DE1774419C3 - Vorrichtung zum optischen Vergleichen zweier Muster - Google Patents

Description

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lelen Lichtstrahlen 14 durch andere bekannte Mittel, stand x₀ gleich ihrer doppelten Breite Δ\ ist. Hat somit beispielsweise durch einen optischen Sender oder Ver- der Mittelpunkt des Bezugsmusters 26 die Koordinaten stärker zu erzeugen. Die Lichtstrahlen 14 durchsetzen (x.y), so hat der Mittelpunkt des zu vergleichenden Mueine Objektebene 16 und werden anschließend durch sters 28 die Koordinaten (x + 2 Δχ, y).
eine Sammellinse 18 in einer in der Brennebene dieser ⁵ In der Bildebene 20 ist eine Einrichtung zur Erzeu-Linse liegenden Bildebene 20 fokussiert. Die diese Ebe- gung von Moire-Mustern vorgesehen, die aus zwei in ne durchsetzende Strahlung fällt auf eine Photozelle 22, Rahmen 34 und 36 angeordneten Beugungsgittern 30 an deren Ausgang ein von der Lichtintensität abhän- und 32 besteht, deren Mittelpunkte auf der optischen giges elektrisches Signal auftritt. Die Größe dieses Si- Achse liegen. Ein langsam laufender Motor 40 ist über gnals wird beispielsweise durch ein Instrument 24 an- ¹⁰ seine Achse 38 so mit den Rahmen 34 und 36 in Wirkgezeigt. Wie aus der Figur hervorgeht, liegen alle auf- verbindung, daß seine Drehung eine gegenläufige Dregeführten Elemente auf der optischen Achse des dar- hung dieser Rahmen bewirkt, wobei die Drehungsmitgestellten Systems. telpunkte der von diesen Rahmen getragenen Gitter Wie schon vorher erwähnt, werden mit Hilfe der vor- ebenfalls mit der optischen Achse zusammenfallen. Die liegenden Erfindung zwei durchsichiige, ein bestimmtes 15 sich bei dieser gegenläufigen Drehung ergebende Licht-Muster enthaltende Bereiche miteinander verglichen, transmission durch die Bildebene 20 entspricht daher von denen der eine ein Bezugsmuster 26 und der andere der Transmission eines BeLgungsgitters mit sich linear das zu vergleichende Muster 28 enthält Beide Bereiche verändernden Gitterabständen. Das auf die Photozelle können beispielsweise auf Mikrofilmen angebracht sein 22 fallende Licht ist daher ein Maß für den Korrela- und gleiche Abmessungen aufweisen. Die beiden Mu- 20 tionsgrad des Bezugsmusters 26 und des zu vergleichenster werden in der Objektebene 16 in gleichen Abstän- den Musters 28.
den von der Mittelachse angeordnet, wobei der Ab-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι a ehe gedreht, so wird der Korrelationsfleck unscharf. Patentansprüche: Bei ständiger Drehung geht der Korrelationsfleck in die Untergrundhelligkeit über.

1. Vorrichtung zum optischen Vergleichen zweier Ein derartiges Verfahren wird in der Literaturstelle: im Strahlengang eines kollimierten Lichtstrahles 5 A. Vander Lugt, »Signal Detection by Complex nebeneinander angeordneter Muster mit einem auf Spatial Filtering« IEEE Transactions on Information dem Weg des Lichtstrahls dahinter angeordneten Theory, April 1964, S. 139 beschrieben. Bei diesem Verfokussierenden Element, gekennzeichnet fahren wird die Korrelation mit Hilfe zweier durchläsdurch zwei in der in der hinteren Brennebene des siger Bereiche erzeugt, von denen der eine das Objekt fokussierenden Elements (18) liegenden Bildebene io und der andere ein räumliches Vergleichsfilter darstellt. (20) auf der optischen Achse hintereinander ange- Die beiden durchlässigen Bereiche sind so angeordnet, ordnete und um diese gegenläufig rotierende Beu- daß ihre komplexen Lichtübertragungen multiplikativ gungsgitter (30, 32) zur zeitlich veränderbaren sind. Der Lichtausgang der Anordnung gibt im wesent- und unterschiedlichen Ablenkung der von den bei- liehen die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Siden Mustern (26, 28) ausgehenden Strahlungen und 15 gna!s an, d. h, daß Korrelation vorliegt. Ein heller Reck ein in Fortpflanzungsrichtung dahinter angeordne- zeigt das Vorliegen einer hohen Wahrscheinlichkeit tes lichtempfindliches Element (22), an dessen Aus- und ein diffuser Bereich das Vorliegen einer geringen gang ein die Ähnlichkeit der Abbildungen der bei- Wahrscheinlichkeit an. Die in dieser Literaturstelle beden Muster anzeigendes elektrisches Signal auftritt. schriebene Anordnung weist eine hohe Empfindlichkeit

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao in bezug auf die Ausrichtung der durchlässigen Bereizeichnet. daß die gegenläufig rotierenden Beugungs- ehe auf und erfordert ein räumliches Filter, das dem gitter (30, 32) die gleichen Gitterkonstanten haben. Vergleichsfilter entspricht. Diese Forderung ist im all

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gemeinen nur schwer zu erfüllen, da die arithmetische gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der mitein- Division durch optische Anordnungen bisher nicht ander zu vergleichenden Muster (26, 28) um einen 25 ohne weiteres durchgeführt werden konnte.

Betrag (xo) voneinander entfernt sind, der gleich der In der Literaturstelle: C. S. Weaver and J. W.

doppelten Breite Ax dieser Muster ist. Goodman »A Technique for Optically Convolving

Two Functions«, Applied Optics, Vol. 5, No. 7, JuIi 1966.

S. 1248, wird ein Verfahren angegeben, bei dem die

30 Notwendigkeit einer genauen Ausrichtung entfällt. In

diesem Verfahren werden zwei durchlässige Bereiche

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum opti- nebeneinander in der gleichen Ebene angeordnet und

sehen Vergleichen zweier im Strahlt <gang eines kolli- ein lichtempfindlicher Film mittels der durch sie durch-

mierten Lichtstrahls nebeneinander angeordneter Mu- tretenden Strahlung belichtet, so daß ein positiver

lter mit einem auf dem Weg des Lieb ,trahls dahinter 35 durchlässiger Bereich entsteht. Die Durchlässigkeit die-

angeordneten fokussierenden Element. ses Bereichs ist direkt proportional dem Quadrat der

In der Technik der optischen Informationsverarbei- auf ihn auftreffenden Lichtamplitude Dieser durchlässi-

tung ist es vielfach erforderlich, zwei oder mehr Licht- ge Bereich wird dann gleichzeitig mit der Strahlung der

muster miteinander zu vergleichen oder mit Hilfe der Objektebene einer Fourier-Transformation mittels

Methode der Kreuzkorrelation festzustellen, welchen 40 eines Referenzstrahls unterzogen und das Vorliegen

Informationsinhalt ein gegebenes Muster aufweist. Die- des Korrelationsfiecks beobachtet. Der Nachteil dieses

se Aufgabe kann beispielsweise bei der maschinellen Verfahrens ist durch die Notwendigkeit bedingt, für je-

Erkennung von Zeichen, Fingerabdrucken oder den Vergleich eine photographische Aufnahme hemi-

Gewebeschichten, bei der Überprüfung von Masken stellen. In der Literaturstelle J. E R a u »Detection of

zur Herstellung von integrierten Schaltungen sowie der 45 Differences in Real Distribution«. J. O. S. A, Vol. 56,

Schaltungen selbst auftreten. No. 11. November I960. S. 1490. wird ein ähnliches Ver-

Das Verfahren der Kreuz-Korrelation kann als ein fahren beschrieben.

Verfahren definiert werden, bei dem zwei Lichtmuster Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus. auf gemeinsame Merkmale untersucht werden. Als eine optische Vergleichsvorrichtung der in Rede steeinfachstes Beispiel seien zwei duichsichtige Bereiche 5° henden Art anzugeben, beider eine genaue Ausrichtung betrachtet, die im Strahlengang einer kräftigen Licht- der zu vergleichenden Muster nicht erforderlich ist. die quelle unmittelbar hintereinander angeordnet sind, und keine zeitraubenden und umständlichen Verfahrensdie dann einen maximalen Lichtdurchtritt ermöglichen, schriue benötigt und die dennoch eindeutige Aussagen wenn sie optimal ausgerichtet sind. Durch eine über den Korrelationsgrad möglich macht. Diese Auf-Konvergenzlinse kann das durchgelassene Licht auf 55 gäbe wird durch die im Anspruch I angegebene Frfineiner Photozelle abgebildet werden, an deren Ausgang dung gelöst.

ein die richtige Ausrichtung anzeigendes elektrisches Durch diese Vorrichtung ist es möglich, transparente Signal auftritt. °^^er reflektierende Muster mit relativ einfachen HilfsWerden die beiden durchlässigen Bereiche räumlich mitteln ohne besondere Anforderungen an die Ausrichvoneinander getrennt, so erfolgt der maximale Licht- 60 tung und ohne zeitraubende Verfahrensschritte auf durchlaß ebenfalls dann, wenn die beiden Bereiche auf- vollautomatischem Wege miteinander ω vergleichen, einander ausgerichtet sind. In der Bildebene einer ab- Die Erfindung wird anschließend an Hand der ein bildenden Linse entsteht dann im Mittelbereich auf der Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläuoptischen Achse ein als Korrelationsfleck bezeichneter tert.

heller Bereich, während die übrige Ebene weniger auf- ⁶5 Das von einer monochromatischen punktförmigen

gehellt ist. Wird ein durchlässiger Bereich seitlich ver- Lichtquelle IO ausgehende Licht wird durch eine Linse

schoben, so verschiebt sich der Korrelationsfleck in der 12 kollimiert und pflanzt sich als parallele Strahlen 14

gleichen Richtung. Wird einer der durchlässigen Berei- fort. Es ist selbstverständlich auch möglich, die paral-