專利名稱：利用正交橫向模式分集的相干成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用正交橫向模式分集(orthogonal transverse modediversity)的相干成像。
背景技術(shù)：
用電磁輻射的相干波束將目標(biāo)成像經(jīng)常受到散斑現(xiàn)象的困擾，即孔徑和視場上的交替的相長和相消干涉產(chǎn)生的圖像的隨機(jī)的亮和暗的粒狀外觀。如果電磁輻射源是完全相干的，則散斑的嚴(yán)重程度將取決于三個(gè)無量綱參數(shù)以波長為單位的均方根目標(biāo)粗糙度、用波長表示的表面特征之間的平均橫向間距、和照明區(qū)域中的特征數(shù)量。因?yàn)樵谡彰鲄^(qū)域內(nèi)其高度偏離平均高度大約半個(gè)光波長或更多的特征數(shù)量巨大，所以許多種激光照明(尤其是全息技術(shù))引起散斑問題。與相干成像對比，非相干成像不受散斑影響，因?yàn)槿魏我唤M從光源到目標(biāo)到檢測器(例如，視網(wǎng)膜、膠片、CCD陣列)的光路僅對涉及的一小部分波長是相消的。
處理相干成像系統(tǒng)中的散斑的一些技術(shù)利用頻率分集或角度分集以減少交替的相長和相消干涉的發(fā)生。雖然這些技術(shù)可以減少散斑，但是頻率分集的有效性受到感興趣的特定微波區(qū)域中頻譜缺乏的限制，而角度分集的有效性受到了機(jī)械和成本方面考慮的限制。
為此，需要減少散斑并可以有效實(shí)施的相干成像技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
用于用電磁輻射的相干波束將目標(biāo)成像的技術(shù)包括通過一組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化以及將從該組正交橫向空間模式得出的輸出信號相加。為產(chǎn)生目標(biāo)的圖像，相干波束施加到目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)并在每個(gè)點(diǎn)處通過同一組正交橫向空間模式被序列化。序列化產(chǎn)生的輸出信號被逐點(diǎn)相加。在每個(gè)點(diǎn)處通過一組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化給成像系統(tǒng)增加了正交橫向模式分集，并減少了所獲圖像信息中的散斑。
從結(jié)合附圖作為示例舉例說明本發(fā)明原理的以下詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，被構(gòu)造為利用正交橫向模式分集實(shí)現(xiàn)相干成像的成像系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖2描述了成像系統(tǒng)的實(shí)施例，其中發(fā)送波束控制器被構(gòu)造成代替接收波束控制器來通過該組正交橫向空間模式使相干波束序列化。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相干成像操作的高階處理流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于將目標(biāo)成像的方法的處理流程圖。
圖5A-5D描述了相干波束的厄密-高斯(Hermite-Gaussian)模式的例子。
圖6描述了在實(shí)-虛平面中的示例波束向量。
在整個(gè)說明書中相似的標(biāo)號用于標(biāo)示相似的元件。
具體實(shí)施例方式
用于用電磁輻射的相干波束將目標(biāo)成像的技術(shù)包括通過一組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化以及將從該組正交橫向空間模式得到的輸出信號相加。為產(chǎn)生目標(biāo)的圖像，相干波束應(yīng)用到目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)并在每個(gè)點(diǎn)處通過同一組正交橫向空間模式被序列化。從序列化產(chǎn)生的輸出信號逐點(diǎn)相加。
圖1描述了成像系統(tǒng)10的實(shí)施例，其被構(gòu)造成利用正交橫向模式分集實(shí)現(xiàn)相干成像。成像系統(tǒng)包括發(fā)送系統(tǒng)12、接收系統(tǒng)14、加法邏輯16、系統(tǒng)控制器18和輸出系統(tǒng)20，這些部分被構(gòu)造來將目標(biāo)22成像。發(fā)送系統(tǒng)包括相干發(fā)送器26和發(fā)送波束控制器28。相干發(fā)送器形成電磁輻射的相干波束30，其被導(dǎo)向發(fā)送波束控制器。存在于相干發(fā)送器、發(fā)送波束控制器和目標(biāo)之間的相干波束部分在此處稱為“發(fā)送波束”。雖然未示出，但是相干發(fā)送器可以包括如本領(lǐng)域所知的電磁輻射源和天線。在此處描述的實(shí)施例中，相干發(fā)送器產(chǎn)生射頻(RF)范圍(例如，從大約3KHz到300GHz)的電磁輻射，但其他范圍的電磁輻射(包括可見的、X光和紅外的范圍)也是可以的。
發(fā)送波束控制器28被構(gòu)造成接收來自相干發(fā)送器26的發(fā)送波束并將發(fā)送波束聚焦到目標(biāo)22的點(diǎn)32上。為掃描目標(biāo)，發(fā)送波束控制器還被構(gòu)造成移動發(fā)送波束的聚焦點(diǎn)。發(fā)送波束控制器可以利用機(jī)械或電的控制機(jī)構(gòu)來聚焦和移動發(fā)送波束?？梢允褂玫臋C(jī)械機(jī)構(gòu)包括萬向節(jié)、透鏡、反射鏡或其任意組合?？梢允褂玫碾娍刂茩C(jī)構(gòu)包括相控陣列或反射陣列。用于控制發(fā)送波束的其他機(jī)構(gòu)是可以的，包括機(jī)械和電的機(jī)構(gòu)的組合。如線42所示，發(fā)送波束控制器響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制器18的信號而控制相干波束。
接收系統(tǒng)14包括相干接收器36和接收波束控制器38。接收波束控制器接收一部分反射離開目標(biāo)22的相干波束30。通常，目標(biāo)具有隨機(jī)的表面凹凸，其散射入射相干波束以使得只有一部分入射相干波束被朝向接收系統(tǒng)反射。此外，朝向接收系統(tǒng)反射的該部分入射相干波束受到相前畸變，這可能大大減少實(shí)際接收到的能量。存在于目標(biāo)、接收波束控制器和相干接收器之間的相干波束部分在此處稱為“接收波束”。在操作期間，為使得到的信號強(qiáng)度最大化，將接收波束控制器聚焦到目標(biāo)上與發(fā)送波束控制器相同的點(diǎn)32上。接收波束控制器也相對于其聚集點(diǎn)和相干接收器定向，使得將接收波束朝向相干接收器反射。接收波束控制器利用類似于發(fā)送波束控制器的機(jī)械或電的控制機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)并將反射的接收波束導(dǎo)向相干接收器。如線44所示，響應(yīng)來自系統(tǒng)控制器18的信號調(diào)節(jié)接收波束控制器。
根據(jù)本發(fā)明，接收波束控制器38還被構(gòu)造成通過一組正交橫向空間模式使接收波束序列化，其中正交橫向空間模式通常定義為在焦平面上其相互重疊的部分積分為零的電磁模式。正交橫向空間模式的例子包括厄密-高斯模式(Hermite-Gaussian mode)，下面參考圖5A-5D更詳細(xì)描述。通過一組正交橫向空間模式使接收波束序列化給成像系統(tǒng)10增加了正交橫向模式分集，如下所述這減少了所獲取圖像信息中的散斑。接收波束控制器使用機(jī)械機(jī)構(gòu)、電機(jī)構(gòu)或其任意組合來形成正交橫向空間模式。例如相控陣列或反射陣列的電機(jī)構(gòu)尤其適合于聚焦相干波束、導(dǎo)引相干波束和通過一組正交橫向空間模式使相干波束序列化的任務(wù)。如圖1所示，控制接收波束控制器的信號包括模式形成信號。
相干接收器36接收反射離開接收波束控制器38的接收波束并產(chǎn)生響應(yīng)輸出信號。輸出信號代表接收的電磁輻射的能量。輸出信號被提供到加法邏輯16以取決于實(shí)施方式而作為模擬或數(shù)字信號進(jìn)行處理。雖然未示出，但是相干接收器可以包括本領(lǐng)域所知的天線和接收電子設(shè)備。
加法邏輯16將來自相干接收器36的輸出信號相加并產(chǎn)生代表所接收總能量的相加值。加法邏輯被構(gòu)造成將取決于實(shí)施方式的模擬或數(shù)字信號相加。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出信號作為數(shù)字信號處理。加法邏輯可以基于硬件、軟件或固件，或其組合。如以下將更詳細(xì)描述的，通常對于掃描的每個(gè)新點(diǎn)，加法邏輯都復(fù)位(如線46所示，響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制器的復(fù)位信號)。如線48所示，由加法邏輯產(chǎn)生的相加值被提供到系統(tǒng)控制器。
系統(tǒng)控制器18控制成像系統(tǒng)10的操作。具體地，系統(tǒng)控制器管理發(fā)送波束控制器28和接收波束控制器38的操作以及加法邏輯16的復(fù)位。對于發(fā)送和接收波束控制器，系統(tǒng)控制器提供控制信號，其使得波束控制器同時(shí)聚焦到目標(biāo)22上的相同點(diǎn)32上并為掃描目標(biāo)的所期望區(qū)域而移動聚焦點(diǎn)。系統(tǒng)控制器還將控制信號(即模式形成信號)提供到接收波束控制器，這通過一組正交橫向空間模式使得接收波束被序列化。此外，系統(tǒng)控制器將復(fù)位信號提供到加法邏輯，從加法邏輯16接收相加值，并如線50所示，將輸出信號(即成像信息)提供到輸出系統(tǒng)20。在圖1的實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器是基于微處理器的系統(tǒng)，其利用硬件和軟件的組合來控制成像系統(tǒng)并提供成像信息。
輸出系統(tǒng)20支持來自系統(tǒng)控制器18的成像信息的輸出。輸出系統(tǒng)可以包括本領(lǐng)域所知的顯示設(shè)備、打印機(jī)設(shè)備、存儲器設(shè)備或其任意組合。在一個(gè)實(shí)施例中，成像信息作為目標(biāo)的圖形顯示圖像輸出。例如，在以人體為目標(biāo)的安全檢測應(yīng)用中，成像信息可以表示為身體以及可能在身體上外帶的某種物體(例如武器、爆炸物等)的詳細(xì)圖像。
在操作中，通過成像系統(tǒng)的移動、目標(biāo)的移動或兩者的組合使成像系統(tǒng)10和目標(biāo)22處于彼此可接受的范圍內(nèi)。在微波應(yīng)用中可接受的范圍取決于所期望的分辨率。為了更高的空間分辨率，該范圍可以與發(fā)送/接收控制器的孔徑直徑相當(dāng)。如果較少考慮空間分辨率，那么該范圍可以任意大。由相干發(fā)送器26形成電磁輻射的相干波束，以使得相干波束30(即，發(fā)送波束)從相干發(fā)送器行進(jìn)到發(fā)送波束控制器28。發(fā)送波束控制器將發(fā)送波束反射并聚焦到目標(biāo)上的點(diǎn)32上。發(fā)送波束的某些部分向著接收波束控制器從目標(biāo)反射。如上所述，目標(biāo)、接收波束控制器38和相干接收器36之間存在的相干波束的部分在此處被稱為“接收波束”。由于接收波束控制器的構(gòu)造，將接收波束從接收波束控制器導(dǎo)向相干接收器。在發(fā)送和接收波束控制器聚焦到目標(biāo)的相同點(diǎn)上的同時(shí)，接收波束控制器通過一組正交橫向空間模式使接收波束序列化，并且發(fā)送波束控制器將發(fā)送波束維持在緊密聚焦的無節(jié)點(diǎn)模式(tightly focused node-freemode)中。在一個(gè)示例中，取決于實(shí)施方式，接收波束控制器在每個(gè)不同的點(diǎn)處通過一組1-10個(gè)不同的正交橫向空間模式使相干波束序列化。在相干接收器處接收不同模式的接收波束。來自相干接收器的輸出信號被提供到加法邏輯并對各個(gè)點(diǎn)相加。對各個(gè)點(diǎn)的相加值接著被提供給系統(tǒng)控制器。
一旦接收波束控制器38已經(jīng)通過該組正交橫向空間模式完成了序列化，就調(diào)節(jié)發(fā)送波束控制器28和接收波束控制器38以同時(shí)聚焦到目標(biāo)22上的下一個(gè)點(diǎn)上。一旦聚焦在下一個(gè)點(diǎn)上，就通過同一組正交橫向空間模式使接收波束序列化，且累加新的總和并提供給系統(tǒng)控制器。對所期望的多點(diǎn)重復(fù)此過程。在掃描操作中，系統(tǒng)以線性逐行方式按順序?qū)l(fā)送和接收波束聚焦到目標(biāo)的多個(gè)點(diǎn)上。在每個(gè)點(diǎn)通過一組正交橫向空間模式使接收波束序列化并逐點(diǎn)將輸出信號相加，由此提供的分集減少了用電磁輻射的相干波束成像所導(dǎo)致的散斑。
在圖1的實(shí)施例中，接收波束控制器38負(fù)責(zé)通過該組正交橫向空間模式使接收波束序列化?？蛇x的，通過該組正交橫向空間模式使接收波束的至少一部分序列化的任務(wù)可以移交給發(fā)送波束控制器28。圖2描述了成像系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例，其中發(fā)送波束控制器被構(gòu)造成代替接收波束控制器來通過該組正交橫向空間模式使發(fā)送波束序列化。圖2的成像系統(tǒng)的操作類似于圖1的成像系統(tǒng)，除了在發(fā)送波束控制器處響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制器18的模式形成信號來形成正交橫向空間模式。
圖3是上述成像操作的高階處理流程圖。在開始目標(biāo)掃描(100)時(shí)，形成相干波束(框102)。在框104處，發(fā)送和接收系統(tǒng)聚焦到目標(biāo)上的相同點(diǎn)上。在框106處，通過一組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化。如上關(guān)于圖2和圖3所述，取決于實(shí)施方式，可以在發(fā)送或接收系統(tǒng)處產(chǎn)生正交橫向空間模式。在框108處，對各個(gè)點(diǎn)將通過該組正交橫向空間模式序列化得到的輸出信號相加。在決定點(diǎn)110處，判斷掃描是否完成。如果掃描未完成，則在框112處，發(fā)送和接收系統(tǒng)聚焦到目標(biāo)上的下一個(gè)點(diǎn)上。一旦發(fā)送和接收系統(tǒng)聚焦到下一個(gè)點(diǎn)上，過程就返回到框106，在該處通過該組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化。重復(fù)框106、108和112的操作直到完成掃描，此時(shí)結(jié)束掃描(114)。
圖4是用于將目標(biāo)成像的方法的處理流程圖。在框120處，電磁輻射的相干波束施加到目標(biāo)上的某點(diǎn)。在框122處，通過一組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化。在框124處，在相干波束已經(jīng)施加到目標(biāo)之后接收相干波束的該組正交橫向空間模式。在框126處，將從接收相干波束的該組正交空間模式得到的信號相加。
如上所述，正交橫向空間模式的特別合適的選擇是一組厄密-高斯模式。在量子力學(xué)中，厄密-高斯函數(shù)作為諧振子問題的本征函數(shù)出現(xiàn)；在光纖光學(xué)中，其作為具有平方率分布的光纖的本征模式出現(xiàn)。本征函數(shù)和本征模式是數(shù)學(xué)上等價(jià)的問題。這些函數(shù)的一些極引人注意的屬性是(1)定域性、(2)正交歸一性、(3)可分離性以及(4)它們是其自身的傅立葉變換。屬性(1)和(4)意味著可以使用實(shí)用光學(xué)器件聚焦波束，且事實(shí)上屬性(4)給出了方法。屬性(2)意味著模式之間顯著的反相關(guān)性。屬性(3)表明函數(shù)滿足分為兩個(gè)一維微分方程的一個(gè)二維微分方程。事實(shí)上，二維厄密-高斯就是一維厄密-高斯的乘積。這不是必需的但卻是常見且有用的屬性。
完全抑制散斑所需的正交橫向空間模式的數(shù)量與每照明區(qū)域的表面特征數(shù)量相當(dāng)。對于全息技術(shù)，基(basis)必須很龐大。對于已掃描的緊密聚焦的微波束，模式的數(shù)量可以在1-10量級。也就是說，在緊密聚焦的情況中散斑實(shí)際上是局部問題，而不像其在典型激光照明中是高度非局部的問題以及在全息技術(shù)中是全局問題。圖6所示一維(曲線)的離散示例有助于解釋實(shí)際的二維(表面)連續(xù)情況中的行為。設(shè)想跨越目標(biāo)的三個(gè)特征的一維照明點(diǎn)，這等價(jià)于三個(gè)具有復(fù)振幅a、b、c的發(fā)射極(emitter)，其在圖6的實(shí)-虛平面中用向量表示。理想的是與其相位無關(guān)地，估計(jì)這些發(fā)射極的非相干和|a|^2+|b|^2+|c|^2。三個(gè)小波函數(shù)可定義為W0=(1,1,1)/3,W1=(-1,0,1)/2,W2=(1,-2,1)/6]]>小波對曲線采樣并因此得到點(diǎn)積Vi＝Wi·(a，b，c)。通過計(jì)算|V1|^2+|V2|^2+|V3|^2＝|a|^2+|b|^2+|c|^2，精確地得到非相干和。注意如圖4所示，如果只使用W0(類似于常用的無分集單信道)，則將得到零(例如，散斑圖樣中的完全暗斑)。
在傅立葉分析中上述結(jié)果被稱作巴塞伐爾定理。或者，這就是量子力學(xué)或散射理論中的幺正特性。其源自基不僅正交而且完備的事實(shí)。該定理可推廣到任意維數(shù)。其也可推廣到連續(xù)的情況，但此處嚴(yán)格完備性需要無窮數(shù)量的基函數(shù)。然而，目標(biāo)不是發(fā)射極的非相干和(現(xiàn)在是積分)的精確度量而只是其估算，僅僅無窮擴(kuò)展中開始的最低階幾項(xiàng)即可滿足。
正交橫向模式分集未帶來任何額外成本。由于每個(gè)厄密-高斯直到不相關(guān)全局相位都是其自身的傅立葉變換，所以與用于最低階模式相同的光學(xué)裝置通過空間相位(和振幅)調(diào)制即可有效。這可以通過機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，但以相控陣列或反射陣列通過電方式實(shí)現(xiàn)甚至更容易?？臻g分辨率僅有輕微降低，因?yàn)檫@是由發(fā)送和接收波束點(diǎn)的積確定的。如果使用厄密-高斯，則這些波束中的一個(gè)(比如，發(fā)送)是最低階00模式而另一個(gè)(接收)通過有限的一組模式比如{00，10，01}或也許是{00，10，01，20，11，02}被序列化。如果模式mm承載能量的大部分，則x和y方向上的分辨率損失Px和Py如下給出Px=4m-1/2m-1---Py=4n-1/2n-1]]>在需要全部無窮的該組厄密-高斯作為分集基的限制中，徑向分辨率只比僅使用00接收模式的情況差 (分辨面積為兩倍大)。對正交橫向模式分集僅有的其他損失是對于相同的SNR，掃描時(shí)間與分集因子成正比。
參考圖1和圖2的功能框圖描述的功能性可以與所示不同地劃分。例如，系統(tǒng)控制器和加法單元可以集成在同一基于微處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。此外，雖然參考圖1和圖2描述了特定布置，但具體元件的其他布置也是可以的。
雖然相干成像系統(tǒng)是按照微波和毫米波譜應(yīng)用來描述的，但是相干成像系統(tǒng)可以用于電磁輻射的其他頻帶。
雖然已經(jīng)描述和說明了根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于如所描述和說明部分的具體形式和布置。本發(fā)明僅由權(quán)利要求所限。
權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)，包括發(fā)送系統(tǒng)，其被構(gòu)造為形成電磁輻射的相干波束并將所述相干波束聚焦到目標(biāo)的點(diǎn)上；接收系統(tǒng)，其被構(gòu)造為接收反射離開所述目標(biāo)的所述相干波束的一部分；所述發(fā)送系統(tǒng)和所述接收系統(tǒng)中的一個(gè)包括波束控制器，所述波束控制器被構(gòu)造為通過一組正交橫向空間模式使聚焦到所述目標(biāo)的點(diǎn)上的所述相干波束或者反射離開所述目標(biāo)的所述相干波束的所述部分序列化；和加法邏輯，其與所述接收系統(tǒng)進(jìn)行信號通訊并被構(gòu)造為將響應(yīng)于所述相干波束的所述一組正交橫向空間模式而產(chǎn)生的信號相加。
2.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中所述發(fā)送系統(tǒng)包括發(fā)送波束控制器，所述發(fā)送波束控制器被構(gòu)造為通過所述一組正交橫向空間模式使所述相干波束序列化。
3.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中所述接收系統(tǒng)包括接收波束控制器，所述接收波束控制器被構(gòu)造為通過所述一組正交橫向空間模式使所述相干波束的一部分序列化。
4.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中所述發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)分別包括發(fā)送波束控制器和接收波束控制器。
5.如權(quán)利要求4所述的成像系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器被構(gòu)造為同時(shí)將所述發(fā)送波束控制器和接收波束控制器聚焦到所述目標(biāo)上的相同點(diǎn)上。
6.如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器還被構(gòu)造為通過順序地將所述聚焦點(diǎn)移動到所述目標(biāo)上的不同點(diǎn)來掃描所述目標(biāo)的區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器還被構(gòu)造為每次移動所述聚焦點(diǎn)時(shí)復(fù)位所述加法邏輯。
8.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中所述一組正交橫向空間模式對應(yīng)于厄密-高斯模式。
9.一種將目標(biāo)成像的方法，所述方法包括將電磁輻射的相干波束施加到目標(biāo)上的點(diǎn)；通過一組正交橫向空間模式使所述相干波束的至少一部分序列化；在所述相干波束已施加到所述目標(biāo)后接收所述相干波束的所述一組正交橫向空間模式；以及將接收所述相干波束的所述組正交空間模式得到的信號相加。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括將所述相干波束施加到所述目標(biāo)上的下一個(gè)點(diǎn)，并與將所述相干波束施加到所述下一個(gè)點(diǎn)相對應(yīng)地使相加復(fù)位。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述相干波束施加到所述目標(biāo)之前，通過所述一組正交橫向空間模式將所述相干波束序列化。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述相干波束施加到所述目標(biāo)之后，通過所述一組正交橫向空間模式將所述相干波束序列化。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述一組正交橫向空間模式對應(yīng)于厄密一高斯模式。
14.一種成像系統(tǒng)，包括發(fā)送系統(tǒng)，其包括相干發(fā)送器和發(fā)送波束控制器，所述相干發(fā)送器被構(gòu)造為形成導(dǎo)向所述發(fā)送波束控制器的電磁輻射的相干波束，所述發(fā)送波束控制器被構(gòu)造為將所述相干波束聚焦到目標(biāo)上的點(diǎn)上；接收系統(tǒng)，其包括相干接收器和接收波束控制器，所述接收波束控制器被構(gòu)造為將反射離開所述目標(biāo)的所述相干波束導(dǎo)向所述相干接收器，所述相干接收器被構(gòu)造為接收來自所述接收波束控制器的所述相干波束；所述發(fā)送波束控制器和接收波束控制器中的一個(gè)被附加構(gòu)造成通過一組正交橫向空間模式使聚焦到所述目標(biāo)的點(diǎn)上的所述相干波束或者反射離開所述目標(biāo)的所述相干波束的一部分序列化；和加法邏輯，其與所述接收系統(tǒng)進(jìn)行信號通信并被構(gòu)造為將來自所述相干接收器的信號相加。
15.如權(quán)利要求14所述的成像系統(tǒng)，其中所述發(fā)送波束控制器和接收波束控制器是相控陣列或反射陣列。
16.如權(quán)利要求14所述的成像系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器被構(gòu)造為同時(shí)將所述發(fā)送波束控制器和接收波束控制器聚焦到所述目標(biāo)上的相同點(diǎn)上。
17.如權(quán)利要求16所述的成像系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器還被構(gòu)造為通過順序地將所述聚焦點(diǎn)移動到所述目標(biāo)上的不同點(diǎn)來掃描所述目標(biāo)的區(qū)域。
18.如權(quán)利要求17所述的成像系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制器還被構(gòu)造為每次移動所述聚焦點(diǎn)時(shí)復(fù)位所述加法邏輯。
19.如權(quán)利要求14所述的成像系統(tǒng)，其中所述一組正交橫向空間模式對應(yīng)于厄密一高斯模式。
20.如權(quán)利要求14所述的成像系統(tǒng)，其中在通過所述一組正交橫向空間模式使所述相干波束序列化后復(fù)位所述加法邏輯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于用電磁輻射的相干波束將目標(biāo)成像的技術(shù)，包括通過一組正交橫向空間模式使相干波束的至少一部分序列化以及將從該組正交橫向空間模式得到的輸出信號相加。為產(chǎn)生目標(biāo)的圖像，相干波束應(yīng)用到目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)并在每個(gè)點(diǎn)處通過同一組正交橫向空間模式被序列化。從序列化產(chǎn)生的輸出信號被逐點(diǎn)相加。
文檔編號G03H1/32GK1770007SQ20051010824
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者格雷戈里·史蒂文·李, 羅伯特·C·泰伯, 伊扎克·巴哈拉夫 申請人:安捷倫科技有限公司