JP3086927B2 - Compact optical pattern recognition device and its driving method - Google Patents
Compact optical pattern recognition device and its driving methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理や光計測の
分野において、CCDカメラなどの撮像装置や物体から
直接得られる二次元画像に対し、コヒーレント光を用い
た光学的相関処理を施すことにより、パターン認識や計
測を自動的に行う装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of optical information processing and optical measurement, in which two-dimensional images directly obtained from an imaging device such as a CCD camera or an object are subjected to optical correlation processing using coherent light. Thus, the present invention relates to an apparatus for automatically performing pattern recognition and measurement.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の光学的なパターン認識装置や相関
処理装置としては、ジョイント変換相関器(Joint Tran
sform Correlator)がよく知られている。例えば、この
方式における特許としては、特開昭57−138616
号公報、特開昭57−210316号公報、特開昭58
−21716号公報が提案されている。従来この方式に
よる相関器の1例を、図3に示す。この方式において
は、認識の基準となる参照画像と認識の対象となる被相
関画像を同時に隣接して配置した像を入力像24とす
る。レーザ21から出射された光束はビームエキスパン
ダ22で拡大された後、ビームスプリッタ23で2光束
に分岐される。ビームスプリッタ23を透過した光束は
入力像24を照射し、入力像24をコヒーレント画像に
変換する。このコヒーレント画像を第1のフーリエ変換
レンズ25を用いてフーリエ変換し、その変換面上に配
置した光書き込み型液晶ライトバルブ26に参照画像と
被相関画像とのジョイントフーリエ変換像の光強度分布
を表示させる。ここで、ジョイントフーリエ変換像と
は、前記被相関画像と参照画像の各々のフーリエ変換ど
うしの2光束(または多光束)干渉によって得られた干
渉縞パターンであり、被相関画像と参照画像の各々の複
素共役成分を含んでいる。2. Description of the Related Art Conventional optical pattern recognition devices and correlation processing devices include a joint transform correlator (Joint Tran correlator).
sform Correlator) is well known. For example, a patent in this system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-138616.
JP, JP-A-57-210316, JP-A-57-210316
No. 21716 has been proposed. FIG. 3 shows an example of a conventional correlator based on this method. In this method, an input image 24 is an image in which a reference image serving as a reference for recognition and a correlated image to be recognized are simultaneously arranged adjacently. The light beam emitted from the laser 21 is expanded by the beam expander 22 and then split by the beam splitter 23 into two light beams. The light flux transmitted through the beam splitter 23 irradiates an input image 24, and converts the input image 24 into a coherent image. This coherent image is subjected to Fourier transform using a first Fourier transform lens 25, and the light intensity distribution of a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image is written to a light-writing type liquid crystal light valve 26 disposed on the conversion plane. Display. Here, the joint Fourier transform image is an interference fringe pattern obtained by two-beam (or multi-beam) interference between the Fourier transforms of the correlated image and the reference image, and each of the correlated image and the reference image. The complex conjugate component of
【0003】次に、ビームスプリッタ23で反射された
光束は、ミラー29、30および偏光ビームスプリッタ
5で反射されて光書き込み型液晶ライトバルブ26を照
射し、表示されている前記ジョイントフーリエ変換像の
光強度分布をコヒーレント画像に変換する。このコヒー
レント画像は検光子として作用する偏光ビームスプリッ
タ5を透過することによりネガ像またはポジ像として読
み出され、その変換面上に配置されたCCDカメラ28
で受光される。このようにすると、参照画像と被相関画
像との二次元の相関係数を表す相関ピークを得ることが
できる。Next, the light beam reflected by the beam splitter 23 is reflected by mirrors 29 and 30 and the polarizing beam splitter 5 to irradiate a light-writing type liquid crystal light valve 26, thereby displaying the joint Fourier transform image displayed. Convert the light intensity distribution into a coherent image. This coherent image is read as a negative image or a positive image by transmitting through the polarization beam splitter 5 acting as an analyzer, and the CCD camera 28 disposed on the conversion surface thereof.
Is received at. In this way, a correlation peak representing a two-dimensional correlation coefficient between the reference image and the correlated image can be obtained.
【0004】上記1例は、光書き込み型空間光変調器と
して、反射型の光書き込み型液晶ライトバルブ26を用
いているが、透過型で使用する場合にはBSO結晶(B
i12SiO20結晶)を用いた光書き込み型空間光変調器
を用いることができる。また、光書き込み型の空間光変
調器の代わりに、ジョイントフーリエ変換像をCCDカ
メラで撮像し、それを液晶テレビ等の電気書き込み型空
間光変調器に表示する方法もある。In the above example, a reflective light-writing type liquid crystal light valve 26 is used as a light-writing type spatial light modulator.
An optical writing type spatial light modulator using (i 12 SiO 20 crystal) can be used. In addition, instead of the optical writing type spatial light modulator, there is a method of taking a joint Fourier transform image with a CCD camera and displaying the image on an electric writing type spatial light modulator such as a liquid crystal television.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示したように、従来のジョイント変換光相関器において
は、前記参照画像と被相関画像とのジョイントフーリエ
変換像を得るためと、前記参照画像と被相関画像との二
次元の相関係数に対応する相関ピークを得るために、2
枚のフーリエ変換レンズを用いなければならなかったた
め、系は極めて大きなものであった。そこで、光書き込
み型液晶ライトバルブの代わりに透過型の空間光変調器
である前記BSO結晶を用いた光書き込み型空間光変調
器を用い、前記2枚のフーリエ変換レンズを同一の1枚
のフーリエ変換レンズを用いる系にすることにより、系
を小型にする方法が考えられる。しかし、BSO結晶を
用いた光書き込み型空間光変調器は、レーザダイオード
の発振波長に対する書き込み感度が低いこと、駆動電圧
が数kVと高いことなどの理由により、レーザダイオー
ドの直接変調を用いて高速で動作させることができない
という問題点を有していた。また、BSO結晶を用いた
光書き込み型空間光変調器の解像度は、15〜30lp/
mmと低いため、入力像として小さな像を用いる場合に
は、参照画像と被相関画像とを極めて近接させて配置す
るか、極めて焦点距離の長いフーリエ変換レンズを用い
るかしなければならず、実質的に系を小型化することは
困難であるという問題点を有していた。However, as shown in FIG. 3, in the conventional joint transform optical correlator, it is necessary to obtain a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image, In order to obtain a correlation peak corresponding to a two-dimensional correlation coefficient between
The system was very large because four Fourier transform lenses had to be used. Therefore, instead of the optical writing type liquid crystal light valve, an optical writing type spatial light modulator using the BSO crystal, which is a transmission type spatial light modulator, is used, and the two Fourier transform lenses are connected to the same one Fourier transform lens. By adopting a system using a conversion lens, a method of miniaturizing the system can be considered. However, an optical writing type spatial light modulator using a BSO crystal has a high speed using direct modulation of a laser diode because of a low writing sensitivity to the oscillation wavelength of the laser diode and a high driving voltage of several kV. However, there was a problem that it was not possible to operate with. The resolution of the optical writing type spatial light modulator using the BSO crystal is 15 to 30 lp /
mm, when a small image is used as an input image, the reference image and the correlated image must be arranged very close to each other or a Fourier transform lens having an extremely long focal length must be used. There is a problem that it is difficult to reduce the size of the system.
【0006】さらに、上記従来の光書き込み型空間光変
調器は、画像を記録・読み出し・消去するのに約100
msec程度を要するため、これらの光書き込み型空間
光変調器を用いた光パターン認識装置を高速で動作させ
ることは困難であった。Furthermore, the above-mentioned conventional optical writing type spatial light modulator requires about 100 times for recording, reading and erasing an image.
Since it takes about msec, it has been difficult to operate an optical pattern recognition device using these optical writing type spatial light modulators at high speed.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の小型パターン認
識装置は、物体から直接得られたりCCDカメラなどか
ら得られる二次元画像に対して、コヒーレント光を用い
た光学的相関処理を施すことにより、所要のパターンを
自動的に認識・計測する光パターン認識装置における、
画像表示手段に表示された所要の目標を含む少なくとも
1つの参照画像と新たに入力する少なくとも1つの被相
関画像をコヒーレント画像に変換する手段と、前記コヒ
ーレント画像を光学的にフーリエ変換し、前記参照画像
と被相関画像とのジョイントフーリエ変換画像を得る手
段と、前記ジョイントフーリエ変換画像を強度分布画像
に変換し、その強度分布画像を光書き込み型空間光変調
器に表示する手段と、前記光書き込み型空間光変調器に
表示された強度分布画像をコヒーレント光を用いて読み
出す手段と、前記読み出した強度分布画像をフーリエ変
換して、前記参照画像と被相関画像との二次元の相関画
像分布を得る手段と、当該相関画像分布に含まれる前記
参照画像と被相関画像の相関係数に対応する相関ピーク
の強度を検出する光電変換素子からなるジョイント変換
相関器において、前記画像表示手段に表示された所要の
目標を含む少なくとも1つの参照画像と新たに入力する
少なくとも1つの被相関画像をコヒーレント画像に変換
する手段が発振波長900nm以下のレーザダイオード
を含んでおり、前記光書き込み型空間光変調器に表示さ
れた強度分布画像をコヒーレント光を用いて読み出す手
段が発振波長660nm以上のレーザダイオードを含ん
でおり、前記光書き込み型空間光変調器が光導電層とし
て水素化アモルファスシリコンを用いた光反射層を有し
ていない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブであ
り、前記コヒーレント画像を光学的にフーリエ変換し、
前記参照画像と被相関画像のジョイントフーリエ変換画
像を得る手段と前記光書き込み型空間光変調器から読み
出した強度分布画像をフーリエ変換して、前記参照画像
と被相関画像との二次元の相関画像分布を得る手段が同
一のフーリエ変換レンズである構成とすることにより、
上記ジョイント変換光相関器の小型化に関する問題点を
解決した。The compact pattern recognition apparatus of the present invention performs an optical correlation process using coherent light on a two-dimensional image obtained directly from an object or obtained from a CCD camera or the like. , In an optical pattern recognition device that automatically recognizes and measures the required pattern,
Means for converting at least one reference image including a desired target displayed on the image display means and at least one newly input correlated image into a coherent image, and optically Fourier transforming the coherent image, Means for obtaining a joint Fourier transform image of the image and the correlated image, means for converting the joint Fourier transform image into an intensity distribution image, and displaying the intensity distribution image on a light-writing type spatial light modulator; Means for reading out the intensity distribution image displayed on the spatial light modulator using coherent light, and performing a Fourier transform on the read out intensity distribution image to obtain a two-dimensional correlation image distribution between the reference image and the correlated image. Means for obtaining a correlation peak intensity corresponding to a correlation coefficient between the reference image and the correlated image included in the correlation image distribution. In a joint conversion correlator comprising an electric conversion element, means for converting at least one reference image including a required target displayed on the image display means and at least one newly input correlated image into a coherent image is an oscillation wavelength. The means for reading out the intensity distribution image displayed on the optical writing type spatial light modulator using coherent light includes a laser diode having an oscillation wavelength of 660 nm or more. A spatial light modulator is a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve not having a light reflection layer using hydrogenated amorphous silicon as a photoconductive layer, optically Fourier transforming the coherent image,
Means for obtaining a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image, and a Fourier transform of the intensity distribution image read from the optical writing type spatial light modulator, and a two-dimensional correlation image between the reference image and the correlated image By configuring the means for obtaining the distribution to be the same Fourier transform lens,
The problem relating to the miniaturization of the joint conversion optical correlator has been solved.
【0008】また、本発明の光パターン認識装置の駆動
方式を、前記所要の目標を含む少なくとも1つの参照画
像と新たに入力する少なくとも1つの被相関画像を表示
する画像表示手段と、前記光反射層を有していない光書
き込み型強誘電性液晶ライトバルブと、前記発振波長9
00nm以下のレーザダイオードと、前記発振波長66
0nm以上のレーザダイオードとが互いに同期して動作
し、当該画像表示手段に所要の画像が表示されている時
間と当該発振波長900nm以下のレーザダイオードの
発光時間と当該光反射層を有していない光書き込み型強
誘電性液晶ライトバルブの書き込み電圧印加時間とが少
なくとも所定の時間一致おり、当該光反射層を有してい
ない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの消去電圧
印加時間と当該発振波長660nm以上のレーザダイオ
ードの発光時間が少なくとも所定の時間一致しており、
当該発振波長900nm以下のレーザダイオードと当該
発振波長660nm以上のレーザダイオードが同時に発
光することがないという駆動方式とすることにより上記
高速動作に関する問題点を解決した。Further, the driving method of the optical pattern recognition apparatus of the present invention may be arranged such that image display means for displaying at least one reference image including the required target and at least one correlated image newly inputted; An optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no layer;
A laser diode having a wavelength of
The laser diode having a wavelength of 0 nm or more operates in synchronization with each other, and a time during which a required image is displayed on the image display means, a light emitting time of the laser diode having an oscillation wavelength of 900 nm or less, and the light reflecting layer is not provided. The writing voltage application time of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve coincides at least for a predetermined time, and the erasing voltage application time of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve not having the light reflection layer and the oscillation wavelength The light emission time of the laser diode having a wavelength of 660 nm or more matches at least a predetermined time,
The problem relating to the high-speed operation was solved by adopting a driving method in which the laser diode having the oscillation wavelength of 900 nm or less and the laser diode having the oscillation wavelength of 660 nm or more do not emit light at the same time.
【0009】[0009]
【作用】まず、本発明で用いた光書き込み型強誘電性液
晶ライトバルブの構造について説明する。図6(a)
は、本発明に用いた光反射層を有していない光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブの1例を示す構成図であ
る。液晶分子を狭持するためのガラスやプラスティック
などの透明基板33a、33bは、表面に透明電極層3
4a、34b、透明基板の法線方向から75度から85
度の範囲で一酸化珪素を斜方蒸着した配向膜層35a、
35bが設けられている。透明基板33aと33bはそ
の配向膜層35a、35b側を、スペーサ39を介して
間隙を制御して対向させ、強誘電性液晶層36を狭持す
るようになっている。また、光による書き込み側の透明
電極層34a上には、光導電層37が配向膜層35aと
の間に積層形成され、書き込み側の透明基板33aと読
み出し側の透明基板33bのセル外面には、無反射コー
ティング38a、38bが形成されている。図6(b)
は、本発明に用いた光反射層を有する光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブの1例を示す構造図であり、図6
(a)に示す光反射層を有しない光書き込み型強誘電性
液晶ライトバルブと異なっている点は、光導電層37と
配向膜層35aの間に遮光層43と誘電体ミラー42が
積層形成されている点である。First, the structure of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve used in the present invention will be described. FIG. 6 (a)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer used in the present invention. Transparent substrates 33a and 33b, such as glass or plastic, for holding liquid crystal molecules have transparent electrode layers 3 on their surfaces.
4a, 34b, 85 degrees from 75 degrees from the normal direction of the transparent substrate
An alignment film layer 35a obtained by obliquely depositing silicon monoxide in a range of degrees;
35b is provided. The transparent substrates 33a and 33b are arranged so that the alignment film layers 35a and 35b are opposed to each other by controlling the gap via a spacer 39, and sandwich the ferroelectric liquid crystal layer 36. Further, on the transparent electrode layer 34a on the writing side by light, a photoconductive layer 37 is laminated and formed between the alignment film layer 35a, and on the cell outer surface of the transparent substrate 33a on the writing side and the transparent substrate 33b on the reading side. , Anti-reflection coatings 38a and 38b are formed. FIG. 6 (b)
FIG. 6 is a structural view showing an example of a photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a light reflecting layer used in the present invention.
The difference from the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer shown in FIG. 11A is that a light shielding layer 43 and a dielectric mirror 42 are formed between the photoconductive layer 37 and the alignment film layer 35a. That is the point.
【0010】次に、上記構造を持つ光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブを初期化する方法を示す。第1の方
法は、一度光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの書
き込み面(光反射層を有さない強誘電性液晶ライトバル
ブの場合は読み出し面でもよい)全面を光照射し、その
明時の動作閾値電圧よりも充分に高いパルス電圧あるい
は直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの
交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層34
aと34bとの間に印加して、強誘電性液晶分子を一方
向の安定状態に揃え、その状態をメモリさせる方法であ
る。第2の方法は、光照射があるなしに関わらず、暗時
の動作閾値電圧よりも充分に高いパルス電圧あるいは直
流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流
電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層34aと
34bとの間に印加して強誘電性液晶を一方向の安定状
態に揃え、その状態をメモリさせる方法である。Next, a method of initializing the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the above structure will be described. The first method is to once irradiate the entire surface of the writing surface of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve (or the reading surface in the case of a ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer), A transparent electrode layer 34 applies a pulse voltage or a DC bias voltage sufficiently higher than the operation threshold voltage or a DC bias voltage on which an AC voltage of 100 Hz to 50 kHz is superimposed.
This is a method in which a ferroelectric liquid crystal molecule is aligned in a stable state in one direction by applying a voltage between a and 34b, and the state is stored. The second method is to apply a pulse voltage, a DC bias voltage, or a DC bias voltage in which an AC voltage of 100 Hz to 50 kHz is superimposed on the transparent electrode layer 34a, irrespective of whether or not there is light irradiation. In this method, the ferroelectric liquid crystal is aligned in a stable state in one direction by applying a voltage between the ferroelectric liquid crystals and the state, and the state is stored.
【0011】さらに、光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブを上記のように初期化した後の動作について説明
する。暗時の動作閾値電圧よりも低く、光照射時の動作
閾値電圧よりも高い初期化したときと逆極性のパルス電
圧あるいは直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50
kHzの交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電
極層34aと34bとの間に印加しながら、レーザなど
によって画像の光書き込みをする。光導電層37として
水素化アモルファスシリコンを用いた場合は、照射され
るレーザ光の波長が約900nm以下であるならば、レ
ーザ光照射を受けた領域の光導電層にはキャリアが発生
し、発生したキャリアは印加電圧により電界方向にドリ
フトし、その結果駆動閾値電圧が下がり、レーザ光照射
が行われた領域には動作閾値電圧以上で初期化のときと
逆極性のバイアス電圧が印加され、強誘電性液晶は自発
分極の反転に伴う分子の反転が起こり、もう一方の安定
状態に移行するので、画像が二値化処理されて記憶され
る。この記憶された画像は、駆動電圧がゼロになっても
記憶されたままになっている。Next, the operation after the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve is initialized as described above will be described. A pulse voltage or a DC bias voltage having a polarity opposite to that of the initialization, which is lower than the operation threshold voltage at the time of darkness and higher than the operation threshold voltage at the time of light irradiation, or 100 Hz to 50
Optical writing of an image is performed by a laser or the like while applying a DC bias voltage on which a kHz AC voltage is superimposed between the transparent electrode layers 34a and 34b. When hydrogenated amorphous silicon is used as the photoconductive layer 37, if the wavelength of the laser light to be irradiated is about 900 nm or less, carriers are generated in the photoconductive layer in the region irradiated with the laser light, and the generated light is generated. The applied carriers drift in the direction of the electric field due to the applied voltage, and as a result, the driving threshold voltage is lowered, and a bias voltage having a voltage higher than the operation threshold voltage and having the opposite polarity to that at the time of initialization is applied to the region irradiated with the laser beam. The dielectric liquid crystal undergoes inversion of molecules due to inversion of spontaneous polarization, and transitions to the other stable state, so that the image is binarized and stored. This stored image remains stored even when the drive voltage becomes zero.
【0012】二値化されて記憶された画像は、初期化に
よって揃えられた液晶分子の配列の方向(またはそれに
直角方向)に偏光軸を合わせた直線偏光の読み出し光の
照射、および、誘電体ミラー42による反射光の偏光方
向に対し、偏光軸が直角(あるいは平行)になるように
配置された検光子を通すことにより、ポジ状態またはネ
ガ状態で読み出すことができる。The binarized and stored image is irradiated with readout light of linearly polarized light whose polarization axis is aligned in the direction of alignment of liquid crystal molecules (or a direction perpendicular thereto) aligned by initialization, and By passing the light through an analyzer arranged so that the polarization axis is perpendicular (or parallel) to the polarization direction of the light reflected by the mirror 42, it is possible to read out in a positive state or a negative state.
【0013】光導電層37として水素化アモルファスシ
リコンを用いた場合は、波長約660nm近傍より長い
波長の光は光導電層37を透過するようになる。従って
この場合、光反射層を有していない光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブの読み出し光として、波長660n
m以上のレーザ光を用いれば、当該光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブを透過型の光書き込み型空間光変調
器として用いることができる。特に、記憶された画像を
駆動電圧ゼロで保持した状態で読み出せば、記憶された
画像を消去することなく読み出すことができる。When hydrogenated amorphous silicon is used as the photoconductive layer 37, light having a wavelength longer than about 660 nm is transmitted through the photoconductive layer 37. Accordingly, in this case, the readout light of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer has a wavelength of 660 nm.
When a laser beam of m or more is used, the light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve can be used as a transmission-type light-writing type spatial light modulator. In particular, if the stored image is read while being held at the driving voltage of zero, the stored image can be read without erasing.
【0014】書き込み光源と読み出し光源として用いた
レーザダイオードは、高速で直接変調をかけることがで
きるため、それらの駆動電流を光書き込み型強誘電性液
晶ライトバルブの駆動電圧に同期させることによって、
本発明の小型光パターン認識装置を高速に動作させるこ
とができる。The laser diodes used as the writing light source and the reading light source can directly modulate at high speed. Therefore, by synchronizing their driving currents with the driving voltage of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve,
The compact optical pattern recognition device of the present invention can be operated at high speed.
【0015】[0015]
【実施例】次に、本発明の小型パターン認識装置に関す
る実施例について図面を参照しながら説明する。図1
は、本発明の小型パターン認識装置の1実施例を示す構
成図であり、1は書き込み用レーザダイオード(Laser
Diode:以下LDと略記する)、2は第1のコリメータ
レンズ、3は第1のビーム成形プリズム、4は電気書き
込み型空間光変調器、5は偏光ビームスプリッタ、6は
フーリエ変換レンズ、7は光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブ、8は読み出し用LD、9は第2のコリメー
タレンズ、10は第2のビーム成形プリズム、11はフ
ォトダイオード、12は駆動制御回路、13は電源、1
4は増幅器、15は画像入力端子、16は出力端子であ
る。画像表示手段に表示された所要の目標を含む少なく
とも1つの参照画像と新たに入力する少なくとも1つの
被相関画像をコヒーレント画像に変換する手段は、書き
込み用LD1と第1のコリメータレンズ2と第1のビー
ム成形プリズム3と電気書き込み型空間光変調器4と偏
光ビームスプリッタ5と画像入力端子15と駆動制御回
路12と電源13であり、前記コヒーレント画像を光学
的にフーリエ変換し、前記参照画像と被相関画像のジョ
イントフーリエ変換画像を得る手段は、フーリエ変換レ
ンズ6であり、前記ジョイントフーリエ変換画像を強度
分布画像に変換し、その強度分布画像を光書き込み型空
間光変調器に表示する手段は、光書き込み型強誘電性液
晶ライトバルブ7と駆動制御回路12と電源13であ
り、前記光書き込み型空間光変調器に表示された強度分
布画像をコヒーレント光を用いて読み出す手段は、読み
出し用LD8と第2のコリメータレンズ9と第2のビー
ム成形プリズムと駆動制御回路12と電源13であり、
前記読み出した強度分布画像をフーリエ変換して、前記
参照画像と被相関画像との二次元の相関画像分布を得る
手段は、フーリエ変換レンズ6と偏光ビームスプリッタ
5であり、当該相関画像分布に含まれる前記参照画像と
被相関画像の相関係数に対応する相関ピークの強度を検
出する光電変換素子はフォトダイオード11と電源13
と増幅器14と出力端子16である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment relating to a small pattern recognition device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
1 is a configuration diagram showing one embodiment of a small pattern recognition device according to the present invention, and 1 is a writing laser diode (Laser).
Diode: hereinafter abbreviated as LD), 2 is a first collimator lens, 3 is a first beam shaping prism, 4 is an electric writing type spatial light modulator, 5 is a polarization beam splitter, 6 is a Fourier transform lens, and 7 is 8 is a reading LD, 9 is a second collimator lens, 10 is a second beam shaping prism, 11 is a photodiode, 12 is a drive control circuit, 13 is a power supply,
4 is an amplifier, 15 is an image input terminal, and 16 is an output terminal. The means for converting the at least one reference image including the required target displayed on the image display means and the at least one correlated image newly inputted into a coherent image includes a writing LD 1, a first collimator lens 2, A beam shaping prism 3, an electric writing type spatial light modulator 4, a polarization beam splitter 5, an image input terminal 15, a drive control circuit 12, and a power supply 13. The coherent image is optically Fourier transformed, and the reference image is The means for obtaining the joint Fourier transform image of the correlated image is the Fourier transform lens 6, which converts the joint Fourier transform image into an intensity distribution image, and displays the intensity distribution image on the optical writing spatial light modulator. A light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, a drive control circuit 12, and a power supply 13; Means for reading the displayed intensity distribution image in the optical modulator using coherent light, read LD8 and the second collimator lens 9 and the second beam shaping prism and the drive control circuit 12 and the power supply 13,
Means for Fourier-transforming the read-out intensity distribution image to obtain a two-dimensional correlation image distribution between the reference image and the correlated image includes a Fourier transform lens 6 and a polarizing beam splitter 5, which are included in the correlation image distribution. The photoelectric conversion element for detecting the intensity of the correlation peak corresponding to the correlation coefficient between the reference image and the correlated image is a photodiode 11 and a power supply 13.
, An amplifier 14 and an output terminal 16.
【0016】書き込み用LD1から出射されたコヒーレ
ントな書き込み光は、第1のコリメータレンズ2で拡大
された後、所定のビーム径の平行光束に直され、第1の
ビーム成形プリズム3で円形のビーム形状に成形され
て、電気書き込み型空間光変調器4を照射する。本実施
例では、前記ビーム径を10mmφとした。当該電気書
き込み型空間光変調器4には、画像入力端子15を通し
て、コンピュータや画像処理装置やCCDカメラなどか
らのビデオ信号やデジタル画像信号が入力され、例えば
図4に示すような入力像が表示されている。図4に示し
た入力像は、被相関画像および参照画像としてアルファ
ベットのAが1つずつ隣接されて配置されているが、一
般に被相関画像および参照画像の数は各々複数であって
もかまわない。本発明で用いた電気書き込み型空間光変
調器4については、のちほど詳細に説明する。The coherent writing light emitted from the writing LD 1 is expanded by a first collimator lens 2 and then converted into a parallel light beam having a predetermined beam diameter. It is shaped into a shape and irradiates the electric writing type spatial light modulator 4. In this embodiment, the beam diameter is 10 mmφ. A video signal or a digital image signal from a computer, an image processing device, a CCD camera, or the like is input to the electric writing type spatial light modulator 4 through an image input terminal 15, and an input image as shown in FIG. Have been. In the input image shown in FIG. 4, the letter A of the alphabet is arranged adjacent to each other as the correlated image and the reference image, but in general, the number of correlated images and the number of the reference images may be plural. . The electric writing type spatial light modulator 4 used in the present invention will be described later in detail.
【0017】電気書き込み型空間光変調器4を照射した
前記コヒーレントな書き込み光は、当該空間光変調器に
表示されている前記入力像をコヒーレント画像に変換し
た後、偏光ビームスプリッタ5に入射する。このとき、
前記コヒーレント画像は、偏光ビームスプリッタ5に対
してp偏光状態で入射するように書き込み用LD1の出
射光の偏光方向をあらかじめ定めておくものとする。従
って、前記コヒーレント画像の殆どは、偏光ビームスプ
リッタ5を透過し、フーリエ変換レンズ6でフーリエ変
換されて、フーリエ変換面上に配置されている光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブ7の書き込み面上に照射
される。このようにして、従来の技術および作用で説明
したのと同様にして、光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブ7には前記被相関画像と参照画像とのジョイント
フーリエ変換像が、二値化光強度分布画像として記録・
表示される。この光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブ7は、図6(a)に示した光反射層を有していない透
過型の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブであり、
光導電層37としては、膜厚2〜3μmのイントリンシ
ックな水素化アモルファスシリコン層を用いている。こ
の光導電層37としては、pin接合構造を有する水素
化アモルファスシリコン層を用いてもよいことは言うま
でもない。従って、作用で説明したように、前記水素化
アモルファスシリコン層の光感度は900nm近傍以上
の波長の光に対して低くなるために、前記ジョイントフ
ーリエ変換像を当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブ7に記録するためには、書き込み用LD1として、
発振波長900nm程度以下のものを用いなければなら
ない。望ましくは書き込み用LD1として発振波長70
0nm以下のものを用いるほうがよい。本実施例では、
書き込み用レーザ1として発振波長780nm、出力3
0mWのものを用いた。The coherent writing light applied to the electric writing type spatial light modulator 4 converts the input image displayed on the spatial light modulator into a coherent image, and then enters the polarization beam splitter 5. At this time,
The polarization direction of light emitted from the writing LD 1 is determined in advance so that the coherent image is incident on the polarization beam splitter 5 in a p-polarized state. Therefore, most of the coherent image passes through the polarizing beam splitter 5, is subjected to Fourier transform by the Fourier transform lens 6, and is written on the writing surface of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 arranged on the Fourier transform surface. Is irradiated. In this manner, the joint Fourier transform image of the correlated image and the reference image is stored in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 in the same manner as described in the related art and operation. Recorded as intensity distribution image
Is displayed. This optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is a transmission type optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer shown in FIG.
As the photoconductive layer 37, an intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer having a thickness of 2 to 3 μm is used. It goes without saying that a hydrogenated amorphous silicon layer having a pin junction structure may be used as the photoconductive layer 37. Therefore, as described in the operation, since the photosensitivity of the hydrogenated amorphous silicon layer becomes lower with respect to light having a wavelength of around 900 nm or more, the joint Fourier transform image is converted to the optically-written ferroelectric liquid crystal light valve. In order to record the data on No. 7, as the writing LD1,
An oscillation wavelength of about 900 nm or less must be used. Preferably, the oscillation wavelength is 70 as the writing LD1.
It is better to use one having a thickness of 0 nm or less. In this embodiment,
Oscillation wavelength 780 nm, output 3 as writing laser 1
The one with 0 mW was used.
【0018】次に、読み出し用レーザ8から出射された
コヒーレントな読み出し光は、第2のコリメータレンズ
9で拡大された後、所定のビーム径の平行光束に変換さ
れ、第2のビーム成形プリズム10で円形のビーム形状
に成形され、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7
の読み出し面に照射される。本実施例では、前記読み出
し光のビーム径を8mmφとしたが、このビーム径は、
取り扱いたいジョイントフーリエ変換の光強度分布の空
間周波数領域の広さによって決められる。そして、上記
したように、本発明の光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブ7の光導電層としてイントリンシックな水素化ア
モルファスシリコン層を用いているために、前記読み出
し用LD8の発振波長が660nm以上であるならば、
前記読み出し光は当該光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブ7を透過する。可能であれば発振波長800nm
以上の読み出し用LD8を用いるのが望ましいが、本実
施例では、読み出し用LD8として発振波長780nm
のものを用いた。これは書き込み用LD1の発振波長と
同一であるが、これらのLDの発振波長は必ずしも同一
でなければならないことはない。この読み出し光の偏光
方向を、初期化によって揃えられた液晶分子の配列の方
向(またはそれに直角方向)にあらかじめ合わせてお
き、当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブを透過
した読み出し光の偏光方向に対して、偏光軸が直角(ま
たは平行)になるように配置された検光子を通すことに
よって、前記ジョイントフーリエ変換像を、ポジ像また
はネガ像として読み出すことができる。本実施例では、
当該検光子として、偏光ビームスプリッタ5を用いてい
る。この偏光ビームスプリッタ5としては、特性の入射
角依存性および波長依存性の小さなものを用いるのが好
ましい。このようにして読み出された前記ジョイントフ
ーリエ変換像は、前記フーリエ変換レンズ6によってフ
ーリエ変換された後、そのs偏光成分のみが偏光ビーム
スプリッタ5で反射され、フォドダイオード11上に上
記被相関画像と参照画像との相関函数を生成する。ジョ
イント変換相関器においては、相関函数に含まれている
相関ピークは、被相関画像と参照画像との間の相対距離
によって定まる位置に現れる。そこで、フォトダイオー
ド11の光電変換面を当該相関ピークが現れる位置にあ
らかじめ設定しておけば、目的の被相関画像と参照画像
との相関係数に対応する相関ピーク強度が、フォトダイ
オード11の電圧出力として得られる。参照画像または
被相関画像が複数ある場合は、相関ピークが複数現れる
ためにフォトダイオード11として、フォトダイオード
を複数用いるか、複数の光電変換面を有する多分割フォ
トダイオードまたはフォトダイオードアレイを用いる必
要がある。Next, the coherent readout light emitted from the readout laser 8 is expanded by a second collimator lens 9 and then converted into a parallel light beam having a predetermined beam diameter. Is formed into a circular beam shape by the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7.
Is irradiated on the readout surface. In this embodiment, the beam diameter of the readout light is set to 8 mmφ.
It is determined by the width of the spatial frequency domain of the light intensity distribution of the joint Fourier transform to be handled. As described above, since the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer is used as the photoconductive layer of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 of the present invention, the oscillation wavelength of the reading LD 8 is 660 nm or more. If it is,
The reading light passes through the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7. Oscillation wavelength 800nm if possible
Although it is desirable to use the above-described reading LD8, in this embodiment, the oscillation wavelength is 780 nm as the reading LD8.
Was used. This is the same as the oscillation wavelength of the writing LD1, but the oscillation wavelength of these LDs does not necessarily have to be the same. The polarization direction of the readout light is previously adjusted to the direction of the alignment of the liquid crystal molecules (or a direction perpendicular thereto) aligned by initialization, and the polarization direction of the readout light transmitted through the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. By passing through an analyzer arranged so that the polarization axis is perpendicular (or parallel), the joint Fourier transform image can be read out as a positive image or a negative image. In this embodiment,
The polarization beam splitter 5 is used as the analyzer. As the polarization beam splitter 5, it is preferable to use a polarization beam splitter having a small dependence on the incident angle and the wavelength. The joint Fourier transform image read out in this manner is subjected to Fourier transform by the Fourier transform lens 6, and only the s-polarized component is reflected by the polarization beam splitter 5. Generate a correlation function between an image and a reference image. In the joint transform correlator, the correlation peak included in the correlation function appears at a position determined by the relative distance between the correlated image and the reference image. Therefore, if the photoelectric conversion surface of the photodiode 11 is set in advance at a position where the correlation peak appears, the correlation peak intensity corresponding to the correlation coefficient between the target image to be correlated and the reference image becomes the voltage of the photodiode 11. Obtained as output. When there are a plurality of reference images or correlated images, it is necessary to use a plurality of photodiodes or a multi-division photodiode or a photodiode array having a plurality of photoelectric conversion surfaces as the photodiodes 11 in order to cause a plurality of correlation peaks to appear. is there.
【0019】このようにして、検出された被相関画像と
参照画像との相関係数に対応する相関ピーク強度を表す
電気信号は、増幅器14で増幅された後、出力端子16
から他の処理系に出力される。増幅器14は、電源13
で電力を供給されていることは言うまでもない。電気書
き込み型空間光変調器4はフーリエ変換レンズ6の前焦
点面上に、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7は
フーリエ変換レンズ6の後焦点面上に、フォトダイオー
ド11はフーリエ変換レンズ6の後焦点面上に配置され
ている。The electric signal indicating the correlation peak intensity corresponding to the correlation coefficient between the detected image to be correlated and the reference image is amplified by the amplifier 14 and then output to the output terminal 16.
Is output to another processing system. The amplifier 14 is connected to the power supply 13
Needless to say, power is supplied by The electric writing type spatial light modulator 4 is on the front focal plane of the Fourier transform lens 6, the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is on the back focal plane of the Fourier transform lens 6, and the photodiode 11 is the Fourier transform lens 6. Are located on the back focal plane.
【0020】電気書き込み型空間光変調器4には、例え
ば図4に示すように、被相関画像と参照画像とを同時に
隣接して表示する。そのときフォトダイオード11の光
電面を含む相関面上には、図5に示すような相関函数に
対応する光強度分布が得られる。図5において、相関ピ
ーク31は、図4の被相関画像と参照画像の位置が各々
(x+a,y+b)、(x−a,y−b)であるなら
ば、(±a,±b)の位置に1対現れる。また、参照画
像が複数あり、被相関画像の位置が(x,y)、参照画
像の位置が(x+ai ,y+bi )、(iは自然数)で
あるならば、相関ピークは(±2ai ,±2bi )の位
置に現れる。従って、このような相関ピークの出現する
位置に光電変換面がくるようにフォトダイオード11を
配置すれば、所望の相関ピーク強度のみを検出すること
ができる。このとき、パターン認識に不要なDC成分3
2は、ノイズとして前記相関ピーク強度の検出に影響を
与えるため、光学マスクなどで除去しておくのが望まし
い。As shown in FIG. 4, for example, the correlated image and the reference image are displayed adjacently on the electric writing type spatial light modulator 4 at the same time. At this time, a light intensity distribution corresponding to the correlation function as shown in FIG. 5 is obtained on the correlation surface including the photoelectric surface of the photodiode 11. In FIG. 5, if the positions of the correlated image and the reference image in FIG. 4 are (x + a, y + b) and (x−a, y−b), respectively, the correlation peak 31 is (± a, ± b). A pair appears at the position. Moreover, there are multiple reference images, the position of the correlation images (x, y), the position of the reference image (x + a i, y + b i), if (i is a natural number) is the correlation peaks (± 2a i , ± 2b i ). Therefore, if the photodiode 11 is arranged so that the photoelectric conversion surface is located at a position where such a correlation peak appears, only a desired correlation peak intensity can be detected. At this time, DC component 3 unnecessary for pattern recognition
2 affects the detection of the correlation peak intensity as noise, and thus it is desirable to remove it with an optical mask or the like.
【0021】図1に示した小型光パターン認識装置にお
ける光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブに書き込ま
れたジョイントフーリエ変換像の空間周波数と相関ピー
ク強度の関係を図12に示す。図12からわかるよう
に、60lp/mmという高い空間周波数でジョイントフ
ーリエ変換像を光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
7に書き込んでも、得られる相関ピーク強度は50%程
度しか低下しないため、被相関画像と参照画像の配置に
よっては40〜80mmという短い焦点距離のフーリエ
変換レンズを用いることができる。さらに、ジョイント
フーリエ変換を行うフーリエ変換レンズと相関演算を行
うフーリエ変換レンズを、フーリエ変換レンズ6の1枚
で併用しているため従来のジョイント変換光相関器に比
べて装置の全長を半分にすることができる。このことに
より、本発明の小型光パターン認識装置は、従来の光パ
ターン認識装置に比べて1/10〜1/2の大きさに小
型化できた。FIG. 12 shows the relationship between the spatial frequency and the correlation peak intensity of the joint Fourier transform image written in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve in the small optical pattern recognition device shown in FIG. As can be seen from FIG. 12, even if the joint Fourier transform image is written to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 at a high spatial frequency of 60 lp / mm, the obtained correlation peak intensity is reduced only by about 50%. Depending on the arrangement of the image and the reference image, a Fourier transform lens having a short focal length of 40 to 80 mm can be used. Further, since the Fourier transform lens for performing the joint Fourier transform and the Fourier transform lens for performing the correlation operation are used together with one of the Fourier transform lenses 6, the total length of the apparatus is reduced by half compared to the conventional joint transform optical correlator. be able to. As a result, the size of the compact optical pattern recognition device of the present invention can be reduced to 1/10 to 1/2 the size of the conventional optical pattern recognition device.
【0022】また、本実施例では、系を実時間動作させ
るために、電源13から電力を供給されている駆動制御
回路12を用いて、書き込み用LD1と読み出し用LD
8と電気書き込み型空間光変調器4と光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブ7を同期させて動作させている。
そこで、以下に本実施例における小型光パターン認識装
置の駆動方式について説明する。図7は、本発明に用い
た光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ、書き込み用
LD、読み出し用LDの駆動方式と当該光書き込み型強
誘電性液晶ライトバルブの光応答の関係を示した図であ
り、図7(a)は光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブの駆動波形、図7(b)は書き込み用LDの駆動波
形、図7(c)は読み出し用LDの駆動波形、図7
(d)は光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応
答の変化を示す。図7(a)に示す光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブの駆動波形は、図6(a)に示され
ている光反射層を有していない光書き込み型強誘電性液
晶ライトバルブにおける読み出し側の透明電極層34b
を接地したときの光導電層37の電圧変化を示してい
る。この図からわかるように、図1における光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ7の光導電層37の電圧極
性が正、負、ゼロ電圧の順に繰り返されるようなパルス
電圧を、透明電極層34a、34bの間に連続して印加
して当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7を動
作させる。このとき、作用で説明したのと同様にして、
読み出されるジョイントフーリエ変換像がポジ画像にな
るように、読み出し光の偏光方向を定めておくものとす
る。そして、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7
は、正電圧44が印加されていると同時に読み出し光が
照射されているときに画像の消去、負電圧45が印加さ
れていると同時に書き込み光が照射されているときに画
像の書き込み、ゼロ電圧46で読み出し光が照射されて
いるときに画像の読み出しを行う。In this embodiment, in order to operate the system in real time, the drive LD 1 and the read LD 1 are used by using the drive control circuit 12 supplied with power from the power supply 13.
8, the electric writing type spatial light modulator 4 and the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 are operated in synchronization.
Therefore, a driving method of the small optical pattern recognition device according to the present embodiment will be described below. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the driving method of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve, the writing LD, and the reading LD used in the present invention and the optical response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. FIG. 7A shows a driving waveform of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve, FIG. 7B shows a driving waveform of the writing LD, FIG. 7C shows a driving waveform of the reading LD, and FIG.
(D) shows a change in light response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. The driving waveform of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve shown in FIG. 7 (a) is read out in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer shown in FIG. 6 (a). Side transparent electrode layer 34b
3 shows a voltage change of the photoconductive layer 37 when the ground is grounded. As can be seen from this figure, a pulse voltage in which the voltage polarity of the photoconductive layer 37 of the photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 in FIG. 1 is repeated in the order of positive, negative and zero voltage is applied to the transparent electrode layer 34a, The optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is operated by continuously applying the voltage during 34b. At this time, in the same manner as described in the operation,
The polarization direction of the reading light is determined so that the joint Fourier transform image to be read becomes a positive image. Then, the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7
Means that the image is erased when the readout light is applied at the same time as the positive voltage 44 is applied, the image is written when the write light is applied at the same time as the negative voltage 45 is applied, and the zero voltage is applied. At 46, an image is read when the reading light is irradiated.
【0023】図7(b)に示されているように、光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブ7に印加されている負
電圧45と同期させて書き込み光が照射されるように、
書き込み用LD1には動作電流47が流される。そし
て、書き込み時以外のときには、書き込み用LDの動作
電流はゼロ電流48の状態にする。書き込み用LD1に
電流を流す時間は、光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブ7に所望のジョイントフーリエ変換像を書き込むの
に充分な時間であり、負電圧45が印加されている時間
程度の時間としておく。これは、書き込み光強度に依存
するが、本実施例においては、約0.2〜5msecの
時間であった。また、駆動電圧波形の周波数は1〜2k
Hz以下であれば、充分に書き込み・読み出し・消去が
可能であった。As shown in FIG. 7B, the writing light is irradiated in synchronization with the negative voltage 45 applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7.
An operating current 47 flows through the writing LD1. Then, at times other than the time of writing, the operating current of the writing LD is set to the zero current 48 state. The time during which a current flows through the writing LD 1 is a time sufficient to write a desired joint Fourier transform image into the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, and is a time about the time during which the negative voltage 45 is applied. deep. This depends on the writing light intensity, but in the present embodiment, the time was about 0.2 to 5 msec. The frequency of the driving voltage waveform is 1 to 2 k.
When the frequency is less than or equal to Hz, writing, reading and erasing can be sufficiently performed.
【0024】図7(c)に示されているように、光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブ7にゼロ電圧46と正
電圧44が印加されている時に、読み出し用LD8に動
作電流49が流される。そして、少なくとも光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ7に負電圧45が印加され
ている時は、ゼロ電流50の状態にする。本発明では、
ジョイントフーリエ変換の表示に光反射層を有していな
い光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7を用いてい
るために、読み出し光が照射されている時に光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ7に正電圧44を印加する
と、読み出し光で光導電層が励起され、記録されている
ジョイントフーリエ変換の光強度分布に対応する画像は
消去される。同様の理由で、光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブ7に負電圧45を印加してジョイントフー
リエ変換像を書き込んでいる時に読み出し光を照射する
と、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7の書き込
み特性が影響を受けて変化する。もちろん、わざと光書
き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7に負電圧45を印
加してジョイントフーリエ変換像を書き込んでいる時に
適度な強度の読み出し光を照射することによって、光書
き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7の書き込み特性を
制御することも可能であるが、通常本発明の小型光パタ
ーン認識装置を高速で動作させる目的のためには、この
ような方法はあまり適切ではない。もちろん、作用で説
明したように、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
7を初期化する場合は、当該光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブ7に正電圧44を印加するのと同時に、読
み出し用LD8に動作電流49を流して読み出し光を照
射し、初期化を行う。As shown in FIG. 7C, when a zero voltage 46 and a positive voltage 44 are applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, an operating current 49 is supplied to the reading LD8. It is. At least when the negative voltage 45 is applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, the state is set to the zero current 50. In the present invention,
Since the light writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 having no light reflection layer is used for the display of the joint Fourier transform, the light writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is irradiated with the reading light. When the positive voltage 44 is applied, the photoconductive layer is excited by the reading light, and the recorded image corresponding to the light intensity distribution of the joint Fourier transform is erased. For the same reason, when applying a negative voltage 45 to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 and writing the joint Fourier transform image with the reading light, the writing of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is performed. The characteristics are affected and change. Of course, when a negative voltage 45 is intentionally applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 and a joint Fourier transform image is written, readout light having an appropriate intensity is applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. Although it is possible to control the writing characteristics of the bulb 7, such a method is usually not very suitable for the purpose of operating the compact optical pattern recognition device of the present invention at high speed. Of course, as described in the operation, when the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is initialized, a positive voltage 44 is applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, Initialization is performed by applying an operating current 49 to the LD 8 and irradiating the LD 8 with read light.
【0025】このようにして得られた前記光書き込み型
強誘電性液晶ライトバルブの光応答を図7(d)に示
す。図7(d)は、図1に示す実施例における光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブ7において、読み出し光
の透過光強度の時間変化を示したものである。この図か
らわかるように、光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブ7にゼロ電圧46が印加されているときに読み出し光
の透過強度は最大レベル51になり、正電圧44印加さ
れているときは読み出し光の透過強度は低レベル52に
なる。もちろん、読み出し用LD8の駆動電流がゼロ電
流50のときは、読み出し光の透過強度はゼロレベル5
3となる。光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7は
メモリ性を持っており、また、ゼロ電圧46印加時には
読み出し光によって全く励起されないため、読み出し光
の透過強度が最大レベル51時に読み出し光強度をいく
ら強くしても、当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブ7に記録された画像情報は消失しない。従って、当
該小型光パターン認識装置の駆動方式を用いれば、読み
出し光強度すなわち読み出し用LD8の駆動電流の値を
調節するだけで、所望の強度の相関ピークが得られる。
また、正電圧44印加時の読み出し光強度がゼロレベル
53ではなく、低レベル52となるのは、当該光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブ7の読み出し光を完全に
不透過の状態にするのは極めて困難であるからである。FIG. 7 (d) shows the optical response of the thus obtained optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. FIG. 7D shows a temporal change of the transmitted light intensity of the reading light in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 in the embodiment shown in FIG. As can be seen from this figure, when the zero voltage 46 is applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, the transmission intensity of the reading light reaches the maximum level 51, and when the positive voltage 44 is applied, the reading light is read. The light transmission intensity becomes the low level 52. Of course, when the driving current of the reading LD 8 is zero current 50, the transmission intensity of the reading light is zero level 5
It becomes 3. The light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 has a memory property and is not excited at all by the reading light when the zero voltage 46 is applied. However, the image information recorded in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 does not disappear. Therefore, if the driving method of the small optical pattern recognition device is used, a correlation peak of a desired intensity can be obtained only by adjusting the reading light intensity, that is, the value of the driving current of the reading LD 8.
Further, the read light intensity when the positive voltage 44 is applied is not the zero level 53 but the low level 52 because the read light of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is completely impermeable. Is extremely difficult.
【0026】次に、図1の実施例で用いた電気書き込み
型空間光変調器4について説明する。上述したように、
本発明の小型光パターン認識装置で用いた光書き込み型
強誘電性液晶ライトバルブ7は極めて高速で動作する
が、一般に電気書き込み型空間光変調器の動作速度は、
ビデオレートである1フレームの走査に30あるいは6
0Hzを要するため、本発明の小型光パターン認識装置
の動作速度を律速する。従って、電気書き込み型空間光
変調器4としては、光変調材料にPLZTなどの電気光
学セラミックスやイットリウム鉄ガーネットなどの磁気
光学材料や強誘電性液晶などの高速動作するものを用い
るのが好ましい。本実施例では、電気書き込み型空間光
変調器4として、電気書き込み型強誘電性液晶空間光変
調器をもちいた。図9は、本発明で用いた電気書き込み
型強誘電性液晶空間光変調器の構造を示す摸式的斜視図
であり、59a、59bは互いの偏光軸が垂直(あるい
は平行)になるように配置された偏光板であり、60
a、60bはガラス担体、61は共通電極、62は多結
晶シリコンや単結晶シリコンなどからなるシリコン半導
体層、63は強誘電性液晶層、64はYドライバ、65
はXドライバ、66はトランジスタ、67は画素電極、
68は信号線、69は走査線である。Next, the electric writing type spatial light modulator 4 used in the embodiment of FIG. 1 will be described. As mentioned above,
The optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 used in the small optical pattern recognition device of the present invention operates at an extremely high speed, but generally the operating speed of the electric writing type spatial light modulator is:
30 or 6 for scanning one frame at video rate
Since 0 Hz is required, the operation speed of the small optical pattern recognition device of the present invention is rate-limiting. Therefore, it is preferable to use an electro-optic ceramic such as PLZT, a magneto-optical material such as yttrium iron garnet, or a ferroelectric liquid crystal or the like which operates at a high speed as the light modulating material as the electric writing type spatial light modulator 4. In this embodiment, an electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator is used as the electric writing type spatial light modulator 4. FIG. 9 is a schematic perspective view showing the structure of an electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator used in the present invention. 59a and 59b are arranged such that their polarization axes are perpendicular (or parallel). It is a polarizing plate arranged, and 60
a and 60b are glass carriers; 61 is a common electrode; 62 is a silicon semiconductor layer made of polycrystalline silicon or single crystal silicon; 63 is a ferroelectric liquid crystal layer; 64 is a Y driver;
Is an X driver, 66 is a transistor, 67 is a pixel electrode,
68 is a signal line, and 69 is a scanning line.
【0027】図9に示す電気書き込み型強誘電性液晶空
間光変調器の駆動回路は、シリコン半導体層62に形成
された集積回路からなる。この集積回路はマトリックス
状に配置された複数の電界効果型ゲートトランジスタ6
6を含んでいる。トランジスタ66のソース電極は、対
応する画素電極67に接続されており、同じくゲート電
極は走査線69に接続されており、同じくドレイン電極
は信号線68に接続されている。当該集積回路は、さら
にXドライバ65を含み、列状の信号線68に接続され
ている。さらに、Yドライバ64を含み、行状の走査線
69に接続されている。The driving circuit of the electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator shown in FIG. 9 is composed of an integrated circuit formed on the silicon semiconductor layer 62. This integrated circuit comprises a plurality of field effect gate transistors 6 arranged in a matrix.
6 is included. The source electrode of the transistor 66 is connected to the corresponding pixel electrode 67, the gate electrode is connected to the scanning line 69, and the drain electrode is also connected to the signal line 68. The integrated circuit further includes an X driver 65, and is connected to a column-shaped signal line 68. Further, it includes a Y driver 64 and is connected to a row-shaped scanning line 69.
【0028】次に、以上説明した電気書き込み型空間光
変調器に画像情報を入力する方法を説明する。図1に示
した画像入力端子15から入力された画像情報は、図9
に示されるXドライバ65とYドライバ64に入力され
る。Xドライバ65には画像情報のx成分が、Yドライ
バ64には画像情報のy成分が入力され、これら画像情
報のx成分とy成分はクロック信号によって同期がとら
れている。図10には走査線69を駆動するYドライバ
64から出力される走査線電圧波形図が示されている。
走査線69に印加される電圧はクロック信号78によっ
て同期がとられており、第1番目の走査線、第2番目の
走査線、第3番目の走査線、第N番目の走査線に印加さ
れるON電圧70、72、74、76は所定の時間的遅
延を持って各走査線に印加され、第1番目の走査線、第
2番目の走査線、第3番目の走査線、第N番目の走査線
に印加されるOFF電圧71、73、75、77は画像
フレームを表示する最後の走査線である第N番目の走査
線にON電圧76が印加された後、全走査線に同時に印
加される。第1番目の走査線ON電圧76が印加されて
いる間、第1番目の信号線、第2番目の信号線、第N番
目の信号線のうち所定の信号線にON電圧が印加されて
いれば、第1番目の走査線上でON電圧が印加されてい
る信号線に対応する画素電極67に取り付けられたトラ
ンジスタ66励起され、その結果共通電極61と電圧が
印加された画素電極67との間の強誘電性液晶層63の
液晶分子を反転させるのに充分な電界が生じ、この強誘
電性液晶層63の部分を透過する光の偏光特性を変化さ
せるため、画素の表示がされることになる。このように
して、各走査線上の所定の画素に次々と画素表示させる
ことによって、画像情報が電気書き込み型強誘電性液晶
空間光変調器に表示されることになる。当該電気書き込
み型強誘電性液晶空間光変調器に表示された画像情報の
読み出しは、最後に画像を表示する第N番目の走査線に
ON電圧76が印加されて全画像情報が表示された後か
ら、全ての走査線にOFF電圧71、73、75、77
が印加されて全画像情報が消去されるまでの間に行う。
なお、このときのクロック信号78は、上記書き込み用
LD1、読み出し用LD8、光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブ7のクロック信号と同一あるいはこれと同
期されていることは言うまでもない。Next, a method of inputting image information to the above-described electric writing type spatial light modulator will be described. The image information input from the image input terminal 15 shown in FIG.
Are input to the X driver 65 and the Y driver 64 shown in FIG. The x component of the image information is input to the X driver 65, and the y component of the image information is input to the Y driver 64. The x component and the y component of the image information are synchronized by a clock signal. FIG. 10 shows a scanning line voltage waveform diagram output from the Y driver 64 for driving the scanning line 69.
The voltage applied to the scanning line 69 is synchronized by the clock signal 78, and is applied to the first scanning line, the second scanning line, the third scanning line, and the Nth scanning line. ON voltages 70, 72, 74, and 76 are applied to each scan line with a predetermined time delay, and the first scan line, the second scan line, the third scan line, the Nth The OFF voltages 71, 73, 75, and 77 applied to the scan lines are simultaneously applied to all the scan lines after the ON voltage 76 is applied to the Nth scan line, which is the last scan line for displaying an image frame. Is done. While the first scanning line ON voltage 76 is being applied, the ON voltage is applied to a predetermined signal line among the first signal line, the second signal line, and the Nth signal line. For example, the transistor 66 attached to the pixel electrode 67 corresponding to the signal line to which the ON voltage is applied on the first scanning line is excited, and as a result, between the common electrode 61 and the pixel electrode 67 to which the voltage is applied. Since an electric field sufficient to invert the liquid crystal molecules of the ferroelectric liquid crystal layer 63 is generated, and the polarization characteristics of light transmitted through the portion of the ferroelectric liquid crystal layer 63 are changed, a pixel is displayed. Become. In this way, image information is displayed on the electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator by sequentially displaying pixels on predetermined pixels on each scanning line. The image information displayed on the electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator is read after the ON voltage 76 is finally applied to the N-th scanning line for displaying the image and all the image information is displayed. , The OFF voltages 71, 73, 75, and 77 are applied to all the scanning lines.
Is applied until all image information is erased.
It is needless to say that the clock signal 78 at this time is the same as or synchronized with the clock signal of the write LD1, read LD8, and optical write type ferroelectric liquid crystal light valve 7.
【0029】このようにして構成された電気書き込み型
強誘電性液晶空間光変調器を用いることにより、極めて
高速の画像入力が電気的に実行することができた。例え
ば、画素数300×480の電気書き込み型強誘電性液
晶空間光変調器を用いた場合の実施例について説明す
る。この場合、図6に示すように被相関画像を表示する
領域と参照画像を表示する領域を300×240の画素
からなる2領域に各々分ける。そして、被相関画像を表
示する領域あるいは参照画像を表示する領域のどちらか
一方の領域の画像を順次書き換えればよい。すなわち、
この書換え領域の画素電極にのみOFF電圧71、7
3、75、77を印加すればよい。例えば、アルファベ
ット文字の”A”が被相関画像として与えられた場合
に、これがAであることを識別させるときは、被相関画
像の表示は変えないで、参照画像を次々に書き換えて最
も相関ピーク強度の強い参照画像を選択すればよい。こ
のような動作をさせたところ、参照画像を1回書き換え
るのに要する時間は7msec以下でできることがわか
った。しかも強誘電性液晶は双安定メモリ性を有してい
るために、消去電圧を画素電極に印加しない限り表示さ
れた画像情報は消去されない。また、光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブ7にジョイントフーリエ変換像を
書き込むのに要する時間は、書き込み光強度に依存する
が、約0.2〜5msecあれば充分である。従って、
当該電気書き込み型強誘電性液晶空間光変調器を用いて
パターン認識を行うのに要する時間は7.2〜12ms
ec程度となる。これは、従来の液晶テレビを本発明の
小型光パターン認識装置の電気書き込み型空間光変調器
として用いた場合の動作速度の約3〜5倍の速度であ
る。By using the electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator configured as described above, an extremely high-speed image input could be electrically executed. For example, an embodiment will be described in which an electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator having 300 × 480 pixels is used. In this case, as shown in FIG. 6, a region for displaying a correlated image and a region for displaying a reference image are each divided into two regions each including 300 × 240 pixels. Then, the image in one of the area for displaying the correlated image and the area for displaying the reference image may be sequentially rewritten. That is,
The OFF voltages 71 and 7 are applied only to the pixel electrodes in this rewrite area.
3, 75 and 77 may be applied. For example, when the letter "A" of the alphabet is given as the correlated image and the identification is made to be A, the reference image is rewritten one after another without changing the display of the correlated image and the most correlated peak is displayed. What is necessary is just to select a strong reference image. As a result of such an operation, it was found that the time required to rewrite the reference image once can be reduced to 7 msec or less. In addition, since the ferroelectric liquid crystal has a bistable memory property, displayed image information is not erased unless an erase voltage is applied to the pixel electrode. The time required for writing the joint Fourier transform image in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 depends on the writing light intensity, but about 0.2 to 5 msec is sufficient. Therefore,
The time required for performing pattern recognition using the electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator is 7.2 to 12 ms.
ec. This is about three to five times the operating speed when a conventional liquid crystal television is used as the electric writing type spatial light modulator of the small optical pattern recognition device of the present invention.
【0030】次に本発明の小型光パターン認識装置の第
2の実施例について説明する。図2は画像情報入力手段
として、電気書き込み型空間光変調器の代わりに光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブを用いた場合の実施例
の構成を示す図であり、17は第2の光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブ、18は結像レンズ、19は入力
の対象となる物体、20はミラーである。画像表示手段
に表示された所要の目標を含む少なくとも1つの参照画
像と新たに入力する少なくとも1つの被相関画像をコヒ
ーレント画像に変換する手段は、書き込み用LD1と第
1のコリメータレンズ2と第1のビーム成形プリズム3
と第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17と
偏光ビームスプリッタ5と駆動制御回路12と電源13
であり、前記コヒーレント画像を光学的にフーリエ変換
し、前記参照画像と被相関画像のジョイントフーリエ変
換画像を得る手段は、フーリエ変換レンズ6とミラー2
0であり、前記ジョイントフーリエ変換画像を強度分布
画像に変換し、その強度分布画像を光書き込み型空間光
変調器に表示する手段は、光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブ7と駆動制御回路12と電源13であり、前
記光書き込み型空間光変調器に表示された強度分布画像
をコヒーレント光を用いて読み出す手段は、読み出し用
LD8と第2のコリメータレンズ9と第2のビーム成形
プリズム10と駆動制御回路12と電源13であり、前
記読み出した強度分布画像をフーリエ変換して、前記参
照画像と被相関画像との二次元の相関画像分布を得る手
段は、フーリエ変換レンズ6とミラー20であり、当該
相関画像分布に含まれる前記参照画像と被相関画像の相
関係数に対応する相関ピークの強度を検出する光電変換
素子はフォトダイオード11と電源13と増幅器14と
出力端子16である。Next, a second embodiment of the small optical pattern recognition device of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an embodiment in which an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve is used instead of an electric writing type spatial light modulator as image information input means. A type ferroelectric liquid crystal light valve, 18 is an image forming lens, 19 is an object to be input, and 20 is a mirror. The means for converting the at least one reference image including the required target displayed on the image display means and the at least one correlated image newly inputted into a coherent image includes a writing LD 1, a first collimator lens 2, Beam shaping prism 3
, A second optical writable ferroelectric liquid crystal light valve 17, a polarization beam splitter 5, a drive control circuit 12, and a power supply 13.
Means for optically Fourier transforming the coherent image to obtain a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image includes a Fourier transform lens 6 and a mirror 2
Means for converting the joint Fourier transform image into an intensity distribution image and displaying the intensity distribution image on the light-writing type spatial light modulator comprises a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 and a drive control circuit 12 Means for reading out the intensity distribution image displayed on the optical writing type spatial light modulator by using coherent light. The reading means includes a reading LD 8, a second collimator lens 9, a second beam shaping prism 10, and the like. The drive control circuit 12 and the power supply 13 are means for performing a Fourier transform on the readout intensity distribution image to obtain a two-dimensional correlation image distribution between the reference image and the correlated image. The photoelectric conversion element for detecting the intensity of the correlation peak corresponding to the correlation coefficient between the reference image and the correlated image included in the correlation image distribution is a photodiode. Over de 11 and a power source 13 and the amplifier 14 and the output terminal 16.
【0031】図2に示す実施例が図1に示した実施例と
異なる点は、参照画像と被相関画像とからなる入力像を
入力する手段が、光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブとそれへの結像光学系とからなる点と、光学系をより
コンパクトにするために構成光学系の配置が異なってい
ることである。まず、入力像の入力手段から説明する。
入力すべき物体19は、例えば電子部品や機械部品など
の物体や、あるいはこれらを写真フィルムなどに像形成
したものなどからなり、比較の基準となる物体である参
照物体と比較の対象となる物体である被相関物体とを各
々少なくとも1つ以上含んでいる。これは、第1の実施
例で説明した入力像の配置と同様になっている。この入
力物体19から生じた物体画像を含む光は、結像レンズ
18で第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ1
7の書き込み面上に結像され表示される。このようにし
て第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17に
表示された入力像は、書き込み用LD1から照射された
後、第1のコリメータレンズ2で拡大され平行光束に直
されてから、第1のビーム成形プリズム3で円形のビー
ム形状に直された読み出し光により照射され読み出され
る。これが、図2に示す実施例における入力像の入力手
段の基本的動作である。なお、図1で用いた構成要素と
同一の構成要素には、同一の番号を付し、その説明を省
略した。The embodiment shown in FIG. 2 is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a means for inputting an input image composed of a reference image and a correlated image uses a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve and a And the arrangement of constituent optical systems is different in order to make the optical system more compact. First, the input image input means will be described.
The object 19 to be input is, for example, an object such as an electronic component or a mechanical component, or an object obtained by forming an image on a photographic film or the like, and is an object to be compared with a reference object which is a reference object for comparison. And at least one correlated object. This is similar to the arrangement of the input image described in the first embodiment. Light including an object image generated from the input object 19 is passed through the imaging lens 18 to the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 1.
The image is formed and displayed on the writing surface 7. The input image displayed on the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 in this manner is irradiated from the writing LD 1 and then enlarged by the first collimator lens 2 to be converted into a parallel light beam. The beam is illuminated and read by the reading light converted into a circular beam shape by the first beam shaping prism 3. This is the basic operation of the input unit of the input image in the embodiment shown in FIG. Note that the same components as those used in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【0032】このようにして読み出された入力像をフー
リエ変換し、そのジョイントフーリエ変換として光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブ7に表示し、これを読
み出し用LD8からの読み出し光で読み出した後、再び
フーリエ変換して入力像に含まれる被相関物体と参照物
体との相関係数を表す相関ピークを得る方法は図1に示
した第1の実施例と同一なのでその説明を省略する。The input image read in this manner is subjected to Fourier transform, and is displayed as a joint Fourier transform on a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, which is read out by reading light from a reading LD 8. The method of obtaining the correlation peak representing the correlation coefficient between the correlated object and the reference object included in the input image by performing the Fourier transform again is the same as in the first embodiment shown in FIG.
【0033】図13は、図2に示す実施例における入力
像の入力方法の1例を示すものであり、自動組立装置な
どに本発明の小型光パターン認識装置を適用する場合の
1例を示したものである。図13において、83は光源
や反射・集光光学系などからなる照明光学系、84はベ
ルトコンベアなどの移動担体、85は固定担体、86は
被相関物体、87は参照物体、88は本発明の小型光パ
ターン認識装置である。自動組立装置などにおいては、
組立に用いられる電子部品や機械部品などの被相関物体
86は、ベルトコンベアなどの移動担体84上に置かれ
搬送される。これに対して、参照物体87も被相関物体
86と一緒に移動してもかまわないが、一般に参照物体
86は固定担体85上に固定して用いる場合が多い。FIG. 13 shows an example of the input method of the input image in the embodiment shown in FIG. 2, and shows an example in which the small optical pattern recognition device of the present invention is applied to an automatic assembling device or the like. It is a thing. In FIG. 13, reference numeral 83 denotes an illumination optical system including a light source and a reflection / condensing optical system, 84 denotes a moving carrier such as a belt conveyor, 85 denotes a fixed carrier, 86 denotes a correlated object, 87 denotes a reference object, and 88 denotes the present invention. Is a small optical pattern recognition device. In automatic assembly equipment, etc.
A correlated object 86 such as an electronic component or a mechanical component used for assembling is placed on a moving carrier 84 such as a belt conveyor and transported. On the other hand, the reference object 87 may move together with the correlated object 86, but generally, the reference object 86 is often used by being fixed on the fixed carrier 85.
【0034】照明光学系83から照射された照明光は、
被相関物体86と参照物体87で反射され、本発明の小
型パターン認識装置88に達する。そして、本発明の小
型光パターン認識装置88に達した前記照明光は、被相
関物体86と参照物体87との物体画像を含んでいるた
め、上記入力像の入力手段の基本動作に従って本発明の
小型光パターン認識装置88に入力される。すなわち、
被相関物体86と参照物体87が図2に示される物体1
9として作用するのである。このとき、移動担体84や
固定担体85の表面からも照明光が反射されるため、被
相関物体86と参照物体87がコントラスト良く入力さ
れるように、移動担体84と固定担体87の色や明度を
調整しておくのが好ましい。例えば、被相関物体86と
参照物体87が白系の色調であるならば、移動担体84
と固定担体85は黒色であることが好ましい。また、移
動担体84と固定担体87との色や明度は同一であるこ
とが好ましい。The illumination light emitted from the illumination optical system 83 is
The light is reflected by the correlated object 86 and the reference object 87 and reaches the small pattern recognition device 88 of the present invention. Since the illumination light reaching the small light pattern recognition device 88 of the present invention includes the object images of the correlated object 86 and the reference object 87, the illumination light of the present invention follows the basic operation of the input means of the input image. It is input to the small optical pattern recognition device 88. That is,
The correlated object 86 and the reference object 87 are the object 1 shown in FIG.
It acts as 9. At this time, the illumination light is also reflected from the surfaces of the movable carrier 84 and the fixed carrier 85, so that the colors and brightness of the movable carrier 84 and the fixed carrier 87 are adjusted so that the correlated object 86 and the reference object 87 are input with good contrast. Is preferably adjusted. For example, if the correlated object 86 and the reference object 87 have a white color tone, the moving carrier 84
The fixing carrier 85 is preferably black. Further, it is preferable that the color and brightness of the movable carrier 84 and the fixed carrier 87 are the same.
【0035】図13に示した、入力像の入力方法は反射
照明系を用いているが、移動担体84と固定担体85と
を透明な担体とし、透過投影照明系を用いてもよいこと
は言うまでもない。図2に示す第2の光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブ17としては、図6に示す光反射
層を有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブ(a)および光反射層を有する光書き込み型強誘電性
液晶ライトバルブ(b)のいずれを用いてもよいが、照
明光が相関光学系に影響を与えないこと、読み出し光の
反射率を高くすることなどの理由から、光反射層を有す
る反射型の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
(b)を用いるのが好ましい。図2に示す本発明の小型
光パターン認識装置に二値化された入力像を入力する場
合は、図6に示すいずれの光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブを用いる場合においても、第2の光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ17の駆動方法は、作用お
よび第1の実施例で説明した光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブの駆動方法と同様の駆動方法を用いること
ができる。Although the input image input method shown in FIG. 13 uses a reflective illumination system, it goes without saying that the movable carrier 84 and the fixed carrier 85 may be made transparent and a transmission projection illumination system may be used. No. The second light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 shown in FIG. 2 includes the light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve (a) without the light reflection layer shown in FIG. 6 and the light reflection layer. Either of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve (b) may be used, but the light reflection is required because the illumination light does not affect the correlation optical system and the reflectance of the reading light is increased. It is preferable to use a reflection type optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve (b) having a layer. When a binarized input image is input to the small optical pattern recognition device of the present invention shown in FIG. 2, the second type of optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve shown in FIG. The driving method of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 may be the same as the driving method of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve described in the first embodiment.
【0036】図8は、図2における第2の光書き込み型
強誘電性液晶ライトバルブ17として図6(b)に示す
光反射層として誘電体ミラーを有する光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブを、光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブ7として図6(a)に示す光反射層として誘
電体ミラーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブを用いた場合の本発明の小型光パターン認識
装置の動作波形の1例である。これら第2の光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ17と光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブ7および書き込み用LD1と読み出
し用LD8とは、駆動制御回路12で同期がとられ制御
されている。図8(a)は誘電体ミラーを有する光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波形で図6
(b)の光反射層を有する光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブにおける読み出し側の透明電極層34bを接
地したときの光導電層37の電圧変化を示したものであ
り、図8(b)は誘電体ミラーを有していない光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波形で図6(a)
の光反射層を有していない光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブにおける読み出し側の透明電極層34bを接
地したときの光導電層37の電圧変化を示したものであ
り、、図8(c)は書き込み用LD1の駆動波形で書き
込み用LD1に流される電流の変化を示したものであ
り、図8(d)は読み出し用LD8の駆動波形で読み出
し用LD8に流される電流の変化を示したものであり、
図8(e)は図8(a)に示す誘電体ミラーを有する光
書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応答で書き込
み用LD1からの読み出し光が当該光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブから反射される反射光強度の変化を
示したものであり、図8(f)は図8(b)に示す誘電
体ミラーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブの光応答で読み出し用LD8からの読み出し光
が当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブを透過す
る透過光強度の変化を示したものである。FIG. 8 shows a second embodiment of the light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 having a dielectric mirror as a light reflection layer shown in FIG. In the case where a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror is used as the light reflection layer shown in FIG. It is an example of an operation waveform of the pattern recognition device. The second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17, the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, the writing LD 1 and the reading LD 8 are synchronized and controlled by the drive control circuit 12. FIG. 8A shows a driving waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror.
FIG. 8B shows a voltage change of the photoconductive layer 37 when the transparent electrode layer 34b on the reading side in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the light reflecting layer shown in FIG. FIG. 6 (a) is a driving waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror.
FIG. 8 (c) shows a voltage change of the photoconductive layer 37 when the transparent electrode layer 34b on the reading side in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflecting layer is grounded. 8) shows the change of the current flowing through the writing LD1 with the driving waveform of the writing LD1, and FIG. 8D shows the change of the current flowing through the reading LD8 with the driving waveform of the reading LD8. Things,
FIG. 8 (e) shows the optical response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the dielectric mirror shown in FIG. 8 (a), and the read light from the writing LD1 is transmitted from the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. FIG. 8 (f) shows a change in the intensity of the reflected light, and FIG. 8 (f) shows the readout by the optical response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror shown in FIG. 8 (b). FIG. 9 shows a change in the intensity of transmitted light that passes through the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve when the reading light from the LD 8 is used.
【0037】図8(a)と(b)において、誘電体ミラ
ーを有する強誘電性液晶ライトバルブおよび誘電体ミラ
ーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブの光導電層37の電圧極性が正、負、ゼロ電圧の順に
繰り返されるようなパルス電圧を、透明電極層34a、
34bの間に印加してこれら光書き込み型液晶ライトバ
ルブを動作させる。ただし、誘電体ミラーを有する光書
き込み型強誘電性液晶ライトバルブに印加する正電圧4
4は作用で説明した暗状態の反転閾値電圧よりも充分高
い状態に設定してあり、負電圧45は明状態の反転閾値
電圧よりも高く暗状態の反転閾値電圧よりも低くなるよ
うに設定してある。またこのとき、作用で説明したのと
同様にして、読み出される入力像およびジョイントフー
リエ変換像がポジ画像になるように、書き込み用LD1
からの誘電体ミラーを有する強誘電性液晶ライトバルブ
に対する読み出し光および読み出し用LD8からの誘電
体ミラーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブに対する読み出し光の偏光方向を定めておくも
のとする。そして、これら光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブは、正電圧44および54が印加されている
と同時に読み出し光が照射されているときに画像の消
去、負電圧45および55が印加されていると同時に書
き込み光が照射されているときに画像の書き込み、ゼロ
電圧46および56で読み出し光が照射されているとき
に読み出しを行う。8 (a) and 8 (b), the voltage of the photoconductive layer 37 of the ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror and the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror is shown. A pulse voltage whose polarity is repeated in the order of positive, negative, and zero voltage is applied to the transparent electrode layer 34a,
34b to operate these light-writing type liquid crystal light valves. However, a positive voltage 4 applied to an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror
4 is set to be sufficiently higher than the inversion threshold voltage in the dark state described in the operation, and the negative voltage 45 is set to be higher than the inversion threshold voltage in the light state and lower than the inversion threshold voltage in the dark state. It is. At this time, in the same manner as described in the operation, the writing LD1 is set so that the read input image and the joint Fourier transform image become positive images.
The direction of polarization of read light from a ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror from the light source and read light from a read LD 8 to a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve not having a dielectric mirror are determined. And These light-writing type ferroelectric liquid crystal light valves are designed such that when the positive voltages 44 and 54 are applied and the reading light is irradiated at the same time, the image is erased and the negative voltages 45 and 55 are applied. At the same time, image writing is performed when writing light is irradiated, and reading is performed when reading light is irradiated at zero voltages 46 and 56.
【0038】ただし、誘電体ミラーを有する光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブは入力像を書き込むための
書き込み光や書き込み用LD1からの読み出し光が有る
無しにかかわらず、正電圧44が印加されたときに初期
化あるいは画像の消去が行われる。次に負電圧45を印
加して入力像を書き込むと、書き込まれた入力像はゼロ
電圧46の状態になっても記憶保持される。この記憶保
持された入力像は、電流47を流して発振した書き込み
用LD1からの読み出し光によって読み出されてコヒー
レントな入力画像に変換され、フーリエ変換レンズ6に
よってジョイントフーリエ変換画像として光書き込み型
強誘電性液晶ライトバルブ7の書き込み面に照射され
る。このときのジョイントフーリエ変換画像の強度変化
を示したのが図8(e)であるといってもよい。すなわ
ち、書き込み用LD1の動作電流47が流れていると
き、誘電体ミラーを有する光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブからの読み出し光強度は高レベル57にな
り、それ以外のときはゼロレベル58になる。However, the positive voltage 44 was applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the dielectric mirror regardless of whether writing light for writing an input image or reading light from the writing LD 1 was present. Sometimes initialization or image deletion is performed. Next, when a negative voltage 45 is applied to write an input image, the written input image is stored and held even when the input image reaches a state of zero voltage 46. The input image stored and read is read out by the readout light from the writing LD 1 oscillated by passing the current 47 and converted into a coherent input image. The light is applied to the writing surface of the dielectric liquid crystal light valve 7. FIG. 8E shows the change in the intensity of the joint Fourier transform image at this time. That is, when the operating current 47 of the writing LD 1 is flowing, the read light intensity from the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the dielectric mirror is at the high level 57, and at other times is at the zero level 58. Become.
【0039】また、誘電体ミラーを有していない光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブは、正電圧54を印加
しながら、電流49aまたは49を流して発振させた読
み出し用LD8からの読み出し光を照射することによっ
て、初期化または画像の消去が行われる。電流49aは
初期化のための読み出し光を発生させるための駆動電流
である。図8(b)(c)と(d)を比べるとわかるよ
うに、誘電体ミラーを有していない光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブにジョイントフーリエ変換画像が照
射されているときは、読み出し用LD8から読み出し光
は照射されていない。そして、誘電体ミラーを有してい
ない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブにジョイン
トフーリエ変換画像を書き込む場合は、書き込み用LD
1に駆動電流47を流してジョイントフーリエ変換画像
の書き込み光が照射すると同時に、負電圧55を誘電体
ミラーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブに印加することで行う。書き込まれたジョイント
フーリエ変換画像は、ゼロ電圧56状態でも誘電体ミラ
ーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブに記録保持され、これは駆動電流49によって発生し
た読み出し用LD8からの読み出し光によって読み出さ
れる。誘電体ミラーを有する光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブにおいても誘電体ミラーを有していない光
書き込み型強誘電性液晶ライトバルブにおいてもゼロ電
圧時に記録保持された画像は、読み出し光の強度をいく
ら強くしても消去しない。このようにして誘電体ミラー
を有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
から読み出されたジョイントフーリエ変換画像は、再び
フーリエ変換レンズ6でフーリエ変換され入力像に含ま
れる被相関画像と参照画像との相関係数に対応する相関
ピークに変換される。この相関ピーク強度の変化を示し
たのが図8(f)であるといってもよい。ただし、図8
(f)における透過光強度の低レベル52の状態は、誘
電体ミラーを有していない光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブにジョイントフーリエ変換画像が書き込まれ
ていないときのノイズレベルに対応している。このよう
にして動作させたところ、図2に示す本発明の小型光パ
ターン認識装置は、解像度100lp/mm以上の解像度
で入力像を入力し、1kHz以下の動作速度で動かすこ
とができた。In addition, the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror transmits the reading light from the reading LD 8 oscillated by flowing the current 49a or 49 while applying the positive voltage 54. The irradiation initializes or erases the image. The current 49a is a drive current for generating read light for initialization. As can be seen by comparing FIGS. 8 (b), 8 (c) and 8 (d), when the joint Fourier transform image is applied to the optical writable ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror, the reading is performed. The reading light is not irradiated from the LD 8 for use. When writing a joint Fourier transform image to an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror, a writing LD
1 is performed by applying a drive current 47 to the writing light of the joint Fourier transform image and simultaneously applying a negative voltage 55 to an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror. The written joint Fourier transform image is recorded and held in a light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror even at the state of zero voltage 56, which is read from the reading LD 8 generated by the driving current 49. Read by light. In the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror and the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror, the image recorded and held at zero voltage has the intensity of the read light. No matter how strong it is, it will not be erased. In this way, the joint Fourier transform image read from the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror is again subjected to Fourier transform by the Fourier transform lens 6 and the correlated image included in the input image. It is converted into a correlation peak corresponding to the correlation coefficient with the reference image. FIG. 8F shows the change in the correlation peak intensity. However, FIG.
The state of the low level 52 of the transmitted light intensity in (f) corresponds to the noise level when the joint Fourier transform image is not written in the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror. I have. When operated in this manner, the small optical pattern recognition device of the present invention shown in FIG. 2 was capable of inputting an input image with a resolution of 100 lp / mm or more and moving at an operation speed of 1 kHz or less.
【0040】しかしながら、人の顔や風景やレントゲン
写真などに含まれる特徴量を比較・識別する場合は、入
力される画像の濃淡や陰影などが重要な意味を持ってく
る場合が生じる。そこで、図2に示す本発明の小型光パ
ターン認識装置に、連続階調を持った入力像を入力する
方法について説明する。図11は、図2に示す本発明の
小型光パターン認識装置における各構成要素の動作波形
を示したものであり、図11(a)は第2の光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ17として用いた誘電体ミ
ラーを有する光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの
駆動波形、(b)は光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブ7として用いた誘電体ミラーを有していない光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波形、(c)は
書き込み用LDの駆動波形、(d)は読み出し用LDの
駆動波形、(e)は前記誘電体ミラーを有する光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブの光応答の変化、(f)
は前記誘電体ミラーを有していない光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブの光応答の変化を示す。However, when comparing and discriminating feature amounts included in a person's face, scenery, radiographs, and the like, there are cases in which the density, shading, and the like of an input image have an important meaning. Therefore, a method of inputting an input image having continuous gradation to the small optical pattern recognition device of the present invention shown in FIG. 2 will be described. FIG. 11 shows operation waveforms of respective components in the small optical pattern recognition device of the present invention shown in FIG. 2, and FIG. 11 (a) shows a second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17. Driving waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a used dielectric mirror, (b) is an optical writing type ferroelectric having no dielectric mirror used as an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 (C) is a driving waveform of a writing LD, (d) is a driving waveform of a reading LD, and (e) is a driving waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the dielectric mirror. Change in light response, (f)
Indicates a change in light response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror.
【0041】図11(a)に示す誘電体ミラーを有する
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波形は、
図6(b)に示す光反射層を有する光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブにおける読み出し側の透明電極層3
4bを接地したときの光導電層37の電圧変化に対応し
ている。この図からわかるように、図2における第2の
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17の光導電層
37の電圧極性が正、負交互に繰り返されるようなパル
ス電圧を、透明電極層34a、34bの間に連続的に印
加して当該第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブ17を動作させる。そして、このとき正電圧44aの
ほうが負電圧45aよりも大きくなるように、透明電極
層34a、34bの間にはDCバイアス電圧79が重畳
されている。ただし、負電圧45aは作用で説明した明
状態の反転閾値電圧よりも高くなることはないようにD
Cバイアス電圧79を重畳するものとする。このとき、
作用で説明したのと同様にして、読み出される入力像が
ポジ画像になるように、書き込み用LD1からの読み出
し光の偏光方向を定めておくものとする。そして、第2
の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17は、正電
圧44aが印加されているときに入力像の消去、負電圧
45aが印加されているときに入力像の書き込みと読み
出しを行う。このような非対称パルス電圧が透明電極層
34a、34bの間に印加されていると、書き込み時に
は、光導電層37に照射される光強度に比例した書き込
み電圧(負電圧)が強誘電性液晶層36に印加され強誘
電性液晶分子はこの書き込み電圧に比例した反転力が働
くが、同時に印加電圧の非対称性のためもとの安定状態
に戻ろうとする緩和力が強誘電性液晶分子に働く。この
ため、当該駆動方式を用いた第2の光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブ17の書き込み時の読み出し光強度
は、書き込み光強度に比例して大きくなり、時間ととも
に消失する。この消失時間は強誘電性液晶分子の緩和時
間によって決まるため、前記非対称パルス電圧の周波数
は約100Hz以上が好ましい。以上説明した駆動方式
を用いることにより、第2の光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブ17には、連続的な階調を持った入力像の
書き込みを実時間で行うことができる。The driving waveform of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the dielectric mirror shown in FIG.
The reading-side transparent electrode layer 3 in the optical writable ferroelectric liquid crystal light valve having the light reflecting layer shown in FIG.
4b corresponds to a voltage change of the photoconductive layer 37 when grounded. As can be seen from this figure, a pulse voltage in which the voltage polarity of the photoconductive layer 37 of the second photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 in FIG. The voltage is continuously applied during the period 34b to operate the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17. At this time, the DC bias voltage 79 is superposed between the transparent electrode layers 34a and 34b so that the positive voltage 44a is higher than the negative voltage 45a. However, the negative voltage 45a is set so that the negative voltage 45a does not become higher than the inversion threshold voltage in the bright state described in the operation.
It is assumed that the C bias voltage 79 is superimposed. At this time,
In the same manner as described in the operation, the polarization direction of the reading light from the writing LD 1 is determined so that the input image to be read becomes a positive image. And the second
The optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 performs erasing of an input image when a positive voltage 44a is applied, and writing and reading of an input image when a negative voltage 45a is applied. When such an asymmetric pulse voltage is applied between the transparent electrode layers 34a and 34b, at the time of writing, a writing voltage (negative voltage) proportional to the light intensity applied to the photoconductive layer 37 is applied. The inversion force proportional to the writing voltage acts on the ferroelectric liquid crystal molecules applied to the ferroelectric liquid crystal 36, but at the same time, the relaxation force for returning to the original stable state due to the asymmetry of the applied voltage acts on the ferroelectric liquid crystal molecules. For this reason, the read light intensity at the time of writing of the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 using the driving method increases in proportion to the writing light intensity and disappears with time. Since the disappearance time is determined by the relaxation time of the ferroelectric liquid crystal molecules, the frequency of the asymmetric pulse voltage is preferably about 100 Hz or more. By using the driving method described above, it is possible to write an input image having a continuous gradation to the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 in real time.
【0042】図11(b)に示す誘電体ミラーを有して
いない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波
形は、図6(a)に示す透過型の光書き込み型強誘電性
液晶ライトバルブにおいて読み出し側の透明電極層34
bを接地したときの光導電層37の電圧変化に対応して
いる。この図からわかるように、図2における光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブ7の光導電層37の電圧
極性が正、負交互に繰り返されるようなパルス電圧を、
透明電極層34a、34bの間に連続的に印加して当該
第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17を動
作させる。ただし、この場合は上記の反射型の光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブの場合と違って、印加す
るパルス電圧は対称なパルス電圧である。さらに、当該
パルス電圧は前記非対称パルス電圧と完全に同一の位相
・周期で印加されている。このとき、作用で説明したの
と同様にして、読み出される入力像がポジ画像になるよ
うに、読み出し用LD8からの読み出し光の偏光方向を
定めておくものとする。そして、光書き込み型強誘電性
液晶ライトバルブ7は、正電圧44bが印加されている
ときに入力像の消去、負電圧45bが印加されていると
きに入力像の書き込みと読み出しを行う。このような動
作をさせると、作用および第1の実施例で説明したよう
に当該光書き込み型強誘電性液晶には二値化画像が表示
される。The driving waveform of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror shown in FIG. 11B has a transmission type optical writing type ferroelectric liquid crystal light shown in FIG. 6A. Transparent electrode layer 34 on reading side in bulb
This corresponds to a voltage change of the photoconductive layer 37 when b is grounded. As can be seen from this figure, a pulse voltage in which the voltage polarity of the photoconductive layer 37 of the photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 in FIG.
The second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 is operated by continuously applying the voltage between the transparent electrode layers 34a and 34b. However, in this case, the pulse voltage to be applied is a symmetrical pulse voltage unlike the case of the above-mentioned reflection type optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. Further, the pulse voltage is applied with the completely same phase and cycle as the asymmetric pulse voltage. At this time, in the same manner as described in the operation, the polarization direction of the reading light from the reading LD 8 is determined so that the input image to be read becomes a positive image. The optical writable ferroelectric liquid crystal light valve 7 erases the input image when the positive voltage 44b is applied, and writes and reads the input image when the negative voltage 45b is applied. When such an operation is performed, a binarized image is displayed on the optically writable ferroelectric liquid crystal as described in the operation and the first embodiment.
【0043】図11(c)に示されているように、光書
き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7と第2の光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブ17に印加されているパ
ルス電圧と同期して書き込み光(読み出し光)が照射さ
れるように、書き込み用LD1にパルス状の動作電流が
流される。この動作電流の位相は、前記光書き込み型強
誘電性液晶ライトバルブ7と第2の光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブ17に印加されているパルス電圧の
位相に対してπ/4だけ進んで(遅れて)いる。As shown in FIG. 11C, the pulse voltage is applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 and the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 in synchronization with the pulse voltage. A pulse-like operating current is supplied to the write LD 1 so that the write light (read light) is irradiated. The phase of the operating current is advanced by π / 4 with respect to the phase of the pulse voltage applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 and the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17. (Running late.
【0044】図11(d)に示すように、読み出し用L
D8には光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7に印
加されているパルス電圧と同期して読み出し光が照射さ
れるように、パルス状の動作電流が流される。この動作
電流の位相は、前記書き込み用LD1に流されている動
作電流の位相に対してπ/2だけ進んで(遅れて)い
る。図11(a)〜(d)に至るパルス電圧およびパル
ス電流は、電源13から電力を供給されている駆動制御
回路12によって同期をとられている。As shown in FIG. 11D, the read L
A pulse-like operating current is supplied to D8 so that the reading light is irradiated in synchronization with the pulse voltage applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7. The phase of the operating current is advanced (lagged) by π / 2 with respect to the phase of the operating current flowing through the writing LD 1. 11A to 11D are synchronized by the drive control circuit 12 to which power is supplied from the power supply 13.
【0045】第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブ17の初期化および入力像の消去は、非対称パルス
電圧のために、第2の光書き込み型液晶ライトバルブ1
7に照射されている書き込み光および読み出し光の強度
に関わらず、正電圧44aが印加されているときに行わ
れる。また、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7
の初期化およびジョイントフーリエ変換像の消去は、光
書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7に正電圧44b
が印加されるとともに読み出し光が照射されることによ
り行われる。The initialization of the second light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 and the erasing of the input image are performed by the second light-writing type liquid crystal light valve 1 because of the asymmetric pulse voltage.
Irrespective of the intensity of the write light and the read light applied to the light 7, the operation is performed when the positive voltage 44 a is applied. Also, an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 is used.
Is initialized and the joint Fourier transform image is erased by applying a positive voltage 44b to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7.
Is applied and readout light is irradiated.
【0046】図11(e)に示す誘電体ミラーを有する
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応答は、第
2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17におい
て、書き込み用LD1からの読み出し光の反射強度の時
間変化を示したものであり、80a、80b、80cは
各々入力像の書き込み光強度が順に小さくなった場合の
反射光強度を示したものである。この図からわかるよう
に、書き込み用LD1が発振している場合には、第2の
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17に正電圧4
4aが印加されると反射光強度が微弱レベル81になる
が、第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17
に負電圧45aが印加されると入力像の書き込み光強度
に対応した反射光強度が得られることがわかる。もちろ
ん、書き込み用LD1が発振していない場合は、第2の
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ17には読み出
し光が照射されないので、反射光強度はゼロレベル82
になる。このことは、第2の光書き込み型強誘電性液晶
ライトバルブ17に連続階調を持った入力像を書き込ん
で読み出すことができたことを示している。The optical response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having the dielectric mirror shown in FIG. 11E is determined by the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 reading from the writing LD 1. It shows the time change of the reflection intensity of light, and 80a, 80b, and 80c each show the reflection light intensity when the writing light intensity of the input image sequentially decreases. As can be seen from the figure, when the writing LD 1 is oscillating, the positive voltage 4 is applied to the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17.
4a, the intensity of the reflected light becomes a very weak level 81, but the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17
It can be seen that when a negative voltage 45a is applied to the light-emitting device, a reflected light intensity corresponding to the writing light intensity of the input image is obtained. Of course, when the writing LD 1 is not oscillating, the second light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 is not irradiated with the reading light, so that the reflected light intensity becomes zero level.
become. This indicates that an input image having a continuous tone could be written to and read from the second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17.
【0047】図11(f)に示す誘電体ミラーを有して
いない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応答
は、図2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7の
読み出し用LD8からの読み出し光に対する透過強度の
時間変化を示したものである。誘電体ミラーを有する図
2における第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブ17からの入力像は、書き込み用LD1からの読み出
し光により読み出され、光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブ7に負電圧45bが印加されているときに当該
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7に第1の実施
例で説明したのと同様にしてジョイントフーリエ変換像
として二値記録される。光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブ7に負電圧45bが印加されている間は、前記
書き込み用LD1が発振しなくなっても当該二値記録さ
れたジョイントフーリエ変換像はメモリ状態にある。従
って、そのとき読み出し用LD8を発振させれば、前記
二値記録されたジョイントフーリエ変換像は光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブ7から読み出され、図11
(f)の51で表される最大の透過光強度として読み出
される。光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7は、
これに読み出し用LD8を照射した状態で正電圧44b
を印加することによって初期化および消去される。従っ
て、読み出し用LD8を発振させても、誘電体ミラーを
有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7
に正電圧44bが印加されると、読み出し用LD8から
の読み出し光は光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
7を透過せずその透過光強度は図11(f)の52で示
されるように微弱なものになってしまう。もちろん、読
み出し用LD8が発振していないときは、図11(f)
の53で示されるように、誘電体ミラーを有していない
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ7を透過する読
み出し光はゼロとなる。The optical response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror shown in FIG. 11F is obtained from the reading LD 8 of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 of FIG. 5 shows the change over time of the transmission intensity with respect to the read light. The input image from the second light-writing type ferroelectric liquid crystal light valve 17 in FIG. 2 having the dielectric mirror is read by the reading light from the writing LD 1, and is read by the light writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7. When the negative voltage 45b is applied, binary recording is performed as a joint Fourier transform image on the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 in the same manner as described in the first embodiment. While the negative voltage 45b is applied to the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, even if the writing LD 1 does not oscillate, the binary recorded joint Fourier transform image is in a memory state. Therefore, if the reading LD 8 is oscillated at this time, the binary recorded Fourier transform image is read out from the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7, and FIG.
It is read out as the maximum transmitted light intensity represented by 51 in (f). The optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7
A positive voltage 44 b
Are initialized and erased. Therefore, even if the reading LD 8 is oscillated, the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 having no dielectric mirror can be used.
When the positive voltage 44b is applied, the read light from the read LD 8 does not pass through the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 and the transmitted light intensity is weak as shown by 52 in FIG. It becomes something. Of course, when the reading LD 8 is not oscillating, the state shown in FIG.
As indicated by 53, the readout light passing through the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 7 having no dielectric mirror becomes zero.
【0048】以上の第2の実施例で示した構成と駆動方
式を用いることにより、第1の実施例で用いた特殊な電
気書き込み型空間光変調器を用いることなく、100H
z以上の高速動作で本発明の小型パターン認識装置を動
作させることができることがわかった。また、図2に示
す実施例の構成要素の配置を行うことにより、図1に示
す本発明の小型光パターン認識装置に比べて全長をさら
に約1/2の長さに縮小することができ、よりコンパク
トな構成の小型パターン認識装置を実現できた。当該構
成要素の配置は、画像入力手段として電気書き込み型空
間光変調器を用いた場合にも適用できることは容易に推
察することができる。By using the configuration and the driving method shown in the second embodiment, 100H can be achieved without using the special electric writing type spatial light modulator used in the first embodiment.
It has been found that the small pattern recognition device of the present invention can be operated at a high speed operation of z or more. Further, by arranging the components of the embodiment shown in FIG. 2, the overall length can be further reduced to about 1 / compared to the small optical pattern recognition device of the present invention shown in FIG. A compact pattern recognition device with a more compact configuration was realized. It can be easily inferred that the arrangement of the components can be applied to a case where an electric writing type spatial light modulator is used as the image input means.
【0049】また、本発明の小型光パターン認識装置
は、ジョイントフーリエ変換画像を二値化したジョイン
ト変換光相関器を基本アルゴリズムとして構成されてい
るため、一度に認識する参照画像の数が少ない場合は極
めてS/Nのよい認識ができるが、一度に認識する参照
画像の数が多くなっていくと、急激にノイズが大きくな
り、S/Nが低下したり誤った認識をするようになると
いう問題点が生じる。このような問題点を避けるため
に、一度ジョイント変換相関で得られた被相関画像と複
数の参照画像との相関係数に対応する複数の相関ピーク
強度から、前記参照画像と被相関画像との二次元の相関
係数を求める手段と、前記参照画像の前または後ろに配
置したマスク用空間光変調器によって、前記各参照画像
に対応する部分の透過率または反射率を、前記相関係数
に対して線型または非線型な関係で変化させる手段を具
備させることによって、本発明の小型光パターン認識装
置にフィードバックループを形成することによって、多
数の参照画像を同時に用いても正確なパターン認識を行
わせることができることは言うまでもない。Further, the compact optical pattern recognition device of the present invention is configured with a joint transform optical correlator that binarizes a joint Fourier transform image as a basic algorithm. Can achieve extremely good S / N recognition, but as the number of reference images to be recognized at a time increases, the noise rapidly increases, resulting in lower S / N and incorrect recognition. Problems arise. In order to avoid such a problem, a plurality of correlation peak intensities corresponding to correlation coefficients between a correlated image and a plurality of reference images obtained once by joint transform correlation are used to calculate the correlation between the reference image and the correlated image. By means of obtaining a two-dimensional correlation coefficient, and the spatial light modulator for mask disposed before or after the reference image, the transmittance or reflectance of the portion corresponding to each reference image, the correlation coefficient On the other hand, by providing a means for changing in a linear or non-linear relationship, by forming a feedback loop in the small optical pattern recognition device of the present invention, accurate pattern recognition can be performed even when a large number of reference images are used at the same time. Needless to say, it can be done.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の小型光パ
ターン認識装置は、物体から直接得られたりCCDカメ
ラなどから得られる二次元画像に対して、コヒーレント
光を用いた光学的相関処理を施すことにより、所要のパ
ターンを自動的に認識・計測する光パターン認識装置に
おいて、画像表示手段に表示された所要の目標を含む少
なくとも1つの参照画像と新たに入力する少なくとも1
つの被相関画像をコヒーレント画像に変換する手段と、
前記コヒーレント画像を光学的にフーリエ変換し、前記
参照画像と被相関画像のジョイントフーリエ変換画像を
得る手段と、前記ジョイントフーリエ変換画像を強度分
布画像に変換し、その強度分布画像を光書き込み型空間
光変調器に表示する手段と、前記光書き込み型空間光変
調器に表示された強度分布画像をコヒーレント光を用い
て読み出す手段と、前記読み出した強度分布画像をフー
リエ変換して、前記参照画像と被相関画像との二次元の
相関画像分布を得る手段と、当該相関画像分布に含まれ
る前記参照画像と被相関画像の相関係数に対応する相関
ピークの強度を検出する光電変換素子からなるジョイン
ト変換相関器において、前記画像表示手段に表示された
所要の目標を含む少なくとも1つの参照画像と新たに入
力する少なくとも1つの被相関画像をコヒーレント画像
に変換する手段が発振波長900nm以下のレーザダイ
オードを含んでおり、前記光書き込み型空間光変調器に
表示された強度分布画像をコヒーレント光を用いて読み
出す手段が発振波長660nm以上のレーザダイオード
を含んでおり、前記光書き込み型空間光変調器が光導電
層として水素化アモルファスシリコンからなる光反射層
を有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
であり、前記コヒーレント画像を光学的にフーリエ変換
し、前記参照画像と被相関画像のジョイントフーリエ変
換画像を得る手段と前記光書き込み型空間光変調器から
読み出した強度分布画像をフーリエ変換して、前記参照
画像と被相関画像との二次元の相関画像分布を得る手段
が同一のフーリエ変換レンズである構成とすることによ
って、従来のジョイント変換相関器に比べ1/10〜1
/2の大きさまたは1/20〜1/4の長さに小型化す
ることを可能とし、また、ビデオレートである30Hz
または典型的には100Hz以上の高速動作を可能と
し、自動組立装置等に用いられているパターン認識セン
サやレントゲン写真等における画像判別装置を実用的な
装置寸法で高速化ならしめるという効果を有する。As described above, the compact optical pattern recognition device of the present invention performs optical correlation processing using coherent light on a two-dimensional image obtained directly from an object or a CCD camera. In the optical pattern recognition apparatus for automatically recognizing and measuring a required pattern, at least one reference image including a required target displayed on the image display means and at least one newly input reference image are displayed.
Means for converting the two correlated images into coherent images;
Means for optically Fourier transforming the coherent image to obtain a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image, and converting the joint Fourier transform image into an intensity distribution image; Means for displaying on the light modulator, means for reading out the intensity distribution image displayed on the optical writing type spatial light modulator using coherent light, and Fourier transforming the intensity distribution image read out, the reference image A joint for obtaining a two-dimensional correlation image distribution with the correlated image, and a photoelectric conversion element for detecting the intensity of a correlation peak corresponding to the correlation coefficient between the reference image and the correlated image included in the correlation image distribution In the conversion correlator, at least one reference image including a required target displayed on the image display means and at least a new input image are input. The means for converting the two correlated images into a coherent image includes a laser diode having an oscillation wavelength of 900 nm or less, and the means for reading out the intensity distribution image displayed on the optical writing type spatial light modulator using coherent light includes an oscillation wavelength. A light-writing type spatial light modulator comprising a laser diode having a wavelength of 660 nm or more, wherein the light-writing type spatial light modulator does not have a light reflection layer made of hydrogenated amorphous silicon as a photoconductive layer; Optically Fourier transform the coherent image, means for obtaining a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image, and Fourier transform the intensity distribution image read from the optical writing type spatial light modulator, the reference image and The means for obtaining a two-dimensional correlation image distribution with the correlated image is the same Fourier transform lens By a formed, compared with the conventional joint transform correlator 1/10 to 1
/ 2 or a length of 1/20 to 1/4, and a video rate of 30 Hz
Alternatively, a high-speed operation of typically 100 Hz or more is possible, which has the effect of increasing the speed of a pattern recognition sensor or an image discriminating apparatus for an X-ray photograph used in an automatic assembling apparatus with practical device dimensions.
【0051】また、本発明の小型光パターン認識装置
は、本質的には画像間の相関演算を並列的に行う装置で
あるため、画像等の二次元情報を高速並列処理するため
の光コンピューティング装置として用いることができ、
これらを小型で実用的な装置にするという効果は大き
い。Since the compact optical pattern recognition device of the present invention is essentially a device for performing correlation operations between images in parallel, optical computing for high-speed parallel processing of two-dimensional information such as images is performed. Can be used as a device,
The effect of making these small and practical devices is significant.
【図1】本発明の小型光パターン認識装置の1実施例を
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a small optical pattern recognition device of the present invention.
【図2】本発明の小型光パターン認識装置の他の実施例
を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the small optical pattern recognition device of the present invention.
【図3】従来のジョイント変換光相関器の1例を示す構
成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional joint conversion optical correlator.
【図4】ジョイント変換相関器における入力像の1例を
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an input image in a joint transform correlator.
【図5】ジョイント変換相関器における相関ピークの1
例を示す説明図である。FIG. 5 shows one of correlation peaks in a joint transform correlator.
It is explanatory drawing which shows an example.
【図6】本発明に用いた光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブの1例を示す構成図であり、(a)は光反射層
を有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ
の1例、(b)は光反射層を有する光書き込み型強誘電
性液晶ライトバルブの1例である。FIG. 6 is a structural view showing an example of a photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve used in the present invention. FIG. 6 (a) shows a photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflection layer. One example, (b), is an example of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a light reflection layer.
【図7】本発明に用いた光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブ、書き込み用LD、読み出し用LDの駆動方式
と光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応答を示
す図であり、(a)は光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブの駆動波形、(b)は書き込み用LDの駆動波
形、(c)は読み出し用LDの駆動波形、(d)は光書
き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応答を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a driving method of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve, a writing LD, and a reading LD used in the present invention and the optical response of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. ) Is the driving waveform of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve, (b) is the driving waveform of the writing LD, (c) is the driving waveform of the reading LD, and (d) is the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve. FIG. 4 is a diagram showing an optical response of the present invention.
【図8】本発明の小型光パターン認識装置の動作波形の
1例を示す図であり、(a)は誘電体ミラーを有する光
書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波形、
(b)は誘電体ミラーを有していない光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブの駆動波形、(c)は書き込み用
LDの駆動波形、(d)は読み出し用LDの駆動波形、
(e)は誘電体ミラーを有する光書き込み型強誘電性液
晶ライトバルブの光応答、(f)は誘電体ミラーを有し
ていない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応
答を示す図である。8A and 8B are diagrams showing an example of an operation waveform of the small optical pattern recognition device of the present invention, wherein FIG. 8A shows a drive waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror,
(B) is a driving waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror, (c) is a driving waveform of a writing LD, (d) is a driving waveform of a reading LD,
(E) is a diagram showing the optical response of an optical writing ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror, and (f) is a diagram showing the optical response of an optical writing ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror. is there.
【図9】本発明で用いた電気書き込み型強誘電性液晶空
間光変調器の構造を示す摸式的斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing a structure of an electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator used in the present invention.
【図10】本発明で用いた電気書き込み型強誘電性液晶
空間光変調器の走査電圧波形を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing a scanning voltage waveform of the electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator used in the present invention.
【図11】本発明の小型光パターン認識装置の動作波形
の1例を示す図であり、(a)は誘電体ミラーを有する
光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの駆動波形、
(b)は誘電体ミラーを有していない光書き込み型強誘
電性液晶ライトバルブの駆動波形、(c)は書き込み用
LDの駆動波形、(d)は読み出し用LDの駆動波形、
(e)は誘電体ミラーを有する光書き込み型強誘電性液
晶ライトバルブの光応答、(f)は誘電体ミラーを有し
ていない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの光応
答を示す図である。。11A and 11B are diagrams showing an example of an operation waveform of the small optical pattern recognition device of the present invention, wherein FIG. 11A shows a drive waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror,
(B) is a driving waveform of an optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror, (c) is a driving waveform of a writing LD, (d) is a driving waveform of a reading LD,
(E) is a diagram showing the optical response of an optical writing ferroelectric liquid crystal light valve having a dielectric mirror, and (f) is a diagram showing the optical response of an optical writing ferroelectric liquid crystal light valve having no dielectric mirror. is there. .
【図12】本発明の小型光パターン認識装置における光
書き込み型強誘電性液晶ライトバルブに書き込まれたジ
ョイントフーリエ変換像の空間周波数と相関ピーク強度
との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the spatial frequency and the correlation peak intensity of the joint Fourier transform image written in the optical writable ferroelectric liquid crystal light valve in the compact optical pattern recognition device of the present invention.
【図13】図2に示す実施例における入力像の入力方法
の1例を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of an input method of an input image in the embodiment shown in FIG.
1 書き込み用LD 2 第1のコリメータレンズ 3 第1のビーム成形プリズム 4 電気書き込み型空間光変調器 5 偏光ビームスプリッタ 6 フーリエ変換レンズ 7 光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ 8 読み出し用LD 9 第2のコリメータレンズ 10 第2のビーム成形プリズム 11 フォトダイオード 12 駆動制御回路 13 電源 14 増幅器 15 画像入力端子 16 出力端子 17 第2の光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブ 18 結像レンズ 19 物体 20 ミラー 21 レーザ 22 ビームエキスパンダ 23 ビームスプリッタ 24 入力像 25 第1のフーリエ変換レンズ 26 光書き込み型液晶ライトバルブ 27 第2のフーリエ変換レンズ 28 CCDカメラ 29 第1のミラー 30 第2のミラー 31 相関ピーク 32 DC成分 33a、33b 透明基板 34a、34b 透明電極層 35a、35b 配向膜層 36 強誘電性液晶層 37 光導電層 38a、38b…無反射コーティング 39 スペーサ 40 書き込み光 41 読み出し光 42 誘電体ミラー 43 遮光層 44 正電圧 45 負電圧 46 ゼロ電圧 47 動作電流 48 ゼロ電流 49 動作電流 50 ゼロ電流 51 最大レベル 52 低レベル 53 ゼロレベル 54 正電圧 55 負電圧 56 ゼロ電圧 57 高レベル 58 ゼロレベル 59a、59b…偏光板 60a、60b…ガラス担体 61 共通電極 62 シリコン半導体 63 強誘電性液晶層 64 Yドライバ 65 Xドライバ 66 トランジスタ 67 画素電極 68 信号線 69 走査線 70 第1番目の走査線に加わるON電圧 71 第1番目の走査線に加わるOFF電圧 72 第2番目の走査線に加わるON電圧 73 第2番目の走査線に加わるOFF電圧 74 第3番目の走査線に加わるON電圧 75 第3番目の走査線に加わるOFF電圧 76 第n番目の走査線に加わるON電圧 77 第n番目の走査線に加わるOFF電圧 78 クロック信号 80a 読み出し光強度が最大のときの反射光強度 80b 読み出し光強度が中間のときの反射光強度 80c 読み出し光強度が最小のときの反射光強度 81 微弱レベル 82 ゼロレベル 83 照明光学系 84 移動担体 85 固定担体 86 被相関物体 87 参照物体 88 本発明の小型光パターン認識装置 Reference Signs List 1 writing LD 2 first collimator lens 3 first beam shaping prism 4 electric writing type spatial light modulator 5 polarization beam splitter 6 Fourier transform lens 7 light writing type ferroelectric liquid crystal light valve 8 reading LD 9 second 10 collimator lens 10 second beam shaping prism 11 photodiode 12 drive control circuit 13 power supply 14 amplifier 15 image input terminal 16 output terminal 17 second optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve 18 imaging lens 19 object 20 mirror 21 Laser 22 Beam expander 23 Beam splitter 24 Input image 25 First Fourier transform lens 26 Optical writing liquid crystal light valve 27 Second Fourier transform lens 28 CCD camera 29 First mirror 30 Second mirror 31 Correlation peak 32 DC Success 33a, 33b Transparent substrate 34a, 34b Transparent electrode layer 35a, 35b Alignment film layer 36 Ferroelectric liquid crystal layer 37 Photoconductive layer 38a, 38b... Positive voltage 45 Negative voltage 46 Zero voltage 47 Operating current 48 Zero current 49 Operating current 50 Zero current 51 Maximum level 52 Low level 53 Zero level 54 Positive voltage 55 Negative voltage 56 Zero voltage 57 High level 58 Zero level 59a, 59b ... Polarizing plate 60a, 60b ... glass carrier 61 common electrode 62 silicon semiconductor 63 ferroelectric liquid crystal layer 64 Y driver 65 X driver 66 transistor 67 pixel electrode 68 signal line 69 scanning line 70 ON voltage applied to the first scanning line 71 first O added to the scan line of F voltage 72 ON voltage applied to the second scanning line 73 OFF voltage applied to the second scanning line 74 ON voltage applied to the third scanning line 75 OFF voltage applied to the third scanning line 76 nth ON voltage 77 applied to the scanning line of the present invention 77 OFF voltage applied to the nth scanning line 78 Clock signal 80a Reflected light intensity when the readout light intensity is maximum 80b Reflected light intensity when the readout light intensity is intermediate 80c Readout light intensity Reflected light intensity at minimum 81 Weak level 82 Zero level 83 Illumination optical system 84 Moving carrier 85 Fixed carrier 86 Correlated object 87 Reference object 88 Small optical pattern recognition device of the present invention
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−20720(JP,A) 特開 平1−315723(JP,A) 特開 平3−39774(JP,A) 特開 平3−21914(JP,A) 特開 昭63−307441(JP,A) 特開 昭59−10928(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/135 G02F 1/13 505 G06K 9/74 G02F 3/00 - 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-20720 (JP, A) JP-A-1-315723 (JP, A) JP-A-3-39774 (JP, A) JP-A-3-39774 21914 (JP, A) JP-A-63-307441 (JP, A) JP-A-59-10928 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/135 G02F 1 / 13 505 G06K 9/74 G02F 3/00-7/00
Claims (5)
どから得られる二次元画像に対して、コヒーレント光を
用いた光学的相関処理を施すことにより、所要のパター
ンを自動的に認識・計測する光パターン認識装置におい
て、画像表示手段に表示された所要の目標を含む少なく
とも1つの参照画像と新たに入力する少なくとも1つの
被相関画像をコヒーレント画像に変換する手段と、前記
コヒーレント画像を光学的にフーリエ変換し、前記参照
画像と被相関画像のジョイントフーリエ変換画像を得る
手段と、前記ジョイントフーリエ変換画像を強度分布画
像に変換し、その強度分布画像を光書き込み型空間光変
調器に表示する手段と、前記光書き込み型空間光変調器
に表示された強度分布画像をコヒーレント光を用いて読
み出す手段と、前記読み出した強度分布画像をフーリエ
変換して、前記参照画像と被相関画像との二次元の相関
画像分布を得る手段と、当該相関画像分布に含まれる前
記参照画像と被相関画像との相関係数に対応する相関ピ
ークの強度を検出する光電変換素子からなるジョイント
変換相関器において、前記画像表示手段に表示された所
要の目標を含む少なくとも1つの参照画像と新たに入力
する少なくとも1つの被相関画像をコヒーレント画像に
変換する手段が発振波長900nm以下のレーザダイオ
ードを含んでおり、前記光書き込み型空間光変調器に表
示された強度分布画像をコヒーレント光を用いて読み出
す手段が発振波長660nm以上のレーザダイオードを
含んでおり、前記光書き込み型空間光変調器が光導電層
として水素化アモルファスシリコンを用い、かつ、光反
射層を有していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブであり、前記コヒーレント画像を光学的にフーリエ
変換し、前記参照画像と被相関画像のジョイントフーリ
エ変換画像を得る手段と前記光書き込み型空間光変調器
から読み出した強度分布画像をフーリエ変換して、前記
参照画像と被相関画像との二次元の相関画像分布を得る
手段が同一のフーリエ変換レンズであることを特徴とす
る小型光パターン認識装置。1. A light for automatically recognizing and measuring a required pattern by performing an optical correlation process using coherent light on a two-dimensional image obtained directly from an object or obtained from a CCD camera or the like. A pattern recognition device for converting at least one reference image including a required target displayed on the image display means and at least one newly input correlated image into a coherent image, and optically Fourier-converting the coherent image. Means for obtaining a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image, converting the joint Fourier transform image into an intensity distribution image, and displaying the intensity distribution image on a light-writing type spatial light modulator. Means for reading out the intensity distribution image displayed on the optical writing type spatial light modulator using coherent light, and Means for performing a Fourier transform on the readout intensity distribution image to obtain a two-dimensional correlation image distribution between the reference image and the correlated image, and a correlation coefficient between the reference image and the correlated image included in the correlation image distribution A joint conversion correlator comprising a photoelectric conversion element for detecting the intensity of a correlation peak corresponding to at least one reference image including a required target displayed on the image display means and at least one correlated image newly input Means for converting the light into a coherent image includes a laser diode having an oscillation wavelength of 900 nm or less, and means for reading out the intensity distribution image displayed on the optical writing type spatial light modulator using coherent light means a laser having an oscillation wavelength of 660 nm or more. includes a diode, the optical writing type spatial light modulator hydrogenated amorphous silicon as a photoconductive layer There, and a photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having no light reflecting layer, the coherent image optically Fourier transform, means for obtaining a joint Fourier transform image of the reference image and the correlation image And a means for Fourier-transforming the intensity distribution image read from the optical writing type spatial light modulator to obtain a two-dimensional correlation image distribution between the reference image and the correlated image is the same Fourier transform lens. Small optical pattern recognition device.
参照画像と新たに入力する少なくとも1つの被相関画像
を表示する画像表示手段が、光反射層を有する光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブであることを特徴とする
請求項1記載の小型パターン認識装置。2. An image display means for displaying at least one reference image including the required target and at least one correlated image newly input is a photo-writing type ferroelectric liquid crystal light valve having a light reflection layer. 2. The small pattern recognition device according to claim 1, wherein:
参照画像と新たに入力する少なくとも1つの被相関画像
を表示する画像表示手段が、電気書き込み型強誘電性液
晶空間光変調器であることを特徴とする請求項1記載の
小型パターン認識装置。3. An image display means for displaying at least one reference image including the required target and at least one correlated image newly inputted is an electric writing type ferroelectric liquid crystal spatial light modulator. 2. The small pattern recognition device according to claim 1, wherein:
参照画像と新たに入力する少なくとも1つの被相関画像
を表示する画像表示手段と、前記光反射層を有していな
い光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブと、前記発振
波長900nm以下のレーザダイオードと、前記波長6
60nm以上のレーザダイオードとが互いに同期して動
作し、当該画像表示手段に所要の画像が表示されている
時間と当該発振波長900nm以下のレーザダイオード
の発光時間と当該光反射層を有していない光書き込み型
強誘電性液晶ライトバルブの書き込み電圧印加時間とが
少なくとも所定の時間一致しており、当該光反射層を有
していない光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブの消
去電圧印加時間と前記発振波長660nm以上のレーザ
ダイオードの発光時間が少なくとも所定の時間一致して
おり、前記発振波長900nm以下のレーザダイオード
と前記発振波長660nm以上のレーザダイオードが同
時に発光することがない請求項1および、2または3記
載の小型パターン認識装置の駆動方式。4. An image display means for displaying at least one reference image including the required target and at least one correlated image newly inputted, and a light-writing type ferroelectric which does not have the light reflection layer. A liquid crystal light valve; a laser diode having an oscillation wavelength of 900 nm or less;
A laser diode having a wavelength of 60 nm or more operates in synchronization with each other, and a time during which a required image is displayed on the image display means, a light emitting time of the laser diode having an oscillation wavelength of 900 nm or less, and the light reflecting layer is not provided. The writing voltage application time of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve coincides at least for a predetermined time, and the erasing voltage application time of the optical writing type ferroelectric liquid crystal light valve that does not have the light reflection layer and the aforementioned The emission time of a laser diode having an oscillation wavelength of 660 nm or more coincides at least for a predetermined time, and the laser diode having an oscillation wavelength of 900 nm or less and the laser diode having an oscillation wavelength of 660 nm or more do not emit light at the same time. Or a driving method of the small pattern recognition device according to 3.
バルブの表示方式として、各表示セグメントに印加する
電圧は、xy方向に順次行い、一度ON状態になった表
示セグメントは一つの画像フレームの表示が終了するま
でOFFしないで表示し、上記画像情報の表示のOFF
時が当該電気書き込み型空間光変調器の1フレーム入力
終了時に同期している表示方式を用いたことを特徴とす
る請求項4記載の小型パターン認識装置の駆動方式。5. A display system of the electric writing type ferroelectric liquid crystal light valve, wherein a voltage applied to each display segment is sequentially applied in an xy direction, and a display segment which is turned ON once displays one image frame. Display without turning off until the end of
5. The driving method for a small pattern recognition device according to claim 4, wherein a display method is used in which time is synchronized with the end of inputting one frame of said electric writing type spatial light modulator.
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---|---|---|---|
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EP92106671A EP0510540B1 (en) | 1991-04-23 | 1992-04-16 | An optical pattern recognition system and driving method of ferroelectric liquid crystal spatial light modulator |
DE69229843T DE69229843T2 (en) | 1991-04-23 | 1992-04-16 | Optical pattern recognition system and control method for spatial light modulator with ferroelectric, liquid crystals |
US08/282,076 US5600485A (en) | 1991-04-23 | 1994-07-28 | Optical pattern recognition system method of ferroelectric liquid crystal spatial light modulator |
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