JPH0511303A - Optical neuronetwork - Google Patents

Optical neuronetwork

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JPH0511303A
JPH0511303A JP19102391A JP19102391A JPH0511303A JP H0511303 A JPH0511303 A JP H0511303A JP 19102391 A JP19102391 A JP 19102391A JP 19102391 A JP19102391 A JP 19102391A JP H0511303 A JPH0511303 A JP H0511303A
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JP
Japan
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light
variable optical
optical mask
array
learning
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19102391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tani
淳 谷
Masahiro Fujita
雅博 藤田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0511303A publication Critical patent/JPH0511303A/en
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Abstract

PURPOSE:To decrease wiring treatments and to provide a smallsized device. CONSTITUTION:Light is generated from a light emitting element array 2 and a light emitting element array 4 at the time of learning. The respective units of a matrix-type variable optical mask 1 is irradiated with this light. The respective units of the matrix-type variable optical mask 1 contain photodiodes and capacitors to accumulate the output voltages thereof and the optical properties corresponding to the voltages accumulated in the capacitors are set.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生物の脳の神経回路網
を模倣し、連想機能、パターン認識機能などを有するコ
ンピュータ(ニューロコンピュータ)を光技術を用いて
達成する光ニューロコンピュータに用いて好適な光ニュ
ーロネットワークに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a computer (neurocomputer) that imitates the neural network of the brain of an organism and has an associative function, a pattern recognition function, etc., as an optical neurocomputer that is achieved by using optical technology. It relates to a suitable optical neuro network.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ニューロコンピュータについては、例
えば特開平2−45815公報、特開平2−20142
5公報、特開平2−2972045公報などに開示され
ている。これら光ニューロコンピュータは、基本的に光
を発生する発光素子アレイと、この発光素子アレイより
出射された光を透過するマトリックス状可変光学マスク
と、マトリックス状可変光学マスクより出射された光を
受光する受光素子アレイとにより構成されている。マト
リックス状可変光学マスクの透過率は、外部より印加す
る電圧を制御することにより、シナプス重みに対応する
ように調整される。発光素子アレイより出射した光は、
マトリックス状可変光学マスクにより各ユニット毎に所
定の光量に調整された後、受光素子アレイに導かれる。
従ってマトリックス状可変光学マスクの各ユニットの透
過率を、所定の値に制御することにより所定の演算を行
うことができる。
2. Description of the Related Art Regarding an optical neurocomputer, for example, JP-A-2-45815 and JP-A-2-20142.
5 and JP-A-2-2972045. These optical neurocomputers basically emit a light-emitting element array, a matrix-shaped variable optical mask that transmits the light emitted from the light-emitting element array, and receive the light emitted from the matrix-shaped variable optical mask. And a light receiving element array. The transmittance of the matrix variable optical mask is adjusted so as to correspond to the synapse weight by controlling the voltage applied from the outside. The light emitted from the light emitting element array is
After being adjusted to a predetermined light amount for each unit by the matrix-shaped variable optical mask, the light is guided to the light receiving element array.
Therefore, a predetermined calculation can be performed by controlling the transmittance of each unit of the matrix variable optical mask to a predetermined value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の装
置は、マトリックス状可変光学マスクにおける各ユニッ
トの光透過率を制御するのに、外部より電圧を印加し、
その電圧を外部より制御するようにししていたので、そ
の配線量が膨大なものとなり、装置の小型化の妨げの大
きな原因の1つになっていた。
However, in the conventional device, a voltage is applied from the outside to control the light transmittance of each unit in the matrix variable optical mask.
Since the voltage is controlled from the outside, the wiring amount becomes enormous, which is one of the major causes of hindering the miniaturization of the device.

【0004】本発明は、このような状況に鑑なみてなさ
れたものであり、より小型化が可能な光ニューロネット
ワークを提供するものである。
The present invention has been made in consideration of such a situation, and provides an optical neuro network which can be further miniaturized.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光ニュ
ーロネットワークは、可変光学マスクの各ユニットが、
学習時における光の照射量を記憶する記憶部を有するこ
とを特徴とする。この記憶部としては、実施例において
は光磁気記録材料またはコンデンサが用いられている。
In the optical neuro-network according to claim 1, each unit of the variable optical mask comprises:
It is characterized by having a storage unit for storing the irradiation amount of light at the time of learning. As this storage unit, a magneto-optical recording material or a capacitor is used in the embodiment.

【0006】請求項2に記載の光ニューロネットワーク
は、記憶部が光を検出する光検出器と、光検出器の出力
に対応してスイッチングするスイッチング素子と、スイ
ッチング素子により充放電が制御される電荷蓄積部とを
備えることを特徴としている。
In the optical neuronetwork according to a second aspect of the present invention, the storage section detects a light, a photodetector, a switching element that switches in response to the output of the photodetector, and charging / discharging is controlled by the switching element. It is characterized by including a charge storage unit.

【0007】実施例においては、光検出器はフォトダイ
オード11,12により構成され、スイッチング素子は
FET22により構成され、電荷蓄積部はコンデンサ2
4により構成されている。
In the embodiment, the photodetector is composed of the photodiodes 11 and 12, the switching element is composed of the FET 22, and the charge storage portion is the capacitor 2.
It is composed of four.

【0008】請求項3に記載の光ニューロネットワーク
は、学習時に可変光学マスクに光を照射する学習光照射
アレイを備えることを特徴としている。
The optical neuro-network according to a third aspect is characterized by comprising a learning light irradiation array for irradiating the variable optical mask with light during learning.

【0009】実施例においては、この学習光照射アレイ
は発光素子アレイ4により構成されている。
In the embodiment, the learning light irradiation array is composed of the light emitting element array 4.

【0010】請求項4に記載の光ニューロネットワーク
は、学習光照射アレイと受光アレイとが可変光学マスク
に対応する形状に一体的に形成されていることを特徴と
する。
An optical neuro-network according to a fourth aspect is characterized in that the learning light irradiation array and the light receiving array are integrally formed in a shape corresponding to the variable optical mask.

【0011】実施例においては、受光アレイが受光素子
アレイ3により、学習光照射アレイが発光素子アレイ4
により構成されている。
In the embodiment, the light receiving array is the light receiving element array 3 and the learning light irradiation array is the light emitting element array 4.
It is composed by.

【0012】請求項5に記載の光ニューロネットワーク
は、認識光照射アレイより出射された光を可変光学マス
クの各ユニットそれぞれに対応するように入射するレン
ズマトリックスと、学習時、可変光学マスクに光を照射
する受光アレイとともに可変光学マスクに対応する形状
に形成された学習光照射アレイとを備えることを特徴と
する。
In the optical neuronetwork according to a fifth aspect of the present invention, a lens matrix for injecting the light emitted from the recognition light irradiation array so as to correspond to each unit of the variable optical mask, and the variable optical mask is irradiated with light during learning. And a learning light irradiation array formed in a shape corresponding to the variable optical mask.

【0013】実施例においては、レンズマトリックスは
レンズマトリックス63により構成され、学習光照射ア
レイは発光素子アレイ4により構成され、受光アレイは
受光素子アレイ3により構成されている。
In the embodiment, the lens matrix is composed of the lens matrix 63, the learning light irradiation array is composed of the light emitting element array 4, and the light receiving array is composed of the light receiving element array 3.

【0014】[0014]

【作用】請求項1に記載の光ニューロネットワークにお
いては、学習時に可変光学マスクに光が照射され、その
照射された光の量が可変光学マスクの各ユニットの記憶
部に記憶される。従って可変光学マスクの各ユニットに
おける光学的性質を設定するのに膨大な配線が不要とな
り、装置の小型化が可能となる。
In the optical neuro-network according to the first aspect, the variable optical mask is irradiated with light during learning, and the amount of the irradiated light is stored in the storage unit of each unit of the variable optical mask. Therefore, an enormous amount of wiring is not required to set the optical properties of each unit of the variable optical mask, and the device can be downsized.

【0015】請求項2に記載の光ニューロネットワーク
においては、光を照射してスイッチング素子をスイッチ
ングさせ電荷蓄積部に所定の電荷を蓄積させる。従って
各記憶部には電源供給線だけが必要となり、配線を少な
くすることができる。
In the optical neuro-network according to the second aspect of the invention, light is irradiated to cause the switching element to switch so that a predetermined charge is stored in the charge storage section. Therefore, only a power supply line is required for each storage unit, and the wiring can be reduced.

【0016】請求項3に記載の光ニューロネットワーク
においては、学習時、学習光照射アレイより出射された
光が可変光学マスクに照射され、その各ユニットの光学
的性質が変化される。従って各ユニット毎の光学的性質
を設定するための配線を少なくすることができ、装置の
小型化が可能になる。
In the optical neuro-network according to the third aspect, at the time of learning, the variable optical mask is irradiated with the light emitted from the learning light irradiation array, and the optical properties of each unit are changed. Therefore, it is possible to reduce the wiring for setting the optical property of each unit, and it is possible to downsize the device.

【0017】請求項4に記載の光ニューロネットワーク
においては、可変光学マスクを経た光を受光する受光ア
レイと、学習時可変光学マスクに光を照射する学習光照
射アレイとが可変光学マスクに対応する形状に一体的に
形成されている。従って装置のIC化に有利となり、小
型化が可能となる。
In the optical neuronetwork according to the fourth aspect, the light receiving array that receives the light that has passed through the variable optical mask and the learning light irradiation array that irradiates the variable optical mask with light during learning correspond to the variable optical mask. It is formed integrally with the shape. Therefore, it is advantageous to make the device IC, and the size can be reduced.

【0018】請求項5に記載の光ニューロネットワーク
においては、認識光照射アレイより出射された光がレン
ズマトリックスにより、可変光学マスクの各ユニットに
それぞれ対応するように入射される。このレンズマトリ
ックスは、可変光学マスクと対応する形状に形成されて
いる。また認識時、可変光学マスクを経た光を受光する
受光アレイと、学習時可変光学マスクに光を照射する学
習光照射アレイとが可変光学マスクに対応する形状に一
体的に形成されている。従ってIC化に有利となり、小
型化が可能となる。
In the optical neuro-network according to the fifth aspect, the light emitted from the recognition light irradiation array is made incident by the lens matrix so as to correspond to each unit of the variable optical mask. This lens matrix is formed in a shape corresponding to the variable optical mask. Further, a light receiving array that receives light that has passed through the variable optical mask at the time of recognition and a learning light irradiation array that irradiates the variable optical mask at the time of learning are integrally formed in a shape corresponding to the variable optical mask. Therefore, it is advantageous for the IC, and the size can be reduced.

【0019】[0019]

【実施例】図1は本発明の光ニューロネットワークの基
本的構成を示している。この光ニューロネットワーク
は、発光素子アレイ2と発光素子アレイ2より出射され
た光を透過するマトリックス状可変光学マスク1と、マ
トリックス状可変光学マスク1より出射された光を受光
する受光素子アレイ3と、学習時マトリックス状可変光
学マスク1に光を照射する発光素子アレイ4とにより構
成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the basic configuration of an optical neuro network of the present invention. This optical neuronetwork includes a light emitting element array 2, a matrix-shaped variable optical mask 1 that transmits the light emitted from the light emitting element array 2, and a light receiving element array 3 that receives the light emitted from the matrix variable optical mask 1. , And a light emitting element array 4 for irradiating the variable matrix optical mask 1 with light during learning.

【0020】発光素子アレイ2は、垂直に5つのユニッ
ト2a1乃至2a5に分割されている。マトリックス状可
変光学マスク1は、ユニット1w11乃至1w55が5×5
個のマトリックス状に配置されている。受光素子アレイ
3は、水平方向に受光素子3u1乃至3u5に区分されて
いる。また、発光素子アレイ4も発光素子4a1乃至4
5が水平方向に配置されている。発光素子アレイ2と
受光素子アレイ3および発光素子アレイ4は、マトリッ
クス状可変光学マスク1をはさんで反対側に配置されて
いる。
The light emitting element array 2 is vertically divided into five units 2a 1 to 2a 5 . In the matrix-shaped variable optical mask 1, the units 1w 11 to 1w 55 are 5 × 5.
They are arranged in a matrix. The light receiving element array 3 is horizontally divided into light receiving elements 3u 1 to 3u 5 . Further, the light emitting element array 4 also includes the light emitting elements 4a 1 to 4a.
a 5 is arranged in the horizontal direction. The light emitting element array 2, the light receiving element array 3, and the light emitting element array 4 are arranged on opposite sides of the matrix-shaped variable optical mask 1.

【0021】発光素子2a1が出射した光は、マトリッ
クス状可変光学マスク1の最上段の5つのユニット1w
11乃至1w15に入射されるようになされている。以下同
様に2段目の発光素子2a2が出射した光が2段目のユ
ニット1w21乃至1w25に入射され、3段目の発光素子
2a3が出射した光が3段目のユニット1w31乃至1w
35に入射され、4段目の発光素子2a4が出射した光が
4段目のユニット1w4 1乃至1w45に入射され、5段目
の発光素子2a5が出射した光が5段目のユニット1w5
1乃至1w55にそれぞれ入射されるようになされてい
る。
The light emitted from the light emitting element 2a 1 is the uppermost five units 1w of the matrix variable optical mask 1.
It is designed to be incident on 11 to 1w 15 . Similarly, the light emitted from the light emitting element 2a 2 of the second stage is incident on the units 1w 21 to 1w 25 of the second stage, and the light emitted from the light emitting element 2a 3 of the third stage is the unit 1w 31 of the third stage. Through 1w
The light that is incident on 35 and emitted from the light emitting element 2a 4 on the fourth stage is incident on the units 1w 4 1 to 1w 45 on the fourth stage, and the light emitted by the light emitting element 2a 5 on the fifth stage is the fifth stage. Unit 1w 5
It is adapted to be respectively incident on the first to 1 w 55.

【0022】一方、受光素子アレイ3においては、最も
左側の受光素子3u1が可変光学マスク1の最も左側の
ユニット1w11,1w21,1w31,1w41,1w51から
の光を受光するようになされている。同様に左から2番
目の受光素子3u2は左から2番目のユニット1w12
至1w52からの光を受光し、3番目の受光素子3u3
3列目のユニット1w13乃至1w53からの光を受光し、
4番目の受光素子3u4は4列目のユニット1w14乃至
1w54からの光を受光し、5番目の受光素子3u5は5
列目のユニット1w15乃至1w55からの光をそれぞれ受
光するようになされている。
On the other hand, in the light receiving element array 3, the leftmost light receiving element 3u 1 receives light from the leftmost units 1w 11 , 1w 21 , 1w 31 , 1w 41 , 1w 51 of the variable optical mask 1. Has been done. Similarly, the second light receiving element 3u 2 from the left receives light from the second units 1w 12 to 1w 52 from the left, and the third light receiving element 3u 3 from the units 1w 13 to 1w 53 in the third row. Receive light,
The fourth light receiving element 3u 4 receives the light from the units 1w 14 to 1w 54 in the fourth row, and the fifth light receiving element 3u 5 receives 5
Light from each of the units 1w 15 to 1w 55 in the row is received.

【0023】また発光素子アレイ4においては、最も左
側に配置した発光素子4a1が最も左側の列のユニット
1w11乃至1w51に光を照射するようになされている。
同様に2番目の発光素子4a2は2列目のユニット1w
12乃至1w52を照射し、3番目の発光素子4a3は3列
目のユニット1w13乃至1w53を照射し、4番目の発光
素子4a4は4列目のユニット1w14乃至1w54を照射
し、5番目の発光素子4a5は、5列目のユニット1w15
乃至1w55をそれぞれ照射するようになされている。
In the light emitting element array 4, the leftmost light emitting element 4a 1 irradiates the units 1w 11 to 1w 51 in the leftmost column with light.
Similarly, the second light emitting element 4a 2 is the unit 1w in the second row.
12 to 1w 52 , the third light emitting element 4a 3 irradiates the units 1w 13 to 1w 53 in the third row, and the fourth light emitting element 4a 4 irradiates the units 1w 14 to 1w 54 in the fourth row. However, the fifth light emitting element 4a 5 is the unit 1w 15 of the fifth row.
To 1 w 55 are irradiated respectively.

【0024】マトリックス状可変光学マスク1の各ユニ
ットは、たとえば図2に示すように構成されている。こ
の実施例においては、各ユニットは発光素子アレイ2よ
り入射された光を受光するフォトダイオード11、発光
素子アレイ4より入射された光を受光するフォトダイオ
ード12、フォトダイオード11および12の出力に対
応して制御回路13により制御される電圧制御可変光学
マスク14とにより構成されている。電圧制御可変光学
マスク14は、たとえば液晶により構成することができ
る。
Each unit of the matrix-shaped variable optical mask 1 is constructed as shown in FIG. 2, for example. In this embodiment, each unit corresponds to the output of the photodiode 11 which receives the light incident from the light emitting element array 2, the photodiode 12 which receives the light incident from the light emitting element array 4, and the photodiodes 11 and 12. And a voltage control variable optical mask 14 controlled by the control circuit 13. The voltage-controlled variable optical mask 14 can be made of, for example, liquid crystal.

【0025】制御回路13は、たとえば図3に示すよう
に構成されている。フォトダイオード11、12の出力
は、NANDゲート21を介してFET22のゲートに
供給されている。FET22の一端は所定の電圧源VDD
に接続され、他端は抵抗23を介してコンデンサ24に
接続されている。コンデンサ24の他端は、接地されて
いる。コンデンサ24の一端は、一端が接地されている
電圧制御可変光学マスク14の他端に接続されている。
また抵抗23とFET22の接続点は、一端が接地され
ているFET26の他端に抵抗25を介して接続されて
いる。フォトダイオード11の出力はANDゲート28
の一方の入力に供給されるとともに、その論理が反転さ
れた後、ANDゲート27の一方の入力にも供給されて
いる。また、フォトダイオード12の出力はANDゲー
ト27の他方の入力に供給されるとともに、その論理が
反転された後、ANDゲート28の他方の入力に供給さ
れている。ANDゲート27と28の出力はORゲート
29を介して、FET26のゲートに供給されている。
ANDゲート27,28とORゲート29は、イクスク
ルーシブORゲートを構成している。
The control circuit 13 is constructed, for example, as shown in FIG. The outputs of the photodiodes 11 and 12 are supplied to the gate of the FET 22 via the NAND gate 21. One end of the FET 22 has a predetermined voltage source VDD
And the other end is connected to the capacitor 24 via the resistor 23. The other end of the capacitor 24 is grounded. One end of the capacitor 24 is connected to the other end of the voltage controlled variable optical mask 14 whose one end is grounded.
The connection point between the resistor 23 and the FET 22 is connected via the resistor 25 to the other end of the FET 26 whose one end is grounded. The output of the photodiode 11 is the AND gate 28.
Is supplied to one input of the AND gate 27 and, after its logic is inverted, is also supplied to one input of the AND gate 27. The output of the photodiode 12 is supplied to the other input of the AND gate 27 and, after its logic is inverted, is supplied to the other input of the AND gate 28. The outputs of the AND gates 27 and 28 are supplied to the gate of the FET 26 via the OR gate 29.
The AND gates 27 and 28 and the OR gate 29 form an exclusive OR gate.

【0026】次に、その動作について説明する。マトリ
ックス状可変光学マスク1の各ユニットに対して、所定
の係数(重み付け)を設定する学習プロセス時において
は、発光素子アレイ2と発光素子アレイ4とが駆動され
ることになる。たとえば発光素子アレイ2のうち、発光
素子2a2と2a4を発光し、2a1,2a3,2a5を消
灯する。そして同様に発光素子アレイ4のうち、発光素
子4a2と4a4を発光し、その他の発光素子4a1,4
3,4a5をそれぞれ消灯する。
Next, the operation will be described. In the learning process of setting a predetermined coefficient (weighting) for each unit of the matrix-shaped variable optical mask 1, the light emitting element array 2 and the light emitting element array 4 are driven. For example, in the light emitting element array 2, the light emitting elements 2a 2 and 2a 4 emit light, and the light emitting elements 2a 1 , 2a 3 and 2a 5 are turned off. Similarly, in the light emitting element array 4, the light emitting elements 4a 2 and 4a 4 emit light, and the other light emitting elements 4a 1 and 4a 4
a 3, 4a 5 and turned off, respectively.

【0027】このようにすると、上から2行目のユニッ
ト1w21乃至1w25と4行目のユニット1w41乃至1w
45が、図1において左側から光の入射を受ける。また左
から2列目のユニット1w12乃至1w52と4列目のユニ
ット1w14乃至1w54が、図1において右側から光の入
射を受ける。その結果、ユニット1w22,1w42,1w
24,1w44が両側から光の入射を受け、ユニット1
21,1w23,1w25,1w41,1w43,1w45,1w
12,1w32,1w52,1w14,1w34,1w54が一方の
面のみから光の入射を受けることになる。その他のユニ
ットは、いずれの方向からの光も入射されないことにな
る。
By doing so, the units 1w 21 to 1w 25 in the second row from the top and the units 1w 41 to 1w in the fourth row from the top
45 receives light from the left side in FIG. Further, the units 1w 12 to 1w 52 in the second column from the left and the units 1w 14 to 1w 54 in the fourth column receive the incident light from the right side in FIG. As a result, the units 1w 22 , 1w 42 , 1w
24 , 1w 44 receives light from both sides, and unit 1
w 21 , 1w 23 , 1w 25 , 1w 41 , 1w 43 , 1w 45 , 1w
12 , 1w 32 , 1w 52 , 1w 14 , 1w 34 , and 1w 54 receive the incident light from only one surface. The other units will not receive light from any direction.

【0028】両方の面から光が入射されるユニットにお
いては、フォトダイオード11と12が両方ともON
し、NANDゲート21の出力が論理0となりFET2
2がONする。その結果、所定の電圧がFET22、抵
抗23を介してコンデンサ24を充電する。このときA
NDゲート27,28およびORゲート29よりなるイ
クスクルーシブORゲート30は論理0を出力している
ため、FET26はOFFしている。
In the unit where light is incident from both surfaces, both photodiodes 11 and 12 are ON.
Then, the output of the NAND gate 21 becomes logic 0 and FET2
2 turns on. As a result, the predetermined voltage charges the capacitor 24 via the FET 22 and the resistor 23. At this time A
Since the exclusive OR gate 30 including the ND gates 27 and 28 and the OR gate 29 outputs a logic 0, the FET 26 is off.

【0029】一方、一方の面からのみ光が入射されてい
るユニットにおいては、フォトダイオード11と12の
うち、一方が論理1を出力している。従ってこのとき、
NANDゲート21の出力が論理1となり、FET22
はOFFしている。そしてイクスクルーシブORゲート
30は論理1を出力するため、FET26がONする。
その結果、コンデンサ24の充電電圧が抵抗23、抵抗
25、FET26の経路で放電される。
On the other hand, in the unit in which light is incident only from one surface, one of the photodiodes 11 and 12 outputs logic 1. Therefore, at this time,
The output of the NAND gate 21 becomes logic 1 and the FET 22
Is off. Then, since the exclusive OR gate 30 outputs a logic 1, the FET 26 is turned on.
As a result, the charging voltage of the capacitor 24 is discharged through the route of the resistor 23, the resistor 25, and the FET 26.

【0030】いずれの面からも光の入射を受けないユニ
ットにおいては、フォトダイオード11と12の出力は
いずれも論理0となっている。従ってNANDゲート2
1の出力は論理1となり、FET22がOFFする。ま
たイクスクルーシブORゲート30の出力も論理0とな
るため、FET26もOFFする。その結果、コンデン
サ24は充電も放電も行わない状態、すなわち既に充電
された電圧を保持する状態となる。
In the unit in which light is not incident from any surface, the outputs of the photodiodes 11 and 12 are logic 0. Therefore NAND gate 2
The output of 1 becomes logic 1, and the FET 22 turns off. Further, since the output of the exclusive OR gate 30 also becomes a logic 0, the FET 26 is also turned off. As a result, the capacitor 24 is in a state in which neither charging nor discharging is performed, that is, a state in which the already charged voltage is held.

【0031】従って、フォトダイオード11と12に光
を入射する単位時間当たりの回数を制御することによ
り、コンデンサ24に所定の電圧を保持させることがで
きる。電圧制御可変光学マスク14は、このコンデンサ
24の充電電圧に対応する光透過率に設定されることに
なる。
Therefore, by controlling the number of times light is incident on the photodiodes 11 and 12 per unit time, it is possible to make the capacitor 24 hold a predetermined voltage. The voltage control variable optical mask 14 is set to have a light transmittance corresponding to the charging voltage of the capacitor 24.

【0032】このようにして、各ユニットにおける係数
ijを所定の値に設定することができる。各ユニットに
両方から光を照射することにより正の強化学習を行わせ
ることができ、一方の面からのみ光を照射することによ
り負の強化学習をさせることができる。ここで正の強化
学習とは、データwij(=α)の重み付けを行うことを
意味し、負の強化学習とはデータwij(=−α)の重み
付けを行うことを意味する(ここでαは正の係数であ
る)。このΔwijは抵抗23と25の値を所定の値に設
定することにより、適宜調整することができる。
In this way, the coefficient w ij in each unit can be set to a predetermined value. Positive reinforcement learning can be performed by irradiating each unit with light from both, and negative reinforcement learning can be performed by irradiating light from only one surface. Here, positive reinforcement learning means weighting the data w ij (= α), and negative reinforcement learning means weighting the data w ij (= −α) (here α is a positive coefficient). This Δw ij can be appropriately adjusted by setting the values of the resistors 23 and 25 to a predetermined value.

【0033】以上の実施例においては、学習時における
光の入射光量をコンデンサ24に記憶させるようにした
が、たとえばアモルファス等による繊維金属記録膜等を
マスクとして使用することにより、入射光量を記憶する
ことが可能である。この実施例の場合は、金属膜内部の
分子がスピン相転移を起こし、その結果として光透過率
等の光学的特性が変化し、しかもその特性が保持される
ことになる。従って、その金属膜に照射する光の強さ及
び金属のスピン相転移の臨界温度の関係を適当に調整す
ることにより、その金属膜における光透過率を所定の値
に設定することが可能となる。
In the above embodiments, the incident light amount of light at the time of learning is stored in the capacitor 24. However, the incident light amount is stored by using a fiber metal recording film made of, for example, amorphous as a mask. It is possible. In the case of this embodiment, the molecules inside the metal film undergo spin phase transition, and as a result, the optical characteristics such as the light transmittance change and the characteristics are maintained. Therefore, the light transmittance of the metal film can be set to a predetermined value by appropriately adjusting the relationship between the intensity of light applied to the metal film and the critical temperature of the spin phase transition of the metal. .

【0034】以上の様にして、マトリックス状可変光学
マスク1の各ユニットにおける学習が完了した後、図4
に示す様に発光素子アレイ2から入力情報に対応する光
を発生させ、その光をマトリックス状可変光学マスク1
の各ユニットを介して受光素子アレイ3において受光す
る。これにより受光素子アレイ3の各受光素子から各発
光素子2a1乃至2a5の出力にマトリックス状可変光学
マスク1における各列の係数を乗算した値の総和を求め
ることができる。すなわち、次式の演算が行われること
になる。
After the learning in each unit of the matrix variable optical mask 1 is completed as described above, FIG.
As shown in FIG. 3, light corresponding to input information is generated from the light emitting element array 2, and the light is generated in the matrix variable optical mask 1
The light is received by the light receiving element array 3 through each unit. Thereby, the sum of the values obtained by multiplying the outputs of the light emitting elements 2a 1 to 2a 5 from the respective light receiving elements of the light receiving element array 3 by the coefficient of each column in the matrix variable optical mask 1 can be obtained. That is, the calculation of the following equation is performed.

【0035】ui=Σwijj U i = Σw ij a j

【0036】図5は、本発明の光ニューロネットワーク
の第2の実施例の構成を示している。図1の実施例にお
いては、マトリックス状可変光学マスク1の前後に発光
素子アレイ2と発光素子アレイ4とを配置するようにし
たが、図5の実施例においては、発光素子アレイ4が発
光素子アレイ2と同様にマトリックス状可変光学マスク
1の左側に配置されている。そして、発光素子アレイ2
より出射した光がハーフミラー41を介してマトリック
ス状可変光学マスク1に入射されると共に発光素子アレ
イ4より出射した光が、ハーフミラー41により反射さ
れてマトリックス状可変光学マスク1に入射される様に
なされている。この実施例においては、図2と図3に示
したフォトダイオード11と12のうちフォトダイオー
ド11を省略することができる。そして、フォトダイオ
ード12の出力レベルを所定の基準レベルと比較し、発
光素子アレイ2と4のうち一方からのみ光が入射された
か、両方から光が入射されたかを判定するようにすれば
よい。
FIG. 5 shows the configuration of the second embodiment of the optical neuro network of the present invention. In the embodiment of FIG. 1, the light emitting element array 2 and the light emitting element array 4 are arranged before and after the matrix-shaped variable optical mask 1, but in the embodiment of FIG. 5, the light emitting element array 4 is the light emitting element. Like the array 2, it is arranged on the left side of the matrix-shaped variable optical mask 1. Then, the light emitting element array 2
The emitted light is made incident on the matrix variable optical mask 1 via the half mirror 41, and the light emitted from the light emitting element array 4 is reflected by the half mirror 41 and made incident on the matrix variable optical mask 1. Has been done. In this embodiment, the photodiode 11 of the photodiodes 11 and 12 shown in FIGS. 2 and 3 can be omitted. Then, the output level of the photodiode 12 may be compared with a predetermined reference level to determine whether light is incident from only one of the light emitting element arrays 2 and 4 or light is incident from both.

【0037】図6は、第3の実施例の構成を示してい
る。この実施例においては、発光素子アレイ2がマトリ
ックス状可変光学マスク1と対応する形状に形成されて
いる。すなわち、発光素子アレイ2の高さAがマトリッ
クス状可変光学マスク1の高さAと同一とされ、発光素
子アレイ2の幅Bがマトリックス状可変光学マスク1の
幅Bと同一とされている。また、受光素子アレイ3と発
光素子アレイ4が一体とされ、これらがマトリックス状
可変光学マスク1と対応する形状に形成されている。す
なわち、各受光素子3a乃至3eならびに発光素子4a
乃至4eは、その高さがマトリックス状可変光学マスク
と同一の高さAとされ、受光素子3a乃至3eと発光素
子4a乃至4eは交互に配置され、その全体の幅がマト
リックス状可変光学マスク1の幅Bと同一となるように
設定されている。この様にするとIC化に有利となり、
より小型化が可能になる。
FIG. 6 shows the configuration of the third embodiment. In this embodiment, the light emitting element array 2 is formed in a shape corresponding to the matrix variable optical mask 1. That is, the height A of the light emitting element array 2 is the same as the height A of the matrix variable optical mask 1, and the width B of the light emitting element array 2 is the same as the width B of the matrix variable optical mask 1. In addition, the light receiving element array 3 and the light emitting element array 4 are integrated, and these are formed in a shape corresponding to the matrix variable optical mask 1. That is, each of the light receiving elements 3a to 3e and the light emitting element 4a
4 to 4e have the same height A as the matrix variable optical mask, the light receiving elements 3a to 3e and the light emitting elements 4a to 4e are alternately arranged, and the entire width thereof is the matrix variable optical mask 1. The width B is set to be the same as the width B. By doing this, it will be advantageous for IC conversion,
More miniaturization is possible.

【0038】図7は、さらに他の実施例を示している。
この実施例においては、発光素子アレイ2がN×M(実
施例の場合3×3)の発光マトリックス61として形成
され、この発光マトリックスより出射された光がやはり
P×Q(実施例の場合3×3)のマトリックス状に形成
されたレンズマトリックス63の各ユニットにそれぞれ
対応する様になされている。このレンズマトリックス6
3の各ユニットは、マトリックス状可変光学マスク1の
各ユニットにそれぞれ対応する様になされており、レン
ズマトリックス63の各ユニットより出射された光がマ
トリックス状可変光学マスク1の対応するユニットに入
射される様になされている。また、受光素子アレイ3と
発光素子アレイ4もマトリックス状可変光学マスク1の
各ユニットに対応する様に受光発光マトリックス62と
して一体的に形成されている。この実施例においては、
受光発光マトリックス62の各ユニットの上方部が発光
素子とされ、下方部が受光素子とされている。このよう
に構成した場合においても、IC化に有利となり、装置
の小型化が可能になる。
FIG. 7 shows still another embodiment.
In this embodiment, the light emitting element array 2 is formed as an N × M (3 × 3 in the embodiment) light emitting matrix 61, and the light emitted from the light emitting matrix is also P × Q (3 in the embodiment). It corresponds to each unit of the lens matrix 63 formed in the matrix of (3). This lens matrix 6
Each unit of 3 corresponds to each unit of the matrix-shaped variable optical mask 1, and light emitted from each unit of the lens matrix 63 is incident on the corresponding unit of the matrix-shaped variable optical mask 1. It is designed to Further, the light receiving element array 3 and the light emitting element array 4 are also integrally formed as a light receiving and emitting matrix 62 so as to correspond to each unit of the matrix variable optical mask 1. In this example,
The upper part of each unit of the light receiving and emitting matrix 62 is a light emitting element, and the lower part is a light receiving element. Even in the case of such a configuration, it is advantageous for making into an IC, and the device can be downsized.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の如く、請求項1に記載の光ニュー
ロネットワークによれば、可変光学マスクの各ユニット
に学習時における光の照射量を記憶する記憶部を設ける
様にしたので、配線処理が少なくてすみ、装置の小型化
が可能になる。また、局所的かつ並列的な学習を実行さ
せることができ、学習時間を短くすることができる。
As described above, according to the optical neuro-network of the first aspect, each unit of the variable optical mask is provided with the storage unit for storing the irradiation amount of light at the time of learning. It is possible to reduce the size of the device because it requires less. Further, local and parallel learning can be executed, and the learning time can be shortened.

【0040】請求項2に記載の光ニューロネットワーク
によれば、学習時における入射光量に対応する電荷を電
荷蓄積部に蓄積させるようにしたので、迅速かつ確実に
学習を実行させることが可能となる。
According to the optical neuro-network of the second aspect, the electric charge corresponding to the amount of incident light at the time of learning is accumulated in the electric charge accumulating portion, so that the learning can be executed quickly and surely. .

【0041】請求項3に記載の光ニューロネットワーク
によれば、学習時、学習光照射アレイより可変光学マス
クに光を照射し、各ユニット毎に光学的性質を変化させ
るようにしたので、装置を大型化することなく迅速かつ
確実に学習を実行させることが可能になる。
According to the optical neuro-network of the third aspect, at the time of learning, the variable optical mask is irradiated with light from the learning light irradiation array to change the optical property for each unit. It is possible to execute learning quickly and surely without increasing the size.

【0042】請求項4に記載の光ニューロネットワーク
によれば、受光アレイと学習光照射アレイとを可変光学
マスクに対応する形状に形成するようにしたので、IC
化に有利となり小型化、量産化が可能になる。
According to the optical neuro-network of the fourth aspect, the light receiving array and the learning light irradiation array are formed in a shape corresponding to the variable optical mask.
It is advantageous for downsizing, downsizing and mass production are possible.

【0043】請求項5に記載の光ニューロネットワーク
によれば、レンズマトリックスを可変光学マスクに対応
する形状に形成するようにし、さらに学習光照射アレイ
と受光アレイを一体的に可変光学マスクに対応する形状
に形成するようにしたので、IC化、量産化に有利とな
る。
According to the optical neuro-network of the fifth aspect, the lens matrix is formed in a shape corresponding to the variable optical mask, and the learning light irradiation array and the light receiving array are integrally corresponded to the variable optical mask. Since it is formed in a shape, it is advantageous for IC production and mass production.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光ニューロネットワークの一実施例の
構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of an optical neuro network of the present invention.

【図2】図1の実施例におけるユニットの構成を示す側
面図である。
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the unit in the embodiment of FIG.

【図3】図2の実施例における制御回路11の構成例を
示すブロック図である。
3 is a block diagram showing a configuration example of a control circuit 11 in the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施例における認識時における動作を説
明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation at the time of recognition in the embodiment of FIG.

【図5】本発明の光ニューロネットワークの第2の実施
例の構成を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a second embodiment of the optical neuro network of the present invention.

【図6】本発明の光ニューロネットワークの第3の実施
例の構成を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a third embodiment of the optical neuro network of the present invention.

【図7】本発明の光ニューロネットワークの第4の実施
例の構成を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a fourth embodiment of the optical neuro network of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マトリックス状可変光学マスク 2 発光素子アレイ 3 受光素子アレイ 4 発光素子アレイ 11,12 フォトダイオード 13 制御回路 14 電圧制御可変光学マスク 22 FET 24 コンデンサ 26 FET 30 イクスクルーシブORゲート 1 Matrix variable optical mask 2 Light emitting element array 3 Light receiving element array 4 Light emitting element array 11,12 Photodiode 13 Control circuit 14 Voltage control variable optical mask 22 FET 24 capacitors 26 FET 30 Exclusive OR Gate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射された光に各ユニット毎に所定の光
学的変化を与えて出射する可変光学マスクと、 前記可変光学マスクに光を照射する光照射アレイと、 前記可変光学マスクを経た光を受光する受光アレイとを
備える光ニューロネットワークにおいて、 前記可変光学マスクの各ユニットは、学習時における光
の照射量を記憶する記憶部を有することを特徴とする光
ニューロネットワーク。
1. A variable optical mask for applying a predetermined optical change to incident light and emitting the light, a light irradiation array for irradiating the variable optical mask with light, and light passing through the variable optical mask. An optical neuro-network comprising a light-receiving array for receiving light, wherein each unit of the variable optical mask has a storage unit for storing an irradiation amount of light at the time of learning.
【請求項2】 前記記憶部は、 光を検出する光検出器と、 前記光検出器の出力に対応してスイッチングするスイン
チング素子と、 前記スイッチング素子により充放電が制御される電荷蓄
積部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の光ニ
ューロネットワーク。
2. The storage unit includes a photodetector that detects light, a swinging element that switches in response to the output of the photodetector, and a charge storage unit whose charge / discharge is controlled by the switching element. The optical neuro network according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 学習時、入射された光に対応して各ユニ
ット毎に光学的性質を変化させるとともに、認識時、入
射された光に各ユニット毎に所定の光学的変化を与えて
出射する可変光学マスクと、 学習時、前記可変光学マスクに光を照射する学習光照射
アレイと、 認識時、前記可変光学マスクに光を照射する認識光照射
アレイと、 認識時、前記可変光学マスクを経た光を受光する受光ア
レイとを備えることを特徴とする光ニューロネットワー
ク。
3. Upon learning, the optical properties of each unit are changed corresponding to the incident light, and at the time of recognition, the incident light is given a predetermined optical change and emitted. A variable optical mask, a learning light irradiation array that irradiates the variable optical mask with light during learning, a recognition light irradiation array that irradiates the variable optical mask with light during recognition, and a recognition light irradiation array that passes through the variable optical mask during recognition An optical neuro network comprising a light receiving array for receiving light.
【請求項4】 学習時、入射された光に対応して各ユニ
ット毎に光学的性質を変化させるとともに、認識時、入
射された光に各ユニット毎に所定の光学的変化を与えて
出射する可変光学マスクと、 認識時、前記可変光学マスクに光を照射する、前記可変
光学マスクに対応する形状に形成された認識光照射アレ
イと、 認識時、前記可変光学マスクを経た光を受光する受光ア
レイと、 学習時、前記可変光学マスクに光を照射する、前記受光
アレイとともに前記可変光学マスクに対応する形状に形
成された学習光照射アレイとを備えることを特徴とする
光ニューロネットワーク。
4. When learning, the optical properties of each unit are changed corresponding to the incident light, and when recognized, the incident light is given a predetermined optical change for each unit and emitted. A variable optical mask; a recognition light irradiation array formed in a shape corresponding to the variable optical mask for irradiating the variable optical mask with light during recognition; and a light receiving device for receiving light passing through the variable optical mask during recognition. An optical neuronetwork, comprising: an array; and a learning light irradiation array that irradiates the variable optical mask with light during learning and is formed in a shape corresponding to the variable optical mask together with the light receiving array.
【請求項5】 学習時、入射された光に対応して各ユニ
ット毎に光学的性質を変化させるとともに、認識時、入
射された光に各ユニット毎に所定の光学的変化を与えて
出射する可変光学マスクと、 認識時、前記可変光学マスクに光を照射する認識光照射
アレイと、 前記認識光照射アレイより出射された光を、前記可変光
学マスクの各ユニットそれぞれに対応するように入射す
る、前記可変光学マスクに対応する形状に形成されたレ
ンズマトリックスと、 認識時、前記可変光学マスクを経た光を受光する受光ア
レイと、 学習時、前記可変光学マスクに光を照射する、前記受光
アレイとともに前記可変光学マスクに対応する形状に形
成された学習光照射アレイとを備えることを特徴とする
光ニューロネットワーク。
5. When learning, the optical properties of each unit are changed in response to the incident light, and at the time of recognition, the incident light is given a predetermined optical change and emitted. A variable optical mask, a recognition light irradiation array for irradiating the variable optical mask with light at the time of recognition, and light emitted from the recognition light irradiation array is incident so as to correspond to each unit of the variable optical mask. A lens matrix formed in a shape corresponding to the variable optical mask; a light receiving array that receives light that has passed through the variable optical mask during recognition; and a light receiving array that irradiates the variable optical mask with light during learning And a learning light irradiation array formed in a shape corresponding to the variable optical mask.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020534623A (en) * 2017-09-20 2020-11-26 ルック ダイナミックス, インコーポレイテツドLook Dynamics, Inc. Photonic neural network system

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