JPH02248980A - 認識用ホログラムフィルタの製造方法，認識用ホログラムフィルタおよびそれを用いた認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は文字および記号等の認識を行うためのホログラ
フイルタの製造方法と、認識用ホログラムフィルタと、
それを用いた認識装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、文字や記号等の認識を行うためにホログラムフィ
ルタを用いた認識装置が開発されている。これは特開昭
５４−６４９号公報「ホログラフィを用いたパターン識
別装置」や特開昭５８−１０２９１８号公報「光学相関
処理装置ｊなどに代表される技術である。

特開昭５８−１０２９１８号公報「光学相関処理装置」
では、第５図に図示したようにコヒーレントな平行光（
３１）を認識すべきパターンをコヒーレントな入力パタ
ーンとして表示するパターン表示器（３２）を透過させ
、透過してきた光をフーリエ変換レンズ（３３）でフー
リエ変換して、その結像点にパターンを記録したホログ
ラムフィルタ（３４）を配置しである。さらに、ホログ
ラムフィルタ（３４）によって回折された光を逆フーリ
エレンズ（３５）で集光し、アパーチャ（３Ｂ）を介し
、撮像装置（３７）に受光される。

上述に示された従来例の作用はパターン表示器（３２）
に表示される認識すべきパターンをコヒーレントな平行
光（３１）で読み出し、フーリエ変換レンズ（３３）を
介すことで認識すべきパターンのフーリエ変換像と、ホ
ログラムフィルタ（３４）に記録された標準パターンの
フーリエ変換像とを重ね合わせる。重なり合ったときに
二つのフーリエ変換像が重なり合った相互相関像が逆フ
ーリエ変換レンズ（３５）を介してアパーチャ（３Ｂ）
の上に像を結び、その中心部のみの光強度を撮像装置（
３７）が受光するようになっている。この受光された光
強度によって二つのパターンの類似性を判断するもので
ある。

次に特開昭５４−６４９号公報では、このような２次元
のフーリエ変換像の代わりに、認識すべき入力パターン
（６１）を−次元のフーリエ変換像を形成して、これと
複数の一次元の標準フーリエパターン像を記録したホロ
グラムフィルタ（６２）を駆動させながら相関を求める
ようにした。これを第６図に示す。これにより同時に複
数の基準パターンとの相関を取れるようにしたものがあ
る。

しかし、上述のような認識装置には、以下のような問題
点がある。

前者では、基準パターンは一つであり、多数の基準パタ
ーンを比較できず、後者ではホログラムフィルタを回転
させているため、瞬時に判断することができない。

そこで、第７図のような前者を改良した認識装置が考え
られていた。

これは−枚のホログラムフィルタ（５１）に再生光の角
度が変わるように基準パターンを物体光の角度を変えて
多重露光したものである。例えば、Ａ〜Ｄまでのアルフ
ァベットの標準パターンを認識させようとした場合、Ａ
−Ｄまでの再生光は順次異なる角度となるように多重に
露光されている。

そのため、認識装置も再生光の角度に対応して撮像装置
を設けである。こうして多重露光することでＡ−Ｄまで
の判別は、対応した撮像装置の光強度を比較することで
瞬時にして行える。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように１枚の基準パターンをもつホログラムフィ
ルタでは多数のパターンを同時に認識することができな
い。また、多重露光のホログラムフィルタを用いた場合
にも、実際には各露光時の露光量に差が生じて、回折効
率が低下してしまい、認識の判別能力にばらつきが出て
しまう。また、多重露光の回数にも限界があった。

さらに、１枚のホログラムフィルタを回転させる認識装
置では、回転によって認識の時間が長く、瞬間的な判断
ができなかった。

そこで、本発明は上述のような問題点を解消し、瞬時に
かつ安定した識別能力を持つ認識用ホログラムフィルタ
とそれを用いた認識装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 文字および記号等を認識させたい複数のパターン群を記
録した認識用ホログラムフィルタの製遣方法において、
複数のパターン群を互いに非類似のパターンを要素とし
た複数のグループに分類する分類工程と、この上記グル
ープ内の個々のパターンを位置をずらして同時に露光す
る露光工程と、かつ上記グループごとのパターン群に対
して異なる再生光角度を有するように重ねて露光する多
重露光工程とを具備した認識用ホログラムフィルタの製
造方法である。

また、この製造方法により製造された、複数のパターン
群のうちから互いに非類似のパターンを要素とした複数
のグループごとに同一の再生光角度を有し、かつ上記グ
ループ内の個々のパターンの位置がずらされて記録され
、かつ上記グループごとのパターン群に対して異なる再
生光角度を有する認識用ホログラムフィルタである。

この認識用ホログラムフィルタを用いた認識装置として
、レーザ発振器と、このレーザ発振器からの光を拡大す
るレーザ光拡大光学系と、このレーザ光拡大光学系を透
過した光を認識すべき文字および記号などのコヒーレン
トな入力パターンとして表示する空間変調手段と、この
空間変調手段に表示されたパターンをフーリエ変換する
光学系と、上述の認識用ホログラムフィルタと、この認
識用ホログラムフィルタのパターン群のグループごとに
あらかじめ定められた再生光角度ごとに再生光をデータ
として光電変換する光電変換器と、この光電変換器によ
り得られたデータから認識すべき文字および記号の認識
を行う認識手段とを具備した認識装置を構成する。

（作用） このホログラムフィルタの製造方法とこの製造方法によ
って製造されるホログラムフィルタの作用は以下の点に
基づいて成り立つものである。

まず、グループごとのパターン群に対して異なる再生光
角度を有するように重ねて露光することにより、従来の
多重露光のホログラムフィルタと同様に、認識すべきパ
ターンを含まないパターン群との判別が極めて容易であ
る。

さらに、グループ内の互いに非類似なパターンを位置を
ずらして露光することにより、撮像手段には異なる位置
に相関関係を示した輝点が現れる。

そこでこのようなホログラムフィルタを認識装置に用い
るためには、相関関係を示した光をすべて受光できるよ
うに受光装置を配置する必要がある。

ここで、同じグループには類似度が低いパターン群が記
録されているため、同一の光電変換器の中で類似した文
字や記号の誤認識を大幅に低減する。

すなわち、類似した文字や記号の判別は再生光の角度を
変えることで判別し、同一のグループ内には類似した文
字や記号を配置しないことで誤認識を低減できる。また
、非類似の文字や記号を並列に記録しているので、多重
露光の回数が少ないので、回折効率を低下させない。

（実施例） 本発明に一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の認識用ホログラムフィルタを作成する
ための光学系の配置を示した概略図である。Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ発振器（１）の光軸上にミラー（２）が配置され
ている。このミラー（２）により偏向させられた光軸上
にはハーフミラ−（３）と、拡大光学系（４）さらには
ハーフミラ−（５）が設けられている。このハーフミラ
−（５）、によって偏向させられた光軸上には空間光変
調器（６）が設けられている。この空間光変調器（８）
の正面に互いに非類似のパターンが複数描かれたの標準
パターン画像（６ａ）または（６ｂ）が配置される。一
方、ハーフミラ−（５）の空間光変調器（６）と反対側
の光軸上にはフーリエ変換レンズ（１）が配置されて１
する。

さらに、ハーフミラ−（３）によって偏向された光軸上
には、ミラー（８）とミラー（９）が設けられている。

ミラー（８）は光軸外への移動可能に設置されており、
ミラー（８）によって偏向させられた光軸上には拡大光
学系（ｌＯ）が設けられている。また、このミラー（８
）によって偏向させられた光軸は、ハーフミラ−（５）
により偏向された光軸と角度Ａを持って交わるように配
置されている。

一方、ミラー（８）を光軸外へ移動したとき、ハーフミ
ラ−（３）によって偏向された光はミラー（９）によっ
て偏向され、この偏向された光軸上には拡大光学系（１
１）が設けられている。また、このミラー（９）によっ
て偏向させられた光軸は、／％−フミラー（５）により
偏向された光軸と角度Ｂを持って交わるように配置され
ている。

このホログラム記録光学系のフーリエ変換レンズ（１）
の光軸上の結像面にホログラム記録材料（１２）を配置
して、記録する。

このとき、この光学系を用いて０〜９までの１０種類の
数字を認識できる認識用のホログラムフィルタを作成す
る。

まず、認識すべきパターンを幾つかのグループに分類す
るが、ここでは１０Ｍ類の数字を５Ｎ類ずつ２組に分類
することにする。ここで分は方であるが「６」と「８」
、「７」と「９」といった形状の似たパターンは同じ組
に分類しない。そこで今回はＡ−（０，１，３，６，７
）　　Ｂ−（２゜４．５，８．９）の２グループに分類
した。この２グループのここのパターンの位置をずらす
ようにして第２図（ａ）　、　（ｂ）のような標準パタ
ーン（６ａ）、（ｅｂ）を作った。

このような標準パターン（６ａ）を第１図（ａ）の光学
系を用いて露光する。

Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器（１）から発振されたレーザ光
はミラー（２）により偏向され、ハーフミラ−（３）に
よって透過する光と反射する光に２分割される。

透過した光は拡大光学系（４）によって拡大された平行
光となる。この拡大された平行光はハーフミラ−（５）
により反射し空間光変調器（６）に入射される。ここで
空間光変調器（８）は入ってきた平行光を標準パターン
（６ａ）をコヒーレントな入力パターンに変換して、反
射する。反射された平行光はハーフミラ−（５）を透過
して、フーリエ変換レンズ（７）を介して標準パターン
（６ａ）のフーリエ変換像がホログラム記録材料（１２
）上に結像する。

一方、ハーフミラ−（３）を反射したレーザ光はミラー
（８）に反射され、拡大光学系（１１）を透過して拡大
された平行光としてホログラム記録材料（１２）に投光
される。

続いて、標準パターン（８ａ）に代えて標準パターン（
６ｂ）を空間光変調器（６）の正面に配置し、第１図（
ｂ）の光学系を用いて露光する。このとき、第１図（ａ
）との作用的違いは、ミラー（８）はハーフミラ−（３
）に反射したレーザ光の光軸より移動され、レーザ光は
ミラー（９）に反射し、拡大光学系（１１）により拡大
された平行光としてホログラム記録材料（１２）上に投
光されることにある。

こうしてホログラム記録材料（１２）に標準パターン（
６ａ）　、　（６ｂ）が露光され、これを現像して標準
パターン（６ａ）　、　（８ｂ）のフーリエ変換像のホ
ログラムが記録されたホログラムフィルタ（２０）を作
成する。

次に、本発明の特許請求の範囲請求項２に記載したホロ
グラムフィルタ（２０）を用いた認識装置の一実施例を
第３図乃至第４図を用いて示す。

第３図は認識装置の一実施例の概略構成図である。Ｈｅ
−Ｎｅレーザ発振器（２１）より発振されるレーザ光の
光軸上にミラー（２２）が設けられ、このミラー　（２
２）により偏向された光軸上に拡大光学系（２３）。

ハーフミラ−（２４）が順次設けられている。ハーフミ
ラ−（２４）によって反射・偏向された光軸上には空間
光変調器（２５）が設けられている。また、空間光変調
器（２５）の正面には認識すべき未知のパターン（３０
）が置かれている。さらに、空間光変調器（２５）の光
軸上にはハーフミラ−（２４）を介してフーリエ変換レ
ンズ（２６）、ホログラムフィルタ（２０）が配置され
ている。このホログラムフィルター（２０）の二つの回
折角Ａ、Ｂの対応する位置に撮像手段であるＩＴＶカメ
ラ（２７）、（２ｇ）が設けられ、この二つのＩＴＶカ
メラ（２７）、（２Ｂ）の出力信号を受信可能に認識手
段である認識部（２９）が接続されている。

以下に上述のホログラムフィルタを用いた認識装置の一
実施例の作用を説明する。

Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器（２１）より発振されたレーザ
光はミラー（２２）に反射され、反射したレーザ光は拡
大光学系（２３）によって拡大された平行光としてハー
フミラ−（２４）に入射する。ハーフミラ−（２４）に
入射した平行光は反射され空間光変調器（２５）に入射
する。空間光変調器（２５）は入ってきた平行光によっ
て未知のパターン（３０）をコヒーレントな入力パター
ンに変換して、反射する。反射された平行光はハーフミ
ラ−（２４）を透過し、フーリエ変換レンズ（２Ｂ）に
入射され、これによりホログラムフィルタ（２０）面上
にフーリエ変換像として結像される。つまり、未知のパ
ターン（３Ｇ）のフーリエ変換像がホログラムフィルタ
（２０）に記録された標準パターン（８ａ）　、（８ｂ
）に重ね合わされることとなる。

標準パターン（６ａ）　、（６ｂ）は回折角度が異なる
ように２重露光されたものであるので、標準パターン（
６ａ）と未知のパターン（３０）のフーリエ変換像との
相互相関像の回折角はＡであり、ＩＴＶカメラ（２７）
に撮像され、標準パターン（ｅｂ）と未知のパターン（
３０）のフーリエ変換像との相互相関像の回折角はＢで
あり、！ＴＶカメラ（２８）に撮像される。

このときの撮像された２つの画像を第４図（ａ）。

（ｂ）に示す。ただし、図面では光強度の強さを大きさ
の差として表す。このような画像データを受信した認識
部（２９）ハ、Ｉ　Ｔ　ＶＨカメラ（２７）　、　（２
ｇ）ニ入力された画像、すなわち第４図（ａ）、（ｂ）
より、光強度の最も強い位置を検出し、この位置と強度
から未知のパターン（３０）がどういうパターンである
か認識する。ここでフーリエ変換像の重ね合わせによる
相互相関像は、自己相関の場合が最も強い光強度となる
。そこで撮像された画像データより「７」の位置が最も
強くなっていることから認識すべき文字は「７」という
ことになる。

また、認識する上において、「７」と誤認識しやすい「
９」がＩＴＶカメラ（２８）からのデータとなるため、
同一画面上にある場合と比べて容易に認識でき、同一画
面上では誤認識しやすい、つまり類似した文字がないの
でさらに容易に認識できるわけである。

なお、本実施例では空間変調手段として空間光変調器を
用いたが、これはコヒーレントなパターン像を得られる
もの、例えば第８図に示したように液晶ライトバルブや
パターン表示器、もしくは未知のパターン部分を切抜い
たような透過パターンなどを用いてもよく、これに応じ
て光学系を変更してもよい。

また、光電変換器としてＩＴＶカメラを使用したが、こ
れも相互相関像のデータを得られるもの、例えば第８図
のような受光素子であってもよく、撮像管やＣＯＤ素子
、ラインセンサなどの光電変換を行うものなら何を用い
てもよい。

また、ホログラムフィルターの露光は本実施例では２重
露光だが、これは３重以上の多重露光してもよい。ただ
し、露光を多く重ねると露光技術による回折効率のばら
つきが大きくなるので、このばらつきによる認識精度と
標準パターンの総数から一回の露光できるパターン数と
の許すかぎりで多重露光してもよいものである。

さらに、標準パターンとして数字を用いたがこれは数字
に限定されることなくあらゆる文字や記号を対象とする
ものである。

［発明の効果］ 上述のように認識用ホログラムフィルタの製造方法と認
識用ホログラムフィルタとそれを用いた認識装置を用い
ると、パターンによる判定精度のばらつきの少ない、か
つ瞬間的な判定が可能な認識を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の認識用ホログラムフィルタを作成する
ための光学系の配置を示した概略図、第２図は同じく標
準パターンの配置を示す平面図、第３図は同じく認識装
置の一実施例の概略構成図、第４図は同じく作用を説明
するための画面データの画像を示した説明図、第５図乃
至第７図は従来の技術による認識装置を示した構成図、
第８図は本発明の他の実施例の構成を示した構成図であ
る。 １．２ｌ−Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器、 ２．８．９．２２・・・ミラー　　３．５．２４・・・
ハーフミラ−４，１Ｏ，１１，２３・・・拡大光学系、
Ｂ、２５・・・空間光変調器、 ７．２６・・・フーリエ変換レンズ、 ２７．２８・・・ＩＴＶカメラ、２９・・・認識部、１
２・・・ホログラム記録材料、 ２０・・・ホログラムフィルタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）文字および記号等を認識させたい複数のパターン
   群を記録した認識用ホログラムフィルタの製造方法にお
   いて、複数のパターン群を互いに非類似のパターンを要
   素とした複数のグループに分類する分類工程と、この上
   記グループ内の個々のパターンを位置をずらして同時に
   露光する露光工程と、かつ上記グループごとのパターン
   群に対して異なる再生光角度を有するように重ねて露光
   する多重露光工程とを具備したことを特徴とする認識用
   ホログラムフィルタの製造方法。
2. （２）文字および記号等を認識させたい複数のパターン
   群を記録した認識用ホログラムフィルタの製造方法にお
   いて、複数のパターン群のうちから互いに非類似のパタ
   ーンを要素とした複数のグループごとに同一の再生光角
   度を有し、かつ上記グループ内の個々のパターンの位置
   がずらされて記録され、かつ上記グループごとのパター
   ン群に対して異なる再生光角度を有することを特徴とす
   る認識用ホログラムフィルタ。
3. （３）レーザ発振器と、このレーザ発振器からの光を拡
   大するレーザ光拡大光学系と、このレーザ光拡大光学系
   を透過した光を認識すべき文字および記号などをコヒー
   レントな入力パターンとして表示する空間変調手段と、
   この空間変調手段に表示されたパターンをフーリエ変換
   する光学系と、特許請求の範囲請求項１記載の認識用ホ
   ログラムフィルタと、この認識用ホログラムフィルタの
   パターン群のグループごとにあらかじめ定められた再生
   光角度ごとに再生光を光電変換する光電変換器と、この
   光電変換器により得られたデータから認識すべき文字お
   よび記号の認識を行う認識手段とを具備したことを特徴
   とする認識装置。