JP3066457B2 - 光学的パターン認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光情報処理や光計測
の分野において、光書込型空間光変調器を用いた光学的
パターン認識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学的パターン認識装置として
は、相関演算を用いたジョイント変換相関器やマッチド
フィルタ型相関器が広く知られている。以下にジョイン
ト変換相関器とマッチドフィルタ型相関器について説明
する。図３にジョイント変換相関器の基本的な構成図を
示す。認識の基準となる参照画像と認識の対象である被
相関画像を同時に隣接して配置した像を入力像とする。
被相関画像と参照画像の合同のフーリエ変換画像を強度
分布画像に変換し表示する空間光変調器としては、光書
き込み型で反射型の液晶ライトバルブ２０４を例にとっ
て説明する。書込用レーザー１から出射された光束は書
込用ビームエキスパンダ２で所定のビーム径の平行光束
に拡大された後、ビームスプリッタ２０１で２光束に分
岐される。ビームスプリッタ２０１を透過した光束は、
入力像が記録されているフィルム３を照射し、入力像を
コヒーレント画像に変換する。このコヒーレント画像を
書込用レンズ４を用いてフーリエ変換すると、その変換
面上に参照画像と被相関画像の合同のフーリエ変換画像
が得られる。この合同のフーリエ変換画像上には、被相
関画像と参照画像の各フーリエ変換画像どうしの干渉に
よる干渉縞が重畳されている。そこで、その変換面に反
射型液晶ライトバルブ２０４の書込面を配置する。する
と、位相情報をも含んだ合同のフーリエ変換画像は、液
晶ライトバルブ２０４により強度分布画像に変換され表
示される。

【０００３】次に、ビームスプリッタ２０１で反射され
た光束は、ミラー２０２と２０３、偏光ビームスプリッ
タ８で反射されて反射型液晶ライトバルブ２０４の読出
面を照射し、反射型液晶ライトバルブ２０４に表示され
ている前記強度分布画像をコヒーレント画像に変換す
る。このコヒーレント画像は、検光子の代わりに用いら
れている偏光ビームスプリッタ８を透過することでネガ
像またはポジ像として読み出される。このネガ像または
ポジ像を読出用レンズ９で再びフーリエ変換することに
より、そのフーリエ変換面上に相関ピークを含む相関出
力画像が得られる。そこで、その変換面上に配置した受
光素子１０でその相関出力画像を受光することにより被
相関画像と参照画像の２次元の相互相関係数を表す相関
ピークを相関信号として得ることができる。

【０００４】入力像の合同のフーリエ変換像をＣＣＤカ
メラのような撮像装置で受光し、その出力を液晶テレビ
のような電気書き込み型の空間光変調器に入力すること
によって、強度分布画像を表示する方法でも原理的には
同じである。次にマッチドフィルタ型相関器について説
明する。図４にマッチドフィルタ型相関器の基本的な構
成図を示す。参照画像のフーリエ変換画像を強度分布画
像に変換し表示する空間光変調器としては、光書き込み
型で透過型のメモリ性のあるＢＳＯ結晶（Ｂｉ12ＳｉＯ
20結晶）３０３を例にとって説明する。

【０００５】まず、参照画像のマッチドフィルタを作製
する。書込用レーザー１から出射された光束は書込用ビ
ームエキスパンダ２で所定のビーム径の平行光束に拡大
された後、ビームスプリッタ２０１で２光束に分岐され
る。ビームスプリッター２０１を透過した光束は、液晶
テレビ（以下液晶ＴＶと略す）３０４に表示された参照
画像を読み出し、参照画像をコヒーレント画像に変換す
る。このコヒーレント画像は、書込用レンズ４でフーリ
エ変換され、ホログラム作製時の信号光としてＢＳＯ結
晶３０３に照射される。このとき同時にビームスプリッ
ター２０１で反射した光束は、ミラー２０２で反射、開
状態のシャッター３０１を透過してミラー２０３で反射
し、ホログラム作製時の参照光としてＢＳＯ結晶３０３
を照射する。このとき信号光と参照光とは所定の角度を
もってＢＳＯ結晶３０３に照射され、ＢＳＯ結晶３０３
上に信号光と参照光による干渉縞の強度分布が形成され
るので、ＢＳＯ結晶３０３にホログラムが記録させる。
このＢＳＯ結晶３０３に記録されたホログラムをマッチ
ドフィルタと呼ぶ。

【０００６】次に、上記のマッチドフィルタを用いて相
関演算を行なう。まず、シャッター３０１を閉じる。そ
して被相関画像を液晶ＴＶ３０４に表示する。この被相
関画像を参照画像と同様にコヒーレント画像に変換す
る。このコヒーレント画像を書込用レンズ４でフーリエ
変換してマッチドフィルタであるＢＳＯ結晶３０３に照
射する。マッチドフィルタであるＢＳＯ結晶３０３を透
過した光束は、読出用レンズ９で再びフーリエ変換され
ることにより、そのフーリエ変換面上に配置されている
受光素子１０上に参照画像と被相関画像の相関係数を表
わす相関ピークを得ることができる。

【０００７】これらジョイント変換相関器やマッチドフ
ィルタ型相関器の認識能力などを解析するために、コン
ピュータによるシミュレーションが盛んに行われてい
る。そして、コンピュータによるシミュレーションによ
り、さらに認識能力を向上させるための試みがされてき
た。その結果として、ジョイント変換相関器やマッチド
フィルタ型相関器において、フーリエ変換画像を強度画
像に変換する際の非線形性が認識能力に大きく影響して
いることが分かった。入力画像のフーリエ変換画像を線
形な値として相関演算を行うより、適当な閾値で２値化
して相関演算を行った方が相関ピークの半値幅は小さ
く、Ｓ／Ｎ比が良くなり、相関器の認識能力が向上す
る。

【０００８】さらに、入力画像のフーリエ変換画像を強
度分布画像に２値化する為の閾値は、最適な閾値にする
ことにより非常に高い認識能力を有する相関器ができる
ことも分かってきた。（例えばビー・ジャビディ 及び
シー・ジェイ・クオ、 アプライド オプチクス、2
7、663(1988)：B.Javidi and C.J.Kuo,Applied Optics,2
7,663(1988)。）この最適な閾値は、入力画像により変
化し、また、適当な空間的分布をもつ閾値にする事によ
り認識能力が向上することがあることが知られている。
（例えば、ビー・ジャビディ 及び ジェイ・ワン、
アプライド オプチクス、30、967(1991)：B.Javidi and
J.Wang, Applied Optics,30,967(1991)。）また近年、
これまで述べてきた光情報処理や光計測の分野の研究の
進展につれて、高解像度かつ高速応答性を有する空間光
変調器が必要とされるようになってきている。これま
で、光書込型の空間光変調器としては、光変調材料とし
てＢＳＯ結晶（Ｂｉ12ＳｉＯ20結晶）などの電気光学結
晶を用いたものや、ネマチック液晶を用いた液晶ライト
バルブなどが多く用いられてきた。しかしこれらは、解
像度や高速応答性などの要求を十分にみたしてはいなか
った。そこで近年は、光変調材料として強誘電性液晶を
用いた光書込型の空間光変調器（以下ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍと略す）が開発され、使用され始めている。

【０００９】まず、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの構造について
述べる。従来のネマチック液晶を用いた液晶ライトバル
ブと異なる点は、液晶層として光透過率または光反射率
と印加電圧の間に明瞭な双安定性を有する強誘電性液晶
を用いていることである。図２は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
の構造を示す断面図である。液晶分子を挟持するための
ガラスやプラスチックなどの透明基板１０１ａ、１０１
ｂは、表面に透明電極層１０２ａ、１０２ｂ、透明基板
の法線方向から７５度から８５度の範囲の角度で一酸化
ケイ素を斜方蒸着した配向膜層１０３ａ、１０３ｂが設
けられている。透明基板１０１ａと１０１ｂはその配向
膜層１０３ａ、１０３ｂ側を、スペーサ１０９を介して
間隙を制御して対向させ、強誘電性液晶層１０４を挟持
するようになっている。また、光による書込側の透明電
極層１０２ａ上には光導電層１０５、遮光層１０６、誘
電体ミラー１０７が配向膜層１０３ａとの間に積層形成
され、書込側の透明基板１０１ａと読出側の透明基板１
０１ｂのセル外面には、無反射コーティング層１０８
ａ、１０８ｂが形成されている。

【００１０】次に、上記構造を持つＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
を初期化する方法を示す。第１の方法は、一度ＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭの書込面全面を光照射し、光照射時の閾値電
圧よりも十分に高いパルス電圧あるいは直流バイアス電
圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流電圧を重畳し
た直流バイアス電圧を消去電圧として透明電極層１０２
ａと１０２ｂの間に印加して、強誘電性液晶分子を一方
向の安定状態にそろえ、その状態をメモリさせる。第２
の方法は、光照射なしで、暗時の閾値電圧よりも十分に
高いパルス電圧あるいは直流バイアス電圧あるいは１０
０Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流電圧を重畳した直流バイアス
電圧を消去電圧として透明電極層１０２ａと１０２ｂの
間に印加して強誘電性液晶分子を一方向の安定状態にそ
ろえ、その状態をメモリさせる。通常、暗時の閾値電圧
は、光照射時のそれよりも大きくなっている。

【００１１】さらにＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを上記のように
初期化した後の動作について示す。暗時には閾値電圧以
下であり、光照射時には閾値電圧以上となる初期化時と
は逆極性のパルス電圧あるいは直流バイアス電圧あるい
は１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流電圧を重畳した直流バ
イアス電圧を書込電圧として透明電極層１０２ａと１０
２ｂの間に印加しながら、レーザー光などによって画像
の光書込みをする。レーザー照射を受けた領域の光導電
層１０５にはキャリアが発生し、発生したキャリアは印
加電圧により電界方向にドリフトし、その結果閾値電圧
が下がり、レーザー照射が行われた領域には閾値電圧以
上の初期化時とは逆極性の印加電圧が印加され、強誘電
性液晶は自発分極の反転に伴う分子の反転が起こり、も
う一方の安定状態に移行するので、画像が二値化処理さ
れて記憶される。この記録された画像は、駆動電圧がゼ
ロになっても記録されたままである。

【００１２】このように二値化されて記憶された画像
は、初期化によって揃えられた液晶分子の配列の方向
（またはそれに直角方向）に偏光軸を合わせた直線偏光
の読出光の照射、及び、誘電体ミラー１０７による反射
光の偏光方向に対し、偏光軸が直角（または平行）にな
るように配置された検光子を通すことにより、ポジ状態
またはネガ状態で読出すことができる。検光子として
は、偏光ビームスプリッタが多く用いられる。

【００１３】このようなＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに限らず、
一般の光書込型の空間光変調器（以下ＯＡＳＬＭと略す
る）は、光情報処理に広く利用され始めた。文字や画像
の認識によく用いられるジョイント変換相関器やマッチ
ドフィルタ型相関器などの相関器や、光ニューラルネッ
トワークなどは、その代表的な例である。以前は、ジョ
イント変換相関器におけるフーリエ変換画像を強度分布
画像に変換するための閾値処理や、２値化されたマッチ
ドフィルタの作製は、１度ＣＣＤカメラ等によりコンピ
ュータに取り込み、コンピュータの中で電気的に処理
し、液晶テレビ等に表示させていた。

【００１４】しかし、ＯＡＳＬＭの進歩により、入力画
像の２値化や、画像認識などによく用いられるジョイン
ト変換相関器やマッチドフィルタ型相関器における非線
形処理が光のまま並列に処理できるようになり、処理時
間の高速化が実現できるようになってきた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
ＯＡＳＬＭの感度や２値化の為の閾値の制御は、ＯＡＳ
ＬＭの駆動条件等で制御されていたために、空間的に一
様な処理しか実現できない。このため、ジョイント変換
相関器やマッチドフィルタ型相関器の認識能力を向上す
ることが困難であった。認識能力を向上させるために
は、コンピュータ等の電気的処理を強いられ処理速度が
著しく低下する。またＯＡＳＬＭを用いた場合、空間的
にある分布を持つ非線形処理などは、光学的に実現する
ことが困難であった。このため、より高度な非線形処理
を行なうためには１度コンピュータに取り込み、コンピ
ュータの中で非線形処理する必要があった。しかし、光
情報を電気情報に変換するので、光の持つ大規模並列性
という特徴を有効に利用できなくなり、また非線形処理
に膨大な計算時間が必要とされ、高速な処理ができなく
なるという課題があった。

【００１６】さらに、被相関画像が代わった場合には、
ＯＡＳＬＭの感度や２値化の為の閾値を変化させなけれ
ば高い認識能力が得られない。処理の高速化には、高速
なＯＡＳＬＭの感度や２値化の為の閾値の制御が必要と
なる。しかし、時間的にＯＡＳＬＭの感度を変化させる
場合にはＯＡＳＬＭの駆動条件等を時間的に変化させな
ければならず、高速な処理は困難であり、そしてシステ
ムが複雑になってしまう。

【００１７】上記のような理由により、光学的パターン
認識装置の処理速度や認識能力の向上が阻まれていた。
また、処理の高速化、並列化を考えると、制御方法も光
学的な方法を用いたものが望まれる。本発明の目的は、
光書込型空間光変調器の動作閾値を任意に制御し、処理
速度や認識能力の向上した光学的パターン認識装置を提
供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、光書込型空間光変調器を用い、撮像装
置から得られる２次元画像に対して所要のパターンを自
動的に認識・計測する光学的パターン認識装置におい
て、光書込型空間光変調器と、前記光書込型空間光変調
器に像を書き込むための書込光を照射する書込光照射手
段と、前記光書込型空間光変調器に記録あるいは表示さ
れた画像を読み出すための読出光照射手段と、前記光書
込型空間光変調器に感度を調整し制御するためのバイア
ス光を照射するバイアス光照射手段と、前記バイアス光
の照射時間あるいは光強度の少なくとも一方を変化させ
るためのバイアス光調整手段とを具備し、前記書込光の
照射時間及び前記バイアス光の照射時間は、前記光書込
型空間光変調器の書込動作時間とそれぞれ少なくとも所
定の時間一致していることを特徴とする光学的パターン
認識装置とした。

【００１９】

【作用】上記のように構成された光学的パターン認識装
置において、特にＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いた場合に
は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書き込み動作時間あるいはそ
の一部の期間に、補助光源からの光をバイアス光として
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書込側から照射する。ここで、Ｆ
ＬＣ−ＯＡＳＬＭの誘電体ミラー及び遮光層がないか、
あるいはあったとしても、これらが所定の透過率を有す
る場合には、書込光とバイアス光は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍの光導電層に対して同様の作用をするので、補助光源
からの光や書込光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの読出側から照
射してもよく、さらにバイアス光は補助光源からの光だ
けでなく読出光そのものをバイアス光として用いても良
い。

【００２０】書込光とバイアス光の光強度の和がＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭの閾値以上になったとき、ＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭに像を２値化記録することが可能となる。つまり、
バイアス光強度を制御することによって書込光に対する
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値を見かけ上変化させることが
可能になる。さらに、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値は、書
込光とバイアス光の光強度の和だけではなくその照射時
間にも影響される。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書き込み動作
時間に一定の強度のバイアス光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの
書込側に照射し、その照射時間を長くする。すると弱い
書込光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに照射する事でＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭの閾値以上になり、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに像を
２値化記録することが可能となる。つまり、バイアス光
の照射時間を制御する事によって書込光に対するＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭの閾値を見かけ上変化させることも可能と
なる。よって、バイアス光の光強度あるいはバイアス光
照射時間を制御することでＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値を
制御する事が可能となる。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値を
空間的に一様に変化させるには、バイアス光照射時間あ
るいはバイアス光強度、あるいはその両者を制御するこ
とで実現できる。

【００２１】また、バイアス光の光強度に空間的分布を
つくることで、そのバイアス光強度の空間分布に対応し
てＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値を空間的に制御することが
可能となる。さらに、バイアス光強度を時間的に変化さ
せることで、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値の時間変化を実
現できる。以上は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの場合である。
光変調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたＯＡ
ＳＬＭについても同様のことが実現できる。しかし、２
値化以外の場合には、２値化（閾値）制御とは言わず
に、ＯＡＳＬＭの見かけ上の感度を制御すると考えれば
よい。このように考えれば、バイアス光照射による方法
により、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭだけでなく、もっと一般的
なＯＡＳＬＭの見かけ上の感度を任意に制御する事が可
能となる。以下、広くＯＡＳＬＭの場合には感度という
言葉を用い、２値化（閾値）処理を行うＯＡＳＬＭの場
合には特に閾値という言葉を用いる。

【００２２】このような感度（閾値）制御方法を用い
て、光学的パターン認識装置の非線形処理（閾値）処理
を制御することで、ジョイント変換相関器やマッチドフ
ィルタ型相関器の高性能化を実現できる。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明による実施例を図面に基づい
て説明する。図１は、本発明による光学的パターン認識
装置の一実施例の構成図である。これは、文字や画像の
認識などに用いられているジョイント変換相関器を用い
た場合である。ここでは、ＯＡＳＬＭとして図２で説明
したＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを想定して説明する。

【００２４】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５は、ＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ用駆動回路１９に接続されている。このＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ用駆動回路１９は、コンピュータ２０により制
御される。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に像を書き込むための
書込光を照射する書込光照射手段は、書込用レーザー１
と書込用ビームエキスパンダ２と入力像を提示するフィ
ルム３と書込用レンズ４からなる。ここで、フィルム３
の入力像は、書込用レンズ４の前焦点面にセットされ
る。フィルム３の入力像のフーリエ変換画像がＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭ５に照射されるようにＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５
は、書込用レンズ４の後焦点面にセットされている。フ
ィルム４には、１つの参照画像と１つまたは複数の被相
関画像が記録されている。

【００２５】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、読出用レーザー６と読
出用ビームエキスパンダ７と偏光ビームスプリッタ８と
読出用レンズ９と受光素子１０からなる。読出用レーザ
ー６から照射される光束が、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に記
録されている像を読み出す。この読み出された像は、読
出用レンズ９で受光素子１０上に照射される。ＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭ５は、読出用レンズ９の前焦点面にセットさ
れている。また、受光素子１０は、読出用レンズ９の後
焦点面にセットされている。

【００２６】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を制御するた
めのバイアス光を照射するバイアス光照射手段は、補助
光源１１と拡散板１２とレンズ１３とバイアス光の空間
分布を提示するバイアス光用液晶ＴＶ１４とそれを制御
する画像メモリ１８とバイアス光用レンズ１５と、ミラ
ー１６とバイアス光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に照射する
ために書込用レンズ４とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の間に置
かれたハーフミラー１７からなる。バイアス光用液晶Ｔ
Ｖ１４は、画像メモリ１８に接続され、コンピューター
２０により制御されている。バイアス光用レンズ１５
は、バイアス光用液晶ＴＶ１４とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５
とが結像の関係になるようにセットされている。バイア
ス光用液晶ＴＶ１４は、バイアス光の照射時間あるいは
光強度の少なくとも一方を変化させるためのバイアス光
調整手段として用いる。ここで、書込光の照射時間及び
バイアス光の照射時間は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込
動作時間とそれぞれ少なくとも所定の時間一致している
必要がある。

【００２７】この図１の実施例のジョイント変換相関器
は、次のように動作する。書込用レーザー１は、書込用
ビームエキスパンダ２で所定のビーム径を持つ平行光束
に広げられる。この平行光束で１つの参照画像と１つま
たは複数の被相関画像の入力像が記録されたフィルム３
の画像をコヒーレント画像として読み出す。このコヒー
レント画像を書込用レンズ４でフーリエ変換する。ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５は、コヒーレント画像のフーリエ変換
画像を書込側から照射される。そしてＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ５は、このフーリエ変換画像を２値化処理し、強度分
布画像として記録する。

【００２８】読出用レーザー６は、読出用ビームエキス
パンダ７で所定のビーム径を持つ平行光束に広げられ
る。この平行光束は、偏光ビームスプリッタ８で反射さ
れＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の読出側に照射される。そして
この平行光束はＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５で反射され、偏光
ビームスプリッタ８を透過し、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に
記録された強度分布画像を読み出す。ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ５から読み出された強度分布画像は読出用レンズ９で
さらにフーリエ変換され、受光素子１０に照射される。
すると、受光素子１０上に参照画像と被相関画像との相
関演算の結果である相関ピークが観察される。参照画像
と被相関画像の類似度により相関演算の結果である相関
ピークの強度が決まる。参照画像と被相関画像が同じ画
像であれば非常に鋭く強い相関ピークが得られ、参照画
像と被相関画像が全く異なる画像の場合には相関ピーク
は非常に弱いものが得られる。

【００２９】一般的にジョイント変換相関器の認識能力
は、入力像のフーリエ変換画像を強度分布画像に変換す
る際の非線形性に大きく依存する。フーリエ変換画像を
強度分布画像に変換する際、最適な閾値を設定すること
により認識能力を向上させることができる。つまり、図
１のジョイント変換相関器の認識能力は、ＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭ５の閾値に大きく影響される。ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ５の閾値を空間的に制御することで、このジョイント
変換相関器の認識能力を高めることができる。この様な
目的のために、閾値を制御するためにバイアス光照射を
行なう。

【００３０】バイアス光照射によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５の閾値制御方法を以下に説明する。ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ５の書込動作時間あるいはその一部の期間に、補助光
源からの光をバイアス光としてＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の
書込側から照射する。書込光とバイアス光は、ＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭ５の光導電層に対して同様の作用をするの
で、書込光とバイアス光の光強度の和がＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ５の閾値以上になったとき、像を２値化記録するこ
とが可能となる。

【００３１】さらに、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値は、書
込光とバイアス光の光強度の和だけではなくその照射時
間にも影響される。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書き込み動作
時間に一定の強度のバイアス光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの
書込側に照射し、その照射時間を長くする。すると弱い
書込光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに照射する事でＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭの閾値以上になり、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに像を
２値化記録することが可能となる。つまり、バイアス光
の照射時間を制御する事によって書込光に対するＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭの閾値を見かけ上変化させることも可能と
なる。よって、バイアス光の光強度あるいはバイアス光
照射時間を制御することでＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値
を制御する事が可能となる。

【００３２】このようなバイアス光の強度分布をつくる
ためにバイアス光照射手段として、補助光源１１と拡散
板１２とレンズ１３とバイアス光用液晶ＴＶ１４とバイ
アス光用レンズ１５を用いた。バイアス光用液晶ＴＶ１
４は、画像メモリ１８に接続され、コンピューター２０
により制御される。補助光源１１の光は、光源自身の強
度分布を除去するために拡散板１２にいったん照射させ
て、レンズ１３によってバイアス光としてバイアス光用
液晶ＴＶ１４に照射される。そしてバイアス光用液晶Ｔ
Ｖ１４に表示されている像をバイアス光強度分布として
読み出す。このバイアス光用液晶ＴＶ１４により得られ
るバイアス光強度分布をバイアス光用レンズ１５でＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射する。バイアス光の強
度分布をつくるバイアス光用液晶ＴＶ１４の透過率を空
間的に一様にすれば、バイアス光によりＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ５の閾値を空間的に一様に制御できる。ＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ５の閾値を空間的に変化させたい場合には、そ
の空間分布をバイアス光用液晶ＴＶ１４に表示させれ
ば、任意の空間的分布を持ったＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の
閾値を実現できる。

【００３３】このバイアス光の空間的強度分布には、中
心対称、逆ガウス分布、空間周波数分割など数多く種類
が存在する。このような方法によりシステムの目的に最
も適した任意の空間的強度分布について実現できる。例
えば、中心対称の逆ガウス分布を用いると、ＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭに記録される入力像のフーリエ変換像の低い周
波数成分を残したまま、高い周波数成分を記録すること
ができる。このようすると、自己相関において相関ピー
クの強度は強く、相関ピークの形状はよりシャープにな
る。よって、相関器の認識能力が向上する。

【００３４】また、バイアス光の空間的な強度分布を実
現するのに、バイアス光用液晶ＴＶ１４を用いているの
で、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値の時間的変化をも容易
に実現することができる。バイアス光用液晶ＴＶ１４に
表示されている空間分布を時間的に変化させることで、
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値の時間変化を実現できる。こ
こで、補助光源１１は白色光源やＬＥＤ、レーザー等が
考えられる。また、補助光源１１と拡散板１２とレンズ
１３の代わりに、レーザーとビームエキスパンダを用い
る場合には書込用レーザー１による光束との干渉に注意
が必要である。この場合は、書込用レーザー１による光
束との干渉縞がないようにするか、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５の解像度より十分大きい干渉縞の本数にする必要があ
る。

【００３５】また、バイアス光の強度分布をつくるため
に液晶ＴＶを用いたが、これは液晶ＴＶでなくとも、バ
イアス光の強度分布を作れるものであればよく、ＣＲＴ
や干渉計からの出力等や、液晶ＴＶ以外の電気アドレス
型の空間光変調器を用いてもよい。閾値が時間的に変化
しない場合には、バイアス光用液晶ＴＶ１４の代わりに
写真フィルム等を用いることもできる。

【００３６】この実施例は、反射型のＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍの場合であるが、透過型のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭについ
ても同様のことが実現できる。さらに、ＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ５の誘電体ミラー及び遮光層がないか、あるいはあ
ったとしても、これらが所定の透過率を有する場合に
は、書込光とバイアス光はＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の読出
側から照射してもよく、また読出光そのものをバイアス
光としてＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の読出側に照射しても同
様の閾値制御ができる。

【００３７】また、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の代わりに光
変調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたＯＡＳ
ＬＭについても同様のことが実現できる。しかし、２値
化以外の場合には、閾値制御とは言わずに、ＯＡＳＬＭ
の感度を制御する事ができるといえる。次に空間的に一
様なバイアス光をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射
した時の相関ピークの様子を図５、図６に示す。入力像
として、参照画像に文字Ａ、被相関画像に文字Ａを用い
た自己相関と、被相関画像に文字Ｂを用いた相互相関の
実験結果を示す。

【００３８】図５は、バイアス光強度を変化させた場合
の相関ピーク強度の変化を示したグラフである。縦軸に
は相関ピーク強度を、横軸にはバイアス光強度を取っ
た。コヒーレント画像に変換された入力像の全光量をパ
ワーメータで測定し、その全光量を書込光量とした。自
己相関の場合には、書込光量が少ない場合と多い場合の
２通りの結果を載せた。書込光量の少ない自己相関の場
合には、バイアス光強度を強くしていくと相関ピーク強
度が強くなっていく。また、書込光量が強い場合には、
バイアス光強度を０から強くしていくと相関ピーク強度
は強くなって行くが、あまりバイアス光強度が強くなり
すぎると今度は逆に相関ピーク強度は弱くなっていく。
相互相関の場合には、バイアス光強度が強くなると、相
関ピーク強度は弱くなる。また、図６は、文字Ａの自己
相関について、バイアス光強度を変化させた場合におけ
る相関ピークの半値全幅の変化を示したグラフである。
縦軸には相関ピークの半値全幅を、横軸にはバイアス光
強度を取った。

【００３９】図６は、図５の自己相関の２つの書込光量
の場合についてプロットしてある。図６の２つの場合と
もバイアス光強度を強くしていくと、相関ピークの半値
全幅は減少していった。図５、図６の結果から、ＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭ５に照射する最適なバイアス光強度がある
ことがわかる。バイアス光照射によりジョイント変換相
関器の認識能力が悪くなる場合もある。つまり、バイア
ス光を照射しＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を最適な値に
する事により、ジョイント変換相関器の認識能力が向上
することが分かる。

【００４０】図７は、本発明による光学的パターン認識
装置の他の実施例の構成図である。この実施例は、図１
の実施例をよりコンパクトにできるようにしたものであ
る。図７の実施例は、図１の書込用レーザー１と読出用
レーザー６の２つのレーザーを１つの書込用レーザー１
で兼用し、バイアス光照射手段に図１の補助光源１１と
拡散板１２とレンズ１３とバイアス光用液晶ＴＶ１４の
代わりにＣＲＴ６０５を用いてジョイント変換相関器を
実現したものである。構成や動作が同じ部分は、本実施
例の説明を一部省略あるいは簡単にする。

【００４１】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に像を書き込むため
の書込光を照射する書込光照射手段は、書込用レーザー
１と書込用ビームエキスパンダ２と、２枚のハーフミラ
ー６０１と６０２、入力像を提示する入力用液晶ＴＶ６
０４、コヒーレント画像に変換された入力像のフーリエ
変換画像をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射するた
めの書込用レンズ４とからなる。ここで入力用液晶ＴＶ
６０４は、書込用レンズ４の前焦点面に置かれ、ＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭ５は、書込用レンズ４の後焦点面に置かれ
ている。入力用液晶ＴＶ６０４は、画像メモリ１８に接
続されコンピューター２０で制御されている。また、入
力用液晶ＴＶ６０４には、１つの参照画像と１つまたは
複数の被相関画像が提示されている。

【００４２】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、書込光照射手段の書込
用レーザー１と書込用ビームスプリッタ２を共有し、ハ
ーフミラー６０１とミラー６０３と偏光ビームスプリッ
タ８と読出用レンズ９と受光素子１０からなる。書込用
レーザー１から出射され書込用ビームエキスパンダ２で
所定の径に広げられた平行光束は、ハーフミラー６０１
を透過、ミラー６０３で反射され、偏光ビームスプリッ
タ８により、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の読出側に照射され
る。そしてＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に２値化記録された入
力像のフーリエ変換された強度分布画像を読み出し、読
出用レンズ９で受光素子１０に照射する。ここで、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５は読出用レンズ９の前焦点面に置か
れ、受光素子１０は読出用レンズ９の後焦点面に置かれ
ており、読出用レンズ９によりＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に
記録された強度分布画像のフーリエ変換像が受光素子１
０に照射される。

【００４３】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を制御するた
めのバイアス光を照射するバイアス光照射手段は、バイ
アス光の強度分布を表示するＣＲＴ６０５とバイアス光
用結像レンズ６０６からなる。ＣＲＴ６０５に表示され
る像によるバイアス光の強度分布がＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５上に結像するようにバイアス光用結像レンズ６０６を
セットする。ＣＲＴ６０５に表示される像によるバイア
ス光は、ハーフミラー６０２と書込用レンズ４とを透過
し、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側から照射され、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５上に結像される。

【００４４】この実施例では、バイアス光照射手段にＣ
ＲＴ６０５を用い、ＣＲＴ６０５に空間的分布を持つ像
を表示してバイアス光としている。そのためＣＲＴ６０
５に表示されている像の空間的分布を変化させること
で、バイアス光強度を空間的に変化させ、ＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭ５の閾値を空間的に制御する事ができる。また、
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を時間的に変化することも
できる。ＣＲＴ６０５に表示されるバイアス光強度分布
により、図１の実施例と同様に、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５
の閾値を任意に制御でき、高い認識能力を有する光学的
パターン認識装置が構築できる。

【００４５】ここで、ハーフミラーの変わりにビームス
プリッタを用いてもよいことはいうまでもない。この実
施例は、反射型のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの場合であるが、
透過型のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭについても同様のことが実
現できる。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の誘電体ミラー及び遮
光層がないか、あるいはあったとしても、これらが所定
の透過率を有する場合には、書込光とバイアス光はＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５の読出側から照射してもよく、また読
出光そのものをバイアス光としてＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５
の読出側に照射しても同様の閾値制御ができる。

【００４６】また、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の代わりに光
変調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたＯＡＳ
ＬＭについても同様のことが実現できる。しかし、２値
化以外の場合には、閾値制御とは言わずに、ＯＡＳＬＭ
の感度を制御する事ができるといえる。図８は、本発明
による光学的パターン認識装置の他の実施例の構成図で
ある。これは、画像認識などに用いられるマッチドフィ
ルタを用いたマッチドフィルタ型相関器を用いた場合で
ある。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を制御するためのバ
イアス光を照射するバイアス光照射手段は図１の実施例
と同じであるので説明を省略する。

【００４７】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に像を書き込むため
の書込光を照射する書込光照射手段は、マッチドフィル
タと呼ばれるホログラム作製時の信号光照射手段と参照
光照射手段からなる。ホログラム作製時の信号光照射手
段は、書込用レーザー１と書込用ビームエキスパンダ２
と参照画像を提示する入力用液晶ＴＶ６０４と書込用レ
ンズ４とからなる。ここで入力用液晶ＴＶ６０４は、書
込用レンズ４の前焦点面に置かれ、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５は、書込用レンズ４の後焦点面に置かれている。ここ
で入力用液晶ＴＶ６０４は、画像メモリ１８に接続さ
れ、コンピューター２０により制御されている。

【００４８】ホログラム作製時の参照光照射手段は、ビ
ームスプリッタ７０１と２枚のミラー７０２と７０３か
らなる。書込用レーザー１を出射し、書込用ビームエキ
スパンダ２で所定の径に広げられた平行光束は、ビーム
スプリッタ７０１で反射し、ミラー７０２と７０３によ
り、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に所定の入射角をも
って照射される。

【００４９】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、読出用レーザー６と読
出用ビームエキスパンダ７と被相関画像を提示する読出
用フィルム７０４とフーリエ変換レンズ７０５と偏光ビ
ームスプリッタ８と読出用レンズ９と受光素子１０から
なる。ここで、読出用フィルム７０４は、フーリエ変換
レンズ７０５の前焦点面に置かれ、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５は、フーリエ変換レンズ７０５の後焦点面かつ読出用
レンズ９の前焦点面に置かれている。さらに受光素子１
０は、読出用レンズ９の後焦点面に置かれている。

【００５０】まず、マッチドフィルターの作製方法につ
いて説明する。書込用レーザー１は、書込用ビームエキ
スパンダ２により所定のビーム径を持った平行光束に広
げられる。この平行光束は入力用液晶ＴＶ６０４に照射
され、入力用液晶ＴＶ６０４に表示されている参照画像
をコヒーレント画像として読み出す。この読み出された
コヒーレント画像は、書込用レンズ４でフーリエ変換さ
れたフーリエ変換画像を、ホログラム作製時の信号光と
してＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射される。この
とき同時にビームスプリッタ７０１で反射した平行光束
は、ミラー７０２とミラー７０３で反射し、ホログラム
作製時の参照光としてＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に
照射される。このとき信号光と参照光とは所定の角度を
もってＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に照射され、ＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭ５上に信号光と参照光による干渉縞の強度分布を
形成する。

【００５１】そしてこの強度分布をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５に２値化記録する。このＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に記録
されるホログラムが、画像認識の能力に大きく依存す
る。そのため、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を制御する
方法として、バイアス光照射を行なう。図１の実施例と
同様に、バイアス光によりＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値
を制御する。バイアス光用液晶ＴＶ１４によって提示さ
れる最適なバイアス光強度あるいはバイアス光照射時
間、あるいはその両者によりＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾
値を制御する。このホログラムが記録されたＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ５をマッチドフィルタと呼ぶ。

【００５２】次に、上記のマッチドフィルタを用いて相
関演算を行なう。読出用レーザー６から出射された光束
は、読出用ビームエキスパンダ７により所定のビーム径
を持つ平行光束に広げられる。この平行光束を読出用フ
ィルム７０４に照射し、読出用フィルム７０４に記録さ
れている被相関画像をコヒーレント画像として読み出
す。このコヒーレント画像をフーリエ変換レンズ７０５
でフーリエ変換してマッチドフィルタであるＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ５の読出側から照射する。マッチドフィルタで
あるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５で反射した読出光は、偏光ビ
ームスプリッタ８を透過し、読出用レンズ９で再びフー
リエ変換されることにより、そのフーリエ変換面上に配
置されている受光素子１０上に参照画像と被相関画像の
相関係数を表わす相関ピークを得ることができる。マッ
チドフィルタ作製にＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５を用い、参照
画像の表示に入力用液晶ＴＶ６０４を用いているので実
時間あるいは高速に参照画像を変更する事が可能であ
り、高速な相関演算が実現できる。そして、マッチドフ
ィルタを作製する際にＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を最
適な値にすることで、高い認識能力を有する光学的パタ
ーン認識装置が構築できる。

【００５３】ここで、補助光源１１は白色光源やＬＥ
Ｄ、レーザー等が考えられる。また、補助光源１１と拡
散板１２とレンズ１３の代わりに、レーザーとビームエ
キスパンバを用いる場合には書込用レーザー１による光
束との干渉に注意が必要である。この場合は、書込用レ
ーザー１による光束との干渉縞がないようにするか、Ｆ
ＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の解像度より十分大きい干渉縞の本
数にする必要がある。

【００５４】また、バイアス光の強度分布をつくるため
に液晶ＴＶを用いたが、これは液晶ＴＶでなくとも、バ
イアス光の強度分布を作れるものであればよく、ＣＲＴ
や干渉計からの出力等や、液晶ＴＶ以外の電気アドレス
型の空間光変調器を用いてもよい。閾値が時間的に変化
しない場合には、バイアス光用液晶ＴＶ１４の代わりに
写真フィルム等を用いることもできる。

【００５５】この実施例は、反射型のＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍの場合であるが、透過型のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭについ
ても同様のことが実現できる。さらに、ＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭの誘電体ミラー及び遮光層がないか、あるいはあっ
たとしても、これらが所定の透過率を有する場合には、
書込光とバイアス光はＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の読出側か
ら照射してもよく、また読出光そのものをバイアス光と
してＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の読出側に照射しても同様の
閾値制御ができる。

【００５６】また、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの代わりに光変
調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたＯＡＳＬ
Ｍについても同様のことが実現できる。しかし、２値化
以外の場合には、閾値制御とは言わずに、ＯＡＳＬＭの
感度を制御する事ができるといえる。図９は、本発明に
よる光学的パターン認識装置の他の実施例の構成図であ
る。この実施例は、図７の実施例と同じように、図８の
実施例をよりコンパクトにできるようにしたものであ
る。図８の書込用レーザー１と読出用レーザー６の２つ
のレーザーを１つの書込用レーザー１で兼用し、バイア
ス光照射手段に図８の補助光源１１と拡散板１２とレン
ズ１３とバイアス光用液晶ＴＶ１４の代わりにＣＲＴ６
０５を用いてマッチドフィルタ型相関器を実現したもの
である。構成や動作が同じ部分は、本実施例の説明を一
部省略あるいは簡単にする。

【００５７】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に像を書き込むため
の書込光を照射する書込光照射手段は、図８の実施例と
同じく、マッチドフィルタと呼ばれるホログラム作製時
の信号光照射手段と参照光照射手段とからなる。信号光
照射手段は、書込用レーザー１と書込用ビームエキスパ
ンダ２と、２枚のハーフミラー６０１と６０２、参照画
像を提示する入力用液晶ＴＶ６０４、参照画像のフーリ
エ変換画像をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射する
ための書込用レンズ４とからなる。ここで入力用液晶Ｔ
Ｖ６０４は、書込用レンズ４の前焦点面に置かれ、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５は、書込用レンズ４の後焦点面に置か
れている。そして、入力用液晶ＴＶ６０４は、画像メモ
リ１８に接続されコンピューター２０で制御されてい
る。

【００５８】ホログラム作製時の参照光照射手段は、参
照光用ハーフミラー８０１とビームスプリッタ８０２か
らなる。書込用レーザー１から出射され書込用ビームエ
キスパンダ２で所定の径に広げられた平行光束は、ハー
フミラー８０１で２光束に分離される。ハーフミラー８
０１で反射した光束は、ビームスプリッタ８０２で反射
されＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射される。

【００５９】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、書込光照射手段の書込
用レーザー１と書込用ビームスプリッタ２を共有し、ハ
ーフミラー６０１とハーフミラー８０１と読出用フィル
ム７０４とミラー６０３とフーリエ変換レンズ７０５と
偏光ビームスプリッタ８と読出用レンズ９と受光素子１
０からなる。ここで読出用フィルム７０４はフーリエ変
換レンズ７０５の前焦点面に置かれ、ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ５は、フーリエ変換レンズ７０５の後焦点面に置かれ
ている。また、読出用フィルム７０４には、被相関画像
が提示されている。

【００６０】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を制御するた
めのバイアス光を照射するバイアス光照射手段は、図７
の実施例と同じで、バイアス光の強度分布を表示するＣ
ＲＴ６０５と、ＣＲＴ６０５に提示されている像の強度
分布がバイアス光強度分布となり、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
５上に結像するようにバイアス光用結像レンズ６０６を
セットする。ＣＲＴ６０５に表示されている像によるバ
イアス光はハーフミラー６０２と書込用レンズ４とを透
過し、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５上に結像される。

【００６１】この実施例は、バイアス光照射にＣＲＴ６
０５を用いていること、図８の書込用レーザーと読出用
レーザー６を１つの書込用レーザー１で兼用している以
外は基本的に図８の実施例と同じである。書込用レンズ
４とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の間にビームスプリッタ８０
２が配置されているが、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を
制御する方法は、図７の場合と同じであるので説明を省
略する。

【００６２】ホログラム作製時の参照光は次のようにＦ
ＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に照射される。書込用レーザー１を
出射し、書込用ビームエキスパンダ２により所定の径を
持つ平行光束に広げられた光束は、ハーフミラー６０１
で２光束に分離される。ハーフミラー６０１で反射され
た光束は、参照画像が提示されている入力用液晶ＴＶ６
０４を照射し、コヒーレント画像として参照画像を読み
出す。読み出された参照画像は、ハーフミラー６０２で
反射し、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の書込側にフーリエ変換
画像として照射される。ホログラム作製時の参照光は、
ハーフミラー６０１を透過した光束が、参照光用ハーフ
ミラー８０１とビームスプリッタ８０２で反射し、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５の書込側に照射する。この参照光と信
号光による干渉縞がＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５上に形成さ
れ、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５に２値化記録することにより
マッチドフィルタが作製される。

【００６３】このマッチドフィルタを用いて相関演算を
行う。ハーフミラー８０１を透過した光束は、読出用フ
ィルム７０４を照射し、被相関画像をコヒーレント画像
として読み出す。この読み出されたコヒーレント画像
は、ミラー６０３で反射されフーリエ変換レンズ７０５
でフーリエ変換される。このフーリエ変換画像は、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ５の読出側に読出光として照射される。
マッチドフィルタであるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５で反射し
た読出光は、偏光ビームスプリッタ８を透過し、読出用
レンズ９で再びフーリエ変換されることにより受光素子
１０上に参照画像と被相関画像の相関係数を表す相関ピ
ークを得ることができる。

【００６４】この実施例は、バイアス光照射手段にＣＲ
Ｔ６０５を用いているので、バイアス光強度を空間的に
変化させることで、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５の閾値を空間
的に制御する事ができる。また、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ５
の時間的に変化する閾値をも制御できる。このように、
バイアス光を照射することでＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの閾値
を制御し、最適なマッチドフィルタを作製することがで
きる。このマッチドフィルタを用いて相関演算を行い、
相関ピークを得る。

【００６５】ここで、ハーフミラーの変わりにビームス
プリッタを用いてもようことはいうまでもない。この実
施例は、反射型のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの場合であるが、
透過型のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭにつても同様のことが実現
できる。さらに、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの誘電体ミラー及
び遮光層がないか、あるいはあったとしても、これらが
所定の透過率を有する場合には、書込光とバイアス光は
ＦＬＣ−ＰＡＳＬＭ５の読出側から照射してもよく、ま
た読出光そのものをバイアス光としてＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ５の読出側に照射しても同様の閾値制御ができる。

【００６６】また、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの代わりに光変
調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたＯＡＳＬ
Ｍに対しては、ＯＡＳＬＭの処理が２値化とは限らない
が、その場合にはＯＡＳＬＭの感度を制御する事ができ
るといえる。

【００６７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したようにバイアス
光をもちいてＯＡＳＬＭの閾値を時間的および空間的に
制御する事ができる。従来は、時間的あるいは空間的に
変化するような閾値処理は、コンピュータなどに取り込
み処理を行なってきたので、膨大な計算時間を必要とし
ていた。しかし、本発明により、光情報を光情報のまま
閾値処理が行えるので非常に高速にそして容易に閾値処
理の実現が可能となり、最適な閾値を設定することで、
高性能な光学的パターン認識装置が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学的パターン認識装置の一実施
例の構成図である。

【図２】強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器の
構造を示す断面図である。

【図３】ジョイント変換相関器の一構成図である。

【図４】マッチドフィルタ型相関器の一構成図である。

【図５】バイアス光照射による相関ピーク強度変化を示
すグラフである。

【図６】バイアス光照射による相関ピークの半値全幅の
変化を示すグラフである。

【図７】本発明による光学的パターン認識装置の他の一
実施例の構成図である。

【図８】本発明による光学的パターン認識装置の他の一
実施例の構成図である。

【図９】本発明による光学的パターン認識装置の他の一
実施例の構成図である。

【符号の説明】

１ 書込用レーザー ２ 書込用ビームエキスパンダ ３ フィルム ４ 書込用レンズ ５ ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ ６ 読出用レーザー ７ 読出用ビームエキスパンダ ８ 偏光ビームスプリッター ９ 読出用レンズ １０ 受光素子 １１ 補助光源 １２ 拡散板 １３ レンズ １４ バイアス光用液晶ＴＶ １５ バイアス光用レンズ １６ ミラー １７ ハーフミラー １８ 画像メモリ １９ ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ用駆動回路 ２０ コンピューター ２０１ ビームスプリッタ ２０２、２０３ ミラー ２０４ 反射型液晶ライトバルブ ３０１ シャッター ３０２ ビームスプリッタ ３０３ ＢＳＯ結晶 ３０４ 液晶ＴＶ ６０１、６０２ ハーフミラー ６０３ ミラー ６０４ 入力用液晶ＴＶ ６０５ ＣＲＴ ６０６ バイアス光用結像レンズ ７０１ ビームスプリッタ ７０２、７０３ ミラー ７０４ 読出用フィルム ７０５ フーリエ変換レンズ ８０１ 参照光用ハーフミラー ８０２ ビームスプリッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−280179（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110609（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−204625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/46 G06T 7/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段から得られる２次元画像に対し
   て所要のパターンを自動的に認識あるいは計測する光学
   的パターン認識装置において、 光書込型空間光変調器と、 前記光書込型空間光変調器に像を書き込むための書込光
   を照射する書込光照射手段と、 前記光書込型空間光変調器に記録あるいは表示された画
   像を読み出すための読出光を照射する読出光照射手段
   と、 前記光書込型空間光変調器にバイアス光を照射するバイ
   アス光照射手段と、 前記バイアス光の照射時間あるいは光強度の少なくとも
   一方を変化させるためのバイアス光調整手段とを具備
   し、 前記書込光の照射時間及び前記バイアス光の照射時間
   は、前記光書込型空間光変調器の書き込み動作時間とそ
   れぞれ少なくとも所定の時間一致していることを特徴と
   する光学的パターン認識装置。
2. 【請求項２】 前記バイアス光照射手段が、 反射率分布あるいは透過率分布により像を提示する素子
   と、 前記反射率分布あるいは透過率分布により像を提示する
   素子を反射あるいは透過させその強度分布を読み出し、
   前記強度分布をバイアス光強度分布として光書込型空間
   光変調器に照射するための光源と、 バイアス光強度分布を光書込型空間光変調器に結像させ
   るための結像レンズとからなることを特徴とする請求項
   １記載の光学的パターン認識装置。
3. 【請求項３】 前記バイアス光照射手段が、 インコヒーレントな像をバイアス光強度分布として表示
   する素子と、 バイアス光強度分布を光書込型空間光変調器に結像させ
   るための結像レンズとからなることを特徴とする請求項
   １記載の光学的パターン認識装置。
4. 【請求項４】 前記バイアス光照射手段と、光書込型空
   間光変調器に記録あるいは表示された画像を読み出すた
   めの読出光照射手段とを兼用させたことを特徴とする請
   求項１記載の光学的パターン認識装置。