JP5808834B2 - ディスパーシブフーリエ変換イメージングの装置および方法 - Google Patents
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Description
本願は、2008年7月24日に提出された米国仮出願(番号61/083255)の優先権の利益を享受する。その仮出願の全ては本明細書において参照により組み込まれる。
本願は、米国防衛省によって与えられたグラント(番号N66001−07−1−2007)による米国政府の支援と共になされた。米国政府は本発明において所定の権利を保有する。
該当無し。
本特許文書のなかの一部は米国および他の国の著作権法の下で著作権保護の対象となる。特許文書または特許開示が米国特許商標庁において公に供されるファイルまたは記録に現れた場合に、著作権者はその特許文書または特許開示がだれに複製されたとしてもそれに反対するものではない。しかしながらそうでない場合はいかなる場合でも全ての著作権を留保する。ここで著作権者は、37C.F.R.セクション1.14にしたがう権利を非限定的に含む権利のいずれをも、この特許文書を秘密にしておくために放棄するものではない。
(a)広帯域パルスプローブビームを生成する手段と、
(b)光応答信号に基づいて読まれるべきターゲット、に向けられた前記パルスプローブビームのスペクトルを空間ドメインにフーリエ変換マッピングする手段と、
(c)前記光応答信号を時間ドメインの波形に変換する、前記光応答信号のディスパーシブフーリエ変換手段と、
(d)前記時間ドメインの波形を検出し解析することによってバーコードパターンおよび/または読まれているターゲット内の変位を決定する手段と、を備える装置。
(a)少なくともひとつの光応答素子と、
(b)前記光応答素子と結合されたデジタイザであって光の波形をデジタル信号に変換するデジタイザと、
(c)ターゲットを読むために前記デジタル信号を解析するデジタル信号プロセッサと、を含む、実施の形態1に記載の装置。
前記光増幅は誘導ラマン散乱、半導体増幅器、またはファイバ増幅器を使用して実行される、実施の形態1に記載の装置。
前記ファイバ増幅器をポンピングする連続波光またはパルス光と、をさらに備える、実施の形態1に記載の装置。
光変調を制御するために前記電気光学モジュレータと結合されたデータベースと、をさらに備え、
期待されるバーコードパターンがデータベースから受け取られ、その共役が前記電気光学モジュレータに適用され、
検出される光応答信号が相関ピークを有する否かに応じて、データベースに対するターゲットの相関マッチ検出が実現される、実施の形態1に記載の装置。
(b)前記パターンジェネレータと結合された振幅モジュレータであって光応答信号を変調する振幅モジュレータと、
(c)ターゲットと前記データベースから受け取られた相関パターンであって前記光応答信号の振幅を変調するために使用された相関パターンとの正の相関または負の相関を示すために、振幅変調された光応答信号をしきい値検出する手段と、を含む。
高速変位検知は、粗い表面の測定および/または幅およびギャップの測定を含む、実施の形態1に記載の装置。
前記光記憶メディアはCD、DVD、およびブルーレイディスクを符号化するのに使用されるプロトコルのグループから選択された所望の記憶プロトコルにしたがってフォーマットされている、実施の形態1に記載の装置。
(b)前記パルスプローブビームを空間ドメインに変換し、かつ、それを読まれるべきターゲットに向けるスペクトルエンコーダと、
(c)ターゲットから反射された光の、またはターゲットを透過した光の空間ドメインを時間ドメインに変換する空間デコーダと、
(d)時間ドメインの波形を検出し解析することでパターンを読みおよび/またはターゲット内の変位を決定する信号プロセッサと、を備える装置。
(a)広帯域光源からパルスプローブビームを生成することと、
(b)前記パルスプローブビームを空間ドメインに変換することと、
(c)前記空間ドメインパルスプローブビームを読まれるべきターゲットに向けることと、
(d)読まれているターゲットからの光の空間ドメインを時間ドメインの波形に変換することと、
(e)メモリからのプログラムインストラクションを実行するよう構成されたプロセッサ内において、前記時間ドメインの波形を検出し解析することで、パターンを読みおよび/またはターゲット内の変位を決定することと、を含む方法。
Claims (30)
- ターゲットのパターンを読み取る、および/またはターゲットの変位を検知する装置であって、
広帯域の複数の波長を含む広帯域パルスプローブビームを生成する手段と、
光応答信号に基づいて読まれるべきターゲット、に向けられた前記広帯域パルスプローブビームのスペクトルを空間ドメインに光学的フーリエ変換マッピングし、空間分散によって波長を光学的に分離する手段と、
光学的フーリエ変換による前記光応答信号を時間ドメインの波形に変換する、前記光応答信号のディスパーシブフーリエ変換手段と、
前記時間ドメインの波形を検出し解析することによってパターンおよび/または読まれているターゲット内の変位を決定する手段と、を備える装置。 - 前記光応答信号は、ターゲットから前記ディスパーシブフーリエ変換手段へ反射された光エネルギ、または、前記ディスパーシブフーリエ変換手段へターゲットを透過する光エネルギに応じて生成される、請求項1に記載の装置。
- 前記広帯域パルスプローブビームおよび前記光応答信号は、自由大気を通してまたは光ファイバを通してもしくは自由大気および光ファイバの組み合わせを通して運ばれる、請求項1に記載の装置。
- 前記広帯域パルスプローブビームを生成する前記手段はパルスを生成するレーザを含む、請求項1に記載の装置。
- 広帯域パルスプローブビームを生成する前記手段によって生成されるパルス列から選択パルスを取り出す手段をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記広帯域パルスプローブビームの信号対ノイズ比および検出感度を増やすために、広帯域パルスプローブビームを生成する前記手段と結合された増幅および/またはフィルタリング手段をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 広帯域パルスプローブビームを生成する前記手段は、光源から発せられる光のスペクトル帯域幅を広げるために、スーパーコンティニューム生成手段を含む、請求項1に記載の装置。
- スペクトルを空間ドメインにフーリエ変換マッピングする前記手段は分散要素を含む、請求項1に記載の装置。
- フーリエ変換マッピングする前記手段は分散要素によって実行され、その分散要素は前記広帯域パルスプローブビームの波長を分離するための回折格子を含む、請求項1に記載の装置。
- フーリエ変換マッピングする前記手段はプリズムを含む分散要素によって実行される、請求項1に記載の装置。
- フーリエ変換マッピングする前記手段は仮想的に結像されるフェーズドアレイディスパーサを含む分散要素によって実行される、請求項1に記載の装置。
- ターゲットから戻る光応答信号からターゲットに向かう前記広帯域パルスプローブビームを分離する手段をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記光応答信号を時間ドメインの波形に変換する前記ディスパーシブフーリエ変換手段は、群速度分散(GVD)を誘起する素子を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記ディスパーシブフーリエ変換手段は、前記光応答信号を時間ドメインの波形に変換する際に群速度分散(GVD)を誘起する分散要素および/またはチャープ光学要素を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記時間ドメインの波形を検出し解析する前記手段は、
少なくともひとつの光応答素子と、
前記光応答素子と結合されたデジタイザであって光の波形をデジタル信号に変換するデジタイザと、
ターゲットを読むために前記デジタル信号を解析するデジタル信号プロセッサと、を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記ディスパーシブフーリエ変換手段の前、中、または後に光増幅および/または光フィルタリングをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記ディスパーシブフーリエ変換手段の前、中、または後に光増幅および/または光フィルタリングをさらに備え、
前記光増幅は誘導ラマン散乱、半導体増幅器、またはファイバ増幅器を使用して実行される、請求項1に記載の装置。 - 前記ディスパーシブフーリエ変換手段の前、中、または後に配置されたファイバ増幅器と、
前記ファイバ増幅器をポンピングする連続波光またはパルス光と、をさらに備える、請求項1に記載の装置。 - ターゲットに対して光データベース相関マッチ検出を実行する手段をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記光応答信号の電気信号への変換の前に配置された電気光学モジュレータと、
光変調を制御するために前記電気光学モジュレータと結合されたデータベースと、をさらに備え、
期待されるパターンがデータベースから受け取られ、その共役が、前記時間ドメインの波形を検出し解析する手段によって受け取られる前に前記光応答信号の振幅を変調する前記電気光学モジュレータに適用され、
前記データベースからの前記期待されるパターンと検出される光応答信号のマッチングが相関ピークを有するか否かに応じて、データベースに対するターゲットの相関マッチ検出が実現される、請求項1に記載の装置。 - 光データベース相関マッチ検出を実行する前記手段は、
現在のターゲットがその中に見いだされるべき一組のターゲット、データベースからの情報に基づいて相関パターンを生成するパターンジェネレータと、
前記パターンジェネレータと結合された振幅モジュレータであって光応答信号を変調する振幅モジュレータと、
ターゲットと前記データベースから受け取られた相関パターンであって前記光応答信号の振幅を変調するために使用された相関パターンとの正の相関または負の相関を示すために、振幅変調された光応答信号をしきい値検出する手段と、を含む、請求項19に記載の装置。 - 前記装置はターゲットを1次元または2次元のいずれか一方で読むよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、商品の追跡、プリント基板の逐次管理、HDD部品のトレーサビリティ管理、コンベヤラインにおける自動並べ替え、PCメディアドライブの追跡、またはウエハ生産、において使用されるバーコードとしてターゲットを読むよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、生命情報工学、医学標本の追跡、幹細胞バンクの追跡、***バンク、および/またはDNA配列バンクにおける使用からなる応用分野のグループから選択されたひとつのアプリケーションにおいてターゲットを読むよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、ターゲットに対して高速変位検知を実行する際にそのターゲットを読むよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、ターゲットに対して高速変位検知を実行する際にそのターゲットを読むよう構成され、
高速変位検知は、粗い表面の測定および/または幅およびギャップの測定を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記装置は、流体内の粒子の運動および形態的特徴を検出および/または測定することによって、フローサイトメトリを実行するよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、光記憶メディア内で符号化されている反射の差に応じてターゲットを読むよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、光記憶メディア内で符号化されている反射の差を含むターゲットを読むよう構成され、
前記光記憶メディアはCD、DVD、およびブルーレイディスクを符号化するのに使用されるプロトコルのグループから選択された所望の記憶プロトコルにしたがってフォーマットされている、請求項1に記載の装置。 - 前記装置は、空間ドメインに変換された前記広帯域パルスプローブビームが向けられる、1以上の物質または物理的物体としての前記ターゲットの存在またはそれがないことを検出するよう構成される、請求項1に記載の装置。
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