JPH02176877A - 並列光情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、文字識別装置や視覚センサ等に利用される並
列光情報処理装置に関するものである。

従来の技術 近年、数字やアルファベットのように、特定パターンの
画像を読取り判別する装置が要望され、並列光情報処理
装置が開発された。これは、読取る画像の物体光をホロ
グラムに入射すると、ホログラムに多重記録されたフー
リエ変換像の内、人力画像と最も近似する像の光強度が
強く再生されることを利用して、画像の識別作業を実行
するというものである。

そこで、このような並列光情報処理装置の従来例を第３
図に基づいて説明する。この並列光情報処理装置１では
、レーザダイオード２の光軸上に、コリメータレンズ３
、空間変調素子４．４５度に傾斜したハーフミラ−５、
第一のフーリエ変換レンズ６、ホログラムメモリである
フーリエ変換ホログラム７が順次配設されている。そし
て、このフーリエ変換ホログラム７のホログラム再生方
向には、第二のフーリエ変換レンズ８とピンホールミラ
ーアレイ９とが配設されている。一方、前記ハーフミラ
−５の反射光軸上には、例えば、ＣＣ［〕（チャージカ
ップルドデバイス）からなる読取手段である検出器！０
が設けられ、これはアンプ１１としきい値デバイス１２
とを順次介して、識別装置１３と前記空間変調素子４と
に接続されている。また、この空間変調素子４には、例
えば、光電変換機能を有する変換装置（図示せず）が接
続されている。

このような構成において、この並列光情報処理装置ｌで
は、まず、読取る画像（図示せず）は、変換装置で光電
変換されて空間変調素ｆ４に書込まれる。そこで、この
空間変調素子４に、レーザダイオード２から発せられ、
コリメータレンズ３により平行光束化されたコヒーレン
ト光が入射すると、この光は書込まれた画像に対応して
変調されて光情報である物体光となる。そして、この物
体光はハーフミラ−５を透過して第一のフーリエ変換レ
ンズ６でフーリエ変換され、フーリエ変換ホログラム７
に入射する。ここで、このフーリエ変換ホログラム７に
は、参照先の角度が異なる複数のフーリエ変換像が予め
多重に形成されており、入射した物体光はフーリエ変換
像との相関に従った光強度の一次回折光となる。そして
、この光は第二のフーリエ変換レンズ８によりピンホー
ルミラーアレイ９に収束されて反射され、再度フーリエ
変換レンズ８を介してフーリエ変換ホログラム７に入射
する。そこで、このフーリエ変換ホログラム７からは、
読取画像と最も近似したフーリエ変換像の光強度が強く
再生されることになる。そこで、この再生されたフーリ
エ変換像は検出器ｌＯで光電変換されてアンプ１１とし
きい値デバイス１２で補正され、識別装置１３で識別さ
れる。

なお、この時点では識別困難である場合、］−記信号は
再び空間変調素子４に電気的にフィードバックされ、］
−記ループを繰返した後に識別装ｆｆ１３で識別される
。

発明が解決しようとする課題 １＝−述のような並列光情報処理装置ｌでは、光の並列
性を利用し１てホログラムメモリであるフーリエ変換ホ
ログラム７に多重露光した画像情報から画像を識別する
ので、情報が不完全であっても選択的に正解を出力する
ことが可能で、連想メモリとして動作する。しかし、こ
の並列光情報処理袋ｆｆｌではフーリエ変換ホログラム
７が透過型で、その回折効率が低いので、出力された光
情報は減衰量が大きい。このため、このフーリエ変換ホ
ログラム７に光情報を繰返し入出力させるフィードバッ
ク光学系を形成することは極めて困難どなっている。

ここで、この並列光情報処理装置ｌでは、フィードバッ
クにより識別精度を向にさせるため、フーリエ変換ホロ
グラム７から出力されて識別装置１３で識別した画像情
報に基づいて、空間変調素子４の画像情報を書換えるよ
うになっている。しかし、この方法では、識別すべき画
像の情報を機器に登録しである画像情報に従って修正し
ていること番こなるので、大幅な識別精度の向Ｉ−は望
めない。

さらに、フーリエ変換ホログラム７が透過型なので、こ
の後方にフーリエ変換レンズ８やピンホールミラーアレ
イ９等の光学部材を配置することになり、並列光情報処
理装置ｌが大型化しがちである。

課題を解決するための手段 ］ヒーレントな光情報の入射光軸上にハーフミラ−と複
数の画像情報が多重に形成された第一の反射型ホログラ
ムメモリとを順次配設し、この反射型ホログラムメモリ
のホログラム再生方向に第二の反射型ホログラムメモリ
を配設し、この第二の反射型ホログラムメモリのホログ
ラム再生方向に上記ハーフミラ−と読取手段とを位置さ
せ、これらハーフミラ−と第一第二の反射型ホログラム
メモリとにより光ループを形成する。

作用 コヒーレントな光情報の入射光軸上にハーフミラ−ど複
数の画像情報が多重に形成された第一の反射型ホログラ
ムメモリとを順次配設し、この反射型ボログラムメモリ
のホログラム再生方向に第三の反射型ホログラムメモリ
を配設し、この第二の反射型ホログラムメモリのホログ
ラム再生方向に上記ハーフミラ−と読取手段とを位置さ
せ、これらハーフミラ−と第一第二の反射型ホログラム
メモリとにより光ループを形成したことにより、光情報
は光学的にフィードバックされて識別精度が向上し、し
かも、ホログラムメモリが反射型なので、この部分で光
路を曲折して、４に列光情報処理装置を小型化すること
ができる。

実施例 本発明の第一・の実施例を第１図に基づいて説明する。

この並列光情報処理装置１４では、前述の並列光情報処
理装置１と略同様に、コリメータレンズ３、空間変調素
子等からなる画像入力装置１５、ハーフミラ−１６、第
一のフーリエ変換レンズ１７、第一の反射型ホログラム
メモリ１８が、レーザダイオード２の光軸−Ｆに順次配
設されている。ここで、前記第一の反射型ホログラムメ
モリ１８のホログラム再生方向には、第二の反射型ホロ
グラムメモリ１９が配設されており、これら反射型ホロ
グラムメモリ１８．１９間には、集光レンズ２０、双安
定素ｔアレイなどからなるしきい値デバイス２１、偏光
板２２と１／４波長板２３とから形成された一方向透光
手段２４、集光レンズ２５等が順次配設されている。そ
して、前記第〕の反射型ホログラムメモリ１９のホログ
ラム再生方向に読取手段である撮ｆＪｉ素子アレイ２６
が配設されており、これら部材１９．２６間に、第゛の
フーリエ変換しンズ２７と前記ハーフミラ−１６が配置
されている。そこで、このハーフミラ−１６ど前記第一
第二の反射型ホログラムメモリ１８．１９とにより、光
ループ２８が形成されている。

このような構成において、この並列光情報処理装置１４
では、前述の並列光情報処理装置ｌと同様に第一〜・の
反射型ホログラムメモリ１８に光情報が入射して各々異
なる方向に再生された複数のホログラム像は、一方向透
光手段２・１の集光レンズ２０により再生方向をＷ行と
され、しきい値デバイス２１で光強度の補正が行なわれ
、一方向透光手段２４を透過して集光しンズ２５により
第二二の反射型ホログラムメモリ１９に入射する。そこ
で、この第二の反射型ホログラムメモリＩＯがらは、第
一の反射型ホログラムメモリ１８から再生された各光強
度のホログラム像に対し、相関性の高いホログラム像が
光強度強く再生される２ここで、この第二の反射型ホロ
グラノ１、メモリＩ９から（■１生されたホログラム像
は、ハーフミラ−１６を透過して撮像素子アレイ２６で
読取られると共に、ハーフミラ−１６で反射されて再度
第一の反射型ホログラムメモリ１８にフィードバックさ
れる。そこで、このホログラム像は］−述の光ループ２
８を繰返し、再生されるホログラム像の相関性を高めて
撮像素子アレイ２６で読取り、精度高く画像を識別する
ことになる。

つぎに、本発明の第一の実施例を第２図に基づいて説明
する。この並列光情報処理装置２９は、ここでは第一の
反射型ホログラムメモリ３０が液晶ライトバルブ等から
形成されて書換え自在となっており、この反射型ホログ
ラムメモリ３０の後ノｊに、液晶シャッタアレイ３１と
光源３２とからなるホログラム書込手段３３が配設され
て（する。

そして、撮像素子アレイ２６に接続されたホログラム作
成装置３・１が前記液晶シャッタアレイ３１に接続され
ている。なお、この他の構造は上述の並列光情報処理装
置１４と同一になっている。

このような構成において、この並列光情報処理装置２９
では、上述の並列光情報処理装置１４と同様にして撮像
素子アレイ２６により画像情報が読取られる。この時、
予め学習機能がプログラムされているホログラム作成装
置３４は、撮像素子アレイ２６の出力値に基づき、計算
機ホログラムなどで第一の反射型ホログラムメモリ３０
の内容を修正する画像情報である計算機ホログラムを作
成する。そこで、この計算機ホログラムが書込まれた液
晶シャッタアレイ３１を介して光源３２から照射された
光により第一の反射型ホログラムメモリ３０のホログラ
ム像が書換えられる。このような動作を繰返すことによ
り、入力情報と検索情報との相関性が高まり、撮像素子
アレイ２６から読出される画像情報の識別精度が向」ニ
することが分かる。

なお、本実施例の並列光情報処理装置２９では、第一の
反射型ホログラムメモリ３０を書換え自在としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第二の反射型ホ
ログラムメモリ＋　９を書換え自在としてホログラム等
書込手段を取付けることや、第一第二の反射型ホログラ
ムメモリ３０，１９の両方を書換え自在とすることも考
えられる。

発明の効果 本発明は、上述のようにコヒーレントな光情報の入射光
軸−ヒにハーフミラ−と複数の画像情報が多重に形成さ
れた第一の反射型ホログラムメモリとを順次配設し、こ
の反射型ホログラムメモリのホログラム再生方向に第二
の反射型ホログラムメモリを配設し、この第二の反射型
ホログラムメモリのホログラム再生方向に」ユ記ハーフ
ミラ−と読取１段とを位置させ、これらハーフミラ−と
第一第二の反射型ホログラムメモリとにより光ループを
形成したことにより、光情報は光学的にフィードバック
されて識別精度が向上し、高性能な並列光情報処理装置
を得られ、それでいて、ホログラムメモリが反射型で回
折効率が高く、光情報の減衰欲が低いので、この光ルー
プは容易に形成され、しかも、ホログラムメモリが反射
型なので、この部分で光路を曲折し、て、並列光情報処
理装置を／ｈ型化することが可能であり、さらに、少な
くとも一方の反射型ホログラムメモリを書換え自在とし
て、読取手段の出力に対応して画像情報を作成するホロ
グラム作成装置を設け、この作成された画像情報をＩＹ
１記反射型ホログラムメモリに書込むホログラム書込手
段を設けることなども考えられ、この場合、入力情報と
検索情報との相関性を向」；させてゆくことができるの
で、より精度の高い画像識別が行なえる等の効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の側面図、第２図は第二
の実施例の側面図、第３図は従来例の側面図である。 １６・・・ハーフミラ−１１８，３０・・・第一の反射
型ホログラムメモリ、１９・・・第二の反射型ホログラ
ムメモリ、２６・・・読取手段、２８・・・光ループ、
３３・・・ホログラム書込手段、３４・・・ホログラム
作成装置 ［＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コヒーレントな光情報の入射光軸上にハーフミラー
   と複数の画像情報が多重に形成された第一の反射型ホロ
   グラムメモリとを順次配設し、この反射型ホログラムメ
   モリのホログラム再生方向に第二の反射型ホログラムメ
   モリを配設し、この第二の反射型ホログラムメモリのホ
   ログラム再生方向に前記ハーフミラーと読取手段とを位
   置させ、これらハーフミラーと第一の反射型ホログラム
   メモリと第二の反射型ホログラムメモリとにより光ルー
   プを形成したことを特徴とする並列光情報処理装置。 ２、少なくとも一方の反射型ホログラムメモリを書換え
   自在とし、読取手段の出力に対応して画像情報を作成す
   るホログラム作成装置を設け、この作成された画像情報
   を前記反射型ホログラムメモリに書込むホログラム書込
   手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の並列光情
   報処理装置。