JP2591269B2 - 視覚情報処理素子 - Google Patents
視覚情報処理素子Info
- Publication number
- JP2591269B2 JP2591269B2 JP2184525A JP18452590A JP2591269B2 JP 2591269 B2 JP2591269 B2 JP 2591269B2 JP 2184525 A JP2184525 A JP 2184525A JP 18452590 A JP18452590 A JP 18452590A JP 2591269 B2 JP2591269 B2 JP 2591269B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- molecular film
- transparent
- wiring
- neuron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
- G06N3/063—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using electronic means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
- G06N3/067—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using optical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Neurology (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、視覚映像をとらえられるイメージセンサ
とその信号を並列処理する神経情報処理機能部を併せも
ち、イメージセンサ部からの視覚映像信号も並列的に神
経情報処理機能部に受け渡すことができる高速視覚情報
処理素子に関するものである。
とその信号を並列処理する神経情報処理機能部を併せも
ち、イメージセンサ部からの視覚映像信号も並列的に神
経情報処理機能部に受け渡すことができる高速視覚情報
処理素子に関するものである。
第５図は従来の視覚情報処理システムの一般的構成を
示す図であり、図において、（１）は入力であるイメー
ジ信号のセンサ部、（３）はイメージ信号の処理部であ
り、（２）は（１）と（３）を結ぶイメージ信号の伝送
部である。イメージ信号はx,y方向の二次元情報であ
り、かつ、動的イメージで経時変化するためイメージセ
ンサ部の各（x,y）画素に入力した各信号を或る周期で
読み出してイメージ信号処理部（３）に伝送し処理しな
ければならない。この時の視覚情報処理システムの信号
処理速度はイメージ信号の画素数と信号処理の方式を規
定すると、 イメージセンサ部の全（x,y）信号書き込み速度（応
答速度） イメージセンサ部の書き込み信号の読み出し速度 伝送イメージ信号の信号処理部への書き込み速度 信号処理部での処理速度 で決まる。従って、従来の一般的システムである、イメ
ージセンサにシリコンCCDを使い、信号処理部に直列演
算CPUを用いた場合には、信号伝送および信号処理が直
列処理のため非常に遅くなりリアルタイムパターン認識
（約30msecの時間内での視覚情報処理）が不可能なケー
スが多い。
示す図であり、図において、（１）は入力であるイメー
ジ信号のセンサ部、（３）はイメージ信号の処理部であ
り、（２）は（１）と（３）を結ぶイメージ信号の伝送
部である。イメージ信号はx,y方向の二次元情報であ
り、かつ、動的イメージで経時変化するためイメージセ
ンサ部の各（x,y）画素に入力した各信号を或る周期で
読み出してイメージ信号処理部（３）に伝送し処理しな
ければならない。この時の視覚情報処理システムの信号
処理速度はイメージ信号の画素数と信号処理の方式を規
定すると、 イメージセンサ部の全（x,y）信号書き込み速度（応
答速度） イメージセンサ部の書き込み信号の読み出し速度 伝送イメージ信号の信号処理部への書き込み速度 信号処理部での処理速度 で決まる。従って、従来の一般的システムである、イメ
ージセンサにシリコンCCDを使い、信号処理部に直列演
算CPUを用いた場合には、信号伝送および信号処理が直
列処理のため非常に遅くなりリアルタイムパターン認識
（約30msecの時間内での視覚情報処理）が不可能なケー
スが多い。
第４図は例えばケイ、コッポ（K.Koch」他、「ニュー
ラルコンピューターズ」，ベルリン,1988年,101頁（“N
eural Computers",Berlin,（1988）p.101）に示された
オプティカルフロー算出のための立体抵抗回路網を示す
図であり、図において、（４）はフォトダイオードのよ
うな光電変換器が光に照射された時の等価回路を示し、
（５）は等価回路中に存在する電源、（６）は等価回路
中に存在するコンデンサ、（７）は等価回路中に存在す
る抵抗、（８），（９）は立体抵抗回路網の接点、（1
0）は上層，下層の接点間をつなぐ抵抗、（11）は上
層，下層面内での各接点を結ぶ抵抗、（12）は抵抗（1
1）内に設けられたスイッチである。
ラルコンピューターズ」，ベルリン,1988年,101頁（“N
eural Computers",Berlin,（1988）p.101）に示された
オプティカルフロー算出のための立体抵抗回路網を示す
図であり、図において、（４）はフォトダイオードのよ
うな光電変換器が光に照射された時の等価回路を示し、
（５）は等価回路中に存在する電源、（６）は等価回路
中に存在するコンデンサ、（７）は等価回路中に存在す
る抵抗、（８），（９）は立体抵抗回路網の接点、（1
0）は上層，下層の接点間をつなぐ抵抗、（11）は上
層，下層面内での各接点を結ぶ抵抗、（12）は抵抗（1
1）内に設けられたスイッチである。
次に動作について説明する。フォトダイオードについ
て得られた物体の視覚情報は、ある時間間隔をもって立
体抵抗回路の各接点に同時に入力される。物体の運動に
より生じた光信号の変化にもとづく各接点（８）および
（９）における電圧変化はいままで安定していた回路網
の系を乱した新たな安定状態に移行する。安定状態に達
した各接点（８）及び（９）の電圧値から、ｘ方向とｙ
方向の二次元の速度ベクトルが求められる。しかし、こ
の場合物体の輪郭が不明瞭になるため、スイッチ（12）
を設け合理的な位置に輪郭が形成されるようにしてい
る。
て得られた物体の視覚情報は、ある時間間隔をもって立
体抵抗回路の各接点に同時に入力される。物体の運動に
より生じた光信号の変化にもとづく各接点（８）および
（９）における電圧変化はいままで安定していた回路網
の系を乱した新たな安定状態に移行する。安定状態に達
した各接点（８）及び（９）の電圧値から、ｘ方向とｙ
方向の二次元の速度ベクトルが求められる。しかし、こ
の場合物体の輪郭が不明瞭になるため、スイッチ（12）
を設け合理的な位置に輪郭が形成されるようにしてい
る。
従来の視覚情報処理素子は以上のように構成されてい
るので、フォトダイオードなどのイメージセンサ部とイ
メージ信号処理部とを同一素子内に形成し、イメージ信
号を並列的に伝達することが困難であり、また、オプテ
ィカルフローなどの立体抵抗回路網を従来の半導体素子
内に構築することは困難であるなどの問題点があった。
るので、フォトダイオードなどのイメージセンサ部とイ
メージ信号処理部とを同一素子内に形成し、イメージ信
号を並列的に伝達することが困難であり、また、オプテ
ィカルフローなどの立体抵抗回路網を従来の半導体素子
内に構築することは困難であるなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためのもの
で、イメージセンサ部と信号処理部とを同一素子内に形
成し、イメージセンサ部と、神経情報処理機能をもち並
列情報処理を行なう信号処理部との間の信号伝送を並列
的に行なう視覚情報処理素子を得ることを目的としてい
る。
で、イメージセンサ部と信号処理部とを同一素子内に形
成し、イメージセンサ部と、神経情報処理機能をもち並
列情報処理を行なう信号処理部との間の信号伝送を並列
的に行なう視覚情報処理素子を得ることを目的としてい
る。
この発明に係る視覚情報処理素子は、複数のニューロ
ンが設けられた半導体集積回路部と、該集積回路部上に
設けられ、光電変換機能を持ち、１画素１ニューロンに
対応する映像入力部と、各ニューロンを他のニューロン
と結合するTij信号入力部とを有する分子膜と発光機能
をもち上記Tij入力部に対するTijマトリックス光信号を
発光する分子膜とを備え、これら分子膜部と半導体集積
回路部とのハイブリッド素子として視覚情報処理機能を
実現するようにしたものである。
ンが設けられた半導体集積回路部と、該集積回路部上に
設けられ、光電変換機能を持ち、１画素１ニューロンに
対応する映像入力部と、各ニューロンを他のニューロン
と結合するTij信号入力部とを有する分子膜と発光機能
をもち上記Tij入力部に対するTijマトリックス光信号を
発光する分子膜とを備え、これら分子膜部と半導体集積
回路部とのハイブリッド素子として視覚情報処理機能を
実現するようにしたものである。
この発明における視覚情報処理素子は、イメージセン
サ部とTij入力部を光電変換機能をもつ分子膜部で構成
し、Tij光信号出力部を発光機能をもつ分子膜部で構成
しニューロン部の半導体集積回路上に該分子膜部を三次
元的に構築した構成としたから、イメージ信号を並列的
に信号処理部に伝送することができ、信号処理部の信号
処理方式として並列処理方式の一つである神経情報処理
方式を行わせることができ、その神経情報処理方式のニ
ューロン間の配線様式としてのTijマトリックスパター
ンを素子内部で発生する光パターンにより入力するよう
にしているので、Tijパターンの書き換えが可能とな
る。
サ部とTij入力部を光電変換機能をもつ分子膜部で構成
し、Tij光信号出力部を発光機能をもつ分子膜部で構成
しニューロン部の半導体集積回路上に該分子膜部を三次
元的に構築した構成としたから、イメージ信号を並列的
に信号処理部に伝送することができ、信号処理部の信号
処理方式として並列処理方式の一つである神経情報処理
方式を行わせることができ、その神経情報処理方式のニ
ューロン間の配線様式としてのTijマトリックスパター
ンを素子内部で発生する光パターンにより入力するよう
にしているので、Tijパターンの書き換えが可能とな
る。
また、ニューロン回路領域をマトリクス状に設けた半
導体集積回路上に分子膜を多層構造で設けた構成とした
から、Tij結合をつくるための配線数を減少することが
でき、集積化できるニューロン数、即ち、画素数を増大
することができる。
導体集積回路上に分子膜を多層構造で設けた構成とした
から、Tij結合をつくるための配線数を減少することが
でき、集積化できるニューロン数、即ち、画素数を増大
することができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例による視覚情報処理
素子を示す平面図であり、第１図（ｂ），（ｃ）はそれ
ぞれ（ａ）のI b−I b線およびI c−I c線断面図であ
る。図において、（13）は集積回路内に形成されたニュ
ーロン回路領域（以下ニューロンと略す）であり、（1
4）はニューロン（13）の入力端子、（15）はニューロ
ン（13）の出力端子、（18）は半導体集積回路素子上に
形成された光電変換機能をもつ分子膜、（16）は半導体
集積回路素子上に存在し、分子膜（18）の下に存在する
入力用配線、（17）は分子膜（18）の上に存在する出力
用配線、（19）は集積回路上に形成した絶縁膜、（20
a）は映像を入力する部分、（21）は集積回路を形成し
ているシリコン基板、（22）は集積回路部内に形成され
た二っーロン領域の断面、（20b）は隣り合ったニュロ
ンの入力及び出力のシナプス結合強度を表すTij信号を
入力する部分、（40）は出力用配線（17）あるいは分子
膜（18）上に形成された透明絶縁膜（41）は透明絶縁膜
（40）上に形成された発光素子用透明電極、（42）は透
明電極（41）上に形成された発光機能をもつ分子膜（4
3）は分子膜（42）上に形成された発光素子用電極であ
り、（44）は発光素子電極用リード配線である。なお、
発光素子電極用リード配線（44）は全ての発光素子用電
極（43）に結合されているが、第１図（ａ）では簡単の
ため一部のみに記入した。
素子を示す平面図であり、第１図（ｂ），（ｃ）はそれ
ぞれ（ａ）のI b−I b線およびI c−I c線断面図であ
る。図において、（13）は集積回路内に形成されたニュ
ーロン回路領域（以下ニューロンと略す）であり、（1
4）はニューロン（13）の入力端子、（15）はニューロ
ン（13）の出力端子、（18）は半導体集積回路素子上に
形成された光電変換機能をもつ分子膜、（16）は半導体
集積回路素子上に存在し、分子膜（18）の下に存在する
入力用配線、（17）は分子膜（18）の上に存在する出力
用配線、（19）は集積回路上に形成した絶縁膜、（20
a）は映像を入力する部分、（21）は集積回路を形成し
ているシリコン基板、（22）は集積回路部内に形成され
た二っーロン領域の断面、（20b）は隣り合ったニュロ
ンの入力及び出力のシナプス結合強度を表すTij信号を
入力する部分、（40）は出力用配線（17）あるいは分子
膜（18）上に形成された透明絶縁膜（41）は透明絶縁膜
（40）上に形成された発光素子用透明電極、（42）は透
明電極（41）上に形成された発光機能をもつ分子膜（4
3）は分子膜（42）上に形成された発光素子用電極であ
り、（44）は発光素子電極用リード配線である。なお、
発光素子電極用リード配線（44）は全ての発光素子用電
極（43）に結合されているが、第１図（ａ）では簡単の
ため一部のみに記入した。
次に本実施例素子の製造方法について説明する。
入力用配線（16）はアルミの真空蒸着とフォトリソグ
ラフィーにより形成し、出力用配線（17）はアルミの真
空蒸着とフォトリソグラフィーにより半透明アルミ電極
として形成した。出力用配線（17）としてはITOやネサ
ガラスなどの透明電極を用いることも可能である。分子
膜（18）は下層アルミ電極上にポルフィリン誘導体を数
分子層ラングミュアーブロジェット（Langmuir−Blodge
tt:LB）法で積層し、その上にフラビン誘導体を数分子
層LB法で積層して形成した。この分子膜（18）は照射さ
れる光の強度に応じて電極間に流れる電流が変化する性
質がある。透明絶縁膜（40）はSiO2や高分子膜で形成
し、発光素子用透明電極（41）はITOやネサガラスを用
いて形成し、発光機能をもつ分子膜（42）は、ホール輸
送膜−発光膜−電子輸送膜の３層構造としてこの順に透
明電極（41）上に形成した。発光素子用電極（43）とし
てはMg電極を用い、リード配線（44）にはアルミを用い
た。集積回路内に形成したニューロンは、従来のLSI形
成技術を用いて抵抗、コンデンサ、トランジスタなどを
組み合わせて形成した。
ラフィーにより形成し、出力用配線（17）はアルミの真
空蒸着とフォトリソグラフィーにより半透明アルミ電極
として形成した。出力用配線（17）としてはITOやネサ
ガラスなどの透明電極を用いることも可能である。分子
膜（18）は下層アルミ電極上にポルフィリン誘導体を数
分子層ラングミュアーブロジェット（Langmuir−Blodge
tt:LB）法で積層し、その上にフラビン誘導体を数分子
層LB法で積層して形成した。この分子膜（18）は照射さ
れる光の強度に応じて電極間に流れる電流が変化する性
質がある。透明絶縁膜（40）はSiO2や高分子膜で形成
し、発光素子用透明電極（41）はITOやネサガラスを用
いて形成し、発光機能をもつ分子膜（42）は、ホール輸
送膜−発光膜−電子輸送膜の３層構造としてこの順に透
明電極（41）上に形成した。発光素子用電極（43）とし
てはMg電極を用い、リード配線（44）にはアルミを用い
た。集積回路内に形成したニューロンは、従来のLSI形
成技術を用いて抵抗、コンデンサ、トランジスタなどを
組み合わせて形成した。
この実施例では光電変換機能をもつ分子膜を１層用い
ているが、この場合には画素数及び配線数には制限があ
る。これを解消するには基本的に分子膜部を多層構造に
すると良い。
ているが、この場合には画素数及び配線数には制限があ
る。これを解消するには基本的に分子膜部を多層構造に
すると良い。
第２図に分子膜部を２層構造とした場合の例を示す。
第２図（ａ）は平面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ
（ａ）のII b−II b線,II c−II c線，およびII d−II
d線断面図である。
第２図（ａ）は平面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ
（ａ）のII b−II b線,II c−II c線，およびII d−II
d線断面図である。
集積回路技術を用いて、シリコン基板（36）内に生体
のニューロン動作を模擬したアナログあるいはデジタル
電子回路で構成したニューロン（23）をマトリックス状
に配列する。次に所定の真空蒸着により集積回路上に、
ニューロンの出力電極（24）、入力力電極（25）などの
金属を形成する。電極を形成していない集積回路表面は
SiO2膜（35）などにより、表面を平坦化する。次にこの
集積回路に電極形成し、ウエハ上にラングミュアーブロ
ジェット法により、第１図の素子と同じ要領で第１層目
の分子膜（34）を形成する。この第１層目の分子膜（3
4）上に横方向に並んだニューロン（23）の出力電極（2
4）の真上と入力電極（25）の真上を通過するように、
半透明のアルミの配線（26），（27）を形成する。この
上に第２層目の分子膜（34′）を第１層目と同じ方法で
形成する。この第２層目の分子累積膜（34′）上に縦方
向に並んだニューロン（23）の出力電極（24）や入力電
極（25）と重ならないように１つのニューロンにつき２
本の半透明アルミ電極（28），（28′）を形成する。な
お、発光素子部（40）〜（43）の形成方法は第１図の場
合と同様である。
のニューロン動作を模擬したアナログあるいはデジタル
電子回路で構成したニューロン（23）をマトリックス状
に配列する。次に所定の真空蒸着により集積回路上に、
ニューロンの出力電極（24）、入力力電極（25）などの
金属を形成する。電極を形成していない集積回路表面は
SiO2膜（35）などにより、表面を平坦化する。次にこの
集積回路に電極形成し、ウエハ上にラングミュアーブロ
ジェット法により、第１図の素子と同じ要領で第１層目
の分子膜（34）を形成する。この第１層目の分子膜（3
4）上に横方向に並んだニューロン（23）の出力電極（2
4）の真上と入力電極（25）の真上を通過するように、
半透明のアルミの配線（26），（27）を形成する。この
上に第２層目の分子膜（34′）を第１層目と同じ方法で
形成する。この第２層目の分子累積膜（34′）上に縦方
向に並んだニューロン（23）の出力電極（24）や入力電
極（25）と重ならないように１つのニューロンにつき２
本の半透明アルミ電極（28），（28′）を形成する。な
お、発光素子部（40）〜（43）の形成方法は第１図の場
合と同様である。
次に動作について説明する。例えば第２図の左上のニ
ューロン（23）の出力と、右下のニューロン（33）の入
力結合は次のように行なう。第２図のニューロンの電極
や配線が交差している部分に複数の光を発光素子により
照射する。例えば、左上ニューロン（23）の出力電極
（24）と、第１層目の上に形成された配線（26）の交点
（29）に光を照射すると、出力電極（24）と第１層上の
配線（26）が導通し、出力電極の電気信号が第１層上の
配線（26）に受け渡される。次に第１層上の配線（26）
と第２層上の配線（28）の交点（30）に光を照射する第
１層上の配線（26）と第２層上の配線（28）が導通し、
第１層上の配線（26）に受け渡されたニューロン（23）
の出力電極（24）の電気信号が第２層上の配線（28）に
受け渡される。そして第２層上の配線（28）ち入力電極
（25）上を通過する第１層上の配線（27）の交点（31）
に光を照射すると、第２層上の配線（28）と第１層上の
入力電極（25）上を通過する配線（27）の交点が導通
し、ニューロン（23）の出力電極（24）の電気信号が第
１層上の入力電極（25）上を通過する配線（27）に受け
渡される。最後に、第１層上の入力電極（25）上を通過
する配線（27）とニューロン（33）の入力電極（25）が
交わる点（32）上に光を照射すると、配線（27）と電極
（25）が導通し、ニューロン（23）の出力電極（24）か
らの電気信号がニューロン（33）の入力電極（25）に受
け渡すことができるようになる。（39）は映像入力部で
ある。（37），（38）は映像入力のための上下電極であ
る。
ューロン（23）の出力と、右下のニューロン（33）の入
力結合は次のように行なう。第２図のニューロンの電極
や配線が交差している部分に複数の光を発光素子により
照射する。例えば、左上ニューロン（23）の出力電極
（24）と、第１層目の上に形成された配線（26）の交点
（29）に光を照射すると、出力電極（24）と第１層上の
配線（26）が導通し、出力電極の電気信号が第１層上の
配線（26）に受け渡される。次に第１層上の配線（26）
と第２層上の配線（28）の交点（30）に光を照射する第
１層上の配線（26）と第２層上の配線（28）が導通し、
第１層上の配線（26）に受け渡されたニューロン（23）
の出力電極（24）の電気信号が第２層上の配線（28）に
受け渡される。そして第２層上の配線（28）ち入力電極
（25）上を通過する第１層上の配線（27）の交点（31）
に光を照射すると、第２層上の配線（28）と第１層上の
入力電極（25）上を通過する配線（27）の交点が導通
し、ニューロン（23）の出力電極（24）の電気信号が第
１層上の入力電極（25）上を通過する配線（27）に受け
渡される。最後に、第１層上の入力電極（25）上を通過
する配線（27）とニューロン（33）の入力電極（25）が
交わる点（32）上に光を照射すると、配線（27）と電極
（25）が導通し、ニューロン（23）の出力電極（24）か
らの電気信号がニューロン（33）の入力電極（25）に受
け渡すことができるようになる。（39）は映像入力部で
ある。（37），（38）は映像入力のための上下電極であ
る。
このように、４つの交点（29），（30），（31），
（32）を同時に光照射することにより、ニューロン（2
3）の出力をニューロン（33）の入力と結合することが
できる。このような結合関係を他のニューロン間にも適
用することにより、全てのニューロンの入出力結合の表
現が可能となる。
（32）を同時に光照射することにより、ニューロン（2
3）の出力をニューロン（33）の入力と結合することが
できる。このような結合関係を他のニューロン間にも適
用することにより、全てのニューロンの入出力結合の表
現が可能となる。
第３図は本発明による視覚情報処理素子を用いて構成
した視覚情報処理システムを機能ブロックとしてまとめ
たブロック図である。
した視覚情報処理システムを機能ブロックとしてまとめ
たブロック図である。
第３図に示すように、上記第１図，第２図の実施例に
よる視覚情報処理素子を用いることにより並列情報処理
が可能な視覚情報処理システムを実現できる。
よる視覚情報処理素子を用いることにより並列情報処理
が可能な視覚情報処理システムを実現できる。
ここで、視覚情報処理システムを構成する場合に、分
光感度波長帯域の広い光電機能をもつ分子膜を分子膜素
子に用いるようすれば、視覚映像信号とTij信号をそれ
ぞれ波長の異なる照射して、所望のTijをもたせ、高速
な視覚情報処理が可能な視覚情報処理システムを実現で
きる。
光感度波長帯域の広い光電機能をもつ分子膜を分子膜素
子に用いるようすれば、視覚映像信号とTij信号をそれ
ぞれ波長の異なる照射して、所望のTijをもたせ、高速
な視覚情報処理が可能な視覚情報処理システムを実現で
きる。
〔発明の効果〕 以上のように、この発明によればイメージセンサとTi
j部を光電機能をもつ分子膜部で構成し、ニューロン部
の半導体集積回路上に分子膜を多層に三次元的に構築し
たので、同一素子内にイメージセンサの働きとニューロ
ンの機能をもち、かつTij信号も素子内部のマトリック
ス発光素子により書き込むことができる。この結果、イ
メージセンサ部からの視覚映像信号を並列的に神経情報
処理機能部であるニューロンに受け渡すことができ、か
つ、高度なTij機能をもつ神経情報処理が可能となるた
め超高速な視覚情報処理素子が実現できる効果がある。
j部を光電機能をもつ分子膜部で構成し、ニューロン部
の半導体集積回路上に分子膜を多層に三次元的に構築し
たので、同一素子内にイメージセンサの働きとニューロ
ンの機能をもち、かつTij信号も素子内部のマトリック
ス発光素子により書き込むことができる。この結果、イ
メージセンサ部からの視覚映像信号を並列的に神経情報
処理機能部であるニューロンに受け渡すことができ、か
つ、高度なTij機能をもつ神経情報処理が可能となるた
め超高速な視覚情報処理素子が実現できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による視覚情報処理素子を
示す図、第２図は本発明の他の実施例による視覚情報処
理素子を示す図、第３図は本発明の一実施例による視覚
情報処理素子を用いた視覚情報処理システムを示す図、
第４図，第５図は従来の視覚情報処理素子およびそのシ
ステムを示す図である。 （13），（23），（33）はニューロン回路領域、（14）
はニューロンの入力端子、（15）はニューロンの出力端
子、（16）は入力用配線、（17）は出力用配線、（18）
は分子膜、（19）は絶縁膜、（20a）は映像を入力する
部分、（20b）はTij信号を入力する部分、（21），（3
6）はシリコン基板、（24）はニューロンの出力電極、
（25）はニューロンの入力電極、（26），（27），（2
8），（28′）は配線、（29），（30），（31）（32）
は交点、（34）は一層目の分子膜、（34′）は二層目の
分子膜、（35）はSiO2膜、（39）は映像入力部、（3
7），（38）は上下電極，（40）は透明絶縁膜，（41）
は透明電極、（42）は発光機能を持つ分子膜、（43）は
発光素子用電極。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
示す図、第２図は本発明の他の実施例による視覚情報処
理素子を示す図、第３図は本発明の一実施例による視覚
情報処理素子を用いた視覚情報処理システムを示す図、
第４図，第５図は従来の視覚情報処理素子およびそのシ
ステムを示す図である。 （13），（23），（33）はニューロン回路領域、（14）
はニューロンの入力端子、（15）はニューロンの出力端
子、（16）は入力用配線、（17）は出力用配線、（18）
は分子膜、（19）は絶縁膜、（20a）は映像を入力する
部分、（20b）はTij信号を入力する部分、（21），（3
6）はシリコン基板、（24）はニューロンの出力電極、
（25）はニューロンの入力電極、（26），（27），（2
8），（28′）は配線、（29），（30），（31）（32）
は交点、（34）は一層目の分子膜、（34′）は二層目の
分子膜、（35）はSiO2膜、（39）は映像入力部、（3
7），（38）は上下電極，（40）は透明絶縁膜，（41）
は透明電極、（42）は発光機能を持つ分子膜、（43）は
発光素子用電極。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川窪 広明 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者 西川 智志 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】ニューラルネットワーク（神経回路網）機
能を有し、視覚情報の処理を行なう視覚情報処理素子に
おいて、 上記ニューラルネットワーク機能のうちのニューロン
（神経細胞）機能を構成する複数のニューロン回路領域
が設けられた半導体集積回路素子部と、 上記集積回路素子部上に設けられた、光電変換機能を持
ち、上記複数のニューロン回路領域間の結合強度状態
（Tij）が光書き込みされ、これらニューロン間配線機
能を実現するTij入力部、及び１画素１ニューロンに対
応する視覚映像のセンサ機能を実現する映像入力部が設
けられてなる分子膜受光素子部と、発光機能を持ち、Ti
jマトリックス信号をマトリックス発光パターンとして
出力するTij出力部が設けられてなる分子膜発光素子部
とを備えたことを特徴とする視覚情報処理素子。 - 【請求項２】縦横Ｎ×Ｍ個のマトリクス状に配列された
ニューロン回路領域が設けられた半導体集積回路素子部
と、 上記半導体集積回路素子部上に設けられた光電変換機能
を持つ第１のヘテロ接合分子膜と、 上記第１の分子膜上に、それぞれＭ個のニューロン回路
領域の出力電極上、あるいは入力電極上を通過するよう
に横方向に設けられた2N本の第１の透明配線と、 上記配線が設けられた上記第１の分子膜上に設けられた
光電変換機能を持つ第２のヘテロ接合分子膜と、 上記第２の分子膜上に、それぞれＮ個のニューロン回路
領域上をその出力電極上、入力電極上を通過しない位置
で通過し、１つのニューロン回路領域に２本づつ通過す
るように縦方向に設けられた2M本の第２の透明配線と、 上記第２の分子膜と第２の透明配線上に設けられた透明
絶縁層と、 上記透明絶縁層上に設けられた第３のベタ透明電極と、 上記第３の透明電極上に設けられた発光機能を持つ第３
のヘテロ接合分子膜と、 上記第３の分子膜上で且つ上記ニューロン回路領域の出
力電極、あるいは入力電極と第１の透明配線との交点、
及び第１の透明配線と第２の透明配線との交点部に設け
られた計４×Ｎ×Ｍ個の第４の電極部と、 上記第４の電極部のリード部とを備え、 上記ニューロン回路領域の出力電極、あるいは入力電極
と第１の透明配線との交点、及び第１の透明配線と第２
の透明配線との交点に、上記発光機能を持つ第３のヘテ
ロ接合分子膜からの光が照射され、上記Ｎ×Ｍ個のニュ
ーロン回路領域間の結合強度（Tij）がコントロールさ
れるものであることを特徴とする請求項１記載の視覚情
報処理素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184525A JP2591269B2 (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 視覚情報処理素子 |
| EP91111434A EP0466117B1 (en) | 1990-07-10 | 1991-07-09 | Visual information processing devices |
| DE69132443T DE69132443T2 (de) | 1990-07-10 | 1991-07-09 | Optische Informationsverarbeitungsanlagen |
| US07/727,991 US5416891A (en) | 1990-07-10 | 1991-07-10 | Visual information processing device |
| US08/441,627 US5570457A (en) | 1990-07-10 | 1995-05-15 | Visual information processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184525A JP2591269B2 (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 視覚情報処理素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469718A JPH0469718A (ja) | 1992-03-04 |
| JP2591269B2 true JP2591269B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=16154728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2184525A Expired - Fee Related JP2591269B2 (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 視覚情報処理素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5416891A (ja) |
| EP (1) | EP0466117B1 (ja) |
| JP (1) | JP2591269B2 (ja) |
| DE (1) | DE69132443T2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2705287B2 (ja) * | 1990-07-10 | 1998-01-28 | 三菱電機株式会社 | 情報処理素子 |
| US6617565B2 (en) * | 2001-11-06 | 2003-09-09 | Omnivision Technologies, Inc. | CMOS image sensor with on-chip pattern recognition |
| FR2939008B1 (fr) * | 2008-12-01 | 2011-06-24 | Pellenc Sa | Appareil de taille motorise auto-decoincant, en particulier taille-haie |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4760437A (en) * | 1986-01-03 | 1988-07-26 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Neural networks |
| US4766471A (en) * | 1986-01-23 | 1988-08-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Thin film electro-optical devices |
| JPH0226077A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Fujitsu Ltd | 半導体機能素子 |
| US5028969A (en) * | 1988-09-13 | 1991-07-02 | Nec Corporation | Semiconductor device for a space modulation matrix and method for driving a space modulation matrix |
| US5229623A (en) * | 1988-10-21 | 1993-07-20 | Hitachi, Ltd. | Electric circuit using multiple differential negative resistance elements, semiconductor device and neuro chip using the same |
| JPH02210334A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電子集積回路 |
| US4999688A (en) * | 1989-02-17 | 1991-03-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical logic element with short switching time |
| US4988891A (en) * | 1989-05-09 | 1991-01-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor neural network including photosensitive coupling elements |
| JP2752442B2 (ja) * | 1989-06-28 | 1998-05-18 | 三菱電機株式会社 | 視覚情報処理素子 |
| JPH0394317A (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-19 | Nec Corp | 光接続装置 |
| JP2705287B2 (ja) * | 1990-07-10 | 1998-01-28 | 三菱電機株式会社 | 情報処理素子 |
| US5159603A (en) * | 1991-06-05 | 1992-10-27 | United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Quantum well, beam deflecting surface emitting lasers |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP2184525A patent/JP2591269B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-09 EP EP91111434A patent/EP0466117B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-09 DE DE69132443T patent/DE69132443T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-10 US US07/727,991 patent/US5416891A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-05-15 US US08/441,627 patent/US5570457A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0466117A2 (en) | 1992-01-15 |
| US5416891A (en) | 1995-05-16 |
| US5570457A (en) | 1996-10-29 |
| DE69132443T2 (de) | 2001-05-03 |
| EP0466117B1 (en) | 2000-10-11 |
| EP0466117A3 (en) | 1994-01-12 |
| DE69132443D1 (de) | 2000-11-16 |
| JPH0469718A (ja) | 1992-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2752442B2 (ja) | 視覚情報処理素子 | |
| CN109521590B (zh) | 显示装置和显示装置的制作方法 | |
| CN111142708B (zh) | 显示面板及其驱动方法、显示装置 | |
| KR102390995B1 (ko) | 표시 장치 및 이의 제조방법 | |
| JP2591269B2 (ja) | 視覚情報処理素子 | |
| US6108461A (en) | Contact image sensor and method of manufacturing the same | |
| KR20220004895A (ko) | 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 | |
| JP2705287B2 (ja) | 情報処理素子 | |
| JP2752443B2 (ja) | 視覚情報処理素子 | |
| EP0411761B1 (en) | Neuronal processing element | |
| CN112785958A (zh) | 阵列基板、显示面板及显示装置 | |
| KR102521876B1 (ko) | 전자 장치 및 이의 제조 방법 | |
| JP2648386B2 (ja) | 光ニューロコンピュータ | |
| JP2752441B2 (ja) | 情報処理素子 | |
| US5267347A (en) | Information processing element | |
| KR20150005404A (ko) | 터치 패널 및 그 제조 방법 | |
| CN114061425A (zh) | 坐标校正方法及电子装置 | |
| CN106463567B (zh) | 光学式传感器 | |
| JP2009043792A (ja) | 量子導電分子スイッチ及びそれを用いたニューラル素子 | |
| JPH0854283A (ja) | 画像入力装置 | |
| JP2024065379A (ja) | 透明電子デバイス及び合わせガラス | |
| JP2002099227A5 (ja) | ||
| JPH0498472A (ja) | 創作装置およびニューラルネットワーク | |
| JPH02126674A (ja) | 一次元光電変換素子アレイ | |
| JPS60197078A (ja) | 画像処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |