JP5144471B2 - Optical correlator - Google Patents
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Description
本発明は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出する光相関器に関するものである。 The present invention relates to an optical correlator that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern.
非特許文献１，２に記載されている光相関器は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、参照パターンに対応する相関フィルタに対して、入力パターンをフーリエ変換したものを入射させて、このとき相関フィルタからの出力光に基づいて上記相関を検出する。これらの光相関器は、光学的にフーリエ変換を行うためにレンズを用いている。
上記のような光相関器では、光源、入力パターン呈示部、相関フィルタ呈示部およびレンズ等を含む光学系における相対的配置関係や、光源から出力される光の波長は、厳密な精度で管理されなければならない。上記光学系における相対的配置関係が僅かでも崩れたり、温度変動等の要因により光の波長が僅かでも変化したりすると、相関検出が困難となる。上記光学系における相対的配置関係はミクロンオーダーの精度で調整される必要がある。 In the optical correlator as described above, the relative arrangement relationship in the optical system including the light source, the input pattern presenting unit, the correlation filter presenting unit, and the lens, and the wavelength of the light output from the light source are managed with strict accuracy. There must be. Correlation detection becomes difficult if the relative arrangement relationship in the optical system is broken even slightly, or if the wavelength of light changes even slightly due to factors such as temperature fluctuations. The relative arrangement relationship in the optical system needs to be adjusted with a micron order accuracy.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく高精度の相関検出をすることができる光相関器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optical correlator capable of performing high-precision correlation detection without requiring a relative arrangement relationship of a high-precision optical system. For the purpose.
本発明に係る光相関器は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出する光相関器であって、(1) 光を出力する光源と、(2) 光源から出力された光を入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいて光の振幅または位相を変調する第１変調パターンを呈示して、その変調後の光を出力する第１光変調部と、(3)第１光変調部から出力された光を入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいて光の振幅または位相を変調する第２変調パターンを呈示して、その変調後の光を出力する第２光変調部と、(4)第２光変調部から出力された光を受光する撮像面を有し、その撮像面における光の像を撮像する撮像部と、(5) 第１光変調部に第１変調パターンを呈示させるとともに、第２光変調部に第２変調パターンを呈示させる制御部と、を備えることを特徴とする。 An optical correlator according to the present invention is an optical correlator that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern, and includes (1) a light source that outputs light, and (2) light input from the light source. A first light modulation section that presents a first modulation pattern that modulates the amplitude or phase of light at each of the two-dimensionally arranged pixels and outputs the modulated light; and (3) first light Second light modulation that inputs light output from the modulation unit, presents a second modulation pattern that modulates the amplitude or phase of light in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and outputs the modulated light And (4) an imaging surface that receives the light output from the second light modulation unit, and that captures an image of light on the imaging surface, and (5) a first light modulation unit. A control unit for presenting the modulation pattern and causing the second light modulation unit to present the second modulation pattern; Characterized in that it comprises.
さらに、本発明に係る光相関器に含まれる制御部は、(a) 入力パターンと、入力パターンのフーリエ変換像を第２光変調部に形成するための第１フレネルレンズパターンと、を重畳したパターンを第１変調パターンとして第１光変調部に呈示させるとともに、(b)参照パターンに対応する相関フィルタパターンと、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合に第２光変調部から出力される光を撮像部の撮像面に集光させるための第２フレネルレンズパターンと、を重畳したパターンを第２変調パターンとして第２光変調部に呈示させて、(c)このときの撮像部による撮像の結果に基づいて、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出する、ことを特徴とする。 Further, the control unit included in the optical correlator according to the present invention superimposes (a) the input pattern and the first Fresnel lens pattern for forming the Fourier transform image of the input pattern on the second light modulation unit. The pattern is presented to the first light modulation unit as the first modulation pattern, and (b) from the second light modulation unit when there is a correlation between the correlation filter pattern corresponding to the reference pattern and the input pattern and the reference pattern A pattern obtained by superimposing the second Fresnel lens pattern for condensing the output light on the imaging surface of the imaging unit is presented to the second light modulation unit as a second modulation pattern, and (c) imaging at this time The correlation between the input pattern and the reference pattern is detected based on the result of imaging by the unit.
本発明に係る光相関器では、第１光変調部に呈示される第１変調パターンは、入力パターンと第１フレネルレンズパターンとが重畳されたものである。第１フレネルレンズパターンは、入力パターンのフーリエ変換像を第２光変調部に形成するためのものである。また、第２光変調部に呈示される第２変調パターンは、参照パターンに対応する相関フィルタパターンと第２フレネルレンズパターンとが重畳されたものである。第２フレネルレンズパターンは、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合に第２光変調部から出力される光を撮像部の撮像面に集光させるためのものである。 In the optical correlator according to the present invention, the first modulation pattern presented in the first optical modulation unit is obtained by superimposing the input pattern and the first Fresnel lens pattern. The first Fresnel lens pattern is for forming a Fourier transform image of the input pattern on the second light modulator. Further, the second modulation pattern presented in the second light modulation unit is obtained by superimposing the correlation filter pattern corresponding to the reference pattern and the second Fresnel lens pattern. The second Fresnel lens pattern is for condensing the light output from the second light modulation unit on the imaging surface of the imaging unit when there is a correlation between the input pattern and the reference pattern.
光源から出力され第１光変調部に入力された光は、第１変調パターンにより空間的に位相変調されて、第１光変調部から出力される。このとき第１光変調部から出力されて第２光変調部に入力される光の像は、第１フレネルレンズパターンの作用により入力パターンがフーリエ変換されたものとなる。第１光変調部から第２光変調部に入力される光の像（入力パターンのフーリエ変換）と第２光変調部における相関フィルタパターン（参照パターンのフーリエ変換）との間に相関がある場合、すなわち、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合、第２光変調部から出力される光は、第２フレネルレンズパターンの作用により撮像部の撮像面に集光される。このようにして、撮像部による撮像の結果に基づいて、入力パターンと参照パターンとの間の相関が検出される。 The light output from the light source and input to the first light modulation unit is spatially phase-modulated by the first modulation pattern and output from the first light modulation unit. At this time, an image of light output from the first light modulation unit and input to the second light modulation unit is obtained by Fourier transforming the input pattern by the action of the first Fresnel lens pattern. When there is a correlation between the light image (Fourier transform of the input pattern) input from the first light modulator to the second light modulator and the correlation filter pattern (Fourier transform of the reference pattern) in the second light modulator That is, when there is a correlation between the input pattern and the reference pattern, the light output from the second light modulation unit is condensed on the imaging surface of the imaging unit by the action of the second Fresnel lens pattern. In this way, the correlation between the input pattern and the reference pattern is detected based on the result of imaging by the imaging unit.
本発明に係る光相関器では、制御部は、第１フレネルレンズパターンを第１光変調部に呈示させるとともに、光入射位置によって光の回折の方向または強度が異なる回折パターンを第２光変調部に呈示させて、そのときの撮像部による撮像の結果を求め、この撮像結果に基づいて、第１光変調部における第１フレネルレンズパターンの呈示位置、第２光変調部における相関フィルタパターンの呈示位置、または、第１光変調部に呈示される入力パターンのフーリエ変換像を第２光変調部に形成する際の位置を調整するのが好適である。このようにすることにより、光相関器の構成要素を機械的に動かすことなく、また、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく、高精度の調整をすることができる。 In the optical correlator according to the present invention, the control unit causes the first Fresnel lens pattern to be presented to the first light modulation unit, and the second light modulation unit displays diffraction patterns having different light diffraction directions or intensities depending on the light incident position. To obtain the result of imaging by the imaging unit at that time, and based on this imaging result, the presentation position of the first Fresnel lens pattern in the first light modulation unit and the presentation of the correlation filter pattern in the second light modulation unit It is preferable to adjust the position or the position when the Fourier transform image of the input pattern presented to the first light modulation unit is formed on the second light modulation unit. By doing so, it is possible to perform high-precision adjustment without mechanically moving the components of the optical correlator and without requiring a relative arrangement relationship of the high-precision optical system.
本発明に係る光相関器では、制御部は、第１変調パターンに第１ブレイズド位相回折格子パターンをも重畳したパターンを第１光変調部に呈示させて、第１光変調部からの出力光のうち第１ブレイズド位相回折格子パターンにより回折された光を第２光変調部に入射させ、第１光変調部からの出力光のうち０次光を第２光変調部に入射させないのが好適である。また、本発明に係る光相関器では、制御部は、第２変調パターンに第２ブレイズド位相回折格子パターンをも重畳したパターンを第２光変調部に呈示させて、第２光変調部からの出力光のうち第２ブレイズド位相回折格子パターンにより回折された光を撮像部の撮像面に入射させ、第２光変調部からの出力光のうち０次光を撮像部の撮像面に入射させないのも好適である。このようにすることにより、信号光とノイズ光（０次光）とを互いに分離することができ、撮像部の撮像面にノイズ光が到達するのを回避することができるので、相関検出のＳＮ比が向上する。 In the optical correlator according to the present invention, the control unit causes the first optical modulation unit to present a pattern in which the first brazed phase diffraction grating pattern is also superimposed on the first modulation pattern, and outputs light from the first optical modulation unit. Among them, it is preferable that light diffracted by the first blazed phase diffraction grating pattern is incident on the second light modulation unit, and that 0th-order light of output light from the first light modulation unit is not incident on the second light modulation unit. It is. Further, in the optical correlator according to the present invention, the control unit causes the second optical modulation unit to present a pattern in which the second brazed phase diffraction grating pattern is also superimposed on the second modulation pattern. Of the output light, the light diffracted by the second blazed phase diffraction grating pattern is incident on the imaging surface of the imaging unit, and the 0th-order light of the output light from the second light modulation unit is not incident on the imaging surface of the imaging unit. Is also suitable. By doing so, the signal light and the noise light (zero-order light) can be separated from each other, and the noise light can be prevented from reaching the image pickup surface of the image pickup unit. The ratio is improved.
本発明に係る光相関器は、Ｎ個の第１光変調部を並列的に有する第１空間光変調器と、Ｎ個の第２光変調部を並列的に有する第２空間光変調器と、を用い、制御部は、Ｎ個の第１光変調部とＮ個の第２光変調部とを１対１に対応させて、その各々の対において入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するのが好適である。ここで、Ｎは２以上の整数である。この場合には、Ｎ個の光相関器が並列的に設けられた構成と同等の構成となり、装置規模を大きくすることなく、相関検出の効率が向上する。 An optical correlator according to the present invention includes a first spatial light modulator having N first optical modulation units in parallel, a second spatial light modulator having N second optical modulation units in parallel, and The control unit associates the N first light modulation units and the N second light modulation units on a one-to-one basis, and correlates between the input pattern and the reference pattern in each pair. Is preferably detected. Here, N is an integer of 2 or more. In this case, the configuration is equivalent to a configuration in which N optical correlators are provided in parallel, and the efficiency of correlation detection is improved without increasing the device scale.
本発明に係る光相関器は、Ｎ個の第２光変調部を並列的に備え、制御部は、第１変調パターンにブレイズド位相回折格子パターンをも重畳したＮ個のパターンを多重化した多重化パターンを第１光変調部に呈示させ、Ｎ個のパターンに対して１対１に対応する第２変調パターンをＮ個の第２光変調部それぞれに呈示させ、第１光変調部からの出力光のうち各ブレイズド位相回折格子パターンにより所定方向に回折された光を、Ｎ個の第２光変調部のうちの何れかに入射させ、Ｎ個のパターンとＮ個の第２光変調部とを１対１に対応させて、その各々の対において入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するのが好適である。ここで、Ｎは２以上の整数である。この場合には、第１光変調部にＮ個の入力パターンが多重化して呈示され、各入力パターンのフーリエ変換像は、Ｎ個の第２光変調部の何れかに入力される。一方、Ｎ個の第２光変調部それぞれには、互いに異なる参照パターンに対応する相関フィルタパターンが呈示されてもよい。したがって、この場合にも、Ｎ個の光相関器が並列的に設けられた構成と同等の構成となり、装置規模を大きくすることなく、相関検出の効率が向上する。 The optical correlator according to the present invention includes N second optical modulation units in parallel, and the control unit multiplexes N patterns obtained by superimposing a blaze phase diffraction grating pattern on the first modulation pattern. And the second modulation pattern corresponding to the N patterns in a one-to-one correspondence with each of the N second light modulation units. Of the output light, light diffracted in a predetermined direction by each of the blazed phase diffraction grating patterns is incident on any one of the N second light modulators, and the N patterns and the N second light modulators It is preferable to detect the correlation between the input pattern and the reference pattern in each pair. Here, N is an integer of 2 or more. In this case, N input patterns are multiplexed and presented on the first light modulation unit, and a Fourier transform image of each input pattern is input to one of the N second light modulation units. On the other hand, correlation filter patterns corresponding to different reference patterns may be presented in each of the N second light modulation units. Therefore, in this case as well, the configuration is equivalent to a configuration in which N optical correlators are provided in parallel, and the efficiency of correlation detection is improved without increasing the device scale.
本発明に係る光相関器は、Ｎ個の第２光変調部を並列的に備え、制御部は、入力パターンのＮ個のフーリエ変換像を形成するためのパターンをも第１変調パターンに重畳して第１光変調部に呈示させ、Ｎ個のフーリエ変換像に対して１対１に対応する第２変調パターンをＮ個の第２光変調部それぞれに呈示させ、Ｎ個のフーリエ変換像それぞれをＮ個の第２光変調部のうちの何れかに入射させ、Ｎ個のフーリエ変換像とＮ個の第２光変調部とを１対１に対応させて、その各々の対において入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するのが好適である。ここで、Ｎは２以上の整数である。この場合には、第１光変調部に呈示された入力パターンのフーリエ変換像は、Ｎ個の第２光変調部それぞれに入力される。一方、Ｎ個の第２光変調部それぞれには、互いに異なる参照パターンに対応する相関フィルタパターンが呈示されてもよい。したがって、この場合にも、Ｎ個の光相関器が並列的に設けられた構成と同等の構成となり、装置規模を大きくすることなく、相関検出の効率が向上する。 The optical correlator according to the present invention includes N second optical modulation units in parallel, and the control unit also superimposes a pattern for forming N Fourier transform images of the input pattern on the first modulation pattern. Then, the second modulation pattern corresponding to N Fourier transform images is presented to each of the N second light modulation units, and the N Fourier transform images are presented to the first light modulation unit. Each is made incident on any one of the N second light modulation units, and the N Fourier transform images and the N second light modulation units are made to correspond to each other in a one-to-one relationship, and input in each pair. It is preferred to detect the correlation between the pattern and the reference pattern. Here, N is an integer of 2 or more. In this case, the Fourier transform image of the input pattern presented to the first light modulation unit is input to each of the N second light modulation units. On the other hand, correlation filter patterns corresponding to different reference patterns may be presented in each of the N second light modulation units. Therefore, in this case as well, the configuration is equivalent to a configuration in which N optical correlators are provided in parallel, and the efficiency of correlation detection is improved without increasing the device scale.
本発明に係る光相関器は、第１光変調部と第２光変調部とを並列的に有する空間光変調器を用い、第１光変調部から出力される光をミラーにより反射させて第２光変調部に入力させるのが好適である。この場合には、１つの空間光変調器を用いればよいので、安価な構成とすることができる。 An optical correlator according to the present invention uses a spatial light modulator having a first light modulation unit and a second light modulation unit in parallel, and reflects light output from the first light modulation unit by a mirror. It is preferable to input to the two-light modulator. In this case, since only one spatial light modulator is used, an inexpensive configuration can be achieved.
本発明に係る光相関器は、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく、高精度の相関検出をすることができる。 The optical correlator according to the present invention can detect the correlation with high accuracy without requiring the relative arrangement of the optical system with high accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
（第１実施形態） (First embodiment)
図１は、第１実施形態に係る光相関器１の構成図である。この図に示される光相関器１は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２１、第２光変調部２２、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 1 is a configuration diagram of an optical correlator 1 according to the first embodiment. The optical correlator 1 shown in this figure is a Vander-Lugt type that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, a first light modulator 21, A two-light modulation unit 22, an imaging unit 31, and a control unit 41 are provided.
光源１１は、光相関の検出のために用いる光を出力するものであって、レーザ光源であるのが好適である。入射光学系１２は、光源１１から出力された光を入力し、その光のビーム径を適当な大きさにするとともに平行光として、その光を第１光変調部２１へ出力する。 The light source 11 outputs light used for detection of optical correlation, and is preferably a laser light source. The incident optical system 12 receives the light output from the light source 11, sets the beam diameter of the light to an appropriate size, and outputs the light to the first light modulator 21 as parallel light.
第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは、２次元配列された複数の画素それぞれにおいて光の振幅または位相を変調する変調パターンを呈示して、その変調後の光を出力するものである。この変調パターンは制御部４１により与えられる。第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは、空間光変調器（ＳＬＭ: Spatial Light Modulator）により実現されるのが好適である。 Each of the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 presents a modulation pattern that modulates the amplitude or phase of light in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and outputs the modulated light It is. This modulation pattern is given by the control unit 41. Each of the first light modulator 21 and the second light modulator 22 is preferably realized by a spatial light modulator (SLM).
第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは、透過型のものであってもよいし、反射型のものであってもよい。本実施形態では、第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは、入射光のビーム断面位置に応じて透過光の振幅または位相を変調することができる透過型のものである。第１光変調部２１および第２光変調部２２は互いに平行に配置されている。 Each of the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 may be a transmission type or a reflection type. In the present embodiment, each of the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 is a transmission type that can modulate the amplitude or phase of transmitted light according to the beam cross-sectional position of incident light. The first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 are arranged in parallel to each other.
第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは、２次元配列された複数の画素それぞれにおいて光の振幅のみを変調することができるものであってもよいし、光の位相のみを変調することができるものであってもよいし、また、光の振幅および位相の双方を変調することができるものであってもよい。光利用効率の観点からは、第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは、光の位相のみを変調することができる位相変調型のものであるのが好適である。本実施形態および以降の実施形態では、第１光変調部２１および第２光変調部２２それぞれは位相変調型のものであるとする。 Each of the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 may be capable of modulating only the amplitude of light in each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally, or may modulate only the phase of light. It may be possible to do this, or it may be capable of modulating both the amplitude and phase of light. From the viewpoint of light utilization efficiency, each of the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 is preferably of a phase modulation type that can modulate only the phase of light. In the present embodiment and subsequent embodiments, it is assumed that each of the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 is a phase modulation type.
第１光変調部２１は、制御部４１により与えられる第１変調パターンを呈示し、光源１１から出力されて入射光学系１２により平行光とされた光を入力して、第１変調パターンにより変調された後の光を第２光変調部２２へ出力する。入射光学系１２から第１光変調部２１へ光が垂直入射するのが好ましい。 The first light modulation unit 21 presents a first modulation pattern given by the control unit 41, inputs light output from the light source 11 and made parallel light by the incident optical system 12, and modulates with the first modulation pattern The light after being output is output to the second light modulator 22. It is preferable that the light enters the first light modulator 21 from the incident optical system 12 vertically.
第２光変調部２２は、制御部４１により与えられる第２変調パターンを呈示し、第１光変調部２１から出力された光を入力して、第２変調パターンにより変調された後の光を撮像部３１へ出力する。 The second light modulation unit 22 presents the second modulation pattern given by the control unit 41, inputs the light output from the first light modulation unit 21, and outputs the light after being modulated by the second modulation pattern. Output to the imaging unit 31.
撮像部３１は、第２光変調部２２から出力された光を受光する撮像面３１ａを有し、その撮像面３１ａにおける光の像を撮像する。撮像部３１は、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）素子を含むものであってもよいし、フォトダイオードアレイを含むものであってもよい。 The imaging unit 31 has an imaging surface 31a that receives the light output from the second light modulation unit 22, and captures an image of light on the imaging surface 31a. The imaging unit 31 may include a CCD (Charged Coupled Device) element or may include a photodiode array.
制御部４１は、第１光変調部２１に第１変調パターンを呈示させるとともに、第２光変調部２２に第２変調パターンを呈示させる。また、制御部４１は、撮像部３１による撮像結果を入力して、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出する。 The control unit 41 causes the first light modulation unit 21 to present the first modulation pattern and causes the second light modulation unit 22 to present the second modulation pattern. In addition, the control unit 41 inputs an imaging result from the imaging unit 31 and detects a correlation between the input pattern and the reference pattern.
制御部４１により第１光変調部２１に呈示される第１変調パターンは、入力パターンと第１フレネルレンズパターンとが重畳されたものである。第１フレネルレンズパターンは、入力パターンのフーリエ変換像を第２光変調部２２に形成するためのものである。 The first modulation pattern presented to the first light modulation unit 21 by the control unit 41 is obtained by superimposing the input pattern and the first Fresnel lens pattern. The first Fresnel lens pattern is for forming a Fourier transform image of the input pattern on the second light modulator 22.
制御部４１により第２光変調部２２に呈示される第２変調パターンは、参照パターンに対応する相関フィルタパターンと第２フレネルレンズパターンとが重畳されたものである。相関フィルタパターンは、参照パターンをフーリエ変換したものの位相共役パターンである。第２フレネルレンズパターンは、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合に第２光変調部２２から出力される光を撮像部３１の撮像面３１ａに集光させるためのものである。 The second modulation pattern presented to the second light modulation unit 22 by the control unit 41 is obtained by superimposing the correlation filter pattern corresponding to the reference pattern and the second Fresnel lens pattern. The correlation filter pattern is a phase conjugate pattern obtained by Fourier transform of the reference pattern. The second Fresnel lens pattern is for condensing the light output from the second light modulation unit 22 on the imaging surface 31a of the imaging unit 31 when there is a correlation between the input pattern and the reference pattern.
制御部４１は、このときの撮像部３１による撮像の結果に基づいて、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出する。 The control unit 41 detects the correlation between the input pattern and the reference pattern based on the result of imaging by the imaging unit 31 at this time.
図２は、第１フレネルレンズパターンまたは第２フレネルレンズパターンを示す図である。この図で、第１光変調部２１または第２光変調部２２の各画素における位相変調量が濃淡で示されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a first Fresnel lens pattern or a second Fresnel lens pattern. In this figure, the phase modulation amount in each pixel of the first light modulation unit 21 or the second light modulation unit 22 is shown by shading.
以上のように構成されるVander-Lugt型の光相関器１において、第１光変調部２１に呈示される第１フレネルレンズパターンによって第２光変調部２２に形成される入力パターンのフーリエ変換像と、第２光変調部２２に呈示される相関フィルタパターンとは、位置が互いに一致し、大きさも互いに一致することが必要である。画素構造を有する第２光変調部２２により相関フィルタパターンが呈示されるので、相関フィルタパターンの大きさは、第２光変調部２２の画素の大きさに基づいて決定される。したがって、第２光変調部２２における入力パターンのフーリエ変換像および相関フィルタパターンそれぞれの大きさを互いに一致させるためには、第１フレネルレンズパターンの焦点距離によって入力パターンのフーリエ変換像の大きさを調整しなくてはならない。焦点距離による大きさの調整方法を次に説明する。 In the Vander-Lugt type optical correlator 1 configured as described above, the Fourier transform image of the input pattern formed in the second light modulation unit 22 by the first Fresnel lens pattern presented in the first light modulation unit 21. The correlation filter pattern presented in the second light modulation unit 22 needs to have the same position and the same size. Since the correlation filter pattern is presented by the second light modulation unit 22 having the pixel structure, the size of the correlation filter pattern is determined based on the size of the pixel of the second light modulation unit 22. Therefore, in order to make the sizes of the Fourier transform image and the correlation filter pattern of the input pattern in the second light modulation unit 22 coincide with each other, the size of the Fourier transform image of the input pattern is set according to the focal length of the first Fresnel lens pattern. It must be adjusted. Next, a method for adjusting the size according to the focal length will be described.
第１フレネルレンズパターンにより第２光変調部２２に形成される入力パターンのフーリエ変換像の大きさは、第１光変調部２１における光の回折の際の最大回折角度θによって決まる。この最大回折角度θは、入力パターンの最大空間周波数Ｐおよび光の波長λを用いて、下記（１）式で表される。入力パターンのフーリエ変換像の大きさＤは、最大回折角度θおよび第１フレネルレンズパターンの焦点距離ｆを用いて、下記（２）式で表される。これらの式から、入力パターンのフーリエ変換像の大きさＤは、下記（３）式で表される。この（３）式によるフーリエ変換像の大きさＤと相関フィルタパターンの大きさとを互いに一致させるように、第１フレネルレンズパターンの焦点距離ｆに設定すればよい。 The size of the Fourier transform image of the input pattern formed in the second light modulator 22 by the first Fresnel lens pattern is determined by the maximum diffraction angle θ at the time of light diffraction in the first light modulator 21. The maximum diffraction angle θ is expressed by the following equation (1) using the maximum spatial frequency P of the input pattern and the light wavelength λ. The size D of the Fourier transform image of the input pattern is expressed by the following equation (2) using the maximum diffraction angle θ and the focal length f of the first Fresnel lens pattern. From these equations, the size D of the Fourier transform image of the input pattern is expressed by the following equation (3). What is necessary is just to set to the focal distance f of a 1st Fresnel lens pattern so that the magnitude | size D of the Fourier-transform image by this (3) formula and the magnitude | size of a correlation filter pattern may mutually correspond.
第１光変調部２１と第２光変調部２２との間の距離をｆ１とし、第２光変調部２２と撮像部３１の撮像面３１ａとの間の距離をｆ２とする。このとき、第１光変調部２１には、焦点距離ｆ１の第１フレネルレンズパターンと入力パターンとが加算された第１変調パターンが呈示される。第２光変調部２２は、第１光変調部２１から第１フレネルレンズパターンの焦点距離だけ離れた位置に配置される。また、第２光変調部２２に呈示される第２変調パターンに含まれる第２フレネルレンズパターンは、下記（４）式に求められる焦点距離ｆ３とされる。 The distance between the first light modulation unit 21 and the second light modulation unit 22 is f1, and the distance between the second light modulation unit 22 and the imaging surface 31a of the imaging unit 31 is f2. At this time, the first light modulation unit 21 presents a first modulation pattern in which the first Fresnel lens pattern having the focal length f1 and the input pattern are added. The second light modulator 22 is disposed at a position away from the first light modulator 21 by the focal length of the first Fresnel lens pattern. Further, the second Fresnel lens pattern included in the second modulation pattern presented in the second light modulation unit 22 is set to a focal length f3 obtained by the following equation (4).
このように構成される光相関器１では、制御部４１により、入力パターンと第１フレネルレンズパターンとが重畳された第１変調パターンが第１光変調部２１に呈示されるとともに、参照パターンに対応する相関フィルタパターンと第２フレネルレンズパターンとが重畳された第２変調パターンが第２光変調部２２に呈示される。 In the optical correlator 1 configured as described above, the control unit 41 presents the first modulation pattern in which the input pattern and the first Fresnel lens pattern are superimposed on the first light modulation unit 21, and converts the first modulation pattern to the reference pattern. A second modulation pattern in which the corresponding correlation filter pattern and the second Fresnel lens pattern are superimposed is presented to the second light modulation unit 22.
光源１１から出力された光は、入射光学系１２によりビーム径が適当な大きさにされるとともに平行光とされて、第１光変調部２１に入力される。第１光変調部２１に入力された光は、第１変調パターンにより空間的に位相変調され、第１光変調部２１から透過して出力される。このとき第１光変調部２１から出力されて第２光変調部２２に入力される光の像は、第１フレネルレンズパターンの作用により入力パターンがフーリエ変換されたものとなる。 The light output from the light source 11 is converted into parallel light by the incident optical system 12 to have an appropriate beam diameter and input to the first light modulation unit 21. The light input to the first light modulation unit 21 is spatially phase-modulated by the first modulation pattern, and is transmitted through the first light modulation unit 21 and output. At this time, the light image output from the first light modulation unit 21 and input to the second light modulation unit 22 is obtained by Fourier-transforming the input pattern by the action of the first Fresnel lens pattern.
第１光変調部２１から第２光変調部２２に入力される光の像（入力パターンのフーリエ変換）と第２光変調部２２における相関フィルタパターン（参照パターンのフーリエ変換）との間に相関がある場合、すなわち、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合、第２光変調部２２から透過して出力される光は、第２フレネルレンズパターンの作用により撮像部３１の撮像面３１ａに集光される。このようにして、撮像部３１による撮像の結果に基づいて、入力パターンと参照パターンとの間の相関が検出される。 Correlation between an image of light input from the first light modulator 21 to the second light modulator 22 (Fourier transform of the input pattern) and a correlation filter pattern (Fourier transform of the reference pattern) in the second light modulator 22 When there is a correlation, that is, when there is a correlation between the input pattern and the reference pattern, the light transmitted through and output from the second light modulation unit 22 is captured by the imaging surface of the imaging unit 31 by the action of the second Fresnel lens pattern. It is condensed on 31a. In this manner, the correlation between the input pattern and the reference pattern is detected based on the result of imaging by the imaging unit 31.
本実施形態に係る光相関器１は、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく、高精度の相関検出をすることができる。例えば、第２光変調部２２における入力パターンのフーリエ変換像と相関フィルタパターンとの間の位置関係の調整は、以下のような手順により容易にすることができる。 The optical correlator 1 according to the present embodiment can detect a correlation with high accuracy without requiring a relative arrangement relationship of the optical system with high accuracy. For example, adjustment of the positional relationship between the Fourier transform image of the input pattern and the correlation filter pattern in the second light modulation unit 22 can be facilitated by the following procedure.
光の波長λ、第１フレネルレンズパターンの直径ｄ、および、第１フレネルレンズパターンの焦点距離ｆに対して、第１フレネルレンズパターンの集光作用による集光点の集光点の直径Ｄは、下記（５）式で表される。 With respect to the wavelength λ of light, the diameter d of the first Fresnel lens pattern, and the focal length f of the first Fresnel lens pattern, the condensing point diameter D of the condensing point by the condensing action of the first Fresnel lens pattern is It is represented by the following formula (5).
この集光点Ｄの大きさに合わせた幅を持つ図３に示されるような２値位相格子を作成して、この２値位相格子を第２光変調部２２に呈示させる。この図３に示される２値位相格子は、第１方向に延びる３本の格子と、これに直交する第２方向に延びる３本の格子とを含む。この２値位相格子も位相格子であってよい。第１フレネルレンズパターンを第１光変調部２１に呈示させ、このような２値位相格子を第２光変調部２２に呈示させる。 A binary phase grating as shown in FIG. 3 having a width matched to the size of the condensing point D is created, and this binary phase grating is presented to the second light modulator 22. The binary phase grating shown in FIG. 3 includes three gratings extending in the first direction and three gratings extending in the second direction orthogonal to the first grating. This binary phase grating may also be a phase grating. The first Fresnel lens pattern is presented to the first light modulator 21 and such a binary phase grating is presented to the second light modulator 22.
第２光変調部２２において第１フレネルレンズパターンにより集光点と２値位相格子の中心点（第１方向の３本の格子と第２方向の３本の格子との交差位置）とが互いに一致しているときには、図４に示されるように、第２光変調部２２からの回折光Ａの強度が最も強くなり、撮像部３１の撮像面３１ａに入力される０次光の強度が最も弱くなる。したがって、撮像部３１の撮像面３１ａに入力される光の強度が最も弱くなるようにすれば、第２光変調部２２において第１フレネルレンズパターンにより集光点と２値位相格子の中心点とを互いに一致させることができる。このときの２値位相格子の中心点を、相関フィルタパターンの中心点とすればよい。 In the second light modulator 22, the first Fresnel lens pattern causes the condensing point and the center point of the binary phase grating (intersection position of the three gratings in the first direction and the three gratings in the second direction) to each other. When they match, as shown in FIG. 4, the intensity of the diffracted light A from the second light modulator 22 is the highest, and the intensity of the 0th-order light input to the imaging surface 31 a of the imaging unit 31 is the highest. become weak. Therefore, if the intensity of light input to the imaging surface 31a of the imaging unit 31 is the weakest, the second light modulation unit 22 uses the first Fresnel lens pattern to focus the focal point and the center point of the binary phase grating. Can be matched to each other. The center point of the binary phase grating at this time may be the center point of the correlation filter pattern.
このように、制御部４１は、第１フレネルレンズパターンを第１光変調部２１に呈示させるとともに、光入射位置によって光の回折の方向または強度が異なる回折パターンを第２光変調部２２に呈示させて、そのときの撮像部３１による撮像の結果を求める。そして、制御部４１は、この撮像結果に基づいて、第１光変調部２１における第１フレネルレンズパターンの呈示位置、第２光変調部２２における相関フィルタパターンの呈示位置、または、第１光変調部２１に呈示される入力パターンのフーリエ変換像を第２光変調部２２に形成する際の位置を調整すればよい。 As described above, the control unit 41 presents the first Fresnel lens pattern to the first light modulation unit 21 and also presents to the second light modulation unit 22 a diffraction pattern in which the direction or intensity of light diffraction differs depending on the light incident position. Then, the result of imaging by the imaging unit 31 at that time is obtained. Then, based on the imaging result, the control unit 41 presents the first Fresnel lens pattern presentation position in the first light modulation unit 21, the correlation filter pattern presentation position in the second light modulation unit 22, or the first light modulation. What is necessary is just to adjust the position at the time of forming the Fourier-transform image of the input pattern shown to the part 21 in the 2nd light modulation part 22. FIG.
なお、第１光変調部２１に呈示される入力パターンのフーリエ変換像を第２光変調部２２に形成する際の位置を調整するには、入力パターンおよび第１フレネルレンズパターンに加えて更にブレイズド位相回折格子パターンが重畳された第１変調パターンを第１光変調部２１に呈示させればよい。 In order to adjust the position when the Fourier transform image of the input pattern presented in the first light modulation unit 21 is formed in the second light modulation unit 22, in addition to the input pattern and the first Fresnel lens pattern, it is further possible to adjust the position. What is necessary is just to make the 1st light modulation part 21 present the 1st modulation pattern on which the phase diffraction grating pattern was superimposed.
図５は、ブレイズド位相回折格子パターンを示す図である。この図でも、位相変調量が濃淡で示されている。この図に示されるように、ブレイズド位相回折格子パターンは、一方向に沿って一定の変化量で位相変調量が変化しているものである。このようなブレイズド位相回折格子パターンを用いることにより、第１光変調部２１からの光の回折方向を微調整することができて、第２光変調部２２において形成される入力パターンのフーリエ変換像の位置を微調整することができる。 FIG. 5 is a diagram showing a blazed phase diffraction grating pattern. Also in this figure, the amount of phase modulation is shown by shading. As shown in this figure, the phase modulation amount of the blazed phase diffraction grating pattern changes with a constant change amount along one direction. By using such a blazed phase diffraction grating pattern, the diffraction direction of light from the first light modulator 21 can be finely adjusted, and the Fourier transform image of the input pattern formed in the second light modulator 22. Can be finely adjusted.
このような調整は、光源１１から出力される光の波長が変動した場合等によって焦点距離が変化してしまった場合にも、有効である。このような調整は、光相関器１の使用に先立って行われるのが好適であり、また、光相関器１の使用の途中のおいても定期的に行われるのが好適である。このようにすることで、光の波長の変動や光学系の不安定性を除去した光相関器１を実現することができる。すなわち、この光相関器１は、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく、高精度の相関検出をすることができる。 Such adjustment is also effective when the focal length has changed due to, for example, a change in the wavelength of the light output from the light source 11. Such adjustment is preferably performed prior to use of the optical correlator 1, and is preferably performed periodically even during use of the optical correlator 1. By doing in this way, the optical correlator 1 from which the fluctuation of the wavelength of light and the instability of the optical system are removed can be realized. That is, the optical correlator 1 can detect the correlation with high accuracy without requiring a relative arrangement relationship of the optical system with high accuracy.
（第２実施形態） (Second Embodiment)
図６は、第２実施形態に係る光相関器２の構成図である。この図に示される光相関器２は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２３、第２光変調部２４、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 6 is a configuration diagram of the optical correlator 2 according to the second embodiment. The optical correlator 2 shown in this figure is a Vander-Lugt type that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, a first light modulator 23, A two-light modulation unit 24, an imaging unit 31, and a control unit 41 are provided.
図１に示された第１実施形態に係る光相関器１の構成と比較すると、この図６に示される第２実施形態に係る光相関器２は、透過型の第１光変調部２１および第２光変調部２２に替えて、反射型の第１光変調部２３および第２光変調部２４を備える点で相違する。制御部４１により第１光変調部２３に呈示されるべき第１変調パターン、および、制御部４１により第２光変調部２４に呈示されるべき第２変調パターンは、第１実施形態の場合と同様である。 Compared with the configuration of the optical correlator 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the optical correlator 2 according to the second embodiment shown in FIG. 6 includes a transmissive first optical modulator 21 and Instead of the second light modulation unit 22, a difference is provided in that a reflective first light modulation unit 23 and a second light modulation unit 24 are provided. The first modulation pattern to be presented to the first light modulation unit 23 by the control unit 41 and the second modulation pattern to be presented to the second light modulation unit 24 by the control unit 41 are the same as in the case of the first embodiment. It is the same.
第２実施形態に係る光相関器２においても、透過および反射の相違を除いて第１実施形態に係る光相関器１と同様に動作する。すなわち、光相関器２では、制御部４１により、入力パターンと第１フレネルレンズパターンとが重畳された第１変調パターンが第１光変調部２３に呈示されるとともに、参照パターンに対応する相関フィルタパターンと第２フレネルレンズパターンとが重畳された第２変調パターンが第２光変調部２４に呈示される。 The optical correlator 2 according to the second embodiment also operates in the same manner as the optical correlator 1 according to the first embodiment except for differences in transmission and reflection. That is, in the optical correlator 2, the control unit 41 presents the first modulation pattern in which the input pattern and the first Fresnel lens pattern are superimposed to the first optical modulation unit 23, and the correlation filter corresponding to the reference pattern. A second modulation pattern in which the pattern and the second Fresnel lens pattern are superimposed is presented to the second light modulation unit 24.
光源１１から出力された光は、入射光学系１２によりビーム径が適当な大きさにされるとともに平行光とされて、第１光変調部２３に入力される。第１光変調部２３に入力された光は、第１変調パターンにより空間的に位相変調され、第１光変調部２３から反射して出力される。このとき第１光変調部２３から出力されて第２光変調部２４に入力される光の像は、第１フレネルレンズパターンの作用により入力パターンがフーリエ変換されたものとなる。 The light output from the light source 11 is made to have a beam diameter of an appropriate size by the incident optical system 12 and is converted into parallel light and input to the first light modulation unit 23. The light input to the first light modulator 23 is spatially phase-modulated by the first modulation pattern, reflected from the first light modulator 23 and output. At this time, the light image output from the first light modulation unit 23 and input to the second light modulation unit 24 is obtained by Fourier-transforming the input pattern by the action of the first Fresnel lens pattern.
第１光変調部２３から第２光変調部２４に入力される光の像（入力パターンのフーリエ変換）と第２光変調部２４における相関フィルタパターン（参照パターンのフーリエ変換）との間に相関がある場合、すなわち、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合、第２光変調部２４から反射して出力される光は、第２フレネルレンズパターンの作用により撮像部３１の撮像面３１ａに集光される。このようにして、撮像部３１による撮像の結果に基づいて、入力パターンと参照パターンとの間の相関が検出される。 Correlation between an image of light (input pattern Fourier transform) input from the first light modulation unit 23 to the second light modulation unit 24 and a correlation filter pattern (reference pattern Fourier transform) in the second light modulation unit 24 When there is a correlation, that is, when there is a correlation between the input pattern and the reference pattern, the light reflected and output from the second light modulation unit 24 is captured by the imaging surface of the imaging unit 31 by the action of the second Fresnel lens pattern. It is condensed on 31a. In this manner, the correlation between the input pattern and the reference pattern is detected based on the result of imaging by the imaging unit 31.
また、第２実施形態に係る光相関器２は、第１実施形態に係る光相関器１の調整と同様の調整が可能であり、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく、高精度の相関検出をすることができる。 Further, the optical correlator 2 according to the second embodiment can be adjusted in the same manner as the adjustment of the optical correlator 1 according to the first embodiment, and a relative arrangement relationship of the optical system with high accuracy is required. Therefore, highly accurate correlation detection can be performed.
第２実施形態に係る光相関器２の具体的な構成は以下のとおりである。光源１１として、波長６３３ｎｍのレーザ光を出力するＨｅ-Ｎｅレーザ光源が用いられた。第１光変調部２３および第２光変調部２４それぞれとして、浜松ホトニクス社製のＬＣＯＳ（LiquidCrystal on Silicon）型の画素サイズ２０μｍの空間光変調器が用いられた。第１光変調部２３に呈示される入力パターンにおける最大空間周波数を１６０μｍとした。第２光変調部２４に呈示される相関フィルタパターンの大きさを５１２ピクセルとした。このとき、上記（３）式から計算される第１フレネルレンズパターンの焦点距離を１２９４ｍｍとした。第１フレネルレンズパターンの直径を５１２ピクセルに設定した。第１光変調部２３から第２光変調部２４までの距離と第２光変調部２４から撮像部３１の撮像面３１ａまでの距離とが互いに等しくなるように、第２光変調部２４に呈示される第２フレネルレンズパターンの焦点距離を６４７ｍｍに設定した。第２フレネルレンズパターンの直径を５１２ピクセルに設定した。 The specific configuration of the optical correlator 2 according to the second embodiment is as follows. As the light source 11, a He—Ne laser light source that outputs laser light having a wavelength of 633 nm was used. As each of the first light modulation unit 23 and the second light modulation unit 24, a LCOS (Liquid Crystal on Silicon) LCOS spatial light modulator manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. was used. The maximum spatial frequency in the input pattern presented to the first light modulator 23 was 160 μm. The size of the correlation filter pattern presented in the second light modulation unit 24 is 512 pixels. At this time, the focal length of the first Fresnel lens pattern calculated from the above equation (3) was set to 1294 mm. The diameter of the first Fresnel lens pattern was set to 512 pixels. Presented to the second light modulation unit 24 so that the distance from the first light modulation unit 23 to the second light modulation unit 24 and the distance from the second light modulation unit 24 to the imaging surface 31a of the imaging unit 31 are equal to each other. The focal length of the second Fresnel lens pattern to be set was set to 647 mm. The diameter of the second Fresnel lens pattern was set to 512 pixels.
このような具体的構成の光相関器２を用いた相関検出の実施例が図７〜図９に示されている。なお、図７，図８では、第１光変調部２３または第２光変調部２４における位相変調量が濃淡で示されている。また、図９では、撮像部３１の撮像面３１ａにおける光強度分布が濃淡で示されている。 Examples of correlation detection using the optical correlator 2 having such a specific configuration are shown in FIGS. 7 and 8, the phase modulation amount in the first light modulation unit 23 or the second light modulation unit 24 is shown by shading. Further, in FIG. 9, the light intensity distribution on the imaging surface 31 a of the imaging unit 31 is shown by shading.
図７は、第１光変調部２３に呈示された第１変調パターンを示す図である。同図（ａ）は入力パターンを示し、同図（ｂ）は第１フレネルレンズパターンを示し、また、同図（ｃ）は第１変調パターンを示す。ここで、入力パターンは“ＨＡＭＡＭＡＴＳＵ” という文字列である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a first modulation pattern presented to the first light modulation unit 23. FIG. 4A shows an input pattern, FIG. 4B shows a first Fresnel lens pattern, and FIG. 4C shows a first modulation pattern. Here, the input pattern is a character string “HAMAMATSU”.
図８は、第２光変調部２４に呈示された第２変調パターンを示す図である。同図（ａ）は参照パターンに対応する相関フィルタパターンを示し、同図（ｂ）は第２フレネルレンズパターンを示し、また、同図（ｃ）は第２変調パターンを示す。ここで、参照パターンは“Ａ” という１文字である。相関フィルタパターンは、この参照パターンをフーリエ変換したものの位相共役パターンである。 FIG. 8 is a diagram illustrating a second modulation pattern presented to the second light modulation unit 24. FIG. 4A shows a correlation filter pattern corresponding to the reference pattern, FIG. 4B shows a second Fresnel lens pattern, and FIG. 4C shows a second modulation pattern. Here, the reference pattern is a single character “A”. The correlation filter pattern is a phase conjugate pattern obtained by Fourier transforming this reference pattern.
図９は、このとき撮像部３１による撮像により得られた像を示す図である。この図に示されるように、入力パターン “ＨＡＭＡＭＡＴＳＵ” のうち文字 “Ａ” が配置されている位置に光が集光されていることが確認された。すなわち、相関検出が為されていることが確認された。 FIG. 9 is a diagram illustrating an image obtained by imaging by the imaging unit 31 at this time. As shown in this figure, it was confirmed that light was condensed at the position where the letter “A” was arranged in the input pattern “HAMAMATSU”. That is, it was confirmed that correlation detection was performed.
（第３実施形態） (Third embodiment)
図１０は、第３実施形態に係る光相関器３の構成図である。この図に示される光相関器３は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２３、第２光変調部２４、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 10 is a configuration diagram of the optical correlator 3 according to the third embodiment. The optical correlator 3 shown in this figure is a Vander-Lugt type that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, a first light modulator 23, A two-light modulation unit 24, an imaging unit 31, and a control unit 41 are provided.
図６に示された第２実施形態に係る光相関器２の構成と比較すると、この図１０に示される第３実施形態に係る光相関器３は、同様の構成要素を含むものの、制御部４１により反射型の第１光変調部２３に呈示されるべき第１変調パターンの点で相違し、また、制御部４１により反射型の第２光変調部２４に呈示されるべき第２変調パターンの点で相違する。 Compared with the configuration of the optical correlator 2 according to the second embodiment shown in FIG. 6, the optical correlator 3 according to the third embodiment shown in FIG. 10 includes similar components, but the control unit 41 differs in respect of the first modulation pattern to be presented to the reflective first light modulator 23, and the second modulation pattern to be presented to the reflective second light modulator 24 by the controller 41. Is different.
第３実施形態では、制御部４１は、第１変調パターンに第１ブレイズド位相回折格子パターンをも重畳したパターンを第１光変調部２３に呈示させて、第１光変調部２３からの出力光のうち第１ブレイズド位相回折格子パターンにより回折された光を第２光変調部２４に入射させ、第１光変調部２３からの出力光のうち０次光を第２光変調部２４に入射させない。また、制御部４１は、第２変調パターンに第２ブレイズド位相回折格子パターンをも重畳したパターンを第２光変調部２４に呈示させて、第２光変調部２４からの出力光のうち第２ブレイズド位相回折格子パターンにより回折された光を撮像部３１の撮像面３１ａに入射させ、第２光変調部２４からの出力光のうち０次光を撮像部３１の撮像面３１ａに入射させない。 In the third embodiment, the control unit 41 causes the first light modulation unit 23 to present a pattern in which the first blazed phase diffraction grating pattern is also superimposed on the first modulation pattern, and outputs light from the first light modulation unit 23. Of these, the light diffracted by the first blazed phase diffraction grating pattern is incident on the second light modulator 24, and the 0th-order light of the output light from the first light modulator 23 is not incident on the second light modulator 24. . In addition, the control unit 41 causes the second light modulation unit 24 to present a pattern in which the second brazed phase diffraction grating pattern is also superimposed on the second modulation pattern, so that the second of the output light from the second light modulation unit 24 is the second. The light diffracted by the blazed phase diffraction grating pattern is incident on the imaging surface 31 a of the imaging unit 31, and the 0th-order light out of the output light from the second light modulation unit 24 is not incident on the imaging surface 31 a of the imaging unit 31.
第１ブレイズド位相回折格子パターンおよび第２ブレイズド位相回折格子パターンそれぞれは、図５に示されるような位相変調量分布を有するものである。このようなブレイズド位相回折格子パターンは、第１光変調部２３および第２光変調部２４のうち何れか一方のみに呈示されてもよい。 Each of the first blazed phase diffraction grating pattern and the second blazed phase diffraction grating pattern has a phase modulation amount distribution as shown in FIG. Such a blazed phase diffraction grating pattern may be presented to only one of the first light modulation unit 23 and the second light modulation unit 24.
このようにすることにより、信号光とノイズ光（０次光）とを互いに分離することができ、撮像部３１の撮像面３１ａにノイズ光が到達するのを回避することができるので、相関検出のＳＮ比が向上する。また、第１光変調部２３および第２光変調部２４は、互いに平行となるように配置することができ、また、入射光学系１２の光軸に対して垂直となるように配置することができる。 By doing so, the signal light and the noise light (0th-order light) can be separated from each other, and the noise light can be prevented from reaching the imaging surface 31a of the imaging unit 31, so that the correlation detection is performed. The SN ratio is improved. Further, the first light modulation unit 23 and the second light modulation unit 24 can be arranged so as to be parallel to each other and arranged so as to be perpendicular to the optical axis of the incident optical system 12. it can.
（第４実施形態） (Fourth embodiment)
図１１は、第４実施形態に係る光相関器４の構成図である。この図に示される光相関器４は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２１ａ〜２１ｄ、第２光変調部２２ａ〜２２ｄ、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 11 is a configuration diagram of the optical correlator 4 according to the fourth embodiment. The optical correlator 4 shown in this figure is a Vander-Lugt type that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, and first light modulation units 21a to 21d. , Second light modulation units 22 a to 22 d, an imaging unit 31, and a control unit 41.
図１に示された第１実施形態に係る光相関器１の構成と比較すると、この図１１に示される第４実施形態に係る光相関器４は、透過型の第１光変調部２１に替えて透過型の第１光変調部２１ａ〜２１ｄを備える点で相違し、また、透過型の第２光変調部２２に替えて透過型の第２光変調部２２ａ〜２２ｄを備える点で相違する。 Compared to the configuration of the optical correlator 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the optical correlator 4 according to the fourth embodiment shown in FIG. 11 includes a transmissive first optical modulator 21. The difference is that the transmission type first light modulation units 21a to 21d are provided instead, and the transmission type second light modulation unit 22 is replaced with the transmission type second light modulation units 22a to 22d. To do.
第４実施形態では、４個の第１光変調部２１ａ〜２１ｄは、１個の透過型の第１空間光変調器において並列的に２行２列に配置されて実現される。また、４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄは、１個の透過型の第２空間光変調器において並列的に２行２列に配置されて実現される。そして、第１光変調部２１ａと第２光変調部２２ａとが互いに対応し、第１光変調部２１ｂと第２光変調部２２ｂとが互いに対応し、第１光変調部２１ｃと第２光変調部２２ｃとが互いに対応し、また、第１光変調部２１ｄと第２光変調部２２ｄとが互いに対応している。 In the fourth embodiment, the four first light modulators 21a to 21d are realized by being arranged in two rows and two columns in parallel in one transmissive first spatial light modulator. The four second light modulators 22a to 22d are realized by being arranged in two rows and two columns in parallel in one transmissive second spatial light modulator. The first light modulator 21a and the second light modulator 22a correspond to each other, the first light modulator 21b and the second light modulator 22b correspond to each other, and the first light modulator 21c and the second light. The modulation unit 22c corresponds to each other, and the first light modulation unit 21d and the second light modulation unit 22d correspond to each other.
図１２は、第４実施形態に係る光相関器４に含まれる第１空間光変調器または第２空間光変調器において並列的に呈示される４個のフレネルレンズパターンを示す図である。この図でも、第１空間光変調器または第２空間光変調器の各画素における位相変調量が濃淡で示されている。 FIG. 12 is a diagram illustrating four Fresnel lens patterns presented in parallel in the first spatial light modulator or the second spatial light modulator included in the optical correlator 4 according to the fourth embodiment. Also in this figure, the phase modulation amount in each pixel of the first spatial light modulator or the second spatial light modulator is shown by shading.
制御部４１は、第１光変調部２１ａに第１変調パターンを呈示させ、第２光変調部２２ａに第２変調パターンを呈示させて、第２光変調部２２ａから出力された光が撮像部３１の撮像面３１ａの所定領域に集光される様子に基づいて、この対において入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出する。他の３組についても同様である。すなわち、第４実施形態に係る光相関器４は、４組の第１実施形態に係る光相関器１が並列的に設けられた構成と同等である。 The control unit 41 causes the first light modulation unit 21a to present the first modulation pattern, causes the second light modulation unit 22a to present the second modulation pattern, and the light output from the second light modulation unit 22a is the imaging unit. The correlation between the input pattern and the reference pattern is detected in this pair based on the manner in which the light is focused on a predetermined area of the image pickup surface 31a. The same applies to the other three sets. That is, the optical correlator 4 according to the fourth embodiment is equivalent to a configuration in which the four optical correlators 1 according to the first embodiment are provided in parallel.
なお、４組に限られず、一般にＮ組であってもよい。ただし、Ｎは２以上の整数である。また、反射型の光変調部を用いても同様のことが可能である。 In addition, it is not restricted to 4 sets, N sets may generally be sufficient. However, N is an integer of 2 or more. The same can be achieved by using a reflection type light modulator.
（第５実施形態） (Fifth embodiment)
図１３は、第５実施形態に係る光相関器５の構成図である。この図に示される光相関器５は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２１、第２光変調部２２ａ〜２２ｄ、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 13 is a configuration diagram of the optical correlator 5 according to the fifth embodiment. The optical correlator 5 shown in this figure is a Vander-Lugt type that detects a correlation between an input pattern and a reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, a first light modulator 21, 2 light modulation parts 22a-22d, the imaging part 31, and the control part 41 are provided.
図１に示された第１実施形態に係る光相関器１の構成と比較すると、この図１３に示される第５実施形態に係る光相関器５は、透過型の第１光変調部２１に呈示されるパターンの点で相違し、また、透過型の第２光変調部２２に替えて透過型の第２光変調部２２ａ〜２２ｄを備える点で相違する。 Compared to the configuration of the optical correlator 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the optical correlator 5 according to the fifth embodiment shown in FIG. 13 includes a transmission-type first optical modulation unit 21. It differs in the point of the pattern to be presented, and is different in that it includes transmission-type second light modulation units 22 a to 22 d instead of the transmission-type second light modulation unit 22.
第５実施形態では、第１光変調部２１に、第１変調パターンにブレイズド位相回折格子パターンをも重畳した４個のパターンが多重化された多重化パターンが呈示される。各ブレイズド位相回折格子パターンは、互いに異なる方向に光を出力させる作用を有する。 In the fifth embodiment, the first optical modulation unit 21 is presented with a multiplexed pattern in which four patterns in which a blaze phase diffraction grating pattern is also superimposed on the first modulation pattern are multiplexed. Each of the blazed phase diffraction grating patterns has an action of outputting light in different directions.
この多重化について２個の場合について説明すると以下のとおりである。或る第１変調パターン（図１４（ａ））をｅjφAとし、これに対応するブレイズド位相回折格子パターン（図１４（ｂ））をｅjφBとする。また、他の第１変調パターン（図１４（ｃ））をｅjφCとし、これに対応するブレイズド位相回折格子パターン（図１４（ｄ））をｅjφDとする。第１光変調部２１に呈示される多重化パターンｅjφmultiは、下記（６）式で表され、第１変調パターンｅjφAおよびブレイズド位相回折格子パターンｅjφBそれぞれの位相を加算したものと、第１変調パターンｅjφCおよびブレイズド位相回折格子パターンｅjφDそれぞれの位相を加算したものとを、複素振幅で加算したものとなる。一般にＮ個のパターンを多重化する場合も同様である。 The case of two multiplexing is described as follows. A certain first modulation pattern (FIG. 14 (a)) is assumed to be ejφA, and a corresponding brazed phase diffraction grating pattern (FIG. 14 (b)) is assumed to be ejφB . Further, another first modulation pattern (FIG. 14C) is set to ejφC, and the corresponding brazed phase diffraction grating pattern (FIG. 14D ) is set to ejφD . The multiplexed pattern e jφmulti presented in the first optical modulation unit 21 is expressed by the following equation (6), and is obtained by adding the phases of the first modulation pattern e jφA and the blaze phase diffraction grating pattern e jφB , The sum of the phases of the one modulation pattern ejφC and the blazed phase diffraction grating pattern ejφD is added with the complex amplitude. In general, the same applies when N patterns are multiplexed.
４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄは、並列的に２行２列に配置されている。これらは、別個の透過型の空間光変調器により実現されてもよいし、１個の透過型の空間光変調器において実現されてもよい。４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄそれぞれには、第１光変調部２１において多重化されて呈示される４個のパターンに対して１対１に対応する第２変調パターンが呈示される。 The four second light modulators 22a to 22d are arranged in 2 rows and 2 columns in parallel. These may be realized by a separate transmissive spatial light modulator, or may be realized by a single transmissive spatial light modulator. Each of the four second light modulation units 22a to 22d is presented with a second modulation pattern corresponding to the four patterns multiplexed and presented by the first light modulation unit 21. .
第１光変調部２１からの出力光のうち各ブレイズド位相回折格子パターンにより所定方向に回折された光は、４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄのうちの何れかに入力される。そして、４個のパターンと４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄとが１対１に対応していて、その各々の対において入力パターンと参照パターンとの間の相関が検出される。 Of the output light from the first light modulator 21, light diffracted in a predetermined direction by each of the blazed phase diffraction grating patterns is input to any one of the four second light modulators 22a to 22d. The four patterns and the four second light modulators 22a to 22d have a one-to-one correspondence, and the correlation between the input pattern and the reference pattern is detected in each pair.
なお、４組に限られず、一般にＮ組であってもよい。ただし、Ｎは２以上の整数である。また、反射型の光変調部を用いても同様のことが可能である。 In addition, it is not restricted to 4 sets, N sets may generally be sufficient. However, N is an integer of 2 or more. The same can be achieved by using a reflection type light modulator.
（第６実施形態） (Sixth embodiment)
図１５は、第６実施形態に係る光相関器６の構成図である。この図に示される光相関器６は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２１、第２光変調部２２ａ〜２２ｄ、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 15 is a configuration diagram of the optical correlator 6 according to the sixth embodiment. The optical correlator 6 shown in this figure is of the Vander-Lugt type that detects the correlation between the input pattern and the reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, a first light modulator 21, 2 light modulation parts 22a-22d, the imaging part 31, and the control part 41 are provided.
図１３に示された第５実施形態に係る光相関器５の構成と比較すると、この図１５に示される第６実施形態に係る光相関器６は、透過型の第１光変調部２１に呈示されるパターンの点で相違する。 Compared with the configuration of the optical correlator 5 according to the fifth embodiment shown in FIG. 13, the optical correlator 6 according to the sixth embodiment shown in FIG. 15 is added to the transmissive first optical modulation unit 21. It is different in the pattern presented.
第６実施形態では、第１光変調部２１に、入力パターンの４個のフーリエ変換像を形成するためのパターン（図１６）をも第１変調パターンに重畳したパターンが呈示される。４個のフーリエ変換像に対して１対１に対応する第２変調パターンが、４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄそれぞれに呈示される。４個のフーリエ変換像それぞれは、４個の第２光変調部２２ａ〜２２ｄのうちの何れかに入力される。そして、４個のフーリエ変換像と４個の第２光変調部とが１対１に対応していて、その各々の対において入力パターンと参照パターンとの間の相関が検出される。 In the sixth embodiment, a pattern in which a pattern (FIG. 16) for forming four Fourier transform images of the input pattern is also superimposed on the first modulation pattern is presented to the first light modulation unit 21. A second modulation pattern corresponding to the four Fourier transform images on a one-to-one basis is presented to each of the four second light modulation units 22a to 22d. Each of the four Fourier transform images is input to any one of the four second light modulation units 22a to 22d. The four Fourier transform images and the four second light modulation units correspond one-to-one, and the correlation between the input pattern and the reference pattern is detected in each pair.
なお、４組に限られず、一般にＮ組であってもよい。ただし、Ｎは２以上の整数である。また、反射型の光変調部を用いても同様のことが可能である。 In addition, it is not restricted to 4 sets, N sets may generally be sufficient. However, N is an integer of 2 or more. The same can be achieved by using a reflection type light modulator.
（第７実施形態） (Seventh embodiment)
図１７は、第７実施形態に係る光相関器７の構成図である。この図に示される光相関器７は、入力パターンと参照パターンとの間の相関を検出するVander-Lugt型のものであって、光源１１、入射光学系１２、第１光変調部２５、第２光変調部２６、撮像部３１および制御部４１を備える。 FIG. 17 is a configuration diagram of the optical correlator 7 according to the seventh embodiment. The optical correlator 7 shown in this figure is of the Vander-Lugt type that detects the correlation between the input pattern and the reference pattern, and includes a light source 11, an incident optical system 12, a first light modulator 25, A two-light modulation unit 26, an imaging unit 31, and a control unit 41 are provided.
図６に示された第２実施形態に係る光相関器２の構成と比較すると、この図１７に示される第７実施形態に係る光相関器７は、反射型の第１光変調部２３および第２光変調部２４に替えて反射型の第１光変調部２５および第２光変調部２６を備える点で相違し、これら第１光変調部２５および第２光変調部２６が１つの空間光変調器２０により実現されている点で相違し、また、ミラー５１を更に備える点で相違する。 Compared to the configuration of the optical correlator 2 according to the second embodiment shown in FIG. 6, the optical correlator 7 according to the seventh embodiment shown in FIG. 17 includes the reflective first optical modulation unit 23 and The second light modulation unit 24 is different from the second light modulation unit 24 in that a reflective first light modulation unit 25 and a second light modulation unit 26 are provided, and the first light modulation unit 25 and the second light modulation unit 26 have one space. It is different in that it is realized by the optical modulator 20, and is different in that it further includes a mirror 51.
第７実施形態では、第１光変調部２５および第２光変調部２６は、１つの空間光変調器２０において並列的に配置されている。図１８は、第７実施形態に係る光相関器７に含まれる空間光変調器２０において第１光変調部２５および第２光変調部２６それぞれ呈示されるパターンを示す図である。同図で、左のパターンは第１変調パターンであり、右のパターンは第２変調パターンである。 In the seventh embodiment, the first light modulation unit 25 and the second light modulation unit 26 are arranged in parallel in one spatial light modulator 20. FIG. 18 is a diagram illustrating patterns presented respectively by the first light modulation unit 25 and the second light modulation unit 26 in the spatial light modulator 20 included in the optical correlator 7 according to the seventh embodiment. In the figure, the left pattern is the first modulation pattern, and the right pattern is the second modulation pattern.
この光相関器７では、制御部４１により、入力パターンと第１フレネルレンズパターンとが重畳された第１変調パターンが空間光変調器２０のうちの第１光変調部２５に呈示されるとともに、参照パターンに対応する相関フィルタパターンと第２フレネルレンズパターンとが重畳された第２変調パターンが空間光変調器２０のうちの第２光変調部２６に呈示される。 In this optical correlator 7, the control unit 41 presents the first modulation pattern in which the input pattern and the first Fresnel lens pattern are superimposed to the first light modulation unit 25 of the spatial light modulator 20, and A second modulation pattern in which the correlation filter pattern corresponding to the reference pattern and the second Fresnel lens pattern are superimposed is presented to the second light modulation unit 26 of the spatial light modulator 20.
光源１１から出力された光は、入射光学系１２によりビーム径が適当な大きさにされるとともに平行光とされて、第１光変調部２５に入力される。第１光変調部２５に入力された光は、第１変調パターンにより空間的に位相変調され、第１光変調部２５から反射して出力される。このとき第１光変調部２５から出力されミラー５１により反射されて第２光変調部２６に入力される光の像は、第１フレネルレンズパターンの作用により入力パターンがフーリエ変換されたものとなる。 The light output from the light source 11 is made to have a beam diameter of an appropriate size by the incident optical system 12 and is converted into parallel light and input to the first light modulation unit 25. The light input to the first light modulator 25 is spatially phase-modulated by the first modulation pattern, reflected from the first light modulator 25 and output. At this time, the light image output from the first light modulation unit 25, reflected by the mirror 51, and input to the second light modulation unit 26 is obtained by Fourier-transforming the input pattern by the action of the first Fresnel lens pattern. .
第１光変調部２５からミラー５１を経て第２光変調部２６に入力される光の像（入力パターンのフーリエ変換）と第２光変調部２６における相関フィルタパターン（参照パターンのフーリエ変換）との間に相関がある場合、すなわち、入力パターンと参照パターンとの間に相関がある場合、第２光変調部２６から反射して出力される光は、第２フレネルレンズパターンの作用により撮像部３１の撮像面３１ａに集光される。このようにして、撮像部３１による撮像の結果に基づいて、入力パターンと参照パターンとの間の相関が検出される。 An image of light (Fourier transform of an input pattern) input from the first light modulator 25 through the mirror 51 to the second light modulator 26 and a correlation filter pattern (Fourier transform of a reference pattern) in the second light modulator 26 If there is a correlation between the input pattern and the reference pattern, the light reflected and output from the second light modulation unit 26 is reflected by the second Fresnel lens pattern to the imaging unit. Condensed on the imaging surface 31 a of 31. In this manner, the correlation between the input pattern and the reference pattern is detected based on the result of imaging by the imaging unit 31.
また、第７実施形態に係る光相関器７は、第１実施形態に係る光相関器１等の調整と同様の調整が可能であり、高精度な光学系の相対的配置関係が要求されることなく、高精度の相関検出をすることができる。また、第７実施径庭に係る光相関器７は、１つの空間光変調器を用いればよいので、安価な構成とすることができる。 In addition, the optical correlator 7 according to the seventh embodiment can be adjusted in the same manner as the optical correlator 1 according to the first embodiment, and a relative arrangement relationship of the optical system with high accuracy is required. Therefore, highly accurate correlation detection can be performed. In addition, the optical correlator 7 according to the seventh embodiment can be constructed at a low cost because only one spatial light modulator is used.
１〜７…光相関器、１１…光源、１２…入射光学系、２１，２３，２５…第１光変調部、２２，２４，２６…第２光変調部、３１…撮像部、３１ａ…撮像面、４１…制御部、５１…ミラー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-7 ... Optical correlator, 11 ... Light source, 12 ... Incident optical system 21, 23, 25 ... 1st light modulation part, 22, 24, 26 ... 2nd light modulation part, 31 ... Imaging part, 31a ... Imaging Surface, 41 ... control unit, 51 ... mirror.
Claims (8)
光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいて前記光の振幅または位相を変調する第１変調パターンを呈示して、その変調後の光を出力する第１光変調部と、
前記第１光変調部から出力された光を入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいて前記光の振幅または位相を変調する第２変調パターンを呈示して、その変調後の光を出力する第２光変調部と、
前記第２光変調部から出力された光を受光する撮像面を有し、その撮像面における前記光の像を撮像する撮像部と、
前記第１光変調部に前記第１変調パターンを呈示させるとともに、前記第２光変調部に前記第２変調パターンを呈示させる制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記入力パターンと、前記入力パターンのフーリエ変換像を前記第２光変調部に形成するための第１フレネルレンズパターンと、を重畳したパターンを前記第１変調パターンとして前記第１光変調部に呈示させるとともに、
前記参照パターンに対応する相関フィルタパターンと、前記入力パターンと前記参照パターンとの間に相関がある場合に前記第２光変調部から出力される光を前記撮像部の撮像面に集光させるための第２フレネルレンズパターンと、を重畳したパターンを前記第２変調パターンとして前記第２光変調部に呈示させて、
このときの前記撮像部による撮像の結果に基づいて、前記入力パターンと前記参照パターンとの間の相関を検出する、
ことを特徴とする光相関器。 An optical correlator for detecting a correlation between an input pattern and a reference pattern,
A light source that outputs light;
First light that inputs light output from the light source, presents a first modulation pattern that modulates the amplitude or phase of the light in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and outputs the modulated light A modulation unit;
Inputs light output from the first light modulation unit, presents a second modulation pattern that modulates the amplitude or phase of the light in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and outputs the modulated light A second light modulator that
An imaging unit that has an imaging surface that receives light output from the second light modulation unit, and that captures an image of the light on the imaging surface;
A control unit that causes the first light modulation unit to present the first modulation pattern and causes the second light modulation unit to present the second modulation pattern;
With
The control unit is
A pattern in which the input pattern and a first Fresnel lens pattern for forming a Fourier transform image of the input pattern on the second light modulation unit are superimposed is presented to the first light modulation unit as the first modulation pattern. As well as
For condensing the light output from the second light modulation unit on the imaging surface of the imaging unit when there is a correlation between the correlation filter pattern corresponding to the reference pattern and the input pattern and the reference pattern The second Fresnel lens pattern is superimposed on the second light modulation unit as the second modulation pattern.
Based on a result of imaging by the imaging unit at this time, a correlation between the input pattern and the reference pattern is detected.
An optical correlator characterized by that.
前記第１フレネルレンズパターンを前記第１光変調部に呈示させるとともに、光入射位置によって光の回折の方向または強度が異なる回折パターンを前記第２光変調部に呈示させて、そのときの前記撮像部による撮像の結果を求め、
この撮像結果に基づいて、前記第１光変調部における前記第１フレネルレンズパターンの呈示位置、前記第２光変調部における前記相関フィルタパターンの呈示位置、または、前記第１光変調部に呈示される前記入力パターンのフーリエ変換像を前記第２光変調部に形成する際の位置を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光相関器。 The control unit is
The first Fresnel lens pattern is presented to the first light modulation unit, and a diffraction pattern having a different direction or intensity of light diffraction depending on the light incident position is presented to the second light modulation unit, and the imaging at that time To obtain the result of imaging by the
Based on the imaging result, the first Fresnel lens pattern presentation position in the first light modulation section, the correlation filter pattern presentation position in the second light modulation section, or the first light modulation section is presented. Adjusting a position when forming a Fourier transform image of the input pattern on the second light modulation unit,
The optical correlator according to claim 1.
前記制御部が、Ｎ個の前記第１光変調部とＮ個の前記第２光変調部とを１対１に対応させて、その各々の対において前記入力パターンと前記参照パターンとの間の相関を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光相関器（Ｎは２以上の整数）。 Using a first spatial light modulator having N first light modulators in parallel and a second spatial light modulator having N second light modulators in parallel;
The control unit associates the N first light modulation units and the N second light modulation units on a one-to-one basis, and in each of the pairs, between the input pattern and the reference pattern Detect correlation,
The optical correlator according to claim 1, wherein N is an integer of 2 or more.
前記制御部が、
前記第１変調パターンにブレイズド位相回折格子パターンをも重畳したＮ個のパターンを多重化した多重化パターンを前記第１光変調部に呈示させ、
前記Ｎ個のパターンに対して１対１に対応する前記第２変調パターンをＮ個の前記第２光変調部それぞれに呈示させ、
前記第１光変調部からの出力光のうち各ブレイズド位相回折格子パターンにより所定方向に回折された光を、Ｎ個の前記第２光変調部のうちの何れかに入射させ、
Ｎ個の前記パターンとＮ個の前記第２光変調部とを１対１に対応させて、その各々の対において前記入力パターンと前記参照パターンとの間の相関を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光相関器（Ｎは２以上の整数）。 N second light modulation units are provided in parallel,
The control unit is
Presenting a multiplexed pattern obtained by multiplexing N patterns obtained by superimposing a blaze phase diffraction grating pattern on the first modulation pattern to the first light modulation unit;
The second modulation patterns corresponding to the N patterns on a one-to-one basis are presented to the N second light modulation units, respectively.
The light diffracted in a predetermined direction by each of the blazed phase diffraction grating patterns out of the output light from the first light modulation unit is incident on any of the N second light modulation units,
N number of the patterns and N number of the second light modulation units are made to correspond one-to-one, and a correlation between the input pattern and the reference pattern is detected in each pair.
The optical correlator according to claim 1, wherein N is an integer of 2 or more.
前記制御部が、
前記入力パターンのＮ個のフーリエ変換像を形成するためのパターンをも前記第１変調パターンに重畳して前記第１光変調部に呈示させ、
前記Ｎ個のフーリエ変換像に対して１対１に対応する前記第２変調パターンをＮ個の前記第２光変調部それぞれに呈示させ、
前記Ｎ個のフーリエ変換像それぞれをＮ個の前記第２光変調部のうちの何れかに入射させ、
前記Ｎ個のフーリエ変換像とＮ個の前記第２光変調部とを１対１に対応させて、その各々の対において前記入力パターンと前記参照パターンとの間の相関を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光相関器（Ｎは２以上の整数）。 N second light modulation units are provided in parallel,
The control unit is
A pattern for forming N Fourier transform images of the input pattern is also superimposed on the first modulation pattern and presented to the first light modulation unit,
The second modulation pattern corresponding to the N Fourier transform images on a one-to-one basis is presented to each of the N second light modulation units,
Each of the N Fourier transform images is incident on any of the N second light modulation units,
Correlating the N Fourier transform images and the N second light modulators on a one-to-one basis, and detecting a correlation between the input pattern and the reference pattern in each pair;
The optical correlator according to claim 1, wherein N is an integer of 2 or more.
前記第１光変調部から出力される光をミラーにより反射させて前記第２光変調部に入力させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光相関器。
Using a spatial light modulator having the first light modulator and the second light modulator in parallel,
The light output from the first light modulator is reflected by a mirror and input to the second light modulator;
The optical correlator according to claim 1.
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