JPH0795180B2 - Optical identification device - Google Patents

Optical identification device

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JPH0795180B2
JPH0795180B2 JP1114145A JP11414589A JPH0795180B2 JP H0795180 B2 JPH0795180 B2 JP H0795180B2 JP 1114145 A JP1114145 A JP 1114145A JP 11414589 A JP11414589 A JP 11414589A JP H0795180 B2 JPH0795180 B2 JP H0795180B2
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optical
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spatial
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安弘 竹村
利治 武居
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光情報処理の分野で利用される光学的識別装
置に関する。
The present invention relates to an optical identification device used in the field of optical information processing.

[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点] 一般に、参照画像群と被検画像の相互相関を得る方法と
しては、従来、参照画像のフーリエ変換ホログラムを、
参照光の方向を一つ一つの参照画像毎に変えてホログラ
ム化する、所謂、多重ホログラムを撮って、相関フィル
タにする第1の方法と、参照画像群と被検画像の合同フ
ーリエ変換像を強度分布の形で記録した後、コヒーレン
ト光で読み出し、再び、フーリエ変換する第2の方法
(特開昭57−138616号、57−210316号、58−21716号参
照)が、提案されている。
[Problems to be Solved by Related Art and Invention] Generally, as a method of obtaining a cross-correlation between a reference image group and a test image, a Fourier transform hologram of a reference image is conventionally used.
A first method of changing the direction of the reference light for each reference image to form a hologram, that is, a so-called multiple hologram is taken and used as a correlation filter, and a joint Fourier transform image of the reference image group and the test image A second method (refer to Japanese Patent Laid-Open Nos. 57-138616, 57-210316, and 58-21716) is proposed, in which the data is recorded in the form of an intensity distribution, then read with coherent light, and then Fourier-transformed again.

然し乍ら、上記の第1の方法では、ホログラム記憶素子
が必要となるが、その代表的記録材料である写真乾板で
は、乾板の現像に時間を要するとともに、参照光の方向
を一つ一つの参照画像毎に変えるために、非常に複雑な
作業を必要としており、実時間処理を行なうことは不可
能であった。
However, in the first method described above, a hologram storage element is required, but with a photographic plate which is a typical recording material thereof, it takes time to develop the plate and the direction of the reference light is changed in each reference image. It requires very complicated work to change each time, and it is impossible to perform real-time processing.

また、一方、上記の第2の方法では、これらの欠点は解
決されるが、合同フーリエ変換画像は、各参照画像同志
及び各参照画像と被検画像とによる多重化された干渉縞
となるために、空間変調器のダイナミックレンジや解像
度に対して多過ぎる参照画像による合同フーリエ変換像
を記録すると、干渉縞の可視性が極端に低下し、実質的
に、多数の被検画像の比較による認識に使用することは
不可能なものである。
On the other hand, in the second method described above, these drawbacks are solved, but the joint Fourier transform image is a multiple interference fringe formed by each reference image and each reference image and the test image. In addition, if a congruent Fourier transform image with a reference image that is too much for the dynamic range and resolution of the spatial modulator is recorded, the visibility of the interference fringes will be extremely reduced, and in reality, recognition will be performed by comparing a number of test images. It is impossible to use for.

本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもの
で、ホログラフィ等の手段を用いずに、実時間動作で参
照画像群と被検画像の相関演算を行ない、フィードバッ
ク系にすることにより、参照画像群の個数を飛躍的に大
きくできる光学的識別装置を提供することを目的にす
る。更に、本発明は、以上のような演算方式で正確に被
検画像の認識が行なえる光学的識別装置を提供すること
を目的にする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and performs a correlation calculation between a reference image group and a test image in real-time operation without using a means such as holography to form a feedback system. Thus, it is an object of the present invention to provide an optical identification device capable of dramatically increasing the number of reference image groups. A further object of the present invention is to provide an optical discriminating apparatus which can accurately recognize a test image by the above-mentioned arithmetic method.

そして、本発明は、参照画像群と被検画像とによる多重
干渉縞を形成し、空間フィルタが識別の必要のない情報
を還元し、その多重干渉縞の光強度分布に応じた光強度
分布或いは位相分布を持つコヒーレント光束を形成し、
その光束をフーリエ変換し、その得られた二次元的光強
度分布は、被検画像と各参照画像との位置及びその相関
度を表わすものであり、更に、画像出力手段に入力さ
れ、相互相関性の高低により、二次元光強度分布が得ら
れる、被検画像に形状的に近い参照画像群が残され、フ
ーリエ変換手段により得られる干渉縞の可視度が上昇
し、残された画像も正確な比較ができるような光学的識
別装置を提供することを目的にする。
Then, the present invention forms multiple interference fringes by the reference image group and the test image, reduces the information that the spatial filter does not need to identify, and a light intensity distribution according to the light intensity distribution of the multiple interference fringes or Form a coherent light flux with a phase distribution,
The light flux is subjected to Fourier transform, and the obtained two-dimensional light intensity distribution represents the position of the test image and each reference image and the degree of correlation thereof. Further, the two-dimensional light intensity distribution is input to the image output means and cross-correlated. The two-dimensional light intensity distribution can be obtained due to the high and low characteristics, and a reference image group that is close in shape to the test image is left, the visibility of the interference fringes obtained by the Fourier transform means is increased, and the remaining image is also accurate. It is an object of the present invention to provide an optical discriminating device that enables various comparisons.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記の技術的な課題の解決のために、少なく
とも、被検画像と、参照画像群とによるコヒーレント画
像を同時に出力し、電気的或いは光学的に出力光複素振
幅の時間的及び空間的変調が可能な第1の画像出力手段
(例えば1)と、 前記第1の画像出力手段からの出力光複素振幅の二次元
的分布パターンを光学的にフーリエ変換する第1の光学
的フーリエ変換手段(例えば2)と、 前記第1のフーリエ変換手段からの出力光の受光範囲を
前記被検画像の比較したい(所望の)細部の細かさ(寸
法)に応じた空間周波数範囲に制限する空間フィルタ
(例えば3)と、 前記空間フィルタを通った前記第1の光学的フーリエ変
換手段からの光出力の空間的光強度分布パターンに応じ
てコヒーレントな二次元的出射光複素振幅分布を変化す
ることができる第2の画像出力手段(例えば4)と、 前記第2の画像出力手段からの出力光複素振幅の二次元
的分布パターンを光学的にフーリエ変換し、その出力を
前記第1の画像出力手段(例えば1)にその変調信号と
して、入力する第2の光学的フーリエ変換手段(例えば
5)と、 前記第2の光学的フーリエ変換手段からの光出力を検出
する光検出手段(例えば6)とから本質的になることを
特徴とする光学的識別装置である。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention outputs at least a coherent image based on an image to be inspected and a reference image group at the same time, and electrically or optically. A first image output means (for example, 1) capable of temporally and spatially modulating the output light complex amplitude, and an optical two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the first image output means. Fineness (dimension) of the first optical Fourier transform means (for example, 2) that performs the Fourier transform and the light receiving range of the output light from the first Fourier transform means to be compared (desired) with the test image. A spatial filter (for example, 3) that limits the spatial frequency range according to the above, and a coherent secondary according to the spatial light intensity distribution pattern of the light output from the first optical Fourier transform means that has passed through the spatial filter. Second image output means (for example, 4) capable of changing the original output light complex amplitude distribution, and optically Fourier transforming a two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the second image output means. Then, the output thereof is input to the first image output unit (for example, 1) as the modulation signal, and the second optical Fourier transform unit (for example, 5) is inputted, and the light from the second optical Fourier transform unit is inputted. It is an optical discriminating device characterized in that it essentially comprises a light detecting means (for example, 6) for detecting an output.

[作用] 上記のような本発明の光学的識別装置の構成により、第
1の画像出力手段により提示された参照画像群と被検画
像の空間的パターンは、前記第1の光学的フーリエ変換
手段により、フーリエ変換され、参照画像群と被検画像
とによる多重干渉縞を形成する。このとき、光束が前記
空間フィルタを通ることにより、識別する必要のない細
かいデイフェクト(欠陥)等の情報は消失し、第2の画
像出力手段からは、上記の多重干渉縞の光強度分布に応
じた光強度分布或いは位相分布を有するコヒーレント光
束が出射される。
[Operation] With the configuration of the optical discriminating apparatus of the present invention as described above, the spatial patterns of the reference image group and the test image presented by the first image output unit are the first optical Fourier transforming unit. Fourier transform is performed to form multiple interference fringes formed by the reference image group and the test image. At this time, since the light flux passes through the spatial filter, information such as fine defects (defects) that do not need to be identified disappears, and the second image output means responds to the light intensity distribution of the multiple interference fringes. A coherent light beam having a light intensity distribution or a phase distribution is emitted.

前記コヒーレント光束は、前記第2の光学的フーリエ変
換手段により光学的にフーリエ変換され、その結果、得
られた二次元的光強度分布は、被検画像と各参照画像と
の位置及びその相関度を表わすものとなる。ここで、こ
の二次元的光強度分布は、前記第1の画像出力手段に入
力され、前記第1の画像出力手段の出力光強度は、前記
二次元的光強度分布の大きい部分に対応した参照画像の
部分で大きく、その逆の部分で小さくなる。
The coherent light beam is optically Fourier-transformed by the second optical Fourier transforming means, and as a result, the obtained two-dimensional light intensity distribution is the position of the test image and each reference image and its correlation degree. Will be represented. Here, the two-dimensional light intensity distribution is input to the first image output means, and the output light intensity of the first image output means corresponds to a large portion of the two-dimensional light intensity distribution. It is large in the image part and small in the opposite part.

上記の動作を反復するうちに、被検画像に対して、比較
的低い相互相関係数を有する参照画像から出射する光強
度が順次減少されていき、被検画像に形状の近い参照画
像群が残され、比較すべき、参照画像の個数が少なくな
る。この結果、前記第1のフーリエ変換手段により得ら
れる干渉縞の可視度は、上昇し、残された画像につい
て、正確な比較がなされるようになる。そして、更に、
この過程を繰り返すことにより、最も高い相互相関的係
数を有するものだけが残り、それが被検画像として、認
識される。
While the above operation is repeated, the light intensity emitted from the reference image having a relatively low cross-correlation coefficient is sequentially reduced with respect to the test image, and the reference image group having a shape close to the test image is generated. The number of remaining reference images to be compared is reduced. As a result, the visibility of the interference fringes obtained by the first Fourier transform means rises, and accurate comparisons can be made for the remaining images. And further,
By repeating this process, only the one having the highest cross-correlation coefficient remains, which is recognized as the test image.

本発明の光学的識別装置は、少なくとも、被検画像と参
照画像群とによるコヒーレント画像を同時に出力し、電
気的或いは光学的に出力光複素振幅の時間的及び空間的
変調が可能な第1の画像出力手段(例えば1)と、 この第1の画像出力手段からの出力光複素振幅の二次元
的分布パターンを光学的にフーリエ変換する第1の光学
的フーリエ変換手段(例えば2)と、 前記第1のフーリエ変換手段からの出力光の受光範囲を
前記被検画像の比較したい細部の細かさに応じた空間周
波数範囲に制限する空間フィルタ(例えば3)と、 前記空間フィルタを通った前記第1の光学的フーリエ変
換手段からの光出力の空間的光強度分布パターンに応じ
てコヒーレントな二次元的出射複素振幅分布を変化する
ことができる第2の画像出力手段(例えば4)と、 前記第2の画像出力手段からの出力光複素振幅の二次元
的分布パターンを光学的にフーリエ変換し、その出力を
前記第1の画像出力手段に、その変調信号として、入力
する第2の光学的フーリエ変換手段(例えば5)と、 前記第2の光学的フーリエ変換手段からの光出力を検出
する光検出手段(例えば6)と、から構成され、 被検画像と参照画像群との相互相関係数を求めることに
より、被検画像の認識を行なおうとするものである。
The optical discriminating apparatus of the present invention outputs at least a coherent image of a test image and a reference image group at the same time, and can electrically or optically modulate the output optical complex amplitude in time and space. An image output unit (for example, 1); a first optical Fourier transform unit (for example, 2) for optically Fourier transforming a two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the first image output unit; A spatial filter (for example, 3) that limits the light receiving range of the output light from the first Fourier transforming unit to a spatial frequency range corresponding to the fineness of details to be compared in the test image, and the spatial filter that passes through the spatial filter. Second image output means capable of changing the coherent two-dimensional output complex amplitude distribution according to the spatial light intensity distribution pattern of the light output from the first optical Fourier transform means (for example, ) And an optical Fourier transform of a two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the second image output means, and the output thereof is input to the first image output means as a modulation signal thereof. 2 optical Fourier transforming means (for example 5) and light detecting means (for example 6) for detecting the light output from the second optical Fourier transforming means, and a test image and a reference image group It is intended to recognize the test image by obtaining the cross-correlation coefficient of.

このときに、前記相互相関係数に応じた前記第2のフー
リエ変換手段の出力により、正帰還的に前記第1の画像
出力手段における各参照画像からの出力光強度を変化さ
せることにより、相互相関係数の低い画像からの影響が
選択的に排除され、多数の参照画像の中から、高速で正
確な識別を行なうことができるものである。
At this time, by changing the output light intensity from each reference image in the first image output means in a positive feedback manner by the output of the second Fourier transform means according to the cross-correlation coefficient, The influence from the image with a low correlation coefficient is selectively eliminated, and high-speed and accurate identification can be performed from a large number of reference images.

そして、本発明の光学的識別装置において、第1の画像
出力手段(例えば1)は、少なくともコヒーレントな光
源(例えばレーザ11)を、その光源からの光束の複素振
幅の空間的分布のパターンを変調可能な第1の空間光変
調器(例えば、液晶ライトバルブ15)と、前記第1の空
間光変調器から出射した光束を入力とする参照画像群及
び被検画像を表示する一つないし複数の表示体(例え
ば、画像表示装置16)がある。
Then, in the optical discriminating apparatus of the present invention, the first image output means (for example, 1) modulates at least a coherent light source (for example, laser 11) with a pattern of spatial distribution of complex amplitude of the light flux from the light source. A possible first spatial light modulator (for example, a liquid crystal light valve 15) and one or a plurality of reference image groups and a test image to which the luminous flux emitted from the first spatial light modulator is input. There is a display body (for example, the image display device 16).

また、第1の空間光変調器(例えば、液晶ライトバルブ
15)は、参照画像群を構成する各参照画像に対応して、
区分けがなされ、各区分は、前記第2の光学的フーリエ
変換手段からの出力光(例えば、スクリーン上52におけ
る光強度パターン)の、各々に対応した部分の光量に応
じて、その透過率或いは反射率が変化するものである。
Also, a first spatial light modulator (eg, a liquid crystal light valve)
15) corresponds to each reference image that constitutes the reference image group,
The division is performed, and each section has its transmittance or reflection depending on the quantity of light of the output light (for example, the light intensity pattern on the screen 52) from the second optical Fourier transforming means. The rate changes.

この時、第2の光学的フーリエ変換手段(例えば、フー
リエ変換レンズ51)からの出力は、前記第1の空間光変
調器が光入力型であれば、直接該第1の空間光変調器に
入力され、また、電気入力型であれば、第1の二次元的
光電変換素子(例えば、二次元光電変換素子61)により
受光され、電気信号として画像処理及び液晶駆動回路62
を経て、前記第1の空間光変調器(例えば、液晶ライト
バルブ15)を変調する。
At this time, the output from the second optical Fourier transform means (for example, the Fourier transform lens 51) is directly output to the first spatial light modulator if the first spatial light modulator is an optical input type. If it is an electric input type, it is received by the first two-dimensional photoelectric conversion element (for example, the two-dimensional photoelectric conversion element 61), and is image-processed and liquid crystal drive circuit 62 as an electric signal.
Then, the first spatial light modulator (for example, the liquid crystal light valve 15) is modulated.

また、その参照画像群を表示する表示体(例えば、画像
表示装置16の一部)は、例えば、電気的な変調が可能な
液晶ライトバルブ16aである。そして、それと同時に、
前記被検画像を表示する表示体(例えば16′の他の一
部)は、インコヒーレント・コヒーレント変換素子16b
であることが好適である。また、その第1の画像出力手
段(例えば1)は、少なくともコヒーレントな光源と、
参照画像群及び被検画像を表示する電気入力による変調
が可能な第3の空間光変調器(例えば画像表示装置16)
であって、それ自身で液晶ライトバルブ15の機能も受け
持つものが好適である。そして、第2の画像出力手段
(例えば4)は、少なくとも、コヒーレントな光源と、
前記第1のフーリエ変換手段(例えば21)からの出力光
を受光する第2の二次元的光電変換手段(例えば42)か
らの信号(例えば42から45への)に基づいて、入射した
光束の複素振幅分布を変調して出力する第4の空間光変
調器(例えば45)とから本質的になることができる。そ
して、第2の画像出力手段(例えば4)は、少なくと
も、コヒーレントな光源と、入射した前記第1のフーリ
エ変換手段からの出力光の強度分布に依存して、その光
学的特性が二次元的或いは三次元的に変化する第5の空
調光変調器(例えば45′)とから本質的になることがで
きる。
A display body (for example, a part of the image display device 16) displaying the reference image group is, for example, a liquid crystal light valve 16a capable of being electrically modulated. And at the same time,
The display body (for example, another part of 16 ') for displaying the test image is an incoherent / coherent conversion element 16b.
Is preferred. Further, the first image output means (for example, 1) includes at least a coherent light source,
Third spatial light modulator capable of modulation by electric input for displaying the reference image group and the test image (for example, image display device 16)
However, it is preferable that it also has the function of the liquid crystal light valve 15 by itself. Then, the second image output means (for example, 4) includes at least a coherent light source,
Based on the signal (for example, from 42 to 45) from the second two-dimensional photoelectric conversion means (for example, 42) that receives the output light from the first Fourier transform means (for example, 21), It can consist essentially of a fourth spatial light modulator (eg 45) that modulates and outputs a complex amplitude distribution. The second image output means (for example, 4) has a two-dimensional optical characteristic depending on at least the coherent light source and the intensity distribution of the incident output light from the first Fourier transform means. Alternatively, it can consist essentially of a fifth three-dimensionally varying air conditioning light modulator (eg 45 ').

次に、本発明の光学的識別装置を具体的に実施例により
説明するが、本発明はそれらによって限定されるもので
はない。
Next, the optical discriminating device of the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

[実施例] 第1図は、本発明による光学的識別装置の1例の構成を
示す模式構成図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an example of an optical identification device according to the present invention.

第1図の光学配置図において、光学的識別装置は、画像
出力手段1、光学的フーリエ変換手段2、空間フィルタ
3、画像出力手段4、光学的フーリエ変換手段5、光検
出手段6から構成され、以下、その構成について、詳細
に説明する。
In the optical layout of FIG. 1, the optical discriminating device is composed of an image output means 1, an optical Fourier transform means 2, a spatial filter 3, an image output means 4, an optical Fourier transform means 5, and a light detection means 6. The configuration will be described in detail below.

半導体レーザや気体レーザらのコヒーレント光源11から
出射した光束12は、ビームエキスパンダ13で、適当な光
束径に変換され、ビームスプリッタ14で、2つの光路に
分けられる。
A light beam 12 emitted from a coherent light source 11 such as a semiconductor laser or a gas laser is converted into an appropriate light beam diameter by a beam expander 13 and split into two optical paths by a beam splitter 14.

ビームスプリッタ14を通過した光束12は、液晶ライトバ
ルブ(以下LCLVと称する)15を通過して、画像表示装置
16に入射する。ここで、LCLV15は、電気信号入力によ
り、空間的に透過率分布を変調できる空間光変調器をな
しており、その最も一般的な例では、液晶テレビやコン
ピュータ用ディスプレイに使用されている液晶パネルが
用いられる。このLCLV15は、当初、透過率が均一に設定
されているが、この後の行程の結果により、その形状が
被検画像と相関性が高い参照画像に対応する部分の透過
率が高くなり、そうでない部分の透過率が低くなる。
The light flux 12 that has passed through the beam splitter 14 passes through a liquid crystal light valve (hereinafter referred to as LCLV) 15 and the image display device.
Incident on 16. Here, the LCLV15 is a spatial light modulator that can spatially modulate the transmittance distribution by inputting an electrical signal, and the most common example is a liquid crystal panel used for a liquid crystal television or a computer display. Is used. The LCLV15 is initially set to have a uniform transmittance, but as a result of the subsequent steps, the shape has a high transmittance at the portion corresponding to the reference image, which has a high correlation with the test image. The transmittance of the non-exposed area becomes low.

また、画像表示装置16は、第2図に示すように、被検画
像表示部分16bと参照画像表示部分16aとに分かれてお
り、参照画像表示部分16aは、写真フィルムに複数の参
照画像が記録されたもの或いは複数の参照画像を電気的
入力或いは光学的入力により表示できる空間光変調器と
なっており、被検画像表示部分16bは、被検画像の電気
的或いは光学的入力が可能な空間光変調器をなしてい
る。即ち、図示のように、参照画像群例えばa、b、
c、d、eが、16a部分に表示され、被検画像sが16b部
分に表示される。
As shown in FIG. 2, the image display device 16 is divided into a test image display portion 16b and a reference image display portion 16a, and the reference image display portion 16a records a plurality of reference images on a photographic film. Is a spatial light modulator capable of displaying a plurality of reference images or a plurality of reference images by electrical input or optical input, and the test image display portion 16b is a space where electrical or optical input of the test image is possible. It is an optical modulator. That is, as shown in the figure, the reference image group, for example, a, b,
c, d, and e are displayed in the 16a portion, and the test image s is displayed in the 16b portion.

さて、画像表示装置16を通過した光束12は、フーリエ変
換レンズ21を通り、そのフーリエ変換面におかれたスク
リーン41に入射する。このスクリーン41上では、画像表
示装置16における複素振幅分布の二次元フーリエ変換の
2乗に比例した光強度が観測される。この光強度分布
は、CCD等の2次元光電変換素子42により検出される
が、その際に、空間フィルタ3或いは二次元光電変換素
子42の視野を制限することにより、画像上の不要な細か
いデイフェクト(欠陥)等の情報がカットされる。
Now, the light flux 12 that has passed through the image display device 16 passes through the Fourier transform lens 21 and enters the screen 41 placed on the Fourier transform surface thereof. On this screen 41, the light intensity proportional to the square of the two-dimensional Fourier transform of the complex amplitude distribution in the image display device 16 is observed. This light intensity distribution is detected by a two-dimensional photoelectric conversion element 42 such as a CCD. At that time, by limiting the visual field of the spatial filter 3 or the two-dimensional photoelectric conversion element 42, unnecessary fine defects on the image are detected. Information such as (defect) is cut.

ここで、二次元光電変換素子42で得られた画像は、電気
信号としてビデオアンプ及び液晶駆動回路43を通って、
LCLV45上に表示される。このLCLV45もLCLV15と同様に空
間光変調器をなしており、入射光の複素振幅を変調して
出射させる。このLCLV45への入射光束47は、レーザ11か
ら出射した光束12がビームスプリッタ14で分けられたも
ので、従って、画像出力手段1の光源と画像出力手段4
の光源とは、ここでは共有されていることになる。
Here, the image obtained by the two-dimensional photoelectric conversion element 42 passes through the video amplifier and the liquid crystal drive circuit 43 as an electric signal,
Displayed on the LCLV45. Like the LCLV15, this LCLV45 also forms a spatial light modulator, which modulates the complex amplitude of incident light and emits it. The light flux 47 incident on the LCLV 45 is the light flux 12 emitted from the laser 11 divided by the beam splitter 14, and therefore, the light source of the image output means 1 and the image output means 4 are used.
The source of light will be shared here.

LCLV45を出射した光束47は、フーリエ変換レンズ51を通
ってスクリーン52に入射する。この際に、スクリーン52
は、LCLV45に対して、フーリエ変換の位置となってお
り、従って、スクリーン52上における光強度は、参照画
像群と被検画像との空間的相互相関及び空間的自己相関
の程度を表わしたものとなる。そこで、参照画像同志の
相互相関の位置に重ならないように、画像表示装置上で
の画像の配列を行なえば、CCDの二次元光電変換素子61
により、被検画像と相関の高い参照画像の位置及び相関
の程度を検出することができる。
The light flux 47 emitted from the LCLV 45 passes through the Fourier transform lens 51 and enters the screen 52. At this time, screen 52
Is the position of the Fourier transform with respect to LCLV45. Therefore, the light intensity on the screen 52 represents the degree of spatial cross-correlation and spatial autocorrelation between the reference image group and the test image. Becomes Therefore, if the images are arranged on the image display device so that they do not overlap the cross-correlation positions of the reference images, the two-dimensional photoelectric conversion element 61 of the CCD is displayed.
This makes it possible to detect the position of the reference image having a high correlation with the test image and the degree of the correlation.

さて、このような相互相関度に応じた光強度のピークが
どのようなものであるかを、第2図に示されたパターン
を例として以下説明する。
Now, what the peak of the light intensity according to the degree of such cross-correlation is like will be described below by taking the pattern shown in FIG. 2 as an example.

画像表示装置16上には、第2図に示すように、例えば、
参照画像群a、b、c、d、eと被検画像sとが描かれ
ている。被検画像sの位置を示す空間座標を仮に(0,
0)とし、これをs(0,0)と示すものとする。
On the image display device 16, as shown in FIG.
Reference image groups a, b, c, d, e and a test image s are drawn. If the spatial coordinates indicating the position of the image s to be inspected are (0,
0) and let this be denoted as s (0,0).

同様に、参照画像群を、a(ax,ay)、b(bx,by)、
c(cx,cy)、d(dx,dy)、e(ex,ey)と示す。こ
れらのパターンにコヒーレント光を照射し、フーリエ変
換レンズ21にて、フーリエ変換を行なうと、スクリーン
41上の光強度パターンI(fx,fy)は、以下のようにな
る。
Similarly, the reference image groups are a (a x , a y ), b (b x , b y ),
Denote by c (c x , c y ), d (d x , d y ), e (e x , e y ). Irradiating these patterns with coherent light and performing Fourier transform with the Fourier transform lens 21,
The light intensity pattern I (f x , f y ) on 41 is as follows.

I(fx,fy)=|S+A・exp(j2πfxax)exp(j2πf
yay)+B・exp(j2πfxbx)exp(j2πfyby)+C・exp
(j2πfxcx)exp(j2πfycy)+D・exp(j2πfxdx)ex
p(j2πfydy)+E・exp(j2πfxex)exp(j2πfyey
=|S|2+|A|2+|B|2+|C|2|D|2+|E|2+S・A・
exp(j2πfxax)exp(j2πfyay)+S・B・exp(j2
πfxbx)exp(j2πfyby)+S・C・exp(j2πfxcx
exp(j2πfycy)+S・D・exp(j2πfxdx)exp(j2
πfydy)+S・E・exp(j2πfxex)exp(j2πfyey
+c.c.+A*B・exp(j2πfx(bx−ax))exp(j2πfy(b
y−ay))+A*C・exp(j2πfx(cx−ax))exp(j2πfy
(cy−ay))+……D*E・exp(j2πfx(ex−dx))exp
(j2πfy(ey−dy))+c.c. ……(1) ここで、fx、fyは、各々スクリーン41上での、x,y方向
の空間周波数,S,A,B,C,D,Eは,被検画像と参照画像の光
振幅分布のフーリエ変換の複素振幅、*印は、各々の画
像の光振幅分布の複素共役量を表わす。
I (f x , f y ) = | S + A · exp (j2πf x a x ) exp (j2πf
y a y ) + B ・ exp (j2πf x b x ) exp (j2πf y b y ) + C ・ exp
(J2πf x c x ) exp (j2πf y c y ) + D ・ exp (j2πf x d x ) ex
p (j2πf y d y ) + E ・ exp (j2πf x e x ) exp (j2πf y e y )
2 = | S | 2 + | A | 2 + | B | 2 + | C | 2 | D | 2 + | E | 2 + S *・ A ・
exp (j2πf x a x ) exp (j2πf y a y ) + S *・ B ・ exp (j2
πf x b x) exp (j2πf y b y) + S * · C · exp (j2πf x c x)
exp (j2πf y c y ) + S *・ D ・ exp (j2πf x d x ) exp (j2
πf y d y ) + S *・ E ・ exp (j2πf x e x ) exp (j2πf y e y )
+ c.c. + A * B ・ exp (j2πf x (b x −a x )) exp (j2πf y (b
y −a y )) + A * C · exp (j2πf x (c x −a x )) exp (j2πf y
(C y −a y )) + …… D * E ・ exp (j2πf x (e x −d x )) exp
(J2πf y (e y −d y )) + c.c .... (1) where f x and f y are the spatial frequencies in the x and y directions on the screen 41, S, A and B, respectively. , C, D, E are the complex amplitudes of the Fourier transform of the light amplitude distributions of the test image and the reference image, and the * marks are the complex conjugate amounts of the light amplitude distributions of the respective images.

上記の光強度パターンI(fx、fy)をLCLV45に透過率分
布として書き込み、フーリエ変換光学系により再びフー
リエ変換すると、スクリーン52上の光強度パターンI
(x,y)は、 I(x,y)= ∫I(fx、fy)・exp(−j2πfxx)exp(−j2πfyy)df
x・dfy=s*s+a*a+b*b+c*c+d*d+e
*e+s*a{δ(ax−x)δ(ay−y)+(ax+x)
δ(ay−y)}+s*b{δ(bx−x)δ(by−y)+
(bx+x)δ(by−y)}+s*c{δ(cx−x)δ
(cy−y)+(cx+x)δ(cy−y)}+s*d{δ
(dx−x)δ(dy−y)+(dx+x)δ(dy−y)}+
s*e{δ(ex−x)δ(ey−y)+(ex+x)δ(ey
−y)}a*b{δ(bx−ax−x)δ(by−ay−y)+
δ(bx−ax−x)(by−ay−y)}+……d*e{δ
(ex−dx−x)δ(ey−dy−y)+δ(ex−dx−x)
(ey−dy−y)} ……(2) となる。
When the above light intensity pattern I (f x , f y ) is written in the LCLV45 as a transmittance distribution and Fourier transformed again by the Fourier transform optical system, the light intensity pattern I on the screen 52 is written.
(X, y) is I (x, y) = ∫I (f x , f y ) ・ exp (−j2πf x x) exp (−j2πf y y) df
x · df y = s * s + a * a + b * b + c * c + d * d + e
* E + s * a {δ (a x -x) δ (a y -y) + (a x + x)
δ ( ay− y)} + s * b {δ (bx− x ) δ (by− y ) +
(B x + x) δ ( b y -y)} + s * c {δ (c x -x) δ
(C y −y) + (c x + x) δ (c y −y)} + s * d {δ
(D x -x) δ (d y -y) + (d x + x) δ (d y -y)} +
s * e {δ (e x −x) δ (e y −y) + (e x + x) δ (e y
-Y)} a * b {δ (b x -a x -x) δ (b y -a y -y) +
δ (b x -a x -x) (b y -a y -y)} + ...... d * e {δ
(E x −d x −x) δ (e y −d y −y) + δ (e x −d x −x)
(E y −d y −y)} (2)

ここで、*は相関を表わしている。Here, * represents the correlation.

このように、各々の像の自己相関は、光軸上に現れ、被
検画像と参照画像群との間の相互相関は、光軸に対し、
対称的な位置に1組ずつ、被検画像と参照画像群との相
対位置に対応した光軸からの位置に現れる。また、参照
画像間の相互相関も同様に現れるが、あらかじめ、参照
画像群と被検画像とを離しておけば、被検画像と参照画
像群との相互相関と参照画像間の相互相関とが重なるこ
とはない。従って、被検画像と参照画像群との相互相関
度のピークが、画像表示装置16上の参照画像群の位置に
対応したスクリーン52上の位置に現れることになる。
In this way, the autocorrelation of each image appears on the optical axis, and the cross-correlation between the test image and the reference image group is relative to the optical axis.
Each pair appears symmetrically at a position from the optical axis corresponding to the relative position between the test image and the reference image group. Further, the cross-correlation between the reference images also appears in the same manner, but if the reference image group and the test image are separated in advance, the cross-correlation between the test image and the reference image group and the cross-correlation between the reference images become There is no overlap. Therefore, the peak of the degree of cross-correlation between the test image and the reference image group appears at the position on the screen 52 corresponding to the position of the reference image group on the image display device 16.

然し乍ら、このままでは、参照画像数が大きい場合に
は、被検画像に対する参照画像群の相関ピークを明確に
読み込むことは不可能となる。
However, in this state, if the number of reference images is large, it is impossible to clearly read the correlation peak of the reference image group with respect to the test image.

その理由は、(2)式に示す相関項は、(1)式におけ
る各画像のフーリエ変換パターン同志の重なりによる干
渉縞の形成に関係しているため、参照画像の数が増加す
ると、急激に干渉縞の可視度が低下していき、結果とし
て相関ピークの光量が減少し、更に、形成された干渉縞
の光量分布の細かさやダイナミックレンジが空間光変調
器の能力を超えている場合には、正しい相関ピークの出
力を得ることができなくなってしまう。
The reason is that the correlation term shown in the equation (2) is related to the formation of interference fringes due to the overlapping of the Fourier transform patterns of the images in the equation (1). When the visibility of the interference fringes decreases, the light intensity of the correlation peak decreases as a result, and when the fineness of the light intensity distribution of the formed interference fringes and the dynamic range exceed the capability of the spatial light modulator. , The output of the correct correlation peak cannot be obtained.

そこで、本実施例では、スクリーン52の上の光強度を二
次元光電変換素子61で読み込み、電気信号として画像処
理及び液晶駆動回路62に送り、各参照画像との相互相関
量を規格化し、この量に応じてLCLV15の透過率分布を決
定することにより、各参照画像に照射する光量を変化さ
せる。即ち、例えば、被検画像と最も高い相関度を有す
る参照画像が、bであったとすると、bを照射する光束
が透過してくるLCLV15の画素部分の透過率を最大とす
る。その他の参照画像においては、例えば、参照画像a
に対しては、aを照射する光量が、bを照射する光量の
s*a/s*bとなるように、LCLV15の参照画像aを照射
する光束が透過する画像部分の透過率を決定する。以
下、他の参照画像についても同様である。
Therefore, in this embodiment, the light intensity on the screen 52 is read by the two-dimensional photoelectric conversion element 61, sent to the image processing and liquid crystal drive circuit 62 as an electric signal, and the cross-correlation amount with each reference image is standardized. By determining the transmittance distribution of LCLV15 according to the amount, the amount of light with which each reference image is irradiated is changed. That is, for example, if the reference image having the highest degree of correlation with the test image is b, the transmittance of the pixel portion of the LCLV 15 through which the light flux illuminating b is transmitted is maximized. In other reference images, for example, the reference image a
In contrast, the transmittance of the image portion through which the light flux illuminating the reference image a of the LCLV15 is transmitted is determined so that the light intensity illuminating a is equal to the light intensity s * a / s * b. . Hereinafter, the same applies to other reference images.

このように、LCLV15の透過率を変化させ、各参照画像に
照射させる光量を変化させた後のパターンを入力とし
て、上記の操作を繰り返すと、相関ピーク出力の小さい
参照画像は、1回1回その照射光量が少なくなって、結
果的に、被検画像がbであると明確に認識することがで
きる。このスクリーン52上の光強度による光検出手段6
の出力と試行回数の関係を第3図に示す。
In this way, when the pattern after changing the transmittance of the LCLV15 and changing the amount of light applied to each reference image is input and the above operation is repeated, the reference image with a small correlation peak output is once The amount of irradiation light decreases, and as a result, it is possible to clearly recognize that the image to be inspected is b. Light detection means 6 based on the light intensity on the screen 52
Fig. 3 shows the relationship between the output and the number of trials.

即ち、試行回数を横軸により、光検出手段6の出力を縦
軸にとると、試行回数が増えるに従って、参照画像bに
よる出力は一定であるが、他の画像による出力が低下し
ていく。
That is, when the number of trials is plotted on the horizontal axis and the output of the light detection means 6 is plotted on the vertical axis, the output from the reference image b is constant but the output from other images decreases as the number of trials increases.

また、被検画像との相関度の高い参照画像が幾つかあっ
た場合には、相関度の低い幾つかの参照画像について
は、相関度に閾値レベルを設け、試行回数の少ない段階
で空間変調器の透過率を最低にしてしまっても良い。こ
のとき、何回かの試行後に、相感度が閾値よりも低くな
った参照画像は、同様に空間光変調器の透過率を最低に
していけば、早く結果を導くことができる。
If there are some reference images with a high degree of correlation with the image to be inspected, a threshold level is set for the degree of correlation for some of the reference images with a low degree of correlation, and spatial modulation is performed at a stage where the number of trials is small. The transmittance of the vessel may be minimized. At this time, the reference image whose phase sensitivity becomes lower than the threshold after several trials can also lead to a quick result if the transmittance of the spatial light modulator is also set to the minimum.

更に、参照画像の数を最初の段階で制限するので、以降
の動作(操作)において、比較すべき対象が少なくな
り、干渉縞の可視度が上昇し、正しい認識をすることに
なる。また、被検画像と同じ画像が、参照画像中になか
った場合には、試行回数を増加させても、他に比較して
著しく相関度の高い参照画像が存在しない状態に落ち着
き、被検画像の参照画像に対する相関度を曖昧に判断さ
せることも可能となる。
Furthermore, since the number of reference images is limited at the initial stage, the number of objects to be compared is reduced in the subsequent operations (operations), the visibility of interference fringes is increased, and correct recognition is performed. If the same image as the test image was not present in the reference image, even if the number of trials was increased, the test image calmed down to a state in which there was no reference image having a significantly higher correlation than the others. It is also possible to ambiguously determine the degree of correlation with respect to the reference image.

上記の実施例においても、変化させる透過率は、実質上
もっとも相関度の高い参照画像に対して、高く、それ以
外の参照画像に対して低くなるように、規則を設定すれ
ば、どのようなものであっても良いことは、言うまでも
ないことである。例えば、最も相関度の高い参照画像が
bのとき、他の参照画像aを照射する光強度を、単調増
加関数f(x)に対してf(s*a)/f(s*b)とし
ても可能である。
Also in the above-mentioned embodiment, if the rule is set so that the transmittance to be changed is high for the reference image having substantially the highest degree of correlation and low for the other reference images, what kind of Needless to say, it may be a thing. For example, when the reference image having the highest degree of correlation is b, the light intensity irradiating another reference image a is defined as f (s * a) / f (s * b) with respect to the monotonically increasing function f (x). Is also possible.

次に、第4図は、他の本発明の光学的識別装置の構成を
示す模式図である。これにより、更に、本発明を説明す
る。
Next, FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of another optical discriminating apparatus of the present invention. The invention will now be further described.

第4図に示した光学的識別装置においては、レーザ11を
出射した光束12は、ビームエキスパンダ13を通り、偏光
ビームスプリッタ14′に入射する。偏光ビームスプリッ
タ14′では、そのs偏光成分のみが反射され、p偏光成
分は、透過して光束47となる。
In the optical discriminating apparatus shown in FIG. 4, the light beam 12 emitted from the laser 11 passes through the beam expander 13 and enters the polarization beam splitter 14 '. In the polarization beam splitter 14 ', only the s-polarized component is reflected, and the p-polarized component is transmitted to become a light beam 47.

続いて、s偏光成分よりなる光束12は、LCLV15′に入射
する。ここで、LCLV15′は、第5図に示すような反射型
液晶ライトバルブである。この液晶ライトバルブは、透
明電極72と78で挾んだ液晶パネルの間に光導電層77と誘
電体ミラー75を配置したもので、その光導電層77は、必
要な画素の大きさに分割されている。このLCLV15′にお
いては、この画素の大きさは、画像表示装置16における
参照画像の大きさである。
Then, the light flux 12 composed of the s-polarized component enters the LCLV 15 '. Here, LCLV15 'is a reflection type liquid crystal light valve as shown in FIG. In this liquid crystal light valve, a photoconductive layer 77 and a dielectric mirror 75 are arranged between a liquid crystal panel sandwiched by transparent electrodes 72 and 78, and the photoconductive layer 77 is divided into required pixel sizes. Has been done. In this LCLV 15 ′, the size of this pixel is the size of the reference image in the image display device 16.

ここで、誘電体ミラー75は、光導電層77よりも、液晶層
側(図では右側)に配置され、こちらが読み出し光の入
射方向となる。このとき、両側の透明電極(即ち72と78
の)間に電圧を印加しておいて、書き込み光Aを照射す
ると、書き込み光Aの光量に応じて、各分割画素70aに
おいて、光導電層77における電圧降下が起こり、各部分
の液晶にかかる電圧が変化し、入射した読み出し光B
は、その偏光面が回転する。従って、光束12は、LCLV1
5′に入射した書き込み光Aに応じて、偏光面の回転を
受け、その反射光は、その書き込み光Aの強度分布に応
じて、偏光ビームスプリッタ14′を透過する。但し、処
理開始当初は、バイアス電位設定或いはバイアス光入射
により、全光束範囲に対して均一な光量が偏光ビームス
プリッタ14′を透過するようにされている。15の反射型
液晶ライトバルブの構造は、第5図に示すようなもので
ある。即ち、順次、ガラス基板71、透明電極72、液晶7
4、誘電体ミラー75、光導電層77、透明電極78、ガラス
基板76を積層したもので、70aの分割画素に分割されて
いるものである。
Here, the dielectric mirror 75 is arranged on the liquid crystal layer side (right side in the figure) with respect to the photoconductive layer 77, and this is the incident direction of the reading light. At this time, the transparent electrodes on both sides (ie 72 and 78)
When a writing light A is applied while a voltage is applied between the two), a voltage drop occurs in the photoconductive layer 77 in each divided pixel 70a in accordance with the amount of the writing light A, and the liquid crystal in each portion is affected. Readout light B that has been incident due to a change in voltage
Has its plane of polarization rotated. Therefore, the luminous flux 12 is LCLV1.
The polarization plane is rotated according to the writing light A incident on the 5 ', and the reflected light is transmitted through the polarization beam splitter 14' according to the intensity distribution of the writing light A. However, at the beginning of the process, a uniform light amount is transmitted through the polarization beam splitter 14 'for the entire luminous flux range by setting the bias potential or entering the bias light. The structure of the reflection type liquid crystal light valve of 15 is as shown in FIG. That is, the glass substrate 71, the transparent electrode 72, and the liquid crystal 7 are sequentially arranged.
4. The dielectric mirror 75, the photoconductive layer 77, the transparent electrode 78, and the glass substrate 76 are laminated, and are divided into 70a divided pixels.

さて、偏光ビームスプリッタ14′を透過した光束12は、
画像表示装置16に入射し、更に、ミラー22を通り、フー
リエ変換レンズ21を通って、画像表示装置16上の複素振
幅のフーリエ変換による強度パターンをLCLV45′上に照
射する。LCLV45′は、基本的にはLCLV15′と同様のもの
で、但し、上述の光束12を書き込み光Aとし、入射する
干渉縞のパターンに応じて、分割画素の大きさは小さく
なっている。このLCLV45′に対する読み出し光Bは、偏
光ビームスプリッタ14′を透過した光束47である。この
光束47は、2分の1波長板46を通って、その偏光方向を
90度回転し、偏光ビームスプリッタ48に入射する。この
とき、光束47の偏光状態は、偏光ビームスプリッタ48に
対して、s偏光となっているので、光束47は、ほぼすべ
てが反射され、LCLV45′に入射し、その読み出し光とな
る。LCLV45′に入射した光束47は、LCLV15′における光
束12と、同様に変調を受け、フーリエ変換レンズ51によ
り、LCLV45′に入射した光束12の強度分布のフーリエ変
換に対応したパターンが、スクリーン52及びLCLV15′に
入射する。但し、LCLV15′に入射する光束47は、その光
軸即ち、0次光スポット位置が、ハーフミラー54によ
り、LCLV15′上の被検画像の位置55にくるように、設定
させる。このとき、LCLV15′上の参照画像の位置に、各
々に対応した相互相関ピークの光スポットがくるよう
に、予め、参照画像の位置及び光学系の配置を設定す
る。
Now, the light flux 12 that has passed through the polarization beam splitter 14 'is
The light enters the image display device 16, further passes through the mirror 22, the Fourier transform lens 21, and irradiates the LCLV 45 ′ with the intensity pattern by the Fourier transform of the complex amplitude on the image display device 16. The LCLV 45 'is basically the same as the LCLV 15', except that the above-mentioned light flux 12 is used as the writing light A and the size of the divided pixels is reduced according to the pattern of the interference fringes incident thereon. The readout light B for this LCLV 45 'is the light beam 47 that has passed through the polarization beam splitter 14'. This light beam 47 passes through the half-wave plate 46 and changes its polarization direction.
It rotates 90 degrees and enters the polarization beam splitter 48. At this time, since the polarization state of the light beam 47 is s-polarized with respect to the polarization beam splitter 48, almost all of the light beam 47 is reflected and enters the LCLV 45 ′, and becomes its read light. The luminous flux 47 incident on the LCLV 45 ′ is similarly modulated with the luminous flux 12 on the LCLV 15 ′, and the Fourier transform lens 51 forms a pattern corresponding to the Fourier transform of the intensity distribution of the luminous flux 12 incident on the LCLV 45 ′ on the screen 52 and It is incident on LCLV15 '. However, the light beam 47 incident on the LCLV 15 'is set so that its optical axis, that is, the 0th-order light spot position is located by the half mirror 54 at the position 55 of the test image on the LCLV 15'. At this time, the position of the reference image and the arrangement of the optical system are set in advance so that the light spot of the cross-correlation peak corresponding to each of them comes to the position of the reference image on the LCLV 15 ′.

従って、これ以降、被検画像に対して、相関強度の強い
参照画像は、より強度の強い光束で照明され、相関強度
の弱い参照画像は、より弱い光束で照明されることにな
る。尚、この相互相関強度出力は、スクリーン52の光強
度分布をCCD等の二次元光電変換素子61で検出すること
により得られる。
Therefore, thereafter, with respect to the test image, the reference image having a strong correlation intensity is illuminated with the light flux having a stronger intensity, and the reference image having a weaker correlation intensity is illuminated with the light flux having a weaker intensity. The cross-correlation intensity output is obtained by detecting the light intensity distribution on the screen 52 with a two-dimensional photoelectric conversion element 61 such as a CCD.

尚、本発明において、空間光変調器の働きをしている部
分については、仕様上の差異はあるが、原理的にはすべ
て同様の電気アドレス型のもの及び光アドレス型のもの
が使用可能である。電気アドレス型の例としては、上述
の液晶パネルの他に、PLZTやKDP、BSO(Bi12SiO20)等
の電気光学効果を示すセラミックスや結晶にマトリック
ス電極を付加したものが良く使用されている。
In the present invention, although there are differences in specifications with respect to the portion functioning as the spatial light modulator, in principle, the same electrical address type and optical address type can be used. is there. As an example of the electric address type, in addition to the above-mentioned liquid crystal panel, a ceramic or crystal exhibiting an electro-optical effect such as PLZT, KDP, BSO (Bi 12 SiO 20 ) or the like to which a matrix electrode is added is often used. .

光アドレス型の例でもやはり電気アドレス型と同様の材
料に、第5図で説明したように、光導電層を組み合わせ
たものが、一般的である。但し、BSOやBaTiO3等の光起
電力効果を持つ結晶では、入射光強度に応じた自発分極
により光誘起屈折率変化を起こすので、光導電層を付加
する必要はない。尚、これらの空間変調器は、透過型と
しても、反射型としても構成することができる。但し、
光アドレス型で読み出し光が書き込み光の情報を完全に
消してしまうような場合は、読み出し光と書き込み光の
波長域を分離して、読み出し光が書き込み情報に影響を
与えないようにする等の工夫が必要である。
Also in the photo-addressable type, a material similar to that of the electric-addressed type is generally combined with a photoconductive layer as described in FIG. However, in a crystal having a photovoltaic effect such as BSO or BaTiO 3, there is no need to add a photoconductive layer because the photoinduced refractive index change occurs due to spontaneous polarization depending on the incident light intensity. It should be noted that these spatial modulators can be configured as a transmissive type or a reflective type. However,
In the case of an optical address type in which the reading light completely erases the information of the writing light, the wavelength range of the reading light and the writing light is separated so that the reading light does not affect the writing information. Ingenuity is needed.

また、電気アドレス型を使用する場合は、その入力画像
を得るための二次元光電変換素子及びその駆動回路が必
要となるが、その信号を加工し易いという利点がある。
Further, when the electric address type is used, a two-dimensional photoelectric conversion element and its drive circuit for obtaining the input image are required, but there is an advantage that the signal can be easily processed.

尚、通常使用されているインコヒーレント・コヒーレン
ト変換素子は、上述の光アドレスの反射型空間光変調器
に属するものであり、これを画像表示装置16の被検画像
表示部分16bに用いるには、入力画像をそのインコヒー
レント・コヒーレント変換素子に照射するための結像光
学系が必要である。祖の場合、参照画像表示部分16aも
光アドレス、電気アドレスに係わらず、反射型とすると
光学系を構成することが容易である。そのような光学系
の1例の構成図を第6図に示す。
Incidentally, the commonly used incoherent-coherent conversion element belongs to the reflective spatial light modulator of the above-mentioned optical address, and in order to use it for the image display portion 16b of the image display device 16, the An imaging optical system for irradiating the incoherent-coherent conversion element with an input image is required. In the case of the parent, if the reference image display portion 16a is also a reflection type regardless of the optical address and the electrical address, it is easy to configure an optical system. A configuration diagram of an example of such an optical system is shown in FIG.

第6図の光学的識別装置において、レーザ11からの光束
12は、ビームスプリッタ14で反射されて画像表示装置1
6′に入射する。ここで、画像表示装置16′は、被検画
像表示部分に対応したインコヒーレント・コヒーレント
変換素子と、参照画像表示部分に対応したLCLV等の反射
型電気アドレス型空間光変調器とからなる。そのインコ
ヒーレント・コヒーレント変換素子は、光束12とは反対
側から光学的な変調入力を受ける。この変調入力は、例
えば、図示のように、被検物体sの像18が結像レンズ17
により、インコヒーレント・コヒーレント素子の画面上
に、16bに結像されたものである。また、参照画像表示
部分の入力は、参照画像群と、二次元光電変換素子61で
検出された相互相関度に基づいた帰還情報、即ち、各々
の参照画像の画像表示装置16′から出射すべき、光強度
の情報とが重畳されたものとなっている。即ち、第6図
の光学的識別装置では、画像表示装置16′は、第1図の
光学的識別装置のLCLV15と画像表示装置16との機能を同
時に受け持つものである。ここでは、更に、参照画像メ
モリ80を用いている。
In the optical identification device shown in FIG. 6, the luminous flux from the laser 11
The image display device 1 is reflected by the beam splitter 14.
It is incident on 6 '. Here, the image display device 16 'is composed of an incoherent-coherent conversion element corresponding to the image display portion to be inspected and a reflective electrical address type spatial light modulator such as LCLV corresponding to the reference image display portion. The incoherent-coherent conversion element receives an optical modulation input from the side opposite to the light beam 12. This modulation input is, for example, as shown in FIG.
The image is formed by 16b on the screen of the incoherent / coherent element. Further, the input of the reference image display portion, the reference image group, the feedback information based on the cross-correlation degree detected by the two-dimensional photoelectric conversion element 61, that is, should be emitted from the image display device 16 'of each reference image. , Light intensity information is superimposed. That is, in the optical discriminating apparatus of FIG. 6, the image display device 16 'simultaneously functions as the LCLV 15 and the image display device 16 of the optical discriminating device of FIG. Here, the reference image memory 80 is further used.

これ以外の部分については、使用している空間光変調器
が、電気アドレス型或いは光アドレス型であるか、ま
た、透過型或いは反射型であるかの組合わせの違いがあ
るが、第1図及び第4図の光学的識別装置についての説
明とほとんど同じであり、説明番号は、各々相当するも
ので表わしている。
Regarding the other parts, there is a difference in the combination of whether the spatial light modulator used is an electrical address type or an optical address type, or a transmissive type or a reflective type. And the description of the optical discriminating apparatus in FIG. 4 is almost the same, and the explanation numbers are represented by the corresponding ones.

上述の説明からも分かるように、これらの空間光変調器
は、どのような組合わせでも可能であり、従って、本発
明の光学的識別装置は、その組合わせによって、多数の
実施形態を取ることができることになる。
As can be seen from the above description, these spatial light modulators can be in any combination, and therefore the optical identification device of the present invention can take a number of embodiments depending on the combination. You will be able to

[発明の効果] 本発明による工学的識別装置により、次のような顕著な
技術的効果が得られた。
[Advantages of the Invention] With the engineering discriminating apparatus according to the present invention, the following remarkable technical effects were obtained.

第1に、ホログラフィなどの手段を用いずに、実時間動
作で参照画像群と被検画像の相関演算を行ない、フィー
ドバック系にすることにより、参照画像群の個数を飛躍
的に大きくすることができる光学的識別装置が提供でき
た。
First, the number of reference image groups can be dramatically increased by performing a correlation operation between the reference image group and the test image in real time without using a means such as holography and using a feedback system. An optical discriminator capable of being provided can be provided.

第2に、同時に、正確に被検画像の識別が行なえる光学
的識別装置を提供する。
Secondly, at the same time, an optical discriminating device capable of discriminating a test image accurately is provided.

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

第1図は、本発明の光学的識別装置の1例の構成を示す
模式構成図である。 第2図は、本発明の光学的識別装置の1例における画像
表示装置を示す模式図である。 第3図は、本発明の光学的識別装置の1例における試行
回数に対する光検出手段6でのの出力の関係を示すグラ
フである。 第4図は、本発明の光学的識別装置の他の例の構成を示
す模式構成図である。 第5図は、本発明の光学的識別装置の用いられる反射型
液晶ライトバルブの構成を説明する模式構成図である。 第6図は、本発明の光学的識別装置の他の例での構成を
示す模式構成図である。 [主要部分の符号の説明] 1、4……画像出力手段 2、5……光学的フーリエ変換手段 3……空間フィルタ 5……光学的フーリエ変換手段 6……光検出手段 11……レーザ 12、47……光束 13……ビームエキスパンダ 14′、48……偏光ビームスプリッタ 15、45……液晶ライトバルブ 16……画像表示装置 16a……参照画像表示部 16b……被検画像表示部 17……結像レンズ 18……被検物体 21、51……フーリエ変換レンズ 41、52……スクリーン 42、61……二次元光電変換素子 43……ビデオアンプ及び液晶駆動回路 46……2分の1波長板 48、50……偏光ビームスプリッタ 22、23、44、53……ミラー 54……ハーフミラー 55……0次元カットフィルタ 62……画像処理及び液晶駆動回路 70……反射型液晶バルブ 70a……分画画素 71、76……ガラス基板 72、78……透明電極 73……スペーサ 74……液晶層 75……誘電体ミラー 77……光導電層
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an example of the optical identification device of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing an image display device in an example of the optical identification device of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of trials and the output from the light detection means 6 in one example of the optical identification device of the present invention. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another example of the optical identification device of the present invention. FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of a reflective liquid crystal light valve used in the optical identification device of the present invention. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another example of the optical identification device of the present invention. [Description of Signs of Main Parts] 1, 4 ... Image output means 2, 5 ... Optical Fourier transform means 3 ... Spatial filter 5 ... Optical Fourier transform means 6 ... Photodetection means 11 ... Laser 12 , 47 ...... Luminous flux 13 ...... Beam expander 14 ', 48 ...... Polarization beam splitter 15, 45 ...... Liquid crystal light valve 16 ...... Image display device 16a ...... Reference image display part 16b ...... Test image display part 17 …… Imaging lens 18 …… Object to be inspected 21, 51 …… Fourier transform lens 41, 52 …… Screen 42, 61 …… Two-dimensional photoelectric conversion element 43 …… Video amplifier and liquid crystal drive circuit 46 …… 1 wavelength plate 48, 50 ...... Polarizing beam splitter 22, 23, 44, 53 …… Mirror 54 …… Half mirror 55 …… 0-dimensional cut filter 62 …… Image processing and liquid crystal drive circuit 70 …… Reflective liquid crystal valve 70a …… Fractional pixel 71, 76 …… Glass substrate 72, 78 …… Transparent electrode 7 3 …… Spacer 74 …… Liquid crystal layer 75 …… Dielectric mirror 77 …… Photoconductive layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、被検画像と、参照画像群とに
よるコヒーレント画像を同時に出力し、電気的或いは光
学的に出力光複素振幅の時間的及び空間的変調が可能な
第1の画像出力手段と、 前記第1の画像出力手段からの出力光複素振幅の二次元
的分布パターンを光学的にフーリエ変換する第1の光学
的フーリエ変換手段と、 前記第1のフーリエ変換手段からの出力光の受光範囲を
前記被検画像の比較したい細部の細かさに応じた空間周
波数範囲に制限する空間フィルタと、 前記空間フィルタを通った前記第1の光学的フーリエ変
換手段からの光出力の空間的光強度分布パターンに応じ
てコヒーレントな二次元的出射光複素振幅分布を変化す
ることができる第2の画像出力手段と、 前記第2の画像出力手段からの出力光複素振幅の二次元
的分布パターンを光学的にフーリエ変換し、その出力を
前記第1の画像出力手段にその変調信号として、入力す
る第2の光学的フーリエ変換手段と、 前記第2の光学的フーリエ変換手段からの光出力を検出
する光検出手段とから本質的になることを特徴とする光
学的識別装置。
1. A first image output means for outputting at least a coherent image of a test image and a reference image group at the same time, and capable of electrically or optically modulating the output light complex amplitude in time and space. A first optical Fourier transform means for optically Fourier transforming a two-dimensional distribution pattern of complex amplitude of output light from the first image output means, and output light from the first Fourier transform means. A spatial filter for limiting the light receiving range to a spatial frequency range according to the fineness of details to be compared in the image to be inspected, and the spatial light of the optical output from the first optical Fourier transform means that has passed through the spatial filter. Second image output means capable of changing a coherent two-dimensional output light complex amplitude distribution according to an intensity distribution pattern, and two-dimensional output light complex amplitude from the second image output means From the second optical Fourier transforming means and the second optical Fourier transforming means for optically Fourier-transforming the physical distribution pattern and inputting its output to the first image output means as its modulation signal. An optical discriminating device essentially consisting of a light detecting means for detecting a light output.
【請求項2】前記第1の画像出力手段は、少なくともコ
ヒーレントな光源と、前記光源からの光束の複素振幅の
空間的分布のパターンを変調可能な第1の空間光変調器
と、前記第1の空間光変調器から出射した光束を入力と
する参照画像群及び被検画像を表示する一つないし複数
の表示体とからなることを特徴とする請求項第1項記載
の光学的識別装置。
2. The first image output means includes at least a coherent light source, a first spatial light modulator capable of modulating a spatial distribution pattern of complex amplitudes of a light beam from the light source, and the first spatial light modulator. 2. The optical identification device according to claim 1, wherein the optical identification device comprises a reference image group to which the light flux emitted from the spatial light modulator of 1 is input and one or a plurality of display bodies for displaying the test image.
【請求項3】前記第1の空間光変調器は、参照画像群を
構成する各参照画像に対応して、区分けがなされ、各区
分は、前記第2の光学的フーリエ変換手段からの出力光
の各々に対応した一部を受光し、その光量に応じて、そ
の透過率或いは反射率が変化することを特徴とする請求
項第2項記載の光学的識別装置。
3. The first spatial light modulator is divided into sections corresponding to each reference image forming a reference image group, and each section is an output light from the second optical Fourier transform means. 3. The optical identification device according to claim 2, wherein a portion corresponding to each of the light is received and the transmittance or the reflectance changes according to the amount of the light.
【請求項4】前記第2の光学的フーリエ変換手段からの
出力は、第1の二次元的光電変換素子により受光され、
前記第1の空間光変調器は、該第1の二次元的光電変換
素子からの出力信号に従って電気的に変調されることを
特徴とする請求項第2項記載の光学的識別装置。
4. The output from the second optical Fourier transform means is received by the first two-dimensional photoelectric conversion element,
The optical discriminating device according to claim 2, wherein the first spatial light modulator is electrically modulated according to an output signal from the first two-dimensional photoelectric conversion element.
【請求項5】前記参照画像群を表示する表示体は、電気
的な変調が可能な第2の空間光変調器であることを特徴
とする請求項第2或いは3項に記載の光学的識別装置。
5. The optical discrimination according to claim 2 or 3, wherein the display body for displaying the reference image group is a second spatial light modulator capable of being electrically modulated. apparatus.
【請求項6】前記被検画像を表示する表示体は、インコ
ヒーレント・コヒーレント変換素子であることを特徴と
する請求項第2〜5項のいずれかに記載の光学的識別装
置。
6. The optical discriminating device according to claim 2, wherein the display body for displaying the test image is an incoherent-coherent conversion element.
【請求項7】前記第1の画像出力手段は、少なくともコ
ヒーレントな光源と、参照画像群及び被検画像を表示す
る電気入力による変調が可能な第3の空間光変調器とか
らなることを特徴とする請求項第1項記載の光学的識別
装置。
7. The first image output means comprises at least a coherent light source and a third spatial light modulator capable of being modulated by an electric input for displaying a reference image group and a test image. The optical identification device according to claim 1.
【請求項8】前記第2の画像出力手段は、少なくとも、
コヒーレントな光源と、前記第1のフーリエ変換手段か
らの出力光を受光する第2の二次元的光電変換手段から
の信号に基づいて、入射した光束の複素振幅分布を変調
して出力する第4の空間光変調器とから本質的になるこ
とを特徴とする請求項第1〜7項のいずれかに記載され
る光学的識別装置。
8. The second image output means at least,
Fourthly, a complex amplitude distribution of incident light flux is modulated and output based on a signal from a coherent light source and a second two-dimensional photoelectric conversion means that receives the output light from the first Fourier transformation means. The optical identification device according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical identification device essentially consists of
【請求項9】前記第2の画像出力手段は、少なくとも、
コヒーレントな光源と、入射した前記第1のフーリエ変
換手段からの出力光の強度分布に依存して、その光学的
特性が二次元的或いは三次元的に変化する第5の空間光
変調器とから本質的になることを特徴とする請求項第1
〜7項のいずれかに記載される光学的識別装置。
9. The second image output means includes at least:
From a coherent light source and a fifth spatial light modulator whose optical characteristics change two-dimensionally or three-dimensionally depending on the intensity distribution of the incident light output from the first Fourier transforming means. Claim 1 characterized by being essentially
Item 7. An optical identification device described in any one of items 7 to 7.
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