JPH02127626A - 並列光演算モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像のような配列ディジタルデータ光 算処理できる並列光演算モジュールに関するものである
。

（従来の技術） 従来の電子計算機においては、大容量配列のディジタル
データの演算を１データずつ行なっている。

このような演算装置においては、配列の処理は、処理を
施されるデータ数の回数だけ繰り返すことになる。具体
的には、大容量メモリ内の演算処理対象のデータは、プ
ロセッサ（ＣＰ　Ｕ）からアクセスされると、データバ
スを経由して読み出される。このデータは、ＣＰＵ内で
プログラムに従って処理された後、再度データバスを経
由して大容量のメモリーに書き込まれる。この処理が、
１組のデータの演算結果を得るために必要なステップで
ある。多次元のシミュレーションや画像処理においては
、１個から１００個程度のＣＰＵ、あるいはレジスター
を使用して、必要な回数だけ上記したような処理を繰り
返して演算を行っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の演算装置においては、次
のような問題点を有していた。

■大容量の配列データの演算を行う時、処理されるデー
タを記憶装置から取り込み、演算終了後、記憶装置に書
き込む処理を時系列的に行うので、配列のデータ数が増
加すると、処理に必要な時間はデータ数に比例して長く
なる。

■半導体ＬＳＩのプロセッサ、あるいは半導体ＬＳＩの
プロセッサ内のレジスタを複数配置し高速化が図られて
いるが、配線などの実装上の問題により、従来の電子回
路の技術ではその数の限度は低い。

■半導体ＬＳＩのプロセッサと記憶装置は、双方向の通
信を行うデータバスで接続されているため、半導体ＬＳ
Ｉのプロセッサと記憶装置の時間的な利用率が低く、処
理の効率が悪い。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、大容量の配列デー
タに対して、複数個のデータの処理を同時に行うことが
でき、高速な処理が可能で、かつ簡易な構成を有する並
列光演算モジュールを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、配列ディ
ジタルデータ光を並列に処理する並列光演算モジュール
において、光源部と、プログラム信号の印加状態によっ
てデータ光の照射領域に入射した光源光の偏光状態を変
化させる空間光変調素子と、光源光を空間光変調素子に
入射させ、かつ、空間光変調素子の反射光を光源光の入
射方向と所定角度をもった方向に分岐する反射光分岐手
段とからなる第１の演算部と、プログラム信号の印加状
態によってデータ光の照射領域に入射した光の偏光状態
を変化させる空間光変調素子と、この空間光変調素子へ
前記反射光分岐手段による分岐光を入射させ、当該空間
光変調素子の反射光を該分岐光の入射方向と所定角度を
もった方向に分岐する反射光分岐手段とからなる第２の
演算部と、第１並びに第２の演算部の各空間光変調素子
にデータ光を入射させる入力部と、前記第２の／ＸＸ顔
部反射光分岐手段による分岐光から所定の偏光面を有す
る光を抽出する偏光抽出手段と、２次元的な受光部を有
し、前記第２の演算部の反射光分岐手段による光を電気
信号に変換する光電変換部と、該光電変換部で変換され
た電気信号を記憶するとともに、前記第１及び第２の演
算部にプログラム信号を出力する電子制御部とを備えた
。

また請求項（２）は、プログラム信号の印加状態によっ
て光の偏光状態および通過状態を変化させるプログラム
液晶パネルを、光源部と第１の演算部の光源光入射側間
と、第１の演算部の分岐光出射側と第２の演算部の該分
岐光の入射側間にそれぞれ配置した。

（作用） 請求項（１）によれば、光源部から出射した光源光は、
第１の演算部の反射光分岐手段を透過した後、空間光変
調素子に入射する。ここで、電子制御部によるプログラ
ム信号が、例えば正電圧状態で空間光変調素子に印加さ
れ、かつ画像のような２次元のディジタルデータ光が入
力部によって空間光変調素子に照射されているならば、
光源光はその偏光状態が変化されて、反射される。一方
、データ光が照射されていなければ、入射時の偏光状態
が保持されて反射される。

このようにして反射された光源光は、反射光分岐手段で
光源光の入射方向と所定角度をもった方向に分岐され、
この分岐光は、第２の演算部に入射し、反射光分岐手段
によって第２の演算部の空間光変調素子に入射する。

この空間光変調素子に、上記と同様に電子制御部による
プログラム信号が、例えば正電圧状態で印加され、かつ
画像のような２次元のディジタルデータ光が入力部によ
って当該空間光変調素子に照射されているならば、入射
光はその偏光状態が変化されて反射される。一方、デー
タ光が照射されていなければ入射時の偏光状態が保持さ
れて反射される。このようにして反射された第１の演算
部による前記分岐光は、第２の演算部の反射光分岐手段
によって、前記分岐光の入射方向とは所定角度をも・）
た方向に分岐されて、偏光抽出手段に入射する。この偏
光抽出手段により所定の偏光面を存する光のみが抽出さ
れて、この抽出光が光電変換部の受光部で受光され、電
気信号に変換される。この電気信号が、演算処理結果と
して電子制御部に入力され、記憶される。

また、請求項（２）によれば、光源部から出射した光源
光は、プログラム液晶パネルに入射する。

このプログラム液晶パネルへの電子制御部によるプログ
ラム信号の印加状態に応じて、例えば偏光状態を変化あ
るいは保持されて、第１の演算部の反射光分岐手段を透
過した後、空間光変調素子に入射する。ここで、電子制
御部によるプログラム信号が例えば正電圧状態で空間光
変調素子に印加され、かつ画像のような２次元のディジ
タルデータ光が入力部によって空間光変調素子に照射さ
れているならば、光源光はその偏光状態が変化されて、
反射される。一方、データ光が照射されていなければ、
入射時の偏光状態が保持されて反射される。

このようにして反射された光源光は、反射光分岐手段で
光源光の入射方向と所定角度をもった方向に分岐され、
プログラム液晶パネルに入射する。

このプログラム液晶パネルへの電子制御部によるプログ
ラム信号の印加状態に応じて、例えば偏光状態を変化あ
るいは保持され、さらには通過するか否かが制御される
。このプログラム液晶パネルを通過した光は、第２の演
算部に入射し、反射光分岐手段によって第２の演算部の
空間光変調素子に入射する。

この空間光変調素子に、上記と同様に電子制御部による
プログラム信号が、例えば正電圧状態で印加され、かつ
画像のような２次元のディジタルデータ光が入力部によ
って当該空間光変調素子に照射されているならば、入射
光はその偏光状態が変化されて反射される。一方、デー
タ光が照射されていなければ入射時の偏光状態が保持さ
れて反射される。このようにして反射された第１の演算
部による前記分岐光は、第２の演算部の反射光分岐手段
によって、前記分岐光の入射方向とは所定角度をもった
方向に分岐されて、偏光抽出手段に入射する。この偏光
抽出手段により所定の偏光面を有する光のみが抽出され
て、この抽出光が光電変換部の受光部で受光され、電気
信号に変換される。この電気信号が、演算処理結果とし
て電子制御部に入力され、記憶される。

（実施例） 第１図は、本発明による並列光演算モジュールの一実施
例を示す構成図である。第１図において、１は光源部、
２は第１の演算部、３は第２の６Ａ算部、４は入力部、
５は光電変換部、６は電子制御部、ＤＢはデータバス、
ＰＢはプログラムバス、７はその内部に光源部１、第１
及び第２の演算部２．３、入力部４、光電変換部５を配
設した筐体である。

光源部１は、レーザダイオード（以下、ＬＤという。）
１１とＬＤｌｌによるレーザ光（以下、光源光という。

）を平行ビーム光とするレンズ１２とから構成している
。

第１の演算部２は、電子制御部６によるプログラム信号
Ｐ１の印加状態によって後記するようにレンズ１２を介
した光源光の偏光状態を変化させるプログラム液晶パネ
ル（以下、ＰＬＣという。）２１と、電子制御部６によ
るプログラム信号ｖ１の印加状態によって後記するよう
に画像等の２次元ディジタルデータ（以下書き込みデー
タという。）光Ｄ１の照射領域がリセット状態となり、
また書き込みデータ光Ｄ１の照射領域に入射した光源光
の偏光状態を変化させる空間光変調素子（以下、ＳＬＭ
という。）２２と、ＰＬＣ２１を通過した光源光を透過
してＳ　ＬＭ２２に入射させ、かつＳＬＭ２２の反射光
を光源光の入射方向に対して角度９０″をもって反射（
分岐）するようにＰＬＣ２１とＳＬＭ２２間に配置した
ハーフミラ−プリズム（以下、ＨＭＰという。）２３と
から構成している。

第２の演算部３は、電子制御部６によるプログラム信号
Ｐ２の印加状態によって後記するように、第１の演算部
２のＨＭＰ２３の反射光の偏光状態および通過状態を変
化させるＰＬＣ３１と、電子制御部６によるプログラム
信号Ｖ２の印加状態によって、後記するように画像等の
２次元の書き込みデータ（ディジタルデータ）光Ｄ２の
照射領域がリセット状態となり、また、書き込みデータ
光Ｄ２の照射領域に入射した前記反射光の偏光状態を変
化させるＳＬＭ３２と、ＰＬＣ３１を通過した前記反射
光をＳＬＭ３２に入射させ、かつ、Ｓ　ＬＭ３２の反射
光を前記ＨＭＰ２３の反射光の入射方向に対して角度９
０°をもって透過するように配置したＨＭＰ３３と、Ｈ
ＭＰ　３３の透過側に配置され電子制御部６によるプロ
グラム信号Ｐ３の印加状態によってＨＭＰ３３の透過光
の偏光状態を変化させるＰＬＣ３４と、ＰＬＣ３４の通
過光のうち所定の偏光面を有する光（例えばＰ偏光）の
みを通過させる偏光板（偏光抽出手段）３５とから構成
している。

また、第１の演算部２のＨＭＰ２Ｂと第２の演算部３の
ＰＬＣ３１との間にはガラスブロックＢＬが配置しであ
る。

入力部４は、書き込みデータ光Ｄ１を第１の演算部２の
ＳＬＭ２２　（の書き込み面）に結像させるレンズ４１
と、書き込みデータ光Ｄ２を第２の演算部のＳＬＭ３２
に結像させるレンズ４２とから構成している。

光電変換部５は、第２の演算部３の偏光板３５の通過光
を集光するレンズ５１と、レンズ５１（；よる光が結像
され、この光強度を電気信号に変換するＣＣＤセンサア
レイ５２とから構成している。

電子制御部６は、プログラムバスＰＢを介してプログラ
ム信号ｙ１．ｙ２をＳＬＭ２２，３２に、プログラム信
号ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３をＰＬＣ２１゜３１．３４にそれぞ
れ出力し、データバスＤＢを介して光電変換部５による
電気信号を一時記憶するとともに、光源部１のＬＤＩＩ
に動作電力を供給する。

次に第２図に基づいて、前記ＳＬＭ（空間光変調素子）
２２および３２の構成並びに動作原理について説明する
。なお、本実施例では、機能的にＳＬＭ２２．３２は同
一のものを採用しているため、ＳＬＭ２２を例にとり説
明することにする。

第２図において、２２１ａ、２２１ｂはガラス等からな
る透明基板、２２２ａ、２２２ｂは透明電極、２２３は
光伝導層、２２４は多層膜ミラー２２５は強誘電性液晶
で、透明基板２２１ａ２２１ｂ間に、透明基板２２１ａ
の側から透明電極２２２　ａ　ｓ光伝導層２２３、多層
膜ミラー２２４、強誘電性液晶２２５、透明電極２２２
ｂの順に積層、配設してＳ　ＬＭ２２を構成している。

このような構成を有するＳＬＭ２２は、透明基板２２１
ａ側から、書き込みデータ光Ｄ１が入力部４のレンズ４
１を介して結像され、読み出し光となる光源光が、ＨＭ
Ｐ　２３を透過して透明基板２２１ｂ側から入射し、か
つ、透明電極２２２ａを接地し、透明電極２２２ｂにプ
ログラム信号ｖ１を印加するようになっている。

次に、ＳＬＭ２２の動作原理を説明する。まず、透明電
極２２２ｂに負電圧状態のプログラム信号Ｖ１を印加し
、かつ、全面に書き込みデータ光Ｄ１を照射しリセット
状態とする。このとき、光伝導層２２３は、全面で低抵
抗となり、これにょリ、強誘電性液晶２２４に負電圧が
印加され、０°の配向状態となる。

次に、透明電極２２２ｂに正電圧状態のプログラム信号
Ｖ１を印加し、読み出し光となる光源光（平行ビーム光
）を直線偏光の状態で、例えばｐ　（ｓ）偏光をＨＭＰ
２３を介してＳＬＭ２２に入射させるとともに、書き込
みデータ光Ｄ１を照射する。このとき、この書き込みデ
ータ光Ｄ１の照射領域では、光伝導層２２３の抵抗が低
くなり、これにより、強誘電性液晶２２５に正電圧が印
加されるため配向状態が４５＠変わり、多層膜ミラー２
２４で反射された光源光は、偏光方向が９０″と回転し
た直線偏光ｓ　（ｐ）偏光となって反射され、ＨＭＰ２
３で反射される。

一方、書き込みデータ光Ｄ１の照射されていない領域で
は、光伝導層２２３の抵抗が高いために、正電圧が強誘
電性液晶２２５に印加されず、初めのリセット状態の配
向状態が保持されたままとなっている。従って、光源光
の偏光状態は変わらず、元の直線偏光ｐ　（ｓ）偏光の
ままで反射され、ＨＭＰ２３で反射される。

なお、強誘電性液晶２２５では、配向状態が保持される
性質があるため、書き込みデータ光Ｄ１の照射を停止し
ても読み出し状態は変わらない。

従って、このメモリ状態をリセットするには、最初のよ
うに、透明電極２２２ｂに負電圧状態のプログラム信号
ｖ１を印加し、かつ、全面に書き込みデータ光Ｄ１を照
射すればよい。

次に、第３図に基づいて、前記ＰＬＣ（プログラム液晶
パネル）２１．３１および３４の構成並びに動作原理に
ついて説明する。なお、本実施例では、ＰＬＯ２１，３
４では同一のものを採用しているため、第３図の（ａ）
においてＰＬＣ２１を例にとって説明し、ＰＬＣ３１に
ついては、第３図の（ｂ）にて説明することにする。

第３図（ａ）において、２１１ａ、２１１ｂはガラス等
からなる透明基板、２１２ａ、２１２ｂは透明電極、２
１３は強誘電性液晶で、透明基板２１１ａ、２１１ｂ間
に、透明基板２１１ａ側から透明電極２１２ａ、強誘電
性液晶２１３、透明電極２１２ｂの順に積層、配設して
ＰＬＣ２１を構成している。また、透明電極２１２ａを
接地し、透明電極２１２ｂにプログラム信号Ｐ１を印加
するようになっている。

このような構成を有するＰＬＣ２１では、強誘電性液晶
２１３が２２．５”方向に配向されており、透明電極２
１２ｂに正電圧状態のプログラム信号Ｐ１を印加すると
、当該ＰＬＣ２１への入射光はその偏光方向が９０＠回
転する。即ち、ｐ偏光はＳ偏光に、Ｓ偏光はｐ偏光とな
って出射する。

一方、透明電極２１２ｂに負電圧状態のプログラム信号
Ｐ１を印加すると、偏光方向は変わらない。

即ち、ｐ偏光あるいはＳ偏光ともそのままの状態で出射
する。

また、第３図（ｂ）において、３１１ａ、３１１ｂは透
明基板、３１２ａ、３１２ｂは透明電極で、これら透明
電極３１．２ａ、３１２ｂ間にゲストホスト液晶３１３
を配設してＰＬＣ３１を構成している。また、透明電極
３１２ａ、３１２ｂ間にプログラム信号Ｐ２を印加する
ようになっている。

ゲストホスト液晶３１３では、ホスト液晶にホモジニア
ス配向したネマティック液晶を、ゲスト材料には使用波
長に吸収をもつ色素を用いである。

従って、プログラム信号Ｐ２が印加されていないときに
は、偏光状態が不変のまま、即ち、ｐ偏光はｐ偏光、Ｓ
偏光はＳ偏光のままで通過し、一方、プログラム信号Ｐ
２が印加されていないときには、ｐ偏光は通過せず、Ｓ
偏光はそのまま通過するように配向の向きを設定しであ
る。

次に、上記構成による並列光演算モジュールの演算動作
例を、電子制御部６によるプログラム信号Ｐｉ、Ｐ２．
Ｐ３のＰＬＣ２１，３１，３４への印加状態の組合せに
対応して第４図に従い、順を追って説明する。なお、第
４図においては、プログラム信号Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３が正
電圧、負電圧または印加されていない場合、かつ、書き
込みデータ光ＤＩ、Ｄ２の照射、非照射をそれぞれ論理
レベルｒｌＪ、ｒＯＪに対応させ、ＬＤｌｌによる光源
光はｐ偏光とし、さらに各ＰＬＣ２１゜３１．３４、Ｓ
ＬＭ２２，３２、偏光板３５を通過した光の偏光面をｐ
／Ｓで、また通過しない場合を「０」で示し、かつ、光
の各到達部材は、第１図に付した符号を用いて表わして
いる。また、以下の動作ではＳＬＭ２２．３２はリセッ
トされた後、プログラム信号Ｖｌ、Ｖ２が正電圧状態で
ＳＬＭ２２．３２に印加されているものとする。

まず、第４図（ａ）に示すように、プログラム信号ＰＩ
、Ｐ３が負電圧状態（ＰＬ、Ｐ３−０）で印加され、プ
ログラム信号Ｐ２が印加されていない（Ｐ２−０）場合
について説明する。この場合、光源部１のＬＤｌｌから
出射したｐ偏光の光源光は、レンズ１２で平行ビーム光
とされて、ＰＬＣ２１に入射し、ＰＬＣ２１をｐ偏光の
ままの状態で通過し、さらにＨＭＰ２３を透過した後、
Ｓ　ＬＭ２２に入射する。

ここで、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射され
ていないときには、光源光はＳ　ＬＭ２２において、偏
光方向の回転作用を受けない。従って、光源光は、ｐ偏
光のままでＳＬＭ２２で反射され、さらにＨＭＰ２３で
反射されてガラスブロックＢＬを伝搬した後、ＰＬＣ３
１に入射するが、ＰＬＣ３１にはプログラム信号Ｐ２が
印加されていないので、ＰＬＣ３１を通過することがで
きず、演算処理結果は「０」となる。

一方、書き込みデータ光Ｄ１が、入力部４を介してＳＬ
Ｍ２２に照射されていると、Ｓ　ＬＭ２２に入射したｐ
偏光の光源光は、偏光方向が９０″回転した直線偏光、
即ち、Ｓ偏光となって反射され、さらにＨＭＰ２３で反
射されてガラスブロックＢＬを伝搬した後、ＰＬＣ３１
に入射する。この入射光はＳ偏光であるのでＰＬＣ３１
を通過し、さらに、ＨＭＰ３３で反射されて、ＳＬＭ３
２に入射する。

ここで、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射され
ていないときには、入射したＳ偏光は偏光方向の回転作
用を受けずに、Ｓ偏光のままで反射され、ＨＭＰ３３を
透過し、さらにＰＬＣ３４を通過して偏光板３５に入射
する。しかし、この入射光はＳ偏光であるので、偏光板
３５を通過できず、演算処理結果は「０」となる。

一方、書き込みデータ光Ｄ２が、ＳＬＭ３２に照射され
ていると、Ｓ　ＬＭ３２に入射したＳ偏光は、偏光方向
が９０＠回転されてｐ偏光となって反射され、ＨＭＰ３
３を透過し、ＰＬＣ３４を通過して偏光板３５に入射す
る。この入射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過
して、光電変換部５のレンズ５１で集光されてＣＣＤセ
ンサアレイ５２で受光される。ここで電気信号に変換さ
れて、データバスＤＢを介して電子制御部６に、この演
算処理結果が「１」として記憶される。

このように、各プログラム信号がＰＩ−０゜Ｐ２−０．
Ｐ３−０の設定条件では、当該並列光演算モジュールは
、書き込みデータ光ＤＩ、Ｄ２の両者がＳＬＭ２２．３
２にそれぞれ照射されているときのみ、演算処理結果が
「１」となる、いわゆるｒＡＮＤＪとして機能している
。

次に、第４図（ｂ）に示すように、プログラム信号Ｐ１
が負電圧状Ｂ（Ｐｌ−０）で印加され、プログラム信号
Ｐ３が正電圧状態（Ｐ３−１）で印加され、プログラム
信号Ｐ２が印加されていない（Ｐ２−０）場合について
説明する。この場合、ＳＬＭ２２に書き込みデータ光Ｄ
１が照射されていないときは、前記第４図（ａ）の場合
と同様の演算動作をなして、同一の演算処理結果「０」
となる。

一方、書き込みデータ光Ｄ１が、入力部４を介してＳＬ
Ｍ２２に照射されているときには、ｐ偏光の光源光が偏
光方向が９０″回転されてＳ偏光となって反射され、こ
のＳ偏光がＨＭＰ　２Ｂ、ガラスブロックＢＬ、ＰＬＣ
３２１，ＨＭＰ３３を介して、ＳＬＭ３２に入射する。

このとき、書き込みデータ光Ｄ２が、人力部４を介して
ＳＬＭ３２に照射されていないならば、Ｓ偏光はそのま
まの状態でＳ　Ｌ　Ｍ　３２で反射され、ＨＭＰ３　Ｂ
を透過してＰＬＣ３４に入射する。ここでＰＬＣ３４に
入射したＳ偏光は、偏光方向が９０°回転されて、ｐ偏
光となって偏光板３５に入射する。

この入射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過し、
光電変換部５のＣＣＤセンサアレイ５２で受光される。

ここで電気信号に変換され、データバスＤＢを介して電
子制御部６に、この演算処理結果が「１」として記憶さ
れる。

他方、Ｓ偏光がＳＬＭ３２に入射したときに、書き込み
データ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されているときには、
Ｓ偏光は偏光方向が９０＠回転されて、ｐ偏光となって
ＳＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ３３を透過した後、ＰＬ
Ｃ３４に入射する。

この入射したｐ偏光は、偏光方向が９０″回転されてＳ
偏光となって偏光板３５に入射するが、Ｓ偏光であるの
で偏光板３５を通過できず、演算処理結果は「０」とな
る。

このように、各プログラム信号がＰＩ−０゜Ｐ２−０．
Ｐ３−１の設定条件では、当該並列光演算モジュールは
、書き込みデータ光Ｄ１がＳ　ＬＭ２２に照射され、か
つ書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されていな
いときのみ、演算処理結果が「１」となる。

次に、第４図（Ｃ）に示すように、プログラム信号ＰＩ
、Ｐ３が負電圧状態（ＰＩ、Ｐ３−０）”ｌ？印加され
、プログラム信号Ｐ２が印加されている（　Ｐ　２−１
．　）場合を説明する。この場合、上記したと同様に、
光源部１のＬＤｌｌによるｐ（＆ｉ光の光源光はレンズ
１２、ＰＬＣ２１、ＨＭＰ２３を介し゛ｃｐ偏光のまま
でＳＬＭ２２に入射する。このとき、入力部４を介して
書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射されていない
ときには、光源光は偏光方向の回転作用を受けず、ｐ偏
光のままでＳＬＭ２２で反射され、さらにＨＭＰ２３で
反射されてＰＬＣ３１を通過し、ＨＭＰ３３で反射され
て、Ｓ　Ｌ　Ｍ　３２に入射する。

ここで、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射され
ていないときには、入射したｐ偏光は偏光方向の回転作
用を受けずに、ｐ偏光のままでＳ　ＬＭ３２で反射され
、ＨＭ　Ｐ　３　Ｂを透過し、さらにＰＬＣ３４を通過
して偏光板３５に入射する。

この入射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過して
、光電変換部５のレンズ５１で集光されて、Ｃ，ＣＤセ
ンサアレイ５２で受光される。ここで電気信号に変換さ
れ、データバスＤＢを介して電子制御部６に、この演算
処理結果が「］」として記憶される。

一方、書き込みデータ光Ｄ２がＳ　Ｌ　Ｍ　３２に照射
されているときには、Ｓ　ＬＭ３２に入射したｐ偏光は
、偏光方向が９０″回転されてＳ偏光となって反射され
、ＨＭＰ３３を通過し、さらにＰＬＣ３４を通過して、
偏光板３５に入射する。

しかし、この入射光はＳ偏光であるので、偏光板３５を
通過できず、演算処理結果は「０」となる。

また、ｐ偏光の光源光がＳＬＭ２２に入射したときに、
書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射されていると
きは、ｐ偏光の光源光は偏光方向が９０″回転されてＳ
偏光となって反射され、このＳ偏光がＨＭＰ２Ｂ、ガラ
スブロックＢＬ。

ＰＬＣ３１，ＨＭＰ３３を介してＳＬＭ３２に入射する
。このとき、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射
されていないならば、Ｓ偏光はそのままの状態でＳＬＭ
３２で反射され、ＨＭＰ３３を透過し、さらにＰＬＣ３
４を通過して偏光板３５に入射する。しかし、この入射
光はＳ偏光であるので偏光板３５を通過できず、演算処
理結果は「０」となる。

一方、Ｓ偏光となった光源光がＳＬＭ３２に入射したと
きに、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に入射されて
いるときには、Ｓ偏光は偏光方向が９０″回転されてｐ
偏光となってＳ　ＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ３３を透
過した後、ＰＬＣ３４、偏光板３５に入射する。この入
射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過し、光変換
部５のＣＣＤセンサアレイ５２で受光される。ここで電
気信号に変換され、データバスＤＢを介して電子制御部
６に、この演算処理結果か「１」と（７て記憶される。

このように、各プログラム信号がそれぞれＰｌ−Ｏ，Ｐ
２−１．Ｐ３−０の設定条件では、当該並列光演算モジ
ュールは、両書き込みデータ光ＤＩ、Ｄ２ともＳＬＭ２
２．３２に照射されていないとき、または、両書き込み
データ光Ｄ］。

Ｄ２とも照射されているときに演算処理結果が「１」と
なる、いわゆるｒＸ　Ｎ　ＯＲＪとして機能している。

次に第４図（ｄ）に示すように、プログラム信号が負電
圧状態で（Ｐ　１−０）で印加され、プログラム信号Ｐ
２が印加されていて（Ｐ２−１）、プログラム信号Ｐ３
が正電圧状態（Ｐ３−１）で印加されている場合につい
て説明する。この場合、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ
２２に照射されていないとき、あるいは、ＳＬＭ２２に
照射されているときに、このＳＬＭ２２によって反射さ
れたｐ偏光あるいはＳ偏光がＳＬＭ３２に入射するまで
の動作は、前述の第４図（ｃ）の場合と同様である。

ここで、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射され
ておらず、それによるｐ偏光がＳ　ＬＭ３２に入射した
ときに、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射され
ていないときには、入射したｐ偏光は、ｐ偏光のままで
ＳＬＭ３２で照射され、ＨＭＰ３３を透過しＰＬＣ３４
に入射する。この入射したｐ偏光は偏光方向が９０°回
転されてＳ偏光となって偏光板３５に入射するが、Ｓ偏
光であるので偏光板３５を通過できず、演算処理結果は
ｒＯＪとなる。

一方、ｐ偏光がＳＬＭ３２に入射したときに、書き込み
データ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されているときには、
ｐ偏光は偏光方向が９０°回転されてＳ偏光となってＳ
ＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ３３を透過し、ＰＬＣ３４
に入射する。この入射したＳ偏光は偏光方向が９０″回
転されて、ｐ偏光となって偏光板３５に入射する。この
入射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過し、光電
変換部５のＣＣＤセンサアレイ５２で受光される。ここ
で電気信号に変換され、データバスＤＢを介して電子制
御部６に、演算処理結果が「１」として記憶される。

また、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射されて
いて、これによるＳ偏光がＳ　ＬＭ３２に入射したとき
に、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されてい
ないときには、入射したＳ偏光はＳ偏光のままでＳＬＭ
３２で反射されてＨＭＰ３３を透過し、ＰＬＣ３４に入
射する。この入射したＳ偏光は偏光方向が９０″回転さ
れてｐ偏光となって偏光板３５に入射する。この入射光
はｐ偏光であるので偏光板３５を通過し、光電変換部５
のＣＣＤセンサアレイ５２で受光される。

ここで、電子信号に変換され、データバスＤＢを介して
電子制御部６に、演算処理結果が「１」としてご己憶さ
れる。

一方、Ｓ偏光がＳＬＭ３２に入射したときに、書き込み
データ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されているときには、
Ｓ偏光は偏光方向が９０″回転されて、ｐ偏光となって
ＳＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ３３を透過し、ＰＬＣ３
４に入射する。この入射したｐ偏光は、偏光方向が９０
回転されてＳ偏光となって偏光板３５に入射するが、Ｓ
偏光であるので偏光板３５を通過できず、演算処理結果
は「０」となる。

このように、各プログラム信号がそれぞれＰ１＝０．Ｐ
２−１．Ｐ３−１の設定条件では、書き込みデータ光Ｄ
１がＳＬＭ２２に照射されていて、かつ、書き込みデー
タ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されていないとき、あるい
は書き込みデータ光Ｄ１がＳ　ＬＭ２２に照射されてお
らず、かつ、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射
されているときに演算処理結果が「１」となる、いわゆ
るｒＸＯＲＪとして機能している。

次に、第４図（ｅ）に示すように、プログラム信号Ｐ１
が正電圧状態（Ｐ　１−１）で印加され、プログラム信
号Ｐ２が印加されておらず、プログラム信号Ｐ３が負電
圧状態（Ｐ３−０）で印加されている場合について説明
する。この場合、ＰＬＣ２１に入射した光源部１のＬＤ
ｌｌによるｐ偏光の光源光は、偏光方向が９０″回転さ
れてＳ偏光となってＰＬＣ２１を通過し、ＨＭＰ　２　
Ｂを透過した後、ＳＬＭ２２に入射する。

ここで、書き込みデータ光Ｄ１がＳ　Ｌ　Ｍ　２２　＋
、：照射されていないときには、光源光はＳ偏光のまま
でＳ　ＬＭ２２で反射され、ざらにＨＭＰ２３で反射さ
れ、ガラスブロックＢＬ、ＰＬＣ３］をａ過し、ＨＭＰ
３３で反射されてＳ　ＬＭ３２に入射する。このとき、
Ｓ　ＬＭ３２に書き込みデータ光Ｄ２が照射されていな
いならば、ＳＬＭ３２に入射したＳ偏光は、Ｓ偏光のま
までＳＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ３３を透過し、さら
にＰＬＣ３４を通過して偏光板３５に入射するが、Ｓ偏
光であるので、偏光板３５を通過できず、演算処理結果
は「０」となる。

一方、Ｓ偏光がＳ　ＬＭ３２に入射しているときに、書
き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射されているとき
には、Ｓ偏光は偏光方向が９０″回転され、ｐ偏光とな
ってＳ　ＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ３３を透過した後
、ＰＬＣ３４を通過して偏光板３５に入射する。この入
射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過し、光電変
換部５のＣＣＤセンサアレイ５２で受光される。ここで
、電気信号に変換され、データバスＤＢを介して電子制
御部６に、演算処理結果が「１」として記憶される。

また、Ｓ偏光となった光源光がＳＬＭ２２に入射したと
きに、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射されて
いるときは、Ｓ偏光は偏光方向か９０＠回転され、ｐ偏
光となってＳ　ＬＭ２２で反射され、さらにＨＭＰ２３
で反射され、ガラスブロックＢＬを伝搬後、ＰＬＣ３１
に入射する。

しかし、この入射光はｐ偏光であるので、ＰＬｃ３１を
通過することができず、演算処理結果は、書き込みデー
タ光Ｄ２の照射、非照射状態にかがわらず、「０」とな
る。

このように、各プログラム信号がそれぞれＰｌ−１、Ｐ
　２−０．　　Ｐ　３−０（７）設定条件テハ、当該並
列光演算モジュールは、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ
２２に照射されておらず、かつ、書き込みデータ光Ｄ２
がＳ　ＬＭ３２に照射されているときのみ、演算処理結
果が「１」となる。

次１：、第４図（ｆ）に示すように、プログラム信号Ｐ
Ｉ、Ｐ３が正電圧状！’（Ｐｉ、Ｐ３−１）で印加され
、プログラム信号Ｐ２が印加されていない（Ｐ２−０）
場合について説明する。この場合、書き込みデータ光Ｄ
１がＳ　ＬＭ２２に照射されていないときに、ＳＬＭ２
２で反射されたＳ偏光がＳＬＭ３２に入射し、このＳ　
ＬＭ３２に書き込みデータ光Ｄ２の照射、非照射時のＳ
　Ｌ　Ｍ　３２で反射されたＳ偏光、ｐ偏光が、ＰＬＣ
３４に入射するまでの動作、かつ、Ｓ偏光がＳＬＭ２２
に入射したときに、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２
に照射されていて、それによりｐ偏光がＰＬＣ３１を通
過できずに、演算処理結果が「０」になる動作は第４図
（ｅ）の場合と同様である。

ここで、書き込みデータ光ＤＩ、Ｄ２の両者が非照射状
態であるためにＰＬＣ３４に入射したＳ偏光は、偏光方
向が９０″回転され、ｐ偏光となって偏光板３５に入射
する。この入射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通
過し、光電変換部５のＣＣＤセンサアレイ５２で受光さ
れる。ここで電気信号に変換され、データバスＤＢを介
して電子制御部６に演算処理結果が「１」として記憶さ
れる。

一方、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射されて
おらず、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ３２に照射され
ているために、ＰＬＣ３４に入射したｐ偏光は、その偏
光方向が９０’回転されてｓＷ光となって偏光板３５に
入射するが、Ｓ偏光であるので偏光板３５を通過できず
、演算処理結果はｒＯＪとなる。

このように、各プログラム信号がそれぞれＰｌ−１，Ｐ
２−０．Ｐ３−１の設定条件では、当該並列光演算モジ
ュールは、書き込みデータ光ＤＩ。

Ｄ２の両者がＳＬＭ２２．３２に照射されていないとき
のみ、演算処理結果が「１」となる、いわゆるｒＮＯＲ
Ｊとして機能している。

次に、第４図（ｇ）に示すように、プログラム信号Ｐ１
が正電圧状態（Ｐ　１−１）で印加され、プログラム信
号Ｐ２が印加されていて（Ｐ２−１）プログラム信号Ｐ
３が負電圧状！！（Ｐ３−０）で印加されている場合に
ついて説明する。この場合ＳＬＭ２２にＳ偏光が入射し
たときに書き込みデータ光ＤＩ、Ｄ２の両者が、ＳＬＭ
２２．３２に照射されていないときに、演算処理結果が
「０」であり、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照
射されておらず、かつ、書き込みデータ光Ｄ２がＳＬＭ
３２に照射されているときに、演算処理結果が「１」で
あり、また、ＳＬＭ２２にＳ偏光が入射しているときに
、書き込みデータ光ＤＩがＳ　ＬＭ２２に照射されてい
て、ｐ偏光がＰＬＣ３１に入射するまでは、前記第４図
（ｅ）の場合と同様である。

ここで、書き込みデータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射され
ているために、ＰＬＣ３１に入射したｐ偏光は、ＰＬＣ
３１を通過し、ＨＭＰ３３で反射されてＳＬＭ３２に入
射する。このときＳＬＭ３２に書き込みデータ光Ｄ２が
照射されていないならば、ｐ偏光のままＳ　ＬＭ３２で
反射され、ＨＭＰ３３を透過した後、ＰＬＣ３４を通過
して偏光板３５に入射する。この入射光は、ｐ偏光なの
で偏光板３５を通過し、光電変換部５のＣＣＤセンサア
レイ５２で受光される。ここで電気信号に変換され、デ
ータバスＤＢを介して電子制御部６に、演算結果が「１
」として記憶される。

一方、ｐ偏光がＳ　Ｌ　Ｍ　３２に入射したときに、Ｓ
ＬＭ３２に書き込みデータ光Ｄ２が照射されていると、
入射したｐ偏光は偏光方向が９０°回転されてＳ偏光と
なって反射され、ＨＭＰ３３を透過し、ＰＬＣ３４を通
過して偏光板３５に入射するが、Ｓ偏光であるので偏光
板３５を通過できず、演算処理結果は「０」となる。

このように、各プログラム信号がＰＩ−１゜Ｐ２−１．
Ｐ３−０の設定条件では、当該並列光演算モジュールは
、前述した第４図（ｄ）の場合と同様にｒＸＯＲＪとし
て機能している。

次に、第４図（ｈ）に示すように、プログラム信号ＰＩ
、Ｐ３が正電圧状＝＜ｐｌ−、Ｐ３−１）で印加され、
プログラム信号Ｐ２が印加されている（Ｐ２−１）場合
について説明する。この場合、書き込みデータ光ＤＩ、
Ｄ２の両者が、Ｓ　ＬＭ２２．３２に照射されていない
ときに演算処理結果が「１」であり、また、書き込みデ
ータ光Ｄ１がＳＬＭ２２に照射されず、かつ、書き込み
データ光Ｄ２が　ＳＬＭ３２に照射されているときに演
算処理結果が「０」であり、Ｓ　ＬＭ２２に書き込みデ
ータ光Ｄ１か照射されているために、ＰＬＣ３１にｐ偏
光が入射するまでの動作は、前述の第４図（ｆ）の場合
と同様である。

二二で、書き込みデータ光Ｄ１がＳ　ＬＭ２２に照射さ
れているために、ＰＬＣ３１に入射したｐ偏光は、ＰＬ
Ｃ３ゴを通過し、ＨＭＰ３３で反射されてＳ　ＬＭ３２
に入射する、このとき、ＳＬＭ３２に書き込みデータ光
Ｄ２が照射されていないならば、ｐ偏光のままＳ　ＬＭ
３２で反射され、ＨＭＰ３Ｂを透過してＰＬＣ３４に入
射する。この入射光は、偏光方向が９０°回転され、Ｓ
偏光となって偏光板３５に入射するが、Ｓ偏光であるた
めに偏光板３５を通過できす、演算処理結果は「０」と
なる。

一方、ｐ偏光がＳＬＭ３２に入射したときに、書き込み
データ光Ｄ２がＳ　ＬＭ３２に照射されているときには
、入射したｐ偏光は偏光方向が９０″回転されてＳ偏光
となってＳ　ＬＭ３２で反射され、ＨＭＰ　３３を透過
し、さらに、ＰＬＣ３４を通過して偏光板３５に入射す
る。この入射光はｐ偏光であるので、偏光板３５を通過
し、光電変換部５のＣＣＤセンサアレイ５２で受光され
る。ここで、電気信号に変換され、データバスを介して
電子制御部６に、演算処理結果が「１」として記憶され
る。

このように、各プログラム信号がそれぞれＰｌ−１，Ｐ
２−１．Ｐ３−１の設定条件では、前述した第４図（ｃ
）の場合と同様に、ｒＸ　Ｎ　ＯＲＪとして機能してい
る。

以上のように、本実施例によれば、画像のような２次元
の配列ディジタルデータを光パターンとして並列に入力
し、その演算処理に関してＳＬＭ２２．３２、ＰＬＣ２
１，３１，３４のような演算素子を空間的に多数配置し
、これらを電子制御部６のプログラムに信号Ｖｌ、Ｖ２
．Ｐｉ、Ｐ２Ｐ３によって、各演算素子毎にプログラム
可能なので、演算および素子間のデータ伝送を並列に実
行でき、簡易な構成で演算処理の高速化を実現できる。

なお、本実施例において、光源としてＬＤｌｌを用いた
が、これに限定されるものではなく、例えば、大出力発
光ダイオードを用いることができるが、この場合は、偏
光板を配置する必要がある。

また、ＳＬＭ２２，３２およびＰＬＣ２１゜３４に用い
た強誘電性液晶は材料自身にメモリ機能を有するので、
ＳＬＭ２２．３２あるいはプログラム２１．３４に書き
込まれたデータあるいはプログラムは、その内容が変化
するまで書き換える必要がない。また、ＳＬＭあるいは
ＰＬＣには強誘電性液晶のほかにツイストネマティック
液晶を用いることができるが、この場合、液晶自身メモ
リ機能を有していないので、随時データあるいはプログ
ラムを書き換える必要がある。

また、本実施例にあっては、ＰＬＣ２１，３１゜３４は
全面において均一な電極を使用し、簡単なプログラム信
号によって全画素において、同一の演算が実行可能であ
るが、ストライブ状の透明電極を用い各画素毎に独立し
たプログラム信号を印加できるように構成すれば、画素
毎に異なるスペースバリアントな演算が実行可能となる
。

また、光電変換部５の別の構成として、第２演算部３か
らＰＬＣ３４と偏光板３５を除去し、光電変換部内に偏
光ビームスプリッタを配置し、ｐ偏光とＳ偏光の出力光
を二つのＣＣＤＣＣセンサアレイに光電変換することも
できる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）によれば、画像のよ
うな２次元の配列ディジタルデータを光パターンとして
並列に入力し、それぞれの演算素子毎に並列に処理し、
また各演算素子毎にプログラム可能なので、演算処理時
間を大幅に削減でき、大容量データの演算の高速化を図
れる利点がある。

また、画像処理システムや科学計算用計算機などに組み
込むことができ、高速なデータ処理を行わせることがで
きる。

また、請求項（２）によれば、請求項（１）の効果に加
えて、さらに多機能化を図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による並列光演算モジュールの一実施例
を示す構成図、第２図は本発明に係る空間光変調素子の
構成図、第３図は本発明に係るプログラム液晶パネルの
構成図、第４図は本発明に係る演算動作を説明するため
の図である。 図中、１・・・光源部、１１・・・半導体レーザ（ＬＤ
）１２・・・レンズ、２・・・第１の演算部、３・・・
第２演算部、２１，３１．３４・・・プログラム液晶パ
ネル（ＰＬＣ）　、２２．３２・・・空間光変調素子（
ＳＬＭ）　、２３．３３・・・ハーフミラ−プリズム（
ＨＭＰ、反射光分岐手段）、３５・・・偏光板（偏光抽
出手段）、４・・・入力部、４１．４２・・・レンズ、
５・・・光電変換部、５１・・・レンズ、５２・・・Ｃ
ＣＤセンサアレイ、６・・・電子制御部、Ｖｌ、Ｖ２．
Ｐｉ。 Ｐ２　　Ｐ３・・・プログラム信号。 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）配列ディジタルデータ光を並列に処理する並列光
   演算モジュールにおいて、 光源部と、 プログラム信号の印加状態によってデータ光の照射領域
   に入射した光源光の偏光状態を変化させる空間光変調素
   子と、光源光を空間光変調素子に入射させ、かつ、空間
   光変調素子の反射光を光源光の入射方向と所定角度をも
   った方向に分岐する反射光分岐手段とからなる第１の演
   算部と、プログラム信号の印加状態によってデータ光の
   照射領域に入射した光の偏光状態を変化させる空間光変
   調素子と、この空間光変調素子へ前記反射光分岐手段に
   よる分岐光を入射させ、当該空間光変調素子の反射光を
   該分岐光の入射方向と所定角度をもった方向に分岐する
   反射光分岐手段とからなる第２の演算部と、 第１並びに第２の演算部の各空間光変調素子にデータ光
   を入射させる入力部と、 前記第２の演算部の反射光分岐手段による分岐光から所
   定の偏光面を有する光を抽出する偏光抽出手段と、 ２次元的な受光部を有し、前記第２の演算部の反射光分
   岐手段による光を電気信号に変換する光電変換部と、 該光電変換部で変換された電気信号を記憶するとともに
   、前記第１及び第２の演算部にプログラム信号を出力す
   る電子制御部とを備えた ことを特徴とする並列光演算モジュール。
2. （２）プログラム信号の印加状態によって光の偏光状態
   および通過状態を変化させるプログラム液晶パネルを、
   光源部と第１の演算部の光源光入射側間と、第１の演算
   部の分岐光出射側と第２の演算部の該分岐光の入射側間
   にそれぞれ配置した請求項（１）記載の並列光演算モジ
   ュール。