JP2686067B2 - 画像論理演算装置 - Google Patents

画像論理演算装置

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JP2686067B2 JP30665396A JP30665396A JP2686067B2 JP 2686067 B2 JP2686067 B2 JP 2686067B2 JP 30665396 A JP30665396 A JP 30665396A JP 30665396 A JP30665396 A JP 30665396A JP 2686067 B2 JP2686067 B2 JP 2686067B2
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直久 向坂
勉 原
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、画像の論理演算を
行う画像論理演算装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】画像間の論理演算は、電子計算機を用い
た画像処理技術を利用することにより可能である。この
ような演算を行うために、通常テレビジョン撮像装置
と、画像情報を画素単位で蓄積するフレームメモリ、演
算結果を蓄積するフレームメモリ、論理演算のための演
算回路が必要となる。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】このような演算の過程
には、多くの直列処理が含まれ、画素が多くなるに従っ
て大型の演算処理装置が必要であった。 【0004】本発明の目的は、空間光変調管等の画像装
置を用いてAND演算、OR演算、EXOR演算等を実
行することができる画像論理演算装置を提供することで
ある。 【0005】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の画像論理
演算装置は、第1の画像を記憶しその記憶像または反転
像を読み出し光により出力する第1の画像装置と、第2
の画像を記憶しその記憶像または反転像を読み出し光に
より出力する第2の画像装置と、第1及び第2の検光子
と、前記第1、第2の画像装置の出力を選択する選択手
段と、前記選択手段により選択された前記第1の画像装
置の出力及び前記第2の画像装置の出力が前記第1の検
光子を介して書き込まれる第3の画像装置とを備え、前
記第3の画像装置の記憶像又は反転像を読み出し光によ
り読み出し前記第2の検光子を介して出力することを特
徴とする。 【0006】この請求項1記載の画像論理演算装置によ
れば、第1の画像及び第2の画像についてAND演算、
NAND演算、OR演算、NOR演算を行うことができ
る。 【0007】また、請求項2記載の画像論理演算装置
は、第1の画像を記憶しその記憶像または反転像を読み
出し光により出力する第1の画像装置と、第2の画像を
記憶しその記憶像または反転像を読み出し光により出力
する第2の画像装置と、第1及び第2の検光子と、前記
第1、第2の画像装置の出力を選択する選択手段と、前
記選択手段により選択された前記第1及び第2の画像装
置の出力又は前記選択手段により選択された前記第1の
画像装置の出力が前記第1の検光子を介して書き込まれ
る第3の画像装置とを備え、前記第3の画像装置に前記
第1及び第2の画像装置の出力が書き込まれた場合に
は、前記第3の画像装置の記憶像又は反転像を読み出し
光により読み出して前記第2の検光子を介して出力し、
前記第3の画像装置に前記第1の画像装置の出力が書き
込まれた場合には、前記第3の画像装置の記憶像又は反
転像を前記第2の画像装置を読み出した光で読み出して
前記第2の検光子を介して出力することを特徴とする。 【0008】この請求項2記載の画像論理演算装置によ
れば、第1の画像及び第2の画像についてAND演算、
NAND演算、OR演算、NOR演算のみならずEXO
R演算、EXNOR演算を行うことができる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、図1〜図4を参照して本発
明の実施の形態にかかる画像論理演算装置の説明を行
う。 【0010】図2は、本発明による画像論理演算装置の
基本的な構成要素である空間光変調管の基本的な構成と
動作を説明するための概略図である。 【0011】空間光変調管の光電面3にレンズ2を介し
て入射したインコヒーレント像1は、光電子像に変換さ
れる。 【0012】その光電子像はマイクロチャンネルプレー
ト4で増倍された後、結晶6の表面61に電荷パターン
を形成する。 【0013】その電荷パターンに応じて、結晶6を横切
る電界が変換し、ポッケルス効果によって結晶6の屈折
率が変化する。 【0014】ここで、直線偏光のレーザ光8を結晶6に
照射すると、電荷蓄積面61からの反射光は偏光状態が
変化しているので、検光子9を通過させれば、入力イン
コヒーレント光情報を持ったコヒーレント光出力10が
得られる。 【0015】なお、メッシュ電極5には電圧Vc、結晶
6の裏面には電圧Vbが接続されており、これらの電圧
の関係を変えることにより、種々のモードの書込みや演
算処理が可能である。 【0016】次に、本発明に必要な空間光変調管の主要
な機能を説明する。 【0017】(蓄積機能)空間光変調管は、電気光学結
晶の表面の電荷分布を長い時間保持する蓄積機能を持っ
ている。即ち、結晶面6は非常に高い電気抵抗値を有し
ているので、結晶表面61の電荷分布を数日以上保持す
ることができる。 【0018】(反転像形成機能)図3は、結晶表面の2
次電子放出特性を示すグラフである。この図3に示すよ
うに、結晶61へ入射する1次電子のエネルギーEが第
1クロスオーバー点E1より小さいかまたは第2クロス
オーバー点E2より大きい場合には、1次電子数が2次
電子数よりも大きいので(δ<1)結晶表面は負に帯電
する。1次電子のエネルギーがE1とE2の間ならば、2
次電子数が1次電子数よりも多く(δ>1)結晶表面は
正に帯電する。 【0019】この正負の書き込みは、図2に示す空間光
変調管のメッシュ電圧Vcと結晶の裏面の電圧Vbを制御
することにより実行される。 【0020】(OR論理演算機能)まず1つの目の画像
を空間光変調管に書き込む。 【0021】この時、Vc=2.0KV Vb=2.0K
Vで一様に光消去(表面の電荷を0)した後、Vb
0.8KVにして書き込む。 【0022】するとVc−Vb=1.2KVの半波長電圧
分の電位差を結晶6に発生させる電荷σπが結晶6の前
記1つの目の画像に対応する部分に蓄積される。図4は
表面の電荷と読み出し光の強度の関係を示すグラフであ
る。 【0023】次に2つの目の画像を1つ目の画像を書き
込んだ空間光変調管に続けて書き込む。2つの画像の重
なった部分もVcが一定のため結晶表面61の電位はVc
に制限され、重ならない部分と同電位となる。つまり2
つの画像間のOR演算がなされたことになる。 【0024】図1は、本発明の実施の形態にかかる画像
論理演算装置のブロック図である。 【0025】第1の画像11(A)は空間光変調管13
に書き込まれ蓄積される。そして、その情報はレーザ光
32によって読み出され、空間光変調管25に書き込ま
れる。 【0026】第2の画像12(B)は空間光変調管14
に書き込まれ蓄積される。そしてレーザ光32によって
読み出され、空間光変調管25に書き込まれる。 【0027】この時シャッタ19と20を交互に開くこ
とにより第1の画像と第2の画像が順次空間光変調管2
5に書き込まれ、前述のOR演算を行わせることができ
る。 【0028】第2の画像を空間光変調管25に書き込み
シャッタ24を開き、レーザ光32により空間光変調管
13を読み出し、その読み出し光で検光子を通さず空間
光変調管25を読み出すことによりEXORの演算が実
行される。 【0029】なお、15,16,26は1/4波長板と
して利用される結晶であり、19,20,24は光学シ
ャッタであり、23,29は検光子である。 【0030】以下、前記画像論理演算装置で行われる1
6種類の論理演算を順次説明する。 【0031】(1) OR演算 空間光変調管13,14に蓄積されている情報をシャッ
タ19,20により順次空間光変調管25に書き込むこ
とにより、前述のOR演算を実行できる。 【0032】(2) NOR演算 空間光変調管25に前述したORの書込みがされた状態
で、結晶26に電圧を印加し、1/4長波板として動作
させる。結晶26は、結晶6と同一のものを用い、両面
に電圧印加用透明電極を付けたものである。 【0033】(3) NAND演算 結晶15,16に電圧を印加した状態で、空間光変調管
13,14からの情報により空間光変調管25により前
述のOR演算を行う。 【0034】(4) AND演算 空間光変調管25に前記(3)とおなじ書込みを行い、
結晶26に電圧を印加すれば画像間のAND演算出力が
得られる。 【0035】(5) EXOR演算 空間光変調管14より画像12を読み出し空間光変調管
25にあらかじめ書き込んでおく。レーザ光32の経路
は次のとおりである(30→31→17→18→14→
18→22→25)。 【0036】空間光変調管13より画像11を読み出
し、その読み出し光で空間光変調管25より画像12を
読み出す。レーザ光32の経路は次のとおりである(3
0→31→17→13→17→21→24→28→27
→25→25→27→29)。 【0037】空間光変調管13では、画像Aの明るい部
分だけπ偏光される。 【0038】空間光変調管13により画像11を読み出
し、その読み出し光で空間光変調管25より画像12を
読み出す。 【0039】次に空間光変調管25により画像Bの明る
い部分だけπ偏光される。つまり、画像A・B共に明る
い部分はレーザ光32と偏光がパラレルになる。 【0040】また、次に共に暗い部分は偏光を受けな
い。どちらか一方が明るい場合には、トータルでπだけ
偏光を受けたことになる。結果、検光子29を通せばE
XORの演算が実行されたことになる。 【0041】(6) /EXORの演算 以下の明細書においてAの否定を/Aとして示す。/E
XORはEXORの否定論理を意味する。 【0042】前記(5)のEXORの状態において結晶
26に電圧を印加すればよい。これにより/EXORの
演算出力が得られる。 【0043】(7) /A+Bの演算 空間光変調管13に対応する結晶15に電圧を印加し/
Aを読み出す。 【0044】空間光変調管12から読み出されたBと前
記/Aを空間光変調管25に書き込んでOR演算する。 【0045】(8) /A・B=(/A+B)の演算 前記(7)の/A+Bの演算結果を結晶26に電圧を印
加し読み出すと/(A+B)の演算出力が得られる。 【0046】(9) A+Bの演算 空間光変調管14に対応する結晶16に電圧を印加し/
Bを読み出す。 【0047】空間光変調管13から読み出されたAと前
記/Bを空間光変調管25に書き込んでOR演算する。 【0048】(10) A・/B=/(A+/B)の演
算 前記(9)のA+/Bの演算結果を26に電圧を印加し
読み出すと/(A+B)の演算出力が得られる。 【0049】なお、前述の(7)〜(10)において/
Aおよび/Bを作るとき、前述のように空間光変調管1
3,14の書き込み時に、反転画像の書き込みを行って
もよい。 【0050】(11) Aの演算 光学シャッタ19だけを開いて空間光変調管13の情報
を空間光変調管25に書き込み、読み出す。 【0051】(12) /Aの演算 前述の(11)のAの演算結果を空間光変調管25に対
応する結晶26に電圧を印加して読み出す。 【0052】(13) Bの演算 光学シャッタ20だけを開いて空間光変調管14の情報
を空間光変調管25に書き込み、読み出す。 【0053】(14) /Bの演算 前述の(13)のBの演算結果を空間光変調管25に対
応する結晶26に電圧を印加して読み出す。 【0054】(15) T(=TRUE)の演算 光源33を点灯し一様な光で空間光変調管25に書き込
み、読み出す。 【0055】(16) F(=FALSE)の演算 前記(15)のTの書込み結果を結晶26に電圧を印加
して読み出す。 【0056】 【発明の効果】本発明の画像論理演算装置は、光コンピ
ューティングに広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態にかかる画像論理演算装置
のブロック図である。 【図2】本発明の実施の形態にかかる画像論理演算装置
の基本的な構成要素である空間光変調管の構成と動作を
説明するための概略図である。 【図3】本発明の実施の形態にかかる空間光変調管の結
晶表面の2次電子放出特性を示すグラフである。 【図4】本発明の実施の形態にかかる空間光変調管の結
晶表面の電荷と読み出し光の強度の関係を示すグラフで
ある。 【符号の説明】 11…第1の画像(A)、12…第2の画像(B)、1
3…第1の画像装置(空間光変調管)、14…第2の画
像装置(空間光変調管)、15,16,26…1/4波
長板として利用される結晶、19,20,24…光学シ
ャッタ、23,29…検光子、17,18,21,2
2,27,28,30…ビームスプリッタ、31…全反
射ミラー、26…第3の画像装置(空間光変調管)、3
2…レーザ光、33…照射用光源。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.第1の画像を記憶し、その記憶像または反転像を読
    み出し光により出力する第1の画像装置と、 第2の画像を記憶し、その記憶像または反転像を読み出
    し光により出力する第2の画像装置と、 第1及び第2の検光子と、 前記第1、第2の画像装置の出力を選択する選択手段
    と、 前記選択手段により選択された前記第1の画像装置の出
    力及び前記第2の画像装置の出力が前記第1の検光子を
    介して書き込まれる第3の画像装置とを備え、 前記第3の画像装置の記憶像又は反転像を読み出し光に
    より読み出し、前記第2の検光子を介して出力すること
    を特徴とする画像論理演算装置。 2.第1の画像を記憶し、その記憶像または反転像を読
    み出し光により出力する第1の画像装置と、 第2の画像を記憶し、その記憶像または反転像を読み出
    し光により出力する第2の画像装置と、 第1及び第2の検光子と、 前記第1、第2の画像装置の出力を選択する選択手段
    と、 前記選択手段により選択された前記第1及び第2の画像
    装置の出力又は前記選択手段により選択された前記第1
    の画像装置の出力が前記第1の検光子を介して書き込ま
    れる第3の画像装置とを備え、 前記第3の画像装置に前記第1及び第2の画像装置の出
    力が書き込まれた場合には、前記第3の画像装置の記憶
    像又は反転像を読み出し光により読み出して前記第2の
    検光子を介して出力し、前記第3の画像装置に前記第1
    の画像装置の出力が書き込まれた場合には、前記第3の
    画像装置の記憶像又は反転像を前記第2の画像装置を読
    み出した光で読み出して前記第2の検光子を介して出力
    することを特徴とする画像論理演算装置。
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