JPH04191827A - 光画像処理方法 - Google Patents

光画像処理方法

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JPH04191827A
JPH04191827A JP32452390A JP32452390A JPH04191827A JP H04191827 A JPH04191827 A JP H04191827A JP 32452390 A JP32452390 A JP 32452390A JP 32452390 A JP32452390 A JP 32452390A JP H04191827 A JPH04191827 A JP H04191827A
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JP
Japan
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fiber
optical
image
processing
image processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP32452390A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Kitayama
研一 北山
Masaki Fukui
将樹 福井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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】 【産業上の利用分野】
本発明は画像を光学的に処理する方法に関するものであ
る。
【従来の技術】
従来の類似の光画像処理方法について説明し、その欠点
を指摘する。第5図は従来の光画像処理方法の光学系で
ある。21はフーリエ変換用の凸レンズ、22はフーリ
エ逆変換用の凸レンズ、23は光屈折結晶、24はポン
プ光源、25はポンプ光源用のマスク、26はポンプ光
ビーム、27は入力画像、28は処理された画像である
。レンズ21の焦点面上の入力画像27はレンズ21て
光学的にフーリエ変換され、もう一方の焦点面上で結像
する。この強度分布は、空間周波数をλr r/ f 
(λ:波長、r、:焦点面上での光軸からの距離、f:
レンズの焦点距離)とするとき入力画像の数学的なフー
リエ変換に相当している。 したがって、フーリエ面上でこの強度分布に所望の画像
処理に見合った変更を加え、これをフーリエ逆変換すれ
ば所望の処理を施すことができる。 処理の代表例は、フーリエ面で空間的なフィルタリング
を行い、不要な空間周波数成分を除去する方法である。 しかしながら、この方法では処理を施すことによって元
の画像の情報の一部を失うことになるので、処理された
画像にさらに次の処理を行おうとすると処理の順序によ
って結果が異なる等の不都合が生じる。一方、元の画像
の情報を失うことな〈従来と同様の画像処理を行うため
に考案されたのが第5図の方法である。この方法では、
必要なフー?ノエ空間周波数のみを光学的に増幅し、不
要な周波数成分を除去するのと等価な操作を行う方法で
あり、元の画像の情報は全て保存される。第6図は、(
a)が元の画像、(b)がフーリエ変換の空間周波数の
うち構成分のみを増幅した結果、(C)がフーリエ変換
の空間周波数のうち縦成分のみを増幅した結果を示すも
のである。なお、光増幅には2光波混合を利用する。こ
れは互いにコヒーレントな画像光とポンプ光を光屈折結
晶23内で干渉させ、光屈折効果によって干渉縞に応じ
た回折格子を形成し、この回折によってポンプ光のエネ
ルギを画像光に移行させることによって画像光を増幅す
る方法である。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本方法には以下に述べるような欠点があ
り、実用上は改善の余地を数多く残していた。本光画像
処理方法によって、第7図に示すような空間的に標本化
され画素から成る空間ディジタル画像の処理を行う場合
には、特定の画素のみにポンプ光を照射して選択的に増
幅することは困難であり、ある程度近傍の画素にも影響
が及ぶことは避けられなかった。また、複雑なノzNタ
ーンにしたがって画像の一部分を増幅しようとすると、
ポンプ光用のマスクをその度毎に生成し、ポンプ光のビ
ームを空間的にフィルタリングしなければならなかった
。さらに、画像光とポンプ光は互いにコヒーレントでな
ければならないので、同一光源から得られる光を用いる
必要があるが、画像か異なる光源で照射された場合には
この条件を満たすことはできないので、転送されてきた
画像の処理等を行う場合にはこれを特定の光源で再生す
るという手間が必要であった。 本発明の目的は、従来の画像処理方法において、一部の
空間周波数成分が処理の過程で失われるという欠点を解
決し、所期の画像処理が終了した後、次段でまた別な処
理を行うことが可能な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明は、画像を光学的にフーリエ変換し、フーリエ面
上で特定の空間周波数成分の光強度のみを選択的に光増
幅し、光学的にフーリエ逆変換して実像に戻す画像処理
方法を、光学的なフーリエ変換、フーリエ逆変換波数成
分を行う凸レンズ、光増幅素子として利得を有する希土
類ドープ光ファイバヲ束ねたバンドルファイバ、バンド
ルファイバを励起するポンプ光源、バンドルファイバに
ポンプ光を入射させる光学素子から成る光学系を用いて
行うことを特徴とする。
【作用】
本発明は光増幅を画素毎に行い、その光増幅素子として
希土類ドープ光ファイバを束ねたバンドルファイバを用
いることを主要な特徴とし、処理後も元の空間周波数成
分が全て保存される点が従来の技術とは異なる。
【実施例】
以下、図面をもって実施例を詳細に説明する。 第1図は本発明の第1実施例である。1はフーリエf[
の凸レンズ、2はフーリエ逆変換用の凸レンズ、3は光
増幅ユニット、4は人力画像、5は処理された画像であ
る。光増幅ユニット3は第2図に示す構成であり、希土
類ドープ光ファイバを2次元配列したバンドルファイバ
6、ポンプ光源8、ポンプ光源の電源9、ファイバカ・
ノプラ10、画像光のみを通過させる帯域通過フィルタ
11から成る。なお、画像光が入射するバンドルファイ
バの一方の端面はフーリエ面内に設定する。 増幅すべき周波数成分の位置にあるファイバのみを選択
的に励起するために、ポンプ光源8から出射したビーム
は、各ファイバに結合させたファイバカップラ10で画
像光と合波する。ファイバカップラの片端からはポンプ
用光源である半導体レーザ光を入射さる。ポンプ光源は
各ファイバを独立に励起するため、所望の光ファイバに
接続された光源のみをONする。希土類ドープ光ファイ
バを2次元配列したバンドルファイバ6、ファイバカッ
プラ10、ポンプ光源8は第3図に示すように構成する
。例えば、希土類としてErをドープした単一モード光
ファイババ゛ンドルを増幅素子として用いる場合を考え
ると、4のポンプ光源の波長は励起効率の高い波長0.
98umの半導体レーザか使用でき、画像光はErドー
プファイバの利得か最大になる1、55umとなる。 以下に本光画像処理の方法を順に述へる。フーリエ変換
された空間周波数をフーリエ面上で、対向するバンドル
ファイバの各ファイバに入射させる。この場合ファイバ
は全て同一の寸法と構造の単一モードファイバを用い、
増幅過程においてファイバ内を伝播するフーリエ変換パ
ターンの各空間周波数成分の位相変化量を位置に対して
不変に保たなければならない。同一のファイバを用いる
ので、ファイバに入射される光強度も全て一様にてきる
。光増幅ユニット3で増幅された画像光はファイババン
ドルから出射後、フーリエ逆変換用の凸レンズ2で変換
され実像に戻され、光画像処理が完了する。このとき光
フアイバ間には漏話を除去するためにクラッドをある程
度付ける必要かある。 第4図には本発明の第2実施例で用いる光増幅ユニット
を示す。第1実施例との相違は、光増幅素子に半導体レ
ーザを用いている点である。12は半導体レーザに無反
射コートを施した光増幅素子を2次元配置したアレイ、
13は光増幅素子の電流源、14は狭帯域通過型フィル
タである。他の光学系の構成は第1実施例とほぼ同一で
あるので説明は省略し、光増幅方法の部分のみを説明す
る。本光増幅素子の場合には、電流を順方向に注入し励
起状態を保っておき、そこに微弱な画像光を入射させ誘
導放出を引き起こさせ光増幅を行う。 雑音の原因となる自然放出光は狭帯域通過フィルタ14
で除去する。画像光の吸収を避けるためには、波長は半
導体のエネルギー幅よりも小さく (波長は長く)なけ
ればならない。本発明は前述した従来法の3つの欠点を
以下に述べるように解決した。即ち、■画素と1対1に
対応して光増幅素子を配置し、それぞれの画素の処理を
独立に行うことが可能であるため、空間的に標本化され
たディジタル画像処理に適している、■マスクが不要で
あり、代わりに光増幅素子のポンプ光のON 、/ O
FFによって処理に応じた増幅か可能である、■画像光
とポンプ光の間にコヒーレントな関係を必要としない。 さらに、光増幅に2光波混合を利用していないので、光
学系が簡便で且つ操作も容易であり、ポンプ光源に半導
体レーザが使用できる等の実用上重要な長所を備えてい
る。
【発明の効果】 以上説明したように、従来法の3つの欠点、即ち、■空
間的に標本化されたディジタル画像処理に不適である、
■処理の種類によって、ポンプ光を空間的にフィルタリ
ングするマスクが必要である、■画像光とポンプ光がコ
ヒーレントでなければならない、を解決し、さらに光増
幅に2光波混合を利用していないので、光学系が簡便で
且つ操作も容易であり、ポンプ光源に半導体レーザが使
用できる等の実用上重要な利点を備えている。したがっ
て、2次元の画像を光から電気に変換せずに直接光信号
のままで処理でき、かつ従来電気的な画像処理で行われ
ているような、−旦並列信号を直列信号に変換すること
なく処理できるので、新しい高速並列画像処理システム
として有望である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の光学系を示す構成図、第
2図は光増幅ユニットの構成図、第3図は希土類ドープ
光ファイバを2次元配列したバンドルファイバ、ファイ
バカップラ、ポンプ光源の構成図で、(a)は側面図、
(b)は上面図、(C)は正面図、(d)は要部の拡大
図、第4図は本発明の第2実施例で用いる光増幅ユニッ
トの斜視図、第5図は従来の光画像処理方法の光学系を
示す構成図、第6図は従来の方法による実験結果で、(
a)は元の画像、(b)はフーリエ変換の空間周波数の
うち構成分のみを増幅した結果、<c>はフーリエ変換
の空間周波数のうち縦成分のみを増幅した結果を示す。 第7図は空間的な標本化を示すグラフである。 1・・・・・・フーリエ変換用の凸レンズ、2・・・・
・フーリエ逆変換用の凸レンズ、3・・・・・・光増幅
ユニット、4・・・・・入力画像、5・・・・・処理さ
れた画像、6・・・・・希土類ドープ光ファイバを2次
元配列したバンドルファイバ、8・・・・ポンプ光源、
9・・・・・・ポンプ光源の電源、lO・・・・・ファ
イバカップラ、11・・・・・・画像光のみを通過させ
る帯域通過フィルタ、12・・・・・・半導体レーザに
無反射コートを施した光増幅素子を2次元配置したアレ
イ、13・・・・・・光増幅素子の電流源、14・・・
・・・狭帯域通過型フィルタ。 し−一−J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 画像を光学的にフーリエ変換し、フーリエ面上で特定の
    空間周波数成分の光強度のみを選択的に光増幅し、光学
    的にフーリエ逆変換して実像に戻す画像処理方法を、光
    学的なフーリエ変換、フーリエ逆変換波数成分を行う凸
    レンズ、光増幅素子として利得を有する希土類ドープ光
    ファイバを束ねたバンドルファイバ、バンドルファイバ
    を励起するポンプ光源、バンドルファイバにポンプ光を
    入射させる光学素子から成る光学系を用いて行うことを
    特徴とする光画像処理方法。
JP32452390A 1990-11-27 1990-11-27 光画像処理方法 Pending JPH04191827A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8251521B2 (en) 2007-09-14 2012-08-28 Panasonic Corporation Projector having a projection angle adjusting mechanism
JP2018511799A (ja) * 2015-03-13 2018-04-26 コンチネンタル アドヴァンスド ライダー ソリューションズ ユーエス エルエルシーContinental Advanced Lidar Solutions US, LLC ビームステアリングladarセンサ

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