JPH0381747A - 光演算器 - 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〕 この発明は光並列処理デバイスを用いた光演算器に間す
る。

〔従来の技術〕

近年、高度情報化社会の進展と共に、従来よりは大容量
で高速の情報の入出力装置、伝送装置、交換装置、信号
処理装置、が求められている。このために、電子コンピ
ュータではその限界が見えており、光の高速性と並列性
を利用した光コンピュータが期待されている。しかし、
光は信号間で干渉しないために並列処理に向いているが
、その並列性の利点を活用したシステムを実現するには
解決すべき課題が多い。この課題の一つに、高速でかつ
、素子配列数が大きい固型の光処理用デバイスがあげら
れる。並列数（素子配列数）の大きい光処理用デバイス
としては、現在、液晶表示素子に限られ、高速駆動が可
能ではない、また、高速動作が可能な光処理用デバイス
として、非線形材料や、光半導体を用いた素子があるが
、２次元に配列する技術が十分でなく、消費パワーも大
きくて、高密度な素子配列を形式することが難しい、こ
れらの問題に応える光処理用デバイスとして、光サイリ
スタを基本構成とした低消費電力の画人出力光電融合素
子が注目されている。この画人出力光電融合素子につい
ては、１９８８年発行の雑誌「アプライド・フィジック
ス・レター（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔ
ｔｅｒ））のボリューム５２の６７９頁から６８１頁に
掲載の論文「低消費ダイナミックメモリとしてのダブル
へテロ構造光電スイッチ（Ｄｏｕｂｌｅ　ｈｅｔｅｒｏ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
ｗｉｔｃｈ　ａｓ　ａ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｅｍｏｒｙ
　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ−ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｉｏｎ
）Ｈに詳しく述べられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、光並列機能素子の並列数が大きくなると、演算
結果をいかに出力し、判定するかといった後処理が重要
になって来る９例えば、画像の処理結果をカメラで撮像
することはよく行われているが、撮像画像の処理は従来
の線順次の処理が取られ、低速な処理となり、光で並列
処理した利点が生かされないことになる。

この発明の目的は上記の欠点をなくし、高速で並列に処
理ができ、かつその結果を高速に出力できる光演算器を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明によれば、発光、閾値、メモリ機能を有する面
型光入出力素子を二次元状に配列した桶型光入出力素子
アレイと、前記桶型光入出力素子アレイを駆動する電気
回路と、前記面型入出力素子アレイの駆動電流を計測す
る検出計とからなることを特徴とする光演算器が得られ
る。

〔発明の原理と作用〕

この発明では、面型光入出力素子に光サイリスタをベー
スとした低消費電力の前記光電融合光入出力素子を二次
元平面状に複数配置したアレイ素子を用いる。この面型
光入出力素子は発光、閾値、メモリ機能を有し、電気的
、光学的に情報を書込み、読み出すことができる。この
桶型光入出力素子アレイに２つの画像情報を同時に入射
すると、それらの画像情報の和演算や積演算が閾値レベ
ルを変えることによって得られる。これらの演算結果は
面壁光電入出力素子アレイの各単位素子が動作状態が、
非動作状態かで記憶されており、動作状態にある素子の
数は面壁光電入出力素子アレイの駆動電流から知ること
ができる。この駆動電流は随時計測できるので、並列演
算結果を高速に得られる光演算器が実現できる。

〔実施例〕

次に、この発明について図面を参照して説明する。第１
図にこの発明による光演算器を示す。光演算器は、画人
出力光電融合素子アレイ１と、それを駆動する駆動回路
３と、画人出力光電融合素子アレイ１に流れる電流値を
検出する電流検出器２から構成される。画人出力光電融
合素子アレイ１に今、光入力として画像情報の入カニと
入力■が入射すると、画人出力光電融合素子アレイ１の
光閾値特性からこれら入力の和演算、積演算を得ること
ができる。この演算結果は、画人出力光電融合素子アレ
イの個々の単位素子が動作状態にあるか、非動作状態に
あるかで記憶されている。駆動回路３は画人出力光電融
合素子アレイ１に一定電圧を印加して駆動電流を供給し
ており、この駆動電流は画人出力光電融合素子アレイｌ
で動作状態にある素子数に比例して大きくなる。したが
って、画人出力光電融合素子アレイ１の駆動電流を検出
する電流検出器２を設ければ、駆動電流値から動作状態
にある素子の数を知ることができる。

すなわち、２つの入力■、■の和演算、積演算の結果を
電流検出器２の駆動電流値から得ることができる。

第２図はこの発明に用いる画人出力光電融合素子アレイ
１の単位素子の構造を示す。ガリウム・ヒ素のｐｎｐｎ
構造をもつ光サイリスタで、光もしくは電気によって発
光する動作状態への書込みと電気による非動作状態への
リセットが行える。

画人出力光電融合素子アレイ１はこの単位素子を２次元
に配列したもので、カソードおよびアノードを共通電極
化したものである。

第３図は画人出力光電融合素子の動作特性、ニー■特性
を示している。素子への電圧Ｖを増加して行き、閾値電
圧Ｖ、を越えると素子は高インピーダンスから低インピ
ーダンスになり急激に電流が流れ発光状態になる。電圧
がホールド電圧Ｖｈ以上であれば、素子は低インピーダ
ンスにあり発光する動作状態に維持される。素子を非動
作状態にするには電圧をＶｈ以下にすれば良い。この時
、素子への電圧を閾値電圧Ｖｔ以下に設定すると発光し
ないが、素子に光を入射すると閾値電圧Ｖｔが入射光量
に応じて低下し、ある入射光量で素子は動作状態になり
、発光する。この時の設定電圧Ｖｂに対して動作状態に
スイッチさせるに必要な入射光量は一義的に決まる。

そこで、２つの入力光がこの素子に入射した場合を考え
る。どちらかの入力光量でも素子が動作状態になる設定
電圧Ｖｂを定めた場合には、これら入力の和演算（○Ｒ
演算）が得られる。２つの入力光量の和で初めて素子が
動作状態になる設定電圧Ｖｂを定めた場合には、これら
入力の積演算（ＡＮＤ演算）が得られる。

第４図は入力として文字パターンを入力したときの、こ
の発明による光演算器の出力′結果を示したものである
。入力■に図形”Ｅ”、入力■に図形゛Ａ”、“Ｆ″′
、“Ｅ′′を入力した時に、積演算を行った出力の値を
プロットしたものである。

入力図形間の相関値が得られており、入力■に入カニと
同じ図形゛Ｅ　”を入力した場合に最大の出力が得られ
ている。これらの処理に要する時間は、書込みに約Ｉｏ
ｎｓを要するだけで、出力は瞬時に得られ、リセットも
ｌμＳ以下で行えた。

この発明による光演算は従来のようにレンズで集光して
光検出器で計測したり、ＴＶカメラを用いて電気的処理
を行う等が不要であり、簡易でかつ高速な処理が可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上詳細に述べたように、本発明を用いることにより高
速で並列度の高い光演算処理ができ、かつその結果を高
速に出力できる光演算器を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光演算器の実施例を示す図、第２図
はこの発明の光演算器に用いる画人出力光電融合素子を
示す図、第３図は画人出力光電融合素子の動作原理を説
明する図、第４図はこの発明の光演算器により演算結果
を示す図である。 １・・・画人出力光電融合素子アレイ、２・・・電流検
出器、 ３・・・駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光、閾値、メモリ機能を有する面型光入出力素子を二
   次元状に配列した面型光入出力素子アレイと、前記面型
   光入出力素子アレイを駆動する電気回路と、前記面型入
   出力素子アレイの駆動電流を計測する検出計とからなる
   ことを特徴とする光演算器。