(57)【要約】【課題】  カメラの結像面に達した処理画像をもれなく電子情報化できる光学式画像処理方法を提供する。【解決手段】  被処理画像５−１〜５−４を画像表示デバイス３の画像面４の異なる位置にずらせて表示させることにより、処理画像をカメラ１３の結像面１４の異なる位置に結像させ、これら結像位置が異なるとき得られた複数の電子画像情報１５−１〜１５−４を蓄積し、これら蓄積した複数の電子画像情報１５−１〜１５−４からピクセルごとに光強度を選んで最終的な電子画像情報１７を得るので、従来はピクセルから外れていた光スポットを検出できる。【選択図】  図１
2006003599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを画像表示デバイスの画像面に表示した被処理画像で空間変調し、そのレーザビームのフーリエ変換像を空間フィルタに通した後、結像レンズによりカメラの結像面に処理画像として結像させ、その結像面に配置されたピクセルごとに光強度を読み取ることで処理画像の電子画像情報を得る光学式画像処理方法において、被処理画像を上記画像表示デバイスの画像面の異なる位置にずらせて表示させることにより、上記処理画像を上記カメラの結像面の異なる位置に結像させ、これら結像位置が異なるとき得られた複数の電子画像情報を蓄積し、これら蓄積した複数の電子画像情報からピクセルごとに光強度を選んで最終的な電子画像情報を得ることを特徴とする光学式画像処理方法。
【請求項２】
上記カメラのピクセルピッチを縦横ともにｄとしたとき、被処理画像を上記画像表示デバイスの画像面の縦横に所定距離ずつずらせて表示することにより、上記結像レンズによる像を上記カメラの結像面に縦横に座標（０，０）、（ｄ／２，０）、（０，ｄ／２）、（ｄ／２，ｄ／２）だけずれた異なる位置に結像させ、これら結像位置が異なることで得られた４つの電子画像情報を蓄積し、これら４つの電子画像情報におけるピクセル位置の同じピクセルの光強度の中で最大値を当該ピクセル位置のピクセルの光強度に採用した最終的な電子画像情報を得ることを特徴とする請求項１記載の光学式画像処理方法。
【請求項３】
上記画像表示デバイスの画像面で被処理画像をずらせる距離は、上記カメラの結像面における結像位置のずれと上記画像表示デバイスに対する上記カメラの拡大縮小率とから決定することを特徴とする請求項１又は２記載の光学式画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示デバイスとカメラを利用した光学式画像処理方法に係り、カメラの結像面に達した処理画像をもれなく電子情報化できる光学式画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザビームを画像表示デバイスに照射すると共にそのレーザビームが照射された上記画像表示デバイスの画像面に被処理画像を表示することで上記レーザビームを被処理画像で空間変調し、その空間変調されたレーザビームを集光レンズで集光し、その焦点面に表れるフーリエ変換像を空間フィルタに通した後、その空間フィルタリングされたレーザビームを結像レンズでカメラの結像面に処理画像として結像させ、その結像面に配置されたピクセルごとに光強度を読み取ることで電子情報化された処理画像、つまり電子画像情報を得る光学式画像処理方法が知られている。
【０００３】
この光学式画像処理は次のように行われる。図５に示されるように、レーザ光源１より、ビーム断面内での強度分布が均一になるようにコリメートされたコヒーレントなレーザビーム２を画像表示デバイス３の画像面４に照射させる。この画像表示デバイス３は、レーザビーム２の断面に沿って、所望の画像（被処理画像）を表示することでレーザビーム２の物理量を変化させる。代表的な画像表示デバイス３として空間光変調器がある。空間光変調器は、光の強度または位相または偏光を変化させる。このようにレーザビーム２の断面に沿って物理量を変化させることをレーザビームの空間変調という。画像表示デバイス３には、透過型と反射型とがある。ここでは、透過型を例に説明する。
【０００４】
空間変調されたレーザビーム６を集光レンズ７で集光すると、その焦点を含む面（焦点面）８にはフーリエ変換像９が表れる。このとき、集光レンズ７の焦点面８に空間フィルタ１０を置くと、フーリエ変換像を表す（担持する）レーザビーム１１の一部が空間フィルタ１０を透過する。空間フィルタ１０としては、ピンホールや空間光変調器がある。ここでは、ピンホール（図１中には、白抜きの丸穴で描かれている）を例に説明する。透過させる領域つまりピンホールの穴の形状や配置は行いたい画像処理の内容によって異なる。ここではピンホールの穴の形状を円形とし、配置は光エネルギが最も集中する焦点よりも上側にずれた箇所にする。
【０００５】
フーリエ変換像９を担持するレーザビーム１１を空間フィルタ１０に通した後、その空間フィルタリングされたレーザビーム１９を結像レンズ１２でカメラ１３に結像させると、カメラ１３の結像面１４には処理画像２０が得られる。カメラ１３は受光素子（ピクセル）を縦横に所定ピッチで多数個配置したもので、各受光素子における光強度を数値等の電子情報に置き換えることができる。これにより、処理画像は、電子情報化されて電子画像情報１５としてメモリ１６に格納される。
【０００６】
以上の手順を簡単に書くと、図６の流れ図となる。すなわち、画像表示デバイス３に被処理画像５を表示するステップ６１と、カメラ１３の結像面１４に得られた処理画像２０をピクセルごとに取り込んでその電子画像情報をメモリ１６に格納するステップ６２である。
【０００７】
このようにして光学式画像処理を行うことができる。
【０００８】
図５に示した例では、画像表示デバイス３の画像面４に表示した黒地に白抜きで文字Ａが描かれた被処理画像５に対し、左右方向に延びる線が強調され、かつ１８０度回転された処理画像２０が得られている。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−４９１８号公報
【特許文献２】特表２００４−５００６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般にカメラにおいて受光素子であるピクセルとピクセルとの間には、光が当たっても反応しない領域が存在する。このため、例えば、図３（ａ）に示されるように、カメラの結像面に達する光スポット３２ａの直径がピクセル３１の直径と同程度であるとし、光が当たっても反応しない領域（ピクセル間領域）の幅も同程度であるとしたとき、光スポット３２ａがちょうどピクセル間領域に当たったとすると、この光スポット３２ａの近くにあるどのピクセル３１もこの光スポット３２ａから光エネルギが得られない。つまり、この光スポット３２ａは検出されない。図示した３つの光スポット３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、いずれも検出されないことになる。
【００１１】
このように、カメラの結像面には処理画像の一部を構成するべきレーザビームが到達しているにもかかわらず、そのレーザビームを検出できないために、処理画像を正しく電子情報化してメモリに取り込むことができないことがあり、問題である。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、カメラの結像面に達した処理画像をもれなく電子情報化できる光学式画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、レーザビームを画像表示デバイスの画像面に表示した被処理画像で空間変調し、そのレーザビームのフーリエ変換像を空間フィルタに通した後、結像レンズによりカメラの結像面に処理画像として結像させ、その結像面に配置されたピクセルごとに光強度を読み取ることで処理画像の電子画像情報を得る光学式画像処理方法において、被処理画像を上記画像表示デバイスの画像面の異なる位置にずらせて表示させることにより、上記処理画像を上記カメラの結像面の異なる位置に結像させ、これら結像位置が異なるとき得られた複数の電子画像情報を蓄積し、これら蓄積した複数の電子画像情報からピクセルごとに光強度を選んで最終的な電子画像情報を得るものである。
【００１４】
上記カメラのピクセルピッチを縦横ともにｄとしたとき、被処理画像を上記画像表示デバイスの画像面の縦横に所定距離ずつずらせて表示することにより、上記結像レンズによる像を上記カメラの結像面に縦横に座標（０，０）、（ｄ／２，０）、（０，ｄ／２）、（ｄ／２，ｄ／２）だけずれた異なる位置に結像させ、これら結像位置が異なることで得られた４つの電子画像情報を蓄積し、これら４つの電子画像情報におけるピクセル位置の同じピクセルの光強度の中で最大値を当該ピクセル位置のピクセルの光強度に採用した最終的な電子画像情報を得るようにしてもよい。
【００１５】
上記画像表示デバイスの画像面で被処理画像をずらせる距離は、上記カメラの結像面における結像位置のずれと上記画像表示デバイスに対する上記カメラの拡大縮小率とから決定してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１７】
（１）カメラの結像面に達した処理画像をもれなく電子情報化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、レーザ光源１よりレーザビーム２を画像表示デバイス３の画像面４に照射すると共にそのレーザビーム２が照射された画像表示デバイス３の画像面４に被処理画像５を表示することでレーザビーム２を被処理画像５で空間変調し、その空間変調されたレーザビーム６を集光レンズ７で集光し、その焦点面８（図５参照）に表れるフーリエ変換像９（図５参照）を空間フィルタ１０に通した後、その空間フィルタリングされたレーザビーム１９を結像レンズ１２でカメラ１３の結像面１４に処理画像１５として結像させ、その結像面１４に配置されたピクセルごとに光強度を読み取ることで電子情報化された処理画像、つまり電子画像情報を得る光学式画像処理方法において、被処理画像５（５−１〜５−４）を画像表示デバイス３の画像面４の異なる位置にずらせて表示させることにより、処理画像をカメラ１３の結像面１４の異なる位置に結像させ、これら結像位置が異なるとき得られた複数の電子画像情報１５−１〜１５−４をメモリ１６に蓄積し、これら蓄積した複数の電子画像情報１５−１〜１５−４からピクセルごとに光強度（数値）を選んで最終的な電子画像情報１７を得るものである。
【００２０】
図１の光学式画像処理装置に使用されている部材は全て図５で説明した従来から使用されている部材であるから説明は省略する。本発明の特徴は、画像表示デバイス３において表示する被処理画像５−１〜５−４を画像面４の異なる位置にずらせることと、そのずらせに伴って得られる複数の電子画像情報１５−１〜１５−４を用いて最終的な電子画像情報１７を得ることである。表示する被処理画像５−１〜５−４をずらせるための方法としては、例えば、被処理画像５を電子情報化した電子画像情報を格納している原画像用メモリ１８から画像表示デバイス３に対して表示位置をずらせて電子画像情報を供給するようにするとよい。
【００２１】
以下、カメラのピクセルピッチをｄとし、画像表示デバイス３に対するカメラ１３の拡大縮小率（表示された被処理画像５と結像された処理画像との寸法比率のこと）を１：１とした場合について、光学式画像処理の手順を図２及び図３を参照しつつ説明する。
【００２２】
まず、ステップ２１では、画像表示デバイス３に最初の被処理画像５−１を表示させる。この最初の被処理画像５−１のうちの適宜に選んだ特定の点を表示する位置は、今後のずれの基準ということで座標（０，０）と定義する。このとき、ステップ２２にて、カメラ１３の結像面１４に得られた処理画像をピクセルごとに取り込む、すなわち電子情報化すると電子画像情報１５−１が得られる。
【００２３】
ステップ２３では、画像表示デバイス３に最初の被処理画像５−１から座標（ｄ／２，０）だけずらした被処理画像５−２を表示させる。このとき、ステップ２４にて、カメラ１３の結像面１４に得られた処理画像を電子情報化すると電子画像情報１５−２が得られる。
【００２４】
ステップ２５では、画像表示デバイスに最初の被処理画像５−１から座標（０，ｄ／２）だけずらした被処理画像５−３を表示させる。このとき、ステップ２６にて、カメラ１３の結像面１４に得られた処理画像を電子情報化すると電子画像情報１５−３が得られる。
【００２５】
ステップ２７では、画像表示デバイスに最初の被処理画像５−１から座標（ｄ／２，ｄ／２）だけずらした被処理画像５−４を表示させる。このとき、ステップ２８にて、カメラ１３の結像面１４に得られた処理画像を電子情報化すると電子画像情報１５−４が得られる。
【００２６】
ステップ２９では、電子画像情報１５−１〜１５−４におけるピクセル位置の同じピクセルの光強度の中で最大値を当該ピクセル位置のピクセルの光強度に採用した最終的な電子画像情報１７を求める。
【００２７】
ここで、ステップ２９の処理を詳しく説明するために、カメラ１３の結像面１４の一部を拡大して示した図３と、これに対応してメモリ１６に記憶される電子画像情報１５−１〜１５−４及び最終的な電子画像情報１７を示した図４を用いる。図３（ａ）〜図３（ｄ）には、ピクセル位置の同じ３×４個のピクセル３１が示されている。ピクセル３１は、ほぼ正方形であり、縦横にピッチｄで配置されている。ピクセル間領域の幅はピクセル３１の幅より若干大きい程度である。また、ここではピクセル間領域の幅と同程度の直径を有する３つの光スポット３２ａ，３２ｂ，３２ｃについて注目する。図４（ａ）〜図４（ｄ）には、上記したピクセル位置の同じ３×４個のピクセル３１から得られた光強度の数値がピクセル位置に対応するアドレスごとに格納されているようすが示されている。
【００２８】
ステップ２１，２２のとき、図３（ａ）に示されるように、３つの光スポット３２ａ，３２ｂ，３２ｃがいずれもちょうどピクセル間領域に当たっており、どのピクセル３１にも光エネルギが到達していない。よって、図４（ａ）に示されるように、どのアドレスにも値０が格納される。
【００２９】
ステップ２３，２４のとき、図３（ｂ）に示されるように、画像表示デバイス３の画像面４における表示位置のずれに応じて光スポット３２ａ，３２ｂ，３２ｃはカメラ１３の結像面１４上で平行移動する。画像表示デバイス３に対するカメラ１３の拡大縮小率が１：１であるから、画像面４でのｄ／２のずれは、結像面１４でもｄ／２のずれとして反映される。その結果、光スポット３２ａが最上列左から２個目のピクセル３１に全面的に当たっている。他の光スポット３２ｂ，３２ｃはちょうどピクセル間領域に当たっている。よって、図４（ｂ）に示されるように、最上列左から２個目のアドレスのみに値１が格納され、他のアドレスには値０が格納される。なお、光強度の数値は二値とは限らないが、ここでは簡単のため二値としている。
【００３０】
ステップ２５，２６のときは、図３（ｃ）に示されるように、光スポット３２ｂが中列左から３個目のピクセル３１に全面的に当たることになる。他の光スポット３２ａ，３２ｃはちょうどピクセル間領域に当たっている。よって、図４（ｃ）に示されるように、中列左から３個目のアドレスのみに値１が格納され、他のアドレスには値０が格納される。
【００３１】
ステップ２７，２８のときは、図３（ｄ）に示されるように、光スポット３２ｃが最下列左から３個目のピクセル３１に全面的に当たることになる。他の光スポット３２ａ，３２ｂはちょうどピクセル間領域に当たっている。よって、図４（ｄ）に示されるように、最下列左から３個目のアドレスのみに値１が格納され、他のアドレスには値０が格納される。
【００３２】
こうして得られた図４（ａ）〜図４（ｄ）の電子画像情報について、ピクセル位置の同じピクセル（メモリ上では同じアドレスになる）の光強度の中で最大値を当該ピクセル位置のピクセルの光強度に採用し、最終的な電子画像情報のためのメモリの対応するアドレスに格納していくと、図４（ｅ）に示されるように、最上列左から２個目のアドレス、中列左から３個目のアドレス、最下列左から３個目のアドレスの３箇所にそれぞれ値１が格納される。これらの電子画像情報は適宜な画像表示器に再表示すれば、カメラ１３の結像面１４に得られる光スポット３２ａ，３２ｂ，３２ｃとほぼ同じ配置で再現することができる。すなわち、光スポットが検出されないという従来の問題が解決される。
【００３３】
以上の説明中、拡大縮小率は１：１とした。しかし、結像レンズ１２の焦点距離などの光学的特性より拡大縮小率が１：１でない場合がある。その場合は、カメラ１３の結像面１４上でｄ／２のずれが生じるように画像表示デバイス３の画像面４上でのずれを決めればよい。例えば、ピクセルピッチｄ＝０．１ｍｍ、画像表示デバイス３に対するカメラ１３の拡大縮小率が１０：１の場合には、画像表示デバイス３でのずれは１０／２＝５ｍｍとすればよい。
【００３４】
また、結像される処理画像を縦横にそれぞれｄ／２だけずらせて４つの電子画像情報１５−１〜１５−４を読み取るようにしたが、ずらせる方向は縦や横には限らず斜めでもよいし、ずらせる距離はｄ／２には限らず、ずらせる回数（取り込む電子画像情報の個数）も４には限らない。
【００３５】
また、説明では光スポットに着目したが、多数の光スポット（光量無しのものも含む）を隙間無く並べてなる画像についても上記の説明と同じ原理が適用されることは言うまでもない。
【実施例】
【００３６】
レーザ光源１として波長６６０ｎｍの赤色半導体レーザを用いる。画像表示デバイス３として２５６×２５６ピクセル、グレー８階調の振幅変調電気アドレス型空間光変調器を用いる。集光レンズ７として焦点距離１００ｍｍのＢＫ７平凸レンズを用いる。空間フィルタ１０は、省略する。つまり、光スポットを確認するだけなので、空間フィルタリングはしないものとする。結像レンズ１２として焦点距離１０ｍｍのＢＫ７平凸レンズを用いる。カメラ１３としては、２５６×２５６ピクセル、グレー８階調のＣＣＤカメラを用いる。前処理及び後処理回路としてはＦＰＧＡを用いたハードウェアとＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）パソコン上で動作するソフトウェアを組み合わせて用いる。前処理とは被処理画像をずらせて表示するための処理のことであり、後処理とはずれに応じて得られた複数の電子画像情報から最終的な電子画像情報を作製する処理のことである。
【００３７】
このときカメラ１３のピクセルピッチｄは０．１ｍｍ、画像表示デバイス３に対するカメラ１３の拡大縮小率は１０：１であるから、画像表示デバイス３でのずれは１０／２＝５ｍｍとする。
【００３８】
以上の条件で画像表示デバイス３に３つの輝点を表示したところ、図３で説明したような光スポットが得られた。そこで、図２の手順を実行すると、図３、図４で説明したとおりの動作が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の光学式画像処理方法を実施するための装置構成図である。
【図２】本発明の光学式画像処理方法を実施する手順を示した流れ図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明におけるカメラの結像面の一部を拡大して示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明におけるメモリの一部の内容を示した図である。
【図５】従来の光学式画像処理方法における装置構成図である。
【図６】従来の光学式画像処理方法の手順を示した流れ図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  レーザ光源
３  画像表示デバイス
４  画像面
５、５−１〜５−４  被処理画像
７  集光レンズ
１２  結像レンズ
１３  カメラ
１４  結像面
１５、１５−１〜１５−４  電子画像情報
１６  メモリ
１７  最終的な電子画像情報
【図１】
2006003599.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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