JP2001194625A - 光画像処理装置 - Google Patents
光画像処理装置Info
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- JP2001194625A JP2001194625A JP2000327916A JP2000327916A JP2001194625A JP 2001194625 A JP2001194625 A JP 2001194625A JP 2000327916 A JP2000327916 A JP 2000327916A JP 2000327916 A JP2000327916 A JP 2000327916A JP 2001194625 A JP2001194625 A JP 2001194625A
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- light
- filtering
- filtering means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】入力画像の大型化と装置の小型化の両方に対応
しつつ、正しくフィルタリングされた画像を獲得できる
光画像処理装置を提供する。 【解決手段】画像を表示する画像表示手段101と、そ
の画像を読み出す光を発生させる光発生手段102と、
読み出された画像にフーリエ変換を施すフーリエ変換光
学系103と、フィルタリングを行なうピクセル構造を
持つフィルタリング手段104と、フィルタリングされ
た光束に逆フーリエ変換を施す逆フーリエ変換光学系1
05と、逆フーリエ変換が施された画像を獲得するフィ
ルタリング画像獲得手段106とを備えており、画像表
示手段の表示サイズと、読み出し光の波長と、フーリエ
変換光学系の焦点距離と、フィルタリング手段のピクセ
ル間隔と表示サイズと、フィルタリング手段への入射角
とが、フィルタリング手段で発生する0次回折光が他の
次数の回折光と重ならないように選ばれている。
しつつ、正しくフィルタリングされた画像を獲得できる
光画像処理装置を提供する。 【解決手段】画像を表示する画像表示手段101と、そ
の画像を読み出す光を発生させる光発生手段102と、
読み出された画像にフーリエ変換を施すフーリエ変換光
学系103と、フィルタリングを行なうピクセル構造を
持つフィルタリング手段104と、フィルタリングされ
た光束に逆フーリエ変換を施す逆フーリエ変換光学系1
05と、逆フーリエ変換が施された画像を獲得するフィ
ルタリング画像獲得手段106とを備えており、画像表
示手段の表示サイズと、読み出し光の波長と、フーリエ
変換光学系の焦点距離と、フィルタリング手段のピクセ
ル間隔と表示サイズと、フィルタリング手段への入射角
とが、フィルタリング手段で発生する0次回折光が他の
次数の回折光と重ならないように選ばれている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、様々なフィルタ処
理や画像処理を光学的に行なうコンパクトで汎用な光画
像処理装置に関する。
理や画像処理を光学的に行なうコンパクトで汎用な光画
像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、二次元の画像を処理する場合、
通常のコンピュータによるシリアルな計算では膨大な時
間がかかるので、光を利用して画像処理を行なう様々な
光画像処理装置が提案されている。特開平8−1291
49号は、このような光画像処理装置の一例を開示しし
ている。
通常のコンピュータによるシリアルな計算では膨大な時
間がかかるので、光を利用して画像処理を行なう様々な
光画像処理装置が提案されている。特開平8−1291
49号は、このような光画像処理装置の一例を開示しし
ている。
【0003】図7は、その光画像処理装置の光学系を概
略的に示している。画像表示手段101に表示された画
像は、読み出し光発生手段102で生成された読み出し
光によって読み出される。画像を読み出した光束はフー
リエ変換光学系103によってフーリエ変換され、その
フーリエ変換像がフーリエ変換光学系103の後側焦平
面に形成される。フーリエ変換像は、フーリエ変換光学
系103の後側焦平面近傍に配置されたフィルタリング
手段104にフィルタリングを行なう関数が表示される
ことによって、フィルタリングが行なわれる。フィルタ
リングが行なわれた光束は、逆フーリエ変換光学系10
5によって逆フーリエ変換され、その結果がフィルタリ
ング画像獲得手段106によって得られる。
略的に示している。画像表示手段101に表示された画
像は、読み出し光発生手段102で生成された読み出し
光によって読み出される。画像を読み出した光束はフー
リエ変換光学系103によってフーリエ変換され、その
フーリエ変換像がフーリエ変換光学系103の後側焦平
面に形成される。フーリエ変換像は、フーリエ変換光学
系103の後側焦平面近傍に配置されたフィルタリング
手段104にフィルタリングを行なう関数が表示される
ことによって、フィルタリングが行なわれる。フィルタ
リングが行なわれた光束は、逆フーリエ変換光学系10
5によって逆フーリエ変換され、その結果がフィルタリ
ング画像獲得手段106によって得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような画像処理装
置において、従来は、画像表示手段101としての空間
光変調器には、画素数が少なく、その表示領域も小さ
い、フィルタリングを行なうための液晶と同程度の大き
さのものしか扱えなかった。しかし、近年では液晶やD
MD(ディジタル・マイクロミラー・デバイス)の高画素
化に伴って、扱える空間光変調器の選択の幅も広がり、
処理対象画像の大容量化のニーズに答えることが可能と
なった。
置において、従来は、画像表示手段101としての空間
光変調器には、画素数が少なく、その表示領域も小さ
い、フィルタリングを行なうための液晶と同程度の大き
さのものしか扱えなかった。しかし、近年では液晶やD
MD(ディジタル・マイクロミラー・デバイス)の高画素
化に伴って、扱える空間光変調器の選択の幅も広がり、
処理対象画像の大容量化のニーズに答えることが可能と
なった。
【0005】その一方で、演算装置全体の小型化が求め
られている。小型化のためにはフーリエ変換光学系10
3の焦点距離fを短くする必要がある。しかしながら、
図7に示されるように、入力画像の大きさWiを大きく
し、フーリエ変換光学系の焦点距離fを短くすると、フ
ィルタリング手段104に入射する光束の角度2θiが
大きくなる。なお、図7には、分かり易いように、画像
表示手段101に表示されている画像中に含まれる周波
数成分の中で、周波数成分が0のDC成分のみが示され
ている。
られている。小型化のためにはフーリエ変換光学系10
3の焦点距離fを短くする必要がある。しかしながら、
図7に示されるように、入力画像の大きさWiを大きく
し、フーリエ変換光学系の焦点距離fを短くすると、フ
ィルタリング手段104に入射する光束の角度2θiが
大きくなる。なお、図7には、分かり易いように、画像
表示手段101に表示されている画像中に含まれる周波
数成分の中で、周波数成分が0のDC成分のみが示され
ている。
【0006】一方、フィルタリング手段104に入射し
た光束は、更にフィルタリング手段104を構成する空
間光変調器のピクセル構造により回折光を生じる。フィ
ルタ手段104を通過した光束は、入射時とは反対に特
定の広がり角を持って広がり、それぞれの回折光も同様
に広がる。従って、観測対象の回折次数が0次の光束
(0次光)と、回折次数が+1次あるいは−1次の光束
(+1次光あるいは−1次光)との重なりが生じるため
に、正しくフィルタリングされた画像を獲得することが
できなくなってしまう。
た光束は、更にフィルタリング手段104を構成する空
間光変調器のピクセル構造により回折光を生じる。フィ
ルタ手段104を通過した光束は、入射時とは反対に特
定の広がり角を持って広がり、それぞれの回折光も同様
に広がる。従って、観測対象の回折次数が0次の光束
(0次光)と、回折次数が+1次あるいは−1次の光束
(+1次光あるいは−1次光)との重なりが生じるため
に、正しくフィルタリングされた画像を獲得することが
できなくなってしまう。
【0007】本発明は、このような不具合を解消するた
めに成されたものであり、その目的は、入力画像の大型
化と装置の小型化の両方に対応しつつ、正しくフィルタ
リングされた画像を獲得できる光画像処理装置を提供す
ることである。
めに成されたものであり、その目的は、入力画像の大型
化と装置の小型化の両方に対応しつつ、正しくフィルタ
リングされた画像を獲得できる光画像処理装置を提供す
ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の光画像処理装置
は、処理対象の画像を表示する画像表示手段と、その画
像表示手段に表示されている画像を読み出すための光を
発生させる読み出し光発生手段と、読み出された画像に
フーリエ変換を施すフーリエ変換光学系と、フーリエ変
換が施された画像に対してフィルタリングを行なうため
のピクセル構造を持つフィルタリング手段と、フィルタ
リングが施された光束に逆フーリエ変換を施す逆フーリ
エ変換光学系と、逆フーリエ変換が施された画像を獲得
するフィルタリング画像獲得手段とを備えており、画像
表示手段の表示サイズWiと、読み出し光の波長λと、
フーリエ変換光学系のレンズの焦点距離fと、フィルタ
リング手段の最小ピクセル間隔pと、表示サイズWf
と、フィルタリング手段への入射角θgとが、フィルタ
リング手段において発生する0次の回折光とその他の次
数の回折光が重なり合わないように選ばれていることを
特徴とする。
は、処理対象の画像を表示する画像表示手段と、その画
像表示手段に表示されている画像を読み出すための光を
発生させる読み出し光発生手段と、読み出された画像に
フーリエ変換を施すフーリエ変換光学系と、フーリエ変
換が施された画像に対してフィルタリングを行なうため
のピクセル構造を持つフィルタリング手段と、フィルタ
リングが施された光束に逆フーリエ変換を施す逆フーリ
エ変換光学系と、逆フーリエ変換が施された画像を獲得
するフィルタリング画像獲得手段とを備えており、画像
表示手段の表示サイズWiと、読み出し光の波長λと、
フーリエ変換光学系のレンズの焦点距離fと、フィルタ
リング手段の最小ピクセル間隔pと、表示サイズWf
と、フィルタリング手段への入射角θgとが、フィルタ
リング手段において発生する0次の回折光とその他の次
数の回折光が重なり合わないように選ばれていることを
特徴とする。
【0009】具体的には、それに沿って多数のピクセル
がマトリックス状に並ぶ互いに直交する二本の軸を有し
ており、それぞれの軸方向に対して、Wi>Wfのとき、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たしている。
がマトリックス状に並ぶ互いに直交する二本の軸を有し
ており、それぞれの軸方向に対して、Wi>Wfのとき、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たしている。
【0010】また、本発明の別の光画像処理装置では、
フィルタリング手段は、行なうフィルタリングに対応し
た関数を表示するための表示素子と、この表示素子に隣
接して配置された回折格子とを有しており、回折格子の
ピッチqは、 n×q=p ・・・(2) を満たし、ここにnは自然数であり、回折格子はピクセ
ル構造に対して整列している。この場合、(1)式の代わ
りに、 arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) を満たしている。
フィルタリング手段は、行なうフィルタリングに対応し
た関数を表示するための表示素子と、この表示素子に隣
接して配置された回折格子とを有しており、回折格子の
ピッチqは、 n×q=p ・・・(2) を満たし、ここにnは自然数であり、回折格子はピクセ
ル構造に対して整列している。この場合、(1)式の代わ
りに、 arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) を満たしている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態の説明の先立
ち、本発明の基本原理について図1を用いて説明する。
図1は本発明の光画像処理装置の光学系の光軸を沿った
断面を示している。この光学系において、画像表示手段
101に表示される画像サイズをWi、フーリエ変換光
学系103の焦点距離をf、フーリエ変換光学系103
からフィルタリング手段104に入射する光束の入射角
をθgとする。各周波数成分の光束は、フーリエ変換光
学系103により、フィルタリング手段104に対し
て、ある角度で入射し、その角度は、画像表示手段10
1に表示される画像サイズWiとフーリエ変換光学系1
03の焦点距離fによって決まる。説明を容易にするた
め、図には、入射する光束の中で、画像表示手段101
に表示されている画像に含まれる周波数成分の中で、周
波数成分が0のDC成分が示されている。この場合、D
C成分の最も外側の光線Aと光線Bは、2θi(θi>0)
の角度で入射する。
ち、本発明の基本原理について図1を用いて説明する。
図1は本発明の光画像処理装置の光学系の光軸を沿った
断面を示している。この光学系において、画像表示手段
101に表示される画像サイズをWi、フーリエ変換光
学系103の焦点距離をf、フーリエ変換光学系103
からフィルタリング手段104に入射する光束の入射角
をθgとする。各周波数成分の光束は、フーリエ変換光
学系103により、フィルタリング手段104に対し
て、ある角度で入射し、その角度は、画像表示手段10
1に表示される画像サイズWiとフーリエ変換光学系1
03の焦点距離fによって決まる。説明を容易にするた
め、図には、入射する光束の中で、画像表示手段101
に表示されている画像に含まれる周波数成分の中で、周
波数成分が0のDC成分が示されている。この場合、D
C成分の最も外側の光線Aと光線Bは、2θi(θi>0)
の角度で入射する。
【0012】フィルタリング手段104の画像を表示す
る面をxy平面とし、これに垂直な方向で、フィルタリ
ング手段104から光が射出する方向にz軸、光が入射
する方向にz'軸をとる。従って、図1の面はyz平面
を示している。ここで扱う角度は、入射光側では、z'
軸から反時計周りを+、時計周りを−とし、射出光側で
も、z軸から反時計周りを+、時計周りを−とする。こ
の座標系で考えた場合に、光線Aがフィルタリング手段
104と成す角θaiは、 θai=−θi+θg=−arctan(Wi/(2f))+θg ・・・(4) となり、一方、光線Bがフィルタリング手段104と成
す角θbiは、 θbi=θi+θg=arctan(Wi/((2f))+θg ・・・(5) となる。
る面をxy平面とし、これに垂直な方向で、フィルタリ
ング手段104から光が射出する方向にz軸、光が入射
する方向にz'軸をとる。従って、図1の面はyz平面
を示している。ここで扱う角度は、入射光側では、z'
軸から反時計周りを+、時計周りを−とし、射出光側で
も、z軸から反時計周りを+、時計周りを−とする。こ
の座標系で考えた場合に、光線Aがフィルタリング手段
104と成す角θaiは、 θai=−θi+θg=−arctan(Wi/(2f))+θg ・・・(4) となり、一方、光線Bがフィルタリング手段104と成
す角θbiは、 θbi=θi+θg=arctan(Wi/((2f))+θg ・・・(5) となる。
【0013】次にフィルタリング手段104に入射した
光束は、フィルタリング手段104を構成するピクセル
のために、回折光を生じ伝播する。フィルタリング手段
104のピクセル間隔をp、読み出し光の波長をλとす
ると、光線Aに対する+1次の回折光(+1次光)である
光線A+1は、図中のz軸に対して回折角θa+で回折す
る。ここで、回折角θa+は、 sinθa+=sinθai+λ/p ・・・(6) で与えられる。一方、光線Bに対する−1次の回折光
(−1次光)である光線B-1の回折角θb-は、 sinθb-=sinθbi−λ/p ・・・(7) で与えられる。
光束は、フィルタリング手段104を構成するピクセル
のために、回折光を生じ伝播する。フィルタリング手段
104のピクセル間隔をp、読み出し光の波長をλとす
ると、光線Aに対する+1次の回折光(+1次光)である
光線A+1は、図中のz軸に対して回折角θa+で回折す
る。ここで、回折角θa+は、 sinθa+=sinθai+λ/p ・・・(6) で与えられる。一方、光線Bに対する−1次の回折光
(−1次光)である光線B-1の回折角θb-は、 sinθb-=sinθbi−λ/p ・・・(7) で与えられる。
【0014】観測したい光束は、回折光のうち、0次の
次数の光(0次光)である。従って、正しくフィルタリン
グされた画像を得るには、0次の回折光が他の次数の回
折光と重ならないようにすればよい。そのためには、光
線A+1の回折角θa+と光線B-1の回折角θb-が、それぞ
れ、その絶対値において、0次光を構成する光線B0と
光線A0のz軸に対する角度よりも大きい必要がある。
従って、正負を考慮した上で、 θa+>θi+θg ・・・(8) θb-<−θi+θg ・・・(9) を満たす必要がある。(4)式〜(9)式より、 sinθi×cosθg<λ/(2p) ・・・(10) が得られる。従って、前述の(1)式: arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) が得られる。
次数の光(0次光)である。従って、正しくフィルタリン
グされた画像を得るには、0次の回折光が他の次数の回
折光と重ならないようにすればよい。そのためには、光
線A+1の回折角θa+と光線B-1の回折角θb-が、それぞ
れ、その絶対値において、0次光を構成する光線B0と
光線A0のz軸に対する角度よりも大きい必要がある。
従って、正負を考慮した上で、 θa+>θi+θg ・・・(8) θb-<−θi+θg ・・・(9) を満たす必要がある。(4)式〜(9)式より、 sinθi×cosθg<λ/(2p) ・・・(10) が得られる。従って、前述の(1)式: arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) が得られる。
【0015】これまでの議論は、yz平面に対するもの
であるが、zx平面に対しても同様な議論が成り立つ。
であるが、zx平面に対しても同様な議論が成り立つ。
【0016】従って、フィルタリング手段のピクセルが
並ぶx軸とy軸の各方向において、それぞれ(1)式を満
たしていれば、0次光と±1次光が重なることはない。
つまり、0次の回折光が他の次数の回折光と重なること
はない。
並ぶx軸とy軸の各方向において、それぞれ(1)式を満
たしていれば、0次光と±1次光が重なることはない。
つまり、0次の回折光が他の次数の回折光と重なること
はない。
【0017】また、上述の議論は、フィルタリング手段
が透過型であると想定して説明したが、フィルタリング
手段が反射型である場合にも同様に成り立つ。この場
合、z軸をz'軸に置き換え、これに対して透過した回
折光の代わりに反射された回折光を考慮することで、同
様に議論が展開できる。
が透過型であると想定して説明したが、フィルタリング
手段が反射型である場合にも同様に成り立つ。この場
合、z軸をz'軸に置き換え、これに対して透過した回
折光の代わりに反射された回折光を考慮することで、同
様に議論が展開できる。
【0018】図1に示される光学系において、±1次の
回折光および更に高次の回折光の回折光の回折角を増幅
するために、フィルタリング手段104はピクセル構造
の前面あるいは背面に隣接して配置された回折格子を更
に備えていてもよい。この場合、良好な回折を得るため
に、回折格子のピッチqは、前述の(2)式: n×q=p ・・・(2) を満たし、ここにnは自然数であり、回折格子のピッチ
はフィルタリング手段のピッチに揃っていることが好ま
しい。
回折光および更に高次の回折光の回折光の回折角を増幅
するために、フィルタリング手段104はピクセル構造
の前面あるいは背面に隣接して配置された回折格子を更
に備えていてもよい。この場合、良好な回折を得るため
に、回折格子のピッチqは、前述の(2)式: n×q=p ・・・(2) を満たし、ここにnは自然数であり、回折格子のピッチ
はフィルタリング手段のピッチに揃っていることが好ま
しい。
【0019】また、この場合、フィルタリング手段10
4のピクセル間隔pの代わりに、回折格子のピッチqを
考慮する必要がある。従って、この構成において満足す
べき条件は、(1)式に代って、前述の(3)式: arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) となる。
4のピクセル間隔pの代わりに、回折格子のピッチqを
考慮する必要がある。従って、この構成において満足す
べき条件は、(1)式に代って、前述の(3)式: arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) となる。
【0020】この構成において、フィルタリング手段の
ピクセルが並ぶx軸とy軸の各方向において、言い換え
れば、回折格子の例えば周期構造が並ぶx軸とy軸の各
方向において、それぞれ(3)式を満たしていれば、0次
光と±1次光が重なることはない。すなわち、0次の回
折光が他の次数の回折光と重なることはない。
ピクセルが並ぶx軸とy軸の各方向において、言い換え
れば、回折格子の例えば周期構造が並ぶx軸とy軸の各
方向において、それぞれ(3)式を満たしていれば、0次
光と±1次光が重なることはない。すなわち、0次の回
折光が他の次数の回折光と重なることはない。
【0021】[第一実施形態]本発明の第一実施形態の
光画像処理装置について図2を用いて説明する。図2に
示されるように、光画像処理装置は、処理対象の画像を
表示する画像表示手段101と、その画像を読み出すた
めの光を発生させる読み出し光発生手段102と、読み
出された画像にフーリエ変換を施すフーリエ変換光学系
103と、フーリエ変換が施された画像に対してフィル
タリングを行なうためのフィルタリング手段104と、
フィルタリングが施された光束に逆フーリエ変換を施す
逆フーリエ変換光学系105と、逆フーリエ変換が施さ
れた画像を獲得するフィルタリング画像獲得手段106
とを備えている。
光画像処理装置について図2を用いて説明する。図2に
示されるように、光画像処理装置は、処理対象の画像を
表示する画像表示手段101と、その画像を読み出すた
めの光を発生させる読み出し光発生手段102と、読み
出された画像にフーリエ変換を施すフーリエ変換光学系
103と、フーリエ変換が施された画像に対してフィル
タリングを行なうためのフィルタリング手段104と、
フィルタリングが施された光束に逆フーリエ変換を施す
逆フーリエ変換光学系105と、逆フーリエ変換が施さ
れた画像を獲得するフィルタリング画像獲得手段106
とを備えている。
【0022】画像表示手段101は、電気アドレス型で
透過型の液晶111と、その手前すなわち読み出し光発
生手段102側に配置された偏光子121と、液晶11
1の後ろすなわちフーリエ変換光学系103側に配置さ
れた検光子122とを備えている。
透過型の液晶111と、その手前すなわち読み出し光発
生手段102側に配置された偏光子121と、液晶11
1の後ろすなわちフーリエ変換光学系103側に配置さ
れた検光子122とを備えている。
【0023】読み出し光発生手段102は、レーザー光
を発するHe−Neレーザー112と、レーザー光を集
光する集光レンズ113と、その焦平面に配置されたピ
ンホール114と、ピンホール114からのレーザー光
を平行化するコリメートレンズ115とを備えている。
を発するHe−Neレーザー112と、レーザー光を集
光する集光レンズ113と、その焦平面に配置されたピ
ンホール114と、ピンホール114からのレーザー光
を平行化するコリメートレンズ115とを備えている。
【0024】フーリエ変換光学系103は、焦点距離f
のフーリエ変換レンズ117を備えている。フィルタリ
ング手段104への入射角θgは0度に設定されてい
る。
のフーリエ変換レンズ117を備えている。フィルタリ
ング手段104への入射角θgは0度に設定されてい
る。
【0025】フィルタリング手段104は、電気アドレ
ス型で透過型の液晶118と、その手前すなわちフーリ
エ変換光学系103側に配置された偏光子123と、液
晶118の後ろすなわち逆フーリエ変換光学系105側
に配置された検光子124とを備えている。
ス型で透過型の液晶118と、その手前すなわちフーリ
エ変換光学系103側に配置された偏光子123と、液
晶118の後ろすなわち逆フーリエ変換光学系105側
に配置された検光子124とを備えている。
【0026】逆フーリエ変換光学系105は、焦点距離
がf1の逆フーリエ変換レンズ119を備えている。フ
ィルタリング画像獲得手段106は、CCDカメラ12
0を備えている。
がf1の逆フーリエ変換レンズ119を備えている。フ
ィルタリング画像獲得手段106は、CCDカメラ12
0を備えている。
【0027】He−Neレーザー112から発せられた
レーザー光は、集光レンズ113によって集光され、ピ
ンホール114を通過したレーザー光は、コリメータレ
ンズ115によって平行光束に変えられる。この平行光
束は、画画像表示手段101である偏光子121と電気
アドレス型透過型液晶111と検光子122を透過する
ことで、電気アドレス型で透過型の液晶111に表示さ
れている処理対象の画像を読み出す。
レーザー光は、集光レンズ113によって集光され、ピ
ンホール114を通過したレーザー光は、コリメータレ
ンズ115によって平行光束に変えられる。この平行光
束は、画画像表示手段101である偏光子121と電気
アドレス型透過型液晶111と検光子122を透過する
ことで、電気アドレス型で透過型の液晶111に表示さ
れている処理対象の画像を読み出す。
【0028】画像を読み出した光束は、フーリエ変換レ
ンズ117によってフーリエ変換が施され、偏光子12
3を透過し、その後ろ側像平面に配置されている電気ア
ドレス型で透過型の液晶118の表示面に入力画像のフ
ーリエ変換像を形成する。この液晶118の表示面に形
成されたフーリエ変換像は、透過型液晶118に表示さ
れている関数と重ね合わさることでフィルタリングが行
なわれる。
ンズ117によってフーリエ変換が施され、偏光子12
3を透過し、その後ろ側像平面に配置されている電気ア
ドレス型で透過型の液晶118の表示面に入力画像のフ
ーリエ変換像を形成する。この液晶118の表示面に形
成されたフーリエ変換像は、透過型液晶118に表示さ
れている関数と重ね合わさることでフィルタリングが行
なわれる。
【0029】フィルタリングが施された光束は、検光子
124を透過し、逆フーリエ変換レンズ119によって
逆フーリエ変換が施され、入力画像に対してフィルタリ
ングが行なわれた画像が、CCDカメラ120によって
得られる。
124を透過し、逆フーリエ変換レンズ119によって
逆フーリエ変換が施され、入力画像に対してフィルタリ
ングが行なわれた画像が、CCDカメラ120によって
得られる。
【0030】この装置において、液晶111の表示サイ
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、液晶118の最小ピクセル間隔
pと、液晶118の表示サイズWfと、フィルタリング
手段104への入射角θg(=0)は、前述の(1)式、すな
わち、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たしている。
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、液晶118の最小ピクセル間隔
pと、液晶118の表示サイズWfと、フィルタリング
手段104への入射角θg(=0)は、前述の(1)式、すな
わち、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たしている。
【0031】従って、フィルタリング手段104で発生
する±1次以上の回折光は、0次の回折光と重なること
がない。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィ
ルタリングされた画像を獲得することができる。
する±1次以上の回折光は、0次の回折光と重なること
がない。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィ
ルタリングされた画像を獲得することができる。
【0032】[変形例]本発明の第一実施形態の変形例
を図3を用いて説明する。上述した第一実施形態との構
成上の相違個所を以下に述べる。読み出し光発生手段1
02は、光源としてHe−Neレーザーに代えてレーザ
ーダイオード(LD)132を備えている。画像表示手段
101は、偏光ビームスプリッター140と電気アドレ
ス型で反射型の液晶131を備えている。フィルタリン
グ手段104は、偏光ビームスプリッター141と電気
アドレス型で反射型の液晶138を備えており、フィル
タリング手段104への入射角度は同様に0度に設定さ
れている。その他の構成は第一実施形態と同じである。
を図3を用いて説明する。上述した第一実施形態との構
成上の相違個所を以下に述べる。読み出し光発生手段1
02は、光源としてHe−Neレーザーに代えてレーザ
ーダイオード(LD)132を備えている。画像表示手段
101は、偏光ビームスプリッター140と電気アドレ
ス型で反射型の液晶131を備えている。フィルタリン
グ手段104は、偏光ビームスプリッター141と電気
アドレス型で反射型の液晶138を備えており、フィル
タリング手段104への入射角度は同様に0度に設定さ
れている。その他の構成は第一実施形態と同じである。
【0033】読み出し光発生手段102において、LD
132から発せられた光束は集光レンズ113で集光さ
れ、ピンホール114を通過した光は、コリメートレン
ズ115によって平行光束に変えられる。読み出し光発
生手段102で生成された平行光束は、偏光ビームスプ
リッタ140を透過し、電気アドレス型で反射型の液晶
131で反射され、液晶131に表示されている画像を
読み出す。
132から発せられた光束は集光レンズ113で集光さ
れ、ピンホール114を通過した光は、コリメートレン
ズ115によって平行光束に変えられる。読み出し光発
生手段102で生成された平行光束は、偏光ビームスプ
リッタ140を透過し、電気アドレス型で反射型の液晶
131で反射され、液晶131に表示されている画像を
読み出す。
【0034】画像を読み出した光束は、偏光ビームスプ
リッタ140で反射され、フーリエ変換レンズ117に
よって収束光束に変えられる。この収束光束は、偏光ビ
ームスプリッター141で反射され、フーリエ変換レン
ズ117の後ろ側焦平面に配置された電気アドレス型で
反射型の液晶138にそのフーリエ変換像を形成する。
リッタ140で反射され、フーリエ変換レンズ117に
よって収束光束に変えられる。この収束光束は、偏光ビ
ームスプリッター141で反射され、フーリエ変換レン
ズ117の後ろ側焦平面に配置された電気アドレス型で
反射型の液晶138にそのフーリエ変換像を形成する。
【0035】液晶138はフィルタリングを施す関数を
表示しており、これが形成されたフーリエ変換像と重ね
合わさることでフィルタリングが行なわれる。液晶13
8で反射されたフィルタリングの施された光束は、偏光
ビームスプリッタ141を透過し、逆フーリエ変換レン
ズ119によって逆フーリエ変換が施され、フィルタリ
ングが行なわれた画像がCCDカメラ120で獲得され
る。
表示しており、これが形成されたフーリエ変換像と重ね
合わさることでフィルタリングが行なわれる。液晶13
8で反射されたフィルタリングの施された光束は、偏光
ビームスプリッタ141を透過し、逆フーリエ変換レン
ズ119によって逆フーリエ変換が施され、フィルタリ
ングが行なわれた画像がCCDカメラ120で獲得され
る。
【0036】この装置において、液晶131の表示サイ
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、液晶138の最小ピクセル間隔
pと、液晶138の表示サイズWfと、フィルタリング
手段104への入射角θg(=0)は、前述の(1)式、すな
わち、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たしている。
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、液晶138の最小ピクセル間隔
pと、液晶138の表示サイズWfと、フィルタリング
手段104への入射角θg(=0)は、前述の(1)式、すな
わち、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たしている。
【0037】従って、フィルタリング手段104で発生
する±1次以上の回折光は、0次の回折光と重なること
がない。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィ
ルタリングされた画像を獲得することができる。
する±1次以上の回折光は、0次の回折光と重なること
がない。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィ
ルタリングされた画像を獲得することができる。
【0038】本変形例では、画像表示手段101に反射
型の液晶131が適用され、またフィルタリング手段1
04に反射型の液晶138が適用されており、光軸が曲
げられているため、装置の全長の短縮を図ることができ
る。
型の液晶131が適用され、またフィルタリング手段1
04に反射型の液晶138が適用されており、光軸が曲
げられているため、装置の全長の短縮を図ることができ
る。
【0039】(具体例1)画像表示手段101に表示され
る入力画像がXGAの1024×768画素の内で71
0×710画素を用いており、その大きさWiが20m
m、一方、フィルタリング手段104の液晶の大きさW
fが10mm、そのピクセル間隔pが20μm、使用波
長λが633nmの条件において、θg=0を考慮する
と、フーリエ変換光学系の焦点距離fが満たすべき条件
は、(1)式より、f>632となる。従って、フーリエ
変換光学系に、例えば、焦点距離f=650mmのレン
ズを適用すればよい。その結果、画像表示手段101に
表示される入力画像が大きくとも、0次の回折光が他の
次数の回折光と重ならない光学系を得ることができる。
る入力画像がXGAの1024×768画素の内で71
0×710画素を用いており、その大きさWiが20m
m、一方、フィルタリング手段104の液晶の大きさW
fが10mm、そのピクセル間隔pが20μm、使用波
長λが633nmの条件において、θg=0を考慮する
と、フーリエ変換光学系の焦点距離fが満たすべき条件
は、(1)式より、f>632となる。従って、フーリエ
変換光学系に、例えば、焦点距離f=650mmのレン
ズを適用すればよい。その結果、画像表示手段101に
表示される入力画像が大きくとも、0次の回折光が他の
次数の回折光と重ならない光学系を得ることができる。
【0040】(具体例2)画像表示手段101はXVGA
の1024×768画素を表示可能であり、768×7
68画素に処理対象の画像を表示し、その入力画像の大
きさWiが15mm、一方、フィルタリング手段104
の液晶の大きさWfが10mm、そのピクセル間隔pが
10μm、使用波長λが690nmの条件において、θ
g=0を考慮すると、フーリエ変換光学系の焦点距離f
が満たすべき条件は、(1)式より、f>218となる。
従って、フーリエ変換光学系に、例えば、焦点距離f=
220mmのレンズを適用すればよい。この具体例で
は、フィルタリング手段104にピクセル間隔の小さい
液晶を用いることによって、フーリエ変換光学系の焦点
距離fの許容値が大幅に短縮されている。その結果、コ
ンパクトでありながら、0次の回折光が他の次数の回折
光と重ならない光学系を得ることができる。
の1024×768画素を表示可能であり、768×7
68画素に処理対象の画像を表示し、その入力画像の大
きさWiが15mm、一方、フィルタリング手段104
の液晶の大きさWfが10mm、そのピクセル間隔pが
10μm、使用波長λが690nmの条件において、θ
g=0を考慮すると、フーリエ変換光学系の焦点距離f
が満たすべき条件は、(1)式より、f>218となる。
従って、フーリエ変換光学系に、例えば、焦点距離f=
220mmのレンズを適用すればよい。この具体例で
は、フィルタリング手段104にピクセル間隔の小さい
液晶を用いることによって、フーリエ変換光学系の焦点
距離fの許容値が大幅に短縮されている。その結果、コ
ンパクトでありながら、0次の回折光が他の次数の回折
光と重ならない光学系を得ることができる。
【0041】[第二実施形態]本発明の第二実施形態の
光画像処理装置を図4を用いて説明する。図4から分か
るように、本実施形態の光画像処理装置は、フィルタリ
ング手段104が液晶118の手前に配置された回折格
子107を更に有している以外は、第一実施形態(図2)
の装置と同じである。
光画像処理装置を図4を用いて説明する。図4から分か
るように、本実施形態の光画像処理装置は、フィルタリ
ング手段104が液晶118の手前に配置された回折格
子107を更に有している以外は、第一実施形態(図2)
の装置と同じである。
【0042】回折格子107は、例えば、縦横ともに同
じピッチqを有しており、ピッチqは、液晶118のピ
クセル間隔pに対して、前述の(2)式、すなわち、 n×q=p ・・・(2) を満たしている。例えば図5に示されるように、回折格
子107は、液晶118のピクセル間隔pの半分に等し
いピッチqを有している。ここに、回折格子107のピ
ッチqは例えばその溝107aの間隔で特定され、液晶
118のピクセル間隔pは例えばその画素の配線118
aの間隔で特定される。
じピッチqを有しており、ピッチqは、液晶118のピ
クセル間隔pに対して、前述の(2)式、すなわち、 n×q=p ・・・(2) を満たしている。例えば図5に示されるように、回折格
子107は、液晶118のピクセル間隔pの半分に等し
いピッチqを有している。ここに、回折格子107のピ
ッチqは例えばその溝107aの間隔で特定され、液晶
118のピクセル間隔pは例えばその画素の配線118
aの間隔で特定される。
【0043】さらに、回折格子107は、フィルタリン
グ手段104の液晶118のピクセルに整列している。
これは、図5において、回折格子107が、液晶118
の配線118aが回折格子107の溝107aと重なる
ように、液晶118に対して配置されていること意味し
ている。
グ手段104の液晶118のピクセルに整列している。
これは、図5において、回折格子107が、液晶118
の配線118aが回折格子107の溝107aと重なる
ように、液晶118に対して配置されていること意味し
ている。
【0044】図4において、読み出し光発生手段102
によって生成された平行光束である読み出し光は、画像
表示手段101の電気アドレス型で透過型の液晶111
に表示されている画像を読み出し、フーリエ変換レンズ
117によってフーリエ変換が施され、フィルタリング
手段104に入射する。
によって生成された平行光束である読み出し光は、画像
表示手段101の電気アドレス型で透過型の液晶111
に表示されている画像を読み出し、フーリエ変換レンズ
117によってフーリエ変換が施され、フィルタリング
手段104に入射する。
【0045】フィルタリング手段104に入射した光束
は、偏光子123を経て、回折格子107に入射する。
入射した光束は回折格子107のピッチqで回折され、
更に、フィルタリング手段である液晶118によってフ
ィルタリングが施される。
は、偏光子123を経て、回折格子107に入射する。
入射した光束は回折格子107のピッチqで回折され、
更に、フィルタリング手段である液晶118によってフ
ィルタリングが施される。
【0046】図5に示されるように、回折格子107は
液晶118に対して、ピクセルの配線118aが回折格
子107の溝107aと重なるように配置されているの
で、その回折光は回折格子107のピッチqによって生
じる回折方向に伝播する。
液晶118に対して、ピクセルの配線118aが回折格
子107の溝107aと重なるように配置されているの
で、その回折光は回折格子107のピッチqによって生
じる回折方向に伝播する。
【0047】0次光は、第一実施形態と同様、逆フーリ
エ変換レンズ119を透過し、フィルタリングが行なわ
れた画像が、フィルタリング画像獲得手段106である
CCDカメラ120で得られる。
エ変換レンズ119を透過し、フィルタリングが行なわ
れた画像が、フィルタリング画像獲得手段106である
CCDカメラ120で得られる。
【0048】この装置において、液晶111の表示サイ
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、回折格子107のピッチqと、
液晶118の表示サイズWfと、フィルタリング手段1
04への入射角θg(=0)は、前述の(3)式、すなわち、 arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) を満たしている。
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、回折格子107のピッチqと、
液晶118の表示サイズWfと、フィルタリング手段1
04への入射角θg(=0)は、前述の(3)式、すなわち、 arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) を満たしている。
【0049】従って、フィルタリング手段104で発生
する±1次以上の回折光は、0次光と重なることがな
い。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィルタ
リングされた画像を獲得することができる。
する±1次以上の回折光は、0次光と重なることがな
い。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィルタ
リングされた画像を獲得することができる。
【0050】(具体例3)画像表示手段101である液晶
111に表示される入力画像の大きさWiが20mm、
一方、フィルタリング手段104である液晶118の大
きさWfが5mm、そのピクセル間隔pが5μm、回折
格子120のピッチqが1μm、使用波長λが633n
mの条件に対して、フーリエ変換光学系の焦点距離fが
満たすべき条件は、(3)式より、f>30mmとなる。
一方、入力画像を表示する液晶111のピクセル間隔p
が15μmであるので、フーリエ変換を施すと、その空
間周波数成分は、f×λ/pの領域に広がる。それがフ
ィルタリング手段である液晶118の全領域に対応する
ためには、f=(Wf/2)×p/λ=59.24mmが必
要となるので、従って、フーリエ変換光学系に、例え
ば、焦点距離f=60mmのレンズを適用すればよい。
111に表示される入力画像の大きさWiが20mm、
一方、フィルタリング手段104である液晶118の大
きさWfが5mm、そのピクセル間隔pが5μm、回折
格子120のピッチqが1μm、使用波長λが633n
mの条件に対して、フーリエ変換光学系の焦点距離fが
満たすべき条件は、(3)式より、f>30mmとなる。
一方、入力画像を表示する液晶111のピクセル間隔p
が15μmであるので、フーリエ変換を施すと、その空
間周波数成分は、f×λ/pの領域に広がる。それがフ
ィルタリング手段である液晶118の全領域に対応する
ためには、f=(Wf/2)×p/λ=59.24mmが必
要となるので、従って、フーリエ変換光学系に、例え
ば、焦点距離f=60mmのレンズを適用すればよい。
【0051】このように回折格子を用いることで、フィ
ルタリング手段の液晶118のピクセル間隔を問題にせ
ずに、0次の回折光が他の次数の回折光と重ならない、
具体例1に比べて更にコンパクトな光学系を得ることが
できる。
ルタリング手段の液晶118のピクセル間隔を問題にせ
ずに、0次の回折光が他の次数の回折光と重ならない、
具体例1に比べて更にコンパクトな光学系を得ることが
できる。
【0052】[第三実施形態]本発明の第三実施形態の
光画像処理装置について図6を用いて説明する。
光画像処理装置について図6を用いて説明する。
【0053】図6に示されるように、画像表示手段10
1は、電気アドレス型で透過型の液晶172と、その前
後に配置された偏光子171と検光子173とを備えて
いる。読み出し光発生手段102は、レーザーダイオー
ド(LD)132と、レーザー光を集光する集光レンズ1
13と、その焦平面に配置されたピンホール114と、
ピンホール114からのレーザー光を平行化するコリメ
ートレンズ115とを備えている。
1は、電気アドレス型で透過型の液晶172と、その前
後に配置された偏光子171と検光子173とを備えて
いる。読み出し光発生手段102は、レーザーダイオー
ド(LD)132と、レーザー光を集光する集光レンズ1
13と、その焦平面に配置されたピンホール114と、
ピンホール114からのレーザー光を平行化するコリメ
ートレンズ115とを備えている。
【0054】フィルタリング手段104は、電気アドレ
ス型で反射型の液晶176と、その前段に配置された偏
光子174と、液晶118の後段に配置された検光子1
75とを備えている。フーリエ変換光学系103は、焦
点距離fのフーリエ変換レンズ117を備えている。ま
た、逆フーリエ変換光学系105は、焦点距離がf1の
逆フーリエ変換レンズ119を備えている。フィルタリ
ング画像獲得手段106は、CCDカメラ120を備え
ている。
ス型で反射型の液晶176と、その前段に配置された偏
光子174と、液晶118の後段に配置された検光子1
75とを備えている。フーリエ変換光学系103は、焦
点距離fのフーリエ変換レンズ117を備えている。ま
た、逆フーリエ変換光学系105は、焦点距離がf1の
逆フーリエ変換レンズ119を備えている。フィルタリ
ング画像獲得手段106は、CCDカメラ120を備え
ている。
【0055】この光学系では、フィルタリング手段10
4への入射角θg、より詳しくは、フィルタリング手段
104の液晶176に対する入射角θgは、0度以外の
値に設定されている。
4への入射角θg、より詳しくは、フィルタリング手段
104の液晶176に対する入射角θgは、0度以外の
値に設定されている。
【0056】LD132で発せられたレーザーは集光レ
ンズ113によって集光され、その焦平面に配置された
ピンホール114を通過した光はコリメータレンズ11
5によって平行光束に変えられる。この平行光束は画像
表示手段101に表示されている処理対象の画像を読み
出す。画像を読み出した光束はフーリエ変換レンズ11
7によってフーリエ変換が施され、フィルタリング手段
104に入射する。
ンズ113によって集光され、その焦平面に配置された
ピンホール114を通過した光はコリメータレンズ11
5によって平行光束に変えられる。この平行光束は画像
表示手段101に表示されている処理対象の画像を読み
出す。画像を読み出した光束はフーリエ変換レンズ11
7によってフーリエ変換が施され、フィルタリング手段
104に入射する。
【0057】フィルタリング手段104に入射した光束
は、偏光子174を経て、その後ろ側像平面に配置され
ている電気アドレス型で反射型の液晶176に入射角θ
gで入射し、その面に入力画像のフーリエ変換像を形成
する。液晶176の表示面に形成されたフーリエ変換像
は、液晶176に表示されている関数と重ね合わさるこ
とでフィルタリングが行なわれる。
は、偏光子174を経て、その後ろ側像平面に配置され
ている電気アドレス型で反射型の液晶176に入射角θ
gで入射し、その面に入力画像のフーリエ変換像を形成
する。液晶176の表示面に形成されたフーリエ変換像
は、液晶176に表示されている関数と重ね合わさるこ
とでフィルタリングが行なわれる。
【0058】フィルタリングが施された光束は、反射角
θgで反射され、検光子175を経て、逆フーリエ変換
光学系105である逆フーリエ変換レンズ119によっ
て逆フーリエ変換が施され、その結果がフィルタリング
画像獲得手段106であるCCDカメラ120で得られ
る。
θgで反射され、検光子175を経て、逆フーリエ変換
光学系105である逆フーリエ変換レンズ119によっ
て逆フーリエ変換が施され、その結果がフィルタリング
画像獲得手段106であるCCDカメラ120で得られ
る。
【0059】この装置において、液晶172の表示サイ
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、液晶176の最小ピクセル間隔
pと、液晶176の表示サイズWfと、液晶176への
入射角θgは、前述の(1)式、すなわち、 arctan(Wi/2f)<arcsin(λ/2pcosθg) ・・・(1) を満たしている。
ズWiと、読み出し光の波長λと、フーリエ変換レンズ
117の焦点距離fと、液晶176の最小ピクセル間隔
pと、液晶176の表示サイズWfと、液晶176への
入射角θgは、前述の(1)式、すなわち、 arctan(Wi/2f)<arcsin(λ/2pcosθg) ・・・(1) を満たしている。
【0060】従って、フィルタリング手段104で発生
する±1次以上の回折光は、0次の回折光と重なること
がない。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィ
ルタリングされた画像を獲得することができる。
する±1次以上の回折光は、0次の回折光と重なること
がない。その結果、CCDカメラ120は、正しくフィ
ルタリングされた画像を獲得することができる。
【0061】この装置では、フィルタリング手段104
に反射型の液晶176が適用されており、光軸が折り曲
げられているため、装置の全長の短縮を図ることができ
る。
に反射型の液晶176が適用されており、光軸が折り曲
げられているため、装置の全長の短縮を図ることができ
る。
【0062】(具体例4)画像表示手段101である電気
アドレス型で透過型の液晶172に表示される入力画像
の大きさWiが10mm、一方、フィルタリング手段1
04である電気アドレス型で反射型の液晶176の大き
さWfが5mm、そのピクセル間隔pが15μm、使用
波長λが690nm、入射角θgが−30度の条件にお
いて、フーリエ変換光学系の焦点距離fが満たすべき条
件は、(1)式より、f>=189mmとなる。従って、
フーリエ変換光学系に、例えば、焦点距離f=190m
mのレンズを適用すればよい。その結果、画像表示手段
101に表示される入力画像が大きく、それを読み出し
た光束をフィルタリング手段に対して斜めに入射させて
も、0次の回折光が他の次数の回折光と重ならない光学
系を得ることができる。
アドレス型で透過型の液晶172に表示される入力画像
の大きさWiが10mm、一方、フィルタリング手段1
04である電気アドレス型で反射型の液晶176の大き
さWfが5mm、そのピクセル間隔pが15μm、使用
波長λが690nm、入射角θgが−30度の条件にお
いて、フーリエ変換光学系の焦点距離fが満たすべき条
件は、(1)式より、f>=189mmとなる。従って、
フーリエ変換光学系に、例えば、焦点距離f=190m
mのレンズを適用すればよい。その結果、画像表示手段
101に表示される入力画像が大きく、それを読み出し
た光束をフィルタリング手段に対して斜めに入射させて
も、0次の回折光が他の次数の回折光と重ならない光学
系を得ることができる。
【0063】[第四実施形態]本発明の第四実施形態の
画像処理装置を図8を用いて説明する。本実施の形態は
図3に示した第1の実施の形態の変形例の画像表示手段
101が画像読み出し手段201となっている。液晶1
31に代わって被検物体である半導体基板200が被検
物体ホルダー202に保持されている。読み出し光発生
手段102ではレーザダイオード132から出射した光
束は集光レンズ113で集光され、ピンホール114を
へてコリメートレンズ115によって平行光束がを生成
される。読み出し光発生手段102で生成された平行光
束は無偏光ビームスプリッタ204を透過し、被検物体
ホルダー202に保持してある半導体基板200に入射
し、半導体基板200から反射した光束は半導体基板上
の情報を読み出す。
画像処理装置を図8を用いて説明する。本実施の形態は
図3に示した第1の実施の形態の変形例の画像表示手段
101が画像読み出し手段201となっている。液晶1
31に代わって被検物体である半導体基板200が被検
物体ホルダー202に保持されている。読み出し光発生
手段102ではレーザダイオード132から出射した光
束は集光レンズ113で集光され、ピンホール114を
へてコリメートレンズ115によって平行光束がを生成
される。読み出し光発生手段102で生成された平行光
束は無偏光ビームスプリッタ204を透過し、被検物体
ホルダー202に保持してある半導体基板200に入射
し、半導体基板200から反射した光束は半導体基板上
の情報を読み出す。
【0064】画像を読み出した光束は無偏光ビームスプ
リッタ204で反射され、フーリエ変換光学系103で
あるフーリエ変換レンズ117に入射する。フーリエ変
換レンズ117に入射した光束は偏光ビームスプリッタ
ー141で反射され、フーリエ変換レンズ117の後ろ
側焦平面に配置された電気アドレス型で反射型の液晶1
38にそのフーリエ変換像を形成する。
リッタ204で反射され、フーリエ変換光学系103で
あるフーリエ変換レンズ117に入射する。フーリエ変
換レンズ117に入射した光束は偏光ビームスプリッタ
ー141で反射され、フーリエ変換レンズ117の後ろ
側焦平面に配置された電気アドレス型で反射型の液晶1
38にそのフーリエ変換像を形成する。
【0065】電気アドレス型で反射型の液晶138と偏
光ビームスプリッタ141がフィルタリング手段104
となっている。電気アドレス型で反射型の液晶138に
はフィルタリングを施す関数が表示されており、形成さ
れたフーリエ変換像のフィルタリングが行われ、その結
果の光束は電気アドレス型で反射型の液晶138で反射
され、さらに偏光ビームスプリッタ141を透過し、逆
フーリエ変換光学系105である逆フーリエ変換レンズ
119に入射する。逆フーリエ変換レンズ119に入射
した光束は、逆フーリエ変換が施され、その結果がCC
Dカメラ120で獲得される。
光ビームスプリッタ141がフィルタリング手段104
となっている。電気アドレス型で反射型の液晶138に
はフィルタリングを施す関数が表示されており、形成さ
れたフーリエ変換像のフィルタリングが行われ、その結
果の光束は電気アドレス型で反射型の液晶138で反射
され、さらに偏光ビームスプリッタ141を透過し、逆
フーリエ変換光学系105である逆フーリエ変換レンズ
119に入射する。逆フーリエ変換レンズ119に入射
した光束は、逆フーリエ変換が施され、その結果がCC
Dカメラ120で獲得される。
【0066】この様な構成を取ることで、半導体基板2
00にあるパターンの異常や、半導体基板200上のゴ
ミなどに関する情報を、フィルタリングを行うことで精
度良く検出する事が可能となる。さらに、半導体基板2
00上での位相の情報も光を用いて読み出しているの
で、位相情報に関するフィルタリングができ、例えば、
半導体基板上にある位相物体の可視化なども可能とな
る。
00にあるパターンの異常や、半導体基板200上のゴ
ミなどに関する情報を、フィルタリングを行うことで精
度良く検出する事が可能となる。さらに、半導体基板2
00上での位相の情報も光を用いて読み出しているの
で、位相情報に関するフィルタリングができ、例えば、
半導体基板上にある位相物体の可視化なども可能とな
る。
【0067】また、この装置において、レーザダイオー
ド132の波長をλ、画像読み出し手段201で検出す
る領域(読み出し光を入射させる領域)のサイズを
Wi'、フーリエ変換光学系103の焦点距離をf、フィ
ルタリング手段のピクセルサイズpを(11)式を満たす
ように選択することで、フィルタリング手段のピクセル
で生じる回折光の0次光とその他の次数の光が重なり合
わない様になる。 arctan(Wi'/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(11)
ド132の波長をλ、画像読み出し手段201で検出す
る領域(読み出し光を入射させる領域)のサイズを
Wi'、フーリエ変換光学系103の焦点距離をf、フィ
ルタリング手段のピクセルサイズpを(11)式を満たす
ように選択することで、フィルタリング手段のピクセル
で生じる回折光の0次光とその他の次数の光が重なり合
わない様になる。 arctan(Wi'/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(11)
【0068】(具体例5)ここで画像読み出し手段20
1における演算対象物体における読み出し領域W i'が1
00mm、一方、フィルタリング手段104である電気
アドレス型で反射型の液晶138の大きさWfを5m
m、その画素のピクセル間隔pを7μm、とし、使用波
長λを690nmとすると、フーリエ変換光学系での焦
点距離fが満たすべき条件は(11)式より、f>=1014mm
となる。、従ってフーリエ変換光学系にf=1020m
mのレンズを適用すれば良い。このように、焦点距離を
選択することで0次の光が他の次数と重ならずに、演算
可能なシステムが構築できる。
1における演算対象物体における読み出し領域W i'が1
00mm、一方、フィルタリング手段104である電気
アドレス型で反射型の液晶138の大きさWfを5m
m、その画素のピクセル間隔pを7μm、とし、使用波
長λを690nmとすると、フーリエ変換光学系での焦
点距離fが満たすべき条件は(11)式より、f>=1014mm
となる。、従ってフーリエ変換光学系にf=1020m
mのレンズを適用すれば良い。このように、焦点距離を
選択することで0次の光が他の次数と重ならずに、演算
可能なシステムが構築できる。
【0069】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【0070】例えば、上述した実施形態では、画像表示
手段とフィルタリング手段は、液晶を用いたものを例示
したが、その他のピクセル構造を有する空間光変調器を
用いてもよい。また、光学系をカスケードにならべて、
複数のフィルタリング手段を用いてもよく、これによ
り、一度のフィルタリング処理だけでなく、より複雑な
フィルタリングも行なうことができる。光学系を並列に
配置してもよく、これにより、複数のフィルタリング処
理を同時に行なうこともできる。
手段とフィルタリング手段は、液晶を用いたものを例示
したが、その他のピクセル構造を有する空間光変調器を
用いてもよい。また、光学系をカスケードにならべて、
複数のフィルタリング手段を用いてもよく、これによ
り、一度のフィルタリング処理だけでなく、より複雑な
フィルタリングも行なうことができる。光学系を並列に
配置してもよく、これにより、複数のフィルタリング処
理を同時に行なうこともできる。
【発明の効果】本発明によれば、0次の回折光が他の次
数の回折光と重ならない光学系を備える光画像処理装置
が実現されるので、正しくフィルタリングされた画像を
獲得できる。
数の回折光と重ならない光学系を備える光画像処理装置
が実現されるので、正しくフィルタリングされた画像を
獲得できる。
【図1】本発明の基本原理を説明するための図である。
【図2】本発明の第一実施形態の光画像処理装置の光学
系を示している。
系を示している。
【図3】本発明の第一実施形態の変形例の光画像処理装
置の光学系を示している。
置の光学系を示している。
【図4】本発明の第二実施形態の光画像処理装置の光学
系を示している。
系を示している。
【図5】図4に示される液晶と回折格子の相互の配置関
係を示している。
係を示している。
【図6】本発明の第三実施形態の光画像処理装置の光学
系を示している。
系を示している。
【図7】従来の光画像処理装置の光学系を概略的に示し
ている。
ている。
【図8】本発明の第四実施形態の光画像処理装置の光学
系を示している。
系を示している。
101 画像表示手段 102 読み出し光発生手段 103 フーリエ変換光学系 104 フィルタリング手段 105 逆フーリエ変換光学系 106 フィルタリング画像獲得手段
Claims (8)
- 【請求項1】 処理対象の画像を表示する画像表示手段
と、その画像表示手段に表示されている画像を読み出す
ための光を発生させる読み出し光発生手段と、読み出さ
れた画像にフーリエ変換を施すフーリエ変換光学系と、
フーリエ変換が施された画像に対してフィルタリングを
行なうためのピクセル構造を持つフィルタリング手段
と、フィルタリングが施された光束に逆フーリエ変換を
施す逆フーリエ変換光学系と、逆フーリエ変換が施され
た画像を獲得するフィルタリング画像獲得手段とを備え
ている画像処理装置において、 画像表示手段の表示サイズWiと、読み出し光の波長λ
と、フーリエ変換光学系のレンズの焦点距離fと、フィ
ルタリング手段の最小ピクセル間隔pと、表示サイズW
fと、フィルタリング手段への入射角θgとが、フィルタ
リング手段において発生する0次の回折光とその他の次
数の回折光が重なり合わないように選ばれていることを
特徴とする画像処理装置。 - 【請求項2】 請求項1において、フィルタリング手段
は、それに沿って多数のピクセルがマトリックス状に並
ぶ互いに直交する二本の軸を有しており、それぞれの軸
方向に対して、Wi>Wfのとき、 arctan(Wi/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(1) を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の画像処理
装置。 - 【請求項3】 請求項1において、フィルタリング手段
は、行なうフィルタリングに対応した関数を表示するた
めの表示素子と、この表示素子に隣接して配置された回
折格子とを有しており、回折格子のピッチqは、 n×q=p ・・・(2) を満たし、ここにnは自然数であり、回折格子はピクセ
ル構造に対して整列しており、 arctan(Wi/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(3) を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の画像処理
装置。 - 【請求項4】演算対象の物体に対して光を当ててその物
体情報を読み出す画像読み出し手段と、画像読み出し手
段により物体の情報を読み出すための光を発生させる読
み出し光発生手段と、読み出された画像にフーリエ変換
を施すフーリエ変換光学系と、フーリエ変換が施された
画像に対してフィルタリングを行うためのフィルタリン
グ手段と、フィルタリングが施された光束にさらに逆フ
ーリエ変換を施す逆フーリエ変換光学系と、逆フーリエ
変換を施された画像を獲得するフィルタリング画像獲得
手段を有する画像処理装置において、画像読み出し手段
で演算対象の物体に読み出し光を当てて読み出すサイズ
をWi'、読み出し光の波長をλ、フーリエ変換光学系の
レンズの焦点距離をf、フィルタリング手段の最小ピク
セル間隔をp、表示サイズをWfとし、フィルタリング
手段への入射角をθgとする時、 フィルタリング手段において発生する回折光の0次光と
その他の次数の光が重なり合わない様にWi'、λ、f、
p、Wf、θgを選択したことを特徴とする光画像処理装
置。 - 【請求項5】請求項4において、フィルタリング手段
は、それに沿って多数のピクセルがマトリックス状に並
ぶ互いに直交する二本の軸を有しており、それぞれの軸
に対して、Wi'>Wfの時 arctan(Wi’/(2f))<arcsin(λ/(2pcosθg)) ・・・(11) を満たすことを特徴とする光画像処理装置。 - 【請求項6】請求項5において、フィルタリング手段の
近傍にフィルタリング手段の最小ピクセルサイズpより
細かいピッチqの回折格子を配置することを特徴とする
光画像処理装置。 - 【請求項7】請求項6において、上記回折格子のピッチ
qが n×q=p n:自然数 ・・・(12) を満たすことを特徴とする光画像処理装置。 - 【請求項8】請求項6または請求項7において、 arctan(Wi’/(2f))>arcsin(λ/(2qcosθg)) ・・・(13) を満たすことを特徴とする光画像処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000327916A JP2001194625A (ja) | 1999-10-27 | 2000-10-27 | 光画像処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11-305560 | 1999-10-27 | ||
JP30556099 | 1999-10-27 | ||
JP2000327916A JP2001194625A (ja) | 1999-10-27 | 2000-10-27 | 光画像処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001194625A true JP2001194625A (ja) | 2001-07-19 |
Family
ID=26564352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000327916A Withdrawn JP2001194625A (ja) | 1999-10-27 | 2000-10-27 | 光画像処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001194625A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100924574B1 (ko) | 2008-01-18 | 2009-10-30 | 광주과학기술원 | 편광 위상 현미경 |
-
2000
- 2000-10-27 JP JP2000327916A patent/JP2001194625A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100924574B1 (ko) | 2008-01-18 | 2009-10-30 | 광주과학기술원 | 편광 위상 현미경 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080108 |