Угловое разрешение изображений, полученных с использованием фотонов, имеющих неклассические состояния
Способ формирования сигнала, используемого при генерации изображений, включает получение сенсорной системой фотонных лучей, исходящих от сцены; при этом первая апертура получает первый фотонный луч из указанных фотонных лучей, а вторая апертура получает второй фотонный луч из указанных фотонных лучей, причем первая апертура физически отстоит от второй апертуры, интерференцию каждого из первого и второго фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей, причем каждый фотонный луч источника имеет неклассическое состояние, в котором флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника уменьшены до выбранных допусков, а способ дополнительно включает формирование на основе указанных интерференционных лучей выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения указанной сцены. Технический результат - улучшение углового разрешения, расширение максимальной базы за счёт устранения ограничения количества запутанных фотонов, уменьшение флуктуаций количества запутанных фотонов для создания изображения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к генерации изображений, а в частности - к генерации изображений с использованием синтетических апертур. Еще более конкретно настоящее изобретение относится к способу и устройству для увеличения базы синтетической апертуры для улучшения углового разрешения изображения с использованием фотонов, имеющих неклассическое состояние.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Апертурный синтез, одна из форм интерферометрии, может включать смешивание света, получаемого через набор апертур, для создания изображений, имеющих такое же угловое разрешение, как апертура, имеющая размер всего набора апертур. Термин «угловое разрешение» изображения использован здесь в значении минимальное угловое расстояние между объектами на изображении по отношению к апертуре, на котором эти объекты могут быть различены. Угловое разрешение изображения может быть выражено в радианах, градусах, угловых минутах, угловых секундах или других угловых единицах.
Угловое разрешение изображения, сгенерированного с использованием синтетической апертуры, может определяться базой синтетической апертуры. Термин «база» синтетической апертуры использован здесь в значении максимальное физическое расстояние между апертурами, которые образуют синтетическую апертуру, вдоль линии, нормальной к направлению объекта по отношению к синтетической апертуре. Увеличение базы может улучшить угловое разрешение.
При использовании некоторых известных синтетических апертур фотоны, получаемые, например, через пару апертур синтетической апертуры, могут быть переданы в одно и то же место и могут физически интерферировать друг с другом. Максимальная база синтетических апертур этих типов может быть ограничена возможной потерей фотонов и/или информации о фазе вдоль передающих линий, используемых для передачи фотонов. Эти передающие линии могут быть помимо прочего оптическими волокнами, вакуумными трубками и/или передающими линиями других типов.
При использовании передающих линий этих типов так как расстояние, на которые необходимо передавать фотоны, возрастает, также возрастает вероятность потерь фотонов и/или информации о фазе. Следовательно, ограничения на базы, которые могут быть достигнуты, могут ограничивать угловое разрешение, которое может быть достигнуто. Например, некоторые известные системы, содержащие синтетические апертуры, могут быть неспособны создавать изображения с угловым разрешением менее примерно одного нанорадиана.
В некоторых случаях база синтетической диафрагмы может быть увеличена с использованием квантовой телепортации. В частности, квантовая телепортация может быть использована для передачи состояния первых фотонов, получаемых через первую апертуру, вторым фотонам, получаемых через вторую апертуру, без физической передачи первых фотонов ко вторым фотонам. Квантовая телепортация может быть осуществлена с использованием запутанных фотонов от локального источника.
Квантовая телепортация может обеспечивать достижение более длинных баз по сравнению с физической интерференцией фотонов, получаемых через апертуры, друг с другом. Однако максимальная база, которая может быть достигнута, может быть ограничена ограниченным количеством запутанных фотонов, которые может испускать локальный источник за данный временной интервал.
Кроме того, флуктуации количества запутанных фотонов, которые могут испускаться в данный момент времени, могут потребовать больше, чем желательно, результатов измерений для создания изображения. Более того, эти флуктуации могут больше, чем желательно, увеличить минимальную яркость объекта, который можно отобразить. Следовательно, требуется создание способа и устройства, учитывающих по меньшей мере некоторые из обсужденных проблем, а также другие проблемы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из иллюстративных вариантов реализации предложен способ, в соответствии с которым фотонные лучи, исходящие от сцены, получают в сенсорной системе. Каждый из фотонных лучей интерферирует с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей. Каждый фотонный луч источника имеет неклассическое состояние. Флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника уменьшены до выбранных допусков. На основе интерференционных лучей формируют выходной сигнал, приспособленный для использования при генерации изображения сцены.
Еще в одном иллюстративном варианте реализации предложено устройство, содержащее источник фотонов и сенсорную систему. Источник фотонов выполнен с возможностью испускания фотонов источника, имеющих неклассическое состояние и приспособленных для распределения в виде фотонных лучей источника, флуктуации количества фотонов в каждом из которых уменьшены до выбранных допусков. Сенсорная система выполнена с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены, с возможностью обеспечения интерференции каждого из фотонных лучей с соответствующим одним из указанных фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей и с возможностью формирования на основе интерференционных лучей выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены.
Еще в одном иллюстративном варианте реализации предложена система, содержащая синтетическую апертуру, интерференционную систему и приемную систему. Синтетическая апертура выполнена с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены. Интерференционная система выполнена с возможностью обеспечения интерференции каждого из фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника, имеющих неклассическое состояние, с образованием интерференционных лучей. Флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника уменьшено до выбранных допусков. Приемная система выполнена с возможностью приема интерференционных лучей, в ответ на прием которых обеспечено формирование выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ, включающий получение фотонных лучей, исходящих от сцены, сенсорной системой; обеспечение интерференции каждого из указанных фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей. Каждый фотонный луч источника имеет неклассическое состояние, в котором флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника уменьшены до выбранных допусков. Способ далее включает формирование на основе интерференционных лучей выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены. Способ может также включать получение фотонных лучей через апертуры сенсорной системы, которые образуют синтетическую апертуру сенсорной системы. Способ может также включать испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов, причем фотоны источника распределены в виде фотонных лучей источника. Испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов может включать испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов, такое что неклассическое состояние представляет собой сжатое состояние. Испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов может включать испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов, такое что источник фотонов выполнен с возможностью уменьшения флуктуации количества фотонов в указанном каждом фотонном луче источника, так что статистические вариации количества фотонов уменьшены до выбранных допусков. Формирование выходного сигнала с использованием интерференционных лучей может включать прием интерференционных лучей; выработку электрических сигналов в ответ на прием интерференционных лучей; и формирование выходного сигнала с использованием указанных электрических сигналов, причем выходной сигнал содержит информацию об относительной фазе указанных апертур. Способ может дополнительно включать уменьшение флуктуации относительной фазы между одним из указанных фотонных лучей и одним из указанных фотонных лучей источника, соответствующим указанному одному из фотонных лучей, в ответ на уменьшение флуктуации количества фотонов в указанном каждом фотонном луче источника. Способ может дополнительно включать генерацию изображения с использованием выходного сигнала. Генерация изображения с использованием выходного сигнала может включать считывание выходного сигнала с получением результатов измерений; определение распределения интенсивности с использованием указанных результатов измерений и алгоритма формирования изображения, основанного на теореме Ван-Циттерта-Цернике; и генерацию изображения с использованием указанного распределения интенсивности, причем это изображение имеет улучшенное угловое разрешение с углом разрешения менее примерно одного нанорадиана.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложено устройство, содержащее источник фотонов, выполненный с возможностью испускания фотонов источника, имеющих неклассическое состояние и приспособленных для распределения в виде фотонных лучей источника, флуктуации количества фотонов в каждом из которых уменьшены до выбранных допусков; и сенсорную систему, выполненную с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены, с возможностью обеспечения интерференции каждого из фотонных лучей с соответствующим одним из указанных фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей и с возможностью формирования на основе интерференционных лучей выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены. Устройство может дополнительно содержать генератор изображения, выполненный с возможностью получения выходного сигнала и с возможностью генерации изображения сцены с использованием этого выходного сигнала, причем изображение имеет улучшенное угловое разрешение. Это улучшенное угловое разрешение может представлять собой угол менее примерно одного нанорадиана. Предпочтительно источник фотонов является когерентным источником, а неклассическое состояние является сжатым состоянием. Сенсорная система может содержать синтетическую апертуру, содержащую апертуры, которые выполнены с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены, и которые образуют указанную синтетическую апертуру, база которой лежит в выбранном диапазоне. Сенсорная система может содержать интерференционную систему, выполненную с возможностью обеспечения интерференции каждого из фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей. Сенсорная система может содержать приемную систему, выполненную с возможностью формирования электрических сигналов в ответ на прием интерференционных лучей, причем формирование указанного выходного сигнала обеспечено с использованием этих электрических сигналов.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения предложена система, содержащая синтетическую апертуру, выполненную с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены; и интерференционную систему, выполненную с возможностью обеспечения интерференции каждого из фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника, имеющих неклассическое состояние, с образованием интерференционных лучей. При этом обеспечено уменьшение флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника до выбранных допусков. Система также содержит приемную систему, выполненную с возможностью приема интерференционных лучей, в ответ на прием которых обеспечено формирование выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены. Система дополнительно содержит источник фотонов, выполненный с возможностью испускания фотонов источника, имеющих неклассическое состояние и приспособленных для распределения в виде указанных фотонных лучей источника, причем относительная фаза между фотонными лучами источника известна. Синтетическая апертура, интерференционная система и приемная система могут являться частью сенсорной системы, выполненной с возможностью формирования выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены, которое имеет требуемое угловое разрешение. Система может дополнительно содержать генератор изображения, выполненный с возможностью получения выходного сигнала и с возможностью генерации изображения сцены с использованием этого выходного сигнала.
Указанные признаки и функции могут быть реализованы независимо в различных вариантах реализации настоящего изобретения или могут быть объединены в других вариантах реализации, дальнейшие детали которых будут понятны из нижеследующих описания и чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новые признаки, которые полагаются отличительными признаками иллюстративных вариантов реализации, изложены в приложенной формуле. Однако эти иллюстративные варианты реализации, а также предпочтительные способы их использования, другие задачи, решаемые ими, и другие их признаки будут лучше поняты при обращении к нижеследующему подробному описанию иллюстративного варианта реализации настоящего изобретения совместно с сопроводительными чертежами, на которых
фиг.1 иллюстрирует среду для формирования изображения в форме функциональной схемы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации;
фиг.2 иллюстрирует одну из конфигураций сенсорной системы в форме функциональной схемы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации;
фиг.3 схематически иллюстрирует сенсорную систему в соответствии с иллюстративным вариантом реализации;
фиг.4 иллюстрирует интерференцию, осуществляемую с использованием нескольких светоделителей на апертуру в соответствии с иллюстративным вариантом реализации;
фиг.5 иллюстрирует процесс генерации изображения с улучшенным угловым разрешением в форме блок-схемы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации;
фиг.6 иллюстрирует процесс формирования выходного сигнала, содержащего информацию об относительной фазе света, получаемого через синтетическую апертуру, в форме блок-схемы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации; и
фиг.7 иллюстрирует обрабатывающую систему для обработки данных в форме функциональной схемы в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иллюстративные варианты реализации учитывают различные аспекты. Например, иллюстративные варианты реализации учитывают, что может требоваться синтетическая апертура с базой, достаточно большой для создания изображения с требуемым угловым разрешением. Требуемое угловое разрешение может быть, например, помимо прочего угловым расстоянием по отношению к синтетической апертуре, которое менее примерно одного нанорадиана.
Далее, иллюстративные варианты реализации учитывают, что неклассические состояния света могут обеспечивать уменьшение флуктуации количества фотонов света до выбранных допусков. Количество фотонов может быть количеством фотонов, проходящих через конкретную двумерную область в данный момент времени, или средним количеством фотонов, проходящих через эту конкретную двумерную область за данный временной интервал. Иллюстративные варианты реализации учитывают, что неклассическим состоянием света, например сжатым светом, можно управлять с уменьшением флуктуации количества фотонов сжатого света до выбранных допусков.
Иллюстративные варианты реализации учитывают, что уменьшение флуктуации количества фотонов света может обеспечить достижение больших баз синтетических апертур. Таким образом может быть улучшено угловое разрешение изображений, генерируемых с использованием этих синтетических апертур.
Таким образом, иллюстративные варианты реализации предлагают сенсорную систему и генератор изображения, который может быть использован для генерации изображений с улучшенным угловым разрешением. Иллюстративные варианты реализации предлагают способ, устройство и систему для генерации изображения с улучшенным угловым разрешением.
В одном из вариантов реализации фотонные лучи, исходящие от сцены, принимают в сенсорной системе. Каждый из указанных лучей интерферирует с соответствующим одним из фотонных лучей от источника с образованием интерференционных лучей. Каждый фотонный луч от источника имеет неклассическое состояние. Флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче от источника уменьшены до выбранных допусков. Выходной сигнал приспособлен для использования при генерации изображения сцены. Изображение может иметь улучшенное угловое разрешение. Например, помимо прочего угловым разрешением изображения может быть угол менее примерно одного нанорадиана.
На чертежах и в частности на фиг.1 в форме функциональной схемы проиллюстрирована среда для формирования изображения в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. На фиг.1 среда 100 для формирования изображения содержит систему 101 для формирования изображения. Система 101 может быть использована для генерации изображений сцены 106. Как показано, система 101 может содержать сенсорную систему 102, генератор 110 изображения и источник 118 фотонов.
Сенсорная система 102 может быть выполнена с возможностью измерения фотонов, исходящих от сцены 106. Генератор 110 изображения может быть выполнен с возможностью генерации изображения 112 сцены 106 с использованием результатов измерений фотонов 104, полученных сенсорной системой 102.
Например, генератор 110 изображения может быть выполнен с возможностью генерации изображения 112 объекта 114 сцены 106. В одном из иллюстративных примеров сцена 106 расположена в области 108, соответствующей дальнему полю по отношению к сенсорной системе 102. В этом иллюстративном примере объект 114 может быть назван удаленным объектом. Фотоны 104, получаемые сенсорной системой 102, могут, например, исходить от объекта 114.
Как показано, сенсорная система 102 может содержать синтетическую апертуру 115, интерференционную систему 120 и приемную систему 122. В некоторых случаях источник 118 фотонов системы 101 можно считать частью сенсорной системы 102. Источник 118 фотонов также может быть назван локальным источником фотонов.
Синтетическая апертура 115 сенсорной системы 102 может быть образована апертурами 116, выполненными с возможностью приема фотонов 104 от сцены 106. Термин «апертура», такая как одна из апертур 116, образующих синтетическую апертуру 115, использован здесь в значении отверстие или пространство, через которое может проходить свет.
В этих иллюстративных примерах каждая апертура 116 сенсорной системы 102 физически отстоит от других апертур. Апертуры 116 могут быть расположены в виде любого узора. Например, апертуры 116 могут быть расположены в виде решетки.
В одном иллюстративном примере каждая апертура 116 может принадлежать отдельной оптической системе. Эти оптические системы могут быть помимо прочего оптическими телескопами, оптическими приемными системами и/или оптическими системами других типов. В других иллюстративных примерах две или более апертуры 116 могут принадлежать одной оптической системе.
Максимальное физическое расстояние между апертурами 116 представляет собой базу 124 апертур 116. База 124 может определять расстояние между областью, соответствующей ближнему полю по отношению к сенсорной системе 102, и областью 108, соответствующей дальнему полю по отношению к сенсорной системе 102. Например, область 108, соответствующая дальнему полю, может быть более примерно удвоенного квадрата базы 124, деленного на длину волны фотонов 104 от сцены 106. Область, соответствующая ближнему полю, может быть менее примерно удвоенного квадрата базы 124, деленного на длину волны фотонов 104 от сцены 106.
Далее, база 124 апертур 116 определяет угловое разрешение 126 изображения 112, создаваемого генератором 110 изображения. Угловое разрешение 126 может быть минимальным угловым расстоянием между различимыми объектами изображения 112 по отношению к синтетической апертуре 115. Угловое разрешение 126 может быть выражено помимо прочего в радианах, угловых секундах или в угловых единицах другого типа. Чем меньше угол углового разрешения 126, тем лучше угловое разрешение 126.
Соотношение между угловым разрешением 126 изображения 112 и базой может быть представлено в виде:
R=λ/B,
где R - угол углового разрешения 126, выраженный в радианах, λ - длина волны фотонов 104, а B - база 124 апертур 116. Длина волны λ и база 124, В, могут быть выражены в одних единицах.
Увеличение базы 124 апертур 116 уменьшает угол углового разрешения 126, таким образом улучшая угловое разрешение 126. В этих иллюстративных примерах сенсорная система 102 выполнена с возможностью увеличения базы 124 апертур 116, так что угловое разрешение 126 изображения 112 может быть улучшено.
Как показано, фотоны 104, исходящие от сцены 106, могут быть получены через апертуры 116 в виде фотонных лучей 127. Каждый фотонный луч 127 может содержать по меньшей мере один фотон, исходящий, например, помимо прочего от объекта 114 сцены 116. В частности, каждый фотонный луч 127 может проходить через соответствующую одну из апертур 116.
Количество фотонов в каждом фотонном луче 127 может флуктуировать больше, чем желательно. Термин «количество фотонов» фотонного луча может быть использован здесь в значении количество фотонов в этом луче, которые проходят через конкретную двумерную область в данный момент времени. В некоторых случаях количество фотонов в фотонном луче может обозначать среднее количество фотонов в луче, которое проходит через эту двумерную область за данный временной интервал. В этих случаях количество фотонов можно назвать средним количеством фотонов.
Флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче 127 могут быть статистически описаны как вариации количества фотонов. Когда вариации количества фотонов выходят за пределы выбранных допусков, количество измерений, которые необходимо выполнить сенсорной системе 102 для формирования изображения 112 сцены 106 может быть больше, чем желательно. Кроме того, когда эти вариации выходят за пределы выбранных допусков, количество фотонов от объекта 114, которое требуется для воссоздания изображения 112 объекта 114, может быть увеличено. Следовательно, тусклость объекта 114 может ограничивать способность воссоздания изображения 112 объекта 114.
Однако интерференция фотонных лучей 127, получаемых через апертуры 118, с другими фотонными лучами с увеличенным количеством фотонов и уменьшенными флуктуациями количества фотонов может улучшать общие статистические характеристики фотонных лучей 127. В этих иллюстративных примерах источник 118 фотонов сенсорной системы 102 выполнен с возможностью испускания фотонов 128 источника, которые могут интерферировать с фотонами 104 фотонного луча 127.
В одном из иллюстративных примеров источник 118 фотонов может быть расположен в центре синтетической апертуры 115. Разумеется, в других иллюстративных примерах источник 118 фотонов может быть расположен на краю синтетической апертуры 115. В некоторых случаях источник 118 фотонов может быть выполнен отдельным от сенсорной системы 102, но может быть расположен в центре сенсорной системы 102.
Источник 118 фотонов испускает фотоны 128 источника, имеющие неклассическое состояние. Когда длина волны фотонов 128 источника лежит в видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом диапазоне или другом световом диапазоне, фотоны 128 источника могут принимать форму неклассического света. Термин фотоны, имеющие «неклассическое состояние», может быть использован здесь в значении фотоны, характеризующиеся квантовым шумом. Далее, неклассическое состояние фотонов может быть описано как любое состояние, в котором матрица плотности фотонов не соответствует функции плотности вероятности. Неклассическое состояние может быть, например, помимо прочего сжатым состоянием или неклассическим состоянием другого типа.
Количество фотонов 128 источника, испускаемых источником 118 фотонов, может быть существенным, чтобы его можно было считать высокоярким. Иными словами, количество 131 фотонов в каждом фотонном луче 130 источника, образованном из фотонов 128 источника, может быть больше выбранного порогового значения. В одном из иллюстративных примеров количество 131 фотонов может быть более примерно 1000. В некоторых случаях количество 131 фотонов может быть более примерно 10000.
Фотоны 128 источника, испускаемые источником 118 фотонов, могут быть распределены в виде фотонных лучей 130 источника. Это распределение может быть выполнено различными способами. В иллюстративном примере источник 118 фотонов может быть устройством, содержащим лазерные головки, каждая из которых выполнена с возможностью испускания отдельного фотонного луча источника. Еще в одном иллюстративном примере фотоны 128 источника, испускаемые источником 118 фотонов, могут быть разделены на фотонные лучи 130 источника по меньшей мере одним светоделителем.
В этих иллюстративных примерах фотонные лучи 130 источника могут быть сформированы таким образом, что относительная фаза между ними известна. В одном из иллюстративных примеров относительная фаза между фотонными лучами 130 источника может быть по существу ноль.
Например, в некоторых случаях источник 118 фотонов может быть когерентным источником. Когерентный источник может быть устройством, который испускает фотоны с одной частотой, длиной волны и фазой. Иными словами, фотонные лучи, испускаемые когерентным источником, могут быть синфазными. Если источник 118 фотонов является когерентным, относительная фаза между фотонными лучами 130 источника может быть по существу ноль.
Кроме того, источник 118 фотонов может быть выполнен с возможностью уменьшения флуктуации количества 131 фотонов в фотонных лучах 131 источника до выбранных допусков. Например, если источник 118 фотонов испускает фотоны 128 источника, имеющие сжатое состояние, это сжатое состояние может обеспечивать управление статистическими характеристиками, относящимися к количеству 131 фотонов в фотонных лучах 130 источника, сформированных источником 128 фотонов, в пределах выбранных диапазонов. Например, источник 118 фотонов может быть выполнен таким образом, что временные статистические вариации количества 131 фотонов в каждом фотонном луче 130 источника, сформированном источником 128 фотонов, уменьшены до выбранных допусков.
Каждый фотонный луч 127, получаемый через синтетическую апертуру 115, может интерферировать с соответствующим фотонным лучом 130 источника с образованием интерференционных лучей 133. Интерференция фотонных лучей 127 с соответствующими фотонными лучами 130 источника может быть осуществлена с использованием интерференционной системы 120 сенсорной системы 102. Интерференционная система 120 может содержать оптические устройства 132. В одном из иллюстративных примеров каждый фотонный луч 127 может интерферировать с соответствующим одним из фотонных лучей 130 источника в одном из оптических устройств 132. Оптические устройства 132 могут представлять собой, например, помимо прочего светоделители.
Интерференция фотонных лучей 130 источника, испускаемых источником 118 фотонов, с фотонными лучами 127, получаемыми через апертуры 116, может улучшить статистические вариации количества фотонов в каждом фотонном луче 127. Иными словами, фотонные лучи 130 источника можно использовать для усиления фотонных лучей 127, получаемых через апертуры 116.
Кроме того, интерференция фотонных лучей 127 с фотонными лучами 130 источника, флуктуации количества 131 фотонов в которых уменьшены, может уменьшить относительную фазу между фотонными лучами 127 и фотонными лучами 130 источника. В частности, относительная фаза между одним из фотонных лучей 127 и соответствующим одним из фотонных лучей 130 источника, интерферирующим с этим фотонным лучом, может быть уменьшена при уменьшении флуктуации количества 131 фотонов в соответствующем фотонном луче источника.
Таким образом, точность информации о фазе, определяемой с использованием сформированных интерференционных лучей 133, может быть увеличена. Кроме того, информация о фазе, определяемая с использованием интерференционных лучей 133, может иметь требуемый уровень точности, даже когда каждый фотонный луч 127 содержит только от одного до пяти фотонов.
Это повышение уровня точности, которое может быть достигнуто при определении информации о фазе на основе интерференционных лучей 133, может уменьшить количество измерений, которое должно быть выполнено сенсорной системой 102 для генерации изображения 112 с требуемым угловым разрешением 126. Далее, использование фотонных лучей 130 источника обеспечивает воссоздание изображений более тусклых объектов сцены 106.
Кроме того, использование фотонных лучей 130 источника для усиления фотонных лучей 127, получаемых через апертуры 116, обеспечивает увеличение базы 124 апертур 116 и, таким образом, улучшение углового разрешения 126 изображения 112. База 126 апертур 116 может быть увеличена, например, помимо прочего более чем до 0,1, 10, 100 км или другой достаточно большой длины.
В одном из иллюстративных примеров каждое оптическое устройство 132 интерференционной системы 120 может быть расположено вблизи соответствующей одной из апертур 116. Каждый фотонный луч 130 источника может быть передан к соответствующему одному из оптических устройств 132, так что фотонный луч источника может интерферировать с соответствующим фотонным лучом. Интенсивность фотонного луча источника может быть достаточно велика, так что любые потери фотонов при их передачи в фотонном луче источника к оптическим устройствам 132 может быть в пределах выбранных допусков.
Таким образом, не требуется перенос фотонных лучей 127, полученных через апертуры 116, на большие расстояния для достижения оптических устройств 132 интерференционной системы 120. Вместо этого на большие расстояния можно передавать фотонные лучи 130 источника.
Интерференционные лучи 133, образованные путем интерференции фотонных лучей 130 источника с фотонными лучами 127, получаемыми через апертуры 116, могут быть приняты приемной системой 122. Приемная система 122 может содержать приемники 134. Эти приемники 134 могут преобразовывать свет интерференционных пучков в электрические сигналы. В частности, электрические сигналы могут быть, например, токовыми сигналами, также называемыми фототоковыми сигналами. Эти токовые сигналы могут быть использованы для формирования выходного сигнала 136.
Выходной сигнал 136, сформированный приемной системой 122, может быть преобразованием распределения 138 интенсивности фотонов 104 от сцены 106. В частности, выходной сигнал 136 может быть преобразованием Фурье распределения 138 интенсивности фотонов 104 от сцены 106.
Далее, выходной сигнал 136 может содержать информацию 140 о фазе фотонных лучей 127, получаемых через апертуры 116. В одном из иллюстративных примеров информация 140 об относительной фазе определяет полные вариации фазы между фотонными лучами 127, получаемыми через апертуры 116.
Генератор 110 изображения выполнен с возможностью приема и обработки выходного сигнала 136 с формированием изображения 112 сцены 106. Например, генератор 110 изображения может считывать выходной сигнал 136 для определения результатов измерений фотонов 104, получаемых сенсорной системой 102. Генератор 110 изображения может использовать эти результаты измерений и алгоритм 144 формирования изображения для определения распределения 138 плотности фотонов 104 от сцены 106 для формирования изображения 112. Алгоритм 144 может быть основан, например, помимо прочего на теореме 146 Ван-Циттерта-Цернике.
Изображение 112, созданное генератором 110 изображения на основании выходного сигнала 136, полученного с приемной системы 122, может иметь угловое разрешение 126 в требуемом диапазоне. В одном из иллюстративных примеров угловое разрешение 126 изображения 112 может быть углом менее одного нанорадиана.
В этих иллюстративных примерах генератор 110 изображения может быть реализован с использованием аппаратных средств, программного обеспечения или их комбинации. В одном из иллюстративных примеров генератор 110 изображения может быть реализован в компьютерной системе 142.
Эта компьютерная система 142 может быть реализована с использованием по меньшей мере одного компьютера. Если в компьютерной системе 142 имеется более одного компьютера, они могут быть связаны друг с другом. Компьютер компьютерной системы 142 может быть реализован с использованием обрабатывающей системы для обработки данных, например помимо прочего с использованием обрабатывающей системы 700 для обработки данных, представленной на фиг.7.
В других иллюстративных примерах генератор 110 изображения может быть реализован с использованием процессора, интегрированной схемы, микрочипа или с использованием обрабатывающего программного обеспечения других типов. Как показано в этих примерах, генератор 110 изображения может быть выполнен отдельным от сенсорной системы 102. Однако в других иллюстративных примерах генератор 110 изображения может быть частью сенсорной системы 102.
На фиг.2 в форме функциональной схемы проиллюстрирована одна из конфигураций сенсорной системы 102, представленной на фиг.1, в соответствии с иллюстративным примером. В этом иллюстративном примере синтетическая апертура 115 сенсорной системы 102 содержит первую апертуру 202 и вторую апертуру 204, которые могут быть примерами одной из реализаций апертур 116, представленных на фиг.1
Первая апертура 202 и вторая апертура 204 выполнены с возможностью получения соответственно первого фотонного луча 206 и второго фотонного луча 208, которые могут быть примерами одной из реализаций фотонных лучей 127, образуемых фотонами 104, представленными на фиг.1.
Как показано, первый фотонный луч 206 приходит на первое оптическое устройство 210 интерференционной системы 120, а второй фотонный луч 208 приходит на второе оптическое устройство 212 интерференционной системы 120. Устройства 210 и 212 могут быть примерами одной из реализаций оптических устройств 132 интерференционной системы 120, представленной на фиг.1.
Далее, источник 118 фотонов может быть выполнен с возможностью испускания первого фотонного луча 214 источника и второго фотонного луча 216 источника, которые могут быть примерами одной из реализаций фотонных лучей 130 источника, представленных на фиг.1.
Как показано, первый фотонный луч 214 источника может интерферировать с первым фотонным лучом 206 на первом оптическом устройстве 210 с образованием интерференционного луча 218 и интерференционного луча 220. Второй фотонный луч 216 источника может интерферировать со вторым фотонным лучом 208 на втором оптическом устройстве с образованием третьего интерференционного луча 222 и четвертого интерференционного луча 224. Первый интерференционный луч 218, второй интерференционный луч 220, третий интерференционный луч 222 и четвертый интерференционный луч 224 могут быть примерами одной из реализаций интерференционных лучей 133, представленных на фиг.1.
Первый интерференционный луч 218 и второй интерференционный луч 220 могут быть приняты соответственно первым приемником 226 и вторым приемником 228 приемной системы 122. Далее, третий интерференционный луч 222 и четвертый интерференционный луч 224 могут быть приняты соответственно третьим приемником 230 и четвертым приемником 232 приемной системы 122. Первый приемник 226, второй приемник 228, третий приемник 230 и четвертый приемник 232 могут быть примерами одной из реализаций приемников 134 приемной системы 122, представленной на фиг.1.
Разность между выходными сигналами первого приемника 226 и второго приемника 228 может быть использована для формирования первого разностного сигнала 234. Разность между выходными сигналами третьего приемника 230 и четвертого приемника 232 может быть использована для формирования второго разностного сигнала 236.
Первый разностный сигнал 234 может включать первую информацию 238 о фазе первого фотонного луча 206, полученного через первую апертуру 202. Эта первая информация 238 о фазе может определять относительную фазу между первым фотонным лучом 206 и первым фотонным лучом 214 источника. Вторая информация 240 о фазе может определять относительную фазу между вторым фотонным лучом 208 и вторым фотонным лучом 216 источника.
Разность между первым разностным сигналом 234 и вторым разностным сигналом 236 затем может быть использована для формирования выходного сигнала 136, содержащего информацию 140 об относительной фазе, которая определяет относительную фазу между первым фотонным лучом 206 и вторым фотонным лучом 208.
Этот выходной сигнал 136 может быть направлен на генератор 110 изображения, представленный на фиг.1. Выходной сигнал 136 можно считывать во времени для получения результатов измерений фотонов 104, полученных от сцены 106, представленной на фиг.1. Эти результаты измерений могут затем быть использованы для формирования изображения 112 сцены 106 и в частности объекта 114 сцены 106, представленной на фиг.1.
Описания среды 100 для формирования изображения, представленной на фиг.1, и сенсорной системы, представленной на фиг.2, не следует считать физическими или архитектурными ограничениями на способ, которым может быть реализован иллюстративный вариант реализации. В дополнение к описанным компонентам или вместо них могут быть использованы другие компоненты. Некоторые компоненты могут быть необязательны. Кроме того, приведенные блоки представлены, чтобы проиллюстрировать некоторые функциональные компоненты. Один или более из указанных блоков могут быть объединены, разделены или объединены и разделены с получением различных блоков при их реализации в иллюстративном варианте реализации.
Например, в некоторых случаях синтетическая апертура 115 сенсорной системы 102 может быть образована более чем двумя апертурами. В одном из иллюстративных примеров синтетическая апертура 115 может быть образована 10, 20, 30 или другим количеством апертур.
Кроме того, в других иллюстративных примерах в сенсорной системе 102 также могут иметься другие оптические устройства и/или компоненты. Например, сенсорная система 102 может содержать по меньшей мере один фазовращатель, выполненный с возможностью регулировки фаз фотонных лучей 130 источника до их интерференции с фотонными лучами 127, полученными через апертуры 116.
На фиг.3 схематически проиллюстрирована сенсорная система в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Схематическое представление сенсорной системы 300, изображенной на фиг.3, может служить примером одного из способов, которым может быть реализована сенсорная система 102, представленная на фиг.1 и 2.
В этом иллюстративном примере сенсорная система 300 содержит синтетическую апертуру 302, когерентный источник 304, фазовращатель 306, интерференционную систему 308 и приемную систему 310. Синтетическая апертура 302 содержит первую апертуру 312 и вторую апертуру 314. Первый фотонный луч 316 проходит через первую апертуру 312, а второй фотонный луч 318 проходит через вторую апертуру 314. Эти два фотонных луча могут содержать фотоны, исходящие от удаленного объекта.
Первый фотонный луч интерферирует с первым фотонным лучом 320 источника, испускаемым когерентным источником 304, на первом светоделителе 324 интерференционной системы 308. Второй фотонный луч интерферирует со вторым фотонным лучом 322 источника, испускаемым когерентным источником 304, на втором светоделителе 326 интерференционной системы 308. Фазовращатель 306 регулирует фазы первого фотонного луча 320 источника и второго фотонного луча 322 источника перед их интерференцией соответственно с первым фотонным лучом 316 и вторым фотонным лучом 318.
В этом иллюстративном примере когерентный источник 304 выполнен с возможностью уменьшения статистических вариаций количества фотонов в первом фотонном луче 214 источника и во втором фотонном луче 216 источника. Кроме того, когерентный источник 304 может быть очень ярким. Иными словами, он может иметь интенсивность выше некоторого порогового значения.
Интенсивность когерентного источника 304 может быть основана на количестве фотонов, испускаемых в секунду. При возрастании количества фотонов, испускаемых в секунду, возрастает интенсивность когерентного источника. В этом иллюстративном примере выбранное пороговое значение интенсивности когерентного источника 304 может соответствовать более 1000 фотонов, испускаемых в секунду. В некоторых случаях выбранное пороговое значение интенсивности когерентного источника 304 может соответствовать более 10000 фотонов, испускаемых в секунду.
Далее, в этом иллюстративном примере фотоны, испускаемые когерентным источником 304, могут иметь неклассическое состояние. Например, фотоны могут иметь сжатое состояние. Использование неклассического состояния, например помимо прочего сжатого состояния, может обеспечить увеличение отношения сигнал-шум. В частности, использование неклассического состояния, например помимо прочего сжатого состояния, может обеспечить уменьшение квантового шума ниже стандартного квантового предела около 
Первый светоделитель 324 формирует первый интерференционный луч 328 и второй интерференционный луч 330. Первый приемник 332 и второй приемник 334 приемной системы 310 принимают соответственно первый интерференционный луч 328 и второй интерференционный луч 330. Второй светоделитель 326 формирует третий интерференционный луч 336 и четвертый интерференционный луч 338. Третий приемник 340 и четвертый приемник 342 приемной системы 310 принимают соответственно третий интерференционный луч 336 и четвертый интерференционный луч 338.
Вычисляют разность токового сигнала 344, выходящего с первого приемника 332, и токового сигнала 346, выходящего со второго приемника 334, с получением первого разностного сигнала. Вычисляют разность токового сигнала 350, выходящего с третьего приемника 340, и токового сигнала 352, выходящего с четвертого приемника, с получением второго разностного сигнала 354. Может быть вычислена разность первого разностного сигнала 348 и второго разностного сигнала 354 с получением выходного сигнала 356.
Первый разностный сигнал 348 может определять относительную фазу между первым фотонным лучом 316 и первым фотонным лучом 320 источника. Второй разностный сигнал 354 может определять относительную фазу между вторым фотонным лучом 318 и вторым фотонным лучом 322 источника. Таким образом, взятие разности между этими двумя разностными лучами устраняет вклад указанных двух фотонных лучей источника, так что выходной сигнал 356 определяет относительную фазу между первым фотонным лучом 316 и вторым фотонным лучом 318.
На фиг.4 проиллюстрирована интерференция, осуществляемая с использованием нескольких светоделителей на апертуру в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В этом иллюстративном примере для обеспечения интерференции фотонного луча 403, получаемого через апертуру, с фотонным лучом 405 источника использована группа светоделителей 402. Группа приемников 404 принимает результирующие интерференционные лучи.
Как показано, группа светоделителей 402 включает первый светоделитель 406, второй светоделитель 408, третий светоделитель 410 и четвертый светоделитель 412. Группа приемников 404 включает первый приемник 414, второй приемник 416, третий приемник 418 и четвертый приемник 420.
Первый светоделитель 406 делит фотонный луч 403 на первый выделенный фотонный луч 422 и второй выделенный фотонный луч 424. В этом иллюстративном примере вакуумное отверстие 421 указывает на то, что только фотонный луч 403 является входным лучом первого светоделителя 406.
Четвертый светоделитель 412 делит фотонный луч 405 источника на первый выделенный фотонный луч 426 источника и второй выделенный фотонный луч 428 источника. В этом иллюстративном примере вакуумное отверстие 425 указывает на то, что только фотонный луч 405 источника является входным лучом четвертого светоделителя 406. Фазой первого выделенного фотонного луча 426 источника управляют с использованием фазовращательной пластины 430, которая в этом иллюстративном примере может изменять фазу первого выделенного фотонного луча 426 источника примерно на четверть длины волны этого луча.
Первый выделенный фотонный луч 422 и первый выделенный фотонный луч 426 источника интерферируют на втором светоделителе 408 с образованием первого интерференционного луча 432 и второго интерференционного луча 434. Первый приемник 414 и второй приемник 416 принимают первый интерференционный луч 432 и второй интерференционный луч 434 соответственно.
Кроме того, второй выделенный фотонный луч 424 и второй выделенный фотонный луч 428 источника интерферируют на третьем светоделителе 410 с образованием третьего интерференционного луча 436 и четвертого интерференционного луча 438. Третий приемник 418 и четвертый приемник 420 принимают третий интерференционный луч 436 и четвертый интерференционный луч 438 соответственно.
Таким образом, интерференция фотонного луча 403 и фотонного луча 405 источника может быть осуществлена на двух различных светоделителях, а не на одном светоделителе. Конфигурация такого типа может помочь уменьшить неопределенность фазы. Разумеется, для обеспечения интерференции фотонного луча 403 и фотонного луча 405 источника может быть использовано любое количество светоделителей и/или других оптических устройств.
Приемную система 300, проиллюстрированную на фиг.3, а также группу светоделителей 402 и группу приемников 404, представленные на фиг.4, не следует рассматривать как физические или архитектурные ограничения на способ, которым может быть осуществлен иллюстративный вариант реализации. В дополнение к описанным компонентам или вместо них могут быть использованы другие компоненты. Некоторые компоненты могут быть необязательны.
Различные компоненты, представленные на фиг.3-4, могут быть иллюстративными примерами того, каким образом компоненты, показанные на фиг.1-2 в виде элементов функциональной схемы, могут быть реализованы как физические устройства. Кроме того, различные компоненты, представленные на фиг.3-4, можно сочетать и/или использовать с компонентами, представленными на фиг.1.
На фиг.5 в форме блок-схемы проиллюстрирован процесс генерации изображения с увеличенным угловым разрешением в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс, проиллюстрированный на фиг.5, может быть реализован с использованием, например, помимо прочего генератора НО изображения, представленного на фиг.1.
Процесс начинается с получения выходного сигнала, основанного на интерференции фотонных лучей, полученных через апертуры, с соответствующими фотонными лучами источника, имеющими неклассическое состояние (операция 500). Во время операции 500 получаемый выходной сигнал может быть выходным сигналом приемной системы сенсорной системы. Например, выходной сигнал может быть выходным сигналом сенсорной системы 102, представленной на фиг.1.
Фотонные лучи источника могут быть образованы фотонами источника, испускаемыми источником фотонов. Флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника могут быть уменьшены до выбранных допусков. Во время операции 500 флуктуации количества фотонов источника света могут быть уменьшены, так что статистические вариации количества фотонов находятся в пределах выбранных допусков.
Далее, генерируют изображение с использованием выходного сигнала и алгоритма формирования изображения, основанного на теореме Ван-Циттерта-Цернике (операция 502), после чего процесс завершают. Благодаря использованию фотонных лучей источника, имеющих неклассическое состояние, и при уменьшенных флуктуациях количества фотонов апертуры сенсорной системы, формирующей выходной сигнал, могут быть расположены таким образом, что база апертур является достаточно длинной, чтобы создаваемое изображение имело требуемое угловое разрешение. Угол углового разрешения изображения, генерируемого во время операции 502, может быть, например, помимо прочего менее примерно одного нанорадиана.
На фиг.6 в форме блок-схемы проиллюстрирован процесс формирования выходного сигнала, содержащего информацию об относительной фазе света, получаемого через синтетическую апертуру, в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс, проиллюстрированный на фиг.6, может быть реализован с использованием, например, помимо прочего сенсорной системы 102, представленной на фиг.1.
Процесс начинается с получения фотонных лучей через апертуры, образующие синтетическую апертуру (операция 600). Апертуры могут быть расположены в виде выбранного узора, например в виде решетки.
Далее, фотоны источника, имеющие неклассическое состояние и испускаемые источником фотонов, распределяют в виде фотонных лучей источника, флуктуация количества фотонов в каждом из которых снижены до выбранных допусков (операция 602). Во время операции 602 флуктуации количества фотонов в каждом из фотонных лучей источника могут быть уменьшены, так что статистические вариации количества фотонов уменьшены до выбранных допусков. Лучи источника фотонов могут содержать, например, помимо прочего фотоны источника, имеющие сжатое состояние.
Каждый фотонный луч, полученный через апертуры, затем может интерферировать с соответствующим фотонным лучом источника с образованием интерференционных лучей (операция 604). Операция 602 может быть выполнена с использованием, например, по меньшей мере одного светоделителя.
Далее, приемники могут принимать интерференционные лучи (операция 606). Фотоны этих интерференционных лучей могут быть преобразованы в электрические сигналы (операция 608), которые могут быть обработаны с формированием выходного сигнала, определяющего относительную фазу между различными апертурами, образующими синтетическую апертуру (операция 610), после чего процесс завершается. Выходной сигнал, сформированный во время операции 610, может быть, например, выходным сигналом, полученным во время операции 500, показанной на фиг.5.
Функциональные схемы и блок-схемы различных описанных вариантов реализации иллюстрируют архитектуру, функциональные характеристики и работу некоторых возможных реализаций устройства и способа в иллюстративных вариантах реализации. При этом любой блок функциональной схемы или блок-схемы может отражать модуль, секцию, функцию и/или часть операции или шага. Например, по меньшей мере один блок может быть реализован как программный код, аппаратные средства или комбинация программного кода и аппаратных средств. В случае реализации в виде аппаратных средств они могут быть интегральной схемой, изготовленной или выполненной с возможностью выполнения по меньшей мере одной операции, представленной на функциональных схемах или на блок-схемах.
В некоторых других реализациях иллюстративного варианта реализации функция или функции, представленные на чертежах, могут идти в порядке, отличном от показанного на чертежах. Например, в некоторых случаях два блока, показанных последовательно, могут быть выполнены по существу одновременно или блоки иногда могут быть выполнены в обратном порядке в зависимости от реализуемых функциональных характеристик. Кроме того, к блокам, проиллюстрированным на функциональной схеме или блок-схеме, могут быть добавлены другие блоки.
На фиг.7 в форме функциональной схемы проиллюстрирована обрабатывающая система для обработки данных в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Обрабатывающая система 700 для обработки данных может быть использована для реализации по меньшей мере одного компьютера компьютерной системы 142, представленной на фиг.1. Как показано, система 700 содержит среду 702 для обеспечения связи, обеспечивающую связь между процессорным блоком 704, запоминающими устройствами 706, блоком 708 обеспечения связи, блоком 710 ввода-вывода и дисплеем 712. В некоторых случаях среда 702 может быть реализована в виде системы, содержащей шину.
Процессорный блок 704 выполнен с возможностью выполнения инструкций для программного обеспечения с осуществлением различных операций. Процессор 704 может содержать различные процессоры, многопроцессорное ядро и/или процессор другого типа в зависимости от реализации. В некоторых случаях процессорный блок 704 может быть аппаратным блоком, таким как система, содержащая электронную схему, специализированная интегральная схема (ASIC), программируемое логическое устройство или аппаратный блок другого подходящего типа.
Инструкции для операционной системы, приложений и/или программ, запускаемых процессорным блоком 704, могут быть расположены в запоминающих устройствах 706, которые могут быть связаны с процессорным блоком 704 через среду 702. Термин «запоминающее устройство», также упоминаемый как «машиночитаемое запоминающее устройство», использован здесь в значении любой элемент аппаратных средств, выполненный с возможностью хранения информации на временной и/или постоянной основе. Такая информация может включать помимо прочего данные, программный код и/или другую информацию.
Память 714 и постоянное запоминающее устройство 716 являются примерами запоминающих устройств 706. Память 714, например, может представлять собой оперативное запоминающее устройство или энергозависимое или энергонезависимое запоминающее устройство различных типов. Постоянное запоминающее устройство может содержать любое количество компонентов или устройств. Например, постоянное запоминающее устройство 716 может содержать жесткий диск, флеш-память, перезаписываемый оптический диск, перезаписываемую магнитную ленту или их комбинацию. Носитель, используемый в постоянном запоминающем устройстве 716, может быть съемным или несъемным.
Блок 708 обеспечения связи обеспечивает связь системы 700 с другими обрабатывающими системами для обработки данных и/или другими устройствами. Блок 708 может обеспечивать связь с использованием физических и/или беспроводных линий связи.
Блок 710 ввода-вывода обеспечивает получение вводимой информации с других устройств и направление выводимой информации на другие устройства, которые соединены с системой 700. Например, блок 710 может обеспечивать получение вводимой пользователем информации через клавиатуру, мышь и/или устройство ввода другого типа. В другом примере блок 710 может обеспечивать направление выводимой информации на принтер, соединенный с системой 700.
Дисплей 712 выполнен с возможностью отображения информации для пользователя. Дисплей 712, например, помимо прочего может содержать монитор, сенсорный экран, лазерный дисплей, голографический дисплей, виртуальный дисплей и/или отображающее устройство другого типа.
В этом иллюстративном примере процессы различных иллюстративных вариантов реализации могут быть выполнены процессорным блоком 704 с использованием выполняемых компьютером инструкций. Эти инструкции могут называться программным кодом, применимым для компьютера программным кодом или машиночитаемым программным кодом и могут быть считаны и выполнены по меньшей мере одним процессором процессорного блока 704.
В этих примерах программный код 718 расположен в функциональной форме на машиночитаемом носителе 720, при необходимости являющемся съемным, и может быть загружен в систему 700 или передан в нее для выполнения процессорным блоком 704. Программный код 718 и машиночитаемый носитель 720 совместно образуют программный продукт 722. В этом иллюстративном примере машиночитаемый носитель может быть машиночитаемым запоминающим носителем 724 или машиночитаемым сигнальным носителем 726.
Машиночитаемый запоминающий носитель 724 представляет собой физическое или материальное запоминающее устройство, используемое для хранения программного кода 718, в отличие от среды, пропускающей или передающей программный код 718. Машиночитаемый запоминающий носитель 724 может быть, например, помимо прочего оптическим или магнитным диском или постоянным запоминающим устройством, соединенным с системой 700.
В другом случае программный код 718 может быть передан в систему 700 с использованием машиночитаемого сигнального носителя 726, который может представлять собой, например, пропускаемый сигнал с данными, содержащий программный код 718. Сигнал с данными может быть электромагнитным сигналом, оптическим сигналом и/или сигналом другого типа, который может быть передан через физические и/или беспроводные линии связи.
Систему 700, проиллюстрированную на фиг.7, не следует считать налагающей архитектурные ограничения на способ, которым могут быть реализованы иллюстративные варианты реализации. Обрабатывающая система для обработки данных может быть реализована в различных вариантах реализации и содержать компоненты в дополнение к компонентам, проиллюстрированным в системе 700, или вместо них. Кроме того, компоненты, показанные на фиг.7, могут отличаться от представленных иллюстративных примеров.
Таким образом, иллюстративные варианты реализации представляют способ генерации изображения с улучшенным угловым разрешением. В одном иллюстративном примере представлены способ, устройство и система для генерации изображения. Каждый фотонный луч, получаемый сенсорной системой, интерферирует с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей. Каждый фотонный луч источника имеет неклассическое состояние. Флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника уменьшены. На основе интерференционных лучей формируют выходной сигнал, приспособленный для использования при генерации изображения с требуемым угловым разрешением.
Описание различных иллюстративных вариантов реализации представлено в иллюстративных и описательных целях, и его не следует рассматривать как исчерпывающее или ограниченное указанными вариантами реализации в той форме, в которой они раскрыты. Для специалиста очевидны различные модификации и изменения.
Далее, различные иллюстративные варианты реализации могут обладать различными признаками по сравнению с другими иллюстративными вариантами реализации. Указанный вариант или указанные варианты реализации выбраны и описаны для лучшего объяснения их принципов и практического применения, а также чтобы обеспечить понимание специалистом раскрытия различных вариантов реализации с различными модификациями, подходящими для конкретного предполагаемого использования.
1. Способ формирования сигнала, используемого при генерации изображений, включающий:
получение сенсорной системой фотонных лучей, исходящих от сцены; при этом первая апертура получает первый фотонный луч из указанных фотонных лучей, а вторая апертура получает второй фотонный луч из указанных фотонных лучей; причем первая апертура физически отстоит от второй апертуры; интерференцию каждого из первого фотонного луча и второго фотонного луча из указанных фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей, причем каждый фотонный луч источника имеет неклассическое состояние, в котором флуктуации количества фотонов в каждом фотонном луче источника уменьшены до выбранных допусков, а способ дополнительно включает
формирование на основе указанных интерференционных лучей выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения указанной сцены.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий
получение указанных фотонных лучей через первую и вторую апертуры сенсорной системы, образующих синтетическую апертуру сенсорной системы.
3. Способ по п. 2, дополнительно включающий
испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов, причем эти фотоны источника распределены в виде указанных фотонных лучей источника.
4. Способ по п. 3, в котором испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов включает
испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов, такое что неклассическое состояние представляет собой сжатое состояние.
5. Способ по п. 3, в котором испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов включает
испускание фотонов источника, имеющих неклассическое состояние, источником фотонов, такое что источник фотонов выполнен с возможностью уменьшения флуктуаций количества фотонов в указанном каждом фотонном луче источника, так что статистические вариации количества фотонов уменьшены до выбранных допусков.
6. Способ по п. 2, в котором формирование выходного сигнала с использованием интерференционных лучей включает
прием интерференционных лучей;
выработку электрических сигналов в ответ на прием интерференционных лучей; и
формирование выходного сигнала с использованием указанных электрических сигналов, причем выходной сигнал содержит информацию об относительной фазе, соответствующей первой и второй апертурам.
7. Способ по п. 1, дополнительно включающий
уменьшение флуктуаций относительной фазы между одним из указанных фотонных лучей и одним из указанных фотонных лучей источника, соответствующим указанному одному из фотонных лучей, в ответ на уменьшение флуктуаций количества фотонов в указанном каждом фотонном луче источника.
8. Способ по п. 1, дополнительно включающий
генерацию изображения с использованием выходного сигнала.
9. Способ по п. 8, в котором генерация изображения с использованием выходного сигнала включает
считывание выходного сигнала с получением результатов измерений;
определение распределения интенсивности с использованием указанных результатов измерений и алгоритма формирования изображения, основанного на теореме Ван-Циттерта - Цернике; и
генерацию изображения с использованием указанного распределения интенсивности, причем это изображение имеет улучшенное угловое разрешение с углом разрешения менее примерно одного нанорадиана.
10. Устройство для формирования сигнала, используемого при генерации изображений, содержащее
источник фотонов, выполненный с возможностью испускания фотонов источника, имеющих неклассическое состояние и приспособленных для распределения в виде фотонных лучей источника, флуктуации количества фотонов в каждом из которых уменьшены до выбранных допусков;
сенсорную систему, выполненную с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены, и содержащую первую апертуру, выполненную с возможностью получения первого фотонного луча из указанных фотонных лучей, и вторую апертуру, выполненную с возможностью получения второго фотонного луча из указанных фотонных лучей, причем первая апертура физически отстоит от второй апертуры, с возможностью обеспечения интерференции каждого из первого фотонного луча и второго фотонного луча из указанных фотонных лучей с соответствующим одним из указанных фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей и с возможностью формирования на основе интерференционных лучей выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены.
11. Устройство по п. 10, дополнительно содержащее
генератор изображения, выполненный с возможностью получения выходного сигнала и с возможностью генерации изображения сцены с использованием этого выходного сигнала, причем изображение имеет улучшенное угловое разрешение.
12. Устройство по п. 11, в котором указанное улучшенное угловое разрешение представляет собой угол менее примерно одного нанорадиана.
13. Устройство по п. 10, в котором источник фотонов является когерентным источником, а неклассическое состояние является сжатым состоянием.
14. Устройство по п. 10, в котором сенсорная система содержит
первую апертуру и вторую апертуру, составляющие синтетическую апертуру, которая выполнена с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены, и база которой лежит в выбранном диапазоне.
15. Устройство по п. 10, в котором сенсорная система содержит интерференционную систему, выполненную с возможностью обеспечения
интерференции каждого из фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника с образованием интерференционных лучей.
16. Устройство по п. 10, в котором сенсорная система содержит
приемную систему, выполненную с возможностью формирования электрических сигналов в ответ на прием интерференционных лучей, причем формирование указанного выходного сигнала обеспечено с использованием этих электрических сигналов.
17. Система для формирования сигнала, используемого при генерации изображений, содержащая
синтетическую апертуру, выполненную с возможностью получения фотонных лучей, исходящих от сцены, и содержащую первую апертуру, выполненную с возможностью получения первого фотонного луча из указанных фотонных лучей, и вторую апертуру, выполненную с возможностью получения второго фотонного луча из указанных фотонных лучей, причем первая апертура физически отстоит от второй апертуры;
интерференционную систему, выполненную с возможностью обеспечения интерференции каждого из первого фотонного луча и второго фотонного луча из указанных фотонных лучей с соответствующим одним из фотонных лучей источника, имеющих неклассическое состояние, с образованием интерференционных лучей, причем обеспечено уменьшение флуктуаций количества фотонов в каждом фотонном луче источника до выбранных допусков, а система дополнительно содержит
приемную систему, выполненную с возможностью приема интерференционных лучей, в ответ на прием которых обеспечено формирование выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены.
18. Система по п. 17, дополнительно содержащая
источник фотонов, выполненный с возможностью испускания фотонов источника, имеющих неклассическое состояние и приспособленных для распределения в виде указанных фотонных лучей источника, причем относительная фаза между фотонными лучами источника известна.
19. Система по п. 17, в которой
синтетическая апертура, интерференционная система и приемная система являются частью сенсорной системы, выполненной с возможностью формирования выходного сигнала, приспособленного для использования при генерации изображения сцены, которое имеет требуемое угловое разрешение.
20. Система по п. 17, дополнительно содержащая
генератор изображения, выполненный с возможностью получения выходного сигнала и с возможностью генерации изображения сцены с использованием этого выходного сигнала.
