JPH0357553B2 - - Google Patents
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- JPH0357553B2 JPH0357553B2 JP62127865A JP12786587A JPH0357553B2 JP H0357553 B2 JPH0357553 B2 JP H0357553B2 JP 62127865 A JP62127865 A JP 62127865A JP 12786587 A JP12786587 A JP 12786587A JP H0357553 B2 JPH0357553 B2 JP H0357553B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C15/00—Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/005—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store with combined beam-and individual cell access
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光−電気ハイブリツド型連想記憶装置
に関するものである。
に関するものである。
一般に、電子計算機等で使用されている通常の
メモリでは、アドレスを指定してそこに記憶され
ている情報にアクセスする方式が採用されている
が、このような記憶装置では、アドレスの内容が
壊されてしまつた場合、記憶データの内容は全く
分からなくなつてしまうという問題がある。これ
に対し、外部から加える参照入力と同じか、また
は一定の条件に合致した情報を見つけ出して関連
する残りの部分を取り出すようにした連想記憶装
置が開発されている。
メモリでは、アドレスを指定してそこに記憶され
ている情報にアクセスする方式が採用されている
が、このような記憶装置では、アドレスの内容が
壊されてしまつた場合、記憶データの内容は全く
分からなくなつてしまうという問題がある。これ
に対し、外部から加える参照入力と同じか、また
は一定の条件に合致した情報を見つけ出して関連
する残りの部分を取り出すようにした連想記憶装
置が開発されている。
このような連想記憶装置の多くは計算機の記憶
装置として開発されたものであつて、電気的デジ
タル信号を対象とするものである。そのため、特
にパターン情報に対しは、スキヤニングの操作を
必要とし、その結果処理時間が非常に長くなり、
連続的に出力を得ることは不可能である。
装置として開発されたものであつて、電気的デジ
タル信号を対象とするものである。そのため、特
にパターン情報に対しは、スキヤニングの操作を
必要とし、その結果処理時間が非常に長くなり、
連続的に出力を得ることは不可能である。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、
光学的演算によるデータ処理を行うことにより処
理時間を短縮し、連続的に出力を得ることのでき
る光−電気ハイブリツド型連想記憶装置を提供す
ることを目的とする。
光学的演算によるデータ処理を行うことにより処
理時間を短縮し、連続的に出力を得ることのでき
る光−電気ハイブリツド型連想記憶装置を提供す
ることを目的とする。
そのために本発明の光−電気ハイブリツド型連
想記憶装置は、記銘、想起のためのｎ×ｎマトリ
ツクス表示の電気的参照パターンを入力するため
の参照パターン入力装置と、参照パターン入力装
置で得られる参照パターンと想起パターン変換装
置から出力されるｎ×ｎマトリツクス表示の電気
的想起パターンとからn2×n2マトリツクス表示の
電気的相関行列パターンを作成する相関行列演算
装置と、相関行列演算装置から出力される相関行
列パターンをn2×n2マトリツクス表示の光学的相
関行列パターンに変換する相関行列提示アドレス
と、相関行列提示装置により提示された相関行列
パターンを記憶する相関行列記憶装置と、参照パ
ターン入力装置から出力される参照パターンをn2
×n2マトリツクス表示の電気的参照パターンに変
換する参照パターン変換装置と、参照パターン変
換装置から出力される参照パターンをn2×n2マト
リツクス表示の光学的参照パターンに変換する参
照パターン提示装置と、相関行列記憶装置から出
力される相関行列パターンと参照パターン提示装
置から出力される参照パターンとを乗算してn2×
n2マトリツクス表示の光学的想起パターンを作成
するパターン演算装置と、パターン演算装置から
出力される想起パターンをn2×n2マトリツクス表
示の電気的想起パターンに変換する受光マトリク
スと、受光マトリクスから出力される想起パター
ンをｎ×ｎマトリツクス表示の電気的想起パター
ンに変換する想起パターン変換装置とを備え、光
学的処理により、複数の参照パターンによる学習
後、参照パターンから想起パターンを得ることを
特徴とする。
想記憶装置は、記銘、想起のためのｎ×ｎマトリ
ツクス表示の電気的参照パターンを入力するため
の参照パターン入力装置と、参照パターン入力装
置で得られる参照パターンと想起パターン変換装
置から出力されるｎ×ｎマトリツクス表示の電気
的想起パターンとからn2×n2マトリツクス表示の
電気的相関行列パターンを作成する相関行列演算
装置と、相関行列演算装置から出力される相関行
列パターンをn2×n2マトリツクス表示の光学的相
関行列パターンに変換する相関行列提示アドレス
と、相関行列提示装置により提示された相関行列
パターンを記憶する相関行列記憶装置と、参照パ
ターン入力装置から出力される参照パターンをn2
×n2マトリツクス表示の電気的参照パターンに変
換する参照パターン変換装置と、参照パターン変
換装置から出力される参照パターンをn2×n2マト
リツクス表示の光学的参照パターンに変換する参
照パターン提示装置と、相関行列記憶装置から出
力される相関行列パターンと参照パターン提示装
置から出力される参照パターンとを乗算してn2×
n2マトリツクス表示の光学的想起パターンを作成
するパターン演算装置と、パターン演算装置から
出力される想起パターンをn2×n2マトリツクス表
示の電気的想起パターンに変換する受光マトリク
スと、受光マトリクスから出力される想起パター
ンをｎ×ｎマトリツクス表示の電気的想起パター
ンに変換する想起パターン変換装置とを備え、光
学的処理により、複数の参照パターンによる学習
後、参照パターンから想起パターンを得ることを
特徴とする。
本発明の光−電気ハイブリツド型連想記憶装置
は、参照パターンを電気的に演算して得た相関行
列パターンを光学的パターンに変換して記憶する
と共に、記憶された光学的パターンと参照パター
ンとから光学的にマトリツクス演算して光学的想
起パターンを作成すると共に、光学的想起パター
ンを電気的想起パターンに変換し、これと所定の
学習ゲインでフイードバツクしてさらに参照パタ
ーンの自己相関とから相関行列パターンを作成
し、順次上記処理を繰り返すことにより参照パタ
ーンの相関行列を記銘し、また電気的参照パター
ンを光学的参照パターンに変換後、記憶されてい
る相関行列パターンと光学的マトリツクス演算す
ることにより光学的想起パターンを作成し、これ
を電気的想起パターンに変換することにより不完
全な参照パターンからでも完全なパターンを想起
することが可能となる。
は、参照パターンを電気的に演算して得た相関行
列パターンを光学的パターンに変換して記憶する
と共に、記憶された光学的パターンと参照パター
ンとから光学的にマトリツクス演算して光学的想
起パターンを作成すると共に、光学的想起パター
ンを電気的想起パターンに変換し、これと所定の
学習ゲインでフイードバツクしてさらに参照パタ
ーンの自己相関とから相関行列パターンを作成
し、順次上記処理を繰り返すことにより参照パタ
ーンの相関行列を記銘し、また電気的参照パター
ンを光学的参照パターンに変換後、記憶されてい
る相関行列パターンと光学的マトリツクス演算す
ることにより光学的想起パターンを作成し、これ
を電気的想起パターンに変換することにより不完
全な参照パターンからでも完全なパターンを想起
することが可能となる。
以下、実施例を図面に基づき説明する。
まず、本発明による光−電気ハイブリツド型連
想記憶装置の原理を説明する。
想記憶装置の原理を説明する。
連想記憶を実現する方法として、本発明では自
己相関行列を用いており、記憶したい内容の自己
相関により記憶行列を形成する。
己相関行列を用いており、記憶したい内容の自己
相関により記憶行列を形成する。
記銘時の演算処理は式で表すと次のようにな
る。
る。
Ｍ＝Σχ・χ′ ……(1)
ここでχは記憶したい内容を表す入力ベクト
ル、χ′はχの転置ベクトル、Ｍは記憶行列であ
る。即ち、記憶したい内容の自己相関をとり、こ
れを何回も加え合わせて形成する。
ル、χ′はχの転置ベクトル、Ｍは記憶行列であ
る。即ち、記憶したい内容の自己相関をとり、こ
れを何回も加え合わせて形成する。
想起の時には、この記憶行列との演算により、
一部分から全体を想起することができる。想起時
の演算処理は式で表わすと次のようになる。
一部分から全体を想起することができる。想起時
の演算処理は式で表わすと次のようになる。
ｙ＝φ（Ｍ・χ） ……(2)
ここでｙは出力ベクトル、χは入力データ、φ
は閾値操作を表す。Ｍ・χの操作により、χが一
部欠けたりして不完全なデータであつたとして
も、(1)式の演算処理により記憶行列Ｍができてい
れば、想起データｙとしては欠けた部分が補われ
た元のデータχに近いデータが得られる。なお、
φの閾値操作により所定レベル以上のデータを検
出するようにしてノイズ部分をカツトしている。
は閾値操作を表す。Ｍ・χの操作により、χが一
部欠けたりして不完全なデータであつたとして
も、(1)式の演算処理により記憶行列Ｍができてい
れば、想起データｙとしては欠けた部分が補われ
た元のデータχに近いデータが得られる。なお、
φの閾値操作により所定レベル以上のデータを検
出するようにしてノイズ部分をカツトしている。
次に、上記(1)式における記憶行列による想起で
は、分離が不十分である場合の方法として、より
分離度のあがる記憶行列を形成する逐次計算法を
説明する。
は、分離が不十分である場合の方法として、より
分離度のあがる記憶行列を形成する逐次計算法を
説明する。
Mo+1＝Mo＋α〔χ−φ｛Σ（Mo・χ）｝〕χ′
……(3) ここで、αは学習ゲイン、ΣはMo・χについ
て部分和をとることによりχ′と次数を合わせるた
めの演算子である。ｎ＋１回目の記憶行列Mo+1
は、ｎ回目のMoによつて想起した結果であるφ
｛Σ（Mo・χ）｝とχの差により示される、想起時
の誤差成分と、χ′との相関に学習ゲインαを掛け
たものによつて、Moを修正することで得られる。
なお、学習ゲインαは、Moが収束するような値
を選ぶ。
……(3) ここで、αは学習ゲイン、ΣはMo・χについ
て部分和をとることによりχ′と次数を合わせるた
めの演算子である。ｎ＋１回目の記憶行列Mo+1
は、ｎ回目のMoによつて想起した結果であるφ
｛Σ（Mo・χ）｝とχの差により示される、想起時
の誤差成分と、χ′との相関に学習ゲインαを掛け
たものによつて、Moを修正することで得られる。
なお、学習ゲインαは、Moが収束するような値
を選ぶ。
こうして、(3)式の演算処理をMoが収束するま
で行うと、分離度の向上した相関行列Ｍが求めら
れる。
で行うと、分離度の向上した相関行列Ｍが求めら
れる。
第３図は本発明による光−電気ハイブリツド型
連想記憶装置の基本的な構成要素である空間光変
調管の構成と動作を説明するための図で、１は入
力像、２はレンズ、３は光電陰極、４はマイクロ
チヤンネルプレート、５はメツシユ電極、６は結
晶、６１１は電荷蓄積面、７はハーフミラー、８
は単色光、９は検光子、１０は出力像である。
連想記憶装置の基本的な構成要素である空間光変
調管の構成と動作を説明するための図で、１は入
力像、２はレンズ、３は光電陰極、４はマイクロ
チヤンネルプレート、５はメツシユ電極、６は結
晶、６１１は電荷蓄積面、７はハーフミラー、８
は単色光、９は検光子、１０は出力像である。
図において、空間光変調管の光電陰極３にレン
ズ２を介して入射した入力像１は光電子像に変換
される。この光電子像はマイクロチヤンネルプレ
ート４で増倍された後、結晶６の電荷蓄積面６１
に電荷パターンを形成する。その電荷パターンに
応じて結晶６を横切る電界が変化し、ポツケルス
効果によつて結晶６の屈折率が変化する。
ズ２を介して入射した入力像１は光電子像に変換
される。この光電子像はマイクロチヤンネルプレ
ート４で増倍された後、結晶６の電荷蓄積面６１
に電荷パターンを形成する。その電荷パターンに
応じて結晶６を横切る電界が変化し、ポツケルス
効果によつて結晶６の屈折率が変化する。
ここで、直線偏光の単色光８を結晶６に照射す
ると、電荷蓄積面６１からの反射光は、結晶６の
複屈折性により偏光状態が変化しているので、検
光子９を通過させれば入力像１の光強度に対応し
た光強度をもつ出力像１０が得られる。
ると、電荷蓄積面６１からの反射光は、結晶６の
複屈折性により偏光状態が変化しているので、検
光子９を通過させれば入力像１の光強度に対応し
た光強度をもつ出力像１０が得られる。
次にこのような空間光変調管について、本発明
と関連する主要な機能を説明する。
と関連する主要な機能を説明する。
(イ) 記憶機能
空間光変調管は、電気光学結晶の表面の電荷
分布を長い時間保持する記憶機能を持つてい
る。結晶６は非常に高い電気抵抗値を有してい
るので、結晶表面６１の電荷分布を数日以上保
持することができる。
分布を長い時間保持する記憶機能を持つてい
る。結晶６は非常に高い電気抵抗値を有してい
るので、結晶表面６１の電荷分布を数日以上保
持することができる。
(ロ) 減算機能
空間光変調管は電気光学結晶の表面に正また
は負の電荷分布を選択的に形成することができ
る。第４図Ａは電気光学結晶の２次電子放出特
性を示すグラフである。
は負の電荷分布を選択的に形成することができ
る。第４図Ａは電気光学結晶の２次電子放出特
性を示すグラフである。
第４図Ａに示すよう電荷蓄積面６１へ入射す
る１次電子エネルギーＥが第１クロスオーバー
点Ｅ１よりも小さいか、または第２クロスオー
バー点Ｅ２より大きい場合には、１次電子数が
結晶表面で放出される２次電子数よりも大きい
ので（δ＜１）、結晶表面は負に帯電する。１
次電子のエネルギーがＥ１とＥ２の間では、２
次電子数が１次電子数よりも多くなるので（δ
＞１）、結晶表面は正に帯電する。
る１次電子エネルギーＥが第１クロスオーバー
点Ｅ１よりも小さいか、または第２クロスオー
バー点Ｅ２より大きい場合には、１次電子数が
結晶表面で放出される２次電子数よりも大きい
ので（δ＜１）、結晶表面は負に帯電する。１
次電子のエネルギーがＥ１とＥ２の間では、２
次電子数が１次電子数よりも多くなるので（δ
＞１）、結晶表面は正に帯電する。
結晶に電荷を蓄積する際に正の電荷で書き込
むか負の電荷で書き込むかは、第３図に示す
VcとVbの電圧を制御することにより実行され
る。ここで最初に負の電圧を書込み、次に正に
帯電させるか、或いは最初に正に帯電させ、次
に負の電荷を書込むかの２つの方法により減算
機能を持たすことができる。減算の量は次の３
つの方法により制御できる。
むか負の電荷で書き込むかは、第３図に示す
VcとVbの電圧を制御することにより実行され
る。ここで最初に負の電圧を書込み、次に正に
帯電させるか、或いは最初に正に帯電させ、次
に負の電荷を書込むかの２つの方法により減算
機能を持たすことができる。減算の量は次の３
つの方法により制御できる。
即ち、減算時の入射光強度を変化させる方
法、マイクロチヤンネルプレート４に加える電
圧の持続時間を変化させる方法、及びマイクロ
チヤンネルプレート４に加える電圧を変化させ
る方法である。
法、マイクロチヤンネルプレート４に加える電
圧の持続時間を変化させる方法、及びマイクロ
チヤンネルプレート４に加える電圧を変化させ
る方法である。
書き込み、消去の方法は周知であるが、第４
図Ａ，Ｂにより正電荷像を例にとつて説明す
る。なお、二次電子捕集電極に印加する電圧
Vcは第４図Ａの第２クロスオーバー点E2に設
定する。
図Ａ，Ｂにより正電荷像を例にとつて説明す
る。なお、二次電子捕集電極に印加する電圧
Vcは第４図Ａの第２クロスオーバー点E2に設
定する。
結晶背面電圧Vbを第２クロスオーバー点E2
に相当する電位に設定すると、結晶表面電位
Vsは、電位E2に書き込みによつて生じた正電
荷の電位上昇分が加わつた値になる。この表面
電位の場合、入射する一次電子のエネルギは
E2以上あるので二次電子放出比δ＜１となり、
表面電位がE2に達するまで負電荷が蓄積され
る。電位がE2に達するとδ＝１となつて平衡
状態になり、かつ表面の帯電は零となる。
に相当する電位に設定すると、結晶表面電位
Vsは、電位E2に書き込みによつて生じた正電
荷の電位上昇分が加わつた値になる。この表面
電位の場合、入射する一次電子のエネルギは
E2以上あるので二次電子放出比δ＜１となり、
表面電位がE2に達するまで負電荷が蓄積され
る。電位がE2に達するとδ＝１となつて平衡
状態になり、かつ表面の帯電は零となる。
結晶背面電圧Vbを第１クロスオーバー点E1
と第２クロスオーバー点E2との間でダイナミ
ツクレンジが十分にとれる電圧E′に設定する。
このとき結晶表面電位VsもほぼE′となるから、
入射する一次電子のエネルギはE1とE2の間で
ある。従つて二次電子放出比δ＞１となるから
正電荷像が形成される。放出された二次電子は
Vsよりも高い電位Vcにある二次電子捕集電極
に捕集される。
と第２クロスオーバー点E2との間でダイナミ
ツクレンジが十分にとれる電圧E′に設定する。
このとき結晶表面電位VsもほぼE′となるから、
入射する一次電子のエネルギはE1とE2の間で
ある。従つて二次電子放出比δ＞１となるから
正電荷像が形成される。放出された二次電子は
Vsよりも高い電位Vcにある二次電子捕集電極
に捕集される。
(ハ) しきい値操作機能
第３図で示されている電圧Vbを下げると電
荷蓄積面６１の電位も同じように下がり、これ
が負電位になると、蓄積面に電子が到達でき
ず、書き込みができなくなる。したがつて、電
圧Vbを制御することによりしきい値操作を行
うことができる。
荷蓄積面６１の電位も同じように下がり、これ
が負電位になると、蓄積面に電子が到達でき
ず、書き込みができなくなる。したがつて、電
圧Vbを制御することによりしきい値操作を行
うことができる。
より詳細に説明すると、メツシユ電極５は結
晶表面の近傍に設けられており、これを所定の
電位に設定すると、結晶表面に十分な電子が供
給されている場合には結晶表面電位はメツシユ
電極の電位となり、この電位がクロスオーバー
点となる。すなわち、結晶表面電位がメツシユ
電極よりも低いと結晶表面から放出される二次
電子がメツシユ電極に捕集されるため入射電子
に対して二次電子放出が増加して結晶表面の電
位は上昇し、逆に結晶表面電位がメツシユ電極
電位よりも高いと入射電子が二次電子よりも多
くなつて結晶表面電位が下がり、結局結晶表面
電位がメツシユ電極電位に等しくなつたところ
で電位は一定となる。いま、メツシユ電極５の
電圧Vcを0.1KV程度と低くしておき、Vbをス
テツプ状に0.1KVより下げると、結晶表面もス
テツプ状に電位が下がつて結晶６の電荷蓄積面
６１は負電位となり、電子が到達しなくなつ
て、いわゆるロツクアウト状態となる。しか
し、Vbをゆつくりとランプ状に下げていくと、
入射する光の強度が大きくて多量の電子が供給
される部分では電子が結晶表面に供給され、二
次電子放出が大きくなつて負電位とならず、入
射する光の強度が小さくて供給される電子の量
が少ない部分では電位降下に電子の供給が追い
つかず、そのため負電位となつて電子が結晶表
面に到達しなくなる。従つて、光電陰極３に入
射する光の強度に対応して結晶表面が負電位と
なつて書き込みが行われない部分と、結晶表面
に電子が到達し、表面が負電位とならずに書き
込みが行われる部分とができ、その結果入射す
る光の強度により閾値操作が実行されることに
なる。
晶表面の近傍に設けられており、これを所定の
電位に設定すると、結晶表面に十分な電子が供
給されている場合には結晶表面電位はメツシユ
電極の電位となり、この電位がクロスオーバー
点となる。すなわち、結晶表面電位がメツシユ
電極よりも低いと結晶表面から放出される二次
電子がメツシユ電極に捕集されるため入射電子
に対して二次電子放出が増加して結晶表面の電
位は上昇し、逆に結晶表面電位がメツシユ電極
電位よりも高いと入射電子が二次電子よりも多
くなつて結晶表面電位が下がり、結局結晶表面
電位がメツシユ電極電位に等しくなつたところ
で電位は一定となる。いま、メツシユ電極５の
電圧Vcを0.1KV程度と低くしておき、Vbをス
テツプ状に0.1KVより下げると、結晶表面もス
テツプ状に電位が下がつて結晶６の電荷蓄積面
６１は負電位となり、電子が到達しなくなつ
て、いわゆるロツクアウト状態となる。しか
し、Vbをゆつくりとランプ状に下げていくと、
入射する光の強度が大きくて多量の電子が供給
される部分では電子が結晶表面に供給され、二
次電子放出が大きくなつて負電位とならず、入
射する光の強度が小さくて供給される電子の量
が少ない部分では電位降下に電子の供給が追い
つかず、そのため負電位となつて電子が結晶表
面に到達しなくなる。従つて、光電陰極３に入
射する光の強度に対応して結晶表面が負電位と
なつて書き込みが行われない部分と、結晶表面
に電子が到達し、表面が負電位とならずに書き
込みが行われる部分とができ、その結果入射す
る光の強度により閾値操作が実行されることに
なる。
以上のような空間光変調管を適用した本発明の
光−電気ハイブリツド型連想記憶装置について説
明する。
光−電気ハイブリツド型連想記憶装置について説
明する。
第１図は本発明による光−電気ハイブリツド型
連想記憶装置の一実施例を示すブロツク図で、図
中、１１は参照パターン入力装置、１２は相関行
列演算装置、１３は相関行列提示装置、１４は相
関行列記憶装置、１５は参照パターン変換装置、
１５は参照パターン変換装置、１６は参照パター
ン提示装置、１７はパターン演算装置、１８は想
起パターン変換装置、１９は受光マトリツクスで
ある。
連想記憶装置の一実施例を示すブロツク図で、図
中、１１は参照パターン入力装置、１２は相関行
列演算装置、１３は相関行列提示装置、１４は相
関行列記憶装置、１５は参照パターン変換装置、
１５は参照パターン変換装置、１６は参照パター
ン提示装置、１７はパターン演算装置、１８は想
起パターン変換装置、１９は受光マトリツクスで
ある。
図において、細線矢印、二重線矢印部分は電気
的パターン信号部分、太線矢印部分は光学的パタ
ーン信号部分である。参照パターン入力装置１１
は記憶させたい内容、または読みだしたい内容、
例えばχを入力する。相関行列演算装置１２は、
χとχの転置行列χ′との相関行列、または想起パ
ターンとの相関行列演算を行う。参照パターン変
換装置、想起パターン変換装置１５，１８は行列
の次数の変換を行う。相関行列提示装置１３、参
照パターン提示装置１６は電気的パターン信号を
光学的パターン信号に変換し、受光マトリツクス
１９は光学的パターン信号を電気的パターン信号
に変換する。相関行列記憶装置１４は相関行列を
記憶し、パターン演算装置１７は参照パターンと
相関行列パターンとから想起パターンを演算して
出力する。
的パターン信号部分、太線矢印部分は光学的パタ
ーン信号部分である。参照パターン入力装置１１
は記憶させたい内容、または読みだしたい内容、
例えばχを入力する。相関行列演算装置１２は、
χとχの転置行列χ′との相関行列、または想起パ
ターンとの相関行列演算を行う。参照パターン変
換装置、想起パターン変換装置１５，１８は行列
の次数の変換を行う。相関行列提示装置１３、参
照パターン提示装置１６は電気的パターン信号を
光学的パターン信号に変換し、受光マトリツクス
１９は光学的パターン信号を電気的パターン信号
に変換する。相関行列記憶装置１４は相関行列を
記憶し、パターン演算装置１７は参照パターンと
相関行列パターンとから想起パターンを演算して
出力する。
次に、記銘時の動作について説明する。なお、
計算式は(3)式に基づいて行う。
計算式は(3)式に基づいて行う。
参照パターン入力装置１１から記憶すべきｎ×
ｎのマトリツクスで表示された電気的パターンが
入力され、相関行列演算装置１２においてその自
己相関演算が行われ、自己相関行列パターンが出
力される。この電気的相関行列パターンは相関行
列提示装置１３により光学的パターン信号に変換
され相関行列記憶装置１４に記憶される。一方、
参照パターン入力装置１１からの出力は、参照パ
ターン変換装置でn2×n2マトリツクス表示の電気
的パターンに変換され、参照パターン提示装置１
６により光学的パターン信号に変換される。パタ
ーン演算装置１７においては、相関行列記憶装置
１４に記憶されている相関行列との積演算が行わ
れ、n2×n2マトリツクス表示の光学的想起パター
ンが出力される。この光学的想起パターンは、受
光マトリツクス１９によりn2×n2マトリツクス表
示の電気的想起パターンに変換され、想起パター
ン変換装置１８でｎ×ｎマトリツクス表示の電気
的想起パターンに変換される。こうして得られた
想起パターンは相関行列演算装置１２に送られて
参照パターン乗算され、前述の過程と同様に演算
された自己相関行列と共に、それぞれ相関行列記
憶装置１４に学習ゲイン倍された後減算、加算さ
れる。
ｎのマトリツクスで表示された電気的パターンが
入力され、相関行列演算装置１２においてその自
己相関演算が行われ、自己相関行列パターンが出
力される。この電気的相関行列パターンは相関行
列提示装置１３により光学的パターン信号に変換
され相関行列記憶装置１４に記憶される。一方、
参照パターン入力装置１１からの出力は、参照パ
ターン変換装置でn2×n2マトリツクス表示の電気
的パターンに変換され、参照パターン提示装置１
６により光学的パターン信号に変換される。パタ
ーン演算装置１７においては、相関行列記憶装置
１４に記憶されている相関行列との積演算が行わ
れ、n2×n2マトリツクス表示の光学的想起パター
ンが出力される。この光学的想起パターンは、受
光マトリツクス１９によりn2×n2マトリツクス表
示の電気的想起パターンに変換され、想起パター
ン変換装置１８でｎ×ｎマトリツクス表示の電気
的想起パターンに変換される。こうして得られた
想起パターンは相関行列演算装置１２に送られて
参照パターン乗算され、前述の過程と同様に演算
された自己相関行列と共に、それぞれ相関行列記
憶装置１４に学習ゲイン倍された後減算、加算さ
れる。
以上の動作を相関行列が収束するまで繰返し行
うことにより相関行列Ｍが形成される。
うことにより相関行列Ｍが形成される。
次に、想起時について説明する。
まず、参照パターン変換装置１１によつて、ｎ
×ｎの電気的参照パターンに変換し、参照パター
ン変換装置によりn2×n2の電気的参照パターンに
変換すると共に、参照パターン提示装置１６によ
り光学的参照パターンに変換する。次に、パター
ン演算装置１７において、n2×n2の光学的参照パ
ターンと、n2×n2の光学的相関行列パターンとか
らn2×n2の光学的想起パターンを演算する。こう
して得られたn2×n2の光学的想起パターンを受光
マトリツクス１９によつてn2×n2の電気的想起パ
ターンに変換し、想起パターン変換装置１８によ
りｎ×ｎの電気的想起パターンが得られる。
×ｎの電気的参照パターンに変換し、参照パター
ン変換装置によりn2×n2の電気的参照パターンに
変換すると共に、参照パターン提示装置１６によ
り光学的参照パターンに変換する。次に、パター
ン演算装置１７において、n2×n2の光学的参照パ
ターンと、n2×n2の光学的相関行列パターンとか
らn2×n2の光学的想起パターンを演算する。こう
して得られたn2×n2の光学的想起パターンを受光
マトリツクス１９によつてn2×n2の電気的想起パ
ターンに変換し、想起パターン変換装置１８によ
りｎ×ｎの電気的想起パターンが得られる。
次に、第２図により本発明による光−電気ハイ
ブリツド型連想記憶装置の光学系の例を説明す
る。
ブリツド型連想記憶装置の光学系の例を説明す
る。
第２図は、本発明による光−電気ハイブリツド
型連想記憶装置の実際の光学系の一実施例を示す
図で、２０は入出力ポート、２１はCPU、２２，
２３はLED、２４，２５はレンズ、２６，２７
は空間光変調管、２８，３０はハーフミラー、２
９，３１は検光子、３２は受光マトリツクス、３
３は並列アナログ処理回路である。
型連想記憶装置の実際の光学系の一実施例を示す
図で、２０は入出力ポート、２１はCPU、２２，
２３はLED、２４，２５はレンズ、２６，２７
は空間光変調管、２８，３０はハーフミラー、２
９，３１は検光子、３２は受光マトリツクス、３
３は並列アナログ処理回路である。
図において、第１図の相関行列演算装置、参照
パターン入力装置、参照パターン変換装置を
CPU２１で、参照パターン提示装置はLEDアレ
イ２２（16×16）と空間光変調管２６で、相関行
列提示装置はLEDアレイ２３（16×19）で、相
関行列記憶装置は空間光変調管２７で、パターン
演算装置は空間光変調管２６→２７と読み出すこ
とによつて、受光マトリツクスは受光マトリツク
ス３２（PTRアレイ、16×19）で、想起パター
ン変換装置は並列アナログ処理回路３３（４×
４）で構成してある。
パターン入力装置、参照パターン変換装置を
CPU２１で、参照パターン提示装置はLEDアレ
イ２２（16×16）と空間光変調管２６で、相関行
列提示装置はLEDアレイ２３（16×19）で、相
関行列記憶装置は空間光変調管２７で、パターン
演算装置は空間光変調管２６→２７と読み出すこ
とによつて、受光マトリツクスは受光マトリツク
ス３２（PTRアレイ、16×19）で、想起パター
ン変換装置は並列アナログ処理回路３３（４×
４）で構成してある。
以上のように電子回路と光デバイスを組み合わ
せて光−電気ハイブリツド型連想記憶装置を構成
する。
せて光−電気ハイブリツド型連想記憶装置を構成
する。
次に作用を説明する。
まず、記銘時について説明する。
参照データは、入出力ポート２０を介して
CPU２１に読み込まれる。CPU２１では、マト
リツクス表示データの次数変換をすると共に、自
己相関を演算し、参照パターンをLED２２へ、
相関行列パターンをLED２３へ出力する。LED
２２，２３において光学的参照パターンに変換さ
れ、レンズ２４，２５を通して空間光変調管２
６，２７に記憶される。空間光変調管２６に記憶
された参照パターンは、ハーフミラー２８を介し
て照射される単色光により読み出される。ハーフ
ミラー２８の反射光は検光子２９、ハーフミラー
３０を介して空間光変調管に照射され、その記憶
内容が読み出される。この処理により参照パター
ンと相関行列パターンとの乗算が行われ想起パタ
ーンが生成される。この想起パターンを受光マト
リツクス３２で電気的想起パターンに変換し並列
アナログ処理回路で行列の次数変換をする。こう
してCPU２１へは想起パターンと参照パターン
とが取り込まれて前述の相関行列演算が行われ、
以後同様の処理を繰り返すことにより相関行列が
空間光変調管２７に記憶される。
CPU２１に読み込まれる。CPU２１では、マト
リツクス表示データの次数変換をすると共に、自
己相関を演算し、参照パターンをLED２２へ、
相関行列パターンをLED２３へ出力する。LED
２２，２３において光学的参照パターンに変換さ
れ、レンズ２４，２５を通して空間光変調管２
６，２７に記憶される。空間光変調管２６に記憶
された参照パターンは、ハーフミラー２８を介し
て照射される単色光により読み出される。ハーフ
ミラー２８の反射光は検光子２９、ハーフミラー
３０を介して空間光変調管に照射され、その記憶
内容が読み出される。この処理により参照パター
ンと相関行列パターンとの乗算が行われ想起パタ
ーンが生成される。この想起パターンを受光マト
リツクス３２で電気的想起パターンに変換し並列
アナログ処理回路で行列の次数変換をする。こう
してCPU２１へは想起パターンと参照パターン
とが取り込まれて前述の相関行列演算が行われ、
以後同様の処理を繰り返すことにより相関行列が
空間光変調管２７に記憶される。
次に想起時について説明する。
想起データを入出力ポート２０よりCPU２１
へ取り込み、次数変換してLED２２で光学的参
照パターンに変換し、空間光変調管２６へ入力さ
せる。この参照パターンを前述したように読み出
して空間光変調管２７に記憶されている相関行列
と乗算し、想起パターンが得られ、受光マトリツ
クス３２で電気的想起パターンが得られる。
へ取り込み、次数変換してLED２２で光学的参
照パターンに変換し、空間光変調管２６へ入力さ
せる。この参照パターンを前述したように読み出
して空間光変調管２７に記憶されている相関行列
と乗算し、想起パターンが得られ、受光マトリツ
クス３２で電気的想起パターンが得られる。
こうして記憶された相関行列と不完全な参照パ
ターンより、完全な想起パターンを得ることがで
きる。
ターンより、完全な想起パターンを得ることがで
きる。
なお、上記実施例においては空間光変調管を用
いて連想記憶装置を構成する例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、同
様な光学装置により実現できることは言うまでも
ない。
いて連想記憶装置を構成する例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、同
様な光学装置により実現できることは言うまでも
ない。
以上のように本発明の光−電気ハイブリツド型
連想記憶装置によれば、従来の連想記憶装置のよ
うに計算機の記憶装置として開発された電気的デ
ジタル信号を対象とするものに比して、特にパタ
ーン情報に対してスキヤニングの操作を不要と
し、その結果処理時間を非常に短縮し、かつ連続
的に出力を得ることが可能となり、光学検索装置
等に使用することが可能となる。
連想記憶装置によれば、従来の連想記憶装置のよ
うに計算機の記憶装置として開発された電気的デ
ジタル信号を対象とするものに比して、特にパタ
ーン情報に対してスキヤニングの操作を不要と
し、その結果処理時間を非常に短縮し、かつ連続
的に出力を得ることが可能となり、光学検索装置
等に使用することが可能となる。
第１図は本発明による光−電気ハイブリツド型
連想記憶装置の一実施例を示すブロツク図、第２
図は本発明による光−電気ハイブリツド型連想記
憶装置の実際の光学系の一実施例を示す図、第３
図は本発明による光学的連想記憶装置の基本的な
構成要素である空間光変調管の構成を説明するた
め図、第４図は空間光変調管の結晶表面の２次電
子放出特性及び書き込み、消去を説明するための
図である。 １……像、２……レンズ、３……光電陰極、４
……マイクロチヤンネルプレート、５……メツシ
ユ電極、６……結晶、６１……電荷蓄積面、７…
…ハーフミラー、８……単色光、９……検光子、
１０……出力光、１１……参照パターン入力装
置、１２……相関行列演算装置、１３……相関行
列提示装置、１４……相関行列記憶装置、１５…
…参照パターン変換装置、１６……参照パターン
提示装置、１７……パターン演算装置、１８……
想起パターン変換装置、１９……受光マトリツク
ス、２０……入出力ポート、２１……CPU、２
２，２３……LED、２４，２５……レンズ、２
６，２７……空間光変調管、２８，３０……ハー
フミラー、２９，３１……検光子、３２……受光
マトリツクス、３３……並列アナログ処理回路。
連想記憶装置の一実施例を示すブロツク図、第２
図は本発明による光−電気ハイブリツド型連想記
憶装置の実際の光学系の一実施例を示す図、第３
図は本発明による光学的連想記憶装置の基本的な
構成要素である空間光変調管の構成を説明するた
め図、第４図は空間光変調管の結晶表面の２次電
子放出特性及び書き込み、消去を説明するための
図である。 １……像、２……レンズ、３……光電陰極、４
……マイクロチヤンネルプレート、５……メツシ
ユ電極、６……結晶、６１……電荷蓄積面、７…
…ハーフミラー、８……単色光、９……検光子、
１０……出力光、１１……参照パターン入力装
置、１２……相関行列演算装置、１３……相関行
列提示装置、１４……相関行列記憶装置、１５…
…参照パターン変換装置、１６……参照パターン
提示装置、１７……パターン演算装置、１８……
想起パターン変換装置、１９……受光マトリツク
ス、２０……入出力ポート、２１……CPU、２
２，２３……LED、２４，２５……レンズ、２
６，２７……空間光変調管、２８，３０……ハー
フミラー、２９，３１……検光子、３２……受光
マトリツクス、３３……並列アナログ処理回路。
Claims (1)
- １ 記銘、想起のためのｎ×ｎマトリツクス表示
の電気的参照パターンを入力するための参照パタ
ーン入力装置と、参照パターン入力装置で得られ
る参照パターンと想起パターン変換装置から出力
されるｎ×ｎマトリツクス表示の電気的想起パタ
ーンとからn2×n2マトリツクス表示の電気的相関
行列パターンを作成する相関行列演算装置と、相
関行列演算装置から出力される相関行列パターン
をn2×n2マトリツクス表示の光学的相関行列パタ
ーンに変換する相関行列提示装置と、相関行列提
示装置により提示された相関行列パターンを記憶
する相関行列記憶装置と、参照パターン入力装置
から出力される参照パターンをn2×n2マトリツク
ス表示の電気的参照パターンに変換する参照パタ
ーン変換装置と、参照パターン変換装置から出力
される参照パターンをn2×n2マトリツクス表示の
光学的参照パターンに変換する参照パターン提示
装置と、相関行列記憶装置から出力される相関行
列パターンと参照パターン提示装置から出力され
る参照パターンとを乗算してn2×n2マトリツクス
表示の光学的想起パターンを作成するパターン演
算装置と、パターン演算装置から出力される想起
パターンをn2×n2マトリツクス表示の電気的想起
パターンに変換する受光マトリツクスと、受光マ
トリツクスから出力される想起パターンをｎ×ｎ
マトリツクス表示の電気的想起パターンに変換す
る想起パターン変換装置とを備え、光学的処理に
より、複数の参照パターンによる学習後、参照パ
ターンから想起パターンを得ることを特徴とする
光−電気ハイブリツド型連想記憶装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127865A JPS63292495A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 光−電気ハイブリット型連想記憶装置 |
| US07/196,644 US4972348A (en) | 1987-05-25 | 1988-05-20 | Opto-electric hybrid associative memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127865A JPS63292495A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 光−電気ハイブリット型連想記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63292495A JPS63292495A (ja) | 1988-11-29 |
| JPH0357553B2 true JPH0357553B2 (ja) | 1991-09-02 |
Family
ID=14970566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62127865A Granted JPS63292495A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 光−電気ハイブリット型連想記憶装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4972348A (ja) |
| JP (1) | JPS63292495A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0391878A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-17 | Hamamatsu Photonics Kk | １次処理を用いた光ニユーラルネツトワーク装置 |
| US5278980A (en) * | 1991-08-16 | 1994-01-11 | Xerox Corporation | Iterative technique for phrase query formation and an information retrieval system employing same |
| US5262979A (en) * | 1991-08-19 | 1993-11-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Optoelectronic associative memory |
| US7495815B2 (en) * | 2005-01-24 | 2009-02-24 | Nova Trans Group S.A. | Electro-optical modulator |
| US20070232228A1 (en) * | 2006-04-04 | 2007-10-04 | Mckay David L Sr | Wireless repeater with universal server base unit and modular donor antenna options |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3492652A (en) * | 1966-12-30 | 1970-01-27 | Polaroid Corp | Optical associative memory system |
| US3766533A (en) * | 1972-05-30 | 1973-10-16 | Ibm | Processor utilizing one holographic array and a plurality of photoresponsive storage arrays for high paging performance |
| IT971303B (it) * | 1972-11-29 | 1974-04-30 | Honeywell Inf Systems | Memoria associativa ottica a coincidenza seriale |
| US4017853A (en) * | 1975-07-11 | 1977-04-12 | The Bendix Corporation | Radar display system |
| US4325257A (en) * | 1980-02-20 | 1982-04-20 | Kino Gordon S | Real-time digital, synthetic-focus, acoustic imaging system |
| FR2481489A1 (fr) * | 1980-04-25 | 1981-10-30 | Thomson Csf | Dispositif correlateur bidimensionnel |
| US4446425A (en) * | 1982-02-12 | 1984-05-01 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with picosecond resolution |
| JPS59111471A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-27 | Ricoh Co Ltd | 画像処理方法 |
| US4603293A (en) * | 1984-03-27 | 1986-07-29 | University Of Rochester | Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution |
| US4618819A (en) * | 1984-03-27 | 1986-10-21 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution |
| GB2161263B (en) * | 1984-07-05 | 1988-03-30 | Stc Plc | Associative memory systems |
| EP0197196A1 (en) * | 1985-03-08 | 1986-10-15 | The University Of Rochester | Electro-electron optical oscilloscope system for time-resolving picosecond electrical waveforms |
| US4750153A (en) * | 1985-10-11 | 1988-06-07 | Hughes Aircraft Company | Associative holographic memory apparatus employing phase conjugate mirrors and a two-wave mixing contra-directional coherent image amplifier |
| US4739496A (en) * | 1985-10-11 | 1988-04-19 | Hughes Aircraft Company | Associative holographic memory apparatus employing phase conjugate mirrors |
| US4748674A (en) * | 1986-10-07 | 1988-05-31 | The Regents Of The University Of Calif. | Pattern learning and recognition device |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62127865A patent/JPS63292495A/ja active Granted
-
1988
- 1988-05-20 US US07/196,644 patent/US4972348A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63292495A (ja) | 1988-11-29 |
| US4972348A (en) | 1990-11-20 |
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