JPH059012B2 - - Google Patents

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、画素が多くなるに従つて、大型の演算処
理装置が必要であつた。

本発明の目的は空間光変調管等の画像装置を用
いて16種類全ての論理演算を実行することができ
る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
論理演算装置は、 第１の画像を記憶し、その記憶像または反転像
を読み出し光により出力する第１の画像装置と、 第２の画像を記憶し、その記憶像または反転像
を読み出し光により出力する第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、 前記選択手段により選択された前記第１または
第２の画像装置の出力が書き込まれ、前記第２ま
たは第１の画像装置を読み出した光で読み出され
る第３の画像装置から構成されている。

前記画像装置は空間光変調管とすることができ
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
界が変換し、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。

なおメツシユ電極５には電圧Vc、結晶６の裏
面には電圧Vbが接続されており、これらの電圧
の関係を変えることにより、種々のモードの書込
みや、演算処理が可能である。

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。

結晶面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 第３図は、結晶表面の２次電子放出特性を示
すグラフである。

図に示すように、結晶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図に示す空間光変
調管のメツシユ電圧Vcと結晶の裏面の電圧Vb
を制御することにより実行される。

OR論理演算機能 まず１つ目の画像を空間光変調管に書き込
む。

この時、Vc＝2.0KV Vb＝2.0KVで一様に光
消去（表面の電荷を０）した後、Vb＝0.8KV
にして書き込む。

するとVc−Vb＝1.2KVの半波長電圧分の電
位差を結晶６に発生させる電荷δπが結晶６の
前記１つ目の画像に対応する部分に蓄積され
る。第４図は表面の電荷と読み出し光の強度の
関係を示すグラフである。

次に２つ目の画像を１つ目の画像を書き込ん
だ空間光変調管に続けて書き込む。

２つの画像の重なつた部分もVcが一定のた
め結晶表面６１の電位はVcに制限され、重な
らない部分と同電位となる。

つまり２つの画像間のOR演算がなされたこ
とになる。

第１図は本発明の画像論理演算装置の第１の
実施例を示すブロツクである。

第１の画像１１(A)は空間光変調管１３に書き
込まれ蓄積される。

そして、その情報はレーザ光３２によつて読
み出され、空間光変調管２５に書き込まれる。

第２の画像１２(B)は空間光変調管１４に書き
込まれ蓄積される。

そしてレーザ光３２によつて読み出され、空
間光変調管２５に書き込まれる。

この時シヤツタ１９と２０を交互に開くこと
により第１の画像と第２の画像が順次空間光変
調管２５に書き込まれ、前述のOR演算を行わ
せることができる。

第２の画像を空間光変調管２５に書き込みシ
ヤツタ２４を開き、レーザ光３２により空間光
変調管１３を読み出し、その読み出し光で検光
子を通さず空間光変調管２５を読み出すことに
よりEXORの演算が実行される。

１５，１６，２６は半波長板として利用され
る結晶である。

１９，２０，２４は光学シヤツタである。

２３，２９は検光子である。

以下、前記実施例装置で行われる16種類の論
理演算を順次説明する。

(1) OR演算 空間光変調管１３，１４に蓄積されている情
報をシヤツタ１９，２０により順次空間光変調
管２５に書き込むことにより、前述のOR演算
を実行できる。

(2) NOR演算 空間光変調管２５に前述したORの書込みが
された状態で、結晶２６に電圧を印加し、半長
波板として動作させる。結晶２６は、結晶６と
同一のものを用い、両面に電圧印加用透明電極
を付けたものである。

(3) NAND演算 結晶１５，１６に電圧を印加した状態で、空
間光変調管１３，１４からの情報により空間光
変調管２５により前述のOR演算を行う。

(4) AND演算 空間光変調管２５に前記(3)とおなじ書込みを
行い、結晶２６に電圧を印加すれば画像間の
AND演算出力が得られる。

(5) XOR演算 空間光変調管１４より画像１２を読み出し空
間光変調管２５にあらかじめ書き込んでおく。
光３２の経路は次のとおりである（30→31→17
→18→14→18→22→25）。

空間光変調管１３より画像１１を読み出し、
その読み出し光で、空間光変調管２５より画像
１２を読み出す。光３２の経路は次のとおりで
ある。（30→31→17→13→17→21→24→28→27
→25→27→29）。

空間光変調管１３では画像Ａの明るい部分だ
けπ偏光される。

空間光変調管１３より画像１１を読み出し、
その読み出し光で、空間光変調管２５より画像
１２を読み出す。

次に空間光変調管２５により画像Ｂの明るい
部分だけπ偏光される。

つまり、画像Ａ・Ｂ共に明るい部分は32の読
み出しレーザと偏光がパラレルになる。

また、次に共に暗い部分は偏光を受けない。
どちらか一方が明るい場合には、トータルでπ
だけ偏光を受けたことになる。結果、検光子２
９を通せばXORの演算が実行されたことにな
る。

(6) ／XORの演算 以下の明細書においてＡの否定を／Ａとして
示す／XORはXORの否定論理を意味する。

前記(5)のXORの状態において結晶２６に電
圧を印加すればよい。／XORの演算出力が得
られる。

(7) ／Ａ＋Ｂの演算 空間光変調管１３に対応する結晶１５に電圧
を印加し／Ａを読み出す。

空間光変調管１２から読み出されたＢと前
記／Ａを空間光変調管２５に書き込んでOR演
算をする。

(8) ／Ａ・Ｂ＝／（／Ａ＋Ｂ）の演算 前記(7)の／Ａ＋Ｂの演算結果を結晶２６に電
圧を印加し読み出すと／（Ａ＋Ｂ）の演算出力
が得られる。

(9) Ａ＋／Ｂの演算 空間光変調管１４に対応する結晶１６に電圧
を印加し／Ｂを読み出す。

空間光変調管１３から読み出されたＡと前
記／Ｂを空間光変調管２５に書き込んでOR演
算をする。

(10) Ａ・／Ｂ＝／（Ａ＋／Ｂ）の演算 前記(9)のＡ＋／Ｂの演算結果を結晶２６に電
圧を印加し読み出すと／（Ａ＋Ｂ）の演算出力
が得られる。

なお、前述の(7)〜(10)において／Ａおよび／Ｂ
を作るとき、前述のように空間光変調管１３，
１４の書き込み時に、反転画像の書き込みを行
つてもよい。

(11) Ａの演算 光学シヤツタ１９だけを開いて空間光変調管
１３の情報を空間光変調管２５に書き込み、読
み出す。

(12) ／Ａの演算 前述の(11)のＡの演算結果を空間光変調管２５
に対応する結晶２６に電圧を印加して読み出
す。

(13) Ｂの演算 光学シヤツタ２０だけを開いて空間光変調管
１４の情報を空間光変調管２５に書き込み、読
み出す。

(14) ／Ｂの演算 前述の(13)のＢの演算結果を空間光変調管２５
に対応る結晶２６に電圧を印加して読み出す。

(15) Ｔ（＝TRUE）の演算 光源３３を点灯し一様な光で空間光変調管２
５に書き込み、読み出す。

(16) Ｆ（＝FALSE）の演算 前記(15)のＴの書込み結果を結晶２６に電圧を
印加して読み出す。

第５図は本発明による画像演算装置の第２の実
施例を示すブロツク図である。

図において、１２１，１２２はそれぞれ第１の
画像Ａおよび第２の画像Ｂに対応する画像であ
る。

１２３，１２４，１３６は第１〜３の画像装置
（空間光変調管）である。

１４３，１４４は全反射ミラー、１２９〜１３
２は光学シヤツタである。

この実施例においても前記と同様に16種類の演
算を実行することができる。

この第２の実施例における特徴的な演算につい
て説明する。

(1) OR演算 空間光変調管１２３，１２４に蓄積されてい
る情報を順次空間光変調管１３６に書き込むこ
とにより、前述のOR演算を実行できる。

空間光変調管１２３に蓄積されている情報を
空間光変調管１３６に書き込む光３２の経路は
次のとおりである（140→133→127→123→127
→131→128→143→129→144→134→136）。

空間光変調管１２４に蓄積されている情報を
空間光変調管１３６に書き込む光３２の経路は
次のとおりである（140→133→132→134→130
→128→124→128→130→134→136。） (5) XOR演算 前述した実施例装置におけるXOR演算は出
力が小さくなる可能性があるが、この実施例に
よれば他の演算と同様な出力が得られる。

空間光変調管１２３，１２４に蓄積されてい
る情報を逐次同一の読み出し光で直列的に読み
出し空間光変調管１３６に書き込む。この内容
を読み出すことによりXOR演算結果を得る。

空間光変調管１３６に書き込む光３２経路は
次の通りである（140→133→127→123→127→
131→128→124→128→130→134→136）。

（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
論理演算装置は、 第１の画像を記憶し、その記憶像または反転像
を読み出し光により出力する第１の画像装置と、 第２の画像を記憶し、その記憶像または反転像
を読み出し光により出力する第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、 前記選択手段により選択された前記第１または
第２の画像装置の出力が書き込まれ、前記第２ま
たは第１の画像装置を読み出した光で読み出され
る第３の画像装置から構成されている。

前記実施例のように構成すれば、16種類全部の
論理演算を合理的に実施することができる。

そのため本発明は、光コンピユーテイングに広
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第１
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、結晶表面の２次電子放出
特性を示すグラフである。第４図は表面の電荷と
読み出し光の強度の関係を示すグラフである。第
５図は本発明による画像論理演算装置の第２の実
施例を示すブロツク図である。 １１，１２１……第１の画像(A)、１２，１２２
……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）、１５，１６，２６，１２５，１２６，
１３７……半波長板として利用される結晶、１
９，２０，２４，１２９，１３０，１３１，１３
２……光学シヤツタ、２３，２９，１３５，１３
９……検光子、２１，２２……シヤツタ、１７，
１８，２１，２２，２７，２８，３０，１２７，
１２８，１３３，１３４，１３８，１４０……ビ
ームスプリツタ、３１，１４３，１４４……全反
射ミラー、２６，１３６……第３の画像装置（空
間光変調管）、３２……レーザ光、３３，１４２
……照射用光源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の画像を記憶し、その記憶像または反転
   像を読み出し光により出力する第１の画像装置
   と、 第２の画像を記憶し、その記憶像または反転像
   を読み出し光により出力する第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、 前記選択手段により選択された前記第１または
   第２の画像装置の出力が書き込まれ、前記第２ま
   たは第１の画像装置を読み出した光で読み出され
   る第３の画像装置から構成した画像論理演算装
   置。 ２ 前記画像装置は空間光変調管である特許請求
   の範囲第１項記載の画像論理演算装置。