JPH03156583A - 光学的情報処理装置 - 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（よ　産業用ロボット等の視覚装置において、人
力画像の空間周波数領域におけるフィルタリン久　特徴
抽出等の画像処理　あるいは複数の人カバターンから特
定の標準パターンと一致するものを識別する光学的情報
処理装置に関するものである。

従来の技術 従来の光学的情報処理装置の一例として複数の人カバタ
ーンから特定の標準パターンと一致するものを識別する
光学的相関処理装置について以下に説明する。

第３図は従来の光学的情報処理装置の平面図であ６゜２
０はＴＶカメラ、２１ｉ、ｔＴＶカメラ２０ニより撮像
された入力画像を表示する第１の液晶ディスプレイ、２
２は半導体レーザ、２３は半導体レーザ２２からの光を
平行光化するコリメータレンＸ　２４は第１のレンズで
あり第１の液晶ディスプレイ２１はこの第１のレンズ２
４の前側焦点面に配置されている。２５は第２の液晶デ
ィスプレイであり第１のレンズ２４の後側焦点面に配置
されてい＆　　２６は複数の標準パターンに対して第２
の液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプリング点として
予め計算されたフーリエ変換計算機ホログラムのデータ
、すなわち第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎の透
過率に対応する印加電圧のデータを書き込んだりリード
オンリーメモリ　（以下ＲＯＭと称す）、２７は第２の
レンズでありその前側焦点面に第２の液晶ディスプレイ
２５が配置されていモ２８は第２のレンズ２７の後側焦
点面に配置された光電変換装置である。

次に以上のように構成された従来例の光学的情報処理装
置の動作を第３図を用いて以下に説明する。まず、ＴＶ
カメラ２０により撮像された対象物体の画像が第１の液
晶ディスプレイ２１に表示される。この第１の液晶ディ
スプレイ２１はコリメータレンズ２３により平行光化さ
れた半導体レーザ２２からのコヒーレント光により照射
されも　この第１の液晶ディスプレイ２１は第１のレン
ズ２４の前側焦点面に配置されているので、第１のレン
ズ２４の後側焦点面すなわち第２の液晶ディスプレイ２
５上に被測定物体の第１のレンズ２４により光学的に変
換されたフーリエ変換像が形成される。

この時、第２の液晶ディスプレイ２５には　マツチドフ
ィルタとして標準パターンのフーリエ変換パターン力＜
、　　ＲＯＭ２６に書き込まれたデータが入力信号とな
り第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎の透過率を空
間的に変調することで、フーリエ変換計算機ホログラム
の形で表示される。従って、第１の液晶ディスプレイ２
１上に表示された対象物体のパターンを第１のレンズ２
４により光学的に変換したフーリエ変換像と、標準パタ
ーンのフーリエ変換像が第２の液晶ディスプレイ２５上
で重畳される。この２つのフーリエ変換像の光学的積力
丈第２のレンズ２７によりフーリエ逆変換されも　その
結果、もし　対象物体のパターンと標準パターンの第２
の液晶ディスプレイ２５上のフーリエ変換像が一致した
時すなわち両者が同一物体の時、第２のレンズ２７の後
側焦点面に輝点が発生し　光電変換手段２８で検出され
る。

発明が解決しようとする課題 上記構成においては　入カバターン３が平行光により照
射され第１のレンズ２４の後側焦点面すなわち第２の液
晶ディスプレイ２５面上へ　入カバターンのフーリエ変
換像として形成される力丈　この時、フーリエ変換像の
大きさＤＨｉｔ　　ＤＨ＝λ零ｆ零Ｓｆで表される。こ
こで、　λはレーザの波長を示しｆは第１のレンズ４の
焦点距ａ　Ｓｆは入カバターン３に含まれる最高空間周
波数を各々示していもすなわ板　フーリエ変換像の大き
さは人カバターンが一定だとすると、第１のレンズ２４
の焦点距離によって変化すも 従来の装置ではこの第１のレンズ２４の焦点距離は一定
であったム　入カバターンによってそのフーリエ変換像
の大きさが変化すも　すなわち入カバターンに含まれる
最高空間周波数が小さい場合にはフーリエ変換像が小さ
くなり、逆に最高空間周波数が大きい場合にはフーリエ
変換像が大きく成も このた八　これに対応してマツチドフィルタの大きさも
変化させなければならな（〜　従って、マツチドフィル
タの表示媒体にζよ　小さなマツチドフィルタにおける
忠実な計算機ホログラム像を表示するための解像度と、
大きなマツチドフィルタを表示するための大きさの両特
性が要求されもこの両特性は写真乾板を用いたマツチド
フィルタでは容易に実現できた 一方、最近研究開発が盛んな空間光変調素子、例えば　
第３図に示した液晶ディスプレイは大型化は比較的容易
である力丈　写真乾板に相当するような解像度を得るこ
とは困難であム　またＢＳＯ結晶等の光学結晶は　解像
度を得ることは比較的容易であるが大型化が困難である
というよう１２つの特性の両立が困難でありへ 本発明＋、ｔ、　　入カバターンのフーリエ変換像の大
きさの検出手段からの出力信号により第１のレンズの焦
点距離を変化させる事で、入カバターンのフーリエ変換
像の大きさすなわちマツチドフィルタの大きさを制御し
　空間光変調素子の解像度あるいは大きさに対する制限
を緩和する事を目的とする。

課題を解決するための手段 本発明１１ＴＶカメラにより撮像された画像を表示する
第１の空間光変調素子と、この第１の空間光変調素子を
照射する光源と、この第１の空間光変調素子の置かれた
面をその前側の焦点面とする第１のレンズと、前記第１
のレンズとこの第１のレンズの後側焦点面の間に配した
半透過鏡と、この半透過鏡の反射光路の前記第１のレン
ズの後側の焦点面に配置した同芯円状にその検出部を形
成した光検出器と、前記半透過鏡の透過光路の前記第１
のレンズの後側の焦点面に配置した第２の空間光変調素
子と、前記第１のレンズの後側の焦点面をその前側焦点
面とする第２のレンズと、この第２のレンズの後側焦点
面に配置された光電変換装置と、前記光検出器の出力信
号により前記第１のレンズの焦点距離を制御する焦点距
離可変手段とを（＃エ　　前記５１及び第２の空間光変
調素子の各絵素毎の透過率を空間的に変調して計算機ホ
ログラムを表示するものであ４ 作用 本発明（友　上記した構成によりＴＶカメラから入力し
た画像を第１の空間光変調素子に表示することで入カバ
ターンとし　計算機ホログラム等の光学的フィルタを第
２の空間光変調素子に表示することで、多数の入カバタ
ーンに対して多様な並列光演算処理をリアルタイムで実
行しかス　第１のレンズにより形成される入カバターン
のフーリエ変換像の大きさを検出し　その出力信号によ
り第１のレンズの焦点距離を変える事態　入カバターン
のフーリエ変換像の大きさを制御し　空間光変調素子の
解像度あるいは大きさに対する制限を緩和できる。

実施例 本発明の第１の実施例について、第１図および第２図を
用いてその構成を説明すも 第１図は本発明の第１の実施例の平面図であム２０はＴ
Ｖカメラ、２１はＴＶカメラ２０により撮像された入力
画像を表示する第１の液晶ディスプレイ、２２は半導体
レーザ、２３は半導体レーザ２２からの光を平行光化す
るコリメータレン、Ｃ２４は第１のレンズであり、図示
したように本実施例では凸凹凸の３群構成とし　中間の
凹レンズを可動部とし焦点距離を可変化している。第１
の液晶ディスプレイ２１はこの第１のレンズ２４の前側
焦点面に配置されていム２５は第２の液晶ディスプレイ
であり第１のレンズ２４の後側焦点面に配置されていモ
２６は複数の標準パターンに対して第２の液晶ディスプ
レイ上の各絵素をサンプリング点きして予め計算された
フーリエ変換計算機ホログラムのデー久すなわち第２の
液晶ディスプレイ２５の各絵素毎の透過率に対応する印
加電圧のデータを書き込んだリードオンリーメモリ　（
以下ＲＯＭと称す）、２７は第２のレンズでありその前
側焦点面に第２の液晶ディスプレイ２５が配置されてい
４２８は第２のレンズ２７の後側焦点面に配置された光
電変換装置３０は第１のレンズ２４と第１の液晶ディス
プレイ２１の間に配置した半透過紘３１は半透過鏡３０
の反射光路のｉｔのレンズ２４の後側焦点面に配置され
た人カバターンのフーリエ変換像の大きさを検出する光
検出ａ３２は光検出器３１の出力信号により前記第１の
レンズの焦点距離を制御する焦点距離可変手段であａ　
まり３３は第３のレンズであり半透過鏡３０と光検出器
３１の間に配置されており、本実施例では凸レンズとす
ることで第１のレンズ２４と第３のレンズ３３との合成
焦点距離を第１のレンズ２４単体の焦点距離より短くし
ていも次に以上のように構成された本発明の第１の実施
例についてその動作を第１図および第２図を用いて以下
に説明する。

第２図はフーリエ変換像の大きさを検出する光検出器３
１の平面図であ、Ｌ　　ＴＶ左カメラ０により撮像され
た対象物体のパターンは第１の液晶ディスプレイ２１に
表示される。この第１の液晶ディスプレイ２１はコリメ
ータレンズ２３により平行光化された半導体レーザ２２
からのコヒーレント光により照射される。この第１の液
晶ディスプレイ２１は第１のレンズ２４の前側焦点面に
配置されているので、半透過鏡３０の反射光路及び透過
光路の第１のレンズ２４の後側焦点面すなわ板　光検出
器３１上及び第２の液晶ディスプレイ２５上に対象物体
のパターンの第１のレンズ２４により光学的に変換され
たフーリエ変換像が形成される。光検出器３１は第２図
に示した様ζ：、、　　３１ａ〜３１ｆの６個のリング
状の検出部を同意円状に配置して構成されている。従っ
て、対象物体のパターンの第１のレンズ２４により光学
的に変換されたフーリエ変換像の大きさ（よ　この同意
円状に配置されたリング状検出部３１ａ〜３１ｆの各々
の出力信号を検出することで識別できも対象物体のパタ
ーンのフーリエ変換像の大きさを示す光検出器３１の出
力に基づいて焦点距離可変手段３２により、第１のレン
ズ２４の焦点距離を制御すム　すなわ−＆　　ＤＨ＝λ
零ｆ京Ｓｆで表される入カバターンのフーリエ変換像の
大きさＤＨ７５ｔ　　第２の液晶ディスプレイ２５の大
きさとほぼ等しい大きさになるよう、第１のレンズ２４
の焦点距離ｆを制御すム この時、第２の液晶ディスプレイ２５に（よ　光学的マ
ツチドフィルタとして標準パターンのフーリエ変換像１
＞＜、ＲＯＭ２６に書き込まれたデータが入力信号とな
り第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎の透過率を空
間的に変調することにより、フーリエ変換計算機ホログ
ラムの形で表示されも　従って、第１の液晶ディスプレ
イ２１上に表示された対象物体のパターンを第１のレン
ズ２４により光学的に変換したフーリエ変換像と、標準
パターンのフーリエ変換像戟　第２の液晶ディスプレイ
２５上で重畳される。

また　この第２の液晶ディスプレイ２５は第２のレンズ
２７の前側焦点面に配置されているの弘　対象物体のパ
ターンと標準パターンの２つのフーリエ変換像の光学的
積が第２のレンズ２７によりフーリエ逆変換される。も
し　対象物体のパターンと標準パターンの第２の液晶デ
ィスプレイ２５上のフーリエ変換像が一致した時すなわ
ち両者が同一物体の時、第２のレンズ２７の後側焦点面
に輝点が発生し　光電変換手段２８で検出されも このようにして、第２の液晶ディスプレイ２５上に表示
された計算機ホログラムによる光学的フィルタカ丈　マ
ツチドフィルタとして作用する光学的相関処理を行う光
学的情報処理装置を実現すムさらζへ　本発明によれば
対象物体のパターンのフーリエ変換像の大きさを光検出
器３１と焦点距離可変手段３２により、第２の液晶ディ
スプレイ２５とほぼ等しい大きさになるよう制御してい
るのて第２の液晶ディスプレイ２５の大きさにほぼ等し
い大きさの標準パターンのフーリエ変換計算機ホログラ
ムを表示する事にな翫　これにより、常に空間光変調素
子全面を使用するのて　解像度の低い液晶ディスプレイ
を用いてＬ　利用できる絵素数カ（空間光変調素子の一
部のみを使用する場合と比較して多くなム 従って、より精細な計算機ホログラムをマツチドフィル
タとして用いることができ、識別精度の向上が図れも　
また　本実施例においては凸レンズである第３のレンズ
３３を用いているので、光検出器３１により検出される
入カバターンのフーリエ変換像の大きさを第１のレンズ
２４単体で形成されるフーリエ変換像より小さくでき、
光検出器３１の小型化が図れも な耘　本実施例では第１及び第２の空間光変調素子とし
て電気書き込み型の液晶ディスプレイを用いたな　これ
に限る事はなく光書き込み型液晶デバイ入　ＢＳＯ等の
光学結晶等の空間光変調素子を用いても良−一　これら
他の空間光変調素子においても解像度の低い場合にＣ友
　　本発明の第１の実施例と同様の効果をあげる事がで
きもまた　光学結晶の様に工業的に入手可能な結晶の大
きさに制限が有る場合にζよ　対象物体のパターンのフ
ーリエ変換像の大きさを光検出器３１と焦点距離可変手
段３２により、常に第２の液晶ディスプレイ２５と、は
ぼ等しい大きさになるよう制御することで光学結晶の大
きさに対する制限を緩和でき、小さな光学結晶を用いて
も識別精度の向上が図れも 発明の効果 以上のよう艮　本発明においてはＴＶカメラにより撮像
し　第１の空間光変調素子に表示することで入カバター
ンとし　マツチドフィルタ等の計算機ホログラムを第２
の空間光変調素子に表示しか２　入カバターンのフーリ
エ変換像の大きさを半透過鏡の反射光路中に配した　複
数のリング状の検出部を同意円状に配置して構成した光
検出器により識別し　この出力信号に基づいて焦点距離
可変手段を介して入カバターンのフーリエ変換を光学的
に行うレンズの焦点距離を変化させる事により、光学的
情報処理装置に用いる計算機ホログラムの大きさを常に
空間光変調素子の大きさにほぼ等しくするよう制御すム
　これにより、空間光変調素子の解像度あるいは大きさ
に対する制限を緩和し識別精度を向上した光学的情報処
理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における光学的情報処理
装置の平面飄　第２図はフーリエ変換像の大きさを検出
する光検出器３１の平面は　第３図は光学的相関処理装
置として用いられる従来の光学的情報処理装置の構成図
であも ２０・・・ＴＶカメラ、２１・・・第１の液晶ディスプ
レイ、２２・・・半導体レーザ、２３・・・コリメータ
レンＸ２４・・・第１のレンズ、２５・・・第２の液晶
ディスプレイ、　２６・・・リードオンリーメモリ　（
ＲＯＭ）、　２７・・・第２のレンズ、２８・・・光電
変換手法３０・・・半透過ＳＬ　　３１・・・フーリエ
変換像の大きさを検出する光検出器３２・・・焦点距離
可変手段、３３・・・第３のレン人

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴＶカメラにより撮像された画像を表示する第１
   の空間光変調素子と、この第１の空間光変調素子を照射
   する光源と、この第１の空間光変調素子の置かれた面を
   その前側の焦点面とする第１のレンズと、前記第１のレ
   ンズとこの第１のレンズの後側焦点面の間に配した半透
   過鏡と、この半透過鏡の反射光路の前記第１のレンズの
   後側の焦点面に配置した複数のリング状の検出部を同芯
   円状に配置して構成した光検出器と、前記半透過鏡の透
   過光路の前記第１のレンズの後側の焦点面に配置した第
   ２の空間光変調素子と、前記第１のレンズの後側の焦点
   面をその前側焦点面とする第２のレンズと、この第２の
   レンズの後側焦点面に配置された光電変換装置と、前記
   光検出器の出力信号により前記第１のレンズの焦点距離
   を制御する焦点距離可変手段とを備え、前記第１及び第
   ２の空間光変調素子の各絵素毎の透過率を空間的に変調
   して計算機ホログラムを表示することを特徴とする光学
   的情報処理装置。
2. （２）第１及び第２の空間光変調素子を液晶ディスプレ
   イで構成したことを特徴とする請求項１記載の光学的情
   報処理装置。
3. （３）半透過鏡の反射光路の第１のレンズの後側の焦点
   面に配置した複数のリング状の検出部を同芯円状に配置
   して構成した光検出器の前に第３のレンズを配置したこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の光学的情報処理
   装置。