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JPH0795181B2 - Optical associative device - Google Patents
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JPH0795181B2 - Optical associative device - Google Patents

Optical associative device

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JPH0795181B2
JPH0795181B2 JP1114147A JP11414789A JPH0795181B2 JP H0795181 B2 JPH0795181 B2 JP H0795181B2 JP 1114147 A JP1114147 A JP 1114147A JP 11414789 A JP11414789 A JP 11414789A JP H0795181 B2 JPH0795181 B2 JP H0795181B2
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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、光情報処理の分野において利用される光学的
連想装置に関する。
The present invention relates to an optical associative 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] 従来、光学的に不完全画像から完全画像を連想する方法
として、第2図に示す方法が提案されていた[応用物
理;第57巻第10号(1988)、1522〜1527頁参照]。この
方法は、あらかじめ、参照画像群の複素共役パターン
を、一つ一つの参照画像に対して、参照光の照射角度を
変えて記録した多重化ホログラム98と、それに対して共
役な波面を記録したホログラム99とを作り、ホログラム
98に対して不完全画像A′を入力し、ホログラム98から
の出射光が、その不完全画像A′に対して相関の高い完
全画像Aを記録した時の参照光の方向に出射することを
利用し、その出射光がホログラム99を照射することによ
り、完全画像出力Aが得られるもので、更に、この完全
画像を先の不完全入力に置き替えて入力する帰還構造93
と非線形過程94を設けることにより、ただ1つの連想出
力が得られるものである。
[Problems to be Solved by Prior Art and Invention] Conventionally, a method shown in FIG. 2 has been proposed as a method for optically associating a perfect image from an incomplete image [Applied Physics; Volume 57, Vol. 10 (1988), pp. 1522-1527]. In this method, a complex hologram pattern of a reference image group is recorded in advance for each reference image by changing the irradiation angle of the reference light, and a wavefront conjugate with it is recorded. Make hologram 99 and hologram
The incomplete image A ′ is input to 98, and the light emitted from the hologram 98 is emitted in the direction of the reference light when the complete image A having a high correlation with the incomplete image A ′ is recorded. A complete image output A is obtained by irradiating the hologram 99 with the emitted light, and a feedback structure 93 for inputting the complete image by replacing the previous incomplete input.
By providing the non-linear process 94 and, only one associative output can be obtained.

ところが、この方法では、参照画像をホログラフィック
に記録するメモリとして、非常に高い解像度の記録媒体
が必要となり、現在その要求を満たすものとしては写真
記録材料以外に実用的なものがない。但し、これを用い
ても、参照画像が多くなければ、一つのホログラムでは
記録しきれず、いくつものホログラムに分けて、記録し
て、処理を行なうときに、機械的にホログラムを切り替
える必要があった。従って、この方法では、ホログラム
の現像に時間を要すると共に、参照光の方向を一つ一つ
の参照画像毎に変えるため、非常に複雑なホログラムの
作成作業を必要としており、実時間処理を行なうことも
不可能であり、また、取り扱う情報量が多くなった時の
検索にも多くの時間を必要としていた。
However, this method requires a recording medium having a very high resolution as a memory for holographically recording a reference image, and currently, there is no practical one other than a photographic recording material that satisfies the demand. However, even if this was used, if there were not many reference images, one hologram could not be recorded completely, and it was necessary to mechanically switch the holograms when performing recording by dividing into several holograms and recording. . Therefore, with this method, it takes time to develop the hologram, and since the direction of the reference light is changed for each reference image, a very complicated hologram creation operation is required, and real-time processing is required. It was also impossible, and it took a lot of time to search when the amount of information to handle increased.

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、容易に参照画像
メモリを形成でき、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連
想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 a reference image memory can be easily formed without using a means such as holography, and a correlation between a reference image group and a test image can be obtained in real-time operation. It is an object of the present invention to provide an optical associative device that can dramatically increase the number of reference image groups by performing calculations and using a feedback system.

[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
前記被検画像の大き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(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)とにより構成された光学的
連想装置である。
[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. First optical Fourier transform means (for example, 2) for performing a Fourier transform, and a spatial filter for limiting a light receiving range of output light from the first Fourier transform means to a spatial frequency range corresponding to the size of the image to be inspected. (For example, 3), and changing the coherent two-dimensional outgoing complex amplitude distribution in accordance with 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 performing optical Fourier transform of the two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the second image output means, and the output thereof is the first image output. Second optical Fourier transform means (for example, 5) that is input to the means (for example, 1) as the modulated signal, and light detection means (for example, 6) that detects the optical output from the second optical Fourier transform means. It is an optical associative device composed of and.

[作用] 上記のような本発明の光学的連想装置の構成により、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。
[Operation] With the configuration of the optical associative device 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 means are the first optical Fourier transform means. Fourier transform is performed to form multiple interference fringes formed by the reference image group and the test image.

このとき、光束が前記空間フィルタを通ることにより、
画像の概略の形状を知るのに必要のない細かい部分の情
報が消失し、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。
At this time, the light flux passes through the spatial filter,
Information of a fine portion which is not necessary for knowing the rough shape of the image disappears, and the second image output means outputs coherent light having a light intensity distribution or a phase distribution according to the light intensity distribution of the multiple interference fringes. A light flux 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。
The coherent light beam is optically Fourier-transformed by the second optical Fourier transforming means, and the two-dimensional light intensity distribution obtained as a result shows the positions of the test image and each reference image and their correlations. It will be an expression.

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。
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
低い相互相関的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。そして、比較すべき参照画像が少なくなった結果、
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。但し、被検画像が、参照画像の一
部が欠落した不完全画像となっている場合は、その参照
画像から出射する光強度がある程度小さい時に、高い相
互相関的係数を示すので、当初相互相関的係数が大きく
なくても、上記の試行を繰り返すうちに徐々に参照画像
から出射する光強度は、増加し、最終的に大きな相互相
関的係数を示すようになるので、連想すべき参照画像
が、初期の段階で切り捨てられてしまうことはない。
While the above operation is repeated, the light intensity emitted from the reference image having a relatively low cross-correlation coefficient with respect to the test image is gradually reduced, leaving a reference image group close in shape to the test image. Therefore, the number of reference images to be compared is reduced. And as a result of fewer reference images to compare,
The visibility of the interference fringes obtained by the first Fourier transform means rises, and an accurate comparison can be made on the remaining images. However, when the image to be inspected is an incomplete image in which a part of the reference image is missing, it shows a high cross-correlation coefficient when the light intensity emitted from the reference image is to some extent small, so the initial cross-correlation Even if the statistical coefficient is not large, the light intensity emitted from the reference image gradually increases as the above trial is repeated, and finally shows a large cross-correlation coefficient. , It won't be truncated in the early stages.

そして、更に、この過程を繰り返すことにより、もっと
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、連想認識される。
Then, by repeating this process, only the one having the highest cross-correlation coefficient remains, which is associated-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の光学的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大き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、 被検画像が、参照画像の不完全画像を成している場合
に、前記空気フィルタによる光束制限範囲を比較すべき
画像のアウトラインが分かる程度の低周波数領域のみに
対応した光束範囲として相互相関的係数を求めることに
より、大まかな連想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 optical Fourier transforming device to a spatial frequency range according to the size of the image to be inspected, and the first filter that has passed through the spatial filter. Second image output means (for example, 4) 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 optical Fourier transforming means, The second optical signal which is obtained by optically Fourier transforming the two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the second image output means and inputs the output to the first image output means as its modulation signal. Fourier transform means (for example 5), and light detection means (for example 6) for detecting the light output from the second optical Fourier transform means, wherein the test image is an incomplete image of the reference image. When the cross-correlation coefficient is obtained as a light flux range corresponding only to a low frequency region where the outlines of images to be compared with the light flux limitation range by the air filter can be obtained, a rough association is performed. It is something that is sought after.

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、正確な連想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 effect from an image with a low correlation coefficient is selectively eliminated, and accurate association can be performed.

また、被検画像が参照画像の一部の欠落した画像であっ
た場合には、対応した参照画像による前記第1の画像出
力手段からの出力が低くても、比較的大きな相互相関的
出力を示すので、前記第1の画像出力手段における前記
正帰還的出力光強度変化によって、より正確な連想を行
なうことができる。
Further, when the test image is an image in which a part of the reference image is missing, a relatively large cross-correlation output is produced even if the output from the first image output means by the corresponding reference image is low. Therefore, more accurate association can be performed by the positive feedback output light intensity change in the first image output means.

次に、本発明の光学的連想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 associative 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連想装置の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 associative device according to the present invention.

第1図の光学配置図において、光学的連想装置は、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。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。
In the optical layout diagram of FIG. 1, the optical associative device comprises 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. A light beam 12 emitted from a coherent light source 11 such as a semiconductor laser or a gas laser is a beam expander 13
Then, it is converted into an appropriate beam diameter, and with the beam splitter 14,
It is divided into two optical paths.

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3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。
Further, as shown in FIG. 3, 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、画像の概略形状を知
る上において不要な細かい部分の情報は、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, the visual field of the spatial filter 3 or the two-dimensional photoelectric conversion element 42 is limited so that the general shape of the image can be known. The information of unnecessary fine parts in 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4の光源と、画像出力手段
1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. Therefore, the light source of the image output means 4 and the light source of the image output means 1 are shared here. Will be.

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
相互相関が、参照画像と被検画像と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
と相関の強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 the cross-correlation between the reference images does not overlap the cross-correlation position between the reference image and the test image, the two-dimensional photoelectric conversion element 61 of the CCD can be used. The position of the reference image having a strong correlation with the test image and the degree of the correlation can be detected.

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3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 cross-correlation is like will be described below by taking the pattern shown in FIG. 3 as an example.

画像表示装置16上には、第3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。
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.

第3図に示された被検画像は、参照画像群の内の一つ
が、一部欠落したものとして考え、例えば第4図に示す
ように、参照画像が長さ2aの直線で表わされ、被検画像
が長さaの直線になっているとする。
In the test image shown in FIG. 3, it is considered that one of the reference images is partly missing. For example, as shown in FIG. 4, the reference image is represented by a straight line of length 2a. , It is assumed that the image to be inspected is a straight line of length a.

被検画像Sの位置を示す空間座標を仮に一次元で(0)
とし、これをS(0)と示すものとする。
The spatial coordinates indicating the position of the inspection image S are tentatively (0) in one dimension.
Let this be denoted as S (0).

同様に、参照画像群を、a(ax)と表す。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)は、以下のようになる。
Similarly, the reference image group, expressed as a (a x). Irradiating these patterns with coherent light, the Fourier transform lens 21
Then, when the Fourier transform is performed, the light intensity pattern I (f x ) on the screen 41 is as follows.

I(fx)=|S+A・exp(j2πfxax)| =|S|+|A|+S・A・exp(j2πfxax)+c.c. …
…(1) ここで、fxは、各々スクリーン41上での、x方向の空間
周波数、S、A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、肩の*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 ) = | S + A · exp (j2πf x a x ) | 2 = | S | 2 + | A | 2 + S * · A · exp (j2πf x a x ) + c.c ....
(1) where f x is the spatial frequency in the x direction on the screen 41, S and A are the complex amplitudes of the Fourier transform of the optical amplitude distributions of the test image and the reference image, and the * mark on the shoulder . Represents the complex conjugate amount of the light amplitude distribution of each image.

ここで、SとAは、各々、 S={sin(π・a・fx)/π・a・fx}・a A={sin(2π・afx)/2π・afx}・2a と表わされる。Here, S and A are, respectively, S = {sin (π · a · f x ) / π · a · f x } · a A = {sin (2π · af x ) / 2π · af x } · 2a Is represented.

さて、I(fx)=(|S|+|A|){1+mcos(2πaf
x)}なので、スクリーン41上での干渉縞の可視度m
は、 となる。従って、低周波数領域では、fx→0として、m
=4/5となる。
Now, I (f x ) = (| S | 2 + | A | 2 ) {1 + mcos (2πaf
x )}, so the visibility of the interference fringes on the screen 41 m
Is Becomes Therefore, in the low frequency region, f x → 0 and m
= 4/5.

ここで若し、参照画像に対して、Kの透過率を有したマ
スクで遮光すると、同様に、干渉縞の可視度は、 となる。従って、可視度m′の最大値は、 K=sin(π・afx)/sin(2πafx) のとき、m′=1となる。従って、低周波数領域では、
fx→0として、K=1/2にすると、干渉縞のコントラス
トは、最大になる。
Here, if the reference image is shielded by a mask having a transmittance of K, similarly, the visibility of the interference fringes becomes Becomes Therefore, the maximum value of the visibility m ′ is m ′ = 1 when K = sin (π · af x ) / sin (2πaf x ). Therefore, in the low frequency region,
When f x → 0 and K = 1/2, the contrast of the interference fringe becomes maximum.

ところで、上記の光強度パターンI(fx)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)は、 I(x)=∫I(fx)・exp(−j2πfxx)dfx =s*s+a*a+s*a{δ(ax−x)+(ax
x)} ……(2) となる。
By the way, when the above light intensity pattern I (f x ) is written in the LCLV45 as a transmittance distribution and is again Fourier transformed by the Fourier transform optical system, the light intensity pattern I (x) on the screen 52 is I (x) = ∫ I (f x) · exp ( -j2πf x x) df x = s * s + a * a + s * a {δ (a x -x) + (a x +
x)} (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、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。
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.
One pair appears symmetrically at a position from the optical axis corresponding to the relative position between the test image and the reference image group.

従って、被検画像と参照画像群との相互相関度に応じた
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。
Therefore, a peak corresponding to 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.

さて、s*aは、フーリエ変換面上の干渉縞の可視度に
関係しており、全光量のm/4に相当する光量が、相互相
関量となる。従って、第4図のように、参照画像の一部
が欠落している場合には、空間周波数の低周波領域のフ
ーリエ変換像をとると、マスキングした方(K=1/2)
が、相互相関量は、相対的に大きくなる。上記の事象
は、被検画像の一部が遮蔽されている場合には、必ず生
じることであり、被検画像の他の一部が、参照画像の一
部と一致しているような複合的な場合にも、全体として
は、参照画像を遮蔽した場合の方が、可視度は大きくな
る。
Now, s * a is related to the visibility of the interference fringes on the Fourier transform surface, and the light quantity corresponding to m / 4 of the total light quantity is the cross-correlation quantity. Therefore, as shown in FIG. 4, when a part of the reference image is missing, if the Fourier transform image of the low frequency region of the spatial frequency is taken, the masked one (K = 1/2)
However, the amount of cross-correlation becomes relatively large. The above phenomenon always occurs when a part of the image to be inspected is occluded, and the other part of the image to be inspected is combined with a part of the reference image. Even in such a case, the visibility becomes larger as a whole when the reference image is shielded.

ところで、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。
By the way, if the number of reference images is large as it is, it becomes 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ことができる。
In this way, the above operation can be repeated by using the pattern after changing the transmittance of the LCLV15 and changing the light amount applied to each reference image as an input.

第5図は、第3図に示された画像群において、被検画像
sが参照画像cの一部が欠落したパターンであった場合
の試行回数とスクリーン52上の出力の関係である。この
ように、連想すべき参照画像c以外の相関ピーク出力の
小さい参照画像a、e、dは、1回1回その照射光量が
少なくり、一方、連想すべき参照画像cに対しては、上
述のように、スクリーン41上における干渉縞の可視度が
増加して、相互相関ピーク出力が増加する。このとき、
当初強い相互相関ピークを持っていた連想すべきでない
参照画像bに対しては、その相互相関ピークは、その光
量比のバランスが崩れることにより、数回の試行の後に
光量が減少し、しかも、連想すべきでない参照画像の場
合は、照射される光量の少ないところに被検画像との干
渉縞の可視度のピークを持たないため、その相互相関ピ
ークの光量は、単調に減少する。よって、結果的に、連
想すべき、被検画像cが想起される。
FIG. 5 shows the relationship between the number of trials and the output on the screen 52 when the test image s has a pattern in which a part of the reference image c is missing in the image group shown in FIG. As described above, the reference images a, e, and d having a small correlation peak output other than the reference image c to be associated with each other have a small irradiation light amount once, while the reference image c to be associated with As described above, the visibility of the interference fringes on the screen 41 increases and the cross-correlation peak output increases. At this time,
For the reference image b that should initially not have a strong cross-correlation peak, the cross-correlation peak loses its light quantity after several trials due to the imbalance of the light quantity ratio, and In the case of a reference image that should not be associated with the reference image, the light amount of the cross-correlation peak monotonously decreases because there is no peak of the visibility of the interference fringes with the image to be inspected in the place where the light amount irradiated is small. Therefore, as a result, the test image c that should be associated is recalled.

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、相関度の著しく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こともでき
る。このとき、何回かの試行後に、相関度が閾値よりも
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。
In addition, when 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 reference images with a significantly low degree of correlation, and the space is set at a stage where the number of trials is small. It is also possible to minimize the transmittance of the modulator. At this time, the reference image whose degree of correlation becomes lower than the threshold value after several trials can similarly lead the result quickly 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。
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, the visibility of interference fringes is increased, and correct recognition is performed.

また、参照画像中に連想すべきではないが、被検画像に
対して高い相互相関値を有するものがある場合には、連
想されるべき参照画像による相互相関ピークの光量は、
当初比較的小さく、試行を繰り返すうちに、大きくなる
という過程を経るが、この相関ピーク光量が、当初もっ
とも大きい相関ピークを有していた参照画像による相関
ピーク光量を超えた時点或いはその両者のピーク光量の
変動が少なくなった時点で、相関ピーク光量が当初小さ
かった方の参照画像に対する照射光量を最大照射光量と
し、その他の参照画像に対する照射光量は、それより小
さくすれば、連想の収束が早くなる。
Further, although not to be associated with the reference image, when there is one having a high cross-correlation value with respect to the test image, the light amount of the cross-correlation peak due to the reference image to be associated is
Initially, it is relatively small and goes through a process of becoming larger during repeated trials, but this correlation peak light intensity exceeds the correlation peak light intensity by the reference image that initially had the largest correlation peak, or both peaks. When the fluctuation of the light quantity becomes small, the irradiation light quantity for the reference image whose correlation peak light quantity was initially small is set to the maximum irradiation light quantity, and if the irradiation light quantities for the other reference images are made smaller than that, the association will quickly converge. Become.

また、試行回数が大きくなった段階で、相互相関度が全
体に変わらないなった時点での相関度を比較することに
より、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。
Further, when the number of trials becomes large, it is possible to ambiguously judge the correlation degree of the test image with respect to the reference image by comparing the correlation degrees at the time when the cross correlation degree does not change as a whole. Become.

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, what is the transmittance to be changed if the rule is set so that it is high for the reference image having the highest correlation degree and is low for the other reference images? Needless to say, even if it is. 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6図は、他の本発明の光学的連想装置の構成を
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. 6 is a schematic diagram showing the configuration of another optical associative device of the present invention. The invention will now be further described.

第6図に示した光学的連想装置においては、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 associative device shown in FIG. 6, 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7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 reflective 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、書き込み光を照射する
と、書き込み光の光量に応じて、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は、その
偏光面が回転する。従って、光束12は、LCLV15′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1
4′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7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74、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 is irradiated with a voltage 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, and the voltage applied to the liquid crystal in each portion is increased. The plane of polarization of the read light that has changed and entered is rotated. Therefore, the light flux 12 has its polarization plane rotated in response to the writing light A incident on the LCLV 15 ', and the reflected light thereof passes through the polarization beam splitter 14' in accordance with the intensity distribution of the writing light. However, at the beginning of the process, the polarization beam splitter 1 produces a uniform light amount over the entire luminous flux range by setting the bias potential or entering the bias light.
It is designed to pass through 4 '. The structure of the reflection type liquid crystal light valve of 15 is as shown in FIG. That is, a glass substrate 71, a transparent electrode 72, a liquid crystal 74, a dielectric mirror 75, a photoconductive layer 77, a transparent electrode 78, and a glass substrate 76 are laminated in this order and are divided into divided pixels 70a. .

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。
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.

このLCLV45′に対する読み出し光は、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等により、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、あらかじ
め、参照画像の位置及び光学系の配置を設定する。
The readout light for this LCLV 45 'is the light beam 47 that has passed through the polarization beam splitter 14'. The light beam 47 passes through the half-wave plate 46, rotates its polarization direction by 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,
It is incident on the LCLV45 'and becomes the readout 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 ′ has an optical axis, that is, a 0th-order light spot position, by the half mirror 54 or the like.
It is set so as to come to the position 55 of the upper image to be inspected. At this time, the position of the reference image and the arrangement of the optical system are set in advance so that the light spots of the cross-correlation peaks corresponding to them respectively come to the positions 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7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 the electrically-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。その場合、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8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 that case, if the reference image display portion 16a is also of the reflective 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8図の光学的連想装置において、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。ここで、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8図の光学的連想装置では、画像表示装置16′は、第
1図の光学的連想装置の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。
In the optical associative device of FIG. 8, 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. Here, 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 the figure, the image 18 of the object s to be inspected, which is imaged by 16b on the screen of the incoherent / coherent element by the imaging lens 17. 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. The information on the light intensity is superimposed. That is,
In the optical associative device of FIG. 8, the image display device 16 'simultaneously serves the functions of the LCLV 15 and the image display device 16 of the optical associative device of FIG.

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が、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6図の光学的連想装置についての説
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, although the spatial light modulator used is of the electrical address type or the optical address type, or the combination of the transmission type or the reflection type, there is a difference. And the description of the optical associative device of FIG. 6 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
明の光学的連想装置は、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 associative 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] 本発明による光学的連想装置により、上述のような効果
が得られた、それをまとめると、次のような顕著な技術
的効果が得られた。
[Advantages of the Invention] The optical associative device according to the present invention achieves the above-mentioned effects. In summary, the following remarkable technical effects are obtained.

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連想装置が提供できた。
Optical association that can dramatically increase the number of reference image groups by performing correlation calculation between the reference image group and the test image in real time without using holography or other means and forming a feedback system The equipment could be provided.

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

第1図は、本発明の光学的連想装置の1例の構成を示す
模式構成図である。 第2図は、従来の光学的連想装置を示す模式図である。 第3図は、本発明の光学的連想装置の1例における画像
表示装置を示す模式概念図である。 第4図は、本発明の光学的連想装置における参照画像と
一つの入力とされる被検画像の1例を示す説明図であ
る。 第5図は、本発明の光学的連想装置において、実施され
た試行回数に対する光検出手段6のおける出力の関係を
示すグラフである。 第6図は、本発明の光学的連想装置の他の例の構成を示
す模式構成図である。 第7図は、本発明の光学的連想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断面図である。 第8図は、本発明の光学的連想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 14……ビームエキスパンダ 14′、48……偏光ビームスプリッタ 15、15′、16′、45、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 50……偏向ビームスプリッタ 44、53……ミラー 54……ハーフミラー 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 79……ARコート 80……参照画像メモリ
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an example of the optical associative device of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a conventional optical associative device. FIG. 3 is a schematic conceptual view showing an image display device in an example of the optical associative device of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a reference image and one input test image in the optical associative device of the present invention. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of trials carried out and the output of the light detection means 6 in the optical associative device of the present invention. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another example of the optical associative device of the present invention. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a reflective liquid crystal light valve used in the optical associative device of the present invention. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another example of the optical associative 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 14 ...... Beam expander 14 ', 48 ...... Polarizing beam splitter 15, 15', 16 ', 45, 45' ...... Liquid crystal light valve 16 ...... Image display device 16a ...... Reference image display section 16b …… Inspected image display section 17 …… Imaging lens 18 …… Inspected object 21,51 …… Fourier transform lens 41,52 …… Screen 42,61 …… Two-dimensional photoelectric conversion element 43 …… Video amplifier and Liquid crystal drive circuit 46 …… Half wave plate 50 …… Deflecting beam splitter 44, 53 …… Mirror 54 …… Half mirror 62 …… Image processing and liquid crystal drive circuit 70 …… Reflective liquid crystal valve 70a …… Fractionation Pixels 71, 76 ... Glass substrates 72, 78 ... Transparent electrodes 73 ... Spacers 74 ... Crystal layer 75 ...... dielectric mirror 77 ...... photoconductive layer 79 ...... AR coating 80 ...... reference image memory

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
前記被検画像の大き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連想装置。
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 that limits a light receiving range to a spatial frequency range according to the size of the image to be inspected; and a spatial light intensity distribution pattern of the optical output from the first optical Fourier transforming unit that has passed through the spatial filter. A second image output unit capable of changing the coherent two-dimensional output light complex amplitude distribution; and a two-dimensional distribution pattern of the output light complex amplitude from the second image output unit. A second optical Fourier transform means for optically Fourier transforming the output and inputting the output to the first image output means as its modulation signal, and a light output from the second optical Fourier transform means are detected. An optical associative device, which essentially comprises:
【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
載の光学的連想装置。
2. The first image output means at least,
A coherent light source, a first spatial light modulator capable of modulating the spatial distribution pattern of the complex amplitude of the light flux from the light source, and a reference image having the light flux emitted from the first spatial light modulator as input The optical associative device according to claim 1, comprising one or a plurality of display bodies for displaying a group and an image to be inspected.
【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項記載の光学的連想装置。
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 associative device according to claim 2, wherein a portion corresponding to each of the two is received, and its transmittance or reflectance changes according to the amount of 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項記載の光学的連想装置。
4. The output from the second optical Fourier transform means is received by the first two-dimensional photoelectric conversion element,
The optical associative 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項に記載の光学的連想装置。
5. The optical association according to claim 2 or 3, wherein the display body for displaying the reference image group is a second spatial light modulator capable of electrical modulation. 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連想装
置。
6. The optical associative device according to claim 2, wherein the display 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の空間光変調器で
あることを特徴とする請求項第1項記載の光学的連想装
置。
7. The first image output means at least,
The optical associative device according to claim 1, wherein the third spatial light modulator is a coherent light source and a third spatial light modulator capable of performing modulation by an electric input for displaying a reference image group and a test image.
【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と、
前記第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連想装
置。
8. The second image output means at least,
A coherent light source, and second two-dimensional photoelectric conversion means for receiving the output light from the first Fourier transform means,
7. A fourth spatial light modulator, which essentially modulates and outputs a complex amplitude distribution of an incident light beam based on a signal from the second two-dimensional photoelectric conversion means. An optical associative device according to any one of items 1 to 7.
【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連想装置。
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
An optical associative device according to any one of items 1 to 7.
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