(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の光アナログ法は、画像情報の並列実時間処理には適するが光学装置の小型化が困難で装置構成に利便性を欠いていた。そのために複数画像の識別に、小型で並列画像処理を可能とする光アナログ画像処理法と装置を提供する。【解決手段】識別物体導入手段または識別物体形状写出手段を、フーリエ変換レンズの前側で前焦点面に限定することなく設置し、多重マッチトフィルタ作成光学系の光路を短縮し、鮮明な光回折パターン取得光学系で多重マッチトフィルタの作成を容易にした。複数形状の同時並列実時間識別の小型簡便な方法と装置を提供した。【選択図】図５
2012002641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源、レーザ光拡大平行光構成光学系、可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズ、該フーリエ変換レンズの前焦点面を除いた前側に設けられた物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される物体形状写出手段、物体光と参照光の作成光学系、多重マッチトフィルタ作成用光導電プラスチックホログラム(PPH)作成装置、および相関光集光レンズが、外乱振動からの防振のために1本の光学レール上または光学レール上の基盤に設置されて、多重マッチトフィルタによる形状識別光学系を構成し、物体導入手段または物体形状写出手段から投射される複数の被識別形状群を同時並列に識別を行うことを特徴とする、複数形状の同時識別装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の複数形状の同時識別装置であって、
フーリエ変換レンズの後焦点面に零次光遮光フィルタを備えることによって、光回折パターンの高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれることを防いで、多重マッチトフィルタの性能を向上させたことを特徴とする、複数形状の同時並列識別装置。
【請求項３】
課題解決の手段は、前記請求項２に記載の複数形状の同時識別装置であって、
参照光と物体光の光路を短縮するために、光源レーザから射出される可干渉性の拡大平行照明光を偏光ビームスプリッタPBSで反射物体光と透過参照光の二つに分け、反射平行物体光を該偏光ビームスプリッタに近づけて設置された物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される物体形状写出手段に照射してその反射画像光を偏光ビームスプリッタPBSを通し、PBSの後に設置された偏光板を通しフーリエ変換レンズを通して光回折パターンを形成する物体光とし、PBS透過平行参照光を1/4波長板を通して凹面鏡で反射させ、前記フーリエ変換レンズの前焦点面で収束させてPBSの偏光面で更に反射させ、PBSの後に設置された前記偏光板を通して前記フーリエ変換レンズで平行参照光とし、凹面鏡の角度を調整して物体光と低い角度で交差する参照光を構成し、物体光と参照光の光路を短縮する機能を付加したことを特徴とする、複数形状の同時並列識別装置。
【請求項４】
課題解決の手段は、前記請求項３に記載の複数形状の同時識別装置であって、
光源からの平行レーザ光中に1/2波長板を設け、物体導入手段または物体形状写出手段の前に1/4波長板を設け、フーリエ変換レンズの前に1/2波長板と偏光板を設けて、物体光と参照光の干渉の簡便調整機能を付加したことを特徴とする、複数形状の同時並列識別装置。
【請求項５】
可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズの前焦点面を除いた前側に物体導入手段または物体形状写出手段を設けて、その物体導入手段または形状写出手段に一つまたは複数の基準物体または基準物体形状を入れて基準物体形状をレーザ光で写し出し、それを前記フーリエ変換レンズを通すことによって得られる基準物体形状のフーリエ変換画像光を物体光として、前記フーリエ変換レンズの後焦点面で光軸中心に設置されたホログラム自動作成装置の乾板面に、参照光と共に照射して、物体光と参照光の干渉縞をその場現像し多重マッチトフィルタをつくり、
つぎに、物体導入手段または形状写出手段に被識別物体または被識別形状を入れて被識別形状が写出される物体光だけを前記多重マッチトフィルタに照射すれば、被識別形状のフーリエ変換像(光回折パターン)が前記多重マッチトフィルタに照射され、被識別形状の中に基準形状と同じ形状があれば、多重マッチトフィルタによってその形状に対応した参照光が再生されて、多重マッチトフィルタの後焦点面に設置された集光レンズで集光され、各形状識別領域ごとに物体位置に対応した位置に相関光となって現われ、その相関光輝点を前記集光レンズの後焦点面で電子カメラで撮影すれば、基準形状ごとの識別領域に被識別物体形状の相関光が得られるという、
複数物体形状を同時並列に識別することを特徴とする、複数形状の識別方法。
【請求項６】
前記請求項５に記載の識別方法において、識別物体の鮮明な光回折パターンを得るために、光回折パターンの高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれることを防ぐために、フーリエ変換レンズの後焦点面で光回折パターンの零次光を光学フィルタで遮光し、零次光を除いた高次の鮮明な光回折光パターンを用いて多重マッチトフィルタをつくって識別を行うことを特徴とする、複数形状の識別方法。
【請求項７】
前記請求項５に記載の識別方法において、
参照光と物体光の光路を短縮するために、フーリエ変換レンズと物体導入手段または物体形状写出手段との間に偏光ビームスプリッタ(PBS)、1/4波長板、および凹面鏡で構成される短光路の物体光と参照光の構成光学系を設けて、光源からの照射平行レーザ光を偏光ビームスプリッタPBSで二つに分け、
一方を識別物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される識別物体形状写出手段に照射して物体光を構成し、物体または物体形状写出手段からの反射物体光をPBSを通して、PBSの後に偏光板を介して設置されたフーリエ変換レンズでフーリエ変換して、該フーリエ変換レンズの後焦点面に設置されたホログラム乾板に物体光のフーリエ変換像(光回折パターン)を照射し、
もう一方の光を偏光ビームスプリッタ(PBS)および1/4波長板を通して、凹面鏡によって反射収束させられる光を前記フーリエ変換レンズ７の前焦点面で収束させ、PBSの偏光面で更に反射させ、PBSの後に設けられた偏光板を介して設置された前記フーリエ変換レンズで平行光にして参照光を構成し、凹面鏡の角度を調整して物体光と低い角度で交差させ、ホログラム乾板面に照射される光学系を構成して、多重マッチトフィルタを作成することを可能にするという、物体光と参照光の光路長を短縮する手法を用いて形状識別を同時並列に行うことを特徴とする、複数形状の識別方法。
【請求項８】
前記請求項７に記載の識別方法において、
光源レーザから射出される可干渉性の拡大平行照明光中に1/4波長板を設け、偏光ビームスプリッタ(PBS)と識別物体導入手段または識別物体形状写出手段との間に1/4波長板を設け、前記PBSとフーリエ変換レンズとの間に1/2波長板と偏光板を設けて、物体光と参照光の干渉の簡便調整機能を付加したことを特徴とする、複数形状の識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数形状の同時並列識別のために、光アナログ画像識別法を用いて行う識別方法および識別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットの眼や車載画像処理装置として試みられている、CCDカメラで撮り込んだ画像中から目的物形状を抽出して画像情報を把握する技術は、PCで画像を処理するディジタル画像処理法や光アナログ法としての多重マッチトフィルタ法がある。膨大な画像情報を並列実時間処理することを要求されるこの画像処理には、ディジタル画像処理法では計算時間がかかり過ぎて適さず、光アナログ法としての従来の多重マッチトフィルタ法は、膨大な画像情報を並列実時間処理するには適するが光学装置の小型化が困難で装置構成に利便性を欠いていた。そのため複数画像の識別に、革新的で簡便に利用できる技術の開発が求められていた。
【０００３】
従来法であるPCで画像処理するディジタル画像処理法の欠点の解決策として、高速並列画像処理法として多重マッチトフィルタを用いた光アナログ法[特許文献１]が提案され実行された。それは、図１に示すように、１本の光学ベース上にレーザ光源と、ハーフミラーを有するホログラム作成光学系と、空間光変調器９に電子カメラから撮り込んだ文字列・複数形状等を投射する小型ＣＲＴ映像投射装置または液晶ディスプレイ１０と、光導電プラスチック等のホログラム自動作成装置１４とを順に組み込んだものである。レーザ光で、フーリエ変換レンズ１３の前焦点面に置いた空間光変調器や液晶ディスプレイ１０に文字列や複数形状の参照形状を投写して得られる参照形状のフーリエ変換像とにより多重マッチトフィルタ１４を作成した。そして、液晶ディスプレイ１０から投射された実際の文字列等の被識別形状フーリエ変換像群を多重マッチトフィルタ１４に投射することにより形状識別を行なうことを特徴とする文字列や複数形状の識別装置、である。それは、PCを用いてフーリエ変換の画像処理を行うのではなく多重マッチトフィルタ１４を用いて自動的に光速度で画像処理を行うものであり、画像の識別速度が飛躍的に増大する特徴がある。
【０００４】
しかし、従来のフーリエ変換光相関法［特許文献１］では、図１に示すように、液晶ディスプレイ１０から投射される参照形状、被識別形状を写出する空間光変調器９は、フーリエ変換レンズ１３の前焦点面に設置されるという限定条件があった。そのため、前焦点面に設置された物体形状からの散乱光の拡がりはフーリエ変換レンズ１３に到達するときにはレンズの口径をはみ出すことも起きて、フーリエ変換画像の質を落としていた。さらに、ホログラム作成に必要な物体光と参照光の作成光路の寸法が非常に長く、光学装置の小型化が困難で装置構成に利便性を欠いていた。
【０００５】
ところで、多重マッチトフィルタを作成するにあたり重要なことは、基準画像の光回折パターン(フーリエ変換像)や被識別形状群の光回折パターンが鮮明にホログラム乾板上に投射されること。そして鮮明なマッチトフィルタ干渉縞を形づくることである。しかしながら、基準形状画像や被識別形状画像の鮮明な光回折パターンの生成と取得の対策に対しては、［特許文献１］では、特別な考慮が払われていない。
【０００６】
したがって、［特許文献１］の方法も、複数形状の光アナログ識別法の長所を完全には生かし切れていなかった。そのために複数画像の識別に、小型で並列画像処理を可能とする光アナログ画像処理法と装置の技術開発が求められていた。
【０００７】
なお、[特許文献１］に記載されている複数形状の光アナログ識別法と装置の概略を示す図１にも見られる如く、空間光変調器９からフーリエ変換レンズ１３までの距離がフーリエ変換レンズ１３の前焦点距離となっており、光路が長くなっている。
【０００８】
さらに、多重マッチトフィルタを構成するホログラム作成器１４に投射される物体光と参照光の光路が長く複雑であることが分かる。なお、[特許文献１］では小型ＣＲＴ映像投射装置１０と空間光変調器９とを液晶表示装置で置き換えることも提案されている。しかしながら、光アナログ識別機の小型化、簡便化には遥かに遠く実用的な装置になっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８０２２４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の複数形状のフーリエ変換像(光回折パターン)を識別に用いる多重マッチトフィルタ法［特許文献1］では、基準形状画像や被識別画像は、フーリエ変換レンズの前焦点面という限定された位置に設置されることが前提条件であった。しかしながら、形状または形状写出画像をフーリエ変換レンズの前焦点面という位置に限定すると、図１に示す如く、基準形状画像や被識別画像の読み出し位置からフーリエ変換レンズまでの距離はかなり長くなる。そのため、識別形状からの画像情報を含む散乱光はフーリエ変換レンズの口径に到達するまでにレンズの口径よりも広く拡がり、散乱光がレンズの口径からはみ出して、それらの画像情報識別に支障をきたすことになった。また、前焦点面という位置に限定すると、識別光学系の光軸方向の長さが非常に長くなり、識別検査機としての不都合が生じた。
【００１１】
したがって、口径がそれ程大きくないフーリエ変換レンズで広い視野内の複数形状を識別することを可能とし、かつ、基準形状画像や被識別画像をフーリエ変換レンズの前焦点面という位置に限定せずに焦点距離以内にも設置されるという識別法の開発が課題である。この課題を解決すれば、これによって必然的に一部、光軸方向の寸法を短くすることができる。
【００１２】
また、多重マッチトフィルタを作成するにあたり必要なことは、基準画像の光回折パターンや被識別形状群の光回折パターンが鮮明にホログラム乾板上に投射され、鮮明なマッチトフィルタ干渉縞を形づくることである。しかしながら、従来法では基準形状画像や被識別形状画像の鮮明な光回折パターンの生成と取得の対策が採られておらず、これに対処できる方法や装置の開発が課題であった。
【００１３】
さらに、ホログラムである多重マッチトフィルタを用いた識別法では、物体光と参照光を用いる必要があり、従来法では物体光と参照光をつくるために長い光路長を要した。装置構成上、物体光と参照光をつくるための光路長の短縮が求められ、その方法と装置の開発が課題であった。
【００１４】
更にまた、技術や装置の実用化にあたっては、装置の小型化簡便化が求められているが、これに対する解決法は示されず、実用的見地からの装置の小型化簡便化の対策を早急に行うことが、開発の解決すべき課題であった。
【００１５】
前述の課題に対して本発明は、以下のことを目的とするものである。
(1)簡便で小型の装置と方法を提供すること。
具体的には以下の3点を含んだ、方法と装置を提供することである。
(2)レンズ口径がそれ程大きくないフーリエ変換レンズで広い視野内での複数形状を識別することを可能としながら、識別形状物体とフーリエ変換レンズとの設定距離を短縮する方法や、光軸方向の寸法を短くする方法、と装置を提供すること。
(3)有効な多重マッチトフィルタを作成するために、識別形状の鮮明な光回折パターンを得る方法と装置を提供すること。
(4)物体光と参照光をつくるための光路長の短縮の方法と装置を提供すること。
以上、光学系が比較的簡単な構成であっても検査精度が高く高速な識別検査が簡便にできる方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上の課題解決のため、本発明が採用した技術解決手段はつぎのようである。
【００１７】
(課題解決手段その１) 
課題解決の手段は、レーザ光源、レーザ光拡大平行光構成光学系、可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズ、該フーリエ変換レンズの前焦点面を除いた前側に設けられた物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される物体形状写出手段、物体光と参照光の作成光学系、多重マッチトフィルタ作成用光導電プラスチックホログラム(PPH)作成装置、および相関光集光レンズが、外乱振動からの防振のために1本の光学レール上または光学レール上の基盤に設置されて、多重マッチトフィルタによる形状識別光学系を構成し、物体導入手段または物体形状写出手段から投射される複数の被識別形状群を同時並列に識別を行うことを特徴とする、複数形状の同時識別装置、である。
【００１８】
(課題解決手段その２)
課題解決の手段は、前記(課題解決手段その１)に記載の複数形状の同時識別装置であって、
フーリエ変換レンズの後焦点面に零次光遮光フィルタを備えることによって、光回折パターンの高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれることを防いで、多重マッチトフィルタの性能を向上させたことを特徴とする、複数形状の同時並列識別装置、である。
【００１９】
(課題解決手段その３)
課題解決の手段は、前記(課題解決手段その２)に記載の複数形状の同時識別装置であって、
参照光と物体光の光路を短縮するために、光源レーザから射出される可干渉性の拡大平行照明光を偏光ビームスプリッタPBSで反射物体光と透過参照光の二つに分け、反射平行物体光を該偏光ビームスプリッタに近づけて設置された物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される物体形状写出手段に照射してその反射画像光を偏光ビームスプリッタPBSを通し、PBSの後に設置された偏光板を通しフーリエ変換レンズを通して光回折パターンを形成する物体光とし、PBS透過平行参照光を1/4波長板を通して凹面鏡で反射させ、前記フーリエ変換レンズの前焦点面で収束させてPBSの偏光面で更に反射させ、PBSの後に設置された前記偏光板を通して前記フーリエ変換レンズで平行参照光とし、凹面鏡の角度を調整して物体光と低い角度で交差する参照光を構成し、物体光と参照光の光路を短縮する機能を付加したことを特徴とする、複数形状の同時並列識別装置、である。
【００２０】
(課題解決手段その４)
課題解決の手段は、前記(課題解決手段その３)に記載の複数形状の同時識別装置であって、
光源からの平行レーザ光中に1/2波長板を設け、物体導入手段または物体形状写出手段の前に1/4波長板を設け、フーリエ変換レンズの前に1/2波長板と偏光板を設けて、物体光と参照光の干渉の簡便調整機能を付加したことを特徴とする、複数形状の同時並列識別装置、である。
【００２１】
(課題解決手段その５)
課題解決の手段は、可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズの前焦点面を除いた前側に物体導入手段または物体形状写出手段を設けて、その物体導入手段または形状写出手段に一つまたは複数の基準物体または基準物体形状を入れて基準物体形状をレーザ光で写し出し、それを前記フーリエ変換レンズを通すことによって得られる基準物体形状のフーリエ変換画像光を物体光として、前記フーリエ変換レンズの後焦点面で光軸中心に設置されたホログラム自動作成装置の乾板面に、参照光と共に照射して、物体光と参照光の干渉縞をその場現像し多重マッチトフィルタをつくり、
つぎに、物体導入手段または形状写出手段に被識別物体または被識別形状を入れて被識別形状が写出される物体光だけを前記多重マッチトフィルタに照射すれば、被識別形状のフーリエ変換像(光回折パターン)が前記多重マッチトフィルタに照射され、被識別形状の中に基準形状と同じ形状があれば、多重マッチトフィルタによってその形状に対応した参照光が再生されて、多重マッチトフィルタの後焦点面に設置された集光レンズで集光され、各形状識別領域ごとに物体位置に対応した位置に相関光となって現われ、その相関光輝点を前記集光レンズの後焦点面で電子カメラで撮影すれば、基準形状ごとの識別領域に被識別物体形状の相関光が得られるという、
複数物体形状を同時並列に識別することを特徴とする、複数形状の識別方法、である。
【００２２】
(課題解決手段その６)
課題解決の手段は、前記(課題解決手段その５)に記載の識別方法において、識別物体の鮮明な光回折パターンを得るために、光回折パターンの高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれることを防ぐために、フーリエ変換レンズの後焦点面で光回折パターンの零次光を光学フィルタで遮光し、零次光を除いた高次の鮮明な光回折光パターンを用いて多重マッチトフィルタをつくって識別を行うことを特徴とする、複数形状の識別方法、である。
【００２３】
(課題解決手段その７) 
課題解決の手段は、前記(課題解決手段その５)に記載の識別方法において、
参照光と物体光の光路を短縮するために、フーリエ変換レンズと物体導入手段または物体形状写出手段との間に偏光ビームスプリッタ(PBS)、1/4波長板、および凹面鏡で構成される短光路の物体光と参照光の構成光学系を設けて、光源からの照射平行レーザ光を偏光ビームスプリッタPBSで二つに分け、
一方を識別物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される識別物体形状写出手段に照射して物体光を構成し、物体導入手段または物体形状写出手段からの反射物体光をPBSを通して、PBSの後に偏光板を介して設置されたフーリエ変換レンズでフーリエ変換して、該フーリエ変換レンズの後焦点面に設置されたホログラム乾板に物体光のフーリエ変換像(光回折パターン)を照射し、
もう一方の光を偏光ビームスプリッタ(PBS)および1/4波長板を通して、凹面鏡によって反射収束させられる光を前記フーリエ変換レンズ７の前焦点面で収束させ、PBSの偏光面で更に反射させ、PBSの後に設けられた偏光板を介して設置された前記フーリエ変換レンズで平行光にして参照光を構成し、凹面鏡の角度を調整して物体光と低い角度で交差させ、ホログラム乾板面に照射される光学系を構成して、多重マッチトフィルタを作成することを可能にするという、物体光と参照光の光路長を短縮する手法を用いて形状識別を同時並列に行うことを特徴とする、複数形状の識別方法、である。
【００２４】
(課題解決手段その８) 
課題解決の手段は、前記(課題解決手段その７)に記載の識別方法において、
光源レーザから射出される可干渉性の拡大平行照明光中に1/4波長板を設け、偏光ビームスプリッタ(PBS)と識別物体導入手段または識別物体形状写出手段との間に1/4波長板を設け、前記PBSとフーリエ変換レンズとの間に1/2波長板と偏光板を設けて、物体光と参照光の干渉の簡便調整機能を付加したことを特徴とする、複数形状の識別方法、である。
【発明の効果】
【００２５】
(効果その１)
課題の一つは、幅の広い識別検査視野中の物体群の画像を口径がそれ程大きくないフーリエ変換レンズを用いて識別可能にすることと、識別形状物体とフーリエ変換レンズとの設定距離を短縮すること、である。
この両者に対する解決法は、識別物体導入手段や識別物体形状写出手段をフーリエ変換レンズの前方(光源側)で、前焦点距離に限定することなく、レンズに近付けて設置することである。
本発明の、識別物体導入手段や識別物体形状写出手段をフーリエ変換レンズの前焦点距離に限定せずにレンズに近付けて設置することが、課題の、識別形状物体とフーリエ変換レンズとの設定距離を短縮することを解決することになり、発明の効果を発揮する。
【００２６】
発明者の理論的、実験的研究によれば、図２に示すように、フーリエ変換レンズ１３の前焦点距離に限定せずにレンズの前側に識別物体形状写出手段９を設置し、その表面に可干渉性レーザ平行光を照射すれば、フーリエ変換レンズ１３の後焦点面に、識別物体形状写出手段９の設置位置に関係なく、レンズ１３の前焦点距離に識別物体形状写出手段９を置いたときと全く同じフーリエ変換像(光回折パターン)が出現することが確認されている。
したがって、識別物体導入手段や識別物体形状写出手段９を、フーリエ変換レンズ１３の前方(光源側)で、前焦点距離に限定することなくレンズ１３に近付けて設置することによって、課題は解決された。
【００２７】
前記の解決法の正しさの理論的、実験的確認はつぎのとおりである。分かり易くするために、図２で識別物体形状写出手段９を透過型として説明する。図２の光路図（下側が光源側であり、画像光は下側から上側に向かって進む）において、同じ形状サイズの識別物体形状のフーリエ変換像(光回折パターン)は識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９がフーリエ変換レンズ１３の前焦点面にあろうが前焦点以外にあろうが、いずれもフーリエ変換レンズ１３の後焦点面P2に同じ形状サイズで出現する。
【００２８】
すなわち、同じ形状サイズの物体からの散乱光の散乱パターンは同じ散乱角で拡がるから、図２では、同じ散乱角の光路図を用いて、フーリエ変換レンズからの位置による同じ形状サイズの物体の光回折パターンの拡がりを光路図で辿るとことができる。図２には、その結果、フーリエ変換レンズ１３の後焦点面上では、フーリエ変換レンズ１３からの識別物体の位置の前後左右の差異による光回折パターンの差異はないことが示されている。
識別物体導入手段や識別物体形状写出手段９に上側から下に向かって照射された平行光が識別物体形状から反射散乱されて、上側に向かう識別形状画像光の光回折パターンの光路についても前記と同様のことが言える。すなわち、識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９がフーリエ変換レンズ１３の前焦点面にあろうが前焦点以外にあろうが、いずれもフーリエ変換レンズ１３の後焦点面P2に同じ形状サイズで出現することが示されている。
【００２９】
なお、図２中で、破線で示される散乱光とフーリエ変換像の光路図は、従来のフーリエ変換画像処理法で示されているものである。可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズ１３の前焦点面P0すなわち前焦点距離ｆ‘１に設けられた識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９に物体または物体形状画像を入れ、可干渉性平行レーザ光を上から照射し、その反射光が、フーリエ変換レンズ１３の後焦点面P2すなわち後焦点距離ｆ１に多重マッチトフィルタ１４を設置して、多重マッチトフィルタ１４上でフーリエ変換像(光回折パターン)として得られる光路を示している。
【００３０】
また、多重マッチトフィルタ１４以後の光路図は、多重マッチトフィルタ１４を透明ガラスに置き換えて、それを逆フーリエ変換レンズ８の前焦点面として置いて得られるリレーレンズ結像系の光路図を描いたものである。
識別物体導入手段や識別物体形状写出手段９をフーリエ変換レンズ１３の前方(光源側)で、前焦点距離に限定することなく、レンズに近付けて設置して、リレーレンズ光学系の光路図で結像系を示せば、図２に示す実線のようになる。従来法の破線の光路は逆フーリエ変換レンズ８の後焦点面に結像し、実線で示す本発明の光路はレンズ８の後方、距離l2(エル２)の結像面P4で結像する。これによっても、同形状同サイズの被識別物体形状の設置位置に差異があってもフーリエ変換レンズ１３の後焦点面P2でのフーリエ変換像(光回折パターン)の差異はないことが示された。
【００３１】
このような光路図の正しさは実験によって確認され、識別検査物体導入手段または検査物体形状写出手段９は、フーリエ変換レンズ１３の前焦点面P0に限定せずにレンズ１３の前側の前後左右の如何なる位置に設定されても、レンズ１３の後焦点面P2では、同じ形状、サイズの物体画像のフーリエ変換像は同一形状、同一サイズで同位置に焦点の零次光中心に出現することが明らかとなった。
【００３２】
以上のように、識別物体導入手段や識別物体形状写出手段９をフーリエ変換レンズ１３の前焦点距離に限定した従来法のようにせずに、識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９をレンズ１３に近付けて設置しても、図２の実線光路図に示されるように、フーリエ変換レンズの後焦点面では測定形状の光回折パターンは、前焦点距離に限定した場合と全く同じ形状とサイズで同位置に出現することが、発明者の研究で理論的にも実験的にも明らかにされ、本発明ではこの現象が識別に利用され、技術解決手段として本発明に用いられた。
【００３３】
ところで、識別物体導入手段または識別物体形状写出手段をフーリエ変換レンズの前焦点距離に限定せずにフーリエ変換レンズに近付けて設置した形状識別光学系の構成は図３に一例を示すようになる。
【００３４】
なお、本発明では図３に示すような反射型光学系で、識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９は、フーリエ変換レンズ１３の前側で前焦点面に限定されることなく、フーリエ変換レンズ１３に近い前側位置に設置されて、レンズ１３の後焦点面でホログラムがつくられ、多重マッチトフィルタ１４を形成して、幅の広い識別検査視野中の物体形状画像群を口径がそれ程大きくないフーリエ変換レンズを用いて識別可能にすることと識別形状物体とフーリエ変換レンズとの設定距離を短縮することができた。
【００３５】
図３に示す識別光学系の構成と作用はつぎのようになっている。レーザ１から射出される可干渉性レーザ光を拡大平行光構成光学系２、３とで可干渉性拡大平行レーザ光をつくる。照射平行レーザ光はビームスプリッタ１５で透過光の物体光と、反射光の参照光に分けられる。物体光は偏光ビームスプリッタ４に照射される。物体光はレーザの偏光角が調整されて偏光ビームスプリッタ４で反射させられ、偏光ビームスプリッタ４に近づけて設置された識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９に1/2波長板５を介して照射される。識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９はフーリエ変換レンズ１３の前側 (光源側)に置き、焦点距離内に置くことで識別物体形状とフーリエ変換レンズ１３との距離が短縮される。なお、識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９とフーリエ変換レンズ１３との距離はレンズ１３の焦点距離に限定する必要はなく、如何なる位置にあってもよい。
【００３６】
一方、参照光はミラー１６ハーフミラー１７を介して多重マッチトフィルタ１４を構成するホログラム乾板面上に照射される。また、識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９上の物体形状画像は平行照射光である物体光によってインコヒーレント−コヒーレント変換されて可干渉画像形状情報を含んだ反射物体光が1/2波長板５、偏光ビームスプリッタ(PBS)４を通って、前記フーリエ変換レンズ１３でフーリエ変換され、レンズ１３の後焦点面に設置された光導電プラスチックホログラム(PPH)作成器１４のホログラム乾板面上にフーリエ変換像(光回折パターン)を形づくる。
物体光であるフーリエ変換像(光回折パターン)と平行参照光とがホログラム乾板面上で干渉して干渉縞が現像されると、ホログラムがつくられる。このホログラムが複数形状自動識別用の多重マッチトフィルタ１４となる。
複数の識別したい形状があるときには、多重マッチトフィルタであるホログラムの作成時に、基準となる識別したい形状を識別領域が重ならないようにそれらを多少離して設置するか、あるいは識別物体形状写出手段６上で基準の物体形状を互いに多少離して設置して、ホログラムをつくる。
【００３７】
複数形状の識別はつぎのように行われる。物体導入手段または形状写出手段９に被識別物体または被識別形状を入れて、参照光は遮光して、被識別形状が写出される物体光だけを照射すれば、被識別形状のフーリエ変換像(光回折パターン)が前記多重マッチトフィルタ１４に照射される。物体光中の被識別形状の中に基準形状と同じ形状があれば、多重マッチトフィルタ１４によってその形状に対応した参照光が再生されて、多重マッチトフィルタ１４の後焦点面に設置された集光レンズ８で集光され、各形状識別領域ごとに物体位置に対応した位置に相関光となって現われる。その相関光輝点を前記集光レンズ８の後焦点面で電子カメラで撮影すれば、被識別物体形状を置いた位置に対応して、基準形状ごとの識別領域中で対応した位置に、相関光が得られる。
このような、複数物体形状を同時並列に実時間識別する、方式や装置が課題解決に用いられる。
【００３８】
(効果その２)
さて、鮮明な光回折パターンを得るために、本発明が用いる技術解決手段は、光回折パターンの零次光を遮光し、高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれないようにすることである。図４では一点鎖線で示される物体からの平行光がフーリエ変換レンズ１３の後焦点面で光軸中心に集まることが示されている。そのために光回折パターンの零次光を光学フィルタで遮光し、高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれないようにする。すなわち、光回折パターンの零次光を光導電プラスチックホログラム(PPHと略記する)作成装置１４の前で遮光フィルタ２３を置いて遮光することである。
これによって、有効な多重マッチトフィルタを作成するために、識別形状の鮮明な光回折パターンを得るための技術開発を行うという、課題が解決される。
【００３９】
なお、図４には、光回折パターンの零次光の遮光フィルタ２３の設置が記述されると共に、参照光と物体光の光路を短縮するための光路図が示されている。
【００４０】
(効果その３)
参照光と物体光の光路を短縮するための技術的解決手段は、図４に示すように、矢印で示す照射平行レーザ光をレーザの偏光面を調整して偏光ビームスプリッタ(PBS: Polarization Beam Splitter)４で反射光と透過光の二つに分ける方式が示されている。
PBS４で反射光と透過光の二つに分けた反射平行光を物体光として識別検査物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される識別物体形状写出手段９に照射して、その反射画像光をPBS４を通し、偏光板７を介してフーリエ変換レンズ１３を通して光回折パターンを形成する物体光とする。
【００４１】
参照光は、PBS透過平行光を1/4波長板５-３を通して凹面鏡６で反射させ収束させてPBS４の偏光面で更に反射させる。このとき凹面鏡によって収束させられる参照光の収束点はフーリエ変換レンズ１３の前焦点面とする。参照光はPBS４の後に設置された偏光板７を介して前記フーリエ変換レンズ１３で平行光として照射される。そして、凹面鏡６の角度を調整して参照光を物体光と低い角度で交差させ、ホログラム乾板面に照射されるような光学系を構成する。
【００４２】
これによって、図３に示したような、フーリエ変換レンズ１３とホログラム乾板１４との間の狭い空間に参照光を入れることなく、参照光を物体光の光路中に入れて光路の短縮を図ることが可能になり、従来法で物体光と参照光をつくるために要した長い光路長は、著しく短縮され、課題は解決される。
【００４３】
図４の光学系をやや詳細に説明すればつぎのようである。矢印で示す如き平行照射レーザ光が偏光ビームスプリッタ(PBS)４によって物体光と参照光に分けられる。PBS４で反射された物体光は識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９に照射され、反射された識別形状の写出光はPBS４を透過し、偏光板７を通ってフーリエ変換レンズ１３でフーリエ変換され、そのフーリエ変換像がフーリエ変換レンズ１３の後焦点面に設置された光導電プラスチックホログラム(PPH)１４の乾板面に結像される。
このとき、識別物体導入手段または識別物体形状写出手段９はフーリエ変換レンズ１３の前焦点面に在っても、前焦点面でなくとも、いずれの場合でも識別物体形状のフーリエ変換像はフーリエ変換レンズ１３の後焦点面に同じ形状サイズで結像されることを示している。
図４の光学系を含んだ全体の識別装置の構成は図５に示すようになる。
【００４４】
なお、発明された、参照光と物体光の光路の短縮技術、識別物体導入手段や識別物体形状写出手段９とフーリエ変換レンズ１３との間の距離の短縮技術、鮮明な光回折パターンを得て有効な多重マッチトフィルタを作成する技術、これらの技術を統合して、本発明では、図５に示すような小型で簡便な識別装置が開発された。
(効果その４)
【００４５】
小型で簡便な識別装置の詳細は大凡つぎのように構成されている。図５に概要を示す。
課題を解決する装置は、レーザ光源１、レーザ光拡大平行光構成光学系２，３、可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズ１３、該フーリエ変換レンズの前焦点面を除いた前側に設定された物体導入手段９またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される物体形状写出手段９、物体光と参照光の作成光学系、多重マッチトフィルタ作成用光導電プラスチックホログラム(PPH)作成装置１４、および相関光集光レンズ８が、外乱振動からの防振のために1本の光学レール２５上または光学レール上の基盤２４に設置されて、多重マッチトフィルタによる形状識別光学系を構成する。そして、多重マッチトフィルタ光学系から物体形状を識別したことを示す相関光を電子カメラ１２で撮り込めば、物体導入手段９または電子カメラ３１を経て物体形状写出手段９から投射される複数の被識別形状群を同時並列に識別を行うことができ、複数形状の同時識別装置を小型化することができ、同時に識別を簡便化することができた。
【００４６】
レーザ光源１から照射された可干渉性光を光学レンズ２および３によって拡大平行光とし、平行レーザ光を1/2波長板５-１を通し1/2波長板の回転角を調整して偏光ビームスプリッタ(PBS: Polarization Beam Splitter)４に照射して反射光と透過光の二つに分ける。反射平行光を物体光として1/4波長板５-２を通して識別検査物体導入手段またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される識別物体形状写出手段９に照射して、その反射画像光をPBS４を通して1/2波長板(図には示していない)と偏光板７を介してフーリエ変換レンズ１３を通し光回折パターンを形成する物体光とする。
参照光は、PBS透過平行光を1/4波長板５-３を通して凹面鏡６で反射収束させてPBS４の偏光面で更に反射させ、PBS４の後に設置された1/2波長板(図には示していない)と偏光板７を介して前記フーリエ変換レンズ１３で平行光として照射する。そして、凹面鏡６の角度を調整して参照光を物体光と低い角度で交差させ、ホログラム乾板面に照射されるような光学系を構成する。
このとき凹面鏡によって収束させられる参照光の収束点はフーリエ変換レンズ１３の前焦点面とする。
【００４７】
物体光であるフーリエ変換像(光回折パターン)と平行参照光とがホログラム乾板面上で干渉して干渉縞がその場で現像されると、ホログラムがつくられる。このホログラムが複数形状自動識別用の多重マッチトフィルタとなる。なお、このとき用いられる偏光板７は物体光と参照光の偏光面を合わせて干渉性を高めることと物体光と参照光の強度比の調整のために用いられる。
【００４８】
形状識別はつぎのように行われる。複数の識別したい形状があるときには、多重マッチトフィルタであるホログラムの作成時に、基準となる識別したい形状を識別領域が重ならないようにそれらを多少離して設置するか、あるいは識別物体形状写出手段９上で基準の物体形状を互いに多少離して設置して、ホログラムをつくる。基準の物体形状を互いに離して設置してホログラムをつくる理由は、識別形状の識別領域がホログラム上でお互いに重なりあわないようにするためである。
【００４９】
なお、被識別物体を直接、識別物体導入手段９に入れて検査する場合には、その識別物体導入手段９に基準物体を入れて、レーザ光で基準物体形状を読み出し、フーリエ変換レンズ１３の光軸中心の後焦点面に設置された多重マッチトフィルタの作成材料すなわちホログラム乾板の面上に基準物体のフーリエ変換画像を投射して、多重マッチトフィルタ１４をつくる。
また、被識別物体の形状を識別物体形状写出手段９で写出して検査を行う場合には、写出された形状にレーザの物体光を照射してその反射光をフーリエ変換レンズ１３を通して、フーリエ変換レンズ１３の後焦点面に設置された多重マッチトフィルタの作成材料すなわちホログラム乾板の面上に基準物体のフーリエ変換画像として投射して、多重マッチトフィルタ１４をつくる。
【００５０】
つぎに、複数形状識別の操作はつぎのように行われる。
多重マッチトフィルタ１４で複数形状の同時識別を行う。なお、識別にあたっては参照光は用いない。被識別物体または被識別物体形状を識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９に入れて、物体光でそれを読み出して多重マッチトフィルタ１４に照射すれば、基準画像と同じ形状画像があれば、その形状に対応した再生参照光が相関光として集光レンズ８の後焦点面で集光される。再生参照光の集光点は形状写出手段９の形状写出領域で基準形状を設置した位置と点対象の位置に輝点として、集光レンズ８の焦点面に現われる。なお、集光レンズ８は多重マッチトフィルタ１４を前焦点面として設置されている。この相関輝点の領域と位置を電子カメラ１２で撮影すれば、被識別物体の形状と位置が実時間的に把握される。図６は粒子の形状別識別を行った結果の一例を示す。この図では識別結果を示す相関光輝点は被測定画像位置と同じ位置になるように識別結果の表示を変えて示している。
【００５１】
なお、図６の識別結果を詳細に説明するとつぎのようである。図中(a)はLCOSに表示設置された基準形状△と○の配置である。この配置のLCOS表示画像に平行レーザ物体光を照射し、その反射物体光のフーリエ変換像(光回折パターン)をPPH(光導電プラスチックホログラム)乾板に物体光として照射し、参照光を同時にPPH乾板に照射してホログラムをつくる。そのホログラムが多重マッチトフィルタとなる。物体形状識別は、図(b-i)に示すように○、△の形状をLCOS上に表示するとそれらの光回折パターンが多重マッチトフィルタ上に投影されて、それぞれの物体光に対応した参照光が再生される。再生された参照光をホログラム面を前焦点面として設置された集光レンズの後焦点面で電子カメラで撮影すれば、物体形状の識別相関光が図(c−i)あるいは図(c−ii)に示されるように現われる。
以上に示したように、複数形状の同時並列実時間識別が可能となり、課題が解決される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来システムの一例、構成説明図
【図２】識別形状写出手段とフーリエ変換レンズとの設定距離の非限定の妥当性説明図
【図３】複数形状の同時並列識別法の概略図
【図４】新技術、物体光と参照光の光路短縮法の概略を示す図
【図５】新技術および新装置構成の概略を示す図
【図６】本発明技術を用いて異なる形状の粒子群を同時並列識別した結果の例を示す図
【実施例】
【００５３】
小型で簡便な装置を構成することに関して、技術解決のための、方法および装置はまとめると光学系を含めてつぎのようになっている。なお、識別法の概要と識別装置の具体例の概要を図５に示す。
装置はつぎのように構成される。
課題を解決する小型で簡便な装置は、レーザ光源１、レーザ光拡大平行光構成光学系２，３、偏光ビームスプリッタPBS４、波長板５や偏光板７を備えた物体光と参照光の作成光学系、零次光遮光フィルタ２３、可干渉性平行レーザ光束中に設置されたフーリエ変換レンズ１３、該フーリエ変換レンズ１３の前焦点面を除いた前側に設定された物体導入手段９またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Mirror Device)で構成される物体形状写出手段９、多重マッチトフィルタ作成用光導電プラスチックホログラム(PPH)作成装置１４、および相関光集光レンズ８が、外乱振動からの防振のために1本の光学レール２５上または光学レール上の基盤２４に設置されて、多重マッチトフィルタ１４による形状識別光学系が構成される。そして、多重マッチトフィルタ光学系から物体形状を識別したことを示す相関光を電子カメラ１２で撮り込めば、物体導入手段または物体形状写出手段９から投射される複数の被識別形状群を同時並列に識別を行うことができ、複数形状の同時識別装置を小型化することができ、同時に識別を簡便化することができる。
【００５４】
識別光学系の構成と作用はつぎのようになっている。レーザ１から射出される可干渉性レーザ光を拡大平行光構成光学系２、３とで可干渉性拡大平行レーザ光をつくり、1/2波長板５-１を介して偏光ビームスプリッタ４に照射する。拡大平行レーザ光は1/2波長板５-１の回転角を調整して偏光ビームスプリッタ４で物体光と参照光の２つに分けられる。偏光ビームスプリッタ４に近づけて物体光中に識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９を設置し、物体光反射側にフーリエ変換レンズ１３を偏光ビームスプリッタ４に近づけて設置する。識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９はフーリエ変換レンズ１３の前側 (光源側)に置き、焦点距離内に置くことで識別物体形状とフーリエ変換レンズ１３との距離が短縮される。なお、識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９とフーリエ変換レンズ１３との距離はレンズ７の焦点距離に限定する必要はなく、如何なる位置にあってもよい。
【００５５】
一方、参照光は1/2波長板５-３を介して凹面鏡６で反射収束させられる。凹面鏡６によって収束させられる参照光の収束点はフーリエ変換レンズ１３の前焦点面とする。参照光はPBS４の偏光面で反射され、フーリエ変換レンズ１３の前に設置された偏光板７を通りフーリエ変換レンズ１３を通って平行光となりホログラム乾板１４に照射される。参照光の照射角の調整は凹面鏡６の角度を調整することによって行われる。
偏光ビームスプリッタ４で反射された物体光は1/2波長板５-２を介して識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段６に平行に照射される。識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９上の物体形状画像は平行照射光によってインコヒーレント−コヒーレント変換されて可干渉画像形状情報を含んだ物体光が1/4波長板５-２、偏光ビームスプリッタ(PBS)４を通って、PBS４の後に設置された1/2波長板(図５には示されていない)と偏光板７を介して前記フーリエ変換レンズ１３でフーリエ変換され、フーリエ変換レンズ１３の後焦点面に設置された光導電プラスチックホログラム(PPH)作成器１４のホログラム乾板面上にフーリエ変換像(光回折パターン)を形づくる。
なお、ホログラムのその場現像には光導電プラスチックホログラム(PPH)作成器１４が用いられている。
【００５６】
物体光であるフーリエ変換像(光回折パターン)と平行参照光とがホログラム乾板面上で干渉して干渉縞がその場で現像されると、ホログラムがつくられる。このホログラムが複数形状自動識別用の多重マッチトフィルタ１４となる。なお、このとき用いられる偏光板７は物体光と参照光の偏光面を合わせて干渉性を高めることと物体光と参照光の強度比の調整のために用いられる。
【００５７】
複数の識別したい形状があるときには、多重マッチトフィルタ１４であるホログラムの作成時に、基準となる識別したい形状を識別領域が重ならないようにそれらを多少離して設置するか、あるいは識別物体形状写出手段９上で基準の物体形状を互いに多少離して設置して、ホログラムをつくる。基準の物体形状を互いに離して設置してホログラムをつくる理由は、識別形状の識別領域がホログラム上でお互いに重なりあわないようにするためである。
【００５８】
なお、被識別物体を直接、識別物体導入手段９に入れて検査する場合には、その識別物体導入手段９に基準物体を入れて、レーザ光で基準物体形状を読み出し、フーリエ変換レンズ１３の光軸中心の後焦点面に設置された多重マッチトフィルタ１４の作成材料すなわちホログラム乾板の面上に基準物体のフーリエ変換画像を投射して、多重マッチトフィルタ１４をつくる。
また、被識別物体の形状を電子カメラ３１で撮り込んで識別物体形状写出手段９で写出して検査を行う場合には、写出された形状にレーザの物体光を照射してその反射光をフーリエ変換レンズ１３を通して、レンズ１３の後焦点面に設置された多重マッチトフィルタ１４の作成材料すなわちホログラム乾板の面上に基準物体のフーリエ変換画像として投射して、多重マッチトフィルタ１４をつくる。
【００５９】
つぎに、複数形状の識別はつぎのように行われる。
多重マッチトフィルタ１４で複数形状の同時識別を行う。識別にあたっては参照光は用いない。被識別物体または被識別物体形状を識別形状物体導入手段または識別物体形状写出手段９に入れて、物体光でそれを読み出して多重マッチトフィルタ１４に照射すれば、基準画像と同じ形状画像があれば、その形状に対応した再生参照光が相関光として集光レンズ８の後焦点面で集光される。再生参照光の集光点は形状写出手段９の形状写出領域で基準形状を設置した位置と点対象の位置に輝点として、集光レンズ８の焦点面に現われる。    
なお、集光レンズ８は多重マッチトフィルタ１４を前焦点面として設置されている。この相関輝点の領域と位置を電子カメラ１２で撮影すれば、被識別物体の形状と位置が実時間的に把握される。図６は粒子の形状別識別を行った結果の一例を示す。この図では識別結果を示す相関光輝点は被測定画像位置と同じ位置になるように識別結果の表示を変えて示している。
【００６０】
本発明装置で複数形状を識別した結果を示す図６を詳細に説明するとつぎのようである。図中(a)はLCOSに表示設置された基準形状△と○の配置である。この配置のLCOS表示画像９に平行レーザ物体光を照射し、その反射物体光のフーリエ変換像(光回折パターン)を光導電プラスチックホログラム(PPH)乾板１４に物体光として照射し、参照光を同時にPPH乾板に照射してホログラムをつくる。そのホログラムが多重マッチトフィルタ１４となる。物体形状識別は、図(b-i)に示すように○、△の形状をLCOS上に表示するとそれらの光回折パターンが多重マッチトフィルタ１４上に投影されて、それぞれの物体光に対応した参照光が再生される。再生された参照光をホログラム面を前焦点面として設置された集光レンズ８の後焦点面で電子カメラ１２で撮影すれば、物体形状の識別相関光が図(c−i)に示されるように現われる。
【００６１】
また図６中の、図(b-ii)に示すように○、△、☆の３種類の形状をLCOS上に表示して、前記の○、△の形状で作成された多重マッチトフィルタ１４で識別すれば、物体形状の識別相関光が図(c−ii)に示されるように現われる。
図(c−ii)の左側は△の識別領域、右側は○の識別領域、である。それらの識別領域には、図(b-ii)に示すように、４個の△形状、３個の○形状、の相互相関光がそれぞれの形状に対応した位置に現われており、それぞれが形状ごとに識別され、その位置が特定されることが示されている。
なお、☆型は識別したい基準の形状とは異なるので相関光は出ず、目的の形状に対しては強い相関光が現われることが明らかとなっている。
【００６２】
以上に示したように、複数形状の同時並列実時間識別が可能となり、課題が解決される。
なお、識別装置および識別方法についての個々の発明の項目についての実施例はつぎのようである。
【００６３】
複数形状の同時並列識別の方法及び装置の発明の検証として、図５に一例を示す如き多重マッチトフィルタを用いた小型簡便な装置を構成して複数形状の同時識別実験を行った。
その結果、幅の広い被識別検査視野内の複数形状が口径の比較的大きくないレンズで識別検査することを可能とすることに対しては、被識別形状物体等をフーリエ変換レンズの前方でフーリエ変換レンズ側に近付けて置いた識別物体形状写出手段９であるLCOS上に複数の基準形状を投写して多重マッチトフィルタをつくり、基準形状を含む複数の被識別形状をLCOS上に投写して、複数形状の同時並列識別を行った結果、本発明は有効に作用することが明らかになった。
また、図５に示す如く、物体光と参照光の光路作成技術の開発により、識別装置の光軸寸法が著しく短縮された。
【００６４】
さらに、図５に一例を示す如き多重マッチトフィルタを用いた小型簡便な装置を構成して複数形状の同時識別実験を行った結果、複数形状の同時並列識別が簡便に行えることが明らかになった。その実施例を図６に示した。
【００６５】
さらにまた、鮮明な光回折パターンを得るために、本発明が用いる技術解決手段は、光回折パターンの零次光を遮光する方法がとられた。実験的研究の結果、零次光遮光フィルタの設置によって、高次の回折光が零次光の強い散乱光に埋もれず、上質な多重マッチトフィルタの作成ができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、直接には、生体細胞の検査装置に使われ、顕微鏡視野中での生体細胞の形状ごとの識別や形状ごとの挙動測定に利用される。また、自走ロボットの眼として利用が期待されている。さらに、本発明技術は、LCOS等を通して画像写出された電子部品等の形状ごとの識別装置として用いられる。
なお、本発明技術は、車載の物体形状高速並列識別装置として利用される可能性が高く、市街地の風景画像の中から、複数の交通信号等を実時間識別するなどに利用される可能性が高い。
【符号の説明】
【００６７】
１：光源(レーザ)
２：レンズ  
３：レンズ
４：偏光ビームスプリッタPBS
５：波長板  
６：凹面鏡  
７：偏光板  
８：集光レンズ    
９：物体導入手段または物体形状写出手段、あるいはLCOSまたはDMD、図１では空間光変調器
１０：図１では、小型CRT映像投写装置または液晶ディスプレイ
１２：電子カメラまたはＣＣＤカメラ
１３：フーリエ変換レンズ
１４：光導電プラスチックホログラム(PPH)作成器またはホログラム乾板、あるいは
多重マッチトフィルタ
１５：ハーフミラー
１６：ミラー
１７：ハーフミラー
２３：遮光フィルタ
２４：光学ベース
２５：光学レール
３１：電子カメラまたはＣＣＤカメラ
３２：PCまたはデータ演算機
【図１】
2012002641.tif 000003
【図２】
2012002641.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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