JP3142284B2 - Optical calculator - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光情報処理を行う装置に係り、特に、シン
ボリックサブスティテューションを実現することのでき
る光計算機に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for performing optical information processing, and more particularly, to an optical computer capable of realizing symbolic substitution.
光情報処理を行う装置には、電子計算機のアーキテク
チャをそのまま利用して演算素子のスイッチング速度を
向上させるために光を用いたものや、レンズ光学系によ
るフーリエ変換を利用した光アナログコンピュータや、
光インターコネクションを用いたニューラルネットなど
がある。Devices that perform optical information processing include those that use light to improve the switching speed of the arithmetic element by using the architecture of the computer as it is, optical analog computers that use the Fourier transform by a lens optical system,
There is a neural network using optical interconnection.
しかし、従来の電子計算機のアーキテクチャを踏襲し
ているものは、光の持つ並列演算性を有効に発揮するこ
とができない。また、光アナログコンピュータは、画像
認識などの分野での応用が期待できるが、汎用的な数値
計算などの処理には向かない。そして、ニューラルネッ
トは、画像認識や特定のアルゴリズムによる計算には適
しているが、やはり、汎用的な数値計算の処理には向か
ない。However, those that follow the architecture of a conventional computer cannot effectively exhibit the parallel computing property of light. Optical analog computers can be expected to be applied in fields such as image recognition, but are not suitable for general-purpose numerical calculations and the like. The neural network is suitable for image recognition and calculation by a specific algorithm, but is not suitable for general-purpose numerical calculation.
そこで、従来の電子計算機の特徴を有し、しかも、光
の性質を十分に生かした光(ディジタル)計算機のアー
キテクチャを実現することが急務になっている。Therefore, it is urgently necessary to realize an optical (digital) computer architecture that has the characteristics of a conventional electronic computer and that fully utilizes the properties of light.
従来、光(ディジタル)計算機のアーキテクチャとし
ては、セルラアレイロジックとシンボリックサブスティ
テューションとが研究されている。この内、シンボリッ
クサブスティテューションは、ある平面上にある像の中
から特定のパターンを探し出して別のパターンに置き換
えることによって、演算を行うものである。このアーキ
テクチャについては、ケー・エイチ・バーナー、エー・
ハン、エヌ・ストライブルにより、1986年9月15日発行
の「アプライド・オプティクス」第25巻、第18号、第30
54頁〜第3060頁(K.H.Berner,A.Huang,N.Streibl:APPLI
ED OPTICS,Vol.25,No.18、PP.3054−3060、15 Septembe
r 1986)において論じられている。シンボリックサブス
ティテューションは、並列大容量演算を行うことができ
ることから、光ディジタル計算のアーキテクチャとして
有望視されている。Conventionally, cellular array logic and symbolic substitution have been studied as the architecture of an optical (digital) computer. Among them, the symbolic substitution performs an arithmetic operation by searching for a specific pattern from an image on a certain plane and replacing it with another pattern. KH Burner, AH
Han Applied Optics, September 15, 1986, Vol. 25, No. 18, No. 30
54 to 3060 (KHBerner, A. Huang, N. Streibl: APPLI
ED OPTICS, Vol. 25, No. 18, PP. 3054-3060, 15 Septembe
r 1986). The symbolic substitution is promising as an architecture for optical digital computation because it can perform large-capacity operations in parallel.
以下、シンボリックサブスティテューションについて
説明する。なお、このアーキテクチャは、検索パターン
と呼ばれるモザイク模様が入力像のどの位置にあるのか
を探し出し(すなわち、検索し)、次に、その位置を、
検索パターンと同様なモザイク模様である置き換えパタ
ーンに置き換えることによって、演算などの情報処理を
行うものである。Hereinafter, the symbolic substitution will be described. Note that this architecture finds (ie, searches for) where in the input image a mosaic pattern, called a search pattern, is located, and then,
Information processing such as calculation is performed by replacing the search pattern with a replacement pattern that is a mosaic pattern similar to the search pattern.
次に、第9図及び第10図を用いて、従来から知られて
いる検索方法の一例について説明する。Next, an example of a conventionally known search method will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.
第9図(a)は、検索パターンの一例を示す図であ
り、第9図(b)は、第9図(a)に示す検索パターン
に応じた置き換えパターンの一例を示す図である。な
お、シンボリックサブスティテューションでは、セルと
呼ばれる一塊の領域を単位として処理が行われる。第9
図(a)、(b)では、2×2の升目をセルの1単位の
大きさとしている。また、セルの左下の升目部分60、64
を原点と呼ぶ。FIG. 9 (a) is a diagram showing an example of a search pattern, and FIG. 9 (b) is a diagram showing an example of a replacement pattern according to the search pattern shown in FIG. 9 (a). In the symbolic substitution, processing is performed in units of one block called a cell. Ninth
In FIGS. 7A and 7B, a 2 × 2 cell has a unit size of a cell. Also, the lower left cell section 60, 64
Is called the origin.
第9図(a)に示す検索パターンにおいて、原点60
は、発光状態にある発光部(図中の白い部分)になって
いる。セルの左上の升目部分61は、非発光状態にある非
発光部(図中の斜線の部分)になっている。また、セル
の右上の升目部分62は発光部になっており、セルの右下
の升目部分63は非発光部になっている。このように、検
索パターンは、2×2の升目では、発光部と非発光部と
がそれぞれ2個づつある。そして、2×2の升目では、
発光部と非発光部とがそれぞれ2個づつあるパターン
は、6通りある。In the search pattern shown in FIG.
Indicates a light emitting portion (white portion in the figure) in a light emitting state. The upper left cell portion 61 of the cell is a non-light-emitting portion in a non-light-emitting state (a hatched portion in the figure). The cell portion 62 at the upper right of the cell is a light emitting portion, and the cell portion 63 at the lower right of the cell is a non-light emitting portion. As described above, the search pattern has two light-emitting portions and two non-light-emitting portions in a 2 × 2 square. And in the 2x2 square,
There are six patterns each having two light emitting portions and two non-light emitting portions.
検索パターンは、他の升目部分の状態を原点60にずら
すシフト方法を決定するパターン(プログラムに相当す
る。)になっている。すなわち、第9図(a)に示す検
索パターンによれば、シフトの方向は、非発光部61又は
63が発光部である原点60に来る方向であるから、上から
下へ1つシフトすることと、右から左へ1つシフトする
こととの2つのシフト方法が示唆されている。The search pattern is a pattern (corresponding to a program) for determining a shift method for shifting the state of the other cell portion to the origin 60. That is, according to the search pattern shown in FIG. 9 (a), the shift direction is the non-light-emitting portion 61 or
Since 63 is the direction coming to the origin 60, which is the light-emitting portion, two shift methods of shifting one from top to bottom and shifting one from right to left are suggested.
第9図(b)に示す置き換えパターンにおいて、原点
64は非発光部になっている。また、セルの左上の升目部
分65は発光部になっており、セルの右上の升目部分66は
非発光部になっており、セルの右下の升目部分67は発光
部になっている。このように、置き換えパターンは、2
×2の升目では、検索パターンと同様に、発光部と非発
光部とがそれぞれ2個づつある。In the replacement pattern shown in FIG.
Reference numeral 64 denotes a non-light-emitting portion. The upper left cell portion 65 of the cell is a light emitting portion, the upper right cell portion 66 is a non-light emitting portion, and the lower right cell portion 67 is a light emitting portion. Thus, the replacement pattern is 2
As in the case of the search pattern, there are two light-emitting portions and two non-light-emitting portions in the × 2 cells.
置き換えパターンは、原点64の状態を他の升目部分に
ずらすシフト方法を決定するパターンになっている。す
なわち、第9図(b)に示す置き換えパターンによれ
ば、検索後、検索パターンとマッチした領域の原点64
は、発光部になっているので、シフトの方向は、原点64
から発光部65又は67へ行く方向であり、このために、下
から上へ1つシフトすることと、左から右へ1つシフト
することとの2つのシフト方法が示唆されている。The replacement pattern is a pattern that determines a shift method for shifting the state of the origin 64 to another square portion. That is, according to the replacement pattern shown in FIG. 9B, after the search, the origin 64 of the area that matches the search pattern is obtained.
Is a light emitting part, so the shift direction is
To the light-emitting unit 65 or 67, and two shift methods of shifting one from the bottom to the top and shifting one from the left to the right are suggested.
次に、第10図を用いてシンボリックサブスティテュー
ションによる検索方法の一例について説明する。なお、
第10図は、第9図(a)及び(b)に示した検索パター
ンと置き換えパターンとを用いて検索する場合を示して
いる。Next, an example of a search method using symbolic substitution will be described with reference to FIG. In addition,
FIG. 10 shows a case where a search is performed using the search pattern and the replacement pattern shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
今、4つのセルから成る入力像70が入力されたとす
る。この入力像70では、右上のセルと右下のセルとが、
第9図(a)に示す検索パターンと一致している。次
に、検索パターンに従って入力像70をシフトする。この
シフトの方向は、「発光点」を検索の基準にした場合、
発光状態を原点60に向かわせる方向となる。また、「非
発光点」を検索基準にした場合、非発光状態を原点60に
向かわせる方向となる。Now, it is assumed that an input image 70 including four cells is input. In this input image 70, the upper right cell and the lower right cell are:
This matches the search pattern shown in FIG. 9 (a). Next, the input image 70 is shifted according to the search pattern. When the direction of this shift is based on “light emitting point”,
This is the direction in which the light emitting state is directed to the origin 60. When “non-light-emitting point” is used as a search criterion, the direction in which the non-light-emitting state is directed to the origin 60 is set.
これら2通りのシフトの方法は、本質的な違いはな
く、その後のしきい値処理の方法が若干異なるだけであ
る。There is no essential difference between these two shift methods, and only a slight difference in the method of the subsequent threshold processing.
第10図の検索例では、「非発光点」を検索の基準にと
っているので、非発光部である升目部分から原点60に来
る方向(すなわち、左への方向又は下への方向)にそれ
ぞれ1つシフトする。71は、入力像70を左に1つシフト
した場合を示す左シフト像である。また、72は、入力像
70を下に1つシフトした場合を示す下シフト像である。In the search example shown in FIG. 10, "non-light-emitting point" is used as a search criterion, and therefore, each of the non-light-emitting portions is one in the direction from the cell portion, which is a non-light-emitting portion, to the origin 60 (that is, in the leftward or downward direction). Shift one. Reference numeral 71 denotes a left-shifted image showing a case where the input image 70 is shifted by one to the left. 72 is the input image
It is a downward shift image showing a case where 70 is shifted down by one.
次に、シフトした像71、72を重ね合わせて、重ね合わ
せ像73を得る。この場合、非発光部と発光部とが重ね合
わされると、発光部が優先されてその状態が設定され
る。この時点では、重ね合わせ像73の各セルの原点73a
〜73dに、各セルのパターンが第9図(a)に示す検索
パターンと一致しているか否かが示されている。すなわ
ち、重ね合わせ像73の場合には、そのセルのパターンが
検索パターンと一致している時には、原点(第10図で
は、73c、73d)は発光していない。逆に、一致していな
い時には、原点(第10図では、73a、73b)は発光してい
る。Next, the shifted images 71 and 72 are superimposed to obtain a superimposed image 73. In this case, when the non-light emitting portion and the light emitting portion are overlapped, the light emitting portion is given priority and the state is set. At this point, the origin 73a of each cell of the superimposed image 73
73d show whether or not the pattern of each cell matches the search pattern shown in FIG. 9 (a). That is, in the case of the superimposed image 73, when the cell pattern matches the search pattern, the origin (73c, 73d in FIG. 10) does not emit light. Conversely, when they do not match, the origin (73a, 73b in FIG. 10) emits light.
この原点73a〜73dによる情報が、次の置き換え動作に
利用される。この置き換え動作では、まず、重ね合わせ
像73の発光部と非発光部との状態を所定のしきい値に基
づいて反転させて、反転像74を得る。これは検索パター
ンと一致したセルの原点73c、73dを発光部に変えるため
である。次に、各セルの原点74a〜74d以外の升目部分
は、検索パターンと一致しているか否かの情報とは無関
係であるので、これらの升目部分をマスキングする。そ
して、このマスキングには、検索パターンに応じたマス
ク(各セルの4つの升目部分の1つだけが光を通す。)
が用いられる。このマスキングにより得られる像75は、
検索パターンに一致したセルの原点75c、75dのみが発光
している。The information based on the origins 73a to 73d is used for the next replacement operation. In this replacement operation, first, the state of the light-emitting portion and the non-light-emitting portion of the superimposed image 73 is inverted based on a predetermined threshold to obtain an inverted image 74. This is because the origins 73c and 73d of the cell that matches the search pattern are changed to light emitting units. Next, since the cell portions other than the origins 74a to 74d of each cell are irrelevant to the information as to whether or not they match the search pattern, these cell portions are masked. Then, in this masking, a mask corresponding to the search pattern (only one of the four squares of each cell transmits light).
Is used. The image 75 obtained by this masking is
Only the origins 75c and 75d of the cells that match the search pattern emit light.
次に、この像75において、原点75c、75dが発光してい
るセルのパターンを第9図(b)の置き換えパターンに
応じて置き換える。この置き換えは、入力像70から重ね
合わせ像73を得たのと同様の動作によって、行うことが
できる。ただし、シフトの方向は、第9図(b)の置き
換えパターンが示唆する方向である。すなわち、まず、
像75を右へ1つシフトした第1の像を得、次に、像75を
上へ1つシフトした第2の像を得る。そして、これら第
1の像と第2の像とを重ね合わせて、像76を得る。Next, in the image 75, the pattern of the cell emitting light at the origins 75c and 75d is replaced according to the replacement pattern shown in FIG. 9B. This replacement can be performed by the same operation as when the superimposed image 73 is obtained from the input image 70. However, the direction of the shift is the direction suggested by the replacement pattern in FIG. 9 (b). That is, first,
Obtain a first image with image 75 shifted right one, and then obtain a second image with image 75 shifted up one. Then, the first image and the second image are superimposed to obtain an image 76.
この像76は、入力像70内における検索パターンに一致
したセルを置き換えパターンに置き換えた像となってい
る。このようにして、入力像70の中から検索パターンに
一致したセルの位置を認識し、その位置に別のパターン
を置き換えることができる。This image 76 is an image obtained by replacing cells that match the search pattern in the input image 70 with the replacement pattern. In this way, the position of the cell that matches the search pattern can be recognized from the input image 70, and another pattern can be replaced at that position.
次に、「発光点」を検索の基準にした場合について述
べると、入力像70を2方向にそれぞれシフトしてパター
ンを重ね合わせた後のセルの原点は、セルのパターンが
検索パターンに一致している場合には、発光の光量が最
も多い。逆に、一致していない場合には、発光していな
いか、又は発光の光量が少ない。そこで、セルの原点か
ら検索パターンと一致しているか否かの情報を取り出す
ために、しきい値処理の一つとして前記反転動作の代り
にアンド(AND)動作を行う。すなわち、発光の光量が
最も大きい升目部分だけを発光させ、それ以外の升目部
分は発光させないようにする。この処理の後は、原点60
が発光部である前述の場合と同様に、マスキングし、そ
して、パターンを置き換える。Next, the case where the “light emitting point” is used as a search criterion will be described. When the input image 70 is shifted in two directions and the patterns are superimposed, the origin of the cell matches the search pattern. In this case, the amount of emitted light is the largest. Conversely, when they do not match, either no light is emitted or the amount of emitted light is small. Therefore, in order to extract information as to whether or not the search pattern matches the search pattern from the origin of the cell, an AND operation is performed instead of the inversion operation as one of threshold processing. That is, only the grid portion having the largest light emission amount is caused to emit light, and the other grid portions are not allowed to emit light. After this processing, the origin 60
Is masked and the pattern is replaced in the same manner as in the above-mentioned case where is the light emitting portion.
次に、第11図及び第12図を用いて具体的な演算方法の
一例について説明する。Next, an example of a specific calculation method will be described with reference to FIG. 11 and FIG.
第11図は、シンボリックサブスティテューションによ
る加法演算のルールを説明するための図である。第11図
において、セルの大きさは1×4の升目であり、原点は
最下段の升目部分である。そして、第11図(a)〜
(d)のそれぞれにおいては、2つの升目部分が1ビッ
トを表わすデュアルレールコーディングが採用されてお
り、図の左側のセルのパターン(検索パターン)が右側
のパターン(置き換えパターン)に置き換えられる。FIG. 11 is a diagram for explaining a rule of an additive operation by symbolic substitution. In FIG. 11, the size of the cell is a 1 × 4 cell, and the origin is the lowermost cell. And, FIG.
In each of (d), dual rail coding in which two cells represent one bit is adopted, and the pattern (search pattern) of the cell on the left side of the figure is replaced with the pattern (replacement pattern) on the right side.
第11図(a)の左側のパターン80は、上側の2つの升
目部分が「0」を表わし、下側の2つの升目部分も
「0」を表わしている。このため、パターン80は全体と
して「0+0」を表わす。また、右側のパターン81は、
左上側の2つの升目部分が「0」を表わし、右下側の2
つの升目部分も「0」を表わしている。つまり、左上側
にシフトされた升目部分は加算結果におけるキャリー
(桁上り)を示しており、右下側の2つの升目部分は加
算結果における解を示している。従って、第11図(a)
は、左側のパターン80が表わしている「0+0」につい
て「0」という解を示している。In the pattern 80 on the left side of FIG. 11A, the upper two squares represent “0”, and the lower two squares also represent “0”. Therefore, the pattern 80 represents "0 + 0" as a whole. Also, the pattern 81 on the right is
The upper two squares represent "0", and the lower right two
Two squares also represent “0”. That is, the cells shifted to the upper left indicate the carry (carry) in the addition result, and the two cells in the lower right indicate the solution in the addition result. Therefore, FIG.
Indicates a solution of “0” for “0 + 0” represented by the pattern 80 on the left side.
第11図(a)において、左側のパターンは、最上段の
升目部分から原点へ向かって(下方向に向かって)3つ
シフトすることと、下から2段目の升目部分から原点に
向かって(下方向に向かって)1つシフトすることとの
2つのシフト方法を示唆している。また、右側のパター
ンは、原点から上方向に向かって2つシフトするととも
に左方向に1つシフトするシフト方法を示唆している。In FIG. 11 (a), the pattern on the left is shifted three times (downward) from the uppermost cell to the origin, and is shifted from the second cell from the lower part to the origin. It suggests two shift methods, one shift (downward) and one shift. Further, the pattern on the right side indicates a shift method in which two shifts are performed upward from the origin and one shift is performed in the left direction.
第11図(b)の左側のパターン82は、上側の2つの升
目部分が「0」を表わし、下側の2つの升目部分が
「1」を表わしている。このため、パターン82は全体と
して「0+1」を表わしている。また、右側のパターン
83は、左上側の2つの升目部分が「0」を表わし、右下
側の2つの升目部分が「1」を表わしている。従って、
第11図(b)は、左側のパターン82が表わしている「0
+1」について、「1」という解を示し、かつ「0」と
いうキャリーを示している。In the pattern 82 on the left side of FIG. 11B, the upper two squares represent “0”, and the lower two squares represent “1”. For this reason, the pattern 82 represents "0 + 1" as a whole. Also, the pattern on the right
In 83, the upper left two cell portions represent "0", and the lower right two cell portions represent "1". Therefore,
FIG. 11B shows “0” represented by the pattern 82 on the left side.
For “+1”, a solution of “1” is shown and a carry of “0” is shown.
第11図(c)の左側のパターン84は、上側の2つの升
目部分が「1」を表わし、下側の2つの升目部分が
「0」を表わしている。このため、パターン84は全体と
して「1+0」を表わしている。また、右側のパターン
85は、左上側の2つの升目部分が「0」を表わし、右下
側の2つの升目部分が「1」を表わしている。従って、
第11図(c)は、左側のパターン84が表わしている「1
+0」について、「1」という解を示し、かつ「0」と
いうキャリーを示している。In the pattern 84 on the left side of FIG. 11C, the upper two squares represent “1”, and the lower two squares represent “0”. For this reason, the pattern 84 represents "1 + 0" as a whole. Also, the pattern on the right
In the case of 85, the upper left two cell portions represent "0" and the lower right two cell portions represent "1". Therefore,
FIG. 11C shows “1” represented by the pattern 84 on the left side.
For “+0”, a solution of “1” is shown, and a carry of “0” is shown.
第11図(d)の左側のパターン86は、上側の2つの升
目部分が「1」を表わし、下側の2つの升目部分も
「1」を表わしている。このため、パターン86は全体と
して「1+1」を表わしている。また、右側のパターン
87は、左上側の2つの升目部分が「1」を表わし、右下
側の2つの升目部分が「0」を表わしている。従って、
第10図(d)は、左側のパターン86が表わしている「1
+1」について、「0」という解を示し、かつ「1」と
いうキャリーを示している。In the pattern 86 on the left side of FIG. 11D, the upper two squares represent "1", and the lower two squares also represent "1". Therefore, the pattern 86 represents “1 + 1” as a whole. Also, the pattern on the right
At 87, the upper left two squares represent "1" and the lower right two squares represent "0". Therefore,
FIG. 10D shows “1” represented by the pattern 86 on the left side.
For "+1", a solution of "0" is shown and a carry of "1" is shown.
次に、第12図は、第11図に示すルールを用いた2つの
2値データの加法演算の処理を説明するための図であ
る。そして、第12図(a)は入力像を示す図である。ま
た、第12図(a)においては、「10010100」及び「0011
0001」を表わす2つの8ビットデータ(2進数)が、第
11図の場合と同様に、デュアルレールコーディングにて
示されている。すなわち、第12図(a)は、全体とし
て、「10010100+00110001」を表わしている。Next, FIG. 12 is a diagram for explaining a process of an addition operation of two binary data using the rule shown in FIG. FIG. 12 (a) is a diagram showing an input image. Also, in FIG. 12 (a), “10010100” and “0011”
0001 ”is represented by two 8-bit data (binary number).
As in the case of FIG. 11, it is shown by dual rail coding. That is, FIG. 12A shows “10010100 + 00110001” as a whole.
第12図(b)は、第11図に示す検索・置き換えのルー
ルに従って、第12図(a)の入力像を1回だけ変換した
像を示す図である。第12図(a)から第12図(b)を得
る場合、検索・置き換えは、第12図(a)に示す入力像
について、第11図(a)〜(d)に示す4つのルールご
とに行われる。そのため、最初にルールの数(第11図
(a)〜(d)に示す4つ)だけ入力像が複製される。
そして、これら4つの入力像について、各ルールに従っ
て置き換えが行われる。その後に、それぞれのルールで
得られた4つの置き換え像が重ね合わせられて、第12図
(b)に示す像が得られる。FIG. 12 (b) is a diagram showing an image obtained by converting the input image of FIG. 12 (a) only once in accordance with the search / replacement rule shown in FIG. When obtaining FIG. 12 (b) from FIG. 12 (a), search / replacement is performed for each of the four rules shown in FIGS. 11 (a) to 11 (d) for the input image shown in FIG. 12 (a). Done in Therefore, the input images are first duplicated by the number of rules (four shown in FIGS. 11A to 11D).
Then, these four input images are replaced according to each rule. Thereafter, the four replacement images obtained by the respective rules are superimposed to obtain an image shown in FIG. 12 (b).
第12図(c)は、第12図(a)の入力像を第12図
(b)の場合と同様にして2回変換した像を示す図であ
る。そして、第12図(d)は、第12図(a)の入力像を
第12図(b)の場合と同様にして3回変換した像を示す
図である。この第12図(d)においては、上側の升目部
分(キャリーを示す部分)が「00000000」になった時
に、下側の升目部分は「11000101」を表わしている。す
なわち、上側の升目部分が全て「0」になると、第11図
(a)に示す入力像が表わしている「10010100+001100
01」の解が下側の升目部分に生じて、演算は終了する。FIG. 12 (c) is a diagram showing an image obtained by transforming the input image of FIG. 12 (a) twice in the same manner as in the case of FIG. 12 (b). FIG. 12 (d) is a diagram showing an image obtained by transforming the input image of FIG. 12 (a) three times in the same manner as in the case of FIG. 12 (b). In FIG. 12 (d), when the upper cell (portion indicating carry) becomes "00000000", the lower cell shows "11000101". That is, when all the upper cell portions become “0”, the input image shown in FIG. 11A shows “10010100 + 001100”.
The solution “01” occurs in the lower cell part, and the calculation ends.
第11図及び第12図に示す演算方法において、8ビット
のデータであれば、最高8回変換すれば、演算結果が得
られる。つまり、情報量に合わせた繰り返し演算で演算
結果が得られる。また、ここでは、加法演算の例につい
て説明したが、同様の方法によって、一般的な論理演算
や4則演算を行うことが可能である。In the operation method shown in FIGS. 11 and 12, if the data is 8-bit data, the operation result can be obtained by performing a maximum of eight conversions. That is, a calculation result is obtained by a repetition calculation according to the information amount. Although an example of the additive operation has been described here, a general logical operation or a four-rule operation can be performed by the same method.
次に、第13図及び第14図を用いて従来のシンボリック
サブスティテューション装置の一例を説明する。Next, an example of a conventional symbolic substitution apparatus will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.
第13図は、従来のシンボリックサブスティテューショ
ン装置の全体構成を示す図である。第13図において、像
入力部100から入力像がスプリッタ101に供給される。ス
プリッタ101は、供給された入力像を複製するためのも
ので、各ルールごとに入力像を4つの認識ブロック102
に分配して供給する。4つの認識ブロック102はそれぞ
れ各ルールごとに入力像をシフトする。このシフトのた
めに、第14図に示す像シフト装置が用いられる(この点
については後述する)。FIG. 13 is a diagram showing an entire configuration of a conventional symbolic substitution apparatus. In FIG. 13, an input image is supplied from an image input unit 100 to a splitter 101. The splitter 101 is for duplicating the supplied input image. The input image is divided into four recognition blocks 102 for each rule.
To be distributed and supplied. Each of the four recognition blocks 102 shifts the input image for each rule. An image shift device shown in FIG. 14 is used for this shift (this point will be described later).
このようにしてシフトされた4つのシフト像は、それ
ぞれ4つの反転器103に供給される。反転器103は、SEED
(Self Electro−optic Effect Device)や非線形光学
素子を応用したデバイスから構成され、この供給された
シフト像の発光状態を所定のしきい値に基づいて反転す
る。この反転された反転像は、マスク104を介して置き
換えブロック105に供給される。なお、マスク104は、供
給された反転像を置き換えパターンに応じてマスキング
する。The four shifted images thus shifted are supplied to four inverters 103, respectively. Inverter 103 is SEED
(Self Electro-optic Effect Device) or a device to which a non-linear optical element is applied, and the light emitting state of the supplied shift image is inverted based on a predetermined threshold value. This inverted inverted image is supplied to the replacement block 105 via the mask 104. The mask 104 masks the supplied inverted image according to the replacement pattern.
置き換えブロック105は、第14図に示す像シフト装置
(後述する。)を用いて像をシフトして、置き換えを実
現する。そして、4つの置き換えブロック105から出力
された像は、像重ね合わせ用光学系106に供給される。
この像重ね合わせ用光学系106は、4つの置き換えブロ
ック105から供給された4つの像を重ね合わせて、この
重ね合わせ像を像出力部107に供給する。そして、この
結果、像出力部107から出力像が出力される。The replacement block 105 shifts an image using an image shift device (described later) shown in FIG. 14 to realize replacement. The images output from the four replacement blocks 105 are supplied to the optical system 106 for image superposition.
The image superposition optical system 106 superimposes the four images supplied from the four replacement blocks 105 and supplies the superimposed image to the image output unit 107. Then, as a result, an output image is output from the image output unit 107.
次に、認識ブロック102及び置き換えブロック105にそ
れぞれ用いられる像シフト装置を、第14図について説明
する。なお、この像シフト装置は、通常の干渉計のミラ
ーを少し傾けたものである。Next, the image shift devices used in the recognition block 102 and the replacement block 105 will be described with reference to FIG. In this image shift device, a mirror of a normal interferometer is slightly tilted.
第14図において、入力像の面110から像がプリズム111
に供給される。プリズム111は、内部にハーフミラー112
を有しており、供給された像を2つの方向に導く。一方
の方向の像は、ハーフミラー112を通って傾斜したミラ
ー113に供給され、反射されて再びプリズム111内のハー
フミラー112に供給される。そして、この一方の方向の
像は、ハーフミラー112で反射されてプリズム111から出
力され、この結果、第1の面115に出力像を形成する。In FIG. 14, an image is projected from a plane 111 of an input image to a prism 111.
Supplied to The prism 111 has a half mirror 112 inside.
And directs the supplied image in two directions. The image in one direction is supplied to the inclined mirror 113 through the half mirror 112, reflected, and supplied again to the half mirror 112 in the prism 111. Then, the image in one direction is reflected by the half mirror 112 and output from the prism 111. As a result, an output image is formed on the first surface 115.
他方の方向の像は、ハーフミラー112で反射されて傾
斜したミラー114に供給される。ミラー114で反射された
この他方の方向の像は、プリズム111内に再び供給さ
れ、ハーフミラー112を通ってプリズム111の外部に出力
され、この結果、第2の面116に出力像を形成する。The image in the other direction is reflected by the half mirror 112 and supplied to the mirror 114 which is inclined. The image in the other direction reflected by the mirror 114 is supplied again into the prism 111, and is output to the outside of the prism 111 through the half mirror 112, thereby forming an output image on the second surface 116. .
このようにして、第14図の像シフト装置によれば、1
つの入力像は、シフトされて2つの出力像を形成する。
なお、像のシフトの度合いは、ミラー113、114の傾斜の
度合いによって変化する。Thus, according to the image shift device of FIG.
One input image is shifted to form two output images.
Note that the degree of image shift varies depending on the degree of inclination of the mirrors 113 and 114.
以上述べたことから、光計算機において、シンボリッ
クサブスティテューションを実現するためには、平面像
をシフトする機能を有する第14図に示すようなデバイス
と、重ね合わせた像についてしきい値処理(すなわち、
所定のしきい値に基づく反転動作、アンド動作など)を
行うためのデバイスとが必要であることが分かる。この
内、しきい値処理を行うためのデバイスとしては、非線
形光学効果を用いたデバイスが存在する。From the above description, in the optical computer, in order to realize symbolic substitution, a device having a function of shifting a plane image as shown in FIG. That is,
It is understood that a device for performing an inversion operation, an AND operation, and the like based on a predetermined threshold value) is required. Among them, as a device for performing threshold processing, there is a device using a nonlinear optical effect.
しかし、シフト機能を有するデバイスは、既存の光電
子デバイス中には存在せず、第14図に示すように、干渉
計のミラーを傾斜させることによって実現しているのが
現状である。However, a device having a shift function is not present in existing optoelectronic devices, and is currently realized by tilting a mirror of an interferometer as shown in FIG.
上記従来技術では、認識ブロックと置き換えブロック
とを置き換えルールの数だけ設ける必要があり、しか
も、シフト機能を達成するために、ミラーを傾斜させた
干渉計を用いているので、演算手順をプログラムすると
いった汎用的な使い方ができないという問題点があっ
た。In the above prior art, it is necessary to provide recognition blocks and replacement blocks by the number of replacement rules, and further, since an interferometer with a tilted mirror is used to achieve the shift function, the calculation procedure is programmed. There was a problem that such general-purpose usage could not be performed.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消して、
置き換えルールの数に依存せず、しかも、汎用性のある
光計算機を提供することである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art,
An object of the present invention is to provide a general-purpose optical computer that does not depend on the number of replacement rules.
上記目的を達成するために、本発明の光計算機は、入
力像を記憶し、この記憶した像を検索パターンに応じて
シフトする入力像記憶・シフト部と、この入力像記憶・
シフト部から出力される像を過去に記憶した像と重ね合
わせ、この重ね合わせた像を記憶する入力像重ね合わせ
部と、この入力像重ね合わせ部から出力される像から不
要な光情報を取り除くために、この像に対してマスキン
グを行うマスク部と、前記入力像重ね合わせ部から出力
される像に対してしきい値に基づいて反転動作、アンド
動作などの演算動作を行うしきい値処理部と、前記マス
ク部及び前記しきい値処理部を通過する像を記憶し、こ
の記憶した像を置き換えパターンに応じてシフトするマ
スク像記憶・シフト部と、このマスク像記憶・シフト部
から出力される像を過去に記憶した像と重ね合わせ、こ
の重ね合わせた像を記憶するマスク像重ね合わせ部とを
それぞれ具備している。In order to achieve the above object, an optical computer of the present invention stores an input image, and shifts the stored image according to a search pattern.
An image output from the shift unit is superimposed on an image stored in the past, an input image superimposition unit storing the superimposed image, and unnecessary optical information is removed from the image output from the input image superimposition unit. A mask unit for masking the image, and a threshold value process for performing an operation such as an inversion operation and an AND operation based on a threshold value on the image output from the input image superimposition unit. Section, a mask image storage / shift section for storing an image passing through the mask section and the threshold value processing section, and shifting the stored image according to a replacement pattern, and an output from the mask image storage / shift section. And a mask image superimposing unit for storing the superimposed image on the image stored in the past and storing the superimposed image.
本発明の請求項3に記載の光計算機は、上記光計算機
において、前記入力像記憶・シフト部及び前記マスク像
記憶・シフト部のうちの少くとも一方が自己走査形発光
素子アレイを具備し、この自己走査形発光素子アレイ
が、しきい電圧又はしきい電流を外部から制御するた
めの制御電極を有する多数の発光素子を2次元又は3次
元的に配列したものであること、 一つの発光素子の前記制御電極を別の発光素子の前記
制御電極に電気的に接続したネットワーク配線を有する
こと、 前記一つの発光素子に設定された所定の状態を前記別
の発光素子に選択的に転送するための転送クロックを供
給するクロックラインを前記発光素子にそれぞれ接続し
たこと、 をその構成として具備している。The optical computer according to claim 3 of the present invention, in the optical computer, at least one of the input image storage / shift unit and the mask image storage / shift unit includes a self-scanning light emitting element array, The self-scanning light-emitting element array is a two-dimensional or three-dimensional arrangement of a large number of light-emitting elements having control electrodes for externally controlling a threshold voltage or a threshold current; Having a network wiring electrically connecting the control electrode to the control electrode of another light emitting element, for selectively transferring a predetermined state set to the one light emitting element to the another light emitting element. And a clock line for supplying the transfer clock is connected to each of the light emitting elements.
本発明の光計算機においては、入力像記憶・シフト部
は、入力像(データの像を含む。)を記憶し、この記憶
した像をシンボリックサブスティテューションの検索パ
ターンに応じてシフトする。また、入力像重ね合わせ部
は、入力像記憶・シフト部から出力される像を過去に記
憶した像と重ね合わせ、この重ね合わせた像を記憶す
る。In the optical computer of the present invention, the input image storage / shift unit stores the input image (including the data image) and shifts the stored image in accordance with the symbolic substitution search pattern. The input image superimposing unit superimposes the image output from the input image storage / shift unit on an image stored in the past, and stores the superimposed image.
ここで、入力像記憶・シフト部と入力像重ね合わせ部
とは、認識ブロックを構成しており、この認識ブロック
は、検索パターンの位置情報を得るのに役立っている。Here, the input image storage / shift unit and the input image superimposing unit constitute a recognition block, and this recognition block is useful for obtaining position information of a search pattern.
マスク部は、入力像重ね合わせ部から出力された像か
ら不要な光情報を取り除くために、この像に対してマス
キングを行う。すなわち、検索パターンの位置情報は、
像におけるパターンの原点にあるので、この原点の情報
だけが取り出される。また、しきい値処理部は、入力像
重ね合わせ部から出力される像に対してしきい値に基づ
いて反転動作、アンド動作などの演算動作を行う。この
場合、検索パターンの非発光部を原点にシフトする際に
は、反転動作を行い、また、検索パターンの発光部を原
点にシフトする際には、アンド動作を行うことができ
る。The mask unit performs masking on the image output from the input image superimposing unit in order to remove unnecessary optical information from the image. That is, the position information of the search pattern is
Since it is at the origin of the pattern in the image, only the information of this origin is extracted. Further, the threshold processing unit performs an operation such as an inversion operation and an AND operation on the image output from the input image superimposing unit based on the threshold. In this case, an inversion operation can be performed when the non-light emitting portion of the search pattern is shifted to the origin, and an AND operation can be performed when the light emitting portion of the search pattern is shifted to the origin.
マスク像記憶・シフト部は、マスク部及びしきい値処
理部を通過する像を記憶し、この記憶した像をシンボリ
ックサブスティテューションの置き換えパターンに応じ
てシフトする。また、マスク像重ね合わせ部は、マスク
像記憶・シフト部から出力される像を過去に記憶した像
と重ね合わせ、この重ね合わせた像を記憶する。The mask image storage / shift unit stores an image passing through the mask unit and the threshold value processing unit, and shifts the stored image in accordance with the replacement pattern of the symbolic substitution. The mask image superimposing unit superimposes the image output from the mask image storing / shifting unit on an image stored in the past, and stores the superimposed image.
ここで、マスク像記憶・シフト部とマスク像重ね合わ
せ部とは、置き換えブロックを構成しており、この置き
換えブロックは、像のパターン中で検索パターンに一致
した部分を置き換えパターンに置き換えるのに、役立っ
ている。なお、マスク像重ね合わせ部には、演算結果の
像が生じることになる。Here, the mask image storage / shift unit and the mask image superimposing unit constitute a replacement block. This replacement block replaces a portion of the image pattern that matches the search pattern with the replacement pattern. It is helpful. Note that an image of the calculation result is generated in the mask image superimposing unit.
このため、本発明の光計算機は、認識ブロックと置き
換えブロックとをそれぞれ1つづつ設ければよいから、
置き換えルールの数に依存しない構成とすることがで
き、しかも、汎用性を有している。Therefore, the optical computer of the present invention only needs to provide one recognition block and one replacement block.
The configuration can be made independent of the number of replacement rules, and has versatility.
本発明の請求項3に記載の光計算機においては、入力
像記憶・シフト部及びマスク像記憶・シフト部のうちの
少くとも一方において自己走査形発光素子アレイを用い
るが、この自己走査形発光素子アレイは、電気的に転送
クロックパルスを供給されることにより、発光素子アレ
イに記憶された像を上下左右にシフトさせることができ
る。この場合、発光サイリスタアレイのような自己走査
形発光素子アレイは、発光機能は勿論、像を受光して記
憶する機能も有しているので、本発明の光計算機に用い
るのに好適である。In the optical computer according to the third aspect of the present invention, at least one of the input image storage / shift unit and the mask image storage / shift unit uses a self-scanning light emitting element array. The array can shift the image stored in the light emitting element array up, down, left, and right by being electrically supplied with the transfer clock pulse. In this case, a self-scanning light-emitting element array such as a light-emitting thyristor array has not only a light-emitting function but also a function of receiving and storing an image, and thus is suitable for use in the optical computer of the present invention.
また、入力像記憶・シフト部及びマスク像記憶・シフ
ト部のうちの少くとも一方において自己走査形発光素子
アレイを用いているから、像のシフト動作を外部から制
御することができ、このために、認識ブロックと置き換
えブロックとを置き換えルールの数だけ用意する必要が
ないだけでなく、置き換えルールを外部から任意に変更
でき、従って、汎用性のあるプログラム演算が可能な光
計算機を提供することができる。In addition, since the self-scanning light emitting element array is used in at least one of the input image storage / shift unit and the mask image storage / shift unit, the image shift operation can be externally controlled. In addition, it is not necessary to prepare the same number of recognition blocks and replacement blocks as the number of replacement rules, and it is also possible to provide an optical computer that can arbitrarily change the replacement rules from the outside, and thus can perform versatile program operations. it can.
さらに、シンボリックサブスティテューションのアー
キテクチャを採用した光計算機において、外部から電気
的にシフト動作の制御が行える自己走査形発光素子アレ
イを用いることによって、複雑な置き換えルールが必要
な除算などの演算を行う場合でも、認識ブロックと置き
換えブロックとをそれぞれ1つづつ設ければよく、この
ために、光計算機の構成が簡単になる。Furthermore, in an optical computer that employs a symbolic substitution architecture, by using a self-scanning light-emitting element array that can electrically control the shift operation from the outside, calculations such as division that require complicated replacement rules can be performed. Even in the case of performing, it is only necessary to provide one recognition block and one replacement block, which simplifies the configuration of the optical computer.
以下、本発明の光計算機の一実施例を第1図〜第8図
を用いて詳細に説明する。Hereinafter, an embodiment of the optical computer according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
まず、本実施例の光計算機において用いられる自己走
査形発光素子アレイの一例を、第5図〜第8図を用いて
説明する。First, an example of a self-scanning light-emitting element array used in the optical computer according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
第5図は、自己走査形発光素子アレイにおける発光サ
イリスタ(発光素子)の配列の様子を表す図であり、第
6図は、第5図における破線枠の部分を拡大して詳細に
示す概略的な平面図である。また、第7図は、第6図の
Y−Y′に沿った概略的な縦断面図である。そして、第
8図は、自己走査形発光素子アレイを駆動するための転
送クロックの一例を示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of light-emitting thyristors (light-emitting elements) in a self-scanning light-emitting element array, and FIG. 6 is a schematic view showing an enlarged portion of a broken line frame in FIG. FIG. FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view taken along the line YY 'of FIG. FIG. 8 is a timing chart showing an example of a transfer clock for driving the self-scanning light emitting element array.
第5図において、複数の発光サイリスタTは、横方向
(X方向)と縦方向(Y方向)とに配列されて2次元的
に配置される。転送クロックφ1〜φ3をそれぞれ供給
されるクロックラインCL1〜CL3のそれぞれは、左上の発
光サイリスタTから右下の発光サイリスタTに向かって
斜め方向に配線されている。なお、このクロックライン
CL1〜CL3は、シフト動作を制御するためのものである。In FIG. 5, a plurality of light emitting thyristors T are two-dimensionally arranged in a horizontal direction (X direction) and a vertical direction (Y direction). Each clock line CL 1 -CL 3 supplied the transfer clock phi 1 to [phi] 3, respectively, are wired in an oblique direction from the upper left of the light-emitting thyristor T toward the light-emitting thyristor T in the lower right. Note that this clock line
CL 1 -CL 3 is for controlling the shift operation.
第5図において、クロックラインCL1に接続された発
光サイリスタTの右隣の発光サイリスタTは、φ2が供
給されるクロックラインCL2に接続されている。そし
て、CL1に接続された発光サイリスタTの下隣の発光サ
イリスタTは、φ3が供給されるクロックラインCL3に
接続されている。同様に、CL2に接続された発光サイリ
スタTの右隣の発光サイリスタTは、CL3に接続されて
おり、CL2に接続された発光サイリスタTの下隣の発光
サイリスタTは、CL1に接続されている。また、CL3に接
続された発光サイリスタTの右隣の発光サイリスタT
は、CL1に接続されており、下隣の発光サイリスタT
は、CL2に接続されている。なお、第5図では、図示を
簡単にするために、クロックラインCL1〜CL3と各発光サ
イリスタTのアノードとの間に接続されるアノード負荷
抵抗RAの記載を省略している。In Figure 5, the light-emitting thyristor T to the right of the light-emitting thyristor T connected to the clock line CL 1 is connected to the clock line CL 2 of phi 2 are supplied. Then, the light-emitting thyristor T under neighboring light-emitting thyristor T connected to CL 1 is, phi 3 is connected to the clock line CL 3 supplied. Similarly, the light-emitting thyristor T to the right of the light-emitting thyristor T connected to the CL 2 is connected to CL 3, the light-emitting thyristor T under neighboring light-emitting thyristor T connected to the CL 2 is a CL 1 It is connected. Further, the light emitting thyristor T on the right side of the light emitting thyristor T connected to CL 3
Is connected to CL 1, below adjacent light-emitting thyristors T
It is connected to the CL 2. In the FIG. 5, for simplicity of illustration, are omitted in the anode load resistor R A connected between the clock line CL 1 -CL 3 and the anode of the light emitting thyristors T.
第6図において、転送クロックφ1〜φ3は、4つ
(すなわち、4ビット)の発光サイリスタTの各アノー
ド21aに、アノード負荷抵抗RAを介して供給される。な
お、各発光サイリスタTは2つの結合用ダイオード(一
方向性素子)DIを備えている。そして、これらの結合用
ダイオードDIのアノード21bは、隣接する右隣の発光サ
イリスタTのゲート(制御電極)22aと、下隣の発光サ
イリスタTのゲート22aとにそれぞれ接続されている。
また、各発光サイリスタTのゲート22aは、ゲート負荷
抵抗RLを介して電圧VGKの直流電源に接続されている。In FIG. 6, transfer clocks φ 1 to φ 3 are supplied to the respective anodes 21a of four (ie, 4 bits) light emitting thyristors T via an anode load resistor RA . Each light-emitting thyristor T is provided with two coupling diodes (unidirectional elements) D I. The anode 21b of the coupling diode D I includes a gate (control electrode) 22a of the light-emitting thyristor T to the right adjacent, are connected to the gate 22a of the light-emitting thyristor T below next.
Further, the gate 22a of each light emitting thyristor T is connected to a DC power supply of a voltage VGK via a gate load resistance RL .
第7図において、N形InP基板(インジウム・リン基
板)2上にN形半導体層24、P形半導体層23、N形半導
体層22、P形半導体層21の各層(それぞれInGaAsPによ
って構成されている。)が順に形成されている。そし
て、ホトリソグラフィ及びエッチングなどにより分離溝
50を形成することによって、単体の発光サイリスタTに
それぞれ分離されている。なお、このデバイスは、温度
25℃において、波長950nm以上の光を透過する。In FIG. 7, each layer of an N-type semiconductor layer 24, a P-type semiconductor layer 23, an N-type semiconductor layer 22, and a P-type semiconductor layer 21 (each formed of InGaAsP) is formed on an N-type InP substrate (indium-phosphorus substrate) 2. Are formed in order. Then, separation grooves are formed by photolithography and etching.
By forming 50, the light emitting thyristors T are separated from each other. Note that this device is
At 25 ° C., it transmits light with a wavelength of 950 nm or more.
P形半導体層21は、この発光サイリスタTのアノード
21aと、結合用ダイオードDIのアノード21bとを構成して
いる。また、発光サイリスタTのアノード21aは、アノ
ード負荷抵抗RAを介してクロックラインCL1又はCL3に接
続されている。そして、結合用ダイオードDIのアノード
21bは、隣接する発光サイリスタTのゲート22aに接続さ
れている。また、各発光サイリスタTのゲート22aは、
ゲート負荷抵抗RLを介して電圧VGKの直流電源に接続さ
れている。なお、N形InP基板2は、発光サイリスタT
のカソードを構成しており、接地されている。The P-type semiconductor layer 21 is an anode of the light emitting thyristor T.
And 21a, constitutes the anode 21b of the coupling diode D I. The anode 21a of the light-emitting thyristor T is connected to the clock line CL 1 or CL 3 through the anode load resistor R A. The anode of the coupling diode D I
21b is connected to the gate 22a of the adjacent light emitting thyristor T. The gate 22a of each light emitting thyristor T is
It is connected to a DC power supply of voltage V GK via a gate load resistance RL . The N-type InP substrate 2 is made of a light emitting thyristor T
And is grounded.
次に、第5図及び第6図を用いて、自己走査形発光素
子アレイの動作を説明する。Next, the operation of the self-scanning light-emitting element array will be described with reference to FIGS.
今、XY座標(i,j)にある発光サイリスタT(i,j)が
オン状態にある場合を考える。この場合、オン状態を次
に転送させることができるのは、右隣の発光サイリスタ
T(i+1,j)か、又は下隣の発光サイリスタT(i,j+
1)のいずれかである。Now, consider the case where the light emitting thyristor T (i, j) at the XY coordinates (i, j) is in the ON state. In this case, the light emitting thyristor T (i + 1, j) on the right side or the light emitting thyristor T (i, j +
1).
第5図中の右方向及び下方向に任意にオン状態(発光
状態)を転送させるには、発光サイリスタT(i,j)が
オン状態を保持している間に、オン状態を次に転送され
る2つの候補の内の一方の発光サイリスタTを選び、こ
れに接続されたクロックラインに転送クロックを供給す
る。すなわち、オン状態にある発光サイリスタT(i,
j)に接続されたクロックラインと、オン状態が次に転
送される2つの発光サイリスタTにそれぞれ接続された
2本のクロックラインとの合計3本のクロックラインで
オン状態に転送させることができる。In order to arbitrarily transfer the ON state (light emitting state) in the rightward and downward directions in FIG. 5, the ON state is transferred next while the light emitting thyristor T (i, j) holds the ON state. One of the light emitting thyristors T is selected from the two candidates, and a transfer clock is supplied to a clock line connected to the light emitting thyristor T. That is, the light-emitting thyristor T (i,
The clock signal connected to j) and the two clock lines respectively connected to the two light-emitting thyristors T whose on state is transferred next can be transferred to the on state by a total of three clock lines. .
第5図に示すように構成された発光素子アレイにおい
て、オン状態にある発光サイリスタT(i,j)、その右
隣の発光サイリスタT(i+1,j)及び下隣の発光サイ
リスタT(i,j+1)は、それぞれ、常に別のクロック
ラインに接続されている。In the light emitting element array configured as shown in FIG. 5, the light emitting thyristor T (i, j) in the ON state, the light emitting thyristor T (i + 1, j) on the right and the light emitting thyristor T (i, j) on the lower side are displayed. j + 1) are always connected to different clock lines.
オン状態にある発光サイリスタT(i,j)にハイレベ
ルの転送クロックφ〔n,3〕が供給されている場合、右
隣の発光サイリスタT(i+1,j)にオン状態の転送を
行いたければ、転送クロックφ〔n+1,3〕をハイレベ
ルにした後に、φ〔n,3〕をローレベルにする。また、
下隣の発光サイリスタT(i,j+1)にオン状態の転送
をしたければ、転送クロックφ〔n−1,3〕をハイレベ
ルにした後に、φ〔n,3〕をローレベルにする。なお、
φ〔n,m〕における〔n,m〕は、nのmによる剰余系を表
し、ここでは、mは3である。ただし、第5図〜第7図
においては、図示を簡単にするために、各々の転送クロ
ックはφnの形式で記載してある。When the high-level transfer clock φ [n, 3] is supplied to the light emitting thyristor T (i, j) in the on state, the on state transfer is performed to the light emitting thyristor T (i + 1, j) on the right side. For example, after the transfer clock φ [n + 1,3] is set to the high level, φ [n, 3] is set to the low level. Also,
To transfer the ON state to the light emitting thyristor T (i, j + 1) on the lower side, the transfer clock φ [n−1,3] is set to a high level, and then φ [n, 3] is set to a low level. In addition,
[n, m] in φ [n, m] represents a remainder system of n by m, where m is 3. However, in FIG. 5-FIG. 7, for simplicity of illustration, each transfer clock are set forth in the form of phi n.
第8図の左側に示す例においては、4つのパルスは、
転送クロックφ1、φ2、φ3、φ1というように、ク
ロックラインCL1〜CL3に順番に供給される。この場合、
オン状態は、第5図の右方向に転送される。また、第8
図の右側に示す例においては、4つのパルスは、転送ク
ロックφ3、φ2、φ1、φ3というように、逆の順番
で供給される。この場合、オン状態は、第5図の下方向
に転送される。In the example shown on the left side of FIG. 8, the four pulses are:
The transfer clocks φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 1 are sequentially supplied to the clock lines CL 1 to CL 3 . in this case,
The ON state is transferred rightward in FIG. Also, the eighth
In the example shown on the right side of the figure, the four pulses are supplied in reverse order, such as transfer clocks φ 3 , φ 2 , φ 1 , φ 3 . In this case, the ON state is transferred downward in FIG.
第1図は、本発明における光計算機の一実施例の構成
を示す概略的な斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of an embodiment of the optical computer according to the present invention.
第1図において、像入力部1は、LED(発光ダイオー
ド)アレイ又はCRT(陰極線管)などから成り、外部か
ら供給された像(データの像を含む。)を再生して出力
する。像入力部1から出力された像は、結合レンズ11に
より入力像記憶・シフト部3上に結像する。入力像記憶
・シフト部3は、第5図〜第7図に示す自己走査形発光
素子アレイから構成されている。この自己走査形発光素
子アレイにより、像入力部1から結合レンズ11を介して
供給された像が記憶され、かつシフトされる。なお、入
力像記憶・シフト部3において、記憶された像をシフト
する際の方向は、例えば第11図に示すような置き換えル
ールに基づいてコントローラ(図示せず。)によって外
部から制御される。In FIG. 1, an image input unit 1 is composed of an LED (light emitting diode) array or a CRT (cathode ray tube), etc., and reproduces and outputs an externally supplied image (including a data image). The image output from the image input unit 1 is formed on the input image storage / shift unit 3 by the coupling lens 11. The input image storage / shift unit 3 is composed of a self-scanning light-emitting element array shown in FIGS. The image supplied from the image input unit 1 via the coupling lens 11 is stored and shifted by this self-scanning light emitting element array. The direction in which the stored image is shifted in the input image storage / shift unit 3 is externally controlled by a controller (not shown) based on, for example, a replacement rule as shown in FIG.
入力像記憶・シフト部3から出力された像は、結合レ
ンズ12により入力像重ね合わせ部4上に結像する。入力
像重ね合わせ部4は、自己走査機能を有していない(す
なわち、第6図に示すような結合用ダイオードDIを備え
ていない)発光サイリスタアレイから成っている。な
お、この発光サイリスタアレイは、発光機能と受光機能
とを有している。そして、入力像重ね合わせ部4は、入
力像記憶・シフト部3から結合レンズ12を介して供給さ
れたシフト像を過去に記憶した像と重ね合わせ、そし
て、この重ね合わせ像を記憶する。The image output from the input image storage / shift unit 3 is formed on the input image superimposing unit 4 by the coupling lens 12. Input image superimposition section 4 does not have a self-scanning function (i.e., does not have a coupling diode D I as shown in FIG. 6) is made from a light-emitting thyristor array. The light emitting thyristor array has a light emitting function and a light receiving function. Then, the input image superimposing section 4 superimposes the shift image supplied from the input image storing / shifting section 3 via the coupling lens 12 with an image stored in the past, and stores this superimposed image.
この時点で、検索パターンを用いた置き換えルールに
よる検索動作が終了する。At this point, the search operation based on the replacement rule using the search pattern ends.
入力像記憶・シフト部3と入力像重ね合わせ部4とに
よって、認識ブロックが構成されている。そして、入力
像記憶・シフト部3によるシフト動作と、入力像重ね合
わせ部4による重ね合わせ動作とによって、検索パター
ンと同じパターンが存在する位置の情報が得られる。ま
た、この検索パターンの位置情報は、像における各パタ
ーンの原点にある。The input image storage / shift unit 3 and the input image superimposing unit 4 constitute a recognition block. Then, by the shift operation by the input image storage / shift unit 3 and the superposition operation by the input image superposition unit 4, information on the position where the same pattern as the search pattern exists is obtained. The position information of the search pattern is at the origin of each pattern in the image.
入力像重ね合わせ部4から出力された像は、結合レン
ズ13によりマスク部5としきい値処理部6とに導かれ
る。ここで、マスク部5としきい値処理部6との配置関
係は、いずれが先でも問題は生じない。なお、マスク部
5は、不要な光情報を取り除くために、マスキングを行
う。すなわち、検索パターンの位置情報は、像における
各パターンの原点にあり、その他の情報(データ)は、
後述する置き換え動作の際に邪魔になるので、マスキン
グにより原点の情報だけを取り出す。The image output from the input image superimposing unit 4 is guided to the mask unit 5 and the threshold processing unit 6 by the coupling lens 13. Here, the arrangement relationship between the mask unit 5 and the threshold value processing unit 6 does not matter regardless of which one is first. The mask unit 5 performs masking to remove unnecessary optical information. That is, the position information of the search pattern is at the origin of each pattern in the image, and the other information (data) is
Since it becomes a hindrance in the replacement operation described later, only the information of the origin is extracted by masking.
しきい値処理部6は像の反転動作(又はアンド動作)
を行う。しきい値処理部6におけるしきい値処理は、基
本的には、置き換えルールに基づいて入力された像をシ
フトする際のシフト方向によって異なる。すなわち、検
索パターンの非発光部を原点にシフトする場合には、反
転動作を行い、発光部を原点にシフトする場合には、ア
ンド動作を行う。The threshold processing unit 6 performs an image inversion operation (or an AND operation)
I do. The threshold processing in the threshold processing section 6 basically differs depending on the shift direction when shifting the input image based on the replacement rule. That is, when the non-light emitting portion of the search pattern is shifted to the origin, the inversion operation is performed, and when the light emitting portion is shifted to the origin, the AND operation is performed.
ここで、しきい値処理部6に入力光がない状態を初期
状態として、反転動作とアンド動作とについて説明す
る。Here, the inversion operation and the AND operation will be described with a state where there is no input light in the threshold value processing unit 6 as an initial state.
反転動作において、しきい値処理部6は、初期状態で
は全て発光部になっている。次に、しきい値処理部6に
入力光(情報)が照射されると、入力光が当たった部分
(入力光の光量がしきい値を越えた場合)は、非発光部
になり、入力光が当たっていない部分(入力光の光量が
しきい値を越えていない場合)は、発光部のままであ
る。なお、入力光の照射が終了した後は、出力光が変化
しないタイプのしきい値処理部であれば、そのしきい値
処理部をリセットして初期状態に戻す。In the inversion operation, the threshold value processing unit 6 is all light emitting units in the initial state. Next, when the threshold value processing unit 6 is irradiated with input light (information), the portion irradiated with the input light (when the light amount of the input light exceeds the threshold value) becomes a non-light emitting unit, The portion not irradiated with light (when the light amount of the input light does not exceed the threshold value) remains as the light emitting unit. After the irradiation of the input light is completed, if the threshold processing unit is of a type in which the output light does not change, the threshold processing unit is reset to return to the initial state.
アンド動作において、しきい値処理部6は、初期状態
では全て非発光部になっている。次に、しきい値処理部
6に入力光が照射されると、入力光の光束が2本当たっ
た部分(入力光の光量がしきい値を越えた場合)は、発
光部になる。このとき、入力光の光束が1本当たった部
分、あるいは、光束が当たっていない部分(入力光の光
量がしきい値を越えていない場合)は、非発光部のまま
である。なお、アンド動作において、入力光の照射が終
了した後は、出力光が変化しないタイプのしきい値処理
部であれば、そのしきい値処理部をリセットして初期状
態に戻す。In the AND operation, all of the threshold value processing units 6 are non-light emitting units in an initial state. Next, when the threshold value processing unit 6 is irradiated with the input light, a portion where the luminous flux of the input light is two (when the light amount of the input light exceeds the threshold value) becomes a light emitting unit. At this time, the portion where the luminous flux of the input light is exactly one, or the portion where the luminous flux does not hit (when the light amount of the input light does not exceed the threshold value) remains as a non-light emitting portion. In addition, in the AND operation, after the irradiation of the input light is completed, if the threshold processing unit is of a type in which the output light does not change, the threshold processing unit is reset to the initial state.
本実施例のように発光サイリスタアレイから成る入力
像重ね合わせ部4では、発光サイリスタが像の光量の違
いを検知することに不向きである。そこで、以下におい
ては、本実施例のしきい値処理部6がしきい値処理とし
て反転動作を行う場合について説明する。In the input image superimposing section 4 composed of a light emitting thyristor array as in the present embodiment, the light emitting thyristor is not suitable for detecting a difference in light amount of an image. Therefore, hereinafter, a case will be described in which the threshold value processing unit 6 of this embodiment performs an inversion operation as threshold value processing.
マスク部5及びしきい値処理部6から出力された像
(マスク像)は、結合レンズ14により、パターン置き換
え用のマスク像記憶・シフト部7上に結像する。マスク
像記憶・シフト部7は、第5図〜第7図に示す自己走査
形発光素子アレイから構成されている(ただし、発光素
子アレイの配置の仕方は、入力像記憶・シフト部3の場
合に較べて、180度回転した状態となっている)。そし
て、マスク像記憶・シフト部7は、マスク像を記憶し、
かつ置き換えパターンに従って像をシフトする。このシ
フトされた像は、結合レンズ15を介してマスク像重ね合
わせ部8に供給される。The images (mask images) output from the mask unit 5 and the threshold processing unit 6 are formed on the mask image storage / shift unit 7 for pattern replacement by the coupling lens 14. The mask image storage / shift unit 7 is composed of a self-scanning light emitting element array shown in FIGS. 5 to 7 (however, the arrangement of the light emitting element array is the same as that of the input image storage / shift unit 3). It is rotated 180 degrees compared to.) Then, the mask image storage / shift unit 7 stores the mask image,
The image is shifted according to the replacement pattern. The shifted image is supplied to the mask image superimposing unit 8 via the coupling lens 15.
マスク像重ね合わせ部8は、自己走査機能を有してい
ない発光サイリスタアレイから成り、マスク像記憶・シ
フト部7から結合レンズ15を介して供給されたシフト像
を過去に記憶した像と重ね合わせ、そして、この重ね合
わせ像を記憶する。この時点で、検索パターンと同じパ
ターンが存在する位置は、置き換えパターンに置き換え
られる。この結果、置き換えパターンに置き換える動作
が終了する。なお、マスク像記憶・シフト部7とマスク
像重ね合わせ部8とによって、置き換えブロックが構成
されている。The mask image superimposing unit 8 is composed of a light-emitting thyristor array having no self-scanning function, and superimposes a shift image supplied from the mask image storing / shifting unit 7 via the coupling lens 15 with an image stored in the past. Then, this superimposed image is stored. At this point, the position where the same pattern as the search pattern exists is replaced with the replacement pattern. As a result, the operation of replacing with the replacement pattern ends. The mask image storing / shifting unit 7 and the mask image superimposing unit 8 constitute a replacement block.
演算の種類によっては置き換えルールが幾つも存在す
るが、それぞれの置き換えルールによって形成した像を
マスク像重ね合わせ部8に重ねていくことにより、演算
結果の像を得ることができる。この得られた演算結果の
像は、受光素子(図示せず。)によって電気信号に変換
されてコンピュータ(図示せず。)に供給されたり、フ
ィードバック系(図示せず。)を通じて入力像に戻され
て再度の演算に用いられる。Depending on the type of operation, there are a number of replacement rules. By superimposing the images formed by the respective replacement rules on the mask image superimposing unit 8, an image of the operation result can be obtained. The obtained image of the calculation result is converted into an electric signal by a light receiving element (not shown) and supplied to a computer (not shown), or returned to an input image through a feedback system (not shown). Then, it is used again for calculation.
第1図に示す構成では、結合レンズ11〜15が設けられ
ているが、像入力部1、入力像記憶・シフト部3、入力
像重ね合わせ部4、マスク部5及びしきい値処理部6、
マスク像記憶・シフト部7ならびにマスク像重ね合わせ
部8のそれぞれの間で像が伝達されれば、結合レンズ11
〜15は必ずしも必要ではない。In the configuration shown in FIG. 1, coupling lenses 11 to 15 are provided, but an image input unit 1, an input image storage / shift unit 3, an input image superimposition unit 4, a mask unit 5, and a threshold processing unit 6 ,
If an image is transmitted between each of the mask image storage / shift unit 7 and the mask image superimposing unit 8, the coupling lens 11
~ 15 is not always necessary.
次に、第2図は、第1図に示す光計算機における加法
演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。Next, FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure of an additive operation in the optical computer shown in FIG.
第2図において、図示しないコントローラによって第
1図に示す光計算機の処理が開始されると、まず、ステ
ップS1で、入力像について第11図(a)に基づく「0+
0」の演算が行われる。次に、ステップS2で、上記入力
像について第11図(b)に基づく「0+1」の演算が行
われる。その後、ステップS3で、上記入力像について第
11図(c)に基づく「1+0」の演算が行われる。そし
て、ステップS4で、上記入力像について第11図(d)に
基づく「1+1」の演算が行われる。In FIG. 2, when the processing of the optical computer shown in FIG. 1 is started by a controller (not shown), first, in step S1, the input image is set to “0+” based on FIG. 11 (a).
The operation of "0" is performed. Next, in step S2, a calculation of "0 + 1" is performed on the input image based on FIG. 11 (b). Then, in step S3, the input image
11 The calculation of “1 + 0” based on FIG. Then, in step S4, "1 + 1" calculation based on FIG. 11D is performed on the input image.
次に、ステップS5において、ステップS1〜S4までの演
算によってキャリー(桁上り)が全て「0」になったか
否かが判定される。キャリーが全て「0」になっていな
ければ、ステップS6に進む。このステップS6では、マス
ク像重ね合わせ部8の出力像が像入力部1に転送され
る。このため、演算処理は、ステップS1に戻って、上記
出力像について上述のステップS1〜S4の場合と同様の演
算が再び行われる。一方、ステップS5において、キャリ
ーが全て「0」になっていれば、その時点で加法演算の
処理は終了する。Next, in step S5, it is determined whether or not all the carry (carry) has become “0” by the calculations in steps S1 to S4. If all the carry is not "0", the process proceeds to step S6. In this step S6, the output image of the mask image superimposing unit 8 is transferred to the image input unit 1. Therefore, the calculation process returns to step S1, and the same calculation as in steps S1 to S4 described above is performed again on the output image. On the other hand, in step S5, if all the carry is “0”, the processing of the additive operation is terminated at that time.
ステップS5における判定のために、第1図のマスク像
重ね合わせ部8の後部に光学的なキャリーディテクタ
(図示せず。)を設けることができる。また、マスク像
重ね合わせ部8の出力光(出力像)を受光素子(図示せ
ず。)によって電気信号に変換してコンピュータ(図示
せず。)に供給し、このコンピュータによってキャリー
の値を検知することもできる。For the determination in step S5, an optical carry detector (not shown) can be provided at the rear of the mask image superimposing unit 8 in FIG. The output light (output image) of the mask image superimposing unit 8 is converted into an electric signal by a light receiving element (not shown) and supplied to a computer (not shown), and the value of the carry is detected by the computer. You can also.
ステップS6における像の転送のために、ハーフミラー
とミラーとから成るフィードバック用光学系(図示せ
ず。)を設けることができる。また、マスク像重ね合わ
せ部8の出力光を受光素子(図示せず。)によって電気
信号に変換して、この電気信号を像入力部1に供給する
こともできる。A feedback optical system (not shown) including a half mirror and a mirror can be provided for image transfer in step S6. Further, the output light of the mask image superimposing unit 8 can be converted into an electric signal by a light receiving element (not shown), and the electric signal can be supplied to the image input unit 1.
次に、第3図は、第2図に示すステップS1〜S4におけ
る処理を説明するための図である。なお、第3図におい
ては、第12図(a)から第12図(b)に到るまでの第1
図の場合の処理内容を示している。Next, FIG. 3 is a diagram for explaining the processing in steps S1 to S4 shown in FIG. It should be noted that in FIG. 3, the first part from FIG. 12 (a) to FIG.
The processing contents in the case of the figure are shown.
第3図において、第3図(a)は、第12図(a)と同
じ入力像であって、第1図の像入力部1に最初に描き出
される入力像である。この第3図(a)に示す入力像に
対して第2図のステップS1の処理が行われると、第1図
のマスク像重ね合わせ部8に第3図(b)に示す像が記
憶される。In FIG. 3, FIG. 3 (a) is the same input image as FIG. 12 (a), which is the input image first drawn on the image input unit 1 in FIG. When the processing of step S1 in FIG. 2 is performed on the input image shown in FIG. 3 (a), the image shown in FIG. 3 (b) is stored in the mask image superimposing unit 8 in FIG. You.
次に、第3図(a)に示す入力像に対して第2図のス
テップS2の処理が行われると、ステップS1の場合と同様
であれば、第1図のマスク像重ね合わせ部8に第3図
(c)に示す像が記憶されるところである。しかし、第
2図のステップS1とS2とは、シリーズに処理されるの
で、第2図のステップS2の処理が行われると、第3図
(b)と第3図(c)とを重ね合わせた第3図(d)に
示す像が、第1図のマスク像重ね合わせ部8に記憶され
る。Next, when the processing of step S2 in FIG. 2 is performed on the input image shown in FIG. 3 (a), if the process is the same as that in step S1, the mask image superposition unit 8 in FIG. The image shown in FIG. 3 (c) is being stored. However, since steps S1 and S2 in FIG. 2 are processed in series, when the processing in step S2 in FIG. 2 is performed, FIGS. 3 (b) and 3 (c) are superimposed. The image shown in FIG. 3D is stored in the mask image superimposing unit 8 in FIG.
次に、第3図(a)に示す入力像に対して第2図のス
テップS3の処理が行われると、ステップS1の場合と同様
であれば、第1図のマスク像重ね合わせ部8に第3図
(e)に示す像が記憶されるところである。しかし、第
2図のステップS2とS3とは、シリーズに処理されるの
で、第2図のステップS3の処理が行われると、第3図
(d)と第3図(e)とを重ね合わせた第3図(f)に
示す像が、第1図のマスク像重ね合わせ部8に記憶され
る。Next, when the processing of step S3 of FIG. 2 is performed on the input image shown in FIG. 3A, if the processing is the same as that of step S1, the mask image superimposing unit 8 of FIG. The image shown in FIG. 3 (e) is being stored. However, since steps S2 and S3 of FIG. 2 are processed in series, when the processing of step S3 of FIG. 2 is performed, FIGS. 3 (d) and 3 (e) are superimposed. The image shown in FIG. 3 (f) is stored in the mask image superimposing unit 8 shown in FIG.
次に、第3図(a)に示す入力像に対して第2図のス
テップS4の処理が行われると、ステップS1の場合と同様
であれば、第1図のマスク像重ね合わせ部8に第3図
(g)に示す像が記憶されるところである。しかし、第
2図のステップS3とS4とは、シリーズに処理されるの
で、第2図のステップS4の処理が行われると、第3図
(f)と第3図(g)とを重ね合わせた第3図(h)に
示す像が、第1図のマスク像重ね合わせ部8に記憶され
る。この第3図(h)に示す像は、第12図(b)に示す
像と同じものである。Next, when the processing of step S4 in FIG. 2 is performed on the input image shown in FIG. 3 (a), if the processing is the same as that in step S1, the mask image superimposing unit 8 in FIG. The image shown in FIG. 3 (g) is being stored. However, since steps S3 and S4 of FIG. 2 are processed in series, when the processing of step S4 of FIG. 2 is performed, FIG. 3 (f) and FIG. 3 (g) are superimposed. The image shown in FIG. 3 (h) is stored in the mask image superimposing unit 8 shown in FIG. The image shown in FIG. 3 (h) is the same as the image shown in FIG. 12 (b).
第4図は、第2図に示すステップS1の処理手順を詳細
に示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing in detail the processing procedure of step S1 shown in FIG.
第4図において、ステップS11〜S16は、検索パターン
を用いた検索動作を表わしている。In FIG. 4, steps S11 to S16 represent a search operation using a search pattern.
今、像が像入力部1に入力され、この入力された像を
像入力部1がその表示部(図示せず。)に描き出したと
する。この時点(すなわち、ステップS11)で、入力像
記憶・シフト部3は、像入力部1が描き出した入力像を
即座に記憶する。次に、ステップS12において、入力像
記憶・シフト部3は、記憶した入力像を下に1つシフト
する。なお、このシフト方法は、第11図(a)のパター
ン80に基づいて行われる。Now, it is assumed that an image is input to the image input unit 1 and the input image is drawn on the display unit (not shown) of the input image. At this point (ie, step S11), the input image storage / shift unit 3 immediately stores the input image drawn by the image input unit 1. Next, in step S12, the input image storage / shift unit 3 shifts the stored input image downward by one. Note that this shifting method is performed based on the pattern 80 in FIG. 11 (a).
このステップS12におけるシフトの動作を、第5図に
示す発光素子アレイを用いて説明する。まず、転送クロ
ックφ1を供給し、次に、転送クロックφ3を供給す
る。この際、φ1とφ3とは、第8図に示すように、一
瞬同時に供給される。次に、転送クロックφ2を供給す
る。この際、φ3とφ2とは、第8図に示すように、一
瞬同時に供給される。その後に、再び転送クロックφ1
を供給する。この際にも、φ2とφ1とは、第8図に示
すように、一瞬同時に供給される。このφ1→φ3、φ
3→φ2、φ2→φ1の一連の供給によって、記憶され
た入力像が下に1つシフトする。The shift operation in step S12 will be described with reference to the light emitting element array shown in FIG. First, to supply transfer clock phi 1, then supplies the transfer clock phi 3. At this time, the phi 1 and phi 3, as shown in FIG. 8, a moment is simultaneously supplied. Then, supplying the transfer clock φ 2. At this time, the phi 3 and phi 2, as shown in FIG. 8, a moment is simultaneously supplied. After that, the transfer clock φ 1 again
Supply. In this case also, the phi 2 and phi 1, as shown in FIG. 8, a moment is simultaneously supplied. This φ 1 → φ 3 , φ
With a series supply of 3 → φ 2 , φ 2 → φ 1 the stored input image is shifted down by one.
次に、ステップS13において、予め入力像重ね合わせ
部4の感度が上げられる。そして、入力像重ね合わせ部
4は、入力像記憶・シフト部3の出力像(第1回目のシ
フト像)を記憶する。次に、ステップS14において、入
力像重ね合わせ部4に加えている電圧を制御することに
よって、入力像重ね合わせ部4の感度を下げる。この理
由は、次の像を像入力部1と入力像記憶・シフト部3と
が処理している際に、入力像重ね合わせ部4がそれらの
影響を受けないようにするためである。Next, in step S13, the sensitivity of the input image superimposing unit 4 is increased in advance. Then, the input image superposition unit 4 stores the output image (first shift image) of the input image storage / shift unit 3. Next, in step S14, the sensitivity of the input image superposition unit 4 is reduced by controlling the voltage applied to the input image superposition unit 4. The reason is that when the next image is being processed by the image input unit 1 and the input image storage / shift unit 3, the input image superimposing unit 4 is not affected by these.
次に、ステップS15において、入力像記憶・シフト部
3は、第11図(a)のパターン80に基づいて、ステップ
S11で記憶した入力像を下に3つシフトする。この場
合、ステップS12において既に入力像は下に1つシフト
されているので、実際には、入力像記憶・シフト部3
は、既に下に1つシフトされている入力像を、さらに下
に2つシフトすることになる。Next, in step S15, the input image storage / shift unit 3 executes step S15 based on the pattern 80 in FIG.
The input image stored in S11 is shifted downward by three. In this case, since the input image has already been shifted down by one in step S12, the input image storage / shift unit 3 is actually
Shifts the input image that has already been shifted down one position by two.
ここで、このステップS15におけるシフトの動作を、
第5図に示す発光素子アレイを用いて具体的に説明する
と、ステップS12における一連のシフトの動作を2回繰
り返すことになる。すなわち、まず、転送クロックφ1
を供給し、次に、転送クロックφ3を供給する。さら
に、転送クロックφ2を供給し、その後に、転送クロッ
クφ1を供給する。そして、転送クロックφ3を供給
し、転送クロックφ2を供給し、最後に、転送クロック
φ1を供給する。このφ1→φ3、φ3→φ2、φ2→
φ1、φ1→φ3、φ3→φ2、φ2→φ1の一連の供
給によって、像が下に2つシフトする。Here, the shift operation in step S15 is
More specifically, using the light emitting element array shown in FIG. 5, a series of shift operations in step S12 will be repeated twice. That is, first, the transfer clock φ 1
Supplies, then supplies the transfer clock phi 3. Further, supplying the transfer clock phi 2, then, it supplies the transfer clock phi 1. Then, supplying the transfer clock phi 3, and supplies the transfer clock phi 2, finally, supplying the transfer clock phi 1. This φ 1 → φ 3 , φ 3 → φ 2 , φ 2 →
A series of feeds of φ 1 , φ 1 → φ 3 , φ 3 → φ 2 , φ 2 → φ 1 shifts the image down by two.
それぞれの転送クロックの供給において、一瞬同時に
2つの転送クロックが供給される(すなわち、2つのパ
ルスが一部分重なる)のは、ステップS12の場合と同様
である。In the supply of each transfer clock, two transfer clocks are supplied simultaneously for a moment (that is, two pulses partially overlap), as in step S12.
次に、ステップS16において、入力像重ね合わせ部4
の感度が上げられる。これによって、入力像重ね合わせ
部4は、第1回目のシフト像にステップS15で得られた
出力像(第2回目のシフト像)を重ね合わせ、この重ね
合わせ像を記憶して出力する。なお、感度を上げるため
に、入力像重ね合わせ部4に加えられる電圧が制御され
る。Next, in step S16, the input image superimposing unit 4
Sensitivity is increased. As a result, the input image superimposing unit 4 superimposes the output image (second shift image) obtained in step S15 on the first shift image, and stores and outputs this superimposed image. In order to increase the sensitivity, the voltage applied to the input image superimposing unit 4 is controlled.
以上のステップS11〜S16によって、検索パターンを用
いた検索動作が終了する。With the above steps S11 to S16, the search operation using the search pattern ends.
次に、ステップS17において、入力像重ね合わせ部4
から出力された像が、マスク部5としきい値処理部6と
を通過する。この際、像はマスキングされ、かつ所定の
しきい値に基づいて反転される。マスク部5のしきい値
処理部6とを通過した反転像(マスク像)は、マスク像
記憶・シフト部7に供給される。Next, in step S17, the input image superimposing unit 4
Pass through the mask unit 5 and the threshold processing unit 6. At this time, the image is masked and inverted based on a predetermined threshold. The inverted image (mask image) that has passed through the threshold processing section 6 of the mask section 5 is supplied to a mask image storage / shift section 7.
第4図において、ステップS18〜S22は、置き換え動作
を表わしている。In FIG. 4, steps S18 to S22 represent a replacement operation.
まず、ステップS18において、反転像(マスク像)が
マスク像記憶・シフト部7に記憶される。マスク像記憶
・シフト部7が記憶した像は、マスク像重ね合わせ部8
に供給される。そして、ステップS19において、マスク
像重ね合わせ部8は、マスク像記憶・シフト部7から供
給された像をそのまま記憶する。この場合、マスク像重
ね合わせ部8の感度は、予め上げられている。First, in step S18, an inverted image (mask image) is stored in the mask image storage / shift unit 7. The image stored by the mask image storage / shift unit 7 is stored in a mask image superposition unit 8.
Supplied to Then, in step S19, the mask image superposition unit 8 stores the image supplied from the mask image storage / shift unit 7 as it is. In this case, the sensitivity of the mask image superimposing unit 8 has been increased in advance.
次に、ステップS20において、マスク像重ね合わせ部
8に加えている電圧を制御することによって、マスク像
重ね合わせ部8の感度を下げる。この理由は、次の像を
マスク像記憶・シフト部7などが処理している際に、マ
スク像重ね合わせ部8がそれらの影響を受けないように
するためである。その後、ステップS21において、マス
ク像記憶・シフト部7は、第11図(a)のパターン81に
基づいて、ステップS18で記憶した反転像(マスク像)
を上に2つ、左に1つシフトする。Next, in step S20, the sensitivity of the mask image superimposing unit 8 is reduced by controlling the voltage applied to the mask image superimposing unit 8. The reason is that when the next image is being processed by the mask image storage / shift unit 7 or the like, the mask image superimposing unit 8 is not affected by those. Thereafter, in step S21, the mask image storage / shift unit 7 performs the reverse image (mask image) stored in step S18 based on the pattern 81 in FIG. 11 (a).
Are shifted up by two and left by one.
ここで、このステップS21におけるシフト動作を、第
5図に示す発光素子アレイ(ただし、第5図の発光素子
アレイを180度回転させた状態となっている。)を用い
て具体的に説明する。ここでは、シフトの方向が2つ存
在するが、まず、上に2つシフトする場合について述べ
る。この場合、まず、転送クロックφ1を供給し、次
に、転送クロックφ3を供給する。さらに、転送クロッ
クφ2を供給し、その後に、転送クロックφ1を供給す
る。そして、転送クロックφ3を供給し、転送クロック
φ2を供給し、最後に、転送クロックφ1を供給する。Here, the shift operation in step S21 will be specifically described using the light emitting element array shown in FIG. 5 (however, the light emitting element array in FIG. 5 is rotated by 180 degrees). . Here, there are two shift directions. First, the case of shifting upward by two will be described. In this case, first, supplying a transfer clock phi 1, then supplies the transfer clock phi 3. Further, supplying the transfer clock phi 2, then, it supplies the transfer clock phi 1. Then, supplying the transfer clock phi 3, and supplies the transfer clock phi 2, finally, supplying the transfer clock phi 1.
このφ1→φ3、φ3→φ2、φ2→φ1、φ1→φ
3、φ3→φ2、φ2→φ1の一連の供給によって、像
が上に2つシフトする。この転送クロックの供給の仕方
は、ステップS15の場合と同様である。しかし、マスク
像記憶・シフト部7では、第5図の発光素子アレイを18
0度回転させた状態に配置しているので、下方向ではな
くて上方向にシフトが行われる。なお、それぞれの転送
クロックの供給において、一瞬同時に2つの転送クロッ
クが供給されるのは、ステップS15の場合と同様であ
る。These φ 1 → φ 3 , φ 3 → φ 2 , φ 2 → φ 1 , φ 1 → φ
3 , a series of feeds of φ 3 → φ 2 and φ 2 → φ 1 shifts the image up by two. The method of supplying the transfer clock is the same as in step S15. However, in the mask image storage / shift unit 7, the light emitting element array shown in FIG.
Since it is arranged so as to be rotated by 0 degrees, the shift is performed not upward but downward. In the supply of each transfer clock, two transfer clocks are simultaneously supplied at the same time as in step S15.
次に、左に1つシフトする場合について述べる。この
場合、まず、転送クロックφ1を供給し、次に、転送ク
ロックφ2を供給する。さらに、転送クロックφ3を供
給し、その後に、転送クロックφ1を供給する。このφ
1→φ2、φ2→φ3、φ3→φ1の一連の供給によっ
て、像が左に1つシフトする。なお、それぞれの転送ク
ロックの供給において、上述した場合と同様に、一瞬同
時に2つの転送クロックが供給される。Next, the case of shifting one to the left will be described. In this case, first, supplying a transfer clock phi 1, then supplies the transfer clock phi 2. Further, supplying the transfer clock phi 3, then, it supplies the transfer clock phi 1. This φ
A series of 1 → φ 2 , φ 2 → φ 3 , φ 3 → φ 1 shifts the image one position to the left. In the supply of each transfer clock, two transfer clocks are supplied simultaneously for a moment, as in the case described above.
最後に、ステップS22において、マスク像重ね合わせ
部8に加えている電圧を制御することによって、マスク
像重ね合わせ部8の感度を上げる。マスク像重ね合わせ
部8は、ステップS19で記憶した像にステップS21で得ら
れた像を重ね合わせて、この重ね合わせ像を記憶し、出
力する。ここで出力された像は、「0+0」の演算結果
「0」を示す像となっている。Finally, in step S22, the sensitivity of the mask image superimposing unit 8 is increased by controlling the voltage applied to the mask image superimposing unit 8. The mask image superimposing unit 8 superimposes the image obtained in step S21 on the image stored in step S19, stores and outputs this superimposed image. The image output here is an image indicating the calculation result “0” of “0 + 0”.
以上のステップS18〜S22によって置き換えパターンに
基づく動作が終了する。By the above steps S18 to S22, the operation based on the replacement pattern ends.
本発明は、以上説明したように構成されているので、
認識ブロックと置き換えブロックとを置き換えルールの
数だけ設ける必要がなく、このために、置き換えルール
の数に依存せず、しかも、汎用性のある光計算機を提供
することができる。従って、本発明の光計算機は、行列
演算や画像・音声認識などの並列演算を大量に行う処理
装置の分野に大きく貢献することができる。Since the present invention is configured as described above,
It is not necessary to provide the recognition blocks and the replacement blocks by the number of replacement rules. Therefore, it is possible to provide a general-purpose optical computer independent of the number of replacement rules. Therefore, the optical computer of the present invention can greatly contribute to the field of a processing device which performs a large amount of parallel operations such as matrix operation and image / voice recognition.
第1図〜第8図は、本発明における光計算機の一実施例
を示すものであって、第1図は、光計算機の構成を示す
概略的な斜視図、第2図は、第1図に示す光計算機にお
ける加法演算の処理手順の一例を示すフローチャート、
第3図は、第2図に示すステップS1〜S4における処理を
説明するための図、第4図は、第2図に示すステップS1
の処理手順を示すフローチャート、第5図は、第1図に
示す光計算機に用いられる自己走査形発光素子アレイの
一例を示す素子配置図、第6図は、第5図に示す自己走
査形発光素子アレイの一部分の概略的な平面図、第7図
は、第6図のY−Y′に沿った概略的な縦断面図、第8
図は、第5図〜第7図に示す自己走査形発光素子アレイ
を駆動するための転送クロックの一例を示すタイミング
チャートである。 第9図〜第14図は、従来の光計算機を説明するためのも
のであって、第9図は、シンボリックサブスティテュー
ションにおける検索パターンの一例とこの検索パターン
に応じた置き換えパターンの一例とを示す図、第10図
は、シンボリックサブスティテューションによる検索方
法の一例を説明するための図、第11図は、シンボリック
サブスティテューションによる加法演算のルールを説明
するための図、第12図は、第11図に示すルールを用いた
2つの2値データの加法演算の処理を説明するための
図、第13図は、従来のシンボリックサブスティテューシ
ョン装置の全体構成を示す図、第14図は、第13図に示す
認識ブロック及び置き換えブロックにそれぞれ用いられ
る像シフト装置の概略的な平面図である。 なお、図面に用いた符号において、 1……像入力部 3……入力像記憶・シフト部 4……入力像重ね合わせ部 5……マスク部 6……しきい値処理部 7……マスク像記憶・シフト部 8……マスク像重ね合わせ部 T、T(i,j)……発光サイリスタ(発光素子) CL1〜CL3……クロックライン φ1〜φ3、φ〔n,m〕……転送クロック DI……結合用ダイオード である。1 to 8 show an embodiment of the optical computer according to the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the optical computer, and FIG. 2 is FIG. Flow chart showing an example of the processing procedure of the addition operation in the optical computer shown in
FIG. 3 is a view for explaining the processing in steps S1 to S4 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a view for explaining the processing in step S1 shown in FIG.
FIG. 5 is an element layout diagram showing an example of a self-scanning light-emitting element array used in the optical computer shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a self-scanning light emission shown in FIG. FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view taken along the line YY ′ of FIG. 6, and FIG.
The figure is a timing chart showing an example of a transfer clock for driving the self-scanning light emitting element array shown in FIGS. 9 to 14 are diagrams for explaining a conventional optical computer. FIG. 9 shows an example of a search pattern in a symbolic substitution and an example of a replacement pattern according to the search pattern. FIG. 10, FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a search method by symbolic substitution, FIG. 11 is a diagram for explaining rules of an additive operation by symbolic substitution, and FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining the processing of an addition operation of two binary data using the rule shown in FIG. 11, FIG. 13 is a diagram showing the entire configuration of a conventional symbolic substitution device, FIG. FIG. 14 is a schematic plan view of an image shift device used for each of the recognition block and the replacement block shown in FIG. In the reference numerals used in the drawings, 1... Image input unit 3... Input image storage / shift unit 4... Input image superimposing unit 5... Mask unit 6. storage shift unit 8 ...... mask image superimposed portions T, T (i, j) ...... emitting thyristor (the light-emitting element) CL 1 -CL 3 ...... clock line φ 1 ~φ 3, φ [n, m] ... ... Transfer clock D I ... Coupling diode.
Claims (3)
ターンに応じてシフトする入力像記憶・シフト部と、 この入力像記憶・シフト部から出力される像を過去に記
憶した像と重ね合わせ、この重ね合わせた像を記憶する
入力像重ね合わせ部と、 この入力像重ね合わせ部から出力される像から不要な光
情報を取り除くために、この像に対してマスキングを行
うマスク部と、 前記入力像重ね合わせ部から出力される像に対してしき
い値に基づいて演算動作を行うしきい値処理部と、 前記マスク部及び前記しきい値処理部を通過する像を記
憶し、この記憶した像を置き換えパターンに応じてシフ
トするマスク像記憶・シフト部と、 このマスク像記憶・シフト部から出力される像を過去に
記憶した像と重ね合わせ、この重ね合わせた像を記憶す
るマスク像重ね合わせ部とをそれぞれ具備する光計算
機。An input image storage and shift unit for storing an input image and shifting the stored image in accordance with a search pattern, and an image stored in the past and an image output from the input image storage and shift unit. An input image superimposing unit that stores the superimposed image, and a mask unit that masks the image to remove unnecessary optical information from the image output from the input image superimposing unit. A threshold processing unit that performs an arithmetic operation on an image output from the input image superimposing unit based on a threshold, and stores an image passing through the mask unit and the threshold processing unit; A mask image storage / shift unit that shifts the stored image according to the replacement pattern, an image output from the mask image storage / shift unit is superimposed on a previously stored image, and the superimposed image is stored. Light computer; and a mask image superimposed portions, respectively.
動作が反転動作又はアンド動作である請求項1に記載の
光計算機。2. The optical computer according to claim 1, wherein the arithmetic operation performed by said threshold value processing unit is an inversion operation or an AND operation.
像記憶・シフト部のうちの少くとも一方が自己走査形発
光素子アレイを具備し、 この自己走査形発光素子アレイが、 しきい電圧又はしきい電流を外部から制御するための
制御電極を有する多数の発光素子を2次元的又は3次元
的に配列したものであること、 一つの発光素子の前記制御電極を別の発光素子の前記
制御電極に電気的に接続したネットワーク配線を有する
こと、 前記一つの発光素子に設定された所定の状態を前記別
の発光素子に選択的に転送するための転送クロックを供
給するクロックラインを前記発光素子にそれぞれ接続し
たこと、 をその構成として具備する請求項1又は2に記載の光計
算機。3. A self-scanning light emitting element array, wherein at least one of the input image storing / shifting section and the mask image storing / shifting section includes a self-scanning light emitting element array. A plurality of light-emitting elements having a control electrode for externally controlling a threshold current are two-dimensionally or three-dimensionally arranged; and the control electrode of one light-emitting element is controlled by another light-emitting element. Having a network wiring electrically connected to the electrode; a clock line for supplying a transfer clock for selectively transferring a predetermined state set to the one light emitting element to the another light emitting element; 3. The optical computer according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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JP2000180661A (en) | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Nec Corp | Ferrule and its fixing method |
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