JPH04505672A - 像強調光相関器システム - 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】 像強調光相関器システム 技術分野 この発明は、像強澗光相関器システムに関し、詳しくは、光相関器の処理に先立 ち、入力像を偏光特性に応じて光学的前処理を施す光学システムに関する。この 発明の主層は、翼なる偏光特性に従つて反射するターゲットの性質に基づく。

本発明により教示される像強胃技術は、例えば、可視赤外光によるレーダや他の ！ｌａ処理に適用可能である。

従来の技術 従来技術においては、像除去あるいは像強調を行う前処理と、この他所窓の像を 準備する処理とが利用されており、これらは全てディジタルコンピュータを用い て行われる技術である。この種の技術の内には、２つに分離した人力像を用い（ 例えば、時間を隔てて撮像した２画像など）、これら両者の違いを光学的処理に よって分離させるものがある。しかしながら、この処理技術は、本発明が教示す る単−人力像についての偏光処理（後述する）とは全く相異するものである。

発明の開示 この発明は、像ビームの重要部分を形成すると共に、この像ビームを翼なる偏光 成分の第１および第２の像ビームに分離する光学システムと、前記第ｌおよび藁 ２の像ビームのそれぞれに対して干渉性レーザ光で空間変調を施す空間光変調手 段と、前記空間光変調手段によって相対的な偏光をＩＩ！ｉされた前記第１およ び第２の像ビームの内、少な（ともいずれか一方の偏光を回転させる偏光回転手 段と、共面偏光された前記第１および箪２の像ビームを再結合ビームに形成する 再結合手段と、前記再結合ビームを導き、該再結合ビームのフーリエ変換像を形 成するフーリエ変換レンズと、前記フーリエ変換レンズのフーリエ変換出力が導 かれるマツチドフィルタと、前記マツチドフィルタの出力が入射される逆変換レ ンズと、光相関器の相関出力平面における前記逆変換レンズの出力を検出する光 検出手段とから構成される像強調光相関／ステムに関する。

この発明による像強調光相関／ステムによれば、入力像の重要部分が互に直交す る偏光成分を有する箪ｌの像と箪２の像とに分離される。こうした像の分離は、 人為的に作成された対象物から反射される光が、与えられた方向の偏光成分強度 を持つことに基づく（すなわち、ランダムに偏光しない性質に基づく）。このた め、像は、一方の偏光成分から他方の偏光成分を比べることで検出し易くなる。

空間光変調器は、偏光された干渉性レーザ光によって人力像の情報を変調し、こ れを第１および第２の各機に供給する。偏光回転手段は、偏光された像ビームを 与える。この偏光された像ビームとは、箪２の像ビームを共面偏光し、これを空 間光変調器によってＩＲ整したものである。共面偏光された第１および第２の像 ビームは、ビームスプリフタで再結合される。

再結合されたビームは、光＃ｉ開フシステムおけるマツチドフィルタで処理され る。このマツチドフィルタでは、再結合ビームが多重ホログラフィックレンズに 導入される。多重ホログラフィックレンズでは、再結合ビームの多重反復像が形 成される。このような光相関システムにおけるマツチドフィルタは、周知の技術 であり、例えば、米国特許第３７７９４９２号の「自動百標ｔＩ１ｍシズテム」 に開示されている。また、応用光学第１７巻第１８号（１９７８年９月１５日発 行）に記載の「相関器技術−光マツチドフィルタ像を用いた空中偵察用フィルム スクリーン」にも開示されている。

少なくとも１つの逆変換レンズは、マツチドフィルタからの出力が導入される。

少なくとも１つの光検出器がこの逆変換レンズの出力から光相関器の相関出力平 面を検出する。さらに、実施例にあっては、位相変１１１１を具備し、これが第 ２の像ビームの位相関係を最適化するよう、箪１の像ビームの位相を変化させる 。加えて、空間フィルタは、再結合ビームが入射され、該ビームに対して空間フ ィルタリングを施す。なお、実施例における空間フィルタでは、その空間フィル タリング特性が電気的に制御される。池の実施例では、レーザ源に能動光源を用 いる。

この能動光源の出力は、偏光制御手段に導かれる。偏光制御手段は、光相関器の 出力平面を検出する検出器の出力に応じて制御される。

さらに、複合マツチドフィルタは、出力ビームが入射されるものであり、その空 間フィルタリング特性が電気的に制御される。実施例において示される複合マツ チドフィルタは、複数のマツチドフィルタから構成され、各マツチドフィルタ領 域には、外部から供給される制御信号に応じてフィルタリング特性が変化する液 晶を備えている。

この発明による像強調光相関システムは、詳細な説明とこれに関連する図面とを 参照することにより、たやすく理解されよう。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明の構成と主要機能とを示すブロック図である。

第２図は、この発明の一実施例である光学システムの構成を示すブロック図であ る。

第３図は、光学システムにおいて用いられる空間フィルタリング技術を説明する ための図である。

第４図は、この発明の詳細な説明するための波形を示す図である。

箪５図は、この発明による光学７ステムにおいて利用される能動制御光源の構成 を示すブロック図である。

第６１！ｌは、２つの入力像の代数和を形成する三角干渉計の動作を説明するた めの図である。

第７図は、同実施例において能動制御される空間周波数フィルタの一例を示す図 である。

第８１！Ｉは、第７図の空間周波数フィルタのＷ遭を示す断面図である。

第９図は、同実施例において空間周波数通過バンドを制御するマツチドフィルタ を示す図である。

第１０図は、バンドパス特性が制御されるように、同心円上に配列された電極ア レイを有する液晶に形成されたマツチドフィルタの構成を示すブロック図。

示すグラフである。

第１１図は、代数和像を検出すると共に、この代数和像に一致する相間平面にお けるスレラン璽ルド信号を制御する構成を示す図である。

第１２図は、翼なるコントラスト像に応じて得られる各スレン璽ルド信号を示す 図である。

詳細な説明 以下、図面を参照し、この発明の詳細について説明する。第１図は、本発明の主 要な構成および機能を示すブロック図である。この図において、人力像は偏光プ リズムを介して検出される。この偏光プリズムは、入力像を２つ偏光像（ｐ像お よび３像）に分離する。これら２つの像は、空間光変調器上に形成され、レーザ ビーム光により変調される。上記ｐ像あるいはｓ像を変調するレーザビーム光で あるｐビーム、Ｓビームは、それぞれ共面偏光によってπ／２回転される。この 後、回転された各ビームは、空間周波数フィルタによりフィルタリングされる。

この２つの共面偏光されたビームは、干渉的に加算および減算され再結合される 。

こうして結合されたビームは、多重ホログラフィックレンズによってフーリエ変 換が繰り返される。このように、フーリエ変換が繰り返される各ビームは、多重 ホログラフィックレンズを介してマツチドフィルタ上に収束する。このマツチド フィルタの光出力は、再びレンズを介してフーリエ変換され、強調された相関平 面上に収束する。これにより生成される強調像は、検出され処理される。この発 明によるシステムは、ターゲットの能動照度、あるいは検出機能の最適化と照度 制御とに関連して用いられる能動照度源により増大することが可能である。

次に、図２を参照し、この発明による装置の概要について説明する。１は光学系 であり、例えば、対象となる地形の像を形成する。２は光学系１を介して形成さ れる像を２つに分離する偏光分離素子であり、例えば、ウオールストンプリズム などから構成される。各偏光分離素子２を介した像は、それぞれ空間光変調器８ に入力される。

このような構成において、まず、プリズム２は入力像を２つの直交偏光成分に分 離する。この分離された成分は、Ｓ偏光成分３＄およびｐ偏光成分３ｐである。

光学ウェッジ４は、これら像をなすビームを平行光とするために用いられている 。

各レンズ５は、ビームスプリフタロを介して空間光変調器８（以下、ＳＬＭと称 す）上に入力像を収束させる結像レンズである。このビームスプリγり６は、入 力像のビームをＳＬＭ８を通過させると共に、フリメートレーザ光２１を反射さ せてＳＬＭ８に向かわせるように設計されている。

素子２７．２８はそれぞれシャッタ、中間濃度フィルタである。これら素子２７ １２８は、変調されていないレーザビーム２１の遮光と該ビーム２１の強度とを 制御するために使用される。ＳＬＭ８は、像を形成する所定！１長の組みを記録 することができる装置である。また、このＳ　ＬＭ８を通過して放射されるレー ザビーム１０は、該ＳＬＭ８において記録された像に対応する所定波長によって 変調される。こうした性質を有するＳＬＭ８の出力は、空間変調された１対の直 交偏光ビームｌＯとなる。この１対のビーム１０は、その振幅が互いに干渉して 代数和となるように共面偏光が要求される。このため、光学回転子９が必要にな る。

この光学回転子９は、水晶結晶体からなり、入射光を右旋あるいは左旋させるも のである。偏光による面の回転は、次の式によって定義される。すなわち、Ｑ＝ ｔｄ／λ・（ｎ＋−１１，） ここで、ｄはトラバース距離、λは真空中における波長、ｎは屈折率である。

例えば、右手系のＸ〜水晶で（ｎｌ−ｎｍ）が７．１０Ｘ１０−’となり、ナト リウム基線波長（５８９３オングストローム）の場合、水晶の長さが４．５ｍｍ 長である時に所定の回転を生じる。したがって、このシステムにあっては、所望 の回転をもたらす所定の薄さのものを用いれば良いことを示している。幾つかの 光空間変調器においては、後述するように、精密な読み出しを行う偏光分析器が 要求される。しかしながら、上述した２つのビームが同等に扱われるならば、一 方のビームを他方に対して共面となるように回転する必要がある。

共面ビーム１０は、ビームスプリッタ６により再結合される。前述した３偏光成 分は、このビームスプリブタ６の再結合に先立って、反射鏡１１により反射され る。圧電ドライバ１２は、この反射鏡１１に装着される。駆動回路１３により所 定の電圧が印加される圧電結晶は、その厚みが変化する。こうした圧電効果を有 する圧電ドライバ１２は、鏡面の垂直軸に沿って反射鏡１１’）駆動する。全圧 電素子の制御は、加算あるいは減算を正確にｌＩ整することで、ビームの結合を 可能にしている。

次に、第４図に示す波形例を参照し、ビーム結合について考察する。この図にお いて、波形３０ａはＳビームであり、バックグラウンド３３に対して人為的に造 られたターゲット３１を表している。一方、波形３０ｂは、ターゲットが存在し ないｐビームを表す。また、波形３０ｃは、これら波形３０ｍ、３０ｂを代数和 として結合させた結果を表す。バックグラウンドは、ターゲットと比較されるも のであり、こうしたターゲットの抽出は、スレッシ謬ルド処理によってなされる 。

ここで、上述した波形３０ａと同様にターゲットを有する波形３２＠につぃて考 察する。いま、圧電ドライバ１２が駆動され、これにより３ビームの光学経路が 変化し、その波長の１／２波長（λ／２）遅らされると仮定する。この結果、Ｓ ビームは、同図の３２ｂに示される波形となる。そして、これらを代数的に結合 させた場合、波形３２ｃが生成される。波形３２ｃに示すように、パックグラウ ンドに埋もれることな（、ターゲットが明確に浮かび上がり、しかもターゲット サイズも変化しない。実際のシステムにおいては、図示したように正確な対称波 形を用いていないが、像強調を提供するようになっている。

次に、再び第２図を参照し、この発明による／ステムについて説明する。ビーム スプリッタ６により再結合されたビーム２８は、多重ホログラフィックレンズ１ ４に導かれる。この多重ホログラフィックレンズ１４は、入力された像のフーリ エ変換を繰り返すと共に、この変換が繰り返された６像にそれぞれ対応するマツ チドフィルタ１６へ導（。マツチドフィルタ１６の全ての出力１７は、適当なレ ンズ１８を介することで逆変換が施される。このレンズ１８には、ホクグラフィ ックレンズを適用することが可能であり、該レンズ１８を介した像は検出器２０ に導かれる。検出器２０は、例えば、レンズが無い状態のテレビカメラなどに相 当する走査フォトメータなどの撮像検出器が適用できる。

走査フォトメータとこれに対応して設けられる光フアイバプローブとが検出器２ ０に用いられる場合、この検出器２０と反射鏡１２を駆動する圧電ドライバ１３ とは、フィードバックループを形成するように接続することができる。こうした 構成によれば、反射鏡１２はオートコリレージ璽ン機能を最大に利用するように 制御可能になる。これは、他の方法によるオープンループシステムでも可能であ るが、クローズループとした時に像強調の処理が最適化される。

第２図は、一般的な干渉計の構成を示しており、この干渉計は２つのビームを干 渉させて結合し、ビーム２８を形成する。第６図１こは、このような干渉計の内 、三角干渉計の一例を示す。この図において、２つの入力像７０ａ、７０ｂは、 ビームスプリ１タフ２に導かれる。このビームスプリフタ７２は、反射鏡７１ｍ から放射される成分と反射鏡７１の反射成分との像を分離する。像７０ｍの中心 線から放射される締は、＠７０ｂの中心線から反射される線と結合され、オーパ ーラップ像７９ｂと見なされる。像７０ａ、７０ｂの外側線を追跡すると、二７ ジＡ、Ｂに対応した像７９ａ、７９ｂと、エツジＡＩ、９１に対応した像７９ｃ とが各々形成される。この像７９ｂでは、エツジがオーバーラツプしていること に注意する。これは、次の点で重要である。すなわち、はとんど同一な２つの像 は、加算あるいは減算によって強調された場合、上述した関係がａ謝される。

第２図に示す像１０を第６図の像７０ａ、７０ｂとすると、その時の加算像７９ ｂは、第２図に示す多重水ログラフイックレンズ１４に入射される。このように 、第６図に示した三角干渉計は５本発明の主題を具体化したー態様例である。

また、この他の興なるタイプの干渉計もこの発明の他の実施例として用いること ができる。

茶３図は、この発明における空間フィルタリング技術、すなわち、フーリエ変換 に先立ってなされ、結合ビーム２８の空間フィルタリングについて示している。

この図に示すように、空間フィルタリングシステムは、対物レンズ２２と、空間 フィルタ２３．２４と、フリメートレンズ２５とから構成される。このような構 成による空間フィルタリングシステムは、空間周波数の固有通過帯域の上限およ び下限を除去することができる。これにより、入力像をより検出し易くするよう ターゲット固有の特徴を表現する。

空間フィルタ２３は、絞り直径に対応した所定周波数以下の空間周波数をｍＡさ せるローパスフィルタである。このフィルタ２３を通過する空間周波数は、次の 関係で定められる。すなわち、 Ｓ−（λ　Ｆ）−’　（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ／ｍｍコここで、Ｆは波長λにおけ るレンズ２２の焦点距離、Ｓは空間周波数感度である。

例えば、波長λが６２３８オングストロームでＦが３ｍｍであると、Ｓは５２７ ｃ　ｙ　ｃ　Ｉ　ｅ　ｓ　／ｍｍ／ｍｍとなる。いま、第３図（ａ）に示すフィ ルタ絞り３３の直径が１０ミクロンであると、その通過周波数は５．３ｃｙｃｌ ｅｓ／ｍｍ以下となり、それ以上の周波数は阻止される。そして、レンズ２５は 、高い周波数に対してフーリエ変換することなくビームをコリメートする・空間 周波数に対して所望の通過帯域を与えるには、絞り３３を組合せれば良い。

例えば、直径３．８ミクロンの絞り３３では、２ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ以下の周波 数を通過させ、これに１０ミクロンの絞りを結合させることで、２〜５．３ｃｙ ａｌｅｓ／ｍｍの通過帯域が形成されることになる。このように、フィルタＩ！ 素２２．２３，２５．２５により所望の空間周波数とされるビーム１ｏは、第２ 図におけるＳＬＭ８とビームスプリフタロとの間に位置する。対物レンズ２２は 一般にその径が小さいため、これに対応させるよう、ビーム１０の直径を、光学 分野において周知の技術を用い、これを小さくさせている。

箪５図は、この発明によるシステムにおいて利用される能動制御光源の構成を示 すブロック図である。この能動制御とは、偏光状態および波長とを制御するもの であり、これらパラメータの制御は、第１図に示す受動的なシステムの像強調、 あるいは最適な放射条件の確立のためＪ二層いられる。能動光層を最適化するに は、必ずしも周囲環境に応じてシステム性能を最も効果的なものにする必要はな い。

システムが閉ループモードで動作している場合、フォトメータプローブ４ｏは相 関信号Ｃを発生するように配置される。このフォトメータプローブ４０は相関平 面を検出するものであり、その出力は増幅器４２によって増幅される。この増幅 器４２は、プローブ４０の光ファイバを介して信号を受け、受けた信号をフォト マルチプライヤにより積分して出力する。増幅器４２の出力は、ドライバ４４を 経て偏光制御装置４６に供給される。ドライバ４４は、増幅器４２の出力に応じ てその電源が制御される周知のものである。

偏光制御装置４６は、複屈折率の結晶体であり、与えられた電界に応じて自身の 屈折率が楕円状に変化するもの７あり、これにより偏光特性が変化する。偏光面 が回転できることで場の回転が確立されることになる。円偏光されたレーザ光は 、選択的に直線偏光される。この装置において回転する直線偏光子は、偏光面を 回転させる。しかしながら、最初に記述した技術、すなわち、電界に応じて偏光 面を回転させる技術は、レーザ光の損失が少ない偏光面の回転を実現できるとい う点で望ましいものになる。偏光子で回転させる円偏光レーザは、３ｄＢ損失す るという固有の性質を持つ。上述した技術は、それぞれ波長依存性を有する。

これら装置は、波長を固定とした場合、波長の機能として知られているように、 屈折率の１倍となるよう設計される。

幾つかのケースでは、各種波長において所望の像強調がなされるようにするため 、与えられた波長での反射率が改善されており、これに応じてレーザ光源が制御 される。なお、こうした処理については、米国特許４２５０４６５号にその詳細 が記述されている。

一般に、固定された波長以外に放射あるいは反応する必要があるシステムの各素 子は、波長依存性があるガラス材料や結晶材料の効果を考慮して設計する必要が ある。したがって、この発明によるシステムでは、一つの波長の光源を用いるよ うにしている。

箪３図には、第２図のシステムにおいて、幾つかの付加的な点に適用可能となる 空間周波数フィルタリングを示したものである。しかしながら、第３図に示した 各フィルタの特性は可変とすることができず、固定的なものである。第３図（ａ ）に示すように、絞りを介して通過する周波数は、システム定数Ｓによって決定 される。このシステム定数Ｓは、前述したように、Ｓ−＜λＦ）−１で表される ものである。ここで、λ−６３２８オングストローム、対物レンズの焦点距離Ｆ を３ｍｍとした場合、Ｓは５２７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ／ｍｍとなる。直径１０ミ クロンの絞りを月いた場合には、通過する空間周波数は２．６４ｃｙｃｌｅｓ／ 　ｍ　ｍまでとなり、これ以上高い周波数はこの絞りによって遮られることにな る。

このように、空間周波数フィルタを切換えることで翼なるカットオフ空間周波数 を得ることができるが、これはフィルタの置き換えを行う際のアラインメント作 業など面倒な手順を踏むことになる。第７図および箪８図は、絞り直径を可変と する可変空間周波数フィルタの一構成例を示す図である。

これらの図において、圧電結晶８０は、対向する表面を固定する環状電極８２を 有する。この環状電極８２は、銀などの導電材を蒸着することで形成される。

導電線８３は、低融点半田８４によって環状電極８２に半田付けされると共に、 導電性エポキシ剤により固着される。この半田は低融点のインジウム合金からな る。空間周波数フィルタリングは、圧電結晶体に穴あけされた所定径の絞り孔８ ６においてなされる。

各環状電極は、この絞り孔８６から所定距離を介して配設されており、この絞り 孔８６に干渉しないように覆われる。絞り孔８６は、数ミクロンの口径であり、 通常の手段では穴あけすることができないので、超音波やレーザを用いた穴あけ 技術が用いられる。空間フィルタとなり得る圧電材料としては、水晶やバリウム チタニウム等が挙げられる。

中心対称性を具備する結晶材料は、圧電効果を持たない。また、結晶に対して適 用される電界の方向が逆圧電効果として重要になる。この後者は、実際の可変空 間フィルタの性質として用いられる。すなわち、この可変空間フィルタでは、電 界が印加されることで張力が誘起され、これにより絞り孔８６の直径が変化する ようになっている。幾つかの結晶体においては、このような効果が所定軸、例え ば、ジアド（６１ａ　ｄ）軸に沿って電界が印加された場合に最大となる。

第７図は可変空間周波数フィルタの動作を説明するための図である。図において 、対物レンズあるいは多重ホログラフィックレンズを介したビーム８７は、フィ ルタ８０の中央に収束される。このフィルタ８０には、電池８５あるいは他の電 源により電圧が供給される。フィルタ８０の絞り孔８６は、特定の電圧が供給さ れることで特定の直径となる。対物レンズを介したビーム８７の外側光線８８は 、対物レンズから出射される高空間周波数を表す。この対物レンズは、通常のレ ンズにおけるフーリエ変換特性を有する。これら外側光線は図示するように遮ら れ、このフィルタの絞り直径が規定する周波数以下のビーム８９だけが通過する 。この空間周波数の制限は、前述したシステム定数Ｓによって定められるもので ある。

電池８５から充分な電圧変化が与えられた場合、このフィルタの絞り孔が拡張さ れ、これにより、先に遮られた周波数の通過が許可される。例えば、前述した一 例において、絞り孔の直径が１３．６％増加すると、カットオフ周波数は３Ｃｙ ｃｌｅｓ／ｍｍになる。

与えられた視野におけるターゲットの重要部分を検出する能力は、その視野にお けるバックグラウンドの特徴と対象物の特性とに応じたものになる。相関器の性 能の点から見ると、この能力は、信号Ｓと擾乱Ｃとの比（Ｓ／Ｃ）が最も優れた ものになる。観測されたオートコリメーション信号は、相関平面における出力自 身に存在しないものになる。バックグラウンドから生成される交差相関パターン は、目的のオートコリレージ璽ン信号を擾乱させる。上記Ｓ／Ｃは、オートコリ レーア１ン信号のピーク値と平均交差相関信号との比として定義される。

光マツチドフィルタによる相関器において、この比（Ｓ／Ｃ）はマツチドフィル タの空間周波数通過帯域に依存する。多くの適用例では、Ｓ／Ｃ比を最大にする 通過帯域を予め定めることができない。そこで、最適なＳ／Ｃ比を達成する空間 周波数通過帯域を素速く変化させる手法が要求されている。典型的なマツチドフ ィルタにおいて、低域側空間周波数は光軸中心に近い部分に位置する。この時、 中心からの距離が径方向に増加すると、これに連れて空間周波数が高くなる。第 ９図にこうした関係を示す。

第９図において、明領域と暗領域との集団で構成される７１チドフイルタレコー ド１０１は、同心円開口部１０２に集中される。マツチドフィルタパターン上に 入射（紙面に対して垂直な方向）される光の内、開口部１０２の半径より大きい 放射部分は遮られ、相関平面出力に寄与しなくなる。また、マツチドフィルタパ ターン１０１の中心部分に入射する光は、同様に遮られる。これは、図示するよ うに、マツチドフィルタレコードの中心が故意に暗くされているためである。

このように、空間周波数通過帯域は、環状領域１０３０幅によって定義されるよ うになっている。

こうしたセットアツプに基づく帯域通過特性は、上記の環状領域１０３の幅を変 えることによって変化させることができる。この制御は、開口部の直径を変化さ せる機械的手段（例えば、虹彩絞り等）や、光学的あるいは熱的に行う他の適当 な制御によって達成される。しかしながら、この制御は電気的に行うのが好まし く、第１Ｏ図に示されるように、偏光特性を制御できる液晶により上述した環状 領域を形成する。東１０図において、同心環１１１上に入射される偏光レーザは 、これら環により遮られる。この環は、所定の電位を与えた場合に光を透過する 状態から遮光する状態へと切換わる。電気的接続部１１２には、環状アレイにお ける個々のリングを駆動する放射状の電極が用いられる。なお、他の実施例とし ては、マツチドフィルタの帯域通過領域を図示のように、円形あるは環状にする ものでな（とも良い。すなわち、他の有効な形状であれば良（、これは所定の電 極構造を用いることにより形成できる。

次に、ターゲット認識（ターゲットの方向、サイズなどの変化の補正）のための マツチドフィルタ適用技術について説明する。プログラマブルアレイの偏光特性 は、より進んだ処理技術によって用いることができる。例えば、多重ホログラフ ィ１クレンズによって形成されるフーリエ変換列のように、マツチドフィルタの 幾つかを並列に並べる。そして、各マツチドフィルタからの出力が、相関平面出 力における全出力信号となるようにする。このようにすることで、一つのマツチ ドフィルタでは決定できなかった相関信号が、７１チドフイルタをアレイとして 用いることにより生成できる。

ところで、マツチドフィルタの偏光制御は、次のようにして決定される。すなわ ち、各マツチドフィルタの偏光状態は、全フィルタの内、１つのマツチドフィル タに入射する偏光レーザビームを遮るようにセットされる。この結果、光を透過 する状態のマツチドフィルタから出力される相関信号が検出される。このように 、選択的に１つ以外の全てのフィルタを遮光させるシーケンスによれば、各７・ イルタから出力される相関は、順番に測定され、各マツチドフィルタの個々の出 力が決定される。結局、マツチドフィルタにおける通過帯域の制御は、像強調を 高めると共に、光相関器の有効性を増大させることになる。

第１１１１Ｑは、検出器２０のスレッシ冒ルドレベルを調整することで相関平面 におけるスレッシ璽ルド信号を制御し、代数和８２１Ｂを形成する方法について 例示している。なお、この検出器２０のスレッシ習ルドレベルは、入力像のコン トラストに比例してセットされるものである。

この図において、レンズ１２０は、標本となる放射光を検出器１２１上に焦点を 合せる。この検出器１２１は、自乗法による検出器であり、その出力は増幅器１ ２２により増幅される。増幅器１２２の出力は、インタフェーススレッシ茸ルド 装置１２３に供給される。このインタフェーススレフシッルド装置１２３は、増 幅器１２２の出力に応じてスレフシ１ルドレベルを制御する。すなわち、この装 置１２３は、標本となる入力像のコントラストに対応したスレフシ１ルドレベル によって検出器２０の出力を検出する。

例えば、入力像が次の条件にある場合について考察する。すなわち、に２上二五 上】　コントラスト　コントラストＣ，，８９，８７，５５ 透過率　、２１９　．５７５　．８１２ここで、Ｃ１はコントラスト比、透過率 は画像開口部における平均透過率である。

これら３つの像が高バンドパスのマツチドフィルタを通過する際の挙動について 考察する。入力透過レベルが測定された透過率に応じたスレフシ璽ルドを確立す るために利用される場合、第１２図に示すように、相関平面における相関信号ピ ークが観測される。この図に示すように、高コントラスト像にあっては、明確に 分離されたオートコリレー／曹ン信号が生成され、一方、低コントラスト像では １つの不正な分離が含まれる。この低コントラスト像では、前述したＳ／Ｃ比が 低い。このように、スレフシ１ルドの設定は、ターゲットの検出確率を増大させ ることになる。しかしながら、ターゲットが存在しない時、スレッシールドの設 定は、好ましくない最大擾乱の透過率に基づいてなされる。こうした問題を避け るため、例えば、最大透過率に基づいて固定される基準レベルを確定する必要が ある。なお、この最大透過率は、低コントラスト像に対応したＳ／Ｃ比を「ｌ」 とする。仮に、このようなレベルが使用されると、低フントラスト像における擾 乱信号を除去し、第１２図に示す相関平面のターゲット信号をより明確にする。

一方、上述した基準レベルは、ターゲットを検出することができない状況をもた らすこともあり得る。したがって、像透過率に比例する信号に応じてターゲット の検出確率を増加させることが望ましい。以上に説明したように、上述した実施 例においては、本発明による像強調光相関システムの具体的な例と変形例とが詳 細に記述されている。そして、これらは、熟練された設計の多くを選択的に示唆 した本発明おいて、開示あるいは教示されている。

特表千４−５０５６７２　（５） ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、１ｌ ＦＩＧ、１２ 羊釣毒 とから構成される像強調光相関システムに関する。

国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ．像ビームの重要部分を形成すると共に、この像ビームを異なる偏光成 分の第１および第２の像ビームに分離する光学システムと、ｂ．前記第１および 第２の像ビームのそれぞれに対して干渉性レーザ光で空間変調を施す空間光変調 手段と、 ｃ．前記空間光変調手段によって相対的な偏光を調整された前記第１および第２ の像ビームの内、少なくともいずれか一方の偏光を回転させる偏光回転手段と、 ｄ．共面偏光された前記第１および第２の像ビームを再結合ビームに形成する再 結合手段と、 ｅ．前記再結合ビームを導き、該再結合ビームのフーリエ変換像を形成するフー リエ変換レンズと、 ｆ．前記フーリエ変換レンズのフーリエ変換出力が導かれろマッチドフィルタと 、 ｇ．前記マッチドフィルタの出力が入射される逆変換レンズと、ｈ．光相関器の 相関出力平面における前記逆変換レンズの出力を検出する光検出手段と を具備してなる像強調光相関システム。
2. （２）前記フーリエ交換レンズは、前記再結合ビームの多重反復像を形成する多 重ホログラフィックレンズで構成され、前記マッチドフィルタは、前記多重ホロ グラフィックレンズにより形成される多重反復像が導かれる多重マッチドフィル タから構成されることを特徴とする請求項１記載の像強調光相関システム。
3. （３）前記第１の像ビームが導かれる手段であって、前記第２の像ビームの位相 に対する前記第１の像ビームの位相を相対的に調整する位相変調手段を具備する ことを特徴とする請求項１記載の像強調光相関システム。
4. （４）前記再結合ビームが入射される手段であって、前記フーリエ変換レンズに 導入される以前の再結合ビームに空間フィルタリングを施す空間フィルタ手段を 具備することを特徴とする請求項１記載の像強調光相関システム。
5. （５）前記空間フィルタ手段は、空間フィルタリング特性が電気的に制御される ことを特徴とする請求項４記載の像強調光相関システム。
6. （６）前記空間フィルタ手段は、寸法が電気的に制御される圧電素子で構成きれ ることを特徴とする請求項５記載の像強調光相関システム。
7. （７）前記空間光変調手段に入射され、該空間光変調手段によって前記像ビーム が重ね合わされた干渉性レーザ光を供給する能動レーザ光源と、この能動レーザ 光源の出力が導入される変光制御手段とを具備し、前記偏光制御手段は、前記空 間光変調手段に導入きれる以前の、前記光相関器の出力平面を検出する前記光検 出手段の出力に応じて制御されることを特徴とする請求項１記載の像強調光相関 システム。
8. （８）前記マッチドフィルタは、空間フィルタ特性が電気的に制御されることを 特徴とする請求項１記載の像強調光相関システム。
9. （９）前記マッチドフィルタは、複数のマッチドフィルタから構成きれ、各マッ チドフィルタ領域には、制御信号に応じてフィルタリング特性が変化する液晶を 備えることを特徴とする請求項８記載の像強調光相関システム。
10. （１０）前記各マッチドフィルタ領域は、同心円環が形成されることを特徴とす る請求項９記載の像強調光相関システム。
11. （１１）前記再結合ビームの入力像コントラストあるいはレベルを検出する手段 と、 前記光検出手段のスレッショルドレベルを調整することによって得られる相関平 面のスレッショルド信号を制御するスレッショルド回路とを具備することを特徴 とする請求項１記載の像強調光相関システム。