JPH0261624A - 光演算方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、光を用いて、高速にコード変換を行う装置
に関するものである。

［従来技術とその課題］ 大規模な情報を処理するために、高速に演算を実行する
計算機の研究が進んでいるが、電気回路を用いた逐次処
理による方法では、すでに性能限界に近づいている。そ
こで、スーパーコンビコータやアレイプロセッサなど、
複数の演算を同時に実行する並列処理アーキテクチャな
どの研究が進んでいる。一方、光は、空間的な広がりを
持ち、その物理的な性質は互いに干渉し合わないため、
光を用いた演算は並列性に優れている。光を変調する手
段として、振幅、位相、周波数、偏向などが考えられ、
空間的な光変調器の開発が行われている。

この発明の目的は、光のインタコネクションを用いて、
高速にコーディング、デコーディングを行う光演算装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の光演算法は、複数のビットを有する入力信号
と前記入力信号を反転せしめた信号を形成し、前記入力
信号によって発光する第１の複数の光源と、前記反転せ
しめた信号によって発光する第２の複数の光源を対にし
て配置せしめ、前記第１の複数の光源から出−射した光
と、前記第２の複数の光源から出射した光の透過率を独
立に変化させて、光の強度を変化せしめ、光強度変化後
の光を複数に分岐させて、複数の光検出器に導き、前記
各光源から出射した光の分岐後の各党を前記光検出器で
受光した信号を２値化し、前記複数の入力信号に対する
コード変換を行うことを特徴とする。

この発明の光演算装置は、発光部と受光部を隣接して配
置した光機能素子をマトリクス状に配置し、前記各光機
能素子の行方向または列方向の各々を接続せしめた第１
面と、前記第１面と同じ構造を有し、前記第１面の各発
光部から出射した光が各受光部に入射し、各発光部から
出射した光が前記第１面の各受光部に入射するように前
記第１面と対面させて配置せしめ、前記第１面の各光機
能素子の接続方向と直交する方向に各光機能素子を接続
せしめた第２面と、前記第１面と前記第２面の間に、前
記第１面の光源から出射した光と前記第゛２面から出射
した光の強度を変調する光変調手段と、前記第１面の発
光部を駆動する入力信号を反転せしめる第１の信号反転
手段と、前記第２面の発光部を駆動する入力信号を反転
せしめる第２の信号反転手段とを備えることを特徴とす
る。

［作　用コ この発明の原理を１０進数と２進数を相互に変換する光
演算装置を参照して説明する。第２図は、この変換を光
学的に実現する装置の原理を示したものである。１０進
数の値によって、入出力面１０１の発光素子を発光させ
る。例えば、１０進数の値が３の場合にはＡ３の素子が
、５の場合にはＡ５の素子が発光する。発光した光は、
空間光変調素子１０３によって強度変調された後に、入
出力面１０２の受光素子に入射する。受光した光を２硝
化することによって、２進数のビットパタンが得られる
。また、逆に、２進数のビットパタンを与えることによ
って、１０進数が得られる。第３図は、（ａ）１桁の入
力１０進数Ａと入出力面１゜０１の関係、および、（ｂ
）入出力面１０２と４ビツトの出力２進数の関係を示す
図である。入力データＡ。−Ａ３および入力データの反
転データＷ。

〜Ａ３は、それぞれ行方向の発光素子に接続され、入力
データの大きさによって、行方向の発光素子の強度が同
時に変調される。例えば、入力Ａ２に着目した場合、Ａ
２の行方向の素子であるＡ　２０＋Ａ　２０１　Ａ　２
１ｊ　Ａ　２２がすべて発光する。発光した光はコリメ
ートされた後、出力面の受光部８２．１Ｂ２０％　Ｂ２
１、Ｂ２１に集光される。他の素子についても同様に動
作し、出力面の列方向の素子が接続されているので、例
えば、出力Ｂ１に着目した場合、Ｂ、の列方向の素子で
あるＢ。、〜Ｂ　３１およびＢ７〜Ｂ　３１の入射光量
の総和が出力される。この関係は、一般に、次式のよう
に表現できる。

Ｂ、＝Σ　（Ａ、＋Ａ、） ・　・　・　・　Φ　（１） この時、入力面と出力面の間に、空間光変調器を挿入し
、各素子に対応する部分の振幅透過率を独立に変化させ
ると、（１）式は次式のようになる。

の振幅透過率を表す。第１表は、入力１０進数と２進数
の関係を示した表、第２表は、入力１０進数の反転信号
と２進数の関係を示した表である。

表において、Ｏ印の付いているビットの出力が１の状態
を表し、付いていないビットの出力が０の状態を表す。

次に、この関係と本発明の光演算装置の関係を比較する
。ｉ行目の発光素子が発光した場合、ｉ行ｊ列番目の空
間光変調器のＷｌ、Ｗ否、Ｗ、、またはＷｌ、が１であ
れば光が透過して、ｊ列目の受光素子に光が入射しＮ　
Ｗ　１１、Ｗ　＋１、ＷｌまたはＴ：が０であれば、ｊ
列目の受光素子に光は入射しない。従って、第１表のＯ
印の付いている部分のＷｌ、Ｗ否、Ｗｌ、またはＶ］を
１、付いていない部分のＷＩ　ＩＮ　Ｗ　ｌ　１、Ｗ　
＋　ｒまたは〔を０に設定すれば、１０進数と２進数を
相互に変換するコード変換装置を実現できる。このよう
に、入力と出力の変換規則にしたがって空間光変調器の
振幅透過率を変化させれば、任意のコーディング、デコ
ーディングを行なうことができる。この時、入出力面１
０１の発光部から入出力面１０２の受光部へデータを送
れば、１０進数から２進数への変換ができる。また、入
出力面１０２の発光部から入出力面１０１の受光部へデ
ータを送り、受光信号を２値化すれば、２進数から１０
進数への変換が可能である。

第　　１ 表 第　　２ 表 ［実施例］ 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の光演算装置を実現する実施例の一
例を示す斜視図である。この光演算装置は、例えばある
レベル以上の光が入射するとスイッチングして発光する
ＶＳＴＥＰなどの光閾値素子を２次元状に配列した光閾
値素子アレイ１．２と、例えばクロムなどから構成され
ているマスクなどの空間光変調器３と、光機能素子から
出射した光をコリメートする、例えばマイクロレンズア
レイなどのコリメーティングレンズ４と、空間光変調器
を透過した光を受光素子アレイに集光する、例えばマイ
クロレンズアレイなどの集光レンズ５と、光機能素子の
発光部に電圧を印加する回路から構成される装置 以上の構成の光演算装置において、光機能素子の発光部
は、入力信号の値によって変調される。

光機能素子アレイ１の行方向の各素子はすべて電気的に
接続されており、また、光機能素子アレイ２の列方向の
各素子もすべて電気的に接続されている。光機能素子の
発光部から出射した光は、空間光変調器によって変調さ
れ、対面する光機能素子アレイの受光部に集光され、出
力信号となる。

空間光変調器のパタンを変換するコード，−ｅタンの種
類によって変えることにより、任意のコード変・換が相
互に可能である。

第４図に、ＶＳＴＥＰの構造を示す。この素子は、ＡＩ
ＧａＡｓとＧａＡｓの層構造を有し、アノード、カソー
ド間に電圧を印加し、そこにあるレベル以上の光を当て
て吸収させると、発生した電流が正帰還効果で増幅され
てスイッチングされ、発光する。スイッチングさせるた
めに必要な入射光量は、印加する電圧によって制御する
ことができ、光閾値素子として用いることができる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、この発明の光演算装置を用いるこ
とにより、コーディング、デコーディングを高速に実行
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の光演算法の実施例を示す斜視図、
第２図は、この発明の光演算法の原理を示す図、第３図
（ａ　Ｈｂ　）は、入出力データと入出力面の関係を示
す図、第４図は、光機能素子の概念を示す図である。図
において、 １、２　●●●光機能素子アレイ ３　拳●●●φ空間光変調器 ４　●●●●●コリメーティングレンズ５　１１●●●
●集光レンズ ６、７　●●●駆動装置 ８　●●●●●変調器駆動装置 １０１　●●●入出力面 １０２　●●●入出力面 １０３　●●●空間光変調素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のビットを有する入力信号と前記入力信号を
   反転せしめた信号を形成し、前記入力信号によって発光
   する第１の複数の光源と、前記反転せしめた信号によっ
   て発光する第２の複数の光源を対にして配置せしめ、前
   記第１の複数の光源から出射した光と、 前記第２の複数の光源から出射した光の透過率を独立に
   変化させて、光の強度を変化せしめ、光強度変化後の光
   を複数に分岐させて、複数の光検出器に導き、前記各光
   源から出射した光の分岐後の各光を前記光検出器で受光
   した信号を２値化し、前記複数の入力信号に対するコー
   ド変換を行うことを特徴とする光演算方法。
2. （２）発光部と受光部を隣接して配置した光機能素子を
   マトリクス状に配置し、前記各光機能素子の行方向また
   は列方向の各々を接続せしめた第１面と、前記第１面と
   同じ構造を有し、前記第１面の各発光部から出射した光
   が各受光部に入射し、各発光部から出射した光が前記第
   １面の各受光部に入射するように前記第１面と対面させ
   て配置せしめ、前記第１面の各光機能素子の接続方向と
   直交する方向に各光機能素子を接続せしめた第２面と、
   前記第１面と前記第２面の間に、前記第１面の光源から
   出射した光と前記第２面から出射した光の強度を変調す
   る光変調手段と、前記第１面の発光部を駆動する入力信
   号を反転せしめる第１の信号反転手段と、前記第２面の
   発光部を駆動する入力信号を反転せしめる第２の信号反
   転手段とを備えることを特徴とする光演算装置。