JP3356339B2 - パターン認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光相関演算を行ってパ
ターンの認識を行うパターン認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パターンの相関を光演算を用いて行う方
法がいくつか提案されている。例えば、ホログラムを用
いた方法（Vander-Lugt 型の光相関器）や、空間光変調
器を２つ用いた合同変換相関法（Joint Transform Corr
elation:ＪＴＣ）などが報告されている。この内、ホロ
グラムを用いた方法はホログラムマスクの波長精度に正
確な位置合わせが必要であるといった欠点を持つため、
ＪＴＣシステムの方が実用的である。

【０００３】図９は、合同変換相関法を用いて入力パタ
ーンと参照パターンの光相関演算を行う従来のパターン
認識装置の構成を示すブロック図である。同図に示す認
識装置は、高解像度の空間光変調器（ＳＬＭ）２００，
２０１を用いており、入力パターンと参照パターンとか
らなる入力像２１０を液晶投影器２０２に描画させて、
両パターンの一致を検出するものである。入力パターン
と参照パターンはＳＬＭ２００に書き込まれ、レンズ２
０３でフーリエ変換されて、ＳＬＭ２０１上にフーリエ
パターン２１１を形成する。このフーリエパターン２１
１はレンズ２０４によって、もう一度フーリエ変換され
て、入力パターンと参照パターンの相関値に応じた相関
信号像２１２がＣＣＤカメラ２０５に与えられる。ＣＣ
Ｄカメラ２０５に与えられた相関信号像２１２は、画像
計測装置２０６で画像処理され、入力パターンと参照パ
ターンが同一のパターンであるか検出される。

【０００４】入力パターンと参照パターンが一致してい
る場合には、ＣＣＤカメラ２０５に与えられた相関信号
像２１２は、原パターンの強度に応じた０次光の点が中
央に現れ、２つの輝度の高い±１次光の点が入力パター
ン，参照パターンの距離に対応して左右に現れた像とな
る。ここで、この相関信号像２１２の０次光点と−１次
光点の距離ｄは、入力パターンと参照パターンとの距離
ｄ１に比例する。

【０００５】このようなＪＴＣ装置を用いた従来のパタ
ーン認識装置は、特願昭５６−２３９２５公報、特開平
３−２０４６２５公報，特開平３−２８０１７９公報，
特開平４−１１６７１０公報、特開平４−１１５２４１
公報、特開平４−１５８３３２公報などの文献に記載さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のパタ
ーン認識装置は、２度のフーリエ変換を行うために、Ｓ
ＬＭとフーリエ変換レンズを２組必要とする。そのた
め、システムの規模が大きくなり、問題であった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決して、簡
単なシステム構成で動作するコンパクトでローコストな
パターン認識装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明のパターン認識装置は、（ａ）コヒーレ
ント光をフーリエ変換するフーリエ変換レンズと、
（ｂ）フーリエ変換レンズから出力した光の内、第１の
偏波方向の直線偏光成分を反射させるとともに、第１の
偏波方向に垂直な第２の偏波方向の直線偏光成分を透過
させる第１の偏光ビームスプリッタと、（ｃ）第１の偏
光ビームスプリッタを透過した光が集光する位置に配置
され、フーリエ変換レンズで変換して得られるフーリエ
変換像を入力して、このフーリエ変換像の情報を持った
第１の偏波方向の直線偏光である第１のコヒーレント光
を出力する第１の空間光変調手段と、（ｄ）入力パター
ンと少なくとも１つ以上の参照パターンを入力して、こ
れらのパターンの情報を持った第２の偏波方向の直線偏
光である第２のコヒーレント光を出力する第２の空間光
変調手段と、（ｅ）第１の空間光変調手段から出力した
第１のコヒーレント光の光軸上で、且つ第２の空間光変
調手段から出力した第２のコヒーレント光の光軸上に配
置され、第１及び第２のコヒーレント光を入力してこれ
らのコヒーレント光をフーリエ変換レンズに入力させる
第２の偏光ビームスプリッタと、（ｆ）第１の偏光ビー
ムスプリッタを反射した光が集光する位置に配置され、
フーリエ変換レンズで変換して得られるフーリエ変換像
を入力して、入力パターンと参照パターンが同一のパタ
ーンであるか検出する検出手段とを備える。

【０００９】また、第２の発明のパターン認識装置は、
（ａ）コヒーレント光をフーリエ変換するフーリエ変換
レンズと、（ｂ）フーリエ変換レンズからの出力光を入
力して、偏波面を９０度回転させる偏波面回転手段と、
（ｃ）偏波面回転手段から出力された光の内、第１の偏
波方向の直線偏光成分を反射させるとともに、第１の偏
波方向に垂直な第２の偏波方向の直線偏光成分を透過さ
せる第１の偏光ビームスプリッタと、（ｄ）第１の偏光
ビームスプリッタを反射した光が集光する位置に配置さ
れ、フーリエ変換レンズで変換して得られるフーリエ変
換像を入力して、このフーリエ変換像の情報を持った第
１の偏波方向の直線偏光である第１のコヒーレント光を
出力する第１の空間光変調手段と、（ｅ）入力パターン
と少なくとも１つ以上の参照パターンを入力して、これ
らのパターンの情報を持った第２の偏波方向の直線偏光
である第２のコヒーレント光を出力する第２の空間光変
調手段と、（ｆ）第１の空間光変調手段から出力した第
１のコヒーレント光の光軸上で、且つ第２の空間光変調
手段から出力した第２のコヒーレント光の光軸上に配置
され、第１及び第２のコヒーレント光を入力して、これ
らのコヒーレント光を前記フーリエ変換レンズに入力さ
せる第２の偏光ビームスプリッタと、（ｇ）第１の偏光
ビームスプリッタを透過した光が集光する位置に配置さ
れ、フーリエ変換レンズで変換して得られるフーリエ変
換像を入力して、入力パターンと参照パターンが同一の
パターンであるか検出する検出手段とを備える。

【００１０】さらに、第１及び第２の発明のパターン認
識装置は、第２のビームスプリッタにレーザ光を照射す
るレーザ光源を備え、第２のビームスプリッタは、レー
ザ光源から入射されたレーザ光の第２の偏波方向の直線
偏光成分を第１の空間光変調手段に入力させるととも
に、第１の偏波方向の直線偏光成分を第２の空間光変調
手段に入力させてもよい。

【００１１】

【作用】第１の発明のパターン認識装置によれば、第２
の空間光変調手段から出力された入射パターン及び参照
パターンの情報を持った第２のコヒーレント光は、第２
の偏光ビームスプリッタを介してフーリエ変換レンズに
入力される。フーリエ変換レンズを通過した光は、第１
の偏光ビームスプリッタに入力されるが、入力光が第２
の偏波方向の直線偏光であるために、この第１の偏光ビ
ームスプリッタを透過する。透過光は第１の空間光変調
手段の入力面上に集光され、入力面にフーリエ変換像が
形成される。第１の空間光変調手段からは、フーリエ変
換像の情報を持った第１のコヒーレント光が出力され、
第２の偏光ビームスプリッタを介してフーリエ変換レン
ズに入力される。フーリエ変換レンズを通過した光は、
第１の偏光ビームスプリッタに入力されるが、入力光が
第１の偏波方向の直線偏光であるために、この第１の偏
光ビームスプリッタで反射する。反射光は検出手段の入
力面上に集光され、入力面にフーリエ変換像が形成され
る。検出手段では、フーリエ変換像上に現れる相関パタ
ーンから入力パターンと参照パターンが同一のパターン
であるか検出される。

【００１２】また、第２の発明のパターン認識装置によ
れば、第２の空間光変調手段から出力された入射パター
ン及び参照パターンの情報を持った第２のコヒーレント
光は、第２の偏向ビームスプリッタを介してフーリエ変
換レンズに入力される。フーリエ変換レンズを通過した
光は、偏波面回転手段に入力され、第１の偏波方向の直
線偏光に変換される。偏波面回転手段から出力された光
は、第１の偏光ビームスプリッタに入力されるが、入力
光が第１の偏波方向の直線偏光であるために、この第１
の偏光ビームスプリッタで反射する。反射光は第１の空
間光変調手段の入力面上に集光され、入力面にフーリエ
変換像が形成される。第１の空間光変調手段からは、フ
ーリエ変換像の情報を持った第１のコヒーレント光が出
力され、第２の偏光ビームスプリッタを介してフーリエ
変換レンズに入力される。フーリエ変換レンズを通過し
た光は偏波面回転手段に入力され、第２の偏波方向の直
線偏光に変換される。偏波面回転手段から出力された光
は、第１の偏光ビームスプリッタに入力されるが、入力
光が第２の偏波方向の直線偏光であるために、この第１
の偏光ビームスプリッタを透過する。透過光は検出手段
の入力面上に集光され、入力面にフーリエ変換像が形成
される。検出手段では、フーリエ変換像上に現れる相関
パターンから入力パターンと参照パターンが同一のパタ
ーンであるか検出される。

【００１３】さらに、第１及び第２の発明のパターン認
識装置によれば、第２のビームスプリッタにレーザ光を
照射するレーザ光源を備えていてもよい。この場合、レ
ーザ光源からレーザ光が入射された第２のビームスプリ
ッタでは、入射レーザ光の内、第２の偏波方向の直線偏
光成分を第１の空間光変調手段に入力させ、第１の偏波
方向の直線偏光成分を前記第２の空間光変調手段に入力
させている。この入射レーザ光が読み出し光となり、第
１の偏波方向の直線偏光であるコヒーレント光が第１の
空間光変調手段から出力すると共に、第２の偏波方向の
直線偏光であるコヒーレント光が第２の空間光変調手段
から出力する。

【００１４】

【実施例】以下、第１及び第２の発明の実施例について
添付図面を参照して説明する。図１は第１の発明の実施
例に係るパターン認識装置の概要を示すブロック図であ
る。同図より、本実施例のパターン認識装置は、入力パ
ターンと参照パターンを入力して、これらのパターンの
情報を持ったコヒーレント光１１に変換する強度変調型
の空間光変調器（以下、ＳＬＭという）１０と、コヒー
レント光１１，３１を光学的にフーリエ変換するフーリ
エ変換レンズ２０と、入力面３０ａ上にフーリエ変換像
２１を形成し、このフーリエ変換像２１の情報を持った
コヒーレント光３１に変換する強度変調型のＳＬＭ３０
とを備える。また、コヒーレント光１１，３１を入力し
て、ｓ偏光（第１の偏波方向の直線偏光）成分を反射さ
せるとともに、ｓ偏光の偏波方向に垂直なｐ偏光（第２
の偏波方向の直線偏光）成分を透過させる偏光ビームス
プリッタ（以下、ＰＢＳという）４０と、フーリエ変換
レンズ２０を通過した光を入力して、ｓ偏光成分を反射
させるとともに、ｐ偏光成分を透過させるＰＢＳ５０
と、入力面６０ａ上にフーリエ変換像２２を形成し、フ
ーリエ変換像２２上に現れる相関パターンから相関値デ
ータを検出する光検出器６０とを備える。さらに、光検
出器６０で検出された相関値に基づいて入力パターンと
参照パターンが同一のパターンであるか判定する制御装
置７０と、入力パターンと参照パターンを表示するＣＲ
Ｔ８０と、ＣＲＴ８０に表示された入力パターンと参照
パターンをＳＬＭ１０の入力面１０ａに結像する書き込
みレンズ９０と、ＰＢＳ４０に読み出しレーザ光を照射
するレーザ光源１００とを備える。

【００１５】次に、本実施例のパターン認識装置の動作
について説明する。ＣＲＴ８０には、制御装置７０の指
示により入力パターンと参照パターンとが並べて表示さ
れる。このときの表示画像の例を図３（ａ）に示す。図
３（ａ）は指紋パターンを用いた表示例であり、左側の
像が入力パターン、右側の像が参照パターンである。

【００１６】図示したような入力パターンと参照パター
ンからなる入力像は、書き込みレンズ９０によりＳＬＭ
１０の入力面１０ａに結像され、入力像の情報が書き込
まれる。ＰＢＳ４０にはレーザ光源１００より読み出し
レーザ光が照射されており、読み出しレーザ光のｐ偏光
成分がＰＢＳ４０を透過してＳＬＭ３０に照射される。
また、読み出しレーザ光のｓ偏光成分がＰＢＳ４０で反
射してＳＬＭ１０に照射される。ＳＬＭ１０とＳＬＭ３
０は共に強度変調型ＳＬＭであるが、この強度変調型Ｓ
ＬＭは読み出し画像の偏光方向が９０度回転する特性を
有している。したがって、読み出しレーザ光のｓ偏光成
分の照射によって、ＳＬＭ１０からはｐ偏光成分のコヒ
ーレント光１１が出力される。また、読み出しレーザ光
のｐ偏光成分の照射によって、ＳＬＭ３０からはｓ偏光
成分のコヒーレント光３１が出力される。

【００１７】ＳＬＭ１０から出力されたコヒーレント光
１１は入力像の情報を持っており、このコヒーレント光
１１がフーリエ変換レンズ２０を通過して、ＰＢＳ５０
に入射する。コヒーレント光１１はｐ偏光なのでＰＢＳ
５０を透過して、ＳＬＭ３０の入力面３０ａ上に集光す
る。このため、ＳＬＭ３０の入力面３０ａにコヒーレン
ト光１１のフーリエ変換像２１が結像され、ＳＬＭ３０
にはフーリエ変換像２１の情報が書き込まれる。このフ
ーリエ変換像２１の例を図３（ｂ）に示す。

【００１８】そして、ＳＬＭ３０への読み出しレーザ光
の照射によって、フーリエ変換像の情報を持ったコヒー
レント光３１が出射される。上述したように、ＳＬＭ３
０には読み出しレーザ光のｐ偏光成分が照射されるの
で、コヒーレント光３１はｓ偏光である。コヒーレント
光３１は、フーリエ変換レンズ２０を通過して、ＰＢＳ
５０に入射する。コヒーレント光１１はｓ偏光なのでＰ
ＢＳ５０で反射して、光検出器６０の入力面６０ａ上に
集光する。このため、光検出器６０の入力面６０ａにコ
ヒーレント光３１のフーリエ変換像２２が結像される。
フーリエ変換像２２上には、入力パターンと参照パター
ンの相関パターンが現れる。このフーリエ変換像２２の
例を図３（ｃ）に示す。光検出器６０ではこの相関パタ
ーンの相関値データが光強度として検出される。相関値
データは、制御装置７０に与えられ、例えばしきい値処
理によって、入力パターンと参照パターンが同一のパタ
ーンであるか判定される。つまり、相関を示す強度値が
あらかじめ定められたしきい値以上の場合は同一パター
ンであると判断するのである。この判定結果は、ＣＲＴ
などに表示され、操作者にパターン認識結果として知ら
せることができる。

【００１９】次に、第２の発明の実施例に係るパターン
認識装置の概要について、図２のブロック図を用いて説
明する。同図に示すパターン認識装置の構成が、図１の
パターン認識装置の構成と異なるのは、フーリエ変換レ
ンズ２０を通過したコヒーレント光の偏波面を９０度回
転される偏波面回転手段（例えば半波長板）１１０を備
えている点と、ＰＢＳ５０を反射した光がＳＬＭ３０の
入力面３０ａ上に集光し、ＰＢＳ５０を透過した光が光
検出器６０の入力面６０ａ上に集光している点である。

【００２０】次に、本実施例のパターン認識装置の動作
について説明する。入力パターンと参照パターンからな
る入力像は、書き込みレンズ９０によりＳＬＭ１０の入
力面１０ａに結像され、入力像の情報が書き込まれる。
読み出しレーザ光のｓ偏光成分の照射によって、ＳＬＭ
１０からｐ偏光成分のコヒーレント光１１が出力され
る。ＳＬＭ１０から出力されたコヒーレント光１１は入
力像の情報を持っており、このコヒーレント光１１がフ
ーリエ変換レンズ２０を通過して、半波長板１１０に入
力される。半波長板１１０では、コヒーレント光１１の
偏光成分がｐ偏光からｓ偏光に変換される。半波長板１
１０で変換されたｓ偏光は、ＰＢＳ５０で反射して、Ｓ
ＬＭ３０の入力面３０ａ上に集光する。このため、ＳＬ
Ｍ３０の入力面３０ａにコヒーレント光１１のフーリエ
変換像２１が結像され、ＳＬＭ３０にはフーリエ変換像
２１の情報が書き込まれる。

【００２１】そして、ＳＬＭ３０への読み出しレーザ光
のｐ偏光成分の照射によって、フーリエ変換像の情報を
持ったｓ偏光成分のコヒーレント光３１が出射される。
コヒーレント光３１は、フーリエ変換レンズ２０を通過
して、半波長板１１０に入力される。半波長板１１０で
は、コヒーレント光１１の偏光成分がｓ偏光からｐ偏光
に変換される。半波長板１１０で変換されたｐ偏光は、
ＰＢＳ５０を透過して、光検出器６０の入力面６０ａ上
に集光する。このため、光検出器６０の入力面６０ａに
コヒーレント光３１のフーリエ変換像２２が結像され
る。光検出器６０では、フーリエ変換像２２上に現れる
入力パターンと参照パターンの相関パターンのデータが
光強度として検出される。相関値データは、制御装置７
０に与えられ、例えばしきい値処理によって、入力パタ
ーンと参照パターンが同一のパターンであるか判定され
る。この判定結果は、ＣＲＴなどに表示され、操作者に
パターン認識結果として知らせることができる。

【００２２】次に、第２の発明に係る実施例を詳細に示
した具体例について図４を用いて説明する。この具体例
に係るパターン認識装置は、ＳＬＭ１０とフーリエ変換
レンズ２０が対向して配置されており、ＳＬＭ１０とフ
ーリエ変換レンズ２０の間にフーリエ変換レンズ２０の
光軸と４５度の角度でＰＢＳ４０が配置されている。さ
らに、フーリエ変換レンズ２０の光軸と直交する線上の
一端にＳＬＭ３０が、他端にレーザ光源１００およびコ
リメータレンズ１０１が配置されている。したがって、
レーザ光源１００を出射した読み出しレーザ光の内、Ｐ
ＢＳ４０を透過したｐ偏光成分がＳＬＭ３０に照射さ
れ、ＰＢＳ４０で反射したｓ偏光成分がＳＬＭ１０に照
射される。そして、ＳＬＭ１０へのレーザ光のｓ偏光成
分の照射によって読み出された（出射した）ｐ偏光成分
のコヒーレント光１１がＰＢＳ４０を透過してフーリエ
変換レンズ２０に与えられる。さらに、ＳＬＭ３０への
レーザ光のｐ偏光成分の照射によって読み出された（出
射した）ｓ偏光成分のコヒーレント光３１がＰＢＳ４０
で反射してフーリエ変換レンズ２０に与えられる。

【００２３】フーリエ変換レンズ２０を通過したコヒー
レント光１１，３１は、反射ミラー１２１，１２２を介
して、半波長板１１０に入力される。半波長板１１０で
は、コヒーレント光１１がｐ偏光からｓ偏光に変換さ
れ、コヒーレント光３１がｓ偏光からｐ偏光に変換され
る。半波長板１１０で変換されたコヒーレント光１１，
３１がＰＢＳ５０に入力され、コヒーレント光１１はＰ
ＢＳ５０で反射して、ＳＬＭ３０の入力面３０ａ上にフ
ーリエ変換像２１が結像する。また、コヒーレント光３
１はＰＢＳ５０を透過して、光検出器６０の入力面６０
ａ上にフーリエ変換像２２が結像する。

【００２４】このように、本具体例では、フーリエ変換
レンズ２０を通過したコヒーレント光１１とコヒーレン
ト光３１をＰＢＳ５０で分離することにより、それぞれ
別の位置にフーリエ変換像２１とフーリエ変換像２２を
結像させている。このため、従来の相関値の検出ではフ
ーリエ変換レンズを２枚必要としていたが、本具体例
（および本実施例）ではフーリエ変換レンズ２０を１枚
しか必要としない。このように、本具体例（および本実
施例）は従来に比べて、システム構成が簡単になり、コ
ンパクトで、ローコストなパターン認識装置が提供でき
る。

【００２５】次に、第１の発明に係る実施例を詳細に示
した具体例について図５を用いて説明する。この具体例
が図４の具体例と異なるのは、半波長板１１０を用いて
いない点である。すなわち、反射ミラーで反射したコヒ
ーレント光１１，３１は、ＰＢＳ５０に入力され、ｐ偏
光のコヒーレント光１１はＰＢＳ５０を透過して、ミラ
ー１２３を介して、ＳＬＭ３０に入射される。このた
め、ＳＬＭ３０の入力面３０ａ上にフーリエ変換像２１
が結像するのである。また、ｓ偏光のコヒーレント光３
１はＰＢＳ５０で反射して、光検出器６０に入射され
る。このため、光検出器６０の入力面６０ａ上にフーリ
エ変換像２２が結像するのである。

【００２６】ところで、フーリエ変換レンズを１個用い
てＪＴＣを行う従来のシステムは、既に平４−３２３６
２３公報の文献において考案されている。しかしなが
ら、この従来のシステムでは、フーリエ変換レンズの両
側にＳＬＭをそれぞれ配置され、各ＳＬＭからのコヒー
レント光がフーリエ変換レンズの両側から入射する。こ
のため、フーリエ変換レンズの両側にフーリエ変換像が
できることとなり、フーリエ変換レンズの両側にそれぞ
れ焦点距離ｆだけの空間が必要となる。よって、レンズ
は１枚で構成できるが、装置の大きさをコンパクトにす
ることができない。

【００２７】さらに、フーリエ変換レンズには、精度向
上や焦点距離の短縮（望遠タイプのレンズを利用）のた
めに、組合せレンズを用いることが多い。こうした組み
合わせレンズは、光入射方向を決めた上で、収差が最小
に最適化されて設計されている。ところが、両方向から
の光入射がある従来のシステムでは、収差が大きくなる
ために、こうした高性能フーリエ変換レンスを利用する
ことができない。また、この従来のシステムでは、波長
の異なった２つのレーザを必要としており、複雑なシス
テム構成となる。本具体例（および本実施例）は、この
ような問題の生じない優れた装置である。

【００２８】図４の具体例では、ＳＬＭ１０及びＳＬＭ
３０に、光アドレス型のＳＬＭを用いている。図６に、
代表的な光アドレス型のＳＬＭ１３０の構成を示す。同
図より、ＳＬＭ１３０は、内面に透明電極１３１が形成
された２枚のガラス基板１３２の間に、アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）層１３３、誘電体ミラー１３４及び
液晶層１３５を挟んだサンドイッチ構造を有している。
そして、ａ−Ｓｉ層１３３側に書き込み光１３６が、液
晶層１３５側に読み出し光１３７がそれぞれ入射され
る。書き込み光１３６が与えられない状態では、ａ−Ｓ
ｉ層１３３のインピーダンスは非常に高く、電圧を透明
電極１３１間に印加しても液晶層１３５に与えられる電
圧は僅かである。書き込み光１３６を与えるとａ−Ｓｉ
層１３３のインピーダンスは下がり、液晶層１３５に加
わる電圧は書き込み光１３６に応じて上昇し、液晶分子
が動く。ここで読み出し光１３７を液晶層１３５側に照
射することにより読み出し光１３７は変調され、コヒー
レント光像が得られる。

【００２９】一般の液晶ＴＶ等に用いられているのはツ
イストネマティック液晶であり、この液晶を用いたＴＮ
ＬＣ−ＳＬＭが、ＳＬＭ１０，３０に利用できる。ま
た、ＦＬＣ（強誘電性液晶）を光変調材料として用いた
ＦＬＣ−ＳＬＭを用いれば高速な応答が実現できる。

【００３０】ＳＬＭ１０は、電気アドレス型のＳＬＭ
（例えば液晶ＴＶ）によっても構成できる。その具体例
を図７に示す。同図のシステム構成が図４のシステム構
成と異なるのは、制御装置７０からの入力像（入力パタ
ーン＋参照パターン）の信号が直接、電気アドレス型の
ＳＬＭ１４０に入力されている点である。それ以外の構
成は図４のシステム構成と同じである。したがって、こ
の具体例の処理は、制御装置７０からの入力像の信号が
ＳＬＭ１４０に電気的に書き込まれる以外は、図４のシ
ステムと同様の処理が行われる。図８に示すように、反
射型電気アドレスＳＬＭの代わりに、透過型の液晶ＴＶ
を用いてもよい。この場合には透過像がフーリエ変換系
に入力されるように、読み出し光学系（レーザ光源、コ
リメータレンズ）を配置する必要がある。

【００３１】なお、各実施例では、ＣＲＴ８０の代わり
に、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのそ
の他のディスプレイ装置を用いてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明のパターン認識装置は、１枚のフ
ーリエ変換レンズでフーリエ変換を２回行って、相関パ
ターンを検出している。このため、２枚のフーリエ変換
レンズを必要とした従来の装置に比べてシステム構成が
簡単になり、装置の小型化および製造コストの低減が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例に係るパターン認識装置の
概要を示すブロック図である。

【図２】第２の発明の実施例に係るパターン認識装置の
概要を示すブロック図である。

【図３】入力像、フーリエ変換像を示す図である。

【図４】本実施例の具体的な構成を示す図である。

【図５】本実施例の具体的な構成を示す図である。

【図６】ＳＬＭの構造を示す断面図である。

【図７】本実施例の具体的な構成を示す図である。

【図８】本実施例の具体的な構成を示す図である。

【図９】従来のパターン認識装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０，３０，１３０，１４０…空間光変調器、１１，３
１…コヒーレント光、２０…フーリエ変換レンズ、２
１，２２…フーリエ変換像、４０，５０，１０２…偏光
ビームスプリッタ、６０…光検出器、７０…制御装置、
８０…ＣＲＴ、９０…書き込みレンズ、１００…レーザ
光源、１０１…コリメータレンズ、１１０…半波長板、
１０３，１０４，１２１〜１２４…反射ミラー、１３１
…透明電極、１３２…ガラス基板、１３３…アモルファ
スシリコン層、１３４…誘電体ミラー、１３５…液晶
層、１３６…書き込み光、１３７…読み出し光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向坂 直久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 小林 祐二 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 原 勉 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−173169（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159822（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159823（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 - 7/60 G06K 9/74 G06E 3/00 G02B 27/00 - 27/64 G02F 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コヒーレント光をフーリエ変換するフー
   リエ変換レンズと、 前記フーリエ変換レンズから出力した光の内、第１の偏
   波方向の直線偏光成分を反射させるとともに、前記第１
   の偏波方向に垂直な第２の偏波方向の直線偏光成分を透
   過させる第１の偏光ビームスプリッタと、 前記第１の偏光ビームスプリッタを透過した光が集光す
   る位置に配置され、前記フーリエ変換レンズで変換して
   得られるフーリエ変換像を入力して、このフーリエ変換
   像の情報を持った前記第１の偏波方向の直線偏光である
   第１のコヒーレント光を出力する第１の空間光変調手段
   と、 入力パターンと少なくとも１つ以上の参照パターンを入
   力して、これらのパターンの情報を持った前記第２の偏
   波方向の直線偏光である第２のコヒーレント光を出力す
   る第２の空間光変調手段と、 前記第１の空間光変調手段から出力した前記第１のコヒ
   ーレント光の光軸上で、且つ前記第２の空間光変調手段
   から出力した前記第２のコヒーレント光の光軸上に配置
   され、前記第１及び第２のコヒーレント光を入力してこ
   れらのコヒーレント光を前記フーリエ変換レンズに入力
   させる第２の偏光ビームスプリッタと、 前記第１の偏光ビームスプリッタを反射した光が集光す
   る位置に配置され、前記フーリエ変換レンズで変換して
   得られるフーリエ変換像を入力して、入力パターンと参
   照パターンが同一のパターンであるか検出する検出手段
   とを備えることを特徴とするパターン認識装置。
2. 【請求項２】 コヒーレント光をフーリエ変換するフー
   リエ変換レンズと、前記フーリエ変換レンズからの出力
   光を入力して、偏波面を９０度回転させる偏波面回転手
   段と、 前記偏波面回転手段から出力された光の内、第１の偏波
   方向の直線偏光成分を反射させるとともに、前記第１の
   偏波方向に垂直な第２の偏波方向の直線偏光成分を透過
   させる第１の偏光ビームスプリッタと、 前記第１の偏光ビームスプリッタを反射した光が集光す
   る位置に配置され、前記フーリエ変換レンズで変換して
   得られるフーリエ変換像を入力して、このフーリエ変換
   像の情報を持った前記第１の偏波方向の直線偏光である
   第１のコヒーレント光を出力する第１の空間光変調手段
   と、 入力パターンと少なくとも１つ以上の参照パターンを入
   力して、これらのパターンの情報を持った前記第２の偏
   波方向の直線偏光である第２のコヒーレント光を出力す
   る第２の空間光変調手段と、 前記第１の空間光変調手段から出力した前記第１のコヒ
   ーレント光の光軸上で、且つ前記第２の空間光変調手段
   から出力した前記第２のコヒーレント光の光軸上に配置
   され、前記第１及び第２のコヒーレント光を入力して、
   これらのコヒーレント光を前記フーリエ変換レンズに入
   力させる第２の偏光ビームスプリッタと、 前記第１の偏光ビームスプリッタを透過した光が集光す
   る位置に配置され、前記フーリエ変換レンズで変換して
   得られるフーリエ変換像を入力して、入力パターンと参
   照パターンが同一のパターンであるか検出する検出手段
   とを備えることを特徴とするパターン認識装置。
3. 【請求項３】 前記第２のビームスプリッタにレーザ光
   を照射するレーザ光源を備え、 前記第２のビームスプリッタは、前記レーザ光源から入
   射されたレーザ光の前記第２の偏波方向の直線偏光成分
   を前記第１の空間光変調手段に入力させるとともに、前
   記第１の偏波方向の直線偏光成分を前記第２の空間光変
   調手段に入力させることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載のパターン認識装置。