JPH0850520A

JPH0850520A - 光演算装置

Info

Publication number: JPH0850520A
Application number: JP31049694A
Authority: JP
Inventors: Koji Koide; 功史小出
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-02-20
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: US5675670A; JP3112800B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光演算装置において、原画像と直交変換パタ
ーンとの重ね合わせを容易にし、演算精度の向上を図
り、また、固定透過マスクを用いる場合には、固定透過
マスクの作製を容易にする。【構成】原画像を表示する原画像表示手段と、該原画
像表示手段に表示された原画像の直交変換を行なうため
のパターンを表示する直交変換パターン表示手段とから
構成される光演算装置において、原画像表示手段の各画
素の開口率を、直交変換パターン表示手段の各画素の開
口率よりも小さくなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光演算装置に関し、特
に２次元配列を有するデータ同士の積演算を光学的に実
現する光演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在のマルチメディア社会においては、
膨大な情報量を持つ画像データを重要な１つのメディア
として伝送したり蓄積したりすることが求められてい
る。

【０００３】また、最近は、計算機による処理の容易
さ、或いは画像の保存性の良さから、画像データをディ
ジタル化することが行われている。しかし、ディジタル
化した静止画や動画のデータはそのデータの分量が非常
に多く、このような画像データをそのまま記録・伝送す
ることは、現在の記録装置及びディジタル回線の容量が
十分でないため非常に困難である。例えば、テレビの１
画面に表示される情報量は、約１Ｍｂｙｔｅであり、ま
た、１秒間のテレビ画像には、約３０Ｍｂｙｔｅの情報
量が含まれている。このような状況から、画像データの
記録・伝送等に際しては、画像データ情報を圧縮する技
術が必須である。

【０００４】従来の画像圧縮・復元技術は、主にコンピ
ュータを使用したディジタル技術によるものであるが、
使用するコンピューターの処理速度に限界があるため、
画面を多数のブロックである小画面に分解し、その分割
したブロック毎に処理を行うことを基本としている。現
在、国際標準化されている代表的な圧縮方法によれば、
例えば、縦４８０点、横６４０点の画素から成る全画面
を、縦８点×横８点の正方形のブロックに分割し、各ブ
ロック毎に対して独立に、２次元直交基底パターンを用
いて離散的コサイン変換(Discrete Cosine Transform，
略してＤＣＴ）や、ウォルシュ−アダマール変換(Walsh
-Hadamard Transform ，略してＷＨＴ）を電気的演算に
よって処理する。これらの変換による展開係数は、低周
波成分から高周波成分に分けられ、通常、低周波成分に
パワーが集中する。

【０００５】したがって、視覚特性を考慮すると、パワ
ーの大きい低周波成分を残し高周波成分を削除すること
により、全体としてデータ量の低減を図ることが可能で
ある。そして、画像復元部では、伝送されたデータか
ら、予め用意されている２次元直交基底パターンの組を
使って、縦８点×横８点の正方形の画素から成る中間画
素が得られる。これを繰り返すことにより、全体として
の復元画像を得ることができる。

【０００６】この方式における直交変換には、多数の積
和演算を必要とするので、動画像を実時間で圧縮あるい
は復元するために高速処理が必要となる。そこで、これ
らの一連の処理を光学的に実行するシステムが、特開平
５−３３３３９８号公報に開示されている。この公報に
開示されたシステムの時間多重展開方式の画像圧縮部
は、図１３に示す構成を有している。このシステムに採
用されている積演算手段の動作原理を、図１３を用いて
説明する。光源１０２から照射された光は、入力画像
（原画像）を表示する第１の空間光変調器（Spatial Li
ght Modulator，以下、略してＳＬＭと記す）１０３を
透過し、第２のＳＬＭ１０５に達すると、ここで表示さ
れた直交変換パターンによって直交変換が施され、続い
て、レンズ１０７により受光素子１０８に集光されるも
のである。すなわち、積演算手段の動作原理は、原画像
を液晶テレビ等の第１のＳＬＭ１０３に表示させ、その
原画像表示されている時間内に第２のＳＬＭ１０５の直
交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）を、ｕ，ｖについて書き
換えて行くというものである。

【０００７】また、特開平５−３３３３９８号公報に
は、２次元レンズアレイと固定透過マスクからなる直交
変換用マスクと受光素子アレイとを用いた空間多重展開
方式や、時間多重展開方式と空間多重展開方式を組み合
わせた時空間多重方式も提案されている。なお、固定透
過マスクは、通常、透明基板や写真フィルム等を用い
て、フォトリソグラフィー技術や電子線描画等により作
製されるものである。

【０００８】このような従来の画像圧縮装置において、
ＳＬＭ等から成る原画像表示手段の各画素の開口率、及
びＳＬＭ、直交変換用マスク（固定透過マスク）等から
成る直交変換パターン表示手段の各画素の開口率は、そ
れぞれほぼ１００％のものが用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光演算装置では、例えば図１４に示したように、積演算
の結果、即ち原画像と直交変換パターンとの重ね合わせ
が不完全となることがある。また、空間多重展開方式の
場合には、フォトリソグラフィー技術等を用いて固定透
過マスクの直交変換パターンを作製しており、完全なマ
スクを作製することは困難であり、固定透過マスクの直
交変換パターンの輪郭が崩れていると、演算精度が悪化
してしまう。

【００１０】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、原画像と直交変換パターン
との重ね合わせを容易にすると共に、直交変換パターン
の輪郭の描画が完全でなくとも正しい重ね合わせが容易
に行なえ、演算精度を向上させることが可能な光演算装
置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、原画像を表示する原画像表示手段と、
その原画像表示手段に表示された原画像の直交変換を行
なうためのパターンを表示する直交変換パターン表示手
段とから構成される光演算装置において、原画像表示手
段の各画素の開口率が、直交変換パターン表示手段の各
画素の開口率よりも小さくなるように構成している。

【００１２】本発明では、原画像表示手段の各画素の開
口率は、原画像表示手段と直交変換パターン表示手段の
重ね合わせの精度または直交変換パターン表示手段の描
画精度と、直交変換パターン表示手段の各画素の大きさ
とによって求められる。

【００１３】また、本発明では、上記の光演算装置にお
いて、原画像表示手段と直交変換パターン表示手段との
うち、少なくとも一方を空間光変調器により構成してい
る。

【００１４】さらに、本発明では、上記の光演算装置に
おいて、直交変換パターン表示手段として、原画像表示
手段の各画素の開口部を覆うようなパターンが描画され
た固定透過マスクを用いている。

【００１５】

【作用】本発明の光演算装置においては、原画像表示手
段の各画素の開口率を、直交変換パターン表示手段の各
画素の開口率よりも小さくなるように構成している。こ
れは、原画像表示手段の各画素の中心と直交変換パター
ン表示手段の各画素の開口部の中心とを一致させ、原画
像表示手段の各画素の開口面積を、直交変換パターン表
示手段の各画素の開口面積よりも相対的に小さくすると
いうことである。

【００１６】このように構成すると、原画像表示手段と
直交変換パターン表示手段との２つの表示手段の光線の
進行方向に垂直な方向での位置合わせにおいて、多少の
ずれがあっても演算可能となるので、原画像と直交変換
パターンとの重ね合わせが容易となり、演算精度を向上
させることができる。さらに、直交変換パターン表示手
段として固定透過マスクを用いる場合には、そのマスク
の作製を容易にすることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００１８】図１は、本発明の光演算装置の基本構成を
示すブロック図である。図１において、１は原画像入力
手段であり、２は光源である。３は原画像表示手段であ
り、４は結像手段であり、５は直交変換パターン表示手
段であり、これら原画像表示手段３、結像手段４、及び
直交変換パターン表示手段５から積演算手段６が構成さ
れる。また、７は集光手段であり、８は光電変換手段で
あり、これら集光手段７及び光電変換手段８から和演算
手段９が構成される。また、１０は電気的演算手段であ
る。

【００１９】図１に示すように、画像記録装置もしくは
カメラ等の原画像入力手段１から原画像ｆ（ｍ，ｎ）が
積演算手段６に送られ、積演算手段６では、送られてき
た原画像ｆ（ｍ，ｎ）を原画像表示手段３に表示する。
そして、強度がほぼ均一な光束を照射する光源２からの
光束が画像表示手段３を透過し、原画像ｆ（ｍ，ｎ）が
結像手段４によって直交変換パターン表示手段５に表示
された直交変換パターン上に結像される。ここで、直交
変換パターン表示手段５には、濃淡の０から１の透過率
をもつパターンが書かれている。そして、このようにし
て結像された光束が、直交変換パターン表示手段５を透
過することによって、積演算が行われる。次に、直交変
換パターン表示手段５を透過した光束が、集光手段７に
より光電変換手段８に集光されて、光信号が電気信号に
変換され、電気的演算手段１０に入力される。このよう
に、画像表示手段３、結像手段４、及び直交変換パター
ン表示手段５は積演算手段６として作用し、集光手段７
及び光電変換手段８は和演算手段９として作用するもの
である。

【００２０】図２は、図１に示した光演算装置の光学系
の構成を簡単に表した図である。図２に示すように、画
像表示手段３として第１の空間光変調器（以下ＳＬＭと
称す）３′を、直交変換パターン表示手段５として第２
のＳＬＭ５′を用いることができる。

【００２１】なお、第１のＳＬＭ３′及び第２のＳＬＭ
５′としては、液晶パネル等を用いることができる。

【００２２】また、結像手段４及び集光手段７として、
それぞれ第１のレンズ４′と第２のレンズ７′を用いて
いる。第１のＳＬＭ３′と第１のレンズ４′と第２のＳ
ＬＭ５′の相対位置は、結像関係になっており、例え
ば、等倍結像なら、お互いをレンズの焦点距離の２倍の
間隔で離せばよい。このようにして、第２のＳＬＭ５′
を透過した光束は、集光手段７である第２のレンズ７′
によって集光され、光電変換手段８である受光素子８′
によって電気信号に変換される。変換された信号は電気
的演算手段１０に送られ、補正されて原画像の周波数成
分が求められる。

【００２３】ここで、第１のＳＬＭ３′の各画素の開口
率は、第２のＳＬＭ５′の各画素の開口率より小さくな
っている。この一例を、概念的に図３を用いて説明す
る。図３のように、原画像を表示する第１のＳＬＭ３′
の各画素の開口率を約１０％とし、直交変換パターンを
表示する第２のＳＬＭ５′の開口率を約１００％とした
場合には、第１のＳＬＭ３′に表示されるアルファベッ
トの大文字「Ａ」の原画像（図中黒くなっている部
分）、第２のＳＬＭ５′に表示される直交変換パター
ン、及びこれらに基づく演算結果は図に示すようにな
る。なお、ここでいう第１又は第２のＳＬＭの各画素の
開口率とは、そのＳＬＭ全体の開口率ではなく、そのＳ
ＬＭの各画素における開口率を意味するものである。

【００２４】この図３において、第１のＳＬＭ３′に表
示される原画像及び第２のＳＬＭ５′に表示される直交
変換パターンは、それぞれ８画素×８画素から成ってい
る。そして、第１のＳＬＭ３′の各画素の中心は、第２
のＳＬＭ５′の各画素の中心と同じであり、第１のＳＬ
Ｍ３′の各画素の間隔は、第２のＳＬＭ５′の各画素の
間隔と同じになっている。しかし、第１のＳＬＭ３′の
各画素の開口面積は、第２のＳＬＭ５′の各画素の開口
面積よりも小さくなっている。このことは、図３に示さ
れている黒い画素では分からないが、白い画素を見れば
明らかであろう。

【００２５】したがって、図３に示したように、第１の
ＳＬＭ３′の各画素の開口率が、第２のＳＬＭ５′の各
画素の開口率より小さくなっていれば、光線の進行方向
に垂直な方向において、第１のＳＬＭ３′と第２のＳＬ
Ｍ５′との位置合わせが多少ずれた場合でも、図１３に
示した従来の例のように、積演算結果、即ち原画像と直
交変換パターンとの重ね合わせが不完全になることはな
い。

【００２６】なお、上記実施例において、直交変換パタ
ーン表示手段５として用いる第２のＳＬＭは、時間多重
展開方式又は時空間多重展開方式の場合に用いることが
できる。また、空間多重展開方式の場合には、直交変換
パターン表示手段５として、第２のＳＬＭの代わりに、
固定透過マスクを用いることができ、この固定透過マス
クは、透明基板や写真フィルム等を用いてフォトリソグ
ラフィー技術や電子線描画等により作製することができ
るものである。

【００２７】続いて、数式を用いて、上記実施例のそれ
ぞれの構成要素で具体的にどのような処理がなされるの
かについて、図２における処理動作に基づき述べる。説
明を簡単にするため、８ドット（横：ｍ）×８ドット
（縦：ｎ）の２次元の原画像ｆ（ｍ，ｎ）に対するウォ
ルシュ−アダマール順変換の光学的処理を、上記実施例
のシステムを用いて行う場合について説明するが、本発
明はこれらのドット数や直交変換の種類に限定されるも
のではない。

【００２８】まず、光源２から均一な強度である光束が
第１のＳＬＭ３′に照射される。そして、図２の様に、
直交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）を表示する第２のＳＬ
Ｍ５′の各画素の開口率よりも小さい開口率を有する各
画素から成る第１のＳＬＭ３′に原画像ｆ（ｍ，ｎ）を
表示すると、結像手段４である第１のレンズ４′によ
り、直交変換パターン表示手段５である第２のＳＬＭ
５′上の直交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）に原画像が結
像される。このとき、従来では原画像と直交変換パター
ンは、完全に重ね合わせなければならなかったが、本実
施例では原画像ｆ（ｍ，ｎ）のｍとｎで表される各画素
が、直交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）のそれぞれに対応
したｍ，ｎで表される画素の中に入る程度の精度の開口
率としている。

【００２９】直交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）は、
（１）式のように表すことができる。なお、（１）式に
おいて、ＷＨＴ_uv（ｍ，ｎ）は、２次元ウォルシュ−ア
ダマール変換の基底関数である。

【００３０】

【数１】

【００３１】図４は、（１）式であらわされる直交変換
パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）を表したものであって、白い部
分が＋１を表し、黒い部分が−１を表している。

【００３２】次に、結像された原画像は、直交変換パタ
ーン表示手段である第２のＳＬＭ５′上の直交変換パタ
ーンＷ_uv（ｍ，ｎ）を透過することにより、（１）式に
おいてｕ，ｖで表されたそれぞれのパターンに対して、
（２）式で表されるような積演算が行われ、結果として
ｆ′_uv（ｍ，ｎ）となる。

【００３３】

【数２】

【００３４】すると、直交変換パターン表示手段５であ
る第２のＳＬＭ５′上の直交変換パターンＷ_uv（ｍ，
ｎ）を透過した光束は、集光手段である第２のレンズ
７′により光電変換手段８である受光素子８′へ集光さ
れ、（３）式で表されるｍとｎについての和演算が行わ
れ、結果としてＦ′（ｕ，ｖ）が得られる。また、Ｆ′
（ｕ，ｖ）は、ウォルシュ−アダマール展開係数Ｆ
（ｕ，ｖ）を用いて（３）式の最終行のように表すこと
ができる。

【００３５】

【数３】

【００３６】そして、光電変換手段８である受光素子
８′により変換された電気信号は、電気的演算手段１０
にて（４）式の処理がなされ、原画像ｆ（ｍ，ｎ）の直
交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）それぞれに対応するウォ
ルシュ−アダマール展開係数Ｆ（ｕ，ｖ）へと変換され
る。

【００３７】

【数４】

【００３８】以上の様にして、８×８ドットの２次元の
原画像ｆ（ｍ，ｎ）のウォルシュ−アダマール展開係数
である周波数成分Ｆ（ｕ，ｖ）が、本システムによって
光学的に導出されることが分かる。

【００３９】では次に、原画像表示手段の各画素の開口
率をどのくらいに設定すれば良いのかについて説明す
る。原画像表示手段の画素の開口率を下げる理由は、上
述したように、システム上のメカニカルな問題である原
画像と直交変換パターンとの位置合わせ精度や、直交変
換パターン表示手段へのパターンの描画が不完全である
ためである。例えば、位置合わせの精度が１μｍであっ
て、図５に示すようにパターンの描画が５μｍにわたっ
て不完全であるならば、その不完全な５μｍの領域に原
画像が入らないように原画像表示手段の開口率を下げな
ければならない。また、その逆でパターンの描画は完全
であるのにシステムの位置合わせの精度が１０μｍと悪
いのなら、１０μｍずれていても原画像と直交変換パタ
ーンがうまく重なるように原画像表示手段の開口率を下
げる必要がある。

【００４０】以下、この開口率の設定について図６を参
照しながら数値的に検証する。図６は原画像表示手段の
画素を結像レンズによって直交変換パターンの画素に重
ねることを、１画素に対して拡大して示した図である。
原画像表示手段の画素の大きさを一辺Ｄ（μｍ）の正方
形とし、その開口率をＰ（％）とし、直交変換パターン
の１つの画素の大きさを一辺ｍ（μｍ）の正方形とす
る。この大きさが一辺ｍ（μｍ）の正方形とした直交変
換パターンの１つの画素に、大きさが一辺Ｄ（μｍ）の
正方形とした原画像の１画素を重ねるのである。原画像
は結像レンズによってｍ／Ｄ倍に縮小され結果として大
きさがｍ（μｍ）×ｍ（μｍ）になる。図７は縮小され
た原画像の１画素を拡大して示した図である。開口部の
大きさは（√Ｐ／１０）×ｍ（μｍ）であり、直交変換
パターンの画素の中に入るように結像される。直交変換
パターンのエッジから原画像開口部の縁までの距離は
（１／２）×（１−√Ｐ／１０）×ｍ（μｍ）となる。
ここで、本実施例の位置合わせ精度又は直交変換パター
ンの描画の不完全部分の大きさのうち大きい方をＩ（μ
ｍ）とすると、直交変換パターンのエッジから原画像開
口部の縁までの距離（１／２）×（１−√Ｐ／１０）×
ｍ（μｍ）よりもこのＩの値が小さければ良いことにな
る。従って、開口率Ｐは、（５）式によって求められる
値よりも小さければ良い。しかしながら、この値と比べ
て極端に小さくしてしまっては透過光の強度が小さくな
り光電変換が困難になってしまう。そこで、開口率は
（５）式によって求められる値に設定することが望まし
い。

【００４１】

【数５】

【００４２】図８は、この理想的な開口率Ｐ（％）につ
いて、直交変換パターンの１画素の大きさｍ（μｍ）
と、本実施例の位置合わせ精度又は直交変換パターンの
描画の不完全部分の大きさのうち大きい方の値であるＩ
（μｍ）とを変化させた場合の変化を立体的に表したグ
ラフである。このように本発明によって、使用するシス
テムの位置合わせ精度やずれの大きさ、また直交変換パ
ターンの描画精度によって原画像表示手段の画素の最適
な開口率Ｐ（％）を設定することが可能となる。

【００４３】以下、上記実施例による実験結果について
説明する。本実験では、原画像表示手段として、ＳＬＭ
を用いる代わりに、８×８ドット（１ドットサイズが１
１４μｍ×１１４μｍ）でアルファベットの大文字
「Ａ」が描画された写真フィルムから成り、その画素の
開口率が１００％のものと１１．１％のものとの２種類
の原画像を用いた。また、直交変換パターン表示手段と
しては、８×８ブロックのウォルシュ−アダマールが描
画された写真フィルムから成り、その画素の開口率が全
て１００％であり、１ドットサイズが２０μｍ×２０μ
ｍ，３０μｍ×３０μｍ，５０μｍ×５０μｍ，及び１
１４μｍ×１１４μｍの４種類の固定透過マスクを用い
た。

【００４４】このようにして作られた直交変換パターン
が描画された写真フィルムの描画精度は５μｍであり、
また本実験システムの位置合わせ精度は１μｍである。
従って、原画像表示手段の画素の開口率は、Ｉ＝５μｍ
として（５）式から４種類の１ドットサイズを有するマ
スクに対してそれぞれ、２０μｍのマスクに対しては２
５％、３０μｍのマスクに対しては４４％、５０μｍの
マスクに対しては６４％、１１４μｍのマスクに対して
は８３％以下に設定してやれば良いことになる。本実験
では本発明の条件に従って、原画像表示手段の画素の開
口率はすべて１１．１％で行っている。

【００４５】図２に基づいて、本実験を説明する。原画
像（第１のＳＬＭ３′に相当）は、第１のレンズ４′に
よって、等倍あるいは縮小されて、第２のＳＬＭ５′に
相当する固定透過マスクに結像される。ここで、固定透
過マスクとして、１ドットサイズが２０μｍ×２０μ
ｍ，３０μｍ×３０μｍ，５０μｍ×５０μｍのいずれ
かのものを用いた場合には原画像を縮小し、１ドットサ
イズが１１４μｍ×１１４μｍのものを用いた場合には
原画像を等倍にする。これより後の動作は、先の実施例
で説明したのと同様である。

【００４６】このようにして、ウォルシュ−アダマール
展開係数を求め、それを計算機によって逆変換して復元
された結果を図９に示す。図９において、上段は原画像
の開口率を１００％としたときの結果を示し、下段は原
画像の開口率を１１．１％としたときの結果を示してい
る。なお、図９中で、Ｒの値は（６）式により求められ
るものであり、micron／dot の単位で示された数値はウ
ォルシュ−アダマールパターンの１ドットの大きさを表
す。

【００４７】

【数６】

【００４８】すなわち、Ｒの値は、周波数空間での理論
値と実験値との内積であり、演算結果を評価するのに用
いることができる。このＲの値は、実験値が理論値と一
致すれば１となり、実験値が理論値から外れれば外れる
ほど０に近くなるものであり、本実施例における演算結
果が良好値を示していることがわかる。

【００４９】この内積値Ｒと固定透過マスク上のウォル
シュ−アダマールパターンの１ドットの大きさとの関係
を、原画像の開口率が１００％のものと１１．１％のも
のとについて、グラフに示したものが図１０である。図
１０において、縦軸は内積値Ｒに１００を掛けた数値を
表し、横軸は固定透過マスク上のウォルシュ−アダマー
ルパターンの１ドットの大きさを表している。この図１
０のグラフから、本発明によって、演算精度が向上して
いることが分かる。

【００５０】次に、直交変換パターンの１ドットの大き
さが２０μｍ×２０μｍであるマスクを用いて、原画像
入力手段の画素の開口率の大きさを０．２５％から１０
０％まで、変化させた場合の実験結果を用いて、前述と
同様に内積値Ｒを求めた結果を表１に表し、それをグラ
フ化したものを図１１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】前述した通り直交変換パターンのドットの
大きさが２０μｍ×２０μｍのマスクを用いて、位置合
わせ精度５μｍで実験をする場合には原画像表示手段の
画素の開口率は２５％以下であれば良い。表１及び図１
４から分かるように開口率が１００％から２５％までは
位置合わせの際のマスクの描画が不完全な部分による影
響があり、Ｒの値から演算精度があまり良くないことが
示されているが、開口率が２５％以下の場合ではそのよ
うな影響がなくなるので演算精度が飛躍的に向上してい
ることがわかる。また開口率が０．２５％では演算精度
が若干低くなっているがこれは開口率を小さくしすぎた
為に光量が小さくなりすぎて光電変換がうまく行われな
かった影響である。

【００５３】なお、上記実施例において、時間多重展開
方式、空間多重展開方式及び時空間多重展開方式などの
方式について特に言及しなかったが、本発明は、原画像
を表示する原画像表示手段の各画素の開口率を、直交変
換パターンを表示する直交変換パターン表示手段の各画
素の開口率よりも小さくなるように構成しているという
基本的な考えを示しており、いずれの方式にも有用であ
る。ただし、空間多重展開方式や時空間多重展開方式の
場合には結像手段４である第１のレンズはレンズアレイ
としなければならない。

【００５４】以下、他の実施例として、直交変換パター
ン表示手段として、原画像表示手段の各画素の開口部を
覆うようなパターンが描画された固定透過マスクを用い
た光演算装置について説明する。

【００５５】本実施例で用いる固定透過マスクを図１２
に示す。図１２のように、この固定透過マスクの各画素
の形状は、ほぼ円形となっており、原画像表示手段に表
示される原画像の各画素の開口部を覆うことができるも
のである。これは、原画像表示手段の各画素の開口率
が、固定透過マスクのそれと比較して相対的に小さけれ
ば、これによる演算精度が直交変換パターンの輪郭の不
完全さに左右されないので、固定透過マスクの各画素
は、このような形状にすることが可能である。なお、本
実施例の他の構成は、先の実施例と同様に構成すること
ができる。また、本実施例において、固定透過マスクの
各画素の形状は、この形状に限定されるものでなく、原
画像表示手段に表示される原画像の各画素の開口部を覆
うことができるような形状であれば良い。

【００５６】この他の実施例は、特に、空間多重展開方
式などの様に、直交変換パターン表示手段の書き換えが
不要、すなわち固定透過マスクを用いる場合に有用であ
り、これについて次に説明する。

【００５７】固定透過マスクの作製は、フォトリソグラ
フィーやエレクトロンビームやエキシマレーザーによる
ガラス基板上の金属蒸着膜の除去などの技術によって可
能となり、従来はかなりの高精度を必要としていた。し
かしながら、本発明では、図３に示したように、原画像
を表示する原画像表示手段の各画素の開口率が、直交変
換パターンを表示する固定透過マスクの各画素の開口率
と比べて小さいために、必ずしも図１２の左側に示す従
来のマスクのように、その画素の輪郭が完全である必要
がない。したがって、例えば図４の右側のような原画像
の開口部を覆うことができる形状であれば良く、固定透
過マスクの作製にそれほど精度を必要としない。すなわ
ち、方形の隅が丸まったような形状の画素から成る固定
透過マスクは、従来であれば不良品として使用不可能で
あったが、本発明では、上記他の実施例に示したよう
に、使用することができるのである。したがって、フォ
トリソグラフィーやエレクトロンビームやエキシマレー
ザーによるガラス基板上の金属蒸着膜の除去などの技術
による固定透過マスクの作製が非常に容易に行うことが
できる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光演算装
置は、下記のような効果を奏するものである。

【００５９】（１）原画像を表示する原画像表示手段
の各画素の開口率が、直交変換パターンを表示する直交
変換パターン表示手段の各画素の開口率よりも小さくな
るように構成されているので、原画像ｆ（ｍ，ｎ）と直
交変換パターンＷ_uv（ｍ，ｎ）の重ね合わせが容易にな
り、しかも光演算装置の演算精度を向上することができ
る。

【００６０】（２）空間多重展開方式で固定マスクを
用いる場合、原画像を表示する原画像表示手段の各画素
の開口率が直交変換パターンを表示する固定透過マスク
の各画素の開口率よりも小さくなるように構成されてい
るので、輪郭が完全なマスクを必要とせず原画像の開口
部を覆うことができる固定透過マスクを作製すれば良い
ので、作製時の精度が高精度を必要とせず、固定透過マ
スクの作製を容易とすることができる。従って、固定透
過マスクの低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光演算装置の実施例の基本構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の実施例の積演算手段及び和演算手段の光
学系の構成を説明する図である。

【図３】図１の実施例による積演算及びその結果の一例
を示す図である。

【図４】直交変換パターン表示手段に表示する８×８ブ
ロックのウォルシュ−アダマール直交変換パターンを示
す図である。

【図５】従来の光演算装置の固定マスクの直交変換パタ
ーンの不完全な描画を説明する図である。

【図６】本発明の原画像表示手段を直交変換パターン表
示手段にレンズを用いて重ね合わせることを１画素を拡
大して説明する図である。

【図７】本発明の原画像表示手段の画素の開口率の設定
を１画素を拡大して説明する図である。

【図８】本発明の原画像表示手段の画素の最適な開口率
をグラフ化した図である。

【図９】本実施例による演算結果を示す図である。

【図１０】図９の結果をグラフ化した図である。

【図１１】本発明の原画像表示手段の画素の開口率と、
実験値と理論値との内積値をグラフ化した図である。

【図１２】本発明の他の実施例における固定透過マスク
を示す図である。

【図１３】従来の光演算装置の時間多重展開方式におけ
る構成図である。

【図１４】従来の光演算装置による積演算及びその結果
を示す図である。

【符号の説明】

１原画像入力手段２光源３原画像表示手段３′ 第１の空間光変調器４結像手段４′ 第１のレンズ５直交変換パターン表示手段５′ 第２の空間光変調器又は固定透過マスク６積演算手段７集光手段７′ 第２のレンズ８光電変換手段８′ 受光素子９和演算手段１０電気的演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像を表示する原画像表示手段と、該
原画像表示手段に表示された原画像の直交変換を行なう
ためのパターンを表示する直交変換パターン表示手段と
から構成される光演算装置において、前記原画像表示手段の各画素の開口率が、前記直交変換
パターン表示手段の各画素の開口率よりも小さいことを
特徴とする光演算装置。
【請求項２】請求項１に記載の光演算装置において、
前記原画像表示手段の各画素の開口率は、前記原画像表
示手段と前記直交変換パターン表示手段の重ね合わせの
精度または前記直交変換パターン表示手段の描画精度
と、前記直交変換パターン表示手段の各画素の大きさと
から求められることを特徴とする光演算装置。
【請求項３】請求項１に記載の光演算装置において、
前記原画像表示手段と前記直交変換パターン表示手段と
のうち、少なくとも一方が空間光変調器であることを特
徴とする光演算装置。
【請求項４】請求項１に記載の光演算装置において、
前記直交変換パターン表示手段は、前記原画像表示手段
の各画素の開口部を覆うようなパターンが描画された固
定透過マスクであることを特徴とする光演算装置。