JPH0230495B2 - - Google Patents

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JPH0230495B2
JPH0230495B2 JP58224878A JP22487883A JPH0230495B2 JP H0230495 B2 JPH0230495 B2 JP H0230495B2 JP 58224878 A JP58224878 A JP 58224878A JP 22487883 A JP22487883 A JP 22487883A JP H0230495 B2 JPH0230495 B2 JP H0230495B2
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JP
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image
voltage
photocathode
electro
optic crystal
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JP58224878A
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Tsutomu Hara
Yoshiji Suzuki
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F3/00Optical logic elements; Optical bistable devices
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0333Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect addressed by a beam of charged particles

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野の説明) 本発明は2つの画像間の論理和を求める論理和
演算装置に関する。
(発明の背景) 一つの画像に対する論理演算、または画像間の
論理演算は、電子計算機を用いた画像処理技術を
利用することにより可能である。
単一の画像の情報に対して論理演算、例えば否
定をしたいときは、前記画像の情報を画素に分解
して、各画素に対して論理演算、例えば否定の演
算等、を施すことにより、画像に対する論理演算
を施すことができる。
また2つの画像間の論理演算を施したいとき
は、例えば論理和を求めたいときは、同様に各画
像を画素に分解して、対応する画素同志での論理
和を求めて画像を再構成すれば、画像間の論理演
算の結果を求めることができる。
このような演算を行うために、通常テレビジヨ
ン撮像装置と、画像情報を画素単位で蓄積するフ
レームメモリ、演算結果を同様に画素単位で蓄積
するフレームメモリ、論理演算のための演算回路
が必要となる。
このような演算の過程は多くの直列処理が含ま
れ、画素が多くなるに従つて大形の演算処理装置
が必要となる。
(発明の目的) 本発明の目的は、前述のような画像処理技術と
は全く異なる新規な構成の画像間の論理和を求め
る論理和演算装置を提供することにある。
(発明の構成) 前記目的を達成するために本発明による画像間
の論理和を求める論理和演算装置は、光電面、第
1の面が前記光電面に対向させられており第2の
面に透明電極が設けられている電気光学結晶、前
記光電面と電気光学結晶板との間に設けられた網
目状電極から成る空間光変調管と、前記空間光変
調管の外から前記電気光学結晶の前記第2の面側
から直線偏光されたレーザ光で照射するレーザ光
源装置と、前記空間光変調管の光電面、網目状電
極、前記透明電極に動作電圧を供給する電圧発生
回路と、演算対象である第1および第2の画像の
像を前記空間光変調管の光電面に形成する光学装
置と、前記電気光学結晶の第1の面で反射した光
が入射させられる偏光子とを含み、前記光学装置
により前記第1の画像の像を前記光電面に形成
し、前記電圧発生回路により前記網目状電極、前
記透明電極間に半波長電圧の奇数倍またはそれに
近い電圧を印加し、前記光電面に書込み電圧を印
加して、前記光学装置により前記第1の画像を前
記光電面に形成することによつて、前記画像に対
応する電荷像を前記電気光学結晶の第1の面に形
成し、前記第1の画像に対応する電荷像を保存し
た状態で、前記電圧発生回路により前記網目状電
極、前記透明電極間に半波長電圧の奇数倍または
それに近い電圧を印加し、前記光電面に書込み電
圧を印加して、前記光学装置により、前記第2の
画像を前記光電面に形成することによつて第2の
画像の書込みを行い、前記レーザ光源装置により
前記電気光学結晶を照射し前記偏光子を透過した
光に前記第1の画像と第2の画像の画像間の論理
和演算結果を得るように構成されている。
(実施例の説明) 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。
第1図は本発明による画像間の論理和を求める
論理和演算装置の基本となる部分の構成を示すブ
ロツク図である。
空間光変調管3の真空容器34の入射窓の内面
に光電面31が形成されている。
LiNbO3の55゜カツトの結晶を用いた電気光学結
晶33の第1の面33aは前記光電面に対向させ
られており第2の面に透明電極33bが形成され
ている。
前記電気光学結晶33の第1の面33aの前面
に網目状電極32が配置されている。
前記光電面31、網目状電極32、電気光学結
晶33の第2の面の透明電極33bはそれぞれ接
続端子31c,32c,33cから動作電圧が接
続される。
画像Iは画像配置台22に支持されインコヒー
レントな光源1で照明されており画像Iの像はレ
ンズ2で前記空間光変調管3の光電面31上に形
成させられている。
端子31c,32c,33cから動作電圧を供
給し、光電面31の電圧を網目状電極32、電気
光学結晶33の第2の面の透明電極33bの電圧
よりも低い電圧(書込み電圧)にし、さらに上記
電圧の範囲内で網目状電極32、電気光学結晶3
3の第2の面の透明電極33b間に電圧を与え
て、光電面31の放出する電子の像に対応する正
または負の電荷像を電気光学結晶33の第1の面
に形成する。
ここに電気光学結晶33の二次電子放出特性
は、多くの物質と同様に第7図に示すように、結
晶(物質)特有の電圧E1以下で放出比δが1よ
り小さく、上記E1と結晶特有の電圧E2との間で
放出比δが1より大きく、上記E2より大きいと
き再び放出比δが1より小さくなるという特性を
もつ。網目状電極32の電圧をほぼE2に設定し
て光電面31の電圧と電気光学結晶33の第2の
面の透明電極33bの電圧との差が、第7図に示
すE2より大きくなるように上記透明電極33b
に電圧を与えたときは、電気光学結晶33の第1
の面33aが網目状電極32の電圧と等しい電圧
になるまでは電子が付着して(δ<1)負電荷像
が形成される。負電荷による電位が前記網目状電
極32の電圧E2と等しくなつたときは、その後
に電子が飛来してきても電荷は変化しない。電子
が飛来して来ない部分は無電荷の状態にある。
光電面31の電圧と電気光学結晶33の第2の
面の透明電極33bの電圧との差が第7図に示す
E1とE2との間にあるように上記透明電極33b
に電圧を与えたときは電気光学結晶33の第1の
面33aに到達した電子により発生させられる二
次電子(δ>1)が前記網目状電極32に捕捉さ
れることにより当該部分に結果的に正電荷像が蓄
積される。
正電荷による電位が前記網目状電極32の電圧
E2と等しくなつたときに平衡し、その後に電子
が飛来してきても電荷は変化しない。
電子が飛来して来ない部分は無電荷の状態に保
たれる。
電子を入射させなければ、電圧を変えても電気
光学結晶33の表面の電荷は保存される。
この電気光学結晶33の状態は、レーザ光源装
置からのレーザ光により読み出される。
レーザ光源装置は、レーザ発振器4、偏光子
5、レンズ6、ピンホール7、コリメーテイング
レンズ8から構成されている。
レーザ発振器4からの光は偏光子5で結晶のx
軸(またはy′軸)から45゜の方向の直線偏光に変
換される。
そしてレンズ6で拡大されピンホール7で余分
な回折光が除去される。
ピンホール7を透過した光はコリメーテイング
レンズ8で平行光に変換され、ハーフミラー9を
通して電気光学結晶の第2の面から、結晶に入射
させられる。電気光学結晶(LiNbO3)は第6図
のようにウエーハ状に切り出されている。
LiNbO3の電気光学結晶33の表面電荷によつ
て、結晶の厚み方向にかかる電界が変化し、結晶
のx方向、y′方向の屈折率は次式のように変化す
る。
nx=nx0−rx・E ……(1) ny′=ny′0−ry′・E ……(2) ここで、 nx0、ny′0:電荷の存在しない時のx方向、y′方
向の屈折率 E:電荷の存在により結晶内に生ずる電界 rx、ry′:電気光学定数 電気光学結晶33に入射した光のx方向成分、
y′方向成分の速度が異なるので(結晶のx、y′方
向の屈折率が異なるから)結晶表面で反射して戻
つてくる光のx方向成分、y′方向成分に次式のよ
うな位相差が生じ、一般には楕円偏光となつて出
力してくる。
Γ=(2π/λ)・(El)・2(ry′−rx) ……(3) ここで、 λ:レーザ発振器4の出力する光の波長 l:結晶33の厚さ この出力光を偏光子10を通過させれば一つの
偏波方向成分だけが取り出され、出力として入力
像Iによつて変調されたコヒーレント光像が得ら
れる。この時出力光強度I0は次の式で与えられ
る。
I0=Asin2Γ/2 =Asin2(π/2)・(V/Vπ) ……(4) ここで、 V :電荷σに等価な電圧 Vπ:電荷σπに等価な電圧(半波長電圧) (4)式に基づく曲線を第2図に示す。
第2図に示されているように表面の電荷により
電気光学結晶33内の電界が変わることにより反
射光の強度が変化する。
第2図から次のことが理解できる。
電気光学結晶の表面電荷が0、つまり光電子の
入射がなかつた場合(以下aの状態と言う)は、
ハーフミラー9を介して電気光学結晶33に入り
第1面で反射し、ハーフミラー9で反射され、偏
光子10を通過したレーザ光の強度は0である。
表面電荷が−σπのとき(以下bの状態)および
表面電荷がσπのとき(以下cの状態)では透過
した光は最大となる。
表面電荷が−σπ/2のとき(以下dの状態)
および表面電荷がσπ/2のとき(以下eの状態)
では透過した光は前記最大の光の1/2の光が得ら
れる。
σπの奇数倍に対応する電荷が蓄積されている
結晶からの反射光が極大値をとり、σπの偶数倍
に対応する電荷が蓄積されている結晶からの反射
光が極小値をとる。
第3図は本発明による画像間の論理和を求める
論理和演算装置の実施例を示すブロツク図であ
る。空間光変調管3およびレーザ光源装置の構成
は第1図を参照して説明した所と変わらない。
空間光変調管3の各部の電極は、電圧発生回路
11に接続されている。
電圧発生回路11の出力端子aは画像の書込み
電圧Vaを発生する。Vaは通常は+3kV(書込み
禁止状態)で0のときが書込み状態である。網目
状電極32は電圧発生回路11の出力端子bから
電圧Vbが接続され、電気光学結晶33の第2の
面の透明電極33bは、電圧発生回路11の出力
端子cから電圧Vcが接続される。これらの電圧
は通常正の電圧であつて、 Vb−Vc<0のときには、電気光学結晶33の
第1の面33aに負電荷による書込み、 Vb−Vc>0のときには正電荷による書込みが
行われる。
この実施例において前述した半波長電圧Vπは、
1.0kVである。
次に、第4図Aに示す画像Ixと、同図Bに示す
画像Iy間の論理和を求める例について詳しく説明
する。
〔第1イメージIxの書込み〕 画像Ixを第3図の画像台22の位置に配置す
る。画像Ixはインコヒーレント光源1で照射され
ており、白丸の部分の像が空間光変調管3の光電
面に形成される。
この状態で網目状電極の端子32cにVb=
2kV、電気光学結晶33の透明電極にVc=3kV
を印加する。Vb−Vc=−1.0kVで負の半波長電
圧−Vπが印加されることになる。
光電面の電圧Vaを+3kVから0に変化させて、
書込み状態を形成する。
第1イメージIxの背景部分(黒地の部分)に相
当する電気光学結晶33の表面には電子が飛来し
ない。
したがつてその部分に蓄積される電荷は0で裏
面の透明電極33c間に電位差を発生させる電荷
は蓄積されない。
その部分の特性は第2図のaの位置にあたる。
第1イメージIxの信号部分(白丸の部分)は飛
来する電荷を蓄積して、裏面の透明電極33cと
の間に−Vπの電位差を与える電荷−σπが蓄積さ
れる。
光電面の電圧Vaを0から+3kVに変化させて
第1イメージIxの書込みを終了する。
〔第2イメージIyの書込み〕 画像Iyを第3図の画像台22の位置に配置す
る。画像Iyと画像Ixは中央の白丸の部分が共通し
ており、他の白丸の位置は互いにずれている。
網目状電極の端子32cにVb=2kV、電気光
学結晶33の透明電極にVc=3kVを印加した状
態(第1イメージの書込みと同じ状態)で光電面
に書込み電圧Va=0を印加する。第2イメージ
Iyの背景部分(黒地の部分)に相当する電気光学
結晶33の表面には電子が飛来しない。
したがつて第2イメージの黒地の部分に対応す
る結晶表面は第1イメージIxにより書き込まれた
状態を維持する。
つまり、第1イメージの黒地の部分の電荷は
0、第1イメージの白丸の部分は−σπの電荷を
保つことになる。
第2イメージの白丸の部分で第1イメージの黒
地の部分は−σπの電荷が蓄積される。
第1イメージによりすでに−σπの電荷が蓄積
されている中央の白丸の部分に第2イメージの中
央の白丸に原因する電子が飛来するがすでに平衡
状態が形成されているから、電荷に変化は発生せ
ず−σπの電荷が保存される。
書込み電圧Vaを0から+3kVにして第2イメ
ージの書込みを終了する。
以上のようにして書き込まれた電荷は電圧Va、
Vbを0にしても保存される。
このようにして書き込まれた電気光学結晶に、
レーザ光源装置のレーザ発振器4からの読み取り
光を与えると、電気光学結晶33の表面の電荷−
σπの部分は結晶内に半波長電圧による電界が形
成されているので、読み取り光はその電界に対応
して偏光状態が変化する。
その結果第4図cに示すように読み出される。
以上説明した実施例では、光電面にイメージを照
射した状態で、書込み電圧Vaを変化させて書込
みを行つたが、Vaを書込み状態に保ち、光電面
へのイメージを光学シヤツタで制御して書込み動
作を行わせることができる。
以上詳しく説明した実施例につき本発明の範囲
内で種々の変形を施すことができる。
第5図に示すように、空間光変調管3の中にマ
イクロチヤンネルプレート35を挿入しておけ
ば、微弱な画像の論理和を求めるときに便利であ
る。実施例として空間光変調管の電気光学結晶と
して、LiNbO3の55゜カツトの結晶を用いる例を示
したが、KDP、BSOなどの単結晶も同様に利用
できる。
(効果の説明) 以上説明したように本発明による装置は電気光
学結晶表面に画像を電荷により書き込むことによ
り、画像間の論理和を求めることができる。
本発明による装置は、画像間の照合、パターン
の検査等に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による画像間の論理和を求める
論理和演算装置の主要部の構成を示すブロツク図
である。第2図は本発明による画像間の論理和を
求める論理和演算装置の空間光変調管の電気光学
結晶の特性を示すグラフである。第3図は本発明
による画像間の論理和を求める論理和演算装置の
実施例を示すブロツク図である。第4図は論理演
算の対象である画像と論理演算の結果を示す説明
図である。第5図は空間光変調管の他の実施例を
示す断面図である。第6図は電気光学結晶の結晶
軸の方向を説明するための略図である。第7図は
二次電子のエネルギーと二次電子放出比の関係を
示すグラフである。 1……インコヒーレント光源、2……レンズ、
3……空間光変調管、31……光電面、32……
網目状電極、33……電気光学結晶、35……マ
イクロチヤンネルプレート、4……レーザ発振
器、5……偏光子、6……レンズ、7……ピンホ
ール、8……コリメーテイングレンズ、9……ハ
ーフミラー、10……偏光子、11……電圧発生
回路、20……再生像面、22……画像配置台。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光電面、第1の面が前記光電面に対向させら
    れており第2の面に透明電極が設けられている電
    気光学結晶、前記光電面と電気光学結晶板との間
    に設けられた網目状電極から成る空間光変調管
    と、前記空間光変調管の外から前記電気光学結晶
    の前記第2の面側から直線偏光されたレーザ光で
    照射するレーザ光源装置と、前記空間光変調管の
    光電面、網目状電極、前記透明電極に動作電圧を
    供給する電圧発生回路と、演算対象である第1お
    よび第2の画像の像を前記空間光変調管の光電面
    に形成する光学装置と、前記電気光学結晶の第1
    の面で反射した光が入射させられる偏光子とを含
    み、前記光学装置により前記第1の画像の像を前
    記光電面に形成し、前記電圧発生回路により前記
    網目状電極、前記透明電極間に半波長電圧の奇数
    倍またはそれに近い電圧を印加し、前記光電面に
    書込み電圧を印加して、前記光学装置により前記
    第1の画像を前記光電面に形成することによつ
    て、前記画像に対応する電荷像を前記電気光学結
    晶の第1の面に形成し、前記第1の画像に対応す
    る電荷像を保存した状態で、前記電圧発生回路に
    より前記網目状電極、前記透明電極間に半波長電
    圧の奇数倍またはそれに近い電圧を印加し、前記
    光電面に書込み電圧を印加して、前記光学装置に
    より、前記第2の画像を前記光電面に形成するこ
    とによつて第2の画像の書込みを行い、前記レー
    ザ光源装置により前記電気光学結晶を照射し前記
    偏光子を透過した光に前記第1の画像と第2の画
    像の画像間の論理和演算結果を得るように構成し
    た画像間の論理和を求める論理和演算装置。 2 前記電気光学結晶は、LiNbO3の55゜カツトの
    結晶である特許請求の範囲第1項記載の画像間の
    論理和を求める論理和演算装置。 3 前記空間光変調管は光電面と網目状電極との
    間にマイクロチヤンネルプレートが配置されてい
    る特許請求の範囲第1項記載の画像間の論理和を
    求める論理和演算装置。
JP22487883A 1983-11-29 1983-11-29 画像間の論理和を求める論理和演算装置 Granted JPS60117221A (ja)

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JPH0792712B2 (ja) * 1985-09-27 1995-10-09 浜松ホトニクス株式会社 画像論理演算装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864742A (ja) * 1981-10-09 1983-04-18 Hamamatsu Tv Kk 空間変調装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5864742A (ja) * 1981-10-09 1983-04-18 Hamamatsu Tv Kk 空間変調装置

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