JPH052198A - Light moving picture detection device - Google Patents

Light moving picture detection device

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JPH052198A
JPH052198A JP17901191A JP17901191A JPH052198A JP H052198 A JPH052198 A JP H052198A JP 17901191 A JP17901191 A JP 17901191A JP 17901191 A JP17901191 A JP 17901191A JP H052198 A JPH052198 A JP H052198A
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JP
Japan
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light
image
optical
output
moving image
Prior art date
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Pending
Application number
JP17901191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Sakamoto
朗 坂本
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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Publication of JPH052198A publication Critical patent/JPH052198A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect only a part which is in motion in an input light image as a light image. CONSTITUTION:This detection device consists of a display means 10 which displays an image of an object, a light moving picture selecting means which has a light selection member 14 made of a nonlinear optical medium, and a two-dimensional light position detection means 16 which detects the position of the light output of the moving picture selecting means and outputs a light moving picture signal. Consequently, the position of an image of the part in motion can optically be detected, and the motion of the object can accurately be discriminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光動画像検知装置に係
り、特に入力光像内の動き部分のみを選択的に出力する
光動画像検知装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical moving image detecting apparatus, and more particularly to an optical moving image detecting apparatus which selectively outputs only a moving portion in an input optical image.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ワークステーションなどの情報
処理システムにおいて、ユーザインターフェースとして
の表示手段に表示されたカーソルの位置移動,あるいは
アイコン選択等ユーザの意志は、マウスやカーソルキー
の操作によってワークステーション側へ伝達されてい
る。一方、上記のようなユーザの意志をワークステーシ
ョンに伝達する手段として、ユーザすなわちオペレータ
の顔の動きや目の動きを利用することが考えられる。そ
のためには、上記ユーザの顔を含む被写体を撮像した光
画像内で、動いている部分(ユーザの顔領域)とその動
き方向を検出する手段が必要となる。また、このような
動き検出手段は、上記のワークステーションに限らず、
生産ライン上に配置される作業ツールや生産物の搬送,
あるいはその検査工程における生産物の動きを検出する
手段として、上記のような光画像内での動き部分を検出
し、当該部分を選択的に出力したり、あるいは防犯シス
テム,防災システムにおける監視手段として有効な手段
となる。
2. Description of the Related Art Generally, in an information processing system such as a workstation, the intention of the user such as moving the position of a cursor displayed on a display means as a user interface or selecting an icon is controlled by operating the mouse or cursor keys. Has been transmitted to. On the other hand, it is conceivable to use the movement of the face or the movement of the eyes of the user, that is, the operator, as a means for transmitting the above-mentioned user's intention to the workstation. For that purpose, a means for detecting a moving part (face area of the user) and its moving direction in the optical image obtained by capturing the subject including the face of the user is required. Further, such a motion detecting means is not limited to the above workstation,
Conveyance of work tools and products arranged on the production line,
Alternatively, as a means for detecting the movement of the product in the inspection process, the moving portion in the optical image as described above is detected and the portion is selectively output, or as a monitoring means in the crime prevention system or the disaster prevention system. It becomes an effective means.

【0003】光像内の動きを光学的に検知する手段とし
て、光屈折効果(フォトリフラクティブ効果)を利用し
て変化する光画像を検出する技術が知られている。な
お、上記の技術に関しては、次のような資料が公開され
ている。 アンダーソン 他,「オプチカル エンジニアリング」(Anderson et.al.,Opt.Eng.)26,434(1987)) ・・・資料1 アンダーソン 他,「オプチカル レッタース」(Anderson et. al.,Opt.Lett.)12,123(1987)) ・・・資料2 アンダーソン 他,「アイ イー イー イー ジャーナル オブ クァンタ ム エレクトロン」(Anderson et.al.,IEEE J.Qua nt.Electron.)25,635(1989)) ・・・資料3 クローニン−ゴーロン 他,「オプチカル レタース」(Cronin−Go lomb et.al.,Opt.Lett.)12,1029(1987)) ・・・資料4 クッドニー 他,「ネーチャー」(Cudney et.al.,Natur e)332,424(1988)) ・・・資料5 フォード 他,「オプチカル レタース」(Ford et.al.,Opt .Lett.)13,856(1988)) ・・・資料6 ウォン 他,「ジャーナル オブ オプチカル ソサエテイ オブ アメリカ 」(Kwong et.al.,J.Opt.Soc.Am.)B5,1788 (1988)) ・・・資料7 バックス 他,「アプライド オプティックス」(Vachss et,al .,Appl.Opt.)27,2887(1988)) ・・・資料8 上記の資料では、変化する光像をフォトリフラクティブ
効果を用いて検出する手段を「オプティカル・トラッキ
ング・ノベルティ・フィルタ(OpticalTrac
king Novelty Filter)」と称して
いる。”ノベルティ・フィルタ”とは、一般には、レー
ダーで得られる情報のうち、移動している物体の情報の
みを選別する信号処理を意味し、上記文献においては、
この意味を光画像内での動き部分の検出処理に準えてい
る。
As a means for optically detecting the movement in an optical image, there is known a technique of detecting a changing optical image by utilizing a photorefractive effect (photorefractive effect). Regarding the above technology, the following materials have been published. Anderson et al., “Optical Engineering” (Anderson et. Al., Opt. Eng.) 26, 434 (1987)) Material 1: Anderson et al., “Optical Letters” (Anderson et. Al., Opt. Lett.). 12, 123 (1987)) Material 2: Anderson et al., “IE EJ Journal of Quantum Electron” (Anderson et. Al., IEEE J. Quant. Electron.) 25, 635 (1989)).・ Material 3 Cronin-Gollon et al., "Optical Letters" (Cronin-Go romb et. Al., Opt. Lett.) 12, 1029 (1987)) ... Material 4 Kudney et al., "Cudney et al." al., Nature 332, 424 (1988)) ... Material 5 Ford et al., “Optical Letters” (Ford et. al., Opt. Lett.) 13,856 (1988)) ... Material 6 Won Others, "Journal of Optical Society of America" (Kwong et. Al., J. Opt. Soc. Am.) B5, 1788 (1988) ... Material 7 Bucks et al., "Applied Optics" (Vachss et. al., Appl. Opt.) 27, 2887 (1988)) ... Material 8 In the above material, a means for detecting a changing light image by using a photorefractive effect is described in "Optical Tracking Novelty Filter (OpticalTrac)".
"King Novelty Filter)". The "novelty filter" generally means signal processing that selects only information of a moving object from information obtained by a radar, and in the above literature,
This meaning is based on the process of detecting a moving part in an optical image.

【0004】図12は上記資料に開示された二光波結合
を用いた移動物検出系の説明図であって、121はビー
ムスプリッタ、122は観察対象物、123はミラー、
124はフォトリフラクティブ結晶板(BaTi
3 )、125は出力光学系、126,127は拡大光
学系である。同図はスライドガラスにのせた微生物の運
動を観察するための構成を示すもので、図示しないレー
ザー光源からのレーザー光をビームスプリッタ121で
2分割し、一方を顕微鏡としての拡大光学系126,1
27を介して観察対象物122を通したシグナル光とし
てフォトリフラクティブ結晶板124に投写し、他方を
参照光(ポンプ光)としてミラー123で経路変更さ
せ、フォトリフラクティブ結晶板124に投写する。こ
のとき、フォトリフラクティブ結晶板124上では、ポ
ンプ光側のレーザー光は時間的に強度,位相とも変動の
ない定常光であり、シグナル光に変化がない状態で、所
謂二光波結合が成立する条件としてある。この二光波結
合条件は、シグナル光とポンプ光との応答時間の遅れを
利用して、動きのない通常の状態ではフォトリフラクテ
ィブ結晶板124から光像の出力が出ないように構成さ
れる。観察対象122を通過するレーザー光(シグナル
光)に、当該観察対象物122の光像の変化に応じてそ
の強度または位相に変化が生じると、二光波結合が崩れ
てフォトリフラクティブ結晶板124からその変化(動
き)に応じた光像(変化した部分のみの光像:光動画像
選択画像)が出力される。
FIG. 12 is an explanatory view of a moving object detection system using the two-wave coupling disclosed in the above-mentioned document, in which 121 is a beam splitter, 122 is an object to be observed, 123 is a mirror,
Reference numeral 124 denotes a photorefractive crystal plate (BaTi
O 3 ), 125 is an output optical system, and 126, 127 are magnifying optical systems. This figure shows a structure for observing the movement of microorganisms placed on a slide glass. A laser beam from a laser light source (not shown) is split into two by a beam splitter 121, and one of them is a magnifying optical system 126, 1 as a microscope.
The signal light passing through the observation object 122 via 27 is projected onto the photorefractive crystal plate 124, and the other is projected as reference light (pump light) by the mirror 123 and projected onto the photorefractive crystal plate 124. At this time, on the photorefractive crystal plate 124, the laser light on the pump light side is a stationary light that does not fluctuate in intensity and phase with time, and so-called two-wave coupling is established in a state where the signal light does not change. There is. The two-wave coupling condition is configured so that the photorefractive crystal plate 124 does not output an optical image in a normal state where there is no movement, by utilizing the delay in response time between the signal light and the pump light. When the intensity or the phase of the laser light (signal light) passing through the observation object 122 changes according to the change of the optical image of the observation object 122, the two-wave coupling is broken and the photorefractive crystal plate 124 changes its intensity. An optical image (optical image of only changed portion: optical moving image selection image) corresponding to the change (movement) is output.

【0005】図13は観察対象物の説明図であって、
(a)は観察対象物である微生物の顕微鏡画像、(b)
は図12の系により動き処理して得た光動画像選択出力
画像である。同図に示されたように、(a)の画像内で
動きのある微生物の部分のみの光像が得られることによ
り、微生物の動きの状態がより鮮明に観察できる。
FIG. 13 is an explanatory view of an object to be observed,
(A) is a microscopic image of a microorganism as an observation target, (b)
Is a light moving image selection output image obtained by motion processing by the system of FIG. As shown in the figure, by obtaining an optical image of only the moving microorganisms in the image of (a), the moving state of the microorganisms can be observed more clearly.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のような移動物検
出系によって光動画像の検出がなされた後、その光動画
像の移動方向,移動速度,あるいは動きの生じた部分の
形状を情報として有効に利用しようとするには、従来は
上記フォトリフラクティブ結晶板の出力光像をCCD等
の撮像手段で撮像し画像信号として取り込み、取り込ん
だ画像信号をフレーム間(あるいはフレーム内)差分演
算などの画像処理演算を施していた。しかし、この種の
画像処理はかなり高度な演算処理手段を要し、その演算
を実行するための計算機の演算負荷が大きくなって、観
察対象である光画像を撮像し、撮像した画像信号(ビデ
オ信号)を計算機等の演算処理種に直接取り込んで動き
検出処理を行うものと比べて計算機の演算負荷の大きさ
に差がなくなってしまい、上記のような光動画像検出装
置を使用する意味が無くなってしまうという問題があっ
た。本発明の目的は、光学的動画像選択手段と光位置検
出手段とを組み合わせ、光動画像部分の動きのある位置
を検知する光動画像検知装置を提供し、また当該光動画
像の動き部分を含む限定された領域を抽出することで、
画像処理手段の負担を軽減し、光画像内の動き部分の形
状等の画像認識を可能とした光動画像検知装置を提供す
ることにある。
After the moving image is detected by the moving object detecting system as described above, the moving direction, moving speed, or the shape of the part where the moving occurs is used as information. In order to effectively use the image, conventionally, an output light image of the photorefractive crystal plate is picked up by an image pickup means such as a CCD and taken in as an image signal, and the taken image signal is calculated by a difference calculation between frames (or in a frame). Image processing calculation was performed. However, this kind of image processing requires a considerably high-level arithmetic processing means, the arithmetic load of a computer for executing the arithmetic becomes large, an optical image to be observed is captured, and the captured image signal (video Signal) is directly taken into the calculation processing type of a computer or the like to perform the motion detection processing, there is no difference in the magnitude of the calculation load of the computer, and it makes sense to use the optical moving image detection device as described above. There was a problem of disappearing. An object of the present invention is to provide an optical moving image detection device for detecting a moving position of an optical moving image portion by combining an optical moving image selecting means and an optical position detecting means, and a moving portion of the optical moving image. By extracting a limited area containing
An object of the present invention is to provide an optical moving image detection device that reduces the load on the image processing means and can recognize an image such as the shape of a moving portion in an optical image.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力画像のうち、動きに変化のある部分
の光画像のみを選択的に出力する光動画像検知装置にお
いて、光屈折効果をもつ非線型光学媒質からなる光選択
部材を備え、入力する光画像のうち、光学的相互作用に
より変化する部分を出力する光動画像選択手段と、前記
動画像選択手段の光出力の位置を検出して、光動画像信
号を出力する光位置検出手段と、から構成され、前記光
位置検出手段の検知出力により光画像の動き部分の画像
を検知することを特徴とする。また、本発明は、入力画
像のうち、動きに変化のある部分の画像のみを選択的に
出力する光動画像検知装置において、光屈折効果をもつ
非線型光学媒質からなる光選択部材を備え、入力する光
画像のうち、光学的相互作用により変化する部分を出力
する光動画像選択手段と、前記光動画像選択手段の光出
力の位置を検出して、光動画像信号を出力する光位置検
出手段と、前記光動画像選択手段の光出力を撮像する撮
像手段と、前記光位置検出手段の検出出力により前記撮
像手段の撮像領域を抽出して入力光画像の動き部分の形
状認識を行う領域処理手段と、から構成したことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical moving image detecting apparatus which selectively outputs only an optical image of a portion of an input image having a change in movement. A light moving image selecting unit that includes a light selecting member made of a non-linear optical medium having a refraction effect, outputs a portion of an input light image that is changed by optical interaction, and a light output of the moving image selecting unit. And a light position detecting means for detecting a position and outputting a light moving image signal, wherein an image of a moving portion of the light image is detected by a detection output of the light position detecting means. Further, the present invention, in an optical moving image detection device for selectively outputting only an image of a part in which the movement is changed in an input image, including a light selection member made of a nonlinear optical medium having a photorefractive effect, A light moving image selecting unit that outputs a portion of the input light image that changes due to optical interaction, and a light position that detects a light output position of the light moving image selecting unit and outputs a light moving image signal. Detection means, image pickup means for picking up the light output of the light moving image selection means, and detection output of the light position detection means extract the image pickup area of the image pickup means to recognize the shape of the moving portion of the input light image. And a region processing means.

【0008】[0008]

【作用】請求項1の発明において、光学的相互作用によ
り変化する部分を出力する光動画像選択手段は、入力し
た光画像内の動きが発生した部分である光動画像の部分
のみの画像を出力し、この出力画像を光位置検出手段で
検出する。光位置検出手段は、動画像の光強度の重心を
示す信号を出力し、この出力信号により入力光画像内の
動き部分を検知する。また、請求項2の発明において、
光学的相互作用により変化する部分を出力する光動画像
選択手段は、入力した光画像内の動きが発生した部分で
ある光動画像の部分のみの画像を出力し、この出力画像
を光位置検出手段で検出する。光位置検出手段は、動画
像の光強度の重心を示す信号を出力し、この出力信号に
より入力光画像内の動き部分を検知すると共に、領域処
理手段は前記動画像選択手段の光出力を撮像する撮像手
段で撮像した光動画像選択手段の画像信号から前記光位
置検出手段の検出出力に基づいて上記動画像の重心に関
して撮像領域を抽出し、抽出した領域の画像についての
みの画像処理を実行し、入力光画像の動き部分の形状認
識等の画像処理を行う。
According to the invention of claim 1, the optical moving image selecting means for outputting the portion which changes due to the optical interaction displays the image of only the portion of the optical moving image which is the portion in the input optical image where the motion has occurred. The image is output and the output image is detected by the light position detecting means. The light position detecting means outputs a signal indicating the center of gravity of the light intensity of the moving image, and detects a moving portion in the input light image based on this output signal. In the invention of claim 2,
The light moving image selection means for outputting a portion that changes due to optical interaction outputs an image of only a portion of the light moving image which is a portion in the input light image where a motion has occurred, and detects the light position of this output image. It is detected by means. The light position detecting means outputs a signal indicating the center of gravity of the light intensity of the moving image, the moving signal in the input light image is detected by the output signal, and the area processing means images the light output of the moving image selecting means. The image pickup area for the center of gravity of the moving image is extracted from the image signal of the light moving image selecting means picked up by the image pickup means based on the detection output of the light position detecting means, and image processing is performed only on the image of the extracted area. Then, image processing such as shape recognition of a moving portion of the input light image is performed.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明するが、まず、本発明の実施例にかかる二
光波結合を用いた動画像選択原理について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, the principle of moving image selection using two-wave coupling according to the embodiments of the present invention will be described.

【0010】図14は本発明において利用する二光波結
合を用いた動画像選択器の動作を説明する模式図であっ
て、141はシグナル光パターン、142はシグナル光
出力パターン、143はポンプ光、144はフォトリフ
ラクティブ結晶板である。同図において、フォトリフラ
クティブ結晶板144は、例えばチタン酸バリューム
(BaTiO3 )あるいはガリュウム砒素の結晶板を用
い、このフォトリフラクティブ結晶板144に対して二
光波結合が発生する条件で2本のレーザー光(シグナル
光141とポンプ光143)を入射させる。レーザー光
の一方であるポンプ光133は、時間的にその強度,位
相が変化しない定常光とし、他方のレーザー光であるシ
グナル光141は、液晶表示板(液晶テレビ)などの画
像表示手段を用いて、これに表示した画像パターンを動
き検出の対象となる光動画像を表示し、この表示画像の
表示光画像としてフォトリフラクティブ結晶板144に
投射する。画像表示手段に表示した画像パターンは、強
度分布でも、また位相分布でもよい。
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation of the moving image selector using the two-wave coupling used in the present invention, in which 141 is a signal light pattern, 142 is a signal light output pattern, and 143 is a pump light. 144 is a photorefractive crystal plate. In the figure, the photorefractive crystal plate 144 is, for example, a crystal plate of titanium titanate (BaTiO 3 ) or gallium arsenide. (Signal light 141 and pump light 143) are made incident. The pump light 133 which is one of the laser lights is a stationary light whose intensity and phase do not change temporally, and the signal light 141 which is the other laser light uses an image display means such as a liquid crystal display plate (liquid crystal television). Then, the image pattern displayed thereon is displayed as a light moving image to be subjected to motion detection, and is projected on the photorefractive crystal plate 144 as a display light image of this display image. The image pattern displayed on the image display means may be intensity distribution or phase distribution.

【0011】入力した画像の強度,あるいは位相が変動
しない定常状態の場合は、フォトリフラクティブ結晶板
144の結晶内に屈折率格子が書き込まれて二光波結合
が発生する。このとき、ポンプ光143の側へシグナル
光強度の移動が起きる構成にすると、シグナル光出力は
略々0となり、フォトリフラクティブ結晶板144の出
力面は全面にわたって暗状態になる。ある時点で、入力
画像が急に変化すると、その変化に応じてシグナル光の
強度(または位相)パターンが変化する。したがって、
このときフォトリフラクティブ結晶板144内にできる
干渉縞は変化するが、この干渉縞の変化がフォトリフラ
クティブ効果の応答時間よりも速く起きた場合、フォト
リフラクティブ結晶板144に書き込まれた屈折率格子
は干渉縞の変化に追従できない。これにより、二光波結
合の条件が崩れるため、シグナル光側の出力(142)
には上記変化に応じた光画像のパターンが現れる。その
後、フォトリフラクティブ結晶板144のフォトリフラ
クティブ効果の応答時間程度の時間が経過すると、屈折
率格子は干渉縞のパターンに対応した定常状態となる。
この段階で、再びシグナル光の出力142は略々0とな
り再び全面にわたって暗状態となる。すまわち、結果的
に、フォトリフラクティブ結晶板144の出力に、入力
画像の変化した部分のみの光画像のパターンが出力され
ることになる。以下、上記の動作原理を利用した本発明
の実施例を説明する。
In a steady state in which the intensity or phase of the input image does not change, a refractive index grating is written in the crystal of the photorefractive crystal plate 144, and two-wave coupling occurs. At this time, if the signal light intensity is moved to the side of the pump light 143, the signal light output becomes substantially 0, and the output surface of the photorefractive crystal plate 144 is entirely dark. When the input image suddenly changes at a certain point in time, the intensity (or phase) pattern of the signal light changes according to the change. Therefore,
At this time, the interference fringes formed in the photorefractive crystal plate 144 change, but when the change of the interference fringe occurs faster than the response time of the photorefractive effect, the refractive index grating written in the photorefractive crystal plate 144 interferes. I cannot follow the change in stripes. This breaks the condition of two-wave coupling, so that the output on the signal light side (142)
, A pattern of an optical image corresponding to the above change appears. After that, when a time about the response time of the photorefractive effect of the photorefractive crystal plate 144 elapses, the refractive index grating becomes a steady state corresponding to the pattern of the interference fringes.
At this stage, the output 142 of the signal light again becomes approximately 0, and the entire surface again becomes dark. That is, as a result, the pattern of the optical image of only the changed portion of the input image is output at the output of the photorefractive crystal plate 144. Hereinafter, an embodiment of the present invention using the above operation principle will be described.

【0012】図1は本発明による光動画像検知装置の一
実施例を説明する光学系の構成図であって、1はレーザ
ー光源(Ar−ion Laser)、2は第1の1/
2波長板(W.P.1)、3はビームスプリッタ(G.
P:グランプリズム)、4は第1のミラー、5は第2の
1/2波長板(W.P.2)、6は第2のミラー、7は
第1の集光レンズ、8は第1のアパーチャー、9は第1
のコンデンサレンズ、10は液晶表示板(LCTV)、
11は偏光板、12は第2のコンデンサレンズ、13は
フォトリフラクティブ結晶板(BaTiO3 等)、14
は第2のアパーチャー、15は結像レンズ、16は2次
元PSD、17は第3のミラー、18は第3の1/2波
長板(W.P.3)、19は映像信号回路、20は撮像
手段(CCDカメラ等)、21は被写体(対象物)であ
る。同図において、レーザー光源1は発振波長が514
nmのアルゴンレーザーで、可干渉性を保つためにエタ
ロンを装着してある。このレーザー光源1から発射され
たレーザービームは第1の1/2波長板2を通ってビー
ムスプリッタ3で2分割され、一方のビームは第1のミ
ラー4,第2の1/2波長板5,第2のミラー6,第1
の集光レンズ7,第1のアパーチャー8を介して第1の
コンデンサレンズ9で平行光とされて液晶表示板10に
投射される。
FIG. 1 is a block diagram of an optical system for explaining an embodiment of the optical moving image detecting apparatus according to the present invention, in which 1 is a laser light source (Ar-ion Laser) and 2 is a first 1/1 /
2 wavelength plate (W.P. 1), 3 is a beam splitter (G.
P: Grand prism), 4 is a first mirror, 5 is a second half-wave plate (W.P.2), 6 is a second mirror, 7 is a first condenser lens, and 8 is a first condenser lens. 1 aperture, 9 first
Condenser lens, 10 is a liquid crystal display (LCTV),
11 is a polarizing plate, 12 is a second condenser lens, 13 is a photorefractive crystal plate (BaTiO 3, etc.), 14
Is a second aperture, 15 is an imaging lens, 16 is a two-dimensional PSD, 17 is a third mirror, 18 is a third half-wave plate (W.P.3), 19 is a video signal circuit, 20 Is an image pickup means (CCD camera or the like), and 21 is a subject (object). In the figure, the laser light source 1 has an oscillation wavelength of 514
in nm argon laser, ethacrylic in order to maintain the coherence
I'm wearing Ron . A laser beam emitted from this laser light source 1 passes through a first half-wave plate 2 and is split into two by a beam splitter 3, one beam of which is a first mirror 4 and a second half-wave plate 5. , Second mirror 6, first
The light is collimated by the first condenser lens 9 through the condenser lens 7 and the first aperture 8 and is projected onto the liquid crystal display panel 10.

【0013】液晶表示板10は液晶テレビ表示装置を構
成し、撮像手段20で撮像した動き検出対象とする被写
体21の画像を表示している。なお、映像信号回路19
は撮像手段20の出力映像信号を液晶表示板10に表示
するための信号処理を行う手段である。第1のコンデン
サレンズ9からのレーザービームは、液晶表示板10に
おいてその表示画像にしたがって強度変調されてシグナ
ル光となり、偏光板11をとおして第2のコンデンサレ
ンズ12に入り、フォトリフラクティブ結晶板13に入
射される。他方、ビームスプリッタ3で分割された他の
レーザービームは、第3のミラー17で経路変更され、
第3の1/2波長板18をとおしてフォトリフラクティ
ブ結晶板13に投射されるポンプ光を形成する。フォト
リフラクティブ結晶板13は、二光波結合条件でシグナ
ル光とポンプ光を結合しており、液晶表示板10に表示
された画像に動きがない限り、その出力側は暗状態とな
っており、光画像出力はない(2次元PSD16に検知
出力がない)。
The liquid crystal display board 10 constitutes a liquid crystal television display device and displays an image of a subject 21 which is a motion detection target imaged by the image pickup means 20. The video signal circuit 19
Is a means for performing signal processing for displaying the output video signal of the image pickup means 20 on the liquid crystal display panel 10. The laser beam from the first condenser lens 9 is intensity-modulated according to the display image on the liquid crystal display panel 10 to become signal light, enters the second condenser lens 12 through the polarizing plate 11, and enters the photorefractive crystal plate 13. Is incident on. On the other hand, the other laser beam split by the beam splitter 3 is rerouted by the third mirror 17,
Pump light projected onto the photorefractive crystal plate 13 through the third half-wave plate 18 is formed. The photorefractive crystal plate 13 couples the signal light and the pump light under the two-wave coupling condition. As long as the image displayed on the liquid crystal display plate 10 does not move, its output side is in the dark state, No image output (no detection output in the two-dimensional PSD 16).

【0014】液晶表示板10に表示された画像に変化が
発生した場合、すなわち、カメラ20で撮像している被
写体21に動きが生じた場合は、シグナル光に強度変化
が発生し、その結果、前記した原理によってフォトリフ
ラクティブ結晶板13の出力側に当該動き部分に対応し
た光画像が出力され、この光画像が第2のアパーチャー
14,集光レンズ15を介して2次元PSD16に入射
する。この2次元PSD16は、2次元平面内での光入
力位置を検知可能な光電変換素子(光位置検出素子,例
えば浜松ホトニクス社製の大画面PSD)であり、この
2次元PSDの検知面に入射した光の位置を、そのエネ
ルギーとは関係なく、例えば(X,Y)座標値を表す電
気信号として出力するものである。シグナル光およびポ
ンプ光は、その偏光面が共に図中の両矢印で示したよう
な入射面内にあるp波偏光であり、フォトリフラクティ
ブ結晶板の結晶軸も図中片矢印で示したような向きで入
射面内にある。フォトリフラクティブ結晶板13に入射
するシグナル光とポンプ光の交叉角および入射位置は、
二光波結合ゲインの角度依存性を考慮し、また出力画像
にノイズとなる散乱光の影響が小さくなるように設定さ
れる。この実施例における上記交叉角は37.8度、す
なわちフォトリフラクティブ結晶板13の結晶入射面の
法線に対して時計周りを正として、シグナル光が20.
8度,ポンプ光が58.6度である。
When a change occurs in the image displayed on the liquid crystal display panel 10, that is, when a subject 21 imaged by the camera 20 moves, a change in the intensity of the signal light occurs, and as a result, An optical image corresponding to the moving part is output to the output side of the photorefractive crystal plate 13 according to the principle described above, and this optical image is incident on the two-dimensional PSD 16 via the second aperture 14 and the condenser lens 15. The two-dimensional PSD 16 is a photoelectric conversion element (optical position detection element, for example, a large screen PSD manufactured by Hamamatsu Photonics) capable of detecting the light input position in the two-dimensional plane, and is incident on the detection surface of the two-dimensional PSD. The position of the emitted light is output as an electric signal representing, for example, (X, Y) coordinate values regardless of the energy thereof. The signal light and the pump light are p-wave polarization whose polarization planes are both within the plane of incidence as shown by the double-headed arrow in the figure, and the crystal axis of the photorefractive crystal plate is also as shown by the single-headed arrow in the figure. Orientation lies in the plane of incidence. The crossing angle and the incident position of the signal light and the pump light incident on the photorefractive crystal plate 13 are
The angle dependence of the two-wave coupling gain is taken into consideration, and the output image is set so that the influence of scattered light that becomes noise is reduced. The crossing angle in this embodiment is 37.8 degrees, that is, the clockwise direction is positive with respect to the normal line of the crystal incident surface of the photorefractive crystal plate 13, and the signal light is 20.degree.
8 degrees, pump light is 58.6 degrees.

【0015】また、フォトリフラクティブ結晶板13に
入射する光量は、シグナル光の最大値が119μW,最
小値が2μWである。この最大値は液晶表示板10に入
力する画像信号(ビデオ信号)が全画面飽和入力状態時
の値であり、最小値は全画面暗状態,すなわち黒レベル
時の値である。なお、このときのポンプ光の光量は11
5mWで一定である。このような配置では、ポンプ光が
強く非等方的散乱(Beam Fanning)するた
め、フォトリフラクティブ結晶板13の出射面側直後に
第2のアパーチャー14を設置してこの散乱光ノイズを
抑制している。
As for the amount of light incident on the photorefractive crystal plate 13, the maximum value of the signal light is 119 μW and the minimum value is 2 μW. The maximum value is a value when the image signal (video signal) input to the liquid crystal display panel 10 is in the full screen saturated input state, and the minimum value is a full screen dark state, that is, a value in the black level. The light quantity of the pump light at this time is 11
It is constant at 5 mW. In such an arrangement, the pump light is strongly anisotropically scattered (Beam Fanning). Therefore, the second aperture 14 is installed immediately after the photorefractive crystal plate 13 on the emission surface side to suppress the scattered light noise. There is.

【0016】図1の構成において、被写体21に動きが
発生すると、この画像を撮像している撮像手段(CCD
カメラ)20の出力を表示する液晶表示板10の表示画
像に変化が生じる。その結果、フォトリフラクティブ結
晶板13における二光波結合条件が崩れ、アパーチャー
14を通して当該動きの生じた部分のみの光画像が第2
の集光レンズ15を介して2次元PSD16に入力す
る。2次元PSD16は、入力した光画像の重心を座標
信号として出力する。すなわち、本実施例によれば、被
写体21を含むカメラの撮像視野内における移動物体全
体の動きを、光強度の重心の動きに変換し、この重心点
の座標の動きとして検出することができる。例えば、液
晶表示板10に表示する入力画像がオペレータの頭部全
体の場合、顔の上下,左右の動きが重心の動きに反映す
るので、2次元PSD16の座標信号により「うなず
き」や首振りの動作が簡単に検出することができる。し
たがって、これを利用して例えばワークステーション等
との対話(ユーザインターフェース)を頭部の動きで実
行でき、対話の幅を広げることが可能となる。
In the configuration of FIG. 1, when the subject 21 moves, the image pickup means (CCD) for picking up this image.
A change occurs in the display image on the liquid crystal display panel 10 that displays the output of the camera 20. As a result, the two-light wave coupling condition in the photorefractive crystal plate 13 is broken, and the optical image of only the portion where the movement occurs through the aperture 14 becomes the second image.
It is input to the two-dimensional PSD 16 via the condensing lens 15. The two-dimensional PSD 16 outputs the center of gravity of the input optical image as a coordinate signal. That is, according to the present embodiment, the movement of the entire moving object within the imaging visual field of the camera including the subject 21 can be converted into the movement of the center of gravity of the light intensity, and can be detected as the movement of the coordinates of the center of gravity. For example, when the input image displayed on the liquid crystal display panel 10 is the entire head of the operator, the vertical and horizontal movements of the face are reflected in the movement of the center of gravity. The motion can be easily detected. Therefore, by utilizing this, it is possible to execute a dialogue (user interface) with a workstation or the like by the movement of the head, and it is possible to widen the width of the dialogue.

【0017】図2は本発明による光動画像検知装置の他
の実施例を説明する光学系の構成図であって、動き部分
の検出のみでなく、当該動きの生じた画像部分の形状等
の認識(画像認識)もできるようにしたものである。同
図において、前記図1に示した構成にハーフミラー2
2,スクリーン23,撮像手段としてのCCDカメラ2
4、領域処理回路25および計算機26を付加して、動
きの生じた部分の光画像のみを画像処理することによ
り、画像処理の対象となる領域を低減し、画像処理を担
う計算機26の負荷を少なくしたものである。フォトリ
フラクティブ結晶板13から出力された動き部分の光画
像は、第2の結像レンズ15の後段に設置されたハーフ
ミラー22を介して2次元PSD16に出力される。一
方、ハーフミラー22を透過したフォトリフラクティブ
結晶板13の光画像はスクリーン23に投影され、該ス
クリーンに投影された光画像をCCDカメラ24で撮像
する。撮像した映像信号は領域処理装置25において2
次元PSD16の出力に基づいて領域処理が実行され、
画像処理すべき領域を設定する。計算機26は設定され
た領域についてのみ画像認識のための画像処理を施す。
FIG. 2 is a block diagram of an optical system for explaining another embodiment of the optical moving image detecting apparatus according to the present invention. Not only the detection of the moving portion but also the shape of the image portion in which the moving has occurred is detected. The recognition (image recognition) is also made possible. In the figure, the half mirror 2 is added to the configuration shown in FIG.
2, screen 23, CCD camera 2 as an image pickup means
4. By adding the area processing circuit 25 and the computer 26 to perform the image processing only on the optical image of the part in which the motion has occurred, the area to be subjected to the image processing is reduced and the load of the computer 26 responsible for the image processing is reduced. It is a reduced one. The optical image of the moving portion output from the photorefractive crystal plate 13 is output to the two-dimensional PSD 16 via the half mirror 22 installed in the subsequent stage of the second imaging lens 15. On the other hand, the optical image of the photorefractive crystal plate 13 transmitted through the half mirror 22 is projected on the screen 23, and the optical image projected on the screen is captured by the CCD camera 24. The captured image signal is transferred to the area processing device 25.
Region processing is executed based on the output of the dimension PSD 16,
Set the area for image processing. The computer 26 performs image processing for image recognition only on the set area.

【0018】図3は2次元PSDの出力とCCDカメラ
24の出力とに基づいて領域処理手段25が実行する画
像理領域設定の説明図であって、(a)はカメラ24の
撮像出力画像、(b)はその画像処理領域の説明図であ
る。2次元PSD16は、照射された光画像の強度パタ
ーンに対して、その重心位置を示す座標を電流値で出力
する。したがって、(a)に示したカメラの出力画像A
内の変化(動き)部分dに対応する強度信号(光画像)
に対して(b)に示したような動きの重心を示す座標信
号Bを出力する。領域処理手段25は、この座標信号B
を中心として動き部分dを含む光画像領域を設定し、設
定した領域を画像処理対象領域Cとして計算機26に与
える。このように、カメラ20(図1)で撮像した視野
の内の必要部分の光画像のみを画像処理の対象とするこ
とで不要な部分まで処理することがなくなるので、計算
機の画像処理に要する負担を低減でき効率的な画像の認
識が可能となる。例えば、ユーザの目の動きを検知して
その注視点をワークステーション側に伝達する,所謂ア
イカメラ応用のユーザインターフェースを構成する場合
に、この装置をユーザの注視点の位置を検出するための
前処理に利用することにより、上記注視点の検出のため
の画像処理を効率よく実行することができる。また、移
動物体の物体認識における画像処理に応用した場合の処
理速度の短縮に効果的であり、生産ラインの検査工程で
の生産物の位置あるいは形状認識や防犯,防災管理シス
テムにおける侵入物体,異常物体の認識に応用して大き
な効果が得られる。次に、上記各実施例における光画像
選択手段の各種特性の測定とその解析について詳細に説
明する。
FIG. 3 is an explanatory view of the image physical area setting executed by the area processing means 25 based on the output of the two-dimensional PSD and the output of the CCD camera 24. FIG. (B) is an explanatory view of the image processing area. The two-dimensional PSD 16 outputs the coordinates indicating the position of the center of gravity of the intensity pattern of the irradiated optical image as a current value. Therefore, the output image A of the camera shown in FIG.
Intensity signal (optical image) corresponding to the change (movement) part d in
On the other hand, the coordinate signal B indicating the center of gravity of the movement as shown in (b) is output. The area processing means 25 uses the coordinate signal B
The optical image area including the moving portion d is set centering on, and the set area is given to the computer 26 as the image processing target area C. As described above, by processing only the optical image of the necessary portion of the visual field imaged by the camera 20 (FIG. 1) as the target of the image processing, it is not necessary to process the unnecessary portion. Therefore, the load required for the image processing of the computer. Can be reduced and efficient image recognition can be achieved. For example, when configuring a so-called eye camera application user interface that detects the movement of the user's eyes and transmits the point of gaze to the workstation, this device is used to detect the position of the point of gaze of the user. By using this for processing, it is possible to efficiently execute the image processing for detecting the point of gaze. In addition, it is effective in shortening the processing speed when applied to image processing in object recognition of moving objects, and recognizes the position or shape of products in the inspection process of the production line, crime prevention, intruding objects, abnormalities in disaster prevention management systems. It can be applied to object recognition to obtain a great effect. Next, the measurement and analysis of various characteristics of the optical image selecting means in each of the above embodiments will be described in detail.

【0019】図4はフォトリフラクティブ結晶板の応答
特性を測定するための測定光学系配置図であって、20
1はレーザー光源、202は第1の1/2波長板、20
3はビームスプリッタ、204は第2の1/2波長板、
205は第1の音響光学変調器、206は集光レンズ、
207はハーフミラー、208は第1のPSD(入力モ
ニター用)、209は第1のミラー、210はフォトリ
フラクティブ結晶板(BaTiO3 )、211は第2の
音響光学変調器、212は第2のミラー、213は第2
のPSD(出力モニター用)である。PSD208,2
13の出力はオシロスコープ等の観測用機器に接続され
る。この構成により、二光波結合を利用した光動画選択
装置の特性に寄与すると考えられるシグナル光の立上が
り(あるいは、立下がり)の時間、並びにその強度に関
して二光波結合の特性を測定した。この測定によって、
入力デバイスである液晶テレビ(液晶表示素子)に要求
される特性が明らかになる。
FIG. 4 is a layout diagram of a measuring optical system for measuring the response characteristics of the photorefractive crystal plate.
1 is a laser light source, 202 is a first half-wave plate, 20
3 is a beam splitter, 204 is a second half-wave plate,
205 is the first acousto-optic modulator, 206 is a condenser lens,
207 is a half mirror, 208 is a first PSD (for input monitor), 209 is a first mirror, 210 is a photorefractive crystal plate (BaTiO 3 ), 211 is a second acousto-optic modulator, and 212 is a second. Mirror 213 is second
Is a PSD (for output monitor). PSD 208,2
The output of 13 is connected to an observation device such as an oscilloscope. With this configuration, the characteristics of the two-light wave coupling were measured with respect to the rising time (or the falling time) of the signal light, which is considered to contribute to the characteristics of the optical moving image selection apparatus using the two-light wave coupling, and the intensity thereof. By this measurement,
The characteristics required for a liquid crystal television (liquid crystal display element) that is an input device become clear.

【0020】同図において、キャリア周波数を同一にし
た二つの音響光学変調器(A.O.M)を、その一方
(211)をポンプ光の周波数シフト用に用い、他方
(205)をシグナル光の変調用に用いる。これによっ
て、二波(シグナル光とポンプ光)の可干渉性を得る。
シグナル光とポンプ光の偏光面は、共に入射面内にある
p波偏光であり、フォトリフラクティブ結晶板210の
結晶軸も図示の矢印の向きで入射面内にある。フォトリ
フラクティブ結晶板210への入射光のビーム径は、シ
グナル光が0.3mm、ポンプ光が1.3mmとした。
シグナル光はハーフミラー207を介して第1のPSD
208で検出し、ポンプ光は第2のPSD213で検出
する。
In the figure, two acousto-optic modulators (AOM) having the same carrier frequency are used, one of which (211) is used for frequency shifting of pump light and the other (205) of which is signal light. Used for modulation of. Thereby, coherence of two waves (signal light and pump light) is obtained.
The polarization planes of the signal light and the pump light are both p-wave polarization in the incident plane, and the crystal axis of the photorefractive crystal plate 210 is also in the incident plane in the direction of the arrow shown. The beam diameter of the incident light on the photorefractive crystal plate 210 was 0.3 mm for signal light and 1.3 mm for pump light.
The signal light is transmitted through the half mirror 207 to the first PSD.
At 208, the pump light is detected at the second PSD 213.

【0021】以下、図4に示した測定光学系により測定
した各種応答特性について説明する。[立上がり(立下
がり)時間に対する応答]図5は液晶表示素子の応答特
性の測定結果を示す入出力波形図であって、液晶表示素
子の駆動信号として矩形パルスの立上がり(立下がり)
の傾きを変化させたときの入力強度と出力強度の測定波
形図を示し、(a)は全体の波形を、(b)は立上がり
部分の拡大図、(c)は立下がり部分の拡大図である。
なお、この測定においては、シグナル光とポンプ光のフ
ォトリフラクティブ結晶板210の入射面における交叉
角は37.8度(フォトリフラクティブ結晶板の結晶入
射面の法線に対し、時計廻りを正としてシグナル光が2
0.8度、ポンプ光が58.6度)で、該結晶に入射す
る光強度は、シグナル光がオンのとき0.048W/c
2 ,ポンプ光4.4W/cm2 であった。
Various response characteristics measured by the measuring optical system shown in FIG. 4 will be described below. [Response to Rise (Fall) Time] FIG. 5 is an input / output waveform diagram showing the measurement results of the response characteristics of the liquid crystal display element. The rising (falling) of a rectangular pulse as a drive signal for the liquid crystal display element.
Shows the measured waveforms of the input and output intensities when the slope of is changed. (A) is the whole waveform, (b) is an enlarged view of the rising part, (c) is an enlarged view of the falling part. is there.
In this measurement, the crossing angle of the signal light and the pump light on the incident surface of the photorefractive crystal plate 210 was 37.8 degrees (signal clockwise with respect to the normal to the crystal incident surface of the photorefractive crystal plate). Light is 2
0.8 degree, pump light is 58.6 degrees), and the light intensity incident on the crystal is 0.048 W / c when the signal light is on.
m 2 , and the pump light was 4.4 W / cm 2 .

【0022】図6はシグナル光の入力がオフ→オン(オ
ン→オフ)に立上がる(立下がる)時間、すなわち同図
(b)(c)の下側に示された波形の傾きの時間と、そ
のときの出力ピーク強度との関係をプロットした測定図
であって、減衰する出力波形から指数関数フィッティン
グにより求めた応答時間(強度が1/eに減衰する時
間)は0.02秒であった。これにより、長い立上がり
(立下がり)時間の場合、出力のピーク強度は減少す
る。さらに、応答時間の1/2程度でピーク強度の飽和
が見られる。したがって、良い条件で使うためには、液
晶表示素子に表示される画像の強度変化は応答時間より
も十分速いことが望ましい。[強度変化に対する応答]
液晶表示素子のコントラストが本発明の系の動作特性に
どのような影響を与えるかを評価するために、液晶表示
素子に印加する矩形波パルスの入力強度を変化させて、
その出力強度を測定した。なお、該パルスの立上がり
(立下がり)は1msecより速い状態で測定した。こ
のときのシグナル光とポンプ光の交叉角は、38.9度
(結晶入射面の法線に対し、時計廻りを正としてシグナ
ル光19.7度、ポンプ光58.6度)で、フォトリフ
ラクティブ結晶板に入力する光強度は、シグナル光オン
のとき最大48W/cm2 ,ポンプ光4.4W/cm2
であった。
FIG. 6 shows the time when the input of the signal light rises (falls) from off to on (on to off), that is, the time of the slope of the waveform shown in the lower side of FIGS. FIG. 6 is a measurement diagram in which the relationship with the output peak intensity at that time is plotted, and the response time (the time at which the intensity decays to 1 / e) obtained by exponential function fitting from the decaying output waveform is 0.02 seconds. It was This reduces the peak intensity of the output for long rise (fall) times. Furthermore, saturation of the peak intensity is seen at about 1/2 of the response time. Therefore, in order to use under good conditions, it is desirable that the intensity change of the image displayed on the liquid crystal display element is sufficiently faster than the response time. [Response to intensity change]
In order to evaluate how the contrast of the liquid crystal display device affects the operating characteristics of the system of the present invention, the input intensity of the rectangular wave pulse applied to the liquid crystal display device was changed,
The output intensity was measured. The rising (falling) of the pulse was measured in a state faster than 1 msec. The crossing angle of the signal light and the pump light at this time is 38.9 degrees (the signal light is 19.7 degrees with the clockwise direction being positive with respect to the normal to the crystal incident surface, and the pump light is 58.6 degrees), and the photorefractive light intensity entering the crystal plate, the maximum 48W / cm 2 when the signal light on the pump light 4.4 W / cm 2
Met.

【0023】図7は上記した条件で測定した入力強度と
出力強度の関係を示す説明図で、(a)は入力光のオン
状態の強度を一定としてオフ状態の強度を変化させたと
き、(b)は入力光のオフ状態のときの強度を0にして
オン状態の入力光強度を変化させたときのそれぞれの出
力光のピーク強度を示す。次に、上記測定における数値
解析について説明する。まず、ポンプ光の強度をIP
シグナル光の強度をIS としたとき、二光波結合ゲイン
は、IP >>IS のとき、入力光強度IS (O),出力
光強度IS (I)を用いて次のように記述される。
FIG. 7 is an explanatory view showing the relationship between the input intensity and the output intensity measured under the above-mentioned conditions. FIG. 7A shows the case where the intensity of the input light is changed while the intensity of the input light is kept constant. b) shows the peak intensity of each output light when the intensity of the input light in the off state is set to 0 and the intensity of the input light in the on state is changed. Next, the numerical analysis in the above measurement will be described. First, let the intensity of the pump light be I P ,
When the intensity of the signal light is I S , the two-wave coupling gain is as follows using the input light intensity I S (O) and the output light intensity I S (I) when I P >> I S Described.

【数1】 ただし、[Equation 1] However,

【数2】 (1)式および(2)式において、Γは結合係数、αは
吸収係数、Iは光強度、λはレーザー光の波長、φは位
相シフト角、n0 は媒質の屈折率、n1 は電気光学効果
による屈折率変化量、reff は実効的電気光学定数、E
scは空間電場である。
[Equation 2] In equations (1) and (2), Γ is the coupling coefficient, α is the absorption coefficient, I is the light intensity, λ is the wavelength of the laser light, φ is the phase shift angle, n 0 is the refractive index of the medium, and n 1 is Refractive index change due to electro-optic effect, r eff is the effective electro-optic constant, E
sc is a space electric field.

【0024】空間電場Escは、入射光による干渉縞の変
調度(モジュレーション)に比例するので、
Since the spatial electric field E sc is proportional to the degree of modulation of the interference fringes by the incident light,

【数3】 となる。なお、(3)式において、mは干渉縞の変調
度、ED は拡散電場、Eq は空間電荷制限電場である。
フォトリフラクティブ結晶板がBaTiO3 の場合、空
間電場Escは純虚数となるので、位相シフトφ=π/2
となる。したがって、(1)式は次のようになる。
[Equation 3] Becomes In the equation (3), m is the degree of modulation of interference fringes, E D is the diffusion electric field, and E q is the space charge limited electric field.
When the photorefractive crystal plate is BaTiO 3 , the spatial electric field E sc is a pure imaginary number, so the phase shift φ = π / 2.
Becomes Therefore, the equation (1) is as follows.

【数4】 ただし、kは比例係数である。この系では減衰型の二光
波結合の構成を用いているので、kは負の値となる。入
力波形の立上がり時には、オフ状態のグレーティングが
書き込まれていると考えられるので、矩形波パルスの入
力光のうちオン状態の強度をIon、オフ状態Ioff とす
ると、変化後のピーク出力光Iout は、
[Equation 4] However, k is a proportional coefficient. Since this system uses an attenuation type two-wave coupling, k has a negative value. When the input waveform rises, it is considered that the grating in the off state is written. Therefore, if the intensity of the on state of the input light of the rectangular wave pulse is I on and the intensity of the off state is I off , the peak output light I after the change is generated. out is

【数5】 となる。[Equation 5] Becomes

【0025】オフ状態からオン状態の変化量に着目し
て、Ion=Ioff +ΔIout を(5)式に代入すると、
Focusing on the amount of change from the off state to the on state, substituting I on = I off + ΔI out into the equation (5),

【数6】 となるが、右辺第1項目は変化直前の定常状態の出力に
外ならず、出力として現れるのは第2項である。したが
って、図7(a)の場合は、
[Equation 6] However, the first item on the right side is not limited to the steady state output immediately before the change, and the second item appears as the output. Therefore, in the case of FIG.

【数7】 が出力光のピーク強度の変化に寄与し、図7(b)の場
合は、オフ状態では二光波結合に寄与するグレーティン
グが書き込まれていないために、
[Equation 7] Contributes to the change in the peak intensity of the output light, and in the case of FIG. 7B, since the grating contributing to the two-wave coupling is not written in the off state,

【数8】 となり、オン状態の入力光強度に比例する。オン状態か
らオフ状態に変化する際にも同様に記述できるが、出力
される光はポンプ光から二光波結合により供給され、オ
フ状態のシグナル光に打ち消されずに出力に現れる。
[Equation 8] And is proportional to the input light intensity in the ON state. The same can be said when changing from the on state to the off state, but the output light is supplied from the pump light by two-wave coupling and appears at the output without being canceled by the signal light in the off state.

【0026】図8は図7の(a)の測定結果の説明図で
あって、オフ状態の強度をパラメータとしたときのピー
ク強度の変化を示す。オン−オフ比(On Off R
atio:Intens−OFF/Intens−O
N)を横軸に、ピーク強度(絶対値(Peak Int
ensity(Arb.Unit))を縦軸にとって示
してある。同図中の実線は式(13)を用いて測定デー
タにフィッテング(近似)したもので、立上がりと立下
がりとで2本の曲線が得られるのは、指数関数の項がI
onとIoff とで異なるためである。
FIG. 8 is an explanatory view of the measurement result of FIG. 7A, showing a change in peak intensity when the off-state intensity is used as a parameter. On-off ratio (On Off R
atio: Intens-OFF / Intens-O
N) on the horizontal axis, peak intensity (absolute value (Peak Int
The energy (Arb. Unit)) is shown on the vertical axis. The solid line in the figure is fitting (approximated) to the measured data using the equation (13). Two curves are obtained at the rising edge and the falling edge.
This is because on and I off are different.

【0027】図9は図7の(b)の測定結果の説明図で
あって、オン状態の強度をパラメータとしたときのピー
ク強度の変化を示し、横軸(Normalized I
nput Intensity)はオン状態の最大入力
強度で規格化してある。この測定結果においても、図8
と同様の理由で2本の直線が得られる。[周波数応答の
評価]動画像選択装置の入出力特性は、入力する光振幅
の変動に対する高域通過フィルターとして働くと考える
と、フォトリフラクティブ効果の微分方程式を線形近似
することでラプラス変換を用いて周波数応答を記述する
ことができる。周波数応答の測定配置は前記図4と同様
であり、交叉角は45.4度(結晶入射面法線に対し
て、時計廻りを正としてシグナル光18.1度、ポンプ
光63.5度)で、フォトリフラクティブ結晶板に入射
する光強度は、ポンプ光7.08W/cm2 、シグナル
光のピーク強度126mW/cm2 であった。このとき
の応答時間は10msecであった。また、定常状態に
おける減衰型の二光波結合によるシグナル光強度は2.
2%減衰する。ポンプ光は、図4の音響光学変調器21
1の一次回折光で定常的な光強度を得る。シグナル光は
音響光学変調器205を用いて正弦波で変調する。
FIG. 9 is an explanatory view of the measurement result of FIG. 7B, showing the change of the peak intensity when the intensity in the ON state is used as a parameter, and the horizontal axis (Normalized I).
nput Intensity) is standardized by the maximum input strength in the ON state. Also in this measurement result, FIG.
For the same reason as above, two straight lines are obtained. [Evaluation of frequency response] Considering that the input / output characteristics of the video image selection device act as a high-pass filter for fluctuations in the input light amplitude, the Laplace transform is used by linearly approximating the differential equation of the photorefractive effect. The frequency response can be described. The measurement arrangement of the frequency response is the same as that shown in FIG. 4, and the crossing angle is 45.4 degrees (the signal light is 18.1 degrees and the pump light is 63.5 degrees with the clockwise direction being positive with respect to the normal to the crystal incident surface) in the light intensity incident on the photorefractive crystal plate, the pump light 7.08W / cm 2, it was the peak intensity of the signal light 126mW / cm 2. The response time at this time was 10 msec. In addition, the signal light intensity due to the attenuation type two-wave coupling in the steady state is 2.
Decay by 2%. The pump light is the acousto-optic modulator 21 of FIG.
A steady light intensity is obtained with the first-order diffracted light of 1. The signal light is modulated with a sine wave using the acousto-optic modulator 205.

【0028】図10は入力・出力信号の測定波形の一例
を示す波形図であって、(a)は入力信号が1HZ の場
合、(b)は20HZ の場合である。縦軸(出力)のス
ケールは任意であるが、(a)(b)とも同じスケール
である。(a)では二光波結合により充分に減衰した出
力強度が得られており、一方、(b)では入力波形を微
分して絶対値をとった波形に類似した出力が得られてい
る。(a)の出力波形にスパイク状のノイズがのってい
るが、これは振動ならびに空気のゆらぎによるものと考
えられる。(b)では積算してノイズを落としている。
前記資料5においては、ラプラス変換を用いて光動画像
選択装置の周波数特性を、理論的に次のように表せると
指摘している。すなわち、入射光の振幅成分をラプラス
変換を用いて記述すると、
FIG. 10 is a waveform diagram showing an example of the measured waveform of the input / output signal. FIG. 10A shows the case where the input signal is 1H Z , and FIG. 10B shows the case where the input signal is 20H Z. The scale of the vertical axis (output) is arbitrary, but the same scale is used for both (a) and (b). In (a), an output intensity sufficiently attenuated by two-wave coupling is obtained, while in (b), an output similar to a waveform obtained by differentiating an input waveform and taking an absolute value is obtained. The output waveform in (a) has spike-like noise, which is considered to be due to vibration and air fluctuations. In (b), noise is reduced by integrating.
In Document 5, it is pointed out that the frequency characteristic of the optical moving image selection device can be theoretically expressed as follows using the Laplace transform. That is, if the amplitude component of the incident light is described using the Laplace transform,

【数9】 [Equation 9]

【数10】 となる。[Equation 10] Becomes

【0029】ここで、sは複素周波数s=σ+iωであ
る。フォトリフラクティブ結晶の入射端面をz=0,出
射端面をz=l(エル)とすると、伝達関数h(s)を
用いて出力c(l,s)≡e’(s)は、
Here, s is the complex frequency s = σ + iω. When the incident end face of the photorefractive crystal is z = 0 and the emitting end face is z = 1 (ell), the output c (l, s) ≡e ′ (s) is calculated using the transfer function h (s).

【数11】 となる。この伝達関数h(s)によって、光動画像選択
装置の特性を記述することができる。これを用いて出力
の電場の振幅は次のように書くことができる。すなわ
ち、
[Equation 11] Becomes This transfer function h (s) can describe the characteristics of the optical moving image selection device. Using this, the amplitude of the output electric field can be written as That is,

【数12】 選択器としての特性を表す伝達関数は、[Equation 12] The transfer function showing the characteristics as a selector is

【数13】 となる。ただし、γは時定数、Γはカップリング定数で
ある。ここで、入力光の振幅を正弦波状のε(0,t)
[Equation 13] Becomes However, γ is a time constant and Γ is a coupling constant. Here, the amplitude of the input light is sine wave shaped ε (0, t)
To

【数14】 となる。これを式(12)に代入して解くと、次のよう
になる。
[Equation 14] Becomes Substituting this into equation (12) and solving it yields the following.

【数15】 [Equation 15]

【0030】図11は測定した周波数と出力光ピーク強
度をプロットした説明図であって、縦軸はポンプ光を入
射しない場合の出力光(結晶透過光)の強度で規格化し
てある。以上、前記各実施例における光画像選択手段の
各種特性の測定について説明した。この測定によって、
入力デバイスである液晶テレビ(液晶表示素子)に要求
される特性が明らかになった。
FIG. 11 is an explanatory diagram in which the measured frequency and output light peak intensity are plotted, and the vertical axis is standardized by the intensity of output light (crystal transmitted light) when pump light is not incident. Heretofore, the measurement of various characteristics of the optical image selecting means in each of the embodiments has been described. By this measurement,
The characteristics required for liquid crystal televisions (liquid crystal display elements) that are input devices have become clear.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学的動画像選択手段と光位置検出手段とを組み合わせ
て動きの生じた部分の画像、すなわち光動画像部分の位
置を検知することができ、また対象画像の中から当該光
動画部分を含む限定された領域のみを抽出することで、
画像処理手段の負担を軽減し、光動画像内の動き部分の
形状を判断する等の画像認識を可能とした光動画像検知
装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
By combining the optical moving image selecting means and the light position detecting means, it is possible to detect the image of the portion where the motion has occurred, that is, the position of the light moving image portion, and to limit the light moving image portion from the target image. By extracting only the
It is possible to provide a light moving image detection apparatus that reduces the load on the image processing means and enables image recognition such as determining the shape of a moving portion in a light moving image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による光動画像検知装置の一実施例を
説明する光学系の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system for explaining an embodiment of an optical moving image detection device according to the present invention.

【図2】 本発明による光動画像検知装置の他の実施例
を説明する光学系の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical system for explaining another embodiment of the optical moving image detection device according to the present invention.

【図3】 2次元PSDの出力とCCDカメラの出力と
に基づいて領域処理手段が実行する画像理領域設定の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of image physical area setting executed by an area processing unit based on an output of a two-dimensional PSD and an output of a CCD camera.

【図4】 フォトリフラクティブ結晶板の応答特性を測
定するための測定光学系配置図である。
FIG. 4 is a layout diagram of a measurement optical system for measuring response characteristics of a photorefractive crystal plate.

【図5】 液晶表示素子の応答特性の測定結果を示す入
出力波形図である。
FIG. 5 is an input / output waveform diagram showing measurement results of response characteristics of a liquid crystal display element.

【図6】 シグナル光の入力がオフ→オン(オン→オ
フ)に立上がる(立下がる)時間出力ピーク強度との関
係をプロットした測定図である。
FIG. 6 is a measurement diagram plotting the relationship with the time output peak intensity when the input of signal light rises (falls) from on to on (on to off).

【図7】 測定した入力強度と出力強度の関係を示す説
明図でる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between measured input intensity and output intensity.

【図8】 オフ状態の強度をパラメータとしたときのピ
ーク強度の変化を示す測定結果の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of measurement results showing changes in peak intensity when the off-state intensity is used as a parameter.

【図9】 オン状態の強度をパラメータとしたときのピ
ーク強度の変化を示す測定結果の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of measurement results showing changes in peak intensity when the intensity in the ON state is used as a parameter.

【図10】 入力・出力信号の測定波形の一例を示す波
形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram showing an example of measured waveforms of input / output signals.

【図11】 測定した周波数と出力光ピーク強度をプロ
ットした説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram in which measured frequencies and output light peak intensities are plotted.

【図12】 二光波結合を用いた移動物検出系の説明図
である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a moving object detection system using two-wave coupling.

【図13】 観察対象物のとその動き処理して得た光動
画像選択出力画像の説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of an observation object and a light moving image selection output image obtained by performing a movement process of the observation object.

【図14】 二光波結合を用いた動画像選択器の動作を
説明する模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the operation of a moving image selector using two-wave coupling.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・レーザー光源、2・・・第1の1/2波長板、
3・・・ビームスプリッタ、4は第1のミラー、5・・
・第2の1/2波長板、6・・・第2のミラー、7・・
・第1の集光レンズ、8・・・第1のアパーチャー、9
・・・第1のコンデンサレンズ、10・・・液晶表示板
(LCTV)、11・・・偏光板、12・・・第2のコ
ンデンサレンズ、13・・・フォトリフラクティブ結晶
板、14・・・第2のアパーチャー、15・・・第2の
集光レンズ、16・・・2次元PSD、17・・・第3
のミラー、18・・・第3の1/2波長板、19・・・
映像信号回路、20・・・撮像手段(CCDカメラ)、
21・・・被写体。
1 ... laser light source, 2 ... first half-wave plate,
3 ... Beam splitter, 4 is first mirror, 5 ...
・ Second half-wave plate, 6 ... Second mirror, 7 ...
・ First condenser lens, 8 ... First aperture, 9
・ ・ ・ First condenser lens, 10 ・ ・ ・ Liquid crystal display plate (LCTV), 11 ・ ・ ・ Polarizing plate, 12 ・ ・ ・ Second condenser lens, 13 ・ ・ ・ Photorefractive crystal plate, 14 ・ ・ ・2nd aperture, 15 ... 2nd condensing lens, 16 ... 2D PSD, 17 ... 3rd
Mirror, 18 ... third half-wave plate, 19 ...
Video signal circuit, 20 ... Imaging means (CCD camera),
21 ... Subject.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力光画像のうち、動きに変化のある部
分の画像のみを選択的に出力する光動画像検知装置にお
いて、光屈折効果をもつ非線型光学媒質からなる光選択
部材を備え、入力する光画像のうち、光学的相互作用に
より変化する部分のみを出力する光動画像選択手段と、
前記光動画像選択手段の光出力を受光して、該受光した
光の位置を検出して、光動画像検出信号を出力する光位
置検出手段とを有し、前記光位置検出手段の検出出力に
より入力光画像の動き部分の画像を検知することを特徴
とする光動画像検知装置。
1. An optical moving image detection device for selectively outputting only an image of a part of an input light image having a change in motion, comprising a light selection member made of a non-linear optical medium having a photorefractive effect, Of the input optical image, optical moving image selection means for outputting only a portion that changes due to optical interaction,
A light output of the light moving image selecting means, a position of the received light is detected, and a light position detecting means for outputting a light moving image detection signal, and a detection output of the light position detecting means. An optical moving image detection device, characterized by detecting an image of a moving portion of an input optical image by means of.
【請求項2】 入力光画像のうち、動きに変化のある部
分の画像のみを選択的に出力する光動画像検知装置にお
いて、光屈折効果をもつ非線型光学媒質からなる光選択
部材を備え、入力する光画像のうち、光学的相互作用に
より変化する部分のみを出力する光動画像選択手段と、
前記光動画像選択手段の光出力を受光して、該受光した
光の位置を検出して、光動画像検出信号を出力する光位
置検出手段と、前記動画像選択手段の光出力を撮像する
撮像手段と、前記光位置検出手段の検出出力により前記
撮像手段で撮像した画像から光動画像の重心を含む限定
された領域を抽出して入力光画像の動き部分の形状認識
を行う領域処理手段と、を具備したことを特徴とする光
動画像検知装置。
2. An optical moving image detection device for selectively outputting only an image of a portion having a change in movement in an input optical image, comprising a light selection member made of a non-linear optical medium having a photorefractive effect, Of the input optical image, optical moving image selection means for outputting only a portion that changes due to optical interaction,
The light output of the moving image selecting means is received, the position of the received light is detected, and the light position detecting means for outputting a light moving image detection signal and the light output of the moving image selecting means are imaged. An image processing unit, and a region processing unit for extracting a limited region including the center of gravity of the optical moving image from the image captured by the image capturing unit by the detection output of the optical position detecting unit to recognize the shape of the moving portion of the input optical image. An optical moving image detection device comprising:
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