JP2910374B2 - 光学的情報処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に産業用ロボット等
の視覚認識装置において、複数の入力画像から特定の参
照画像と一致するものを識別する光学的情報処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報処理装置の先行例としては、
例えば特願平２−５７１１８号公報に示されている。

【０００３】図５は、この先行例の光学的情報処理装置
の基本構成図を示すものである。３０１はズーム比を変
えることのできるＴＶカメラ、３０２はＴＶカメラ３０
１により撮影された画像を表示する第１の液晶ディスプ
レイ、３０３は第１の液晶ディスプレイ３０２に隣接し
て配置された第２の液晶ディスプレイ、３０４は半導体
レーザ、３０５は半導体レーザ３０４からの光を平行な
光にするコリメータレンズ、３０６はレンズであり、第
２の液晶ディスプレイ３０３はこのレンズ３０６の前側
焦点面に配置されている。

【０００４】３０７は光電変換装置でありレンズ３０６
の後側焦点面に配置されている。３０８は対数極座標変
換に対して第２の液晶ディスプレイ３０３上の各絵素を
サンプリング点として予め計算された計算機ホログラム
のデータ、すなわち第２の液晶ディスプレイ３０３の各
絵素毎の透過率に対応する印加電圧データを書き込んだ
リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）である。

【０００５】以上のように構成された光学的情報処理装
置の先行例についてその動作を説明する。まず、ＴＶカ
メラ３０１により対象物体が撮像されると、その画像が
第１の液晶ディスプレイ３０２上に表示される。この第
１の液晶ディスプレイ３０２はコリメータレンズ３０５
により平行光化された半導体レーザ３０４からのコヒー
レント光により照射される。

【０００６】この時、第２の液晶ディスプレイ３０３に
は、光学的に対数極座標変換を行なう位相情報が、ＲＯ
Ｍ３０８に書き込まれたデータが入力信号となり第２の
液晶ディスプレイ３０３の各絵素毎の透過率を空間的に
変調することで、計算機ホログラムの形で表示される。
（位相情報作成方法は例えばD.Casasent,Appl.Opt.26,9
38(1987)に記載されている。）従って、第１の液晶ディ
スプレイ３０２上に表示された入力画像と、対数極座標
変換を行なう位相情報とが第２の液晶ディスプレイ３０
３上で重畳される。

【０００７】また、この第２の液晶ディスプレイ３０３
はレンズ３０６の前側焦点面に配置されているので、入
力画像と対数極座標変換を行なう位相情報の光学的積が
レンズ３０６により光学的にフーリエ変換され、対象物
体の入力画像の対数極座標変換像が、光電変換装置３０
７により検出される。この対数極座標変換像を用いて、
パターンマッチングを行なうことにより、対象物体がス
ケール変化および回転した場合にも、参照画像との相関
値が変化しないため、対象物体を正確に認識できる。

【０００８】しかし、対数極座標変換は対象物体の平行
移動に対して不変性を有していないため、対象物体が平
行移動すると正確な認識が行えないといった問題があ
る。この問題に対しては、入力画像のフーリエ変換像を
対数極座標変換し、この対数極座標変換像を用いて、パ
ターンマッチングを行なうことにより、対象物体がスケ
ール変化、回転および平行移動した場合にも、標準画像
との相関値が変化しないため、対象物体を正確に認識で
きることが知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、入力像のフーリエ変換像は、ほとんど対
数極座標の特異点である原点近傍に集中するため、ほと
んどの光が遮光され正確な認識が行えないと言う課題を
有していた。

【００１０】本発明は上記課題に鑑み、対数極座標の特
異点があっても、正確な認識が行える光学的情報処理装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光学的情報処理装置は、入力画像を表示す
る第１の空間光変調素子と入力画像に位相を付加する位
相板の２つの要素からなる入力部と、前記入力部を照射
する光源と、前記入力部の中で前記光源からの光路長が
最も長い構成要素をその前側の焦点面とするレンズと、
前記レンズの後側の焦点面に配置した光電変換装置と、
光学的に対数極座標変換をする対数極座標変換装置と、
光相関器とを備えたことを特徴とするものである。

【００１２】あるいは、入力画像を表示する第１の空間
光変調素子と入力画像に位相を付加する位相板の２つの
要素からなる入力部と、前記入力部を照射する光源と、
前記入力部の中で前記光源からの光路長が最も長い構成
要素をその前側の焦点面とする第１のレンズと、前記第
１のレンズの後側の焦点面に配置した第２の空間光変調
素子と、前記第２の空間光変調素子を前側の焦点面とす
る第２のレンズと、前記第２のレンズの後側の焦点面に
配置した光電変換装置と、光相関器とを備えたことを特
徴とするものである。

【００１３】あるいは、入力画像を表示する第１の空間
光変調素子と入力画像に位相を付加する第２の空間光変
調素子の２つの要素からなる入力部と、前記入力部を照
射する光源と、前記入力部の中で前記光源からの光路長
が最も長い構成要素をその前側の焦点面とする第１のレ
ンズと、前記第１のレンズの後側の焦点面に配置した第
３の空間光変調素子と、前記第３の空間光変調素子を前
側の焦点面とする第２のレンズと、前記第２のレンズの
後側の焦点面に配置した光電変換装置とを備えたことを
特徴とするものである。

【００１４】あるいは、入力画像を表示する第１の空間
光変調素子と、前記空間光変調素子を照射する光源と、
前記空間光変調素子をその前側の焦点面とする第１のレ
ンズと、前記第１のレンズの後側の焦点面を前側の焦点
面とする第２のレンズと、前記第２のレンズの後側の焦
点面に配置した光電変換装置と、光学的に対数極座標変
換をする対数極座標変換装置と、光相関器とを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成によって、入力像のフー
リエ変換像は拡散され、対数極座標の特異点である原点
のみに光が集中しないため、特異点処理による画像情報
の欠落を最小限にすることができ、対象物体の伸縮、回
転及び位置に不変な認識を正確に行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、第一の光学的情報処理装置の一実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本実施例装置の基本構成図を示すも
のである。図１において、１はＴＶカメラ、２はＴＶカ
メラ１により撮像された画像を表示する第１の液晶ディ
スプレイ、３は第１の半導体レーザ、４は第１の半導体
レーザ３からの光を平行光化する第１のコリメータレン
ズ、５は第１の液晶ディスプレイ２に隣接して置かれ、
透過光の位相がランダムな位相情報Ｐとなる位相板であ
る。この位相板５は、例えばガラス基板上に位相情報Ｐ
と等価な膜厚の透明膜を塗布することにより作成する。
６は第１のレンズであり位相板５はこの第１のレンズ６
の前側焦点面に配置されている。７は第１のレンズ６の
後側焦点面に配置された第１の光電変換装置である。

【００１８】８は第１の光電変換装置７により撮像され
た画像を表示する第２の液晶ディスプレイ、９は第２の
半導体レーザ、１０は第２の半導体レーザ９からの光を
平行光化する第２のコリメータレンズ、１１は第３の液
晶ディスプレイであり第２の液晶ディスプレイ８に隣接
して配置されている、１２は対数極座標変換に対して第
３の液晶ディスプレイ１１上の各絵素をサンプリング点
として予め計算された座標変換計算機ホログラムのデー
タ、すなわち第３の液晶ディスプレイ１１の各絵素毎の
透過率に対応する印加電圧データを書き込んだ第１のメ
モリである。１３は第２のレンズでありその前側焦点面
に第３の液晶ディスプレイ１１が配置されている。１４
は第２のレンズ１３の後側焦点面に配置された第２の光
電変換装置であり、対数極座標変換装置は８〜１４によ
って構成されている。

【００１９】１５は第２の光電変換装置１４により撮像
された画像を表示する第４の液晶ディスプレイ、１６は
第３の半導体レーザ、１７は第３の半導体レーザ１６か
らの光を平行光化する第３のコリメータレンズ、１８は
第４の液晶ディスプレイ１５を前側焦点面とする第３の
レンズ、１９は第３のレンズ１８の後側焦点面に配置さ
れた第５の液晶ディスプレイ、２０は参照画像に対して
第５の液晶ディスプレイ１９上の各絵素をサンプリング
点として予め計算された計算機ホログラムのデータ、す
なわち第５の液晶ディスプレイ１９の各絵素毎の透過率
に対応する印加電圧データを書き込んだ第２のメモリで
ある。２１は第４のレンズでありその前側焦点面に第５
の液晶ディスプレイ１９が配置されている。２２は第４
のレンズ２１の後側焦点面に配置された光検出装置であ
り、光相関器は１５〜２２によって構成されている。

【００２０】以上のように構成された本実施例装置につ
いて、以下、図１を用いてその動作を説明する。まず、
ＴＶカメラ１により対象物体が撮像されると、その画像
が第１の液晶ディスプレイ２上に表示される。この第１
の液晶ディスプレイ２と位相板５は第１のコリメータレ
ンズ４により平行光化された第１の半導体レーザ３から
のコヒーレント光により照射される。

【００２１】従って、第１の液晶ディスプレイ２上に表
示された対象物体の入力画像情報ｆと、位相板のランダ
ムな位相情報Ｐとが位相板５上で光学的に重畳され、ｆ
×Ｐとなる。また、この位相板５は第１のレンズ６の前
側焦点面に配置されているので、位相板５上の情報ｆ×
Ｐが第１のレンズ６により光学的にフーリエ変換され、
フーリエ変換像ＰＳ（ｆ×Ｐ）が第１の光電変換装置７
により検出される（ただし、ＰＳ（ｆ×Ｐ）＝｜ＦＴ
（ｆ×Ｐ）｜² 、ＦＴ（ｆ×Ｐ）はｆ×Ｐのフーリエ変
換を示す。）。

【００２２】このフーリエ変換像は、第２の液晶ディス
プレイ８上に表示される。この第２の液晶ディスプレイ
８と第３の液晶ディスプレイ１１は第２のコリメータレ
ンズ１０により平行光化された第２の半導体レーザ９か
らのコヒーレント光により照射される。従って、第２の
液晶ディスプレイ８上に表示されたフーリエ変換像ＰＳ
（ｆ×Ｐ）と、対数極座標変換を行う位相情報Ａとが第
３の液晶ディスプレイ１１上で光学的に重畳され、ＰＳ
（ｆ×Ｐ）×Ａとなる。

【００２３】また、この第３の液晶ディスプレイ１１は
第２のレンズ１３の前側焦点面に配置されているので、
第３の液晶ディスプレイ１１上の情報ＰＳ（ｆ×Ｐ）×
Ａが第２のレンズ１３により光学的に座標変換され、フ
ーリエ変換像ＰＳ（ｆ×Ｐ）の対数極座標変換像ＰＳ
｛ＰＳ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝が第２の光電変換装置１４によ
り検出される。

【００２４】この座標変換像は、第４の液晶ディスプレ
イ１５上に表示される。この第４の液晶ディスプレイ１
５は第３のコリメータレンズ１７により平行光化された
第３の半導体レーザ１６からのコヒーレント光により照
射される。また、この第４の液晶ディスプレイ１５は第
３のレンズ１８の前側焦点面に配置されているので、第
３のレンズ１８の後側焦点面すなわち第５の液晶ディス
プレイ１９上に座標変換像ＰＳ｛ＰＳ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝
のフーリエ変換像ＦＴ［ＰＳ｛ＰＳ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝］
が形成される。この時、第５の液晶ディスプレイ１９上
には、ＦＴ［ＰＳ｛ＰＳ（ｇ×Ｐ）×Ａ｝］の情報を基
に作成された計算機ホログラムが表示されている（但
し、ｇは参照画像情報を示している。）。

【００２５】従って、第５の液晶ディスプレイ１９上に
表示された計算機ホログラム像と、フーリエ変換像ＦＴ
［ＰＳ｛ＰＳ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝］とが第５の液晶ディス
プレイ１９上で光学的に重畳される。これをさらに、第
４のレンズ２１によりフーリエ変換すると、光学的パタ
ーンマッチングとして知られているように、対象物体と
参照画像が一致した場合には、対象物体の大きさや、回
転方向、位置によらずに、輝点が発生し、光検出器２２
で検出される。

【００２６】以上のように本実施例によれば、位相板５
を設けることにより、入力像のフーリエ変換像は拡散さ
れ、対数極座標の特異点である原点のみに光が集中しな
いため、特異点処理による画像情報の欠落を最小限にす
ることができ、対象物体の伸縮、回転及び位置に不変な
認識を正確に行うことができる。

【００２７】また、特異点処理により遮光される光が減
少するため、光の利用効率を高くすることができる。

【００２８】なお、本実施例では、第１の液晶ディスプ
レイ２、位相板５の順にしたが、位相板５、第１の液晶
ディスプレイ２の順にしてもよい。同様に、本実施例で
は、第２の液晶ディスプレイ８、第３の液晶ディスプレ
イ１１の順にしたが、第３の液晶ディスプレイ１１、第
２の液晶ディスプレイ８の順にしてもよい。

【００２９】また、本実施例では、位相情報Ｐとしてラ
ンダム位相を用いたが、計算機ホログラムを作成する際
にエリアジングが生じないように、特願平３−２０１６
８６記載のランダム位相を用いることにより、さらに認
識精度が向上することは言うまでもない。

【００３０】以下、第二の光学的情報処理装置の一実施
例について、図面を参照しながら説明する。

【００３１】図２は本実施例装置の基本構成図を示すも
のである。図２において、第１の発明の実施例と同じ構
成要素には同一の符号をつけ説明を省略する。

【００３２】以下、図２を用いてその動作を説明する。
まず、ＴＶカメラ１により対象物体が撮像されると、そ
の画像が第１の液晶ディスプレイ２上に表示される。こ
の第１の液晶ディスプレイ２と位相板５は第１のコリメ
ータレンズ４により平行光化された第１の半導体レーザ
３からのコヒーレント光により照射される。従って、第
１の液晶ディスプレイ２上に表示された対象物体の入力
画像情報ｆと、位相板のランダムな位相情報Ｐとが位相
板上で光学的に重畳され、ｆ×Ｐとなる。

【００３３】また、この位相板５は第１のレンズ６の前
側焦点面に配置されているので、位相板５上の情報ｆ×
Ｐが第１のレンズ６により光学的にフーリエ変換され、
フーリエ変換像ＦＴ（ｆ×Ｐ）が第１のレンズ６の後側
焦点面、つまり、第３の液晶ディスプレイ１１上に形成
される。

【００３４】また、この時、第３の液晶ディスプレイ１
１上には、対数極座標変換を行う位相情報Ａが表示され
ている。従って、フーリエ変換像ＦＴ（ｆ×Ｐ）と、対
数極座標変換を行う位相情報Ａとが第３の液晶ディスプ
レイ１１上で光学的に重畳され、ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａと
なる。また、この第３の液晶ディスプレイ１１は第２の
レンズ１３の前側焦点面に配置されているので、第３の
液晶ディスプレイ１１上の情報ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａが第
２のレンズ１３により光学的に座標変換され、フーリエ
変換像ＦＴ（ｆ×Ｐ）の対数極座標変換像ＰＳ｛ＦＴ
（ｆ×Ｐ）×Ａ｝が第２の光電変換装置１４により検出
される。

【００３５】この座標変換像は、第４の液晶ディスプレ
イ１５上に表示される。この第４の液晶ディスプレイ１
５は第３のコリメータレンズ１７により平行光化された
第３の半導体レーザ１６からのコヒーレント光により照
射される。また、この第４の液晶ディスプレイ１５は第
３のレンズ１８の前側焦点面に配置されているので、第
３のレンズ１８の後側焦点面すなわち第５の液晶ディス
プレイ１９上に座標変換像ＰＳ｛ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝
のフーリエ変換像ＦＴ［ＰＳ｛ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝］
が形成される。この時、第５の液晶ディスプレイ１９上
には、ＦＴ［ＰＳ｛ＦＴ（ｇ×Ｐ）×Ａ｝］の情報を基
に作成された計算機ホログラムが表示されている（但
し、ｇは参照画像情報を示している。）。

【００３６】従って、第５の液晶ディスプレイ１９上に
表示された計算機ホログラム像と、フーリエ変換像ＦＴ
［ＰＳ｛ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝］とが第５の液晶ディス
プレイ１９上で光学的に重畳される。これをさらに、第
４のレンズ２１によりフーリエ変換すると、光学的パタ
ーンマッチングとして知られているように、入力像中の
対象物体と参照画像が一致した場合には、対象物体の大
きさや、回転方向、位置によらずに、輝点が発生し、光
検出器２２で検出される。

【００３７】以上のように本実施例によれば、第１の発
明と同様の効果を得れるのみならず、第１の光電変換装
置７、第２の液晶ディスプレイ８、第２の半導体レーザ
９及び第２のコリメータレンズ１１を削除でき、装置を
小型化できる。

【００３８】また、図１に示した上記実施例装置では、
第１の光電変換装置７を用いているため、対象物体の位
置情報が欠落し、入力像中の対象物体の位置を知ること
ができない。しかし、本実施例装置では、第１の光電変
換装置７を用いていないため、入力像中の対象物体の位
置を正確に知ることができる。

【００３９】なお、本実施例装置では、第１の液晶ディ
スプレイ２、位相板５の順にしたが、位相板５、第１の
液晶ディスプレイ２の順にしてもよい。

【００４０】また、本実施例装置では、位相情報Ｐとし
てランダム位相を用いたが、計算機ホログラムを作成す
る際にエリアジングが生じないように、特願平３−２０
１６８６記載のランダム位相を用いることにより、さら
に認識精度が向上することは言うまでもない。

【００４１】以下、第三の光学的情報処理装置の一実施
例について、図面を参照しながら説明する。

【００４２】図３は本実施例装置の基本構成図を示すも
のである。図３において、第１の発明の実施例と同じ構
成要素には同一の符号をつけ説明を省略する。１０１は
第６の液晶ディスプレイであり、位相のみを変調するも
のである。１０２は第３のメモリ、１０３は第４のメモ
リ、１０４は切り替えスイッチである。

【００４３】以上のように構成された本実施例装置につ
いて、以下、図３を用いてその動作を説明する。まず、
ＴＶカメラ１により対象物体が撮像されると、その画像
が切り替えスイッチ１０４を通して、第１の液晶ディス
プレイ２上に表示される。また、この時、第６の液晶デ
ィスプレイ１０１には、ランダムな位相情報Ｐが表示さ
れている。そして、この第１の液晶ディスプレイ２と第
６の液晶ディスプレイ１０１は第１のコリメータレンズ
４により平行光化された第１の半導体レーザ３からのコ
ヒーレント光により照射される。

【００４４】従って、第１の液晶ディスプレイ２上に表
示された対象物体の入力画像情報ｆと、第６の液晶ディ
スプレイ１０１上に表示されたランダムな位相情報Ｐと
が第６の液晶ディスプレイ１０１上で光学的に重畳さ
れ、ｆ×Ｐとなる。また、この第６の液晶ディスプレイ
１０１は第１のレンズ６の前側焦点面に配置されている
ので、第６の液晶ディスプレイ上の情報ｆ×Ｐが第１の
レンズ６により光学的にフーリエ変換され、フーリエ変
換像ＦＴ（ｆ×Ｐ）が第１のレンズ６の後側焦点面、つ
まり、第３の液晶ディスプレイ１１上に形成される。

【００４５】また、この時、第３の液晶ディスプレイ１
１上には、対数極座標変換を行う位相情報Ａが表示され
ている。従って、フーリエ変換像ＦＴ（ｆ×Ｐ）と、対
数極座標変換を行う位相情報Ａとが第３の液晶ディスプ
レイ１１上で光学的に重畳され、ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａと
なる。また、この第３の液晶ディスプレイ１１は第２の
レンズ１３の前側焦点面に配置されているので、第３の
液晶ディスプレイ１１上の情報ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａが第
２のレンズ１３により光学的に座標変換され、フーリエ
変換像ＦＴ（ｆ×Ｐ）の対数極座標変換像ＰＳ｛ＦＴ
（ｆ×Ｐ）×Ａ｝が第２の光電変換装置１４により検出
される。

【００４６】そして、この座標変換像は、切り替えスイ
ッチ１０４を通して、第１の液晶ディスプレイ２上に表
示される。また、この時、第６の液晶ディスプレイ１０
１には、全面に渡って同一の任意の位相が表示されてい
る。つまり、第６の液晶ディスプレイ１０１によってな
んらの変調も受けない。そして、この第１の液晶ディス
プレイ２と第６の液晶ディスプレイ１０１は第１のコリ
メータレンズ４により平行光化された第１の半導体レー
ザ３からのコヒーレント光により照射される。

【００４７】また、この第６の液晶ディスプレイ１０１
は第１のレンズ６の前側焦点面に配置されているので、
第１のレンズ６の後側焦点面すなわち第２の液晶ディス
プレイ１１上に座標変換像ＰＳ｛ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝
のフーリエ変換像ＦＴ［ＰＳ｛ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝］
が形成される。この時、第２の液晶ディスプレイ１１上
には、ＦＴ［ＰＳ｛ＦＴ（ｇ×Ｐ）×Ａ｝］の情報を基
に作成された計算機ホログラムが表示されている（但
し、ｇは参照画像情報を示している。）。

【００４８】従って、第２の液晶ディスプレイ１１上に
表示された計算機ホログラム像と、フーリエ変換像ＦＴ
［ＰＳ｛ＦＴ（ｆ×Ｐ）×Ａ｝］とが第２の液晶ディス
プレイ１１上で光学的に重畳される。これをさらに、第
２のレンズ１３によりフーリエ変換すると、光学的パタ
ーンマッチングとして知られているように、入力像中の
対象物体と参照画像が一致した場合には、対象物体の大
きさや、回転方向、位置によらずに、輝点が発生し、光
検出器２２で検出される。

【００４９】以上のように本実施例によれば、第２の発
明と同様の効果を得れるのみならず、装置を大幅に小型
化できる。

【００５０】なお、本実施例では、第１の液晶ディスプ
レイ２、第６の液晶ディスプレイ１０１の順にしたが、
第６の液晶ディスプレイ１０１、第１の液晶ディスプレ
イ２の順にしてもよい。

【００５１】また、本実施例では、位相情報Ｐとしてラ
ンダム位相を用いたが、計算機ホログラムを作成する際
にエリアジングが生じないように、特願平３−２０１６
８６記載のランダム位相を用いることにより、さらに認
識精度が向上することは言うまでもない。

【００５２】以下、第四の光学的情報処理装置の一実施
例について、図面を参照しながら説明する。

【００５３】図４は本実施例装置の基本構成図を示すも
のである。図４において、第１の発明の実施例と同じ構
成要素には同一の符号をつけ説明を省略する。第１の発
明と異なるのは、広視野角レンズ２０１である。

【００５４】以上のように構成された本実施例装置につ
いて、以下、図４を用いてその動作を説明する。まず、
ＴＶカメラ１により対象物体が撮像されると、その画像
が第１の液晶ディスプレイ２上に表示される。この第１
の液晶ディスプレイ２は第１のコリメータレンズ４によ
り平行光化された第１の半導体レーザ３からのコヒーレ
ント光により照射される。また、この第１の液晶ディス
プレイ２は第１のレンズ６の前側焦点面に配置されてい
るので、第１の液晶ディスプレイ２上に表示された対象
物体の入力画像情報ｆが第１のレンズ６により光学的に
フーリエ変換され、広視野角レンズ２０１により、フー
リエ変換像ＦＴ（ｆ）が変形される。この変形は、光強
度の強い低周波領域を拡大し、高周波領域を圧縮するも
のである。そして、この変換像Ｆ（＝｜ＧＴ｛ＦＴ
（ｆ）｝｜² 、但し、ＧＴは、広視野角レンズ２０１に
よる変形を示している。）は、第１の光電変換装置７に
より検出される。

【００５５】また、この変換像Ｆは、第２の液晶ディス
プレイ８上に表示される。この第２の液晶ディスプレイ
８と第３の液晶ディスプレイ１１は第２のコリメータレ
ンズ１０により平行光化された第２の半導体レーザ９か
らのコヒーレント光により照射される。従って、第２の
液晶ディスプレイ８上に表示された変換像Ｆと、対数極
座標変換を行う位相情報Ａとが第３の液晶ディスプレイ
１１上で光学的に重畳され、Ｆ×Ａとなる。また、この
第３の液晶ディスプレイ１１は第２のレンズ１３の前側
焦点面に配置されているので、第３の液晶ディスプレイ
１１上の情報Ｆ×Ａが第２のレンズ１３により光学的に
座標変換され、変換像Ｆの対数極座標変換像ＰＳ（Ｆ×
Ａ）が第２の光電変換装置１４により検出される。

【００５６】この座標変換像は、第４の液晶ディスプレ
イ１５上に表示される。この第４の液晶ディスプレイ１
５は第３のコリメータレンズ１７により平行光化された
第３の半導体レーザ１６からのコヒーレント光により照
射される。また、この第４の液晶ディスプレイ１５は第
３のレンズ１８の前側焦点面に配置されているので、第
３のレンズ１８の後側焦点面すなわち第５の液晶ディス
プレイ１９上に座標変換像ＰＳ（Ｆ×Ａ）のフーリエ変
換像ＦＴ｛ＰＳ（Ｆ×Ａ）｝が形成される。この時、第
５の液晶ディスプレイ１９上には、ＦＴ｛ＰＳ（Ｇ×
Ａ）｝の情報を基に作成された計算機ホログラムが表示
されている（但し、Ｇ＝｜ＧＴ｛ＦＴ（ｇ）｝｜² 、ｇ
は参照画像情報ｇを示している。）。

【００５７】従って、第５の液晶ディスプレイ１９上に
表示された計算機ホログラム像と、フーリエ変換像ＦＴ
｛ＰＳ（Ｆ×Ａ）｝とが第５の液晶ディスプレイ１９上
で光学的に重畳される。これをさらに、第４のレンズ２
１によりフーリエ変換すると、光学的パターンマッチン
グとして知られているように、入力像中の対象物体と参
照画像が一致した場合には、対象物体の大きさや、回転
方向、位置によらずに、輝点が発生し、光検出器２２で
検出される。

【００５８】以上のように本実施例によれば、広視野角
レンズ２０１を設けることにより、入力像のフーリエ変
換像は拡散され、対数極座標の特異点である原点のみに
光が集中しないため、特異点処理による画像情報の欠落
を最小限にすることができ、対象物体の伸縮、回転及び
位置に不変な認識を正確に行うことができる。

【００５９】なお、本実施例では、第１の液晶ディスプ
レイ２、位相板５の順にしたが、位相板５、第１の液晶
ディスプレイ２の順にしてもよい。同様に、本実施例で
は、第２の液晶ディスプレイ８、第３の液晶ディスプレ
イ１１の順にしたが、第３の液晶ディスプレイ１１、第
２の液晶ディスプレイ８の順にしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対象物体の伸縮、回転及び位置不変な認識を行う従来の
光学的情報処理装置の課題である、入力像のフーリエ変
換像がほとんど対数極座標の特異点である原点近傍に集
中するためほとんどの光が遮光され正確な認識が行えな
いと言う課題に対して、従来とは異なり、位相を付加す
る位相板、あるいは、広視野角レンズを設けることによ
り、対象物体の伸縮、回転及び位置に不変な認識を正確
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的情報処理装置の一実施例を示す
要部構成図

【図２】本発明の他の実施例を示す要部構成図

【図３】本発明の更に他の実施例を示す要部構成図

【図４】本発明の更に他の実施例を示す要部構成図

【図５】従来の光学的情報処理装置の要部構成図

【符号の説明】

１ ＴＶカメラ ２ 第１の液晶ディスプレイ ３ 第１の半導体レーザ ４ 第１のコリメータレンズ ５ 位相板 ６ 第１のレンズ ７ 第１の光電変換装置 ８ 第２の液晶ディスプレイ ９ 第２の半導体レーザ １０ 第２のコリメータレンズ １１ 第３の液晶ディスプレイ １２ 第１のメモリ １３ 第２のレンズ １４ 第２の光電変換装置 １５ 第４の液晶ディスプレイ １６ 第３の半導体レーザ １７ 第３のコリメータレンズ １８ 第３のレンズ １９ 第５の液晶ディスプレイ ２０ 第２のメモリ ２１ 第４のレンズ ２２ 光検出装置 ２０１ 広視野角レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 3/00 502 G02B 27/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像を表示する第１の空間光変調素子
   と、前記空間光変調素子を照射する光源と、前記空間光
   変調素子をその前側の焦点面とする第１のレンズと、前
   記第１のレンズの後側の焦点面を前側の焦点面とする第
   ２のレンズと、前記第２のレンズの後側の焦点面に配置
   した光電変換装置と、光学的に対数極座標変換をする対
   数極座標変換装置と、光相関器とを備えたことを特徴と
   する光学的情報処理装置。
2. 【請求項２】第２のレンズを、広視野角レンズで構成し
   たことを特徴とする請求項２記載の光学的情報処理装
   置。
3. 【請求項３】空間光変調素子を、液晶ディスプレイで構
   成したことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載
   の光学的情報処理装置。