JP3323553B2 - 光学的画像出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理の分野にお
いて利用される画像出力装置、特に、画像を高速にアク
セスして出力する光学的画像出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学的に画像をメモリーしておく
手段としては、体積型のホログラム素子にフーリエ変換
ホログラムを、メモリーしておきたい画像毎に参照光の
方向を少しづつ変えながら多重露光することにより、記
録し、読み出したい画像に対しては、記録時と同じ方向
から参照波を照射し、光学的にフーリエ変換することに
より画像を再生していた。ところが、この方法では、フ
ーリエ変換パターン、即ち、画像の空間周波数成分を記
録しておくことになり、特に、低周波では非常に強い光
となり、非常にダイナミックレンジの大きいホログラム
素子が必要となる。然し乍ら、そのようなホログラム素
子はなく、実質的に多くのパターンを記録しておくこと
ができなかった。また、フーリエ変換パターンを多重化
して記録するので、例え、多くの画像を記録できたとし
ても、再生時に同じ周波数成分を有する画像に対して
は、体積ホログラムとして記録されている干渉縞から回
折光が出射し、所望の画像以外の画像への読み出し光の
エネルギーロスを生じる。従って、信号自体は低下し、
且つエネルギーロスは、再生画像にノイズをもたらし、
実質的に多くの画像をメモリーしておくことが困難であ
り、再生画像の質も悪かった。

【０００３】また、電気的にフレームメモリーや光ディ
スクに画像をメモリーし、必要に応じて画像を取り込み
等の方法があるが、光ディスクではアクセスするための
時間が多くなること、また、フレームメモリーでは容量
が多くないので、多くの画像を記録しておくことが困難
であった。また、画像同志のマッチングを行なうことに
より、画像の認識を行なう等のパターン認識を行なう場
合、一般的には、相関的な手法が使用されるが、特に、
自然画像等の非常に多くの個々の対象物より成り立って
いるものの中から色々の種類の目的物を高速に抽出した
い場合には、高速にマッチングすることと、記録画像の
種類が多いことが必要である。ところが、前記の体積型
のホログラム方式では、原理的には、対象物が一つで多
くの画像とマッチングするという能力はあるものの対象
物が多い画像から目的物を抽出するという用途には対応
することができない。

【０００４】また、電気的に行なうとすると、メモリー
数の問題、個々の画像のアクセス時間の問題も非常に大
きいが、更に、自然画像のように目的物が、入力面内の
至るところに存在する可能性があると、記録してある画
像と同じものがどこに存在するかを個々の記録画像に対
して記録画像をスキャンして行かねばならない。膨大な
時間を必要とし、実現することは困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従って、上
記の問題点を解決するためになされたもので、メモリー
画像を非常に多く取ることができ、再生信号の質を低下
させることが少なく、且つ、高速に所望の画像とのパタ
ーンマッチングを行なうことができる光学的画像出力装
置を提供することを目的とする。更に、本発明は、画像
間のクロストークな全くなく、再生画像が良質であると
共に、エネルギーロスの少ない光学的画像出力装置を提
供することを目的とする。また、本発明は、対象とする
画像と参照画像の相関出力位置を非常に高速に検出する
ことができるとともに、参照画像を高速に切り替えるこ
とができる光学的画像出力装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題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なされたもので、少なくともコヒ
−レントな略平行な光束を出射する光源と；該光源より
出射された光束を２つに分け、互いの光束の光軸を所望
の角度だけ傾け；一方の光軸上に第１のレンズを配置
し；該第１のレンズの集光点で再び２つの光束の光軸を
交差させる光束分離集光手段と；該集光点に第１の回転
中心を有する第１の線走査型のビーム偏向手段と；前記
第１の回転中心位置を前側焦点位置とする第２のレンズ
と；該第２のレンズの後側焦点位置を前側焦点位置とす
る第３のレンズと；該第３のレンズの後側焦点位置に第
２の回転中心を有し第１の線走査型ビーム偏向手段の偏
向方向と直交する方向に偏向させる第２の線走査型のビ
ーム偏向手段と；前記第２の回転中心の位置を前側焦点
位置とする第１のフーリエ変換レンズと；該第１のフー
リエ変換レンズの焦点面内に配置された第１の画像表示
装置と；前記第１の画像表示装置を前側焦点位置とする
第２のフーリエ変換レンズと、該第２のフーリエ変換レ
ンズの焦点面内に配置された空間光変調器と；該空間光
変調器上のパターンを読み出す手段と；該読み出し手段
で読み出された光束をフーリエ変換する第３のフーリエ
変換レンズと；該第３のフーリエ変換レンズの焦点面内
に配置された画像取り込み手段により構成され；前記第
１及び第２の線走査型のビーム偏向手段は、２つの光束
のうち前記の第１のフーリエ変換レンズを通過した後の
ほぼ平行な光束を、前記第１の画像表示装置に描かれて
いる所望の画像に照射させる手段であることを特徴とす
る前記光学的画像出力装置を提供する。

【０００７】そして，第１の画像表示装置は、所望の画
像を記録してある銀塩感光材料を用いたもの或いは、空
間光変調器であるものが好適である。また，画像取り込
み手段は、ＣＣＤカメラを用いたものが好適である。更
に，そのパターン読み出し手段は、コヒーレントな略平
行な光束により読み出すものが好適である。そして，そ
のパターン読み出し手段は、第２の画像表示装置に表示
されたパターンを略平行な光束のコヒーレント光束で読
み出し、透過又は反射した光束を、第４のフーリエ変換
レンズによりフーリエ変換したパターンを有する光束に
より読み出すものが好適である。

【０００８】また，その画像取り込み手段は、第３のフ
ーリエ変換レンズと該フーリエ変換レンズの焦点面との
間に配置された該第３の線走査型ビーム偏向手段と該フ
ーリエ変換レンズの焦点面に配置され該第３の線走査型
ビーム偏向手段の偏向方向にほぼ直交する方向に並べた
リニア−受光素子アレイよりなるものが好適である。ま
た、その線走査型ビーム偏向手段は、ガルバノミラーや
音響光学偏向器を用いたものが好適である。

【０００９】

【作用】上記のような本発明の光学的画像出力装置の構
成において、光束分離集光手段により、略平行な光束と
集束光が、同一の光軸上で所望の角度をなして交わり、
集束光の集光点に回転中心を持つ第１の線走査型ビーム
偏向手段を用いると、集束光と略平行光との光軸とのな
る角度を第１の線走査型ビーム偏向手段に対しては常に
一定に保持したまま、２次元平面内の一方向にビームを
走査することができる。

【００１０】この第１の線走査型ビーム偏向手段の回転
中心位置を瞳とする瞳伝達光学系により、第２の線走査
型ビーム偏向手段の位置に上記瞳を伝達させる。第２の
線走査型ビーム偏向手段の走査方向は、第１の線走査型
ビーム偏向手段による偏向方向とは直交する方向にする
と、前記の集束光とほぼ平行光との光軸のなす角度は、
第２の線走査型ビーム偏向手段から出射された後では、
第１及び第２の線走査方向がどのようになっても、常に
一定に保持されたままとなり、２次元平面内にビームを
走査することができる。

【００１１】第２の線走査型ビーム偏向手段を通過した
２つの光束は、一方は、略平行光のままで、他方は、発
散光となる。これらの２つの光束は、第１のフーリエ変
換レンズを通過した後、略平行光束は、第１のフーリエ
変換レンズの焦点に向かって集光し、発散光束は、略平
行光束となる。第１のフーリエ変換レンズの焦点面内に
配置された画像表示装置上には、多くの画像が記録され
ており、略平行光束が、所望の画像を読み出す。このと
き、所望の画像は、ビーム偏向手段によりアクセスされ
たものである。画像情報を読み出した略平行光束と、集
光された光束は、発散光束となり、第２のフーリエ変換
レンズに入射される。

【００１２】第２のフーリエ変換レンズは、略平行光束
により読み出された所望の画像をフーリエ変換し、発散
光束を略平行光束にする作用を有する。このフーリエ変
換パターンは、略平行光束を参照波として、空間光変調
器上に干渉縞の形として記録される。前記のように、２
つの光束のなす角度は、一定に保持されたままであるの
で、ビームを偏向させて所望の画像をアクセスしても、
空間変調器上に描かれる干渉縞の間隔は常に一定とする
ことができる。従って、この干渉縞は略平行光束で読み
出し、第３のフーリエ変換レンズにより再びフーリエ変
換することにより、±１次回折光の位置に、所望の画像
を出力させることができる。画像の出力位置は、読み出
される干渉縞の間隔が常に一定なので、変わることはな
い。従って、アクセスされた画像表示上のパターン位置
に依らず、出力画像を常に一定の場所に出力させること
ができるのである。

【００１３】また、自然画像のように対象物を多く含む
画像を第２の画像表示装置上に表示し、第４のフーリエ
変換レンズにより、この画像をフーリエ変換し、前記の
干渉縞に重ね、反射された光束を再び第３のレンズによ
りフーリエ変換すると、実質上マッチドフィルタに対象
画像のフーリエ変換パターンを照射したことになるの
で、目的物の画像（アクセスされた画像）との相関出力
を得ることができる。これをＣＣＤカメラなどで受光
し、フレームメモリーに蓄え、コンピュータで解析すれ
ば、目的物の画像（アクセスされた画像）が、対象とす
る画像中の何処にあるかを、相関出力強度の強い点とし
て検出することにより、同定することができる。

【００１４】また、この相関出力を線走査型ビーム偏向
手段により１次元方向に振り、この走査方向に略直交す
る方向にリニア−受光素子アレイを並べると、例えば、
各受光素子の各出力の大きさが、ある値よりも大きい時
の線走査による走査点から、２次元平面内の相関出力位
置を同定することができる。尚、前記の線走査型ビーム
偏向手段に、ガルバノミラーを用いると、画像の歪みが
少ない良好な画像や相関出力を得ることができるという
利点を有し、音響光学偏向器を用いると、高速に画像を
アクセスすることができるという利点を有する。また、
前記の画像表示装置は、写真等の銀塩感光材料を用いた
ものを使用すると、書き替えはできないが、非常に高解
像度の画像を多く記録しておくという利点を有し、空間
変調器を用いると、書き替えが容易であるという利点を
有する。

【００１５】また、前記の画像取り込み手段に、ＣＣＤ
カメラを用いると、取り入れた画像又は相関出力を電気
的に処理することが容易になるという利点を有する。

【００１６】次に、本発明の光学的画像出力装置につい
て更に詳しく具体的に以下実施例より、説明するが、本
発明がそれらによって、制限されるものではない。

【００１７】

【実施例１】図１は、本発明の光学的画像出力装置の１
実施例の構成を示す構成図である。さて、本発明におい
て、特徴的なことは、所望の画像を第１の線走査型ビー
ム偏向手段と瞳伝達系と第１の線走査型ビーム偏向手段
による走査方向と直交する方向に走査方向を有する第２
の線走査型ビーム偏向手段により読み出し、参照波と所
望の画像のフーリエ変換パターンを常に一定の角度に保
持したまま、フーリエ変換ホログラムとして書き替え可
能の空間光変調器に書き込み、平面波により再生するこ
とにより、所望の画像を常に同じ位置に再生させること
である。以下、図１により、詳細に説明する。

【００１８】図１において、本発明の光学的画像出力装
置は、ブロック（枠を付けた）で示した光源部１、光束
分離集光手段２、第１の線走査型ビーム偏向手段３、瞳
伝達光学系４、第２の線走査型ビーム偏向手段５、第１
のフーリエ変換レンズ６、画像表示装置７、第２のフー
リエ変換レンズ８、空間光変調器９、パターン読み出し
手段１０、第３のフーリエ変換レンズ１１及び画像取り
込み手段１２より構成されている。

【００１９】光源部１においては、半導体レーザ等のコ
ヒーレント光を発生させる光源１１からの出射光をコリ
メータレンズ１２により略平行光束とする。光束分離手
段２においては、ビームスプリッター２１により、ほぼ
平行光束を２つに分け、一方の光束Ａは、ミラー２２に
より、他方の光束Ｂの光軸とある適当な角度をつけるよ
うに反射される。他方の光束Ｂは、レンズ２３により集
光され、レンズ２３の集光点において両方の光束Ａ、Ｂ
の光軸を交差させる。第１の線走査型ビーム偏向手段３
においては、前記の集光点とガルバノミラー３１の回転
中心とが一致するようにガルバノミラー３１を配置す
る。このガルバノミラー３１は、両方の光束Ａ、Ｂを紙
面内に偏向させる作用を有する。さて、光束Ｂは、レン
ズ２３により集光されているので、ガルバノミラー３１
で反射された後は、発散光束となり、また、略平行光束
である光束Ａは、ガルバノミラー３１が走査されても光
束Ｂの光軸と常に一定の角度を保持したまま出射され
る。

【００２０】次に、瞳伝達光学系４においては、ガルバ
ノミラー３１の回転中心と第２の線走査型ビーム偏向手
段５のガルバノミラー５１の回転中心と共役な位置にな
るようにする光学系である。この光学系では、ガルバノ
ミラー３１の回転中心を前側焦点位置とするレンズ４１
を配置し、光束Ｂを平行光束とし、光束Ａを集束光とす
る。次に、レンズ４１の後側焦点面に前側焦点を有し、
光束Ｂを再び集束光とし、光束Ａを再び平行光束とする
レンズ４２を配置する。これらのレンズにより、ガルバ
ノミラー３１とガルバノミラー５１とは、共役な位置関
係となる。このために、第２の線走査型ビーム偏向手段
５においては、レンズ４２の後側焦点位置と回転中心と
が一致されるように、ガルバノミラー５１が配置される
こととなる。このガルバノミラー５１では、ガルバノミ
ラー３１とは直交する面、即ち、紙面に垂直の方向に両
方の光束Ａ、Ｂを偏向させる。従って、ガルバノミラー
３１とガルバノミラー５１を偏向させても、光束Ａと光
束Ｂの光軸は常に一定の角度を保持したまま、ガルバノ
ミラー５１で反射されるのである。

【００２１】次に、第１のフーリエ変換レンズ６におい
ては、フーリエ変換レンズ６１の前側焦点位置にガルバ
ノミラー５１が配置されているので、光束Ａは、フーリ
エ変換レンズ６１の後側焦点位置にて焦点を結び、光束
Ｂは、略平行光束となる。画像表示装置７においては、
空間光変調器７１に光束Ｂのビーム径程度の大きさの多
くの画像を表示しておき、ガルバノミラー３１とガルバ
ノミラー５１を所望の角度だけ振らせることにより、こ
れらの画像の１つを光束Ｂで読み出す。但し、前記の空
間光変調器７１は、多くの画像を焼き付けたフィルムで
も良いし、書き替えたければ、光アドレス型の強誘電性
液晶ライトバルブや、液晶テレビ等の電気アドレス型の
空間変調器を用いても良い。

【００２２】さて、第２のフーリエ変換レンズ８におい
ては、このようにして読み出された所望の画像情報の乗
っている光束Ｂは、フーリエ変換レンズ８１に入射さ
れ、所望の画像はフーリエ変換され、同時に、光束Ａ
は、略平行光束となって、フーリエ変換レンズ８１の焦
点で、光束Ａと光束Ｂとがある角度を保持したまま交わ
る。即ち、光束Ｂは所望の画像のフーリエ変換パターン
となり、光束Ａは、参照波として作用するのである。従
って、空間光変調器９においては、フーリエ変換レンズ
８１の後側焦点位置に配置された空間光変調器９１上に
両方の光束Ａ、Ｂによるフーリエ変換ホログラムが形成
されることになる。このフーリエ変換ホログラムは、画
像表示装置７１上の所望の画像をアクセスするためにガ
ルバノミラー３１とガルバノミラー５１をどのように回
転しても、光束Ａ、Ｂの光軸同志の角度は一定となるの
で、干渉縞の間隔は常に一定に保持されるのである。こ
のフーリエ変換ホログラムは、比較的角度のある参照波
に依って形成されるので、前記の空間光変調器９１は、
解像度の高い強誘電性の液晶ライトバルブやＢＳＯ、Ｌ
ｉＮｂＯ₃ 等が望ましい。このように書き込んだフーリ
エ変換ホログラムは、パターン読み出し手段１０により
読み出される。

【００２３】従って、このパターン読み出し手段１０で
は、レーザー１０１から出射された光束をコリメーター
レンズ１０２により略平行光束とされビームスプリッタ
ー１０３を透過した後、フーリエ変換ホログラムを呼び
出す。 第３のフーリエ変換レンズ１１では、この光束
がビームスプリッター１０３で反射されてフーリエ変換
レンズ１１１に入射されることにより、再びフーリエ変
換され、±１次元回折光の位置に所望の画像が出力され
る。画像取り込み手段１２では、この画像をスクリーン
１２１に映し、ＣＣＤカメラに取り入れる。

【００２４】以上、説明したように、２次元平面内に記
録された画像情報を常に同じ出力位置に出力することが
できると共に、体積ホログラムにフーリエ変換ホログラ
ムの形で記録したものを読み出すものと比較すると、１
つの画像を常に読み出しているので、画像間のクロスト
ークが全くなく、再生画像が良質であると共に、エネル
ギーロスが少ない。これは、体積ホログラムでは、フー
リエ変換ホログラムを干渉縞の形で多重化するので、所
望の画像を出力させたくとも、同じような空間周波数を
持った画像に再生光のエネルギーの一部が食われ、その
画像の一部を再生するようなことが生じる。然し乍ら、
本発明の光学的画像出力装置では、このようなことが生
じないからである。

【００２５】また、画像表示装置７として写真フィルム
のように高解像度のものを用いれば、非常に多くの画像
を記録しておくことができる。例えば、ガルバノミラー
の走査範囲を５ｃｍ×５ｃｍとし、１つの画像を約５０
０×５００ドットで表すとすれば、０．５ｍｍ×０．５
ｍｍ程度で１つの画像を表現することができる。１μｍ
² 当り１ドットの分解能を有するものとすると、このと
き、約１万枚の画像を蓄積しておくことが可能である。
また、線走査型ビーム偏向手段として、ガルバノミラー
を用いると、多少読み出し速度は低下するものの光学的
な収差が少ないので、良質な画像を出力することができ
る。また、音響光学偏向素子を用いると、画質は、僅か
に劣化するが、高速読み出しが可能となる。以下の実施
例で説明するような画像そのものの質をあまり問わない
ようなパターン認識的な用途には、好適である。尚、レ
ーザ１０１及びコリメータレンズ１０２は、光源部１の
光源部と共用しても良いことはいうまでもない。

【００２６】

【実施例２】図２は、本発明の光学的画像出力装置の他
の実施例の構成を示す構成図である。さて、本実施例の
特徴的なことは、所望の画像を第１の線走査型ビーム偏
向手段と瞳伝達系と第１の線走査型ビーム偏向手段によ
る走査方向と直交する方向に、走査方向を有する第２の
線走査型ビーム偏向手段により読み出し、参照波と所望
の参照画像のフーリエ変換パターンを常に一定の角度を
保持したまま、フーリエ変換ホログラムとして書き替え
可能の空間光変調器に書き込み、自然画像のような多く
の対象物が存在する画像のフーリエ変換パターンを、前
記フーリエ変換ホログラムに重ね、反射或いは透過され
てきた光束を再びフーリエ変換し、ＣＣＤカメラ等で受
光することにより、目的物の画像（アクセスされた画
像）が、対象とする画像中の何処にあるかを、相関出力
強度の強い点として検出して、同定することである。以
下、図２について、詳細に説明する。

【００２７】図２の光学的画像出力装置では、ブロック
（枠を付けた）で示した光源部１、光束分離集光手段
２、第１の線走査型ビーム偏向手段３、瞳伝達光学系
４、第２の線走査型ビーム偏向手段５、第２のフーリエ
変換レンズ６、画像表示装置７、第２のフーリエ変換レ
ンズ８、空間光変調器９、パターン読み出し手段１０、
第３のフーリエ変換レンズ１１及び画像取り込み手段１
２より構成されている。

【００２８】実施例１と異なる点は、パターン読み出し
手段１０だけであるので、その他の系の説明は、省略す
る。実施例２のパターン読み出し手段１０では、レーザ
１０１から出射された光束をコリメータレンズ１０２に
より略平行光とした後、ＣＣＤカメラ等により取り込ま
れた自然画像等の多くの対象物が表示されている画像を
画像表示装置１０４に描いておく。この画像表示装置１
０４は、ＣＣＤカメラなどの電気的手段で書き込む場
合、液晶テレビ等の電気アドレス型空間光変調器が一般
的であるが、光アドレス型空間光変調器を用いることも
できる。このようにして表示された画像を略平行光束に
より読み出し、フーリエ変換レンズ１０５によりフーリ
エ変換する。このフーリエ変換されたパターンを、参照
画像をフーリエ変換して、参照波と合成して作成され、
空間光変調器９上に描かれた所謂マッチドフィルタに照
射する。

【００２９】次に、空間光変調器９で反射された光束を
フーリエ変換レンズ１１１でフーリエ変換することによ
り、前記の画像表示装置１０４上に描かれた画像と参照
画像との相関出力をフーリエ変換レンズの後側焦点面に
配置されたスクリーン１２１上に得ることができる。ス
クリーン１２１上の相関出力画像をＣＣＤカメラなどで
取り入れ、コレームメモリーなどに蓄えた後に、相関出
力強度の強い点をコンピュータなどで解析することによ
り、参照物体が前記画像表示装置１０４上に描かれた画
像中の何処に存在するかを同定することができる。この
相関出力は、参照画像がいかなるものであろうと、相関
出力に対応した１次元回折光の方向に出力され、他方の
１次元回折光の方向には、合成出力が得られる。その位
置は、前記画像表示装置１０４上に描かれた画像中の特
定点、即ち、目的物の存在する位置を特定する。これ
は、対応する参照画像を呼び出すために、ガルバノミラ
ー３１とガルバノミラー５１を走査しても空間光変調器
９上に描かれているフーリエ変換ホログラムの干渉縞間
隔が変わらないことによる。

【００３０】以上説明したように、本実施例において
は、画像中の目的物の認識を、対象物を線走査型のビー
ム偏向手段により高速に切り替えながら行なうことがで
きるので、自然画像の解析等に適応することができる。
また、体積ホログラムにフーリエ変換ホログラムの形で
記録したものを読み出すものと比較すると、一つの参照
画像を常に読み出しているので、参照画像間のクロスト
ークが全くなく、再生画像が良質であると共に、エネル
ギーロスが少ない。これは、体積ホログラムでは、フー
リエ変換ホログラムを干渉縞の形で多重化すると所望の
参照画像を出力させたくとも同じような空間周波数を持
った参照画像に再生光のエネルギーの一部が食われ、そ
の参照画像の一部を再生するようなことが生じるが、本
発明の光学的画像出力装置では、このようなことが生じ
ないからである。従って、画像中の目的物の抽出、認識
を良好に行なうことができる。

【００３１】また、画像表示装置７として写真フィルム
のように高解像度のものを用いれば、非常に多くの参照
画像を記録しておくことができる。また、線走査型のビ
ーム偏向手段として、ガルバノミラーを用いると、多少
読み出す速度が低下するものの光学的な収差が少ないの
で、良質な参照画像と対象画像との相関出力を得ること
ができる。また、音響光学偏向素子を用いると、参照画
像の質が僅かに劣化し、相関出力の質も僅かに劣化する
が、高速読み出しが可能になり、パターン認識等のよう
に画像そのものの質をあまり問題にしないような応用に
対しては十分である。尚、レーザ１０１及びコリメータ
レンズ１０２は、光源部１と光源部と共用することもで
きる。

【００３２】

【実施例３】図３は、本発明の光学的画像出力装置の更
なる他の実施例の構成を示す構成図である。さて、本発
明の特徴的なことは、所望の画像を第１の線走査型ビー
ム偏向手段と瞳伝達系と第１の線走査型ビーム偏向手段
におる走査方向と直交する方向に走査方向を有する第２
の線走査型ビーム偏向手段により読み出し、参照波と所
望の参照画像のフーリエ変換パターンを常に一定の角度
に保持したままフーリエ変換ホログラムとして書き替え
可能の空間光変調器に書き込み、自然画像などの多くの
対象物が存在する画像のフーリエ変換パターンを前記フ
ーリエ変換ホログラムに重ね、反射或いは透過されてき
た光束を再びフーリエ変換し、フーリエ変換面の前に配
置された線走査型の偏向手段により１次元方向に振り、
この走査方向に略直交する方向にリニア−受光素子アレ
イを並べることにより、各リニア−受光素子の各出力の
大きさがある値よりも大きい時の線走査による走査点か
ら、２次元平面内の相関出力位置を高速に同定すること
である。以下、図３により、詳細に説明する。

【００３３】図３において、本発明の光学的画像出力装
置は、ブロック（枠を付けた）で示した光源部１、光束
分離集光手段２、第１の線走査型ビーム偏向手段３、瞳
伝達光学系４、第２の線走査型ビーム偏向手段５、第２
のフーリエ変換レンズ６、画像表示装置７、第２のフー
リエ変換レンズ８、空間光変調器９、パターン読み出し
手段１０、第３のフーリエ変換レンズ１１及び画像取り
込み手段１２より構成されている。

【００３４】実施例２と異なる点は、画像取り込み手段
１２だけであるので、実施例２と重複するその他の系の
説明は、省略する。実施例３の画像取り込み手段１２で
は、画像表示装置１０４上に描かれた画像と画像表示装
置７１上に描かれた参照画像との相関出力面（フーリエ
変換レンズ１１１の後側焦点面）とフーリエ変換レンズ
１１１との間に、１次元方向だけに光束を走査するガル
バノミラー１２２を配置し、ガルバノミラー１２２の走
査方向に対し略直交する方向に、各受光素子が並んでい
るリニア−センサ１２３を相関出力に配置する。尚、ガ
ルバノミラー１２２は、相関出力面全域をカバ−すれば
どのような位置に配置されても構わない。

【００３５】以上説明した構成により、相関出力を取得
する方法について、以下説明する。先ず、ガルバノミラ
ー１２２を１次元方向の走査すると、相関出力面に配置
されたリニア−センサ１２３の各受光素子には、この受
光素子の開口に応じた幅で切断された相関出力面の画像
が入力される。従って、各受光素子からの出力をモニタ
ーしておけば、参照画像と相関度の強い領域を検出する
ことができる。そして、その受光素子の位置とガルバノ
ミラー１２２を走査した角度から画像表示装置１０４上
に描かれた画像に対応する相関出力位置を決定すること
ができる。この場合には、ＣＣＤカメラで相関出力面の
画像を取り込み、フレームメモリーで記録した後、コン
ピュータ等で相関出力の強い位置を求める場合に比較し
て、非常に高速に相関出力位置を求めることができる。
何故ならば、ガルバノミラー１２２の走査速度は、１Ｋ
Ｈｚ程度であり、１秒間に１０³ 回程、１次元方向にス
キャンすることができる。

【００３６】従って、各受光素子からの出力を閾値処理
ことにより、ピーク位置をこの程度の速度で検出するこ
とができる。従って、ＣＣＤカメラで受光フレームメモ
リーに蓄え、これを解析するものに比べ、格段に相関出
力の検出速度を上げることができる。また、ガルバノミ
ラー１２２の代わりに音響光学偏向器を用いることもで
きる。この場合には、更に処理速度を上げることができ
る。尚、レーザ１０１及びコリメータレンズ１０２は、
光源部１の光源部と共用しても良いことはいうまでもな
いことである。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的画
像出力装置により、前記のような効果が得られた。それ
らをまとめると、次のような顕著な技術的効果となる。
即ち、第１に、読み出し画像の出力位置が常に一定であ
り、且つ、高速に画像のアクセスを行なうことができる
光学的画像出力装置を提供できた。第２に、一つの画像
を常に読み出しているので、画像間のクロストークが全
くなく、再生画像が良質であると共に、エネルギーロス
が少ない光学的画像出力ができる。第３に、更に、対象
とする画像と参照画像の相関出力位置を非常に高速に検
出することができると共に、参照画像を高速に切り替え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的画像出力装置の１実施例の構成
を示す模式的構成図である。

【図２】本発明の光学的画像出力装置の他の実施例の構
成を示す構成図である。

【図３】本発明の光学的画像出力装置の更なる他の実施
例の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 光源部 ２ 光束分離集
光手段 ３ 第１の線走
査型ビーム偏向手段 ４ 瞳伝達光学
系 ５ 第２の線走
査型ビーム偏向手段 ６ 第１のフー
リエ変換レンズ ７ 画像表示装
置 ８ 第２のフー
リエ変換レンズ ９ 空間光変調
器 １０ パターン読
み出し手段 １１ 第３のフー
リエ変換レンズ １２ 画像取り込
み手段 １１、１０１ レーザ １２、１０２ コリメータ
レンズ ２１、１０３ ビームスプ
リッター ２２ ミラー ２３、４１、４２ レンズ ３１、５１、１２２ ガルバノミ
ラー ６１、８１、１０５、１１１ フーリエ変
換レンズ ７１、１０４ 空間光変調
器 １２１ スクリーン １２３ リニアーセ
ンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−290173（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248527（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−233433（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−244033（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−288281（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/42 G02F 1/01 G06T 7/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともコヒーレントな略平行な光束
   を出射する光源と、 該光源より出射された光束を２つに分け、互いの光束の
   光軸を所望の角度だけ傾け、 一方の光軸上に第１のレンズを配置し、 該第１のレンズの集光点で再び２つの光束の光軸を交差
   させる光束分離集光手段と、 該集光点に第１の回転中心を有する第１の線走査型のビ
   ーム偏向手段と 前記第１の回転中心位置を前側焦点位置とする第２のレ
   ンズと、 該第２のレンズの後側焦点位置を前側焦点位置とする第
   ３のレンズと、 該第３のレンズの後側焦点位置に第２の回転中心を有し
   第１の線走査型ビーム偏向手段の偏向方向と直交する方
   向に偏向させる第２の線走査型のビーム偏向手段と、 前記第２の回転中心の位置を前側焦点位置とする第１の
   フーリエ変換レンズと、 該第１のフーリエ変換レンズの焦点面内に配置された第
   １の画像表示装置と、前記第１の画像表示装置を前側焦
   点位置とする第２のフーリエ変換レンズと、該第２のフ
   ーリエ変換レンズの焦点面内に配置された空間光変調器
   と、 該空間光変調器上のパターンを読み出す手段と、 該読み出し手段で読み出された光束をフーリエ変換する
   第３のフーリエ変換レンズと、 該第３のフーリエ変換レンズの焦点面内に配置された画
   像取り込み手段により構成され、 前記第１及び第２の線走査型のビーム偏向手段は、２つ
   の光束のうち前記の第１のフーリエ変換レンズを通過し
   た後のほぼ平行な光束を、前記第１の画像表示装置に描
   かれている所望の画像に照射させ、もう一方の光束は参
   照光として作用させる手段であり、 前記パターンを読み出す手段は、該２つの光束により該
   空間光変調器上に形成された フーリエ変換ホログラム
   を、略平行な光束で読み出し再度フーリエ変換して画像
   として出力することを特徴とする前記光学的画像出力装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の画像表示装置は、所望の
   画像を記録してある銀塩感光材料を用いたもの或いは、
   空間光変調器であることを特徴とする請求項１に記載の
   前記光学的画像出力装置。
3. 【請求項３】 前記の画像取り込み手段は、ＣＣＤ
   カメラを用いたものであることを特徴とする請求項１〜
   ２に記載の光学的画像出力装置。
4. 【請求項４】 前記のパターン読み出し手段は、コ
   ヒーレントな略平行な光束により読み出すことを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の光学的画像出力装
   置。
5. 【請求項５】 前記のパターン読み出し手段は、第
   ２の画像表示装置に表示されたパターンを略平行な光束
   のコヒーレント光束で読み出し、透過又は反射した光束
   を、第４のフーリエ変換レンズによりフーリエ変換した
   パターンを有する光束により読み出すことを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の光学的画像出力装置。
6. 【請求項６】 前記の画像取り込み手段は、前記の
   第３のフーリエ変換レンズと該フーリエ変換レンズの焦
   点面との間に配置された該第３の線走査型ビーム偏向手
   段と該フーリエ変換レンズの焦点面に配置され該第３の
   線走査型ビーム偏向手段の偏向方向にほぼ直交する方向
   に並べたリニア−受光素子アレイよりなることを特徴と
   する請求項１〜３及び５のいずれかに記載の光学的画像
   出力装置。
7. 【請求項７】 前記の線走査型ビーム偏向手段は、
   ガルバノミラーや音響光学偏向器を用いたものであるこ
   とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学的
   画像出力装置。