JPH10221649A - 光学的相関計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】印刷された画像に対しても簡易な構成で基準画
像との相互相関が求められる光学的相関計を提供する。 【解決手段】光源31と拡散板32とからなる光源部３と、
基準画像Ｒを表す光強度透過率分布ｆを有する平面状の
フィルム10と、受光器40と、を備え、フィルム10は光学
的相関をとる被検面20から第１間隔ａに配置し、背面か
ら光源３で照射される拡散板32と隣接して配置し、受光
器40の受光面41は被検面20に対してフィルム10と同じ側
にあり、被検面20と第２間隔ｂで対向配置し、光源31か
らの照明光は拡散板32を介してフィルム10を照明し、こ
のフィルム10を透過した透過光35は被検面20を照射し、
この被検面20での反射光36を受光器40の受光面41で受光
し、予め定められた位置に配置される平面状の被検面20
の画像Ｓと基準画像Ｒとの相関を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理装置な
どに利用される光学的相関計に関わり、特に、被検面の
反射光からの画像情報を用いて基準画像との相関を求め
る光学的相関計に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来技術による２つの２次元画
像、即ち基準画像Ｒと被検面の画像Ｓ（以下、被検画像
Ｓと略称する）との相互相関を求める光学的相関計の構
成図である。

【０００３】図４において、従来技術による光学的相関
計は、光源31と拡散板32とからなる光源部３と、基準画
像Ｒを表す光強度透過率分布を有する平面状のフィルム
10と、このフィルム10と第１間隔ａを介して平行に配置
され, 基準画像Ｒとの相関を求める画像Ｓを表す光強度
透過率分布を有するフィルム50と、このフィルム50と第
２間隔ｂを介して平行に配置される受光面41を有する受
光器40と、を備えて構成される。

【０００４】かかる構成により、光源部３の光源31から
の照明光は、拡散板32を照射し、この拡散板32により拡
散され、あたかも拡散板32面上に一様に複数の点光源が
存在するように拡散光34を出射する。この拡散光34は、
拡散板32と隣接配置されるフィルム10を照射し、このフ
ィルム10を透過した透過光35がフィルム50を照射し、フ
ィルム50を透過した透過光37が受光器40の受光面41で受
光される。

【０００５】図４の図示例では、２枚の薄い平面状のフ
ィルム10とフィルム50に星形で図示される基準画像Ｒと
被検画像Ｓとが光強度透過率分布の形で書き込まれてい
る。従って、受光面41には (1)式で表される基準画像Ｒ
と被検画像Ｓとの相互相関φ(X,Y) に比例する光強度分
布が得られる。

【０００６】

【数１】

【０００７】ここで、ｆ(x,y) はフィルム10上の座標
(x,y) の光強度透過率を、ｇ(u,v) はフィルム50上の座
標(u,v) の光強度透過率を表し、φ(X,Y) は受光器40の
受光面41上の座標(X,Y) の受光強度を表す。ただし、フ
ィルム10上の座標(x,y) と、フィルム50上の座標(u,v)
と、受光面41上の座標(X,Y) との間に下式で表される関
係があるものとする。

【０００８】

【数２】Ｘ＝−(b/a)x＋((a+b)/b)u ………(2)

【０００９】

【数３】Ｙ＝−(b/a)y＋((a+b)/b)v ………(3) 従って、基準画像Ｒと被検画像Ｓが互いに相似であり、
このフィルム10の画像とフィルム50の画像との大きさの
比が(a+b):b の場合は、両画像の対応点を結ぶ延長線が
受光器40の受光面41に達する点をピークとする、両画像
の相互相関に比例する鋭い光強度分布を得ることができ
る。

【００１０】なお、上記説明ではフィルム10に基準画像
Ｒが、フィルム50に被検画像Ｓが配置された場合を説明
したが、フィルム10に被検画像Ｓが、フィルム50に基準
画像Ｒが配置された場合も同様に受光面41の面上に両画
像の相互相関に比例する鋭い光強度分布を得ることがで
きる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来技術による光学的
相関計では、照明光がフィルム10と50とを透過すること
で相関演算が行われるので、相互相関を求めたい２次元
画像は強度透過率分布の形で実現されなければならな
い。従って、紙のごとく不透明なものに印刷された画像
に対して基準となる画像との相互相関を求めてその印刷
の品質等を検査しようとする場合には、(1) 写真撮影に
よりその印刷画像を強度透過率分布として写真フィルム
に転写する。あるいは、(2) 例えば、図４に図示される
光学的相関計の光源部30とフィルム10の部分をCRT ディ
スプレイに置き換え、この CRTディスプレイにTVカメラ
で撮影した印刷画像Ｓを表示し、この CRTディスプレイ
からの出射光をフィルム50の基準画像Ｒを介して相互相
関を求める。などの追加手段が必要となり、簡易な構成
で２次元画像の相関演算を行うことができるという光学
的相関計の特長が著しく損なわれる。

【００１２】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、例えば
印刷された画像に対しても簡易な構成で基準画像との相
互相関が求められる光学的相関計を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、光源と拡散板とからなる光源部
と、基準画像を表す光強度透過率分布を有する平面状の
フィルムと、受光器と、を備え、予め定められた位置に
配置される平面状の被検面の画像と基準画像との相関を
求める光学的相関計において、フィルムは背面から光源
で照射される拡散板と隣接し，被検面と対向して配置
し、受光器の受光面は被検面に対してフィルムと同じ側
に被検面と対向して配置するものとする。

【００１４】上記構成により、光源からの照明光は拡散
板を介してフィルムを照明し、このフィルムを透過した
基準画像情報を有する透過光は被検面を照射し、この被
検面での反射光を受光器の受光面で受光することにより
２つの画面間の相互相関を求めることができる。また、
インコヒーレント光を発する複数の光源から成る光源部
と、基準画像を表す光強度透過率分布を有する平面状の
フィルムと、受光器と、を備え、予め定められた位置に
配置される平面状の被検面の画像と基準画像との相関を
求める光学的相関計において、フィルムは背面から複数
の光源で照射し、受光器の受光面は被検面に対してフィ
ルムと同じ側に被検面と対向して配置ものとする。

【００１５】上記構成により、光源からの照明光はフィ
ルムを照明し、このフィルムを透過した基準画像情報を
有する透過光は被検面を照射し、この被検面での反射光
を受光器の受光面で受光することにより２つの画面間の
相互相関を求めることができる。また、被検面は、フィ
ルムの平面と平行な平面上に配置することができる。

【００１６】また、フィルムの平面と受光器の受光面は
同一平面上に配置し、フィルムと被検面との間隔を被検
面と受光面との間隔と等しくすることができる。上記構
成により、被検面の位置がずれ、被検面とフィルムおよ
び受光器の受光面との間隔が変化しても、受光器におけ
る相互相関検出に影響を受けない構成をとることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明による一実施例の２
つの２次元画像（基準画像Ｒと被検面の画像Ｓ）間の相
互相関を求める光学的相関計の構成図、図２は本発明に
よる光学的相関計の原理を説明する説明図、図３は他の
実施例の光学的相関計の構成図であり、図４に対応する
同一部材には同じ符号が付してある。

【００１８】図１において、光学的相関計は、光源31と
拡散板32とからなる光源部３と、基準画像Ｒを表す光強
度透過率分布を有する平面状のフィルム10と、受光器40
と、を備えて構成し、予め定められた位置に配置される
平面状の被検面20の画像Ｓと基準画像Ｒとの相関を求め
ることができる。フィルム10は、被検面20から第１間隔
ａだけ離れて，背面から光源31で照射される拡散板32と
隣接して配置され、受光器40の受光面41は、被検面20に
対してフィルム10と同じ側に被検面20から第２間隔ｂだ
け離れて対向配置されて構成される。

【００１９】かかる構成により、光源31からの照明光
は、拡散板32を照射し、この拡散板32により拡散され、
あたかも拡散板32面上に一様に複数の点光源が存在する
ように拡散光34を出射する。この拡散光34は、拡散板32
と隣接配置されるフィルム10を照射し、このフィルム10
を透過した透過光35が被検面20を照射し、この被検面20
での反射光36を受光器40の受光面41で受光される。

【００２０】図１の図示例では、薄い平面状のフィルム
10に星形で図示される基準画像Ｒが光強度透過率分布の
形で書き込まれ、また、被検面20上に検査すべき画像Ｓ
（例えば星形で図示される印刷画像）は強度反射率分布
ｈ(u,v) を有しているので、フィルム10を透過し被検面
20で反射した反射光36を受光する受光面41には、従来技
術で述べた光学的相関計と同様に、 (4)式で表されるフ
ィルム10上の基準画像Ｒと被検面20上の検査すべき画像
Ｓとの相互相関φ(X,Y) に比例する光強度分布を得るこ
とができる。

【００２１】

【数４】

【００２２】以下、図２に基づいて本発明による光学的
相関計の原理を説明する。図２において、被検面20の右
側に図１で述べた光学的相関計の構成要素、即ちフィル
ム10と受光器40が図示される。フィルム10はここでは図
示省略された光源部３により一様に分布した拡散光がフ
ィルム10を右側より照射される。フィルム10は基準画像
Ｒを表す光強度透過率分布ｆ(x,y) を有しているので、
このフィルム10を透過した透過光35はｆ(x,y) に基づく
光強度変調を受けて被検面20を照射する。この透過光35
はさらに被検面20での光強度反射率ｈ(u,v) 分布に基づ
いて反射し、この反射光36が受光器40の受光面41で受光
される。

【００２３】(4) 式の相互相関φ(X,Y) は、図２に点線
で図示される仮想フィルム10' を想定することにより容
易に(1) 式から導き出すことができる。即ち、被検面20
を鏡面として受光器40から見たフィルム10の虚像の位置
に仮想フィルム10' を想定し、この仮想フィルム10' に
上述のｆ(x,y) と等しい光強度透過率分布ｆ'(x,y)を有
する基準画像Ｒ' があるものとする。また、被検面20は
上述のｈ(u,v) と等しい光強度透過率分布g'(u,v) を有
するものとする。この場合、この仮想フィルム10' が第
１間隔ａだけ離れて被検面20の平面と平行に配置され、
図示省略された光源部３により一様に分布した拡散光を
フィルム10' の左側より照射し、基準画像Ｒとの相関を
求める被検面20の画像Ｓを表す光強度透過率分布g'(x,
y) を有する被検面20を透過して、この被検面20と第２
間隔ｂを介して平行に配置される受光面41に受光される
と見ることができる。

【００２４】よって、(4) 式で示される相互相関φ(X,
Y) は、(1) 式の相互相関φ(X,Y) における、フィルム5
0の光強度透過率分布ｇ(u,v) を被検面20の光強度反射
率分布ｈ(u,v) に置き換えることにより求めることがで
きる。

【００２５】

【実施例１】図１において、光学的相関計は、薄い平面
状のフィルム10の強度透過率分布は基準画像Ｒを表すよ
うに形成され、検査すべき画像Ｓが印刷された平面状の
被検面20と互いに平行に間隔ａだけ離れるように配置さ
れる（図中では基準画像Ｒ、検査すべき画像Ｓとも星形
で例示してある）。受光器40の受光面41は被検面20から
間隔ｂだけ離れるように配置される。光源部３は、白熱
ランプ、蛍光灯、発光ダイオードあるいは半導体レーザ
などから成る光源31と、すりガラス板あるいは白濁した
樹脂などから成る拡散板32と、から構成され、フィルム
10に隣接して被検面20とは反対側に設置される。

【００２６】光源31からの照明光は拡散板32を介してフ
ィルム10を照明し、フィルム10を透過してから被検面20
で反射され、受光器40の受光面41に達する。検査すべき
印刷画像は被検面20上の強度反射率分布を与えるので、
上述した図４に図示する従来技術の光学的相関計と同様
に、受光面41にはフィルム10上の基準画像Ｒと被検面20
上の検査すべき印刷画像Ｓとの相互相関に比例する光強
度分布を得ることができる。

【００２７】

【実施例２】図３において、インコヒーレント光を発す
る複数の光源33から成る光源部30と、基準画像Ｒを表す
光強度透過率分布を有する平面状のフィルム10と、受光
器40と、を備え、予め定められた位置に配置される平面
状の被検面20の画像Ｓと基準画像Ｒとの相関を求める光
学的相関計において、フィルム10は、光学的相関をとる
被検面20から第１間隔ａに配置し，背面から複数の光源
33で照射し、受光器40の受光面41は、被検面20に対して
フィルム10と同じ側にあり，フィルム10の平面と平行な
面上にあり，被検面20と第２間隔ｂで対向配置して構成
される。

【００２８】かかる構成により、光源30からの照明光3
4' はフィルム10を照明し、このフィルム10を透過した
透過光35は被検面20を照射し、この被検面20での反射光
36を受光器40の受光面41で受光することにより、受光面
41にはフィルム10上の基準画像Ｒと被検面20上の検査す
べき画像Ｓとの相互相関に比例する光強度分布を得るこ
とができる。

【００２９】図３に図示する光学的相関計は、光源部30
がインコヒーレント光を発する発光ダイオードなどから
なる光源33を多数個並べて構成されている点を除き、図
１に図示する光学的相関計と同様に構成される。この光
源部30からの照明光34' は概ね拡散光となってフィルム
10を照明するので、実施例１の光学的相関計の光源部３
と同様に作用し、従って、受光器40の受光面41にはフィ
ルム10上の基準画像Ｒと被検面20上の検査すべき印刷画
像Ｓとの相互相関に比例する光強度分布を得ることがで
きる。

【００３０】

【実施例３】実施例１または実施例２で述べた光学的相
関計において、被検面20は、フィルム10の平面と平行な
平面上に配置する。また、フィルム10の平面と受光器40
の受光面41を同一平面上に配置し、第１間隔ａと第２間
隔ｂとを等しく選択することにより、次に述べる効果を
得ることができる。

【００３１】(1) (4)式における基準画像Ｒと被検面20
上の検査すべき印刷画像Ｓとの相互相関は、第１間隔ａ
＝第２間隔ｂとすることにより、基準画像Ｒは検査すべ
き印刷画像Ｓを２倍に拡大したものとして相互相関をと
ることができる。従って、小さな印刷画像Ｓを検査する
場合でも、基準画像Ｒはその２倍の大きさのものを用い
ることができる。即ち、基準画像Ｒをより精確に作成す
ることが容易にできる。

【００３２】(2) 上述のように、第１間隔ａ＝第２間隔
ｂとすることにより、基準画像Ｒは検査すべき印刷画像
Ｓを２倍に拡大したものとして相互相関をとることがで
きる。今、本発明を応用する実施例で、何らかの都合に
より、被検面20とフィルム10の平面および受光面41との
平面との間隔ａ＝ｂに変動が発生しても、基準画像Ｒと
印刷画像Ｓとの２倍の関係は維持できているので、両画
像ＲとＳとの相互相関に比例する鋭い光強度分布を受光
面41の面上に得ることができる。即ち、被検面20の位置
ずれが発生し被検面20とフィルム10および受光面41との
間隔が変化しても、相互相関検出に影響を受けない構成
をとることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、基準画像を表す光強度透過率分布を有するフィルム
を透過する透過光が被検面で反射する反射光を受光器の
受光面で受光する構成としているので、従来技術の光学
的相関計と異なり、被検面の画像情報を写真撮影やTVカ
メラでの撮影のような追加手段を用いることなく、簡易
な構成によって印刷された画像と基準画像との相互相関
を求めることができる。

【００３４】また、第１間隔と第２間隔とを等しく選択
することにより、被検面の位置ずれが発生し被検面とフ
ィルムおよび受光面との間隔が変化しても、相互相関検
出に影響を受けない構成をとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の２つの２次元画像間の
相互相関を求める光学的相関計の構成図

【図２】本発明による光学的相関計の原理を説明する説
明図

【図３】他の実施例の光学的相関計の構成図

【図４】従来技術による２次元画像間の相互相関を求め
る光学的相関計の構成図

【符号の説明】

10 フィルム 20 被検面 ３、30 光源部 31、33 光源 32 拡散板 34 拡散光 35 透過光 36 反射光 40 受光器 41 受光面 Ｒ 基準画像 Ｓ 被検画像 ａ 第１間隔 ｂ 第２間隔 ｆ(x,y) 基準画像の光強度透過率分布 ｇ(u,v) 被検画像の光強度透過率分布 ｈ(u,v) 被検画像の光強度反射率分布 φ(X,Y) 相互相関

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と拡散板とからなる光源部と、基準画
   像を表す光強度透過率分布を有する平面状のフィルム
   と、受光器と、を備え、予め定められた位置に配置され
   る平面状の被検面の画像と基準画像との相関を求める光
   学的相関計において、 フィルムは、背面から光源で照射される拡散板と隣接
   し，被検面と対向して配置し、 受光器の受光面は、被検面に対してフィルムと同じ側に
   被検面と対向して配置し、 光源からの照明光は拡散板を介してフィルムを照明し、
   このフィルムを透過した透過光は被検面を照射し、この
   被検面での反射光を受光器の受光面で受光する、ことを
   特徴とする光学的相関計。
2. 【請求項２】インコヒーレント光を発する複数の光源か
   ら成る光源部と、基準画像を表す光強度透過率分布を有
   する平面状のフィルムと、受光器と、を備え、予め定め
   られた位置に配置される平面状の被検面の画像と基準画
   像との相関を求める光学的相関計において、 フィルムは、背面から複数の光源で照射し、 受光器の受光面は、被検面に対してフィルムと同じ側に
   被検面と対向して配置し、 光源からの照明光はフィルムを照明し、このフィルムを
   透過した透過光は被検面を照射し、この被検面での反射
   光を受光器の受光面で受光する、 ことを特徴とする光学的相関計。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の光学的相
   関計において、被検面は、フィルムの平面と平行な平面
   上に配置する、 ことを特徴とする光学的相関計。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかの項に
   記載の光学的相関計において、フィルムの平面と受光器
   の受光面は同一平面上に配置し、フィルムと被検面との
   間隔を被検面と受光面との間隔と等しくする、 ことを特徴とする光学的相関計。