JPH0422500B2 - - Google Patents

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JPH0422500B2
JPH0422500B2 JP21384385A JP21384385A JPH0422500B2 JP H0422500 B2 JPH0422500 B2 JP H0422500B2 JP 21384385 A JP21384385 A JP 21384385A JP 21384385 A JP21384385 A JP 21384385A JP H0422500 B2 JPH0422500 B2 JP H0422500B2
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JP
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spatial light
light modulation
image
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Tsutomu Hara
Naohisa Kosaka
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Hamamatsu Photonics KK
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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、画像の論理演算を行う画像論理演算
装置に関する。
(従来の技術) 画像間の論理演算は、電子計算機を用いた画像
処理技術を利用することにより可能である。
このような演算を行うために、通常テレビジヨ
ン撮像装置と、画像情報を画素単位で蓄積するフ
レームメモリ、演算結果を蓄積するフレームメモ
リ、論理演算のための演算回路が必要となる。
(発明が解決しようとする問題点) このような演算の過程には、多くの直列処理が
含まれ、画素が多くなるにしたがつて、大型の演
算処理装置が必要であつた。
本発明の目的は、前述のような画像処理技術と
は全く異なる新規な構成の画像の論理演算を行う
画像論理演算装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明による画像
論理演算装置を実施例と対応させると次のとおり
である。
すなわち、本発明による画像論理演算装置は、
第1の光学像を電荷像に変換するアドレス部、前
記電荷像を蓄積して光学的性質が変化する光変調
材料からなり、前記光学的性質の変化を読み出し
出力する第1の空間光変調器13と、 第2の光学像を電荷像に変換するアドレス部、
前記電荷像を蓄積して光学的性質が変化する光変
調材料からなり、前記光学的性質の変化を読み出
し光によつて読み出し出力する第2の空間光変調
器14と、 前記第1,第2の空間光変調器の出力を選択す
る選択手段19,20と、 前記選択手段からの出力を入力として電荷像に
変換するアドレス部、前記電荷像を蓄積して光学
的性質が変化する光変調材料、前記電荷像の光変
調材料への供給を制御する電圧制御手段からな
り、前記光学的性質の変化を読み出し光で読み出
し出力する第3の空間光変調器24から構成され
ている。
(実施例) 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。
第2図は、本発明による画像論理演算装置の基
本的な構成要素である空間光変調管の基本的な構
成と動作を説明するための略図である。
空間光変調管のアドレス部を形成する光電面3
にレンズ2を介して入射したインコヒーレント像
1は、光電子像に変換される。
そ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の表面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、直線偏光のレーザ光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、
入力インコヒーレント光情報を持つたコヒーレン
ト光出力10が得られる。
次に、本発明に必要な空間光変調管の主要な機
能を説明する。
蓄積機能 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蓄積機能を持つている。
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。
反転像形成機能(正負モード) 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3図は電気光学結晶表面の2次電子放出特性
を示すグラフである。
第3図に示すように、結晶表面61へ入射する
1次電子のエネルギーEが第1クロスオーバー点
E1より小さいか、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2次電子
数よりも多いので(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の間ならば2
次電子数が1次電子数よりも多く(δ>1)結晶
表面は正に帯電する。
この正・負の書き込みは、第2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。
AND論理演算機能 第5図に示すように、2つの原画像とを順
次書き込む。
すると表面の電荷の状態はのようになる。
ここで、Vbを下げると、−σ0の部分だけを負電
位とすることができるから、この状態で一様な光
を光電面に照射することにより、−σ0の部分以外
に電子を与えることができる。
この時メツシユ電圧Vcを最適に設定すれば、
電荷を0にできる。
このようにしてに示す状態、すなわち第5図
からわかるように−σ0の部分だけが明るくなる。
OR論理演算機能 第6図に示すように、2つの原画像とを順
次書き込む。
すると表面の電荷の状態はのようになる。こ
こでVbを下げ、−σ0の部分だけ負電位とすること
ができるから、この状態で一様な光を一定時間光
電面に照射することにより−σ0の部分以外に−
σ0/2だけの電荷を与えることができる。(の
状態になる。) 次にメツシユ電圧Vcを設定してさらに一様な
光を照射すると、−σ0以外の部分に電子が達して
その部分の電荷を0にできる。このようにして
の状態となり、第6図からわかるように出力
「OR」の状態が得られる。
XOR論理演算 第7図に示すように、2つの原画像とを
各々σ0の電荷量で書き込む。
すると表面の電荷の状態はのようになる。こ
れは、第4図を参照すると容易に理解できるよう
に、σ0の部分は明るく、2σ0と0の部分は暗い状
態にある。そのため出力は「XOR」となる。
OR論理演算機能その2 空間光変調間にはで述べたように正電荷モー
ドの書込みと負電荷モードの書込みができる。
第9図に示すように、正電荷像A、負電荷像B
がそれぞれ書き込まれたときの出力を示す。
第10図に示すように先に負電荷を書込み、次
いで正電荷を書込むと、図示のような電荷像が得
られる。第10図において*印の部分は先に−σ0
の負電荷像が存在するために、その上にσ0なる正
電荷像を書き込もうとしても、−σ0によつて電子
が跳ね返され、−σ0の部分はσ0とはならない。
この像をそのまま読み出すとOR演算出力が得
られる。
NOR論理演算機能その2 前述した0R論理演算機能その2と同じ書込み
を行い、この出力を反転させて取り出せば、
NOR演算出力が得られる(第10図参照)。
XOR論理演算機能その2 第11図に示すように先に正電荷像を書込み、
次いで負電荷像を書き込むと、図示のように−σ0
とσ0の電荷が与えられる。−σ0とσ0は結晶に光学
的に同じ影響を与える(第4図参照)。
これを読み出すとXOR演算出力が得られる。
/XOR論理演算機能 以下の明細書においてAの否定を/Aとして示
す。/XORはXORの否定論理を示す。
で形成された像の反転出力を取り出すことに
より/XOR論理演算出力が得られる。
第1図は本発明による画像論理演算装置の実施
例を示すブロツク図である。
空間光変調管13,14はそれぞれ第1および
第2の画像装置を形成している。
第1の画像11、第2の画像12はそれぞれ空
間光変調管13,14に書き込まれ蓄積される。
そしてその情報は、レーザー光30によつて読
み出され、空間光変調管24に書き込まれる。こ
こで前述のAND,OR,XOR等の演算を行うこ
とにより16種類の演算が行われる。
シヤツタ19と20は、前記第1、第2の画像
装置の出力を選択する選択手段を形成している。
結晶板15,16,25はそれぞれ空間光変調
管13,14,15に対応させられており、一定
の電圧が印加されると半波長板として動作させら
れ反転像の取り出しに利用される。
17,18,26,28は、ビームスプリツ
タ、21は全反射鏡、22はハーフミラー、2
3,27は検光子である。
以下16種類の論理演算について個別的に逐次説
明する。
(1) ANDの演算 空間光変調管13,14に蓄積されている前記
第1および第2の情報をシヤツタ19,20によ
り順次空間光変調管24に書き込む。
この情報を前述したAND論理演算機能によ
り処理する。
第5図に示すように、2つの原画像と(空
間光変調管13および14の内容)を空間光変調
管24に順次書き込む。すると表面の電荷の状態
は第5図のようになる。
ここで、空間光変調管14のVbを下げると、−
σ0の部分だけを負電位とすることができるから、
この状態で一様な光を光電面に照射することによ
り、−σ0の部分以外に電子を与えることができる。
この時メツシユ電圧Vcを最適に設定すれば、
電荷を0にできる。
この情報を読み出すと(第5図参照)に示す
状態、すなわち第5図からわかるように−σ0の部
分だけが明るくなる。
第8図1に演算結果の出力を示す。
(2) NANDの演算 空間光変調管24の結晶板の電荷が前述した(1)
ANDの演算の状態で、結晶25に電圧を印加し、
半波長板として動作させる。
結晶25は、空間光変調管の結晶6(第2図参
照)と同一のものを用い、両面に電圧印加用の透
明電極を付けたものである。
第8図2に演算結果の出力を示す。
(3) ORの演算 空間光変調管13,14に蓄積されている前記
第1および第2の情報をシヤツタ19,20によ
り順次空間光変調管24に書き込む。
この情報を前述したOR論理演算機能により
処理する。
第6図に示すように、2つの原画像と(空
間光変調管13および14の内容)を空間光変調
管24に順次書き込む。すると表面の電荷の状態
は第6図のようになる。
ここで空間光変調管24のVbを下げ、−σ0の部
分だけを負電位とすることができるから、この状
態で一様な光を一定時間光電面に照射することに
より、−σ0の部分以外に−σ0/2だけの電荷を与
えることができる。(第6図の状態)。
次にメツシユ電圧Vcを設定してさらに一様な
光を照射すると、−σ0以外の部分に電子が達して
その部分の電荷を0にできる。
このようにしての状態となり、第6図からわ
かるように出力「OR」の状態が得られる。
第8図3に演算結果の出力を示す。
(4) NORの演算 空間光変調管24の結晶板の電荷が前述した(3)
ORの演算の状態で、結晶25に電圧を印加し、
半波長板として動作させる。
第8図4に演算結果の出力を示す。
(5) XORの演算 空間光変調管13,14に蓄積されている前記
第1および第2の情報をシヤツタ19,20によ
り順次空間光変調管24に書き込む。
この情報を前述したXOR論理演算機能によ
り処理する。
第7図に示すように、2つの原画像と(空
間光変調管13および14の内容)を各々σ0の電
荷量で書き込む。表面の電荷の状態は第7図の
状態になる。これは、第4図を参照すると容易に
理解できるように、σ0の部分は明るく、2σ0と0
の部分は暗い状態にある。そのため出力は
「XOR」となる。
第8図5に演算結果の出力を示す。
(6) /XORの演算 空間光変調管24の結晶板の電荷が前述した(5)
XORの演算の状態で、結晶25に電圧を印加し、
半波長板として動作させる。
第8図6に演算結果の出力を示す。
(7) /A・Bの演算 空間光変調管13,14に第1の情報Aおよび
第2の情報Bを書き込む。
空間光変調管13の出力面に配置されている結
晶15に電圧を印加し半波長板として動作させ
る。この状態で、シヤツタ19,20により順次
空間光変調管24に書き込む。
この情報を前述したAND論理演算機能により
処理すると/AとBの論理積が得られる。
第8図7に演算結果の出力を示す。
(8) A・/Bの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。
空間光変調管14の出力面に配置されている結
晶16に電圧を印加し半波長板として動作させ
る。この状態で、シヤツタ19,20により順次
空間光変調管24に書き込む。
この情報を前述したAND論理演算機能により
処理するとAと/Bの論理積が得られる。
第8図8に演算結果の出力を示す。
(9) /A+Bの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。空間
光変調管13の出力面に配置されている結晶15
に電圧を印加し半波長板として動作させる。この
状態で、シヤツタ19,20により順次空間光変
調管24に書き込む。
この情報を前述したOR論理演算機能により処
理する。
第8図9に演算結果の出力を示す。
(10) A+/Bの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。空間
光変調管14の出力面に配置されている結晶16
に電圧を印加し半波長板として動作させる。この
状態で、シヤツタ19,20により順次空間光変
調管24に書き込む。
この情報を前述したOR論理演算機能により処
理する。
第8図10に演算結果の出力を示す。
なお前記(7)〜(10)の演算は空間光変調管13,1
4にA,Bを書き込むときに反転像書き込みを行
い、空間光変調管24において対応する演算を行
つても同じ結果が得られる。
(11) Aの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。シヤ
ツタ19だけを開けて13の情報を空間光変調管
24に書き込み、読み出す。
第8図11に演算結果の出力を示す。
(12) /Aの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。
空間光変調管13の出力面に配置されている結
晶15に電圧を印加し半波長板として動作させ
る。
この状態で、シヤツタ20だけを開いて空間光
変調管24に書き込む。
第8図12に演算結果の出力を示す。
(13) Bの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。シヤ
ツタ20だけを開けて空間光変調管14からの情
報を空間光変調管24に書き込み、読み出す。
第8図13に演算結果の出力を示す。
(14) /Bの演算 前記演算と同様に空間光変調管13,14に第
1の情報Aおよび第2の情報Bを書き込む。
空間光変調管14の出力面に配置されている結
晶16に電圧を印加し半波長板として動作させ
る。この状態で、シヤツタ20だけを開いて空間
光変調管24に書き込む。
第8図14に演算結果の出力を示す。
(15) T(TRUE)の演算 空間光変調管24を一様な光30で書き込んで
読み出す。
第8図15に演算結果の出力を示す。
(16) F(FALSE)の演算 空間光変調管24を前述した15の状態にして
結晶25に電圧を印加して半波長板として動作さ
せる。
第8図16に演算結果の出力を示す。
(1)の2 ANDの演算 空間光変調管13,14に前記第1および第2
の情報A,Bを蓄積する。
空間光変調管13,14にそれぞれ対応する結
晶15,16に電圧を印加して半波長板として動
作させる。
シヤツタ19,20により/B,/Aを順次空
間光変調管24に書き込む。
ここで空間光変調管24に対応する結晶25に
電圧を印加して半波長板として動作させて読みだ
しをすればANDの出力が得られる。
(2)の2 NANDの演算 空間光変調管13,14に前述の(1)の2と同様
な書込みを行う。同様に空間光変調管24に書き
込み、そのまま(結晶25を不動作で)読み出す
とNANDの演算出力が得られる。
(3)の2 ORの演算 空間光変調管13,14に蓄積されているA,
Bの情報を、空間光変調管24に、Aを負電荷モ
ードで、次いでBを正電荷モードで書き込む(
参照)。
そして通常の読みだしを行うことによりORの
演算出力を得る(第10図参照)。
(4)の2 NORの演算 空間光変調管24を(3)の2の状態にする。
空間光変調管24の結晶25に電圧を印加し、
半波長板として動作させ、反転像出力を得る(第
10図参照)。
(5)の2 XORの演算 空間光変調管13,14に蓄積されているA,
Bの情報を、空間光変調管24に、Bを正電荷モ
ードで、次いでAを負電荷モードで書き込む。
そして通常の読みだしを行うことによりXORの
演算出力を得る( XOR論理演算機能その2
および第11図参照)。
(6)の2 /XORの演算 空間光変調管24の結晶板の電荷を前述した
XORの演算の状態にして、結晶板25を動作さ
せて読み出すと、/XOR論理演算出力が得られ
る( /XOR論理演算機能および第11図参
照)。
(7)の2 /A・Bの演算 空間光変調管13に対応する結晶15を半波長
板として動作させて取り出した出力/Aと、空間
光変調管14の出力Bを、空間光変調管24に、
前述したのNORの論理機能のその2で書き込
む。書込み結果を通常の読みだしをすれば、 /A・Bの論理演算出力が得られる。
(8)の2 A・/Bの演算 空間光変調管14に対応する結晶16を半波長
板として動作させて取り出した出力/Bと、空間
光変調管13の出力Aを、空間光変調管24に、
前述したのNORの論理機能のその2で書き込
む。書込み結果を通常の読みだしをすれば、
A・/Bの論理演算出力が得られる。
(9)の2 /A+Bの演算 空間光変調管13に対応する結晶15を半波長
板として動作させて取り出した出力/Aと、空間
光変調管14の出力Bを、空間光変調管24に、
前述したのORの論理機能のその2で書き込
む。書込み結果を通常の読みだしをすれば、/A
+Bの演算出力が得られる。
(10)の2 A+/Bの演算 空間光変調管14に対応する結晶16を半波長
板として動作させて取り出した出力/Bと、空間
光変調管13の出力Aを、空間光変調管24に、
前述したのORの論理機能のその2で書き込
む。書込み結果を通常の読みだしをすれば、A
+/Bの演算出力が得られる。
(発明の効果) 以上詳しく説明したように、本発明による画像
演算装置は、第1の画像を記憶しその画像あるい
は反転画像を出力する第1の画像装置と、第2の
画像を記憶しその画像あるいは反転画像を出力す
る第2の画像装置と、前記第1、第2の画像装置
の出力を選択する選択手段と、前記選択手段から
の出力を書き込み、AND,ORまたはXORの演
算を実行し出力する第3の画像装置とから構成さ
れている。
したがつて、16種類全ての画像論理演算が可能
である。
そのため、光コンピユーテイングにおいて広く
利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による画像論理演算装置の実
施例を示すブロツク図である。第2図は、本発明
による画像論理演算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略
図である。第3図は、空間光変調管の結晶表面の
2次電子放出特性を示すグラフである。第4図
は、空間光変調管の結晶の表面電荷量と、出力光
強度の関係を示すグラフである。第5図は、空間
光変調管により行われるAND演算の過程を示す
図である。第6図は、空間光変調管により行われ
るOR演算の過程を示す図である。第7図は、空
間光変調管により行われるXOR演算の過程を示
す図である。第8図は、本発明による画像論理演
算装置で行われる各種の演算出力を示す図であ
る。第9図は、空間光変調管に正電荷モードおよ
び負電荷モードで書込みを行つたときの出力を示
す図である。第10図は、空間光変調管のさらに
他のOR演算とNOR演算過程を示す図である。第
11図は、空間光変調管のさらに他のXOR演算
と/XOR演算過程を示す図である。 11……第1の画像A、12……第2の画像
B、13……第1の画像装置(空間光変調管)、
14……第2の画像装置(空間光変調管)、15,
16,25……結晶板(半波長板)、17,18,
26,28……ビームスプリツタ、19,20…
…シヤツタ、21,29……全反射鏡、22……
ハーフミラー、23,27……検光子、24……
第3の画像装置(空間光変調管)、30……レー
ザ光。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の光学像を電荷像に変換するアドレス
    部、前記電荷像を蓄積して光学的性質が変化する
    光変調材料からなり、前記光学的性質の変化を読
    み出し出力する第1の空間光変調器と、 第2の光学像を電荷像に変換するアドレス部、
    前記電荷像を蓄積して光学的性質が変化する光変
    調材料からなり、前記光学的性質の変化を読み出
    し光によつて読み出し出力する第2の空間光変調
    器と、 前記第1,第2の空間光変調器の出力を選択す
    る選択手段と、 前記選択手段からの出力を入力として電荷像に
    変換するアドレス部、前記電荷像を蓄積して光学
    的性質が変化する光変調材料、前記電荷像の光変
    調材料への供給を制御する電圧制御手段からな
    り、前記光学的性質の変化を読み出し光で読み出
    し出力する第3の空間光変調器から構成した画像
    論理演算装置。
JP21384385A 1985-09-27 1985-09-27 画像論理演算装置 Granted JPS6273240A (ja)

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JPH0313922A (ja) * 1989-06-13 1991-01-22 Hamamatsu Photonics Kk 画像論理演算装置

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