JPS61226776A - 光学相関メモリ処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ホログラム要素を用い、使用する方法および
システムに関し、特に多数の波長での光学適合フィルタ
およびこれら適合フィルタを用いて記録する方法および
システムに関する。

「従来技術」 ホログラム光学要素の構成において、第１の構成ビーム
は記録媒体に入射するように投影される。

公知のように、この記録媒体は、感光乳剤、二色ゼラチ
ンあるいは感光ポリマー等で、ガラス板、薄いフィルム
等の好適な基板に被覆できる。同時に、第２の構成ビー
ムは、好ましくはレーザであるコーヒレントな電磁放射
の同−源から、記録媒体上で第１の構成ビームと重複す
るように、記録媒体に入射するような角度で指向される
。この記録媒体上に入射された２種類のビームの重複の
結果は、記録媒体上に至近距離に配置されたライン（縞
）の強度あるいは位相分布として記録された光学干渉模
様である。もし、第１の入射ビームが記録媒体の面に直
交するならば、レンズに形成されたライン間の間隔すは
、次の等式で決定される。

ｂ＝λ／ｓｉｎθ　　−（１） 但し、λは第１および第２構成ビームの波長、θは記録
媒体の面および第２の構成ビーム間の角度である。

使用において、ホログラムレンズが放射の合焦点ビーム
で照射されるならば、軸線を無視した焦点が達成される
。もし、ビームが焦点合わせされて、波長が変化したな
らば、第１のものより異なったオフセット角度および焦
点距離を有する第２の軸線無視焦点が得られる。この結
果は、ホログラムが物理的、基本的に高度に複雑な回折
格子である事実に帰結する。ホログラムレンズで分散さ
れる波長λを有する合焦点光線の焦点距離Ｆおよび角度
θは、次の等式で各々与えられる。

ｓｉｎθ＝ｍλ／ｂ　　　　　　　　　　（２）Ｆ＝λ
ｃｘＦｃ／λ　　　　　　　　（３）但し、λＣおよび
Ｆｃは、ホログラムを構成するに使用されるビームの波
長および焦点距離であり、ｂはホログラムに形成された
ライン配列の間隔である。λおよびＦは各々再生波長お
よび焦点距離として参照される。

従って、ホログラムレンズで分散された２個の異なった
波長λ。およびλ１の合焦点ビームの分散角θ。および
０１間の関係は、次の（４）式で与えらこれら２個の光
線の焦点距離Ｆ。およびＦｔ間の関係は、次の（５）式
で与えられる。

適合フィルタは、光学相関システムにおいて、視野の情
景即ち視界の選択された目標の存在を検知するために使
用されるホログラム要素の１つの型である。適合フィル
タを構成するためには、信号ビームとして参照される合
焦点構成ビームの１つが選択された像を通して通過する
ことによって空間的に変調される。従って、２個の構成
ビームは、適合フィルタ面で合成されて、選択された目
標に独特の回折格子を形成する。適合フィルタが光学相
関システムに使用された場合には、相関ビームが選択さ
れた視界を通過して、適合フィルタに送信される。この
適合フィルタの出力は、逆変換レンズに指向する光線ビ
ームである。もし、選択された目標が視界にないならば
、適合フィルタの出力がかなり弱く拡散し、その出力が
逆変換レンズを通過した時に拡散する。しかし、目標が
視界に存在するならば、適合フィルタを通過する光の焦
点が合い、逆変換レンズが適合フィルタからの出力ビー
ムの焦点を合わせる。

この逆変換レンズの焦点では、光感知検知器が配置され
る。この検知器上で光の焦点が合うと、出力信号を発生
する。この出力信号は、目標確認システムに使用された
装置に依存して、ある型の装置を起動するために使用さ
れる。このような装置は、例えば単純な警報器あるいは
複雑な表示システムでよい。

一波長で適合フィルタを製造すること、および第２波長
で該適合フィルタを使用することがしばしば有利である
。例えば、ある像は、適合フィルタにおいて青色スペク
トルの波長で最良に記録されるが、赤色スペクトルの波
長で最良に記録される。更に、ある情況においては、適
合フィルタが作り上げた同じ波長で操作された時に、操
作される光信号が適合フィルタで形成された像を変更す
る傾向を持っている。この傾向は、もし適合フィルタが
適合フィルタを製造するに使用された波長から異なった
波長で操作されたならば、かなり減少する。

「発明が解決しようとする問題点」 従来、個々の光学システムは、多重波長で容易に適合フ
ィルタを製造し、あるいは操作するようになっていなか
った。この融通性を有するシステムは、実際不可能では
ないが、困難な人工衛星上のような遠隔地で、光学シス
テムの種々の要素をどの重大な方法で再配置して、異な
った波長でシステムを操作する特別の利点を持っている
。このようなシステムは、多重波長で適合フィルタをか
なり操作するために、システムを変更する必要性および
消費時間が除かれるので、研究所あるいは同様の設置場
所に重大な実用性を持っている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、多数の波長で電磁源ビームを発生する第１の
手段と、この電磁源ビームの通路に配置されて電磁源ビ
ームを信号ビームおよび参照ビームに分割させる第２手
段とを有する単一の光学相関メモリ処理システムを提供
する。この信号ビームは第１軸線に沿って像手段を通っ
て指向して、信号ビームを空間的に変調する。この第１
軸線に平行な第２軸線には記録媒体が配置される。また
、第１軸線には、像手段から信号ビームを受信して、電
磁源ビームのフーリエ変換を記録媒体に偏向する信号ビ
ーム偏向手段が配置される。一方、参照ビームの通路に
おいて、第１および第２軸線に平行な第３軸線には、該
参照ビームを記録媒体に偏向し、記録媒体で参照ビーム
と信号ビームのフーリエ変換とを干渉させる参照ビーム
偏向手段が配置される。

本発明の第１の実施例によれば、制御できる波長を有す
る二色合焦点源ビームは、該源ビームを信号および参照
ビームに分割する第１光学要素に指向している。本発明
の第１実施例によれば、第１光学要素が光線分割器であ
る。この光線分割器の第１出力ビームは信号ビームとし
て使用され、信号ビームを空間的に変調する像を通して
指向する。この信号ビームは、その後ホログラムレンズ
のような第２光学要素に指向して、第１次の信号ビーム
が適合フィルタを記録するに使用される媒体上で合焦点
される。一方光線分割器の第２出力ビームは、参照ビー
ムとして使用され、鏡を反射して、適合フィルタ用に記
録媒体に参照ビームを指向させる例えば回折格子の第３
光学要素に指向する。

本発明の第２実施例によれば、送信光学回折格子が第１
光学要素として使用され、反射鏡が第３光学要素として
使用される。この回折格子からの第０次出力ビームは、
信号ビームとして使用され、該ビームを空間的に変調す
る像を通して第２光学要素に指向し、その後適合フィル
タ用に記録媒体上に至る。回折格子からの第１次出力ビ
ームは参照ビームとして使用され、このビームを適合フ
ィルタ記録媒体に反射させる鏡に反射する。

本発明の両者の実施例では、参照および信号ビ−ムが適
合フィルタ用の記録′媒体で干渉し、適合フィルタある
いは記録媒体上にフーリエ変換ホログラムを形成する。

このシステムは、追加パラメータを選択し、制限内で操
作して、適合フィルタ記録媒体および多数の源ビーム波
長で、常に信号ビームのフーリエ変換および参照ビーム
間に干渉を誘発操作できる。

本発明を実施するシステムは、各々が個別の波長および
分散要素で指向された信号ビームを有して、選択的に活
性化して種々の波長を放射する多数の放射源を用いても
よい。これの代りに、信号源の波長が変化できる、好ま
しくはパラメトン変換器のような単一放射源を用いても
よい。

本発明に使用された放射源は、単発的あるいは連続出力
を宵する液体、固体あるいはガスレーザの好適な型を使
用できる。当業者が容易に理解できるように、レーザは
記録媒体の感度に十分に答える電力出力を持たなければ
ならない。もし、結晶型のバラメトン変換器が用いられ
たならば、レーザは、使用された結晶の周波数の縮退周
波数に好ましく接近する動作波長を有することが必要で
ある。

勿論、放射は電磁スペクトルの可視領域で実施されるが
、他の波長もある場合好ましく用いられることが認識さ
れる。同様に、レーザは好ましい放射源であり、従って
放射源はレーザとして参照し、出力がレーザビームとし
て参照されることが認識される。勿論、このテクノロジ
の選択が本発明の範囲を制限するために構成したのでな
いことが明白である。

好ましくは、第２光学要素からの第０次出力ビームから
のエネルギが、放射波長に同期して、該ビームを回折、
屈折あるいは反射させる第４光学要素を通過する。この
反射ビームは、放射センサで監視され、センサからの情
報がシステム制御機能用に使用される。

この第４の光学要素は、第２分散要素から第０次出力ビ
ームの通路に挿入されるプリズムでよい。

もし、源ビームの波長が変化したならば、第４分散要素
のビーム出力の偏向角度も変化する。フォトダイオード
群あるいはフォトセル群のような感光素子の配列物は、
プリズムからの出力ビームの通路に配置されて、プリズ
ムからの屈折光を受光した感光素子が源ビームの波長を
表示する。この感光素子の出力は、適合フィルタが源ビ
ームの波長に依存する異なった位置に記録される媒体の
移動を制御するために使用される。

「実施例」 図面を参照して、第１図は本発明の第１の光学システム
を示している。レーザ１０２のような略固定波長の二色
合焦点ビームのエネルギの源は、パラメトロン変換器あ
るいは相互作用器１０６に放射する出力ビーム１０４を
発生する。レーザ１０２は、５，０００人近傍の波長の
連続出力を発生するアルゴンイオンレーザのようなガス
型が好ましい。あるいはイツトリウム　アルミニウムガ
ーネット（ＹＡＧ）連続波レーザあるいは二酸化炭素レ
ーザのような他の好適なレーザも用いることができる。

勿論、用いられる放射源は、型を無視しても、十分な高
出力電力を有することが必須である。

このパラメトロン変換器は、電界、疲労あるいは温度の
ような１個以上の力の変化が異方性（２重屈折）の結晶
物質に印加される装置で、この変化が一波長および周波
数での入射電磁入力を異なった波長および周波数を有す
る出力に変換するために使用される。光学パラメトロン
発信器および変調器に用いられる原理の代表例は、米国
特許第３゜３２８．７２３号に記載している。これら装
置が公知であるので、簡潔および明快のために詳述しな
い。

パラメトロン変換器１０６の表面には、メッキ技術のよ
うな好適な方法で電極１１０および１１２が取付られる
。これら電極は、電界がパラメトロン変換器１０６の結
晶物質に印加できるように電圧源に接続される。このパ
ラメトロン変換器は、公知の固有特質によって、もしビ
ームが通過したならば、現れるビームの波長が電極間の
電界強度（電圧）Ｅで次の（６）式に従って変化する。

λＥ＝λ。＋Δλ＝λ。＋ｆ、（Ｅ）　　　（６）但し
、λ０はＥが０ボルト時の出力ビームの波長、Δλはλ
。からの変化、ｆＩ（Ｅ）はΔλを形成する印加された
電界強度の関数である。

ニオブ酸すチュウム結晶にとっては、ΔλがＥの平方根
に比例して変化し、１００ボルト／ａｍの電界強度が約
２２ｎｍの波長のずれを生じさせることが発見された。

相互作用器１０６から励起されるエネルギビーム１１４
は、好ましくはビーム１１４を第１出力ビーム１２０お
よび第２出力ビーム１２２に分割するビーム分割器１１
６の第１光学要素に指向される。分割器１１６からの第
１出力ビーム１２０は、信号ビームとして参照され、該
ビームを空間変調する像１２４を貫通する。この変調信
号ビームは、好ましくはホログラムレンズ１２６である
第２光学要素に指向され、ホログラムレンズ１２６の第
１次出力ビーム１３０が適合フィルタを記録するために
使用された媒体１３２に指向される。

分割器１１６が第２出力ビーム１２２は、参照ビームと
して参照され、回折格子１３６の第３光学要素に鏡１３
４によって指向される。この回折格子１３６は、記録媒
体１３２上に参照ビーム１２２を偏向して、信号ビーム
と干渉させ、媒体１３２上に記録回折格子を形成する。

本発明によれば、システム１００は、予め設定の最大波
長λ。および最小波長λヨ間の波長でシステム１００を
操作し、パラメータを選択し、他の関連制限項目で操作
して、常に、λ。およびλ８間の多数の波長で記録媒体
１３２上に信号ビームのフーリエ変換および参照ビーム
間の干渉を誘発できる。これは、これら制限波長間の多
数の波長で媒体１３２に適合フィルタを製作できる。

まず、焦点距離を示す２個のベクタｒ０およびＰ、およ
びホログラムレンズ１２６で分散される２種類の波長λ
。およびλ１の合焦点光の第１図に示す分散角を考慮す
る。

ｐ　ｏ−ｐ　、＝又　　　　　（７） ＦｏおよびＦ＋を↑および７項で示すと、又＝（ｘ０↑
＋”ｌｏ↑）−（ｘ、↑＋ｙＩ↑）（８）又＝　（ＸＯ
−ｘｔ）↑＋（ｙｏ　−ｙ＋）ｊ’　　　　（９）第１
図に示す角度を用いて、第１０式が容易に導かれる。

又＝（Ｆｏｃｏｓθｏ−Ｆ＋ｃｏｓθυ↑＋（Ｆｏｓｉ
ｎθｏＦ＋ｓｉｎθ１）？　（１０）勿論、ホログラム
レンズ１２６に印加されるホログラム要素に関する前述
の議論から第４および５式を合同して、 旦ユよ人工工ｓｉｎθ皿 Ｆ、　　λｏ　　Ｓｉｎθｏ　　　　　　　（ｔｔ）上
記等式を再配列すると、次のようになる。

Ｆｏｓｉｎθｏ”Ｆ、ｓｉｎθ、　　　　（１２）従っ
て、（！０）式の↑成分を相互に打消すと、又＝（Ｐｏ
ｃｏｓθｏＦ＋ｃｏｓθ１）↑　（１３）となる。これ
は、ホログラムレンズ１２６を通過して分散する像のフ
ーリエ変換の焦点が源ビームの軸線ＡＡ’に平行な軸線
ＢＢ’に沿って移動することを示している。従って、シ
ステム１００の第１の制限は、媒体１３２が鏡１３４お
よび回折格子１３６間の参照ビームの軸線ＣＣ゛および
軸線ＢＢ’に沿って移動することである。

この軸線ＢＢ’に沿って移動する焦点距離Ｘは、次の等
式で示される。

ｘ−Ｆ、ｃｏｓθｏ−Ｆ＋ｃｏｓθ、　　　（１４）ま
た、基本の三角関数原理から ｓｉｎ”θ、　＋　ｃｏｓ”θ、＝１　　　　　（１５
）従って、 ｃｏｓｆｌＩ＝ｒＴ７７Ｔワゴ　　　　（１６）第１６
式の右側を第１４式のＣｏｇθ８と置換して、Ｘ＝Ｐ　
ｏ　ＣｏｇθｏＦ’＋Ｊゴー］π−一（１７）第４式か
ら ｓｉｎθ、＝λ、・ｓｉｎθ。

λ、　　　　　　　　　（１８） 第５式から Ｆ、＝λ。・Ｆ。

λＩ　　　　　　　　　　Ｃ１９） 第１８および１９式の右側を第１７式のｓｉｎθよおよ
びＦ、と各々置換して、 この等式を単純化すると、 Ｘ＝ＦＯＣＯ８θＯＦＯＬＳＬｎ　　。

λ。”　　　　　　（２１） 第２１式において、波長λ。およびλ１間の特定波長λ
ｉの用語Ｘは、次のように示される。

従って、システム１００の第２の制限は、源ビーム１１
４の波長がλ。からλｉに変化した時に、媒体１３２が
第２２式に従って軸線ＢＢ’に沿って移動することであ
る。

軸線ＡＡ’からの媒体１３２の初期横変位ｒは、次の等
式で求められ、 ｆ＝Ｆｏｓｉｎθｏ　　　　　　　　　　（２３）ホロ
グラムレンズ１２６からの媒体１３２の初期長手変位ｇ
は、次の第２４式で求められる。

ｇ＝Ｆ、ｃｏｓθ０　　　　　　　　　　（２４）更に
、システムＩ００が設定しなければならないパラメータ
は、軸線ＢＢ’および参照軸線ＣＣ。

間の横変位りと、要素１２６および１３６間の分散面間
の変位ｄである。

第１図から、第３光学要素１３６の分散面および媒体１
３４の記録面間の長手変位は、水平成分ＲｏあるいはＲ
８項、あるいはｄ十水平成分Ｆ。あるいはＦ１項を相殺
して表現される。この事実は数学的に次の式で示される
。

Ｒｏｃｏｓφｏ＝Ｆｏｃｏｓθｏ＋ｄ　　　　　　（２
５）Ｒ，ｃｏｓφ、＝Ｆ＋ｃｏｓθ、＋ｄ　　　　　　
（２６）第１図からも ｈ＝Ｒ，ｓｉｎφｏ＝Ｒ＋ｓｉｎφｌ　　　　　　（２
７）第２７式は次の式に各々再配列できる。

Ｒ，＝ｈ／ｓｉｎφ。　　　　　　　　　　（２Ｂ）Ｒ
＋＝ｈ／ｓｉｎφ、　　　　　　　　　　　（２９）第
２８式の右側を第２５式のＲ８と置換して、ｈ（ｃｏｓ
φｏ／８１ｎφｏ）＝　Ｆ　ｏ　Ｃｏｓθｏ＋ｄ　　（
３０）単純化して次の式に示される。

ｈ　ｃｏｔφｏ＝Ｆａｃｏｓθｏ＋ｄ　　　　　　　（
３１）第３１式は、ｈを離して次の式に再配列できる。

ｈ＝Ｆｏｃｏｓθｏ　ｔａｎφｏ＋ｄｔａｎφ、　　　
（３２）一方、第２９式の右側を第２６式のＲ１と置換
して、 ｈ　（ｃｏｓφ、／ｓｉｎφ＋）＝　Ｆ　、　ｃｏｓθ
、＋ａ　　（３３）単純化して次の式に示される。

ｈ　　ｃｏｔφ＋　＝Ｆ　ＩＣＯ！ｉθ、−ｔ−ｄ　　
　　　　　　（３４）第３１式は、ｈを離して次の式に
再配列できる。

ｈ＝Ｆ、ｃｏｓθ、　ｔａｎφ、＋ｄｔａｎφ、　　　
（３５）ｈを消去したｄを求めるためには、第３２式か
ら第３５式が減算される。

ｈ　−ｈ　＝Ｆｏ　ｃｏｓθａ　ｔａｎφａ＋ｄｔａｎ
φ０−（Ｆ　＋　ｃｏｓθ＋　ｔａｎφ、＋ｄｔａｎφ
ｔ）　　　　（３６）従って、０＝Ｆｏｃｏｓθ、　ｔ
ａｎφ。＋ｄｔａｎφ。−（Ｆ　＋　ｃｏｓθ＋　ｔａ
ｎφ＋＋ｄｔａｌφ、）　　　　（３７）更に単純化す
ると、ｄ　ｔａｎφ＋−ｄｔａｎφ。＝ＦｏＣＯ８θｏ
−ｔａｎφｏ−Ｆ、ｃｏｓθ＋４ａｎφ、（３８）よっ
て、ｄは、 ｄを消去したｈを求めるためには、第３４式の左右項が
第３１式の左右項で各々減算される。

ｈ　ｃｏｔφｏｈｃｏｔφ１＝ ）’ｏｃｏｓθｏ＋　ｄ　−（Ｆ　ｔ　ｃｏｓθ＋＋ｄ
）　　　（４０）これを単純化して、次の第４１式が得
られる。

ｈ　（ｃｏｔφｏ−ｃｏｔφ＋）＝　Ｆ　ｏ　（！Ｏ８
θ、−Ｆ、ｃｏｓθ１よって、ｈは次の式で求められる
。

従って、源ビームは、最大波長λ。、最小波長λ１、最
大焦点距離Ｆ。、最小焦点距離Ｆ１、最小信号ビーム偏
向角θ。、最大信号ビーム偏向角θ１、最小参照ビーム
角度φ０および最大参照ビーム角度φ１の各初期値が媒
体１３２の初期位置を決定する初期パラメータｈＳｄ、
　ｆおよびｇを決定する。

その次のどの源ビーム波長にとっては、距離Ｘが決定で
き、従って、媒体１３２が該異なった波長で媒体１３２
上に適合フィルタを製造する状態を発生するように移動
する。この適合フィルタは、構成に使用される波長を無
視すると、常に次の等式で得られる同システム定数Ｓを
持っている。

Ｓ＝！／λＦ　　　　　　　　　　　（４３）源ビーム
波長に従う最適位置に媒体１３２を移動させるためには
、種々の手段が使用されるが、好ましい実施例では第１
図に示すような自・動制御配列を用いている。この配列
において、ホログラムレンズ１２６からの第０次出力ビ
ーム１４０は、第１図に示すように、屈折プリズム１４
２でよい第４光学要素に指向している。公知のように、
プリズムは、回折格子と異なって、入射ビームを波長に
従って屈折する。従って、プリズム１４２からの出力ビ
ーム１４４の偏向角で源ビーム１１４の波長を決定する
ために監視できる。当業者が容易に理解できるように、
２個の平面波を干渉させ、この干渉を記録して作られる
単純なホログラム格子はプリズム１４２と置換できる。

プリズム１４２からの出力ビーム１４４は、プリズム屈
折ビーム１４４の偏向の明白点から等間隔で配列された
受光センサ１５０の配列物１４６に指向している。

単位長毎の受光センサ１５０の数は、媒体１３２で望ま
れる漸増的移動幅で決定される。微細な制御を可能にす
るには、単位長当り１５０個以上のセンサが配列される
。

動作において、分散要素１４２の入射するビームの波長
が変化した場合には、出力ビーム１４４が偏向して、セ
ンサ１５０を照光し、信号が照光されたセンサから発生
する。この発生された信号は、光電制御器１５２に導か
れ、順に制御信号を発生する。この制御信号は、媒体１
３２用の駆動器１５４に導かれて、媒体１３２を源ビー
ム１１４の波長に従って位置させる。

光電制御器１５２には種々の要素あるいは回路が使用で
きる。同様に、駆動器１５２として種々の特定の装置が
使用でき、これら装置が当業者で容易に構成できる。例
えば、駆動器１５２は、機械的、ピエゾ電気的、あるい
は磁気電気的に操作できる装置でよい。これら光電制御
器１５２および適合フィルタ駆動器１５４は、本発明の
実施に必須でないので、明細書および図面で詳述しない
。

センサ配列物１４６で発生された信号は、パラメトロン
変換器＋０６に印加される電圧、従って源ビーム１４４
の波長を制御するために使用される。

このセンサ配列物１４６から出力される信号に応答して
源ビーム１１４の波長を変化させる１制御器列は米国特
許第４，２５０，４６５号に詳述している。

第２図は、本発明による第２実施例のシステム２００の
部分を示している。このシステム２００は、システム１
００に非常に類似し、図面において対応する要素には同
一の符号を付している。これらシステム１００および２
００間の原理的差異は、システム２００の第１光学要素
が送信光学回折格子２０２と、鏡２０４を備えたシステ
ム２００の第３光学要素とを備えたことである。システ
ム２００の他の要素は、第２図に示すように、パラメト
ロン変換器＋０６、第２光学要素１２６、適合フィルタ
用の記録媒体１３２で、システム１００に使用されたも
のと同一である。更に、システム２００は、第１図の適
合フィルタ駆動器および駆動制御器も含んでいる。シス
テム２００のこれら部品は明確化のため第２図に示さな
い。

動作において、パラメトロン変換器１０６の出力ビーム
１１４は回折格子２０２を貫通する。回折格子は、入射
エネルギビームを次の式で示す複数の第０次、第１次、
第２次等のビームに回折することが公知である。

ｓｉｎθｉ＋ｓｉｎθｄ＝ｍλ／ｂ　　　　　　　　　
　（４４）但し、θｉは回折格子の直立線から測定され
た入力ビームの入射角度、θｄは回折格子の直立線から
測定された出力ビームの偏向角度、ｍは次数で、０．１
，２等、λはエネルギビームの波長、ｂは格子間の距離
、正負符号は入射ビームおよび偏向ビームが回折格子の
同じ側あるいは反対側に依存する。

単純化のために、入射ビームは、θｉ＝０、θｄ＝ｍλ
／ｂになるように、回折格子の平面に直交すると仮定す
る。格子２０２の第０次出力ビームがそれないで、格子
２０２に直交し、第１次出力ビームが特定角度で回折さ
れ、図示しない第２次出力ビームがそれよりも大きい角
度で回折されることが理解される。高次出力ビームは、
第１次出力ビームよりもっと回折し、もし、より大きい
回折が好ましいと発見されたならば、システム２００に
用いてもよい。しかし、通常第１次ビームのエネルギが
高次ビームのそれより大きく、従って第１次ビームが好
ましい。回折格子の尺度は、選択された次数の効率を向
上させるために形作られる。

更に、各次数毎に、（０度）ビームの反対側に同角度で
あるが、反対の符号の回折を持つ他のビームが存在する
ことに注目すべきである。しかし、明確化のため、第２
次ビームあるいは高次ビームは図面に示さない。以下の
記載では、回折格子２０２の出力ビームの偏向角および
他の関連の量が注釈しない限り、第１次のビームに関係
する。

回折格子２０２用の第０次出力ビームは、システム２０
０の信号ビーム１２０として使用され、像１２４を通し
てホログラムレンズ１２６に貫通する。ホログラムレン
ズ１２６からの出力ビーム１３０は、焦点距ＭＦｏおよ
び記録面の直交線から角度θ。で記録媒体１３２に指向
される。格子２０２からの第１次出力ビームは、システ
ム２００の参照ビーム！２２として使用され、鏡２０４
に指向する。この鏡２０４は、格子２０２およびホログ
ラムレンズ１２６間に信号ビーム１２０の軸線に平行な
平坦反射面を持って、参照ビーム１２２を反射して記録
媒体１３２の適合フィルタ上に最適角φ。で衝突させて
いる。

システム１００と同様に、システム２００は、予め選択
の最大波長λ。および最小波長λ８間の波長でシステム
２００を操作し、パラメータを選択し、他の関連制限項
目で操作して、常に、λ。およびλ１間の多数の波長で
記録媒体１３２上に信号ビーム１２０のフーリエ変換お
よび参照ビーム１２２間の干渉を誘発できる。システム
１００に関連して説明した同じ理由から、第１の制限は
、記録媒体１３２が信号ビーム軸線ＡＡ’および軸線Ｃ
Ｃ゛として参照する鏡２０４の軸線に平行な軸線ＢＢ’
に沿って移動することである。第２の制限は、源ビーム
１１４の波長がλＯからλｉに変化した時に、記録媒体
１３２が軸線ＢＢ’に沿って次の等式に従う距離Ｘ移動
することである。

軸線ＡＡ’からの記録媒体１３２の初期変位ｆは、次の
等式で求められ、 ｆ＝Ｆｏｓｉｎθｏ　　　　　　　　　　　（４６）ホ
ログラムレンズ１２６からの記録媒体１３２の初期変位
ｇは、次の等式で求められる。

ｇ＝Ｆ、ｃｏｓθｏ　　　　　　　　　　　（４７）シ
ステム２００の残りのパラメータは、第１および第２光
学要素２０２および１２６の分散面間の初期長手踊Ｍｄ
、および軸線ＢＢ’および参照軸線ＣＣ°間の横変位り
である。これらパラメータは次のように決定される。

まず、第２図を参照すると、第１光学要素２０２の分散
面および記録媒体１３２の記録面間の長手変位は、距離
がｍ。Ｓ＋１１１、ｎｏあるいはｎ４項あるいはｄ十水
平成分Ｆ０あるいはＲ３項を消去して表現される。この
事実は次のように示される。

ｎｏ　＋　ｎｏ　”　ｄ　＋　Ｆ　ｏ　Ｃｏｇθｏ　　
　　　　（４８）Ｔｎ＋　＋　ｎ＋　＝　ｄ＋　Ｆ　＋
　Ｃｏｇθ、　　　　　　（４９）第２図は次を示して
いる。

ｈ＝Ｒｏｓｉｎφｏ＝Ｒ＋ｓｉｎφｉ　　　（５０）第
５０式は次のように再配列できる。

Ｒｏ＝ｈ／ｓｉｎφ、　　　　　　　　（５１）Ｒ、＝
　ｈ／　ｓｉｎφ、　　　　　　　　（５２）更に、軸
線ＡＡ’およびＣＣ°間の横距離は、垂直成分のＰｏあ
るいは２１項あるいはｈ＋ｒ項を消去して示される。こ
の事実は次のように示される。

ｈ＋ｆ＝Ｐｏ　ｓｉｎφ。＝Ｐ、ｓｉｎφ、　　（５３
）上記等式を再配列すると、次のようになる。

Ｐ　ｏ＝　ｈ＋　ｒ／　ｓｉｎφｏ　　　　　　　（５
４）Ｐ　、　＝　ｈ＋　ｆ／　ｓｉｎφ、　　　　　　
　（５５）第２図は次に示される。

ｍｏ＝　Ｐ　ｏ　ｃｏｓφ、　　　　　　　　（５６）
ｎｏ　”　ＲｏＣＯ８φ。　　　　　　　（５７）ｍ＋
　＝　Ｐ　Ｉ　ＣＯ８φ、　　　　　　　　（５８）ｎ
、＝Ｒ，ｃｏｓφ、　　　　　　　　（５９）第５６、
第５７、第５８および５９式のＰｏ、Ｒｏ、Ｐ、および
Ｒ１に第５４、第５１．第５５および５２式の布積を各
々代入して、次の式が各々求められる。

ｍｏ＝　（ｈ＋　ｒ）　Ｃｏｇφ、／ｓｉｎφ。；（ｈ
＋　ｆ）　ｃｏｔφＯ（６０） ｉ１ｏ＝　　ｈ　ｃｏｓφ、／ｓｉｎφｏ＝ｈｃｏｔφ
、（６１）ｍ＋　”　（ｈ＋　ｆ）　ｃｏｓφ、／ｓｉ
ｎφ１＝（ｈ＋　Ｄ　　ｃｏｔφｌ　　　　　　　　　
　　　（６２）ｎ＋”　　ｈ　ｃｏｓφ、／ｓｉｎφ＋
＝ｈｃｏｔφ、　　（６３）第４８式のｍｏおよびｎ。

に第６０および６１式の古墳を代入して、次の式が求め
られる。

（ｈ＋　Ｄ’　ｃｏｔφｏ＋ｈｃｏｔφｏ＝ｄ十Ｆ　ａ
　ｃｏｓθｏ　　（６４）この等式は次の第６５、第６
６および６７式を経て単純化される。

ｈ　ｃｏｔφｏ＋ｆｃｏｔφｏ＋ｈｃｏｔφ、＝ｄ＋　
Ｆ　、　ｃｏｓθ。

２ｈ　ｃｏｔφｏ＋ｆｃｏｔφ、＝ｄ＋　Ｆ　、　ｃｏ
ｓθ、（６６）２ｈ　ｃｏｔφｏ＝　ｄ＋　Ｆ　ｏ　ｃ
ｏｇθｏｆｃｏｔφｏ（６７）第６７式のｆに第４６式
の古墳を代入して、次の第６８式が求められる。

２ｈ　ｃｏｔφｏ＝　ｄ＋　Ｆ　ｏ　ｃｏｓθｏ−Ｆｏ
ｓｉｎθ、　ｃｏｔφ。

第６８式は再配列されてｈは、 第４９式の１１１１およびＩＩＩに第６２および６３式
の古墳を代入して、次の式が求められる。

（ｈ＋　Ｄ　　ｃｏｔφ＋＋ｈｃｏｔφ＋＝ｄ十Ｆ　、
　　ｃｏｓθ、　　（７Ｇ）この等式は次の第７１、第
７２および７３式を経て単純化される。

ｈ　ｃｏｔφ、＋［ｃｏｔφ、＋ｈｃｏｔφ、＝ｄ＋　
Ｆ　１ｃＯ８θ１２ｈ　ｃｏｔφ、＋ｆｃｏｔφ＋＝ｄ
＋　Ｆ　ｒ　ｃｏｓθ、（７２）２ｈ　ｃｏｔφ＋＝ｄ
＋　Ｆ　、　ｃｏｓθｒ−ｆｃｏｔφ、（７３）第２図
から次の等式が求められる。

ｒ＝Ｆ＋ｓｉｎθ、　　　　　　　　　　　（７４）第
７３式のｒに第７４式の古墳を代入して、次の第７５式
が求められる。

２ｈ　ｃｏｔφ＋＝ｄ＋Ｆ　、　ｃｏｓθ、−Ｆ、ｓｉ
ｎθ１ｃｏｔφ１第７５式が再配列されて、ｈは、 ｈを消去したｄを求めるためには、第７６式の左右項が
第６９式の左右項から各々減算される。

ｚｃｏｔψ、　　　ｚｃｏｔＬｐ、　　　　′ｔこれは
、次の段階で単純化、再配列される。

ｄ　　　十Ｆ、ｃｏｓθ＋Ｆ’＋５１１１θｔ　　（７
Ｂ）２ｃｏｔφｌ２ｃｏｔφ、　　　２ ＋Ｆ＋ｓｉｎθ、−Ｆ、ｓｉｎθ、−（７９）第４６お
よび７４式は、以下のようである。

Ｆ＋ｓｉｎθ＋＝Ｆｏｓｉｎθ、（８０）第７９式の項
目が相互に打消しあって次のように単純化される。

ｄ　（ｔａｎφｒ−ｔａｎφｏ）＝　Ｆ　ｏ　ｃｏｓθ
０″ｔａｎφ０−Ｆ＋ｃｏｓθ＋　４ａｎφｌ　　　　
　　（８１）よって、ｄは、 ｄ＝Ｆａｃｏｓθ、０ｔａｎφＯ−Ｆ　ＩＣＯ８θ、・
ｔａｎφ重ｔａｎφ＋　　ｔａｎφ。　　　　　　　　
　（８２）ｄを消去したｈを求めるためには、第７５式
の左右項が第６８式の左右項で各々減算される。

２ｈ　ｃｏｔφｏ２ｈｃｏｔφ、＝　（ｄ＋　Ｆ　ｏ　
ｃｏｓθ。−Ｆｏｓｉｎθｏ−ｃｏｔφｏ）　　（ｄ十
Ｆ　１　　ｃｏｓθ、−Ｆ、ｓｉｎθ５ｃｏｔφυ　　
　　　　　　　　（８３）これを単純化して、次の第８
４式が得られる。

２ｈ（ｃｏｔφ、−ｃｏｔφ＋）＝　Ｆ　６　ｃｏｓθ
ｏ−Ｆｏｓｉｎθ０・ｃ’ｏｔφ、−Ｆ、ｃｏｓθ、十
Ｆ’、ｓｉｎθ＋・ｃｏｔφＩ　　（８４）よって、以
下に再配列される。ｈ＝　（Ｆ　ｏ　ｃｏｓθ。

−Ｆｏｓｉｎθ。・ｃｏｔφｏ−Ｆｔｃｏｓθ＋＋　Ｆ
　ｌ５ｉｎθｌ。

ｃｏｔφ、）／　２　（ｃｏｔφ。−ｃｏｔφ、）　　
　　　（８５）従って、源ビームは、最大波長λ。、最
小波長λ１、最大焦点距離Ｆ。、最小焦点距離Ｆ、、最
小信号ビーム偏向角θ。、最大信号ビーム偏向角θ１、
最小参照ビーム角度φ。および最大参照ビーム角度φ１
の各初期値がシステム２００の媒体１３２の初期位置を
決定する初期パラメータｈＳｄ、　ｒおよびｇを決定す
る。その次のどの源ビーム波長λｉにとっては、距離Ｘ
が決定でき、従って、媒体１３２が該異なった波長で媒
体１３２上に適合フィルタを製造する状態を発生するよ
うに移動する。

システム２００では、システム１００と同様に、適合フ
ィルタ１３２が該フィルタの構成に使用される波長を無
視すると、常に次の等式で得られる同システム定数Ｓを
持っている。

Ｓ＝１／λＦ　　　　　　　　　　　（８６）両者のシ
ステム１００および２００が本発明の実施に効率的に用
いられるが、システムＩ００は、実施問題として、より
多数の波長が使用できるので好ましい。

システム１００を議論する時、特に有用な値は、次の式
で示される比μである。

μ＝λ。／λ、　　　　　　　　　　（８７）第４およ
び５式は、この比が他の種々の比と等しいことを示して
いる。特に、 μ＝ｓｉｎθａ／ｓｉｎθ＋＝Ｆ＋／Ｆｏ　　（８８）
要素１３６が回折格子であるので、第４４式はシステム
１００の参照ビーム１２２の回折角度φに代入される。

従って、 ｇｉｎφｏ＝＋ｎλ。／ｂ　　　（８９）ｓｉｎφ、＝
ｌｌλ、／ｂ　　　（９０）第８９およ０９０式は次の
式に再配列できる。

λｏ＝ｂｓｉｎφｏ／ｍ　　　（９１）λ、＝ｂｓｉｎ
φ＋／Ｉｌ　　（９２）第８７式のλ。およびλ１に第
９１および９２式の古墳を代入して、 第３図は、所定値毎のθ。の関数としてシステムｌＯＯ
用のｄおよびｈの可能な範囲の値を示している。

Ｆｏ＝２０７．４１１１ａ＋ θ、＝７．７℃　および μ＝１．２９５８ ｄが負の場合には、分散要素１３６は分散要素１２６の
右側に配置される。第３図は、ｈおよび４間の反比例の
関係を示している。即ち、Ｆｏ、θ。およびμの設定値
毎に、ｈが増加するとｄが減少し、ｈが減少するとｄが
増加する。ｈおよびｄ毎に特定の最適値が存在しない。

しかし、現実問題として、システム１００の要素の寸法
はこれら要素間の間隔で低限が設定される。

当業者が理解できるように、システム１００および２０
０は、本発明の範囲を越えないで種々の方法および種々
の要素が使用できる。例えば、システム１００および２
００は、多数の波長での単一の適合フィルタと同様に、
異なった波長で２個以上の適合フィルタを製造するため
に使用できる。

また、システム１００および２００は、第１図および第
２図に示す伝送フィルタと同様に、反射型適合フィルタ
を構成してもよい。第４図を参照すると、もし、反射型
適合フィルタ３０２がシステム１００あるいは２００に
構成されたならば、適合フィルタは、反射面が軸線ＢＢ
’に位置合わせされ、この軸線ＢＢ’に沿って第２２式
あるいは第４５式に従って、移動する。勿論、システム
１００の回折格子１３６あるいはシステム２００の鏡２
０４いずれかの参照ビーム反射要素は、ＡＡ°軸線の上
側あるいは下側に配置されてもよい。

第５図および第６図を参照すると、もし、第３分散要素
１３４あるいは２０４が軸線ＡＡ’の上側、即ち記録媒
体１３２から軸線ＡＡ’の反対側であるならば、第４２
式あるいは第８２式で決定されるパラメータｈは、軸線
ＡＡ’および参照軸線ＣＣ゛間の横方向の距離である。

第７図を参照すると、システム１００あるいは２００の
信号ビーム分散要素は、多重ホログラムレンズ３０４で
よく、穴明き停止部材３０６がホログラムレンズ３０４
および記録媒体１３２間のビーム１３０の通路に配置さ
れて、多重ホログラムレンズからの露光の連続を記録媒
体１３２上に記録できるように制御してもよい。適合フ
ィルタ１３２での結果は非コーヒレントに追加されたホ
ログラムレンズの配列物である。これの代りに、第８図
で教示されるように、接触スクリーン３１Ｏおよび従来
のフーリエ変換レンズ３１２がシステム１００あるいは
２００の信号ビーム分散要素として用いられて、コーヒ
レントに追加された形態で多重像適合フィルタを製造し
てもよい。

第９、第１０および１１図は、異なった波長の源ビーム
１１４を発生する、本発明の実施に使用できる３種類の
追加方法を示している。第９〜ｌ１図に示す配列におい
ては、第１および２図の実施例と違って、分散要素１１
６あるいは２０２に入射する波長は、変動がパラメトロ
ン変換器によって影響されず、放射の波長のみの変化で
影響する。

放射源の波長変化は、種々の方法、例えば各々が個別の
波長を有する複数のレーザを用いて、あるいは各々がレ
ーザ等で励起された時に各々が特有の波長を放射する複
数の有機染料細胞を用いて達成される。

染料レーザが波長源として用いられた時には、アルゴン
イオンあるいはクリプトンイオン　レーザのような高強
度の放射源が有機染料溶液を光学的に「ポンプ」する。

この染料溶液は、ポンプ波長より長い波長で蛍光を発す
る。十分な電力のレーザ「ポンプ」によって、転化およ
び光学的利得が広い範囲の波長で発生される。トンネル
効果を含む光学共鳴器は、十分な利得が存在する限り、
どの波長でのコーヒーレントな放射を引き出すために使
用される。４，２００Å以下から９，５００Å以上の波
長のレーザは、種々のレーザパラメータ、染料および光
学機器を最適化して達成できる。

単一レーザおよび１，０００人下限波長をカバーする染
料、あるいは４，０００人より高い合計波長を持つ複数
のレーザ／染料合同装置が用いられる。もし、複数のレ
ーザ／染料合同装置が使用されたならば、後述するビー
ム再構成手段が使用されて、システム１００あるいは２
００の第１分散要素に入力を用意する。

各々が個別の波長を持つ複数のレーザ４０２を使用した
装置は第９図に示している。波長選択器４０４は、制御
方法でレーザを選択的に活性する。

各レーザ４０２からの放射エネルギは好適な光学再結合
器４０６の手段で集められ、再結合器からの単一信号ビ
ーム４１０がシステム１００あるいは２００の第１分散
要素に指向される。第１図を参照すると、第１分散要素
からの信号ビーム１２０はシステムの第２分散要素に指
向し、第２光学要素からの同軸第０次出力ビームが第４
光学要素１４２を通過して指向する。この第４光学要素
からの出力は、前述したように受光センサ配列物１４６
に放射される。システム１００あるいは２００は、第９
図に示す複数のレーザ４０２が使用されて、源ビームを
形成した時に、受光センサ配列物１４６の１個のフォト
感知器１５０がレーザが活性化された記録媒体１３２を
位置させるために各レーザに関連している。

本発明の他の実施例は、複数の個別波長源を用い、ビー
ム合同手段が第１Ｏ図に示されている。

レーザ４２２のような種々の波長源は、単一平面に順次
位置合わせされている。各レーザ４２２は、同一面に配
置される異なった鏡４２４に指向し、これら鏡４２４は
、反射ビームを鏡４２４の中心を通る軸線４２６に指向
するように配置される。

特に、端側のレーザ４２２ａは二色（半透明）鏡４２４
ａに指向する個別の波長λａの出力ビームを持ち、反射
出力ビームが軸線４２６に指向している。

この軸線４２６は、その後複数の二色鏡４２４　ｂ。

４２４ｃおよび４２４ｄを貫通して、平面鏡４３０で反
射する。第２のレーザ４２２ｂは二色鏡４２４ｂに指向
する個別の波長λｂの出力ビームを持ち、反射出力ビー
ムが軸線４２６に沿って平面鏡４３０に指向している。

この配列における他の鏡の各々は、関連の二色鏡で反射
する出力を有し、これら反射した合同出力が鏡４３０に
よって、システム１００あるいは２００の第１分散要素
に供給される。

この実施例においては、二色鏡４２４が複数のレーザ４
２２の個別波長の出力ビームを合同するために使用され
ている。この２色鏡は、選択された角度で、選択された
波長で入射したビームを反射し、それ以外の波長は全部
透過させる特性を持っている。従って、鏡４２４ｂは、
λａを透過し、角度θｂでλｂを反射するので、λａお
よびλｂが合同される。操作において、波長選択器４３
２は、出力が所望の波長を持つ特定のレーザが活性化さ
れる。この波長は、関連の二色鏡で反射させられるが、
通路内にある他の二色鏡は透過して、平面鏡に再指向さ
れて、システム１００あるいは２００の第１分散要素を
通過し、本発明の教示に従って前述したように用いられ
る。

本発明の他の実施例は、第１１図に示すように、複数の
個別波長源およびビーム合同手段が使用されている。こ
の実施例において、ビーム合同手段としてホログラムレ
ンズ４４２が使用される。この装置は、各出力ビームが
ホログラム合同器４２２に指向し、順次出力ビーム４４
６方向に回折して、本発明の教示に従ってシステムＩ０
０あるいは２００の第１分散要素を通過する種々の波長
のレーザ４４４を備えている。システム１００あるいは
２００の適合フィルタ１３２を製造するためには、放射
源ビームを発生する好適源の選択が波長選択器４５０で
実施される。

このホログラム合同器４４２は、ホログラムレンズを逆
に使用したものである。所定の波長を持つ源４４４をホ
ログラム合同器４４２から特定の角度および距離に配置
して、各源４４４からは、活性時に、システム１００あ
るいは２００の第１分散要素に指向する同一的に配向し
たビームが得られる。

第１２図は、適合フィルタが本発明に従って製造された
記録媒体１３２を使用した光学相関システム５００を示
している。単色レーザ５０４からのコーヒーレントな合
焦点ビーム５０２は、ビーム５１０および５１２に分割
する分割器５０６に指向する。ビーム５１０は、写真フ
ィルムである像５１４を通過し、その後ホログラムレン
ズ５１６に至る。像５１４を通過中に、レーザビームは
像の模様で変調増幅される。レーザ５０４の出力のビー
ム伸張は、像５１４の完全な領域がビーム５１０で照明
されることを確保するために要求される。また、ビーム
減少光学機器が像５１４およびホログラムレンズ５１６
間に要求されてビーム５１０をホログラム領域に圧縮し
てもよい。第１２図には、これら光学機器が示されてい
ないが、必要ならば、容易にシステム５００に挿入でき
る。

ホログラムレンズ５１６の出力ビーム５２０は、適合フ
ィルタ１３２に対して指向している。像５１４および適
合フィルタ１３２がホログラムレンズ５１６から、ホロ
グラムレンズの焦点距離分空間配置された場合には、ホ
ログラムが像５１４上の全模様のフーリエ変換を形成し
、変調された出力ビーム５２０が軸的に中心の重複スペ
クトルの像５１４上の入力視界の全物体として適合フィ
ルタに到達する。当業音が容易に理解できるように、ホ
ログラムレンズ５１６は、従来のフーリエ変換レンズ群
および接触スクリーンの合同物に置換できる。適合フィ
ルタ１３２の出力ビームは、球面レンズを通って光学検
知器５２４の受光面に送信される。この光学検知器５２
４は、図示のようにテレビカメラの管の前面スクリーン
あるいは固体光学検知器あるいは他の好適な検知器でよ
い。

適合フィルタ１３２には、選択された目標の視野の回折
格子が記録される。もし、入力ビーム５２０で形成され
た模様が適合フィルタに記録された模様と一致したなら
ば、適合フィルタの出力ビームは、かなり強いかなりコ
ーヒーレントな出力ビームであり、レンズ５２２が出力
ビームを光学検知器５２４の受光面の特定位置に焦点が
合わさせて、その位置で明るいスポットを形成する。も
し、ビーム５２０で形成される回折格子の模様が適合フ
ィルタ１３２に記録された模様に一致しなかったならば
、適合フィルタの出力ビームは、かなり拡散して弱く、
この結果、光学検知器５２４の面に弱い拡散した光を放
射する。光学検知器５２４は、光を感知して、十分な強
度の光のスポットが検知器の面に合焦点された時に、電
流のような信号を発生する。この信号は、目標確認装置
が使用したシステムに依存する装置を起動する。このよ
うな装置は、例えば単純な警報器、複雑な案内システム
でよい。

本発明によれば、適合フィルタが形成される記録媒体は
、軸線ＡＡ’およびＢＢ’間に初期変位を形成し、軸線
ＢＢ’およびＣＣ゛が第２３式および第４２式で各々得
られる源ビーム５０２の異なった波長でシステム５００
に使用される。要素５２４および５１６間、および要素
５１６および１３２間の長手変位は、第３９式および第
２４式によって得られる。適合フィルタ１３２は、源ビ
ーム５０２の軸線ＡＡ’に平行な軸線ＢＢ’に沿って第
２２式によって平行移動される。

第１図を第１２図と比較すると、システム１００がシス
テム５００に容易に変形できることが示されている。特
に、レンズ５２２および光学検知器５２４は、システム
１００に形成されてもよく、このシステムをシステム５
００に変換するためにシステム１００にレンズ５２２お
よび検知器５２４を追加する必要がない。この場合、シ
ステム１００は、推測される目標の視野である像１２４
毎に、推測目標を有する視界を持つ像５１４を単純に置
換して、システム５００に変換されてもよい。

従って、本発明の教示に追従して、光学システムは、種
々の波長で適合フィルタを記録し、使用し、あるいは再
生するように仕様構成されている。

システム１００の要素１１６．１３４および１３６に相
当するビーム分割器５０６、鏡５２６および回折格子５
３０は、光学相関システム５００の操作に不必要である
。レンズ５２２および検知器５３０を位置合わせ用の要
素５０６．５２６および５３０は、適合フィルタ１３２
の出力ビームが回折格子５３０で回折した時にビーム５
１２の軸線に沿うので有用である。勿論、システム１０
０をシステム５００に変換した時には、分割器５０６、
鏡５２６および回折格子５３０を維持することがこれら
要素を取外すことより容易で、次にシステム５００が適
合フィルタ製造システム１００に逆変換される時に、そ
れらを置換することが容易である。

認識されるように、システム２００も光学相関システム
に容易に変形できる。これは、最初システム２００に、
システム５００のレンズ５２２および光学検知器５２４
に類似するレンズおよび光学検知器を追加し、第２に像
１２４用の推測目標を有する視界の像を置換して実施さ
れる。実際、光学検知器および焦点レンズは、システム
２００に恒久的に固定してもよく、システム２００の要
素１３２の外側に恒久的に配置されてもよい。

完成直後の好ましい実施例の記載においては、写真フィ
ルムが視野即ち像５１４を観察するために使用された。

光学相関システム５００は、実時間のライブ目標に、あ
るいは特別の目的で予め敷設されたレールに沿って移動
する飛行機の活性案内用に使用してもよい。このような
目的のためには、像５１４が第１３図に概略的に示すラ
イブ景色変換器に取って代っている。ライブ景色変換器
は、レーザビームを変調増幅してコーヒーレントな像を
許容し、この結果例えば、伝送媒体あるいは反射面の変
調を通してコーヒーレント像が得られる。この変調器は
、レーザシステムを通して直接景色を目視した時に、光
互変性物質あるいは種々の屈折率の結晶を含んでもよく
、あるいはビデオシステムを通して間接的に目視した時
に走査センナ技術を用いてもよい。変形をなすために使
用された特別の変換器あるいは方法が本発明に無関係で
ある。重大な考慮は、ホログラム５１６を発生する多重
ビームに対する入力が観察領域で放射あるいは反射され
る非コーヒーレントな多色の焦点が合ってないビームエ
ネルギの変調増幅されたコーヒーレントな合焦点の単色
像であることである。好適な変換器は商業的に供給可能
で、文献に詳しく載っており、従ってここでは更に詳述
しない。

第１４図は、適合フィルタが作られる記録媒体１３２を
使用する別の光学相関システム６００を示している。テ
レビ監視器からの出力でよい入力像６０２は、レンズ６
０４を通って液晶光弁６０６に指向する。同時に、単色
レーザ源は、ビームを信号ビーム６１４および参照ビー
ム６１６に分割する分割器６１２に指向する。信号ビー
ム６１４は光弁６０６の出力側に指向する。この光弁６
０６は、入力像ビーム６０２の強度の関数として信号ビ
ーム６１４を変調し、信号ビーム６１４を強度変調され
たコーヒーレント信号ビーム６１４を形成するビーム分
割器６１２および分析器６２０を通って反射する。

その後、信号ビーム６１４は、該ビームを適合フィルタ
１３２に指向させる接触スクリーン６２２およびホログ
ラム６２４を通過する。最小ビーム６１６は、偏向回転
子６２６を貫通し、鏡６３０で反射して、参照ビーム６
１６を適合フィルタ１３２に偏向させる回折格子６３２
に指向する。

この偏向回転子６２６は、参照ビーム６１６が分析器６
２０で偏光される信号ビーム６１４の同極化で適合フィ
ルタ１３２に到着することを確保させる。信号ビーム６
１４および参照ビーム６１６は適合フィルタ１３２で相
互干渉し、干渉出力がレンズ６３４を通って光学検知器
６３６に指向する。システム６００の適合フィルタ、レ
ンズ６３４および検知器６３６は、システム５００の適
合フィルタ、レンズ５２６および光学検知器５３０の操
作方法と同一の方法で操作されて、もし選択された目標
が像ビーム６０２に存在する場合に警報信号を発生する
。

システム５００および６００は、記録された単一像を持
つ適合フィルタ１３２を用いて記載されたが、多重像が
記録された適合フィルタが本発明の実施に使用されても
よい。勿論、システム５００および６００には反射適合
フィルタが用いられてもよい。更に、システム５００お
よび６００は、システム１００および２００と同様に、
種々の要素がシステム２００から形成された相関システ
ムと同様に異なった光学配置で配置されてもよい。

特に、第５図および第６図を参照して、参照ビーム分散
要素は、要素１３２から軸線ＡＡ’の反対の横側に配置
されてもよい。更に、第９図、第１Ｏ図および第１１図
に示すような多重配列物がシステム５００および６００
に使用されて、種々の波長の源ビームを発生してもよい
。

「発明の効果」 ここに開示した目標確認システムは、広義に解釈して多
数の応用例に適用できる物体認識装置である。本発明は
、フィルムあるいはライブ観察で、空域偵察システム、
航空官制および案内システムに応用できる。

本発明は、認識対象の目標あるいは物体がタイプあるい
は印刷字体で書かれている限り、郵便および並変え（ソ
ーティング）検査に使用でき、目標が動物の組織および
体液内の生物学的物体である限り、医療診断に使用でき
、製品検査に使用でき、目標が指紋である限り、犯罪捜
査に使用でき、あるいは目標が例えば箱内あるいは組立
ラインに沿って移動する物体である限り、ロボット制御
システムに使用できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による光学相関メモリ製造システムの第
１実施例の機能的ブロック図、第２図は本発明による光
学相関メモリ製造システムの第２実施例の機能的ブロッ
ク図、第３図は第１図の光学相関メモリ製造システムの
種々のパラメータ間の関係を示す２個のグラフ図、第４
図は第１図および第２図のシステムに使用される透過適
合フィルタを示す概略図、第５図は第２図に示すシステ
ムの１要素の光学変位を示す概略図、第６図は第１図に
示すシステムの種々の要素の光学変位を示す概略図、第
７図は多重光学メモリ装置を記録する多重ホログラムレ
ンズおよび穴明き停止部材を使用した第１図にシステム
の変形バージョンの概略図、第８図は多重像光学メモリ
装置を製造するに使用される第１図にシステムの第２変
形バージヨンの概略図、第９図は第１図および第２図の
システムに使用される異なった波長で源ビームを製造す
る別の配列のブロック図、第１Ｏ図は異なった波長でビ
ームえお形成する第３の配列の概略図、第１１図は本発
明の実施に使用される種々の波長で源ビームを製造する
他の方法を示す概略図、第１２図は本発明の教示によっ
て製造された適合フィルタを用いた光学相関システムの
ブロック図、第１３図は第１２図に示すシステムに使用
される視界監視変換器の概略図、第１４図は本発明によ
って製造された適合フィルタを用いた第２の光学相関シ
ステムのブロック図である。 １００・・・システム、１０２・・・レーザ、１０４・
・・出力ビーム、１０６・・・パラメトロン変換器、Ｉ
１４・・・源ビーム、１１６・・・分割器、１２０・・
・信号ビーム、Ｉ２２・・・参照ビーム、１２６・・・
ホログラムレンズ、１３２・・・記録媒体、１３６・・
・回折格子、３０４・・・多重ホログラムレンズ。 出願人　ゲラマン　エア口スペース 参照角φ。（’１ ．ａ　　ｗ　　ｔ−２９！１

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の波長で電磁源ビームを発生する第１の発生
   手段と、 前記電磁源ビームの通路に配置されて、該電磁源ビーム
   を信号ビームおよび参照ビームに分割し、この信号ビー
   ムを第１軸線に沿って指向させる第２の手段と、 前記電磁源ビームの通路に配置されて、前記信号ビーム
   を空間的に変調する像手段と、 前記第１軸線に平行な第２軸線に配置される記録媒体と
   、 前記第１軸線に配置されて、前記像手段から前記信号ビ
   ームを受信して、前記源ビームのフーリエ変換を該記録
   媒体に偏向する信号ビーム偏向手段と、 前記参照ビームの通路において、前記第１および第２軸
   線に平行な第３軸線に配置されて、前記参照ビームを該
   記録媒体に偏向し、該記録媒体で前記参照ビームと前記
   信号ビームのフーリエ変換とを干渉させる参照ビーム偏
   向手段とを備えた光学相関メモリ処理システム。
2. （２）前記発生手段は、第１波長λ＿０および第２波長
   λ＿１の多数の波長で電磁源ビームを発生し、前記信号
   ビーム偏向手段は、焦点距離Ｆ＿０で前記第１軸線から
   角度θ＿０を通って波長λ＿０の前記信号ビームを偏向
   し、焦点距離Ｆ＿１で該第１軸線から角度θ＿１を通っ
   て波長λ＿１の信号ビームを偏向し、前記参照ビーム偏
   向手段は、前記第３軸線から角度φ＿０を通って波長λ
   ＿０の前記参照ビームを偏向し、該第３軸線から角度φ
   ＿１を通って波長λ＿１の参照ビームを偏向し、 前記信号ビーム偏向手段は、長手方向に前記参照ビーム
   偏向手段から次の等式で求められる距離ｄ移動し、 ｄ＝（Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０・ｔａｎφ＿０−Ｆ＿１ｃｏ
   ｓθ＿１・ｔａｎφ＿１）／（ｔａｎφ＿１−ｔａｎφ
   ＿０）前記第１および第２軸線間の横距離ｆは、次の等
   式で求められ、 ｆ＝Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０ 該記録媒体は、長手方向に前記信号ビーム偏向手段から
   次の等式で求められる距離ｇ移動し、ｇ＝Ｆ＿０ｃｏｓ
   θ＿０ 前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、 ｈ＝（Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１）／（
   ｃｏｔφ＿０−ｃｏｔφ＿１）の等式で求められた特許
   請求の範囲第１項記載のシステム。
3. （３）前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、ｈ＝［
   Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０・ｃｏｔφ＿
   ０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１＋Ｆ＿１ｓｉｎθ＿１・ｃｏｔ
   φ＿１］／　２（ｃｏｔφ＿０−ｃｏｔφ＿１）の等式
   で求められた特許請求の範囲第２項記載のシステム。
4. （４）前記発生手段は、第１波長λ＿０および第２波長
   λ＿１の多数の波長で電磁源ビームを発生し、前記信号
   ビーム偏向手段は、焦点距離Ｆ＿０で前記第１軸線から
   角度θ＿０を通って波長λ＿０の前記信号ビームを偏向
   し、焦点距離Ｆ＿１で該第１軸線から角度θ＿１を通っ
   て波長λ＿１の信号ビームを偏向し、前記参照ビーム偏
   向手段は、前記第３軸線から角度φ＿０を通って波長λ
   ＿０の前記参照ビームを偏向し、該第３軸線から角度φ
   ＿１を通って波長λ＿１の参照ビームを偏向し、 該記録媒体は前記第１軸線の第１の横側に配置され、 前記参照ビーム偏向手段は前記第１軸線の第２の横側に
   配置され、 前記信号ビーム偏向手段は、長手方向に前記源ビーム分
   割手段から次の等式で求められる距離ｄ移動し、 ｄ＝（Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０・ｔａｎφ＿０−Ｆ＿１ｃｏ
   ｓθ＿１・ｔａｎφ＿１）／（ｔａｎφ＿１−ｔａｎφ
   ＿０）前記第１および第２軸線間の横距離ｆは、次の等
   式で求められ、 ｆ＝Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０ 該記録媒体は、長手方向に前記信号ビーム偏向手段から
   次の等式で求められる距離ｇ移動し、ｇ＝Ｆ＿０ｃｏｓ
   θ＿０ 前記第２および第３軸線間の横距離れは、 ｈ＝［Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０・ｃｏ
   ｔφ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１＋Ｆ＿１ｓｉｎθ＿１・
   ｃｏｔφ＿１］　／２（ｃｏｔφ＿０−ｃｏｔφ＿１）
   の等式で求められた特許請求の範囲第１項記載のシステ
   ム。
5. （５）前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、ｈ＝（
   Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１）／（ｃｏｔ
   φ＿０−ｃｏｔφ＿１）の等式で求められた特許請求の
   範囲第４項記載のシステム。
6. （６）前記信号ビーム偏向手段は、焦点距離Ｆ＿０で前
   記第１軸線から角度θ＿０を通って波長λ＿０の信号ビ
   ームを偏向し、 更に、前記源ビームの波長がλ＿０からλｉに変化して
   、複数の源ビーム波長で前記記録媒体で前記参照ビーム
   および該信号ビームのフーリエ変換間に干渉を誘発した
   時に、該記録媒体を前記第２軸線に沿って次の等式で求
   められる距離ｘ ｘ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−√［（λ＿０＾２／λｉ＾２
   ）−ｓｉｎ＾２θ＿０］移動させる手段を備えた特許請
   求の範囲第１項記載のシステム。
7. （７）前記記録媒体は、前記源ビームの波長がλ＿０か
   らλｉに変化して、複数の源ビーム波長で前記記録媒体
   で前記参照ビームおよび該信号ビームのフーリエ変換間
   に干渉を誘発した時に、該記録媒体を前記第２軸線に沿
   って次の等式で求められる距離ｘ ｘ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−√［（λ＿０＾２／λｉ＾２
   ）−ｓｉｎ＾２θ＿０］移動させる手段を備えた特許請
   求の範囲第２項から第５項までのいずれかに記載のシス
   テム。
8. （８）前記源ビーム分割手段が回折格子であり、前記信
   号ビーム偏向手段がホログラムレンズであり、 前記参照ビーム偏向手段が前記第３軸線に位置合わせさ
   れた平坦反射面を有する鏡である特許請求の範囲第１項
   、第２項および第５項記載のシステム。
9. （９）前記源ビーム分割手段が回折格子であり、前記信
   号ビーム偏向手段がホログラムレンズであり、 前記参照ビーム偏向手段が前記参照ビームを適合フィル
   タに指向させる回折格子と、前記第３軸線に位置合わせ
   された平坦反射面を有する鏡とを含む特許請求の範囲第
   １項、第３項および第４項記載のシステム。
10. （１０）該記録媒体移動手段は、前記源ビームの波長を
    検知して、該源ビームを示す第１の信号を発生する検知
    手段と、 該記録媒体に接続された駆動器と、 前記検知手段からの該第１信号を受信して、該駆動器に
    、該記録媒体を前記第２軸線に沿って移動させる第２信
    号を送信する制御器とを備えた特許請求の範囲第２項か
    ら第９項までのいずれかに記載のシステム。
11. （１１）該記録媒体は、光学パターンを記憶する適合フ
    ィルタを有し、該適合フィルタの出力ビームの通路に配
    置されて、該記録媒体で前記源ビームのパターンが前記
    記憶された光学メモリに適合した時に、信号を発生する
    光学検知器を備えた特許請求の範囲第１項から第７項ま
    でのいずれかに記載のシステム。
12. （１２）第１波長λ＿０および第２波長λ＿１の多数の
    波長で電磁源ビームを発生して、第１軸線に沿って該信
    号を指向させる手段と、 前記信号の通路に配置されて該信号を空間的に変調する
    像手段と、 前記第１軸線に平行な第２軸線に配置される適合フィル
    タと、 前記第１軸線に配置されて、前記像手段から信号ビーム
    を受信して、該信号ビームのフーリエ変換を前記適合フ
    ィルタに偏向する信号ビーム偏向手段と、 前記適合フィルタの出力ビームの通路に配置されて、該
    記録媒体で前記源ビームのパターンが前記記憶された光
    学メモリに適合した時に、信号を発生する光学検知器と
    を備えた光学相関システム。
13. （１３）最小波長λ＿０および最大波長λ＿１間の第１
    波長で電磁源ビームを発生し、 該源ビームを信号ビームおよび参照ビームに分割し、 前記信号ビームを第１軸線に沿って指向させ、該信号ビ
    ームを空間的に変調し、 記録媒体で前記信号ビームのフーリエ変換を作り出し、 前記参照ビームを偏向して、該記録媒体で前記信号ビー
    ムのフーリエ変換と干渉させ、 前記源ビームの波長を最小波長および最大波長間の第２
    波長に変更し、 前記第１軸線に平行な第２軸線に沿って前記信号ビーム
    のフーリエ変換を移動し、 該記録媒体を前記第２軸線に沿って移動させて、該記録
    媒体で前記源ビームの前記第２波長での前記参照ビーム
    および前記信号ビームのフーリエ変換間の干渉を維持す
    る光学記録媒体の処理方法。
14. （１４）波長λ＿０での源ビームは焦点距離Ｆ＿０で前
    記第１軸線から角度θ＿０で該記録媒体に偏向し、はλ
    ＿１での源ビームは焦点距離Ｆ＿１で該第１軸線から角
    度θ＿１で該記録媒体に偏向し、 波長λ＿０での参照ビームは前記第１軸線に平行な第３
    軸線から角、度φ＿０で該記録媒体に偏向し、波長λ＿
    １での参照ビームは該第３軸線から角度φ＿１で、焦点
    距離Ｆ＿１で該記録媒体に偏向し、前記源ビームの波長
    がλ＿０からλｉに変化した時に、該記録媒体を該第２
    軸線に沿って次の等式で求められる距離ｘを ｘ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−√［（λ＿０＾２／λｉ＾２
    ）−ｓｉｎ＾２θ＿０］移動させる段階を備えた特許請
    求の範囲第１３項記載の処理方法。
15. （１５）該記録媒体には駆動器が接続され、該記録媒体
    の移動段階は、源ビームの波長を検知し、該源ビームの
    波長変化に応答して、前記第２軸線に沿って該記録媒体
    を移動させる該駆動器に信号を送信することを含む特許
    請求の範囲第１３項記載の処理方法。
16. （１６）前記第１軸線には、前記源ビームを信号ビーム
    および参照ビームに分割する第１光学要素が配置され、 該第１軸線には前記信号ビームのフーリエ変換を該記録
    媒体に偏向させる第２光学要素が配置され、 前記第３軸線には前記参照ビームを該記録媒体に偏向さ
    せる第３光学要素が配置され、 前記第２光学要素は、長手方向に前記第１光学要素から
    次の等式で求められる距離ｄ離れ、ｄ＝（Ｆ＿０ｃｏｓ
    θ＿０・ｔａｎφ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１・ｔａｎφ
    ＿）１／（ｔａｎφ＿１−ｔａｎφ＿０）前記第１およ
    び第２軸線間の横距離ｆは、次の等式で求められ、 ｆ＝Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０ 前記源ビームの波長がλ＿０である場合に、（ｉ）該記
    録媒体は、長手方向に前記信号ビーム偏向手段から次の
    等式で求められる距離ｇ移動し、ｇ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿
    ０ （ｉｉ）前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、ｈ＝
    ［Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０・ｃｏｔφ
    ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１＋Ｆ＿１ｓｉｎθ＿１・ｃｏ
    ｔφ＿１］／２（ｃｏｔφ＿０−ｃｏｔφ＿１）の等式
    で求められた特許請求の範囲第１４項記載の処理方法。
17. （１７）前記第１軸線には、前記源ビームを信号ビーム
    および参照ビームに分割する第１光学要素が配置され、 該第１軸線には前記信号ビームのフーリエ変換を該記録
    媒体に偏向させる第２光学要素が配置され、 該記録媒体は前記第１軸線の第１の横側に配置され、 第３軸線および該第１軸線の第２の横側には前記参照ビ
    ームを該記録媒体に偏向させる第３光学要素が配置され
    、 前記第２光学要素は、長手方向に前記第１光学要素から
    次の等式で求められる距離ｄ離れ、ｄ＝（Ｆ＿０ｃｏｓ
    θ＿０・ｔａｎφ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１・ｔａｎφ
    ＿１）／（ｔａｎφ＿１−ｔａｎφ＿０）前記第１およ
    び第２軸線間の横距離ｆは、次の等式で求められ、 ｆ＝Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０ 前記源ビームの波長がλ＿０である場合に、（ｉ）該記
    録媒体は、長手方向に前記信号ビーム偏向手段から次の
    等式で求められる距離ｇ移動し、ｇ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿
    ０ （ｉｉ）前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、ｈ＝
    ［Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０・ｃｏｔφ
    ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１＋Ｆ＿１ｓｉｎθ＿１・ｃｏ
    ｔφ＿１］／２（ｃｏｔφ＿０−ｃｏｔφ＿１）の等式
    で求められた特許請求の範囲第１４項記載の処理方法。
18. （１８）前記第１軸線には、前記源ビームを信号ビーム
    および参照ビームに分割する第１光学要素が配置され、 該第１軸線には前記信号ビームのフーリエ変換を該記録
    媒体に偏向させる第２光学要素が配置され、 前記第３軸線には前記参照ビームを該記録媒体に偏向さ
    せる第３光学要素が配置され、 前記第２光学要素は、長手方向に前記第１光学要素から
    次の等式で求められる距離ｄ離れ、ｄ＝（Ｆ＿０ｃｏｓ
    θ＿０・ｔａｎφ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１・ｔａｎφ
    ＿１）／（ｔａｎφ＿１−ｔａｎφ＿０）前記第１およ
    び第２軸線間の横距離ｆは、次の等式で求められ、 ｆ＝Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０ 前記源ビームの波長がλ＿０である場合に、（ｉ）該記
    録媒体は、長手方向に前記信号ビーム偏向手段から次の
    等式で求められる距離ｇ移動し、ｇ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿
    ０ （ｉｉ）前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、ｈ＝
    （Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１）／（ｃｏ
    ｔφ＿０−ｃｏｔφ＿０）の等式で求められた特許請求
    の範囲第１４項記載の処理方法。
19. （１９）前記第１軸線には、前記源ビームを信号ビーム
    および参照ビームに分割する第１光学要素が配置され、 該第１軸線には前記信号ビームのフーリエ変換を該記録
    媒体に偏向させる第２光学要素が配置され、 該記録媒体は前記第１軸線の第１の横側に配置され、 第３軸線および該第１軸線の第２の横側には前記参照ビ
    ームを該記録媒体に偏向させる第３光学要素が配置され
    、 前記第２光学要素は、長手方向に前記第１光学要素から
    次の等式で求められる距離ｄ離れ、ｄ＝（Ｆ＿０ｃｏｓ
    θ＿０・ｔａｎφ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１・ｔａｎφ
    ＿１）／（ｔａｎφ＿１−ｔａｎφ＿０）前記第１およ
    び第２軸線間の横距離ｆは、次の等式で求められ、 ｆ＝Ｆ＿０ｓｉｎθ＿０ 前記源ビームの波長がλ＿０である場合に、（ｉ）該記
    録媒体は、長手方向に前記信号ビーム偏向手段から次の
    等式で求められる距離ｇ移動し、ｇ＝Ｆ＿０ｃｏｓθ＿
    ０ （ｉｉ）前記第２および第３軸線間の横距離ｈは、ｈ＝
    （Ｆ＿０ｃｏｓθ＿０−Ｆ＿１ｃｏｓθ＿１）／（ｃｏ
    ｔφ＿０−ｃｏｔφ＿１）の等式で求められた特許請求
    の範囲第１４項記載の処理方法。