，则至少有两个***配置可能会限制滤波器的数量。
在一个***配置中，滤波器在微透镜阵列后重新成像以重新创建配置A(图1g)，这是在光场成像方面的滤波的Plenoptics 1.0配置。这里我们称为***配置A，因为此***配置的目标是生成超像素配置，如图1g所示。出于理解的原因，该***配置在图4和5中以有限的程度示出，物体1的每个部分使用两个透镜(第一透镜2和第二透镜3)成像到微透镜阵列4的一部分上。
微透镜阵列4将孔径6成像到检测器上。滤波器可以放在孔径光阑6处，这允许在检测器上制作相同的滤波器图像阵列。孔径光阑6限制从物体1到图像点的光线束的横截面积。这里，在透镜2的焦点处的孔径光阑6控制在微透镜阵列4的透镜元件的表面上方的光线分布，以便控制允许远心方案的物体1的透视。
在将使用有限数量的滤波器的第二***配置中(这里我们称为***配置B，因为该***配置的目标是产生物体的多个图像，如图1h中示意性所示)，微透镜阵列4可用于形成物体的多个平行图像，并且滤波器可以放置在微透镜阵列4的正后方或前方。多个平行图像均由滤波器在特定波长处滤波。
上述两种***配置的优点在于滤波器的尺寸不受检测器尺寸的限制，并且可以使成像在滤波器上的角度范围减小相同的量。入射在滤波器上的较小角度允许实现改进的滤波功能。另外，与将单独的滤波片附接到传感器上相比，实现这样的***更便宜。滤波器不在传感器上，并且允许在***中定位滤波器的大量可能性，因为可以灵活地选择滤波器在***中的定位。此外，可以容易地更换或替换滤波器，从而提供自适应***。最后，只需要一个滤波器，并且绝对不需要包括多个滤波器。
在所有上述情况中，滤波器的数量与要滤波的波长数量相同，并且人们认为可以制作滤波器阵列，每个波长一个滤波器。然而，滤波器阵列的制造既困难又昂贵。
此外，还期望提供用于获得物体的多光谱/超光谱超方形测量的超光谱或多光谱光学***。
发明内容
因此，本公开的一个方面提供了一种克服上述不便的光学***。
优选地，该光学***包括：
-至少一个物镜；
-光学滤波器；
-成像透镜，或包括多个孔径元件的第一孔径阵列；
其中，所述至少一个物镜、所述光学滤波器和所述成像透镜或所述第一孔径阵列沿光轴布置，以在所述成像透镜上或在所述第一孔径阵列上形成所述光学滤波器的至少一个投影，并且其中，所述光学***还包括滤波器选择装置，用于选择将提供给所述成像透镜或所述第一孔径阵列的滤波的电磁辐射。
该光学***有利地允许获得物体的多光谱/超光谱超方形测量。
根据本公开的一个方面，成像透镜或第一孔径阵列布置在光学***中，以形成将在第二孔径阵列或第二孔径阵列平面上滤波的物体的至少一个投影。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成选择滤波器的一个滤波地带或多个滤波地带，以选择将提供给成所述成像透镜或所述第一孔径阵列的滤波的电磁辐射。
根据本公开的又一方面，所述滤波器选择装置包括多个可寻址区域，所述多个可寻址区域被配置成允许或阻挡电磁辐射通过所述区域，以分别允许或阻挡电磁辐射通过所述滤波器选择装置。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成限定电磁辐射通过的至少一个或多个图案。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成限定电磁辐射通过的透明带。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成限定电磁辐射通过的透明带，并且被配置成限定所述透明带周围的阻挡电磁辐射的传输的不透明区域或地带。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成限定电磁辐射通过的透明带，并且被配置成限定所述透明带周围的阻挡电磁辐射的传输的不透明区域或地带，以使得仅所述透明带允许电磁辐射通过到达所述成像透镜或所述第一孔径阵列。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成移位或扫描所述透明带以允许光谱扫描。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置被配置成移位或扫描所述透明带以执行推扫扫描。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置位于所述滤波器的下游，或者位于所述滤波器的上游。
根据本公开的另一方面，滤波器选择装置直接或间接地接触滤波器。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置包括电子可寻址光学装置或仅由电子可寻址光学装置组成，所述电子可寻址光学装置包括多个电子可寻址地带、区域或像素，其被配置成在电子寻址时阻挡或允许光传输。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置包括空间光调制器或仅由空间光调制器组成，所述空间光调制器包括多个电子可寻址地带、区域或像素。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置包括电子可寻址光学装置或仅由电子可寻址光学装置组成，所述电子可寻址光学装置包括液晶和多个电子可寻址地带、区域或包括液晶材料的像素。
根据本公开的另一方面，所述滤波器选择装置包括液晶装置或数字微镜装置、或仅由液晶装置或数字微镜装置组成。
根据本公开的另一方面，第一孔径阵列是包括多个图像形成元件的图像形成元件阵列。
根据本公开的另一方面，该***还包括第二孔径阵列，该第二孔径阵列包括图像传感器，该图像传感器包括多个光传感元件。
根据本公开的另一方面，所述光学***包括所述第一孔径阵列，并且所述第一孔径阵列包括图像形成元件阵列，所述图像形成元件阵列包括多个透镜、微透镜或针孔；以及其中，所述第一孔径阵列布置在光学***中，以在传感器平面或传感器阵列上形成物体的多个完整或整体的复制；以及其中，所述滤波器被成像以在第一孔径阵列上形成至少一个投影，以滤波多个完整或整体的物体的复制。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器包括或者是包括多个单独的光学滤波器的镶嵌滤波器。
根据本公开的另一方面，每个单独的光学滤波器被配置成以不同波长滤波。
根据本公开的另一方面，光学滤波器被配置成滤波多个不同波长。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器被配置成沿着所述滤波器的恒定滤波方向滤波相同的波长。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器包括滤波部分，所述滤波部分限定入射表面区域，所述滤波部分包括恒定滤波方向并且还被配置成在沿着与恒定滤波方向垂直的垂直方向后沿着入射表面区域的方向以不同波长连续地滤波。
根据本公开的另一方面，滤波部分还被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的任何方向或所有方向跨越入射表面区域以不同波长连续地滤波。
根据本公开的另一方面，所述滤波部分的光学厚度跨越整个滤波部分沿着所述垂直方向或者沿着与所述恒定滤波方向不平行的所述任何方向或所有方向变化，或者仅跨越所述滤波部分的一部分沿着所述垂直方向或沿着与所述恒定滤波方向不平行的所述任何方向或所有方向变化。
根据本公开的另一方面，所述滤波部分的光学厚度以线性或非线性方式连续变化，和/或根据阶跃而变化。
根据本公开的另一方面，滤波部分包括厚度变化的滤波器。
根据本公开的另一方面，所述滤波器的厚度跨越与所述恒定滤波方向不平行的所有方向变化。
根据本发明的另一方面，所述滤波部分具有跨越整个滤波部分仅沿着限定所述恒定滤波方向的一个方向恒定的光学厚度，以及其中，所述滤波部分围绕光轴取向，使得所述滤波部分的恒定光学厚度的方向相对于图像形成元件阵列或相对于图像传感器成角度取向。
根据本公开的另一方面，所述滤波部分沿恒定光学厚度的方向滤波相同的波长。
根据本公开的另一方面，所述滤波器被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的至少一个方向滤波不同波长，所述恒定滤波方向沿着所述滤波器的至少一部分。
根据本公开的另一方面，所述滤波器被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的至少一个方向以不同波长连续地滤波，所述恒定滤波方向沿着所述滤波器的至少一部分。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器和/或所述滤波器选择装置位于所述至少一个物镜的上游，或者所述图像形成元件阵列或所述成像透镜的前方、或后方或上面。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器和/或所述滤波器选择装置沿着所述光轴布置在物体空间中或者基本上布置在距所述物镜的物距的物***置处，由所述***成像的物***于所述物体空间中。
根据本公开的另一方面，所述***在图像空间中和/或在物体空间中是远心镜头。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器由所述光学滤波器的图像或光学滤波器图像的实像限定。
根据本公开的另一方面，所述图像形成元件阵列包括透镜、微透镜或针孔。
根据本公开的另一方面，光学***是多光谱光学***或超光谱光学***。
本公开的另一方面涉及一种装置，例如，相机或智能电话，包括前述光学***。
根据解决上述不便的本公开的另一方面，一种光学***，包括：
-至少一个光学投影元件；
-光学滤波器，所述光学滤波器被配置成沿着所述滤波器的恒定滤波方向滤波相同的波长、强度或偏振；
-包括多个孔径元件的第一孔径阵列，所述第一孔径阵列上的孔径元件的位置由第一基矢(或格矢)α1和第二基矢(或格矢)α2限定，所述第一基矢α1在对准所述第一孔径阵列的多个孔径元件的第一方向上延伸，所述第二基矢α2在对准所述第一孔径阵列的多个孔径元件的第二方向上延伸，当所述第一孔径阵列限定孔径元件的正方形或矩形矩阵时，所述第一基矢α1和所述第二基矢α2正交；
-包括多个孔径元件的第二孔径阵列，所述第二孔径阵列上的孔径元件的位置由第三基矢(或格矢)β1和第四基矢(或格矢)β2限定，所述第三基矢β1在对准所述第二孔径阵列的多个孔径元件的第一方向上延伸，所述第四基矢β2在对准所述第二孔径阵列的多个孔径元件的第二方向上延伸，当所述第二孔径阵列限定孔径元件的正方形或矩形矩阵时，所述第三基矢β1和所述第四基矢β2正交；
其中，所述至少一个光学投影元件、所述光学滤波器、所述第一孔径阵列和所述第二孔径阵列沿着光轴布置，以在所述第一孔径阵列上或在所述第二孔径阵列上形成所述光学滤波器的至少一个投影；或者沿着光轴布置，其中，所述光学滤波器放置在所述第一孔径阵列的前方、后方或上面；以及
其中，所述光学滤波器的恒定滤波方向或所述光学滤波器的投影相对于所述第一基矢α1方向成角度取向；或者其中，所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向相对于由所述第三基矢β1方向限定的轴并且相对于由所述第四基矢β2方向限定的轴成角度取向。
该光学***是一种不太复杂的光学***，其生产成本较低，同时仍允许在多个波长下进行滤波和采样，并允许照射在滤波器上的角度范围很小，从而允许精确滤波。
根据本公开的一个方面，尾对尾放置的所述第三基矢β1和所述第四基矢β2将角度范围限定在所述第三基矢β1方向和所述第四基矢β2方向之间，并且所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向相对于所述第三基矢β1方向和所述第四基矢β2方向取向，并且以所述角度范围内的角度取向，或者以所述角度加上尾对尾放置的所述第三基矢β1和所述第四基矢β2之间的角度的正或负整数倍取向。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第三基矢β1和所述第四基矢β2的矢量和产生的第一角度θmax和tan-1(a1/b1)限定的第二角度θmin限定的角度范围内的角度取向，其中，a1是所述第四基矢β2的垂直分量的大小的一半，b1是所述第三基矢β1的大小乘以沿着所述第三基矢β1方向的孔径元件的总数；或者所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度加上尾对尾放置的第三基矢β1和第四基矢β2之间的角度的正整数倍或负整数倍取向；
或者，所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第三基矢β1和所述第四基矢β2的矢量和产生的第三角度θmax和tan-1(a2/b2)限定的第四角度θ1min限定的角度范围内的角度取向，其中，a2是所述第三基矢β1的垂直分量的大小的一半，b2是所述第四基矢β2的大小乘以沿着所述第四基矢β2方向的孔径元件的总数；或者所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度加上尾对尾放置的第三基矢β1和第四基矢β2之间的角度的正整数倍或负整数倍取向。
根据本公开的另一方面，分别对于六边形或正方形/矩形阵列，尾对尾放置的第三基矢β1和第四基矢β2之间的角度基本上为60或90度。
根据本公开的又一方面，所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向相对于所述第一基矢α1方向限定的轴并且相对于所述第二基矢α2方向所限定的轴成角度取向。
根据本公开的又一方面，尾对尾放置的所述第一基矢α1和所述第二基矢α2限定在所述第一基矢α1方向和所述第二基矢α2方向之间的角度范围，以及所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向相对于所述第一基矢α1方向和所述第二基矢α2方向取向，并且以角度范围内的角度取向，或者以所述角度加上尾对尾放置的所述第一基矢α1和所述第二基矢α2之间的角度的正或负整数倍取向。
根据本公开的另一方面，所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第一基矢α1和所述第二基矢α2的矢量和产生的第一角度θmax和tan-1(a1/b1)限定的第二角度θmin限定的角度范围内的角度取向，其中，a1是所述第二基矢α2的垂直分量的大小的一半，b1是所述第一基矢α1的大小乘以沿着所述第一基矢α1方向的孔径元件的总数；或者所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度加上尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍或负整数倍取向；
或者，所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第一基矢α1和所述第二基矢α2的矢量和产生的第三角度θmax和tan-1(a2/b2)限定的第四角度θ1min限定的角度范围内的角度取向，其中，a2是所述第一基矢α1的垂直分量的大小的一半，b2是所述第二基矢α2的大小乘以沿着所述第二基矢α2方向的孔径元件的总数；或者所述光学滤波器的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度加上尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍或负整数倍取向。
根据本公开的又一方面，分别对于六边形或正方形/矩形阵列，尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度基本上为60或90度。
根据本公开的另一方面，第一孔径阵列包括图像形成元件阵列，所述图像形成元件阵列包括多个透镜、微透镜或针孔；以及其中，所述第一孔径阵列布置在光学***中，以在传感器平面上形成物体的多个完整或整体的复制；以及其中，所述滤波器被成像以在第一孔径阵列上形成所述滤波器的至少一个投影或整个滤波器的单独一个投影，以滤波完整或整个物体复制中的多个或每个。
其他有利特征在其他从属权利要求中找到。
本发明的上述和其他目的、特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且从以下说明的研究，参考示出了本发明的一些优选实施例的附图，将更好地理解本发明本身。
附图说明
从以下结合附图的详细描述将最好地理解本发明的上述目的、特征和其他优点，其中：
图1a至1f示意性地示出了本发明的光学***的实施例的操作原理的图示；
图1i示出了第一或第二孔径阵列的示意性图示；
图1j示出了第一或第二孔径阵列的另一示意性图示；
图1k是六边形第一或第二孔径阵列和远离自然滤波对准的固定滤波方向的取向的示意性图示；
图1L和1m是六边形第一或第二孔径阵列的示意性图示；
图1n示出了关于角度θmax和角度θmin的确定的进一步的细节；
图1g示意性地示出了类似于拜耳配置的超像素配置或布置，其是在Plenoptics1.0光学***配置中生成的图像类型；
图1h示意性地示出了生成多个系列图像并且每个都被滤波的配置或布置；
图2示意性地示出了根据本发明一个实施例的示例性超光谱或多光谱光学***；
图3示意性地示出了根据本发明另一实施例的示例性超光谱或多光谱光学***；
图4至6示意性地示出了根据本发明另一实施例的示例性超光谱或多光谱光学***；
图7至8示意性地示出了根据本发明另一实施例的示例性超光谱或多光谱光学***；
图9A示意性地示出了包括沿垂直方向V延伸的多个光传感元件或像素(或超像素)P以及沿水平方向H延伸的多个光传感元件或像素P的图像传感器，水平方向H垂直于垂直方向V；
图9B示意性地示出了根据本发明的、包括滤波部分的示例性光学滤波器；
图9C示意性地示出了与图9A的图像传感器相同的图像传感器，其包括像素矩阵、或者可选地形成诸如微透镜的元件的图像阵列；
图9D示意性地示出了使用分级滤波器形成的光学滤波器，其中i至ix表示滤波器上具有不同峰值透射波长的位置；
图9E示出了图像传感器或成像元件阵列，该阵列包括N×N元件阵列，以及图9D的分级滤波器，该分级滤波器与传感器或成像元件阵列的水平轴H对准；
图9F示出了根据本发明的、包括滤波部分FS的光学滤波器的一个例子；
图10从透视图示意性地示出了图4至6的相同光学***，示出了穿过***的光轴并包括图9B的光学滤波器；
图11从透视图示意性地示出了图4至图6的相同光学***并且包括图9D的光学滤波器，该滤波器在孔径处相对于光轴旋转角度并且相对于图像传感器和/或成像元件阵列的水平轴旋转；
图12示意性地示出了与图像传感器或者包括N×N元件阵列的成像元件阵列的轴之一成45°对准的线性分级滤波器；
图13示出了Zemax中的***建模，其使用一对具有长工作距离的消色差透镜来实现远心设计；
图14示出了由基于图13中所示的***建模构建的示例性光学***产生的结果，其使用一对消色差透镜和诸如图11中所示的倾斜的分级滤波器，滤波后的波长在图14的图像中指定；
图15至17示意性地示出了在光学***中包含分束器，以例如增加空间分辨率；和
图18A、18B和19示意性地示出了根据本发明另一方面的示例性超光谱或多光谱光学***。
本文中，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。
具体实施方式
根据本公开的一个方面的光学***包括至少一个光学投影元件2、光学滤波器F、包括多个孔径元件的第一孔径阵列4和包括多个孔径元件的第二孔径阵列S。
光学滤波器F被配置成沿着滤波器F的恒定滤波方向CFD(或由所述方向限定的轴)滤波相同的波长、强度或偏振。例如，对于光谱滤波器，通过滤波器沿滤波器F的这个方向来滤波相同的波长(或基本相同的波长)。该光谱滤波器可以是例如楔形滤波器，其中恒定厚度(或基本恒定的厚度)方向限定恒定滤波方向。
图1a和1b示出了光学***的一个实施例的操作原理的示意性图示，该光学***允许实现诸如图1g中所示的配置A(Plenoptics 1.0配置)。
来自物体(笑脸)1的光线穿过孔径AP，并且物体的图像被投影到孔径阵列4上。该投影是2D投影，并且可以是图像投影x,y或者它可以是傅里叶投影
滤波器F例如放置在孔径AP处并且通过孔径阵列4的每个孔径元件AE(即，孔径阵列4中的每个孔径AE用作孔径)投影到第二孔径阵列S上。对每个孔径AE重复这一过程，导致如参考符号R所示的采样，即，通过许多滤波器对图像的每个部分进行采样。
滤波器可以是任何滤波函数，即偏振、光谱或强度。滤波器使得滤波函数在一个或多个方向上变化并且在至少一个方向上(跨越滤波器或仅滤波器的一部分)是恒定的，其他方向与该恒定滤波方向不平行，例如，正交。
在图1c中，包括第一透镜L1和第二透镜L2。来自物体1的光线穿过孔径AP并使用第一透镜L1投影到孔径阵列4上。
滤波器F放置在孔径AP处或靠近孔径AP，并且使用第二透镜L2通过孔径阵列4的每个孔径元件(即，孔径阵列4中的每个孔径用作孔径，孔径阵列可以是例如针孔或微透镜阵列)投影到孔径阵列S上。
图1d和1e示出了光学***的另一个实施例的操作原理的示意性图示，该光学***允许实现诸如图1h所示的配置B。
来自滤波器F的光线穿过孔径AP，并且滤波器F的图像被投影到孔径阵列4上。来自投影物体1的光线穿过孔径AP，并且一系列图像被投影到孔径阵列4的每个孔径AE上。
孔径阵列4中的每个孔径AE上的每个图像穿过投影到孔径AE上的滤波器。然后在孔径阵列S上投影滤波的物体。对于每个孔径AE重复这一过程，产生采样，如参考符号R1所示，正如物体1的多个图像中的每一个穿过对应于不同滤波器的不同孔径。
参考图1e，来自滤波器F的光线穿过孔径AP，并且滤波器的图像被投影到孔径阵列4上。投影物体1被放置在孔径AP处并且通过孔径阵列4的每个孔径AE(即，孔径阵列4中的每个孔径AE用作孔径)投影到孔径阵列S上。对于每个孔径AE重复该过程，并且结果是如R1中的采样，即，多个图像中的每个图像中的一个穿过滤波器。
在图1f中，包括第一透镜L3和第二透镜L4。使用透镜L3将滤波器F放置在孔径阵列4处或通过孔径AP投影到孔径阵列4上。物体1的图像使用透镜L3投影到孔径阵列4的孔径AP上(该投影是2D投影，并且可以是图像投影x,y或者它可以是傅里叶投影)，并且使用透镜L4通过孔径阵列4的每个孔径AE(即，孔径阵列中的每个孔径用作孔径)投影到孔径阵列S上。
第一孔径阵列4包括多个孔径元件，如图1i中示意性所示，其中示出了限定孔径元件的正方形或矩形矩阵的示例性阵列4的一部分。孔径元件可以是例如透镜、微透镜或针孔。
第一孔径阵列4上的孔径元件或每个孔径元件的位置由第一基矢α1和第二基矢α2限定。基矢在由孔径阵列4限定的2D平面中延伸。
基矢大小限定例如两个孔径元件之间的距离，例如，从一个孔径元件的几何中心到相邻孔径元件(例如，最近的相邻孔径元件)的几何中心的距离。基矢大小可以限定例如阵列4的平面中的孔径元件(参见图1i和1j)的宽度或直径。
如图1i和1j的示例性实施例中所示，第一基矢α1在对准多个孔径元件的第一方向上延伸，第二基矢α2在也对准多个孔径元件的第二不同方向上延伸。例如，基矢方向对准多个孔径元件的几何中心。图1j示出了限定孔径元件的六边形矩阵以及第一和第二基矢的示例性阵列。
在第一孔径阵列4限定孔径元件的正方形或矩形矩阵的情况下，如图1i所示，第一基矢α1和第二基矢α2优选地设置为正交。
在图1j的六边形阵列4中，基矢限定(基本上)60度的角度。尾对尾定位的基矢(如图1i和1j所示)限定90度或更小的角度。
第二孔径阵列S包括多个孔径元件。第二孔径阵列可以是例如图像传感器S，其中孔径元件是像素或多个像素或者配置成捕获入射光的另一个光学元件。
第二孔径阵列S上的孔径元件或每个孔径元件的位置由第三基矢β1和第四基矢β2限定。基矢在由孔径阵列S限定的2D平面中延伸。
类似于第一孔径阵列，基矢大小限定例如两个孔径元件之间的距离，例如，从一个孔径元件的几何中心到相邻孔径元件(例如，最邻近孔径元件)的几何中心的距离。基矢大小可以限定例如阵列S的平面中的孔径元件的宽度或直径(参见图1i和1j)。
图1i和1j的示例性实施例类似地表示在对准多个孔径元件的第一方向上延伸的第三基矢β1以及在也对准多个孔径元件的第二不同方向上延伸的第四基矢β2。
在第一孔径阵列S限定如图1i所示的孔径元件的正方形或矩形矩阵的情况下，优选地，第一基矢β1和第二基矢β2类似地设置为正交。
尾对尾定位的一对基矢(如图1i和1j所示)限定例如90度或更小的角度或角度范围。
根据一个实施例的光学***被配置成在第一孔径阵列4上形成光学滤波器F的投影，如图1h所示。光学投影元件2、光学滤波器F和第一孔径阵列4沿光轴8布置，以在第一孔径阵列4上形成光学滤波器F的投影。光学滤波器F的投影的恒定滤波方向相对于第一基矢α1方向(或由第一基矢α1方向限定的轴)成角度取向，并且相对于第二基矢α2方向(或者由第二基矢α2方向限定的轴)取向，如图1i和1j中的虚线所示。
根据另一个实施例，光学滤波器可以放置在第一孔径阵列4的前方、后方或上面，以产生图1h的配置。光学滤波器F的恒定滤波方向相对于第一基矢α1方向(或由第一基矢α1方向限定的轴)成角度取向，并且相对于第二基矢α2方向(或由第二基矢α2方向限定的轴)取向。
根据本公开的一个方面，尾对尾定位的第一基矢α1和第二基矢α2限定在第一基矢α1方向和第二基矢α2方向之间的角度范围AR，如图所示1i和1j所述(AR是由基矢限定的两个可能角度范围的较小角度范围)。
滤波器F或滤波器投影的恒定滤波方向CFD与包括在该角度范围AR中的角度对准，并且与第一基矢α1方向不平行地对准并且与第二基矢α2方向不平行地对准。除了沿基矢限定的方向或轴之外，滤波器F或滤波器投影的恒定滤波方向CFD可以与360°范围内的任何角度对准。恒定滤波方向CFD与基矢方向或沿基矢方向限定的轴不平行。
角度范围AR包括由基矢限定的轴之间的所有角度，但不包括平行于第一基矢α1方向的恒定滤波方向的取向，并且也不包括平行于第二基矢α2方向的恒定滤波方向的取向。
例如，恒定滤波方向CFD例如与光轴8不平行，并且相对于由孔径阵列限定的平面围绕光轴8或围绕平行于光轴的方向或轴旋转或取向。例如，CFD可以在与由孔径阵列限定的平面平行或基本平行的平面内旋转。
此外，光学滤波器F的至少一个投影的恒定滤波方向可以以上述角度A加上在尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍(1,2,3,4......)或负整数倍(-1,-2,-3,-4......)取向。
在图1i的示例性实施例中，该角度是90度，并且在图1j的示例性实施例中，该角度是60度。
图1i示出了角度范围AR”’＝AR+3×90°，其中正整数＝3并且尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度＝90°。因此，例如，如果图1i中所示的角度范围AR中的角度A是45°，那么恒定滤波方向CFD可以对准45°的角度，或者备选地45°+1×90°＝135°，或者备选地在45°+2×90°＝225°，或者备选地45°+3×90°＝315°。与平行于基矢中的一个的对准相比，在这些角度中的每一个处获得相同的滤波或采样改进。
根据本公开的另一方面，滤波器投影或光学滤波器F的恒定滤波方向以角度范围AR1内的角度A取向(参见图1i和1j)。
角度范围AR1由第一角度θmax和第二角度θmin限定。第一角度θmax由第一基矢α1和第二基矢α2的矢量和α1+α2产生(如图IL所示，用于六边形阵列)。第二角度θmin由tan-1(a1/b1)限定，其中a1是第二基矢α2的垂直分量av2的大小的一半(图1m中所示)，b1是第一基矢α1的大小乘以沿第一基矢α1方向的孔径元件的总数N(在图1m的示例中N＝4)。垂直分量可以被限定为例如垂直于第一基矢α1的第二基矢α2的分量。
因此，角度范围AR1包括第一角度θmax和第二角度θmin之间的角度以及第一角度θmax和第二角度θmin。
恒定滤波方向以角度范围AR1的角度A或该角度A加上尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍(1,2,3,4......)或负整数倍(-1,-2,-3......)(如上面关于范围AR所解释的)取向。
角度A是第二角度θmin的两倍(或两倍角度θmin加上第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍(1,2,3,4......)或负整数倍(-1,-2,-3,-4......))，该角度A限定了滤波器采样最大化的角度。例如，可以同时滤波最大数量的不同波长的角度。
第二角度θmin限定了获得滤波的显著改进的角度，该改进增加到第一角度θmax。超过该第一角度θmax并取向第二基矢α2成角度地移动，滤波的改进会降低。可以同时滤波的不同波长的最大数量在第一角度θmax处达到峰值并且围绕第一角度θmax对称。图1i的孔径阵列在四个不同角度提供了总共四个峰值，而图1j的孔径阵列在六个不同角度提供了六个峰值。当恒定滤波方向从第一基矢α1方向取向第二基矢α2旋转时，第一最佳取向是第一角度θmax，并且超过第二基矢α2方向的连续旋转将允许发现进一步的最佳取向角度。图1j的这些角度是30°，30°+1×60°＝90°，30°+2×60°＝150°，30°+3×60°＝210°，30°+4×60°＝270°和30°+5×60°＝330°。
类似地，滤波器投影或光学滤波器F的恒定滤波方向可以角度范围AR1’内的角度A取向(参见图1j)。
角度范围AR1’由第一角度θmax和第二角度θ1min限定。第二角度θ1min由tan-1(a1/b1)限定，其中a1是第一基矢α1的垂直分量αv1的大小的一半，b1是第二基矢α2的大小乘以沿第二基矢α2方向的孔径元件的总数N。垂直分量可以被限定为例如垂直于第二基矢α2的第一基矢α1的分量。
因此，角度范围AR1’包括第一角度θmax和第二角度θ1min之间的角度以及第一角度θmax和第二角度θ1min。角度范围AR1’是角度范围AR关于第一角度θmax的镜像，并且角度范围AR1’和角度范围AR关于第一角度θmax对称。
第二角度θ1min例如等于第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度减去θmin。
角度A等于第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度减去第二角度θmin的两倍(或者角度A等于第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度减去两倍第二角度θmin加上第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍(1,2,3,4......)或负整数倍(-1,-2,-3,-4......))，该角度A限定了滤波器采样最大化的角度。
恒定滤波方向以角度范围AR1’的角度A或该角度A加上尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正整数倍(1,2,3,4......)或负整数倍(-1,-2,-3......)(如上面所解释的)取向。
图1n示出了关于角度θmax和角度θmin的确定的进一步细节。
根据另一实施例，光学***被配置成在第二孔径阵列S上形成光学滤波器F的多个投影，如图1g所示，其中一个投影被示出为由图1g右上方的虚线框围绕。光学投影元件2、光学滤波器F、第一孔径阵列4和第二孔径阵列S沿光轴8布置，以在第二孔径阵列S上形成光学滤波器的多个投影。光学滤波器F(由图1g的右上方的虚线框所示)的一个投影(或子投影)的恒定滤波方向相对于由第三基矢β1方向限定的轴和相对于由第四个基矢β2方向限定的轴成角度地取向。恒定滤波方向CFD相对于由第一或第二孔径阵列的孔径元件限定的平面取向。
恒定滤波方向CFD可以相对于第二孔径阵列S以相同的角度A以及相对于第一孔径阵列4以上述角度范围内的角度取向。为了简明起见，这里不再重复关于角度A和第一孔径阵列4给出的上述描述，但是上述描述相同地应用于使用基矢β1和基矢β2描述的恒定滤波方向CFD和第二孔径阵列S的取向之间的关系。
备选地，光学滤波器F或滤波器F的投影的恒定滤波方向可以可能的角度范围内的角度A取向，每个角度范围由(i)角度θmax和(ii)角度θmin+Y度数(其中Y＝正整数(1,2,3,4......))限定、或由(i)角度θmax和(ii)角度θ1min–Y度数(其中Y＝正整数(1,2,3,4......))限定；或者光学滤波器F或滤波器F的投影的恒定滤波方向以所述角度A加上尾对尾放置的第一基矢α1和第二基矢α2之间的角度的正或负整数倍或者加上尾对尾放置(如前所述)的第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度的正或者负整数倍取向。
因此，角度范围可以是例如由(i)角度θmax和(ii)角度θmin+1度或由(i)角度θmax和(ii)角度θmin+2度等限定的角度范围。类似地，角度范围因此可以是例如由(i)角度θmax和(ii)角度θ1min-1度或(i)角度θmax和(ii)角度θ1min-2度等限定的角度范围。
如前所述，光学滤波器F被配置成沿滤波器F的恒定滤波方向CFD滤波相同的波长、强度或偏振。滤波器包括至少一个恒定滤波方向。恒定滤波方向可以完全延伸跨越整个滤波器或仅延伸跨越滤波器的一部分。光学滤波器F被配置成沿着光学滤波器F的恒定滤波方向CFD滤波相同或基本相同的波长、强度或偏振。
例如，滤波沿着与恒定滤波方向不平行的一个或多个方向(跨滤波器的整个或仅一部分)变化(例如连续地)。
光学滤波器F被配置成在第一或第二孔径阵列的至少一个孔径元件的宽度或直径D(参见例如图1i和1j)上滤波相同或基本相同的波长、强度或偏振。
在一个实施例中，光学投影元件2是物镜2，第二孔径阵列S是包括多个光传感元件的图像传感器S，第一孔径阵列4是包括多个图像形成元件的图像形成元件阵列4。光学***包括至少一个物镜2、光学滤波器F、图像形成元件阵列4、以及图像传感器或检测器S。
光学滤波器F远离图像传感器S定位。使用远离检测器的滤波器的优点如上所述。
图像传感器S(参见例如图9A)可以限定平面并且包括在垂直方向V延伸的多个光传感元件或像素(或超像素)P以及在水平方向H延伸的多个光传感元件或像素P，水平方向H垂直于垂直方向V。因此，图像传感器S是2D检测器阵列。
备选地，图像传感器S包括仅在垂直方向V延伸的多个光传感元件或像素(或超像素)P或仅在水平方向H延伸的多个光传感元件或像素P，从而形成1D检测器阵列。
图像传感器S例如是包括多个像素的CMOS器件，每个像素被配置成单独地捕获入射光；或者是包括像素传感器阵列的有源像素传感器(APS)，每个像素传感器包括例如光电检测器和放大器。
阵列4的图像形成元件包括例如多个透镜、微透镜或针孔。当图像传感器S是2D阵列时，图像形成元件阵列4优选地包括在垂直方向V上延伸的多个图像形成元件和在水平方向H上延伸的多个图像形成元件。阵列4可以例如具有与图像传感器S的像素(或超像素)P相同的布局，如图9A或9C所示，其中在这种情况下P表示诸如微透镜或针孔的成像元件。
备选地，当图像传感器S是1D阵列时，图像形成元件阵列4包括在垂直方向V上延伸的多个图像形成元件或在水平方向H上延伸的多个图像形成元件。
物镜2、光学滤波器F、图像形成元件阵列4和图像传感器S沿光轴8布置，使得阵列4的每个元件在图像传感器S上(或在传感器平面SP处)形成光学滤波器F的图像，并且透镜2在图像传感器S上(或在传感器平面SP处)形成物体1的图像i1。图2中示出了这种设置的一个示例性实施例。
来自物体1空间(等同的虚线)中的相同位置的光线在阵列4上形成图像。阵列4的每个图像形成元件对物体空间的某个部分进行采样。可以构建***使得没有重叠。即，物体的相同部分从不被阵列4的多于一个元件看到。滤波器F由传感器平面SP上的阵列4的每个元件成像。
如图2所示，滤波器F与透镜2接触或紧密地位于物镜2的前方，并且f4是物体1与阵列4的距离。
这允许实现诸如图1g中所示的配置A。
在图1g的示例性图示中，滤波器F的总共16个复制F1......F16由包括至少16个元件(微透镜)的阵列4产生。滤波器F滤波例如4×4个不同波长，由图1g右上方的虚线框中的16个片示意性地表示。因此，16个复制F1......F16中的每一个滤波这些相同的波长。还示出了物体1的图像i1。滤波器F的16个复制F1......F16以像素类似的方式重复，使得每个复制F1......F16以相同的滤波波长对成像物体i1的不同部分滤波。为了便于理解，滤波器F在图1g中示意性地表示，并且下面提供滤波器F的进一步细节。
根据另一实施例，物镜2、光学滤波器F、图像形成元件阵列4和图像传感器S沿光轴8布置，使得阵列4在图像传感器S上(或在传感器平面SP处)形成物体的多个图像i1(图1h)，并且物镜2、光学滤波器F、图像形成元件阵列4和图像传感器S沿光轴8排列，以在阵列4的图像形成元件上或跨越阵列4的图像形成元件形成滤波器F的图像。这种设置的一个示例性实施例在图3中示出。因此，该***被配置成在图像形成元件阵列4上形成滤波器的实像，以滤波物体1的多个图像i1。
光学滤波器F可以(物理地或物质地)位于物镜2的上游(后)的位置(如图3所示)或者可以与物镜2接触，使得滤波器F由物镜2成像在图像形成元件阵列4上(在阵列4上形成滤波器的实像)。物体1也位于物镜2的上游(后)位置。
如图3所示，滤波器F(物理地)位于透镜2后的物体空间中(相对于光入射方向的上游)，f4是物体1与阵列4的距离，f3是阵列4的元件的焦距。
来自物体1空间中的相同位置的光线(同样地，虚线)在阵列4之前经由透镜2(在阵列4后(相对于光入射方向的上游))形成图像。阵列4的每个元件将物体1成像到传感器平面SP上，从而在传感器平面处形成物体的多个图像。滤波器F由相同的透镜2成像到阵列4的元件上，在阵列4上形成滤波器的实像。
因此，假设滤波器F已经成像到图像形成元件上，则可以例如在不同波长滤波多个图像i1。
这允许实现诸如图1h中所示的配置B。
在图1h的示例性图示中，示出了由包括至少16个元件(微透镜)的阵列4产生的物体1的图像i1的总共16个复制图。滤波器F滤波例如由16个片示意性地表示的4×4个不同波长。以像素类似方式重复图像i1的16个复制图，使得成像物体i1的每个复制图例如在不同的滤波波长滤波。为了便于理解，滤波器F在图1h中示意性地表示为片，并且下面提供滤波器F的进一步细节。
备选地，光学滤波器F沿光轴8放置在图像形成元件(未示出)的阵列4的前方(下游)、后方(上游)或上面。换句话说，滤波器F物理地位于阵列4的前方、后方或上面，而不是位于透镜2后方，如图3所示。这同样允许实现图1h的配置B。为了获得最佳结果，优选将光学滤波器F尽可能靠近阵列4定位，但这不是必需的。
本发明所有实施例的光学***的光学滤波器F可包括滤波部分FS，如例如图9B或9D所示。光学滤波器F可以仅包括滤波部分FS，或者可以包括滤波部分FS(至少一个)以及与滤波部分FS不同或相同的其他滤波器。
光学滤波器F可以例如被配置成滤波可见光或红外光谱中的波长。
滤波器F可以是可见光或红外光谱的光谱滤波器，但是备选地是偏振滤波器或强度滤波器或这些的任何组合。因此，滤波器可以被配置成同时对光谱和偏振进行滤波。
备选地，滤波器F可以是强度滤波器或偏振滤波器。光学滤波器F也可以是这种滤波器的任何组合。
示例性强度滤波器是中性密度滤波器，但是本发明不限于这种强度滤波器，并且通常涉及修改光强度的任何强度滤波器，其例如跨越滤波器相同地或不同地在空间上修改，和/或跨越滤波器相同地或不同地在光谱上修改。然而，该滤波器包括至少一个恒定滤波方向CFD，跨越该CFD的光强度滤波恒定或基本恒定。
示例性偏振滤波器是波片或延迟器(retarder)，但是本发明不限于这种偏振滤波器，并且通常涉及修改光偏振方向的任何偏振滤波器，其例如跨越滤波器相同地或不同地在空间上修改，和/或跨越滤波器相同或不同地在光谱上修改。然而，该滤波器包括至少一个恒定滤波方向CFD，跨越该CFD的偏振滤波恒定或基本恒定。
光学滤波器F和滤波部分FS限定了用于接收待滤波的入射表面区域IA。滤波部分(FS)包括恒定滤波方向CFD，其完全或部分地跨越滤波部分FS延伸。
根据一个实施例，滤波部分FS例如被配置成跨越入射表面区域IA连续地滤波光。滤波部分FS总是跨越入射表面区域IA滤波光。
也就是说，滤波发生在入射表面区域IA上的每个位置处。在入射表面区域IA上的任何位置处没有滤波中断。滤波部分FS不包括中断例如在已知的马赛克结构滤波器中存在的滤光的边界或中断。
换句话说，如果滤波部分FS例如被配置成滤波可见光谱并且在滤波器部分FS上产生小斑点尺寸的白光的准直光束跨越入射表面区域IA移位，则当斑点跨越入射表面区域IA移位时，入射白光将一直经历滤波器部分FS的滤波。
滤波部分FS被配置成沿着入射表面区域IA的方向D1连续地滤波入射在入射表面区域IA上和跨越入射表面区域IA的光，如图9B所示。
例如，方向D1在水平方向H上延伸或平行于水平方向H，其中图像传感器S的元件p延伸，如图9A所示。
滤波部分FS被配置成跟在水平方向H后沿着方向D1跨越入射表面区域IA以相同的波长或基本相同的波长进行滤波。
也就是说，滤波部分FS被配置成沿着水平方向H跨越入射表面区域IA连续地滤波，并且被配置成沿着水平方向H跨越入射表面区域IA以相同的波长连续地滤波，水平方向H如上限定或者备选地限定为垂直于光轴8和垂直于地球的作用在滤波器F上的重力方向g的方向。
光谱滤波对于跨越滤波器部分FS的方向D1的波长可以是恒定的，或者可以仅沿着方向D1在一个不同的部分处是恒定的，或者可以沿着方向D1在滤波器部分的多个不同部分处是恒定的(或者可以是这些的任何组合)。波长的恒定光谱滤波可以发生在图9B中的位置a和b之间，其可以是几纳米或几十纳米或更多。
滤波部分FS还可以被配置成连续地滤波沿着入射表面区域IA的方向D2和/或D3入射在入射表面区域IA上和跨越入射表面区域IA的光，如图9B所示。方向D2在垂直方向V上延伸或平行，图像传感器S的元件p在该垂直方向V上延伸，如图9A所示。方向D3在对角线方向上与方向D1和D2成45°延伸。
滤波部分FS被配置成沿着垂直方向V后的方向D2和沿着对角线方向D3以不同波长滤波。光谱滤波可以跨越滤波器部分FS的方向D2和/或D3连续地改变波长，或者可以仅沿着方向D2和/或D3在一个不同部分处变化，或者可以沿着方向D2和/或D3仅在滤波器部分的多个不同部分处变化(或可以是这些的任何组合)。光谱滤波波长的变化可以是渐进的或突然的。
注意，方向D1不限于图9B中所示的特定方向D1，而是应理解为沿着滤波器部分FS平行于所示方向D1的任何方向。对于方向D2和D3同样如此。
在另一个实施例中，滤波部分FS可以被配置成沿着入射表面区域IA的不平行于滤波器F的恒定滤波方向的所有方向连续地滤波入射在入射表面区域IA上和跨越入射表面区域IA的光。滤波部分FS被配置成跨越入射表面区域沿着所有非平行方向以不同波长滤波。光谱滤波可以跨越滤波器部分FS的所有非平行方向连续地改变波长，或者可以仅沿一个非平行方向在一个不同部分处变化，或者可以沿着多个非平行方向仅在滤波器部分的多个不同部分处变化(或可以是这些的任何组合)。光谱滤波波长的变化也可以是渐进的或突然的。
图10示出了包括滤波器F的示例性光学***，滤波器F包括这样的滤波部分FS。
滤波部分FS可以例如包括一层光学材料或多个叠加的光学层。该层(或多个层)是限定入射表面区域IA的连续层。
滤波部分的光学厚度可以沿着方向D2,D3跨越整个滤波部分FS变化，但是沿着方向D1是恒定的。备选地，滤波部分的光学厚度可以沿着方向D2,D3或沿着所有方向仅在滤波部分的一部分或多个不同部分上变化。滤波部分FS的光学厚度可以以线性或非线性方式连续地跨越滤波器变化，和/或根据阶跃而变化。这允许构造大范围的光谱滤波器，其中可以沿着或跨越滤波器方向D2和/或D3在不同空间位置处滤波不同波长或相同的波长。
这种滤波器的制造有利地不那么复杂并且便宜，而且允许制造更不复杂且更便宜的超光谱或多光谱光学***，同时仍允许在多个波长处滤波并允许碰撞在滤波器上的角度范围很小，允许精确滤波。
另一个实施例涉及线性分级滤波器，例如在图9D中示意性地示出。这种滤波器的制造有利地不那么复杂并且较便宜。
在这样的线性滤波器中，滤波的波长随着垂直方向V上的位置而连续变化。由线性分级滤波器滤波的波长沿着一个轴是恒定的，即沿着方向H是恒定的。这在图9D中由线BB示意性地示出，并且对应于恒定滤波方向CFD。在跨越线BB的方向上滤波相同的波长(或基本相同的波长)。当滤波器从i向下移动到ix时，滤波不同波长。在不同位置i至ix中的每一个处的线BB在跨越该线的方向上滤波相同的波长。在该示例中，可以仅滤波i到ix的9个不同波长。
当在超光谱/多光谱***中以自然对准的方式使用该滤波器时，可用波长的数量通常是有限的。
图9E示出了图像传感器S上的并行图像i1或9×9像素或超像素P的示例性9×9阵列(N×N阵列，其中N＝9)。线性分级滤波器F将滤波波长的潜在数量减少到仅9，或者在通用情况下，它将范围从N 2减小到N。这在图9E中清楚地示出，其中光学滤波器F在检测器S的顶部对准。从图9E可以理解，仅9个不同波长被滤波。
根据本公开的一个方面，多光谱或超光谱***包括围绕光学***的光轴8倾斜的这种滤波器F，以改变滤波器F的恒定滤光方向CFD与图像传感器S的像素矩阵P或图像元件阵列4之间的对准，例如图11中所示。先前已经结合例如图1i和1j公开了滤波器F的恒定滤波方向CFD相对于传感器S的优选取向角A。
CFD围绕光轴8(或围绕平行于光轴的方向或轴)旋转或取向。CFD相对于阵列限定的平面旋转。
当如图12所示以45度角倾斜时，假设方形矩阵N×N，不同滤波波长的数量变为2N-1。对于9×9阵列，总共17个不同波长滤波器是可能的。优选的是，图12的滤波器F具有覆盖图像传感器S的所有对角线的表面区域A。
如果滤波器以角度tan-1(1/C)倾斜，则可以使用所有C2个可能的波长滤波器，其中C是布置成产生图1hb的配置B的光学***中的图像的数量i1(或者生成阵列4的成像元件的图像集，即图1h中的16)，或者C是布置成产生图1a的配置A的光学***中的阵列4的每个成像元件后的图像传感器S的像素数量。
矩形配置N×M(其中N≠M)的扩展是相同的。角度tan-1(1/C)是给出线性分级滤波器的不同中心波长的最大数量的角度。
应注意，波长是指中心波长，因为滤波的波长可以具有线宽，并因此可以滤波中心波长附近的其他波长，但是减小到中心波长的程度。
如图11的示例性光学***中所示，滤光部分FS和滤波器F围绕光轴8以角度A取向并且相对于图像传感器S取向。滤波部分FS的恒定光学厚度(对应于的恒定滤波方向)的轴DC相对于图像传感器S的水平方向H或水平轴成角度A取向，其中多个光传感元件或像素/超像素P在水平方向H上延伸，或者备选地，与垂直于光轴8和垂直于地球的作用在滤波器F上的重力方向g的方向H成角度A延伸。
角度A可以变化以确定并最大化滤波波长的数量，如前所述。
虽然图11示出了一个特定的光学设置，但是应该理解，该倾斜滤波器，无论是如上所述的光谱滤波器还是强度滤波器或偏振滤波器，都可以用于任何配置成实现图1g或1h的配置A或B的光学***中。
滤波器部分FS例如可以以例如法布里—珀罗楔形W(例如图9F中所示)的形式线性渐变，或者也可以是离散滤波器的矩阵或组件。例如，滤波部分FS的光学厚度可以根据台阶轮廓跨越滤波器变化，以产生这种离散滤波器的组件。
示例性线性分级滤波器是来自Delta Optical Thin Film公司的用于超光谱成像的线性可变带通滤波器(LF103252)。这具有例如25mm×25mm的面积尺寸，在450nm至850nm的范围内的波长滤波。FWHM的典型滤波峰值的谱宽为线宽的4％并且带外抑制<0.01％。如前所述，滤波部分FS可以是线性或非线性分级的。
滤波器F可以例如由玻璃基板上的薄膜涂层(该薄膜涂层可以在沉积(原位)期间被图案化)形成，或者通过在涂层上使用光刻工艺来阻挡沉积在基板表面上的材料(例如，Materion)的添加或减少。
图4至图8示出了本公开的光学***的另外的示例性实施例。
图4至图6示出了被配置成实现图1g的配置A的示例性光学***。该***包括物镜2、成像透镜3、位于物镜2和成像透镜3之间的孔径光阑6、以及位于成像透镜3和图像传感器S之间的图像形成元件阵列4。
所有元件沿光轴8布置。出于清楚的原因，图像传感器S未在图4至图6中示出，但是由传感器平面SP表示。
透镜2具有焦距f1，透镜3具有焦距f2，而图像形成元件阵列4具有焦距f3。d1是距物镜2的物距，d2是图像距离，其中
d1的范围可以从0到而d2范围从到0。
光学滤波器F优选地位于孔径光阑6处或中，或者孔径光阑6的前方(对于光入射方向的下游)或后方(相对于光入射方向的上游)，或者(基本上)在焦点处f1和f2处，或者在焦点f1和f2前方(下游)或后方(上游)，以使得使用物镜2和第二透镜3将物体1成像到图像形成元件阵列4上。
图4和5的示例性***中示出了图像形成元件阵列4，其位于距成像透镜3的距离d2处以及距传感器平面SP(传感器S)的距离f3处。然而，应注意，这对于***起作用不是必需的，并且图像形成元件阵列4可以位于距成像透镜3的距离d2附近和距传感器平面SP(传感器S)的距离f3附近。
图4至图6的***不必包括孔径光阑6。在这种情况下，光学滤波器F和滤波部分FS位于物镜2的焦点f1处或前方(下游)或后方(上游)。光学滤波器F优选地也位于透镜3的焦点f2处或焦点f2的前方(下游)或后方(上游)。
图像形成元件阵列4将孔径光阑6和/或滤波器F成像到图像传感器S(传感器平面SP)上，以在图像传感器S(传感器平面SP)处提供光学滤波器F和滤波部分FS的多个图像。
孔径光阑6(基本上)位于物镜2的焦点f1处或附近，以控制光线在图像形成元件阵列4的表面上的分布，从而控制成像物体1的透视，允许远心操作(物体空间中的远心镜头)。孔径光阑6也位于第二透镜3后，基本上在第二透镜3的焦点f2处或附近(图像空间中的远心镜头)，以产生限制来自物体1的光线的双远心***。
滤波器F在阵列4后方重新成像，以重新创建配置A(图1g)。如前所述，就光场成像而言，这被称为Levoy-Hostmeyer配置或Plenoptics 1.0配置。该***的目标是产生超像素配置，如图1g中示意性所示。如图4和5中示意性地所示，物体1的每个部分使用透镜2和透镜3成像到阵列4的一部分上。
阵列4将孔径6和/或滤波器F成像到图像传感器S上。孔径光阑6处的滤波器F允许在图像传感器S上制作相同的滤波器F图像阵列。孔径光阑6限制从物体1到图像点的光束的横截面积。这里，在透镜2的焦点处的孔径光阑6控制光线在阵列4的元件表面上的分布，以便控制物体1的透视，允许远心方案。
图4示意性地示出了用于超光谱成像的Plenoptics 1.0配置或Levoy-Hostmeyer配置。滤波器F例如放置在孔径6处。来自物体空间中的相同位置的光线完全填充孔径6并且成像到阵列4上。阵列4的每个元件对物体空间的某个部分进行采样。没有重叠。优选地，物体的相同部分从不会被阵列4的多于一个元件看到。
图5示意性地示出了在物体空间中具有相同角度的光线(例如，粗线)通过滤波器F或孔径6上的相同点，并且每个光线在阵列4后方达到具有相同的相对位置的焦点。孔径6或滤波器F的图像由透镜3产生。阵列4形成孔径平面和/或滤波器F的相同图像集的阵列。
如图4中示意性所示，通过将小孔径光阑6(孔径光阑将入射在阵列4上的光线限制成基本平行于光轴8的光线)放置在第一透镜2的焦距处(即在物镜2的f1上游)以及在透镜3的焦距处(即成像透镜3的f2下游)以限制来自物体1的物点的光线，而将***制成双远心(意味着***在物体空间和图像空间中的远心镜头中都是远心的)。光仅通过透镜3的小(中心)部分。由于滤波器F和/或孔径光阑6位于第一透镜2和第二透镜3的焦点处(f1&f2)，所以每束中心光线平行于透镜轴。如果物体移动更靠近或远离透镜2，则该束仍然具有平行于透镜轴的中心光线，并且该光线到达图像平面的相同点，就像它对物体的其他位置一样。因此，图像的放大率相对于物***置是恒定的。
图6示意性地示出了使用孔径光阑6产生的双远心***。仅在滤波器F或双远心的图像空间中的远心***可以以本领域技术人员公知的其他方式产生。
备选地，图4至图6的***可以通过不包括孔径光阑而是包括用于物镜2或成像透镜3的远心透镜而制成远心的，或者通过包括用于物镜2和图像透镜的远心透镜而制成双远心的。
这例如如图13所示。图13显示了Zemax中使用一对具有长工作距离的消色差透镜的***建模。优选的***包括在×2放大率下长工作的Steinheil三联体。传感器尺寸为4.6mm(×2放大率)，给出的物体为9.2mm。滤波器的图像受衍射限制并且斑点尺寸小于2微米，即小于一个像素。
远心透镜用于物体和图像空间，以提供在所有距离处产生相同放大率的正投影。尽管距离透镜太近或太远的物体1或图像传感器S仍可能失焦，但所得模糊图像的尺寸将保持(基本上)不变。
图7至图8示出了被配置成实现图1h的配置B的另一示例性光学***。
光学***包括物镜2、视场光阑9、成像透镜3、图像形成元件阵列4和图像传感器S。
该光学***还被配置成在图像形成元件阵列4上形成滤波器F的实像，以滤波物体1的多个图像i1。
视场光阑9位于物镜2和成像透镜3之间，图像形成元件阵列4位于成像透镜3和图像传感器S之间。
所有元件沿光轴8布置。出于清楚的原因未示出图像传感器S，但是由传感器平面SP表示。
透镜2具有焦距f1，透镜3具有焦距f2，而图像形成元件阵列4具有焦距f3。d1是距物镜2的物距，d2是图像距离，其中
d1范围从0到而d2范围从到0。
光学滤波器F可以(物理地或物质地)位于物镜2的上游(后方)位置(如图7和8所示)，或者可以与物镜2接触，从而通过物镜2和图像透镜3将滤波器F成像在图像形成元件阵列4上(在阵列4上形成滤波器的实像)。物体1(未示出)也位于物镜2的上游(后方)位置。
阵列4将在物镜2的上游(后方)位置的物体1成像到图像传感器S(传感器平面SP)上，以在图像传感器S(传感器平面SP)处提供物体1的多个图像i1(图1h)。出于清楚的原因，物体1未在图7和8中示出。
备选地，光学滤波器F可以位于阵列4和传感器S之间的阵列4的下游(前方)，或阵列4和透镜3之间的阵列4的上游(后方)。备选地，光学滤波器F可以位于图像形成元件阵列4上。
图7和8的示例性***中示出了图像形成元件阵列4，其位于距成像透镜3的距离d2处并且距传感器平面SP(传感器S)的距离f3。然而，应注意，这对于***起作用不是必需的，并且图像形成元件阵列4可以位于距成像透镜3的距离d2附近和距传感器平面SP(传感器S)的距离f3附近。
视场光阑9(基本上)位于物镜2的焦点f1处或附近，以控制光线在图像形成元件阵列4的表面上的分布，从而控制成像物体1的透视，允许远心操作(物体空间中的远心镜头)。光阑9也位于第二透镜3后，基本上位于第二透镜3的焦点f2处或附近(图像空间中的远心镜头)，以产生限制来自物体1的光线的双远心***。这允许创建双远心***。
光学***相对于滤波器F和滤波器的图像是远心的。该***是焦外***(A-focal)。
然而，***不必包括视场光阑9。仅在双远心或滤波器F的图像空间中的远心***可以以本领域技术人员公知的其他方式产生。
如上所述，图7和8的该***的目标是产生物体1的多个图像i1，如图1h中示意性所示。阵列4用于形成多个平行图像i1，并且滤波器F和滤波部分FS或者放置在微透镜阵列4后方或前方，或者放置在阵列4上。
备选地，滤波器F和滤波部分FS被成像到微透镜阵列4上，如图7和8中示意性所示。滤波器F或滤波器F的实像放置在透镜2上游的物体空间中，光学滤波器F或光学滤波器F的实像使用透镜2和透镜3成像到阵列4上，如图7和8的例子所示。
图7示意性地示出了产生物体1的多个图像i1的配置，如图1h中示意性示出的。滤波器F相对于透镜2和透镜3放置在远心物***置。来自滤波器F的相同位置的光线(例如，实线)完全填充视场光阑9并成像到阵列4上。阵列4的每个元件对滤波器F的某个部分进行采样。滤波器F的相同部分优选地从不被阵列4的多于一个元件看到。图8还示出了相对于透镜2和透镜3放置在远心物***置的滤波器F。物体空间中与物体具有相同角度的光线(例如，图8的粗线)穿过视场光阑9的相同点，并且每个光线在阵列4后和传感器平面SP处达到了具有相同相对位置的焦点，产生了物体1的一系列相同的图像集i1。
备选地，图7和图8的***可以通过不包括视场光阑9而是包括用于物镜2或成像透镜3的远心透镜而制成远心的，或者通过包括用于物镜2和图像透镜而制成双远心的。尽管距离透镜太近或太远的物体1或图像传感器S仍可能失焦，但所得模糊图像i1的尺寸将保持(基本上)不变。在任何上述实施例中，滤波器F可以物理地位于这些光学***的所述位置。然而，代替将滤波器F物理地放置在***中，可以使用光学滤波器F的实像并将其定位在这些光学***的所述位置处。
在这种情况下使用用于产生真实光学滤波器图像并将真实光学滤波器图像定位在***中的装置。这种装置包括会聚透镜(也可以使用凹面镜)，只要滤波器放置得比其焦点更远离透镜(镜)，那么将形成真实的反转图像。
任何上述实施例中的图像形成元件阵列4和/或物镜2可以安装在***中，例如安装在平移支架或平台上，以沿光轴8移动，从而允许光学***的空间分辨率增加。
如图16至18中示意性所示，图4至6的光学***可包括分束器BS以增加空间分辨率。根据***中分束器BS的位置，可能需要第三透镜3b和第二传感器Sb，如图16至18所示。
在图15中，分束器BS位于物镜2和图像透镜3之间，第三透镜3b布置成将未滤波的入射光成像到第二图像传感器Sb上。分束器在滤波器F之前，信号未经滤波(因此更大)。例如，可以使用10:1分束器。
在图16中，分束器BS位于物镜2和图像形成元件阵列4之间，第三透镜3b布置成将滤波的入射光成像到第二图像传感器Sb上。当分束器在透镜3之后时，信号被滤波。这给出了滤波器和有用信息的总的传输。有利地，除了分束器之外不需要额外的光学元件。
在图17中，分束器BS位于滤波器F和图像透镜3之间，第三透镜3b布置成将滤波的入射光成像到第二图像传感器Sb上。分束器BS在滤波器之后，因此信号被滤波。这给出了滤波器和有用信息的总的传输。
尽管仅相对于图4至6的光学***示出，但是分束器BS和相关元件也可以以图4至图6所示的方式用于图7和8的光学***中。
在光学***中包括分束器有利地提供了图像增强并且允许获得更高的空间分辨率。在空间和光谱分辨率之间存在折衷，但是对于给定的空间分辨率包括分束器与没有分束器的情况相比可以允许具有更多数量的光谱通道。
根据本公开的又一方面，提供了一种用于获得物体的多光谱/超光谱超方形测量的光学***。
也就是说，本公开还涉及如前所述的光学***，其允许实现配置B(诸如图1h中所示的配置)，其中光学***还包括滤波器选择装置FSM(或滤波器选择器)，以用于选择要提供给孔径阵列4的滤波电磁辐射。
示例性实施例在图18A、18B和19中示意性地示出。然而，应注意，光学***不限于图18A、18B和19中所示的实施例，而是涉及与允许要实现的配置B的光学***(例如，如图1h所示)有关的本公开中描述或说明的任何一个实施例。
根据本公开的该方面的光学***可以包括成像透镜4b而不是孔径阵列4。此外，虽然光学***可以包括如在本公开中先前描述的滤波器F，但是光学***可以备选地包括任何光学滤波器F，并且不一定必须包括如在本公开中先前描述的包括例如恒定滤波方向的光学滤波器F。光学滤波器可以是例如包括多个单独光学滤波器的镶嵌滤波器。光学滤波器F可以配置成滤波多个波长。因此，镶嵌滤波器的每个单独的光学滤波器可以被配置成以不同波长进行滤波。
光学***可包括至少一个物镜2、光学滤波器F和成像透镜4b或第一孔径阵列4，其包括多个孔径元件，例如图像形成元件，例如透镜、微透镜或针孔。
物镜2、光学滤波器F和成像透镜4b或第一孔径阵列4沿光轴8排列，以在成像透镜4b(例如，图18B)上或在第一孔径阵列4(例如，图18B)上形成光学滤波器F的至少一个投影或图像。
如先前关于配置B所解释的，第一孔径阵列4上的滤波器F的投影或图像允许物体1(例如图1h中的物体i1)在例如多个波长被同时滤波。
物体1例如是整体(或完全)和多重复制的。例如，滤波器F被复制一次以滤波多个整体或完整物体复制中的每一个(例如，图1h中由一个滤波器图像滤波的16个完整物体复制)。
例如，投影或成像具有相同效果，如同滤波器F物理地放置成与第一孔径阵列4接触一样。
例如，关于图1h中所示的示例性4×4滤波器，该滤波器在第一孔径阵列4上的投影或图像允许同时以4×4多个或不同波长进行滤波。
光学***还包括滤波器选择装置FSM，其选择要提供给成像透镜4b或孔径阵列4的滤波的电磁辐射。
滤波器选择装置FSM被配置成选择滤波器F的将要或已经滤波的光的一部分，并且该选择的滤波的光由***成像或投影到成像透镜4b或第一孔径阵列4、或成像透镜4b或第一孔径阵列4上。
滤波器选择装置FSM可以位于滤波器(F)的下游，或者可以位于滤波器(F)的上游。
滤波器选择装置FSM被配置成在空间上选择滤波器F的以下区域或地带：滤波器选择装置FSM从该区域或地带接收滤波的光并且该滤波的光通过滤波器选择装置FSM(相对于滤波器F下游的FSM)，或者滤波器选择装置FSM被配置成在空间上选择滤波器F的以下区域或地带：滤波器选择装置FSM然后将光提供到该区域或地带并且该光通过滤波器选择装置FSM以由滤波器F滤波(相对于滤波器F的上游的FSM)。
滤波器选择装置FSM可以直接或间接地接触滤波器F。滤波器选择装置FSM可以直接或间接地附接到滤波器，但也可以不附接到滤波器选择装置FSM。
成像透镜4b布置在光学***中，以在第二孔径阵列S或第二孔径阵列平面SP上形成物体1的一个投影。第二孔径阵列S包括或者是例如包括多个光传感元件的图像传感器S，如在本公开中上文所提到的。
第一孔径阵列4布置在光学***中，以在第二孔径阵列S或第二孔径阵列平面SP上形成物体1的多个投影(图像集)。在传感器平面SP处或传感器S上形成多个光学图像，允许在传感器平面SP处同时捕获多个光学图像。
物体1位于物镜2的上游(后方)位置，但为了清楚起见未在示例性图18A、18B和19中示出。来自物体1的光例如通过滤波器和FSM，以由成像透镜4b或第一孔径阵列4成像或投影到传感器阵列S或传感器平面上。
如上所述，滤波器选择装置FSM被配置成选择滤波器F的一个滤波区域或多个滤波区域，以选择要提供给成像透镜4b或第一孔径阵列4的滤波的电磁辐射。
滤波器选择装置FSM可以包括多个可寻址区域，其被配置成允许或阻挡电磁辐射通过这些区域，以分别允许或阻挡电磁辐射从一侧到另一侧通过滤波器选择装置FSM。
滤波器选择装置FSM例如被配置成限定电磁辐射穿过的至少一个或多个不同的图案。滤波器选择装置FSM例如被配置成限定电磁辐射穿过的透明带，并且被配置成限定透明带周围的阻挡电磁辐射的传输的不透明区域或地带。仅透明带允许电磁辐射穿过成像透镜4b或第一孔径阵列4。
滤波器选择装置FSM被配置成例如移位或扫描透明带以允许光谱扫描或执行推扫扫描。
滤波器选择装置FSM可以是或包括空间光调制器，例如液晶空间光调制器。滤波器选择装置FSM可以备选地是或包括数字微镜装置(DMD)。
滤波器选择装置FSM可以包括或仅由电子可寻址光学装置(或液晶装置)组成，该装置包括液晶和包括液晶材料的多个电子可寻址地带、区域或像素。该装置被配置成使用液晶的光调制特性来在装置的每个可寻址地带、区域或像素处透射或不透射光通过装置。
滤波器选择装置FSM可以例如包括液晶装置或液晶空间光调制器LCD或仅由液晶装置或液晶空间光调制器LCD组成。
液晶装置LCD可以例如附接到滤波器F(例如线性可变光谱滤波器)并且直接或间接地与滤波器接触。液晶装置LCD可以附接在上游位置，或者备选地附接在下游位置，如例如图18A和18B所示。
寻址液晶装置LCD上的不同地带或区域或像素，以使它们透明(或至少部分透明)或不透明(或至少部分不透明)允许人们改变液晶装置LCD上的透明光的图案，允许选择滤波器F的有效部分并选择滤波器F的该部分提供的光以供后续使用。
图19示出了例如图7的光学***，其进一步包括滤波器选择装置FSM。可以对关于配置B的前述实施例中的任何一个执行相同的修改。如前所述，阵列4可以由成像透镜4b代替，并且滤波器F不限于本文中此前描述的滤波器。
该***可以在图像空间和/或物体空间中是远心的。这可以以上面关于配置B所述的方式实现。
例如，物镜2和/或第二透镜3是远心透镜。双远心透镜***可用于将滤波器F-LCD对成像到透镜4b或阵列4上，例如，如图18A和18B所示。
整个前端相当于彩色透镜，例如，色带等于滤波器F在液晶装置LCD的有源部分上的集成。
因此，通过在液晶装置LCD上存在不同图案的同时对物体1进行成像，实现并获得物体1的多光谱/超光谱超方形测量。
例如，如果将清晰的线放置在与滤波器F的光谱带对准的液晶装置LCD上并且将液晶装置LCD设置为在其他地方不透明，则通过沿着液晶装置LCD扫描该清晰的线，获得推扫式超光谱相机或***。
然而，与现有的推扫式相机或***相比，没有机械移动部件。这种推扫式相机的优点是提供高空间和光谱分辨率的***或相机，但没有具有移动部件的缺点。而且，由于可以在液晶装置LCD上映射许多不同的图案，因此可以执行多个不同的测量(不仅是简单的光谱扫描)，这导致更准确且更少噪声的超方形采集。
通过使用微透镜阵列4(参见例如图18B)代替单个成像透镜4b(参见例如图18A)，获得推扫式相机和快照相机的组合。利用该***，可以在每次成像时有利地获得数十或数百个频带。因此，扫描整个频谱的总时间除以数十或数百。因此，推扫式和快照超光谱相机的组合提供了在这两种类型的相机的优点之间进行折衷的可能性。像推扫式相机一样，在光谱域中获得高分辨率，并且像快照相机一样，可以通过空间分辨率来交换速度。此外，当在液晶设备或LCD上固定图案时，该相机提供具有可编程频带的快照超/多光谱相机。
上述光学***可以作为现有相机(手机、智能手机、相机......)的附件提供，以将现有相机转变为超光谱相机。在这种情况下，附加光学***优选地不包括成像透镜4b和/或传感器阵列S，并且例如，仅可以提供图18A中所示的环绕部分。
虽然已经参考某些优选实施例公开了本发明，但是在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对所描述的实施例及其等同物进行多种修改、变更和改变。因此，本发明不旨在限于所描述的实施例，并且根据所附权利要求的语言给出最广泛的合理解释。

Claims (83)

1.一种光学***，包括：
-至少一个物镜(2)；
-光学滤波器(F)；以及
-成像透镜(4b)，或包括多个孔径元件的第一孔径阵列(4)；
其中，所述至少一个物镜(2)、所述光学滤波器(F)和所述成像透镜(4b)或所述第一孔径阵列(4)沿光轴(8)布置，以在所述成像透镜(4b)上或在所述第一孔径阵列(4)上形成所述光学滤波器(F)的至少一个投影，并且其中，所述光学***还包括滤波器选择装置(FSM)，用于选择将提供给所述成像透镜(4b)或所述第一孔径阵列(4)的已被滤波的电磁辐射。
2.根据前述权利要求所述的***，其中，所述成像透镜(4b)或所述第一孔径阵列(4)布置在光学***中，以形成将在第二孔径阵列(S)或第二孔径阵列平面(SP)上被滤波的物体的至少一个投影。
3.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成选择滤波器(F)的一个滤波地带或多个滤波地带，以选择将提供给所述成像透镜(4b)或所述第一孔径阵列(4)的已被滤波的电磁辐射。
4.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)包括多个可寻址区域，所述多个可寻址区域被配置成允许或阻挡电磁辐射通过所述区域，以分别允许或阻挡电磁辐射通过所述滤波器选择装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成限定电磁辐射通过的至少一个或多个图案。
6.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成限定电磁辐射通过的透明带。
7.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成限定电磁辐射通过的透明带，并且被配置成限定所述透明带周围的阻挡电磁辐射的传输的不透明区域或地带。
8.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成限定电磁辐射通过的透明带，并且被配置成限定所述透明带周围的阻挡电磁辐射的传输的不透明区域或地带，以使得仅所述透明带允许电磁辐射通过到达所述成像透镜(4b)或所述第一孔径阵列(4)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成移位或扫描所述透明带以允许频谱扫描。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)被配置成移位或扫描所述透明带以执行推扫式扫描。
11.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)位于所述滤波器(F)的下游，或者位于所述滤波器(F)的上游。
12.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)直接或间接地接触所述滤波器(F)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)包括电子可寻址光学装置或仅由电子可寻址光学装置组成，所述电子可寻址光学装置包括液晶和多个电子可寻址地带、区域或包括液晶材料的像素。
14.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器选择装置(FSM)包括空间光调制器、液晶装置(LCD)或数字微镜装置(DMD)或仅由空间光调制器、液晶装置(LCD)或数字微镜装置(DMD)组成。
15.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述第一孔径阵列(4)是包括多个图像形成元件的图像形成元件阵列(4)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的***，还包括第二孔径阵列(S)，所述第二孔径阵列包括图像传感器(S)，所述图像传感器包括多个光传感元件。
17.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述光学***包括所述第一孔径阵列(4)，并且所述第一孔径阵列(4)包括图像形成元件阵列(4)，所述图像形成元件阵列(4)包括多个透镜、微透镜或针孔；以及其中，所述第一孔径阵列(4)布置在光学***中，以在传感器平面(SP)或传感器(S)上形成物体(1)的多个完整或整体的复制；以及其中，所述滤波器(F)被成像以在第一孔径阵列(4)上形成所述滤波器(F)的至少一个投影，以便滤波多个物体(1)的复制。
18.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述光学滤波器(F)包括或者是包括多个单独的光学滤波器的镶嵌滤波器。
19.根据前一权利要求所述的***，其中，每个单独的光学滤波器被配置成以不同波长滤波。
20.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述光学滤波器(F)被配置成滤波多个波长。
21.根据前述权利要求1至17中任一项所述的***，其中，所述光学滤波器(F)被配置成沿着所述滤波器(F)的恒定滤波方向(CFD)滤波相同的波长。
22.根据前一权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)包括滤波部分(FS)，所述滤波部分(FS)限定一个入射表面区域(IA)，所述滤波部分(FS)包括恒定滤波方向(CFD)并且还被配置成在随着恒定滤波方向的垂直方向沿着入射表面区域(IA)的方向以不同的波长连续地滤波。
23.根据前述权利要求19至22中任一项所述的***，其中，滤波部分(FS)还被配置成沿着与所述恒定滤波方向(CFD)不平行的任何方向或所有方向跨越入射表面区域(IA)以不同波长连续地滤波。
24.根据前述权利要求20至23中任一项所述的***，其中，所述滤波部分(FS)的光学厚度跨越整个滤波部分(FS)沿着所述垂直方向或者沿着与所述恒定滤波方向不平行的所述任何方向或所有方向变化，或者仅跨越所述滤波部分(FS)的一部分沿着所述垂直方向或沿着与所述恒定滤波方向不平行的所述任何方向或所有方向变化。
25.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波部分(FS)的光学厚度以线性或非线性方式连续变化，和/或根据阶跃而变化。
26.根据前述权利要求20至25中任一项所述的***，其中，所述滤波部分(FS)包括厚度变化的滤波器。
27.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波器(F)的厚度跨越与所述恒定滤波方向不平行的所有方向变化。
28.根据前述权利要求22至27中任一项所述的***，其中，所述滤波部分(FS)具有跨越整个滤波部分(FS)仅沿着限定所述恒定滤波方向(CFD)的一个方向恒定的光学厚度，以及其中，所述滤波部分(FS)围绕光轴(8)取向，使得所述滤波部分(FS)的恒定光学厚度的方向相对于图像形成元件阵列(4)或相对于图像传感器(S)成角度取向。
29.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波部分(S)沿恒定光学厚度的方向滤波相同的波长。
30.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器(F)被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的至少一个方向滤波不同波长，所述恒定滤波方向沿着所述滤波器(F)的至少一部分。
31.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波器(F)被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的至少一个方向以不同波长连续地滤波，所述恒定滤波方向沿着所述滤波器(F)的至少一部分。
32.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述光学滤波器(F)和/或所述滤波器选择装置(FSM)位于所述至少一个物镜(2)的上游，或者所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)的前方或后方或所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)之上。
33.根据前一权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)和/或所述滤波器选择装置(FSM)沿着所述光轴(8)布置在物体空间中或者基本上布置在距所述物镜(2)的物距(d1)的物***置处，由所述***成像的物***于所述物体空间中。
34.根据前述权利要求1至33中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着所述光轴(8)布置的所述物镜(2)、第二透镜(3)、以及所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)，其中，所述光学滤波器(F)和所述滤波器选择装置(FSM)位于所述物镜(2)上游的位置，以使得所述滤波器(F)由所述物镜(2)和所述第二透镜(3)成像到所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)的至少一部分上；以及，所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)将物体(1)成像到图像传感器平面(SP)上，以在图像传感器平面(SP)处提供物体(1)的至少一个或多个图像；或者其中，所述光学滤波器(F)和/或所述滤波器选择装置(FSM)放置在所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)的前方、后方或所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)之上。
35.根据前述权利要求1至33中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着光轴(8)布置的所述物镜(2)、视场光阑(9)、第二透镜(3)、和所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)，其中，所述光学滤波器(F)和所述滤波器选择装置(FSM)位于所述物镜(2)上游的位置处或者所述滤波器(F)与所述物镜(2)接触，以使得所述滤波器(F)由所述物镜(2)和第二透镜(3)成像到所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)的至少一部分上；以及所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)将物体(1)成像到图像传感器平面(SP)上，以在图像传感器平面(SP)处提供物体(1)的多个图像。
36.根据前述权利要求1至33中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着所述光轴(8)布置的所述物镜(2)、视场光阑(9)、第二透镜(3)、所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)，其中，所述光学滤波器(F)和/或所述滤波器选择装置(FSM)位于所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)的前方、后方或位于所述图像形成元件阵列(4)或所述成像透镜(4b)之上。
37.根据前述权利要求32至37中任一项所述的***，还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)、和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述物镜(2)和所述第二透镜(3)和所述第三透镜(3b)之间；
或者还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)、和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述光学滤波器(F)和所述物镜(2)和所述第三透镜(3b)之间；
或者还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)、和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述物镜(2)和所述图像形成元件阵列(4)和所述第三透镜(3b)之间。
38.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述***在图像空间中和/或在物体空间中是远心镜头。
39.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述至少一个物镜(2)和/或所述第二透镜(3)是远心透镜。
40.根据任一前述权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)由所述光学滤波器的图像或光学滤波器图像的实像限定。
41.根据前一权利要求所述的***，还包括用于生成所述光学滤波器图像或真实光学滤波器图像并将所述真实光学滤波器图像定位在所述***中的装置。
42.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述图像形成元件阵列(4)包括透镜、微透镜或针孔。
43.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述图像形成元件阵列(4)和/或所述物镜(2)安装成沿着光轴(8)移动，以允许所述光学***的空间分辨率增加。
44.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述光学***是多光谱光学***或超光谱光学***。
45.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的光学***的装置。
46.根据前一权利要求所述的装置，其中，该装置是电话或智能电话。
47.一种光学***，包括：
-至少一个光学投影元件(2)；
-光学滤波器(F)，所述光学滤波器被配置成沿着所述滤波器(F)的恒定滤波方向滤波相同的波长、强度或偏振；
-包括多个孔径元件的第一孔径阵列(4)，所述第一孔径阵列(4)上的孔径元件的位置由第一基矢(α1)和第二基矢(α2)限定，所述第一基矢(α1)在对准所述第一孔径阵列(4)的多个孔径元件的第一方向上延伸，所述第二基矢(α2)在对准所述第一孔径阵列(4)的多个孔径元件的第二方向上延伸，当所述第一孔径阵列(4)限定孔径元件的正方形或矩形矩阵时，所述第一基矢(α1)和所述第二基矢(α2)正交；
-包括多个孔径元件的第二孔径阵列(S)，所述第二孔径阵列(S)上的孔径元件的位置由第三基矢(β1)和第四基矢(β2)限定，所述第三基矢(β1)在对准所述第二孔径阵列(S)的多个孔径元件的第一方向上延伸，所述第四基矢(β2)在对准所述第二孔径阵列(S)的多个孔径元件的第二方向上延伸，当所述第二孔径阵列(S)限定孔径元件的正方形或矩形矩阵时，所述第三基矢(β1)和所述第四基矢(β2)正交；
其中，所述至少一个光学投影元件(2)、所述光学滤波器(F)、所述第一孔径阵列(4)和所述第二孔径阵列(S)沿着光轴(8)布置，以在所述第一孔径阵列(4)上或在所述第二孔径阵列(S)上形成所述光学滤波器(F)的至少一个投影；或者沿着光轴(8)布置，其中，所述光学滤波器(F)放置在所述第一孔径阵列(4)的前方、后方或所述第一孔径阵列(4)之上；以及
其中，所述光学滤波器的恒定滤波方向或所述光学滤波器(F)的投影相对于所述第一基矢(α1)方向成角度取向；或者
其中，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向相对于由所述第三基矢(β1)方向限定的轴并且相对于由所述第四基矢(β2)方向限定的轴成角度取向。
48.根据权利要求47所述的***，其中，尾对尾放置的所述第三基矢(β1)和所述第四基矢(β2)将角度范围(AR)限定在所述第三基矢(β1)方向和所述第四基矢(β2)方向之间，并且所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向相对于所述第三基矢(β1)方向和所述第四基矢(β2)方向取向，并且以所述角度范围(AR)内的角度(A)取向，或者以所述角度(A)加上尾对尾放置的所述第三基矢(β1)和所述第四基矢(β2)之间的角度的正或负整数倍取向。
49.根据权利要求47或48所述的***，其中，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第三基矢(β1)和所述第四基矢(β2)的矢量和产生的第一角度(θmax)和tan-1(a1/b1)限定的第二角度(θmin)限定的角度范围(AR1)内的角度(A)取向，其中，a1是所述第四基矢(β2)的垂直分量的大小的一半，b1是所述第三基矢(β1)的大小乘以沿着所述第三基矢(β1)方向的孔径元件的总数(N)，所述垂直分量是垂直于所述第三基矢(β1)的所述第四基矢(β2)的分量；或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度(A)加上尾对尾放置的第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度的正整数倍或负整数倍取向；
或者，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第三基矢(β1)和所述第四基矢(β2)的矢量和产生的第三角度(θmax)和tan-1(a2/b2)限定的第四角度(θ1min)限定的角度范围(AR1’)内的角度(A)取向，其中，a2是所述第三基矢(β1)的垂直分量的大小的一半，b2是所述第四基矢(β2)的大小乘以沿着所述第四基矢(β2)方向的孔径元件的总数(N)，所述垂直分量是垂直于所述第四基矢(β2)的所述第三基矢(β1)的分量；或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度(A)加上尾对尾放置的第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度的正整数倍或负整数倍取向。
50.根据权利要求49所述的***，其中，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以所述第二角度(θmin)两倍的角度(A)取向，或者以所述第二角度(θmin)两倍加上尾对尾放置的第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度的正整数倍的角度(A)取向；
或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以等于第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度减去所述第二角度θmin两倍的角度(A)取向，或者以等于第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度减去所述第二角度θmin两倍加上第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度的正整数倍(1,2,3,4……)或负整数倍(-1,-2,-3,-4……)的角度(A)取向。
51.根据前述权利要求48至50中任一项所述的***，其中，分别对于六边形或正方形/矩形阵列，尾对尾放置的第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度基本上为60或90度。
52.根据任一前述权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向相对于所述第一基矢(α1)方向限定的轴并且相对于所述第二基矢(α2)方向所限定的轴成角度取向。
53.根据任一前述权利要求所述的***，其中，尾对尾放置的所述第一基矢(α1)和所述第二基矢(α2)限定在所述第一基矢(α1)方向和所述第二基矢(α2)方向之间的角度范围(AR)，以及所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向相对于所述第一基矢(α1)方向和所述第二基矢(α2)方向取向，并且以角度范围(AR)内的角度(A)取向，或者以所述角度(A)加上尾对尾放置的所述第一基矢(α1)和所述第二基矢(α2)之间的角度的正或负整数倍取向。
54.根据任一前述权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第一基矢(α1)和所述第二基矢(α2)的矢量和产生的第一角度(θmax)和tan-1(a1/b1)限定的第二角度(θmin)限定的角度范围(AR1)内的角度(A)取向，其中，a1是所述第二基矢(α2)的垂直分量的大小的一半，b1是所述第一基矢(α1)的大小乘以沿着所述第一基矢(α1)方向的孔径元件的总数(N)，所述垂直分量是垂直于所述第一基矢(α1)的所述第二基矢(α2)的分量；或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度(A)加上尾对尾放置的第一基矢(α1)和第二基矢(α2)之间的角度的正整数倍或负整数倍取向；
或者，所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以由所述第一基矢(α1)和所述第二基矢(α2)的矢量和产生的第三角度(θmax)和tan-1(a2/b2)限定的第四角度(θ1min)限定的角度范围(AR1’)内的角度(A)取向，其中，a2是所述第一基矢(α1)的垂直分量的大小的一半，b2是所述第二基矢(α2)的大小乘以沿着所述第二基矢(α2)方向的孔径元件的总数(N)，所述垂直分量是垂直于所述第二基矢(α2)的所述第一基矢(α1)的分量；或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以所述角度(A)加上尾对尾放置的第一基矢(α1)和第二基矢(α2)之间的角度的正整数倍或负整数倍取向。
55.根据权利要求54所述的***，其中，所述光学滤波器(F)或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以所述第二角度(θmin)两倍的角度(A)取向，或者以所述第二角度(θmin)两倍加上尾对尾放置的第一基矢(α1)和第二基矢(α2)之间的角度的正整数倍的角度(A)取向；
或者，所述光学滤波器(F)或者所述光学滤波器(F)的至少一个投影的恒定滤波方向以等于第一基矢(α1)和第二基矢(α2)之间的角度减去所述第二角度θmin两倍的角度(A)取向，或者以等于第一基矢(α1)和第二基矢(α2)之间的角度减去所述第二角度θmin两倍加上第三基矢(β1)和第四基矢(β2)之间的角度的正整数倍(1,2,3,4……)或负整数倍(-1,-2,-3,-4……)的角度(A)取向。
56.根据前述权利要求52至55中任一项所述的***，其中，分别对于六边形或正方形/矩形阵列，尾对尾放置的第一基矢(α1)和第二基矢(α2)之间的角度基本上为60或90度。
57.根据任一前述权利要求所述的***，其中
-所述至少一个光学投影元件(2)是物镜(2)；
-所述第二孔径阵列(S)是包括多个光传感元件的图像传感器(S)；
-所述第一孔径阵列(4)是包括多个图像形成元件的图像形成元件阵列(4)。
58.根据任一前述权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)包括滤波部分(FS)，所述滤波部分(FS)限定入射表面区域(IA)，所述滤波部分(FS)包括恒定滤波方向并且还被配置成在沿着与恒定滤波方向垂直的垂直方向后沿着入射表面区域(IA)的方向以不同波长连续地滤波。
59.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波部分(FS)还被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的任何方向或所有方向跨越入射表面(IA)以不同波长连续地滤波。
60.根据前述权利要求58至59中任一项所述的***，其中，所述滤波部分(FS)的光学厚度跨越整个滤波部分(FS)沿着所述垂直方向或者沿着与所述恒定滤波方向不平行的所述任何方向或所有方向变化，或者仅跨越所述滤波部分(FS)的一部分沿着所述垂直方向或沿着与所述恒定滤波方向不平行的所述任何方向或所有方向变化。
61.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波部分(FS)的光学厚度以线性或非线性方式连续变化，和/或根据阶跃而变化。
62.根据前述权利要求60至61中任一项所述的***，其中，所述滤波部分(FS)包括厚度变化的滤波器。
63.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波器(F)的厚度跨越与所述恒定滤波方向不平行的所有方向变化。
64.根据前述权利要求58至63中任一项所述的***，其中，所述滤波部分(FS)具有跨越整个滤波部分(FS)仅沿着限定所述恒定滤波方向的一个方向恒定的光学厚度，以及其中，所述滤波部分(FS)围绕光轴(8)并相对于所述图像传感器(S)取向，使得所述滤波部分(FS)的恒定光学厚度的方向相对于图像传感器(S)或图像形成元件阵列(4)成角度取向。
65.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波部分(S)沿恒定光学厚度的方向滤波相同的波长。
66.根据前述权利要求57至65中任一项所述的***，其中，所述光学滤波器(F)沿着所述光轴(8)布置在所述至少一个物镜(2)和所述图像形成元件阵列(4)之间；或者位于所述至少一个物镜(2)的上游或者位于所述图像形成元件阵列(4)的前方或后方。
67.根据前一权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)沿着所述光轴(8)布置并且布置在所述物镜(2)的焦点(f1)处或前方或后方；或者布置在由***成像的物体所在的物体空间中，或者基本上布置在距物镜(2)的物距(d1)的物***置处。
68.根据前述权利要求57至67中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着所述光轴(8)布置的所述物镜(2)、第二透镜(3)、所述图像形成元件阵列(4)、和所述图像传感器(S)，其中，所述光学滤波器(F)位于所述物镜(2)的焦点(f1)处或前方或后方，以使得使用物镜(2)和第二透镜(3)将物体(1)成像到图像形成元件阵列(4)的至少一部分上，以及所述图像形成元件阵列(4)将光学滤波器(F)成像到图像传感器(S)上以在图像传感器(S)处提供所述光学滤波器(F)的多个图像。
69.根据前一权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)位于所述第二透镜(3)的上游在所述第二透镜(3)的焦点(f2)处、前方或后方。
70.根据前述权利要求57至69中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着光轴(8)布置的所述物镜(2)、孔径光阑(6)、第二透镜(3)、所述图像形成元件阵列(4)和所述图像传感器(S)，其中，所述光学滤波器(F)位于孔径光阑(6)处或中、或者位于孔径光阑(6)前方或后方，以使得使用物镜(2)和第二透镜(3)将物体(1)成像到图像形成元件阵列(4)的至少一部分上，并且图像形成元件阵列(4)将孔径光阑(6)成像到图像传感器(S)上，以在图像传感器(S)处提供光学滤波器(F)的多个图像。
71.根据前述权利要求68至70中任一项所述的***，还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)、和第二图像传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述物镜(2)和所述第二透镜(3)和所述第三透镜(3b)之间；
或者还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)、和第二传感器(7b)，其中，所述分束器(BS)位于所述光学滤波器(F)和所述物镜(2)和所述第三透镜(3b)之间；
或者还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)、和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述物镜(2)和所述图像形成元件阵列(4)和所述第三透镜(3b)之间。
72.根据前述权利要求57至69中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着所述光轴(8)布置的所述物镜(2)、第二透镜(3)、所述图像形成元件阵列(4)和所述图像传感器(S)，其中，所述光学滤波器(F)位于所述物镜(2)上游的位置，以使得所述滤波器(F)由所述物镜(2)和所述第二透镜(3)成像到所述图像形成元件阵列(4)的至少一部分上，并且所述图像形成元件阵列(4)将物体(1)成像到所述图像传感器(7)上，以在图像传感器(S)处提供物体(1)的多个图像；或者其中，所述光学滤波器(F)放置在所述图像形成元件阵列(4)的前方或后方或所述图像形成元件阵列(4)之上。
73.根据前述权利要求57至69中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着所述光轴(8)布置的所述物镜(2)、视场光阑(9)、第二透镜(3)和所述图像形成元件阵列(4)，其中，所述光学滤波器(F)位于所述物镜(2)上游的位置或与所述物镜(2)接触，以使得所述滤波器(F)由所述物镜(2)和第二透镜(3)成像到所述图像形成元件阵列(4)的至少一部分上，并且所述图像形成元件阵列(4)将物体(1)成像到图像传感器(S)上，以在所述图像传感器(7)处提供物体(1)的多个图像。
74.根据前述权利要求57至69中任一项所述的***，其中，所述***包括分别沿着光轴(8)布置的所述物镜(2)、视场光阑(9)、第二透镜(3)、所述图像形成元件阵列(4)、和所述图像传感器(S)，其中，所述光学滤波器(F)位于所述图像形成元件阵列(4)的前方、后方或位于所述图像形成元件阵列(4)之上。
75.根据前述权利要求72至74中任一项所述的***，还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述物镜(2)和所述第二透镜(3)和所述第三透镜(3b)之间；
或者还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于光学滤波器(F)和所述物镜(2)和所述第三透镜(3b)之间；
或者还包括分束器(BS)、第三透镜(3b)和第二传感器(Sb)，其中，所述分束器(BS)位于所述物镜(2)和所述图像形成元件阵列(4)和所述第三透镜(3b)之间。
76.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述***在图像空间中和/或在物体空间中是远心镜头。
77.根据任一前述权利要求所述的***，其中，所述光学滤波器(F)是真实光学滤波器图像。
78.根据前一权利要求所述的***，还包括用于生成真实光学滤波器图像并将所述真实光学滤波器图像定位在所述***中的装置。
79.根据前述权利要求57至78中任一项所述的***，其中，所述图像形成元件阵列(4)包括透镜、微透镜或针孔。
80.根据前述权利要求57至79中任一项所述的***，其中，所述图像元件阵列(4)和/或所述物镜(2)安装成沿着光轴(8)移动，以允许所述光学***的空间分辨率增加。
81.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述光学***是多光谱光学***或超光谱光学***。
82.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述滤波器(F)被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的至少一个方向滤波不同波长、强度或偏振，所述恒定滤波方向沿着所述滤波器(F)的至少一部分。
83.根据前一权利要求所述的***，其中，所述滤波器(F)被配置成沿着与所述恒定滤波方向不平行的至少一个方向以不同波长、强度或偏振连续地滤波，所述恒定滤波方向沿着所述滤波器(F)的至少一部分。
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