(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン認識用の光情報処理システムであって、
入力像を記憶し、また第１の読み出し光を反射させる反射型画像入力手段と、
第１の読み出し光を入力像が入力される方向とは逆の方向から照射し、複数に分割した後、フーリエ変換レンズを介して複数の角度から前記反射型画像入力手段を照明し、前記反射型画像入力手段に記録されている入力像を、分割された複数の第１の読み出し光により、複数の像に複製して読み出させる分割照射手段と、
反射型画像入力手段から反射され前記フーリエ変換レンズを介して進行する第１の読み出し光に含まれる各複製入力像と、予め記録されている識別対象物体が持つ異なる特徴量をそれぞれ表す各像との多重相関演算を行い、多重相関像を得る多重相関演算手段と、
反射型画像入力手段から反射されて進行する第１の読み出し光の進行方向とは逆方向に進行し前記フーリエ変換レンズを透過する第２の読み出し光に含まれる多重相関像を反射させて集束させることにより、一つの識別パターン像として合成する相関像合成手段と、
相関像合成手段により合成された識別パターン像を半導体記憶素子に記憶させる光検出手段と、
が備えられていることを特徴とする多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項２】
請求項１のシステムにおいて、相関像合成手段と光検出手段の間に、光書き込み型二値空間光変調素子が備えられている多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項３】
反射型画像入力手段として光書き込み型空間光変調素子が備えられている請求項１または２の多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項４】
分割照射手段が、レンズアレイを有している請求項１ないし３のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項５】
分割照射手段が、半導体レーザアレイからなる照射光学系、または半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイのレーザ光進行方向前面に備えられているレンズアレイとからなる照射光学系を有している請求項１ないし３のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項６】
相関像合成手段が、半導体レーザアレイからなる照射光学系、または半導体レーザとこの半導体レーザの発光点に対して設置されている平面または凹面ハーフミラーとにより構成されている照射ユニット複数個からなる照射光学系を有している請求項１ないし５のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項７】
多重相関演算手段が、フーリエ変換レンズの焦点面上に配置されている識別フィルタアレイと、分割照射手段における第１のレンズアレイと同一平面位置に配置されている第２のレンズアレイとを有している請求項１ないし６のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項８】
相関像合成手段が、光書き込み型空間光変調素子と、光分岐手段と、重みマスクアレイとを有している請求項１ないし５および７のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項９】
多重相関演算手段が、フーリエ変換レンズの焦点面上に配置されており、第１の読み出し光の波長に対しては相関演算を行うために必要な透過率分布を有し、第２の読み出し光の波長に対しては一様な透過率分布を有する色素材料により形成されている識別フィルタアレイと、分割照射手段における第１のレンズアレイと同一平面位置に配置されている第２のレンズアレイとを有し、相関像合成手段が、光書き込み型空間光変調素子と、第１の書き込み光の波長に対しては透過し、第２の読み出し光の波長に対しては反射するように形成されているダイクロイックミラーと、重みマスクアレイとを有している請求項１ないし５のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項１０】
相関像合成手段が、光の吸収特性及び透過特性が入射光強度と線型な関係にない光吸収／透過材料をミラーと１／４波長板とによって挟んだ構造を有している光書き込み型非線形空間光変調素子と、偏光ビームスプリッタと、重みマスクアレイとを有している請求項１ないし５および７のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項１１】
多重相関演算手段が、識別フィルタとして必要な透過率分布及び屈折率分布を持つ識別フィルタ記録材料をミラーと１／４波長板とによって挟んだ構造を有している反射型空間光変調素子を有し、相関像合成手段が、前記反射型空間光変調素子と、偏光ビームスプリッタと、重みマスクアレイとを有している請求項１ないし５のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システム。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかの多重相関を用いたパターン認識システムにおける光検出手段として用いられる、入力像を半導体記憶素子にデジタル記憶する画像並列光入力装置であって、画像光前処理部と受光記録部とが備えられており、画像光前処理部は、画像光前処理部に入力される画像と画像光前処理部内部でフィードバツクされる画像とを選択的に切り替えるための画像切替手段と、該画像切替手段で選択された画像を書き込むための第１の空間光変調素子と、この第１の空間光変調素子に書き込まれた画像を一時的に保持しておくための第２の空間光変調素子と、前記第１の空間光変調素子に書き込まれた画像を二値化画像にするための第３の空間光変調素子と、この第３の空間光変調素子の二値化画像をポジネガ反転し、適切な光強度に調整するための強度可変反転手段と、前記第２の空間光変調素子から出力される画像と前記強度可変反転手段から出力される画像とを合成するための画像合成手段と、前記第１の空間光変調素子に書き込まれた画像を前記第２の空間光変調素子と前記第３の空間光変調素子と受光記録部に入力するための少なくとも１つの画像分離手段とからなることを特徴とする画像並列光入力装置。
【請求項１３】
受光記録部が、光信号を電気信号に変換する受光素子と、この受光素子からの電気信号を増幅するための電気信号増幅手段と、シフトレジスタと、半導体記憶素子とからなる請求項１２の画像並列光入力装置。
【請求項１４】
画像光前処理部から受光記録部に入力される画像が、画像分離手段を通過した第１の空間光変調素子からの画像である請求項１２の画像並列光入力装置。
【請求項１５】
画像光前処理部から受光記録部に入力される画像が、第３の空間光変調素子からの画像である請求項１２の画像並列光入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重相関を用いたパターン認識システムに関するものである。さらに詳しくは、この発明は、容易に構築することができ、パターン認識を精度良く、高速に行うことのできる新しい光情報処理システムと、短時間で入力画像情報を半導体記憶素子に記憶することのできる画像並列光入力装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
ロボットや自動運転システムなどのような、人間の動作を人間の代わりに正確に行うことのできる機器を実現させるためには、動作の対象となる物体を認識するための視覚機能、特に、視覚機能の基本である対象物体を視野の中から検出するパターン認識を、如何に人間の視覚機能に近づけるか、つまりより正確に、より高速に実行することができるかが重要な課題となる。このようなパターン認識は、通常、対象物体画像と入力画像間の相関演算を行うことにより、これらの画像間の類似度を表す相関値を得て、この相関値を調べることにより行われる。
【０００３】
従来より、このパターン認識の技術については様々なものが提案されているが、なかでも、光情報処理を用いたパターン認識技術は、相関演算を高速で行うことができるため、パターン認識技術の高速化を実現させることのできる技術として期待されている。
例えば図１は、従来の光情報処理を用いたパターン認識用の光情報処理システムの要部構成の一例を示したものである。この図１において、（１０１）は入力面、（１０２）は第１のフーリエ変換レンズ、（１０３）は識別フィルタ、（１０４）は第２のフーリエ変換レンズ、（１０５）は光検出器である。第１のフーリエ変換レンズ（１０２）と識別フィルタ（１０３）と第２のフーリエ変換レンズ（１０４）とにより相関光学系が構成されており、この相関光学系により、入力面（１０１）上の入力像と識別フィルタ（１０３）に提示されている検出対象物体の像との相関パターンが検出像として検出される。その後、検出像は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) カメラなどの光検出器（１０５）により電気信号として電気系に取り込まれ、２次元のアナログ信号からシリアルのアナログ信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換されてシリアル・デジタル信号となって半導体記憶素子に記録される。
【０００４】
このような光情報処理システムでは、相関演算時間、つまり光が入力面（１０１）から光検出器（１０５）まで伝播する時間が非常に短く、高速に２画像間の相関演算を実行することができ、その結果としてパターン認識を高速に行うことができる。
しかしながら、このような従来の光情報処理システムでは、単一の相関光学系を用いて入力像に含まれる対象物体の検出を行うため、入力像に対して一度に一つの対象物体しか検出することができず、同一対象物体でも物体の明るさが変化していたり、また背景が含まれていたりする場合では、得られる相関値の大きさが変化してしまうため、正しいパターンの検出を行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題点を克服するためにこの発明の発明者は新しい光情報処理システムをすでに提案している。この提案された新しい光情報処理システムは、従来の光情報処理システムのように単一の相関光学系を用いるのではなく、相関光学系を多重に利用した多重相関光学系を用いてパターン認識を行うものであり、この多重相関光学系により多種類の対象物体を一度に識別することができる。
【０００６】
図２は、この光情報処理システムの要部の構成を例示したものである。この図２において、結像レンズ（２０２）、および第１の空間光変調素子（２０３）は画像入力系を構成し、第１の空間光変調素子（２０３）、レンズ（２０４）、第１のレンズアレイ（２０５）、および第２の空間光変調素子（２０６）は多重結像系を構成している。そして、第２の空間光変調素子（２０６）、第１のフーリエ変換レンズアレイ（２０７）、識別フィルタアレイ（２０８）、第２のフーリエ変換レンズアレイ（２０９）、および第１の非線形応答を持つ空間光変調素子（２１０）は多重相関光学系を構成し、第１の非線形応答を持つ空間光変調素子（２１０）、第１の重みマスクアレイ（２１１）、第２の非線形応答を持つ空間光変調素子（２１２）、第２の重みマスクアレイ（２１３）、および第３の非線形応答を持つ空間光変調素子（２１４）は多重結像系を構成している。この光情報処理システムでは、入力像（２０１）は、画像入力系によりシステムに入力された後、多重結像系によりアレイ状に複数に複製された像となる。そして、多重相関光学系により各複製入力像と識別フィルタアレイ（２０８）との相関演算が行われる。この識別フィルタアレイ（２０８）には、複製入力像のアレイと同じアレイ状に、例えば、対象物体の持つ複数の種類の特徴量がそれぞれ大きさを変えて順に配列されているため、各複製入力像からそれぞれ異なる複数の特徴パターンを検出することができる。検出された各特徴パターンは多重結像系により非線形な応答を持つ空間光変調素子（２１４）上に重ね合わせられ、検出像となる。
【０００７】
このように、図２に示した光情報処理システムでは、多種類の対象物体を一度に識別することができ、入力像内に背景が加わった場合でも、あるいは対象物体の明るさが変わった場合でも正確に短時間でパターン認識を行うことができる。
しかしながら、その後の検討により、上記の新しい光情報処理システムにも改善すべき点が存在することがわかってきた。それと言うのも、従来の光情報処理システムに比べより正確にパターン認識を行うことが出きるものの、この新しい光情報処理システムでは、多数の構成部品が必要であり、部品点数が多いために光軸合わせなどの精密調整を多数行わなければならないため、システムを実際に構築することは必ずしも容易ではないからである。例えば、図２に例示されているシステムにおいては、画像入力系、２つの多重結像系、多重相関光学系を構成するレンズやフィルタなどの光軸の全てを波長オーダー、つまり数百ｎｍオーダーの精密さで合わせる必要があり、特にレンズアレイと識別フィルタアレイは、個々のレンズとフィルタの光軸すべてを、波長オーダーで、アレイ面内の２軸とアレイ面の法線方向との３軸方向に調整する必要があるが、この調整は実際には容易ではない。
【０００８】
また、空間光変調素子として、画像パターンを光で書き込み、その像を光で読み出すことのできる光書き込み型空間光変調素子が必要であるが、この光情報処理システムの構成では読み出し光を光書き込み型空間光変調素子に供給する充分なスペースを得ることが難しいという問題をもある。
さらにまた、上記のこの光情報処理システムでは、入力光や読み出し光をレンズアレイによって分割して用いるために、分割時に光量が減少したりアレイ位置によって光強度の分布が生じてしまい、このため、強力な光源を用いたり光強度分布の補正を行う必要があり、よってさらに光学系が複雑かつ非実用的なものとなるとともに、これらの補正等を行わなければパターン識別エラーを発生しやすくなるという問題をも有している。
【０００９】
さらにまた、光情報処理システムにおいては、従来の光情報処理システムと同様に、第３の非線形応答を持つ空間光変調器で得られた相関像は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) カメラなどの光検出器により電気信号として電気系に取り込まれ、２次元のアナログ信号からシリアルのアナログ信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換されてシリアル・デジタル信号となって半導体メモリに記録されるというように、２次元／１次元データ変換およびＡ／Ｄ変換の２変換を電気系において行わなければならないため、処理時間が長くなってしまう。またこの処理時間は、画素数が増えたり、Ａ／Ｄ変換を行う際のビット数が増えることにより、さらに長くなる。従って、相関演算時間が短くても、電気系におけるこの検出像情報を半導体記憶素子に記録するまでの処理時間により、システム全体としての動作速度が遅くなってしまうという問題もある。
【００１０】
そこで、この発明は、以上のような従来技術の欠点を解決するために創案されたものであり、パターン認識を精度良く、高速に行うことができ、さらに容易に構築することのできる多重相関光学系を有する新しい光情報処理システムと、短時間で入力画像情報を半導体記憶素子に記憶することのできる新しい画像並列光入力装置とを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するものとして、パターン認識用の光情報処理システムであって、入力像を記憶し、また第１の読み出し光を反射させる反射型画像入力手段と、第１の読み出し光を入力像が入力される方向とは逆の方向から照射し、複数に分割した後、フーリエ変換レンズを介して複数の角度から前記反射型画像入力手段を照明し、前記反射型画像入力手段に記録されている入力像を、分割された複数の第１の読み出し光により、複数の像に複製して読み出させる分割照射手段と、反射型画像入力手段から反射され前記フーリエ変換レンズを介して進行する第１の読み出し光に含まれる各複製入力像と、予め記録されている識別対象物体が持つ異なる特徴量をそれぞれ表す各像との多重相関演算を行い、多重相関像を得る多重相関演算手段と、反射型画像入力手段から反射されて進行する第１の読み出し光の進行方向とは逆方向に進行し前記フーリエ変換レンズを透過する第２の読み出し光に含まれる多重相関像を反射させて集束させることにより、一つの識別パターン像として合成する相関像合成手段と、相関像合成手段により合成された識別パターン像を半導体記憶素子に記憶させる光検出手段と、が備えられていることを特徴とする多重相関を用いたパターン認識システム（請求項１）を提供する。
【００１２】
また、この発明は、上記のシステムにおいて、相関像合成手段と光検出手段との間に、光書き込み型二値空間光変調素子が備えられていること（請求項２）や、反射型画像入力手段として光書き込み型空間光変調素子が備えられていること（請求項３）、分割照射手段が、レンズアレイを有していること（請求項４）、分割照射手段が、半導体レーザアレイからなる照射光学系、または半導体レーザアレイとこの半導体レーザーアレイのレーザー光進行方向前面に備えられているレンズアレイとからなる照射光学系を有していること（請求項５）、相関像合成手段が、半導体レーザアレイからなる照射光学系、または半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイの各発光点に対して設置されている平面または凹面ハーフミラーアレイとからなる照射光学系を有していること（請求項６）、多重相関演算手段が、フーリエ変換レンズの焦点面上に配置されている識別フィルタアレイと、分割照射手段における第１のレンズアレイと同一平面位置に配置されている第２のレンズアレイとを有していること（請求項７）、相関像合成手段が、光書き込み型空間光変調素子と、光分岐手段と、重みマスクアレイとを有していること（請求項８）をその態様としている。
【００１３】
また、この発明は、上記のシステムにおいて、多重相関演算手段が、フーリエ変換レンズの焦点面上に配置されており、第１の読み出し光の波長に対しては相関演算を行うために必要な透過率分布を有し、第２の読み出し光の波長に対しては一様な透過率分布を有する色素材料により形成されている識別フィルタアレイと、分割照射手段における第１のレンズアレイと同一平面位置に配置されている第２のレンズアレイとを有し、相関像合成手段が、光書き込み型空間光変調素子と、第１の書き込み光の波長に対しては透過し、第２の読み出し光の波長に対しては反射するように形成されているダイクロイックミラーと、重みマスクアレイとを有していること（請求項９）や、相関像合成手段が、光の吸収特性及び透過特性が入射光強度と線型な関係にない光吸収／透過材料をミラーと１／４波長板とによって挟んだ構造を有している光書き込み型非線形空間光変調素子と、偏光ビームスプリッタと、重みマスクアレイとを有していること（請求項１０）、多重相関演算手段が、識別フィルタとして必要な透過率分布及び屈折率分布を持つ識別フィルタ記録材料をミラーと１／４波長板とによって挟んだ構造を有している反射型空間光変調素子を有し、相関像合成手段が、前記反射型空間光変調素子と、偏光ビームスプリッタと、重みマスクアレイとを有していること（請求項１１）等をもその態様としている。
【００１４】
さらに、この発明は、以上の多重相関を用いたパターン認識システムにおける光検出手段として用いられる、入力像を半導体記憶素子にデジタル記憶する画像並列光入力装置であって、画像光前処理部と受光記録部とが備えられており、画像光前処理部は、画像光前処理部に入力される画像と画像光前処理部内部でフィードバツクされる画像とを選択的に切り替えるための画像切替手段と、該画像切替手段で選択された画像を書き込むための第１の空間光変調素子と、この第１の空間光変調素子に書き込まれた画像を一時的に保持しておくための第２の空間光変調素子と、前記第１の空間光変調素子に書き込まれた画像を二値化画像にするための第３の空間光変調素子と、この第３の空間光変調素子の二値化画像をポジネガ反転し、適切な光強度に調整するための強度可変反転手段と、前記第２の空間光変調素子から出力される画像と前記強度可変反転手段から出力される画像とを合成するための画像合成手段と、前記第１の空間光変調素子に書き込まれた画像を前記第２の空間光変調素子と前記第３の空間光変調素子と受光記録部に入力するための少なくとも１つの画像分離手段とからなることを特徴とする画像並列光入力装置（請求項１２）を提供する。
【００１５】
そして、この発明は、上記の画像並列光入力装置において、受光記録部が、光信号を電気信号に変換する受光素子と、この受光素子からの電気信号を増幅するための電気信号増幅手段と、シフトレジスタと、半導体記憶素子とからなること（請求項１３）や、画像光前処理部から受光記録部に入力される画像が、画像分離手段を通過した第１の空間光変調素子からの画像であること（請求項１４）、または、第３の空間光変調素子からの画像であること（請求項１５）もその態様としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って実施例を示し、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムの実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１７】
【実施例】
実施例１
図３は、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムを例示した要部構成図である。
この図３に例示した多重相関を用いたパターン認識システムにおいては、分割照射手段として、一つの平面上にアレイ状に配設された複数のレンズにより形成されている第１のレンズアレイ（１）が備えられており、この第１のレンズアレイ（１）の各レンズと共焦点を有するように一枚のフーリエ変換レンズ（３）が設置されてもいる。  また、多重相関演算手段として、識別フィルタアレイ（６）と、第２のレンズアレイ（７）とが備えられている。この識別フィルタアレイ（６）は、例えばある識別対象物体が持ち合わせている異なる特徴量がそれぞれ記録されている複数枚の識別フィルタがアレイ状に配置されて形成されており、フーリエ変換レンズ（３）の焦点面上に各識別フィルタが位置するように設置されている。第２のレンズアレイ（７）は、第１のレンズアレイ（１）と同一平面位置に設置されている。
【００１８】
また、図３のシステムでは、相関像合成手段として、光書き込み型空間光変調素子（８）と、光分岐手段（４）と、重みマスクアレイ（２）とが備えられている。この光書き込み型光変調素子（８）は、第２のレンズアレイ（７）を透過した多重相関像が照射される位置に設置されている。光分岐手段（４）は、第２の読み出し光（１１）により読みだされた多重相関像を反射させ、光検出手段（９）上に一枚の合成された識別パターン像として照射できるような位置及び角度で設置されている。重みマスクアレイ（２）は、第１のレンズアレイ（１）の焦点面上に配置されている。
【００１９】
この図３に例示されている形態を有するこの発明のシステムの動作を説明すると以下のとおりとなる。
まず、入力像は、空間光変調素子である反射型画像入力手段（５）に入力されて記録される。第１の読み出し光（１０）は、入力像が入力される方向とは逆の方向から平行光として第１のレンズアレイ（１）に照射され、第１のレンズアレイ（１）を形成する各レンズにより複数の読み出し光に分割される。分割された各読み出し光は、フーリエ変換レンズ（３）を透過した後、反射型画像入力手段（５）に集束し、記録されている入力像を複数の像に複製して読み出す。
【００２０】
次に、反射型画像入力手段（５）から反射された入力像情報を含む第１の読み出し光は、フーリエ変換レンズ（３）を再び透過して、識別フィルタアレイ（６）に記録されている各特徴量上に照射される。そして、各読み出し光に含まれている各複製入力像と各特徴量との相関演算が行われ、得られた相関結果は、多重相関像として第２のレンズアレイ（７）を透過する。
【００２１】
次に、多重相関像は、第２のレンズアレイ（７）を透過した後、光書き込み型光変調素子（８）に入射されて記録され、多重相関像の入射方向とは逆の方向から平行光として照射される第２の読み出し光（１１）により読み出される。読み出された多重相関像を含む第２の読み出し光（１１）は、相関演算を実行する経路とは逆の方向に進行して、第２のレンズアレイ（７）、識別フィルタアレイ（６）を透過し、さらにフーリエ変換レンズ（３）を再び透過した後、光分岐手段（４）によって反射される。そして、読み出し光に含まれている各相関像は、重畳されて一枚に合成され、識別されたパターン像として光検出手段（９）上に得られる。なお、各相関像を一枚に合成するために必要な重みは、第１の読み出し光（１０）に対する重みマスクアレイ（２）により調整される。そして、この識別パターン像は、光検出手段（９）により電気信号として取り込まれ、適当な処理を施されて半導体記憶素子に記録される。
【００２２】
このようにして、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、パターン認識を正確に高速に行うことができる。
この図３に例示した形態のように、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、入力像が入力される方向とは逆の方向から照射される２つの読み出し光と、その読み出し光を反射させる手段とを用いて光を同一区間において反復して進行させることにより、幾つかの構成要素を繰り返し利用し、これにより、従来のシステムより少ない構成要素からなる１つのシステムにおいてパターン認識を可能としており、特に、フーリエ変換レンズは１枚、重みマスクアレイは１枚、空間光変調素子は２枚のみしか必要とせず、２枚のフーリエ変換レンズ、２枚の重みマスクアレイ、５枚の空間光変調素子を必要とする図２に示した従来のシステムと比べ、構成要素の数が非常に少なくなっている。つまり、構成要素が少ない分、従来のシステムよりも容易にシステムの構築を行うことができる。
【００２３】
そして、また、図３の例では、第１のレンズアレイ（１）としての複数レンズと第２のレンズアレイ（２）としての複数レンズとが同一平面上の異なる位置に配設されて成る一つのレンズアレイを用いてもよいことは言うまでもなく、これにより、別々に設置された第１のレンズアレイ（１）と第２のレンズアレイ（７）の光軸を合わせるための精密調整を行う必要がなくなるため、この発明のシステムの構築をより容易なものとすることができる。
【００２４】
なお、この多重相関を用いたパターン認識システムにおいては、第１の空間光変調素子である反射型画像入力手段（５）としては、ミラーを有する反射型の液晶ディスプレイや微小なミラーを電気的に偏向させて画像を投影するＤＭＤ（Deformable Mirror Device) などの電気書き込み型空間光変調素子や、液晶を光導電膜によってスイッチングする光書き込み型液晶空間光変調器やミラーを有するＢＳＯ(Bismuth Silicon Oxicide) などの電気光学結晶を用いた光書き込み型空間光変調素子などを用いることができる。
【００２５】
また、第２の空間光変調素子である光書き込み型空間光変調素子（８）としては、水素化アモルファスシリコン光導電膜スイッチング材料として用いたミラーを有していない光書き込み型液晶空間光変調素子や、ＢＳＯ電気光学結晶を用いた光書き込み型空間光変調器などを用いることができる。
光検出手段（９）としてはＣＣＤカメラやビジコンなどのイメージングデバイスやＲＷＤ(Ring Wedge Detector) やＰＳＤ(Position Sensing Device) などのパターン物体の位置検出用の光検出器や、この発明の画像並列光入力装置などを用いることができる。
【００２６】
なお、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、浜中らによって提案されている多重結像系を基本光学系として用いている。図４は、この浜中らによって提案された多重結像系の要部構成を例示したものである。図４において、（３０１）は第１のレンズアレイ、（３０２）はフーリエ変換レンズ、（３０３）は空間光変調素子、（３０４）は第２のレンズアレイ、（３０５）は多重結像面である。この図４に例示されている多重結像系は、第１のレンズアレイ（３０１）に平行光として照射されて分割された読み出し光（３０６）が、フーリエ変換レンズ（３０２）を透過し、空間光変調素子（３０３）に記録されている入力像（３０７）を複数に複製して読み出す。そして、各複製入力像は、空間光変調素子（３０３）により反射されて再びフーリエ変換レンズ（３０２）を透過して、さらに第２のレンズアレイ（３０４）を透過して、多重結像面（３０５）上に複数の複製像として結像される。
【００２７】
ただ、この多重結像系だけではこの発明の所期の目的は達成されないのであって、上記のとおりの特徴のあるシステム構成が欠かせないのである。このことは、以後の実施例においても同様である。
実施例２
図５は、波長の異なる２つの読み出し光を利用したこの発明の一実施例である多重相関を用いたパターン認識システムの要部構成図を例示したものである。
【００２８】
この図５の例においては、光分岐手段として、第１の読み出し光（１０）の波長は透過し、第２の読み出し光（１１）の波長は反射するように形成されているダイクロイックミラー（１２）が、また第１の読み出し光（１０）の波長は透過し、第２の読み出し光（１１）の波長に対しては透過率分布が一様であるような色素材料により形成されている識別フィルタアレイ（６）が備えられており、また、反射型画像入力手段としては光書き込み型空間光変調素子（１３）が配設されている。さらに、ダイクロイックミラー（１２）と図３に示した光検出手段（９）との間には光書き込み型二値空間光変調素子（１４）が備えられ、出力像（１６）が光検出手段（９）に投入される。なお、その他の構成は図３に例示した形態と同じである。
【００２９】
このシステムの場合には、第１の読み出し光と第２の読み出し光の波長は、光書き込み型空間光変調素子（８）としてどのような素子が備えられているかにより決定される。例えば、水素化アモルファスシリコン光導電膜をスイッチング材料として用いたミラーを有していない光書き込み型液晶空間光変調素子が備えられている場合は、光導電膜の書き込み感度が最も高い６５０ｎｍ近傍の光を第１の読み出し光（１０）として用い、光導電膜の書き込み感度が低くしかもその光導電膜に対する透過率の高い９００ｎｍ以上の光を第２の読み出し光（１１）として用いる。この場合では、ダイクロイックミラー（１２）としては、６５０ｎｍ近傍の光は透過し、９００ｎｍ以上の光は反射するように形成されているものを備え、識別フィルタアレイ（６）としては、６５０ｎｍ近傍の光は透過し、９００ｎｍ以上の光に対しては透過分布が一様であるような色素材料により形成されているものが置かれる。また、例えばＢＳＯ電気光学結晶を用いた光書き込み型空間光変調器が配置される場合は、ＢＳＯ電気光学結晶の書き込み感度の高い５００ｎｍ近傍の光を第１の読み出し光（１０）として用い、ＢＳＯ電気光学結晶の書き込み感度の低い６５０ｎｍ以上の光を第２の読み出し光（１１）として用いる。この場合では、ダイクロイックミラー（１２）としては、５００ｎｍ近傍の光は透過し、６５０ｎｍ以上の光は反射するように形成されているものを備え、識別フィルタアレイ（６）としては、５００ｎｍ近傍の光は透過し、６５０ｎｍ以上の光に対しては透過分布が一様であるような色素材料により形成されているものが置かれる。
【００３０】
このようなダイクロイックミラー（１２）と識別フィルタアレイ（６）とが備えられていることにより、それぞれの読み出し光の進行を妨げることがないため、一つのシステムにおいて２つの読み出し光を用いてパターン認識を行うことができる。
また、光書き込み型二値空間光変調素子（１４）は、入力像を光学的に２値処理を施して二値画像として出力することができるものである。これにより、図３に示した光検出手段（９）において画像の２値化処理を行う必要がなくなるため、処理時間を短縮させることができる。
【００３１】
図５に例示したこの発明のシステムの動作を説明すると、まず、入力像（１５）が、反射型画像入力手段としての光書き込み型空間光変調素子（１３）に入力されて記録される。第１の読み出し光（１０）は、入力像（１５）が入力される方向とは逆の方向から平行光として第１のレンズアレイ（１）に照射され、第１のレンズアレイ（１）を形成する各レンズにより複数の読み出し光に分割される。分割された各読み出し光は、フーリエ変換レンズ（３）を透過し、ダイクロイックミラー（１２）を透過した後、光書き込み型空間光変調素子（１３）に集束し、記録されている入力像を複数の像に複製して読み出す。
【００３２】
次に、光書き込み型空間光変調素子（１３）から反射された入力像情報を含む第１の読み出し光は、ダイクロイックミラー（１２）とフーリエ変換レンズ（３）を再び透過して、識別フィルタアレイ（６）に記録さている各特徴量上に照射され、各読み出し光に含まれている各複製入力像と各特徴量との相関演算が行われる。そして、得られた相関結果は、多重相関像として第２のレンズアレイ（７）を透過する。
【００３３】
この多重相関像は、第２のレンズアレイ（７）を透過した後、光書き込み型光変調素子（８）に入射されて記録され、多重相関像の入射方向とは逆の方向から平行光として照射される第２の読み出し光（１１）により読み出される。読み出された多重相関像を含む第２の読み出し光（１１）は、第２のレンズアレイ（７）、識別フィルタアレイ（６）を透過し、さらにフーリエ変換レンズ（３）を再び透過した後、ダイクロイックミラー（１２）によって今度は反射される。そして、読み出し光に含まれている各相関像は、重畳されて一枚に合成され、識別されたパターン像として光書き込み型二値空間光変調素子（１４）上に得られる。なお、各相関像を一枚に合成するために必要な重みは、第１の読み出し光（１０）に対する重みマスクアレイ（２）により調整される。
【００３４】
識別されたパターン像は、光書き込み型二値空間光変調素子（１４）により二値処理が施されて二値画像の出力像（１６）として出力された後、図３に示した光検出手段（９）により電気信号として取り込まれ、適当な処理を施されて半導体記憶素子に記録される。
このようにして、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムは、高速に正確にパターン認識を行うことができ、さらに少ない構成部品で構築することのできる。
実施例３
図６は、読み出し光として偏光を利用したこの発明の一実施例である多重相関を用いたパターン認識システムの要部構成図を例示したものである。
【００３５】
この図６の例においては、偏光を利用した場合に必要な偏光ビームスプリッタ（１７）と、光書き込み型非線形空間光変調素子（１８）とが備えられている。また反射型画像入力手段としては、図５の例と同様に、光書き込み型空間光変調素子（１３）が備えられており、さらに、偏光ビームスプリッタ（１７）と図３の光検出手段（９）との間には、図５の例と同様に、光書き込み型二値空間光変調素子（１４）が備えられている。その他の構成は図３に例示した形態と同じである。
【００３６】
なお、図７は、光書き込み型非線形空間光変調器（１８）の構造を拡大して例示した断面図である。この図７に例示されるように、光書き込み型非線形空間光変調器（１８）は、たとえば光の吸収特性が入射光強度と線形な関係にない非線形光吸収／透過材料（２０）をミラー（１９）と１／４波長板（２１）によって挟んだ構造を有している。
【００３７】
図６に例示したシステムでは、まず、偏光ビームスプリッタ（１７）が透過することのできる直線偏光である第１の読み出し光としての偏光読み出し光（２２）は、第１のレンズアレイ（１）により分割され、フーリエ変換レンズ（３）を透過した後、偏光ビームスプリッタ（１７）を透過して、光書き込み型空間光変調素子（１３）に記録されている入力像（１５）を複数に複製して読み出す。
【００３８】
入力像（１５）情報を含んだ偏光読み出し光（２２）は、反射されて、再び偏光ビームスプリッタ（１７）とフーリエ変換レンズ（３）を透過して、識別フィルタアレイ（６）に照射される。そして、相関演算が行われ、相関演算結果は第２のレンズアレイ（７）を透過して、多重相関像として光書き込み型非線形空間光変調器（１８）に照射される。
【００３９】
この光書き込み型非線形空間光変調器（１８）では、まず、多重相関像を含む偏光読み出し光（２２）が、図７に示した１／４波長板（２１）を透過することにより円偏光に変換される。変換された円偏光は、非線形光吸収／透過材料（２０）を透過し、ミラー（１９）によって反射され、再び非線形光吸収／透過材料（２０）を透過し、そして１／４波長板（２１）を再び透過することにより元の直線偏光と直交する直線偏光、つまり偏光ビームスプリッタ（１７）が反射する直線偏光に変換されて第２の読み出し光として出力される。
【００４０】
この多重相関像を含む第２の読み出し光としての偏光読み出し光は、再び第２のレンズアレイ（７）と、識別フィルタアレイ（６）と、フーリエ変換レンズ（３）とを透過した後、偏光ビームスプリッタ（１７）により今度は反射される。そして、各相関像が重畳されて合成された一枚の識別パターン像として光書き込み型二値空間光変調素子（１４）上に結像され、二値画像としての出力像（１６）が光検出手段に出力される。
【００４１】
このように、図６に例示したこの発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、光書き込み型非線形空間光変調素子（１８）により、偏光ビームスプリッタ（１７）が透過する直線偏光である偏光読み出し光を、元の直線偏光と直交する直線偏光、つまり偏光ビームスプリッタ（１７）が反射する直線偏光に変換することにより、一つの偏光読み出し光によりパターン認識を行うことができるため、第２の読み出し光を照射するための装置を必要としないため、システムをより容易に構成することができる。
【００４２】
なお、光書き込み型空間光変調素子（１３）は、入力像（１５）をそのまま入力する場合、偏光読み出し光の状態を変えずに光強度や位相を変調する機能を有している必要があるが、このような光書き込み型空間光変調素子（１３）としては、光導電膜をスイッチング手段として用い、スメクチック／ネマチック相変化を用いる相変化型液晶や、高分子の中にネマチック液晶や強誘電性液晶を分散させたポリマーネット液晶やポリマー分散液晶などを光変調材料として用いた光書き込み型空間光変調素子を用いることができる。また、入力像（１５）をポジネガ反転して入力する場合は、光導電膜をスイッチング手段として用い、ネマチック液晶や強誘電性液晶などを光変調材料を用いた光書き込み型液晶空間光変調器や、ＢＳＯなどの電気光学結晶を用いた光書き込み型空間光変調器を用いることができる。
実施例４
図８は、図６の例と同様に、読み出し光として偏光を利用したこの発明の一実施例である多重相関を用いたパターン認識システムの要部構成図を例示したものである。
【００４３】
図８の例においても、偏光を利用した場合に必要な偏光ビームスプリッタ（１７）と、反射型画像入力手段としての光書き込み型空間光変調素子（１３）が備えられており、さらに、偏光ビームスプリッタ（１７）と光検出手段との間には光書き込み型二値空間光変調素子（１４）が備えられている。
そして、この例の場合の特徴として、図６の例とは相違して、反射型空間光変調素子（２３）が設けられている。
【００４４】
図９は、この反射型空間光変調素子（２３）の構造を拡大して例示した断面図である。この図９に例示したように、反射型空間光変調素子（２３）は、たとえば識別フィルタとして必要な透過率分布および屈折率分布を持つ識別フィルタ記録材料（２４）を、ミラー（１９）と１／４波長板（２１）とにより挟んだ構造を有している。この識別フィルタ記録材料（２４）には、図３、図５または図６に例示した識別フィルタアレイ（６）のように、例えば、ある識別対象物体が持ち合わせている異なる特徴量が複数記録されている。
【００４５】
この反射型空間光変調素子（２３）では、光書き込み型空間光変調素子（１３）により反射されて偏光ビームスプリッタ（１７）とフーリエ変換レンズを透過した複製入力像を含む第１の読み出し光としての偏光読み出し光（２２）が入射されると、１／４波長板（２１）により円偏光に変換され、識別フィルタ記録材料（２４）を透過して、各特徴量との相関演算が行われる。演算結果として得られた多重相関像を含む円偏光は、ミラー（１９）によって反射されて、再び識別フィルタ記録材料（２４）および１／４波長板（２１）を透過して、元の直線偏光とは直交する直線偏光に変換される。この多重相関像を含む第２の読み出し光としての偏光読み出し光は、入射方向とは逆の方向に進行して、フーリエ変換レンズ（３）を再び透過し、今度は偏光ビームスプリッタ（１７）によって反射される。そして、各相関像が重畳されて合成された一枚の識別パターン像として光書き込み型二値空間光変調素子（１４）上に結像され、二値画像の出力像（１６）として光検出手段に出力される。出力像合成のための各相関像の重み付けは、読み出し光強度を調節している重みマスクアレイ（２）により調整できる。
【００４６】
このように、図８に例示したこの発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、図６のシステムにおける識別フィルタアレイ（６）と第２のレンズアレイ（７）と反射型空間光変調器（１８）とによる光学的処理を、一つの反射型空間光変調素子（２３）により行うことができる。このため、より少ない構成部品で容易にシステム構築することができる。
実施例５
この発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、前記の第１の読み出し光を複数に分割してフーリエ変換レンズに照射する分割照射手段として、レンズアレイとは異なる半導体レーザアレイを用いることができる。
【００４７】
図１０は、第１の読み出し光を照射するための第１の照射光学系にこの半導体レーザアレイを用いた場合の要部構成図を例示したものである。
この図１０において、半導体レーザアレイ（４０１）は、複数の半導体レーザにより形成されている。フーリエ変換レンズ（４０２）は、前記のフーリエ変換レンズ（３）と同一であり、半導体レーザアレイ（４０１）を構成する各半導体レーザの発光点は、このフーリエ変換レンズ（４０２）の前焦点面に配設されている。
【００４８】
この場合には、読み出し光をレンズアレイなどを用いて複数光に分割する必要がないために、光強度分布の補正などを行う必要がない。また、半導体レーザアレイ（４０１）の出力を調整することにより、複製入力像の光量を個別に調整できるために、複製像の均一化を行うことができる。このため、各複製像に対する相関演算毎の誤差を減少させることができ、より正確なパターン認識を行うことができる。
【００４９】
さらにまた、この半導体レーザアレイ（４０１）の出力を調整することにより、各多重相関像に対する重みを調整できるため、実施例１〜４のシステム（図３、図５、図６、および図８）における重みマスクアレイ（２）を省略することができ、さらに、第１のレンズアレイ（１）をも省略することができる。従って、より少ない構成部品によりこの発明の光情報処理システムを構築することができる。
実施例６
図１１は、第１の読み出し光を照射するための第１の照射光学系に半導体レーザアレイを用いた別の例の要部構成図を例示したものである。
【００５０】
半導体レーザアレイ（４０１）は、複数の半導体レーザにより形成されており、そして、この半導体レーザアレイ（４０１）のレーザ光進行方向前面にレンズアレイ（４０３）が備えられている。フーリエ変換レンズ（４０２）は、前記のフーリエ変換レンズ（３）と同一であり、またレンズアレイ（４０３）は前記の第１のレンズアレイ（１）と同一である。
【００５１】
この構成により、半導体レーザアレイ（４０１）から出射したレーザ光の広がり角をレンズアレイ（４０３）により調整することができ、光学条件の最適化を行うことができる。また、実施例５における図１０の第１の照射光学系と同様に、半導体レーザアレイ（４０１）の出力を調整することにより、各複製入力像の光量を個別に調整できるために複製像の均一化を行うことができ、さらに各多重相関像に対する重みを調整できるため、実施例１〜４のシステムにおける重みマスクアレイ（２）を省略することができる。
【００５２】
このため、より少ない構成部品により構築することができ、正確にパターン認識を行うことができる光情報処理システムが提供される。
実施例７
また、この発明では、図１２のように、相関像合成手段を構成する第２の読み出し光を照射するための第２の照射光学系に半導体レーザアレイ（４０１）を用いてもよい。このものは、複数の半導体レーザにより形成されている。レンズアレイ（４０３）と光書き込み型空間光変調素子（４０４）は、実施例１および２（図３および図５）のシステムにおける第２のレンズアレイ（７）と光書き込み型空間光変調素子（８）と同一である。ただ、光書き込み型空間光変調素子（４０４）は、水素化アモルファスシリコン光導電膜をスイッチング材料として用いたミラーを有していない光書き込み型液晶空間光変調素子やＢＳＯ電気光学結晶を用いた光書き込み型空間光変調器などの透過光で画像を読み出す透過型の空間光変調素子とする。
【００５３】
また、半導体レーザアレイ（４０１）とレンズアレイ（４０３）間の距離は、半導体レーザアレイ（４０１）により照射されてレンズアレイ（４０３）を透過した各レーザ光が、光書き込み型空間光変調素子（４０４）に対して平行光となるような位置、すなわち半導体レーザアレイ（４０１）を構成する各半導体レーザの発光点がレンズアレイ（４０３）の前焦点位置になるように調整されて設置されている。
【００５４】
この構成により、半導体レーザアレイ（４０１）の出力を調整することで、半導体レーザアレイ（４０１）により照射される第２の読み出し光により読み出される多重相関像の光量を均一化したり、また重み調整を行うことができるため、より正確なパターン認識を行うことができる。そして、より少ない構成部品によりこの発明のシステムを構築することができる。
実施例８
図１３は、反射型の空間光変調素子を第２の読み出し光を照射するための第２の照射光学系に用いた例を示したものである。
【００５５】
この図１３において、レンズアレイ（４０３）と光書き込み型空間光変調素子（４０４）と識別フィルタアレイ（４０７）は、実施例１および２（図３および図５）のシステムにおける第２のレンズアレイ（７）と光書き込み型空間光変調素子（８）と識別フィルタアレイ（６）と同一である。ただ、光書き込み型空間光変調素子（４０４）は、反射型の空間光変調素子である。
【００５６】
そして、この例の第２の照射光学系では、平面ハーフミラー（４０５）と半導体レーザ（４０６）とにより１つの照射ユニットが構成されており、この照射ユニットがレンズアレイ（４０３）の各レンズそれぞれに対応した位置に複数アレイ状に配置されている。
これら各照射ユニットは、まず半導体レーザ（４０６）より出射された第２の読み出し光としてのレーザ光が、平面ハーフミラー（４０５）で反射され、レンズアレイ（４０３）を構成する各レンズで平行光にコリメートされる。この平行光となった読み出しレーザ光は、反射型空間光変調素子である光書き込み型空間光変調素子（４０４）の多重相関像が記憶されている各部分にそれぞれ照射されて各相関像を読み出し、反射される。そして、この反射された読み出しレーザ光は、平面ハーフミラー（４０５）を透過して進行する。このようにして、この第２の照射光学系により第２の読み出し光を照射して、多重相関像を読み出す。
【００５７】
図１４は、この第２の照射光学系を構成する照射ユニットの構造の一例を拡大して例示したものである。たとえばこの図１４に示したように、半導体レーザ（４０６）と平面ハーフミラー（４０５）、およびレンズ（４０８）は、支持台（４０９）に一体に取り付けられており、半導体レーザ（４０６）からのレーザ光がレンズ（４０８）を通して平行光となるようにあらかじめ調整されて配設されている。
【００５８】
以上の照射ユニットの複数によって構成される第２の照射光学系では、光書き込み型空間光変調器（４０４）が反射型である場合において、第２の読み出し光を照射して多重相関像を読み出すことができ、また、各半導体レーザの出力を調整することによって、多重相関像の光量を均一化したり、また重み調整を行うことができるため、より正確なパターン認識を行うことができる。そして、より少ない構成部品によりこの発明のシステムを構築することができる。
【００５９】
なお、実施例７の図１２に例示した第２の照射光学系との違いは、システムに設置されている光書き込み型空間光変調素子（４０４）が透過型であるか、反射型であるかの違いであり、多重相関像の光量の均一化や重み調整をこの半導体レーザの出力調整で行うことができる点は同じである。
実施例９
図１５は、書き込み型空間光変調素子として反射型の空間光変調素子を用いた場合の、第２の読み出し光を照射するための第２の照射光学系の別の例を示したものである。
【００６０】
この図１５の例においては、光書き込み型空間光変調素子（４０４）は、反射型の空間光変調素子であって、しかも、凹面ハーフミラー（４１０）と半導体レーザ（４０６）とにより１つの照射ユニットを構成している。そして、照射ユニットは、レンズアレイ（４０３）の各レンズそれぞれに対応した位置に複数アレイ状に配置されている。
【００６１】
各照射ユニットでは、まず半導体レーザ（４０６）より出射された第２の読み出し光としてのレーザ光が、凹面ハーフミラー（４１０）で反射されると同時に平行光にコリメートされる。この平行光となった読み出しレーザ光は、反射型空間光変調素子である光書き込み型空間光変調素子（４０４）の多重相関像が記憶されている各部分にそれぞれ照射されて各相関像を読み出し、反射される。そして、この反射された読み出しレーザ光は、前記凹面ハーフミラー（４１０）を透過し、そしてレンズアレイ（４０３）と識別フィルタ（４０７）を透過して進行する。このようにして、この第２の照射光学系により第２の読み出し光を照射して、多重相関像を読み出す。
【００６２】
図１６は、この照射ユニットの構造の一例を拡大して例示したものである。この図１６において、半導体レーザ（４０６）と凹面ハーフミラー（４１０）とは、支持台（４０９）に一体に取り付けられており、半導体レーザ（４０６）からのレーザ光が凹面ハーフミラー（４１０）で反射されて平行光となるようにあらかじめ調整されて配設されている。
【００６３】
以上の例からなる第２の照射光学系により、光書き込み型空間光変調器（４０４）が反射型である場合において、第２の読み出し光を照射して多重相関像を読み出すことができ、また、各半導体レーザの出力を調整することによって、多重相関像の光量を均一化したり、また重み調整を行うことができるため、より正確なパターン認識を行うことができる。そして、さらに少ない構成部品によりこの発明のシステムを構築することができる。
実施例１０
この発明の多重相関を用いたパターン認識システムでは、たとえば以上のとおりの例で多重相関演算を行ってパターン認識を行うことを特徴としているが、図３に示した、出力像を記録する光検出手段（９）の点においても新しい方策を提供する。それが、画像並列光入力装置である。そこで、以下、この発明の画像並列光入力装置についてさらに詳しく説明する。
【００６４】
図１７は、この発明の画像並列光入力装置の要部構成の一例を示したものである。この図１７において、（５０１）は画像切替手段、（５０２）は第１の空間光変調素子、（５０３）は第１の画像分離手段、（５０４）は第２の空間光変調素子、（５０５）は第３の空間光変調素子、（５０６）は第２の画像分離手段、（５０７）は強度可変反転手段、（５０８）は画像合成手段、（５０９）は画像光前処理部、（５１０）は受光記録部である。
【００６５】
この図１７に例示したこの発明の画像並列光入力装置の例では、例えば、画像切替手段（５０１）としては、画像光前処理部に入力される画像の通過／遮断を切り換えるためのシャッタと、画像光前処理部内部でフィードバックされる画像の通過／遮断を切り換えるためのシャッタと、通過された画像を第１の空間光変調素子（５０２）へ導くためのビームスプリッタなどが備えられる。また、画像分離手段（５０３）（５０６）としては、入力画像情報を含む光を２つの光束に分離するためのビームスプリッタなどが備えられ、強度可変反転手段（５０７）として、ポジネガ反転のための検光子や、強度調整のための可変ＮＤフィルタなどが備えられる。さらにまた、画像合成手段（５０８）としては、ミラーやレンズなどが備えられる。各空間光変調素子に書き込まれている画像を読み出すための光を照射するための半導体レーザなどからなる照射光学系が備えられ、そして図１８に例示したような受光記録部（５１０）が備えられている。
【００６６】
受光記録部（５１０）を例示した要部構成図である図１８（ａ）は、電気信号増幅手段としてシュミットトリガーが備えられている１画素に対応する受光画素の構成図であり、図１８（ｂ）は、電気信号増幅手段としてバッファが備えられている１画素に対応する受光画素の構成図であり、図１８（ｃ）は、全画素に対応する受光画素の構成図である。
【００６７】
受光記録部（５１０）は、例えば、受光素子（５１１）とシュミットトリガー（５１２）とシフトレジスタ（５１３）と半導体記憶素子（５１４）とが順に配列されてなる受光画素（５１８）が２次元配列されて、さらに各受光画素（５１８）間には、信号線（５１６）とアドレス線（５１７）とが接続されて構成されているようにすることができる。
【００６８】
そこで、以上の画像並列光入力装置の動作について詳しく説明すると、まず、図１９は、図１７に例示したこの発明の画像並列光入力装置に用いられている第１の空間光変調素子と第３の空間光変調素子の各フィードバックごとの入出力特性を示した入力光強度と出力光強度との関系図であり、図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、１回目、２回目、３回目のフィードバックに対する第１の空間光変調素子（５０２）の入出力特性を示したものであり、図１９（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、各々、１回目、２回目、３回目のフィードバックに対する第３の空間光変調素子（５０６）の入出力特性を示したものである。
【００６９】
まず、ｎビット目のデータを得るために、画像切替手段（５０１）を介して第１の空間光変調素子（５０２）に入力されるこの発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおける相関像合成手段からの識別パターン画像の光強度をＩ1(ｎ）、その時の第１の空間光変調素子（５０２）からの出力光強度をＯ1(ｎ）、また第２の空間光変調素子（５０４）に入力される画像の光強度をＩ2(ｎ）、その時の第２の空間光変調素子（５０４）からの出力光強度をＯ2(ｎ）、また第３の空間光変調素子（５０５）に入力される画像の光強度をＩ3(ｎ）、その時の第３の空間光変調素子（５０５）からの出力光強度をＯ3(ｎ）とする。
【００７０】
また、第１の空間光変調素子（５０２）に入力される識別パターン画像データの光強度をデジタル化するときの最大光強度をＩ1(１）max とし、その時の第１の空間光変調素子（５０２）の出力をＯ1(１）max とする。そしてｎビット目のデータを得るためのフィードバックを示すために、その時の第１の空間光変調素子（５０２）に入力される画像データの光強度をデジタル化するときの最大光強度をＩ1(ｎ）max とし、その時の第１の空間光変調素子（５０２）の出力をＯ1(ｎ）max とする。第１の空間光変調素子（５０２）にこのＩ1(ｎ）max の光が入力されたときに、第２の空間光変調素子（５０４）に入力される光の強度をＩ2(ｎ）max 、その時の第２の空間光変調素子（５０４）の出力光強度をＯ2(ｎ）max 、また第３の空間光変調素子（５０５）に入力される光の強度をＩ3(ｎ）max 、その時の第３の空間光変調素子（５０５）の出力光強度をＯ3(ｎ）max とする。
【００７１】
なお、ここで、この発明の動作説明の簡略化のために、画像切替手段（５０１）と第１の画像分離手段（５０３）と第２の画像分離手段（５０６）と画像合成手段（５０８）とによる画像強度の変化がないものと仮定する。このように仮定してもこの発明の装置の動作は基本的に変わりがない。
この仮定により、Ｉ2(ｎ）max ＝Ｏ1(ｎ）max 、Ｉ3(ｎ）max ＝Ｏ1(ｎ）max となる。また、第１の空間光変調素子（５０２）および第２の空間光変調素子（５０４）の入出力特性が線形で且つ傾きが１である場合は、Ｉ1(ｎ）max ＝Ｏ1(ｎ）max ＝Ｉ2(ｎ）max ＝Ｏ2(ｎ）max ＝Ｉ3(ｎ）max となる。
【００７２】
そこで、この発明の光情報処理システムの相関像合成手段からの識別パターン像が、画像切替手段（５０１）を介して、図１９（ａ）に示されるような線型な入出力特性を有する第１の空間光変調素子（５０２）に書き込まれる場合、画像切替手段（５０１）により、第１の空間光変調素子（５０２）に書き込まれた識別パターン画像は、第１の画像分離手段（５０３）に入力され、２つの画像に分離される。そして、分離された２つの識別パターン画像のうちの一つが、感度可変の二値空間光変調素子である第３の空間光変調素子（５０５）に書き込まれ、閾値θ＝Ｉ3(１）max ／２で二値化処理されて二値化画像に変換される。この時の第３の空間光変調素子（５０５）の入出力特性は、図１９（ｄ）に示されるように、閾値θ＝Ｉ3(１）max ／２でステップ状に非線形な変化をする。そして、この二値化画像は、第２の画像分離手段（５０６）に入力され、２つの画像に分離され、分離された２つの二値化画像のうちの一つが、受光記録部（５１０）に入力される。この二値化画像は、第３の空間光変調素子（５０５）において、前記の図１９（ｄ）のように、閾値θでステップ状に非線形変化する二値に変換されて出力されているため、まず、デジタル変換されたデータの最上位ビットの０、１を得ることができ、強度が１ビットのデジタルデータになる。
【００７３】
次に、第１の画像分離手段（５０３）により分離されたもう一方の識別パターン画像は、第２の空間光変調素子（５０４）に書き込まれ、画像合成手段（５０８）に入力される。また、第２の画像分離手段（５０６）により分離されたもう一方の二値化画像は、強度可変反転手段（５０７）によりポジネガ反転され、適切な光強度に調整されて、二値のポジネガ反転画像に変換された後、画像合成手段（５０８）に入力される。この二値ポジネガ反転画像の適切な光強度は、Ｏ2(１）max ／２である。そして、画像合成手段（５０８）によりこの二値ポジネガ反転画像と二値化画像との和が取られて第１の和画像となる。この第１の和画像は、画像切替手段（５０１）を介して第１の空間光変調素子（５０２）に書き込まれる。この時、画像切替手段（５０１）により、この発明の光情報処理システムにおける相関像合成手段からの入力識別パターン画像はブロックされ、和画像のみが第１の空間光変調素子（５０２）に入力される。この時の第１の空間光変調素子（５０２）の入出力特性は、図１９（ｂ）に示されるように、最初の識別パターン像の光強度の低い部分にのみ適度な一定の光強度が加わったノコギリ状の波形になる。その後、第１の空間光変調素子（５０２）に書き込まれた和画像は、第１の画像分離手段（５０３）に入力され、再び２つの画像に分離される。そして、分離された２つの和画像のうちの一つが、第３の空間光変調素子（５０５）に書き込まれ、二値化閾値θ＝（３／４）Ｉ3(２）max で二値化画像に変換される。この二値化閾値θ＝（３／４）Ｉ3(２）max は、図１９（ｂ）に示されるノコギリ状の波形の中心の光強度に相当し、この時の第３の空間光変調素子（５０５）の入出力特性は、図１９（ｅ）に示されるように、閾値θ＝（３／４）Ｉ3(２）max でステップ状に非線形な変化をする。そして、この二値化画像は第２の画像分離手段（５０６）に入力され、再度２つの画像に分離される。
【００７４】
そして、分離された２つの二値化画像のうちの一つが、受光記録部（５１０）に入力される。この二値化画像は、最初に入力された識別パターン画像の複製画像が基となっているために、第３の空間光変調素子（５０５）において、前記の図１９（ｅ）のような二値に変換されて出力されているため、先に得られたデジタルデータの最上位ビットの次位のビットデータ、つまり、２ビット目のデジタルデータが得られる。
【００７５】
さらに、３ビット目のデジタルデータを得る場合でも、同様にして、二値化画像が強度可変反転手段（５０７）により適切な光強度Ｏ2(２）max ／４に調整された二値ポジネガ反転画像に変換され、画像合成手段（５０８）により第１の和画像のもう一方の分離和画像との和が取られて、第２の和画像が得られる。そして、この第２の和画像は、画像切替手段（５０１）とを介して第１の空間光変調素子（５０２）に書き込まれる。この時の第１の空間光変調素子（５０２）の入出力特性は、図１９（ｃ）に示されるように、第１の和画像の光強度の低い２ヵ所にのみ適度な一定の光強度が加わったさらに刃の数が多くなったノコギリ状の波形になる。そして、この第２の和画像は、第１の画像分離手段（５０３）を通り、第３の空間光変調素子（５０５）により二値化閾値θ＝（７／８）Ｉ3(３）max で二値化画像となる。この二値化閾値θ＝（７／８）Ｉ3(３）max は、図１９（ｃ）に示されるノコギリ状の波形の中心の光強度に相当し、この時の第３の空間光変調素子（５０５）の入出力特性は、図１９（ｆ）に示されるように、閾値θ＝（７／８）Ｉ3(３）max でステップ状に非線形な変化をする。そして、この二値化画像は、第２の画像分離手段（５０６）を通って、受光記録部（５１０）に入力される。この二値化画像は、第１の和画像が基となっているために、第３の空間光変調素子（５０５）において、前記の図１９（ｆ）のような二値に変換されて出力されているため、先に得られたデジタルデータの次位のビットデータ、つまり３ビット目のデジタルデータが得られる。
【００７６】
この時も、第１の画像分離手段（５０３）と第２の画像分離手段（５０６）とによりそれぞれ和画像と二値化画像の分離画像が得られ、次ビット目のデジタルデータを得る時にそれら分離画像が使われる。
このようにして、このフィードバックをｎ回繰り返すことにより、入力された２次元の識別パターン画像データを、ｎビットの２次元デジタル画像データとして得ることができる。
【００７７】
なお、ｎビット目の画像データを得る時の二値ポジネガ反転画像の光強度はＯ2(ｎ−１）max ／２n-1 であり、２値化の閾値θはΣm=1 n [ Ｉ3(ｎ) max ／２m ］である。
この二値化された画像データは、時間的なシリアルデータとして光強度がｎビットで表現されており、一画素ごとに、図１８に示した受光記録部を構成する各受光画素（５１８）において、受光素子（５１１）により光信号を電気信号に変換され、さらにシュミットトリガー（５１２）またはバッファ（５１５）により増幅されて、シフトジスタ（５１３）に入力され、時間的なシリアルデータがｎビット並列データに変換された後、半導体記憶素子（５１４）に記録される。各受光画素（５１８）におけるこの処理は並列に行われて、ｎビットの２次元デジタル画像データが記録される。
【００７８】
このようにして２次元配列された各受光画素（５１８）に記憶されたｎビットの画像データは、アドレス線（５１７）で同期された状態で、信号線（５１６）を介して、コンピュータ等の外部データ処理装置に転送され、画像処理が施される。
たとえば以上のような画像並列光入力装置がこの発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおいて光検出手段として備えられていることにより、システム全体の処理時間、つまりパターンが像を識別してから半導体記憶素子に記憶するまでの処理を非常に高速に行うことができる。
実施例１１
図２０は、図１７に対応する画像並列光入力装置の構成例を示したものである。
【００７９】
この図２０の例においては、画像切替手段として、第１のレンズ（６０２）と第１のシャッター（６０３）と第１のビームスプリッタ（６０４）とが順に備えられており、さらに第１のビームスプリッタ（６０４）へのもう一方の光経路に第２のシャッター（６２２）が備えられている。
第１のビームスプリッタ（６０４）の後方には第１の空間光変調素子（６０５）が配置されており、この第１の空間光変調素子（６０５）に対する読み出し光を照射するために、第２のビームスプリッタ（６０６）と第１の偏光子（６０９）と第１のコリメータレンズ（６０８）と第１の半導体レーザ（６０７）とからなる照射光学系が第１の空間光変調素子（６０５）の読み出し側に備えられている。
【００８０】
その後方には第１の検光子（６１０）が備えられ、さらに第１の画像分離手段として、第２のレンズ（６１１）と第３のビームスプリッタ（６１２）とが順に備えられている。
この第３のビームスプリッタ（６１２）による２つの光経路のうちの一方の光経路に、第３の空間光変調素子（６２３）が備えられており、この第３の空間光変調素子（６２３）に対する読み出し光を照射するために、第６のビームスプリッタ（６２７）と第３の偏光子（６２６）と第３のコリメータレンズ（６２５）と第３の半導体レーザ（６２４）とからなる照射光学系が第３の空間光変調素子（６２３）の読み出し側に備えられている。
【００８１】
その後方には第２の画像分離手段として、第４のレンズ（６２８）と第７のビームスプリッタ（６２９）とが順に備えられている。
この第７のビームスプリッタ（６２９）による２つの光経路のうちの一方の光経路に、第４の検光子（６３３）が、そしてその後方に受光記録部（６３４）が配置されている。
【００８２】
また、前記の第３のビームスプリッタ（６１２）による２つの光経路のうちのもう一方の光経路には、第２の空間光変調素子（６１３）が配置され、この第２の空間光変調素子（６１３）に対する読み出し光を照射するために、第４のビームスプリッタ（６１７）と第２の偏光子（６１６）と第２のコリメータレンズ（６１５）と第２の半導体レーザ（６１４）とからなる照射光学系が第２の空間光変調素子（６１３）の読み出し側に備えられている。
【００８３】
その後方には第２の検光子（６１８）が備えられている。
前記の第７のビームスプリッタ（６２９）による２つの光経路のうちのもう一方の光経路には、強度可変反転手段として、第３の検光子（６３０）と可変ＮＤフィルタ−（６３１）とが順に配置されてもいる。
さらに、第７のビームスプリッタ（６２９）の光経路上、可変ＮＤフィルター（６３１）の後方には、第２のミラー（６３２）が、また第３のビームスプリッタ（６１２）の光経路上、第２の検光子（６１８）の後方には、第５のビームスプリッタ（６１９）が備えられており、これら第２のミラー（６３２）と第５のビームスプリッタ（６１９）により方向変換されて同一経路となった光経路上に第３のレンズ（６２０）と第１のミラー（６２１）とが備えられている。これら第２のミラー（６３２）と第５のビームスプリッタ（６１９）と第３のレンズ（６２０）と第１のミラー（６２１）とは画像合成手段を構成するものとして備えられている。
【００８４】
この図２０に例示されている画像並列光入力装置の動作について以下に説明する。
なお、ｎビット目のデータを得るために、この発明の光情報処理システムにおける相関像合成手段から第１の空間光変調素子（６０５）に入力される識別パターン画像の光強度をＩ1(ｎ）、その時の第１の空間光変調素子（６０５）からの出力光強度をＯ1(ｎ）、また第２の空間光変調素子（６１３）に入力される画像の光強度をＩ2(ｎ）、その時の第２の空間光変調素子（６１３）からの出力光強度をＯ2(ｎ）、また第３の空間光変調素子（６２３）に入力される画像の光強度をＩ3(ｎ）、その時の第３の空間光変調素子（６２３）からの出力光強度をＯ3(ｎ）とする。
【００８５】
また、第１の空間光変調素子（６０５）に入力される識別パターン画像の光強度をデジタル化するときの最大光強度をＩ1(１）max とし、その時の第１の空間光変調素子（６０５）の出力光強度をＯ1(１）max とする。そして、ｎビット目のデータを得るためのフィードバックを示すために、その時の第１の空間光変調素子（６０５）に入力される画像データの光強度をデジタル化するときの最大光強度をＩ1(ｎ）max とし、その時の第１の空間光変調素子（６０５）の出力光強度をＯ1(ｎ）max とする。第１の空間光変調素子（６０５）にこのＩ1(ｎ）max の光が入力されたときに、第２の空間光変調素子（６１３）に入力される画像の光強度をＩ2(ｎ）max 、その時の第２の空間光変調素子（６１３）からの出力光強度をＯ2(ｎ）max 、また第３の空間光変調素子（６２３）に入力される画像の光強度をＩ3(ｎ）max 、その時の第３の空間光変調素子（６２３）からの出力光強度をＯ3(ｎ）max とする。
【００８６】
また、たとえば、この図２０に示した装置では、Ｉ1(１）max とＩ3(１）max との関係は、
【００８７】
【数１】
0003968378.tif 000002
と表すことができる。ここで、αは、第１の空間光変調素子（６０５）の入出力特性の傾き、第１の半導体レーザ（６０７）の強度、第１の偏光子（６０９）の透過率、第１の検光子（６１０）の透過率等に依存する係数であり、βは、第２のビームスプリッタ（６０６）の透過率と第２のレンズ（６１１）の透過率との積である。
【００８８】
まず、この発明の光情報処理システムにおける相関像合成手段からの２次元の識別パターン画像（６０１）は、第１のシャッター（６０３）がオープン、第２のシャッター（６２２）がクローズの状態で、第１のレンズ（６０２）により、第１のシャッター（６０３）と第１のビームスプリッタ（６０４）を介して第１の空間光変調素子（６０５）に結像され、書き込まれる。この第１の空間光変調素子（６０５）の入出力特性は線形である。
【００８９】
第１の空間光変調素子（６０５）に書き込まれた識別パターン画像は、第１の半導体レーザ（６０７）から出射され、第１のコリメータレンズ（６０８）で平行光にコリメートされ、第１の偏光子（６０９）で直線偏光成分のみにされた読み出し光により読み出される。この読み出された識別パターン画像は、第１の偏光子（６０９）に対して偏光軸が９０度回転した偏光軸をもつ第１の検光子（６１０）を透過することにより光強度画像となる。
【００９０】
この光強度画像となった識別パターン画像は、第２のレンズ（６１１）を透過し、第３のビームスプリッタ（６１２）により２光束に分離されて、それぞれの光経路上に備えられている第２の空間光変調素子（６１３）と第３の空間光変調素子（６２３）とに結像されて、書き込まれる。
入力画像を適当な閾値で２値化することのできる閾値デバイスである第３の空間光変調素子（６２３）に書き込まれた識別パターン画像は、この第３の空間光変調素子（６２３）によりその光強度について二値化された画像に変換される。この時の二値化閾値θはＩ3(１）max ／２である。
【００９１】
第３の空間光変調素子（６２３）による二値化画像は、第３の半導体レーザ（６２４）から出射され、第３のコリメータレンズ（６２５）で平行光にコリメートされ、第３の偏光子（６２６）で直線偏光成分のみにされた読み出し光により読み出される。
この読み出された二値化画像は、第４のレンズ（６２８）を透過し、第７のビームスプリッタ（６２９）により２光束に分離され、それぞれの光経路を進行する。そして、その一方が、第４の検光子（６３３）を透過して、受光記録部（６３４）に入力され、光強度がデジタル変換された２次元識別パターン画像データの最上位ビットが得られる。
【００９２】
次に、第３のビームスプリッタ（６１２）により分離されたもう一方の識別パターン画像は、第２の空間光変調素子（６１３）に書き込まれ、第３の半導体レーザ（６２４）から出射され、第３のコリメータレンズ（６２５）で平行光にコリメートされ、第３の偏光子（６２６）で直線偏光成分のみにされた読み出し光により読み出される。読み出された画像は、第２の検光子（６１８）を透過し、第５のビームスプリッタ（６１９）により第３のレンズ（６２０）に照射される。
【００９３】
また、第７のビームスプリッタ（６２９）により分離されたもう一方の二値化画像は、第３の偏光子（６２６）と同じ方向に偏光軸がくるように設置された第３の検光子（６３０）を透過し、ポジネガ反転画像に変換される。さらにこのポジネガ反転画像は、可変ＮＤフィルター（６３１）を透過して、光強度が変化されて、強度可変の二値ポジネガ反転画像となる。この時の二値ポジネガ反転画像の光強度は、γ／２である。このγは、第６のビームスプリッタ（６２７）の反射率と第７のビームスプリッタ（６２９）の透過率との積である。これらのビームスプリッタの反射率と透過率がそれぞれ等しい場合はγ＝１である。この二値ポジネガ反転画像は、第２のミラー（６３２）により第３のレンズ（６２０）に照射される。
【００９４】
そして、第３のレンズ（６２０）において、第２の空間光変調素子（６１３）からの識別パターン画像と二値ポジネガ反転画像とが重ね合わされ、第１の和画像が得られる。この和画像は、第１のミラー（６２１）により方向が変えられ、第２のシャッタ（６２２）と第１のビームスプリッタ（６０４）を介して、再度第１の空間光変調素子に書き込まれる。この時の第１のシャッタ（６０３）はクローズ、第２のシャッタ（６２２）はオープンの状態にされているため、第１のレンズ（６０２）からの画像は入力されず、第１の和画像のみが入力されるようになっている。
【００９５】
第１の空間光変調素子（６０５）に書き込まれた第１の和画像は、前記と同様にして読み出され、第１の検光子（６１０）と第２のレンズ（６１１）と第３のビームスプリッタ（６１２）とを介して、第３の空間光変調素子（６２３）に書き込まれる。この第１の和画像は、第３の空間光変調素子（６２３）により、最初に識別パターン画像を二値化したときの閾値よりも高い閾値で二値化される。この時の二値化閾値θは、（３／４）Ｉ3 （２）max である。
【００９６】
そして、この二値化画像は、前記と同様にして読みだされ、第４のレンズ（６２８）と第７のビームスプリッタ（６２７）と第４の検光子（６３３）を介して、受光記録部（６３４）に入力され、光強度がデジタル変換された２次元識別パターン画像データの最上位ビットの次位のビットデータ、つまり２ビット目のデジタルデータが得られる。
【００９７】
同様にして、このようなフィードバックを繰り返すことにより、入力された２次元の識別パターン画像データを、ｎビットの２次元デジタル画像データとして得ることができる。
このようにして得られたｎビットのデジタル画像データは、図１８に例示したような構成を有する受光記録部（６３４）によって、半導体記憶素子（５１４）に記録される。
【００９８】
この図２０に例示したこの発明の画像並列光入力装置は、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおける相関像合成手段から入力される識別パターン画像に対する２次元／１次元変換およびＡ／Ｄ変換処理をすべて光学系により行うことができるため、非常に短時間で入力画像情報を半導体記憶素子に記憶することができる。
【００９９】
従って、この発明の多重相関を用いたパターン認識システム全体、つまりパターン画像を識別してから半導体記憶素子に記憶するまでの処理を非常に高速に行うことができる。
もちろん、この発明は、以上の例示によって何ら限定されるものではない。その細部の態様として様々に可能である。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムによって、多重光学系の構成部品点数を削減しながらも、パターン認識を精度良く、高速に行うことのできる新しい光情報処理システムが提供される。部品点数が削減されることにより、精密調整が容易となり、システムの構築も簡易化し、さらには、コストの低減も図れる。
【０１０１】
また、この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおける光検出手段である画像並列光入力装置によって、２次元／１次元変換とＡ／Ｄ変換に必要な処理時間が非常に短縮することができ、従って、多重相関を用いたパターン認識システム全体、つまりパターン画像を識別してから半導体記憶素子に記憶するまでの処理を非常に高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、従来のパターン認識用の光情報処理システム説明図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、従来の多重相関光学系を用いた光情報処理システムを例示した要部構成図である。
【図３】この発明の多重相関を用いたパターン認識システムの実施例を示した要部構成図である。
【図４】浜中らによる多重結像光学系を例示した要部構成図である。
【図５】波長の異なる２つの読み出し光を利用したこの発明の実施例である多重相関を用いたパターン認識システムを例示した要部構成図である。
【図６】読み出し光として偏光を利用したこの発明の実施例である多重相関を用いたパターン認識システムを例示した要部構成図である。
【図７】図６における光書き込み型非線形空間光変調器の構造を拡大して例示した断面図である。
【図８】読み出し光として偏光を利用したこの発明の別の実施例である多重相関を用いたパターン認識システムを例示した要部構成図である。
【図９】図８における反射型空間光変調素子の構造を拡大して例示した断面図である。
【図１０】この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおける第１の照射光学系の一例を示した要部構成図である。
【図１１】この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおける第１の照射光学系の別の例を示した要部構成図である。
【図１２】この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおいて光書き込み型空間光変調素子として透過型の空間光変調素子を用いた場合の第２の照射光学系の一例を示した要部構成図である。
【図１３】この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおいて光書き込み型空間光変調素子として反射型の空間光変調素子を用いた場合の第２の照射光学系の一例を示した要部構成図である。
【図１４】図１３の第２の照射光学系を構成する照射ユニットを拡大して例示した拡大構成図である。
【図１５】この発明の多重相関を用いたパターン認識システムにおいて光書き込み型空間光変調素子として反射型の空間光変調素子を用いた場合の第２の照射光学系の別の例を示した要部構成図である。
【図１６】図１５の第２の照射光学系を構成する照射ユニットを拡大して例示した拡大構成図である。
【図１７】この発明の画像並列光入力装置の一例を示した要部構成図である。
【図１８】この発明の画像並列光入力装置における受光記録部の構成を例示した要部構成図であり、（ａ）は、電気信号増幅手段としてシュミットトリガーが備えられている１画素に対応する受光画素の構成図であり、（ｂ）は、電気信号増幅手段としてバッファが備えられている１画素に対応する受光画素の構成図であり、（ｃ）は、全画素に対応する受光画素の構成図である
【図１９】図１７に例示したこの発明の画像並列光入力装置に用いられる第１の空間光変調素子と第２の空間光変調素子の各フィードバックごとの入出力特性を示した入力光強度と出力光強度との関係図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々１回目、２回目、３回目のフィードバックに対する第１の空間光変調素子の入出力特性を示したものであり、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は各々１回目、２回目、３回目のフィードバックに対する第２の空間光変調素子の入出力特性を示めしたものである。
【図２０】この発明の画像並列光入力装置の具体的構成を例示した要部構成図である。
【符号の説明】
１  第１のレンズアレイ
２  重みマスクアレイ
３  フーリエ変換レンズ
４  光分岐手段
５  反射型画像入力手段
６  識別フィルタアレイ
７  第２のレンズアレイ
８  光書き込み型空間光変調素子
９  光検出手段
１０  第１の読み出し光
１１  第２の読み出し光
１２  ダイクロイックミラー
１３  光書き込み型空間光変調素子
１４  光書き込み型二値空間光変調素子
１５  入力像
１６  出力像
１７  偏光ビームスプリッタ
１８  光書き込み型非線形空間光変調素子
１９  ミラー
２０  非線形光吸収／透過材料
２１  １／４波長板
２２  偏光読み出し光
２３  反射型空間光変調素子
２４  識別フィルタ記録材料
１０１  入力面
１０２  第１のフーリエ変換レンズ
１０３  識別フィルタ
１０４  第２のフーリエ変換レンズ
１０５  光検出器
２０１  入力像
２０２  結像レンズ
２０３  第１の空間光変調素子
２０４  レンズ
２０５  第１のレンズアレイ
２０６  第２の空間光変調素子
２０７  第１のフーリエ変換レンズアレイ
２０８  識別フィルタアレイ
２０９  第２のフーリエ変換レンズアレイ
２１０  第１の非線形応答を持つ空間光変調素子
２１１  第１の重みマスクアレイ
２１２  第２の非線形応答を持つ空間光変調素子
２１３  第２の重みマスクアレイ
２１４  第３の非線形応答を持つ空間光変調素子
３０１  第１のレンズアレイ
３０２  フーリエ変換レンズ
３０３  空間光変調素子
３０４  第２のレンズアレイ
３０５  多重結像面
３０６  読み出し光
４０１  半導体レーザアレイ
４０２  フーリエ変換レンズ
４０３  レンズアレイ
４０４  光書き込み型空間光変調素子
４０５  平面ハーフミラー
４０６  半導体レーザ
４０７  識別フィルタアレイ
４０８  レンズ
４０９  支持台
４１０  凹面ハーフミラー
５０１  画像切替手段
５０２  第１の空間光変調素子
５０３  第１の画像分離手段
５０４  第２の空間光変調素子
５０５  第３の空間光変調素子
５０６  第２の画像分離手段
５０７  強度可変反転手段
５０８  画像合成手段
５０９  画像光前処理部
５１０  受光記録部
５１１  受光素子
５１２  シュミットトリガー
５１３  シフトレジスタ
５１４  メモリ
５１５  バッファ
５１６  信号線
５１７  アドレス線
５１８  受光画素
６０１  識別パターン像
６０２  第１のレンズ
６０３  第１のシャッタ
６０４  第１のビームスプリッタ
６０５  第１の空間光変調素子
６０６  第２のビームスプリッタ
６０７  第１の半導体レーザ
６０８  第１のコリメータレンズ
６０９  第１の偏光子
６１０  第１の検光子
６１１  第２のレンズ
６１２  第３のビームスプリッタ
６１３  第２の空間光変調素子
６１４  第２の半導体レーザ
６１５  第２のコリメータレンズ
６１６  第２の偏光子
６１７  第４のビームスプリッタ
６１８  第２の検光子
６１９  第５のビームスプリッタ
６２０  第３のレンズ
６２１  第１のミラー
６２２  第２のシャッタ
６２３  第３の空間光変調素子
６２４  第３の半導体レーザ
６２５  第３のコリメータレンズ
６２６  第３の偏光子
６２７  第６のビームスプリッタ
６２８  第４のレンズ
６２９  第７のビームスプリッタ
６３０  第３の検光子
６３１  可変ＮＤフィルタ
６３２  第２のミラー
６３３  第４の検光子
６３４  受光記録部
６３５  第５の検光子
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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